JP2003101436A

JP2003101436A - 高周波デバイス

Info

Publication number: JP2003101436A
Application number: JP2001288663A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Suzuki; 孝太郎鈴木; Yoshiharu Omori; 吉晴大森; Riho Sasaki; 理穂佐々木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高電圧雑音が侵入したとしても、確実にアン
テナ端子の後に接続された回路を保護することのできる
高周波デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】アンテナ端子１０にダイプレクサ１１を
接続し、ＧＳＭ帯とＤＣＳ帯の周波数成分を分波・合波
し、ダイプレクサ１１には、ＧＳＭ帯の周波数成分を取
扱う回路とＤＣＳ帯の周波数成分を取扱う回路を接続
し、ＧＳＭ帯の回路においては、ダイプレクサ１１に
送、受信信号を切り分けるスイッチ１３をダイオード４
０を用いて形成し、ダイプレクサ１１は、ＧＳＭ側にお
いて、アンテナ端子１０とスイッチ１３との間に直列に
インダクタンス３０を接続し、並列にコンデンサ３１と
バリスタ３２を接続し、さらにバリスタ３２の一端はグ
ランド端子３３に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話などの移動
体通信機器、特に送、受信切り替えのアンテナ共用器部
に用いることのできる高周波デバイスに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、携帯電話などの移動体通信機器に
おいては、アンテナ端子から静電気など瞬時に高電圧に
なるような雑音が入力し、内部の電気回路を破壊する危
険があることが認識されている。

【０００３】そこで、特開２００１−１２７６６３号公
報においては、図６に示されるようにアンテナ端子１と
スイッチ回路２との間にコンデンサとインダクタンスと
からなるハイパスフィルタ３を接続し、スイッチ回路２
の保護を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】携帯電話などの移動体
通信機器においては、年々小型化が進み、中に収納され
るデバイスも小型化が求められている。

【０００５】また、上記ハイパスフィルタ３において、
通過帯域外減衰量を大きくしようとすると、コンデンサ
とインダクタンスとを多段に接続しなければならない。
また帯域外減衰量を大きくするために多段に接続する
と、挿入損失が大きくなるだけでなく、デバイスも大き
くなってしまう。従って、ある程度の特性で妥協しなけ
ればならない。

【０００６】しかしながら、信号通過帯域近傍の周波数
の高電圧雑音が侵入すると、このハイパスフィルタ３を
通過し、アンテナ端子１に接続したスイッチ回路２に侵
入して破壊してしまう恐れがある。

【０００７】そこで本発明は、たとえ信号通過帯域に近
い周波数の高電圧雑音が侵入したとしても、確実に後に
接続された回路を保護することのできる高周波デバイス
を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の構成を有するものである。

【０００９】本発明の請求項１に記載の発明は、特に、
ダイオードを用いたスイッチとバリスタを用いたダイプ
レクサを有する高周波デバイスにおいて、アンテナ端子
とダイオードとの間にバリスタを並列に接続するもので
あり、アンテナから侵入した高電圧雑音をバリスタで吸
収することにより、ダイオードを含む回路を保護するこ
とができる。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、特に、
バリスタは導体パターンとセラミック層とを積層した積
層セラミック基板上に配設したものであり、バリスタを
有する高周波デバイスを容易に形成することができる。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、特に、
セラミック層と電極層とを交互に積層した積層バリスタ
を用いるものであり、所望の特性のバリスタを使用する
ことができる。

【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、特に、
ダイプレクサはバリスタに加えてインダクタンスを有
し、バリスタとインダクタンスとはセラミック層と導体
層とを交互に積層した一つの積層素子で形成し、回路基
板上に実装したものであり、小型化が図れると共に所望
の特性を有する高周波デバイスを得ることができる。

【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、特にバ
リスタは回路基板の上に印刷形成したものであり、低背
化を図ることができ、移動体通信機器への適用範囲が広
がるものである。

【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、特に、
バリスタを積層セラミック回路基板の内部に構成するも
のであり、生産性良く、低背化を図ることができ、移動
体通信機器への適用範囲が広がるものである。

【００１５】本発明の請求項７に記載の発明は、特に、
−１０〜７５℃における容量変化率が±０．１％以下の
バリスタを用いるものであり、容量変化率が小さいの
で、挿入損失を小さくすることができ、安定した特性を
有するものとなる。

【００１６】本発明の請求項８に記載の発明は、特に、
比誘電率が３０以下のセラミック材料を用いて形成した
バリスタを用いるものであり、静電容量が３ｐＦ以下と
小さくなり、高周波デバイスの特性劣化を抑制すること
ができる。

【００１７】本発明の請求項９に記載の発明は、特に、
酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてＳｉ化合物を添加
した材料を用いてバリスタを作製したものであり、静電
容量が３ｐＦ以下と小さいものとなる。

【００１８】本発明の請求項１０に記載の発明は、特
に、セラミック層と内部電極層とを交互に積層したもの
であり、セラミック層は酸化亜鉛を主成分としたもので
あり、内部電極層はＡｇを主成分とするバリスタを用い
るものであり、内部電極として導電率の小さいＡｇを用
いることにより、挿入損失が小さいものとなる。

【００１９】本発明の請求項１１に記載の発明は、特
に、ダイプレクサは、グランド端子に接続するバリスタ
及びコンデンサを有するものであり、アンテナ端子とダ
イオード間において前記アンテナ端子に近い方にバリス
タを並列接続するものであり、より確実に高電圧雑音を
除去することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、実施の形
態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４、７〜１０に
記載の発明について説明する。

【００２１】図１は実施の形態１における高周波デバイ
スの回路図であり、欧州携帯電話規格のＧＳＭ／ＤＣＳ
デュアルバンド携帯電話におけるアンテナ共用器として
用いることができる。図１において、１０はアンテナ端
子、１１はアンテナ端子１０に接続したダイプレクサ
（図中点線で囲んだ部分）であり、ＧＳＭ帯とＤＣＳ帯
の周波数成分を分波・合波する。また図１において点線
で囲んだ部分の左側は、ＧＳＭ帯の周波数成分を取扱う
回路（図中Ａ）であり、右側はＤＣＳ帯の周波数成分を
取扱う回路（図中Ｂ）である。それぞれの回路において
は、ダイプレクサ１１に送、受信信号を切り分けるスイ
ッチ１３（図中一点鎖線で囲んだ部分），１４を接続
し、このスイッチ１３，１４には送信信号の高調波成分
を除去するローパスフィルタ（以下ＬＰＦとする）１
５，１６及び、それぞれの帯域を通過帯域とするＳＡＷ
フィルタ１７，１８が接続されている。そして各フィル
タ１５，１６，１７，１８には端子１９，２０，２１，
２２が接続されている。

【００２２】ダイプレクサ１１は、アンテナ端子１０か
ら見てＧＳＭ側においては、アンテナ端子１０とスイッ
チ１３との間に直列にインダクタンス３０を接続し、並
列にコンデンサ３１とバリスタ３２を接続したものであ
る。またアンテナ端子１０から見てＤＣＳ側において
は、アンテナ端子１０とスイッチ１４との間に直列にコ
ンデンサ３４，３５を接続するとともに、コンデンサ３
４，３５間に並列にインダクタンス３６とコンデンサ３
７との直列回路を接続している。さらにバリスタ３２の
一端はグランド端子３３に接続している。

【００２３】スイッチ１３は、アンテナ端子１０と端子
２３間に直列にダイオード４０及びインダクタンス４１
を接続するとともに、ダイオード４０と並列にインダク
タンス４２とコンデンサ４３の直列回路を接続し、イン
ダクタンス４１と端子２３間に並列にコンデンサ４４を
接続している。またアンテナ端子１０とＳＡＷフィルタ
１７との間には直列にインダクタンス４５を接続すると
ともに、並列にコンデンサ４６、ダイオード４７、コン
デンサ４８、インダクタンス４９からなる回路を接続し
ている。そしてダイオード４０とインダクタンス４５と
の間に並列にコンデンサ５０を接続している。

【００２４】図２に本実施の形態１における高周波デバ
イスの断面図を示す。

【００２５】図において、６０は積層セラミック回路基
板であり、セラミック層６２と導体パターン６３とを交
互に積層することにより内部及び外周面にアンテナ端子
１０、スイッチ１３（ダイオード６４を除く），１４、
ＬＰＦ１５，１６を形成している（図示せず）。またダ
イプレクサ１１はバリスタ３２及びインダクタンス３６
を除いた部分を積層セラミック回路基板６０の内部に形
成している。そして表面にダイオード６４、ＳＡＷフィ
ルタ６５、バリスタ３２とインダクタンス３６の積層複
合素子６１を形成し、図１に示す回路を実現している。

【００２６】積層複合素子６１は、セラミック層と内部
電極層とが交互に積層された積層体の両端面に外部電極
が形成されたものである。バリスタ３２を構成するセラ
ミック層は、比誘電率が３０以下と小さいものであり、
具体的には酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてＳｉ化
合物を添加したバリスタ材料を用いて形成したものであ
る。また内部電極層は、導電率の低いＡｇあるいはＡｇ
を主成分とする金属を用いて形成されたものである。そ
してこのような構成を取ることにより、静電容量が３ｐ
Ｆ以下と小さいだけでなく、−１０〜７５℃における容
量変化率も±０．１％以下と小さいバリスタ３２を得る
ことができるのである。バリスタ３２は、通常使用時に
はコンデンサとして作用し、高電圧雑音が侵入してきた
ときに、バリスタ本来の機能を発揮し、高電圧雑音を除
去するのである。

【００２７】つまり、アンテナ端子１０から静電気など
の高電圧雑音が侵入してきた場合、まずバリスタ３２に
てこの高電圧雑音を除去し、必要な信号のみをスイッチ
１３に送信することができるのである。

【００２８】従って、高電圧雑音により特性が劣化する
可能性の高いダイオード４０，４７及びＳＡＷフィルタ
１７を確実に保護し、信頼性に優れた高周波デバイスを
得ることができるのである。

【００２９】ここで高電圧雑音対策としては、アンテナ
端子１０とダイプレクサ１１との間に並列にバリスタを
接続しても行うことができる。しかしながらバリスタの
有する静電容量が大きく、また温度変化に対する容量変
化率が大きいと、高周波デバイスを構成する他の回路と
の整合性を取るのが非常に困難となり、整合性が取れて
いないと挿入損失が大きくなり、高周波デバイスの特性
が劣化する。しかしながら本実施の形態１においては、
バリスタ３２をコンデンサとしても作用させる構成のた
め、このバリスタ３２の静電容量を考慮して設計するこ
ととなり、他の回路との整合性にも優れたものとなるた
め、高電圧雑音の除去はもちろんのこと、挿入損失の小
さい高周波デバイスとなるのである。

【００３０】さらに、バリスタ３２がコンデンサとして
作用すること、およびバリスタ３２とインダクタンス３
６とを一つの積層部品で構成することにより、積層セラ
ミック回路基板６０内に形成する機能を削減することが
でき、小型化を図ることができる。

【００３１】また本実施の形態１においては、通過周波
数帯域が約９００ＭＨｚのＧＳＭ側の回路にのみバリス
タ３２を設け、通過周波数帯域が約１．８ＧＨｚのＤＣ
Ｓ側の回路には設けていない。これは、ダイプレクサ１
１の回路構成に起因するのである。即ち、ＤＣＳ側回路
の最もアンテナ端子１０に近い部分には、インダクタン
ス３６とコンデンサ３４によりハイパスフィルタが形成
されている。つまり通常周波数が約５００ＭＨｚと低い
周波数の高電圧雑音が侵入できないようになっている。
仮にアンテナ端子１０に近い部分にハイパスフィルタが
形成されていないような場合は、本実施の形態１におけ
るＧＳＭ側の回路と同様に、その静電容量も考慮した上
で、バリスタを並列接続することが望ましい。

【００３２】なお、ＳＡＷフィルタ６５は、ＳＡＷフィ
ルタ１７，１８を一つのパッケージに収納したものであ
る。

【００３３】（実施の形態２）以下本実施の形態２を用
いて、本発明の特に請求項５について説明する。

【００３４】図３は、本実施の形態２における高周波デ
バイスの上面図である。その回路構成は実施の形態１で
示したものと同様であるので説明を省略する。

【００３５】本実施の形態２と実施の形態１との相違点
は、バリスタ３２の形状である。

【００３６】本実施の形態２においては、バリスタ３２
は積層セラミック回路基板６０の表面に、実施の形態１
で示したバリスタ材料を印刷し、この上に電極を印刷し
た後、熱処理することにより形成している。

【００３７】従って、実施の形態１と比較すると、高周
波デバイスを低背化することができ、移動体通信機器へ
の適用範囲が広がることとなる。

【００３８】（実施の形態３）以下、実施の形態３を用
いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明
する。

【００３９】図４は、本実施の形態３における高周波デ
バイスの断面図である。その回路構成は実施の形態１で
示したものと同様であるので説明を省略する。

【００４０】本実施の形態３と実施の形態１との相違点
は、バリスタ３２の形状である。

【００４１】本実施の形態３においては、図４に示すよ
うにセラミック層６２と導体パターン６３とを積層し、
内部や外周面にアンテナ端子１０、ダイプレクサ１１、
スイッチ１３，１４、ＬＰＦ１５，１６を有する積層セ
ラミック回路基板６０を形成する際、バリスタ材料で形
成したセラミック層６６と内部電極層６７とを同様に積
層し、バリスタ３２を積層セラミック回路基板６０の内
部に形成しているのである。

【００４２】従って、実施の形態１と比較すると、高周
波デバイスを低背化することができ、移動体通信機器へ
の適用を広げることができるのはもちろん、積層セラミ
ック回路基板６０を形成した後、わざわざ、バリスタ３
２を形成する必要が無いので、生産性に優れたものとな
る。

【００４３】（実施の形態４）以下、実施の形態４を用
いて、本発明の特に請求項１１に記載の発明について説
明する。

【００４４】図５は実施の形態４における高周波デバイ
スの回路図であり、欧州携帯電話規格のＧＳＭ／ＤＣＳ
デュアルバンド携帯電話におけるアンテナ共用器として
用いることができる。図５において、１０はアンテナ端
子、１１はアンテナ端子１０に接続したダイプレクサ
（図中点線で囲んだ部分）であり、ＧＳＭ帯とＤＣＳ帯
の周波数成分を分波・合波する。また図５において点線
で囲んだ部分の左側は、ＧＳＭ帯の周波数成分を取扱う
回路（図中Ａ）であり、右側はＤＣＳ帯の周波数成分を
取扱う回路（図中Ｂ）である。それぞれの回路において
は、ダイプレクサ１１に送、受信信号を切り分けるスイ
ッチ１３（図中一点鎖線で囲んだ部分），１４を接続
し、このスイッチ１３，１４には送信信号の高調波成分
を除去するＬＰＦ１５，１６及び、それぞれの帯域を通
過帯域とするＳＡＷフィルタ１７，１８が接続されてい
る。そして各フィルタ１５，１６，１７，１８には端子
１９，２０，２１，２２が接続されている。

【００４５】ダイプレクサ１１は、アンテナ端子１０か
ら見たときＧＳＭ側においては、アンテナ端子１０とス
イッチ１３との間に直列にインダクタンス３０を接続
し、並列にコンデンサ３１ａ，３１ｂとバリスタ３２を
接続したものである。またアンテナ端子１０から見てＤ
ＣＳ側においては、アンテナ端子１０とスイッチ１４と
の間に直列にコンデンサ３４，３５を接続するととも
に、コンデンサ３４，３５間に並列にインダクタンス３
６とコンデンサ３７との直列回路を接続している。バリ
スタ３２、コンデンサ３１ｂの一端はグランド端子３
３，３８に接続している。

【００４６】スイッチ１３は、実施の形態１と同様の構
成であるのでその説明を省略する。

【００４７】本実施の形態４においては、ダイプレクサ
１１において、ＧＳＭ側の信号を送、受信する部分に、
一端をグランド端子３３，３８に接続するバリスタ３２
とコンデンサ３１ｂとを有するものである。このように
ダイプレクサ１１のＧＳＭ側と信号を送、受信する部分
において、一端をグランド端子３３，３８に接続するコ
ンデンサ３１ｂやバリスタ３２が複数ある場合は、アン
テナ端子１０に最も近い部分にバリスタ３２を配置する
ことにより、より俊敏に高電圧雑音を除去することがで
きる。

【００４８】本実施の形態４においても、バリスタ３２
は通常使用時にはコンデンサとして作用するものであ
り、静電容量を考慮して、高周波デバイスを設計するこ
とにより、挿入損失の小さいものとなる。

【００４９】またこの場合、高周波デバイスの具体的な
構成は上記実施の形態１〜３に示したいずれの形態を取
っても構わない。

【００５０】なお、上記実施の形態１〜４においては、
ＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンドシステムへの応用を例に
とって示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、たとえばシングルバンド、トリプルバンドであって
も、アンテナ端子から侵入する高電圧雑音に対する対策
の必要なものについては、アンテナ端子と、このアンテ
ナ端子に接続する回路との間に並列にバリスタを接続す
ることにより、同様の効果が得られるものである。

【００５１】

【発明の効果】以上本発明によると、たとえ信号通過帯
域に近い周波数の高電圧雑音がアンテナ端子から侵入し
たとしても、後に接続された回路を確実に保護すること
のできる高周波デバイスを提供することができる。さら
に、バリスタを通常使用時にはコンデンサとして作用さ
せることにより、挿入損失の小さいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１〜３における高周波デバ
イスの回路図

【図２】本発明の実施の形態１における高周波デバイス
の断面図

【図３】本発明の実施の形態２における高周波デバイス
の上面図

【図４】本発明の実施の形態３における高周波デバイス
の断面図

【図５】本発明の実施の形態４における高周波デバイス
の回路図

【図６】従来の高周波デバイスの回路図

【符号の説明】

１０アンテナ端子１１ダイプレクサ１３スイッチ１４スイッチ１５ＬＰＦ１６ＬＰＦ１７ＳＡＷフィルタ１８ＳＡＷフィルタ１９端子２０端子２１端子２２端子２３端子３０インダクタンス３１コンデンサ３２バリスタ３３グランド端子３４コンデンサ３５コンデンサ３６インダクタンス３７コンデンサ４０ダイオード４１インダクタンス４２インダクタンス４３コンデンサ４４コンデンサ４５インダクタンス４６コンデンサ４７ダイオード４８コンデンサ４９インダクタンス５０コンデンサ６０積層セラミック回路基板６１積層複合素子６２セラミック層６３導体パターン６４ダイオード６５ＳＡＷフィルタ６６セラミック層６７内部電極層

フロントページの続き (72)発明者佐々木理穂大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E034 DB15 DE07 5K011 AA06 DA21 KA03 KA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナ端子と、このアンテナ端子に接
続したダイプレクサと、このダイプレクサに接続した複
数のスイッチと、このスイッチに接続したＳＡＷフィル
タ及びローパスフィルタとを備え、前記スイッチはダイ
オードを、前記ダイプレクサはバリスタを用いて形成し
たものであり、前記バリスタは前記ダイオードと前記ア
ンテナ端子間に並列に接続した高周波デバイス。
【請求項２】バリスタは回路基板上に配設したもので
ある請求項１に記載の高周波デバイス。
【請求項３】バリスタはセラミック層と電極層とを交
互に積層した積層素子である請求項２に記載の高周波デ
バイス。
【請求項４】ダイプレクサはインダクタンスを有し、
バリスタとインダクタンスとはセラミック層と導体層と
を交互に積層した一つの積層素子であり、この積層素子
を回路基板上に実装した請求項３に記載の高周波デバイ
ス。
【請求項５】バリスタは印刷形成されたものである請
求項２に記載の高周波デバイス。
【請求項６】バリスタは導電パターンとセラミック層
とを積層した回路基板の内部に構成されたものである請
求項１に記載の高周波デバイス。
【請求項７】バリスタは−１０〜７５℃における容量
変化率が±０．１％以下である請求項１に記載の高周波
デバイス。
【請求項８】バリスタは比誘電率が３０以下のセラミ
ック材料を用いて形成したものである請求項１に記載の
高周波デバイス。
【請求項９】バリスタは酸化亜鉛を主成分とし、副成
分としてＳｉ化合物を添加したものである請求項８に記
載の高周波デバイス。
【請求項１０】バリスタはセラミック層と内部電極層
とを交互に積層したものであり、セラミック層は酸化亜
鉛を主成分としたものであり、内部電極層はＡｇを主成
分とするものである請求項１に記載の高周波デバイス。
【請求項１１】ダイプレクサは、グランド端子に接続
するバリスタ及びコンデンサを有するものであり、アン
テナ端子とダイオード間において前記アンテナ端子に近
い方にバリスタを並列接続する請求項１に記載の高周波
デバイス。