CN110476355A - 多工器、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents

多工器、高频前端电路以及通信装置 Download PDF

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Abstract

多工器(1)具备：第一滤波器(10)，是具有串联臂谐振器(S1～S5)和并联臂谐振器(P1～P4)的梯型的弹性波滤波器；第二滤波器(20)，在公共连接点(N)与第一滤波器(10)连接；以及基板(30)，具有电感器图案(Lp)和接地图案(Gp)，电感器图案(Lp)构成与串联臂谐振器(S1)并联地连接的电感器，接地图案(Gp)在与形成有电感器图案(Lp)的层相同的层形成为与电感器图案(Lp)空开间隔而相邻，电感器图案(Lp)与接地图案(Gp)的最小的间隔(d)为接地图案(Gp)中的最小的图案宽度(A)的1.55倍以下。

Description

多工器、高频前端电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及具备在公共连接点连接的多个滤波器的多工器、高频前端电路以及通信装置。
背景技术
对于近年来的便携式电话，要求用一个终端来应对多个频带以及多个无线方式，即，所谓的多频段化以及多模式化。为了应对于此，在一个天线的正下方配置具备第一滤波器以及第二滤波器的多工器，该第一滤波器以及第二滤波器在公共连接点连接，并使相互不同的频带的信号通过。
第一滤波器是具有串联臂谐振器和并联臂谐振器的例如梯型的弹性波滤波器，在该串联臂谐振器并联地连接电感器(例如，参照专利文献1)。由此，能够调整串联臂谐振器的反谐振点，能够改善第一滤波器与第二滤波器的隔离度特性。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-332885号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述专利文献1中，隔离度特性的改善是不充分的，要求进一步改善隔离度特性。
因此，本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供一种能够进一步改善隔离度特性的多工器、高频前端电路以及通信装置。
用于解决课题的技术方案
为了达到上述目的，本发明的一个方式涉及的多工器具备：第一滤波器，是具有串联臂谐振器和并联臂谐振器的梯型的弹性波滤波器；第二滤波器，在公共连接点与所述第一滤波器连接；以及基板，具有电感器图案和接地图案，所述电感器图案构成与所述串联臂谐振器并联地连接的电感器，所述接地图案在与形成有所述电感器图案的层相同的层形成为与所述电感器图案空开间隔而相邻，所述电感器图案与所述接地图案的最小的间隔为所述接地图案中的最小的图案宽度的1.55倍以下。
据此，电感器图案与接地图案的最小的间隔成为接地图案中的最小的图案宽度的1.55倍以下，该最小的间隔能够变小，因此通过电感器图案与接地图案的耦合可得到充分的电容分量。因此，通过基于该电容分量和电感器图案的电感分量的LC谐振，能够进一步调整串联臂谐振器的反谐振点，因此能够进一步改善第二滤波器的通带中的第一滤波器与第二滤波器的隔离度。此外，该最小的间隔变得越小，接地图案的面积能够变得越大，因此能够进一步改善第一滤波器的通带中的第一滤波器与第二滤波器的隔离度。像这样，能够进一步改善第一滤波器与第二滤波器的隔离度特性。
此外，也可以是，所述电感器图案由多个直线状的布线图案形成，所述多个直线状的布线图案中的至少两个直线状的布线图案与所述接地图案分别空开所述最小的间隔而相邻。
据此，至少两个直线状的布线图案与接地图案各自的最小的间隔成为最小的图案宽度的1.55倍以下，因此能够进一步增大得到的电容分量，此外，能够进一步增大接地图案的面积。
此外，也可以是，所述电感器图案以及所述接地图案遍及多个层形成在所述基板，在所述多个层各自中，所述电感器图案与所述接地图案空开所述最小的间隔而相邻。
据此，在形成有电感器图案以及接地图案的多个层各自中，电感器图案与接地图案的最小的间隔成为最小的图案宽度的1.55倍以下，因此能够进一步增大得到的电容分量，此外，能够进一步增大接地图案的面积。
此外，也可以是，所述最小的间隔为所述最小的图案宽度的0.1倍以上。
据此，例如，若电感器图案与接地图案的最小的间隔过窄，则电感器图案和接地图案有可能会导通，但是因为该最小的间隔为最小的图案宽度的0.1倍以上，所以能够在抑制电感器图案和接地图案导通的同时进一步增大得到的电容分量，此外，能够进一步增大接地图案的面积。
本发明的一个方式涉及的高频前端电路具备上述的多工器和与所述多工器连接的放大电路。
据此，能够提供一种能够进一步改善隔离度特性的高频前端电路。
本发明的一个方式涉及的通信装置具备：RF信号处理电路，对通过天线元件收发的高频信号进行处理；以及上述的高频前端电路，在所述天线元件与所述RF信号处理电路之间传递所述高频信号。
据此，能够提供一种能进一步改善隔离度特性的通信装置。
发明效果
根据本发明涉及的多工器、高频前端电路以及通信装置，能够进一步改善隔离度特性。
附图说明
图1是实施方式1涉及的多工器的电路结构图。
图2是示出构成实施方式1涉及的基板的多个层的布线布局的图。
图3A是示出实施方式1涉及的第一滤波器以及第二滤波器的通过特性的图。
图3B是示出实施方式1涉及的第一滤波器与第二滤波器的隔离度特性的图。
图4是示出分配了最小的间隔相对于最小的图案宽度的比率时的隔离度的图。
图5是实施方式2涉及的高频前端电路以及通信装置的电路结构图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式均示出总括性的或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式等是一个例子，其主旨并不在于限定本发明。关于以下的实施方式中的构成要素之中未记载于独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素而进行说明。此外，附图所示的构成要素的大小未必严谨。此外，在各图中，对于实质上相同的结构，标注相同的附图标记，有时省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
[1.多工器的电路结构]
图1是实施方式1涉及的多工器1的电路结构图。如图1所示，多工器1具备第一滤波器10、第二滤波器20、电感器Lp、匹配用电感器Lant、和输入输出端子11以及21。另外，虽然在图1未示出，但是多工器1具备基板30，电感器Lp由形成在基板30的电感器图案构成。关于基板30，在后述的图2中详细地进行说明。以下，也将电感器Lp称为电感器图案Lp。此外，在图1示出了第一滤波器10和第二滤波器20的公共连接点N。此外，在图1示出了不是多工器1的构成要素的天线元件ANT。天线元件ANT是收发高频信号的依照例如LTE(Long TermEvolution，长期演进)等通信标准的应对多频段的天线。
第一滤波器10是梯型的弹性波滤波器，其具备：串联臂谐振器S1～S5，连接于将公共连接点N和输入输出端子11连结的串联臂；以及并联臂谐振器P1～P4，连接于将上述串联臂和接地连结的并联臂。由串联臂谐振器S1～S5以及并联臂谐振器P1～P4构成具有第一通带的带通滤波器。在本实施方式中，第一通带例如为1920MHz至1980MHz。串联臂谐振器S1～S5以及并联臂谐振器P1～P4例如是声表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)谐振器。在第一滤波器10是由SAW谐振器构成的SAW滤波器的情况下，第一滤波器10具备基板和IDT(InterDigital Transducer，叉指换能器)电极。基板是至少在表面具有压电性的基板。基板例如也可以在表面具备压电薄膜，并由声速与该压电薄膜不同的膜、以及支承基板等的层叠体构成。该基板例如可以是：包含高声速支承基板和形成在高声速支承基板上的压电薄膜的层叠体；包含高声速支承基板、形成在高声速支承基板上的低声速膜、以及形成在低声速膜上的压电薄膜的层叠体；或者包含支承基板、形成在支承基板上的高声速膜、形成在高声速膜上的低声速膜、以及形成在低声速膜上的压电薄膜的层叠体。此外，基板也可以在基板整体具有压电性。另外，这些谐振器也可以是使用了声边界波、BAW(Bulk AcousticWave，体声波)的弹性波谐振器。
第一滤波器10例如是设置在发送信号路径的滤波器，输入输出端子11例如经由发送用功率放大器与RF信号处理电路连接。另外，第一滤波器10也可以是设置在接收信号路径的滤波器，输入输出端子11也可以经由接收用低噪声放大器与RF信号处理电路连接。
电感器图案Lp例如与串联臂谐振器S1～S5中的连接于输入输出端子11的串联臂谐振器S1并联地连接。由此，能够调整串联臂谐振器S1的反谐振点。另外，电感器图案Lp也可以与串联臂谐振器S1～S5中的任一串联臂谐振器并联地连接。此外，多工器1可以具备多个电感器图案Lp，也可以在串联臂谐振器S1～S5中的两个以上的串联臂谐振器分别并联地连接电感器图案Lp。
另外，虽然第一滤波器10具备五个串联臂谐振器S1～S5以及四个并联臂谐振器P1～P4，但是并不限于此。第一滤波器10只要具备至少一个串联臂谐振器以及至少一个并联臂谐振器即可。
第二滤波器20配置在公共连接点N与输入输出端子11之间，是具有与第一通带不同的通带(第二通带)的滤波器，在公共连接点N与第一滤波器10连接。由此，多工器1能够应对所谓的多频段化以及多模式化。第二滤波器20例如是具备串联臂谐振器S11以及纵向耦合谐振器S12的纵向耦合型的滤波器，由串联臂谐振器S11以及纵向耦合谐振器S12构成具有与第一通带不同的第二通带的带通滤波器。在本实施方式中，第二通带与第一通带相比为高频带，例如为2110MHz至2170MHz。另外，第二滤波器20也可以不是纵向耦合型的滤波器。例如，第二滤波器20也可以与第一滤波器10相同地是梯型的弹性波滤波器，此外，也可以是像LC谐振电路那样的不具有弹性波谐振器的结构。
第二滤波器20例如是设置在接收信号路径的滤波器，输入输出端子21例如经由接收用低噪声放大器与RF信号处理电路连接。另外，第二滤波器20也可以是设置在发送信号路径的滤波器，输入输出端子21也可以经由发送用功率放大器与RF信号处理电路连接。
匹配用电感器Lant连接在公共连接点N与接地之间。由此，进行天线元件ANT与第一滤波器10以及第二滤波器20的阻抗匹配。
[2.基板的布线布局]
接着，使用图2对基板30中的布线布局进行说明。
图2是示出构成实施方式1涉及的基板30的多个层的布线布局的图。基板30例如为PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)，是由多个层构成的多层基板。基板30例如由六层构成，图2的(a)～(d)示出第一层至第四层的布线布局。另外，关于第五层、第六层的布线布局，省略图示。此外，基板30的层数并不限于六层，是几层都可以。
如图2的(a)所示，通过在基板30的第一层例如设置凸块31并在凸块31上搭载构成第一滤波器10的半导体芯片等，从而基板30(电感器图案Lp)和第一滤波器10(串联臂谐振器S1)并联地连接。
基板30具有电感器图案Lp和接地图案Gp，接地图案Gp在与形成了电感器图案Lp的层相同的层形成为与电感器图案Lp空开间隔而相邻。如图2的(b)～(d)所示，电感器图案Lp以及接地图案Gp例如遍及多个层(第二层至第四层)形成在基板30。电感器图案Lp具有通过层间导体(过孔导体)连接了形成在多个层上的布线图案的螺旋形状。接地图案Gp通过层间导体(过孔导体)对形成在多个层上的整面图案(solid pattern)进行连接，由此遍及多个层形成在基板30。
电感器图案Lp与接地图案Gp的最小的间隔d是接地图案Gp中的最小的图案宽度A的1.55倍以下。最小的图案宽度A例如是遍及多个层形成的接地图案Gp之中图案宽度变得最窄的部分的宽度，在本实施方式中，如图2的(c)所示，在第三层存在成为最小的图案宽度A的部分。此外，最小的间隔d例如是在遍及多个层形成的、相邻的电感器图案Lp和接地图案Gp中间隔变得最窄的部分的间隔，在本实施方式中，如图2的(b)～(d)所示，在第二层～第四层分别存在成为最小的间隔d的部分。
由于相邻的电感器图案Lp与接地图案Gp的最小的间隔d为最小的图案宽度A的1.55倍以下，从而通过电感器图案Lp与接地图案Gp的耦合可得到充分的电容分量，此外，与最小的间隔d变小的量相应地，接地图案Gp的面积能够变大。在此，着眼于基板30的第三层，对同一层中的电感器图案Lp以及接地图案Gp的配置进行说明。
如图2的(c)所示，在基板30的第三层中，电感器图案Lp由多个直线状的布线图案Lp1～Lp6形成，具有漩涡形状。此时，多个直线状的布线图案Lp1～Lp6中的至少两个直线状的布线图案和接地图案Gp分别空开最小的间隔d而相邻。在本实施方式中，空开最小的间隔d而相邻的至少两个直线状的布线图案是布线图案Lp1以及Lp2。因此，布线图案Lp1与接地图案Gp的最小的间隔d是最小的图案宽度A的1.55倍以下，布线图案Lp2与接地图案Gp的最小的间隔d是最小的图案宽度A的1.55倍以下。例如，最小的间隔d为20μm，最小的图案宽度A为186μm。因此，最小的间隔成为最小的图案宽度A的0.1075倍。
像这样，至少两个直线状的布线图案(在此，布线图案Lp1以及Lp2)与接地图案Gp各自的最小的间隔d成为最小的图案宽度A的1.55倍以下，因此得到的电容分量变得更大，此外，接地图案Gp的面积能够变大。
此外，如图2的(b)以及(d)所示，在第二层以及第四层中也与第三层相同地，电感器图案Lp与接地图案Gp的最小的间隔d成为最小的图案宽度A的1.55倍以下。
[3.多工器的特性]
接着，使用图3A以及图3B对本实施方式中的多工器1的特性进行说明。
图3A是示出实施方式1涉及的第一滤波器10以及第二滤波器20的通过特性的图。在图3A中，实线是本实施方式中的通过特性，示出最小的间隔d为最小的图案宽度A的0.1075倍的情况下的特性。如上所述，将最小的间隔d设为20μm，将最小的图案宽度A设为186μm。另一方面，点线是比较例中的通过特性，示出将最小的间隔d设为195μm并将最小的图案宽度A设为11μm的情况，即，最小的间隔d为最小的图案宽度A的17.7273倍的情况下的特性。
在最小的间隔d为最小的图案宽度A的0.1075倍的实施方式1的情况下，通过电感器图案Lp与接地图案Gp的耦合可得到充分的电容分量，通过基于该电容分量和电感器图案Lp的电感分量的LC谐振，能够调整串联臂谐振器的反谐振点。
例如，认为通过调整串联臂谐振器的反谐振点，从而能够改变第一滤波器10的衰减带的衰减量或者改变频率，能够改善隔离度特性。因此，如图3B所示，可知与比较例(点线)相比，在接地图案Gp相对于电感器图案Lp充分靠近的实施方式1(实线)的情况下，第二滤波器20的第二通带(2110MHz至2170MHz附近)中的第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度特性(具体地，从输入输出端子11向输入输出端子21的通过特性)得到改善。
此外，可知第一滤波器10的第一通带(1920MHz至1980MHz附近)中的第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度特性得到改善。这是因为，接地图案Gp的面积越大，第一通带中的第二滤波器20的衰减量变得越大，与此相伴，隔离度特性改善。
[4.最小的间隔相对于最小的距离的比率的其它例子]
在本实施方式中，最小的间隔d为20μm，最小的图案宽度A为186μm，最小的间隔d相对于最小的图案宽度A的比率d/A为0.1075，但是这些参数是一个例子，只要比率d/A为1.55以下即可(也就是说，只要最小的间隔d为最小的图案宽度A的1.55倍以下即可)。以下，对比率d/A的其它例子进行说明。另外，还示出了比率d/A大于1.55时的例子。
在表1示出使比率d/A变化时(具体地，使最小的间隔d以及最小的图案宽度A变化时)的隔离度。另外，所谓RxISO，是第二通带中的第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度，所谓TxISO，是第一通带中的第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度。
[表1]
如表1所示，将分配了比率d/A时的RxISO以及TxISO的变化进行了曲线图化的图示于图4。图4是示出分配了最小的间隔d相对于最小的图案宽度A的比率时的隔离度的图。
如图4以及表1所示，存在如下倾向，即，比率d/A变得越小，得到的电容分量变得越大，此外，接地图案Gp的面积变得越大，因此RxISO以及TxISO不断被改善。然而，可知在比率d/A从17.7273向2.6786变小的情况下，TxISO的改善量为0.8dB，没有怎么得到改善。相对于此，可知通过比率d/A从2.6786向1.5432变小，从而TxISO的改善量为3.1dB，得到大幅改善。因此，通过使比率d/A为1.55以下，从而能够更有效地改善RxISO以及TxISO。
此外，在图4以及表1中，最小的间隔d成为最小的图案宽度A的0.1倍以上。例如，在最小的图案宽度A为186μm时，最小的间隔d成为20μm。20μm是用于将布线图案形成为布线图案间不会导通的、图案间隔的极限值。因此，若电感器图案Lp与接地图案Gp的最小的间隔d过窄，则电感器图案Lp和接地图案Gp有可能会导通，但是因为最小的间隔d为最小的图案宽度A的0.1倍以上，所以能够在抑制电感器图案Lp和接地图案Gp导通的同时进一步增大电容分量，此外，能够进一步增大接地图案Gp的面积。
像这样，通过最小的间隔d相对于最小的图案宽度A的比率为1.55以下，从而能够同时改善RxISO以及TxISO。
[5.效果等]
像以上说明的那样，电感器图案Lp与接地图案Gp的最小的间隔d成为接地图案Gp中的最小的图案宽度A的1.55倍以下，最小的间隔d变小，因此通过电感器图案Lp和接地图案Gp的耦合可得到充分的电容分量。因此，通过基于该电容分量和电感器图案Lp的电感分量的LC谐振，能够进一步调整串联臂谐振器的反谐振点，因此能够进一步改善第二滤波器的通带中的第一滤波器与第二滤波器的隔离度。此外，由于最小的间隔d变小，从而接地图案Gp的面积能够变大，因此能够进一步改善第一滤波器10的通带中的第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度。像这样，能够进一步改善第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度特性。
此外，在形成有电感器图案Lp以及接地图案Gp的多个层各自中，电感器图案Lp与接地图案Gp的最小的间隔d成为最小的图案宽度A的1.55倍以下，因此电容分量变得更大，能够使串联臂谐振器的反谐振点更深，能够进一步改善第一滤波器10与第二滤波器20的隔离度特性。
(实施方式2)
上述实施方式1涉及的多工器1还能够应用于高频前端电路，进而还能够应用于具备该高频前端电路的通信装置。因此，在本实施方式中，对这样的高频前端电路以及通信装置进行说明。
图5是实施方式2涉及的高频前端电路2以及通信装置3的电路结构图。另外，在该图中，还一并对与通信装置3连接的天线元件ANT进行了图示。高频前端电路2和RF信号处理电路(RFIC)50构成通信装置3。
高频前端电路2具备多工器1和与多工器1连接的放大电路。在此，作为放大电路，示出了功率放大器40a以及低噪声放大器40b。
功率放大器40a是对从RF信号处理电路50输出的高频信号(高频发送信号)进行放大并经由多工器1向天线元件ANT输出的发送放大电路。
低噪声放大器40b是对经由了天线元件ANT、多工器1的高频信号(高频接收信号)进行放大并向RF信号处理电路50输出的接收放大电路。
RF信号处理电路50通过下变频等对从天线元件ANT经由高频前端电路2输入的高频接收信号进行信号处理，并向基带信号处理电路输出进行该信号处理而生成的接收信号。此外，RF信号处理电路50通过上变频等对从基带信号处理电路输入的高频发送信号进行信号处理，并经由高频前端电路2向天线元件ANT输出进行该信号处理而生成的高频发送信号。
另外，高频前端电路2也可以在上述的各构成要素之间具备其它电路元件。
根据像以上那样构成的高频前端电路2以及通信装置3，通过具备实施方式1涉及的多工器1，从而能够进一步改善隔离度特性。
(其它实施方式)
以上，列举上述实施方式对本发明的实施方式涉及的多工器、高频前端电路以及通信装置进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。将上述实施方式中的任意的构成要素进行组合而实现的其它实施方式、在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例也包含于本发明。
例如，在上述实施方式中，作为多工器1，以设置在发送信号路径的第一滤波器10以及设置在接收信号路径的第二滤波器20连接于公共连接点N的电路为例进行了说明，但是本发明对于第一滤波器10以及第二滤波器20均设置在发送信号路径或接收信号路径的电路、三个以上的信号路径连接于公共连接点N的电路也能够进行应用。
此外，例如，虽然在上述实施方式中以最小的间隔d相邻的电感器图案Lp和接地图案Gp在构成基板30的多个层(例如，第二层至第四层)形成，但是只要在构成基板30的多个层中的至少一个层形成即可。
此外，例如，虽然在上述实施方式中基板30为多层基板，但是并不限于此，也可以是一层的基板。
产业上的可利用性
本发明能够作为能应用于多频段系统的多工器、高频前端电路以及通信装置而广泛利用于便携式电话等通信设备。
附图标记说明
1：多工器；
2：高频前端电路；
3：通信装置；
10：第一滤波器；
11、21：输入输出端子；
20：第二滤波器；
30：基板；
31：凸块；
40a：功率放大器；
40b：低噪声放大器；
50：RF信号处理电路(RFIC)；
A：最小的图案宽度；
ANT：天线元件；
Gp：接地图案；
Lp：电感器图案(电感器)；
Lp1～Lp6：布线图案；
Lant：匹配用电感器；
P1～P4：并联臂谐振器；
S1～S5、S11：串联臂谐振器；
S12：纵向耦合谐振器；
d：最小的间隔。

Claims (6)

1.一种多工器，具备：
第一滤波器，是具有串联臂谐振器和并联臂谐振器的梯型的弹性波滤波器；
第二滤波器，在公共连接点与所述第一滤波器连接；以及
基板，具有电感器图案和接地图案，所述电感器图案构成与所述串联臂谐振器并联地连接的电感器，所述接地图案在与形成有所述电感器图案的层相同的层形成为与所述电感器图案空开间隔而相邻，
所述电感器图案与所述接地图案的最小的间隔为所述接地图案中的最小的图案宽度的1.55倍以下。
2.根据权利要求1所述的多工器，其中，
所述电感器图案由多个直线状的布线图案形成，
所述多个直线状的布线图案中的至少两个直线状的布线图案与所述接地图案分别空开所述最小的间隔而相邻。
3.根据权利要求1或2所述的多工器，其中，
所述电感器图案以及所述接地图案遍及多个层形成在所述基板，
在所述多个层各自中，所述电感器图案与所述接地图案空开所述最小的间隔而相邻。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的多工器，其中，
所述最小的间隔为所述最小的图案宽度的0.1倍以上。
5.一种高频前端电路，具备：
权利要求1～4中的任一项所述的多工器；以及
放大电路，与所述多工器连接。
6.一种通信装置，具备：
RF信号处理电路，对通过天线元件收发的高频信号进行处理；以及
权利要求5所述的高频前端电路，在所述天线元件与所述RF信号处理电路之间传递所述高频信号。
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