JP2016015673A - モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】通過帯域内のノッチの発生を抑制すること。
【解決手段】アンテナに接続されるアンテナ端子T10、第1端子T20及び第2端子T30を備えるダイプレクサ10の前記第1端子に共通端子T1a−T1cが接続された第1デュプレクサ20a−20cと、前記ダイプレクサの前記第2端子に共通端子T6a−T6bが接続され、前記第1デュプレクサとは異なる通過帯域を有する第2デュプレクサ30a−30bと、を具備し、前記ダイプレクサにおいてアンテナ端子が第1端子と第2端子とに分岐される分岐点から前記第2デュプレクサをみたインピーダンスのリアクタンス成分が略0かつ前記インピーダンスが基準インピーダンスより小さい周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないモジュール。
【選択図】図1

Description

本発明は、モジュールに関し、例えばダイプレクサおよびデュプレクサを備えるモジュールに関する。
携帯電話などの通信機器は、インターネットへの接続など機能の拡大が進んでいる。通信データの増大に対応するため、例えばLTE(Long Term Evolution)−Advancedなどの技術の開発が進められている。LTE−Advancedでは、高スループット化のためCA(Carrier Aggregation)技術が用いられる。例えば、Inter Band Non Contiguous CAは、800MHz帯および2GHz帯など複数のLTEバンドを同時に使用することで、通信を広帯域化、高速化、およびデータ量の拡大を図る技術である。また2つの信号を同時に送信のみ、または同時に受信のみを行うこともある。
携帯電話などでは小型化のため、複数の通信系の周波数帯域の信号を共用のアンテナで送信および/または受信する。特許文献1には、アンテナに接続されたダイプレクサにより異なる周波数帯域の信号を1つのアンテナを用い送信および/または受信する技術が記載されている。
特開2004−40322号公報
複数の周波数帯域の信号をダイプレクサを用い1つのアンテナから同時に送信および/または受信する場合、複数の送受信系が同時にダイプレクサに接続される。このとき、通信系の周波数帯域において、ダイプレクサにノッチが生じてしまうことがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、通過帯域内のノッチの発生を抑制することを目的とする。
本発明は、アンテナに接続されるアンテナ端子、第1端子及び第2端子を備えるダイプレクサの前記第1端子に共通端子が接続された第1デュプレクサと、前記ダイプレクサの前記第2端子に共通端子が接続され、前記第1デュプレクサとは異なる通過帯域を有する第2デュプレクサと、を具備し、前記ダイプレクサにおいてアンテナ端子から第1端子と第2端子とに分岐される分岐点から前記第2デュプレクサをみたインピーダンスのリアクタンス成分が略0かつ前記インピーダンスが基準インピーダンスより小さい周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とするモジュールである。
上記構成において、前記インピーダンスのリアクタンス成分が略0かつ前記インピーダンスが前記基準インピーダンスの1/2より小さい周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しない構成とすることができる。
上記構成において、前記分岐点から前記第2デュプレクサをみた反射係数が極小となる周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しない構成とすることができる。
本発明は、アンテナに接続されるアンテナ端子、第1端子及び第2端子を備えるダイプレクサの前記第1端子に共通端子が接続された第1デュプレクサと、前記ダイプレクサの前記第2端子に共通端子が接続され、前記第1デュプレクサとは異なる通過帯域を有する第2デュプレクサと、を具備し、前記ダイプレクサにおいてアンテナ端子が第1端子と第2端子とに分岐される分岐点から前記第2デュプレクサをみた反射係数が極小となる周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とするモジュールである。
上記構成において、前記反射係数が前記分岐点と第1端子との間の通過帯域内において最も小さくなる周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しない構成とすることができる。
上記構成において、前記第1デュプレクサを通過する信号と、前記第2デュプレクサを通過する信号とは、同時に前記ダイプレクサを通過する構成とすることができる。
上記構成において、複数の前記第1デュプレクサのうちのいずれか1つの共通端子を前記第1端子に接続する第1スイッチと、複数の前記第2デュプレクサのうちいずれか1つの共通端子を前記第2端子に接続する第2スイッチと、を具備する構成とすることができる。
上記構成において、前記第1デュプレクサの通過帯域の周波数は、前記第2デュプレクサの通過帯域の周波数より高く、前記第1端子と前記第1デュプレクサの共通端子との間の線路は、前記第2端子と前記第2デュプレクサの共通端子との間の線路より短い構成とすることができる。
上記構成において、前記分岐点から前記第1デュプレクサをみた反射係数が極小となる周波数と、前記分岐点から前記第1デュプレクサをみた反射特性のリアクタンス成分が略0かつ反射特性が基準インピーダンスより小さい周波数と、の少なくとも一方は、前記第2デュプレクサの通過帯域内に位置しない構成とすることができる。
本発明によれば、通過帯域内のノッチの発生を抑制することができる。
図1は、実施例1に係るモジュールを含むシステムを示すブロック図である。 図2は、ダイプレクサに接続されるHB系受信系の条件を変化させた場合のLB側(LPF)の通過特性をシミュレーションした回路の回路図である。 図3(a)および図3(b)は、シミュレーションしたLB側(LPF)の通過特性S21を示す図である。 図4(a)は、シミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図4(b)は、ダイプレクサの通過特性S21およびS31を示す図である。 図5(a)は、LB側(LPF)の通過帯域付近の通過特性S21を示す図であり、図5(b)は、HB側(HPF)の通過帯域付近の通過特性S31を示す図である。 図6(a)は、LB側(LPF)の通過特性をシミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図6(b)は、LB側(LPF)の通過特性S12を示す図である。 図7(a)は、HB側(HPF)の反射特性をシミュレーションした回路図であり、図7(b)は、反射特性S11の反射減衰量を示す図であり、図7(c)は、反射特性S11のポーラチャートである。 図8(a)は、LB側(LPF)の通過特性をシミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図8(b)は、LB側(LPF)の通過特性S12を示す図であり、図8(c)は、LB側(LPF)の通過特性S12の拡大図である。 図9(a)は、反射特性S11の反射減衰量を示す図であり、図9(b)は、反射特性S11のスミスチャートである。 図10(a)は、HB側(HPF)の通過特性をシミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図10(b)は、HB側(HPF)の通過特性S12を示す図であり、図10(c)は、反射特性S11のスミスチャートである。 図11(a)は、測定したデュプレクサの回路図であり、図11(b)は、デュプレクサの通過特性S21およびS31を示す図である。 図12(a)から図12(c)は、反射特性S11、S22およびS33を示すスミスチャートである。 図13は、HB側(HPF)の通過特性をシミュレーションした回路の回路図である。 図14(a)は、シミュレーションしたHB側(HPF)の通過特性S21を示す図であり、図14(b)は、通過特性S21の拡大図である。 図15(a)は、反射特性S11のスミスチャートであり、図15(b)は、反射特性S11の反射減衰量を示す図である。 図16は、デュプレクサの反射特性S11を示すスミスチャートである。 図17(a)は、通過特性S21を示す図、図17(b)は、図17(a)の拡大図である。 図18(a)は、通過特性S21を示す図、図18(b)は、図18(a)の拡大図である。 図19は、反射特性S11を示す図である。 図20は、位相に対する損失を示す図である。 図21は、実施例1の変形例のモジュールを含むシステムのブロック図である。
図面を用いて実施例について説明する。
図1は、実施例1に係るモジュールを含むシステムを示すブロック図である。システム100は、モジュール40、集積回路42、アンテナ14、およびパワーアンプ25aから25c、35aおよび35bを備えている。モジュール40には、ダイプレクサ10、高周波スイッチ24および34、デュプレクサ20aから20c、30aおよび30bが搭載されている。また、モジュール40に線路L10からL30およびL1aからL8bが形成されている。線路L10からL30およびL1aからL8bは、各素子間を電気的に接続するために形成されている。線路L10からL30、L1aからL3cおよびL6aからL8bは、例えば誘電体基板と、誘電体基板内および誘電体基板上に形成された線路である。これらの線路の特性インピーダンスは基準インピーダンス(例えば50Ω)である。集積回路42は、ローノイズアンプ26aから26c、36aおよび36bを備えている。
スイッチ24、デュプレクサ20aから20c、パワーアンプ25aから25c、およびローノイズアンプ26aから26cは、高周波数(HB:High Band)側のHB送受信系28である。スイッチ34、デュプレクサ30aから30b、パワーアンプ35aから35b、およびローノイズアンプ36aから36bは、低周波数(LB:Low Band)側のLB送受信系38である。
HB送受信系28は、1または複数の通信系の周波数帯域の信号を送信および/または受信する。デュプレクサ20aから20cは、各通信系に対応する。HB送受信系28の通信系は、例えば、バンド1(送信帯域:1920MHzから1980MHz、受信帯域:2110MHzから2170MHz)、バンド2(送信帯域:1850MHzから1910MHz、受信帯域:1930MHzから1990MHz)、バンド4(送信帯域:1710MHzから1755MHz、受信帯域:2110MHzから2155MHz)およびバンド9(送信帯域:1750MHzから1785MHz、受信帯域:1845MHzから1880MHz)の少なくとも1つの通信系である。LB送受信系38の通信系は、例えば、バンド5(送信帯域:824MHzから849MHz、受信帯域:869MHzから894MHz)、バンド6(送信帯域:830MHzから840MHz、受信帯域:875MHzから885MHz)およびバンド8(送信帯域:880MHzから915MHz、受信帯域:925MHzから960MHz)の少なくとも1つの通信系である。
デュプレクサ20aから20cは、それぞれ送信フィルタ21aから21cおよび受信フィルタ22aから22cを備えている。送信フィルタ21aから21cは、それぞれ共通端子T1aからT1cと送信端子T2aからT2cとの間に接続されている。受信フィルタ22aから22cは、それぞれ共通端子T1aからT1cと受信端子T3aからT3cとの間に接続されている。
パワーアンプ25aから25cは、集積回路42から出力される送信信号を増幅する。送信フィルタ21aから21cは、それぞれ、パワーアンプ25aから25cにより増幅された送信信号のうち送信帯域の信号を共通端子T1aからT1cに通過させ、送信帯域以外の信号を抑圧する。受信フィルタ22aから22cは、それぞれ、共通端子T1aからT1cに出力された受信信号のうち受信帯域の信号を受信端子T3aからT3cに通過させ、受信帯域以外の信号を抑圧する。ローノイズアンプ26aから26cは、それぞれ受信フィルタ22aから22cから出力された信号を増幅する。スイッチ24は、端子T4を端子T5aからT5cのいずれか1つに接続する。デュプレクサ20aから20cが1つの場合、スイッチ24を設けず、端子T20をデュプレクサ20aから20cの共通端子に接続してもよい。
LB送受信系38は、1または複数の通信系の周波数帯域の信号を送信および/または受信する。デュプレクサ30aから30bは、各通信系に対応する。
デュプレクサ30aから30bは、それぞれ送信フィルタ31aから31bおよび受信フィルタ32aから32bを備えている。LB送受信系38における他の構成はHB送受信系28と同じであり説明を省略する。
デュプレクサ20aから20c、30aおよび30bが、それぞれ送信フィルタと受信フィルタを備える例を説明するが、デュプレクサは、送信フィルタと送信フィルタ、または受信フィルタと受信フィルタを備えてもよい。
ダイプレクサ10はハイパスフィルタ(HPF:High Pass Filter)11およびローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)12を備えている。HPF11は、アンテナ端子T10と端子T20との間に接続されている。LPF12は、アンテナ端子T10と端子T30との間に接続されている。
HPF11は、HB送受信系28が送信および/または受信する通信系の周波数帯域のHB信号を通過させ、LB送受信系38が送信および/または受信する通信系の周波数帯域のLB信号を抑圧する。LPF12は、LB信号を通過させ、HB信号を抑圧する。携帯電話に用いられる周波数帯域においては、1GHz以下の周波数帯域をLB帯域とし、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域をHB帯域とする。
スイッチ24が端子T5aからT5cのうち1つの端子を選択することにより、HB送受信系28が同時に送信または受信できる信号は1つの周波数帯域である。スイッチ34が端子T10aから10bのうち1つの端子を選択することにより、LB送受信系38が同時に送信および/または受信できる信号は1つの周波数帯域である。ダイプレクサ10は、HB送受信系28が送信および/または受信するHB信号と、LB送受信系38が送信および/または受信するLB信号を同時に通過させることができる。
これにより、1つのアンテナ14を用い、スイッチ24が選択したデュプレクサ20aから20cの通過帯域のHB信号と、スイッチ34が選択したデュプレクサ30aから30bの通過帯域のLB信号と、を同時に送信および/または受信できる。このように、HB信号とLB信号を同時に送信および/または受信するモードをCAオンモードという。CAオンモードでは、デュプレクサ20aから20cを通過する信号と、デュプレクサ30aおよび30bを通過する信号とは、同時にダイプレクサ10を通過する。
一方、HB信号とLB信号のいずれか一方のみを送信および/または受信するモードをCAオフモードという。CAオフモードでは、スイッチ24および34のうちいずれか一方がオフである。さらに、HB信号とLB信号のいずれも送信および/または受信しないモードをオフモードという。
HB送受信系28およびLB送受信系38がCAオフモードにおいて、インピーダンス整合するように設計されているとき、CAオンモードでは、ダイプレクサ10を介し、相手方(HB送受信系28からみたLB送受信系38、および、LB送受信系38からみたHB送受信系28)が見えてしまう。例えば、LPF12の通過特性にHB送受信系28が影響を及ぼす。また、HPF11の通過特性にLB送受信系38が影響を及ぼす。これにより、ダイプレクサ10の通過帯域にノッチが形成されることがある。
まず、HB送受信系28がLPF12の通過特性に影響することを説明する。図2は、ダイプレクサに接続されるHB系受信系の条件を変化させた場合のLB側(LPF)の通過特性をシミュレーションした回路の回路図である。図2に示すように、HB送受信系28には、スイッチ24と1つのデュプレクサ20が設けられている。デュプレクサ20は、送信フィルタ21および受信フィルタ22を有する。デュプレクサ20は、バンド4のデュプレクサである。デュプレクサ20の共通端子とスイッチ24との間に線路L1が接続されている。LB送受信系38には、スイッチ34が設けられ、デュプレクサ30は設けられていない。アンテナ端子T10をポート1とし、端子T6をポート2とした。アンテナ端子T10および端子T6は、それぞれ基準インピーダンス(50Ω)で終端されている。
図2の回路を用い、アンテナ端子T10から端子T6へのLPF12の通過特性S21をシミュレーションした。シミュレーションにおいて、スイッチ24および34は閉じた状態とした。線路L1の電気長を、バンド4の信号の位相として0°、120°、240および360°に対応するように変化させた。
図3(a)および図3(b)は、シミュレーションしたLB側(LPF)の通過特性S21を示す図である。図3(a)は、LPF12の通過帯域付近の拡大図であり、図3(b)は、LPF12の抑圧帯域(HPF11の通過帯域付近)の図である。マーカm1からm2は、一般的なLB帯域である。図3(a)に示すように、線路L1の電気長が変化すると、ノッチの位置が変化する。線路L1の電気長によってはLPF12のLB帯域にノッチが形成される。図3(b)に示すように、線路L1の電気長によってはLPF12の抑圧帯域にもノッチが形成される。
このように、CAオンモードにおいては、HB送受信系28がLPF12の通過特性に影響する。特に、通過帯域にノッチが形成されると、ダイプレクサ10の挿入損失が大きくなる。そこで、通過帯域にノッチが形成される原因を調査した。
HB送受信系28およびLB送受信系38が接続されていないダイプレクサ1の通過特性について説明する。図4(a)は、シミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図4(b)は、ダイプレクサの通過特性S21およびS31を示す図である。図5(a)は、LB側(LPF)の通過帯域付近の通過特性S21を示す図であり、図5(b)は、HB側(HPF)の通過帯域付近の通過特性S31を示す図である。
図4(a)に示すように、アンテナ端子T10と端子T20との間にHPF11が接続され、アンテナ端子T10と端子T30との間にLPF12が接続されている。アンテナ端子T10、端子T30およびT20をそれぞれポート1から3とした。アンテナ端子T10、端子T20およびT30は、それぞれ基準インピーダンス(50Ω)で終端されている。分岐点N1において、アンテナ端子T10は、端子T20に接続されたHPF11と端子T30に接続されたLPF12に分岐される。このように、アンテナ端子T10から端子T20と端子T30に分岐するノードを分岐点N1とする。
LB側(LPF)の通過特性および反射特性は、分岐点N1からLPF12をみた側の通過特性および反射特性であり、主にLPF12の特性である。このため、単にLPF12の通過特性または反射特性と記載することもある。HB側(HPF)の通過特性および反射特性は、分岐点N1からHPF11をみた側の通過特性および反射特性であり、主にHPF11の特性である。このため、単にHPF11の通過特性または反射特性と記載することもある。シミュレーションでは、アンテナ端子T10と分岐点N1との間の線路をほぼ無視しているため、アンテナ端子T10からLB側またはHB側をみた特性と分岐点N1からLB側またはHB側をみた特性はほぼ同じである。
図4(b)から図5(b)は、HPF11の通過特性S31とLPF12の通過特性S21を示している。携帯電話における一般的なLB帯域およびHB帯域は、それぞれ699MHzから960MHz、および1710MHzから2690MHzである。図4(b)においてマーカm1からm2がLB帯域を示し、マーカm3からm4がHB帯域を示している。図4(b)に示すように、HPF11のLB帯域における減衰量は25dB以上である。LPF12のHB帯域における減衰量は25dB以上である。図5(a)に示すように、LPF12のLB帯域における挿入損失は1dB以下である。図5(b)に示すように、HPF11のHB帯域における挿入損失は1dB以下である。また、LPF12およびHPF11とも通過帯域付近にノッチは観測されない。
このように、ダイプレクサ10単体のLPF特性およびHPF特性は良好である。
このダイプレクサ10の端子T20を接地して、LPF11の通過帯域をシミュレーションした。HB送受信系28においてある周波数でショートとなることを想定したものである。
図6(a)は、LB側(LPF)の通過特性をシミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図6(b)は、LB側(LPF)の通過特性S12を示す図である。図6(a)に示すように、端子T20は、グランドにショートしている。その他の構成は、図4(a)と同じであり説明を省略する。図6(b)に示すように、LPF12の通過特性S12において。マーカm5で示した1.42GHzにノッチが観察される。
図7(a)は、HB側(HPF)の反射特性をシミュレーションした回路図である。図7(a)に示すように、分岐点N1と端子T20との間にHPF11が接続されている。端子T20はグランドにショートしている。ノッチの原因を調べるため、図7(a)に示すように、分岐点N1からHPF11をみた反射特性S11をシミュレーションした。図7(b)は、反射特性S11の反射減衰量を示す図であり、図7(c)は、反射特性S11のポーラチャートである。周波数の掃引は500MHzから3.5GHzである。
図7(b)に示すように、1.42GHz(m5)において、分岐点N1からHPF11をみた50Ωにおける反射特性S11の大きさが急激に小さくなっている。1.42GHzにおける反射特性S11は−6.2dBである。図7(c)に示すように、1.42GHz(m5)において反射特性S11が基準インピーダンスに近づいている。1.42GHzにおける反射特性S11の大きさ(MAG)は0.488であり、位相角度(ANG)は145°である。図7(c)のように、1.42GHzにおいて、反射特性S11が基準インピーダンスに近づく(すなわち反射係数の大きさが0に近づく)。
次に、ダイプレクサ10の端子T20を線路を介し接地して、LB側(LPF12)の通過帯域をシミュレーションした。線路は、モジュール内の線路を想定している。
図8(a)は、LB側(LPF)の通過特性をシミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図8(b)は、LB側(LPF)の通過特性S12を示す図であり、図8(c)は、LB側(LPF)の通過特性S12の拡大図である。
図8(a)に示すように、端子T20が線路L50を介しグランドにショートしている。線路L50の特性インピーダンスは基準インピーダンス(50Ω)とし、線路L50の長さは1GHzでの位相50°に相当する長さとした。その他の構成は、図6(a)と同じであり説明を省略する。
図8(b)および図8(c)において、破線は、ダイプレクサ10単体(図4(a))の通過特性を示し、実線は図8(a)における通過特性を示す。図8(b)に示すように、LB側(LPF12)の通過特性S12において、ダイプレクサ10単体ではノッチは観測されないが、図8(b)ではマーカm6で示した1.975GHzにノッチが観察される。図8(c)に示すように、マーカm7で示した935MHzにノッチが観察される。
ノッチの原因を調べるため、分岐点N1からHB側(HPF11)の反射特性S11をシミュレーションした。図9(a)は、反射特性S11の反射減衰量を示す図であり、図9(b)は、反射特性S11のスミスチャートである。
図9(a)に示すように、935MHz(m7)において、分岐点N1からHB側(HPF11)をみた反射減衰量が急激に小さくなっている。1.975GHz付近には反射減衰量の減少が観察されない。図9(b)に示すように、935MHz(m7)近傍において、反射特性S11はループしており、935MHz(m7)において反射特性S11が局所的に基準インピーダンスに近づいている。935MHzにおける反射特性S11のMAGは0.861であり、ANGは−47°である。
1.975GHz(m6)において、反射特性S11のMAGは0.902であり、ANGは−180°である。これにより、1.975GHzにおいて、分岐点N1からHFP11をみたインピーダンスのリアクタンス成分はほぼ0であり、インピーダンスの大きさは基準インピーダンスより小さい。よって、分岐点N1からHPF11をみると、グランドにほぼショートしている状態にみえる。
ダイプレクサ10の端子T30を接地して、HPF11の通過帯域をシミュレーションした。図10(a)は、HP側(HPF)の通過特性をシミュレーションしたダイプレクサの回路図であり、図10(b)は、HP側(HPF)の通過特性S12を示す図であり、図10(c)は、反射特性S11のスミスチャートである。図10(a)に示すように、端子T20をポート2とし基準インピーダンス(50Ω)に終端している。端子T30がグランドにショートしている。その他の構成は、図4(a)と同じであり説明を省略する。
図10(b)において、破線は、ダイプレクサ10単体(図4(a))の通過特性を示し、実線は図10(a)における通過特性を示す。図10(b)に示すように、HPF11の通過特性S12において、マーカm8で示した1.305GHzにノッチが観察される。図10(c)に示すように、1.305GHz(m8)において、反射特性S11のMAGは0.646であり、ANGは−180°である。これにより、1.305GHzにおいて、分岐点N1からLPF12をみたインピーダンスのリアクタンス成分はほぼ0であり、インピーダンスの大きさは基準インピーダンスより小さい。よって、分岐点N1からLPF12をみると、グランドにほぼショートしている状態にみえる。
以上に記述したように、ダイプレクサ10の各自フィルタ(HPF11またはLPF12)の通過特性S12にノッチが形成される条件には以下の2つあることがわかる。
(1)分岐点N1から相手方のフィルタ(LPF12またはHPF11)をみた反射特性が局所的に基準インピーダンスに近づくときである(例えばm5およびm7)。
このように、分岐点N1から相手方フィルタをみた反射係数が小さくなると、自フィルタを通過する信号が相手方フィルタに漏洩する。このため、(1)の条件の周波数において、自フィルタの通過特性にノッチが形成される。
(2)分岐点N1から相手方のフィルタをみたインピーダンスがショートに近づくときである(例えばm6およびm8)。言い換えれば、分岐点N1から相手フィルタをみたインピーダンスのリアクタンス成分が0であり、このインピーダンスが基準インピーダンスより小さい場合である。なお、このインピーダンスは基準インピーダンスの1/2以下が好ましく、1/3以下がより好ましい。
次にデュプレクサの通過特性について説明する。図11(a)は、測定したデュプレクサの回路図であり、図11(b)は、デュプレクサの通過特性S12およびS13を示す図である。図12(a)から図12(c)は、反射特性S11、S22およびS33を示すスミスチャートである。
図11(a)に示すように、共通端子T6と端子T7との間に送信フィルタ31が接続され、共通端子T6と端子T8との間に受信フィルタ32が接続されている。受信フィルタ32は、平衡出力型であり、端子T8は平衡端子である。端子T8は不平衡端子でもよい。共通端子T6からT8をそれぞれポート1から3とした。共通端子T6および端子T7は、それぞれ基準インピーダンス(50Ω)で終端されている。平衡端子T8は、それぞれ100Ωで終端されている。
図11(b)の実線は、送信フィルタ21の通過特性S12、破線は受信フィルタ22の通過特性S13を示す。点線楕円は送信帯域81および受信帯域82を示す。送信フィルタ31は、送信帯域81が通過帯域であり、受信帯域82が抑圧帯域である。受信フィルタ32は、受信帯域82が通過帯域であり、送信帯域81が抑圧帯域である。送信フィルタ21の通過帯域および受信フィルタ32の通過帯域がデュプレクサ30の通信帯域である。
図12(a)に示すように、共通端子T6(ポート1)から送信フィルタ31および受信フィルタ32をみた反射特性S11は、送信帯域および受信帯域で50Ωに近い領域83となる。反射特性S11は、他の周波数帯域で抑圧領域84となる。図12(b)に示すように、端子T7(ポート2)から送信フィルタ31をみた反射特性S22は、送信帯域で50Ωに近くなり、他の周波数領域で抑圧領域となる。図12(c)に示すように、端子T7(ポート8)から受信フィルタ32をみた反射特性S33は、送信帯域で50Ωに近くなり、他の周波数領域で抑圧領域となる。
図4(a)に示したダイプレクサ10と図11(a)に示したデュプレクサ30とを組み合わせた回路のシミュレーションを行った。図13は、HP側(HPF)の通過特性をシミュレーションした回路の回路図である。図13に示すように、ダイプレクサ10の端子T20はスイッチ24を介し端子T1に接続されている。ダイプレクサ10の端子T20とスイッチ24の端子T4との間には線路L20が接続されている。スイッチ24の端子T5と端子T1との間に線路L2が接続されている。ダイプレクサ10の端子T30はスイッチ34を介しデュプレクサ30の共通端子T6に接続されている。デュプレクサ30には端子T7およびT8に接続されている。ダイプレクサ10は、端子T6とT7との間に送信フィルタ31が接続され、端子T6とT8との間に受信フィルタ32が接続されている。端子T8は平衡端子である。端子T30とスイッチ34の端子T9との間には線路L30が接続されている。スイッチ34の端子TAと端子T6との間に線路L6が接続されている。
アンテナ端子T10および端子T1をそれぞれポート1および2とした。アンテナ端子T10および端子T1は、それぞれ基準インピーダンス(50Ω)で終端されている。LB側のデュプレクサ30はバンド5用を使用した例である。端子T1は、HB側に接続されるデュプレクサの通過帯域を想定し50Ω終端とした。線路L20およびL2の電気長は、2GHzでそれぞれ5.0mmおよび8.2mmとした。線路L30およびL6の電気長は、1GHzでそれぞれ5.8mmおよび8.33mmとした。線路L6の電気長は、10°の位相に相当する。
図14(a)は、シミュレーションしたHB側(HPF)の通過特性S21を示す図であり、図14(b)は、通過特性S21の拡大図である。図14(a)において、実線は図13に示す回路における端子T10からT1への通過特性S21を示す。破線は、図13において、LPF12の端子T30が50Ω終端された場合のHPF11の通過特性を示す。図14(a)に示すように、端子T30を50Ω終端すると通過特性S21にはノッチは観測されない。端子T30にデュプレクサ30を接続すると、マーカm10で示した575MHz、マーカm11で示した1.025GHz、マーカm12で示した1.375GHzにノッチが観察される。図14(b)に示すように、マーカm13で示した2.000GHzにノットが観察される。
図15(a)は、反射特性S11のスミスチャートであり、図15(b)は、反射特性S11の反射減衰量で示す図である。反射特性S11は、アンテナ端子T10からデュプレクサ30をみた反射特性である。図15(a)に示すように、575MHz(m10)において、反射特性S11のMAGは0.757であり、ANGは−178°である。1.025GHz(m11)において、反射特性S11のMAGは0.659であり、ANGは−176°である。m10およびm11は、前述の条件(2)に相当する。
1.335GHz(m12)において、反射特性S11のMAGは0.110であり、ANGは−36°である。このように、反射特性S11が基準インピーダンスに近づいている。m12は、前述の条件(1)に相当する。2.000GHz(m13)において、反射特性S11のMAGは0.939であり、ANGは46°である。反射特性S11は、m13付近で少し窪んでおり、局所的に基準インピーダンスに近づいている。
図15(b)に示すように、2.000GHz(m13)において、反射特性S11が局所的に小さくなっている。このように、m13は前述の条件(1)に相当する。
このように、ダイプレクサ10にデュプレクサ30が接続されている場合においても、条件(1)および(2)が通過特性にノッチが形成される条件となる。
図16は、デュプレクサの反射特性S11を示すスミスチャートである。実線は、図13の端子T30からデュプレクサ30をみた反射特性S11を示す。破線は、図11(a)単体のデュプレクサ30の反射特性S11を示し、図12(a)と同じ特性を示す。図13の回路では、端子T30とデュプレクサ30との間に線路L30、スイッチ34および線路L6が接続される。これにより、実線は、破線に比べ、線路L30、スイッチ34および線路L6の合計の電気長に相当する位相が矢印のように回転する。
図13の線路L6の電気長を1GHzの位相の0°、120°、240°および360°に対応するように変化させ、通過特性S21をシミュレーションした。図17(a)は、通過特性S21を示す図、図17(b)は、図17(a)の拡大図である。マーカm14からm15は、HB帯域である。図17(a)および図17(b)に示すように、線路L6の電気長を変化させると、ノッチの位置が変化する。線路L6の電気長によってはHB帯域にノッチが形成される。
そこで、HB帯域にノッチが形成されないように、図13の線路L6の電気長を1GHzで8.33mmとした。図18(a)は、通過特性S21を示す図、図18(b)は、図18(a)の拡大図である。HB帯域であるm14とm15との間にノッチは形成されていない。
図19は、反射特性S11を示す図である。図19に示すように、端子T10からデュプレクサ30をみた反射特性S11には、HB帯域内で極端な変化が観察されない。このように、端子T10からLB側のデュプレクサ30をみた反射係数および反射特性S11が条件(1)および(2)を満たすように、線路L6の電気長を調整する。これにより、HPF11の通過特性S21においてHB帯域内にノッチが形成されることを抑制できる。電気長の調整は線路L6およびL30の少なくとも一方で行うことができる。
図13の線路L6の電気長を1GHzで位相が0°から30°となるように変化させ、周波数が1.71GHz、2.00GHzおよび2.69GHzにおける通過特性を算出した。図20は、位相に対する損失を示す図である。位相が0°から25°において、HB帯域全体の損失が小さい。このように、線路L6の電気長を適切に設定することにより、HB帯域の損失を抑制できる。
実施例1によれば、図1のように、ダイプレクサ10は、アンテナ端子T10、端子T20(第1端子)および端子T30(第2端子)を備える。デュプレクサ20aから20cは、端子T20に共通端子T1aからT1cが接続されている。デュプレクサ30aおよび30bは、デュプレクサ20aから20cとは異なる周波数帯域を有し、端子T30に共通端子T6aおよびT6bが接続されている。
このような構成において、ダイプレクサ10においてアンテナ端子T10が端子T20と端子T30とに分岐される分岐点からデュプレクサ30aおよび30bをみた反射係数が極小となる周波数F1が、デュプレクサ20aから20cの通過帯域に位置しないように、線路L30、L6aおよびL6bの電気長を設定する。これにより、デュプレクサ20aから20cの通過帯域に、条件(1)に起因するノッチが形成されることを抑制できる。
ダイプレクサ10においてアンテナ端子T10が端子T20と端子T30とに分岐される分岐点からデュプレクサ30aおよび30bをみたインピーダンスのリアクタンス成分が略0かつインピーダンスが基準インピーダンスより小さい周波数F2が、デュプレクサ20aから20cの通過帯域に位置しないように、線路L30、L6aおよびL6bの電気長を設定する。これにより、デュプレクサ20aから20cの通過帯域に、条件(2)に起因するノッチが形成されることを抑制できる。
上記周波数F1およびF2の少なくとも一方がデュプレクサ20aから20cの通過帯域に位置しなければよい。
端子T20に接続されるデュプレクサ20aから20cは1つでもよいし、複数でもよい。デュプレクサ20aから20cが複数の場合、複数のデュプレクサ20aから20cのうちのいずれか1つの共通端子T1aからT1cを端子T20に接続するスイッチ24が設けられることが好ましい。
上記周波数F1およびF2の少なくとも一方は、複数のデュプレクサ20aから20cのうち少なくとも1つの通過帯域に位置しなければよい。上記周波数F1およびF2の少なくとも一方は、複数のデュプレクサ20aから20cの全ての通過帯域に位置しないことが好ましい。
また、ダイプレクサ10においてアンテナ端子T10が端子T20と端子T30とに分岐される分岐点からデュプレクサ20aから20cをみた反射係数が極小となる周波数F3が、デュプレクサ30aおよび30bの通過帯域に位置しないように、線路L20、L1aからL1cの電気長を設定する。これにより、デュプレクサ30aおよび30bの通過帯域に、条件(1)に起因するノッチが形成されることを抑制できる。
ダイプレクサ10においてアンテナ端子T10が端子T20と端子T30とに分岐される分岐点からデュプレクサ20aから20cをみたインピーダンスのリアクタンス成分が略0かつインピーダンスが基準インピーダンスより小さい周波数F4が、デュプレクサ30aおよび30bの通過帯域に位置しないように、線路L20、L1aからL1cの電気長を設定する。これにより、デュプレクサ30aおよび30bの通過帯域に、条件(2)に起因するノッチが形成されることを抑制できる。
上記周波数F3およびF4の少なくとも一方がデュプレクサ30aおよび30bの通過帯域に位置しなければよい。
端子T30に接続されるデュプレクサ30aおよび30bは1つでもよいし、複数でもよい。デュプレクサ30aおよび30bが複数の場合、複数のデュプレクサ30aおよび30bのうちのいずれか1つの共通端子T6aおよびT6bを端子T30に接続するスイッチ34が設けられることが好ましい。
上記周波数F3およびF4の少なくとも一方は、複数のデュプレクサ30aおよび30bのうち少なくとも1つの通過帯域に位置しなければよい。上記周波数F3およびF4の少なくとも一方は、複数のデュプレクサ30aおよび30bの全ての通過帯域に位置しないことが好ましい。
ダイプレクサ10においてアンテナ端子T10が端子T20と端子T30とに分岐される分岐点からデュプレクサ30aおよび30bをみた反射係数がダイプレクサ10のデュプレクサ20aから20c側の通過帯域(HB帯域)内において最も小さくなる周波数が、デュプレクサ20aから20cの通過帯域内に位置しないことが好ましい。
ダイプレクサ10においてアンテナ端子T10が端子T20と端子T30とに分岐される分岐点からデュプレクサ20aから20cをみた反射係数がダイプレクサ10のデュプレクサ30aおよび20b側の通過帯域(LB帯域)内において最も小さくなる周波数が、デュプレクサ30aおよび30bの通過帯域内に位置しないことが好ましい。
周波数の高い信号は線路による損失が大きい。そこで、端子T20とデュプレクサ20aから20cの共通端子T1aからT1cとの間の線路L20、L1aからL1cは、端子T30とデュプレクサ30aおよび30bの共通端子T6aおよびT6bとの間の線路L30およびL6aおよびL6bより短くする。これにより、線路L20、L1aからL1cによる損失を小さくできる。
図21は、実施例1の変形例のモジュールを含むシステムのブロック図である。図21に示すように、システム102においては、モジュール40はダイプレクサ10を含まない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。このように、モジュール40は、ダイプレクサ10を含んでもよいし、含まなくてもよい。ダイプレクサ10を含まない場合も線路の電気長の設定により、通過帯域内のノッチを抑制できる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 ダイプレクサ
20a−20c、30a、30b デュプレクサ
40 モジュール
L10−L30、L1a−L8b 線路
T1−T30 端子

Claims (9)

  1. アンテナに接続されるアンテナ端子、第1端子及び第2端子を備えるダイプレクサの前記第1端子に共通端子が接続された第1デュプレクサと、
    前記ダイプレクサの前記第2端子に共通端子が接続され、前記第1デュプレクサとは異なる通過帯域を有する第2デュプレクサと、
    を具備し、
    前記ダイプレクサにおいてアンテナ端子が第1端子と第2端子とに分岐される分岐点から前記第2デュプレクサをみたインピーダンスのリアクタンス成分が略0かつ前記インピーダンスが基準インピーダンスより小さい周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とするモジュール。
  2. 前記インピーダンスのリアクタンス成分が略0かつ前記インピーダンスが前記基準インピーダンスの1/2より小さい周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とする請求項1記載のモジュール。
  3. 前記分岐点から前記第2デュプレクサをみた反射係数が極小となる周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とする請求項1または2記載のモジュール。
  4. アンテナに接続されるアンテナ端子、第1端子及び第2端子を備えるダイプレクサの前記第1端子に共通端子が接続された第1デュプレクサと、
    前記ダイプレクサの前記第2端子に共通端子が接続され、前記第1デュプレクサとは異なる通過帯域を有する第2デュプレクサと、
    を具備し、
    前記ダイプレクサにおいてアンテナ端子が第1端子と第2端子とに分岐される分岐点から前記第2デュプレクサをみた反射係数が極小となる周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とするモジュール。
  5. 前記反射係数が前記分岐点と第1端子との間の通過帯域内において最も小さくなる周波数は、前記第1デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とする請求項4記載のモジュール。
  6. 前記第1デュプレクサを通過する信号と、前記第2デュプレクサを通過する信号とは、同時に前記ダイプレクサを通過することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載のモジュール。
  7. 複数の前記第1デュプレクサのうちのいずれか1つの共通端子を前記第1端子に接続する第1スイッチと、
    複数の前記第2デュプレクサのうちいずれか1つの共通端子を前記第2端子に接続する第2スイッチと、
    を具備することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載のモジュール。
  8. 前記第1デュプレクサの通過帯域の周波数は、前記第2デュプレクサの通過帯域の周波数より高く、
    前記第1端子と前記第1デュプレクサの共通端子との間の線路は、前記第2端子と前記第2デュプレクサの共通端子との間の線路より短いことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載のモジュール。
  9. 前記分岐点から前記第1デュプレクサをみた反射係数が極小となる周波数と、前記分岐点から前記第1デュプレクサをみた反射特性のリアクタンス成分が略0かつ反射特性が基準インピーダンスより小さい周波数と、の少なくとも一方は、前記第2デュプレクサの通過帯域内に位置しないことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載のモジュール。
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