KR102134087B1 - 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 Download PDF

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Abstract

공통 단자(110)에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서(1)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120) 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 저주파측 필터(11L)와, 공통 단자(110) 및 입출력 단자(130)에 접속되며, 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역을 갖는 고주파측 필터(12H)와, 공통 단자(110)와 저주파측 필터(11L)의 접속 경로에 직렬로 배치된 콘덴서(CB1)를 구비하고, 콘덴서(CB1)의 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 저주파측 필터(11L)의 탄성 표면파 공진자를 용량으로서 본 경우의 제2 통과 대역에 있어서의 용량의 Q값보다도 높다.

Description

멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치
본 발명은, 탄성 표면파 필터를 구비하는 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
근년의 휴대 전화에는, 일 단말기에 의해 복수의 주파수 대역 및 복수의 무선 방식, 소위 멀티 밴드화 및 멀티 모드화에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이것에 대응하기 위해, 하나의 안테나의 바로 아래에는, 복수의 무선 반송 주파수를 갖는 고주파 신호를 분파하는 멀티플렉서가 배치된다. 멀티플렉서를 구성하는 복수의 대역 통과 필터로서는, 통과 대역 내에 있어서의 저손실성 및 통과 대역 주변에 있어서의 통과 특성의 급준성을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터가 사용된다.
특허문헌 1에는, 복수의 탄성 표면파 필터가 접속된 구성을 갖는 탄성 표면파 필터 장치가 개시되어 있다.
도 10은 특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 필터 장치(501)의 회로 구성도이다. 구체적으로는, 탄성 표면파 공진자를 포함한 송신 필터(520)와 수신 필터(513)가 안테나 단자(510)에 공통 접속되고, 안테나 단자(510)에는 임피던스 정합용의 션트 인덕터 L이 접속되어 있다. 송신 필터(520)는, 예를 들어 UMTS-Band3의 송신용 필터(송신 대역 : 1710-1785㎒)이며, 수신 필터(513)는, 예를 들어 UMTS-Band3의 수신용 필터(수신 대역 : 1805-1880㎒)이다.
일본 특허 공개 제2012-175315호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 탄성 표면파 필터 장치(501)와 같이, 송신 필터(520)와 수신 필터(513)를 안테나 단자(510)에 공통 접속한 경우, 나아가, 멀티 밴드에 대응하기 위해, 복수의 송신 필터 및 복수의 수신 필터를 안테나 단자에 공통 접속한 경우, 하나의 필터의 필터 특성은, 다른 필터의 필터 특성의 영향을 크게 받는다. 예를 들어, 다른 필터의 안테나 단자측으로부터 본 반사 손실이, 하나의 필터 통과 대역에 있어서 증가된 경우, 당해 하나의 필터의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실은, 다른 필터의 반사 특성에 의해 증가된다. 이 대책으로서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하면, 멀티플렉서가 대형화 및 고비용화되어 버린다.
따라서, 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실이 저감된 소형화 및 저비용의 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 멀티플렉서는, 공통 단자, 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 갖고, 상기 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서로서, 상기 공통 단자와 상기 제1 입출력 단자 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터와, 상기 공통 단자 및 상기 제2 입출력 단자에 접속되며, 상기 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터와, 상기 공통 단자와 상기 제1 필터의 접속 경로에 직렬로 배치된 콘덴서를 구비하고, 상기 콘덴서의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 용량으로서 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 상기 용량의 Q값보다도 높다.
LiTaO3 기판을 사용한 리키파나, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하는 탄성 표면파 공진자에서는, 반공진점의 고주파측에 벌크파에 의한 손실이 발생하는 것이 알려져 있다. 즉, 이 탄성 표면파 공진자를 포함한 고주파 필터에서는, 중심 주파수의 고주파측의 감쇠 대역에 있어서 상기 벌크파에 의한 손실이 발생한다. 이 벌크파에 의한 손실은, 당해 고주파 필터의 감쇠량에는 거의 영향을 미치지 않지만, 반사 계수(|Γ|)를 저하시킨다. 한편, 탄성 표면파 공진자를 포함한 상기 고주파 필터는, 감쇠 대역에서는 용량성의 특성을 갖고 콘덴서로서 기능하기 때문에, 상기 벌크파가 발생한 주파수대에서는, Q값이 낮은 콘덴서로서 기능한다. 이 때문에, 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 갖는 멀티플렉서의 경우, 통과 대역(제1 통과 대역)이 낮은 제1 필터의 벌크파 손실에 의해, 당해 벌크파 손실이 발생하는 주파수를 통과 대역(제2 통과 대역)으로 하는 제2 필터의 통과 대역 내의 삽입 손실이 커진다.
이에 반해, 상기 구성에 따르면, 제1 필터와 공통 단자 사이에, 제1 필터를 구성하는 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높은 Q값을 갖는 콘덴서가 삽입되어 있다. 이 때문에, 제1 필터의 공통 단자측에 있어서, 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값을 올릴 수 있다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 제1 필터와 함께 공통 단자에 접속된 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 본 발명의 일 양태에 관한 멀티플렉서는, 공통 단자, 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 갖고, 상기 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서로서, 상기 공통 단자와 상기 제1 입출력 단자 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터와, 상기 공통 단자 및 상기 제2 입출력 단자에 접속되며, 상기 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터와, 상기 공통 단자와 상기 제1 필터의 접속 경로에 직렬로 배치되며, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하기 위한 콘덴서를 구비한다.
상기 구성에 따르면, 제1 필터와 공통 단자 사이에, 제1 필터를 구성하는 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사를 보상하기 위한 콘덴서가 삽입되어 있다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 상기 제1 필터는, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 구성하는 IDT 전극이 형성된, 적어도 일부에 압전성을 갖는 기판을 갖고, 상기 콘덴서는, 서로 대향하는 빗형 전극에 의해 상기 기판 상에 형성되고, 상기 콘덴서의 상기 빗형 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치는, 상기 IDT를 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치보다도 작아도 된다.
이에 의해, 상기 IDT 전극에 의한 벌크파 방사의 주파수보다도 콘덴서에 의한 벌크파 방사의 주파수가 고주파측으로 시프트하므로, 제2 통과 대역에 있어서의 콘덴서의 Q값을, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높게 설정할 수 있다. 이 때문에, 제1 필터의 공통 단자측에 있어서, 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값을 올릴 수 있다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 콘덴서는, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 실장함과 함께, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터를 접속하는 배선을 구성하는 다층 기판 내의 복수층으로 형성되어 있어도 된다.
이에 의해, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 IDT 전극이 상기 기판에 일 표면 상에 형성되어 있는 것에 비해, 콘덴서는 다층 구조를 갖고 있으므로, 제2 통과 대역에 있어서의 콘덴서의 Q값을, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높게 설정할 수 있다. 이 때문에, 제1 필터의 공통 단자측에 있어서, 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값을 올릴 수 있다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제1 필터의 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자에서는, LiTaO3를 포함하는 압전성의 기판에서 전파되는 리키파가 탄성 표면파로서 이용되어도 된다.
LiTaO3를 포함하는 압전성의 기판을 사용한 리키파를 이용하는 탄성 표면파 공진자에서는, 반공진점의 고주파측에 벌크파에 의한 손실이 발생한다.
상기 구성에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 상기 제1 필터의 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자에서는, LiNbO3를 포함하는 압전성의 기판에서 전파되는 러브파가 탄성 표면파로서 이용되어도 된다.
LiNbO3를 포함하는 압전성의 기판을 사용한 러브파를 이용하는 탄성 표면파 공진자에서는, 반공진점의 고주파측에 벌크파에 의한 손실이 발생한다.
상기 구성에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 제3 입출력 단자를 더 구비하고, 상기 공통 단자와 상기 제3 입출력 단자 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 상기 제2 통과 대역보다도 주파수가 낮은 제3 통과 대역을 갖는 제3 필터를 구비하고, 상기 제3 필터의 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자에서는, LiNbO3를 포함하는 압전성의 기판에서 전파되는 레일리파가 탄성 표면파로서 이용되어, 상기 공통 단자와 상기 제3 필터의 접속 경로에는, 콘덴서가 직렬 배치되어 있지 않아도 된다.
LiNbO3를 포함하는 압전성의 기판을 사용한 레일리파를 이용하는 탄성 표면파 공진자에서는, 반공진점의 고주파측에 있어서의 벌크파 방사의 발생 주파수는 반공진점의 2배 이상의 주파수대이며, 휴대 전화용의 멀티플렉서에서 사용하는 필터의 통과 대역보다 충분히 높아, 다른 필터에 대한 영향은 거의 없다.
이에 의해, 제3 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)는, 상기 벌크파 방사에 의해 저하되지 않는다. 따라서, 제3 필터의 전단에 콘덴서를 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 상기 공통 단자와 접지 단자 사이에 접속된 인덕터를 더 구비해도 된다.
이에 의해, 안테나 소자와 각 필터의 임피던스 정합을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 관한 고주파 프론트 엔드 회로는, 상기에 기재된 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서에 접속된 증폭 회로를 구비한다.
이에 의해, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능한 고주파 프론트 엔드 회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 관한 통신 장치는, 안테나 소자에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와, 상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 상기에 기재된 고주파 프론트 엔드 회로를 구비한다.
이에 의해, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능한 통신 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 관한 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 또는 통신 장치에 따르면, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
도 1a는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 1b는 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 2는 비교예에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 3a는 저주파측 필터의 광역 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3b는 저주파측 필터의 광역 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3c는 저주파측 필터의 반사 특성을 나타내는 폴라 차트이다.
도 4a는 실시 형태 1에 관한 고주파측 필터의 광역 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4b는 비교예에 관한 고주파측 필터의 광역 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5a는 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값, 저주파측 필터의 반사 계수, 및 고주파측 필터의 삽입 손실의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5b는 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값과 고주파측 필터의 삽입 손실의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5c는 저주파측 필터의 반사 계수와 고주파측 필터의 삽입 손실의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5d는 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값과 저주파측 필터의 반사 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 실시 형태 1에 관한 저주파측 필터 및 콘덴서의 전극 레이아웃의 제1 예를 도시하는 평면도이다.
도 6b는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 외관 사시도의 일례이다.
도 6c는 실시 형태 1에 관한 저주파측 필터 및 콘덴서의 전극 레이아웃의 제2 예를 도시하는 단면도이다.
도 7a는 실시 형태 1의 변형예 2에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 7b는 실시 형태 1의 변형예 3에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 8a는 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서의 회로 블록도이다.
도 8b는 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 8c는 실시 형태 2의 변형예 1에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 8d는 실시 형태 2의 변형예 2에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 8e는 실시 형태 2의 변형예 3에 관한 멀티플렉서의 회로 블록도이다.
도 8f는 실시 형태 2의 변형예 3에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 9는 실시 형태 3에 관한 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치의 회로 구성도이다.
도 10은 특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 필터 장치의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시 형태는, 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시 형태에서 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정한다는 주지는 아니다. 이하의 실시 형태에 있어서의 구성 요소 중, 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는, 반드시 엄밀하지는 않다.
(실시 형태 1)
[1. 1 멀티플렉서의 회로 구성]
도 1a는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)의 회로 구성도이다. 도 1a에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1)는 저주파측 필터(11L)와, 고주파측 필터(12H)와, 콘덴서 CB1과, 인덕터 LP1과, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120 및 130)를 구비한다. 멀티플렉서(1)는 공통 단자(110)에 접속된 저주파측 필터(11L) 및 고주파측 필터(12H)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
공통 단자(110)는, 예를 들어 안테나 소자에 접속 가능하고, 입출력 단자(120 및 130)는 증폭 회로를 통해 고주파 신호 처리 회로에 접속 가능하다.
저주파측 필터(11L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역(중심 주파수 f011L)을 갖는 제1 필터이다. 저주파측 필터(11L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(101, 102, 103, 104 및 105)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(151, 152, 153 및 154)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 직렬 암 공진자(101 내지 105) 및 병렬 암 공진자(151 내지 154)는, 탄성 표면파(SAW : Surface Acoustic Wave) 공진자이다. 저주파측 필터(11L)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다.
본 실시 형태에서는, 저주파측 필터(11L)는, LTE(Long Term Evolution) 규격 Band11의 수신용 필터(수신 통과 대역 : 1475.9-1495.9㎒)에 적용되는 예를 나타내고 있다.
고주파측 필터(12H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)(제2 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역(중심 주파수 f012H(>f011L))을 갖는 제2 필터이다. 고주파측 필터(12H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(201, 202, 203, 204 및 205)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(251, 252, 253 및 254)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 직렬 암 공진자(201 내지 205) 및 병렬 암 공진자(251 내지 254) 중, 공통 단자(110)에 가장 가깝게 접속되어 있는 것은 직렬 암 공진자(201)이다.
본 실시 형태에서는, 직렬 암 공진자(201 내지 205) 및 병렬 암 공진자(251 내지 254)는 모두 SAW 공진자로 하고 있지만, 이들 공진자는, 탄성 경계파나 BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 공진자여도 된다. 또한, 고주파측 필터(12H)는, 래더형 구조가 아니어도 되고, 나아가, LC 공진 회로와 같은 탄성파 공진자를 갖지 않는 구성이어도 된다.
본 실시 형태에서는, 고주파측 필터(12H)는, LTE 규격 Band1의 수신용 필터(수신 통과 대역 : 2110-2170㎒)에 적용되는 예를 나타내고 있다.
콘덴서 CB1은, 공통 단자(110)와 직렬 암 공진자(101)를 연결하는 경로(직렬 암)에 직렬로 배치되어 있다. 여기서, 콘덴서 CB1의 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 저주파측 필터(11L)의 SAW 공진자의 용량 성분의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다. 바꾸어 말하면, 콘덴서 CB1은, 저주파측 필터(11L)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다. 콘덴서 CB1은 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)의 주요부 특징이기 때문에, 콘덴서 CB1에 대해서는, 도 2 이후에 있어서 상세하게 설명한다.
인덕터 LP1은, 공통 단자(110)와 접지 단자 사이에 접속되어 있다. 이에 의해, 안테나 소자와 각 필터의 임피던스 정합을 확보할 수 있다.
도 1b는 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 멀티플렉서(1A)의 회로 구성도이다. 본 변형예에 관한 멀티플렉서(1A)는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여, 저주파측 필터의 회로 구성만이 구성으로서 상이하다. 이하, 본 변형예에 관한 멀티플렉서(1A)에 대하여, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 상이한 구성을 중심으로 설명한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1A)는, 저주파측 필터(13L)와, 고주파측 필터(12H)와, 콘덴서 CB2와, 인덕터 LP2와, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120 및 130)를 구비한다. 멀티플렉서(1A)는, 공통 단자(110)에 접속된 저주파측 필터(13L) 및 고주파측 필터(12H)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
저주파측 필터(13L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역(중심 주파수 f013L)을 갖는 제1 필터이다. 저주파측 필터(13L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(111, 112, 113 및 114)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(161, 162, 163 및 164)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 직렬 암 공진자(111 내지 114) 및 병렬 암 공진자(161 내지 164)는 SAW 공진자이다. 저주파측 필터(13L)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다. 저주파측 필터(13L)는, 실시 형태 1에 관한 저주파측 필터(11L)와 비교하여, 병렬 암 공진자(161)가 공통 단자(110)에 가장 가깝게 배치되어 있는 점, 및, 직렬 암 공진자의 수가 4개인 점이 상이하다.
콘덴서 CB2는, 공통 단자(110)와 병렬 암 공진자(161)를 연결하는 경로(직렬 암)에 직렬로 배치되어 있다. 여기서, 콘덴서 CB2의 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 저주파측 필터(13L)의 SAW 공진자의 용량 성분의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다. 바꾸어 말하면, 콘덴서 CB2는, 저주파측 필터(13L)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다.
인덕터 LP2는, 공통 단자(110)와 접지 단자 사이에 접속되어 있다. 이에 의해, 안테나 소자와 각 필터의 임피던스 정합을 확보할 수 있다.
즉, 본 발명에 관한 멀티플렉서에서는, 콘덴서 CB1 및 CB2의 후단에 배치되는 저주파측 필터의 공통 단자에 최근접하는 공진자는, 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자 중 어느 것이어도 된다.
다음으로, 비교예에 관한 멀티플렉서의 구성을 설명하고, 당해 비교예에 관한 멀티플렉서의 문제점을 설명한다.
[1. 2 비교예에 관한 멀티플렉서]
도 2는 비교예에 관한 멀티플렉서(600)의 회로 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 비교예에 관한 멀티플렉서(600)는, 저주파측 필터(611L)와, 고주파측 필터(612H)와, 인덕터 LP3과, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120 및 130)를 구비한다. 멀티플렉서(600)는, 공통 단자(110)에 접속된 저주파측 필터(611L) 및 고주파측 필터(612H)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다. 본 비교예에 관한 멀티플렉서(600)는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여, 콘덴서 CB1이 배치되어 있지 않은 점이, 회로 구성으로서 상이하다.
저주파측 필터(611L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역(중심 주파수 f0611L)을 갖는 필터이다. 저주파측 필터(611L)의 공진자 구성은, 저주파측 필터(11L)와 동일하다.
고주파측 필터(612H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역(중심 주파수 f0612H(>f0611L))을 갖는 필터이다. 고주파측 필터(12H)의 공진자 구성은, 고주파측 필터(12H)와 동일하다.
LiTaO3 기판을 사용한 리키파나, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하는 SAW 공진자에서는, 반공진점의 고주파측에 벌크파에 의한 손실이 발생한다.
도 3a는 저주파측 필터(611L)의 광역 통과 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3b는 저주파측 필터(611L)의 광역 반사 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3c는 저주파측 필터(611L)의 반사 특성을 나타내는 폴라 차트이다. 상기 SAW 공진자를 포함한 저주파측 필터(611L)에서는, 중심 주파수 f0611L의 고주파측의 감쇠 대역에 있어서 상기 벌크파 방사가 발생하여, 도 3b에 도시한 바와 같이, 당해 감쇠 대역(도 3b의 마커 5 이상의 주파수)에 있어서 공통 단자(110)측으로부터 저주파측 필터(611L)를 본 경우의 리턴 로스가 증가된다. 이 벌크파에 의한 손실은, 도 3a에 도시한 바와 같이, 저주파측 필터(611L)의 감쇠량에는 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 감쇠 대역(도 3c의 마커 5 이상의 주파수)에 있어서 반사 계수(|Γ|)를 저하시킨다(|Γ|=0.84).
SAW 공진자를 포함한 저주파측 필터(611L)는, 상기 감쇠 대역에서는 용량성의 특성을 갖고 콘덴서로서 기능하기 때문에, 상기 벌크파가 발생한 주파수대(도 3b의 마커 5 이상의 주파수)에서는, Q값이 낮은 콘덴서로서 기능한다. 이 때문에, 저주파측 필터(611L) 및 고주파측 필터(612H)가 공통 단자(110)에 접속된 구성을 갖는 멀티플렉서(600)의 경우, 통과 대역이 낮은 저주파측 필터(611L)의 벌크파 손실에 의해, 당해 벌크파 손실이 발생하는 주파수를 통과 대역으로 하는 고주파측 필터(612H)의 필터 특성이 영향을 받는다. 도 2의 우측에, 이때의 고주파측 필터(612H)의 등가 회로를 도시한다. 이 등가 회로에서는, 공통 단자(110)와 고주파측 필터(612H)의 직렬 암 공진자(201) 사이에, 저주파측 필터(611L)의 벌크파 방사에 기인한 Q값이 낮은 등가 용량 성분 CLow -Q가 존재하게 된다. 이에 의해, 고주파측 필터(612H)의 통과 대역 내의 삽입 손실이 커져 버린다. 즉, 공통 단자로 복수의 필터를 연결한 구성을 갖는 멀티플렉서에 있어서, 저주파측 필터의 벌크파 손실에 의해, 고주파측 필터의 통과 대역 내 손실이 커진다는 문제가 발생한다.
[1. 3 실시 형태 및 비교예에 관한 멀티플렉서의 특성 비교]
비교예에 관한 멀티플렉서(600)의 문제를 해결하기 위해, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)에서는, 전술한 바와 같이, 공통 단자(110)와 직렬 암 공진자(101)를 연결하는 경로(직렬 암)에, 콘덴서 CB1이 직렬로 배치되어 있다. 콘덴서 CB1은, 저주파측 필터(11L)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다. 보다 구체적으로는, 콘덴서 CB1의 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 저주파측 필터(11L)의 SAW 공진자의 용량 성분의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다.
도 4a는 실시 형태 1에 관한 고주파측 필터(12H)의 광역 통과 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 4b는 비교예에 관한 고주파측 필터(612H)의 광역 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 비교예에 관한 멀티플렉서(600)의 경우, 저주파측 필터(611L)를 구성하는 각 SAW 공진자의 벌크파 방사에 의해, 고주파측 필터(612H)의 공통 단자(110)-입출력 단자(130) 간의 통과 특성에 있어서, 통과 대역 내(2110-2170㎒)에 있어서의 최대 삽입 손실은 2.638㏈(2170㎒)로 되어 있다.
이에 반해, 도 4a에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)의 경우, 저주파측 필터(11L)를 구성하는 각 SAW 공진자의 벌크파 방사에 대하여, 콘덴서 CB1이 부가되어 있음으로써, 고주파측 필터(12H)의 공통 단자(110)-입출력 단자(130) 간의 통과 특성에 있어서, 통과 대역 내(2110-2170㎒)에 있어서의 최대 삽입 손실은, 2.119㏈(2170㎒)로 되어 있어, 약 0.5㏈ 개선되어 있다.
즉, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)에 따르면, 저주파측 필터(11L) 및 고주파측 필터(12H)의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
여기서, 도 2의 우측에 도시된 등가 회로와 같이 고주파측 필터의 전단에 저주파측 필터에 기인하는 용량이 등가적으로 부가되는 경우의, 당해 등가 용량 성분의 Q값, 고주파측 필터의 통과 대역에 있어서의 저주파측 필터의 반사 계수(|Γ|), 및, 고주파측 필터의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실의 관계를, 도 5a 내지 도 5d를 사용하여 설명한다.
도 5a는 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값, 저주파측 필터의 반사 계수, 및 고주파측 필터의 삽입 손실의 관계를 도시하는 도면이다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 저주파측 필터의 반사 계수(|Γ|)가 작아질수록, 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값이 작아져, 고주파측 필터의 삽입 손실이 악화되어 있는 것을 알 수 있다.
도 5b는 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값과 고주파측 필터의 삽입 손실의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5c는 저주파측 필터의 반사 계수와 고주파측 필터의 삽입 손실의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5d는 고주파측 필터 전단의 등가 용량 성분의 Q값과 저주파측 필터의 반사 계수의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5b 내지 도 5d로부터, 비교예에 관한 멀티플렉서(600)의 경우, 고주파측 필터(612H) 전단의 등가 용량 성분의 Q값은 5이며, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)의 경우, 고주파측 필터(12H) 전단의 등가 용량 성분의 Q값은 10인 것을 알 수 있다. 또한, 비교예에 관한 멀티플렉서(600)의 경우, 저주파측 필터(611L)의 반사 계수(|Γ|)는 0.84이며, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)의 경우, 저주파측 필터(11L)의 반사 계수(|Γ|)는 0.9 이상인 것을 알 수 있다.
즉, 비교예에 관한 멀티플렉서(600)의 경우, 고주파측 필터(612H)의 통과 대역에 있어서의 저주파측 필터(611L)의 반사 계수(|Γ|)는 0.84이다. 이에 반해, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)의 경우, 저주파측 필터(11L)의 전단에 콘덴서 CB1이 직렬 배치됨으로써, 고주파측 필터(12H)의 통과 대역에 있어서의 저주파측 필터(11L)의 반사 계수(|Γ|)는 0.9 이상으로 상승하고, 또한, 고주파측 필터(12H)의 전단의 등가 용량 성분의 Q값이, 5로부터 10으로 증가된다. 이에 의해, 실시 형태 1에 관한 고주파측 필터(12H)의 삽입 손실이, 2.638㏈로부터 2.119㏈로 개선된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 고주파측 필터(12H)의 등가 용량 성분의 Q값을, 5로부터 10으로 증가시키기 위해, 콘덴서 CB1의 고주파측 필터(12H)의 통과 대역에 있어서의 Q값을, 30 내지 40 정도로 설정하였다.
[1. 4 콘덴서의 구성]
다음으로, 실시 형태 1에 관한 콘덴서 CB1 및 CB2의 구성에 대하여 설명한다.
도 6a는 실시 형태 1에 관한 저주파측 필터(11L) 및 콘덴서 CB1의 전극 레이아웃의 제1 예를 도시하는 평면도이다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1)가 갖는 저주파측 필터(11L) 및 콘덴서 CB1은, 기판(100) 상에 형성되어 있다. 저주파측 필터(11L)의 직렬 암 공진자(101 내지 105) 및 병렬 암 공진자(151 내지 154)를 구성하는 IDT 전극은, 이용하는 탄성파의 전파 방향이 일치하도록 기판(100) 상에 형성되어 있다.
또한, 콘덴서 CB1은, 서로 대향하는 빗형 전극에 의해 기판(100) 상에 형성되어 있다.
또한, 기판(100)은 적어도 일부에 압전성을 갖는 기판이며, 예를 들어 압전 기판이며, 또한, 압전 박막과 지지 기판을 포함하고 있어도 된다.
여기서, 콘덴서 CB1의 빗형 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치 Pc는, 직렬 암 공진자(101 내지 105)의 IDT 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치 λs 및 병렬 암 공진자(151 내지 154)의 IDT 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치 λp보다도 작다.
본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)에 있어서, 저주파측 필터(11L)의 직렬 암 공진자(101 내지 105)의 전극 핑거의 피치 λs는, 예를 들어 2.350 내지 2.370㎛이며, 병렬 암 공진자(151 내지 154)의 전극 핑거의 피치 λp는, 예를 들어 2.410 내지 2.430㎛이다. 이에 반해, 콘덴서 CB1의 전극 핑거의 피치 Pc는, 예를 들어 1.8㎛로 되어 있다.
기판(100) 상의 콘덴서 CB1에 있어서도, SAW 공진자와 마찬가지로, 콘덴서 CB1의 Q값은 벌크파에 영향을 받는다. 상기 구성에 따르면, 저주파측 필터(11L)에 의한 벌크파 방사의 주파수보다도, 콘덴서 CB1에 의한 벌크파 방사의 주파수가 고주파측으로 시프트하므로, 제2 통과 대역에 있어서의 콘덴서 CB1의 Q값을, 저주파측 필터(11L)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높게 설정할 수 있다. 이 때문에, 저주파측 필터(11L)의 공통 단자(110)측에 있어서, 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값을 올릴 수 있다. 이에 의해, 저주파측 필터(11L)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 고주파측 필터(12H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 기판(100) 상에 형성되는 콘덴서 CB1의 빗형 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 방향은, 저주파측 필터(11L)의 각 공진자를 구성하는 복수의 전극 핑거의 방향과 직교(교차)하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 콘덴서 CB1은, 저주파측 필터(11L)의 탄성파와 간섭하는 것이 억제되어, 용량 소자로서만 기능하는 것이 가능해진다.
또한, 고주파측 필터(12H)가 SAW 공진자를 포함하고 있는 경우에는, 콘덴서 CB1의 빗형 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치는, 고주파측 필터(12H)를 구성하는 SAW 공진자의 전극 핑거의 피치보다 작은 쪽이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)에 있어서, 고주파측 필터(12H)의 직렬 암 공진자(201 내지 205)의 전극 핑거의 피치 λs는, 예를 들어 1.980 내지 2.000㎛이며, 병렬 암 공진자(251 내지 254)의 전극 핑거의 피치 λp는, 예를 들어 2.070 내지 2.090㎛이다. 압전 기판 상의 콘덴서에 있어서도, 공진자와 마찬가지로 벌크파에 의한 Q 악화가 있기 때문에, 고주파수측의 피치보다 좁게 설계하는 것이 좋다. 이 구성에 따르면, 고주파측 필터(12H)에 의한 벌크파 방사의 주파수보다도, 콘덴서 CB1에 의한 벌크파 방사의 주파수가 고주파측으로 시프트하므로, 제2 통과 대역에 있어서의 콘덴서 CB1의 Q값을, 고주파측 필터(12H)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높게 설정할 수 있다. 이 때문에, 저주파측 필터(11L)의 공통 단자(110)측에 있어서, 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값을 더 올릴 수 있다. 이에 의해, 저주파측 필터(11L)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 고주파측 필터(12H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 콘덴서 CB1은, 상기 기판(100) 상이 아니라, 저주파측 필터(11L) 및 고주파측 필터(12H)를 실장함과 함께, 저주파측 필터(11L)와 고주파측 필터(12H)를 접속하는 배선을 구성하는 다층 기판 내의 복수층으로 형성되어 있어도 된다.
도 6b는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 외관 사시도의 일례이다. 또한, 도 6c는 실시 형태 1에 관한 저주파측 필터 및 콘덴서의 전극 레이아웃의 제2 예를 도시하는 단면도이다. 구체적으로는, 도 6c는 도 6b의 VI-VI선에 있어서의 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)에서는, 실장 기판(200) 상에, 저주파측 필터(11L), 고주파측 필터(12H) 및 인덕터 LP1이 실장되어 있다.
실장 기판(200)은 콘덴서 CB1 및 저주파측 필터와 고주파측 필터를 접속하는 배선을 내장하는, 예를 들어 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics) 기판이다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 콘덴서 CB1은, 세라믹 다층 기판인 실장 기판(200)에, 복수층에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 실장 기판(200)은 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics) 기판이나 PCB를 포함하는 다층 기판의 복수층에 걸쳐 형성되어 있어도 된다. 또한, 다층 기판 상에 칩 콘덴서(MLCC : Multi Layer Ceramic Capacitor)를 탑재하여 형성해도 된다.
이에 의해, 저주파측 필터(11L)의 각 SAW 공진자의 IDT 전극이 기판(100)의 일 표면 상에 형성되어 있는 것에 반해, 콘덴서 CB1은, 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하는 복수의 평면 전극에 의해 형성되어 있으므로, 제2 통과 대역에 있어서의 콘덴서의 Q값을, 저주파측 필터(11L)의 각 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높게 설정할 수 있다. 이 때문에, 저주파측 필터(11L)의 공통 단자(110)측에 있어서, 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값을 올릴 수 있다. 이에 의해, 저주파측 필터(11L)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있어, 고주파측 필터(12H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
[1. 5 저주파측 필터 및 고주파측 필터의 변형예]
도 7a는 실시 형태 1의 변형예 2에 관한 멀티플렉서(1B)의 회로 구성도이다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 멀티플렉서를 구성하는 저주파측 필터 및 고주파측 필터는, 종결합형 SAW 공진부를 포함하는 구성이어도 된다. 본 변형예에 관한 멀티플렉서(1B)는, 저주파측 필터(15L)와, 고주파측 필터(16H)와, 콘덴서 CB3과, 인덕터 LP4와, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120 및 130)를 구비한다. 멀티플렉서(1B)는, 공통 단자(110)에 접속된 저주파측 필터(15L) 및 고주파측 필터(16H)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
저주파측 필터(15L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역(중심 주파수 f015L)을 갖는 제1 필터이다. 저주파측 필터(15L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(121 및 122)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(171)와, 직렬 암 공진자(121 및 122)에 접속된 종결합형 SAW 공진부(125)에 의해, 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 직렬 암 공진자(121 및 122), 병렬 암 공진자(171), 및 종결합형 SAW 공진부(125)를 구성하는 5개의 공진자는 SAW 공진자이다. 저주파측 필터(15L)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다.
고주파측 필터(16H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)(제2 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역(중심 주파수 f016H(>f015L))을 갖는 제2 필터이다. 고주파측 필터(16H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(211, 212 및 213)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(261)와, 직렬 암 공진자(212 및 213)에 접속된 종결합형 SAW 공진부(215)에 의해, 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 상기 각 공진자 중, 공통 단자(110)에 가장 가깝게 접속되어 있는 것은 직렬 암 공진자(211)이다. 직렬 암 공진자(211, 212 및 213), 병렬 암 공진자(261), 및 종결합형 SAW 공진부(215)를 구성하는 5개의 공진자는, SAW 공진자이다. 또한, 상기 각 공진자는, 탄성 경계파나 BAW를 사용한 탄성파 공진자여도 된다. 또한, 고주파측 필터(16H)는, LC 공진 회로와 같은 탄성파 공진자를 갖지 않는 구성이어도 된다.
콘덴서 CB3은, 공통 단자(110)와 병렬 암 공진자(171)를 연결하는 경로(직렬 암)에 직렬로 배치되어 있다. 여기서, 콘덴서 CB3의 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 저주파측 필터(15L)의 SAW 공진자의 용량 성분의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다. 바꾸어 말하면, 콘덴서 CB3은, 저주파측 필터(15L)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다.
인덕터 LP4는, 공통 단자(110)와 접지 단자 사이에 접속되어 있다. 이에 의해, 안테나 소자와 각 필터의 임피던스 정합을 확보할 수 있다.
상기 구성에 의해, 저주파측 필터(15L)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 저주파측 필터(15L)와 함께 공통 단자(110)에 접속된 고주파측 필터(16H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 도 7b는 실시 형태 1의 변형예 3에 관한 멀티플렉서(1C)의 회로 구성도이다. 도 7b에 도시한 바와 같이, 저주파측 필터(17L)가 래더형의 SAW 필터이며, 고주파측 필터(18H)가, 종결합 SAW 공진부(225)를 포함하는 SAW 필터여도 된다.
본 변형예에 관한 멀티플렉서(1C)는, 저주파측 필터(17L)와, 고주파측 필터(18H)와, 콘덴서 CB4와, 인덕터 LP5와, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120 및 130)를 구비한다.
저주파측 필터(17L)는, 제1 통과 대역(중심 주파수 f017L)을 갖는 제1 필터이다. 저주파측 필터(17L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(131, 132, 133 및 134)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(181, 182, 183 및 184)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다.
고주파측 필터(18H)는, 변형예 2에 관한 고주파측 필터(16H)와 마찬가지의 구성이며, 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역(중심 주파수 f018H(>f017L))을 갖는 제2 필터이다. 고주파측 필터(18H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(221, 222 및 223)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(271)와, 직렬 암 공진자(222 및 223)에 접속된 종결합형 SAW 공진부(225)에 의해, 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 상기 각 공진자 중, 공통 단자(110)에 가장 가깝게 접속되어 있는 것은 직렬 암 공진자(221)이다.
상기 구성에 의해, 저주파측 필터(17L)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 저주파측 필터(17L)와 함께 공통 단자(110)에 접속된 고주파측 필터(18H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
(실시 형태 2)
실시 형태 1에서는, 저주파측 필터 및 고주파측 필터를 공통 단자에 접속한 구성을 갖는 2분파/합파용의 멀티플렉서를 들었지만, 본 실시 형태에서는, 서로 통과 대역이 상이한 3개의 필터를 공통 단자에 접속한 구성을 갖는 3분파/합파용의 멀티플렉서에 대하여 설명한다.
[2. 1 멀티플렉서의 회로 구성]
도 8a는 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2)의 회로 블록도이다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(2)는 로우 밴드용 필터(21L)와, 미들 밴드용 필터(22M)와, 하이 밴드용 필터(23H)와, 콘덴서 CBL 및 CBM과, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120, 130 및 140)를 구비한다. 멀티플렉서(2)는 공통 단자(110)에 접속된 로우 밴드용 필터(21L), 미들 밴드용 필터(22M) 및 하이 밴드용 필터(23H)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
공통 단자(110)는, 예를 들어 안테나 소자에 접속 가능하고, 입출력 단자(120, 130 및 140)는 증폭 회로를 통해 고주파 신호 처리 회로에 접속 가능하다.
로우 밴드용 필터(21L)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(120)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역(중심 주파수 f021L)을 갖는 제1 필터이다. 로우 밴드용 필터(21L)는 1 이상의 SAW 공진자를 포함하고 있다.
미들 밴드용 필터(22M)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제3 통과 대역(중심 주파수 f022M)을 갖는 제3 필터이다. 미들 밴드용 필터(22M)는, 1 이상의 SAW 공진자를 포함하고 있다.
하이 밴드용 필터(23H)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(140)(제2 입출력 단자) 사이에 배치되며, 제3 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역(중심 주파수 f023H(>f022M))을 갖는 제2 필터이다. 하이 밴드용 필터(23H)는, 1 이상의 SAW 공진자를 포함하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 하이 밴드용 필터(23H)를 구성하는 각 공진자는, 모두 SAW 공진자로 하고 있지만, 이들 공진자는, 탄성 경계파나 BAW를 사용한 탄성파 공진자여도 된다. 또한, 하이 밴드용 필터(23H)는, LC 공진 회로와 동일한 탄성파 공진자를 갖지 않는 구성이어도 된다.
콘덴서 CBL은, 공통 단자(110)와 로우 밴드용 필터(21L)를 연결하는 경로(직렬 암)에 직렬로 배치되어 있다. 여기서, 콘덴서 CBL의 제2 통과 대역 및 제3 통과 대역에 있어서의 Q값은, 로우 밴드용 필터(21L)의 SAW 공진자의 용량 성분의 제2 통과 대역 및 제3 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다. 바꾸어 말하면, 콘덴서 CBL은, 로우 밴드용 필터(21L)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역 및 제3 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다.
콘덴서 CBM은, 공통 단자(110)와 미들 밴드용 필터(22M)를 연결하는 경로(직렬 암)에 직렬로 배치되어 있다. 여기서, 콘덴서 CBM의 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 미들 밴드용 필터(22M)의 SAW 공진자의 용량 성분의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다. 바꾸어 말하면, 콘덴서 CBM은, 미들 밴드용 필터(22M)의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다.
도 8b는 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2A)의 회로 구성도이다. 도 8b에 도시된 멀티플렉서(2A)는, 멀티플렉서(2)의 구체적 회로 구성을 도시한 것이다. 도 8b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(2A)는, 로우 밴드용 필터(21L)와, 미들 밴드용 필터(22M)와, 하이 밴드용 필터(23H)와, 콘덴서 CB5 및 CB6과, 인덕터 LP6과, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120, 130 및 140)를 구비한다.
로우 밴드용 필터(21L)는, 실시 형태 1에 관한 저주파측 필터(11L)와 동일한 구성을 갖는다. 로우 밴드용 필터(21L)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다.
미들 밴드용 필터(22M)는, 로우 밴드용 필터(21L)와 마찬가지의 공진자 구성을 갖고, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(201 내지 205)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(251 내지 254)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 미들 밴드용 필터(22M)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다.
하이 밴드용 필터(23H)는, 실시 형태 1에 관한 고주파측 필터(12H)와 동일한 구성을 갖고, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(301 내지 305)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(351 내지 354)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 직렬 암 공진자(301 내지 305) 및 병렬 암 공진자(351 내지 354) 중, 공통 단자(110)에 가장 가깝게 접속되어 있는 것은 직렬 암 공진자(301)이다.
콘덴서 CB5는, 멀티플렉서(2)에 있어서의 콘덴서 CBL이며, 콘덴서 CB6은, 멀티플렉서(2)에 있어서의 콘덴서 CBM이다.
인덕터 LP6은, 공통 단자(110)와 접지 단자 사이에 접속되어 있다. 이에 의해, 안테나 소자와 각 필터의 임피던스 정합을 확보할 수 있다.
콘덴서 CB5의 배치에 의해, 로우 밴드용 필터(21L)의 제2 통과 대역 및 제3 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 로우 밴드용 필터(21L)와 함께 공통 단자(110)에 접속된 하이 밴드용 필터(23H)의 제2 통과 대역 및 미들 밴드용 필터(22M)의 제3 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
또한, 콘덴서 CB6의 배치에 의해, 미들 밴드용 필터(22M)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 미들 밴드용 필터(22M)와 함께 공통 단자(110)에 접속된 하이 밴드용 필터(23H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
상기 구성에 따르면, 각각의 필터의 전단에 3분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
도 8c는 실시 형태 2의 변형예 1에 관한 멀티플렉서(2B)의 회로 구성도이다. 도 8c에 도시된 멀티플렉서(2B)는, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2A)와 비교하여, 로우 밴드용 필터(21L) 및 미들 밴드용 필터(22M)의 회로 구성만이 상이하다. 이하, 본 변형예에 관한 멀티플렉서(2B)에 대하여, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2A)와 상이한 구성만 설명한다.
본 변형예에 관한 로우 밴드용 필터(21L)는, 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 저주파측 필터(13L)와 동일한 구성을 갖는다.
본 변형예에 관한 미들 밴드용 필터(22M)는, 본 변형예에 관한 로우 밴드용 필터(21L)와 마찬가지의 공진자 구성을 갖고 있다.
콘덴서 CB7은, 멀티플렉서(2)에 있어서의 콘덴서 CBL이며, 콘덴서 CB8은, 멀티플렉서(2)에 있어서의 콘덴서 CBM이다.
즉, 본 발명에 관한 멀티플렉서에서는, 콘덴서 CBL 및 CBM의 후단에 배치되는 로우 밴드용 필터(21L) 및 미들 밴드용 필터(22M)의 공통 단자에 최근접하는 공진자는, 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자 중 어느 것이어도 된다.
도 8d는 실시 형태 2의 변형예 2에 관한 멀티플렉서(2C)의 회로 구성도이다. 도 8d에 도시된 멀티플렉서(2C)는, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2A)와 비교하여, 로우 밴드용 필터(21L) 및 미들 밴드용 필터(22M)의 구성이 상이하다. 이하, 본 변형예에 관한 멀티플렉서(2C)에 대하여, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2A)와 상이한 구성만 설명한다.
본 변형예에 관한 로우 밴드용 필터(21L)는, 실시 형태 2의 변형예 1에 관한 로우 밴드용 필터(21L)와 동일한 구성을 갖는다. 여기서, 본 변형예에 관한 로우 밴드용 필터(21L)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 압전 기판에서 전파되는 레일리파를 이용하고 있다. 또한, 본 변형예에 관한 로우 밴드용 필터(21L)의 각 SAW 공진자는, LiNbO3 압전 기판에서 전파되는 러브파를 이용해도 된다.
콘덴서 CB9는, 멀티플렉서(2)에 있어서의 콘덴서 CBL이다.
콘덴서 CB9의 배치에 의해, 로우 밴드용 필터(21L)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 로우 밴드용 필터(21L)와 함께 공통 단자(110)에 접속된 하이 밴드용 필터(23H)의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
본 변형예에 관한 미들 밴드용 필터(22M)는, 실시 형태 2에 관한 미들 밴드용 필터(22M)와 마찬가지의 공진자 구성을 갖고, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(241 내지 245)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(281 내지 284)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 여기서, 본 변형예에 관한 미들 밴드용 필터(22M)의 각 SAW 공진자는, LiNbO3 압전 기판에서 전파되는 레일리파를 이용하고 있어, 공통 단자(110)와 미들 밴드용 필터(22M)의 접속 경로에는, 콘덴서가 직렬 배치되어 있지 않다.
LiNbO3 압전 기판을 사용한 레일리파를 이용한 SAW 공진자에서는, 반공진점의 고주파측에 있어서의 벌크파 방사의 발생 주파수는 반공진점의 2배 이상의 주파수대이며, 휴대 전화용의 멀티플렉서에서 사용하는 필터의 통과 대역보다 충분히 높아, 다른 필터에 대한 영향은 거의 없다. 이에 의해, 본 변형예에 관한 미들 밴드용 필터(22M)의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)는 상기 벌크파 방사에 의해 저하되지 않는다. 따라서, 본 변형예에 관한 미들 밴드용 필터(22M)의 전단에 콘덴서를 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
도 8e는 실시 형태 2의 변형예 3에 관한 멀티플렉서(3)의 회로 블록도이다. 도 8e에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 관한 멀티플렉서(3)는, 로우 밴드용 필터(31L)와, 미들 밴드용 필터(32M)와, 하이 밴드용 필터(33H)와, 콘덴서 CBL 및 CBM과, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120, 130 및 140)와, 스위치(31s, 32s 및 33s)를 구비한다. 멀티플렉서(3)는 공통 단자(110)에 접속된 로우 밴드용 필터(31L), 미들 밴드용 필터(32M) 및 하이 밴드용 필터(33H)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
본 변형예에 관한 멀티플렉서(3)는, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2)와 비교하여, 공통 단자(110)와, 로우 밴드용 필터(31L), 미들 밴드용 필터(32M), 및 하이 밴드용 필터(33H)를 연결하는 경로의 사이에, 각각, 스위치(31s, 32s 및 33s)가 배치되어 있는 점이 상이하다. 이하, 본 변형예에 관한 멀티플렉서(3)에 대하여, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(2)와 상이한 구성만 설명한다.
상기와 같이, 공통 단자(110)와 각 필터 사이에, 신호 경로의 도통 및 차단을 전환하는 스위치(31s, 32s 및 33s)가 배치됨으로써, 사용되는 주파수 대역(밴드)에 따라서 스위치(31s 내지 33s)를 제어함으로써, 스위치가 차단된 신호 경로의 필터의 반사 계수를 고려할 필요가 없어진다. 따라서, 각 필터의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
도 8f는 실시 형태 2의 변형예 3에 관한 멀티플렉서(3A)의 회로 구성도이다. 도 8f에 도시된 멀티플렉서(3A)는, 멀티플렉서(3)의 구체적 회로 구성을 예시한 것이다. 도 8f에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(3A)는, 로우 밴드용 필터(31L)와, 미들 밴드용 필터(32M)와, 하이 밴드용 필터(33H)와, 콘덴서 CB10 및 CB11과, 인덕터 LP9와, 공통 단자(110)와, 입출력 단자(120, 130 및 140)와, 스위치(31s, 32s 및 33s)를 구비한다.
로우 밴드용 필터(31L)는, 실시 형태 2에 관한 로우 밴드용 필터(21L)와 동일한 구성을 갖는다. 로우 밴드용 필터(21L)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다.
미들 밴드용 필터(32M)는, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 종결합형 SAW 공진부(291 및 292)에 의해, 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 종결합형 SAW 공진부(291 및 292)를 구성하는 6개의 공진자는, SAW 공진자이다. 미들 밴드용 필터(32M)의 각 SAW 공진자는, LiTaO3 기판을 사용한 리키파, 또는, LiNbO3 기판을 사용한 러브파를 이용하고 있다.
하이 밴드용 필터(33H)는, 실시 형태 2에 관한 하이 밴드용 필터(23H)와 동일한 구성을 갖고, 공통 단자(110)와 입출력 단자(130)를 연결하는 직렬 암에 접속된 직렬 암 공진자(301 내지 305)와, 상기 직렬 암과 그라운드 단자를 연결하는 병렬 암에 접속된 병렬 암 공진자(351 내지 354)에 의해, 래더형의 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 직렬 암 공진자(301 내지 305) 및 병렬 암 공진자(351 내지 354) 중, 공통 단자(110)에 가장 가깝게 접속되어 있는 것은 직렬 암 공진자(301)이다.
콘덴서 CB10은, 멀티플렉서(3)에 있어서의 콘덴서 CBL이며, 콘덴서 CB11은, 멀티플렉서(3)에 있어서의 콘덴서 CBM이다.
인덕터 LP9는, 공통 단자(110)와 접지 단자 사이에 접속되어 있다. 이에 의해, 안테나 소자와 각 필터의 임피던스 정합을 확보할 수 있다.
상기 구성과 같이, 공통 단자(110)와 각 필터 사이에, 신호 경로의 도통 및 차단을 전환하는 스위치(31s, 32s 및 33s)가 배치됨으로써, 사용되는 주파수 대역(밴드)에 따라서 스위치(31s 내지 33s)를 제어함으로써, 스위치가 차단된 신호 경로의 필터의 반사 계수를 고려할 필요가 없어진다. 따라서, 각 필터의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다.
(실시 형태 3)
상기 실시 형태 1, 2 및 그 변형예에 관한 멀티플렉서는, 고주파 프론트 엔드 회로, 나아가 당해 고주파 프론트 엔드 회로를 구비하는 통신 장치에 적용할 수도 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 이와 같은 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 대하여 설명한다.
도 9는 실시 형태 3에 관한 고주파 프론트 엔드 회로(30) 및 통신 장치(40)의 회로 구성도이다. 또한, 도 9에는, 통신 장치(40)와 접속되는 안테나 소자(5)에 대해서도 아울러 도시되어 있다. 고주파 프론트 엔드 회로(30)와, RF 신호 처리 회로(RFIC)(6)와, 베이스 밴드 신호 처리 회로(BBIC)(7)는, 통신 장치(40)를 구성하고 있다.
고주파 프론트 엔드 회로(30)는 멀티플렉서(1)와, 스위치(25)와, 로우 노이즈 앰프 회로(26)를 구비한다.
멀티플렉서(1)는, 예를 들어 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)이다.
스위치(25)는, 멀티플렉서(1)의 입출력 단자(120 및 130)에 개별로 접속된 2개의 선택 단자, 및, 로우 노이즈 앰프 회로(26)에 접속된 공통 단자를 갖는 스위치 회로이다. 스위치(25)는, 예를 들어 SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치를 포함하고, 제어부(도시하지 않음)로부터의 제어 신호에 따라서, 공통 단자와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속한다. 또한, 공통 단자와 접속되는 선택 단자는 하나에 한정되지 않고, 복수여도 상관없다. 즉, 고주파 프론트 엔드 회로(30)는 캐리어 애그리게이션에 대응해도 상관없다.
로우 노이즈 앰프 회로(26)는 안테나 소자(5), 멀티플렉서(1) 및 스위치(25)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하고, RF 신호 처리 회로(6)에 출력하는 수신 증폭 회로이다.
RF 신호 처리 회로(6)는, 안테나 소자(5)로부터 수신 신호 경로를 통해 입력된 고주파 수신 신호를, 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 베이스 밴드 신호 처리 회로(7)에 출력한다. RF 신호 처리 회로(6)는, 예를 들어 RFIC이다.
베이스 밴드 신호 처리 회로(7)에서 처리된 신호는, 예를 들어 화상 신호로서 화상 표시를 위해, 또는, 음성 신호로서 통화를 위해 사용된다.
또한, 고주파 프론트 엔드 회로(30)는, 상술한 각 구성 요소의 사이에, 다른 회로 소자를 구비하고 있어도 된다.
이상과 같이 구성된 고주파 프론트 엔드 회로(30) 및 통신 장치(40)에 의하면, 실시 형태 1, 2 또는 그 변형예에 관한 멀티플렉서를 구비함으로써, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도, 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 고주파 프론트 엔드 회로(30)는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1) 대신에, 송신 및 수신의 양쪽이 가능한 트리플렉서 또는 쿼드플렉서를 구비해도 된다.
또한, 통신 장치(40)는 고주파 신호의 처리 방식에 따라서, 베이스 밴드 신호 처리 회로(BBIC)(7)를 구비하고 있지 않아도 된다.
(그 밖의 변형예 등)
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치에 대하여, 실시 형태 및 그 변형예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시 형태나, 상기 실시 형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 관한 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 상기 설명에서는, 멀티플렉서로서, 2개의 수신 신호 경로가 공통 단자에 접속된 2분파/합파 회로, 및, 3개의 수신 신호 경로 또는 송신 신호 경로가 공통 단자에 접속된 3분파/합파 회로를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은, 예를 들어 송신 경로 및 수신 경로의 양쪽을 포함하는 회로나 4개 이상의 신호 경로가 공통 단자에 접속된 분파/합파 회로에 대해서도 적용할 수 있다.
즉, 중심 주파수가 f1, f2, …, fn(n은 2 이상의 자연수)인 (n개의) 필터가 공통 단자에 접속된 멀티플렉서로서, 중심 주파수가 가장 높은 fn을 구성하는 필터(제2 필터) 이외의 필터 중 적어도 하나인 제1 필터에 있어서, 공통 단자와 제1 필터를 연결하는 접속 경로(직렬 암)에 콘덴서가 직렬 배치되어 있다. 여기서, 상기 콘덴서의 제2 필터의 통과 대역(제2 통과 대역)에 있어서의 Q값은, 제1 필터의 SAW 공진자를 용량으로서 본 경우의 제2 통과 대역에 있어서의 용량 Q값보다도 높다. 바꾸어 말하면, 콘덴서는, 제1 필터의 SAW 공진자의 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하는 기능을 갖는다.
이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수(|Γ|)를 올릴(리턴 로스를 저감할) 수 있으므로, 제1 필터와 함께 공통 단자에 접속된 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실을 개선하는 것이 가능해진다. 따라서, 각각의 필터의 전단에 분파/합파기나 위상 조정 회로 등을 배치하지 않더라도 고주파 신호의 전파 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 멀티플렉서에 사용되는 주파수 대역(밴드)으로서, LTE 규격의 Band1 및 Band11을 예시하였지만, 이것에 한정되지 않는다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 2 이상의 필터가 공통 단자에 접속되어 있다란, 당해 2 이상의 필터가 공통 단자에 직접 접속되어 있는 구성만을 나타내는 것이 아니라, 당해 2 이상의 필터가, 이하와 같은 구성에 의해, 공통 단자에 간접적으로 접속되어 있는 구성을 포함하는 것으로 한다. 예를 들어, 공통 단자와 2 이상의 필터 사이에, 1 이상의 도통이 얻어지는 스위치, 위상 회로 또는 분배기(디바이더)와 같은 분기 회로가 배치되어 있는 구성을 들 수 있다.
또한, 멀티플렉서가 갖는 각 필터에 있어서, 또한, 입출력 단자 및 접지 단자 등의 각 단자의 사이에, 인덕터나 캐패시터가 접속되어 있어도 되고, 저항 소자 등의 인덕터 및 캐패시터 이외의 회로 소자가 부가되어 있어도 된다.
본 발명은, 멀티 밴드화 및 멀티 모드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 저손실, 소형 및 저비용의 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대 전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 1A, 1B, 1C, 2, 2A, 2B, 2C, 600 : 멀티플렉서
5 : 안테나 소자
6 : RF 신호 처리 회로(RFIC)
7 : 베이스 밴드 신호 처리 회로(BBIC)
11L, 13L, 15L, 17L, 611L : 저주파측 필터
12H, 16H, 18H, 612H : 고주파측 필터
21L : 로우 밴드용 필터
22M : 미들 밴드용 필터
23H : 하이 밴드용 필터
25 : 스위치
26 : 로우 노이즈 앰프 회로
30 : 고주파 프론트 엔드 회로
40 : 통신 장치
100 : 기판
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 : 직렬 암 공진자
110 : 공통 단자
120, 130, 140 : 입출력 단자
125, 215, 225 : 종결합형 SAW 공진부
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 : 병렬 암 공진자
CB1, CB2, CB3, CB4, CB5, CB6, CB7, CB8, CB9, CBL, CBM : 콘덴서
LP1, LP2, LP3, LP4, LP5, LP6, LP7, LP8 : 인덕터

Claims (11)

  1. 공통 단자, 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 갖고, 상기 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서로서,
    상기 공통 단자와 상기 제1 입출력 단자 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터와,
    상기 공통 단자 및 상기 제2 입출력 단자에 접속되며, 상기 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터와,
    상기 공통 단자와 상기 제1 필터의 접속 경로에 직렬로 배치된 콘덴서를 구비하고,
    상기 제1 필터는, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 구성하는 IDT 전극이 형성된, 적어도 일부에 압전성을 갖는 기판을 갖고,
    상기 콘덴서는, 서로 대향하는 빗형 전극에 의해 상기 기판 상에 형성되고,
    상기 콘덴서의 상기 빗형 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치는, 상기 IDT 전극을 구성하는 복수의 전극 핑거의 피치보다도 작고,
    상기 콘덴서의 상기 복수의 전극 핑거의 방향은 상기 IDT 전극을 구성하는 상기 복수의 전극 핑거의 방향과 교차하고,
    상기 콘덴서의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 용량으로서 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 상기 용량의 Q값보다도 높은 멀티플렉서.
  2. 공통 단자, 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 갖고, 상기 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서로서,
    상기 공통 단자와 상기 제1 입출력 단자 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터와,
    상기 공통 단자 및 상기 제2 입출력 단자에 접속되며, 상기 제1 통과 대역보다도 주파수가 높은 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터와,
    상기 공통 단자와 상기 제1 필터의 접속 경로에 직렬로 배치되며, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 벌크파 방사 손실을 보상하기 위한 콘덴서를 구비하고,
    상기 콘덴서는, 다층 기판 내의 복수층으로 형성되어 있거나 상기 다층 기판 내에 배치된 칩 콘덴서이며,
    상기 다층 기판은 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 실장함과 함께, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터를 접속하는 배선을 포함하고,
    상기 콘덴서의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 Q값은, 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 용량으로서 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 상기 용량의 Q값보다도 높은 멀티플렉서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 필터의 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자에서는, LiTaO3를 포함하는 압전성의 기판에서 전파되는 리키파가 탄성 표면파로서 이용되는 멀티플렉서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 필터의 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자에서는, LiNbO3를 포함하는 압전성의 기판에서 전파되는 러브파가 탄성 표면파로서 이용되는 멀티플렉서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제3 입출력 단자를 더 구비하고,
    상기 공통 단자와 상기 제3 입출력 단자 사이에 배치된 1 이상의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 상기 제2 통과 대역보다도 주파수가 낮은 제3 통과 대역을 갖는 제3 필터를 구비하고,
    상기 제3 필터의 상기 1 이상의 탄성 표면파 공진자에서는, LiNbO3를 포함하는 압전성의 기판에서 전파되는 레일리파가 탄성 표면파로서 이용되고,
    상기 공통 단자와 상기 제3 필터의 접속 경로에는, 콘덴서가 직렬 배치되어 있지 않은 멀티플렉서.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공통 단자와 상기 복수의 필터 사이에, 신호 경로의 도통 및 차단을 전환하는 스위치를 더 구비하는 멀티플렉서.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공통 단자와 접지 단자 사이에 접속된 인덕터를 더 구비하는 멀티플렉서.
  10. 제1항 또는 제2항에 기재된 멀티플렉서와,
    상기 멀티플렉서에 접속된 증폭 회로를 구비하는 고주파 프론트 엔드 회로.
  11. 안테나 소자에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 제10항에 기재된 고주파 프론트 엔드 회로를 구비하는 통신 장치.
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