(57)【要約】【課題】量産性に優れるとともに実装が容易で、特性の安定した分波回路・装置を得る。【解決手段】受信フィルタおよび送信フィルタとアンテナとの接続部すなわち分岐部に帯域通過フィルタを挿入する。帯域通過フィルタは誘電体基板上に形成されたマイクロストリップフィルタだけでなく、誘電体導波管と一体に構成された導波管フィルタなどを用いることができる。その他に円筒型の導波管フィルタ、ＮＲＤガイド、多層基板あるいはスロット線路を用いることもできる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信および受信用の複数のフィルタのそれぞれ一端が送信または受信回路に接続され、他端が他の送受信装置に接続された分波回路において、
前記複数のフィルタは帯域通過フィルタを介して送受信装置に接続されたことを特徴とする分波回路。
【請求項２】
送信および受信用の複数のフィルタのそれぞれ一端が送信または受信回路に接続され、他端がアンテナに接続された分波回路において、
前記複数のフィルタは帯域通過フィルタを介してアンテナに接続されたことを特徴とする分波回路。
【請求項３】
前記帯域通過フィルタが多段のフィルタで構成された請求項１記載の分波回路。
【請求項４】
送信および受信用の複数のフィルタのそれぞれ一端が送信または受信回路に接続され、他端がアンテナに接続された分波装置において、
前記複数のフィルタは帯域通過フィルタを介してアンテナに接続されたことを特徴とする分波装置。
【請求項５】
前記帯域通過フィルタは、配線基板に形成された導体パターンからなり、その一部に調整用の導体パターンを具えた請求項３記載の分波装置。
【請求項６】
誘電体導波管からなる受信フィルタと送信フィルタをアンテナに接続する分波装置において、
受信フィルタと送信フィルタの分岐部に帯域通過フィルタを具えたことを特徴とする分波装置。
【請求項７】
前記受信フィルタ、送信フィルタおよび帯域通過フィルタが誘電体導波管で一体に構成された請求項５記載の分波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、ミリ波といった高周波領域で使用する高周波モジュール、特にマルチプレクサ、デュプレクサなどの分波回路および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高い周波数領域、特に準ミリ波やミリ波といった分野の研究が注目され、その実用化が検討されている。このような高周波化における問題点の一つに、製作精度や実装性の問題があり、特性変動の大きな要因となることが分かってきた。例えば、マルチプレクサ、特に２つの入出力ポートを持つデュプレクサはＴ分岐とそれに接続された受信（Ｒｘ）、送信（Ｔｘ）の２つのフィルタによって構成される。この場合、Ｔ分岐と２つのフィルタの位相関係が電気的特性に大きく影響するため、高い実装精度が要求される。
【０００３】
また、最近になって低損失という特性からＴＥモードやＴＭモードといった進行方向に電磁界成分を持つモードの実用化の研究がなされている。このようなモードは不連続部での寄生成分の発生や方向性といった問題があり、分波回路等の設計が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、量産性に優れるとともに実装が容易で、特性の安定した分波回路および装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受信（Ｒｘ）フィルタと送信（Ｔｘ）フィルタとアンテナとの接続部すなわち分岐部に帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を挿入することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、送信および受信用の複数のフィルタのそれぞれ一端が送信または受信回路に接続され、他端がアンテナ等の送受信装置に接続された分波回路または装置において、前記複数のフィルタは帯域通過フィルタを介してアンテナなどの送受信装置に接続されたことに特徴を有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の構成要素は次のようになる。
複数の送信または受信用のフィルタを構成する帯域通過ろ波器、
上記フィルタの一端側とアンテナとの間に配置された帯域通過ろ波器、
これらを接続する素子、
が配線基板上にあるいは誘電体ブロック等に一体に構成されて、所期の分波特性を呈する回路あるいは装置が得られる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。従来用いられている分波器は図２のように構成され、受信フィルタＲｘと送信フィルタＴｘが分岐回路を介してアンテナＡｎｔに接続されている。本発明による回路においては、図１に示したように、受信フィルタＲｘと送信フィルタＴｘの分岐部に２つのフィルタの通過帯域をカバーする帯域通過ろ波器ＢＰＦを配置した。
【０００８】
これによって、分波器としての機能を有する回路構成を得るとともに、受信フィルタＲｘと送信フィルタＴｘのスプリアスモードを除去することができる。これは挿入された帯域通過ろ波器ＢＰＦが不要なモードの通過を阻止し、必要とする周波数成分のみを通過させるためである。
【０００９】
次に、上記の帯域通過ろ波器ＢＰＦについて説明する。この帯域通過ろ波器ＢＰＦは一つの共振器あるいは複数の共振器を従属接続して構成する。デュプレクサの例で説明すると、図２に示した従来のデュプレクサにおいては、受信フィルタＲｘの周波数では送信フィルタＴｘは全反射するのだが、送信フィルタＴｘの反射位相のために見かけ上、図３に示したように、スタブＳが取り付けられたとみなすことができる。ここにスタブＳが存在するとアンテナからの入力はこの部分で反射されるため、特性劣化のおそれが生じる。
【００１０】
通常、回路設計においては、このスタブの影響を除去するために、分岐部と送信フィルタとの間に移相器を挿入することによって、図３のＡ―Ａ’面からスタブ側をみたインピーダンスを∞とする設計法が用いられる。このような回路構成は、分岐部での高次モードの影響や実装上の問題により、この部分での変動量のばらつきを抑えることが難しいといった問題があった。このことは、特にミリ波といった高周波領域で顕著となる。
【００１１】
そこで、例えば図４に示すような分岐部を多段のフィルタで構成することにした。この場合の受信フィルタＲｘの周波数帯における回路図は図５となる。従来例で述べた受信フィルタＲｘ、送信フィルタＴｘの実装バラツキは図中のθのバラツキに相当するが、この変位量が影響するのは図５の線で囲んだＢの共振器の共振周波数である。
【００１２】
このことは、従来例（図３）のスタブ長が周波数を直接決定する要因となっていたのに対し、本発明では実装と関係のない部分に設けられた共振器によって周波数が決められることになり、実装のバラツキが影響を及ぼす感度は小さくなる。このような理由から、本発明の回路構成を採用することで、実装性および量産性に優れた分波器を得ることができる。このことを図１７に定量的に示した。同図の実線は図３のアンテナ−フィルタ間の電波伝播に対してスタブの影響を反射係数で表現したものである。横軸にはスタブの電気長、縦軸には反射係数をとっている。一方、同図中の破線は本発明による回路構成でのスタブの影響を示したものである。計算には図５の２段のフィルタを用いている。本発明による構成の場合、電気長の変化に対してより感度が小さい結果となっている。例えばＴｘ側フィルタが実装の影響で２０°反射位相ずれが生じた場合、従来では１５ｄＢの反射が生じたが、本発明による場合２５ｄＢとほとんど影響を与えない。フィルタの段数を増やすことでさらに影響を小さくすることができる。
【００１３】
図６は、導波管型の送受信フィルタとマイクロストリップ型の帯域通過フィルタで構成する例を示すのもで、受信フィルタを誘電体導波管１１で構成し、送信フィルタを誘電体導波管１２で構成したものもので、２つの導波管フィルタとアンテナをマイクロストリップ型フィルタ１３によって接続したものである。また、図７は、図６に示したマイクロストリップ型の帯域通過フィルタを構成する共振器の一部に周波数調整機構が付加されたものである。すなわち、調整用パターン１４をあらかじめ形成しておき、このパターンをトリミングすることで周波数調整が可能となり、良品率を上げることができる。
【００１４】
本発明の基本的な構成は上記のとおりであるが、これを誘電体導波管型のフィルタを用いて構成する例について詳説する。前記のフィルタをＴＥＭ波以外のモード（進行方向に電解もしくは磁界が存在するモード）に対して適用できれば、特性の良好な分波器を得ることができる。これまで報告されているデュプレクサの中にはテーパを用いた分岐回路を利用したものなどがある。しかし、この構造は波長に対して十分に長い寸法が必要となり、また設計が非常に難しかった。
【００１５】
例えば誘電体導波管のＥ面同士を貼り合せた図８（Ａ）のような回路構成を考える。分岐回路の特性としては図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ＲｘもしくはＴｘ側からの入力がアンテナ側に反射することなく透過することが必要である。しかし、このような分岐回路の場合、接続部でＴＥ０１１モードとＴＥ０２１モードの干渉が起こって方向性が生じるため、図８（Ｄ）のモデルでは所望の特性が得られるが、図８（Ｅ）のモデルではＲｘからの入力は全反射する。
【００１６】
これが、これまで分岐回路として利用できない理由であった。本発明においてはこの部分にアイリスを設けて所望の周波数範囲において機能するフィルタ部として分岐部に用いることによってデュプレクサを実現できる。図９は本発明の実施例を示す分解斜視図で誘電体導波管によるＲｘフィルタ９１とＴｘフィルタ９２を接合する構造のものであり、Ｒｘフィルタ９１の他端はアンテナへ接続されるが、その間にフィルタ部９３か形成されている。このフィルタ部９３のＥ面は誘電体が露出した窓となっており、Ｔｘフィルタ側のＥ面に形成された窓９５と対向している。この２つの誘電体導波管のＥ面同士が接合され、Ｒｘフィルタ９１、Ｔｘフィルタ９２とアンテナ間にフィルタ部９３が形成されたデュプレクサが得られる。その特性を図１０に示す。
【００１７】
図１１は本発明の他の実施例を示すもので、送受信のアイソレーションの向上を図ったものである。ＲｘフィルタとＴＸフィルタを別の誘電体に形成し、位置を反対にする構造もある。図１２はＨ面同士を結合させた場合の分岐部の例を示すものである。この技術を用いれば多層基板への応用も可能となる。
【００１８】
図１３は本発明の他の実施例を示す斜視図で、複数の帯域ろ波装置が接続された帯域通過ろ波には単一モードのみが伝送するようにした機能を具えたものである。分岐部の帯域通過ろ波装置として円筒導波管を用いた例を示しており、各モードに対して入出力位置を変えるというモード選択機能を具えるデュプレクサとして機能する。このようにモードを選択することによって、隣接して影響し合うモードによる狭帯域化を防ぐことができる。
【００１９】
本発明による分波器の構造は上記のものに限られるものではなく、図１４に示したようにＮＲＤガイド、図１５に示すように基板のスルーホルを利用するもの、あるいは図１６のようにスロット線路を用いたものなど、も利用できる。基板とそこに搭載するフィルタとで構成するもの、誘電体素子のみで構成するもののいずれをも含むものである。また、３個以上の帯域通過ろ波器を用いるマルチプレクサにも利用できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、製作精度や実装制度によって特性の影響を受け難い分波回路および分波装置が得られ、設計が容易で量産性に優れた装置が得られる。また、分岐回路に挿入されたフィルタによって特性の改善が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路図
【図２】従来の分波回路を示す回路図
【図３】従来の分波回路を示す回路図
【図４】本発明の実施例を示す回路図
【図５】本発明の実施例を示す回路図
【図６】本発明の実施例を示す斜視図
【図７】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図８】本発明の動作原理を示す説明図
【図９】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１０】その特性の説明図
【図１１】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１２】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１３】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１４】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１５】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１６】本発明の他の実施例を示す斜視図
【図１７】本発明によるものと従来のものとの特性の説明図
【符号の説明】
Ｒｘ：受信フィルタ
Ｔｘ：送信フィルタ
ＢＰＦ：帯域通過フィルタ
【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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