[0001]【発明の属する技術分野】本発明は、送信波と受信波とを分波する送受分波器に係わり、特に送受信の周波数が異なり、送受信が同時に行われる無線通信装置の送受分波器に関する。携帯情報処理装置などの移動体通信端末を携帯する人が増えてきている。移動体通信端末は、通常、特定の無線周波数帯域の中でネットワークとの間にチャネルを確立し、そのチャネルを介して無線信号を送受信することによって他の端末装置と通信を行う。したがって、移動体端末装置は、送信波と受信波とを分離する機能を必要とする。wave.【0003】図12は、送受分波について説明する図である。ここでは、一例として、移動体通信端末における送受分波を説明する。12,送信部103で生成した送信信号を送信波に乗せて共有ポートを介してネットワークへ送出すると共に、その共通ポートを介してネットワークから受信した受信波から受信信号を取り出して受信部104において処理する構成である。band)とが互いに異なっているものとする。101及び送信フィルタ102を有する。示すように、受信帯域の周波数成分のみを通過させ、受信帯域以外の周波数成分を減衰させる帯域通過フィルタである。従って、ネットワークから受信した受信波が受信フィルタ101を通過すると、受信帯域以外の周波数成分が実質的に除去され、受信帯域の信号のみが残る。受信部104は、この受信フィルタ101を通過した信号から伝送信号を取り出して再生する。12に示すような共通ポート構成では、その送信波の一部が受信フィルタ101に入力される。wave,受信帯域の周波数成分も含まれている(通常、ノイズとして含まれている)。ここで、一般に、送信無線パワーは、受信無線パワーと比べて遥かに大きいので、送信波に受信帯域の周波数成分が含まれていると、その成分は受信フィルタ101では除去されずに受信部104に入力されてしまい、受信部104では、受信波に乗せられて伝送されてきた信号を再生することが困難または不可能となるとともに、場合によっては受信部104が飽和してしまう恐れもある。100は、送信波に含まれている受信帯域の周波数成分を大きく減衰させる帯域阻止型の送信フィルタ102を備えている。送信フィルタ102を設けることにより、送信波から受信帯域の周波数成分を実質的に除去している。ごとに割り当てられている通信帯域内において多数(数百〜数千)の通信チャネルが提供される。移動体通信端末が他の端末と通信するときには、それら多数の通信チャンネルのなかで未使用状態のチャネル(空チャネル)が割り当てられるようになっている。受信帯域内のすべての周波数の信号を受信でき、かつ、送信帯域内の任意の周波数の信号を送信できる機能を持っている。示すように、全受信帯域を除去する構成となっている。101の通過帯域幅は、全受信帯域よりも広く、また、送信フィルタ102の阻止帯域幅(減衰帯域幅)は、全受信帯域幅よりも広い。bandwidth.【0007】なお、送受分波器100において、送信フィルタ102として、送信帯域のみを通過させる帯域通過型フィルタを設けることも可能である。送信帯域を通過させる帯域通過型のフィルタよりも受信帯域を阻止する帯域阻止型のフィルタを用いた方が送信帯域における信号の減衰量が小さくなる。小型化が要求される場合には、受信帯域を阻止する帯域阻止型のフィルタを採用することが主流となっている。[0008]【発明が解決しようとする課題】移動体通信システムにおける通信帯域は、一般に、数MHz〜数十MHzである。MHz.このため、送受分波器を構成する送信フィルタおよび受信フィルタは、それぞれ広い阻止帯域および通過帯域が要求される。filter,それぞれ大きな減衰量(共振型フィルタの場合は、高い共振Q)が要求される。required.【0009】ところが、帯域を広くすることと減衰量を大きくすることは相反する。このため、広帯域と大きな減衰量を兼ね備えたフィルタを構成するためには、周波数特性が互いに異なる(共振型フィルタの場合は、共振周波数が互いに異なる)複数のフィルタを用意してそれらを組み合わせていた。既存の送受分波器では、送信フィルタまたは受信フィルタとして、それぞれ3〜7段の共振型フィルタを組み合わせた構成となっているものが多い。respectively.【0010】このように複数の共振型フィルタを組み合わせると、送受分波器を小型化することが困難である。device.また、必然的にその重量も重くなる。部品数が多いので、材料費および加工費が高くなる。high.【0011】本発明の課題は、広い帯域に渡って良好なフィルタ機能が得られる送受分波器の軽量・小型化を計ることである。[0012]【課題を解決するための手段】本発明の送受分波器(送受分波方式)は、信号を送受信する通信装置において送信波と受信波とを分離する構成を前提とする。送受分波器は、送信波を通過させる送信フィルタ1、および受信波を通過させる受信フィルタ2を有する。送信フィルタ1および受信フィルタ2は、共に帯域阻止型のフィルタであって、それぞれその阻止帯域の中心周波数を変化させることができる構成である。1および受信フィルタ2の周波数特性を制御する制御手段3を設ける。wave,受信フィルタ2の阻止帯域の中心周波数を送信波の周波数に一致させる。2,大きな減衰量が得られるものを使用する。ところが、一般に、帯域阻止型フィルタにおいて、大きな減衰量を得ることと広い減衰帯域を得ることとは相反する。2の各阻止帯域の中心周波数を移動させることにより、実質的に広い帯域に渡って信号を減衰できるようにする。band.狭い阻止帯域のフィルタであれば、小型のフィルタで実現できる。[0014]【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、本実施形態の送受分波器を移動体通信端末に設けた例を採り上げて説明する。ここでは、移動体通信システムにおける送信波用の周波数帯域(送信帯域)と受信波用の周波数帯域(受信帯域)とが互いに異なっているものとする。移動体通信システムは、通信帯域内において多数(数百〜数千)の通信チャネルを提供しており、移動体通信端末が他の端末と通信するときには、それら多数の通信チャンネルのなかで未使用状態のチャネル(空チャネル)が割り当てられる構成とする。assigned.【0015】なお、実施例では、移動体通信システムを採り上げて説明するが、本発明の適用範囲は、送受信の周波数が互いに異なりかつ送受信が同時に行われる無線通信システムを対象とし、端末が移動するか否かは問わない。matter.【0016】図2は、本実施形態の送受分波器の構成図である。送受分波器10は、送信フィルタ11および受信フィルタ12を備える。送信フィルタ11および受信フィルタ12は、共に特定の周波数成分を除去する帯域阻止(帯域消去)型のフィルタである。送信フィルタ11および受信フィルタ12は、それぞれ送信フィルタ制御端子および受信フィルタ制御端子から入力される制御信号に従って阻止帯域の中心周波数が変化する構成である。送信フィルタ11および受信フィルタ12の阻止帯域幅は、それぞれ送信帯域幅および受信帯域幅と比べて狭い。送信フィルタの特性および動作を説明する図である。送信フィルタ11の阻止帯域幅は、少なくとも1つの通信チャネルに対して割り当てられる帯域よりも広くすればよく、全受信帯域をカバーする必要はない。各通信チャネルに対して割り当てられる帯域は、例えば、数十KHz程度である。このように、送信フィルタ11は、その阻止帯域は狭くてもよいので、容易に大きな減衰量が得られる。obtained.【0018】また、送信フィルタ11の阻止帯域の中心周波数は、ネットワークから受信する受信波の周波数に一致するように制御される。11の阻止帯域の中心周波数は、信号受信用に確立された通信チャネルに対して割り当てられている周波数と一致するように制御される。送信フィルタ11は、送信帯域の周波数成分は減衰させることなく通過させるので、実際にネットワークに送出される送信信号(伝送信号)は減衰されることはない。attenuated.【0019】このような構成とすることにより、送信部13が生成した送信信号を乗せる送信波から、ネットワークから受信する受信波の周波数と同じ周波数の成分が除去される。送信フィルタ11を通過して共通ポートに現れる送信波は、受信波の周波数の成分のエネルギーが十分に減衰されている。このため、ネットワークから受信した微弱な受信波は、送信波の影響を受けることなく受信部14へ入力される。受信波の無線パワーと比べて遥かに大きい無線パワーを持った送信波に含まれる受信波の周波数と同じ周波数成分が受信部14を飽和させることもない。受信フィルタの特性および動作を説明する図である。leastつの通信チャネルに対して割り当てられる帯域よりも広くすればよく、全送信帯域をカバーする必要はない。受信フィルタ12の阻止帯域の中心周波数は、ネットワークに信号を送信する際に使用する送信波の周波数に一致するように制御される。受信フィルタ12の阻止帯域の中心周波数は、信号送信用に確立されたチャネルに対して割り当てられている周波数と一致するように制御される。12も送信フィルタ11と同様にその阻止帯域は狭くてもよいので、容易に大きな減衰量が得られる。obtained.【0021】このような構成とすることにより、共通ポートを介して受信側に入力される送信波から、実際に信号を伝送している周波数と同じ周波数成分が除去される。ここで、一般に、信号を伝送する周波数(ネットワークへ送出する伝送信号が乗せられている周波数)の信号振幅は信号を伝送しない周波数の信号振幅と比べて大きくなる。したがって、受信フィルタ12を設けてネットワークへ送出する伝送信号の周波数と同じ周波数の成分を除去することにより、その大きな振幅を持った成分が受信部14に入力されて不安定な動作を引き起こしたり、ノイズを発生させたりするなどの悪影響を防いでいる。12は、移動体通信システムの通信帯域が数百M〜数GHzであるので、高速動作できることが要求される。フィルタ自体が軽量・小型であり、それでいて大きな減衰量が得られることが要求される。このような観点からすると、送信フィルタ11および受信フィルタ12としては、誘電体共振素子を用いたフィルタを採用する。誘電体共振素子を用いたフィルタは、同軸共振モードで動作するので、減衰量が大きい。きさ、重さなど)を満たすものであれば、他の形態のフィルタであってもよい。LCRを利用した回路フィルタの他にも、アクティブフィルタ、デジタルフィルタ等であってもよい。filter.【0023】図4は、誘電体共振素子を用いたフィルタの構成および減衰特性を説明する図である。おいてインピーダンスが発散している周波数が並列共振による共振周波数である。この共振周波数は、誘電体共振素子の長さ(λ/4)に相当する周波数である。その共振周波数よりも低い周波数では誘導性(インダクタンス成分による特性)を示し、その共振周波数よりも高い周波数では容量性(容量成分による特性)を示す。示すように、直列にコンデンサCを設けると、誘電体共振素子のインダクタンス成分と挿入されたコンデンサCの容量成分により、直列共振回路が構成される。直列共振が起こる周波数では、誘電体共振素子とコンデンサCとから構成される回路が短絡状態となり、そのインピーダンスが0になる。直列共振が発生する周波数において鋭い減衰極が発生する。示す構成において、減衰極の周波数(共振周波数)は、直列共振回路の容量成分またはインダクタンス成分を変化させることにより所望の値に設定できる。誘電体共振素子のインダクタンス成分を変化させることは論理的には可能であるが、実用的には容易ではないので、ここでは、コンデンサCとして可変容量コンデンサを用い、減衰極の周波数を変える場合には、そのコンデンサCの容量を変化させる構成とする。C.【0026】図5は、本実施形態の送受分波器の回路図である。送信フィルタ11は、誘電体共振素子21および可変容量ダイオードD1が直列に接続された構成である。D1は、それぞれ図4に示す誘電体共振素子およびコンデンサCに相当する。受信フィルタ12は、基本的な構成は送信フィルタ11と同じであり、誘電体共振素子22および可変容量ダイオードD2が直列に接続された構成である。したがって、誘電体共振素子22および可変容量ダイオードD2は、それぞれ図4に示す誘電体共振素子およびコンデンサCに相当する。changed,そのpn接合部に形成される空乏層の厚さが変化し、その容量が変化する。D1およびD2の容量は、印加電圧を制御することにより調整できる。ここで、送信フィルタ11または受信フィルタ12のように共振素子とコンデンサとを直列に接続したフィルタでは、上述したように、そのコンデンサの容量を変化させると減衰極の周波数が変化する。したがって、送信フィルタ11および受信フィルタ12の阻止帯域(減衰極)の周波数は、可変容量ダイオードD1およびD2の印加電圧を制御することにより調整される。D2の印加電圧は、それぞれ送信フィルタ制御信号および受信フィルタ制御信号として記している。)などを用いて供給する。Choke).【0028】図6は、本実施形態の送受分波器を搭載する移動体通信端末のブロック図である。ここでは、移動体通信端末の一例として移動体電話機を採り上げる。図6においては、本実施形態の送受分波器の動作に特に関係する部分を描いている。embodiment.【0029】マイク41から入力された音声信号は、変調器42により変調される。変調器42により変調された音声信号は、ネットワークに上では、1つの通信チャネルを介して伝送される。各通信チャネルに対して割り当てられる帯域は、例えば、10〜数十KHz程度である。この変調された音声信号は、現在使用している通信チャネルの送信周波数に対応するIF帯の周波数の送信信号に変換された後に、IFフィルタ43を通過する。100MHz程度である。IFフィルタ43を通過した送信信号は、発振器44により生成される無線周波数帯の搬送波(送信波)に乗せられる。無線周波数は、例えば、数百M〜2GHzである。45で増幅された後に送受分波器10に入力される。送受分波器10は、送信波から現在使用している通信チャネルの受信周波数の成分を除去してネットワークに送出する。network.【0031】一方、ネットワークから受信した受信波は、送受分波器10に入力される。10,受信波から現在使用している通信チャネルの送信周波数の成分を除去する。送受分波器10の出力は、低雑音アンプ46で増幅された後に発振器44により生成される無線周波数帯の搬送波が乗算されてIF帯の信号に変換される。IFフィルタ47は、たとえば水晶MCFであり、このIF信号から雑音を除去する。48で復調してスピーカー49で再生出力する。8.【0032】上記構成において、送受分波器10は、図2または図5に示した送受分波器である。制御回路30は、図5を参照しながら説明した送信フィルタ制御信号および受信フィルタ制御信号を生成し、それらの制御信号を用いて送信フィルタ11および受信フィルタ12の阻止帯域の中心周波数(減衰極)をそれぞれ移動体通信端末が現在使用している通信チャネルの受信周波数および送信周波数に一致させる回路である。use.【0033】図7は、制御回路30のブロック図である。CPU31は、ROM32またはRAM33に格納されているプログラムを実行し、現在使用している通信チャネルの受信周波数および送信周波数に対応する値を生成して出力する。EEPROM34は、後述説明する制御テーブル35を格納する。35,現在使用している通信チャネルとその通話チャネルに対応する電圧値の関係を示す情報が格納されている。stored.【0034】CPU31は、現在使用している通信チャネルを認識しており、制御テーブル35を参照してその通信チャネルに対応する電圧値を取り出して電圧値データとして出力する。CPU31が出力した電圧値データをアナログ値に変換して送信フィルタ11および受信フィルタ12に印加する。value.【0035】なお、本実施形態の送受分波器を搭載する移動体通信端末は、呼の確立・切断などを制御するユニット(CPU、メモリを含む)を具備しているが、この制御ユニットを利用して図7に示す制御回路30の機能を実現してもよい。80の動作を説明する。図5に示す可変容量ダイオードD1、D2に印加する電圧と送信フィルタ11または受信フィルタ12の減衰極の周波数との関係を示す図である。pn接合部の空乏層の幅が広くなり、可変容量ダイオードと誘電体共振素子(誘電体共振素子21または22)とを直列接続したときの共振回路の共振周波数も大きくなる。D1、D2に印加する電圧により制御できる。示すように、印加電圧の変化に対して減衰極の周波数がリニアに変化する範囲があれば、その範囲では、印加電圧の制御によって容易に所望の減衰極周波数を得られる。12の周波数制御に際してその範囲を利用する。示す印加電圧と減衰極周波数との関係は、実験またはシミュレーション等により予め求めておき、制御テーブル35として制御回路30内に格納しておく。制御テーブル35の構成例である。制御テーブル35は、移動体通信サービスを提供する通信事業者により提供される各チャネルに対応づけて、各チャネルに対して割り当てられている周波数、および送信フィルタ11および受信フィルタ12の減衰極周波数を各チャネルに対して割り当てられている周波数に一致させるための印加電圧値を格納している。frequencies,1つの通信チャネルに対して、1組の送信周波数と受信周波数が割り当てられる。35には、各チャネル毎に送信周波数および受信周波数が格納され、さらにそれら周波数にそれぞれ対応する印加電圧が格納されている。corresponding.【0039】CPU31は、現在使用している通信チャネルを認識している。1000chを使用して通信を行っているものとする。この移動体通信端末から送信される信号は、820MHZの送信波の乗せられてネットワークに送出され、また、この移動体通信端末が受信する信号は、870MHZの受信波の乗せられてネットワークから伝送されてくる。waveV」を取り出し、また、送信フィルタ11の減衰極周波数を受信波の周波数に一致させるための送信フィルタ用印加電圧として「2.250V」を取り出し、これらを電圧値データとして出力する。このことにより、送信フィルタ11には送信フィルタ用印加電圧され、その減衰極周波数は、受信波の周波数に一致するようになる。受信フィルタ12には受信フィルタ用印加電圧され、その減衰極周波数は、送信波の周波数に一致するようになる。送信フィルタ11は、そこを通過する波に含まれる周波数成分のうち受信波の周波数成分を除去し、一方、受信フィルタ12は、そこを通過する波に含まれる周波数成分のうち送信波の周波数成分を除去する。components.【0041】次に、上述の移動体通信端末において呼接続処理が行われるときに本実施形態の送受分波器の動作をどのように制御するのかを示す。ここでは、図9および図10を参照しながら、移動体通信端末に着呼があったときの処理を説明する。以下では、移動体通信端末(移動機)の機能を制御部と無線部とに分けて説明する。unit.【0042】移動機の電源をオン状態にすると、移動機は、まず、予め決められている初期チャネルを参照する。呼の接続要求は、一般に、複数のチャネルの中の特定のチャネル(制御チャネル)を介して基地局から放送されるので、移動機は、その制御チャネルの周波数の信号を受信できるように自分自身が備えている周波数シンセサイザを調整する。has.【0043】続いて、送受分波器の周波数を設定する。(c),制御チャネルに対応する印加電圧を出力する。制御チャネルが1chであったとすると、受信フィルタ用印加電圧および送信フィルタ用印加電圧として、それぞれ「0.500V」および「1.750V」が出力される。このことのより、送信フィルタ11および受信フィルタ12は、それぞれその制御チャネルに割り当てられている受信周波数および送信周波数を除去するように働く。Indication:受信電界強度指標)出力を検出し、このRSSI出力が所定値よりも大きければ、基地局からの信号を受信したものと見なし、以降、受信データを複合して解読する。有効データを検出すると、移動機は、待ち受け状態に移って基地局からの信号を待つ。RSSI出力が所定値以下であれば、他の制御チャネルが存在する場合には、次候補の制御チャネルに移って上記処理を繰り返す。RSSI出力は、受信信号を測定(検波)して得られる信号強度(dB対数)に比例した電圧値である。logarithmic).【0045】図10に移る。基地局は、発信端末または他の基地局から上記移動機への着呼(接続要求)を検出すると、上記制御チャネルを介して着信先の移動機に対して応答要求を送出する。移動機は、この応答要求を受信するとその内容を解読し、自分宛の着呼であれば、基地局に応答信号を返送する。station.【0046】基地局は、移動機からの応答を検出すると、移動機に対して制御チャネルから通話チャネルへの移行を指示する。基地局は、現在未使用状態となっている通話チャネルを1つハントし、移動機にその通話チャネルを通知する。移動機は、その基地局から通知された通話チャネルを認識すると、まず、その通話チャネルの周波数の信号を送受信できるように自分自身が備えている周波数シンセサイザを調整する。channel.【0047】続いて、移動機は、再び送受分波器の周波数を設定する。図8(c)に示す制御テーブル35を参照し、基地局から通知された通話チャネルに対応する印加電圧を出力する。その通話チャネルが1000chであったとすると、受信フィルタ用印加電圧および送信フィルタ用印加電圧として、それぞれ「1.000V」および「2.250V」が出力される。このことのより、送信フィルタ11および受信フィルタ12は、それぞれその通話チャネルに割り当てられている受信周波数および送信周波数を除去するように働く。respectively.【0048】この後、移動機から基地局に送信指示信号を送り、基地局がその信号を認識すると、コネクションが確立されて通話が開始される。以降、そのコネクションが切断されるまで、送信フィルタ11および受信フィルタ12に印加される電圧はそのまま保持される。is.【0049】なお、図9および図10では、移動体通信端末への着信時の動作を示したが、移動体通信端末からの発信時における送受分波器の周波数設定動作は、着信時のそれと基本的に同じである。same.【0050】このように、本実施形態では、送受分波器を構成する送信フィルタおよび受信フィルタとして、それぞれ鋭い減衰極を持つ狭帯域の帯域阻止型フィルタを用いる。このため、これら各フィルタは、静的には全通信帯域をカバーしていない。ところが、実際に信号を送受信する周波数の幅は全通信帯域の幅と比べて遥かに狭く、また、移動体通信端末はその実際に信号を送受信する周波数を認識している。signal.【0051】本実施形態の送受分波では、このことを利用し、送信フィルタおよび受信フィルタとしてその阻止帯域を外部から制御できるものを用い、送信フィルタおよび受信フィルタの阻止帯域を目的の周波数に合わせるように動的に制御することにより、狭い帯域のフィルタで全通信帯域をカバー出来るようになった。filter.【0052】ここで、狭い帯域のフィルタであれば、周波数特性の互いに異なる複数のフィルタを多段接続することなく、1つの共振フィルタで実現できる。したがって、実質的に全通信帯域をカバーする送受分波器を構成する送信フィルタおよび受信フィルタをそれぞれ1段のフィルタ回路で実現することが可能になる。示すような帯域通過型をフィルタを用いてもよい。送信フィルタとして、送信波の周波数のみを通過させる帯域通過フィルタを設け、受信フィルタとしては、受信波の周波数のみを通過させる帯域通過フィルタを設ける。この場合、各フィルタの通過帯域の中心周波数(共振型の場合、共振周波数)における減衰量が最小になるように各フィルタの構成部品を決める。示すように、インダクタンスと容量とを並列に接続した共振回路で実現できる。この場合、たとえば、インダクタンスを誘電体共振素子で実現し、容量を可変容量ダイオードで構成する。容量を変化させることによって各フィルタの共振周波数を送信波および受信波の周波数に一致させる。capacitance.【0055】また、上記実施例では、送信波周波数と受信波周波数とが互いに異なる通信システムにおける構成を示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、送信波と受信波が同一周波数であるシステムにおいても利用することができる。timing,あるいはそれらが互いに重ならないように時間分割した方式であっても本発明の送受分波器を適用することができる。[0056]【発明の効果】送受分波器を構成する送信フィルタおよび受信フィルタとして狭帯域フィルタを用い、それらフィルタの阻止帯域または通過帯域の周波数を実際に使用している通信チャネルの周波数に一致させるように調整する構成としたので、小型・軽量のフィルタを用いて全通信帯域に渡って十分な送受分波を行うことが可能となった。送受分波器の小型化・軽量化は、ユーザからの要望の強い移動体通信端末などの小型化・軽量化に大きく寄与する。DRAWINGS【図1】本発明の原理図である。invention.【図2】本実施形態の送受分波器の構成図である。embodiment.【図3】送信フィルタおよび受信フィルタの特性および動作を説明する図である。filter.【図4】誘電体共振素子を用いたフィルタの構成及び減衰特性を説明する図である。element.【図5】本実施形態の送受分波器の回路図である。embodiment.【図6】本実施形態の送受分波器を搭載する移動体通信端末のブロック図である。embodiments.【図7】制御回路のブロック図である。制御テーブルの構成例を示す図である。table.【図9】呼を確立する際に移動体通信端末において送受分波器の周波数を設定する手順を示すフローチャート(その1)である。1).【図10】呼を確立する際に移動体通信端末において送受分波器の周波数を設定する手順を示すフローチャート(その2)である。2).【図11】帯域通過型フィルタを説明する図である。filter.【図12】送受分波について説明する図である。