JP2015115866A

JP2015115866A - 分波器

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Publication number: JP2015115866A
Application number: JP2013258091A
Authority: JP
Inventors: 渉大橋; Wataru Ohashi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-22

Abstract

【課題】多くの周波数帯域の組み合わせに対応可能な分波器を実現する。
【解決手段】分波器１は、ローパスフィルタ１０と、第１のバンドパスフィルタ２０と、第２のバンドパスフィルタ３０と、ハイパスフィルタ４０を備えている。第１のバンドパスフィルタ２０の通過帯域の中心周波数と帯域幅をｆｃ１，ＢＷ１とし、第２のバンドパスフィルタ３０の通過帯域の中心周波数と帯域幅をｆｃ２，ＢＷ２とし、ｆｃ１／ＢＷ１をＱ１とし、ｆｃ２／ＢＷ２をＱ２とし、√（ｆｃ１×ｆｃ２）をｆｍとし、ｆｍ／（ｆｃ２−ｆｃ１）をＰとしたとき、Ｑ１は９．５以上３９８以下であり、Ｑ２は１０．２以上４０５以下であり、Ｐは９．９９以上１００以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに周波数が異なる複数の信号を分離する分波器に関する。

近年、ＬＴＥ（Long Term Evolution）規格の移動体通信システムが実用化され、ＬＴＥ規格の発展規格であるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格の移動体通信システムの実用化が検討されている。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格における主要技術の一つに、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggrigation、以下ＣＡとも記す。）がある。ＣＡは、コンポーネントキャリアと呼ばれる複数のキャリアを同時に用いて広帯域伝送を可能にする技術である。

ＣＡに対応した移動体通信機器では、複数の周波数帯域が同時に使用される。そのため、ＣＡに対応した移動体通信機器では、複数の周波数帯域の複数の信号を同時に分離できる分波器が必要になる。

従来、例えば特許文献１〜３に記載されているように、互いに周波数が異なる３つまたは４つの信号を分離する分波器は知られている。

特許文献１には、周波数の最も低い第１の信号と、中間の周波数の第２の信号と、周波数の最も高い第３の信号とを分離するトリプレクサが記載されている。このトリプレクサは、第１の信号を通過させるローパスフィルタと、第２の信号と第３の信号を通過させるハイパスフィルタと、ハイパスフィルタを通過した信号から第３の信号を分離するノッチフィルタと、ハイパスフィルタを通過した信号から第２の信号を分離するバンドパスフィルタとを備えている。

特許文献２には、低い周波数の第１周波数帯域信号と、中間の周波数の第２周波数帯域信号と、高い周波数の第３周波数帯域信号とを分離するトリプレクサ回路が記載されている。このトリプレクサ回路は、第１周波数帯域信号を選択するローパスフィルタと、第２周波数帯域信号を選択するバンドパスフィルタと、第３周波数帯域信号を選択するハイパスフィルタとを備えている。バンドパスフィルタとハイパスフィルタは、分布定数回路素子を用いて構成されている。

また、特許文献３には、４つの信号を分離するクワッドプレクサが記載されている。このクワッドプレクサは、入力／出力ポートに接続された４つのバンドパスフィルタによって構成されている。

特開２００６−１０８８２４号公報特開２００６−３３２９８０号公報特表２０１０−５１５２９８号公報

互いに周波数が異なる３つの信号を分離する分波器では、特許文献１に記載された第２の信号の周波数帯域と第３の信号の周波数帯域のように、周波数帯域が近い２つの信号を分離するのが難しいという問題点があった。特許文献１に記載されたトリプレクサでは、周波数帯域が近い第２の信号と第３の信号を分離するために、ハイパスフィルタと、その後段に接続された並列のノッチフィルタおよびバンドパスフィルタを用いている。このトリプレクサでは、第２の信号はハイパスフィルタおよびバンドパスフィルタを通過し、第３の信号はハイパスフィルタおよびノッチフィルタを通過する。そのため、このトリプレクサでは、第２の信号および第３の信号に対する挿入損失が大きくなるという問題点があった。

特許文献２に記載されたトリプレクサ回路では、バンドパスフィルタとハイパスフィルタを、分布定数回路素子を用いて構成された、急峻な通過−減衰特性を有するフィルタとすることによって、周波数帯域が近い第２周波数帯域信号と第３周波数帯域信号の分離を可能にしている。

ところで、ＣＡに対応した移動体通信機器に用いられる分波器には、同時に使用される複数の周波数帯域の複数の信号を同時に分離できることが求められる。一方、ＣＡによって同時に使用される複数の周波数帯域の組み合わせとしては、様々な組み合わせが想定されている。ＣＡに対応した移動体通信機器に用いられる分波器には、できるだけ多くの周波数帯域の組み合わせに対応できることが望まれる。

特許文献３に記載されているような複数のバンドパスフィルタのみによって構成された分波器は、対応可能な複数の周波数帯域の組み合わせが限定されるため、ＣＡに対応した移動体通信機器に用いられる分波器としては適していない。

多くの周波数帯域の組み合わせに対応可能な分波器の構成としては、特許文献２に記載されているようなローパスフィルタとバンドパスフィルタとハイパスフィルタを備えた分波器において、各フィルタの通過帯域を広くした構成が考えられる。このような構成の分波器を、ＣＡに対応した移動体通信機器に用いる場合には、各フィルタの後段に、その移動体通信機器で使用する周波数帯域に対応したバンドパスフィルタや他の分波器を接続することで、多くの周波数帯域の組み合わせに対応することが可能になる。

しかし、上記の構成では、ローパスフィルタの通過帯域とバンドパスフィルタの通過帯域が接近し、バンドパスフィルタの通過帯域とハイパスフィルタの通過帯域が接近する。そのため、各フィルタの通過帯域を互いに十分に分離できるような各フィルタの特性を実現することが難しいという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、多くの周波数帯域の組み合わせに対応可能な分波器を提供することにある。

本発明の分波器は、共通ポートと、第１の信号ポートと、第２の信号ポートと、第３の信号ポートと、第４の信号ポートと、共通ポートと第１の信号ポートとの間に設けられたローパスフィルタと、共通ポートと第２の信号ポートとの間に設けられた第１のバンドパスフィルタと、共通ポートと第３の信号ポートとの間に設けられた第２のバンドパスフィルタと、共通ポートと第４の信号ポートとの間に設けられたハイパスフィルタとを備えている。

ローパスフィルタは、第１の遮断周波数以下の第１の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。第１のバンドパスフィルタは、第１の遮断周波数よりも高い第２の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。第２のバンドパスフィルタは、第２の通過帯域よりも高い第３の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。ハイパスフィルタは、第３の通過帯域よりも高い第２の遮断周波数以上の第４の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。

第２の通過帯域の中心周波数をｆｃ１とし、第２の通過帯域の帯域幅をＢＷ１とし、第３の通過帯域の中心周波数をｆｃ２とし、第３の通過帯域の帯域幅をＢＷ２とし、ｆｃ１／ＢＷ１をＱ１とし、ｆｃ２／ＢＷ２をＱ２とし、√（ｆｃ１×ｆｃ２）をｆｍとし、ｆｍ／（ｆｃ２−ｆｃ１）をＰとしたとき、Ｑ１は９．５以上３９８以下であり、Ｑ２は１０．２以上４０５以下であり、Ｐは９．９９以上１００以下である。

本発明の分波器において、ｆｍは１．０〜４．０ＧＨｚの範囲内であってもよく、ｆｃ２−ｆｃ１は０．０４〜０．１ＧＨｚの範囲内であってもよく、ＢＷ１とＢＷ２はそれぞれ０．０１〜０．１ＧＨｚの範囲内であってもよい。

また、本発明の分波器において、Ｑ１は１３．５以上１９８以下であってもよく、Ｑ２は１４．２以上２０５以下であってもよく、Ｐは１４以上５０以下であってもよい。この場合、ｆｍは１．４〜２．０ＧＨｚの範囲内であってもよく、ｆｃ２−ｆｃ１は０．０４〜０．１ＧＨｚの範囲内であってもよく、ＢＷ１とＢＷ２はそれぞれ０．０１〜０．１ＧＨｚの範囲内であってもよい。

また、本発明の分波器において、第１および第２のバンドパスフィルタは、それぞれ弾性波共振器を用いて構成されていてもよい。

本発明において規定されたＱ１，Ｑ２の範囲は、第１および第２のバンドパスフィルタが、それぞれ急峻な通過減衰特性を有することを表している。また、本発明において規定されたＰの範囲は、第２の通過帯域の中心周波数ｆｃ１と第３の通過帯域の中心周波数ｆｃ２が近いことを表している。本発明によれば、このような特性の第１および第２のバンドパスフィルタと、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタを組み合わせて分波器を構成することにより、第１の遮断周波数を第２の通過帯域に近づけ、第２の遮断周波数を第３の通過帯域に近づけながら、４つのフィルタが選択的に通過させる４つの信号を分離することが可能になると共に、第１の遮断周波数と第２の遮断周波数を互いに近づけることが可能になる。そのため、本発明によれば、ローパスフィルタの第１の通過帯域とハイパスフィルタの第４の通過帯域を広くすることができ、その結果、ローパスフィルタとハイパスフィルタを多くの周波数帯域で利用することが可能になる。これらのことから、本発明によれば、多くの周波数帯域の組み合わせに対応可能な分波器を実現することができるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る分波器を含むシステムの一例を示すブロック図である。本発明の一実施の形態に係る分波器の回路構成の一例を示す回路図である。本発明の一実施の形態に係る分波器における４つのフィルタの通過帯域を概念的に示す説明図である。本発明の一実施の形態に係る分波器における第１および第２のバンドパスフィルタの通過帯域を概念的に示す説明図である。本発明の一実施の形態に係る分波器におけるローパスフィルタの通過減衰特性の一例を示す特性図である。本発明の一実施の形態に係る分波器における第１および第２のバンドパスフィルタの通過減衰特性の一例を示す特性図である。図６に示した第１および第２のバンドパスフィルタの通過減衰特性の一部を拡大して示す特性図である。本発明の一実施の形態に係る分波器におけるハイパスフィルタの通過減衰特性の一例を示す特性図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る分波器の概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る分波器を含むシステムの一例を示すブロック図である。

図１に示したように、本実施の形態に係る分波器１は、共通ポート２と、第１の信号ポート３と、第２の信号ポート４と、第３の信号ポート５と、第４の信号ポート６とを備えている。分波器１は、更に、ローパスフィルタ１０と、第１のバンドパスフィルタ２０と、第２のバンドパスフィルタ３０と、ハイパスフィルタ４０とを備えている。

ローパスフィルタ１０は、共通ポート２と第１の信号ポート３との間に設けられている。第１のバンドパスフィルタ２０は、共通ポート２と第２の信号ポート４との間に設けられている。第２のバンドパスフィルタ３０は、共通ポート２と第３の信号ポート５との間に設けられている。ハイパスフィルタ４０は、共通ポート２と第４の信号ポート６との間に設けられている。

ローパスフィルタ１０は、第１の遮断周波数ｆ_Ｌ以下の第１の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。第１のバンドパスフィルタ２０は、第１の遮断周波数ｆ_Ｌよりも高い第２の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。第２のバンドパスフィルタ３０は、第２の通過帯域よりも高い第３の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。ハイパスフィルタ４０は、第３の通過帯域よりも高い第２の遮断周波数ｆ_Ｈ以上の第４の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。

図１には、分波器１を含むシステムの一例を示している。このシステムは、ＣＡに対応した移動体通信機器におけるフロントエンド部を構成している。このシステムでは、共通ポート２は、アンテナ９に接続されている。また、このシステムは、分波器１の他に、２つの単極双投型のスイッチ５１，５２と、４つのデュプレクサ６１，６２，６３，６４を備えている。

スイッチ５１は、３つの端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃを有している。端子５１ａは、端子５１ｂ，５１ｃの一方に選択的に接続されるようになっている。端子５１ａは、第１の信号ポート３に接続されている。

スイッチ５２は、３つの端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有している。端子５２ａは、端子５２ｂ，５２ｃの一方に選択的に接続されるようになっている。端子５２ａは、第４の信号ポート６に接続されている。

図示しないが、デュプレクサ６１〜６４は、それぞれ送信用バンドパスフィルタと受信用バンドパスフィルタとを備えている。１つのデュプレクサにおける送信用バンドパスフィルタと受信用バンドパスフィルタの通過帯域は、近いが互いに異なっている。送信用バンドパスフィルタは、その通過帯域内の周波数の送信信号を選択的に通過させる。受信用バンドパスフィルタは、その通過帯域内の周波数の受信信号を選択的に通過させる。このようにして、デュプレクサ６１〜６４は、それぞれ送信信号と受信信号を分離する。

以下、１つのデュプレクサにおける送信用バンドパスフィルタと受信用バンドパスフィルタの通過帯域を合わせた帯域を、そのデュプレクサにおける送受信帯域と言う。デュプレクサ６１〜６４のそれぞれにおける送受信帯域は、互いに異なっている。デュプレクサ６１，６２のそれぞれにおける送受信帯域は、ローパスフィルタ１０の第１の通過帯域に含まれている。デュプレクサ６３，６４のそれぞれにおける送受信帯域は、ハイパスフィルタ４０の第４の通過帯域に含まれている。

デュプレクサ６１は、共通端子６１ａと送信信号端子６１ｂと受信信号端子６１ｃとを備えている。共通端子６１ａは、スイッチ５１の端子５１ｂに接続されている。デュプレクサ６１の送信用バンドパスフィルタは、共通端子６１ａと送信信号端子６１ｂとの間に設けられている。デュプレクサ６１の受信用バンドパスフィルタは、共通端子６１ａと受信信号端子６１ｃとの間に設けられている。

デュプレクサ６２は、共通端子６２ａと送信信号端子６２ｂと受信信号端子６２ｃとを備えている。共通端子６２ａは、スイッチ５１の端子５１ｃに接続されている。デュプレクサ６２の送信用バンドパスフィルタは、共通端子６２ａと送信信号端子６２ｂとの間に設けられている。デュプレクサ６２の受信用バンドパスフィルタは、共通端子６２ａと受信信号端子６２ｃとの間に設けられている。

デュプレクサ６３は、共通端子６３ａと送信信号端子６３ｂと受信信号端子６３ｃとを備えている。共通端子６３ａは、スイッチ５２の端子５２ｂに接続されている。デュプレクサ６３の送信用バンドパスフィルタは、共通端子６３ａと送信信号端子６３ｂとの間に設けられている。デュプレクサ６３の受信用バンドパスフィルタは、共通端子６３ａと受信信号端子６３ｃとの間に設けられている。

デュプレクサ６４は、共通端子６４ａと送信信号端子６４ｂと受信信号端子６４ｃとを備えている。共通端子６４ａは、スイッチ５２の端子５２ｃに接続されている。デュプレクサ６４の送信用バンドパスフィルタは、共通端子６４ａと送信信号端子６４ｂとの間に設けられている。デュプレクサ６４の受信用バンドパスフィルタは、共通端子６４ａと受信信号端子６４ｃとの間に設けられている。

分波器１のバンドパスフィルタ２０，３０は、１つのデュプレクサを構成してもよい。すなわち、例えば、バンドパスフィルタ２０が選択的に通過させる信号は送信信号で、バンドパスフィルタ３０が選択的に通過させる信号は受信信号であってもよい。この場合におけるバンドパスフィルタ２０，３０の通過帯域を合わせた帯域を、バンドパスフィルタ２０，３０における送受信帯域と言う。このバンドパスフィルタ２０，３０における送受信帯域は、デュプレクサ６１，６２のそれぞれにおける送受信帯域よりも高く、デュプレクサ６３，６４のそれぞれにおける送受信帯域よりも低い。この場合、図１に示したシステムは、５つの送受信帯域を互いに分離する。ただし、図１に示したシステムは、スイッチ５１，５２を含んでいるため、同時に分離できるのは３つの送受信帯域、すなわち、デュプレクサ６１，６２の一方における送受信帯域と、バンドパスフィルタ２０，３０における送受信帯域と、デュプレクサ６３，６４の一方における送受信帯域である。

次に、図２の回路図を参照して、分波器１の回路構成の一例について説明する。この例では、分波器１は、ローパスフィルタ１０、バンドパスフィルタ２０，３０およびハイパスフィルタ４０の他に、キャパシタＣ１と２つの整合回路７，８を備えている。キャパシタＣ１の一端は、共通ポート２に接続されている。キャパシタＣ１の他端は、整合回路７の一端に接続されている。整合回路７の他端は、整合回路８の一端に接続されている。

ローパスフィルタ１０の一端は、共通ポート２に接続されている。ローパスフィルタ１０の他端は、第１の信号ポート３に接続されている。第１のバンドパスフィルタ２０の一端は、整合回路７の他端に接続されている。第１のバンドパスフィルタ２０の他端は、第２の信号ポート４に接続されている。第２のバンドパスフィルタ３０の一端は、整合回路８の他端に接続されている。第２のバンドパスフィルタ３０の他端は、第３の信号ポート５に接続されている。ハイパスフィルタ４０の一端は、キャパシタＣ１と整合回路７の接続点に接続されている。ハイパスフィルタ４０の他端は、第４の信号ポート６に接続されている。

キャパシタＣ１と整合回路７，８は、各フィルタ１０，２０，３０，４０を経由する４つの信号経路のインピーダンス特性を調整するものである。整合回路７，８は、それぞれ、少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つのキャパシタを用いて構成されている。

ローパスフィルタ１０は、３つのインダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３と４つのキャパシタＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４を含んでいる。インダクタＬ１１の一端とキャパシタＣ１１の一端は、共通ポート２に接続されている。インダクタＬ１１の他端とキャパシタＣ１１の他端は、インダクタＬ１２の一端、キャパシタＣ１２の一端およびキャパシタＣ１３の一端に接続されている。インダクタＬ１２の他端とキャパシタＣ１２の他端は、キャパシタＣ１４の一端と信号ポート３に接続されている。キャパシタＣ１３の他端とキャパシタＣ１４の他端は、インダクタＬ１３の一端に接続されている。インダクタＬ１３の他端は、グランドに接続されている。

第１のバンドパスフィルタ２０と第２のバンドパスフィルタ３０は、それぞれ、複数の弾性波共振器を用いて構成されている。第１のバンドパスフィルタ２０は、５つの共振器Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５を含んでいる。共振器Ｒ２１〜Ｒ２５は、いずれも弾性波共振器である。共振器Ｒ２１の一端は、整合回路７の他端に接続されている。共振器Ｒ２１の他端は、共振器Ｒ２２の一端と共振器Ｒ２４の一端に接続されている。共振器Ｒ２２の他端は、共振器Ｒ２３の一端と共振器Ｒ２５の一端に接続されている。共振器Ｒ２３の他端は、信号ポート４に接続されている。共振器Ｒ２４の他端と共振器Ｒ２５の他端は、グランドに接続されている。

第２のバンドパスフィルタ３０は、７つの共振器Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ３６，Ｒ３７を含んでいる。共振器Ｒ３１〜Ｒ３７は、いずれも弾性波共振器である。共振器Ｒ３１の一端と共振器Ｒ３４の一端は、整合回路８の他端に接続されている。共振器Ｒ３１の他端は、共振器Ｒ３２の一端と共振器Ｒ３５の一端に接続されている。共振器Ｒ３２の他端は、共振器Ｒ３３の一端と共振器Ｒ３６の一端に接続されている。共振器Ｒ３３の他端は、共振器Ｒ３７の一端と信号ポート５に接続されている。共振器Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ３６，Ｒ３７のそれぞれの他端は、グランドに接続されている。

弾性波共振器とは、弾性波素子を用いて構成された共振器である。弾性波素子とは、弾性波を利用した素子である。弾性波素子は、弾性表面波を利用する弾性表面波素子でもよいし、バルク弾性波を利用するバルク弾性波素子でもよい。弾性表面波素子が圧電体の表面を伝播する音波（弾性表面波）を利用しているのに対し、バルク弾性波素子は、圧電体の内部を伝播する音波（バルク弾性波）を利用するものである。一般的に、弾性波共振器は、インダクタとキャパシタを用いて構成されたＬＣ共振器に比べて、急峻な周波数特性、すなわち大きなＱ値を実現するのに適している。

ハイパスフィルタ４０は、２つのインダクタＬ４１，Ｌ４２と４つのキャパシタＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ４４を含んでいる。インダクタＬ４１の一端は、キャパシタＣ１の他端に接続されている。インダクタＬ４１の他端は、キャパシタＣ４１の一端に接続されている。キャパシタＣ４１の他端は、キャパシタＣ４２の一端、キャパシタＣ４３の一端およびインダクタＬ４２の一端に接続されている。キャパシタＣ４２の他端は、信号ポート６に接続されている。キャパシタＣ４３の他端とインダクタＬ４２の他端は、キャパシタＣ４４の一端に接続されている。キャパシタＣ４４の他端は、グランドに接続されている。

なお、本実施の形態に係る分波器１の回路構成は、図２に示した構成に限られるものではない。

本実施の形態に係る分波器１では、ローパスフィルタ１０の通過帯域である第１の通過帯域内の周波数の信号は、共通ポート２と第１の信号ポート３との間の、ローパスフィルタ１０を経由する信号経路を通過する。第１のバンドパスフィルタ２０の通過帯域である第２の通過帯域内の周波数の信号は、共通ポート２と第２の信号ポート４との間の、第１のバンドパスフィルタ２０を経由する信号経路を通過する。第２のバンドパスフィルタ３０の通過帯域である第３の通過帯域内の周波数の信号は、共通ポート２と第３の信号ポート５との間の、第２のバンドパスフィルタ２０を経由する信号経路を通過する。ハイパスフィルタ４０の通過帯域である第４の通過帯域内の周波数の信号は、共通ポート２と第４の信号ポート６との間の、ハイパスフィルタ４０を経由する信号経路を通過する。このようにして、分波器１は、互いに周波数が異なる４つの信号を分離する。

次に、図３および図４を参照して、分波器１の特徴について概念的に説明する。図３は、分波器１における４つのフィルタ１０，２０，３０，４０の通過帯域を概念的に示す説明図である。図４は、分波器１における第１および第２のバンドパスフィルタ２０，３０の通過帯域を概念的に示す説明図である。図３および図４において、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。

図３において、符号１１を付した曲線は、ローパスフィルタ１０の通過減衰特性を示している。符号２１を付した曲線は、第１のバンドパスフィルタ２０の通過減衰特性を示している。符号３１を付した曲線は、第２のバンドパスフィルタ３０の通過減衰特性を示している。符号４１を付した曲線は、ハイパスフィルタ４０の通過減衰特性を示している。図４は、図３に示したバンドパスフィルタ２０，３０の通過減衰特性２１，３１の一部を拡大して示している。

図３には、ローパスフィルタ１０の第１の遮断周波数ｆ_Ｌと、ハイパスフィルタ４０の第２の遮断周波数ｆ_Ｈを示している。第１の遮断周波数ｆ_Ｌは、ローパスフィルタ１０の通過減衰特性において、減衰量の最小値に比べて減衰量が３ｄＢだけ大きくなるときの周波数である。第２の遮断周波数ｆ_Ｈは、ハイパスフィルタ４０の通過減衰特性において、減衰量の最小値に比べて減衰量が３ｄＢだけ大きくなるときの周波数である。

ここで、第１のバンドパスフィルタ２０の第２の通過帯域の中心周波数をｆｃ１とし、第２の通過帯域の帯域幅をＢＷ１とする。また、第２のバンドパスフィルタ３０の第３の通過帯域の中心周波数をｆｃ２とし、第３の通過帯域の帯域幅をＢＷ２とする。図３には、中心周波数ｆｃ１，ｆｃ２を示している。図４には、中心周波数ｆｃ１，ｆｃ２および帯域幅ＢＷ１，ＢＷ２を示している。

以下、中心周波数ｆｃ１，ｆｃ２および帯域幅ＢＷ１，ＢＷ２の定義について説明する。まず、第１のバンドパスフィルタ２０の通過減衰特性において、減衰量の最小値に比べて減衰量が３ｄＢだけ大きくなるときの２つの周波数をｆ１１，ｆ１２とする。ｆ１２はｆ１１よりも高い。また、第２のバンドパスフィルタ３０の通過減衰特性において、減衰量の最小値に比べて減衰量が３ｄＢだけ大きくなるときの２つの周波数をｆ２１，ｆ２２とする。ｆ２２はｆ２１よりも高い。中心周波数ｆｃ１，ｆｃ２および帯域幅ＢＷ１，ＢＷ２は、以下の４つの式で定義される。

ｆｃ１＝√（ｆ１１×ｆ１２）
ｆｃ２＝√（ｆ２１×ｆ２２）
ＢＷ１＝ｆ１２−ｆ１１
ＢＷ２＝ｆ２２−ｆ２１

なお、図３および図４に示した特性は、分波器１の特徴を概念的に説明するための一例であり、分波器１の特性は、図３および図４に示した例に限られない。また、図３および図４に示した例では、フィルタ１０，２０，３０，４０の通過減衰特性における減衰量の最小値を全て０ｄＢとしている。しかし、これらの減衰量の最小値は０ｄＢではなくてもよい。

ここで、以下の式によって、ｆｍを定義する。ｆｍは、中心周波数ｆｃ１，ｆｃ２の幾何平均である。

ｆｍ＝√（ｆｃ１×ｆｃ２）

本実施の形態では、以下の３つの式によって、３つのパラメータＱ１，Ｑ２，Ｐを定義する。

Ｑ１＝ｆｃ１／ＢＷ１
Ｑ２＝ｆｃ２／ＢＷ２
Ｐ＝ｆｍ／（ｆｃ２−ｆｃ１）

Ｑ１は、第１のバンドパスフィルタ２０のＱ値である。Ｑ１が大きいほど、第１のバンドパスフィルタ２０の通過減衰特性が急峻であると言える。同様に、Ｑ２は、第２のバンドパスフィルタ３０のＱ値である。Ｑ２が大きいほど、第２のバンドパスフィルタ３０の通過減衰特性が急峻であると言える。

Ｐの定義は、Ｑ値の定義に似ている。Ｐは、中心周波数ｆｃ１と中心周波数ｆｃ２の近さを示す指標である。Ｐが大きいほど、中心周波数ｆｃ１と中心周波数ｆｃ２が近いと言える。図４には、ｆｍと、ｆｃ２−ｆｃ１を示している。

本実施の形態では、ｆｍは、例えば１．０〜４．０ＧＨｚの範囲内である。ｆｍは、１．４〜２．０ＧＨｚの範囲内であることが好ましく、１．４〜１．６ＧＨｚの範囲内であることがより好ましい。また、ｆｃ２−ｆｃ１は、０．０４〜０．１ＧＨｚの範囲内であることが好ましい。ＢＷ１とＢＷ２は、それぞれ０．０１〜０．１ＧＨｚの範囲内であることが好ましい。

本実施の形態に係る分波器１では、Ｑ１は９．５以上３９８以下であり、Ｑ２は１０．２以上４０５以下であり、Ｐは９．９９以上１００以下である。以下、これらＱ１，Ｑ２，Ｐの範囲を、それぞれ、Ｑ１，Ｑ２，Ｐの満たすべき範囲と呼ぶ。

Ｑ１は１３．５以上１９８以下であることが好ましく、Ｑ２は１４．２以上２０５以下であることが好ましく、Ｐは１４以上５０以下であることが好ましい。これらＱ１，Ｑ２，Ｐの範囲を、それぞれ、Ｑ１，Ｑ２，Ｐの好ましい範囲と呼ぶ。

Ｑ１は１３．５以上１５８以下であることがより好ましく、Ｑ２は１４．２以上１６５以下であることがより好ましく、Ｐは１４以上４０以下であることがより好ましい。これらＱ１，Ｑ２，Ｐの範囲を、それぞれ、Ｑ１，Ｑ２，Ｐのより好ましい範囲と呼ぶ。

本実施の形態において、Ｑ１，Ｑ２，Ｐの満たすべき範囲、好ましい範囲およびより好ましい範囲がどのようにして決定されたかについては、後で詳しく説明する。

Ｑ１，Ｑ２の満たすべき範囲は、第１および第２のバンドパスフィルタ２０，３０が、それぞれ急峻な通過減衰特性を有することを表している。また、Ｐの満たすべき範囲は、第２の通過帯域の中心周波数ｆｃ１と第３の通過帯域の中心周波数ｆｃ２が近いことを表している。本実施の形態によれば、このような特性の第１および第２のバンドパスフィルタ２０，３０と、ローパスフィルタ１０およびハイパスフィルタ４０を組み合わせて分波器１を構成することにより、第１の遮断周波数ｆ_Ｌを第２の通過帯域に近づけ、第２の遮断周波数ｆ_Ｈを第３の通過帯域に近づけながら、４つのフィルタ１０，２０，３０，４０が選択的に通過させる４つの信号を分離することが可能になる。また、本実施の形態によれば、第１の遮断周波数ｆ_Ｌと第２の遮断周波数ｆ_Ｈを互いに近づけることが可能になる。そのため、本実施の形態によれば、ローパスフィルタ１０の第１の通過帯域とハイパスフィルタ４０の第４の通過帯域を広くすることができる。これにより、例えば図１に示したシステムのように、ローパスフィルタ１０とハイパスフィルタ４０を多くの周波数帯域で利用することが可能になる。

ここで、ｆｃ１，ｆｃ２とＰのいつかの具体例を示す。ｆｃ１が１．５ＧＨｚ、ｆｃ２が２．０ＧＨｚのときは、Ｐは３．４６となる。このＰの値は、Ｐの満たすべき範囲に入らない。

ｆｃ１が１．５ＧＨｚ、ｆｃ２が１．７ＧＨｚのときは、Ｐは７．９８となる。このＰの値は、Ｐの満たすべき範囲に入らない。

ｆｃ１が１．５ＧＨｚ、ｆｃ２が１．６ＧＨｚのときは、Ｐは１９．６となる。このＰの値は、Ｐの満たすべき範囲に入っている。

ｆｃ１が１．４５ＧＨｚ、ｆｃ２が１．５ＧＨｚのときは、Ｐは２９．５となる。このＰの値は、Ｐの満たすべき範囲に入っている。図３および図４は、この例を示している。

ｆｃ１が２．０ＧＨｚ、ｆｃ２が２．１ＧＨｚのときは、Ｐは２９．７となる。このＰの値は、Ｐの満たすべき範囲に入っている。

ｆｃ１が０．９５ＧＨｚ、ｆｃ２が１．０５ＧＨｚのときは、Ｐは９．９９となる。このＰの値は、Ｐの満たすべき範囲に入っている。

以下、本実施の形態において、Ｑ１，Ｑ２，Ｐの満たすべき範囲、好ましい範囲およびより好ましい範囲がどのようにして決定されたかについて、詳しく説明する。始めに、Ｐの範囲について説明する。

ｆｍを一定にすると、ｆｃ２−ｆｃ１が小さくなるほど、Ｐが大きくなる。ｆｃ２−ｆｃ１を一定にすると、ｆｍが大きくなるほど、Ｐが大きくなる。ｆｍの範囲とｆｃ２−ｆｃ１の範囲を決めると、Ｐの範囲が決まる。Ｐの下限値Ｐminは、ｆｍの下限値とｆｃ２−ｆｃ１の上限値で決まる。Ｐの上限値Ｐmaxは、ｆｍの上限値とｆｃ２−ｆｃ１の下限値で決まる。

ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ規格において使用される可能性のある周波数帯域は、約０．７ＧＨｚから約４ＧＨｚの範囲内に多数存在する。また、無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ等では、５ＧＨｚ帯が使用される。これらを考慮すると、分波器１が扱う複数の周波数帯域は、約０．７ＧＨｚから約５ＧＨｚの範囲内に存在する。

第１および第２のバンドパスフィルタ２０，３０の通過帯域である第２および第３の通過帯域は、分波器１が扱う複数の周波数帯域のうち、少なくとも最も低い周波数帯域と最も高い周波数帯域とを除いた複数の周波数帯域の中から選択される。そこで、本実施の形態では、ｆｍが取り得る値の最も広い範囲として１．０〜４．０ＧＨｚを考える。ｆｍが取り得る値の範囲は、１．４ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚであることが好ましく、１．４ＧＨｚ〜１．６ＧＨｚであることがより好ましい。

また、本実施の形態に係る分波器１では、ｆｃ１とｆｃ２が近いことが一つの特徴である。本実施の形態では、ｆｃ２−ｆｃ１の範囲として、０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚを考える。

［Ｐの満たすべき範囲］
ｆｍを１．０ＧＨｚ〜４．０ＧＨｚ、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、Ｐの下限値Ｐminと上限値Ｐmaxは、以下のようにして求められる。Ｐminは、ｆｃ１を０．９５ＧＨｚ、ｆｃ２を１．０５Ｈｚとして、９．９９となる。Ｐmaxは、ｆｃ１を３．９８ＧＨｚ、ｆｃ２を４．０２ＧＨｚとして、１００となる。このようにして、Ｐの満たすべき範囲は、９．９９以上１００以下となる。

［Ｐの好ましい範囲］
ｆｍを、好ましい範囲である１．４ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚとし、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、Ｐの下限値Ｐminと上限値Ｐmaxは、以下のようにして求められる。Ｐminは、ｆｃ１を１．３５ＧＨｚ、ｆｃ２を１．４５ＧＨｚとして、１４となる。Ｐmaxは、ｆｃ１を１．９８ＧＨｚ、ｆｃ２を２．０２ＧＨｚとして、５０となる。このようにして、Ｐの好ましい範囲は、１４以上５０以下となる。

［Ｐのより好ましい範囲］
ｆｍを、より好ましい範囲である１．４ＧＨｚ〜１．６ＧＨｚとし、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、Ｐの下限値Ｐminと上限値Ｐmaxは、以下のようにして求められる。Ｐminは、ｆｃ１を１．３５ＧＨｚ、ｆｃ２を１．４５ＧＨｚとして、１４となる。Ｐmaxは、ｆｃ１を１．５８ＧＨｚ、ｆｃ２を１．６２ＧＨｚとして、４０となる。このようにして、Ｐのより好ましい範囲は、１４以上４０以下となる。

次に、Ｑ１，Ｑ２の範囲について説明する。ｆｃ１，ｆｃ２を一定にすると、ＢＷ１，ＢＷ２が小さくなるほど、Ｑ１，Ｑ２が大きくなる。ＢＷ１，ＢＷ２を一定にすると、ｆｃ１，ｆｃ２が大きくなるほど、Ｑ１，Ｑ２が大きくなる。ｆｃ１，ｆｃ２の範囲とＢＷ１，ＢＷ２の範囲を決めると、Ｑ１，Ｑ２の範囲が決まる。Ｑ１の下限値Ｑ１minは、ｆｃ１の下限値とＢＷ１の上限値で決まる。Ｑ１の上限値Ｑ１maxは、ｆｃ１の上限値とＢＷ１の下限値で決まる。Ｑ２の下限値Ｑ２minは、ｆｃ２の下限値とＢＷ２の上限値で決まる。Ｑ２の上限値Ｑ２maxは、ｆｃ２の上限値とＢＷ２の下限値で決まる。

ＢＷ１，ＢＷ２は、第２の通過帯域と第３の通過帯域が重ならないように、ｆｃ２−ｆｃ１以下であることが必要である。ＢＷ１，ＢＷ２の下限値を、ｆｃ２−ｆｃ１の下限値０．０４ＧＨｚの１／４の０．０１ＧＨｚとする。ＢＷ１，ＢＷ２の上限値を、ｆｃ２−ｆｃ１の上限値０．１ＧＨｚと等しい０．１ＧＨｚとする。

［Ｑ１の満たすべき範囲］
ｆｍを１．０ＧＨｚ〜４．０ＧＨｚ、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚ、ｆｃ１を０．９５ＧＨｚ〜３．９８ＧＨｚ、ＢＷ１を０．０１ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、下限値Ｑ１minと上限値Ｑ１maxは、以下のようにして求められる。Ｑ１minは、ｆｃ１を０．９５ＧＨｚ、ＢＷを０．１ＧＨｚとして、９．５となる。Ｑ１maxは、ｆｃ１を３．９８ＧＨｚ、ＢＷを０．０１ＧＨｚとして、３９８となる。このようにして、Ｑ１の満たすべき範囲は、９．５以上３９８以下となる。

［Ｑ２の満たすべき範囲］
ｆｍを１．０ＧＨｚ〜４．０ＧＨｚ、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚ、ｆｃ２を１．０２ＧＨｚ〜４．０５ＧＨｚ、ＢＷ２を０．０１ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、下限値Ｑ２minと上限値Ｑ２maxは、以下のようにして求められる。Ｑ２minは、ｆｃ２を１．０２ＧＨｚ、ＢＷ２を０．１ＧＨｚとして、１０．２となる。Ｑ２maxは、ｆｃ２を４．０５ＧＨｚ、ＢＷ２を０．０１ＧＨｚとして、４０５となる。このようにして、Ｑ２の満たすべき範囲は、１０．２以上４０５以下となる。

［Ｑ１の好ましい範囲］
ｆｍを、好ましい範囲である１．４ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚとし、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚ、ｆｃ１を１．３５ＧＨｚ〜１．９８ＧＨｚ、ＢＷ１を０．０１ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、下限値Ｑ１minと上限値Ｑ１maxは、以下のようにして求められる。Ｑ１minは、ｆｃ１を１．３５ＧＨｚ、ＢＷを０．１ＧＨｚとして、１３．５となる。Ｑ１maxは、ｆｃ１を１．９８ＧＨｚ、ＢＷを０．０１ＧＨｚとして、１９８となる。このようにして、Ｑ１の好ましい範囲は、１３．５以上１９８以下となる。

［Ｑ２の好ましい範囲］
ｆｍを、好ましい範囲である１．４ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚとし、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚ、ｆｃ２を１．４２ＧＨｚ〜２．０５ＧＨｚ、ＢＷ２を０．０１ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、下限値Ｑ２minと上限値Ｑ２maxは、以下のようにして求められる。Ｑ２minは、ｆｃ２を１．４２ＧＨｚ、ＢＷ２を０．１ＧＨｚとして、１４．２となる。Ｑ２maxは、ｆｃ２を２．０５ＧＨｚ、ＢＷ２を０．０１ＧＨｚとして、２０５となる。このようにして、Ｑ２の好ましい範囲は、１４．２以上２０５以下となる。

［Ｑ１のより好ましい範囲］
ｆｍを、より好ましい範囲である１．４ＧＨｚ〜１．６ＧＨｚとし、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚ、ｆｃ１を１．３５ＧＨｚ〜１．５８ＧＨｚ、ＢＷ１を０．０１ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、下限値Ｑ１minと上限値Ｑ１maxは、以下のようにして求められる。Ｑ１minは、ｆｃ１を１．３５ＧＨｚ、ＢＷを０．１ＧＨｚとして、１３．５となる。Ｑ１maxは、ｆｃ１を１．５８ＧＨｚ、ＢＷを０．０１ＧＨｚとして、１５８となる。このようにして、Ｑ１のより好ましい範囲は、１３．５以上１５８以下となる。

［Ｑ２のより好ましい範囲］
ｆｍを、より好ましい範囲である１．４ＧＨｚ〜１．６ＧＨｚとし、ｆｃ２−ｆｃ１を０．０４ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚ、ｆｃ２を１．４２ＧＨｚ〜１．６５ＧＨｚ、ＢＷ２を０．０１ＧＨｚ〜０．１ＧＨｚとすると、下限値Ｑ２minと上限値Ｑ２maxは、以下のようにして求められる。Ｑ２minは、ｆｃ２を１．４２ＧＨｚ、ＢＷ２を０．１ＧＨｚとして、１４．２となる。Ｑ２maxは、ｆｃ２を１．６５ＧＨｚ、ＢＷ２を０．０１ＧＨｚとして、１６５となる。このようにして、Ｑ２のより好ましい範囲は、１４．２以上１６５以下となる。

以上説明したようなＱ１，Ｑ２の範囲の要件を満たす第１および第２のバンドパスフィルタ２０，３０は、弾性波共振器を用いて構成することによって実現することができる。

次に、図５ないし図８を参照して、分波器１における４つのフィルタ１０，２０，３０，４０の通過減衰特性の一例について説明する。この通過減衰特性は、シミュレーションによって求めたものである。図５ないし図８において、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。

図５は、ローパスフィルタ１０の通過減衰特性の一例を示している。図６は、第１および第２のバンドパスフィルタ２０，３０の通過減衰特性の一例を示している。図６において、符号２２を付した曲線は、第１のバンドパスフィルタ２０の通過減衰特性を示し、符号３２を付した曲線は、第２のバンドパスフィルタ３０の通過減衰特性を示している。図７は、図６に示したバンドパスフィルタ２０，３０の通過減衰特性２２，３２の一部を拡大して示している。図８は、ハイパスフィルタ４０の通過減衰特性の一例を示している。図５ないし図８に示した特性は、図３および図４に示した特性に類似している。

前述のように、本実施の形態によれば、第１の遮断周波数ｆ_Ｌを第２の通過帯域に近づけ、第２の遮断周波数ｆ_Ｈを第３の通過帯域に近づけながら、４つのフィルタ１０，２０，３０，４０が選択的に通過させる４つの信号を分離することが可能になる。また、本実施の形態によれば、第１の遮断周波数ｆ_Ｌと第２の遮断周波数ｆ_Ｈを互いに近づけることが可能になる。そのため、本実施の形態によれば、ローパスフィルタ１０の第１の通過帯域とハイパスフィルタ４０の第４の通過帯域を広くすることができる。これにより、本実施の形態によれば、ローパスフィルタ１０とハイパスフィルタ４０を多くの周波数帯域で利用することが可能になる。これらのことから、本実施の形態によれば、多くの周波数帯域の組み合わせに対応可能な分波器１を実現することが可能になる。本実施の形態に係る分波器１は、ＣＡに対応した移動体通信機器に使用するのに適していると言える。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明における４つのフィルタの特性は、実施の形態に示したものに限定されず、特許請求の範囲を満たす限り任意である。

１…分波器、２…共通ポート、３…第１の信号ポート、４…第２の信号ポート、５…第３の信号ポート、６…第４の信号ポート、１０…ローパスフィルタ、２０…第１のバンドパスフィルタ、３０…第２のバンドパスフィルタ、４０…ハイパスフィルタ。

Claims

共通ポートと、
第１の信号ポートと、
第２の信号ポートと、
第３の信号ポートと、
第４の信号ポートと、
前記共通ポートと前記第１の信号ポートとの間に設けられたローパスフィルタと、
前記共通ポートと前記第２の信号ポートとの間に設けられた第１のバンドパスフィルタと、
前記共通ポートと前記第３の信号ポートとの間に設けられた第２のバンドパスフィルタと、
前記共通ポートと前記第４の信号ポートとの間に設けられたハイパスフィルタとを備え、
前記ローパスフィルタは、第１の遮断周波数以下の第１の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させ、
前記第１のバンドパスフィルタは、前記第１の遮断周波数よりも高い第２の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させ、
前記第２のバンドパスフィルタは、前記第２の通過帯域よりも高い第３の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させ、
前記ハイパスフィルタは、前記第３の通過帯域よりも高い第２の遮断周波数以上の第４の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させ、
前記第２の通過帯域の中心周波数をｆｃ１とし、前記第２の通過帯域の帯域幅をＢＷ１とし、前記第３の通過帯域の中心周波数をｆｃ２とし、前記第３の通過帯域の帯域幅をＢＷ２とし、ｆｃ１／ＢＷ１をＱ１とし、ｆｃ２／ＢＷ２をＱ２とし、√（ｆｃ１×ｆｃ２）をｆｍとし、ｆｍ／（ｆｃ２−ｆｃ１）をＰとしたとき、
Ｑ１は９．５以上３９８以下であり、
Ｑ２は１０．２以上４０５以下であり、
Ｐは９．９９以上１００以下であることを特徴とする分波器。
ｆｍは１．０〜４．０ＧＨｚの範囲内であり、ｆｃ２−ｆｃ１は０．０４〜０．１ＧＨｚの範囲内であり、ＢＷ１とＢＷ２はそれぞれ０．０１〜０．１ＧＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１記載の分波器。
Ｑ１は１３．５以上１９８以下であり、
Ｑ２は１４．２以上２０５以下であり、
Ｐは１４以上５０以下であることを特徴とする請求項１記載の分波器。
ｆｍは１．４〜２．０ＧＨｚの範囲内であり、ｆｃ２−ｆｃ１は０．０４〜０．１ＧＨｚの範囲内であり、ＢＷ１とＢＷ２はそれぞれ０．０１〜０．１ＧＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項３記載の分波器。
前記第１および第２のバンドパスフィルタは、それぞれ弾性波共振器を用いて構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の分波器。