WO2018029956A1 - 誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、Massive MIMOシステム、及び誘電体導波管フィルタの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a dielectric waveguide filter, a high-frequency front end circuit, and a Massive MIMO system, and more particularly to a dielectric waveguide filter formed by joining a plurality of dielectric blocks.
- a dielectric waveguide filter in which a plurality of (for example, two) dielectric blocks are joined and a coupling window serving as a high-frequency signal transmission path is formed on the joint surface is known (for example, a patent). Reference 1).
- the dielectric waveguide filter having the conventional configuration may have a factor that degrades the filter characteristics.
- the factor will be described with reference to the drawings.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a general structure of a conventional dielectric waveguide filter.
- FIG. 1 shows an example of the structure of a dielectric waveguide filter 10 formed by joining two dielectric waveguide filters 11 and 12 based on the disclosure of Patent Document 1.
- the dielectric waveguide filter 11 is formed by covering a dielectric block 13 provided with grooves 15a to 15d with a conductive film, and includes resonators R1 to R3 for each region divided by the grooves 15a to 15d. Yes.
- the dielectric waveguide filter 12 is formed by covering the dielectric block 14 provided with the grooves 16a to 16d with a conductive film, and includes resonators R4 to R6 for each region divided by the grooves 16a to 16d. Yes.
- the dielectric waveguide filters 11 and 12 are bonded to each other, and a coupling window CW that transmits electromagnetic waves is provided in a part of the bonding surface by removing the conductive coating.
- the coupling window CW constitutes a high-frequency signal transmission path between the resonator R3 of the dielectric waveguide filter 11 and the resonator R4 of the dielectric waveguide filter 12 facing each other.
- the dielectric waveguide filter 10 functions as a filter in which the six resonators R1 to R6 are connected in series.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of the constituent elements of the dielectric waveguide filter 10, and is a comparative example for explaining the junction structure assumed by the present inventors.
- the dielectric waveguide filters 11 and 12 are formed in grooves 15a to 15d and 16a to the substantially rectangular parallelepiped dielectric blocks 13 and 14 made of a dielectric material such as quartz or ceramic by machining with a wire saw, for example. 16d is provided.
- the main surfaces of the dielectric blocks 13 and 14 facing each other are defined as a main surface S1 and a main surface S2.
- the main surface S1 is divided into surfaces P1, P2, and P3 provided in the resonators R1, R2, and R3 shown in FIG. 1 by the grooves 15a and 15c, respectively.
- Main surface S2 is divided into surfaces P4, P5, and P6 provided in resonators R4, R5, and R6 shown in FIG. 1 by grooves 16a and 16c, respectively.
- the main surface S1 and the main surface S2 are bonded via an insulating bonding layer 81 and conductive bonding layers 91 to 93.
- the surface P3 and the surface P4 are bonded by an insulating bonding layer 81 in a region where a coupling window is formed (hereinafter referred to as a first region), and the conductive bonding layer 91 in a second region different from the first region.
- the position and size of the first region are designed so that the coupling window formed in the first region has a desired transfer characteristic for a target high-frequency signal.
- the insulating bonding layer 81 and the conductive bonding layers 91 to 93 are each formed of an insulating adhesive applied in one or both of the first region and the second region of the main surface S1 and the main surface S2. And a conductive adhesive.
- FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 10.
- the exposed surface of the dielectric waveguide filter 10 is covered with a conductive film 18 except for the gap regions 17a to 17d serving as high-frequency signal input / output portions.
- a portion joined by the insulating joining layer 81 is a joint window CW.
- the coupling window CW is formed in a desired position and size by managing the arrangement of the insulating adhesive and the conductive adhesive, for example.
- the dielectric waveguide filter 10 if impurities such as a conductive adhesive constituting the conductive bonding layer 91 flow into the region that becomes the coupling window CW, the filter characteristics are deteriorated. End up.
- the present invention provides a dielectric waveguide filter in which a plurality of dielectric blocks are joined and a coupling window is provided on the joint surface, and the dielectric waveguide filter having excellent filter characteristics and a high-frequency front-end circuit And it aims at providing a Massive MIMO system.
- a dielectric waveguide filter is a dielectric waveguide filter in which a first dielectric block and a second dielectric block are joined.
- a coupling window that transmits electromagnetic waves is provided at a joint surface between the first dielectric block and the second dielectric block, and at least one of the first dielectric block and the second dielectric block is provided on the coupling window.
- At least one of the first dielectric block and the second dielectric block has a step on the outer periphery of the coupling window, so that impurities hardly enter the coupling window. Therefore, a dielectric waveguide filter excellent in filter characteristics, a high-frequency front-end circuit, and a Massive MIMO system can be obtained.
- the coupling window is provided in a first region of the joining surface, and the first dielectric block and the second dielectric block are electrically conductive in a second region different from the first region of the joining surface. It is joined via a joining layer, and the outer periphery of the joining window may be between the first region and the second region of the joining surface.
- the coupling window may be provided in a first region of the joint surface, and the outer periphery of the joint window may be on a boundary in the first region of the joint surface.
- the step may be a groove.
- the step can be formed with high shape accuracy by machining such as a wire saw.
- the coupling window is provided in a first region of the bonding surface, and the first dielectric block and the second dielectric block are bonded to each other via an insulating bonding layer in the first region, It may be joined via a conductive joining layer in a second region different from the first region of the joining surface.
- the step prevents the different types of adhesive from entering the coupling window and has excellent filter characteristics.
- a dielectric waveguide filter is obtained.
- the insulating bonding layer may include glass glaze, and the conductive bonding layer may include a conductive material containing silver.
- a dielectric waveguide filter having excellent filter characteristics can be configured by using a material having relatively good availability and workability for the insulating bonding layer and the conductive bonding layer.
- the mode coupled through the insulating bonding layer may be magnetic field coupling.
- the first dielectric block and the second dielectric block each include a plurality of resonators, and the first resonator included in the first dielectric block and the second dielectric block included in the second dielectric block.
- the resonator may be coupled through the coupling window.
- the third region different from both the first region and the second region of the bonding surface is further provided with a coupling window that transmits electromagnetic waves, and at least one of the first dielectric block and the second dielectric block.
- a coupling window that transmits electromagnetic waves
- One has a step on the outer periphery of the coupling window provided in the third region, and a third resonator included in the first dielectric block and a fourth included in the second dielectric block.
- the resonator may be coupled through the coupling window provided in the third region.
- the step may be a groove that separates adjacent resonators in each of the first dielectric block and the second dielectric block.
- Each of the first dielectric block and the second dielectric block is substantially a rectangular parallelepiped, and has one or more grooves only on the main surfaces joined to each other.
- Each of the first dielectric block and the second dielectric block may include a groove that separates adjacent resonators.
- the groove becomes a through hole in the joint surface, and there is no groove opened on the outer surface.
- the joined body of the first dielectric block and the second dielectric block it is necessary to cover the exposed surface of the joined body with a conductive film. At that time, if there is an open groove on the outer surface, it is difficult to uniformly distribute the conductive paint to be a conductive coating to every corner of the groove.
- the dielectric waveguide filter manufacturing method includes a first dielectric block and a second dielectric block joined together, and the first dielectric block and the second dielectric block.
- the manufacturing method may include the steps of drying the insulating adhesive printed on the first surface and the conductive adhesive printed on the second surface, and the first step after the drying step.
- the method may further include printing a conductive adhesive on an outer region of the step on the surface and printing an insulating adhesive on the inner region of the step on the second surface.
- a dielectric waveguide filter According to the dielectric waveguide filter according to the present invention, a dielectric waveguide filter, a high-frequency front end circuit, and a Massive MIMO system having excellent filter characteristics can be obtained.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a general structure of a dielectric waveguide filter.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of components of a dielectric waveguide filter according to a comparative example.
- FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of a dielectric waveguide filter according to a comparative example.
- FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter according to the first exemplary embodiment.
- FIG. 6 is a perspective view showing an example of steps included in the method for manufacturing the dielectric waveguide filter according to the first embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a general structure of a dielectric waveguide filter.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of components of a dielectric waveguide filter according to a comparative example.
- FIG. 3 is a perspective view showing an example
- FIG. 7 is a perspective view showing an example of a process added by another method for manufacturing the dielectric waveguide filter according to the first embodiment.
- FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of components of a dielectric waveguide filter according to a modification of the first embodiment.
- FIG. 9 is a perspective view showing an example of the configuration of a dielectric waveguide filter according to a modification of the first embodiment.
- FIG. 10 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter according to the second embodiment.
- FIG. 11 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter according to the second embodiment.
- FIG. 12 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter according to the third embodiment.
- FIG. 14 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter according to the fourth embodiment.
- FIG. 15 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter according to the fifth embodiment.
- FIG. 16A is a circuit diagram showing a high-frequency front-end circuit and its peripheral circuits according to Embodiment 6.
- FIG. 16B is a circuit diagram showing a high-frequency front end circuit according to Modification 1 of Embodiment 6.
- FIG. 16C is a circuit diagram showing a high-frequency front-end circuit according to the second modification of the sixth embodiment.
- FIG. 17A is a circuit diagram showing a Massive MIMO system according to Embodiment 7.
- FIG. 17B is a plan view of the antenna device of the Massive MIMO system according to Embodiment 7.
- FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter 20 according to the first embodiment.
- the dielectric waveguide filter 20 of FIG. 4 is a region where a coupling window is formed on the surface P3 of the dielectric block 23 and the surface P4 of the dielectric block 24 as compared to the dielectric waveguide filter 10 of FIG. The difference is that a step is provided on the outer periphery of the.
- the same components as those in the dielectric waveguide filter 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. New matters in the dielectric waveguide filter 20 will be mainly described.
- the dielectric waveguide filter 20 is formed by joining two dielectric blocks 23 and 24.
- the dielectric block 23 has a groove 25 in addition to the grooves 15a to 15d, and the dielectric block 24 has a groove 26 in addition to the grooves 16a to 16d. That is, the dielectric waveguide filter 20 is configured by adding grooves 25 and 26 to the dielectric waveguide filter 10.
- the dielectric block 23 includes resonators R1 to R3 for each region divided by the grooves 15a to 15d.
- the block 24 includes resonators R4 to R6 (not shown) for each region divided by the grooves 16a to 16d.
- the surface P3 is divided into two surfaces P31 and P32 by the groove 25.
- the surface P4 is divided into two surfaces P41 and P42 by the groove 26.
- the surface P31 and the surface P41 are bonded by the insulating bonding layer 81, and the surface P32 and the surface P42 are bonded by the conductive bonding layer 94.
- the surface P2 and the surface P5 are bonded by the conductive bonding layer 92, and the surface P1 and the surface P6 are bonded by the conductive bonding layer 93.
- the insulating bonding layer 81 and the conductive bonding layers 92 to 94 may be made of an insulating adhesive and a conductive adhesive printed on one or both of the main surface S1 and the main surface S2.
- the surface P31 and the surface P41 correspond to the first region of the joint surface
- the surface P32 and the surface P42 correspond to the second region of the joint surface
- the grooves 25 and 26 correspond to the steps on the outer periphery of the first region.
- FIG. 5 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 20.
- the first region where the surface P31 and the surface P41 shown in FIG. 4 are bonded by the insulating bonding layer 81 is the bonding window CW.
- the mode coupled through the insulating bonding layer 81 may be magnetic field coupling.
- a coupling coefficient (jB 13 ) having the same sign as the inductive iris coupling same as coupling between adjacent stages is used.
- magnetic coupling can be achieved by providing the coupling window CW in a rectangular shape.
- the surface P3 of the dielectric block 23 and the surface P4 of the dielectric block 24 have a step due to the grooves 25 and 26 on the outer periphery of the coupling window CW. Yes.
- the coupling window CW By providing a step on the outer periphery of the coupling window CW of the dielectric blocks 23 and 24, even if the dielectric blocks 23 and 24 are joined using different types of adhesive in the coupling window CW and other regions, the coupling window It is difficult for different types of adhesives to enter CW.
- the grooves 25 and 26 can be formed with high shape accuracy by machining such as a wire saw, the shape accuracy of the coupling window CW can be improved. As a result, the dielectric waveguide filter 20 having excellent filter characteristics can be obtained.
- the outer periphery of the coupling window CW may be between the first region where the coupling window CW is formed and the second region where the coupling window CW is not formed and the conductive bonding layer is provided.
- the space between the surface P31 and the surface P32 and the space between the surface P41 and the surface P42 in FIG. 4 correspond to the outer periphery of the coupling window CW.
- the outer periphery of the coupling window CW may be on the boundary in the first region where the coupling window CW is formed.
- the boundary between the surface P31 and the surface P41 in FIG. 4 corresponds to the outer periphery of the coupling window CW.
- a high-frequency front-end circuit having excellent characteristics and a Massive MIMO system can be configured using such a dielectric waveguide filter.
- FIG. 6 is a perspective view showing an example of steps included in the first method for manufacturing the dielectric waveguide filter 20.
- a substantially rectangular parallelepiped dielectric block is formed in advance using a dielectric material such as quartz or ceramic, and grooves 15a to 15d and 16a to 16d are provided by machining with a wire saw or the like. 13 and 14 are prepared. This step is performed according to a conventional method, and detailed description thereof is omitted.
- a substantially rectangular parallelepiped does not necessarily mean a strict rectangular parallelepiped. For example, an object having an error of, for example, less than 10% from a strict cuboid according to the processing accuracy is included in the substantially cuboid.
- the grooves 25 and 26 are provided by machining with a wire saw or the like. Thereby, in each of main surface S1, S2, a level
- the grooves 25 and 26 may be provided in the same process as the grooves 15a to 15d and 16a to 16d.
- the surface P31 of the dielectric block 23 is an inner region of the groove 25 having a step, and the surfaces P1, P2, and P32 are outer regions of the groove 25 having a step.
- the surface P41 of the dielectric block 24 is an inner region of the groove 26 having a step, and the surfaces P42, P5, and P6 are outer regions of the groove 26 having a step.
- Conductive adhesives 93w, 92w, and 94w are printed on the surfaces P1, P2, and P32 (outer regions of the step) of the dielectric block 23 where the coupling window is not formed, and the surface P41 (the coupling window of the dielectric block 24 is formed). Insulating adhesive 81w is printed on the inner region of the step. Since only one type of adhesive is disposed on each of the dielectric blocks 23 and 24, such printing is possible.
- the dielectric blocks 23 and 24 having the adhesive printed on either one of the opposing surfaces are aligned, butted and joined.
- the exposed surfaces of the joined and integrated dielectric blocks 23 and 24 are covered with the conductive film 18 except for the gap regions 17a to 17d (see FIG. 5).
- the conductive film 18 is formed by, for example, immersing the integrated dielectric blocks 23 and 24 in a conductive paint such as silver paste to be the conductive film 18 and exposing the integrated dielectric blocks 23 and 24 to the exposed surfaces of the integrated dielectric blocks 23 and 24. It is provided by applying the conductive paint. Thereby, the dielectric waveguide filter 20 shown in FIG. 5 is completed.
- the insulating adhesive 81w and the conductive adhesives 93w, 92w, and 94w are arranged on the surfaces P41, P1, P2, and P32 divided by steps, so that different regions are used in each region. Intrusion of adhesive is difficult to occur.
- the range and thickness in which the adhesives are disposed can be accurately managed as compared with, for example, a quantitative dropping using a dispenser. This stabilizes the bonding strength, and further stabilizes the transmission characteristics of the high-frequency signal in the coupling window CW and the conductivity of the bonding surface in a region other than the coupling window CW.
- the dielectric waveguide filter 20 having excellent filter characteristics can be obtained.
- the manufacturing method of the dielectric waveguide filter 20 is not restricted to the above-mentioned example.
- the adhesive may be printed on both opposing surfaces of the dielectric blocks 23 and 24.
- the 2nd manufacturing method which prints an adhesive agent on both the opposing surfaces of the dielectric material blocks 23 and 24 is demonstrated.
- FIG. 7 is a perspective view showing an example of a process added by the second manufacturing method of the dielectric waveguide filter 20.
- the second manufacturing method is the same as the first manufacturing method up to the step of FIG. 6, and an adhesive is printed on a predetermined one of the opposing surfaces of the dielectric blocks 23 and 24. Then, before joining the dielectric blocks 23 and 24, the process of FIG. 7 is performed.
- the insulating adhesive 81w and the conductive adhesives 93w, 92w, and 94w printed in the process of FIG. 6 are dried.
- the adhesive after drying is expressed as an insulating adhesive 81d and conductive adhesives 93d, 92d, and 94d.
- the insulating adhesive 81w is newly printed on the surface P31 of the dielectric block 23, and the conductive adhesives 94w, 92w, and 93w are newly printed on the surfaces P42, P5, and P6 of the dielectric block 24.
- the same kind of adhesive is disposed on both opposing surfaces of the dielectric blocks 23 and 24.
- the dielectric blocks 23 and 24 having the adhesive printed on both of the opposing surfaces are aligned, butted and joined.
- the exposed surfaces of the joined and integrated dielectric blocks 23 and 24 are covered with the conductive film 18 except for the gap regions 17a to 17d. Thereby, the dielectric waveguide filter 20 shown in FIG. 5 is completed.
- the second manufacturing method in addition to the effects described in the first manufacturing method, voids due to air entrapment and the like are suppressed by arranging the same type of adhesive on both opposing surfaces. Thus, a dielectric waveguide filter having excellent filter characteristics can be obtained.
- the dielectric waveguide filter 20 including one coupling window CW has been described.
- the number of coupling windows is not necessarily limited to one.
- the dielectric waveguide filter may include a plurality of coupling windows.
- FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter 30 according to the modification of the first embodiment.
- the dielectric waveguide filter 30 in FIG. 8 has a coupling window between the resonators (resonators R2 and R5 in FIG. 1) opposed to each other in the middle as compared with the dielectric waveguide filter 10 in FIG. Is different.
- the same components as those of the dielectric waveguide filter 20 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted as appropriate, and new matters in the dielectric waveguide filter 30 will be mainly described.
- the dielectric waveguide filter 30 is formed by joining two dielectric blocks 33 and 34.
- the dielectric block 33 has a groove 35 in addition to the grooves 15a to 15d and 25, and the dielectric block 34 has a groove 36 in addition to the grooves 16a to 16d and 26. That is, the dielectric waveguide filter 30 is configured by adding grooves 35 and 36 to the dielectric waveguide filter 20.
- the dielectric block 33 includes resonators R1 to R3 for each region divided by the grooves 15a to 15d.
- the block 34 includes resonators R4 to R6 (not shown) for each region divided by the grooves 16a to 16d.
- the surface P2 is divided into two surfaces P21 and P22 by the groove 35.
- the surface P5 is divided into two surfaces P51 and P52 by the groove 36.
- the surface P31 and the surface P41 are bonded by an insulating bonding layer 81, and the surface P21 and the surface P51 are bonded by an insulating bonding layer 82.
- the surface P32 and the surface P42 are bonded by the conductive bonding layer 94, the surface P22 and the surface P52 are bonded by the conductive bonding layer 95, and the surface P1 and the surface P6 are bonded by the conductive bonding layer 93.
- the insulating bonding layers 81 and 82 and the conductive bonding layers 93 to 95 may be composed of an insulating adhesive and a conductive adhesive printed on one or both of the main surface S1 and the main surface S2. Good.
- the surface P21 and the surface P51 correspond to the third region of the bonding surface
- the surface P22 and the surface P52 correspond to the second region of the bonding surface
- the grooves 35 and 36 correspond to the steps on the outer periphery of the third region.
- FIG. 9 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 30.
- the first region where the surface P21 and the surface P51 shown in FIG. 8 are bonded by the insulating bonding layer 82 is the bonding window CW2.
- the surface P2 of the dielectric block 33 and the surface P5 of the dielectric block 34 have steps due to the grooves 35 and 36 on the outer periphery of the coupling window CW2. Yes.
- the coupling window CW2 of the dielectric blocks 33 and 34 By providing a step on the outer periphery of the coupling window CW2 of the dielectric blocks 33 and 34, even if the dielectric blocks 33 and 34 are joined to each other using different types of adhesive in the coupling window CW2 and other regions, the coupling window It is difficult for different types of adhesives to enter CW2. Similar to the dielectric waveguide filter 20, it is difficult for different types of adhesives to enter the coupling window CW.
- the grooves 35 and 36 can be formed with high shape accuracy by machining such as a wire saw, for example, the shape accuracy of the coupling window CW2 can be improved. As a result, the dielectric waveguide filter 30 having excellent filter characteristics can be obtained.
- FIG. 10 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter 40 according to the second embodiment.
- the dielectric waveguide filter 40 of FIG. 10 has grooves 45 and 46 on the outer periphery of the coupling window and grooves 15a and 16a for separating the resonator, respectively. The difference is that they are connected.
- FIG. 11 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 40.
- the first region where the surface P31 and the surface P41 shown in FIG. 10 are bonded by the insulating bonding layer 81 is the bonding window CW.
- the surface P31 of the dielectric block 43 and the surface P41 of the dielectric block 44 have a step due to the grooves 45 and 46 on the outer periphery of the coupling window CW. Yes.
- the coupling window CW of the dielectric blocks 43 and 44 By providing a step on the outer periphery of the coupling window CW of the dielectric blocks 43 and 44, even if the dielectric blocks 43 and 44 are joined to each other using different types of adhesive in the coupling window CW and other regions, the coupling window It is difficult for different types of adhesives to enter CW. As a result, the dielectric waveguide filter 40 having excellent filter characteristics can be obtained.
- the grooves 45 and 46 on the outer periphery of the coupling window are connected to the grooves 15a and 16a for separating the resonator, the number of surfaces formed by dividing the main surfaces S1 and S2 by the grooves is reduced. Helps simplify the printed pattern for placing the adhesive.
- the step is not limited to the groove and may be provided by a protrusion.
- FIG. 12 is an exploded perspective view showing an example of components of the dielectric waveguide filter 50 according to the third embodiment.
- the dielectric waveguide filter 50 of FIG. 12 is different in that the groove 46 of the dielectric block 44 in the dielectric waveguide filter 40 of FIG. 10 is changed to a protrusion 56 of the dielectric block 54.
- the bottom surface of the groove 45 and the top surface of the protrusion 56 may be bonded by the conductive bonding layer 96 by matching the height of the protrusion 56 with the depth of the groove 45 (both dimensions in the X-axis direction).
- FIG. 13 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 50.
- the first region where the surface P31 and the surface P41 illustrated in FIG. 12 are bonded by the insulating bonding layer 81 is a bonding window CW illustrated in FIG.
- the surface P31 of the dielectric block 43 and the surface P41 of the dielectric block 54 have a step due to the groove 45 and the protrusion 56 on the outer periphery of the coupling window CW. ing.
- the coupling window CW of the dielectric blocks 43 and 54 By providing a step on the outer periphery of the coupling window CW of the dielectric blocks 43 and 54, even if the dielectric blocks 43 and 54 are joined to the coupling window CW and other regions using different types of adhesive, the coupling window It is difficult for different types of adhesives to enter CW. As a result, the dielectric waveguide filter 50 having excellent filter characteristics can be obtained.
- the bonding strength can be increased by bonding the bottom surface of the groove 45 and the top surface of the protrusion 56 with the conductive bonding layer 96.
- the step on the outer periphery of the coupling window is not necessarily provided by a dedicated groove, and may be provided by using a groove for separating the resonator.
- FIG. 14 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 60 according to the fourth embodiment.
- the grooves 15a and 16a for separating the resonator are also used as grooves provided on the outer periphery of the coupling window, as compared with the dielectric waveguide filter 40 of FIG. Is different. That is, in the dielectric waveguide filter 60, the grooves 15a and 16a are provided on the outer periphery of the coupling window, and the coupling window CW is provided on the entire bonding surface of the opposing resonator.
- the main surface S1 of the dielectric block 13 and the main surface S2 of the dielectric block 14 are stepped by the grooves 15a and 16a on the outer periphery of the coupling window CW.
- the outer periphery of the coupling window CW it is possible to prevent the adhesive used in a region other than the coupling window from flowing into the coupling window. Furthermore, even if different types of adhesives are used in the coupling window and other regions, mixing and superposition of adhesives are difficult to occur. As a result, the dielectric waveguide filter 60 having excellent filter characteristics can be obtained.
- the dielectric waveguide filter 60 is the same as the dielectric waveguide filter 10 of FIG. 3, for example, in that all the grooves provided in the dielectric blocks 13 and 14 are used to separate the resonators. is there.
- the coupling window CW is a partial coupling window provided in a part of the bonding surface, and there is no step between the conductive bonding layer 91 and the coupling window CW. It does not have a structure that prevents intrusion into the coupling window CW.
- the dielectric waveguide filter 60 since the grooves 15a and 16a are located between the conductive bonding layer 92 and the coupling window CW, it is possible to prevent the conductive adhesive from entering the coupling window CW. it can.
- Each of the two dielectric blocks may include one or more grooves only on the main surfaces joined to each other.
- FIG. 15 is a perspective view showing an example of the configuration of the dielectric waveguide filter 70 according to the fifth embodiment.
- the dielectric waveguide filter 70 of FIG. 15 includes one or more grooves only on the principal surfaces where the dielectric blocks 73 and 74 are bonded to each other, as compared with the dielectric waveguide filter 60 of FIG. The difference is that there is no groove on the surface other than the main surface.
- the dielectric block 73 includes grooves 75 a and 75 c on the main surface bonded to the dielectric block 74, and the dielectric block 74 includes grooves 76 a and 76 c on the main surface bonded to the dielectric block 73. Yes.
- the grooves 75a, 75c, 76a, and 76c are deeper than the grooves 15a, 15c, 16a, and 16c of the dielectric waveguide filter 60 (large in the dimension in the X-axis direction).
- the grooves 75a, 75c, 76a, and 76c become through-holes that penetrate the dielectric waveguide filter 70 in the Z-axis direction on the joining surfaces.
- the dielectric waveguide filter 70 does not have a groove opened on the outer surface, such as the grooves 15b, 15d, 16b, and 16d in the dielectric waveguide filter 60 of FIG.
- resonators R1 to R3 are formed in each region divided by the grooves 75a and 75b of the dielectric block 73, and the dielectric Resonators R4 to R6 are formed for each region divided by the grooves 76a and 76b of the block 74 (not shown).
- the opposing main surfaces of the dielectric blocks 73 and 74 have steps due to the grooves 75a and 76a on the outer periphery of the coupling window CW.
- the outer periphery of the coupling window CW of the dielectric blocks 73 and 74 it is possible to prevent an adhesive used in a region other than the coupling window from flowing into the coupling window. Furthermore, even if different types of adhesives are used in the coupling window and other regions, mixing and superposition of adhesives are difficult to occur.
- the conductive coating 18 can be easily provided uniformly. As a result, the dielectric waveguide filter 70 having excellent filter characteristics can be obtained.
- the conductive film 18 is provided by applying a conductive paint to the exposed surfaces of the integrated dielectric blocks 73 and 74. At this time, if there is a groove opened on the outer surface, it is difficult to uniformly distribute the conductive paint to every corner of the groove.
- the grooves 75a, 75c, 76a, and 76c are through holes in the joint surfaces of the dielectric blocks 73 and 74, and the dielectric waveguide filter 70 does not have a groove opened on the outer surface.
- the conductive paint is easily injected into the through-hole by suction or press-fitting, so that the conductive paint is applied to the entire exposed surface of the dielectric waveguide filter 70. It is possible to obtain a dielectric waveguide filter 70 that is uniformly applied and has excellent characteristics.
- FIG. 16A is a circuit diagram showing the high-frequency front-end circuit 110 and its peripheral circuits according to the sixth embodiment.
- a high-frequency front-end circuit 110 an antenna element 150, an RF signal processing circuit 191 and a baseband signal processing circuit 192 are shown.
- the high-frequency front end circuit 110 includes filters 161, 162, and 163, a switch circuit 170, a power amplifier circuit 181, and a low noise amplifier circuit 182.
- the power amplifier circuit 181 is a transmission amplification circuit that amplifies the high-frequency transmission signal output from the RF signal processing circuit 191 and outputs the amplified signal to the antenna element 150 via the switch circuit 170 and the filter 161.
- the low noise amplifier circuit 182 is a reception amplification circuit that amplifies a high-frequency signal that has passed through the antenna element 150, the filter 161, and the switch circuit 170 and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 191.
- the filter 161 is an antenna filter that is connected to the antenna element 150 and selectively allows high-frequency signals in the transmission band and the reception band to pass therethrough, for example.
- the filter 162 is an interstage filter that is disposed between the power amplifier circuit 181 and the RF signal processing circuit 191 and selectively passes a high-frequency signal in the transmission band.
- the filter 163 is an interstage filter that is disposed between the low noise amplifier circuit 182 and the RF signal processing circuit 191 and selectively passes a high frequency signal in the reception band.
- the switch circuit 170 is a switch that switches connection between the antenna element 150 and the transmission signal path and the reception signal path.
- the RF signal processing circuit 191 processes the high-frequency reception signal input from the antenna element 150 via the reception signal path by down-conversion or the like, and the baseband signal processing circuit 192 generates the reception signal generated by the signal processing. Output to.
- the RF signal processing circuit 191 is, for example, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit). Further, the RF signal processing circuit 191 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit 192 by up-conversion or the like, and outputs the high-frequency transmission signal generated by the signal processing to the power amplifier circuit 181.
- the signal processed by the baseband signal processing circuit 192 is used, for example, for displaying an image as an image signal or for calling as an audio signal.
- the high-frequency front end circuit 110 may include other circuit elements between the filters 161, 162, and 163, the switch circuit 170, the power amplifier circuit 181, and the low noise amplifier circuit 182.
- the dielectric waveguide filters shown in the first to fifth embodiments and the modifications thereof can be used as the filters 161, 162, and 163.
- the variation in filter characteristics is suppressed while reducing the number of manufacturing steps. Therefore, the high-frequency front-end circuit in which the variation in high-frequency characteristics is reduced while reducing the manufacturing cost. Can be realized.
- FIG. 16B is a circuit diagram showing a high-frequency front-end circuit 110B according to the first modification of the sixth embodiment.
- the high frequency front end circuit 110 ⁇ / b> B includes filters 161, 162 and 163, a power amplifier circuit 181, a low noise amplifier circuit 182, a circulator 171, and a switch circuit 172.
- the high-frequency front end circuit 110B according to this modification is different from the high-frequency front end circuit 110 in the configuration for switching between the transmission signal path and the reception signal path.
- the description of the same configuration as that of the high-frequency front end circuit 110 will be omitted, and a description will be given focusing on different configurations.
- the circulator 171 has an antenna-side terminal, a transmission-side terminal, and a reception-side terminal. During reception, the circulator 171 selectively propagates a reception signal from the antenna element 150 to the reception signal path, and at the time of transmission, the antenna element 150 is transmitted from the transmission signal path. This is a circuit element that selectively propagates a transmission signal to.
- the switch circuit 172 is a switch for switching the connection between the circulator 171 and the reception signal path.
- the receiving side terminal of the circulator 171 is terminated with a terminating resistor (50 ⁇ ).
- the reception side terminal of the circulator 171 is connected to the low noise amplifier circuit 182.
- the high-frequency front end circuit 110B is applied as a time division duplex front-end circuit.
- the dielectric waveguide filters shown in the first to fifth embodiments and the modification can be used as the filters 161, 162, and 163.
- FIG. 16C is a circuit diagram showing a high-frequency front-end circuit 110C according to the second modification of the sixth embodiment.
- the high frequency front end circuit 110 ⁇ / b> C includes a duplexer 164, filters 162 and 163, a power amplifier circuit 181, a low noise amplifier circuit 182, and an isolator 173.
- the high-frequency front end circuit 110C according to this modification is different from the high-frequency front end circuit 110 in the configuration for switching between the transmission signal path and the reception signal path.
- the description of the same configuration as that of the high-frequency front end circuit 110 will be omitted, and a description will be given focusing on different configurations.
- the duplexer 164 has an antenna terminal, a transmission side terminal, and a reception side terminal, has a transmission filter between the antenna terminal and the transmission side terminal, and has a reception filter between the antenna terminal and the reception side terminal. Have.
- the isolator 173 is a circuit element that is disposed between the transmission-side terminal of the duplexer 164 and the power amplifier circuit 181 and propagates a transmission signal in one direction from the power amplifier circuit 181 to the duplexer 164.
- the isolator 173 can be realized, for example, by terminating one terminal among the three terminals of the circulator by 50 ⁇ .
- the high frequency front end circuit 110C is applied as a front end circuit of a frequency division duplex system.
- the dielectric waveguide shown in the first to fifth embodiments and the modification is used as the transmission-side filter and the reception-side filter of the duplexer 164 and the filters 162 and 163.
- a tube filter can be used.
- the phantom cell is a network configuration that separates a control signal for ensuring communication stability between a macro cell in a low frequency band and a small cell in a high frequency band and a data signal that is a target of high-speed data communication.
- Each phantom cell is provided with a Massive MIMO antenna device.
- the Massive MIMO system is a technique for improving transmission quality in a millimeter wave band or the like, and controls the directivity of the antenna element by controlling a signal transmitted from each antenna element.
- the Massive MIMO system uses a large number of antenna elements, and therefore can generate a sharp directional beam.
- By increasing the directivity of the beam it is possible to fly radio waves to some extent even in a high frequency band, and it is possible to reduce the interference between cells and increase the frequency utilization efficiency.
- FIG. 17A is a circuit diagram showing a Massive MIMO system according to Embodiment 7.
- FIG. 17B is a plan view of the antenna device of the Massive MIMO system according to Embodiment 7.
- the antenna device 111 shown in FIG. 17B is used in the Massive MIMO system shown in FIG. 17A.
- the antenna device 111 includes a plurality of patch antennas 112 arranged in a matrix.
- FIG. 17A shows a configuration of a high-frequency front end circuit 110A including the antenna device 111.
- This high-frequency front end circuit 110A is a Massive MIMO system according to the present embodiment.
- the patch antenna 112 is connected with band-pass filters 161a, 161b and 161c.
- a switch circuit 170a is connected between the filter 161a, the power amplifier circuit 181a, and the low noise amplifier circuit 182a.
- a switch circuit 170b is connected between the filter 161b, the power amplifier circuit 181b, and the low noise amplifier circuit 182b.
- a switch circuit 170c is connected between the filter 161c, the power amplifier circuit 181c, and the low noise amplifier circuit 182c.
- the low noise amplifier circuits 182a, 182b, and 182c are connected to the baseband signal processing circuit 192.
- a band-pass filter 162a and a mixer 194a are connected between the baseband signal processing circuit 192 and the power amplifier circuit 181a.
- a band-pass filter 162b and a mixer 194b are connected between the baseband signal processing circuit 192 and the power amplifier circuit 181b.
- a band-pass filter 162c and a mixer 194c are connected between the baseband signal processing circuit 192 and the power amplifier circuit 181c.
- a local oscillator 193 is connected to the mixers 194a, 194b and 194c. The local oscillator 193 outputs, to the mixers 194a to 194c, a reference frequency for up-conversion to a high frequency and down-conversion to a low frequency in the mixers 194a to 194c.
- Filters 161a to 161c pass the transmission / reception frequency band and remove other frequency components.
- the switch circuits 170a to 170c switch between a transmission signal and a reception signal.
- the filters 162a to 162c pass the frequency band of the transmission signal and remove other frequency components.
- the dielectric waveguide filters 161a to 161c and 162a to 162c can be used as the filters 161a to 161c and 162a to 162c.
- the filters 161a to 161c connected to the patch antenna 112 are disposed on the back surface of the substrate on which the patch antenna 112 is formed. You may arrange. Thereby, the antenna device 111 including the patch antenna 112 with the filters 161a to 161c is configured.
- the filters 161a to 161c and 162a to 162c can suppress the variation in filter characteristics while reducing the number of manufacturing steps. It becomes possible to realize a Massive MIMO system in which is reduced.
- a dielectric waveguide filter may be configured by joining the dielectric block 23 of the dielectric waveguide filter 20 of FIG. 4 and the dielectric block 14 of FIG. 2 (not shown). . Also in such a dielectric waveguide filter, since there is a step due to the groove 25 on the outer periphery of the coupling window CW on the surface P3, it is difficult for different types of adhesive to enter the coupling window CW.
- the dielectric waveguide filter according to the embodiment of the present invention can also be applied as a dielectric waveguide duplexer or a dielectric waveguide multiplexer.
- the present invention can be widely used as a low-cost and small-sized dielectric waveguide filter in communication devices such as a millimeter wave band mobile communication system and a Massive MIMO system.
Landscapes
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Abstract
誘電体導波管フィルタ(20)は、誘電体ブロック(23)と誘電体ブロック(24)とを接合してなり、誘電体ブロック(23)と誘電体ブロック(24)との接合面には、電磁波を透過させる結合窓(CW)が設けられ、誘電体ブロック(23)および誘電体ブロック(24)の少なくとも一方は、結合窓(CW)の外周に溝(25、26)による段差を有している。結合窓(CW)は前記接合面の第1領域に設けられ、前記接合面の前記第1領域と異なる第2領域において、誘電体ブロック(23)と誘電体ブロック(24)とは、導電性接合層(94)を介在して接合されており、結合窓(CW)の外周とは、前記接合面の前記第1領域と前記第2領域との間であってもよい。
Description
本発明は誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、及びMassive MIMOシステムに関し、特には、複数の誘電体ブロックを接合してなる誘電体導波管フィルタに関する。
従来、複数(例えば、2つ)の誘電体ブロックを接合し、接合面に、高周波信号の伝送経路となる結合窓を形成してなる誘電体導波管フィルタが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、従来構成の誘電体導波管フィルタには、フィルタ特性を劣化させる要因が存在し得る。以下、図面を参照して、当該要因について説明する。
図1は、従来の誘電体導波管フィルタの一般的な構造の一例を示す斜視図である。図1では、特許文献1の開示に基づいて、2つの誘電体導波管フィルタ11、12を接合してなる誘電体導波管フィルタ10の構造の一例が示される。
誘電体導波管フィルタ11は、溝15a~15dを設けた誘電体ブロック13を導電性被膜で被覆してなり、溝15a~15dで区分された領域ごとに、共振器R1~R3を備えている。誘電体導波管フィルタ12は、溝16a~16dを設けた誘電体ブロック14を導電性被膜で被覆してなり、溝16a~16dで区分された領域ごとに、共振器R4~R6を備えている。
誘電体導波管フィルタ11、12は、互いに接合され、接合面の一部において、導電性被膜が除外されることにより、電磁波を透過する結合窓CWが設けられている。結合窓CWは、対向する誘電体導波管フィルタ11の共振器R3と誘電体導波管フィルタ12の共振器R4との間で、高周波信号の伝送経路を構成する。
これにより、誘電体導波管フィルタ10は、6つの共振器R1~R6を直列に接続したフィルタとして機能する。
図2は、誘電体導波管フィルタ10の構成要素の一例を示す分解斜視図であり、本発明者らが想定する接合構造を説明するための比較例である。
誘電体導波管フィルタ11、12は、水晶又はセラミックなどの誘電体材料で構成された略直方体の誘電体ブロック13、14に、例えば、ワイヤソーなどによる機械加工により、溝15a~15d、16a~16dを設けてなる。
誘電体ブロック13、14の、互いに対向する主面を主面S1及び主面S2とする。主面S1は、溝15a、15cにより、図1に示す共振器R1、R2、R3がそれぞれ備える面P1、P2、P3に区分される。主面S2は、溝16a、16cにより、図1に示す共振器R4、R5、R6がそれぞれ備える面P4、P5、P6に区分される。
主面S1と主面S2とは、絶縁性接合層81及び導電性接合層91~93を介在して接合される。特に、面P3と面P4とは、結合窓が形成される領域(以下、第1領域という)において絶縁性接合層81で接合され、当該第1領域と異なる第2領域において導電性接合層91で接合される。第1領域の位置及び大きさは、当該第1領域に形成される結合窓が目的の高周波信号に対して所望の伝達特性を持つように設計される。絶縁性接合層81及び導電性接合層91~93は、具体的には、主面S1及び主面S2の一方又は両方の第1領域内及び第2領域内にそれぞれ塗布された絶縁性接着剤及び導電性接着剤で構成される。
図3は、誘電体導波管フィルタ10の構成の一例を示す斜視図である。誘電体導波管フィルタ10の露出面は、高周波信号の入出力部となるギャップ領域17a~17dを除いて、導電性被膜18で被覆される。面P3と面P4との接合面のうち絶縁性接合層81で接合された部分が、結合窓CWとなる。結合窓CWは、例えば、絶縁性接着剤及び導電性接着剤の配置を管理することにより、所望の位置及び大きさに形成される。
しかしながら、誘電体導波管フィルタ10によれば、結合窓CWとなる領域に、導電性接合層91を構成する導電性接着剤等の不純物が流入してしまうと、フィルタ特性の劣化が発生してしまう。
そこで、本発明は、複数の誘電体ブロックを接合し、接合面に結合窓を設けてなる誘電体導波管フィルタであって、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、及びMassive MIMOシステム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誘電体導波管フィルタは、第1誘電体ブロックと第2誘電体ブロックとを接合した誘電体導波管フィルタであって、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとの接合面には、電磁波を透過させる結合窓が設けられ、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの少なくとも一方は、前記結合窓の外周に段差を有している。
この構成によれば、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの少なくとも一方は、前記結合窓の外周に段差を有していることで、前記結合窓に不純物が侵入することが少なくなるため、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、及びMassive MIMOシステムが得られる。
また、前記結合窓は前記接合面の第1領域に設けられ、前記接合面の前記第1領域と異なる第2領域において、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとは、導電性接合層を介在して接合されており、前記結合窓の前記外周とは、前記接合面の前記第1領域と前記第2領域との間であってもよい。
この構成によれば、前記結合窓に不純物が侵入することがより一層少なくなるため、より一層フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタが得られる。
また、前記結合窓は前記接合面の第1領域に設けられ、前記結合窓の前記外周とは、前記接合面の前記第1領域における境界上であってもよい。
この構成によれば、前記結合窓に不純物が侵入することがより一層少なくなるため、よりフィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、及びMassive MIMOシステムが得られる。
また、前記段差は、溝であってもよい。
この構成によれば、前記段差を、例えば、ワイヤソーなどの機械加工により、高い形状精度で形成できる。
また、前記結合窓は前記接合面の第1領域に設けられ、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとは、前記第1領域において絶縁性接合層を介在して接合され、前記接合面の前記第1領域と異なる第2領域において導電性接合層を介在して接合されていてもよい。
この構成によれば、前記結合窓が形成される領域とその他の領域とで異種の接着剤を使いつつ、前記段差によって前記結合窓への異種の接着剤の侵入を防ぎ、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタが得られる。
また、前記絶縁性接合層はガラスグレイズを含み、前記導電性接合層は銀を含有する導電性材料を含んでもよい。
この構成によれば、前記絶縁性接合層及び前記導電性接合層に、入手性及び施工性が比較的良好な材料を用いて、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタを構成できる。
また、前記絶縁性接合層を介して結合させたモードは磁界結合であってもよい。
この構成によれば、電界結合と比べて、より簡素な構造で、かつ損失の小さい結合が実現できる。
また、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックは、それぞれ複数の共振器を含み、前記第1誘電体ブロックに含まれる第1共振器と前記第2誘電体ブロックに含まれる第2共振器とは、前記結合窓を介して結合していてもよい。
また、前記接合面の前記第1領域および第2領域のいずれとも異なる第3領域には、電磁波を透過させる結合窓がさらに設けられ、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの少なくとも一方は、前記前記第3領域に設けられた前記結合窓の外周に段差を有しており、前記第1誘電体ブロックに含まれる第3共振器と前記第2誘電体ブロックに含まれる第4共振器とは、前記第3領域に設けられた前記結合窓を介して結合していてもよい。
これらの構成によれば、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックが備えている複数の共振器のうち、対向する1対以上の共振器ペア間に結合窓を設ける場合に、当該結合窓の外周に段差を設けることで、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタを得ることができる。
また、前記段差は、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックのそれぞれにおいて隣接する共振器を分離する溝であってもよい。
この構成によれば、隣接する共振器を分離する溝を利用することで加工コストを抑えつつ、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタを得ることができる。
また、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの各々は、略直方体であり、かつ互いに接合される主面にのみ1以上の溝を有し、前記1以上の溝は、前記第1誘電体ブロックおよび前記第2誘電体ブロックのそれぞれにおいて隣接する共振器を分離する溝を含んでもよい。
この構成によれば、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとを接合すると、前記溝は接合面において貫通孔となり、外面に開放された溝はなくなる。前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとの接合体を誘電体導波管フィルタとして機能させるためには、当該接合体の露出面を導電性被膜で被覆する必要がある。その際、外面に開放された溝があると、導電性被膜となる導電性塗料を、当該溝の隅々まで均一に行き渡らせることが難しい。
これに対し、貫通孔の場合、導電性塗料を吸入又は圧入により注入することで、内壁に導電性塗料を均一に塗布し易い。そのため、上記の構成によれば、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとの接合体の露出面に導電性塗料を均一に塗布し、特性に優れた誘電体導波管フィルタを得ることができる。
また、本発明の一態様に係る誘電体導波管フィルタの製造方法は、第1誘電体ブロックと第2誘電体ブロックとを接合してなり、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとの接合面には、電磁波を透過させる結合窓が設けられている誘電体導波管フィルタの製造方法であって、互いに接合される前記第1誘電体ブロックの第1面及び前記第2誘電体ブロックの第2面のそれぞれにおいて、前記結合窓となる領域の外周に、段差を形成する工程と、前記第1面の前記段差の内側領域に絶縁性接着剤を印刷し、かつ前記第2面の前記段差の外側領域に導電性接着剤を印刷する工程と、前記第1面と前記第2面とを貼り合わせる工程と、を含む。
この方法によれば、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとに異種の接着剤を別々に塗布できるので、印刷により塗布が可能となり、膜厚や面積のばらつきが小さくなる。これにより、電波の流れ、導電性、及び接合強度が安定するので、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタを製造することができる。
また、前記製造方法は、前記第1面に印刷した前記絶縁性接着剤と、前記第2面に印刷した前記導電性接着剤とを乾燥させる工程と、前記乾燥させる工程の後に、前記第1面の前記段差の外側領域に導電性接着剤を印刷し、前記第2面の前記段差の内側領域に絶縁性接着剤を印刷する工程と、をさらに含んでもよい。
この方法によれば、エアの噛み込みなどによるボイドが抑制されるので、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタを製造することができる。
本発明に係る誘電体導波管フィルタによれば、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、及びMassive MIMOシステムが得られる。
以下、本発明の実施の形態について、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、いずれも包括的又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又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
(実施の形態1)
図4は、実施の形態1に係る誘電体導波管フィルタ20の構成要素の一例を示す分解斜視図である。図4の誘電体導波管フィルタ20は、図2の誘電体導波管フィルタ10と比べて、誘電体ブロック23の面P3及び誘電体ブロック24の面P4において、結合窓が形成される領域の外周に段差が設けられている点が異なる。以下では、誘電体導波管フィルタ10と同一の構成要素には同じ参照符号を付して適宜説明を省略し、誘電体導波管フィルタ20において新規な事項を主として説明する。
図4は、実施の形態1に係る誘電体導波管フィルタ20の構成要素の一例を示す分解斜視図である。図4の誘電体導波管フィルタ20は、図2の誘電体導波管フィルタ10と比べて、誘電体ブロック23の面P3及び誘電体ブロック24の面P4において、結合窓が形成される領域の外周に段差が設けられている点が異なる。以下では、誘電体導波管フィルタ10と同一の構成要素には同じ参照符号を付して適宜説明を省略し、誘電体導波管フィルタ20において新規な事項を主として説明する。
図4に示すように、誘電体導波管フィルタ20は、2つの誘電体ブロック23、24を接合してなる。
誘電体ブロック23は、溝15a~15dに加えて溝25を有し、誘電体ブロック24は、溝16a~16dに加えて溝26を有している。つまり、誘電体導波管フィルタ20は、誘電体導波管フィルタ10に、溝25、26を追加して構成されている。
図1の誘電体導波管フィルタ10と同様、誘電体導波管フィルタ20においても、誘電体ブロック23は、溝15a~15dで区分された領域ごとに共振器R1~R3を備え、誘電体ブロック24は、溝16a~16dで区分された領域ごとに共振器R4~R6を備えている(図示せず)。
面P3は、溝25で2つの面P31、P32に区分される。面P4は、溝26で2つの面P41、P42に区分される。
面P31と面P41とは、絶縁性接合層81で接合され、面P32と面P42とは、導電性接合層94で接合される。面P2と面P5とは、導電性接合層92で接合され、面P1と面P6とは、導電性接合層93で接合される。
絶縁性接合層81及び導電性接合層92~94は、具体的には、主面S1及び主面S2の一方又は両方に印刷した絶縁性接着剤及び導電性接着剤で構成されてもよい。
ここで、面P31、面P41は接合面の第1領域に対応し、面P32、面P42は接合面の第2領域に対応する。溝25、26は、第1領域の外周の段差に対応する。
図5は、誘電体導波管フィルタ20の構成の一例を示す斜視図である。接合面のうち、図4に示す面P31と面P41とが絶縁性接合層81で接合された第1領域が、結合窓CWとなる。
結合窓CWにおいて、絶縁性接合層81を介して結合させたモードは磁界結合であってもよい。結合モードを磁界結合とするため、例えば、隣接段間の結合と同じ誘導性アイリス結合で、符号が正である結合係数(jB13)が用いられる。基本的には、結合窓CWを矩形に設けることにより、磁界結合とすることができる。
このように構成された誘電体導波管フィルタ20によれば、誘電体ブロック23の面P3及び誘電体ブロック24の面P4は、結合窓CWの外周において溝25、26による段差を有している。誘電体ブロック23、24の結合窓CWの外周に段差を設けたことで、結合窓CWとその他の領域とで異種の接着剤を使って誘電体ブロック23、24を接合しても、結合窓CWへの異種の接着剤の侵入が生じにくくなる。また、溝25、26は、例えば、ワイヤソーなどの機械加工により、高い形状精度で形成できるため、結合窓CWの形状精度を向上することができる。その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ20が得られる。
なお、結合窓CWの外周とは、結合窓CWが形成される第1領域と、結合窓CWが形成されず導電性接合層が設けられている第2領域との間であってもよい。例えば、図4の面P31と面P32との間、及び面P41と面P42との間が、結合窓CWの外周に対応する。
この構成によれば、導電性接合層を構成する導電性接着剤などの不純物が結合窓CWに侵入することがより一層少なくなるため、より一層フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタが得られる。
また、結合窓CWの外周とは、結合窓CWが形成される第1領域における境界上であってもよい。例えば、図4の面P31及び面P41の境界上が、結合窓CWの外周に対応する。
この構成によれば、結合窓CWに不純物が侵入することがより一層少なくなるため、よりフィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタが得られる。
さらには、そのような誘電体導波管フィルタを用いて、特性に優れた高周波フロントエンド回路、及びMassive MIMOシステムを構成することもできる。
次に、誘電体導波管フィルタ20の製造方法について説明する。
図6は、誘電体導波管フィルタ20の第1の製造方法に含まれる工程の一例を示す斜視図である。
当該第1の製造方法では、あらかじめ、水晶又はセラミックなどの誘電体材料で略直方体の誘電体ブロックを形成し、ワイヤソーなどによる機械加工により溝15a~15d、16a~16dを設けて、誘電体ブロック13、14を用意しておく。この工程は、慣用の方法に従って行うものとし、詳細な説明を省略する。なお、略直方体とは、必ずしも厳密な直方体を意味しない。例えば、加工精度に応じて厳密な直方体から例えば10%未満の誤差があるものは、略直方体に含まれる。
次に、図6に示すように、互いに接合される誘電体ブロック23の第1面(主面S1)及び誘電体ブロック24の第2面(主面S2)の、結合窓となる領域の外周に、ワイヤソーなどによる機械加工により、溝25、26を設ける。これにより、主面S1、S2のそれぞれにおいて、結合窓となる領域の外周に段差が形成される。なお、溝25、26は、溝15a~15d、16a~16dと同じ工程で設けてもよい。
ここで、誘電体ブロック23の面P31が段差である溝25の内側領域であり、面P1、P2、P32が段差である溝25の外側領域である。また、誘電体ブロック24の面P41が段差である溝26の内側領域であり、面P42、P5、P6が段差である溝26の外側領域である。
誘電体ブロック23の結合窓を形成しない面P1、P2、P32(段差の外側領域)に、導電性接着剤93w、92w、94wを印刷し、誘電体ブロック24の結合窓を形成する面P41(段差の内側領域)に、絶縁性接着剤81wを印刷する。誘電体ブロック23、24の各々に1種類の接着剤のみを配置するため、このような印刷が可能になる。
そして、接着剤が対向面の何れか一方に印刷された誘電体ブロック23、24を、位置合わせをして突き合わせ、接合させる。接合され、一体になった誘電体ブロック23、24の露出面を、ギャップ領域17a~17d(図5を参照)を除いて、導電性被膜18で被覆する。導電性被膜18は、例えば、一体になった誘電体ブロック23、24を、導電性被膜18となる銀ペーストなどの導電性塗料に浸し、一体になった誘電体ブロック23、24の露出面に当該導電性塗料を塗布することにより、設けられる。これにより、図5に示す誘電体導波管フィルタ20が完成する。
第1の製造方法によれば、絶縁性接着剤81w、及び導電性接着剤93w、92w、94wを段差で区分された面P41、P1、P2、P32に配置するので、それぞれの領域に異種の接着剤の侵入が生じにくい。
また、これらの接着剤を印刷により配置することで、例えば、ディスペンサを用いた定量滴下による配置と比べて、接着剤を配置する範囲及び厚さを正確に管理できる。これにより、接合強度が安定し、さらには、結合窓CWにおける高周波信号の透過特性、及び結合窓CW以外の領域での接合面の導電性が安定する。
その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ20が得られる。
なお、誘電体導波管フィルタ20の製造方法は、上述の例には限られない。例えば、接着剤は誘電体ブロック23、24の対向面の両方に印刷してもよい。以下では、接着剤を誘電体ブロック23、24の対向面の両方に印刷する第2の製造方法について説明する。
図7は、誘電体導波管フィルタ20の第2の製造方法で追加される工程の一例を示す斜視図である。
第2の製造方法は、図6の工程までは第1の製造方法と同様であり、誘電体ブロック23、24の対向面の所定の一方に接着剤を印刷する。その後、誘電体ブロック23、24を接合する前に、図7の工程を実行する。
図7の工程では、図6の工程で印刷した絶縁性接着剤81w、導電性接着剤93w、92w、94wを乾燥させる。図7において、乾燥後の接着剤を、絶縁性接着剤81d、導電性接着剤93d、92d、94dと表記している。その後、誘電体ブロック23の面P31に、絶縁性接着剤81wを新たに印刷し、誘電体ブロック24の面P42、P5、P6に、導電性接着剤94w、92w、93wを新たに印刷する。これにより、図7に示されるように、誘電体ブロック23、24の対向面の両方に、同種の接着剤が配置される。
そして、接着剤が対向面の両方に印刷された誘電体ブロック23、24を、位置合わせをして突き合わせ、接合させる。接合され、一体になった誘電体ブロック23、24の露出面を、ギャップ領域17a~17dを除いて、導電性被膜18で被覆する。これにより、図5に示す誘電体導波管フィルタ20が完成する。
第2の製造方法によれば、第1の製造方法で説明した効果に加えて、同種の接着剤が対向面の両方に配置されることで、エアの噛み込みなどによるボイドが抑制されるので、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタが得られる。
なお、上記では、1つの結合窓CWを備える誘電体導波管フィルタ20について説明したが、結合窓の数は1つに限られる必要はない。誘電体導波管フィルタは、複数の結合窓を備えてもよい。
図8は、実施の形態1の変形例に係る誘電体導波管フィルタ30の構成要素の一例を示す分解斜視図である。図8の誘電体導波管フィルタ30は、図4の誘電体導波管フィルタ10と比べて、中ほどにおいて対向する共振器(図1での共振器R2、R5)の間に、結合窓をさらに備える点が異なる。以下では、誘電体導波管フィルタ20と同一の構成要素には同じ参照符号を付して適宜説明を省略し、誘電体導波管フィルタ30において新規な事項を主として説明する。
図8に示すように、誘電体導波管フィルタ30は、2つの誘電体ブロック33、34を接合してなる。
誘電体ブロック33は、溝15a~15d、25に加えて溝35を有し、誘電体ブロック34は、溝16a~16d、26に加えて溝36を有している。つまり、誘電体導波管フィルタ30は、誘電体導波管フィルタ20に、溝35、36を追加して構成されている。
図1の誘電体導波管フィルタ10と同様、誘電体導波管フィルタ30においても、誘電体ブロック33は、溝15a~15dで区分された領域ごとに共振器R1~R3を備え、誘電体ブロック34は、溝16a~16dで区分された領域ごとに共振器R4~R6を備えている(図示せず)。
面P2は、溝35で2つの面P21、P22に区分される。面P5は、溝36で2つの面P51、P52に区分される。
面P31と面P41とは、絶縁性接合層81で接合され、面P21と面P51とは、絶縁性接合層82で接合される。面P32と面P42とは、導電性接合層94で接合され、面P22と面P52とは、導電性接合層95で接合され、面P1と面P6とは、導電性接合層93で接合される。
絶縁性接合層81、82及び導電性接合層93~95は、具体的には、主面S1及び主面S2の一方又は両方に印刷した絶縁性接着剤及び導電性接着剤で構成されてもよい。
ここで、面P21、面P51は、接合面の第3領域に対応し、面P22、面P52は接合面の第2領域に対応する。溝35、36は、第3領域の外周の段差に対応する。
図9は、誘電体導波管フィルタ30の構成の一例を示す斜視図である。接合面のうち、図8に示す面P21と面P51とが絶縁性接合層82で接合された第1領域が、結合窓CW2となる。
このように構成された誘電体導波管フィルタ30によれば、誘電体ブロック33の面P2及び誘電体ブロック34の面P5は、結合窓CW2の外周において溝35、36による段差を有している。誘電体ブロック33、34の結合窓CW2の外周に段差を設けたことで、結合窓CW2とその他の領域とで異種の接着剤を使って誘電体ブロック33、34を接合しても、結合窓CW2への異種の接着剤の侵入が生じにくくなる。結合窓CWへの異種の接着剤の侵入が生じにくいことは、誘電体導波管フィルタ20と同様である。また、溝35、36は、例えば、ワイヤソーなどの機械加工により、高い形状精度で形成できるため、結合窓CW2の形状精度を向上することができる。その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ30が得られる。
(実施の形態2)
共振器を分離するための溝と結合窓の外周に設けられる溝とはつながっていてもよい。
共振器を分離するための溝と結合窓の外周に設けられる溝とはつながっていてもよい。
図10は、実施の形態2に係る誘電体導波管フィルタ40の構成要素の一例を示す分解斜視図である。図10の誘電体導波管フィルタ40は、図4の誘電体導波管フィルタ20と比べて、結合窓の外周の溝45、46と共振器を分離するための溝15a、16aとがそれぞれつながって設けられている点が異なっている。
図11は、誘電体導波管フィルタ40の構成の一例を示す斜視図である。接合面のうち、図10に示す面P31と面P41とが絶縁性接合層81で接合された第1領域が、結合窓CWとなる。
このように構成された誘電体導波管フィルタ40によれば、誘電体ブロック43の面P31及び誘電体ブロック44の面P41は、結合窓CWの外周において溝45、46による段差を有している。誘電体ブロック43、44の結合窓CWの外周に段差を設けたことで、結合窓CWとその他の領域とで異種の接着剤を使って誘電体ブロック43、44を接合しても、結合窓CWへの異種の接着剤の侵入が生じにくくなる。その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ40が得られる。
また、結合窓の外周の溝45、46と共振器を分離するための溝15a、16aとがそれぞれつながっていることで、主面S1、S2を溝で区分してなる面の数が減り、接着剤を配置するための印刷パターンの簡素化に役立つ。
(実施の形態3)
段差は、溝には限られず、突起によって設けられてもよい。
段差は、溝には限られず、突起によって設けられてもよい。
図12は、実施の形態3に係る誘電体導波管フィルタ50の構成要素の一例を示す分解斜視図である。図12の誘電体導波管フィルタ50は、図10の誘電体導波管フィルタ40における誘電体ブロック44の溝46が、誘電体ブロック54の突起56に変更されている点が異なる。突起56の高さと溝45の深さ(いずれもX軸方向の寸法)を一致させることにより、溝45の底面と突起56の天面とを導電性接合層96で接合してもよい。
図13は、誘電体導波管フィルタ50の構成の一例を示す斜視図である。接合面のうち、図12に示す面P31と面P41とが絶縁性接合層81で接合された第1領域が、図13に示す結合窓CWとなる。
このように構成された誘電体導波管フィルタ50によれば、誘電体ブロック43の面P31及び誘電体ブロック54の面P41は、結合窓CWの外周に溝45、突起56による段差を有している。誘電体ブロック43、54の結合窓CWの外周に段差を設けたことで、結合窓CWとその他の領域とで異種の接着剤を使って誘電体ブロック43、54を接合しても、結合窓CWへの異種の接着剤の侵入が生じにくくなる。その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ50が得られる。
また、溝45の底面と突起56の天面とを導電性接合層96で接合することで、接合強度を高めることができる。
(実施の形態4)
結合窓の外周の段差は、専用の溝によって設けられる必要は必ずしもなく、共振器を分離するための溝を利用して設けられてもよい。
結合窓の外周の段差は、専用の溝によって設けられる必要は必ずしもなく、共振器を分離するための溝を利用して設けられてもよい。
図14は、実施の形態4に係る誘電体導波管フィルタ60の構成の一例を示す斜視図である。図14の誘電体導波管フィルタ60は、図11の誘電体導波管フィルタ40と比べて、共振器を分離するための溝15a、16aが、結合窓の外周に設けられる溝を兼用している点が異なる。つまり、誘電体導波管フィルタ60では、溝15a、16aが、結合窓の外周に設けられ、結合窓CWは対向する共振器の接合面の全面に設けられている。
このように構成された誘電体導波管フィルタ60によれば、誘電体ブロック13の主面S1、及び誘電体ブロック14の主面S2は、結合窓CWの外周に溝15a、16aによる段差を有している。結合窓CWの外周に段差があることで、結合窓以外の領域で用いられる接着剤が結合窓に流入するのを防止することができる。さらに、結合窓とその他の領域とで異種の接着剤を使っても、接着剤の混合や重畳が生じにくくなる。その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ60が得られる。
誘電体導波管フィルタ60は、誘電体ブロック13、14が備えるすべての溝が共振器を分離するために用いられている点で、例えば、図3の誘電体導波管フィルタ10と同じである。しかしながら、誘電体導波管フィルタ10では、結合窓CWが接合面の一部分に設けられた部分結合窓であり、導電性接合層91と結合窓CWとの間に段差がなく、導電性接着剤の結合窓CWへの侵入を防ぐ構造になっていない。
これに対し、誘電体導波管フィルタ60では、溝15a、16aが、導電性接合層92と結合窓CWとの間にあるので、導電性接着剤の結合窓CWへの侵入を防ぐことができる。
(実施の形態5)
2つの誘電体ブロックの各々は、互いに接合される主面にのみ1以上の溝を備えてもよい。
2つの誘電体ブロックの各々は、互いに接合される主面にのみ1以上の溝を備えてもよい。
図15は、実施の形態5に係る誘電体導波管フィルタ70の構成の一例を示す斜視図である。図15の誘電体導波管フィルタ70は、図14の誘電体導波管フィルタ60と比べて、誘電体ブロック73、74の各々が、互いに接合される主面にのみ1以上の溝を備え、当該主面以外の面には溝がない点が異なる。
誘電体ブロック73は、誘電体ブロック74と接合される主面に、溝75a、75cを備え、誘電体ブロック74は、誘電体ブロック73と接合される主面に、溝76a、76cを備えている。溝75a、75c、76a、76cは、誘電体導波管フィルタ60の溝15a、15c、16a、16cよりも深い(X軸方向の寸法で大きい)。
誘電体ブロック73と誘電体ブロック74とを接合すると、溝75a、75c、76a、76cは、接合面において誘電体導波管フィルタ70をZ軸方向に貫通する貫通孔となる。誘電体導波管フィルタ70には、例えば、図14の誘電体導波管フィルタ60における溝15b、15d、16b、16dのような、外面に開放された溝がない。
図1の誘電体導波管フィルタ10と同様、誘電体導波管フィルタ70においても、誘電体ブロック73の溝75a、75bで区分された領域ごとに共振器R1~R3が構成され、誘電体ブロック74の溝76a、76bで区分された領域ごとに共振器R4~R6が構成されている(図示せず)。
誘電体導波管フィルタ70によれば、誘電体ブロック73、74の互いに対向する主面は、結合窓CWの外周に溝75a、76aによる段差を有している。誘電体ブロック73、74の結合窓CWの外周に段差を設けたことで、結合窓以外の領域で用いられる接着剤が結合窓に流入するのを防止することができる。さらに、結合窓とその他の領域とで異種の接着剤を使っても、接着剤の混合や重畳が生じにくくなる。さらに、外面に開放される溝が存在しないことで、導電性被膜18を均一に設け易くなる。その結果、フィルタ特性に優れた誘電体導波管フィルタ70が得られる。
誘電体導波管フィルタ70において導電性被膜18が均一に設け易い理由を、より詳しく説明する。
先に述べたように、導電性被膜18は、一体になった誘電体ブロック73、74の露出面に導電性塗料を塗布することによって設けられる。その際、外面に開放される溝があると、当該溝の隅々まで導電性塗料を均一に行き渡らせることが難しい。その点、溝75a、75c、76a、76cは、誘電体ブロック73、74の接合面において貫通孔となり、誘電体導波管フィルタ70には、外面に開放された溝がない。
外面に開放された溝とは異なり、貫通孔には、吸入又は圧入により導電性塗料を注入し、均一に塗布し易いので、誘電体導波管フィルタ70の露出面の全体に導電性塗料を均一に塗布し、特性に優れた誘電体導波管フィルタ70を得ることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態1から5およびその変形例に係る誘電体導波管フィルタを備える高周波フロントエンド回路110について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1から5およびその変形例に係る誘電体導波管フィルタを備える高周波フロントエンド回路110について説明する。
図16Aは、実施の形態6に係る高周波フロントエンド回路110およびその周辺回路を示す回路図である。同図には、高周波フロントエンド回路110と、アンテナ素子150と、RF信号処理回路191と、ベースバンド信号処理回路192とが示されている。
高周波フロントエンド回路110は、フィルタ161、162および163と、スイッチ回路170と、パワーアンプ回路181と、ローノイズアンプ回路182とを備える。
パワーアンプ回路181は、RF信号処理回路191から出力された高周波送信信号を増幅し、スイッチ回路170およびフィルタ161を経由してアンテナ素子150に出力する送信増幅回路である。
ローノイズアンプ回路182は、アンテナ素子150、フィルタ161およびスイッチ回路170を経由した高周波信号を増幅し、RF信号処理回路191へ出力する受信増幅回路である。
フィルタ161は、アンテナ素子150に接続され、例えば、送信帯域および受信帯域の高周波信号を選択的に通過させるアンテナフィルタである。フィルタ162は、パワーアンプ回路181とRF信号処理回路191との間に配置され、送信帯域の高周波信号を選択的に通過させる段間フィルタである。フィルタ163は、ローノイズアンプ回路182とRF信号処理回路191との間に配置され、受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる段間フィルタである。
スイッチ回路170は、アンテナ素子150と送信信号経路および受信信号経路との接続を切り替えるスイッチである。
RF信号処理回路191は、アンテナ素子150から受信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192へ出力する。RF信号処理回路191は、例えば、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)である。また、RF信号処理回路191は、ベースバンド信号処理回路192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181へ出力する。
ベースバンド信号処理回路192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110は、フィルタ161、162および163、スイッチ回路170、パワーアンプ回路181、ならびにローノイズアンプ回路182の間に、他の回路素子を備えていてもよい。
ここで、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路110では、フィルタ161、162および163として、実施の形態1から5およびその変形例に示された誘電体導波管フィルタを用いることができる。
上記構成によれば、フィルタ161、162および163のいずれかにおいて製造工数を低減しつつフィルタ特性のばらつきが抑制されるので、製造コストを低減しつつ高周波特性のばらつきが低減された高周波フロントエンド回路を実現することが可能となる。
図16Bは、実施の形態6の変形例1に係る高周波フロントエンド回路110Bを示す回路図である。高周波フロントエンド回路110Bは、フィルタ161、162および163と、パワーアンプ回路181と、ローノイズアンプ回路182と、サーキュレータ171と、スイッチ回路172と、を備える。本変形例に係る高周波フロントエンド回路110Bは、高周波フロントエンド回路110と比較して、送信信号経路および受信信号経路を切り替えるための構成が異なる。本変形例に係る高周波フロントエンド回路110Bについて、高周波フロントエンド回路110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。
サーキュレータ171は、アンテナ側端子、送信側端子、および受信側端子を有し、受信時には、アンテナ素子150から受信信号経路へ受信信号を選択的に伝搬させ、送信時には、送信信号経路からアンテナ素子150へ送信信号を選択的に伝搬させる回路素子である。
スイッチ回路172は、サーキュレータ171と受信信号経路との接続を切り替えるスイッチである。送信時には、サーキュレータ171の受信側端子を終端抵抗で(50Ω)終端させる。受信時には、サーキュレータ171の受信側端子をローノイズアンプ回路182に接続させる。
上記回路構成により、高周波フロントエンド回路110Bは、時分割複信(Time Division Duplex)方式のフロントエンド回路として適用される。
ここで、本変形例に係る高周波フロントエンド回路110Bでは、フィルタ161、162および163として、実施の形態1から5およびその変形例に示された誘電体導波管フィルタを用いることができる。
図16Cは、実施の形態6の変形例2に係る高周波フロントエンド回路110Cを示す回路図である。高周波フロントエンド回路110Cは、デュプレクサ164と、フィルタ162および163と、パワーアンプ回路181と、ローノイズアンプ回路182と、アイソレータ173と、を備える。本変形例に係る高周波フロントエンド回路110Cは、高周波フロントエンド回路110と比較して、送信信号経路および受信信号経路を切り替えるための構成が異なる。本変形例に係る高周波フロントエンド回路110Cについて、高周波フロントエンド回路110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。
デュプレクサ164は、アンテナ端子、送信側端子、および受信側端子を有し、アンテナ端子と送信側端子との間に送信用フィルタを有し、アンテナ端子と受信側端子との間に受信用フィルタを有している。
アイソレータ173は、デュプレクサ164の送信側端子とパワーアンプ回路181との間に配置され、送信信号をパワーアンプ回路181からデュプレクサ164への1方向に伝搬させる回路素子である。アイソレータ173は、例えば、サーキュレータの3端子のうちの1端子を50Ω終端することで実現できる。
上記回路構成により、高周波フロントエンド回路110Cは、周波数分割複信(Frequency Division Duplex)方式のフロントエンド回路として適用される。
ここで、本変形例に係る高周波フロントエンド回路110Cでは、デュプレクサ164の送信側フィルタおよび受信側フィルタならびにフィルタ162および163として、実施の形態1から5およびその変形例に示された誘電体導波管フィルタを用いることができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態1から5およびその変形例に係る誘電体導波管フィルタを備えるMassive MIMOシステムを例示する。
本実施の形態では、実施の形態1から5およびその変形例に係る誘電体導波管フィルタを備えるMassive MIMOシステムを例示する。
5G(第5世代移動通信システム)で有望な無線伝送技術の1つは、ファントムセルとMassive MIMOシステムとの組み合わせである。ファントムセルは、低い周波数帯のマクロセルと高い周波数帯のスモールセルとの間で通信の安定性を確保するための制御信号と、高速データ通信の対象であるデータ信号とを分離するネットワーク構成である。各ファントムセルにMassive MIMOのアンテナ装置が設けられる。Massive MIMOシステムは、ミリ波帯等において伝送品質を向上させるための技術であり、各アンテナ素子から送信される信号を制御することで、当該アンテナ素子の指向性を制御する。また、Massive MIMOシステムは、多数のアンテナ素子を用いるため、鋭い指向性のビームを生成することができる。ビームの指向性を高めることで高い周波数帯でも電波をある程度遠くまで飛ばすことができるとともに、セル間の干渉を減らして周波数利用効率を高めることができる。
図17Aは、実施の形態7に係るMassive MIMOシステムを示す回路図である。また、図17Bは、実施の形態7に係るMassive MIMOシステムのアンテナ装置の平面図である。
図17Bに示されたアンテナ装置111は、図17Aに示されたMassive MIMOシステムで用いられる。アンテナ装置111は、行列状に配列された複数のパッチアンテナ112を備える。図17Aには、アンテナ装置111を含む高周波フロントエンド回路110Aの構成を示している。この高周波フロントエンド回路110Aは、本実施の形態に係るMassive MIMOシステムである。
パッチアンテナ112には、帯域通過型のフィルタ161a、161bおよび161cが接続されている。フィルタ161aとパワーアンプ回路181aおよびローノイズアンプ回路182aとの間には、スイッチ回路170aが接続されている。フィルタ161bとパワーアンプ回路181bおよびローノイズアンプ回路182bとの間には、スイッチ回路170bが接続されている。フィルタ161cとパワーアンプ回路181cおよびローノイズアンプ回路182cとの間には、スイッチ回路170cが接続されている。ローノイズアンプ回路182a、182bおよび182cは、ベースバンド信号処理回路192に接続されている。
ベースバンド信号処理回路192とパワーアンプ回路181aとの間には、帯域通過型のフィルタ162aおよびミキサ194aが接続されている。ベースバンド信号処理回路192とパワーアンプ回路181bとの間には、帯域通過型のフィルタ162bよびミキサ194bが接続されている。ベースバンド信号処理回路192とパワーアンプ回路181cとの間には、帯域通過型のフィルタ162cおよびミキサ194cが接続されている。ミキサ194a、194bおよび194cには、ローカルオシレータ193が接続されている。ローカルオシレータ193は、ミキサ194a~194cにおいて高い周波数へアップコンバート、低い周波数へダウンコンバートするための基準周波数を、ミキサ194a~194cへ出力する。
フィルタ161a~161cは、送受信周波数帯域を通過させ、その他の周波数成分を除去する。スイッチ回路170a~170cは、送信信号と受信信号とを切り替える。フィルタ162a~162cは、送信信号の周波数帯域を通過させ、その他の周波数成分を除去する。
フィルタ161a~161cおよび162a~162cとして、実施の形態1から5およびその変形例に係る誘電体導波管フィルタを用いることができる。
実施の形態1から5およびその変形例に係る誘電体導波管フィルタは、小型に構成できるので、パッチアンテナ112に接続されるフィルタ161a~161cを、パッチアンテナ112が形成される基板の裏面に配置してもよい。これにより、フィルタ161a~161c付きのパッチアンテナ112を備えるアンテナ装置111が構成される。
本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路110Aによれば、フィルタ161a~161cおよび162a~162cにおいて製造工数を低減しつつフィルタ特性のばらつきが抑制されるので、製造コストを低減しつつ高周波特性のばらつきが低減されたMassive MIMOシステムを実現することが可能となる。
(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誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路およびMassive MIMOシステムについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
以上、本発明の実施の形態に係る誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路およびMassive MIMOシステムについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
例えば、接合される2つの誘電体ブロックの片方のみに段差があってもよい。具体例として、図4の誘電体導波管フィルタ20の誘電体ブロック23と、図2の誘電体ブロック14とを接合して誘電体導波管フィルタを構成してもよい(図示せず)。そのような誘電体導波管フィルタにおいても、面P3に、結合窓CWの外周において溝25による段差があることで、結合窓CWへの異種の接着剤の侵入が生じにくくなる。
なお、本発明の実施の形態に係る誘電体導波管フィルタは、誘電体導波管デュプレクサまたは誘電体導波管マルチプレクサとしても適用可能である。
本発明は、低コストおよび小型の誘電体導波管フィルタとして、ミリ波帯移動体通信システムおよびMassive MIMOシステムなどの通信機器に広く利用できる。
10、11、12、20、30、40、50、60、70 誘電体導波管フィルタ
13、14、23、24、33、34、43、44、54、73、74 誘電体ブロック
15a~15d、16a~16d、25、26、35、36、45、46、75a、75b、76a、76b 溝
17a~17d ギャップ領域
18 導電性被膜
56 突起
81、82 絶縁性接合層
81d 絶縁性接着剤(乾燥後)
81w 絶縁性接着剤(乾燥前)
91~96 導電性接合層
91d~94d 導電性接着剤(乾燥後)
91w~94w 導電性接着剤(乾燥前)
110、110A~110C 高周波フロントエンド回路
111 アンテナ装置
112 パッチアンテナ
150 アンテナ素子
161、161a~161c、162、162a~162c、163 フィルタ
164 デュプレクサ
170、170a~170c、172 スイッチ回路
171 サーキュレータ
173 アイソレータ
181、181a~181c パワーアンプ回路
182、182a~182c ローノイズアンプ回路
191 RF信号処理回路
192 ベースバンド信号処理回路
193 ローカルオシレータ
194a~194c ミキサ
CW 結合窓
13、14、23、24、33、34、43、44、54、73、74 誘電体ブロック
15a~15d、16a~16d、25、26、35、36、45、46、75a、75b、76a、76b 溝
17a~17d ギャップ領域
18 導電性被膜
56 突起
81、82 絶縁性接合層
81d 絶縁性接着剤(乾燥後)
81w 絶縁性接着剤(乾燥前)
91~96 導電性接合層
91d~94d 導電性接着剤(乾燥後)
91w~94w 導電性接着剤(乾燥前)
110、110A~110C 高周波フロントエンド回路
111 アンテナ装置
112 パッチアンテナ
150 アンテナ素子
161、161a~161c、162、162a~162c、163 フィルタ
164 デュプレクサ
170、170a~170c、172 スイッチ回路
171 サーキュレータ
173 アイソレータ
181、181a~181c パワーアンプ回路
182、182a~182c ローノイズアンプ回路
191 RF信号処理回路
192 ベースバンド信号処理回路
193 ローカルオシレータ
194a~194c ミキサ
CW 結合窓
Claims (16)
- 第1誘電体ブロックと第2誘電体ブロックとを接合した誘電体導波管フィルタであって、
前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとの接合面には、電磁波を透過させる結合窓が設けられ、
前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの少なくとも一方は、前記結合窓の外周に段差を有している、
誘電体導波管フィルタ。 - 前記結合窓は前記接合面の第1領域に設けられ、
前記接合面の前記第1領域と異なる第2領域において、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとは、導電性接合層を介在して接合されており、
前記結合窓の前記外周とは、前記接合面の前記第1領域と前記第2領域との間である、
請求項1に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記結合窓は前記接合面の第1領域に設けられ、
前記結合窓の前記外周とは、前記接合面の前記第1領域における境界上である、
請求項1に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記段差は、溝である、
請求項1から3の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記結合窓は前記接合面の第1領域に設けられ、
前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとは、前記第1領域において絶縁性接合層を介在して接合され、前記接合面の前記第1領域と異なる第2領域において導電性接合層を介在して接合されている、
請求項1から4の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記絶縁性接合層はガラスグレイズを含み、前記導電性接合層は銀を含有する導電性材料を含む、
請求項5に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記絶縁性接合層を介して結合させたモードは磁界結合である、
請求項5又は6に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックは、それぞれ複数の共振器を含み、
前記第1誘電体ブロックに含まれる第1共振器と前記第2誘電体ブロックに含まれる第2共振器とは、前記結合窓を介して結合している、
請求項1から7の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記接合面の前記第1領域および第2領域のいずれとも異なる第3領域には、電磁波を透過させる結合窓がさらに設けられ、
前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの少なくとも一方は、前記第3領域に設けられた前記結合窓の外周に段差を有しており、
前記第1誘電体ブロックに含まれる第3共振器と前記第2誘電体ブロックに含まれる第4共振器とは、前記第3領域に設けられた前記結合窓を介して結合している、
請求項8に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記段差は、前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックのそれぞれにおいて隣接する共振器を分離する溝である、
請求項8又は9に記載の誘電体導波管フィルタ。 - 前記第1誘電体ブロック及び前記第2誘電体ブロックの各々は、略直方体であり、かつ互いに接合される主面にのみ1以上の溝を有し、
前記1以上の溝は、前記第1誘電体ブロックおよび前記第2誘電体ブロックのそれぞれにおいて隣接する共振器を分離する溝を含む、
請求項8から10の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタ。 - アンテナ素子に接続された、請求項1から11の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタと、
前記アンテナ素子へ送信する高周波送信信号を増幅する送信増幅回路と、
前記アンテナ素子で受信した高周波受信信号を増幅する受信増幅回路と、
前記送信増幅回路および前記受信増幅回路と、前記誘電体導波管フィルタとの接続を切り替えるスイッチ回路と、を備える、
高周波フロントエンド回路。 - RF信号処理回路から出力される高周波送信信号を増幅する送信増幅回路と、
高周波受信信号を増幅して前記RF信号処理回路へ出力する受信増幅回路と、
前記RF信号処理回路と前記送信増幅回路との間、または、前記RF信号処理回路と前記受信増幅回路との間に配置された、請求項1から11の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタと、を備える、
高周波フロントエンド回路。 - 請求項1から11の何れか1項に記載の誘電体導波管フィルタと、
行列状に配列された複数のパッチアンテナを含むアンテナと、を備える、
Massive MIMOシステム。 - 第1誘電体ブロックと第2誘電体ブロックとを接合してなり、前記第1誘電体ブロックと前記第2誘電体ブロックとの接合面には、電磁波を透過させる結合窓が設けられている誘電体導波管フィルタの製造方法であって、
互いに接合される前記第1誘電体ブロックの第1面及び前記第2誘電体ブロックの第2面のそれぞれにおいて、前記結合窓となる領域の外周に、段差を形成する工程と、
前記第1面の前記段差の内側領域に絶縁性接着剤を印刷し、前記第2面の前記段差の外側領域に導電性接着剤を印刷する工程と、
前記第1面と前記第2面とを貼り合わせる工程と、
を含む誘電体導波管フィルタの製造方法。 - 前記第1面に印刷した前記絶縁性接着剤と、前記第2面に印刷した前記導電性接着剤とを乾燥させる工程と、
前記乾燥させる工程の後に、前記第1面の前記段差の外側領域に導電性接着剤を印刷し、前記第2面の前記段差の内側領域に絶縁性接着剤を印刷する工程と、をさらに含む、
請求項15に記載の誘電体導波管フィルタの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-158224 | 2016-08-10 | ||
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WO2018029956A1 true WO2018029956A1 (ja) | 2018-02-15 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/020888 WO2018029956A1 (ja) | 2016-08-10 | 2017-06-05 | 誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、Massive MIMOシステム、及び誘電体導波管フィルタの製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2018029956A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109755702A (zh) * | 2019-03-10 | 2019-05-14 | 西安电子科技大学 | 一种四频差分带通滤波器 |
CN111384546A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 一种介质滤波器及通信设备 |
CN112385078A (zh) * | 2018-07-02 | 2021-02-19 | 株式会社村田制作所 | 电介质波导管滤波器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014521278A (ja) * | 2011-07-18 | 2014-08-25 | シーティーエス・コーポレーション | 直接結合及び代替クロス結合を有する誘電体導波路フィルター |
JP2015536624A (ja) * | 2012-11-28 | 2015-12-21 | シーティーエス・コーポレーションCts Corporation | 直接結合および代替交差結合を伴う誘電体導波管フィルタ |
-
2017
- 2017-06-05 WO PCT/JP2017/020888 patent/WO2018029956A1/ja active Application Filing
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