JP3498649B2 - 誘電体フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents
誘電体フィルタ、デュプレクサおよび通信装置Info
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Description
用される誘電体フィルタ、デュプレクサおよびそれらを
用いた通信装置に関するものである。
て、帯域通過特性と帯域阻止特性を併せ持った誘電体フ
ィルタとして、特開平8−32313号および特開
平8−330806号が示されている。これらの誘電体
フィルタは、誘電体ブロック内に複数の共振線路をコム
ライン結合させることによって帯域通過特性を持たせる
とともに、トラップ共振器も設けて、減衰極を形成する
するようにしたものである。
10に示す。図10はデュプレクサの投影図であり、
(A)は正面図、(B)は左側面図、(C)は右側面
図、(D)は上面図である。
ック1に対して各種孔および電極を形成して成る。すな
わち2(2a,2b,2c),3,4(4a,4b,4
c,4d),5は共振線路用孔であり、それらの内面に
内導体を設けることによって共振線路を構成している。
7,8,9は励振線路用孔であり、それらの内面に内導
体を設けることによって励振線路を構成している。図中
L1,L2・・・Ldは、後に示す等価回路で参照する
ために、上記各種線路に付した通し番号である。
価回路図である。図11においてZ12がπ/2[rad]
(以下位相角の単位 radを省略して表記する。)の移相
回路として作用するため、(Z1,Z12)がトラップ
共振器として作用する。Z3,Z4,Z5は順にコムラ
イン結合した3段の共振器として作用する。Z7,Z
8,Z9,Zaも順にコムライン結合した4段の共振器
として作用する。また、Zbcはπ/2の移相回路とし
て作用するため、(Zc,Zbc)はトラップ共振器と
して作用する。
す図である。図12の上部は受信フィルタ部分の通過特
性、図面の下部は送信フィルタ部分の通過特性である。
受信フィルタにおいては、受信周波数帯域を通過させる
と共に、送信周波数帯域を減衰させ、送信フィルタにお
いては、送信周波数帯域を通過させると共に、受信周波
数帯域を減衰させる。
されている従来技術による誘電体フィルタにおいては、
コムライン結合の結合回路により生じる有極と、1つの
トラップ共振器とによって減衰特性を持たせることがで
きるが、結合回路で得られる有極は、その有極の深さ
(減衰量)が変えられない。また、有極の位置を通過帯
域に近づけるためには、共振器間ピッチ(共振線路用孔
の間隔)を狭くする必要があるが、共振器間ピッチを狭
くすれば共振器のQoが悪化するという問題も生じる。
においては、コムライン結合する複数の共振線路のうち
初段または終段の共振線路に励振線路を結合させて外部
結合を得るようにすると共に、その励振線路に隣接して
トラップ共振器用の共振線路を設けるものであるため、
トラップ共振器では単一の減衰極しか得られない。
た、帯域阻止フィルタ特性と帯域通過フィルタ特性の双
方を備えた誘電体フィルタ、デュプレクサおよびそれら
を用いた通信装置を提供することにある。
ック内、誘電体基板内、または誘電体基板上に複数の共
振線路を設け、隣接する所定の共振線路の開放端を同一
方向に向けてコムライン結合させ、前記複数の共振線路
のうち1つの共振線路にそれぞれインターディジタル結
合する第1のトラップ共振器用共振線路と信号入出力用
励振線路、および前記励振線路にインターディジタル結
合する第2のトラップ共振器用共振線路を設けて誘電体
フィルタを構成する。
板内、または誘電体基板上に設けた複数の共振線路のう
ち、隣接する所定の共振線路がコムライン結合して、そ
の部分で帯域通過フィルタ特性を惹起させる。また複数
の共振線路のうち1つの共振線路とインターディジタル
結合する第1のトラップ共振器用共振線路とによって第
1の減衰極が生じ、信号入出力用励振線路と第2のトラ
ップ共振器用共振線路とのインターディジタル結合によ
り第2の減衰極が生じる。この第1と第2の減衰極が生
じることにより、比較的広い周波数帯域について大きく
減衰させることができ、通過帯域の低域側または高域側
の減衰特性を大きく改善することができる。
電体基板内、または誘電体基板上に、それぞれ所定の共
振線路同士が結合する複数の共振線路から成る送信フィ
ルタと受信フィルタを設け、受信フィルタの終段の共振
線路と、該共振線路に結合する励振線路に、または送信
フィルタの初段の共振線路と、該共振線路に結合する励
振線路に、それぞれインターディジタル結合するトラッ
プ共振器用共振線路を設けてデュプレクサを構成する。
ルタの終段の共振線路とその共振線路に結合する励振線
路に対してそれぞれインターディジタル結合するトラッ
プ共振器用共振線路を設ければ、2つのトラップ共振器
用共振線路による減衰極を有する受信フィルタ特性が得
られる。また、送信フィルタの初段の共振線路と、その
共振線路に結合する励振線路に対してそれぞれインター
ディジタル結合するトラップ共振器用共振線路を設けれ
ば、2つのトラップ共振器用共振線路による減衰極を有
する送信フィルタ特性が得られる。これにより、送信周
波数帯域を大きく減衰させる受信フィルタの特性が容易
に得られ、また受信周波数帯域を大きく減衰させる送信
フィルタが容易に得られる。
たはデュプレクサを高周波回路部に設けて通信装置を構
成する。
デュプレクサの構成を図1〜図3を参照して説明する。
図1はデュプレクサの投影図であり、(A)は正面図、
(B)は左側面図、(C)は右側面図、(D)は上面図
である。但し、(A)に示す面が回路基板に対する実装
面である。
ック1に対して各種孔および電極を形成して成る。すな
わち2(2a,2b,2c),3,4(4a,4b,4
c,4d),5(5a,5b)は共振線路用孔であり、
それらの内面に内導体を設けることによって共振線路を
構成している。7,8,9は励振線路用孔であり、それ
らの内面に内導体を設けることによって励振線路を構成
している。共振線路には、孔の内部においてgで示す電
極非形成部を設けて、孔の内部に開放端を形成してい
る。なお、図中L1,L2・・・Ldは、後に示す等価
回路で参照するために、上記各種線路に付した通し番号
である。
れぞれアース孔であり、それらの内面の全面に内導体を
設けている。誘電体ブロック1の外面には、後に述べる
端子電極以外の領域に外導体10を設けている。アース
孔6の内導体は誘電体ブロック1の対向する両端の外導
体に電気的に導通している。
27を設けている。励振線路用孔7の内導体の一端はこ
の送信端子電極27に導通していて、他端は外導体10
に導通している。励振線路用孔8の一方端にはアンテナ
端子電極28を設けている。励振線路用孔8の内導体の
一端はこのアンテナ端子電極28に導通していて、他端
は外導体10に導通している。同様に励振線路用孔9の
一端には受信端子電極29を設けていて、励振線路用孔
9の内導体の一端はこの受信端子電極29に導通してい
て、他端は外導体10に導通している。
は次のとおりである。まず、共振線路用孔2a,2b,
2cに形成した共振線路は、それぞれの共振線路の開放
端が同一方向に向いていてコムライン結合する。共振線
路用孔2cに形成した共振線路と励振線路用孔8に形成
した励振線路とはインターディジタル結合する。また、
共振線路用孔2aに形成した共振線路と励振線路用孔7
に形成した励振線路とがインターディジタル結合する。
さらに、共振線路用孔3に形成した共振線路と励振線路
用孔7に形成した励振線路とがインターディジタル結合
する。アース孔6aは共振線路用孔3と2aの共振線路
間の結合を断つ。これにより、送信端子電極27とアン
テナ端子電極28との間が、所定の周波数帯域を通過さ
せ且つ1つの減衰極を有する送信フィルタとして作用す
る。
れぞれの共振線路は、それぞれの開放端が同一方向を向
いていて、コムライン結合する。共振線路用孔4cの共
振線路と共振線路用孔4dの共振線路とはインターディ
ジタル結合する。この4つの共振線路による4段の共振
器によって帯域通過フィルタ特性を持たせる。また、共
振線路用孔4dの共振線路と共振線路用孔5aの共振線
路とはインターディジタル結合し、共振線路用孔5aと
5bの共振線路間がインターディジタル結合する。同時
に、共振線路用孔4dの共振線路と励振線路用孔9の励
振線路とがインターディジタル結合する。なお、アース
孔6c,6dは共振線路用孔4cと5aの共振線路間の
結合を断ち、アース孔6eは共振線路用孔5aと5bの
共振線路間の結合を断つ。これにより4段目の共振線路
用孔4dの共振線路と励振線路用孔9の励振線路とがπ
/2移相回路を構成し、共振線路用孔5a,5bの共振
線路がそれぞれトラップ共振器として作用し、2つのト
ラップ共振器がπ/2で移相結合することになる。した
がって、アンテナ端子電極28と受信端子電極29との
間が、所定の周波数帯域を通過させ且つ2つのトラップ
共振器による減衰極を備えた受信フィルタとして作用す
ることになる。
路図である。ここで、Z1,Z2などの添字は、図1に
示した線路の通し番号に対応していて、例えばZ1であ
れば図1に示した線路L1、Z2であれば図1に示した
線路L2に対応する。また、Z1,Z2のように1桁の
添字を付して示すインピーダンスは共振線路および励振
線路の自己容量によるインピーダンス、Z12,Z23
などのように2桁の添字を付して示すインピーダンス
は、結合する共振線路同士または共振線路と励振線路の
間に生じる相互容量によるインピーダンスである。例え
ばZ12であれば、線路L1,L2間の相互容量、Z2
3であれば、線路L2,L3間の相互容量に対応する。
の相互容量をCij、誘電体ブロックの比誘電率をε
r、光速をvcとすれば、一般に Zi=√(εr)/(vc・Ci) Zij=√(εr)/(vc・Cij) で表される。
して作用するため、(Z1,Z12)がトラップ共振器
として作用する。Z3,Z4,Z5は順にコムライン結
合した3段の共振器として作用する。Z7,Z8,Z
9,Zaは順に結合した4段の共振器として作用する。
また、Zac,Zbdはそれぞれ減衰極を生じさせる周
波数における電気長π/2の移相回路として作用するた
め、(Zc,Zac),(Zd,Zbd)はそれぞれト
ラップ共振器として作用する。そしてZabがトラップ
共振器間のπ/2移相回路として作用するため、受信フ
ィルタに2つのトラップ共振器が接続された構造とな
る。
図である。図3の上部は受信フィルタ部分の通過特性、
図面の下部は送信フィルタ部分の通過特性である。この
例では、低域側を送信周波数帯域、高域側を受信周波数
帯域とする通信システムに適用している。受信フィルタ
においては、受信周波数帯域を通過させると共に、その
低域側、すなわち送信周波数帯域を2つの減衰極で減衰
させることになる。この特性によって通過帯域の低域側
の減衰曲線が急峻になり、且つ送信周波数帯域での減衰
量が大きくなって、受信回路への送信周波数帯域の信号
による妨害を十分に抑制できる。
り減衰極を設ける必要がないため、例えば減衰極周波数
を通過帯域に近づけるために、共振器間ピッチ(共振線
路用孔の間隔)を狭める、といった必要がなく、共振器
間ピッチを広げることによって、Qo(Qodd)が大
幅に改善され、挿入損失特性が改善される。
部分に2つのトラップ共振器を設けたが、同様にして送
信フィルタ側に2つのトラップ共振器を設けることもで
きる。すなわち、送信フィルタの初段の共振線路に結合
する励振線路とその共振線路にそれぞれインターディジ
タル結合するトラップ共振器用共振線路を設ければよ
い。
タの構成を図4および図5を参照して説明する。この誘
電体フィルタは、図1に示したデュプレクサの受信フィ
ルタ部分を取り出し、且つその入力端側にもう1つのト
ラップ共振器を設けたものに相当する。すなわち、この
誘電体フィルタは、直方体状の誘電体ブロック1に複数
の孔および電極を形成して成り、3,4(4a,4b,
4c,4d),5(5a,5b)は共振線路用孔であ
り、それらの内面に内導体を設けることによって共振線
路を構成している。8,9は励振線路用孔であり、それ
らの内面に内導体を設けることによって励振線路を構成
している。共振線路には、孔の内部においてgで示す電
極非形成部を設けて、孔の内部に開放端を形成してい
る。また、6(6a,6c,6d,6e)はそれぞれア
ース孔であり、それらの内面の全面に内導体を設けてい
る。誘電体ブロック1の外面には、端子電極以外の領域
に外導体10を設けている。アース孔6の内導体は誘電
体ブロック1の対向する両端の外導体に電気的に導通し
ている。
30を設けていて、励振線路用孔8の内導体の一端はこ
の入力端子電極30に導通していて、他端は外導体10
に導通している。同様に励振線路用孔9の一端には出力
端子電極31を設けていて、励振線路用孔9の内導体の
一端はこの出力端子電極31に導通していて、他端は外
導体10に導通している。
回路図である。インピーダンスの記号で示す各線路の意
味は第1の実施形態の場合と同様である。図5において
Z16がπ/2の移相回路として作用するため、(Z
1,Z16)がトラップ共振器として作用する。Z7〜
Za部分は順に結合した4段の共振器として作用する。
Z9aより出力側(図における右側)の構造は第1の実
施形態の場合と同様である。したがって、受信フィルタ
に合計3つのトラップ共振器が接続された構造となる。
これらのトラップ共振器の共振周波数を適宜設定するこ
とによって、通過帯域の高域側、低域側、またはその両
側が急峻に減衰する帯域通過フィルタを得ることができ
る。
タの構成を図6を参照して説明する。第1・第2の実施
形態では、誘電体ブロックの共振線路用孔の開放面にも
外導体を形成し、共振線路用孔の内部に電極非形成部を
設けて、孔の内部に開放端を形成した例を示したが、こ
の第3の実施形態では、誘電体ブロックの共振線路用孔
の開放面に共振線路の開放端を設けている。また、第1
・第2の実施形態では、励振線路を設けて、共振線路と
結合させるようにしたが、この第3の実施形態では、誘
電体ブロックの外面に形成した端子電極を共振線路に結
合させるようにしている。
レクサの投影図であり、(A)は正面図、(B)は左側
面図、(C)は右側面図、(D)は上面図である。但
し、(A)に示す面が回路基板に対する実装面である。
ック1に対して各種孔および電極を形成して成る。すな
わち2(2a,2b,2c),3,4(4a,4b,4
c,4d),5(5a,5b)は共振線路用孔であり、
それらの内面に内導体を設けることによって共振線路を
構成している。9は励振線路用孔であり、その内面に内
導体を設けることによって励振線路を構成している。誘
電体ブロック1の外面には、後に述べる開放端電極およ
び端子電極以外の領域に外導体10を設けていて、共振
線路用孔および励振線路用孔の一方の端部を共振線路お
よび励振線路の短絡端としている。また、共振線路用孔
の他方の開口面には四角形状に広がる開放端電極を形成
している。
孔であり、それらの内面の全面に内導体を設けている。
アース孔6の内導体は誘電体ブロック1の対向する両端
の外導体に電気的に導通している。
2a,3の開放端側開口部の近傍に設けている。また、
28はアンテナ端子電極であり、共振線路用孔2c,4
aの開放端側開口部の近傍に設けている。励振線路用孔
9の一端には受信端子電極29を設けていて、励振線路
用孔9の内導体の一端をこの受信端子電極29に導通さ
せている。
は、第1の実施形態で示したものと基本的に同様であ
る。すなわち、共振線路用孔2a,2b,2cに形成し
た共振線路は、それぞれの共振線路の開放端電極間の静
電容量によって結合する。共振線路用孔2a,3に形成
したそれぞれの共振線路と送信端子電極27とは、それ
らの間の静電容量によって結合する。同様に、共振線路
用孔2c,4aに形成したそれぞれの共振線路とアンテ
ナ端子電極28とは、それらの間の静電容量によって結
合する。これにより、送信端子電極27とアンテナ端子
電極28との間が、所定の周波数帯域を通過させ且つ1
つの減衰極を有する送信フィルタとして作用する。
れぞれの共振線路は、それぞれの開放端電極間の静電容
量によって結合する。共振線路用孔4c,4d,5a,
5bおよびアース孔6c,6d,6eの作用は図1に示
した第1の実施形態の場合と同様である。これにより4
段目の共振線路用孔4dの共振線路と励振線路用孔9の
励振線路とがπ/2移相回路を構成し、共振線路用孔5
a,5bの共振線路がそれぞれトラップ共振器として作
用し、2つのトラップ共振器がπ/2で移相結合するこ
とになる。したがって、アンテナ端子電極28と受信端
子電極29との間が、所定の周波数帯域を通過させ且つ
2つのトラップ共振器による減衰極を備えた受信フィル
タとして作用する。
電体ブロックに各種孔を形成し、その内面に内導体を設
けることによって、共振線路、励振線路およびアース用
の線路をそれぞれ構成したが、層をなす誘電体基板によ
ってそれらの線路を構成してもよい。図7はその一例に
ついて示す線路の断面図である。(A)は2枚の誘電体
基板の積層前の状態を示す断面図、(B)は積層状態で
の断面図である。このように誘電体基板21a,21b
にそれぞれ溝を形成して、それらの溝の内面に内導体を
形成し、2枚の誘電体基板21a,21bを積層するこ
とによって、基板内部に線路を構成する。
してもよい。図8はその場合について、デュプレクサに
適用した例を示す図である。図8において21は誘電体
基板であり、その上面に共振線路12a,12b,12
c,13a,14a,14b,14c,14d,15
a,15bをそれぞれ形成している。また励振線路1
7,18,19をそれぞれ形成している。ここで、共振
線路12a,12b,12cはそれぞれ両端開放のλ/
2共振器として作用し、コムライン的に結合する。ま
た、共振線路12aと励振線路17とはインターディジ
タル的に結合し、励振線路17と共振線路13との間も
インターディジタル的に結合する。共振線路12cと励
振線路18との間もインターディジタル的に結合する。
これによりTx端子とANT端子間が、共振線路12
a,12b,12cによる帯域通過フィルタ特性と共振
線路13のトラップ回路による帯域阻止フィルタ特性と
が合成された特性を示すことになる。
b,14cはそれぞれ両端開放のλ/2共振器として作
用し、コムライン的に結合する。また、共振線路14c
と共振線路14dとはインターディジタル的に結合し、
共振線路14dと励振線路19とがインターディジタル
的に結合し、共振線路14dと共振線路15aとがイン
ターディジタル的に結合し、励振線路19と共振線路1
5bとがインターディジタル的に結合する。これにより
ANT端子とRx端子間が、共振線路14a,14b,
14c,14dによる帯域通過フィルタ特性と共振線路
15a,15bの2つのトラップ回路による帯域阻止フ
ィルタ特性とが合成された特性を示すことになる。
サを用いた通信装置の構成を図9を参照して説明する。
同図においてANTは送受信アンテナ、DPXはデュプ
レクサ、BPFa,BPFb,BPFcはそれぞれ帯域
通過フィルタ、AMPa,AMPbはそれぞれ増幅回
路、MIXa,MIXbはそれぞれミキサ、OSCはオ
シレータ、DIVは分周器(シンセサイザー)である。
MIXaはDIVから出力される周波数信号を変調信号
で変調し、BPFaは送信周波数の帯域のみを通過さ
せ、AMPaはこれを電力増幅してDPXを介しANT
より送信する。BPFbはDPXから出力される信号の
うち受信周波数帯域のみを通過させ、AMPbはそれを
増幅する。MIXbはBPFcより出力される周波数信
号と受信信号とをミキシングして中間周波信号IFを出
力する。
1に示した構造のデュプレクサを用いることができる。
また帯域通過フィルタBPFa,BPFb,BPFcは
図40に示した構造の誘電体フィルタを用いることがで
きる。このようにして全体に小型の通信装置を構成する
ことができる。
ラップ共振器により2つの減衰極が生じ、比較的広い周
波数帯域について大きく減衰させることができ、通過帯
域の低域側または高域側の減衰特性を大きく改善するこ
とができる。また、共振器間ピッチに無関係であるた
め、共振器間ピッチを広げてQoを高めることができ、
通過帯域における挿入損失を十分に抑えることができ
る。
タと受信フィルタのいずれか一方または両方について、
相手側フィルタの周波数帯域を大きく減衰させる特性を
備えるデュプレクサが容易に得られる。
数帯域を低挿入損失で通過させ、遮断周波数帯域を大き
く減衰させる小型のフィルタまたはデュプレクサを用い
ることにより、高周波回路特性に優れた小型の通信装置
が得られる。
フィルタ部分の通過特性図
面図
のブロック図
Claims (3)
- 【請求項1】 誘電体ブロック内、誘電体基板内、また
は誘電体基板上に複数の共振線路を設け、隣接する所定
の共振線路の開放端を同一方向に向けてコムライン結合
させ、前記複数の共振線路のうち1つの共振線路にそれ
ぞれインターディジタル結合する第1のトラップ共振器
用共振線路と信号入出力用励振線路、および前記励振線
路にインターディジタル結合する第2のトラップ共振器
用共振線路を設けて成る誘電体フィルタ。 - 【請求項2】 誘電体ブロック内、誘電体基板内、また
は誘電体基板上に、それぞれ所定の共振線路同士が結合
する複数の共振線路から成る送信フィルタと受信フィル
タを設け、受信フィルタの終段の共振線路と、該共振線
路に結合する励振線路に、または送信フィルタの初段の
共振線路と、該共振線路に結合する励振線路に、それぞ
れインターディジタル結合するトラップ共振器用共振線
路を設けて成るデュプレクサ。 - 【請求項3】 請求項1に記載の誘電体フィルタまたは
請求項2に記載のデュプレクサを高周波回路部に設けて
成る通信装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29157499A JP3498649B2 (ja) | 1998-11-13 | 1999-10-13 | 誘電体フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 |
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