JP5262413B2 - マルチバンドデュプレクサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、周波数帯が異なる第１，第２のデュプレクサが一体化されているマルチバンドデュプレクサモジュールに関し、より詳細には、第１及び／または第２のデュプレクサにインピーダンス整合回路が接続されているマルチバンドデュプレクサモジュールに関する。

従来、複数の通信システムが搭載されているマルチバンド方式の携帯電話機が知られている。例えば、ＧＳＭ方式と、３Ｇ方式との複数の方式に応じた通信システムが搭載されたマルチバンド方式の携帯電話機が存在する。

このようなマルチバンドの携帯電話機では、１つの通信方式においてアンテナは共通化されている。アンテナが共通化されているので、共通化されたアンテナに対し、各通信方式に応じた周波数信号を送受信するための回路が接続されている。

下記の特許文献１には、このような用途に用いられる高周波モジュールが開示されている。

図２５は、特許文献１に記載の高周波モジュールを示す回路図である。高周波モジュール１００１では、アンテナ端子１００２に、分波器１００３が接続されている。分波器１００３は、ハイパスフィルタＨＰＦ及びローパスフィルタＬＰＦを有する。

ローパスフィルタＬＰＦに、高周波スイッチからなる第１のスイッチ１００４が接続されており、ハイパスフィルタＨＰＦに高周波スイッチからなる第２のスイッチ１００５が接続されている。第１のスイッチ１００４は、一方端がローパスフィルタＬＰＦに接続されており、他端側に、３つの端子、ＧＳＭ９００−ＲＸ端子、ＧＳＭ８５０−ＲＸ端子及びＧＳＭ８５０／９００−ＴＸ端子を有する。ＧＳＭ９００−ＲＸ及びＧＳＭ８５０−ＲＸ端子は、それぞれ、ＧＳＭ方式における９００ＭＨｚ及び８５０ＭＨｚの受信信号を取り出す受信端子であり、ＧＳＭ８５０／９００−ＴＸ端子は、８５０ＭＨｚ及び９００ＭＨｚの送信信号を出力するための端子である。

ハイパスフィルタＨＰＦは、アンテナ端子１００２と送受信する信号のうち、相対的に高い周波数信号、すなわちＤＣＳ方式の送信信号及び受信信号を送受信するように、相対的に高い周波数の信号を通過させる。

ハイパスフィルタＨＰＦに、第２のスイッチ１００５の一端が接続されている。第２のスイッチ１００５の他端は、ＵＭＴＳ−ＴＸ／ＲＸ端子、ＰＣＳ−ＲＸ端子、ＤＣＳ−ＲＸ端子及びＤＣＳ／ＰＣＳ−ＴＸ端子を有する。
特開２００６−１２９４１９号公報

しかしながら、上記高周波モジュール１００１では、ローパスフィルタＬＰＦ及びハイパスフィルタＨＰＦを有する分波器１００３に、高周波スイッチからなる第１，第２のスイッチ１００４，１００５を接続した構造を有するため、コストが高くつき、かつ高周波モジュール１００１の小型化が困難であるという問題があった。加えて、高周波スイッチ１００４，１００５を用いているため、スイッチング部分における損失を無視できず、低損失化が困難であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、周波数帯が異なる複数の通信システムに対応可能であり、小型化を図ることができ、低損失であり、コストを低減することができるマルチバンドデュプレクサモジュールを提供することにある。

本発明によれば、上記課題を達成するために、共通アンテナ端子に接続されており、周波数帯が異なる第１，第２のデュプレクサを有するマルチバンドデュプレクサモジュールであって、前記共通アンテナ端子に接続される第１のアンテナ端子と、第１のアンテナ端子に接続されている複数の弾性波素子とを有する第１のデュプレクサと、前記共通アンテナ端子に接続されている第２のアンテナ端子と、該第２のアンテナ端子に接続されている複数の弾性波素子とを有し、周波数帯が第１のデュプレクサよりも高い第２のデュプレクサとを備え、前記第１のアンテナ端子と前記第１のアンテナ端子に接続されたいずれかの第１の弾性波素子との間にインピーダンス整合回路が接続されておらず、かつ前記第２のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子に接続されている第２の弾性波素子との間にインピーダンス整合回路が接続されておらず、前記共通アンテナ端子と前記第１及び第２のアンテナ端子の少なくとも一方との間にインダクタンス及びキャパシタンスの少なくとも一方を有するインピーダンス整合回路が接続されている、マルチバンドデュプレクサモジュールが提供される。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールのある特定の局面によれば、前記インピーダンス整合回路が、前記共通アンテナ端子と前記第１のアンテナ端子との間に接続された第１のインピーダンス整合回路を有し、該第１のインピーダンス整合回路において、前記インダクタンスが前記共通アンテナ端子と前記第１のアンテナ端子との間に直列に接続されており、前記キャパシタンスが前記共通アンテナ端子とグラウンド電位との間に接続されている。この場合には、周波数帯が高い第２のデュプレクサ側において電気的損失を小さくすることができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールの他の特定の局面によれば、前記インピーダンス整合回路が、前記共通アンテナ端子と前記第２のアンテナ端子との間に接続された第２のインピーダンス整合回路を有し、該第２のインピーダンス整合回路において、前記キャパシタンスが前記共通アンテナ端子と前記第２のアンテナ端子との間に直列に接続されており、前記インダクタンスが前記共通アンテナ端子とグラウンド電位との間に接続されている。この場合には、周波数帯が低い第１のデュプレクサ側において電気的損失を小さくすることができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールのさらに別の特定の局面によれば、前記インピーダンス整合回路が前記第１のインピーダンス整合回路を有し、前記共通アンテナ端子と前記第２のアンテナ端子との間にインピーダンス整合回路が付加されていない。従って、第２のデュプレクサ側における回路構成の単純化を図ることができ、マルチバンドデュプレクサモジュールの小型化を進めることができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールのさらに別の特定の局面では、前記第１のインピーダンス整合回路において、前記共通アンテナ端子に最も近い素子が、前記共通アンテナ端子と前記第１のアンテナ端子の間に直列に接続されたインダクタンスとされており、その場合には、周波数帯が高い第２のデュプレクサ側においてより電気的損失を小さくすることができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールのさらに他の特定の局面では、基板をさらに備え、前記第１，第２のデュプレクサ及び前記インピーダンス整合回路が前記基板に一体的に構成されている。従って、１つの部品として本発明のマルチバンドデュプレクサモジュールを提供することができる。よって、マルチバンドデュプレクサモジュールを用いた携帯電話機などの電子機器の小型化及び製造工程の簡略化を果たすことができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールのさらに他の特定の局面によれば、前記第１，第２のデュプレクサの内、少なくとも一方のデュプレクサが弾性波フィルタからなる。弾性波フィルタからなるデュプレクサでは小型化を進めることができるので、マルチバンドデュプレクサモジュールの小型化を進めることができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールのさらに別の特定の局面では、前記第１，第２のデュプレクサが送信端子及び受信端子をさらに有し、前記基板が第１〜第３の辺を有し、第１の辺に前記共通アンテナ端子が引き出されており、前記第２の辺に、第１のデュプレクサの送信端子と第２のデュプレクサの送信端子が引き出されており、前記第３の辺に第１のデュプレクサの受信端子と第２のデュプレクサの受信端子が引き出されている。従って、マルチバンドデュプレクサモジュールと外部との電気的接続構造の簡略化を果たすことができるので、マルチバンドデュプレクサモジュールが搭載された携帯電話機などの電子機器の小型化を進めることができる。

本発明に係るマルチバンドデュプレクサモジュールでは、共通アンテナ端子と第１及び第２のアンテナ端子の少なくとも一方との間にインピーダンス整合回路が接続されており、第１，第２のデュプレクサにおける第１，第２のアンテナ端子の後段にはインピーダンス整合回路が接続されていないため、電気的損失を小さくしつつ、デュプレクサモジュールの小型化を進めることが可能となる。また、本発明のマルチバンドデュプレクサモジュールでは、上記構成を備えるため、例えば特許文献１に記載の高周波モジュールなどに比べて製造が容易であり、コストを低減することができる。

よって、本発明のマルチバンドデュプレクサモジュールを用いることにより、該マルチバンドデュプレクサモジュールが搭載された電子機器の小型化、低コスト化を果たすことができ、かつ低損失化を果たすことが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドデュプレクサモジュールの回路図である。また、図２及び図３は、本実施形態のマルチバンドデュプレクサモジュールの模式的平面図であり、図３は、マルチバンドデュプレクサモジュールの裏面に形成される端子の位置を模式的に示す平面図である。

図２に示すように、本実施形態のマルチバンドデュプレクサモジュール１では、１枚のモジュール基板２上に、第１，第２のデュプレクサ３，４が搭載されている。また、基板２において、後述のインピーダンス整合回路８が構成されている。従って、マルチバンドデュプレクサモジュール１は、１つの部品として携帯電話機などに実装することができる。

マルチバンドデュプレクサモジュール１では、第１のデュプレクサ３が、相対的に周波数帯が低い側のデュプレクサであり、いわゆるＢＡＮＤ８の帯域のデュプレクサである。第１のデュプレクサ３は、アンテナに接続される側のアンテナ端子３ａと、送信端子３ｂと、受信端子３ｃとを有する。送信周波数は８８０〜９１５ＭＨｚであり、受信周波数は９２５〜９６０ＭＨｚである。

他方、第２のデュプレクサ４は、相対的に周波数帯が高い側のデュプレクサであり、２ＧＨｚ帯であるＢＡＮＤ１で用いられるデュプレクサである。ここでは、デュプレクサ４は、アンテナに接続される側の端子であるアンテナ端子４ａと、送信端子４ｂと受信端子４ｃとを有する。送信周波数は１９２０〜１９８０ＭＨｚであり、受信信号の周波数は２１１０〜２１７０ＭＨｚである。

なお、図１９及び図２０は、それぞれ、第１のデュプレクサ３及び第２のデュプレクサ４の回路構成を示す回路図である。図１９に示すように、第１のデュプレクサ３では、第１のラダー型フィルタ５と、第２のフィルタ６とが、それぞれ、ＢＡＮＤ８の送信フィルタ及び受信フィルタとして配置されている。ラダー型フィルタ５は、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ８と、複数の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３とを有するラダー型フィルタである。ここでは、直列腕共振子Ｓ３，Ｓ４に並列にコンデンサＣ１が接続されている。なお、インダクタンスＬ１〜Ｌ４は、配線パターンによるインダクタンス分である。

第２のフィルタ６は、アンテナ端子３ａに共通接続された平衡−不平衡変換機能を有する第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部６ａ，６ｂと、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部６ａ，６ｂの後段に接続された第３，第４の縦結合共振子型弾性波フィルタ部６ｃ，６ｄと有する。また、アンテナ端子３ａと第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部６ａ，６ｂとの間には、１ポート型弾性表面波共振子６ｅ，６ｆがそれぞれ接続されている。

他方、図２０に示すように、第２のデュプレクサ４では、アンテナ端子４ａに、第１，第２のラダー型フィルタＦ１，Ｆ２が接続されている。第１のラダー型フィルタＦ１は、送信側帯域フィルタであり、弾性表面波共振子からなる複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有する。同様に、第２のラダー型フィルタＦ２には、受信側帯域フィルタを構成しており、同様の複数の直列腕共振子及び並列腕共振子を有する。

図１９に示すように、第１のデュプレクサ３では、アンテナ端子３ａと、第１，第２のラダー型フィルタ５と第２のフィルタ６との間にインピーダンス整合回路が接続されていない。言い換えれば、アンテナ端子３ａに、第１，第２のラダー型フィルタを構成しているアンテナ端子３ａ側に最も近い回路素子である直列腕共振子Ｓ１及び第２のフィルタを構成しているアンテナ端子３ａ側に最も近い回路素子である１ポート型弾性表面波共振子６ｅ，６ｆが直接アンテナ端子３ａに、他の回路素子を介在させることなく、接続されている。

他方、図１に示すように、マルチバンドデュプレクサモジュール１では、共通アンテナ端子７に、第１，第２のデュプレクサ３，４のアンテナ端子３ａ，４ａが接続されている。共通アンテナ端子７が、携帯電話機のアンテナに接続される。

ここでは、インピーダンス整合を図るために、インピーダンス整合回路８が共通アンテナ端子７と第１のデュプレクサ３との間に接続されている。すなわち、インピーダンス整合回路８は、アンテナ端子３ａよりも後段において第１のデュプレクサ３内に形成されているのではなく、アンテナ端子３ａと共通アンテナ端子７との間に接続されている。

本実施形態では、インピーダンス整合回路８は、共通アンテナ端子７とアンテナ端子３ａとの間において直列に接続された複数のインダクタ９，１０と、共通アンテナ端子７とグラウンド電位との間に接続されたキャパシタ１１とを有する。すなわち、直列インダクタ９，１０と、並列キャパシタ１１とを有する。それによって、第２のデュプレクサ４側における電気的損失を大きくすることなく、第１のデュプレクサ３側におけるインピーダンス整合を図ることができる。これを、以下においてより具体的に説明する。

なお、本実施形態では、図２に示すように、絶縁性材料からなるモジュール基板である基板２上に、上記第１，第２のデュプレクサ３，４を構成している各チップ部品が実装されている。そして、上記基板２上において、第１，第２のインダクタ９，１０を構成するチップ型コイルが基板２上に搭載され、基板２上に形成された配線パターン１２により、電気的に接続されている。また、上記配線パターン１２には、チップ型コンデンサからなるキャパシタ１１も搭載されている。

本実施形態では、基板２は矩形の平面形状を有し、一方の辺に、第１，第２のデュプレクサ３，４の送信端子３ｂ，４ｂに接続された導電パターン１３，１４が引き出されている。他方、導電パターン１３，１４が引き出されている短辺側の辺とは異なる長辺側の辺に、受信端子３ｃ，４ｃにそれぞれ接続されている導電パターン１５，１６が引き出されている。

図３において、基板２を透かして基板２の裏面に形成されている複数の端子電極を図示する。ここでは、上記導電パターン１３，１４が引き出されている部分の下方に、第１，第２の端子電極１７，１８が基板２の短辺に沿うように配置されている。第１，第２の端子電極１７，１８は、図示しない側面電極またはビアホール電極により前述した導電パターン１３，１４に電気的に接続されている。

同様に、基板２の長辺側の辺に沿うように、第３，第４の端子電極１９，２０が形成されている。第３，第４の端子電極１９，２０は、基板２の側面に設けられた側面電極またはビアホール電極により、前述した導電パターン１５，１６にそれぞれ電気的に接続されている。従って、上記第１，第２の端子電極１７，１８が、ＢＡＮＤ８及びＢＡＮＤ１の送信出力を入力する端子電極であり、第３，第４の端子電極１９，２０が、それぞれ、ＢＡＮＤ８及びＢＡＮＤ１の受信出力を取り出す受信端子である。また、基板２の裏面には、第５の端子電極２１が形成されている。第５の端子電極２１は、図１に示した共通アンテナ端子７に相当する。すなわち、前述した配線パターン１２が、側面電極またはビアホール電極により、端子電極２１に接続されている。

本実施形態のマルチバンドデュプレクサモジュール１では、上記のように、基板２上に、第１，第２のデュプレクサ３，４を搭載し、インピーダンス整合回路８を構成する第１，第２のインダクタ９，１０及びキャパシタ１１が搭載されており、全体として１つの部品として構成されている。従って、携帯電話機などに、マルチバンドデュプレクサモジュール１を容易に取り付け、搭載することができる。

加えて、上記基板２の１辺に送信端子としての端子電極１７，１８が形成されており、長辺側の１辺に受信端子としての端子電極１９，２０が配置されているので、携帯電話機などにおいて、送信回路や受信回路との電気的接続を容易に行うことができる。従って、携帯電話機の高周波回路において、複数の電子部品をより一層高密度に配置し、小型化を進めることができる。

なお、本実施形態では、インピーダンス整合回路８を構成する第１，第２のインダクタ９，１０は、チップコイルにより形成されていたが、基板２上にミアンダ状の導電パターンを形成することにより、あるいは基板２内にミアンダ状の導電パターンを形成すること等により構成されてもよい。また、インダクタンス部分としてのインダクタに限らず、配線パターンによりインダクタが形成されてもよい。さらに、キャパシタンスについても、チップ型コンデンサに限らず、くし型電極などの静電容量を取り出し得る電極パターンを基板２上あるいは基板２内に形成することにより構成されてもよい。

よって、インピーダンス整合回路８は、基板２上に複数の電子部品素子を搭載することにより形成される必要は必ずしもない。すなわち、基板２内にインピーダンス整合回路８が形成されていてもよい。同様に、第１，第２のデュプレクサ３，４についても、基板２内に形成されていてもよく、第１，第２のデュプレクサ３，４及びインピーダンス整合回路８は基板２に一体的に構成されることが好ましいが、その形態は特に限定されない。

もっとも、本実施形態では、第１，第２のデュプレクサ３，４及びインピーダンス整合回路８を構成している第１，第２のインダクタ９，１０及びキャパシタ１１がいずれもチップ部品であるため、基板２を用意し、これらの複数のチップ部品を搭載するだけで、マルチバンドデュプレクサモジュール１を容易に組み立てることができる。

次に、具体的な実験例に基づき、本実施形態によれば、電気的損失を小さくしつつ、インピーダンス整合を確実に図り得ることを説明する。

上記実施形態において、図１９，２０に示したように、第１，第２のデュプレクサ３，４を、複数の弾性表面波共振子を用いて形成した。

インピーダンス整合回路８においては、第１のインダクタ９のインダクタンスを５．７ｎＨ、第２のインダクタ１０のインダクタンスを９．６ｎＨとし、キャパシタ１１の静電容量は４．８ｐＦとした。第１，第２のデュプレクサの平面形状は２．５ｍｍ×２．０ｍｍであり、インピーダンス整合回路においては、第１，第２のインダクタ９，１０を構成しているチップ型コイルは、０．８×０．４ｍｍの矩形の平面形状とした。キャパシタ１１を構成しているチップ型コンデンサは、０．６×０．３ｍｍの矩形とした。従って、全体としては、３×６ｍｍの矩形の平面形状の基板２に、これらのチップ部品を搭載することにより、平面形状が３×６ｍｍのマルチバンドデュプレクサモジュールを実現することができた。

比較のために、図４に示す回路図のマルチバンドデュプレクサモジュール１２１を用意した。マルチバンドデュプレクサモジュール１２１は、第１，第２のデュプレクサ１２３，１２４内にもインピーダンス整合回路１２６，１２８を設けたことを除いては、上記実施形態と同様とされている。すなわち、第１のデュプレクサ１２３は、アンテナ端子１２３ａと、送信端子１２３ｂと、受信端子１２３ｃとを有し、内部に上記実施形態と同様に、図１９に示すような第１のラダー型フィルタ５と、第２のフィルタ６が形成されている。異なるところは、第１のラダー型フィルタ５と第２のフィルタ６との共通接続点とアンテナ端子１２３ａとの間にインピーダンス整合回路１２６が接続されていることにある。インピーダンス整合回路１２６は、アンテナ端子１２３ａとグラウンドとの間に接続された８．２ｎＨのインダクタンスのインダクタ１２７を有する。

第２のデュプレクサ１２４は、アンテナ端子１２４ａと、送信端子１２４ｂと、受信端子１２４ｃとを有し、内部に上記実施形態と同様に、図２０に示すような第１，第２のラダー型フィルタＦ１，Ｆ２が形成されている。異なるところは、第１のラダー型フィルタＦ１と第１のラダー型フィルタＦ２との共通接続点とアンテナ端子１２４ａとの間にインピーダンス整合回路１２８が接続されていることにある。インピーダンス整合回路１２８は、アンテナ端子１２４ａとグラウンドとの間に接続された３．９ｎＨのインダクタンスのインダクタ１２９を有する。

また、マルチバンドデュプレクサモジュール１２１は、上記インピーダンス整合回路８におけるインダクタンス及び静電容量を下記のように変更した。上記インピーダンス整合回路８は、９．９ｎＨのインダクタンスの第１のインダクタ９と、２０ｎＨの第２のインダクタ１０と、３．３ｎＨの静電容量のキャパシタ１１とにより形成した。なお、第２のデュプレクサ１２４側においては、インピーダンス整合回路は接続しなかった。

また、第２の比較例として、図５に示すマルチバンドデュプレクサモジュールを用意した。図５に示すように、共通アンテナ端子７にダイプレクサ１３１が接続されている。このダイプレクサ１３１に、第１，第２のデュプレクサ１２３，１２４が接続されている。ここでも、図４に示した第１，第２のデュプレクサ１２３，１２４の場合と同様に、第１のデュプレクサ１２３，１２４内にインピーダンス整合回路１２６，１２８を接続した。

また、第２の実施形態として、図１４に示す回路構成のマルチバンドデュプレクサモジュールを形成した。このマルチバンドデュプレクサモジュールでは、第２のデュプレクサ４と共通アンテナ端子７との間に、第２のインピーダンス整合回路２２が接続されており、その他の点については、第１の実施形態と同様とした。第２のインピーダンス整合回路２２では、共通アンテナ端子７と第２のデュプレクサ４との間において、第２のデュプレクサ４に直列にキャパシタ２３が接続されており、並列にインダクタ２４が接続されている。ここでは、キャパシタ２３の静電容量を１５ｐＦ、インダクタ２４のインダクタンスを２０ｎＨとした。また、第１のデュプレクサ３側において、共通アンテナ端子７との間に接続されているインピーダンス整合回路８においては、第１のインダクタ９のインダクタンスを６．４ｎＨ、第２のインダクタ１０のインダクタンスを１１．８ｎＨとし、キャパシタ１１の静電容量は、４．８ｐＦとした。

上記第１，第２の実施形態及び第１，第２の比較例の各マルチバンドデュプレクサモジュールの電気的特性を測定した。図６及び図７は、第１の実施形態及び第１，第２の比較例のマルチバンドデュプレクサモジュールにおけるＢＡＮＤ８の送信側及び受信側の各デュプレクサ単体の各フィルタ特性を示す図である。また、図８及び図９は、第１の実施形態及び第１，第２の比較例におけるＢＡＮＤ１における送信側及び受信側の各デュプレクサ単体のフィルタ特性を示す図である。

図６〜図１０において、実線が第１の実施形態の結果を、一点鎖線が第１の比較例の結果を、破線が第２の比較例の結果を示す。

ダイプレクサを用いた従来例である第２の比較例の場合に比べて、第１の実施形態では、ＢＡＮＤ１及びＢＡＮＤ８のいずれにおいても、挿入損失が小さくなっていることがわかる。

ダイプレクサを用いた第２の比較例では、ダイプレクサの損失分が、第１，第２のデュプレクサの損失分に加わるため、損失が悪化している。これに対して、ダイプレクサの損失に比べ、インピーダンス整合回路８における損失は僅かであるため、第１の実施形態によれば、第２の比較例に比べて、いずれの帯域においても損失を小さくすることが可能とされている。

他方、第１の比較例では、第１，第２のデュプレクサ１２３，１２４内に、インピーダンス整合回路１２６，１２８が内蔵されているので、インピーダンス整合回路１２６，１２８の影響により損失が増加している。これに対して、第１の実施形態では、基板２に実装されたインピーダンス整合回路８により、第１，第２のデュプレクサ３，４間のインピーダンス整合だけでなく、デュプレクサ３における送信側の第１のラダー型フィルタ５と受信側の第２のフィルタ６との間のインピーダンス整合も図られる。また、デュプレクサ４における送信側の第１のラダー型フィルタＦ１と受信側の第２のラダー型フィルタＦ２との間のインピーダンス整合も図られる。従って、インピーダンス整合用素子の数が少なくなるため、低損失化を図ることができる。また、第１，第２のデュプレクサ３，４内には、インピーダンス整合回路が内蔵されていないので、デュプレクサ３，４を小型化することができる。それによって、マルチバンドデュプレクサモジュール全体を小型とすることができる。

上記第１の実施形態において、損失を低減する理由をより詳細に説明する。周波数帯が異なる第１，第２のデュプレクサのアンテナ端子を共通とする場合には、一方のデュプレクサの周波数帯におけるインピーダンスを５０Ωに整合させると同時に、他方のデュプレクサの周波数帯におけるインピーダンスを開放とすることが重要である。すなわち、相手方の周波数帯におけるインピーダンスが開放でなければ、相手方の周波数帯に漏れる信号成分が大きくなり、自バンドのデュプレクサにおける挿入損失が悪化するからである。

図１０及び図１１は、第１のデュプレクサ３すなわちＢＡＮＤ８の周波数帯のデュプレクサ３のアンテナ端子３ａにおけるＢＡＮＤ８の周波数帯である８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおけるインピーダンススミスチャートを示す。図１１は、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ１すなわち１９２０〜２１７０ＭＨｚにおけるインピーダンススミスチャートを示す。

また、図１２及び図１３は、ＢＡＮＤ１の周波数帯で用いられるデュプレクサすなわちデュプレクサ４のアンテナ端子４ａにおけるＢＡＮＤ１の周波数帯である１９２０〜２１７０ＭＨｚにおけるインピーダンススミスチャートを示す。図１３は、相手方のＢＡＮＤであるＢＡＮＤ８すなわち８８０〜９６０ＭＨｚにおけるアンテナ端子４ａにおけるインピーダンススミスチャートを示す。

図１０〜図１３に示されているように、デュプレクサ単体におけるアンテナ端子の自らの周波数帯のインピーダンス及び相手方の周波数帯におけるインピーダンスは共に容量性の領域内にある。これは、デュプレクサが弾性表面波フィルタで構成されている場合、自己の周波数帯においては、誘電率が高い圧電基板に形成されている引き回し配線の対接地容量の影響を受けること、並びに相手方の周波数帯においては、表面波が励振しないため、くし型電極が容量としてのみ働くことによる。その結果、自らの周波数帯におけるインピーダンスを５０Ωにし、かつ相手方の周波数帯におけるインピーダンスをオープンとするには、誘導性のインピーダンスを有するインピーダンス整合回路が必要である。

他方、デュプレクサ内にインピーダンス整合回路が内蔵されている場合には、自らの周波数帯のインピーダンスは５０Ωとなり、相手方の周波数帯におけるインピーダンスは容量性または誘導性となる。すなわち、上記第１の比較例では、第１のデュプレクサ３において、自己の通過帯域であるＢＡＮＤ８におけるインピーダンスが５０Ωになっている。そのため、相手方のＢＡＮＤにおけるインピーダンスを開放とするように新たにマッチング回路を追加して調整すると、逆に、自らの周波数帯であるＢＡＮＤ８におけるインピーダンスが５０Ωから外れることとなる。そのため、電気的損失が増大する。

これに対して、上記第１の実施形態では、第１のデュプレクサ３において、ＢＡＮＤ８及びＢＡＮＤ１のいずれにおいてもインピーダンスは容量性となる。従って、誘導性のインピーダンス整合回路８を接続することにより、自らの周波数帯であるＢＡＮＤ８のインピーダンスを５０Ωとし、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ１におけるインピーダンスを開放とすることができる。従って、デュプレクサ３において、インピーダンス整合状態を最適化することができ、それによって、損失を低減することができる。

また、図１１及び図１３において、第１の実施形態に従ってインピーダンス整合回路８を接続した場合の第１，第２のデュプレクサ３，４の相手方周波数帯におけるインピーダンススミスチャートを破線で示す。なお、この破線の波形は、マルチバンドデュプレクサを構成した場合の影響が正確に現れるように、相手方のデュプレクサにおける自らの周波数帯内インピーダンスを付加した回路で評価したものである。具体的には、相手方のデュプレクサの影響が正確に現れるように、容量性のインピーダンス素子共通アンテナ端子に接続している。

図１１に示すデュプレクサ３におけるアンテナ端子のインピーダンススミスチャートにおいて、実線で示すデュプレクサ単体の場合には、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ１のインピーダンスはより高い周波数領域となるため、電磁界的な結合はより強く生じ、インピーダンスの浮きが矢印Ａで示すように、大きくなっていることがわかる。そのため、ＢＡＮＤ１の周波数帯におけるインピーダンスを開放とするには、単にインダクタを接続するだけではなく、キャパシタを並列に接続することが必要となる。すなわち、直列に接続されたインダクタ９，１０と、並列に接続されたキャパシタ１１とを組み合わせることにより、ローパスフィルタが形成され、それによって、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ１における減衰量が大きくなり、インピーダンスの浮きが改善される。そのため、図１１に破線で示すように、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ１におけるインピーダンス特性が開放状態かつ、浮きも小さくなるため、ＢＡＮＤ１における損失を小さくすることができる。

逆に、デュプレクサ４側においては、相手方のＢＡＮＤであるＢＡＮＤ８におけるインピーダンスは周波数が相対的に低いため、電磁界的な結合はほとんど生じない。従って、図１３に示すように、相手方の周波数帯における良好なインピーダンスの浮きを示していることがわかる。このため、デュプレクサ４側においては、インピーダンス整合回路としては、ハイパスフィルタは不良である。よって、インダクタンスだけでＢＡＮＤ８におけるインピーダンスを開放とし、かつ浮きを小さくすることができる。第１の実施形態では、デュプレクサ３に付加した共通アンテナ端子７に最も近いインダクタ９がデュプレクサ４のインピーダンス整合回路としての機能をも果している。そのため、デュプレクサ４側に、インピーダンス整合回路を接続する必要はなく、デュプレクサ４側における挿入損失をより一層小さくすることができる。

もっとも、図１４に示す変形例のように、第２のデュプレクサ４側において、共通アンテナ端子７との間に、インピーダンス整合回路２２を前述したように、接続してもよい。この場合には、並列インダクタ２４と直列キャパシタ２３によりハイパスフィルタが構成され、それによってインピーダンス整合が果たされている。

図１５及び図１６は、第１，第２の実施形態において、第１のデュプレクサ３側における送信帯域及び受信帯域の周波数特性を示す図であり、図１７及び図１８は、第１，第２の実施形態において、第２のデュプレクサ４の送信帯域及び受信帯域の周波数特性をそれぞれ示す図である。

図１５〜図１８において、実線が第１の実施形態の結果を、破線が第２の実施形態の結果を示す。

第２の実施形態では、上記ハイパスフィルタからなるインピーダンス整合回路２２の接続により、第２のデュプレクサ４側におけるアンテナ端子のインピーダンスの浮きが改善され、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ８における損失を低減することができる。しかしながら、インピーダンス整合回路２２を接続したため、ＢＡＮＤ１における損失が大きくなる。そのため、第１の実施形態に比べ、損失が若干大きくなる。また、インピーダンス整合回路に必要な素子数も増加する。従って、第２の実施形態に比べて第１の実施形態の方が好ましいことがわかる。

図２１及び図２２は、第１の比較例における第１のデュプレクサのアンテナ端子側における自己の周波数帯すなわちＢＡＮＤ８の周波数帯である８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚにおけるインピーダンススミスチャート及び相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ１である１９２０〜２１７０ＭＨｚにおけるインピーダンススミスチャートを示す。また、図２３及び図２４は、第１の比較例における第２のデュプレクサのアンテナ端子における自己の周波数帯であるＢＡＮＤ１におけるインピーダンススミスチャートを示し、図２４は、相手方の周波数帯であるＢＡＮＤ８におけるインピーダンススミスチャートを示す。

また、図２２及び図２４において、第１の比較例におけるインピーダンス整合回路８を接続した場合の第１，第２のデュプレクサ１２３，１２４の相手側周波数帯におけるインピーダンススミスチャートを破線で示す。

第１，第２の実施形態及び第１，第２の比較例におけるＢＡＮＤ８及びＢＡＮＤ１の各送信帯域及び受信帯域における挿入損失を下記の表１に示す。

なお、上記第１，第２の実施形態では、弾性表面波を利用して第１，第２のデュプレクサの各フィルタ回路が構成されていたが、弾性境界波を利用した弾性境界波フィルタにより各デュプレクサが形成されていてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るマルチバンドデュプレクサモジュールの概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るマルチバンドデュプレクサモジュールの模式的平面図である。 第１の実施形態のマルチバンドデュプレクサモジュールの基板裏面の端子電極の位置を模式的に示す平面図である。 第１の比較例のマルチバンドデュプレクサモジュールの回路構成を示すブロック図である。 第２の比較例のマルチバンドデュプレクサモジュールの回路構成を説明するためのブロック図である。 第１の実施形態及び第１，第２の比較例における第１のデュプレクサのＢＡＮＤ８の送信側帯域における周波数特性を示す図である。 第１の実施形態及び第１，第２の比較例における第１のデュプレクサのＢＡＮＤ８の受信側帯域における周波数特性を示す図である。 第１の実施形態及び第１，第２の比較例における第１のデュプレクサのＢＡＮＤ１の送信側帯域における周波数特性を示す図である。 第１の実施形態及び第１，第２の比較例における第１のデュプレクサのＢＡＮＤ１の受信側帯域における周波数特性を示す図である。 第１の実施形態で用いられている第１のデュプレクサ単体におけるアンテナ端子におけるＢＡＮＤ８の周波数帯のインピーダンススミスチャートを示す図である。 第１の実施形態で用いられている第１のデュプレクサ単体におけるアンテナ端子におけるＢＡＮＤ１の周波数帯のインピーダンススミスチャートを示す図である。 第１の実施形態で用いられている第２のデュプレクサ単体のアンテナ端子におけるＢＡＮＤ１の周波数帯におけるインピーダンススミスチャートを示す図である。 第１の実施形態で用いられている第２のデュプレクサ単体のアンテナ端子におけるＢＡＮＤ８の周波数帯におけるインピーダンススミスチャートを示す図である。 本発明の第２の実施形態のマルチバンドデュプレクサモジュールの回路構成を示すブロック図である。 第１，第２の実施形態におけるＢＡＮＤ８の送信帯域の周波数特性を示す図である。 第１，第２の実施形態におけるＢＡＮＤ８の受信帯域の周波数特性を示す図である。 第１，第２の実施形態におけるＢＡＮＤ１の送信帯域の周波数特性を示す図である。 第１，第２の実施形態におけるＢＡＮＤ１の受信帯域の周波数特性を示す図である。 第１のデュプレクサ３の回路構成を示す回路図である。 第２のデュプレクサ４の回路構成を示す回路図である。 第１の比較例で用いられている第１のデュプレクサ単体におけるアンテナ端子におけるＢＡＮＤ８におけるインピーダンススミスチャートを示す図である。 第１の比較例で用いられている第１のデュプレクサ単体におけるアンテナ端子におけるＢＡＮＤ１におけるインピーダンススミスチャートを示す図である。 第１の比較例で用いられている第２のデュプレクサ単体におけるアンテナ端子におけるＢＡＮＤ１におけるインピーダンススミスチャートを示す図である。 第１の比較例で用いられている第２のデュプレクサ単体におけるアンテナ端子におけるＢＡＮＤ８におけるインピーダンススミスチャートを示す図である。 従来の高周波モジュールの回路図である。

符号の説明

１…マルチバンドデュプレクサモジュール
２…モジュール基板
３…デュプレクサ
３ａ…アンテナ端子
３ｂ…送信端子
３ｃ…受信端子
４…デュプレクサ
４ａ…アンテナ端子
４ｂ…送信端子
４ｃ…受信端子
５…ラダー型フィルタ
６…フィルタ
６ａ〜６ｃ…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
６ｅ，６ｆ…１ポート型弾性波共振子
７…共通アンテナ端子
８…インピーダンス整合回路
９，１０…インダクタ
１１…キャパシタ
１２…配線パターン
１３〜１６…導電パターン
１７〜２１…端子電極
２２…インピーダンス整合回路
２３…キャパシタ
２４…インダクタ
Ｆ１，Ｆ２…ラダー型フィルタ
Ｌ１〜Ｌ４…インダクタンス
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ８…直列腕共振子
１２１…マルチバンドデュプレクサモジュール
１２３，１２４…デュプレクサ
１２３ａ…アンテナ端子
１２３ｂ…送信端子
１２３ｃ…受信端子
１２６…インピーダンス整合回路
１２７…インダクタ
１２８…インピーダンス整合回路
１２９…インダクタ
１３１…ダイプレクサ

Claims (5)

1. 共通アンテナ端子に接続されており、周波数帯が異なる第１，第２のデュプレクサを有するマルチバンドデュプレクサモジュールであって、
   前記共通アンテナ端子に接続される第１のアンテナ端子と、第１のアンテナ端子に接続されている複数の弾性波素子とを有する第１のデュプレクサと、
   前記共通アンテナ端子に接続されている第２のアンテナ端子と、該第２のアンテナ端子に接続されている複数の弾性波素子とを有し、周波数帯が第１のデュプレクサよりも高い第２のデュプレクサとを備え、
   前記第１のアンテナ端子と前記第１のアンテナ端子に接続されたいずれかの第１の弾性波素子との間にインピーダンス整合回路が接続されておらず、かつ前記第２のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子に接続されている第２の弾性波素子との間にインピーダンス整合回路が接続されておらず、
   前記共通アンテナ端子と前記第１及び第２のアンテナ端子の少なくとも一方との間にインダクタンス及びキャパシタンスの少なくとも一方を有するインピーダンス整合回路が接続されており、
   前記インピーダンス整合回路が、前記共通アンテナ端子と前記第１のアンテナ端子との間に接続された第１のインピーダンス整合回路を有し、該第１のインピーダンス整合回路において、前記インダクタンスが前記共通アンテナ端子と前記第１のアンテナ端子との間に直列に接続されており、前記キャパシタンスが前記共通アンテナ端子とグラウンド電位との間に接続されており、
   前記インピーダンス整合回路が前記第１のインピーダンス整合回路を有し、前記共通アンテナ端子と前記第２のアンテナ端子との間にインピーダンス整合回路が付加されていない、マルチバンドデュプレクサモジュール。
2. 前記第１のインピーダンス整合回路において、前記共通アンテナ端子に最も近い素子が、前記共通アンテナ端子と前記第１のアンテナ端子の間に直列に接続されたインダクタンスである、請求項１に記載のマルチバンドデュプレクサモジュール。
3. 前記第１，第２のデュプレクサの内少なくとも一方のデュプレクサが弾性波フィルタ装置からなる、請求項１又は２に記載のマルチバンドデュプレクサモジュール。
4. 基板をさらに備え、前記第１，第２のデュプレクサ及び前記インピーダンス整合回路が前記基板に一体的に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチバンドデュプレクサモジュール。
5. 前記第１，第２のデュプレクサが送信端子及び受信端子をさらに有し、前記基板が第１〜第３の辺を有し、第１の辺に前記共通アンテナ端子が引き出されており、前記第２の辺に、第１のデュプレクサの送信端子と第２のデュプレクサの送信端子が引き出されており、前記第３の辺に第１のデュプレクサの受信端子と第２のデュプレクサの受信端子が引き出されている、請求項４に記載のマルチバンドデュプレクサモジュール。

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