JP2005175638A - 分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】分波器における高周波側フィルタのデュプレックス域における抑圧特性とアイソレーション特性を高める。
【解決手段】共通端子Ｃと、入力側の１端子を信号端子として共通端子に接続し、出力側の２端子を第一の信号端子Ｔに接続した第一ＳＡＷフィルタ１と、入力側の２端子を共通端子Ｃに接続し、出力側の２端子を第二の信号端子Ｒに接続した第二ＳＡＷフィルタ２とを有する分波器で、第一ＳＡＷフィルタの出力側の２端子のうちの１端子に接続された基準電位電極Ｔ０を、共通端子に接続された基準電位電極Ｃ０および第二ＳＡＷフィルタに接続された基準電位電極Ｒ０から分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分波器に係り、特に弾性表面波帯域通過フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタという）を用いた分波器に関する。

携帯電話機などの移動体通信機器では、小型・高機能化に適することから、ＳＡＷフィルタを用いた分波器が近年、送受信部に頻繁に使用されている。

図１２は、かかる分波器の一例を示す回路図である。同図に示すようにこの分波器は、互いに異なる帯域中心周波数を有する２つのＳＡＷフィルタ１，２を備え、低周波側および高周波側の各フィルタ１，２の入力側の２端子は、アンテナに接続される共通端子Ｃにそれぞれ接続され、出力側の２端子は、第一の信号端子（送信側端子）Ｔおよび第二の信号端子（受信側端子）Ｒにそれぞれ接続される。

また、各フィルタ１，２は、弾性表面波共振器からなる直列腕共振器１ａ，２ａと、弾性表面波共振器からなる並列腕共振器１ｂ，２ｂとを複数段接続してなり、共通端子Ｃと高周波側フィルタ２との間には、インピーダンス整合回路３を有する。整合回路３は、図１２に示すように位相線路３ａ、あるいは図１３に示すようにインダクタ３ｂとキャパシタ３ｃにより構成することが出来る。また、両フィルタ１，２は、共通端子Ｃを介して共通の基準電位電極（共通グランドパターン）に接続される。

尚、このような分波器を開示するものとして下記特許文献がある。

特許第３２４６９０６号公報

ところで、通信機器に使用されるかかる分波器は、通話品質の向上と消費電力の低減のため、より一層のフィルタ特性の向上が望まれ、通過帯域における低損失と阻止帯域における高減衰特性が求められている。

そこで、本発明者は種々の検討を行い、分波器パッケージ内の共通グランドに着目してフィルタ特性をさらに向上させることが出来ることを見出した。

すなわち、前記図１２および図１３に示した従来の分波器は、ビアホール等の層間接続部や配線パターン自体あるいは配線パターン間に、寄生抵抗や寄生容量、寄生インダクタンスを有しており、これらを考慮すると、実際には図１４および図１５にそれぞれ示すような回路構成となる。

このため、各ＳＡＷフィルタ１，２および共通端子Ｃが接続されている分波器パッケージ内の共通グランドは、かかる寄生抵抗６や寄生インダクタンス５によってその電位が上昇して現実には理想的なグランドにはなっておらず、従来の分波器では、通信信号の高周波化と相まって共通グランドが信号線として動作していると考えられる。

一方、携帯電話機は益々小型化される傾向にあり、それに伴う部品の小型化によって配線パターン間に十分なギャップを確保することが難しく、寄生容量成分が生じやすい状況にある。例えば、図１４および図１５に示すように、送信側フィルタ１から共通グランドに接続される導体線路と受信側の信号線路との間に寄生容量７が生じる。

したがって、このような寄生成分による容量結合や、前述した不完全な共通グランドを介して低周波側フィルタ１を通過すべき送信信号が高周波側（受信側）のフィルタ２に流れ込み、これらが受信側フィルタ２のデュプレックス域における抑圧特性を劣化させる原因となっている。

また特に、送信信号の受信側への流入は、雑音となって通話品質を劣化させる原因ともなるから、この点からも送信信号の受信側への流れ込みを防ぎ、受信側フィルタのアイソレーション特性を高めることは重要である。

したがって本発明が解決しようとする課題は、従来の分波器ではフィルタ特性が十分ではないこと、特に高周波側フィルタのデュプレックス域における抑圧特性、並びにアイソレーション特性が十分でない点であり、本発明の目的は、この点を解決することにある。

前記課題を解決するため、本発明（請求項１）に係る分波器は、共通端子と、入力側の１端子を信号端子として前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第一の信号端子に接続した第一の弾性表面波帯域通過フィルタと、入力側の２端子を前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第二の信号端子に接続した第二の弾性表面波帯域通過フィルタとを有する分波器であって、前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタの出力側の２端子のうちの１端子に接続された基準電位電極を、前記共通端子に接続された基準電位電極および前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタに接続された基準電位電極から分離したものである。

従来の分波器では、第一および第二のＳＡＷフィルタ（弾性表面波帯域通過フィルタ）並びに共通端子の基準電位電極は、共通の基準電位電極（共通グランドパターン）に接続されていた。これに対し、本発明の分波器では、第一のＳＡＷフィルタ（低周波側フィルタ）の基準電位電極を、共通端子および第二のＳＡＷフィルタ（高周波側フィルタ）に接続された基準電位電極から分離する。

本発明ではこれにより、基準電位電極を通じて低周波側フィルタから高周波側フィルタへの高周波信号の流入を阻止することが可能となり、高周波側フィルタのデュプレックス域の抑圧特性の向上と、アイソレーション特性の向上を図ることが可能となる。また、このように低周波側フィルタの基準電位電極を切り離しても、低周波側フィルタの電気的特性、あるいは低周波側および高周波側の両フィルタの通過帯域内の電気特性には、ほとんど悪影響が生じるようなことはなく、かかる高周波側フィルタの特性改善を図ることが出来る。

尚、本発明のかかる作用効果は、後に述べる本発明の実施の形態の説明において、測定データに基づいてより詳細に説明する。

また、かかる本発明の分波器において、第一および第二の弾性表面波帯域通過フィルタはともに、弾性表面波共振器からなる直列共振器と、弾性表面波共振器からなる並列共振器とを複数段接続してなり、共通端子と第二の弾性表面波帯域通過フィルタとの間にインピーダンス整合回路を設けることがある（請求項２）。

さらに、本発明の別の分波器（請求項３）は、共通端子と、入力側の１端子を信号端子として前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第一の信号端子に接続した第一の弾性表面波帯域通過フィルタと、入力側の２端子を前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第二の信号端子に接続した第二の弾性表面波帯域通過フィルタと、を有する分波器であって、前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタと前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタとを積層基板に実装し、該積層基板の少なくとも一層に共通基準電位電極を形成し、該共通基準電位電極に前記共通端子の基準電位側の１端子および前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタの基準電位側の１端子を接続する一方、前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタの入力側および出力側の各基準電位端子を、前記共通基準電位電極に接続することなく該共通基準電位電極から分離したものである。

このように第一の弾性表面波帯域通過フィルタの入力側および出力側の各基準電位端子を共通基準電位電極から分離するには、例えば請求項４に記載のように、積層基板のいずれかの層に形成した導電体膜の一部を除去するよう導電体膜をパターニングすることにより（例えばフォトエッチング法により）行うことが出来る。

本発明の分波器によれば、高周波側フィルタのデュプレックス域における抑圧特性を高め、アイソレーション特性を向上させることが可能となる。

以下、添付図面の図１から図１１を参照しつつ本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）を説明する。

図１に示すように本実施形態に係る分波器は、アンテナに接続される共通端子Ｃと、互いに異なる帯域中心周波数を有する２つのＳＡＷフィルタ１，２を備えたもので、これらのフィルタのうち低周波側フィルタ１を送信側フィルタとしてその出力側（本明細書では、各フィルタについてアンテナ側を「入力側」、送受信端子側を「出力側」と称する）の２端子を送信端子Ｔに接続し、高周波側フィルタ２を受信側フィルタとしてその出力側の２端子を受信端子Ｒに接続する。

また、共通端子Ｃ、送信端子Ｔおよび受信端子Ｒは、各端子において２端子のうちの一方の端子Ｃ１，Ｔ１，Ｒ１を、信号を入出力する信号端子とし、他方の端子Ｃ０，Ｔ０，Ｒ０を、グランドに接続する基準電位端子として使用する。そして、共通端子Ｃおよび受信端子Ｒ（受信側フィルタ）の基準電位端子Ｃ０，Ｒ０は、共通の（同一の）グランドパターンに接続する。一方、送信端子Ｔ（送信側フィルタ）の基準電位端子Ｔ０は、前記共通のグランドパターンには接続せず、該基準電位端子Ｔ０に接続される導体パターンと共通グランドパターンとを物理的に分離した構造とする。この具体的な構造は、図７から図１１を参照して後に述べる。

送信側および受信側の各ＳＡＷフィルタ１，２の構成は特に限定されないが、この実施形態では、ともに弾性表面波共振器からなる直列腕共振器１ａ，２ａと、弾性表面波共振器からなる並列腕共振器１ｂ，２ｂとをいわゆるラダー型に２段接続したものとする。尚、これらＳＡＷフィルタにおける直列腕および並列腕共振器の接続段数は、２段に限られず、３段以上接続しても構わない。

受信側フィルタ２の入力側の２端子は、共通端子Ｃに接続する。このとき、受信側フィルタ２の信号端子と共通端子Ｃの信号端子Ｃ１との間には、インピーダンス整合回路３を設ける。受信側フィルタ２を低周波側の減衰帯域において高インピーダンス化し、クロストークを防止するためである。インピーダンス回路３としては、図１に示すように、受信側フィルタ２の信号端子と共通端子の信号端子Ｃ１との間に位相回転用線路３ａを直列に挿入しても良いし、図３に示すようにインダクタ３ｂとコンデンサ３ｃとによりインピーダンス整合回路３を形成することも可能である。

本実施形態では、かかるインピーダンス整合回路３に加え、さらに送信側（低周波側）フィルタ１の入力側端子を共通端子Ｃの基準電位端子Ｃ０（共通グランドパターン）に接続せず、さらに送信側フィルタ１の出力側（送信端子）の基準電位端子を、前記受信側フィルタ２および共通端子Ｃが接続される共通のグランドパターンから分離した構造とする。共通グランドパターンを介し送信側から受信側へ信号が流入することを防ぎ、受信側フィルタ２の低周波側の減衰域における抑圧特性をより一層向上させ、受信側と送信側のアイソレーション特性を高めるためである。この点につきさらに詳しく説明する。

図２は、図１に示した本実施形態の分波器について、前記従来の分波器（図１４）と同様に寄生容量７や寄生抵抗６、寄生インダクタンス５を考慮した等価回路を示すものである。同図を参照すると本実施形態の分波器では、前記従来の分波器と異なり、寄生容量７を介して受信側（受信側フィルタ２）に信号が流れるルート（図１４において符号１０で示す）が遮断されており、これにより送信側から受信側への信号の流れ込みを防ぐことが可能となる。

図４は、本実施形態の分波器における受信側フィルタの帯域通過特性を、従来の分波器と比較して示す線図である。細線(1)で示すのが従来の分波器、太線(2)で示すのが本実施形態に係る分波器である。この図から明らかなように、本発明によれば受信側フィルタの低周波側の減衰域２１でより大きな減衰量が得られ、抑圧特性の改善を図ることが出来る。

また、図５は、送信側フィルタの帯域通過特性を従来の分波器と比較して示す線図である。図４と同じく、細線(1)で示すのが従来の分波器、太線(2)で示すのが本実施形態に係る分波器である。送信側フィルタについては、通過帯域２１および減衰帯域２２についてともに従来の分波器とほぼ同一の通過・減衰特性が得られており、送信側フィルタの基準電位端子を共通グランドパターンから分離してもフィルタ特性を劣化させるような不都合は生じないことが分かる。

さらに、図６は、送信側と受信側との間のアイソレーション特性を、従来の分波器と比較して示す線図であるが、同図に示すように本実施形態（太線(2)）によれば、送信周波数帯域２１で送信側と受信側のアイソレーション特性を従来（細線(1)）に較べ向上させることが可能となる。

送信側フィルタの基準電位端子（送信側フィルタに接続される基準電位電極）を共通グランドパターンから分離するには、例えば図７から図１１に示すようにして行えば良い。

図７から図１１は、本実施形態に係る分波器（各図（ｂ））を、従来の同種構造の分波器（各図（ａ））と対比して示す図であり、図７および図９は、ＳＡＷフィルタをワイヤボンディングにより実装した場合、図８および図１０は、ＳＡＷフィルタをフリップチップ実装した場合である。

これらの図に示すように本実施形態の分波器は、積層基板１１にＳＡＷフィルタ（送信側フィルタ１および受信側フィルタ２）を実装するとともに、基板１１の表面、裏面あるいは内部に各配線パターンや端子電極（前記共通端子Ｃ、送信端子Ｔ、受信端子Ｒ等）を形成し、両フィルタ１，２をケース１２により気密封止することにより形成することが出来る。尚、各図において、符号１５は共通グランドパターンを、３ａはインピーダンス整合回路を構成する位相回転用線路を、１６は層間接続用ビアホールを、１７は端子電極をそれぞれ示す。また各図では、基板内の詳細な配線パターン等は省略して示している。

従来の分波器（各図（ａ））では、共通端子、送信側フィルタ１および受信側フィルタ２の各基準電位端子は、導体パターンやビアホールを介してすべて基板内に形成した共通グランド１５、あるいは基板裏面の共通グランド１５に接続されていたが、本実施形態の分波器（各図（ｂ））では、送信側フィルタ１の基準電位端子に接続されている導体パターンを共通グランド１５から切り離されるように（当該分離部分を符号Ｓで示す）パターニングを行う。

また、図１１は、基板裏面の略全面に共通グランド１５（導電体膜）を有する図９および図１０に示した分波器の裏面構造を示す図であり、同図において、符号Ｃ１は共通端子の信号端子、Ｔ１は送信端子の信号端子、Ｒ１は受信端子の信号端子を示している。従来の分波器（同図（ａ））では、共通グランド１５に、共通端子、送信側・受信側の各フィルタの基準電位端子Ｃ０，Ｔ０，Ｒ０が導体パターンやビアホールを介して接続されていた。これに対し本実施形態では、同図（ｂ）に示すように導電体膜を除去した部分Ｓを形成することによって送信端子の基準電位端子Ｔ０を基板裏面の共通グランド１５から分離する。

このように本実施形態によれば、従来の分波器のパッケージ構造・基板構造を大幅に変更することなく、導体パターンの一部が切り離されるようパターニングするだけの簡便な操作で分波器の特性を向上させることが可能となる。また、部品（素子）点数の増加や製造コストの上昇を招くこともない。

以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、本発明の分波器は、携帯電話機の送受信部に使用して好適なものであるが、これに限定されるものではなく、ＰＨＳや通信機能を備えたＰＤＡ、無線ＬＡＮカードその他、様々な通信機能を有する電子機器に適用することが可能である。また、前記実施形態では、送信側の周波数が受信側の周波数に較べ低い場合、したがって低周波側フィルタが送信側フィルタであり、高周波側フィルタが受信側フィルタとなっているが、この逆、すなわち受信側の周波数が送信側の周波数に較べて低く、低周波側フィルタが受信側で、高周波側フィルタが送信側の場合についても同様に本発明の分波器を構成することが可能である。また実施形態では、共通端子の基準電位端子と、第二のＳＡＷフィルタ（受信側フィルタ）の基準電位端子とを共通のグランドに接続したが、これらを互いに分離した構造（第一のＳＡＷフィルタの基準電位端子から分離するだけでなく）としても良い。

本発明の実施形態に係る分波器を示す回路図である。 前記実施形態に係る分波器の等価回路を示す図である。 前記実施形態に係る分波器の変形例を示す回路図である。 前記実施形態の分波器が備える高周波側（受信側）ＳＡＷフィルタの帯域通過特性（共通端子側から受信端子側への減衰比）を、従来の分波器における高周波側ＳＡＷフィルタの帯域通過特性と比較して示す線図である。 前記実施形態の分波器が備える低周波側（送信側）ＳＡＷフィルタの帯域通過特性（送信端子側から共通端子側への減衰比）を、従来の分波器における低周波側ＳＡＷフィルタの帯域通過特性と比較して示す線図である。 前記実施形態の分波器が備える送信側ＳＡＷフィルタと受信側ＳＡＷフィルタとの間のアイソレーション特性（送信端子側から受信端子側への減衰比）を、従来の分波器と比較して示す線図である。 本発明に係る分波器の断面構造の第一の例を従来の断面構造と比較して示す図である。同図において（ａ）は従来の構造、（ｂ）は本発明に係る構造である。 本発明に係る分波器の断面構造の第二の例を従来の断面構造と比較して示す図である。同図において（ａ）は従来の構造、（ｂ）は本発明に係る構造である。 本発明に係る分波器の断面構造の第三の例を従来の断面構造と比較して示す図である。同図において（ａ）は従来の構造、（ｂ）は本発明に係る構造である。 本発明に係る分波器の断面構造の第四の例を従来の断面構造と比較して示す図である。同図において（ａ）は従来の構造、（ｂ）は本発明に係る構造である。 図９および図１０の分波器の裏面構造を示す図である。同図において（ａ）は従来の裏面構造、（ｂ）は本発明に係る裏面構造である。 従来の分波器の一例（従来例１）を示す回路図である。 従来の分波器の別の例（従来例２）を示す回路図である。 前記従来の分波器の一例（従来例１）の等価回路を示す図である。 前記従来の分波器の別の例（従来例２）の等価回路を示す図である。

符号の説明

１ 低周波側ＳＡＷフィルタ
２ 高周波側ＳＡＷフィルタ
３ インピーダンス整合回路
１１ 積層基板
１５ 共通グランドパターン
１６ 層間接続用ビアホール
Ｃ 共通端子
Ｔ 送信端子
Ｒ 受信端子

Claims (4)

1. 共通端子と、
   入力側の１端子を信号端子として前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第一の信号端子に接続した第一の弾性表面波帯域通過フィルタと、
   入力側の２端子を前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第二の信号端子に接続した第二の弾性表面波帯域通過フィルタと、
   を有する分波器であって、
   前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタの出力側の２端子のうちの１端子に接続された基準電位電極を、前記共通端子に接続された基準電位電極および前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタに接続された基準電位電極から分離した
   ことを特徴とする分波器。
2. 前記第一および第二の弾性表面波帯域通過フィルタはともに、弾性表面波共振器からなる直列共振器と、弾性表面波共振器からなる並列共振器とを複数段接続してなり、
   前記共通端子と前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタとの間にインピーダンス整合回路を備える
   請求項１に記載の分波器。
3. 共通端子と、
   入力側の１端子を信号端子として前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第一の信号端子に接続した第一の弾性表面波帯域通過フィルタと、
   入力側の２端子を前記共通端子に接続し、出力側の２端子を第二の信号端子に接続した第二の弾性表面波帯域通過フィルタと、
   を有する分波器であって、
   前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタと前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタとを積層基板に実装し、
   該積層基板の少なくとも一層に共通基準電位電極を形成し、
   該共通基準電位電極と、前記共通端子の基準電位側の１端子および前記第二の弾性表面波帯域通過フィルタの基準電位側の１端子とを接続する一方、
   前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタの入力側および出力側の各基準電位端子を、前記共通基準電位電極に接続することなく該共通基準電位電極から分離した
   ことを特徴とする分波器。
4. 前記積層基板のいずれかの層に形成した導電体膜の一部を除去するよう導電体膜をパターニングすることにより、前記第一の弾性表面波帯域通過フィルタの入力側および出力側の各基準電位端子を前記共通基準電位電極から分離した
   ことを特徴とする請求項３に記載の分波器。