(57)【要約】【課題】単純な回路構成を有し、小型化が可能で、設計が容易なダイプレクサを提供する。【解決手段】第１端子と共通端子との間に第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、第２端子と共通端子との間に第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路を接続し、第１の伝送線路の第１端子側端部とグランドとの間に第２周波数で共振する第１の直列共振回路を、第２の伝送線路の第２端子側端部とグランドとの間に第１周波数で共振する第２の直列共振回路をそれぞれ接続した。【選択図】図１
2006211272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数の信号が入出力される第１端子と、第２周波数の信号が入出力される第２端子と、前記第１周波数及び前記第２周波数の信号が入出力される共通端子とを備え、
前記第１端子と前記共通端子との間に前記第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、前記第２端子と前記共通端子との間に前記第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路をそれぞれ接続し、
前記第１の伝送線路の前記第１端子側端部とグランドとの間に前記第２周波数で共振する第１の直列共振回路を、前記第２の伝送線路の前記第２端子側端部とグランドとの間に前記第１周波数で共振する第２の直列共振回路をそれぞれ接続したことを特徴とするダイプレクサ。
【請求項２】
第１周波数の信号が入出力される第１端子と、第２周波数の信号が入出力される第２端子と、前記第１周波数及び前記第２周波数の信号が入出力される共通端子とを備え、
前記第１端子と前記共通端子との間に前記第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、前記第２端子と前記共通端子との間に前記第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路をそれぞれ接続し、
前記第１の伝送線路の前記第１端子側端部に他端が開放された前記第２周波数における１／４波長となる第３の伝送線路の一方端部を、前記第２の伝送線路の前記第２端子側端部に他端が開放された前記第１周波数における１／４波長となる第４の伝送線路の一方端部をそれぞれ接続したことを特徴とするダイプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話等に使用されて異なる周波数帯の信号を分離する作用を為すダイプレクサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話等の通信装置において異なる周波数帯の信号を分離する為にダイプレクサが用いられている。従来のダイプレクサとしては低域通過フィルタと高域通過フィルタとを接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２０９４５４号公報  （図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のダイプレクサにおいては、低域通過フィルタと高域通過フィルタとを内蔵するため、素子数が多くなり回路も複雑になるという問題を有していた。また、設計に際しても、低域通過フィルタ及び高域通過フィルタをフィルタ理論に基づいて設計し、更に２つのフィルタ間で調整を行って最適化を図るという、高度な専門知識が必要であり、しかも煩雑な作業が必要であった。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、その目的は、素子数が少ない単純な回路構成を有し、小型化が可能で、設計が容易なダイプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のダイプレクサは、第１周波数の信号が入出力される第１端子と、第２周波数の信号が入出力される第２端子と、第１周波数及び第２周波数の信号が入出力される共通端子とを備え、第１端子と共通端子との間に第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、第２端子と共通端子との間に第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路をそれぞれ接続し、更に、第１の伝送線路の第１端子側端部とグランドとの間に第２周波数で共振する第１の直列共振回路を、第２の伝送線路の第２端子側端部とグランドとの間に第１周波数で共振する第２の直列共振回路をそれぞれ接続したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のダイプレクサは、第１周波数の信号が入出力される第１端子と、第２周波数の信号が入出力される第２端子と、第１周波数及び第２周波数の信号が入出力される共通端子とを備え、第１端子と共通端子との間に第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、第２端子と共通端子との間に第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路をそれぞれ接続し、更に、第１の伝送線路の第１端子側端部に他端が開放された第２周波数における１／４波長となる第３の伝送線路の一方端部を、第２の伝送線路の第２端子側端部に他端が開放された第１周波数における１／４波長となる第４の伝送線路の一方端部をそれぞれ接続したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のダイプレクサは、第１端子と共通端子との間に第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、第２端子と共通端子との間に第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路をそれぞれ接続し、第１の伝送線路の第１端子側端部とグランドとの間に第２周波数で共振する第１の直列共振回路を、第２の伝送線路の第２端子側端部とグランドとの間に第１周波数で共振する第２の直列共振回路をそれぞれ接続したものである。よって、２つの伝送線路と２つの直列共振回路のみの単純な回路でダイプレクサが構成できる。また、１つの直列共振回路は１つのインダクタと１つのキャパシタで構成できるため、少ない素子数でダイプレクサを構成でき、小型のダイプレクサとすることが出来る。更に、直列共振回路の素子値も伝送線路の長さも簡単な計算で算出できるため、高度な専門知識を有さなくとも容易に設計することが可能である。
【０００８】
また、本発明の他のダイプレクサは、第１端子と共通端子との間に第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路を、第２端子と共通端子との間に第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路をそれぞれ接続し、第１の伝送線路の第１端子側端部に他端が開放された第２周波数における１／４波長となる第３の伝送線路の一方端部を、第２の伝送線路の第２端子側端部に他端が開放された第１周波数における１／４波長となる第４の伝送線路の一方端部をそれぞれ接続したものである。よって、４つの伝送線路のみの単純で素子数も少ない回路でダイプレクサが構成でき、小型のダイプレクサとすることが出来る。更に、伝送線路の長さは簡単な計算で算出できるため、高度な専門知識を有さなくとも容易に設計することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のダイプレクサを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係るダイプレクサの等価回路を示す図である。
【００１１】
本実施形態のダイプレクサ１は、第１周波数の信号が入出力される第１端子Ｔ１と、第２周波数の信号が入出力される第１端子Ｔ２と、第１周波数及び第２周波数の信号が入出力される共通端子Ｔ３とを備えている。そして、第１端子Ｔ１と共通端子Ｔ３との間に第２周波数における１／４波長となる第１の伝送線路ＳＬ１を、第２端子Ｔ２と共通端子Ｔ３との間に第１周波数における１／４波長となる第２の伝送線路ＳＬ２をそれぞれ接続し、更に、第１の伝送線路ＳＬ１の第１端子Ｔ１側端部とグランドとの間に第２周波数で共振する第１の直列共振回路Ｒ１を、第２の伝送線路の第２端子Ｔ２側端部とグランドとの間に第１周波数で共振する第２の直列共振回路Ｒ２をそれぞれ接続している。尚、第１の直列共振回路Ｒ１は第１のインダクタＬ１と第１のキャパシタＣ１とから成り、第２の直列共振回路Ｒ２は第２のインダクタＬ２と第２のキャパシタＣ２とから成り、第１の伝送線路ＳＬ１、第２の伝送線路ＳＬ２の特性インピーダンスは５０Ωとしている。
【００１２】
次に、このダイプレクサ１の動作について説明する。第１の直列共振回路Ｒ１は第２周波数において共振するように設定されているため、第２周波数においてインピーダンスが０となり、第１の伝送線路ＳＬ１の第１端子Ｔ１側端部は接地される。第１の伝送線路ＳＬ１は第２周波数における１／４波長となる長さに設定されており、第２周波数においてインピーダンス反転機能を有するため、第１の伝送線路ＳＬ１を共通端子Ｔ３側から見たインピーダンスは無限大となる。よって、共通端子Ｔ３に入力された第２周波数の信号は第１端子Ｔ１側へは流れず、第２端子Ｔ２側のみに流れることになる。
【００１３】
同様に、第２の直列共振回路Ｒ２は第１周波数において共振するように設定されているため、第１周波数においてインピーダンスが０となり、第２の伝送線路ＳＬ２の第２端子Ｔ２側端部は接地される。第２の伝送線路ＳＬ２は第１周波数における１／４波長となる長さに設定されており、第１周波数においてインピーダンス反転機能を有するため、第２の伝送線路ＳＬ２を共通端子Ｔ３側から見たインピーダンスは無限大となる。よって、共通端子Ｔ３に入力された第１周波数の信号は第２端子Ｔ２側へは流れず、第１端子Ｔ１側のみに流れることになる。
【００１４】
このようにして、共通端子Ｔ３に入力した第１周波数の信号は第１端子Ｔ１のみに出力され、第２周波数の信号は第２端子Ｔ２のみに出力されるため、ダイプレクサとして機能する。
【００１５】
本実施形態のダイプレクサ１は、２つの伝送線路と２つの直列共振回路のみの単純な回路構成とされており、１つの直列共振回路は１つのインダクタと１つのキャパシタで構成しているため、単純な回路構成を有し、素子数も少ない、小型化が可能なダイプレクサ１とすることが出来る。
【００１６】
更に、直列共振回路Ｒ１、Ｒ２を構成する素子Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２の素子値も、伝送線路ＳＬ１、ＳＬ２の長さも簡単な計算で算出できるため、容易に設計することが可能である。例えば、ＬＣ直列共振回路の素子値は、共振周波数をｆ（Ｈｚ）、インダクタの素子値をＬ（Ｈ）、キャパシタの素子値をＣ（Ｆ）とすると、ｆ＝（２π×（Ｌ×Ｃ）１／２）−１の関係式によって算出できる。また、電気信号の波長λは、周波数をｆ（Ｈｚ）、光速をＣ（３×１０８ｍ／ｓ）、線路の周囲における比誘電率をεｒとすると、λ＝Ｃ／（ｆ×（εｒ）１／２）―１によって算出できるため、これによって伝送線路の長さを算出できる。更に、伝送線路の特性インピーダンスを５０Ωに設定するときも、例えばストリップ線路を使用する場合には、伝送線路の特性インピーダンスをＺ（Ω）、ストリップ導体の幅をｗ（ｍ）、ストリップ導体の厚みをｔ（ｍ）、ストリップ導体から上下のグランド・プレーン迄の距離をｈ（ｍ）、誘電体の比誘電率をεｒとすると、Ｚ＝１２０π／（εｒ）１／２×（４ｗ／（２ｈ―ｔ）＋４／π×ｌｎＡ）―１  但し、Ａ＝（Ｂ＋１）Ｂ＋１／（Ｂ−１）Ｂ−１、Ｂ＝２ｈ／（２ｈ―ｔ）と近似する事ができる。この計算式を用いてストリップ線路の設計を行うことができるため、高度な専門知識を有さなくとも容易に設計を行うことが出来る。
【００１７】
次に本発明の他の実施形態について図２〜図３を用いて説明する。尚、これらの実施形態においては前述した実施形態と異なる点についてのみ説明し、同様の構成要素については同一の参照符を用いて重複する説明を省略するものとする。
【００１８】
図２は本発明の他の実施形態に係るダイプレクサの等価回路を示す図である。
【００１９】
本実施形態のダイプレクサ２は図１に示したダイプレクサ１の、第１の直列共振回路Ｒ１を先端が開放された第３の伝送線路ＳＬ３で、第２の直列共振回路Ｒ２を先端が開放された第４の伝送線路ＳＬ４で、それぞれ置き換えた構成としている。そして、第３の伝送線路ＳＬ３は第２周波数における１／４波長となる長さとし、第４の伝送線路ＳＬ４は第１周波数における１／４波長となる長さとしている。先端を開放した１／４波長線路は直列共振回路と等価であるため、図２に示すダイプレクサ２は図１に示すダイプレクサ１と等価となり、ダイプレクサとして機能する。
【００２０】
本実施形態のダイプレクサ２は、４つの伝送線路のみの非常に単純な回路構成を有し、素子数も非常に少なく、小型化も可能である。
【００２１】
更に、伝送線路ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４の寸法は簡単な計算で算出できるため、高度な専門知識を有さなくとも容易に設計することが可能である。
【００２２】
次に、図２に示す等価回路で実際にダイプレクサを構成した例を示す。第１周波数をＧＳＭの使用周波数帯である８２４〜９６０ＭＨｚ、第２周波数をＤＣＳとＰＣＳの両方をカバーする周波数帯である１８０５〜１９９０ＭＨｚとした。また、伝送線路はストリップ線路で構成することとして、上下のグランド・プレーンの間隔を０．５ｍｍ、その間の誘電体の比誘電率を９．４とした。それぞれの伝送線路の長さは前述した関係式を用いて計算し、第１の伝送線路ＳＬ１、第３の伝送線路ＳＬ３の長さは１２．９ｍｍ、第２の伝送線路ＳＬ２、第４の伝送線路ＳＬ４の長さは２７．４ｍｍとした。
【００２３】
この回路の電気特性のシミュレーション結果を図３に示す。（ａ）は共通端子Ｔ３から第１端子Ｔ１への伝送特性、（ｂ）は共通端子Ｔ３から第２端子Ｔ２への伝送特性を示す。
【００２４】
どちらの伝送特性においても、通過帯域における減衰量は１ｄＢ以下、阻止域（相手側の通過帯域）における減衰量は２０ｄＢ以上を示しており、簡単な回路構成及び設計手法でありながら、充分実用に耐える電気特性が得られる事がわかる。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施形態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、改良が可能である。
【００２６】
例えば、図２に示す等価回路においては、先端を開放した１／４波長線路を用いたが、先端を短絡した１／２波長線路を用いても同様の効果を得る事ができる。
【００２７】
また、上述した実施形態においては伝送線路としてストリップ線路を用いたが、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路など、他の伝送線路を用いても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイプレクサの等価回路を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るダイプレクサの等価回路を示す図である。
【図３】本発明のダイプレクサの電気特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、２・・・ダイプレクサ
Ｔ１・・・第１端子
Ｔ２・・・第２端子
Ｔ３・・・共通端子
ＳＬ１・・・第１の伝送線路
ＳＬ２・・・第２の伝送線路
ＳＬ３・・・第３の伝送線路
ＳＬ４・・・第４の伝送線路
Ｒ１・・・第１の直列共振回路
Ｒ２・・・第２の直列共振回路
Ｌ１・・・第１のインダクタ
Ｌ２・・・第２のインダクタ
Ｃ１・・・第１のキャパシタ
Ｃ２・・・第２のキャパシタ
【図１】
2006211272.tif 000003
【図２】
2006211272.tif 000004
【図３】
2006211272.tif 000005