JP5299356B2 - 高周波モジュール - Google Patents

Description

この発明は、単一のアンテナを共用して複数周波数の高周波信号を送受信する高周波モジュールに関する。

現在、携帯電話機等の無線通信機器の高性能化、小型化に伴い、単一のアンテナを共用して、それぞれに異なる周波数帯域の高周波からなる通信信号を送受信する回路が必要とされている。このような回路として、異なる三種類の通信信号を送受信するためのトリプレクサが、各種考案されている。

例えば、特許文献１のトリプレクサは、共通端子に対して、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、およびハイパスフィルタを並列に接続しており、それぞれのフィルタの通過帯域を異ならせている。ローパスフィルタは、三種類の通信信号の内で最も低い周波数帯域の通信信号を通過させ、ハイパスフィルタは、三種類の通信信号の内で最も高い周波数帯域の通信信号を通過させ、バンドパスフィルタは、中間の周波数帯域の通信信号を通過させる。そして、各フィルタは、自身の通過帯域外の通信信号を減衰させる。

このような複数の周波数帯域の通信信号を送受信する場合、特に各通信信号の周波数帯域が近接するような場合には、各フィルタが目的の通信信号のみを通過させるために、通過帯域の通過特性のみならず、通過帯域外の減衰特性も向上させなければならない。この通過帯域外の減衰特性を向上する方法の一つとして、インダクタとキャパシタの共振を利用した減衰極を、通過帯域の近傍に設定する方法がある。この方法を用いると、特許文献１の図３に示すように、通過帯域近傍の減衰特性が向上する。

特開２００６−３３２９８０号公報

しかしながら、減衰極を形成する方法では、特許文献１の図３にも示すように、通過帯域を基準にして当該減衰極からさらに離間した周波数の領域に、減衰量の低い周波数帯域（減衰極による跳ね返り帯域）が発生してしまう。そして、このような通過帯域外における減衰量の低い周波数帯域が、当該高周波モジュールで利用する他の通信信号の周波数帯域に重なってしまうと、この本来減衰させたい他の通信信号まで、通過させてしまう。

したがって、本発明の目的は、通過帯域外において広い周波数帯域で十分な減衰量を得られる高周波モジュールを実現することにある。

この発明は、少なくとも一つのフィルタ回路を備えて通信信号の所定周波数帯域を通過させる不平衡側の周波数選択部と、該不平衡型の周波数選択部の一方の入出力端子に接続され、不平衡−平衡変換を行うバラン部とを、備えた高周波モジュールに関する。この高周波モジュールでは、周波数選択部のフィルタ回路は、通信信号の所定周波数帯域の近傍に減衰極を有する。バラン部は、自身の通過帯域が通信信号の所定周波数帯域を含んで一致する。さらに、バラン部は、減衰極を基準にして通信信号の所定周波数帯域と反対側の周波数帯域における通信信号に対する減衰量が減衰極から離れるにつれて大きくなる特性を有する。そして、周波数選択部のフィルタ回路とバラン部とは、フィルタ回路を構成するキャパシタを介して接続され、当該キャパシタのキャパシタンスを調整することで、前記特性に応じて設計されるバラン部のインピーダンスに対して、フィルタ回路のインピーダンスが整合されていることを特徴とする。

この構成では、フィルタ回路の通過帯域近傍の減衰極を基準として当該通過帯域と反対側に生じる減衰量の小さい周波数帯域すなわち上述の減衰極による跳ね返り帯域において、バランの減衰量が大きくなる。したがって、高周波モジュールとしては、減衰極による跳ね返り帯域における減衰量は大きくなる。これにより、通過帯域外での大きな減衰量が得られる周波数帯域を広く確保することができる。そして、このようにバラン部の特性を利用することで、跳ね返り帯域を減衰させるために、別のフィルタを用いる必要が無い。

また、この発明の高周波モジュールでは、バラン部は、減衰極における減衰量が、通信信号の周波数帯域における減衰量と比較して増加する特性を有する、より好適には、３ｄＢ増加する特性を有する。

この構成では、具体的なバラン部の通過帯域外の減衰特性の例について示している。このように、バラン部の通過帯域とフィルタ回路の通過帯域とを一致させ、減衰極の周波数でのバランの減衰量を通過帯域の約−３ｄＢとすれば、減衰極を基準として通過帯域と反対側へは、概ね約−３ｄＢから徐々に減衰量が増加する特性となる。したがって、上述のような減衰極による跳ね返り帯域の減衰量を確実に大きく取ることができる。

また、この発明の高周波モジュールでは、周波数選択部は、共用端子と、前記共用端子にそれぞれ接続されている複数の前記フィルタ回路と、各フィルタ回路に接続されておりそれぞれに異なる周波数帯域からなる通信信号の個別入出力端子と、を備え、バラン部は、個別入出力端子毎に配設された複数のバランを備える。各バランは、それぞれが接続する個別入出力端子に応じた通過帯域および減衰量の特性を有する。

この構成では、周波数選択部の具体的な構成例として、一つの共用端子に対して、複数の個別入出力端子が設けられた場合を示している。このような複数の周波数帯域の通信信号を用いた場合には、それぞれの通信信号の干渉が問題となるが、上述のように、各個別入出力端子に対するそれぞれの通過帯域外で、広い周波数帯域に亘り減衰量を大きく取れるので、このような干渉を効果的に抑制することができる。

また、この発明の高周波モジュールでは、周波数選択部は、共用端子から入力される異なる周波数帯域からなる三種類の通信信号を分波するトリプレクサである。

この構成では、周波数選択部の具体的な例として、トリプレクサの場合を示してる。

また、この発明の高周波モジュールでは、トリプレクサを構成する回路要素は、複数の誘電体層を積層してなる積層体内の内層電極パターンまたは／および積層体の天面に実装される回路部品により形成される。このトリプレクサで伝送、分波する三種類の通信信号における最も高い周波数帯域の第１通信信号に対する第１バランと、三種類の通信信号における最も低い周波数帯域の第２通信信号に対する第２バランと、第１通信信号の周波数帯域と第２通信信号の周波数帯域との中間の周波数帯域の第３通信信号に対する第３バランは、内層電極パターンにより形成されている。第１バランの内層電極パターンと、第２バランの内層電極パターンとは、少なくとも一部が積層体の異なる層に形成されている。

この構成では、上述のトリプレクサを含む高周波モジュールの具体的形成例として、積層体で形成する場合について示している。そして、特定の通信信号に対するバラン同士を、完全に同じ層に形成しないことで、これら特定の通信信号に対するバラン間の結合を抑制することができる。

また、この発明の高周波モジュールでは、積層体の同じ層における第１バランの内層電極パターンと第２バランの内層電極パターンとの間に、第３バランの内層電極パターンが配設されている。

この構成では、第１バランと第２バランとの間に第３バランが介することで、第１バランと第２バランとの間の結合を抑制できる。これにより、第１バランの通信信号の周波数と第２バランの通信信号の周波数とが所定倍の関係にあっても、すなわち、二つの通信信号の周波数が互いに高調波の周波数となり得る関係にあっても、確実に分波されるため、干渉等の悪影響を抑制できる。

また、この発明の高周波モジュールでは、第１バランの内層電極パターンと第２バランの内層電極パターンはらせん形状に形成されるとともに、前記らせん形状の電極パターンの巻回方向が逆である。

この構成では、第１バランと第２バランとの結合をさらに確実に抑制できる。

また、この発明の高周波モジュールでは、第１、第２、第３バランは、それぞれの通信信号の略１／２波長の線路長からなる不平衡側線路と、略１／４波長の線路長からなる二個の平衡側線路とによって形成される。この高周波モジュールでは、通過帯域よりも低域側に現れる減衰極に対して、第１、第２、第３バランの特性を設定する。

この構成では、第１、第２、第３のバランが、所謂、分布定数型のバランにより形成される。このような分布定数型のバランを用いることで、集中定数型では得られない通過帯域外の急峻な減衰量の増加を実現できる。これにより、減衰極に近接する跳ね返り帯域に対する減衰量の増加を、確実且つ大きくすることができる。

そして、このような分布定数型のバランの場合、設定した通過帯域の高域側における奇数倍の周波数帯域にも再度通過帯域ができてしまうが、本構成のように、通過帯域外の低域側にのみ当該バランの特性を適用することで、通過帯域外の減衰量を効果的に広い範囲で大きく設定することができる。

また、この発明の高周波モジュールでは、第１通信信号の周波数帯域が２ＧＨｚ帯であり、第２通信信号の周波数帯域が５ＧＨｚ帯である。

この構成では、高周波モジュールで伝送する具体的な第１通信信号と第２通信信号の周波数帯域を示している。この場合、第２通信信号の周波数帯域は、第１通信信号の２倍高調波の周波数帯域になり、第１通信信号の周波数帯域は、第２通信信号の１／２倍高調波の周波数帯域となってしまう。しかしながら、上述の構成を用いることで、これら第１通信信号と第２通信信号とを確実に分波して、干渉を確実に抑制することができる。

この発明によれば、フィルタ回路の通過帯域外の減衰極による跳ね返り帯域においても十分な減衰量を得ることができる。これにより、通過特性や減衰特性等に基づく分波性能が優れる高周波モジュールを実現することができる。

本発明の実施形態に係る高周波モジュールを含む通信用モジュールの回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る高周波モジュールの等価回路図である。 ２．５ＧＨｚを通信帯域の中心に設定した分布定数型バランの通過特性図である。 本実施形態のトリプレクサ１３、バラン３２１および高周波モジュールの第１通信信号（２ＧＨｚ帯）に対する通過特性図である。 本実施形態のトリプレクサ１３、バラン３２１および高周波モジュールの第３通信信号（３ＧＨｚ帯）に対する通過特性図である。 本実施形態のトリプレクサ１３、バラン３２１および高周波モジュールの第２通信信号（５ＧＨｚ帯）に対する通過特性図である。 本実施形態の通信用モジュールの各層の構成を示す積み図である。 本実施形態の通信用モジュールの各層の構成を示す積み図である。

本発明の実施形態に係る高周波モジュールについて、図を参照して説明する。図１は、本実施形態の高周波モジュールを含む、通信用モジュールの主要構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態の高周波モジュールの等価回路図である。

本実施形態の高周波モジュールは、本発明の「周波数選択部」に相当するトリプレクサ１３と、バラン３２１，３２２，３２３とを備える。この高周波モジュールは、図１に示す通信用モジュール１０の受信部に用いられ、当該通信モジュール１０の一部として、後述する積層体および当該積層体に実装する回路素子により、一体的に形成される。

高周波モジュールを含む通信モジュール１０の構成について説明する。通信モジュール１０は、アンテナに接続するアンテナ用共用端子Ｐａｎを有する。アンテナ用共用端子Ｐａｎは、ＥＳＤ回路（静電気保護回路）１１の一方端に接続している。ＥＳＤ回路１１の他方端は、スイッチＩＣ１２の共通端子に接続している。スイッチＩＣ１２は、図示しない制御電圧により、共通端子を四つのＲＦ端子に切り替えて接続する機能を有する。スイッチＩＣ１２の第１ＲＦ端子は、受信回路であるトリプレクサ１３の共通端子（図２のＰｃｒ）に接続している。スイッチＩＣ１２の第２、第３、第４ＲＦ端子は、それぞれに異なる周波数帯域の通信信号を送信するための送信回路に接続している。

＜送信回路＞
第２ＲＦ端子は、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１４１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１４２を介して送信アンプ１４３の出力端に接続する。送信アンプ１４３の入力端は、ＨＰＦ１４４、およびバラン１４５を介して、平衡入力端子Ｐｔ１ｐ，Ｐｔ１ｎに接続している。なお、当該バラン１４５を含む送信側のバラン１４５，１５５，１６５の構造は、線路長が異なるのみで、後述する受信側のバランと同じであるので、詳細な構造説明は省略する。そして、これらの第２ＲＦ端子に接続する各回路構成要素は、２ＧＨｚ帯からなる第１通信信号の送信周波数帯域を含む通過帯域を有し、他の第２、第３通信信号の送信周波数帯域を減衰帯域内に含むように、形成されている。

第３ＲＦ端子は、ＨＰＦ１５１を介して送信アンプ１５３の出力端に接続している。送信アンプ１５３の入力端は、バラン１５５を介して、平衡入力端子Ｐｔ２ｐ，Ｐｔ２ｎに接続している。これらの第３ＲＦ端子に接続する各回路構成要素は、３ＧＨｚ帯からなる第３通信信号の送信周波数帯域を含む通過帯域を有し、他の第１、第２通信信号の送信周波数帯域を減衰帯域内に含むように、形成されている。

第４ＲＦ端子は、ＨＰＦ１６１を介して送信アンプ１６３の出力端に接続している。送信アンプ１６３の入力端は、ＨＰＦ１６４およびバラン１６５を介して、平衡入力端子Ｐｔ３ｐ，Ｐｔ３ｎに接続している。これらの第４ＲＦ端子に接続する各回路構成要素は、５ＧＨｚ帯からなる第２通信信号の送信周波数帯域を含む通過帯域を有し、他の第１、第３通信信号の送信周波数帯域を減衰帯域内に含むように、形成されている。

このような構成により、通信モジュール１０の送信回路が構成される。この送信回路は、不平衡型回路で実現されており、バラン１４５，１５５，１６５を介して、各平衡入力端子Ｐｔ１ｐ，Ｐｔ１ｎ、平衡入力端子Ｐｔ２ｐ，Ｐｔ２ｎ、平衡入力端子Ｐｔ３ｐ，Ｐｔ３ｎにそれぞれ接続している。これにより、当該通信モジュールの前段に、現在多く利用されている平衡入出力型のＩＣを接続し、当該ＩＣで生成される第１、第２、第３通信信号を、増幅、フィルタ処理してアンテナから送信することができる。

＜受信回路＞
スイッチＩＣ１２の第１ＲＦ端子に接続するトリプレクサ１３は、図２に示す構成からなる。

トリプレクサ１３の共用端子Ｐｃｒには、ＬＰＦ３１１の一方端と、ＨＰＦ３１４の一方端とが接続している。

ＬＰＦ３１１の他方端は、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３１２の一方端、およびＨＰＦ３１３の一方端に接続している。ＢＰＦ３１の他方端はバラン３２１に接続しており、バラン３２１は平衡出力端子Ｐｒ１ｐ，Ｐｒ１ｎに接続している。ＨＰＦ３１３の他方端はバラン３２２に接続しており、バラン３２２は平衡出力端子Ｐｒ２ｐ，Ｐｒ２ｎに接続している。

ＨＰＦ３１４の他方端はバラン３２３に接続しており、バラン３２３は平衡出力端子Ｐｒ３ｐ，Ｐｒ３ｎに接続している。

次に、トリプレクサ１３の具体的な回路構成を、図２を参照して説明する。

ＬＰＦ３１１は、共用端子Ｐｃｒに一方端が接続するインダクタＬ１を備える。インダクタＬ１の他方端は、ＢＰＦ３１２の一方端に接続するとともに、インダクタＬ８とキャパシタＣ２との直列回路を介してグランドへ接続している。この構成により、ＬＰＦ３１１は、第１通信信号と第３通信信号の受信周波数帯域（２ＧＨｚ帯と３ＧＨｚ帯）を通過帯域内に含み、第２通信信号（５ＧＨｚ帯）の受信周波数帯域を減衰帯域を含む低域通過型の通過特性（減衰特性）を有する。

ＢＰＦ３１２は、ＬＰＦ３１１とバラン３２１との間に、ＬＦＰ３１１側からインダクタＬ２、キャパシタＣ４、キャパシタＣ６、およびキャパシタＣ１が直列接続された構造を有する。インダクタＬ２の一方端はＬＰＦ３１１の他方端（インダクタＬ１の他方端）に接続し、他方端はキャパシタＣ４の一方端に接続している。インダクタＬ２とキャパシタＣ４の接続点はインダクタＬ３とキャパシタＣ３との直列回路を介してグランドへ接続している。キャパシタＣ４の他方端はキャパシタＣ６の一方端に接続している。キャパシタＣ４とキャパシタＣ６の接続点はインダクタＬ４とキャパシタＣ５との直列回路を介してグランドへ接続している。キャパシタＣ６の他方端はキャパシタＣ１の一方端に接続している。キャパシタＣ６とキャパシタＣ１との接続点はインダクタＬ５とキャパシタＣ７との直列回路を介してグランドへ接続している。この構成により、ＢＰＦ３１２は、第１通信信号の受信周波数帯域（２ＧＨｚ帯）を通過帯域内に含み、第３通信信号の受信周波数帯域（３ＧＨｚ帯）を減衰帯域を含む帯域通過型の通過特性（減衰特性）を有する。

ＨＰＦ３１３は、ＬＰＦ３１１とバラン３２２との間に、キャパシタＣ８，Ｃ１０が直列接続された構造を有する。キャパシタＣ８，Ｃ１０の接続点は、インダクタＬ６とキャパシタＣ９との直列回路を介してグランドへ接続している。この構成により、ＨＰＦ３１３は、第３通信信号の受信周波数帯域（３ＧＨｚ帯）を通過帯域内に含み、第１通信信号の受信周波数帯域（２ＧＨｚ帯）を減衰帯域を含む高域通過型の通過特性（減衰特性）を有する。

ＨＰＦ３１４は、共用端子Ｐｃｒとバラン３２３との間に、キャパシタＣ１１，Ｃ１３が直列接続された構造を有する。キャパシタＣ１１，Ｃ１３の接続点は、インダクタＬ７とキャパシタＣ１２との直列回路を介してグランドへ接続している。この構成により、ＨＰＦ３１４は、第２通信信号の受信周波数帯域（５ＧＨｚ帯）を通過帯域内に含み、第１、第３通信信号の受信周波数帯域（２ＧＨｚ帯および３ＧＨｚ帯）を減衰帯域を含む高域通過型の通過特性（減衰特性）を有する。

このような構成により、共用端子Ｐｃｒから入力された第１通信信号（２ＧＨｚ帯）はバラン３２１へ出力され、第２通信信号（５ＧＨｚ帯）はバラン３２３へ出力され、第３通信信号（３ＧＨｚ帯）はバラン３２２へ出力される。

バラン３２１，３２２，３２３は、所謂分布定数型のバランであり、積層体内の内層電極パターンにより形成される。

バラン３２１は、不平衡側線路３２１ｕと平衡側線路３２１ｐ，３２１ｎとを備える。不平衡側線路３２１ｕは、第１通信信号の受信周波数の波長に対して略１／２の長さの線路長で形成されている。平衡側線路３２１ｐ，３２１ｎは、不平衡側線路３２１ｕに対して所定の結合度で結合するような位置関係で形成されている。平衡側線路３２１ｐ，３２１ｎは、第１通信信号の受信周波数の波長に対して略１／４の長さの線路長で形成されている。平衡側線路３２１ｐ，３２１ｎの一方端がグランドへ接続し、他方端がそれぞれ平衡出力端子Ｐｒ１ｐ，Ｐｒ１ｎに接続している。この際、平衡出力端子Ｐｒ１ｐ，Ｐｒ１ｎは、互いの出力される信号の位相が反転するように、平衡側線路３２１ｐ，３２１ｎへ接続している。

バラン３２２，３２３は、線路長がそれぞれ第３通信信号の受信周波数および第２通信信号の受信周波数を基準に設定されたものであり、基本的構造はバラン３２１と同じである。

このような構成により、通信モジュール１０の受信回路が構成される。この受信回路は、不平衡型回路で実現されており、バラン３２１，３２２，３２３を介して、各平衡出力端子Ｐｒ１ｐ，Ｐｒ１ｎ、平衡出力端子Ｐｒ２ｐ，Ｐｒ２ｎ、平衡出力端子Ｐｒ３ｐ，Ｐｒ３ｎにそれぞれ接続している。これにより、当該通信モジュールの後段に、現在多く利用されている平衡入出力型のＩＣを接続し、当該平衡入出力型のＩＣで通信信号を復調する処理を行うことができる。

そして、本願の通信モジュール１０の受信回路は、上述のように各通信信号の通過帯域の設定にのみ特化した簡素な構成のトリプレクサ１３とバラン３２１，３２２，３２３のみを用いて、次に示すように、通過帯域外の減衰特性を従来よりも改善することができる。

まず、上述のバラン３２１，３２２，３２３を形成する分布定数型バランは、図３に示すような通過特性を有する。図３は、２．５ＧＨｚを中心周波数に設定した分布定数型バランの通過特性図である。図３に示すように、分布定数型バランでは、設定した中心周波数を基準にして、低域側では中心周波数の１／２倍の周波数に向かって指数的に減衰量が増加する。また、設定した中心周波数を基準にして、高域側では中心周波数の２倍の周波数に向かって指数的に減衰量が増加する。さらに、設定した中心周波数の奇数倍の周波数で再度通過帯域ができている。

本実施形態では、このようなバランの通過特性を利用して、第１、第２、第３通信信号に対する上述のトリプレクサ１３の通過帯域外の減衰量を改善する。

図４はトリプレクサ１３、バラン３２１および高周波モジュールの第１通信信号（２ＧＨｚ帯）に対する通過特性図である。図５はトリプレクサ１３、バラン３２２および高周波モジュールの第３通信信号（３ＧＨｚ帯）に対する通過特性図である。図６はトリプレクサ１３，バラン３２３および高周波モジュールの第２通信信号（５ＧＨｚ帯）に対する通過特性図である。

従来では、バランの通過帯域は、図４、図５、図６の「バラン単体（帯域シフト前）」の細破線に示すように、トリプレクサ１３の通過帯域の低域側よりも周波数が低い帯域および高域側よりも周波数が高い帯域にも広い通過帯域幅を有する特性に設定している。

一方、本願の実施形態の構成では、図４、図５、図６の太破線に示すように、バランの特性を、上記「バラン単体（帯域シフト前）」の特性よりも高域側にシフトさせる。この際、バランの通過帯域内の低域側の下限近傍帯域とトリプレクサ１３の通過帯域とが重なり合うように設定し、当該重なり合う帯域が通信信号の周波数帯域に一致するように設定する。

さらに、トリプレクサ１３の通過帯域に最も近い減衰極の周波数で、バランの減衰量が、通過帯域の挿入損失（最低の減衰量に相当）に対して、−３ｄＢ以上となるように、バランの特性シフト量を設定する。このようにバランの特性を高域側にシフトさせることにより、トリプレクサ１３の通過帯域の低域側の減衰量を大きくすることができる。なお、この場合、バランの特性シフト量が−３ｄＢ以下では、バランの特性シフトによる十分な減衰特性の改善効果が得られない。また、バランの特性シフト量は、例えばバランを構成する不平衡側線路および平衡側線路の線路長を短くすること等により実現することができる。

このような構成とすることで、図４、図５、図６に示すように、減衰極よりも低域側に発生する減衰量の小さな周波数帯域では、バランによる通信信号の減衰量が３ｄＢよりも大幅に大きくなる。したがって、高周波モジュールとしては、図４、図５、図６の太実線に示すように、通過帯域の低域側の減衰領域で、減衰極の跳ね返りによる減衰量の低下（伝送信号の通過量が増加すること）を抑制し、広い周波波数帯域に亘り、大きな減衰量を得ることができる。

なお、この際、各バランの特性シフトのために各バランの形状が変形するので、バランのインピーダンスが変化し、トリプレクサ１３との整合がずれてバランの挿入損失が悪化することがある。しかし、トリプレクサ１３における各バラン３２１，３２２，３２３に接続するキャパシタＣ１，Ｃ１０，Ｃ１３のキャパシタンスを適宜調整することで、バランとトリプレクサ間の整合を取ることができる。これにより、バランの挿入損失を悪化させることなく、高周波モジュールとしての通過帯域の減衰特性を改善することができる。

具体的には、通過帯域ＢＴ２Ｇの第１通信信号（２ＧＨｚ帯）に対しては、図４に示すように、トリプレクサ１３単体では、略１．９ＧＨｚの減衰極に対して、約０．５ＧＨｚから約１．５ＧＨｚの帯域を中心として、減衰量が−１５ｄＢ程度まで小さくなる跳ね返り帯域が存在するが、バラン３２１の通過特性をシフトして組み合わせることで、−３０ｄＢ以上にまで改善することができる。

また、通過帯域ＢＴ３Ｇの第３通信信号（３ＧＨｚ帯）に対しては、図５に示すように、トリプレクサ１３単体では、略２．７ＧＨｚの減衰極に対して、約０．５ＧＨｚから約２．２ＧＨｚの帯域を中心として、減衰量が−１５ｄＢ程度まで小さくなる跳ね返り帯域が存在するが、バラン３２２の通過特性をシフトして組み合わせることで、−３０ｄＢ以上にまで改善することができる。

また、通過帯域ＢＴ５Ｇの第２通信信号（５ＧＨｚ帯）に対しては、図６に示すように、トリプレクサ１３単体では、略３．８ＧＨｚの減衰極に対して、約２．０ＧＨｚから約３．６ＧＨｚの帯域を中心として、減衰量が−１０ｄＢ程度まで小さくなる跳ね返り帯域が存在するが、バラン３２３の通過特性をシフトして組み合わせることで、−２０ｄＢ以上にまで改善することができる。

以上のようの本実施形態の回路構成を用いることで、通過帯域の通過量を悪化させることなく、通過帯域外の減衰量を広い周波波数帯域で大きく取れる高周波モジュールを実現することができる。この際、跳ね返り帯域の減衰量を得るための個別のフィルタを追加で挿入する必要が無いので、簡素な構成で小型に、上記優れた特性を有する高周波モジュールを実現することができる。

次に、上述の高周波モジュールを実現する積層体および当該積層体への回路素子の実装構成について、図７、図８を用いて説明する。図７、図８は、高周波モジュールを含む通信用モジュール１０の各層の構成を示す積み図である。なお、図７は積層体の最上層となる誘電体層９０１から第１５層となる誘電体層９１５までを示し、図８は第１６層となる誘電体層９１６から積層体の最下層となる誘電体層９２８までを示す。図７、図８において、最上層となる誘電体層９０１から第１８層となる誘電体層９１８までは、各誘電体層を天面側（最上層側）から見た平面図であり、図８において、第１９層となる誘電体層９１９から最下層となる誘電体層９２８までは、各誘電体層を底面側（最下層側）から見た平面図である。また、図７、図８では、高周波モジュールすなわちトリプレクサ１３およびバラン３２１，３２２，３２３に関する箇所のみを、記号を付して説明する。また、図７、図８の各誘電体層に示された小丸は、各層の内層電極パターンを積層方向に導通する導電性ビアホールを示す。

通信用モジュール１０を実現する積層体の最上層である誘電体層９０１の表面、すなわち積層体の天面には、実装型回路部品を実装する実装用ランドが、所定パターンで形成されている。ＢＰＦ３１２を構成するインダクタＬ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５およびキャパシタＣ１と、ＨＰＦ３１３を構成するインダクタＬ６と、ＨＰＦ３１４を構成するインダクタＬ７は、それぞれに設定された実装用ランドに対して実装されている。

誘電体層９０２、９０３、９０５には、ＬＰＦ３１１を構成するインダクタＬ８が、線状電極パターンにより形成されている。

誘電体層９０４には、ＢＰＦ３１２のキャパシタＣ４、ＨＰＦ３１３のキャパシタＣ８、およびＨＰＦ３１４のキャパシタＣ１１をそれぞれに構成する平板状の対向電極が形成されている。

誘電体層９０５には、キャパシタＣ４，Ｃ８，Ｃ１１の対向電極がそれぞれ形成されている。誘電体層９０５のキャパシタＣ４の対向電極は、ＢＰＦ３１２のキャパシタＣ６の対向電極を兼ねている。誘電体層９０５のキャパシタＣ８の対向電極は、ＨＰＦ３１３のキャパシタＣ１０の対向電極を兼ねている。誘電体層９０５のキャパシタＣ１１の対向電極は、ＨＰＦ３１４のキャパシタＣ１３の対向電極を兼ねている。

誘電体層９０６には、キャパシタＣ６，Ｃ１０，Ｃ１３の対向電極がそれぞれ形成されている。

誘電体層９０８には、ＢＰＦ３１２のキャパシタＣ３、Ｃ７の対向電極およびグランド電極ＧＮＤが形成されている。

誘電体層９１０には、キャパシタＣ３、Ｃ７の共通の対向電極およびグランド電極ＧＮＤが形成されている。また、誘電体層９１０には、ＬＰＦ３１１のキャパシタＣ２、ＨＰＦ３１４のキャパシタＣ１２の対向電極が形成されている。

誘電体層９１１には、ＢＰＦ３１２のキャパシタＣ５、ＨＰＦ３１３のキャパシタＣ９の対向電極が形成されている。

誘電体層９１２には、略全面にグランド電極ＧＮＤが形成されている。当該グランド電極ＧＮＤは、キャパシタＣ２，Ｃ５，Ｃ９，Ｃ１２の対向電極を兼ねている。誘電体層９１４には、グランド電極ＧＮＤが形成されている。

誘電体層９１６には、バラン３２１，３２２，３２３を構成する線状電極が形成されている。誘電体層９１７には、バラン３２３を構成する線状電極が形成されている。誘電体層９１８には、バラン３２１，３２２を構成する線状電極が形成されている。誘電体層９１６，９１７，９１８の線状電極で実現されるバラン３２１，３２２，３２３は、それぞれ所定方向に巻回するらせん形状からなる。これら誘電体層９１６，９１７，９１８により実現されるバラン３２１，３２２，３２３は、不平衡側線路３２１ｕ，３２２ｕ，３２３ｕである。

ここで、バラン３２１，３２２とバラン３２３とでは、巻回方向が逆に形成されている。これにより、バラン３２１，３２２とバラン３２３との間での結合を抑制することができる。

また、バラン３２１，３２２とバラン３２３とでは、部分的に異なる層に形成されている。具体的には、バラン３２１，３２２は誘電体層９１６，９１８に形成されて、バラン３２３は誘電体層９１６，９１７に形成されている。このように、形成する層を少なくとも部分的に異ならせることで、バラン３２１，３２２とバラン３２３との間での結合を抑制することができる。

また、バラン３２１とバラン３２３との間には、平面視してバラン３２２が配設されている。これにより、バラン３２１とバラン３２３との結合を抑制することができる。

このようなバラン３２１，３２２，３２３の配置を行うことで、バラン間の結合を効果的に抑制できる。特に、上述の構成により、バラン３２１とバラン３２３との結合を、より効果的に抑制できる。ここで、バラン３２１は２ＧＨｚ帯からなる第１通信信号用であり、バラン３２３は５ＧＨｚ帯からなる第２通信信号用である。したがって、これら第１通信信号と第２通信信号とは、互いに高調波の周波数が重なり合う関係となる。このため、これら第１通信信号と第２通信信号との間での相互干渉は大きな問題となるが、上述の構成とすることで、このような相互干渉を抑圧できる。これにより、さらに通過特性や減衰特性に優れる高周波モジュールを実現することができる。

誘電体層９１９には、略全面にグランド電極ＧＮＤが形成されている。誘電体層９２０には、グランド電極ＧＮＤが形成されている。

誘電体層９２２には、バラン３２１，３２２，３２３を構成する線状電極が形成されている。誘電体層９２３には、バラン３２３を構成する線状電極が形成されている。誘電体層９２４には、バラン３２１，３２２を構成する線状電極が形成されている。誘電体層９２２，９２３，９２４の線状電極で実現されるバラン３２１，３２２，３２３も、誘電体層９１６，９１７，９１８と同様に、バラン３２１，３２２とバラン３２３とが異なる方向に巻回する形状からなる。これら誘電体層９２２，９２３，９２４により実現されるバラン３２１，３２２，３２３は、平衡側線路３２１ｐ，３２１ｎ，３２２ｐ，３２２ｎ，３２３ｐ，３２３ｎである。誘電体層９２２，９２３，９２４においても、上述の誘電体層９１６，９１７，９１８の構成と同様の作用効果を得ることができる。

誘電体層９２６には、略全面にグランド電極ＧＮＤが形成されている。

積層体の最下層である誘電体層９２８には、各種外部接続用電極とグランド電極ＧＮＤとが所定パターンで形成されている。

このように、本実施形態の構成を用いることで、小型化された積層体であって、通過特性の悪化を抑制し、通過帯域外の減衰特性を改善し、さらにバラン間での結合による特性劣化を抑制した、高周波モジュールおよび通信用モジュールを実現することができる。

なお、上述の実施形態では、トリプレクサを例に説明したが、フィルタを用いて、所望とする周波数帯域の通信信号を通過させる高周波モジュールであれば、上述の構成を適用することができる。

また、上述の実施形態では、トリプレクサの通過帯域の低域側の減衰量を改善する場合を例に説明したが、高域側についても同様に適用することができる。ただし、図３に示したように、高域側には、バランの通過帯域の中心周波数に設定する周波数の奇数倍の周波数に、再度通過帯域が生じる。したがって、高域側の減衰量を改善する場合は必要に応じて、バランの通過帯域の中心周波数を変えるなどの工夫をする必要がある。

また、上述のように、減衰極の周波数で−３ｄＢ以上とすることは、バランの通過特性を設定するための具体的な設定例の一例を示すものである。したがって、本実施形態の作用効果を得るためには、トリプレクサとバランとの通過帯域を伝送する通信信号の周波数帯域に重ね、通過帯域の近傍のトリプレクサの減衰極を基準として、通過帯域と反対側の周波数帯域で、バランの減衰量が大きくなるように、バランの通過特性を設定すればよい。

１０−高周波モジュール、１１−ＥＳＤ保護回路、１２−スイッチＩＣ、１３−トリプレクサ、３１−フィルタ部、１４１，１４４，１５１，１６１，１６４，３１３，３１４−ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、１４２，３１１−ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、３１２−バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４３，１５３，１６３−送信アンプ、１４５，１５５，１６５，３２１，３２２，３２３−バラン、１４５ｕ，１５５ｕ，１６５ｕ，３２１ｕ，３２２ｕ，３２３ｕ−不平衡側線路、１４５ｐ，１５５ｐ，１６５ｐ，１４５ｎ，１５５ｎ，１６５ｎ，３２１ｐ，３２２ｐ，３２３ｐ，３２１ｎ，３２２ｎ，３２３ｎ−平衡側線路

Claims (10)

1. 少なくとも一つのフィルタ回路を備え、通信信号の所定周波数帯域を通過させる不平衡側の周波数選択部と、
   不平衡−平衡変換を行うバラン部とを備え、
   前記周波数選択部の前記フィルタ回路は、前記通信信号の所定周波数帯域の近傍に減衰極を有し、
   前記バラン部は、自身の通過帯域が前記通信信号の所定周波数帯域を含み、且つ、前記減衰極を基準にして前記通信信号の所定周波数帯域と反対側の周波数帯域における前記通信信号に対する減衰量が前記減衰極から離れるにつれて大きくなる特性を有し、
   前記周波数選択部の前記フィルタ回路と前記バラン部とは、前記フィルタ回路を構成するキャパシタを介して接続され、当該キャパシタのキャパシタンスを調整することで、前記特性に応じて設計される前記バラン部のインピーダンスに対して、前記フィルタ回路のインピーダンスが整合されていることを特徴とする、高周波モジュール。
2. 請求項１に記載の高周波モジュールであって、
   前記バラン部は、前記減衰極における減衰量が、前記通信信号の周波数帯域における減衰量と比較して、増加している、高周波モジュール。
3. 前記バラン部は、前記減衰極における減衰量が、前記通信信号の周波数帯域における減衰量と比較して、３ｄＢ増加している、請求項２に記載の高周波モジュール。
4. 請求項１または請求項２に記載の高周波モジュールであって、
   前記周波数選択部は、共用端子と、前記共用端子にそれぞれ接続されている複数の前記フィルタ回路と、各フィルタ回路に接続されておりそれぞれに異なる周波数帯域からなる通信信号の個別入出力端子と、を備え、
   前記バラン部は、前記個別入出力端子毎に配設された複数のバランを備え、前記複数のバランそれぞれが接続する前記個別入出力端子に応じた通過帯域および前記減衰量の特性を有する、高周波モジュール。
5. 請求項３または請求項４に記載の高周波モジュールであって、
   前記周波数選択部は、前記共用端子から入力される異なる周波数帯域からなる三種類の通信信号を分波するトリプレクサである、高周波モジュール。
6. 請求項５に記載の高周波モジュールであって、
   前記トリプレクサを構成する回路要素は、複数の誘電体層を積層してなる積層体内の内層電極パターンまたは／および前記積層体の天面に実装される回路部品により形成され、
   前記三種類の通信信号における最も高い周波数帯域の第１通信信号に対する第１バランと、前記三種類の通信信号における最も低い周波数帯域の第２通信信号に対する第２バランと、前記第１通信信号の周波数帯域と前記第２通信信号の周波数帯域との中間の周波数帯域の第３通信信号に対する第３バランは、前記内層電極パターンにより形成され、
   前記第１バランの内層電極パターンと、前記第２バランの内層電極パターンとは、少なくとも一部が、前記積層体の異なる層に形成されている、高周波モジュール。
7. 請求項６に記載の高周波モジュールであって、
   前記積層体の同じ層における前記第１バランの内層電極パターンと、前記第２バランの内層電極パターンとの間に、前記第３バランの内層電極パターンが配設されている、高周波モジュール。
8. 請求項６または請求項７に記載の高周波モジュールであって、
   前記第１バランの内層電極パターンと、前記第２バランの内層電極パターンはらせん形状に形成されるとともに、前記らせん形状の電極パターンの巻回方向が逆である、高周波モジュール。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の高周波モジュールであって、
   第１、第２、第３バランは、それぞれの通信信号の略１／２波長の線路長からなる不平衡側線路と、略１／４波長の線路長からなる二個の平衡側線路とによって形成され、
   前記周波数選択部の通過帯域よりも低域側に現れる減衰極に対して、前記第１、第２、第３バランの特性を設定する、高周波モジュール。
10. 請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の高周波モジュールであって、
    前記第１通信信号の周波数帯域が２ＧＨｚ帯であり、前記第２通信信号の周波数帯域が５ＧＨｚ帯である、高周波モジュール。

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