(57)【要約】【課題】ＰＣＳ／ＤＣＳの受信時においても、電力を消費することなく、ＰＣＳ送信時にＤＣＳＲｘ側にＰＣＳ送信信号が回り込むことを防止する高周波モジュールを提供する。【解決手段】ＰＣＳ／ＤＣＳ受信時に制御電圧入力Ｖｃ２をＬｏｗレベルとすることでＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号のみを整合して通過させ、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信時にはＶｃ２をＨｉレベルとすることでＰＣＳ／ＤＣＳ受信回路側に対するＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号を減衰させる位相回路ＰＳＣ１０をスイッチ回路ＳＷ２に備える。また、ＰＣＳ送信時にはＰＣＳ送信信号をさらに減衰する位相回路ＰＳＣ３０を位相回路ＰＳＣ１０のＤＣＳＲｘ端子側に備える。【選択図】  図２
2004364051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに個別の周波数帯域を送受信帯域とする少なくとも三つの通信信号を各通信信号の送信信号および受信信号毎に分離する分離手段と、前記送信信号および受信信号の周波数帯域を選択し、通過させる周波数選択手段と、前記各通信信号毎にそれぞれ異なる送信ポートおよび受信ポートとを備えた高周波モジュールにおいて、
前記周波数選択手段における各通信信号の受信信号側は、それぞれの使用周波数帯域に応じた通過特性を備えるＳＡＷフィルタで構成され、
前記分離手段は、前記三つの通信信号のうち、第１の通信信号と他の第２・第３の通信信号とを分離するダイプレクサと、第１の通信信号を送信信号と受信信号とに分離する第１のスイッチと、第２・第３の通信信号を送信信号と受信信号とに分離する第２のスイッチと、該分離された受信信号を第２の通信信号の受信信号と第３の通信信号の受信信号とに分離するデュプレクサとからなり、
該デュプレクサは、少なくとも一つのダイオードを含み、該ダイオードがＯＮ状態で前記第２の通信信号の送信信号を減衰させ、前記ダイオードがＯＦＦ状態で前記第３の通信信号の受信信号のみを通過させる第１の位相回路を備えたことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記第２のスイッチは、少なくとも一つのダイオードを含み、該ダイオードがＯＮ状態で前記第２の通信信号の送信信号を減衰させ、前記ダイオードがＯＦＦ状態で前記第２・第３の通信信号の受信信号を通過させる第２の位相回路を備えた請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記第２のスイッチのダイオードに対する制御電圧入力と、前記デュプレクサのダイオードに対する制御電圧入力とを兼用した請求項２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記第１・第２の位相回路を、ストリップラインまたはマイクロストリップラインにより構成した請求項１〜３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記第１・第２の位相回路は、チップ形状のインダクタンス素子を含む請求項１〜４のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記分離手段、前記周波数選択手段、前記送信ポートおよび前記受信ポートを、多層化された誘電体基板における各層の表面に形成された電極パターンまたは、該電極パターンに実装された素子で構成した請求項１〜５のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の高周波モジュールをフロントエンド部に備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、それぞれに異なる周波数帯域を使用する三つ以上の通信信号を分離して、送受信する高周波モジュール、および該高周波モジュールを備えた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話等の無線通信方式にはＣＤＭＡ方式やＴＤＭＡ方式等の複数の仕様が存在し、ＴＤＭＡ方式には、９００ＭＨｚ帯を利用するＧＳＭと、１８００ＭＨｚ帯を利用するＤＣＳと、１９００ＭＨｚ帯を利用するＰＣＳとが存在する。このうちＰＣＳでは、１８５０〜１９１０ＭＨｚが送信信号の周波数帯域として割り当てられ、１９３０〜１９９０ＭＨｚが受信信号の周波数帯域として割り当てられている。また、ＤＣＳでは、１７１０〜１７８５ＭＨｚが送信信号の周波数帯域として割り当てられ、１８０５〜１８８０ＭＨｚが受信信号の周波数帯域として割り当てられている。
【０００３】
これらの異なる三つの通信方式（ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ）の電波（通信信号）を一つのアンテナで送受信する場合、実際に通信を行う周波数帯以外の信号は不要となる。例えば、ＧＭＳ方式（９００ＭＨｚ帯）で送受信する場合には、ＤＣＳ方式（１８００ＭＨｚ帯）やＰＣＳ方式（１９００ＭＨｚ帯）の通信信号は不要となる。
【０００４】
ところで、現在の携帯電話は小型化に伴い、携帯電話を構成する各素子の小型化が要求される。このため、前述のように異なる通信方式を送受信する場合にもそれぞれ個別に送受信を行う高周波モジュールを構成するのではなく、できる限り統合された構成の高周波モジュールが必要とされる。
【０００５】
このため、単一のアンテナで異なる通信方式の電波を受信して、目的とする通信方式（周波数帯）の通信信号のみを分離するダイプレクサや、同じ通信方式の送信信号と受信信号とを分離するスイッチやデュプレクサを用いて、できる限り小型の高周波モジュールを構成する必要が生じる。
【０００６】
このような三つの異なる周波数帯を利用した通信信号を送受信するため、従来、図８、図９に示すような構成の高周波モジュールが提案されている。
【０００７】
図８は従来のＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳをそれぞれに送受信する高周波モジュールを示すブロック図であり、図９はその等価回路図である。
図８に示すように、従来のＧＳＭ，ＤＣＳ，ＰＣＳを送受信する高周波モジュールは、ＧＳＭの送受信部と、ＰＣＳ／ＤＣＳの送受信部と、それぞれの送受信部とアンテナＡＮＴとの間に接続されたダイプレクサＤｉＰＸとからなる。ＧＳＭ送受信部は、ＧＳＭ送信信号を入力するＧＳＭＴｘ端子と、ＧＳＭ受信信号を出力するＧＳＭＲｘ端子と、ＧＳＭ送信信号を通過させるローパスフィルタＬＰＦ１と、ＧＳＭ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ１とダイプレクサＤｉＰＸとの間でＧＳＭ送信信号とＧＳＭ受信信号とを切り替えるスイッチ回路ＳＷ１とからなる。
【０００８】
また、ＰＣＳ／ＤＣＳ送受信部は、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号を入力するＰＣＳ／ＤＣＳＴｘ端子と、ＰＣＳ受信信号を出力するＰＣＳＲｘ端子と、ＤＣＳ受信信号を出力するＤＣＳＲｘ端子と、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号を通過させるローパスフィルタＬＰＦ２と、ＰＣＳ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ２と、ＤＣＳ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ３とダイプレクサＤｉＰＸとの間でＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号とＤＣＳ受信信号とＰＣＳ受信信号とを切り替えるスイッチ回路ＳＷ２とからなる。
【０００９】
また、ダイプレクサＤｉＰＸは、ＧＳＭ送受信信号を通過させるローパスフィルタＬＰＦ０とＰＣＳ／ＤＣＳ送受信信号を通過させるバンドパスフィルタＢＰＦ０とからなり、このローパスフィルタＬＰＦ０とバンドパスフィルタＢＰＦ０との接続点にアンテナＡＮＴを接続している。
【００１０】
次に、具体的な回路構成として、図９に示すように、スイッチ回路ＳＷ１は、カソードがローパスフィルタＬＰＦ１に接続され、アノードがダイプレクサＤｉＰＸのローパスフィルタＬＰＦ０に接続されたダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のカソードと接地点との間に接続されたインダクタンス素子ＧＳＬ１と、ダイオードＤ１のアノードとＳＡＷフィルタＳＡＷ１との間に接続された伝送線路ＧＳＬ２と、この伝送線路ＧＳＬ２とＳＡＷフィルタＳＡＷ１との接続点にカソードが接続されたダイオードＤ２と、このダイオードＤ２のアノードに抵抗Ｒ１を介して接続された制御電圧入力端子Ｖｃ１と、ダイオードＤ２のアノードと接地点との間に接続された容量素子ＧＣ５とからなる。
【００１１】
また、スイッチ回路ＳＷ２は、アノードがローパスフィルタＬＰＦ２に接続され、カソードがダイプレクサＤｉＰＸのバンドパスフィルタＢＰＦ０に接続されたダイオードＤ３と、このダイオードＤ３に並列接続されたインダクタンス素子ＤＰＳＬｔと容量素子ＤＰＣｔ１との直列回路と、ダイオードＤ３のアノードにインダクタンス素子ＤＰＳＬ１を介して接続される制御電圧入力端子Ｖｃ２と、インダクタンス素子ＤＰＳＬ１と制御電圧入力端子Ｖｃ２との接続点と接地点との間に接続された容量素子ＤＰＣ４とを備える。また、スイッチ回路ＳＷ２は、ダイオードＤ３のカソードとＳＡＷフィルタＳＡＷ３との間に接続された伝送線路ＤＳＬ２と、伝送線路ＤＳＬ２とＳＡＷフィルタＳＡＷ３との接続点にアノードが接続されたダイオードＤ５と、ダイオードＤ５のカソードと接地点との間に接続された抵抗Ｒ２と容量素子ＤＣ５との並列回路とを備える。さらに、スイッチ回路ＳＷ２は、アノードがＳＡＷフィルタＳＡＷ２に接続され、カソードがダイプレクサＤｉＰＸのバンドパスフィルタＢＰＦ０に接続されたダイオードＤ４と、該ダイオードＤ４に並列接続されたインダクタンス素子ＰＳＬｔと容量素子ＰＣｔ１との直列回路と、ダイオードＤ４のアノードにインダクタンス素子ＰＳＬ１を介して接続された制御電圧入力端子Ｖｃ３と、インダクタンス素子ＰＳＬ１と制御電圧入力端子Ｖｃ３との接続点と接地点との間に接続された容量素子ＰＣ４とを備える。
【００１２】
このような高周波モジュールでは、表１に示すように、各スイッチ回路の制御電圧入力端子に入力される電圧によりＧＳＭ／ＰＣＳ／ＤＣＳの送受信を制御する。
表１は、各制御電圧入力端子に入力される電圧の状態とＧＳＭ／ＰＣＳ／ＤＣＳの送受信状態との関係を表している。
【００１３】
【表１】
2004364051.tif 000003
【００１４】
図９および表１に示すように、制御電圧入力端子Ｖｃ１がＨｉレベルの時、ダイオードＤ１，Ｄ２がともにＯＮ状態となり、伝送線路ＧＳＬ２は、ＧＳＭ送信信号の周波数に対してダイオードＤ１のアノードとの接続点から見てＧＳＭ受信側が開放となるように位相を回す位相回路として機能する。これにより、ＧＳＭ送信信号はダイオードＤ１を通ってＧＳＭ受信側に回り込むことなく、ダイプレクサＤｉＰＸ側に伝送される。一方、制御電圧入力端子Ｖｃ１がＬｏｗレベルの時、ダイオードＤ１，Ｄ２がともにＯＦＦ状態となり、ダイオードＤ１，Ｄ２が開放となるため、ダイプレクサＤｉＰＸからのＧＳＭ受信信号は、ＧＳＭ送信側に伝送せず、伝送線路ＧＳＬ２を介してＧＳＭ受信側に伝送される。
【００１５】
また、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＨｉレベルで、制御電圧入力端子Ｖｃ３がＬｏｗレベルの時、ダイオードＤ３，Ｄ５がＯＮ状態で、ダイオードＤ４がＯＦＦ状態となるので、伝送線路ＤＳＬ２はＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号の周波数に対してダイオードＤ３のカソードとの接続点から見てＤＣＳ受信ポート側が開放となるように位相を回す位相回路として機能するとともに、ダイオードＤ４が開放され、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号の周波数に対してＰＣＳ受信ポート側が開放となる。より正確には、ダイオードＤ４はオフ時には容量値の小さい容量素子として機能するので、ダイオードＤ４の容量とインダクタンス素子ＰＳＬｔの並列共振によってＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号の周波数に対してインピーダンスが高くなり、ＰＣＳ受信ポート側が開放となる。これにより、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号はＰＣＳ／ＤＣＳ受信側に対して回り込むことなく、ダイプレクサＤｉＰＸにのみ伝送される。
【００１６】
次に、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベルで、制御電圧入力端子Ｖｃ３がＨｉレベルの時、ダイオードＤ３がＯＦＦ状態で、ダイオードＤ４，Ｄ５がＯＮ状態となるので、伝送線路ＤＳＬ２はＰＣＳ／  ＤＣＳ送信信号の周波数に対してダイオードＤ３のカソードとの接続点から見てＤＣＳ受信ポート側が開放となるように位相を回す位相回路として機能するともに、ダイオードＤ３が開放されてＰＣＳ／ＤＣＳ送信側が開放となる。これも、より正確には、  ダイオードＤ３はオフ時には容量の小さい容量素子として機能するので、ダイオードＤ３の容量とインダクタンス素子ＤＰＳＬｔとの並列共振によってＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号の周波数に対してインピーダンスが高くなり、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信側が開放となる。またＰＣＳ受信信号は伝送線路ＤＳＬ２を通過するが、ＳＡＷフィルタＳＡＷ３で阻止される。これにより、ＰＣＳ受信信号はＰＣＳ受信ポート側にのみ伝送される。
【００１７】
次に、制御電圧入力端子Ｖｃ２，Ｖｃ３がともにＬｏｗレベルの時、ダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５がＯＦＦ状態となるので、ダイオードＤ３、ダイオードＤ４が開放されてＰＣＳ／ＤＣＳ送信側とＰＣＳ受信ポートがＤＣＳ受信信号に対して開放となる。これにより、ＤＣＳ受信信号は伝送線路ＤＳＬ２を介してＤＣＳ受信ポートにのみ伝送される。
【００１８】
また、前述のように、スイッチ回路の制御電圧入力端子に入力される電圧を操作して、送受信信号を制御する高周波モジュールの他の例として、図１０に示すブロック図および図１１に示す等価回路図で表される高周波モジュールも提案されている。
【００１９】
図１０は従来の他の構成例である高周波モジュールのブロック図であり、図１１はその等価回路図である。図１０および図１１に示した高周波モジュールのＧＳＭ送受信部の構成は図８および図９に示した高周波モジュールと同じである。
【００２０】
図１０および図１１に示す高周波モジュールは、ダイプレクサＤｉＰＸのＰＣＳ／ＤＣＳ送受信側がハイパスフィルタＨＰＦ０で構成されており、このダイプレクサＤｉＰＸのＰＣＳ／ＤＣＳ側にスイッチ回路ＳＷ２が接続されている。スイッチ回路ＳＷ２は、ローパスフィルタＬＰＦ３を介してＰＣＳ／ＤＣＳＴｘ端子に接続されており、位相回路ＰＳＣ１，ＰＳＣ２をそれぞれ介してＳＡＷフィルタＳＡＷ２，ＳＡＷ３に接続されており、このＳＡＷフィルタＳＡＷ２，ＳＡＷ３がＰＣＳＲｘ端子およびＤＣＳＲｘ端子に接続されている。
【００２１】
このスイッチ回路ＳＷ２は、アノードがダイプレクサＤｉＰＸのハイパスフィルタＨＰＦ０に接続され、カソードがローパスフィルタＬＰＦ３に接続されたダイオードＤ３と、このダイオードＤ３に並列に接続されたインダクタンス素子ＤＳＬｔと容量素子ＤＳＣとの直列回路と、ダイオードＤ３のカソードと接地点との間に接続されたインダクタンス素子ＤＳＬ１と、ダイオードＤ３のアノードと位相回路ＰＳＣ１，ＰＳＣ２との間に接続された伝送線路ＤＳＬ２と、伝送線路ＤＳＬ２と位相回路ＰＳＣ１，ＰＳＣ２との接続点にカソードが接続されたダイオードＤ４と、このダイオードＤ４のアノードに抵抗Ｒｄを介して接続された制御電圧入力端子Ｖｃ２と、抵抗Ｒｄの両端と接地点との間に接続された容量素子ＤＣ５，ＤＣ６とからなる。
【００２２】
このような高周波モジュールでは、表２に示すように制御電圧入力端子に入力される電圧を操作することで、送受信状態を制御する。このうちＧＳＭ側については図９と同じであり、その説明を省略する。
【００２３】
【表２】
2004364051.tif 000004
【００２４】
制御電圧入力端子Ｖｃ２がＨｉレベルの時、ダイオードＤ３，Ｄ４がＯＮ状態となり、伝送線路ＤＳＬ２はＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号の周波数に対してダイオードＤ３のアノードとの接続点から見てＰＣＳ／ＤＣＳ受信ポート側が開放となるように位相を回す位相回路として機能する。これにより、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号はＰＣＳ／ＤＣＳ受信側に回り込むことなく、ダイプレクサＤｉＰＸにのみ伝送される。一方、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベルの時、ダイオードＤ３，Ｄ４がＯＦＦ状態となり、ダイオードＤ３が開放されて、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信端子側が開放となる。より正確には、ダイオードＤ３は容量の小さい容量素子として機能するので、  ダイオードＤ３の容量とインダクタンス素子ＤＳＬｔとの並列共振によってＰＣＳ／  ＤＣＳ送信信号およびＤＣＳ受信信号の周波数に対してインピーダンスが高くなり、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信側が開放となる。また、ＰＣＳ受信信号はスイッチ回路ＳＷ２を通過するがローパスフィルタＬＰＦ３で阻止される。これにより、ＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号は伝送線路ＤＳＬ２を介してＰＣＳ／ＤＣＳ受信端子側にのみ伝送される。伝送されたＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号は、位相回路ＰＳＣ１，ＰＳＣ２でそれぞれ整合されて、ＰＣＳ受信信号がＳＡＷフィルタＳＡＷ２を通過してＰＣＳＲｘ端子に出力され、ＤＣＳ受信信号がＳＡＷフィルタＳＡＷ３を通過してＤＣＳＲｘ端子に出力される。
【００２５】
このように、それぞれに異なる周波数帯を用いた複数の通信信号を送受信する装置が複数提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【００２６】
【特許文献１】
特開平１０−３２５２１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６０７６６号
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のようなＧＳＭ／ＰＣＳ／ＤＣＳ送受信を行う高周波モジュールにおいては、次に示す解決すべき課題が存在した。
【００２８】
図８および図１０に示した高周波モジュールでは、ＰＣＳの送信時に、ＤＣＳＲｘ端子側の位相回路のアイソレーションが十分でなく、ＰＣＳ送信信号がＤＣＳＲｘ端子に回り込んでしまう。しかし、ＰＣＳ送信信号の周波数帯域とＤＣＳ受信信号の周波数帯域とが部分的に重なっているため、ＤＣＳＲｘ端子に接続されたＳＡＷフィルタＳＡＷ３がＰＣＳ送信信号を通過させてしまい、このＳＡＷフィルタやＤＣＳＲｘ端子の後に接続されるＬＮＡ等を破壊してしまう可能性があった。実際には、ＰＣＳ送信時のＤＣＳＲｘ側のアイソレーションは少なくとも３２ｄＢｍ程度必要であるが、前述の従来の回路構成では２５ｄＢｍしか減衰できない。また、図８に示した回路では、ＰＣＳ受信時に制御電圧入力端子をＨｉレベルにしなければならず、ＰＣＳ信号の待ち受け時に消費電流が発生してしまう。
【００２９】
この発明の目的は、ＰＣＳ／ＤＣＳ受信時においても、電力消費を抑え、ＰＣＳ送信時にＤＣＳＲｘ端子にＰＣＳ送信信号が回り込むことを防止する高周波モジュール、およびこれを用いた通信装置を構成することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
この発明に示す高周波モジュールは、それぞれに個別の周波数帯域を送受信帯域とする、ＧＳＭ，ＰＣＳ，ＤＣＳの三つの通信信号を各通信信号の送信信号および受信信号毎に分離する分離手段と、送信信号および受信信号それぞれの周波数帯域を選択し、通過させる周波数選択手段と、通信信号毎にそれぞれ異なる送信ポートおよび受信ポートとを備えている。そして、周波数選択手段における各通信信号の受信信号側をそれぞれの使用周波数帯域に応じた通過特性を備えるＳＡＷフィルタで構成し、分離手段を、三つの通信信号（ＧＳＭ，ＰＣＳ，ＤＣＳ）のうち、第１の通信信号（ＧＳＭ）と他の第２・第３の通信信号（ＰＣＳ，ＤＣＳ）とを分離するダイプレクサと、第１の通信信号（ＧＳＭ）を送信信号と受信信号とに分離する第１のスイッチと、第２・第３の通信信号（ＰＣＳ，ＤＣＳ）を送信信号と受信信号とに分離する第２のスイッチと、この分離された受信信号を第２の通信信号（ＰＣＳ）の受信信号と第３の通信信号（ＤＣＳ）の受信信号とに分離するデュプレクサとで構成し、このデュプレクサに、少なくとも一つのダイオードを含み、該ダイオードがＯＮ状態で第２の通信信号（ＰＣＳ）の送信信号を減衰させ、前記ダイオードがＯＦＦ状態で第３の通信信号（ＤＣＳ）の受信信号のみを通過させる第１の位相回路を備えたことを特徴としている。
【００３１】
また、第２のスイッチに、少なくとも一つのダイオードを含み、該ダイオードがＯＮ状態で第２の通信信号の送信信号を減衰させ、前記ダイオードがＯＦＦ状態で第２・第３の通信信号の受信信号を通過させる第２の位相回路を備えたことを特徴としている。
【００３２】
この構成では、各ダイオードがＯＦＦ状態で各通信信号を受信することができる。さらに、第２の通信信号であるＰＣＳ送信時にダイオードをＯＮ状態にすることで、第３の通信信号であるＤＣＳの受信側（ＤＣＳＲｘ端子側）の位相回路のアイソレーションが向上され、ＰＣＳ送信信号がＤＣＳＲｘ端子側に回り込むことが防止される。
【００３３】
また、この発明に示す高周波モジュールは、第２のスイッチ回路のダイオードに対する制御電圧入力端子とデュプレクサのダイオードに対する制御電圧入力端子とを兼用することを特徴としている。
【００３４】
この構成では、制御電圧入力端子を統一することで回路を簡略化することができ、高周波モジュールを小型化することができる。
【００３５】
また、この発明に示す高周波モジュールは、第１・第２の位相回路をストリップラインまたはマイクロストリップラインにより構成することを特徴としている。
【００３６】
この構成では、各位相回路の一部を基板上に形成された伝送線路で構成することができるので、回路が簡略化され、高周波モジュールを小型化することができる。
【００３７】
また、この発明に示す高周波モジュールは、第１・第２の位相回路をチップ形状のインダクタンス素子で構成することを特徴としている。
【００３８】
この構成では、前述のストリップラインやマイクロストリップラインでは整合することができないような位相のズレでも、チップ形状のインダクタンス素子を用いることにより整合することができるので、広い周波数帯域で整合を行うことができる。
【００３９】
また、この発明に示す高周波モジュールは、分離手段と送信ポートおよび受信ポートとを、多層化された誘電体基板における各層の表面に形成された電極パターン、またはこの電極パターンに実装された素子で構成することを特徴としている。
【００４０】
この構成では、高周波モジュールを多層基板回路で形成することができ、集積化、小型化することができる。
【００４１】
また、この発明に示す通信装置は、前記高周波モジュールをフロントエンド部に備えることを特徴としている。
【００４２】
この構成では、前記高周波モジュールを用いることにより、三種の通信信号（ＧＳＭ，ＰＣＳ，ＤＣＳ）でそれぞれに低ロスで送受信することができ、通信特性の優れた通信装置を構成することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る高周波モジュールの構成について、図を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る高周波モジュールの主要部を示すブロック図であり、図２は該高周波モジュールの等価回路図である。
図１に示すように、ＧＳＭ，ＤＣＳ，ＰＣＳを送受信する高周波モジュールは、ＧＳＭ送受信部と、ＰＣＳ／ＤＣＳ送受信部と、ダイプレクサＤｉＰＸとからなる。
【００４４】
ＧＳＭ送受信部は、ＧＳＭ送信信号を入力するＧＳＭＴｘ端子と、ＧＳＭ受信信号を出力するＧＳＭＲｘ端子と、ＧＳＭ送信信号を通過させるローパスフィルタＬＰＦ１と、ＧＳＭ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ１と、ＧＳＭ送信信号とＧＳＭ受信信号とを切り替える、本発明の第１のスイッチに対応するスイッチ回路ＳＷ１とからなる。
【００４５】
ＰＣＳ／ＤＣＳ送受信部は、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号を入力するＰＣＳ／ＤＣＳＴｘ端子と、ＰＣＳ受信信号を出力するＰＣＳＲｘ端子と、ＤＣＳ受信信号を出力するＤＣＳＲｘ端子と、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号を通過させるローパスフィルタＬＰＦ３と、ＰＣＳ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ２と、ＤＣＳ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ３と、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号とＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号とを切り替える、本発明の第２のスイッチに対応するスイッチ回路ＳＷ２と、ＰＣＳ受信信号とＤＣＳ受信信号とを分離するデュプレクサＤＰＸとからなる。
【００４６】
スイッチ回路ＳＷ２は、ＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号を整合する、スイッチ機能を有する位相回路ＰＳＣ１０を備えており、デュプレクサＤＰＸは、ＰＣＳ受信信号のみを整合する位相回路ＰＳＣ２０と、ＤＣＳ受信信号のみを整合する、スイッチ機能を有する位相回路ＰＳＣ３０とからなる。
【００４７】
ダイプレクサＤｉＰＸは、ＧＳＭ送受信信号を通過させるローパスフィルタＬＰＦ０と、ＰＣＳ／ＤＣＳ送受信信号を通過させるハイパスフィルタＨＰＦ０とからなり、このローパスフィルタＬＰＦ０とハイパスフィルタＨＰＦ０との接続点にアンテナＡＮＴを接続している。
【００４８】
具体的には、図２に示すように、スイッチ回路ＳＷ１は、カソードがローパスフィルタＬＰＦ１に接続され、アノードがダイプレクサＤｉＰＸのローパスフィルタＬＰＦ０に接続されたダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のカソードと接地点との間に接続されたインダクタンス素子ＧＳＬ１と、ダイオードＤ１のアノードとＳＡＷフィルタＳＡＷ１との間に接続された伝送線路ＧＳＬ２と、この伝送線路ＧＳＬ２とＳＡＷフィルタＳＡＷ１との接続点にカソードが接続されたダイオードＤ２と、このダイオードＤ２のアノードに抵抗Ｒ１を介して接続された制御電圧入力端子Ｖｃ１と、抵抗Ｒ１の両端と接地点との間にそれぞれ接続された容量素子ＧＣ５、ＧＣ６とからなる。
【００４９】
スイッチ回路ＳＷ２は、ローパスフィルタＬＰＦ３にカソードが接続され、ダイプレクサＤｉＰＸのハイパスフィルタＨＰＦ０にアノードが接続されたダイオードＤ３と、このダイオードＤ３に並列接続されたインダクタンス素子ＤＳＬｔと容量素子ＤＳＣの直列回路と、ダイオードＤ３のカソードと接地点との間に接続されたインダクタンス素子ＤＳＬ１と、ダイオードＤ３のアノードに伝送線路ＤＳＬ２を介してカソードを接続するダイオードＤ４と、このダイオードＤ４のアノードに抵抗Ｒｄを介して接続された制御電圧入力端子Ｖｃ２と、抵抗Ｒｄの両端と接地点との間にそれぞれ接続された容量素子ＤＣ５，ＤＣ６とからなる。ここで、伝送線路ＤＳＬ２、ダイオードＤ４、および容量素子ＤＣ５が制御電圧入力端子のＯＮ／ＯＦＦに応じてスイッチする位相回路ＰＳＣ１０として機能する。
【００５０】
デュプレクサＤＰＸの位相回路ＰＳＣ２０は直列接続された二つの容量素子Ｃｐ１，Ｃｐ２と、これら容量素子Ｃｐ１，Ｃｐ２の接続点と接地点との間に接続されたインダクタンス素子Ｌｐ１とからなり、容量素子Ｃｐ１をスイッチ回路ＳＷ２の伝送線路ＤＳＬ２とダイオードＤ４との接続点に接続し、容量素子Ｃｐ２をＳＡＷフィルタＳＡＷ２に接続している。
【００５１】
デュプレクサＤＰＸの位相回路ＰＳＣ３０は、伝送線路ＤＳＬ２とダイオードＤ４との接続点とＳＡＷフィルタＳＡＷ３との間に接続された伝送線路ＤＳＬ３と、ＳＡＷフィルタＳＡＷ３と伝送線路ＤＳＬ３との接続点にカソードを接続するダイオードＤｉと、このダイオードＤｉのアノードと制御電圧入力端子Ｖｃ２との間に接続した抵抗Ｒｉと、ダイオードＤｉのアノードと接地点との間に接続した容量素子ＤＣ７とからなる。
【００５２】
このような高周波モジュールでは、表３に示すように制御電圧入力端子Ｖｃ１，Ｖｃ２に入力される電圧を制御することで各通信信号の送受信状態を制御する。
【００５３】
【表３】
2004364051.tif 000005
【００５４】
まず、ＧＳＭ通信信号の送受信について説明する。
表３に示すように、制御電圧入力端子Ｖｃ１がＨｉレベルの時、ダイオードＤ１，Ｄ２がともにＯＮ状態となり、伝送線路ＧＳＬ２は、ＧＳＭ送信信号の周波数に対してダイオードＤ１のアノードとの接続点から見てＧＳＭ受信側が開放となるように位相を回す位相回路として機能し、スイッチ回路ＳＷ１はＧＳＭ送信信号をＧＳＭ受信側（ＧＳＭＲｘ端子）に回り込ませることなくダイプレクサＤｉＰＸに伝送する。一方、制御電圧入力端子Ｖｃ１がＬｏｗレベルの時、ダイオードＤ１，Ｄ２がともにＯＦＦ状態となり、各ダイオードＤ１，Ｄ２が開放となるため、ダイプレクサＤｉＰＸからのＧＳＭ受信信号はＧＳＭ送信側に伝送せず、伝送線路ＧＳＬ２およびＳＡＷフィルタＳＡＷ１を介してＧＳＭＲｘ端子に伝送される。
【００５５】
次に、ＰＣＳ／ＤＣＳ通信信号の送受信について説明する。
表３に示すように、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＨｉレベルの時、ダイオードＤ３，Ｄ４，ＤｉがＯＮ状態となり、スイッチ回路ＳＷ２の位相回路ＰＳＣ１０の伝送線路ＤＳＬ２は、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号の周波数に対してダイオードＤ３のアノードとの接続点から見てＰＣＳ／ＤＣＳ受信側が開放となるように位相を回す位相回路となり、所定のアイソレーションを得られるアイソレーション回路として機能する。また、位相回路ＰＳＣ３０の伝送線路ＤＳＬ３は、ＰＣＳ送信信号の周波数に対してダイオードＤ４のカソードとの接続点から見てＤＣＳ受信側が開放となるように位相を回す位相回路となり、所定のアイソレーションを得られるアイソレーション回路として機能する。このため、ＰＣＳ送信信号およびＤＣＳ送信信号は、スイッチ回路ＳＷ２の位相回路ＰＳＣ１０で所定量減衰される。位相回路ＰＳＣ１０で減衰されたＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号は、デュプレクサＤＰＸの位相回路ＰＳＣ２０に伝送されるが、位相回路ＰＳＣ２０はＰＣＳ受信信号の周波数帯の信号のみを整合し、ＳＡＷフィルタＳＡＷ２はＰＣＳ受信信号の周波数帯以外の信号を阻止するので、ＰＣＳＲｘ端子にはＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号は伝送されない。また、減衰されたＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号のうちＰＣＳ送信信号はデュプレクサＤＰＸの位相回路ＰＳＣ３０によっても減衰され、ＤＣＳ送信信号はＳＡＷフィルタＳＡＷ３で阻止されるので、ＤＣＳＲｘ端子にはＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号は伝送されない。
【００５６】
このように、位相回路ＰＳＣ１０，ＰＳＣ３０の２段の位相回路それぞれにより、ＰＣＳ送信信号が所定量ずつ減衰されることで、これら２段に直列接続された位相回路としてＰＣＳ送信号に対して必要な減衰量を得ることができる。このため、ＳＡＷフィルタＳＡＷ３およびＤＣＳＲｘ端子にＰＣＳ送信信号が伝送されない（回り込まない）。これにより、ＰＣＳ／ＤＣＳＴｘ端子からのＰＣＳ送信信号およびＤＣＳ送信信号はダイプレクサＤｉＰＸにのみ伝送される。
【００５７】
この時のＰＣＳＲｘ側回路とＤＣＳＲｘ側回路の伝送特性をシミュレートした結果を図３に示す。
図３（ａ）〜（ｃ）は制御電圧入力端子Ｖｃ２がＨｉレベル、すなわち各ダイオードＤ３，Ｄ４，ＤｉがＯＮ状態の場合を示しており、図３（ａ）はＰＣＳＲｘ側回路、すなわち、位相回路ＰＳＣ１０と位相回路ＰＳＣ２０の直列回路の減衰特性図、図３（ｂ）はＤＣＳＲｘ側回路、すなわち、位相回路ＰＳＣ１０，３０の直列回路の減衰特性図、図３（ｃ）はＤＣＳＲｘ側回路の特性インピーダンスの動きを示したスミスチャートである。また、図３（ｂ）に示す特性曲線上のＡ１，Ａ２の周波数点は、図３（ｃ）に示すスミスチャートのインピーダンス曲線上のＡ１，Ａ２点に対応する。
【００５８】
図３に示すように、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＨｉレベルの時（ＰＣＳ／ＤＣＳ送信時）には位相回路ＰＳＣ１０，ＰＳＣ２０によりＰＣＳ送信信号およびＤＣＳ送信信号は減衰されてＳＡＷフィルタＳＡＷ２にＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号は伝送されない。
また、位相回路ＰＳＣ１０，ＰＳＣ３０によりＰＣＳ送信信号の周波数帯域の信号が約３２ｄＢｍ以上減衰されるため、このＰＣＳ送信信号の周波数帯域と一部共通の周波数帯域を有するＤＣＳ受信信号を通過させるＳＡＷフィルタＳＡＷ３にＰＣＳ送信信号は殆ど伝送されない。これにより、ＰＣＳ送信時のＤＣＳＲｘ側のＳＡＷフィルタの破壊を防止することができる。
【００５９】
次に、表３に示すように、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベルの時、ダイオードＤ３，Ｄ４，ＤｉがＯＦＦ状態となり、ダイオードＤ３が開放されてＰＣＳ／ＤＣＳ送信端子側が開放となる。より正確には、ダイオードＤ３は容量の小さい容量素子として機能するので、ダイオードＤ３の容量とインダクタンス素子ＤＳＬｔとの並列共振によってＰＣＳ／ＤＣＳ送信信号およびＤＣＳ受信信号の周波数に対してインピーダンスが高くなり、ＰＣＳ／ＤＣＳ送信端子側が開放となる。また、ＰＣＳ受信信号はスイッチ回路ＳＷ２を通過するがローパスフィルタＬＰＦ３で阻止される。
これにより、ダイプレクサＤｉＰＸからのＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号はＰＣＳ／ＤＣＳ送信側に伝送しない。また、ＰＣＳ受信信号は、伝送線路ＤＳＬ２、位相回路ＰＳＣ２０、ＳＡＷフィルタＳＡＷ２を介してＰＣＳＲｘ端子に伝送され、ＤＣＳ受信信号は、伝送線路ＤＳＬ２および伝送線路ＤＳＬ３、ＳＡＷフィルタＳＡＷ３を介してＤＣＳＲｘ端子に伝送される。
【００６０】
この時のＰＣＳＲｘ側回路とＤＣＳＲｘ側回路の伝送特性をシミュレートした結果を図４に示す。
図４（ａ）〜（ｃ）は制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベル、すなわち各ダイオードＤ３，Ｄ４，ＤｉがＯＦＦ状態の場合を示しており、図４（ａ）はＰＣＳＲｘ側回路、すなわち、位相回路ＰＳＣ１０と位相回路ＰＳＣ２０の直列回路の減衰特性図、図４（ｂ）はＤＣＳＲｘ側回路、すなわち、位相回路ＰＳＣ１０，３０の直列回路の減衰特性図、図４（ｃ）はＤＣＳＲｘ側回路の特性インピーダンスの動きを示したスミスチャートである。また、図４（ｂ）に示す特性曲線上のＢ１，Ｂ２の周波数点は、図４（ｃ）に示すスミスチャートのインピーダンス曲線上のＢ１，Ｂ２点に対応する。
【００６１】
図４に示すように、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベルの時には位相回路ＰＳＣ２０によりＰＣＳ受信信号のみがＳＡＷフィルタＳＡＷ２に伝送されるとともに、位相回路ＰＳＣ３０がＤＣＳ受信信号の周波数帯域でインピーダンス整合することによりＤＣＳ受信信号のみがＳＡＷフィルタＳＡＷ３に伝送される。このような構成とすることにより、制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベルの時にはＰＣＳ／ＤＣＳ受信信号をＰＣＳ／ＤＣＳ送信側に伝送することなく、ＰＣＳＲｘ端子およびＤＣＳＲｘ端子へ低損失に伝送することができる。
【００６２】
また、前述の装置では、全ての通信信号の受信状態で制御電圧入力端子をＬｏｗレベル、すなわち、電源を供給しない状態にすればよいので、消費電流を抑制することができる。
【００６３】
なお、前述の例では、制御電圧がＨｉレベルのときダイオードがＯＮするように回路を構成したが、ダイオードの方向を逆にすることにより制御電圧がＬｏｗレベルのときダイオードがＯＮするような回路構成としてもよい。
【００６４】
次に、前述の機能を備える積層基板型の高周波モジュールの構造について、図５、図６を参照して説明する。
【００６５】
図５、図６は積層基板型の高周波モジュールの具体的な例を示す分解斜視図である。図５、図６において、１ａ〜１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐは積層された多層基板の各誘電体層を順に示しており、図５の誘電体層１ａが最下層であり、図６の誘電体層１ｐが最上層である。ただし、図５、図６の各図は、各誘電体層１ａ〜１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐをそれらの下面側（実装基板に向く側）から見た状態を示している。なお、図５、図６に示す各記号は、図２に示した各素子の記号に対応する。
【００６６】
最下層の誘電体層１ａには、実装基板への実装のための各種外部端子を形成している。ここで、Ｄ／ＰＴｘはＤＣＳおよびＰＣＳ送信信号の入力端子であり、ＧＳＭＴｘはＧＳＭ送信信号の入力端子である。ＧＳＭＲｘはＧＳＭ受信信号の出力端子、ＤＣＳＲｘはＤＣＳ受信信号の出力端子、ＰＣＳＲｘはＰＣＳ受信信号の出力端子である。ＡＮＴはアンテナ端子であり、Ｖｃ１，Ｖｃ２は制御電圧入力端子であり、ＧＮＤはグランド端子（接地端子）である。
【００６７】
誘電体層１ｂには共通グランド電極ＧＮＤを形成しており、誘電体層１ｃにはＧＣ５，ＤＣ７，ＤＣ５，Ｃｔ２，Ｃｕ１で示す容量素子の対向電極を形成している。
【００６８】
誘電体層１ｄには共通グランド電極ＧＮＤを形成しており、誘電体層１ｅにはＣｕ２，Ｃｕ３，ＧＣｕ２，Ｃｔ１で示す容量素子の対向電極を形成している。
【００６９】
誘電体層１ｆにはＣｔ３，ＧＣｃ１，Ｃｃ１で示す容量素子の対向電極を形成しており、誘電体層１ｇにはＳＡＷ１，ＳＡＷ２，ＳＡＷ３用の中間グランド電極と、Ｃｃ１で示す容量素子の対向電極を形成している。
【００７０】
誘電体層１ｈにはＬｐ１，ＤＳＬ１、ＤＳＬ３，ＤＳＬｔ、Ｌｔ２，ＧＳＬ２で示すインダクタンス素子用の電極を形成している。
【００７１】
誘電体層１ｉ，１ｊ，１ｋのそれぞれにはＬｐ１，ＤＳＬ１，ＤＳＬ３，ＤＳＬｔ，ＧＳＬ２，ＧＬｔ１，Ｌｔ１，Ｌｔ２，Ｌｔ３，Ｌｔ４で示すインダクタンス素子用の電極を形成している。
【００７２】
誘電体層１ｍにはＳＡＷ１，ＳＡＷ２，ＳＡＷ３用の中間グランド電極を形成しており、誘電体層１ｎには伝送線路用の電極を形成している。
【００７３】
最上層である誘電体層１ｐには各種実装部品の実装用電極を形成している。これら実装用電極の所定位置に、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１〜ＳＡＷ３、ダイオードＤ１〜Ｄ４，Ｄｉ、抵抗素子Ｒｉ，Ｒｄ，Ｒ１、インダクタンス素子ＤＳＬ１，ＧＳＬ１、容量素子ＤＳＣ，Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｃ２を実装している。
【００７４】
このように積層基板で形成することにより、前述の高周波モジュールを小型に形成することができるとともに、一つの部品として構成することができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、ＤＳＬ１，ＧＳＬ１を実装型のチップインダクタ（チップコイル）とし、ＤＳＣ，Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｃ２を実装型の容量素子（チップコンデンサ）として、他のインダクタンス素子および容量素子を積層基板の中間層に形成された電極（中間電極）で構成したが、位相回路を構成する各素子は、必要とする特性に応じて、チップ型素子、中間電極による素子のいずれかで形成すればよい。
【００７６】
次に、前述の高周波モジュールを用いた通信装置について図７を参照して説明する。
【００７７】
図７は通信装置の主要部を示すブロック図である。
図７に示すように、通信装置は、ＧＳＭ，ＰＣＳ，ＤＣＳの通信信号を送受信するアンテナ１０と、前記三種の通信信号を分離するフロントエンド部１１と、送信信号を生成し、受信信号を復調する送受信回路１２と、ユーザインターフェースであるキー１４、スピーカ１５、マイク１６と、送受信回路１２とユーザインターフェースのそれぞれとの間の信号を制御するベースバンドコントローラ１３とから構成される。このフロントエンド部１１に前述の高周波モジュールを用いる。
【００７８】
このような構成とすることで、それぞれ異なる周波数帯域を利用する三種の通信信号毎に分離手段を設けなくてもよく、優れた通信特性を有しながら、小型の通信装置を構成することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明の高周波モジュールによれば、ＰＣＳ送信時にＰＣＳ送信信号に対するＤＣＳＲｘ端子側の位相回路のアイソレーションが向上され、ＰＣＳ送信信号がＤＣＳＲｘ端子側の回路に回り込むことが防止される。これにより、ＰＣＳ送信信号が入力されることによるＤＣＳＲｘ端子側のＳＡＷフィルタやＤＣＳＲｘ端子に接続するＬＮＡ等の回路素子の破壊を防止することができる。
【００８０】
また、この発明の高周波モジュールによれば、制御電圧入力端子を統一することで回路を簡素化して、モジュールを小型化することができる。
【００８１】
また、この発明の高周波モジュールによれば、位相回路の一部を伝送線路で構成することにより、回路を簡素化して、モジュールを小型化することができる。
【００８２】
また、この発明の高周波モジュールによれば、前述の伝送線路では整合できない位相のズレであっても、チップ素子を用いることにより整合することができるので、広周波数帯域で整合を行うことができる。
【００８３】
また、この発明の高周波モジュールによれば、該モジュールを多層基板回路で形成することで、回路の集積化およびモジュールの小型化を行うことができる。
【００８４】
また、この発明の通信装置によれば、前述の高周波モジュールを用いることにより、小型で簡素な構造でありながら、三種の通信信号（ＧＳＭ，ＤＣＳ，ＰＣＳ）をそれぞれに低損失で送受信することができ、優れた通信特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る高周波モジュールの主要部を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態に係る高周波モジュールの等価回路図
【図３】制御電圧入力端子Ｖｃ２がＨｉレベル、すなわち各ダイオードがＯＮ状態の時におけるＰＣＳＲｘ端子側およびＤＣＳＲｘ端子側のそれぞれに伝送する信号の減衰特性、およびＤＣＳＲｘ側の位相回路のインピーダンスの動きを表示したスミスチャート
【図４】制御電圧入力端子Ｖｃ２がＬｏｗレベル、すなわち各ダイオードがＯＦＦ状態の時におけるＰＣＳＲｘ端子側およびＤＣＳＲｘ端子側のそれぞれに伝送される伝送信号の減衰特性、およびＤＣＳＲｘ側の位相回路のインピーダンスの動きを表示したスミスチャート
【図５】積層基板型の高周波モジュールの具体的な例を示す分解平面図
【図６】積層基板型の高周波モジュールの具体的な例を示す分解平面図
【図７】通信装置の主要部を示すブロック図
【図８】従来の高周波モジュールの主要部を示すブロック図
【図９】図８に示した高周波モジュールの等価回路図
【図１０】従来の他の高周波モジュールの主要部を示すブロック図
【図１１】図１０に示した高周波モジュールの等価回路図
【符号の説明】
１ａ〜１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐ−誘電体層
１０−アンテナ
１１−フロントエンド部
１２−送受信回路
１３−ベースバンドコントローラ
１４−キー
１５−スピーカ
１６−マイク
ＧＮＤ−グランド電極
ＬＰＦ０，ＬＰＦ１，ＬＰＦ２，ＬＰＦ３−ローパスフィルタ
ＢＰＦ０−帯域通過フィルタ
ＨＰＦ０−ハイパスフィルタ
ＳＷ１〜ＳＷ３−スイッチ回路
ＰＳＣ１，ＰＳＣ２，ＰＳＣ１０，ＰＳＣ２０，ＰＳＣ３０−位相回路
ＤＰＸ−デュプレクサ
ＤｉＰＸ−ダイプレクサ
【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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