JP2011160203A - デュープレクサ、通信モジュール、通信装置 - Google Patents

デュープレクサ、通信モジュール、通信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】小型で、アイソレーションが良好なデュープレクサを実現する。
【解決手段】不平衡型の送信フィルタ３１と、平衡型の受信フィルタ３２と、送信フィルタ３１に接続されている送信ポート３３と、受信フィルタ３２に接続されている主受信ポート３４ａ及び副受信ポート３４ｂとを備えたデュープレクサにおいて、送信ポート３３と主受信ポート３４ａ及び副受信ポート３４ｂとの間に接続されている静電結合部３６を備えている。静電結合部３６は、送信ポート３３から主受信ポート３４ａへ流れる電力と、送信ポート３３から副受信ポート３４ｂへ流れる電力との位相を調整する。
【選択図】図１３

Description

本願の開示は、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置に関する。
近年、高周波通信用の移動端末は、より高速で大容量のデータ通信を行いたい観点から、送信信号パワーが増加する傾向にある。移動端末において信号パワーを増加させると、デュープレクサにおけるアイソレーションが劣化する可能性がある。デュープレクサにおけるアイソレーションを向上するためには、理論的に、デュープレクサに用いる送信フィルタまたは受信フィルタの相手帯域（送信フィルタであれば受信帯域、受信フィルタであれば送信帯域）の減衰量を増加させることで対応可能であるが、実際にはある一定のレベルでアイソレーションが飽和してしまう。アイソレーションが飽和する理由は、アイソレーションに影響する成分が、フィルタ中を流れる電流だけでなく、空間を介して流れる電流もあるからである。高いレベルのアイソレーションを得ようとすると、このような空間を介して流れる電流に対する対策を検討することが望まれる。
空間を介して流れる電流、つまり電磁的な結合成分の影響を除去するために有効な構成としては、例えば結合元と結合先の距離を物理的に大きくする構成や、電磁的な遮蔽構造を設置する構成などがある。特許文献１は、２つの弾性表面波フィルタパターンの間にシールド電極を配置した弾性表面波デバイスを開示している。特許文献２は、入力外部端子と出力外部端子とを対角線方向に離れた位置に配置した弾性表面波装置を開示している。
特開２００６−６０７４７号公報 特開２００２−７６８２９号公報
しかしながら特許文献１が開示している構成では、十分なアイソレーション向上効果を得ようとすると遮蔽部材を大型化すればよいが、遮蔽部材を大型化するとデュープレクサの小型化を阻害してしまうことになる。また、特許文献２が開示している構成では、十分なアイソレーション向上効果を得ようとすると入力外部端子と出力外部端子との距離を大きくすればよいが、端子間の距離を大きくするとデュープレクサの小型化を阻害してしまうことになる。すなわち、特許文献１及び２が開示している構成では、デュープレクサの小型化と、アイソレーションを向上することとを両立することが困難である。
本願に開示するデュープレクサは、不平衡型の送信フィルタと、平衡型の受信フィルタと、前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備える。
本願の開示によれば、小型で、アイソレーションが良好なデュープレクサを実現することができる。
デュープレクサのブロック図 送信ポートから２つの受信ポートへ流れる電流の位相差を示すグラフ デュープレクサにおけるシングルエンドアイソレーションを示すグラフ デュープレクサにおけるシングルエンドアイソレーションを示すグラフ デュープレクサにおけるディファレンシャルアイソレーションを示すグラフ デュープレクサにおいて生じる電磁結合の様子を模式的に示すブロック図 送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相を示すグラフ 送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相差を示すグラフ デュープレクサにおけるディファレンシャルアイソレーションを示すグラフ デュープレクサにおけるシングルエンドアイソレーションを示すグラフ デュープレクサにおけるシングルエンドアイソレーションを示すグラフ 送信ポートから２つの受信ポートへ流れる電流の位相差を示すグラフ 送信ポートから受信ポートへのシングルエンドアイソレーションを示すグラフ 送信ポートから受信ポートへのシングルエンドアイソレーションを示すグラフ デュープレクサにおけるディファレンシャルアイソレーションを示すグラフ ラダーフィルタの回路図 ダブルモード型フィルタの回路図 圧電薄膜共振器の平面図 図１１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図 弾性波共振器の平面図 図１２ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図 デュープレクサの具体回路構成を示す回路図 送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相を示すグラフ 送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相を示すグラフ デュープレクサにおけるディファレンシャルアイソレーションを示すグラフ 送信ポートから受信ポートへのシングルエンドアイソレーションを示すグラフ 送信ポートから受信ポートへのシングルエンドアイソレーションを示すグラフ ラダーフィルターの具体構成を示す模式図 ダブルモード型フィルタの具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける表層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける内層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける下層の具体構成を示す模式図 図１８Ａに示すデュープレクサの断面図 デュープレクサの具体回路構成を示す回路図 送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相を示すグラフ 送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相差を示すグラフ デュープレクサにおけるディファレンシャルアイソレーションを示すグラフ 送信ポートから受信ポートへのシングルエンドアイソレーションを示すグラフ 送信ポートから受信ポートへのシングルエンドアイソレーションを示すグラフ デュープレクサの具体回路構成を示す回路図 デュープレクサにおける表層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける内層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける下層の具体構成を示す模式図 図１８Ａに示すデュープレクサの断面図 デュープレクサにおける表層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける第１の内層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける第２の内層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける下層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける表層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける第１の内層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける第２の内層の具体構成を示す模式図 デュープレクサにおける下層の具体構成を示す模式図 通信モジュールのブロック図 通信装置のブロック図
（実施の形態１）
〔１．デュープレクサの構成〕
図１は、圧電薄膜共振器あるいは弾性波共振器を用いた平衡−不平衡型デュープレクサのブロック図である。図１に示すように、デュープレクサは、送信フィルタ１、受信フィルタ２、送信ポート３、受信ポート４ａ及び４ｂを備えている。図１に示すデュープレクサは、平衡−不平衡型であるため、一つの送信ポート３と、二つの受信ポート４ａ及び４ｂを備えている。
図１に示すように、平衡−不平衡型デュープレクサにおいて、送信ポート３から流入する電流Ｉｔは、その一部がアンテナポートＡｎｔへ流れるとともに、受信フィルタ２に流れる。受信フィルタ２は、不平衡入力−平衡出力であり、平衡出力のうち一方は＋９０度移相され他方は−９０度移相する構成であるため、受信ポート４ａに流れる電流Ｉ１と受信ポート４ｂに流れる電流Ｉ２の位相差は１８０度となる。したがって、受信ポート４ａ及び４ｂには、受信帯域（以下Ｒｘ帯と称する）においては逆相の電流が出力され、それ以外の周波数帯域では同相の電流が出力される。
図２は、図１に示すデュープレクサにおいて、二つの受信ポート４ａ及び４ｂ間を流れる電流の関係を示す。図２に示すように、Ｒｘ帯では１８０度の位相差を持つ電流が受信フィルタ２から出力される。
図３Ａ及び図３Ｂは、図２に示す電流特性を有するデュープレクサの、単一の経路のアイソレーション（以下、シングルエンドアイソレーションと称する）を示す。図３Ａは、送信ポート３から受信ポート４ａを見たときのアイソレーションを示す。図３Ｂは、送信ポート３から受信ポート４ｂを見たときのアイソレーションを示す。図３Ｃは、図２に示す電流特性を有するデュープレクサの、二つの経路のアイソレーションをバランで合成し
た差動のアイソレーション（以下、ディファレンシャルアイソレーションと称する）を示す。図３Ｃに示すように、互いに逆相の電流が流れるＲｘ帯においては、シングルエンドアイソレーションとディファレンシャルアイソレーションとはレベル差が小さい。これは、Ｒｘ帯には逆相の電流が流れ、受信フィルタ２内のバランを通過しても電流がキャンセルされないためである。一方で、同相の電流が流れるＴｘ帯においては、シングルエンドアイソレーションよりもディファレンシャルアイソレーションの特性が良い。これは、差動動作時、つまりバランを通過すると同相の電流同士が互いにキャンセルされるためである。
しかし、これは理想的な場合であり、実際には先に述べたように空間を介した結合が存在するため、前述したように送信ポート３から受信ポート４ａ及び４ｂへ静電・電磁的な結合により伝播する成分もある。以下、このような静電・電磁的な結合のことを「電磁結合」と称する。
図４は、デュープレクサの送信ポート３と受信ポート４ａ及び４ｂとの間における電磁結合の原理を説明するための図である。図４に示すように、デュープレクサを動作させることにより、送信ポート３と受信ポート４ａとの間の空間には、矢印Ａに示すような電磁結合が生じ、電流Ｉ１１が流れる。また、送信ポート３と受信ポート４ｂとの間の空間には、矢印Ｂに示すような電磁結合が生じ、電流Ｉ１２が流れる。このように、送信ポート３と受信ポート４ａ及び４ｂとの間に電磁結合が生じると、アイソレーションは劣化する。
図５Ａは、図４に示すデュープレクサにおける、送信ポート３から受信ポート４ａと送信ポート３から受信ポート４ｂへ到る経路の電力の位相特性を示す。図５Ｂは、図４に示すデュープレクサにおける、送信ポート３から受信ポート４ａと送信ポート３から受信ポート４ｂへ到る経路の電力の位相差特性を示す。図５Ｂに示すように、送信ポート３から受信ポート４ａへの電力と送信ポート３から受信ポート４ｂへの電力との位相差は、Ｔｘ帯ではほぼ０度となっているが、Ｒｘ帯では理想値である１８０度に対してずれが生じている。Ｒｘ帯における位相差のずれは、送信ポート３と受信ポート４ａ及び４ｂとの間において電磁結合が生じている可能性があるためである。
図６Ａは、図４に示すデュープレクサにおける、ディファレンシャルアイソレーションの特性を示す。図６Ｂは、図４に示すデュープレクサにおける、送信ポート３と受信ポート４ａとの間のシングルエンドアイソレーションの特性を示す。図６Ｃは、図４に示すデュープレクサにおける、送信ポート３と受信ポート４ｂとの間のシングルエンドアイソレーションの特性を示す。図４に示すように、デュープレクサにおいて送信ポート３と受信ポート４ａ及び４ｂとの間に電磁結合が生じている可能性があると、Ｒｘ帯においてディファレンシャルアイソレーション（図６Ａ参照）がシングルエンドアイソレーション（図６Ｂ及び図６Ｃ参照）より劣化する。
本実施の形態は、送信ポートから２つの受信ポートに流れる電流をコントロールすることで、図７に示すように送信ポートから２つの受信ポートへ流れる電流をＲｘ帯においても同相近傍（位相差が０度近傍）にすることを主な特徴としている。図８Ａは、送信ポート３から受信ポート４ａを見たときのシングルエンドアイソレーションを示す。図８Ｂは、送信ポート３から受信ポート４ｂを見たときのシングルエンドアイソレーションを示す。図８Ｃは、二つの経路のアイソレーションをバランで合成した差動のアイソレーション（ディファレンシャルアイソレーション）を示す。図８Ａ〜図８Ｃは、いずれも理想値の特性を示す。図７に示すようにＲｘ帯における電流を同相とすることで、送信ポートと２つの受信ポートとの間に空間的な電磁結合がある場合でも、ディファレンシャルアイソレーション（図８Ｃ）のレベルをシングルエンドアイソレーション（図８Ａ、図８Ｂ）より
良くすることができる。すなわち、図８Ｃにおける矢印Ｃに示すようにＴｘ帯のアイソレーションを向上できるとともに、矢印Ｄに示すようにＲｘ帯のアイソレーションを向上することができる。
この時、シングルエンドアイソレーションがディファレンシャルアイソレーションより良くなるＲｘ帯における位相の条件は、バランの同相除去の原理より完全な同相である０°と３６０°、０°から１／４波長だけずれるまでの０〜９０°、および３６０°から１／４波長だけずれるまでの２７０〜３６０°の範囲とすることが好ましい。
（実施例１）
図９は、本実施の形態にかかるデュープレクサに含まれる送信フィルタの回路図である。図９に示す送信フィルタは、直列共振器ＲＥＳ１〜ＲＥＳ４、並列共振器ＲＥＳ１１〜ＲＥＳ１４、およびインダクタＬ１〜Ｌ３（Ｑ値を「１０」と仮定）を備えている。直列共振器ＲＥＳ１〜ＲＥＳ４は、直列腕に接続されている。並列共振器ＲＥＳ１１は、直列共振器ＲＥＳ１及びＲＥＳ２の間に接続された並列腕に接続されている。並列共振器ＲＥＳ１２は、直列共振器ＲＥＳ２及びＲＥＳ３の間に接続された並列腕に接続されている。並列共振器ＲＥＳ１３は、直列共振器ＲＥＳ３及びＲＥＳ４の間に接続された並列腕に接続されている。並列共振器ＲＥＳ１４は、直列共振器ＲＥＳ４及び出力端子ＯＵＴの間に接続された並列腕に接続されている。インダクタＬ１は、並列共振器ＲＥＳ１１に接続されている。インダクタＬ２は、並列共振器ＲＥＳ１２及びＲＥＳ１３に接続されている。インダクタＬ３は、並列共振器ＲＥＳ１４に接続されている。直列共振器ＲＥＳ１〜ＲＥＳ４、並列共振器ＲＥＳ１１〜ＲＥＳ１４は、弾性表面波共振器（ＳＡＷ共振器）、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Film-Bulk-Acoustic-Resonator）で実現することができる。
図１０は、本実施の形態にかかるデュープレクサに含まれる受信フィルタの回路図である。図１０に示す受信フィルタは、不平衡入力−平衡出力のダブルモード型（ＤＭＳ）フィルタである。図１０に示す受信フィルタは、入力端子ＩＮに接続されている入力共振器ＲＥＳ２１、出力端子ＯＵＴ１に接続されている出力共振器ＲＥＳ２２、出力端子ＯＵＴ２に接続されている出力共振器ＲＥＳ２３、反射器ＲＥＦ２１、および反射器ＲＥＦ２２を備えている。入力共振器ＲＥＳ２１は、入力端子ＩＮに入力される電気信号に基づき励振され、その振動が出力共振器ＲＥＳ２２及びＲＥＳ２３側へ伝搬し、出力共振器ＲＥＳ２２及びＲＥＳ２３が振動する。これにより、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から電気信号が出力される。
共振器は、例えば図１１Ａ及び図１１Ｂに示すような圧電薄膜共振器で実現することができる。図１１Ａは、圧電薄膜共振器の平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。圧電薄膜共振器は、基板１１、上部電極１２、下部電極１３、圧電膜１４を備えている。上部電極１２、下部電極１３、圧電膜１４は、基板１の上に積層されている。基板１１は、少なくとも上部電極１２と下部電極１３とが対向している領域（メンブレン領域）１６に重なる部分に、空隙１５を備えている。これにより、圧電膜１４が振動することができる。
また、共振器は、例えば図１２Ａ及び図１２Ｂに示すような弾性波共振器で実現することができる。図１２Ａは、弾性波共振器の平面図である。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。弾性波共振器は、基板２１、一対の櫛形電極２２、反射器２３ａ、反射器２３ｂ、入力端子２４、および出力端子２５を備えている。入力端子２４は、一対の櫛形電極２２のうちの一方の櫛形電極に接続されている。出力端子２５は、一対の櫛形電極２２のうちの他方の櫛形電極に接続されている。櫛形電極２２は、入力端子２４に入力される電気信号に基づき励振される。一対の櫛形電極２２における一方の櫛形電極に生じる振動は他方の櫛形電極に伝搬され、出力端子２５に電気信号が出力される。
なお、共振器は、圧電薄膜共振器、弾性波共振器に限らず、弾性境界波共振器など他の共振器で実現してもよい。
図１３は、本実施の形態にかかるデュープレクサの回路図である。図１３に示すデュープレクサは、送信フィルタ３１、受信フィルタ３２、送信ポート３３、受信ポート３４ａ，３４ｂ、アンテナポート３５、および静電結合部３６を備えている。送信フィルタ３１は、図９に示す構成と同様のラダーフィルタを備えている。受信フィルタ３２は、図１０に示す構成と同様のＤＭＳフィルタを備えている。静電結合部３６は、容量Ｃ１，Ｃ２を備えている。容量Ｃ１，Ｃ２は、互いに直列接続され、受信ポート３４ａと受信ポート３５ｂとの間に接続されている。容量Ｃ１と容量Ｃ２とのノードは、送信ポート３３に接続されている。容量Ｃ１，Ｃ２の定数は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、Ｒｘ帯において送信ポート３３から２つの受信ポート３４ａ及び３４ｂへ到る経路の電力伝送特性の位相差が、位相の変極点を除いては０〜９０°の間になるよう設定している。本実施の形態では、一例として、図１４ＢにおけるＲｘ帯に示すように、位相差が約４０度となるように設定している。なお、図１４Ａは、送信ポート３３から受信ポート３４ａ及び３４ｂへ到る経路の電力伝送特性の位相特性を示す。図１４Ｂは、送信ポート３３から受信ポート３４ａ及び３４ｂへ到る経路の電力伝送特性の位相差特性を示す。
このような構成とすることにより、ディファレンシャルアイソレーションは図１５Ａに示す特性を得ることができ、シングルエンドアイソレーションは図１５Ｂ及び図１５Ｃに示す特性を得ることができる。図１５Ａは、図１３に示すデュープレクサのディファレンシャルアイソレーションを示す。図１５Ｂは、図１３に示す送信ポート３３から受信ポート３４ａを見たときのシングルエンドアイソレーションを示す。図１５Ｃは、図１３に示す送信ポート３３から受信ポート３４ｂを見たときのシングルエンドアイソレーションを示す。図１５Ａと図１５Ｂ及び図１５Ｃとを比較すると、Ｒｘ帯におけるアイソレーションは、シングルエンドアイソレーションよりディファレンシャルアイソレーションの方が低いレベルとなっている。
図１６は、図１３に示すデュープレクサにおける送信フィルタ３１の具体例を示す。図１６に示す送信フィルタは、基板４１上に、信号端子４２ａ，４２ｂ、グランド端子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、ダミーパターン４４、直列共振器ＲＥＳ１〜ＲＥＳ４、並列共振器ＲＥＳ１１〜ＲＥＳ１４を備えている。なお、説明の便宜上、直列共振器及び並列共振器の符号は、図９に示す符号と同じ符号を付与した。
図１７は、図１３に示すデュープレクサにおける受信フィルタ３２の具体例を示す。図１７に示す受信フィルタは、基板５１上に、信号端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、グランド端子５３ａ，５３ｂ，５３ｃ、共振器ＲＥＳ２１，ＲＥＳ２２，ＲＥＳ２３を備えている。信号端子５２ａは、電気信号を入力するための端子である。信号端子５２ｂ，５２ｃは、電気信号を出力するための端子である。
図１８Ａ〜図１８Ｄは、デュープレクサの具体例を示す。デュープレクサは、図１８Ａ〜図１８Ｄに示すように、セラミクスの多層基板上に前述した送信フィルタ、受信フィルタを、バンプを用いたフェースダウン実装した形態をとることができる。具体的には、図１８Ａは、セラミクス基板の表層の構成を示す平面図である。図１８Ｂは、セラミクス基板の内層の構成を示す平面図である。図１８Ｃは、セラミクス基板の裏面の構成を示す平面図である。図１８Ｄは、図１８ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。なお、図１８Ａ〜図１８Ｄに示すデュープレクサは、一般的な構造を示しており、本実施の形態にかかる静電結合部は備えていない。静電結合部を備えたデュープレクサの構造は、後述する。
図１８Ａに示すように、表層６１上には、送信フィルタ４０、受信フィルタ５０がパターン形成されている。送信フィルタ４０において、図１６に示す構成と同一の構成については同一符号を付与している。受信フィルタ５０において、図１７に示す構成と同一の構成については同一符号を付与している。送信フィルタ４０の信号端子４２ａは、信号線６１ｍを介してスルーホール６１ａに接続されている。送信フィルタ４０の信号端子４２ｂは、信号線６１ｐを介してスルーホール６１ｂに接続されている。送信フィルタ４０のグランド端子４３ａは、スルーホール６１ｅに接続されている。送信フィルタ４０のグランド端子４３ｂは、スルーホール６１ｇに接続されている。送信フィルタ４０のグランド端子４３ｃは、スルーホール６１ｆに接続されている。受信フィルタ５０の信号端子５２ａは、信号線６１ｎを介してスルーホール６１ａに接続されている。受信フィルタ５０の信号端子５２ｂは、信号線６１ｒを介してスルーホール６１ｄに接続されている。受信フィルタ５０の信号端子５２ｃは、信号線６１ｑを介してスルーホール６１ｃに接続されている。受信フィルタ５０のグランド端子５３ａは、スルーホール６１ｈに接続されている。スルーホール６１ａは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３のアンテナ端子６３ａに接続されている。スルーホール６１ｂは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３の送信ポート６３ｂに接続されている。スルーホール６１ｃは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３の受信ポート６３ｃに接続されている。スルーホール６１ｄは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３の受信ポート６３ｄに接続されている。スルーホール６１ｅは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３のグランド端子６３ｅに接続されている。スルーホール６１ｆは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３のグランド端子６３ｆに接続されている。スルーホール６１ｇは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３のグランド端子６３ｇに接続されている。スルーホール６１ｈは、図１８Ｂに示す内層６２を介して、図１８Ｃに示す下層６３のグランド端子６３ｈに接続されている。
（実施例２）
図１９は、本実施の形態にかかるデュープレクサの実施例２の構成を示す回路図である。図１３に示すデュープレクサは、送信フィルタ３１、受信フィルタ３２、送信ポート３３、受信ポート３４ａ，３４ｂ、アンテナポート３５、および静電結合部３６を備えている。送信フィルタ３１は、図９に示す構成と同様のラダーフィルタを備えている。受信フィルタ３２は、図１０に示す構成と同様のＤＭＳフィルタを備えている。静電結合部３６は、容量Ｃ１，Ｃ２を備えている。容量Ｃ１，Ｃ２は、互いに直列接続され、受信ポート３４ａと受信ポート３５ｂとの間に接続されている。容量Ｃ１と容量Ｃ２とのノードは、送信ポート３３に接続されている。容量Ｃ１，Ｃ２の定数は、等しい値としている。本実施の形態では、容量Ｃ１，Ｃ２の定数は、例えば５ｆＦとした。なお、「等しい値」は、容量Ｃ１と容量Ｃ２の定数が全く一致する値とともに、製造バラツキ等により多少変動した値を含むこととし、完全に一致する値に限定されないこととする。このように、容量Ｃ１，Ｃ２の定数を等しくすると、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、Ｒｘ帯において送信ポートから２つの受信ポートへ到る経路の電力伝送特性の位相差が、位相の変極点を除いては１０〜２０°程度となり、図１４Ｂに示した位相関係よりさらに理想的な位相関係になる。なお、図２０Ａは、送信ポート３３から受信ポート３４ａ及び３４ｂへ到る経路の電力伝送特性の位相特性を示す。図２０Ｂは、送信ポート３３から受信ポート３４ａ及び３４ｂへ到る経路の電力伝送特性の位相差特性を示す。
このような構成とすることにより、ディファレンシャルアイソレーションは図２１Ａに示す特性となり、シングルエンドアイソレーションは図２１Ｂ及び図２１Ｃに示す特性となる。図２１Ａは、図１９に示すデュープレクサのディファレンシャルアイソレーションを示す。図２１Ｂは、図１９に示す送信ポート３３から受信ポート３４ａを見たときのシングルエンドアイソレーションを示す。図２１Ｃは、図１９に示す送信ポート３３から受
信ポート３４ｂを見たときのシングルエンドアイソレーションを示す。図２１Ａと図２１Ｂ及び図２１Ｃとを比較すると、Ｒｘ帯におけるアイソレーションは、シングルエンドアイソレーションよりディファレンシャルアイソレーションの方が低いレベルとなっている。
（実施例３）
図２２は、本実施の形態にかかるデュープレクサの実施例３の構成を示す回路図である。図２２に示すデュープレクサは、送信フィルタ３１、受信フィルタ３２、送信ポート３３、受信ポート３４ａ，３４ｂ、アンテナポート３５、および静電結合部３６を備えている。送信フィルタ３１は、図９に示す構成と同様のラダーフィルタを備えている。受信フィルタ３２は、図１０に示す構成と同様のＤＭＳフィルタを備えている。電磁結合部３６は、インダクタＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３を備えている。インダクタＬ３１は、受信フィルタ３２と受信ポート３４ａとの間に接続されている。インダクタＬ３２は、受信フィルタ３２と受信ポート３４ｂとの間に接続されている。インダクタＬ３３は、送信ポート３３とグランドとの間に接続されている。インダクタＬ３１とインダクタＬ３２とは、近接配置して電磁結合し、間隙部分に容量を生じさせている。インダクタＬ３２とインダクタＬ３３とは、近接配置して電磁結合し、間隙部分に容量を生じさせている。電磁結合部３６の定数は、Ｒｘ帯において送信ポート３３から２つの受信ポート３４ａ及び３４ｂへ到る経路の位相差が、概ね０〜９０°の間になるよう設定している。このような構成とすることにより、Ｒｘ帯におけるアイソレーションはシングルエンドアイソレーションよりディファレンシャルアイソレーションの方が低いレベルとすることができる。
（実施例４）
図２３Ａ〜図２３Ｄは、本実施の形態にかかるデュープレクサの具体構成を示す模式図である。デュープレクサは、図２３Ａ〜図２３Ｄに示すように、セラミクスの多層基板上に前述した送信フィルタ、受信フィルタを、バンプを用いたフェースダウン実装した形態をとることができる。具体的には、図２３Ａは、セラミクス基板の表層の構成を示す平面図である。図２３Ｂは、セラミクス基板の内層の構成を示す平面図である。図２３Ｃは、セラミクス基板の裏面の構成を示す平面図である。図２３Ｄは、図２３ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。なお、図２３Ａ〜図２３Ｄにおいて、図１８Ａ〜図１８Ｄに示す構成と同様の構成については同一符号を付与する。
実施例４にかかるデュープレクサは、導体６４を備えている。導体６４は、図２３Ａに示すようにセラミクス基板の表層６１の外辺に沿って環状に配置されている。導体６４は、図２３Ｂに示すように、セラミクス基板の内層６２において、スルーホール６１ｂ、６１ｃ，６１ｄに接続している。スルーホール６１ｂは図２３Ｃに示す送信ポート６３ｂに接続され、スルーホール６１ｃは図２３Ｃに示す受信ポート６３ｃに接続され、スルーホール６１ｄは図２３Ｃに示す受信ポート６３ｄに接続されているため、送信ポート３３と受信ポート３４ａ及び３４ｂとを静電結合することができる。
これにより、図１８Ａ〜図１８Ｄに示す一般的な構造を有するデュープレクサに導体６４を追加するだけで、図１３等に示す本実施の形態のデュープレクサを実現することができる。つまり、一般的なデュープレクサの構造を大きく変えることなく実現できるため、デュープレクサを大型化せずに実現することができる。
なお、実施例４では、導体６４は、セラミクス基板の表層６１に備えたが、図２４Ａ〜図２４Ｄに示すように内層において形成されていてもよい。図２４Ａは、セラミクス基板の表層６１の平面図である。図２４Ｂは、第１の内層６２の平面図である。図２４Ｃは、第２の内層６５の平面図である。図２４Ｄは、下層６３の平面図である。当該セラミクス基板は、表層６１、第１の内層６２、第２の内層６５、下層６３の順番で積層されている
。導体６４は、図２４Ｂに示すように、第１の内層６２の外周縁部近傍に配されている。また、導体６４は、図２４Ｃに示すように、スルーホール６１ｂ、６１ｃ，６１ｄに接続している。スルーホール６１ｂは図２４Ｄに示す送信ポート６３ｂに接続され、スルーホール６１ｃは図２４Ｄに示す受信ポート６３ｃに接続され、スルーホール６１ｄは図２４Ｄに示す受信ポート６３ｄに接続されているため、送信ポート３３と受信ポート３４ａ及び３４ｂとを静電結合することができる。
また、導体６４は、その一部が接地していてもよい。また、導体６４は、途中の経路で、層が変わっていても良い。また、導体６４は、送信ポート３３から受信ポート３４ａ及び３４ｂに到る経路で、さらに追加の静電結合を形成していてもよい。
また、導体６４は、送信ポート３３と受信ポート３４ａ及び３４ｂとの間で静電結合が形成されるならば、環状でなくてもよい。図２５Ａは、セラミクス基板の表層６１の平面図である。図２５Ｂは、第１の内層６２の平面図である。図２５Ｃは、第２の内層６５の平面図である。図２５Ｄは、下層６３の平面図である。当該セラミクス基板は、表層６１、第１の内層６２、第２の内層６５、下層６３の順番で積層されている。導体６６は、図２５Ｂに示すように、第１の内層６２の一部の外周縁部近傍に略Ｌ字型に配されている。また、導体６６は、図２５Ｃに示すように、スルーホール６１ｂ、６１ｃ，６１ｄに接続している。スルーホール６１ｂは図２５Ｄに示す送信ポート６３ｂに接続され、スルーホール６１ｃは図２５Ｄに示す受信ポート６３ｃに接続され、スルーホール６１ｄは図２５Ｄに示す受信ポート６３ｄに接続されているため、送信ポート３３と受信ポート３４ａ及び３４ｂとを静電結合することができる。
〔２．通信モジュールの構成〕
図２６は、本実施の形態にかかるデュープレクサを備えた通信モジュールの一例を示す。図２６に示すように、デュープレクサ９２は、受信フィルタ９２ａと送信フィルタ９２ｂとを備えている。また、受信フィルタ９２ａには、例えばバランス出力に対応した受信端子９３ａ及び９３ｂが接続されている。また、送信フィルタ９２ｂは、パワーアンプ９４を介して送信端子９５に接続している。ここで、デュープレクサ９２は、本実施の形態にかかるデュープレクサを備えている。
受信動作を行う際、受信フィルタ９２ａは、アンテナ端子９１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、受信端子９３ａ及び９３ｂから外部へ出力する。また、送信動作を行う際、送信フィルタ９２ｂは、送信端子９５から入力されてパワーアンプ９４で増幅された送信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、アンテナ端子９１から外部へ出力する。
本実施の形態にかかるデュープレクサを通信モジュールに備えることで、大型化せずに、アイソレーションが向上する通信モジュールを実現することができる。
なお、図２６に示す通信モジュールの構成は一例であり、他の形態の通信モジュールに本実施の形態にかかるデュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
〔３．通信装置の構成〕
図２７は、本実施の形態にかかるデュープレクサ、または前述の通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のＲＦブロックを示す。また、図２７に示す通信装置は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるＧＳＭ通信方式は、８５０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯に対応している。また、携帯電話端末は、図２７に
示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、デュープレクサ７３は、本実施の形態にかかるデュープレクサを備えている。
まず、アンテナ７１を介して入力される受信信号は、その通信方式がＷ−ＣＤＭＡかＧＳＭかによってアンテナスイッチ回路７２で、動作の対象とするＬＳＩを選択する。入力される受信信号がＷ−ＣＤＭＡ通信方式に対応している場合は、受信信号をデュープレクサ７３に出力するように切り換える。デュープレクサ７３に入力される受信信号は、受信フィルタ７３ａで所定の周波数帯域に制限されて、バランス型の受信信号がＬＮＡ７４に出力される。ＬＮＡ７４は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７６に出力する。ＬＳＩ７６では、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御したりする。
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７６は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ７５で増幅されて送信フィルタ７３ｂに入力される。送信フィルタ７３ｂは、入力される送信信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。送信フィルタ７３ｂから出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
また、入力される受信信号がＧＳＭ通信方式に対応した信号である場合は、アンテナスイッチ回路７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つを選択し、受信信号を出力する。受信フィルタ７７〜８０のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８３に入力される。ＬＳＩ８３は、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御したりする。一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ８３は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ８１または８２で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
本実施の形態にかかるデュープレクサ、または通信モジュールを通信装置に備えることで、大型化せずに、アイソレーションが向上する通信装置を実現することができる。
なお、図２７に示す通信装置の構成は一例であり、他の形態の通信装置に本実施の形態にかかるデュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、送信ポートと受信ポートとを静電結合することにより、送信フィルタと受信フィルタとの間におけるアイソレーションを向上することができる。また、送信ポートと受信ポートとの静電結合は、例えば容量やインダクタなどの素子を介して電気的に接続することによって実現できるため、デュープレクサを大型化せずに実現することができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
本実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１）
不平衡型の送信フィルタと、
平衡型の受信フィルタと、
前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、
前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、
前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、
前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、
位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、
位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備える、デュープレクサ。
上記構成によれば、空間を介した送信、受信ポート間の結合によるアイソレーションの悪化をキャンセルすることができる。したがって、送信ポートと受信ポートとの間隔を広げたり、電磁的な遮蔽構造を新たに設ける必要がなく、小型で高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
（付記２）
前記静電結合部は、
前記送信ポートから前記主受信ポートへ流れる電力の位相と、前記送信ポートから前記副受信ポートへ流れる電力の位相との位相差の絶対値が、受信帯域おいて０〜９０度または２７０〜３６０度の範囲となるように、電力の位相を調整する、付記１記載のデュープレクサ。
（付記３）
前記静電結合部は、
前記送信ポートと前記主受信ポートとの静電結合、および前記送信ポートと前記副受信ポートとの静電結合とが、同等の結合度である、付記１または２記載のデュープレクサ。
上記構成によれば、より一層高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
（付記４）
前記静電結合部は、導体で形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデュープレクサ。
上記構成によれば、デュープレクサの構造を大きく変えることなく、より一層高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
（付記５）
前記静電結合部は、容量素子を備えている、付記１〜３のいずれか一項に記載のデュープレクサ。
上記構成によれば、デュープレクサの構造を大きく変えることなくより一層高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
（付記６）
前記静電結合部は、インピーダンス整合用インダクタを備えている、付記１〜３のいずれか一項に記載のデュープレクサ。
上記構成によれば、デュープレクサの構造を大きく変えることなくより一層高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
（付記７）
不平衡型の送信フィルタと、
平衡型の受信フィルタと、
前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、
前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、
前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、
前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、
位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、
位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備えるデュープレクサを備えた、通信モジュール。
上記構成によれば、空間を介した送信、受信ポート間の結合によるアイソレーションの悪化をキャンセルすることができる。したがって、送信ポートと受信ポートとの間隔を広げたり、電磁的な遮蔽構造を新たに設ける必要がなく、小型で高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
（付記８）
不平衡型の送信フィルタと、
平衡型の受信フィルタと、
前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、
前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、
前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、
前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、
位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、
位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備えるデュープレクサを備えた、通信装置。
上記構成によれば、空間を介した送信、受信ポート間の結合によるアイソレーションの悪化をキャンセルすることができる。したがって、送信ポートと受信ポートとの間隔を広げたり、電磁的な遮蔽構造を新たに設ける必要がなく、小型で高アイソレーションなデュープレクサを実現できる。
本願は、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置に有用である。
３１ 送信フィルタ
３２ 受信フィルタ
３３ 送信ポート
３４ａ、３４ｂ 受信ポート
３６ 静電結合部

Claims (6)

  1. 不平衡型の送信フィルタと、
    平衡型の受信フィルタと、
    前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、
    前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、
    前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、
    前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、
    位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、
    位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備える、デュープレクサ。
  2. 前記静電結合部は、
    前記送信ポートから前記主受信ポートへ流れる電力の位相と、前記送信ポートから前記副受信ポートへ流れる電力の位相との位相差の絶対値が、受信帯域おいて０〜９０度または２７０〜３６０度の範囲となるように、電力の位相を調整する、請求項１記載のデュープレクサ。
  3. 前記静電結合部は、
    前記送信ポートと前記主受信ポートとの静電結合、および前記送信ポートと前記副受信ポートとの静電結合とが、同等の結合度である、請求項１または２記載のデュープレクサ。
  4. 前記静電結合部は、導体で形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデュープレクサ。
  5. 不平衡型の送信フィルタと、
    平衡型の受信フィルタと、
    前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、
    前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、
    前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、
    前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、
    位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、
    位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備えるデュープレクサを備えた、通信モジュール。
  6. 不平衡型の送信フィルタと、
    平衡型の受信フィルタと、
    前記送信フィルタに接続されている送信ポートと、
    前記受信フィルタに接続されている主受信ポートと、
    前記受信フィルタに接続されている副受信ポートと、
    前記送信ポートと前記主受信ポート及び前記副受信ポートとの間に接続され、
    位相が調整された電力を前記送信ポートから前記主受信ポートへ流し、
    位相が調整された電力を前記送信ポートから前記副受信ポートへ流す静電結合部を備えるデュープレクサを備えた、通信装置。
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