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JP6414559B2 - スイッチ付ダイプレクサモジュールおよびダイプレクサモジュール - Google Patents
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スイッチ付ダイプレクサモジュールおよびダイプレクサモジュール Download PDF

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Description

本発明はスイッチ付ダイプレクサモジュールに関し、更に詳しくは、送受信間のアイソレーション特性に優れたスイッチ付ダイプレクサモジュールに関する。
また、本発明はダイプレクサモジュールに関し、更に詳しくは、送受信間のアイソレーション特性に優れたダイプレクサモジュールに関する。
ケーブルテレビの回線を利用した高速データ通信の規格として、DOCSIS(登録商標)(Data Over Cable Service Interface Specifications)が定められ、同規格によるデータ通信サービスが多くの国において採用されている。
DOCSISは、これまで数度にわたって改善がなされ、バージョンアップがなされてきた。また、今後も、バージョンアップが予定されている。
DOCSISのバージョンアップにおいては、通信周波数が変更される場合がある。
DOCSISは、バージョンアップにおいて通信周波数が変更される場合には、新バージョンの通信機器が、旧バージョンにおいても使用できること、言い換えれば、旧バージョンの通信周波数にも対応できることを義務付けている。すなわち、新しい通信機器が、旧バージョンが採用されているサービス地域においても、新バージョンが採用されているサービス地域においても、互換性をもって兼用できることを義務付けている。このため、DOCSISのように、1つの通信機器を使用して、複数の通信周波数で、双方向の通信を行いたい場合、外部からのアンテナやケーブルと、内部(室内)の通信配線とを繋ぐセットトップボックスに、最新バージョンのDOCSISや旧バージョンのDOCSISに対応した複数のダイプレクサを切り替えて用いるスイッチ付ダイプレクサモジュールを使用する場合がある。
そのようなスイッチ付ダイプレクサモジュールが、特許文献1(特開2015-111803号公報)に開示されている
図8に、特許文献1に開示されたスイッチ付ダイプレクサモジュール(通信モジュール)1100を示す。
スイッチ付ダイプレクサモジュール1100は、周波数帯域の異なる複数の送受信系を備え、更に、GPS(Global Positioning System)や、WiFi(登録商標)通信にも対応している。そこで、以下においては、本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールにとって参考となる部分についてのみ、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100の説明をおこなう。
スイッチ付ダイプレクサモジュール1100はスイッチ101を備える。スイッチ101は、固定端子がアンテナ102に接続されている。また、スイッチ101の1つの切り替え端子が第1ダイプレクサ103に接続され、スイッチ101の他の1つの切り替え端子が第2ダイプレクサ104に接続されている。
第1ダイプレクサ103は、第1送信フィルタ103aと第1受信フィルタ103bとを備えている。同様に、第2ダイプレクサ104は、第2送信フィルタ104aと第2受信フィルタ104bとを備えている。
更に、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100は、通信機器の高周波回路の一部としてRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)105を備えている。RFIC105は、複数のTX端子と、複数のRX端子とを、それぞれ備えている。通常、RFICにおいては、関連するTX端子どうしが隣接して形成され、関連するRX端子どうしが隣接して形成される。スイッチ付ダイプレクサモジュール1100のRFICにおいても、関連するTX端子どうしが隣接して形成され、関連するRX端子どうしが隣接して形成されている。
そして、RFIC105の、1つのTX端子が第1ダイプレクサ103の第1送信フィルタ103aに接続され、隣接する他の1つのTX端子が第2ダイプレクサ104の第2送信フィルタ104aに接続されている。同様に、RFIC105の、1つのRX端子が第1ダイプレクサ103の第1受信フィルタ103bに接続され、隣接する他の1つのRX端子が第2ダイプレクサ104の第2受信フィルタ104bに接続されている。
特許文献1に開示されたスイッチ付ダイプレクサモジュール1100は、スイッチ101を切り替えることにより、第1ダイプレクサ103を使用した第1周波数帯による通信と、第2ダイプレクサ104を使用した第2周波数帯による通信とを、切り替えておこなうことができる。
特開2015-111803号公報
特許文献1に開示されたスイッチ付ダイプレクサモジュール1100は、図8に示すように、第1ダイプレクサ103および第2ダイプレクサ104と、RFIC105との間に、信号ラインが交差(クロス)する点Pが存在している。より具体的には、第1ダイプレクサ103の第1受信フィルタ103bとRFIC105のRX端子とを繋ぐ受信信号ラインと、第2ダイプレクサ104の第2送信フィルタ104aとRFIC105のTX端子とを繋ぐ送信信号ラインとが、点Pにおいて交差している。
図9(A)に、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100の概略回路図を示す。また、図9(B)に、本発明の発明者が任意に作成した、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100の変形例の概略回路図を示す。図9(A)から分かるように、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100において、信号ラインが交差する点Pが出現するのは、RFIC105において、関連するTX端子どうしが隣接して形成され、関連するRX端子どうしが隣接して形成されていることに起因すると考えられる。なお、図9(B)に示す、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100の変形例のように、新たに第2スイッチSW2、第3スイッチSW3を追加して、第1送信フィルタ103aと第2送信フィルタ104aとを第2スイッチSW2を介してRFIC105のTX端子に接続し、第1受信フィルタ103bと第2受信フィルタ104bとを第3スイッチSW3を介してRFIC105のRX端子に接続した場合にも、同様に、信号ラインが交差する点Pが出現してしまう。
特許文献1に開示されたスイッチ付ダイプレクサモジュール1100における、点Pでの信号ラインの交差は、信号の混信を発生させ、モジュール1100の通信品質を劣化させる原因になる虞があり、極めて都合が悪かった。すなわち、RFIC105のTX端子から第2ダイプレクサ104の第2送信フィルタ104aに向かう送信信号が、点Pにおいて、第1ダイプレクサ103の第1受信フィルタ103bからRFIC105のRX端子に向かう受信信号に混信してしまう虞があった。同様に、第1ダイプレクサ103の第1受信フィルタ103bからRFIC105のRX端子に向かう受信信号が、点Pにおいて、RFIC105のTX端子から第2ダイプレクサ104の第2送信フィルタ104aに向かう送信信号に混信してしまう虞があった。これらの混信のうち、受信信号の一部が送信信号へ混信した場合は、第2送信フィルタ104aにより減衰させることができるため、特に問題にはならなかった。一方、送信信号の一部が受信信号に混信した場合は、図9(A)、(B)に示すように、RFIC105でしか不要な信号を減衰させることができないだけでなく、微弱な受信信号に比べて送信信号は振幅が大きいため、S/N比が悪化してしまい、受信感度が劣化するという大きな問題があった。
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものである。その手段として、本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールは、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間に、信号ラインの交差が形成されないようにした。より具体的には、本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールは、基板と、基板に形成された外部接続端子と、基板に形成された、第1送信フィルタと第1受信フィルタとを備えた第1ダイプレクサと、基板に形成された、第2送信フィルタと第2受信フィルタとを備えた第2ダイプレクサと、基板に形成されるか、または、実装されたスイッチと、を備え、外部接続端子が、スイッチの固定端子に接続され、スイッチの1つの切り替え端子が第1ダイプレクサに接続され、スイッチの他の1つの切り替え端子が第2ダイプレクサに接続され、基板を平面視した場合に、第1送信フィルタと、第2送信フィルタと、第2受信フィルタと、第1受信フィルタとが、この順番に並べて形成され、基板上に少なくとも1つのインダクタ素子が実装され、基板上に、インダクタ素子を覆うように、対向する2つの側面が開口された金属ケースが取付けられ、少なくとも1つのインダクタ素子の磁束形成方向と、金属ケースの前記開口の方向とが一致しているものとした。
なお、上記の外部接続端子は、このスイッチ付ダイプレクサモジュールを、ケーブルテレビのケーブルや、アンテナなどに接続するための端子である。上記の構成によれば、第1ダイプレクサと第2ダイプレクサとで、1つの外部接続端子を共用端子として共通して使用することができる。
また、外部接続端子と、第1ダイプレクサおよび第2ダイプレクサとの間に接続された上記のスイッチを、本出願書類において第1スイッチと呼ぶ場合がある。
基板を平面視した場合に、外部接続端子とスイッチとを結ぶ信号ラインが、第1ダイプレクサおよび第2ダイプレクサのいずれか一方の内部の信号ラインと交差していることが好ましい。この場合には、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間において、信号ラインが交差することを回避することができる。
基板に、更に、送信端子と、受信端子とが形成され、かつ、第2スイッチと、第3スイッチとが形成されるか、または、実装され、第1送信フィルタが第2スイッチの1つの切り替え端子に接続され、第2送信フィルタが第2スイッチの他の1つの切り替え端子に接続され、第2スイッチの固定端子が送信端子に接続され、第1受信フィルタが第3スイッチの1つの切り替え端子に接続され、第2受信フィルタが第3スイッチの他の1つの切り替え端子に接続され、第3スイッチの固定端子が受信端子に接続されたものとすることが好ましい。この場合には、送信端子および受信端子を、それぞれ、第1ダイプレクサおよび第2ダイプレクサで共通して使用することができる。
基板を平面視した場合に、基板が、U字状の第1領域と、第1領域のU字状部分の内側に設けられた矩形状の第2領域とを備え、第1領域に第1ダイプレクサが形成され、第2領域に第2ダイプレクサが形成されたものとすることが好ましい。この場合には、容易に、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間に信号ラインの交差が形成されないようにすることができる。
なお、本件出願書類において、U字状という表現は、π字状、C字状、更に日本語のカタカナ文字のコ字状などに置換えることができる。また、U字状には、U字状を基本にして他の形状が付加された形状や、丸みを帯びた形状も含む。
また、本件出願書類において、矩形状という表現には、長方形および正方形はもちろん含み、さらに、矩形状を基本にして他の形状が付加された形状や、丸みを帯びた形状も含む。また、矩形状を構成する角部の角度は、直角であっても良く、直角以外の角度であっても良い。
基板において、第1送信フィルタおよび第2送信フィルタのグランド電極と、第1受信フィルタおよび第2受信フィルタのグランド電極とが、別々に形成されたものとすることが好ましい。この場合には、グランド電極を経由した信号の混信を抑制することができ、通信品質がより向上する。
基板が、第1基板と第2基板とで構成され、第1基板上に第2基板が実装され、第1基板に第1ダイプレクサが形成され、第2基板に第2ダイプレクサが形成されたものとすることが好ましい。この場合には、第1ダイプレクサと第2ダイプレクサとの間の混信が抑制され、通信品質がより向上する。この場合において、例えば、第1基板を樹脂基板とし、第2基板をセラミック基板とすることができる。あるいは、その逆の構成とし、第1基板をセラミック基板とし、第2基板を樹脂基板としても良い。あるいは、第1基板および第2基板を同じ基板とし、両方をセラミック基板または樹脂基板としても良い。
第1送信フィルタおよび第2送信フィルタが、それぞれ、ローパスフィルタであり、第1受信フィルタおよび第2受信フィルタが、それぞれ、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタであることが好ましい。この場合には、送受信間の混信が抑制され、通信品質がより向上する。
基板に、更に、第3送信フィルタと第3受信フィルタとを備えた第3ダイプレクサが形成され、基板を平面視した場合に、第3ダイプレクサが、基板においてU字状の領域に形成されており、そのU字状の領域の内側に、第1ダイプレクサおよび第2ダイプレクサが形成された矩形状の領域が設けられ、第1送信フィルタと第2送信フィルタと第3送信フィルタとが隣接して形成されるとともに、第1受信フィルタと第2受信フィルタと第3受信フィルタが隣接して形成されたものとすることができる。この場合には、3つのダイプレクサを備えているため、3組の異なる通信周波数で送受信ができるようになり、しかも、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間に信号ラインの交差が形成されないため、送受信間の混信による通信品質の劣化が抑制されたものとなる。
基板に、更に、第n送信フィルタと第n受信フィルタとを備えた第nダイプレクサが形成され(nは4以上の整数)、基板を平面視した場合に、第nダイプレクサが、基板においてU字状の領域に形成されており、そのU字状の領域の内側に、第1ダイプレクサから第(n-1)ダイプレクサまでの複数のダイプレクサが形成された矩形状の領域が設けられ、第1送信フィルタから第n送信フィルタまでの複数の送信フィルタが隣接して形成されるとともに、第1受信フィルタから第n受信フィルタまでの複数の受信フィルタが隣接して形成されたものとすることができる。この場合には、n個のダイプレクサを備えているため、n組の異なる通信周波数で送受信ができるようになり、しかも、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間に信号ラインの交差が形成されないため、送受信間の混信による通信品質の劣化が抑制されたものとなる。
以上の構成においては、スイッチ付ダイプレクサモジュール本体にスイッチを設けていた。しかしながら、本発明の送受信間のアイソレーション特性を向上させるという課題は、本体にスイッチが設けられていないダイプレクサモジュールにおいても解決することができる。そのために、本発明のダイプレクサモジュールは、基板と、基板に形成された、第1送信フィルタと第1受信フィルタとを備えた第1ダイプレクサと、基板に形成された、第2送信フィルタと第2受信フィルタとを備えた第2ダイプレクサと、を備え、基板を平面視した場合に、第1ダイプレクサが、基板においてU字状の領域に形成されており、そのU字状の領域の内側に、第2ダイプレクサが形成された矩形状の領域が設けられ、第1送信フィルタと、第2送信フィルタと、第2受信フィルタと、第1受信フィルタとが、この順番に並べて形成され、基板上に少なくとも1つのインダクタ素子が実装され、基板上に、インダクタ素子を覆うように、対向する2つの側面が開口された金属ケースが取付けられ、少なくとも1つのインダクタ素子の磁束形成方向と、金属ケースの前記開口の方向とが一致しているものとした。
このように、本体にスイッチを備えないダイプレクサモジュールであっても、外部にスイッチを用意する、あるいはアンテナないしケーブルを複数用意するなどの方法により、本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールと同様に使用することができる。そして、そのような本発明のダイプレクサモジュールも、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間に信号ラインの交差が形成されないため、優れた送受信間のアイソレーション特性を備えている。
本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールおよびダイプレクサモジュールは、ダイプレクサと高周波回路(RFICなど)との間に、信号ラインの交差が形成されないため、優れた送受信間のアイソレーション特性を備えている。
また、本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールおよびダイプレクサモジュールは、金属ケースによってシールドがなされるため、外部からのノイズを受けにくくなり、かつ、外部にノイズを与えにくくなる。また、インダクタ素子の磁束形成方向と、金属ケースの開口の方向とが一致しているため、金属ケースによる、インダクタ素子の磁束形成阻害が抑制されている。
第1実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100の概略回路図である。 スイッチ付ダイプレクサモジュール100の斜視図である。 図3(A)は、金属ケース8を取り除いたスイッチ付ダイプレクサモジュール100の分解平面図である。図3(B)は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の第1基板1および第2基板2における各構成要素の形成位置を示す説明図(平面図)である。図3(C)は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の第1基板1の内部に形成されたグランド電極を示す透視図(平面図)である。 第2実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール200の概略回路図である。 第3実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール300の概略回路図である。 第4実施形態にかかるダイプレクサモジュール400の概略回路図である。 第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール500の概略回路図である。 特許文献1に開示されたスイッチ付ダイプレクサモジュール1100の回路図である。 図9(A)は、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100の概略回路図である。図9(B)は、スイッチ付ダイプレクサモジュール1100の変形例の概略回路図である。
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。
また、図面は、実施形態の理解を助けるためのものであり、必ずしも厳密に描画されていない場合がある。例えば、描画された構成要素ないし構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。
[第1実施形態]
図1、図2、図3(A)〜(C)に、第1実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100を示す。ただし、図1は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の概略回路図である。図2は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の斜視図である。図3(A)は、金属ケース8を取り除いたスイッチ付ダイプレクサモジュール100の分解平面図である。図3(B)は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の第1基板1および第2基板2における各構成要素の形成位置を示す説明図(平面図)である。図3(C)は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の第1基板1の内部に形成されたグランド電極を示す透視図(平面図)である。
まず、図1を参照して、第1実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100の回路について説明する。
スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、外部接続端子OT、送信端子TXT、受信端子RXT、第1ダイプレクサDPX1、第2ダイプレクサDPX2、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3を備える。
第1ダイプレクサDPX1は、第1送信フィルタTXF1と第1受信フィルタRXF1とを備える。同様に、第2ダイプレクサDPX2は、第2送信フィルタTXF2と第2受信フィルタRXF2とを備える。
第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3は、それぞれ、1つの固定端子と、2つの切り替え端子とを備えている。また、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3は、それぞれ、必要に応じて、2つの切り替え端子を切り替える(いずれか一方を選択する)ための制御端子V1、当該スイッチを動かす電力を供給するための電源端子VDDなどを備えている。
外部接続端子OTが、第1スイッチSW1の固定端子に接続されている。そして、第1スイッチSW1の一方の切り替え端子が第1ダイプレクサDPX1に接続され、第1スイッチSW1の他方の切り替え端子が第2ダイプレクサDPX2に接続されている。
第1スイッチSW1に接続された第1ダイプレクサDPX1は、内部において2つの信号ラインに分岐され、一方の信号ライン(第1送信信号ライン)に第1送信フィルタTXF1が形成され、他方の信号ライン(第1受信信号ライン)に第1受信フィルタRXF1が形成されている。同様に、第1スイッチSW1に接続された第2ダイプレクサDPX2は、内部において2つの信号ラインに分岐され、一方の信号ライン(第2送信信号ライン)に第2送信フィルタTXF2が形成され、他方の信号ライン(第2受信信号ライン)に第2受信フィルタRXF2が形成されている。
そして、第1ダイプレクサDPX1の第1送信フィルタTXF1が第2スイッチSW2の一方の切り替え端子に接続され、第2ダイプレクサDPX2の第2送信フィルタTXF2が第2スイッチSW2の他方の切り替え端子に接続されている。また、第1ダイプレクサDPX1の第1受信フィルタRXF1が第3スイッチSW3の一方の切り替え端子に接続され、第2ダイプレクサDPX2の第2受信フィルタRXF2が第3スイッチSW3の他方の切り替え端子に接続されている。
そして、第2スイッチSW2の固定端子が送信端子TXTに接続され、第3スイッチSW3の固定端子が受信端子RXTに接続されている。
スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、外部接続端子OTと第1スイッチSW1とを結ぶ信号ラインが、第1ダイプレクサの一方の信号ライン(第1送信信号ライン)と点Qにおいて交差している。しかしながら、点Qにおける信号ラインの交差は、通信品質を劣化させる影響度合いが極めて小さい。なぜなら、点Qにおいて、送信信号に受信信号が混信したとしても、振幅の大きい送信信号に対して振幅が小さい受信信号が混信してもS/N比はほとんど変化しないからである。また、受信信号に送信信号が混信したとしても、第1受信フィルタRXF1またはRXF2によって送信信号を取り除くことができるからである。
スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、第1スイッチSW1、第2スイッチSW2、第3スイッチSW3を連動させて切り替えることにより、外部接続端子OTと、送信端子TXTおよび受信端子RXTとの間に、第1ダイプレクサDPX1および第2ダイプレクサDPX2のいずれか一方を選択して接続し、2つの異なる周波数帯域によって通信をおこなうことができる。
本実施形態においては、例えば、第1ダイプレクサDPX1の第1送信フィルタTXF1が、カットオフ周波数が85MHzのLCローパスフィルタLPFに構成され、第1ダイプレクサDPX1の第1受信フィルタRXF1が、カットオフ周波数が108MHzのLCハイパスフィルタHPFに構成されている。また、第2ダイプレクサDPX2の第2送信フィルタTXF2が、カットオフ周波数が42MHzのLCローパスフィルタLPFに構成され、第2ダイプレクサDPX2の第2受信フィルタRXF2が、カットオフ周波数が54MHzのLCハイパスフィルタHPFに構成されている。なお、本実施形態においては、第1受信フィルタRXF1および第2受信フィルタRXF2を、いずれも、ハイパスフィルタHPFに構成されているが、これに代えて、第1受信フィルタRXF1および第2受信フィルタRXF2が、それぞれ、バンドパスフィルタBPFに構成されていても良い。
スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、第1ダイプレクサDPX1を選択した場合には、DOCSIS3.1に準拠した送受信をおこなうことができる。また、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、第2ダイプレクサDPX2を選択した場合には、DOCSIS3.0に準拠した送受信をおこなうことができる。
次に、図2、図3(A)〜(C)を参照して、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の具体的な構造について説明する。
スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、基板として、第1基板1と第2基板2とを備える。第1基板1は第2基板2よりも、基板が大きい。
第1基板1は、樹脂製の多層基板(樹脂基板)からなる。
第1基板1の上側の主面には、第2基板2と、第1スイッチSW1と、第2スイッチSW2と、第3スイッチSW3と、複数の電子部品3とが実装されている。電子部品3は、インダクタ素子とキャパシタ素子である。ただし、インダクタ素子とキャパシタ素子以外の電子部品が含まれていても良い。
第1基板1の下側の主面には、外部接続端子OT、送信端子TXT、受信端子RXTが形成されている。なお、外部接続端子OT、送信端子TXT、受信端子RXTは、図3(B)に模式的に示されているが、他の図面には示されていない。
第1基板1の内部の層には、図3(C)に示すように、送信用グランド電極5と、受信用グランド電極6と、スイッチ用(第1スイッチSW1用)グランド電極7とが、相互に分離して形成されている。
第1基板1に実装された電子部品(インダクタ素子・キャパシタ素子・抵抗素子)3により、第1ダイプレクサDPX1の第1送信フィルタTXF1と第1受信フィルタRXF1とが構成されている。上述したとおり、第1送信フィルタTXF1はLCローパスフィルタLPFであり、第1受信フィルタRXF1はLCハイパスフィルタHPFである。
第2基板2は、セラミック製の多層基板(セラミック基板)からなる。
第2基板2の上側の主面には、複数の電子部品4が実装されている。電子部品4はインダクタ素子である。ただし、インダクタ素子以外の電子部品、例えばキャパシタ素子が含まれていても良い。
第2基板2の内部の層には、図示しないが、キャパシタ電極が形成され、複数のキャパシタが形成されている。また、第2基板2の内部の層には、インダクタ電極が形成され、インダクタも形成されている。
第2基板2に実装された電子部品(インダクタ素子)4と、第2基板2の内部に形成されたキャパシタとインダクタにより、第2ダイプレクサDPX2の第2送信フィルタTXF2と第2受信フィルタRXF2とが構成されている。上述したとおり、第2送信フィルタTXF2はLCローパスフィルタLPFであり、第2受信フィルタRXF2はLCハイパスフィルタHPFである。
第1基板1の上側主面には、図2に示すように、対向する2つの側面が開口された金属ケース8が取付けられている。金属ケース8は、シールド機能を有し、スイッチ付ダイプレクサモジュール100が、外部からのノイズにより誤作動することを抑制する。また、金属ケース8は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100が、外部にノイズを与えることを抑制する。
なお、金属ケース8の開口の方向と、インダクタ素子(電子部品3、4)の磁束形成方向とを一致させておけば、金属ケース8によってインダクタ素子(電子部品3、4)の磁束形成が阻害されることを抑制でき、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の挿入損失を低減させたり、周波数特性を向上させたりすることができる。
次に、図3(A)、図3(B)を参照して、第1基板1および第2基板2における、第1ダイプレクサDPX1(第1送信フィルタTXF1・第1受信フィルタRXF1)、第2ダイプレクサDPX2(第2送信フィルタTXF2・第2受信フィルタRXF2)の形成領域について説明する。
第1基板1および第2基板2からなる基板において、第1基板1と第2基板とが重なっていない領域(第1基板1だけの領域)を第1領域と規定し、第1基板1と第2基板2とが重なっている領域を第2領域と規定する。第2基板2は、第1基板1の中心部分から、第1基板1の4つの辺のうちのいずれか1つの辺の方向にずらして、第1基板1に実装されている。例えば、本実施形態においては、図3(A)に示すように、第2基板2が、第1基板1の中心部分から、第1基板1の図における右側の辺の方向にずらして、第1基板1に実装されている。したがって、第1領域はU字状(あるいはπ字状、C字状、コ字状といっても良い)をしている。また、第2領域は、第1領域のU字状部分の内側に設けられ、かつ矩形状をしている。
第1ダイプレクサDPX1(第1送信フィルタTXF1・第1受信フィルタRXF1)は、上述したとおり、第1基板1に実装された電子部品3により構成されているため、U字状の第1領域に形成されていることになる。一方、第2ダイプレクサDPX2(第2送信フィルタTXF2・第2受信フィルタRXF2)は、上述したとおり、第2基板2に実装された電子部品(インダクタ素子)4と、第2基板2の内部に形成されたキャパシタとインダクタにより構成されているため、矩形状の第2領域に形成されていることになる。
また、基板(第1基板1および第2基板2)において、第1ダイプレクサDPX1の第1送信フィルタTXF1と、第2ダイプレクサDPX2の第2送信フィルタTXF2とが隣接して形成されている。また、第1ダイプレクサDPX1の第1受信フィルタRXF1と、第2ダイプレクサDPX2の第2受信フィルタRXF2とが隣接して形成されている。すなわち、第1送信フィルタTXF1と、第2送信フィルタTXF2と、第2受信フィルタRXF2と、第1受信フィルタRXF1とが、この順番に並べて形成されている。
以上の回路および構造からなる、第1実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100は、次のような特徴を備えている。
まず、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、基板(第1基板1および第2基板2)において、第1送信フィルタTXF1と第2送信フィルタTXF2とが隣接して形成され、第1受信フィルタRXF1と第2受信フィルタRXF2とが隣接して形成されているため、第1ダイプレクサDPX1および第2ダイプレクサDPX2と、送信端子TXTおよび受信端子RXTとの間に、信号ラインが交差する点が形成されない。また、スイッチ付ダイプレクサモジュール100を高周波回路(RFICなど)に接続した場合、スイッチ付ダイプレクサモジュール100と高周波回路との間にも、信号ラインが交差する点が形成されない。この結果、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、送受信間で混信が起こりにくくなっており、送受信間のアイソレーション特性に優れたものになっている。
また、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、第1基板1に、第1送信フィルタTXF1および第2送信フィルタTXF2の送信用グランド電極5と、第1受信フィルタRXF1および第2受信フィルタRXF2の受信用グランド電極6とが、別々に形成されている。この結果、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、グランド電極を経由した送受信間の信号の混信が起こりにくくなっており、通信品質がより向上したものになっている。
また、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、基板が第1基板1と第2基板2とに分けて構成され、第1基板1上に第2基板2が実装され、更に、第1基板1に第1ダイプレクサDPX1が形成され、第2基板2に第2ダイプレクサDPX2が形成されたものになっている。すなわち、第1ダイプレクサDPX1と第2ダイプレクサDPX2とが、別々の基板に形成されている。この結果、スイッチ付ダイプレクサモジュール100は、第1ダイプレクサDPX1と第2ダイプレクサDPX2との間の混信が起こりにくくなっており、この点からも通信品質がより向上したものになっている。
[第2実施形態]
図4に、第2実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール200を示す。ただし、図4は、スイッチ付ダイプレクサモジュール200の概略回路図である。
第2実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール200は、上述した第1実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100の回路の一部に変更を加えた。具体的には、スイッチ付ダイプレクサモジュール100では、第1ダイプレクサDPX1の第1受信フィルタRXF1および第2ダイプレクサDPX2の第2受信フィルタRXF2が、いずれも、ハイパスフィルタHPFに構成されていた。スイッチ付ダイプレクサモジュール200は、これに代えて、第1ダイプレクサDPX1の第1受信フィルタRXF1および第2ダイプレクサDPX2の第2受信フィルタRXF2を、いずれも、バンドパスフィルタBPFに構成した。スイッチ付ダイプレクサモジュール200の他の構成は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100と同じにした。
スイッチ付ダイプレクサモジュール200も、スイッチ付ダイプレクサモジュール100と同様に、優れた送受信間のアイソレーション特性を備えている。
[第3実施形態]
図5に、第3実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール300を示す。ただし、図5は、スイッチ付ダイプレクサモジュール300の概略回路図である。
第3実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール300は、上述した第1実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100の回路の一部に変更を加えた。具体的には、まず、スイッチ付ダイプレクサモジュール100から、第2スイッチSW2および第3スイッチSW3を削除した。また、スイッチ付ダイプレクサモジュール100の送信端子TXTを第1送信端子TXT1と第2送信端子TXT2の2つに分けるとともに、受信端子RXTを第1受信端子RXT1と第2受信端子RXT2の2つに分けた。そして、第1送信フィルタTXF1を第1送信端子TXT1に接続し、第2送信フィルタTXF2を第2送信端子TXT2に接続し、第1受信フィルタRXF1を第1受信端子RXT1に接続し、第2受信フィルタRXF2を第2受信端子RXT2に接続した。スイッチ付ダイプレクサモジュール300の他の構成は、スイッチ付ダイプレクサモジュール100と同じにした。
スイッチ付ダイプレクサモジュール300は、第1送信端子TXT1、第2送信端子TXT2、第1受信端子RXT1、第2受信端子RXT2が、直接に、あるいは、スイッチを介して高周波回路(RFICなど)に接続されて使用される。
スイッチ付ダイプレクサモジュール300においても、スイッチ付ダイプレクサモジュール300と高周波回路との間に、信号ラインが交差する点が形成されない。したがって、スイッチ付ダイプレクサモジュール300も、スイッチ付ダイプレクサモジュール100と同様に、優れた送受信間のアイソレーション特性を備えている。
[第4実施形態]
図6に、第4実施形態にかかるダイプレクサモジュール400を示す。ただし、図6は、ダイプレクサモジュール400の概略回路図である。
第4実施形態にかかるダイプレクサモジュール400は、上述した第3実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール300の回路の一部に、更に変更を加えた。具体的には、まず、スイッチ付ダイプレクサモジュール300から、第1スイッチSW1を削除した。また、スイッチ付ダイプレクサモジュール300の外部接続端子OTを第1外部接続端子OT1と第2外部接続端子OT2の2つに分けた。そして、第1ダイプレクサDPX1を第1外部接続端子OT1に接続し、第2ダイプレクサDPX2を第2外部接続端子OT2に接続した。ダイプレクサモジュール400の他の構成は、スイッチ付ダイプレクサモジュール300と同じにした。
ダイプレクサモジュール400は、ダイプレクサモジュール400の外部に1つのスイッチ(図示せず)を用意し、そのスイッチの1つの切り替え端子に第1外部接続端子OT1を接続し、そのスイッチの他の1つの切り替え端子に第2外部接続端子OT2を接続し、そのスイッチの固定端子を、ケーブルテレビのケーブルや、アンテナなどに接続して使用される。あるいは、ダイプレクサモジュール400は、第1外部接続端子OT1および第2外部接続端子OT2を、それぞれ、別々のケーブルテレビのケーブルやアンテナなどに接続して使用される。
ダイプレクサモジュール400においても、第1ダイプレクサDPX1および第2ダイプレクサDPX2と、高周波回路との間に、信号ラインが交差する点が形成されない。したがって、ダイプレクサモジュール400も、他の実施形態のダイプレクサモジュールと同様に、優れた送受信間のアイソレーション特性を備えている。
[第5実施形態]
図7に、第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール500を示す。ただし、図7は、スイッチ付ダイプレクサモジュール500の概略回路図である。
第1実施形態〜第3実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100〜300は、2つの第1ダイプレクサDPX1、第2ダイプレクサDPX2を備えていた。第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール500は、第1ダイプレクサDPX1、第2ダイプレクサDPX2に加えて、第3ダイプレクサDPX3が追加されている。
第3ダイプレクサDPX3は、第3送信フィルタと第3受信フィルタとを備えている。
スイッチ付ダイプレクサモジュール500は、基板において、第3ダイプレクサDPX3が、U字状の領域に形成されており、そのU字状の領域の内側に、第1ダイプレクサDPX1および第2ダイプレクサDPX2が形成された矩形状の領域が設けられている。この結果、スイッチ付ダイプレクサモジュール500は、第1送信フィルタTXF1と第2送信フィルタTXF2と第3送信フィルタTXF3とが隣接して形成されるとともに、第1受信フィルタRXF1と第2受信フィルタRXF2と第3受信フィルタRXF3が隣接して形成されている。
スイッチ付ダイプレクサモジュール500のより具体的な構成は、次のとおりである。
基板に外部接続端子OTが形成されている。外部接続端子OTは、第1スイッチSW1の固定端子に接続されている。そして、第1スイッチSW1の1つの切り替え端子が第1ダイプレクサDPX1に接続され、第1スイッチSW1の他の1つの切り替え端子が第2ダイプレクサDPX2に接続され、第1スイッチSW1の更に他の1つの切り替え端子が第3ダイプレクサDPX3に接続されている。
また、第1送信フィルタTXF1が第2スイッチSW2の1つの切り替え端子に接続され、第2送信フィルタTXF2が第2スイッチSW2の他の1つの切り替え端子に接続され、第3送信フィルタTXF3が第2スイッチSW2の更に他の1つの切り替え端子に接続されている。そして、第2スイッチSW2の固定端子が、送信端子TXTに接続されている。
同様に、第1受信フィルタRXF1が第3スイッチSW3の1つの切り替え端子に接続され、第2受信フィルタRXF2が第3スイッチSW3の他の1つの切り替え端子に接続され、第3受信フィルタRXF3が第3スイッチSW3の更に他の1つの切り替え端子に接続されている。そして、第3スイッチSW3の固定端子が、受信端子RXTに接続されている。
第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール500は、3つのダイプレクサを備えているため、3組の異なる通信周波数での送受信が可能になっている。
また、第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール500は、第1送信フィルタTXF1と第2送信フィルタTXF2と第3送信フィルタTXF3とが隣接して形成されるとともに、第1受信フィルタRXF1と第2受信フィルタRXF2と第3受信フィルタRXF3とが隣接して形成されているため、第1ダイプレクサDPX1、第2ダイプレクサDPX2および第3ダイプレクサDPX3と、高周波回路との間に、信号ラインが交差する点が形成されない。したがって、スイッチ付ダイプレクサモジュール500も、他の実施形態のスイッチ付ダイプレクサモジュールと同様に、送受信間の混信による通信品質の劣化が抑制されたものとなっている。
なお、第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール500は、第1ダイプレクサDPX1、第2ダイプレクサDPX2に加えて、第3ダイプレクサDPX3を追加したが、同様の方法によって、第4ダイプレクサDPX4、更にはそれ以上の数のダイプレクサDPXを追加することが可能である。すなわち、追加されたダイプレクサDPXを基板においてU字状の領域に形成し、そのU字状の領域の内側の矩形状の領域に既存のダイプレクサDPXを形成するようにすれば、ダイプレクサDPXを追加してゆくことができる。そのようなスイッチ付ダイプレクサモジュールも、各ダイプレクサDPXと、高周波回路との間に、信号ラインが交差する点が形成されないため、送受信間の混信による通信品質の劣化が抑制されたものとなっている。
また、第4実施形態にかかるダイプレクサモジュール400も、第5実施形態の方法により、第3ダイプレクサDPX3を追加したり、それ以上の数のダイプレクサDPXを追加したりすることが可能である。そのようなダイプレクサモジュールも、各ダイプレクサDPXと、高周波回路との間に、信号ラインが交差する点が形成されないため、送受信間の混信による通信品質の劣化が抑制されたものとなっている。
以上、第1実施形態〜第3実施形態、第5実施形態にかかるスイッチ付ダイプレクサモジュール100〜300、500、および第4実施形態にかかるダイプレクサモジュールについて説明した。しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更をなしことができる。
例えば、本発明の回路構成は任意であり、上述した内容には限定されない。
また、実施形態では、基板を第1基板1と第2基板2の2つに分けて構成していたが、これに代えて、両者をまとめて1つの基板に構成しても良い。
また、実施形態では、第1基板1および第2基板2を、それぞれ多層基板としていたが、基板の構造は任意であり、単板状の基板であっても良い。
また、実施形態では、第1基板1を樹脂製とし、第2基板2をセラミック製としたが、基板の材質は任意である。例えば、第1基板1もセラミック製の基板とし、第1基板1中にキャパシタ電極を形成してキャパシタとインダクタを構成すれば、第1基板1の上側の主面に電子部品3として実装していたキャパシタ素子とインダクタ素子を省略することができる。
また、各ダイプレクサを形成する基板の組合せも任意であり、たとえば、第1基板1に、第1ダイプレクサが形成された基板と、第2ダイプレクサが形成された基板とを、それぞれ実装したような構造も採用することができる。
また、実施形態の説明においては、ケーブルテレビの回線を利用した通信(DICSISなど)を念頭において説明したが、本発明のスイッチ付ダイプレクサモジュールやダイプレクサモジュールは、有線通信に限って使用されるものではなく、無線通信にも使用することができる。
1・・・第1基板
2・・・第2基板
3・・・電子部品(第1基板1に実装されたもの;主にインダクタ素子とキャパシタ素子と抵抗素子)
4・・・電子部品(第2基板2に実装されたもの;主にインダクタ素子とキャパシタ素子)
5・・・送信用グランド電極
6・・・受信用グランド電極
7・・・スイッチ用グランド電極
8・・・金属ケース
OT・・・外部接続端子
OT1・・・第1外部接続端子
OT2・・・第2外部接続端子
TXT・・・送信端子
TXT1・・・第1送信端子
TXT2・・・第2送信端子
RXT・・・受信端子
RXT1・・・第1受信端子
RXT2・・・第2受信端子
SW(SW1)・・・スイッチ(第1スイッチ)
SW2・・・第2スイッチ
SW3・・・第3スイッチ
DPX1・・・第1ダイプレクサ
DPX2・・・第2ダイプレクサ
DPX3・・・第3ダイプレクサ
TXF1・・・第1送信フィルタ
TXF2・・・第2送信フィルタ
TXF3・・・第3送信フィルタ
RXF1・・・第1受信フィルタ
RXF2・・・第2受信フィルタ
RXF3・・・第3受信フィルタ
100、200、300、500・・・スイッチ付ダイプレクサモジュール
400・・・ダイプレクサモジュール

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板に形成された外部接続端子と、
    前記基板に形成された、第1送信フィルタと第1受信フィルタとを備えた第1ダイプレクサと、
    前記基板に形成された、第2送信フィルタと第2受信フィルタとを備えた第2ダイプレクサと、
    前記基板に形成されるか、または、実装されたスイッチと、を備え、
    前記外部接続端子が、前記スイッチの固定端子に接続され、
    前記スイッチの1つの切り替え端子が前記第1ダイプレクサに接続され、前記スイッチの他の1つの切り替え端子が前記第2ダイプレクサに接続されたスイッチ付ダイプレクサモジュールであって、
    前記基板を平面視した場合に、前記第1送信フィルタと、前記第2送信フィルタと、前記第2受信フィルタと、前記第1受信フィルタとが、この順番に並べて形成され
    前記基板上に少なくとも1つのインダクタ素子が実装され、
    前記基板上に、前記インダクタ素子を覆うように、対向する2つの側面が開口された金属ケースが取付けられ、
    少なくとも1つの前記インダクタ素子の磁束形成方向と、前記金属ケースの前記開口の方向とが一致している、スイッチ付ダイプレクサモジュール。
  2. 前記基板を平面視した場合に、前記外部接続端子と前記スイッチとを結ぶ信号ラインが、前記第1ダイプレクサおよび前記第2ダイプレクサのいずれか一方の内部の信号ラインと交差している、請求項1に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  3. 前記基板に、更に、送信端子と、受信端子とが形成され、かつ、第2スイッチと、第3スイッチとが形成されるか、または、実装され、
    前記第1送信フィルタが前記第2スイッチの1つの切り替え端子に接続され、前記第2送信フィルタが前記第2スイッチの他の1つの切り替え端子に接続され、前記第2スイッチの固定端子が前記送信端子に接続され、
    前記第1受信フィルタが前記第3スイッチの1つの切り替え端子に接続され、前記第2受信フィルタが前記第3スイッチの他の1つの切り替え端子に接続され、前記第3スイッチの固定端子が前記受信端子に接続された、請求項1または2に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  4. 前記基板を平面視した場合に、前記基板が、U字状の第1領域と、前記第1領域の前記U字状部分の内側に設けられた矩形状の第2領域とを備え、
    前記第1領域に前記第1ダイプレクサが形成され、
    前記第2領域に前記第2ダイプレクサが形成された、請求項1ないし3のいずれか1項に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  5. 前記基板において、前記第1送信フィルタおよび前記第2送信フィルタのグランド電極と、前記第1受信フィルタおよび前記第2受信フィルタのグランド電極とが、別々に形成された、請求項1ないし4のいずれか1項に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  6. 前記基板が、第1基板と第2基板とで構成され、
    前記第1基板上に前記第2基板が実装され、
    前記第1基板に前記第1ダイプレクサが形成され、
    前記第2基板に前記第2ダイプレクサが形成された、請求項1ないし5のいずれか1項に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  7. 前記第1基板が樹脂基板であり、
    前記第2基板がセラミック基板である、請求項6に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  8. 前記第1送信フィルタおよび前記第2送信フィルタが、それぞれ、ローパスフィルタであり、
    前記第1受信フィルタおよび前記第2受信フィルタが、それぞれ、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタである、請求項1ないし7のいずれか1項に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  9. 前記基板に、更に、第3送信フィルタと第3受信フィルタとを備えた第3ダイプレクサが形成され、
    前記基板を平面視した場合に、前記第3ダイプレクサが、前記基板においてU字状の領域に形成されており、当該U字状の領域の内側に、前記第1ダイプレクサおよび前記第2ダイプレクサが形成された矩形状の領域が設けられ、
    前記第1送信フィルタと前記第2送信フィルタと前記第3送信フィルタとが隣接して形成されるとともに、前記第1受信フィルタと前記第2受信フィルタと前記第3受信フィルタが隣接して形成された、請求項1ないしのいずれか1項に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  10. 前記基板には、更に、第n送信フィルタと第n受信フィルタとを備えた第nダイプレクサが形成され(nは4以上の整数)、
    前記基板を平面視した場合に、前記第nダイプレクサが、前記基板においてU字状の領域に形成されており、当該U字状の領域の内側に、前記第1ダイプレクサから第(n-1)ダイプレクサまでの複数のダイプレクサが形成された矩形状の領域が設けられ、
    前記第1送信フィルタから前記第n送信フィルタまでの複数の送信フィルタが隣接して形成されるとともに、前記第1受信フィルタから前記第n受信フィルタまでの複数の受信フィルタが隣接して形成された、請求項に記載されたスイッチ付ダイプレクサモジュール。
  11. 基板と、
    前記基板に形成された、第1送信フィルタと第1受信フィルタとを備えた第1ダイプレクサと、
    前記基板に形成された、第2送信フィルタと第2受信フィルタとを備えた第2ダイプレクサと、を備えたダイプレクサモジュールであって、
    前記基板を平面視した場合に、前記第1ダイプレクサが、前記基板においてU字状の領域に形成されており、当該U字状の領域の内側に、前記第2ダイプレクサが形成された矩形状の領域が設けられ、
    前記第1送信フィルタと、前記第2送信フィルタと、前記第2受信フィルタと、前記第1受信フィルタとが、この順番に並べて形成され
    前記基板上に少なくとも1つのインダクタ素子が実装され、
    前記基板上に、前記インダクタ素子を覆うように、対向する2つの側面が開口された金属ケースが取付けられ、
    少なくとも1つの前記インダクタ素子の磁束形成方向と、前記金属ケースの前記開口の方向とが一致している、ダイプレクサモジュール。
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