WO2022044524A1

WO2022044524A1 - 弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置

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Publication number: WO2022044524A1
Application number: PCT/JP2021/024343
Authority: WO
Inventors: 農史小野; 弘嗣森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2023-02-28
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Abstract

第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド、第２ダウンリンク動作バンド、第１アップリンク動作バンド、および第２アップリンク動作バンドの順に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、フィルタ（１１）は、１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する。

Description

弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置

　本発明は、弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置に関する。

　マルチバンド化およびマルチモード化に対応したフロントエンド回路に対して、複数の高周波信号を低損失かつ高アイソレーションで送受信することが求められている。

　特許文献１には、通過帯域の異なる複数のフィルタがマルチプレクサ（スイッチ）を介してアンテナに接続された構成を有する受信モジュール（伝送回路）が開示されている。

米国特許出願公開第２０１６／０１２７０１５号明細書

　３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、例えば、５Ｇ（5th generation）－ＮＲ（New Radio）のバンドの高周波信号と４Ｇ（4th generation）－ＬＴＥ（Long term Evolution）のバンドの高周波信号との同時伝送などが要求される。

　周波数ギャップが小さい第１バンドおよび第２バンドの高周波信号を伝送する場合、第１バンドの高周波信号と第２バンドの高周波信号とのアイソレーションを確保すべく、個別のフィルタを、第１バンドおよび第２バンドのそれぞれに適用すると、フロントエンド回路が大型化してしまう。

　そこで、本発明は、小さな周波数ギャップを有する２つのバンド間のアイソレーションが確保された小型の弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、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。

　本発明の一態様に係る弾性波フィルタ回路は、第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成された周波数分割複信（ＦＤＤ）用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、低周波側または高周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド、第２ダウンリンク動作バンド、第１アップリンク動作バンド、および第２アップリンク動作バンド、または、（２）第１ダウンリンク動作バンド、第１アップリンク動作バンド、第２アップリンク動作バンド、および第２ダウンリンク動作バンド、の順に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する。

　本発明の一態様に係る弾性波フィルタ回路は、第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成された時分割複信（ＴＤＤ）用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、第１ダウンリンク動作バンドと第１アップリンク動作バンドとは、同一の周波数範囲であり、低周波側または高周波側から、第１バンド、第２アップリンク動作バンド、および第２ダウンリンク動作バンド、の順に位置しており、第１バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する。

　また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、アンテナ接続端子と、アンテナ接続端子に接続された上記記載の弾性波フィルタ回路と、アンテナ接続端子に接続され、第１ダウンリンク動作バンドと第２ダウンリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する第１フィルタ回路と、を備え、第１フィルタ回路は、第１基板と異なる第２基板に形成されている。

　また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、アンテナ接続端子と、アンテナ接続端子に接続された上記記載の弾性波フィルタ回路と、アンテナ接続端子に接続され、第１ダウンリンク動作バンドと第２ダウンリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する第１フィルタ回路と、を備え、弾性波フィルタ回路を構成する電極は、第１基板上に形成された第１誘電体層と接触しており、第１フィルタ回路を構成する電極は、第１基板上に形成された、第１誘電体層と異なる第２誘電体層と接触している。

　また、本発明の一態様に係るフロントエンド回路は、アンテナ接続端子と、アンテナ接続端子に接続された上記記載の弾性波フィルタ回路と、アンテナ接続端子に接続され、第１バンドおよび第２バンドと周波数が重複しない第３バンドの第３アップリンク動作バンドを含む通過帯域を有する第２フィルタ回路と、第１バンド、第２バンドおよび第３バンドの高周波信号を増幅可能な電力増幅器と、弾性波フィルタ回路と電力増幅器との接続および第２フィルタ回路と電力増幅器との接続を切り替えるスイッチと、電力増幅器とスイッチとの間に接続され、スイッチの切り替えに対応してインピーダンスを可変するインピーダンス整合回路と、を備える。

　また、本発明の一態様に係る通信装置は、高周波信号を処理する信号処理回路と、信号処理回路とアンテナとの間で高周波信号を伝送する上記記載のフロントエンド回路と、備える。

　本発明によれば、小さな周波数ギャップを有する２つのバンド間のアイソレーションが確保された小型の弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置を提供することが可能となる。

図１は、実施の形態に係る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２は、実施の形態におけるバンドの関係性を示す図である。図３Ａは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第１例を示す図である。図３Ｂは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第２例を示す図である。図３Ｃは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第３例を示す図である。図３Ｄは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第４例を示す図である。図３Ｅは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第５例を示す図である。図４は、実施の形態における弾性波フィルタ回路の周波数温度係数の要求仕様を示す図である。図５は、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第１例においてＮＳ－０７の配置を示す図である。

　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。

　なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡素化される場合がある。

　本開示において、「接続される」とは、接続端子および／または配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含むことを意味する。また、「ＡとＢとの間に接続される」とは、ＡおよびＢを結ぶ経路上でＡおよびＢと接続されることを意味する。

　（実施の形態）
　［１　フロントエンド回路１および通信装置５の回路構成］
　本実施の形態に係るフロントエンド回路１および通信装置５の回路構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係るフロントエンド回路１および通信装置５の回路構成図である。

　［１．１　通信装置５の回路構成］
　まず、通信装置５の回路構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る通信装置５は、フロントエンド回路１と、アンテナ２と、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３と、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）４と、を備える。

　フロントエンド回路１は、アンテナ２とＲＦＩＣ３との間で高周波信号を伝送する。フロントエンド回路１の詳細な回路構成については後述する。

　アンテナ２は、フロントエンド回路１のアンテナ接続端子１００に接続され、フロントエンド回路１から出力された高周波信号を送信し、また、外部から高周波信号を受信してフロントエンド回路１へ出力する。

　ＲＦＩＣ３は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、フロントエンド回路１の受信経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をＢＢＩＣ４へ出力する。また、ＲＦＩＣ３は、ＢＢＩＣ４から入力された送信信号をアップコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号を、フロントエンド回路１の送信経路に出力する。また、ＲＦＩＣ３は、フロントエンド回路１が有するスイッチおよび増幅器等を制御する制御部を有する。なお、ＲＦＩＣ３の制御部としての機能の一部または全部は、ＲＦＩＣ３の外部に実装されてもよく、例えば、ＢＢＩＣ４またはフロントエンド回路１に実装されてもよい。

　ＢＢＩＣ４は、フロントエンド回路１が伝送する高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理するベースバンド信号処理回路である。ＢＢＩＣ４で処理される信号としては、例えば、画像表示のための画像信号、および／または、スピーカを介した通話のための音声信号が用いられる。

　なお、本実施の形態に係る通信装置５において、アンテナ２およびＢＢＩＣ４は、必須の構成要素ではない。

　［１．２　フロントエンド回路１の回路構成］
　次に、フロントエンド回路１の回路構成について説明する。図１に示すように、フロントエンド回路１は、フィルタ１１、１２、２１および２２と、電力増幅器５１と、低雑音増幅器５２と、スイッチ３０、３１および３２と、整合回路４１と、アンテナ接続端子１００と、高周波入力端子１１０と、高周波出力端子１２０と、を備える。

　アンテナ接続端子１００は、アンテナ２に接続される。高周波入力端子１１０は、フロントエンド回路１の外部から高周波送信信号を受けるための端子である。高周波出力端子１２０は、フロントエンド回路１の外部に高周波受信信号を提供するための端子である。

　電力増幅器５１は、高周波入力端子１１０から入力された第１バンド、第２バンドおよび第３バンドの高周波送信信号（以下、送信信号と記す）を増幅可能である。電力増幅器５１は、高周波入力端子１１０とスイッチ３１との間に接続されている。

　低雑音増幅器５２は、アンテナ接続端子１００から入力された第１バンド、第２バンドおよび第３バンドの高周波受信信号（以下、受信信号と記す）を増幅する。低雑音増幅器５２は、高周波出力端子１２０とスイッチ３２との間に接続されている。

　なお、第１バンド、第２バンドおよび第３バンドのそれぞれは、無線アクセス技術（ＲＡＴ：Radio Access Technology）を用いて構築される通信システムのために、標準化団体など（例えば３ＧＰＰ、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）等）によって予め定義された周波数バンドを意味する。本実施の形態では、通信システムとしては、例えばＬＴＥシステム、５Ｇ－ＮＲシステム、およびＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）システム等を用いることができるが、これらに限定されない。

　第１バンドは、第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成されている。第２バンドは、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されている。第３バンドは、第３ダウンリンク動作バンドおよび第３アップリンク動作バンドで構成されている。

　なお、アップリンク動作バンドとは、上記バンドのうちのアップリンク用に指定された周波数範囲を意味する。また、ダウンリンク動作バンドとは、上記バンドのうちのダウンリンク用に指定された周波数範囲を意味する。

　本実施の形態に係るフロントエンド回路１では、第１バンドは、例えば、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）用のＬＴＥのためのバンドＢ１３であり、第２バンドは、例えば、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１４である。第３バンドは、例えば、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ８である。

　フィルタ１１は、弾性波フィルタ回路の一例であり、第１バンドの第１アップリンク動作バンド（第１送信帯域）および第２バンドの第２アップリンク動作バンド（第２送信帯域）を含む通過帯域を有している。フィルタ１１は、スイッチ３０を介してアンテナ接続端子１００に接続されている。フィルタ１１は、弾性表面波フィルタ、または、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）を用いた弾性波フィルタである。

　フィルタ１２は、第１フィルタ回路の一例であり、第１バンドの第１ダウンリンク動作バンド（第１受信帯域）および第２バンドの第２ダウンリンク動作バンド（第２受信帯域）を含む通過帯域を有している。フィルタ１２は、スイッチ３０を介してアンテナ接続端子１００に接続されている。

　フィルタ２１は、第２フィルタ回路の一例であり、第３バンドの第３アップリンク動作バンドを含む通過帯域を有している。フィルタ２１は、スイッチ３０を介してアンテナ接続端子１００に接続されている。

　フィルタ２２は、第３バンドの第３ダウンリンク動作バンドを含む通過帯域を有している。フィルタ２２は、スイッチ３０を介してアンテナ接続端子１００に接続されている。

　なお、フィルタ２１および２２は、第３バンドの送信信号および受信信号を通過させるデュプレクサを構成していてもよい。

　スイッチ３０は、４つのＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｌｅ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチ素子を有する。各スイッチ素子の一方の端子は、アンテナ接続端子１００に接続されている。各スイッチ素子の他方の端子は、それぞれ、フィルタ１１、１２、２１または２２に接続されている。この構成により、スイッチ３０は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、アンテナ接続端子１００とフィルタ１１との接続および非接続を切り替え、アンテナ接続端子１００とフィルタ１２との接続および非接続を切り替え、アンテナ接続端子１００とフィルタ２１との接続および非接続を切り替え、アンテナ接続端子１００とフィルタ２２との接続および非接続を切り替える。なお、スイッチ３０が有するスイッチ素子の数は、フロントエンド回路１が有するフィルタの数に応じて、適宜設定される。

　スイッチ３１は、フィルタ１１および２１と電力増幅器５１との間に接続されている。具体的には、スイッチ３１は、共通端子および２つの選択端子を有する。スイッチ３１の共通端子は、整合回路４１を介して電力増幅器５１の出力端子に接続されている。スイッチ３１の２つの選択端子は、フィルタ１１および２１にそれぞれ接続されている。この接続構成により、スイッチ３１は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、フィルタ１１と電力増幅器５１との接続およびフィルタ２１と電力増幅器５１との接続を切り替える。

　スイッチ３２は、フィルタ１２および２２と低雑音増幅器５２との間に接続されている。具体的には、スイッチ３２は、共通端子および２つの選択端子を有する。スイッチ３２の共通端子は、低雑音増幅器５２の入力端子に接続されている。スイッチ３２の２つの選択端子は、フィルタ１２および２２にそれぞれ接続されている。この接続構成により、スイッチ３２は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、フィルタ１２と低雑音増幅器５２との接続およびフィルタ２２と低雑音増幅器５２との接続を切り替える。

　整合回路４１は、インピーダンス整合回路の一例であり、電力増幅器５１とスイッチ３１との間に接続され、スイッチ３１の切り替えに対応してインピーダンスを可変する。

　なお、スイッチ３０はなくてもよく、フィルタ１１、１２、２１および２２のそれぞれが、アンテナ接続端子１００に直接接続されていてもよい。

　また、フロントエンド回路１の上記構成のうち、フィルタ１１および１２、ならびにスイッチ３０は、マルチプレクサを構成している。なお、このマルチプレクサは、スイッチ３０を有していなくてもよく、フィルタ１１および１２がアンテナ接続端子１００に直接接続されていてもよい。

　また、図１に表された回路素子のいくつかは、フロントエンド回路１に含まれなくてもよい。例えば、フロントエンド回路１は、少なくともフィルタ１１、２１、電力増幅器５１、スイッチ３１および整合回路４１を備えればよく、他の回路素子を備えなくてもよい。

　［１．３　バンドの関係性］
　次に、本実施の形態における第１バンド、第２バンドおよび第３バンドの関係性について説明する。図２は、実施の形態におけるバンドの関係性を示す図である。

　図２に示すように、第１バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１３であり、第１ダウンリンク動作バンドは７４６－７５６ＭＨｚであり、第１アップリンク動作バンドは７７７－７８７ＭＨｚである。第２バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１４であり、第２ダウンリンク動作バンドは７５８－７６８ＭＨｚであり、第２アップリンク動作バンドは７８８－７９８ＭＨｚである。第３バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ８あり、第３ダウンリンク動作バンドは９２５－９６０ＭＨｚであり、第３アップリンク動作バンドは８８０－９１５ＭＨｚである。

　つまり、第１バンドおよび第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド、第２ダウンリンク動作バンド、第１アップリンク動作バンド、および第２アップリンク動作バンド、の順に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複していない。さらに、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとの間には、周波数ギャップ（ＴＴ－Ｇａｐ：１ＭＨｚ）が存在する。また、第３バンドは、第１バンドおよび第２バンドと周波数が重複しない。

　本実施の形態に係るフィルタ１１は、第１バンドの第１アップリンク動作バンドと第２バンドの第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する（Ｃｏ－ｂａｎｄ）フィルタである。

　以下、本実施の形態における第１バンドおよび第２バンドの適用例について説明する。

　図３Ａは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第１例を示す図である。同図には、図２で示された第１バンドおよび第２バンドの適用例が示されている。つまり、第１バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１３であり、第２バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１４である。第１バンドおよび第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、第２ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、第１アップリンク動作バンド（Ｔ）、および第２アップリンク動作バンド（Ｔ）、の順（Ｒ－Ｒ－Ｔ－Ｔ）に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとの間には、周波数ギャップ（ＴＴ－Ｇａｐ：１ＭＨｚ）が存在する。本例では、フィルタ１１は、バンドＢ１３のアップリンク動作バンドとバンドＢ１４のアップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する（Ｃｏ－ｂａｎｄ）フィルタとなる。

　図３Ｂは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第２例を示す図である。第１バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１３であり、第１ダウンリンク動作バンドは７４６－７５６ＭＨｚであり、第１アップリンク動作バンドは７７７－７８７ＭＨｚである。第２バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ２６であり、第２ダウンリンク動作バンドは８５９－８９４ＭＨｚであり、第２アップリンク動作バンドは８１４－８４９ＭＨｚである。第１バンドおよび第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、第１アップリンク動作バンド（Ｔ）、第２アップリンク動作バンド（Ｔ）、および第２ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、の順（Ｒ－Ｔ－Ｔ－Ｒ）に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとの間には、周波数ギャップ（ＴＴ－Ｇａｐ：２７ＭＨｚ）が存在する。本例では、フィルタ１１は、バンドＢ１３のアップリンク動作バンドとバンドＢ２６のアップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する（Ｃｏ－ｂａｎｄ）フィルタとなる。

　図３Ｃは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第３例を示す図である。第１バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ１１であり、第１アップリンク動作バンドは１４２７．９－１４４７．９ＭＨｚであり、第１ダウンリンク動作バンドは１４７５．９－１４９５．９ＭＨｚである。第２バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ２１であり、第２アップリンク動作バンドは１４４７．９－１４６２．９ＭＨｚであり、第２ダウンリンク動作バンドは１４９５．９－１５１０．９ＭＨｚである。第１バンドおよび第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１アップリンク動作バンド（Ｔ）、第２アップリンク動作バンド（Ｔ）、第１ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、および第２ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、の順（Ｔ－Ｔ－Ｒ－Ｒ）に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複していない。なお、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとの間の周波数ギャップ（ＴＴ－Ｇａｐ）は０ＭＨｚである。本例では、フィルタ１１は、バンドＢ１１のアップリンク動作バンドとバンドＢ２１のアップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する（Ｃｏ－ｂａｎｄ）フィルタとなる。

　図３Ｄは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第４例を示す図である。第１バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ７１であり、第１アップリンク動作バンドは６６３－６９８ＭＨｚであり、第１ダウンリンク動作バンドは６１７－６５２ＭＨｚである。第２バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ６８であり、第２アップリンク動作バンドは６９８－７２８ＭＨｚであり、第２ダウンリンク動作バンドは７５３－７８３ＭＨｚである。第１バンドおよび第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、第１アップリンク動作バンド（Ｔ）、第２アップリンク動作バンド（Ｔ）、および第２ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、の順（Ｒ－Ｔ－Ｔ－Ｒ）に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複していない。なお、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとの間の周波数ギャップ（ＴＴ－Ｇａｐ）は０ＭＨｚである。本例では、フィルタ１１は、バンドＢ７１のアップリンク動作バンドとバンドＢ６８のアップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する（Ｃｏ－ｂａｎｄ）フィルタとなる。

　図３Ｅは、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第５例を示す図である。第１バンドは、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）用のＬＴＥのためのバンドＢ５２であり、第１アップリンク動作バンドおよび第１ダウンリンク動作バンドは、同一の周波数範囲であり、ともに３３００－３４００ＭＨｚである。第２バンドは、ＦＤＤ用のＬＴＥのためのバンドＢ２２であり、第２アップリンク動作バンドは３４１０－３４９０ＭＨｚであり、第２ダウンリンク動作バンドは３５１０－３５９０ＭＨｚである。第１バンドおよび第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１バンド（第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンド）、第２アップリンク動作バンド（Ｔ）、および第２ダウンリンク動作バンド（Ｒ）、の順（ＴＲ－Ｔ－Ｒ）に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとの間には、周波数ギャップ（ＴＴ－Ｇａｐ：１０ＭＨｚ）が存在する。本例では、フィルタ１１は、バンドＢ５２のアップリンク動作バンド（およびダウンリンク動作バンド）とバンドＢ２２のアップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する（Ｃｏ－ｂａｎｄ）フィルタとなる。

　なお、上述した第１例～第５例の第１バンドおよび第２バンドとして、ＬＴＥのためのバンドを示したが、第１例～第５例の第１バンドおよび第２バンドは、ＮＲのためのバンドであってもよい。

　［１．４　フィルタ構造］
　上記のような第１バンドおよび第２バンドの周波数関係におけるフィルタ１１および１２の構造について説明する。

　フィルタ１１は、１枚の圧電性を有する第１基板に形成された弾性波フィルタであり、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有している。

　上述した第１バンドと第２バンドとの周波数関係によれば、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、第１ダウンリンク動作バンドおよび第２ダウンリンク動作バンドを挟まずに、隣り合っている。このため、フィルタ１１を弾性表面波フィルタで構成する場合、共通のＩＤＴ（Interdigital transducer）電極を用いて、第１アップリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドを含む通過帯域を形成することが可能となる。また、弾性表面波フィルタのため、通過帯域に隣り合うダウンリンク動作バンドを急峻に減衰させることが可能となる。よって、近接するダウンリンク動作バンドを十分に減衰させ、２つのアップリンク動作バンドを共通の通過帯域とする小型の弾性波フィルタ回路を実現できる。

　なお、フィルタ１１は、周波数温度係数ＴＣＦが小さいことが望ましく、フィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦは、１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。これによれば、高出力の送信信号を通過させるフィルタ１１の温度が上昇しても、フィルタ１１の通過特性の周波数ドリフトを抑制できる。よって、フィルタ１１のダウンリンク動作バンドの減衰量を大きく確保することが可能となる。

　図４は、実施の形態におけるフィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦの要求仕様を示す図である。同図には、温度変化によりフィルタ１１の通過特性が周波数変化した場合の許容量が示されている。

　フィルタ１１の通過帯域よりも低周波側の減衰帯域においては、高温時（＋８５℃）に通過帯域が低周波側へシフトすることにより、減衰量が劣化してしまうことが懸念される。この場合、通過特性の低周波側へのシフト量が、フィルタ１１の通過帯域の低周波側を構成するバンドＢ１３の第１アップリンク動作バンド（Ｂ１３Ｔｘ）と、その低周波側に隣り合うバンドＢ１４の第２ダウンリンク動作バンド（Ｂ１４Ｒｘ）との周波数ギャップＴＲ－Ｇａｐの１／４以内であることが望ましい。

　また、フィルタ１１の通過帯域よりも高周波側の減衰帯域においては、低温時（－３５℃）に通過帯域が高周波側へシフトすることにより、減衰量が劣化してしまうことが懸念される。この場合、通過特性の高周波側へのシフト量が、フィルタ１１の通過帯域の高周波側を構成するバンドＢ１４の第２アップリンク動作バンド（Ｂ１４Ｔｘ）と、その高周波側に近接する減衰帯域との周波数ギャップＴＲ－Ｇａｐの１／４以内であることが望ましい。

　つまり、フィルタ１１の通過帯域の中心周波数をｆ０（Ｈｚ）とし、第１ダウンリンク動作バンドと、第１ダウンリンク動作バンドに隣り合う第１ダウンリンク動作バンドまたは第２ダウンリンク動作バンドとの周波数ギャップをｆｇａｐ（Ｈｚ）とし、常温（２５℃）からの最大温度変化幅をΔＴとした場合、フィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）は、以下の関係式を満たすことが望ましい。

ＴＣＦ≦｜［（ｆ０±ｆｇａｐ／４）－ｆ０］／ｆ０／ΔＴ×１００００００｜（式１）

　これによれば、フィルタ１１において、高温時における通過帯域低周波側の減衰帯域の減衰量を大きく確保でき、低温時における通過帯域高周波側の減衰帯域の減衰量を大きく確保できる。

　特に、第１バンドおよび第２バンドがＮＲ用バンドである場合、要求されるＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が厳しいため、送信信号と受信信号とのアイソレーションを、より大きく確保する必要がある。これに対して、フィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦを、式１を満たすように設定することで、第１バンドおよび第２バンドの受信信号のＥＶＭを低減することが可能となる。

　図５は、実施の形態におけるバンドの組み合わせの第１例においてＮＳ＿０７の配置を示す図である。第１バンドおよび第２バンドが第１例の組み合わせである場合、第２ダウンリンク動作バンド（７５８－７６８ＭＨｚ）と第１アップリンク動作バンド（７７７－７８７ＭＨｚ）との間にＮＳ＿０７（７６９－７７５ＭＨｚ）が存在する。このＮＳ＿０７における不要輻射レベルは所定値以下でなければならないことが規定されている。これに対して、フィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦを、式１を満たすように設定することで、ＮＳ－０７における不要輻射レベルを所定値以下とすることが可能となる。

　また、本実施の形態に係るフロントエンド回路１は、アンテナ接続端子１００と、アンテナ接続端子１００に接続されたフィルタ１１と、アンテナ接続端子１００に接続され、第１バンドおよび第２バンドと周波数が重複しない第３バンドの第３アップリンク動作バンドを含む通過帯域を有するフィルタ２１と、第１バンド、第２バンドおよび第３バンドの高周波信号を増幅可能な電力増幅器５１と、フィルタ１１と電力増幅器５１との接続およびフィルタ２１と電力増幅器５１との接続を切り替えるスイッチ３１と、電力増幅器５１とスイッチ３１との間に接続され、スイッチ３１の切り替えに対応してインピーダンスを可変する整合回路４１と、を備える。

　これによれば、フィルタ１１が電力増幅器５１に接続されている場合に、電力増幅器５１の信号歪が最小となるように整合回路４１のインピーダンスを調整できるので、第１アップリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドに近接する減衰帯域の減衰量を大きく確保できる。

　また、フィルタ１１は第１基板に形成され、フィルタ１２は第１基板と異なる第２基板に形成されていてもよい。

　これによれば、フィルタ１１は周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという観点で第１基板に形成されるのに対して、フィルタ１２は、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという制約がないため、第１基板に形成されることに限定されない。よって、フィルタ１２の電極パラメータなどの設計自由度が向上する。

　また、フィルタ１１を構成する電極は、第１基板上に形成された第１誘電体層と接触しており、フィルタ１２を構成する電極は、第１基板上に形成された、第１誘電体層と異なる第２誘電体層と接触していてもよい。第１誘電体層および第２誘電体層は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする材料で構成される。

　フィルタ１１が弾性表面波フィルタである場合、圧電基板または圧電層の上には、誘電体層が形成される。この誘電体層は、圧電基板または圧電層の上に形成されるＩＤＴ電極と接触して形成されることで、（１）ＩＤＴ電極を外部環境から保護する、（２）フィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦを調整する、および、（３）耐湿性を高める、などの機能を有する。誘電体層は、化学組成、または、膜厚などを異ならせることにより上記（１）～（３）の機能のいずれかを優先的に発現させることが可能である。

　これによれば、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという観点でフィルタ１１を構成する電極を第１誘電体層と接触させるのに対して、フィルタ１２は、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという制約がないため、フィルタ１２を構成する電極を、第１誘電体層と化学組成または膜厚が異なる第２誘電体層と接触させることで、フィルタ１２の電極パラメータなどの設計自由度が向上する。例えば、フィルタ１２は、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという制約がないため、不要波を抑制するという観点で圧電基板または圧電層の設計が可能となる。

　［１．５　効果など］
　以上のように、第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、低周波側から、（１）第１ダウンリンク動作バンド、第２ダウンリンク動作バンド、第１アップリンク動作バンド、および第２アップリンク動作バンドの順に位置しており、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、本実施の形態に係るフィルタ１１は、１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する。

　これによれば、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとは、第１ダウンリンク動作バンドおよび第２ダウンリンク動作バンドを挟まずに、隣り合っている。このため、フィルタ１１を弾性表面波フィルタで構成する場合、共通のＩＤＴ電極を用いて、第１アップリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドを含む通過帯域を形成することが可能となる。また、弾性表面波フィルタのため、通過帯域に隣り合うダウンリンク動作バンドを急峻に減衰させることが可能となる。よって、近接するダウンリンク動作バンドを十分に減衰させ、２つのアップリンク動作バンドを共通の通過帯域とする小型の弾性波フィルタ回路を実現できる。

　また、例えば、第１バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ１３であり、第２バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ１４であってもよい。

　また、第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成されたＴＤＤ用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、第１ダウンリンク動作バンドと第１アップリンク動作バンドとは同一の周波数範囲であり、低周波側から、第１バンド、第２アップリンク動作バンド、および第２ダウンリンク動作バンドの順に位置しており、第１バンドと第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、フィルタ１１は、１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、第１アップリンク動作バンドと第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有してもよい。

　これによれば、ＴＤＤ用の第１バンドとＦＤＤ用の第２アップリンク動作バンドとは、第２ダウンリンク動作バンドを挟まずに、隣り合っている。このため、フィルタ１１を弾性表面波フィルタで構成する場合、共通のＩＤＴ電極を用いて、第１アップリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドを含む通過帯域を形成することが可能となる。また、弾性表面波フィルタのため、通過帯域に隣り合うダウンリンク動作バンドを急峻に減衰させることが可能となる。よって、近接するダウンリンク動作バンドを十分に減衰させ、２つのアップリンク動作バンドを共通の通過帯域とする小型の弾性波フィルタ回路を実現できる。

　また、例えば、第１バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ５２であり、第２バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ２２であってもよい。

　また、本実施の形態に係るフィルタ１１において、通過帯域の中心周波数をｆ０（Ｈｚ）とし、第１アップリンク動作バンドと、第１アップリンク動作バンドに隣り合う第１ダウンリンク動作バンドまたは前記第２ダウンリンク動作バンドとの周波数ギャップをｆｇａｐ（Ｈｚ）とし、常温からの最大温度変化幅をΔＴとした場合、フィルタ１１の周波数温度係数ＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）は、以下の関係式を満たしてもよい。

　また、本実施の形態に係るマルチプレクサは、アンテナ接続端子１００と、アンテナ接続端子１００に接続されたフィルタ１１と、アンテナ接続端子１００に接続され、第１ダウンリンク動作バンドと第２ダウンリンク動作バンドとを含む通過帯域を有するフィルタ１２と、を備え、フィルタ１２は、第１基板と異なる第２基板に形成されている。

　これによれば、フィルタ１１は周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという観点で第１基板に形成されるのに対して、フィルタ１２は、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという制約がないため、第１基板に形成されることに限定されない。よって、フィルタ１２の電極パラメータなどの設計自由度が向上する。よって、送信信号と受信信号とのアイソレーションが確保された小型のマルチプレクサを実現できる。

　また、本実施の形態に係るマルチプレクサは、アンテナ接続端子１００と、アンテナ接続端子１００に接続されたフィルタ１１と、アンテナ接続端子１００に接続され、第１ダウンリンク動作バンドと第２ダウンリンク動作バンドとを含む通過帯域を有するフィルタ１２と、を備え、フィルタ１１を構成する電極は、第１基板上に形成された第１誘電体層と接触しており、フィルタ１２回路を構成する電極は、第１基板上に形成された、第１誘電体層と異なる第２誘電体層と接触している。

　これによれば、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという観点でフィルタ１１を構成する電極を第１誘電体層と接触させるのに対して、フィルタ１２は、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという制約がないため、フィルタ１２を構成する電極を第２誘電体層と接触させることで、フィルタ１２の電極パラメータなどの設計自由度が向上する。例えば、フィルタ１２は、周波数温度係数ＴＣＦを小さくするという制約がないため、不要波を抑制するという観点で圧電基板または圧電層の設計が可能となる。

　また、本実施の形態に係るフロントエンド回路１は、アンテナ接続端子１００と、アンテナ接続端子１００に接続されたフィルタ１１と、アンテナ接続端子１００に接続され、第１バンドおよび第２バンドと周波数が重複しない第３バンドの第３アップリンク動作バンドを含む通過帯域を有するフィルタ２１と、第１バンド、第２バンドおよび第３バンドの高周波信号を増幅可能な電力増幅器５１と、フィルタ１１と電力増幅器５１との接続およびフィルタ２１と電力増幅器５１との接続を切り替えるスイッチ３１と、電力増幅器５１とスイッチ３１との間に接続され、スイッチ３１の切り替えに対応してインピーダンスを可変する整合回路４１と、を備えてもよい。

　また、本実施の形態に係る通信装置５は、高周波信号を処理するＲＦＩＣ３と、ＲＦＩＣ３とアンテナ２との間で高周波信号を伝送するフロントエンド回路１と、を備える。

　これによれば、通信装置５は、フロントエンド回路１の上記効果と同様の効果を奏することができる。

　（その他の実施の形態）
　以上、本発明に係る弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明に係る弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態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、上記弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、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、上記実施の形態に係る弾性波フィルタ回路、マルチプレクサ、フロントエンド回路および通信装置の回路構成において、図面に表された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されてもよい。

　また、上記実施の形態において、５Ｇ－ＮＲまたはＬＴＥのためのバンドが用いられていたが、５Ｇ－ＮＲまたはＬＴＥに加えてまたは代わりに、他の無線アクセス技術のための通信バンドが用いられてもよい。例えば、無線ローカルエリアネットワークのための通信バンドが用いられてもよい。また例えば、７ギガヘルツ以上のミリ波帯域が用いられてもよい。この場合、フロントエンド回路１と、アンテナ２と、ＲＦＩＣ３とは、ミリ波アンテナモジュールを構成し、フィルタとして、例えば分布定数型フィルタが用いられてもよい。

　本発明は、フロントエンド部に配置される高周波回路として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

　１　　フロントエンド回路
　２　　アンテナ
　３　　ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
　４　　ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）
　５　　通信装置
　１１、１２、２１、２２　　フィルタ
　３０、３１、３２　　スイッチ
　４１　　整合回路
　５１　　電力増幅器
　５２　　低雑音増幅器
　１００　　アンテナ接続端子
　１１０　　高周波入力端子
　１２０　　高周波出力端子

Claims

　第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成された周波数分割複信（ＦＤＤ）用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、
　低周波側または高周波側から、（１）前記第１ダウンリンク動作バンド、前記第２ダウンリンク動作バンド、前記第１アップリンク動作バンド、および前記第２アップリンク動作バンド、または、（２）前記第１ダウンリンク動作バンド、前記第１アップリンク動作バンド、前記第２アップリンク動作バンド、および前記第２ダウンリンク動作バンド、の順に位置しており、
　前記第１アップリンク動作バンドと前記第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、
　１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、前記第１アップリンク動作バンドと前記第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する、
　弾性波フィルタ回路。
　前記第１バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ１３であり、
　前記第２バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ１４である、
　請求項１に記載の弾性波フィルタ回路。
　第１ダウンリンク動作バンドおよび第１アップリンク動作バンドで構成された時分割複信（ＴＤＤ）用の第１バンド、および、第２ダウンリンク動作バンドおよび第２アップリンク動作バンドで構成されたＦＤＤ用の第２バンドにおいて、
　前記第１ダウンリンク動作バンドと前記第１アップリンク動作バンドとは、同一の周波数範囲であり、
　低周波側または高周波側から、前記第１バンド、前記第２アップリンク動作バンド、および前記第２ダウンリンク動作バンド、の順に位置しており、
　前記第１バンドと前記第２アップリンク動作バンドとは、周波数範囲が重複しておらず、
　１枚の圧電性を有する第１基板に形成され、前記第１アップリンク動作バンドと前記第２アップリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する、
　弾性波フィルタ回路。
　前記第１バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ５２であり、
　前記第２バンドは、ＬＴＥのためのバンドＢ２２である、
　請求項３に記載の弾性波フィルタ回路。
　前記通過帯域の中心周波数をｆ０（Ｈｚ）とし、
　前記第１アップリンク動作バンドと、前記第１アップリンク動作バンドに隣り合う前記第１ダウンリンク動作バンドまたは前記第２ダウンリンク動作バンドとの周波数ギャップをｆｇａｐ（Ｈｚ）とし、常温からの最大温度変化幅をΔＴとした場合、前記弾性波フィルタ回路の周波数温度係数ＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）は、以下の関係式を満たす、
　ＴＣＦ≦｜［（ｆ０±ｆｇａｐ／４）－ｆ０］／ｆ０／ΔＴ×１００００００｜　（式１）
　請求項１～４のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ回路。
　アンテナ接続端子と、
　前記アンテナ接続端子に接続された請求項１、２および５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ回路と、
　前記アンテナ接続端子に接続され、前記第１ダウンリンク動作バンドと前記第２ダウンリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する第１フィルタ回路と、を備え、
　前記第１フィルタ回路は、前記第１基板と異なる第２基板に形成されている、
　マルチプレクサ。
　アンテナ接続端子と、
　前記アンテナ接続端子に接続された請求項１、２および５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ回路と、
　前記アンテナ接続端子に接続され、前記第１ダウンリンク動作バンドと前記第２ダウンリンク動作バンドとを含む通過帯域を有する第１フィルタ回路と、を備え、
　前記弾性波フィルタ回路を構成する電極は、前記第１基板上に形成された第１誘電体層と接触しており、
　前記第１フィルタ回路を構成する電極は、前記第１基板上に形成された、前記第１誘電体層と異なる第２誘電体層と接触している、
　マルチプレクサ。
　アンテナ接続端子と、
　前記アンテナ接続端子に接続された請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ回路と、
　前記アンテナ接続端子に接続され、前記第１バンドおよび前記第２バンドと周波数が重複しない第３バンドの第３アップリンク動作バンドを含む通過帯域を有する第２フィルタ回路と、
　前記第１バンド、前記第２バンドおよび前記第３バンドの高周波信号を増幅可能な電力増幅器と、
　前記弾性波フィルタ回路と前記電力増幅器との接続および前記第２フィルタ回路と前記電力増幅器との接続を切り替えるスイッチと、
　前記電力増幅器と前記スイッチとの間に接続され、前記スイッチの切り替えに対応してインピーダンスを可変するインピーダンス整合回路と、を備える、
　フロントエンド回路。
　高周波信号を処理する信号処理回路と、
　前記信号処理回路とアンテナとの間で前記高周波信号を伝送する請求項８に記載のフロントエンド回路と、備える、
　通信装置。