JP2000349656A - 送信装置及びそれを用いた移動体通信装置 - Google Patents

送信装置及びそれを用いた移動体通信装置

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JP2000349656A
JP2000349656A JP11155680A JP15568099A JP2000349656A JP 2000349656 A JP2000349656 A JP 2000349656A JP 11155680 A JP11155680 A JP 11155680A JP 15568099 A JP15568099 A JP 15568099A JP 2000349656 A JP2000349656 A JP 2000349656A
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port
control
output port
capacitor
diode
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JP11155680A
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Toshifumi Oida
敏文 笈田
Norio Nakajima
規巨 中島
Masaki Kimura
正樹 木村
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 挿入損失を抑えるとともに小型化が可能な送
信装置及びそれを用いた移動体通信装置を提供する。 【解決手段】 送信装置10は、入力ポートPi、出力
ポートPo、制御ポートPc、出力ポートPoに接続さ
れたアンテナANTからの反射波を検出する検出手段1
1、反射波を制御信号に変換する変換手段12、及び変
換手段12からの制御信号に応じて出力ポートPo側の
インピーダンスを制御する制御手段13を備える。そし
て、検出手段11と出力ポートPoとの間に変換手段1
2及び制御手段13が接続され、検出手段11が制御手
段13の前段(高出力増幅器LNA側)に接続された構
成となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信装置及びそれ
を用いた移動体通信装置に関し、特に、アンテナと送信
部の高出力増幅器とのインピーダンス整合を可能にする
送信装置及びそれを用いた移動体通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、携帯電話、自動車電話等に採用
される移動体通信装置は、送信部と受信部とを1つのア
ンテナの分岐部で共用するように構成される。
【0003】図9は、従来の移動体通信装置の送信部を
示すブロック図である。図9に示すように送信部Rx
は、高出力増幅器51、方向性結合器52及びアイソレ
ータ53を備える。
【0004】高出力増幅器51の出力電力を一定に保つ
ために高出力増幅器51からの出力電力を方向性結合器
52で約20dB程度に分岐して検出し、自動電力制御
装置54で高出力増幅器51の出力電力を制御する。ま
た、方向性結合器52の後段側に配設されたアイソレー
タ53は、アンテナ55からの反射波を吸収する役目を
担う。それに伴い、アンテナからの反射波による高出力
増幅器51が損傷や相互変調の発生を防止できるととも
に、アンテナ55のインピーダンスの変動による消費電
力の増大を抑制できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の移動体通信装置の送信部においては、アンテナと高出
力増幅器との間に、アンテナからの反射波を吸収するア
イソレータを配置した回路構成となるため、アイソレー
タにおいて挿入損失が大きくなるといった問題があっ
た。
【0006】また、アイソレータの回路基板上での実装
面積が増大することにより、移動体通信装置の送信部の
小型化、軽量化及び低コスト化が困難であるといった問
題もあった。
【0007】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、挿入損失を抑えるとともに小
型化が可能な送信装置及びそれを用いた移動体通信装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明の送信装置は、入力ポートと、出力ポート
と、制御ポートと、前記出力ポートに接続されたアンテ
ナからの反射波を検出する検出手段と、前記反射波を制
御信号に変換する変換手段と、該変換手段からの制御信
号に応じて前記出力ポート側のインピーダンスを制御す
る制御手段とを備えることを特徴とする。
【0009】また、前記検出手段が、第1乃至第4のポ
ート、並びに主線路及び副線路を有する方向性結合器で
構成され、前記変換手段が、第1及び第2のポート、ダ
イオード、コンデンサ、並びに抵抗で構成され、前記制
御手段が、第1及び第2のポート、ダイオード、インダ
クタ、並びにコンデンサで構成されることを特徴とす
る。
【0010】また、前記検出手段が、方向性結合器の主
線路とコンデンサとからなる低域通過フィルタを備える
とともに、前記制御手段の後段に配置されることを特徴
とする。
【0011】また、誘電体層を積層してなる積層体を備
え、かつ前記方向性結合器の主線路及び副線路、並びに
前記インダクタを前記積層体の内部に設けたストリップ
ライン電極で形成し、前記ダイオード、前記コンデンサ
及び前記抵抗を前記積層体に搭載して、前記検出手段、
前記変換手段及び前記制御手段を前記積層体に一体化す
ることを特徴とする。
【0012】本発明の移動体通信装置は、上記の送信装
置を用いることを特徴とする。
【0013】本発明の送信装置によれば、入力ポート
と、出力ポートと、出力ポートに接続されたアンテナか
らの反射波を検出する検出手段と、前記反射波を制御信
号に変換する変換手段と、変換手段からの制御信号に応
じて出力ポート側のインピーダンスを制御する制御手段
とを備えるため、常に、入力ポート側のインピーダンス
と出力ポート側のインピーダンスとをほぼ一致させるこ
とができる。したがって、出力ポート側から入力ポート
側への反射波を防ぐことができる。
【0014】本発明の移動体通信装置によれば、出力ポ
ート側から入力ポート側への反射波を防ぐことができる
送信装置を用いているため、移動体通信装置の送信部に
おいてアイソレータを省くことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図1は、本発明に係る送信装置の第1
の実施例の回路図である。送信装置10は、入力ポート
Pi、出力ポートPo、制御ポートPc、出力ポートP
oに接続されたアンテナANTからの反射波を検出する
検出手段11、反射波を制御信号に変換する変換手段1
2、及び変換手段12からの制御信号に応じて出力ポー
トPo側のインピーダンスを制御する制御手段13を備
える。
【0016】検出手段11は、第1〜第4のポートP1
1〜P14、主線路SL1及び副線路SL2を備えた方
向性結合器COUで構成される。方向性結合器COUの
主線路SL1の両端には第1、第2のポートP11,P
12が、副線路SL2の両端には第3、第4のポートP
13,P14がそれぞれ設けられる。
【0017】変換手段12は、第1及び第2のポートP
21,P22、ダイオードD1、コンデンサC1、抵抗
R1,R2で構成される。第1のポートP21と第2の
ポートP22との間には、ダイオードD1及び抵抗R1
の直列回路が、ダイオードD1のアノードが第1のポー
トP21側になるように接続される。また、ダイオード
D1のカソードと抵抗R1の一端との接続点とグランド
との間にコンデンサC1及び抵抗R2がそれぞれ接続さ
れる。
【0018】制御手段13は、第1及び第2のポートP
31,P32、ダイオードD2、インダクタL1,L
2、コンデンサC21,C22で構成される。第1のポ
ートP31と第2のポートP32との間には、コンデン
サC21が接続される。また、コンデンサC21の第2
のポートP32側とグランドとの間に、直列接続された
コンデンサC22及びインダクタL1とダイオードD2
とからなる並列回路とインダクタL2とが直列に接続さ
れる。
【0019】そして、検出手段11の第1のポートP1
1が入力ポートPiに、第2のポートP12が出力ポー
トPoに、第3のポートが制御ポートPcにそれぞれ接
続される。また、検出手段11の第4のポートP14と
変換手段12の第1のポートP21とが接続され、変換
手段12の第2のポートP22と制御手段13の第1の
ポートP31とが接続される。
【0020】さらに、制御手段13の第2のポートP3
2と検出手段11の第2のポートP12とが接続され
る。すなわち、検出手段11と出力ポートPoとの間に
変換手段12及び制御手段13が接続され、検出手段1
1が制御手段13の前段(高出力増幅器LNA側)に接
続された構成となる。
【0021】なお、制御ポートPcには、高出力増幅器
PAの出力電力を制御する自動電力制御装置APCが接
続される。
【0022】図2は、図1の送信装置の一部分解透視斜
視図である。送信装置10は、複数の誘電体層(図示せ
ず)を積層してなる積層体14を備える。積層体14の
上面には、変換手段12のダイオードD1、コンデンサ
C1、抵抗R1,R2、及び制御手段13のダイオード
D2、コンデンサC21,C22がそれぞれ搭載され
る。
【0023】また、積層体14の側面から下面に架け
て、外部端子T1〜T7が設けられる。そのうち、外部
端子T1,T5,T2が送信装置10の入力、出力及び
制御ポートPi,Po,Pc(図1)、外部端子T3,
T4,T6,T7がグランド端子となる。
【0024】図3(a)〜図3(h)は、図2の送信装
置の積層体を構成する各誘電体層の上面図及び下面図で
ある。積層体14は例えば、850℃〜1000℃の温
度で焼成可能な酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリ
カを主成分とする低温焼成セラミックスからなる第1〜
第7の誘電体層14a〜14gを順次積層し、焼成する
ことによって形成される。
【0025】第1の誘電体層14aの上面には変換手段
12のダイオードD1、コンデンサC1、抵抗R1,R
2、及び制御手段13のダイオードD2、コンデンサC
21,C22をそれぞれ実装するためのランドLaが形
成される。また、第2の誘電体層14bの上面には配線
パターンLpが形成される。
【0026】さらに、第3、第4及び第6の誘電体層1
4c,14d,14fの上面にはストリップライン電極
ST1,ST2、ストリップライン電極ST3,ST
4、ストリップライン電極ST5,ST6がそれぞれ形
成される。また、第5、第7の誘電体層14e,14g
の上面にはグランド電極Gp1,Gp2がそれぞれ形成
される。
【0027】さらに、第7の誘電体層の下面(図3
(h)中において、14guと符号を付す)には外部端
子T1〜T7が形成される。さらに、第1〜第6の誘電
体層14a〜14fには、各誘電体層14a〜14fを
貫通するようにビアホール電極Vhが形成される。
【0028】そして、第6の誘電体層14f上のストリ
ップライン電極ST5,ST6で検出手段11の方向性
結合器COUの主線路SL1、副線路SL2をそれぞれ
形成する。また、第3及び第4の誘電体層14c,14
d上のストリップライン電極ST1,ST3、ストリッ
プライン電極ST2,ST4を第3の誘電体層14cを
貫通するビアホール電極Vhで接続して制御手段13の
インダクタL1,L2をそれぞれ形成する。
【0029】さらに、検出手段11、変換手段12、制
御手段13を構成する各素子は、積層体14の内部で配
線パターンLpやビアホール電極Vhによりそれぞれ接
続される。
【0030】図4は、本発明に係る送信装置の第2の実
施例の回路図である。送信装置20は、第1の実施例の
送信装置10(図1)と比較して、検出手段11、変換
手段12、制御手段13の接続関係が異なる。
【0031】検出手段11の第1のポートP11が入力
ポートPiに、第2のポートP12が出力ポートPo
に、第3のポートP13が制御ポートPcにそれぞれ接
続される。また、検出手段11の第4のポートP14と
変換手段12の第1のポートP21とが接続され、変換
手段12の第2のポートP22と制御手段13の第1の
ポートP31とが接続され、制御手段13の第2のポー
トP32と検出手段11の第1のポートP11とが接続
される。
【0032】すなわち、入力ポートPiと検出手段11
との間に変換手段12及び制御手段13が接続され、検
出手段11の前段(高出力増幅器PA側)に制御手段1
3が接続された構成となる。
【0033】なお、検出手段11の第4のポートP14
には、第1の実施例の送信装置11と同様に、高出力増
幅器PAの出力電力を制御する自動電力制御装置APC
が接続される。
【0034】図5は、図1の送信装置を構成する変換手
段の変形例である。変換手段12aは、図1の送信装置
10を構成する変換手段12と比較して、ダイオードD
11のアノードとグランドとの間に、アノードがグラン
ド側になるように接続されたダイオードD12を備え
る、すなわち反射波に対する感度を2倍にする点で異な
る。
【0035】図6は、図1の送信装置を構成する制御手
段の変形例である。図6(a)の制御手段13aは、図
1の送信装置10を構成する制御手段13と比較して、
コンデンサC22に直列接続していたインダクタL1
を、ダイオードD2のカソード側に接続する点で異な
る。
【0036】図6(b)の制御手段13bは、図1の送
信装置10を構成する制御手段13と比較して、コンデ
ンサC22に直列接続されていたインダクタL1、直列
接続されたコンデンサC22及びインダクタL1と第2
のダイオードD2とからなる並列回路とグランドとの間
に接続されていたインダクタL2を取り除く点で異な
る。
【0037】図6(c)の制御手段13cは、図1の送
信装置10を構成する制御手段13と比較して、ダイオ
ードD2のカソード側にコンデンサC23を接続すると
ともに、コンデンサC22に直列接続されていたインダ
クタL1を取り除き、そのインダクタL1をダイオード
D2とコンデンサC23との間に接続する点で異なる。
【0038】ここで、制御回路13〜13cの動作を比
較する。まず、図1の制御回路13の場合には、ダイオ
ードD2のオフ時にはインダクタ成分が大きくなり、オ
ン時にはインダクタ成分が小さくなる。また、図6
(a)の制御回路13aの場合には、ダイオードD2の
オフ時にはインダクタ成分が小さくなり、オン時にはイ
ンダクタ成分が大きくなる。
【0039】さらに、図6(b)の制御回路13bの場
合には、ダイオードD2のオフ時にはキャパシタンス成
分となり、オン時にはインダクタ成分となる。また、図
6(c)の制御回路13cの場合には、ダイオードD2
のオフ時にはキャパシタンス成分が小さくなり、オン時
にはキャパシタンス成分が大きくなる。
【0040】上述の第1及び第2の実施例の送信装置に
よれば、入力ポートと、出力ポートと、制御ポートと、
出力ポートに接続されたアンテナからの反射波を検出す
る検出手段と、反射波を制御信号に変換する変換手段
と、変換手段からの制御信号に応じて出力ポート側のイ
ンピーダンスを制御する制御手段とを備えるため、常
に、入力ポート側のインピーダンスと出力ポート側のイ
ンピーダンスとをほぼ一致させることができる。したが
って、従来のようにアイソレータを用いなくとも、出力
ポート側から入力ポート側への反射波を防ぐことができ
るため、挿入損失が小さい送信特性に優れた送信装置を
得ることができる。
【0041】また、方向性結合器、ダイオード、インダ
クタ、コンデンサ及び抵抗で送信装置の検出手段、変換
手段及び制御手段を構成し、アイソレータを用いないた
め、小型化、軽量化及び低コスト化を達成できる送信装
置を得ることができる。
【0042】さらに、送信装置の検出手段を構成する方
向性結合器の主線路及び副線路、並びに送信装置の制御
手段を構成するインダクタを複数の誘電体層を積層して
なる積層体の内部に設けたストリップライン電極で形成
し、送信装置の検出手段、変換手段及び制御手段を構成
するダイオード、コンデンサ及び抵抗を積層体に搭載し
て、送信装置の検出手段、変換手段及び制御手段を積層
体に一体化するため、送信装置の検出手段、変換手段及
び制御手段の各配線を積層体の内部あるいは表面に設け
ることができる。したがって、各配線での損失を低減で
きるため、さらに良好な送信特性を有する送信装置を得
ることができる。
【0043】図5の変形例のように変換手段を構成する
ことにより、反射波に対する感度を2倍にすれば、制御
手段へ送る制御信号を2倍にすることができるため、反
射波が小さくても、制御手段で出力ポート側のインピー
ダンスを制御することができる。すなわち、段数を増や
すにしたがって、反射波に対する感度を上げることがで
きるため、より微少の反射波に対応することができる。
【0044】さらに、制御手段において、インダクタス
成分及びキャパシタンス成分のうち、制御すべき成分に
あった回路を実施例(図1)あるいは変形例(図6
(a)〜図6(c))から選択すれば的確に出力ポート
側のインピーダンスを制御することができる。
【0045】図7は、本発明に係る送信装置の第3の実
施例の回路図である。送信装置30は、第2の実施例の
送信装置20(図4)と比較して、検出手段31が方向
性結合器COUとπ型の低域通過フィルタLPFとを備
える点で異なる。
【0046】低域通過フィルタLPFは、方向性結合器
COUの主線路SL1及び第3のコンデンサC31から
なる並列回路の両端とグランドとの間に第3のコンデン
サC32,C33がそれぞれ接続され、π型を構成して
いる。
【0047】すなわち、入力ポートPiと低域通過フィ
ルタLPFを備える検出手段31との間に変換手段12
及び制御手段13が接続され、検出手段31が制御手段
13の後段(アンテナANT側)に接続された構成とな
る。
【0048】上述の第3の実施例の送信装置によれば、
検出手段が方向性結合器の主線路とコンデンサとからな
る低域通過フィルタを備えるとともに、制御手段の後段
に配置されるため、制御手段を構成するダイオードのオ
ン時に発生する歪みである送信部の高調波スプリアス
を、検出手段の低域通過フィルタで除去することが可能
になる。したがって、送信特性にさらに優れた送信装置
を得ることができる。
【0049】図8は、本発明に係る移動体通信装置の一
実施例のブロック図である。移動体通信装置の1つであ
る携帯電話器40は、アンテナANT、デュプレクサD
UP、及び受信部Rx、送信部Txを備える。
【0050】アンテナANTより受信された受信信号は
デュプレクサDUPを介して受信部Rxの低雑音増幅器
LNA、受信回路41に供給される。同様に、送信回路
42で形成された送信信号は高出力増幅器PA、図1の
送信装置10、デュプレクサDUPを介してアンテナA
NTに供給され、アンテナANTから送信される。
【0051】上述の実施例の携帯電話器によれば、出力
ポート側から入力ポート側への反射波を防ぐことができ
る送信装置を用いているため、高出力増幅器のインピー
ダンスとアンテナのインピーダンスとを整合することが
でき、その結果、携帯電話器の送信部においてアイソレ
ータを省くことができる。したがって、携帯電話器の小
型化を実現できる。
【0052】なお、上述の第1の実施例の送信装置で
は、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分
とする誘電体セラミックスで構成される場合について説
明したが、誘電体層としてはこれらの材料に限定される
ものではなく、酸化マグネシウムを主成分とする誘電率
が10〜20程度の誘電体セラミックス、酸化ビスマス
を主成分とする誘電率が110〜130程度の誘電体セ
ラミックス等でも同様の効果が得られる。
【0053】
【発明の効果】請求項1の送信装置によれば、入力ポー
トと、出力ポートと、制御ポートと、出力ポートに接続
されたアンテナからの反射波を検出する検出手段と、反
射波を制御信号に変換する変換手段と、変換手段からの
制御信号に応じて出力ポート側のインピーダンスを制御
する制御手段とを備えるため、常に、入力ポート側のイ
ンピーダンスと出力ポート側のインピーダンスとをほぼ
一致させることができる。したがって、従来のようにア
イソレータを用いなくとも、出力ポート側から入力ポー
ト側への反射波を防ぐことができるため、挿入損失が小
さい送信特性に優れた送信装置を得ることができる。
【0054】請求項2の送信装置によれば、方向性結合
器、ダイオード、インダクタ、コンデンサ及び抵抗で送
信装置の検出手段、変換手段及び制御手段を構成し、ア
イソレータを用いないため、小型化、軽量化及び低コス
ト化を達成できる送信装置を得ることができる。
【0055】請求項3の送信装置によれば、検出手段
が、方向性結合器の主線路とコンデンサとからなる低域
通過フィルタを備えるとともに、制御手段の後段に配置
されるため、制御手段を構成するダイオードのオン時に
発生する歪みである送信部の高調波スプリアスを、検出
手段の低域通過フィルタで除去することが可能になる。
したがって、送信特性にさらに優れた送信装置を得るこ
とができる。
【0056】請求項4の送信装置によれば、送信装置の
検出手段を構成する方向性結合器の主線路及び副線路、
並びに送信装置の制御手段を構成するインダクタを複数
の誘電体層を積層してなる積層体の内部に設けたストリ
ップライン電極で形成し、送信装置の検出手段、変換手
段及び制御手段を構成するダイオード、コンデンサ及び
抵抗を積層体に搭載して、送信装置の検出手段、変換手
段及び制御手段を積層体に一体化するため、送信装置の
検出手段、変換手段及び制御手段の各配線を積層体の内
部あるいは表面に設けることができる。したがって、各
配線での損失を低減できるため、さらに良好な送信特性
を有する送信装置を得ることができる。
【0057】請求項5の移動体通信装置によれば、出力
ポート側から入力ポート側への反射波を防ぐことができ
る送信装置を用いているため、高出力増幅器のインピー
ダンスとアンテナのインピーダンスとを整合することが
でき、その結果、移動体通信装置の送信部においてアイ
ソレータを省くことができる。したがって、移動体通信
装置の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の送信装置に係る第1の実施例の回路図
である。
【図2】図1の送信装置の一部分解透視斜視図である。
【図3】図1の送信装置の積層体を構成する(a)第1
の誘電体層〜(g)第7の誘電体層の上面図及び(h)
第7の誘電体層の下面図である。
【図4】本発明の送信装置に係る第2の実施例の回路図
である。
【図5】図1及び図4の送信装置が備える変換手段の変
形例の回路図である。
【図6】図1及び図4の送信装置が備える制御手段の変
形例の回路図である。
【図7】本発明の送信装置に係る第3の実施例の回路図
である。
【図8】本発明の移動体通信装置に係る一実施例のブロ
ック図である。
【図9】従来の送信装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
10,20,30 送信装置 11,31 検出手段 12,12a 変換手段 13,13a〜13c 制御手段 14 積層体 14a〜14g 誘電体層 COU 方向性結合器 C1,C21,C22,C23 コンデンサ D1,D11,D12,D2 ダイオード L1,L2 インダクタ Pi 入力ポート Po 出力ポート Pc 制御ポート R1,R2 抵抗 SL1 主線路 SL2 副線路 ST1〜ST6 ストリップライン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K060 BB00 CC04 DD04 HH11 JJ03 JJ04 JJ06 JJ16 JJ21 LL07 LL28

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力ポートと、出力ポートと、制御ポー
    トと、前記出力ポートに接続されたアンテナからの反射
    波を検出する検出手段と、前記反射波を制御信号に変換
    する変換手段と、該変換手段からの制御信号に応じて前
    記出力ポート側のインピーダンスを制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする送信装置。
  2. 【請求項2】 前記検出手段が、第1乃至第4のポー
    ト、並びに主線路及び副線路を有する方向性結合器で構
    成され、前記変換手段が、第1及び第2のポート、ダイ
    オード、コンデンサ、並びに抵抗で構成され、前記制御
    手段が、第1及び第2のポート、ダイオード、インダク
    タ、並びにコンデンサで構成されることを特徴とする請
    求項1に記載の送信装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段が、方向性結合器の主線路
    とコンデンサとからなる低域通過フィルタを備えるとと
    もに、前記制御手段の後段に配置されることを特徴とす
    る請求項2に記載の送信装置。
  4. 【請求項4】 誘電体層を積層してなる積層体を備え、
    かつ前記方向性結合器の主線路及び副線路、並びに前記
    インダクタを前記積層体の内部に設けたストリップライ
    ン電極で形成し、前記ダイオード、前記コンデンサ及び
    前記抵抗を前記積層体に搭載して、前記検出手段、前記
    変換手段及び前記制御手段を前記積層体に一体化するこ
    とを特徴とする請求項2あるいは請求項3のいずれかに
    記載の送信装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    の送信装置を用いたことを特徴とする移動体通信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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