WO2017203919A1 - マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents
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Definitions
- the duplexer disclosed in Patent Document 1 achieves high isolation between transmission and reception while transmitting transmission signals and reception signals with low loss.
- the fourth filter that reinforces the pass characteristic of the high-frequency signal in the second pass band is arranged compared to the case where each of the second filter and the third filter is configured by a band pass filter, the first pass band.
- the entire multiplexer can be further reduced in size while ensuring high isolation of the high-frequency signal in the second passband.
- each of the first and second 90 ° hybrids, the first filter, the second filter, and the third filter has a rectangular shape, and in the plan view, in the longitudinal direction of the mounting substrate ( 1) the first filter, (2) the second filter, (3) the first and second 90 ° hybrids, and (4) the third filter are arranged in this order, and the first filter A long side of the filter, a short side of the second filter, and a short side of the third filter are arranged substantially parallel to the longitudinal direction, and input terminals of the second filter and the third filter And the second filter and the second filter so that the distance between the output terminals of the second filter and the third filter is the shortest across the first and second 90 ° hybrids.
- Three filters may be arranged.
- the total length of the wiring connecting the second filter, the third filter, and the first and second 90 ° hybrids can be shortened, so that the mounting board can be reduced in area and can pass through the multiplexer. It is possible to reduce the propagation loss of high frequency signals.
- the first filter, the second filter, the third filter, and the first and second 90 ° hybrids are all arranged at the shortest distance, so that the mounting board can be further reduced in area and pass through the multiplexer.
- the propagation loss of the high frequency signal to be performed can be further reduced.
- each of the long side of the second filter and the long side of the third filter may be longer than the length of the short side of the first filter.
- the mounting board can be reduced in area.
- the first filter, the second filter, the third filter, and the first and second 90 ° hybrids are all arranged at the shortest distance, so that the mounting board can be further reduced in area and pass through the multiplexer.
- the propagation loss of the high frequency signal to be performed can be further reduced.
- a multiplexer includes a plurality of transmission lines connected to an antenna terminal, and other transmission lines for a high-frequency signal passing through one of the plurality of transmission lines.
- a first 90 ° hybrid that shifts the phase of a high-frequency signal that passes through approximately 90 °, and a termination resistor that has a plurality of transmission lines and passes through one of the plurality of transmission lines.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a duplexer according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a duplexer according to a modification of the first embodiment.
- FIG. 3 is a diagram for explaining a transmission state of a transmission signal in the duplexer according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a transmission state of a received signal in the duplexer according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining isolation between transmission and reception in the duplexer according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a plan view showing a circuit arrangement of the duplexer according to the second embodiment.
- FIG. 7A is a perspective view illustrating a configuration of a multi-block type dielectric filter.
- FIG. 7A is a perspective view illustrating a configuration of a multi-block type dielectric filter.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a duplexer 1A according to the first embodiment.
- an antenna element 2 and a duplexer 1A are shown.
- the duplexer 1A is disposed, for example, in a base station of a mobile communication system or a front end unit of a mobile phone.
- the duplexer 1A is a kind of multiplexer, and includes a transmission side filter 10A, a reception side filter 20A, 90 ° hybrids 30 and 40, notch filters 50A and 50B, a termination resistor 70, an antenna terminal 110, and a transmission terminal 120. And a receiving terminal 130.
- the duplexer 1 ⁇ / b> A outputs the high-frequency transmission signal input from the transmission terminal 120 from the antenna terminal 110, and outputs the high-frequency reception signal input from the antenna terminal 110 from the reception terminal 130.
- the duplexer 1A has a function that allows the high-frequency transmission signal and the high-frequency reception signal to be transmitted and received at the same time without interference.
- each component of the duplexer 1A will be described.
- the 90 ° hybrid 30 is connected to the antenna terminal 110, has a plurality of transmission lines, and a high-frequency signal that passes through another transmission line with respect to a high-frequency signal that passes through one transmission line of the plurality of transmission lines. Is a first 90 ° hybrid that shifts the phase of the first 90 °.
- the 90 ° hybrid 30 has a terminal L1 (first terminal), a terminal L2 (second terminal), a terminal L3 (third terminal), and a terminal L4 (fourth terminal).
- the phase difference between the terminal L3 and the terminal L4 is approximately 90 °.
- the phase difference between the terminal L3 and the terminal L4 is approximately 90 °.
- the phase difference between the terminal L1 and the terminal L2 is approximately 90 °.
- the 90 ° hybrid 40 has a terminal R1 (fifth terminal), a terminal R2 (sixth terminal), a terminal R3 (seventh terminal), and a terminal R4 (eighth terminal).
- the phase difference between the terminal R3 and the terminal R4 is approximately 90 °.
- the phase difference between the terminal R3 and the terminal R4 is approximately 90 °.
- the phase difference between the terminal R1 and the terminal R2 is approximately 90 °.
- the notch filter 50A has a first terminal (first input / output terminal) connected to the terminal L3 of the 90 ° hybrid 30 and the other terminal (second input / output terminal) connected to the terminal R3 of the 90 ° hybrid 40. 2 filters.
- the notch filter 50B has one terminal (first input / output terminal) connected to the terminal L4 of the 90 ° hybrid 30 and the other terminal (second input / output terminal) connected to the terminal R4 of the 90 ° hybrid 40. 3 filters.
- the total size of the duplexer 1A can be reduced as compared with the prior art.
- the number of resonators constituting the transmitting filter 10A, the number of resonators constituting the notch filter 50A, and the number of resonators constituting the notch filter 50B may be smaller than 3 times the number of resonators constituting the transmitting filter 10A.
- Matching elements 80A and 80B are, for example, phase adjusters and attenuators, and have a function of adjusting the phase balance and amplitude balance between the signal path passing through notch filter 50A and the signal path passing through notch filter 50B. Matching elements 80A and 80B are not essential components of duplexer 1A according to the present embodiment.
- the transmission-side filter 10A is a band-pass filter, and it is necessary to provide attenuation bands on the low-frequency side and the high-frequency side of the transmission band.
- the number of stages of the dielectric coaxial resonator for forming the steepness on the band side and the attenuation pole increases.
- the notch filters 50A and 50B are notch filters as shown in the first embodiment, and only an attenuation pole corresponding to the transmission band needs to be provided. Therefore, a dielectric coaxial for forming the attenuation pole is provided.
- the number of resonator stages may be smaller than that of the transmission filter 10A. From this relationship, the transmission side filter 10A has the greatest influence on the size of the duplexer 1A. Therefore, in reducing the size of the duplexer 1A, it is important how to arrange other circuit configurations in a compact manner with respect to the transmission-side filter 10A.
- FIG. 8 is a plan view showing a circuit arrangement of a duplexer 1C according to the first modification of the second embodiment.
- the duplexer 1C shown in the figure further includes 90 ° hybrids 30 and 40, a transmission side filter 10A, a reception side filter 20A, and notch filters 50A and 50B. , A termination resistor 70, and a mounting substrate 100 on which matching elements 80A and 80B are mounted.
- the input terminal 11 of the transmission filter 10A is connected to the transmission terminal 120 disposed on the mounting substrate 100, and the output terminal 12 of the transmission filter 10A is connected to the terminal L1 of the 90 ° hybrid 30. Further, the long side of the notch filter 50A and the long side of the notch filter 50B are arranged to face each other.
- the antenna terminal 110, the transmission terminal 120 (first external connection terminal), and the reception terminal 130 (second external connection terminal) shown in FIG. 1 are arranged on the mounting substrate 100.
- the reception-side filter 20A is the reception terminal 130 (second external connection terminal). Is located closest to.
- the wiring length connecting the receiving filter 20A and the receiving terminal 130 can be shortened, so that the area of the mounting substrate 100 can be reduced and the propagation loss between the antenna terminal 110 and the receiving terminal 130 can be reduced.
- the transmission filter 10A and the notch filters 50A and 50B are required to have high power durability.
- the transmission-side filter 10A and the notch filters 50A and 50B are dielectric filters formed of dielectric resonators.
- the length of each of the long side of the notch filter 50A and the long side of the notch filter 50B is longer than the length of the short side of the transmission filter 10A. It is preferable to be applied to the case.
- the antenna terminal 110 is disposed between the notch filters 50A and 50B and the transmission-side filter 10A when the mounting substrate 100 is viewed in plan.
- the wiring length connecting the antenna terminal 110 and the 90 ° hybrid 30 can be shortened, so that the area of the mounting substrate 100 can be saved and the propagation loss between the antenna terminal 110 and 90 ° hybrid 30 can be reduced. .
- FIG. 9 is a plan view showing a circuit arrangement of a duplexer 1D according to the second modification of the second embodiment.
- the duplexer 1D shown in the figure further includes 90 ° hybrids 30 and 40, a transmission side filter 10A, a reception side filter 20A, and notch filters 50A and 50B. , A termination resistor 70, and a mounting substrate 100 on which matching elements 80A and 80B are mounted.
- the transmission side filter 10A and the notch filter 50A are arranged so that the distance between the transmission side filter 10A and the notch filter 50A is the shortest.
- the transmission-side filter 10A, the notch filters 50A and 50B, and the 90 ° hybrids 30 and 40 are all arranged at the shortest distance, so that the mounting board 100 can be further reduced in area and pass through the duplexer 1D. High-frequency signal propagation loss can be further reduced.
- the 90 ° hybrid 30 among the 90 ° hybrids 30 and 40, the transmission side filter 10A, and the notch filters 50A and 50B is disposed closest to the antenna terminal 110.
- FIG. 10 is a functional block configuration diagram of the communication device 8 and its peripheral circuits according to the third embodiment.
- a communication device 8 an antenna element 2, a matching circuit 6, and a baseband signal processing circuit 5 are shown.
- the communication device 8 includes a high frequency front end circuit 7 and an RF signal processing circuit 4.
- the high-frequency front-end circuit 7 includes the duplexer 1A (or any one of 1B to 1D) according to the first and second embodiments, a power amplifier circuit 3A, and a low noise amplifier circuit 3B.
- the matching circuit 6 is a circuit that is connected to the antenna element 2 and the duplexer 1A and performs impedance matching between the antenna element 2 and the high-frequency front-end circuit 7. As a result, the high-frequency front-end circuit 7 can receive the received signal from the antenna element 2 with low loss and output the transmission signal to the antenna element 2 with low loss.
- the matching circuit 6 is composed of one or more high-frequency circuit components, and includes, for example, a chip-shaped inductor and a chip-shaped capacitor. The matching circuit 6 may not be provided.
- the matching circuit 6 may be a variable matching circuit that varies the impedance according to the selected band or mode when the communication device 8 is compatible with multiband and multimode.
- the low noise amplifier circuit 3B is an amplification circuit that amplifies the high frequency reception signal output from the duplexer 1A and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 4.
- the RF signal processing circuit 4 processes a high-frequency reception signal input from the antenna element 2 via a reception-side signal path by down-conversion or the like, and a received signal generated by the signal processing is a baseband signal processing circuit Output to 5.
- the RF signal processing circuit 4 is, for example, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit).
- the RF signal processing circuit 4 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit 5 by up-conversion or the like, and outputs the high-frequency transmission signal generated by the signal processing to the power amplifier circuit 3A.
- the high-frequency front end circuit 7 may include the following multiplexer instead of the duplexer 1A (or any one of 1B to 1D) according to the first and second embodiments.
- the multiplexer is connected to an antenna terminal, has a plurality of transmission lines, and has a phase of a high-frequency signal passing through another transmission line with respect to a high-frequency signal passing through one transmission line of the plurality of transmission lines.
- the first 90 ° hybrid that is shifted by approximately 90 °, the other transmission for the high-frequency signal that is connected to the terminating resistor, has a plurality of transmission lines, and passes through one of the plurality of transmission lines.
- a second 90 ° hybrid that shifts the phase of the high-frequency signal passing through the line by approximately 90 °; a first filter that is connected to the first 90 ° hybrid and selectively passes the high-frequency signal in the first passband; A second filter and a third filter connected to both the first 90 ° hybrid and the second 90 ° hybrid and having the same filter characteristics as each other.
- the third filter reflects a high-frequency signal in the first pass band and reflects a high-frequency signal in a high-frequency band including the first pass band by reflecting a high-frequency signal in the first pass band and reflecting a high-frequency signal in the high-frequency band including the first pass band.
- a low-pass filter that passes a high-frequency signal on the lower frequency side than the band, and a high-pass filter that reflects a high-frequency signal in the low frequency band including the first pass band and passes a high-frequency signal on the higher frequency side than the low frequency band , Either.
- the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones and base stations as duplexers (multiplexers), high-frequency front-end circuits, and communication devices that require high power durability and high isolation.
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Abstract
デュプレクサ(1A)は、アンテナ端子(110)に接続された90°ハイブリッド(30)と、終端抵抗(70)に接続された90°ハイブリッド(40)と、90°ハイブリッド(30)に接続された送信側フィルタ(10A)と、90°ハイブリッド(30および40)の双方に接続され、互いに同じフィルタ特性を有するノッチフィルタ(50Aおよび50B)とを備え、ノッチフィルタ(50Aおよび50B)のそれぞれは、送信帯域の高周波信号を反射し当該送信帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去フィルタである。
Description
本発明は、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置に関する。
従来、移動体通信システムにおいて、移動体だけでなく基地局においても、送信信号と受信信号とを混信することなく送受信するためのデュプレクサが搭載されている。基地局からの送信信号は各移動体からの送信信号に比べて大電力であるため、基地局に搭載されるデュプレクサには、特に、耐電力性を確保しつつ送受信信号間の高いアイソレーション特性が要求される。
図11は、特許文献1に開示された分波器の回路構成を示す図である。同図に開示された分波器は、2つのハイブリッド546および550と、ハイブリッド546および550の間に配置された2つのバンドパスフィルタ548aおよび548bとを有している。送信信号(Tx)はハイブリッド546の端子bで分岐されて端子dおよび端子cに到達する。端子dに到達した第1分岐信号はバンドパスフィルタ548bで反射して端子aに到達する。また、端子cに到達した第2分岐信号はバンドパスフィルタ548aで反射して端子aに到達する。第1分岐信号と第2分岐信号とは端子aにおいて同相であるため、端子aで合成されて送信経路534を経てアンテナ端子(TO ANT)へ出力される。一方、アンテナ端子から入力された受信信号(Rx)はハイブリッド546の端子aで分岐されて端子cおよび端子dに到達する。端子cに到達した第3分岐信号はバンドパスフィルタ548aを通過してハイブリッド550の端子eを経由し端子hに到達する。また、端子dに到達した第4分岐信号はバンドパスフィルタ548bを通過してハイブリッド550の端子fを経由し端子hに到達する。第3分岐信号と第4分岐信号とは端子hにおいて同相であるため、端子hで合成されて受信経路542を経て受信増幅回路(TO LNA)へ出力される。また、送信信号(Tx)のうち、ハイブリッド546の端子bで分岐された第1分岐信号のバンドパスフィルタ548bを通過した漏洩信号はハイブリッド550の端子hに到達する。送信信号(Tx)のうち、ハイブリッド546の端子bで分岐された第2分岐信号のバンドパスフィルタ548aを通過した漏洩信号はハイブリッド550の端子eを経て端子hに到達する。しかし、第1分岐信号の漏洩信号と第2分岐信号の漏洩信号とは、端子hにおいて、逆相となっているため相殺される。
以上により、特許文献1に開示された分波器は、送信信号および受信信号を低損失で伝送しつつ、送受信間の高アイソレーションを達成している。
しかしながら、上述した従来の分波器では、耐電力性を確保しつつ高アイソレーションを実現するため、2つのハイブリッド546および550と、受信帯域を通過させつつ当該受信帯域以外の帯域を減衰させる2つのバンドパスフィルタ548aおよび548bとが配置されている。また、上記分波器をフロントエンド回路に適用するためには、送信経路または/および受信経路に、送受信間のアイソレーションを得るためのフィルタや、高調波の減衰を得るためのフィルタが、さらに必要となる場合がある。このため、回路構成が大型化してしまうという問題がある。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、異なる周波数帯域の高周波信号を伝搬する2以上の信号経路の間の高アイソレーションを確保しつつ小型化されたマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、アンテナ端子に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第1の90°ハイブリッドと、終端抵抗に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第2の90°ハイブリッドと、前記第1の90°ハイブリッドに接続され、第1通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタと、前記第1の90°ハイブリッドおよび前記第2の90°ハイブリッドの双方に接続され、互いに同じフィルタ特性を有する第2フィルタおよび第3フィルタと、を備え、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1通過帯域の高周波信号を反射し当該第1通過帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去フィルタ、前記第1通過帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過フィルタ、および、前記第1通過帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過フィルタ、のいずれかである。
大きな高周波電力を分波処理する必要のあるマルチプレクサとして、互いに異なる周波数帯域の高周波信号を、アンテナ端子との間で伝搬させる2つの信号経路の伝搬ロスを低減しつつ、当該2つの信号経路間の高アイソレーションを確保するために、2つの90°ハイブリッドおよび同特性を有する2つのフィルタを用いた構成が挙げられる。この構成によれば、2つの信号経路間を伝搬する高周波信号を2つの90°ハイブリッドにより分波して互いに逆相とすることにより、当該高周波信号をキャンセルする。また、一の信号経路とアンテナ端子との間を伝搬する高周波信号を、第1の90°ハイブリッドにより分波して互いに同相とすることにより、当該高周波信号を低損失で伝搬できる。一方、他の信号経路とアンテナ端子との間を伝搬する高周波信号を、第1および第2の90°ハイブリッドにより分波して互いに同相とすることにより、当該高周波信号を低損失で伝搬できる。本構成によれば、2つの90°ハイブリッドの間に配置される第2フィルタおよび第3フィルタは、第1通過帯域の高周波信号を反射する帯域除去フィルタ、低域通過フィルタおよび高域通過フィルタのいずれかであるので、第2フィルタおよび第3フィルタを、通過帯域の低域側および高域側の双方を減衰させるバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、上記2つの信号経路間の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体を小型化することが可能となる。
また、前記第1の90°ハイブリッドは、第1端子、第2端子、第3端子および第4端子を有し、前記第1端子に入力された高周波信号が前記第3端子および前記第4端子に出力される場合には、前記第3端子と前記第4端子との位相差が略90°となり、前記第2端子に入力された高周波信号が前記第3端子および前記第4端子に出力される場合には、前記第3端子と前記第4端子との位相差は略90°となり、前記第3端子に入力された高周波信号が前記第1端子および前記第2端子に出力される場合には、前記第1端子と前記第2端子との位相差が略90°となり、前記第4端子に入力された高周波信号が前記第1端子および前記第2端子に出力される場合には、前記第1端子と前記第2端子との位相差が略90°となり、前記第2の90°ハイブリッドは、第5端子、第6端子、第7端子および第8端子を有し、前記第5端子に入力された高周波信号が前記第7端子および前記第8端子に出力される場合には、前記第7端子と前記第8端子との位相差が略90°となり、前記第6端子に入力された高周波信号が前記第7端子および前記第8端子に出力される場合には、前記第7端子と前記第8端子との位相差が略90°となり、前記第7端子に入力された高周波信号が前記第5端子および前記第6端子に出力される場合には、前記第5端子と前記第6端子との位相差が略90°となり、前記第8端子に入力された高周波信号が前記第5端子および前記第6端子に出力される場合には、前記第5端子と前記第6端子との位相差が略90°となり、前記第1フィルタ、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、第1入出力端子および第2入出力端子を有し、前記第1端子は、前記第1フィルタの前記第2入出力端子に接続され、前記第2端子は、アンテナ端子に接続され、前記第3端子は、前記第2フィルタの前記第1入出力端子に接続され、前記第4端子は、前記第3フィルタの前記第1入出力端子に接続され、前記第6端子は、終端抵抗に接続され、前記第7端子は、前記第2フィルタの前記第2入出力端子に接続され、前記第8端子は、前記第3フィルタの前記第2入出力端子に接続されていてもよい。
上記接続構成によれば、第1通過帯域の周波数成分を含む高周波信号は、第1フィルタを通過し、第1の90°ハイブリッドの第1端子で第1分岐信号および第2分岐信号に分岐される。第1分岐信号は第3端子へ伝搬し、第2フィルタで反射して第3端子から第2端子へ伝搬する。一方、第2分岐信号は、第1端子から第4端子へ伝搬し、第3フィルタで反射して第4端子から第2端子へ伝搬する。ここで、第2端子に到達した第1分岐信号および第2分岐信号は同相であるので、第1分岐信号および第2分岐信号は第2端子で合成されてアンテナ端子から出力される。
また、アンテナ端子から入力された、第1通過帯域と異なる第2通過帯域の周波数成分を含む高周波信号は、第1の90°ハイブリッドの第2端子で第3分岐信号および第4分岐信号に分岐される。第3分岐信号は第3端子へ伝搬し、第2フィルタを通過して第2の90°ハイブリッドの第7端子から第5端子へ伝搬する。一方、第4分岐信号は、第2端子から第4端子へ伝搬し、第3フィルタを通過して第8端子から第5端子へ伝搬する。ここで、第5端子に到達した第3分岐信号および第4分岐信号は同相であるので、第3分岐信号および第4分岐信号は第5端子で合成されて第5端子から出力される。
また、第1フィルタを通過した高周波信号は、第1の90°ハイブリッドの第1端子で第5分岐信号および第6分岐信号に分岐される。第5分岐信号は第3端子へ伝搬し、第2フィルタを通過して第7端子から第5端子へ伝搬する。一方、第6分岐信号は、第1端子から第4端子へ伝搬し、第3フィルタを通過して第8端子から第5端子へ伝搬する。ここで、第5端子に到達した第5分岐信号および第6分岐信号は逆相であるので、第5分岐信号および第6分岐信号は第5端子で相殺される。
これにより、第1端子と第5端子との間を伝搬する高周波信号を除去しつつ、第1通過帯域の高周波信号を第1端子からアンテナ端子へ低損失で伝搬させ、第2通過帯域の高周波信号をアンテナ端子から第5端子へ低損失で伝搬させることが可能となる。
また、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1通過帯域の高周波信号を反射するノッチフィルタであってもよい。
これにより、第2フィルタおよび第3フィルタのそれぞれは、第1通過帯域に減衰極を設けるための共振子のみで構成されるので、第2フィルタおよび第3フィルタのそれぞれをバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、マルチプレクサ全体をより小型化することが可能となる。
また、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、および前記第3フィルタは、1以上の誘電体共振器で構成されたフィルタであってもよい。
これにより、携帯電話端末に多用される弾性波フィルタよりも、耐電力性が向上するので、移動体通信の基地局などに配置されるマルチプレクサとして適用することが可能となる。
また、前記マルチプレクサは、さらに、前記第2の90°ハイブリッドに接続され、前記第1通過帯域と異なる第2通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる、誘電体で構成された第4フィルタを備え、前記第1フィルタを構成する各共振子の大きさ、前記第2フィルタを構成する各共振子の大きさ、および前記第3フィルタを構成する各共振子の大きさは、略同等であり、前記第4フィルタを構成する各共振子の大きさは、前記第1フィルタを構成する各共振子の大きさ、前記第2フィルタを構成する各共振子の大きさ、および前記第3フィルタを構成する各共振子の大きさ以下であり、前記第1フィルタを構成する共振子の数と前記第2フィルタを構成する共振子の数と前記第3フィルタを構成する共振子の数と前記第4フィルタを構成する共振子の数との合計数は、前記第1フィルタを構成する共振子の数の3倍よりも小さくてもよい。
これにより、第2通過帯域を通過させ第1通過帯域を反射する第4フィルタを、第1フィルタを構成する共振子の数と第2フィルタを構成する共振子の数と第3フィルタを構成する共振子の数と第4フィルタを構成する共振子の数との合計数が、第1フィルタを構成する共振子の数の3倍よりも小さくなるよう配置される。よって、第2フィルタおよび第3フィルタのそれぞれをバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、第2通過帯域の高周波信号の通過特性を補強する第4フィルタを配置しても、第1通過帯域および第2通過帯域の高周波信号の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体をより小型化することが可能となる。
また、前記第1フィルタを構成する各共振子の大きさ、前記第2フィルタを構成する各共振子の大きさ、および前記第3フィルタを構成する各共振子の大きさは、略同等であり、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1のフィルタよりも共振子の数が少なく、前記第2の90°ハイブリッドに接続され、前記第1通過帯域と異なる第2通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる、弾性表面波型の第4フィルタを、さらに備えてもよい。
これにより、第2通過帯域を通過させ第1通過帯域を減衰させるバンドパスフィルタを、第1の90°ハイブリッドと第2の90°ハイブリッドとの間に配置せずに、高い耐電力性が要求されない箇所に、小型の第4フィルタとして配置できる。よって、第2フィルタおよび第3フィルタのそれぞれをバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、第2通過帯域の高周波信号の通過特性を補強する第4フィルタを配置しても、第1通過帯域および第2通過帯域の高周波信号の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体をより小型化することが可能となる。
また、さらに、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、前記第3フィルタ、ならびに前記第4フィルタを実装する実装基板を備え、前記実装基板には、前記アンテナ端子、前記第1フィルタに接続された第1外部接続端子、および前記第4フィルタに接続された第2外部接続端子が配置され、前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、前記第3フィルタ、ならびに前記第4フィルタのうち、前記第4フィルタが、前記第2外部接続端子に最も近く配置されていてもよい。
これにより、第4フィルタと第2外部接続端子とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板の省面積化、および、アンテナ端子-第2外部接続端子間の伝搬損失を低減できる。
また、さらに、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタを実装する実装基板を備え、前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのそれぞれは、矩形形状を有し、前記平面視において、前記実装基板の長手方向に、(1)前記第1フィルタ、(2)前記第2フィルタ、(3)前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、ならびに、(4)前記第3フィルタが、この順で配置され、前記第1フィルタの長辺、前記第2フィルタの短辺、および前記第3フィルタの短辺が前記長手方向と略平行に配置され、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの入力端子同士の距離、ならびに、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの出力端子同士の距離が、前記第1および前記第2の90°ハイブリッドを挟んで最短となるように、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタが配置されていてもよい。
これにより、第2フィルタ、第3フィルタ、ならびに第1および第2の90°ハイブリッドを接続する配線の合計長さを短くすることができるので、実装基板を省面積化でき、また、マルチプレクサを通過する高周波信号の伝搬損失を低減できる。
また、互いに対向する前記第1フィルタの短辺と前記第2フィルタの長辺との距離が最短となるように、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタが配置されていてもよい。
これにより、第1フィルタ、第2フィルタ、第3フィルタ、ならびに第1および第2の90°ハイブリッドが全て最短の距離に配置されるので、実装基板をより省面積化でき、また、マルチプレクサを通過する高周波信号の伝搬損失を、より低減できる。
また、前記第2フィルタの長辺および前記第3フィルタの長辺のそれぞれの長さは、前記第1フィルタの短辺の長さ以下であってもよい。
これにより、実装基板の短手方向の寸法を、第1フィルタの短辺とほぼ同等にすることで、第1フィルタの長辺と対向する領域を縮小できるので、実装基板を省面積化できる。
また、前記実装基板には、前記アンテナ端子が配置され、前記アンテナ端子は、前記実装基板を平面視した場合に、前記第2フィルタと前記第3フィルタとの間に配置されていてもよい。
これにより、アンテナ端子と第1の90°ハイブリッドとを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板の省面積化、および、アンテナ端子-第1の90°ハイブリッド間の伝搬損失を低減できる。
また、さらに、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタを実装する実装基板を備え、前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのそれぞれは、矩形形状を有し、前記平面視において、前記実装基板の長手方向に、(1)前記第1フィルタ、(2)前記第1の90°ハイブリッド、(3)前記第2フィルタおよび前記第3フィルタ、ならびに、(4)前記第2の90°ハイブリッドが、この順で配置され、前記第1フィルタの長辺、前記第2フィルタの長辺、および前記第3フィルタの長辺が前記長手方向と略平行に配置され、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの入力端子同士の距離、ならびに、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの出力端子同士の距離が最短となるように、前記第2フィルタの長辺と前記第3フィルタの長辺とが対向して配置されていてもよい。
これにより、第2フィルタ、第3フィルタ、ならびに第1および第2の90°ハイブリッドを接続する配線の合計長さを短くすることができるので、実装基板を省面積化でき、また、マルチプレクサを通過する高周波信号の伝搬損失を低減できる。
また、前記第1フィルタと前記第1の90°ハイブリッドとの距離が最短となるように、前記第1フィルタおよび前記第1の90°ハイブリッドが配置されていてもよい。
これにより、第1フィルタ、第2フィルタ、第3フィルタ、ならびに第1および第2の90°ハイブリッドが全て最短の距離に配置されるので、実装基板をより省面積化でき、また、マルチプレクサを通過する高周波信号の伝搬損失を、より低減できる。
また、前記第2フィルタの長辺および前記第3フィルタの長辺のそれぞれの長さは、前記第1フィルタの短辺の長さよりも長くてもよい。
これにより、実装基板の短手方向の寸法を、第2フィルタの短辺と第3フィルタの短辺とを合わせた長さとほぼ同等にすることで、第1フィルタの長辺と対向する領域を縮小できるので、実装基板を省面積化できる。
また、前記実装基板には、前記アンテナ端子が配置され、前記アンテナ端子は、前記実装基板を平面視した場合に、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタと前記第1フィルタとの間に配置されていてもよい。
これにより、アンテナ端子と第1の90°ハイブリッドとを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板の省面積化、および、アンテナ端子-第1の90°ハイブリッド間の伝搬損失を低減できる。
また、さらに、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタを実装する実装基板を備え、前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのそれぞれは、矩形形状を有し、前記平面視において、前記第1フィルタの長辺と対向する領域に、前記第2フィルタ、前記第3フィルタ、ならびに、前記第1および前記第2の90°ハイブリッドが配置され、前記第1の90°ハイブリッドと前記第2の90°ハイブリッドとの間に、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタが配置され、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの入力端子同士の距離、ならびに、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの出力端子同士の距離が最短となるように、前記第2フィルタの長辺と前記第3フィルタの長辺とが対向して配置されていてもよい。
これにより、第2フィルタ、第3フィルタ、ならびに第1および第2の90°ハイブリッドを接続する配線の合計長さを短くすることができるので、実装基板を省面積化でき、また、マルチプレクサを通過する高周波信号の伝搬損失を低減できる。
また、前記第1フィルタと前記第2フィルタとの距離が最短となるように、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタが配置されていてもよい。
これにより、第1フィルタ、第2フィルタ、第3フィルタ、ならびに第1および第2の90°ハイブリッドが全て最短の距離に配置されるので、実装基板をより省面積化でき、また、マルチプレクサを通過する高周波信号の伝搬損失を、より低減できる。
また、前記実装基板には、前記アンテナ端子が配置され、前記平面視において、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのうち、前記第1の90°ハイブリッドが、前記アンテナ端子に最も近く配置されていてもよい。
これにより、アンテナ端子と第1の90°ハイブリッドとを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板の省面積化、および、アンテナ端子-第1の90°ハイブリッド間の伝搬損失を低減できる。
また、本発明の一態様は、上記のような特徴的な構成を備えたマルチプレクサと、前記マルチプレクサが有する送信端子に接続された送信増幅回路と、前記マルチプレクサが有する受信端子に接続された受信増幅回路と、を備える高周波フロントエンド回路であってもよい。
上記構成によれば、送受信間の高アイソレーションを確保しつつ小型化された高周波フロントエンド回路を提供することが可能となる。
また、本発明の一態様は、上記のような特徴的な構成を備えた高周波フロントエンド回路と、前記高周波フロントエンド回路に高周波送信信号を出力し、前記高周波フロントエンド回路から高周波受信信号を入力するRF信号処理回路と、を備える通信装置であってもよい。
上記構成によれば、送受信間の高アイソレーションを確保しつつ小型化された通信装置を提供することが可能となる。
また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、アンテナ端子に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第1の90°ハイブリッドと、終端抵抗に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第2の90°ハイブリッドと、前記第2の90°ハイブリッドに接続され、第1通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタと、前記第1の90°ハイブリッドおよび前記第2の90°ハイブリッドの双方に接続され、互いに同じフィルタ特性を有する第2フィルタおよび第3フィルタと、を備え、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1通過帯域と異なる第2通過帯域の高周波信号を反射し当該第2通過帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去フィルタ、前記第2通過帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過フィルタ、および、前記第2通過帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過フィルタ、のいずれかである。
本構成によれば、2つの90°ハイブリッドの間に配置される第2フィルタおよび第3フィルタは、第2通過帯域の高周波信号を反射する帯域除去フィルタ、低域通過フィルタおよび高域通過フィルタのいずれかであるので、第2フィルタおよび第3フィルタを、通過帯域の低域側および高域側の双方を減衰させるバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、上記2つの信号経路間の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体を小型化することが可能となる。
本発明によれば、2つの90°ハイブリッドに接続されるフィルタ構成が簡素化されるので、異なる周波数帯域の高周波信号を伝搬する2以上の信号経路の間の高アイソレーションを確保しつつ小型化されたマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、実施例および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
(実施の形態1)
[1.1 マルチプレクサの回路構成]
図1は、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aの回路構成図である。同図には、アンテナ素子2と、デュプレクサ1Aとが示されている。デュプレクサ1Aは、例えば、移動体通信システムの基地局または携帯電話のフロントエンド部に配置される。
[1.1 マルチプレクサの回路構成]
図1は、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aの回路構成図である。同図には、アンテナ素子2と、デュプレクサ1Aとが示されている。デュプレクサ1Aは、例えば、移動体通信システムの基地局または携帯電話のフロントエンド部に配置される。
デュプレクサ1Aは、マルチプレクサの一種であり、送信側フィルタ10Aと、受信側フィルタ20Aと、90°ハイブリッド30および40と、ノッチフィルタ50Aおよび50Bと、終端抵抗70と、アンテナ端子110と、送信端子120と、受信端子130とを備える。上記構成により、デュプレクサ1Aは、送信端子120から入力された高周波送信信号をアンテナ端子110から出力し、アンテナ端子110から入力された高周波受信信号を受信端子130から出力する。デュプレクサ1Aは、上記高周波送信信号および上記高周波受信信号を、混信することなく同時に送受信可能とする機能を有している。以下、デュプレクサ1Aの各構成要素について説明する。
90°ハイブリッド30は、アンテナ端子110に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第1の90°ハイブリッドである。
90°ハイブリッド40は、終端抵抗70に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第2の90°ハイブリッドである。
より具体的には、90°ハイブリッド30は、端子L1(第1端子)、端子L2(第2端子)、端子L3(第3端子)および端子L4(第4端子)を有する。端子L1に入力された高周波信号が端子L3および端子L4に出力される場合には、端子L3と端子L4との位相差は略90°となる。また、端子L2に入力された高周波信号が端子L3および端子L4に出力される場合には、端子L3と端子L4との位相差は略90°となる。また、端子L3に入力された高周波信号が端子L1および端子L2に出力される場合には、端子L1と端子L2との位相差は略90°となる。また、端子L4に入力された高周波信号が端子L1および端子L2に出力される場合には、端子L1と端子L2との位相差は略90°となる。また、上記のように出力された高周波信号の振幅は、入力された高周波信号の振幅に対して-3dBとなる。
90°ハイブリッド40は、端子R1(第5端子)、端子R2(第6端子)、端子R3(第7端子)および端子R4(第8端子)を有する。端子R1に入力された高周波信号が端子R3および端子R4に出力される場合には、端子R3と端子R4との位相差は略90°となる。また、端子R2に入力された高周波信号が端子R3および端子R4に出力される場合には、端子R3と端子R4との位相差は略90°となる。また、端子R3に入力された高周波信号が端子R1および端子R2に出力される場合には、端子R1と端子R2との位相差は略90°となる。また、端子R4に入力された高周波信号が端子R1および端子R2に出力される場合には、端子R1と端子R2との位相差は略90°となる。また、上記のように出力された高周波信号の振幅は、入力された高周波信号の振幅に対して-3dBとなる。上記伝送特性より、90°ハイブリッド30および40は、3dBカプラとも呼ばれる。
送信側フィルタ10Aは、一方の端子(第2入出力端子)が90°ハイブリッド30の端子L1に接続され、送信帯域(第1通過帯域)の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタである。送信側フィルタ10Aは、例えば、1以上の共振子を有する誘電体共振器で構成されたバンドパスフィルタである。
ノッチフィルタ50Aは、一方の端子(第1入出力端子)が90°ハイブリッド30の端子L3に接続され、他方の端子(第2入出力端子)が90°ハイブリッド40の端子R3に接続された第2フィルタである。
ノッチフィルタ50Bは、一方の端子(第1入出力端子)が90°ハイブリッド30の端子L4に接続され、他方の端子(第2入出力端子)が90°ハイブリッド40の端子R4に接続された第3フィルタである。
ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、送信帯域(第1通過帯域)に単一の減衰極が設けられた同一のフィルタ特性を有しており、当該送信帯域の高周波信号を反射し、当該送信帯域以外の高周波信号を通過させるノッチフィルタである。ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、例えば、1以上の共振子を有する誘電体共振器で構成されている。
ノッチフィルタ50Aおよび50B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、上述したように送信帯域(第1通過帯域)に対応する減衰極のみを設ければよいので、当該減衰極を構成するための誘電体同軸共振器の段数(共振子の数)は、送信側フィルタ10Aよりも少なくてよい。なお、送信側フィルタ10Aは、従来技術(特許文献1)に記載のバンドパスフィルタ548aおよび548bと同等のサイズ(共振子の数および共振子のサイズが同等)である。この関係から、ノッチフィルタ50Aおよび50B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、それぞれ、従来技術(特許文献1)のバンドパスフィルタ548aおよび548bよりも、誘電体同軸共振器の段数が少ない。加えて、誘電体同軸共振器1つのサイズは、70平方ミリメートル(7mm×10mm)のものがある。
なお、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのフィルタ特性が同一である、とは、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのフィルタ特性が完全一致することに限定されない。例えば、製造ばらつきによる特性誤差や、送信帯域および受信帯域となる周波数帯域以外における特性の差異などがある場合も含まれる。
受信側フィルタ20Aは、一方の端子が90°ハイブリッド40の端子R1に接続され、受信帯域(第2通過帯域)の高周波信号を選択的に通過させる第4フィルタである。
受信側フィルタ20Aは、例えば、受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる、誘電体で構成されたバンドパスフィルタであり、受信側フィルタ20Aを構成する誘電体共振子の段数は、送信側フィルタ10Aを構成する共振子の段数よりも少ない。なお、受信側フィルタ20Aの誘電体共振子の段数が送信側フィルタ10Aの共振子の段数以上の場合であっても、受信側フィルタ20Aは、送信側フィルタ10Aよりも小型であればよい。
従来技術(特許文献1)の2つのバンドパスフィルタ548aおよび548bが誘電体のバンドパスフィルタである場合、従来技術の分波器は、送信信号以外の信号を減衰させるために、本実施の形態の送信側フィルタ10A(第1フィルタ)に相当する送信フィルタがさらに必要となる。この送信フィルタは、バンドパスフィルタ548aまたは548bと同等のサイズが必要となる。なぜならば、送信信号には受信信号と同等の減衰量が必要であるため、当該送信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズは、受信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズと同等でなければならないからである。つまり、従来技術では、送信側フィルタ10A(第1フィルタ)と同等の特性を有し、かつ同等のサイズのフィルタが3個必要になる。
これに対して、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aでは、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bの各共振子のサイズはほぼ同程度であり、受信側フィルタ20Aの各共振子のサイズは、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bの各共振子のサイズと比べて、同等以下である。さらには上述のようにノッチフィルタ50Aおよび50Bの誘電体同軸共振器の段数は、送信側フィルタ10Aよりも少なくてよい。
この関係から、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aでは、受信側フィルタ20A(第4フィルタ)を追加した場合であっても、以下の式1を満たせば、従来技術と同等の特性で、かつ、従来技術よりも小型化することが可能となる。
(送信側フィルタ10Aの共振子数)+(ノッチフィルタ50Aの共振子数)+(ノッチフィルタ50Bの共振子数)+(受信側フィルタ20Aの共振子数) < (送信側フィルタ10Aの共振子数)×3 (式1)
すなわち、上記式1の関係により、従来技術と比較して、第2通過帯域の高周波信号の通過特性を補強する受信側フィルタ20A(第4フィルタ)を配置しても、第1通過帯域および第2通過帯域の高周波信号の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体をより小型化することが可能となる。
なお、本実施の形態では、受信側フィルタ20A(第4フィルタ)は、送信側フィルタ10A(第1フィルタ)よりも小型であれば、さらにデュプレクサ1Aを小型化できるので好ましい。
また、受信側フィルタ20A(第4フィルタ)は、例えば、受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる、弾性表面波フィルタであってもよい。
この場合、受信側フィルタ20Aのサイズは、9平方ミリメートル(3mm×3mm)以下のものが代表的である。
従来技術(特許文献1)の2つのバンドパスフィルタ548aおよび548bが誘電体のバンドパスフィルタである場合、従来技術の分波器は、送信信号以外の信号を減衰させるために、本実施の形態の送信側フィルタ10A(第1フィルタ)に相当する送信フィルタがさらに必要となる。この送信フィルタは、バンドパスフィルタ548aまたは548bと同等のサイズが必要となる。なぜならば、送信信号には受信信号と同等の減衰量が必要であるため、当該送信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズは、受信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズと同等でなければならないからである。
上述した通り、ノッチフィルタ50Aおよび50B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、それぞれ、従来技術のバンドパスフィルタ548aおよび548bの各共振子のサイズと同等である。さらに、ノッチフィルタ50Aおよび50B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、それぞれ、従来技術のバンドパスフィルタ548aおよび548bよりも、誘電体同軸共振器の段数(共振子の数)が少ないため、本実施例では、少なくとも従来技術よりも誘電体同軸共振器の段数は2段以上小さいことになる。
そして、誘電体同軸共振器の1つのサイズは、70平方ミリメートル(7mm×10mm)であり、弾性表面波の受信側フィルタ20Aのサイズは、9平方ミリメートル(3mm×3mm)であるので、弾性表面波の受信側フィルタ20Aのサイズは、1つの誘電体同軸共振器のサイズよりも小さい。
したがって、受信側フィルタ20Aに弾性表面波フィルタを用いた場合には、従来技術と比較して、デュプレクサ1Aのトータルサイズを小さくできる。
アンテナ端子110は、90°ハイブリッド30の端子L2、および、アンテナ素子2に接続されている。
終端抵抗70は、90°ハイブリッド40の端子R2、および、接地端子に接続されている。
なお、終端抵抗70と端子R2との間に、インピーダンス整合回路が挿入されていてもよいし、終端抵抗70のインピーダンス値は50Ωに限られない。さらには、終端抵抗70の替りにインピーダンス整合回路が配置されていてもよい。
なお、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、単一の減衰極が設けられたフィルタ特性を有しているノッチフィルタでなくてもよく、所定の減衰帯域が設けられたフィルタ特性を有し、送信帯域の高周波信号を反射し当該送信帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去(バンドエリミネーション)フィルタであってもよい。また、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、送信帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過(ローパス)フィルタ、または、送信帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過(ハイパス)フィルタであってもよい。
また、受信側フィルタ20Aは、本マルチプレクサに対する要求仕様により、なくてもよい。
上記構成により、送信経路-受信経路間を伝搬する高周波信号を90°ハイブリッド30および40により分波して互いに逆相とすることにより、当該高周波信号をキャンセルする。一方、送信経路を介してアンテナ端子110へ伝搬する高周波送信信号を、90°ハイブリッド30により分波して互いに同相とすることにより、当該高周波送信信号を低損失で伝搬できる。また、アンテナ端子110から受信経路を介して伝搬する高周波受信信号を、90°ハイブリッド30および40より分波して互いに同相とすることにより、当該高周波受信信号を低損失で伝搬できる。本構成によれば、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、送信帯域の高周波信号を反射する帯域除去フィルタ、低域通過フィルタおよび高域通過フィルタのいずれかであるので、90°ハイブリッド30および40の間の2つのフィルタをバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、送受信間の高アイソレーションを確保しつつデュプレクサ1Aを小型化することが可能となる。
なお、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aは、90°ハイブリッド30とノッチフィルタ50Aおよび50Bとの間、または、90°ハイブリッド40とノッチフィルタ50Aおよび50Bとの間に、整合回路が配置されていてもよい。この整合回路は、例えば、位相調整器および減衰器などであり、ノッチフィルタ50Aを通過する信号経路とノッチフィルタ50Bを通過する信号経路との位相バランスおよび振幅バランスを調整する機能を有する。
[1.2 変形例に係るマルチプレクサの回路構成]
図2は、実施の形態1の変形例に係るデュプレクサ1Bの回路構成図である。本変形例に係るデュプレクサ1Bは、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aと比較して、送信端子および送信側フィルタと、受信端子および受信側フィルタとが、逆に配置されている点が異なる。以下、本変形例に係るデュプレクサ1Bについて、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
図2は、実施の形態1の変形例に係るデュプレクサ1Bの回路構成図である。本変形例に係るデュプレクサ1Bは、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aと比較して、送信端子および送信側フィルタと、受信端子および受信側フィルタとが、逆に配置されている点が異なる。以下、本変形例に係るデュプレクサ1Bについて、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
図2には、アンテナ素子2と、デュプレクサ1Bとが示されている。デュプレクサ1Bは、マルチプレクサの一種であり、送信側フィルタ10Bと、受信側フィルタ20Bと、90°ハイブリッド30および40と、ノッチフィルタ60Aおよび60Bと、終端抵抗70と、アンテナ端子110と、送信端子120と、受信端子130とを備える。上記構成により、デュプレクサ1Bは、送信端子120から入力された高周波送信信号をアンテナ端子110から出力し、アンテナ端子110から入力された高周波受信信号を受信端子130から出力する。
受信側フィルタ20Bは、一方の端子(第2入出力端子)が90°ハイブリッド30の端子L1に接続され、受信帯域(第2通過帯域)の高周波信号を選択的に通過させる第4フィルタである。受信側フィルタ20Bは、例えば、1以上の共振子を有する誘電体共振器で構成されたバンドパスフィルタである。また、受信側フィルタ20Bは、例えば、受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる、弾性表面波フィルタであってもよい。
ノッチフィルタ60Aは、一方の端子(第1入出力端子)が90°ハイブリッド30の端子L3に接続され、他方の端子(第2入出力端子)が90°ハイブリッド40の端子R3に接続された第2フィルタである。
ノッチフィルタ60Bは、一方の端子(第1入出力端子)が90°ハイブリッド30の端子L4に接続され、他方の端子(第2入出力端子)が90°ハイブリッド40の端子R4に接続された第3フィルタである。
ノッチフィルタ60Aおよび60Bは、受信帯域(第2通過帯域)に単一の減衰極が設けられた同一のフィルタ特性を有しており、当該受信帯域の高周波信号を反射し、当該受信帯域以外の高周波信号を通過させるノッチフィルタである。ノッチフィルタ60Aおよび60Bは、例えば、1以上の共振子を有する誘電体共振器で構成されている。
なお、図11の従来技術に係る分波器の回路接続構成は、図1の実施の形態1に係るデュプレクサ1Aの回路接続構成と対応している。そのため、図2に係るデュプレクサ1Bの回路接続構成に対応した従来技術としては、図11においてバンドパスフィルタ548aおよび548bが送信フィルタである場合の構成となる。
ここで、ノッチフィルタ60Aおよび60B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、上述したように受信帯域(第2通過帯域)に対応する減衰極のみを設ければよいので、当該減衰極を構成するための誘電体同軸共振器の段数は、受信側フィルタ20Bよりも少なくてよい。なお、受信側フィルタ20Bは、上記従来技術に記載のバンドパスフィルタ548aおよび548bと同等のサイズ(共振子の数および共振子のサイズは、ほぼ同等)である。この関係から、ノッチフィルタ60Aおよび60B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、それぞれ、上記従来技術のバンドパスフィルタ548aおよび548bよりも、誘電体同軸共振器の段数が少ない。加えて、誘電体同軸共振器1つのサイズは、70平方ミリメートル(7mm×10mm)のものがある。
なお、ノッチフィルタ60Aおよび60Bのフィルタ特性が同一である、とは、ノッチフィルタ60Aおよび60Bのフィルタ特性が完全一致することに限定されない。例えば、製造ばらつきによる特性誤差や、送信帯域および受信帯域となる周波数帯域以外における特性の差異などがある場合も含まれる。
送信側フィルタ10Bは、一方の端子が90°ハイブリッド40の端子R1に接続され、送信帯域(第1通過帯域)の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタである。
送信側フィルタ10Bは、例えば、送信帯域の高周波信号を選択的に通過させる、誘電体で構成されたバンドパスフィルタであり、送信側フィルタ10Bを構成する誘電体共振子の段数は、受信側フィルタ20Bを構成する共振子の段数よりも少ない。
上記従来技術の2つのバンドパスフィルタ548aおよび548bが誘電体のバンドパスフィルタである場合、上記従来技術の分波器は、受信信号以外の信号を減衰させるために、本変形例の受信側フィルタ20B(第4フィルタ)に相当する受信フィルタがさらに必要となる。この受信フィルタは、バンドパスフィルタ548aまたは548bとほぼ同等のサイズが必要となる。なぜならば、受信信号には送信信号と同等の減衰量が必要であるため、当該受信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズは、送信側フィルタの共振子の数および各共振子のサイズとほぼ同等でなければならないからである。つまり、従来技術では、受信側フィルタ20B(第4フィルタ)と同等の特性を有し、かつ同等のサイズのフィルタが3個必要になる。
これに対して、本変形例に係るデュプレクサ1Bでは、受信側フィルタ20B、ノッチフィルタ60Aおよび60B、送信側フィルタ10Bの各共振子のサイズはほぼ同程度であり、さらには上述のようにノッチフィルタ60Aおよび60Bの誘電体同軸共振器の段数は、受信側フィルタ20Bよりも少なくてよい。
この関係から、本変形例に係るデュプレクサ1Bでは、受信側フィルタ20B(第4フィルタ)を追加した場合であっても、以下の式1を満たせば、上記従来技術と同等の特性で、かつ、上記従来技術よりも小型化することが可能となる。
(受信側フィルタ20Bの共振子数)+(ノッチフィルタ60Aの共振子数)+(ノッチフィルタ60Bの共振子数)+(送信側フィルタ10Bの共振子数) < (受信側フィルタ20Bの共振子数)×3 (式2)
すなわち、上記式2の関係により、上記従来技術と比較して、第1通過帯域の高周波信号の通過特性を補強する送信側フィルタ10B(第1フィルタ)を配置しても、第1通過帯域および第2通過帯域の高周波信号の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体をより小型化することが可能となる。
また、受信側フィルタ20B(第4フィルタ)は、例えば、受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる、弾性表面波フィルタであってもよい。
この場合、受信側フィルタ20Bのサイズは、9平方ミリメートル(3mm×3mm)以下のものが代表的である。
従来技術(特許文献1)の2つのバンドパスフィルタ548aおよび548bが誘電体のバンドパスフィルタである場合、従来技術の分波器は、受信信号以外の信号を減衰させるために、本実施の形態の受信側フィルタ20B(第4フィルタ)に相当する受信フィルタがさらに必要となる。この受信フィルタは、バンドパスフィルタ548aまたは548bと同等のサイズが必要となる。なぜならば、受信信号には送信信号と同等の減衰量が必要であるため、当該受信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズは、送信フィルタの共振子の数および各共振子のサイズと同等でなければならないからである。
上述した通り、ノッチフィルタ60Aおよび60B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、それぞれ、従来技術のバンドパスフィルタ548aおよび548bの各共振子のサイズと同等である。さらに、ノッチフィルタ60Aおよび60B(第2フィルタおよび第3フィルタ)は、それぞれ、従来技術のバンドパスフィルタ548aおよび548bよりも、誘電体同軸共振器の段数(共振子の数)が少ないため、本変形例では、少なくとも従来技術よりも誘電体同軸共振器の段数は2段以上小さいことになる。
そして、誘電体同軸共振器の1つのサイズは、70平方ミリメートル(7mm×10mm)であり、弾性表面波の受信側フィルタ20Bのサイズは、9平方ミリメートル(3mm×3mm)であるので、弾性表面波の受信側フィルタ20Bのサイズは、1つの誘電体同軸共振器のサイズよりも小さい。
したがって、受信側フィルタ20Bに弾性表面波フィルタを用いた場合には、従来技術と比較して、デュプレクサ1Bのトータルサイズを小さくできる。
アンテナ端子110は、90°ハイブリッド30の端子L2、および、アンテナ素子2に接続されている。
終端抵抗70は、90°ハイブリッド40の端子R2、および、接地端子に接続されている。
なお、終端抵抗70と端子R2との間に、インピーダンス整合回路が挿入されていてもよいし、終端抵抗70のインピーダンス値は50Ωに限られない。さらには、終端抵抗70の替りにインピーダンス整合回路が配置されていてもよい。
なお、ノッチフィルタ60Aおよび60Bは、単一の減衰極が設けられたフィルタ特性を有しているノッチフィルタでなくてもよく、所定の減衰帯域が設けられたフィルタ特性を有し、受信帯域の高周波信号を反射し当該受信帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去(バンドエリミネーション)フィルタであってもよい。また、ノッチフィルタ60Aおよび60Bは、受信帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過(ローパス)フィルタ、または、受信帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過(ハイパス)フィルタであってもよい。
また、送信側フィルタ10Bは、本マルチプレクサに対する要求仕様により、なくてもよい。
上記構成により、送信経路-受信経路間を伝搬する高周波信号を90°ハイブリッド30および40により分波して互いに逆相とすることにより、当該高周波信号をキャンセルする。一方、アンテナ端子110から受信経路へ伝搬する高周波受信信号を、90°ハイブリッド30により分波して互いに同相とすることにより、当該高周波受信信号を低損失で伝搬できる。また、送信経路からアンテナ端子110へ伝搬する高周波送信信号を、90°ハイブリッド30および40より分波して互いに同相とすることにより、当該高周波送信信号を低損失で伝搬できる。本構成によれば、ノッチフィルタ60Aおよび60Bは、受信帯域の高周波信号を反射する帯域除去フィルタ、低域通過フィルタおよび高域通過フィルタのいずれかであるので、90°ハイブリッド30および40の間の2つのフィルタをバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、送受信間の高アイソレーションを確保しつつデュプレクサ1Bを小型化することが可能となる。
以下、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aの回路動作について説明する。なお、本実施の形態の変形例に係るデュプレクサ1Bの回路動作については、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aの回路動作と略同様であるので、説明を省略する。
[1.3 デュプレクサの回路動作]
ここでは、デュプレクサ1Aの回路動作について、(1)送信信号の伝送状態(送信端子120→アンテナ端子110)、(2)受信信号の伝送状態(アンテナ端子110→受信端子130)、および(3)送受信間(送信端子120→受信端子130)のアイソレーション、に分けて説明する。
ここでは、デュプレクサ1Aの回路動作について、(1)送信信号の伝送状態(送信端子120→アンテナ端子110)、(2)受信信号の伝送状態(アンテナ端子110→受信端子130)、および(3)送受信間(送信端子120→受信端子130)のアイソレーション、に分けて説明する。
図3は、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aにおける送信信号の伝送状態を説明する図である。
送信帯域(第1通過帯域)の周波数成分を含む送信信号は、送信側フィルタ10Aを通過し、90°ハイブリッド30の端子L1で第1分岐信号および第2分岐信号に分岐される。第1分岐信号は、端子L3へ伝搬し、ノッチフィルタ50Aで反射して端子L3から端子L2へ伝搬する。このとき、端子L1から端子L3への伝送特性S31は、3dB損失かつ位相135°遅れ(-135°)となる。また、端子L3から端子L2への伝送特性S23は、位相45°遅れ(-45°)となる。つまり、第1分岐信号の端子L1から端子L2への伝送特性は、3dB損失かつ位相180°遅れ(-180°)となる。一方、第2分岐信号は、端子L4へ伝搬し、ノッチフィルタ50Bで反射して端子L4から端子L2へ伝搬する。このとき、端子L1から端子L4への伝送特性S41は、3dB損失かつ位相45°遅れ(-45°)となる。また、端子L4から端子L2への伝送特性S24は、位相135°遅れ(-135°)となる。つまり、第2分岐信号の端子L1から端子L2への伝送特性は、3dB損失かつ位相180°遅れ(-180°)となる。これにより、端子L2において、それぞれ3dB低下した第1分岐信号および第2分岐信号が同相にて合成されるため、元の送信信号とほぼ同程度の電力レベルを有する送信信号が復元され、アンテナ端子110を経由して、アンテナ素子2へ出力される。
図4は、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aにおける受信信号の伝送状態を説明する図である。
受信帯域(第2通過帯域)の周波数成分を含む受信信号は、90°ハイブリッド30の端子L2で第3分岐信号および第4分岐信号に分岐される。第3分岐信号は、端子L3へ伝搬し、ノッチフィルタ50Aを通過し、90°ハイブリッド40の端子R3を経由して端子R1へ伝搬する。このとき、端子L2から端子L3への伝送特性S32は、3dB損失かつ位相45°遅れ(-45°)となる。また、端子R3から端子R1への伝送特性S13は、位相135°遅れ(-135°)となる。つまり、第3分岐信号の端子L2から端子R1への伝送特性は、3dB損失かつ位相180°遅れ(-180°)となる。一方、第4分岐信号は、端子L4へ伝搬し、ノッチフィルタ50Bを通過し、端子R4を経由して端子R1へ伝搬する。このとき、端子L2から端子L4への伝送特性S42は、3dB損失かつ位相135°遅れ(-135°)となる。また、端子R4から端子R1への伝送特性S14は、位相45°遅れ(-45°)となる。つまり、第4分岐信号の端子L2から端子R1への伝送特性は、3dB損失かつ位相180°遅れ(-180°)となる。これにより、端子R1において、それぞれ3dB低下した第3分岐信号および第4分岐信号が同相にて合成されるため、元の受信信号とほぼ同程度の電力レベルを有する受信信号が復元される。この受信信号は、受信側フィルタ20Aを通過し、受信端子130から出力される。
図5は、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aにおける送受信間のアイソレーションを説明する図である。
第1フィルタを通過した高周波信号は、90°ハイブリッド30の端子L1で第5分岐信号および第6分岐信号に分岐される。第5分岐信号は端子L3へ伝搬し、ノッチフィルタ50Aを通過し、端子R3を経由して端子R1へ伝搬する。このとき、端子L1から端子L3への伝送特性S31は、位相135°遅れ(-135°)となる。また、端子R3から端子R1への伝送特性S13は、位相135°遅れ(-135°)となる。つまり、第5分岐信号の端子L1から端子R1への伝送特性は、位相270°遅れ(-270°)、言い換えると、位相90°進み(+90°)、となる。一方、第6分岐信号は、端子L1から端子L4へ伝搬し、ノッチフィルタ50Bを通過し、端子R4を経由して端子R1へ伝搬する。このとき、端子L1から端子L4への伝送特性S41は、位相45°遅れ(-45°)となる。また、端子R4から端子R1への伝送特性S14は、位相45°遅れ(-45°)となる。つまり、第6分岐信号の端子L1から端子R1への伝送特性は、位相90°遅れ(-90°)となる。これにより、端子R1に到達した第5分岐信号および第6分岐信号は逆相であるので、第5分岐信号および第6分岐信号は、端子R1で相殺される。
なお、受信端子130から送信端子120へ伝搬する高周波信号のアイソレーションについては、上述した送信端子120から受信端子130へ伝搬する高周波信号のアイソレーションと動作原理は同じであるため、説明を省略する。
以上の回路動作により、デュプレクサ1Aは、送信端子120と受信端子130との間を伝搬する高周波信号を高レベルで除去しつつ、高周波送信信号を送信端子120からアンテナ端子110へ低損失で伝搬させ、高周波受信信号をアンテナ端子110から受信端子130へ低損失で伝搬させることが可能となる。
[1.4 効果など]
大きな高周波電力を分波処理する必要のあるデュプレクサとして、隣接する送信帯域および受信帯域の高周波信号を、アンテナ端子110との間での伝搬ロスを低減しつつ送受信間の高アイソレーションを確保するために、2つの90°ハイブリッド30および40、ならびに同特性を有する2つのフィルタを用いた構成が挙げられる。この構成によれば、2つの信号経路間を伝搬する高周波信号を2つの90°ハイブリッドにより分波して互いに逆相とすることにより、当該高周波信号をキャンセルする。また、送信端子120からアンテナ端子110へ伝搬する高周波送信信号を、90°ハイブリッド30により分波して互いに同相とすることにより、当該高周波送信信号を低損失で伝搬できる。一方、アンテナ端子110から受信端子130へ伝搬する高周波受信信号を、90°ハイブリッド30および40により分波して互いに同相とすることにより、当該高周波受信信号を低損失で伝搬できる。
大きな高周波電力を分波処理する必要のあるデュプレクサとして、隣接する送信帯域および受信帯域の高周波信号を、アンテナ端子110との間での伝搬ロスを低減しつつ送受信間の高アイソレーションを確保するために、2つの90°ハイブリッド30および40、ならびに同特性を有する2つのフィルタを用いた構成が挙げられる。この構成によれば、2つの信号経路間を伝搬する高周波信号を2つの90°ハイブリッドにより分波して互いに逆相とすることにより、当該高周波信号をキャンセルする。また、送信端子120からアンテナ端子110へ伝搬する高周波送信信号を、90°ハイブリッド30により分波して互いに同相とすることにより、当該高周波送信信号を低損失で伝搬できる。一方、アンテナ端子110から受信端子130へ伝搬する高周波受信信号を、90°ハイブリッド30および40により分波して互いに同相とすることにより、当該高周波受信信号を低損失で伝搬できる。
ここで、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aによれば、2つの90°ハイブリッド30および40の間に配置される2つのフィルタは、高周波送信信号を反射する帯域除去フィルタ、高周波送信信号を反射する低域通過フィルタおよび高周波送信信号を反射する高域通過フィルタのいずれかである。
これにより、2つの90°ハイブリッドの間に配置される2つのフィルタが、通過帯域の低域側および高域側の双方を減衰させるバンドパスフィルタで構成した従来のデュプレクサと比較して、送受信間の高アイソレーションを確保しつつ、デュプレクサ1A全体を小型化することが可能となる。
また、2つの90°ハイブリッド30および40の間に配置される2つのフィルタは、送信帯域に単一の減衰極が設けられたフィルタ特性を有するノッチフィルタ50Aおよび50Bであることが好ましい。
これにより、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのそれぞれは、送信帯域に減衰極を設けるための共振子のみで構成されるので、2つの90°ハイブリッドの間に配置される2つのフィルタのそれぞれをバンドパスフィルタで構成した従来の構成と比較して、デュプレクサ1A全体を、より小型化することが可能となる。
また、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、1以上の共振子を有する誘電体共振器で構成されたフィルタであってもよい。
これにより、携帯電話端末に多用される弾性波(SAWまたはBAW)フィルタよりも、耐電力性が向上するので、移動体通信の基地局などに配置されるデュプレクサとして適用することが可能となる。
また、デュプレクサ1Aは、さらに、90°ハイブリッド40に接続され、送信帯域と異なる受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる、誘電体で構成された受信側フィルタ20Aを備え、送信側フィルタ10Aを構成する各共振子の大きさ、ノッチフィルタ50Aを構成する各共振子の大きさ、およびノッチフィルタ50Bを構成する各共振子の大きさは、略同等であり、受信側フィルタ20Aを構成する各共振子の大きさは、送信側フィルタ10Aを構成する各共振子の大きさ、ノッチフィルタ50Aを構成する各共振子の大きさ、およびノッチフィルタ50Bを構成する各共振子の大きさ以下であり、送信側フィルタ10Aを構成する共振子の数とノッチフィルタ50Aを構成する共振子の数とノッチフィルタ50Bを構成する共振子の数と受信側フィルタ20Aを構成する共振子の数との合計数は、送信側フィルタ10Aを構成する共振子の数の3倍よりも小さくてもよい。
これにより、受信帯域を通過させ送信帯域を反射する受信側フィルタ20Aを、送信側フィルタ10Aを構成する共振子の数とノッチフィルタ50Aを構成する共振子の数とノッチフィルタ50Bを構成する共振子の数と受信側フィルタ20Aを構成する共振子の数との合計数が、送信側フィルタ10Aを構成する共振子の数の3倍よりも小さくなるよう配置される。よって、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのそれぞれをバンドパスフィルタで構成した場合と比較して、受信帯域の高周波信号の通過特性を補強する受信側フィルタ20Aを配置しても、送信帯域および受信帯域の高周波信号の高アイソレーションを確保しつつマルチプレクサ全体をより小型化することが可能となる。
また、送信側フィルタ10Aを構成する各共振子の大きさ、ノッチフィルタ50Aを構成する各共振子の大きさ、およびノッチフィルタ50Bを構成する各共振子の大きさは、略同等であり、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのそれぞれは、送信側フィルタ10Aよりも共振器の数が少なく、90°ハイブリッド40に接続され受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる弾性表面波型の受信側フィルタ20Aを、さらに備えてもよい。
これにより、受信帯域を通過させ送信帯域を減衰させるバンドパスフィルタを、90°ハイブリッド30および40の間に配置せずに、高い耐電力性が要求されない受信端子130に、小型フィルタとして配置できる。よって、2つの90°ハイブリッドの間に配置される2つのフィルタのそれぞれをバンドパスフィルタで構成した従来の構成と比較して、高周波受信信号の通過特性を補強する受信側フィルタ20Aを配置しても、送受信間の高アイソレーションを確保しつつ、デュプレクサ1A全体を、より小型化することが可能となる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aを構成する各回路素子の配置構成について説明する。本実施の形態に係るデュプレクサ1Aの回路配置構成により、デュプレクサの省面積化および小型化を達成することが可能となる。
本実施の形態では、実施の形態1に係るデュプレクサ1Aを構成する各回路素子の配置構成について説明する。本実施の形態に係るデュプレクサ1Aの回路配置構成により、デュプレクサの省面積化および小型化を達成することが可能となる。
[2.1 デュプレクサの回路配置構成]
図6は、実施の形態2に係るデュプレクサ1Aの回路配置を示す平面図である。同図に示されたデュプレクサ1Aは、実施の形態1で示されたデュプレクサ1Aの回路構成に加え、さらに、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、受信側フィルタ20A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、終端抵抗70、ならびに整合素子80Aおよび80Bを実装する実装基板100を備える。なお、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aでは、90°ハイブリッド30とノッチフィルタ50Aおよび50Bとの間に、整合素子80Aおよび80Bが配置されている。整合素子80Aおよび80Bは、例えば、位相調整器および減衰器などであり、ノッチフィルタ50Aを通過する信号経路とノッチフィルタ50Bを通過する信号経路との位相バランスおよび振幅バランスを調整する機能を有する。なお、整合素子80Aおよび80Bは、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aに必須の構成要素ではない。
図6は、実施の形態2に係るデュプレクサ1Aの回路配置を示す平面図である。同図に示されたデュプレクサ1Aは、実施の形態1で示されたデュプレクサ1Aの回路構成に加え、さらに、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、受信側フィルタ20A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、終端抵抗70、ならびに整合素子80Aおよび80Bを実装する実装基板100を備える。なお、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aでは、90°ハイブリッド30とノッチフィルタ50Aおよび50Bとの間に、整合素子80Aおよび80Bが配置されている。整合素子80Aおよび80Bは、例えば、位相調整器および減衰器などであり、ノッチフィルタ50Aを通過する信号経路とノッチフィルタ50Bを通過する信号経路との位相バランスおよび振幅バランスを調整する機能を有する。なお、整合素子80Aおよび80Bは、本実施の形態に係るデュプレクサ1Aに必須の構成要素ではない。
実装基板100を平面視した場合に、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ならびに、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのそれぞれは矩形形状を有している。また、上記平面視において、実装基板100の長手方向(X軸方向)に、(1)送信側フィルタ10A、(2)ノッチフィルタ50A、(3)90°ハイブリッド30および40、ならびに、(4)ノッチフィルタ50Bが、この順で(X軸負方向から正方向に)配置されている。さらに、送信側フィルタ10Aの長辺、ノッチフィルタ50Aの短辺、およびノッチフィルタ50Bの短辺が、上記長手方向と略平行に配置されている。送信側フィルタ10Aの入力端子11は、実装基板100上に配置された送信端子120に接続され、送信側フィルタ10Aの出力端子12は、90°ハイブリッド30の端子L1に接続されている。
上記回路配置構成の結果、ノッチフィルタ50Aの入力端子51およびノッチフィルタ50Bの入力端子53の距離、ならびに、ノッチフィルタ50Aの出力端子52およびノッチフィルタ50Bの出力端子54の距離が、90°ハイブリッド30および40を挟んで最短となるようにノッチフィルタ50Aおよび50Bが配置されている。
これにより、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに90°ハイブリッド30および40を接続する配線の合計長さを短くすることができるので、実装基板100を省面積化できデュプレクサ1Aを小型化できる。また、デュプレクサ1Aを通過する高周波信号の伝搬損失を低減できる。
また、互いに対向する送信側フィルタ10Aの短辺とノッチフィルタ50Aの長辺との距離が最短となるように、送信側フィルタ10Aおよびノッチフィルタ50Aが配置されていることが好ましい。
これにより、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに90°ハイブリッド30および40が、全て最短の距離に配置されるので、実装基板100をより省面積化でき、また、デュプレクサ1Aを通過する高周波信号の伝搬損失を、より低減できる。
なお、本実施の形態において、構成要素AおよびBが最短となるような距離とは、構成要素AおよびBを実装するのに必要なスペースおよび実装誤差などが加味された距離であるものと解される。
また、ノッチフィルタ50Aの入力端子51および整合素子80Aを接続する配線と、ノッチフィルタ50Bの入力端子53および整合素子80Bを接続する配線との長さを等しくしている。またノッチフィルタ50Aの出力端子52および90°ハイブリッド40を接続する配線と、ノッチフィルタ50Bの出力端子54および90°ハイブリッド40を接続する配線との長さを等しくしている。
これにより、送信端子120と受信端子130との間を伝搬する高周波信号を、より高レベルで除去しつつ、高周波送信信号を送信端子120からアンテナ端子110へ、より低損失で伝搬させ、高周波受信信号をアンテナ端子110から受信端子130へ、より低損失で伝搬させることが可能となる。
また、図1で示されたアンテナ端子110、送信端子120(第1外部接続端子)、および受信端子130(第2外部接続端子)は、実装基板100上に配置されている。ここで、上記平面視において、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに受信側フィルタ20Aのうち、受信側フィルタ20Aが、受信端子130(第2外部接続端子)に最も近く配置されている。
これにより、受信側フィルタ20Aと受信端子130とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板100の省面積化、および、アンテナ端子110-受信端子130間の伝搬損失を低減できる。
また、アンテナ端子110は、実装基板100を平面視した場合に、ノッチフィルタ50Aとノッチフィルタ50Bとの間に配置されている。
これにより、アンテナ端子110と90°ハイブリッド30とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板100の省面積化、および、アンテナ端子110-90°ハイブリッド30間の伝搬損失を低減できる。
本実施の形態に係るデュプレクサ1Aを、例えば、大電力を処理する基地局に搭載する場合、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、高い耐電力性が要求される。これに適合させるために、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、誘電体共振器で構成された誘電体フィルタであることが好ましい。以下、誘電体フィルタの構造について説明する。
図7Aは、複数ブロック型の誘電体フィルタの構成を表す斜視図である。また、図7Bは、モノブロック型の誘電体フィルタの構成を表す斜視図である。図7Aに示された誘電体フィルタでは、共振器孔が形成された直方体の誘電体同軸共振器(共振子)が、当該共振器孔が平行となるように複数ブロック、隣接配置されている。これら複数ブロックの誘電体同軸共振器(共振子)は、基板上に設けられたコンデンサおよびコイルなどにより電気的に結合される。また、図7Bに示された誘電体フィルタでは、図7Aに示された複数ブロックの誘電体同軸共振器(共振子)を一体化(モノブロック化)し、誘電体同軸共振器(共振子)間を磁界結合している。
図6に示されたデュプレクサ1Aの回路配置構成において、送信側フィルタ10Aは、例えば、図7Aまたは図7Bに示すような誘電体フィルタであり、誘電体同軸共振器(共振子)の同軸方向がY軸方向となるように配置されている。一方、ノッチフィルタ50Aおよび50Bも、例えば、図7Aまたは図7Bに示すような誘電体フィルタであり、誘電体同軸共振器(共振子)の同軸方向がX軸方向となって配置されている。つまり、送信側フィルタ10Aとノッチフィルタ50Aおよび50Bとは、誘電体同軸共振器(共振子)の同軸方向が直交するように配置されている。
送信側フィルタ10Aは、実施の形態1で示したように、バンドパスフィルタであり、送信帯域の低域側および高域側に減衰帯域を設ける必要があるため、送信帯域の高域側および低域側の急峻度ならびに減衰極を形成するための誘電体同軸共振器の段数は多くなる。一方、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、実施の形態1で示したように、ノッチフィルタであり、送信帯域に対応する減衰極のみを設ければよいので、当該減衰極を構成するための誘電体同軸共振器の段数は、送信側フィルタ10Aよりも少なくてよい。この関係より、デュプレクサ1Aの大きさに最も影響を及ぼすのは、送信側フィルタ10Aである。よって、デュプレクサ1Aの小型化にあたり、送信側フィルタ10Aに対して、その他の回路構成をいかにコンパクトに配置するかが重要となる。
この観点から、図6に示されたデュプレクサ1Aの回路配置構成は、ノッチフィルタ50Aの長辺およびノッチフィルタ50Bの長辺のそれぞれの長さが、送信側フィルタ10Aの短辺の長さ以下である場合に適用されることが好ましい。
これにより、実装基板100の短手方向(Y軸方向)の寸法を、送信側フィルタ10Aの短辺とほぼ同等にすることで、送信側フィルタ10Aの長辺と対向する領域を縮小できるので、実装基板100を省面積化できる。
なお、ノッチフィルタ50Aの長辺およびノッチフィルタ50Bの長辺のそれぞれの長さが、送信側フィルタ10Aの短辺の長さより長い場合であっても、デュプレクサ1Aをより小型化できるのであれば、図6に示されたデュプレクサ1Aの回路配置構成をとってもよい。
[2.2 変形例1に係るデュプレクサの回路配置構成]
図8は、実施の形態2の変形例1に係るデュプレクサ1Cの回路配置を示す平面図である。同図に示されたデュプレクサ1Cは、実施の形態1で示されたデュプレクサ1Aの回路構成に加え、さらに、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、受信側フィルタ20A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、終端抵抗70、ならびに整合素子80Aおよび80Bを実装する実装基板100を備える。
図8は、実施の形態2の変形例1に係るデュプレクサ1Cの回路配置を示す平面図である。同図に示されたデュプレクサ1Cは、実施の形態1で示されたデュプレクサ1Aの回路構成に加え、さらに、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、受信側フィルタ20A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、終端抵抗70、ならびに整合素子80Aおよび80Bを実装する実装基板100を備える。
実装基板100を平面視した場合に、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ならびに、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのそれぞれは矩形形状を有している。また、上記平面視において、実装基板100の長手方向(X軸方向)に、(1)送信側フィルタ10A、(2)90°ハイブリッド30、(3)ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに(4)90°ハイブリッド40が、この順で(X軸負方向から正方向に)配置されている。さらに、送信側フィルタ10Aの長辺、ノッチフィルタ50Aの長辺、およびノッチフィルタ50Bの長辺が、上記長手方向と略平行に配置されている。送信側フィルタ10Aの入力端子11は、実装基板100上に配置された送信端子120に接続され、送信側フィルタ10Aの出力端子12は、90°ハイブリッド30の端子L1に接続されている。また、ノッチフィルタ50Aの長辺とノッチフィルタ50Bの長辺とが対向して配置されている。
上記回路配置構成の結果、ノッチフィルタ50Aの入力端子51およびノッチフィルタ50Bの入力端子53の距離、ならびに、ノッチフィルタ50Aの出力端子52およびノッチフィルタ50Bの出力端子54の距離が、最短となるように配置されている。
これにより、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに90°ハイブリッド30および40を接続する配線の合計長さを短くすることができるので、実装基板100を省面積化できデュプレクサ1Cを小型化できる。また、デュプレクサ1Cを通過する高周波信号の伝搬損失を低減できる。
また、送信側フィルタ10Aと90°ハイブリッド30との距離が最短となるように、送信側フィルタ10Aおよび90°ハイブリッド30が配置されていることが好ましい。
これにより、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに90°ハイブリッド30および40が、全て最短の距離に配置されるので、実装基板100をより省面積化でき、また、デュプレクサ1Cを通過する高周波信号の伝搬損失を、より低減できる。
また、ノッチフィルタ50Aの入力端子51および整合素子80Aを接続する配線と、ノッチフィルタ50Bの入力端子53および整合素子80Bを接続する配線との長さを等しくしている。またノッチフィルタ50Aの出力端子52および90°ハイブリッド40を接続する配線と、ノッチフィルタ50Bの出力端子54および90°ハイブリッド40を接続する配線との長さを等しくしている。
これにより、送信端子120と受信端子130との間を伝搬する高周波信号を、より高レベルで除去しつつ、高周波送信信号を送信端子120からアンテナ端子110へ、より低損失で伝搬させ、高周波受信信号をアンテナ端子110から受信端子130へ、より低損失で伝搬させることが可能となる。
また、図1で示されたアンテナ端子110、送信端子120(第1外部接続端子)、および受信端子130(第2外部接続端子)は、実装基板100上に配置されている。ここで、上記平面視において、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに受信側フィルタ20Aのうち、受信側フィルタ20Aが、受信端子130(第2外部接続端子)に最も近く配置されている。
これにより、受信側フィルタ20Aと受信端子130とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板100の省面積化、および、アンテナ端子110-受信端子130間の伝搬損失を低減できる。
本実施の形態に係るデュプレクサ1Cを、例えば、大電力を処理する基地局に搭載する場合、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、高い耐電力性が要求される。これに適合させるために、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、誘電体共振器で構成された誘電体フィルタであることが好ましい。
送信側フィルタ10Aは、例えばバンドパスフィルタであり、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、例えばノッチフィルタであるので、ノッチフィルタ50Aおよび50Bの誘電体同軸共振器の段数は、送信側フィルタ10Aのそれよりも少なくてよい。この関係より、デュプレクサ1Cの大きさに最も影響を及ぼすのは、送信側フィルタ10Aである。よって、デュプレクサ1Cの小型化にあたり、送信側フィルタ10Aに対して、その他の回路構成をいかにコンパクトに配置するかが重要となる。
この観点から、図8に示されたデュプレクサ1Cの回路配置構成は、ノッチフィルタ50Aの長辺およびノッチフィルタ50Bの長辺のそれぞれの長さが、送信側フィルタ10Aの短辺の長さよりも長い場合に適用されることが好ましい。
これにより、実装基板100の短手方向(Y軸方向)の寸法を、ノッチフィルタ50Aの短辺とノッチフィルタ50Bの短辺とを合わせた長さとほぼ同等にすることで、送信側フィルタ10Aの長辺と対向する領域を縮小できるので、実装基板100を省面積化できる。
また、アンテナ端子110は、実装基板100を平面視した場合に、ノッチフィルタ50Aおよび50Bと送信側フィルタ10Aとの間に配置されている。
これにより、アンテナ端子110と90°ハイブリッド30とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板100の省面積化、および、アンテナ端子110-90°ハイブリッド30間の伝搬損失を低減できる。
なお、ノッチフィルタ50Aの長辺およびノッチフィルタ50Bの長辺のそれぞれの長さが、送信側フィルタ10Aの短辺の長さ以下である場合であっても、デュプレクサ1Cをより小型化できるのであれば、図8に示されたデュプレクサ1Cの回路配置構成をとってもよい。
[2.3 変形例2に係るデュプレクサの回路配置構成]
図9は、実施の形態2の変形例2に係るデュプレクサ1Dの回路配置を示す平面図である。同図に示されたデュプレクサ1Dは、実施の形態1で示されたデュプレクサ1Aの回路構成に加え、さらに、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、受信側フィルタ20A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、終端抵抗70、ならびに整合素子80Aおよび80Bを実装する実装基板100を備える。
図9は、実施の形態2の変形例2に係るデュプレクサ1Dの回路配置を示す平面図である。同図に示されたデュプレクサ1Dは、実施の形態1で示されたデュプレクサ1Aの回路構成に加え、さらに、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、受信側フィルタ20A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、終端抵抗70、ならびに整合素子80Aおよび80Bを実装する実装基板100を備える。
実装基板100を平面視した場合に、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ならびに、ノッチフィルタ50Aおよび50Bのそれぞれは矩形形状を有している。また、上記平面視において、送信側フィルタ10Aの長辺と対向する領域に、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに、90°ハイブリッド30および40が配置されている。さらに、90°ハイブリッド30と90°ハイブリッド40との間に、ノッチフィルタ50Aおよび50Bが配置されている。送信側フィルタ10Aの入力端子11は、実装基板100上に配置された送信端子120に接続され、送信側フィルタ10Aの出力端子12は、90°ハイブリッド30の端子L1に接続されている。入力端子11および出力端子12は、送信側フィルタ10Aの長辺のうち、90°ハイブリッド30および40が配置された側の長辺に配置されている。また、ノッチフィルタ50Aの長辺とノッチフィルタ50Bの長辺とが対向して配置されている。
なお、入力端子11および出力端子12は、送信側フィルタ10Aの短辺に配置される場合があり、この場合には、入力端子11および出力端子12がノッチフィルタ50Aおよび50Bとより近くなるように送信側フィルタ10Aが配置される。
上記回路配置構成の結果、ノッチフィルタ50Aの入力端子51およびノッチフィルタ50Bの入力端子53の距離、ならびに、ノッチフィルタ50Aの出力端子52およびノッチフィルタ50Bの出力端子54の距離が、最短となるように配置されている。
これにより、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに90°ハイブリッド30および40を接続する配線の合計長さを短くすることができるので、実装基板100を省面積化できデュプレクサ1Dを小型化できる。また、デュプレクサ1Dを通過する高周波信号の伝搬損失を低減できる。
また、送信側フィルタ10Aとノッチフィルタ50Aとの距離が最短となるように、送信側フィルタ10Aおよびノッチフィルタ50Aが配置されていることが好ましい。
これにより、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに90°ハイブリッド30および40が、全て最短の距離に配置されるので、実装基板100をより省面積化でき、また、デュプレクサ1Dを通過する高周波信号の伝搬損失を、より低減できる。
また、ノッチフィルタ50Aの入力端子51および整合素子80Aを接続する配線と、ノッチフィルタ50Bの入力端子53および整合素子80Bを接続する配線との長さを等しくしている。またノッチフィルタ50Aの出力端子52および90°ハイブリッド40を接続する配線と、ノッチフィルタ50Bの出力端子54および90°ハイブリッド40を接続する配線との長さを等しくしている。
これにより、送信端子120と受信端子130との間を伝搬する高周波信号を、より高レベルで除去しつつ、高周波送信信号を送信端子120からアンテナ端子110へ、より低損失で伝搬させ、高周波受信信号をアンテナ端子110から受信端子130へ、より低損失で伝搬させることが可能となる。
また、図1で示されたアンテナ端子110、送信端子120(第1外部接続端子)、および受信端子130(第2外部接続端子)は、実装基板100上に配置されている。ここで、上記平面視において、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50B、ならびに受信側フィルタ20Aのうち、受信側フィルタ20Aが、受信端子130(第2外部接続端子)に最も近く配置されている。
これにより、受信側フィルタ20Aと受信端子130とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板100の省面積化、および、アンテナ端子110-受信端子130間の伝搬損失を低減できる。
本実施の形態に係るデュプレクサ1Dを、例えば、大電力を処理する基地局に搭載する場合、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、高い耐電力性が要求される。これに適合させるために、送信側フィルタ10A、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、誘電体共振器で構成された誘電体フィルタであることが好ましい。
送信側フィルタ10Aは、例えばバンドパスフィルタであり、ノッチフィルタ50Aおよび50Bは、例えばノッチフィルタであるので、ノッチフィルタ50Aおよび50Bの誘電体同軸共振器の段数は、送信側フィルタ10Aのそれよりも少なくてよい。この関係より、デュプレクサ1Dの大きさに最も影響を及ぼすのは、送信側フィルタ10Aである。よって、デュプレクサ1Dの小型化にあたり、送信側フィルタ10Aに対して、その他の回路構成をいかにコンパクトに配置するかが重要となる。
また、上記平面視において、90°ハイブリッド30および40、送信側フィルタ10A、ならびにノッチフィルタ50Aおよび50Bのうち、90°ハイブリッド30が、アンテナ端子110に最も近く配置されている。
これにより、アンテナ端子110と90°ハイブリッド30とを接続する配線長を短くすることができるので、実装基板100の省面積化、および、アンテナ端子110-90°ハイブリッド30間の伝搬損失を低減できる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1および2に係るデュプレクサを備える高周波フロントエンド回路および通信装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1および2に係るデュプレクサを備える高周波フロントエンド回路および通信装置について説明する。
[3.1 高周波フロントエンド回路および通信装置の構成]
図10は、実施の形態3に係る通信装置8およびその周辺回路の機能ブロック構成図である。同図には、通信装置8と、アンテナ素子2と、整合回路6と、ベースバンド信号処理回路5とが示されている。通信装置8は、高周波フロントエンド回路7と、RF信号処理回路4とを備える。
図10は、実施の形態3に係る通信装置8およびその周辺回路の機能ブロック構成図である。同図には、通信装置8と、アンテナ素子2と、整合回路6と、ベースバンド信号処理回路5とが示されている。通信装置8は、高周波フロントエンド回路7と、RF信号処理回路4とを備える。
高周波フロントエンド回路7は、実施の形態1および2に係るデュプレクサ1A(または1B~1Dのいずれか)と、パワーアンプ回路3Aと、ローノイズアンプ回路3Bとを備える。
整合回路6は、アンテナ素子2およびデュプレクサ1Aに接続され、アンテナ素子2と高周波フロントエンド回路7とのインピーダンス整合をとる回路である。これにより、高周波フロントエンド回路7は、アンテナ素子2から低損失で受信信号を受信し、送信信号を低損失でアンテナ素子2へ出力することが可能となる。整合回路6は、1以上の高周波回路部品で構成されており、例えば、チップ状のインダクタおよびチップ状のコンデンサからなる。なお、整合回路6は、なくてもよい。また、整合回路6は、通信装置8が、マルチバンドおよびマルチモード対応である場合には、選択されるバンドまたはモードに応じてインピーダンスを可変させる可変整合回路であってもよい。
パワーアンプ回路3Aは、RF信号処理回路4から出力された高周波送信信号を増幅し、デュプレクサ1Aに向けて出力する増幅回路である。
ローノイズアンプ回路3Bは、デュプレクサ1Aから出力された高周波受信信号を増幅し、RF信号処理回路4へ出力する増幅回路である。
RF信号処理回路4は、アンテナ素子2から受信側信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路5へ出力する。RF信号処理回路4は、例えば、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)である。また、RF信号処理回路4は、ベースバンド信号処理回路5から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路3Aへ出力する。
ベースバンド信号処理回路5で処理された信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、または、音声信号として通話のために使用される。
なお、高周波フロントエンド回路7は、デュプレクサ1Aとパワーアンプ回路との間の送信側信号経路に、送信側フィルタ回路をさらに備えていてもよい。なお、高周波フロントエンド回路7は、デュプレクサ1Aとローノイズアンプ回路3Bとの間の受信側信号経路に、受信側フィルタ回路をさらに備えていてもよい。
ここで、デュプレクサ1Aが、実施の形態1および2に示された構成を有することにより、送受信間の高アイソレーションを確保しつつ、小型化された高周波フロントエンド回路7および通信装置8を提供することが可能となる。
また、高周波フロントエンド回路7は、実施の形態1および2に係るデュプレクサ1A(または1B~1Dのいずれか)ではなく、以下のようなマルチプレクサを備えていてもよい。上記マルチプレクサは、アンテナ端子に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第1の90°ハイブリッドと、終端抵抗に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第2の90°ハイブリッドと、第1の90°ハイブリッドに接続され、第1通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタと、第1の90°ハイブリッドおよび第2の90°ハイブリッドの双方に接続され、互いに同じフィルタ特性を有する第2フィルタおよび第3フィルタと、を備え、第2フィルタおよび第3フィルタのそれぞれは、第1通過帯域の高周波信号を反射し当該第1通過帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去フィルタ、第1通過帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過フィルタ、および、第1通過帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過フィルタ、のいずれかである。
なお、通信装置8は、マルチモード/マルチバンド対応の回路構成を有していてもよい。この場合には、周波数帯域(バンド)の数に応じた複数の高周波フロントエンド回路7が配置された構成となる。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明の実施の形態に係るデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、および通信装置について、実施の形態1~3および変形例を挙げて説明したが、本発明のデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、および通信装置は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示のデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、または通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明の実施の形態に係るデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、および通信装置について、実施の形態1~3および変形例を挙げて説明したが、本発明のデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、および通信装置は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示のデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、または通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
また、本発明のマルチプレクサは、デュプレクサ、トリプレクサ、クワッドプレクサ等、複数のフィルタで構成されるものを含む。
本発明は、高い耐電力性および高アイソレーションが要求されるデュプレクサ(マルチプレクサ)、高周波フロントエンド回路、および通信装置として、携帯電話および基地局などの通信機器に広く利用できる。
1A、1B、1C、1D デュプレクサ
2 アンテナ素子
3A パワーアンプ回路
3B ローノイズアンプ回路
4 RF信号処理回路
5 ベースバンド信号処理回路
6 整合回路
7 高周波フロントエンド回路
8 通信装置
10A、10B 送信側フィルタ
11、51、53 入力端子
12、52、54 出力端子
20A、20B 受信側フィルタ
30、40 90°ハイブリッド
50A、50B、60A、60B ノッチフィルタ
70 終端抵抗
80A、80B 整合素子
100 実装基板
110 アンテナ端子
120 送信端子
130 受信端子
534 送信経路
542 受信経路
546、550 ハイブリッド
548a、548b バンドパスフィルタ
2 アンテナ素子
3A パワーアンプ回路
3B ローノイズアンプ回路
4 RF信号処理回路
5 ベースバンド信号処理回路
6 整合回路
7 高周波フロントエンド回路
8 通信装置
10A、10B 送信側フィルタ
11、51、53 入力端子
12、52、54 出力端子
20A、20B 受信側フィルタ
30、40 90°ハイブリッド
50A、50B、60A、60B ノッチフィルタ
70 終端抵抗
80A、80B 整合素子
100 実装基板
110 アンテナ端子
120 送信端子
130 受信端子
534 送信経路
542 受信経路
546、550 ハイブリッド
548a、548b バンドパスフィルタ
Claims (21)
- アンテナ端子に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第1の90°ハイブリッドと、
終端抵抗に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第2の90°ハイブリッドと、
前記第1の90°ハイブリッドに接続され、第1通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタと、
前記第1の90°ハイブリッドおよび前記第2の90°ハイブリッドの双方に接続され、互いに同じフィルタ特性を有する第2フィルタおよび第3フィルタと、を備え、
前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1通過帯域の高周波信号を反射し当該第1通過帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去フィルタ、前記第1通過帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過フィルタ、および、前記第1通過帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過フィルタ、のいずれかである、
マルチプレクサ。 - 前記第1の90°ハイブリッドは、第1端子、第2端子、第3端子および第4端子を有し、前記第1端子に入力された高周波信号が前記第3端子および前記第4端子に出力される場合には、前記第3端子と前記第4端子との位相差が略90°となり、前記第2端子に入力された高周波信号が前記第3端子および前記第4端子に出力される場合には、前記第3端子と前記第4端子との位相差は略90°となり、前記第3端子に入力された高周波信号が前記第1端子および前記第2端子に出力される場合には、前記第1端子と前記第2端子との位相差が略90°となり、前記第4端子に入力された高周波信号が前記第1端子および前記第2端子に出力される場合には、前記第1端子と前記第2端子との位相差が略90°となり、
前記第2の90°ハイブリッドは、第5端子、第6端子、第7端子および第8端子を有し、前記第5端子に入力された高周波信号が前記第7端子および前記第8端子に出力される場合には、前記第7端子と前記第8端子との位相差が略90°となり、前記第6端子に入力された高周波信号が前記第7端子および前記第8端子に出力される場合には、前記第7端子と前記第8端子との位相差が略90°となり、前記第7端子に入力された高周波信号が前記第5端子および前記第6端子に出力される場合には、前記第5端子と前記第6端子との位相差が略90°となり、前記第8端子に入力された高周波信号が前記第5端子および前記第6端子に出力される場合には、前記第5端子と前記第6端子との位相差が略90°となり、
前記第1フィルタ、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、第1入出力端子および第2入出力端子を有し、
前記第1端子は、前記第1フィルタの前記第2入出力端子に接続され、
前記第2端子は、アンテナ端子に接続され、
前記第3端子は、前記第2フィルタの前記第1入出力端子に接続され、
前記第4端子は、前記第3フィルタの前記第1入出力端子に接続され、
前記第6端子は、終端抵抗に接続され、
前記第7端子は、前記第2フィルタの前記第2入出力端子に接続され、
前記第8端子は、前記第3フィルタの前記第2入出力端子に接続されている、
請求項1に記載のマルチプレクサ。 - 前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1通過帯域の高周波信号を反射するノッチフィルタである、
請求項1または2に記載のマルチプレクサ。 - 前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、および前記第3フィルタは、1以上の誘電体共振器で構成されたフィルタである、
請求項1~3のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - 前記マルチプレクサは、さらに、
前記第2の90°ハイブリッドに接続され、前記第1通過帯域と異なる第2通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる、誘電体で構成された第4フィルタを備え、
前記第1フィルタを構成する各共振子の大きさ、前記第2フィルタを構成する各共振子の大きさ、および前記第3フィルタを構成する各共振子の大きさは、略同等であり、
前記第4フィルタを構成する各共振子の大きさは、前記第1フィルタを構成する各共振子の大きさ、前記第2フィルタを構成する各共振子の大きさ、および前記第3フィルタを構成する各共振子の大きさ以下であり、
前記第1フィルタを構成する共振子の数と前記第2フィルタを構成する共振子の数と前記第3フィルタを構成する共振子の数と前記第4フィルタを構成する共振子の数との合計数は、前記第1フィルタを構成する共振子の数の3倍よりも小さい、
請求項4に記載のマルチプレクサ。 - 前記第1フィルタを構成する各共振子の大きさ、前記第2フィルタを構成する各共振子の大きさ、および前記第3フィルタを構成する各共振子の大きさは、略同等であり、
前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1フィルタよりも共振子の数が少なく、
前記第2の90°ハイブリッドに接続され、前記第1通過帯域と異なる第2通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる、弾性表面波型の第4フィルタを、さらに備える、
請求項1~4のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - さらに、
前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、前記第3フィルタ、ならびに前記第4フィルタを実装する実装基板を備え、
前記実装基板には、前記アンテナ端子、前記第1フィルタに接続された第1外部接続端子、および前記第4フィルタに接続された第2外部接続端子が配置され、
前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、前記第3フィルタ、ならびに前記第4フィルタのうち、前記第4フィルタが、前記第2外部接続端子に最も近く配置されている、
請求項5または6に記載のマルチプレクサ。 - さらに、
前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタを実装する実装基板を備え、
前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのそれぞれは、矩形形状を有し、
前記平面視において、前記実装基板の長手方向に、
(1)前記第1フィルタ、(2)前記第2フィルタ、(3)前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、ならびに、(4)前記第3フィルタが、この順で配置され、
前記第1フィルタの長辺、前記第2フィルタの短辺、および前記第3フィルタの短辺が前記長手方向と略平行に配置され、
前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの入力端子同士の距離、ならびに、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの出力端子同士の距離が、前記第1および前記第2の90°ハイブリッドを挟んで最短となるように、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタが配置されている、
請求項1~6のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - 互いに対向する前記第1フィルタの短辺と前記第2フィルタの長辺との距離が最短となるように、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタが配置されている、
請求項8に記載のマルチプレクサ。 - 前記第2フィルタの長辺および前記第3フィルタの長辺のそれぞれの長さは、前記第1フィルタの短辺の長さ以下である、
請求項8または9に記載のマルチプレクサ。 - 前記実装基板には、前記アンテナ端子が配置され、
前記アンテナ端子は、前記実装基板を平面視した場合に、前記第2フィルタと前記第3フィルタとの間に配置されている、
請求項8~10のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - さらに、
前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタを実装する実装基板を備え、
前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのそれぞれは、矩形形状を有し、
前記平面視において、前記実装基板の長手方向に、
(1)前記第1フィルタ、(2)前記第1の90°ハイブリッド、(3)前記第2フィルタおよび前記第3フィルタ、ならびに、(4)前記第2の90°ハイブリッドが、この順で配置され、
前記第1フィルタの長辺、前記第2フィルタの長辺、および前記第3フィルタの長辺が前記長手方向と略平行に配置され、
前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの入力端子同士の距離、ならびに、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの出力端子同士の距離が最短となるように、前記第2フィルタの長辺と前記第3フィルタの長辺とが対向して配置されている、
請求項1~6のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - 前記第1フィルタと前記第1の90°ハイブリッドとの距離が最短となるように、前記第1フィルタおよび前記第1の90°ハイブリッドが配置されている、
請求項12に記載のマルチプレクサ。 - 前記第2フィルタの長辺および前記第3フィルタの長辺のそれぞれの長さは、前記第1フィルタの短辺の長さよりも長い、
請求項13に記載のマルチプレクサ。 - 前記実装基板には、前記アンテナ端子が配置され、
前記アンテナ端子は、前記実装基板を平面視した場合に、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタと前記第1フィルタとの間に配置されている、
請求項12~14のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - さらに、
前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタを実装する実装基板を備え、
前記実装基板を平面視した場合に、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのそれぞれは、矩形形状を有し、
前記平面視において、
前記第1フィルタの長辺と対向する領域に、前記第2フィルタ、前記第3フィルタ、ならびに、前記第1および前記第2の90°ハイブリッドが配置され、
前記第1の90°ハイブリッドと前記第2の90°ハイブリッドとの間に、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタが配置され、
前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの入力端子同士の距離、ならびに、前記第2フィルタおよび前記第3フィルタの出力端子同士の距離が最短となるように、前記第2フィルタの長辺と前記第3フィルタの長辺とが対向して配置されている、
請求項1~6のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - 前記第1フィルタと前記第2フィルタとの距離が最短となるように、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタが配置されている、
請求項16に記載のマルチプレクサ。 - 前記実装基板には、前記アンテナ端子が配置され、
前記平面視において、前記第1および前記第2の90°ハイブリッド、前記第1フィルタ、前記第2フィルタ、ならびに前記第3フィルタのうち、前記第1の90°ハイブリッドが、前記アンテナ端子に最も近く配置されている、
請求項7~17のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - 請求項1~18のいずれか1項に記載のマルチプレクサと、
前記マルチプレクサが有する送信端子に接続された送信増幅回路と、
前記マルチプレクサが有する受信端子に接続された受信増幅回路と、を備える、
高周波フロントエンド回路。 - 請求項19に記載の高周波フロントエンド回路と、
前記高周波フロントエンド回路に高周波送信信号を出力し、前記高周波フロントエンド回路から高周波受信信号を入力するRF信号処理回路と、を備える、
通信装置。 - アンテナ端子に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第1の90°ハイブリッドと、
終端抵抗に接続され、複数の伝送線路を有し、当該複数の伝送線路のうちの一の伝送線路を通過する高周波信号に対して他の伝送線路を通過する高周波信号の位相を略90°シフトさせる第2の90°ハイブリッドと、
前記第2の90°ハイブリッドに接続され、第1通過帯域の高周波信号を選択的に通過させる第1フィルタと、
前記第1の90°ハイブリッドおよび前記第2の90°ハイブリッドの双方に接続され、互いに同じフィルタ特性を有する第2フィルタおよび第3フィルタと、を備え、
前記第2フィルタおよび前記第3フィルタのそれぞれは、前記第1通過帯域と異なる第2通過帯域の高周波信号を反射し当該第2通過帯域以外の高周波信号を通過させる帯域除去フィルタ、前記第2通過帯域を含む高周波帯域の高周波信号を反射し当該高周波帯域より低周波側の高周波信号を通過させる低域通過フィルタ、および、前記第2通過帯域を含む低周波帯域の高周波信号を反射し当該低周波帯域より高周波側の高周波信号を通過させる高域通過フィルタ、のいずれかである、
マルチプレクサ。
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