JPWO2010087307A1

JPWO2010087307A1 - デュプレクサモジュール

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Publication number: JPWO2010087307A1
Application number: JP2010548498A
Authority: JP
Inventors: 孝治降谷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: KR20110096594A; KR101271108B1; US8390396B2; CN102301609A; US20110279193A1; CN102301609B; JP5451645B2; WO2010087307A1

Abstract

信号ライン間のアイソレーションの劣化を抑制できるデュプレクサモジュールの提供を図る。デュプレクサモジュール（１）は、送信フィルタ（Tx1〜Tx3）と受信フィルタ（Rx1〜Rx3）と位相調整回路（９Ａ〜９Ｃ）と多層基板（２）とを備える。送信フィルタ（Tx1〜Tx3）と受信フィルタ（Rx1〜Rx3）とはそれぞれ別体のディスクリート部品として構成する。多層基板（２）は、送信フィルタ（Tx1〜Tx3）を搭載するフィルタ搭載端子（７Ａ〜７Ｃ）および受信フィルタ（Rx1〜Rx3）を搭載するフィルタ搭載端子（８Ａ〜８Ｃ）が形成されている。フィルタ搭載端子（７Ａ〜７Ｃ）は多層基板（２）の上辺に沿って配列し、フィルタ搭載端子（８Ａ〜８Ｃ）は多層基板（２）の下辺に沿って配列している。

Description

この発明は、プリント基板や多層基板にデュプレクサを設けたデュプレクサモジュールに関する。

携帯電話などのフロントエンド部に、送信信号と受信信号とを分離するデュプレクサモジュールが採用される。一般にデュプレクサモジュールは、モジュール基板の実装面に設けた実装電極でプリント基板などの被実装装置に実装される。また、モジュール基板のチップ搭載面に設けた表面電極にディスクリート部品が搭載される。実装電極と表面電極とはビア電極やパターン電極で接続される。送信ラインや受信ラインには送信フィルタや受信フィルタが設けられる。

マルチバンド型のフロントエンド部に、対象とする信号周波数帯域の異なる複数のデュプレクサを採用したデュプレクサモジュールが利用されることがある（例えば特許文献１参照。）。このデュプレクサモジュールでは、各デュプレクサは送信フィルタと受信フィルタとを一体にしたディスクリート部品として構成される。各デュプレクサのディスクリート部品はそれぞれの入力端を同方向に向けるとともにそれぞれの出力端を同方向に向けた状態で隣接して配置される。

特開２００５−１２３９０９号公報

デュプレクサモジュールの小型化の進展によって、送信信号の通過する送信ラインや受信信号の通過する受信ラインなどを、十分な間隔を隔てて配置することが難しくなっている。特に、マルチバンド対応の上述のデュプレクサモジュールでは、各デュプレクサの接続配線を部分的に交差するように配置しなければならないことがあるため、信号ライン間のアイソレーションの劣化が起こりやすい。また特に、送信フィルタと受信フィルタとを一体化したディスクリート部品を用いる場合には、送信フィルタと受信フィルタとが近接することにより、送信フィルタと受信フィルタとが挿入される信号ライン間のアイソレーションの劣化が起こりやすい。

そこで本発明は、信号ライン間のアイソレーションの劣化を抑制できるデュプレクサモジュールの提供を目的とする。

この発明は、送信ラインと受信ラインとアンテナラインとを備えたデュプレクサモジュールであって、送信フィルタと受信フィルタと位相調整回路とモジュール基板とを有する。送信ラインは送信信号を伝送する。受信ラインは受信信号を伝送する。アンテナラインは送信信号および受信信号を伝送する。送信フィルタは送信ラインに挿入されて送信信号を通過させる。受信フィルタは受信ラインに挿入されて受信信号を通過させる。モジュール基板には、送信フィルタ搭載端子および受信フィルタ搭載端子が形成されている。送信フィルタ搭載端子には送信フィルタが搭載される。受信フィルタ搭載端子は受信フィルタが搭載される。送信フィルタはモジュール基板の第１辺に沿って配置し、受信フィルタは第１辺に対向するモジュール基板の第２辺に沿って配置している。

この構成では、送信フィルタと受信フィルタとをそれぞれ別体のディスクリート部品として構成する。したがって、送信フィルタをモジュール基板の第１辺に沿って配置し、受信フィルタを第１辺に対向するモジュール基板の第２辺に沿って配置できる。これにより、送信フィルタと受信フィルタとの間隔を離すことができ、それぞれが搭載される送信フィルタ搭載端子と受信フィルタ搭載端子との間隔や、これらの端子に接続される接続配線の間隔も離すことができる。したがって、ライン間の結合によるアイソレーションの劣化を抑えられる。また、各ラインの引き回しが容易になり、送信ラインと受信ラインとアンテナ共用ラインとを交差させることなく接続することが可能になって各ライン間でのアイソレーションを向上させられる。また接続配線を短縮することが可能になって接続配線の挿入損失を抑えられる。

アンテナラインと送信フィルタと受信フィルタとの接続点に設ける位相調整回路を、送信フィルタと受信フィルタとの間に配置してもよい。この場合、送信フィルタおよび受信フィルタの位相調整回路に接続される電極が位相調整回路に隣接するように、送信フィルタおよび受信フィルタを配置すると好適である。これにより、両フィルタ搭載端子と位相調整回路との間の接続配線を短縮でき、その挿入損失を低減できる。

モジュール基板は、送信ラインを構成する接続配線と、受信ラインを構成する接続配線と、アンテナラインを構成する接続配線と、が基板法線方向において異なる位置に配置されると好適である。この構成では、接続配線が対面することがないので、各ライン間のアイソレーションをさらに向上させられる。

送信ラインと受信ラインとアンテナラインとを複数組備え、いずれかの組のアンテナラインを選択してアンテナポートに接続する高周波スイッチを備えてもよい。これによりスイッチプレクサを構成できる。

位相調整回路は、送信ラインと受信ラインとアンテナラインとの接続点と高周波スイッチとの間に挿入されるコンデンサと、その接続点とグランドとの間に挿入されるインダクタと、を備えると好適である。この構成の位相調整回路は、高周波スイッチ専用の位相調整回路とデュプレクサ専用の位相調整回路とを別々に設ける構成よりも、回路素子数を抑制できる。このため、モジュール基板の小型化や通信性能の改善、製造コストの低減が図れる。

複数の送信ラインに設ける複数の送信フィルタが一つのディスクリート部品で構成され、複数の受信ラインに設ける複数の受信フィルタが一つのディスクリート部品で構成されると好適である。この構成により、モジュール基板に搭載するディスクリート部品数やモジュール基板の面積サイズを抑えられる。このため、製造コストの低減や製造工程の簡易化、モジュール基板の小型化が図れる。

高周波スイッチと位相調整回路とは、モジュール基板の異なる主面に配置すると好適である。この構成により、モジュール基板を小型化でき、その上、高周波スイッチと位相調整回路との接続配線をビア電極で構成することが可能になる。その場合、各組における高周波スイッチと位相調整回路との接続配線同士が交差することを無くすことができ、各組の間でのアイソレーションを向上させて受信感度などの通信性能を改善できる。

この発明によれば、送信フィルタと受信フィルタとをモジュール基板の対向する辺に沿ってそれぞれ配置するので、送信フィルタと受信フィルタとの間隔を離すことができる。また、それぞれが搭載される送信フィルタ搭載端子と受信フィルタ搭載端子との間隔や、これらの端子に接続される接続配線も間隔を離すことができる。これにより、ライン間の結合によるアイソレーションの劣化を抑えられ、受信感度などの通信性能を改善できる。

本発明の第1の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。デュプレクサモジュールに設ける位相調整回路の回路構成例を説明する図である。本発明の第２の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。本発明の他の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。

デュプレクサモジュール１は、対象とする周波数帯域の相違する３つの通信システムに対応する３つのデュプレクサを、高周波スイッチで接続したスイッチプレクサ型のデュプレクサモジュールを構成している。

図１（Ａ）はデュプレクサモジュール１の概略の等価回路図である。デュプレクサモジュール１は、アンテナ切替ライン３Ａ〜３Cとアンテナ共用ライン３Ｄと受信ライン４Ａ〜４Ｃと送信ライン５Ａ〜５Ｃと送信フィルタTx1〜Tx3と受信フィルタRx1〜Rx3と位相調整回路９Ａ〜９Ｃとを備える。アンテナ切替ライン３Ａ〜３Cとアンテナ共用ライン３Ｄとは本発明のアンテナラインである。

アンテナ共用ライン３Ｄは外部接続ポートとしてアンテナポートANTを備える。高周波スイッチSWは、アンテナ切替ライン３Ａ〜３Ｃいずれかを選択して、アンテナ共用ライン３Ｄに接続する。位相調整回路９Ａはアンテナ切替ライン３Ａと受信ライン４Ａと送信ライン５Ａとを接続する。位相調整回路９Ｂはアンテナ切替ライン３Ｂと受信ライン４Ｂと送信ライン５Ｂとを接続する。位相調整回路９Ｃはアンテナ切替ライン３Ｃと受信ライン４Ｃと送信ライン５Ｃとを接続する。アンテナ切替ライン３Ａ〜３Ｄは送信信号および受信信号を伝送する。位相調整回路９Ａ〜９Ｃは、接続する各ライン間のインピーダンス整合をとる。

受信ライン４Ａ〜４Ｃは外部接続ポートとして受信ポートRX1〜RX3を備え、受信フィルタRx1〜Rx3が挿入されている。送信ライン５Ａ〜５Ｃは外部接続ポートとして送信ポートTX1〜TX3を備え、送信フィルタTx1〜Tx3が挿入されている。受信ライン４Ａ〜４Ｃは受信信号を伝送し、受信フィルタRx1〜Rx3は所定の周波数帯域の受信信号を通過させる。送信ライン５Ａ〜５Ｃは送信信号を伝送し、送信フィルタTx1〜Tx3は所定の周波数帯域の送信信号を通過させる。

図１（Ｂ）はデュプレクサモジュール１の上面図である。デュプレクサモジュール１は、本発明のモジュール基板に相当する多層基板２を備える。多層基板２は、セラミックまたは樹脂などの複数の基板を積層してなる。図示しない多層基板２の他方主面である底面はモジュール実装面であり、デュプレクサモジュール１の外部接続ポートとして機能する複数の実装電極を備える。図示する多層基板２の一方主面である天面は、ディスクリート部品を搭載する表面電極を備える。表面電極同士の間または表面電極と実装電極との間は、多層基板２の内部に設けるパターン電極やビア電極で接続している。

送信フィルタTx1〜Tx3および受信フィルタRx1〜Rx3は、それぞれＩＤＴ電極を設けた表面弾性波型フィルタのディスクリート部品であり、多層基板２の天面に設けられたフィルタ搭載端子７Ａ〜７Ｂ，８Ａ〜８Ｂに、それぞれ部品に形成された底面端子で搭載している。フィルタ搭載端子７Ａ〜７Ｂは多層基板２の図１（Ｂ）中の上辺に沿ってそれぞれ配列している。フィルタ搭載端子８Ａ〜８Ｂは多層基板２の図１（Ｂ）中の下辺に沿ってそれぞれ配列している。ここでは、送信フィルタTx1〜Tx3は不平衡入力−不平衡出力型とし、受信フィルタRx1〜Rx3は不平衡入力−平衡出力型としている。

フィルタ搭載端子７Ｃは、表面電極TXinと表面電極TXoutと表面電極GNDとを備える。フィルタ搭載端子７Ａ，７Ｂはフィルタ搭載端子７Ｃと同じ構成である。表面電極TXinは送信フィルタへの送信信号の入力用の表面電極である。表面電極TXoutは送信フィルタからの送信信号の出力用の表面電極である。表面電極GNDはグランド電位との接続用の表面電極である。

フィルタ搭載端子８Ｃは、表面電極RXinと表面電極RXoutと表面電極GNDとを備える。フィルタ搭載端子８Ａ，８Ｂはフィルタ搭載端子８Ｃと同じ構成である。表面電極RXinは受信フィルタへの受信信号の入力用の表面電極である。表面電極RXoutは受信フィルタからの受信信号の平衡出力用の表面電極である。表面電極GNDはグランド電位との接続用の表面電極である。

このデュプレクサモジュール１は、送信フィルタTx1〜Tx3を本発明の第１辺である図１（Ｂ）中の基板上辺に沿って配列し、受信フィルタRx1〜Rx3を本発明の第２辺である図１（Ｂ）中の基板下辺に沿って配列している。そして、送信フィルタTx1〜Tx3と受信フィルタRx1〜Rx3とにより挟まれる位置に位相調整回路９Ａ〜９Ｃを配列している。これにより、送信フィルタTx1〜Tx3と受信フィルタRx1〜Rx3との間隔を離すことができ、それぞれが搭載されるフィルタ搭載端子７Ａ〜７Ｃとフィルタ搭載端子８Ａ〜８Ｃとの間隔や、これらの端子に接続される接続配線の間隔も離すことができる。

また、アンテナ切替ライン３Ａと送信ライン５Ａと受信ライン４Ａとを交差せることなく接続し、アンテナ切替ライン３Ｂと送信ライン５Ｂと受信ライン４Ｂとを交差せることなく接続し、アンテナ切替ライン３Ｃと送信ライン５Ｃと受信ライン４Ｃとを交差せることなく接続している。なお、アンテナ切替ライン３Ａ〜３Ｃ、送信ライン５Ａ〜５Ｃ、および受信ライン４Ａ〜４Ｃは図１（Ｂ）において点線で示しているが、多層基板２の表面もしくは内部に形成されたパターン電極やビア電極で構成されている。

さらに、フィルタ搭載端子７Ａ〜７Ｂを、送信信号の出力用の表面電極TXoutが図１（Ｂ）中の下方向に向くように配置して、表面電極TXoutをその下側に配置された位相調整回路９Ａ〜９Ｃに接続している。また、フィルタ搭載端子８Ａ〜８Ｂを、受信信号の入力用の表面電極RXinが図１（Ｂ）中の上方向に向くように配置して、表面電極RXinをその上側に配置された位相調整回路９Ａ〜９Ｃに接続している。これにより、表面電極TXoutと位相調整回路９Ａ〜９Ｃとを接続する配線長、および、表面電極RXinと位相調整回路９Ａ〜９Ｃとを接続する配線長が短縮できる。

したがって、各ライン間でのアイソレーションが向上し、その上、位相調整回路９Ａ〜９Ｃとフィルタ搭載端子７Ａ〜７Ｂ，８Ａ〜８Ｂの表面電極との間の接続配線の挿入損失が抑制でき、デュプレクサモジュール１の通信性能を向上させられる。

なお、高周波スイッチSWを設けずに、一つの送信フィルタと一つの受信フィルタと一つの位相調整回路とからなる一つのデュプレクサのみをモジュール化した構成であっても本発明は好適に実施できる。また、各ラインにさらに他の回路素子を挿入した構成であっても本発明は好適に実施できる。

図２（Ａ）は、位相調整回路９Ａの回路構成例を説明する図である。なお、位相調整回路９Ｂ，９Ｃは位相調整回路９Ａと同じ構成である。

位相調整回路９Ａはアンテナ切替ライン３Ａと受信ライン４Ａと送信ライン５ＡとコンデンサCとインダクタLとを備え、アンテナ切替ライン３Ａと受信ライン４Ａと送信ライン５Ａとの間でのインピーダンス整合をとる。コンデンサCはアンテナ切替ライン３Ａに直列に配置されていて、高周波スイッチSWからの直流電流の漏れを遮断する。インダクタLは、アンテナ切替ライン３Ａと受信ライン４Ａと送信ライン５Ａとの接続点とグランドとの間に挿入されていて、アンテナ共用ライン３Ａのインピーダンスを調整する。

図２（Ｂ）は、位相調整回路の他の回路構成例を説明する図である。この例の位相調整回路９１Ａは、高周波スイッチSWに予め付設された位相調整用インダクタL1と、インダクタL2とを備える。この位相調整回路９１Ａの構成を位相調整回路９Ａの構成と比較すると、高周波スイッチSWとデュプレクサとの兼用のインダクタLを備える位相調整回路９Ａの構成のほうが位相調整回路９１Ａよりも回路素子数を抑制でき、モジュールサイズの小型化や、通信性能の改善、製造コストの低減を進める点では、位相調整回路９Ａの構成がより好適である。一方で、位相調整回路９１Ａでは位相調整に用いることができる素子数が３個に増えるため、位相調整範囲を広くできたり、所定の位相に精度良く合わせることができるという特徴がある。

なお、位相調整回路の各回路素子は一体化してディスクリート部品としてもよく、回路素子の一部や全部を多層基板２に設けるパターン電極やビア電極で構成してもよい。なお、高周波スイッチSWを採用せずに、アンテナ切替ライン３Ａを直接アンテナポートに接続する場合、図２（Ｂ）に示す位相調整回路９２Ａの構成例のように、コンデンサCは必ずしも設けなくても良い。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。図３（Ａ）はデュプレクサモジュール１１の側面断面図であり、図３（Ｂ）はデュプレクサモジュール１１の上面図である。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様な構成には同じ符号を付し、説明を省く。本実施形態のデュプレクサモジュール１１は、第１の実施形態と同じ回路構成であるが、高周波スイッチSWの配置位置が相違する。

デュプレクサモジュール１１は、本発明のモジュール基板に相当する多層基板１２を備える。多層基板１２はセラミックや樹脂などの複数の基板を積層してなり、その天面はディスクリート部品を搭載する表面電極１３を備え、送信フィルタTx1〜Tx3と受信フィルタRx1〜Rx3と位相調整回路９Ａ〜９Ｃの回路素子とをそれぞれディスクリート部品として搭載する。多層基板１２の底面はモジュール実装面であり、デュプレクサモジュール１の外部接続ポートとなる複数の実装電極１４を備える。このモジュール実装面には凹部１５を設けている。凹部１５は、その底面に高周波スイッチSWを搭載し、モールド樹脂１６が充填されている。表面電極１３同士または表面電極１３と実装電極１４との間は、多層基板１２の内部に設けるパターン電極やビア電極で接続している。

高周波スイッチSWと位相調整回路９Ａ〜９Ｃとは、基板法線方向から見て互いに重なるように、多層基板２の両主面に搭載している。これにより多層基板２の面積サイズの低減が可能になる。その上、高周波スイッチSWと位相調整回路９Ａ〜９Ｃとをビア電極を介して接続することが可能になり、高周波スイッチSWと位相調整回路９Ａ〜９Ｃとの間の接続配線同士を交差させずに済む。したがって、これらの接続配線間でのアイソレーションを向上させて、受信感度などの通信性能を改善することが可能になる。

図４は、本発明の他の実施形態に係るデュプレクサモジュールの構成例を説明する図である。図４（Ａ）はデュプレクサモジュール２１の上面図であり、図４（Ｂ）はデュプレクサモジュール３１の上面図である。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様な構成には同じ符号を付し、説明を省く。デュプレクサモジュール２１，３１は、第１の実施形態と同じ回路構成であるが、送信フィルタおよび受信フィルタの構成が相違する。

デュプレクサモジュール２１は、第１の実施形態における送信フィルタTx1と送信フィルタTx2とを一体のディスクリート部品である送信フィルタチップ2Txとして構成している。また、第１の実施形態における受信フィルタRx1と受信フィルタRx2とを一体のディスクリート部品である受信フィルタチップ2Rxとして構成している。送信フィルタチップ2Txおよび受信フィルタチップ2Rxは、それぞれＩＤＴ電極を設けた表面弾性波型フィルタであり、多層基板２の天面に設けられたフィルタ搭載端子２７，２８にフィルタに形成した底面端子で搭載している。

デュプレクサモジュール３１は、第１の実施形態における送信フィルタTx1と送信フィルタTx2と送信フィルタTx3とを一体のディスクリート部品である送信フィルタチップ3Txとして構成している。また、第１の実施形態における受信フィルタRx1と受信フィルタRx2と受信フィルタRx3とを一体のディスクリート部品である受信フィルタチップ3Rxとして構成している。送信フィルタチップ3Txおよび受信フィルタチップ3Rxは、それぞれＩＤＴ電極を設けた表面弾性波型フィルタであり、多層基板２の天面に設けられたフィルタ搭載端子３７，３８にフィルタに形成した底面端子で搭載している。

これらのように、複数の送信フィルタを一体のモジュール部品としたり、複数の受信フィルタを一体のモジュール部品としたりすることで、多層基板２に搭載するディスクリート部品数や多層基板２の面積サイズを抑えられる。これにより、製造コストの低減や製造工程の簡易化が図れる。

本発明は、上述の各実施形態で示す回路構成や電極構成以外であっても実施でき、少なくとも送信フィルタと受信フィルタとを基板の対向する辺に沿って配置してデュプレクサを構成するモジュールであれば、ライン間のアイソレーションを向上させる効果を奏する。

１，１１，２１，３１…デュプレクサモジュール
２，１２…多層基板
３Ａ〜３Ｃ…アンテナ切替ライン
３Ｄ…アンテナ共用ライン
４Ａ〜４Ｃ…受信ライン
５Ａ〜５Ｃ…送信ライン
７Ａ〜７Ｃ，８Ａ〜８Ｃ…フィルタ搭載端子
９Ａ〜９Ｃ…位相調整回路
１５…凹部
１６…モールド樹脂
２７，２８，３７，３８…フィルタ搭載端子
ANT…アンテナポート
C…コンデンサ
L…インダクタ
Rx1〜Rx3…受信フィルタ
2Rx，3Rx…受信フィルタチップ
Tx1〜Tx3…送信フィルタ
2Tx，3Tx…送信フィルタチップ
SW…高周波スイッチ
RX1〜RX3…受信ポート
TX1〜TX3…送信ポート

Claims

送信信号を伝送する送信ラインと、受信信号を伝送する受信ラインと、前記送信信号および前記受信信号を伝送するアンテナラインと、を接続したデュプレクサモジュールであって、
前記送信ラインに挿入されて前記送信信号を通過させる送信フィルタと、
前記受信ラインに挿入されて前記受信信号を通過させる受信フィルタと、
前記送信フィルタが搭載される送信フィルタ搭載端子および前記受信フィルタが搭載される受信フィルタ搭載端子、が一方主面に形成されたモジュール基板と、
を備え、
前記送信フィルタは前記モジュール基板の第１辺に沿って配置し、
前記受信フィルタは前記第１辺に対向する前記モジュール基板の第２辺に沿って配置した、デュプレクサモジュール。
前記アンテナラインと前記送信フィルタと前記受信フィルタとの接続点に設ける位相調整回路を、前記送信フィルタと前記受信フィルタとの間に配置し、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの前記位相調整回路に接続される電極が前記位相調整回路に隣接するように、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタを配置した、請求項１に記載のデュプレクサモジュール。
前記送信ラインを構成する接続配線と、前記受信ラインを構成する接続配線と、前記アンテナラインを構成する接続配線と、が基板法線方向において異なる位置に配置された、請求項１または２に記載のデュプレクサモジュール。
前記送信ラインと前記受信ラインと前記アンテナラインとを複数組備え、
いずれかの組のアンテナラインを選択してアンテナポートに接続する高周波スイッチを備える、請求項１〜３のいずれかに記載のデュプレクサモジュール。
前記位相調整回路は、前記送信ラインと前記受信ラインと前記アンテナラインとの接続点と前記高周波スイッチとの間に挿入されるコンデンサと、前記接続点とグランドとの間に挿入されるインダクタと、を備える請求項４に記載のデュプレクサモジュール。
複数の前記送信ラインに設けた複数の前記送信フィルタが一つのディスクリート部品で構成され、複数の前記受信ラインに設けた複数の前記受信フィルタが一つのディスクリート部品で構成された、請求項４または５に記載のデュプレクサモジュール。
前記高周波スイッチと前記位相調整回路とを、前記モジュール基板の異なる主面に配置した請求項４〜６のいずれかに記載のデュプレクサモジュール。