JP4989700B2 - 一体型誘電体マルチプレクサ - Google Patents
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Description
デュープレクサは色々のタイプがあるが、移動通信端末機の携帯性を高めるために、小型化及び軽量化が必須要件であり、このような要件を満足させるために、一体型誘電体デュープレクサが多く使用されている。
このような一体型誘電体デュープレクサは、製造工程が単純で実現が容易であり、小型化が可能であるという利点がある。
しかしながら、単一周波数帯域でだけ使用されるため、マルチバンドでは互いに異なる周波数帯域を持つデュープレクサを使用しなければならないという問題点があり、これによってシステムのサイズが大きくなり、製造工程数が増えてシステムの製造コストが上昇するという問題点がある。
その目的は、共用アンテナ端にカップリングされるフィルターを帯域消去(阻止)フィルター(band−stopfilter)で構成して次の端まで信号が伝達されるようにすることで、一つの一体型誘電体ブロックにマルチバンドを処理することができるマルチプレクサを実現し、低周波領域及び高周波領域の減衰特性を向上させるように、六面体の誘電体の上部にパターンを形成させて等リップルに近くリップル特性を向上させることができる、マルチバンド処理が可能な一体型誘電体マルチプレクサを提供することにある。
当該一体型誘電体マルチプレクサの本体をなす、六面体の誘電体で構成された誘電体ブロック、
前記六面体の誘電体ブロックの第1面を除いた外部表面に形成された外部電極、
前記誘電体ブロックの中央部に、前記第1面から、当該第1面と対向する第2面との間の前記外部電極が形成されている第3面に延在して、形成される共用アンテナ端、
前記誘電体ブロックの前記共用アンテナ端の両側に、前記誘電体ブロックの第1面から当該第1面と対向する第2面まで貫設された円柱状の複数の共振ホール、
前記複数の共振ホールの内壁にそれぞれ形成された内部電極、
前記誘電体ブロックの第1面に形成され、それぞれの共振ホールを取り囲む複数のキャパシタンスパターン、
前記複数のキャパシタンスパターンから離隔して形成されてキャパシタンス・カップリングを形成し、前記誘電体ブロックの第1面から前記誘電体ブロックの前記第1面と前記第2面との間の前記外部電極が形成されている第3面に延設され、信号の入力及び出力を行う入出力電極部、
前記複数のキャパシタンスパターンの間に一定距離で互いに離隔して形成され、一端が前記外部電極と接するように形成されたカップリングパターン
を含む。
当該一体型誘電体マルチプレクサにおいて、前記内部電極が形成された複数の共振ホールと、当該複数の共振ホールに対応する共振ホールを取り囲むそれぞれのキャパシタンスパターンとが同軸共振回路を構成し、前記共用アンテナ端の一方側に形成された第1同軸共振回路が前記帯域消去(阻止)フィルター部を形成し、前記共用アンテナ端の他方側に形成された第2同軸共振回路が前記帯域通過フィルター部を構成する。
前記誘電体ブロックの一半分部に形成された、複数の第1共振ホールと、当該第1の共振ホールを取り囲む複数の第1キャパシタンスパターンと、前記複数の第1キャパシタンスパターンの隣接するキャパシタンスパターンの間に一定距離だけ離隔して形成され、一端が前記外部電極と接するように形成される第1カップリングパターンとを含む第1デュープレクサ、
前記誘電体ブロックの他半分部に形成された、複数の第2共振ホールと、当該第2の共振ホールを取り囲む複数の第2キャパシタンスパターンと、前記複数の第2キャパシタンスパターンの隣接するキャパシタンスパターンの間に一定距離だけ離隔して形成され、一端が前記外部電極と接するように形成される第2カップリングパターンとを含む第2デュープレクサ、
前記誘電体ブロックの中央部の、前記第1デュープレクサ及び前記第2デュープレクサの接合部に設けられる共通アンテナ端、
前記誘電体ブロックの両端に配設され、前記第1デュープレクサ及び第2デュープレクサを構成する、前記複数のキャパシタンスパターンから離隔して形成されてキャパシタンス・カップリングを形成し、前記誘電体ブロックの開放面から前記外部電極が形成されている面に延設され、信号の入力及び出力を行う入出力電極部、
を含む。
外部電極102と内部電極が形成された共振ホール106とが一つの共振器を形成し、共振器間の結合は共振ホール間の誘電体を介してなされる。
誘電体ブロックに形成された複数の共振ホールは互いに1/4波長TEM(TransverseElectroMagnetic)モードで共振を行い、相互カップリングによって固有の減衰特性を持つ誘電体フィルターを構成することになる。
帯状のカップリングパターン108は、一端が外部電極102に連結されて共振ホール106の間に位置することにより、各共振ホール106の間にカップリングされる信号の一部が外部電極102を通じて接地に流れるようにする減衰素子の機能をする。
このようなカップリングパターン108によって共振ホール106間のキャパシタンス・カップリングを調節して高周波及び低周波特性を向上させる。
このことは、図3によく示されている。ここで、実線で表示されたグラフが通過特性(S(2,1))を示し、破線のグラフは反射特性(S(1,1))を示す。実線グラフの通過帯域の高周波部分と低周波部分の勾配、つまりスカート特性がとても優秀であることが分かる。
本発明の実施の形態の2Gデュープレクサの帯域通過フィルター100は、共振ホール106を取り囲みながら隣接の共振ホール106のパターンとキャパシタンス・カップリングを形成するキャパシタンスパターン110と、キャパシタンスパターン110の間に一定距離だけ離隔して形成されるカップリングパターン108とを含んでなることができる。
カップリングパターン108は、前記のように一端が外部電極102に連結される帯状に形成され、接地に連結されて減衰素子の役目をすることになる。
カップリングパターン108は等価回路上にキャパシタまたはインダクタで表示することができる。これはフィルターの仕様(性能)によって変わり得るもので、キャパシタンス値またはインダクタンス値はストリップパターンの面積または長さによって決定され、通過帯域によって適切に調節される。
これは、図3の伝達及び反射特性のグラフにおいて、伝達帯域と減衰帯域を連結するグラフが垂直に近く形成されることから卓越したスカート特性が分かる。
帯域消去(阻止)フィルター200は、図1の帯域通過フィルター100と類似して、デュープレクサの本体をなす六面体の誘電体ブロックと、誘電体ブロックの上面204を除いた残りの外部表面に塗布(形成)された外部電極202と、誘電体ブロックの上面から下面まで貫設される共振ホール206と、共振ホール206の周囲を取り囲むように形成されるキャパシタンスパターン210と、キャパシタンスパターン210の間に一定距離だけ離隔して形成されるカップリングパターン208と、デュープレクサに対する信号の入出力を行い、誘電体ブロックの上面204と正面にわたって形成される入出力電極部212、214とを含んでなる。
したがって、従来、E−Hfieldが伝達されないため、マルチバンドの処理のためには、それぞれのバンドを処理するために一体型デュープレクサを多数設置しなければならず、このために空間上の問題と製造コストの上昇の問題があったが、本発明の実施の形態の帯域消去(阻止)フィルター200は、入力されたE−Hfieldを次の端に伝達するので、多数のデュープレクサを一体型に形成することができるという効果がある。
図5に図4に示す帯域通過フィルターの等価回路を示す。
さらに、図6の実線で示した伝達特性グラフ(S(2,1))から分かるように、消去帯域において高周波部分及び低周波部分でのスカート特性が非常に良いことが分かる。
なお、帯域消去(阻止)フィルター部350aは、たとえば、図4を参照して述べた帯域消去(阻止)フィルター200と同様に形成されている。また、帯域通過フィルター部350bは、たとえば、図1を参照して述べた帯域通過フィルター100と同様に形成されている。
したがって、図7に図解した2Gデュープレクサ300は、誘電体ブロックの上面を除いて形成された外部電極302を有する。2Gデュープレクサ300は、帯域消去(阻止)フィルター部350aを構成する、内部導体で形成された共振ホール306と、共振ホール306の周囲に形成されたキャパシタンスパターン310と、隣接するキャパシタンスパターン310の間に形成され外部電極302に接続されたカップリングパターン308とを有する。また、2Gデュープレクサ300は、帯域通過フィルター部350bを構成する、内部導体で形成された共振ホール306と、共振ホール306の周囲に形成されたキャパシタンスパターン310と、隣接するキャパシタンスパターン310の間に形成され外部電極302に接続されたカップリングパターン308とを有する。
誘電体ブロックの両端部に、入出力端子電極312、314が形成されている。
すなわち、帯域消去(阻止)フィルター部350aを受信信号処理部に、帯域通過フィルター部350bを送信信号処理部にする場合、帯域消去(阻止)フィルター350aの消去帯域は送信信号処理部で使用されるバンドであり、帯域通過フィルター350bの消去帯域は受信信号処理部で使用されるバンドである。
ただし、帯域通過フィルター350bのパターン構造のため、次の端にさらに帯域通過フィルターを挿入する場合、最初に帯域通過フィルター350bで形成されたE−Hfieldが次の端に伝達されなくてチャネルを増やすことができなくなる。
本発明の実施の形態は、アンテナ端と帯域通過フィルター350bとの間に帯域消去(阻止)フィルター350aを挿入してマルチプレクサを構成し、これによって帯域通過フィルター350bまで信号が伝達されるようにすることにより、一体型誘電体構造でもマルチバンドを処理することができるという効果がある。
すなわち、帯域消去(阻止)フィルター350aの入出力端は、たとえば、図4を参照して述べたと同様、共振ホール306の周囲に形成されるキャパシタンスパターン310とキャパシタンス・カップリングを形成するバータイプのパターン330で連結され、入力された信号を次の端に伝達することができるので、マルチバンドの処理が可能である。
2Gデュープレクサ部450bは、たとえば、図7を参照して述べた、共通電極を有する2Gデュープレクサ300と同様に形成される。3Gデュープレクサ部450aも、たとえば、図7を参照して述べた、共通電極を有する2Gデュープレクサ300と同様に形成される。
共用アンテナ端420は、それぞれのデュープレクサ部450b、450aの入出力端に対して信号を入出力するために設けられる回路構成を簡素化するためにマルチプレクサの下端部に延設されている。
共通アンテナ端420には、次の端の帯域通過フィルターに信号が伝達されるように、先に帯域消去(阻止)フィルターが連結される。
もちろん、図10に示すマルチプレクサ400は共通アンテナ端420に二つの帯域消去(阻止)フィルターがカップリングされるマルチプレクサであって、二つのバンドを持つ4チャネルを形成するが、いずれか一つの帯域消去(阻止)フィルターを省略し、一つの帯域消去(阻止)フィルターだけを使用してトリプレクサ(Triplexer)に構成することもできるのはいうまでもない。
本発明の実施の形態のマルチバンドを処理することができるマルチプレクサは、共通アンテナ端420の左右に共通アンテナ端420とカップリングされる帯域消去(阻止)フィルターを挿入して、共通アンテナ端420に対して入出力される信号が次の端の帯域通過フィルターに伝達されるようにする。
200 2GTx帯域消去(阻止)フィルター
102、302 外部電極
106、306 共振ホール
108、308 カップリングパターン
110、310 キャパシタンスパターン
220 導体ストリップ
300 2Gデュープレクサ
350a 帯域消去(阻止)フィルター部
350b 帯域通過フィルター部
320 共通入力端
400 マルチプレクサ
450a 第1デュープレクサ部
450b 第2デュープレクサ部
420 共通アンテナ端
Claims (11)
- 帯域消去(阻止)フィルター部および帯域通過フィルター部とを一体的に構成した一体型誘電体マルチプレクサであって、
当該一体型誘電体マルチプレクサの本体をなす、六面体の誘電体で構成された誘電体ブロック、
前記六面体の誘電体ブロックの第1面を除いた外部表面に形成された外部電極、
前記誘電体ブロックの中央部に、前記第1面から、当該第1面と対向する第2面との間の前記外部電極が形成されている第3面に延在して、形成される共用アンテナ端、
前記誘電体ブロックの前記共用アンテナ端の両側に、前記誘電体ブロックの第1面から当該第1面と対向する第2面まで貫設された円柱状の複数の共振ホール、
前記複数の共振ホールの内壁にそれぞれ形成された内部電極、
前記誘電体ブロックの第1面に形成され、それぞれの共振ホールを取り囲む複数のキャパシタンスパターン、
前記複数のキャパシタンスパターンから離隔して形成されてキャパシタンス・カップリングを形成し、前記誘電体ブロックの第1面から前記誘電体ブロックの前記第1面と前記第2面との間の前記外部電極が形成されている第3面に延設され、信号の入力及び出力を行う入出力電極部、
前記複数のキャパシタンスパターンの間に一定距離で互いに離隔して形成され、一端が前記外部電極と接するように形成されたカップリングパターン
を含み、
前記内部電極が形成された複数の共振ホールと、当該複数の共振ホールに対応する共振ホールを取り囲むそれぞれのキャパシタンスパターンとが同軸共振回路を構成し、
前記共用アンテナ端の一方側に形成された第1同軸共振回路が前記帯域消去(阻止)フィルター部を形成し、前記共用アンテナ端の他方側に形成された第2同軸共振回路が前記帯域通過フィルター部を構成する、
一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記複数の共振ホールは一列に配列され、
前記複数の共振ホールは互いに1/4波長TEMモードで共振を行う、
請求項1に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記カップリングパターンは、前記複数のキャパシタンスパターンの間にストリップパターンの形状で形成されている、
請求項1または2に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記カップリングパターンの中で、前記帯域消去(阻止)フィルターのパターンをなす
カップリングパターンは、カップリングインダクタンスパターンである、
請求項3に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記入出力電極部の中で、前記帯域消去(阻止)フィルターに対する信号の入出力を行う前記入出力電極部は、前記帯域消去(阻止)フィルターのパターンを形成するキャパシタンスパターンから一定距離を置いて形成されてキャパシタンス・カップリングを形成するバータイプのパターンで連結される、
請求項1に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記キャパシタンスパターン及び前記カップリングパターンの中で、前記帯域消去(阻止)フィルターのパターンを形成するパターンを除いたパターンは前記帯域消去(阻止)フィルターパターンの両端に前記帯域消去(阻止)フィルターとカップリングされる帯域通過フィルターを形成する、
請求項1に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 一体型誘電体マルチプレクサの本体をなす六面体の誘電体ブロックの第1面を開放面にし、その開放面を除いた六面体の残りの外面に形成された外部電極と、前記誘電体ブロックの開放面から当該開放面と対向する面に貫設される複数の共振ホールと、前記共振ホールの内壁にそれぞれ形成された内部電極とを含む、一体型誘電体マルチプレクサであって、
前記誘電体ブロックの一半分部に形成された、複数の第1共振ホールと、当該第1の共振ホールを取り囲む複数の第1キャパシタンスパターンと、前記複数の第1キャパシタンスパターンの隣接するキャパシタンスパターンの間に一定距離だけ離隔して形成され、一端が前記外部電極と接するように形成される第1カップリングパターンとを含む第1デュープレクサ、
前記誘電体ブロックの他半分部に形成された、複数の第2共振ホールと、当該第2の共振ホールを取り囲む複数の第2キャパシタンスパターンと、前記複数の第2キャパシタンスパターンの隣接するキャパシタンスパターンの間に一定距離だけ離隔して形成され、一端が前記外部電極と接するように形成される第2カップリングパターンとを含む第2デュープレクサ、
前記誘電体ブロックの中央部の、前記第1デュープレクサ及び前記第2デュープレクサの接合部に設けられる共通アンテナ端、
前記誘電体ブロックの両端に配設され、前記第1デュープレクサ及び第2デュープレクサを構成する、前記複数のキャパシタンスパターンから離隔して形成されてキャパシタンス・カップリングを形成し、前記誘電体ブロックの開放面から前記外部電極が形成されている面に延設され、信号の入力及び出力を行う入出力電極部、
を含む、
一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記第1デュープレクサ及び前記第2デュープレクサは前記共通アンテナ端とカップリ
ングされる帯域消去(阻止)フィルターのパターンを含む、
請求項7に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記帯域消去(阻止)フィルターのパターンをなすカップリングパターンはカップリングインダクタンスパターンである、
請求項7に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記電極部の中で、前記帯域消去(阻止)フィルターに対する信号の入出力を行う入出力電極部は前記帯域消去(阻止)フィルターのパターンを形成するキャパシタンスパターンから一定距離を置いて形成されてキャパシタンス・カップリングを形成するバータイプのパターンで連結される、
請求項7に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。 - 前記第1デュープレクサおよび前記第2デュープレクサはそれぞれ、帯域消去(阻止)フィルター部および帯域通過フィルター部を有する、
請求項7に記載の一体型誘電体マルチプレクサ。
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