JP2009159328A - マルチプレクサ、トリプレクサ及びダイプレクサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数帯域を共用する場合、集中定数型フィルタと分布定数型フィルタを適切に使い分け、良好な特性の確保と小型化に適したマルチプレクサを提供する。
【解決手段】本発明のマルチプレクサ（トリプレクサ）は、最も低い第１の周波数帯域と、中間の第２の周波数帯域と、最も高い第３の周波数帯域を共用するために、集中定数素子を用いて構成され第１の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ１１と、分布定数線路を用いて共振器が形成され第２の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタ１２と、分布定数線路を用いて共振器が形成され第３の周波数帯域を通過帯域とする第３のフィルタ１３とを備えて構成される。マルチプレクサにより、共通端子Ｔ１０と、各フィルタ１１、１２、１３の各端子Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３の間で、第１〜第３の周波数帯域の信号を選択的に伝送することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯機器において複数の周波数帯域の送受信を行うために搭載されるマルチプレクサに関するものである。

近年、携帯機器の高機能化に対応するため複数の周波数帯域を共用可能な高周波回路の構成が要望されている。そのため、携帯機器の高周波回路にマルチプレクサを搭載し、複数の周波数帯域に対応するフィルタを組み合わせて、所望の周波数帯域の送受信信号を選択的に伝送する構成が採用される。この種のマルチプレクサでは、積層体に構成したインダクタやコンデンサを用いて、フィルタ機能や分波機能を実現している。マルチプレクサ等の高周波回路に含まれるフィルタのインダクタやコンデンサの回路素子を積層体に構成する場合、集中定数素子を用いる手法（集中定数型フィルタ）と、分布定数線路を用いる手法（分布定数型フィルタ）が知られている。

例えば特許文献１、２には、集中定数型フィルタを備えたダイプレクサが開示されている。これらのダイプレクサは、集中定数素子であるインダクタとコンデンサを用いてローパスフィルタとハイパスフィルタを構成し、２つの周波数帯域を共用するためのフィルタ機能及び整合機能を有している。集中定数型フィルタは、特別な整合回路を組み込む必要がなく、減衰極をＬＣ共振器により発生させるため極位置の設定に自由度がある点にメリットがある。一方、集中定数素子の場合は、高周波領域において自己共振が発生し、減衰特定が劣化する欠点がある。

これに対し、例えば特許文献３には、分布定数型フィルタを備えたダイプレクサが開示されている。特許文献３のダイプレクサは、方側短絡・片側開放のλ／４線路を用いた共振器により構成された２つのフィルタと分波回路を備えている。このような分布定数型フィルタは、集中定数型フィルタに比べて簡易な構成で、より大きな減衰特性を得ることができるが、単に２つのフィルタを接続するだけではダイプレクサとして機能しないので、分波回路を別途設ける必要がある。
特開平１１−０６８４９９号公報 特開平１１−２６６１３３号公報 特許第３２０４７５３号公報

従来、上述のマルチプレクサを実現する場合、複数の周波数帯域に対応する複数の集中定数型フィルタを積層体に構成した構造と、複数の周波数帯域に対応する複数の分布定数型フィルタを積層体に構成した構造が知られている。しかし、前者の構造は、マルチプレクサにおける高い周波数帯域に対し、集中定数素子の上述の自己共振によりフィルタ特性が劣化し、あるいは特性改善のための回路素子数が増加して小型化の妨げになる。また、後者の構造は、マルチプレクサにおける低い周波数帯域に対し、λ／４線路のサイズが大きくなって小型化の妨げになる。すなわち、低い周波数帯域と高い周波数帯域が混在するマルチプレクサを実現する場合、良好なフィルタ特性と小型化を両立することは困難であった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、マルチプレクサにより複数の周波数帯域を共用する場合、集中定数型フィルタと分布定数型フィルタを適切に使い分けることで、良好な特性が確保できるとともに小型化に適したマルチプレクサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のマルチプレクサは、複数の周波数帯域の信号を選択的に伝送するマルチプレクサであって、前記複数の周波数帯域のそれぞれを通過帯域とし、他の周波数帯域を遮断する複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路のうち、前記複数の周波数帯域のうち最も低い第１の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ回路は、集中定数素子を用いて構成された集中定数型フィルタであり、前記複数のフィルタ回路のうち、前記第１の周波数帯域より高い他の周波数帯域を通過帯域とするフィルタ回路は、分布定数線路を用いて共振器を形成した分布定数型フィルタであることを特徴とする。

本発明のマルチプレクサによれば、複数の周波数帯域のうちも最も低い第１の周波数帯域には集中定数型フィルタを用いるので、分布定数型フィルタの線路のサイズの増加を回避できるとともに、それより高い周波数帯域には分布定数型フィルタを用いるので、集中定数型フィルタにおける自己共振に起因する特性劣化を回避できる。このように、周波数帯域に応じて最適なフィルタを組み合わせることで、良好な特性と小型化を両立可能なマルチプレクサを実現することができる。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記複数のフィルタ回路を複数の誘電体層を積層した積層体に構成し、前記分布定数型フィルタの共振器を、各々の前記誘電体層を積層方向に貫通するビアホール導体を用いて形成してもよい。この場合、前記分布定数型フィルタの共振器を、所定の前記誘電体層において前記ビアホール導体に接続される導体パターンを含んで形成してもよい。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記分布定数型フィルタは、近接配置される２つの前記ビアホール導体が前記共振器を構成するバンドパスフィルタとしてもよい。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記分布定数型フィルタの共振器は、前記積層体の部品実装面と対向する側に短絡端を形成し、前記積層体の部品実装面と近接する側に開放端を形成してもよい。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記複数のフィルタ回路を構成する主な構成要素を、前記積層体の平面方向において前記フィルタ回路ごとに異なる領域に形成し、積層方向で互いに重ならないように配置してもよい。この場合、前記第１のフィルタ回路は、前記複数の周波数帯域のうち最も高い周波数帯域を通過帯域とするフィルタ回路と隣接する領域に配置してもよい。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記集中定数型フィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタを縦続接続して構成されるバンドパスフィルタとしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明のトリプレクサは、第１の周波数帯域と、前記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域と、前記第１及び第２の周波数帯域より高い第３の周波数帯域の各信号を選択的に伝送するトリプレクサであって、集中定数素子を用いて構成され、前記第１の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ回路と、分布定数線路を用いて共振器が形成され、前記第２の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタ回路と、分布定数線路を用いて共振器が形成され、前記第３の周波数帯域を通過帯域とする第３のフィルタ回路とを備えて構成される。

本発明のトリプレクサにおいて、前記第１、第２、第３のフィルタ回路を、複数の誘電体層を積層した積層体に構成し、前記第２及び第３のフィルタ回路を、前記誘電体層を積層方向に貫通するビアホール導体を用いて形成してもよい。この場合、前記積層体の平面方向において、前記第１のフィルタ回路を一方の端部領域に配置し、前記第２のフィルタ回路が他方の端部領域に配置し、前記第３のフィルタ回路を中央領域に配置してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明のダイプレクサは、２つの異なる周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサであって、集中定数素子を用いて構成され、低周波数側の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ回路と、分布定数線路を用いて共振器が形成され、高周波数側の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタ回路とを備えて構成される。

本発明によれば、複数の周波数帯域の信号を選択的に伝送するマルチプレクサにおいて、最も低い周波数帯域に対応する集中定数型フィルタとそれ以外の周波数帯域に対応する分布定数型フィルタを組み合わせた構成としたので、集中定数型フィルタにおける自己共振に起因する特性劣化を回避するとともに、分布定数方型フィルタにおける線路長を確保するためのサイズの増加を回避することができる。よって、広い範囲にわたる複数の周波数を共用する場合、良好な特性と小型化の両方に適したマルチプレクサを実現することが可能となる。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、携帯機器において複数の周波数帯域の送受信信号を共用するために搭載されるマルチプレクサに対して本発明を適用する場合の実施形態を説明する。

まず、２つの周波数帯域を共用するためのダイプレクサに対し、本発明を適用する場合の構成を説明する。図１は、本実施形態のダイプレクサの第１の回路構成例を示している。第１の回路構成例においては、共通端子Ｔ０と低周波数側端子Ｔ１の間に配置された集中定数型ローパスフィルタ１と、共通端子Ｔ０と高周波数側端子Ｔ２の間に配置された分布定数型バンドパスフィルタ２を備えている。共通端子Ｔ０は外部アンテナ等に接続され、低周波数側端子Ｔ１は低周波数側の送受信回路に接続され、高周波数側端子Ｔ２は高周波数側の送受信回路に接続される。

図１に示すように、集中定数型ローパスフィルタ１は、共通端子Ｔ０と低周波数側端子Ｔ１の間に並列接続されたインダクタＬ１１及びコンデンサＣ１１と、低周波数側端子Ｔ１とグランドの間に接続されたコンデンサＣ１２と、共通端子Ｔ０とグランドの間に接続されたコンデンサＣ１３とにより構成される。このように集中定数素子のみを用いて構成されたローパスフィルタ１は、低周波数帯域を通過帯域とし、それよりも高域側の周波数成分を遮断するように動作する。

また、分布定数型バンドパスフィルタ２は、共通端子Ｔ０とノードＮａの間に接続されたコンデンサＣ１４と、２つのノードＮａ、Ｎｂの間に並列接続されたインダクタＬ１２及びコンデンサＣ１５と、ノードＮｂと高周波数側端子Ｔ２の間に接続されたコンデンサＣ１６と、それぞれのノードＮａ、Ｎｂとグランドの間に接続された２つのコンデンサＣ１７、Ｃ１８と、それぞれのノードＮａ、Ｎｂとグランドの間に接続された分布定数線路としてのインダクタ導体Ｌａ、Ｌｂとにより構成される。このように構成された分布定数型バンドパスフィルタ２は、高周波数帯域を通過帯域とし、それよりも高域側及び低域側の周波数成分を遮断するように動作する。

次に図２は、本実施形態のダイプレクサの第２の回路構成例を示している。第２の回路構成例においては、共通端子Ｔ０と低周波数側端子Ｔ１の間に配置された集中定数型バンドパスフィフィルタ３と、共通端子Ｔ０と高周波数側端子Ｔ２の間に配置された分布定数型バンドパスフィルタ２を備えている。集中定数型バンドパスフィルタ３は、集中定数型ハイパスフィルタ３ａと集中定数型ローパスフィルタ３ｂを縦続接続して構成される。なお、共通端子Ｔ０及び各端子Ｔ１、Ｔ２の役割は、図１の場合と同様である。

図２において、集中定数型ハイパスフィルタ３ａは、低周波数側端子Ｔ１に接続されたコンデンサＣ２１と、コンデンサＣ２１と集中定数型ローパスフィルタ３ｂの間に接続されたコンデンサＣ２２と、２つのコンデンサＣ２１、Ｃ２２の一端とグランドの間に直列接続されたインダクタＬ２１及びコンデンサＣ２３とにより構成される。また、集中定数型ローパスフィルタ３ｂは、集中定数型ハイパスフィルタ３ａと共通端子Ｔ０の間に並列接続されたインダクタＬ２２及びコンデンサＣ２４と、集中定数型ハイパスフィルタ３ａとの接続点とグランドの間に接続されたコンデンサＣ２５と、共通端子Ｔ０とグランドの間に接続されたコンデンサＣ２６とにより構成される。このように集中定数素子のみを用いて構成された集中定数型ハイパスフィルタ３ａ及び集中定数型ローパスフィルタ３ｂからなる集中定数型バンドパスフィルタ３は、低周波数側の周波数帯域を通過帯域とし、それよりも高域側及び低域側の周波数成分を遮断するように動作する。

また、分布定数型バンドパスフィルタ２は、図１のバンドパスフィルタ２と共通の部材番号にて示すように同様の回路構成を有するので、説明を省略する。このように、図２の回路構成例は、図１の回路構成例の集中定数型ローパスフィルタ１と同様の集中定数型ハイパスフィルタ３ｂに、集中定数型ローパスフィルタ３ａを付加することで、集中定数型バンドパスフィルタ３を構成した点が相違する。これにより、ダイプレクサの後段に接続されるフィルタ素子を低減可能となる。

図１及び図２の各回路構成例においては、２つの周波数帯域のうち、高周波数側において分布定数型フィルタを採用し、低周波数側において集中定数型フィルタを採用する点が特徴的である。図１及び図２の分布定数型バンドパスフィルタ２を低周波数側で構成すると、波長が長くなる分、インダクタ導体Ｌａ、Ｌｂのサイズが大きくなるので小型化の妨げとなる。また、図１の集中定数型ローパスフィルタ１や図２の集中定数型バンドパスフィルタ３を高周波数側で構成すると、集中定数素子の自己共振の影響が増大するのでフィルタ特性が劣化する可能性がある。よって、上述したように、高周波数側の分布定数型フィルタと、低周波数側の集中定数型フィルタを組み合わせることが小型化及び特性確保を両立する観点から望ましい。

次に、３つの周波数帯域を共用するためのトリプレクサに対し、本発明を適用する場合の構成を説明する。図３は、本実施形態のトリプレクサの回路構成例を示している。図３に示すトリプレクサは、周波数が低い側から順に、第１周波数帯域と、第２周波数帯域と、第３周波数帯域を共用する構成を有している。例えば、第１周波数帯域が２．３〜２．６９ＧＨｚ、第２周波数帯域が３．３〜３．９ＧＨｚ、第３周波数帯域が５．１５〜５．８５ＧＨｚに、それぞれ設定することができる。

図３の回路構成においては、共通端子Ｔ１０と第１周波数帯域用の端子Ｔ１１の間に配置された集中定数型の第１フィルタ１１と、共通端子Ｔ１０と第２周波数帯域用の端子Ｔ１２の間に配置された分布定数型の第２フィルタ１２と、共通端子Ｔ１０と第３周波数帯域用の端子Ｔ１３の間に配置された分布定数型の第３フィルタ１３とを備えている。共通端子Ｔ１０は外部アンテナ等に接続され、端子Ｔ１１は第１周波数帯域用の送受信回路に接続され、端子Ｔ１２は第２周波数帯域用の送受信回路に接続され、端子Ｔ１３は第３周波数帯域用の送受信回路に接続される。このように、３つの異なる周波数帯域のうち最も低い第１周波数帯域において集中定数型フィルタを採用し、それ以外の２つの周波数帯域において分布定数型フィルタを採用している。

図３に示すように、集中定数型の第１フィルタ１１は、インダクタＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４と、コンデンサＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４、Ｃ３５を含んで構成される。共通端子Ｔ１０にはインダクタＬ３１の一端が接続され、インダクタＬ３１の他端とグランドの間にコンデンサＣ３１が接続される。インダクタＬ３１の他端とコンデンサＣ３３の一端の間には、インダクタＬ３２及びコンデンサＣ３２からなる並列回路が接続され、コンデンサＣ３３の他端とグランドの間にインダクタＬ３３が接続される。コンデンサＣ３３の他端と端子Ｔ１１の間にコンデンサＣ３４が接続され、端子Ｔ１１とグランドの間には、インダクタＬ３４とコンデンサＣ３５の直列回路が接続される。このような構成により、第１フィルタ１１は、第１周波数帯域を通過帯域とする一方、他の周波数帯域を遮断するように動作する。

分布定数型の第２フィルタ１２は、コンデンサＣ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４、Ｃ４５と、インダクタＬ４１と、分布定数線路としてのインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄを含み、インダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄにより共振器が形成される。共通端子Ｔ１０とノードＮ１の間にコンデンサＣ４１が接続され、２つのノードＮ１、Ｎ２の間にコンデンサＣ４２が接続され、ノードＮ２と端子Ｔ１２の間に、インダクタＬ４１とコンデンサＣ４３からなる並列回路が接続される。また、一方のインダクタ導体Ｌｃは、上端がグランドに接続され（短絡端）、下端がコンデンサＣ４４に接続され（開放端）、途中の所定位置がノードＮ１に接続される。さらに、他方のインダクタ導体Ｌｄは、上端がグランドに接続され（短絡端）、下端がコンデンサＣ４５に接続され（開放端）、途中の所定位置がノードＮ２に接続される。コンデンサＣ４４、Ｃ４５の他端はともにグランドに接続されている。

第２フィルタ１２において、２つのインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄは共振回路として動作し、互いに電磁結合するように近接位置に形成されている。インダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄの間の電磁結合量を後述のパターンの配置に応じて適切に制御することにより、所望の共振特性を得ることができる。このような構成により、第２フィルタ１２は、第２周波数帯域を通過帯域とする一方、他の周波数帯域を遮断するように動作する。

分布定数型の第３フィルタ１３は、コンデンサＣ５１、Ｃ５２、Ｃ５３、Ｃ５４、Ｃ５５と、インダクタＬ５１、Ｌ５２と、分布定数線路としてのインダクタ導体Ｌｅ、Ｌｆを含み、インダクタ導体Ｌｅ、Ｌｆにより共振器が形成される。共通端子Ｔ１０とノードＮ３の間に、インダクタＬ５１とコンデンサＣ５１からなる並列回路が接続され、２つのノードＮ３、Ｎ４の間にコンデンサＣ５２が接続され、ノードＮ４と端子Ｔ１３の間に、インダクタＬ５２とコンデンサＣ５３からなる並列回路が接続される。また、一方のインダクタ導体Ｌｅは、上端がグランドに接続され（短絡端）、下端がコンデンサＣ５４に接続され（開放端）、途中の所定位置がノードＮ３に接続される。さらに、他方のインダクタ導体Ｌｆは、上端がグランドに接続され（短絡端）、下端がコンデンサＣ５５に接続され（開放端）、途中の所定位置がノードＮ４に接続される。コンデンサＣ５４、Ｃ５５の他端はともにグランドに接続されている。

第３フィルタ１３において、２つのインダクタ導体Ｌｅ、Ｌｆは共振回路として動作し、互いに電磁結合するように近接位置に形成されている。第２フィルタ１２の場合と同様、インダクタ導体Ｌｅ、Ｌｆの間の電磁結合量を後述のパターンの配置に応じて適切に制御することにより、所望の共振特性を得ることができる。このような構成により、第３フィルタ１３は、第３周波数帯域を通過帯域とする一方、他の周波数帯域を遮断するように動作する。

次に、本実施形態のマルチプレクサの具体的な構造について説明する。以下では、図３に示したトリプレクサに対応する２種の構造を例にとり、図４〜図１１を参照して説明する。まず、本実施形態のトリプレクサの第１の構造例を説明する。図４は、第１の構造例における積層体２０の外観斜視図を示している。図４に示す積層体２０は、導体パターンを形成した多数の誘電体層（１５層）を積層して形成される。積層体２０の側面には８つの凹部が形成され、それぞれに外部接続用の側面端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈが形成される。図３と図４を対比すると、側面端子２０ａは共通端子Ｔ１０として用いられ、側面端子２０ｃは端子Ｔ１１（第１周波数帯域）として用いられ、側面端子２０eは端子Ｔ１２（第２周波数帯域）として用いられ、側面端子２０ｇは端子Ｔ１３（第３周波数帯域）として用いられる。また、その他の側面端子２０ｂ、２０ｄ、２０ｆ、２０ｈは、グランド端子として用いられる。

図４においては、積層体２０の平面方向において、第１フィルタ１１が配置される領域Ｒ１と、第２フィルタ１２が配置される領域Ｒ２と、第３フィルタ１３が配置される領域Ｒ３とを区分して示している。すなわち、第１〜第３フィルタ１１〜１３を構成する回路素子と導体パターンは、それぞれの領域Ｒ１〜Ｒ３に重なる各層に形成されるので、他の回路とは積層方向で重ならないように配置される（詳細な構成は後述する）。なお、図４では省略しているが、側面端子２０ａ（共通端子Ｔ１０）は共用されるので、その周囲の領域の直下では、例外的に第１〜第３フィルタ１１〜１３の各導体パターンがそれぞれ配置される。このように、第１〜第３フィルタ１１〜１３を異なる領域Ｒ１〜Ｒ３に配置することにより、それぞれのアイソレーションが向上し、良好なフィルタ特性を確保することができる。

図５〜図７は、図４の積層体２０の内部構造を示す斜視図である。１５層の積層体２０において下層から順に、第１〜第５誘電体層３１〜３５（図５）と、第６〜第１０誘電体層３６〜４０（図６）と、第１１〜第１５誘電体層（図７）４１〜４５をそれぞれ示している。なお、各々の誘電体層３１〜４５の形状は、図４の積層体２０の外観に合致したものとなっている。

なお、図５〜図７において、第１〜第１５誘電体層３１〜４５にはそれぞれ多数の導体パターンが形成され、異なる層の導体パターン同士を接続するために積層方向に貫通する多数のビアホール導体が形成されている。これらのビアホール導体は、導体パターンの一端に設けられたビア接続部を介して導体パターンと接続される。本実施形態では、上述のインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆを主にビアホール導体を用いて形成することで、磁界が各層の平行な面に広がるため、磁界がグランドを貫くことによる渦電流の発生を防止でき、挿入損失の悪化を回避することができる。

図５〜図７では、上方に延伸されるビアホール導体に接続されるビア接続部Ｖａ（図５の第１誘電体層３１の右側参照）と、上方及び下方に延伸されるビア接続部Ｖｂ（図５の第２誘電体層３２の右側参照）と、下方に延伸されるビア接続部Ｖｃ（図５の第３誘電体層３３の右側参照）の３種を異なる記号により区別して示している。ただし、図５〜図７では、主要なビアホール導体のみを表記し、その他のビアホール導体を省略しているが、ビア接続部については記号のみ区別可能に表記している（部材番号は省略）。

ここで、第１〜第１５誘電体層３１〜４５の各層の厚さと誘電率は、必要な電気的特性に応じて適宜に設定することができる。実際には、図５〜図７に示すように、各層の厚さは大きく異なるとともに、誘電率についても相違がある。

図５に示すように、最下層の第１誘電体層３１には、広いグランドパターン５０が形成され、その外周がそれぞれの側面電極２０ｂ、２０ｄ、２０ｆ、２０ｈに接続されている。ビアホール導体６０は、グランドパターン５０の一端のビア接続部Ｖａから上方に延伸される。第１誘電体層３１の裏面は、積層体２０の部品実装面となっている。

第２誘電体層３２には、第１フィルタ１１のコンデンサＣ３１、Ｃ３５の各コンデンサ電極７０、７１と、第２フィルタ１２のコンデンサＣ４４、Ｃ４５の各コンデンサ電極８０、８１と、第３フィルタ１３のコンデンサＣ５４、Ｃ５５の各コンデンサ電極９０、９１が形成されている。各コンデンサ電極７０、７１、８０、８１、９０、９１は下層のグランドパターン５０と対向配置される。インダクタ導体Ｌｃの一部であるビアホール導体６１ａは、コンデンサ電極８０から上方に延伸され、インダクタ導体Ｌｄの一部であるビアホール導体６２ａは、コンデンサ電極８１から上方に延伸される。また、インダクタ導体Ｌｅの一部であるビアホール導体６３ａは、コンデンサ電極９０から上方に延伸され、インダクタ導体Ｌｆの一部であるビアホール導体６４ａは、コンデンサ電極９１から上方に延伸される。

第３誘電体層３３には、第１フィルタ１１のインダクタＬ３４の一部をなす導体パターン７２ａと、第２フィルタ１２のコンデンサＣ４１、Ｃ４２の各コンデンサ電極８２、８３と、第３フィルタ１３のコンデンサＣ５２のコンデンサ電極９２が形成されている。コンデンサ電極８２は側面端子２０ａ（共通端子Ｔ１０）に接続され、コンデンサ電極８３はビアホール導体６１ａに接続される。

第４誘電体層３４には、上述の導体パターン７２ａに接続される導体パターン７２ｂと、第２フィルタ１２のコンデンサＣ４１のコンデンサ電極８４と、第２フィルタ１２の２つのコンデンサＣ４２、Ｃ４３に共通のコンデンサ電極８５と、第３フィルタ１３のコンデンサＣ５２、Ｃ５３の各コンデンサ電極９３ａ、９４ａが形成されている。コンデンサ電極８４、８５は、それぞれビアホール導体６１ａ、６２ａに接続されるとともに、コンデンサ電極９３ａ、９４ａは、それぞれビアホール導体６３ａ、６４ａに接続される。

第５誘電体層３５には、第２フィルタ１２のコンデンサＣ４３のコンデンサ電極８６と、第３フィルタ１３のコンデンサＣ５１、Ｃ５３の各コンデンサ電極９３ｂ、９４ｂが形成されている。各コンデンサ電極８６、９３ｂ、９４ｂは、それぞれ側面端子２０ｅ（端子Ｔ１２）、２０ａ（共通端子Ｔ１０）、２０ｇ（端子Ｔ１３）に接続される。

次に、図６に示すように、第６誘電体層３６には、第１フィルタ１１のインダクタＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４のそれぞれの一部をなす導体パターン７３ａ、７４ａ、７５ａ、７６ａと、第２フィルタ１２のインダクタＬ４１の一部をなす導体パターン８７ａと、第３フィルタ１３のインダクタ導体Ｌｅ、Ｌｆのそれぞれの一部をなす導体パターン９５、９６が形成されている。導体パターン９５、９６は、それぞれ下方に延伸されるビアホール導体６３ａ、６４ａと、上方に延伸されるビアホール導体６３ｂ、６４ｂに接続される。

第７誘電体層３７には、上述の導体パターン７３ａ、７４ａ、７５ａ、７６ａにそれぞれ接続される導体パターン７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ、７６ｂと、上述の導体パターン８７ａに接続される導体パターン８７ｂと、第３フィルタ１３のインダクタＬ５１、Ｌ５２のそれぞれの一部をなす導体パターン９７ａ、９８ａが形成されている。導体パターン９７ａ、９８ａは、それぞれビアホール導体６３ｂ、６４ｂに接続される。

第８誘電体層３８には、上述の導体パターン７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ、７６ｂにそれぞれ接続される導体パターン７３ｃ、７４ｃ、７５ｃ、７６ｃと、第２フィルタ１２のインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄのそれぞれの一部をなす導体パターン８８ａ、８９ａと、上述の導体パターン９７ａ、９８ａにそれぞれ接続される導体パターン９７ｂ、９８ｂが形成されている。導体パターン８８ａ、８９ａは、それぞれ下方に延伸されるビアホール導体６１ａ、６２ａと、上方に延伸されるビアホール導体６１ｂ、６２ｂに接続される。

第９誘電体層３９には、上述の導体パターン７３ｃ、７４ｃ、７５ｃ、７６ｃにそれぞれ接続される導体パターン７３ｄ、７４ｄ、７５ｄ、７６ｄと、第２フィルタ１２のインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄのそれぞれの一部をなす導体パターン８８ｂ、８９ｂと、上述の導体パターン９７ｂ、９８ｂにそれぞれ接続される導体パターン９７ｃ、９８ｃが形成されている。導体パターン８８ｂ、８９ｂは、それぞれ下方に延伸されるビアホール導体６１ｂ、６２ｂと、上方に延伸されるビアホール導体６１ｃ、６２ｃに接続される。

第１０誘電体層４０には、上述の導体パターン７３ｄ、７４ｄ、７５ｄ、７６ｄにそれぞれ接続される導体パターン７３ｅ、７４ｅ、７５ｅ、７６ｅと、第２フィルタ１２のインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄのそれぞれの一部をなす導体パターン８８ｃ、８９ｃと、上述の導体パターン９７ｃ、９８ｃにそれぞれ接続される導体パターン９７ｄ、９８ｄが形成されている。導体パターン８８ｃ、８９ｃは、それぞれ下方に延伸されるビアホール導体６１ｃ、６２ｃと、上方に延伸されるビアホール導体６１ｄ、６２ｄに接続される。

次に、図７に示すように、第１１誘電体層４１には、上述の導体パターン７３ｅ、７４ｅ、７５ｅ、７６ｅにそれぞれ接続される導体パターン７３ｆ、７４ｆ、７５ｆ、７６ｆと、第２フィルタ１２のインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄのそれぞれの一部をなす導体パターン８８ｄ、８９ｄと、上述の導体パターン９７ｄ、９８ｄにそれぞれ接続される導体パターン９７ｅ、９８ｅが形成されている。導体パターン７３ｆの一端は、側面端子２０ａ（共通端子Ｔ１０）に接続される。また、導体パターン８８ｄ、８９ｄは、それぞれ下方に延伸されるビアホール導体６１ｄ、６２ｄと、上方に延伸されるビアホール導体６１ｅ、６２ｅに接続される。

第１２誘電体層４２には、上述の導体パターン７４ｆ、７５ｆ、７６ｆにそれぞれ接続される導体パターン７４ｇ、７５ｇ、７６ｇと、上述の導体パターン９７ｅに接続される導体パターン９７ｆと、第３フィルタ１３のインダクタ導体Ｌｆの一部をなす導体パターン９９が形成されている。導体パターン９７ｆの一端は、側面端子２０ａ（共通端子Ｔ１０）に接続される。また、導体パターン９９は、下方に延伸されるビアホール導体６４ｃと、上方に延伸されるビアホール導体６４ｄに接続される。

第１３誘電体層４３には、第１フィルタ１１のコンデンサＣ３２のコンデンサ電極７７ａと、コンデンサＣ３３、Ｃ３４に共通のコンデンサ電極７８ａが形成されている。

第１４誘電体層４４には、グランドパターン５１と、第１フィルタ１１のコンデンサＣ３２、Ｃ３３に共通のコンデンサ電極７７ｂと、コンデンサＣ３４のコンデンサ電極７８ｂが形成されている。導体パターン７８ｂの一端は、側面端子２０ｃ（端子Ｔ１１）に接続される。グランドパターン５１は、各々のインダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆの短絡端に対応し、ビアホール導体６１ｅ、６２ｅ、６３ｂ、６４ｄの上端部がそれぞれグランドパターン５１に接続される。

最上部の第１５誘電体層４５には、素子が形成されておらず、積層体２０の全体をカバーする部材としての役割がある。

図５〜図７の構造に示されるように、第２フィルタ１２の共振器の特性は、インダクタ導体Ｌｃ、Ｌｄとして近接配置されるビアホール導体及び導体パターンに依存して定まる。インダクタ導体Ｌｃは、積層方向がビアホール導体６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅにより連結されるとともに、各層の平面方向に付加された導体パターン８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄを含んで構成される。同様に、インダクタ導体Ｌｄは、積層方向がビアホール導体６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅにより連結されるとともに、各層の平面方向に付加された導体パターン８９ａ、８９ｂ、８９ｃ、８９ｄを含んで構成される。

一方、第３フィルタ１２の共振器の特性は、インダクタ導体Ｌｅ、Ｌｆとして近接配置されるビアホール導体及び導体パターンに依存して定まる。インダクタ導体Ｌｅは、積層方向がビアホール導体６３ａ、６３ｂにより連結されるとともに、各層の平面方向に付加された導体パターン９５を含んで構成される。同様に、インダクタ導体Ｌｆは、積層方向がビアホール導体６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄにより連結されるとともに、各層の平面方向に付加された導体パターン９６、９９を含んで構成される。

従って、第２フィルタ１２及び第３フィルタ１３において、それぞれの共振器の電磁結合は、上記の各ビアホール導体の位置、断面積に加えて、上記の各導体パターンの配置、形状、間隔等に応じて適切に調整することができ、共振器の所望の特性を容易に得ることができる。この場合、各導体パターンの一部をスパイラル状に構成することで、そのトータルの長さを適宜に調整し、周波数の微調整が容易になる。

次に、本実施形態のトリプレクサの第２の構造例を説明する。図８は、第２の構造例における積層体２０の外観斜視図を示している。図８に示す積層体２０の基本的な構造は、図４の場合と同様である。ただし、図８においては、第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２が、それぞれ端部の領域Ｒ１、Ｒ２に配置され、第３フィルタ１３が中央の領域Ｒ３に配置されるので、図３と比べると領域Ｒ２と領域Ｒ３が入れ替わっている。これにより、比較的アイソレーションの影響が大きい第１フィルタ１１と第２フィルタ１２の距離を確保してフィルタ特性を改善することができるが、詳しくは後述する。

図９〜図１１は、図８の積層体２０の内部構造を示す斜視図である。図９〜図１１に示される第１〜第１５誘電体層３１〜４５の構造は、それぞれ図５〜図７の斜視図に対応しているが、両者を比べると、上述の第２フィルタ１２と第３フィルタ１３の配置を入れ替えた点を反映した相違がある。なお、第２の構造例では、図３と同様の回路構成のトリプレクサを想定している。ここで、図９〜図１１における各構成要素は、図５〜図７における各構成要素の位置と形状が異なるが、それぞれの役割と接続関係については共通している。よって、図９〜図１１においては、図５〜図７と同一の構成要素に対しては同一の番号を付して表すものとし、詳しい説明については省略する。

次に、本実施形態のトリプレクサの特性について、第１の構造例と第２の構造例を対比しながら説明する。図１２は、本実施形態のトリプレクサの減衰量の周波数特性を示している。図１２（ａ）は、第１の構造例の場合の特性であり、図１２（ｂ）は第２の構造例の場合の特性である。それぞれ低い周波数側から、３つの周波数帯域ＦＬ、ＦＭ、ＦＨに対応する第１〜第３フィルタ１１、１２、１３の減衰量を周波数ごとにプロットしている。各々の周波数帯域ＦＬ、ＦＭ、ＦＨが適切に通過帯域となり、他の周波数帯域が遮断帯域となるバンドパスフィルタの特性が得られることがわかる。

一方、図１３は、第１の構造例と第２の構造例を対比すべく、図１２に基づいて、第１フィルタ１１の特性と（図１３（ａ））、第１フィルタ１１と第２フィルタ１２のアイソレーション特性（図１３（ｂ））とをそれぞれ抽出して示している。図１３（ａ）において、通過帯域の高域側付近（スカート部）に着目すると、第１の構造例の特性Ｔ１に比べて第２の構造例の特性Ｔ２の方が急峻になっている。また、図１３（ｂ）において、同様のスカート部に着目すると、第１の構造例の特性Ｔ１に比べて第２の構造例の特性Ｔ２の方が良好なアイソレーションとなっている。これらの特性は、図８〜図１１に示すように、第１フィルタ１１と第２フィルタ１２の距離を確保したことに起因すると考えられる。このように第２の構造例は、第１フィルタ１１と第２フィルタ１２に関し、バンドパスフィルタ設計時に通過帯域の高域側のスカート部の特性を重視する場合に適した構造である。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、本実施形態では、２つの周波数帯域を共用するためのダイプレクサ、あるいは３つの周波数帯域を共用するためのトリプレクサに対して本発明を適用する場合を説明したが、より一般的に複数の周波数帯域を共用するためのマルチプレクサに対しても広く本発明を適用することができる。

本実施形態のダイプレクサの第１の回路構成例を示す図である。 本実施形態のダイプレクサの第２の回路構成例を示す図である。 本実施形態のトリプレクサの回路構成例を示す図である。 本実施形態のトリプレクサの第１の構造例における積層体２０の外観斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第１の構造例において、積層体２０の第１〜第５誘電体層３１〜３５の構造を示す斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第１の構造例において、積層体２０の第６〜第１０誘電体層３６〜４０の構造を示す斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第１の構造例において、積層体２０の第１１〜第１５誘電体層４１〜４５の構造を示す斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第２の構造例における積層体２０の外観斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第２の構造例において、積層体２０の第１〜第５誘電体層３１〜３５の構造を示す斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第２の構造例において、積層体２０の第６〜第１０誘電体層３６〜４０の構造を示す斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの第２の構造例において、積層体２０の第１１〜第１５誘電体層４１〜４５の構造を示す斜視図である。 本実施形態のトリプレクサの減衰量の周波数特性を示している。 本実施形態のトリプレクサにおいて第１の構造例と第2の構造例の特性を対比する図である。

符号の説明

１…集中定数型ローパスフィルタ
２…分布定数型バンドパスフィルタ
３…集中定数型バンドパスフィルタ
１１…第１フィルタ
１２…第２フィルタ
１３…第３フィルタ
２０…積層体
５０、５１…グランドパターン
６０、６１ａ〜６１ｄ、６２ａ〜６２ｅ、６３ａ、６３ｂ、６４ａ〜６４ｄ…ビアホール導体
７０、７１、７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂ、８０〜８６、９０〜９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ…コンデンサ電極
７２ａ、７２ｂ、７３ａ〜７３ｅ、７４ａ〜７４ｇ、７５ａ〜７５ｇ、７６ａ〜７６ｇ、８７ａ、８７ｂ、８８ａ〜８８ｄ、８９ａ〜８９ｄ、９５、９６、９７ａ〜９７ｆ、９８ａ〜９８ｅ、９９…導体パターン
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１〜Ｌ３４、Ｌ４１、Ｌ５１、Ｌ５２…インダクタ
Ｃ１１〜Ｃ１８、Ｃ２１〜Ｃ２６、Ｃ３１〜Ｃ３５、Ｃ４１〜Ｃ４５、Ｃ５１〜Ｃ５５…コンデンサ
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆ…インダクタ導体
Ｔ０、Ｔ１０…共通端子
Ｔ１…低周波数側端子
Ｔ２…高周波数側端子
Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３…端子
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ…側面端子

Claims (12)

1. 複数の周波数帯域の信号を選択的に伝送するマルチプレクサであって、
   前記複数の周波数帯域のそれぞれを通過帯域とし、他の周波数帯域を遮断する複数のフィルタ回路を備え、
   前記複数のフィルタ回路のうち、前記複数の周波数帯域のうち最も低い第１の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ回路は、集中定数素子を用いて構成された集中定数型フィルタであり、
   前記複数のフィルタ回路のうち、前記第１の周波数帯域より高い他の周波数帯域を通過帯域とするフィルタ回路は、分布定数線路を用いて共振器を形成した分布定数型フィルタであることを特徴とするマルチプレクサ。
2. 前記複数のフィルタ回路は、複数の誘電体層を積層した積層体に構成され、
   前記分布定数型フィルタの共振器は、各々の前記誘電体層を積層方向に貫通するビアホール導体を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチプレクサ。
3. 前記分布定数型フィルタの共振器は、所定の前記誘電体層において前記ビアホール導体に接続される導体パターンを含んで形成されることを特徴とする請求項２に記載のマルチプレクサ。
4. 前記分布定数型フィルタは、近接配置される２つの前記ビアホール導体が前記共振器を構成するバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項２に記載のマルチプレクサ。
5. 前記分布定数型フィルタの共振器は、前記積層体の部品実装面と対向する側に短絡端が形成され、前記積層体の部品実装面と近接する側に開放端が形成されることを特徴とする請求項３に記載のマルチプレクサ。
6. 前記複数のフィルタ回路を構成する主な構成要素は、前記積層体の平面方向において、前記フィルタ回路ごとに異なる領域に形成され、積層方向で互いに重ならないように配置されることを特徴とする請求項２に記載のマルチプレクサ。
7. 前記第１のフィルタ回路は、前記複数の周波数帯域のうち最も高い周波数帯域を通過帯域とするフィルタ回路と隣接する領域に配置されることを特徴とする請求項６に記載のマルチプレクサ。
8. 前記集中定数型フィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタを縦続接続して構成されるバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のマルチプレクサ。
9. 第１の周波数帯域と、前記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域と、前記第１及び第２の周波数帯域より高い第３の周波数帯域の各信号を選択的に伝送するトリプレクサであって、
   集中定数素子を用いて構成され、前記第１の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ回路と、
   分布定数線路を用いて共振器が形成され、前記第２の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタ回路と、
   分布定数線路を用いて共振器が形成され、前記第３の周波数帯域を通過帯域とする第３のフィルタ回路と、
   を備えることを特徴とするトリプレクサ。
10. 前記第１、第２、第３のフィルタ回路は、複数の誘電体層を積層した積層体に構成され、前記第２及び第３のフィルタ回路は、前記誘電体層を積層方向に貫通するビアホール導体を用いて形成されることを特徴とする請求項９に記載のトリプレクサ。
11. 前記積層体の平面方向において、前記第１のフィルタ回路が一方の端部領域に配置され、前記第２のフィルタ回路が他方の端部領域に配置され、前記第３のフィルタ回路が中央領域に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のトリプレクサ。
12. ２つの異なる周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサであって、
    集中定数素子を用いて構成され、低周波数側の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタ回路と、
    分布定数線路を用いて共振器が形成され、高周波数側の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタ回路と、
    を備えることを特徴とするダイプレクサ。
    

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