JP2010239612A - デュプレクサの低域側フィルタ、デュプレクサの高域側フィルタ及びデュプレクサ - Google Patents

Abstract

【課題】低域側フィルタ１１と高域側フィルタ１２とを備えたデュプレクサにおいて、高域側フィルタ１２の通過周波数帯域におけるアイソレーション特性を改善すること。
【解決手段】圧電基板１０上に形成され、低域側フィルタ１１及び高域側フィルタ１２の一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポート１４に対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサの低域側フィルタ１１において、夫々弾性波共振子５からなる直列腕及び並列腕により低域側１１フィルタを構成して、入出力ポート１４及び低域側フィルタポート１５の少なくとも一方に近接する位置まで伸びると共に接地されたシールド電極５０を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯端末などに用いられるデュプレクサに関する。

携帯電話機等の双方向無線通信機能を持つ装置やこの種の装置を通信端末とする無線通信システムでは、当該通信端末が持つ１本の共通のアンテナにより信号を送受信するために、送信側フィルタと受信側フィルタとを備えたデュプレクサ（弾性波共用器）において、図２０に示すように、送信信号の周波数と受信信号の周波数とに差を持たせると共に、送信側フィルタと受信側フィルタとの間を流れる信号レベルを抑えてアイソレーション特性が良好となるようにして、送信信号と受信信号とを分離している。

このデュプレクサは、具体的には例えば図２１（ａ）に示すように、送信入力ポート１５から図示しないアンテナポートに対して送信信号を送信するための低域（送信）側フィルタ１１と、アンテナポートを介して受信出力ポート１６に受信信号を受信する高域（受信）側フィルタ１２と、を備えている。各々のフィルタ１１、１２は、直列腕のＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子２００及び並列腕のＳＡＷ共振子２０１により各々ラダー型フィルタを構成しており、例えば互いに異なる圧電基板１０ａ、１０ｂ上に形成されている。この図２１中１７、１８は接地用電極である。尚、このデュプレクサには、受信信号が送信側フィルタ１１に回り込まないように、図示しない移相器が設けられている。

このデュプレクサにおいて信号の送受信を行うと、図２１（ｂ）に示すように、各々のフィルタ１１、１２では例えば圧電基板１０の上方領域あるいは内部領域を介して複数のＳＡＷ共振子２００、２０１を跨ぐように、容量結合Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ４〜Ｃ９が夫々形成されることになる。そのため、例えば送信側フィルタ１１に形成される容量結合Ｃ１〜Ｃ３によって、後述の図４にも示すように、受信側フィルタ１２の通過周波数帯域におけるアイソレーション特性が劣化してしまう。

また、例えば図２２（ａ）に示すように、デュプレクサを小型化するためにフィルタ１１、１２を１枚の圧電基板１０上に形成した場合には、フィルタ１１、１２が近接配置されることになる。そのため、図２２（ｂ）に示すように、既述の容量結合Ｃ１〜Ｃ９に加えて、フィルタ１１、１２間において生じる容量結合Ｃ１０〜Ｃ２１の影響が大きくなるので、更に受信側フィルタ１２の通過周波数帯域におけるアイソレーション特性が劣化してしまう。尚、この図２２（ｂ）では、並列腕（ＳＡＷ共振子）２０１の描画を省略している。

更にまた、従来のデュプレクサでは次のような問題もあった。つまり、受信側フィルタ１２の通過帯域の２倍の周波数信号（２倍周波数信号）が、当該受信側フィルタ１２の後段側のデバイスにおける高調波の信号レベルの増大の要因となることから、前記２倍周波数における減衰量を大きくする要請がある。このため、図２３に示すように、受信側フィルタ１２の通過帯域よりも高域側例えば１５００ＭＨｚ付近に生じる減衰極３の位置を調整する機能が要求されている。例えばこの減衰極３の位置を低域側に移動させる方法としては、例えば接地用電極１７、１８に接続されたパッケージ側の引き回し電極やボンディングワイヤ、あるいは装置の外部においてこれらの接地用電極１７、１８に接続される電極の長さなどを調整することにより、これらの電極のインダクタ成分を増加させる方法が知られている。しかし、この方法では例えばデュプレクサの後段側に接続されるデバイスに応じてパッケージを作製する必要があるので、パッケージの作製に時間やコストがかかってしまうし、またバンプにより接地用電極１７、１８を接地する場合にはこのバンプのインダクタ成分を増加させるのは困難である。また、減衰極３の位置を低域側に移動させる方法としては、並列腕２０１の容量を増加させたり、直列腕２００の容量を減少させたりする方法も知られているが、これらの方法ではフィルタ１１、１２の通過周波数帯域における挿入損失が大きくなってしまう。

特許文献１には、表面波フィルタにおいて減衰特性を改善するにあたり、橋絡容量Ｃを適宜設定する技術が記載されているが、上記の課題については記載されていない。また、特許文献２には、デュプレクサにおいてアイソレーション特性を改善する構成が記載されているが、減衰極３については検討されていない。

国際公開第２００５／１０１６５７号（段落００１０、００１２及び図１０） 国際公開第２００６／０１６５４４号（図１４）

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、デュプレクサの低域側フィルタあるいは高域側フィルタにおいて、高域側フィルタの通過周波数帯域におけるアイソレーション特性を改善することのできるデュプレクサの低域側フィルタ、デュプレクサの高域側フィルタ及びデュプレクサを提供することにある。

本発明の低域側フィルタは、
圧電基板上に形成され、低域側フィルタ及び高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサの低域側フィルタにおいて、
入出力ポートと、この入出力ポートに対して信号の送信及び受信のいずれか一方を行う低域側フィルタポートと、の間に設けられた弾性波共振子と、
前記入出力ポート及び前記低域側フィルタポートの少なくとも一方のポートとの間において容量結合が形成されるように、当該一方のポートに近接配置されると共に接地された第１のシールド電極と、を備えたことを特徴とする。

上記の低域側フィルタの具体的な態様としては、以下のような構成であっても良い。前記第１のシールド電極は、前記低域側フィルタと高域側フィルタとの間の領域に配置されている構成。前記第１のシールド電極は、前記低域側フィルタに設けられた第１の接地用電極に接続されている構成。前記第１のシールド電極には、弾性波共振子が介設されている構成。前記低域側フィルタは、直列腕をなす弾性波共振子と並列腕をなす弾性波共振子とを含む送信側フィルタである構成。

本発明の高域側フィルタは、
圧電基板上に形成され、低域側フィルタ及び高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサの高域側フィルタにおいて、
入出力ポートと、この入出力ポートに対して信号の送信及び受信のいずれか一方を行う高域側フィルタポートと、の間に設けられた弾性波共振子と、
前記入出力ポート及び前記低域側フィルタの低域側フィルタポートの少なくとも一方のポートとの間において容量結合が形成されるように、前記低域側フィルタに対向する領域に形成され、当該一方のポートに近接配置されると共に接地された第２のシールド電極と、を備えたことを特徴とする。

上記の高域側フィルタの具体的な態様としては、以下の構成としても良い。前記第２のシールド電極は、前記高域側フィルタに設けられた第２の接地用電極に接続されている構成。前記第２のシールド電極には、弾性波共振子が介設されている構成。前記高域側フィルタは、直列腕をなす弾性波共振子と並列腕をなす弾性波共振子とを備えたフィルタと、縦結合共振器型フィルタと、の一方を含む受信側フィルタである構成。

本発明のデュプレクサは、
圧電基板上に各々形成された低域側フィルタと高域側フィルタとを備え、低域側フィルタ及び高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサにおいて、
上記低域側フィルタと、上記高域側フィルタと、の少なくとも一方を備えたことを特徴とする。前記低域側フィルタと高域側フィルタとは、同じ圧電基板上に形成されていても良い。

本発明によれば、低域側フィルタと高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサの低域側フィルタあるいは高域側フィルタにおいて、前記入出力ポート及び低域側フィルタの低域側フィルタポートの少なくとも一方のポートとの間において容量結合が形成されるように、当該一方のポートに近接配置されると共に接地されたシールド電極を配置している。そのため、例えば入出力ポートと送信入力ポートとの間などにおいて生じる容量結合を小さく抑えることができるので、高域側フィルタの通過周波数帯域において良好なアイソレーション特性を得ることができる。また、シールド電極と、このシールド電極が近接配置された入出力ポート及び低域側フィルタポートの少なくとも一方と、の間では容量結合が生じることから、後述のシミュレーションの結果からも分かるように、低域側フィルタ及び高域側フィルタの通過周波数帯域よりも高域側に生じる減衰極の位置を低域側に移動させることができる。

本発明の実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示した平面図である。 上記のデュプレクサにおける作用を模式的に示した模式図である。 上記のデュプレクサにより構成される電気回路の一例を示した模式図である。 上記のデュプレクサにおいて得られるアイソレーション特性を示す特性図である。 上記のデュプレクサにおいて得られる周波数特性を示した特性図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した概略図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した概略図である。 上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した概略図である。 本発明の実施例で得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例で得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例で得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例で得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例で得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例で得られた結果を示す特性図である。 デュプレクサの周波数特性を模式的に示した特性図である。 従来のデュプレクサを示した概略図である。 従来のデュプレクサを示した概略図である。 従来のデュプレクサにて得られる特性を概略的に示した概略図である。 本発明のデュプレクサの他の例を示した概略図である。 本発明のデュプレクサの他の例を示した概略図である。 本発明のデュプレクサの他の例を示した概略図である。 本発明のデュプレクサの他の例を示した概略図である。 本発明のデュプレクサの他の例を示した概略図である。

本発明の実施の形態であるデュプレクサ（弾性波共用器）について、図１を参照して説明する。このデュプレクサは、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）あるいは水晶などの圧電体からなる圧電基板１０上に形成されており、信号の送受信を行う共通の入出力ポート１４と、入出力ポート１４に対して信号を送信する送信回路である送信（低域）側フィルタ１１と、この入出力ポート１４を介して信号を受信する受信回路である受信（高域）側フィルタ１２と、を備えている。そして、信号路３０を介して入出力ポート１４とフィルタ１１、１２とが夫々接続されている。これらのフィルタ１１、１２は、弾性波の伝搬方向（図１中左右方向）において夫々左側及び右側に配置されている。尚、判別しやすいように、フィルタ１１、１２などにはハッチングを付してある。

このデュプレクサは、例えば圧電基板１０の全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を形成し、次いでフォトリソグラフィーによりフィルタ１１、１２や後述のシールド電極５０の周囲の領域の金属膜を例えばエッチングすることにより形成されている。従って、フィルタ１１、１２やシールド電極５０は、同じ膜厚例えば０．１〜１μｍ程度となっている。

次に、本発明の送信側フィルタ１１について説明する。この送信側フィルタ１１は、例えば中心周波数が８３６．５ＭＨｚの送信信号をフィルタ処理して、装置内の図示しない送信処理部から入出力ポート１４に送信するためのフィルタであり、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子（弾性波共振子）５をラダー型に接続したフィルタにより構成されている。
この図１では、ＳＡＷ共振子５を模式的に示しているが、このＳＡＷ共振子５は、交差指状電極であるＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極と、弾性波の伝搬方向に沿ってＩＤＴ電極の両側に配置された２つの反射器（いずれも図示せず）と、から構成されている。

この送信側フィルタ１１におけるＳＡＷ共振子５の具体的な配置レイアウトについて、以下に詳述する。送信側フィルタ１１では、各々がＳＡＷ共振子５からなる複数例えば３つの直列腕３１ａ〜３１ｃが奥側の入出力ポート１４側から手前側に向かってこの順番で配置されており、これらの直列腕３１ａ〜３１ｃは、受信側フィルタ１２に近接する位置において、直列信号路３３を介して直列に接続されている。そして、直列信号路３３は、直列腕３１ｃの手前側に伸び出して、図示しない送信処理部から信号が入力される送信入力ポート（低域側フィルタポート）１５をなしている。

ここで、これらの直列腕３１ａ〜３１ｃを接続する直列信号路３３について、奥側から手前側に向かって、直列腕３１ａの入出力ポート１４側、直列腕３１ａと直列腕３１ｂとの間、直列腕３１ｂと直列腕３１ｃとの間及び直列腕３１ｃの送信入力ポート１５側を夫々直列信号路３３ａ〜３３ｄと呼ぶこととすると、直列信号路３３ｂ及び直列信号路３３ｃには、圧電基板１０の端部領域へと伸びる並列信号路３４ａ、３４ｂの一端側が夫々接続されている。そして、これらの並列信号路３４ａ、３４ｂの他端側には、夫々ＳＡＷ共振子５からなる並列腕３２ａ、３２ｂが介設されており、当該他端側は互いに相対向するようにＬ字型に屈曲して接続されている。この並列信号路３４ａ、３４ｂの接続部位は第１の接地用電極１７をなし、例えばボンディングワイヤやバンプなどにより圧電基板１０が搭載されるモジュール基板に形成された接地ポート（いずれも図示せず）に接続されて接地されている。

この第１の接地用電極１７には、当該第１の接地用電極１７から圧電基板１０の長手方向（弾性波の伝搬方向）における端部領域へと側方側に伸びると共に、送信側フィルタ１１の側方位置及び奥側を回り込んで既述の入出力ポート１４に側方側から近接するように概略Ｌ字型に形成された第１のシールド電極５０が接続されている。この第１のシールド電極５０と入出力ポート１４との間の離間寸法Ｌは、狭すぎると帯域内における挿入損失が大きくなり、広すぎるとアイソレーション特性の改善効果が小さくなることから、例えば１０〜１００μｍ好ましくは５０μｍに設定されている。また、入出力ポート１４に近接する第１のシールド電極５０の幅寸法Ｗは、例えば１００μｍに設定されている。

次に、受信側フィルタ１２について説明する。この受信側フィルタ１２は、周波数が例えば８８１．５ＭＨｚの受信信号をフィルタ処理（周波数選択）して装置内の図示しない受信処理部に出力するフィルタであり、この例では、送信側フィルタ１１と同様に直列信号路４３及び並列信号路４４によりＳＡＷ共振子５を直列及び並列に接続したラダー型のフィルタにより構成されている。この実施の形態では、受信側フィルタ１２は、複数例えば４つの直列腕４１及び４つの並列腕４２が直列信号路４３及び並列信号路４４を介して接続されたＴ型８段のフィルタとして構成されている。

この受信側フィルタ１２においても送信側フィルタ１１と同様に、直列腕４１及び並列腕４２について、奥側から手前側に向かって夫々直列腕４１ａ〜４１ｄ、並列腕４２ａ〜４２ｄと呼ぶこととし、また直列信号路４３及び並列信号路４４についても奥側から手前側に向かって夫々直列信号路４３ａ〜４３ｅ、並列信号路４４ａ〜４４ｄとする。並列信号路４４ｂ、４４ｃは、一端側が夫々直列信号路４３ｃ、４３ｄに接続されており、他端側が夫々並列腕４２ｂ、４２ｃを介してＬ字型に屈曲して互いに接続されて、当該接続部位が接地用電極１８ａをなしている。また、並列信号路４４ａ、４４ｄは、一端側が夫々直列信号路４３ｂ、４３ｅに接続されており、他端側が夫々並列腕４２ａ、４２ｄを介して伸び出して夫々接地用電極１８ｂ、１８ｃをなしている。これらの接地用電極１８ａ〜１８ｃは、いずれか１つが第２の接地用電極を構成すると共に、ボンディングワイヤやバンプなどを介してモジュール基板に形成された接地ポート（いずれも図示せず）に各々接続されている。そして、直列信号路４３ｅは、入出力ポート１４にて受信される信号を受信側フィルタ１２を介して図示しない受信処理部に出力する受信出力ポート１６をなしている。尚、受信側フィルタ１２と入出力ポート１４との間には、送信側フィルタ１１から入出力ポート１４に向けて送信される信号が受信側フィルタ１２へ回り込まないように、図示しない移相器が介設されている。また、この受信側フィルタ１２としては、例えばアンバランス（不平衡）信号をバランス（平衡）信号に変換する縦結合共振器型フィルタを用いても良い。

次に、上述の実施の形態の作用について説明する。送信用の信号は、送信入力ポート１５から送信側フィルタ１１を介して入出力ポート１４に送られて、図示しないアンテナから送波される。一方、当該アンテナで受信した信号は、入出力ポート１４及び図示しない移相器を経て、受信側フィルタ１２を介して受信出力ポート１６に出力され、図示しない信号処理部に送られる。

この時、例えば送信側フィルタ１１の直列信号路３３ａ〜３３ｄにおいては、既述の図２１（ｂ）に示したように、第１のシールド電極５０を配置していない場合には、直列信号路３３ａ、３３ｄ間、直列信号路３３ａ、３３ｃ間及び直列信号路３３ｂ、３３ｄ間において、複数の直列腕３１ａ〜３１ｄを跨るように、例えば圧電基板１０の上方領域あるいは内部領域を介して、容量結合Ｃ１〜Ｃ３が夫々形成されることになる。しかし、既述のように、第１のシールド電極５０の端部位置を入出力ポート１４の側方に近接するように配置しているので、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば入出力ポート１４（直列信号路３３ａ）と直列信号路３３ｄ（送信入力ポート１５）との間に形成される容量結合Ｃ１は、部分的にこの第１のシールド電極５０により吸収されるので、いわば部分的に第１のシールド電極５０によりアースされるので、容量結合Ｃ１が小さく抑えられることになる。従って、受信側フィルタ１２の通過周波数帯域におけるアイソレーション特性が既述の図２１や図２２に示す従来例よりも改善されることになる。このデュプレクサにおいて実際に得られたアイソレーション特性を図４に示すと、高域側のアイソレーション特性が従来のデュプレクサよりも１〜２ｄＢ程度改善されていることが分かる。従って、特許請求の範囲の第１のシールド電極５０と入出力ポート１４とを「近接配置」させるとは、このように高域側のアイソレーション特性が改善される程度に配置することであり、つまり離間寸法Ｌを既述のように設定することである。尚、図２では容量結合Ｃ１だけを描画しているが、実際には容量結合Ｃ２、Ｃ３についても同様に小さく抑えられることになる。

また、第１のシールド電極５０の端部位置を入出力ポート１４に近接させていることから、これらの第１のシールド電極５０と入出力ポート１４との間には、図３に示すように容量結合Ｃｇ１が形成されることになる。そのため、この容量結合Ｃｇ１の大きさに応じて、既述の図２３に示した減衰極３が低域側に移動（シフト）することになる。この減衰極３について、実際に得られた特性を図５に示すと、本発明では、従来のデュプレクサよりも１４４７ＭＨｚから１３３８ＭＨｚに１００ＭＨｚ程度移動していることが分かる。また、減衰極３を高域側に移動させる方法としては例えば直列共振子の容量を上げる方法、並列共振子の容量を下げる方法、並列共振子に接続されるパッケージやワイヤのインダクタンス成分を少なくする方法などの従来から知られている手法を用いることができるので、この手法と上記の容量結合Ｃｇ１の大きさ即ち第１のシールド電極５０と入出力ポート１４との間の離間寸法Ｌを調整する方法とを組み合わせることによって、減衰極３の位置を例えば−５００ＭＨｚ〜＋５００ＭＨｚ程度の範囲に亘って任意の位置に移動させることができることになる。そのため、このデュプレクサの後段側に接続されるデバイスにおける高調波の信号レベルを小さくすることができる。

上述の実施の形態によれば、直列信号路３３及び並列信号路３４により複数のＳＡＷ共振子５を直列及び並列に接続して送信側フィルタ１１を構成すると共に、入出力ポート１４との間に容量結合Ｃｇ１が形成されるように、並列信号路３４の端部に形成された第１の接地用電極１７から入出力ポート１４に近接する位置まで伸びるように第１のシールド電極５０を配置している。そのため、例えば入出力ポート１４と送信入力ポート１５との間などの直列信号路３３間において生じる容量結合Ｃ１〜Ｃ３を小さく抑えることができるので、この送信側フィルタ１１を備えたデュプレクサでは、受信側フィルタ１２の通過周波数帯域において良好なアイソレーション特性を得ることができる。

また、第１のシールド電極５０と、この第１のシールド電極５０が近接配置された入出力ポート１４と、の間では容量結合Ｃｇ１が生じることから、上記の図５の実験結果や後述のシミュレーションの結果からも分かるように、送信側フィルタ１１及び受信側フィルタ１２の通過周波数帯域よりも高域側に生じる減衰極３の位置を低域側に移動させることができる。そのため、減衰極３の位置を高域側に移動させるための従来から知られている手法とこの容量結合Ｃｇ１の大きさの調整とを組み合わせることにより、減衰極３の位置を任意に移動させることができるので、例えばデュプレクサの後段側のデバイスにおける高調波の信号レベルを小さく抑えることができる。従って、デュプレクサの後段に接続されるデバイスの種類毎にパッケージを作製する必要がなくなり、デュプレクサ（送信側フィルタ１１）の変更だけで当該後段のデバイスの様々な品種に対応できるので、パッケージの作製に要する時間やコストを抑えることができる。
この時、後述のシミュレーションの結果からも分かるように、第１のシールド電極５０を用いることにより、通過周波数帯域における挿入損失を小さく抑えながらも、上記のようにアイソレーション特性の改善や減衰極３の移動を行うことができる。

上記の例では、第１のシールド電極５０を第１の接地用電極１７から入出力ポート１４に近接するように配置したが、例えば図６（ａ）に示すように、第１の接地用電極１７から送信入力ポート１５に近接するように配置しても良い。第１のシールド電極５０と送信入力ポート１５との間の離間寸法をＬ１とすると、この離間寸法Ｌ１は例えば１０〜１００μｍ好ましくは５０μｍに設定される。この場合にも同様に容量結合Ｃ１〜Ｃ３が小さく抑えられることになり、また同図（ｂ）に示すように第１のシールド電極５０と送信入力ポート１５との間に容量結合Ｃｇ２が形成されるので、当該容量結合Ｃｇ２により、同様に減衰極３が低域側に移動する。

また、図７に示すように、第１のシールド電極５０を入出力ポート１４と送信入力ポート１５との両方に近接するように配置しても良い。この時においても、既述の離間寸法Ｌ、Ｌ１は既述の例と同様の寸法に調整される。この場合には、容量結合Ｃ１〜Ｃ３がより一層小さく抑えられるので、更にアイソレーション特性が改善される。そして、減衰極３についても、Ｃｇ１、Ｃｇ２により一層低域側に移動する。

上記の各例においては、並列腕３２ａ、３２ｂ間の並列信号路３４ａ、３４ｂを互いに接続させて共通の第１の接地用電極１７を配置したが、この第１の接地用電極１７を並列腕３２ａ、３２ｂ毎に個別に設けても良い。その場合には、図８に示すように２つの第１の接地用電極１７、１７から入出力ポート１４及び送信入力ポート１５に夫々伸びるように２つの第１のシールド電極５０、５０を配置しても良いし、いずれか一方の第１の接地用電極１７から入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方に伸びるように第１のシールド電極５０を配置しても良い。

また、送信側フィルタ１１の直列信号路３３を受信側フィルタ１２に近接するように配置したが、図９に示すように並列腕３２を受信側フィルタ１２に近接させて配置しても良い。この場合には、第１のシールド電極５０はフィルタ１１、１２間の領域に配置されることになる。また、この図９では、第１のシールド電極５０は、入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の両方に近接するように配置されており、既述の離間寸法Ｌ、Ｌ１は、例えば夫々１０〜１００μｍ、１０〜１００μｍに設定されている。そのため、この例では、容量結合Ｃ１〜Ｃ３に加えて、既述の図２２（ｂ）に示す容量結合Ｃ１０〜Ｃ２１についても小さく抑えることができ、従って更にアイソレーション特性を改善することができる。また、前述と同様にＣｇ１、Ｃｇ２により、減衰極３を下げることができる。この例においても、第１のシールド電極５０を入出力ポート１４と送信入力ポート１５との一方に近接配置しても良い。

また、上記の例では、第１のシールド電極５０を第１の接地用電極１７に接続したが、例えば圧電基板１０が配置されるモジュール基板に設けられた接地ポート（いずれも図示せず）に例えばボンディングワイヤなどを介して直接接続しても良い。その場合には、第１のシールド電極５０を第１の接地用電極１７から離間させると共に、入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方に近接するように、圧電基板１０の手前側または奥側に配置しても良い。

更に、図１０に示すように、送信側フィルタ１１と受信側フィルタ１２との間の領域に、受信側フィルタ１２の接地用電極１８ｃから入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方に伸びるように第２のシールド電極５１を配置しても良い。この例では、第２のシールド電極５１は入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の両方に近接配置されており、既述の離間寸法Ｌ、Ｌ１は、例えば夫々１０〜１００μｍ、１０〜１００μｍに設定されている。この場合においても、上記の容量結合Ｃ１〜Ｃ２１を小さく抑えることができるので、高域側のアイソレーション特性が改善されると共に減衰極３が低域側に移動する。この場合には、第２のシールド電極５１を接地用電極１８ａ〜１８ｃの少なくとも一つに接続しても良いし、または第１のシールド電極５０と同様にモジュール基板に設けられた接地ポートに直接接続しても良い。また、第２のシールド電極５１と接地用電極１８ａ〜１８ｃとを接続しない場合には、この第２のシールド電極５１を入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方に近接配置しても良い。

また、図１１に示すように、上記の図１、図６〜９のいずれかの送信側フィルタ１１と、図１０の受信側フィルタ１２と、を組み合わせてデュプレクサを構成しても良い。その場合には、アイソレーション特性を更に改善することができ、また減衰極３についても前述と同様に下げることができる。

更にまた、既述の第１のシールド電極５０及び第２のシールド電極５１の少なくとも一方において、図１２（ａ）に示すように、例えば入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方に近接する位置にＳＡＷ共振子５を介設させても良い。この場合には、同図（ｂ）に示すように、フィルタ１１、１２の通過周波数帯域よりも高域側に新たな減衰極４が形成されることになる。この例では、第１のシールド電極５０と送信入力ポート１５との間にＳＡＷ共振子５を介設しており、このＳＡＷ共振子５によって１．８ＧＨｚ付近に減衰極４が形成されている。この減衰極４により、フィルタ１１、１２の通過周波数帯域の整数倍の高調波の信号レベルを減衰させることができる。

また、入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方にシールド電極５０、５１を近接配置するにあたり、例えば図１３に示すように相対向する入出力ポート１４（送信入力ポート１５）及びシールド電極５０（５１）の端部を互い違いに櫛歯状となるように形成して、インターデジタルキャパシタで容量結合Ｃｇ１を形成しても良い。更に、第２のシールド電極５１を配置するにあたり、この第２のシールド電極５１を例えば圧電基板１０の手前側の領域を介して左側の送信側フィルタ１１に向かって伸び出させることによって、送信入力ポート１５に近接配置しても良い。この場合において、第２のシールド電極５１を更に送信側フィルタ１１の手前側及び左側の領域を介して入出力ポート１４に近接する位置まで引き回しても良い。

また、上記の例ではフィルタ１１、１２を同じ圧電基板１０上に配置したが、既述の図２１に示すように、夫々別の圧電基板１０ａ、１０ｂ上に配置しても良い。更に、送信（低域）側フィルタ１１及び受信（高域）側フィルタ１２において、夫々信号の送信及び受信を行ったが、夫々信号の受信を行う受信側フィルタ、信号の送信を行う送信側フィルタとしても良い。

次に、上記のシールド電極５０によって得られる周波数特性を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。
先ず、従来のデュプレクサの電気回路を図１４（ａ）に示す基本回路としてシミュレーションを行った。この時、デュプレクサにおいて生じる容量結合Ｃ１〜Ｃ２１については、高域側のアイソレーション特性の劣化に大きく関与していると考えられる容量結合Ｃ１だけをシミュレーションに用いた。そして、本発明の電気回路については、図１４（ｂ）に示すように、この基本回路に容量結合Ｃｇ１を加えてシミュレーションを行った。尚、この同図中１００は既述の図示しない接地ポートと接地用電極１７、１８とを接続する電気配線から構成されるインダクタンス成分である。

この基本回路について得られた特性を図１５に示す。この図１５において（ａ）はアイソレーション特性図、（ｂ）は減衰極３を確認するために広範囲（０．１〜４ＧＨｚ）に亘って周波数特性を示した特性図、（ｃ）は（ｂ）の通過周波数帯域を拡大した図、（ｄ）は（ｃ）の通過周波数帯域において減衰量が０ｄＢ付近の領域を拡大して示した図である。以下の図１６〜図１９についても同様である。また、本発明について得られたシミュレーション結果を図１６に示す。この図１６において、図１５に示した基本回路の結果をグレーの線（細線）で示す。この図１６から、本発明では高域側のアイソレーション特性が３．５ｄＢ程度改善され、減衰極３が２００ＭＨｚ程度低域側に移動していることが分かる。この時、図１６（ｄ）に示すように、通過周波数帯域では挿入損失が増えて特性が劣化しているが、その劣化の程度は小さく抑えられていることが分かった。

次に、比較例１〜３として、シールド電極５０を用いずに（容量結合Ｃｇ１を形成せずに）、従来の手法により本発明で得られた特性が得られるか確認を行ったシミュレーションについて説明する。先ず、比較例１として、減衰極３の位置が本発明で得られた結果と同じ位置となるように、並列腕３２の容量成分を調整した。この時の結果を図１７に示すと、高域側のアイソレーション特性については本発明と同程度の結果となったが、低域側のアイソレーション特性が本発明よりも０．３５ｄＢ程度劣化していた。また、図１７（ｄ）に示すように、通過周波数帯域における挿入損失が大きくなっていた。尚、この図１７についても、図１５で得られた基本回路の特性をグレーの線で示している。以下の図１８及び図１９についても同様である。

次に、比較例２として、同様に減衰極３の位置が本発明で得られた結果と同じ位置となるように、接地用電極１７に接続される配線のインダクタンス成分を調整した。その結果を図１８に示すと、本発明よりも高域側のアイソレーション特性が１．６ｄＢ程度劣化していた。

また、比較例３として、比較例２と同様にして減衰極３の位置を本発明の結果と同じ位置に設定すると共に、直列腕３１の容量成分を調整することにより、高域側のアイソレーション特性が本発明の結果と同じ程度となるように調整した。その結果、図１９に示すように、低域側のアイソレーション特性が０．２ｄＢ程度劣化していた。また、通過周波数帯域における挿入損失が大きくなっていた。

以上の結果から、本発明により挿入損失の劣化（増大）を抑えながら高域側のアイソレーション特性を改善でき、また減衰極３の位置を低域側に移動させることができることが分かった。この理由としては、容量結合Ｃｇ１によって高域側のアイソレーション特性の劣化に大きく影響している容量結合Ｃ１を減少させているためだと考えられる。

既述の受信側フィルタ１２として、アンバランス（不平衡）信号をバランス（平衡）信号に変換する縦結合共振器型フィルタを用いても良いことは既に述べたが、この場合の受信側フィルタ１２の具体的構成について図２４を参照して説明する。この例では、縦結合共振器型フィルタに既述のラダー型のフィルタを組み合わせた受信側フィルタ１２を示しており、送信側フィルタ１１としては図１のラダー型のフィルタを配置している。尚、この図２４において既述の図１と同じ構成の部位については同じ符号を付して説明を省略する。また、この図２４においては、既述のＳＡＷ共振子５をＩＤＴ電極５ａ及びこのＩＤＴ電極５ａにおける弾性波の伝搬方向両側に配置された反射器５ｂ、５ｂとして描画している。

この図２４の受信側フィルタ１２において、入出力ポート１４から直列腕４１ａ、４１ｂを介して手前側に向かって伸びる直列信号路４３ｃには、２つの縦結合共振器型フィルタ１００、１００が並列に接続されている。即ち、これら縦結合共振器型フィルタ１００、１００は、夫々弾性波の伝搬方向に沿って並ぶ３つのＩＤＴ電極１０１と、これら３つのＩＤＴ電極１０１を両側から挟むように配置された反射器１０２、１０２と、を備えている。夫々の縦結合共振器型フィルタ１００、１００の両端側におけるＩＤＴ電極１０１の奥側のバスバー１０１ａには、各々既述の直列信号路４３ｃが接続されている。

また、これらの縦結合共振器型フィルタ１００、１００の両端側のＩＤＴ電極１０１の手前側のバスバー１０１ａ同士は、互いに接続されて接地用電極１８ａをなしている。そして、夫々の縦結合共振器型フィルタ１００、１００の中央側のＩＤＴ電極１０１、１０１において、奥側のバスバー１０１ａには夫々接地用電極１８ｃ、１８ｃが接続され、手前側のバスバー１０１ａには夫々受信出力ポート１６、１６が接続されている。これらの接地用電極１８ａ、１８ｃは、ボンディングワイヤやバンプなどを介してモジュール基板に形成された接地ポート（いずれも図示せず）に各々接続されている。既述の直列信号路４３ｃ及び接地用電極１８ａは、これらの接地用電極１８ｃ、受信出力ポート１６及び反射器１０２から離間するように配置されている。

この受信側フィルタ１２では、これらの受信出力ポート１６、１６を介して、入出力ポート１４から図示しない受信処理部に対して信号がバランス（平衡）出力されることになる。このような構成の受信側フィルタ１２を用いた場合においても、既述の例と同様に、容量結合Ｃ１〜Ｃ３が低減されると共に、減衰極３の位置を低域側に移動させることができる。

この縦結合共振器型フィルタ１００を用いた場合でも、第１のシールド電極５０を例えば図６〜図９のように配置しても良い。図２５には、図６と同様に、第１のシールド電極５０を第１の接地用電極１７から送信入力ポート１５に向かって近接配置した例を示している。

また、例えば図２６に示すように、既述のように受信側フィルタ１２の接地用電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃの少なくとも１つの接地用電極１８から入出力ポート１４及び送信入力ポート１５の少なくとも一方に伸びる第２のシールド電極５１を配置しても良い。更に、入出力ポート１４と縦結合共振器型フィルタ１００との間にラダー型のフィルタ（直列腕４１ａ、４１ｂ及び並列腕４２ａ）を介設したが、図２７に示すように、入出力ポート１４と縦結合共振器型フィルタ１００とを直接接続しても良い。更にまた、縦結合共振器型フィルタ１００を用いるにあたって、当該縦結合共振器型フィルタ１００及び受信出力ポート１６を夫々２つ配置することによってバランス出力できるように受信側フィルタ１２を構成したが、図２８に示すように、縦結合共振器型フィルタ１００及び受信出力ポート１６を夫々１つ配置してアンバランス出力するようにしても良い。

３ 減衰極
５ 弾性波共振子
１０ 圧電基板
１１ 送信側フィルタ
１２ 受信側フィルタ
１４ 入出力ポート
１５ 送信入力ポート
１６ 受信出力ポート
３３ 直列信号路
５０ シールド電極

Claims (11)

1. 圧電基板上に形成され、低域側フィルタ及び高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサの低域側フィルタにおいて、
   入出力ポートと、この入出力ポートに対して信号の送信及び受信のいずれか一方を行う低域側フィルタポートと、の間に設けられた弾性波共振子と、
   前記入出力ポート及び前記低域側フィルタポートの少なくとも一方のポートとの間において容量結合が形成されるように、当該一方のポートに近接配置されると共に接地された第１のシールド電極と、を備えたことを特徴とする低域側フィルタ。
2. 前記第１のシールド電極は、前記低域側フィルタと高域側フィルタとの間の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の低域側フィルタ。
3. 前記第１のシールド電極は、前記低域側フィルタに設けられた第１の接地用電極に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の低域側フィルタ。
4. 前記第１のシールド電極には、弾性波共振子が介設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の低域側フィルタ。
5. 前記低域側フィルタは、直列腕をなす弾性波共振子と並列腕をなす弾性波共振子とを含む送信側フィルタであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の低域側フィルタ。
6. 圧電基板上に形成され、低域側フィルタ及び高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサの高域側フィルタにおいて、
   入出力ポートと、この入出力ポートに対して信号の送信及び受信のいずれか一方を行う高域側フィルタポートと、の間に設けられた弾性波共振子と、
   前記入出力ポート及び前記低域側フィルタの低域側フィルタポートの少なくとも一方のポートとの間において容量結合が形成されるように、前記低域側フィルタに対向する領域に形成され、当該一方のポートに近接配置されると共に接地された第２のシールド電極と、を備えたことを特徴とする高域側フィルタ。
7. 前記第２のシールド電極は、前記高域側フィルタに設けられた第２の接地用電極に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の高域側フィルタ。
8. 前記第２のシールド電極には、弾性波共振子が介設されていることを特徴とする請求項６または７に記載の高域側フィルタ。
9. 前記高域側フィルタは、直列腕をなす弾性波共振子と並列腕をなす弾性波共振子とを備えたフィルタと、縦結合共振器型フィルタと、の一方を含む受信側フィルタであることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の高域側フィルタ。
10. 圧電基板上に各々形成された低域側フィルタと高域側フィルタとを備え、低域側フィルタ及び高域側フィルタの一方のフィルタと他方のフィルタとから入出力ポートに対して夫々信号の送信と受信とを行うデュプレクサにおいて、
    請求項１ないし５のいずれか一つに記載の低域側フィルタと、請求項６ないし９のいずれか一つに記載の高域側フィルタと、の少なくとも一方を備えたことを特徴とするデュプレクサ。
11. 前記低域側フィルタと高域側フィルタとは、同じ圧電基板上に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のデュプレクサ。

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