(57)【要約】【課題】合成分配器を用いずに構成され、精度の高い信号の分配を行うダイプレクサ回路を提供すること。【解決手段】ダイプレクサ回路１０は、第１の周波数成分の信号を通過させるＨＰＦ部１４と、第２の周波数成分の信号を通過させるＬＰＦ部１６を備えている。ＨＰＦ部１４は、インダクタとキャパシタからなる第１の定Ｋ型ＨＰＦ、誘導ｍ型ＨＰＦ、及び第２の定Ｋ型ＨＰＦが直列接続されて構成されている。ＨＰＦ部１４では、ＬＰＦ部１６の通過周波数の信号が誘導ｍ型ＨＰＦによって遮断されている。ＬＰＦ部１６は、インダクタとキャパシタからなる第１の定Ｋ型ＬＰＦ、誘導ｍ型ＬＰＦ、及び第２の定Ｋ型ＬＰＦが直列接続されて構成されている。ＬＰＦ部１６では、ＨＰＦ部１４の通過周波数の信号が誘導ｍ型ＬＰＦによって遮断されている。【選択図】      図１
2011015064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２及び第３のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートの間に接続され、第１の周波数成分の信号を通過させるハイパスフィルタ回路と、
前記第３のポートと前記第２のポートの間に接続され、第２の周波数成分の信号を通過させるローパスフィルタ回路を備え、
前記ハイパスフィルタ回路では、
それぞれが少なくとも１以上のインダクタとキャパシタからなる第１のハイパスフィルタ、第１のノッチフィルタ、及び第２のハイパスフィルタが直列接続され、
前記第１のノッチフィルタは、前記第２の周波数成分の信号を遮断し、
前記ローパスフィルタ回路では、
それぞれが少なくとも１以上のインダクタとキャパシタからなる第１のローパスフィルタ、第２のノッチフィルタ、及び第２のローパスフィルタが直列接続され、
前記第２のノッチフィルタは、前記第１の周波数成分の信号を遮断することを特徴とするダイプレクサ回路。
【請求項２】
前記第１及び第２のハイパスフィルタと、前記第１及び第２のローパスフィルタは、前記第１の周波数と前記第２の周波数の中間値である中間周波数をカットオフ周波数とすることを特徴とする、請求項１記載のダイプレクサ回路。
【請求項３】
前記第１のノッチフィルタは、前記中間周波数をカットオフ周波数とし、前記第２の周波数をノッチ周波数とする誘導ｍ型ハイパスフィルタであり、
前記第２のノッチフィルタは、前記中間周波数をカットオフ周波数とし、前記第１の周波数をノッチ周波数する誘導ｍ型ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２記載のダイプレクサ回路。
【請求項４】
前記第１及び第２のハイパスフィルタは、前記中間周波数をカットオフ周波数とする定Ｋ型ハイパスフィルタであり、
前記第１及び第２のローパスフィルタは、前記中間周波数をカットオフ周波数とす定Ｋ型ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項３記載のダイプレクサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号から複数の周波数成分を抽出するダイプレクサ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送や携帯電話等のシステムでは、地下街や高層ビル内等に、基地局からの電波が届きにくい電波不感地帯が生じることがある。このような場所では、ＲＯＦ(radio over fiber)技術によって信号の伝送が行われる。ＲＯＦ技術を用いるシステムでは、周波数帯域が異なる２種類の信号（上り回線と下り回線）が、１本の光ファイバ等、同一の伝送路によって伝送される。このため、ダイプレクサ回路等によって２種類の信号を分離する必要がある。特に、２種類の信号の中心周波数が低ＩＦ周波数帯内で近接している場合等には、精度良く信号を分離するダイプレクサ回路が必要とされる。
【０００３】
ダイプレクサは、１つの共通ポートから入力する信号の２つの周波数成分を選択して、それぞれ異なる出力ポートに分離する、又はその逆に２つの周波数成分を混合して共通ポートに出力する機能を持つ受動素子である。従来のダイプレクサでは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて２種類の信号を分離している（例えば特許文献１）。このようなダイプレクサでは、個別に設計されたＨＰＦとＬＰＦが合成分配器を介して接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６０８３７号公報（段落００２８、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来のダイプレクサでは、合成分配器を回路に挿入することによる過剰損が加わり、挿入損失も大きくなる。また、合成分配器を使用すること製造コストが高くなり、合成分配器の分のスペースを確保する必要も生じる。
【０００６】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、合成分配器を用いずに構成され、精度の高い信号の分配を行うダイプレクサ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係るダイプレクサ回路は、第１、第２及び第３のポートと、前記第１のポートと前記第２のポートの間に接続され、第１の周波数成分の信号を通過させるハイパスフィルタ回路と、前記第３のポートと前記第２のポートの間に接続され、第２の周波数成分の信号を通過させるローパスフィルタ回路を備え、前記ハイパスフィルタ回路では、それぞれが少なくとも１以上のインダクタとキャパシタからなる第１のハイパスフィルタ、第１のノッチフィルタ、及び第２のハイパスフィルタが直列接続され、前記第１のノッチフィルタは、前記第２の周波数成分の信号を遮断し、前記ローパスフィルタ回路では、それぞれが少なくとも１以上のインダクタとキャパシタからなる第１のローパスフィルタ、第２のノッチフィルタ、及び第２のローパスフィルタが直列接続され、前記第２のノッチフィルタは、前記第１の周波数成分の信号を遮断する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態に係るダイプレクサ回路によれば、合成分配器を用いずに、高精度で信号を分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイプレクサ回路の構成を概略的に示す図。
【図２】定Ｋ型ＬＰＦの回路構成を示す図。
【図３】誘導ｍ型ＬＰＦの回路構成を示す図。
【図４】図３の誘導ｍ型ＬＰＦから導かれる誘導ｍ型ＬＰＦの回路構成を示す図。
【図５】ＬＰＦ部の回路構成の詳細を示す図。
【図６】簡潔化されたＬＰＦ部の回路構成の詳細を示す図。
【図７】定Ｋ型ＨＰＦの回路構成を示す図。
【図８】誘導ｍ型ＨＰＦの回路構成を示す図。
【図９】ＨＰＦ部の回路構成の詳細を示す図。
【図１０】簡潔化されたＨＰＦ部の回路構成の詳細を示す図。
【図１１】図１に示すダイプレクサ回路の構成の詳細を示す図。
【図１２】ハイパスフィルタ部の通過特性、電圧定在波比のシミュレーション結果を示す図。
【図１３】ハイパスフィルタ部の群遅延特性のシミュレーション結果を示す図。
【図１４】ローパスフィルタ部の通過特性、電圧定在波比のシミュレーション結果を示す図。
【図１５】ローパスフィルタ部の群遅延特性のシミュレーション結果を示す図。
【図１６】ポート間のアイソレーションのシミュレーション結果を示す図。
【図１７】実装されたハイパスフィルタ部の通過特性、リターンロスの測定結果を示す図。
【図１８】実装されたハイパスフィルタ部の群遅延特性の測定結果を示す図。
【図１９】実装されたローパスフィルタ部の通過特性、リターンロスの測定結果を示す図。
【図２０】実装されたローパスフィルタ部の群遅延特性の測定結果を示す図。
【図２１】実装されたダイプレクサ回路のポート間のアイソレーションの測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明によるダイプレクサ回路の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るダイプレクサ回路の構成を概略的に示す図である。
【００１２】
ダイプレクサ回路１０は、ＲＯＦ技術を利用する放送システムや携帯電話システム等、アンテナ１２が受信する受信信号と、アンテナ１２が送信する送信信号の２種類の信号が同一の伝送路によって伝送されるシステムにおいて用いられ、これら２種類の信号を分離又は混合する回路である。
【００１３】
ダイプレクサ回路１０は、ポート１、ポート２及びポート３の３つのポートを有し、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部１４とローパスフィルタ（ＬＰＦ）部１６を備えている。アンテナ１２で受信した受信信号（受信周波数をｆ１とする）は、ダイプレクサ回路１０の共通ポートであるポート２から入力し、ＨＰＦ部１４からポート１に出力される。また、ポート３から入力する送信信号（送信周波数をｆ２とし、以下ではｆ１＞ｆ２であるとする）はＬＰＦ部１６を介してポート２から出力され、アンテナ１２によって送信される。ポート１から出力される受信信号と、ポート３に入力する送信信号は、１本の同軸ケーブルや光ファイバケーブル等の同一の伝送路内を伝播する。
【００１４】
このダイプレクサ回路１０において、下り回線の受信信号を取り出すＨＰＦ部１４は、受信周波数ｆ１の周波数成分を通過させ、送信周波数ｆ２の周波数成分を遮断するハイパスフィルタの機能を有する。一方、上り回線の送信信号を取り出すＬＰＦ部１６は、送信周波数ｆ２の周波数成分を通過させ、受信周波数ｆ１の周波数成分を遮断するローパスフィルタの機能を有する。
【００１５】
ダイプレクサ回路１０には、一般に、以下のような性質が要求される。  
１．共通ポート２を基準としたポート１及びポート３のインピーダンス（フィルタの特性インピーダンス）が、周波数によらず所定の値（例えば、５０Ω）をとること。  
２．各フィルタ部において、遮断する周波数が充分抑圧されていて、通過する周波数の挿入損失が小さいこと。  
３．通過させる周波数帯内で、利得の周波数特性がフラットであること。  
４．ポート１とポート３の間のアイソレーションが充分にとれていること。
【００１６】
特に性質１について、周波数ｆ１とｆ２が近接する場合は、周波数ｆ１の周波数成分を通過させるＨＰＦと周波数ｆ２の周波数成分を通過させるＬＰＦを単純に組み合わせるだけでは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が一定にならず、一定のインピーダンスが得られない。また、個別に設計されたＨＰＦとＬＰＦを組み合わせても、組み合わせたとたんに互いの素子が影響しあって個別設計された特性が活かされない。このため、従来のダイプレクサでは、個別に設計されたＨＰＦとＬＰＦを合成分配器によって結合していたが、この場合、挿入損失が大きくなる、コストが高くなる、合成分配器のスペースを確保する必要がある、といった課題がある。
【００１７】
本実施形態では、合成分配器を用いずに安価なチップ部品で回路が構成されるよう、以下に述べるようにダイプレクサ回路１０内のＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６を設計する。以下では、周波数ｆ１とｆ２の中間の周波数を、カットオフ周波数ｆｃとする。また、ＨＰＦ部１４が遮断するノッチ周波数ｆｎＨは送信周波数ｆ２、ＬＰＦ部１６が遮断するノッチ周波数ｆｎＬは受信周波数ｆ１であるとする。以下では、イメージパラメータを利用した定Ｋ型及び誘導ｍ型のフィルタによってＨＰＦ部１４及びＬＰＦ部１６を構成する例について説明する。
【００１８】
まず、受信周波数ｆ１（＝ｆｎＬ）の周波数成分を遮断し、送信周波数ｆ２の周波数成分を通過させて送信信号を抽出するＬＰＦ部１６の設計について、図２〜図６を参照して説明する。
【００１９】
図２に示す定Ｋ型ＬＰＦ２０は、カットオフ周波数ｆｃに基づいて設計される。定Ｋ型ＬＰＦ２０は、インダクタ（コイル）２１とキャパシタ（コンデンサ）２２を有する２次ＬＰＦである。インダクタ２１の一端は入出力端子２５に接続されており、他端は入出力端子２６に接続されている。また、インダクタ２１の当該他端と接地の間には、キャパシタ２２が接続されている。インダクタ２１のインダクタンス及びキャパシタ２２のキャパシタンスの値は、カットオフ周波数ｆｃから求められる。
【００２０】
また、カットオフ周波数ｆｃとノッチ周波数ｆｎＬに基づいて、図３に示す誘導ｍ型ＬＰＦ３０を設計する。このＬＰＦ３０は、インダクタ３１、３２とキャパシタ３３を有する２次ＬＰＦである。インダクタ３１の一端は入出力端子３５に接続されており、他端は入出力端子３６に接続されている。また、インダクタ３１の当該他端と接地の間には、直列接続されたインダクタ３２とキャパシタ３３が設けられている。インダクタ３１、３２のインダクタンス及びキャパシタ３３のキャパシタンスの値は、カットオフ周波数ｆｃとノッチ周波数ｆｎＬから求められる。一般に誘導ｍ型ＬＰＦは、カットオフ周波数に比較的近い周波数にノッチをもつ。ＬＰＦ３０の場合は、ノッチ周波数ｆｎＬ（＝ｆ１）にノッチをもち、ノッチ周波数ｆｎＬの周波数成分を大きく減衰させる。
【００２１】
図３に示すＬＰＦ３０から図４に示す誘導ｍ型ＬＰＦ４０が導かれる。このＬＰＦ４０は、インダクタ４１とキャパシタ４２、４３を有する２次ＬＰＦである。入出力端子４５と４６の間には、並列接続されたインダクタ４１とキャパシタ４２が設けられている。入出力端子４６と接地との間にキャパシタ４３が接続されている。インダクタ４１のインダクタンス、及びキャパシタ４２と４３のキャパシタンスの値は、図３のインダクタ３１と３２のインダクタンス、及びキャパシタ３３のキャパシタンスの値から求められる。
【００２２】
図３において、インダクタ３１のインダクタンスをｍＬとし、インダクタ３２のインダクタンスを（１−ｍ２）Ｌ／ｍとし、キャパシタ３３のキャパシタンスをｍＣとすると、図４では、インダクタ４１のインダクタンスはｍＬ、キャパシタ４２のキャパシタンスは（１−ｍ２）Ｃ／ｍ、キャパシタ４３のキャパシタンスはｍＣとなる。ここで、係数ｍの値は、（１−（ｆｃ２／ｆｎＬ２））１／２によって与えられる。このＬＰＦ４０も、ノッチ周波数ｆｎＬ（＝ｆ１）にノッチをもち、ノッチ周波数ｆｎＬの周波数成分を大きく減衰させるノッチフィルタとして機能する。
【００２３】
以上のように設計された定Ｋ型ＬＰＦと誘導ｍ型ＬＰＦを組み合わせて、図５に示すようなＬＰＦ部１６が構成される。  
ＬＰＦ部１６は、ポート３とポート２の間にＬＰＦ５１、５２及び５３の３つのＬＰＦを直列に接続して構成されている。ポート３に接続されるＬＰＦ５１は、図２に示す定Ｋ型ＬＰＦ２０と同様の回路素子を有するＬＰＦである。すなわちＬＰＦ５１は、インダクタ５１１とキャパシタ５１２を有し、インダクタ５１１とキャパシタ５１２は、インダクタ２１とキャパシタ２２と同じ回路定数をもつものとする。
【００２４】
ＬＰＦ５２は、ＬＰＦ５１に直列に接続され、図４に示すＬＰＦ４０と同様の回路素子を有する。すなわちＬＰＦ５２は、キャパシタ５２１とインダクタ５２２の並列接続、及びキャパシタ５２３を有する。インダクタ５２２とキャパシタ５２１、５２３の回路定数は、インダクタ４１とキャパシタ４２、４３の回路定数と同じ値をとる。
【００２５】
ＬＰＦ５３は、ＬＰＦ５１とは入出力を反転させた回路であり、ＬＰＦ５２に直列に接続されている。ＬＰＦ５３はキャパシタ５３１とインダクタ５３２を有する。インダクタ５３２の一端はＬＰＦ５２側の入出力端子に接続されており、他端はポート２に接続されている。また、ＬＰＦ５２側の入出力端子と接地の間にキャパシタ５３１が接続されている。インダクタ５３２及びキャパシタ５３１もまた、インダクタ２１及びキャパシタ２２と同じ回路定数をもつものとする。
【００２６】
ＬＰＦ２０、５１、５３等の定Ｋ型フィルタは、カットオフ周波数ｆｃ近くでは信号を充分に減衰できないが、カットオフ周波数ｆｃから離れた周波数の信号を大きく減衰させることができる。一方、ＬＰＦ３０、４０、５２等の誘導ｍ型フィルタは、カットオフ周波数ｆｃから離れた周波数の信号の減衰特性は充分ではないが、カットオフ周波数ｆｃ近くの信号を大きく減衰させる。また、誘導ｍ型フィルタは、カットオフ周波数ｆｃ付近にノッチ周波数ｆｎＬをもつ。
【００２７】
このため、３つのＬＰＦを直列に接続したＬＰＦ部１６は、定Ｋ型ＬＰＦ５１及び５３によって高周波数領域の信号を抑圧し、誘導ｍ型ＬＰＦ５２によってカットオフ周波数ｆｃ近くの信号を抑圧し、不要な帯域の信号を減衰させる。また、ＬＰＦ５２のノッチ周波数ｆｎＬが受信周波数ｆ１に設定されているため、受信周波数ｆ１の周波数成分を充分に遮断することができる。ノッチ周波数ｆｎＬはカットオフ周波数ｆｃ近くに取ることができるため、カットオフ周波数ｆｃと受信周波数ｆ１が近接する場合（すなわち送信周波数ｆ２と受信周波数ｆ１が近接する場合）であっても、送信信号を抑圧して受信信号を精度良く抽出することができるようになる。
【００２８】
更に、ＬＰＦ５２のキャパシタ５２３とＬＰＦ５３のキャパシタ５３１は並列に接続されているので、図６に示すように、１つのキャパシタ５４として合成し、回路構成を簡潔にすることができる。キャパシタ５４のキャパシタンスは、キャパシタ５２３のキャパシタンスとキャパシタ５３１のキャパシタンスの和で与えられる。
【００２９】
次に、送信周波数ｆ２（＝ｆｎＨ）の周波数成分を遮断し、受信周波数ｆ１の周波数成分を通過させて受信信号を抽出するＨＰＦ部１４の設計について、図７〜図１０を参照して説明する。
【００３０】
図７に示す定Ｋ型ＨＰＦ７０は、カットオフ周波数ｆｃに基づいて設計される。定Ｋ型ＨＰＦ７０は、キャパシタ７１とインダクタ７２を有する２次ＨＰＦである。キャパシタ７１の一端は入出力端子７５に接続されており、他端は入出力端子７６に接続されている。また、キャパシタ７１の当該他端と接地の間には、インダクタ７２が接続されている。キャパシタ７１のインダクタンス及びインダクタ７２のインダクタンスの値は、カットオフ周波数ｆｃから求められる。具体的には、図２に示すような定Ｋ型ＬＰＦのキャパシタとインダクタを入れ替え、カットオフ周波数ｆｃに基づいた回路定数を定めることで、定Ｋ型ＨＰＦが設計される。
【００３１】
また、カットオフ周波数ｆｃとノッチ周波数ｆｎＨに基づいて、図８に示す誘導ｍ型ＨＰＦ８０を設計する。このＨＰＦ８０は、キャパシタ８１、８２とインダクタ８３を有する２次ＨＰＦである。キャパシタ８１の一端は入力端子８５に接続されており、他端は入出力端子８６に接続されている。また、キャパシタ８１の当該他端と接地の間には、直列接続されたキャパシタ８２とインダクタ８３が設けられている。キャパシタ８１と８２のキャパシタンス及びインダクタ８３のインダクタンスの値は、カットオフ周波数ｆｃとノッチ周波数ｆｎＨから求められる。具体的には、図３に示すような誘導ｍ型ＬＰＦのキャパシタとインダクタを入れ替え、カットオフ周波数ｆｃ及びノッチ周波数ｆｎＨに基づいた回路定数を定めることで、誘導ｍ型ＨＰＦが設計される。このＨＰＦ８０は、周波数ｆｎＨ（＝ｆ２）にノッチをもち、ノッチ周波数ｆｎＨの周波数成分を大きく減衰させるノッチフィルタとして機能する。
【００３２】
以上のように設計され定Ｋ型ＨＰＦと誘導ｍ型ＨＰＦを組み合わせて、図９に示すようなＨＰＦ部１４が構成される。  
ＨＰＦ部１４は、ポート１とポート２の間にＨＰＦ９１、９２及び９３の３つのＨＰＦを直列に接続して構成されている。ポート１に接続されるＨＰＦ９１は、図７に示す定Ｋ型ＫＰＦ７０と同様の回路素子を有するＨＰＦである。すなわちＨＰＦ９１は、キャパシタ９１１とインダクタ９１２を有し、キャパシタ９１１とインダクタ９１２は、キャパシタ７１とインダクタ７２と同じ回路定数をもつものとする。
【００３３】
ＨＰＦ９２は、ＨＰＦ９１に直列に接続され、図８に示すＨＰＦ８０と同様の回路素子を有する。すなわちＨＰＦ９２は、キャパシタ９２１と、直列接続されたキャパシタ９２２とインダクタ９２３を有する。キャパシタ９２１、９２２とインダクタ９２３の回路定数は、インダクタ８１、８２とキャパシタ８３の回路定数と同じ値をとる。
【００３４】
ＨＰＦ９３は、ＨＰＦ９１とは入出力を反転させた回路であり、ＨＰＦ９２に直列に接続されている。ＨＰＦ９３はインダクタ５３１とキャパシタ５３２を有する。キャパシタ９３２の一端はＨＰＦ９２側の入出力端子に接続されており、他端はポート２に接続されている。また、ＨＰＦ９２側の入出力端子と接地の間にインダクタ９３１が接続されている。インダクタ９３１及びキャパシタ９３２もまた、インダクタ７２及びキャパシタ７１と同じ回路定数をもつものとする。
【００３５】
ＨＰＦ７０、９１、９３等の定Ｋ型フィルタは、カットオフ周波数ｆｃ近くでは信号を充分に減衰できないが、カットオフ周波数ｆｃから離れた周波数の信号を大きく減衰させることができる。一方、ＨＰＦ７０、９２等の誘導ｍ型フィルタは、カットオフ周波数ｆｃから離れた周波数の信号の減衰特性は充分ではないが、カットオフ周波数ｆｃ近くの信号を大きく減衰させる。また、誘導ｍ型フィルタは、カットオフ周波数ｆｃ付近にノッチ周波数ｆｎＨをもつ。
【００３６】
このため、３つのＨＰＦを直列に接続したＨＰＦ部１４は、定Ｋ型ＨＰＦ９１及び９３によって低周波数領域の信号を抑圧し、誘導ｍ型ＨＰＦ９２によってカットオフ周波数ｆｃ近くの信号を抑圧し、不要な帯域の信号を減衰させる。また、ＨＰＦ９２のノッチ周波数ｆｎＨが送信周波数ｆ２に設定されているため、送信周波数ｆ２の周波数成分を充分に遮断することができる。ノッチ周波数ｆｎＨはカットオフ周波数ｆｃ近くに取ることができるため、カットオフ周波数ｆｃと送信周波数ｆ２が近接する場合（すなわち受信周波数ｆ１と送信周波数ｆ２が近接する場合）であっても、受信信号を遮断して送信信号を精度良く抽出することができるようになる。
【００３７】
更に、ＨＰＦ９２のインダクタ９２３とＨＰＦ９３のインダクタ９３１は並列に接続されているので、図１０に示すように、１つのインダクタ９４として合成し、回路構成を簡潔にすることができる。インダクタ９４のインダクタンスの逆数が、インダクタ９２３のインダクタンスの逆数とインダクタ９３１のインダクタンスの逆数の和で与えられる。
【００３８】
以上のように設計されたＨＰＦ部１４（図１０）とＬＰＦ部１６（図６）は、図１１に示すように並列に接続され、ダイプレクサ回路１０を構成する。インダクタ及びキャパシタのみでダイプレクサ回路１０が構成され、合成分配器を使わずに安価なチップ部品でダイプレクサ回路１０を構成することができる。ＬＰＦ部１４では、並列接続されたインダクタ５２１とキャパシタ５２２が構成する共振ＬＣ回路の共振周波数が、ノッチ周波数ｆｎＬ＝ｆ１を与え、ＬＰＦ部１６では、直列接続されたキャパシタ９２２とインダクタ９４が構成する共振ＬＣ回路の共振周波数が、ノッチ周波数ｆｎＨ＝ｆ２を与える。
【００３９】
なお、ＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６を実際に接続する際に、以下のように回路定数を微調整して精度を向上させてもよい。  
まず、上述のようにして得られたＨＰＦ部１４、ＬＰＦ部１６の構成を、それぞれコンピュータシミュレーションを行って確認する。リップル等が生じる場合は、ポート１又はポート３側のフィルタにおいてインダクタ及びキャパシタのインダクタンスとキャパシタンスを調整して所望の特性に近づける。合成時にＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６の素子が影響を与え合うことを防ぐため、共通ポート２側のフィルタの定数は調整しない。特にＨＰＦ部１６内のＨＰＦは、元になるＬＰＦの設計値を一旦シミュレーションで確認した後、ＨＰＦに変換してもよい。ＨＰＦに変換した後、再度シミュレーションによって特性を確認し、再びＨＰＦ９１のインダクタンスとキャパシタンスを調整して所望の特性に近づける。
【００４０】
ＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６それぞれの所望の特性が得られたら、ＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６の特性を組み合わせて、図１１に示すダイプレクサ回路１０の構成をコンピュータシミュレーションによって確認する。ＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６の接続によって、ＨＰＦ部１４とＬＰＦ部１６のインピーダンスが崩れることがあるので、この場合には、共通ポートであるポート２側のフィルタにおいてインダクタンスとキャパシタンスを調整して、所望の特性に近づける。
【００４１】
最後に電圧定在波比（ＶＳＷＲ）やポート間のアイソレーション等をシミュレーションで確認し、ノッチフィルタの共振点以外の素子を調整して、所望の特性となるように素子の回路定数を変更する。  
実際のダイプレクサ回路１０は、以上のようなコンピュータシミュレーションによって設定された各素子の値に基づいて構成する。これによって、より高精度のダイプレクサ回路１０を設計することができる。
【００４２】
次に、上述のように構成されたダイプレクサ回路１０のシミュレーション結果及び実際の動作測定結果の一例について説明する。
【００４３】
図１２〜図１６は、ｆ１＝５３５ＭＨｚ、ｆ２＝３４５ＭＨｚとして上述のように構成されたダイプレクサ回路１０（図１１）のコンピュータシミュレーションの結果を示す。
【００４４】
図１２は、シミュレーションの結果得られたポート１−ポート２間（ＨＰＦ部１４）の通過特性、ポート１およびポート２の電圧定在波比を示す。
【００４５】
図示のように、ＨＰＦ部１４の通過特性を示すグラフは、ノッチ周波数ｆｎＨ（＝ｆ２）である３４５ＭＨｚ付近で鋭く減衰し、またカットオフ周波数ｆｃ（＝（ｆ１＋ｆ２）／２＝４４０ＭＨｚ）より低周波の領域で充分な減衰が見られる。カットオフ周波数ｆｃ以上の通過帯域での減衰量はほぼ０ｄＢである。
【００４６】
ポート１の電圧定在波比（ＶＳＲＷ１）は、カットオフ周波数ｆｃ以下で発散し、カットオフ周波数ｆｃ以下の信号を全反射することが分かる。すなわちカットオフ周波数ｆｃ以下の周波数成分はＨＰＦ部１４を通過しない。またカットオフ周波数ｆｃ以上の通過帯域では電圧定在波比が１．５以下の値をとり、通過帯域での反射は充分少ない。
【００４７】
ポート２の電圧定在波比（ＶＳＷＲ２）は、全周波数領域に渡って１．５以下の値をとり、全周波数領域に渡って反射が充分少ない特性が得られている。
【００４８】
図１３は、シミュレーションの結果得られたポート１−ポート２間（ＨＰＦ部１４）の群遅延特性を示す。群遅延は、通過帯域で２ｎｓ以下のほぼ一定の値をとっている。また、ノッチ周波数ｆｎＨ（＝ｆ２）付近で鋭い低下が見られる。
【００４９】
図１４は、シミュレーションの結果得られたポート３−ポート２間（ＬＰＦ部１６）の通過特性、ポート３およびポート２の電圧定在波比を示す。
【００５０】
図示のように、ＬＰＦ部１６の通過特性を示すグラフは、ノッチ周波数ｆｎＬ（＝ｆ１）である５３５ＭＨｚ付近で鋭く減衰し、またカットオフ周波数ｆｃ（＝（ｆ１＋ｆ２）／２＝４４０ＭＨｚ）より高周波数帯域で充分な減衰が見られる。カットオフ周波数ｆｃ以下の通過帯域での減衰量はほぼ０ｄＢである。
【００５１】
ポート３の電圧定在波比（ＶＳＲＷ３）は、カットオフ周波数ｆｃ以上では発散し、カットオフ周波数ｆｃ以上の信号を全反射することが分かる。すなわちカットオフ周波数ｆｃ以上の周波数成分はＬＰＦ部１６を通過しない。またカットオフ周波数ｆｃ以下の通過帯域では電圧定在波比が１．５以下の値をとり、通過帯域での反射は充分少ない。
【００５２】
ポート２の電圧定在波比（ＶＳＷＲ２）のグラフは、図１２と同じグラフであり、全周波数領域に渡って１．５以下の値をとり、全周波数領域に渡って反射が充分少ない理想的な特性が得られている。
【００５３】
図１５は、シミュレーションの結果得られたポート３−ポート２間（ＬＰＦ部１６）の群遅延特性を示す。群遅延は、通過帯域で２ｎｓ以下のほぼ一定の値をとっている。また、ノッチ周波数ｆｎＬ（＝ｆ１）付近で鋭い低下が見られる。
【００５４】
図１６は、シミュレーションの結果得られたポート１−ポート３間の通過特性、すなわちアイソレーションを示す。アイソレーションは全周波数域に渡って０ｄＢ以下である。また送信周波数ｆ１及び受信周波数ｆ２付近で大きく減衰している。従って、ポート１とポート３の間の信号の漏れは充分低減されている。特に受信周波数ｆ１の信号のポート１からポート３への漏れ、及び送信周波数ｆ２の信号のポート３からポート１への漏れは充分に抑圧されている。
【００５５】
次に、上述のシミュレーション結果に基づいて設計された回路素子を実装した回路基板の評価結果の一例を示す。
【００５６】
図１７〜図２１は、ｆ１＝５３５ＭＨｚ、ｆ２＝３４５ＭＨｚとして上述のシミュレーション結果から設計された素子を実装するダイプレクサ回路基板の評価結果を示す。
【００５７】
図１７は、ポート１−ポート２間（ＨＰＦ部１４）の通過特性、ポート１およびポート２のリターンロスの測定結果を示す。受信周波数ｆ１（＝５３５ＭＨｚ）での減衰量は約０．８ｄＢ、送信周波数ｆ２（＝３４５ＭＨｚ）での減衰量は約２８ｄＢである。
【００５８】
図示のように、ＨＰＦ部１４の通過特性を示すグラフは、ノッチ周波数ｆｎＨ（＝ｆ２）である３４５ＭＨｚ付近で鋭く減衰し、またカットオフ周波数ｆｃ（＝（ｆ１＋ｆ２）／２＝４４０ＭＨｚ）より低周波数の帯域で充分な減衰が見られる。また、カットオフ周波数ｆｃ以上の通過帯域での減衰量はほぼ０ｄＢである。この特徴は、図１２に示すシミュレーション結果とほぼ同様である。すなわち、ダイプレクサ回路１０に実装されたＨＰＦ部１４は、カットオフ周波数以下の低周波数帯域で信号を充分に減衰させ、通過帯域では信号をそのまま通過させる。また、送信周波数ｆ２の信号を充分に遮断（ノッチ）している。
【００５９】
ポート１のリターンロス（ＲＬ１）は、図１２におけるポート１の電圧定在波比ＶＳＷＲ１に対応している。図１７に示すように、ポート１のリターンロスのグラフは、低周波数帯域ではほぼ０ｄＢとなっており、受信周波数ｆ１付近から下降して、周波数の高い通過領域では−１３ｄＢ以下になっている。これは、ポート１では低周波数域の信号が全反射され、高周波数域の信号の反射が充分少ないことを示す。すなわち、低周波数の信号は反射されてＨＰＦ部１４を通過せず、高周波数の信号は反射されずにそのままＨＰＦ部１４を通過する。また受信周波数ｆ１（＝５３５ＭＨｚ）では、リターンロスが−１３ｄＢ程度であり、これは受信周波数ｆ１において電圧定在波比の値が１．５程度であることに相当する。この特徴も、図１２に示すシミュレーション結果とほぼ同様である。すなわち、実装されたＨＰＦ部１４は、カットオフ周波数以下の低周波数域で信号を反射し、通過帯域では信号をそのまま通過させている。
【００６０】
ポート２のリターンロス（ＲＬ２）は、全周波数域に渡って−１５ｄＢ以下の値をとり、全周波数域に渡って反射が充分少ない理想的な特性が得られている。この特徴も、図１２に示すシミュレーション結果とほぼ同様である。
【００６１】
図１８は、ポート１−ポート２間（ＨＰＦ部１４）の群遅延特性の測定結果を示す。群遅延は、通過帯域ではほぼ一定の値をとっている。受信周波数ｆ１＝５３５ＭＨｚでの群遅延は１．２２ｎｓである。また、ノッチ周波数ｆｎＨ（＝ｆ２）よりわずかに低い周波数での群遅延が−３８ｎｓ程度となり、ノッチ周波数付近で大きく低下している。ノッチ周波数ｆｎＨ＝３４５ＭＨｚでの群遅延は−６．４５ｎｓである。この特徴は、図１３に示すシミュレーション結果とほぼ同様である。実装されたＨＰＦ部１４の通過帯域では、ほぼ一定の群遅延が確保されている。
【００６２】
図１９は、ポート２−ポート３間（ＬＰＦ部１６）の通過特性、ポート２およびポート３のリターンロスの測定結果を示す。受信周波数ｆ１（＝５３５ＭＨｚ）での減衰量は約１８ｄＢ、送信周波数ｆ２（＝３４５ＭＨｚ）での減衰量は約０．６ｄＢである。
【００６３】
図示のように、ＬＰＦ部１６の通過特性を示すグラフは、ノッチ周波数ｆｎＬ（＝ｆ１）である５３５ＭＨｚ付近で鋭く減衰し、またカットオフ周波数ｆｃ（＝（ｆ１＋ｆ２）／２＝４４０ＭＨｚ）より高周波数の帯域で充分な減衰が見られる。また、カットオフ周波数ｆｃ以下の通過帯域での減衰量はほぼ０ｄＢである。この特徴は、図１４に示すシミュレーション結果とほぼ同様である。すなわち、ダイプレクサ回路１０に実装されたＬＰＦ部１６は、カットオフ周波数以上の高周波数領域で信号を充分に減衰させ、通過帯域では信号をそのまま通過させる。ただし、信号が大きく減衰されるノッチ点が、ノッチ周波数ｆ１よりもわずかにずれて、ｆ１よりも高い周波数に現れている。
【００６４】
ポート３のリターンロス（ＲＬ３）は、図１４におけるポート３の電圧定在波比ＶＳＷＲ３に対応している。図１９に示すように、ポート３のリターンロスは、送信周波数ｆ２以下の帯域では−１５ｄＢ以下であり、送信周波数ｆ２付近から上昇して受信周波数ｆ１以上の帯域ではほぼ０ｄＢである。これは、ポート３では高周波数域の信号が全反射されてＬＰＦ部１６を通過しないことを示す。また送信周波数ｆ２（＝３４５ＭＨｚ）では、−１９ｄＢ程度であり、これは電圧定在波比の値が１．２程度であることに相当する。周波数の低い通過帯域では、リターンロスの値は−１５ｄＢ以下であり、ポート１における反射は充分少ないことが分かる。この特徴も、図１４に示すシミュレーション結果とほぼ同様である。すなわち、実装されたＬＰＦ部１６は、カットオフ周波数以上の高周波数域で信号を反射し、通過帯域では信号をそのまま通過させている。
【００６５】
ポート２のリターンロス（ＲＬ２）グラフは、図１７と同じグラフであり、全周波数領域に渡って−１５ｄＢ以下の値をとり、全周波数領域に渡って反射が充分少ない理想的な特性が得られている。
【００６６】
図２０は、ポート２−ポート３間（ＬＰＦ部１６）の群遅延特性の測定結果を示す。群遅延は、通過帯域ではほぼ一定の値をとっている。送信周波数ｆ２＝３４５ＭＨｚでの群遅延は１．７９ｎｓである。また、ノッチ周波数ｆｎＬ（＝ｆ１）よりわずかに高い周波数での群遅延は−２４ｎｓ程度となり、ノッチ周波数付近で大きく低下している。ノッチ周波数ｆｎＬ＝５３５ＭＨｚでの群遅延は２．１６ｎｓである。この特徴は、図１５に示すシミュレーション結果とほぼ同様であり、実装されＬＰＦ部１６の通過帯域では、ほぼ一定の群遅延が確保されている。ただし、設計値よりもノッチ点がわずかに高周波側にずれている。
【００６７】
図２１は、ポート１−ポート３間の通過特性、すなわちアイソレーションの測定結果を示す。
【００６８】
図示のように、アイソレーションは全周波数域に渡って０ｄＢ以下となっており、ポート１とポート３の間の信号の漏れは充分低減されている。アイソレーションは特に、送信周波数ｆ１及び受信周波数ｆ２付近で大きく減衰している。従って、特に受信周波数ｆ１の信号のポート１からポート３への漏れ、及び送信周波数ｆ２の信号のポート３からポート１への漏れは充分に抑圧されている。ポート１とポート３の間で充分なアイソレーションが取れていることが分かる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係るダイプレクサ回路は、インダクタとキャパシタからなる複数のフィルタを直列に接続して構成したハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部とを有する。ハイパスフィルタ部は周波数ｆ１の信号を通過させ、２つの定Ｋ型ＨＰＦと１つの誘導ｍ型ＨＰＦからなる。ローパスフィルタ部は、周波数ｆ２（ｆ１＞ｆ２）の信号を通過させ、２つの定Ｋ型ＬＰＦと１つの誘導ｍ型ＬＰＦからなる。定Ｋ型フィルタはそれぞれ、周波数ｆ１とｆ２の中間値をカットオフ周波数として設計される。また、誘導ｍ型ＨＰＦは当該中間値をカットオフ周波数とし、ローパスフィルタ部の通過周波数である周波数ｆ２をノッチ周波数として設計される。一方、誘導ｍ型ＬＰＦは当該中間値をカットオフ周波数とし、ハイパスフィルタ部の通過周波数である周波数ｆ１をノッチ周波数として設計される。すなわち、ハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部では互いに、他方の通過周波数の信号が遮断される。また、誘導ｍ型フィルタでは、ノッチ周波数はカットオフ周波数の近くに設定することができる。従って、周波数ｆ１とｆ２が近接する場合であっても、精度良く信号を分離することができる。
【００７０】
また、各フィルタはインダクタ（Ｌ）とキャパシタ（Ｃ）のみで構成されている。このため、合成分配器を用いずに、安価なチップ部品でダイプレクサ回路を実現することができる。
【００７１】
図２及び図７では１つのキャパシタと１つのインダクタからなる２次の定Ｋ型フィルタが示されているが、本発明はこれに限定されない。更に高次の定Ｋ型フィルタが用いられてもよい。同様に、２次よりも高次の誘導ｍ型フィルタが用いられてもよい。
【００７２】
上述の実施形態では、定Ｋ型及び誘導ｍ型のフィルタを直列に接続してハイパスフィルタ部とローパスフィルタ部を構成した。しかしながら、同様の特性が得られる他のフィルタによってハイパスフィルタ部又はローパスフィルタ部が構成されてもよい。
【００７３】
上述のダイプレクサ回路１０では、受信信号がポート２からＨＰＦ部１４に入力し、送信信号がポート３からＬＰＦ部１６へ入力するとしたが、信号の向きが逆転してもよい。すなわち、送信信号がポート２からＨＰＦ部１４に入力し、受信信号がポート３からＬＰＦ部１６に入力してもよい。この場合の受信周波数ｆ１と送信周波数ｆ２は、ｆ２＞ｆ１となる。
【００７４】
また、上述のように設計されたダイプレクサ回路が、ＲＯＦ技術を利用する放送システムや携帯電話システム等で利用される例について説明したが、上述のダイプレクサ回路は、周波数が異なる２つの信号を分配又は合成するシステムや装置であれば、どのようなシステムや装置に用いられてもよい。
【００７５】
本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、１つの実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの実施形態に示される構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【００７６】
１０…ダイプレクサ回路、１２…アンテナ、１４…ハイパスフィルタ部、１６…ローパスフィルタ部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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