JP2000286611A - デュアルバンド非可逆回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの非可逆回路装置を並列接続しても挿入
損失の劣化を生じることなく、帯域幅が広く、小型、低
背で構造が簡単で、かつ電力消費の少ないデュアルバン
ド非可逆回路装置を提供することにある。 【解決手段】 １つの磁気回路中で、各々異なった周波
数帯域で動作する２つのサーキュレータ素子１，９を有
して構成される。サーキュレータ素子１は低周波側で動
作する集中定数型で構成され、サーキュレータ素子９は
高周波側で動作する分布定数型で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信分野にお
いて２つの異なる周波数の無線サービスを１つの端末で
送受信するような場合に用いられる２つの異なる周波数
帯域で動作するデュアルバンド非可逆回路装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開平２−５５４０６
号公報に開示された発明がある。同一磁気回路中に２つ
のサーキュレータを配置することによって、磁界の強さ
の調整が容易になり、部品点数が減り構造が簡単なサー
キュレータを提供しようとするものである。

【０００３】以下、特開平２−５５４０６号公報に開示
された発明について、図９を参照して具体的に説明す
る。該公報に記載された発明はサーキュレ−タ一体型ハ
イブリッドに関する発明である。このサーキュレ−タ一
体型ハイブリッドは、図９に示すように、ハイブリッド
の入力側または出力側のインピ−ダンス整合のための２
つのサーキュレータをハイブリッドと一体的にもつサー
キュレータ一体型ハイブリッドにおいて、ハイブリッド
の入力側または出力側の２つのサーキュレータ（４１，
４２）の内部導体（５１，５２）、フェライト（６１，
６２）、接地導体（７１，７２）、磁石（８１，８２）
を鉄などの磁性体（１１０）の上下に２段重ねし、該２
つのサーキュレータ（４１，４２）の磁石（８１，８
２）の着磁の際に、同一方向の磁界による同時着磁を可
能とすることを特徴としている。

【０００４】この場合、２個のサーキュレータの磁石の
着磁を同一磁界で同時に行える為、それぞれの磁界の強
さの調整が容易となる効果の他に、サーキュレータ一体
型ハイブリッドの構成部品点数が減り、構造が簡単とな
る効果が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のデュアルサーキュレータの場合、２つの非可逆回路装
置を並列接続するとインピーダンスの不整合によって挿
入損失が劣化するという問題があった。

【０００６】また近年の通信システムでは回線容量を多
く確保するために通過帯域幅が広くなる傾向があるが、
従来の非可逆回路装置では帯域幅が狭いため、これらシ
ステムに適用できないという問題があった。

【０００７】また２倍、３倍での高調波を抑制するには
大きな減衰量が必要になるが、従来構成の場合、スプリ
アス帯域で大きな減衰量を確保することは困難であると
いう問題があった。また形状面では小型で低背化が、生
産性の観点からは簡単な構造が求められている。本発明
の目的は、かかる問題点を鑑みて行われ、２つの非可逆
回路装置を並列接続しても挿入損失の劣化を生じること
なく、帯域幅が広く、小型、低背で構造が簡単なデュア
ルバンド非可逆回路装置を提供することにある。

【０００８】また、従来２つの周波数帯に対応させるア
ンテナ共用器として図１０に示すような構成が考えられ
ていたが、ダイプレクサー２０１、スイッチ２０２，２
０３、ＬＰＦ２０４，２０６、ＢＰＦ２０５，２０７な
どのそれぞれの挿入損失が加算されるため、送受信信号
の損失によって、送信パワーが不足したり受信感度が劣
化するという問題があった。さらにスイッチ切り替え時
には電力を消費するためにバッテリーの寿命が短くなる
という問題があった。本発明の他の目的はかかる問題点
を鑑みて行われ、挿入損失が小さく、電力消費のないア
ンテナ共用器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、１つの
筐体中に、少なくともフェライト板と、中心導体と、磁
石と、接地導体とからなる２つの非可逆回路素子を有し
ており、該２つの非可逆回路素子は、１つの磁気回路中
で、各々異なった周波数帯域で動作するものであって、
前記２つの非可逆回路装置のうち、該周波数帯が低周波
側で動作する一方の前記非可逆回路素子が集中定数型で
構成され、高周波側で動作する他方の前記非可逆回路素
子が分布定数型で構成されていることを特徴とするデュ
アルバンド非可逆回路装置が得られる。

【００１０】さらに、本発明によれば、前記少なくとも
１つの非可逆回路素子が、各々の入出力端子にインダク
タ及びコンデンサからなる一次チェビシェフ回路が直列
に接続され、広帯域化されていることを特徴とするデュ
アルバンド非可逆回路装置が得られる。

【００１１】さらに、本発明によれば、前記２つの非可
逆回路素子の各々１つの端子が、インピーダンス整合の
ための回路を介して並列接続されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のデュアルバンド非可逆回
路素子が得られる。

【００１２】さらに、本発明によれば、前記２つの非可
逆回路装置が並列に接続された端子にアンテナが接続さ
れ、第１の周波数帯に対応する前記非可逆回路装置の２
つの端子には、第１の周波数に対応する送信装置と受信
装置が接続され、第２の周波数帯に対応する前記非可逆
回路装置の２つの端子には、第２の周波数に対応する送
信装置と受信装置が接続されていることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載のデュアルバンド非可逆回路装
置が得られる。

【００１３】さらに、本発明によれば、前記非可逆回路
装置は、サーキュレータ又はアイソレータであることを
特徴とするデュアルバンド非可逆回路装置が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１にＰＤＣ／８００Ｍ
Ｈｚ帯とＰＨＳ／１．９ＧＨｚ帯の２つの周波数帯に対
応したデュアルバンドサーキュレータの構造を示す。８
００ＭＨｚ帯サーキュレータ素子１の構造はフェライト
円板２に網目状をした中心導体３が貼り合わされて構成
されている。ＰＤＣ／８００ＭＨｚ帯は受信帯域で８１
０〜８３０ＭＨｚ、送信帯域で９４０〜９６０ＭＨｚの
周波数帯を使用しており、送受信帯全域をカバーするた
めには８１０〜９６０ＭＨｚの帯域に対応させる必要が
ある。

【００１５】サーキュレータの通過帯域幅は通常８０Ｍ
Ｈｚ程度であるが、図２に示すようにサーキュレータ１
の３つの入出力端子４，５，６にコイル７、コンデンサ
８を直列に接続することによって、チェビシェフ特性の
広帯域化を図ることによってＰＤＣ／８００ＭＨｚに必
要な帯域幅１５０ＭＨｚを確保することができる。コイ
ル７、コンデンサ８は実装基板２５上に実装される。

【００１６】次に１．９ＧＨｚ帯用のサーキュレータ素
子９は図３に示すようにフェライト円板１０の外周をリ
ング形状の誘電体板１１で囲み、フェライト円板１０上
には中心導体１２が形成され、誘電体板１１上には電極
１３が形成され容量１４を得る。このような構成の場
合、中心導体１２と容量１４によって等価的にローパス
フィルタが構成されるために、通過帯域の２倍、３倍の
周波数帯で減衰量が大きくなり、高調波を抑制すること
ができる。また構造が単純なために製造工程が簡略化で
きるというメリットがある。

【００１７】これら８００ＭＨｚ帯用サーキュレータ素
子１と１．９ＧＨｚ帯用サーキュレータ素子９は対向す
る両面に導体膜が形成された一枚の接地用基板１５を挟
み込むようにして、違いに対向するように配置される。
スペーサ２４はサーキュレータ素子１及び９の高さ寸法
を揃えるためのものである。２つのサーキュレータ素子
１及び９はピン３０によって入出力端子に接続されてい
る。

【００１８】サーキュレータ素子は周波数が高くなるほ
ど径方向の寸法が小さくなり、分布定数型で８００ＭＨ
ｚ帯と１．９ＧＨｚ帯を構成した場合、１．９ＧＨｚ帯
の方が径方向が小さくなるが、集中定数型は分布定数型
に比べ径方向を小さくできるため、８００ＭＨｚ帯を集
中定数で、１．９ＧＨｚ帯を分布定数型で構成すること
で、２つのサーキュレータ素子の径寸法をほぼ同じにす
ることができ、２つのサーキュレータ素子を重ね合わせ
るのに適した構造となる。また分布定数型は構造上薄型
であるため、集中定数型を２つ重ね合わせた場合に比べ
低背化が可能である。

【００１９】さらに８００ＭＨｚ帯用サーキュレータ１
と１．９ＧＨｚ帯用サーキュレータ９それぞれの端子
６，１６は、図４に示されるように、コイル１９、コン
デンサ２０等からなるインピーダンス整合回路を介して
並列接続されコモン端子２１に接続されている。コイル
１９及びコンデンサ２０は実装基板２５上に実装され
る。コイル１９、コンデンサ２０の定数を自由に選ぶこ
とによって、インピーダンス整合の調整を容易に行うこ
とができる。

【００２０】フェライト円板２，１０の両側に所望の磁
界が得られるように所定の間隔を置いて２つの永久磁石
２２が配置され、ヨークを兼ねた金属ケース２３によっ
て全体を覆われている。

【００２１】尚、上記した実施の形態では２つの永久磁
石２２に２つのサーキュレータ素子１，９が挟み込まれ
るようにして形成されているが、図６に示すように、１
つの永久磁石２９が２つのサーキュレータ素子１，９に
挟み込まれるように配置されても良い。

【００２２】コモン端子２１から入力されたＲＦ信号は
端子１７及び端子２７に出力される。また端子２６及び
端子１８から入力されたＲＦ信号はコモン端子２１に出
力される。また磁界の方向を逆にすることによって、コ
モン端子２１から入力されたＲＦ信号は端子２６及び端
子１８に出力される。また端子１７及び端子２７から入
力されたＲＦ信号はコモン端子２１に出力することもで
きる。

【００２３】具体的例として、８００ＭＨｚ帯用サーキ
ュレータのフェライト径φ４ｍｍ、４πＭｓ＝７６０Ｇ
ａｕｓｓ、中心導体幅ｄ＝１ｍｍ、Ｃ１＝１２ｐＦ、広
帯域化用コイルＬｓ＝１０ｎＨ、広帯域化用コンデンサ
Ｃｓ＝１．５ｐＦである。また、１．９ＧＨｚ帯用サー
キュレータはフェライト径φ３．５ｍｍ、４πＭｓ＝５
５０Ｇａｕｓｓ、中心導体幅ｄ２＝０．５ｍｍである。
図７（ａ）には本発明によるデュアルサーキュレータの
８００ＭＨｚ帯での周波数特性を、図７（ｂ）には１．
９ＧＨｚ帯での周波数特性をそれぞれ示す。

【００２４】図８に上記した構成のデュアルバンドサー
キュレータのＰＤＣ／８００ＭＨｚに対応した送受信装
置及びＰＨＳ／１．９ＧＨｚに対応した送受信装置への
適用例を示す。上記した本発明の一実施の形態で述べた
デュアルバンドサーキュレータのコモン端子２１にアン
テナを接続し、端子２６及び端子２７には、それぞれＰ
ＤＣ／８００ＭＨｚに対応した８００ＭＨｚ送信装置３
１及び８００ＭＨｚ受信装置３４が接続されている。さ
らに端子１７及び端子１８には、それぞれＰＨＳ／１．
９ＧＨｚに対応した１．９ＧＨｚ受信装置３３及び１．
９ＧＨｚ送信装置３２が接続されている。上記した本発
明の一実施の形態で述べたとおりデュアルサーキュレー
タのマイクロ波信号の流れから、このように２つの周波
数帯に対応した送受信装置３１，３２，３３，３４を１
つのアンテナ３５で共用することが可能になり、従来の
スイッチ切り替えによる場合に比べ、挿入損失が小さ
く、電力の消費のないデュアルバンドアンテナ共用器を
実現することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、一次
チェビシェフ回路を付加することによって広帯域なシス
テムにも対応でき、分布定数型の非可逆回路素子を用い
ることで高調波の抑制が可能となる。また構造が簡単な
ため低コスト化や生産性を向上することが可能である。
また２つの非可逆回路素子をコイルやコンデンサ等から
なる整合回路を介して並列接続することによって、イン
ピーダンスマッチングの調整を容易に行うことができ
る。

【００２６】さらに本発明による非可逆回路装置を２つ
の周波数に対応したアンテナ共用器として用いることに
よって電力消費のない挿入損失が小さいアンテナ共用器
を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るデュアルバンド非可逆回路装置の
一実施の形態を示す分解斜視図である。

【図２】広帯域化のための回路構成を示す図である。

【図３】分布定数型非可逆回路素子の構造を示す図であ
る。

【図４】本発明に係るデュアルバンド非可逆回路装置の
回路構成を示す図である。

【図５】本発明に係るデュアルバンド非可逆回路装置の
構成を示す断面図である。

【図６】本発明に係るデュアルバンド非可逆回路装置を
示す他の実施の形態を示す断面図である。

【図７】（ａ）は、本発明によるデュアルサーキュレー
タの８００ＭＨｚ帯での周波数特性を示す図であり、
（ｂ）は本発明によるデュアルサーキュレータの１．９
ＧＨｚ帯での周波数特性を示す図である。

【図８】本発明に係るデュアルバンドサーキュレータの
ＰＤＣ／８００ＭＨｚに対応した送受信装置及びＰＨＳ
／１．９ＧＨｚに対応した送受信装置への適用例を示す
図である。

【図９】従来のサーキュレータ一体型ハイブリッドの構
成を示す図である。

【図１０】従来のデュアルバンドＲＦ構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ８００ＭＨｚ帯サーキュレータ素子 ２ フェライト円板 ３ 中心導体 ４，５，６ 入出力端子 ７ コイル ８ コンデンサ ９ １．９ＧＨｚ帯用サーキュレータ素子 １０ フェライト円板 １１ 誘電体板 １２ 中心導体 １３ 電極 １４ 容量 １５ 接地用基板 １６，１７，１８，２６，２７ 端子 １９ コイル ２０ コンデンサ ２１ コモン端子 ２２，２９ 磁石 ２３ 金属ケース ２４ スペーサ ２５ 実装基板 ３０ ピン ３１ ８００ＭＨｚ送信装置 ３２ １．９ＧＨｚ送信装置 ３３ １．９ＧＨｚ受信装置 ３４ ８００ＭＨｚ受信装置 ３５ アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 淳 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 小野 典彦 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 ▲吉▼田 栄▲吉▼ 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 高師 健二 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J006 LA02 LA05 LA25 PB00 5J013 EA01 FA01 FA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの筐体中に、少なくともフェライト
   板と、中心導体と、磁石と、接地導体とからなる第１及
   び第２の非可逆回路素子を有し、該各非可逆回路素子
   は、１つの磁気回路中で、各々異なった周波数帯域で動
   作するものであって、前記第１の非可逆回路素子は、該
   周波数帯が低周波側で動作する集中定数型で構成され、
   前記第２の非可逆回路素子は、該周波数帯が高周波側で
   動作する分布定数型で構成されていることを特徴とする
   デュアルバンド非可逆回路装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び前記第２の非可逆回路素子
   の少なくとも１つの非可逆回路素子に、各々の入出力端
   子にインダクタ及びコンデンサからなる一次チェビシェ
   フ回路が接続され、広帯域化されていることを特徴とす
   る請求項１記載のデュアルバンド非可逆回路装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び前記第２の非可逆回路素子
   は、互いに、インピーダンス整合のためのインピーダン
   ス整合回路を介して並列接続されていることを特徴とす
   る請求項１記載のデュアルバンド非可逆回路素子。
4. 【請求項４】 前記インピーダンス整合回路に設けら
   れ、かつ、前記第１及び第２の非可逆回路素子に共通接
   続されている共通端子にアンテナが接続され、第１の周
   波数帯に対応する前記各非可逆回路装置の端子には、第
   １の周波数に対応する送信装置と受信装置が接続され、
   第２の周波数帯に対応する前記各非可逆回路装置の端子
   には、第２の周波数に対応する送信装置と受信装置が接
   続されていることを特徴とする請求項３記載のデュアル
   バンド非可逆回路装置。
5. 【請求項５】 前記各非可逆回路装置はサーキュレータ
   であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つ
   に記載のデュアルバンド非可逆回路装置。
6. 【請求項６】 前記各非可逆回路装置はアイソレータで
   あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに
   記載のデュアルバンド非可逆回路装置。
7. 【請求項７】 前記第１及び前記第２の非可逆回路装置
   のいずれか一方がアイソレータであり、他方がサーキュ
   レータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   か一つに記載のデュアルバンド非可逆回路装置。