JP6750737B2 - マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents

マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置 Download PDF

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Description

本発明は、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置に関する。
近年、携帯電話端末等の通信装置について、１つの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ため、高周波信号を周波数帯域ごとに分離（分波）するマルチプレクサ（分波器）が広く用いられている。
特許文献１には、ラダー型バンドパスフィルタと多重モード結合型バンドパスフィルタとを共通接続したワンチップ漏洩（リーキー）表面弾性波分波器が開示されている。
特開２０１３−８１０６８号公報
しかしながら、特許文献１のように、分波器を構成するバンドパスフィルタがリーキー波を主要弾性波として利用している場合、各弾性波共振子のレイリー波レスポンスが問題となる。すなわち、上記のように複数のバンドパスフィルタを共通接続している場合に、一方のバンドパスフィルタ内の弾性波共振子のレイリー波レスポンスが他方のバンドパスフィルタの通過帯域内で生じると、当該他方のバンドパスフィルタの通過帯域内にリップルが発生し、当該他方のバンドパスフィルタの挿入損失が悪化するという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、弾性波共振子のレイリー波レスポンスによる通過帯域内の挿入損失の劣化を抑制できるマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路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端子および第２端子と、前記共通端子と前記第１端子との間に配置された第１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、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより低い第２フィルタと、を備え、前記第１フィルタは、前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された第１直列腕共振子および第２直列腕共振子を少なくとも有し、前記第１直列腕共振子および前記第２直列腕共振子のそれぞれは、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第２直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なる。
リーキー波を主要弾性波として利用している第１フィルタが第２フィルタと共通端子で接続された構成を有するマルチプレクサにおいて、第１フィルタを構成する直列腕共振子のレイリー波レスポンス（レイリー波スプリアス）は第１フィルタの通過帯域よりも低周波数側の周波数に発生する。この場合、共通端子側から第１フィルタを見た場合の上記低周波数側の周波数における反射係数が悪化（低下）する。このため、上記低周波数側の周波数が第２フィルタの通過帯域に含まれる場合、第２フィルタの通過帯域内に、上記レイリー波レスポンスに起因したリップルが発生する。このリップルにより、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失が悪化する。
これに対して、上記構成によれば、第１フィルタを構成する第１直列腕共振子および第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数が異なるので、第１フィルタの通過帯域の低周波数側の周波数に発生するレイリー波スプリアスを周波数分散させることができる。よって、複数の直列腕共振子に発生したレイリー波レスポンスが特定の周波数に集中して加算されることが回避され、レイリー波スプリアスの大きさを低減できる。よって、第２フィルタの通過帯域内に発生する、上記レイリー波レスポンスに起因したリップルの大きさを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、前記第１直列腕共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチで規定される第１ＩＤＴ波長と、前記第２直列腕共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチで規定される第２ＩＤＴ波長とは、当該第２ＩＤＴ波長の２％以上異なってもよい。
直列腕共振子のＩＤＴ波長を調整すると、当該直列腕共振子の共振周波数とともに、レイリー波レスポンスの発生周波数が変化する。
これによれば、第１フィルタを構成する第１直列腕共振子および第２直列腕共振子のＩＤＴ波長が２％以上異なるので、第１フィルタの通過帯域の低周波数側の周波数に発生するレイリー波スプリアスを周波数分散させることができる。また、第１直列腕共振子および第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数が２％以上異なることで、第１直列腕共振子または第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を、第２フィルタの通過帯域外へ配置することも可能となる。よって、第２フィルタの通過帯域内におけるレイリー波スプリアスの大きさを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差がＤλ（％）である場合に、前記第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数と前記第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数との周波数差が前記第１フィルタの中心周波数に対してＤＲ（％）だけ発生する場合、前記第２フィルタの比帯域がＸ２（％）である前記マルチプレクサにおいて、前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差Ｄλｘ（％）は、Ｄλｘ（％）≧（Ｘ２／ＤＲ）×Ｄλなる関係を満たしてもよい。
直列腕共振子のＩＤＴ波長を調整すると、当該直列腕共振子の共振周波数とともに、レイリー波レスポンスの発生周波数が変化する。第１フィルタにおいて、第１ＩＤＴ波長および第２ＩＤＴ波長をＤλ（％）だけずらした場合に、レイリー波レスポンスの発生周波数の周波数差はＤＲ（％）となる。この場合、比帯域Ｘ２（％）を有する第２フィルタにおいて、第１直列腕共振子および第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスを第２フィルタの通過帯域よりも低周波数側および高周波数側へ位置させるためには、第１ＩＤＴ波長と第２ＩＤＴ波長との差Ｄλｘ（％）を上式の関係とすればよい。これにより、第１直列腕共振子および第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を、第２フィルタの通過帯域外へ配置することが可能となる。よって、第２フィルタの通過帯域内における上記レイリー波スプリアスをなくすことができるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差を２％だけずらした場合に、前記第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数と前記第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数との周波数差が前記第１フィルタの中心周波数に対して１．４７％発生し、前記第２フィルタの比帯域が２．９３％である前記マルチプレクサにおいて、前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差は、４％以上であってもよい。
これにより、第１直列腕共振子および第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を、第２フィルタの通過帯域外へ配置することが可能となる。よって、例えば、比帯域２．９３％を有するＬＴＥのＢａｎｄ１を第２フィルタとした場合の通過帯域内における上記レイリー波スプリアスをなくすことができるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、前記第１フィルタは、さらに、前記第１経路上に配置された第３直列腕共振子を有し、前記第３直列腕共振子は、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第３直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なり、前記第１直列腕共振子、前記第２直列腕共振子、および前記第３直列腕共振子のうち、前記第１直列腕共振子は、前記共通端子に最も近く接続されていてもよい。
複数の直列腕共振子を有する第１フィルタにおいて、共通端子側から第１フィルタを見た反射係数は、当該複数の直列腕共振子のうち共通端子に最近接した直列腕共振子の反射係数が支配的となる。
上記構成によれば、第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数は、第２直列腕共振子および第３直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数と異なる（重複しない）ので、第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数における反射係数を、第２直列腕共振子および第３直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数における反射係数よりも大きくできる。さらに、第１直列腕共振子の方が第２直列腕共振子および第３直列腕共振子よりも共通端子に近く接続されているので、第２直列腕共振子および第３直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数における反射係数を相対的に大きくできる。よって、第２フィルタの通過帯域内における上記レイリー波スプリアスに起因したリップルを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、前記第１フィルタは、さらに、前記第１経路上に配置された第３直列腕共振子を有し、前記第３直列腕共振子は、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数は、前記第２フィルタの通過帯域外に位置し、前記第１直列腕共振子、前記第２直列腕共振子、および前記第３直列腕共振子のうち、前記第１直列腕共振子は、前記共通端子に最も近く接続されていてもよい。
上記構成によれば、第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数は、第２フィルタの通過帯域外に位置し、第１直列腕共振子の方が第２直列腕共振子および第３直列腕共振子よりも共通端子に近く接続されているので、第２直列腕共振子および第３直列腕共振子のレイリー波レスポンスの反射係数への影響を小さくできる。よって、第２フィルタの通過帯域内における上記レイリー波スプリアスに起因したリップルを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、前記第１フィルタは、さらに、前記第１経路とグランドとを結ぶ経路上に配置された並列腕共振子を有し、前記第１フィルタは、前記第１直列腕共振子、前記第２直列腕共振子、および前記並列腕共振子で構成されるラダー型のフィルタ構造を有してもよい。
これにより、第１フィルタの低損失性を確保しつつ、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することが可能となる。
また、前記第１フィルタは、さらに、前記第１経路上に配置された縦結合型のフィルタ構造を有してもよい。
これにより、第１フィルタの高減衰量を確保しつつ、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することが可能となる。
また、前記第１フィルタの通過帯域は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ４１ｎにおける下り周波数帯であり、前記第２フィルタの通過帯域は、前記ＬＴＥのＢａｎｄ１における下り周波数帯であってもよい。
第１フィルタの通過帯域がＬＴＥのＢａｎｄ４１ｎにおける周波数帯であり、第２フィルタの通過帯域がＬＴＥのＢａｎｄ１における下り周波数帯である場合、第２フィルタの通過帯域内のリップルが増大しやすい。このため、第１フィルタの直列腕共振子を、上述した条件を満たすように構成することにより、当該リップルを効果的に低減し挿入損失を低減することができる。
また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、共通端子、第１端子および第２端子と、前記共通端子と前記第１端子との間に配置された第１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、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより低い第２フィルタと、を備え、前記第１フィルタは、前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された直列腕共振回路と、前記第１経路とグランドとを結ぶ経路上に配置された第１並列腕共振子および第２並列腕共振子と、を有し、前記第１並列腕共振子および前記第２並列腕共振子のそれぞれは、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、前記第１並列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第２並列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なる。
リーキー波を主要弾性波として利用している第１フィルタが第２フィルタと共通端子で接続された構成を有するマルチプレクサにおいて、第１フィルタを構成する並列腕共振子のレイリー波レスポンス（レイリー波スプリアス）は第１フィルタの通過帯域よりも低周波数側の周波数に発生する。この場合、共通端子側から第１フィルタを見た場合の上記低周波数側の周波数における反射係数が悪化（低下）する。このため、上記低周波数側の周波数が第２フィルタの通過帯域に含まれる場合、第２フィルタの通過帯域内に、上記レイリー波レスポンスに起因したリップルが発生する。このリップルにより、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失が悪化する。
これに対して、上記構成によれば、第１フィルタを構成する第１並列腕共振子および第２並列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数が異なるので、第１フィルタの通過帯域の低周波数側の周波数に発生するレイリー波レスポンスを周波数分散させることができる。よって、複数の並列腕共振子発生したレイリー波レスポンスが特定の周波数に集中して加算されることが回避され、レイリー波スプリアスの大きさを低減できる。よって、第２フィルタの通過帯域内に発生する、上記レイリー波スプリアスに起因したリップルの大きさを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上記いずれかに記載のマルチプレクサと、前記マルチプレクサに接続された増幅回路と、を備える。
これにより、第１フィルタおよび第２フィルタが共通接続されたマルチプレクサの低周波数側に位置する第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる高周波フロントエンド回路を提供できる。
また、本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路と、前記アンテナ素子と前記ＲＦ信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する上記記載の高周波フロントエンド回路と、を備える。
これにより、第１フィルタおよび第２フィルタが共通接続されたマルチプレクサの低周波数側に位置する第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる通信装置を提供できる。
本発明に係るマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置によれば、弾性波共振子のレイリー波レスポンスによる通過帯域内の挿入損失の劣化を抑制することができる。
図１は、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。 図２は、実施の形態１に係るフィルタの共振子を模式的に表す平面図および断面図である。 図３Ａは、マルチプレクサのブロック構成図である。 図３Ｂは、従来のマルチプレクサの挿入損失の劣化を表す図である。 図３Ｃは、実施例に係るマルチプレクサの挿入損失の劣化を抑制する構成を説明する図である。 図３Ｄは、変形例に係るマルチプレクサの挿入損失の劣化を抑制する構成を説明する図である。 図４は、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタおよびＢａｎｄ１フィルタが共通接続されたマルチプレクサにおけるＢａｎｄ１フィルタの挿入損失の劣化を表すグラフである。 図５は、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタおよびＢａｎｄ１フィルタが共通接続されたマルチプレクサにおけるＢａｎｄ４１ｎフィルタの各弾性波共振子のインピーダンス特性を表すグラフである。 図６は、実施例および比較例に係るマルチプレクサのＢａｎｄ１フィルタの通過特性を比較したグラフである。 図７は、実施の形態１に係るマルチプレクサにおける、直列腕共振子の波長λの差に対する第１フィルタのフィルタ特性を表すグラフである。 図８は、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路および通信装置の構成図である。
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の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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。以下の実施の形態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。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。
（実施の形態１）
［１．マルチプレクサの基本構成］
図１は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１０の構成図である。マルチプレクサ１０は、通過帯域が互いに異なる複数のフィルタ（ここでは３つのフィルタ２０、３０、および４０）を備え、これら複数のフィルタのアンテナ側の端子が共通端子１００に接続されたトリプレクサ（分波器）である。具体的には、図１に示すように、マルチプレクサ１０は、共通端子１００と、３つの個別端子２００、３００、および４００と、３つのフィルタ２０、３０、および４０と、を有する。
共通端子１００は、３つのフィルタ２０、３０、および４０に共通に設けられ、マルチプレクサ１０の内部でこれらフィルタ２０、３０、および４０に接続されている。また、共通端子１００は、マルチプレクサ１０の外部でアンテナ（図示せず）に接続される。つまり、共通端子１００は、マルチプレクサ１０のアンテナ端子でもある。
個別端子２００、３００、および４００は、この順に、３つのフィルタ２０、３０、および４０に個別に対応して設けられ、マルチプレクサ１０の内部で対応するフィルタに接続されている。また、個別端子２００、３００、および４００は、マルチプレクサ１０の外部で、増幅回路等（図示せず）を介してＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、図示せず）に接続される。
フィルタ２０は、共通端子１００と個別端子２００とを結ぶ経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ３における下り周波数帯（受信帯域：１８０５−１８８０ＭＨｚ）を通過帯域とする受信フィルタである。
フィルタ４０は、共通端子１００と個別端子４００とを結ぶ第１経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥのＢａｎｄ４１ｎにおける周波数帯（２５５５−２６５５ＭＨｚ）を通過帯域とするフィルタである。フィルタ４０は、共通端子１００と第１端子（ここでは個別端子４００）との間に配置された第１フィルタに相当する。
フィルタ３０は、共通端子１００と個別端子３００とを結ぶ経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥのＢａｎｄ１における下り周波数帯（受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）を通過帯域とする受信フィルタである。フィルタ３０は、共通端子１００と第２端子（ここでは個別端子３００）との間に配置され、通過帯域の周波数がフィルタ４０より低い第２フィルタに相当する。
なお、３つのフィルタ２０、３０、および４０の通過帯域は、Ｂａｎｄ３、Ｂａｎｄ１、およびＢａｎｄ４１ｎの組み合わせに限らない。また、共通端子１００に接続されるフィルタの数は２以上であればよい。また、マルチプレクサ１０は、複数の送信フィルタ、または、複数の受信フィルタで構成されていてもよいし、送信フィルタおよび受信フィルタの双方で構成されていてもよい。
［２．フィルタの基本構成］
次に、各フィルタ２０、３０、および４０の基本構成について説明する。
図１に示すように、フィルタ４０は、直列腕共振子４０１、４０２、および４０３と、並列腕共振子４１１および４１２と、縦結合型共振器４２１と、を備える。
直列腕共振子４０１（第１直列腕共振子）、直列腕共振子４０２（第２直列腕共振子）、縦結合型共振器４２１、および直列腕共振子４０３（第３直列腕共振子）は、共通端子１００と個別端子４００とを結ぶ第１経路（直列腕）上に、共通端子１００側からこの順に直列配置されている。また、並列腕共振子４１１は、直列腕共振子４０１および４０２の接続点とグランドとを結ぶ経路（並列腕）上に配置されている。また、並列腕共振子４１２は、縦結合型共振器４２１および直列腕共振子４０３の接続点とグランドとを結ぶ経路（並列腕）上に配置されている。
縦結合型共振器４２１は、例えば、弾性波伝搬方向に隣り合って配置されたで５つのＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極で構成されている。なお、縦結合型共振器のＩＤＴ電極の数は２以上であればよい。
フィルタ４０は、縦結合型共振器４２１による縦結合型構成、ならびに、直列腕共振子４０１〜４０３および並列腕共振子４１１〜４１２により、Ｂａｎｄ４１ｎを通過帯域とするバンドパスフィルタを構成している。
また、図１に示すように、フィルタ３０は、直列腕共振子３０１、３０２、および３０３と、並列腕共振子３１１および３１２と、縦結合型共振器３２１と、を備える。フィルタ３０の各弾性波共振子の接続構成は、フィルタ４０の各弾性波共振子の接続構成と同じであるため、各弾性波共振子の接続関係についての説明を省略する。
フィルタ３０は、縦結合型共振器３２１による縦結合型構成、ならびに、直列腕共振子３０１〜３０３および並列腕共振子３１１〜３１２により、Ｂａｎｄ１を通過帯域とするバンドパスフィルタを構成している。
また、図１に示すように、フィルタ２０は、直列腕共振子２０１と、並列腕共振子２１１と、縦結合型共振器２２１と、を備える。直列腕共振子２０１および縦結合型共振器２２１は、共通端子１００と個別端子２００とを結ぶ経路（直列腕）上に、共通端子１００側からこの順に直列配置されている。また、並列腕共振子２１１は、縦結合型共振器２２１および個別端子２００の接続点とグランドとを結ぶ経路（並列腕）上に配置されている。
フィルタ２０は、縦結合型共振器２２１による縦結合型構成、ならびに、直列腕共振子２０１および並列腕共振子２１１により、Ｂａｎｄ３を通過帯域とするバンドパスフィルタを構成している。
なお、上述したフィルタ２０、３０、および４０において、縦結合型共振器２２１、３２１、および４２１はなくてもよい。また、縦結合型共振器２２１、３２１、および４２１の替わりに、直列腕共振子および並列腕共振子で構成されたラダー型共振器が配置されていてもよい。縦結合型共振器は、通過帯域外の高減衰量を確保するのに好適であり、ラダー型共振器は、通過帯域内の低損失性を確保するのに好適である。
また、フィルタ４０は、直列腕共振子４０１〜４０３のうち、少なくとも２つの直列腕共振子を備えていればよく、並列腕共振子の数は任意である。
また、フィルタ２０および３０は、弾性波共振子で構成されていなくてもよく、例えば、ＬＣ共振フィルタあるいは誘電体フィルタなどであってもよい。
［３．共振子の基本構造］
次に、フィルタ４０（第１フィルタ）を構成する各共振子（直列腕共振子、並列腕共振子、および縦結合型共振子）の基本構造について説明する。本実施の形態では、当該共振子は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子である。
図２は、実施の形態１に係るフィルタ４０の共振子を模式的に表す平面図および断面図である。同図には、フィルタ４０を構成する複数の共振子のうち、直列腕共振子４０１の構造を表す平面摸式図および断面模式図が例示されている。なお、図２に示された直列腕共振子４０１は、上記複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
図２の平面図に示すように、直列腕共振子４０１は、互いに対向する一対の櫛歯状電極１１ａおよび１１ｂを有する。また、図示していないが、直列腕共振子４０１は、さらに、一対の櫛歯状電極１１ａおよび１１ｂに対して弾性波の伝搬方向に隣り合って配置された反射器を有する。一対の櫛歯状電極１１ａおよび１１ｂは、ＩＤＴ電極を構成している。
櫛歯状電極１１ａは、櫛歯形状に配置され、互いに平行な複数の電極指１１０ａと、複数の電極指１１０ａのそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極１１１ａとで構成されている。また、櫛歯状電極１１ｂは、櫛歯形状に配置され、互いに平行な複数の電極指１１０ｂと、複数の電極指１１０ｂのそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極１１１ｂとで構成されている。複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂは、弾性波伝搬方向の直交方向に延びるように形成されている。
なお、櫛歯状電極１１ａおよび１１ｂは、上記構成に限られず、例えば、オフセット電極指を有していてもよい。また、直列腕共振子４０１は、バスバー電極１１１ａおよび１１１ｂが弾性波伝搬方向に対して傾斜している、いわゆる傾斜ＩＤＴを有していてもよい。さらには、電極指１１０ａおよび１１０ｂが所定の間隔で間引かれた、いわゆる間引き電極を有していてもよい。
また、複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂ、ならびに、バスバー電極１１１ａおよび１１１ｂで構成されるＩＤＴ電極は、図２の断面図に示すように、密着層５１と主電極層５２との積層構造となっている。
密着層５１は、圧電基板５０と主電極層５２との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。密着層５１の膜厚は、例えば、１２ｎｍである。
主電極層５２は、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。主電極層５２の膜厚は、例えば１６２ｎｍである。
保護層５３は、ＩＤＴ電極を覆うように形成されている。保護層５３は、主電極層５２を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。保護層５３の膜厚は、例えば２５ｎｍである。
なお、密着層５１、主電極層５２および保護層５３を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属または合金から構成されてもよく、また、上記の金属または合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層５３は、形成されていなくてもよい。
圧電基板５０は、ＩＤＴ電極ならびに反射器が主面上に配置された圧電性基板である。圧電基板５０は、例えば、４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から４２°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶またはセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。
直列腕共振子４０１をはじめ、直列腕共振子４０２および４０３、並列腕共振子４１１および４１２、ならびに、縦結合型共振器４２１が、上記ＩＤＴ電極および圧電基板５０で構成されたフィルタ４０は、リーキー波を主要弾性波として利用するフィルタとなる。
なお、フィルタ４０を構成する圧電基板５０は、高音速支持基板と、低音速膜と、圧電膜とがこの順で積層された積層構造を有する圧電性基板であってもよい。圧電膜は、例えば、４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。圧電膜は、例えば、厚みが６００ｎｍである。高音速支持基板は、低音速膜、圧電膜ならびにＩＤＴ電極を支持する基板である。高音速支持基板は、さらに、圧電膜を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、高音速支持基板中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性表面波を圧電膜および低音速膜が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば２００μｍである。低音速膜は、圧電膜を伝搬するバルク波よりも、低音速膜中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電膜と高音速支持基板との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜であり、厚みは、例えば６７０ｎｍである。この積層構造によれば、圧電基板５０を単層で使用している構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性表面波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
なお、高音速支持基板は、支持基板と、圧電膜を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体および樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
ここで、弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極の電極パラメータについて説明する。
弾性表面波共振子の波長とは、図２に示すＩＤＴ電極を構成する複数の電極指１１０ａまたは１１０ｂの繰り返し周期である波長λで規定される。また、電極ピッチＰは、波長λの１／２であり、櫛歯状電極１１ａおよび１１ｂを構成する電極指１１０ａおよび１１０ｂのライン幅をＷとし、隣り合う電極指１１０ａと電極指１１０ｂとの間のスペース幅をＳとした場合、（Ｗ＋Ｓ）で定義される。また、一対の櫛歯状電極１１ａおよび１１ｂの交叉幅Ｌは、伝搬方向から見た場合の重複する電極指長さである。また、各共振子の電極デューティＲは、複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂのライン幅占有率であり、複数の電極指１１０ａおよび１１０ｂのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合であり、Ｗ／（Ｗ＋Ｓ）で定義される。
［４．レイリー波スプリアスの影響］
ここで、リーキー波を主要弾性波として利用するフィルタに発生するレイリー波スプリアスの影響について説明する。
図３Ａは、マルチプレクサ５００のブロック構成図である。同図には、一般的なマルチプレクサ５００の概略構成図が示されている。マルチプレクサ５００は、バンドＢａに適用されるフィルタ５０１と、バンドＢｂに適用されるフィルタ５０２とが、共通端子６００に接続された構成を有している。ここで、バンドＢａは、バンドＢｂよりも低周波数側に割り当てられたバンドである。つまり、フィルタ５０１の通過帯域は、フィルタ５０２の通過帯域よりも低周波数側に位置している。フィルタ５０２は、リーキー波を主要弾性波として利用する弾性表面波フィルタである。
図３Ｂは、従来のマルチプレクサ５００の挿入損失の劣化を表す図である。上述したように、フィルタ５０２はリーキー波を主要弾性波として利用する弾性表面波フィルタであるため、フィルタ５０２の通過帯域よりも低周波数側には、レイリー波レスポンス（レイリー波スプリアス）が発生する。このレイリー波レスポンスが発生した周波数では、共通端子６００側からフィルタ５０２を見た場合の反射係数が悪化（低下）する。これに起因して、上記レイリー波レスポンスが発生した周波数がフィルタ５０１の通過帯域に含まれる場合、図３Ｂに示すように、フィルタ５０１の通過帯域内に、上記レイリー波レスポンスに起因したリップルが発生する。この通過帯域内に発生したリップルにより、フィルタ５０１の通過帯域内の挿入損失が悪化する。
図４は、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタおよびＢａｎｄ１フィルタが共通接続されたマルチプレクサにおけるＢａｎｄ４１ｎフィルタのレイリー波レスポンスによるＢａｎｄ１フィルタの挿入損失の劣化を表すグラフである。なお、図４のＢａｎｄ４１ｎフィルタは、図１のフィルタ４０と同じ共振子の接続構成を有しており、図４のＢａｎｄ１フィルタは、図１のフィルタ３０と同じ共振子の接続構成を有している。ここで、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタの３つの直列腕共振子４０１、４０２、および４０３の波長λは略等しく、当該３つの直列腕共振子４０１、４０２、および４０３のレイリー波レスポンスはＢａｎｄ１通過帯域の高域端に集中している。
図５は、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタおよびＢａｎｄ１フィルタが共通接続されたマルチプレクサにおけるＢａｎｄ４１ｎフィルタの各弾性波共振子のインピーダンス特性を表すグラフである。同図に示された各共振子のインピーダンス特性は、共通端子１００側からＢａｎｄ４１ｎフィルタを見た場合の反射特性を解析して得られたものである。同図より、Ｂａｎｄ１通過帯域の高域端においてインピーダンスの変曲点（極大点）が現れており、特に、共通端子１００に最も近く接続された直列腕共振子４０１のインピーダンス変曲点が最も顕著に現れており、共通端子１００から遠ざかるにつれ、共振子のインピーダンス変曲点は小さくなっていく。これより、図５において、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタの反射損失の極大点Ｒ４２は、直列腕共振子４０１および４０２のレイリー波レスポンスの発生周波数が一致していることに起因するものと判断される。この周波数において、Ｂａｎｄ１フィルタのリップル（Ｒ３２）が大きくなり、Ｂａｎｄ１フィルタの挿入損失を悪化させていることが解る。
発明者らは、鋭意検討の結果、フィルタ５０１（Ｂａｎｄ１フィルタ）の挿入損失を劣化させている要因が上述したレイリー波レスポンスであり、以下に示すような構成を適用することにより、フィルタ５０１（Ｂａｎｄ１フィルタ）の挿入損失の劣化を抑制できることを見出した。
図３Ｃは、実施の形態１の実施例に係るマルチプレクサ１０の挿入損失の劣化を抑制する構成を説明する図である。本実施例に係るマルチプレクサ１０では、上述したレイリー波スプリアスの大きさを低減させるべく、第１フィルタを構成する複数の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を異ならせている。これにより、第１フィルタの通過帯域の低周波数側の周波数に発生する上記レイリー波レスポンスを周波数分散させることができる。よって、第１フィルタを構成する複数の直列腕共振子に発生したレイリー波レスポンスが特定の周波数に集中することが回避され、レイリー波スプリアスの大きさを低減できる。よって、第２フィルタの通過帯域内に発生する、上記レイリー波レスポンスに起因したリップルの大きさを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
図３Ｄは、実施の形態１の変形例に係るマルチプレクサ１０の挿入損失の劣化を抑制する変形例の構成を説明する図である。本変形例に係るマルチプレクサ１０では、第２フィルタへのレイリー波スプリアスの影響を回避させるべく、第１フィルタを構成する複数の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を第２フィルタの通過帯域外へ配置させている。よって、第２フィルタの通過帯域内における上記レイリー波スプリアスをなくすことができるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
［５．実施例に係るマルチプレクサ］
表１に、実施例および比較例に係るマルチプレクサのＢ４１ｎフィルタのＩＤＴ電極パラメータ（波長λ、対数Ｎ、交叉幅Ｌ、および電極デューティＲ）を示す。
Figure 0006750737
なお、表１には、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタのＩＤＴ電極パラメータのみを表示しているが、Ｂａｎｄ１フィルタおよびＢａｎｄ３フィルタについては、実施例および比較例に係るマルチプレクサにおいて同じＩＤＴ電極パラメータを使用しているため、省略している。
表１に示すように、比較例に係るマルチプレクサでは、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタを構成する直列腕共振子４０１、４０２、および４０３の波長λを略同じとしている。ここで、複数の直列腕共振子の波長λが略同じであるとは、当該複数の直列腕共振子の波長λの差（最大のλと最小のλとの差）が、０．５％以内であると定義される。この場合、直列腕共振子４０１、４０２、および４０３の共振周波数が略一致するとともに、レイリー波レスポンスの発生周波数も略一致する。
これに対して、実施例に係るマルチプレクサ１０では、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタ（フィルタ４０）を構成する直列腕共振子４０１、４０２、および４０３の波長λの差（最大のλと最小のλとの差）を、２％としている。より具体的には、比較例に対して、直列腕共振子４０１および４０３の波長λを、それぞれ、２％および１．８％小さくしている。これにより、直列腕共振子４０１および４０３のレイリー波レスポンスの発生周波数を、Ｂａｎｄ１フィルタ（フィルタ３０）の通過帯域外（通過帯域よりも高周波数側）に位置させている。
図６は、実施例に係るマルチプレクサ１０および比較例のマルチプレクサのＢａｎｄ１フィルタの通過特性を比較したグラフである。同図に示すように、比較例に係るマルチプレクサのＢａｎｄ１フィルタでは、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタの直列腕共振子４０１、４０２、および４０３の波長λが略等しいため、Ｂａｎｄ１通過帯域中央付近に大きなリップルが発生している。これは、上述したように、直列腕共振子４０１、４０２、および４０３の間で略一致したレイリー波レスポンスが、Ｂａｎｄ１フィルタの通過帯域中央付近に位置していることに起因するものである。
これに対して、実施例に係るマルチプレクサ１０のＢａｎｄ１フィルタ（フィルタ３０）では、Ｂａｎｄ４１ｎフィルタ（フィルタ４０）の直列腕共振子４０１および４０３のレイリー波レスポンスが直列腕共振子４０２のレイリー波レスポンスと一致していない。つまり、直列腕共振子４０１、４０２および４０３のレイリー波スプリアスが周波数分散されている。さらには、直列腕共振子４０１および４０３のレイリー波レスポンスがＢａｎｄ１の通過帯域外に位置している。よって、図６に示すように、Ｂａｎｄ１の通過帯域内には直列腕共振子４０２のレイリー波レスポンスのみに起因したリップルが観測されるが、比較例に係るＢａｎｄ１フィルタのリップルと比較して小さい。よって、実施例に係るマルチプレクサ１０は、比較例に係るマルチプレクサと比較して、Ｂａｎｄ１フィルタ（フィルタ３０）の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
［６．変形例に係るマルチプレクサ］
実施例に係るマルチプレクサ１０では、図３Ｃに示すように、第１フィルタを構成する複数の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を異ならせることで、当該レイリー波スプリアスを周波数分散させ、第２フィルタの通過帯域内のリップルを低減させた。これに対して、変形例に係るマルチプレクサでは、図３Ｄに示すように、第１フィルタを構成する複数の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を第２フィルタの通過帯域外に位置させることで、第２フィルタの通過帯域内のリップルを低減させるものである。
まず、マルチプレクサ１０において、フィルタ４０（第１フィルタ）の直列腕共振子４０１の波長（第１ＩＤＴ波長）と直列腕共振子４０２の波長（第２ＩＤＴ波長）との差をＤλ（％）だけずらす。この場合に、直列腕共振子４０１のレイリー波レスポンスの発生周波数と直列腕共振子４０２のレイリー波レスポンスの発生周波数との周波数差が、フィルタ４０（第１フィルタ）の中心周波数に対してＤＲ（％）だけ発生するとする。
この場合、フィルタ３０（第２フィルタ）の比帯域がＸ２（％）であるマルチプレクサ１０において、第２ＩＤＴ波長に対する第１ＩＤＴ波長と第２ＩＤＴ波長との差Ｄλｘ（％）は、以下の式１を満たすことが好ましい。
Ｄλｘ（％）≧（Ｘ２／ＤＲ）×Ｄλ （式１）
直列腕共振子のＩＤＴ波長を調整すると、当該直列腕共振子の共振周波数とともに、レイリー波レスポンスの発生周波数が変化する。フィルタ４０（第１フィルタ）において、第１ＩＤＴ波長および第２ＩＤＴ波長をＤλ（％）だけずらした場合に、レイリー波レスポンスの発生周波数の周波数差はＤＲ（％）となる。このため、比帯域Ｘ２（％）を有するフィルタ３０（第２フィルタ）において、上記レイリー波レスポンスをフィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域外へ配置するためには、第１ＩＤＴ波長と第２ＩＤＴ波長との差Ｄλｘ（％）を上記式１の関係とすればよい。これにより、直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数を、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域外へ配置することが可能となる。よって、第２フィルタの通過帯域内における上記レイリー波スプリアスをなくすことができるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
なお、本実施例において、フィルタ４０（第１フィルタ）のＩＤＴ電極パラメータを表１に示すように設定し、第２ＩＤＴ波長に対する第１ＩＤＴ波長と第２ＩＤＴ波長との差を２％だけずらした場合に、直列腕共振子４０１のレイリー波レスポンスの発生周波数と直列腕共振子４０２のレイリー波レスポンスの発生周波数との周波数差がフィルタ４０（第１フィルタ）の中心周波数に対して１．４７％発生する。つまり、上記式１において、Ｄλ＝２％であり、ＤＲ＝１．４７％である。ここで、フィルタ３０（第２フィルタ）は、Ｂａｎｄ１フィルタであり、比帯域Ｘ２は２．９３％である。
よって、上記Ｄλ、ＤＲ、およびＸ２を式１に代入することにより、第２ＩＤＴ波長に対する第１ＩＤＴ波長と第２ＩＤＴ波長との差Ｄλｘ（％）は、４％以上であることが導出される。
これにより、直列腕共振子４０１および直列腕共振子４０２のレイリー波レスポンスの発生周波数を、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域外へ配置することが可能となる。よって、例えば、比帯域２．９３％を有するＬＴＥのＢａｎｄ１を第２フィルタとした場合の通過帯域内における上記レイリー波スプリアスをなくすことができるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
上記実施例および変形例では、直列腕共振子４０１、４０２、および４０３のＩＤＴ電極の波長λの差が２％以上または４％以上である場合に、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域内の挿入損失を低減できることを示した。ここでは、フィルタ４０（第１フィルタ）を構成する複数の直列腕共振子の波長λの差の範囲について説明する。
図７は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１０における、直列腕共振子の波長λの差に対するフィルタ４０（第１フィルタ）のフィルタ特性を表すグラフである。同図には、直列腕共振子４０１の波長λを、直列腕共振子４０２および４０３の波長λに対して２％〜４０％の範囲で変化させた場合の、フィルタ４０（第１フィルタ）の通過特性および電圧定在波比を示している。図７の（ａ）は、フィルタ４０（第１フィルタ）の広帯域通過特性を表す。また、図７の（ｂ）は、フィルタ４０（第１フィルタ）の通過帯域近傍の通過特性を表す。また、図７の（ｃ）は、共通端子１００におけるフィルタ４０（第１フィルタ）の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を表す。また、図７の（ｄ）は、個別端子４００におけるフィルタ４０（第１フィルタ）の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を表す。また、図７の（ｅ）は、不整合損を除去した後のフィルタ４０（第１フィルタ）の通過帯域近傍の通過特性を表している。
図７の（ｂ）および（ｅ）に示すように、フィルタ４０（第１フィルタ）の通過帯域内の挿入損失は、直列腕共振子４０１の波長λを２％〜４０％の範囲で変化させても、有意的な変化は見られない。図７の（ｃ）および（ｄ）に示すように、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は、直列腕共振子４０１の波長λを２％から４０％へと変化させるにつれ大きくなっていくが、２以下を維持しており良好な範囲である。さらに、図７の（ａ）に示すように、フィルタ４０（第１フィルタ）の減衰帯域においても、良好な減衰量を維持している。
以上より、フィルタ４０（第１フィルタ）を構成する複数の直列腕共振子のうち、共通端子１００に最も近い直列腕共振子４０１の波長λを、その他の直列腕共振子の波長λに対して２％以上４０％以下で変化させた場合、フィルタ４０（第１フィルタ）の通過特性を良好に維持しつつ、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域内の挿入損失を低減させることが可能となる。
なお、上記実施の形態に係るマルチプレクサ１０において、フィルタ４０（第１フィルタ）を構成する３以上の直列腕共振子のうち、共通端子１００に最も近く接続された直列腕共振子４０１におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、その他の直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とが異なってもよい。
これによれば、直列腕共振子４０１のレイリー波レスポンスの発生周波数における反射係数を、その他の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数における反射係数よりも大きくできる。さらに、直列腕共振子４０１の方がその他の直列腕共振子よりも共通端子１００に近く接続されているので、当該その他の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数における反射係数を相対的に大きくできる。よって、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域内における上記レイリー波レスポンスに起因したリップルを低減できるので、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域内の挿入損失を低減できる。
また、上記実施の形態に係るマルチプレクサ１０において、フィルタ４０（第１フィルタ）を構成する３以上の直列腕共振子のうち、共通端子１００に最も近く接続された直列腕共振子４０１におけるレイリー波レスポンスの発生周波数が、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域外に位置してもよい。
上記構成によれば、直列腕共振子４０１のレイリー波レスポンスの発生周波数はフィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域外に位置し、直列腕共振子４０１の方がその他の直列腕共振子よりも共通端子１００に近く接続されているので、当該その他の直列腕共振子のレイリー波レスポンスの反射係数への影響を小さくできる。よって、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域内における上記レイリー波レスポンスに起因したリップルを低減できるので、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域内の挿入損失を低減できる。
なお、このとき、実施例のように、直列腕共振子４０３のレイリー波レスポンスの発生周波数は、フィルタ３０（第２フィルタ）の通過帯域外に位置していなくてもよい。
（実施の形態２）
実施の形態１に係るマルチプレクサは、高周波フロントエンド回路、さらには当該高周波フロントエンド回路を備える通信装置に適用することが可能である。そこで、本実施の形態では、このような高周波フロントエンド回路および通信装置について説明する。
図８は、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路３および通信装置１の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路３と接続される各構成要素（アンテナ素子２、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）７０、および、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）８０についても併せて図示されている。高周波フロントエンド回路３と、ＲＦ信号処理回路７０と、ベースバンド信号処理回路８０とは、通信装置１を構成している。
高周波フロントエンド回路３は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１０と、スイッチ６１と、ローノイズアンプ回路６２と、を備える。
スイッチ６１は、マルチプレクサ１０の個別端子２００、３００、および４００に接続された選択端子と、フィルタ２０、３０および４０の通過帯域と異なる周波数帯域の高周波信号を通過させる他の信号経路に接続された選択端子、ならびに、ローノイズアンプ回路６２に接続された共通端子を有するスイッチ回路である。
スイッチ６１は、制御部（図示せず）からの制御信号にしたがって、共通端子とマルチプレクサ１０または上記他の信号経路とを接続する、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、共通端子と接続される選択端子は１つに限らず、複数であってもかまわない。つまり、高周波フロントエンド回路３は、キャリアアグリゲーションに対応してもかまわない。
ローノイズアンプ回路６２は、アンテナ素子、マルチプレクサ１０（または上記他の信号経路）およびスイッチ６１を経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路７０へ出力する受信増幅回路である。
ＲＦ信号処理回路７０は、アンテナ素子２から受信信号経路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受信信号をベースバンド信号処理回路８０へ出力する。ＲＦ信号処理回路７０は、例えば、ＲＦＩＣである。
ベースバンド信号処理回路８０で処理された信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、または、音声信号として通話のために使用される。
なお、高周波フロントエンド回路３は、上述した各構成要素の間に、他の回路素子を備えていてもよい。また、高周波フロントエンド回路３は、上記他の信号経路を備えていなくてもよく、この場合にはスイッチ６１がなくてもよい。
以上のように構成された高周波フロントエンド回路３および通信装置１によれば、上記（実施例および変形例を含む）実施の形態１に係るマルチプレクサ１０を備えることにより、低周波数側に位置する第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減することができる。
また、通信装置１は、高周波信号の処理方式に応じて、ベースバンド信号処理回路８０を備えていなくてもよい。
また、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路３は、複数の受信側フィルタが共通端子に接続された構成となっているが、送信側フィルタも共通端子に接続された構成であってもよい。例えば、複数のデュプレクサが共通端子に接続された構成が挙げられる。
（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態に係るマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置について、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例および変形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、本発明に係る高周波フロントエンド回路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。
上記説明では、マルチプレクサとしてトリプレクサを例に説明したが、本発明は、例えば、２以上のフィルタのアンテナ端子が共通化されたマルチプレクサに適用することができる。
さらには、マルチプレクサは、受信フィルタを備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタおよび送信フィルタの双方を備える構成であってもかまわない。
また、上記実施の形態では、リーキー波を主要弾性波として利用する第１フィルタのレイリー波レスポンスを周波数分散させるべく、複数の直列腕共振子を構成するＩＤＴ電極の波長λを変化させている。これに対して、リーキー波を主要弾性波として利用する第１フィルタのレイリー波レスポンスを周波数分散させるべく、第１フィルタを構成する複数の並列腕共振子を構成するＩＤＴ電極の波長λを変化させてもよい。
すなわち、本発明に係るマルチプレクサは、共通端子１００、個別端子３００および４００と、共通端子１００と個別端子４００との間に配置された第１フィルタと、共通端子１００と個別端子３００との間に配置され、通過帯域の周波数が第１フィルタより低い第２フィルタと、を備え、第１フィルタは、共通端子１００と個別端子４００とを結ぶ第１経路上に配置された直列腕共振回路（例えば、縦結合型共振器４２１）と、当該第１経路とグランドとを結ぶ経路上に配置された並列腕共振子４１１および並列腕共振子４１２と、を有し、並列腕共振子４１１および４１２のそれぞれは、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、並列腕共振子４１１におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、並列腕共振子４１２におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なっていてもよい。
リーキー波を主要弾性波として利用している第１フィルタが第２フィルタと共通端子１００で接続された構成を有するマルチプレクサにおいて、第１フィルタを構成する並列腕共振子４１１のレイリー波レスポンス（レイリー波スプリアス）は、第１フィルタの通過帯域よりも低周波数側の周波数に発生する。この場合、共通端子１００側から第１フィルタを見た場合の上記低周波数側の周波数における反射係数が悪化（低下）する。このため、上記低周波数側の周波数が第２フィルタの通過帯域に含まれる場合、第２フィルタの通過帯域内に、上記レイリー波レスポンスに起因したリップルが発生する。このリップルにより、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失が悪化する。
これに対して、上記構成によれば、第１フィルタを構成する並列腕共振子４１１および４１２のレイリー波レスポンスの発生周波数が異なるので、第１フィルタの通過帯域の低周波数側の周波数に発生するレイリー波レスポンスを周波数分散させることができる。よって、複数の並列腕共振子発生したレイリー波レスポンスが特定の周波数に集中して加算されることが回避され、レイリー波スプリアスの大きさを低減できる。よって、第２フィルタの通過帯域内に発生する、上記レイリー波スプリアスに起因したリップルの大きさを低減できるので、第２フィルタの通過帯域内の挿入損失を低減できる。
本発明は、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路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 通信装置
２ アンテナ素子
３ 高周波フロントエンド回路
１０、５００ マルチプレクサ
１１ａ、１１ｂ 櫛歯状電極
２０、３０、４０、５０１、５０２ フィルタ
５０ 圧電基板
５１ 密着層
５２ 主電極層
５３ 保護層
６１ スイッチ
６２ ローノイズアンプ回路
７０ ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
８０ ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）
１００、６００ 共通端子
１１０ａ、１１０ｂ 電極指
１１１ａ、１１１ｂ バスバー電極
２００、３００、４００ 個別端子
２０１、３０１、３０２、３０３、４０１、４０２、４０３ 直列腕共振子
２１１、３１１、３１２、４１１、４１２ 並列腕共振子
２２１、３２１、４２１ 縦結合型共振器

Claims (9)

  1. 共通端子、第１端子および第２端子と、
    前記共通端子と前記第１端子との間に配置された第１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、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより低い第２フィルタと、を備え、
    前記第１フィルタは、
    前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された複数の直列腕共振子を有し、
    前記複数の直列腕共振子は、第１直列腕共振子および第２直列腕共振子を少なくとも含み、
    前記第１直列腕共振子および前記第２直列腕共振子のそれぞれは、
    リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、
    前記複数の直列腕共振子のうち、前記第１直列腕共振子は、前記共通端子に最も近く接続されており、
    前記第１直列腕共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチで規定される第１ＩＤＴ波長と、前記第２直列腕共振子の前記ＩＤＴ電極を構成する複数の電極指の繰り返しピッチで規定される第２ＩＤＴ波長とは、当該第２ＩＤＴ波長の２％以上異なり、
    前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第２直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なり、
    前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差がＤλ（％）である場合に、前記第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数と前記第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数との周波数差が前記第１フィルタの中心周波数に対してＤＲ（％）だけ発生する場合、
    前記第２フィルタの比帯域がＸ２（％）である場合において、前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差Ｄλｘ（％）は、
    Ｄλｘ（％）≧（Ｘ２／ＤＲ）×Ｄλ
    なる関係を満たす、
    マルチプレクサ。
  2. 前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差を２％だけずらした場合に、前記第１直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数と前記第２直列腕共振子のレイリー波レスポンスの発生周波数との周波数差が前記第１フィルタの中心周波数に対して１．４７％発生し、
    前記第２フィルタの比帯域が２．９３％である前記マルチプレクサにおいて、前記第２ＩＤＴ波長に対する前記第１ＩＤＴ波長と前記第２ＩＤＴ波長との差は、４％以上である、
    請求項１に記載のマルチプレクサ。
  3. 前記第１フィルタは、さらに、
    前記第１経路上に配置された第３直列腕共振子を有し、
    前記第３直列腕共振子は、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、
    前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第３直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なり、
    前記第１直列腕共振子、前記第２直列腕共振子、および前記第３直列腕共振子のうち、前記第１直列腕共振子は、前記共通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. 共通端子、第１端子および第２端子と、
    前記共通端子と前記第１端子との間に配置された第１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、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより低い第２フィルタと、を備え、
    前記第１フィルタは、
    前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された第１直列腕共振子および第２直列腕共振子を少なくとも有し、
    前記第１直列腕共振子および前記第２直列腕共振子のそれぞれは、
    リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、
    前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第２直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なり、
    前記第１フィルタは、さらに、
    前記第１経路上に配置された第３直列腕共振子を有し、
    前記第３直列腕共振子は、リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、
    前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数は、前記第２フィルタの通過帯域外に位置し、
    前記第１直列腕共振子、前記第２直列腕共振子、および前記第３直列腕共振子のうち、前記第１直列腕共振子は、前記共通端子に最も近く接続されている、
    マルチプレクサ。
  5. 前記第１フィルタは、さらに、
    前記第１経路とグランドとを結ぶ経路上に配置された並列腕共振子を有し、
    前記第１フィルタは、前記第１直列腕共振子、前記第２直列腕共振子、および前記並列腕共振子で構成されるラダー型のフィルタ構造を有する、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  6. 前記第１フィルタは、さらに、前記第１経路上に配置された縦結合型のフィルタ構造を有する、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  7. 共通端子、第１端子および第２端子と、
    前記共通端子と前記第１端子との間に配置された第１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、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより低い第２フィルタと、を備え、
    前記第１フィルタは、
    前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された第１直列腕共振子および第２直列腕共振子を少なくとも有し、
    前記第１直列腕共振子および前記第２直列腕共振子のそれぞれは、
    リーキー波を主要弾性波として利用する圧電性基板およびＩＤＴ電極で構成され、
    前記第１直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数と、前記第２直列腕共振子におけるレイリー波レスポンスの発生周波数とは、異なり、
    前記第１フィルタの通過帯域は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ４１ｎにおける下り周波数帯であり、
    前記第２フィルタの通過帯域は、前記ＬＴＥのＢａｎｄ１における下り周波数帯である、
    マルチプレクサ。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチプレクサと、
    前記マルチプレクサに接続された増幅回路と、を備える、
    高周波フロントエンド回路。
  9. アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路と、
    前記アンテナ素子と前記ＲＦ信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項８に記載の高周波フロントエンド回路と、を備える、
    通信装置。
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