JP4147646B2 - 送信帯域分割型弾性表面波分波器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の小型移動体通信機器に用いられる無線周波数（ＲＦ）フィルタに使用される弾性表面波共振器を有するＳＡＷフィルタを用いた分波器の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、例えば、以下に示すようなものがあった。
【０００３】
近年、小型で軽量な携帯電話等の移動体通信機器端末の開発が急速に進められている。これに伴い、用いられる部品の小型、高性能化が求められており、弾性表面波（ＳＡＷ）素子の開発が進められている。携帯電話等の移動体通信機器の多様化、多チャンネル化に伴い、送信帯域と受信帯域の間隔の近接化、各通過帯域の広帯域化方式の採用が進んでいる。
【０００４】
これに対応して、ＳＡＷ分波器の開発がなされている。
【０００５】
図１０は従来のＳＡＷ分波器の回路図である。
【０００６】
この図において、１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、２は送信端子（Ｔｘ端）、３は受信端子（Ｒｘ端）、４はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、５はその送信用フィルタの整合回路、６は送信用フィルタ回路、７は受信用フィルタ、８は受信用フィルタの整合回路、９は受信用フィルタ回路である。
【０００７】
このようなＳＡＷ分波器は、ＲＦ部の形状及び性能が携帯電話等の小型化、高性能化に大きく貢献できるデバイスであるため、その実用化が強く要望されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すように、周波数が割り当てられた日本−ＣＤＭＡ方式（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重アクセス方式）においては、送信用フィルタの通過帯域が８８７〜９２５（ＭＨｚ）、受信用フィルタの通過帯域が８３２〜８７０（ＭＨｚ）であり、送信帯域と受信帯域の間隔が１７（ＭＨｚ）で、この日本−ＣＤＭＡ用分波器のＳＡＷフィルタでの実現は通過帯域幅が３８（ＭＨｚ）、且つ送信帯域と受信帯域の間隔が１７（ＭＨｚ）と狭いため、図１０に示す従来の分波器の構成では、主に、ＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ４の通過帯域幅が広い点で製作が困難である。因みに、この日本−ＣＤＭＡ方式の実際の送信帯域は８８７〜９０１ＭＨｚと９１５〜９２５ＭＨｚであり、受信帯域は８３２〜８４６ＭＨｚと８６０〜８７０ＭＨｚである。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、送信用フィルタを帯域分割し、分割した２つの送信用フィルタと分割しない受信用フィルタとで構成され、小型化、高性能化された送信帯域分割型弾性表面波分波器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕通過帯域の異なる送信用フィルタ、受信フィルタ、及びアンテナ端子を含む弾性表面波分波器において、前記送信用フィルタは、第１の通過帯域を有する第１の送信用フィルタ回路と、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の送信用フィルタ回路と、前記アンテナ端子と前記第１の送信用フィルタとの間に接続された第１の整合回路と、前記第１の整合回路と前記第２の送信用フィルタとの間に接続された第２の整合回路とを具備し、前記アンテナ端子及び前記第１の送信用フィルタは、前記第１の整合回路によって互いに接続され、前記アンテナ端子及び前記第２の送信用フィルタは、前記第１及び第２の整合回路によって互いに接続されるようにしたものである。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載の送信帯域分割型弾性表面波分波器において、前記第１及び第２の整合回路は共に、λ／４線路によって構成されているようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の参考例を示すＳＡＷ分波器の原理の説明図である。
【００１４】
この図において、１０１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、１０２は第１の送信端子（Ｔｘ端１）、１０３は第２の送信端子（Ｔｘ端２）、１０４は受信端子（Ｒｘ）、１０５はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、１０６はその送信用フィルタの第１の整合回路、１０７は送信用フィルタの第１のフィルタ回路、１０８はその送信用フィルタの第２の整合回路、１０９はその送信用フィルタの第２のフィルタ回路、１１０は受信用フィルタ、１１１はその受信用フィルタの整合回路、１１２はその受信用フィルタのフィルタ回路、１１３はアンテナ端子に並列に接続される周波数特性改善用素子、１１４はアンテナ端子に直列に接続される周波数特性改善用素子である。
【００１５】
このような送信帯域が分割されたＳＡＷ分波器は、まず、アンテナ端子（ＡＮＴ端）１０１において、分波器として、次の条件が成立する必要がある。
【００１６】
１／Ｚａｎｔ＝１／Ｚｉｎ（Ｔ１）＋１／Ｚｉｎ（Ｔ２）＋Ｚｉｎ（Ｒ）
…（１）
Ｚａｎｔ≒５０．０ …（２）
ここで、Ｚｉｎ（Ｔ１）は（９１５〜９２５）ＭＨｚを通過帯域とする送信用フィルタの整合回路を含んだ入力インピーダンス、Ｚｉｎ（Ｔ２）は（８８７〜９０１）ＭＨｚを通過帯域とする送信用フィルタの整合回路を含んだ入力インピーダンス、Ｚｉｎ（Ｒ）は受信用フィルタの整合回路を含んだ入力インピーダンスである。
【００１７】
一般に、梯子型ＳＡＷフィルタにおいては、通過帯域の低域側減衰域に入力インピーダンスが０に近い値になるため、日本−ＣＤＭＡ方式の場合、送信用フィルタのインピーダンスによる受信用フィルタの通過帯域の特性変化が最も影響を受ける。即ち、
Ｚｉｎ（Ｆ１）≒０，Ｚｉｎ（Ｆ２）≒０ …（３）
となるが、図１に示す整合回路として、各送信用フィルタに直列に接続する第１の整合回路１０６、第２の整合回路１０８に（λ／４）長線路を採用することにより、
Ｚｉｎ（Ｔ１）≒∞，Ｚｉｎ（Ｔ２）≒∞ …（４）
となり、上記式（２）の条件が満足され、高性能分波器が得られる。
【００１８】
以下、本発明の第１参考例について説明する。
【００１９】
図２は本発明の第１参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【００２０】
この図において、２０１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、２０２は第１の送信端子（Ｔｘ端１）、２０３は第２の送信端子（Ｔｘ端２）、２０４は受信端子（Ｒｘ）、２０５はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、２０６はその送信用フィルタの第１の整合回路、２０７はその送信用フィルタの第１のフィルタ回路、２０８はその送信用フィルタの第２の整合回路、２０９はその送信用フィルタの第２のフィルタ回路、２１０は受信用フィルタ、２１１は受信用フィルタのフィルタ回路である。
【００２１】
ここでは、送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（２０７，２０９）の受信用フィルタのフィルタ回路２１１への影響を除去するため、送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（２０７，２０９）に接続する２つの整合回路、つまり、第１の整合回路２０６、第２の整合回路２０８に（λ／４）長線路を用いた場合である。
【００２２】
一方、受信用フィルタのフィルタ回路２１１による送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（２０７，２０９）の特性劣化は、受信用フィルタのフィルタ回路２１１の直列腕の減衰極が、送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（２０７，２０９）の通過帯域内に存在するため少ない。従って、図１で示した整合回路１１１は不要となる。
【００２３】
次に、本発明の第２参考例について説明する。
【００２４】
図３は本発明の第２参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【００２５】
この図において、３０１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、３０２は第１の送信端子（Ｔｘ端１）、３０３は第２の送信端子（Ｔｘ端２）、３０４は受信端子（Ｒｘ）、３０５はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、３０６はその送信用フィルタの整合回路、３０７はその送信用フィルタの第１のフィルタ回路、３０８はその送信用フィルタの第２のフィルタ回路、３０９はアンテナ端子に接続される周波数特性改善用素子、３１０は受信用フィルタ、３１１はその受信用フィルタのフィルタ回路である。
【００２６】
この第２参考例では、第１参考例で示した第１、第２の整合回路としての（λ／４）長線路を用いることによって占有面積が大きくなってしまうこと及び（λ／４）長線路による特性劣化が無視できないため、（λ／４）長線路は少ない方が良い。
【００２７】
しかし、送信用フィルタ３０５の受信用フィルタの通過帯域において、低インピーダンスであるため、受信用フィルタの特性に最も影響する第１のフィルタ回路３０７のみに整合回路３０６を設けた。第２のフィルタ回路３０８に接続する整合用線路は必要だが、（λ／４）長線路の近似特性を示す直列腕を持つ周波数特性改善用素子３０９をＡＮＴ端３０１側に設けた。
【００２８】
第２のフィルタ回路３０８及び受信用フィルタのフィルタ回路３１１による送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（３０７，３０８）の特性劣化は、受信用フィルタのフィルタ回路３１１の直列腕の減衰極が送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（３０７，３０８）の通過帯域内に存在するため少ない。従って、第１参考例と同様に、図１に示した受信用フィルタの整合回路１１１は必要ない。この場合、図１及び図２に示した送信用フィルタの第２の整合回路と直列腕ＳＡＷ共振器の特性差を補正するために、周波数特性改善用素子（Ｚａｎｔ）３０９を用いた。この周波数特性改善用素子３０９をインダクタ（Ｌａｎｔ）のみで構成し、Ｌ＝１０（ｎＨ）とした。つまり、第２参考例の場合、図１において近似的に次の関係が成立する。
【００２９】
受信用フィルタの通過帯域において、Ｚｉｎ（Ｔ１）≒∞，Ｚｉｎ（Ｔ２）≒０，Ｚｉｎ（Ｒ）≒５０の状態である。
【００３０】
１／５０＝１／Ｚａｎｔ＋１／Ｚｉｎ（Ｔ１）＋１／Ｚｉｎ（Ｔ２）＋１／Ｚｉｎ（Ｒ） …（５）
したがって、Ｚａｎｔ＝ｊωＬ、Ｌ＝１０（ｎＨ）である。
【００３１】
次に、本発明の第３参考例について説明する。
【００３２】
図４は本発明の第３参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【００３３】
この図において、４０１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、４０２は第１の送信端子（Ｔｘ端１）、４０３は第２の送信端子（Ｔｘ端２）、４０４は受信端子（Ｒｘ）、４０５はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、４０６はその送信用フィルタの第１のフィルタ回路、４０７はその送信用フィルタの第２のフィルタ回路、４０８はアンテナ端子に接続される周波数特性改善用素子、４１０は受信用フィルタ、４１１はその受信用フィルタのフィルタ回路である。
【００３４】
前述したように、整合回路としての（λ／４）長線路の占有面積を広く必要とすること及び（λ／４）長線路による特性劣化が存在するため、（λ／４）長線路は少ない方が良い。この第３参考例は、そのような整合回路〔（λ／４）長線路〕を全てなくすようにしたものである。
【００３５】
つまり、集中定数素子（Ｌ，Ｃ）により、送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（４０６，４０７）、受信用フィルタのフィルタ回路４１１及び周波数特性改善用素子（インピーダンス整合素子）４０８を構成した場合である。受信用フィルタのフィルタ回路４１１による送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（４０６、４０７）の特性劣化は、受信用フィルタのフィルタ回路４１１の直列腕の減衰極が送信用フィルタの第１，第２のフィルタ回路（４０６、４０７）の通過帯域内に存在するため少ない。従って、図１に示した整合回路１１１は必要ではない。
【００３６】
即ち、この第３参考例の場合、図１において近似的に次の関係が成立する。
【００３７】
受信用フィルタの通過帯域において、Ｚｉｎ（Ｔ１）≒０−１／（ｊωＣ），Ｚｉｎ（Ｔ２）≒０，Ｚｉｎ（Ｒ）≒５０の状態である。
【００３８】
１／５０＝１／Ｚａｎｔ＋１／Ｚｉｎ（Ｔ１）＋１／Ｚｉｎ（Ｔ２）＋１／Ｚｉｎ（Ｒ） …（５）
従って、Ｚａｎｔ＝ｊωＬ，Ｃ＝５（ｐＦ），Ｌ＝５（ｎＨ）である。
【００３９】
表１に第１参考例、第２参考例、及び第３参考例のシミュレーション特性の比較を示す。この参考例の場合の第１の送信用フィルタＴｘ（１）と第２の送信用フィルタＴｘ（２）の構成を図５に、受信用フィルタＲｘの回路構成を図６に示す。
【００４０】
【表１】

図５において、送信用フィルタＴｘは、第１の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＴ１、第２の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＴ２、第３の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＴ３、第１の並列腕となる弾性表面波共振器ＰＴ１、第２の並列腕となる弾性表面波共振器ＰＴ２から構成されている。
【００４１】
また、図６において、受信用フィルタＲｘは、第１の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＲ１、第２の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＲ２、第３の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＲ３、第４の直列腕となる弾性表面波共振器ＳＲ４、第１の並列腕となる弾性表面波共振器ＰＲ１、第２の並列腕となる弾性表面波共振器ＰＲ２、第３の並列腕となる弾性表面波共振器ＰＲ３、第４の並列腕となる弾性表面波共振器ＰＲ４から構成されている。
【００４２】
図７は本発明の第２参考例の送信帯域分割型表面弾性波分波器の特性を示す図であり、その縦軸は減衰量（ｄＢ）、横軸は周波数（Ｈｚ）である。
【００４３】
この図において、ａは第１の送信用フィルタＴｘ（１）の減衰特性、ｂは第２の送信用フィルタＴｘ（２）の減衰特性、ｃは受信用フィルタＲｘの減衰特性をそれぞれ示している。
【００４４】
表２は表１に示した各参考例の各整合回路及び周波数特性改善用インピーダンス値の比較を示している。
【００４５】
【表２】

第１乃至第３参考例の送信帯域分割型弾性表面波分波器の特性を比較すると、減衰域の減衰量は略同じで、通過域の特性は整合回路として（λ／４）長線路を用いた場合の挿入損失が少ないことが分かる。第３参考例は、整合回路の構成及びその値の検討により高性能化が可能である。
【００４６】
上記したように、本発明によれば、従来のように、１個の送信用フィルタにおいて帯域幅ＢＷ（Ｔ）をそのまま実現せず、（９１５〜９２５）ＭＨｚと（８８７〜９０１）ＭＨｚを通過帯域とする２個の送信用フィルタで構成することにより、高性能分波器が得られる。
【００４７】
このように、帯域を分割することにより、各フィルタの帯域幅が狭くなるため、構成段数が少なくなる。従って、挿入損失は減少する。
【００４８】
一方、分波器が３個のフィルタによる構成となるため、整合回路が少々複雑になり、挿入損失が若干増加するが、分波器としては、高性能化された特性を得ることができる。
【００４９】
本発明のＳＡＷ分波器は、更に以下のように構成することができる。
【００５０】
図８は本発明の実施例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【００５１】
この図において、５０１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、５０２は第１の送信端子（Ｔｘ端１）、５０３は第２の送信端子（Ｔｘ端２）、５０４は受信端子（Ｒｘ）、５０５はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、５０６はアンテナ端子に接続される送信用フィルタの第１の整合回路〔（λ／４）長線路〕、５０７はその送信用フィルタの第１のフィルタ回路、５０８は第２の整合回路〔（λ／４）長線路〕、５０９はその送信用フィルタの第２のフィルタ回路、５１０は受信用フィルタ、５１１はその受信用フィルタのフィルタ回路である。
【００５２】
この実施例は、整合用回路としての（λ／４）長線路使用全長を短くしたものである。即ち、図８に示すように、２つの送信フィルタが接続される（λ／４）長線路の共通部分を共用とした構成としたものである。換言すれば、前記送信用フィルタ側の整合回路として（λ／４）長線路を用い、２つの送信用フィルタに接続される（λ／４）長線路の線路長を異ならせるようにしたものである。
【００５３】
図９は本発明の第４参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【００５４】
この図において、６０１はアンテナ端子（ＡＮＴ端）、６０２は第１の送信端子（Ｔｘ端１）、６０３は第２の送信端子（Ｔｘ端２）、６０４は受信端子（Ｒｘ）、６０５はＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ、６０６はアンテナ端子に接続される直列接続の送信用フィルタの整合回路〔（λ／４）長線路〕、６０７はアンテナ端子に接続される並列接続の送信用フィルタのインダクタ素子（Ｚａｎｔ）、６０８はその送信用フィルタの第１のフィルタ回路、６０９はその送信用フィルタの第２のフィルタ回路、６１０は受信用フィルタ、６１１はその受信用フィルタのフィルタ回路である。
【００５５】
この第４参考例は、整合用回路としての（λ／４）長線路使用全長を短くしたものである。即ち、実施例における（λ／４）長線路使用全長を、更に短くするようにしている。図９に示すように、２つの送信フィルタの接続する整合回路としての（λ／４）長線路の共通部分を共用し、更に、送信フィルタに接続する（λ／４）長線路の代わりにインダクタ素子６０７を設けるようにしたものである。
【００５６】
換言すれば、前記送信用フィルタ側の整合回路に（λ／４）長線路を用い、２つの送信用フィルタに接続される（λ／４）長線路の線路長を異なら、この２つの線路長において、短い線路長を共通として、２つの送信用フィルタに接続し、この線路と２つの送信用フィルタの接続点と対地間にインダクタを設けるようにした。
【００５７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば送信用フィルタの通過帯域を分割し、２つの送信用フィルタ及び受信用フィルタにより分波器を構成することにより、構成が簡単な送信用フィルタを用いることができ、小型化された高性能化ＳＡＷ分波器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例を示すＳＡＷ分波器の原理の説明図である。
【図２】 本発明の第１参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【図３】 本発明の第２参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【図４】 本発明の第３参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【図５】 本発明の参考例のＳＡＷ分波器の第１の送信用フィルタＴｘ（１）と第２の送信用フィルタＴｘ（２）の構成図である。
【図６】 本発明の参考例のＳＡＷ分波器の受信用フィルタＲｘの回路構成図である。
【図７】 本発明の第２参考例の送信帯域分割型表面弾性波分波器の特性を示す。
【図８】 本発明の実施例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【図９】 本発明の第４参考例を示すＳＡＷ分波器の回路図である。
【図１０】 従来のＳＡＷ分波器の回路図である。
【図１１】 日本−ＣＤＭＡ方式の周波数割り当ての説明図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ アンテナ端子（ＡＮＴ端）
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ 第１の送信端子（Ｔｘ端１）
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３ 第２の送信端子（Ｔｘ端２）
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 受信端子（Ｒｘ）
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５ ＳＡＷ共振器を用いた送信用フィルタ
１０６，２０６，５０６ 送信用フィルタの第１の整合回路
１０７，２０７，３０７，４０６，５０７，６０８ 送信用フィルタの第１のフィルタ回路
１０８，２０８，５０８ 送信用フィルタの第２の整合回路
１０９，２０９，３０８，４０７，５０９，６０９ 送信用フィルタの第２のフィルタ回路
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 受信用フィルタ
１１１ 受信用フィルタの整合回路
１１２，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ 受信用フィルタのフィルタ回路
１１３，１１４，３０９，４０８ アンテナ端子に接続される周波数特性改善用素子
３０６，６０６ 送信用フィルタの整合回路
６０７ 送信用フィルタのインダクタ素子

Claims (2)

1. 通過帯域の異なる送信用フィルタ、受信フィルタ、及びアンテナ端子を含む弾性表面波分波器において、
   前記送信用フィルタは、第１の通過帯域を有する第１の送信用フィルタ回路と、
   前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の送信用フィルタ回路と、
   前記アンテナ端子と前記第１の送信用フィルタとの間に接続された第１の整合回路と、
   前記第１の整合回路と前記第２の送信用フィルタとの間に接続された第２の整合回路とを具備し、
   前記アンテナ端子及び前記第１の送信用フィルタは、前記第１の整合回路によって互いに接続され、
   前記アンテナ端子及び前記第２の送信用フィルタは、前記第１及び第２の整合回路によって互いに接続されていることを特徴とする送信帯域分割型弾性表面波分波器。
2. 請求項１記載の送信帯域分割型弾性表面波分波器において、
   前記第１及び第２の整合回路は共に、λ／４線路によって構成されていることを特徴とする送信帯域分割型弾性表面波分波器。

Images