JP4378793B2 - ダイプレクサ及びそれを用いた移動体通信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイプレクサ及びそれを用いた移動体通信装置に関し、特に、周波数の異なる高周波信号を分離、合成させるダイプレクサ及びそれを用いた移動体通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、1つのアンテナで周波数の異なる高周波信号、例えばGSM(Global System for Mobile communications)及びDCS(Digital Cellular System)に対応するために、周波数の異なる高周波信号を分離、合成することができるダイプレクサが用いられている。
【0003】
図6は、一般的なダイプレクサの等価回路図である。ダイプレクサは、第1〜第3のポートP1〜P3、第1及び第2のポート間の低域通過フィルタLPF、並びに第2及び第3のポート間の高域通過フィルタHPFで構成される。低域通過フィルタLPFは第1のインダクタL1、第1のコンデンサC11,C12からなり、第1のポートP1と第2のポートP2との間に、第1のインダクタL11及び第1のコンデンサC11からなる並列回路が接続され、第1のポートP1とグランドとの間に、第1のコンデンサC12が接続される。高域通過フィルタHPFは第2のインダクタL2、第2のコンデンサC21〜C23からなり、第2のポートP2と第3のポートP3との間に、第2のコンデンサC21,C22が直列接続され、第2のコンデンサC21,C22の接続点とグランドとの間に、第2のインダクタL2及び第2のコンデンサC23からなる直列回路が接続される。
【0004】
図7は、従来のダイプレクサの分解斜視図である。ダイプレクサ50は、第1〜第7のシート層511〜517からなる多層基板51を備える。第2、第3及び第6のシート層512,513,516の上面にはコンデンサ電極Cp51,Cp52、コンデンサ電極Cp53,Cp54、コンデンサ電極Cp55,Cp56がそれぞれ形成される。また、第4のシート層514の上面にはストリップライン電極ST51,ST52が形成される。さらに、第5及び第7のシート層515,517の上面にはグランド電極Gp51、グランド電極Gp52がそれぞれ形成される。また、第2〜第5のシート層512〜515には、各シート層512〜515を貫通するようにビアホール電極Vh5が形成される。
【0005】
これらの第1〜第7のシート層511〜517が積み重ねられ、一体的に焼結されることにより、多層基板51となる。そして、ストリップライン電極ST51とコンデンサ電極Cp51,Cp53,Cp55、及びストリップライン電極ST52とコンデンサ電極Cp54,Cp56とはそれぞれ多層基板51の内部にてビアホール電極Vh5で接続される。また、多層基板51の側面及び表裏面には、コンデンサ電極Cp51に電気的に接続され、第1及び第2のポートP1,P2(図6)となる外部端子T51,T52と、コンデンサ電極Cp52に電気的に接続され、第3のポートP3(図6)となる外部端子T53と、グランド電極Gp51,Gp52に電気的に接続され、グランド端子となる外部端子T54が形成される。
【0006】
以上の構成を備えたダイプレクサ50において、ストリップライン電極ST51,ST52で第1及び第2のインダクタL1,L2(図6)をそれぞれ形成する。また、コンデンサ電極Cp51,Cp53で第1のコンデンサC11(図6)、コンデンサ電極Cp55とグランド電極Gp51、Gp52とで第1のコンデンサC12(図6)をそれぞれ形成する。さらに、コンデンサ電極Cp51,Cp54で第2のコンデンサC21(図6)、コンデンサ電極Cp52,Cp54で第2のコンデンサC22(図6)、コンデンサ電極Cp56とグランド電極Gp51,Gp52とで第2のコンデンサC23(図6)をそれぞれ形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来のダイプレクサによれば、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタにおいて、第2のポートと第3のポートとの間に直列接続された第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に浮遊容量が発生し、等価回路では図6の破線で示したようなコンデンサが付加された形態になる。また、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタにおいて、第2のインダクタを形成するストリップライン電極がグランド電極に接近しており、ストリップライン電極のインピーダンスが小さくなる。その結果、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの通過帯域が狭くなったり、挿入損失が大きくなるといった問題があった。
【0008】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの通過帯域を広くし、挿入損失を小さくする構造を有するダイプレクサ及びそれを用いた移動体通信装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述する問題点を解決するため本発明のダイプレクサは、第1乃至第3のポートと、前記第1及び第2のポート間の低域通過フィルタを構成する第1のインダクタ及び第1のコンデンサと、前記第2及び第3のポート間の高域通過フィルタを構成する第2のインダクタ及び第2のコンデンサとを備えるとともに、前記第1及び第2のインダクタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなる多層基板に内蔵されるストリップライン電極で形成され、前記第1及び第2のコンデンサが、前記多層基板に内蔵されるコンデンサ電極で形成されるダイプレクサであって、前記第2のポートと前記第3のポートとの間に直列接続される複数の前記第2のコンデンサを、前記第1のポート及び第2のポート間に直列接続される前記第1のコンデンサの直上に配置し、かつ前記多層基板の高さ方向に積み重ねることを特徴とする。
【0010】
また、前記第1及び第2のコンデンサのうち前記第1のポートと前記第2のポートとの間および前記第2のポートと前記第3のポートとの間に直列接続されるコンデンサを、前記多層基板の積層方向において前記第2のインダクタの直上に配置しないことを特徴とする。
【0011】
本発明の移動体通信装置は、上記のダイプレクサを用いたことを特徴とする。
【0012】
本発明のダイプレクサによれば、第2のポートと第3のポートとの間に直列接続される第2のコンデンサを、第1のポートと第2のポートとの間に接続される第1のコンデンサ上に配置し、かつ多層基板の高さ方向に積み重ねるため、第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に、第1のコンデンサを形成するコンデンサ電極が挿入されることとなり、第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に発生する浮遊容量を抑えることができる。
【0013】
本発明の移動体通信装置によれば、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの通過帯域が広くなるとともに、挿入損失が小さくなるダイプレクサを用いるため、送信特性及び受信特性に優れた移動体通信装置を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明のダイプレクサの第1の実施例の分解斜視図である。ダイプレクサ10は、第1〜第9のシート層111〜119からなる多層基板11を備える。第2〜第5のシート層112〜115の上面にはコンデンサ電極Cp11〜Cp14がそれぞれ形成される。また、第6のシート層116の上面にはストリップライン電極ST11,ST12が形成される。
【0015】
さらに、第7及び第9のシート層117,119の上面にはグランド電極Gp11,Gp12がそれぞれ形成される。また、第8のシート層118の上面にはコンデンサ電極Cp15,Cp16が形成される。さらに、第3〜第7のシート層113〜117には、各シート層113〜117を貫通するようにビアホール電極Vh1が形成される。
【0016】
なお、第1〜第9のシート層111〜119は、例えば、850℃〜1000℃の温度で焼成可能な酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電体セラミックスを結合剤等とともに混練したものをシート状にしたものである。
【0017】
また、ストリップライン電極ST11,ST12、コンデンサ電極Cp11〜Cp16及びグランド電極Gp11,Gp12は、Ag,Pd,Ag−Pd,Cu等からなり、第2〜第9のシート層112〜119の表面に、周知の印刷法、スパッタリング法、真空蒸着法等の方法によって形成される。
【0018】
これらの第1〜第9のシート層111〜119が積み重ねられ、一体的に焼結されることにより、多層基板11となる。そして、ストリップライン電極ST11とコンデンサ電極Cp13〜Cp15、及びストリップライン電極ST12とコンデンサ電極Cp12,Cp16とはそれぞれ多層基板11の内部にてビアホール電極Vh1で接続される。
【0019】
また、多層基板11の側面及び表裏面には、コンデンサ電極Cp14に電気的に接続され、第1のポートP1(図6)となる外部端子T11と、コンデンサ電極Cp13に電気的に接続され、第2のポートP2(図6)となる外部端子T12と、コンデンサ電極Cp11に電気的に接続され、第3のポートP3(図6)となる外部端子T13と、グランド電極Gp11,Gp12に電気的に接続され、グランド端子となる外部端子T14が形成される。なお、これらの端子T11〜T14は、スパッタリング法、真空蒸着法、塗布焼付等の方法によって形成される。
【0020】
以上の構成を備えたダイプレクサ10において、ストリップライン電極ST11,ST12で第1及び第2のインダクタL1,L2(図6)をそれぞれ形成する。また、コンデンサ電極Cp13,Cp14で第1のコンデンサC11(図6)、コンデンサ電極Cp15とグランド電極Gp11,Gp12とで第1のコンデンサC12(図6)をそれぞれ形成する。
【0021】
さらに、コンデンサ電極Cp12,Cp13で第2のコンデンサC21(図6)、コンデンサ電極Cp11,Cp12で第2のコンデンサC22(図6)、コンデンサ電極Cp16とグランド電極Gp11,Gp12とで第2のコンデンサC23(図6)をそれぞれ形成する。
【0022】
すなわち、第2のポートP2と第3のポートP3との間に直列接続される第2のコンデンサC21,C22を、第1のポートP1と第2のポートP2との間に接続される第1のコンデンサC11上に配置し、かつ多層基板11の高さ方向に積み重ねる構造になっている。
【0023】
図2は、図1のダイプレクサの第2及び第3のポート間の通過特性を示す図である。図2中において、実線は本実施例のダイプレクサ10(図1)、破線は従来例のダイプレクサ50(図7)の場合を示す。
【0024】
この図から、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタにおいて、帯域幅は、本実施例のダイプレクサ10の方が従来例のダイプレクサ50に比べ広がっていることが解る。
【0025】
上述の第1の実施例のダイプレクサによれば、第2のポートと第3のポートとの間に直列接続される第2のコンデンサを、第1のポートと第2のポートとの間に接続される第1のコンデンサ上に配置し、かつ多層基板の高さ方向に積み重ねるため、第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に、第1のコンデンサを形成する一方のコンデンサ電極が挿入されることとなり、第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に発生する浮遊容量を抑えることができる。したがって、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタに無駄な容量が発生しないため、高域通過フィルタの通過帯域を広げることが可能となる。
【0026】
図3は、本発明のダイプレクサの第2の実施例の分解斜視図である。ダイプレクサ20は、第1〜第9のシート層211〜219からなる多層基板21を備える。第2〜第5のシート層212〜215の上面にはコンデンサ電極Cp21〜Cp24がそれぞれ形成される。また、第2及び第6のシート層212,216の上面にはストリップライン電極ST21,ST22がそれぞれ形成される。
【0027】
さらに、第7及び第9のシート層217,219の上面にはグランド電極Gp21,Gp22がそれぞれ形成される。また、第8のシート層218の上面にはコンデンサ電極Cp25,Cp26が形成される。さらに、第3〜第7のシート層213〜217には、各シート層213〜217を貫通するようにビアホール電極Vh2が形成される。
【0028】
なお、第1〜第9のシート層211〜219は、例えば、850℃〜1000℃の温度で焼成可能な酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電体セラミックスを結合剤等とともに混練したものをシート状にしたものである。
【0029】
また、ストリップライン電極ST21,ST22、コンデンサ電極Cp21〜Cp26及びグランド電極Gp21,Gp22は、Ag,Pd,Ag−Pd,Cu等からなり、第2〜第9のシート層212〜219の表面に、周知の印刷法、スパッタリング法、真空蒸着法等の方法によって形成される。
【0030】
これらの第1〜第9のシート層211〜219が積み重ねられ、一体的に焼結されることにより、多層基板21となる。そして、ストリップライン電極ST21とコンデンサ電極Cp26、及びストリップライン電極ST22とコンデンサ電極Cp23〜Cp25とはそれぞれ多層基板21の内部にてビアホール電極Vh2で接続される。
【0031】
また、多層基板21の側面及び表裏面には、コンデンサ電極Cp24に電気的に接続され、第1のポートP1(図6)となる外部端子T21と、コンデンサ電極Cp23に電気的に接続され、第2のポートP2(図6)となる外部端子T22と、コンデンサ電極Cp21に電気的に接続され、第3のポートP3(図6)となる外部端子T23と、グランド電極Gp21,Gp22に電気的に接続され、グランド端子となる外部端子T24が形成される。なお、これらの端子T21〜T24は、スパッタリング法、真空蒸着法、塗布焼付等の方法によって形成される。
【0032】
以上の構成を備えたダイプレクサ20において、ストリップライン電極ST21,ST22で第2及び第1のインダクタL2,L1(図6)をそれぞれ形成する。また、コンデンサ電極Cp23,Cp24で第1のコンデンサC11(図6)、コンデンサ電極Cp25とグランド電極Gp21,Gp22とで第1のコンデンサC12(図6)をそれぞれ形成する。
【0033】
さらに、コンデンサ電極Cp22,Cp23で第2のコンデンサC21(図6)、コンデンサ電極Cp21,Cp22で第2のコンデンサC22(図6)、コンデンサ電極Cp26とグランド電極Gp21,Gp22とで第2のコンデンサC23(図6)をそれぞれ形成する。
【0034】
すなわち、第2のポートP2と第3のポートP3との間に直列接続される第2のコンデンサC21,C22を形成するコンデンサ電極Cp21〜Cp23、第1のポートP1と第2のポートP2との間に接続される第1のコンデンサC11を形成する一方のコンデンサ電極Cp24上に配置し、かつ多層基板21の高さ方向に積み重ねる構造になっている。
【0035】
また、第1のコンデンサC11を形成するコンデンサ電極Cp23〜Cp25、第2のコンデンサC21〜C23を形成するコンデンサ電極Cp21〜Cp23,Cp26を、第2のインダクタL2を構成するストリップライン電極ST21の直上に配置しない構造にもなっている。
【0036】
図4は、図3のダイプレクサの第2及び第3のポート間の通過特性を示す図である。図4中において、実線は第2の実施例のダイプレクサ20(図3)、破線は第1の実施例のダイプレクサ10(図1)の場合を示す。
【0037】
この図から、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタにおいて、1.5GHz以上の通過帯域で挿入損失は、第2の実施例のダイプレクサ20の方が第1の実施例のダイプレクサ10に比べ小さくなっていることが解る。
【0038】
上述の第2の実施例のダイプレクサによれば、第1の実施例の構造に加え、第1及び第2のコンデンサを、第2のインダクタ上に配置しないため、第2のインダクタを形成するストリップライン電極をグランド電極から離すことができる。
【0039】
したがって、第1の実施例の効果に加え、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの第2のインダクタのインピーダンスを上げることができるため、高域通過フィルタの通過帯域で挿入損失を小さくすることが可能となる。
【0040】
図5は、移動体通信装置の1つである一般的なデュアルバンド携帯電話器の構成の一部を示すブロック図であり、1.8GHz帯のDCSと900MHz帯のGSMとを組み合わせた一例を示したものである。デュアルバンド携帯電話器は、アンテナ1、ダイプレクサ2、及び2つの信号経路GSM系3、DCS系4を備える。
【0041】
ダイプレクサ2は、送信の際にはGSM系3あるいはDCS系4の送信信号を合成し、受信の際にはGSM系3あるいはDCS系4に受信信号を分離する役目を担う。
【0042】
このダイプレクサ2に、第1及び第2の実施例のダイプレクサ10,20(図1、図3)を用いれば、ダイプレクサの第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの通過帯域が広くなるとともに、挿入損失が小さくなるため、送信特性及び受信特性に優れたデュアルバンド携帯電話器を得ることができる。
【0043】
なお、上記のダイプレクサの実施例では、シート層が酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とするセラミックスの場合について説明したが、比誘電率(εr)が1以上であれば何れの材料でもよく、例えば酸化マグネシウム、シリカを主成分とするセラミックスあるいはフッ素系樹脂等でも同様の効果が得られる。
【0044】
上記の移動体通信装置の1つであるデュアルバンド携帯電話器において、DCSとGSMとの組み合わせに使用される場合について説明したが、その使用は、DCSとGSMとの組み合わせに限定されるものではなく、例えば、PCS(Personal Communication Services)とAMPS(Advanced Mobile Phone Services)との組み合わせ、DECT(Digital European Cordless Telephone)とGSMとの組み合わせ、PHS(Personal Handy-phone System)とPDC(Personal Digital Cellular)との組み合わせ、などに使用することができる。
【0045】
また、2系統の信号経路を有する場合について説明したが、3系統以上の信号経路を有する場合についても同様の効果が得られる。
【0046】
【発明の効果】
請求項1のダイプレクサによれば、第2のポートと第3のポートとの間に直列接続される第2のコンデンサを、第1のポートと第2のポートとの間に接続される第1のコンデンサ上に配置し、かつ多層基板の高さ方向に積み重ねるため、第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に、第1のコンデンサを形成する一方のコンデンサ電極が挿入されることとなり、第2のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に発生する浮遊容量を抑えることができる。したがって、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタに無駄な容量が発生しないため、高域通過フィルタの通過帯域を広げることが可能となる。
【0047】
請求項2のダイプレクサによれば、第1及び第2のコンデンサを、第2のインダクタ上に配置しないため、第2のインダクタを形成するストリップライン電極をグランド電極から離すことができる。したがって、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの第2のインダクタのインピーダンスを上げることができるため、高域通過フィルタの通過帯域で挿入損失を小さくすることが可能となる。
【0048】
請求項3の移動体通信装置によれば、第2及び第3のポート間の高域通過フィルタの通過帯域が広くなるとともに、挿入損失が小さくなるダイプレクサを用いるため、送信特性及び受信特性に優れた移動体通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のダイプレクサに係る第1の実施例の分解斜視図である。
【図2】図1のダイプレクサの第2及び第3のポート間の通過特性を示す図である。
【図3】本発明のダイプレクサに係る第2の実施例の分解斜視図である。
【図4】図3のダイプレクサの第2及び第3のポート間の通過特性を示す図である。
【図5】一般的なデュアルバンド携帯電話器(移動体通信装置)の構成の一部を示すブロック図である。
【図6】一般的なダイプレクサの等価回路図である。
【図7】従来のダイプレクサを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
10,20 ダイプレクサ
11,21 多層基板
111〜119,211〜219 シート層
C11,C12,C21〜C23 第1及び第2のコンデンサ
Cp11〜Cp16,Cp21〜Cp26 コンデンサ電極
L1,L2 第1及び第2のインダクタ
P1〜P3 第1〜第3のポート
ST11,ST12,ST21,ST22 ストリップライン電極
Claims (2)
- 第1乃至第3のポートと、前記第1及び第2のポート間の低域通過フィルタを構成する第1のインダクタ及び第1のコンデンサと、前記第2及び第3のポート間の高域通過フィルタを構成する第2のインダクタ及び第2のコンデンサとを備えるとともに、
前記第1及び第2のインダクタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなる多層基板に内蔵されるストリップライン電極で形成され、前記第1及び第2のコンデンサが、前記多層基板に内蔵されるコンデンサ電極で形成されるダイプレクサであって、
前記第2のポートと前記第3のポートとの間に直列接続される複数の前記第2のコンデンサを、前記第1のポート及び第2のポート間に直列接続される前記第1のコンデンサの直上に配置し、かつ前記多層基板の高さ方向に積み重ねることを特徴とするダイプレクサ。 - 前記第1及び第2のコンデンサのうち前記第1のポートと前記第2のポートとの間および前記第2のポートと前記第3のポートとの間に直列接続されるコンデンサを、前記多層基板の積層方向において前記第2のインダクタの直上に配置しないことを特徴とする請求項1に記載のダイプレクサ。
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