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JPH0484501A - 分波器 - Google Patents

分波器

Info

Publication number
JPH0484501A
JPH0484501A JP2197709A JP19770990A JPH0484501A JP H0484501 A JPH0484501 A JP H0484501A JP 2197709 A JP2197709 A JP 2197709A JP 19770990 A JP19770990 A JP 19770990A JP H0484501 A JPH0484501 A JP H0484501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
input
line
lines
duplexer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2197709A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomokazu Komazaki
友和 駒崎
Katsuhiko Gunji
勝彦 郡司
Norio Onishi
大西 法生
Akira Mashita
真下 朗
Koichi Ichikawa
市川 晃一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2197709A priority Critical patent/JPH0484501A/ja
Priority to KR1019910011677A priority patent/KR920003632A/ko
Priority to DE69123796T priority patent/DE69123796T2/de
Priority to EP91306725A priority patent/EP0468757B1/en
Priority to CA002048009A priority patent/CA2048009A1/en
Publication of JPH0484501A publication Critical patent/JPH0484501A/ja
Priority to US08/003,837 priority patent/US5323127A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/46Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2136Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using comb or interdigital filters; using cascaded coaxial cavities

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、無線機等に搭載され、異なった周波数の信号
を周波数に応じて分離又は合成するための分波器に関す
るものである。
(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、例えば、特開昭
62−136104号、特開昭62−136105号に
記載されるものがあった。
以下、その構成を図を用いて説明する。
第3図はかかる従来の分波器の構成図であり、第3図(
a)はその分波器の斜視図、第3図(b)はその裏面斜
視図である。
この分波器はアルミナ、ガラスエポキシ等の絶縁性基板
1を備え、その基板1の上面及び下面には厚膜印刷やメ
ツキ処理等によって複数個の入出力端子部3とアースパ
ターン2とが形成されている。基板Iの上下面に設けら
れた複数個の入出力端子部3は、上下面接続用のスルー
ホールによって相互に接続されている。基板1の上面に
は、中心周波数の異なる2個の送信誘電体フィルタ(以
下、送信用フィルタという)6、受信誘電体フィルタ(
以下、受信用フィルタという)7が直接搭載されている
なお、これらのフィルタ6.7は、例えば、本願出願人
が先に出願した特願昭59−201455号に記載され
ているように、均質で単体の誘電体からなるブロック状
のフィルタ本体4.5と、このフィルタ本体4,5内に
所定間隔で埋設された円柱状の中心導体からなる複数個
の誘電体共振器8,12と、この各誘電体共振器8,1
2の中心導体に接続され、フィルタ本体4.5の一側面
に形成された複数個の周波数調整パターン9,13を備
え、各両側端には入出力端子部3、スルーホールに接続
するための入出力電極10,11,14.15が備えら
れている。また、各誘電体共振器の共振周波数は各誘電
体共振器の高さ及び周波数調整パターンにより決定され
、この調整は機械的な工法、或いは光学的工法等により
行われる。
基板1の下面には、ストリップ線路等の分布定数線路か
らなる一対の分波回路16.17と、この分波回路1.
6.17に接続されたスプリアス除去用低域通過フィル
タ1日とが、厚膜印刷やメツキ処理等で形成されている
。各分波回路16.17は入出力端子部3、入出力電極
10,11.1415を介して上面の各フィルタ6.7
にそれぞれ接続されている。
ここで直列接続された一方の分波回路16及び受信用フ
ィルタ7と、直列接続された他方の分波回路17及び送
信用フィルタ6とは相互に影響がないようにするために
、一方の分波回路16及び受信用フィルタフの通過域中
心周波数において、他方の分波回路17及び受信用フィ
ルタ6の入力インピーダンスが充分高くならなければな
らない。
そのために、各分波回路16.17の線路長は次のよう
にして決定される。
分波回路17と送信用フィルタ6の縦続接続の場合を考
える。この場合のS行列のS I+は次式で与えられる
S 1+ (1) −Crcosθ−cosθ+zsi
nθ+j(sinθ+ zcosθ−rsinθ)) 
/ [rcosθ+cosθzs inθ+j(sin
θ十zcosθ+rsinθ)〕・・・(1) ここで、θ−β1.β−2π/λ、!−分波回路17の
線路長、送信用フィルタの入力インピーダンス−r+j
zである。
直列接続された分波回路17と送信用フィルタ6の入力
インピーダンスが受信用フィルタ7の通過域において、
充分高くなるためには、前記した式(1)のS、+(1
)が最小になればよい。即ち、cosθ=zsinθ・
・・(2) になるようにθを選べばよいことがわかる。この場合、
前記式(1)は次のようになる。
5z(1)−(rcosθ+j(sinθ+z2sin
θrstnθ) ) / (rcosθ十j(sinθ
+ z2sinθ+rsinθ)〕      ・・・
(3)ここで、上式を入力インピーダンス(Zin)で
表現すると次のようになる。
Zfn = C(1+22)/r)   j z   
=44)即ち、直列接続された分波回路17と送信用フ
ィルタ6の入力インピーダンスは直列接続された分波回
路16と受信用フィルタ7の通過帯域において充分入力
インピーダンスが高くなければならない。
従って、直列接続された分波回路17と送信用フィルタ
6は減衰域となる。この場合、前記式(4)においで、
r<1となると考えてよい。よって前記式(4)はZi
n:>1となり、お互いに影響はなくなる。また、Zi
nの位相角は前記式(4)において、実数部が充分大き
くなるため零とならなければならないことがわかる。
しかしながら、前記分波器の構成においては、分波器を
構成するための分布定数線路の線路長が近似的にλ/4
と長くなり、分波器の小形化、低コスト化の大きな障害
となっていた。
例えば、厚さ1mmのガラスエポキシ基板(誘電率4.
8)に導体を幅1.8mmにして入力インピーダンスが
50Ωになるように形成した場合に、その線路長と位相
量の関係を示すと、第4図のようになる。この図から明
らかなように、位相角を0゜とするには、受信側の線路
長は60mm、送信側の線路長は84闘必要になり、小
型化、低コスト化が困難である。
上記問題点を解決する分波器としては、特開昭64−6
0004に開示されたものがある。以下、そこに開示さ
れている実施例について図面を参照しながら説明する。
第5図は上記実施例を示す分波器の構成図であり、第5
図(a)はその分波器の斜視図、第5図(b)はその分
波器の裏面斜視図である。
この図において、20は基板(例えば、ガラスエポキシ
樹脂)、21ばアースパターン、22はアンテナ端子、
23.25はRx(受信用フィルタ)の端子、24.2
6はTx(送信用フィルタ)の端子、27は送信用フィ
ルタ本体、28は受信用フィルタ本体、29は送信用フ
ィルタ、30は受信用フィルタ、31は受信用フィルタ
の誘電体共振器、32は受信用フィルタの周波数調整パ
ターン、33は受信用フィルタの結合量調整パターン、
34.35は受信用フィルタの入出力端子、36は送信
用フィルタの誘電体共振器、37は送信用フィルタの周
波数調整パターン、38は送信用フィルタの結合量調整
パターン、39.4’Oは送信用フィルタの入出力端子
である。
更に、基板20の裏面には微細な線路からなるインダク
タを形成する。つまり、41.42.43は分波回路の
分布定数線路に代わるインダクタLAi41、LRE4
2、LRT43であり、44は基板の露出部分である。
この図に示される分波器は、例えば、米国AMPS方式
自動車電話機用分波器で中心周波数(fo)が835 
(MHz) 、通過帯域叶が825〜845 (Mll
z)の送信用フィルタN、29、fo−880(MHz
) 。
BW−870〜890(MHz)の受信用フィルタN2
30と分波回路で構成されている。
第6図は上記した分波器のブロック図である。
ここで、搭載された送信用フィルタN129、受信用フ
ィルタN230は、前記したように、均質で単体の誘電
体からなり、この誘電体内に所定間隔で埋設された円柱
状の中心導体からなる複数個の誘電体共振器31,36
、この各誘電体共振器の中心導体に接続され、フィルタ
本体27.28の一側面に形成された複数個の周波数調
整パターン32.37と、この周波数調整パターン32
37の間に結合量調整パターン33.38とを備え、各
両側端に位置する誘電体共振器31.36が入出力端子
パターン34,35,39.40を持ち、入出力端子2
3,24,25.26と接続されている。
第7図は送信用フィルタN、の入力インピーダンス特性
(絶対値)図で、横軸に周波数(MHz)、縦軸に入力
インピーダンス(Ω)の絶対値が示されており、入出力
端容量2.3pFと2.5pFの場合がプロットされて
いる。
この図から明らかなように、その受信用フィルタN、の
通過帯域(BW)である8 25〜845 (MHz)
においては入力インピーダンスは50Ωに近似している
。また、その通過帯域を超えると急激に入力インピーダ
ンス増加している。
第8図は送信用フィルタN1の入力インピーダンス特性
(位相角)図で、横軸に周波数(M Hz )、縦軸に
位相角θ(ω)°が示されており、入出力端容量2.3
pFと2.5pFの場合がプロットされている。
この図から明らかなように、その受信用フィルタN、の
通過帯域(BW)である8 25〜845 (MHz)
のにおいては位相角が0に近似している。
第9図は受信用フィルタN2の入力インピーダンス特性
(絶対値)図で、横軸に周波数(MHz)、縦軸に入力
インピーダンス(Ω)の絶対値を示し、入出力端容量1
.8 pF、2.0pF及び2.2pFの場合がプロッ
トされている。
この図から明らかなような、一般的にその受信用フィル
タN2の通過帯域(BW)である870〜890(MH
z)においては入力インピーダンスは50Ωに近似して
いる。
第10図は受信用フィルタN2の入力インピーダンス特
性(位相角)図、横軸に周波数(MHz)、縦軸に位相
角θ(ω)°が示されており、入出力端容量]、 8 
[]F、2.0pF及び2.2pFの場合がプロットさ
れている。
この図から明らかなように、一般的にその受信用フィル
タN2の通過帯域(BW)である870〜890 (M
llz)においては位相角は0は近似している。
ところで、本実施例は第5図(b)及び第6図に示され
たように、分布定数線路の代わりにインダクタLAR4
1、I−FIE42、L□r43を設けるようにしてい
る。
以下、このインダクタの動作を基にして、本実施例の原
理を説明する。
まず、インダクタL Al141、L RE42、LR
ア43がない場合を考える。説明の都合上、送信用フィ
ルタNI、受信用フィルタN2の各通過帯域の中心周波
数f。=835(MHz)、  f o =880(M
Hz)についてのみ述べる。
B+  (fo=835(MHz)) 、  B2  
(fo = 880(MHz) 〕については第77乃
至第10図から次のように考えられる。
B  : r+  =50.OXI  =。
rZ =o       Xz −−j30Bz  :
 rl −o       XI −−j  1B6.
Orz ==5o、o    Xz =。
この送受信用フィルタにより、分波器を構成すると、B
+  Cf o =835(MHz)) 、  Bz 
 Cf o −880(MHz) )においては、AN
T端22から見た入力インピーダンスZ、。及び不整合
減衰量RLは次のように送信用フィルタNI、受信用フ
ィルタN2の単体の場合に比較して劣化する。
B、  : Zlfi−13,254−j22.068
RL=3.88dB B z  : Z 1−=46.62  a 1.2.
541RL=17.5” 上式より、B1帯域におけるX2が小さいことが問題で
あることがわかる。このX2が小さいという条件の下で
、B、帯域の入力インピーダンスZ0..を基準インピ
ーダンス(R,=50Ω)が近づけるため、送信用フィ
ルタN1に直列にり、l□−5(nl+)を入れる。こ
の時の入力インピーダンスZ in及び不整合減衰量R
Lは次のようになる。
B、  : L、=17.9− j28.6644RL
=4.67dB B2: Z、fi=45.4545−j 14.341
RL=16.15dB 次に、I、REについて説明する。
このI−REをL RE−20nHとすると、このIJ
REの付加後のB、、B2におけるZ、I、、RLは、
次のようになる。
B、  : Zi、−32,2633−331,874
RL=7.67dB B2: Z、fi−49,14−36,7125RL=
23.34dB このTrREはB+、Bz帯域において、Z!□の虚数
部を実数部と比較して相対的に小さくするという動作を
することがわかる。
次に、IJARについて説明する。
このIiA*をLAR=4nHとすると、B、、B2に
おけるLRE、RLは次のようになる。
B、  : Z、、、=32.2633−j 10.8
88RL−12,01dll Bz:Zt□−49,14+j28.834R,L= 
11..08dB 即ち、このLARは、BI、B2帯域において、Z i
 nの虚数部を平均的に小さくすることがわかる。
従って、このLRT +  L RE +  L A 
Rにより、自動車電話機装置用として必要なRL>10
″″を満足する分波器が得られる。このLRTI  L
IIEI  I、ARは一例により説明したが、NI、
NzのZ i nの傾向が変わらない限り、類似の動作
を行うことができる。
なお、実際にLIIT+  LRE+  LARをガラ
スエポキシ基板(誘電率4.8、厚さ1.6mm)に形
成する場合において、f o =850(MHz)の場
合、そのインダクタンスは線路長を!とした場合、次式
で示される。
(1)W(幅) 0.3 mmの場合、L(nt+)=
1.389 J2 (mm) −5,3443従うて、
例えば、上記した LRr=5nHの場合、n−7,45飾L*t=20n
Hの場合、42 =18.25 mmLa1−4nHの
場合、p−6,73mmとなる。
(2)W(幅)0.5価の場合、 L(nH)−1,0921(mm) −2,4726(
3)W(幅) 0.7 mmの場合、L(nH)−1,
01,35j2 (mm) −2,1753また、アル
ミナ基板(誘電率9.3)に形成すると、線路長!を更
に短くすることができる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、以上述べたいずれの分波器も次の様な問
題点がある。
(1)第3回に示す分波器では、その分波回路をλ/4
線路を基本として構成しているため、分波回路の線路が
比較的長くなり、占有面積が大きくなり、従って分波器
の小形化、低コスト化が困難である。
(2)第5図に示す分波器では、分波回路をストリ・ン
プラインによるインダクタを基本として構成することに
よりストリップラインの全線路長の短縮化を図っている
が、一定の限度があるため分波回路はある面積を占有す
ることとなり、分波器の小形化、低コスト化の障害にな
っている。
本発明は、分波回路が基板上である面積を占有するため
装置の小形化、低コスト化上の障害となっているという
上記問題点を解決するためになされたものであって、分
波回路として基板上の部品を接続するための線路を用い
ることにより、分波回路として特別に基板上に面積を占
有しないようにした分波器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) 本発明は上記目的を達成するため、入出力端と、送信用
誘電体フィルタおよび受信用誘電体フィルタとを分波回
路を介して結合した分波器において、前記分波回路は、
前記入出力端と前記受信用誘電体フィルタの入力端間の
第1の線路と、前記入出力端と、前記送信用誘電体フィ
ルタの出力端間の第2の線路と、前記入出力端と接地間
の第3の線路とから構成され、前記第1の線路と第2の
線路とは部品間接続用線路を用いたものである。
(作用) 本発明によれば、分波回路の一部を構成する前記第1.
第2の線路は、入出力端と送信用誘電体フィルタ、受信
用誘電体フィルタとを接続するための部品間接続用線路
を用いているので、分波回路として特別に基板上に面積
を占有することはなく、従って、分波器の小形化、低コ
スト化を図ることができる。
(実施例) 第1図は本発明の実施例を示すブロック図である。同図
において、51は外部回路が接続されるANT端(入力
出端)、56は送信用フィルタ、57は受信用フィルタ
、52は受信用フィルタ57の入力端、53は送信用フ
ィルタ56の入力端(信号が出力される端子であるが、
便宜上、以下入力端と称する)である。そして、ANT
端5端出1力端52の間は線路長p、□の線路60で接
続され、入力端52と入力端53の間は線路長ρ23の
線路61で接続され、さらに、入力端52とアースの間
は線路長ff120の線路62で接続されている。これ
ら線路長Adz、  l!z*、  I!zoO)線路
60゜61.62はいずれも取扱いの容易さ等の観点か
ら特性インピーダンスZ。が50Ωのストリップライン
が用いられることが多い。
従って、第1図に示す回路構成は、特別の分波回路を設
けることなく、部品間の線路自体に分配回路の動作を持
たせたものである。
以下、本実施例を第1図に従って説明する。
まず、説明を簡単にするため、I!、1□−■の場合を
考える。入力端52からフィルタ側を見た入力アドミッ
タンスY8..は式(5)で表現される。
Yin=Yt +YRF + Y2O・・・(5)ここ
で、YT線路長I!、23の線路61のインピーダンス
と送信用フィルタ56の入力インピーダンスの合成アド
ミッタンスで一般に式(6)で与えられる。
θ23:位相定数でβ!23に等しい YRFは受信用フィルタ57に入力アドミッタンスであ
る。
Y28は線路長j2zoの線路62の入力アドミッタン
スで式(7)で与えられる。
従って、送信用フィルタ56の通過帯域(例えば、米国
の自動車電話におけるAMPS方式の場合、824.0
MHz〜849.0MHz)においては、YRF=yz
o       ・・・(8)が、また、受信用フィル
タ57の通過帯域(例えば、AMPS方式の場合、86
9.0MHz〜894.0MHz)においては、 yT ’、Y2.         ・ (9)が近似
的に成立するように線路長ff1Zoを決定すればよい
しかし、一般に、式(8)と式(9)を同時に満足させ
ることは不可能である。すなわち、AMPS方式の送信
用誘電体フィルタの受信帯域(869,0MHz〜89
4 、0MHz )における人力アドミッタンスは一般
に第7図より、 となる。また、AMPS方式の受信用誘電体フィルタの
送信帯域(824,0MHz〜849.0MHz)にお
ける入力アドミッタンスは一般に第9図より、となり、
弐(8)と式(9)が同時に満足することばできないこ
とがわかる。通常は、送信用誘電体フィルタと受信用誘
電体フィルタとを並列接続すると、弐(11)で示され
る受信用誘電体フィルタの送信帯域におけるインピーダ
ンスにより、送信用誘電体フィルタの送信帯域における
インピーダンスが大きく劣化する。そこで、式(8)と
弐(11)より最適の線路長4220が決められている
以上のようにして、第1図において、L2−■の場合、
線路長ff20の線路62を設けることにより、送信用
フィルタ56と受信用フィルタ57を並列接続し、分波
器を構成できることがわかる。
次に、線路長I!、1□、β23の線路60.61の動
作について説明する。一般に、線路長!のストリップラ
インを抵抗R8で終端した場合、そのFマトリックスF
は弐〇2)で与えられる。
この場合の入力インピーダンスZ1..は、となり、θ
−βlで与えられるから、線路長lが変わることにより
、入力インピーダンスZ、fiが変わることがわかる。
すなわち、線路長I!、1□、!23の線路60.61
は近似的にはインピーダンスレヘルを基準値から上下す
るだけである。
線路長112の線路60を分波回路の一部として用いる
ためには、第1図に示す入力端52から送信用フィルタ
56および受信用フィルタ57を見たインピーダンスの
基準値を補正しておけばよいことがわかる。
また、線路長!23の線路61は上述の線路長1 +z
の線路60の場合と同様に、送信用フィルタ56の入力
インピーダンスの基準値を変える動作を示すため、線路
長4223の線路61が存在する場合は送信用フィルタ
56の入力インピーダンスをあらかじめ補正しておけば
よいことになる。
このように、線路長L2+  f23の線路60 、6
1も分波回路の一部として考慮し、この線路長j2+z
ffi23の線路60.61も含めて送信用フィルタお
よび受信用フィルタを調整することにより、線路長11
゜、123による特性劣化を減少することができ、しか
も分波回路としての占有面積を少くすることが可能であ
ることがわかる。
第2図は本実施例の実装例を示す平面図である。
第2図において、51は外部回路が接続されるANT端
、56は送信用フィルタ、57は受信用フィルタ、58
は切替スイッチ、52.55は受信用フィルタ57の入
力端、出力端、53.54は送信用フィルタ56の入力
端、出力端であり、例えばガラスエポキシ樹脂等の基板
59にそれぞれ設けられ、あるいは搭載されている。そ
して、A、 N T端51から切替スイッチ58を介し
て入力端52に至るまでの線路長!1゜の線路60、入
力端52から入力端53に至るまでの線路長j223の
線路61および入力端52からアースに至るまでの線路
長I!、20の線路62はそれぞれ第1図に示す11□
、123およびezoに対応するものであって、いずれ
も仲層で形成され、分波回路として特別に占有面積を設
けていないことがわかる。
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように本発明によれば、送信用フ
ィルタ、受信用フィルタを用いて分波器を実現するに際
し、送信用フィルタ、受信用フィルタを外部回路と接続
するための配線長を分波回路の一部として用いているの
で、分波回路として特別に基板上に面積を占有すること
はない。従って小形化、低コスト化された分波器を実現
することができ、無線装置の小形化、低コスト化に大い
に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は本
実施例の実装例を示す平面図、第3図は従来の分波器の
一構成図、第4図は線路長と位相角の関係を示す図、第
5図は従来の分波器の一構成図、第6図は第5図の分波
器のブロック図、第7図は送信用フィルタNIの入力イ
ンピーダンス特性(絶対値)を示す図、第8図は送信フ
ィルタN1の入力インピーダンス特性(位相角)を示す
図、第9図は受信用フィルタN2の入力インピーダンス
特性(絶対値)を示す図、第10図は受信用フィルタN
2の入力インピーダンス特性(位相角)を示す図である
。 51・・・ANT端、52.53・・・入力端、545
5・・・出力端、56・・・送信用フィルタ、57・・
・受信用フィルタ。 特許出願人 沖電気工業株式会社 本発日月の*施仔1J 木寅 か!イるり の寅 →尭 イ列 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  入出力端と、送信用誘電体フィルタおよび受信用誘電
    体フィルタとを分波回路を介して結合した分波器におい
    て、 前記分波回路を、前記入出力端と前記受信用誘電体フィ
    ルタの入力端間の第1の線路と、前記入出力端と前記送
    信用誘電体フィルタの出力端間の第2の線路と、 前記入出力端と接地間の第3の線路とから構成し、前記
    第1の線路と第2の線路とに部品間接続用線路を用いた
    ことを特徴とする分波器。
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