JP4495905B2 - 差動受信ポート付きデュプレクサによるフィルタリング方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信システム用回路に係り、具体的には音響共振子を用いて実装した差動受信ポート付きデュプレクサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの用途にとって、部品寸法を減らすことが望ましい。特に、既製の技術を用いて１チップ化無線機の一部としてＲＦデュプレクサとフィルタを集積化することが望ましい。
【０００３】
音響共振子は、フィルタの実装に用いられてきた。音響共振子を使用する１つの利点は、波長を形成する光速の大きさのほぼ３，４桁ほど音速は小さく、従って装置寸法が従来の（Ｌ−Ｃ）タンク回路に比べ小さいものとなることにある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
表面弾性波（ＳＡＷ）素子やフィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）といった音響共振器を用いた現在入手可能なデュプレクサは、完全な片端接地である。この種のデュプレクサには、一般に受信（Ｒｘ）フィルタが送信（Ｔｘ）帯域周波数において短絡回路となることが要求される。この短絡回路は、四分の一波長伝送線路を用いることで開回路へ変えられる。短絡回路は、実際には望む以上に容量性であり、四分の一波長伝送線路はこの欠点に対処するよう修正することができる。その結果、送信帯域周波数では依然として開回路のままとなる。このことで、受信フィルタは送信信号路装荷を阻止される。同様に、送信フィルタは、受信帯域周波数で直接的に開回路となる。これは、とりあえず直列共振器があれば達成される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な実施形態により、デュプレクサが提示される。デュプレクサは入／出力線路と受信セグメントと送信セグメントを含む。送信セグメントは、入出力線路に接続してある。受信セグメントは、バランと差動フィルタを含む。バランは、第１の出力端と第２の出力端と第１の送信線路と第２の送信線路を含む。第１の送信線路は、入／出力線路と第１の出力端の間に接続してある。第２の送信線路は、入／出力線路と第２の出力端の間に接続してある。差動フィルタは、第１の出力端と第２の出力端に接続される。差動フィルタは、デュプレクサの送信帯域周波数において、第１の出力端と第２の出力端を短絡する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、デュプレクサ１０の簡易ブロック線図である。デュプレクサ１０は、送信側に片端接地フィルタ１７を含む。デュプレクサ１０は、受信側にバラン１５と差動フィルタ１６を含む。
【０００７】
送信データは、片端接地フィルタ１７の入力端１４に配置される。送信データは、入／出力端１１でデュプレクサ１０を離れる。片端接地フィルタ１７は、２つの応答体制、すなわち通過帯域と遮断帯域を有する。通過帯域において、片端接地フィルタ１７は、デュプレクサ１０すなわち片端接地フィルタ１７を組み込んだシステムの特性インピーダンス（Ｚ₀で表わす）を有する。これは、高周波（１ギガヘルツ（ＧＨｚ）を超える）無線アセンブリでは通常１０Ω乃至３００Ωである。遮断帯域では、片端接地フィルタ１７は特性インピーダンスとは大きく異なるインピーダンスとなる。かくして、通過帯域周波数が維持され、遮断帯域周波数は停止する。
【０００８】
好適な実施形態にあっては、片端接地フィルタ１７は受信帯域周波数において開回路となり、送信帯域周波数に中心を置く通過帯域を有する。デュプレクサ１０を用いる通常の用途では、受信帯域周波数は送信帯域周波数から約４パーセントだけ変化する。従って、例えば受信帯域周波数が１．９３０ＧＨｚから１．９９０ＧＨｚであるときは、送信周波数はそれぞれ１．８５０ＧＨｚから１．９９１０ＧＨｚとなる。
【０００９】
バラン１５は、伝送線路１８と伝送線路１９を含む。例えば、伝送線路１８は受信帯域周波数に対し約１／４波長（λ／４）の移相をもたらす。伝送線路１９は、受信帯域周波数に対し約３／４波長（３λ／４）の移相をもたらす。このバランは、差動フィルタ１６の入力端３１と入力端３２との間に差動信号を供給する。差動フィルタ１６の入力端３１は、バラン１５の第１の出力端にある。差動フィルタ１６の入力端３２は、バラン１５の第２の出力端にある。
【００１０】
差動フィルタ１６は、受信帯域周波数を中心とする帯域通過周波数を有する帯域フィルタである。受信帯域周波数では、通過帯域は差動フィルタ１６の入力端３１，３２間及び差動フィルタ１６の出力端１２，１３間に生成される。送信帯域周波数では、差動フィルタ１６は入力端３１と入力端３２の間で短絡回路となるが、実装次第では入力端３１から基準電圧端ならびに入力端３２から基準電圧端への短絡回路をもたらす。
【００１１】
送信帯域周波数では、差動フィルタ１６によりもたらされる短絡回路は、伝送線路１８と伝送線路１９を用いたことで開回路へ変えられる。
【００１２】
当業者には公知であるが、伝送線路は１つのインピーダンスから別のインピーダンスへの変換用に用いることができる。所定長の短絡分流伝送線路は、周波数とともに円滑に変化して特性インピーダンス（Ｚ₀）と短絡回路との間のインピーダンスを変換することができる。送信周波数について差動フィルタ１６によりもたらされる短絡回路は、実際には望む以上に容量性であり、伝送線路はこの欠点に対処すべく修正することができる。その結果、送信帯域周波数では依然として開回路のままとなる。このことで、差動フィルタ１６の送信信号路装荷が阻止される。
【００１３】
図２は、片端接地フィルタ１７の一実装例の簡易ブロック線図である。片端接地フィルタ１７は、音響共振子（ＡＲＥ；Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｅｌｅｍｅｎｔ）２１と音響共振子２２と音響共振子２３と音響共振子２４を含め図示してある。例えば、各音響共振子は、フィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）である。さもなくば、各音響共振子は、表面弾性波（ＳＡＷ）素子などの他の種類の音響共振子とすることもできる。片端接地フィルタ１７の実装例は、２つのハーフラダーセグメントを備えたハーフラダー構造をなす。第１のセグメントは、ＡＲＥ２１とＡＲＥ２２を含む。ＡＲＥ２２は、基準電圧端５５に接続してある。第２のセグメントは、ＡＲＥ２３とＡＲＥ２４を含む。ＡＲＥ２４は、基準電圧端５５に接続してある。片端接地フィルタ１７は、異なる実装も可能である。例えば、片端接地フィルタ１７に、より多くの或いはより少数のハーフラダーセグメントを含ませることもできる。
【００１４】
図３は、差動フィルタ１６の実装例の簡易ブロック線図である。差動フィルタ１６は、音響共振子（ＡＲＥ）３３と音響共振子３４と音響共振子３５と音響共振子３６と音響共振子３７と音響共振子３８と音響共振子３９を含め図示してある。例えば、各音響共振子は、フィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）である。さもなくば、各音響共振子は、表面弾性波（ＳＡＷ）素子などの他の種類の音響共振子とすることもできる。
【００１５】
図３に示した差動フィルタ１６の実装には、ＡＲＥ３３とＡＲＥ３５とＡＲＥ３４とＡＲＥ３６を含むハーフラダーセグメント対が含まれる。ＡＲＥ３３とＡＲＥ３４は、図示の如く両方とも基準電圧端３０に接続してある。ハーフラダー対構造は、少なくとも一つの音響共振子が構造の第１の入力端と第１の出力端の間に接続され、少なくとも一つの音響共振子が構造の第２の入力端と第２の出力端の間に接続され、少なくとも一つの音響共振器が基準電圧端とハーフラダー対構造の第１の入力端と第１の出力端の間に接続した音響共振器の一端との間に分流接続により接続され、少なくとも一つの音響共振器が基準電圧端とハーフラダー対構造の第２の入力端と第２の出力端の間に接続した音響共振器の一端との間に分流接続により接続された構造をなす。
【００１６】
図３に示した差動フィルタ１６の実装もまた、ＡＲＥ３７とＡＲＥ３８とＡＲＥ３９を含むフルラダーセグメントを含む。フルラダー構造は、少なくとも一つの音響共振子が構造の第１の入力端と第１の出力端の間に接続され、少なくとも一つの音響共振子が構造の第２の入力端と第２の出力端の間に接続され、少なくとも一つの音響共振器がフルラダー構造の第１の入力端と第１の出力端の間に接続した音響共振器の一端とフルラダー構造の第２の入力端と第２の出力端の間に接続した音響共振器の一端との間に分流接続により接続された構造をなす。
【００１７】
共振子についての諸元は、通過帯域が受信帯域周波数を含むよう選択される。送信帯域周波数では、分流素子とＡＲＥ３３とＡＲＥ３４が基準電圧端に対し短絡回路をもたらす。前に示したように、バラン１５（図１に示す）は送信帯域周波数においてこのやや容量性の短絡回路を開回路に変える。差動フィルタ１６のこの実装は、例えばより多くの或いはより少数のハーフラダーセグメント対やフルラダーセグメントを含むよう修正することもできる。
【００１８】
図４は、差動フィルタ１６の可能な他の実装の簡易ブロック線図である。差動フィルタ１６は、音響共振子（ＡＲＥ）４３と音響共振子４４と音響共振子４５と音響共振子４６と音響共振子４７と音響共振子４８を含め図示してある。例えば、各音響共振子はフィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）である。さもなくば、各音響共振子は表面弾性波（ＳＡＷ）素子などの別の種類の音響共振子とすることもできる。
【００１９】
図４に示す差動フィルタ１６の実装は、ＡＲＥ４３とＡＲＥ４５とＡＲＥ４４を含むフルラダーセグメントを含む。図４に示した差動フィルタ１６の実装はまた、ＡＲＥ４６とＡＲＥ４７とＡＲＥ４８を含むフルラダーセグメントを含む。共振子についての諸元は、通過帯域が受信帯域周波数を含むよう選択される。送信帯域周波数で、分流素子ＡＲＥ４３は入力端３１と入力端３２の間に短絡回路をもたらす。前に示したように、バラン１５（図１に示す）は送信帯域周波数においてこのやや容量性の短絡回路を開回路に変える。この差動フィルタ１６の実装は、例えばより多くの或いはより少数のフルラダーセグメントを含むよう修正することもできる。
【００２０】
図５は、差動フィルタ１６の可能な他の実装の簡易ブロック線図である。差動フィルタ１６は、音響共振子（ＡＲＥ）５１と音響共振子５２と音響共振子５３と音響共振子５４を含め図示してある。例えば、各音響共振子は、フィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）である。さもなくば、各音響共振子は表面弾性波（ＳＡＷ）素子などの別の音響共振子とすることもできる。
【００２１】
図５に示す差動フィルタ１６の実装は、単一の格子セグメントを含む。格子構造は、少なくとも一つの音響共振子を格子構造の各入力端と出力端間の直列接続をもって接続した構造である。共振子についての諸元は、送信帯域周波数において入力端３１と入力端３２の間に容量性短絡回路が存在するよう選択してある。差動フィルタ１６のこの格子実装が遮断帯域において短絡状態としかなり得ないため、この格子実装は一対の周波数オフセットフィルタのうちの一方の入力としてのみ使用することができる。前に示したように、バラン１５（図１に示す）は送信帯域周波数でこのやや容量性の短絡回路を開回路に変える。差動フィルタ１６のこの実装は、例えばより多くの格子セグメントを含むよう修正することもできる。さらに、差動フィルタ１６のこの実装は、例えば１以上のハーフラダーセグメント対及び／又は１以上のフルラダーセグメントを含むよう修正することもできる。
【００２２】
代替実施形態では、差動フィルタ１６がデュプレクサ１０の送信帯域周波数で短絡回路がもたらされる限り、差動フィルタ１６は異なる実装が可能である。別の実施形態では、バラン１５は例えばひとまとまりの等価物を介して他の方法で実装することもできる。
【００２３】
図６は、バラン１５をひとまとまりの等価物を用いたバラン６０により置換した例を示すものである。バラン１５を交換するときに、バラン６０は入／出力端１１とバラン出力端３１とバラン出力端３２に接続される。バラン６０は、図示の如く、コイル６１とコイル６２とコイル６３とコンデンサ６４とコンデンサ６５と入／出力端１１に接続したコンデンサ６６とバラン出力端３１とバラン出力端３２と基準信号端６７を含む。この発明は、例として次のような実施形態を含む。
【００２４】
（１） デュプレクサ（１０）内でのフィルタリングの提供方法であって、
（ａ）送信帯域周波数の信号に対し、
（ａ．１）前記デュプレクサ（１０）の片端接地フィルタ（１７）を介して通過帯域伝送を提供するサブステップと、
（ａ．２）差動フィルタ（１６）の第１の入力端（３１）と第２の入力端（３２）の短絡回路をもたらすサブステップで、前記差動フィルタ（１６）の前記第１の入力端（３１）をバラン（１５，６０）を介して前記デュプレクサ（１０）の入／出力線路（１１）に接続し、前記差動フィルタ（１６）の前記第２の入力端（３２）を前記バラン（１５，６０）を介して前記デュプレクサ（１０）の前記入／出力端（１１）に接続するサブステップを実行するステップと、
（ｂ）受信帯域周波数における信号に対し、
（ｂ．１）前記デュプレクサ（１０）の前記差動フィルタ（１６）を介して通過帯域伝送をもたらすサブステップを実行するステップを含む、
前記方法。
【００２５】
（２） （１）記載の方法であって、
サブステップ（ａ．２）が、前記デュプレクサ（１０）の送信帯域周波数において、前記第１の出力端（３１）と前記第２の出力端（３２）を基準電圧端へ短絡させるステップを含む、前記方法。
【００２６】
（３） （１）記載の方法であって、
サブステップ（ａ．２）が、前記デュプレクサ（１０）の送信帯域周波数において、前記第１の出力端（３１）と前記第２の出力端（３２）を互いに短絡させるステップを含む、前記方法。
【００２７】
（４） （１）記載の方法であって、
ステップ（ｂ）がさらに、受信帯域周波数において信号に対し、
（ｂ．２）第１の伝送線路（１８）を介してほぼ四分の一波長の位相遅延をもたらすサブステップと、
（ｂ．３）第２の伝送線路（１９）を介してほぼ四分の三波長の位相遅延をもたらすサブステップを実行するステップを含む、
前記方法。
【００２８】
（５） （１）記載の方法であって、
ステップ（ｂ）がさらに、受信帯域周波数において信号に対し、
（ｂ．２）片端接地フィルタ（１７）により前記入／出力線路（１１）へ開回路をもたらすサブステップを実行するステップを含む、
前記方法。
【００２９】
（６） デュプレクサ（１０）であって、
入／出力線路（１１）と、
前記入／出力線路（１１）に接続した送信セグメント（１４，１７）と、
第１の出力端（３１）と第２の出力端（３２）とを含み、前記入／出力線路（１１）に接続したバラン（１５，６０）と、前記第１の出力端（３１）と前記第２の出力端（３２）に接続し、デュプレクサ（１０）の送信帯域周波数において前記第１の出力端（３１）と前記第２の出力端（３２）を短絡する差動フィルタ（１６）とを含む、受信セグメント（１２，１３，１５，１６）を備える、
前記デュプレクサ。
【００３０】
（７） （６）のデュプレクサ（１０）であって、前記デュプレクサ（１０）の送信帯域周波数において、前記第１の出力端（３１）と前記第２の出力端（３２）をそれぞれ基準電圧端に短絡させる、前記デュプレクサ。
【００３１】
（８） （６）記載のデュプレクサ（１０）であって、前記デュプレクサ（１０）の送信帯域周波数において、前記第１の出力端（３１）と前記第２の出力端（３２）を互いに短絡させる、前記デュプレクサ。
【００３２】
（９） （６）記載のデュプレクサ（１０）であって、
前記バラン（１５，６０）は、さらに
前記入／出力線路（１１）と前記第１の出力端の間に結合した第１の伝送線路（１８）と、
前記入／出力線路（１１）と前記第２の出力端（３２）の間に結合した第２の伝送線路（１９）を含む、
前記デュプレクサ。
【００３３】
（１０） （６）記載のデュプレクサ（１０）であって、前記差動フィルタ（１６）が、前記デュプレクサ（１０）の送信帯域周波数において、前記第１の出力端子（３１）と前記第２の出力端（３２）を短絡させるよう接続した共振子を含む、前記デュプレクサ。
【００３４】
前述の説明は、単に本発明の例示的な方法と実施形態を開示するものである。当業者には理解されるように、本発明はその趣旨ならびに必須要件から逸脱することなく他の特定の形態で実装できるものである。従って、本発明の開示は、例示的なものであって、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定する意図はないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態により送信側の片端接地フィルタ及び受信側の差動フィルタ付きバランを含むデュプレクサの簡易ブロック線図である。
【図２】本発明の好適な実施形態により図１に示したデュプレクサの送信側の例示片端接地フィルタの簡易ブロック線図である。
【図３】本発明の好適な実施形態により図１に示したデュプレクサの受信側の例示片端接地フィルタの簡易ブロック線図である。
【図４】本発明の好適な実施形態により図１に示したデュプレクサの受信側の別の例示差動フィルタの簡易ブロック線図である。
【図５】本発明の好適な実施形態により図１に示したデュプレクサの受信側の別の例示差動フィルタの簡易ブロック線図である。
【図６】バランの代替実施形態の簡易ブロック線図である。

Claims (4)

1. 入／出力線路と、
   前記入／出力線路に接続された送信セグメントと、
   前記入／出力線路に接続されたバランと差動フィルタとを含む受信セグメントを備え、
   前記バランは、第１の出力端と、第２の出力端と、前記入／出力線路および前記第１の出力端の間に結合された第１の伝送線路と、前記入／出力線路および前記第２の出力端の間に結合された第２の伝送線路とを備え、
   前記差動フィルタは、前記第１の出力端および第２の出力端に接続され、該差動フィルタは前記デュプレクサの送信帯域周波数において前記第１の出力端および前記第２の出力端が短絡されるように接続された共振器を備える、デュプレクサ。
2. 前記デュプレクサの送信帯域周波数において、前記第１の出力端および前記第２の出力端を、それぞれ基準電圧端に短絡させる、請求項１に記載のデュプレクサ。
3. 前記デュプレクサの送信帯域周波数において、前記第１の出力端および前記第２の出力端を、互いに短絡させる、請求項１に記載のデュプレクサ。
4. 前記送信セグメントは、片端接地フィルタを備え、
   該片端接地フィルタは、前記デュプレクサの前記受信帯域周波数において、前記入／出力線路への開回路が提供されるように接続された共振器を備える、請求項１に記載の方法。

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