JP4594415B2

JP4594415B2 - デュプレクサ

Info

Publication number: JP4594415B2
Application number: JP2008179309A
Authority: JP
Inventors: 俊彦川元; 進吉元
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2028-07-09
Also published as: JP2010021718A; EP2144368A1; CN101626102A; CN101626102B; US20100007435A1; US8093961B2

Description

本発明は、共通のアンテナを用いて送受信を行うために、周波数の異なる送信信号と受信信号とを分離して取り出すデュプレクサに関する。

携帯型電話機等の双方向無線通信機能をもつ装置およびこの種の装置を通信端末とする無線通信システムでは、当該通信端末がもつ１本のアンテナを使用した送受信を可能とするため、送信電波の周波数と受信電波の周波数とに差を持たせ、この周波数差を利用してデュプレクサにて送信信号と受信信号とを分離している。

デュプレクサは、受信電波を周波数選択して装置内の受信処理部に出力する受信側のフィルタと、装置内の送信処理部からの送信信号を周波数選択してアンテナへと出力する、受信側とは中心周波数の異なる送信側のフィルタと、から構成されている。

図１３は一般に用いられるデュプレクサ１００の構成例を示している。この例においてデュプレクサ１００は、１つのアンテナポート２に対して、受信電波（例えば、中心周波数ｆ_Ｒ＝２，１４０ＭＨｚ）の周波数を選択して装置内の受信処理部（図示省略）に出力する高域側フィルタ４と、装置内の送信処理部（図示省略）からの送信信号（例えば、中心周波数ｆ_Ｔ＝１，９５０ＭＨｚ）をフィルタ処理（周波数選択）してアンテナポート２に印加する低域側フィルタ３と、が一体的に設けられている。

このようにデュプレクサ１００は、アンテナポート２に対して低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とを並列接続して構成され、アンテナポート２と高域側フィルタ４出口に設けられた高域側フィルタポート６（高域側フィルタ４の出力ポートに相当する）との間を流れる受信電流に対しては、図１７に示す高域側通過周波数帯域１１５を有する高域側フィルタ特性１１２を示し、低域側フィルタ３入口部の低域側フィルタポート５（低域側フィルタ３の入力ポートに相当する）とアンテナポート２との間を流れる送信電流に対しては、低域側通過周波数帯域１１４を有する低域側フィルタ特性１１１を示す。そしてこれら２つのフィルタ３、４は、低域側フィルタポート５と高域側フィルタポート６との間では、通過周波数帯域を持たないアイソレーション特性（分離特性）１１３を良好にすることにより、送受信信号が設計方向とは逆のフィルタ３、４へと流れ込まないようになっている。

このような機能を備えたデュプレクサ１００を構成する低域側フィルタ３や高域側フィルタ４には、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子のような小型で低損失の弾性波共振子を、梯子状（型）に接続したラダー型フィルタを採用したものがある。例えば図１３に示した低域側フィルタ３は各々が弾性波共振子からなる３つの直列腕３１ａ、３１ｂ、３１ｃを低域側フィルタポート５からアンテナポート２に向かってこの順に直列に連結し、そして直列腕３１ａの前段、１段目及び２段目の直列腕３１ａ，３１ｂの間、２段目及び３段目の直列腕３１ｂ，３１ｃの間に夫々弾性波共振子よりなる並列腕３２ａ、３２ｂ、３２ｃを夫々接続した６段のラダー型フィルタとなっている。

一方、図１３に示した高域側フィルタ４についても、各々弾性波共振子からなる直列腕４１ａ、４１ｂ、４１ｃをアンテナポート２から高域側フィルタポート６に向かってこの順に直列に連結し、そして弾性波共振子からなる並列腕４２ａ〜４２ｃが低域側フィルタ３と同様に各直列腕の間及び直列腕４１ｃの後段に夫々連結された６段のラダー型フィルタとなっている。つまり、各フィルタ３，４について、低域側フィルタポート５側及び高域側フィルタポート６側は夫々、直列腕から各フィルタポート５，６側に向かって並列腕が接続されたπ型の回路として構成されており、各並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃは接地されている。

図１４はデュプレクサ１００を構成するチップの一例であり、角型の圧電基板１１，１２に前記ラダー型フィルタを構成する低域側フィルタ３、高域側フィルタ４が夫々形成されており、圧電基板１１，１２及び後述の各圧電基板１０は、例えばＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３、水晶等から構成されている。この図１４に示すようにフィルタ３，４を別々の圧電基板１１，１２に形成する理由を説明すると、デュプレクサでは低域側フィルタポート５、高域側フィルタポート６間の前記アイソレーション特性１１３について高減衰を要求されている。しかし、圧電基板における比誘電率は空気の比誘電率よりも高いので、共通の圧電基板に高域側フィルタ、低域側フィルタを形成すると、圧電基板内部の浮遊容量によりフィルタ間における素子同士の電気的結合が起きる恐れがある。そこで、別々の圧電基板に高域側フィルタ４、低域側フィルタ３を形成して、前記浮遊容量の影響を抑えて前記アイソレーション特性１１３への影響を抑えることにより、その高減衰の要求に応えている。

図中上側を後方側、下方を前方側とすると、圧電基板１１の右側後方には前記アンテナポートを構成する低域側フィルタアンテナポート２ａが、左側前方には低域側フィルタポート５が夫々形成されており、これらが圧電基板１１にパターニングされた接続線１０３を介して前記低域側フィルタ３をなす直列腕３１ａ〜３１ｃ及び並列腕３２ａ〜３２ｃに接続されている。この低域側フィルタアンテナポート２ａ及び後述のフィルタアンテナポート２ｂはこの圧電基板１１，１２が搭載されるパッケージに設けられた導電路を介して互いに電気的に接続され、前記アンテナポート２を構成する。また、図中３３ａ〜３３ｃは並列腕３２ａ〜３２ｃを接地させるための接地ポートであり、各並列腕３２ａ〜３２ｃの下流側に設けられている。直列腕３１ａへの送信信号の入力部は、低域側フィルタポート５に接続されていて、図示しない送信処理部からの送信信号が低域側フィルタ３へと入力されるようになっている。

圧電基板１２には高域側フィルタアンテナポート２ｂ、高域側フィルタポート６が後方側、前方側に夫々形成されており、これらが圧電基板１２にパターニングされた接続線１０４によって前記高域側フィルタ４をなす直列腕４１ａ〜４１ｃ及び並列腕４２ａ〜４２ｃに連結されている。また、図中４３ａ〜４３ｃは並列腕４２ａ〜４２ｃを接地させるための接地ポートであり、各並列腕４２ａ〜４２ｃの下流側に設けられている。

圧電基板１１，１２において、低域側フィルタポート５、高域側フィルタポート６よりもフィルタアンテナポート２ａ，２ｂが夫々後方側に配置されているのは、フィルタアンテナポート２ａ，２ｂと低域側フィルタポート５、高域側フィルタポート６との間で夫々短絡が起きることを防ぐために、これら圧電基板内におけるポート間の距離を大きくすることを目的としている。また、後述する図のアンテナポート２も同様の理由で圧電基板１０において、低域側フィルタポート５、高域側フィルタポート６よりも後方側に配置される。

各圧電基板１１，１２はこの図１４に示したレイアウト、つまり各フィルタアンテナポート２ａ，２ｂが接近し、フィルタポート５，６の距離が大きくなるように左右に配列された状態で前記パッケージに搭載される。これはフィルタポート５，６間の短絡を抑える一方でフィルタアンテナポート２ａ、２ｂ間の距離を短くすることで各フィルタの特性の向上を図ることができるためである。

各ＳＡＷ共振子３１ａ〜３１ｃ、３２ａ〜３２ｂ、４１ａ〜４１ｃ及び４２ａ〜４２ｂは、各圧電基板と、この圧電基板上にパターニングされて形成された電極部７とから構成されており、夫々の電極部７は図１５（ａ）に示した周知のＩＤＴ電極７１及び、当該ＩＤＴ電極７１の左右に配置された反射器７２を含んでいる。なお図１４等、以下に説明する各図においては、これらＩＤＴ電極７１及び反射器７２を図１５（ｂ）に示すように簡略化して示してある。また、識別を容易にするため、以下に説明する各図では、適宜直列腕３１ａ〜３１ｃ、４１ａ〜４１ｃには「ｓ」の識別符号を付し、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃには「ｐ」の識別符号を付す。

ところで、近年の携帯型電話機等の更なる小型化に伴ってデュプレクサについても、より小型のものが要求されるようになってきており、例えば図１６に示すように２つのラダー型フィルタを１チップ化して、１つの圧電基板に形成する必要性が出てきた。

本例では圧電基板１０は左右対称に構成され、図中左側の領域において低域側フィルタ３を構成する直列腕３１ａ〜３１ｃ、並列腕３２ａ〜３２ｃ、各接地ポート３３ａ〜３３ｃ及び低域側フィルタポート５が圧電基板１１におけるレイアウトと同様のレイアウトで配置されている。また、圧電基板１０の図中右側の領域には高域側フィルタ４を構成する直列腕４１ａ〜４１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｃ、各接地ポート４３ａ〜４３ｃ及び高域側フィルタポート６が圧電基板１２におけるレイアウトと同様のレイアウトで配置されている。

また、圧電基板１０の左右の中心よりも左側の領域、右側の領域においては夫々圧電基板１１、１２に夫々形成された接続線１０３，１０４と夫々略同様のレイアウトで導電路１０５が形成されており、この導電路１０５は圧電基板１０の左右の中心で合流し、圧電基板１０を後方側に向かってアンテナポート２に接続されている。これら直列腕及び並列腕及び各ポートの詳細なレイアウトにおいては、この本発明の実施形態にかかるデュプレクサ１のレイアウトと同様であるので、その実施の形態で説明する。

上記のようにデュプレクサ１００を１枚の圧電基板１０に形成した場合、圧電基板１０内部の浮遊容量により、例えば図１８で示すようにＣ１〜Ｃ１５で示すように各低域側フィルタ３内及び高域側フィルタ４内におけるＳＡＷ共振子を構成する電極間及び高域側フィルタ４のＳＡＷ共振子の電極と低域側フィルタ３のＳＡＷ共振子の電極との間でカップリングが起こり、不要な経路が発生する。その結果として、高域側のアイソレーション特性１１３が劣化してしまうという問題がある。なお、２つの各圧電基板１１，１２に低域側フィルタ３、高域側フィルタ４が形成された場合であってもその圧電基板１１，１２の小型化が進んで素子間の距離が近づいたり、基板間の距離が近づけばこのような図１８で示すカップリングが発生して、アイソレーション特性が劣化する恐れがある。

特許文献１にはデュプレクサについて記載されているが、低域側フィルタを構成する、低域側フィルタポートに最も近い並列腕ＳＡＷ共振子が高域側の並列腕振動子と接続されているため、本発明とは異なる構成である。また、特許文献２にはデュプレクサでは並列腕ＳＡＷ共振子が互いに接続されていないため本発明とは異なる構成である。また、これらの特許文献には既述のカップリングの問題については何ら言及されておらず、これらの特許文献の発明では上記の問題を解決することができない。
特開２００２−３６８５７２（図２）特開２００７−１８９５０１（図４）

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、小型で送受信信号の分離特性が良好なデュプレクサを提供することにある。

本発明のデュプレクサは、第１の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす弾性波共振子及び並列腕をなす弾性波共振子を含むラダー型フィルタからなる低域側フィルタと、低域側フィルタよりも高い通過帯域を備えると共に第２の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす弾性波共振子及び並列腕をなす弾性波共振子を含むラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、を圧電基板上に設けたデュプレクサにおいて、
デュプレクサの配置エリアにおける後方側中央にアンテナポートを配置したことと、
アンテナポートよりも左側及び右側の一方及び他方に夫々高域側フィルタ及び低域側フィルタを配置したことと、
アンテナポートから見て低域側フィルタにおける最後段の並列腕と高域側フィルタにおける最後段の並列腕と第１の信号ポートと第２の信号ポートとがアンテナポートよりも前方側に位置していることと、
低域側フィルタにおける前記最後段の並列腕よりも前段側の並列腕の接地側と、高域側フィルタにおける前記最後段の並列腕よりも前段側の並列腕の接地側とを、圧電基板に形成された導電路により互いに接続したことと、
前記導電路により接続される並列腕は最後段の並列腕よりも後方側に位置していることと、
前記導電路は、アンテナポートよりも後方側に設けられ、且つ第１の信号ポート及び第２の信号ポートよりも前方側には設けられていないことと、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明のデュプレクサは、第１の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる低域側フィルタと、低域側フィルタよりも高い通過帯域を備えると共に第２の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、を圧電基板上に設け、アンテナポートから見て低域側フィルタの最も第１の信号
ポート寄りの直列腕または高域側フィルタの最も第２の信号ポート寄りの直列腕は縦モード共振器型フィルタであり、それ以外の共振素子は弾性波共振子であるデュプレクサにおいて、
デュプレクサの配置エリアにおける後方側中央にアンテナポートを配置したことと、
アンテナポートよりも左側及び右側の一方及び他方に夫々高域側フィルタ及び低域側フ
ィルタを配置したことと、
アンテナポートから見て縦モード共振器型フィルタと、この縦モード共振器型フィルタ
が設けられていない低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける最後段の並列腕と、第１の信号ポートと、第２の信号ポートとがアンテナポートよりも前方側に位置していることと、
縦モード共振器型フィルタが設けられた低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける当該縦モード共振器型フィルタの前段側の並列腕の接地側と、縦モード共振器型フィルタが設けられていない低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける前記最後段の並列腕よりも前段側の並列腕の接地側とを、圧電基板に形成された導電路により互いに接続したことと、
前記導電路により接続される並列腕は、縦モード共振器型フィルタが設けられていない低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける最後段の並列腕及び前記縦モード共振器型フィルタよりも後方側に位置していることと、
前記導電路は、アンテナポートよりも後方側に設けられ、且つ第１の信号ポート及び第２の信号ポートよりも前方側には設けられていないことと、を特徴とする。

さらに本発明のデュプレクサは、第１の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる低域側フィルタと、低域側フィルタよりも高い通過帯域を備えると共に第２の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、を圧電基板上に設け、アンテナポートから見て低域側フィルタの最も第１の信号__
ポート寄りの直列腕及び高域側フィルタの最も第２の信号ポート寄りの直列腕は縦モード共振器型フィルタであり、それ以外の共振素子は弾性波共振子であるデュプレクサにおいて、
デュプレクサの配置エリアにおける後方側中央にアンテナポートを配置したことと、
アンテナポートよりも左側及び右側の一方及び他方に夫々高域側フィルタ及び低域側フィルタを配置したことと、
アンテナポートから見て各縦モード共振器型フィルタと、第１の信号ポートと、第２の信号ポートとがアンテナポートよりも前方側に位置していることと、
低域側フィルタにおける当該縦モード共振器型フィルタの前段側の並列腕の接地側と、高域側フィルタにおける縦モード共振器型フィルタよりも前段側の並列腕の接地側とを、圧電基板に形成された導電路により互いに接続したことと、
前記導電路により接続される並列腕は、縦モード共振器型フィルタよりも後方側に位置していることと、
前記導電路は、アンテナポートよりも後方側に設けられ、且つ第１の信号ポート及び第２の信号ポートよりも前方側には設けられていないことと、を特徴とする。

前記導電路は、前記圧電基板上に形成された基板導電路と前記圧電基板を支持する支持部材上に形成された支持導電路からなり、前記支持導電路の圧電基板への投影領域が前記アンテナポートよりも後方側に位置してもよい。前記圧電基板は、前記低域側フィルタ及び第１の信号ポートが形成された支持部材により支持される第１の圧電基板と、第１の圧電基板の横方向に当該第１の基板と共に前記支持部材を介して配置される、前記高域側フィルタ及び第２の信号ポートが形成された第２の圧電基板とにより構成され、
前記導電路は、第１の圧電基板上に形成された第１基板導電路と、第２の圧電基板上に形成された第２基板導電路と、前記支持部材に形成された支持導電路と、からなり、
前記第１基板導電路と前記第２基板導電路が前記支持導電路を介して接続され、前記支持導電路の前記第１の圧電基板及び前記第２の圧電基板への投影領域は、前記アンテナポートよりも後方側に位置していてもよい。

前記導電路は、アンテナポートから見て圧電基板の左右に各々配置され、並列腕を接地させるための接地ポートを互いに接続していてもよい。

後述の評価試験で示すようにアンテナポートから見て低域側フィルタ、高域側フィルタ夫々に設けられた最後段の一つ手前の並列腕の接地側を互いに導電路により接続して、この導電路をアンテナポートから見て第１及び第２の信号ポートの配置された側を前方側とすると、当該アンテナポートよりも後方側に配置する
ことで、小型で送受信信号の分離特性が良好なデュプレクサを得ることができる。
また、最も信号ポートよりの直列腕が縦モード共振器型フィルタである場合にも、縦モード共振器型結合型フィルタの手前側の並列腕の接地側を用いて高域側フィルタ、低域側フィルタ間を導電路により接続して、その導電路を上記のように配置することで同様に、小型で送受信信号の分離特性が良好なデュプレクサを得ることができる。

以下、図１に示した平面図を参照しながら本実施の形態に係るデュプレクサ１の構成について説明する。デュプレクサ１は、既述のデュプレクサ１００と同様にＳＡＷ共振子が６段に接続されたラダー型フィルタよりなる低域側フィルタ３と、同様にラダー型フィルタよりなる高域側フィルタ４とにより構成されている。そして、このデュプレクサ１において、各フィルタを構成するＳＡＷ共振子の接続順序については既に説明したデュプレクサ１００における低域側フィルタ３、高域側フィルタ４の構成と同様なので省略する。

図１のデュプレクサ１においては、前記フィルタ３，４が共通の角形の圧電基板１０に設けられて形成されており、その圧電基板１０の左右の中央部で当該基板の後方側よりにアンテナポート２が形成されている。そして圧電基板１０の左側、右側の領域には夫々低域側フィルタ３、高域側フィルタ４が形成されている。

低域側フィルタ３が構成される圧電基板１０の左半分の領域について説明すると、圧電基板１０の前方左側隅部には第１の信号ポートである低域側フィルタポート５が形成されており、アンテナポート２よりも前方側且つ低域側フィルタポート５の後方側には左側から右側に向かって直列腕３１ａ、３１ｂ、３１ｃがこの順に配列されている。また、直列腕３１ａの前方側、後方側には並列腕３２ａ、３２ｂが夫々配列され、直列腕３１ｂの後方側には並列腕３２ｃが配列されている。これら直列腕３１ａ〜３１ｃ及び並列腕３２ａ〜３２ｃは圧電基板１０にパターニングされて形成された導電路をなす接続線１６によって既述のように連結され、ラダー型フィルタが構成されている。また、並列腕３２ａの右側、並列腕３２ｂの後方側、並列腕３２ｃの後方側に夫々接地ポート３３ａ〜３３ｃが形成されており、前記接続線１６を介して並列腕３２ａ〜３２ｃに夫々接続されている。これら接地ポート３３ａ〜３３ｃを夫々介して並列腕３２ａ〜３２ｃは接地されている。

高域側フィルタ４が構成される圧電基板１０の右半分の領域について説明すると、圧電基板１０の前方右側隅部には第２の信号ポートである高域側フィルタポート６が形成されており、圧電基板１０の右半分の領域にてアンテナポート２よりも前方側且つ高域側フィルタポート６の後方側にて左側から右側に向かって直列腕４１ａ、４１ｂ、４１ｃがこの順に配列されている。また、直列腕４１ｃの前方側、後方側には並列腕４２ａ、４２ｂが夫々配列され、直列腕４１ｂの後方側には並列腕４２ａが配列されている。これら直列腕４１ａ〜４１ｃ及び並列腕４２ａ〜４２ｃは接続線１６によって既述のように連結され、ラダー型フィルタを構成している。また、並列腕４２ｃの左側、並列腕４２ｂの後方側、並列腕４２ａの後方側に夫々接地ポート４３ａ〜４３ｃが形成されており、前記接続線１６を介して並列腕４２ａ〜４２ｃに夫々接続されている。これら接地ポート４３ａ〜４３ｃを夫々介して並列腕４２ａ〜４２ｃは接地されている。

接地ポート３３ｃと接地ポート４３ａとは前記接続線１６と同様に圧電基板１０にパターニングされた接続線１７によって電気的に接続されており、接続線１７は圧電基板１０上をアンテナポート２の後方側、つまりアンテナポート２から見てフィルタポート５，６が形成されている方向とは反対側をその長さが最短になるように形成されている。

図２は図１で示したデュプレクサ１の回路図である。上述の高域側フィルタ４は、図２に示すように高域側フィルタポート側がπ型に構成された（π側終端された）Ｔ型６段のラダー型フィルタとして、アンテナポート２より入力された受信信号を周波数選択する機能を備えている。ここで高域側フィルタ４により受信信号を周波数選択する原理について簡単に説明すると、高域側フィルタ４の各並列腕４２ａ〜４２ｃは、図に示した高域側通過周波数帯域１１５よりも周波数の低い信号に対してインピーダンスが極小となり、高域側通過周波数帯域１１５の中心周波数を有する信号に対してインピーダンスが極大となるように図１５（ａ）に示す各電極指７３間の間隔「ｄ１」が設定されている。

一方、高域側フィルタ４の各直列腕４１ａ〜４１ｃは、高域側通過周波数帯域１１５の中心周波数を有する信号に対してインピーダンスが極小となり、高域側通過周波数帯域１１５よりも周波数の高い信号に対してインピーダンスが極大となるように、図１５（ａ）に示す各電極指７３間の間隔「ｄ１」が設定されている。このように設定されている直列腕４１ａ〜４１ｃ、並列腕４２ａ〜４２ｃが既述のようにラダー型に接続されているところに、並列腕４２ａ〜４２ｃのインピーダンスが極小となる周波数を有する受信信号が印加されると、当該受信信号に対して各並列腕４２ａ〜４２ｃは接地ポート４３ａ〜４３ｃに短絡された状態となるため、この受信信号は高域側フィルタポート６へは到達しない。

この状態から、受信信号の周波数を上げていくと、受信信号に対する並列腕４２ａ〜４２ｃのインピーダンスが高くなっていく一方、直列腕４１ａ〜４１ｃのインピーダンスは低くなっていくため、１段目の直列腕４１ａから３段目の直列腕４１ｃまでが導通され、高域側フィルタポート６に受信信号が到達する。そして、更に受信信号の周波数を上げていくと、直列腕４１ａ〜４１ｃのインピーダンスが高くなって、受信信号はアンテナポート２から直列腕４１ａ〜４１ｃへと流れ込まなくなる。こうした高域側フィルタ４の機能により、図１７に示したように高域側通過周波数帯域１１５の周波数を有する受信信号をアンテナポート２から高域側フィルタポート６へと通過させ、当該高域側通過周波数帯域１１５以外の周波数を有する信号は高域側フィルタポート６へと到達させない高域側フィルタ特性１１２が実現される。

また、低域側フィルタ３についても、上述の高域側フィルタ４と同様の原理により、低域側通過周波数帯域１１４の周波数を有する送信信号を低域側フィルタポート５からアンテナポート２へと通過させ、当該低域側通過周波数帯域１１４以外の周波数を有する信号はアンテナポート２へと到達させない低域側フィルタ特性１１１を実現するように、各直列腕３１ａ〜３１ｃ、並列腕３２ａ〜３２ｃの電極指７３の間隔「ｄ１」が設定されている。

高域側フィルタ４と低域側フィルタ３との間で高いアイソレーション特性を得るためにはこれらフィルタ間について電気的結合を抑えることが有効であると考えられていたので、高域側フィルタ４の並列腕に接続された接地ポート、低域側フィルタ３の並列腕に接続された接地ポートについては互いに接続しない方が高いアイソレーション特性を得られるものと考えられていた。しかし、後述の評価試験の結果で示すように、実際はこの図１のデュプレクサ１のように高域側フィルタ４における所定の並列腕の後段側と低域側フィルタ３における所定の並列腕の後段側とを接続するように接地ポート間を接続して、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とを互いに接続することで、その接地ポート間を接続しない場合よりも良好なアイソレーション特性を得られることを発明者は明らかにした。

ただし、接地ポート間を接続する接続線が圧電基板の前方側に設けられると、十分にアイソレーション特性が向上しないことが発明者によって確認されている。これはその接続線と高域側フィルタポート６及び低域側フィルタポート５との距離が短くなり、その接続線とフィルタポート５，７との間で電気的な結合が起こることにより、アイソレーション特性が劣化するためであると考えられる。

このように図１及び図２に示すようにデュプレクサ１を構成することで、アイソレーション特性の向上を図ることができる。これによってデュプレクサの小型化を図ることができるため有効である。

ところで、デュプレクサとしては図１の構成に限られず、これら低域側フィルタ、高域側フィルタ夫々についてアンテナポート側から各フィルタポートに向かって見て最後段に設けられた並列腕よりも前段側の並列腕の接地側同士を互いに接続することで、図１のデュプレクサと同様にアイソレーション特性が向上することが発明者により確認されている。すなわち、デュプレクサ１において、接地ポート３３ｃ、４３ａ間を接続する代わりに接地ポート３３ｃ，３３ｂのいずれかと接地ポート４３ａ,４３ｂのいずれかとを互いに接続して、フィルタ３,４間を接続してもアイソレーション特性の向上を図ることができる。

このように接地ポートの接続を変更したデュプレクサ１の変形例において、説明する。図３に示したデュプレクサ１Ａは接地ポート３３ｃ,４３ａ間を接続線１７を介して接続する代わりに、接地ポート３３ｂと４３ｂとの間を接続線１７と同様に圧電基板１０にパターニングされた接続線１８を介して接続されており、接続線１８はアンテナポート２の後方側に配置されている。図４は、このデュプレクサ１Ａの回路図である。これらの図に示したデュプレクサ１Ａについてもデュプレクサ１と同様に高域側のアイソレーション特性を向上させることができる。

図５にはデュプレクサ１の他の変形例であるデュプレクサ１Ｂを構成する圧電基板１０の表面を示しており、図６にはデュプレクサ１Ｂの回路図を示している。このデュプレクサ１Ｂについては、接地ポート３３ｂ，３３ｃ，４３ａが接続線１９により互いに接続されている。この接続線１９は、接続線１７が接地ポート３３ｃからさらに接地ポート３３ｂへと引き延ばされたように直線状に圧電基板１０に形成されている。このデュプレクサ１Ｂについてもデュプレクサ１と同様に高域側のアイソレーション特性を向上させることができる。このように低域側フィルタ３における接地ポート３３ｂ，３３ｃ間を接続してもよいし、また高域側フィルタ４における接地ポート４３ａ，４３ｂ間を接続してもよい。

また、各フィルタ３，４についてＳＡＷ共振子の接続段数としては６段に限られない。例えば図７にはデュプレクサ１のさらなる変形例であるデュプレクサ１Ｄの回路図を示している。このデュプレクサ１Ｄの低域側フィルタ３において直列腕３１ａよりも低域側フィルタポート５側には直列腕３１ｄが接続されており、並列腕３３ａは直列腕３１ａ，３１ｄ間に接続されている。またデュプレクサ１Ｄの高域側フィルタ４において直列腕４１ｃよりも高域側フィルタポート６側には直列腕４１ｄが接続されており、並列腕４３ａは直列腕４１ｃ，４１ｄ間に接続されている。つまり、各フィルタ３，４のフィルタポート５，６側は夫々Ｔ型に構成されている。

図７の例ではデュプレクサ１と同様に接地ポート４３ａ、３３ｃを介して並列腕４２ａ、３３ｃの後段側が互いに接続されているが、このように接続段数が６段ではない場合においてもアンテナポート２から見て最後段の１つ手前の並列腕の後段側同士を接続する、つまりこの例では並列腕３３ｂ、３３ｃのいずれかと並列腕４３ａ、４３ｂのいずれかとを接続することでアイソレーション特性を向上させることができる。なお、デュプレクサ１Ｄの圧電基板１０のレイアウトについては図示を省略するが、図１と同様に接地ポート４３ａ、３３ｃを接続する接続線はアンテナポート２の後方側を通るものとする。

これまでは各フィルタを構成する共振素子として弾性波共振子のみを含む例について説明してきたが、共振素子としてさらに縦モード共振器型フィルタが含まれる例について説明する。図８は、その縦モード共振器型フィルタを含んだデュプレクサ１Ｅの表面を示している。デュプレクサ１との差異点を説明すると、このデュプレクサ１Ｅの高域側フィルタ４は、圧電基板１０にパターニングされた電極部からなる縦モード共振器型フィルタ７０を備えている。図９（ａ）は縦モード共振器型フィルタ７０の構成を示しており、この縦モード共振器型フィルタ７０はＩＤＴ電極部７４と、ＩＤＴ電極部７４の左右両側に設けられたＩＤＴ電極部７５，７６と、ＩＤＴ電極部７５，７６のさらに左右両側に設けられた反射器７２とを備えている。この縦モード共振器型フィルタ７０においても各電極部７４〜７６の電極指の間隔ｄは所望のフィルタ特性に応じて設定されている。縦モード共振器型フィルタ７０の各電極部及び反射器は図８においては図９（ｂ）に示すように簡略化して示している。

ＩＤＴ電極部７４を構成する互いに対となる各電極は圧電基板１０に形成された接地ポート４３ｄ、高域側フィルタポート６に夫々接続されている。また、ＩＤＴ電極部７５，７６を構成する対となる一方の電極は接地ポート４３ｅに接続されており、他方の電極は接続線１６を介して直列腕４１ａに接続されている。このように縦モード共振器型フィルタ７０は、高域側フィルタ４において最もフィルタポート６寄りの直列腕として形成されている。そして、直列腕４１ａと縦モード共振器型フィルタ７０との間に並列腕４２ａが接続されており、この並列腕４２ａに接続された接地ポート４３ａと低域側フィルタ３の接地ポート３３ｃとが図１のデュプレクサ１と同様に接続線１７により接続されている。

このデュプレクサ１Ｅについても第１の実施形態のデュプレクサ１と同様に高域側のアイソレーション特性１１３を改善することができる。ところで、このように高域側フィルタが最もフィルタポート寄りに設けられる直列腕として縦モード共振器型フィルタを備える一方で低域側フィルタが弾性波共振子のみにより構成される場合、高域側フィルタにおいてこの縦モード共振器型フィルタよりも手前側のいずれかの並列腕の接地側と、低域側フィルタにおいて最も低域側フィルタポートよりに位置する並列腕より手前に設けられた並列腕の接地側とを互いに接続することでアイソレーション特性１１３を改善することができる。つまり、このデュプレクサ１Ｅにおいて、接地ポート４３ａと接地ポート３３ｃとを接続する代わりに接地ポート４３ａと接地ポート３３ｂとを接続してもよい。

またデュプレクサ１Ｅとは逆に、低域側フィルタが最もフィルタポートよりに設けられる直列腕として縦モード共振器型フィルタを備える一方で高域側フィルタが弾性波共振子のみにより構成される場合、低域側フィルタにおけるこの縦モード共振器型フィルタよりも手前側のいずれかの並列腕の接地側と、高域側フィルタにおける最もフィルタポート寄りに位置する並列腕より手前に設けられた並列腕の接地側と、を互いに接続することでアイソレーション特性１１３を改善することができる。そして、低域側フィルタ及び高域側フィルタが共に最もフィルタポート寄りに直列腕として縦モード共振器型フィルタを備える場合については、低域側フィルタ、高域側フィルタそれぞれについて各共振器型フィルタの手前側の並列腕の接地側を互いに接続することでアイソレーション特性の改善を図ることができる。

ところで、接地ポート同士を接続するにあたっては、圧電基板にパターニングされた接続線により接続することに限られず、例えば、圧電基板にアルミニウム板やワイヤーなどの導電部材を取り付けて接続してもよく、その電気的接続を行うための材料及び接続工法は問わない。例えば図１０に示したデュプレクサ１においては圧電基板１０において接地ポート３３ｃ、接地ポート４３ａから圧電基板の左右の中心に向けて接続線８１，８２が伸びており、その端部には導電性のバンプ８３，８４が形成されている。

この圧電基板１０が当該圧電基板１０の裏面を支持する支持部材であるパッケージに搭載されると、このバンプ８３、８４がそのパッケージに設けられた導電性のバンプ８５，８６に夫々接続される。バンプ８５，８６は前記パッケージにパターニングされて形成された導電路８７を介して互いに電気的に接続されており、このようにバンプ同士が接続されることで、接地ポート３３ｃと接地ポート４３ａとが、その各バンプ８３〜８６、導電路８７及び接続線８１，８２を介して電気的に接続されるようになっていてもよい。導電路８７の圧電基板１０への投影領域は、圧電基板１０がパッケージに搭載されて支持されたときに、接続線８１、８２の延長線上に、つまりアンテナポート２の後方側に位置する。

また、低域側フィルタ３、高域側フィルタ４を上記のように１枚の圧電基板に形成する、いわゆる１チップ構成とすることに限られず、別々の圧電基板に形成するいわゆる２チップ構成としてもよい。図１１にはその２チップ構成とされたデュプレクサ１の一例を示しており、圧電基板１１，１２はこの図１１に示したレイアウトで既述のパッケージに搭載される。低域側フィルタ３、高域側フィルタ４が夫々搭載された圧電基板１１，１２の構成は背景技術の欄に示した圧電基板１０１，１０２と夫々略同様の構成であるため、その差異点を中心に説明する。圧電基板１１においては接地ポート３３ｃからフィルタアンテナポート２ａの後方側を通り、圧電基板１２側へと向かう接続線９１が形成されており、また圧電基板１２においては接地ポート４３ａからフィルタアンテナポート２ｂの後方側を通り、圧電基板１１側へと向かう接続線９２が形成されている。

接続線９１，９２は圧電基板１１，１２に夫々パターニングされて形成されており、接続線９１，９２の端部にはバンプ８３，８４が夫々設けられている。そして圧電基板１１，１２がパッケージに搭載されると、図１０のデュプレクサ１と同様に前記パッケージに設けられたバンプ８５、８６及び導電路８７を介して接地ポート３３ｃ，４３ａが電気的に接続される。この例においても導電路８７の圧電基板１０への投影領域は、圧電基板１０がパッケージに搭載されて支持されたときに、接続線９１、９２の延長線上に、つまりフィルタアンテナポート２ａ，２ｂの後方側に位置する。

（評価試験）
図１及び図２に示したデュプレクサ１のアイソレーション特性と図１６に示したデュプレクサ１００のアイソレーション特性とを夫々測定した。図１２はその測定結果を示したグラフであり、その横軸は周波数、縦軸はアイソレーション特性を夫々示している。図のグラフにおいて実線、点線は前記デュプレクサ１、前記デュプレクサ１００のアイソレーション特性を夫々示している。グラフ中に矢印で示すようにデュプレクサ１においては、デュプレクサ１００に比べて高域側のアイソレーション特性が４ｄＢ程度改善されており、本発明の効果が実証された。

実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示す平面図である。前記デュプレクサの回路図である。前記デュプレクサの第１の変形例を示す平面図である。その第１の変形例の回路図である。前記デュプレクサの第２の変形例を示す平面図である。その第２の変形例の回路図である。デュプレクサの第３の変形例の回路図である。前記デュプレクサの第４の変形例を示す平面図である。前記第３の変形例であるデュプレクサに含まれる縦モード共振器型フィルタの構成図である。前記デュプレクサの第５の変形例を示す平面図である。前記デュプレクサの第６の変形例を示す平面図である。本発明のデュプレクサ及び従来のデュプレクサの夫々のアイソレーション特性を示したグラフである。従来のデュプレクサの回路図である。前記デュプレクサを構成する基板の平面図である。デュプレクサに搭載される共振子のＩＤＴ電極の形状を示す平面図である。デュプレクサの他の構成例の一例である。デュプレクサの周波数特性を示す特性図である。従来のデュプレクサに起こるカップリングを示した説明図である。

符号の説明

１デュプレクサ
１０、１１、１２圧電基板
１６、１７接続線
２アンテナポート
３低域側フィルタ
４高域側フィルタ
３１ａ〜３１ｃ、４１ａ〜４１ｃ直列腕ＳＡＷ共振子
３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃ並列腕ＳＡＷ共振子
３３ａ〜３３ｃ、４３ａ〜４３ｃ接地ポート
５低域側フィルタポート
６高域側フィルタポート

Claims

第１の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす弾性波共振子及び並列腕をなす弾性波共振子を含むラダー型フィルタからなる低域側フィルタと、低域側フィルタよりも高い通過帯域を備えると共に第２の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす弾性波共振子及び並列腕をなす弾性波共振子を含むラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、を圧電基板上に設けたデュプレクサにおいて、
デュプレクサの配置エリアにおける後方側中央にアンテナポートを配置したことと、
アンテナポートよりも左側及び右側の一方及び他方に夫々高域側フィルタ及び低域側フィルタを配置したことと、
アンテナポートから見て低域側フィルタにおける最後段の並列腕と高域側フィルタにおける最後段の並列腕と第１の信号ポートと第２の信号ポートとがアンテナポートよりも前方側に位置していることと、
低域側フィルタにおける前記最後段の並列腕よりも前段側の並列腕の接地側と、高域側フィルタにおける前記最後段の並列腕よりも前段側の並列腕の接地側とを、圧電基板に形成された導電路により互いに接続したことと、
前記導電路により接続される並列腕は最後段の並列腕よりも後方側に位置していることと、
前記導電路は、アンテナポートよりも後方側に設けられ、且つ第１の信号ポート及び第２の信号ポートよりも前方側には設けられていないことと、
を備えたことを特徴とするデュプレクサ。
第１の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる低域側フィルタと、低域側フィルタよりも高い通過帯域を備えると共に第２の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、を圧電基板上に設け、アンテナポートから見て低域側フィルタの最も第１の信号
ポート寄りの直列腕または高域側フィルタの最も第２の信号ポート寄りの直列腕は縦モード共振器型フィルタであり、それ以外の共振素子は弾性波共振子であるデュプレクサにおいて、
デュプレクサの配置エリアにおける後方側中央にアンテナポートを配置したことと、
アンテナポートよりも左側及び右側の一方及び他方に夫々高域側フィルタ及び低域側フ
ィルタを配置したことと、
アンテナポートから見て縦モード共振器型フィルタと、この縦モード共振器型フィルタ
が設けられていない低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける最後段の並列腕と、第１の信号ポートと、第２の信号ポートとがアンテナポートよりも前方側に位置していることと、
縦モード共振器型フィルタが設けられた低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける当該縦モード共振器型フィルタの前段側の並列腕の接地側と、縦モード共振器型フィルタが設けられていない低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける前記最後段の並列腕よりも前段側の並列腕の接地側とを、圧電基板に形成された導電路により互いに接続したことと、
前記導電路により接続される並列腕は、縦モード共振器型フィルタが設けられていない低域側フィルタまたは高域側フィルタにおける最後段の並列腕及び前記縦モード共振器型フィルタよりも後方側に位置していることと、
前記導電路は、アンテナポートよりも後方側に設けられ、且つ第１の信号ポート及び第２の信号ポートよりも前方側には設けられていないことと、
を特徴とするデュプレクサ。
第１の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる低域側フィルタと、低域側フィルタよりも高い通過帯域を備えると共に第２の信号ポート及びアンテナポート間に設けられ、直列腕をなす共振素子及び並列腕をなす共振素子を含むラダー型フィルタからなる高域側フィルタと、を圧電基板上に設け、アンテナポートから見て低域側フィルタの最も第１の信号ポート寄りの直列腕及び高域側フィルタの最も第２の信号ポート寄りの直列腕は縦モード共振器型フィルタであり、それ以外の共振素子は弾性波共振子であるデュプレクサにおいて、
デュプレクサの配置エリアにおける後方側中央にアンテナポートを配置したことと、
アンテナポートよりも左側及び右側の一方及び他方に夫々高域側フィルタ及び低域側フィルタを配置したことと、
アンテナポートから見て各縦モード共振器型フィルタと、第１の信号ポートと、第２の信号ポートとがアンテナポートよりも前方側に位置していることと、
低域側フィルタにおける当該縦モード共振器型フィルタの前段側の並列腕の接地側と、高域側フィルタにおける縦モード共振器型フィルタよりも前段側の並列腕の接地側とを、圧電基板に形成された導電路により互いに接続したことと、
前記導電路により接続される並列腕は、縦モード共振器型フィルタよりも後方側に位置していることと、
前記導電路は、アンテナポートよりも後方側に設けられ、且つ第１の信号ポート及び第２の信号ポートよりも前方側には設けられていないことと、
を特徴とするデュプレクサ。
前記導電路は、前記圧電基板上に形成された基板導電路と前記圧電基板を支持する支持部材上に形成された支持導電路からなり、前記支持導電路の圧電基板への投影領域が前記アンテナポートよりも後方側に位置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のデュプレクサ。
前記圧電基板は、前記低域側フィルタ及び第１の信号ポートが形成された支持部材により支持される第１の圧電基板と、第１の圧電基板の横方向に当該第１の基板と共に前記支持部材を介して配置される、前記高域側フィルタ及び第２の信号ポートが形成された第２の圧電基板とにより構成され、
前記導電路は、第１の圧電基板上に形成された第１基板導電路と、第２の圧電基板上に形成された第２基板導電路と、前記支持部材に形成された支持導電路と、からなり、
前記第１基板導電路と前記第２基板導電路とが前記支持導電路を介して接続され、前記支持導電路の前記第１の圧電基板及び前記第２の圧電基板への投影領域は、前記アンテナポートよりも後方側に位置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のデュプレクサ。
前記導電路は、アンテナポートから見て圧電基板の左右に各々配置された、並列腕を接地させるための接地ポートを互いに接続することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のデュプレクサ。