JP2018137655A - マルチプレクサ、送信装置および受信装置 - Google Patents

マルチプレクサ、送信装置および受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】弾性表面波フィルタの送受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、挿入損失を低減することができる。
【解決手段】マルチプレクサ１は、フィルタ１１〜１４と、アンテナ素子２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されかつ当該接続経路にキャパシタンス素子３２が直列に接続されている共通端子５０と、インダクタンス素子２１とを備え、フィルタ１１〜１４のうち、フィルタ１２の入力端子は、インダクタンス素子２１を介して共通端子５０に接続され、かつ、並列共振子と接続され、フィルタ１１〜１４のうち、受信側フィルタ１２以外の送信側フィルタ１１、１３および受信側フィルタ１４の入力端子および出力端子のうちアンテナ素子２に近い方の端子は、共通端５０に接続され、かつ、直列共振子と接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波フィルタを備えるマルチプレクサ、送信装置および受信装置に関する。
近年の携帯電話には、一端末で複数の周波数帯域および複数の無線方式、いわゆるマルチバンド化およびマルチモード化に対応することが要求されている。これに対応すべく、１つのアンテナの直下には、複数の無線搬送周波数を有する高周波信号を分波するマルチプレクサが配置される。マルチプレクサを構成する複数の帯域通過フィルタとしては、通過帯域内における低損失性および通過帯域周辺における通過特性の急峻性を特徴とする弾性波フィルタが用いられる。
特許文献１には、複数の弾性表面波フィルタが接続された構成を有する弾性表面波装置（ＳＡＷデュプレクサ）が開示されている。具体的には、受信側弾性表面波フィルタおよび送信側弾性表面波フィルタのアンテナ端子との接続経路とアンテナ素子との間に、アンテナ素子とアンテナ端子とのインピーダンス整合をとるため、インダクタンス素子が直列接続されている。このインダクタンス素子により、容量性を有する複数の弾性表面波フィルタが接続されたアンテナ端子から弾性表面波フィルタを見た複素インピーダンスを、特性インピーダンスに近づけることができる。これにより、挿入損失の劣化を防止できるとしている。
国際公開第２０１６／２０８６７０号
近年、送信側の弾性表面波フィルタの送信端子をＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、受信側の弾性表面波フィルタの受信端子をＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に接続する際、インピーダンス整合を行うための整合素子の数を低減するために、送信側の弾性表面波フィルタの送信端子および受信側の弾性表面波フィルタの受信端子側の特性インピーダンスを、それぞれＰＡおよびＬＮＡに合わせて設計することがある。しかし、送信側弾性表面波フィルタおよび受信側弾性表面波フィルタのアンテナ側の端子の特性インピーダンスは５０Ωであるため、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とでは特性インピーダンスが異なる場合がある。この場合、特許文献１に記載の弾性表面波装置およびインピーダンス整合方法では、各端子について十分にインピーダンスを整合することができず、挿入損失が増加するという課題が生じている。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができるマルチプレクサ、送信装置および受信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、アンテナ素子を介して複数の高周波信号を送受信するマルチプレクサであって、互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタと、前記アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されており、かつ、前記接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子と、第１インダクタンス素子とを備え、前記複数の弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する接続経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備え、前記複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子は、当該端子および前記共通端子に接続された前記第１インダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、前記複数の弾性波フィルタのうち、前記一の弾性波フィルタ以外の他の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子と接続されている。
この構成によれば、第１回路素子および第２回路素子の種類、特性、接続位置および組み合わせ等により、インピーダンス整合の自由度を向上することができる。これにより、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各端子について十分にインピーダンスを整合することができる。したがって、マルチプレクサを構成する各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。よって、各弾性波フィルタとＰＡまたはＬＮＡとの間にマッチング素子を設ける必要はなく、簡便な構成の高周波回路を実現することができる。
また、前記一の弾性波フィルタの前記アンテナ素子に近い方の端子に前記第１インダクタンス素子が接続されることで、前記一の弾性波フィルタの自帯域以外の帯域のインピーダンスは、誘導性となってもよい。
これにより、複素共役の関係を利用して、複素インピーダンスを特性インピーダンスに容易に調整することができる。よって、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各端子について十分にインピーダンスを整合することができる。したがって、マルチプレクサを構成する各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、前記共通端子に最も近い側に接続された前記第１回路素子または前記第２回路素子は、インダクタンス素子であってもよい。
これにより、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、スミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第３象限または第４象限にある場合に、各端子について十分に特性インピーダンスを整合することができる。したがって、特に、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であってかつスミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第３象限または第４象限にある場合に、マルチプレクサを構成する各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、前記第１回路素子は、インダクタンス素子であり、前記第２回路素子は、キャパシタンス素子であってもよい。
これにより、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、スミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第４象限にある場合に、各端子について十分に特性インピーダンスを整合することができる。したがって、特に、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であってかつスミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第４象限にある場合に、マルチプレクサを構成する各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、前記第１回路素子は、キャパシタンス素子であり、前記第２回路素子は、インダクタンス素子であってもよい。
これにより、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、スミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第３象限にある場合、および、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω以上であって、かつ、スミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第３象限または第４象限にある場合に、各端子について十分に特性インピーダンスを整合することができる。したがって、特に、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、スミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第３象限にある場合、および、共通端子側からみたときの特性インピーダンスの実部が５０Ω以上であって、かつ、スミスチャートにおいてマルチプレクサの通過帯域における特性インピーダンスが第３象限または第４象限にある場合に、マルチプレクサを構成する各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、前記複数の弾性フィルタの前記入力端子および前記出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子と反対側の端子の特性インピーダンスは、それぞれ異なっていてもよい。
これにより、マルチプレクサを構成する各弾性波フィルタの特性インピーダンスをそれぞれ調整することができるので、各弾性波フィルタの特性インピーダンスの通過帯域内の挿入損失をそれぞれ適切に低減することができる。
また、前記複数の弾性波フィルタのうち前記一の弾性波フィルタとのアイソレーションが必要な前記他の弾性波フィルタは、前記アンテナ素子に近い方の端子と反対側の端子に、直列または並列に第２インダクタンス素子を有していてもよい。
これにより、第２インダクタンス素子と他のインダクタンス素子との結合を利用することで、第２インダクタンス素子が設けられた弾性波フィルタのアイソレーションを大きくすることができる。
また、前記第１インダクタンス素子と前記一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子とが直列接続された状態で、前記第１インダクタンス素子を介して前記一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、所定の通過帯域における複素インピーダンスと、前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子が前記共通端子と接続された状態で、前記共通端子と接続された前記アンテナ素子に近い方の端子側から前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタを見た場合の、前記所定の通過帯域における複素インピーダンスとは、複素共役の関係にあってもよい。
これにより、第１インダクタンス素子と一の弾性波フィルタとが直列接続された回路と、当該一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタが共通端子で並列接続された回路とが合成された回路を有するマルチプレクサの共通端子から見た複素インピーダンスを、通過帯域内の低損失性を確保しつつ特性インピーダンスと整合させることが可能となる。また、共通端子とアンテナ素子との間に第１インダクタンス素子を直列接続することにより、共通端子から見たマルチプレクサの複素インピーダンスを誘導性側方向へと微調整することが可能となる。
また、前記複数の弾性表面波フィルタのそれぞれを構成する圧電基板は、ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極が一方面上に形成された圧電膜と、前記圧電膜を伝搬する弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が高速である高音速支持基板と、前記高音速支持基板と前記圧電膜との間に配置され、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜とを備えてもよい。
一の弾性波フィルタの共通端子側に第１インダクタンス素子が直列接続された場合など、複数の弾性波フィルタ間でのインピーダンス整合をとるため、インダクタンス素子やキャパシタンス素子などの回路素子が付加される。この場合、各共振子のＱ値が等価的に小さくなる場合が想定される。しかしながら、本圧電基板の積層構造によれば、各共振子のＱ値を高い値に維持できる。よって、帯域内の低損失性を有する弾性波フィルタを形成することが可能となる。
また、前記マルチプレクサは、前記複数の弾性波フィルタとして、第１の通過帯域を有し、前記アンテナ素子へ送信信号を出力する第１の前記弾性波フィルタと、前記第１の通過帯域に隣接する第２の通過帯域を有し、前記アンテナ素子から受信信号を入力する第２の前記弾性波フィルタと、前記第１の通過帯域および前記第２の通過帯域より低周波側にある第３の通過帯域を有し、前記アンテナ素子へ送信信号を出力する第３の前記弾性波フィルタと、前記第１の通過帯域および前記第２の通過帯域より高周波側にある第４の通過帯域を有し、前記アンテナ素子から受信信号を入力する第４の前記弾性波フィルタとを備え、前記第１インダクタンス素子が直列接続された前記一の弾性波フィルタは、前記第２の前記弾性波フィルタおよび前記第４の前記弾性波フィルタの少なくとも一方であってもよい。
また、本発明の一態様に係る送信装置は、互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を入力し、当該複数の高周波信号をフィルタリングして共通のアンテナ素子から無線送信させる送信装置であって、送信回路から前記複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の送信用弾性波フィルタと、前記アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されており、かつ、前記接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子とを備え、前記複数の送信用弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する接続経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備え、前記複数の送信用弾性波フィルタのうち、一の送信用弾性波フィルタの出力端子は、当該出力端子および前記共通端子に接続されたインダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、前記一の送信用弾性波フィルタ以外の送信用弾性波フィルタの出力端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている。
また、本発明の一態様に係る受信装置は、互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を、アンテナ素子を介して入力し、当該複数の高周波信号を分波して受信回路へ出力する受信装置であって、前記アンテナ素子から前記複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の受信用弾性波フィルタと、前記アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されており、かつ、前記接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子とを備え、前記複数の受信用弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備え、前記複数の受信用弾性波フィルタのうち、一の受信用弾性波フィルタの入力端子は、当該入力端子および前記共通端子に接続されたインダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、前記一の受信用弾性波フィルタ以外の受信用弾性波フィルタの入力端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている。
また、本発明の一態様に係るマルチプレクサのインピーダンス整合方法は、アンテナ素子を介して複数の高周波信号を送受信するマルチプレクサのインピーダンス整合方法であって、互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子の一方から、当該一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがショート状態となり、前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子の一方から、当該弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがオープン状態となるよう、前記複数の弾性波フィルタを調整するステップと、前記一の弾性波フィルタにフィルタ整合用インダクタンス素子が直列接続された場合の、前記フィルタ整合用インダクタンス素子側から前記一の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスと、前記一の弾性波フィルタ以外の他の弾性波フィルタが共通端子に並列接続された場合の、前記共通端子側から前記他の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスとが、複素共役の関係となるように、前記フィルタ整合用インダクタンス素子のインダクタンス値を調整するステップと、前記フィルタ整合用インダクタンス素子を介して前記一の弾性波フィルタが前記共通端子と接続され、かつ、前記共通端子に前記他の弾性波フィルタが並列接続された合成回路の、前記共通端子から見た複素インピーダンスが特性インピーダンスと一致するよう、前記アンテナ素子と前記共通端子との接続経路と基準端子との間に接続される少なくとも１つの第１回路素子、および、前記アンテナ素子と前記共通端子との接続経路に直列に接続される少なくとも１つの第２回路素子とを調整するステップとを含み、前記複数の弾性波フィルタを調整するステップでは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを有する前記複数の弾性波フィルタのうち、前記一の弾性波フィルタにおいて、前記並列共振子が前記フィルタ整合用インダクタンス素子と接続されるよう前記並列共振子および前記直列共振子を配置し、前記他の弾性波フィルタにおいて、前記並列共振子および前記直列共振子のうち前記直列共振子が前記共通端子と接続されるよう、前記並列共振子および前記直列共振子を配置する。
これにより、第１回路素子および第２回路素子の種類、特性、接続位置および組み合わせ等により、インピーダンス整合の自由度を向上することができる。よって、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各端子について十分にインピーダンスを整合することができる。
本発明に係るマルチプレクサ、送信装置および受信装置によれば、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各弾性波フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
実施の形態１に係るマルチプレクサの回路構成図である。 実施の形態１に係る弾性表面波フィルタの共振子を模式的に表す平面図および断面図である。 実施の形態１に係るマルチプレクサを構成するＢａｎｄ２５の送信側フィルタの回路構成図である。 実施の形態１に係るマルチプレクサを構成するＢａｎｄ２５の受信側フィルタの回路構成図である。 実施の形態１に係るマルチプレクサを構成するＢａｎｄ６６の送信側フィルタの回路構成図である。 実施の形態１に係るマルチプレクサを構成するＢａｎｄ６６の受信側フィルタの回路構成図である。 実施の形態１に係る縦結合型の弾性表面波フィルタの電極構成を示す概略平面図である。 実施の形態１および比較例に係るＢａｎｄ２５の送信側フィルタの通過特性を比較したグラフである。 実施の形態１および比較例に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタの通過特性を比較したグラフである。 実施の形態１および比較例に係るＢａｎｄ６６の送信側フィルタの通過特性を比較したグラフである。 実施の形態１および比較例に係るＢａｎｄ６６の受信側フィルタの通過特性を比較したグラフである。 実施の形態１に係るＢａｎｄ２５の送信側フィルタ単体の送信出力端子から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態１に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタ単体の受信入力端子から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態１に係るＢａｎｄ６６の送信側フィルタ単体の送信出力端子から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態１に係るＢａｎｄ６６の受信側フィルタ単体の受信入力端子から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態１に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタ以外の全てのフィルタを共通端子で並列接続した回路単体の共通端子から見た複素インピーダンスを表すスミスチャート、および、実施の形態に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタとインダクタンス素子とが直列接続された回路単体のインダクタンス素子側から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態１に係る４つのフィルタを共通端子で並列接続した回路の共通端子から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態１に係る４つのフィルタを共通端子で並列接続し、かつ、共通端子とアンテナとの接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子を接続した場合の複素インピーダンスを表すスミスチャートである。 実施の形態２に係るマルチプレクサの一例を示す回路構成図である。 実施の形態２に係るマルチプレクサにおいて、共通端子から見た複素インピーダンスと、共通端子とアンテナ素子との間に接続される回路素子の種類および接続位置との関係を説明するための図である。 実施の形態２に係るマルチプレクサにおいて、共通端子とアンテナ素子との間に接続される回路素子の種類および接続位置の一例を示す図である。 実施の形態２に係るマルチプレクサにおいて、共通端子とアンテナ素子との間に接続される回路素子の種類および接続位置の他の例を示す図である。 実施の形態２に係るマルチプレクサにおいて、共通端子とアンテナ素子との間に接続される回路素子の種類および接続位置の他の例を示す図である。 実施の形態２に係るマルチプレクサにおいて、共通端子とアンテナ素子との間に接続される回路素子の種類および接続位置の他の例を示す図である。 実施の形態２に係るマルチプレクサの他の例を示す回路構成図である。 実施の形態の変形例１に係るマルチプレクサの構成を示す図である。 実施の形態の変形例２に係るマルチプレクサの構成を示す図である。 実施の形態に係るマルチプレクサのインピーダンス整合方法を説明する動作フローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、実施の形態および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
（実施の形態１）
［１．マルチプレクサの基本構成］
実施の形態１では、ＴＤ−ＬＴＥ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格のＢａｎｄ２５（送信通過帯域：１８５０−１９１５ＭＨｚ、受信通過帯域：１９３０−１９９５ＭＨｚ）およびＢａｎｄ６６（送信通過帯域：１７１０−１７８０ＭＨｚ、受信通過帯域：２０１０−２２００ＭＨｚ）に適用されるクワッドプレクサについて例示する。
本実施の形態に係るマルチプレクサ１は、Ｂａｎｄ２５用デュプレクサとＢａｎｄ６６用デュプレクサとが共通端子５０で接続されたクワッドプレクサである。
図１は、実施の形態に係るマルチプレクサ１の回路構成図である。同図に示すように、マルチプレクサ１は、送信側フィルタ１１および１３と、受信側フィルタ１２および１４と、インダクタンス素子２１と、共通端子５０と、送信入力端子１０および３０と、受信出力端子２０および４０とを備える。また、マルチプレクサ１は、共通端子５０においてアンテナ素子２に接続されている。共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路と、基準端子であるグランドとの間には、インダクタンス素子３１が接続されている。共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路には、キャパシタンス素子３２が直列に接続されている。インダクタンス素子３１は、キャパシタンス素子３２よりも共通端子５０側に接続されている。
なお、本実施の形態において、インダクタンス素子３１は第１回路素子、キャパシタンス素子３２は第２回路素子、インダクタンス素子２１は第１インダクタンス素子に相当する。また、インダクタンス素子３１およびキャパシタンス素子３２は、マルチプレクサ１に含めた構成としてもよいし、マルチプレクサ１に外付けされた構成であってもよい。また、キャパシタンス素子３２は、インダクタンス素子３１よりも共通端子５０側に接続された構成としてもよい。
送信側フィルタ１１は、送信回路（ＲＦＩＣなど）で生成された送信波を、送信入力端子１０を経由して入力し、当該送信波をＢａｎｄ２５の送信通過帯域（１８５０−１９１５ＭＨｚ：第１の通過帯域）でフィルタリングして共通端子５０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタ（第１の弾性波フィルタ）である。
受信側フィルタ１２は、共通端子５０から入力された受信波を入力し、当該受信波をＢａｎｄ２５の受信通過帯域（１９３０−１９９５ＭＨｚ：第２の通過帯域）でフィルタリングして受信出力端子２０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタ（第２の弾性波フィルタ）である。また、受信側フィルタ１２と共通端子５０との間には、インダクタンス素子２１が直列接続されている。インダクタンス素子２１が受信側フィルタ１２の共通端子５０側に接続されることにより、受信側フィルタ１２の通過帯域外の帯域を通過帯域とする送信側フィルタ１１、１３および受信側フィルタ１４のインピーダンスは誘導性となる。
送信側フィルタ１３は、送信回路（ＲＦＩＣなど）で生成された送信波を、送信入力端子３０を経由して入力し、当該送信波をＢａｎｄ６６の送信通過帯域（１７１０−１７８０ＭＨｚ：第３の通過帯域）でフィルタリングして共通端子５０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタ（第３の弾性波フィルタ）である。
受信側フィルタ１４は、共通端子５０から入力された受信波を入力し、当該受信波をＢａｎｄ６６の受信通過帯域（２０１０−２２００ＭＨｚ：第４の通過帯域）でフィルタリングして受信出力端子４０へ出力する非平衡入力−非平衡出力型の帯域通過フィルタ（第４の弾性波フィルタ）である。
送信側フィルタ１１および１３、ならびに、受信側フィルタ１４は、共通端子５０に直接接続されている。
なお、インダクタンス素子２１は、受信側フィルタ１２と共通端子５０との間に限らず、受信側フィルタ１４と共通端子５０との間に直列接続されていてもよい。
［２．弾性表面波共振子の構造］
ここで、送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１２および１４を構成する弾性表面波共振子の構造について説明する。
図２は、実施の形態に係る弾性表面波フィルタの共振子を模式的に表す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）に示した一点鎖線における断面図である。図２には、送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１２および１４を構成する複数の共振子のうち、送信側フィルタ１１の直列共振子の構造を表す平面摸式図および断面模式図が例示されている。なお、図２に示された直列共振子は、上記複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１２および１４を構成する共振子１００は、圧電基板５と、櫛形形状を有するＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極１０１ａおよび１０１ｂとで構成されている。
図２の（ａ）に示すように、圧電基板５の上には、互いに対向する一対のＩＤＴ電極１０１ａおよび１０１ｂが形成されている。ＩＤＴ電極１０１ａは、互いに平行な複数の電極指１１０ａと、複数の電極指１１０ａを接続するバスバー電極１１１ａとで構成されている。また、ＩＤＴ電極１０１ｂは、互いに平行な複数の電極指１１０ｂと、複数の電極指１１０ｂを接続するバスバー電極１１１ｂとで構成されている。複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂは、Ｘ軸方向と直交する方向に沿って形成されている。
また、複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂ、ならびに、バスバー電極１１１ａおよび１１１ｂで構成されるＩＤＴ電極５４は、図２の（ｂ）に示すように、密着層５４１と主電極層５４２との積層構造となっている。
密着層５４１は、圧電基板５と主電極層５４２との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。密着層５４１の膜厚は、例えば、１２ｎｍである。
主電極層５４２は、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。主電極層５４２の膜厚は、例えば１６２ｎｍである。
保護層５５は、ＩＤＴ電極１０１ａおよび１０１ｂを覆うように形成されている。保護層５５は、主電極層５４２を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。保護層５５の厚さは、例えば２５ｎｍである。
なお、密着層５４１、主電極層５４２および保護層５５を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極５４は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極５４は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属又は合金から構成されてもよく、また、上記の金属又は合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層５５は、形成されていなくてもよい。
次に、圧電基板５の積層構造について説明する。
図２の（ｃ）に示すように、圧電基板５は、高音速支持基板５１と、低音速膜５２と、圧電膜５３とを備え、高音速支持基板５１、低音速膜５２および圧電膜５３がこの順で積層された構造を有している。
圧電膜５３は、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から５０°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶、またはセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。圧電膜５３は、例えば、厚みが６００ｎｍである。なお、送信側フィルタ１３および受信側フィルタ１４については、４２〜４５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶、または圧電セラミックスからなる圧電膜５３が用いられる。
高音速支持基板５１は、低音速膜５２、圧電膜５３ならびにＩＤＴ電極５４を支持する基板である。高音速支持基板５１は、さらに、圧電膜５３を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、高音速支持基板５１中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性表面波を圧電膜５３および低音速膜５２が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板５１より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板５１は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば２００μｍである。
低音速膜５２は、圧電膜５３を伝搬するバルク波よりも、低音速膜５２中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電膜５３と高音速支持基板５１との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜５２は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜であり、厚みは、例えば６７０ｎｍである。
圧電基板５の上記積層構造によれば、圧電基板を単層で使用している従来の構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性表面波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
また、受信側フィルタ１２の共通端子５０側にインピーダンス整合用のインダクタンス素子２１が直列接続された場合など、複数の弾性表面波フィルタ間でのインピーダンス整合をとるため、インダクタンス素子やキャパシタンス素子などの回路素子が付加される。これにより、共振子１００のＱ値が等価的に小さくなる場合が想定される。しかしながら、このような場合であっても、圧電基板５の上記積層構造によれば、共振子１００のＱ値を高い値に維持できる。よって、帯域内の低損失性を有する弾性表面波フィルタを形成することが可能となる。
なお、高音速支持基板５１は、支持基板と、圧電膜５３を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
なお、図２の（ａ）および（ｂ）において、λはＩＤＴ電極１０１ａおよび１０１ｂを構成する複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂの繰り返しピッチ、ＬはＩＤＴ電極１０１ａおよび１０１ｂの交叉幅、Ｗは電極指１１０ａおよび１１０ｂの幅、Ｓは電極指１１０ａと電極指１１０ｂとの間の幅、ｈはＩＤＴ電極１０１ａおよび１０１ｂの高さを示している。
［３．各フィルタおよびインダクタンス素子の構成］
［３−１．送信側フィルタの回路構成］
以下、図３Ａ〜図３Ｄ、図４を用いて、各フィルタの回路構成について説明する。
図３Ａは、実施の形態に係るマルチプレクサ１を構成するＢａｎｄ２５の送信側フィルタ１１の回路構成図である。図３Ａに示すように、送信側フィルタ１１は、直列共振子１０２〜１０５と、並列共振子１５１〜１５４と、整合用のインダクタンス素子１４１、１６１および１６２とを備える。
直列共振子１０２〜１０５は、送信入力端子１０と送信出力端子６１との間に互いに直列に接続されている。また、並列共振子１５１〜１５４は、送信入力端子１０、送信出力端子６１および直列共振子１０２〜１０５の各接続点と基準端子（グランド）との間に互いに並列に接続されている。直列共振子１０２〜１０５および並列共振子１５１〜１５４の上記接続構成により、送信側フィルタ１１は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。
インダクタンス素子１４１は、送信入力端子１０と直列共振子１０２との間、かつ、送信入力端子１０と並列共振子１５１との間に直列接続されている。インダクタンス素子１４１は第２インダクタンス素子であり、後述するインダクタンス素子２１を接続した受信側フィルタ１２とのアイソレーションが必要な送信側フィルタ１１は、アンテナ素子２に接続される共通端子５０とは反対側の送信入力端子１０に直列にインダクタンス素子１４１を有している。なお、インダクタンス素子１４１は、送信入力端子１０と直列共振子１０２との接続経路と基準端子との間に接続されていてもよい。インダクタンス素子１４１を有することにより、インダクタンス素子１４１と他のインダクタンス素子１６１、１６２との結合を利用することで、送信側フィルタ１１のアイソレーションを大きくすることができる。
また、インダクタンス素子１６１は、並列共振子１５２、１５３および１５４の接続点と基準端子との間に接続されている。インダクタンス素子１６２は、並列共振子１５１と基準端子との間に接続されている。
送信出力端子６１は、共通端子５０（図１参照）に接続されている。また、送信出力端子６１は、直列共振子１０５に接続されており、並列共振子１５１〜１５４のいずれにも直接接続されていない。
図３Ｃは、実施の形態に係るマルチプレクサ１を構成するＢａｎｄ６６の送信側フィルタ１３の回路構成図である。図３Ｃに示すように、送信側フィルタ１３は、直列共振子３０１〜３０４と、並列共振子３５１〜３５４と、整合用のインダクタンス素子３６１〜３６３とを備える。
直列共振子３０１〜３０４は、送信入力端子３０と送信出力端子６３との間に互いに直列に接続されている。また、並列共振子３５１〜３５４は、送信入力端子３０、送信出力端子６３および直列共振子３０１〜３０４の各接続点と基準端子（グランド）との間に互いに並列に接続されている。直列共振子３０１〜３０４および並列共振子３５１〜３５４の上記接続構成により、送信側フィルタ１３は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、インダクタンス素子３６１は、並列共振子３５１および３５２の接続点と基準端子との間に接続されている。インダクタンス素子３６２は、並列共振子３５３と基準端子との間に接続されている。インダクタンス素子３６３は、送信入力端子１０と直列共振子３０１との間に接続されている。インダクタンス素子３６３は、上述した送信側フィルタ１１におけるインダクタンス素子１４１と同様、第２インダクタンス素子である。インダクタンス素子３６３は、送信入力端子３０と直列共振子３０１との接続経路と基準端子との間に接続されていてもよい。
送信出力端子６３は、共通端子５０（図１参照）に接続されている。また、送信出力端子６３は、直列共振子３０４に接続されており、並列共振子３５１〜３５４のいずれにも直接接続されていない。
なお、送信入力端子１０および３０には、例えばＰＡ（図示せず）が接続される。送信入力端子１０および３０の特性インピーダンスは、接続されるＰＡの特性に応じて異なっていてもよい。
［３−２．受信側フィルタの回路構成］
図３Ｂは、実施の形態に係るマルチプレクサ１を構成するＢａｎｄ２５の受信側フィルタ１２の回路構成図である。図３Ｂに示すように、受信側フィルタ１２は、例えば、縦結合型の弾性表面波フィルタ部を含む。より具体的には、受信側フィルタ１２は、縦結合型フィルタ部２０３と、直列共振子２０１と、並列共振子２５１〜２５３とを備える。
図４は、実施の形態に係る縦結合型フィルタ部２０３の電極構成を示す概略平面図である。同図に示すように、縦結合型フィルタ部２０３は、ＩＤＴ２１１〜２１９と、反射器２２０および２２１と、入力ポート２３０および出力ポート２４０とを備える。
ＩＤＴ２１１〜２１９は、それぞれ、互いに対向する一対のＩＤＴ電極で構成されている。ＩＤＴ２１４および２１６は、ＩＤＴ２１５をＸ軸方向に挟み込むように配置され、ＩＤＴ２１３および２１７は、ＩＤＴ２１４〜２１６をＸ軸方向に挟み込むように配置されている。また、ＩＤＴ２１２および２１８は、ＩＤＴ２１３〜２１７をＸ軸方向に挟み込むように配置され、ＩＤＴ２１１および２１９は、ＩＤＴ２１２〜２１８をＸ軸方向に挟み込むように配置されている。反射器２２０および２２１は、ＩＤＴ２１１〜２１９をＸ軸方向に挟み込むように配置されている。また、ＩＤＴ２１１、２１３、２１５、２１７および２１９は、入力ポート２３０と基準端子（グランド）との間に並列接続され、ＩＤＴ２１２、２１４、２１６および２１８は、出力ポート２４０と基準端子との間に並列接続されている。
また、図３Ｂに示すように、直列共振子２０１、ならびに、並列共振子２５１および２５２は、ラダー型フィルタ部を構成している。
受信入力端子６２は、インダクタンス素子２１（図１参照）を介して共通端子５０（図１参照）に接続されている。また、図３Ｂに示すように、受信入力端子６２は、並列共振子２５１に接続されている。
図３Ｄは、実施の形態に係るマルチプレクサ１を構成するＢａｎｄ６６の受信側フィルタ１４の回路構成図である。図３Ｄに示すように、受信側フィルタ１４は、直列共振子４０１〜４０５と、並列共振子４５１〜４５４と、整合用のインダクタンス素子４６１とを備える。
直列共振子４０１〜４０５は、受信出力端子４０と受信入力端子６４との間に互いに直列に接続されている。また、並列共振子４５１〜４５４は、受信出力端子４０、受信入力端子６４および直列共振子４０１〜４０５の各接続点と基準端子（グランド）との間に互いに並列に接続されている。直列共振子４０１〜４０５および並列共振子４５１〜４５４の上記接続構成により、受信側フィルタ１４は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、インダクタンス素子４６１は、並列共振子４５２、４５２および４５３の接続点と基準端子との間に接続されている。
受信入力端子６４は、共通端子５０（図１参照）に接続されている。また、図３Ｄに示すように、受信入力端子６４は、直列共振子４０１に接続されており、並列共振子４５１には直接接続されていない。
なお、受信出力端子２０および４０には、例えばＬＮＡ（図示せず）が接続される。受信出力端子２０および４０の特性インピーダンスは、接続されるＬＮＡの特性に応じて異なっていてもよい。また、受信出力端子２０および４０並びに送信入力端子１０および３０の特性インピーダンスは、それぞれ異なっていてもよい。
また、本実施の形態に係るマルチプレクサ１が備える弾性表面波フィルタにおける共振子および回路素子の配置構成は、上記実施の形態に係る送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１２および１４で例示した配置構成に限定されない。上記弾性表面波フィルタにおける共振子および回路素子の配置構成は、各周波数帯域（Ｂａｎｄ）における通過特性の要求仕様により異なる。上記配置構成とは、例えば、直列共振子および並列共振子の配置数であり、また、ラダー型および縦結合型などのフィルタ構成の選択である。
本実施の形態に係るマルチプレクサ１が備える弾性波フィルタにおける共振子および回路素子の配置構成のうち、本発明の要部特徴は、（１）送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１２および１４のそれぞれは、直列共振子および並列共振子の少なくとも１つを備え、（２）一の弾性波フィルタである受信側フィルタ１２の受信入力端子６２は、インダクタンス素子２１を介して共通端子５０に接続され、かつ、並列共振子２５１と接続され、（３）受信側フィルタ１２以外の弾性波フィルタである送信側フィルタ１１、１３の送信出力端子６１および６３ならびに受信側フィルタ１４の受信入力端子６４は、それぞれ共通端子５０に接続され、かつ、直列共振子および並列共振子のうち直列共振子１０５、３０４および４０５と接続されている、ことである。
つまり、実施の形態に係るマルチプレクサ１は、互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性表面波フィルタと、アンテナ素子２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されておりかつアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２が直列に接続されている共通端子５０と、共通端子５０と一の弾性波フィルタである受信側フィルタ１２の受信入力端子６２との間に直列に接続されたインダクタンス素子２１とを備える。
ここで、複数の弾性表面波フィルタのそれぞれは、圧電基板５（図２参照）上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、圧電基板５上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備える。また、複数の弾性表面波フィルタのうち、受信側フィルタ１２の受信入力端子６２は、インダクタンス素子２１を介して共通端子５０に接続され、かつ、並列共振子２５１と接続される。一方、送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１４の送信出力端子６１および６３ならびに受信入力端子６４は、それぞれ、共通端子５０に接続され、かつ、直列共振子１０５、３０４および４０１と接続されており、並列共振子とは接続されていない。
また、インダクタンス素子３１は共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路と基準端子との間に接続され、かつ、キャパシタンス素子３２は共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路に直列に接続されている。インダクタンス素子３１のインダクタンス値およびキャパシタンス素子３２のキャパシタンス値を変更することにより、共通端子５０から見たマルチプレクサ１の複素インピーダンスを、スミスチャートにおいて、容量性側または誘導性側、および、オープン側またはショート側の２つの方向に移動するように調整することができる。
［４．弾性表面波フィルタの動作原理］
ここで、本実施の形態に係るラダー型の弾性表面波フィルタの動作原理について説明する。
例えば、図３Ａに示された並列共振子１５１〜１５４は、それぞれ、共振特性において共振周波数ｆｒｐおよび反共振周波数ｆａｐ（＞ｆｒｐ）を有している。また、直列共振子１０２〜１０５は、それぞれ、共振特性において共振周波数ｆｒｓおよび反共振周波数ｆａｓ（＞ｆｒｓ＞ｆｒｐ）を有している。なお、直列共振子１０２〜１０５の共振周波数ｆｒｓは、略一致するように設計されるが、必ずしも一致していない。また、直列共振子１０２〜１０５の反共振周波数ｆａｓ、並列共振子１５１〜１５４の共振周波数ｆｒｐ、および、並列共振子１５１〜１５４の反共振周波数ｆａｐについても同様であり、必ずしも一致していない。
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列共振子１５１〜１５４の反共振周波数ｆａｐと直列共振子１０２〜１０５の共振周波数ｆｒｓとを近接させる。これにより、並列共振子１５１〜１５４のインピーダンスが０に近づく共振周波数ｆｒｐ近傍は、低域側阻止域となる。また、これより周波数が増加すると、反共振周波数ｆａｐ近傍で並列共振子１５１〜１５４のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数ｆｒｓ近傍で直列共振子１０２〜１０５のインピーダンスが０に近づく。これにより、反共振周波数ｆａｐ〜共振周波数ｆｒｓの近傍では、送信入力端子１０から送信出力端子６１への信号経路において信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、反共振周波数ｆａｓ近傍になると、直列共振子１０２〜１０５のインピーダンスが高くなり、高周波側阻止域となる。つまり、直列共振子１０２〜１０５の反共振周波数ｆａｓを、信号通過域外のどこに設定するかにより、高周波側阻止域における減衰特性の急峻性が大きく影響する。
送信側フィルタ１１において、送信入力端子１０から高周波信号が入力されると、送信入力端子１０と基準端子との間で電位差が生じ、これにより、圧電基板５が歪むことでＸ方向に伝搬する弾性表面波が発生する。ここで、ＩＤＴ電極１０１ａおよび１０１ｂのピッチλと、通過帯域の波長とを略一致させておくことにより、通過させたい周波数成分を有する高周波信号のみが送信側フィルタ１１を通過する。
以下、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の高周波伝送特性およびインピーダンス特性について、比較例に係るマルチプレクサと比較しながら説明する。
［５．マルチプレクサの高周波伝送特性］
以下、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の高周波伝送特性を、比較例に係るマルチプレクサの高周波伝送特性と比較しながら説明する。
比較例に係るマルチプレクサの構成は、図１に示した本実施の形態に係るマルチプレクサ１と比較して、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路と基準端子であるグランドとの間にインダクタンス素子３１が接続されておらず、当該接続経路に直列にキャパシタンス素子３２が形成されていない構成である。比較例に係るマルチプレクサは、共通端子５０とアンテナ素子２との間に直列にインダクタンス素子が接続された構成である。
図５Ａは、実施の形態および比較例に係るＢａｎｄ２５の送信側フィルタ１１の通過特性を比較したグラフである。図５Ｂは、実施の形態および比較例に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタ１２の通過特性を比較したグラフである。図５Ｃは、実施の形態および比較例に係るＢａｎｄ６６の送信側フィルタ１３の通過特性を比較したグラフである。図５Ｄは、実施の形態および比較例に係るＢａｎｄ６６の受信側フィルタ１４の通過特性を比較したグラフである。
図５Ａ〜図５Ｄより、Ｂａｎｄ２５の送信側および受信側、ならびに、Ｂａｎｄ６６の送信側および受信側において、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の通過帯域内の挿入損失が比較例にかかるマルチプレクサの通過帯域内の挿入損失よりも優れていることが解る。さらに、実施の形態に係るマルチプレクサ１では、Ｂａｎｄ２５の送信側および受信側、ならびに、Ｂａｎｄ６６の受信側の全ての周波数帯域において、通過帯域内の要求仕様（送信側挿入損失２．０ｄＢ以下、および、受信側挿入損失３．０ｄＢ以下）を満足していることが解る。
一方、比較例に係るマルチプレクサでは、Ｂａｎｄ２５の送信側および受信側において、通過帯域内の要求仕様を満足していないことが解る。
以上のように、本実施の形態に係るマルチプレクサ１によれば、対応すべきバンド数およびモード数が増加しても、それらを構成する各フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することが可能となる。
以下、本実施の形態に係るマルチプレクサ１が通過帯域内の低損失性を実現できる理由を含め、マルチプレクサ１におけるインピーダンス整合について説明する。
［６．マルチプレクサにおけるインピーダンス整合］
図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、実施の形態に係るＢａｎｄ２５の送信側フィルタ１１単体の送信出力端子６１から見た複素インピーダンス、および、受信側フィルタ１２単体の受信入力端子６２から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。また、図６Ｃおよび図６Ｄは、それぞれ、実施の形態に係るＢａｎｄ６６の送信側フィルタ１３単体の送信出力端子６３から見た複素インピーダンス、および、受信側フィルタ１４単体の受信入力端子６４から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。
実施の形態に係るマルチプレクサ１では、送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１４単体でのインピーダンス特性においては、通過帯域外の周波数領域における複素インピーダンスがオープン側に来るように設計される。具体的には、図６Ａにおける、インダクタンス素子２１が接続されていない送信側フィルタ１１の通過帯域外領域ＢＯＵＴ１１、図６Ｃにおける、インダクタンス素子２１が接続されていない送信側フィルタ１３の通過帯域外領域ＢＯＵＴ１３、および、図６Ｄにおける、インダクタンス素子２１が接続されていない受信側フィルタ１４の通過帯域外領域ＢＯＵＴ１４の複素インピーダンスを、略オープン側に配置している。これらの複素インピーダンス配置を実現するため、上記３つのフィルタの、共通端子５０に接続される共振子を、並列共振子ではなく直列共振子としている。
一方、インダクタンス素子２１が接続されている受信側フィルタ１２では、共通端子５０に接続される共振子を、並列共振子としている。このため、図６Ｂに示すように、受信側フィルタ１４の通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２の複素インピーダンスを、略ショート側に配置している。通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２をショート側に配置した目的については後述する。
また、図７は、実施の形態に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタ１２以外の全てのフィルタを共通端子５０で並列接続した回路単体の共通端子５０から見た複素インピーダンスを表すスミスチャート（左側）、および、実施の形態に係るＢａｎｄ２５の受信側フィルタ１２とインダクタンス素子２１とが直列接続された回路単体の共通端子５０から見た複素インピーダンスを表すスミスチャート（右側）である。
図７に示すように、インダクタンス素子２１と受信側フィルタ１２の入力端子とが直列接続された状態で、インダクタンス素子２１を介して受信側フィルタ１２単体を見た場合の、所定の通過帯域における複素インピーダンスと、送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１４の入力端子および出力端子のうちアンテナ素子２に近い方の端子が共通端子５０と接続された状態で、共通端子５０と接続された上記端子側から送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１４を見た場合の、上記所定の通過帯域における複素インピーダンスとは、概ね複素共役に近い関係にあることが解る。つまり、上記２つの複素インピーダンスを合成すれば、インピーダンス整合がとれ、合成された回路の複素インピーダンスが特性インピーダンス付近に来ることとなる。
なお、２つの回路の複素インピーダンスが複素共役の関係にあるとは、互いの複素インピーダンスの複素成分の正負が反転している関係を含み、複素成分の絶対値が等しい場合に限定されない。つまり、本実施の形態における複素共役の関係とは、一方の回路の複素インピーダンスが容量性（スミスチャートの下半円）に位置し、他方の回路の複素インピーダンスが誘導性（スミスチャートの上半円）に位置するような関係も含まれる。
ここで、図６Ｂに示したように、受信側フィルタ１２の通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２の複素インピーダンスを略ショート側に配置した目的は、通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２（送信側フィルタ１１および１３ならびに受信側フィルタ１４の通過帯域）の複素インピーダンスを、インダクタンス素子２１により、上記複素共役の関係を有する位置にシフトさせるためである。なお、このときのインダクタンス素子２１のインダクタンス値は、例えば、５．９ｎＨである。
仮に、受信側フィルタ１２の通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２がオープン側に位置する場合には、より大きなインダクタンス値を有するインダクタンス素子２１により、通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２を上記複素共役の関係を有する位置にシフトさせなければならない。インダクタンス素子２１は、受信側フィルタ１２に直列接続されているので、インダクタンス値が大きければ大きいほど受信側フィルタ１２の通過帯域内の挿入損失が悪化してしまう。そこで、実施の形態に係る受信側フィルタ１２のように、並列共振子２５１を利用して通過帯域外領域ＢＯＵＴ１２の複素インピーダンスをショート側に配置させることにより、インダクタンス素子２１のインダクタンス値を小さくできるので、通過帯域内の挿入損失を低減することが可能となる。
図８Ａは、実施の形態に係るマルチプレクサ１を共通端子５０から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。つまり、図８Ａに示された複素インピーダンスは、図７に示された２つの回路を合成したマルチプレクサの共通端子５０から見た複素インピーダンスを表している。図７に示された２つの回路の複素インピーダンスを、互いに複素共役となる関係に配置したことにより、合成された回路の複素インピーダンスは、４つの通過帯域において特性インピーダンスに接近したものとなっており、インピーダンス整合が実現されている。
図８Ｂは、実施の形態に係るマルチプレクサ１の共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１を接続し、かつ、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路に直列にキャパシタンス素子３２を接続した場合の、アンテナ素子２側から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。図８Ａに示されたように、互いに複素共役となる関係に配置された２つの回路を合成した回路では、複素インピーダンスが特性インピーダンスから容量性側かつオープン側へずれている。
これに対して、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１を接続し、かつ、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２を直列に接続することにより、共通端子５０から見たマルチプレクサ１の複素インピーダンスを誘導性側かつショート側へと調整する。なお、このときのインダクタンス素子３１のインダクタンス値は、例えば７．０ｎＨ、キャパシタンス素子３２のキャパシタンス値は２．５ｐＦである。
これにより、送信側フィルタ１１および１３並びに受信側フィルタ１２および１４において、それぞれの入力端子と出力端子のうちアンテナ素子２に近い方と反対側の端子の特性インピーダンスを、接続されるＰＡやＬＮＡに合わせて調整することができる。したがって、送信側フィルタ１１および１３並びに受信側フィルタ１２および１４の設計を複雑化することなく、容易にアンテナ端子におけるインピーダンス整合をとることができる。
［７．まとめ］
以上、実施の形態に係るマルチプレクサ１は、（１）受信側フィルタ１２と共通端子５０との間にインダクタンス素子２１が直列接続されており、（２）共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されており、かつ、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２が直列に接続されており、（３）受信側フィルタ１２の受信入力端子６２には並列共振子２５１が接続されており、（４）送信側フィルタ１１の送信出力端子６１、送信側フィルタ１３の送信出力端子６３および受信側フィルタ１４の受信入力端子６４にはそれぞれ直列共振子１０５、３０４、４０５が接続されている。
これによれば、インダクタンス素子２１と受信側フィルタ１２とが直列接続された回路単体の共通端子５０から見た複素インピーダンスと、受信側フィルタ１２以外の全てのフィルタを共通端子５０で並列接続した回路単体の共通端子５０から見た複素インピーダンスとを、複素共役の関係にすることができる。これにより、上記２つの回路が合成された回路を有するマルチプレクサ１の共通端子５０から見た複素インピーダンスを、通過帯域内の低損失性を確保しつつ容易に特性インピーダンスと整合させることが可能となる。また、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１を接続し、かつ、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２を直列に接続することにより、マルチプレクサ１の共通端子５０から見た複素インピーダンスを、スミスチャートにおいて２つの方向に移動させることができる。例えば、上述したように、マルチプレクサ１の共通端子５０から見た複素インピーダンスを、誘導性側かつショート側へと調整することが可能となる。したがって、送信側フィルタ１１および１３並びに受信側フィルタ１２および１４の設計を複雑化することなく、容易にアンテナ端子におけるインピーダンス整合をとることができる。
なお、本実施の形態では、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２を直列に接続する構成を示したが、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間に接続される回路素子、および、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路に直列に接続される回路素子は、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子をどのように組み合わせてもよい。また、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間に接続される回路素子、および、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路に直列に接続される回路素子は、それぞれ少なくとも１つずつ設けられていればよく、２つ以上設けられていてもよい。
（実施の形態２）
実施の形態２に係るマルチプレクサ１が実施の形態１に示したマルチプレクサ１と異なる点は、共通端子５０とアンテナ素子２との間に接続される回路素子の種類および接続位置が異なる点である。
図９は、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の一例を示す回路構成図である。図９に示すマルチプレクサ１は、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路に直列にインダクタンス素子３３が接続され、かつ、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間にキャパシタンス素子３４が接続されている。インダクタンス素子３３は、キャパシタンス素子３４よりも共通端子５０側に接続されている。
ここで、共通端子５０とアンテナ素子２との間に接続される素子の種類および接続位置の最適な組み合わせについて説明する。図１０は、本実施の形態に係るマルチプレクサ１において、共通端子５０から見た複素インピーダンスと、共通端子５０とアンテナ素子２との間に接続される回路素子の種類および接続位置との関係を説明するための図である。図１１Ａ〜図１１Ｄは、本実施の形態に係るマルチプレクサにおいて、共通端子とアンテナ素子との間に接続される回路素子の種類および接続位置の一例を示す図である。なお図１１Ａ〜図１１Ｄでは、アンテナ素子２の接続端子を端子２ａとして示している。
共通端子５０とアンテナ素子２の端子２ａとの間に接続される回路素子の種類および接続位置の最適な組み合わせは、共通端子５０からみたマルチプレクサ１の特性インピーダンスの実部の値と、マルチプレクサ１の高周波通過帯域における特性インピーダンスがスミスチャートにおいてどの象限に位置するかとにより異なる。
マルチプレクサ１の特性インピーダンスの実部が５０Ω以上である場合には、マルチプレクサ１の通過帯域における特性インピーダンスが図１０に示すスミスチャートにおいて第３象限および第４象限のいずれにある場合であっても、図１１Ａに示すインダクタンス素子３３およびキャパシタンス素子３４の組み合わせが有効である。つまり、図１１Ａに示すように、マルチプレクサ１の共通端子５０（図９参照）と端子２ａとの接続経路に直列にインダクタンス素子３３が接続され、インダクタンス素子３３と共通端子５０との接続経路と基準端子との間にキャパシタンス素子３４が接続されている構成である。
この構成により、共通端子から見たマルチプレクサの複素インピーダンスを、通過帯域内の低損失性を確保しつつ特性インピーダンスと整合させることが可能となる。
また、マルチプレクサ１の特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、マルチプレクサ１の高周波通過帯域における特性インピーダンスが図１０に示すスミスチャートにおいて第３象限にある場合には、図１１Ｂに示すインダクタンス素子３３およびキャパシタンス素子３４の組み合わせが有効である。
つまり、図１１Ｂに示すように、マルチプレクサ１の共通端子５０（図９参照）と端子２ａとの接続経路に直列にインダクタンス素子３３が接続され、端子２ａとインダクタンス素子３３との接続経路と基準端子との間にキャパシタンス素子３４が接続されている構成である。この構成は図９に示した回路素子の組み合わせと同様である。
したがって、図９に示したインダクタンス素子３３とキャパシタンス素子３４との組み合わせおよび接続位置は、マルチプレクサ１の共通端子５０側からみた特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、マルチプレクサ１の通過帯域における特性インピーダンスがスミスチャートにおいて第３象限にある場合に有効である。
また、マルチプレクサ１の特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、マルチプレクサ１の高周波通過帯域における特性インピーダンスが図１０に示すスミスチャートにおいて第４象限にある場合には、図１１Ｃに示すインダクタンス素子３１およびキャパシタンス素子３２の組み合わせ、および、図１１Ｄに示すインダクタンス素子３１および３３の組み合わせが有効である。
つまり、図１１Ｃに示すように、マルチプレクサ１の共通端子５０（図９参照）と端子２ａとの接続経路に直列にキャパシタンス素子３２が接続され、端子２ａとキャパシタンス素子３２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されている構成である。この構成は、図１に示したインダクタンス素子３１およびキャパシタンス素子３２の組み合わせと同様である。したがって、図１に示したインダクタンス素子３１とキャパシタンス素子３２との組み合わせおよび接続位置は、マルチプレクサ１の共通端子５０側からみた特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、マルチプレクサ１の通過帯域における特性インピーダンスがスミスチャートにおいて第４象限にある場合に有効である。
また、図１１Ｄに示すように、マルチプレクサ１の共通端子５０（図９参照）と端子２ａとの接続経路に直列にインダクタンス素子３３が接続され、端子２ａとインダクタンス素子３３との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されている構成としてもよい。この構成についても、マルチプレクサ１の共通端子５０側からみた特性インピーダンスの実部が５０Ω未満であって、かつ、マルチプレクサ１の通過帯域における特性インピーダンスがスミスチャートにおいて第４象限にある場合に有効である。
なお、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間に接続される回路素子、および、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路に直列に接続される回路素子は、それぞれ１つずつに限らず、２つ以上設けられていてもよい。図１２は、本実施の形態に係るマルチプレクサの他の例を示す回路構成図である。
図１２に示すマルチプレクサ１は、共通端子５０とアンテナ素子２との間の接続経路に直列にキャパシタンス素子３２を備えている。また、共通端子５０とキャパシタンス素子３２との接続経路と基準端子との間に、インダクタンス素子３１を備えている。さらに、図１２に示すマルチプレクサ１は、キャパシタンス素子３２とアンテナ素子２との間の接続経路と基準端子との間に、インダクタンス素子３５を備えている。
この構成によれば、共通端子５０とアンテナ素子２との接続経路と基準端子との間に２つのインダクタンス素子３１および２５がそれぞれ配置されているので、より微調整が可能となる。したがって、スミスチャートにおいて特性インピーダンスを誘導性側およびショート側に容易に調整してインピーダンス整合をとることができる。
（その他の変形例など）
以上、本発明の実施の形態に係るマルチプレクサついて、クワッドプレクサの実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。例えば、上記実施の形態に次のような変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。
例えば、実施の形態に係る圧電基板５の圧電膜５３は、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶を使用したものであるが、単結晶材料のカット角はこれに限定されない。つまり、ＬｉＴａＯ３基板を圧電基板として用いて、実施の形態に係るマルチプレクサを構成する弾性表面波フィルタの圧電基板のカット角は、５０°Ｙであることに限定されない。上記以外のカット角を有するＬｉＴａＯ３圧電基板を用いた弾性表面波フィルタであっても、同様の効果を奏することが可能となる。
また、本発明に係るマルチプレクサ１は、さらに、アンテナ素子２と共通端子５０の接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されておりかつアンテナ素子２と共通端子５０との接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている構成であってもよい。ここで、第１の回路素子および第２の回路素子は、それぞれインダクタンス素子またはキャパシタンス素子であってもよい。例えば、本発明に係るマルチプレクサ１は、高周波基板上に、上述した特徴を有する複数の弾性波フィルタと、チップ上の第１のインダクタンス素子、第１の回路素子および第２の回路素子とが実装された構成を有していてもよい。
また、インダクタンス素子は、例えば、チップインダクタであってもよいし、高周波基板の導体パターンにより形成されたものであってもよい。また、キャパシタンス素子は、例えば、チップキャパシタであってもよいし、高周波基板の導体パターンにより形成されたものであってもよい。
また、本発明に係るマルチプレクサは、実施の形態のようなＢａｎｄ２５＋Ｂａｎｄ６６のクワッドプレクサに限られない。
図１３Ａは、実施の形態の変形例１に係るマルチプレクサの構成を示す図である。例えば、本発明に係るマルチプレクサは、図１３Ａに示すように、送信帯域および受信帯域を有するＢａｎｄ２５、Ｂａｎｄ６６およびＢａｎｄ３０を組み合わせたシステム構成に適用される、６つの周波数帯域を有するヘキサプレクサであってもよい。この場合、例えば、Ｂａｎｄ２５の受信側フィルタに、インダクタンス素子２１が直列接続され、Ｂａｎｄ２５の受信側フィルタの受信入力端子には並列共振子が接続される。さらに、Ｂａｎｄ２５の受信側フィルタ以外の５つのフィルタの共通端子と接続される端子には、直列共振子が接続され並列共振子は接続されない。また、共通端子とアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２が直列に接続されており、かつ、共通端子とキャパシタンス素子３２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されている。
図１３Ｂは、実施の形態の変形例２に係るマルチプレクサの構成を示す図である。例えば、本発明に係るマルチプレクサは、図１３Ｂに示すように、送信帯域および受信帯域を有するＢａｎｄ１、Ｂａｎｄ３およびＢａｎｄ７を組み合わせたシステム構成に適用される、６つの周波数帯域を有するヘキサプレクサであってもよい。この場合、例えば、Ｂａｎｄ１の受信側フィルタに、インダクタンス素子２１が直列接続され、Ｂａｎｄ１の受信側フィルタの受信入力端子には並列共振子が接続される。さらに、Ｂａｎｄ１の受信側フィルタ以外の５つのフィルタの共通端子と接続される端子には、直列共振子が接続され並列共振子は接続されない。また、共通端子とアンテナ素子２との接続経路にキャパシタンス素子３２が直列に接続されており、かつ、共通端子とキャパシタンス素子３２との接続経路と基準端子との間にインダクタンス素子３１が接続されている。
上述したように、本発明に係るマルチプレクサでは、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各端子について十分にインピーダンスを整合することができる。これにより、構成要素である弾性波フィルタの数が多くても、通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
さらに、本発明に係るマルチプレクサは、送受信を行うデュプレクサを複数有する構成でなくてもよい。例えば、複数の送信周波数帯域を有する送信装置として適用できる。つまり、互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を入力し、当該複数の高周波信号をフィルタリングして共通のアンテナ素子から無線送信させる送信装置であって、送信回路から複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の送信用弾性波フィルタと、アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されておりかつアンテナ素子との接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子とを備えていてもよい。ここで、複数の送信用弾性波フィルタのそれぞれは、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備える。また、複数の送信用弾性波フィルタのうち、一の送信用弾性波フィルタの出力端子は、当該出力端子および共通端子に接続されたインダクタンス素子を介して共通端子に接続され、かつ、並列共振子と接続される。一方、上記一の送信用弾性波フィルタ以外の送信用弾性波フィルタの出力端子は、共通端子に接続され、かつ、直列共振子および並列共振子のうち直列共振子と接続されている。第１回路素子および第２回路素子は、インダクタンス素子であってもよいし、キャパシタンス素子であってもよい。
さらに、本発明に係るマルチプレクサは、例えば、複数の受信周波数帯域を有する受信装置として適用できる。つまり、互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を、アンテナ素子を介して入力し、当該複数の高周波信号を分波して受信回路へ出力する受信装置であって、アンテナ素子から複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の受信用弾性波フィルタと、アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されておりかつアンテナ素子との接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子とを備えてもよい。ここで、複数の受信用弾性波フィルタのそれぞれは、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備える。また、複数の受信用弾性波フィルタのうち、一の受信用弾性波フィルタの入力端子は、当該入力端子および共通端子に接続されたインダクタンス素子を介して共通端子に接続され、かつ、並列共振子と接続される。一方、上記一の受信用弾性波フィルタ以外の受信用弾性波フィルタの入力端子は、共通端子に接続され、かつ、直列共振子および並列共振子のうち直列共振子と接続されている。第１回路素子および第２回路素子は、インダクタンス素子であってもよいし、キャパシタンス素子であってもよい。
上記のような構成を有する送信装置または受信装置であっても、本実施の形態に係るマルチプレクサ１と同様の効果が奏される。
また、本発明は、上記のような特徴的な弾性波フィルタおよびインダクタンス素子を備えるマルチプレクサ、送信装置および受信装置だけではなく、このような特徴的な構成要素をステップとしたマルチプレクサのインピーダンス整合方法としても成立する。
図１４は、実施の形態に係るマルチプレクサのインピーダンス整合方法を説明する動作フローチャートである。
本発明に係るマルチプレクサのインピーダンス整合方法は、（１）互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタ（弾性波フィルタＡ）の入力端子および出力端子の一方から、当該一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがショート状態となり、上記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタ（弾性波フィルタＢ）の入力端子および出力端子の一方から、当該弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがオープン状態となるよう、複数の弾性波フィルタを調整するステップ（Ｓ１０）と、（２）上記一の弾性波フィルタ（弾性波フィルタＡ）にフィルタ整合用インダクタンス素子が直列接続された場合の、フィルタ整合用インダクタンス素子側から上記一の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスと、上記一の弾性波フィルタ以外の他の弾性波フィルタ（複数の弾性波フィルタＢ）が共通端子に並列接続された場合の、共通端子側から他の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスとが、複素共役の関係となるように、フィルタ整合用インダクタンス素子のインダクタンス値を調整するステップ（Ｓ２０）と、（３）フィルタ整合用インダクタンス素子を介して上記一の弾性波フィルタ（弾性波フィルタＡ）が共通端子と接続され、かつ、共通端子に上記他の弾性波フィルタ（複数の弾性波フィルタＢ）が並列接続された合成回路の、共通端子から見た複素インピーダンスが、特性インピーダンスと一致するよう、アンテナ素子と共通端子との接続経路と基準端子との間に接続される少なくとも１つの第１回路素子、および、アンテナ素子と共通端子との接続経路に直列に接続される少なくとも１つの第２回路素子とを調整するステップ（Ｓ３０）とを含む。
ここで、第１回路素子および第２回路素子のそれぞれは、例えばアンテナ整合用インダクタンス素子またはアンテナ整合用キャパシタンス素子である。この場合、第１回路素子および第２回路素子の調整とは、アンテナ整合用インダクタンス素子のインダクタンス値およびアンテナ整合用キャパシタンス素子のキャパシタンス値を調整することとしてもよい。なお、第１回路素子および第２回路素子の調整として、第１回路素子および第２回路素子の種類、特性、接続位置および組み合わせ等を変更することを含んでもよい。
さらに、（４）複数の弾性波フィルタを調整するステップでは、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極を有し入力端子と出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを有する上記複数の弾性波フィルタのうち、上記一の弾性波フィルタにおいて、並列共振子がフィルタ整合用インダクタンス素子と接続されるよう並列共振子および直列共振子を配置し、上記他の弾性波フィルタにおいて、並列共振子および直列共振子のうち直列共振子が共通端子と接続されるよう、並列共振子および直列共振子を配置する。
この構成では、上述したように第１の回路素子および第２の回路素子を調整することにより、インピーダンス整合の自由度を向上することができる。これにより、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なる場合であっても、各端子について十分にインピーダンスを整合することができる。
また、上記実施の形態では、マルチプレクサ、クワッドプレクサ、送信装置および受信装置を構成する送信側フィルタおよび受信側フィルタとして、ＩＤＴ電極を有する弾性表面波フィルタを例示した。しかしながら、本発明に係るマルチプレクサ、クワッドプレクサ、送信装置および受信装置を構成する各フィルタは、直列共振子および並列共振子で構成される弾性境界波やＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタであってもよい。これによっても、上記実施の形態に係るマルチプレクサ、クワッドプレクサ、送信装置および受信装置が有する効果と同様の効果が奏される。
また、上記実施の形態に係るマルチプレクサ１では、受信側フィルタ１２にインダクタンス素子２１が直列接続された構成を例示したが、送信側フィルタ１１および１３、または、受信側フィルタ１４にインダクタンス素子２１が直列接続された構成も本発明に含まれる。つまり、本発明に係るマルチプレクサは、互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタと、アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されておりかつアンテナ素子との接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子と、第２インダクタンス素子とを備え、複数の弾性波フィルタのうち、送信側フィルタの出力端子は、当該出力端子および共通端子に接続された第１インダクタンス素子を介して共通端子に接続され、かつ、並列共振子と接続され、上記送信側フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうちアンテナ素子側の端子は、共通端子に接続され、かつ、直列共振子および並列共振子のうち直列共振子と接続されている構成を有していてもよい。これによっても、弾性表面波フィルタの送信端子または受信端子側とアンテナ端子側とで特性インピーダンスが異なっていても十分にインピーダンスを整合することができる。したがって、対応すべきバンド数およびモード数が増加しても、低損失のマルチプレクサを提供することが可能となる。
本発明は、マルチバンド化およびマルチモード化された周波数規格に適用できる低損失のマルチプレクサ、送信装置、および受信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１ マルチプレクサ
２ アンテナ素子
２ａ 端子
５ 圧電基板
１０、３０ 送信入力端子
１１、１３ 送信側フィルタ
１２、１４ 受信側フィルタ
２０、４０ 受信出力端子
２１ インダクタンス素子（第１インダクタンス素子、フィルタ整合用インダクタンス素子）
３１、３５ インダクタンス素子（第１回路素子）
３２ キャパシタンス素子（第２回路素子）
３３ インダクタンス素子（第２回路素子）
３４ キャパシタンス素子（第１回路素子）
５０ 共通端子
５１ 高音速支持基板
５２ 低音速膜
５３ 圧電膜
５４、１０１ａ、１０１ｂ ＩＤＴ電極
５５ 保護層
６１、６３ 送信出力端子
６２、６４ 受信入力端子
１００ 共振子
１０２、１０３、１０４、１０５、２０１、３０１、３０２、３０３、３０４、４０１、４０２、４０３、４０４、４０５ 直列共振子
１１０ａ、１１０ｂ 電極指
１１１ａ、１１１ｂ バスバー電極
１４１、３６３ インダクタンス素子（第２インダクタンス素子）
１５１、１５２、１５３、１５４、２５１、２５２、２５３、３５１、３５２、３５３、３５４、４５１、４５２、４５３、４５４ 並列共振子
１６１、１６２、３６１、３６２、４６１ インダクタンス素子
２０３ 縦結合型フィルタ部
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５ ＩＤＴ
２２０、２２１ 反射器
２３０ 入力ポート
２４０ 出力ポート
５４１ 密着層
５４２ 主電極層

Claims (13)

  1. アンテナ素子を介して複数の高周波信号を送受信するマルチプレクサであって、
    互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタと、
    前記アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されており、かつ、前記接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子と、
    第１インダクタンス素子とを備え、
    前記複数の弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する接続経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備え、
    前記複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子は、当該端子および前記共通端子に接続された前記第１インダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、
    前記複数の弾性波フィルタのうち、前記一の弾性波フィルタ以外の他の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子と接続されている、
    マルチプレクサ。
  2. 前記一の弾性波フィルタの前記アンテナ素子に近い方の端子に前記第１インダクタンス素子が接続されることで、前記一の弾性波フィルタの自帯域以外の帯域のインピーダンスは、誘導性となる、
    請求項１に記載のマルチプレクサ。
  3. 前記共通端子に最も近い側に接続された前記第１回路素子または前記第２回路素子は、インダクタンス素子である、
    請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
  4. 前記第１回路素子は、インダクタンス素子であり、
    前記第２回路素子は、キャパシタンス素子である、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  5. 前記第１回路素子は、キャパシタンス素子であり、
    前記第２回路素子は、インダクタンス素子である、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  6. 前記複数の弾性フィルタの前記入力端子および前記出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子と反対側の端子の特性インピーダンスは、それぞれ異なっている、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  7. 前記複数の弾性波フィルタのうち前記一の弾性波フィルタとのアイソレーションが必要な前記他の弾性波フィルタは、前記アンテナ素子に近い方の端子と反対側の端子に、直列または並列に第２インダクタンス素子を有している、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  8. 前記第１インダクタンス素子と前記一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子とが直列接続された状態で、前記第１インダクタンス素子を介して前記一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、所定の通過帯域における複素インピーダンスと、前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子が前記共通端子と接続された状態で、前記共通端子と接続された前記アンテナ素子に近い方の端子側から前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタを見た場合の、前記所定の通過帯域における複素インピーダンスとは、複素共役の関係にある、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  9. 前記複数の弾性表面波フィルタのそれぞれを構成する圧電基板は、
    ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極が一方面上に形成された圧電膜と、
    前記圧電膜を伝搬する弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が高速である高音速支持基板と、
    前記高音速支持基板と前記圧電膜との間に配置され、前記圧電膜を伝搬するバルク波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜とを備える、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  10. 前記マルチプレクサは、前記複数の弾性波フィルタとして、
    第１の通過帯域を有し、前記アンテナ素子へ送信信号を出力する第１の前記弾性波フィルタと、
    前記第１の通過帯域に隣接する第２の通過帯域を有し、前記アンテナ素子から受信信号を入力する第２の前記弾性波フィルタと、
    前記第１の通過帯域および前記第２の通過帯域より低周波側にある第３の通過帯域を有し、前記アンテナ素子へ送信信号を出力する第３の前記弾性波フィルタと、
    前記第１の通過帯域および前記第２の通過帯域より高周波側にある第４の通過帯域を有し、前記アンテナ素子から受信信号を入力する第４の前記弾性波フィルタとを備え、
    前記第１インダクタンス素子が直列接続された前記一の弾性波フィルタは、前記第２の前記弾性波フィルタおよび前記第４の前記弾性波フィルタの少なくとも一方である、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  11. 互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を入力し、当該複数の高周波信号をフィルタリングして共通のアンテナ素子から無線送信させる送信装置であって、
    送信回路から前記複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の送信用弾性波フィルタと、
    前記アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されており、かつ、前記接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子とを備え、
    前記複数の送信用弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する接続経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備え、
    前記複数の送信用弾性波フィルタのうち、一の送信用弾性波フィルタの出力端子は、当該出力端子および前記共通端子に接続されたインダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、
    前記一の送信用弾性波フィルタ以外の送信用弾性波フィルタの出力端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている、
    送信装置。
  12. 互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を、アンテナ素子を介して入力し、当該複数の高周波信号を分波して受信回路へ出力する受信装置であって、
    前記アンテナ素子から前記複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の受信用弾性波フィルタと、
    前記アンテナ素子との接続経路と基準端子との間に少なくとも１つの第１回路素子が接続されており、かつ、前記接続経路に少なくとも１つの第２回路素子が直列に接続されている共通端子とを備え、
    前記複数の受信用弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを備え、
    前記複数の受信用弾性波フィルタのうち、一の受信用弾性波フィルタの入力端子は、当該入力端子および前記共通端子に接続されたインダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、
    前記一の受信用弾性波フィルタ以外の受信用弾性波フィルタの入力端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている、
    受信装置。
  13. アンテナ素子を介して複数の高周波信号を送受信するマルチプレクサのインピーダンス整合方法であって、
    互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子の一方から、当該一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがショート状態となり、前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子の一方から、当該弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがオープン状態となるよう、前記複数の弾性波フィルタを調整するステップと、
    前記一の弾性波フィルタにフィルタ整合用インダクタンス素子が直列接続された場合の、前記フィルタ整合用インダクタンス素子側から前記一の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスと、前記一の弾性波フィルタ以外の他の弾性波フィルタが共通端子に並列接続された場合の、前記共通端子側から前記他の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスとが、複素共役の関係となるように、前記フィルタ整合用インダクタンス素子のインダクタンス値を調整するステップと、
    前記フィルタ整合用インダクタンス素子を介して前記一の弾性波フィルタが前記共通端子と接続され、かつ、前記共通端子に前記他の弾性波フィルタが並列接続された合成回路の、前記共通端子から見た複素インピーダンスが特性インピーダンスと一致するよう、前記アンテナ素子と前記共通端子との接続経路と基準端子との間に接続される少なくとも１つの第１回路素子、および、前記アンテナ素子と前記共通端子との接続経路に直列に接続される少なくとも１つの第２回路素子とを調整するステップとを含み、
    前記複数の弾性波フィルタを調整するステップでは、
    入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも１つを有する前記複数の弾性波フィルタのうち、前記一の弾性波フィルタにおいて、前記並列共振子が前記フィルタ整合用インダクタンス素子と接続されるよう前記並列共振子および前記直列共振子を配置し、前記他の弾性波フィルタにおいて、前記並列共振子および前記直列共振子のうち前記直列共振子が前記共通端子と接続されるよう、前記並列共振子および前記直列共振子を配置する、
    マルチプレクサのインピーダンス整合方法。
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