JP6589824B2 - マルチプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ回路を備えるマルチプレクサに関する。

近年の携帯電話には、一端末で複数の周波数帯域および複数の無線方式、いわゆるマルチバンド化およびマルチモード化に対応することが要求されている。これに対応すべく、１つのアンテナの直下には、複数の無線搬送周波数を有する高周波信号を分波するマルチプレクサが配置される。

図８は、特許文献１に記載されたデュプレクサの回路構成図である。同図に示されたデュプレクサ６００は、分波器と、キャンセル回路６４０とを備える。分波器は、送信側フィルタ回路と受信側フィルタ回路とを有している。キャンセル回路６４０は、縦結合型弾性波共振器６４６と、静電容量６４２および６４４とで構成され、送信側フィルタ回路を流れる所定の周波数帯域の成分に対して、逆位相かつ同振幅の相殺成分を生成する。上記構成により、挿入損失を増大させることなく、分波器のアイソレーション特性またはフィルタの減衰特性を向上させることができるとしている。

特開２０１３−１１８６１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたデュプレクサ６００では、縦結合型弾性波共振器６４６のアンテナ端子側および送信端子側の両方に静電容量６４２および６４４が配置されているので、キャンセル回路６４０を含むデュプレクサ６００が大型化してしまう。さらに、キャンセル回路６４０に必要な静電容量を確保しつつ、キャンセル回路６４０の容量素子を縦結合型弾性波共振器６４６の両側に直列分配すると、容量素子１つあたりの静電容量が大きくなり、インピーダンスが下がってしまう。このため、受信側フィルタの通過帯域と縦結合型弾性波共振器６４６の共振レスポンス帯域とが重なってしまう場合に、受信側フィルタにおいて通過帯域内リップルを発生させ、帯域幅を減少させてしまう。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、キャンセル回路が並列接続された第１フィルタ回路の減衰特性を改善するとともに、第１フィルタ回路と共通端子で接続された第２フィルタ回路の通過特性を改善する小型のマルチプレクサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、高周波信号が入出力される共通端子、第１端子および第２端子と、第１周波数帯域を通過帯域とし、前記共通端子および前記第１端子に接続された第１フィルタ回路と、前記第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域を通過帯域とし、前記共通端子および前記第２端子に接続された第２フィルタ回路と、前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ経路上にあって前記共通端子側に位置する第１ノードおよび前記第１端子側に位置する第２ノードに接続され、前記経路上を流れる所定の周波数帯域の成分を相殺するためのキャンセル回路と、を備え、前記キャンセル回路は、一端が前記第１ノードに接続された容量素子と、一端が前記容量素子の他端に接続され、他端が容量素子を介さずに前記第２ノードに接続された縦結合型共振器と、を有し、前記第１ノード側から前記キャンセル回路を見た場合の前記第２周波数帯域におけるインピーダンスは、前記第２ノード側から前記キャンセル回路を見た場合の前記第２周波数帯域におけるインピーダンスよりも高い。

第１フィルタ回路の所定の周波数帯域における減衰特性を改善すべく、上記経路上を流れる所定の周波数帯域の成分に対する相殺成分を生成するキャンセル回路が、第１フィルタ回路に並列接続される。このキャンセル回路としては、上記所定の周波数帯域のみを低損失とすることに有利な縦結合型共振器が用いられる。ここで、上記相殺成分を、上記経路上の上記成分と同振幅かつ逆位相に調整するため、キャンセル回路には、振幅および位相調整用の容量素子が直列付加される。キャンセル回路に直列付加される容量素子としては、第１フィルタ回路とキャンセル回路とのインピーダンス整合を考慮して、縦結合型共振器の両端に分配配置されることが考えられる。

これに対して、本構成によれば、キャンセル回路の容量素子は、縦結合型共振器の第２ノード側には配置されず、第１ノード側のみに配置される。これにより、容量素子が縦結合型共振器の両端に分配配置された場合（容量素子が２つ直列配置された場合）と同じ静電容量を確保するには、直列配置された２つの容量素子の１つよりも小さな静電容量を有する容量素子を、縦結合共振器の共通端子側のみに配置すればよい。これにより、２つの容量素子が配置されたキャンセル回路と比較して、キャンセル回路を小型化できる。

また、所定の静電容量が必要なキャンセル回路において、容量素子を縦結合共振器の共通端子側の第１ノード側のみに配置することにより、第１ノード側からキャンセル回路を見た場合のインピーダンスを、第２ノード側からキャンセル回路を見た場合のインピーダンスよりも大きくできる。ここで、本構成では、キャンセル回路の上記インピーダンスを、第２フィルタ回路の通過帯域（第２周波数帯域）におけるインピーダンスとしている。このため、共通端子から入力された第２周波数帯域の信号が第１フィルタ側に漏洩することを抑制できる。

以上より、マルチプレクサ回路を小型化しつつ、第１フィルタ回路の減衰特性を改善するとともに第２フィルタ回路の通過特性を改善できる。

また、前記第１ノードは、前記共通端子であってもよい。

これにより、所定の静電容量が必要なキャンセル回路において、容量素子を縦結合共振器の共通端子側のみに配置することにより、共通端子側からキャンセル回路を見た場合のインピーダンスを、第２ノード側からキャンセル回路を見た場合のインピーダンスよりも大きくできる。よって、共通端子から入力された第２周波数帯域の信号が第１フィルタ側に漏洩することを、より効果的に抑制できる。

また、前記第１周波数帯域は、前記第２周波数帯域よりも低周波数側に位置し、前記所定の周波数帯域は、前記第２周波数帯域に含まれ、前記縦結合型共振器の挿入損失が極小となる周波数は、前記第２周波数帯域近傍に位置してもよい。

第１フィルタ回路の通過帯域（第１周波数帯域）よりも高周波側の減衰特性を改善するために、縦結合型共振器の挿入損失が極小となる周波数を含む上記所定の周波数帯域を、第２周波数帯域に設定した場合、第２フィルタ回路の通過特性が劣化することが懸念される。これに対して、共通端子側（第１ノード）からキャンセル回路を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスは、第２ノード側からキャンセル回路を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスよりも高いので、第２フィルタ回路の通過特性を改善できる。さらに、第１フィルタ回路の第２周波数帯域における減衰特性が改善されるので、第１フィルタ回路と第２フィルタ回路とのアイソレーション特性が改善される。また、第１周波数帯域に、上記所定の周波数帯域が設定されないので、第１フィルタ回路の通過特性の劣化が回避される。

また、前記第１フィルタ回路は、複数の弾性波共振子で構成されたラダー型の弾性波フィルタ回路であってもよい。

第１フィルタ回路が、ラダー型の弾性波フィルタ回路である場合、第１フィルタ回路の減衰帯域では位相が複雑に変化しないので、第１フィルタ回路の上記経路上を流れる成分と逆位相の成分を、縦結合型共振器で形成しやすい。よって、第１フィルタ回路の減衰特性の改善効果、および、第１フィルタ回路と第２フィルタ回路とのアイソレーション特性の改善効果が、より発揮される。

また、前記第１フィルタ回路は、前記第１端子から前記共通端子へ高周波信号を伝搬する送信側フィルタであり、前記第２フィルタ回路は、前記共通端子から前記第２端子へ高周波信号を伝搬する受信側フィルタであり、前記経路上であって、前記第１端子と前記第２ノードとの間には、直列腕共振子が接続されていてもよい。

これにより、送信側フィルタおよび受信側フィルタが共通端子で接続されたデュプレクサが構成される。ここで、送信側端子（第１端子）から印加された電力およびサージは、直列腕共振子を最初に通過することとなるため、キャンセル回路の縦結合型共振器に印加される信号強度が小さくなる。つまり、デュプレクサの耐電力性および耐サージ性を高めることが可能となる。

また、前記第１フィルタ回路は、圧電性を有する基板上に形成された複数の第１ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタであり、前記縦結合型共振器は、前記基板上に形成された複数の第２ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波共振器であってもよい。

これにより、第１フィルタ回路と縦結合型共振器とが、同じ圧電基板上に形成された弾性表面波共振子で構成されるので、マルチプレクサを小型化できる。

また、前記容量素子は、前記基板上に形成された櫛歯状電極で構成されていてもよい。

これにより、第１フィルタ回路とキャンセル回路とが、同じ圧電基板上に形成されるので、マルチプレクサを小型化できる。

また、前記複数の第１ＩＤＴ電極は、第１電極膜で形成され、前記複数の第１ＩＤＴ電極を接続する第１配線は、前記第１電極膜と第２電極膜との積層体で形成され、前記第１ノード、前記容量素子、前記複数の第２ＩＤＴ電極、および前記第２ノードを接続する第２配線は、前記第１電極膜と同一の膜厚を有してもよい。

第１ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極間を接続する第１配線は、第１フィルタ回路の通過帯域における低損失性を確保すべく、２層配線で構成されている。これに対して、キャンセル回路の第２配線は、キャンセル回路を流れる相殺成分が小振幅であることから、抵抗分が増えても大きな問題は生じないので単層配線でよい。よって、第２配線を細線化できるので、チップサイズを小型化できる。

また、前記第１フィルタ回路は、直列腕共振子と並列腕共振子とで構成されたラダー型の弾性表面波フィルタであり、前記基板の平面視において、前記縦結合型共振器における弾性表面波の伝搬経路を伝搬方向に延長した領域は、前記並列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路および前記直列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路と重ならなくてもよい。

キャンセル回路で生成される相殺成分は小振幅であるため、縦結合型共振器と、第１フィルタ回路の直列腕共振子および並列腕共振子との伝送路を並べて配置すると、上記相殺成分が上記直列腕共振子および並列腕共振子の弾性表面波に干渉され、上記相殺成分の位相特性が影響されて、第１フィルタ回路の減衰特性が悪化する。これに対して、上記構成によれば、第１フィルタ回路の減衰特性を改善できる。

また、前記第２フィルタ回路は、前記基板上に形成された複数の第３ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタであり、前記縦結合型共振器に接続されるグランド配線は、前記第１フィルタ回路に接続されるグランド電極と前記基板上で接続され、前記第２フィルタ回路に接続されるグランド電極と前記基板上で接続されなくてもよい。

これにより、縦結合型共振器に接続されるグランド配線が、第１フィルタ回路に接続さグランド電極に接続されているので、縦結合型共振器と第１フィルタ回路とのグランド電極を圧電基板上で共有でき、チップサイズの小型化が可能となる。一方、縦結合型共振器に接続されるグランド配線が、第２フィルタ回路に接続されるグランド電極に接続されていないので、縦結合型共振器のレスポンスがグランド電極を介して第２フィルタに回り込むことを回避できるので、第２フィルタ回路の通過特性の劣化を回避できる。

本発明によれば、キャンセル回路が並列接続された第１フィルタ回路の減衰特性が改善されるとともに、第１フィルタ回路と共通端子で接続された第２フィルタ回路の通過特性が改善された小型のマルチプレクサを提供することが可能となる。

実施の形態に係るマルチプレクサおよびその周辺回路の回路構成図である。 実施例に係るマルチプレクサの具体的回路構成図である。 比較例に係るマルチプレクサの具体的回路構成図である。 実施例および比較例に係る送信側フィルタの通過特性を比較したグラフである。 実施例および比較例に係る受信側フィルタの通過特性を比較したグラフである。 実施例および比較例に係るマルチプレクサのアイソレーション特性を比較したグラフである。 実施例に係るキャンセル回路の通過特性を表すグラフである。 実施の形態に係るマルチプレクサの電極レイアウトを表すチップ平面図である。 実施の形態の変形例に係るマルチプレクサの電極レイアウトを表すチップ平面図である。 特許文献１に記載されたデュプレクサの回路構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施例で示される数値、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。以下の実施例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。

（実施の形態）
［１．マルチプレクサの基本回路構成］
図１は、実施の形態に係るマルチプレクサ１およびその周辺回路の回路構成図である。同図には、本実施の形態に係るマルチプレクサ１と、アンテナ素子２と、整合用インダクタ３とが示されている。

マルチプレクサ１は、送信側フィルタ１０と、受信側フィルタ２０と、キャンセル回路３０と、共通端子１００と、送信側端子（第１端子）１１０と、受信側端子（第２端子）１２０とを備える。送信側フィルタ１０と受信側フィルタ２０とは、共通端子１００で共通接続されている。この構成により、マルチプレクサ１は、アンテナ素子２にて受信した高周波信号を、共通端子１００および受信側フィルタ２０を経由して受信側端子１２０から出力し、送信側端子１１０から入力された高周波信号を送信側フィルタ１０および共通端子１００を経由してアンテナ素子２へ出力するデュプレクサとして機能する。

なお、送信側端子１１０および受信側端子１２０には、高周波信号を増幅する増幅回路または高周波信号処理回路（ＲＦＩＣ）などが接続される。また、共通端子１００は、アンテナ素子２に接続されている必要はなく、スイッチ回路を介してアンテナ素子２に接続されていてもよい。また、共通端子１００と、送信側フィルタ１０および受信側フィルタ２０との間に、インピーダンス整合用のインダクタまたはキャパシタなどが挿入されていてもよい。

送信側フィルタ１０は、第１周波数帯域を通過帯域とし、共通端子１００および送信側端子１１０に接続された第１フィルタ回路である。

受信側フィルタ２０は、第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域を通過帯域とし、共通端子１００および受信側端子１２０に接続された第２フィルタ回路である。

なお、第１周波数帯域と第２周波数帯域との周波数の高低関係はいずれであってもよいが、本実施の形態では、第２周波数帯域が第１周波数帯域よりも高い、つまり、受信側フィルタ２０の通過帯域が、送信側フィルタ１０の通過帯域よりも高い回路構成を例示する。

キャンセル回路３０は、共通端子１００（第１ノード）、および、共通端子１００と送信側端子１１０とを結ぶ経路上のノードＮ（第２ノード）に接続され、当該経路上を流れる所定の周波数帯域の成分を相殺するための回路である。

より具体的には、キャンセル回路３０は、縦結合型共振器３１と、容量素子３２とを備える。縦結合型共振器３１は、弾性波共振子３１ａおよび３１ｂで構成され、一端（弾性波共振子３１ａ）が容量素子３２の他端に接続され、他端（弾性波共振子３１ｂ）が容量素子を介さずにノードＮに接続されている。容量素子３２は、一端が共通端子１００に接続されている。

ここで、共通端子１００側からキャンセル回路３０を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスは、ノードＮ側からキャンセル回路３０を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスよりも高い。

上記構成によれば、送信側フィルタ１０の第１周波数帯域よりも高周波側における所定の周波数帯域の減衰特性を改善すべく、上記経路上を流れる所定の周波数帯域の成分の相殺成分を生成するキャンセル回路３０が、送信側フィルタ１０に並列接続されている。キャンセル回路３０としては、広帯域にわたる他の周波数帯域と比して上記所定の周波数帯域のみを低損失とすることに有利な縦結合型共振器３１が用いられる。ここで、上記相殺成分を、上記経路上を流れる所定の周波数帯域の上記成分と同振幅かつ逆位相に調整するため、キャンセル回路３０には、振幅および位相調整用の容量素子３２が直列付加されている。

キャンセル回路に直列付加される容量素子としては、一般に、キャンセル回路が並列接続されるフィルタ回路とキャンセル回路とのインピーダンス整合を考慮して、縦結合型共振器の両端に分配配置されることが考えられる。

これに対して、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の構成によれば、キャンセル回路３０の容量素子は、縦結合型共振器３１のノードＮ側には配置されず、共通端子１００側のみに配置される。これにより、容量素子が縦結合型共振器の両端に分配配置された従来構成（容量素子が２つ直列配置された場合）と同じ静電容量を確保するには、直列配置された２つの容量素子の１つよりも小さな静電容量を有する容量素子３２を、縦結合型共振器３１の共通端子１００側のみに配置すればよい。これにより、２つの容量素子が配置された従来のキャンセル回路と比較して、キャンセル回路３０を小型化できる。

また、所定の静電容量が必要なキャンセル回路において、容量素子３２を縦結合型共振器３１の共通端子１００側のみに配置することにより、共通端子１００側からキャンセル回路３０を見た場合のインピーダンスを、ノードＮ側からキャンセル回路３０を見た場合のインピーダンスよりも大きくできる。ここで、本実施の形態に係るマルチプレクサ１では、キャンセル回路３０の上記インピーダンスを、受信側フィルタ２０の通過帯域（第２周波数帯域）におけるインピーダンスとしている。つまり、共通端子１００側からキャンセル回路３０を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスは、ノードＮ側からキャンセル回路３０を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスよりも大きい。このため、共通端子１００から入力された第２周波数帯域の信号が送信側フィルタ１０の方へ漏洩することを抑制できる。

以上より、マルチプレクサ１を小型化しつつ、送信側フィルタ１０の上記所定の周波数帯域の減衰特性を改善するとともに、受信側フィルタ２０の通過特性を改善することが可能となる。

なお、本実施の形態では、キャンセル回路３０は、共通端子１００、および、ノードＮに接続された構成を例示したが、本発明に係るキャンセル回路は、共通端子１００に直接接続されず、送信側フィルタ１０を構成する直列腕共振子１２ｓ１〜１４ｓ２を結ぶ各直列腕上のノード（第１ノード）と、ノードＮ（第２ノード）とに接続されていてもよい。つまり、キャンセル回路は、共通端子１００と送信側端子１１０とを結ぶ経路上にあって共通端子１００側に位置する第１ノードおよび送信側端子１１０側に位置する第２ノードに接続されていればよい。この構成においても、本実施の形態に係るキャンセル回路３０およびマルチプレクサ１が有する効果と同様の効果が奏され、送信側フィルタ１０の上記所定の周波数帯域の減衰特性を改善するとともに、受信側フィルタ２０の通過特性を改善することが可能となる。

以下、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の具体的回路構成例を示し、マルチプレクサ１について詳細に説明する。

［２．マルチプレクサの回路構成例］
図２は、実施例に係るマルチプレクサ１の具体的回路構成の一例を示す図である。同図に示されたマルチプレクサ１は、図１と同様に、送信側フィルタ１０と、受信側フィルタ２０と、キャンセル回路３０と、共通端子１００と、送信側端子１１０と、受信側端子１２０とを備える。

送信側フィルタ１０は、複数の弾性波共振子で構成されたラダー型の弾性波フィルタ回路であり、直列腕共振子１１ｓ、１２ｓ１、１２ｓ２、１３ｓ１、１３ｓ２、１４ｓ１および１４ｓ２と、並列腕共振子１１ｐ、１２ｐ１、１２ｐ２および１３ｐと、を備える。本構成により、送信側フィルタ１０は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格のＢａｎｄ８の送信フィルタ（送信（第１周波数）帯域：８８０−９１５ＭＨｚ）に適用される。

送信側フィルタ１０がラダー型の弾性波フィルタ回路であることにより、送信側フィルタ１０の減衰帯域では位相が複雑に変化しないので、送信側フィルタ１０の上記経路上を流れる成分に対して逆位相の成分を、縦結合型共振器３１で形成しやすい。よって、送信側フィルタ１０の減衰特性の改善効果、および、送信側フィルタ１０と受信側フィルタ２０とのアイソレーション特性の改善効果が、より発揮される。

さらに、直列腕共振子１１ｓ〜１４ｓ２および並列腕共振子１１ｐ〜１３ｐのそれぞれは、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極で構成されている。つまり、送信側フィルタ１０は、上記圧電基板上に形成された複数の第１ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタである。

受信側フィルタ２０は、複数の弾性波共振子で構成された弾性波フィルタ回路であり、直列腕共振子２１ｓおよび２２ｓと、並列腕共振子２１ｐおよび２２ｐと、縦結合型共振器２３Ｌとを備える。縦結合型共振器２３Ｌは、並列接続された縦結合型共振器２３Ｌ１および２３Ｌ２で構成され、縦結合型共振器２３Ｌ１および２３Ｌ２のそれぞれは、弾性波伝搬方向に沿って並べられた５つの弾性波共振子で構成されている。本構成により、受信側フィルタ２０は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ８の受信フィルタ（受信（第２周波数）帯域：９２５−９６０ＭＨｚ）に適用される。なお、直列腕共振子２１ｓおよび２２ｓ、並列腕共振子２１ｐおよび２２ｐ、ならびに縦結合型共振器２３Ｌを構成する弾性波共振子のそれぞれは、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極で構成されている。つまり、受信側フィルタ２０は、圧電基板上に形成された複数のＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタである。

キャンセル回路３０は、縦結合型共振器３１と、容量素子３２とを備える。なお、図２では、容量素子３２を弾性波共振子で表しているが、これは、容量素子３２は、弾性表面波共振子（例えば、１ポート共振器）のような容量性を有する弾性波共振子で実現してもよいという意味である。

縦結合型共振器３１は、弾性波伝搬方向に沿って並べられた２つの弾性波共振子３１ａおよび３１ｂで構成されている。縦結合型共振器３１の一端（弾性波共振子３１ａ）が容量素子３２の他端に接続され、縦結合型共振器３１の他端（弾性波共振子３１ｂ）が容量素子を介さずにノードＮに接続されている。さらに、弾性波共振子３１ａおよび３１ｂのそれぞれは、送信側フィルタ１０が形成された圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極で構成されている。つまり、キャンセル回路３０は、上記圧電基板上に形成された複数の第２ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波共振器である。弾性波共振子３１ａを構成するＩＤＴ電極は、互いに対向する２つの櫛形電極で構成されており、一方の櫛形電極は容量素子３２の他端に接続され、他方の櫛形電極はグランド電極に接続されている。また、弾性波共振子３１ｂを構成するＩＤＴ電極は、互いに対向する２つの櫛形電極で構成されており、一方の櫛形電極はノードＮに接続され、他方の櫛形電極はグランド電極に接続されている。

送信側フィルタ１０と縦結合型共振器３１とが、同一の圧電基板上に形成されていることにより、マルチプレクサ１を小型化できる。

なお、本実施例では、ノードＮと送信側端子１１０との間に、送信側フィルタ１０を構成する直列腕共振子１１ｓが配置されている。これにより、送信側端子１１０から印加された電力およびサージは、直列腕共振子１１ｓを最初に通過することとなるため、キャンセル回路３０の縦結合型共振器３１に印加される信号強度が小さくなる。つまり、マルチプレクサ１の、耐電力性および耐サージ性を高めることが可能となる。

なお、縦結合型共振器３１を構成する弾性波共振子（ＩＤＴ電極）の個数は、２個に限定されず、キャンセル回路３０として必要な通過特性に応じて適宜決定されればよい。

容量素子３２は、一端が共通端子１００に接続され、他端が縦結合型共振器３１の一端（弾性波共振子３１ａ）に接続されている。なお、容量素子３２は、送信側フィルタ１０および縦結合型共振器３１が形成された圧電基板上に形成された櫛歯状電極で構成されている。

送信側フィルタ１０、縦結合型共振器３１および容量素子３２が、同一の圧電基板上に形成されていることにより、マルチプレクサ１を小型化できる。

図３は、比較例に係るマルチプレクサ５００の具体的回路構成図である。同図に示されたマルチプレクサ５００は、送信側フィルタ１０と、受信側フィルタ２０と、キャンセル回路５３０と、共通端子１００と、送信側端子１１０と、受信側端子１２０とを備える。同図に示されたマルチプレクサ５００は、実施例に係るマルチプレクサ１と比較して、キャンセル回路の構成のみが異なる。以下、比較例に係るマルチプレクサ５００について、実施例に係るマルチプレクサ１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

キャンセル回路５３０は、縦結合型共振器３１と、容量素子３２ａおよび３２ｂとを備える。

キャンセル回路５３０の縦結合型共振器３１は、弾性波伝搬方向に沿って並べられた２つの弾性波共振子３１ａおよび３１ｂで構成されている。縦結合型共振器３１の一端（弾性波共振子３１ａ）が容量素子３２ａの他端に接続され、縦結合型共振器３１の他端（弾性波共振子３１ｂ）が容量素子３２ｂの他端に接続されている。さらに、弾性波共振子３１ａおよび３１ｂのそれぞれは、送信側フィルタ１０が形成された圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極で構成されている。弾性波共振子３１ａを構成するＩＤＴ電極は、互いに対向する２つの櫛形電極で構成されており、一方の櫛形電極は容量素子３２ａの他端に接続され、他方の櫛形電極はグランド電極に接続されている。また、弾性波共振子３１ｂを構成するＩＤＴ電極は、互いに対向する２つの櫛形電極で構成されており、一方の櫛形電極は容量素子３２ｂの他端に接続され、他方の櫛形電極はグランド電極に接続されている。

容量素子３２ａは、一端が共通端子１００に接続され、他端が縦結合型共振器３１の一端（弾性波共振子３１ａ）に接続されている。また、容量素子３２ｂは、一端がノードＮに接続され、他端が縦結合型共振器３１の他端（弾性波共振子３１ｂ）に接続されている。

一般に、図３に示された比較例に係るマルチプレクサ５００の構成のように、キャンセル回路５３０が並列接続される送信側フィルタ１０とキャンセル回路５３０とのインピーダンス整合を考慮して、縦結合型共振器３１の両端に、容量素子３２ａおよび３２ｂが分配配置される。

これに対して、実施例に係るマルチプレクサ１の構成では、送信側フィルタ１０の第１周波数帯域よりも高周波側における所定の周波数帯域の減衰特性を改善すべく、上記経路上を流れる所定の周波数帯域の成分の相殺成分を生成するキャンセル回路３０が、送信側フィルタ１０に並列接続されている。ここで、上記相殺成分を、上記経路上を流れる第２周波数帯域の上記成分と同振幅かつ逆位相に調整するため、キャンセル回路３０には、振幅および位相調整用の容量素子３２が直列付加されている。

本実施例に係るマルチプレクサ１の構成によれば、キャンセル回路３０の容量素子３２は、縦結合型共振器３１のノードＮ側には配置されず、共通端子１００側のみに配置される。これにより、容量素子３２ａおよび３２ｂが縦結合型共振器３１の両端に分配（直列）配置された比較例と同じ静電容量を確保するには、直列配置された２つの容量素子３２ａおよび３２ｂのいずれかよりも小さな静電容量を有する容量素子３２を、縦結合型共振器３１の共通端子１００側のみに配置すればよい。

これにより、２つの容量素子３２ａおよび３２ｂが、縦結合型共振器３１の両端に分配（直列）配置された従来のキャンセル回路５３０と比較して、キャンセル回路３０を小型化できる。

また、所定の静電容量が必要なキャンセル回路において、容量素子３２を縦結合型共振器３１の共通端子１００側のみに配置することにより、共通端子１００側からキャンセル回路３０を見た場合のインピーダンスを、ノードＮ側からキャンセル回路３０を見た場合のインピーダンスよりも大きくできる。ここで、本実施例に係るマルチプレクサ１では、キャンセル回路３０の上記インピーダンスを、受信側フィルタ２０の通過帯域（第２周波数帯域）におけるインピーダンスとしている。つまり、共通端子１００側からキャンセル回路３０を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスは、ノードＮ側からキャンセル回路３０を見た場合の第２周波数帯域におけるインピーダンスよりも大きい。このため、共通端子１００から入力された第２周波数帯域の信号が送信側フィルタ１０の方へ漏洩することを抑制できる。

［３．実施例および比較例に係るマルチプレクサの特性比較］
図４Ａは、実施例および比較例に係る送信側フィルタ１０の通過特性を比較したグラフである。また、図４Ｂは、実施例および比較例に係る受信側フィルタ２０の通過特性を比較したグラフである。また、図４Ｃは、実施例および比較例に係るマルチプレクサのアイソレーション特性を比較したグラフである。また、図５は、実施例に係るキャンセル回路３０の通過特性を表すグラフである。また、表１に、実施例および比較例に係るキャンセル回路の電極パラメータを示す。

ここで、本実施例では、送信側フィルタ１０の通過帯域（第１周波数帯域）は、受信側フィルタ２０の通過帯域（第２周波数帯域）よりも低周波数側に位置し、キャンセル回路３０の挿入損失極小点を有する共振レスポンス周波数は、第２周波数帯域の高域端に位置する。

まず、図４Ａに示すように、実施例および比較例に係る送信側フィルタ１０の送信側端子１１０−共通端子１００における通過特性は、送信帯域（８８０−９１５ＭＨｚ）において良好な通過特性を有している。また、受信帯域（９２５−９６０ＭＨｚ）においても、実施例および比較例において良好な減衰特性が確保されている。また、図４Ｃに示すように、実施例および比較例における送受信フィルタ間のアイソレーション特性は、送信帯域（８８０−９１５ＭＨｚ）および受信帯域（９２５−９６０ＭＨｚ）において良好な特性となっている。これは、実施例および比較例に係るキャンセル回路が、（１）９６０ＭＨｚ近傍に挿入損失の極小点を有する共振レスポンスを有する、（２）容量素子により送信側フィルタ１０を通過する９６０ＭＨｚ近傍の成分と同振幅および逆位相の相殺成分が生成される、ことにより、送信側フィルタ１０の減衰特性改善および送受信アイソレーション特性改善に対しては、有効に機能していると判断できる。

これに対して、図４Ｂに示すように、実施例および比較例に係る受信側フィルタ２０の受信側端子１２０−共通端子１００における通過特性の比較では、比較例に係る受信側フィルタ２０の方が、通過帯域における帯域幅が狭くなっている。具体的には、比較例では、受信帯域の高域チャネル側近傍のロスが劣化している。例えば、挿入損失２．０ｄＢの帯域幅で比較すると、実施例では４１．８ＭＨｚの帯域幅であるのに対して、比較例では４０．９ＭＨｚの帯域幅となっている。つまり、実施例のほうが広帯域となっている。特に、弾性表面波フィルタの場合、温度変化による特性変化を考慮して帯域幅を確保する必要があるため、この帯域幅の差異は大きなフィルタ特性の差異となる。

比較例に係る容量素子３２ａの静電容量（交叉幅×対数）は、実施例に係る容量素子３２の静電容量（交叉幅×対数）より大きく、インピーダンスが低くなっている。このため、受信側フィルタ２０が、キャンセル回路５３０の縦結合型共振器３１で発生させた高域チャネル側近傍（９６０ＭＨｚ近傍）の共振レスポンスの影響を受けやすくなる。つまり、キャンセル回路５３０の共通端子側から見たインピーダンスが、キャンセル回路５３０のノードＮ側から見たインピーダンスよりも高く設定されていない。このため、高域チャネル側近傍の高周波成分がキャンセル回路５３０へ漏洩してしまい、受信側フィルタ２０への当該高周波成分の伝搬ロスを大きくしてしまう。これにより、共通端子１００を通して受信側フィルタ２０の通過帯域の高域側に上記共振レスポンスに起因したリップルが発生し、帯域幅が狭くなる。

これに対して、実施例では、縦結合型共振器３１のノードＮ側には容量素子がなく、その代わりに、縦結合型共振器３１の共通端子１００側に、比較例に係る容量素子３２ａよりも静電容量（交叉幅×対数）の小さい容量素子３２が付加されている。つまり、キャンセル回路３０の共通端子１００側から見たインピーダンスが、キャンセル回路３０のノードＮ側から見たインピーダンスよりも高く設定されている。このため、高域チャネル側近傍の高周波成分がキャンセル回路３０へ漏洩せず、受信側フィルタ２０への当該高周波成分の伝搬ロスを小さくできる。これにより、共通端子１００を通して受信側フィルタ２０の通過帯域の高域側に上記共振レスポンスに起因したリップルの発生を抑制できるので、帯域幅を広く確保できる。

一方、実施例では、ノードＮと縦結合型共振器３１との間には容量素子が接続されていないが、図５に示すように、縦結合型共振器３１の共振レスポンス（９６０ＭＨｚ近傍）は、送信通過帯域から高周波側に大きく離れているため、送信側フィルタ１０の帯域幅を劣化させることはない。

また、実施例では、キャンセル回路３０には、容量素子が１つしか配置されておらず、送信側フィルタ１０の主信号の振幅と合うように、容量素子３２だけで振幅を合わせることとなる。このため、比較例と比べて、容量素子３２のインピーダンスを高くできる。よって、実施例に係るマルチプレクサ１では、共通端子１００と縦結合型共振器３１との間にのみ、容量素子３２を直列接続する構成により、受信側フィルタ２０の帯域幅を劣化させず、かつ、チップサイズの小型化を実現できる。

［４．マルチプレクサの電極レイアウト構成］
図６は、実施の形態に係るマルチプレクサ１の電極レイアウトを表すチップ平面図である。同図に示すように、圧電基板４０上に、送信側フィルタ１０、受信側フィルタ２０、およびキャンセル回路３０のＩＤＴ電極および櫛歯状電極、ならびにそれらを接続する配線および外部接続電極が配置されている。なお、マルチプレクサ１の各構成要素が１枚の圧電基板４０上に形成されていることから、マルチプレクサ１を、ＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）構造で実現することが可能となる。

図６に示すように、圧電基板４０の表面下方（Ｙ軸負方向）領域に、送信側フィルタ１０を構成する直列腕共振子１１ｓ〜１４ｓ２のＩＤＴ電極、並列腕共振子１１ｐ〜１３ｐのＩＤＴ電極、それらを接続する第１配線、送信側フィルタ１０の送信側電極Ｔｘ（送信側端子１１０）、およびグランド電極ＧＮＤが形成されている。さらに、圧電基板４０の表面下方（Ｙ軸負方向）領域には、キャンセル回路３０を構成する縦結合型共振器３１のＩＤＴ電極、容量素子３２の櫛歯状電極、それらを接続する配線、およびグランド電極５１（ＧＮＤ）が形成されている。

また、圧電基板４０の表面上方（Ｙ軸正方向）領域に、受信側フィルタ２０を構成する直列腕共振子２１ｓおよび２２ｓのＩＤＴ電極、並列腕共振子２１ｐおよび２２ｐのＩＤＴ電極、縦結合型共振器２３ＬのＩＤＴ電極、それらを接続する配線、受信側フィルタ２０の受信側電極Ｒｘ（受信側端子１２０）、およびグランド電極ＧＮＤが形成されている。

また、圧電基板４０の表面上であって、送信側フィルタ１０およびキャンセル回路３０が形成された領域と、受信側フィルタ２０が形成された領域との間に、アンテナ接続電極（Ａｎｔ）が配置されている。

ここで、本実施の形態に係るマルチプレクサ１では、図６に示すように、圧電基板４０の平面視において、縦結合型共振器３１における弾性表面波の伝搬経路を伝搬方向（Ｘ軸方向）に延長した領域Ｄは、送信側フィルタ１０および受信側フィルタ２０を構成する並列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路および直列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路と重ならない。キャンセル回路３０で生成される相殺成分は小振幅であるため、縦結合型共振器３１と、送信側フィルタ１０の直列腕共振子および並列腕共振子との伝送路を並べて配置すると、上記相殺成分が上記直列腕共振子および並列腕共振子の弾性表面波に干渉され、上記相殺成分の位相特性が影響されて、送信側フィルタ１０の減衰特性が悪化する。これに対して、上記構成によれば、送信側フィルタ１０の減衰特性を改善できる。

また、図６では、容量素子３２を構成する櫛歯電極の各電極指は、他のＩＤＴ電極の電極指と同じ方向に形成されているが、容量素子３２を構成する櫛歯電極の各電極指を、他のＩＤＴ電極の電極指の形成方向と交差する方向に形成してもよい。これにより、容量素子３２が、他のＩＤＴ電極で励振された高周波信号に干渉されることを抑制できる。

また、送信側フィルタ１０を構成する複数のＩＤＴ電極は、第１電極膜で形成されている。一方、送信側フィルタ１０を構成する複数のＩＤＴ電極を接続する第１配線は、上記第１電極膜と第２電極膜との積層体で形成されている。さらに、キャンセル回路３０内において、共通端子１００、容量素子３２、弾性波共振子３１ａおよび３１ｂを構成するＩＤＴ電極、およびノードＮを接続する第２配線は、上記第１電極膜と同一の膜厚を有している。

上記第１配線は、送信側フィルタ１０の通過帯域における低損失性を確保すべく、２層配線（積層体）で構成されている。これに対して、キャンセル回路３０の第２配線は、キャンセル回路３０を流れる相殺成分が小振幅であることから、抵抗分が増えても大きな問題は生じないので、単層配線でよい。よって、上記第２配線を細線化できるので、チップサイズを小型化できる。

図７は、実施の形態の変形例に係るマルチプレクサの電極レイアウトを表すチップ平面図である。同図に示された電極レイアウトは、図６に示された電極レイアウトと比較して、キャンセル回路３０を構成する縦結合型共振器３１および容量素子３２の配置レイアウトが異なる。以下、本変形例に係る電極レイアウトについて、図６に示された実施の形態に係る電極レイアウトと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

ここで、本変形例に係るマルチプレクサでは、図７に示すように、圧電基板４０の平面視において、縦結合型共振器３１における弾性表面波の伝搬経路を伝搬方向に延長した領域は、送信側フィルタ１０を構成する並列腕共振子１１ｐにおける弾性表面波の伝搬経路と重なり、送信側フィルタ１０を構成する直列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路と重ならない。

送信側フィルタ１０は、直列腕共振子および並列腕共振子からなるラダー型フィルタであるため、並列腕共振子の共振点は通過帯域（第１周波数帯域）の低域側の減衰極を形成し、並列腕共振子の反共振点および直列腕共振子の共振点は通過帯域（第１周波数帯域）を形成し、直列腕共振子の反共振点は通過帯域（第１周波数帯域）の高域側の減衰極を形成する。また、縦結合型共振器３１の共振レスポンスは、受信側フィルタ２０の通過帯域（第２周波数帯域）の高域端に設定されている。上記のような共振点および反共振点の周波数関係から、縦結合型共振器３１の共振レスポンスの周波数は、送信側フィルタ１０の直列腕共振子の共振周波数（反共振周波数）と近い関係にあり、送信側フィルタ１０の並列腕共振子の共振周波数（反共振周波数）とは遠い関係にある。

このため、キャンセル回路３０で生成される相殺成分は小振幅であるため、縦結合型共振器３１と、送信側フィルタ１０の直列腕共振子との伝送路を並べて配置すると、上記相殺成分が上記直列腕共振子の弾性表面波に干渉される。一方、縦結合型共振器３１と、送信側フィルタ１０の並列腕共振子との伝送路を並べて配置しても、上記相殺成分が上記直列腕共振子の弾性表面波に干渉されにくい。これにより、本変形例の構成によれば、マルチプレクサのチップレイアウトの自由度が高まり、チップサイズを小型化しつつ、送信側フィルタ１０の減衰特性を改善できる。

また、本変形例では、縦結合型共振器３１に接続されるグランド配線は、送信側フィルタ１０に接続されるグランド電極５２と圧電基板４０上で接続され、受信側フィルタ２０に接続されるグランド電極と圧電基板４０上で接続されていない。

これにより、縦結合型共振器３１に接続されるグランド配線が、送信側フィルタ１０に接続されるグランド電極５２に接続されているので、縦結合型共振器３１と送信側フィルタ１０とのグランド電極を圧電基板４０上で共有でき、チップサイズの小型化が可能となる。一方、縦結合型共振器３１に接続されるグランド配線が、受信側フィルタ２０に接続されるグランド電極に接続されていないので、縦結合型共振器３１の共振レスポンスがグランド電極を介して受信側フィルタに回り込むことを回避できるので、受信側フィルタ２０の通過特性の劣化を回避できる。

なお、本変形例では、容量素子３２は、櫛歯状電極で形成されておらず、圧電基板４０上で対向する２つの配線で構成されている。容量素子３２については、必要とされる容量値に応じて、適宜、櫛歯状電極または平行平板型電極などを選択すればよい。

（その他の変形例など）
以上、本発明の実施の形態に係るマルチプレクサついて、デュプレクサの実施例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施例には限定されない。例えば、上記実施例に次のような変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。

例えば、上記実施例に係る圧電基板４０は、少なくとも一部に圧電性を有する基板であってもよい。上記基板は、例えば、表面に圧電薄膜を備え、当該圧電薄膜と音速の異なる膜、および支持基板などの積層体で構成されていてもよい。また、上記基板は、基板全体に圧電性を有していても良い。この場合、上記基板は、圧電体層一層からなる圧電基板となる。

また、本発明に係るマルチプレクサは、実施例のようなＢａｎｄ８のデュプレクサに限られない。例えば、本発明に係るマルチプレクサは、２つのバンドについてそれぞれ送受信を行うクワッドプレクサ、さらには３以上のバンドについて送受信を行うマルチプレクサであってもよい。さらに、本発明に係るマルチプレクサは、複数の受信周波数帯域を有する分波器、または、複数の送信周波数帯域を有する合波器として適用できる。

また、上記実施の形態では、マルチプレクサを構成する送信側フィルタ、受信側フィルタ、および縦結合型共振器として、ＩＤＴ電極を有する弾性表面波フィルタを例示した。しかしながら、本発明に係るマルチプレクサを構成する各フィルタおよび共振器は、弾性境界波やＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタおよび弾性波共振器であってもよい。これによっても、上記実施の形態に係るマルチプレクサが有する効果と同様の効果を奏することが可能である。

また、例えば、マルチプレクサにおいて、各構成要素の間に、インダクタやキャパシタが接続されていてもかまわない。なお、当該インダクタには、各構成要素間を繋ぐ配線による配線インダクタが含まれてもよい。

本発明は、マルチバンド化された周波数規格に適用できる低損失かつ高アイソレーションのマルチプレクサとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

１、５００ マルチプレクサ
２ アンテナ素子
３ 整合用インダクタ
１０ 送信側フィルタ
１１ｐ、１２ｐ１、１２ｐ２、１３ｐ、２１ｐ、２２ｐ 並列腕共振子
１１ｓ、１２ｓ１、１２ｓ２、１３ｓ１、１３ｓ２、１４ｓ１、１４ｓ２、２１ｓ、２２ｓ 直列腕共振子
２０ 受信側フィルタ
２３Ｌ、２３Ｌ１、２３Ｌ２、３１ 縦結合型共振器
３０、５３０、６４０ キャンセル回路
３１ａ、３１ｂ 弾性波共振子
３２、３２ａ、３２ｂ 容量素子
４０ 圧電基板
５１、５２ グランド電極
１００ 共通端子
１１０ 送信側端子
１２０ 受信側端子
６００ デュプレクサ
６４２、６４４ 静電容量
６４６ 縦結合型弾性波共振器

Claims (10)

1. 高周波信号が入出力される共通端子、第１端子および第２端子と、
   第１周波数帯域を通過帯域とし、前記共通端子および前記第１端子に接続された第１フィルタ回路と、
   前記第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域を通過帯域とし、前記共通端子および前記第２端子に接続された第２フィルタ回路と、
   前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ経路上にあって前記共通端子側に位置する第１ノードおよび前記第１端子側に位置する第２ノードに接続され、前記経路上を流れる所定の周波数帯域の成分を相殺するためのキャンセル回路と、を備え、
   前記第１端子は送信側端子であり、
   前記キャンセル回路は、
   一端が前記第１ノードに接続された容量素子と、
   一端が前記容量素子の他端に接続され、他端が容量素子を介さずに前記第２ノードに接続された縦結合型共振器と、を有し、
   前記第１ノード側を前記キャンセル回路の出力側とし、前記第２ノード側を前記キャンセル回路の入力側とした場合、前記キャンセル回路の前記第２周波数帯域における出力インピーダンスは、前記キャンセル回路の前記第２周波数帯域における入力インピーダンスよりも高い、
   マルチプレクサ。
2. 前記第１ノードは、前記共通端子である、
   請求項１に記載のマルチプレクサ。
3. 前記第１周波数帯域は、前記第２周波数帯域よりも低周波数側に位置し、
   前記所定の周波数帯域は、前記第２周波数帯域に含まれ、
   前記縦結合型共振器の挿入損失が極小となる周波数は、前記第２周波数帯域近傍に位置する、
   請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
4. 前記第１フィルタ回路は、複数の弾性波共振子で構成されたラダー型の弾性波フィルタ回路である、
   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１フィルタ回路は、前記第１端子から前記共通端子へ高周波信号を伝搬する送信側フィルタであり、
   前記第２フィルタ回路は、前記共通端子から前記第２端子へ高周波信号を伝搬する受信側フィルタであり、
   前記経路上であって、前記第１端子と前記第２ノードとの間には、直列腕共振子が接続されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
6. 前記第１フィルタ回路は、圧電性を有する基板上に形成された複数の第１ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタであり、
   前記縦結合型共振器は、前記基板上に形成された複数の第２ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波共振器である、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
7. 前記容量素子は、前記基板上に形成された櫛歯状電極で構成されている、
   請求項６に記載のマルチプレクサ。
8. 前記複数の第１ＩＤＴ電極は、第１電極膜で形成され、
   前記複数の第１ＩＤＴ電極を接続する第１配線は、前記第１電極膜と第２電極膜との積層体で形成され、
   前記第１ノード、前記容量素子、前記複数の第２ＩＤＴ電極、および前記第２ノードを接続する第２配線は、前記第１電極膜と同一の膜厚を有する、
   請求項６または７に記載のマルチプレクサ。
9. 前記第１フィルタ回路は、直列腕共振子と並列腕共振子とで構成されたラダー型の弾性表面波フィルタであり、
   前記基板の平面視において、前記縦結合型共振器における弾性表面波の伝搬経路を伝搬方向に延長した領域は、前記並列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路および前記直列腕共振子における弾性表面波の伝搬経路と重ならない、
   請求項６〜８のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
10. 前記第２フィルタ回路は、前記基板上に形成された複数の第３ＩＤＴ電極で構成された弾性表面波フィルタであり、
    前記縦結合型共振器に接続されるグランド配線は、前記第１フィルタ回路に接続されるグランド電極と前記基板上で接続され、前記第２フィルタ回路に接続されるグランド電極と前記基板上で接続されない、
    請求項６〜９のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。

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