JPWO2013118239A1 - 分波器およびモジュール - Google Patents

Abstract

アンテナ端子Ｔ１と送信端子Ｔ２との間に接続された送信フィルタ１２と、前記アンテナ端子と受信端子Ｔ３との間に接続された受信フィルタ１４と、を具備し、前記アンテナ端子のインピーダンスをＺａｎｔ、前記送信端子のインピーダンスをＺｔｘ、前記受信端子のインピーダンスをＺｒｘとしたとき、Ｚｔｘ＜Ｚａｎｔ＜Ｚｒｘである分波器。

Description

本発明は、分波器およびモジュールに関し、例えば、分波器の各端子のインピーダンスが異なる分波器およびモジュールに関する。

例えば移動体通信端末には、分波器が用いられる。分波器は、送信フィルタと受信フィルタとを備えている。送信フィルタは、アンテナ端子と送信端子との間に接続されている。受信フィルタは、アンテナ端子の受信端子との間に接続されている。送信端子にはパワーアンプの出力信号が入力する。受信端子から出力された信号はローノイズアンプに出力する。

特許文献１には、パワーアンプの出力インピーダンスが低いことが記載されている。特許文献２には、受信フィルタのアンテナ端子側に特性インピーダンスが５０Ωより小さい位相基板を設けることが記載されている。

特開２０１１−２４４０７０号公報 国際公開第０１／４８９１７号

パワーアンプの出力インピーダンスが例えば５０Ωより小さい場合、パワーアンプの出力インピーダンスを５０Ωに変換し、分波器の送信端子に接続することになる。このため、インピーダンス変換のための整合回路を用いることとなる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、整合回路を簡素化することを目的とする。

本発明は、アンテナ端子と送信端子との間に接続された送信フィルタと、前記アンテナ端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、を具備し、前記アンテナ端子のインピーダンスをＺａｎｔ、前記送信端子のインピーダンスをＺｔｘ、前記受信端子のインピーダンスをＺｒｘとしたとき、Ｚｔｘ＜Ｚａｎｔ＜Ｚｒｘであることを特徴とする分波器である。本発明によれば、整合回路を簡素化することができる。

上記構成において、前記Ｚａｎｔは５０±１０Ωであり、前記Ｚｔｘは２０±１５Ωである構成とすることができる。

上記構成において、前記送信端子は複数設けられ、複数の前記送信端子には互いに位相が異なる信号が入力する構成とすることができる。

本発明は、基板と、前記基板に搭載され、上記分波器と、前記基板に搭載され、前記送信端子に電気的に接続されたパワーアンプと、前記基板に形成され、前記送信端子と前記パワーアンプとを接続する送信伝送線路と、を具備することを特徴とするモジュールである。

上記構成において、前記送信伝送線路の特性インピーダンスは、前記Ｚｔｘである構成とすることができる。

上記構成において、前記基板に搭載され、前記受信端子に電気的に接続されたローノイズアンプと、前記受信端子と前記ローノイズアンプとを接続する受信伝送線路と、を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記受信伝送線路の特性インピーダンスは前記Ｚｒｘである構成とすることができる。

本発明によれば、整合回路を簡素化することができる。

図１は、実施例１に係る分波器の回路図である。 図２は、実施例１に係る分波器周辺の回路図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、アンプの例を示す回路図である。 図４は、実施例２に係る分波器周辺の回路図である。 図５は、実施例３に係るモジュールの回路図である。

以下、図面を参照に、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る分波器の回路図である。図１に示すように、分波器１０は、送信フィルタ１２および受信フィルタ１４を備えている。送信フィルタ１２は、送信端子Ｔ２とアンテナ端子Ｔ１との間に電気的に接続されている。受信フィルタ１４は、受信端子Ｔ３とアンテナ端子Ｔ１との間に電気的に接続されている。アンテナ端子Ｔ１はアンテナ２０と電気的に接続されている。送信フィルタ１２と受信フィルタ１４とは異なる通過帯域を有しており、これらの通過帯域は互いに重なっていない。送信フィルタ１２は送信帯域の信号を通過させ、受信帯域の信号を抑圧するように通過帯域が設定されている。受信フィルタ１４は受信帯域の信号を通過させ送信帯域の信号を抑圧するように通信帯域が設定されている。

送信フィルタ１２は、送信端子Ｔ２から入力した信号のうち送信帯域の信号を通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ１２を通過した信号はアンテナ端子Ｔ１から出力される。受信フィルタ１４は、アンテナ端子Ｔ１に入力した信号のうち受信帯域の信号を通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ１４を通過した信号は受信端子Ｔ３から出力する。アンテナ端子Ｔ１側から受信フィルタ１４をみた送信帯域におけるインピーダンスは高くなりアンテナ端子Ｔ１側から送信フィルタ１２をみた受信帯域におけるインピーダンスは高くなるように、アンテナ端子Ｔ１と送信フィルタ１２および受信フィルタ１４との間にインピーダンスを整合させる整合回路が設けられていてもよい。これにより、送信フィルタ１２を通過した送信帯域の信号は受信フィルタ１４に入力しない。アンテナ端子Ｔ１から入力した受信帯域の信号は送信フィルタ１２に入力しない。

実施例１においては、アンテナ端子Ｔ１のインピーダンスをＺａｎｔ、送信端子Ｔ２のインピーダンスをＺｔｘおよび受信端子Ｔ３のインピーダンスをＺｒｘとしたとき、Ｚｔｘ＜Ｚａｎｔ＜Ｚｒｘである。例えば、Ｚａｎｔは、アンテナ端子Ｔ１における送信帯域の信号の出力インピーダンスであり、受信帯域の信号の入力インピーダンスである。Ｚｔｘは、送信端子Ｔ２における送信帯域の信号の入力インピーダンスである。Ｚｒｘは、受信端子Ｔ３における受信帯域の信号の出力インピーダンスである。

各インピーダンスを上記のように設定する理由を以下に説明する。図２は、実施例１に係る分波器周辺の回路図である。図２に示すように、端子Ｔ４と送信端子Ｔ２との間にＰＡ（パワーアンプ）２２が接続されている。端子Ｔ５と受信端子Ｔ３との間にＬＮＡ（ローノイズアンプ）２４が接続されている。ＰＡ２２は端子Ｔ４から入力した信号を増幅し送信端子Ｔ２に出力する。ＬＡＮ２４は受信端子Ｔ３から出力された信号を増幅し端子Ｔ５に出力する。

ＰＡ２２およびＬＮＡ２４に用いられるアンプは、入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低い。図３（ａ）および図３（ｂ）は、アンプの例を示す回路図である。図３（ａ）は、トランジスタ１段、図３（ｂ）はトランジスタが２段の増幅回路を示している。ＰＡ２２には、バイポーラトランジスタの場合エミッタ接地回路が用いられ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）の場合ソース接地回路が用いられることが多い。図３（ａ）および図３（ｂ）においては、バイポーラトランジスタのエミッタ接地回路を例に説明する。図３（ａ）に示すように、トランジスタ３０のエミッタＥが接地され、ベースＢが入力端子Ｔｉｎに電気的に接続され、コレクタＣが出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。エミッタ接地回路およびソース接地回路の場合、入力端子Ｔｉｎにおける入力インピーダンスに比べ、出力端子Ｔｏｕｔにおける出力インピーダンスが低い。

図３（ｂ）を参照し、２段の増幅回路においては、初段のトランジスタ３０の出力端子Ｔｏｕｔが次段のトランジスタ３０の入力端子Ｔｉｎに電気的に接続されている。このため、次段のトランジスタ３０の出力端子Ｔｏｕｔにおける出力インピーダンスは、図３（ａ）の出力インピーダンスよりさらに低くなる。移動体通信端末に用いられる送信電力は、例えば数百から数千ｍＷである。このため、ＰＡ２２は信号を数百から数千ｍＷの電力に増幅する。このため、複数段のトランジスタが接続されている。よって、ＰＡ２２の出力インピーダンスは低くなる。例えば、ＰＡ２２の出力インピーダンスは２０Ω程度である。

図２に戻り、上述のように、ＰＡ２２の出力インピーダンスは約２０Ωである。アンテナ２０のインピーダンスは、一般的には５０Ωである。ＬＮＡ２４の入力インピーダンスは、アンプの入力インピーダンスのため一般的に高く、例えば２００Ω以上である。

そこで、実施例１においては、Ｚｔｘ＜Ｚａｎｔ＜Ｚｒｘとする。これにより、例えば、送信端子Ｔ２の入力インピーダンスＺｔｘをＰＡ２２の出力インピーダンスとする。これにより、ＰＡ２２と送信端子Ｔ２との間に、ＰＡ２２の出力インピーダンスを送信端子Ｔ２の入力インピーダンスに整合させる整合回路を設けなくてもよい。また、アンテナ端子Ｔ１の入出力インピーダンスをアンテナ２０の入出力インピーダンスとする。さらに、受信端子Ｔ３の出力インピーダンスＺｒｘをＬＮＡ２４の入力インピーダンスとする。これにより、整合回路を設けなくともよくなる。よって、整合回路による挿入損失を抑制できる。さらに、小型化が可能となる。

なお、送信端子Ｔ２の入力インピーダンスＺｔｘとＰＡ２２の出力インピーダンスとは完全に一致していなくともよい。送信端子Ｔ２の入力インピーダンスＺｔｘとＰＡ２２の出力インピーダンスとが近ければ、インピーダンス不整合による損失を小さくすることができる。さらに、仮にＰＡ２２と送信端子Ｔ２との間に整合回路を設けたとしても、これらのインピーダンス差が小さければ、整合回路は小さくてよく、整合回路による挿入損失を抑制できる。アンテナ端子Ｔ１および受信端子Ｔ３についても同様である。

送信端子Ｔ２のインピーダンスＺｔｘとしては、例えば２０Ω±１５Ωとすることができる。２０Ω±１０Ωでもよい。アンテナ端子Ｔ１のインピーダンスＺａｎｔとしては、例えば５０Ω±１０Ωとすることができる。５０Ω±５Ωでもよい。受信端子Ｔ３のインピーダンスＺｒｘとしては、例えば２００Ω以上とすることができる。３００Ω以上でもよい。また、Ｚｔｘ／Ｚａｎｔは０．６以下が好ましく、０．５以下、または０．４以下がより好ましい。

送信フィルタ１２および受信フィルタ１４としては、例えば弾性波フィルタを用いることができる。弾性波フィルタは、弾性表面波共振子、ラブ波共振子または弾性境界波共振子等のＩＤＴ（Interdigital Transducer）を含む共振子を用いたラダー型フィルタおよび多重モードフィルタの少なくとも１つを含むことができる。これらのフィルタにおいては、ＩＤＴの開口長または／およびＩＤＴの電極指の対数を調整することにより、入力インピーダンスまたは／および出力インピーダンスを設定することができる。また、弾性波フィルタは、圧電薄膜共振子を用いたラダー型フィルタまたは多重モードフィルタとすることができる。これらのフィルタにおいては、圧電薄膜を挟み下部電極と上部電極とが重なる領域の面積を調整することにより、入力インピーダンスまたは／および出力インピーダンスを設定することができる。

実施例２は、送信端子を複数有する分波器の例である。図４は、実施例２に係る分波器周辺の回路図である。図４に示すように、ＰＡ２２の２つの出力端子と２つの送信端子Ｔ２１およびＴ２２とが電気的に接続されている。ＰＡ２２は、９０°位相が異なる信号を出力する。ＰＡ２２が９０°位相の異なる信号を出力するのは、ＰＡ２２における高調波を抑制するためである。送信端子Ｔ２１およびＴ２２は、互いに位相が略９０°シフトした信号が入力する。送信フィルタ１２は、２つの信号のうち一方の信号の位相を９０°シフトさせることにより、２つの信号の位相差をほとんどなくす。その後、２つの信号を合成する。合成した信号をフィルタリングした後、アンテナ端子Ｔ１に出力する。信号の位相のシフトは、例えば、ＩＤＴの電極指の間隔を調整することにより行うことができる。

実施例２によれば、複数の送信端子Ｔ２１およびＴ２２に互いに位相が異なる信号が入力する。これにより、ＰＡ２２が複数の位相が異なる信号を出力する場合においても、ＰＡ２２と送信端子との間に複数の位相が異なる信号を合成する回路を設けなくともよい。よって、回路の小型化が可能となる。

実施例３は、実施例１に係る分波器を備えるモジュールの例である。図５は、実施例３に係るモジュールの回路図である。図５に示すように、モジュール４０は、基板４２、分波器１０、ＰＡ２２、ＬＮＡ２４、送信伝送線路２６および受信伝送線路２８を備えている。分波器１０、ＰＡ２２、ＬＮＡ２４は基板４２に搭載されている。送信伝送線路２６および受信伝送線路２８は基板４２に形成されている。

基板４２は、例えば導電層と絶縁層とを含む。分波器１０、ＰＡ２２およびＬＡＮ２４は、基板４２上に搭載されていてもよく、基板４２の絶縁層内に埋め込まれていてもよい。送信伝送線路２６および受信伝送線路２８は、例えば基板４２の導電層と絶縁層とにより形成されたマイクロストリップ線路またはストリップ線路である。

分波器１０は実施例１に係る分波器である。ＰＡ２２は、複数段のトランジスタ３０を備えている。モジュール４０の端子Ｔ４とＰＡ２２の入力端子Ｔ７とが電気的に接続されている。ＰＡ２２の出力端子Ｔ８と分波器１０の送信端子Ｔ２とは送信伝送線路２６により電気的に接続されている。分波器１０のアンテナ端子Ｔ１とモジュール４０の端子Ｔ６とは電気的に接続されている。端子Ｔ６はアンテナ２０に電気的に接続されている。分波器１０の受信端子Ｔ３とＬＮＡ２４の入力端子Ｔ９とは受信伝送線路２８により電気的に接続されている。ＬＮＡ２４の出力端子Ｔ１０とモジュール４０の端子Ｔ５とは電気的に接続されている。

実施例３によれば、送信伝送線路２６を用い、送信端子Ｔ２とＰＡ２２とが接続されている。これにより、ＰＡ２２と送信端子Ｔ２間の信号の損失を抑制できる。送信伝送線路２６と送信端子Ｔ２との間のインピーダンス不整合を抑制するため、送信伝送線路２６の特性インピーダンスは、送信端子Ｔ２のインピーダンスＺｔｘであることが好ましい。さらに、ＰＡ２２と送信伝送線路２６との間のインピーダンス不整合を抑制するため、送信伝送線路２６の特性インピーダンスは、ＰＡ２２の出力インピーダンスであることが好ましい。

特性インピーダンスの小さな伝送線路を形成するためには、伝送線路の信号線路の幅を大きくすることになる。実施例３においては、基板４２にＰＡ２２および分波器１０を搭載し、基板４２に形成された送信伝送線路２６により、ＰＡ２２と分波器１０とを接続する。このため、送信伝送線路２６の長さを小さくできる。例えば、送信伝送線路２６の長さを数ｍｍ以下とすることができる。よって、モジュールの小型化が可能となる。

さらに、受信伝送線路２８を用い、受信端子Ｔ３とＬＮＡ２４とが接続されている。これにより、受信端子Ｔ３とＬＮＡ２４間の信号の損失を抑制できる。受信端子Ｔ３と受信伝送線路２８との間のインピーダンス不整合を抑制するため、受信伝送線路２８の特性インピーダンスは、受信端子Ｔ３のインピーダンスＺｒｘであることが好ましい。さらに、受信伝送線路２８とＬＮＡ２４との間のインピーダンス不整合を抑制するため、受信伝送線路２８の特性インピーダンスは、ＬＮＡ２４の入力インピーダンスであることが好ましい。

実施例３においては、モジュール４０がＰＡ２２およびＬＮＡ２４を備える例を説明したが。モジュール４０は、ＰＡ２２およびＬＮＡ２４の少なくとも一方を備えていればよい。また、モジュール４０は、実施例２に係る分波器を備えてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 分波器
１２ 送信フィルタ
１４ 受信フィルタ
２０ アンテナ
２２ ＰＡ
２４ ＬＮＡ
２６ 送信伝送線路
２８ 受信伝送線路
４０ モジュール
４２ 基板
Ｔ１ アンテナ端子
Ｔ２ 送信端子
Ｔ３ 受信端子

Claims (7)

1. アンテナ端子と送信端子との間に接続された送信フィルタと、
   前記アンテナ端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、
   を具備し、
   前記アンテナ端子のインピーダンスをＺａｎｔ、前記送信端子のインピーダンスをＺｔｘ、前記受信端子のインピーダンスをＺｒｘとしたとき、Ｚｔｘ＜Ｚａｎｔ＜Ｚｒｘであることを特徴とする分波器。
2. 前記Ｚａｎｔは５０±１０Ωであり、前記Ｚｔｘは２０±１５Ωであることを特徴とする請求項１記載の分波器。
3. 前記送信端子は複数設けられ、複数の前記送信端子には互いに位相が異なる信号が入力することを特徴とする請求項１または２記載の分波器。
4. 基板と、
   前記基板に搭載され、請求項１から３のいずれか一項に記載された分波器と、
   前記基板に搭載され、前記送信端子に電気的に接続されたパワーアンプと、
   前記基板に形成され、前記送信端子と前記パワーアンプとを接続する送信伝送線路と、
   を具備することを特徴とするモジュール。
5. 前記送信伝送線路の特性インピーダンスは、前記Ｚｔｘであることを特徴とする請求項４記載のモジュール。
6. 前記基板に搭載され、前記受信端子に電気的に接続されたローノイズアンプと、
   前記受信端子と前記ローノイズアンプとを接続する受信伝送線路と、
   を具備することを特徴とする請求項４または５記載のモジュール。
7. 前記受信伝送線路の特性インピーダンスは前記Ｚｒｘであることを特徴とする請求項６記載のモジュール。

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