JP2010141859A - ダイプレクサ及びマルチプレクサ - Google Patents

Abstract

【課題】通過帯域の低域側において良好な減衰特性を有するバンドパスフィルタを備えたダイプレクサ等を提供する。
【解決手段】本発明のダイプレクサ１０は、共通端子Ｔ０と第１の端子Ｔ１との間に接続され第１の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ１１と、共通端子Ｔ０と第２の端子Ｔ２との間に直列接続されたハイパスフィルタ１２ａ及びローパスフィルタ１２ｂにより構成され、第２の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ１２とを備えている。ハイパスフィルタ１２ａは、共通端子Ｔ０と出力ノードＮａの間に直列接続されたコンデンサＣ２０、Ｃ２１と、これらのコンデンサＣ２０、Ｃ２１の間の接続点とグランドとの間に接続されたインダクタＬ２０と、出力ノードＮａとグランドとの間に接続されたノッチ回路（インダクタＬ２１及びコンデンサＣ２２）とを含み、特に通過帯域の低域側の減衰特性の改善に有効である。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体通信機器等に搭載され、複数の周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサ及びマルチプレクサに関するものである。

近年の移動体通信機器は、複数の異なる周波数帯域を共用可能に構成されるのが一般的になっている。そのため、アンテナ端子と周波数帯域ごとに設けられた高周波回路との間にマルチプレクサを配置し、複数の周波数帯域の信号を選択的に伝送する構成が採用される。２つの周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサを例にとると、例えば、低周波帯域用のローパスフィルタと高周波帯域用のハイパスフィルタとにより構成することができる。しかし、この構成では、２つの周波数帯域の各信号を分離できるものの、低周波帯域の低域側と高周波帯域の高域側の不要成分を除去できない。そのため、ダイプレクサやマルチプレクサにおいて、それぞれの周波数帯域に対応するローパスフィルタとハイパスフィルタを組み合わせてバンドパスフィルタを構成する手法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００７−２５１１０７号公報 特開２００６−１０１１４９号公報

上記従来の構成をダイプレクサに適用する場合を考えると、低周波帯域用のバンドパスフィルタよりも、高周波帯域用のバンドパスフィルタに特性上の問題が生じやすい。例えば、上記特許文献１の構成では、高周波帯域用のバンドパスフィルタの通過帯域の低域側近傍では急峻な減衰特性が得られるが、それよりも低域側で減衰特性が劣化している。また、上記特許文献２の構成では、高周波帯域用のバンドパスフィルタの通過帯域の低域側における減衰特性は全般的に良好であるが、通過帯域の低域側近傍では減衰量が不十分である。このように従来の構成を採用したとしても、高周波帯域用のバンドパスフィルタは、通過帯域の低域側近傍を含む広い周波数範囲にわたって良好な減衰特性を確保して不要成分を確実に除去することが困難であった。

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、２以上の周波数帯域の信号を選択的に伝送する際、高周波帯域用のフィルタの通過帯域の低域側における減衰特性を改善し、不要成分を確実に除去可能に構成されたダイプレクサ及び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、本発明のダイプレクサは、共通端子に伝送される信号のうち、少なくとも第１の周波数帯域の信号と当該第１の周波数帯域の信号より高い第２の周波数帯域の信号とを選択的に伝送するダイプレクサであって、前記共通端子と第１の端子との間に接続され、前記第１の周波数帯域を通過させて前記第２の周波数帯域を遮断する第１のフィルタと、前記共通端子と第２の端子との間に直列接続されたハイパスフィルタ及びローパスフィルタにより構成され前記第２の周波数帯域を通過させて前記第１の周波数帯域を遮断する第２のフィルタとを備えて構成される、そして、前記ハイパスフィルタは、一端が前記共通端子に接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに直列に接続された第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの間の接続点とグランドとの間に接続された第１のインダクタと、前記第２のコンデンサの他端とグランドとの間に接続されたノッチ回路とを含んでいる。

本発明のダイプレクサによれば、高周波側の第２の周波数帯域用に設けられた第２のフィルタは、ハイパスフィルタとローパスフィルタを直列接続したバンドパスフィルタとして構成され、このうち、前段のハイパスフィルタは、第１及び第２のコンデンサ、第１のインダクタ、ノッチ回路を上記のように接続して構成されている。そして、前段のハイパスフィルタの構成により、特に第２の周波数帯域の低域側における減衰特性を改善する効果があり、第１の周波数帯域の信号を遮断することに加え、低域側の不要成分を十分に除去することができる。なお、シミュレーションの結果、このような減衰特性の改善がローパスフィルタの接続構成に基づいて得られることが確認された。

本発明のダイプレクサにおいて、前記ノッチ回路は、第３のコンデンサおよび第２のインダクタからなる直列共振回路を用いて構成してもよい。この場合、前記ノッチ回路の共振周波数は、前記第２のフィルタの周波数特性において前記第２の周波数帯域の低域側近傍に減衰極が生じるように調整することが望ましい。

本発明のダイプレクサにおいて、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、集中定数素子としての複数のコンデンサ及び複数のインダクタを用いて構成してもよい。これにより、集中定数素子を用いた簡単な構成のダイプレクサを実現することができる。

本発明のダイプレクサにおいて、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、複数の誘電体層を積層した積層体に構成してもよい。この場合、前記第１のフィルタを構成する回路素子と前記第２のフィルタを構成する回路素子とを、前記積層体の平面方向の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することが望ましい。

上記課題を解決するために、本発明のマルチプレクサは、共通端子に伝送される信号のうち、Ｎ個の異なる周波数帯域の信号の各々を選択的に伝送するマルチプレクサであって、前記共通端子とＮ個の端子の各々との間に接続され、前記Ｎ個の異なる周波数帯域の各々を通過させて他の周波数帯域を遮断するＮ個のフィルタを備え、前記Ｎ個の周波数帯域のうち最も低い周波数帯域に対応する前記フィルタを除いたＮ−１個のフィルタには、共通端子と前記端子との間に直列接続されたハイパスフィルタ及びローパスフィルタにより構成された少なくとも１個のバンドパスフィルタが含まれる。そして、前記ハイパスフィルタは、一端が前記共通端子に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第１のコンデンサの他端に接続された第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの間の接続点とグランドとの間に接続された第１のインダクタと、前記第２のコンデンサの他端とグランドとの間に接続されたノッチ回路とを含んでいる。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記ノッチ回路は、第３のコンデンサおよび第２のインダクタからなる直列共振回路を用いて構成してもよい。この場合、前記ノッチ回路の共振周波数は、前記バンドパスフィルタの周波数特性において前記第２の周波数帯域の低域側近傍に減衰極が生じるように調整することが望ましい。

本発明のマルチプレクサにおいて、前記Ｎ個のフィルタは、複数の誘電体層を積層した積層体に構成してもよい。

本発明によれば、低周波側の第１の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタと、高周波側の第２の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタとを備えるダイプレクサにおいて、ハイパスフィルタとローパスフィルタを直列接続して第２のフィルタを構成し、このうちハイパスフィルタの接続構成を規定することにより、第２の周波数帯域の低域側における減衰特性を改善することができる。特に、第２の周波数帯域の低域側近傍で急峻な減衰特性を確保しつつ、低域側のより広い周波数範囲にわたって十分な減衰量を確保し、さらには共通端子における良好なインピーダンス整合を保つことができるので、第１の周波数帯域の信号を確実に遮断しつつ、それ以外の低域側の不要成分を確実に除去し得る高性能のダイプレクサを実現することができる。

また、本発明によれば、Ｎ個の異なる周波数帯域を通過帯域とするＮ個のフィルタを備えるマルチプレクサにおいて、最も低い周波数帯域以外の周波数帯域を通過帯域とする所定のフィルタを上述のように構成することにより、任意の周波数帯域の低域側において良好な減衰特性を有する高性能のマルチプレクサを実現することができる。

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、移動体通信機器において２つの周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサに対し本発明を適用する場合を説明する。

図１は、本実施形態のダイプレクサ１０の等価回路を示す図である。本実施形態のダイプレクサ１０は、低周波側の第１の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ１１（本発明の第１のフィルタ）と、第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ１２（本発明の第２のフィルタ）とを備えている。バンドパスフィルタ１１は、共通端子Ｔ０と端子Ｔ１（本発明の第１の端子）との間に配置され、バンドパスフィルタ１２は、共通端子Ｔ０と端子Ｔ２（本発明の第２の端子）との間に配置されている。共通端子Ｔ０はアンテナ等に接続される端子であり、端子Ｔ１は第１の周波数帯域用の送受信回路に接続される端子であり、端子Ｔ２は第２の周波数帯域用の送受信回路に接続される端子である。

第１の周波数帯域用のバンドパスフィルタ１１は、インダクタＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３と、コンデンサＣ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４を含んで構成されている。このうちインダクタＬ１０、コンデンサＣ１０、インダクタＬ１１、コンデンサＣ１１を含む前段の回路部分は、第１の周波数帯域の高域側を減衰させるローパスフィルタとして動作する。また、コンデンサＣ１２、インダクタＬ１２、コンデンサＣ１３、インダクタＬ１３、コンデンサＣ１４を含む後段の回路部分は、第１の周波数帯域の低域側を減衰させるハイパスフィルタとして動作する。これらのローパスフィルタとハイパスフィルタを直列接続して各素子の定数を適切に設定することにより、第１の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ１１が構成される。

一方、第２の周波数帯域用のバンドパスフィルタ１２は、前段のハイパスフィルタ１２ａと、後段のローパスフィルタ１２ｂとを直列接続して構成されている。このうちハイパスフィルタ１２ａは、コンデンサＣ２０、Ｃ２１、Ｃ２２と、インダクタＬ２０、Ｌ２１を含み、第２の周波数帯域の低域側を減衰させるように動作する。また、ローパスフィルタ１２ｂは、コンデンサＣ２３、Ｃ２４、Ｃ２５と、インダクタＬ２２を含み、第２の周波数帯域の高域側を減衰させるように動作する。

本実施形態のダイプレクサにおいては、バンドパスフィルタ１２の前段のハイパスフィルタ１２ａの回路構成に特徴がある。図１に示すように、ハイパスフィルタ１２ａにおいて、コンデンサＣ２０（本発明の第１のコンデンサ）及びコンデンサＣ２１（本発明の第２のコンデンサ）は、共通端子Ｔ０と出力ノードＮａとの間に直列接続されている。インダクタＬ２０（本発明の第１のインダクタ）は、コンデンサＣ２０、Ｃ２１の間の接続点とグランドの間に接続されている。ノッチ回路を構成するインダクタＬ２１（本発明の第２のインダクタ）及びコンデンサＣ２２（本発明の第３のコンデンサ）は、出力ノードＮａとグランドの間に直列接続されている。図１に示すハイパスフィルタ１２ａの回路構成によれば、第２の周波数帯域の通過特性を保ちつつ、その低域側の周波数範囲における減衰特性を改善する効果が得られるが、詳しくは後述する。

図１の構成において、アンテナから共通端子Ｔ０に伝送される受信信号のうち、第１の周波数帯域の受信信号は、バンドパスフィルタ１１を通過する一方、バンドパスフィルタ１２により十分に減衰するため端子Ｔ１に伝送される。これに対し、上記の受信信号のうち、第２の周波数帯域の受信信号は、バンドパスフィルタ１１により十分に減衰する一方、バンドパスフィルタ１２を通過して端子Ｔ２に伝送される。なお、逆の経路で端子Ｔ１、Ｔ２からバンドパスフィルタ１１、１２を経由して伝送される第１、第２の各周波数帯域の送信信号は、共通端子Ｔ０を介してアンテナに伝送される。

なお、ハイパスフィルタ１２ａの後段のノッチ回路の役割は、バンドパスフィルタ１２の通過帯域の低域側近傍で急峻な減衰特性を確保することである。そのため、インダクタＬ２１及びコンデンサＣ２２の各定数は、バンドパスフィルタ１２の周波数特性において第２の周波数帯域の低域側近傍に減衰極が生じるように調整することが望ましい。ただし、図１のノッチ回路と同様の作用を有する限り、図１の構成に限られることなく、異なる構成のノッチ回路を用いることができる。

次に、図２〜図４を参照して、本実施形態のダイプレクサ１０の一形態として、複数の誘電体層を積層した積層体を用いた構造例について説明する。図２は、本実施形態のダイプレクサ１０が構成される積層体１０ａの外観斜視図を示している。図２に示す積層体１０ａは、導体パターンを形成した複数の誘電体層（１０層）を積層して形成される。積層体１０ａの側面には、共通端子Ｔ０と、第１の周波数帯域側の端子Ｔ１と、第２の周波数帯域側の端子Ｔ２と、３つのグランド端子Ｔｇが形成され、それぞれ外部接続が可能となっている。これらの各端子は、いずれも積層体１０ａの内部の導体パターンに接続されている。

図２に示すように、積層体１０ａは、平面方向で２つの領域Ｒ１、Ｒ２に区分されている。領域Ｒ１には、第１の周波数帯域用のバンドパスフィルタ１１の回路素子が形成され、領域Ｒ２には、第２の周波数帯域用のバンドパスフィルタ１２の回路素子が形成される。これにより、２つのバンドパスフィルタ１１、１２が積層方向で互いに重ならない領域に配置され、それぞれのアイソレーションを十分に確保するために適した配置となっている。

図３及び図４は、積層体１０ａの各層の構造を示す平面図である。積層体１０ａの内部には、下層から順にセラミックグリーンシートを用いた誘電体層Ｍ１〜Ｍ１０が積層されている。誘電体層Ｍ１〜Ｍ１０には、多数の導体パターンが形成されるとともに、各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導体Ｖ（図中、点線で示す）が形成されている。これらのビア導体Ｖの各々は、誘電体層Ｍ１〜Ｍ１０のうちの連続する所定数の誘電体層を貫いて積層方向に延伸形成される。誘電体層Ｍ１〜Ｍ１０のそれぞれの厚さ及び誘電率については、必要な電気的特性に応じて適宜に設定される。なお、各々の誘電体層Ｍ１〜Ｍ１０は図２に従って区分されており、略中央の位置を基準に、右側がバンドパスフィルタ１１の領域Ｒ１に対応し、左側がバンドパスフィルタ１２の領域Ｒ２に対応する。

図３に示すように、最下層の誘電体層Ｍ１には、広いグランドパターン１５が形成され、その外縁部が図２の３つのグランド端子Ｔｇに接続されている。グランドパターン１５には、上方に延伸される２つのビア接続部Ｖが接続されている。なお、誘電体層Ｍ１の裏面（不図示）には、図２の各端子の位置に導体パターンが形成されている。

誘電体層Ｍ２には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、コンデンサＣ１０の電極２０と、コンデンサＣ１４の電極２１が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、コンデンサＣ２３の電極２２と、コンデンサＣ２２の電極２３と、コンデンサＣ２５の電極２４が形成されている。これらの電極２０〜２４は、下層のグランドパターン１５と対向配置されている。また、電極２４は側面の端子Ｔ２に接続されている。

誘電体層Ｍ３には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、インダクタＬ１０及びＬ１１のそれぞれの一部となる導体パターン３０と、インダクタＬ１２の一部となる導体パターン３１と、インダクタＬ１３の一部となる導体パターン３２が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、インダクタＬ２１の一部となる導体パターン３３と、インダクタＬ２２の一部となる導体パターン３４が形成されている。導体パターン３０〜３４の各々には、下方の各誘電体層から延伸されるビア導体Ｖが接続されている。すなわち、導体パターン３０が電極２０に、導体パターン３１がグランドパターン１５に、導体パターン３２が電極２１に、導体パターン３３が電極２３に、導体パターン３４が電極２２に、それぞれビア導体Ｖを介して接続されている。

誘電体層Ｍ４には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、インダクタＬ１０の一部となる導体パターン４０と、インダクタＬ１１の一部となる導体パターン４１と、インダクタＬ１２の一部となる導体パターン４２と、インダクタＬ１３の一部となる導体パターン４３が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、インダクタＬ２１の一部となる導体パターン４４と、インダクタＬ２２の一部となる導体パターン４５が形成されている。導体パターン４０〜４５の各々には、それぞれ下方の各誘電体層から延伸されるビア導体Ｖが接続されている。すなわち、導体パターン４０が導体パターン３０の一端に、導体パターン４１が導体パターン３０の他端に、導体パターン４２が導体パターン３１に、導体パターン４３が導体パターン３２に、導体パターン４４が導体パターン３３に、導体パターン４５が導体パターン３４に、それぞれビア導体Ｖを介して接続されている。また、導体パターン４５は側面の端子Ｔ２に接続されている。

誘電体層Ｍ５には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、インダクタＬ１０の一部となる導体パターン５０と、インダクタＬ１１の一部となる導体パターン５１と、インダクタＬ１２の一部となる導体パターン５２と、インダクタＬ１３の一部となる導体パターン５３が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、インダクタＬ２０の一部となる導体パターン５４と、インダクタＬ２１の一部となる導体パターン５５が形成されている。導体パターン５０〜５５の各々には、それぞれ下方の各誘電体層から延伸されるビア導体Ｖが接続されている。すなわち、導体パターン５０が導体パターン４０に、導体パターン５１が導体パターン４１に、導体パターン５２が導体パターン４２に、導体パターン５３が導体パターン４３に、導体パターン５４がグランドパターン１５に、導体パターン５５が導体パターン４４に、それぞれビア導体Ｖを介して接続されている。

次に図４に示すように、誘電体層Ｍ６には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、インダクタＬ１０の一部となる導体パターン６０と、インダクタＬ１１の一部となる導体パターン６１と、インダクタＬ１２の一部となる導体パターン６２と、インダクタＬ１３の一部となる導体パターン６３が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、インダクタＬ２０の一部となる導体パターン６４と、インダクタＬ２１の一部となる導体パターン６５が形成されている。導体パターン６０〜６５の各々には、それぞれ下方の各誘電体層から延伸されるビア導体Ｖが接続されている。すなわち、導体パターン６０が導体パターン５０に、導体パターン６１が導体パターン５１に、導体パターン６２が導体パターン５２に、導体パターン６３が導体パターン５３に、導体パターン６４が導体パターン５４に、導体パターン６５が導体パターン５５に、それぞれビア導体Ｖを介して接続されている。

誘電体層Ｍ７には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、インダクタＬ１０の一部となる導体パターン７０と、インダクタＬ１２の一部となる導体パターン７１と、インダクタＬ１３の一部となる導体パターン７２が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、インダクタＬ２０の一部となる導体パターン７３と、インダクタＬ２１の一部となる導体パターン７４が形成されている。導体パターン７０〜７４の各々には、それぞれ下方の各誘電体層から延伸されるビア導体Ｖが接続されている。すなわち、導体パターン７０が導体パターン６０に、導体パターン７１が導体パターン６２に、導体パターン７２が導体パターン６３に、導体パターン７３が導体パターン６４に、導体パターン７４が導体パターン６５に、それぞれビア導体Ｖを介して接続されている。

誘電体層Ｍ８には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、インダクタＬ１０の一部となる導体パターン８０と、インダクタＬ１２の一部となる導体パターン８１と、インダクタＬ１３の一部となる導体パターン８２が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、インダクタＬ２０の一部となる導体パターン８３と、インダクタＬ２１の一部となる導体パターン８４が形成されている。導体パターン８０〜８４の各々には、それぞれ下方の各誘電体層から延伸されるビア導体Ｖが接続されている。すなわち、導体パターン８０が導体パターン７０に、導体パターン８１が導体パターン７１に、導体パターン８２が導体パターン７２に、導体パターン８３が導体パターン７３に、導体パターン８４が導体パターン７４に、それぞれビア導体Ｖを介して接続されている。また、導体パターン８０は側面の共通端子Ｔ０に接続されるとともに、導体パターン８２は側面の端子Ｔ１に接続されている。

誘電体層Ｍ９には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、コンデンサＣ１１の電極９０と、コンデンサＣ１２、Ｃ１３に共通の電極９１が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、コンデンサＣ２０、Ｃ２１に共通の電極９２と、コンデンサＣ２４の電極９３が形成されている。電極９０は、下方の誘電体層Ｍ３の導体パターン３０にビア導体Ｖを介して接続されている。電極９１は、下方の誘電体層Ｍ８の導体パターン８１にビア導体Ｖを介して接続されている。電極９２は、下方の誘電体層Ｍ８の導体パターン８３にビア導体Ｖを介して接続されている。また、電極９３は側面の端子Ｔ２に接続されている。

誘電体層Ｍ１０には、バンドパスフィルタ１１の回路に対応して、コンデンサＣ１１、Ｃ１２に共通の電極１００と、コンデンサＣ１３の電極１０１が形成されるとともに、バンドパスフィルタ１２の回路に対応して、コンデンサＣ２０の電極１０２と、コンデンサＣ２１、Ｃ２４に共通の電極１０３が形成されている。電極１００は下層の電極９０，９１と対向配置され、電極１０１は下層の電極９１と対向配置されている。同様に、電極１０２は下層の電極９２と対向配置され、電極１０３は下層の電極９２、９３と対向配置されている。電極１００は、下方の誘電体層Ｍ６の導体パターン６１にビア導体Ｖを介して接続されている。電極１０３は、下方の誘電体層Ｍ８の導体パターン８４と下方の誘電体層Ｍ３の導体パターン３４とにそれぞれビア導体Ｖを介して接続されている。また、電極１０１は側面の端子Ｔ１に接続され、電極１０２は側面の共通端子Ｔ０に接続されている。なお、誘電体層Ｍ１０の上部には、積層体１０ａのカバーとして、素子が形成されない誘電体層（不図示）が設けられている。

次に、上述の積層体１０ａに構成されるダイプレクサ１０の減衰特性について具体的に説明する。図５は、図３及び図４の構造に基づきダイプレクサ１０のシミュレーションを行って得られた減衰特性を示している。図５においては、第１の周波数帯域に対応するバンドパスフィルタ１１の特性Ｓ１と、第２の周波数帯域に対応するバンドパスフィルタ１２の特性Ｓ２とを重ねて示している。特性Ｓ１は、バンドパスフィルタ１１において共通端子Ｔ０から端子Ｔ１に至るＳパラメータＳ２１（透過特性）の周波数特性を表している。また、特性Ｓ２は、バンドパスフィルタ１２において共通端子Ｔ０から端子Ｔ２に至るＳパラメータＳ２１（透過特性）の周波数特性を表している。バンドパスフィルタ１１は概ね２〜３ＧＨｚの範囲を通過帯域とし、バンドパスフィルタ１２は概ね３〜４．２ＧＨｚの範囲を通過帯域とし、それぞれの通過帯域の低域側及び高域側で減衰量が大きくなることがわかる。

本実施形態のダイプレクサ１０では、バンドパスフィルタ１２の特性Ｓ２のうち、通過帯域の低域側で十分な減衰量が確保されている点が特徴である。すなわち、特性Ｓ２において、ほぼ０．５〜２．７ＧＨｚの範囲内で３０ｄＢ程度の減衰量が得られていることがわかる。このように特性Ｓ２を有するバンドパスフィルタ１２は、通過帯域の低域側近傍とその低域側を含む広い周波数範囲にわたって十分な減衰量を得ることができるが、これは主に図１のハイパスフィルタ１２ａの作用に依存するものである。本実施形態の構成を採用することにより、第２の周波数帯域の信号を確実に通過させつつ、第１の周波数帯域の信号を遮断し、さらに低域側の不要成分を十分に減衰させることができる。

ここで、本実施形態のダイプレクサ１０の効果を確認するため、図１のローパスフィルタ１２ａの回路構成を部分的に変更した４通りの比較例を示し、それぞれの減衰特性を本実施形態のダイプレクサ１０の減衰特性と比較する。まず、図６は、図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第１の比較回路を示している。第１の比較回路は、上記従来の特許文献１に開示された構成であり、コンデンサＣ３０ａ、Ｃ３０ｂ、Ｃ３０ｃ、インダクタＬ３０から構成されたハイパスフィルタ３０を備えている。コンデンサＣ３０ａ、Ｃ３０ｂは図１のコンデンサＣ２０、Ｃ２１に対応するが、両者の接続点とグランドの間に、直列接続されたインダクタＬ３０及びコンデンサＣ３０ｃからなるノッチ回路を接続した点が異なっている。なお、図６及び以下の各変形例において、後段のローパスフィルタの部分は図１と同様に構成されるので説明を省略する。

図７は、第１の比較回路の減衰特性を示している。なお、図５のバンドパスフィルタ１２の特性Ｓ２を実線で示し、それに重ねて第１の比較回路の特性Ｓａを点線で示している。図７からわかるように、第１の比較回路の特性Ｓａは、通過帯域の低域側で減衰量が部分的に劣化している。例えば、２ＧＨｚ付近では減衰量が２０ｄＢ程度に劣化し、不要成分を十分に除去するには不十分である。かかる相違は、主に図１のハイパスフィルタ１２ａにおける前段のインダクタＬ２０及び後段のノッチ回路の接続構成に基づくものである。

次に図８は、図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第２の比較回路を示している。第２の比較回路は、上記従来の特許文献２に開示された構成であり、コンデンサＣ３１ａ、Ｃ３１ｂ、インダクタＬ３１から構成されたハイパスフィルタ３１を備えている。図８において、図１の回路構成のうち、後段のノッチ回路を取り除いた点が異なっている。

図９は、第２の比較回路の減衰特性を示している。図９に示すように、バンドパスフィルタ１２の特性Ｓ２（実線）に比べ、第２の比較回路の特性Ｓｂ（点線）は、通過帯域の低域側で減衰量の変化が緩やかになっている。そのため、特に第１の周波数帯域の信号を十分に遮断できず、ダイプレクサ１０の性能として不十分である。かかる相違は、図１のハイパスフィルタ１２ａの後段に配置したノッチ回路の作用に基づくものである。

次に図１０は、図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第３の比較回路を示している。第３の比較回路は、コンデンサＣ３２ａ、Ｃ３２ｂ、Ｃ３２ｃ、インダクタＬ３２ａ、Ｌ３２ｂから構成されたハイパスフィルタ３２を備えている。図１０においては、図１の回路構成のうち、前段のインダクタＬ２０と後段のノッチ回路を入れ替えて配置した点が異なっている。

図１１は、第３の比較回路の減衰特性を示している。図１１に示すように、バンドパスフィルタ１２の特性Ｓ２（実線）に比べ、第３の比較回路の特性Ｓｃ（点線）は、図７の場合と同様、通過帯域の低域側で減衰量が部分的に劣化している。そのため、通過帯域の低域側で不要成分を十分に除去するには不十分である。かかる相違は、主に図１のハイパスフィルタ１２ａにおける前段のインダクタＬ２０及び後段のノッチ回路の接続構成に基づくものである。

次に図１２は、図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第４の比較回路を示している。第４の比較回路は、コンデンサＣ３３ａ、Ｃ３３ｂ、インダクタＬ３３ａ、Ｌ３３ｂから構成されたハイパスフィルタ３３を備えている。図１２においては、図１の回路構成のうち、共通端子Ｔ０とインダクタＬ２０の間のコンデンサＣ２０を取り除いた点が異なっている。

第４の比較回路の構成は、共通端子Ｔ０を介して２つのバンドパスフィルタ１１、１２のそれぞれの入力側のインピーダンス整合に影響を与えるため、第４の比較回路を用いた場合のバンドパスフィルタ１１の減衰特性（図１３（Ａ））と、バンドパスフィルタ１２の減衰特性（図１３（Ｂ））をそれぞれ示している。図１３（Ａ）に示すように、本実施形態のバンドパスフィルタ１１の特性Ｓ１（実線）に比べ、第４の比較回路の特性Ｓｄ１（点線）は、通過帯域における減衰量が大きくなっている。また、図１３（Ｂ）に示すように、本実施形態のバンドパスフィルタ１２の特性Ｓ２（実線）に比べ、第４の比較回路の特性Ｓｄ２（点線）は、上記と同様に通過帯域における減衰量が大きくなるとともに、通過帯域の低域側の減衰量が劣化している。このように、第４の比較回路では、主にコンデンサＣ２０を取り除いたことにより、共通端子Ｔ０における適切なインピーダンス整合が取れなくなり、特に通過帯域の特性が不十分になる。

以上説明したように、本実施形態のダイプレクサ１０において、図１に示す回路構成を有するローパスフィルタ１２ａを用いて第２の周波数帯域用のバンドパスフィルタ１２を構成することにより、第２の周波数帯域の低域側の広い周波数範囲にわたって減衰特性を改善することができる。すなわち、通過帯域の低域側近傍では急峻な減衰となり、より低域側では十分な減衰量を確保でき、さらに共通端子Ｔ０において良好なインピーダンス整合を取ることができる。なお、低周波側のバンドパスフィルタ１１の回路構成と、高周波側のバンドパスフィルタ１２のうちのローパスフィルタ１２ｂの回路構成については、特に制約はなく多様な構成を適用することができる。また、ダイプレクサ１０の回路を集中定数素子を用いて構成し、さらに積層体１０ａに構成することで、小型かつ低コストのダイプレクサ１０を実現することができる。

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、上記実施形態では、２つの周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサに対して本発明を適用する場合を説明したが、より多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対しても本発明を適用可能である。Ｎ個の異なる周波数帯域を前提に考えると、共通端子とＮ個の端子の各々との間に接続されるＮ個のフィルタを設け、このうち最も低い周波数帯域以外を通過帯域とするＮ−１個のフィルタのうちの任意のフィルタを、上記のバンドパスフィルタ１２と同様に構成することができる。これにより、マルチプレクサにおいて、例えば、移動体通信機器等による外来の不要成分の影響が問題となる場合、該当する周波数における減衰特性を改善することができる。

本実施形態のダイプレクサ１０の等価回路を示す図である。 本実施形態のダイプレクサ１０が構成される積層体１０ａの外観斜視図である。 本実施形態の積層体１０ａの各層の構造を示す第１の平面図である。 本実施形態の積層体１０ａの各層の構造を示す第２の平面図である。 本実施形態のダイプレクサ１０の減衰特性を示す図である。 図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第１の比較回路を示す図である。 第１の比較回路の減衰特性を示す図である。 図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第２の比較回路を示す図である。 第２の比較回路の減衰特性を示す図である。 図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第３の比較回路を示す図である。 第３の比較回路の減衰特性を示す図である。 図１のバンドパスフィルタ１２に対応する第４の比較回路を示す図である。 第４の比較回路の減衰特性を示す図である。

符号の説明

１０…ダイプレクサ
１０ａ…積層体
１１…バンドパスフィルタ（第１の周波数帯域）
１２…バンドパスフィルタ（第２の周波数帯域）
１２ａ…ハイパスフィルタ
１２ｂ…ローパスフィルタ
１５…グランドパターン
２０〜２４、９０〜９３、１００〜１０３…電極
３０〜３４、４０〜４５、５０〜５５、６０〜６５、７０〜７４、８０〜８４…導体パターン
Ｃ１０〜Ｃ１４、Ｃ２０〜Ｃ２５…コンデンサ
Ｌ１０〜Ｌ１３、Ｌ２０〜Ｌ２２…インダクタ
Ｔ０…共通端子
Ｔ１、Ｔ２…端子
Ｔｇ…グランド端子
Ｍ１〜Ｍ１０…誘電体層
Ｖ…ビア導体

Claims (10)

1. 共通端子に伝送される信号のうち、少なくとも第１の周波数帯域の信号と当該第１の周波数帯域の信号より高い第２の周波数帯域の信号とを選択的に伝送するダイプレクサであって、
   前記共通端子と第１の端子との間に接続され、前記第１の周波数帯域を通過させて前記第２の周波数帯域を遮断する第１のフィルタと、
   前記共通端子と第２の端子との間に直列接続されたハイパスフィルタ及びローパスフィルタにより構成され、前記第２の周波数帯域を通過させて前記第１の周波数帯域を遮断する第２のフィルタと、
   を備え、前記ハイパスフィルタは、一端が前記共通端子に接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに直列に接続された第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの間の接続点とグランドとの間に接続された第１のインダクタと、前記第２のコンデンサの他端とグランドとの間に接続されたノッチ回路と、を含むことを特徴とするダイプレクサ。
2. 前記ノッチ回路は、第３のコンデンサおよび第２のインダクタからなる直列共振回路であることを特徴とする請求項１に記載のダイプレクサ。
3. 前記ノッチ回路の共振周波数は、前記第２のフィルタの周波数特性において前記第２の周波数帯域の低域側近傍に減衰極が生じるように調整されていることを特徴とする請求項２に記載のダイプレクサ。
4. 前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、集中定数素子としての複数のコンデンサ及び複数のインダクタを用いて構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイプレクサ。
5. 前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、複数の誘電体層を積層した積層体に構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のダイプレクサ。
6. 前記第１のフィルタを構成する回路素子と前記第２のフィルタを構成する回路素子とが、前記積層体の平面方向の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５に記載のダイプレクサ。
7. 共通端子に伝送される信号のうち、Ｎ個の異なる周波数帯域の信号の各々を選択的に伝送するマルチプレクサであって、
   前記共通端子とＮ個の端子の各々との間に接続され、前記Ｎ個の異なる周波数帯域の各々を通過させて他の周波数帯域を遮断するＮ個のフィルタを備え、
   前記Ｎ個の周波数帯域のうち最も低い周波数帯域に対応する前記フィルタを除いたＮ−１個のフィルタには、共通端子と前記端子との間に直列接続されたハイパスフィルタ及びローパスフィルタにより構成された少なくとも１個のバンドパスフィルタが含まれ、
   前記ハイパスフィルタは、一端が前記共通端子に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第１のコンデンサの他端に接続された第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの間の接続点とグランドとの間に接続された第１のインダクタと、前記第２のコンデンサの他端とグランドとの間に接続されたノッチ回路と、を含むことを特徴とするマルチプレクサ。
8. 前記ノッチ回路は、第３のコンデンサおよび第２のインダクタからなる直列共振回路であることを特徴とする請求項７に記載のマルチプレクサ。
9. 前記ノッチ回路の共振周波数は、前記バンドパスフィルタの周波数特性において前記第２の周波数帯域の低域側近傍に減衰極が生じるように調整されていることを特徴とする請求項８に記載のマルチプレクサ。
10. 前記Ｎ個のフィルタは、複数の誘電体層を積層した積層体に構成されていることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のマルチプレクサ。
    

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