JP2010041263A - Antenna duplexer - Google Patents

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洋介 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna duplexer that reduces a manufacturing cost and improves mass productivity. <P>SOLUTION: A reception bandpass filter, a transmission bandpass filter, and a branch circuit are formed on a dielectric substrate 5 by a planar line while planar line-waveguide converters 6a, 6b, and 6c are also formed on the dielectric substrate. The reception bandpass filter, the transmission bandpass filter, and the branch circuit are connected to the corresponding transmission line, which includes waveguides formed in a first base 1 and a second base 2 via each planar line-waveguide converter 6b, 6c, and 6a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、アンテナ共用器に係り、特にマイクロ波帯およびミリ波帯で用いられるアンテナ共用器に関するものである。   The present invention relates to an antenna duplexer, and more particularly to an antenna duplexer used in a microwave band and a millimeter wave band.

従来より、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波数帯無線装置などに使用されるアンテナ共用器として、例えば特許文献1に示されるように、導波管フィルタと導波管T分岐回路を用いたアンテナ共用器がある。   Conventionally, as an antenna duplexer used in a high frequency band radio apparatus such as a microwave band and a millimeter wave band, a waveguide filter and a waveguide T-branch circuit are used as disclosed in Patent Document 1, for example. There is an antenna duplexer.

特開平9−270732号公報JP-A-9-270732

一般に、導波管フィルタでは、導波管内部を使用波長のおよそ半波長ごとにアイリスで区切ることにより半波長共振器を形成する。このアイリス間隔、アイリス厚さを適切に選ぶことによって、所望のフィルタ特性を得るために必要な共振器間電磁界結合量を実現することができる。このとき、アイリスを作製する際の金属加工精度はフィルタ特性に大きく影響し、高性能な導波管フィルタの実現には高い金属加工精度が必要とされている。
また、同様に導波管T分岐回路においても、高性能な分岐特性を得るためには高い金属加工精度が必要となる。
このため、導波管フィルタおよび導波管T分岐回路を用いたアンテナ共用器の製造コストが嵩む、並びに量産性に乏しい、という問題点があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、製造コストの削減及び量産性の改善を図ることができるアンテナ共用器を提供することを目的とする。
In general, in a waveguide filter, a half-wave resonator is formed by dividing the inside of the waveguide by an iris for each half wavelength of the used wavelength. By appropriately selecting the iris interval and the iris thickness, it is possible to realize an inter-resonator electromagnetic field coupling amount necessary for obtaining desired filter characteristics. At this time, the metal processing accuracy in manufacturing the iris greatly affects the filter characteristics, and high metal processing accuracy is required to realize a high-performance waveguide filter.
Similarly, in a waveguide T branch circuit, high metal processing accuracy is required to obtain high-performance branch characteristics.
For this reason, there existed a problem that the manufacturing cost of the antenna sharing device using a waveguide filter and a waveguide T branch circuit increased, and mass productivity was scarce.
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an antenna duplexer capable of reducing the manufacturing cost and improving the mass productivity.

この発明に係るアンテナ共用器は、受信回路に接続される受信フィルタと、送信回路に接続される送信フィルタと、アンテナに接続されると共に受信フィルタ及び送信フィルタに接続された分岐回路とを有するアンテナ共用器において、受信フィルタと送信フィルタと分岐回路を平面線路で構成し、受信フィルタと受信回路とを接続する伝送線路、送信フィルタと送信回路とを接続する伝送線路及び分岐回路とアンテナとを接続する伝送線路をそれぞれ導波管で構成し、受信フィルタ、送信フィルタ及び分岐回路とそれぞれ対応する伝送線路との間に平面線路−導波管変換器を接続したものである。   An antenna duplexer according to the present invention includes a reception filter connected to a reception circuit, a transmission filter connected to a transmission circuit, and a branch circuit connected to the antenna and connected to the reception filter and the transmission filter. In the duplexer, the reception filter, the transmission filter, and the branch circuit are configured with planar lines, the transmission line that connects the reception filter and the reception circuit, the transmission line that connects the transmission filter and the transmission circuit, the branch circuit, and the antenna Each transmission line is constituted by a waveguide, and a planar line-waveguide converter is connected between a reception filter, a transmission filter, and a branch circuit and the corresponding transmission line.

量産性に優れた高周波回路構造として平面回路構造が挙げられる。平面回路は、高精度な薄膜加工技術により特性ばらつきを少なくしつつ高周波回路を実現することができる。また、誘電体基板上に形成される平面回路は立体導波管回路に比べて回路サイズを小型にすることができ、これを用いた装置の小型化にも繋がることとなる。
一方、伝送線路としての機能面では、マイクロストリップ線路等の平面回路に比べ導波管は低損失であり、長距離の伝送に優れている。
A planar circuit structure is an example of a high-frequency circuit structure excellent in mass productivity. The planar circuit can realize a high frequency circuit while reducing variation in characteristics by a highly accurate thin film processing technique. In addition, the planar circuit formed on the dielectric substrate can be reduced in circuit size as compared with the three-dimensional waveguide circuit, which leads to downsizing of a device using the planar circuit.
On the other hand, in terms of the function as a transmission line, the waveguide has a low loss compared to a planar circuit such as a microstrip line, and is excellent in long-distance transmission.

そこで、この発明では、従来では高い金属加工精度が必要であった受信フィルタ、送信フィルタ及び分岐回路部分には平面回路構造を、低損失性を要求される伝送線路部分には導波管をそれぞれ用いることにより、電気的特性及び量産性に優れたアンテナ共用器構造の実現を可能としている。これにより、アンテナ共用器の製造コストの削減や量産性の改善を図ることができる。
また、伝送線路部分を導波管で実現するために、送受信フィルタや分岐回路等の平面回路上を伝送する状態から導波管内を伝送する状態へと変換する平面線路−導波管変換器を用いる。この発明によるアンテナ共用器で用いる導波管形状は、従来の導波管フィルタや導波管T分岐回路のように複雑な形状は必要とせず、金属加工も容易である。
Therefore, according to the present invention, a planar circuit structure is used for the reception filter, transmission filter, and branch circuit portion, which conventionally required high metal processing accuracy, and a waveguide is used for the transmission line portion that requires low loss. By using it, it is possible to realize an antenna duplexer structure excellent in electrical characteristics and mass productivity. Thereby, the manufacturing cost of the antenna duplexer can be reduced and the mass productivity can be improved.
In addition, in order to realize the transmission line portion with a waveguide, a planar line-waveguide converter that converts from a state of transmitting on a planar circuit such as a transmission / reception filter or a branch circuit to a state of transmitting within the waveguide is provided. Use. The waveguide shape used in the antenna duplexer according to the present invention does not require a complicated shape unlike conventional waveguide filters and waveguide T-branch circuits, and metal processing is easy.

この発明によれば、受信フィルタと送信フィルタと分岐回路を平面線路で構成し、これら受信フィルタ、送信フィルタ及び分岐回路にそれぞれ平面線路−導波管変換器を介して導波管からなる伝送線路を接続したので、製造コストを削減し、量産性に優れたアンテナ共用器を実現することができる。   According to the present invention, the reception filter, the transmission filter, and the branch circuit are configured by planar lines, and the transmission line including the waveguide through the planar line-waveguide converter is connected to each of the reception filter, the transmission filter, and the branch circuit. Since the antenna is connected, the manufacturing cost can be reduced and an antenna duplexer with excellent mass productivity can be realized.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1及び図2にそれぞれ実施の形態に係るアンテナ共用器を表面側及び裏面側から見た斜視図を示す。第1の台座1及び第2の台座2内に導波管回路が形成されており、第1の台座1の表面には導波管4が形成され、第2の台座2の表面には導波管8及び導波管9が形成されている。第1の台座1に金属板7を介して誘電体基板5が接合されている。基板5上には、送信帯域フィルタ、受信帯域フィルタ及び分岐回路が平面回路パターンで形成されると共に平面線路−導波管変換器6a、6b、6cが形成されている。
なお、第1の台座1に接続された基板5に対して封止の必要がある場合には、図1に示すような封止用蓋3が第1の台座1に被せられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 are perspective views of the antenna duplexer according to the embodiment as viewed from the front side and the back side. A waveguide circuit is formed in the first pedestal 1 and the second pedestal 2, a waveguide 4 is formed on the surface of the first pedestal 1, and a waveguide is formed on the surface of the second pedestal 2. A wave tube 8 and a waveguide 9 are formed. A dielectric substrate 5 is bonded to the first pedestal 1 via a metal plate 7. On the substrate 5, a transmission band filter, a reception band filter, and a branch circuit are formed in a planar circuit pattern, and planar line-waveguide converters 6a, 6b, and 6c are formed.
When the substrate 5 connected to the first pedestal 1 needs to be sealed, a sealing lid 3 as shown in FIG. 1 is put on the first pedestal 1.

この実施の形態においては、導波管4をアンテナ端子、導波管8を送信回路端子、導波管9を受信回路端子として説明するが、基板5に形成される送信帯域フィルタ、受信帯域フィルタ及び分岐回路の配置を変えることによって、3つの端子の役割を任意に選ぶことが可能である。   In this embodiment, the waveguide 4 is described as an antenna terminal, the waveguide 8 as a transmission circuit terminal, and the waveguide 9 as a reception circuit terminal. However, a transmission band filter and a reception band filter formed on the substrate 5 are described. And by changing the arrangement of the branch circuit, it is possible to arbitrarily select the role of the three terminals.

図3は、実施の形態に係るアンテナ共用器の構成部品を示す分解図である。送信回路端子を構成する導波管8及び受信回路端子を構成する導波管9を有する第2の台座2内には、導波管溝12a、12b、12cが加工されている。この第2の台座2に第1の台座1を積層することによって、導波管溝12a、12b、12cはそれぞれ矩形導波管として動作し、導波管内を信号伝播させることができる。一方、アンテナ端子を構成する導波管4を有する第1の台座1には、第2の台座2の導波管溝12a、12b、12cと接続される導波管11a、11b、11cが形成されている。   FIG. 3 is an exploded view showing components of the antenna duplexer according to the embodiment. In the second pedestal 2 having the waveguide 8 constituting the transmission circuit terminal and the waveguide 9 constituting the reception circuit terminal, the waveguide grooves 12a, 12b and 12c are processed. By laminating the first pedestal 1 on the second pedestal 2, the waveguide grooves 12 a, 12 b, and 12 c can operate as rectangular waveguides and can propagate signals in the waveguide. On the other hand, the first pedestal 1 having the waveguide 4 constituting the antenna terminal is formed with waveguides 11a, 11b, and 11c connected to the waveguide grooves 12a, 12b, and 12c of the second pedestal 2. Has been.

基板5上に形成された送信帯域フィルタ、受信帯域フィルタ及び分岐回路は、マイクロストリップ線路等の平面線路で相互に接続されている。このマイクロストリップ線路等の平面線路を伝送する信号は、平面線路−導波管変換器6a、6b、6cによって平面線路上を伝送する状態から導波管内を伝送する状態へと変換され、変換された信号は第1の台座1及び第2の台座2内に形成された導波管回路内を伝播する。基板5は、導波管口10a、10b、10cを有する接続用の金属板7を介して、第1の台座1に加工された導波管11a、11b、11cに接続される。ただし、基板5を第1の台座1に加工された導波管11a、11b、11cに直接接続することもできる。   The transmission band filter, the reception band filter, and the branch circuit formed on the substrate 5 are connected to each other by a planar line such as a microstrip line. A signal transmitted through a planar line such as a microstrip line is converted from a state of being transmitted on the planar line to a state of being transmitted through the waveguide by the planar line-waveguide converters 6a, 6b and 6c. The signal propagates through the waveguide circuit formed in the first pedestal 1 and the second pedestal 2. The substrate 5 is connected to the waveguides 11a, 11b, and 11c processed into the first pedestal 1 through a connection metal plate 7 having waveguide ports 10a, 10b, and 10c. However, the substrate 5 can also be directly connected to the waveguides 11 a, 11 b, 11 c processed into the first pedestal 1.

図4に、この実施の形態のアンテナ共用器を実現するために必要な高周波回路パターンが形成される誘電体基板5を示す。この基板5上には、送信帯域フィルタ13、受信帯域フィルタ14、分岐回路15、平面線路16、平面線路−導波管変換器6a、6b、6cが形成されている。送信帯域フィルタ13、受信帯域フィルタ14及び分岐回路15を構成する高周波回路パターンは、薄膜加工技術により基板5上に高精度に製造することができる。平面線路−導波管変換器6a、6b、6cは、信号を、マイクロストリップ線路等の平面線路16上を伝送する状態から、その進行方向を90度曲げ、導波管内を伝送する状態へと変換する働きを有する。   FIG. 4 shows a dielectric substrate 5 on which a high-frequency circuit pattern necessary for realizing the antenna duplexer of this embodiment is formed. On this substrate 5, a transmission band filter 13, a reception band filter 14, a branch circuit 15, a planar line 16, and planar line-waveguide converters 6a, 6b, 6c are formed. The high-frequency circuit pattern constituting the transmission band filter 13, the reception band filter 14, and the branch circuit 15 can be manufactured on the substrate 5 with high accuracy by a thin film processing technique. The planar line-waveguide converters 6a, 6b, and 6c change from a state in which signals are transmitted on the planar line 16 such as a microstrip line to a state in which the traveling direction is bent 90 degrees and transmitted in the waveguide. Has the function of converting.

この実施の形態のアンテナ共用器において、送受信フィルタ帯域、送受信回路間アイソレーション等のアンテナ共用器特性は、誘電体基板5上に形成された高周波回路によって決定される。従って、アンテナ共用器特性の変更が必要となる場合には、図3に示す構成部品のうち、誘電体基板5のみを交換すれば済むこととなる。
また、送受信フィルタが導波管フィルタ及び誘電体フィルタで構成される従来のアンテナ共用器に対し、この実施の形態に係るアンテナ共用器は、送受信フィルタが平面フィルタで構成されるので、低コスト且つ高精度に製造することができる。
In the antenna duplexer of this embodiment, the antenna duplexer characteristics such as the transmission / reception filter band and the isolation between the transmission and reception circuits are determined by the high frequency circuit formed on the dielectric substrate 5. Therefore, when it is necessary to change the characteristics of the antenna duplexer, it is only necessary to replace only the dielectric substrate 5 among the components shown in FIG.
Further, in contrast to the conventional antenna duplexer in which the transmission / reception filter is constituted by a waveguide filter and a dielectric filter, the antenna duplexer according to this embodiment is low in cost since the transmission / reception filter is constituted by a planar filter. It can be manufactured with high accuracy.

また、この実施の形態では、例として図4に示す回路配置で、平面線路−導波管変換器6aをアンテナ端子、平面線路−導波管変換器6bを受信回路端子、平面線路−導波管変換器6cを送信回路端子に接続しているが、基板5に形成する送信帯域フィルタ、受信帯域フィルタ及び分岐回路の配置を変えることによって、3つの端子の役割を任意に選ぶことが可能である。   Further, in this embodiment, in the circuit arrangement shown in FIG. 4 as an example, the planar line-waveguide converter 6a is an antenna terminal, the planar line-waveguide converter 6b is a receiving circuit terminal, and the planar line-waveguide. Although the tube converter 6c is connected to the transmission circuit terminal, the role of the three terminals can be arbitrarily selected by changing the arrangement of the transmission band filter, reception band filter and branch circuit formed on the substrate 5. is there.

図5に示される金属板7は、基板5を接合して第1の台座1へ接続するために用いられるものである。この金属板7には導波管口10a、10b、10cが形成されている。金属板7の導波管口10a、10b、10cを第1の台座1の導波管11a、11b、11cに接続することで、導波管内を伝送される信号は第1の台座1及び第2の台座2内に形成される導波管内を伝播する。
前述のように、送受信フィルタ帯域、送受信回路間アイソレーション等のアンテナ共用器特性は、基板5上に形成された高周波回路によって決定されるので、アンテナ共用器特性の変更が必要となる場合には、基板5が接合された金属板7を交換すればよい。金属板7と第1の台座1との接続をネジ止めにより行うことで、アンテナ共用器特性の異なる平面回路の交換を容易に行うことができる。
The metal plate 7 shown in FIG. 5 is used for joining the substrate 5 and connecting it to the first base 1. The metal plate 7 has waveguide ports 10a, 10b, and 10c. By connecting the waveguide openings 10a, 10b, and 10c of the metal plate 7 to the waveguides 11a, 11b, and 11c of the first pedestal 1, signals transmitted through the waveguide are transmitted to the first pedestal 1 and the first pedestal 1. It propagates in the waveguide formed in the two pedestals 2.
As described above, the antenna duplexer characteristics such as the transmission / reception filter band and the isolation between the transmission / reception circuits are determined by the high-frequency circuit formed on the substrate 5, so that it is necessary to change the antenna duplexer characteristics. The metal plate 7 to which the substrate 5 is bonded may be replaced. By connecting the metal plate 7 and the first pedestal 1 with screws, it is possible to easily replace the planar circuit having different antenna duplexer characteristics.

図6及び図7にそれぞれ第1の台座1を表面側及び裏面側から見た斜視図を示す。アンテナ端子となる導波管4と、金属板7の導波管口10aに接続される導波管11aは、いずれも第1の台座1の表面から裏面まで貫通形成されている。また、導波管11b及び11cはそれぞれ第1の台座1の裏面に形成された導波管溝12d及び12eに連通している。   The perspective view which looked at the 1st base 1 from the surface side and the back surface side to FIG.6 and FIG.7, respectively is shown. Both the waveguide 4 serving as an antenna terminal and the waveguide 11a connected to the waveguide port 10a of the metal plate 7 are formed so as to penetrate from the front surface to the back surface of the first base 1. The waveguides 11b and 11c communicate with waveguide grooves 12d and 12e formed on the back surface of the first pedestal 1, respectively.

図8及び図9にそれぞれ第2の台座2を表面側及び裏面側から見た斜視図を示す。第2の台座2の表面には導波管溝12a、12b、12cが形成されている。第2の台座2の表面上に第1の台座1が積層されると、第2の台座2の導波管溝12aの両端部に第1の台座1の導波管11a及び導波管4が接続され、これによりU字状の導波管が形成される。同様に、第1の台座1と第2の台座2が積層すると、第2の台座2の導波管8及び導波管溝12cに第1の台座1の導波管溝12d及び導波管11cが接続され、これによりS字状の導波管が形成されると共に、第2の台座2の導波管9及び導波管溝12bに第1の台座1の導波管溝12e及び導波管11bが接続され、これによりS字状の導波管が形成される。   FIGS. 8 and 9 are perspective views of the second pedestal 2 as viewed from the front side and the back side, respectively. Waveguide grooves 12 a, 12 b, and 12 c are formed on the surface of the second pedestal 2. When the first pedestal 1 is laminated on the surface of the second pedestal 2, the waveguide 11 a and the waveguide 4 of the first pedestal 1 are formed at both ends of the waveguide groove 12 a of the second pedestal 2. Are connected to form a U-shaped waveguide. Similarly, when the first pedestal 1 and the second pedestal 2 are stacked, the waveguide groove 12d and the waveguide of the first pedestal 1 are formed on the waveguide 8 and the waveguide groove 12c of the second pedestal 2. 11c is connected to form an S-shaped waveguide, and the waveguide 9 and the waveguide groove 12b of the second base 2 are connected to the waveguide groove 12e of the first base 1 and the waveguide. The wave tube 11b is connected to form an S-shaped waveguide.

図10に図1及び図2のA−A'部分の断面図を示す。第1の台座1と第2の台座2が積層されることで、第1の台座1に形成された導波管4及び導波管11aが第2の台座2に形成された導波管溝12aと接続されてU字状の導波管を形成し、この導波管の内部を信号(電波)が伝播する。導波管4は、この実施の形態では外部のアンテナへと接続される端子として機能する。
導波管口10aが形成された金属板7に基板5が接続され、この基板5上に平面線路−導波管変換器6aが設けられている。この平面線路−導波管変換器6aにより、導波管4、導波管溝12a、導波管11a及び導波管口10aを伝播する信号は、マイクロストリップ線路等の平面線路上を伝送される状態へと変換され、基板5上に設けられた分岐回路15へと伝送される。
なお、導波管溝12aの両端には、90°屈曲した導波管内を電磁波が伝送する際に生じる反射波を抑えるための整合用素子17a及び17bが形成されている。
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIGS. A waveguide groove in which the waveguide 4 and the waveguide 11a formed in the first pedestal 1 are formed in the second pedestal 2 by laminating the first pedestal 1 and the second pedestal 2. It is connected to 12a to form a U-shaped waveguide, and a signal (radio wave) propagates inside the waveguide. In this embodiment, the waveguide 4 functions as a terminal connected to an external antenna.
A substrate 5 is connected to a metal plate 7 in which a waveguide port 10 a is formed, and a planar line-waveguide converter 6 a is provided on the substrate 5. By this planar line-waveguide converter 6a, signals propagated through the waveguide 4, the waveguide groove 12a, the waveguide 11a, and the waveguide port 10a are transmitted on a planar line such as a microstrip line. And is transmitted to the branch circuit 15 provided on the substrate 5.
At both ends of the waveguide groove 12a, matching elements 17a and 17b are formed for suppressing reflected waves generated when electromagnetic waves are transmitted through the waveguide bent 90 °.

図11に図1及び図2のB−B'部分の断面図を示す。第1の台座1と第2の台座2が積層されることで、第1の台座1に形成された導波管11c及び導波管溝12dが第2の台座2に形成された導波管溝12c及び導波管8と接続されてS字状の導波管を形成し、この導波管の内部を信号が伝播する。導波管8は、この実施の形態では外部の送信回路へと接続される端子として機能する。
導波管口10cが形成された金属板7に基板5が接続され、この基板5上に平面線路−導波管変換器6cが設けられている。この平面線路−導波管変換器6cにより、導波管8、導波管溝12c、導波管溝12d、導波管11c及び導波管口10cを伝播する信号は、マイクロストリップ線路等の平面線路上を伝送される状態へと変換され、基板5上に設けられた送信帯域フィルタ13へと伝送される。
なお、導波管溝12c及び導波管溝12dの端部には、それぞれ90°屈曲した導波管内を電磁波が伝送する際に生じる反射波を抑えるための整合用素子17c及び17dが形成されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIGS. A waveguide in which the first pedestal 1 and the second pedestal 2 are stacked so that the waveguide 11c and the waveguide groove 12d formed in the first pedestal 1 are formed in the second pedestal 2. It is connected to the groove 12c and the waveguide 8 to form an S-shaped waveguide, and a signal propagates inside the waveguide. In this embodiment, the waveguide 8 functions as a terminal connected to an external transmission circuit.
A substrate 5 is connected to a metal plate 7 in which a waveguide port 10 c is formed, and a planar line-waveguide converter 6 c is provided on the substrate 5. By this planar line-waveguide converter 6c, signals propagating through the waveguide 8, the waveguide groove 12c, the waveguide groove 12d, the waveguide 11c, and the waveguide port 10c are transmitted from a microstrip line or the like. The signal is converted into a state of being transmitted on the planar line and transmitted to the transmission band filter 13 provided on the substrate 5.
Note that matching elements 17c and 17d are formed at the ends of the waveguide groove 12c and the waveguide groove 12d, respectively, for suppressing reflected waves generated when electromagnetic waves are transmitted through the waveguide bent by 90 °. ing.

同様に、第1の台座1と第2の台座2が積層されることで、第1の台座1に形成された導波管11b及び導波管溝12eが第2の台座2に形成された導波管溝12b及び導波管9と接続されてS字状の導波管を形成し、この導波管の内部を信号が伝播する。導波管9は、この実施の形態では外部の受信回路へと接続される端子として機能する。
導波管口10bが形成された金属板7に基板5が接続され、この基板5上に平面線路−導波管変換器6bが設けられている。この平面線路−導波管変換器6bにより、導波管9、導波管溝12b、導波管溝12e、導波管11b及び導波管口10bを伝播する信号は、マイクロストリップ線路等の平面線路上を伝送される状態へと変換され、基板5上に設けられた受信帯域フィルタ14へと伝送される。
なお、導波管溝12b及び導波管溝12eの端部には、それぞれ90°屈曲した導波管内を電磁波が伝送する際に生じる反射波を抑えるための整合用素子17e及び17fが形成されている。
Similarly, by laminating the first pedestal 1 and the second pedestal 2, the waveguide 11 b and the waveguide groove 12 e formed in the first pedestal 1 are formed in the second pedestal 2. It is connected to the waveguide groove 12b and the waveguide 9 to form an S-shaped waveguide, and a signal propagates inside the waveguide. In this embodiment, the waveguide 9 functions as a terminal connected to an external receiving circuit.
A substrate 5 is connected to a metal plate 7 in which a waveguide port 10 b is formed, and a planar line-waveguide converter 6 b is provided on the substrate 5. By this planar line-waveguide converter 6b, signals propagating through the waveguide 9, the waveguide groove 12b, the waveguide groove 12e, the waveguide 11b, and the waveguide port 10b are transmitted from a microstrip line or the like. The signal is converted into a state of being transmitted on the plane line and transmitted to the reception band filter 14 provided on the substrate 5.
Note that matching elements 17e and 17f are formed at the ends of the waveguide groove 12b and the waveguide groove 12e, respectively, for suppressing reflected waves generated when electromagnetic waves are transmitted through the waveguide bent by 90 °. ing.

上記の整合用素子17a〜17fは、いずれも1段のステップ形状を有しているが、所望の特性を得るために、図12に示されるように2段のステップ形状にしたり、3段以上のステップ形状にすることもできる。また、図13に示されるように傾斜面形状の整合用素子を用いることも有効である。   Each of the matching elements 17a to 17f has a single step shape. However, in order to obtain desired characteristics, the matching elements 17a to 17f may have a two step shape as shown in FIG. The step shape can also be made. It is also effective to use a matching element having an inclined surface shape as shown in FIG.

以上のような構造のアンテナ共用器の設計例として、高周波回路シミュレータを用いて設計したアンテナ共用器特性の計算結果を以下に示す。
図14は、図10に示される導波管口10aから導波管4に至るU字型導波管の伝送特性を有限要素法による電磁界解析によって計算した結果である。整合用素子17a及び17bの寸法を最適に選ぶことによって、図14のように反射の少ない伝送特性を得ることができる。
図15は、図11に示される導波管口10cから導波管8に至るS字型導波管、及び導波管口10bから導波管9に至るS字型導波管の伝送特性を有限要素法による電磁界解析によって計算した結果である。整合用素子17c、17d、17e及び17fの寸法を最適に選ぶことによって、図15のように反射の少ない伝送特性を得ることができる。
As a design example of the antenna duplexer having the above structure, the calculation results of the antenna duplexer characteristics designed using the high-frequency circuit simulator are shown below.
FIG. 14 shows the result of calculation of the transmission characteristics of the U-shaped waveguide extending from the waveguide port 10a shown in FIG. 10 to the waveguide 4 by electromagnetic field analysis using the finite element method. By optimally selecting the dimensions of the matching elements 17a and 17b, transmission characteristics with less reflection can be obtained as shown in FIG.
FIG. 15 shows transmission characteristics of the S-shaped waveguide extending from the waveguide port 10c to the waveguide 8 and the S-shaped waveguide extending from the waveguide port 10b to the waveguide 9 shown in FIG. Is a result of calculation by electromagnetic field analysis by the finite element method. By optimally selecting the dimensions of the matching elements 17c, 17d, 17e, and 17f, transmission characteristics with less reflection can be obtained as shown in FIG.

図16は、図4に示されるように配置された平面線路−導波管変換器6a、6b及び6cの具体的な回路形状に対して、その伝送特性を有限要素法による電磁界解析によって計算した結果である。
図17に、本設計例において、基板5上に形成した回路パターンを示す。送信帯域フィルタ13及び受信帯域フィルタ14がマイクロストリップ線路共振器結合型フィルタで、分岐回路15がマイクロストリップ線路T分岐パターンでそれぞれ実現されている。ただし、所望のフィルタ特性、分岐特性が得られるならば、これ以外の高周波パターンを基板5上に形成しても良い。
図18は、図17の送信帯域フィルタ13として設計した帯域通過フィルタの計算結果であり、図19は、図17の受信帯域フィルタ14として設計した帯域通過フィルタの計算結果である。
FIG. 16 shows the transmission characteristics of the specific circuit shapes of the planar line-waveguide converters 6a, 6b and 6c arranged as shown in FIG. 4 by electromagnetic field analysis by the finite element method. It is the result.
FIG. 17 shows a circuit pattern formed on the substrate 5 in this design example. The transmission band filter 13 and the reception band filter 14 are each realized by a microstrip line resonator coupling filter, and the branch circuit 15 is realized by a microstrip line T branch pattern. However, other high-frequency patterns may be formed on the substrate 5 as long as desired filter characteristics and branch characteristics can be obtained.
FIG. 18 shows the calculation result of the band pass filter designed as the transmission band filter 13 of FIG. 17, and FIG. 19 shows the calculation result of the band pass filter designed as the reception band filter 14 of FIG.

上述の図14に示したU字型導波管の伝送特性、図15に示したS字型導波管の伝送特性、図16に示した平面線路−導波管変換器の伝送特性、図18に示した送信帯域フィルタの伝送特性、図19に示した受信帯域フィルタの伝送特性より、これらの素子を用いて図1及び図2に示すアンテナ共用器を構成した場合の伝送特性の計算結果を図20に示す。なおこのとき、T分岐回路部分の線路寸法を適切に選ぶことによって、アンテナ共用器特性の最適化が行われている。   Transmission characteristics of the U-shaped waveguide shown in FIG. 14, transmission characteristics of the S-shaped waveguide shown in FIG. 15, transmission characteristics of the planar line-waveguide converter shown in FIG. From the transmission characteristics of the transmission band filter shown in FIG. 18 and the transmission characteristics of the reception band filter shown in FIG. 19, the calculation results of the transmission characteristics when the antenna duplexer shown in FIG. 1 and FIG. Is shown in FIG. At this time, the antenna duplexer characteristics are optimized by appropriately selecting the line dimensions of the T branch circuit portion.

図20において、S31は、図2の送信回路端子を構成する導波管8から図1のアンテナ接続端子を構成する導波管4への通過特性を示し、S23は、図1のアンテナ接続端子を構成する導波管4から図2の受信回路端子を構成する導波管9への通過特性を示している。図18及び図19に示した帯域通過フィルタの特性とほぼ同等の特性が得られている。
S33は、アンテナ接続端子を構成する導波管4における反射特性を示し、送信帯域及び受信帯域において反射の少ない特性が得られていることがわかる。
また、S21は、図2の送信回路端子を構成する導波管8と受信回路端子を構成する導波管9との間のアイソレーション量を示し、送信回路から受信回路への高いアイソレーション特性が得られていることが確認された。
20, S31 indicates the pass characteristic from the waveguide 8 constituting the transmission circuit terminal of FIG. 2 to the waveguide 4 constituting the antenna connection terminal of FIG. 1, and S23 is the antenna connection terminal of FIG. 2 shows the passage characteristic from the waveguide 4 constituting the receiver to the waveguide 9 constituting the receiving circuit terminal of FIG. A characteristic substantially equivalent to the characteristic of the bandpass filter shown in FIGS. 18 and 19 is obtained.
S33 shows the reflection characteristics in the waveguide 4 constituting the antenna connection terminal, and it can be seen that characteristics with little reflection are obtained in the transmission band and the reception band.
S21 indicates the amount of isolation between the waveguide 8 constituting the transmission circuit terminal of FIG. 2 and the waveguide 9 constituting the reception circuit terminal, and has high isolation characteristics from the transmission circuit to the reception circuit. It was confirmed that

以上のように、送信帯域フィルタと受信帯域フィルタと分岐回路をそれぞれ平面回路パターンで形成しても高周波数帯の優れたアンテナ共用器を実現し得ることを回路シミュレーションにより確認することができた。   As described above, it has been confirmed by circuit simulation that an excellent antenna duplexer in a high frequency band can be realized even if the transmission band filter, the reception band filter, and the branch circuit are each formed with a planar circuit pattern.

この発明では、従来高精度な金属加工が必要であった導波管フィルタ及び導波管T分岐回路の持つ機能を量産性に優れた平面回路で実現すると共に、外部回路接続線路に平面線路−導波管変換回路を介することで低損失な導波管を使用するので、従来に比べ、製造コストを削減し、量産性に優れたアンテナ共用器を実現することができる。
この発明のアンテナ共用器における送受信フィルタ帯域、送受信回路間アイソレーション等のアンテナ共用器特性は、誘電体基板上に形成された高周波回路によって決定される。従って、アンテナ共用器特性を変更したい場合には、誘電体基板が接合された金属板を交換するだけでよく、さらに、金属板と台座との接続をネジ止めにより行うことで、アンテナ共用器特性の異なる平面回路の交換を容易に行うことが可能となる。
また、誘電体基板上に形成される平面回路は立体導波管回路に比べ回路サイズを小型にすることができ、これを用いた装置の小型化にも繋がることとなる。
In the present invention, the functions of the waveguide filter and the waveguide T-branch circuit, which conventionally required high-precision metal processing, are realized by a planar circuit excellent in mass productivity, and the planar circuit is connected to the external circuit connection line. Since a low-loss waveguide is used through the waveguide conversion circuit, it is possible to realize an antenna duplexer that is lower in manufacturing cost and superior in mass productivity than in the past.
The antenna duplexer characteristics such as the transmission / reception filter band and the isolation between the transmission / reception circuits in the antenna duplexer of the present invention are determined by the high frequency circuit formed on the dielectric substrate. Therefore, if you want to change the characteristics of the antenna duplexer, you only need to replace the metal plate to which the dielectric substrate is bonded. Furthermore, by connecting the metal plate and the pedestal with screws, It is possible to easily exchange different planar circuits.
In addition, the planar circuit formed on the dielectric substrate can be reduced in circuit size as compared with the three-dimensional waveguide circuit, which leads to downsizing of a device using the planar circuit.

この発明の実施の形態に係るアンテナ共用器を表面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the antenna sharing device which concerns on embodiment of this invention from the surface side. 実施の形態に係るアンテナ共用器を裏面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the antenna sharing device which concerns on embodiment from the back surface side. 実施の形態に係るアンテナ共用器の構成部品を示す分解図である。It is an exploded view which shows the component of the antenna sharing device which concerns on embodiment. 実施の形態で用いられた誘電体基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the dielectric substrate used in embodiment. 実施の形態で用いられた金属板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the metal plate used by embodiment. 実施の形態で用いられた第1の台座を表面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the 1st base used in the embodiment from the surface side. 実施の形態で用いられた第1の台座を裏面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the 1st base used in the embodiment from the back side. 実施の形態で用いられた第2の台座を表面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the 2nd base used in an embodiment from the surface side. 実施の形態で用いられた第2の台座を裏面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the 2nd base used in the embodiment from the back side. 図1のA−A'部分の断面図である。It is sectional drawing of the AA 'part of FIG. 図1のB−B'部分の断面図である。It is sectional drawing of the BB 'part of FIG. 整合用素子の変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the modification of the element for a matching. 整合用素子の他の変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the other modification of the element for a matching. 図10における導波管口10aから導波管4に至るU字型導波管の伝送特性計算結果を示すグラフである。11 is a graph showing a calculation result of transmission characteristics of a U-shaped waveguide extending from the waveguide port 10a to the waveguide 4 in FIG. 図11における導波管口10cから導波管8に至るS字型導波管及び導波管口10bから導波管9に至るS字型導波管の伝送特性計算結果を示すグラフである。12 is a graph showing transmission characteristic calculation results of the S-shaped waveguide extending from the waveguide port 10c to the waveguide 8 and the S-shaped waveguide extending from the waveguide port 10b to the waveguide 9 in FIG. . 図4における平面線路−導波管変換器の伝送特性計算結果を示すグラフである。It is a graph which shows the transmission characteristic calculation result of the planar line-waveguide converter in FIG. 設計例で用いられた受信フィルタ、送信フィルタ及び分岐回路の平面回路パターンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the planar circuit pattern of the reception filter, transmission filter, and branch circuit which were used in the design example. 設計例で用いられた送信帯域フィルタの伝送特性計算結果を示すグラフである。It is a graph which shows the transmission characteristic calculation result of the transmission band filter used in the design example. 設計例で用いられた受信帯域フィルタの伝送特性計算結果を示すグラフである。It is a graph which shows the transmission characteristic calculation result of the receiving band filter used in the design example. 実施の形態に係るアンテナ共用器の伝送特性計算結果を示すグラフである。It is a graph which shows the transmission characteristic calculation result of the antenna sharing device which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の台座、2 第2の台座、3 封止用蓋、4,8,9,11a〜11c 導波管、5 誘電体基板、6a〜6c 平面線路−導波管変換器、7 金属板、10a〜10c 導波管口、11a〜11c 導波管、12a〜12e 導波管溝、13 送信帯域フィルタ、14 受信帯域フィルタ、15 分岐回路、16 平面線路、17a〜17f 整合用素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st base, 2nd base, 3 lid | cover for sealing, 4,8,9,11a-11c waveguide, 5 dielectric substrate, 6a-6c planar line-waveguide converter, 7 metal Plate, 10a to 10c Waveguide opening, 11a to 11c Waveguide, 12a to 12e Waveguide groove, 13 Transmission band filter, 14 Reception band filter, 15 Branch circuit, 16 Planar line, 17a to 17f Matching element.

Claims (1)

受信回路に接続される受信フィルタと、送信回路に接続される送信フィルタと、アンテナに接続されると共に前記受信フィルタ及び前記送信フィルタに接続された分岐回路とを有するアンテナ共用器において、
前記受信フィルタと前記送信フィルタと前記分岐回路を平面線路で構成し、
前記受信フィルタと前記受信回路とを接続する伝送線路、前記送信フィルタと前記送信回路とを接続する伝送線路及び前記分岐回路と前記アンテナとを接続する伝送線路をそれぞれ導波管で構成し、
前記受信フィルタ、前記送信フィルタ及び前記分岐回路とそれぞれ対応する伝送線路との間に平面線路−導波管変換器を接続したことを特徴とするアンテナ共用器。
In an antenna duplexer having a reception filter connected to a reception circuit, a transmission filter connected to a transmission circuit, and a branch circuit connected to an antenna and connected to the reception filter and the transmission filter,
The reception filter, the transmission filter, and the branch circuit are configured with a planar line,
A transmission line that connects the reception filter and the reception circuit, a transmission line that connects the transmission filter and the transmission circuit, and a transmission line that connects the branch circuit and the antenna are each constituted by a waveguide,
An antenna duplexer, wherein a planar line-waveguide converter is connected between the reception filter, the transmission filter, and the branch circuit and the corresponding transmission line.
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