JP2002252567A - 周波数分波回路、およびマルチバンドアンテナスイッチ積層モジュール複合部品 - Google Patents
周波数分波回路、およびマルチバンドアンテナスイッチ積層モジュール複合部品Info
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Abstract
回路において、特に高周波側の通過帯域が広帯域で、低
損失の周波数分波回路を提供する。また、2つ以上の異
なった周波数の信号を分波、切り換えするマルチバンド
アンテナスイッチモジュール複合部品を提供する。 【解決手段】 低周波側フィルタが、共通端子P1に電
気的に接続された伝送線路L1と、伝送線路L1と低周
波側の端子P2との間に電気的に接続された伝送線路L
2と、伝送線路L1と伝送線路L2の接点とグランドの
間に電気的に接続された、伝送線路L3と容量C1とか
らなる直列共振回路より構成され、高周波側フィルタ
が、共通端子P1に電気的に接続された、容量C2と伝
送線路L4とからなる並列共振回路と、前記並列共振回
路と高周波側の端子P3との間に電気的に接続された容
量C3と、前記並列共振回路と容量C3の接点とグラン
ドとの間に電気的に接続された伝送線路L5より構成さ
れる。
Description
およびそれらに好適なマルチバンドアンテナスイッチ積
層モジュール複合部品に関し、特に2つ以上の異なる周
波数の信号を1つのアンテナを共用して送受信するもの
に関する。
で盛んなEGSM900(Extended Global System for Mobile
Communications 900)方式およびDCS(Digital Cellular
System)方式、米国で盛んなPCS(Personal Communicatio
n Service)方式、日本で採用されているPDC(Personal D
igital Cellular )方式などの様々なシステムがある
が、昨今の携帯電話の急激な普及に伴い、特に先進国の
主要な大都市部においては各システムに割り当てられた
周波数帯域ではシステム利用者を賄いきれず、接続が困
難であったり、通話途中で接続が切断するなどの問題が
生じている。そこで、利用者が複数のシステムを利用で
きるようにして、実質的に利用可能な周波数の増加を図
り、さらにサービス区域の拡充や各システムの通信イン
フラを有効活用することが提唱されている。
場合には、各システムに対応した携帯通信機を必要な分
だけ持つか、あるいは複数のシステムで通信できる小型
軽量の携帯通信機を持つ必要がある。後者の場合、1台
の携帯通信機で複数のシステムを利用可能とするには、
システム毎の部品を用いて携帯通信機を構成すればよい
が、信号の送信系においては、例えば希望の送信周波数
の送信信号を通過させるフィルタ、送受信回路を切り換
える高周波スイッチや送受信信号を入放射するアンテ
ナ、また信号の受信系では、前記高周波スイッチを通過
した受信信号の希望の周波数を通過させるフィルタ等の
高周波回路部品が各システム毎に必要となる。このた
め、携帯通信機が高価になるとともに、体積および重量
ともに増加してしまい携帯用としては不適であった。そ
こで複数のシステムに対応した小型軽量の高周波回路部
品が必要になってきた。例えば、EGSMとDCSの2つのシ
ステムに対応した携帯通信機に用いられるデュアルバン
ド対応の高周波スイッチモジュール、あるいはEGSM、DC
S、PCSの3つのシステムに対応した携帯通信機に用いら
れるトリプルバンド対応の高周波スイッチモジュールが
特開平11−225088号公報、特開2000−16
5288号公報にそれぞれ開示されている。また高周波
スイッチモジュールの小型化に関して特開平9−153
840号公報には並列共振器と直列共振器及び移相器を
基板内に内蔵することが開示されている。
テムとしてWCDMA(Wide-band Code Division Multiple A
ccess)方式のサービスが2001年以降開始される予定
であり、データ転送レートの高速化、通信チャネルの多
重化などが期待できるため、急速に普及する事が予想さ
れる。このため現在携帯電話通信システムで大きなウェ
ートを占めている、EGSM、DCS、PCSなどとあわせて、WC
DMAにも対応した携帯無線機が必要となってきた。例え
ばEGSM方式(Tx:880〜915MHz Rx:925〜960MHz)とDCS
方式(Tx:1710〜1785MHz Rx:1805〜1880MHz)、WCDM
A方式(Tx:1920〜1980MHz Rx:2110〜2170MHz)、(T
xは送信、Rxは受信を意味する)の3つのシステムに対
応した高周波スイッチモジュールを構成するには、周波
数分波回路(Diplexer)によりEGSMの周波数の信号とDCS
あるいはWCDMAの周波数の信号を2分波した後に、図5
の高周波スイッチ回路SW1によりEGSMの送受信信号を
切り換え、SW2によりDCSの送受信信号とWCDMAの信号
とを切り換える回路構成が従来の技術より容易に考案さ
れる。しかしながら従来の周波数分波回路では高周波側
の通過帯域幅が300MHz程度であったため、DCS〜WCDMA帯
域の帯域幅460MHz(1710〜2170MHz)のような周波数帯域
をカバーすることは困難であった。例えば、上記特開平
9−153840号公報ではこのような広帯域化による
問題点全く意識しておらず、この回路のままではこの問
題を解決することは出来なかった。本発明では以上のよ
うな問題に鑑み、高周波側の通過帯域が広帯域で、かつ
形状が小型の周波数分波回路、およびこれを用いたマル
チバンドアンテナスイッチ積層モジュール複合部品を提
供することを目的とする。
主旨とする。 (1)周波数の異なる信号を分波する周波数分波回路に
おいて、前記周波数分波回路は、低周波側フィルタと高
周波側フィルタより構成され、共通端子、低周波側の端
子、および高周波側の端子を有し、低周波側フィルタは
前記共通端子に電気的に接続された第1の伝送線路と、
前記第1の伝送線路と低周波側の端子との間に電気的に
接続された第2の伝送線路と、前記第1および第2の伝
送線路の接点とグランドの間に電気的に接続された、第
3の伝送線路と第1の容量とからなる直列共振回路より
構成され、高周波側フィルタは前記共通端子に電気的に
接続された、第2の容量と第4の伝送線路とからなる並
列共振回路と、前記並列共振回路と高周波側の端子との
間に電気的に接続された第3の容量と、前記並列共振回
路と第3の容量の接点とグランドとの間に電気的に接続
された第5の伝送線路より構成されたことを特徴とする
周波数分波回路である。
する伝送線路および容量の一部を積層基板に内蔵したこ
とを特徴とする周波数分波回路である。
波回路と送受信信号を切り換える為のスイッチ回路とを
複合し、アンテナで送受信する2つ以上の異なった周波
数の信号を分波、切り換えするアンテナスイッチ積層モ
ジュール複合部品であって、前記周波数分波回路および
前記スイッチ回路を構成する伝送線路および容量の一部
を積層基板に内蔵し、前記スイッチ回路の一部を構成す
るスイッチ素子を積層基板上に搭載したことを特徴とす
るマルチバンドアンテナスイッチ積層モジュール複合部
品である。
2の関係にある)の信号を分波する周波数分波回路にお
いて、以下本発明の周波数分波回路の作用について説明
する。
路がf2の周波数で共振するため、f2の信号を通過さ
せない。一方、f1の周波数ではマッチングが取れてい
るため、f1の信号を低損失で通過させる。
路がf1の周波数で共振するため、f1の信号を通過さ
せない。一方、f2の周波数ではマッチングが取れてい
るため、f2の信号を低損失で通過させる。
波数においては低インピーダンス、高周波数においては
高インピーダンスとして働くため、f1の信号は共通端
子から低周波側の端子へと通過しやすく、f2の信号は
通過しにくい。
列共振回路を形成し、f2の周波数で共振するようにな
っている。このためf2の信号は共通端子から低周波側
の端子へ通過できない。またP1からP2の経路におい
て、f2より高周波側の信号は前記第1の容量を介して
グランドへ吸収される。このためP1からP2の経路に
おいて、f2より高周波側のノイズを低減できる。
列共振回路を形成し、f1の周波数で共振するようにな
っている。このためf1の信号は共通端子から高周波側
の端子へ通過できない。また、前記第2の容量は大きい
値が望ましい。なぜなら、前記第2の容量が大きい方が
f2の周波数においてより低インピーダンスとなるた
め、f2の信号が共通端子から高周波側の端子へ通過し
やすくなるからである。
の合計の長さは、f2の周波数における電気長がλ/4
に相当するよう調整されている。したがって、共通端子
からみた低周波側の端子のインピーダンスが無限大にな
り、f2の信号が低周波側の端子へ通過できなくなる。
この結果、f2の信号が共通端子から高周波側の端子へ
通過しやすくなる。
周波側の信号は前記第3の容量を通過することができ
ず、前記第5の伝送線路を介してグランドへ吸収され
る。このためP1からP3の経路において、f1より低
周波側のノイズを低減できる。
帯域である周波数分波回路が得られる。
送線路および容量を積層基板に内蔵することにより小型
で安価な周波数分波器が得られる。
信号を切り換える為のスイッチ回路とを複合し、前記周
波数分波回路および前記スイッチ回路を構成する伝送線
路および容量の一部を積層基板に内蔵し、前記スイッチ
回路の一部を構成するスイッチ素子、容量および抵抗を
積層基板上に搭載することにより、アンテナで送受信す
る2つ以上の異なった周波数の信号を分波、切り換えす
るマルチバンドアンテナスイッチ積層モジュール複合部
品が得られる。
路の実施形態について図面を参照して説明する。
2(f1<f2の関係にある)の信号を分波する周波数
分波回路において、本発明に係る周波数分波回路の等価
回路を図1に示す。ここでL1〜L5は伝送線路、C1
〜C3は容量、P1は共通端子、P2は低周波側の端
子、P3は高周波側の端子をそれぞれ示す。
低周波側フィルタ(LPF:ローパスフィルタ)を構成
し、P1とP3の間の回路が高周波側フィルタ(HP
F:ハイパスフィルタ)を構成する。LPFはP1−P
2間に電気的に直列に接続されたL1とL2、およびL
1とL2の接点とグランドとの間に接続された、L3と
C1とからなる直列共振回路から構成される。また、H
PFはP1に接続されたC2とL4とからなる並列共振
回路、前記並列共振回路とP3の間に接続されたC3、
前記並列共振回路とC3の接点とグランドとの間に接続
されたL5より構成される。
ンピーダンス、高周波数においては高インピーダンスと
して働くため、f1の信号はP1からP2へと通過しや
すく、f2の信号は通過しにくい。この結果、P1から
P3の経路において、f2の信号の挿入損失が向上す
る。
の周波数で共振するように伝送線路の長さ、容量の大き
さが調整されている。したがって、P1からP2の経路
においてf2の信号が通過しにくく、P1からP3の経
路におけるf2の信号の挿入損失が向上する。またP1
からP2の経路において、f2より高周波側の信号はC
1を介してグランドへ吸収される。このためP1からP
2の経路において、f2より高周波側のノイズを低減で
きる。
の周波数で共振するように伝送線路の長さ、容量の大き
さが調整されている。したがって、P1からP3の経路
においてf1の信号が通過しにくく、P1からP2の経
路におけるf1の信号の挿入損失が向上する。また、C
2の容量値は大きい方が望ましい。なぜなら、C2の容
量が大きい方がf2の周波数においてより低インピーダ
ンスとなるため、f2の信号がP1からP3へ通過しや
すくなるからである。
における電気長がλ/4に相当するよう調整されてい
る。したがって、P1からみたP2側のインピーダンス
が無限大になり、f2の信号がP1側へ通過できなくな
る。この結果、f2の信号がP1からP3へ通過しやす
くなる。
周波側の信号はC3の容量を通過することができず、L
5の伝送線路を介してグランドへ吸収される。このため
P1からP3の経路において、f1より低周波側のノイ
ズを低減できる。
成することにより、特に高周波側の通過帯域が広帯域で
低損失な周波数分波回路が得られる。また、等価回路中
の伝送線路はインダクタとして働くため、チップインダ
クタを用いることもできるが、伝送線路および容量を積
層基板に内蔵することにより、小型で安価な周波数分波
器が容易に実現できる。
で示される周波数分波回路の特徴について説明する。実
施例として、EGSM帯域とDCS帯域〜WCDMA帯域とを分波す
る周波数分波回路を考える。このとき低周波側の信号f
1はEGSMの帯域(880〜960MHz)であり、高周波側の信
号f2はDCS〜WCDMAの帯域(1710〜2170MHz)である。
成される直列共振回路の共振周波数をf2の周波数に、
C2とL4で構成される並列共振回路の共振周波数をf
1の周波数にそれぞれ調整する。この時、C2の容量、
およびL3の伝送線路長は大きい方が望ましい。C2が
大きい方がP1からP3へのインピーダンスを低減で
き、f2の信号がP1からP3の経路に通過しやすくな
るためである。また、L3が大きい方がP1からP2の
経路におけるf2の減衰極の幅を大きくできるため、P
1からP3の経路におけるf2の信号の通過帯域幅を広
くすることができるためである。
における電気長がλ/4に相当するよう調整される。例
えば、伝送線路のまわりの誘電体の誘電率が8の場合を
考えると、DCS帯域〜WCDMAの帯域の中心周波数
約2GHzをf2として、λ/4=13.2mmとな
る。したがって、L1とL3の長さを約13mm程度に
設定することでP1からみたP2側のインピーダンスが
無限大となり、f2の信号がP1側へ通過できなくな
る。この結果、f2の信号がP1からP3へ通過しやす
くなる。
マッチングはL2、L5、C3の最適化により行う。こ
の場合、f1の周波数においては、P1、P2端子の反
射係数ができるだけゼロ、P3端子の反射係数ができる
だけ1になるようにL2、L5、C3の値を調整する。
またf2の周波数においては、P1、P3端子の反射係
数ができるだけゼロ、P2端子の反射係数ができるだけ
1になるようにL2、L5、C3の値を調整する。
分波回路の特性を図2に示す。比較のため、従来技術の
周波数分波回路(図6に示される等価回路、特開平10
−98348参照)の特性も図中に示した。なお、図6
においてL6〜L8は伝送線路、C4〜C7は容量を示
す。
波回路は広帯域で低損失であり、DCS〜WCDMA帯域(1710
〜2170MHz)における挿入損失も0.2dB以内であるこ
とが確認できる。表1にP1−P3経路におけるDCS帯
域〜WCDMA帯域での挿入損失の比較を示す。表1の()
内の値はリップル値と言い、システム帯域内での挿入損
失の最大変化量を示す指標であり、小さい値が望まれ
る。表1より、本発明の周波数分波回路が挿入損失、リ
ップルともに良好である事が確認できる。
0.2dB、0.3dB、0.4dB以内となる帯域幅を
算出し、表2に示す。本発明の周波数分波回路において
0.2dB以内の帯域幅は500MHzであり、従来の回
路と比較して非常に広帯域であることが確認できる。
構造図を図4に、斜視図を図3に示す。この実施例はシ
ート積層法を用いて構成したチップ状の積層型周波数分
波器の実施例である。まず、セラミックグリーンシート
1〜12を用意する。本実施例では、950℃以下の低
温焼成が可能なセラミック誘電材料を用いた。伝送線
路、容量を形成しやすいように、シートの40〜200
μmの厚みのものを使用した。なお、誘電率は8であ
る。このセラミックグリーンシート1〜12を積層して
図1の等価回路で示される周波数分波器を構成する。
ランド電極33が形成され、そのグランド電極33は外
部端子T4〜T8に接続されるように引き出し部を有す
る。伝送線路13、14、15は等価回路のL1、伝送
線路16、17、18は等価回路のL3、伝送線路1
9、20、21は等価回路のL2、伝送線路22、2
3、24は等価回路のL4、伝送線路25、26、27
は等価回路のL5をそれぞれ形成している。また、電極
28とグランド電極33により等価回路のC1、電極2
9と電極30、32により等価回路のC2、電極30、
32と電極31により等価回路のC3がそれぞれ形成さ
れている。図中の黒丸で示したスルーホールにより、前
記記伝送線路および前記容量は下層のパターンと電気的
に接続される。
端子T1へ、伝送線路19は外部端子T2へ、電極31
は外部端子T3へそれぞれ接続されるように引出し部を
有する。このときT1は等価回路における共通端子P
1、T2は低周波側の端子P2、T3は高周波側の端子
P3にそれぞれ対応する。
れたシート12が積層される。この積層体を約900℃
で一体焼成し、側面に端子用電極を形成して、積層型分
波器を構成した。なおパターン電極はAgペーストをス
クリーン印刷して形成した。以上、本実施例により、図
1に示す等価回路図の周波数分波器が構成できる。ま
た、積層法を用いることにより外形寸法は1.6mm×
0.8mmで高さ0.8mmと非常に小型で、低背化が
実現できる。
回路とスイッチ回路、LPFおよびデュプレクサを複合
させて、EGSM、DCS、WCDMAの3つの異なる
周波数の信号を分波、切り換えするトリプルバンドアン
テナスイッチ積層モジュールのブロック図である。
S、WCDMAの帯域の信号を入放射するためのアンテ
ナ、SW1はGSMシステムの送受信の切り換えを行う
スイッチ回路、SW2はDCSシステムの送受信および
WCDMAシステムの切り換えを行うスイッチ回路、L
PF1、LPF2は送信時のパワーアンプから発生する
高調波信号を取り除くためのローパスフィルタ、Dup
はWCDMAシステムの送受信信号を分波するデュプレ
クサをそれぞれ意味する。
路を適用することにより、DCS帯域とWCDMA帯域
の両方の帯域を低損失にできる。このため、本実施例の
アンテナスイッチモジュールを用いた携帯通信機の受信
感度の向上および送信効率の向上が期待できる。
知のPINダイオードとλ/4共振器、容量、抵抗など
から構成されるスイッチ回路、またはGaAs半導体を
用いたGaAsスイッチなどが使える。
1、LPF2、およびスイッチ回路を構成する、伝送線
路と容量を積層基板に内蔵し、スイッチ回路の一部を構
成するスイッチ素子や容量および抵抗を積層基板上に搭
載することにより、小型で安価なトリプルバンドアンテ
ナスイッチ積層モジュール複合部品が実現可能となる。
EGSMとDCS、WCDMAを分波する周波数分波回路およびEGS
M、DCS、WCDMAの3つの異なった周波数の信号を分波、
切り換えするアンテナスイッチモジュールを例に挙げた
が、これ以外にもDAMPS帯域(824〜894MHz)、PDC800帯域
(810〜960MHz)、GPS帯域(1575.42MHz)、PCS帯域(1850〜
1910MHz)、PHS帯域(1895〜1920MHz)、Bluetooth帯域(24
00〜2484)などを対象にした場合も同様の効果が期待で
き、デュアルバンド、トリプルバンド、クアッドバンド
等のマルチバンドのアンテナスイッチモジュールも実現
可能である。
を分波する周波数分波回路において、特に高周波側の通
過帯域が広帯域で、低損失の周波数分波回路が提供され
る。また、本発明の周波数分波回路と送受信を切り換え
る為のスイッチ回路とを複合することで、アンテナで送
受信する2つ以上の異なった周波数の信号を分波、切り
換えするマルチバンドアンテナスイッチ積層モジュール
複合部品が提供される。
ある。
る周波数分波回路との特性を比較する図である。
モジュールの一例を示すブロック図である。
路図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 周波数の異なる信号を分波する周波数分
波回路において、前記周波数分波回路は、低周波側フィ
ルタと高周波側フィルタより構成され、共通端子、低周
波側の端子、および高周波側の端子を有し、低周波側フ
ィルタは前記共通端子に電気的に接続された第1の伝送
線路と、前記第1の伝送線路と低周波側の端子との間に
電気的に接続された第2の伝送線路と、前記第1および
第2の伝送線路の接点とグランドの間に電気的に接続さ
れた、第3の伝送線路と第1の容量とからなる直列共振
回路より構成され、高周波側フィルタは前記共通端子に
電気的に接続された、第2の容量と第4の伝送線路とか
らなる並列共振回路と、前記並列共振回路と高周波側の
端子との間に電気的に接続された第3の容量と、前記並
列共振回路と第3の容量の接点とグランドとの間に電気
的に接続された第5の伝送線路より構成されたことを特
徴とする周波数分波回路。 - 【請求項2】 前記周波数分波回路を構成する伝送線路
および容量の一部を積層基板に内蔵したことを特徴とす
る請求項1記載の周波数分波回路。 - 【請求項3】 請求項1および請求項2記載の周波数分
波回路と送受信信号を切り換える為のスイッチ回路とを
複合し、アンテナで送受信する2つの以上の異なった周
波数の信号を分波、切り換えするアンテナスイッチ複合
部品であって、前記周波数分波回路および前記スイッチ
回路を構成する伝送線路および容量の一部を積層基板に
内蔵し、前記スイッチ回路の一部を構成するスイッチ素
子を積層基板上に搭載したことを特徴とするマルチバン
ドアンテナスイッチ積層モジュール複合部品。
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