JP2010068079A - アンテナ共用器、高周波回路及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ共用器のアイソレーション特性を改善する。
【解決手段】圧電基板１の第１の面に受信用帯域通過フィルタ２００と送信用帯域通過フィルタ３００とが形成される。受信用帯域通過フィルタ２００の出力端子１６は、回路基板２のビア導体５７，７６及び配線導体６３を含む受信給電線を介して受信回路接続端子４７に接続され、送信用帯域通過フィルタ３００の入力端子２０は、回路基板２のビア導体５９，８０及び配線導体６４を含む送信給電線を介して送信回路接続端子４９に接続される。受信用帯域通過フィルタ２００と送信用帯域通過フィルタ３００とは、共通のグランド導体６１を介して接地される。受信給電線とグランド導体６１との間に、当該受信給電線に流れる無線受信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように、輪状導体３１に設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロ波帯及びミリ波帯の高周波信号を無線送受信する高周波回路及び無線通信装置のためのアンテナ共用器及び当該アンテナ共用器を備えた高周波回路並びに無線通信装置に関する。

アンテナ共用器はデュプレクサとも呼ばれ、アンテナと送信回路と受信回路とに接続されて送信信号と受信信号を分離する機能を有する。一般に、アンテナ共用器は、アンテナ装置と送信回路との間に接続される送信信号用の帯域通過フィルタ（以下、送信フィルタという。）と、アンテナ装置と受信回路との間に接続される受信信号用の帯域通過フィルタ（以下、受信フィルタという。）とを備えて構成される。ここで、送信フィルタ及び受信フィルタの各通過帯域は、互いに異なるように設定される。

アナログ方式又はＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式のように、送受信を同時に行う方式の携帯電話システムに用いられるアンテナ共用器では、送信信号が送信フィルタ及び受信フィルタを介して受信回路に流れ込んで当該受信回路内の低雑音増幅器などの動作に悪影響を及ぼし通話品質の低下につながることを防ぐ必要がある。すなわち、アンテナ共用器においてアイソレーション特性を向上させて、受信フィルタで送信信号を十分に減衰させる必要がある。

従来、高周波回路である送信フィルタ及び受信フィルタを１つの回路基板に実装した従来技術に係るアンテナ共用器が知られている。ここで、上記回路基板のアンテナ共用器の実装面には、送信信号入力端子、アンテナ接続端子、受信信号出力端子及びグランド端子が設けられる。グランド端子には、送信フィルタと受信フィルタの共通のグランドとして電気的に機能するグランド導体が接続されている。このため、従来技術に係るアンテナ共用器において、送信フィルタの動作に伴ってグランド導体に発生するグランド電流と受信フィルタの動作に伴ってグランド導体に発生するグランド電流とが相互に結合し、アイソレーション特性の劣化につながった。

特許文献１には、送信フィルタに接続された基準電位電極を、送信フィルタと受信フィルタの共通接続端子及び受信フィルタに接続された基準電位電極から分離するように構成された分波器（上記アンテナ共用器である。）が記載されている。特許文献１に記載の分波器によれば、送信信号が基準電位電極を介して受信回路に流れ込むことを防止できる。

また、特許文献２には、一つの回路基板上に構成された複数の高周波回路毎に回路基板にグランド電極を形成し、該グランド電極が間隙を設けて相互に離隔してなる高周波回路装置が記載されている。特許文献２に記載の高周波回路装置によれば、各高周波回路のグランド電流がグランド電極で相互に電磁気的に干渉することが抑えられ、高周波回路相互間のグランド電流の電磁気結合を防止することができる。

特開２００５−１７５６３８号公報。 特許第３３１９４１８号公報。

しかしながら、特許文献１に記載の分波器及び特許文献２に記載の高周波回路装置では、送信フィルタに接続されるグランド導体と受信フィルタに接続されるグランド導体とが別々に設けられるので、送信フィルタと受信フィルタとの間で基準電位が変化してしまい、グランド導体の形状によりフィルタ特性が変化しやすくなってしまう。また、上述のように基準電位が変化することによって、アイソレーション特性、送信フィルタ特性及び受信フィルタ特性が劣化する場合がある。このため、従来は、良好な送信及び受信のフィルタ特性を維持したまま、アイソレーション特性の劣化を抑制することが困難だった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較してアイソレーション特性を向上できるアンテナ共用器及びそれを備えた高周波回路並びに無線通信装置を提供することにある。

第１の発明に係るアンテナ共用器は、アンテナによって受信された無線受信信号に対して所定の帯域通過処理を行い、当該処理後の無線受信信号を受信給電線を介して受信回路に出力する受信用帯域通過フィルタと、送信回路から送信給電線を介して入力される無線送信信号に対して所定の帯域通過処理を行い、当該処理後の無線受信信号を上記アンテナに出力して送信する送信用帯域通過フィルタとを備えたアンテナ共用器において、上記受信用帯域通過フィルタと上記送信用帯域通過フィルタとは共通のグランド導体に接続されて接地され、上記グランド導体と上記受信給電線との間に、上記無線受信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられた第１の輪状導体と、上記グランド導体と上記送信給電線との間に、上記無線送信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられた第２の輪状導体とのうちの少なくとも一方を備えたことを特徴とする。

上記アンテナ共用器において、上記第１及び第２の輪状導体のうち、上記第１の輪状導体のみを備えたことを特徴とする。

また、上記アンテナ共用器において、上記受信用帯域通過フィルタと上記送信用帯域通過フィルタとを形成した第１の基板と、上記送信給電線と上記受信給電線と上記グランド導体とを形成した第２の基板とを備え、上記各輪状導体は、上記第２の基板の表面に対して平行に形成された第１及び第２の配線導体と、当該第１の配線導体及び第２の配線導体の各一端を互いに接続する第１のビア導体と、当該第１の配線導体及び第２の配線導体の各他端を互いに接続する第２のビア導体とを備えたことを特徴とする。

さらに、上記アンテナ共用器において、上記グランド導体は上記第２の基板の所定の層に形成され、上記第１及び第２の配線導体のうちの一方は、上記所定の層に形成されたことを特徴とする。

またさらに、上記アンテナ共用器において、上記第１の基板は圧電基板であり、上記受信用帯域通過フィルタ及び送信用帯域通過フィルタはそれぞれ、複数の表面弾性波共振子を備えたことを特徴とする。

第２の発明に係る高周波回路は、所定の搬送波信号を送信信号に従って変調することにより上記無線送信信号を発生する送信回路と、上記無線受信信号を周波数変換して復調する受信回路と、上記アンテナ共用器とを備えたことを特徴とする。

第３の発明に係る無線通信装置は、上記高周波回路と、上記無線送信信号及び上記無線受信信号を送受信するアンテナとを備えたことを特徴とする。

本発明に係るアンテナ共用器、高周波回路及び無線通信装置によれば、受信用帯域通過フィルタと送信用帯域通過フィルタとは共通のグランド導体に接続されて接地され、当該グランド導体と受信給電線との間に、無線受信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられた第１の輪状導体を備えたので、送信給電線と受信給電線との間の電磁気結合による干渉を防止し、従来技術に比較して、受信用帯域通過フィルタ及び送信用帯域通過フィルタの各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性を改善できる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００の回路図であり、図２は、本実施形態に係るアンテナ共用器１００を構成する圧電基板１及び回路基板２の斜視図である。図３において、（ａ）は図２の回路基板２の第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図２の回路基板２の第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図２の回路基板２の第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図２の回路基板２の第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図２の回路基板２の第５層を横切る断面図である。また、図４は、図２の圧電基板１及び回路基板２を含むアンテナ共用器１００をＨ方向から見た透視側面図である。さらに、図５は、図２の圧電基板１の第１の面に形成された図１の表面弾性波（Surface Acoustic Wave：以下、ＳＡＷという。）共振子２０１の斜視図であり、図６は、図２の圧電基板１の第１の面に形成された図１のＳＡＷ共振子２０１〜２０８及び３０１〜３０７を示す平面図である。

なお、図１のアンテナ共用器１００の回路構成は、以下の各実施形態及び比較例に係るアンテナ共用器１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄの各回路構成と共通である。また、図５及び図６のＳＡＷ共振子２０１〜２０８及び３０１〜３０７の各構成は、以下の各実施形態及び比較例に係るＳＡＷ共振子２０１〜２０８及び３０１〜３０７の各構成と共通である。さらに、図２，図９，図１３及び図１７において、図を明確にするために半田バンプＢ１〜Ｂ１０及びシールドカバー９１（図４参照。）を省略し、図４，図１１，図１５及び図１９の各透視側面図において、図を明確にするために導体を斜線で示す。

はじめに、本実施形態に係るアンテナ共用器１００の構成を説明する。図１において、アンテナ共用器１００は、携帯電話機などの無線通信装置において２１１０メガヘルツから２１７０メガヘルツの周波数範囲の無線受信信号を選択的に帯域通過ろ波させるための受信用帯域通過フィルタ２００と、１９２０メガヘルツから１９８０メガヘルツの周波数範囲の無線送信信号を選択的に帯域通過ろ波させるための送信用帯域通過フィルタ３００とを備えて構成される。ここで、受信用帯域通過フィルタ２００は、受信回路を接続するための受信回路接続端子４７とアンテナを接続するためのアンテナ接続端子４２との間に電気的に接続され、送信用帯域通過フィルタ３００は送信回路を接続するための送信回路接続端子４９とアンテナ接続端子４２との間に電気的に接続される。

ここで、図２，図５及び図６に示すように、受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００は圧電基板１の第１の面に形成される。また、図２及び図４に示すように、アンテナ接続端子４２、受信回路接続端子４７及び送信回路接続端子４９は回路基板２の第１の面に形成されている。

図１及び図６に示すように、受信用帯域通過フィルタ２００は、回路基板２の受信回路接続端子４７に後述するように電気的に接続された端子１６とアンテナ接続端子４２に後述するように電気的に接続された端子１３との間にはしご型に接続されたＳＡＷ共振子２０１〜２０８を備えて構成される。ここで、ＳＡＷ共振子２０１の第１の端子２０１ｔ１は配線導体Ｌ１を介して端子１６及びＳＡＷ共振子２０５の第１の端子２０５ｔ１に接続され、ＳＡＷ共振子２０１の第２の端子２０１ｔ２は配線導体Ｌ２を介してＳＡＷ共振子２０２の第１の端子２０２ｔ１及びＳＡＷ共振子２０６の第１の端子２０６ｔ１に接続される。また、ＳＡＷ共振子２０３の第１の端子２０３ｔ１は配線導体Ｌ３を介してＳＡＷ共振子２０２の第２の端子２０２ｔ２及びＳＡＷ共振子２０７の第１の端子２０７ｔ１に接続され、ＳＡＷ共振子２０３の第２の端子２０３ｔ２は配線導体Ｌ４を介してＳＡＷ共振子２０４の第１の端子２０４ｔ１及びＳＡＷ共振子２０８の第１の端子２０８ｔ１に接続される。さらに、図６に示すように、ＳＡＷ共振子２０５，２０６及び２０７の各第２の端子２０５ｔ２，２０６ｔ２及び２０７ｔ３は、グランド配線Ｇ１を介して端子１１，１２に接続され、当該端子１１，１２は後述するように回路基板２のグランド導体６１を介してグランド端子４１，４３〜４６，４８に接続されて接地される。ＳＡＷ共振子２０８の第２の端子２０８ｔ２はグランド配線Ｇ２を介して端子１８に接続され、当該端子１８は後述するように回路基板２のグランド導体６１を介してグランド端子４１，４３〜４６，４８に接続されて接地される。

また、図１及び図６に示すように、送信用帯域通過フィルタ３００は、回路基板２の送信回路接続端子４９に後述するように電気的に接続された端子２０と端子１３との間にはしご型に接続されたＳＡＷ共振子３０１〜３０７を備えて構成される。ここで、ＳＡＷ共振子３０１の第１の端子３０１ｔ１は配線導体Ｌ５を介して端子１３及びＳＡＷ共振子２０４の第２の端子２０４ｔ２に接続され、ＳＡＷ共振子３０１の第２の端子３０１ｔ２は配線導体Ｌ６を介してＳＡＷ共振子３０２の第１の端子３０２ｔ１及びＳＡＷ共振子３０５の第１の端子３０５ｔ１に接続される。また、ＳＡＷ共振子３０３の第１の端子３０３ｔ１は配線導体Ｌ７を介してＳＡＷ共振子３０２の第２の端子３０２ｔ２及びＳＡＷ共振子３０６の第１の端子３０６ｔ１に接続され、ＳＡＷ共振子３０３の第２の端子３０３ｔ２は配線導体Ｌ８を介してＳＡＷ共振子３０４の第１の端子３０４ｔ１及びＳＡＷ共振子３０７の第１の端子３０７ｔ１に接続される。さらに、ＳＡＷ共振子３０４の第２の端子３０４ｔ２は配線導体Ｌ９を介して端子２０に接続される。また、ＳＡＷ共振子３０５，３０６及び３０７の各第２の端子３０５ｔ２，３０６ｔ２及び３０７ｔ３は、グランド配線Ｇ３を介して端子１４，１５に接続され、当該端子１４，１５は後述するように回路基板２のグランド導体６１を介してグランド端子４１，４３〜４６，４８に接続されて接地される。

以上のように構成された受信用帯域通過フィルタ２００と送信用帯域通過フィルタ３００とは、グランド導体６１に共通に接続されて接地される。

さらに、図５に示すように、ＳＡＷ共振子２０１は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などの圧電体材料にてなる圧電基板１の第１の面に形成された二つの櫛形電極２０１ａ及び２０１ｂを備えて構成され、各櫛形電極の端子２０１ｔ１及び２０１ｔ２は配線導体Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ接続される。端子２０１ｔ１及び２０１ｔ２を介して櫛形電極２０１ａ及び２０１ｂに高周波信号である無線受信信号が印加されると、上記圧電体が励振され、櫛形電極２０１ａ及び２０１ｂの間の間隔ｄに基づいて決定される所定の周波数の表面弾性波が発生される。なお、ＳＡＷ共振子２０２〜２０８，３０１〜３０７はＳＡＷ共振子２０１と同様に構成され、各共振子２０２〜２０８における櫛形電極間の距離ｄは、受信用帯域通過フィルタ２００の通過帯域を２１１０メガヘルツから２１７０メガヘルツに設定するようにそれぞれ設定される。また、各共振周波数３０１〜３０７における櫛形電極間の距離ｄは、送信用帯域通過フィルタ３００の通過帯域を１９２０メガヘルツから１９８０メガヘルツに設定するようにそれぞれ設定される。

図２〜図４に示すように、回路基板２は５層構造にてなり、第１層は回路基板の第１の面上に形成されたアンテナ接続端子４２、受信回路接続端子４７、送信回路接続端子４９及びグランド端子４１，４３〜４６，４８を含み、第２層は、端子４１〜４９にそれぞれ接続されるように形成されたビア導体５１〜５９を含む。また、第３層は、ビア導体５１，５３〜５６，５８に接続するように設けられたグランド導体６１と、一端がビア導体５２に接続された配線導体６２と、一端がビア導体５７に接続された配線導体６３と、一端がビア導体５９に接続された配線導体６４とを含む。さらに、第４層は、グランド導体６１に接続されるように形成されたビア導体７１，７２，７４，７５，７７〜７９と、配線導体６２の他端に接続されるように形成されたビア導体７３と、配線導体６３の他端に接続されるように形成されたビア導体７６と、配線導体６４の他端に接続されるように形成されたビア導体８０とを含む。またさらに、第５層は、圧電基板１の端子１１〜２０と第４層のビア導体７１〜８０とをそれぞれ接続するように回路基板２の第２の面に形成された半田バンプＢ１〜Ｂ１０を含む。また、図４に示すように、圧電基板１及び回路基板２を覆うように、銅メッキにてなるシールドカバー９１が形成されている。ここで、シールドカバー９１は、図示しない配線導体を介してグランド導体６１に接続されている。

ここで、例えば図４に示すように、圧電基板１の端子１６と回路基板２の受信回路接続端子４７との間の半田バンプＢ６，ビア導体７６，配線導体６３及びビア導体５７は、無線受信信号Ｓｒを受信するための受信給電線を構成する。同様に、圧電基板１の端子２０と回路基板２の送信回路接続端子４９との間の半田バンプＢ１０，ビア導体８０，配線導体６４及びビア導体５９は、無線送信信号Ｓｔを送信するための送信給電線を構成する。

また、図２〜図４に示すように、回路基板２は、矩形の形状を有しかつ回路基板２内の他の導体と電気的に接続されていない輪状導体３１を備える。ここで、輪状導体３１は、受信給電線とグランド導体６１との間に設けられ、第３層及び第５層にそれぞれ形成された下辺及び上辺と、受信給電線に流れる無線受信信号Ｓｒの電流の向きに実質的に直交する軸とを有する。

次に、以上のように構成されたアンテナ共用器１００の動作を、比較例に係るアンテナ共用器１００Ｄの動作と比較して説明する。ここで、比較例に係るアンテナ共用器１００Ｄは、本実施形態に係るアンテナ共用器１００に比較して、回路基板２に代えて、輪状導体３１を含まない回路基板２Ｄを備えた点のみが異なる。

図２１は、比較例に係るアンテナ共用器１００Ｄの動作を示す、回路基板２Ｄの第３層の断面図である。図２１に示すように、アンテナ共用器１００Ｄの動作時に、配線導体６３の長手方向に無線受信信号Ｓｒの電流が流れ、配線導体６４の長手方向に、無線送信信号Ｓｔの電流が流れる。これに伴い、グランド導体６１上の配線導体６３，６４間には、無線送信信号Ｓｔの電流の向きに直交する向きを有する磁界Ｍ１，Ｍ２ａ，Ｍ３ａが発生し、グランド導体６１に、上記磁界Ｍ１，Ｍ２ａ，Ｍ３ａの向きに直交する方向にグランド電流Ｉｇ１，Ｉｇ２ａ，Ｉｇ３ａが流れる。さらに、配線導体６３に最も近い位置に流れるグランド電流Ｉｇ３ａによって、グランド電流Ｉｇ３ａの電流の向きに直交する向きを有する磁界が配線導体６３に発生し、当該磁界の向きに実質的に直交する方向に漏洩電流ＩＬが流れる。すなわち、アンテナ共用器１００Ｄの動作時に、導体配線６３に、無線送信信号Ｓｔと同一の方向の漏洩電流ＩＬが流れる。ここで、図２１において、無線受信信号Ｓｒの電流の向きに実質的に平行な方向をｙ方向、ｙ方向に直交する方向をｘ方向と定義すると、漏洩電流ＩＬのｘ成分ＩＬｘ（図２２（ｃ）参照。）が無線受信信号Ｓｒに及ぼす影響は、漏洩電流ＩＬのｙ成分が無線受信信号Ｓｒに及ぼす影響に比較して大きく、アンテナ共用器１００Ｄのアイソレーション特性の劣化を招く。

図２２において、（ａ）はアンテナ共用器１００Ｄにおいて、配線導体６４の近傍に発生する磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１を示す回路基板２Ｄの第３層の断面図であり、（ｂ）は上記磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１をｘ方向及びｙ方向にそれぞれ分解して示す断面図であり、（ｃ）は上記磁界Ｍ１のｙ成分Ｍ１ｙによって配線導体６３に流れる漏洩電流のｘ成分ＩＬｘを示す断面図である。図２２（ｂ）に示すように、磁界Ｍ１はｘ成分Ｍ１ｘ及びｙ成分Ｍ１ｙに分解され、グランド電流Ｉｇ１はｘ成分Ｉｇ１ｘ及びｙ成分Ｉｇ１ｙに分解される。同様に、図２２（ｃ）に示すように、磁界Ｍ２ａはｘ成分Ｍ２ａｘ及びｙ成分Ｍ２ａｙに分解され、磁界Ｍ３ａはｘ成分Ｍ３ａｘ及びｙ成分Ｍ３ａｙに分解され、グランド電流Ｉｇ２ａはｘ成分Ｉｇ２ａｘ及びｙ成分Ｉｇ２ａｙに分解され、グランド電流Ｉｇ３ａはｘ成分Ｉｇ３ａｘ及びｙ成分Ｉｇ３ａｙに分解される。図２２（ｃ）に示すように、磁界Ｍ３ａｙによって、無線受信信号Ｓｒの電流の向きと実質的に直交する方向に漏洩電流ＩＬｘが流れる。

図７は、本実施形態に係るアンテナ共用器１００の動作を示す、図２の回路基板２の第３層の断面図である。図７において、アンテナ共用器１００の動作時に、配線導体６３の長手方向に無線受信信号Ｓｒの電流が流れ、配線導体６４の長手方向に、無線送信信号Ｓｔの電流が流れる。これに伴い、グランド導体６１上の配線導体６４の近傍には、図２１と同様に、無線送信信号Ｓｔの電流の向きに直交する向きを有する磁界Ｍ１が発生する。一方、導体配線６３とグランド導体６１との間には無線受信信号Ｓｒの向き（ｙ方向である）に実質的に直交する方向（ｘ方向である）の軸を有する輪状導体３１が設けられているので、グランド導体６１上において輪状導体３１の近傍では磁界Ｍ３はｘ成分のみを有する。このため、配線導体６３と輪状導体３１との間では、磁界Ｍ３は輪状導体３１に流れる電流によって発生する磁界に打ち消され、配線導体６３に漏洩電流ＩＬが流れない。

また、図８において、（ａ）は図２のアンテナ共用器１００において、配線導体６４の近傍に発生する磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１を示す回路基板２の第３層の断面図であり、（ｂ）は上記磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１をｘ方向及びｙ方向にそれぞれ分解して示す断面図であり、（ｃ）は無線送信信号Ｓｔのｘ成分Ｓｔｘとグランド導体６１に発生する磁界との関係を示す断面図である。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、上述した図２２（ａ）及び図２２（ｂ）と同一である。図８（ｃ）において、無線送信信号Ｓｔのｘ成分Ｓｔｘによってグランド導体６１に発生する磁界Ｍ１ｂ，Ｍ２ｂ，Ｍ３ｂ及びグランド電流Ｉｇ１ｂ，Ｉｇ２ｂ，Ｉｇ３ｂを示す。図８（ｃ）に示すように、導体配線６３とグランド導体６１との間には無線受信信号Ｓｒの向き（ｙ方向である）に実質的に直交する方向（ｘ方向）の軸を有する輪状導体３１が設けられているので、グランド導体６１上において輪状導体３１の近傍では磁界Ｍ３ｂはｘ成分のみを有する。このため、配線導体６３と輪状導体３１との間では、磁界Ｍ３ｂは輪状導体３１に流れる電流によって発生する磁界に打ち消され、配線導体６３に漏洩電流ＩＬが流れない。

従って、本実施形態に係るアンテナ共用器１００によれば、グランド導体６１と受信給電線との間に、無線受信信号Ｓｒの向きと実質的に直交する軸を有するように輪状導体３１を設けたので、輪状導体３１を設けない場合に比較して、無線送信信号Ｓｔによってグランド導体６１に発生する磁界の向きを受信給電線の近傍において上記軸の向きに平行な方向に変化させて、受信給電線である配線導体６３に漏洩電流ＩＬが流れることを防止できる。従って、送信回路からの無線送信信号Ｓｔが受信給電線を介して受信回路に流れ込むことを防止し、送信給電線と受信給電線との間の電磁気結合による干渉を防止することができる。

また、輪状導体３１は電気的に他の導体と電気的に接続されておらず、特に、グランド導体６１と接続されていないので、受信用帯域通過フィルタ２００と送信用帯域通過フィルタ３００とを別のグランド導体を介して接地する必要が無く、従来技術に比較して受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の基準電位を安定させることができる。このため、従来技術に比較して、受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性が改善されたアンテナ共用器１００を得ることができる。

第２の実施形態．
図９は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａを構成する圧電基板１及び回路基板２Ａの斜視図である。また、図１０において、（ａ）は図９の回路基板２Ａの第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図９の回路基板２Ａの第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図９の回路基板２Ａの第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図９の回路基板２Ａの第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図９の回路基板２Ａの第５層を横切る断面図である。さらに、図１１は、図１０の圧電基板１及び回路基板２Ａを含むアンテナ共用器１００ＡをＨ方向から見た透視側面図であり、図１２は、本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａのアイソレーション特性を示すグラフである。

第２の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａは、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００に比較して、輪状導体３１に加えて輪状導体３２をさらに備えた回路基板２Ａを備えたことを特徴としている。図９〜図１１に示すように、回路基板２Ａは、矩形の形状を有しかつ回路基板２Ａ内の他の導体と電気的に接続されていない輪状導体３１，３２を備える。ここで、輪状導体３１は、第１の実施形態と同様に、受信給電線とグランド導体６１との間に設けられ、第３層及び第５層にそれぞれ形成された下辺及び上辺と、受信給電線に流れる無線受信信号Ｓｒの電流の向きに実質的に直交する軸とを有する。また、輪状導体３２は、送信給電線とグランド導体６１との間に設けられ、第３層及び第５層にそれぞれ形成された下辺及び上辺と、送信給電線に流れる無線送信信号Ｓｔの電流の向きに実質的に直交する軸とを有する。

図１２に示すように、本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａによれば、受信用帯域通過フィルタ２００の通過帯域及び送信用帯域通過フィルタ３００の通過帯域において、輪状導体３１，３２を備えない比較例に係るアンテナ共用器１００Ｄに比較して、アイソレーションが改善されている。

本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａによれば、第１の実施形態に比較して、グランド導体６１と送信給電線との間に、無線送信信号Ｓｔの向きと実質的に直交する軸を有する輪状導体３２をさらに設けたので、輪状導体３２を設けない場合に比較して、無線受信信号Ｓｒによってグランド導体６１に発生する磁界の向きを送信給電線の近傍において上記軸の向きに平行な方向に変化させて、送信給電線である配線導体６４に漏洩電流が流れることを防止できる。従って、受信回路からの無線受信信号Ｓｒが送信給電線を介して受信回路に流れ込むことを防止し、送信給電線と受信給電線との間の電磁気結合による干渉を防止することができる。

また、輪状導体３１，３２は電気的に他の導体と電気的に接続されておらず、特に、グランド導体６１と接続されていないので、受信用帯域通過フィルタ２００と送信用帯域通過フィルタ３００とを別のグランド導体を介して接地する必要が無く、従来技術に比較して受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の基準電位を安定させることができる。このため、第１の実施形態に比較して、受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性が改善されたアンテナ共用器１００を得ることができる。

第３の実施形態．
図１３は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂを構成する圧電基板１及び回路基板２Ｂの斜視図である。また、図１４において、（ａ）は図１３の回路基板２Ｂの第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図１３の回路基板２Ｂの第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図１３の回路基板２Ｂの第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図１３の回路基板２Ｂの第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図１３の回路基板２Ｂの第５層を横切る断面図である。また、図１５は、図１３の圧電基板１及び回路基板２Ｂを含むアンテナ共用器１００ＢをＨ方向から見た透視側面図であり、図１６は、本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂのアイソレーション特性を示すグラフである。

第３の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂは、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００に比較して、輪状導体３１に代えて輪状導体３３を備えた回路基板２Ｂを備えたことを特徴としている。図１３〜図１５に示すように、輪状導体３３は、回路基板２Ｂの第３層に形成された配線導体３３ａと、第５層に形成された配線導体３３ｄと、配線導体３３ａ，３３ｄの各一端を互いに接続するように第４層に形成されたビア導体３３ｂと、配線導体３３ａ，３３ｄの各他端を互いに接続するように第４層に形成されたビア導体３３ｃとを備えて構成される。輪状導体３３は、第１の実施形態の輪状導体３１と同様に、矩形の形状を有しかつ回路基板２Ｂ内の他の導体と電気的に接続されていない。また、輪状導体３３は、受信給電線とグランド導体６１との間に、受信給電線に流れる無線受信信号Ｓｒの電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられる。

図１６に示すように、本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂによれば、送信用帯域通過フィルタ３００の通過帯域において、輪状導体３３を備えない比較例に係るアンテナ共用器１００Ｄに比較して、アイソレーションが改善されている。

本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂによれば、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００と同様に、従来技術に比較して、受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性を改善できる。

さらに、本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂによれば、輪状導体３３を導体配線３３ａ，３３ｄ及びビア導体３３ｂ，３３ｃによって構成したので、従来技術に係るビア導体及び配線導体の形成プロセスを用いて、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００に比較して容易に製造できる。

第４の実施形態．
図１７は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｃを構成する圧電基板１及び回路基板２Ｃの斜視図である。また、図１８において、（ａ）は図１７の回路基板２Ｃの第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図１７の回路基板２Ｃの第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図１７の回路基板２Ｃの第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図１７の回路基板２Ｃの第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図１７の回路基板２Ｃの第５層を横切る断面図である。さらに、図１９は、図１７の圧電基板１及び回路基板２Ｂを含むアンテナ共用器１００ＣをＨ方向から見た透視側面図である。

第４の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｃは、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００に比較して、輪状導体３１に代えて輪状導体３４を備えた回路基板２Ｃを備えたことを特徴としている。図１７〜図１９に示すように、輪状導体３４は、回路基板２Ｃの第１層に形成された配線導体３４ａと、第３層に形成された配線導体３４ｄと、配線導体３４ａ，３４ｄの各一端を互いに接続するように第２層に形成されたビア導体３４ｂと、配線導体３４ａ，３４ｄの各他端を互いに接続するように第２層に形成されたビア導体３４ｃとを備えて構成される。輪状導体３４は、第１の実施形態の輪状導体３１と同様に、矩形の形状を有しかつ回路基板２Ｃ内の他の導体と電気的に接続されていない。また、輪状導体３４は、受信給電線とグランド導体６１との間に、受信給電線に流れる無線受信信号Ｓｒの電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられる。

本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｃによれば、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００と同様に、従来技術に比較して、受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性を改善できる。

さらに、本実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｃによれば、輪状導体３４を導体配線３４ａ，３４ｄ及びビア導体３４ｂ，３４ｃによって構成したので、従来技術に係るビア導体及び配線導体の形成プロセスを用いて、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００に比較して容易に製造できる。

第５の実施形態．
図２０は、本発明の第５の実施形態に係る無線通信装置４００の構成を示すブロック図である。無線通信装置４００は、無線送信信号Ｓｔ及び無線受信信号Ｓｒを送受信するアンテナ４０１と高周波回路４０２を備えて構成される。さらに、高周波回路４０２は、第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００と、送信回路４０３と、受信回路４０４とを備えて構成される。

図２０において、アンテナ共用器１００はアンテナ４０１によって受信された無線受信信号Ｓｒを受信用帯域通過フィルタ２００を介して受信回路４０４に出力する。受信回路４０４は、入力される無線受信信号Ｓｒに対して高周波低雑音増幅、中間周波信号への周波数変換、復調などの処理を実行し、処理後のベースバンド信号を出力する。

また、送信回路４０３は、所定の搬送波信号を送信信号に従って変調することにより無線送信信号Ｓｔを発生してアンテナ共用器１００に出力する。アンテナ共用器１００は、入力される無線送信信号Ｓｔをアンテナ４０１に出力して送信する。

本実施形態に係る高周波回路４０２及び無線通信装置４００によれば、アンテナ共用器１００を備えたので、従来技術に比較して受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００の各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性を改善できる。

なお、本実施形態において、アンテナ共用器１００に代えてアンテナ共用器１００Ａ，１００Ｂ又は１００Ｃを備えてもよい。

また、各実施形態において、受信用帯域通過フィルタ２００及び送信用帯域通過フィルタ３００はＳＡＷ共振子２０１〜２０８，３０１〜３０７を備えて構成されたが、本発明はこれに限らず、インダクタとキャパシタとを備えて構成されてもよい。

さらに、各実施形態において、受信給電線とグランド導体６１との間に１つの輪状導体３１，３３又は３４を設けたが、本発明はこれに限らず、受信給電線とグランド導体６１との間に複数の輪状導体を設けてもよい。この場合、各輪状導体は、無線受信信号Ｓｒの向きと実質的に直交する軸を有しかつ他の導体と接続されないように設けられる。

またさらに、第２の実施形態において、送信給電線とグランド導体６１との間に１つの輪状導体３２を設けたが、本発明はこれに限らず、送信給電線とグランド導体６１との間に複数の輪状導体を設けてもよい。この場合、各輪状導体は、無線送信信号Ｓｔの向きと実質的に直交する軸を有しかつ他の導体と接続されないように設けられる。

また、第２の実施形態において、輪状導体３１に代えて第３の実施形態に係る輪状導体３３又は第４の実施形態に係る輪状導体３４を備えてもよい。さらに、第２の実施形態において、輪状導体３２に代えて第３の実施形態に係る輪状導体３３又は第４の実施形態に係る輪状導体３４を送信給電線とグランド導体６１との間に設けてもよい。

第１，第３，第４の各実施形態においてグランド導体６１と受信給電線との間に輪状導体３１，３３，３４をそれぞれ設け、第２の実施形態においてグランド導体６１と受信給電線との間に輪状導体３１を設けかつグランド導体６１と送信給電線との間に輪状導体３２を設けた。しかしながら、本発明はこれに限らず、グランド導体６１と受信給電線との間及びグランド導体６１と送信給電線との間の少なくとも一方に、少なくとも１つの輪状導体を設ければよい。例えば、第１の実施形態において、輪状導体３１を設けず、グランド導体６１と送信給電線との間に輪状導体３３又は３４と同様に構成された輪状導体又は輪状導体３２を少なくとも１つ設けてもよい。

以上詳述したように、本発明に係るアンテナ共用器、高周波回路及び無線通信装置によれば、受信用帯域通過フィルタと送信用帯域通過フィルタとは共通のグランド導体に接続されて接地され、当該グランド導体と受信給電線との間に、無線受信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられた第１の輪状導体を備えたので、送信給電線と受信給電線との間の電磁気結合による干渉を防止し、従来技術に比較して、受信用帯域通過フィルタ及び送信用帯域通過フィルタの各特性を劣化させることなく、アイソレーション特性を改善できる。

本発明に係るアンテナ共用器は、マイクロ波帯及びミリ波帯の高周波信号を受信する高周波回路及び携帯電話機などの無線通信装置のためのアンテナ共用器として有用である。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００の回路図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００を構成する圧電基板１及び回路基板２の斜視図である。 （ａ）は図２の回路基板２の第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図２の回路基板２の第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図２の回路基板２の第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図２の回路基板２の第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図２の回路基板２の第５層を横切る断面図である。 図２の圧電基板１及び回路基板２を含むアンテナ共用器１００をＨ方向から見た透視側面図である。 図２の圧電基板１の第１の面に形成された図１のＳＡＷ共振子２０１の斜視図である。 図２の圧電基板１の第１の面に形成された図１のＳＡＷ共振子２０１〜２０８及び３０１〜３０７を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ共用器１００の動作を示す、図２の回路基板２の第３層の断面図である。 （ａ）は図２のアンテナ共用器１００において、配線導体６４の近傍に発生する磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１を示す回路基板２の第３層の断面図であり、（ｂ）は上記磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１をｘ方向及びｙ方向にそれぞれ分解して示す断面図であり、（ｃ）は無線送信信号Ｓｔのｘ成分Ｓｔｘとグランド導体６１に発生する磁界との関係を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａを構成する圧電基板１及び回路基板２Ａの斜視図である。 （ａ）は図９の回路基板２Ａの第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図９の回路基板２Ａの第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図９の回路基板２Ａの第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図９の回路基板２Ａの第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図９の回路基板２Ａの第５層を横切る断面図である。 図１０の圧電基板１及び回路基板２Ａを含むアンテナ共用器１００ＡをＨ方向から見た透視側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ａのアイソレーション特性を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂを構成する圧電基板１及び回路基板２Ｂの斜視図である。 （ａ）は図１３の回路基板２Ｂの第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図１３の回路基板２Ｂの第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図１３の回路基板２Ｂの第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図１３の回路基板２Ｂの第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図１３の回路基板２Ｂの第５層を横切る断面図である。 図１３の圧電基板１及び回路基板２Ｂを含むアンテナ共用器１００ＢをＨ方向から見た透視側面図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｂのアイソレーション特性を示すグラフである。 本発明の第４の実施形態に係るアンテナ共用器１００Ｃを構成する圧電基板１及び回路基板２Ｃの斜視図である。 （ａ）は図１７の回路基板２Ｃの第１層を横切る断面図であり、（ｂ）は図１７の回路基板２Ｃの第２層を横切る断面図であり、（ｃ）は図１７の回路基板２Ｃの第３層を横切る断面図であり、（ｄ）は図１７の回路基板２Ｃの第４を横切る断面図であり、（ｅ）は図１７の回路基板２Ｃの第５層を横切る断面図である。 図１７の圧電基板１及び回路基板２Ｂを含むアンテナ共用器１００ＣをＨ方向から見た透視側面図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信装置４００の構成を示すブロック図である。 比較例に係るアンテナ共用器１００Ｄの動作を示す、回路基板２Ｄの第３層の断面図である。 （ａ）はアンテナ共用器１００Ｄにおいて、配線導体６４の近傍に発生する磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１を示す回路基板２Ｄの第３層の断面図であり、（ｂ）は上記磁界Ｍ１及びグランド電流Ｉｇ１をｘ方向及びｙ方向にそれぞれ分解して示す断面図であり、（ｃ）は上記磁界Ｍ１のｙ成分Ｍ１ｙによって配線導体６３に流れる漏洩電流のｘ成分ＩＬｘを示す断面図である。

符号の説明

１…圧電基板、
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…回路基板、
１１〜２０…端子、
３１〜３４…輪状導体、
３３ａ，３３ｄ…配線導体、
３３ｂ，３３ｃ…ビア導体、
３４ａ，３４ｄ…配線導体、
３４ｂ，３４ｃ…ビア導体、
４１，４３〜４６，４８…グランド端子、
４２…アンテナ接続端子、
４７…受信回路接続端子、
４９…送信回路接続端子、
５１〜５９…ビア導体、
６１…グランド導体、
６２〜６４…配線導体、
７１〜８０…ビア導体、
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…アンテナ共用器、
２００…受信用帯域通過フィルタ、
２０１〜２０８…ＳＡＷ共振子、
３００…送信用帯域通過フィルタ、
３０１〜３０７…ＳＡＷ共振子、
４０１…アンテナ、
４０２…高周波回路、
４０３…送信回路、
４０４…受信回路、
Ｂ１〜Ｂ１０…半田バンプ、
Ｓｒ…無線受信信号、
Ｓｔ…無線送信信号。

Claims (7)

1. アンテナによって受信された無線受信信号に対して所定の帯域通過処理を行い、当該処理後の無線受信信号を受信給電線を介して受信回路に出力する受信用帯域通過フィルタと、
   送信回路から送信給電線を介して入力される無線送信信号に対して所定の帯域通過処理を行い、当該処理後の無線受信信号を上記アンテナに出力して送信する送信用帯域通過フィルタとを備えたアンテナ共用器において、
   上記受信用帯域通過フィルタと上記送信用帯域通過フィルタとは共通のグランド導体に接続されて接地され、
   上記グランド導体と上記受信給電線との間に、上記無線受信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられた第１の輪状導体と、上記グランド導体と上記送信給電線との間に、上記無線送信信号の電流の向きに実質的に直交する軸を有するように設けられた第２の輪状導体とのうちの少なくとも一方を備えたことを特徴とするアンテナ共用器。
2. 上記第１及び第２の輪状導体のうち、上記第１の輪状導体のみを備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ共用器。
3. 上記受信用帯域通過フィルタと上記送信用帯域通過フィルタとを形成した第１の基板と、
   上記送信給電線と上記受信給電線と上記グランド導体とを形成した第２の基板とを備え、
   上記各輪状導体は、
   上記第２の基板の表面に対して平行に形成された第１及び第２の配線導体と、
   当該第１の配線導体及び第２の配線導体の各一端を互いに接続する第１のビア導体と、
   当該第１の配線導体及び第２の配線導体の各他端を互いに接続する第２のビア導体とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ共用器。
4. 上記グランド導体は上記第２の基板の所定の層に形成され、
   上記第１及び第２の配線導体のうちの一方は、上記所定の層に形成されたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ共用器。
5. 上記第１の基板は圧電基板であり、
   上記受信用帯域通過フィルタ及び送信用帯域通過フィルタはそれぞれ、複数の表面弾性波共振子を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載のアンテナ共用器。
6. 所定の搬送波信号を送信信号に従って変調することにより上記無線送信信号を発生する送信回路と、
   上記無線受信信号を周波数変換して復調する受信回路と、
   請求項１から５までのうちのいずれか１つの請求項記載のアンテナ共用器とを備えたことを特徴とする高周波回路。
7. 請求項６記載の高周波回路と、
   上記無線送信信号及び上記無線受信信号を送受信するアンテナとを備えたことを特徴とする無線通信装置。

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