WO2020004340A1 - マルチプレクサ - Google Patents

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横山 仁
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株式会社村田製作所
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    • H03H7/46Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source

Definitions

  • the present disclosure relates to a multiplexer, and more specifically, to a configuration of a multiplexer that reduces the influence of an unnecessary wave (spurious) generated in a filter.
  • multi-band communication for performing communication using radio waves in a plurality of frequency bands has been promoted in mobile terminals such as mobile phones and smartphones.
  • a multiplexer for dividing a high-frequency signal transmitted and received by one antenna into signals in a plurality of frequency bands is mounted.
  • Patent Document 1 JP-A-2013-62556 discloses a multiplexer including a plurality of band-pass filters having different pass bands.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a duplexer in which two filters (F1 and F2) are connected in parallel and another filter are connected in parallel to an antenna terminal via a matching circuit. In each filter, the matching circuit is adjusted such that the impedance phase in the pass band of the other filter is open when viewed from the antenna terminal.
  • a sudden phase change occurs due to the influence of external noise or the like, and an unnecessary wave (spurious) which is a frequency signal component other than a predetermined frequency may be generated.
  • an unnecessary wave which is a frequency signal component other than a predetermined frequency
  • the influence of the spurious generated in the filter A is transmitted to the filter B, which may lead to deterioration of the pass characteristic of the filter B. is there.
  • the present disclosure has been made in order to solve such a problem, and an object of the present disclosure is to provide a multiplexer including a plurality of band-pass filters having different pass bands from each other in order to suppress the deterioration of the pass characteristics due to generation of spurious. It is to suppress.
  • a multiplexer includes an antenna terminal, first to third filters, and first and second phase circuits configured to adjust phases of passing signals.
  • the first filter has a first pass band and is connected to an antenna terminal.
  • the second filter has a second pass band and is connected to the antenna terminal via the first phase circuit.
  • the second filter generates an unnecessary wave in the first pass band.
  • the third filter has a third pass band, and is connected to a connection node between the first phase circuit and the second filter via the second phase circuit.
  • the first phase circuit adjusts the phase so that the impedance of the first pass band at the antenna terminal is in an open state.
  • the second phase circuit adjusts the phase so that the impedance of the first pass band at the connection node is in a short state.
  • the second filter in which spurious is generated in the first pass band is connected to the first filter via the first phase circuit adjusted so that the impedance of the first pass band is in an open state.
  • it is connected to the third filter via a second phase circuit adjusted so that the impedance of the first pass band is in a short-circuit state. Therefore, the spurious generated in the second filter is not transmitted to the first filter having the first pass band, but is transmitted to the third filter. Therefore, it is possible to prevent the pass characteristics of the first filter from being deteriorated due to the influence of spurious components generated in the second filter.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a multiplexer according to an embodiment. It is a figure for explaining generation of a spurious.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a phase change by a second phase circuit.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the phases of the second filter and the third filter at the junction of the second filter and the third filter.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a second phase circuit.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a phase change by a first phase circuit.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a first phase circuit.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an influence of a spurious generated by a second filter on a first filter due to the presence or absence of a phase circuit;
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a relationship between a spurious level generated in a second filter and an adjustment range of a second phase circuit.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an adjustment range of a second phase circuit with respect
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a multiplexer 1 according to the present embodiment.
  • multiplexer 1 includes an antenna terminal T0 to which antenna ANT is connected, filters 10 to 30, phase circuits 40 and 45, and output terminals T1 to T3.
  • the filters 10 to 30 are band-pass filters having different pass bands.
  • a surface acoustic wave (Surface Acoustic Wave) (SAW) filter or a bulk acoustic wave (Bulk Acoustic Wave) (BAW) filter can be used.
  • the filter 10 (first filter) has a pass band BW1 (first pass band), the filter 20 (second filter) has a pass band BW2 (second pass band), and the filter 30 (third filter) It has a pass band BW3 (third pass band).
  • the pass band of each filter can be set arbitrarily.
  • the pass band BW1 is located at the lowest frequency band, and the pass band BW3 is located at the highest frequency.
  • Band, and the passband BW2 is set so as to be located in an intermediate frequency band.
  • the filter 10 is connected to the antenna terminal T0, and allows the signal in the pass band BW1 of the high-frequency signal received by the antenna ANT to pass to the output terminal T1.
  • the filter 20 is connected to the antenna terminal T0 via the phase circuit 40 (first phase circuit).
  • the filter 20 allows the signal in the pass band BW2 among the high-frequency signals received by the antenna ANT to pass to the output terminal T2.
  • the filter 30 is connected to a connection node JP2 between the phase circuit 40 and the filter 20 via the phase circuit 45 (second phase circuit).
  • the filter 30 allows the signal in the pass band BW3 of the high-frequency signal received by the antenna ANT to pass to the output terminal T3.
  • the multiplexer 1 has a configuration in which the filters 20 and 30 connected in parallel via the phase circuit 45 are connected in parallel with the filter 10 via the phase circuit 40.
  • the phase circuits 40 and 45 are circuits for adjusting the phase of the high-frequency signal passing therethrough.
  • the phase circuit 40 passes the filter 10 such that the impedance of the passband (passband BW1) of the filter 10 at the connection node JP1 (that is, the antenna terminal T0) between the filter 10 and the duplexer is open. Adjust the signal phase.
  • the phase circuit 45 adjusts the phase of the pass signal so that the impedance of the pass band BW1 at the connection node JP2 is in a short-circuit state.
  • the “open state” of the impedance means a high impedance state, and indicates a state in which the phase is near the left end (around ⁇ 180 °) in the Smith chart. .
  • the “open state” does not necessarily mean that the impedance is infinite.
  • the “short state” in the impedance means a low impedance state in which the impedance is close to 0 ⁇ , and indicates a state in which the phase is near the right end (near 0 °) in the Smith chart.
  • each filter when viewed from the antenna terminal T0, each filter is in a short-circuit state with respect to a signal having a frequency corresponding to its own pass band, and is in a short-circuit state with respect to a signal having a frequency other than the pass band. Is set to the open state.
  • an unnecessary wave (spurious) having a frequency other than its own pass band may occur due to the influence of noise or the like. If the frequency of this spurious is included in the pass band of another filter, it may affect the pass characteristics of the other filter.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the generation of spurious components, and shows an example in which spurious components having a frequency within the pass band BW1 of the filter 10 are generated in the filter 20 having the configuration shown in FIG. More specifically, in FIG. 2, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents reflection loss (return loss) of the filter 20 at the antenna terminal T0.
  • the impedance is low and the return loss is large, and the signal in the pass band BW2 is passed with low loss. It is supposed to.
  • the return loss should be low originally, but the return loss is slightly large at the frequency fa due to the influence of spurious.
  • the spurious generated in the filter 20 is transmitted to the filter 10 through the connection node JP1 as indicated by a broken line arrow RT in FIG. Will be done. Since the spurious frequency is within the pass band BW1 of the filter 10, the spurious passes through the filter 10 and is output from the output terminal T1, and as a result, the pass characteristic of the filter 10 is deteriorated.
  • the phase is adjusted by phase circuit 40 so that the impedance of passband BW1 at antenna terminal T0 (that is, connection node JP1) is in an open state.
  • the phase is adjusted so that the impedance of the pass band BW1 in is short-circuited.
  • the impedance of the pass band BW1 of the phase circuit 40 since the impedance of the pass band BW1 of the phase circuit 40 is in an open state, the signal of the pass band BW1 in the high frequency signal received by the antenna ANT does not flow to the filters 20 and 30, but flows to the filter 10. . As a result, it is possible to suppress a decrease in the pass characteristics of the filter 10.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the phase of the pass band BW1 of the filter 30 after passing through the phase circuit 45.
  • the phase circuit 45 is adjusted so that the impedance of the filter 10 with respect to the pass band BW1 is in a short-circuit state. Therefore, in the Smith chart of FIG. The impedance is located near the area AR1) in the drawing.
  • FIG. 4 illustrates the phase of the signal in the passband BW1 when the filters 20 and 30 are viewed from the connection node JP2 when the filters 20 and 30 are connected (FIG. 4A).
  • FIG. In this case, the connection node JP2 is directly connected to the filter 20, and the phase of the phase circuit 45 is adjusted so that the impedance of the pass band BW1 is in a short-circuit state. Therefore, when the filters 20 and 30 are viewed from the connection node JP2, the impedance of the pass band BW1 is short-circuited as a whole, and as shown in FIG. The impedance is located near (the area AR1 in the figure).
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a specific circuit configuration for realizing the phase circuit 45.
  • the phase circuit 45 includes a delay line 60 (FIG. 5A), a series inductor L1 (FIG. 5B), a parallel capacitor C1 (FIG. 5C), and a combination of the series inductor L1 and the parallel capacitor C1. Any of the combinations (FIG. 5D) can be applied.
  • FIG. 5A shows an example in which the delay line 60 is applied as the phase circuit 45.
  • the delay line moves the impedance clockwise along a circle (equal SWR circle) centered on the center of the Smith chart. Therefore, by adjusting the length of the delay line, the impedance can be made closer to the short-circuited region AR2 in FIG. 4B.
  • a series inductor L1 can be applied as shown in FIG.
  • the series inductor moves the impedance clockwise along a circle (equiresistance circle) that touches the right end of the Smith chart. Therefore, by adjusting the inductance of the series inductor L1, the impedance can be brought closer to the short-circuited area AR2 in FIG. 4B.
  • a parallel capacitor C1 can be applied as shown in FIG.
  • the parallel capacitor moves the impedance clockwise along a circle (equiconductance circle) tangent to the left end of the Smith chart. Therefore, by adjusting the capacitance of the parallel capacitor C1, the impedance can be made closer to the short-circuited area AR2 in FIG. 4B.
  • FIG. 5D shows an example in which the above-described series inductor L1 and parallel capacitor C1 are combined.
  • the phase is adjusted only with the series inductor or only the parallel capacitor, it may not be possible to approach the short-circuit state sufficiently, or the element size of the inductor and capacitor used may need to be increased. May occur.
  • the delay line 60 may be further combined in addition to the series inductor L1 and the parallel capacitor C1.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the phase of the pass band BW1 of the filters 20 and 30 after passing through the phase circuit 40. That is, as shown in FIG. 6A, when the filters 20 and 30 are viewed from the connection node JP1, the impedance of the signal in the pass band BW1 is described. As described above, the phase circuit 40 is adjusted so that the impedance of the filter 10 with respect to the pass band BW1 is in an open state. Therefore, in the Smith chart of FIG. The impedance is located near the area AR3) in the drawing. As a result, spurious components having a frequency within the pass band BW1 generated by the filter 20 cannot pass through the phase circuit 40 but flow through the low impedance phase circuit 45 to the filter 30 side. Therefore, it is possible to prevent the spurious generated in the filter 20 from being transmitted to the filter 10.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a specific circuit configuration for implementing the phase circuit 40.
  • a delay line 62 (FIG. 7A), a series inductor L2 (FIG. 7B), and a combination of the delay line 62 and the series inductor L2 (FIG. 7C) are applied.
  • the use of the delay line causes the impedance to move clockwise along the equal SWR circle
  • the use of the series inductor causes the impedance to move clockwise along the equal resistance circle. Therefore, when the initial impedance is the capacitive impedance located in the lower half of the Smith chart, the phase is changed more greatly than in the case of the short-circuit state shown in FIG.
  • the inductance of the series inductor L2 used for the phase circuit 40 is made larger than the inductance of the series inductor L1 used for the phase circuit 45.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the influence of the presence or absence of the phase circuits 40 and 45 on the filter 10 due to the spurious generated in the filter 20. Specifically, FIG. 8 compares the insertion loss of the filter 10 in the case of the multiplexer (comparative example) not using the phase circuits 40 and 45 with the insertion loss of the filter 10 in the case of the multiplexer 1 of the present embodiment. This is a simulation result.
  • a broken line LN2 indicates the insertion loss in the case of the comparative example
  • a solid line LN3 indicates the insertion loss in the case of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the level of spurious generated by the filter 20 and the adjustment range of the phase circuit 45.
  • the horizontal axis of FIG. 9 shows the phase after passing through the phase circuit 45, and the vertical axis shows the return loss of the filters 20, 30 when the filters 20, 30 are viewed from the connection node JP1.
  • Lines LN10 to LN50 show the case where the return loss of spurious (ripple) generated in the filter 20 is 1 dB, 3 dB, 5 dB, 10 dB, and 30 dB, respectively.
  • the spurious level increases as the decibel value of the return loss increases.
  • the allowable value of the return loss is set to 1 dB (line ALW), and the state in which the return loss is smaller than the allowable value (that is, the upper side of the line ALW in FIG. 9) is affected by the spurious effect on the filter 10. Has been reduced.
  • the spurious return loss is as small as 1 dB (line LN10)
  • the phase is adjusted within the range of ⁇ 235 ° or more and less than ⁇ 15 ° using the phase circuit 45, the filter 10 due to the spurious generated in the filter 20 can be obtained. It has been shown that the effect on the water can be reduced to an acceptable range.
  • phase circuit 45 When the return loss of spurious is as large as 30 dB (line LN50), in order to reduce the influence of spurious to an allowable range, the phase is adjusted by the phase circuit 45 to a narrower range from -200 ° to less than -155 °. Has been shown to be necessary.
  • the adjustment range of the phase by the phase circuit 45 decreases.
  • the spurious level increases, it is necessary to adjust the phase to a greater extent in order to reduce the influence of the spurious to an allowable range.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an adjustment range of the phase circuit 45 with respect to a spurious level.
  • the adjustment range is determined based on the result of the simulation shown in FIG.
  • phase circuit 45 causes the return loss to be ⁇ 200 ° or more and less than ⁇ 155 °.
  • the influence of spurious on the filter 10 can be reduced to an allowable range.
  • the phase adjustment range of the phase circuit 45 is -205 ° or more and less than -145 °.
  • the phase adjustment range of the phase circuit 45 is ⁇ 210 ° or more and less than ⁇ 130 °.
  • the phase adjustment range of the phase circuit 45 is -215 ° or more and less than -105 °.
  • phase circuit 60, 62 delay line, ALW, LN1, LN10 to LN50 line, ANT antenna, AR1 to AR3 region, BW1 to BW3 pass band, C1 capacitor, JP1, JP2 connection node, L1, L2 series inductor, T0 antenna terminal, T1 to T3 output terminal.

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Abstract

マルチプレクサ(1)は、アンテナ端子(ANT)と、互いに異なる通過帯域を有するフィルタ(10~30)と、通過する信号の位相を調整する位相回路(40,45)とを備える。フィルタ(10)は、アンテナ端子(ANT)に接続される。第2フィルタ(20)は、位相回路(40)を介してアンテナ端子(ANT)に接続される。フィルタ(30)は、位相回路(45)を介して合流点(JP2)に接続される。フィルタ(20)は、フィルタ(10)の第1通過帯域において不要波が生じる。位相回路(40)は、アンテナ端子(ANT)における第1通過帯域のインピーダンスがオープン状態となるように位相を調整する。位相回路(45)は、合流点(JP2)における第1通過帯域のインピーダンスがショート状態となるように位相を調整する。

Description

マルチプレクサ
 本開示はマルチプレクサに関し、より特定的には、フィルタに生じる不要波(スプリアス)の影響を低減するマルチプレクサの構成に関する。
 近年、携帯電話あるいはスマートフォンなどの携帯端末において、複数の周波数帯域の電波を用いて通信を行なうマルチバンド通信が進められている。このような携帯端末においては、1つのアンテナで送受信した高周波信号を複数の周波数帯域の信号に分割するためのマルチプレクサが搭載される。
 特開2013-62556号公報(特許文献1)には、互いに異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタを備えたマルチプレクサが開示されている。特開2013-62556号公報(特許文献1)においては、2つのフィルタ(F1,F2)が並列接続されたデュプレクサと他のフィルタとが、整合回路を介してアンテナ端子に並列接続された構成を有しており、各フィルタにおいて、他のフィルタの通過帯域におけるインピーダンスの位相が、アンテナ端子から見て開放状態となるように整合回路が調整されている。
特開2013-62556号公報
 マルチプレクサが用いられる通信装置においては、外部ノイズ等の影響によって突発的な位相変化が生じ、所定周波数以外の周波数信号成分である不要波(スプリアス)が発生する場合がある。たとえば、フィルタAから、フィルタBの通過帯域の信号が発生するような場合である。この場合、アンテナ端子から見て各フィルタのインピーダンスが開放状態であったとしても、フィルタAで発生したスプリアスの影響がフィルタBに伝達されてしまい、フィルタBの通過特性の悪化につながる可能性がある。
 本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、互いに異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタを備えたマルチプレクサにおいて、スプリアスの発生による通過特性の悪化を抑制することである。
 本開示のある局面に従うマルチプレクサは、アンテナ端子と、第1~第3フィルタと、通過する信号の位相を調整するように構成された第1および第2位相回路とを備える。第1フィルタは、第1通過帯域を有し、アンテナ端子に接続される。第2フィルタは、第2通過帯域を有し、第1位相回路を介してアンテナ端子に接続される。第2フィルタは、第1通過帯域において不要波が生じる。第3フィルタは、第3通過帯域を有し、第2位相回路を介して、第1位相回路と第2フィルタとの間の接続ノードに接続される。第1位相回路は、アンテナ端子における第1通過帯域のインピーダンスがオープン状態となるように位相を調整する。第2位相回路は、接続ノードにおける第1通過帯域のインピーダンスがショート状態となるように位相を調整する。
 本開示によるマルチプレクサによれば、第1通過帯域においてスプリアスが生じる第2フィルタが、第1通過帯域のインピーダンスがオープン状態となるように調整された第1位相回路を介して第1フィルタに接続されるとともに、第1通過帯域のインピーダンスがショート状態となるように調整された第2位相回路を介して第3フィルタに接続される。そのため、第2フィルタで発生したスプリアスは、第1通過帯域を有する第1フィルタ側には伝達されず、第3フィルタ側に伝達される。したがって、第2フィルタで発生したスプリアスの影響により第1フィルタの通過特性が悪化することを抑制することができる。
実施の形態に従うマルチプレクサの概略回路図である。 スプリアスの発生を説明するための図である。 第2位相回路による位相変化を説明するための図である。 第2フィルタと第3フィルタとの合流点における、第2フィルタおよび第3フィルタの位相を説明するための図である。 第2位相回路の例を示す図である。 第1位相回路による位相変化を説明するための図である。 第1位相回路の例を示す図である。 位相回路の有無による第2フィルタで生じたスプリアスの第1フィルタへの影響を説明するための図である。 第2フィルタに生じるスプリアスレベルと第2位相回路の調整範囲との関係を説明するための図である。 スプリアスレベルに対する第2位相回路の調整範囲の一例を示す図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 図1は、本実施の形態に従うマルチプレクサ1の概略回路図である。図1を参照して、マルチプレクサ1は、アンテナANTが接続されるアンテナ端子T0と、フィルタ10~30と、位相回路40,45と、出力端子T1~T3とを備える。
 フィルタ10~30は、互いに異なる通過帯域を有するバンドパスフィルタである。フィルタ10~30として、たとえば弾性表面波(Surface Acoustic Wave:SAW)フィルタあるいはバルク弾性波(Bulk  Acoustic Wave:BAW)フィルタなどを用いることができる。
 フィルタ10(第1フィルタ)は通過帯域BW1(第1通過帯域)を有し、フィルタ20(第2フィルタ)は通過帯域BW2(第2通過帯域)を有し、フィルタ30(第3フィルタ)は通過帯域BW3(第3通過帯域)を有する。各フィルタの通過帯域の設定は任意とすることができるが、本実施の形態の例においては、通過帯域BW1が最も低域側の周波数帯域に位置し、通過帯域BW3が最も高域側の周波数帯域に位置し、通過帯域BW2が中間の周波数帯域に位置するように設定される。
 フィルタ10は、アンテナ端子T0に接続され、アンテナANTで受信した高周波信号のうちの通過帯域BW1の信号を出力端子T1へと通過させる。フィルタ20は、位相回路40(第1位相回路)を介してアンテナ端子T0に接続される。フィルタ20は、アンテナANTで受信した高周波信号のうちの通過帯域BW2の信号を出力端子T2へと通過させる。
 フィルタ30は、位相回路45(第2位相回路)を介して位相回路40とフィルタ20との接続ノードJP2に接続される。フィルタ30は、アンテナANTで受信した高周波信号のうちの通過帯域BW3の信号を出力端子T3へと通過させる。
 すなわち、マルチプレクサ1は、位相回路45を介して並列接続されたフィルタ20,30が、位相回路40を介してフィルタ10と並列接続された構成となっている。
 位相回路40,45は、通過する高周波信号の位相を調整するための回路である。本実施の形態においては、位相回路40は、フィルタ10とデュプレクサとの接続ノードJP1(すなわち、アンテナ端子T0)におけるフィルタ10の通過帯域(通過帯域BW1)のインピーダンスがオープン状態となるように、通過信号の位相を調整する。一方、位相回路45は、接続ノードJP2における通過帯域BW1のインピーダンスがショート状態となるように通過信号の位相を調整する。
 なお、本実施の形態において、インピーダンスが「オープン状態」とは、高インピーダンス状態であることを意味しており、スミスチャートにおける左端部付近(-180°付近)の位相となる状態を示している。本実施の形態において「オープン状態」とは、必ずしもインピーダンスが無限大である必要はない。また、インピーダンスが「ショート状態」とは、インピーダンスが0Ωに近い低インピーダンス状態であることを意味しており、スミスチャートにおける右端部付近(0°付近)の位相となる状態を示している。
 このような、マルチプレクサにおいては、各フィルタは、アンテナ端子T0から見た場合に自身の通過帯域に対応する周波数の信号に対してはショート状態であり、当該通過帯域以外の周波数の信号に対してはオープン状態とされる。ところが、各出力端子に接続される回路あるいはフィルタ自身において、ノイズ等の影響により自身の通過帯域以外の周波数を有する不要波(スプリアス)が生じる場合がある。このスプリアスの周波数が他のフィルタの通過帯域に含まれる場合には、当該他のフィルタの通過特性に影響を及ぼす可能性がある。
 図2は、スプリアスの発生を説明するための図であり、図1の構成のフィルタ20において、フィルタ10の通過帯域BW1内の周波数を有するスプリアスが生じている例を示している。より詳細には、図2においては、横軸に周波数が示されており、縦軸にはアンテナ端子T0におけるフィルタ20の反射損失(リターンロス)が示されている。
 図2の線LN1で示されるように、フィルタ20の通過帯域BW2(f3<f<f4)においては、インピーダンスが低く、リターンロスが大きくなっており、当該通過帯域BW2の信号を低損失で通過するようになっている。一方で、フィルタ10の通過帯域BW1(f1<f<f2)においては、本来であれば低いリターンロスとなるはずであるが、周波数faにおいてスプリアスの影響によりリターンロスがやや大きくなっている。
 このようなスプリアスが生じた場合、図1における位相回路40がない場合には、フィルタ20で発生したスプリアスが、図1中の破線矢印RTのように、接続ノードJP1を通ってフィルタ10に伝達されてしまう。スプリアスの周波数がフィルタ10の通過帯域BW1内であるため、当該スプリアスはフィルタ10を通過して出力端子T1から出力され、結果としてフィルタ10の通過特性が劣化してしまうことになる。
 本実施の形態においては、位相回路40によって、アンテナ端子T0(すなわち接続ノードJP1)における通過帯域BW1のインピーダンスがオープン状態となるように位相が調整され、さらに、位相回路45については、接続ノードJP2における通過帯域BW1のインピーダンスがショート状態となるように位相が調整される。これによって、フィルタ20で発生したスプリアスは、相対的に高いインピーダンスの位相回路40を通過せずに、相対的に低いインピーダンスの位相回路45に流れやすくなる。これにより、フィルタ20で発生したスプリアスがフィルタ10に伝達されにくくなる。
 また、位相回路40の通過帯域BW1のインピーダンスがオープン状態とされるため、アンテナANTで受信した高周波信号における通過帯域BW1の信号はフィルタ20,30側へは流れず、フィルタ10へ流れることになる。これらにより、フィルタ10の通過特性の低下を抑制することができる。
 次に、図3~図7を用いて、本実施の形態のマルチプレクサ1の各点における位相について説明する。図3は、位相回路45を通過した後の、フィルタ30の通過帯域BW1の位相について説明するための図である。言い換えると、図3(a)のように、接続ノードJP2からフィルタ30側を見た場合の、通過帯域BW1の信号についてのインピーダンスを説明するための図である。上述のように、位相回路45は、フィルタ10の通過帯域BW1に対するインピーダンスがショート状態となるように調整されているため、図3(b)のスミスチャート上では、外周円の-180°付近(図中の領域AR1)付近にインピーダンスが位置することになる。
 図4は、フィルタ20とフィルタ30とを接続した状態において、接続ノードJP2からフィルタ20,30側を見た場合(図4(a))の、通過帯域BW1の信号についての位相について説明するための図である。この場合、接続ノードJP2とフィルタ20とは直接接続されており、位相回路45については通過帯域BW1のインピーダンスがショート状態となるように位相が調整されている。そのため、接続ノードJP2からフィルタ20,30側を見た場合、通過帯域BW1のインピーダンスは全体としてもショート状態となり、図4(b)のように、スミスチャート上では、外周円の-180°付近(図中の領域AR1)付近にインピーダンスが位置することになる。
 図5は、位相回路45を実現するための具体的な回路構成の例を示す図である。位相回路45としては、遅延線60(図5(a))、直列インダクタL1(図5(b))、並列キャパシタC1(図5(c))、および、直列インダクタL1および並列キャパシタC1との組み合わせ(図5(d))のいずれかを適用することができる。
 図5(a)は位相回路45として遅延線60を適用する例である。スミスチャート上において、遅延線は、スミスチャートの中央を中心とする円(等SWR円)に沿って時計回りにインピーダンスを移動させる。したがって、遅延線の長さを調整することで、図4(b)のショート状態の領域AR2にインピーダンスを近づけることができる。
 位相回路45として、図5(b)のように直列インダクタL1を適用することも可能である。直列インダクタは、スミスチャートの右端部に接する円(等抵抗円)に沿って時計回りにインピーダンスを移動させる。したがって、直列インダクタL1のインダクタンスを調整することによって、インピーダンスを図4(b)のショート状態の領域AR2に近づけることができる。
 位相回路45として、図5(c)のように並列キャパシタC1を適用することも可能である。並列キャパシタは、スミスチャートの左端部に接する円(等コンダクタンス円)に沿って時計回りにインピーダンスを移動させる。したがって、並列キャパシタC1の容量を調整することによって、インピーダンスを図4(b)のショート状態の領域AR2に近づけることができる。
 図5(d)は上述の直列インダクタL1と並列キャパシタC1とを組み合わせた例である。初期のインピーダンスの状態によっては、直列インダクタのみ、あるいは並列キャパシタのみで位相を調整すると、ショート状態に十分近づけることができなかったり、使用するインダクタ,キャパシタの素子サイズを大きくしなくてはならない場合が生じたりする場合がある。直列インダクタと並列キャパシタとを適切に組み合わせることによって、素子サイズが大きくなることを抑制しつつ、インピーダンスをショート状態に近づけることが可能となる。なお、直列インダクタL1と並列キャパシタC1に加えて、遅延線60をさらに組み合わせてもよい。
 図6は、位相回路40を通過した後の、フィルタ20,30の通過帯域BW1の位相について説明するための図である。すなわち、図6(a)のように、接続ノードJP1からフィルタ20,30側を見た場合の、通過帯域BW1の信号についてのインピーダンスを説明するための図である。上述のように、位相回路40は、フィルタ10の通過帯域BW1に対するインピーダンスがオープン状態となるように調整されているため、図6(b)のスミスチャート上では、外周円の-0°付近(図中の領域AR3)付近にインピーダンスが位置することになる。その結果、フィルタ20で発生した通過帯域BW1内の周波数を有するスプリアスは、位相回路40を通過できず、低インピーダンスの位相回路45を通ってフィルタ30側に流れる。したがって、フィルタ20で生じたスプリアスがフィルタ10へ伝達されることを抑制することができる。
 図7は、位相回路40を実現するための具体的な回路構成の例を示す図である。位相回路40としては、遅延線62(図7(a))、直列インダクタL2(図7(b))、および、遅延線62と直列インダクタL2との組み合わせ(図7(c))を適用することができる。上述のように、遅延線を使用すると等SWR円に沿って時計回りにインピーダンスが移動し、直列インダクタを使用すると等抵抗円に沿って時計回りにインピーダンスが移動する。したがって、初期のインピーダンスがスミスチャートの下半分に位置する容量性のインピーダンスである場合には、図4で示したショート状態にする場合よりもさらに大きく位相を変化させることによって、図6(b)のオープン状態の領域AR3に近づけることができる。たとえば、位相回路40,45として、ともに直列インダクタを用いる場合には、位相回路40に使用する直列インダクタL2のインダクタンスを、位相回路45に使用する直列インダクタL1のインダクタンスよりも大きくする。
 図8は、位相回路40,45の有無による、フィルタ20で生じたスプリアスのフィルタ10への影響を説明するための図である。具体的には、図8は、位相回路40,45を用いないマルチプレクサ(比較例)の場合のフィルタ10の挿入損失と、本実施の形態のマルチプレクサ1の場合のフィルタ10の挿入損失とを比較したシミュレーション結果である。図8において、破線LN2が比較例の場合における挿入損失を示しており、実線LN3が本実施の形態の場合における挿入損失を示している。
 図8を参照して、比較例の場合(破線LN2)には、フィルタ10の通過帯域BW1において、スプリアスの周波数faの部分でリップルが発生しており挿入損失が増加している。このスプリアスの周波数faの挿入損失が、たとえばピーク値との比較で0.5dB以上増加している場合、不要波として問題になる。挿入損失の増加が、ピーク値との比較で0.5dB未満の場合は、不要波が生じないと考えてよい。すなわち、比較例においては、フィルタ20で発生したスプリアスが不要波としてフィルタ10の通過特性に影響を与えていることがわかる。
 一方、本実施の形態のマルチプレクサ1の場合(実線LN3)には、周波数faにおける挿入損失の増加が抑制されており、フィルタ20からのスプリアスの影響が低減されている。
 図9は、フィルタ20で生じるスプリアスのレベルと位相回路45の調整範囲との関係を説明するための図である。図9の横軸には位相回路45を通過後の位相が示されており、縦軸には接続ノードJP1からフィルタ20,30側を見た場合のフィルタ20,30のリターンロスが示されている。線LN10~LN50は、フィルタ20において生じるスプリアス(リップル)のリターンロスが、それぞれ1dB,3dB,5dB,10dB,30dBの場合を示している。リターンロスのデシベル値が大きくなるほどスプリアスレベルは大きくなる。
 図9においては、リターンロスの許容値を1dB(線ALW)としており、当該許容値よりもリターンロスが小さい状態(すなわち、図9において線ALWよりも上側)が、フィルタ10へのスプリアスの影響が低減された状態を示している。
 たとえば、スプリアスの反射損失が1dBと小さい場合(線LN10)には、位相回路45を用いて-235°以上-15°未満の範囲内で位相を調整すれば、フィルタ20で生じるスプリアスによるフィルタ10への影響を許容範囲まで低減できることが示されている。
 また、スプリアスのリターンロスが30dBと大きい場合(線LN50)においては、スプリアスの影響を許容範囲まで低減するには、位相回路45によって-200°以上-155°未満のより狭い範囲に位相を調整することが必要であることが示されている。
 すなわち、フィルタ20で発生するスプリアスレベルが大きくなるほど、位相回路45による位相の調整範囲が狭くなる。また、-180°以上0°未満の範囲で見た場合には、スプリアスレベルが大きくなるに従って、スプリアスの影響を許容範囲まで低減するために、位相をより大きく調整することが必要となる。
 図10は、スプリアスレベルに対する位相回路45の調整範囲の一例を示す図である。なお、図10の例においては、図9で示したシミュレーションの結果に基づいて調整範囲が定められている。
 図10を参照して、フィルタ20で生じるスプリアスのリターンロスが10dB以上30dB未満(図9の線LN50と線LN40の間)である場合は、位相回路45によって-200°以上-155°未満の範囲に位相を調整することで、フィルタ10に対するスプリアスの影響を許容範囲まで低減することができる。
 スプリアスのリターンロスが5dB以上10dB未満(図9の線LN40と線LN30の間)である場合は、位相回路45の位相調整範囲は-205°以上-145°未満となる。スプリアスのリターンロスが3dB以上5dB未満(図9の線LN30と線LN20の間)である場合は、位相回路45の位相調整範囲は-210°以上-130°未満となる。スプリアスのリターンロスが1dB以上3dB未満(図9の線LN20と線LN10の間)である場合は、位相回路45の位相調整範囲は-215°以上-105°未満となる。
 以上のように、フィルタ20において発生するスプリアスのレベルに応じて位相回路45の位相を適切に調整することによって、フィルタ20で生じるスプリアスによるフィルタ10への影響を低減することができる。
 なお、上記の実施の形態においては、3つのフィルタから構成されるマルチプレクサ(トリプレクサ)の場合の例について説明したが、フィルタ数が4つ以上のマルチプレクサにおいても、スプリアスが発生するフィルタに応じて位相回路を適切に配置することで、当該スプリアスの周波数を含む他のフィルタへの影響を低減することができる。
 今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1 マルチプレクサ、10,20,30 フィルタ、40,45 位相回路、60,62 遅延線、ALW,LN1,LN10~LN50 線、ANT アンテナ、AR1~AR3 領域、BW1~BW3 通過帯域、C1 キャパシタ、JP1,JP2 接続ノード、L1,L2 直列インダクタ、T0 アンテナ端子、T1~T3 出力端子。

Claims (5)

  1.  アンテナ端子と、
     前記アンテナ端子に接続され、第1通過帯域を有する第1フィルタと、
     第2通過帯域を有し、前記第1通過帯域において不要波が生じる第2フィルタと、
     第3通過帯域を有し、前記第1通過帯域において不要波が生じない第3フィルタと、
     通過する信号の位相を調整するように構成された第1位相回路および第2位相回路とを備え、
     前記第2フィルタは、前記第1位相回路を介して前記アンテナ端子に接続されており、
     前記第3フィルタは、前記第2位相回路を介して、前記第1位相回路と前記第2フィルタとの間の接続ノードに接続されており、
     前記第1位相回路は、前記アンテナ端子における前記第1通過帯域のインピーダンスがオープン状態となるように位相を調整し、
     前記第2位相回路は、前記接続ノードにおける前記第1通過帯域のインピーダンスがショート状態となるように位相を調整する、マルチプレクサ。
  2.  前記第1位相回路は、前記アンテナ端子と前記第2フィルタとの間に接続された、遅延線、インダクタ、または、直列接続された遅延線およびインダクタのいずれかの構成を有する、請求項1に記載のマルチプレクサ。
  3.  前記第2位相回路は、前記接続ノードと前記第3フィルタとの間に接続された遅延線およびインダクタ、ならびに、前記接続ノードと接地電位との間に接続されたキャパシタの少なくとも1つの含んだ構成を有する、請求項1または2に記載のマルチプレクサ。
  4.  前記第2フィルタで生じる前記第1通過帯域の不要波が大きいほど、前記第2位相回路の位相調整範囲が狭く設定される、請求項1~3のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。
  5.  前記第2位相回路は、
     前記第2フィルタで生じる前記第1通過帯域の不要波の反射損失が10dB以上30dB未満の場合には、前記位相調整範囲は-200°以上-155°未満に設定され、
     前記反射損失が5dB以上10dB未満の場合には、前記位相調整範囲は-205°以上-145°未満に設定され、
     前記反射損失が3dB以上5dB未満の場合には、前記位相調整範囲は-210°以上-130°未満に設定され、
     前記反射損失が1dB以上3dB未満の場合には、前記位相調整範囲は-215°以上-105°未満に設定される、請求項4に記載のマルチプレクサ。
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