JP5910593B2 - 分波器 - Google Patents

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Description

本発明は、分波器に関し、詳しくは、インダクタを含む分波器に関する。
従来、分波器の特性を改善する手法が種々提案されている。
例えば図10の構成図に示すように、送信信号端子115と共通端子113の間に第1フィルタ111が接続され、受信信号端子116と共通端子113の間に第2フィルタ112が接続された分波器110において、共通端子113に接続するマッチング回路用インダクタL1と、第1フィルタ111の並列腕共振子に接続されたインダクタL2を、電流I1,I2の向きが逆になるよう配置し、インダクタL1,L2同士を磁界結合させることによって、アイソレーションを改善する(例えば、特許文献1参照)。
別の手法として、図11のブロック図に示すように、共通端子Antと送信端子Txとの間に送信フィルタ210が接続され、共通端子Antと受信端子Rxとの間に受信フィルタ220が接続された分波器200において、送信端子Txと受信端子Rxとの間に容量240を接続して、送信端子Txと受信端子Rxとを容量結合させることによって、アイソレーションを改善する(例えば、特許文献2参照)。
国際公開第WO2007/102560号 国際公開第WO2010/073377号
しかしながら、インダクタ同士を磁界結合させる手法は、レイアウトの制約が大きい。端子間を容量結合させる手法では、図12の平面図に示すように、容量240を結合するために余分な配線242を設ける必要があり、面積が大きくなる。
分波器の共通のパッドに、異なるインダクタにそれぞれ電気的に接続されたビア導体を接続すると、ビア導体同士の干渉によって、分波器の特性が劣化する。この場合、上記の手法を適用すると、大幅な設計変更が必要となり、簡単に特性を改善することができない。
本発明は、かかる実情に鑑み、簡単に特性を改善することができる分波器を提供しようとするものである。
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した分波器を提供する。
分波器は、(a)互いに対向する第1及び第2の主面を有する基板と、(b)前記基板の前記第1の主面に形成され、第1端乃至第3端となる入出力パッドと、(c)前記基板の前記第1の主面に形成され、接地電位に接続されるための複数個のGNDパッドと、(d)前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1端と前記第2端とに電気的に接続された第1のフィルタと、(e)前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1端と前記第3端とに電気的に接続された第2のフィルタと、(f)前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとが接続される共通端と前記第1端との間の配線に、一端が接続された第1のインダクタと、(g)前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1のフィルタ又は前記第2のフィルタに、一端が接続された第2のインダクタと、(h)前記基板の内部に形成され、複数個の前記GNDパッドのうちの一つである共通GNDパッドに接続され、前記第1のインダクタの他端に電気的に接続された第1系統のビア導体と、(i)前記基板の内部に形成され、前記共通GNDパッドに接続され、前記第2のインダクタの他端に電気的に接続された第2系統のビア導体とを備える。前記共通GNDパッドは、矩形形状の矩形部と、該矩形部の辺から突出し該矩形部に接続された突出部とを含む。前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の少なくとも一方が、前記共通GNDパッドの前記突出部に接続されている。前記入出力パッドのうち一つは、前記共通GNDパッドに隣接して配置され、前記共通GNDパッドの前記矩形部の4辺のうち前記突出部が突出する辺の全体と前記突出部とに対向する辺を有している。
上記構成によれば、共通GNDパッドにそれぞれ接続された第1系統及び第2系統のビア導体間の間隔を広げて、第1及び第2のインダクタにそれぞれ電気的に接続された第1系統及び第2系統のビア導体間における電磁波の干渉を抑制することができる。これによって、分波器の特性を簡単に改善することができる。
好ましくは、前記入出力パッドのうち前記一つは矩形形状である
好ましくは、前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の一方が、前記共通GNDパッドの前記突出部に接続されている。前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の他方が、前記共通GNDパッドの前記矩形部に接続に接続されている。
好ましい一態様において、前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の一方が、前記共通GNDパッドの前記突出部に接続されている。前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の他方が、前記共通GNDパッドの前記矩形部に接続に接続されている。
好ましい他の態様において、前記共通GNDパッドは、複数個の前記突出部を含む。前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体は、それぞれ、前記共通GNDパッドの異なる前記突出部に接続されている。
好ましくは、前記第1及び第2のフィルタは、前記基板の前記第2の主面に実装又は形成されている。
好ましくは、前記第1端は、アンテナ端子である。前記第2端は、送信端子である。前記第3端は、受信端子である。前記第1のフィルタは、直列腕共振子と並列腕共振子とを含むラダー型フィルタ回路を有する。前記第2のインダクタの前記一端は、前記並列腕共振子に接続されている。
好ましくは、前記入出力パッドのうち前記送信端子である一つは、前記共通GNDパッドに隣接して配置され、矩形形状であり、前記共通GNDパッドの前記矩形部の4辺のうち前記突出部が突出する前記辺に対向する辺を有する
好ましくは、複数個の前記GNDパッドおよび前記入出力パッドが、格子状に配置される。
本発明によれば、簡単に特性を改善することができる。
分波器の(a)平面図、(b)底面図である。(実施例) 分波器の電気回路図である。(実施例) 第1の絶縁層を見た平面図である。(実施例) 第2の絶縁層を見た断面図である。(実施例) 第3の絶縁層を見た断面図である。(実施例) 第3の絶縁層を見た透視図である。(実施例) 基板の断面図である。(実施例) アイソレーション特性を示すグラフである。(実施例、比較例) 送信側フィルタ伝送特性を示すグラフである。(実施例、比較例) 分波器の構成図である。(従来例1) 分波器のブロック図である。(従来例2) 分波器の平面図である。(従来例2)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
<実施例> 実施例の分波器10について、図1〜図7を参照しながら説明する。
図1(a)は、分波器10の平面図である。図1(b)は、分波器10の底面図である。図1(a)及び(b)に示すように、分波器10は、互いに対向する主面12a,12bを有する基板12の第2の主面である一方主面12aに形成れた導体パターン20に第1及び第2の素子14,16が実装され、基板12の第1の主面である他方主面12bには、分波器10を実装するためのパッド26a〜26iが形成されている。第1の素子14は、インピーダンスマッチングのためのインダクタである。第2の素子16は、通過周波数帯域の異なる送信フィルタと受信フィルタを含むデュプレクサ素子である。
なお、第1の素子14と第2の素子は、基板12の一方主面12aに実装する代わりに、一方主面12aに形成しても、基板12の内部に実装又は形成しても構わない。
図2は、分波器10の電気回路図である。図2に示すように、分波器10は、第1端であるAnt端(アンテナ端)90と、第2端であるTx端(送信端)92との間に、第1のフィルタである送信フィルタ80が構成され、第1端であるAnt端90と、第3端であるRx端(受信端)94,95との間に、第2のフィルタである受信フィルタ82が構成されている。Tx端92には、不平衡(アンバランス信号)が入力される。受信フィルタ82は、不平衡信号を平衡信号(バランス信号)に変換する機能を持ち、Rx端94,95には平衡信号が出力される。
送信フィルタ80は、梯子型に接続された4つの直列共振器60,62,64,66と3つの並列共振器61,63,65とを備える。受信フィルタ82は、共振器67と、縦結合型フィルタ70,72とを備える。送信フィルタ80及び受信フィルタ82は、基板12に実装された第2の素子16によって形成される。送信フィルタ80及び受信フィルタ82は、基板12に形成しても構わない。送信フィルタ80及び受信フィルタ82は、一部分を基板12に実装し、他の部分を基板12に形成しても構わない。
さらに、インピーダンスマッチングのため、第1乃至第3のインダクタL1,L2,L3が接続されている。
第1のインダクタL1の一端は、送信フィルタ80と受信フィルタ82とが接続される共通端84とAnt端90との間に接続され、他端はGND(グランド)に接続される。第1のインダクタL1は、基板12に実装された第1の素子14に形成される。第1のインダクタL1は、基板12に形成しても構わない。
第2のインダクタL2の一端は、送信フィルタ80の並列共振器61,63,65のうち、最もTx端92に近い並列共振器65に接続され、他端はGNDに接続される。第3のインダクタL3の一端は、他の並列共振器61,63に接続され、他端はGNDに接続される。第2及び第3のインダクタL2,L3は、基板12の内部に形成される。第2及び第3のインダクタL2,L3は、基板12に実装しても構わない。
図7は、基板12の構成を模式的に示す断面図である。図7に示すように、基板12は、第1乃至第3の絶縁層13a,13b,13cが積層された積層基板である。基板12の一方主面12aは第1の絶縁層13aによって形成され、基板12の他方主面12bは第3の絶縁層13cによって形成される。
図3は、第1の絶縁層13aの平面図、すなわち、図7の線A−Aに沿って見た第1の絶縁層13aの平面図である。図3に示すように、第1の絶縁層13aの第2の絶縁層13bとは反対側の主面、すなわち基板12の一方主面12aに形成された導体パターン20は、第1乃至第8の導体パターン要素20a〜20d,20s〜20vを含む。第4の導体パターン要素20dに第1のインダクタLのAnt端90側が接続され、第5の導体パターン要素20sに第1のインダクタLのGND側が接続される。第2の素子16は、第5の導体パターン要素20s以外の導体パターン要素20a〜20d,20t〜20vに接続される。
図3において破線で示すように、第1の絶縁層13aには、第1の絶縁層13aの主面間を貫通する第1乃至第8のビア導体30a〜30d,30s〜30vが形成されている。第1乃至第8のビア導体30a〜30d,30s〜30vは、それぞれ、第1乃至第8の導体パターン要素20a〜20d,20s〜20vに接続されている。
図4は、図7の線B−Bに沿って見た基板の断面図であり、第1及び第2の絶縁層13a,13bの界面に沿って第2の絶縁層13bを見た断面図である。図4に示すように、第1の絶縁層13aと第2の絶縁層13bの間に形成された導体パターン22は、第1乃至第9の導体パターン要素22a〜22d,22s〜22v,22yを含む。第1乃至第8の導体パターン要素22a〜22d,22s〜22vは、それぞれ、第1の絶縁層13aに形成された第1乃至第8のビア導体30a〜30d,30s〜30vと接続されている。
図4において破線で示すように、第2の絶縁層13bには、第2の絶縁層13bの主面間を貫通する第1乃至第9のビア導体32a〜32d,32s〜32v,32yが形成されている。第1乃至第9のビア導体32a〜32d,32s〜32v,32yは、それぞれ、第1の絶縁層13aと第2の絶縁層13bの間に形成された第1乃至第9の導体パターン要素22a〜22d,22s〜22v,22yに接続されている。
図5は、図7の線C−Cに沿って見た基板の断面図であり、第2及び第3の絶縁層13b,13cの界面に沿って第3の絶縁層13cを見た断面図である。図5に示すように、第2の絶縁層13bと第3の絶縁層13cの間に形成された導体パターン24は、第1乃至第9の導体パターン要素24a〜24d,24s〜24v,24yを含む。第7及び第8の導体パターン要素24u,24vは、互いに接続されている。第1乃至第9の導体パターン要素24a〜24d,24s〜24v,24yは、それぞれ、第2の絶縁層13bに形成された第1乃至第9のビア導体32a〜32d,32s〜32v,32yに接続されている。
図5において破線で示すように、第3の絶縁層13cには、第3の絶縁層13cの主面間を貫通する第1乃至第11のビア導体34a〜34d,34s〜34yが形成されている。第1乃至第6のビア導体32a〜32d,32s,32tは、それぞれ、第2の絶縁層13bと第3の絶縁層13cの間に形成された第1乃至第6の導体パターン要素24a〜24d,24s,24tに接続されている。第7乃至第10のビア導体34u〜34xは、互いに接続された第7及び第8の導体パターン要素24u,24vのうち第8の導体パターン要素24vに接続されている。第11のビア導体34yは、第2の絶縁層13bと第3の絶縁層13cの間に形成された第9の導体パターン要素24yに接続されている。
図4及び図5に示した第6の導体パターン要素22t,24tは、略リング状の形状を含み、第2のインダクタL2を構成する。また、図4及び図5に示した第7の導体パターン要素22u,24uは、略リング状の形状を含み、第3のインダクタL3を構成する。
図6は、図7の線D−Dに沿って見た第3の絶縁層13cの透視図、すなわち第3の絶縁層13cの断面に沿って、第2の絶縁層13bとは反対側を見た透視図である。図6に示すように、基板12の他方主面12b、すなわち第3の絶縁層13cの第2の絶縁層13bとは反対側の主面に、第1乃至第9のパッド26a〜26iが形成されている。
図1(b)及び図6に示すように、第1乃至第9のパッド26a〜26iには、第3の絶縁層13cに形成された第1乃至第11のビア導体34a〜34d,34s〜34yが接続されている。
すなわち、第1のパッド26aには、第3の絶縁層13cに形成された第1のビア導体34aが接続されている。第2のパッド26bには、第3の絶縁層13cに形成された第7のビア導体34uが接続されている。第3のパッド26cには、第3の絶縁層13cに形成された第2のビア導体34bが接続されている。第4のパッド26dには、第3の絶縁層13cに形成された第5及び第6のビア導体34s,34tが接続されている。第5のパッド26eには、第3の絶縁層13cに形成された第8のビア導体34vが接続されている。第6のパッド26fには、第3の絶縁層13cに形成された第3のビア導体34cが接続されている。第7のパッド26gには、第3の絶縁層13cに形成された第11のビア導体34yが接続されている。第8のパッド26hには、第3の絶縁層13cに形成された第4のビア導体34dが接続されている。第9のパッド26iには、第3の絶縁層13cに形成された第9及び第10のビア導体34w,34xが接続されている。
第8のパッド26hはAnt端90となり、第1のパッド26aはTx端92となり、第3及び第6のパッド26c,26fはRx端94,95となり、いずれも入出力パッドである。第2、第4、第5及び第9のパッド26b,26d,26e,26iは、接地されるGNDパッドである。
図1(b)及び図6に示すように、基板12の他方主面12bに形成されている第1乃至第9のパッド26a〜26iのうち、第4のパッド26dは、矩形形状の矩形部27aと、矩形部27aの短辺から突出した突出部27bとを含む。他のパッド26a〜26c,26e〜26iは、それぞれ、矩形形状の矩形部のみを含んでいる。
入出力パッド(第1、第3、第6及び第8のパッド26a,26c,26f,26h)のうちの一つである第1のパッド26aは、第4のパッド26dに隣接して配置されている。この第1のパッド26aの一つの辺26kは、第4のパッド26の矩形部27aの4辺26p〜26sのうち突出部27bが突出する辺26sに対向している。
第4のパッド26dの矩形部27aには、第3の絶縁層13cに形成された第6のビア導体34tが接続され、第4のパッド26dの突出部27bには、第3の絶縁層13cに形成された第5のビア導体34sが接続されている。
第3の絶縁層13cに形成された第5のビア導体34sは、第1のインダクタL1の他端に電気的に接続されている第1のビア導体である。第3の絶縁層13cに形成された第6のビア導体34tは、第2のインダクタL2の他端に電気的に接続されている第2のビア導体である。
第1及び第2のインダクタL1,L2にそれぞれ電気的に接続された第1系統及び第2系統のビア導体であるビア導体34s,34tを、GNDパッド(第2、第4、第5及び第9のパッド26b,26d,26e,26i)のうち一つであり共通GNDパッドである第4のパッド26dに接続するとき、ビア導体34s,34tが互いに接近するとビア導体34s,34t間における電磁波の干渉によって、伝達関数の極位置が変わる。第4のパッド26dの矩形部27aに突出部27bを接続し、一方のビア導体34sを突出部27bに接続して、ビア導体34s,34t間の間隔を広げると、電磁波の干渉を抑制し、分波器10の特性を簡単に改善することができる。
突出部27bを追加しても、隣接する第1及び第4のパッド26a,26d間がショートしないように分波器10を実装することができるため、基板12を大きくする必要はない。
<変形例1> 第4のパッド26dの矩形部27aに複数個の突出部が接続され、第1系統及び第2系統のビア導体であるビア導体34s,34tが、それぞれ、異なる突出部に接続されるように構成してもよい。この場合も、ビア導体34s,34t間の間隔を広げ、電磁波の干渉を抑制し、分波器の特性を簡単に改善することができる。
<実験例> 次に、実施例と比較例の試料を作製して特性を測定した実験例について、図8及び図9を参照しながら説明する。
実施例の試料は、基板12にセラミック多層基板を用い、第2の素子16にSAW(弾性表面波)のデュプレクサ素子を用いて作製した分波器10である。比較例の試料は、図6に示した第4のパッド26dに突出部27bがなく、矩形部27aのみからなり、第1及び第2のインダクタL1,L2にそれぞれ電気的に接続される第1系統及び第2系統のビア導体であるビア導体34s,34tの両方が、基板12の積層方向から見ると、第4のパッド26dの矩形部27aの内部領域に接続される点のみが、実施例の試料と異なる。
図8は、実施例及び比較例の試料のアイソレーション特性を測定した結果を示すグラフである。図8において矢印で示すように、実施例は、比較例と比べると、アイソレーションが改善している。
図9は、実施例及び比較例の送信側フィルタ伝送特性を測定した結果を示すグラフである。図9において矢印で示すように、実施例は、比較例と比べると、帯域外減衰が改善している。
<まとめ> 以上に説明したように、パッドに矩形部から突出する突出部を追加し、パッドに接続されるビア導体間の間隔を広げることによって、アイソレーションや帯域外減衰を簡単に改善することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
例えば、分波器が3以上のフィルタを含んでも構わない。また、一つのパッドの矩形部に複数の突出部を接続し、異なる突出部に第1又は第2のビア導体を接続しても構わない。
10 分波器
12 基板
12a 一方主面(第2の主面)
12b 他方主面(第1の主面)
13a,13b,13c 絶縁層
14 第1の素子
16 第2の素子
20 導体パターン
20a〜20d,20s〜20v 導体パターン要素
22 導体パターン
22a〜22d,22s〜22v,22y 導体パターン要素
24 導体パターン
24a〜24d,24s〜24v,24y 導体パターン要素
26a〜26i パッド
26k,26p〜26s 辺
27a 矩形部
27b 突出部
30a〜30d,30s〜30v ビア導体
32a〜32d,32s〜32v,32y ビア導体
34a〜34d,34s〜34y ビア導体
60〜67 共振器
70,72 縦結合型フィルタ
80 送信フィルタ(第1のフィルタ)
82 受信フィルタ(第2のフィルタ)
84 共通端
90 Ant端(第1端)
92 Tx端(第2端)
94,95 Rx端(第3端)
L1 第1のインダクタ
L2 第2のインダクタ
L3 第3のインダクタ

Claims (8)

  1. 互いに対向する第1及び第2の主面を有する基板と、
    前記基板の前記第1の主面に形成され、第1端乃至第3端となる入出力パッドと、
    前記基板の前記第1の主面に形成され、接地電位に接続されるための複数個のGNDパッドと、
    前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1端と前記第2端とに電気的に接続された第1のフィルタと、
    前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1端と前記第3端とに電気的に接続された第2のフィルタと、
    前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとが接続される共通端と前記第1端との間の配線に、一端が接続された第1のインダクタと、
    前記基板の前記第2の主面若しくは内部に実装又は形成され、前記第1のフィルタ又は前記第2のフィルタに、一端が接続された第2のインダクタと、
    前記基板の内部に形成され、複数個の前記GNDパッドのうちの一つである共通GNDパッドに接続され、前記第1のインダクタの他端に電気的に接続された第1系統のビア導体と、
    前記基板の内部に形成され、前記共通GNDパッドに接続され、前記第2のインダクタの他端に電気的に接続された第2系統のビア導体と、
    を備え、
    前記共通GNDパッドは、矩形形状の矩形部と、該矩形部の辺から突出し該矩形部に接続された突出部とを含み、
    前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の少なくとも一方が、前記共通GNDパッドの前記突出部に接続され
    前記入出力パッドのうち一つは、前記共通GNDパッドに隣接して配置され、前記共通GNDパッドの前記矩形部の4辺のうち前記突出部が突出する辺の全体と前記突出部とに対向する辺を有していることを特徴とする、分波器。
  2. 前記入出力パッドのうち前記一つは矩形形状であることを特徴とする、請求項1に記載の分波器。
  3. 前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の一方が、前記共通GNDパッドの前記突出部に接続され、
    前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体の他方が、前記共通GNDパッドの前記矩形部に接続に接続されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の分波器。
  4. 前記共通GNDパッドは、複数個の前記突出部を含み、
    前記第1系統のビア導体及び前記第2系統のビア導体は、それぞれ、前記共通GNDパッドの異なる前記突出部に接続されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の分波器。
  5. 前記第1及び第2のフィルタは、前記基板の前記第2の主面に実装又は形成されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の分波器。
  6. 前記第1端は、アンテナ端子であり、
    前記第2端は、送信端子であり、
    前記第3端は、受信端子であり、
    前記第1のフィルタは、直列腕共振子と並列腕共振子とを含むラダー型フィルタ回路を有し、
    前記第2のインダクタの前記一端は、前記並列腕共振子に接続されていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の分波器。
  7. 前記入出力パッドのうち前記送信端子である一つは、前記共通GNDパッドに隣接して配置され、矩形形状であり、前記共通GNDパッドの前記矩形部の4辺のうち前記突出部が突出する前記辺に対向する辺を有することを特徴とする、請求項6に記載の分波器。
  8. 複数個の前記GNDパッドおよび前記入出力パッドが、格子状に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の分波器。
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