JP3387422B2 - アンテナ共用器及び通信機装置 - Google Patents
アンテナ共用器及び通信機装置Info
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
- H01Q11/08—Helical antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
- H01P1/2136—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using comb or interdigital filters; using cascaded coaxial cavities
Description
ック内、誘電体基板内または誘電体基板上に送信フィル
タ及び受信フィルタを構成する共振電極を形成したアン
テナ共用器及びこれを用いた通信機装置に関する。
信フィルタが設けられ、一方のフィルタは相手側フィル
タの通過帯域で大きな減衰量が必要である。このため
に、例えば送信フィルタが受信フィルタの周波数よりも
低い場合には、送信フィルタは通過帯域の高域側すなわ
ち受信フィルタの通過帯域側に減衰極を持つように、ま
た受信フィルタは通過帯域の低域側すなわち送信フィル
タの通過帯域側に減衰極を持つように構成される。
ブロックで一体的に構成する場合、従来、例えば図9に
示すような構造が採用されている。
備えている。誘電体ブロック1内に送信フィルタ側の共
振器孔2a〜2c、受信フィルタ側の共振器孔3a〜3
c及び外部結合孔4aが形成され、それぞれの内周面に
は内導体が形成されている。誘電体ブロック1の外面に
は送信端子Tx、受信端子Rx及びアンテナ端子ANT
が形成され、これら端子形成部を除く略全面に外導体が
形成されている。各共振器孔は略中間部位で内径の異な
るステップ孔で形成され、各共振器孔内の内導体には一
方端面の端部付近に電極非形成部gが設けられ、この部
分が開放端となっている。アンテナ端子ANTは外部結
合孔の内導体に直接接続され、送信端子Txは共振器孔
2aの内導体に、受信端子Rxは共振器孔3cの内導体
にそれぞれ容量結合して外部結合(入出力結合)を得て
いる。
受信フィルタよりも低い周波数に設定されており、ステ
ップ孔による共振器間結合及びステップ孔の内径大部と
内径小部の偏心による共振器間結合の組合わせによっ
て、図4の破線で示すように、送信フィルタの各共振器
間結合を誘導性結合として通過帯域の高域側に2つの減
衰極を有するように、受信フィルタの各共振器間結合を
容量性結合として通過帯域の低域側に2つの減衰極を有
するように構成されている。
来のアンテナ共用器では、送信及び受信フィルタのいず
れにおいても、相手側フィルタの通過帯域で充分な減衰
量が得られないという問題があった。すなわち、上記の
ように共振器間結合によってのみ減衰極を得る場合は、
減衰極の極周波数や減衰の大きさを設定・調整するには
限界があり、要求されるフィルタ特性(減衰特性)を得
ることが困難であった。
電体ブロックにトラップ共振器を新たに付加したアンテ
ナ共用器が採用されている。このアンテナ共用器は、図
9に示した構成に加え、誘電体ブロック1の送信フィル
タ側及び受信フィルタ側にトラップ用の共振器孔2d、
3d、入出力結合用の外部結合孔4b、4cを新たに付
加して、共振器孔2d及び共振器孔3dに対応するトラ
ップ共振器により、それぞれ相手側フィルタの通過帯域
での減衰特性を改善して、要求される充分な減衰量を得
るように構成したものである。しかしながら、この構成
では所要の特性を得ることはできるが、トラップ共振器
と外部結合孔が新たに必要となり、アンテナ共用器が大
型化するという問題があった。
善を図ることも可能であるが、この場合は、別の部品及
びこれを実装するスペース等も必要となり、コストが高
くなるあるいは通信機装置全体が大型化するという問題
があった。
特性が良好なアンテナ共用器及び通信機装置を提供する
ことにある。
に、請求項1に係るアンテナ共用器は、送信フィルタ及
び受信フィルタを構成する複数の共振電極を配列し、こ
れら共振電極と接地電極間に誘電体を介在させて、それ
ぞれの共振電極に対応して共振器が形成され、接地電極
形成領域に接地電極と分離した送信端子、受信端子及び
アンテナ端子を設けたアンテナ共用器において、各共振
電極は内径大部と内径小部とからなるステップ形状を有
し、内径大部の端部または端部近傍を開放端とし内径小
部の端部を短絡端として構成されており、前記送信端子
または受信端子の少なくとも1つが入出力段に対応する
第1段の共振電極及びこの共振電極に隣接する第2段の
共振電極との間で容量結合するように形成され、周波数
の低い方のフィルタを構成する第1段の共振器と第2段
の共振器との結合が誘導性結合となるように、少なくと
も一方の共振電極は内径小部が内径大部からはみ出して
形成され、かつ該内径小部が他方の共振電極の内径小部
に近づくように形成され、周波数の高い方のフィルタを
構成する第1段の共振器と第2段の共振器との結合が容
量性結合となるように、それぞれの共振電極は内径大部
の中心軸と内径小部の中心軸が略同軸に形成されている
ことを特徴とする。
1に記載のアンテナ共用器において、送信フィルタまた
は受信フィルタのいずれか一方のフィルタの入出力部に
トラップ共振器が付加されていることを特徴とする。
1または請求項2に記載のアンテナ共用器において、共
振器間の結合の少なくとも1つがインターデジタル結合
であることを特徴とする。
1、請求項2または請求項3に記載のアンテナ共用器に
おいて、共振電極が誘電体内に設けられた共振器孔の内
周面に形成されていることを特徴とする。
1、請求項2または請求項3に記載のアンテナ共用器に
おいて、共振電極が誘電体内または誘電体上にストリッ
プラインで形成されていることを特徴とする。
4に記載のアンテナ共用器において、少なくとも1つの
共振器孔または共振器孔の一部が断面角形の形状である
ことを特徴とする。
請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または請求項
6に記載のアンテナ共用器の少なくともいずれか一つを
備えたことを特徴とする。
信端子または受信端子を第1段の共振電極及び第2段の
共振電極との間で容量結合するように形成している。こ
の構成において、各端子と第1段の共振電極との間の容
量で外部結合容量を得るとともに、各端子と第2段の共
振電極との間の容量により減衰極の極周波数を変化させ
ることができる。具体的には、各端子と第2段の共振電
極との間に生じる容量の値を大きくしていくと、減衰極
を通過帯域側に近づくように移動させることができる。
したがって、トラップ共振器を設けることなく、また別
の部品を用いることなく、所要の減衰特性を容易に実現
することができる。
段の共振器と第2段の共振器との結合を誘導性結合と
し、周波数の高い方のフィルタの第1段の共振器と第2
段の共振器との結合を容量性結合として、それぞれ相手
側フィルタの通過帯域側に減衰極を有するように構成
し、上記のように減衰極を移動させることことにより、
相手側フィルタの通過帯域内において、要求される所要
の減衰量を容易に得ることができる。
とし、他方のフィルタの入出力部にトラップ共振器を設
けた構成とすることもできる。トラップ共振器との併用
により多様な特性を得ることができる。
ル結合とすることで、共振器間結合の自由度を高め、共
振器のQoを向上することができる。
共振電極の形状を変えることにより、隣接する共振器間
の結合関係(容量性結合か、誘導性結合か)及び結合度
を容易に変えることができる。ステップ共振電極の線路
幅の小さな部分を線路幅の大きな部分からはみ出すよう
にすれば、共振器間の結合をより広範囲に亘って調整す
ることができる。すなわち、共振器間の結合を得るため
に誘電体に結合のための孔や溝等を形成する必要がな
く、安価かつ小型にアンテナ共用器を構成することがで
きる。
孔の内周面に共振電極を形成した構造とすることで、ス
トリップライン型のものに比べ、Qoを向上することが
でき、挿入損失を小さくすることができる。
ンで形成した構造とすることで薄型化(低背化)を実現
することができる。
一の誘電体に送信フィルタ及び受信フィルタを一体に形
成したものであり、各フィルタをそれぞれ別体の誘電体
に構成したものに比べ、部品点数を削減して取り扱いが
容易となり、製造コスト及び実装コストが低減されたも
のとなっている。
特徴を有するアンテナ共用器を備えて構成されるので、
安価かつ小型で特性が良好なものとなる。
テナ共用器の構成を図1及び図2を参照して説明する。
3段のバンドパスフィルタ、受信側が3段のバンドパス
フィルタからなる。直方体形状の誘電体ブロック21内
に送信フィルタ側の共振器孔22a〜22c、受信フィ
ルタ側の共振器孔23a〜23c及び外部結合孔24a
が形成されている。なお、送信フィルタの中心周波数は
受信フィルタの中心周波数よりも低い周波数となってい
る。外形寸法は概略幅12.0mm、長さ8.6mm、
厚み2.0mmである。
及び外部結合孔24aは、それぞれ図1(b)に示すよ
うに、誘電体ブロック21の第1端面26からそれに対
向する第2端面27に貫通するとともに、軸心方向の略
中央部で段差部を有しており上半部と下半部とでそれぞ
れ内径が異なるステップ孔である。共振器孔22a〜2
2c,23a〜23c及び外部結合孔24aの内壁面に
は内導体32a〜32c、33a〜33c、34aがそ
れぞれ形成されている。内導体32a〜32c、33a
〜33cには、ステップ孔の内径が大きい(内径大部)
側の端部(第1端面26)付近に電極非形成部gが設け
られており、この部分が開放端となっている。誘電体ブ
ロック21の外面には、送信端子Tx、受信端子Rx及
びアンテナ端子ANTが形成され、これらの各端子T
x,Rx,ANTを除くほぼ全面に外導体36が形成さ
れている。内導体32a〜32c、33a〜33cは、
開放端と反対側の内径の小さい(内径小部)側の第2端
面27では外導体36に接続されており、第2端面27
が短絡端となっている。各内導体は共振電極として機能
し、外導体36は接地電極として機能しており、各内導
体に対応してそれぞれ同軸型の共振器が形成されてい
る。
絡端側の内径小部の軸はそれぞれが相互に近づくように
内径大部の軸に対して偏心して形成されている。これに
より、内導体32a,32b,32cに対応する共振器
間の結合を誘導性結合として、通過帯域の高域側に2つ
の減衰極を形成している。
対応する共振器間の結合はステップ孔による本来の容量
性結合を利用するとともに、内径小部の偏心によりそれ
ぞれの共振器間の結合度を変えて、内導体3c,3b,
3aに対応する共振器間の結合を容量性結合として、通
過帯域の低域側に2つの減衰極を形成している。
の内導体34aに接続して、一方主面及び第2端面27
に跨って形成されている。外部結合孔24aの内導体3
4aとこれに隣接する内導体32c,33aとはそれぞ
れインターデジタル結合し、これにより送信フィルタ及
び受信フィルタの一方の入出力の外部結合(入出力結
合)を得ている。
付近の一方主面及び側面に跨って形成され、送信フィル
タの入出力段に対応する第1段の内導体32a及びこれ
に隣接する第2段の内導体32bとの間で容量結合する
ように形成されている。
付近の一方主面及び側面に跨って形成され、受信フィル
タの入出力段に対応する第1段の内導体33c及びこれ
に隣接する第2段の内導体33bとの間で容量結合する
ように形成されている。
は、図9に示した従来のものよりもそれぞれ中央部方向
に延長して、内導体32b、33bに対向する付近にま
で形成されている。
信端子を通る断面図である。ただし図面の明瞭化のため
ハッチングは省略してある。図3は上記アンテナ共用器
の等価回路図である。図3において、Rta〜Rtcは図1
及び図2に示した内導体32a〜32cによる共振器、
Rra〜Rrcは内導体33a〜33cによる共振器、Rea
は内導体34aによる共振器、容量C1,C2は図2に
示した送信端子Txと内導体32a,32bとの間にそ
れぞれ形成される容量であり、容量C3,C4は受信端
子Rxと内導体33b,33cとの間にそれぞれ形成さ
れる容量である。
タの外部結合容量として、容量C4は受信フィルタの外
部結合容量として作用する。そして、容量C2は送信フ
ィルタの減衰極の極周波数を変化させるように、容量C
3は受信フィルタの減衰極の極周波数を変化させるよう
に作用する。
す図である。図4(a)は送信フィルタの特性、図4
(b)は受信フィルタの特性であり、また実線は本実施
形態の特性を示し、破線は図9で示した従来のアンテナ
共用器の特性を示す。図4において、P1、P1’は共
振器Rta、Rtbの誘導性結合による減衰極、P2,P
2’は共振器Rtb,Rtcの誘導性結合による減衰極、P
3,P3’は共振器Rrc,Rrbの容量性結合による減衰
極、P4、P4’は共振器Rrb,Rraの容量性結合によ
る減衰極である。
1〜P4は、従来の減衰極P1’〜P4’よりもそれぞ
れのフィルタの通過帯域側に移動しており、それぞれ相
手側フィルタの通過帯域側を急峻に遮断する特性となっ
ている。また、通過帯域幅の変動は小さなものとなって
いる。この減衰極の移動量は上記容量C2、C3の容量
値に依存し、その値を大きくしていくと減衰極は通過帯
域側に近づくように移動することが確認された。上記容
量C2,C3は要求される特性に応じて適宜設定され
る。
においては、送信端子及び受信端子をそれぞれ第2段の
共振電極と対向する位置にまで延長するという簡易な方
法により、減衰極の位置を変えて、所要の減衰特性を容
易に得ることができる。
ステップ孔の形状を変えることにより、隣接する共振器
間の結合関係や結合度を変える構成を採用しているの
で、ステップ共振器による共振器長短縮効果に加え、共
振器間の結合のための孔や溝を設ける必要がなく、安価
かつ小型化されたものとなっている。
の端面よりも奥まった位置に形成されているので、電磁
界の開放端からの漏れ(電磁界リーク)が低減されたも
のとなっている。
受信フィルタのいずれも3段の共振器からなり、それぞ
れ相手方フィルタの通過帯域側に2つの減衰極を有する
もので説明したが、これに限るものではなく、それぞれ
少なくとも2段の共振器でバンドパスフィルタを構成す
ればよく、それぞれ相手方フィルタの通過帯域側に1つ
の減衰極を有した構成とすればよい。
ナ共用器の構成を図5を参照して説明する。第1実施形
態の例では、誘電体ブロック内に共振器孔を設け、共振
器孔の内周面に内導体(共振電極)を形成したが、図5
に示すアンテナ共用器は、誘電体基板31内に送信フィ
ルタ側の共振器となる共振電極32a〜32c、受信フ
ィルタ側の共振器となる共振電極33a〜33c、外部
結合用の共振電極34aを設けて構成したものである。
つまり、第1実施形態の誘電体ブロックに代えて誘電体
基板を用い、各共振電極をストリップラインで形成した
ものであり、他の構成は第1実施形態と同様の構成とな
っている。
においても、各共振電極は略中央部で線路幅の異なるス
テップ形状に形成され、送信端子Tx及び受信端子Rx
はそれぞれ第2段の共振電極32b、33bに対向する
位置にまで延長して形成されているので、第1実施形態
のアンテナ共用器と同様の効果を奏することができる。
さらに第1実施形態に比べ、厚みを薄くすることがで
き、より低背化(薄型化)されたものとなる。
り合わせまたは積層して各共振電極を誘電体基板の内部
に配置したもので説明したが、誘電体基板上に各共振電
極を形成し対向面に外導体(接地電極)を形成した構成
としてもよい。
ナ共用器の構成を図6を参照して説明する。本実施形態
のアンテナ共用器は、図1に示す第1実施形態のアンテ
ナ共用器の受信フィルタ側にトラップ用の共振器孔23
d及び入出力結合用の外部結合孔24cを付加して構成
されている。共振器孔23d及び外部結合孔24cの内
周面には共振電極となる内導体33d,34cが形成さ
れている。受信端子Rxは外部結合孔24cの内導体3
4cに接続して、一方主面及び第2端面27に跨って形
成されている。外部結合孔24cの内導体34cとこれ
に隣接する内導体33c,33dとはそれぞれインター
デジタル結合し、これにより受信フィルタの外部結合を
得ている。他の構成は第1実施形態の構成と同様であ
り、その説明を省略する。
極32bに対向する位置にまで延長して形成され、送信
端子Txと共振電極32b間の容量により送信フィルタ
の減衰極を移動させて、高域側の減衰特性が改善されて
いる。また受信フィルタ側には共振電極33dによるト
ラップ共振器が付加されて、低域側の減衰特性が改善さ
れている。
による本発明の構成を適用しているので、従来の図10
で示したもの(両フィルタ側にトラップ共振器を付加し
たもの)に比べ、小型化することができる。また、トラ
ップ共振器との併用により、多様な特性を実現すること
ができる。
ナ共用器の構成を図7に示す。本実施形態のアンテナ共
用器は、送信フィルタの第1段及び第2段の共振器の開
放端が第2端面27側となるように構成したものであ
る。他の基本構成は第1実施形態とほぼ同様である。
a,22bの内径大部は第2端面27側となるように形
成され、第2端面27側の端部付近に内導体32a,3
2bの電極非形成部gが形成されている。送信フィルタ
側の内導体32bによる共振器と内導体32cによる共
振器とはインターデジタル結合している。送信端子Tx
は第2端面27側の一方主面及び側面に跨って形成され
ている。このように、共振器間結合を部分的にインター
デジタル結合とすることで、共振器間結合の自由度を高
めるとともに、全体の外形寸法を変えることなく共振器
間ピッチを広くすることができ、共振器のQoが向上で
き、挿入損失等の特性を改善することができる。
四角形状に形成され、この内径小部が内径大部からはみ
出す構造となっている。このように、ステップ孔の断面
形状や内径小部と内径大部との偏心の度合いを変えるこ
とで、隣り合う共振器間の結合を広範囲に亘って調整す
ることができる。また、内径小部が角形であり、内径大
部との交叉部分での尖を抑えることができる。したがっ
て、成形金型の鋭角な箇所を少なくでき、金型の耐久性
を向上できるとともに、共振器のQoの悪化を抑えるこ
とができる。
の容量結合による減衰極の調整方法と他の構成を併用す
ることで、特性が良好な一体型のアンテナ共用器を小型
かつ安価に製造することができる。
各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲
内で種々に変更することができる。例えば、前記各実施
形態では、各共振器の開放端を誘電体ブロックまたは誘
電体基板の端面よりも奥まった位置に形成したもので説
明したが、共振器孔の開口面を開放端とするようにして
もよい。また、共振器間の結合のために誘電体ブロック
に溝等を設けたアンテナ共用器にも本発明を適用するこ
とができる。
装置の構成を図8に示す。図8において、122はアン
テナ、123はアンテナ共用器、126は送信回路、1
27は受信回路である。アンテナ共用器123のアンテ
ナ端子ANTはアンテナ122に、送信端子Txは送信
回路126に接続され、受信端子RXは受信回路127
に接続されて通信機装置が構成される。
1実施形態〜第4実施形態で説明したアンテナ共用器を
使用することができる。本発明に係るアンテナ共用器を
用いることにより、安価かつ小型で特性が良好な通信機
装置を実現することができる。
テナ共用器によれば、送信端子または受信端子を第1段
の共振電極及び第2段の共振電極との間で容量結合する
ように形成しており、各端子と第1段の共振電極との間
の容量で外部結合容量を得るとともに、各端子と第2段
の共振電極との間の容量により減衰極を通過帯域側に近
づくように移動させることができるので、トラップ共振
器を設けることなく、または別の部品を用いることな
く、所要の減衰特性を容易に実現することができる。そ
して、それぞれ相手側フィルタの通過帯域側に減衰極を
有するように構成し、上記のように減衰極を移動させる
ことことにより、相手側フィルタの通過帯域内におい
て、要求される所要の減衰量を容易に得ることができ
る。したがって、安価かつ小型で特性が良好なアンテナ
共用器を容易に得ることができる。
共振電極の形状を変えることにより、隣接する共振器間
の結合を容易に変えることができる。
け、該共振器孔の内周面に共振電極を形成した構造とす
ることで、Qoを向上することができ、挿入損失を小さ
くすることができる。また、共振電極を誘電体基板にス
トリップラインで形成した構造とすることで薄型化(低
背化)を実現することができる。
装することにより、安価かつ小型で特性が良好な通信機
装置を得ることができる。
(a)は背面図、(b)は平面図、(c)は正面図であ
る。
る。
ある。
特性を示す図であり、(a)は送信フィルタの特性、
(b)は受信フィルタの特性である。
(a)は背面図、(b)は平面図、(c)は正面図であ
る。
(a)は背面図、(b)は平面図、(c)は正面図であ
る。
(a)は背面図、(b)は平面図、(c)は正面図であ
る。
る。
背面図、(b)は平面図、(c)は正面図である。
内導体(共振電極) 36 外導体(接地電極) ANT アンテナ端子 Tx 送信端子 Rx 受信端子 122 アンテナ 123 アンテナ共用器 126 送信回路 127 受信回路
Claims (7)
- 【請求項1】 送信フィルタ及び受信フィルタを構成す
る複数の共振電極を配列し、これら共振電極と接地電極
間に誘電体を介在させて、それぞれの共振電極に対応し
て共振器が形成され、接地電極形成領域に接地電極と分
離した送信端子、受信端子及びアンテナ端子を設けたア
ンテナ共用器において、各共振電極は内径大部と内径小部とからなるステップ形
状を有し、内径大部の端部または端部近傍を開放端とし
内径小部の端部を短絡端として構成されており、 前記送信端子または受信端子の少なくとも1つが入出力
段に対応する第1段の共振電極及びこの共振電極に隣接
する第2段の共振電極との間で容量結合するように形成
され、 周波数の低い方のフィルタを構成する第1段の共振器と
第2段の共振器との結合が誘導性結合となるように少な
くとも一方の共振電極は内径小部が内径大部からはみ出
して形成され、かつ該内径小部が他方の共振電極の内径
小部に近づくように形成され、周波数の高い方のフィル
タを構成する第1段の共振器と第2段の共振器との結合
が容量性結合となるように、それぞれの共振電極は内径
大部の中心軸と内径小部の中心軸が略同軸に形成されて
いる ことを特徴とするアンテナ共用器。 - 【請求項2】 請求項1に記載のアンテナ共用器におい
て、送信フィルタまたは受信フィルタのいずれか一方の
フィルタの入出力部にトラップ共振器が付加されている
ことを特徴とするアンテナ共用器。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のアンテ
ナ共用器において、共振器間の結合の少なくとも1つが
インターデジタル結合であることを特徴とするアンテナ
共用器。 - 【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3に記
載のアンテナ共用器において、共振電極が誘電体内に設
けられた共振器孔の内周面に形成されていることを特徴
とするアンテナ共用器。 - 【請求項5】 請求項1、請求項2または請求項3に記
載のアンテナ共用器において、共振電極が誘電体内また
は誘電体上にストリップラインで形成されていることを
特徴とするアンテナ共用器。 - 【請求項6】 請求項4に記載のアンテナ共用器におい
て、少なくとも1つの共振器孔または共振器孔の一部が
断面角形の形状であることを特徴とするアンテナ共用
器。 - 【請求項7】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4、請求項5または請求項6に記載のアンテナ共用器の
少なくともいずれか一つを備えたことを特徴とする通信
機装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23882198A JP3387422B2 (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | アンテナ共用器及び通信機装置 |
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