JP6222406B2 - マルチプレクサ、送信装置、受信装置、高周波フロントエンド回路、通信装置、およびマルチプレクサのインピーダンス整合方法 - Google Patents
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Description
[1.マルチプレクサの基本構成]
本実施例では、LTE(Long Term Evolution)規格のBand25(送信通過帯域:1850−1915MHz、受信通過帯域:1930−1995MHz)およびBand4(送信通過帯域:1710−1755MHz、受信通過帯域:2110−2155MHz)に適用されるクワッドプレクサについて例示する。
ここで、送信側フィルタ11および13ならびに受信側フィルタ12および14を構成する弾性表面波共振子の構造について説明する。
図3Aは、実施例に係るマルチプレクサ1を構成するBand25の送信側フィルタ11の回路構成図である。図3Aに示すように、送信側フィルタ11は、直列共振子101〜105と、並列共振子151〜154と、整合用のインダクタンス素子141および161とを備える。
図3Bは、実施例に係るマルチプレクサ1を構成するBand25の受信側フィルタ12の回路構成図である。図3Bに示すように、受信側フィルタ12は、例えば、縦結合型の弾性表面波フィルタ部を含む。より具体的には、受信側フィルタ12は、縦結合型フィルタ部203と、直列共振子201および202と、並列共振子251〜253とを備える。
ここで、本実施例に係るラダー型の弾性表面波フィルタの動作原理について説明しておく。
図5は、比較例に係るマルチプレクサ600の回路構成図である。また、図6Aは、比較例に係るマルチプレクサ600を構成するBand25の送信側フィルタ66の回路構成図である。図6Bは、比較例に係るマルチプレクサ600を構成するBand25の受信側フィルタ67の回路構成図である。図6Cは、比較例に係るマルチプレクサ600を構成するBand4の送信側フィルタ68の回路構成図である。図6Dは、比較例に係るマルチプレクサ600を構成するBand4の受信側フィルタ69の回路構成図である。
図7Aは、実施例および比較例に係るBand25の送信側フィルタ11および66の通過特性を比較したグラフである。図7Bは、実施例および比較例に係るBand25の受信側フィルタ12および67の通過特性を比較したグラフである。図7Cは、実施例および比較例に係るBand4の送信側フィルタ13および68の通過特性を比較したグラフである。図7Dは、実施例および比較例に係るBand4の受信側フィルタ14および69の通過特性を比較したグラフである。
図8Aおよび図8Bは、それぞれ、比較例に係るBand25の送信側フィルタ66単体の送信出力端子665から見た複素インピーダンス、および、受信側フィルタ67単体の受信入力端子675から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。また、図8Cおよび図8Dは、それぞれ、比較例に係るBand4の送信側フィルタ68単体の送信出力端子685から見た複素インピーダンス、および受信側フィルタ69単体の受信入力端子695から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。
図10Aおよび図10Bは、それぞれ、実施例に係るBand25の送信側フィルタ11単体の送信出力端子61から見た複素インピーダンス、および、受信側フィルタ12単体の受信入力端子62から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。また、図10Cおよび図10Dは、それぞれ、実施例に係るBand4の送信側フィルタ13単体の送信出力端子63から見た複素インピーダンス、および、受信側フィルタ14単体の受信入力端子64から見た複素インピーダンスを表すスミスチャートである。
以上、実施例に係るマルチプレクサ1は、比較例に係るマルチプレクサ600と比較して、(1)受信側フィルタ12と共通端子50との間にインダクタンス素子21が直列接続されており、(2)共通端子50とアンテナ素子2との間に配置されたインダクタンス素子31は並列接続ではなく直列接続されており、(3)受信側フィルタ12の受信入力端子62には並列共振子251が接続されている点が構成として異なる。
ここで、上記実施例に係るマルチプレクサ1を備える高周波フロントエンド回路70および通信装置80について説明する。
以上、本発明の実施の形態に係るマルチプレクサついて、クワッド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。
2 アンテナ素子
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
5 基板
10、30、660、680 送信入力端子
11、13、66、68 送信側フィルタ
11a、11b、54 IDT電極
12、14、67、69 受信側フィルタ
20、40、670、680 受信出力端子
21、31、71、141、161、361、362、363、641、661、861、862、863 インダクタンス素子
26 送信側スイッチ
27 受信側スイッチ
28 パワーアンプ回路
29 ローノイズアンプ回路
50、650 共通端子
51 高音速支持基板
52 低音速膜
53 圧電体層
55 保護層
61、63、665、685 送信出力端子
62、64、675、695 受信入力端子
70 高周波フロントエンド回路
80 通信装置
101、102、103、104、105、201、202、301、302、303、304、401、601、602、603、604、605、701、702、801、802、803、804、901 直列共振子
110a、110b 電極指
111a、111b バスバー電極
151、152、153、154、251、252、253、351、352、353、354、451、651、652、653、654、751、752、851、852、853、854、951 並列共振子
203、402 縦結合型フィルタ部
211、212、213、214、215、216、217、218、219 IDT
220、221 反射器
230 入力ポート
240 出力ポート
541 密着層
542 主電極層
Claims (10)
- アンテナ素子を介して複数の高周波信号を送受信するマルチプレクサであって、
互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタと、
前記アンテナ素子との接続経路に第1インダクタンス素子が直列接続される共通端子と、
第2インダクタンス素子とを備え、
前記複数の弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する接続経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも1つを備え、
前記複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子側の端子は、当該端子および前記共通端子に接続された前記第2インダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、
前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子側の端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている
マルチプレクサ。 - 前記第2インダクタンス素子と前記一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子とが直列接続された状態で、前記第2インダクタンス素子を介して前記一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、所定の通過帯域における複素インピーダンスと、前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子のうち前記アンテナ素子に近い方の端子が前記共通端子と接続された状態で、前記共通端子と接続された前記端子側から前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタを見た場合の、前記所定の通過帯域における複素インピーダンスとは、複素共役の関係にある
請求項1に記載のマルチプレクサ。 - 前記直列共振子および前記並列共振子は、IDT電極を有し、
前記IDT電極が一方面上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層を伝搬する弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が高速である高音速支持基板と、
前記高音速支持基板と前記圧電体層との間に配置され、前記圧電体層を伝搬する弾性波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速膜とを備える
請求項1または2に記載のマルチプレクサ。 - 前記マルチプレクサは、前記複数の弾性波フィルタとして、
第1の通過帯域を有し、前記アンテナ素子へ送信信号を出力する第1の前記弾性波フィルタと、
前記第1の通過帯域に隣接する第2の通過帯域を有し、前記アンテナ素子から受信信号を入力する第2の前記弾性波フィルタと、
前記第1の通過帯域および前記第2の通過帯域より低周波側にある第3の通過帯域を有し、前記アンテナ素子へ送信信号を出力する第3の前記弾性波フィルタと、
前記第1の通過帯域および前記第2の通過帯域より高周波側にある第4の通過帯域を有し、前記アンテナ素子から受信信号を入力する第4の前記弾性波フィルタとを備え、
前記第2インダクタンス素子が接続された前記一の弾性波フィルタは、前記第2の前記弾性波フィルタおよび前記第4の前記弾性波フィルタの少なくとも一方である
請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - さらに、
前記第1インダクタンス素子を備える
請求項1〜4のいずれか1項に記載のマルチプレクサ。 - 互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を入力し、当該複数の高周波信号をフィルタリングして共通のアンテナ素子から無線送信させる送信装置であって、
送信回路から前記複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の送信用弾性波フィルタと、
前記アンテナ素子との接続経路に第1インダクタンス素子が直列接続される共通端子とを備え、
前記複数の送信用弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する接続経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも1つを備え、
前記複数の送信用弾性波フィルタのうち、一の送信用弾性波フィルタの出力端子は、当該出力端子および前記共通端子に接続された第2インダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、
前記一の送信用弾性波フィルタ以外の送信用弾性波フィルタの出力端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている
送信装置。 - 互いに異なる搬送周波数帯域を有する複数の高周波信号を、アンテナ素子を介して入力し、当該複数の高周波信号を分波して受信回路へ出力する受信装置であって、
前記アンテナ素子から前記複数の高周波信号を入力し、所定の周波数帯域のみを通過させる複数の受信用弾性波フィルタと、
前記アンテナ素子との接続経路に第1インダクタンス素子が直列接続される共通端子とを備え、
前記複数の受信用弾性波フィルタのそれぞれは、入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも1つを備え、
前記複数の受信用弾性波フィルタのうち、一の受信用弾性波フィルタの入力端子は、当該入力端子および前記共通端子に接続された第2インダクタンス素子を介して前記共通端子に接続され、かつ、前記並列共振子と接続され、
前記一の受信用弾性波フィルタ以外の受信用弾性波フィルタの入力端子は、前記共通端子に接続され、かつ、前記直列共振子および前記並列共振子のうち前記直列共振子と接続されている
受信装置。 - アンテナ素子を介して複数の高周波信号を送受信するマルチプレクサのインピーダンス整合方法であって、
互いに異なる通過帯域を有する複数の弾性波フィルタのうち、一の弾性波フィルタの入力端子および出力端子の一方から、当該一の弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがショート状態となり、前記一の弾性波フィルタ以外の弾性波フィルタの入力端子および出力端子の一方から、当該弾性波フィルタ単体を見た場合の、他の弾性波フィルタの通過帯域における複素インピーダンスがオープン状態となるよう、前記複数の弾性波フィルタを調整するステップと、
前記一の弾性波フィルタにフィルタ整合用インダクタンス素子が直列接続された場合の、前記フィルタ整合用インダクタンス素子側から前記一の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスと、前記一の弾性波フィルタ以外の他の弾性波フィルタが共通端子に並列接続された場合の、前記共通端子側から前記他の弾性波フィルタを見た場合の複素インピーダンスとが、複素共役の関係となるように、フィルタ整合用インダクタンス素子のインダクタンス値を調整するステップと、
前記フィルタ整合用インダクタンス素子を介して前記一の弾性波フィルタが前記共通端子と接続され、かつ、前記共通端子に前記他の弾性波フィルタが並列接続された合成回路の、前記共通端子から見た複素インピーダンスが特性インピーダンスと一致するよう、前記アンテナ素子と前記共通端子との間に直列接続されるアンテナ整合用インダクタンス素子のインダクタンス値を調整するステップとを含み、
前記複数の弾性波フィルタを調整するステップでは、
入力端子と出力端子との間に接続された直列共振子、および、前記入力端子と前記出力端子とを接続する電気経路と基準端子との間に接続された並列共振子の少なくとも1つを有する前記複数の弾性波フィルタのうち、前記一の弾性波フィルタにおいて、前記並列共振子が前記フィルタ整合用インダクタンス素子と接続されるよう前記並列共振子および前記直列共振子を配置し、前記他の弾性波フィルタにおいて、前記並列共振子および前記直列共振子のうち前記直列共振子が前記共通端子と接続されるよう、前記並列共振子および前記直列共振子を配置する
マルチプレクサのインピーダンス整合方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のマルチプレクサと、
前記マルチプレクサに接続された増幅回路と、を備える
高周波フロントエンド回路。 - アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項9に記載の高周波フロントエンド回路と、を備える
通信装置。
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