(57)【要約】【課題】  ハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部のアイソレーション特性に優れた分波器を提供すること。【解決手段】  複数の誘電体層が積層されて成る積層体を有し、第１のインダクタ部と第１のコンデンサ部から成るハイパスフィルタと、第２のインダクタ部と第２のコンデンサ部から成るローパスフィルタとからなる分波器において、前記第１のコンデンサ部と前記第２のコンデンサ部とをシールド電極を介して積層し、この積層部分を挟んで対向する位置に前記第１のインダクタ部および前記第２のインダクタ部を配し、さらに前記コンデンサ部を挟んでシールド電極と対向する面に接地電極を配している。【選択図】  図１
2006129001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に、第１のインダクタ部及び第１のコンデンサ部を含むハイパスフィルタと、第２のインダクタ部及び第２のコンデンサ部を含むローパスフィルタとを配設してなる分波器において、
前記第１，第２のコンデンサ部を間にシールド電極を介して前記誘電体層の積層方向に並設するとともに、前記積層方向に対して直交する方向にかかる前記並設領域の両側に前記第１，第２のインダクタ部を配設し、更に前記積層体の少なくとも一方の主面に前記シールド電極に対して間に前記第１，第２のコンデンサ部の一方を挟んで対向する接地電極を被着させたことを特徴とする分波器。
【請求項２】
前記接地電極と前記シールド電極との間に前記第２のコンデンサ部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の分波器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分波器と、該分波器のハイパスフィルタ及びローパスフィルタの各一端に共通接続されるアンテナと、前記ハイパスフィルタ及びローパスフィルタの各他端にスイッチ回路を介して個別に接続される送受信回路とを含んでなる無線通信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、携帯電話等の無線通信器において、２つの異なる周波数領域の高周波信号を分配あるいは結合する分波器及びそれを用いた無線通信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末器の無線通信器の形態として、1つの携帯端末器で２つ以上の周波数帯で通話を可能とするマルチバンド携帯電話が知られている。この携帯端末器には、それぞれのシステムに対応する周波数帯の高周波信号を分配あるいは結合する機能が必要であり、小型で高性能な分波器が要求されている。
【０００３】
小型な分波器を構成する手段としては、複数の誘電体層を積層して成る配線基板内に形成された内部電極や表面に形成された表面電極を用いて、Ｌ（インダクタ）、Ｃ（コンデンサ）を形成し、これらによってフィルタ回路を構成し、このフィルタ回路を組み合わせることで分波器を構成する手法が一般的であり、このようなマルチバンド携帯電話において、例えば、２つの周波数帯を１つの携帯端末器で使用する場合などには、ローパスフィルタとハイパスフィルタを積層体内に配置して接続することで分波器を実現する手法がとられている。
【０００４】
また、このような分波器には、ローパスフィルタとハイパスフィルタとの高いアイソレーション特性や薄型化の要求も高まっている。
【０００５】
そこで、上記の要求を満たすために、特許文献１や特許文献２に示されるような構成の分波器が提案されている。
【０００６】
特許文献１に示されている従来の分波器を図７〜図８を用いて説明する。図７は特許文献１の分波器を概略的に示す断面図であり、図８は図７の分波器を概略的に示す分解斜視図である。特許文献１に示されている分波器は、ハイパスフィルタ部３１と、ローパスフィルタ部３３を、ハイパスフィルタ部３１とローパスフィルタ部３３とを電磁気的に遮蔽するためのシールド電極３２を挟んで積層した構造を有している。このような構造によれば、ハイパスフィルタ部３１とローパスフィルタ部３３とがシールド電極３２によって遮蔽されているため、両フィルタ間の干渉を小さくすることができ、アイソレーション特性を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるような構造の分波器は、積層数が多くなってしまい薄型化が困難であるという問題点があった。また、ハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部との間にシールド電極を設ける必要があり、両フィルタを設ける箇所に制限が生じるという問題があった。
【０００８】
このような問題を解消するために、特許文献２に示される構造の分波器が提案されている。特許文献２に示されている従来の分波器を図９及び図１０を用いて説明する。図９は特許文献２の分波器を概略的に示す透視斜視図であり、図１０は図９の分波器を概略的に示す断面図である。特許文献２に示されている分波器は、ハイパスフィルタ部４２と、ローパスフィルタ部４３を、上面視して横方向に並べて設け、下面全体に接地電極４１を配している。そしてハイパスフィルタ部４２とローパスフィルタ部４３の接地容量を形成するコンデンサ部４４，４６がハイパスフィルタ部４２とローパスフィルタ部４３のインダクタを形成するストリップライン電極部４５，４７より下側に配されている。この特許文献２の構造によれば特許文献１に示すようなシールド電極を必要としないため、特許文献１の構造に比べ、各フィルタの配置の自由度が向上し、さらに薄型の分波器を実現することができる。
【特許文献１】特開平６−８５５０６号公報
【特許文献２】特許第３２２３８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に示されるようなハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部を上面視して横方向に並べて配置し、接地容量を形成するコンデンサ部がハイパスフィルタとローパスフィルタのインダクタを形成するストリップライン電極部より下側に配されている構造は、両フィルタのコンデンサ部同士およびインダクタ部同士が近い位置で隣り合って配されているため、コンデンサ部同士およびインダクタ部同士がそれぞれ干渉しアイソレーション特性向上の障害になっているという問題点があった。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑み案出されたもので、その目的はハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部のアイソレーション特性に優れ、各フィルタの配置の自由度が高く薄型化が可能な分波器を提供するとともに、送受信信号の漏れを低減して通信特性の良好な無線通信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の分波器は、複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に、第１のインダクタ部及び第１のコンデンサ部を含むハイパスフィルタと、第２のインダクタ部及び第２のコンデンサ部を含むローパスフィルタとを配設してなる分波器において、前記第１，第２のコンデンサ部を間にシールド電極を介して前記誘電体層の積層方向に並設するとともに、前記積層方向に対して直交する方向にかかる前記並設領域の両側に前記第１，第２のインダクタ部を配設し、更に前記積層体の少なくとも一方の主面に前記シールド電極に対して間に前記第１，第２のコンデンサ部の一方を挟んで対向する接地電極を被着させたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の分波器は、前記接地電極と前記シールド電極との間に前記第２のコンデンサ部が配設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
そして本発明の無線通信器は、上述の分波器と、該分波器のハイパスフィルタ及びローパスフィルタの各一端に共通接続されるアンテナと、前記ハイパスフィルタ及びローパスフィルタの各他端にスイッチ回路を介して個別に接続される送受信回路とを含んでなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の分波器によれば、ハイパスフィルタのコンデンサ部とローパスフィルタのコンデンサ部がシールド電極を挟んで配されているので電磁界的な干渉が少なくなり、更にハイパスフィルタのインダクタ部とローパスフィルタのインダクタ部が距離をおいて形成されるので、インダクタ部の相互干渉が抑制され、ハイパスフィルタとローパスフィルタ間のアイソレーション特性に優れた分波器を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の分波器によれば、接地電極を、第２のコンデンサ部を挟んでシールド電極と対向する一方の面に配置させることにより、ハイパスフィルタのコンデンサ電極と接地電極間、およびコンデンサ電極とシールド電極間で発生する余分な浮遊容量を抑えることができ、より良好なアイソレーション特性を有する分波器を得ることができる。
【００１６】
そして、本発明の無線通信器によれば、上述した分波器のハイパスフィルタ及びローパスフィルタの各一端に共通接続されるアンテナと、前記ハイパスフィルタ及びローパスフィルタの各他端にスイッチ回路を介して個別に接続される送受信回路とを含んで構成することにより、低周波側の回路ブロックと高周波側の回路ブロックとのアイソレーション特性が向上するので、両回路ブロック間同士での送受信信号の漏れを低減することができ、より良好な通信特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態にかかる分波器の透視斜視図、図２は図１の分波器を構成するハイパスフィルタの一例を示す回路図、図３は図１の分波器を構成するローパスフィルタの一例を示す回路図である。
【００１９】
図１において、１０〜１２，１４〜１７はコンデンサ電極、１３はシールド電極、１８〜１９はインダクタ電極、２０はアンテナ端子、２１は図２のハイパスフィルタ側出力端子６６に対応する出力端子、２２は出力端子、２３は各層の電極を電気的に接続するための貫通導体、２４は接地電極である。
【００２０】
また、図２において、６１はハイパスフィルタのアンテナ端子（入力端子）、６２〜６４はハイパスフィルタを構成するコンデンサ、６５はインダクタ、６６はハイパスフィルタの出力端子であり、図３において、６７はアンテナ端子（入力端子）、６８はローパスフィルタを構成するインダクタ、６９〜７０はコンデンサ、７１はローパスフィルタの出力端子である。
【００２１】
ここで、図１のコンデンサ電極１０〜１２は図３のコンデンサ６９，７０を形成し、コンデンサ電極１４は図２のコンデンサ６４を形成し、コンデンサ電極１５〜１７は図２のコンデンサ６２，６３を形成している。また、図１のインダクタ電極１８は図２のインダクタ６５を形成し、インダクタ電極１９は図３のインダクタ６８を形成し、出力端子２１は図２のハイパスフィルタ側出力端子６６に対応し、出力端子２２は図３のローパスフィルタ側出力端子に対応している。なお、図１のアンテナ端子２０は図２のアンテナ端子６１と図３のアンテナ端子６７に共通接続されている。
【００２２】
これらの図に示す分波器は、ハイパスフィルタのアンテナ端子６１とローパスフィルタのアンテナ端子６７とが共通のアンテナ端子に接続されており、複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に、各種インダクタや各種コンデンサを形成するための電極パターンを配設した構造を有している。
【００２３】
かかる分波器は、第１のインダクタ部１８及び第１のコンデンサ部１４〜１７から成るハイパスフィルタと、第２のインダクタ部１９及び第２のコンデンサ部１０〜１２から成るローパスフィルタと、シールド電極１３とを含んで構成されており、第１のコンデンサ部１４〜１７と第２のコンデンサ部１０〜１２とが、間にシールド電極１３を挟んで、上述した誘電体層の積層方向に並設されている。
【００２４】
また、第１のコンデンサ部１４〜１７と第２のコンデンサ部１０〜１２との並設領域の両側、具体的には、上述した誘電体層の積層方向に対して直交する方向にかかる両側には、並設領域を挟んで対向する位置に、第１のインダクタ部１８と第２のインダクタ部１９とが配置され、さらに前記積層体の少なくとも一方の主面には、シールド電極１３に対して間に第２のコンデンサ部１０〜１２を挟んで対向する接地電極２４が被着されている。
【００２５】
なお、シールド電極１３は貫通導体などによって接地電極と電気的に接続され、アンテナ端子２０および出力端子２１，２２は積層体の側面に設けられる電極（図示せず）によって形成されている。
【００２６】
また、前記ハイパスフィルタは、第1コンデンサ部が、コンデンサ電極１７−コンデンサ電極１６間のコンデンサ６２と、コンデンサ電極１６−コンデンサ電極１５間のコンデンサ６３と、コンデンサ電極１４−シールド電極１３間のコンデンサ６４とで構成され、第１のインダクタ部が、間に誘電体層を介して配置されたミアンダ形状の２個のインダクタ電極１８を貫通導体２３を介して相互に接続することによって構成されており、その出力端子２１はコンデンサ電極１５から基板外部へ引き出されている。
【００２７】
他方、前記ローパスフィルタは、第２のコンデンサ部が、コンデンサ電極１０〜コンデンサ電極１２間のコンデンサ６９と、コンデンサ電極１２−シールド電極１３間、コンデンサ電極１０−接地電極２４間のコンデンサ７０とで構成され、第２のインダクタ部が、間に誘電体層を介して配置されたミアンダ形状の２個のインダクタ電極１９を貫通導体２３を介して相互に接続することによって構成され、その出力端子２２はコンデンサ電極１２から基板外部へ引き出されている。
【００２８】
本実施形態の分波器には、例えば、無線通信用として５００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の周波数の高周波信号が用いられ、その誘電体層や導体には周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料や形態のものが使用される。
【００２９】
前記誘電体層としては、例えばアルミナセラミックス、ムライトセラミックスなどのセラミックス材料やガラスセラミックスなどの無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）、四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）、四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）などのフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂、ポリイミドなどの樹脂系材料などが用いられる。これらの材料による誘電体層の形状や寸法（厚みや幅、長さ）は、使用される高周波信号の周波数や用途などに応じて設定される。
【００３０】
また、導体としては、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばＣｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたものなどが用いられ、従来周知の厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法などにより形成される。その厚みや幅も、伝送される高周波信号の周波数や用途などに応じて設定される。
【００３１】
以上のような本実施形態の分波器によれば、ハイパスフィルタのコンデンサ部１４〜１７とローパスフィルタのコンデンサ部１０〜１２がシールド電極１３を挟んで配されているので電磁界的な干渉が少なくなり、更にハイパスフィルタのインダクタ部１８とローパスフィルタのインダクタ部１９が距離をおいて形成されるので、インダクタ部の相互干渉が抑制され、ハイパスフィルタとローパスフィルタ間のアイソレーション特性に優れた分波器を得ることができる。
【００３２】
また、ハイパスフィルタのコンデンサ６２，６３はグラウンドとの浮遊容量が小さいことが好ましく、接地電極２４をローパスフィルタのコンデンサ部１０〜１２を挟んでシールド電極１３と対向する一方の面に配置することにより、同箇所にハイパスフィルタのコンデンサ部１４〜１７を配した場合に比べて、ハイパスフィルタのコンデンサ電極と接地電極間、およびコンデンサ電極とシールド電極間で発生する余分な浮遊容量を抑えることができ、より良好な特性を得ることができる。
【００３３】
次に上述した分波器を無線通信機器に用いた場合について図４を用いて説明する。
【００３４】
図４において、８０はアンテナ端子、８１は上述した分波器のハイパスフィルタ、８２は上述した分波器のローパスフィルタ、８３は分波器、８４は高周波側における送受信切り替えスイッチ、８５は低周波側における送受信切り替えスイッチ、８６は高周波側におけるローパスフィルタ、８７は低周波側におけるローパスフィルタ、８８は高周波側の受信端子、８９は高周波側の送信端子、９０は低周波側の受信端子、９１は低周波側の送信端子であり、送受信端子８８、９１は、通信機器内の信号処理ブロックなどに接続される。
【００３５】
かかる無線通信器は、高周波の受信時には、受信信号はアンテナ端子８０から分波器８３のハイパスフィルタ８１を通過し高周波側のブロックへ伝送される。そして高周波側における送受信切り替えスイッチ８４を受信端子８８側へ切り替えることによって受信端子へ伝送される。高周波信号の送信時には、送信端子８９から伝送された送信信号がローパスフィルタ８６を通過し、そして高周波側における送受信切り替えスイッチ８４を送信端子８９側に切り替えることによって分波器８３、アンテナ端子８０を経て高周波の送信信号が放射される。
【００３６】
また、低周波の受信時には、受信信号はアンテナ端子８０から分波器８３のローパスフィルタ８２を通過し低周波側のブロックへ伝送される。そして低周波側における送受信切り替えスイッチ８５を受信端子９０側へ切り替えることによって受信端子へ伝送される。低周波信号の送信時には、送信端子９１から伝送された送信信号がローパスフィルタ８７を通過し、そして低周波側における送受信切り替えスイッチ８５を送信端子９０側に切り替えることによって分波器８３、アンテナ端子８０を経て低周波の送信信号が放射される。
【００３７】
このような本実施形態の無線通信機器によれば、低周波側の回路ブロックと高周波側の回路ブロックとのアイソレーション特性が向上するので、両回路ブロック間同士での送受信信号の漏れを低減することができ、より良好な通信特性を得ることができる。
【実施例１】
【００３８】
実施例として、０．９ＧＨｚを通過帯域とするローパスフィルタと１．８ＧＨｚを通過帯域とするハイパスフィルタにて分波器を構成した。また両フィルタは他方の通過帯域において減衰極を発生するものとし、各々の通過帯域でアイソレーション特性が向上するようにした。そしてコンピューターシミュレーションによって図１の積層構造にてモデル化して特性解析を行なった。また、同様のハイパスフィルタとローパスフィルタを従来技術の構造として図９および図１０に示す配置にてモデル化して特性解析を行なった。誘電体材料の誘電率は７．７、のｔａｎδは０．０００５に設定した。また導体の電極、貫通導体などの導体の導電率は２０ｅ６（Ｓ／ｍ）に設定した。解析する周波数範囲は０．１ＧＨｚ〜３ＧＨｚとした。
【００３９】
図５および図６に上記条件でシミュレーションした結果を示す。図５はシミュレーション結果である透過特性を示すグラフ、図６は通過帯域付近を拡大した図である。これらのグラフはアンテナ端子から各出力端子へ通過する信号の透過特性を示している。横軸は周波数（GHｚ）、縦軸はI．L．（挿入損失）（ｄB）である。図５および図６において、７０は本発明の構造の分波器におけるハイパスフィルタの透過特性を示す曲線、７１は従来の構造の分波器におけるハイパスフィルタの透過特性を示す曲線、７２は本発明の構造の分波器におけるローパスフィルタの透過特性を示す曲線、７３は従来の構造の分波器におけるローパスフィルタの透過特性を示す曲線である。
【００４０】
ハイパスフィルタの特性の比較として７０と７１を通過帯域付近において比較すると、本発明の構造の特性７０より従来の構造の特性７１の挿入損失が下がっており、フィルタの特性が劣化していることが確認される。同様にローパスフィルタの特性の比較として７２と７３を通過帯域付近において比較すると、本発明の構造の特性７２より従来の構造の特性７３の挿入損失が下がっており、フィルタの特性が劣化していることが確認される。この結果から本発明の構造の分波器は従来の構造の分波器よりアイソレーション特性に優れていることが確認された。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００４２】
例えば、ハイパスフィルタとローパスフィルタを構成する回路によっては構成するコンデンサおよびインダクタの数、配する位置、接続箇所などを変更することができる。また、インダクタを形成する電極パターンをスパイラル形状としても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる分波器の構成を示す透視斜視図である。
【図２】図１の分波器を構成するハイパスフィルタの一例を示す回路図である。
【図３】図１の分波器を構成するローパスフィルタの一例を示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる無線通信器の回路構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例および従来の構造２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例および従来の構造２のシミュレーション結果を示すグラフであり、通過帯域を拡大した図である。
【図７】従来の分波器を概略的に示す断面図である。
【図８】図７の分波器を概略的に示す分解斜視図である。
【図９】従来の分波器を概略的に示す透視斜視図である。
【図１０】図９の分波器を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０〜１２，１４〜１７・・・コンデンサ電極
１３・・・シールド電極
１８、１９・・・インダクタ電極
２０・・・アンテナ端子
２１・・・ハイパスフィルタの出力端子
２２・・・ローパスフィルタの出力端子
２３・・・貫通導体
２４・・・接地電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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