JPWO2006070616A1 - 平衡−不平衡型フィルタモジュールおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

第１の周波数帯の不平衡信号を入出力する第１のポート（Ｐ１）と第２の周波数帯の不平衡信号を入出力する第２のポート（Ｐ２）と、この２つの周波数帯の不平衡信号に共通の第３のポート（Ｐ３）を備えて信号経路を切り替えるスイッチ（ＳＷ）を備え、第１の周波数帯の信号を通過させる第１のフィルタ（Ｆ１）の不平衡入出力ポート（Ｐ４）をポート（Ｐ１）に接続し、第２の周波数帯の信号を通過させる第２のフィルタ（Ｆ２）のポート（Ｐ７）をポート（Ｐ２）に接続し、この第１・第２のフィルタ（Ｆ１），（Ｆ２）の平衡入出力ポートの片方ずつを、ほぼ等しい電気長をもって第１・第２の分岐ポート（Ｂ１），（Ｂ２）で接続し、この第１・第２の分岐ポートの間にインピーダンス整合用のバランスコイル（ＢＣ）を設ける。

Description

この発明は、平衡−不平衡型で周波数帯の異なる２つの信号の入出力を行う平衡−不平衡型フィルタモジュールおよび通信装置に関する。

従来、平衡−不平衡型で周波数帯の異なる２つの信号の入出力を行う平衡−不平衡型マルチバンドフィルタモジュールが特許文献１に示されている。

ここで、特許文献１に示されているフィルタモジュールの構成例を図１４・図１５に示す。

図１４において、フィルタモジュールの不平衡ポートＰ１には、第１の高周波スイッチ１０ａの第１ポート１００ａが接続されている。この高周波スイッチ１０ａは３つのポートを有するスイッチであり、前記第１の高周波スイッチ１０ａの第２ポート１００ｂには第１の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａの不平衡ポート１１０ａが接続され、第３ポート１００ｃには第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ｂの不平衡ポート１２０ａが接続されている。第１、第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａ，２０ｂには３つのポートを有する第２の高周波スイッチ１０ｂと第３の高周波スイッチ１０ｃが接続されている。

第２の高周波スイッチの第１ポート１３０ａは、フィルタモジュールの第１平衡ポートＰ２−１に接続され、第２ポート１３０ｂには第１の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａの第１平衡ポート１１０ｂが接続され、第３ポート１３０ｃに第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ｂの第１平衡ポート１２０ｂが接続されている。

第３の高周波スイッチの第１ポート１５０ａはフィルタモジュールの第２平衡ポートＰ２−２に接続され、第２ポート１５０ｂは第１の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａの第２平衡ポート１１０ｃに接続され、第３ポート１５０ｃに第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ｂの第２平衡ポート１２０ｃが接続されている。

図１５に示すフィルタモジュールは、スイッチング素子を有する高周波スイッチと、通過周波数帯域の異なる平衡−不平衡型帯域通過フィルタと、前記平衡−不平衡型帯域通過フィルタに接続される位相器を主構成としている。高周波スイッチの不平衡ポートＰ１には、第１の高周波スイッチ１０ａの第１ポート１００ａが接続され、第２ポート１００ｂに第１の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａの不平衡ポート１１０ａが接続され、第３ポート１００ｃに第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ｂの不平衡ポート１２０ａが接続されている。

第１の位相器５０ａの第１ポート１６０ｂには第１の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａの第１平衡ポート１１０ｂが接続され、第２ポート１６０ｃがフィルタモジュールの第１平衡ポートＰ２−１に接続されている。第２の位相器５０ｂの第１ポート１７０ｂには第１の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ａの第２平衡ポート１１０ｃが接続され、第２ポート１７０ｃがフィルタモジュールの第２平衡ポートＰ２−２に接続されている。第３の位相器６０ａの第１ポート１６０ｄに第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ｂの第１平衡ポート１２０ｂが接続され、第２ポート１６０ｅがフィルタモジュールの第１平衡ポートＰ２−１に接続されている。第４の位相器６０ｂの第１ポート１７０ｄには第２の平衡−不平衡型帯域通過フィルタ２０ｂの第２平衡ポート１２０ｃが接続され、第２ポート１７０ｅがフィルタモジュールの第２平衡ポートＰ２−２に接続されている。
特開２００４−１６６２５８公報

ところが、図１４に示した従来の平衡−不平衡型フィルタモジュールにおいては、平衡型で信号の入出力を行う平衡ポート側にスイッチ１０ｂ，１０ｃを必要とするため、回路規模が大きいという問題があった。また、図１５に示した従来の平衡−不平衡型フィルタモジュールにおいては、平衡ポート側に、その平衡ポートに接続される回路とのインピーダンス整合をとるための整合回路を設けると、各ポートの合計４経路分の整合回路（位相器）が必要となる。いずれの場合でも部品点数が多く、小型化に不利であった。

そこで、この発明の目的は、２つの周波数の帯域の信号を平衡−不平衡型で入出力する、小型で低コストな平衡−不平衡型フィルタモジュールおよびそれを備えた通信装置を提供することにある。

（１）この発明の平衡−不平衡型フィルタモジュールは、第１の周波数帯の不平衡信号を入出力する第１のポートと、第２の周波数帯の不平衡信号を入出力する第２のポートと、第１の周波数帯の不平衡信号および第２の周波数帯の不平衡信号に共通の第３のポートと、を備え、信号経路を第３のポート−第１のポート間または第３のポート−第２のポート間のいずれかに切り替えるスイッチと、第１のポートに接続され、第１の周波数帯の不平衡信号を入出力する第４のポートと、第１の周波数帯の平衡信号を入出力する第５・第６のポートとを備え、第１の周波数帯を通過帯域とする第１の平衡−不平衡型フィルタと、第２のポートに接続され、第２の周波数帯の不平衡信号を入出力する第７のポートと、第２の周波数帯の平衡信号を入出力する第８・第９のポートとを備え、第２の周波数帯を通過帯域とする第２の平衡−不平衡型フィルタと、第５のポートと第８のポートに共通接続される第１の分岐ポートと、第６のポートと第９のポートに共通接続される第２の分岐ポートとの間に設けられ、第１の周波数帯の平衡信号および第２の周波数帯の平衡信号の両方に対してインピーダンス整合する整合素子と、を備える。

（２）第１・第２の平衡−不平衡型フィルタは、たとえば平衡−不平衡型の弾性表面波フィルタまたは厚み縦振動圧電フィルタとする。

（３）たとえば前記スイッチ、前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタ、前記整合素子は、複数の誘電体層を積層してなる積層体に一体化したものとする。

（４）また、前記スイッチは、キャパシタ、インダクタおよびダイオードを含み、前記誘電体層の積層方向から平面透視したとき、前記整合素子は前記キャパシタ、前記インダクタおよび前記ダイオードとは重ならない位置に配置する。

（５）前記第１の平衡−不平衡型フィルタと前記第２の平衡−不平衡型フィルタとは一つのパッケージに収納し、そのパッケージを前記積層体の最上層の層平面の中心点を含むようにその積層体の最上層に配置する。

（６）前記積層体の最下層の裏面側には、制御信号を入力するための制御信号入力端子、第１の分岐ポートと接続する第１の入出力ポート端子、第２の分岐ポートと接続する第２の入出力ポート端子、第３のポートと接続する第３のポート端子を形成し、これら各端子間にＧＮＤ端子を配置する。

（７）前記積層体は接地電極を形成したＧＮＤ層を備え、該ＧＮＤ層には前記各端子と導通するビアホールを形成するとともに、該ビアホール同士の間に接地電極を形成する。

（８）前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡側の配線および不平衡側の配線は、前記誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上の位置が互いに重ならないように前記積層体内に配置する。

（９）前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡側の配線および不平衡側の配線が前記誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上で互いに重なる箇所で、前記平衡側の配線と前記不平衡側の配線との間にＧＮＤ層を配置する。

（１０）また、第１の周波数帯で第５のポートから第１分岐ポートまでの電気長と、第１の周波数帯で第６のポートから第２の分岐ポートまでの電気長とがほぼ等しく、且つ第２の周波数帯で第８のポートから第１の分岐ポートまでの電気長と、第２の周波数帯で第９のポートから第２の分岐ポートまでの電気長とがほぼ等しくなるように構成する。

（１１）この発明の通信装置は、上記いずれかの構成からなる平衡−不平衡型フィルタモジュールを高周波回路部に備えて構成する。

（１）前記スイッチ、第１・第２の平衡−不平衡型フィルタと共に、第１の周波数帯の平衡信号および第２の周波数帯の平衡信号の両方に対してインピーダンス整合する整合素子を備えたことにより、平衡型で信号の入出力を行う平衡ポートに２つのスイッチを設けることなく、また平衡ポート側の合計４経路分の位相器が不要であり、少ない部品点数で小型且つ低コストに構成できる。また、たとえば不平衡入出力のトリプルバンド用のチップセットを接続することも容易となる。

（２）前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタを平衡−不平衡型の弾性表面波フィルタまたは厚み縦振動圧電フィルタで構成することにより、一方のフィルタの通過帯域が他方のフィルタで遮断されるため、信号の回り込みが低減でき、低損失化が図れる。

（３）前記スイッチ、第１・第２の平衡−不平衡型フィルタおよび整合素子を誘電体層の積層体に一体化することによって、その積層体の表面に第１・第２の平衡−不平衡型フィルタを搭載して、積層体の内部に整合回路を形成することが容易となり、全体に小型化の効果が高まる。

（４）前記スイッチをキャパシタ、インダクタおよびダイオードを含み前記誘電体層の積層方向から平面透視したときに整合素子がキャパシタ、インダクタおよびダイオードとは重ならない位置に配置したことによって、前記キャパシタ、インダクタおよびダイオードと整合素子とが互いに影響を及ぼすことがなく、整合素子が誘電体の積層体に一体化していても回路特性が劣化することなく全体に小型化が図れる。

（５）前記積層体の最上層に配置したＳＡＷフィルタがパッケージ化されていて、その上面が平坦であり、この平坦な面を用いて平衡−不平衡型フィルタモジュールを吸着できるため、積層体に対する樹脂封止や金属ケースの配置が不要となる。そのため平衡−不平衡型フィルタモジュールを安価に製造でき、且つ安定したハンドリングが可能となる。

（６）前記積層体の最下層の裏面側に、制御信号入力端子、第１の入出力ポート端子、第２の入出力ポート端子、第３のポート端子とともに、これら各端子間にＧＮＤ端子を配置したことにより、各端子間の互いの干渉が防止でき、各信号の損失を抑えることができる。

（７）前記積層体は接地電極を形成したＧＮＤ層を備え、該ＧＮＤ層には前記各端子と導通するビアホールを形成するとともに、該ビアホール同士の間に接地電極を形成したことにより、ビアホール間の互いの干渉が防止でき、各信号の損失を抑えることができる。

（８）前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡側の配線および不平衡側の配線を、前記誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上の位置が互いに重ならないように前記積層体内に配置したことにより、平衡側の信号と不平衡側の信号との干渉を効果的に抑制できる。

（９）前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡側の配線および不平衡側の配線が前記誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上で互いに重なる箇所で、前記平衡側の配線と前記不平衡側の配線との間にＧＮＤ層を配置したことにより、平衡側の信号と不平衡側の信号との干渉を効果的に抑制できる。

（１０）第１の周波数帯での第５ポート−第１分岐ポート間の電気長と、第１の周波数帯での第６ポート−第２分岐ポート間の電気長とがほぼ等しく、且つ第２周波数帯での第８ポート−第１分岐ポート間の電気長と、第２の周波数での第９ポート−第２分岐ポート間の電気長とがほぼ等しいため、整合素子は第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡ポートから見て同位相となる位置に接続されていることになり、これらの各ポート間の配線および整合素子の付加により平衡特性が損なわれることがない。すなわち、第５ポート−第１分岐ポート間の電気長と、第６ポート−第２分岐ポート間の電気長とが第１の周波数帯でほぼ等しいことにより、第１の周波数での平衡特性が維持でき、第８ポート−第１分岐ポート間の電気長と、第９ポート−第２分岐ポート間の電気長とが第２の周波数帯でほぼ等しいことにより、第２の周波数帯での平衡特性が維持できる。このため、良好な電気的特性を維持できる。

（１１）上記平衡−不平衡型フィルタモジュールを高周波回路部に備えたことにより、周波数帯の異なる複数の通信信号を扱う小型低コストな通信装置が構成できる。

第１の実施形態に係る平衡−不平衡型フィルタモジュールの回路図である。 同フィルタモジュールを誘電体層の積層体で構成する場合の各誘電体層の導体パターンを示す図である。 同フィルタモジュールを誘電体層の積層体で構成する場合の各誘電体層の導体パターンを示す図である。 同フィルタモジュールを誘電体層の積層体で構成する場合の各誘電体層の導体パターンを示す図である。 同フィルタモジュールのＧＳＭ８５０についての挿入損失、平衡入出力側および不平衡入出力側のインピーダンスチャートを示す図である。 図５に対応させて表した、バランスコイルを設けない場合の図である。 同フィルタモジュールのＧＳＭ９００についての挿入損失、平衡入出力側および不平衡入出力側のインピーダンスチャートを示す図である。 図７に対応させて表した、バランスコイルを設けない場合の図である。 第２の実施形態に係る平衡−不平衡型フィルタモジュールの回路図である。 同フィルタモジュールを誘電体層の積層体で構成する場合の各誘電体層の導体パターンを示す図である。 同フィルタモジュールを誘電体層の積層体で構成する場合の各誘電体層の導体パターンを示す図である。 同フィルタモジュールを誘電体層の積層体で構成する場合の各誘電体層の導体パターンを示す図である。 第３の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。 従来の平衡−不平衡型フィルタモジュールの構成を示す図である。 従来の他の平衡−不平衡型フィルタモジュールの構成を示す図である。

符号の説明

１００−平衡−不平衡型フィルタモジュール
１０１−アンテナスイッチモジュール
１０２−アンテナ
１０３−トリプルバンド用チップセット
Ｆ１−第１の平衡−不平衡型フィルタ
Ｆ２−第２の平衡−不平衡型フィルタ
ＳＷ−スイッチ
Ｐ１〜Ｐ９−第１〜第９のポート
Ｐ１０，Ｐ１１−平衡入出力ポート
Ｐ３−不平衡入出力ポート
Ｂ１，Ｂ２−第１，第２の分岐ポート
ＳＡＷ−ＳＡＷフィルタ
ＢＣ−バランスコイル（整合素子）
Ｃ１，Ｃ４−キャパシタ（整合素子）

第１の実施形態に係る平衡−不平衡型フィルタモジュールについて図１〜図８を参照して説明する。
図１は、同モジュールの回路図である。この平衡−不平衡型フィルタモジュール１００は大きく分けてスイッチＳＷ、第１・第２の平衡−不平衡型フィルタＦ１，Ｆ２を構成するＳＡＷフィルタ、および整合素子としてのバランスコイルBCから構成している。

スイッチＳＷは、第１のポートＰ１と第３のポートＰ３との間、または第２のポートＰ２と第３のポートＰ３との間の信号経路を切り替える。第１のポートＰ１はＧＳＭ８５０（送信信号の周波数帯が８２４〜８４９ＭＨｚ、受信信号の周波数帯域が８６９〜８９４ＭＨｚの信号）を入出力する。また第２のポートＰ２はＧＳＭ９００（送信信号の周波数帯が８８０〜９１５ＭＨｚ、受信信号の周波数帯域が９２５〜９６０ＭＨｚの信号）を入出力する。第１のポートＰ１と第３のポートＰ３との間には、ダイオードＤ１、インダクタＳＬｔ、キャパシタＳＣｃおよびチョークコイルＬ１を設けている。また第２のポートＰ２と第３のポートＰ３との間には線路（ストリップライン）ＳＬ２、ダイオードＤ２、キャパシタＣ５および抵抗Ｒを設けている。また、第３のポートＰ３には直列にキャパシタＣａｎｔを接続している。

上記スイッチＳＷの動作は次のとおりである。まず、制御信号入力端子Ｖｃにハイレベルの信号が印加されると、ダイオードＤ１，Ｄ２がオンする。これにより、ダイオードＤ１が導通して第１のポートＰ１と第３のポートＰ３との間の信号経路が導通する。一方、線路ＳＬ２の電気長はＧＳＭ８５０の周波数帯においてほぼ１／４波長となるようにしていて、ダイオードＤ２のオンにより、線路ＳＬ２のポートＰ２側が等価的に接地されて、ポートＰ３からＰ２側を見たインピーダンスは等価的に開放となる。

制御信号入力端子Ｖｃにローレベルの信号が印加されると、ダイオードＤ２がオフして、第２のポートＰ２と第３のポートＰ３との間は線路ＳＬ２を介して信号経路が構成される。一方、ダイオードＤ１もオフすることにより、第１ポートＰ１と第３のポートＰ３との間の信号経路が遮断される。

ダイオードＤ１のオフ状態で、ダイオードＤ１のキャパシタンスとインダクタＳＬｔのインダクタンスとの並列共振により、第３のポートＰ３から第１のポートＰ１を見たインピーダンスは開放状態となる。キャパシタＳＣｃは、ダイオードＤ１のオン時の制御電流がインダクタＳＬｔを通らずにダイオードＤ１を通るようにするための直流カット用コンデンサとして作用する。

ＳＡＷフィルタＳＡＷは、第１の周波数帯（ＧＳＭ８５０）の信号を通過させ、第２の周波数帯を遮断する第１の平衡−不平衡型フィルタＦ１と、第２の周波数帯（ＧＳＭ９００）の信号を通過させ、第１の周波数帯の信号を遮断する第２の平衡−不平衡型フィルタＦ２を構成している。第１の平衡−不平衡型フィルタＦ１の不平衡型信号を入出力する第４のポートＰ４はスイッチＳＷの第１のポートＰ１に接続している。この第１の平衡−不平衡型フィルタＦ１の平衡信号は第５のポートＰ５および第６のポートＰ６を介して入出力される。同様に、第２の平衡−不平衡型フィルタＦ１の不平衡型信号を入出力する第７のポートＰ７はスイッチＳＷの第２のポートＰ２に接続している。この第２の平衡−不平衡型フィルタＦ２の平衡信号は第８のポートＰ８および第９のポートＰ９を介して入出力される。

上記第１の平衡−不平衡型フィルタの平衡入出力ポートの一方のポートである第５のポートＰ５と第２の平衡−不平衡型フィルタＦ２の平衡入出力ポートの一方のポートである第８のポートＰ８は第１の分岐ポートＢ１で共通接続している。また第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡入出力ポートの一方のポートである第９のポートＰ９と第１の平衡−不平衡型フィルタＦ１の平衡入出力ポートの一方のポートである第６のポートＰ６は第２の分岐ポートＢ２で共通接続している。そして、第１の分岐ポートＢ１と第２の分岐ポートＢ２との間に第１の周波数帯（ＧＳＭ８５０）の平衡信号および第２の周波数帯（ＧＳＭ９００）の平衡信号の両方に対してインピーダンス整合する整合素子としてバランスコイルＢＣを接続している。なお、この例では、第１・第２の分岐ポートＢ１，Ｂ２から平衡入出力ポートとしてポートＰ１０，Ｐ１１を引き出している。

第１の平衡−不平衡型フィルタＦ１は第１の周波数帯（ＧＳＭ８５０）を通過させ、第２の周波数帯（ＧＳＭ９００）を遮断するので、スイッチＳＷが第１のポートＰ１側の信号経路を選択している状態で、平衡ポートＰ１０−Ｐ１１は第１の周波数帯の平衡入出力ポートとして作用する。また、第２の平衡−不平衡型フィルタＦ２は第２の周波数帯（ＧＳＭ９００）の信号を通過させ、第１の周波数帯（ＧＳＭ８５０）の信号を遮断するので、スイッチＳＷが第２のポートＰ２側の信号経路を選択している状態で、平衡ポートＰ１０−Ｐ１１は第２の周波数帯の平衡入出力ポートとして作用する。

このように、２つのフィルタＦ１，Ｆ２のうち一方のフィルタの通過帯域が他方のフィルタの遮断周波数域となるので、第１・第２の周波数帯の信号の回り込みが低減され、低損失で１つの平衡入出力ポートを共用できる。

なお、第１のポートＰ１と第４のポートＰ４との接続部と接地との間にキャパシタＣ２を設け、第２のポートＰ２と第７のポートＰ７との接続点と接地との間にキャパシタＣ３を設けている。これらのキャパシタＣ２，Ｃ３は第１・第２の平衡−不平衡型フィルタＦ１，Ｆ２とスイッチＳＷとのインピーダンス整合用に設けている。

また、第１の周波数帯での第５のポートＰ５から第１の分岐ポートＢ１までの電気長と、第２の周波数での第８のポートＰ８から第１の分岐ポートＢ１までの電気長とはほぼ等しくしている。また第１の周波数帯での第６のポートＰ６から第２の分岐ポートＢ２までの電気長と、第２の周波数での第９のポートＰ９から第２の分岐ポートＢ２までの電気長とはほぼ等しくしている。そのため、バランスコイルBCは第１・第２の平衡−不平衡型フィルタＦ１・Ｆ２の平衡ポートから見て同位相となる位置に接続されていることになり、これらの各ポート間の配線および整合素子の付加により平衡特性が損なわれることがない。そのため、良好な電気的特性を維持できる。

次に、上記平衡−不平衡型フィルタモジュールを、誘電体層を積層してなる積層体に一体化した場合の構成例を図２〜図４を基に説明する。
図２〜図４は複数の誘電体層の各層における導体パターンの平面図である。図２の（Ａ）が最下層、図４の（Ｈ）が最上層であり、図示の都合上図２〜図４の３つの図に分けて表している。図２〜図４において図中の各部の符号は図１に示した回路中の各符号に対応している。またこれらの図中のＧＮＤは接地電極である。

図２の（Ａ）において、Ｖｃは制御信号入力端子、Ｐ３は第３のポートＰ３に相当する端子、Ｐ１０，Ｐ１１は平衡入出力ポートＰ１０，Ｐ１１に相当する端子である。

なお、端子Ｖｃ，Ｐ３，Ｐ１０，Ｐ１１は、互いの干渉を防ぐためにＧＮＤ端子を挟むように配置している。

また、図２の（B）において、端子Ｖｃ，Ｐ３，Ｐ１０，Ｐ１１が繋がっている各ビアホール間には、各ビアホール間の干渉を防ぐようにするためにＧＮＤを配置している。

図２の（Ｃ）において、導体パターンＳＬｒは、図１に示した抵抗Ｒと制御信号入力端子Ｖｃ間の配線パターンである。また図２の（Ｈ）において導体パターンＳＬｂは平衡入出力ポートＰ１０，Ｐ１１側の配線パターンである。

図２の（Ｃ）および（Ｅ）に表れている導体パターンＣ５が図２の（Ｄ）に表れているＧＮＤに対向することによって、キャパシタＣ５を構成している。

図３の（Ａ）において導体パターンＳＬｂも上記平衡入出力ポート側の配線パターンである。また図３の（Ｄ）における導体パターンＳＬｄは図１に示したダイオードＤ１、インダクタＳＬｔおよびチョークコイルＬ１部分の分岐部の配線パターンである。また、図３の（Ｆ）および（Ｇ）に表れている導体パターンＳＣｃが対向することによって図１に示したキャパシタＳＣｃを構成している。

図４の（Ａ）〜（Ｆ）に表れている導体パターンＣａｎｔは、それらが交互に重なることによって、図１に示した不平衡入出力ポートＰ３側のキャパシタＣａｎｔを構成している。

図４の（Ｈ）は最上層の誘電体層と共に、これらの誘電体層を積層してなる積層体の上面に各種チップ部品を搭載した状態を示している。図に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ、チョークコイルＬ１、インダクタＳＬｔ、バランスコイルＢＣおよびＳＡＷフィルタＳＡＷをそれぞれ搭載している。このＳＡＷフィルタＳＡＷの端子部分においてＧは接地端子、Ｐ４〜Ｐ９は図１に示した第４のポートＰ４から第９のポートＰ９までのポートにそれぞれ対応している。

なお、この第１の実施形態において使用しているＳＡＷフィルタは２つであるが、使用する周波数帯域の数に応じてＳＡＷフィルタの数を適宜変更することができる。例えば、使用する周波数帯域が３つの場合は、ＳＡＷフィルタの数を３つにすることで、上記と同様な効果を奏することができる。

また、この第１の実施形態において、使用している２つのＳＡＷフィルタは１つのパッケージで構成している。さらに、このパッケージを積層体の最上層の層平面中心点（誘電体層が成す平面の中心点）を含むように積層体の最上層上に配置している。すなわち、図４の（Ｈ）に示したようにＳＡＷフィルタＳＡＷのパッケージの設置位置が最上層の誘電体層が成す平面の中心点を含むように、そのＳＡＷフィルタを積層体の最上層上に配置している。

一般に、自動マウンタで電子部品を基板上に搭載する際、その電子部品の上面を真空吸引により吸着してハンドリングするが、誘電体層の積層体の最上面にチップ部品を実装したような電子部品では、その電子部品の最上面を平坦化する必要がある。そのため、従来は最上層の誘電体層上に搭載した各種チップ部品の周囲全体（最上層の全面）を樹脂で封止したり、積層体を覆うように金属ケースを積層体上に配置したりする必要があった。

しかし、この実施形態によれば、積層体の最上層に配置したＳＡＷフィルタがパッケージ化されているため、その上面が平坦であり、この平坦な面を用いて平衡−不平衡型フィルタモジュールを吸着できる。そのため上記樹脂封止や金属ケースの配置を行う必要がない。よって平衡−不平衡型フィルタモジュールを安価に製造でき、且つ安定したハンドリングが可能となる。

図２〜図４に示したように、平衡入出力ポートの整合素子であるバランスコイルＢＣの実装位置は、図１に示したスイッチＳＷを構成する各素子の位置（この誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上の位置）が重ならないように、このバランスコイルＢＣを配置している。すなわちバランスコイルＢＣの積層方向の下部にはキャパシタＣａｎｔ，ＳＣｃ，Ｃ５のいずれの導体パターンの形成位置とも重なっていない。またチョークコイルＬ１、インダクタＳＬｔ、線路ＳＬ２、ダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒのいずれの実装位置とも重なっていない。

このような関係にバランスコイルＢＣを配置したことにより、バランスコイルＢＣ以外の他の素子がこのバランスコイルＢＣによる整合回路に悪影響を与えることなく、また、このバランスコイルＢＣによる整合回路がバランスコイルＢＣ以外の他の素子や回路に悪影響を与えることもなく、２つの周波数帯域について平衡入出力ポート部の整合をとることができる。

なお、この第１の実施形態においては、平衡側の配線と不平衡側の配線とが、誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上の位置が互いに極力重ならないように配置している。またやむを得ず重なる部分には、平衡側の配線と不平衡側の配線との間にＧＮＤ層を配置している。このような構造であるので、平衡側の信号と不平衡側の信号とが互いに干渉しない。

次に、この第１の実施形態に係る平衡−不平衡型フィルタモジュールの特性例を図５・図６を参照して説明する。
図５・図６はＧＳＭ８５０の信号経路が選択されている時の特性図であり、図５は、図１に示した平衡−不平衡型フィルタモジュールの特性図、図６は図１に示したバランスコイルＢＣを設けなかった場合の特性図である。両図において、（Ａ）は挿入損失の周波数特性、（Ｂ）は不平衡ポートである第３のポートＰ３のインピーダンスチャート（スミスチャート）、（Ｃ）は平衡入出力ポートであるポートＰ１０−Ｐ１１のインピーダンスチャートである。

この図５と図６とを対比すれば明らかなように、バランスコイルＢＣを設けた場合、図５の（Ａ）に示したように、ＧＳＭ８５０の周波数帯域で挿入損失はほぼ−３〜−４ｄＢを保っていて、且つその平坦度が高い。これに対しバランスコイルＢＣを設けない場合には図６の（Ａ）に示したように、通過帯域内での挿入損失の変動（リップル）が大きく全体に挿入損失が大きいことがわかる。

また、図７・図８はＧＳＭ９００の信号経路が選択されている時の特性について同様に示している。図７はバランスコイルＢＣが存在する場合、図８はバランスコイルＢＣが存在しない場合の特性である。

ＧＳＭ９００についても図７と図８とを対比すれば明らかなように、バランスコイルＢＣを設けた場合、図７の（Ａ）に示したように、ＧＳＭ９００の周波数帯域で挿入損失はほぼ−３〜−４ｄＢを保っていて、且つその平坦度が高い。これに対しバランスコイルＢＣを設けない場合には図８の（Ａ）に示したように、通過帯域内での挿入損失の変動（リップル）が大きく全体に挿入損失が大きいことがわかる。

またＧＳＭ８５０について周波数を図５・図６の（Ａ）に示したマーカーｍ１からｍ２まで周波数を変化させた時のスミスチャート上のベクトル軌跡は図５・図６の（Ｂ）（Ｃ）に示すように変化する。（Ｂ）に示す不平衡入出力ポートのインピーダンスも、（Ｃ）に示す平衡入出力ポートのインピーダンスも、バランスコイルＢＣを設けた場合に、インピーダンスが図５の（Ｂ）（Ｃ）に示すようにスミスチャートの中央付近にあるのに対し、バランスコイルＢＣを設けなかった場合には、図６の（Ｂ）（Ｃ）に示すようにスミスチャートの中央から外れてしまう。

また、ＧＳＭ９００についても同様に、周波数を図７・図８の（Ａ）に示したマーカーｍ１からｍ２まで周波数を変化させた時のスミスチャート上のベクトル軌跡は図７・図８の（Ｂ）（Ｃ）に示すように変化する。（Ｂ）に示す不平衡入出力ポートのインピーダンスも、（Ｃ）に示す平衡入出力ポートのインピーダンスも、バランスコイルＢＣを設けた場合に、インピーダンスが図７の（Ｂ）（Ｃ）に示すようにスミスチャートの中央付近にあるのに対し、バランスコイルＢＣを設けなかった場合には、図８の（Ｂ）（Ｃ）に示すようにスミスチャートの中央から外れてしまう。
以上のことから、バランスコイルＢＣにより平衡入出力ポートのインピーダンス整合がとれていることがわかる。

すなわち、バランスコイルＢＣを設けることにより平衡入出力ポートのＶＳＷＲ（電圧定在波比：Voltage Standing Wave Ratio）を２．５以下に改善できる。

次に、第２の実施形態に係る平衡−不平衡型フィルタモジュールについて、図９〜図１２を参照して説明する。
図９はその回路図である。第１の実施形態として図１に示した平衡−不平衡型フィルタモジュールと異なるのは、平衡入出力ポートＰ１０−Ｐ１１にキャパシタＣ１，Ｃ４を信号経路に対してそれぞれ直列に挿入している。その他は図１に示した構成と同様である。このキャパシタＣ１，Ｃ４はバランスコイルＢＣと共に平衡入出力ポートＰ１０−Ｐ１１の２つの周波数帯におけるインピーダンス整合回路として作用する。第１の実施形態と異なり、直列にキャパシタ、並列にインダクタを備えることになるのでインピーダンス整合をより高精度に行うことができる。

図１０〜図１２はこの第２の実施形態に係る平衡−不平衡型フィルタモジュールの誘電体層の積層体によって一体化する場合の各誘電体層の導体パターンを示している。

図中の各部の符号は図９に示した回路中の各符号に対応している。各誘電体層に設けた導体パターンは図２〜図４に示した例とは異なるが、基本的な構成は同様である。

図１２の（Ｇ）は最上層の誘電体層と共に、これらの誘電体層を積層してなる積層体の上面に各種チップ部品を搭載した状態を示している。図に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ、チョークコイルＬ１、インダクタＳＬｔ、バランスコイルＢＣ、キャパシタＣ１，Ｃ４およびＳＡＷフィルタＳＡＷをそれぞれ搭載している。このＳＡＷフィルタＳＡＷの端子部分においてＧは接地端子、Ｐ４〜Ｐ９は図１に示した第４のポートＰ４から第９のポートＰ９までのポートにそれぞれ対応している。

なお、誘電体積層体の中央部にはＳＡＷフィルタＳＡＷを搭載する窪みを形成していて、その窪み内にＳＡＷフィルタＳＡＷを、端子面を上面にしてマウントした後、ＳＡＷフィルタＳＡＷの端子Ｐ５，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ９とキャパシタＣ１，Ｃ４との間をワイヤボンディングによって接続している。もちろん、ＳＡＷフィルタＳＡＷの各端子が接続されるパターンを、窪みを有さない積層体の表面に形成しておき、ＳＡＷフィルタをその端子面を下にして実装してもよい。

この第２の実施形態においても、平衡入出力ポートの整合回路を構成するバランスコイルＢＣとキャパシタＣ１，Ｃ４は、図９に示したスイッチＳＷを構成する各素子の位置（この誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上の位置）が重ならないように配置している。すなわちバランスコイルＢＣとキャパシタＣ１，Ｃ４の積層方向の下部にはキャパシタＣａｎｔ，ＳＣｃ，Ｃ５のいずれの導体パターンの形成位置とも重なっていない。またチョークコイルＬ１、インダクタＳＬｔ、線路ＳＬ２、ダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒのいずれの実装位置とも重なっていない。

このような関係にバランスコイルＢＣとキャパシタＣ１，Ｃ４を配置したことにより、バランスコイルＢＣとキャパシタＣ１，Ｃ４以外の他の素子がこのバランスコイルＢＣとキャパシタＣ１，Ｃ４による整合回路に悪影響を与えることなく、また、このバランスコイルＢＣとキャパシタＣ１，Ｃ４による整合回路がバランスコイルＢＣ以外の他の素子や回路に悪影響を与えることもなく、２つの周波数帯域について平衡入出力ポート部の整合をとることができる。

なお、ＳＡＷフィルタ（弾性表面波フィルタ）の代わりの厚み縦振動圧電フィルタ（ＢＡＷフィルタ）を用いてもよい。

次に、第３の実施形態に係る通信装置の構成を、図１３を基に説明する。
図１３はクワッドバンドの携帯電話の高周波回路部の構成を示している。この高周波回路部は、トリプルバンド用のチップセット１０３、平衡−不平衡型フィルタモジュール１００、トリプルバンド用のアンテナスイッチモジュール１０１およびアンテナ１０２とで構成している。アンテナスイッチモジュール１０１はＧＳＭ９００／ＤＣＳ１８００／ＰＣＳ１９００用のアンテナスイッチであり、この周波数帯でアンテナ１０２を共用する。そして、ＧＳＭ用のポートに平衡−不平衡型フィルタモジュール１００を接続し、このフィルタモジュール１００でＧＳＭ８５０とＧＳＭ９００を切り替えるようにしている。トリプルバンド用チップセット１０３はＧＳＭ９００／ＤＣＳ１８００／ＰＣＳ１９００用のチップセットであり、このトリプルバンドについてＲＦ（高周波）フロントエンド回路として動作する。このトリプルバンド用チップセット１０３に図外のベースバンドチップを接続して、さらに、そのベースバンドチップに入出力部を設けることによって携帯電話を構成することができる。

この例ではＧＳＭ８５０とＧＳＭ９００について平衡型で入出力を行うので、平衡−不平衡型フィルタモジュール１００の平衡入出力ポートを２本の端子で表している。

このように、トリプルバンド用のチップセット１０３に、第１・第２の実施形態で示した平衡−不平衡型フィルタモジュール１００を組み合わせた高周波回路を構成することによってクワッドバンドの携帯電話機を容易に構成できる。

Claims (11)

1. 第１の周波数帯の不平衡信号を入出力する第１のポートと、第２の周波数帯の不平衡信号を入出力する第２のポートと、第１の周波数帯の不平衡信号および第２の周波数帯の不平衡信号に共通の第３のポートと、を備え、信号経路を第３のポート−第１のポート間または第３のポート−第２のポート間のいずれかに切り替えるスイッチと、
   第１のポートに接続され、第１の周波数帯の不平衡信号を入出力する第４のポートと、第１の周波数帯の平衡信号を入出力する第５・第６のポートとを備え、第１の周波数帯を通過帯域とする第１の平衡−不平衡型フィルタと、
   第２のポートに接続され、第２の周波数帯の不平衡信号を入出力する第７のポートと、第２の周波数帯の平衡信号を入出力する第８・第９のポートとを備え、第２の周波数帯を通過帯域とする第２の平衡−不平衡型フィルタと、
   第５のポートと第８のポートに共通接続される第１の分岐ポートと、第６のポートと第９のポートに共通接続される第２の分岐ポートとの間に設けられ、第１の周波数帯の平衡信号および第２の周波数帯の平衡信号の両方に対してインピーダンス整合する整合素子と、
   を備えてなる平衡−不平衡型フィルタモジュール。
2. 前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタは、平衡−不平衡型の弾性表面波フィルタまたは厚み縦振動圧電フィルタである請求項１に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
3. 前記スイッチ、前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタ、前記整合素子は複数の誘電体層を積層してなる積層体に一体化した請求項１または２に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
4. 前記スイッチはキャパシタ、インダクタおよびダイオードを含み、前記誘電体層の積層方向から平面透視したとき、前記整合素子は前記キャパシタ、前記インダクタおよび前記ダイオードとは重ならない位置に配置されている請求項３に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
5. 前記第１の平衡−不平衡型フィルタと前記第２の平衡−不平衡型フィルタとは一つのパッケージに収納するとともに、該パッケージを、前記積層体の最上層の層平面の中心点を含むように前記積層体の最上層に配置した請求項３または４に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
6. 前記積層体の最下層の裏面側には、制御信号を入力するための制御信号入力端子、第１の分岐ポートと接続する第１の入出力ポート端子、第２の分岐ポートと接続する第２の入出力ポート端子、第３のポートと接続する第３のポート端子を形成していて、前記各端子間にＧＮＤ端子を配置した請求項３〜５のうちいずれか１項に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
7. 前記積層体は接地電極を形成したＧＮＤ層を備え、該ＧＮＤ層には前記各端子と導通するビアホールを形成するとともに、該ビアホール同士の間に接地電極を形成した請求項６に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
8. 前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡側の配線および不平衡側の配線は、前記誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上の位置が互いに重ならないように前記積層体内に配置した請求項３〜７のうちいずれか１項に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
9. 前記第１・第２の平衡−不平衡型フィルタの平衡側の配線および不平衡側の配線が前記誘電体層の積層方向から平面透視したときの平面上で互いに重なる箇所で、前記平衡側の配線と前記不平衡側の配線との間にＧＮＤ層を配置した請求項３〜７のうちいずれか１項に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
10. 前記第１の周波数帯で前記第５のポートから前記第１分岐ポートまでの電気長と、前記第１の周波数帯で前記第６のポートから前記第２の分岐ポートまでの電気長とがほぼ等しく、且つ前記第２の周波数帯で前記第８のポートから前記第１の分岐ポートまでの電気長と、前記第２の周波数帯で前記第９のポートから前記第２の分岐ポートまでの電気長とがほぼ等しい請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュール。
11. 請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の平衡−不平衡型フィルタモジュールを高周波回路部に備えた通信装置。

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