JP2003087011A

JP2003087011A - 誘電体デュプレクサおよび通信装置

Info

Publication number: JP2003087011A
Application number: JP2002114867A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Kuroda; 克人黒田; Yasumasa Ishihara; 甚誠石原; Hideyuki Kato; 英幸加藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-03-20
Also published as: GB2380330A; CN1395337A; GB0214282D0; GB2380330B; US20030001690A1; KR20030004064A

Abstract

(57)【要約】【課題】各端子に接続する回路素子とのインピーダン
ス整合を行う手段を備える誘電体デュプレクサを構成す
る。【解決手段】略直方体形状の誘電体ブロック１には、
内面に内導体３１〜３６をそれぞれ形成した内導体形成
孔２１〜２６を設けており、外面には外導体５を形成す
る。内導体形成孔２１〜２５の一方の開口面付近には、
内導体非形成部４１〜４５をそれぞれ設けて開放端と
し、対向する端面を短絡面とし、複数の誘電体共振器を
構成する。内導体３６は、外導体非形成部７１を設けて
外導体５から離間し開放端が形成されており、出力端子
６１の機能を兼ねる。また、外面には、外導体非形成部
７２、７３を備えて離間した入力端子６２およびアンテ
ナ端子６３を形成する。入力端子６２はステップ孔状の
励振孔８２の内面電極に導通し、アンテナ端子６３はス
トレート孔状の励振孔８３の内面電極に導通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に移動体通信
用のＲＦ回路に使用される誘電体デュプレクサおよびそ
れを備えた通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、誘電体デュプレクサを備えた通信
装置は図１３に示す素子で構成される。図１３の（ａ）
は従来の通信装置のブロック図であり、図１３の（ｂ）
は整合回路を挿入した従来の通信装置のブロック図であ
る。図１３において、ＤＰＸはデュプレクサ、ＡＮＴは
アンテナ、ＰＡは電力増幅器、ＬＮＡはローノイズアン
プである。

【０００３】一般に高周波信号における伝送線路のイン
ピーダンス系は５０Ωを標準としている。このため、通
常、誘電体デュプレクサについてもこの標準インピーダ
ンス系に合わせるように構成されている。

【０００４】図１３の（ａ）に示すように、一般に携帯
型通信装置では、誘電体デュプレクサＤＰＸのＴＸ端子
には電力増幅器ＰＡが接続され、ＡＮＴ端子にはアンテ
ナＡＮＴが接続され、ＲＸ端子にはローノイズアンプＬ
ＮＡが接続されることが多い。電力増幅器ＰＡで増幅さ
れた信号は、デュプレクサＤＰＸを介して、アンテナＡ
ＮＴに送信され、アンテナＡＮＴから外部に発信され
る。また、アンテナＡＮＴで受信された信号は、デュプ
レクサＤＰＸを介してローノイズアンプＬＮＡに伝送さ
れ、増幅されて後段の回路へと伝送される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の誘電体デュプレクサおよびこれを備えた通信装置
においては、次のような解決すべき課題があった。

【０００６】通信装置に用いられ、デュプレクサに接続
される素子は、必ずしもそのインピーダンスが５０Ωと
は限らず、通常はこれから外れたものが多い。携帯型通
信機器は電池を電源としているので、デュプレクサの入
力端子（ＴＸ端子）に接続される携帯型通信機器用の電
力増幅器ＰＡの電源電圧は３〜６Ｖ程度と低く設定され
ている。このため、アンテナからの発信出力を大きくす
るには、出力インピーダンスを低くしなければならな
い。例えば、２Ｗ程度の飽和電力を得るために必要な出
力インピーダンスは２〜６Ω程度となる。しかし、出力
インピーダンスが２〜６Ωの電力増幅器ＰＡを直接デュ
プレクサに接続すると、デュプレクサの入力インピーダ
ンスが５０Ωであるため、インピーダンス整合せずに、
信号が反射して損失を生じる。

【０００７】このため、図１３の（ｂ）に示すように電
力増幅器ＰＡとデュプレクサＤＰＸとの間にインピーダ
ンス整合を行う整合回路を挿入し、２〜６Ω伝送系を５
０Ω伝送系に変換して信号を伝送する。しかし、整合回
路自身にも損失は存在するとともに、整合回路を挿入す
ることにより、電力増幅器と整合回路間、および整合回
路とデュプレクサ間での伝送損失も新たに発生する。ま
た、整合回路を配置するスペースが新たに必要となり、
現状よりも少なからず装置が大型化してしまう。

【０００８】一方、デュプレクサの出力端子（ＲＸ端
子）に接続するローノイズアンプＬＮＡは、通常、入力
インピーダンスが１００Ω程度であり、デュプレクサＤ
ＰＸとの間に整合が必要となる。この場合においても、
整合回路を挿入するが、前述のような各種の損失が発生
するため、低損失に信号を伝送することが難しい。

【０００９】この発明の目的は、デュプレクサに接続す
る各回路素子とデュプレクサとのインピーダンス整合
を、新たな回路素子を用いずに容易に行う誘電体デュプ
レクサおよびこれを備えた通信装置を構成することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力端子、
前記出力端子および前記アンテナ端子の少なくともいず
れかにおける反射係数の絶対値が、通過帯域において、
インピーダンス５０Ωを基準として０．３３以上１．０
０以下となる構造を備えた誘電体デュプレクサを構成す
る。これにより、誘電体デュプレクサに接続する回路素
子との整合を行う。

【００１１】また、この発明は、入力端子における入力
インピーダンスが２５Ω以下となるように誘電体デュプ
レクサを構成する。これにより、前段の低インピーダン
ス回路素子との整合を行う。

【００１２】また、この発明は、出力端子における出力
インピーダンスが１００Ω以上となるように誘電体デュ
プレクサを構成する。これにより、後段の高インピーダ
ンス回路素子との整合を行う。

【００１３】また、この発明は、アンテナ端子における
入出力インピーダンスが２５Ω以下または１００Ω以上
となるように誘電体デュプレクサを構成する。これによ
り、アンテナとの整合を行う。

【００１４】また、この発明は、入力端子または出力端
子の少なくとも一方に導通する内面電極を形成した励振
孔を備え、該励振孔の形状および該励振孔と該励振孔に
隣接する内導体形成孔との距離を設定することにより、
励振孔と該励振孔に隣接する内導体形成孔との相互容量
を設定し、当該相互容量により前記入力インピーダンス
または出力インピーダンスを定めたことを特徴とする。

【００１５】また、この発明は、入力端子または出力端
子の少なくとも一方に、前記内導体形成孔の内導体が導
通し、当該内導体形成孔の形状および該内導体形成孔と
前記外導体との距離を設定することにより、該内導体形
成孔からなる共振器の自己容量を設定し、当該自己容量
により前記入力インピーダンスまたは出力インピーダン
スを定めたことを特徴とする。

【００１６】また、この発明は、入力端子または出力端
子の形状および形成位置により、該入力端子または出力
端子に容量性結合する内導体との結合容量を設定し、当
該結合容量により前記入力インピーダンスまたは出力イ
ンピーダンスを定めたことを特徴とする。

【００１７】また、この発明は、前記誘電体デュプレク
サを備えて通信装置を構成する。

【００１８】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係る誘電体デュ
プレクサの構成について、図１を参照して説明する。図
１は誘電体デュプレクサの外観斜視図である。図１にお
いて、１は誘電体ブロック、２１〜２６は内導体形成
孔、３１〜３６は内導体、４１〜４５は内導体非形成
部、５は外導体、６１は出力端子（ＲＸ端子）、６２は
入力端子（ＴＸ端子）、６３はアンテナ端子（ＡＮＴ端
子）、７１〜７３は外導体非形成部、８２、８３は励振
孔である。

【００１９】略直方体形状の誘電体ブロック１には、内
面に内導体３１〜３６をそれぞれ形成した、中間で内径
の異なるステップ孔構造の内導体形成孔２１〜２６を設
けている。また、内導体形成孔２１〜２６と同じ軸方向
に、それぞれ内面電極が形成された励振孔８２，８３が
設けられており、励振孔８２はステップ孔構造であり、
励振孔８３はストレート孔構造である。励振孔８２は内
導体形成孔２１と内導体形成孔２２との間に設けられて
おり、励振孔８３は内導体形成孔２３と内導体形成孔２
４との間に設けられている。

【００２０】また、誘電体ブロック１の外面には外導体
５を形成している。内導体形成孔２１〜２５の内径の広
い側の開口面付近には、内導体非形成部４１〜４５をそ
れぞれ設けている。これにより、内導体３１〜３５と外
導体５とを離間して開放端とし、対向する他方の開口面
（図における下面）を短絡面として、各内導体３１〜３
５、誘電体ブロック１、および外導体５でそれぞれ誘電
体共振器を構成している。また、内面電極を備えた励振
孔８２は隣接する内導体形成孔２１，２２から構成され
る各共振器にそれぞれインターディジタル結合してお
り、内面電極を備えた励振孔８３は隣接する内導体形成
孔２３，２４から構成される各共振器にそれぞれインタ
ーディジタル結合している。

【００２１】内導体形成孔２６には、内導体非形成部が
設けられておらず、他の内導体形成孔２１〜２５の開放
端側の面（図における上面）から、実装面（図における
左手前面）にかけて、外導体非形成部７１が設けられて
いる。これにより、内導体３６の開放端が形成されてい
る。この内導体形成孔６１の開放端に設けられた電極が
誘電体デュプレクサの出力端子６１を兼ねている。

【００２２】また、外面には、内導体形成孔２１〜２６
の短絡面から実装面にかけて外導体非形成部７２、７３
を備えて外導体５から離間した入力端子６２およびアン
テナ端子６３を形成している。入力端子６２は励振孔８
２内の内面電極に導通しており、アンテナ端子６３は励
振孔８３内の内面電極に導通している。

【００２３】この状態で、内導体形成孔２２、２３から
なる二つの共振器と入力端子６２とアンテナ端子６３と
で誘電体フィルタを構成し、内導体形成孔２４〜２６か
らなる三つの共振器と出力端子６１とアンテナ端子６３
とで誘電体フィルタを構成している。また、内導体形成
孔２１からなる共振器はトラップ共振器として作用す
る。このように、二段の誘電体フィルタとトラップ共振
器からなるフィルタを送信側フィルタ、三段の誘電体フ
ィルタを受信側フィルタとすることにより誘電体デュプ
レクサを構成している。

【００２４】励振孔８２とこれに隣接する内導体３２か
らなる共振器との結合はインターディジタル結合であ
り、図２に示すように等価的にＺｒなるインピーダンス
を有する伝送線路とみなすことができる。これは一種の
１／４波長変成器（インピーダンス変換器）である。図
２において、Ｒ２２は内導体形成孔２２による共振器、
８２′は励振孔８２による素子である。Ｚｉｎは入力端
子６２からみた入力インピーダンス、Ｚｆｉｎは内導体
３２からなる共振器からみた入力インピーダンス、Ｚｒ
は１／４波長変成器のインピーダンスである。これらの
インピーダンス間では、Ｚｒ＝（Ｚｉｎ×Ｚｆｉｎ）^1/2 が成り立ち、ＺｉｎとＺｆｉｎとの間でインピーダンス
変換が行われる。したがって、入力インピーダンスＺｉ
ｎはＺｉｎ＝Ｚｒ²／Ｚｆｉｎとなる。

【００２５】ここで、励振孔８２の径が大きくするか、
長円状の長径を長くするか、または励振孔８２と隣接す
る内導体３２からなる共振器との間を狭めれば相互容量
が大きくなり、Ｚｒは小さくなる。

【００２６】図３は、励振孔と隣接する共振器との相互
インピーダンスＺｒと入力インピーダンスＺｉｎとの関
係を示した図である。図３に示すように、内導体３２か
らなる共振器からみた入力インピーダンスＺｆｉｎが一
定で、相互インピーダンスＺｒが低下していくと、入力
インピーダンスＺｉｎも低下していく。

【００２７】このようにして、誘電体デュプレクサの送
信側フィルタを低入力インピーダンスとすることができ
る。

【００２８】このようにして、入力インピーダンスが２
５Ω以下となるように、前述のように送信側フィルタを
構成することで、インピーダンス５０Ωを基準として、
入力端子側の反射係数は−０．３３以下（絶対値では
０．３３以上）となる。これにより、電力増幅器などの
低出力インピーダンス回路素子へ直接接続しても、低損
失で信号を伝送することができる。

【００２９】一方、出力端子６１においては、出力端子
６１が受信側フィルタを構成する内導体３６からなる共
振器の開放端を兼ねており、受信側フィルタの出力イン
ピーダンスがそのまま出力端子６１の出力インピーダン
スとなる。

【００３０】図４に出力端子６１とこれに導通する内導
体３６からなる共振器Ｒ３６の等価回路を示す。図４に
おいて、Ｚｏｕｔは出力端子６１の出力インピーダン
ス、Ｚｆｏｕｔは受信側フィルタの出力インピーダンス
である。

【００３１】フィルタの出力インピーダンスＺｆｏｕｔ
は、Ｚｆｏｕｔ＝４×Ｚａ×Ｑｅ／π（＝Ｚｏｕｔ）と表される。ここで、Ｚａは出力端子６１と直接結合す
る内導体３６からなる共振器Ｒ３６の自己インピーダン
ス、Ｑｅはフィルタの外部Ｑである。

【００３２】すなわち、内導体３６からなる共振器Ｒ３
６の自己インピーダンスＺａを大きくすることにより、
出力端子６１の出力インピーダンスを大きくすることが
できる。

【００３３】共振器Ｒ３６の自己インピーダンスＺａを
大きくするには、その共振器Ｒ３６の自己容量を小さく
すればよい。すなわち、共振器を構成する内導体３６と
外導体５との距離を大きくとることや、内導体形成孔２
６の内径を小さくすることで、自己インピーダンスＺａ
を大きくすることができる。

【００３４】ここで一例として、本実施形態に係るフィ
ルタにおいて、比帯域を４０、Ｑｅを約２０で設計した
場合、Ｚｏｕｔ≒２５．５×Ｚａで表される。

【００３５】一般に、このような小型の誘電体フィルタ
の場合、共振器の自己インピーダンスは５〜１５Ω程度
であるので、出力インピーダンスＺｏｕｔは１３０〜３
８０Ω程度となる。このように、出力端子６１に導通す
る共振器の構造を変化させることで出力インピーダンス
を１００Ω以上の値にすることができる。これにより、
誘電体デュプレクサの受信側フィルタを高出力インピー
ダンスとすることができる。

【００３６】このようにして、出力インピーダンスが１
００Ω以上となるように、前述のように受信側フィルタ
を構成することにより、インピーダンス５０Ωを基準と
して、出力端子側の反射係数は＋０．３３以上となる。
これにより、ＬＮＡ等の高入力インピーダンス回路素子
へ直接に接続しても、低損失に信号を伝送することがで
きる。

【００３７】また、励振孔８３はストレート孔構造であ
り、その内径を調整することでアンテナ端子の入出力イ
ンピーダンスに整合するように設定することができる。

【００３８】通常、アンテナの特性インピーダンスは５
０Ωに設定されているが、これはアンテナを構成する素
子が本来有するインピーダンスではなく、５０Ωに変換
されたものである場合も存在する。このように５０Ωに
変換する場合には変換回路による損失が発生する。そこ
で、アンテナ端子およびこれに結合する共振器の構造を
変えることにより、所望の入出力インピーダンスを得
る。

【００３９】これにより、アンテナの利得が大きくなる
インピーダンスで接続でき、送受信時の効率を上げるこ
とができる。

【００４０】また、誘電体デュプレクサに接続する回路
素子のインピーダンスが２５Ω以下または１００Ω以上
であっても、励振孔の形状または共振器の形状を変化さ
せることにより、入力インピーダンスおよび出力インピ
ーダンスが整合することができる。言い換えれば、反射
係数の絶対値が０．３３から１．００の間となるように
誘電体デュプレクサの構成を変化させることにより、入
出力端子の前後に接続するインピーダンスが２５Ω以下
または１００Ω以上の回路素子との間で直接に低損失で
信号を伝送することができる。

【００４１】この誘電体デュプレクサを用いることによ
り、図５に示すような通信装置を構成することができ
る。図５は通信装置のブロックであり、図５において、
ＤＰＸはデュプレクサ、ＰＡは電力増幅器、ＡＮＴはア
ンテナ、ＬＮＡはローノイズアンプである。

【００４２】ここで、電力増幅器ＰＡの出力インピーダ
ンスは２５Ω以下であり、ローノイズアンプＬＮＡの入
力インピーダンスは１００Ω以上である。また、アンテ
ナの入出力インピーダンスは５０Ωである。

【００４３】電力増幅器ＰＡにより増幅された信号はデ
ュプレクサＤＰＸにおいて必要な周波数帯域の信号のみ
を有する送信波にされる。送信波はアンテナＡＮＴに伝
送され発信される。また、アンテナＡＮＴで受信した信
号はデュプレクサＤＰＸにおいて後段の回路において必
要な周波数帯の信号のみに濾波され、ローノイズアンプ
ＬＮＡに伝送される。ローノイズアンプＬＡＮでは、受
信波を増幅して後段の回路に伝送する。このような通信
装置におけるデュプレクサに図１の誘電体デュプレクサ
を用いることにより、電力増幅器ＰＡと誘電体デュプレ
クサＤＰＸ間、および誘電体デュプレクサＤＰＸとロー
ノイズアンプＬＮＡ間に整合回路を挿入しなくても、そ
れぞれの素子間のインピーダンス整合が行われる。これ
により信号の受信感度を向上することができる。

【００４４】このように整合回路を用いずに構成するこ
とにより、低損失で小型の通信装置を構成することがで
きる。

【００４５】次に、第２の実施形態に係る誘電体デュプ
レクサの構成について、図６を参照して説明する。図６
は誘電体デュプレクサの外観斜視図である。図６におい
て、１は誘電体ブロック、２１〜２６は内導体形成孔、
３１〜３６は内導体、４１〜４６は内導体非形成部、５
は外導体、６４は出力端子（ＲＸ端子）、６２は入力端
子（ＴＸ端子）、６３はアンテナ端子（ＡＮＴ端子）、
７２〜７４は外導体非形成部、８２〜８４は励振孔であ
る。

【００４６】図６において、内導体形成孔２６の内部に
は、他の内導体形成孔２１〜２５と略同様に内導体非形
成部４６が設けられていている。この内導体３６、誘電
体ブロック１および外導体５が共振器を構成している。
また、短絡面から実装面にかけて外導体非形成部７４が
設けられて、出力端子６４が構成されている。この出力
端子６４は、励振孔８４の内面電極に導通している。励
振孔８４は、内導体形成孔２１〜２６の軸方向と同じ軸
方向にストレート孔構造で設けられている。また、励振
孔８４は内導体形成孔２５，２６の間に設けられてお
り、内導体形成孔２５，２６からなる共振器にインター
ディジタル結合している。内導体形成孔２６からなる共
振器は励振孔８４に結合してトラップ共振器として作用
する。他の構成は図１に示した誘電体デュプレクサと同
じである。

【００４７】これにより、内導体形成孔２２，２３から
なる二つの共振器と、内導体形成孔２１からなるトラッ
プ共振器と、入力端子６２と、アンテナ端子６３とによ
って、二段の共振器と一つのトラップ共振器とによる送
信側フィルタを構成している。また、内導体形成孔２
４，２５からなる二つの共振器と、内導体形成孔２６か
らなるトラップ共振器と、出力端子６４と、アンテナ端
子６３とによって、二段の共振器と一つのトラップ共振
器とによる受信側フィルタを構成している。これら送信
側フィルタと受信側フィルタとで誘電体デュプレクサを
構成している。

【００４８】ここで、励振孔８２の径を大きくするか、
長円状の長径を長くするか、または励振孔８２と隣接す
る内導体形成孔２２からなる共振器との間を狭めること
で、入力インピーダンスを低くすることができる。ま
た、励振孔８４はストレート孔構造であり、その内径を
小さくすることにより、出力端子６４の出力インピーダ
ンスを高くすることができる。

【００４９】このような構造とすることにより、入力端
子６２における入力インピーダンスが、外部接続する低
インピーダンス回路素子の出力インピーダンスに整合す
るように構成している。これにより、この二つの素子間
には、整合回路を設けずともインピーダンス整合するこ
とができる。

【００５０】なお、出力端子６４は、励振孔８４の内径
を小さくすることで、その出力インピーダンスを高くす
ることができる。

【００５１】この誘電体デュプレクサを用いることによ
り、図７に示すような通信装置を構成することができ
る。図７は通信装置のブロック図であり、デュプレクサ
ＤＰＸとローノイズアンプＬＮＡとの間に整合回路が挿
入されたものであり、他の構成は図５に示した通信装置
と同じである。このような通信装置では、例えば、デュ
プレクサＤＰＸの受信側に必要な通過特性を得るため
に、図１に示した出力端子や内導体形成孔の構造をとる
ことができない。しかし、図７に示すように出力端子と
後段のローノイズアンプＬＮＡ（高インピーダンス回路
素子）との間に整合回路を設ければよく、デュプレクサ
ＤＰＸと電力増幅器ＰＡとの間には整合回路は必要がな
いので、図１３の（ｂ）に示した従来の通信装置と比較
して、構成回路素子数を減らすことができ、小型化する
ことができる。また、入力端子の前段に整合回路が挿入
されていないため、この整合回路の挿入による損失の発
生を防ぐことができる。

【００５２】次に、第３の実施形態に係る誘電体デュプ
レクサの構成について、図８を参照して説明する。図８
は誘電体デュプレクサの外観斜視図である。図８におい
て、１は誘電体ブロック、２１〜２６は内導体形成孔、
３１〜３６は内導体、４１〜４５は内導体非形成部、５
は外導体、６１は出力端子（ＲＸ端子）、６５は入力端
子（ＴＸ端子）、６３はアンテナ端子（ＡＮＴ端子）、
７１，７３，７５は外導体非形成部、８３，８５は励振
孔である。

【００５３】図８に示した誘電体デュプレクサは、短絡
面から実装面にかけて外導体非形成部７５が設けられ
て、出力端子６５が構成されている。この出力端子６５
は、ストレート孔構造である励振孔８５の内面電極に導
通している。励振孔８５は内導体形成孔２１，２２の間
に設けられている。その他の構成については図１に示し
た誘電体デュプレクサと同じである。

【００５４】このような構造とすることにより、出力端
子６１は内導体３６に導通しているので、前述のように
出力インピーダンスを高くすることができる。これによ
り、誘電体デュプレクサの出力インピーダンスを、これ
に接続する高インピーダンス回路素子の入力インピーダ
ンスに整合することができる。このように、誘電体デュ
プレクサの出力端子６１とこれに接続する回路素子との
間は、整合回路を設けずともインピーダンス整合するこ
とができる。

【００５５】一方、入力端子６５における入力インピー
ダンスは、励振孔８５の内径を大きくすること、または
内導体形成孔２２に近づけることで、低くすることがで
きる。

【００５６】この誘電体デュプレクサを用いることによ
り、図９に示すような通信装置を構成することができ
る。図９は通信装置のブロック図であり、電力増幅器Ｐ
ＡとデュプレクサＤＰＸとの間に整合回路が挿入された
ものであり、他の構成は図５に示す通信装置と同じであ
る。このような通信装置では、デュプレクサＤＰＸの送
信側に必要な通過特性を得るために、図１に示すような
入力端子（ＴＸ端子）６２や励振孔８２の構造をとるこ
とができず、図８に示すような構造になる場合がある。
しかし、この場合にも、入力端子（ＴＸ端子）と、これ
に接続する電力増幅器ＰＡ（低インピーダンス回路素
子）との間に整合回路を設ければよく、出力端子（ＲＸ
端子）とこれに接続する高インピーダンス回路素子との
間には整合回路を設けなくてもよい。これにより、図１
３の（ｂ）に示した従来の通信装置と比較して構成回路
素子数を減らすことができ、小型化することができる。
また、出力端子（ＲＸ端子）に接続する整合回路が挿入
されていないため、この整合回路の挿入による損失の発
生を防ぐことができる。

【００５７】次に、第４の実施形態に係る誘電体デュプ
レクサの構成について、図１０〜図１２を参照して説明
する。

【００５８】図１０は誘電体デュプレクサの外観斜視図
である。図１１はその誘電体デュプレクサの出力端子付
近の等価回路図である。図１０において、１は誘電体ブ
ロック、２１〜２６は内導体形成孔、３１〜３６は内導
体、４１〜４６は内導体非形成部、５は外導体、６６は
出力端子（ＲＸ端子）、６５は入力端子（ＴＸ端子）、
６３はアンテナ端子（ＡＮＴ端子）、７３，７５，７６
は外導体非形成部、８３，８５は励振孔である。

【００５９】略直方体形状の誘電体ブロック１には、内
面に内導体３１〜３６をそれぞれ形成した、中間で内径
の異なるステップ孔構造の内導体形成孔２１〜２６が設
けられている。また、内導体形成孔２１〜２６と同じ軸
方向にそれぞれ内面電極が形成された励振孔８３，８５
がストレート孔構造で設けられており、励振孔８３の内
径は励振孔８５の内径よりも小さい。励振孔８３は内導
体形成孔２３と内導体形成孔２４との間に設けられてお
り、励振孔８５は内導体形成孔２１と内導体形成孔２２
との間に設けられている。

【００６０】また、誘電体ブロック１の外面には外導体
５が形成されている。内導体形成孔２１〜２６の内径の
広い側の開口面付近には、内導体非形成部４１〜４６が
それぞれ設けられている。これらの内導体非形成部４１
〜４６が内導体３１〜３６の開放端である。対向する他
方の開口面（図における下面）は短絡面である。

【００６１】このようにして、各内導体３１〜３６、誘
電体ブロック１、および外導体５でそれぞれ誘電体共振
器が構成されている。また、励振孔８５は、隣接する内
導体形成孔２１，２２から構成される各共振器にそれぞ
れインターディジタル結合しており、励振孔８３は、隣
接する内導体形成孔２３，２４から構成される各共振器
にそれぞれインターディジタル結合している。

【００６２】また、外面には、短絡面から実装面にかけ
て外導体非形成部７３，７５が設けられて、アンテナ端
子６３および入力端子６５が構成されている。入力端子
６５は励振孔８５の内面電極に導通しており、アンテナ
端子６３は励振孔８３の内面電極に導通している。ま
た、内導体形成孔２１〜２６の配列端面（図における左
背面）から実装面にかけて外導体非形成部７６が設けら
れて、出力端子６６が構成されている。

【００６３】この状態で、内導体形成孔２２，２３から
なる二つの共振器と入力端子６５とアンテナ端子６３と
で誘電体フィルタを構成し、内導体形成孔２４〜２６か
らなる三つの共振器と出力端子６６とアンテナ端子６３
とで誘電体フィルタを構成している。また、内導体形成
孔２１からなる共振器はトラップ共振器として作用す
る。このように、二段の共振器と一つのトラップ共振器
からなるフィルタを送信側フィルタ、三段の共振器を受
信側フィルタとすることにより誘電体デュプレクサを構
成している。

【００６４】この誘電体デュプレクサの出力端子６６
は、図１１の（ａ）に示すように内導体形成孔２６から
なる共振器Ｒ２６との間に結合容量Ｃｅを発生する。

【００６５】図１１の（ａ）において、Ｚｏｕｔは出力
端子６６からみた出力インピーダンス、Ｚｆｏｕｔは内
導体形成孔２６からなる共振器Ｒ２６からみた出力イン
ピーダンス、Ｌはこの共振器のインダクタンス成分であ
る。

【００６６】結合容量Ｃｅは、共振器Ｒ２６のインダク
タンス成分Ｌとの組み合わせにより、図１１の（ｂ）に
示すように、Ｃｅ′にインピーダンス変換がなされる。
この場合、出力インピーダンスＺｏｕｔ、Ｚｆｏｕｔ、
結合容量Ｃｅの関係は、共振周波数の角周波数をωとし
て、Ｃｅ′＝１／（ω×（Ｚｏｕｔ×（Ｚｆｏｕｔ−Ｚｏｕ
ｔ））^1/2）で表される。

【００６７】この式に基づいて、結合容量Ｃｅ′と出力
インピーダンスＺｏｕｔとの関係を図１２に示す。図１
２に示すように、結合容量Ｃｅ′を変化させることによ
り、出力インピーダンスＺｏｕｔを任意に設定すること
ができる。すなわち、出力端子６６の位置および形状に
より、出力端子６６と内導体形成孔２６からなる共振器
Ｒ２６との間の結合容量Ｃｅが定まり、これにより、出
力インピーダンスＺｏｕｔを設定することができる。し
たがって、この出力インピーダンスＺｏｕｔを、後段の
高インピーダンス回路素子に整合するように高く設定す
ることができる。

【００６８】なお、出力インピーダンスＺｏｕｔは前記
Ｚｆｏｕｔより大きくすることはできないので、（０＜
Ｚｏｕｔ＜Ｚｆｏｕｔ）の範囲で調整する。

【００６９】入力端子６５に接続する励振孔８５につい
ては、第３の実施形態に励振孔８５と同じである。この
ような構成であっても、出力端子６６に接続する回路素
子のインピーダンスに整合するように、誘電体デュプレ
クサの出力インピーダンスを設定することができる。

【００７０】なお、前述の実施形態においては、入力端
子、出力端子の構造、またはこれらの端子に導通する励
振孔や共振器の形状および位置を変えることにより、入
力インピーダンスおよび出力インピーダンスを調整して
いる。これらはアンテナ端子についても同様に適用する
ことができる。

【００７１】また、前述の実施形態では、入力端子と出
力端子とを使い分けて説明したが、それぞれの端子に接
続する回路素子のインピーダンスに応じて、入力端子と
出力端子とを逆にした構造であってもよい。

【００７２】

【発明の効果】この発明によれば、入力端子、前記出力
端子および前記アンテナ端子の少なくともいずれかにお
ける反射係数の絶対値が、通過帯域において、インピー
ダンス５０Ωを基準として０．３３以上１．００以下と
なる構造を備えたことにより、誘電体デュプレクサに接
続する素子とインピーダンス整合を行うことができ、低
損失に信号を伝送することができる。

【００７３】また、この発明によれば、入力端子におけ
る入力インピーダンスが２５Ω以下となるように誘電体
デュプレクサを構成することにより、前段の低インピー
ダンス回路素子とインピーダンス整合を行うことがで
き、整合回路を挿入することなく、低損失で信号を前段
の回路から入力することができる。

【００７４】また、この発明によれば、出力端子におけ
る出力インピーダンスが１００Ω以上となるように誘電
体デュプレクサを構成することにより、後段の高インピ
ーダンス回路素子とインピーダンス整合を行うことがで
き、整合回路を挿入することなく、低損失に信号を後段
の回路に出力することができる。

【００７５】また、この発明によれば、アンテナ端子に
おける入出力インピーダンスが２５Ω以下または１００
Ω以上となるように誘電体デュプレクサを構成したこと
により、アンテナとインピーダンス整合を行うことがで
き、送信時の損失の低減および受信時の感度向上が可能
となる。

【００７６】また、この発明によれば、入力端子または
出力端子の少なくとも一方に導通する内面電極を形成し
た励振孔を備え、該励振孔の形状および該励振孔と該励
振孔に隣接する内導体形成孔との距離を設定することに
より、所望の入力インピーダンスまたは出力インピーダ
ンスを容易に得ることができる。

【００７７】また、この発明によれば、入力端子または
出力端子の少なくとも一方に、前記内導体形成孔の内導
体が導通し、当該内導体形成孔の形状および該内導体形
成孔と前記外導体との距離を設定することにより、所望
の入力インピーダンスまたは出力インピーダンスを容易
に得ることができる。

【００７８】また、この発明によれば、入力端子または
出力端子の形状および形成位置により、入力端子または
出力端子に結合する内導体との容量結合を設定すること
ができ、所望の入力インピーダンスまたは出力インピー
ダンスを容易に得ることができる。

【００７９】また、この発明によれば、前記誘電体デュ
プレクサを備えることにより、低損失で小型の通信装置
を容易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る誘電体デュプレクサの外
観斜視図

【図２】第１の実施形態に係る誘電体デュプレクサの入
力端子部の等価回路図

【図３】励振孔と隣接する共振器との相互インピーダン
スＺｒと入力インピーダンスＺｉｎとの関係を示した図

【図４】第１の実施形態に係る誘電体デュプレクサの出
力端子部の等価回路図

【図５】第１の実施形態に係る通信装置のブロック図

【図６】第２の実施形態に係る誘電体デュプレクサの外
観斜視図

【図７】第２の実施形態に係る通信装置のブロック図

【図８】第３の実施形態に係る誘電体デュプレクサの外
観斜視図

【図９】第３の実施形態に係る通信装置のブロック図

【図１０】第４の実施形態に係る誘電体デュプレクサの
外観斜視図

【図１１】第４の実施形態に係る誘電体デュプレクサの
出力端子部の等価回路図

【図１２】出力端子とこれに結合する共振器との間の結
合容量と出力インピーダンスの関係を示した図

【図１３】従来の通信装置のブロック図

【符号の説明】

１−誘電体ブロック２１〜２６−内導体形成孔３１〜３６−内導体４１〜４６−内導体非形成部５−外導体６１，６４，６６−出力端子６２，６５−入力端子６３−アンテナ端子７１〜７６−外導体非形成部８２〜８５−励振孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤英幸京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5J006 HA04 HA12 HA15 HA27 JA01 JA12 KA06 KA11 LA07 NA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略直方体形状の誘電体ブロックの内部
に、該誘電体ブロックの一方の面から、それに対向する
他方の面にかけて、それぞれの内面に内導体を形成した
複数の内導体形成孔および内面電極を形成したアンテナ
励振孔を設け、前記誘電体ブロックの外面に外導体、該
外導体から離間した入力端子、出力端子および前記アン
テナ励振孔の内面電極に導通するアンテナ端子を形成し
た誘電体デュプレクサにおいて、前記入力端子、前記出力端子および前記アンテナ端子の
少なくともいずれかにおける反射係数の絶対値が、通過
帯域において、インピーダンス５０Ωを基準として０．
３３以上１．００以下となる構造を備えた誘電体デュプ
レクサ。
【請求項２】前記入力端子における入力インピーダン
スが２５Ω以下となる構造を備えた請求項１に記載の誘
電体デュプレクサ。
【請求項３】前記出力端子における出力インピーダン
スが１００Ω以上となる構造を備えた請求項１または請
求項２に記載の誘電体デュプレクサ。
【請求項４】前記アンテナ端子における入出力インピ
ーダンスが２５Ω以下または１００Ω以上となる構造を
備えた請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体デュプレ
クサ。
【請求項５】前記入力端子または出力端子の少なくと
も一方に導通する内面電極を形成した励振孔を備え、該励振孔の形状および該励振孔と該励振孔に隣接する内
導体形成孔との距離を設定することにより、前記励振孔
と該励振孔に隣接する内導体形成孔との相互容量を設定
し、当該相互容量により前記入力インピーダンスまたは
出力インピーダンスを定めたことを特徴とする請求項２
に記載の誘電体デュプレクサ。
【請求項６】前記入力端子または出力端子の少なくと
も一方に、前記内導体形成孔の内導体が導通し、当該内
導体形成孔の形状および該内導体形成孔と前記外導体と
の距離を設定することにより、該内導体形成孔からなる
共振器の自己容量を設定し、当該自己容量により前記入
力インピーダンスまたは出力インピーダンスを定めたこ
とを特徴とする請求項３記載の誘電体デュプレクサ。
【請求項７】前記入力端子または出力端子の形状およ
び形成位置により、該入力端子または出力端子に容量性
結合する内導体との結合容量を設定し、当該結合容量に
より前記入力インピーダンスまたは出力インピーダンス
を定めたことを特徴とする請求項２または請求項３に記
載の誘電体デュプレクサ。
【請求項８】前記請求項１〜７のいずれかに記載の誘
電体デュプレクサを備えた通信装置。