JP2020150416A - マルチプレクサ、高周波モジュール、及び通信装置 - Google Patents

マルチプレクサ、高周波モジュール、及び通信装置 Download PDF

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啓之 永森
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Abstract

【課題】第1通信バンドの第1通信信号を通過させる第1フィルタにおいて、第2通信バンド及び第3通信バンドでの減衰を行う。【解決手段】マルチプレクサ1は、第1フィルタ(第1送信フィルタ31)と、第2フィルタ(第2受信フィルタ42)と、第3フィルタ(第3受信フィルタ43)と、第1インダクタ51と、第2インダクタ52とを備える。第1インダクタ51は、第1フィルタの1つの並列腕共振子(第2並列腕共振子)とグランドとの間に、1つの並列腕共振子に直列に接続されている。第2インダクタ52は、第1フィルタの他の1つの並列腕共振子(第3並列腕共振子)とグランドとの間に、他の1つの並列腕共振子に直列に接続されている。第1インダクタ51と第2インダクタ52は、第1フィルタ側からグランド側への巻き方向が略同一である。【選択図】図1

Description

本発明は、一般にマルチプレクサ、高周波モジュール、及び通信装置に関する。本発明は、より詳細には、互いに異なる複数の通信の同時使用に対応可能なマルチプレクサ、このマルチプレクサを備える高周波モジュール、及び、この高周波モジュールを備える通信装置に関する。
従来、互いに異なる複数の通信の同時使用に対応可能なマルチプレクサが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載されたマルチプレクサでは、複数の周波数帯域の信号を同時に送受信するキャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation:CA)により、Band1の送信とBand3の受信が同時に行われたり、Band1の送信とBand32の受信が同時に行われたりする。特許文献1に記載されたマルチプレクサは、複数の搬送波又はチャネルを束ねている。
特開2015−201808号公報
ところで、特許文献1に記載された従来のマルチプレクサでは、Band1(第1通信バンド)の送信フィルタ(第1フィルタ)において、Band3(第2通信バンド)の受信バンドでの減衰が十分でない場合があった。同様に、Band1の送信フィルタにおいて、Band32(第3通信バンド)の受信バンドでの減衰が十分でない場合があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされた発明であり、本発明の目的は、第1通信バンドの第1通信信号を通過させる第1フィルタにおいて、第2通信バンド及び第3通信バンドでの減衰を行うことができるマルチプレクサ、高周波モジュール、及び通信装置を提供することにある。
本発明の一態様に係るマルチプレクサは、共通端子と、第1フィルタと、第2フィルタと、第3フィルタと、第1インダクタと、第2インダクタとを備える。前記第1フィルタは、前記共通端子と電気的に接続可能であり、第1通信バンドの第1通信信号を通過させるフィルタである。前記第1フィルタは、複数の並列腕共振子を含むラダー型フィルタである。前記第2フィルタは、前記共通端子と電気的に接続可能であり、前記第1通信バンドよりも低い第2通信バンドの第2通信信号を通過させる。前記第3フィルタは、前記共通端子と電気的に接続可能であり、前記第2通信バンドよりも低い第3通信バンドの第3通信信号を通過させる。前記第1インダクタは、前記第1フィルタの前記複数の並列腕共振子のうちの1つの並列腕共振子とグランドとの間に、前記1つの並列腕共振子に直列に接続されている。前記第2インダクタは、前記第1フィルタの前記複数の並列腕共振子のうちの他の1つの並列腕共振子とグランドとの間に、前記他の1つの並列腕共振子に直列に接続されている。前記第1インダクタと前記第2インダクタは、前記第1フィルタ側から前記グランド側への巻き方向が略同一である。
本発明の一態様に係る高周波モジュールは、前記マルチプレクサと、第1増幅器と、第2増幅器と、第3増幅器とを備える。前記第1増幅器は、前記第1フィルタに接続されている。前記第2増幅器は、前記第2フィルタに接続されている。前記第3増幅器は、前記第3フィルタに接続されている。
本発明の一態様に係る通信装置は、前記高周波モジュールと、信号処理回路とを備える。前記信号処理回路は、前記第1通信信号、前記第2通信信号、及び前記第3通信信号を処理する。
本発明の上記態様に係るマルチプレクサ、高周波モジュール、及び通信装置によれば、第1通信バンドの第1通信信号を通過させる第1フィルタにおいて、第2通信バンド及び第3通信バンドでの減衰を行うことができる。
図1は、実施形態に係るマルチプレクサの平面図である。 図2は、同上のマルチプレクサの要部の平面図である。 図3は、同上のマルチプレクサの概略構成図である。 図4は、同上のマルチプレクサにおける送信フィルタの回路図である。 図5は、同上のマルチプレクサにおける送信フィルタのフィルタ特性を示すグラフである。 図6は、実施形態に係る通信装置の概略構成図である。 図7は、実施形態の変形例に係るマルチプレクサの平面図である。 図8は、同上のマルチプレクサの要部の平面図である。 図9は、同上のマルチプレクサにおける送信フィルタのフィルタ特性を示すグラフである。
以下、実施形態に係るマルチプレクサ、高周波モジュール、及び通信装置について、図面を参照して説明する。下記の実施形態等において参照する図面は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(実施形態)
(1)マルチプレクサ
実施形態に係るマルチプレクサ1の全体構成について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るマルチプレクサ1は、図3に示すように、共通端子2と、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)と、第2送信フィルタ32と、第1受信フィルタ41と、第2受信フィルタ42(第2フィルタ)と、第3受信フィルタ43(第3フィルタ)とを備える。また、マルチプレクサ1は、第1端子11と、第2端子12と、第3端子13と、第4端子14と、第5端子15とを備える。さらに、マルチプレクサ1は、図4に示すように、第1インダクタ51と、第2インダクタ52と、第3インダクタ53とを備える。
マルチプレクサ1は、本実施形態では、第1通信バンドの送信と第2通信バンドの受信との同時使用、及び、第1通信バンドの送信と第3通信バンドの受信との同時使用に対応している。マルチプレクサ1は、複数の信号を同時に通信するキャリアアグリゲーションの場合を行う。より詳細には、本実施形態に係るマルチプレクサ1は、第1通信バンドの送信信号と第2通信バンドの受信信号とのキャリアアグリゲーション、及び、第1通信バンドの送信信号と第3通信バンドの受信信号とのキャリアアグリゲーションを行うことが可能である。なお、マルチプレクサ1は、キャリアアグリゲーションを行うことに限定されない。
マルチプレクサ1は、例えば、スマートフォンのような携帯電話に用いられる。なお、マルチプレクサ1は、携帯電話に限定されず、例えば、スマートウォッチのようなウェアラブル端末であってもよい。要するに、マルチプレクサ1は、図6に示すように、外部装置(図示せず)と通信を行う通信装置8に用いられる。
(2)マルチプレクサの各構成要素
以下、本実施形態に係るマルチプレクサ1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
(2.1)共通端子
図3に示す共通端子2は、アンテナ9(図6参照)に電気的に接続される。共通端子2は、アンテナ9に直接接続されることに限定されず、アンテナ9に間接的に接続されてもよい。つまり、共通端子2とアンテナ9との間に整合回路のような回路又は回路素子が挿入されてもよい。
(2.2)第1送信フィルタ、第1受信フィルタ
第1送信フィルタ31は、図3に示すように、第1送信信号をアンテナ9(図6参照)へ送信するための第1送信経路T1に設けられている。第1送信経路T1は、第1送信信号を、共通端子2を介して送信するための経路である。第1送信フィルタ31は、第1通信バンド(第1周波数帯域)の第1送信信号を通過させる。第1通信バンドは、例えば、LTE(Long Term Evolution)規格(LTE−Advanced規格を含む)のBand1(送信帯域:1920MHz−1980MHz)である。
上記より、第1送信フィルタ31は、第1通信バンドの第1通信信号(第1送信信号)を、共通端子2を介して伝送させるための第1伝送経路(第1送信経路T1)に設けられており、第1通信信号を通過させる第1フィルタである。第1通信信号は、Band1の通信バンドの送信信号である。
第1受信フィルタ41は、図3に示すように、第1受信信号をアンテナ9(図6参照)から受信するための第1受信経路R1に設けられている。言い換えると、第1受信経路R1は、第1受信信号を、共通端子2を介して受信するための経路である。第1受信フィルタ41は、第1通信バンド(第1周波数帯域)の第1受信信号を通過させる。第1受信信号の第1通信バンドは、第1送信信号の第1通信バンドと異なる。第1通信バンドは、例えば、LTE(Long Term Evolution)規格(LTE−Advanced規格を含む)のBand1(受信帯域:2110MHz−2170MHz)である。
(2.3)第2送信フィルタ、第2受信フィルタ
第2送信フィルタ32は、図3に示すように、第2送信信号をアンテナ9(図6参照)へ送信するための第2送信経路T2に設けられている。第2送信経路T2は、第2送信信号を、共通端子2を介して送信するための経路である。第2送信フィルタ32は、第2通信バンド(第2周波数帯域)の第2送信信号を通過させる。第2通信バンドは、例えば、LTE(Long Term Evolution)規格(LTE−Advanced規格を含む)のBand3(送信帯域:1710MHz−1785MHz)である。
第2受信フィルタ42は、図3に示すように、第2受信信号をアンテナ9(図6参照)から受信するための第2受信経路R2に設けられている。言い換えると、第2受信経路R2は、第2受信信号を、共通端子2を介して受信するための経路である。第2受信フィルタ42は、第2通信バンド(第2周波数帯域)の第2受信信号を通過させる。第2受信信号の第2通信バンドは、第2送信信号の第2通信バンドと異なる。第2通信バンドは、例えば、LTE(Long Term Evolution)規格(LTE−Advanced規格を含む)のBand3(受信帯域:1805MHz−1880MHz)である。
上記より、第2受信フィルタ42は、第1通信バンドよりも低い第2通信バンドの第2通信信号(第2受信信号)を、共通端子2を介して伝送させるための第2伝送経路(第2受信経路R2)に設けられており、第2通信信号を通過させる第2フィルタである。第2通信信号は、Band3の通信バンドの受信信号である。第1通信バンドの上限周波数は、第1通信バンドの下限周波数よりも低い。
(2.4)第3受信フィルタ
第3受信フィルタ43は、図3に示すように、第3受信信号をアンテナ9(図6参照)から受信するための第3受信経路R3に設けられている。第3受信経路R3は、第3受信信号を、共通端子2を介して伝送するための経路である。第3受信フィルタ43は、第3通信バンド(第3周波数帯域)の第3受信信号を通過させる。第3通信バンドは、例えば、LTE規格(LTE−Advanced規格を含む)のBand32(受信帯域:1452MHz−1496MHz)である。
上記より、第3受信フィルタ43は、第2通信バンドよりも低い第3通信バンドの第3通信信号(第3受信信号)を、共通端子2を介して伝送させるための第3伝送経路(第3受信経路R3)に設けられており、第3通信信号を通過させる第3フィルタである。第3通信信号は、Band32の通信バンドの受信信号である。第3通信バンドの上限周波数は、第2通信バンドの下限周波数よりも低い。
(2.5)第1〜5端子
図3に示すように、第1端子11は、第1送信経路T1上に設けられており、第1送信フィルタ31に電気的に接続されている。第1端子11は、後述のパワーアンプ71(図6参照)に電気的に接続される。第2端子12は、第2送信経路T2上に設けられており、第2送信フィルタ32に電気的に接続されている。第2端子12は、後述のパワーアンプ72(図6参照)に電気的に接続される。第3端子13は、第1受信経路R1上に設けられており、第1受信フィルタ41に電気的に接続されている。第3端子13は、後述のLNA(Low Noise Amplifier)73(図6参照)に電気的に接続される。第4端子14は、第2受信経路R2上に設けられており、第2受信フィルタ42に電気的に接続されている。第4端子14は、後述のLNA74(図6参照)に電気的に接続される。第5端子15は、第3受信経路R3上に設けられており、第3受信フィルタ43に電気的に接続されている。第5端子15は、後述のLNA75(図6参照)に電気的に接続される。
(2.6)第1送信フィルタの詳細構成
第1送信フィルタ31(第1フィルタ)は、図4に示すように、ラダー型フィルタである。第1送信フィルタ31は、複数(図示例では5つ)の直列腕共振子と、複数(図示例では4つ)の並列腕共振子とを備える。また、第1送信フィルタ31は、第1端子P1と、第2端子P2と、第3端子P3と、第4端子P4と、第5端子P5と、第6端子P6とを有する。
複数の直列腕共振子は、図4に示すように、第1直列腕共振子61と、第2直列腕共振子62と、第3直列腕共振子63と、第4直列腕共振子64と、第5直列腕共振子65とを含む。複数の直列腕共振子は、第5端子P5と第6端子P6との間の経路S1上に設けられている。複数の直列腕共振子は、経路S1上において、直列に接続されている。共通端子2側から、第1直列腕共振子61、第2直列腕共振子62、第3直列腕共振子63、第4直列腕共振子64、第5直列腕共振子65の順に、複数の直列腕共振子が並んでいる。
複数の並列腕共振子は、図4に示すように、第1並列腕共振子66と、第2並列腕共振子67と、第3並列腕共振子68と、第4並列腕共振子69とを含む。
第1並列腕共振子66は、第1共振周波数を有する。第1共振周波数は、第1通信バンドよりも低い。より詳細には、第1共振周波数は、第1通信バンドの下限周波数よりも低い。第1並列腕共振子66は、経路S1とグランドとの間に設けられている。より詳細には、第1並列腕共振子66は、経路S1上の第1ノードN1と第1端子P1との間の第1経路S21上に設けられている。第1ノードN1は、経路S1上において、第3直列腕共振子63と第4直列腕共振子64との間に位置する。第1端子P1は、グランドに電気的に接続されている。つまり、第1端子P1の電位は、グランド電位である。
第2並列腕共振子67は、第2共振周波数を有する。第2共振周波数は、第1共振周波数よりも低く、第2通信バンドに含まれている。第2並列腕共振子67は、経路S1とグランドとの間に設けられている。より詳細には、第2並列腕共振子67は、経路S1上の第2ノードN2と第2端子P2との間の第2経路S22上に設けられている。第2ノードN2は、経路S1上において、第1直列腕共振子61と第2直列腕共振子62との間に位置する。
第3並列腕共振子68は、第3共振周波数を有する。第3共振周波数は、第3通信バンドに含まれている。第3並列腕共振子68は、経路S1とグランドとの間に設けられている。より詳細には、第3並列腕共振子68は、経路S1上の第3ノードN3と第3端子P3との間の第3経路S23上に設けられている。第3ノードN3は、経路S1上において、第2直列腕共振子62と第3直列腕共振子63との間に位置する。
第4並列腕共振子69は、第4共振周波数を有する。第4並列腕共振子69は、経路S1とグランドとの間に設けられている。より詳細には、第4並列腕共振子69は、経路S1上の第4ノードN4と第4端子P4との間の第4経路S24上に設けられている。第4ノードN4は、経路S1上において、第4直列腕共振子64と第5直列腕共振子65との間に位置する。
(2.7)第1〜3インダクタ
第1インダクタ51は、図4に示すように、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)に接続されている。より詳細には、第1インダクタ51は、第1送信フィルタ31の第2並列腕共振子67とグランドとの間に、第2並列腕共振子67に直列に接続されている。
第2インダクタ52は、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)に接続されている。より詳細には、第2インダクタ52は、第1送信フィルタ31の第3並列腕共振子68とグランドとの間に、第3並列腕共振子68に直列に接続されている。
第3インダクタ53は、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)に接続されている。より詳細には、第3インダクタ53は、第1送信フィルタ31の第4並列腕共振子69とグランドとの間に、第4並列腕共振子69に直列に接続されている。
ここで、マルチプレクサ1は、図1に示すように、基板10を更に備える。基板10には、第1インダクタ51と第2インダクタ52と第3インダクタ53とが設けられている。図1の例では、第1インダクタ51、第2インダクタ52、及び第3インダクタ53は、基板10の主面101上に設けられている。さらに、基板10の主面101上には、第1送信フィルタ31と、第2送信フィルタ32と、第1受信フィルタ41と、第2受信フィルタ42と、第3受信フィルタ43とが配置されている。
第1インダクタ51は、図2に示すように、基板10の主面101上に設けられている。第1インダクタ51の一端は、第2端子P2とつながっている。一方、第1インダクタ51の他端は、第1グランド端子G1とつながっている。第1グランド端子G1は、直接又は間接的にグランドとつながっている。
第1インダクタ51は、複数(図示例では3つ)の導体部分511〜513を有する。導体部分511は、第1方向D1に沿って設けられており、第2端子P2とつながっている。導体部分512は、第2方向D2に沿って設けられており、導体部分511とつながっている。導体部分513は、第1方向D1に沿って設けられており、導体部分512及び第1グランド端子G1とつながっている。複数の導体部分511〜513は一体となって設けられている。さらに、第1インダクタ51は、第2端子P2と第1グランド端子G1と一体となって設けられている。
第1インダクタ51は、基板10の主面101の法線方向に沿った軸の周りに設けられている。なお、第1インダクタ51は、少なくとも1回巻かれている状態であってもよいし、1回も巻かれていない状態であってもよい。また、第1インダクタ51は、基板10の主面101だけでなく、主面101と基板10の内層面とに分割されて設けられていてもよい。
第2インダクタ52は、図2に示すように、基板10の主面101上に設けられている。第2インダクタ52の一端は、第3端子P3につながっている。一方、第2インダクタ52の他端は、第2グランド端子G2につながっている。第2グランド端子G2は、直接又は間接的にグランドにつながっている。
第2インダクタ52は、複数(図示例では3つ)の導体部分521〜523を有する。導体部分521は、第2方向D2に沿って設けられており、第3端子P3とつながっている。導体部分522は、第1方向D1に沿って設けられており、導体部分521とつながっている。導体部分523は、第2方向D2に沿って設けられており、導体部分522及び第2グランド端子G2とつながっている。複数の導体部分521〜523は一体となって設けられている。さらに、第2インダクタ52は、第3端子P3と第2グランド端子G2と一体となって設けられている。
第2インダクタ52は、基板10の主面101の法線方向に沿った軸の周りに設けられている。なお、第2インダクタ52は、少なくとも1回巻かれている状態であってもよいし、1回も巻かれていない状態であってもよい。また、第2インダクタ52は、基板10の主面101だけでなく、主面101と基板10の内層面とに分割されて設けられていてもよい。
第3インダクタ53は、図2に示すように、基板10の主面101上に設けられている。第3インダクタ53の一端は、第4端子P4につながっている。一方、第3インダクタ53の他端は、第3グランド端子G3につながっている。第3グランド端子G3は、直接又は間接的にグランドにつながっている。
第3インダクタ53は、複数(図示例では3つ)の導体部分531〜533を有する。導体部分531は、第1方向D1に沿って設けられており、第4端子P4とつながっている。導体部分532は、第2方向D2に沿って設けられており、導体部分531とつながっている。導体部分533は、第1方向D1に沿って設けられており、導体部分532及び第3グランド端子G3とつながっている。複数の導体部分531〜533は一体となって設けられている。さらに、第3インダクタ53は、第4端子P4と第3グランド端子G3と一体となって設けられている。
第3インダクタ53は、基板10の主面101の法線方向に沿った軸の周りに設けられている。なお、第3インダクタ53は、少なくとも1回巻かれている状態であってもよいし、1回も巻かれていない状態であってもよい。また、第3インダクタ53は、基板10の主面101だけでなく、主面101と基板10の内層面とに分割されて設けられていてもよい。
第1インダクタ51と第2インダクタ52は、図2に示すように、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)側からグランド側への巻き方向が同一である。より詳細には、第1インダクタ51における第2端子P2側から第1グランド端子G1側への巻き方向と、第2インダクタ52における第3端子P3側から第2グランド端子G2側への巻き方向とが同一である。図2では、第1インダクタ51の上記巻き方向及び第2インダクタ52の上記巻き方向は、いずれも反時計方向である。
上記より、第1送信信号(第1通信信号)と第1受信信号(第2通信信号)とが同時に伝送する場合、第1送信信号(第1通信信号)と第2受信信号(第3通信信号)とが同時に伝送する場合であっても、Band1(第1通信バンド)の第1送信信号(第1通信信号)を通過させる第1送信フィルタ31(第1フィルタ)において、Band3(第2通信バンド)及びBand32(第3通信バンド)での減衰を行うことができる。
第3インダクタ53は、図2に示すように、第1インダクタ51及び第2インダクタ52と、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)側からグランド側への巻き方向が同一である。より詳細には、第3インダクタ53における第4端子P4側から第3グランド端子G3側への巻き方向は、第1インダクタ51における第2端子P2側から第1グランド端子G1側への巻き方向と、第2インダクタ52における第3端子P3側から第2グランド端子G2側への巻き方向と同一である。図2では、第3インダクタ53の上記巻き方向は、第1インダクタ51の上記巻き方向及び第2インダクタ52の上記巻き方向と同様、反時計方向である。
ところで、図2に示すように、第1インダクタ51と第2インダクタ52は、互いに距離が最も近い部分で対向する。第1インダクタ51及び第2インダクタ52において、「互いに距離が最も近い部分」とは、3次元において、互いに距離が最も近い部分をいう。なお、図2の例のように、第1インダクタ51と第2インダクタ52とが同じ面にある場合、互いに距離が最も近い部分とは、上記面上において互いに距離が最も近い部分をいう。
また、「互いに距離が最も近い部分で対向する」とは、互いに距離が最も近い部分が近接した状態で向かい合うことをいう。「互いに距離が最も近い部分で対向する」とは、上記部分の間に第1インダクタ51及び第2インダクタとは別の導体が存在せずに、上記部分が向かい合うことをいう。
さらに、第1インダクタ51と第2インダクタ52において、対向する部分は略平行である。より詳細には、第1インダクタ51のうち第2インダクタ52との対向部分514と、第2インダクタ52のうち第1インダクタ51との対向部分524とが略平行である。ここで、「対向部分514と対向部分524とが略平行である」とは、対向部分514と対向部分524とが完全に平行である場合と、対向部分514と対向部分524とでなす角度が10度以下である場合とを含む。「対向部分514と対向部分524とでなす角度」とは、対向部分514の長手方向に沿った線分と対向部分524の長手方向に沿った線分とでなす角度をいう。「対向部分514の長手方向」とは、対向部分514において幅方向と直交する方向である。「対向部分524の長手方向」とは、対向部分524において幅方向と直交する方向である。
本実施形態では、第1インダクタ51及び第2インダクタ52のうち対向部分514,524は、基板10において同じ層に設けられている。つまり、対向部分514,524は、基板10の主面101上に設けられている。
第1インダクタ51の対向部分514における第1送信フィルタ31(第1フィルタ)側からグランド側への向きと、第2インダクタ52の対向部分524における第1送信フィルタ31側からグランド側への向きは、反対向きである。つまり、対向部分514における第2端子P2側から第1グランド端子G1側への向き(図2では右向き)と、対向部分524における第3端子P3側から第2グランド端子G2側への向き(図2では左向き)は、第2方向D2において、反対向きである。
また、図2に示すように、第2インダクタ52と第3インダクタ53は、互いに距離が最も近い部分で対向する。第2インダクタ52及び第3インダクタ53のうち互いに距離が最も近い部分とは、3次元において、距離が最も近い部分をいう。なお、図2の例のように、第2インダクタ52と第3インダクタ53とが同じ面(主面101)にある場合、上記距離が最も近い部分とは、上記面上において距離が最も近い部分をいう。
さらに、第2インダクタ52と第3インダクタ53において、対向する部分は略平行である。より詳細には、第2インダクタ52のうち第3インダクタ53との対向部分525と、第3インダクタ53のうち第2インダクタ52との対向部分534とが略平行である。ここで、「対向部分525と対向部分534とが略平行である」とは、対向部分525と対向部分534とが完全に平行である場合と、対向部分525と対向部分534とでなす角度が10度以下である場合とを含む。「対向部分525と対向部分534とでなす角度」とは、対向部分525の長手方向に沿った線分と対向部分534の長手方向に沿った線分とでなす角度をいう。「対向部分525の長手方向」とは、対向部分525において幅方向と直交する方向である。「対向部分534の長手方向」とは、対向部分534において幅方向と直交する方向である。
本実施形態では、第2インダクタ52及び第3インダクタ53のうち対向部分525,534は、基板10において同じ層に設けられている。つまり、対向部分525,534は、基板10の主面101上に設けられている。
第2インダクタ52の対向部分525における第1送信フィルタ31(第1フィルタ)側からグランド側への向きと、第3インダクタ53の対向部分534における第1送信フィルタ31側からグランド側への向きは、反対向きである。つまり、対向部分525における第3端子P3側から第2グランド端子G2側への向き(図2では右向き)と、対向部分534における第4端子P4側から第3グランド端子G3側への向き(図2では左向き)は、第2方向D2において、反対向きである。
(3)マルチプレクサの特性
以下、マルチプレクサ1における第1送信フィルタ31の特性について、図5を参照して説明する。図5において、特性A1は、本実施形態の第1送信フィルタ31のフィルタ特性である。図5は、特性A1を示すだけでなく、比較例として、特性A2及び特性A3を示す。特性A2は、第1インダクタ及び第2インダクタの巻き方向が異なる場合のフィルタ特性である。特性A3は、第1インダクタ及び第2インダクタが設けられていない場合のフィルタ特性である。
Band1 Txの通信バンド(Band1の送信バンド)に近い第1周波数f1における減衰は、第1並列腕共振子66によって実現される。Band3 Rxの通信バンド(Band3の受信バンド)に含まれている第2周波数f2における減衰は、第2並列腕共振子67及び第1インダクタ51によって実現される。Band3 Txの通信バンド(Band3の送信バンド)に含まれている第4周波数f4における減衰は、第4並列腕共振子69及び第3インダクタ53によって実現される。
Band32 Rxの通信バンド(Band32の受信バンド)に含まれている第3周波数f3における減衰は、第3並列腕共振子68及び第2インダクタ52によって実現される。このとき、第1インダクタ51の巻き方向と第2インダクタ52の巻き方向が同一である場合、第1インダクタ51と第2インダクタ52とが磁気的に結合しにくいため、減衰量を大きくすることができる。一方、第1インダクタ51及び第2インダクタ52が設けられていない場合、特性A3のように、減衰量が小さいため、十分な減衰効果が得られない。また、第1インダクタ51の巻き方向と第2インダクタ52の巻き方向とが異なる場合であっても、第1インダクタ51と第2インダクタ52とが磁気的に結合することにより、特性A2のように、減衰が十分ではない。
上記より、第1インダクタ51の巻き方向と第2インダクタ52の巻き方向とが同一である場合、Band1 Txの通信バンドから離れたBand32 Rxの通信バンドにおける減衰を実現することができる。
特に、本実施形態のように、Band1の送信信号とBand3の受信信号のキャリアアグリゲーションの場合、Band1の第1送信フィルタ31において、Band3の受信バンドでの減衰を実現することができる。同様に、Band1の送信信号とBand32の受信信号のキャリアアグリゲーションの場合も、Band1の第1送信フィルタ31において、Band32の受信バンドでの減衰を実現することができる。つまり、複数の信号を同時に通信するキャリアアグリゲーションにおいても、通信バンド以外の帯域の減衰を実現することができる。
(4)高周波モジュール
高周波モジュール7は、図6に示すように、マルチプレクサ1と、複数(図示例では2つ)のパワーアンプ71,72と、複数(図示例では3つ)のLNA(Low Noise Amplifier)73〜75とを備える。パワーアンプ71は、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)に接続されている第1増幅器である。パワーアンプ72は、第2送信フィルタ32に接続されている増幅器である。LNA73は、第1受信フィルタ41に接続されている。LNA74は、第2受信フィルタ42(第2フィルタ)に接続されている第2増幅器である。LNA75は、第3受信フィルタ43(第3フィルタ)に接続されている第3増幅器である。
(5)通信装置
通信装置8は、図6に示すように、高周波モジュール7と、ベースバンド信号処理回路81と、RF信号処理回路82とを備える。ベースバンド信号処理回路81とRF信号処理回路82とで、第1送信信号、第2送信信号、第1受信信号、第2受信信号、及び第3受信信号を処理する信号処理回路を構成する。
(5.1)ベースバンド信号処理回路
ベースバンド信号処理回路81は、図6に示すように、例えばBBIC(Baseband Integrated Circuit)であり、RF信号処理回路82に電気的に接続されている。ベースバンド信号処理回路81は、ベースバンド信号からI相信号及びQ相信号を生成する。ベースバンド信号処理回路81は、I相信号とQ相信号とを合成することでIQ変調処理を行って、第1送信信号及び第2送信信号を出力する。この際、第1送信信号及び第2送信信号は、所定周波数の搬送波信号を、当該搬送波信号の周期よりも長い周期で振幅変調した変調信号として生成される。
(5.2)RF信号処理回路
RF信号処理回路82は、図6に示すように、例えばRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)であり、高周波モジュール7とベースバンド信号処理回路81との間に設けられている。RF信号処理回路82は、ベースバンド信号処理回路81からの第1送信信号及び第2送信信号に対して信号処理を行う機能と、アンテナ9で受信された第1受信信号、第2受信信号、及び第3受信信号に対して信号処理を行う機能とを有する。RF信号処理回路82は、マルチバンド対応の処理回路であり、複数の通信バンドの送信信号(第1送信信号、第2送信信号)を生成して増幅することが可能である。
(6)効果
本実施形態に係るマルチプレクサ1は、第1送信フィルタ31(第1フィルタ)の第2並列腕共振子67に直列に接続されている第1インダクタ51と、第1送信フィルタ31の第3並列腕共振子68に直列に接続されている第2インダクタ52とを備える。そして、第1インダクタ51と第2インダクタ52は、第1送信フィルタ31側からグランド側への巻き方向が同一である。これにより、Band1(第1通信バンド)の第1送信信号(第1通信信号)を通過させる第1送信フィルタ31において、Band3(第2通信バンド)及びBand32(第3通信バンド)での減衰を行うことができる。
(7)変形例
以下、本実施形態の変形例について説明する。
第1インダクタ51及び第2インダクタ52のうち対向部分514,524は、基板10において互いに異なる層に設けられていてもよい。この場合、基板10は、複数の層で構成される多層基板である。
実施形態は、Band1の第1送信信号を通過させる第1送信フィルタ31の場合であるが、実施形態の変形例として、Band1の第1受信信号を通過させる第1受信フィルタ41の場合も考えられる。
本変形例の場合、第1受信フィルタ41は、ラダー型フィルタである。第1受信フィルタ41は、実施形態1の第1送信フィルタ31と同様、複数の直列腕共振子と、複数の並列腕共振子とを備える。また、第1受信フィルタ41は、第1端子P1と、第2端子P2と、第3端子P3と、第4端子P4と、第5端子P5と、第6端子P6とを有する。
図7に示す第1インダクタ51は、第1受信フィルタ41(第1フィルタ)に接続されている。より詳細には、第1インダクタ51は、第1受信フィルタ41の第2並列腕共振子67とグランドとの間に、第2並列腕共振子67に直列に接続されている。
図7に示す第2インダクタ52は、第1受信フィルタ41(第1フィルタ)に接続されている。より詳細には、第2インダクタ52は、第1受信フィルタ41の第3並列腕共振子68とグランドとの間に、第3並列腕共振子68に直列に接続されている。
図7に示す第3インダクタ53は、第1受信フィルタ41(第1フィルタ)に接続されている。より詳細には、第3インダクタ53は、第1受信フィルタ41の第4並列腕共振子69とグランドとの間に、第4並列腕共振子69に直列に接続されている。
第1インダクタ51の一端は、第2端子P2とつながっている。一方、第1インダクタ51の他端は、第1グランド端子G1とつながっている。第1グランド端子G1は、直接又は間接的にグランドとつながっている。第1インダクタ51は、複数(図示例では3つ)の導体部分511〜513を有する。
第2インダクタ52の一端は、第3端子P3につながっている。一方、第2インダクタ52の他端は、第2グランド端子G2につながっている。第2グランド端子G2は、直接又は間接的にグランドにつながっている。第2インダクタ52は、複数(図示例では3つ)の導体部分521〜523を有する。
第3インダクタ53の一端は、第4端子P4につながっている。一方、第3インダクタ53の他端は、第3グランド端子G3につながっている。第3グランド端子G3は、直接又は間接的にグランドにつながっている。第3インダクタ53は、複数(図示例では3つ)の導体部分531〜533を有する。
本変形例においても、実施形態と同様、第1インダクタ51と第2インダクタ52は、図8に示すように、第1受信フィルタ41(第1フィルタ)側からグランド側への巻き方向が同一である。より詳細には、第1インダクタ51における第2端子P2側から第1グランド端子G1側への巻き方向と、第2インダクタ52における第3端子P3側から第2グランド端子G2側への巻き方向とが同一である。図8では、第1インダクタ51の上記巻き方向及び第2インダクタ52の上記巻き方向は、いずれも反時計方向である。
上記より、Band1(第1通信バンド)の第1受信信号(第1通信信号)を通過させる第1受信フィルタ41(第1フィルタ)において、Band1(第2通信バンド)の送信周波数帯及びBand3(第3通信バンド)の送信周波数帯での減衰を行うことができる。
また、本変形例においても、実施形態と同様、第3インダクタ53は、図8に示すように、第1インダクタ51及び第2インダクタ52と、第1受信フィルタ41(第1フィルタ)側からグランド側への巻き方向が同一である。より詳細には、第3インダクタ53における第4端子P4側から第3グランド端子G3側への巻き方向は、第1インダクタ51における第2端子P2側から第1グランド端子G1側への巻き方向と、第2インダクタ52における第3端子P3側から第2グランド端子G2側への巻き方向と同一である。図8では、第3インダクタ53の上記巻き方向は、第1インダクタ51の上記巻き方向及び第2インダクタ52の上記巻き方向と同様、反時計方向である。
さらに、本変形例においても、実施形態と同様、図8に示すように、第1インダクタ51と第2インダクタ52は、互いに距離が最も近い部分で対向する。また、第1インダクタ51と第2インダクタ52において、対向する部分は略平行である。より詳細には、第1インダクタ51のうち第2インダクタ52との対向部分514と、第2インダクタ52のうち第1インダクタ51との対向部分524とが略平行である。
本変形例においても、実施形態と同様、図8に示すように、第2インダクタ52と第3インダクタ53は、互いに距離が最も近い部分で対向する。また、第2インダクタ52と第3インダクタ53において、対向する部分は略平行である。より詳細には、第2インダクタ52のうち第3インダクタ53との対向部分525と、第3インダクタ53のうち第2インダクタ52との対向部分534とが略平行である。
次に、本変形例に係るマルチプレクサ1における第1受信フィルタ41の特性について、図9を参照して説明する。
Band1 Rxの通信バンド(Band1の受信バンド)に近い第1周波数f1における減衰は、第1並列腕共振子66によって実現される。Band3 Txの通信バンド(Band3の送信バンド)に含まれている第2周波数f2における減衰は、第2並列腕共振子67及び第1インダクタ51によって実現される。
Band3 Txの通信バンドに含まれている第3周波数f3における減衰は、第3並列腕共振子68及び第2インダクタ52によって実現される。このとき、第1インダクタ51の巻き方向と第2インダクタ52の巻き方向が同一である場合、第1インダクタ51と第2インダクタ52とが磁気的に結合しにくいため、減衰量を大きくすることができる。一方、第1インダクタ51及び第2インダクタ52が設けられていない場合、減衰量が小さいため、十分な減衰効果が得られない。また、第1インダクタ51の巻き方向と第2インダクタ52の巻き方向とが異なる場合であっても、第1インダクタ51と第2インダクタ52とが磁気的に結合することにより、減衰が十分ではない。
上記より、第1インダクタ51の巻き方向と第2インダクタ52の巻き方向とが同一である場合、Band1 Rxの通信バンドから離れたBand3 Txの通信バンドにおける減衰を実現することができる。
なお、実施形態に係るマルチプレクサ1は、Band1とBand3とBand32の組合せの他に、Band1とBand3とBand40(2300MHz−2400MHz)の組合せ、Band1とBand3とBand41(2496MHz−2690MHz)の組合せに適用可能である。また、マルチプレクサ1は、Band25(送信帯域:1850MHz−1915MHz、受信帯域:1930MHz−1995MHz)とBand66(送信帯域:1710MHz−1780MHz、受信帯域:2110MHz−2200MHz)の組合せ、Band25とBand66とBand7(送信帯域:2500MHz−2570MHz、受信帯域:2620MHz−2690MHz)の組合せ、Band25とBand66とBand40の組合せ、Band25とBand66とBand41の組合せ、Band25とBand66とBand30(送信帯域:2305MHz−2315MHz、受信帯域:2350MHz−2360MHz)の組合せにも適用可能である。
また、本実施形態に係るマルチプレクサ1は、図3に示すように複数のフィルタを共通端子2に共通接続する(束ねる)構成であるが、上記構成に限定されない。本実施形態の変形例として、マルチプレクサ1は、例えば、複数のフィルタのうちの少なくとも1つを選択して共通端子2に接続させるスイッチ(いわゆるダイレクトマッピングスイッチ)を更に備える構成であってもよい。
上記の各変形例に係るマルチプレクサ1においても、本実施形態に係るマルチプレクサ1と同様の効果を奏する。
以上説明した実施形態及び変形例は、本発明の様々な実施形態及び変形例の一部に過ぎない。また、実施形態及び変形例は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(態様)
以上説明した実施形態及び変形例より以下の態様が開示されている。
第1の態様に係るマルチプレクサ(1)は、共通端子(2)と、第1フィルタ(第1送信フィルタ31;第1受信フィルタ41)と、第2フィルタ(第2受信フィルタ42;第1送信フィルタ31)と、第3フィルタ(第3受信フィルタ43;第2送信フィルタ32)と、第1インダクタ(51)と、第2インダクタ(52)とを備える。第1フィルタは、共通端子(2)と電気的に接続可能であり、第1通信バンド(Band1 Tx;Band1 Rx)の第1通信信号(第1送信信号;第1受信信号)を通過させるフィルタである。第1フィルタは、複数の並列腕共振子を含むラダー型フィルタである。第2フィルタは、共通端子(2)と電気的に接続可能であり、第1通信バンドよりも低い第2通信バンド(Band3 Rx;Band1 Tx)の第2通信信号(第2受信信号;第1送信信号)を通過させる。第3フィルタは、共通端子(2)と電気的に接続可能であり、第2通信バンドよりも低い第3通信バンド(Band32 Rx;Band3 Tx)の第3通信信号(第3受信信号;第2送信信号)を通過させる。第1インダクタ(51)は、第1フィルタの複数の並列腕共振子のうちの1つの並列腕共振子(第2並列腕共振子67)とグランドとの間に、上記1つの並列腕共振子に直列に接続されている。第2インダクタ(52)は、第1フィルタの複数の並列腕共振子のうちの他の1つの並列腕共振子(第3並列腕共振子68)とグランドとの間に、上記他の1つの並列腕共振子に直列に接続されている。第1インダクタ(51)と第2インダクタ(52)は、第1フィルタ側からグランド側への巻き方向が略同一である。
第1の態様に係るマルチプレクサ(1)によれば、第1通信バンド(Band1 Tx;Band1 Rx)の第1通信信号(第1送信信号;第1受信信号)を通過させる第1フィルタ(第1送信フィルタ31;第1受信フィルタ41)において、第2通信バンド(Band3 Rx;Band1 Tx)及び第3通信バンド(Band32 Rx;Band3 Tx)での減衰を行うことができる。
第2の態様に係るマルチプレクサ(1)では、第1の態様において、複数の並列腕共振子は、第1並列腕共振子(66)と、第2並列腕共振子(67)と、第3並列腕共振子(68)とを含む。第1並列腕共振子(66)は、第1共振周波数を有する。第1共振周波数は、第1通信バンド(Band1 Tx;Band1 Rx)よりも低い。第2並列腕共振子(67)は、上記1つの並列腕共振子としての並列腕共振子である。第2並列腕共振子(67)は、第2共振周波数を有する。第2共振周波数は、第1共振周波数よりも低く、第2通信バンド(Band3 Rx;Band1 Tx)に含まれている。第3並列腕共振子(68)は、上記他の1つの並列腕共振子としての並列腕共振子である。第3並列腕共振子(68)は、第3共振周波数を有する。第3共振周波数は、第3通信バンド(Band32 Rx;Band3 Tx)に含まれている。
第3の態様に係るマルチプレクサ(1)では、第1又は2の態様において、第1インダクタ(51)と第2インダクタ(52)は、互いに距離が最も近い部分で対向し、かつ、対向する部分(対向部分514,524)は略平行である。
第4の態様に係るマルチプレクサ(1)は、第3の態様において、基板(10)を更に備える。基板(10)には、第1インダクタ(51)及び第2インダクタ(52)が設けられている。第1インダクタ(51)及び第2インダクタ(52)のうち対向する部分(対向部分514,524)は、基板(10)において互いに異なる層に設けられている。
第5の態様に係るマルチプレクサ(1)は、第2の態様において、第3インダクタ(53)を更に備える。第3インダクタ(53)は、第1フィルタ(第1送信フィルタ31;第1受信フィルタ41)に接続されている。複数の並列腕共振子は、第4並列腕共振子(69)を更に含む。第4並列腕共振子(69)は、第4共振周波数を有する。第3インダクタ(53)は、第1フィルタの第4並列腕共振子(69)とグランドとの間に、第4並列腕共振子(69)に直列に接続されている。第3インダクタ(53)は、第1インダクタ(51)及び第2インダクタ(52)と、第1フィルタ側からグランド側への巻き方向が略同一である。
第6の態様に係るマルチプレクサ(1)では、第1〜5の態様のいずれか1つにおいて、第1通信信号は、Band1の通信バンドの送信信号である。第2通信信号は、Band3の通信バンドの受信信号である。第3通信信号は、Band32の通信バンドの受信信号である。
第7の態様に係る高周波モジュール(7)は、第1〜6の態様のいずれか1つのマルチプレクサ(1)と、第1増幅器(パワーアンプ71)と、第2増幅器(LNA74)と、第3増幅器(LNA75)とを備える。第1増幅器は、第1フィルタ(第1送信フィルタ31;第1受信フィルタ41)に接続されている。第2増幅器は、第2フィルタ(第2受信フィルタ42;第1送信フィルタ31)に接続されている。第3増幅器は、第3フィルタ(第3受信フィルタ43;第2送信フィルタ32)に接続されている。
第8の態様に係る通信装置(8)は、第7の態様の高周波モジュール(7)と、信号処理回路(ベースバンド信号処理回路81、RF信号処理回路82)とを備える。信号処理回路は、第1通信信号(第1送信信号;第1受信信号)、第2通信信号(第2受信信号;第1送信信号)、及び第3通信信号(第3受信信号;第2送信信号)を処理する。
1 マルチプレクサ
10 基板
101 主面
11 第1端子
12 第2端子
13 第3端子
14 第4端子
15 第5端子
2 共通端子
31 第1送信フィルタ(第1フィルタ、第2フィルタ)
32 第2送信フィルタ(第3フィルタ)
41 第1受信フィルタ(第1フィルタ)
42 第2受信フィルタ(第2フィルタ)
43 第3受信フィルタ(第3フィルタ)
51 第1インダクタ
511〜513 導体部分
514 対向部分
52 第2インダクタ
521〜523 導体部分
524,525 対向部分
53 第3インダクタ
531〜533 導体部分
534 対向部分
61 第1直列腕共振子
62 第2直列腕共振子
63 第3直列腕共振子
64 第4直列腕共振子
65 第5直列腕共振子
66 第1並列腕共振子
67 第2並列腕共振子
68 第3並列腕共振子
69 第4並列腕共振子
7 高周波モジュール
71 パワーアンプ(第1増幅器)
72 パワーアンプ
73 LNA
74 LNA(第2増幅器)
75 LNA(第3増幅器)
8 通信装置
81 ベースバンド信号処理回路(信号処理回路)
82 RF信号処理回路(信号処理回路)
9 アンテナ
T1 第1送信経路
T2 第2送信経路
R1 第1受信経路
R2 第2受信経路
R3 第3受信経路
P1 第1端子
P2 第2端子
P3 第3端子
P4 第4端子
P5 第5端子
P6 第6端子
N1 第1ノード
N2 第2ノード
N3 第3ノード
N4 第4ノード
S1 経路
S21 第1経路
S22 第2経路
S23 第3経路
S24 第4経路
G1 第1グランド端子
G2 第2グランド端子
G3 第3グランド端子
A1 特性
A2 特性
A3 特性
f1 第1周波数
f2 第2周波数
f3 第3周波数
f4 第4周波数
D1 第1方向
D2 第2方向

Claims (8)

  1. 共通端子と、
    前記共通端子と電気的に接続可能であり、第1通信バンドの第1通信信号を通過させるフィルタであって、複数の並列腕共振子を含むラダー型フィルタである第1フィルタと、
    前記共通端子と電気的に接続可能であり、前記第1通信バンドよりも低い第2通信バンドの第2通信信号を通過させる第2フィルタと、
    前記共通端子と電気的に接続可能であり、前記第2通信バンドよりも低い第3通信バンドの第3通信信号を通過させる第3フィルタと、
    前記第1フィルタの前記複数の並列腕共振子のうちの1つの並列腕共振子とグランドとの間に、前記1つの並列腕共振子に直列に接続されている第1インダクタと、
    前記第1フィルタの前記複数の並列腕共振子のうちの他の1つの並列腕共振子とグランドとの間に、前記他の1つの並列腕共振子に直列に接続されている第2インダクタと、を備え、
    前記第1インダクタと前記第2インダクタは、前記第1フィルタ側から前記グランド側への巻き方向が略同一である、
    マルチプレクサ。
  2. 前記複数の並列腕共振子は、
    前記第1通信バンドよりも低い第1共振周波数を有する第1並列腕共振子と、
    前記1つの並列腕共振子としての並列腕共振子であって、前記第1共振周波数よりも低く前記第2通信バンドに含まれている第2共振周波数を有する第2並列腕共振子と、
    前記他の1つの並列腕共振子としての並列腕共振子であって、前記第3通信バンドに含まれている第3共振周波数を有する第3並列腕共振子と、を含む、
    請求項1に記載のマルチプレクサ。
  3. 前記第1インダクタと前記第2インダクタは、互いに距離が最も近い部分で対向し、かつ、対向する部分は略平行である、
    請求項1又は2に記載のマルチプレクサ。
  4. 前記第1インダクタ及び前記第2インダクタが設けられている基板を更に備え、
    前記第1インダクタ及び前記第2インダクタのうち前記対向する部分は、前記基板において互いに異なる層に設けられている、
    請求項3に記載のマルチプレクサ。
  5. 前記第1フィルタに接続されている第3インダクタを更に備え、
    前記複数の並列腕共振子は、
    第4共振周波数を有する第4並列腕共振子を更に含み、
    前記第3インダクタは、前記第1フィルタの前記第4並列腕共振子と前記グランドとの間に、前記第4並列腕共振子に直列に接続されており、
    前記第3インダクタは、前記第1インダクタ及び前記第2インダクタと、前記第1フィルタ側から前記グランド側への巻き方向が略同一である、
    請求項2に記載のマルチプレクサ。
  6. 前記第1通信信号は、Band1の通信バンドの送信信号であり、
    前記第2通信信号は、Band3の通信バンドの受信信号であり、
    前記第3通信信号は、Band32の通信バンドの受信信号である、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のマルチプレクサと、
    前記第1フィルタに接続されている第1増幅器と、
    前記第2フィルタに接続されている第2増幅器と、
    前記第3フィルタに接続されている第3増幅器と、を備える、
    高周波モジュール。
  8. 請求項7に記載の高周波モジュールと、
    前記第1通信信号、前記第2通信信号、及び前記第3通信信号を処理する信号処理回路と、を備える、
    通信装置。
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