(57)【要約】４つの周波数成分ｆ１〜ｆ４（ただし、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４）を、第１の分波回路（１）のポート（１０）から入力させ、ｆ１，ｆ２の低周波成分とｆ３，ｆ４の高周波成分とに分波してそれぞれ第２の分波回路（２）のポート（２０）及び第３の分波回路（３）のポート（３０）へと入力させ、第２の分波回路（２）でｆ１成分とｆ２成分とに分波してそれぞれポート（２３）及びポート（２４）から出力させ、第３の分波回路（３）でｆ３成分とｆ４成分とに分波してそれぞれポート（３３）及びポート（３４）から出力させる。第１の分波回路（１）はローパスフィルタ（１１）及びハイパスフィルタ（１２）からなり、第２の分波回路（２）はローパスフィルタ（２１）及びローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ（２２）からなり、第３の分波回路（３）はハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ（３１）及びハイパスフィルタ（３２）からなる。これらを積層構造体の形態となす。
2002052724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１の周波数成分ｆ１、第２の周波数成分ｆ２、第３の周波数成分ｆ３及び第４の周波数成分ｆ４（ここで、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４）を含む周波数帯域をｆ１及びｆ２を含み且つｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域とｆ３及びｆ４を含み且つｆ１及びｆ２を実質上含まない周波数帯域とに分波する第１の分波回路と、該第１の分波回路での分波により得られるｆ１及びｆ２を含む周波数帯域をｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない周波数帯域とｆ２を含み且つｆ１、ｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域とに分波する第２の分波回路と、前記第１の分波回路での分波により得られるｆ３及びｆ４を含む周波数帯域をｆ３を含み且つｆ１、ｆ２及びｆ４を実質上含まない周波数帯域とｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない周波数帯域とに分波する第３の分波回路とからなるマルチプレクサであって、
前記第２の分波回路は、前記ｆ２を含み且つｆ１、ｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ或はバンドパスフィルタを備えており、前記第３の分波回路は、前記ｆ３を含み且つｆ１、ｆ２及びｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ或はバンドパスフィルタを備えていることを特徴とするマルチプレクサ。
【請求項２】
前記第２の分波回路は前記ｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタを備えており、前記第３の分波回路は前記ｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のマルチプレクサ。
【請求項３】
前記第１の分波回路は、前記ｆ１及びｆ２を含み且つｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタを備えており、前記ｆ３及びｆ４を含み且つｆ１及びｆ２を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のマルチプレクサ。
【請求項４】
前記第２の分波回路は前記ｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタを備えており、前記第３の分波回路は前記ｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタを備えていることを特徴とする、請求項３に記載のマルチプレクサ。
【請求項５】
前記マルチプレクサは積層構造体の形態をなしており、該積層構造体は複数の絶縁層と該絶縁層の間に配置されたパターン状導体層とを含んで構成されており、前記第１の分波回路、前記第２の分波回路及び前記第３の分波回路はいずれもインダクタンス成分及びコンデンサ成分を含んでおり、これらインダクタンス成分及びコンデンサ成分は前記パターン状導体層を用いて形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のマルチプレクサ。
【請求項６】
前記絶縁層はセラミックからなることを特徴とする、請求項５に記載のマルチプレクサ。
【請求項７】
前記パターン状導体層は金属からなることを特徴とする、請求項６に記載のマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、携帯電話システムの携帯端末機などの移動体通信機器に用いられるマルチプレクサに関するものである。
背景技術
近年の携帯電話システムの普及はめざましいものがあり、該携帯電話システムに使用される携帯端末機の機能の向上が計られている。その１つとして、１つの携帯端末機で２つの周波数帯域での通話を可能とするデュアルバンド携帯端末機を用いた携帯電話システムの提案がなされている。さらに、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）による位置特定、ＢＴ（Ｂｌｕｅ　Ｔｏｏｔｈ）機能の付加等による多機能携帯端末機を用いた携帯電話システムの提案がなされている。この多機能携帯電話システムを構成するためには、その４つの周波数帯域を選択する機能が必要になる。しかも、この様な機能を実現するために携帯端末機に使用されるマルチプレクサとして、小型のものが要求される。４つの周波数帯域の分波は、３つのダイプレクサを縦続接続することで実現できる。このような従来の分波回路素子のブロック図を図１７に示す。
図１７の分波回路素子では、それぞれがローパスフィルタ（ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とからなる３つの分波回路が図のように直列に接続されている。各分波回路の通過周波数帯域は互いに異なり、例えば、４つの周波数帯域のそれぞれに含まれる周波数成分（以下、周波数成分とは、その周波数帯域内のキャリヤーと信号をいう。）ｆ１〜ｆ４（ただし、ｆ１の周波数帯域＜ｆ２の周波数帯域＜ｆ３の周波数帯域＜ｆ４の周波数帯域とする）が一段目の分波回路に入力されると、ここでは、ローパスフィルタ側の出力ポートから周波数成分ｆ１が出力され、残りの周波数成分ｆ２〜ｆ４はハイパスフィルタ回路側の出力ポートから出力される。周波数成分ｆ２〜ｆ４は２段目の分波回路に入力され、ここでは、ローパスフィルタ側の出力ポートから周波数成分ｆ２が出力され、残りの周波数成分ｆ３とｆ４はハイパスフィルタ側の出力ポートから出力される。周波数成分ｆ３とｆ４は３段目の分波回路に入力され、ここでは、ローパスフィルタ側の出力ポートから周波数成分ｆ３が出力され、ハイパスフィルタ側の出力ポートから周波数成分ｆ４が出力される。
しかしながら、上記のような３つの分波回路を縦続接続した分波回路においては、上記のように４つの周波数帯域を分波することは可能であるが、以下の様ないくつか問題がある。
まず、周波数成分ｆ３やｆ４は、３つの分波回路を通過することとなり、信号の挿入損失が大きくなるという問題がある。特に、ＧＰＳなどのように微弱な電波を扱う場合は、挿入損失をなるべく少なくする必要があるので、挿入損失が大きくなることは重大な問題である。また、単に、通常の個別の分波素子を３個用いてこれらを接続した場合には、素子寸法が大きくなり小型化の障害となる。さらに、複数の周波数帯域が接近していると、各周波数成分を十分に分離できないという問題がある。
発明の開示
本発明は、上記のことに鑑みて、さらに小型化が可能で、また挿入損失の低減が可能で、アイソレーション特性をより向上させることが可能な、小型で高性能なマルチプレクサを提供することを目的とする。
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
互いに異なる第１の周波数成分ｆ１、第２の周波数成分ｆ２、第３の周波数成分ｆ３及び第４の周波数成分ｆ４（ここで、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４）を含む周波数帯域をｆ１及びｆ２を含み且つｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域とｆ３及びｆ４を含み且つｆ１及びｆ２を実質上含まない周波数帯域とに分波する第１の分波回路と、該第１の分波回路での分波により得られるｆ１及びｆ２を含む周波数帯域をｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない周波数帯域とｆ２を含み且つｆ１、ｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域とに分波する第２の分波回路と、前記第１の分波回路での分波により得られるｆ３及びｆ４を含む周波数帯域をｆ３を含み且つｆ１、ｆ２及びｆ４を実質上含まない周波数帯域とｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない周波数帯域とに分波する第３の分波回路とからなるマルチプレクサであって、
前記第２の分波回路は、前記ｆ２を含み且つｆ１、ｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ或はバンドパスフィルタを備えており、前記第３の分波回路は、前記ｆ３を含み且つｆ１、ｆ２及びｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ或はバンドパスフィルタを備えていることを特徴とするマルチプレクサ、
が提供される。
なお、本発明において、周波数成分を「実質上含まない」とは、分波の目的の達成という観点から当該周波数成分が所要程度に減衰されることを意味するものであり、必ずしも完全に除外されることを意味するものではない。
本発明の一態様においては、前記第１の分波回路は、前記ｆ１及びｆ２を含み且つｆ３及びｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタを備えており、前記ｆ３及びｆ４を含み且つｆ１及びｆ２を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタを備えている。本発明の一態様においては、前記第２の分波回路は前記ｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてローパスフィルタを備えており、前記第３の分波回路は前記ｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない周波数帯域を通過帯域とするフィルタとしてハイパスフィルタを備えている。
また、本発明の一態様においては、前記マルチプレクサは積層構造体の形態をなしており、該積層構造体は複数の絶縁層と該絶縁層の間に配置されたパターン状導電層とを含んで構成されており、前記第１の分波回路、前記第２の分波回路及び前記第３の分波回路はいずれもインダクタンス成分及びコンデンサ成分を含んでおり、これらインダクタンス成分及びコンデンサ成分は前記パターン状導体層を用いて形成されている。前記絶縁層は例えばセラミックからなり、前記パターン状導体層は例えば金属からなる。
本発明のマルチプレクサは、３つの分波回路を組み合わせており、互いに異なる４つの周波数帯域のそれぞれに属する周波数成分ｆ１〜ｆ４（ただし、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４）の入力に対し、第１の分波回路でｆ１とｆ２の低周波成分とｆ３とｆ４の高周波成分とに分け、第１の分波回路から出力される低周波成分ｆ１とｆ２を第２の分波回路で周波数成分ｆ１と周波数成分ｆ２とに分け、また、第１の分波回路から出力される高周波成分ｆ３とｆ４を第３の分波回路で周波数成分ｆ３と周波数成分ｆ４とに分けるようにしている。この構造により、縦続接続される分波回路の段数を２段に減らすことができ、挿入損失の低減が実現できる。さらに、第１の分波回路は、ローパスフィルタとハイパスフィルタとからなるものとすることができ、第２の分波回路は、周波数成分ｆ１を通過させるローパスフィルタと、周波数成分ｆ２を取り出すためにローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタとからなるものとすることができ、さらに、第３の分波回路は、周波数成分ｆ４を通過させるハイパスフィルタと、周波数成分ｆ３を取り出すためにハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタとからなるものとすることができる。これにより、各周波数成分のアイソレーション特性を向上させることができ、ノッチ回路を減らすことができ、個々の分波回路の減衰負荷を低減させることができる。そして、これらの分波回路を１つの積層構造体からなるものとすることにより、小型でかつ挿入損失が小さく、アイソレーション特性をより向上させた、高性能なマルチプレクサが提供される。
さらに、上記の第２の分波回路及び第３の分波回路のそれぞれにおけるバンドエリミネーションフィルタを含む組み合わせフィルタの代わりにバンドパスフィルタを用いることによっても、同様な利点を有する高性能なマルチプレクサが提供される。
なお、上記のマルチプレクサの説明では、ｆ１〜ｆ４の混合周波数成分が第１の分波回路の側から入力される場合について説明したが、本発明のマルチプレクサは、信号の流れを上記説明とは逆にして第２の分波回路及び第３の分波回路の側から個々の周波数成分を入力させ第１の分波回路の側からｆ１〜ｆ４の混合周波数成分を出力させるような機能も当然備えている。
４つの周波数成分としては、ｆ１としてＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：８００ＭＨｚ帯）用、ｆ２としてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ：１．５ＧＨｚ帯）用、ｆ３としてＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ：１．８ＧＨｚ帯）用、ｆ４としてＢＴ（Ｂｌｕｅ　Ｔｏｏｔｈ：２．４ＧＨｚ帯）用の周波数成分の組み合わせが例示される。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の第１の実施形態の回路構成ブロック図を図１に示す。第１の実施形態に係るマルチプレクサは、第１の分波回路１、第２の分波回路２及び第３の分波回路３からなり、互いに異なる第１の周波数成分ｆ１〜第４の周波数成分ｆ４（ただし、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４）をそれぞれ含む互いに異なる第１の周波数帯域〜第４の周波数帯域（ただし、ｆ１の周波数帯域＜ｆ２の周波数帯域＜ｆ３の周波数帯域＜ｆ４の周波数帯域）を含む入力が第１の分波回路１の入出力ポート１０に入力される。第１の分波回路１の入出力ポート１３からはｆ１の周波数帯域及びｆ２の周波数帯域を含む出力が得られ、これが第２の分波回路２の入出力ポート２０に入力される。一方、第１の分波回路１の入出力ポート１４からはｆ３の周波数帯域及びｆ４の周波数帯域を含む出力が得られ、これが第３の分波回路３の入出力ポート３０に入力される。そして、第２の分波回路２の入出力ポート２３，２４からはそれぞれｆ１，ｆ２の周波数帯域の出力が得られ、第３の分波回路３の入出力ポート３３，３４からはそれぞれｆ３，ｆ４の周波数帯域の出力が得られる。
第１の分波回路１は第１のフィルタ１１と第２のフィルタ１２とを含む。第１のフィルタ１１は、ｆ１及びｆ２を含み且つｆ３及びｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするローパスフィルタＬＰＦからなっており、第２のフィルタ１２は、ｆ３及びｆ４を含み且つｆ１及びｆ２を実質上含まない帯域を通過帯域とするハイパスフィルタＨＰＦからなる。第１のフィルタ１１及び第２のフィルタ１２のそれぞれの一方の入出力ポートが共通ポート１０とされている。
第２の分波回路２は第３のフィルタ２１と第４のフィルタ２２とを含む。第３のフィルタ２１は、ｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするローパスフィルタＬＰＦからなっており、第４のフィルタ２２は、ｆ２を含み且つｆ１、ｆ３及びｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするフィルタであり、ローパスフィルタＬＰＦとバンドエリミネーションフィルタＢＥＦとの組み合わせフィルタからなる。第３のフィルタ２１及び第４のフィルタ２２のそれぞれの一方の入出力ポートが共通ポート２０とされている。該共通ポート２０は、第１のフィルタ１１の共通ポートとされていない入出力ポート１３と接続されている。
第３の分波回路３は第５のフィルタ３１と第６のフィルタ３２とを含む。第５のフィルタ３１は、ｆ３を含み且つｆ１、ｆ２及びｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするフィルタであり、ハイパスフィルタＨＰＦとバンドエリミネーションフィルタＢＥＦとの組み合わせフィルタからなっており、第６のフィルタ３２は、ｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない帯域を通過帯域とするハイパスフィルタＨＰＦからなる。第５のフィルタ３１及び第６のフィルタ３２のそれぞれの一方の入出力ポートが共通ポート３０とされている。該共通ポート３０は、第２のフィルタ１２の共通ポートとされていない入出力ポート１４と接続されている。
図２に第１の分波回路１の構成図を示す。第１の分波回路１は、インダクタンス成分Ｌ１１及びコンデンサ成分Ｃ１１，Ｃ１２を含んでなるローパスフィルタ１１と、インダクタンス成分Ｌ１２及びコンデンサ成分Ｃ１３，Ｃ１４を含んでなるハイパスフィルタ１２とからなる。共通ポート１０から入力された周波数成分ｆ１〜ｆ４は、ローパスフィルタ１１の作用により低周波成分ｆ１とｆ２のみがローパスフィルタ１１の入出力ポート１３に出力され、ハイパスフィルタ１２の作用により高周波成分ｆ３とｆ４のみがハイパスフィルタ１２の入出力ポート１４に出力される。
図３は、第１の分波回路１特にそれを構成するローパスフィルタ１１及びハイパスフィルタ１２の周波数特性図であり、ここでは周波数ＦＲＥＱに対する減衰量ＡＴＴＮの変化が示されている。
図４に第２の分波回路２の構成図を示す。第２の分波回路２は、インダクタンス成分Ｌ２１及びコンデンサ成分Ｃ２１，Ｃ２２を含んでなるローパスフィルタ２１と、インダクタンス成分Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４及びコンデンサ成分Ｃ２３，Ｃ２４，Ｃ２５，Ｃ２６，Ｃ２７，Ｃ２８を含んでなるローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ２２とからなる。共通ポート２０から入力された周波数成分ｆ１，ｆ２は、ローパスフィルタ２１の作用により周波数成分ｆ１のみがローパスフィルタ２１の入出力ポート２３に出力され、ローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ２２の作用により周波成分ｆ２のみが組み合わせフィルタ２２の入出力ポート２４に出力される。
図５は、第２の分波回路２特にそれを構成するローパスフィルタ２１及び組み合わせフィルタ２２の周波数特性図であり、ここでは周波数ＦＲＥＱに対する減衰量ＡＴＴＮの変化が示されている。ローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ２２では、周波数成分ｆ１を含む帯域に非通過域を形成し、周波数成分ｆ１をほぼ完全に除去して周波数成分ｆ２のみを取り出すようにしている。また、組み合わせフィルタ２２では、周波数成分ｆ２より高周波の側において、第１の分波回路１のローパスフィルタ１１による減衰特性に加えて当該組み合わせフィルタ２２のローパスフィルタによる減衰特性が二重に働くため、周波数成分ｆ２の分離特性が良好である。特に、周波数成分ｆ２としてはＧＰＳのような微弱な電波が考えられるところ、このような微弱な電波を通過させ取り出す場合には他の周波数成分をなるべく完全に取り除く必要があり且つ通過する場合の損失の小さいことが望まれるので、以上の様な第２の分波回路２の構成はＧＰＳのような微弱な電波の分波には最適である。
図６に第３の分波回路３の構成図を示す。第３の分波回路３は、インダクタンス成分Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３及びコンデンサ成分Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃ３５，Ｃ３６を含んでなるハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ３１と、インダクタンス成分Ｌ３４及びコンデンサ成分Ｃ３７，Ｃ３８を含んでなるハイパスフィルタ３２とからなる。共通ポート３０から入力された周波数成分ｆ３，ｆ４は、ハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ３１の作用により周波数成分ｆ３のみが組み合わせフィルタ３１の入出力ポート３３に出力され、ハイパスフィルタ３２の作用により周波成分ｆ４のみがハイパスフィルタ３２の入出力ポート３４に出力される。
図７は、第３の分波回路３特にそれを構成する組み合わせフィルタ３１及びハイパスフィルタ３２の周波数特性図であり、ここでは周波数ＦＲＥＱに対する減衰量ＡＴＴＮの変化が示されている。ハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ３１では、周波数成分ｆ４を含む帯域に非通過域を形成し、周波数成分ｆ４をほぼ完全に除去して周波数成分ｆ３のみを取り出すようにしている。また、組み合わせフィルタ３１では、周波数成分ｆ３より低周波の側において、第１の分波回路１のハイパスフィルタ１２による減衰特性に加えて当該組み合わせフィルタ３１のハイパスフィルタによる減衰特性が二重に働くため、周波数成分ｆ３の分離特性が良好である。特に、微弱な電波を通過させ取り出す場合には他の周波数成分をなるべく完全に取り除く必要があり且つ通過する場合の損失の小さいことが望まれるので、以上の様な第３の分波回路３の構成は周波数成分ｆ３として微弱な電波が用いられる場合の分波には最適である。
以上のような第１の実施形態に係るマルチプレクサは、積層構造体の形態をなすのが好ましい。即ち、上記第１の分波回路１、第２の分波回路２及び第３の分波回路３のインダクタンス成分Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１〜２４，Ｌ３１〜３４及びコンデンサ成分Ｃ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜２８，Ｃ３１〜３８を、積層構造体を構成するパターン状導電層を用いて形成することが好ましい。
このような積層構造体の斜視図を図９に示し、分解斜視図を図８に示す。積層構造体は、パターン状導電層により形成された外部グランド（ＧＮＤ）端子１０１，１０３，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２、外部入力端子１０２、及び外部出力端子１０５，１０７，１０９，１１１を有する。
この積層構造体は、以下に説明する様なシート積層法を用いて作製することができる。
まず、セラミックグリーンシートを用意する。セラミックグリーンシートとしては、９５０℃以下の低温焼成が可能なセラミック誘電材料が好ましく、たとえば誘電率５〜７０とくに１０程度のものが用いられる。このセラミックグリーンシートを所定枚数積層するのであるが、各セラミックグリーンシートには、必要に応じて所要位置にスルーホールが形成されており、表面には銀（Ａｇ）ペースト等の金属ペーストをスクリーン印刷の手法で付与することによりパターン（スルーホール内に充填されたＡｇペースト等の導電体によるものも含む）を形成しておく。セラミックグリーンシートの積層体を約９００℃で一体焼成し、その上面、下面及び側面に外部ＧＮＤ端子用の導電膜（電極）、外部入力端子用の導電膜（電極）、及び外部出力端子用の導電膜（電極）を形成することで、セラミック誘電材料からなる絶縁層とＡｇなど導電体からなるパターン状導電層（以下において「電極」ということがある）とを含んでなる積層構造体を得る。
絶縁層の厚さは例えば０．０２〜０．３ｍｍであり、パターン状導電層の厚さは例えば０．００５〜０．０２ｍｍである。また、積層構造体の寸法は、例えば縦４５ｍｍ×横３２ｍｍ×厚さ２０ｍｍである。
図８において、２０１〜２１６は矩形状の絶縁層を示し、１１３，１３６，１５７，１７０，１７９はアース電極（上記外部ＧＮＤ端子と接続されるアースのためのパターン状導電層）を示し、これらのアース電極は外部ＧＮＤ端子１０１，１０３，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２に接続される引き出し部を有する。１１４，１１６，１１８，１２０，１２１，１２５，１４０，１４２，１４４，１５０，１５８，１６５，１７３，１７６はコイル電極（上記インダクタンス成分を形成するためのパターン状導電層）であり、１２３，１２７，１２９〜１３２，１３４，１３５，１３７〜１３９，１４６〜１４８，１５２〜１５５，１６１，１６２，１６７，１６８，１７２はコンデンサ電極（上記コンデンサ成分を形成するためのパターン状導電層）である。１１５，１１７，１１９，１２２，１２４，１２６，１２８，１３３，１４１，１４３，１４５，１４９，１５１，１５６，１５９，１６０，１６３，１６４，１６６，１６９，１７１，１７４，１７５，１７７，１７８はスルーホール内に充填された導電層を示し、これらの導電層は上記アース電極、コイル電極及びコンデンサ電極のうちの複数を接続する。
以下、図８に示された積層構造体の構成を、上記図２、図４及び図６に示される各分波回路１，２，３の構成と対応させながら説明する。
図２のローパスフィルタ１１に関して、コンデンサ成分Ｃ１１をコンデンサ電極１３７とアース電極１３６で構成している。コンデンサ成分Ｃ１２をコンデンサ電極１３８とアース電極１３６で構成している。コンデンサ電極１３８の一端は外部入力端子１０２に接続されている。インダクタンス成分Ｌ１１をコイル電極１４４、スルーホール１５１及びコイル電極１５０で構成している。コイル電極１５０の一端は外部入力端子１０２に接続されている。
図２のハイパスフィルタ１２に関して、コンデンサ成分Ｃ１３をコンデンサ電極１２９とコンデンサ電極１２３で構成している。コンデンサ電極１２９の一端は外部入力端子１０２に接続されている。コンデンサ成分Ｃ１４をコンデンサ電極１３０とコンデンサ電極１２３で構成している。インダクタンス成分Ｌ１２をスルーホール１２４、コイル電極１１８、スルーホール１１９、コイル電極１１４及びスルーホール１１５で構成している。
図４のローパスフィルタ２１に関して、コンデンサ成分Ｃ２１をコンデンサ電極１３１とアース電極１３６で構成している。コンデンサ電極１３１の一端は外部出力端子１０５に接続されている。コンデンサ成分Ｃ２２をコンデンサ電極１３２とアース電極１３６で構成している。インダクタンス成分Ｌ２１をスルーホール１４１、コイル電極１２０、スルーホール１２６、コイル電極１２５及びスルーホール１３３で構成している。
図４のローパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ２２に関して、コンデンサ成分Ｃ２３をコンデンサ電極１３９とアース電極１３６で構成している。コンデンサ成分Ｃ２４をコンデンサ電極１７２とアース電極１７０で構成している。コンデンサ電極１７２の一端は外部出力端子１０７に接続されている。インダクタンス成分Ｌ２２をコイル電極１４０で構成している。コイル電極１４０の一端は外部出力端子１０７に接続されている。コンデンサ成分Ｃ２５をコンデンサ電極１４７とコンデンサ電極１５３で構成している。コンデンサ成分Ｃ２７をコンデンサ電極１５３とアース電極１５７で構成している。インダクタンス成分Ｌ２３をスルーホール１５９、コイル電極１５８及びスルーホール１６０で構成している。コンデンサ成分Ｃ２６をコンデンサ電極１４６とコンデンサ電極１５２で構成している。コンデンサ電極１４６の一端は外部出力端子１０７に接続されている。コンデンサ成分Ｃ２８をコンデンサ電極１５２とアース電極１５７で構成している。インダクタンス成分Ｌ２４をスルーホール１６６、コイル電極１６５及びスルーホール１７１で構成している。
図６のハイパスフィルタとバンドエリミネーションフィルタとの組み合わせフィルタ３１に関して、コンデンサ成分Ｃ３３をコンデンサ電極１５５とコンデンサ電極１４８で構成している。コンデンサ電極１５５の一端は外部出力端子１０９に接続されている。インダクタンス成分Ｌ３３をスルーホール１４９、コイル電極１４２、スルーホール１４３で構成している。コンデンサ成分Ｃ３４をコンデンサ電極１５４とコンデンサ電極１４８で構成している。コンデンサ成分Ｃ３２をコンデンサ電極１６２とコンデンサ電極１６８で構成している。コンデンサ成分Ｃ３１をコンデンサ電極１６８とアース電極１７０で構成している。インダクタンス成分Ｌ３１をスルーホール１７７、コイル電極１７６、スルーホール１７８で構成している。コンデンサ成分Ｃ３５をコンデンサ電極１６１とコンデンサ電極１６７で構成している。コンデンサ成分Ｃ３６をコンデンサ電極１６７とアース電極１７０で構成している。インダクタンス成分Ｌ３２をスルーホール１７４、コイル電極１７３、スルーホール１７５で構成している。
図６のハイパスフィルタ３２に関して、コンデンサ成分Ｃ３７をコンデンサ電極１３４とコンデンサ電極１２７で構成している。インダクタンス成分Ｌ３４をスルーホール１２８、コイル電極１２１、スルーホール１２２、コイル電極１１６及びスルーホール１１７で構成している。コンデンサ成分Ｃ３８をコンデンサ電極１３５とコンデンサ電極１２７で構成している。コンデンサ電極１３５の一端は外部出力端子１１１に接続されている。
以上述べたように、第１の実施形態により、挿入損失が少なく、アイソレーション特性をより向上させた、４つの周波数成分をそれぞれの成分に分波する高性能なマルチプレクサを得ることができる。さらに、本実施形態は、積層構造体の形態をなしているので、十分な小型化が可能である。
次に、上記の第１の実施形態の回路構成のうち、第２の分波回路２及び第３の分波回路３に使用されているバンドエリミネーションフィルタを含む組み合わせフィルタの代わりにバンドパスフィルタを使用するマルチプレクサを、第２の実施形態として説明する。
第２の実施形態の回路構成ブロック図を図１０に示す。第２の実施形態に係るマルチプレクサは、第１の分波回路４、第２の分波回路５及び第３の分波回路６からなり、上記第１の実施形態と同様にして、互いに異なる第１の周波数成分ｆ１〜第４の周波数成分ｆ４をそれぞれ含む互いに異なる第１の周波数帯域〜第４の周波数帯域を含む入力が第１の分波回路４の入出力ポート４０に入力される。第１の分波回路４の入出力ポート４３からはｆ１の周波数帯域及びｆ２の周波数帯域を含む出力が得られ、これが第２の分波回路５の入出力ポート５０に入力される。一方、第１の分波回路４の入出力ポート４４からはｆ３の周波数帯域及びｆ４の周波数帯域を含む出力が得られ、これが第３の分波回路６の入出力ポート６０に入力される。そして、第２の分波回路５の入出力ポート５３，５４からはそれぞれｆ１，ｆ２の周波数帯域の出力が得られ、第３の分波回路６の入出力ポート６３，６４からはそれぞれｆ３，ｆ４の周波数帯域の出力が得られる。
第１の分波回路４は第１のフィルタ４１と第２のフィルタ４２とを含む。第１のフィルタ４１は、ｆ１及びｆ２を含み且つｆ３及びｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするローパスフィルタＬＰＦからなっており、第２のフィルタ４２は、ｆ３及びｆ４を含み且つｆ１及びｆ２を実質上含まない帯域を通過帯域とするハイパスフィルタＨＰＦからなる。第１のフィルタ４１及び第２のフィルタ４２のそれぞれの一方の入出力ポートが共通ポート４０とされている。この第１の分波回路４の構成は、第１の実施形態の第１の分波回路１の構成と同等である。
第２の分波回路５は第３のフィルタ５１と第４のフィルタ５２とを含む。第３のフィルタ５１は、ｆ１を含み且つｆ２〜ｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするローパスフィルタＬＰＦからなっており、第４のフィルタ５２は、ｆ２を含み且つｆ１、ｆ３及びｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするフィルタであり、バンドパスフィルタＢＰＦからなる。第３のフィルタ５１及び第４のフィルタ５２のそれぞれの一方の入出力ポートが共通ポート５０とされている。該共通ポート５０は、第１のフィルタ４１の共通ポートとされていない入出力ポート４３と接続されている。
第３の分波回路６は第５のフィルタ６１と第６のフィルタ６２とを含む。第５のフィルタ６１は、ｆ３を含み且つｆ１、ｆ２及びｆ４を実質上含まない帯域を通過帯域とするフィルタであり、バンドパスフィルタＢＰＦからなっており、第６のフィルタ６２は、ｆ４を含み且つｆ１〜ｆ３を実質上含まない帯域を通過帯域とするハイパスフィルタＨＰＦからなる。第５のフィルタ６１及び第６のフィルタ６２のそれぞれの一方の入出力ポートが共通ポート６０とされている。該共通ポート６０は、第２のフィルタ４２の共通ポートとされていない入出力ポート４４と接続されている。
図１１に第２の分波回路５の構成図を示す。第２の分波回路５は、インダクタンス成分及びコンデンサ成分を含んでなるローパスフィルタ５１と、インダクタンス成分及びコンデンサ成分を含んでなるバンドパスフィルタ５２とからなる。共通ポート５０から入力された周波数成分ｆ１，ｆ２は、ローパスフィルタ５１の作用により周波数成分ｆ１のみがローパスフィルタ５１の入出力ポート５３に出力され、バンドパスフィルタ５２の作用により周波成分ｆ２のみがバンドパスフィルタ５２の入出力ポート５４に出力される。
図１２は、第２の分波回路５特にそれを構成するローパスフィルタ５１及びバンドパスフィルタ５２の周波数特性図であり、ここでは周波数ＦＲＥＱに対する減衰量ＡＴＴＮの変化が示されている。バンドパスフィルタ５２では、周波数成分ｆ１を分離除去して周波数成分ｆ２のみを取り出すことができる。また、バンドパスフィルタ５２では、周波数成分ｆ２より高周波の側において、第１の分波回路４のローパスフィルタ４１による減衰特性に加えて当該バンドパスフィルタ５２による減衰特性が二重に働くため、周波数成分ｆ２の分離特性が良好である。特に、周波数成分ｆ２としてはＧＰＳのような微弱な電波が考えられるところ、このような微弱な電波を通過させ取り出す場合には他の周波数成分をなるべく完全に取り除く必要があり且つ通過する場合の損失の小さいことが望まれるので、以上の様な第２の分波回路５の構成はＧＰＳのような微弱な電波の分波には最適である。
図１３に第３の分波回路６の構成図を示す。第３の分波回路６は、インダクタンス成分及びコンデンサ成分を含んでなるバンドパスフィルタ６１と、インダクタンス成分及びコンデンサ成分を含んでなるハイパスフィルタ６２とからなる。共通ポート６０から入力された周波数成分ｆ３，ｆ４は、バンドパスフィルタ６１の作用により周波数成分ｆ３のみがバンドパスフィルタ６１の入出力ポート６３に出力され、ハイパスフィルタ６２の作用により周波成分ｆ４のみがハイパスフィルタ６２の入出力ポート６４に出力される。
図１４は、第３の分波回路６特にそれを構成するバンドパスフィルタ６１及びハイパスフィルタ６２の周波数特性図であり、ここでは周波数ＦＲＥＱに対する減衰量ＡＴＴＮの変化が示されている。バンドパスフィルタ６１では、周波数成分ｆ４を分離除去して周波数成分ｆ３のみを取り出すことができる。また、バンドパスフィルタ６１では、周波数成分ｆ３より低周波の側において、第１の分波回路４のハイパスフィルタ４２による減衰特性に加えて当該バンドパスフィルタ６１による減衰特性が二重に働くため、周波数成分ｆ３の分離特性が良好である。特に、微弱な電波を通過させ取り出す場合には他の周波数成分をなるべく完全に取り除く必要があり且つ通過する場合の損失の小さいことが望まれるので、以上の様な第３の分波回路６の構成は周波数成分ｆ３として微弱な電波が用いられる場合の分波には最適である。
以上のような第２の実施形態のマルチプレクサも、上記第１の実施形態と同様に、積層構造体の形態をなすのが好ましい。即ち、上記第１の分波回路４、第２の分波回路５及び第３の分波回路６のインダクタンス成分及びコンデンサ成分を、積層構造体を構成するパターン状導電層とを用いて形成することが好ましい。
このような積層構造体の斜視図を図１６に示し、分解斜視図を図１５に示す。積層構造体は、パターン状導電層により形成された外部グランド（ＧＮＤ）端子３０１，３０３，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２、外部入力端子３０２、及び外部出力端子３０５，３０７，３０９，３１１を有する。この積層構造体の製造方法は、第１の実施形態に関して説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
図１５において、４０１〜４１４は矩形状の絶縁層を示し、３１３，３３５，３６３，３７４はアース電極を示し、これらのアース電極は外部ＧＮＤ端子３０１，３０３，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２に接続される引き出し部を有する。３１４，３１６，３１８，３２０，３２１，３２５，３４６，３５７，３６４，３６７，３７０，３７２はコイル電極（上記インダクタンス成分を形成するためのパターン状導電層）であり、３２３，３２７，３２９〜３３１，３３３，３３４，３３６〜３３９，３４１〜３４３，３４５，３４８〜３５０，３５２，３５３，３５６，３５９〜３６２はコンデンサ電極（上記コンデンサ成分を形成するためのパターン状導電層）である。３１５，３１７，３１９，３２２，３２４，３２６，３２８，３３２，３４０，３４４，３４７，３５１，３５４，３５８，３６５，３６６，３６８，３６９，３７１，３７３，３７５，３７６はスルーホール内に充填された導電層を示し、これらの導電層は上記アース電極、コイル電極及びコンデンサ電極のうちの複数を接続する。
以上の様なアース電極、コイル電極、コンデンサ電極及びスルーホール内導電層を適宜組み合わせることで、ここでは詳細には説明しないが、上記各インダクタンス成分及び各コンデンサ成分及びその接続を形成することができる。
以上述べたように、第２の実施形態によっても、十分な小型化が可能で、挿入損失が少なく、アイソレーション特性をより向上させた、４つの周波数成分をそれぞれの成分に分波する高性能なマルチプレクサを得ることができる。
以上第２の実施形態では、第１の実施形態の回路構成のうちの第２の分波回路２及び第３の分波回路３に使用されているバンドエリミネーションフィルタを含む組み合わせフィルタの双方に代えてバンドパスフィルタを使用しているが、本発明においては第１の実施形態の回路構成のうちの第２の分波回路２及び第３の分波回路３に使用されているバンドエリミネーションフィルタを含む組み合わせフィルタのうちの一方のみに代えてバンドパスフィルタを使用してもよい。これによっても、上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様な効果が得られる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明によれば、ＧＰＳ等の微弱電波を含む４つの周波数帯域のそれぞれに属する信号を良好に分波するマルチプレクサを簡単な回路で構成することができ、ＧＰＳ等の微弱電波の挿入損失を少なくし、他の電波との分離度を向上させることが可能となる。さらに、上記回路を積層構造体から構成することにより、小型で分波性能の優れたマルチプレクサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のマルチプレクサのブロック図である。
図２は、図１のマルチプレクサにおける第１の分波回路の構成図である。
図３は、図１のマルチプレクサにおける第１の分波回路の周波数特性を示す図である。
図４は、図１のマルチプレクサにおける第２の分波回路の構成図である。
図５は、図１のマルチプレクサにおける第２の分波回路の周波数特性を示す図である。
図６は、図１のマルチプレクサにおける第３の分波回路の構成図である。
図７は、図１のマルチプレクサにおける第３の分波回路の周波数特性を示す図である。
図８は、図１のマルチプレクサの積層構造を示す分解斜視図である。
図９は、図１のマルチプレクサの積層構造体の斜視図である。
図１０は、本発明のマルチプレクサのブロック図である。
図１１は、図１０のマルチプレクサにおける第２の分波回路の構成図である。
図１２は、図１０のマルチプレクサにおける第２の分波回路の周波数特性を示す図である。
図１３は、図１０のマルチプレクサにおける第３の分波回路の構成図である。
図１４は、図１０のマルチプレクサにおける第３の分波回路の周波数特性を示す図である。
図１５は、図１０のマルチプレクサの積層構造を示す分解斜視図である。
図１６は、図１０のマルチプレクサの積層構造体の斜視図である。
図１７は、従来の分波回路素子のブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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