JP2008072560A

JP2008072560A - 高周波回路

Info

Publication number: JP2008072560A
Application number: JP2006250528A
Authority: JP
Inventors: Sanenobu Okada; 実展岡田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】分配器とフィルタとを別々に用意することなく、高周波信号の分配及び合成機能とフィルタ機能とを併せ持ち、部品点数の削減によりコストダウンを図ること。
【解決手段】第１の端子１に供給される入力信号に対して、第２、第３の端子２，３に掛けて２系統の複同調回路（ＢＰＦ）を構成し、それぞれの出力に対してフィルタ機能を持たせた上で信号分配するように構成した。複同調回路は、第１〜第３のストリップライン４−１，５−１，６−１を基板上に配列して構成し、中間に配置される第２のストリップライン５−１に第１の端子１を接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号を分配・合成する機能又は高周波信号の特定帯域を通過させる機能を有する高周波回路に関する。

従来、高周波電力を分配する高周波部品として分配器がある。例えば、マイクロストリップラインを用いた表面実装型の分配器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図３は特許文献１に記載された分配器の構成図である。分配器１００は、基板１０２の側面１２３に信号の入出力を行う第１、第２及び第３の端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が形成されるとともに、基板表面１２１に前記第１の端子Ｐ１と前記第２及び第３の端子Ｐ２，Ｐ３間にマイクロストリップ線路からなる伝送線路１０５，１０６が形成され、前記第１の端子Ｐ１と前記第２及び第３の端子Ｐ２，Ｐ３間で入力信号が分配又は合成されて出力される。基板１０２は、正三角形の形状をなし、前記第１、第２及び第３の端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、該正三角形基板１０２の各側面１２３の中央位置ａ，ｂ，ｃにそれぞれ形成されている。第２及び第３の端子Ｐ２，Ｐ３間は抵抗１０４を介して接続される。

一方、急峻なバンドパス特性を有する高周波部品としてバンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」という）がある。例えば、マイクロストリップラインを用いて小型化したＢＰＦが提案されている（例えば、特許文献２参照）。図４（ａ）（ｂ）は特許文献２に記載されたＢＰＦの構成図である。近接するマイクロストリップラインＳ1，Ｓ2（図４（ａ））は、図４（ｂ）に示すようにインダクタＬ1，Ｌ2と相互誘導係数Ｍによって表わされる。入力端子Ｔ1側には、コンデンサＣ1とインダクタＬ1によって第１の並列共振回路が構成され、出力端子Ｔ2側には、インダクタＬ2とコンデンサＣ2によって第２の並列共振回路が構成される。第１及び第２の並列共振回路は、相互誘導係数Ｍによって、いわばトランスのように結合する。このため、入力端子Ｔ1の高周波信号は、第１及び第２の並列共振回路による並列共振作用を受けつつ出力端子Ｔ2に導かれる。つまり、全体が２つの共振周波数を有する複同調回路として作用する。必要とされる周波数特性に合わせて必要数縦続接続すれば、急峻な特性のＢＰＦが得られる。

図５（ａ）は第１、第２及び第３の端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有する分配器の特性をシミュレーションするための回路モデルであり、図６（ａ）（ｂ）は図５（ａ）の回路モデルに基づいて分配特性及びポート間アイソレーションをシミュレーションした結果を示す図である。図６（ａ）に示すように広い帯域で良好な分配特性を示している。また、図６（ｂ）に示すようにポート間アイソレーションが確保される。
特開平５−１９９０２２号公報特開平８−３３０８０５号公報

しかしながら、上述した従来の分配器は、広い帯域で良好な分配（伝送）特性を示すが、フィルタ機能を持っていなかった。一方、図４に示すような一対の入出力端子Ｔ1、Ｔ２を有するＢＰＦは急峻で良好なフィルタ特性は示すが分配・合成機能は備えていなかった。

高周波回路によっては、バンドパスフィルタで所望帯域の信号を取り出した後に分配器で複数の回路へ分配するといった複数の機能が求められている。また、無線通信装置によってはバンドパスフィルタとアンテナスイッチ回路とを組み合わせて使用する用途もある。

このような場合、従来技術ではフィルタ部品と分配器とを別々に用意しなければならなかったので、全体として部品点数が増加してコストアップになる問題がある。

本発明は、分配器とフィルタとを別々に用意することなく、高周波信号の分配及び合成機能とフィルタ機能とを併せ持つ高周波回路を提供することを目的とする。

本発明の高周波回路は、隣接同士でＭ結合可能に配列され、それぞれ一端がグラウンドに接続された第１〜第３のストリップラインと、前記第１のストリップラインと前記第３のストリップラインとの間に配置された前記第２のストリップラインの他端に接続された第１の端子と、前記第１のストリップラインの他端に接続された第２の端子と、前記第３のストリップラインの他端に接続された第３の端子とを備え、前記第１のストリップラインと前記第２のストリップラインとでバンドパスフィルタを構成すると共に、前記第２ストリップラインと前記第３のストリップラインとで他のバンドパスフィルタを構成したことを特徴とする。

この構成によれば、第１の端子に入力される信号は第１〜第３のストリップラインにおいて分配されて第２及び第３の端子から出力されるので分配器として機能する。また、第２及び第３の端子から入力される信号は第１〜第３のストリップラインにおいて合成されて第１の端子から出力されるので合成器として機能する。さらに、第１のストリップラインと第２のストリップラインとでバンドパスフィルタを構成すると共に、第２ストリップラインと第３のストリップラインとで他のバンドパスフィルタを構成するので、第１の端子から第２の端子に至る経路及び第１の端子から第３の端子に至る経路においてバンドパスフィルタとして機能することができる。したがって、分配器とフィルタとを別々に用意することなく、高周波信号の分配及び合成機能とフィルタ機能とを併せ持つ高周波回路を実現できる。

また本発明は、上記高周波回路において、前記第１の端子に外部から高周波信号を供給して、前記第２の端子及び前記第３の端子から分配信号を出力するので、フィルタ機能付きの分配器として機能させることができる。

また本発明は、上記高周波回路において、前記第２の端子及び前記第３の端子に外部から高周波信号を供給して、前記第１の端子から合成信号を出力するので、フィルタ機能付きの合成器として機能させることができる。

また本発明は、上記高周波回路において、前記第１のストリップラインと前記第２のストリップラインとで構成されたバンドパスフィルタと、前記第２ストリップラインと前記第３のストリップラインとで構成された他のバンドパスフィルタとで中心周波数を異ならせたことを特徴とする。

この構成により、２つのバンドパスフィルタの中心周波数を異ならせたことにより、第２の端子及び第３の端子からそれぞれ所望周波数の信号を取り出すことができる。

また本発明は、上記高周波回路において、前記第１の端子にアンテナ端子が接続され、前記第２の端子に受信回路が接続され、前記第３の端子に送信回路が接続されることを特徴とする。

本発明によれば、分配器とフィルタとを別々に用意することなく、高周波信号の分配及び合成機能とフィルタ機能とを併せ持ち、さらに３端子型の送受信回路として用いることのできる高周波回路を提供でき、部品点数の削減によりコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る高周波回路の構成図である。本実施の形態に係る高周波回路は、図示されていない回路基板に設けられた第１〜第３の端子（Port1〜Port3）１〜３と、同回路基板に設けられた第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１とを備えて構成される。第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１は、所要のフィルタ特性によるが基本的に所定間隔を隔てて並列に配列されている。

第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１の各一端は、それぞれグラウンドに接続されている。３つのストリップライン（４−１〜６−１）の中央に配設された第２のストリップライン５−１の他端は第１の端子１に接続されている。また、第２のストリップライン５−１の一方の側に隣接形成された第１のストリップライン４−１の他端は第２の端子２に接続されている。同様に、第２のストリップライン５−１の他方の側に隣接形成された第３のストリップライン６−１の他端は第３の端子３に接続されている。なお、図中に示すコンデンサ７〜９は後述するＬＣ共振回路の容量成分を示したシミュレーションモデルの形式で示したものであり、図示する如くストリップラインとは別に外付けで存在しても良いし、ストリップライン内の容量成分であっても良い。

なお、第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１の各他端には、ストリップライン４−２、５−２、６−２の一端がそれぞれ接続されている。これらストリップライン４−２、５−２、６−２は、第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１と同一の寸法及び配置にて配列されていて、それぞれの他端は開放されている。

第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１に着目すると、第２のストリップライン５−１と第１のストリップライン４−１とがＭ結合し、第２のストリップライン５−１と第３のストリップライン６−１とがＭ結合するように構成されている。したがって、第１の端子１に供給される高周波信号は、第２のストリップライン５−１と第１のストリップライン４−１との間のＭ結合により第２の端子２側へ伝搬（分配）すると共に、第２のストリップライン５−１と第３のストリップライン６−１とのＭ結合により第３の端子３側へ伝搬（分配）する。また、第２の端子２及び第３の端子３から供給される高周波信号は、分配時とは逆方向にそれぞれＭ結合して合成され、合成信号が第１の端子１へ伝搬する。すなわち、本実施の形態に係る高周波回路は、第１の端子１に信号供給された場合は分配器として機能する一方、第２及び第３の端子２，３に同時に信号供給された場合は合成器として機能する。

また、第１のストリップライン４−１のＬ成分とコンデンサ８とでＬＣ共振回路を構成し、第３のストリップライン６−１のＬ成分とコンデンサ９とでＬＣ共振回路を構成している。すなわち、上記各ＬＣ共振回路を所望の共振周波数に設定することによりフィルタ機能（特にＢＰＦ）を持たせることができる。したがって、第１の端子１と第２の端子２との間を伝搬する高周波信号に対してＢＰＦとして機能することができると共に、第１の端子１と第３の端子３との間を伝搬する高周波信号に対してもＢＰＦとして機能することができる。第１の端子１と第２の端子２との間に構成されるＢＰＦ、並びに第１の端子１と第３の端子３との間に構成されるＢＰＦのそれぞれの中心周波数はストリップラインの寸法、間隔及びコンデンサのパラメータを調整することによりそれぞれ所望のフィルタ特性を実現することができる。例えば、用途に応じて、一方のＢＰＦの中心周波数を他方のＢＰＦの中心周波数とを異ならせるようにしても良い。

以上のように構成された３端子型の高周波回路は、テレビジョン受信信号を分配するための分配器として用いることができる。また、無線通信装置におけるアンテナスイッチ回路の信号分岐部分に用いることができる。

アンテナスイッチ回路の信号分岐部分に用いる場合であれば、第１の端子１にアンテナ端子を接続し、第２の端子２に受信回路を接続し、第３の端子に送信回路を接続することになる。第１のストリップライン４−１と第２のストリップライン５−１との間に構成されるＢＰＦに受信信号の所要周波数に合わせたフィルタ特性を持たせ、第２のストリップライン５−１と第３のストリップライン６−１３との間に構成されるＢＰＦに送信信号の所要周波数に合わせたフィルタ特性を持たせる。

図１に示す回路構成に基づいてＢＰＦ特性及びポート間アイソレーションをシミュレーションした結果を、図２（ａ）（ｂ）に示す。なお、本実施の形態では上述したように２つのＢＰＦが構成されるが、本シミュレーションでは同一のフィルタ特性に設定して片側のＢＰＦ特性だけを示している（図２（ａ））。第１〜第３のストリップライン４−１〜６−１は、幅＝０．４ｍｍ、線路長＝２．７ｍｍ、ストリップ間隔＝０．００９ｍｍとし、ストリップライン４−２〜６−２は、幅＝０．５ｍｍ、線路長＝２．８ｍｍ、ストリップ間隔＝０．４ｍｍとしている。

図２（ａ）に示すように、例えば第１のストリップライン４−１と第２のストリップライン５−１との間に構成されるＢＰＦは、５．８ＧＨｚを中心周波数として比較的狭帯域のフィルタ特性が実現されている。また、中心周波数近傍（５．８ＧＨｚ）での減衰は３．４ｄＢ程度に抑えられており、急峻で減衰の小さい良好なフィルタ特性が得られていることが判る。

図２（ｂ）に示すように、分配側の２系統（第２、第３の端子２，３）のポート間アイソレーションを見ると、中心周波数（５．８ＧＨｚ）から外れたカット領域において非常に大きなポート間アイソレーションが確保されていることが判る。

図５（ｂ）は一般的な２端子型ＢＰＦのシミュレーション回路である。中心周波数が５．８ＧＨｚとなるようにストリップラインの寸法等を設定している。図７は図５（ｂ）に示すシミュレーション回路により伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。同図に示すシミュレーション結果と本実施の形態のシミュレーション結果（図２（ａ））とを比較すると、本実施の形態によるものも一般的な２端子型ＢＰＦに近い伝送特性が得られていることが判る。このことから、本実施の形態に係る高周波回路はＢＰＦとして実用可能な伝送特性が得られていることが検証された。

以上のように本実施の形態によれば、第１の端子１に供給される入力信号に対して、第２、第３の端子２，３に掛けて２系統の複同調回路を構成し、それぞれの出力に対してフィルタ機能を持たせた上で信号分配するように構成したので、分配器とＢＰＦとを別々に準備することなく、分配・合成機能及びフィルタ機能を奏することができ、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

本発明は、入力信号をフィルタリングすると共に分配する必要のある高周波回路又はアンテナ端子に受信回路と送信回路とが接続され入出力信号をフィルタリングする必要のある高周波回路に適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る高周波回路の構成図（ａ）は図１に示す回路構成に基づいた高周波回路の伝送特性図、（ｂ）は同高周波回路のポート間アイソレーション特性を示す図従来の分配器の構成図従来のＢＰＦの構成図（ａ）は分配器のシミュレーション回路図、（ｂ）は２端子型ＢＰＦのシミュレーション回路図（ａ）は図５（ａ）に示すシミュレーション回路に基づいた分配特性のシミュレーション結果を示す図、（ｂ）は図５（ａ）に示すシミュレーション回路に基づいたポート間アイソレーションのシミュレーション結果を示す図図５（ｂ）に示すシミュレーション回路に基づいた伝送特性のシミュレーション結果を示す図

符号の説明

１…第１の端子、２…第２の端子、３…第３の端子、４−１…第１のストリップライン、５−１…第２のストリップライン、６−１…第３のストリップライン、４−２，５-２，６-２…ストリップライン、７〜９…コンデンサ

Claims

隣接同士でＭ結合可能に配列され、それぞれ一端がグラウンドに接続された第１〜第３のストリップラインと、前記第１のストリップラインと前記第３のストリップラインとの間に配置された前記第２のストリップラインの他端に接続された第１の端子と、前記第１のストリップラインの他端に接続された第２の端子と、前記第３のストリップラインの他端に接続された第３の端子とを備え、
前記第１のストリップラインと前記第２のストリップラインとでバンドパスフィルタを構成すると共に、前記第２のストリップラインと前記第３のストリップラインとで他のバンドパスフィルタを構成したことを特徴とする高周波回路。
前記第１の端子に外部から高周波信号を供給して、前記第２の端子及び前記第３の端子から分配信号を出力することを特徴とする請求項１記載の高周波回路。
前記第２の端子及び前記第３の端子に外部から高周波信号を供給して、前記第１の端子から合成信号を出力することを特徴とする請求項１記載の高周波回路。
前記第１のストリップラインと前記第２のストリップラインとで構成されたバンドパスフィルタと、前記第２のストリップラインと前記第３のストリップラインとで構成された他のバンドパスフィルタとで中心周波数を異ならせたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の高周波回路。
前記第１の端子にアンテナ端子が接続され、前記第２の端子に受信回路が接続され、前記第３の端子に送信回路が接続されることを特徴とする請求項４記載の高周波回路。