JP2009130627A

JP2009130627A - デュプレクサ

Info

Publication number: JP2009130627A
Application number: JP2007303481A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kawamoto; 俊彦川元
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】小型で送受信信号の分離特性が良好なデュプレクサを提供する。
【解決手段】高域側フィルタ４と低域側フィルタ３とを備え、少なくとも高域側フィルタ４がラダー型フィルタとして構成されているデュプレクサ１において、高域側フィルタ４の最終段の並列腕４２ｃの弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤ４２３と、この一つ手前の並列腕４２ｂの弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤ４２２とのなす角度が９０度以上となっており、更に、高域側フィルタ４の他端側４３ｄと第１の信号ポート７との間を接続するボンディングワイヤ４１２と、低域側フィルタ３の他端側３３ｄと第２の信号ポート６とを接続するボンディングワイヤ３１１と、の間に、最終段の並列腕４２ｃの弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤ４２３が介在している。
【選択図】図１

Description

本発明は、共通のアンテナを用いて送受信を行うために、周波数の異なる送信信号と受信信号とを分離して取り出すデュプレクサに関し、特に高域側のフィルタとして弾性波共振子をラダー型に接続したラダー型フィルタを採用したデュプレクサに係る。

携帯型電話機等の双方向無線通信機能をもつ装置およびこの種の装置を通信端末とする無線通信システムでは、当該通信端末がもつ１本のアンテナを使用した送受信を可能とするため、送信電波の周波数と受信電波の周波数とに差を持たせ、この周波数差を利用して、デュプレクサで送信信号と受信信号とを分離している。

図８は一般に用いられるデュプレクサ１００の構成例を示している。この例においてデュプレクサ１００は、１本のアンテナポート２に対して、受信電波（例えば、中心周波数ｆ_Ｒ＝２，１４０ＭＨｚ）をフィルタ処理（周波数選択）して装置内の受信処理部（図示省略）に出力する高域側フィルタ４と、装置内の送信処理部（図示省略）からの送信信号（例えば、中心周波数ｆ_Ｔ＝１，９５０ＭＨｚ）をフィルタ処理（周波数選択）してアンテナポート２に印加する低域側フィルタ３と、が一体的に設けられている。また高域側フィルタ４とアンテナポート２との間には移相器５が設けられており、移相器５は、受信電流が低域側フィルタ３側に分流して挿入損失を起こすのを減らすことを目的として、予め低域側フィルタ３の通過周波数帯域でのインピーダンスを高めた状態で受信された受信電流の周波数を高域側フィルタ４の通過周波数帯域に合わせて移相する役割を果たす。

このようにデュプレクサ１００は、アンテナポート２に対して低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とを並列接続して構成され、アンテナポート２と高域側フィルタ４出口に設けられた高域側フィルタポート７（高域側フィルタ４の出力ポートに相当する）との間を流れる受信電流に対しては、図１１に示す高域側通過周波数帯域１０５を有する高域側フィルタ特性１０２を示し、低域側フィルタ３入口部の低域側フィルタポート６（低域側フィルタ３の入力ポートに相当する）とアンテナポート２との間を流れる送信電流に対しては、低域側通過周波数帯域１０４を有する低域側フィルタ特性１０１を示す。そしてこれら２つのフィルタ３、４は、低域側フィルタポート６と高域側フィルタポート７との間では、通過周波数帯域を持たないアイソレーション特性１０３を示すことにより、送受信信号が設計方向とは逆のフィルタ３、４へと流れ込まないようになっている。

このような機能を備えたデュプレクサ１００を構成する低域側フィルタ３や高域側フィルタ４には、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子のような小型で低損失の弾性波共振子を、ラダー型に接続したラダー型フィルタを採用することが多い。例えば図８に示した低域側フィルタ３は、各々が弾性波共振子からなる３つの直列腕３１ａ〜３１ｃを直列に連結し、低域側フィルタポート６から見て１段目と、２段目との直列腕３１ａ、３１ｂの間と、２段目と、３段目との直列腕３１ｂ、３１ｃの間とに、やはり弾性波共振子よりなる並列腕３２ａ、３２ｂを夫々接続してＴ型回路を構成したＴ型５段のラダー型フィルタとなっている。

一方、図８に示した高域側フィルタ４についても、各々弾性波共振子からなる直列腕４１ａ〜４１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｂを低域側フィルタ３と同様に連結してＴ型回路を構成したラダー型フィルタとなっているが、本例のように高域側フィルタ４を受信側、低域側フィルタ３を送信側とするタイプのデュプレクサ１００では、低周波数信号の高域側フィルタ４側への流れ込みを防止するため、図１１に示した、低域側通過周波数帯域１０４におけるアイソレーション特性１０３の減衰量が高域側通過周波数帯域１０５における減衰量よりも大きくなっていることが要求される。そこで当該高域側フィルタ４は、アンテナポート２側から見て最終段に位置する３段目の直列腕４１ｃの後段側に更に並列腕４２ｃを接続することにより低域側通過周波数帯域１０４における減衰量を大きくした、Ｔ型６段のラダー型フィルタとして構成されている。このように最終段に位置する直列腕４１ｃの後段側（π側）に更に並列腕４２ｃが設けられ、前記直列腕４１ｃに対して並列腕４２ｃが高域側フィルタポート７と並列に接続されている状態を「π側終端」と呼ぶ。

このように２つのフィルタを組み合わせて構成されるデュプレクサ１００は、従来、低域側フィルタ３、高域側フィルタ４を夫々異なるチップ内に形成し、これらを共通の基板上でアンテナポート２に対して並列接続して構成されていた。これに対し近年の携帯型電話機等の小型化に伴ってデュプレクサ１００についても更なる小型化が要求されるようになってきており、本発明者はデュプレクサ１００を小型化する１つの手段としてＳＡＷ共振子を組み合わせて構成した既述の低域側フィルタ３、高域側フィルタ４を１つのチップ内に格納してモジュール化することを検討している。

図９は、本発明者が当初検討したワンチップ化されたデュプレクサ１００の構成例であり、当該デュプレクサ１００においては、チップの基体を構成するモジュール基板１０上に低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とが搭載されている。今、図９に向かって上側を前方、下側を後方とすると、当該デュプレクサ１００内の低域側フィルタ３はモジュール基板１０の中心線（図９中、一点鎖線で示してある）より左側の領域に配置された角型の圧電基板３０上に形成されている。圧電基板３０は、例えばＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３、水晶等からなり、角型の圧電基板３０上の右側半分の領域には、ＳＡＷ共振子からなる３つの直列腕３１ａ、３１ｂ、３１ｃが後方から前方へかけて一列に配置されていると共に、この列の左側の領域には、同じくＳＡＷ共振子からなる２つの並列腕３２ａ、３２ｂが後方から前方へと一列に配置されている。

各ＳＡＷ共振子３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｂは、既述の圧電基板３０と、この圧電基板３０上にパターニングされた電極部８とから構成されており、夫々の電極部８は図１０（ａ）に示した周知のＩＤＴ電極８１及び、当該ＩＤＴ電極８１の左右に配置された反射器８２を含んでいる。なお図９等、以下に説明する各図においては、これらＩＤＴ電極８１及び反射器８２を図１０（ｂ）に示すように簡略化して示してある。

これら圧電基板３０上に配列された各共振子３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｂは、図８に示したＴ形５段のラダー型フィルタが形成されるように接続線３３ｂ、３３ｃによって互いに接続されると共に、直列腕３１ａへの送信信号の入口部３３ｄは、モジュール基板１０の後端左隅に設けられた低域側フィルタポート６に対しボンディングワイヤ３１１にて接続されていることにより送信信号を低域側フィルタ３へと入力することができる。また、直列腕３１ｃからの送信信号の出口部３３ａは、モジュール基板１０の先端側中央部に設けられたアンテナポート２とボンディングワイヤ３１２により接続されている。また、各並列腕３２ａ、３２ｂの出口部３３ｅ、３３ｆは、モジュール基板１０の左隅に並べて設けられた接地ポート３４ａ、３４ｂと夫々ボンディングワイヤ３２１、３２２により接続されることにより、並列腕３２ａ、３２ｂは接地されている。

一方高域側フィルタ４については、既述の低域側フィルタ３に対して中心線を挟んで概略線対称に構成されており、モジュール基板１０の右側領域に設けられた圧電基板４０上の左側半分の領域に３つのＳＡＷ共振子からなる直列腕４１ａ、４１ｂ、４１ｃが前方から後方へかけて一列に配置され、当該列の右側領域に同じくＳＡＷ共振子からなる並列腕４２ａ、４２ｂ、４２ｃが前方から後方へかけて一列に配置されて、これらの共振子４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃが図８に示したＴ型６段のラダー型フィルタを構成するように接続線４３ｂ、４３ｃによって互いに接続されている。そして、直列腕４１ａへの受信信号の入口部４３ａは、既述のアンテナポート２とボンディングワイヤ４１１により接続されると共に、直列腕４１ｃからの受信信号の出口部４３ｄは、モジュール基板１０の後端右隅に設けられた高域側フィルタポート７に対しボンディングワイヤ４１２によって接続されて高域側フィルタ４を通過した受信信号を受信処理部へと出力できるようになっている。更に３つの並列腕４２ａ〜４２ｃの出口部４３ｅ〜４３ｇは、先端から後方へかけてモジュール基板１０の右隅に並べて設けられた接地ポート４４ａ〜４４ｃと夫々ボンディングワイヤ４２１〜４２３により接続されることにより接地されている。なお、これらのボンディングワイヤ３１１、３１２、３２１、３２２、４１１、４１２、４２１〜４２３は、各フィルタ特性１０１、１０２の通過帯域１０４、１０５の位置を調節するためのインダクタを構成している。

また移相器５はワンチップ化されたデュプレクサ１００の外部に設けられるため、以下の説明おいては移相器５の記載は省略する。また、識別を容易にするため、以下に説明する各図では直列腕３１ａ〜３１ｃ、４１ａ〜４１ｃのＳＡＷ共振子には「Ｓ」の識別符号を付し、並列腕３２ａ〜３２ｂ、４２ａ〜４２ｃのＳＡＷ共振子には「Ｐ」の識別符号を付す。

本発明者は、上述の構成を備えたワンチップ型のデュプレクサ１００を製作し、その周波数特性を確認したところ、低域側通過周波数帯域１０４におけるアイソレーション特性１０３の減衰量が低下し、低域側フィルタ３及び高域側フィルタ４を夫々異なるチップ内に形成していた従来型のデュプレクサ１００と比較して、送受信信号の分離特性が悪化してしまうことが分かった。そこでワンチップ化したデュプレクサ１００がこのようなアイソレーション特性１０３を示す原因について更に追求したところ、図８及び図９に示すように低域側フィルタポート６と低域側フィルタ３の入口部３３ｄとを接続するボンディングワイヤ３１１と、高域側フィルタ４の出口部４３ｄと高域側ポート７とを接続するボンディングワイヤ４１２との間で容量結合及び電磁結合（以下、これらをまとめてカップリングＣ１と呼ぶ）を生じていることが分かった。また高域側フィルタ４の最終段に位置する直列腕４１ｃの後段側の並列腕４２ｃ並びに、この直列腕４１ｃの手前側の並列腕４２ｂを夫々接地するボンディングワイヤ４２３、４２２間においても容量結合（以下、カップリングＣ２とよぶ）を生じており、これらカップリングＣ１、Ｃ２の発生によってアイソレーション特性１０３が悪化してしまうことを確認した。

ここで特許文献１には１つのチップを構成するモジュール基板上にＳＡＷ共振子をＴ型５段に接続したラダー型フィルタが記載されており、特許文献２には１つのモジュール基板上にＴ型５段のラダー型フィルタを２つ配置したデュプレクサが記載されているが、これらの特許文献には既述のカップリングＣ１、Ｃ２の問題については何ら言及されていない。
また、特許文献３には弾性表面波フィルタパッケージの小型化により、信号の入出力用のボンディングワイヤ間でカップリングを生じ、このカップリングによって引き起こされる減衰量の低下やアイソレーション特性の劣化を改善することを目的として信号の入出力用のボンディングワイヤを前記パッケージの異なる辺に引き出した弾性表面波フィルタパッケージが記載されている。しかしなが当該特許文献３には、パッケージ内の弾性表面波フィルタの具体的な構成は開示されておらず、図８及び図９に示したカップリングＣ１、Ｃ２がアイソレーション特性に与える影響を低減する手段については何ら記載されていない。
特開２００２−１６４７０号公報：第００３０段落〜第００３１段落、図１特開２００３−５１７３１号公報：第００１４段落〜第００１５段落、図１特開２００３−６９３７９号公報：請求項１、第００２５段落〜第００２９段落、図２

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は、小型で送受信信号の分離特性が良好なデュプレクサを提供することにある。

本発明に係わるデュプレクサは、圧電基板上に弾性波共振子を直列腕及び並列腕に配置して構成したラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、
この高域側フィルタの通過帯域よりも低い通過帯域を有する低域側フィルタと、
前記圧電基板及び低域側フィルタが搭載されるモジュール基板と、
各々前記圧電基板及び低域側フィルタの縁に沿って前記モジュール基板上に設けられたアンテナポート、第１の信号ポート、第２の信号ポート及び接地ポートと、
前記高域側フィルタの一端側と前記アンテナポートとの間、前記低域側フィルタの一端側と前記アンテナポートとの間、前記高域側フィルタの他端側と前記第１の信号ポートとの間、前記低域側フィルタの他端側と前記第２の信号ポートとの間、前記並列腕の弾性波共振子と接地ポートとの間、を夫々接続するインダクタをなすボンディングワイヤと、を備えたデュプレクサにおいて、
前記アンテナポートから見て前記高域側フィルタにおける最終段の並列腕の弾性波共振子が接地される接地ポート及び最終段から一つ手前の段の並列腕の弾性波共振子が接地される接地ポートを夫々第１の接地ポート及び第２の接地ポートとすると、前記モジュール基板の周方向に沿って、第２の接地ポート、第１の信号ポート、第１の接地ポート及び第２の信号ポートの順に、これらのポートが配列されたことと、
前記最終段の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤと前記最終段から一つ手前の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤとのなす角度が９０度以上であることと、
前記高域側フィルタの他端側と前記第１の信号ポートとの間を接続するボンディングワイヤと、前記低域側フィルタの他端側と前記第２の信号ポートとの間を接続するボンディングワイヤと、の間に、前記最終段の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤが介在していることと、
前記第１の接地ポートは、他の接地ポートとは前記モジュール基板上にて接続されていないことと、を備えたことを特徴とする。
ここで前記高域側フィルタにおける最終段の並列腕の弾性波共振子は、前記アンテナポートから見て最終段の直列腕の弾性波共振子の後段側に接続されていることが好ましい。

また、前記低域側フィルタを、圧電基板上に弾性波共振子を直列腕及び並列腕に配置して構成したラダー形フィルタとし、前記アンテナポート、第１の信号ポート、第２の信号ポート及び接地ポートは、各々高域側フィルタ及び低域側フィルタの圧電基板の縁に沿って、これらの圧電基板が搭載された前記モジュール基板上に設けられるようにしてもよく、この場合には前記モジュール基板は、前記高域側フィルタ及び低域側フィルタ夫々の圧電基板を左右に並べて搭載する角型領域を備え、前記第１の信号ポート、第２の信号ポートは、前記角型領域の１辺の隅部に配置されていることが好適である。

本発明によれば、高域側フィルタと低域側フィルタとを備え、少なくとも高域側フィルタがラダー型フィルタとして構成されているデュプレクサにおいて、
（１）高域側フィルタの最終段の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤと、最終段から一つ手前の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤとのなす角度が９０度以上となっており、
（２）更に、高域側フィルタの他端側と第１の信号ポートとの間を接続するボンディングワイヤと、低域側フィルタの他端側と第２の信号ポートとを接続するボンディングワイヤと、の間に、最終段の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤが介在している。
この結果、これらのボンディングワイヤ間に形成される容量結合や電磁結合の生成を抑制することができるので、小型で送受信信号の分離特性が良好なデュプレクサを得られる。

以下、図１に示した平面図を参照しながら本実施の形態に係るデュプレクサ１の構成について説明する。図１に示したデュプレクサ１は、共通のモジュール基板１０内の角型領域１１内に、Ｔ型５段のラダー型フィルタよりなる低域側フィルタ３と、Ｔ型６段のラダー型フィルタよりなる高域側フィルタ４とが搭載されている。そして、低域側フィルタ３の前方側（一端側）に位置する３段目の直列腕３１ｃの出口部３３ａ及び、高域側フィルタ４の前方側（一端側）に相当する１段目の直列腕４１ａの入口部４３ａを共通のアンテナポート２に対して夫々ボンディングワイヤ３１２、４１１により並列に接続した構成となっている。

当該デュプレクサ１の低域側フィルタ３の構成及び各直列腕３１ａ〜３１ｃや並列腕３２ａ〜３２ｂ、低域側フィルタポート６等の構成や配置、接続状態については、図９を用いて説明したデュプレクサ１００に格納されている低域側フィルタ３と同様なので再度の説明を省略する。なお、本実施の形態に係る低域側フィルタポート６は、請求項の第２の信号ポートに相当する。以下、本実施の形態のポイントとなる高域側フィルタ４を構成する各直列腕４１ａ〜４１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｃ等の配置や接続状態について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るデュプレクサ１の高域側フィルタ４は、角型領域１１の右側半分の領域内に圧電基板４０が配置され、当該圧電基板４０上に３つの直列腕４１ａ〜４１ｃと３つの並列腕４２ａ〜４２ｃとがパターニングされたＴ型６段のラダー型フィルタとして構成されている。

この高域側フィルタ４の圧電基板４０上の左側半分の領域には、１段目、２段目の直列腕４１ａ、４１ｂ及び３段目の並列腕４２ｃが、前方から後方へかけてこの順番で一列に配置されており、この列の右側の領域には、１段目、２段目の並列腕４２ａ、４２ｂ及び３段目の直列腕４１ｃが、前方から後方へかけてこの順番で一列に配置されている。

左列側に含まれる１段目、２段目の直列腕４１ａ、４１ｂ、及び右列側に含まれる３段目の直列腕４１ｃは、この順番に直列接続されると共に、１段目の直列腕４１ａの受信信号の入口部４３ａ（高域側フィルタ４の一端側に相当する）は、既述のようにモジュール基板１０の先端中央部に設けられたアンテナポート２に対しボンディングワイヤ４１１により接続されている。また右列側３段目の直列腕４１ｃからの受信信号の出口部４３ｄ（高域側フィルタ４の他端側に相当する）は、モジュール基板１０の後端右隅に設けられた高域側フィルタポート７に対しボンディングワイヤ４１２によって接続されている。なお、高域側フィルタポート７は、請求項の第１の信号ポートに相当する。

また、右列側の１段目の並列腕４２ａは、左列側１段目、２段目の直列腕４１ａ、４１ｂの間に接続線４３ｂによってＴ型に接続され、右列側２段目の並列腕４２ｂは、左列側２段目及び右列側３段目の直列腕４１ｂ、４１ｃの間に接続線４３ｃによりＴ型に接続されている。これら各並列腕４２ａ、４２ｂの出口部４３ｅ、４３ｆは、モジュール基板１０の先端側右隅部に並べて設けられた接地ポート４４ａ、４４ｂと夫々ボンディングワイヤ４２１、４２２により接続されることにより接地されている。これらの接地ポート４４ａ、４４ｂのうち、並列腕４２ｂを接地する接地ポート４４ｂは、第２の接地ポートに相当する。

これら２つの並列腕４２ａ、４２ｂに対し、残る左列側３段目の並列腕４２ｃについては、右列側３段目の直列腕４１ｃの出口部４３ｄが左側へと延伸されて並列腕４２ｃの後端部と接続されていることにより、アンテナポート４から見て最終段の直列腕４１ｃに対して高域側フィルタポート７と当該並列腕４２ｃとが並列に接続されており、この結果、当該直列腕４１ｃに対して並列腕４２ｃがπ側終端された状態となっている。

またモジュール基板１０の後端中央部には、上述の左列側３段目の並列腕４２ｃを接地するための接地ポート４４ｃが設けられており、当該接地ポート４４は並列腕４２ｃの前方へと延び出した当該並列腕４２ｃの出口部４３ｇとボンディングワイヤ４２３によって接続され、この並列腕４２ｃを接地している。ここで当該接地ポート４４ｃは第１の接地ポートを構成している。

出口部４３ｇと接地ポート４４ｃとを結ぶボンディングワイヤ４２３は、図２の側面図に示すように、並列腕４２ｃを跨いで山形をなすようにボンディングされ、並列腕４２ｃと干渉しないようになっており、他のボンディングワイヤ３１１、３１２、３２１、３２２、４１１、４１２、４２１、４２２についても同様の構成となっている。またモジュール基板１０上に設けられた各接地ポート３４ａ〜３４ｂ、４４ａ〜４４ｃは互いに電気的に独立している。

以上の構成により、図１に示すように本実施の形態に係るデュプレクサ１には、モジュール基板１０の前方側右隅から後端左隅にかけて第２の接地ポート４４ｂ、高域側フィルタポート（第１の信号ポート）７、第１の接地ポート４４ｃ、低域側フィルタポート（第２の信号ポート）６の順に、これらのポート４４ｂ、７、４４ｃ、６がモジュール基板１０の周方向に沿って配列された状態となっている。

上述の高域側フィルタ４は、π側終端されたＴ型６段のラダー型フィルタとして、アンテナポート２より入力された受信信号をフィルタ処理（周波数選択）する機能を備えている。ここで高域側フィルタ４により受信信号をフィルタ処理する原理について簡単に説明すると、高域側フィルタ４の各並列腕４２ａ〜４２ｃは、図１１に示した高域側通過周波数帯域１０５よりも周波数の低い信号に対してインピーダンスが極小となり、高域側通過周波数帯域１０５の中心周波数を有する信号に対してインピーダンスが極大となるように図１０（ａ）に示す各電極指８３間の間隔「ｄ」が設定されている。

一方、高域側フィルタ４の各直列腕４１ａ〜４１ｃは、高域側通過周波数帯域１０５の中心周波数を有する信号に対してインピーダンスが極小となり、高域側通過周波数帯域１０５よりも周波数の高い信号に対してインピーダンスが極大となるように、に図１０（ａ）に示す各電極指８３間の間隔「ｄ」が設定されている。このように設定されている直列腕４１ａ〜４１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｃが既述のようにラダー型に接続されているところに、並列腕４２ａ〜４２ｃのインピーダンスが極小となる周波数を有する受信信号が印加されると、当該受信信号に対して各並列腕４２ａ〜４２ｃは接地ポート４４ａ〜４４ｃに短絡された状態となるため、この受信信号は高域側フィルタポート７へは到達しない。

この状態から、受信信号の周波数を上げていくと、受信信号に対する並列腕４２ａ〜４２ｃのインピーダンスが高くなっていく一方、直列腕４１ａ〜４１ｃのインピーダンスは低くなっていくため、１段目の直列腕４１ａから３段目の直列腕４１ｃまでが導通され、高域側フィルタポート７に受信信号が到達する。そして、更に受信信号の周波数を上げていくと、直列腕４１ａ〜４１ｃのインピーダンスが高くなって、受信信号はアンテナポート２から直列腕４１ａ〜４１ｃへと流れ込まなくなる。こうした高域側フィルタ４の機能により、図１１に示したように高域側通過周波数帯域１０５の周波数を有する受信信号をアンテナポート２から高域側フィルタポート７へと通過させ、当該高域側通過周波数帯域１０５以外の周波数を有する信号は高域側フィルタポート７へと到達させない高域側フィルタ特性１０２が実現される。

また、高域側フィルタ４と共にデュプレクサ１内に格納されている低域側フィルタ３についても、上述の高域側フィルタ４と同様の原理により、低域側通過周波数帯域１０４の周波数を有する送信信号を低域側フィルタポート６からアンテナポート２へと通過させ、当該低域側通過周波数帯域１０４以外の周波数を有する信号はアンテナポート２へと到達させない低域側フィルタ特性１０１を実現するように、各直列腕３１ａ〜３１ｃ、並列腕３２ａ〜３２ｂの電極指８３の間隔「ｄ」が設定されている。

上述の構成、機能を備えた本実施の形態に係るデュプレクサ１は、図８、図９にて説明したデュプレクサ１００にて生ずるカップリングＣ１、Ｃ２の発生を抑制するための構成を備えている。以下、その具体的な内容について説明する。

はじめに、図９に示したボンディングワイヤ４２２、４２３（識別のため、以下、ボンディングワイヤ４２３を第１のワイヤ４２３、ボンディングワイヤ４２２を第２のワイヤ４２３とも表現する）間で生ずるカップリングＣ２の発生を抑制する手法について説明する。カップリングＣ２の発生対策として、図１に示した本実施の形態に係るデュプレクサ１は、既述のように第２の接地ポート４４ｂがモジュール基板１０の前方側右隅部に配置され、第１の接地ポートがジュール基板１０の後端中央部に配置されていることにより、第１のワイヤ４２３に対して第２のワイヤ４２２のなす角度が９０°以上となっている。これにより図９に示したデュプレクサ１００では、互いに近接して配置されていた２本のボンディングワイヤ４２２、４２３間の距離を広げることができるので、これらのボンディングワイヤ４２２、４２３に生じるカップリングを小さくすることが可能となる。

また図９に示したボンディングワイヤ３１１、４１２間で生ずるカップリングＣ１の発生を抑制する手法として、当該デュプレクサ１においては、既述の角型領域１１の後端側の一辺の右隅から左隅にかけて、高域側フィルタポート（第１の信号ポート）７、第２の接地ポート４４ｃ、低域側フィルタポート（第２の信号ポート）６の順にこれらのポート７、４４ｃ、６が配置されているので、高域側フィルタ４の出力部４３ｄと高域側フィルタポート７とを接続するボンディングワイヤ４１２と、低域側フィルタポート６と低域側フィルタ３の入口部３３ｄとを接続するボンディングワイヤ３１１と、の間に第１のワイヤ４２３が介在した状態となっている。

ここで第２の接地ポート４４ｃは、既述のように電気的に独立した状態、即ち他の接地ポート３４ａ〜３４ｂ、４４ａ〜４４ｂとはモジュール基板上１０で接続されていないため、当該第２の接地ポート４４ｃを介して接地された第１のワイヤ４２３が、２本のボンディングワイヤ３１１、４１２間に生じる電界及び磁界を分断するシールドとなって、カップリングＣ１（容量結合及び電磁結合）を小さくすることができる。

なお、「介在している」とは、左右のボンディングワイヤ３１１、４１２と、これらのボンディングワイヤ３１１、４１２の両端を結んで得られる互いに交差しない２本の直線（図１中の破線Ｌ１、Ｌ２）と、によって囲まれる閉領域「Ｆ_０」（図１中に斜線で塗り潰して示してある）を第１のワイヤ４２３が横切っている状態をいう。ここで、第１のワイヤ４２３は、上述の２本の直線Ｌ１、Ｌ２を分割するように、閉領域「Ｆ_０」を横切っていることが好ましい。

以上の構成を備えることにより、本実施の形態に係るデュプレクサ１は、図９に示したデュプレクサ１００において生じる高域側フィルタ４側のカップリングＣ１、Ｃ２を小さく抑制することができる。この結果、図１１に示した低域側フィルタ特性１０１の低域側通過周波数帯域１０４に相当する周波数帯域にてアイソレーション特性１０３の減衰量が低下して、２つのフィルタ３、４間を電流が流れ、送信信号と受信信号との分離がうまくいかなくなるといったトラブルの発生を低減することが可能となる。

カップリングＣ２を抑制する手法として、これらの第１、第２のワイヤ４２３、４２２がなす角度は図１に示した１５０°に限定されるものではなく、例えば図３に示すように当該角度が９０°以上であれば、これら第１、第２のワイヤ４２３、４２２間に形成されるカップリングＣ２を実用レベルまで抑えることができる。

また低域側フィルタ３の構成については、図１、図３に示したものに限定されず、例えば図４に示すように例えば３段目の直列腕３１ａを左側の列の最後段に配置してもよい。更には、低域側フィルタ３についてはラダー型のフィルタに限定されるものではなく例えばラチス型フィルタを用いてもよい。

また高域側フィルタ４や低域側フィルタ３は、図１〜図４に示したように直列腕４１ａ〜４１ｃ、３１ａ〜３１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｃ、３２ａ〜３２ｂを左右２列に配列されているものに限定されない。例えば図５に示すように各直列腕４１ａ〜４１ｃ、３１ａ〜３１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｃ、３２ａ〜３２ｂを一列に並べてラダー型フィルタを構成するようにしてもよい。図５に示したデュプレクサ１において、各フィルタポート６、７に接続されたボンディングワイヤ３１１、４１２間に介在する第１のワイヤ４２３は、閉領域「Ｆ_０」の一部を横切るに留まり、例えば前方の直線Ｌ１は第１のワイヤによって分割されていない。しかしながら、このような場合でも、接地されたボンディングワイヤ４２３の配置されている領域では、左右のボンディングワイヤ３１１、４１２間に生じる電界及び磁界がシールドされて、カップリングＣ１の形成を抑制することができる。

また本発明を適用可能な高域側フィルタは、実施の形態中に示したπ側終端されたラダー型フィルタに限定されるものではなく、最終段に位置する直列腕の後段側（π側）に更に並列腕を備えない、例えばＴ型５段のラダー型フィルタを用いてもよい。この場合には、アンテナポートから見て、高域側フィルタの最終段の並列腕を接地する接地ポートを第１の接地ポートとし、この最終段の並列腕の一つ手前の並列腕を接地する接地ポートを第２の接地ポートとして、第２の接地ポート、高域側フィルタポート（第１の信号ポート）、第１の接地ポート、低域側フィルタポート（第２の信号ポート）の順に、モジュール基板の周方向に沿ってこれらのポートを配列すればよい。

更に、受信信号用のフィルタを高域側フィルタ４とし、送信信号用のフィルタを低域側フィルタ３とする、既述のデュプレクサ１０構成に限定されるものではなく、高域側フィルタ４を送信信号用とし、低域側フィルタ３を受信信号用としてデュプレクサを構成してもよい。また、高域側フィルタ４を構成する弾性波共振子もＳＡＷ共振子に限定されるものではなく、例えば弾性境界波を利用した共振子を用いてもよいことは勿論である。

（実験１）
第１、第２のワイヤ４２３、４２２間の角度を変化させてアイソレーション特性１０３（低域側フィルタポート６と高域側フィルタポート７との間を流れる信号電流の減衰量）の変化を調べた。

Ａ．実験条件
図１に示した構成を有する２つのラダー型フィルタ（低域側フィルタ３；Ｔ型５段、中心周波数ｆ_Ｔ＝１，９５０ＭＨｚ、高域側フィルタ４：Ｔ型６段、中心周波数ｆ_Ｒ＝２，１４０ＭＨｚ）を格納したデュプレクサ１を作成し、このデュプレクサ１の２段目の並列腕４２ｂを接地する第２の接地ポート４４ｂの位置を前後方向に種々移動させると共に、３段目の並列腕４２ｃを接地する第１の接地ポート４４ｃの位置を左右方向に種々移動させて、第１のワイヤ４２３に対して第２のワイヤ４２２が反時計回りになす角度「θ」を変化させ、低域側通過周波数帯域１０４の中心周波数（ｆ_Ｔ＝１，９５０ＭＨｚ）における減衰量を計測した。

ここで以下の実施例、比較例のいずれにおいても第１のワイヤ４２３は、低域側フィルタポート６と低域側フィルタ３の入口部３３ｄとを接続するボンディングワイヤ３１１と、高域側フィルタ４の出力部４３ｄと高域側フィルタポート７とを接続するボンディングワイヤ４１２との間に形成される閉領域「Ｆ_０」を横切り、図１に示した直線Ｌ１、Ｌ２を分割するように配置されている。
（実施例１−１）
θ＝９０°とした。
（実施例１−２）
θ＝１２０°とした。
（実施例１−３）
θ＝１５０°とした。
（実施例１−４）
θ＝１８０°とした。
（比較例１−１）
θ＝３０°とした。
（比較例１−２）
θ＝６０°とした。

Ｂ．実験結果
図６は、各実施例、比較例に係るデュプレクサ１の低域側通過周波数帯域１０４におけるアイソレーション特性１０３の減衰量を計測した結果を示している。図中、横軸は第１、第２のワイヤ４２２、４２３間の角度を示し、縦軸は低域側通過周波数帯域１０４の中心周波数（ｆ_Ｔ＝１，９５０ＭＨｚ）におけるアイソレーション特性１０３の減衰量（絶対値）を示している。図中、実施例は白抜きの四角「□」でプロットし、比較例は黒塗りのひし形「◆」でプロットしてある。

実施例１−１〜実施例１−４、比較例１−１〜比較例１−２の結果によれば、第１、第２のワイヤ４２３、４２２間の角度が最も小さな比較例１−１（θ＝３０°）において、低域側通過周波数帯域１０４におけるアイソレーション特性１０３の減衰量が最も小さく、角度を大きくするに従って減衰量は単調に増加している。そして、実施例１−１（θ＝９０°）以上の角度においては携帯電話等の無線通信システムに用いるデュプレクサ１のアイソレーション特性１０３として要求される低域側通過周波数帯域１０４の減衰量の規格である４０［ｄＢ］を超える減衰量を得ることができた。そしてボンディングワイヤ４２２、４２３間の角度が「θ＝１８０°」の実施例１−４において減衰量の値が最大となった。

これらの実施例、比較例の結果からも、第１、第２のワイヤ４２３、４２２のなす角度を大きくすることにより、これらのワイヤ４２３、４２２間のカップリングＣ２の形成を抑え、アイソレーション特性１０３の悪化を抑制できることが分かる。

（実験２）
本実施の形態に係るデュプレクサ１及び図９に示したデュプレクサ１００を制作し、アイソレーション特性１０３を計測した。

Ａ．実験条件
（実施例２）
実験１の（実施例１−４）で用いたθ＝１８０°のデュプレクサ１のアイソレーション特性１０３を計測した。
（比較例２）
図９に示したデュプレクサ１００のアイソレーション特性１０３を計測した。

Ｂ．実験結果
実施例２の結果を図７（ａ）のグラフに示し、比較例２の結果を図７（ｂ）のグラフに示す。各グラフにおいて横軸は周波数、縦軸はアイソレーション特性１０３を表しており、グラフ内に示した２つのカラムは夫々低域側通過周波数帯域１０４及び高域側通過周波数帯域１０５の帯域を示し、これらのカラムの下辺は既述の減衰量の規格値４０［ｄＢ］を表している。

図７（ａ）に示した実施例２の結果によれば、当該デュプレクサ１のアイソレーション特性１０３ａは、低域側通過周波数帯域１０４、高域側通過周波数帯域１０５の何れの帯域においても、規格値「４０ｄＢ」よりも大きな減衰量が得られている。また高域側通過周波数帯域１０５、低域側通過周波数帯域１０４の減衰量を比較すると、低域側通過周波数帯域１０４の方が大きな減衰量を得ることができており、背景技術でも説明したように、送信信号の高域側フィルタ４側への流れ込み防止の観点から高性能のデュプレクサ１であるといえる。これに対して図７（ｂ）に示した比較例２の結果では、低域側通過周波数帯域１０４においてアイソレーション特性１０３ｂの減衰量が４０［ｄＢ］を下回っており規格を満足していない。以上のことからも、（１）第１、第２のボンディングワイヤ４２３、４２２間の角度が９０°以上２７０°以下の範囲にあり、（２）第１のワイヤ４２３が低域側フィルタ３のボンディングワイヤ３１１と、高域側フィルタ４のボンディングワイヤ４１２との間に形成される閉領域「Ｆ_０」を横切り、この閉領域を構成する２本の直線Ｌ１、Ｌ２を分割した状態となっているデュプレクサ１は、比較例２に示したデュプレクサ１００にて発生するカップリングＣ１、Ｃ２の発生を抑え、小型化しても性能の高いアイソレーション特性１０３を示すといえる。

実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示す平面図である。前記デュプレクサの側面図である。前記デュプレクサの変形例を示す平面図である。前記デュプレクサの第２の変形例を示す平面図である。前記デュプレクサの第３の変形例を示す平面図である。実施例及び比較例に係るデュプレクサのアイソレーション特性を示す特性図である。実施例及び比較例に係るデュプレクサの第２のアイソレーション特性を示す特性図である。ラダー型フィルタを搭載したデュプレクサの構成を示す回路図である。開発当初のデュプレクサの構成例を示す平面図である。デュプレクサに搭載される共振子のＩＤＴ電極の形状を示す平面図である。デュプレクサの周波数特性を示す特性図である。

符号の説明

１デュプレクサ
２アンテナポート
３低域側フィルタ
４高域側フィルタ
５移相器
６低域側フィルタポート
７高域側フィルタポート
８電極部
１０モジュール基板
１１角型領域
３０、４０圧電基板
３１ａ〜３１ｃ、４１ａ〜４１ｃ
直列腕
３２ａ〜３２ｂ、４２ａ〜４２ｃ
並列腕
３４ａ〜３４ｂ、４４ａ〜４４ｃ
接地ポート
８１ＩＤＴ電極
８２反射器
８３電極指
１００デュプレクサ
１０１低域側フィルタ特性
１０２高域側フィルタ特性
１０３、１０３ａ、１０３ｂ
アイソレーション特性
１０４低域側通過周波数帯域
１０５高域側通過周波数帯域
４２２第２のワイヤ（ボンディングワイヤ）
４２３第１のワイヤ（ボンディングワイヤ）

Claims

圧電基板上に弾性波共振子を直列腕及び並列腕に配置して構成したラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、
この高域側フィルタの通過帯域よりも低い通過帯域を有する低域側フィルタと、
前記圧電基板及び低域側フィルタが搭載されるモジュール基板と、
各々前記圧電基板及び低域側フィルタの縁に沿って前記モジュール基板上に設けられたアンテナポート、第１の信号ポート、第２の信号ポート及び接地ポートと、
前記高域側フィルタの一端側と前記アンテナポートとの間、前記低域側フィルタの一端側と前記アンテナポートとの間、前記高域側フィルタの他端側と前記第１の信号ポートとの間、前記低域側フィルタの他端側と前記第２の信号ポートとの間、前記並列腕の弾性波共振子と接地ポートとの間、を夫々接続するインダクタをなすボンディングワイヤと、を備えたデュプレクサにおいて、
前記アンテナポートから見て前記高域側フィルタにおける最終段の並列腕の弾性波共振子が接地される接地ポート及び最終段から一つ手前の段の並列腕の弾性波共振子が接地される接地ポートを夫々第１の接地ポート及び第２の接地ポートとすると、前記モジュール基板の周方向に沿って、第２の接地ポート、第１の信号ポート、第１の接地ポート及び第２の信号ポートの順に、これらのポートが配列されたことと、
前記最終段の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤと前記最終段から一つ手前の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤとのなす角度が９０度以上であることと、
前記高域側フィルタの他端側と前記第１の信号ポートとの間を接続するボンディングワイヤと、前記低域側フィルタの他端側と前記第２の信号ポートとの間を接続するボンディングワイヤと、の間に、前記最終段の並列腕の弾性波共振子を接地するためのボンディングワイヤが介在していることと、
前記第１の接地ポートは、他の接地ポートとは前記モジュール基板上にて接続されていないことと、を備えたことを特徴とするデュプレクサ。
前記高域側フィルタにおける最終段の並列腕の弾性波共振子は、前記アンテナポートから見て最終段の直列腕の弾性波共振子の後段側に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のデュプレクサ。
前記低域側フィルタは、圧電基板上に弾性波共振子を直列腕及び並列腕に配置して構成したラダー形フィルタからなり、前記アンテナポート、第１の信号ポート、第２の信号ポート及び接地ポートは、各々高域側フィルタ及び低域側フィルタの圧電基板の縁に沿って、これらの圧電基板が搭載された前記モジュール基板上に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のデュプレクサ。
前記モジュール基板は、角型領域に前記高域側フィルタ及び低域側フィルタ夫々の圧電基板を左右に並べて搭載し、前記第１の信号ポート、第２の信号ポートは、前記角型領域の一辺の隅部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のデュプレクサ。