JP3906195B2 - 誘電体デュプレクサー - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信機等の通信装置に装備されて送信信号及び受信信号の周波数帯域の通過特性を決定する誘電体デュプレクサーに関するものである。

従来、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの周波数帯域の信号を送受信する移動体通信機は、図９に示す如く、アンテナ(７)に誘電体デュプレクサー(９)を介して送信回路(71)及び受信回路(72)を接続して構成されており、誘電体デュプレクサー(９)の装備によって、送信回路(71)と受信回路(72)で１本のアンテナ(７)を共用している(特許文献１参照)。

従来の誘電体デュプレクサー(９)は、図６に示す如く、セラミックスからなる単一の誘電体ブロック(91)を具え、該誘電体ブロック(91)には、複数の貫通孔(96)(97)(98)が開設されると共に、該誘電体ブロック(91)の表面、裏面、両側面、背面並びに前記貫通孔の内周面に、銀からなる導体層(92)が形成されている。又、該導体層(92)の一部によって、アンテナが接続されるべきアンテナ用端子(93)と、送信回路が接続されるべき送信用端子(94)と、受信回路が接続されるべき受信用端子(95)とが形成されている(特許文献２参照)。

該誘電体デュプレクサー(９)においては、アンテナ用端子(93)と送信用端子(94)の間に送信用の共振器フィルターが構成されると共に、アンテナ用端子(93)と受信用端子(95)の間に受信用の共振器フィルターが構成されている。

又、上述のモノブロックタイプの誘電体デュプレクサーとしては、各共振器フィルターを構成する共振器の間に、共振器間の結合の強さを調整するための貫通孔を開設したものが提案されている(特許文献３参照)。

尚、図６に示すモノブロックタイプの誘電体デュプレクサー(９)において、誘電体ブロック(91)の前面は、導体層を欠落させた開放面(90)となり、誘電体ブロック(91)の背面は、導体層によって覆われた短絡面(99)となっており、共振器フィルターを構成する複数の共振器についての開放面は同一方向に向いている。該誘電体デュプレクサー(９)の製造工程においては、誘電体ブロック(91)の前面に形成された導体層を研磨加工によって除去することにより、開放面(90)を形成することが出来る。

これに対し、誘電体デュプレクサーを構成する複数の共振器の開放面と短絡面の向きを入れ替えた誘電体デュプレクサーを作製することも可能であるが(特許文献３のＦＩＧ．７参照)、この場合、誘電体ブロック(91)の前面と背面に段差を設けて前記の研磨加工を可能とする必要がある。
特開平９−８３２１４号公報 米国特許第５２５０９１６号公報 米国特許第５９９４９７８号公報

従来のモノブロックタイプの誘電体デュプレクサーにおいては、通過帯域の周波数特性を調整することは比較的容易であったが、高周波域成分については十分な減衰効果を得ることが出来ない問題があった。例えば、図８(ａ)(ｂ)はそれぞれ受信信号及び送信信号についての周波数特性を表わしており、図示の如く４ＧＨｚ付近に大きなスプリアスモードＳが発生している。

そこで本発明の目的は、高周波域成分を十分に減衰させることが出来る誘電体デュプレクサーを提供することである。

本発明に係る誘電体デュプレクサーは、アンテナが接続されるべきアンテナ用端子と、送信回路が接続されるべき送信用端子と、受信回路が接続されるべき受信用端子とを具え、アンテナ用端子と送信用端子の間に送信用の共振器フィルターが構成されると共に、アンテナ用端子と受信用端子の間に受信用の共振器フィルターが構成されている。

前記共振器フィルターは２つの同軸誘電体共振器を並置して構成され、各同軸誘電体共振器は、少なくとも１本の貫通孔を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの表面、裏面、両側面、背面並びに前記貫通孔の内周面に形成された導体層とを具え、一方の同軸誘電体共振器には、アンテナ用端子と、送信用端子と、送信用の共振器フィルターとして機能する貫通孔と、受信用の共振器フィルターの一部として機能する貫通孔とが設けられており、他方の同軸誘電体共振器には、受信用端子と、受信用の共振器フィルターの一部として機能する貫通孔とが設けられており、受信用の共振器フィルターは、隣接する２つの同軸誘電体共振器の側面同士で接合された接合部を有し、その接合部には、誘電体ブロック間に導体層が介在してなる共振器シールド部と、誘電体ブロック間の導体層を欠落させてなる共振器結合部とが設けられている。

上記本発明の誘電体デュプレクサーにおいては、隣接する２つの同軸誘電体共振器の誘電体ブロック間に導体層を介在させた共振器シールド部と、誘電体ブロック間に導体層の介在しない共振器結合部とが設けられているので、この共振器シールド部と共振器結合部の大きさの比率を調整することによって、共振器の結合の強さを加減することが出来る。

ここで、共振器フィルターを構成する２つの同軸誘電体共振器の誘電体ブロック間に設けられた共振器シールド部は、両ブロック間に介在する導体層によって形成されているので、該導体層によって十分なシールド効果が発揮される。又、誘電体デュプレクサーの表面と裏面を覆っている導体層どうしが、同軸誘電体共振器間に介在する導体層によって互いに連結されているので、誘電体デュプレクサーの表面と裏面の導体層に発生する電位差が極めて小さくなって、導体層に対する接地の効果が増大する。この結果、高周波域成分が十分に抑圧された周波数特性が実現されることになる。

具体的構成において、前記２つの同軸誘電体共振器の互いに接合されるべき２つの側面にはそれぞれ、導体層の厚さ以上の深さを有して同軸誘電体共振器の表面から裏面まで伸びる溝が凹設されて、前記共振器結合部が形成されている。

該具体的構成によれば、誘電体デュプレクサーの製造工程にて、接合されるべき２つの誘電体ブロックの側面にそれぞれ導体層を形成した後、該導体層に対して、その厚さ以上の深さを有する溝加工を施すことにより、導体層を切除して共振器結合部を形成することが出来る。

尚、前記溝としては、同軸誘電体共振器の前面及び背面から離れた接合面中央部に凹設した溝や、同軸誘電体共振器の前面及び背面の両方若しくは何れか一方に開口させて凹設した溝を採用することが出来る。

又、本発明に係る誘電体デュプレクサーにおいて、隣接する２つの同軸誘電体共振器はそれぞれの側面にて互いに接合され、前記２つの同軸誘電体共振器の接合部には、両同軸誘電体共振器の前面及び背面の両方若しくは何れか一方に開口する溝が凹設され、該溝を覆う導体層からなる共振器シールド部と、両同軸誘電体共振器の誘電体ブロック間の導体層を欠落させてなる共振器結合部とが設けられている。

又、具体的構成において、前記複数の同軸誘電体共振器はそれぞれ、前記貫通孔の一端が開口する誘電体の前面に、導体層の形成されていない開放面を有すると共に、前記貫通孔の他端が開口する誘電体ブロックの背面に、導体層の形成された短絡面を有し、全ての同軸誘電体共振器の開放面が同一方向に向いており、或いは、開放面と短絡面の向きが反対方向に向いている。

開放面と短絡面の向きを交互に入れ替えた誘電体デュプレクサーにおいては、複数の同軸誘電体共振器を個別に製造した後、これらの同軸誘電体共振器を互い接合する製造工程を採用することが出来るので、従来のモノブロックタイプの誘電体デュプレクサーでは必要であった段差の形成を省略することが出来る。

更に具体的な構成において、前記送信用の共振器フィルターを構成する同軸誘電体共振器の誘電体ブロックと前記受信用の共振器フィルターを構成する同軸誘電体共振器の誘電体ブロックとは、異なる誘電率を有する誘電材料から形成されている。

該具体的構成によれば、受信帯域と送信帯域の間に大きな隔たりがあったとしても、送信用の共振器フィルターを構成する同軸誘電体共振器の誘電体ブロックの誘電率と、受信用の共振器フィルターを構成する同軸誘電体共振器の誘電体ブロックの誘電率とを個別に調整することによって、両同軸誘電体共振器を同じ長さに形成することが可能である。この結果、誘電体デュプレクサー全体を段差のない直方体に形成することが可能となり、これによって、該誘電体デュプレクサーを回路基板に実装した場合の専有面積を有効に活用することが出来る。又、該誘電体デュプレクサーにおいては、同軸誘電体共振器毎に異なる特性の組み合わせにより、全体として高い特性を実現することが出来る。

本発明に係る誘電体デュプレクサーによれば、送受信用の共振器フィルターを通過する高周波域成分が十分に抑圧されてスプリアスモードの発生が防止される。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。

図１に示す如く本実施例の誘電体デュプレクサー(１)は、２つの同軸誘電体共振器（２）（３）を並置して構成され、これらの同軸誘電体共振器がそれぞれの側面にて互いに接合され、一体化されている。

図中、左側の同軸誘電体共振器(２)は、３本の貫通孔(23)(24)(43)が開設された直方体の誘電体ブロック(21)と、誘電体ブロック(21)の表面、裏面、両側面、背面並びに貫通孔(23)(24)(43)の内周面に形成された導体層(22)とから構成されており、該導体層(22)の一部によってアンテナ用端子(11)、及び送信用端子(13)が形成されている。

該同軸誘電体共振器(２)においては、誘電体ブロック(21)の前面の導体層(22)を削除して開放面(20)が形成されると共に、誘電体ブロック(21)の背面を覆う導体層(22)によって短絡面(25)が形成されている。

右側の同軸誘電体共振器(３)は、２本の貫通孔(33)(34)が開設された直方体の誘電体ブロック(31)と、誘電体ブロック(31)の表面、裏面、両側面、背面並びに貫通孔(33)(34)の内周面に形成された導体層(32)とから構成されており、該導体層(32)の一部によって受信用端子(12)が形成されている。

該同軸誘電体共振器(３)においては、誘電体ブロック(31)の前面の導体層(32)を削除して開放面(30)が形成されると共に、誘電体ブロック(31)の背面を覆う導体層(32)によって短絡面(35)が形成されている。

図２(ａ)に示す如く、左側の同軸誘電体共振器(2)の右側面には、その中央部に、導体層(22)の厚さ以上の深さを有して同軸誘電体共振器(2)の表面から裏面に至る溝加工が施され、導体層(22)の欠落した共振器結合部(5)が形成されると共に、該共振器結合部(5)の両側には、２つの領域に分離された導体層(22)からなる共振器シールド部(22a)(22b)が形成されている。

図２(ｂ)に示す如く、右側の同軸誘電体共振器(３)の左側面には、左側の同軸誘電体共振器(2)の共振器結合部(5)と対応する位置に、導体層(32)の厚さに一致する深さを有して同軸誘電体共振器(２)の表面から裏面に至る溝加工が施され、導体層(22)の欠落した共振器結合部(5)が形成されると共に、該共振器結合部(5)の両側には、２つの領域に分離された導体層(32)からなる共振器シールド部(32a)(32b)が形成されている。

図１に示す如く、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)の開放面(20)(30)は同じ方向に向いている。ここで、左の同軸誘電体共振器(２)と右側の同軸誘電体共振器(３)の接合部に形成された共振器結合部(５)の幅Ｌ１を任意に設定することが可能であって、共振器間の結合の強さを調整できる。

本実施例の誘電体デュプレクサー(１)は、図３に示す如く２つの同軸誘電体共振器（２）(３)を並置して構成され、接合部に共振器結合部(５)が設けられている点において第１実施例と同じ構成であるが、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)の開放面(20)(30)の向きが逆になっている点で第１実施例と異なっている。

本実施例の誘電体デュプレクサー(１)は、図４に示す如く２つの同軸誘電体(２)(３)を並置して構成され、これらの同軸誘電体共振器(２)(３)の開放面(20)(30)が同じ方向を向いている点において第１実施例と同じ構成であるが、左側と右側の同軸誘電体共振器(２)(３)の間の共振器シールド部(52)(53)の前面或いは背面に沿って凹設され、前面或いは背面に開口し、隣接する誘電体ブロックどうしが導体層を介さずに互いに接合されている点で第１実施例と異なっている。

尚、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)は、誘電体ブロックどうしを接着剤により互いに接合し、或いは共振器シールド部の溝に接着剤を充填することによって、一体化されている。

本実施例の誘電体デュプレクサー(１)は、図５に示す如く２つの同軸誘電体共振器(２)(３)を並置して構成され、これらの同軸誘電体共振器(２)(３)の開放面(20)(30)の向きが交互に入れ替わっている点において第２実施例と同じ構成であるが、左側と右側の同軸誘電体共振器(２)(３)の間の共振器シールド部(52)(53)が、同軸誘電体共振器の前面或いは背面に沿って凹設され、前面或いは背面に開口し、隣接する誘電体ブロックどうしが導体層を介さずに互いに接合されている点で第２実施例と異なっている。

尚、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)は、誘電体ブロックどうしを接着剤により互いに接合し、或いは共振器シールド部の溝に接着剤を充填することによって、一体化されている。

特性の比較
図３に示す第２実施例の誘電体デュプレクサー(１)と、図６に示す従来の誘電体デュプレクサー(９)とを試作して、それぞれの周波数特性を測定したところ、図７〜図８に示す結果が得られた。

図７(ａ)(ｂ)は、第２実施例の誘電体デュプレクサー(１)における受信信号と送信信号についての周波数特性を表わし、図８(ａ)(ｂ)は、従来の誘電体デュプレクサー(９)における受信信号と送信信号についての周波数特性を表わしている。

図示の如く、第２実施例の誘電体デュプレクサー(１)においては、従来の誘電体デュプレクサー(９)において発生していた４ＧＨｚ付近のスプリアスモードは受信側においては十分に抑圧されており、周波数特性が改善されていることが裏付けられる。

又、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)の開放面と短絡面の向きを交互に入れ替えた誘電体デュプレクサー(１)の製造においては、これらの同軸誘電体共振器(２)(３)を個別に製造した後に互い接合する工程を採用することが出来るので、従来のモノブロックタイプの誘電体デュプレクサーで必要であった段差の形成を省略することが出来る。

又、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)を構成する誘電体ブロック(21)(31)の材料として、互いに誘電率の異なる誘電材料を採用した場合、同軸誘電体共振器毎に異なる特性の組み合わせにより、全体として高い特性を実現することが出来る。然も、受信帯域と送信帯域の間に大きな隔たりがあったとしても、２つの同軸誘電体共振器(２)(３)の誘電率を個別に調整することによって、これらの同軸誘電体共振器を軸方向に同じ長さとすることが可能である。この結果、誘電体デュプレクサー(１)全体を段差のない直方体に形成することが可能となり、これによって、該誘電体デュプレクサー(１)を回路基板に実装した場合の専有面積を有効に活用することが出来る。更に又、本発明に係る誘電体デュプレクサー(１)の製造においては、共振器結合部(５)(６)を溝加工によって形成することが出来るので、溝の幅(Ｌ１)を徐々に拡げる作業によって、帯域インピーダンスの調整が可能である。

本発明に係る第１実施例の誘電体デュプレクサーの斜視図である。 該誘電体デュプレクサーの分解斜視図である。 第２実施例の誘電体デュプレクサーの斜視図である。 第３実施例の誘電体デュプレクサーの斜視図である。 第４実施例の誘電体デュプレクサーの斜視図である。 従来の誘電体デュプレクサーの斜視図である。 本発明に係る誘電体デュプレクサーの周波数特性を表わすグラフである。 従来の誘電体デュプレクサーの周波数特性を表わすグラフである。 移動体通信機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

(1) 誘電体デュプレクサー
(11)アンテナ用端子
(12)受信用端子
(13)送信用端子
(2) 同軸誘電体共振器
(20)開放面
(21)誘電体ブロック
(22)導体層
(3) 同軸誘電体共振器
(30)開放面
(31)誘電体ブロック
(32)導体層
(５)共振器結合部
(22a)(22b) 共振器シールド部
(32a)(32b) 共振器シールド部

Claims (7)

1. アンテナが接続されるべきアンテナ用端子と、送信回路が接続されるべき送信用端子と、受信回路が接続されるべき受信用端子とを具え、アンテナ用端子と送信用端子の間に送信用の共振器フィルターが構成されると共に、アンテナ用端子と受信用端子の間に受信用の共振器フィルターが構成されている誘電体デュプレクサーにおいて、
   前記共振器フィルターは２つの同軸誘電体共振器を並置して構成され、
   各同軸誘電体共振器は、貫通孔を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの表面、裏面、両側面、背面並びに前記貫通孔の内周面に形成された導体層とを具え、
   一方の同軸誘電体共振器には、アンテナ用端子と、送信用端子と、送信用の共振器フィルターとして機能する貫通孔と、受信用の共振器フィルターの一部として機能する貫通孔とが設けられており、
   他方の同軸誘電体共振器には、受信用端子と、受信用の共振器フィルターの一部として機能する貫通孔とが設けられており、
   受信用の共振器フィルターは、隣接する２つの同軸誘電体共振器の側面同士で接合された接合部を有し、その接合部には、誘電体ブロック間に導体層が介在してなる共振器シールド部と、誘電体ブロック間の導体層を欠落させてなる共振器結合部とが設けられていることを特徴とする誘電体デュプレクサー。
2. 前記２つの同軸誘電体共振器の互いに接合されるべき２つの側面にはそれぞれ、導体層の厚さ以上の深さを有して同軸誘電体共振器の表面から裏面まで伸びる溝が凹設されて、前記共振器結合部が形成されている請求項１に記載の誘電体デュプレクサー。
3. 前記溝は、同軸誘電体共振器の前面及び背面から離れた接合面中央部に凹設されている請求項２に記載の誘電体デュプレクサー。
4. アンテナが接続されるべきアンテナ用端子と、送信回路が接続されるべき送信用端子と、受信回路が接続されるべき受信用端子とを具え、アンテナ用端子と送信用端子の間に送信用の共振器フィルターが構成されると共に、アンテナ用端子と受信用端子の間に受信用の共振器フィルターが構成されている誘電体デュプレクサーにおいて、
   前記共振器フィルターは２つの同軸誘電体共振器を並置して構成され、
   各同軸誘電体共振器は、貫通孔を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの表面、裏面、両側面、背面並びに前記貫通孔の内周面に形成された導体層とを具え、
   一方の同軸誘電体共振器には、アンテナ用端子と、送信用端子と、送信用の共振器フィルターとして機能する貫通孔と、受信用の共振器フィルターの一部として機能する貫通孔とが設けられており、
   他方の同軸誘電体共振器には、受信用端子と、受信用の共振器フィルターの一部として機能する貫通孔とが設けられており、
   受信用の共振器フィルターは、隣接する２つの同軸誘電体共振器の側面同士で接合された接合部を有し、その接合部には、両同軸誘電体共振器の前面及び背面の両方若しくは何れか一方に開口する溝が凹設され、該溝を覆う導体層からなる共振器シールド部と、両同軸誘電体共振器の誘電体ブロック間の導体層を欠落させてなる共振器結合部とが設けられていることを特徴とする誘電体デュプレクサー。
5. 前記複数の同軸誘電体共振器はそれぞれ、前記貫通孔の一端が開口する誘電体の前面に、導体層の形成されていない開放面を有すると共に、前記貫通孔の他端が開口する誘電体ブロックの背面に、導体層の形成された短絡面を有し、全ての同軸誘電体共振器の開放面が同一方向に向いている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の誘電体デュプレクサー。
6. 前記複数の同軸誘電体共振器はそれぞれ、前記貫通孔の一端が開口する誘電体ブロックの前面に導体層の形成されていない開放面を有すると共に、前記貫通孔の他端が開口する誘電体ブロックの背面に導体層の形成された短絡面を有し、これら複数の同軸誘電体共振器の開放面と短絡面の向きが交互に入れ替わっている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の誘電体デュプレクサー。
7. 前記送信用の共振器フィルターを構成する同軸誘電体共振器の誘電体ブロックと前記受信用の共振器フィルターを構成する同軸誘電体共振器の誘電体ブロックとは、異なる誘電率を有する誘電材料から形成されている請求項１乃至請求項６の何れか記載の誘電体デュプレクサー。

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