JPWO2017217197A1 - 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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Abstract

共通端子（１１０）に接続された複数のフィルタを備えるマルチプレクサ（１）は、共通端子（１１０）と入出力端子（１２０）との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、第１通過帯域を有する低周波側フィルタ（１１Ｌ）と、共通端子（１１０）および入出力端子（１３０）に接続され、第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域を有する高周波側フィルタ（１２Ｈ）と、共通端子（１１０）と低周波側フィルタ（１１Ｌ）との接続経路に直列に配置されたコンデンサ（ＣＢ１）とを備え、コンデンサ（ＣＢ１）の第２通過帯域におけるＱ値は、低周波側フィルタ（１１Ｌ）の弾性表面波共振子を容量として見た場合の第２通過帯域における容量のＱ値よりも高い。

Description

本発明は、弾性表面波フィルタを備えるマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置に関する。
近年の携帯電話には、一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ことが要求されている。これに対応すべく、１つのアンテナの直下には、複数の無線搬送周波数を有する高周波信号を分波するマルチプレクサが配置される。マルチプレクサを構成する複数の帯域通過フィルタとしては、通過帯域内における低損失性および通過帯域周辺における通過特性の急峻性を特徴とする弾性表面波フィルタが用いられる。
特許文献１には、複数の弾性表面波フィルタが接続された構成を有する弾性表面波フィルタ装置が開示されている。
図１０は、特許文献１に記載された弾性表面波フィルタ装置５０１の回路構成図である。具体的には、弾性表面波共振子で構成された送信フィルタ５２０と受信フィルタ５１３とがアンテナ端子５１０に共通接続され、アンテナ端子５１０にはインピーダンス整合用のシャントインダクタＬが接続されている。送信フィルタ５２０は、例えば、ＵＭＴＳ−Ｂａｎｄ３の送信用フィルタ（送信帯域：１７１０−１７８５ＭＨｚ）であり、受信フィルタ５１３は、例えば、ＵＭＴＳ−Ｂａｎｄ３の受信用フィルタ（受信帯域：１８０５−１８８０ＭＨｚ）である。
特開２０１２−１７５３１５号公報
しかしながら、特許文献１に開示された弾性表面波フィルタ装置５０１のように、送信フィルタ５２０と受信フィルタ５１３とをアンテナ端子５１０に共通接続した場合、さらには、マルチバンドに対応すべく、複数の送信フィルタおよび複数の受信フィルタをアンテナ端子に共通接続した場合、一のフィルタのフィルタ特性は、他のフィルタのフィルタ特性の影響を大きく受ける。例えば、他のフィルタのアンテナ端子側からみた反射損失が、一のフィルタの通過帯域において増加している場合、当該一のフィルタの通過帯域における挿入損失は、他のフィルタの反射特性により増加する。この対策として、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置すると、マルチプレクサが大型化および高コスト化してしまう。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失が低減された小型化および低コストのマルチプレクサ、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入出力端子および第２入出力端子を有し、前記共通端子に接続された複数のフィルタを備えるマルチプレクサであって、前記共通端子と前記第１入出力端子との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、第１通過帯域を有する第１のフィルタと、前記共通端子および前記第２入出力端子に接続され、前記第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域を有する第２のフィルタと、前記共通端子と前記第１のフィルタとの接続経路に直列に配置されたコンデンサと、を備え、前記コンデンサの前記第２通過帯域におけるＱ値は、前記１以上の弾性表面波共振子を容量として見た場合の前記第２通過帯域における前記容量のＱ値よりも高い。
ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波や、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用する弾性表面波共振子では、反共振点の高周波側にバルク波による損失が発生することが知られている。つまり、この弾性表面波共振子で構成された高周波フィルタでは、中心周波数の高周波側の減衰帯域において上記バルク波による損失が発生する。このバルク波による損失は、当該高周波フィルタの減衰量には殆ど影響しないが、反射係数（|Γ|）を低下させる。一方、弾性表面波共振子で構成された上記高周波フィルタは、減衰帯域では容量性の特性を有しコンデンサとして機能するため、上記バルク波が発生している周波数帯では、Ｑ値の低いコンデンサとして機能する。このため、共通端子に接続された複数のフィルタを有するマルチプレクサの場合、通過帯域（第１通過帯域）の低い第１のフィルタのバルク波損失により、当該バルク波損失が発生する周波数を通過帯域（第２通過帯域）とする第２のフィルタの通過帯域内の挿入損失が大きくなる。
これに対して、上記構成によれば、第１のフィルタと共通端子との間に、第１のフィルタを構成する１以上の弾性表面波共振子の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高いＱ値を有するコンデンサが挿入されている。このため、第１のフィルタの共通端子側において、第２通過帯域における容量Ｑ値を上げることができる。これにより、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、第１のフィルタとともに共通端子に接続された第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
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入出力端子および第２入出力端子を有し、前記共通端子に接続された複数のフィルタを備えるマルチプレクサであって、前記共通端子と前記第１入出力端子との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、第１通過帯域を有する第１のフィルタと、前記共通端子および前記第２入出力端子に接続され、前記第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域を有する第２のフィルタと、前記共通端子と前記第１のフィルタとの接続経路に直列に配置され、前記１以上の弾性表面波共振子の前記第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償するためのコンデンサと、を備える。
上記構成によれば、第１のフィルタと共通端子との間に、第１のフィルタを構成する１以上の弾性表面波共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射を補償するためのコンデンサが挿入されている。これにより、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
また、前記第１のフィルタは、前記１以上の弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極が形成された、少なくとも一部に圧電性を有する基板を有し、前記コンデンサは、互いに対向する櫛形電極により前記基板上に形成され、前記コンデンサの前記櫛形電極を構成する複数の電極指のピッチは、前記ＩＤＴを構成する複数の電極指のピッチよりも小さくてもよい。
これにより、上記ＩＤＴ電極によるバルク波放射の周波数よりもコンデンサによるバルク波放射の周波数が高周波側へシフトするので、第２通過帯域におけるコンデンサのＱ値を、上記１以上の弾性表面波共振子の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高く設定できる。このため、第１のフィルタの共通端子側において、第２通過帯域における容量Ｑ値を上げることができる。これにより、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
また、前記コンデンサは、前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタを実装するとともに、前記第１フィルタと前記第２フィルタとを接続する配線を構成する多層基板内の複数層で形成されていてもよい。
これにより、上記１以上の弾性表面波共振子のＩＤＴ電極が上記基板の１表面上に形成されているのに対して、コンデンサは多層構造を有しているので、第２通過帯域におけるコンデンサのＱ値を、上記１以上の弾性表面波共振子の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高く設定できる。このため、第１のフィルタの共通端子側において、第２通過帯域における容量Ｑ値を上げることができる。これにより、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
また、前記第１のフィルタの前記１以上の弾性表面波共振子では、ＬｉＴａＯ３からなる圧電性の基板を伝搬するリーキー波が弾性表面波として利用されてもよい。
ＬｉＴａＯ３からなる圧電性の基板を用いたリーキー波を利用する弾性表面波共振子では、反共振点の高周波側にバルク波による損失が発生する。
上記構成により、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
また、前記第１のフィルタの前記１以上の弾性表面波共振子では、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電性の基板を伝搬するラブ波が弾性表面波として利用されてもよい。
ＬｉＮｂＯ３からなる圧電性の基板を用いたラブ波を利用する弾性表面波共振子では、反共振点の高周波側にバルク波による損失が発生する。
上記構成により、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
また、さらに、第３入出力端子を備え、前記共通端子と前記第３入出力端子との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、前記第２通過帯域よりも周波数が低い第３通過帯域を有する第３のフィルタを備え、前記第３のフィルタの前記１以上の弾性表面波共振子では、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電性の基板を伝搬するレイリー波が弾性表面波として利用され、前記共通端子と前記第３のフィルタとの接続経路には、コンデンサが直列配置されていなくてもよい。
ＬｉＮｂＯ３からなる圧電性の基板を用いたレイリー波を利用する弾性表面波共振子では、反共振点の高周波側におけるバルク波放射の発生周波数は反共振点の２倍以上の周波数帯であり、携帯電話用のマルチプレクサで使用するフィルタの通過帯域より十分高く、他のフィルタへの影響は殆どない。
これにより、第３のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）は、上記バルク波放射により低下しない。よって、第３フィルタの前段にコンデンサを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
また、さらに、前記共通端子と接地端子との間に接続されたインダクタを備えてもよい。
これにより、アンテナ素子と各フィルタとのインピーダンス整合を確保できる。
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、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能な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、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能な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または通信装置によれば、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
図１Ａ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１Ｂは、実施の形態１の変形例１に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図２は、比較例に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図３Ａは、低周波側フィルタの広域通過特性を表すグラフである。 図３Ｂは、低周波側フィルタの広域反射特性を表すグラフである。 図３Ｃは、低周波側フィルタの反射特性を表すポーラチャートである。 図４Ａは、実施の形態１に係る高周波側フィルタの広域通過特性を表すグラフである。 図４Ｂは、比較例に係る高周波側フィルタの広域通過特性を表すグラフである。 図５Ａは、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値、低周波側フィルタの反射係数、および高周波側フィルタの挿入損失の関係を示す図である。 図５Ｂは、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値と高周波側フィルタの挿入損失との関係を表すグラフである。 図５Ｃは、低周波側フィルタの反射係数と高周波側フィルタの挿入損失との関係を表すグラフである。 図５Ｄは、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値と低周波側フィルタの反射係数との関係を表すグラフである。 図６Ａは、実施の形態１に係る低周波側フィルタおよびコンデンサの電極レイアウトの第１例を示す平面図である。 図６Ｂは、実施の形態１に係るマルチプレクサの外観斜視図の一例である。 図６Ｃは、実施の形態１に係る低周波側フィルタおよびコンデンサの電極レイアウトの第２例を示す断面図である。 図７Ａは、実施の形態１の変形例２に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図７Ｂは、実施の形態１の変形例３に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図８Ａは、実施の形態２に係るマルチプレクサの回路ブロック図である。 図８Ｂは、実施の形態２に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図８Ｃは、実施の形態２の変形例１に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図８Ｄは、実施の形態２の変形例２に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図８Ｅは、実施の形態２の変形例３に係るマルチプレクサの回路ブロック図である。 図８Ｆは、実施の形態２の変形例３に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図９は、実施の形態３に係る高周波フロントエンド回路および通信装置の回路構成図である。 図１０は、特許文献１に記載された弾性表面波フィルタ装置の回路構成図である。
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。
（実施の形態１）
［１．１ マルチプレクサの回路構成］
図１Ａは、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の回路構成図である。同図に示すように、マルチプレクサ１は、低周波側フィルタ１１Ｌと、高周波側フィルタ１２Ｈと、コンデンサＣＢ１と、インダクタＬＰ１と、共通端子１１０と、入出力端子１２０および１３０とを備える。マルチプレクサ１は、共通端子１１０に接続された低周波側フィルタ１１Ｌおよび高周波側フィルタ１２Ｈを備える複合弾性波フィルタ装置である。
共通端子１１０は、例えば、アンテナ素子に接続可能であり、入出力端子１２０および１３０は、増幅回路を介して高周波信号処理回路に接続可能である。
低周波側フィルタ１１Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０（第１入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域（中心周波数ｆ０１１Ｌ）を有する第１のフィルタである。低周波側フィルタ１１Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子１０１、１０２、１０３、１０４、および１０５と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子１５１、１５２、１５３、および１５４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。直列腕共振子１０１〜１０５および並列腕共振子１５１〜１５４は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子である。低周波側フィルタ１１Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。
本実施の形態では、低周波側フィルタ１１Ｌは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格Ｂａｎｄ１１の受信用フィルタ（受信通過帯域：１４７５．９−１４９５．９ＭＨｚ）に適用される例を示している。
高周波側フィルタ１２Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１３０（第２入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域（中心周波数ｆ０１２Ｈ（＞ｆ０１１Ｌ））を有する第２のフィルタである。高周波側フィルタ１２Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子２０１、２０２、２０３、２０４、および２０５と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子２５１、２５２、２５３、および２５４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、直列腕共振子２０１〜２０５および並列腕共振子２５１〜２５４のうち、共通端子１１０に最も近く接続されているのは、直列腕共振子２０１である。
本実施の形態では、直列腕共振子２０１〜２０５および並列腕共振子２５１〜２５４は、全てＳＡＷ共振子としているが、これらの共振子は、弾性境界波やＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波共振子であってもよい。また、高周波側フィルタ１２Ｈは、ラダー型構造でなくてもよく、さらには、ＬＣ共振回路のような弾性波共振子を有さない構成であってもよい。
本実施の形態では、高周波側フィルタ１２Ｈは、ＬＴＥ規格Ｂａｎｄ１の受信用フィルタ（受信通過帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）に適用される例を示している。
コンデンサＣＢ１は、共通端子１１０と直列腕共振子１０１とを結ぶ経路（直列腕）に直列に配置されている。ここで、コンデンサＣＢ１の第２通過帯域におけるＱ値は、低周波側フィルタ１１ＬのＳＡＷ共振子の容量成分の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。言い換えると、コンデンサＣＢ１は、低周波側フィルタ１１ＬのＳＡＷ共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。コンデンサＣＢ１は実施の形態１に係るマルチプレクサ１の要部特徴であるため、コンデンサＣＢ１については、図２以降において詳細に説明する。
インダクタＬＰ１は、共通端子１１０と接地端子との間に接続されている。これにより、アンテナ素子と各フィルタとのインピーダンス整合を確保できる。
図１Ｂは、実施の形態１の変形例１に係るマルチプレクサ１Ａの回路構成図である。本変形例に係るマルチプレクサ１Ａは、実施の形態１に係るマルチプレクサ１と比較して、低周波側フィルタの回路構成のみが構成として異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ１Ａについて、実施の形態１に係るマルチプレクサ１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
図１Ｂに示すように、マルチプレクサ１Ａは、低周波側フィルタ１３Ｌと、高周波側フィルタ１２Ｈと、コンデンサＣＢ２と、インダクタＬＰ２と、共通端子１１０と、入出力端子１２０および１３０とを備える。マルチプレクサ１Ａは、共通端子１１０に接続された低周波側フィルタ１３Ｌおよび高周波側フィルタ１２Ｈを備える複合弾性波フィルタ装置である。
低周波側フィルタ１３Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０（第１入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域（中心周波数ｆ０１３Ｌ）を有する第１のフィルタである。低周波側フィルタ１３Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子１１１、１１２、１１３、および１１４と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子１６１、１６２、１６３、および１６４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。直列腕共振子１１１〜１１４および並列腕共振子１６１〜１６４は、ＳＡＷ共振子である。低周波側フィルタ１３Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。低周波側フィルタ１３Ｌは、実施の形態１に係る低周波側フィルタ１１Ｌと比較して、並列腕共振子１６１が共通端子１１０に最も近く配置されている点、および直列腕共振子の数が４個である点が異なる。
コンデンサＣＢ２は、共通端子１１０と並列腕共振子１６１とを結ぶ経路（直列腕）に直列に配置されている。ここで、コンデンサＣＢ２の第２通過帯域におけるＱ値は、低周波側フィルタ１３ＬのＳＡＷ共振子の容量成分の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。言い換えると、コンデンサＣＢ２は、低周波側フィルタ１３ＬのＳＡＷ共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。
インダクタＬＰ２は、共通端子１１０と接地端子との間に接続されている。これにより、アンテナ素子と各フィルタとのインピーダンス整合を確保できる。
つまり、本発明に係るマルチプレクサでは、コンデンサＣＢ１およびＣＢ２の後段に配置される低周波側フィルタの共通端子に最近接する共振子は、直列腕共振子および並列腕共振子のいずれであってもよい。
次に、比較例に係るマルチプレクサの構成を説明し、当該比較例に係るマルチプレクサの問題点を説明する。
［１．２ 比較例に係るマルチプレクサ］
図２は、比較例に係るマルチプレクサ６００の回路構成図である。同図に示すように、比較例に係るマルチプレクサ６００は、低周波側フィルタ６１１Ｌと、高周波側フィルタ６１２Ｈと、インダクタＬＰ３と、共通端子１１０と、入出力端子１２０および１３０とを備える。マルチプレクサ６００は、共通端子１１０に接続された低周波側フィルタ６１１Ｌおよび高周波側フィルタ６１２Ｈを備える複合弾性波フィルタ装置である。本比較例に係るマルチプレクサ６００は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１と比較して、コンデンサＣＢ１が配置されていない点が、回路構成として異なる。
低周波側フィルタ６１１Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０との間に配置され、第１通過帯域（中心周波数ｆ０６１１Ｌ）を有するフィルタである。低周波側フィルタ６１１Ｌの共振子構成は、低周波側フィルタ１１Ｌと同じである。
高周波側フィルタ６１２Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１３０との間に配置され、第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域（中心周波数ｆ０６１２Ｈ（＞ｆ０６１１Ｌ））を有するフィルタである。高周波側フィルタ１２Ｈの共振子構成は、高周波側フィルタ１２Ｈと同じである。
ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波や、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用するＳＡＷ共振子では、反共振点の高周波側にバルク波による損失が発生する。
図３Ａは、低周波側フィルタ６１１Ｌの広域通過特性を表すグラフである。また、図３Ｂは、低周波側フィルタ６１１Ｌの広域反射特性を表すグラフである。また、図３Ｃは、低周波側フィルタ６１１Ｌの反射特性を表すポーラチャートである。上記ＳＡＷ共振子で構成された低周波側フィルタ６１１Ｌでは、中心周波数ｆ０６１１Ｌの高周波側の減衰帯域において上記バルク波放射が発生し、図３Ｂに示すように、当該減衰帯域（図３Ｂのマーカ５以上の周波数）において共通端子１１０側から低周波側フィルタ６１１Ｌを見た場合のリターンロスが増加する。このバルク波による損失は、図３Ａに示すように、低周波側フィルタ６１１Ｌの減衰量には殆ど影響しない。しかしながら、図３Ｃに示すように、上記減衰帯域（図３Ｃのマーカ５以上の周波数）において反射係数（｜Γ｜）を低下させる（｜Γ｜＝０．８４）。
ＳＡＷ共振子で構成された低周波側フィルタ６１１Ｌは、上記減衰帯域では容量性の特性を有しコンデンサとして機能するため、上記バルク波が発生している周波数帯（図３Ｂのマーカ５以上の周波数）では、Ｑ値の低いコンデンサとして機能する。このため、低周波側フィルタ６１１Ｌおよび高周波側フィルタ６１２Ｈが共通端子１１０に接続された構成を有するマルチプレクサ６００の場合、通過帯域の低い低周波側フィルタ６１１Ｌのバルク波損失により、当該バルク波損失が発生する周波数を通過帯域とする高周波側フィルタ６１２Ｈのフィルタ特性が影響を受ける。図２の右側に、このときの高周波側フィルタ６１２Ｈの等価回路を示す。この等価回路では、共通端子１１０と高周波側フィルタ６１２Ｈの直列腕共振子２０１との間に、低周波側フィルタ６１１Ｌのバルク波放射に起因したＱ値の低い等価容量成分ＣＬｏｗ−Ｑが存在することとなる。これにより、高周波側フィルタ６１２Ｈの通過帯域内の挿入損失が大きくなってしまう。つまり、共通端子で複数のフィルタを束ねる構成を有するマルチプレクサにおいて、低周波側フィルタのバルク波損失によって、高周波側フィルタの通過帯域内ロスが大きくなるという問題が発生する。
［１．３ 実施の形態および比較例に係るマルチプレクサの特性比較］
比較例に係るマルチプレクサ６００の問題を解決すべく、本実施の形態に係るマルチプレクサ１では、前述したように、共通端子１１０と直列腕共振子１０１とを結ぶ経路（直列腕）に、コンデンサＣＢ１が直列に配置されている。コンデンサＣＢ１は、低周波側フィルタ１１ＬのＳＡＷ共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。より具体的には、コンデンサＣＢ１の第２通過帯域におけるＱ値は、低周波側フィルタ１１ＬのＳＡＷ共振子の容量成分の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。
図４Ａは、実施の形態１に係る高周波側フィルタ１２Ｈの広域通過特性を表すグラフである。また、図４Ｂは、比較例に係る高周波側フィルタ６１２Ｈの広域通過特性を表すグラフである。
図４Ｂに示すように、比較例に係るマルチプレクサ６００の場合、低周波側フィルタ６１１Ｌを構成する各ＳＡＷ共振子のバルク波放射により、高周波側フィルタ６１２Ｈの共通端子１１０−入出力端子１３０間の通過特性において、通過帯域内（２１１０−２１７０ＭＨｚ）における最大挿入損失は、２．６３８ｄＢ（２１７０ＭＨｚ）となっている。
これに対して、図４Ａに示すように、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の場合、低周波側フィルタ１１Ｌを構成する各ＳＡＷ共振子のバルク波放射に対して、コンデンサＣＢ１が付加されていることにより、高周波側フィルタ１２Ｈの共通端子１１０−入出力端子１３０間の通過特性において、通過帯域内（２１１０−２１７０ＭＨｚ）における最大挿入損失は、２．１１９ｄＢ（２１７０ＭＨｚ）となっており、約０．５ｄＢ改善されている。
つまり、実施の形態１に係るマルチプレクサ１によれば、低周波側フィルタ１１Ｌおよび高周波側フィルタ１２Ｈの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
ここで、図２の右側に示された等価回路のように高周波側フィルタの前段に低周波側フィルタに起因する容量が等価的に付加される場合の、当該等価容量成分のＱ値、高周波側フィルタの通過帯域における低周波側フィルタの反射係数（｜Γ｜）、および、高周波側フィルタの通過帯域における挿入損失の関係を、図５Ａ〜図５Ｄを用いて説明する。
図５Ａは、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値、低周波側フィルタの反射係数、および高周波側フィルタの挿入損失の関係を示す図である。同図に示すように、低周波側フィルタの反射係数（｜Γ｜）が小さくなるほど、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値が小さくなり、高周波側フィルタの挿入損失が悪化していることが解る。
図５Ｂは、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値と高周波側フィルタの挿入損失との関係を表すグラフである。また、図５Ｃは、低周波側フィルタの反射係数と高周波側フィルタの挿入損失との関係を表すグラフである。また、図５Ｄは、高周波側フィルタ前段の等価容量成分のＱ値と低周波側フィルタの反射係数との関係を表すグラフである。図５Ｂ〜図５Ｄより、比較例に係るマルチプレクサ６００の場合、高周波側フィルタ６１２Ｈ前段の等価容量成分のＱ値は５であり、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の場合、高周波側フィルタ１２Ｈ前段の等価容量成分のＱ値は１０であることが解る。また、比較例に係るマルチプレクサ６００の場合、低周波側フィルタ６１１Ｌの反射係数（｜Γ｜）は、０．８４であり、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の場合、低周波側フィルタ１１Ｌの反射係数（｜Γ｜）は、０．９以上であることが解る。
つまり、比較例に係るマルチプレクサ６００の場合、高周波側フィルタ６１２Ｈの通過帯域における低周波側フィルタ６１１Ｌの反射係数（｜Γ｜）は０．８４である。これに対して、実施の形態１に係るマルチプレクサ１の場合、低周波側フィルタ１１Ｌの前段にコンデンサＣＢ１が直列配置されたことより、高周波側フィルタ１２Ｈの通過帯域における低周波側フィルタ１１Ｌの反射係数（｜Γ｜）は０．９以上へと上昇し、また、高周波側フィルタ１２Ｈの前段の等価容量成分のＱ値が、５から１０へと増加する。これにより、実施の形態１に係る高周波側フィルタ１２Ｈの挿入損失が、２．６３８ｄＢから２．１１９ｄＢへと改善される。なお、本実施の形態では、高周波側フィルタ１２Ｈの等価容量成分のＱ値を、５から１０へと増加させるため、コンデンサＣＢ１の高周波側フィルタ１２Ｈの通過帯域におけるＱ値を、３０〜４０程度に設定した。
［１．４ コンデンサの構成］
次に、実施の形態１に係るコンデンサＣＢ１およびＣＢ２の構成について説明する。
図６Ａは、実施の形態１に係る低周波側フィルタ１１ＬおよびコンデンサＣＢ１の電極レイアウトの第１例を示す平面図である。同図に示すように、マルチプレクサ１が有する低周波側フィルタ１１ＬおよびコンデンサＣＢ１は、基板１００上に形成されている。低周波側フィルタ１１Ｌの直列腕共振子１０１〜１０５および並列腕共振子１５１〜１５４を構成するＩＤＴ電極は、利用する弾性波の伝搬方向が一致するように基板１００上に形成されている。
また、コンデンサＣＢ１は、互いに対向する櫛形電極により基板１００上に形成されている。
なお、基板１００は、少なくとも一部に圧電性を有する基板であり、例えば、圧電基板であり、また、圧電薄膜と支持基板とで構成されていてもよい。
ここで、コンデンサＣＢ１の櫛形電極を構成する複数の電極指のピッチＰｃは、直列腕共振子１０１〜１０５のＩＤＴ電極を構成する複数の電極指のピッチλｓおよび並列腕共振子１５１〜１５４のＩＤＴ電極を構成する複数の電極指のピッチλｐよりも小さい。
本実施の形態に係るマルチプレクサ１において、低周波側フィルタ１１Ｌの直列腕共振子１０１〜１０５の電極指のピッチλｓは、例えば、２．３５０〜２．３７０μｍであり、並列腕共振子１５１〜１５４の電極指のピッチλｐは、例えば、２．４１０〜２．４３０μｍである。これに対して、コンデンサＣＢ１の電極指のピッチＰｃは、例えば、１．８μｍとなっている。
基板１００上のコンデンサＣＢ１においても、ＳＡＷ共振子と同様に、コンデンサＣＢ１のＱ値はバルク波に影響される。上記構成によれば、低周波側フィルタ１１Ｌによるバルク波放射の周波数よりも、コンデンサＣＢ１によるバルク波放射の周波数が高周波側へシフトするので、第２通過帯域におけるコンデンサＣＢ１のＱ値を、低周波側フィルタ１１ＬのＳＡＷ共振子の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高く設定できる。このため、低周波側フィルタ１１Ｌの共通端子１１０側において、第２通過帯域における容量Ｑ値を上げることができる。これにより、低周波側フィルタ１１Ｌの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、高周波側フィルタ１２Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
なお、基板１００上に形成されるコンデンサＣＢ１の櫛形電極を構成する複数の電極指の向きは、低周波側フィルタ１１Ｌの各共振子を構成する複数の電極指の向きと直交（交差）していることが好ましい。これにより、コンデンサＣＢ１は、低周波側フィルタ１１Ｌの弾性波と干渉することが抑制され、容量素子としてのみ機能することが可能となる。
また、高周波側フィルタ１２ＨがＳＡＷ共振子で構成されている場合には、コンデンサＣＢ１の櫛形電極を構成する複数の電極指のピッチは、高周波側フィルタ１２Ｈを構成するＳＡＷ共振子の電極指のピッチより小さいほうが、さらに好ましい。
本実施の形態に係るマルチプレクサ１において、高周波側フィルタ１２Ｈの直列腕共振子２０１〜２０５の電極指のピッチλｓは、例えば、１．９８０〜２．０００μｍであり、並列腕共振子２５１〜２５４の電極指のピッチλｐは、例えば、２．０７０〜２．０９０μｍである。圧電基板上のコンデンサにおいても、共振子と同様にバルク波によるＱ悪化があるため、高周波数側のピッチより狭く設計したい。この構成によれば、高周波側フィルタ１２Ｈによるバルク波放射の周波数よりも、コンデンサＣＢ１によるバルク波放射の周波数が高周波側へシフトするので、第２通過帯域におけるコンデンサＣＢ１のＱ値を、高周波側フィルタ１２ＨのＳＡＷ共振子の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高く設定できる。このため、低周波側フィルタ１１Ｌの共通端子１１０側において、第２通過帯域における容量Ｑ値をさらに上げることができる。これにより、低周波側フィルタ１１Ｌの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、高周波側フィルタ１２Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
また、コンデンサＣＢ１は、上記基板１００上でなく、低周波側フィルタ１１Ｌおよび高周波側フィルタ１２Ｈを実装するとともに、低周波側フィルタ１１Ｌと高周波側フィルタ１２Ｈとを接続する配線を構成する多層基板内の複数層で形成されていてもよい。
図６Ｂは、実施の形態１に係るマルチプレクサの外観斜視図の一例である。また、図６Ｃは、実施の形態１に係る低周波側フィルタおよびコンデンサの電極レイアウトの第２例を示す断面図である。具体的には、図６Ｃは、図６ＢのＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
これらの図に示されるように、実施の形態１に係るマルチプレクサ１では、実装基板２００上に、低周波側フィルタ１１Ｌ、高周波側フィルタ１２Ｈ、およびインダクタＬＰ１が実装されている。
実装基板２００は、コンデンサＣＢ１および低周波側フィルタと高周波側フィルタとを接続する配線を内蔵する、例えばＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板である。
図６Ｃに示すように、コンデンサＣＢ１は、セラミック多層基板である実装基板２００に、複数層にわたって形成されている。なお、実装基板２００は、ＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板やＰＣＢからなる多層基板の複数層にわたって形成されていてもよい。また、多層基板上にチップコンデンサ（ＭＬＣＣ：Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を搭載して形成してもよい。
これにより、低周波側フィルタ１１Ｌの各ＳＡＷ共振子のＩＤＴ電極が基板１００の１表面上に形成されているのに対して、コンデンサＣＢ１は、誘電体層を挟んで互いに対向する複数の平面電極により形成されているので、第２通過帯域におけるコンデンサのＱ値を、低周波側フィルタ１１Ｌの各ＳＡＷ共振子の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高く設定できる。このため、低周波側フィルタ１１Ｌの共通端子１１０側において、第２通過帯域における容量Ｑ値を上げることができる。これにより、低周波側フィルタ１１Ｌの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができ、高周波側フィルタ１２Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
［１．５ 低周波側フィルタおよび高周波側フィルタの変形例］
図７Ａは、実施の形態１の変形例２に係るマルチプレクサ１Ｂの回路構成図である。同図に示すように、本発明に係るマルチプレクサを構成する低周波側フィルタおよび高周波側フィルタは、縦結合型ＳＡＷ共振部を含む構成であってもよい。本変形例に係るマルチプレクサ１Ｂは、低周波側フィルタ１５Ｌと、高周波側フィルタ１６Ｈと、コンデンサＣＢ３と、インダクタＬＰ４と、共通端子１１０と、入出力端子１２０および１３０とを備える。マルチプレクサ１Ｂは、共通端子１１０に接続された低周波側フィルタ１５Ｌおよび高周波側フィルタ１６Ｈを備える複合弾性波フィルタ装置である。
低周波側フィルタ１５Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０（第１入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域（中心周波数ｆ０１５Ｌ）を有する第１のフィルタである。低周波側フィルタ１５Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子１２１および１２２と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子１７１と、直列腕共振子１２１および１２２に接続された縦結合型ＳＡＷ共振部１２５とにより、バンドパスフィルタを構成している。直列腕共振子１２１および１２２、並列腕共振子１７１、ならびに縦結合型ＳＡＷ共振部１２５を構成する５つの共振子は、ＳＡＷ共振子である。低周波側フィルタ１５Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。
高周波側フィルタ１６Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１３０（第２入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域（中心周波数ｆ０１６Ｈ（＞ｆ０１５Ｌ））を有する第２のフィルタである。高周波側フィルタ１６Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子２１１、２１２、および２１３と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子２６１と、直列腕共振子２１２および２１３に接続された縦結合型ＳＡＷ共振部２１５とにより、バンドパスフィルタを構成している。また、上記各共振子のうち、共通端子１１０に最も近く接続されているのは、直列腕共振子２１１である。直列腕共振子２１１、２１２、および２１３、並列腕共振子２６１、ならびに縦結合型ＳＡＷ共振部２１５を構成する５つの共振子は、ＳＡＷ共振子である。なお、上記各共振子は、弾性境界波やＢＡＷを用いた弾性波共振子であってもよい。また、高周波側フィルタ１６Ｈは、ＬＣ共振回路のような弾性波共振子を有さない構成であってもよい。
コンデンサＣＢ３は、共通端子１１０と並列腕共振子１７１とを結ぶ経路（直列腕）に直列に配置されている。ここで、コンデンサＣＢ３の第２通過帯域におけるＱ値は、低周波側フィルタ１５ＬのＳＡＷ共振子の容量成分の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。言い換えると、コンデンサＣＢ３は、低周波側フィルタ１５ＬのＳＡＷ共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。
インダクタＬＰ４は、共通端子１１０と接地端子との間に接続されている。これにより、アンテナ素子と各フィルタとのインピーダンス整合を確保できる。
上記構成により、低周波側フィルタ１５Ｌの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、低周波側フィルタ１５Ｌととともに共通端子１１０に接続された高周波側フィルタ１６Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
また、図７Ｂは、実施の形態１の変形例３に係るマルチプレクサ１Ｃの回路構成図である。同図に示すように、低周波側フィルタ１７Ｌがラダー型のＳＡＷフィルタであり、高周波側フィルタ１８Ｈが、縦結合ＳＡＷ共振部２２５を含むＳＡＷフィルタであってもよい。
本変形例に係るマルチプレクサ１Ｃは、低周波側フィルタ１７Ｌと、高周波側フィルタ１８Ｈと、コンデンサＣＢ４と、インダクタＬＰ５と、共通端子１１０と、入出力端子１２０および１３０とを備える。
低周波側フィルタ１７Ｌは、第１通過帯域（中心周波数ｆ０１７Ｌ）を有する第１のフィルタである。低周波側フィルタ１７Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子１３１、１３２、１３３、および１３４と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子１８１、１８２、１８３、および１８４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。
高周波側フィルタ１８Ｈは、変形例２に係る高周波側フィルタ１６Ｈと同様の構成であり、第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域（中心周波数ｆ０１８Ｈ（＞ｆ０１７Ｌ））を有する第２のフィルタである。高周波側フィルタ１８Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子２２１、２２２、および２２３と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子２７１と、直列腕共振子２２２および２２３に接続された縦結合型ＳＡＷ共振部２２５とにより、バンドパスフィルタを構成している。また、上記各共振子のうち、共通端子１１０に最も近く接続されているのは、直列腕共振子２２１である。
上記構成により、低周波側フィルタ１７Ｌの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、低周波側フィルタ１７Ｌとともに共通端子１１０に接続された高周波側フィルタ１８Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
（実施の形態２）
実施の形態１では、低周波側フィルタおよび高周波側フィルタを共通端子に接続した構成を有する２分波／合波用のマルチプレクサを挙げたが、本実施の形態では、互いに通過帯域の異なる３つのフィルタを共通端子に接続した構成を有する３分波／合波用のマルチプレクサについて説明する。
［２．１ マルチプレクサの回路構成］
図８Ａは、実施の形態２に係るマルチプレクサ２の回路ブロック図である。同図に示すように、マルチプレクサ２は、ローバンド用フィルタ２１Ｌと、ミドルバンド用フィルタ２２Ｍと、ハイバンド用フィルタ２３Ｈと、コンデンサＣＢＬおよびＣＢＭと、共通端子１１０と、入出力端子１２０、１３０および１４０とを備える。マルチプレクサ２は、共通端子１１０に接続されたローバンド用フィルタ２１Ｌ、ミドルバンド用フィルタ２２Ｍ、およびハイバンド用フィルタ２３Ｈを備える複合弾性波フィルタ装置である。
共通端子１１０は、例えば、アンテナ素子に接続可能であり、入出力端子１２０、１３０および１４０は、増幅回路を介して高周波信号処理回路に接続可能である。
ローバンド用フィルタ２１Ｌは、共通端子１１０と入出力端子１２０（第１入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域（中心周波数ｆ０２１Ｌ）を有する第１のフィルタである。低周波側フィルタ１１Ｌは、１以上のＳＡＷ共振子で構成されている。
ミドルバンド用フィルタ２２Ｍは、共通端子１１０と入出力端子１３０（第１入出力端子）との間に配置され、第１通過帯域よりも周波数の高い第３通過帯域（中心周波数ｆ０２２Ｍ）を有する第３のフィルタである。ミドルバンド用フィルタ２２Ｍは、１以上のＳＡＷ共振子で構成されている。
ハイバンド用フィルタ２３Ｈは、共通端子１１０と入出力端子１４０（第２入出力端子）との間に配置され、第３通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域（中心周波数ｆ０２３Ｈ（＞ｆ０２２Ｍ））を有する第２のフィルタである。ハイバンド用フィルタ２３Ｈは、１以上のＳＡＷ共振子で構成されている。なお、本実施の形態では、ハイバンド用フィルタ２３Ｈを構成する各共振子は、全てＳＡＷ共振子としているが、これらの共振子は、弾性境界波やＢＡＷを用いた弾性波共振子であってもよい。また、ハイバンド用フィルタ２３Ｈは、ＬＣ共振回路のような弾性波共振子を有さない構成であってもよい。
コンデンサＣＢＬは、共通端子１１０とローバンド用フィルタ２１Ｌとを結ぶ経路（直列腕）に直列に配置されている。ここで、コンデンサＣＢＬの第２通過帯域および第３通過帯域におけるＱ値は、ローバンド用フィルタ２１ＬのＳＡＷ共振子の容量成分の第２通過帯域および第３通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。言い換えると、コンデンサＣＢＬは、ローバンド用フィルタ２１ＬのＳＡＷ共振子の第２通過帯域および第３通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。
コンデンサＣＢＭは、共通端子１１０とミドルバンド用フィルタ２２Ｍとを結ぶ経路（直列腕）に直列に配置されている。ここで、コンデンサＣＢＭの第２通過帯域におけるＱ値は、ミドルバンド用フィルタ２２ＭのＳＡＷ共振子の容量成分の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。言い換えると、コンデンサＣＢＭは、ミドルバンド用フィルタ２２ＭのＳＡＷ共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。
図８Ｂは、実施の形態２に係るマルチプレクサ２Ａの回路構成図である。同図に示されたマルチプレクサ２Ａは、マルチプレクサ２の具体的回路構成を示したものである。同図に示すように、マルチプレクサ２Ａは、ローバンド用フィルタ２１Ｌと、ミドルバンド用フィルタ２２Ｍと、ハイバンド用フィルタ２３Ｈと、コンデンサＣＢ５およびＣＢ６と、インダクタＬＰ６と、共通端子１１０と、入出力端子１２０、１３０および１４０とを備える。
ローバンド用フィルタ２１Ｌは、実施の形態１に係る低周波側フィルタ１１Ｌと同じ構成を有する。ローバンド用フィルタ２１Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。
ミドルバンド用フィルタ２２Ｍは、ローバンド用フィルタ２１Ｌと同様の共振子構成を有し、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子２０１〜２０５と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子２５１〜２５４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。ミドルバンド用フィルタ２２Ｍの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。
ハイバンド用フィルタ２３Ｈは、実施の形態１に係る高周波側フィルタ１２Ｈと同じ構成を有し、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子３０１〜３０５と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子３５１〜３５４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、直列腕共振子３０１〜３０５および並列腕共振子３５１〜３５４のうち、共通端子１１０に最も近く接続されているのは、直列腕共振子３０１である。
コンデンサＣＢ５は、マルチプレクサ２におけるコンデンサＣＢＬであり、コンデンサＣＢ６は、マルチプレクサ２におけるコンデンサＣＢＭである。
インダクタＬＰ６は、共通端子１１０と接地端子との間に接続されている。これにより、アンテナ素子と各フィルタとのインピーダンス整合を確保できる。
コンデンサＣＢ５の配置により、ローバンド用フィルタ２１Ｌの第２通過帯域および第３通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、ローバンド用フィルタ２１Ｌとともに共通端子１１０に接続されたハイバンド用フィルタ２３Ｈの第２通過帯域およびミドルバンド用フィルタ２２Ｍの第３通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
また、コンデンサＣＢ６の配置により、ミドルバンド用フィルタ２２Ｍの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、ミドルバンド用フィルタ２２Ｍとともに共通端子１１０に接続されたハイバンド用フィルタ２３Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
上記構成によれば、各々のフィルタの前段に３分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
図８Ｃは、実施の形態２の変形例１に係るマルチプレクサ２Ｂの回路構成図である。同図に示されたマルチプレクサ２Ｂは、実施の形態２に係るマルチプレクサ２Ａと比較して、ローバンド用フィルタ２１Ｌおよびミドルバンド用フィルタ２２Ｍの回路構成のみが異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ２Ｂについて、実施の形態２に係るマルチプレクサ２Ａと異なる構成のみ説明する。
本変形例に係るローバンド用フィルタ２１Ｌは、実施の形態１の変形例１に係る低周波側フィルタ１３Ｌと同じ構成を有する。
本変形例に係るミドルバンド用フィルタ２２Ｍは、本変形例に係るローバンド用フィルタ２１Ｌと同様の共振子構成を有している。
コンデンサＣＢ７は、マルチプレクサ２におけるコンデンサＣＢＬであり、コンデンサＣＢ８は、マルチプレクサ２におけるコンデンサＣＢＭである。
つまり、本発明に係るマルチプレクサでは、コンデンサＣＢＬおよびＣＢＭの後段に配置されるローバンド用フィルタ２１Ｌおよびミドルバンド用フィルタ２２Ｍの共通端子に最近接する共振子は、直列腕共振子および並列腕共振子のいずれであってもよい。
図８Ｄは、実施の形態２の変形例２に係るマルチプレクサ２Ｃの回路構成図である。同図に示されたマルチプレクサ２Ｃは、実施の形態２に係るマルチプレクサ２Ａと比較して、ローバンド用フィルタ２１Ｌおよびミドルバンド用フィルタ２２Ｍの構成が異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ２Ｃについて、実施の形態２に係るマルチプレクサ２Ａと異なる構成のみ説明する。
本変形例に係るローバンド用フィルタ２１Ｌは、実施の形態２の変形例１に係るローバンド用フィルタ２１Ｌと同じ構成を有する。ここで、本変形例に係るローバンド用フィルタ２１Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３圧電基板を伝搬するレイリー波を利用している。なお、本変形例に係るローバンド用フィルタ２１Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＮｂＯ３圧電基板を伝搬するラブ波を利用してもよい。
コンデンサＣＢ９は、マルチプレクサ２におけるコンデンサＣＢＬである。
コンデンサＣＢ９の配置により、ローバンド用フィルタ２１Ｌの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、ローバンド用フィルタ２１Ｌとともに共通端子１１０に接続されたハイバンド用フィルタ２３Ｈの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
本変形例に係るミドルバンド用フィルタ２２Ｍは、実施の形態２に係るミドルバンド用フィルタ２２Ｍと同様の共振子構成を有し、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子２４１〜２４５と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子２８１〜２８４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。ここで、本変形例に係るミドルバンド用フィルタ２２Ｍの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＮｂＯ３圧電基板を伝搬するレイリー波を利用しており、共通端子１１０とミドルバンド用フィルタ２２Ｍとの接続経路には、コンデンサが直列配置されていない。
ＬｉＮｂＯ３圧電基板を用いたレイリー波を利用したＳＡＷ共振子では、反共振点の高周波側におけるバルク波放射の発生周波数は反共振点の２倍以上の周波数帯であり、携帯電話用のマルチプレクサで使用するフィルタの通過帯域より十分高く、他のフィルタへの影響は殆どない。これにより、本変形例に係るミドルバンド用フィルタ２２Ｍの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）は、上記バルク波放射により低下しない。よって、本変形例に係るミドルバンド用フィルタ２２Ｍの前段にコンデンサを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
図８Ｅは、実施の形態２の変形例３に係るマルチプレクサ３の回路ブロック図である。同図に示すように、本変形例に係るマルチプレクサ３は、ローバンド用フィルタ３１Ｌと、ミドルバンド用フィルタ３２Ｍと、ハイバンド用フィルタ３３Ｈと、コンデンサＣＢＬおよびＣＢＭと、共通端子１１０と、入出力端子１２０、１３０および１４０と、スイッチ３１ｓ、３２ｓおよび３３ｓとを備える。マルチプレクサ３は、共通端子１１０に接続されたローバンド用フィルタ３１Ｌ、ミドルバンド用フィルタ３２Ｍ、およびハイバンド用フィルタ３３Ｈを備える複合弾性波フィルタ装置である。
本変形例に係るマルチプレクサ３は、実施の形態２に係るマルチプレクサ２と比較して、共通端子１１０と、ローバンド用フィルタ３１Ｌ、ミドルバンド用フィルタ３２Ｍ、およびハイバンド用フィルタ３３Ｈとを結ぶ経路の間に、それぞれ、スイッチ３１ｓ、３２ｓおよび３３ｓが配置されている点が異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ３について、実施の形態２に係るマルチプレクサ２と異なる構成のみ説明する。
上記のように、共通端子１１０と各フィルタとの間に、信号経路の導通および遮断を切り替えるスイッチ３１ｓ、３２ｓおよび３３ｓが配置されることにより、使用される周波数帯域（バンド）に応じてスイッチ３１ｓ〜３３ｓを制御することで、スイッチが遮断された信号経路のフィルタの反射係数を考慮する必要がなくなる。よって、各フィルタの通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
図８Ｆは、実施の形態２の変形例３に係るマルチプレクサ３Ａの回路構成図である。同図に示されたマルチプレクサ３Ａは、マルチプレクサ３の具体的回路構成を例示したものである。同図に示すように、マルチプレクサ３Ａは、ローバンド用フィルタ３１Ｌと、ミドルバンド用フィルタ３２Ｍと、ハイバンド用フィルタ３３Ｈと、コンデンサＣＢ１０およびＣＢ１１と、インダクタＬＰ９と、共通端子１１０と、入出力端子１２０、１３０および１４０と、スイッチ３１ｓ、３２ｓおよび３３ｓとを備える。
ローバンド用フィルタ３１Ｌは、実施の形態２に係るローバンド用フィルタ２１Ｌと同じ構成を有する。ローバンド用フィルタ２１Ｌの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。
ミドルバンド用フィルタ３２Ｍは、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された縦結合型ＳＡＷ共振部２９１および２９２により、バンドパスフィルタを構成している。縦結合型ＳＡＷ共振部２９１および２９２を構成する６つの共振子は、ＳＡＷ共振子である。ミドルバンド用フィルタ３２Ｍの各ＳＡＷ共振子は、ＬｉＴａＯ３基板を用いたリーキー波、または、ＬｉＮｂＯ３基板を用いたラブ波を利用している。
ハイバンド用フィルタ３３Ｈは、実施の形態２に係るハイバンド用フィルタ２３Ｈと同じ構成を有し、共通端子１１０と入出力端子１３０とを結ぶ直列腕に接続された直列腕共振子３０１〜３０５と、上記直列腕とグランド端子とを結ぶ並列腕に接続された並列腕共振子３５１〜３５４とにより、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。また、直列腕共振子３０１〜３０５および並列腕共振子３５１〜３５４のうち、共通端子１１０に最も近く接続されているのは、直列腕共振子３０１である。
コンデンサＣＢ１０は、マルチプレクサ３におけるコンデンサＣＢＬであり、コンデンサＣＢ１１は、マルチプレクサ３におけるコンデンサＣＢＭである。
インダクタＬＰ９は、共通端子１１０と接地端子との間に接続されている。これにより、アンテナ素子と各フィルタとのインピーダンス整合を確保できる。
上記構成のように、共通端子１１０と各フィルタとの間に、信号経路の導通および遮断を切り替えるスイッチ３１ｓ、３２ｓおよび３３ｓが配置されることにより、使用される周波数帯域（バンド）に応じてスイッチ３１ｓ〜３３ｓを制御することで、スイッチが遮断された信号経路のフィルタの反射係数を考慮する必要がなくなる。よって、各フィルタの通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２およびその変形例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もできる。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及び通信装置について説明する。
図９は、実施の形態３に係る高周波フロントエンド回路３０および通信装置４０の回路構成図である。なお、同図には、通信装置４０と接続されるアンテナ素子５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３０と、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）６と、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）７とは、通信装置４０を構成している。
高周波フロントエンド回路３０は、マルチプレクサ１と、スイッチ２５と、ローノイズアンプ回路２６とを備える。
マルチプレクサ１は、例えば、実施の形態１に係るマルチプレクサ１である。
スイッチ２５は、マルチプレクサ１の入出力端子１２０および１３０に個別に接続された２つの選択端子、ならびに、ローノイズアンプ回路２６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２５は、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成され、制御部（図示せず）からの制御信号にしたがって、共通端子と所定のバンドに対応する信号経路とを接続する。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３０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２６は、アンテナ素子５、マルチプレクサ１およびスイッチ２５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６へ出力する受信増幅回路である。
ＲＦ信号処理回路６は、アンテナ素子５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７へ出力する。ＲＦ信号処理回路６は、例えば、ＲＦＩＣである。
ベースバンド信号処理回路７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３０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。
以上のように構成された高周波フロントエンド回路３０および通信装置４０によれば、実施の形態１、２またはその変形例に係るマルチプレクサを備えることにより、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも、高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
なお、高周波フロントエンド回路３０は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１に代わり、送信および受信の双方が可能なトリプレクサまたはクワッドプレクサを備えてもよい。
また、通信装置４０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（ＢＢＩＣ）７を備えていなくてもよい。
（その他の変形例など）
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、実施の形態およびその変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態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。
例えば、上記説明では、マルチプレクサとして、２つの受信信号経路が共通端子に接続された２分波／合波回路、および、３つの受信信号経路または送信信号経路が共通端子に接続された３分波／合波回路を例に説明したが、本発明は、例えば、送信経路および受信経路の双方を含む回路や４つ以上の信号経路が共通端子に接続された分波／合波回路についても適用することができる。
つまり、中心周波数がｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎ（ｎは２以上の自然数）である（ｎ個の）フィルタが共通端子に接続されたマルチプレクサであって、中心周波数が最も高いｆｎを構成するフィルタ（第２のフィルタ）以外のフィルタの少なくとも１つである第１のフィルタにおいて、共通端子と第１のフィルタとを結ぶ接続経路（直列腕）にコンデンサが直列配置されている。ここで、上記コンデンサの第２のフィルタの通過帯域（第２通過帯域）におけるＱ値は、第１のフィルタのＳＡＷ共振子を容量として見た場合の第２通過帯域における容量Ｑ値よりも高い。言い換えると、コンデンサは、第１のフィルタのＳＡＷ共振子の第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償する機能を有する。
これにより、第１のフィルタの第２通過帯域における反射係数（|Γ|）を上げる（リターンロスを低減する）ことができるので、第１のフィルタとともに共通端子に接続された第２のフィルタの第２通過帯域における挿入損失を改善することが可能となる。よって、各々のフィルタの前段に分波／合波器や位相調整回路などを配置せずとも高周波信号の伝搬損失を低減でき、小型化および低コスト化が可能となる。
また、上記実施の形態では、マルチプレクサに使用される周波数帯域（バンド）として、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ１およびＢａｎｄ１１を例示したが、これに限られない。
また、上記実施の形態において、２以上のフィルタが共通端子に接続されている、とは、当該２以上のフィルタが共通端子に直接接続されている構成のみを表すのではなく、当該２以上のフィルタが、以下のような構成により、共通端子に間接的に接続されている構成を含むものとする。例えば、共通端子と２以上のフィルタとの間に、１以上の導通が得られるスイッチ、位相回路または分配器（デバイダ）のような分岐回路が配置されているような構成が挙げられる。
また、マルチプレクサが有する各フィルタにおいて、さらに、入出力端子および接地端子などの各端子の間に、インダクタやキャパシタが接続されていてもよいし、抵抗素子などのインダクタおよびキャパシタ以外の回路素子が付加されていてもよい。
本発明は、マルチバンド化およびマルチモード化された周波数規格に適用できる低損失、小型および低コストのマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路および通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、６００ マルチプレクサ
５ アンテナ素子
６ ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
７ ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）
１１Ｌ、１３Ｌ、１５Ｌ、１７Ｌ、６１１Ｌ 低周波側フィルタ
１２Ｈ、１６Ｈ、１８Ｈ、６１２Ｈ 高周波側フィルタ
２１Ｌ ローバンド用フィルタ
２２Ｍ ミドルバンド用フィルタ
２３Ｈ ハイバンド用フィルタ
２５ スイッチ
２６ ローノイズアンプ回路
３０ 高周波フロントエンド回路
４０ 通信装置
１００ 基板
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１１、１１２、１１３、１１４、１２１、１２２、１３１、１３２、１３３、１３４、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５ 直列腕共振子
１１０ 共通端子
１２０、１３０、１４０ 入出力端子
１２５、２１５、２２５ 縦結合型ＳＡＷ共振部
１５１、１５２、１５３、１５４、１６１、１６２、１６３、１６４、１７１、１８１、１８２、１８３、１８４、２５１、２５２、２５３、２５４、２６１、２７１、２８１、２８２、２８３、２８４、３５１、３５２、３５３、３５４ 並列腕共振子
ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３、ＣＢ４、ＣＢ５、ＣＢ６、ＣＢ７、ＣＢ８、ＣＢ９、ＣＢＬ、ＣＢＭ コンデンサ
ＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３、ＬＰ４、ＬＰ５、ＬＰ６、ＬＰ７、ＬＰ８ インダクタ

Claims (10)

  1. 共通端子、第１入出力端子および第２入出力端子を有し、前記共通端子に接続された複数のフィルタを備えるマルチプレクサであって、
    前記共通端子と前記第１入出力端子との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、第１通過帯域を有する第１のフィルタと、
    前記共通端子および前記第２入出力端子に接続され、前記第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域を有する第２のフィルタと、
    前記共通端子と前記第１のフィルタとの接続経路に直列に配置されたコンデンサと、
    を備え、
    前記コンデンサの前記第２通過帯域におけるＱ値は、前記１以上の弾性表面波共振子を容量として見た場合の前記第２通過帯域における前記容量のＱ値よりも高い、
    マルチプレクサ。
  2. 共通端子、第１入出力端子および第２入出力端子を有し、前記共通端子に接続された複数のフィルタを備えるマルチプレクサであって、
    前記共通端子と前記第１入出力端子との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、第１通過帯域を有する第１のフィルタと、
    前記共通端子および前記第２入出力端子に接続され、前記第１通過帯域よりも周波数が高い第２通過帯域を有する第２のフィルタと、
    前記共通端子と前記第１のフィルタとの接続経路に直列に配置され、前記１以上の弾性表面波共振子の前記第２通過帯域におけるバルク波放射ロスを補償するためのコンデンサと、を備える、
    マルチプレクサ。
  3. 前記第１のフィルタは、前記１以上の弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極が形成された、少なくとも一部に圧電性を有する基板を有し、
    前記コンデンサは、互いに対向する櫛形電極により前記基板上に形成され、
    前記コンデンサの前記櫛形電極を構成する複数の電極指のピッチは、前記ＩＤＴを構成する複数の電極指のピッチよりも小さい、
    請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
  4. 前記コンデンサは、前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタを実装するとともに、前記第１フィルタと前記第２フィルタとを接続する配線を構成する多層基板内の複数層で形成されている、
    請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
  5. 前記第１のフィルタの前記１以上の弾性表面波共振子では、ＬｉＴａＯ３からなる圧電性の基板を伝搬するリーキー波が弾性表面波として利用される、
    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のフィルタの前記１以上の弾性表面波共振子では、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電性の基板を伝搬するラブ波が弾性表面波として利用される、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  7. さらに、
    第３入出力端子を備え、
    前記共通端子と前記第３入出力端子との間に配置された１以上の弾性表面波共振子で構成され、前記第２通過帯域よりも周波数が低い第３通過帯域を有する第３のフィルタを備え、
    前記第３のフィルタの前記１以上の弾性表面波共振子では、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電性の基板を伝搬するレイリー波が弾性表面波として利用され、
    前記共通端子と前記第３のフィルタとの接続経路には、コンデンサが直列配置されていない、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  8. さらに、
    前記共通端子と接地端子との間に接続されたインダクタを備える、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  9. 請求項１〜８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。
  10. 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９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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