JP4524864B2 - 複数周波用アンテナ共用器 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信機器に用いられるアンテナ共用器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のアンテナ共用器は同軸共振器や分布定数型共振器で形成されるのが一般的であり、通過帯域幅や減衰量などの所望の電気的特性を得るために共振器の段数やその形状が決定されていた。
【0003】
特に複数周波用アンテナ共用器としては従来のアンテナ共用器を複数用いることから図13のごとく、送信フィルタ25a,25b、受信フィルタ26a,26bを各々同軸共振器で構成してなる複数周波用アンテナ共用器や、スイッチ切替が可能なTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多重)方式のシステムについては図14に示すように分波器23で通過周波数を大きく分け、SPDT(Single Pole Double Throw)スイッチ27a,27bで送信受信を切り替える複数周波用アンテナ共用器が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記複数周波用アンテナ共用器において問題となるのは、共振器の形状にフィルタ特性が大きく依存するため小型化が困難なことにある。特にスイッチ切替が出来ないCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多重)方式については、共振器の本数が多数必要になり形状が増大することを避けることが出来ない。また例えば800MHzと1.8GHzといった、通過帯域周波数が大きく異なる複数周波用アンテナ共用器を分布定数型共振器で構成するような場合には、分布定数型共振器に用いる基板材料等の電気的特性が周波数に依存するためその最適化が困難となる。
【0005】
本発明は、このような複数周波用アンテナ共用器において小型化を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の複数周波用アンテナ共用器は周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つの弾性波フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を複数個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に前記アンテナ共用器は複数に実装されるとともに、各アンテナ共用器の通過帯域は全て異なり、複数の前記送信用弾性波フィルタは同一の第1の圧電性基板に形成されると共に、複数の受信用弾性波フィルタは同一の第2の圧電性基板に形成され、各々の受信用弾性波フィルタとアンテナ端子との間に接続されると共に各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板が、前記第1の圧電性基板と前記第2の圧電性基板との間に実装されたことを特徴とするものである。
【0007】
これにより複数周波用アンテナ共用器の小型化が実現できるのである。
【0008】
また、送信受信間の信号漏洩を押さえ、アイソレーションを確保しつつ、小型化が実現できるのである。
【0009】
また、大きく異なる通過帯域周波数を持つ複数のアンテナ共用器を各々特性劣化させることなく小型化することが可能になるのである。
【0010】
ここで上記複数周波用アンテナ共用器において、2つの通過帯域周波数に対応する2周波用アンテナ共用器については、各アンテナ共用器のアンテナ端子にアンテナ共用器と同一パッケージ内に実装した分波器を接続することでアンテナ出力端子を1つにすることができ、より小型な複数周波用アンテナ共用器が実現できるのである。
【0011】
さらに上記複数周波用アンテナ共用器に用いている位相基板や分波器をパッケージ内部に形成することでより小型な複数周波用アンテナ共用器が実現できるのである。
【0012】
また、上記複数周波用アンテナ共用器において、通過帯域周波数や所望のフィルタ特性によって弾性表面波フィルタとバルク波フィルタの両方を使い分けることにより、より性能の良い複数周波用アンテナ共用器が小型に実現できるのである。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つの弾性波フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を複数個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に前記アンテナ共用器複数に実装されるとともに、各アンテナ共用器の通過帯域全て異なり複数の前記送信用弾性波フィルタは同一の第1の圧電性基板に形成されると共に、複数の受信用弾性波フィルタは同一の第2の圧電性基板に形成され、各々の受信用弾性波フィルタとアンテナ端子との間に接続されると共に各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板が、前記第1の圧電性基板と前記第2の圧電性基板との間に実装されたことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であり、複数周波用アンテナ共用器が小型化が実現できる作用を有する。
【0014】
また、本発明は、送信受信間の信号漏洩を押さえ、アイソレーションを確保しつつ小型化が実現できる作用を有する。
【0015】
さらに、本発明は、大きく異なる通過帯域周波数を持つ複数のアンテナ共用器を各々特性劣化させることなく小型化が実現できる作用を有する。
【0016】
さらにまた、本発明は、位相基板と送信用、受信用弾性波フィルタを立体的に配置させることができ、さらなる小型化が実現できるのである。
【0017】
また、本発明の他の実施形態は、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つのフィルタで構成され、少なくともいずれか1つのフィルタがバルク波フィルタで、それ以外は弾性表面波フィルタで形成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を複数個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に上記アンテナ共用器を複数実装するとともに、各アンテナ共用器の通過帯域を全て異ならせたことを特徴とした複数周波用アンテナ共用器であり、通過帯域周波数とフィルタ特性によって2種類のフィルタを使い分けることによって、性能を維持しつつ小型化が実現できるのである。
【0018】
さらに、本発明の他の実施形態は、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つのフィルタで構成され、少なくともいずれか1つのフィルタがバルク波フィルタで、それ以外は弾性表面波フィルタで形成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を複数個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、少なくとも各々の受信用弾性表面波フィルタにおいて、各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板を同一パッケージ内に実装したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であって、位相回路も含めた形で小型化が実現できるのである。
【0019】
さらにまた、本発明の他の実施形態は、位相基板をパッケージ内部に形成したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であって、位相基板と送信用、受信用フィルタを立体的に配置させることができ、さらなる小型化が実現できるのである。
【0020】
また、本発明の他の実施形態は、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つの弾性表面波フィルタで形成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を2個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に上記アンテナ共用器2つと分波器を実装し、2つのアンテナ共用器において、各々のアンテナ端子を分波器を用いて接続し、パッケージのアンテナ出力端子を1つとしたことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であり、アンテナ端子に外付け部品を使用することなく接続でき、小型化できる作用を有する。
【0021】
さらに、本発明の他の実施形態は、2つの送信用弾性表面波フィルタを形成した第1の圧電性基板と、2つの受信用弾性表面波フィルタを形成した第2の圧電性基板と、少なくとも各々の受信用弾性表面波フィルタにおいて、各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板と、分波器を同一パッケージ内に実装したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であり、送信受信間の信号漏洩を押さえ、アイソレーションを確保しつつ小型化が実現できる作用を有する。
【0022】
さらにまた、本発明の他の実施形態は、2つの周波数の異なる通過帯域を有する送信用弾性表面波フィルタと受信用弾性表面波フィルタを各々1つの圧電性基板上で構成し、少なくとも各々の受信用弾性表面波フィルタにおいて、各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板と、分波器を同一パッケージ内に実装したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であり、大きく異なる通過帯域周波数を持つ2つのアンテナ共用器を各々特性劣化させることなく小型化が実現できる作用を有する。
【0023】
また、本発明の他の実施形態は、位相基板と分波器をパッケージ内部に形成したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であり、位相基板、分波器と送信用、受信用弾性表面波フィルタを立体的に配置させることができ、さらなる小型化が実現できる作用を有する。
【0024】
さらに、本発明の他の実施形態は、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つのフィルタで構成され、少なくともいずれか1つのフィルタがバルク波フィルタで、それ以外は弾性表面波フィルタで形成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を2個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に上記アンテナ共用器2つと分波器を実装し、2つのアンテナ共用器において、各々のアンテナ端子を分波器を用いて接続し、パッケージのアンテナ出力端子を1つとしたことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であって、アンテナ端子に外付け部品を使用することなく接続でき、小型化できる作用を有する。
【0025】
さらにまた、本発明の他の実施形態は、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つのフィルタで構成され、少なくともいずれか1つのフィルタがバルク波フィルタで、それ以外は弾性表面波フィルタで形成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を2個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、少なくとも各々の受信用弾性表面波フィルタにおいて、各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板と、分波器を同一パッケージ内に実装したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であって、位相回路も含めた形で小型化が実現できるのである。
【0026】
また、本発明の他の実施形態は、位相基板と分波器をパッケージ内部に形成したことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器であって、位相基板、分波器と送信用、受信用弾性表面波フィルタを立体的に配置させることができ、さらなる小型化が実現できる作用を有する。
【0027】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図12を用いて説明する。
【0028】
尚、図1から図12の中で同一の構成要素には同一の番号を付加している。
【0029】
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態の複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図、図2はその回路図、図3はその周波数特性である。
【0030】
図1における複数周波用アンテナ共用器は圧電性基板上に形成された送信用弾性表面波フィルタ11a,11b、受信用弾性表面波フィルタ12a,12bと、位相基板13a,13bとパッケージ14からなり、パッケージ14の外部にはアンテナ端子15a,15b、送信端子16a,16b、受信端子17a,17bと接地端子(明記せず)を、内部には接続パット18a〜18fを有し、接続パット18a,18bはそれぞれ送信端子16a,16bに、接続パット18c,18dはそれぞれ受信端子17a,17bに、接続パット18e,18fはそれぞれアンテナ端子15a,15bにパッケージ内で接続されている。
【0031】
また送信用弾性表面波フィルタ11a,11b、受信用弾性表面波フィルタ12a,12b、位相基板13a,13bはそれぞれ2つの接続端子を有し、送信用弾性表面波フィルタ11aの一方の端子と接続パット18aがボンディングワイヤ19bで、送信用弾性表面波フィルタ11bの一方の端子と接続パット18bがボンディングワイヤ19aで接続され、送信用弾性表面波フィルタ11a,11bの他方の端子と接続パット18e,18fがそれぞれボンディングワイヤ19c,19eで接続され、受信用弾性表面波フィルタ12aの一方の端子と接続パット18cがボンディングワイヤ19iで、受信用弾性表面波フィルタ12bの一方の端子と接続パット18dがボンディングワイヤ19jで接続され、受信用弾性表面波フィルタ12a,12bの他方の端子と位相基板13a,13bの一方の端子がそれぞれボンディングワイヤ19g,19hで接続され、位相基板13a,13bの他方の端子と接続パット18e,18fがそれぞれボンディングワイヤ19d,19fで接続されている。
【0032】
図2は図1における複数周波用アンテナ共用器の回路図である。
【0033】
図3は図1における複数周波用アンテナ共用器の周波数特性例であり、ここで送信用弾性表面波フィルタ11a、受信用弾性表面波フィルタ12a、位相基板13aで構成されるアンテナ共用器はそれぞれ通過帯域33a,34a、減衰帯域35a,36aを有する通過特性31a,32aで表され、送信用弾性表面波フィルタ11b、受信用弾性表面波フィルタ12b、位相基板13bで構成されるアンテナ共用器はそれぞれ通過帯域33b,34b、減衰帯域35b,36bを有する通過特性31b,32bで表されるものである。
【0034】
上記構成によれば送信用弾性表面波フィルタ11a,11b、受信用弾性表面波フィルタ12a,12b、位相基板13a,13bが同一パッケージ14内に実装できるため、複数周波用アンテナ共用器の小型化が実現できるのである。
【0035】
また、複数のアンテナ共用器の通過周波数帯域が近い場合には、図4のごとく送信用弾性表面波フィルタ11a,11bを同一の圧電基板上に形成した送信用弾性表面波フィルタ11c、受信用弾性表面波フィルタ12a,12bを同一圧電基板上に形成した受信用弾性表面波フィルタ12c、複数の位相基板13a,13bを形成した位相基板13cとすることでパッケージ内部の実装面積を削減することができ、さらなる小型化が図れるのである。これは弾性表面波フィルタを形成する際の圧電基板上の金属薄膜の厚みが、周波数で規格化された値の8から10%程度の特性が良いことから、圧電基板に複数の弾性表面波フィルタを形成して同一プロセスで作製できるためである。
【0036】
図5は図4における複数周波用アンテナ共用器の回路図であり、図6は図4の複数周波用アンテナ共用器の携帯電話システムへの適用例である。
【0037】
図6では米国PCS(Personal Communication System)を例にとっており、送信用弾性表面波フィルタの通過帯域は33a,33bはそれぞれ1850MHzから1885MHz、1885MHzから1910MHzであり、受信用弾性表面波フィルタの通過帯域34a,34bはそれぞれ1930MHzから1965MHz、1965MHzから1990MHzである。
【0038】
図4から図6とは逆に複数のアンテナ共用器の通過周波数帯域が大きく異なる場合には、前述の圧電基板上の金属薄膜の厚みが複数のアンテナ共用器間で大きく異なるため、その最適化が困難である。そのため図7のごとく、1つのアンテナ共用器の送信用弾性表面波フィルタ11aと受信用弾性表面波フィルタ12aを同一圧電基板20a上に、もう一つを圧電基板20b上に形成することでアンテナ共用器の特性を劣化することなく小型化が実現できるのである。
【0039】
図8は図7における複数周波用アンテナ共用器の回路図であり、図9は図7の複数周波用アンテナ共用器の携帯電話システムへの適用例である。
【0040】
図9では欧州GSM(Global System for Mobile communications)/DCS(Digital Cellular System)のデュアルバンドシステムを例にとっており、送信用弾性表面波フィルタの通過帯域33a,33bはそれぞれ880MHzから915MHz、1710MHzから1785MHzであり、受信用弾性表面波フィルタの通過帯域34a,34bはそれぞれ925MHzから960MHz、1805MHzから1880MHzである。
【0041】
また、より小型な複数周波用アンテナ共用器を実現するために図10のごとく、位相基板13a,13bをパッケージ14内に内層してもよい。ここでは受信用弾性表面波フィルタ12a,12bの各々の一方の端子がパッケージ14内の接続パット18g,18hへワイヤボンディング19g,19hを介して接続され、接続パット18g,18hと位相線路21a,21bの一方の端面をそれぞれスルーホール22a,22cを介して接続し、接続パット18e,18fと位相線路21a,21bの他方の端面をそれぞれスルーホール22b,22dを介して接続している。
【0042】
この構成により回路図としては図5と等しくなり、位相線路がパッケージ内に内層されるためパッケージ内部の位相基板の実装面積が削減でき、結果としてより小型な複数周波用アンテナ共用器が実現できるのである。
【0043】
なお、今回は2つの通過帯域を持つ複数周波用アンテナ共用器について実施の形態を説明したが、3つ以上の場合でも同様である。またパッケージ内への弾性表面波フィルタ、位相基板の実装形態についてはワイヤボンディングではなくフリップチップ実装を行うとさらに小型化が実現できる。
【0044】
(実施の形態2)
図11は本発明の第2の実施の形態の複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図、図12はその回路図である。
【0045】
図11における複数周波用アンテナ共用器は実施の形態1で説明した図7と同一の構成要素には同一の番号を付加している。ここでは分波器23がパッケージ14内に実装されており、送信用弾性表面波フィルタ11aの一方の端子と分波器23の一方の端子とがそれぞれ一方のアンテナ共用器における位相基板13aにワイヤボンディング19c,19dを介して接続され、送信用弾性表面波フィルタ11bの一方の端子と分波器23の他方の端子とがそれぞれ他方のアンテナ共用器における位相基板13bにワイヤボンディング19e,19fを介して接続されており、図12に示す回路図となる。
【0046】
上記構成とすれば実施の形態1で説明したGSM/DCSのようなデュアルバンドシステムに対応し、かつアンテナ端子を1つにすることができるため、外部素子を接続することなくアンテナに接続できるため、結果として機器の小型化が実現できるのである。
【0047】
なお、分波器23を図10の位相線路21a,21bのごとくパッケージ14内に内層することでさらなる小型化を実現することができる。
【0048】
また、実施の形態1及び2において、通過帯域周波数が極端に低い場合や、所望のフィルタ特性によっては弾性表面波フィルタ以外にバルク波フィルタを用いてもよい。バルク波フィルタは圧電性基板そのものが機械振動をおこして共振器を成すもので、その実装は弾性表面波フィルタと異なり、圧電性基板を中空構造にして実装しなければならないが、パッケージの形状を変更することで容易に対応できるのである。
【0049】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つの弾性表面波フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を複数個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に上記アンテナ共用器を複数に実装するとともに、各アンテナ共用器の通過帯域を全て異ならせたことを特徴とした複数周波用アンテナ共用器とすることで、複数周波用アンテナ共用器の小型化が実現できるのである。
【0050】
また、周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つの弾性表面波フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を2個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に上記アンテナ共用器2つと分波器を実装し、2つのアンテナ共用器において、各々のアンテナ端子を分波器を用いて接続し、パッケージのアンテナ出力端子を1つとしたことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器とすることで、複数周波用アンテナ共用器自体の小型化が実現できると同時にアンテナ端子に対して外部に素子を付加する必要がなくなるので、結果として機器の小型化が実現できるのである。
【0051】
さらに、上記位相基板や、分波器をパッケージ内部に内層することでパッケージ内の素子の実装面積を小さくすることができより小型な複数周波用アンテナ共用器が実現できるのである。
【0052】
また、上記送信用、受信用フィルタにおいて、通過帯域周波数や所望のフィルタ特性によってバルク波フィルタを用いることで、より性能が良く小型な複数周波用アンテナ共用器が実現できるのである。
【0053】
以上の構成とすれば、容易に複数周波用アンテナ共用器の小型化を図ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態による複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図
【図2】 同複数周波用アンテナ共用器の回路図
【図3】 同複数周波用アンテナ共用器の周波数特性図
【図4】 本発明の第1の実施の形態による他の複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図
【図5】 同複数周波用アンテナ共用器の回路図
【図6】 同複数周波用アンテナ共用器の周波数特性図
【図7】 本発明の第1の実施の形態による他の複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図
【図8】 同複数周波用アンテナ共用器の回路図
【図9】 同複数周波用アンテナ共用器の周波数特性図
【図10】 本発明の第1の実施の形態による位相基板内層した複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図
【図11】 本発明の第2の実施の形態による複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図
【図12】 同複数周波用アンテナ共用器の回路図
【図13】 従来の複数周波用アンテナ共用器の構成を示す斜視図
【図14】 従来の複数周波用アンテナ共用器をスイッチで構成した場合の回路図
【符号の説明】
11a〜11c 送信用弾性表面波フィルタ
12a〜12c 受信用弾性表面波フィルタ
13a〜13d 位相基板
14 パッケージ
15a〜15c アンテナ端子
16a,16b 送信端子
17a,17b 受信端子
18a〜18h 接続パット
19a〜19k ボンディングワイヤ
20a,20b 圧電基板
21a,21b パッケージに内層された位相線路
22a〜22d スルーホール
23 分波器
24 基板
25a,25b 送信用同軸フィルタ
26a,26b 受信用同軸フィルタ
27a,27b SPDTスイッチ

Claims (4)

  1. 周波数の異なる通過帯域を持つ送信用、受信用の2つの弾性波フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を減衰させるアンテナ共用器を複数個用いた複数周波用アンテナ共用器であって、同一パッケージ内に前記アンテナ共用器複数に実装されるとともに、各アンテナ共用器の通過帯域全て異なり
    複数の前記送信用弾性波フィルタは同一の第1の圧電性基板に形成されると共に、複数の前記受信用弾性波フィルタは同一の第2の圧電性基板に形成され、
    各々の前記受信用弾性波フィルタとアンテナ端子との間に接続されると共に各々の送信帯域の位相を回転させる機能を有する位相基板が、前記第1の圧電性基板と前記第2の圧電性基板との間に実装されたことを特徴とする複数周波用アンテナ共用器。
  2. 前記送信用、受信用の弾性波フィルタのうち、一方のフィルタがバルク波フィルタで、他方は弾性表面波フィルタで形成された請求項1記載の複数周波用アンテナ共用器。
  3. 前記複数個のアンテナ共用器の各々のアンテナ端子を分波器を用いて接続し、パッケージのアンテナ出力端子を1つとしたことを特徴とする請求項1記載の複数周波用アンテナ共用器。
  4. 前記分波器をパッケージ内の基板に内層したことを特徴とする請求項3記載の複数周波用アンテナ共用器。
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