JP2019205065A - マルチプレクサおよび通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルタ間のクロスアイソレーションが向上したマルチプレクサを提供する。【解決手段】マルチプレクサ１は、共通端子１００に接続されたＢａｎｄＣ用の送信フィルタ１０、受信フィルタ２０、およびＢａｎｄＡ用の送信フィルタ３０と、多層基板５０とを備え、送信フィルタ１０は、並列腕端子ｔ１１に接続された並列腕共振子ｐ１１と、並列腕端子ｔ１４に接続された並列腕共振子ｐ１４とを有し、送信フィルタ３０は、並列腕端子ｔ３１に接続された並列腕共振子ｐ３１と、並列腕端子ｔ３４に接続された並列腕共振子ｐ３４とを有し、並列腕共振子ｐ１１〜ｐ３４は多層基板５０の主面５１に表面実装され、並列腕端子ｔ１４およびｔ３１は、主面５１からｎ層目までの多層基板５０の誘電体層においてグランド接続されており、並列腕端子ｔ１１およびｔ３４は、主面５１からｎ層目までの多層基板５０の誘電体層において分離されている。【選択図】図２

Description

本発明は、マルチプレクサおよび通信装置に関する。
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、複数の周波数帯域の高周波信号を分波および／または合波するマルチプレクサが配置される。このマルチプレクサは、各周波数帯域を通過帯域とする複数のフィルタが共通端子に接続された構成を有する。
特許文献１（図２８）には、アンテナ端子に弾性表面波型の送信フィルタおよび受信フィルタが接続され、これらのフィルタが多層基板上に表面実装された構成を有する分波器が開示されている。上記受信フィルタを構成する全ての並列腕共振子は、フィルタチップの直下に配置されたダイアタッチ層にてグランドパターンに共通接続されている。これにより、受信フィルタの減衰特性を改善することが可能となる。
特開２０１０−０４１１４１号公報
しかしながら、マルチバンド化およびマルチモード化の進行に伴い、トリプレクサおよびクワッドプレクサのようにアンテナ端子に接続されるフィルタの数が増加する場合、特に、一の周波数帯域の高周波信号を送信する送信経路から他の周波数帯域の高周波信号を送信する送信経路を経由して当該他の周波数帯域の高周波信号を受信する受信経路へ、高周波信号の漏洩および干渉が発生し易くなる。これにより、他の周波数帯域の受信経路における受信感度が低下する。この場合、特許文献１のように、グランド接続される全ての共振子をフィルタチップにできる限り近いグランド層にて共通接続すると、各フィルタの減衰特性は改善されるものの、グランド層を介したフィルタ間の結合が強くなる。このため、上記グランド層を経由した高周波信号の漏洩および干渉が発生し易くなり、例えば、一の周波数帯域の高周波信号を送信する送信フィルタと他の周波数帯域の高周波信号を受信する受信フィルタとの間のクロスアイソレーションが悪化するという問題が生じる。
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、各フィルタの減衰特性を確保しつつフィルタ間のクロスアイソレーションが向上したマルチプレクサおよび通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、共通端子、第１端子、第２端子、および第３端子と、前記共通端子と前記第１端子との間に配置され、第１周波数帯域の送信帯域を通過帯域とする第１送信フィルタと、前記共通端子と前記第２端子との間に配置され、前記第１周波数帯域の受信帯域を通過帯域とする第１受信フィルタと、前記共通端子と前記第３端子との間に配置され、前記第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域の送信帯域を通過帯域とする第２送信フィルタと、第１主面および第２主面を有し、導体パターンが形成された複数の誘電体層の積層体で構成された多層基板と、を備え、前記第１送信フィルタは、前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路と第１並列腕端子との間に接続された第１並列腕共振子と、前記第１経路と第２並列腕端子との間に接続された第２並列腕共振子と、を有し、前記第２送信フィルタは、前記共通端子と前記第３端子とを結ぶ第２経路と第３並列腕端子との間に接続された第３並列腕共振子と、前記第２経路と第４並列腕端子との間に接続された第４並列腕共振子と、を有し、前記多層基板は、前記第１並列腕共振子、前記第２並列腕共振子、前記第３並列腕共振子、および前記第４並列腕共振子を前記第１主面に表面実装し、前記第２並列腕端子と前記第３並列腕端子とは、前記第１主面からｎ（ｎは自然数）層目までの前記多層基板のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されており、前記第１並列腕端子と前記第４並列腕端子とは、前記第１主面から前記ｎ層目までの前記多層基板の誘電体層において分離されている。
本発明によれば、各フィルタの減衰特性を確保しつつフィルタ間のクロスアイソレーションが向上したマルチプレクサおよび通信装置を提供することが可能となる。
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に係るマルチプレクサの断面構成図である。 実施例に係るマルチプレクサの多層基板各層における導体パターンを示す図である。 比較例に係るマルチプレクサの多層基板各層における導体パターンを示す図である。 比較例および実施例に係るマルチプレクサの送信フィルタ間の結合度を比較した概念図である。 実施例および比較例に係るマルチプレクサのクロスアイソレーションを比較したグラフである。 実施の形態２に係る通信装置の回路構成図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例および変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施例および変形例で示される数値、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。以下の実施例および変形例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１の回路構成］
図１は、実施の形態１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、共通端子１００、第１端子１１０、第２端子１２０、第３端子１３０、および第４端子１４０と、送信フィルタ１０および３０と、受信フィルタ２０および４０と、インダクタＬｍと、を備える。
送信フィルタ１０は、第１端子１１０と出力端子１１１との間に配置され、ＢａｎｄＣ（第１周波数帯域）の送信帯域を通過帯域とする第１送信フィルタである。出力端子１１１は、インダクタＬｍを介して共通端子１００に接続されている。
送信フィルタ１０は、直列腕共振子ｓ１１、ｓ１２、ｓ１３、ｓ１４およびｓ１５と、並列腕共振子ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３およびｐ１４と、インダクタＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３およびＬ１４と、を備える。
直列腕共振子ｓ１１〜ｓ１５は、共通端子１００と第１端子１１０とを結ぶ第１経路上に配置された第１直列腕共振子である。
並列腕共振子ｐ１１は、上記第１経路と並列腕端子ｔ１１（第１並列腕端子）との間に接続された第１並列腕共振子である。並列腕共振子ｐ１２は、上記第１経路と並列腕端子ｔ１２（第２並列腕端子）との間に接続された第２並列腕共振子である。並列腕共振子ｐ１３は、上記第１経路と並列腕端子ｔ１３（第２並列腕端子）との間に接続された第２並列腕共振子である。並列腕共振子ｐ１４は、上記第１経路と並列腕端子ｔ１４（第２並列腕端子）との間に接続された第２並列腕共振子である。
インダクタＬ１１は、一端が並列腕端子ｔ１１に接続され、他端がグランド端子ｇ１１に接続されている。インダクタＬ１２は、一端が並列腕端子ｔ１２に接続され、他端がグランド端子ｇ１２に接続されている。インダクタＬ１３は、一端が並列腕端子ｔ１３に接続され、他端がグランド端子ｇ１３に接続されている。インダクタＬ１４は、一端が並列腕端子ｔ１４に接続され、他端がグランド端子ｇ１４に接続されている。
上記構成により、送信フィルタ１０は、直列腕共振子および並列腕共振子からなるラダー型のバンドパスフィルタを構成している。
なお、送信フィルタ１０において、インダクタＬ１１〜Ｌ１４のうちの少なくとも２つが共通化されていてもよい。つまり、並列腕端子ｔ１１〜ｔ１４の少なくとも２つが接続され、当該少なくとも２つの並列腕端子に接続されるインダクタが共通化され、当該共通化されたインダクタに接続される少なくとも２つのグランド端子同士が接続されていてもよい。これにより、送信フィルタ１０の減衰極の周波数および減衰量、ならびに、通過帯域内の挿入損失およびリップルを調整することが可能となる。
なお、送信フィルタ１０は、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれかであってもよい。また、弾性表面波には、例えば、表面波、ラブ波、リーキー波、レイリー波、境界波、漏れＳＡＷ、疑似ＳＡＷ、板波も含まれる。
また、送信フィルタ１０は、並列腕共振子ｐ１１およびｐ１４の少なくとも２つを備えていればよく、直列腕共振子ｓ１１〜ｓ１５、並列腕共振子ｐ１２〜ｐ１３、およびインダクタＬ１１〜Ｌ１４を備えていなくてもよい。
受信フィルタ２０は、入力端子１２１と第２端子１２０との間に配置され、ＢａｎｄＣ（第１周波数帯域）の受信帯域を通過帯域とする第１受信フィルタである。入力端子１２１は、インダクタＬｍを介して共通端子１００に接続されている。
受信フィルタ２０は、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷを用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれかに限定されず、その他、ＬＣフィルタなどであってもよく、フィルタ構造は任意である。
なお、送信フィルタ１０と受信フィルタ２０とは、ＢａｎｄＣ（第１周波数帯域）の高周波信号を同時に送受信可能なデュプレクサであってもよい。
送信フィルタ３０は、第３端子１３０と出力端子１３１との間に配置され、ＢａｎｄＡ（第２周波数帯域）の送信帯域を通過帯域とする第２送信フィルタである。出力端子１３１は、インダクタＬｍを介して共通端子１００に接続されている。
送信フィルタ３０は、直列腕共振子ｓ３１、ｓ３２、ｓ３３およびｓ３４と、並列腕共振子ｐ３１、ｐ３２、ｐ３３およびｐ３４と、インダクタＬ３２、Ｌ３３およびＬ３４と、を備える。
直列腕共振子ｓ３１〜ｓ３４は、共通端子１００と第３端子１３０とを結ぶ第２経路上に配置された第２直列腕共振子である。
並列腕共振子ｐ３１は、上記第２経路と並列腕端子ｔ３１（第３並列腕端子）との間に接続された第３並列腕共振子である。並列腕共振子ｐ３２は、上記第２経路と並列腕端子ｔ３２（第３並列腕端子）との間に接続された第３並列腕共振子である。並列腕共振子ｐ３３は、上記第２経路と並列腕端子ｔ３３（第３並列腕端子）との間に接続された第３並列腕共振子である。並列腕共振子ｐ３４は、上記第２経路と並列腕端子ｔ３４（第４並列腕端子）との間に接続された第４並列腕共振子である。
インダクタＬ３２は、一端が並列腕端子ｔ３２に接続され、他端がグランド端子ｇ３２に接続されている。インダクタＬ３３は、一端が並列腕端子ｔ３３に接続され、他端がグランド端子ｇ３３に接続されている。インダクタＬ３４は、一端が並列腕端子ｔ３４に接続され、他端がグランド端子ｇ３４に接続されている。
上記構成により、送信フィルタ３０は、直列腕共振子および並列腕共振子からなるラダー型のバンドパスフィルタを構成している。
なお、送信フィルタ３０において、並列腕端子ｔ３１とグランド端子ｇ３１との間に、インダクタＬ３１が配置されていてもよい。また、インダクタＬ３１〜Ｌ３４のうちの少なくとも２つが共通化されていてもよい。つまり、並列腕端子ｔ３１〜ｔ３４の少なくとも２つが接続され、当該少なくとも２つの並列腕端子に接続されるインダクタが共通化され、当該共通化されたインダクタに接続される少なくとも２つのグランド端子同士が接続されていてもよい。これにより、送信フィルタ３０の減衰極の周波数および減衰量、ならびに、通過帯域内の挿入損失およびリップルを調整することが可能となる。
なお、送信フィルタ３０は、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷを用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれかであってもよい。また、弾性表面波には、例えば、表面波、ラブ波、リーキー波、レイリー波、境界波、漏れＳＡＷ、疑似ＳＡＷ、板波も含まれる。
また、送信フィルタ３０は、並列腕共振子ｐ３１およびｐ３４の少なくとも２つを備えていればよく、直列腕共振子ｓ３１〜ｓ３４、並列腕共振子ｐ３２〜ｐ３３、およびインダクタＬ３２〜Ｌ３４を備えていなくてもよい。
受信フィルタ４０は、入力端子１４１と第４端子１４０との間に配置され、ＢａｎｄＡ（第２周波数帯域）の受信帯域を通過帯域とするフィルタである。入力端子１４１は、インダクタＬｍを介して共通端子１００に接続されている。
受信フィルタ４０は、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷを用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれかに限定されず、その他、ＬＣフィルタなどであってもよく、フィルタ構造は任意である。
なお、送信フィルタ３０と受信フィルタ４０とは、ＢａｎｄＡ（第２周波数帯域）の高周波信号を同時に送受信可能なデュプレクサであってもよい。
インダクタＬｍは、共通端子１００と、出力端子１１１および１３１ならびに入力端子１２１および１４１との間に直列配置されたインピーダンス整合素子である。なお、インダクタＬｍは、共通端子１００と、グランドとの間に配置されていてもよい。
なお、本実施の形態に係るマルチプレクサ１において、インダクタＬｍ、第４端子１４０および受信フィルタ４０は、なくてもよい。
上記回路構成によれば、マルチプレクサ１は、ＢａｎｄＣ（第１周波数帯域）の高周波信号と、ＢａｎｄＡ（第２周波数帯域）の高周波信号とを、同時に送信、同時に受信、および同時に送受信（ＣＡ：キャリアアグリゲーション）することが可能である。
［２．マルチプレクサ１の構造］
図２は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の断面構成図である。同図に示すように、マルチプレクサ１は、さらに、送信フィルタ１０および３０ならびに受信フィルタ２０（図示せず）および４０（図示せず）の一部を構成する多層基板５０を備える。
多層基板５０は、主面５１（第１主面）および主面５７（第２主面）を有し、導体パターンが形成された複数の誘電体層５２〜５６の積層体で構成されている。
送信フィルタ１０は、例えば、圧電基板１０１と圧電基板１０１上に形成されたＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極とで構成された弾性波共振子からなる。圧電基板１０１上に形成され、ＩＤＴ電極に接続された接続電極が、主面５１上に形成された電極と、バンプまたははんだなどを介してフェースダウン接続されている。主面５１上に形成された電極には、並列腕共振子ｐ１１〜ｐ１４に接続される並列腕端子ｔ１１〜ｔ１４が含まれている。
送信フィルタ３０は、例えば、圧電基板１０３と圧電基板１０３上に形成されたＩＤＴ電極とで構成された弾性波共振子からなる。圧電基板１０３上に形成され、ＩＤＴ電極に接続された接続電極が、主面５１上に形成された電極と、バンプまたははんだなどを介してフェースダウン接続されている。主面５１上に形成された電極には、並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３４に接続される並列腕端子ｔ３１〜ｔ３４が含まれている。
つまり、送信フィルタ１０の並列腕共振子ｐ１１〜ｐ１４および直列腕共振子ｓ１１〜ｓ１５、ならびに、送信フィルタ３０の並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３４、ならびに、直列腕共振子ｓ３１〜ｓ３４は、多層基板５０の主面５１に表面実装されている。
圧電基板１０１および１０３は、樹脂部材６０で覆われている。なお、樹脂部材６０は、信頼性強化のために配置されるが、必須の構成要素ではない。
なお、並列腕端子ｔ１１とグランド端子ｇ１１とは、多層基板５０の誘電体層５２〜５６を貫通するビア導体ｖ１１を介して接続されている。また、並列腕端子ｔ１４とグランド端子ｇ１４とは、多層基板５０の誘電体層５２〜５５を貫通するビア導体ｖ１４を介して接続されている。また、並列腕端子ｔ３１とグランド端子ｇ３１とは、多層基板５０の誘電体層５２〜５５を貫通するビア導体ｖ３１を介して接続されている。また、並列腕端子ｔ３４とグランド端子ｇ３４とは、多層基板５０の誘電体層５２〜５６を貫通するビア導体ｖ３４を介して接続されている。また、図示していないその他の並列腕端子と、図示していないその他のグランド端子とは、多層基板５０の誘電体層５２〜５５を貫通するビア導体を介して接続されている。図１に示された、インダクタＬ１１〜Ｌ１４およびＬ３２〜Ｌ３４は、これらのビア導体のインダクタンス成分により形成されてもよい。あるいは、これらビア導体に替えて、図３Ａにて後述するように、各誘電体層に設けられたコイル状の導体パターンにより、インダクタＬ１１〜Ｌ１４およびＬ３２〜Ｌ３４が形成されてもよい。図２に示された断面構成では、少なくとも誘電体層５２〜５４は、並列腕共振子に接続されるインダクタを形成するための層である。
ここで、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１２（第２並列腕端子、図示せず）、ｔ１３（第２並列腕端子、図示せず）およびｔ１４（第２並列腕端子）と、送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３１（第３並列腕端子）、ｔ３２（第３並列腕端子、図示せず）およびｔ３３（第３並列腕端子、図示せず）とは、主面５１から３層目の誘電体層５４までの層では接続されず、主面５１から４層目の誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５により互いにグランド接続されている。一方、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１１（第１並列腕端子）と、送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３４（第４並列腕端子）とは、主面５１から４層目までの誘電体層において分離されている。
つまり、送信フィルタ１０の第２並列腕端子と送信フィルタ３０の第３並列腕端子とは、主面５１からｎ（ｎは自然数）層目までの多層基板５０のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されており、送信フィルタ１０の第１並列腕端子と送信フィルタ３０の第４並列腕端子とは、主面５１から上記ｎ層目までの多層基板５０の誘電体層において分離されている。
なお、２つの並列腕端子がグランド層により互いにグランド接続されているとは、並列腕端子とグランド層との間に、インダクタが介している場合を含むものと定義される。
複数の共振子で構成されたフィルタにおいて、当該フィルタの減衰特性を良化するには、複数の並列腕共振子のそれぞれが接続される並列腕端子を、できるだけ短い距離で共通のグランドに接続することが望ましい。
しかしながら、複数の共振子で構成されたフィルタが、複数、共通端子１００に接続されたマルチプレクサ１では、各並列腕端子が最短距離でグランド共通接続されると、例えば、送信フィルタ３０から送信フィルタ１０へ、大電力の高周波信号が、共通接続されるグランドを介して漏洩する。つまり、送信フィルタ１０および３０のそれぞれの減衰特性を強化できるが、送信フィルタ１０と送信フィルタ３０との間の、いわゆるクロスアイソレーションが悪化する。この場合、例えば、送信フィルタ３０から送信フィルタ１０へ高周波信号が漏洩し、該漏洩した高周波信号が送信フィルタ１０と同一の周波数帯域の受信帯域を通過帯域とする受信フィルタ２０に回り込み、受信フィルタ２０の受信感度を低下させてしまう。
これに対して、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の構成によれば、送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３１〜ｔ３３と、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１２〜ｔ１４とが、多層基板５０の主面５１から４層目の誘電体層５５において互いにグランド接続されている。一方、送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３４と送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１１とは、多層基板５０の主面５１から４層目までの誘電体層５５において分離されている。つまり、送信フィルタ３０の並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３３と送信フィルタ１０の並列腕共振子ｐ１２〜ｐ１４とが、４層目までのできるだけ近距離の誘電体層５５でグランド共通接続され、送信フィルタ３０の並列腕共振子ｐ３４と送信フィルタ１０の並列腕共振子ｐ１１とが、４層目までの近距離の誘電体層ではグランド分離されている。これにより、送信フィルタ１０および送信フィルタ３０のそれぞれの減衰特性を確保しつつ、送信フィルタ３０と送信フィルタ１０および受信フィルタ２０とのクロスアイソレーションを向上できる。
また、図２に示すように、送信フィルタ１０の並列腕共振子ｐ１１（第１並列腕共振子）と、送信フィルタ３０の並列腕共振子３４（第４並列腕共振子）とは、主面５１から５層目の誘電体層５６に形成されたグランド層Ｇ６により互いにグランド接続されている。つまり、送信フィルタ１０の第１並列腕端子と送信フィルタ３０の第４並列腕端子とは、（ｎ＋１）層目から主面５７までの多層基板５０のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されている。
これにより、送信フィルタ３０と送信フィルタ１０および受信フィルタ２０とのクロスアイソレーションを確保すべくｎ層目までの誘電体層においてグランド分離されていた第４並列腕共振子と第１並列腕共振子とが、（ｎ＋１）層目から主面５７までの誘電体層でグランド共通接続されるので、送信フィルタ１０および送信フィルタ３０のそれぞれの減衰特性を確保できる。
なお、本実施の形態に係るマルチプレクサ１のように、主面５１からｎ（ｎは自然数）層目までの多層基板５０のいずれかの誘電体層においてグランド接続されていない第１並列腕共振子は、送信フィルタ１０が有する全ての並列腕共振子ｐ１１〜ｐ１４のうち、共通端子１００に最も近く接続された並列腕共振子ｐ１１であることが望ましい。さらに、主面５１からｎ（ｎは自然数）層目までの多層基板５０のいずれかの誘電体層においてグランド接続されていない第４並列腕共振子は、送信フィルタ３０が有する全ての並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３４のうち、第３端子１３０に最も近く接続された並列腕共振子ｐ３４であることが望ましい。
これにより、受信フィルタ２０にとって不要な高周波信号の送信元である送信フィルタ３０において、送信端子である第３端子１３０に最も近い並列腕共振子ｐ３４がｎ層目までの近距離でグランド共通接続されていない。このため、送信フィルタ３０を通過する高周波信号のうち最も大電力の高周波信号が流れる第３端子１３０近辺から送信フィルタ１０への高周波信号の漏洩を抑制できるので、送信フィルタ３０から送信フィルタ１０への高周波信号の漏洩を、最も効果的に抑制できる。また、送信フィルタ１０を構成する並列腕共振子のうち、受信フィルタ２０に最も近い並列腕共振子ｐ１１が、ｎ層目までの近距離でグランド共通接続されていない。このため、送信フィルタ３０から送信フィルタ１０への高周波信号の漏洩成分が受信フィルタ２０に流入することを、最も効果的に抑制できる。
また、本実施の形態に係るマルチプレクサ１のように、送信フィルタ１０および３０が、直列腕共振子および並列腕共振子からなるラダー型フィルタである場合には、並列腕共振子のグランド接続の態様は、減衰特性に大きく影響する。
上記構成によれば、ラダー型フィルタである送信フィルタ１０および３０の減衰特性の確保と、ラダー型フィルタ間のクロスアイソレーション特性の確保とを両立できる。
［３．実施例および比較例に係るマルチプレクサの比較］
図３Ａは、実施例に係るマルチプレクサの多層基板５０の各層における導体パターンを示す図である。図３Ｂは、比較例に係るマルチプレクサの多層基板５０の各層における導体パターンを示す図である。図３Ａおよび図３Ｂには、図２に示された多層基板５０の誘電体層５２〜５６のうち、誘電体層５４から５６を主面５７側から平面視した場合の導体パターンが示されている。実施例に係るマルチプレクサと比較例に係るマルチプレクサとは、図１に示された同じ回路構成を有するが、並列腕共振子ｐ１１の接続先であるグランド端子ｇ１１が接続されるグランド層が異なる。
なお、実施例および比較例に係るマルチプレクサの双方において、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、誘電体層５２〜５４において、並列腕共振子ｐ１１がインダクタＬ１１を介してグランド端子ｇ１１に接続され、並列腕共振子ｐ３４がインダクタＬ３４を介してグランド端子ｇ３４に接続されている。なお、並列腕共振子ｐ１２〜ｐ１４が接続されるインダクタＬ１２〜Ｌ１４、および、並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３３が接続されるインダクタＬ３２〜Ｌ３４は、図３Ａおよび図３Ｂにおいて特定していない。また、並列腕共振子ｐ１２〜ｐ１４が接続されるグランド端子、および、並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３３が接続されるグランド端子は、図３Ａおよび図３Ｂに示されたグランド端子ｇａ、ｇｂおよびｇｃのいずれかであり、一部共通化されている。
ここで、実施例に係るマルチプレクサでは、図３Ａに示すように、並列腕共振子ｐ１１の接続先であるグランド端子ｇ１１は、誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５に接続されておらず（図３Ａの誘電体層５５における破線円）、誘電体層５６に形成されたグランド層Ｇ６に接続されている（図３Ａの誘電体層５６における破線円）。これに対して、並列腕共振子ｐ３４の接続先であるグランド端子ｇ３４は、誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５に接続されており、その他のグランド端子ｇａ、ｇｂおよびｇｃも誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５に接続されている。
つまり、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１２〜ｔ１４（グランド端子ｇ１２〜ｇ１４）と送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３１〜ｔ３４（グランド端子ｇ３１〜ｇ３４）とは、主面５１から４層目までの誘電体層において互いにグランド接続されているが、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１１（グランド端子ｇ１１）と送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３４（グランド端子ｇ３４）とは、主面５１から４層目までの誘電体層において互いに分離されている。
さらに、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１１（グランド端子ｇ１１）と、送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３４（グランド端子ｇ３４）とは、主面５１から５層目の誘電体層５６に形成されたグランド層Ｇ６により互いにグランド接続されている。つまり、送信フィルタ１０の並列腕端子ｔ１１と送信フィルタ３０の並列腕端子ｔ３４とは、５層目の誘電体層５６において互いにグランド接続されている。
これに対して、比較例に係るマルチプレクサでは、図３Ｂに示すように、並列腕共振子ｐ１１の接続先であるグランド端子ｇ１１は、誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５に接続されている（図３Ｂの誘電体層５５における破線円）。さらに、並列腕共振子ｐ３４の接続先であるグランド端子ｇ３４は、誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５に接続されており、その他のグランド端子ｇａ、ｇｂおよびｇｃも誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５に接続されている。
つまり、送信フィルタ１０の全ての並列腕端子ｔ１１〜ｔ１４（グランド端子ｇ１１〜ｇ１４）と送信フィルタ３０の全ての並列腕端子ｔ３１〜ｔ３４（グランド端子ｇ３１〜ｇ３４）とは、主面５１から４層目までの誘電体層において互いにグランド接続されている。
図４は、比較例および実施例に係るマルチプレクサの送信フィルタ間の結合度を比較した概念図である。同図に示すように、比較例に係るマルチプレクサでは、送信フィルタ１０および３０を構成する並列腕共振子のグランド接続をすべて同じ誘電体層で実施している。これにより、共通接続されるグランド層を経由してグランドの結合を強化できるので、送信フィルタ１０および３０のそれぞれの減衰特性を向上させることが可能となる。しかしながら、上記グランド層を経由した強い結合により、送信フィルタ３０と送信フィルタ１０との間で、高周波信号が漏洩し易くなり、送信フィルタ３０と送信フィルタ１０との間のクロスアイソレーションを悪化させる。
これに対して、実施例に係るマルチプレクサでは、送信フィルタ１０および３０を構成する並列腕共振子を、出来る限り短距離でグランド接続しつつ、送信フィルタ１０を構成する一部の並列腕共振子と送信フィルタ３０を構成する一部の並列腕共振子とをグランド共通接続するための距離を大きく確保している。図４では、送信フィルタ１０を構成する一部の並列腕共振子と送信フィルタ３０を構成する一部の並列腕共振子とをグランド共通接続するための距離を、層間距離Ｄに相当する距離分だけ大きく確保している。これにより、送信フィルタ１０および３０のそれぞれの減衰特性を向上させつつ、送信フィルタ３０と送信フィルタ１０および受信フィルタ２０との間のクロスアイソレーションを向上させることが可能となる。
図５は、実施例および比較例に係るマルチプレクサのクロスアイソレーションを比較したグラフである。
なお、送信フィルタ１０は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ２５（第１周波数帯域）の送信帯域（１８５０−１９１５ＭＨｚ）を通過帯域とする帯域通過型フィルタとした。また、受信フィルタ２０は、ＬＴＥのＢａｎｄ２５（第１周波数帯域）の受信帯域（１９３０−１９９５ＭＨｚ）を通過帯域とする帯域通過型フィルタとした。
送信フィルタ３０は、ＬＴＥのＢａｎｄ６６（第２周波数帯域）の送信帯域（１７１０−１７８０ＭＨｚ）を通過帯域とする帯域通過型フィルタとした。また、受信フィルタ４０は、ＬＴＥのＢａｎｄ６６（第２周波数帯域）の受信帯域（２１１０−２２００ＭＨｚ）を通過帯域とする帯域通過型フィルタとした。
図５に示すように、実施例に係るマルチプレクサは、比較例に係るマルチプレクサに比べて、第３端子１３０と第２端子１２０との間のアイソレーション（送信フィルタ３０と受信フィルタ２０との間のクロスアイソレーション）において、特に、受信フィルタ２０の通過帯域におけるアイソレーションが向上していることが解る。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に係るマルチプレクサ１に対して、さらに、ＣＡを実行する周波数帯域の組み合わせを選択するためのスイッチ回路が付加されたマルチプレクサ１Ａ、および、マルチプレクサ１Ａを含む通信装置６について示す。
図６は、実施の形態２に係る通信装置６の回路構成図である。同図に示すように、通信装置６は、マルチプレクサ１Ａと、送信増幅回路３Ｔと、受信増幅回路３Ｒと、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）４と、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）５と、を備える。
マルチプレクサ１Ａは、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の構成要素に加えて、さらに、送信フィルタ１５と、受信フィルタ２５と、送受信フィルタ１６および３５と、スイッチ回路７０と、スイッチ７３および７４と、ダイプレクサ８０と、を備える。なお、インダクタＬｍは、共通端子１００とダイプレクサ８０との間に直列挿入されていてもよい。
送信フィルタ１０は、送信増幅回路３Ｔとスイッチ回路７０との間に配置され、ＢａｎｄＣ（第１周波数帯域）の送信帯域を通過帯域とする第１送信フィルタである。
受信フィルタ２０は、スイッチ回路７０と受信増幅回路３Ｒとの間に配置され、ＢａｎｄＣ（第１周波数帯域）の受信帯域を通過帯域とする第１受信フィルタである。
送信フィルタ３０は、送信増幅回路３Ｔとスイッチ回路７０との間に配置され、ＢａｎｄＡ（第２周波数帯域）の送信帯域を通過帯域とする第２送信フィルタである。
受信フィルタ４０は、スイッチ回路７０と受信増幅回路３Ｒとの間に配置され、ＢａｎｄＡ（第２周波数帯域）の受信帯域を通過帯域とするフィルタである。
送信フィルタ１５は、送信増幅回路３Ｔとスイッチ回路７０との間に配置され、ＢａｎｄＤの送信帯域を通過帯域とするフィルタである。
受信フィルタ２５は、スイッチ回路７０と受信増幅回路３Ｒとの間に配置され、ＢａｎｄＤの受信帯域を通過帯域とするフィルタである。
送受信フィルタ１６は、スイッチ回路７０とスイッチ７４との間に配置され、ＢａｎｄＥの送受信帯域を通過帯域とするフィルタである。
送受信フィルタ３５は、スイッチ回路７０とスイッチ７３との間に配置され、ＢａｎｄＢの送受信帯域を通過帯域とするフィルタである。
スイッチ回路７０は、スイッチ７１および７２で構成されている。スイッチ７１は、送信フィルタ３０および受信フィルタ４０とダイプレクサ８０との接続、および、送受信フィルタ３５とダイプレクサ８０との接続を排他的に切り替える。スイッチ７１は、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチである。スイッチ７２は、送信フィルタ１０および受信フィルタ２０とダイプレクサ８０との接続、送信フィルタ１５および受信フィルタ２５とダイプレクサ８０との接続、および、送受信フィルタ１６とダイプレクサ８０との接続を排他的に切り替える。スイッチ７２は、例えば、ＳＰ３Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ ３ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチである。
スイッチ７３は、送受信フィルタ３５と送信増幅回路３Ｔとの接続、および、送受信フィルタ３５と受信増幅回路３Ｒとの接続を、排他的に切り替える。スイッチ７３は、例えば、ＳＰＤＴ型のスイッチである。スイッチ７４は、送受信フィルタ１６と送信増幅回路３Ｔとの接続、および、送受信フィルタ１６と受信増幅回路３Ｒとの接続を、排他的に切り替える。スイッチ７４は、例えば、ＳＰＤＴ型のスイッチである。
スイッチ回路７０の上記構成によれば、マルチプレクサ１Ａは、ＢａｎｄＡおよびＢａｎｄＢのいずれかの高周波信号と、ＢａｎｄＣ、ＢａｎｄＤおよびＢａｎｄＥのいずれかの高周波信号とを、同時送信、同時受信、または同時送受信することが可能である。
なお、スイッチ回路７０は、２つのスイッチ７１および７２で構成されていることに限定されず、２以上の経路を同時に接続できる回路であればよく、例えば、複数個のＳＰＳＴ（Ｓｉｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型スイッチが並列配置されている構成であってもよい。
ダイプレクサ８０は、共通端子１００とスイッチ回路７０との間に配置され、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを有している。ローパスフィルタは、共通端子１００およびスイッチ７１に接続され、ＢａｎｄＡおよびＢａｎｄＢを含む低周波側帯域群の高周波信号を通過させる。ハイパスフィルタは、共通端子１００およびスイッチ７２に接続され、ＢａｎｄＣ、ＢａｎｄＤおよびＢａｎｄＥを含む高周波側帯域群の高周波信号を通過させる。この構成により、ダイプレクサ８０は、低周波側帯域群の高周波信号と高周波側帯域群の高周波信号とを分波および合波する。
なお、ダイプレクサ８０は、マルチプレクサ１Ａに必須の構成要素ではない。また、ダイプレクサ８０は、本実施の形態のように２つの周波数帯域群の高周波信号を分波および合波するほか、３つ以上の周波数帯域群を分波および合波するマルチプレクサであってもよい。
また、本実施の形態に係るマルチプレクサ１Ａが伝送する周波数帯域の数は、ＢａｎｄＡ〜ＢａｎｄＥの５つに限定されず、２以上の周波数帯域であればよい。
本実施の形態に係るマルチプレクサ１Ａは、実施の形態１に係るマルチプレクサ１と同様に、図２に示すように、送信フィルタ１０の並列腕共振子ｐ１２〜ｐ１４（第２並列腕共振子）と、送信フィルタ３０の並列腕共振子ｐ３１〜ｐ３３（第３並列腕共振子）とは、主面５１から４層目の誘電体層５５に形成されたグランド層Ｇ５により互いにグランド接続されている。つまり、送信フィルタ１０の第２並列腕端子と送信フィルタ３０の第３並列腕端子とは、主面５１からｎ層目までの多層基板５０のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されている。一方、送信フィルタ１０の並列腕共振子ｐ１１（第１並列腕共振子）と、送信フィルタ３０の並列腕共振子３４（第４並列腕共振子）とは、主面５１から５層目の誘電体層５６に形成されたグランド層Ｇ６により互いにグランド接続されている。つまり、送信フィルタ１０の第１並列腕端子と送信フィルタ３０の第４並列腕端子とは、（ｎ＋１）層目から主面５７までの多層基板５０のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されている。
これにより、例えば、送信フィルタ１０を通過する高周波信号と、送信フィルタ３０を通過する高周波信号とを同時送信する場合、上記スイッチ回路７０を介して送信フィルタ３０から送信フィルタ１０へ高周波信号が漏洩することを抑制できる。つまり、送信フィルタ１０、３０および受信フィルタ２０の減衰特性の確保と、送信フィルタ３０と受信フィルタ２０との間のクロスアイソレーション特性の確保とを両立できる。
送信増幅回路３Ｔは、ＲＦＩＣ４から出力された高周波送信信号を増幅し、当該増幅された高周波送信信号をマルチプレクサ１Ａへ出力する。受信増幅回路３Ｒは、アンテナ素子２で受信され、マルチプレクサ１Ａを通過した高周波受信信号を増幅し、当該増幅された高周波受信信号をＲＦＩＣ４へ出力する。
ＲＦＩＣ４は、高周波信号を処理して送信増幅回路３Ｔへ出力し、受信増幅回路３Ｒから出力された高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路である。具体的には、ＲＦＩＣ４は、アンテナ素子２からマルチプレクサ１Ａおよび受信増幅回路３Ｒを介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波受信信号をＢＢＩＣ５へ出力する。また、ＲＦＩＣ４は、ＢＢＩＣ５から入力した送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号を、送信増幅回路３Ｔおよびマルチプレクサ１Ａへ出力する。
また、本実施の形態では、ＲＦＩＣ４は、使用されるバンド（周波数帯域）に基づいて、マルチプレクサ１Ａが有するスイッチ７１〜７４の接続を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、ＲＦＩＣ４は、制御信号（図示せず）によって、スイッチ７１〜７４の接続を切り替える。なお、制御部は、ＲＦＩＣ４の外部に設けられていてもよく、例えば、マルチプレクサ１ＡまたはＢＢＩＣ５に設けられていてもよい。
上記構成によれば、マルチプレクサ１Ａを構成する各フィルタの減衰特性を確保しつつ、異なる周波数帯域の高周波信号を通過させるフィルタ間のクロスアイソレーションが向上した通信装置６を提供できる。
（その他の実施の形態）
以上、本発明に係るマルチプレクサおよび通信装置について、実施の形態および実施例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではない。上記実施の形態および実施例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係るマルチプレクサおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
また、例えば、実施の形態および実施例に係るマルチプレクサおよび通信装置において、各構成要素の間に、インダクタおよびキャパシタなどの整合素子、ならびにスイッチ回路が接続されていてもかまわない。なお、インダクタには、各構成要素間を繋ぐ配線による配線インダクタが含まれてもよい。
本発明は、ＣＡモードを実行するマルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサおよび通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１、１Ａ マルチプレクサ
２ アンテナ素子
３Ｒ 受信増幅回路
３Ｔ 送信増幅回路
４ ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
５ ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）
６ 通信装置
１０、１５、３０ 送信フィルタ
１６、３５ 送受信フィルタ
２０、２５、４０ 受信フィルタ
５０ 多層基板
５１、５７ 主面
５２、５３、５４、５５、５６ 誘電体層
６０ 樹脂部材
７０ スイッチ回路
７１、７２、７３、７４ スイッチ
８０ ダイプレクサ
１００ 共通端子
１０１、１０３ 圧電基板
１１０ 第１端子
１２０ 第２端子
１３０ 第３端子
１４０ 第４端子
１１１、１３１ 出力端子
１２１、１４１ 入力端子
ｇ１１、ｇ１２、ｇ１３、ｇ１４、ｇ３１、ｇ３２、ｇ３３、ｇ３４、ｇａ、ｇｂ、ｇｃ グランド端子
Ｇ５、Ｇ６ グランド層
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４、Ｌｍ インダクタ
ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ１４、ｐ３１、ｐ３２、ｐ３３、ｐ３４ 並列腕共振子
ｓ１１、ｓ１２、ｓ１３、ｓ１４、ｓ１５、ｓ３１、ｓ３２、ｓ３３、ｓ３４ 直列腕共振子
ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ３１、ｔ３２、ｔ３３、ｔ３４ 並列腕端子
ｖ１１、ｖ１４、ｖ３１、ｖ３４ ビア導体

Claims (6)

  1. 共通端子、第１端子、第２端子、および第３端子と、
    前記共通端子と前記第１端子との間に配置され、第１周波数帯域の送信帯域を通過帯域とする第１送信フィルタと、
    前記共通端子と前記第２端子との間に配置され、前記第１周波数帯域の受信帯域を通過帯域とする第１受信フィルタと、
    前記共通端子と前記第３端子との間に配置され、前記第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域の送信帯域を通過帯域とする第２送信フィルタと、
    第１主面および第２主面を有し、導体パターンが形成された複数の誘電体層の積層体で構成された多層基板と、を備え、
    前記第１送信フィルタは、
    前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路と第１並列腕端子との間に接続された第１並列腕共振子と、
    前記第１経路と第２並列腕端子との間に接続された第２並列腕共振子と、を有し、
    前記第２送信フィルタは、
    前記共通端子と前記第３端子とを結ぶ第２経路と第３並列腕端子との間に接続された第３並列腕共振子と、
    前記第２経路と第４並列腕端子との間に接続された第４並列腕共振子と、を有し、
    前記多層基板は、前記第１並列腕共振子、前記第２並列腕共振子、前記第３並列腕共振子、および前記第４並列腕共振子を前記第１主面に表面実装し、
    前記第２並列腕端子と前記第３並列腕端子とは、前記第１主面からｎ（ｎは自然数）層目までの前記多層基板のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されており、
    前記第１並列腕端子と前記第４並列腕端子とは、前記第１主面から前記ｎ層目までの前記多層基板の誘電体層において分離されている、
    マルチプレクサ。
  2. 前記第１並列腕端子と前記第４並列腕端子とは、（ｎ＋１）層目から前記第２主面までの前記多層基板のいずれかの誘電体層において互いにグランド接続されている、
    請求項１に記載のマルチプレクサ。
  3. 前記第１並列腕共振子は、前記第１送信フィルタが有する全ての並列腕共振子のうち、前記共通端子に最も近く接続されており、
    前記第４並列腕共振子は、前記第２送信フィルタが有する全ての並列腕共振子のうち、前記第３端子に最も近く接続されている、
    請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
  4. 前記第１送信フィルタは、さらに、
    前記第１経路上に配置された第１直列腕共振子を有し、
    前記第１送信フィルタは、前記第１並列腕共振子、前記第２並列腕共振子、および前記第１直列腕共振子とで、ラダー型フィルタを構成し、
    前記第２送信フィルタは、さらに、
    前記第２経路上に配置された第２直列腕共振子を有し、
    前記第２送信フィルタは、前記第３並列腕共振子、前記第４並列腕共振子、および前記第２直列腕共振子とで、ラダー型フィルタを構成する、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  5. さらに、
    前記共通端子と、前記第１送信フィルタ、前記第１受信フィルタ、および前記第２送信フィルタとの間に配置され、前記共通端子と前記第１送信フィルタとの接続、および、前記共通端子と前記第２送信フィルタとの接続を同時に実行することが可能なスイッチ回路を備える、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチプレクサと、
    前記第１端子、前記第２端子、および前記第３端子に接続された増幅回路と、
    高周波信号を処理して前記増幅回路へ出力し、前記増幅回路から出力された高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路と、を備える
    通信装置。
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