JP3224129B2 - 分波器 - Google Patents

分波器

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勉 宮下
暢朗 平沢
秀樹 大森
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波帯域通過フ
ィルタを用いた分波器に関する。
【0002】近年、自動者用電話器、携帯用電話器等の
小型無線通信機の開発が急速に進められ、より一層の小
型化、高性能化が要請されている。これらの無線通信機
には、信号の分岐や挿入を行うための分波器が用いられ
ている。分波器は帯域通過フィルタを用いて構成される
が、今日では弾性表面波フィルタを用いたものが研究開
発されている。
【0003】
【従来の技術】2つの帯域通過弾性表面波フィルタチッ
プ(それぞれの帯域中心周波数f1 、f2 とする)を用
いて分波器を構成する場合、それぞれのチップは気密封
止されたパッケージ内に搭載され、ストリップ線路もし
くは小型の集中定数チップ等で形成されたインピーダン
ス整合回路のある基板上に設置されるのがこれまでの普
通であった。この方法は、それぞれのフィルタが独立し
たケースに納められているためお互いのアイソレーショ
ンが良い。
【0004】また、分波器の構成ではなく増幅器等の素
子を同一基板上に組み込むことによりモジュール化され
たりした(例えば、特開昭63−54009号公報参
照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、パッケージが2つあるため、その占有面
積が大きく小型化が難しい。また、基板上に素子を配置
するため整合回路は素子を避けて設ける必要があり,こ
れも無駄なスペースとなる。
【0006】できるだけ小型化するため、2つのフィル
タを同一チップ内に形成し一つのパッケージに入れるこ
とが望ましいがこの場合、2つのフィルタの相互作用を
避けるため弾性表面波の伝搬路を別々に設ける必要があ
り、無駄なスペースができる。また、単体の時に比べチ
ップ面積が大きくなるため、製造歩留りも悪くなる。さ
らに、2つのフィルタのアイソレーションをとることも
難しい。
【0007】そこで、本発明は、アイソレーションを良
好に保ちつつ極力小型化することが可能な分波器を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、図1、図5に示すように、それぞれ異な
る帯域中心周波数f1 、f2 の特性を有し、かつ、それ
ぞれ信号入出力端子A 1 およびA2 、B1 およびB2
よび接地端子GND1 、GND2 を有する複数の弾性表
面波帯域通過フィルタチップF1 、F2 を、ひとつのパ
ッケージPCK内に収納し一体化して構成する。
【0009】このとき、例えば、弾性表面波帯域通過フ
ィルタチップF1 とF2 の間に、インピーダンス整合回
路Mを設ける。
【0010】また、例えば、パッケージPCKの内部を
2層構成とし、そのうちの1層にインピーダンス整合回
路Mを設ける。
【0011】また、例えば、図5に示すように、前記弾
性表面波帯域通過フィルタチップF 1 、F2 は前記パッ
ケージPCK内において前記フィルタチップF1 、F2
の信号入出力端子A1 およびA2 、B1 およびB2 、接
地端子GND1 、GND2 、前記パッケージPCK内に
設けられた信号入出力端子C1 およびC2 、D1 および
2 、および接地端子GNDを介して信号線lS 、lG
により電気的に接続して構成する。
【0012】また、図5、図6に示すように、前記各フ
ィルタチップF1 、F2 の各信号入出力端子A1 および
2 、B1 およびB2 、および前記パッケージPCKの
信号入出力端子C1 およびC2 、D1 およびD2 は、そ
れらを結ぶ信号線が略一直線上に位置するようにする。
【0013】また、図8に示すように、前記一方のフィ
ルタチップF1 側における各信号入出力端子A1 、A2
と前記パッケージPCKの信号入出力端子C1 、C2
を結ぶ信号線と、前記他方のフィルタチップF2 側にお
ける各信号入出力端子B1 、B2 と前記パッケージPC
Kの信号入出力端子D1 、D2 とを結ぶ信号線とが、互
いに略直角をなして交わる2つの直線X、Y上に位置す
るよう前記各信号入出力端子A1 、A2 、B1 、B2
1 、C2 、D1 、D2 を配置する。
【0014】また、図7に示すように、前記各フィルタ
チップF1 、F2 の信号入出力端子A1 、A2 、B1
2 と対応する前記パッケージPCKの信号入出力端子
1、C2 、D1 、D2 とを結ぶ信号線相互の間に必ず
接地線lG が介在するよう前記各信号入出力端子A1
2 、B1 、B2 、C1 、C2 、D1 、D2 を配置す
る。
【0015】また、図9に示すように、前記パッケージ
PCK内における前記各フィルタチップF1 、F2 間に
は接地された金属仕切板Sを設ける。
【0016】また、図10に示すように、各共通外部信
号端子T0 、外部信号端子T1 、T 2 は両側にGNDを
配置する。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【作用】請求項1記載の発明によれば、PCK内に収納
された弾性表面波帯域通過フィルタチップF1、F2は、
予め分波器として機能すべく各信号端子A1、A2
1、B2、接地端子GND1、GND2、パッケージ信号
入出力端子C1、C2、D1、D2、接地端子GNDを介し
て信号線lS、接地線lGにより電気的に接続されたモジ
ュール化された分波器が提供される。また、弾性表面波
帯域通過フィルタチップF1の信号線lSと弾性表面波帯
域通過フィルタチップF2の信号線lSとの間に必ず、接
地線lGが存在することになり、信号線lS間の接地線l
Gは各信号線lSから発する電磁波のシールド作用を営む
ことになり、弾性表面波帯域通過フィルタチップF1
信号線lSと弾性表面波帯域通過フィルタチップF2のア
イソレーションを保つことが可能になる。
【0022】
【0023】
【0024】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
【0025】[I]第1実施例 まず図1に、本発明の係る分波器DPLXの構成を示
す。
【0026】図1に示すように、共通外部信号端子T0
には弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 、F2 が並
列に接続されており、各弾性表面波帯域通過フィルタチ
ップF1 、F2 からは外部信号端子T1 、T2 がそれぞ
れ個別に導出されている。
【0027】弾性表面波帯域通過フィルタチップF1
2 は、図2に示すように、互いに異なる帯域中心周波
数を有しており、弾性表面波帯域通過フィルタチップF
1 の帯域中心周波数f1 は、例えば、887[MH
z]、弾性表面波帯域通過フィルタチップF2 の帯域中
心周波数f2 は932[MHz]に設定され、f1 <f
2の関係になっている。また、弾性表面波帯域通過フィ
ルタチップF1 、F2 は、図3(等価回路)および図4
(実際の配置パターン)に示すように、LT(リチウム
タンタレート)基板上にAl−2%Cu電極材料により
形成されている。直列弾性表面波共振器R1 、R3 、R
4 および並列弾性表面波共振器R2 、R5 は、くし型電
極および反射器を有する一端子対形共振器で構成され
る。
【0028】弾性表面波共振器R1 は、弾性表面波帯域
通過フィルタチップF1 と弾性表面波帯域通過フィルタ
チップF2 との共通接続点側に挿入されており、共通外
部信号端子T0 側からみたとき、弾性表面波共振器R1
は初段の共振器となる。
【0029】図4に、弾性表面波共振器R1 〜R5 の配
置パターン側を示す。基板Sub上の両端に接地端子G
ND1 、GND2 が形成され、それらの面に弾性表面波
共振器R2 、チップ信号入力端子A1 (またはB1 )、
弾性表面波共振器R1 、R3、R4 、チップ信号出力端
子A2 (またはB2 )、弾性表面波共振器R5 が形成さ
れている。なお、弾性表面波共振器R1 〜R5 の電極指
の形状構造は一般に良く知られているので詳細な図示は
省略する。
【0030】再び図1に戻って、共通外部信号端子T0
と弾性表面波帯域通過フィルタチップF2 との間には、
インピーダンス整合回路Mが介在されている。インピー
ダンス整合回路Mは位相回転用のL(インダクタンス)
からなる。インダクタンスLは、具体的には、例えば6
[nH]程度である。またインダクタンスLはガラスエ
ポキシ基板またはセラミック基板上に金、タングステン
(W)、銅(Cu)等の金属ストリップラインにより形
成される。なお、ストリップラインは、ガラスエポキシ
基板の場合、線幅0.5[mm]、長さ11[mm]程
度であり、セラミック基板の場合、線幅0.2[m
m]、長さ6[mm]程度で実現できる。
【0031】このように弾性表面波フィルタF2 にイン
ピーダンス整合回路Mを挿入することで、分波器を構成
する場合の必要条件を満たすことができる。
【0032】次に、本発明の第1実施例の詳細を説明す
る。図5に第1実施例に係る分波器DPLXの平面配置
図を示す。
【0033】この実施例は、セラミック等の低誘電率材
からなる箱型のパッケージPCK内に弾性表面波帯域通
過フィルタチップF1 、F2 を横並びに収納し、これら
弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 、F2 を収納し
たとき隣接する位置に設けられたパッケージ信号出力端
子C2 、チップ信号出力端子A2 、A1 、パッケージ信
号入力端子C1 、D1 、チップ信号入力端子B1
2 、D2 が一直線上に並ぶようにしたものである。パ
ッケージ信号出力端子C2 とチップ信号出力端子A 2
チップ信号入力端子A1 とパッケージ信号入力端子
1 、パッケージ信号入力端子D1 とチップ信号入力端
子B1 およびチップ信号出力端子B2 とパッケージ信号
出力端子D2 のそれぞれには信号線lS が、例えばワイ
ヤボンディング等の手法により配線されている。また、
接地端子GNDと接地端子GND2 やGND1 とGND
間には接地線lG が配線され、図1に示す回路を構成す
べく配線され、各部は電気的に接続されている。Rは、
1 〜R5 を総合的に示したものであり、その内容は図
3、図4に示す通りである。
【0034】このように、各端子C2 、A2 、A1 、C
1 、C2 、D1 、B1 、B2 、D2を直線上に配置した
ことにより、それらを結ぶ信号線lS が同様に一直線状
となり、その結果、弾性表面波帯域通過フィルタチップ
1 の信号と弾性表面波帯域通過フィルタF2 の信号と
が互いに干渉することを防止できる。つまり、信号線l
S から電磁波として誘起される信号成分が他の信号線l
S に混入する割合は、信号線lS が互いに平行に配され
たとき最大となるのであるが、一直線状に配されたとき
は電界の方向が一致せず、極めて少ないものとなるので
ある。
【0035】なお、図5において、端子ブロックU1
2 、U3 は接地端子GND、パッケージ信号入力端子
1 、C2 、D1 、D2 を設けるためのものであり、P
CKと同様にセラミック等の低誘電材料で形成されてい
る。
【0036】以上のように、端子配列を直線状にしたた
め、弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 、F2 の信
号のクロストークの発生を抑制することができ、弾性表
面波帯域通過フィルタチップF1 、F2 自体をパッケー
ジPCK内に収納する場合の特性劣化を防止でき、分波
器を確実に小型化することが可能となる。
【0037】[II]第2実施例 図6に、本発明の第2実施例を示す。この実施例は、第
1実施例(図5)の変形例に相当するもので、各端子を
結ぶ信号線lS がジグザグ状位置になるように各端子が
配置されている。このように、信号線lS がジグザグ状
となっていても、その延在方向が略一直線状をなしてい
るので、信号線lS の電界の方向をそろえることが可能
であり、弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 とF2
間において充分なアイソレーションを確保しうる。ま
た、チップ信号入力端子A1 とチップ信号入力端子B1
とを互いに離間させることで、端子ブロックU2 上のパ
ッケージ信号入力端子C1 とパッケージ信号入力端子D
1 を形成する上で、端子ブロックU2 の全幅を占めるこ
とができ、図5に示すように、パッケージ信号入力端子
1 とパッケージ信号入力端子D1 とを隣接させる必要
がないので、その分だけパッケージ信号入力端子C1
パッケージ信号入力端子D1 の面積を大きくとることが
できるし、あるいは逆に端子ブロックU2 の幅を狭める
ことが可能となる。その結果PCKを小型化することも
できる。また、このような端子配置を可能とすること
は、弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 、弾性表面
波帯域通過フィルタチップF2 のレイアウト設計上の自
由度をもたらすことにもなる。
【0038】[III ]第3実施例 図7に、本発明の第3実施例を示す。この実施例は、図
5のように弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 、F
2 を横並びに配置するのではなく、両弾性表面波帯域通
過フィルタチップF1 、F2 を同じ方向に向けてパッケ
ージPCK内に収納一体化した例である。
【0039】この実施例では、パッケージPCKの長辺
側内部に端子ブロックU1 、U2 を形成し、それらの上
に接地端子GND、パッケージ信号入力端子C1 、パッ
ケージ信号出力端子C2 、パッケージ信号入力端子
1 、パッケージ信号出力端子D 2 が形成されている。
そして、端子配列は、弾性表面波帯域通過フィルタチッ
プF1 側では、PCKを横断する方向にパッケージ信号
入力端子C1 、チップ信号入力端子A1 、チップ信号出
力端子A2 、パッケージ信号出力端子D2 となり、弾性
表面波帯域通過フィルタチップF2 側ではパッケージ信
号入力端子D1 、チップ信号入力端子B1 、B2 、パッ
ケージ信号出力端子D2 となる。
【0040】ここで、各端子間を結ぶ信号線lS は弾性
表面波帯域通過フィルタチップF1側と弾性表面波帯域
通過フィルタチップF2 側とで平行となり、クロストー
クの面からは不利となるが、弾性表面波帯域通過フィル
タチップF1 側と弾性表面波帯域通過フィルタチップF
2 側の信号線lS 相互の間には弾性表面波帯域通過フィ
ルタチップF1 の接地端子GND1 とパッケージPCK
側の接地端子GNDとを結ぶ接地線lG が存在すること
になり、この接地線lG が電磁波シールド作用を営むの
で、実用上の問題はなく、小型化が可能となる。
【0041】このように、本実施例のような収納形式に
よっても充分なアイソレーションを確保することがで
き、弾性表面波帯域通過フィルタチップF1 、F2 自体
の封入を可能として小型化が達成される。
【0042】[IV]第4実施例 図8に、本発明の第4実施例を示す。この実施例は、各
端子間を結ぶ信号線l S が弾性表面波帯域通過フィルタ
チップF1 側と弾性表面波帯域通過フィルタチップF2
側とで互いに直交する線分上に位置するよう端子配列を
施した例である。
【0043】すなわち、図8に示すように、端子ブロッ
クU1 上において、パッケージ信号入力端子C1 、パッ
ケージ信号入力端子D1 は中央寄りに位置され、端子ブ
ロックU2 上において、パッケージ信号出力端子C2
パッケージ信号出力端子D2はパッケージPCKの端部
寄りに位置され、パッケージ信号入力端子C1 とパッケ
ージ信号出力端子C2 とを結ぶ線分Xとパッケージ信号
入力端子D1 とパッケージ信号出力端子D2 とを結ぶ線
分Yとが互いに直角をなすようにされ、そして線分Xに
沿ってチップ信号入力端子A1 、チップ信号出力端子A
2 が配置され、かつ、線分Yに沿ってチップ信号入力端
子B1 、B2 が配置されている。
【0044】このような端子配列とすることにより、パ
ッケージ信号入力端子C1 とチップ信号入力端子A1
チップ信号出力端子A2 とパッケージ信号出力端子C2
を結ぶ信号線lS と、パッケージ信号入力端子D1 とチ
ップ信号入力端子B1 、チップ信号出力端子B2 とパッ
ケージ信号出力端子D2 を結ぶ信号線lS とが互いに略
直交することとなり、弾性表面波帯域通過フィルタチッ
プF1 側の信号線lSと弾性表面波帯域通過フィルタチ
ップF2 側の信号線lS との間のクロストークを防止す
ることが可能となる。
【0045】[V]第5実施例 図9に、本発明の第5実施例を示す、この実施例は、図
示するように、弾性表面波帯域通過フィルタチップF1
と弾性表面波帯域通過フィルタチップF2 の間に、接地
端子GNDに電気的に接続された金属シールド板Sを設
けた例を開示する。この場合、弾性表面波帯域通過フィ
ルタチップF1 、F2 の配列方向は、端子の取出し位置
の関係から、例えば、図7に示す方向とするが好まし
く、また、図7の場合に生じる信号線lS の平行配列に
よるクロストークの問題を完全に解決しうる。他の構成
は図8と同様であってよい。
【0046】[VI]第6実施例 図10に本発明の第6実施例を示す。この実施例は前述
の第1〜第5実施例がパッケージPCK内部におけるア
イソレーションを対象にしていたのに対し、パッケージ
PCK外部におけるアイソレーションを考慮したもので
ある。
【0047】すなわち、弾性表面波帯域通過フィルタチ
ップF1 、F2 をパッケージPCK内に封入するととも
に、内部回路を機能させるためには外部端子をPCKの
外部表面に導出する必要があるのであるが、その場合、
外部端子は相互に信号電波の発生源として作用するの
で、何らかの防止策を講じなければならない。
【0048】そこで、本実施例では、弾性表面波帯域通
過フィルタチップF1 につながる外部信号端子T1 と弾
性表面波帯域通過フィルタチップF2 につながる外部信
号端子T2 とをパッケージPCKの相対向する端部側に
置いて両者を離間させるとともに、外部信号端子T1
2 を結ぶ線分xに対し直角をなす線分y上に位置する
パッケージPCKの端部に弾性表面波帯域通過フィルタ
チップF1 および弾性表面波帯域通過フィルタチップF
2 の両者につながる共通外部信号端子T0 を配置し、全
体として共通外部信号端子T0 、外部信号端子T1 、T
2 が三角形の頂点に位置するように配置されている。そ
して、各共通外部信号端子T0 、外部信号端子T1 、T
2 は両側にGNDを配置し、T0 、T1 、T2 からの信
号洩れを防止している。
【0049】このように、パッケージPCK内部でのア
イソレーションの確保とともにパッケージPCK外部で
のアイソレーションをも充分にとることにより、分波器
DPLXモジュールの小型化の完成度がより向上する。
【0050】ここで、図11に、以上の各実施例による
アイソレーションの効果を示す。図中、aは何らアイソ
レーションの対策をしない場合、bは図5等の信号線l
S 配置をした場合、cは図9の金属シールド板Sを設け
た場合の端子間アイソレーション特性を示したものであ
る。この図11からも、端子配列金属シールド板Sの設
置によるS/Nの向上がわかる。
【0051】なお、以上の各実施例において、パッケー
ジPCK内部を2層構成とし、そのうちの1層にインピ
ーダンス整合回路を配置したものとする。
【0052】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、弾性表面
波帯域通過フィルタチップ自体をパッケージ内に収納一
体化し、端子配列等による電磁シールドあるいは信号ク
ロストークを防止するよう構成したので、弾性表面波帯
域通過フィルタチップ間のアイソレーションを良好に保
ちつつ小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分波器の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】各弾性表面波帯域通過フィルタチップの周波数
特性図である。
【図3】各弾性表面波帯域通過フィルタチップの等価回
路図である。
【図4】各弾性表面波帯域通過フィルタチップの電極脂
および信号入出力端子の配置パターンを示す平面図であ
る。
【図5】本発明の第1実施例を示す平面図である。
【図6】本発明の第2実施例を示す平面図である。
【図7】本発明の第3実施例を示す平面図である。
【図8】本発明の第4実施例を示す平面図である。
【図9】本発明の第5実施例を示す平面図である。
【図10】本発明の第6実施例を示す平面図である。
【図11】本発明の効果を示す端子間アイソレーション
特性図である。
【符号の説明】
1 …チップ信号入力端子 A2 …チップ信号出力端子 B1 …チップ信号入力端子 B2 …チップ信号出力端子 C1 …パッケージ信号入力端子 C2 …パッケージ信号出力端子 D1 …パッケージ信号入力端子 D2 …パッケージ信号出力端子 F1 …弾性表面波帯域通過フィルタチップ F2 …弾性表面波帯域通過フィルタチップ GND、GND1 、GND2 …接地端子 M…インピーダンス整合回路 PCK…パッケージ R、R1 、R2 、R3 、R4 …弾性表面波共振器 S…金属シールド板 T0 …共通外部信号端子 T1 、T2 …外部信号端子 U1 、U2 、U3 …端子ブロック lS …信号線 lG …接地線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 勉 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1 番1号 富士通株式会社内 (72)発明者 平沢 暢朗 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1 番1号 富士通株式会社内 (72)発明者 大森 秀樹 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1 番1号 富士通株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ異なる帯域中心周波数の特性を
    有し、チップ信号入力端子、チップ信号出力端子および
    チップ接地端子がそれぞれ設けられた第1及び第2の弾
    性表面波チップと、 前記第1及び第2の弾性表面波チップを収納するひとつ
    のキャビティを有するパッケージと、 前記パッケージ内に設けられた第1及び第2のパッケー
    ジ信号入力端子、第1及び第2のパッケージ信号出力端
    子及び第1及び第2のパッケージ接地端子と、 前記第1の弾性表面波チップのチップ信号入力端子と、
    前記第1のパッケージ信号入力端子とを接続する第1の
    ワイヤと、 前記第2の弾性表面波チップのチップ信号入力端子と、
    前記第2のパッケージ信号入力端子とを接続する第2の
    ワイヤと、 前記第1の弾性表面波チップのチップ信号出力端子と、
    前記第1のパッケージ信号出力端子とを接続する第3の
    ワイヤと、 前記第2の弾性表面波チップのチップ信号出力端子と、
    前記第2のパッケージ信号出力端子とを接続する第4の
    ワイヤと、 前記第1及び第2の弾性表面波チップのチップ接地端子
    と、前記第1及び第2のパッケージ接地端子とを接続す
    る第5及び第6のワイヤとを有し、 前記第1のワイヤと第2のワイヤとの間及び前記第3の
    ワイヤと第4のワイヤとの間に前記第5のワイヤ及び第
    6のワイヤを前記第1、第2、第3、第4のワイヤとほ
    ぼ平行に設けることを特徴とする分波器。
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