JP5694269B2 - アンテナ共用器 - Google Patents

Description

本発明は、主として移動体通信機器等において使用されるアンテナ共用器に関するものである。

近年、携帯電話などの無線通信装置の小型化が進められている。このため、無線通信装置で用いられる部品点数を減らすことが検討されている。無線回路部においては、送信経路や受信経路の段間フィルタを削減することにより、無線通信装置の部品点数を減らすことができる。しかしながら、前記の部品点数の削減を実現するためにはアンテナ共用器のアイソレーション特性を向上させることが必要となる。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

国際公開第２０１０／０７３３７７号

しかしながら、特許文献１によればアンテナ共用器のアイソレーション特性は改善できるものの、アイソレーション特性が環境温度によって劣化するという課題があった。図９を用いて従来のアンテナ共用器の課題を説明する。図９は従来のアンテナ共用器１０００の回路構成を示す図である。従来のアンテナ共用器１０００は、共通端子１００３と送信端子１００４に接続された送信フィルタ１００１と、共通端子１００３と受信端子１００５に接続された受信フィルタ１００２とが、移相回路１００６を介して共通端子１００３側で接続されている。アンテナ共用器１０００は、外部回路として容量１００７を送信端子１００４と受信端子間１００５の間に接続することにより、経路Ａにより伝送される信号と経路Ｂにより伝送される信号の位相差を約１８０°とすることができ、送信端子１００４から受信端子１００５に伝送される信号がキャンセルされアイソレーション特性が確保される。しかしながら、送信フィルタあるいは受信フィルタを構成する弾性波共振器の温度特性は容量１００７の温度特性と異なるため、環境温度が変わると経路Ａと経路Ｂの位相差が大きく変化し、アイソレーション特性が低下してしまう。

本発明は、アイソレーション特性が良好で、環境温度変化によるアイソレーション特性の低下が少ないアンテナ共用器を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、共通端子と送信端子との間に接続された送信フィルタと、前記共通端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、前記共通端子、前記送信端子および前記受信端子の少なくとも２つの端子間に、前記送信フィルタまたは前記受信フィルタと並列に接続された回路部を具備し、前記回路部は容量と共振器を具備する構成としたものである。

このような構成としたことで、アイソレーション特性が良好で環境温度変化によるアイソレーション特性の劣化が少ないアンテナ共用器を得ることができるという優れた効果を有する。

本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器の回路構成図 同アンテナ共用器の特性図 本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器の回路構成図 同アンテナ共用器の特性図 アンテナ共用器の回路図 アンテナ共用器の配線図 本発明の実施の形態３におけるアンテナ共用器の回路構成図 本発明の実施の形態３における他のアンテナ共用器の回路構成図 従来のアンテナ共用器の回路構成図

以下、本発明の実施の形態におけるアンテナ共用器について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００の回路構成を示す図である。

図１において、アンテナ共用器１００は、同一の圧電基板上に形成された送信フィルタ１０１および受信フィルタ１０２と、共通端子１０３と送信端子１０４と受信端子１０５とを有する。

送信フィルタ１０１は、弾性表面波フィルタからなり、共通端子１０３と送信端子１０４に接続され、送信帯域は８８０〜９１５ＭＨｚである。受信フィルタ１０２は、弾性表面波フィルタからなり、共通端子１０３と受信端子１０５に接続され、受信帯域は９２５〜９６０ＭＨである。このアンテナ共用器１００が使用される通信機器（図示せず）の内部において、共通端子１０３はアンテナ（図示せず）に接続され、送信端子１０４は送信回路（図示せず）に接続され、受信端子１０５は受信回路（図示せず）に接続される。共通端子１０３側において送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２は共通接続され、移相回路１０６に接続されている。送信端子１０４と受信端子１０５は送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２とに並列に、容量１１１と共振器１１３と容量１１２がこの順に直列に接続された回路が接続されている。この容量１１１と共振器１１３と容量１１２は、送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２が形成された圧電基板の同一表面に電極パターンで形成したものであり、共振器１１３は弾性表面波共振器である。共振器１１３の共振周波数は９２９ＭＨｚに設定したものであり、受信帯域９２５〜９６０ＭＨｚ内に配置したものである。容量１１１と共振器１１３と容量１１２がこの順に直列に接続された回路はアイソレーションを改善するための回路部１１５であり、共振器１１３の共振周波数を受信フィルタ１０２または送信フィルタ１０１の通過帯域内の周波数に設定することでアイソレーション特性が改善するとともに環境温度の変化に対してアイソレーション特性の劣化が少ないという優れたアンテナ共用器１００を得ることができる。このような効果は共振器１１３の共振周波数を受信フィルタ１０２または送信フィルタ１０１の通過帯域内の周波数に設定することにより、受信フィルタ１０２または送信フィルタ１０１を構成する弾性表面波共振器と共振器１１３の温度による周波数ドリフト特性がほぼ等しいために得られる。

図２は本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００のアイソレーション特性を示す図である。図２において、実線は本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００のアイソレーション特性であり、破線は比較例のアイソレーション特性である。

ここで、比較例は、図１におけるアンテナ共用器１００においてアイソレーション改善用の回路部１１５を有さず、送信フィルタと受信フィルタと移送回路は本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同じものを使用したものであり、比較例の回路構成は図９に示す従来のアンテナ共用器１０００と同様の回路構成を有する。また、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同様、比較例の送信帯域は８８０〜９１５ＭＨｚ、受信帯域は９２５〜９６０ＭＨｚである。

図２において、アイソレーション特性はマイナスの方向に大きな値であるほど特性が良好であることを意味する。図２から判るように、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００は、受信帯域におけるアイソレーション特性が９４５〜９６０ＭＨｚにおいて大きく改善していることがわかる。

以上のように、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００は、共通端子と送信端子との間に接続された送信フィルタと、前記共通端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、前記共通端子、前記送信端子および前記受信端子の少なくとも２つの端子間に、前記送信フィルタまたは前記受信フィルタと並列に接続された回路部を具備し、前記回路部は容量と共振器を具備することにより、アイソレーション特性を大きく改善することができるものである。

なお、上記実施の形態１におけるアンテナ共用器１００において、送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２と共振器１１３は、弾性表面波フィルタおよび弾性表面波共振器により構成したものであったが、送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２と共振器１１３を、弾性境界波フィルタおよび弾性境界波共振器により構成しても良いものであり、上記実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同様にアイソレーション特性を向上することができるという効果を有する。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００の回路構成を示す図である。本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００において、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同じ構成要素については同一番号を付し、その説明は省略する。

本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００において使用する送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２と移相回路１０６は、図１で示した本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００に使用したものと同じ設計のものであり、本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同じ送信帯域８８０〜９１５ＭＨｚおよび受信帯域９２５〜９６０ＭＨｚを有する。

本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００が、図１で示した本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と異なる点は、共振器１１４が容量１１１と共振器１１３との接続部とグランド間に接続されていることである。このような構成にすることでアイソレーション特性を更に改善することができる。また、共振器１１４の共振周波数を送信フィルタまたは受信フィルタの通過帯域近傍の周波数に設定することで環境温度の変化に対してアイソレーション特性劣化の少ないという優れたアンテナ共用器を得ることができる。

受信帯域におけるアイソレーションを改善する場合、共振器１１３の共振周波数を受信帯域の周波数範囲内にあたる９２９ＭＨｚとし、共振器１１４の共振周波数を送信帯域の近傍の周波数である９１６ＭＨｚのように設定することで受信帯域におけるアイソレーション特性を格段に改善できるとともに、環境温度の変化に対してアイソレーション特性劣化の少ないという優れたアンテナ共用器を得ることができる。このような効果は共振器１１３の共振周波数を受信フィルタの通過帯域内の周波数に設定し、共振器１１４の共振周波数を送信フィルタの通過帯域近傍の周波数にすることにより、受信フィルタまたは送信フィルタを構成する共振器と共振器１１３および共振器１１４の温度による周波数ドリフト特性がほぼ等しいために得られる。

図４は本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００のアイソレーション特性を示す図である。図４において、実線は本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００のアイソレーション特性であり、破線は比較例のアイソレーション特性である。ここで、比較例は、実施の形態１において説明した比較例と同じものである。

図４から判るように、受信帯域９２５〜９６０ＭＨｚの全周波数範囲においてアイソレーション特性の大幅な改善が見られる。

図５は本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００の詳細な回路図である。図５において送信フィルタ１０１は送信端子１０４と共通端子１０３を結ぶ信号ラインに直列腕共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が順に直列接続されている。信号ラインとグランドの間には、並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が接続されている。図５において受信フィルタ１０２は共通端子１０３から受信端子１０５の間に一端子対共振器Ｒ１と第１の縦結合型共振器Ｒ２と第２の縦結合型共振器Ｒ３が縦続接続されている。更に、送信端子１０４と受信端子１０５の間に、送信フィルタ１０１と受信フィルタ１０２に並列に回路部２１５が接続されている。回路部２１５において、容量１１１と共振器１１３と容量１１２がこの順に直列接続され、共振器１１４が容量１１１と共振器１１３の接続部とグランドの間に接続されている。

容量１１１と容量１１２は共振器１１３の静電容量よりも小さな容量値に設定し、送信端子１０４に近い容量１１１の方が受信端子１０５に近い容量１１２より小さな容量に設定されている。このように設定することでアイソレーション特性を良好にすることができる。

図６は、図５で示した本発明の実施の形態２のアンテナ共用器２００の圧電基板上に構成したときのレイアウトと結線を示した図である。図６において、圧電基板１の一主面に、送信フィルタを構成する直列腕共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５と受信フィルタを構成する一端子対共振器Ｒ１と第１の縦結合型共振器Ｒ２と第２の縦結合型共振器Ｒ３と容量１１１、１１２と共振器１１３、１１４とが、形成されている。このように１つの圧電基板上に形成することにより小型でアイソレーション特性に優れたアンテナ共用器を得ることが可能になる。圧電基板１の長辺側に共通端子１０３が形成され、送信フィルタを構成する並列腕共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は共通端子１０３が形成された端面側に配置され、直列腕共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は共通端子１０３が形成された端面に対向する端面側に配置されている。また、アイソレーション改善用の回路部を形成する共振器１１３と１１４は共通端子１０３が形成された端面に対向する端面側に配置されている。このような配置にすることでアイソレーション特性が改善される。

共通端子１０３は圧電基板１の長辺を等分した中央より受信フィルタ側に配置されている。このようにすることで送信フィルタを構成する直列腕共振器および並列腕共振器の占める面積を大きくするとともに圧電基板上の配線を短くすることができるため耐電力性に優れ、かつ配線の抵抗損失の小さなアンテナ共用器が得られる。

さらに、共通端子１０３と送信フィルタの並列腕共振器のグランド端子１２１、１２２の間に共振器と電気的に接続されていないダミーの端子１２３、１２４を設けている。このような構成とすることで、並列腕共振器から共通端子１０３への電磁界結合による回り込みを防止し、アイソレーションを改善できる。

１２５は第１の縦結合型共振器Ｒ２のグランド電極を接地する端子であり、１２６は第２の縦結合型共振器Ｒ３のグランド電極を接地する端子であり、１２５と１２６を圧電基板上で電気的に分離された構成にしている。

このようにすることで受信フィルタの減衰特性を良好とし、アイソレーション特性を良好にすることができる。

１２７は共振器１１４の接地端子であり、１２３、１２４、１２８、１２９の各々はいずれの共振器とも接続されていない端子であり、接地されている。

これらの端子は圧電基板の固着力強化をする他、送信端子と共通端子、受信端子と共通端子、または送信端子と受信端子の間のアイソレーションを向上する効果がある。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３におけるアンテナ共用器３００の回路構成を示す図である。本発明の実施の形態３におけるアンテナ共用器３００において、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同じ構成要素については同一番号を付し、その説明は省略する。

本発明の実施の形態３におけるアンテナ共用器３００が、図１で示した本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と異なる点は、アイソレーション特性を改善するための回路部３１５が送信フィルタ１０１に並列接続されるよう送信端子１０４と共通端子１０３との間に容量１１１と共振器１１３と容量１１２が直列接続されている点である。このような構成にすることで送信フィルタ１０１の受信帯域における減衰量を大きくすることができ、その結果、受信帯域におけるアイソレーション特性を向上できる。

図８は、本発明の実施の形態３における他のアンテナ共用器４００の回路構成を示す図である。本発明の実施の形態３における他のアンテナ共用器４００において、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と同じ構成要素については同一番号を付し、その説明は省略する。

本発明の実施の形態３における他のアンテナ共用器４００が、図１で示した本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００と異なる点は、アイソレーション特性を改善するための回路部４１５が受信フィルタ１０２に並列接続されるように、受信端子１０５と共通端子１０３との間に容量１１１と共振器１１３と容量１１２が直列接続されている点である。このような構成にすることで受信フィルタの送信帯域における減衰量を大きくすることができ、その結果送信帯域におけるアイソレーション特性を向上できる。

本発明に係るアンテナ共用器は、各種通信機器を構成する電子部品として有用である。

１００、２００、３００、４００ アンテナ共用器
１０１ 送信フィルタ
１０２ 受信フィルタ
１０３ 共通端子
１０４ 送信端子
１０５ 受信端子
１０６ 移相回路
１１１、１１２ 容量
１１３、１１４ 共振器
１１５、２１５、３１５、４１５ 回路部

Claims (10)

1. 共通端子と送信端子との間に接続され、弾性表面波フィルタからなる送信フィルタと、
   前記共通端子と受信端子との間に接続され、弾性表面波フィルタからなる受信フィルタと、
   前記共通端子、前記送信端子および前記受信端子の少なくとも２つの端子間に、前記送信フィルタまたは前記受信フィルタと並列に接続された回路部を具備し、
   前記回路部は２個の容量と一端子対弾性表面波共振器からなる第１の共振器を有し、
   ２個の前記容量と前記第１の共振器は、２個の前記容量が前記第１の共振器を挟むように、前記端子間に直列に接続されたことを特徴とするアンテナ共用器。
2. ２個の前記容量の静電容量は、いずれも前記第１の共振器の静電容量よりも小さい請求項１に記載のアンテナ共用器。
3. 前記第１の共振器の共振周波数は前記送信フィルタの通過帯域内または前記受信フィルタの通過帯域内にある請求項１に記載のアンテナ共用器。
4. ２個の前記容量のうち前記送信端子に近い側の容量の静電容量を、前記受信端子に近い側の容量の静電容量よりも小さくした請求項１に記載のアンテナ共用器。
5. さらに第１のグランド端子を有し、２個の前記容量の内の一方と前記第１の共振器とを接続する接続部と、前記第１のグランド端子との間にさらに一端子対の第２の共振器を設けた請求項１に記載のアンテナ共用器。
6. 前記送信フィルタと前記受信フィルタと前記回路部は同一圧電基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ共用器。
7. 前記送信フィルタは、
   前記送信端子と前記共通端子を結ぶ信号ラインに直列に接続された直列腕共振器と、
   第２のグランド端子と、
   前記信号ラインと前記第２のグランド端子との間に接続された並列腕共振器とを有し、
   前記圧電基板は互いに対向する第１と第２の端面を有し、
   前記共通端子と前記並列腕共振器は前記圧電基板上における第１の端面側に設けられ、
   前記直列腕共振器と前記回路部は前記圧電基板上における第２の端面側に設けられた請求項６に記載のアンテナ共用器。
8. 前記共通端子は前記圧電基板の長辺を等分した中央よりも受信フィルタ側に設けられた請求項６に記載のアンテナ共用器。
9. 前記共通端子と前記第２のグランド端子との間にいずれの弾性波共振器とも接続されていないダミーの端子を設けた請求項７に記載のアンテナ共用器。
10. 前記受信フィルタは前記共通端子と前記受信端子の間に縦続接続された第１の縦結合型共振器と第２の縦結合型共振器を有し、
    第１の縦結合型共振器のグランド電極を接地するグランド端子と、
    第２の縦結合型共振器のグランド電極を接地するグランド端子は、
    前記圧電基板上で電気的に分離された請求項６に記載のアンテナ共用器。

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