JP6590069B2 - マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents

マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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Description

本発明は、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
近年、携帯電話端末等の通信装置について、１つの端末で複数の周波数帯域及び複数の無線方式、いわゆるマルチバンド化及びマルチモード化に対応するため、高周波信号を周波数帯域ごとに分離（分波）する分波器が広く用いられている。このような分波器として、送信フィルタ及び受信フィルタをそれぞれ含む２つのデュプレクサを組み合わせることによりクワッドプレクサ化した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−０２８８９６号公報
このように構成されたクワッドプレクサ等のマルチプレクサでは、各フィルタを経由する経路同士が互いに接続されるため、一のフィルタの特性が他のフィルタの特性に影響を与え得る。よって、一のフィルタの特性であって当該一のフィルタ自身には問題とならない特性が、他のフィルタの特性を劣化させる要因となり得る。具体的には、一のフィルタのストップバンドリップル（阻止域に生じるリップル）は、一のフィルタ自身の通過帯域内の特性には影響を及ぼさない。しかし、当該ストップバンドリップルの発生している周波数が他のフィルタの通過帯域内に位置している場合、他のフィルタの通過帯域におけるリップル（パスバンドリップル）の増大を招く要因となる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、通過帯域内のリップルを抑制できるマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置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、共通端子、第１端子及び第２端子と、前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された第１フィルタと、前記共通端子と前記第２端子とを結ぶ第２経路上に配置され、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより高い第２フィルタと、を備え、前記第１フィルタは、前記第１経路上に配置された２以上の直列共振子と、前記第１経路とグランドとを結ぶ経路上に配置された１以上の並列共振子と、を有し、前記２以上の直列共振子および前記１以上の並列共振子の各共振子は、圧電体層を有する基板上に形成された一対の櫛歯状電極からなるＩＤＴ電極および反射器を有し、前記２以上の直列共振子の各共振子が有する前記一対の櫛歯状電極のそれぞれは、弾性波伝搬方向の直交方向に延びるように配置された複数の電極指と、前記複数の電極指のそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極と、で構成され、前記複数の電極指のそれぞれの他端同士を結ぶ方向は、前記弾性波伝搬方向と交差しており、前記２以上の直列共振子を構成する前記ＩＤＴ電極は、前記複数の電極指のうち前記他端における電極指幅が中央部における電極指幅よりも広い第１電極指、および、前記他端における電極指幅が中央部における電極指幅以下である第２電極指、の少なくとも一方で構成されており、前記２以上の直列共振子のうち前記共通端子に最も近い直列共振子を構成する前記複数の電極指に占める前記第２電極指の本数比率は、その他の直列共振子が有する前記複数の電極指に占める前記第２電極指の本数比率よりも高い。
圧電体層を用いて形成された１ポートの弾性表面波を利用した共振子では、共振周波数と***振周波数との間に、いわゆる横モードリップルが発生し、通過帯域内の伝送特性を劣化させる場合がある。この対策として、ＩＤＴ電極の櫛歯状電極を構成する電極指の先端を結ぶ方向を、弾性波伝搬方向と交差させる、いわゆる傾斜ＩＤＴが用いられる。また、この傾斜ＩＤＴと組み合わせて、通過帯域内の挿入損失をさらに改善するため、電極指先端の電極指幅を電極指中央部の電極指幅よりも広くした、いわゆる異型フィンガが用いられる。
ここで、本願発明者は、鋭意検討の結果、傾斜ＩＤＴおよび異型フィンガが用いられた１ポートの弾性表面波で構成された第１フィルタにおいて、当該第１フィルタの共通端子に最も近い直列共振子について、当該直列共振子を構成する全ての電極指に対する異型フィンガの本数割合を、その他の直列共振子の異型フィンガの本数割合より低くした場合に、第２フィルタの通過帯域内のリップルを抑制できることを見出した。つまり、第１フィルタを構成する全ての直列共振子の異型フィンガの本数割合を同等とした場合と比較して、第１フィルタのフィルタ特性を劣化させることなく、第２フィルタの通過帯域内のリップルを抑制することが可能となる。
また、前記２以上の直列共振子のうち前記共通端子に最も近い直列共振子を構成する前記第１電極指の本数は、その他の直列共振子を構成する前記第１電極指の本数よりも少なくてもよい。
これにより、第１フィルタの共通端子に最も近い直列共振子について、異型フィンガの本数割合を、その他の直列共振子の異型フィンガの本数割合より低くし、かつ、第１フィルタの共通端子に最も近い直列共振子を構成する異型フィンガの本数を、その他の直列共振子の異型フィンガの本数より少なくするので、各直列共振子を構成する各ＩＤＴ電極の対数および交差幅などの電極パラメータが異なっても、第２フィルタの通過帯域内のリップルを効果的に抑制することが可能となる。
また、前記２以上の直列共振子のうち前記共通端子に最も近い直列共振子の前記ＩＤＴ電極は、前記第１電極指を含まず、前記その他の直列共振子の前記ＩＤＴ電極は、前記第１電極指を含んでもよい。
これにより、第２フィルタの通過帯域内のリップルを最も効果的に抑制することが可能となる。
また、前記第１フィルタは、前記２以上の直列共振子及び前記１以上の並列共振子で構成されるラダー型のフィルタ構造を有してもよい。
これにより、第１フィルタの低損失性を確保しつつ、第２フィルタの通過帯域内のリップルを抑制することが可能となる。
また、前記第１フィルタは、さらに、前記第１経路上に配置された縦結合型のフィルタ構造を有してもよい。
これにより、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。
また、前記基板は、前記ＩＤＴ電極が一方の主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、を備えてもよい。
これにより、圧電体層を有する基板上に形成されたＩＤＴ電極を含む各共振子のＱ値を高い値に維持できる。
また、前記第１フィルタを含む２つのフィルタを備える第１デュプレクサ、及び、前記第２フィルタを含む２つのフィルタを備える第２デュプレクサによって構成されていてもよい。
これにより、複数のデュプレクサを備えるマルチプレクサについて、通過帯域内のリップルを抑制することができる。
また、前記第１フィルタの通過帯域は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ３における上り周波数帯であり、前記第２フィルタの通過帯域は、前記ＬＴＥのＢａｎｄ１における上り周波数帯であってもよい。
第１フィルタの通過帯域がＬＴＥのＢａｎｄ３における上り周波数帯であり、第２フィルタの通過帯域がＬＴＥのＢａｎｄ１における上り周波数帯である場合、第２フィルタの通過帯域内のリップルが増大しやすい。このため、第１フィルタの共通端子に最も近い直列共振子を、上述した条件を満たすように構成することにより、当該リップルの増大を効果的に抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上記いずれか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。
これにより、通過帯域内のリップルを抑制することができる高周波フロントエンド回路を提供できる。
また、本発明の一態様に係る通信装置は、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上記高周波フロントエンド回路と、を備える。
これにより、通過帯域内のリップルを抑制することができる通信装置を提供できる。
本発明に係るマルチプレクサ等によれば、通過帯域内のリップルを抑制することができる。
図１は、実施の形態１に係るクワッドプレクサの構成図である。 図２は、Ｂａｎｄ１及び３に割り当てられた周波数帯域を説明する図である。 図３は、実施の形態１に係るフィルタの回路構成図である。 図４は、実施の形態１に係るフィルタの共振子を模式的に表す平面図及び断面図である。 図５Ａは、実施例に係る低周波側のフィルタのＩＤＴ電極の平面図である。 図５Ｂは、比較例に係る低周波側のフィルタのＩＤＴ電極の平面図である。 図６Ａは、実施例に係る高周波側のフィルタの通過特性を、比較例と比べて示すグラフである。 図６Ｂは、実施例に係る低周波側のフィルタの通過特性を、比較例と比べて示すグラフである。 図７は、比較例において、高周波側のフィルタの通過帯域内にリップルが発生する要因を概念的に示す図である。 図８Ａは、実施例に係る低周波側のフィルタの直列共振子の共振特性を、比較例と比べて示すグラフである。 図８Ｂは、実施例に係る低周波側のフィルタの直列共振子の反射特性を、比較例と比べて示すグラフである。 図９は、実施の形態１の変形例に係るフィルタの回路構成図である。 図１０は、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路の構成図である。
以下、本発明の実施の形態について、実施例及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の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態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。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。
（実施の形態１）
本実施の形態では、マルチプレクサとして、クワッドプレクサを例に説明する。
［１．マルチプレクサの基本構成］
図１は、本実施の形態に係るクワッドプレクサ１の構成図である。なお、同図には、クワッドプレクサ１の共通端子Ｐｏｒｔ１に接続されるアンテナ素子２も図示されている。
クワッドプレクサ１は、通過帯域が互いに異なる複数のフィルタ（ここでは４つのフィルタ１１、１２、２１及び２２）を備え、これら複数のフィルタのアンテナ側の端子が共通端子Ｐｏｒｔ１で束ねられたマルチプレクサ（分波器）である。
具体的には、図１に示すように、クワッドプレクサ１は、共通端子Ｐｏｒｔ１と、４つの個別端子Ｐｏｒｔ１１、１２、２１及び２２と、４つのフィルタ１１、１２、２１及び２２と、を有する。
共通端子Ｐｏｒｔ１は、４つのフィルタ１１、１２、２１及び２２に共通に設けられ、クワッドプレクサ１の内部でこれらフィルタ１１、１２、２１及び２２に接続されている。また、共通端子Ｐｏｒｔ１は、クワッドプレクサ１の外部でアンテナ素子２に接続される。つまり、共通端子Ｐｏｒｔ１は、クワッドプレクサ１のアンテナ端子でもある。
個別端子Ｐｏｒｔ１１、１２、２１及び２２は、この順に、４つのフィルタ１１、１２、２１及び２２に個別に対応して設けられ、クワッドプレクサ１の内部で対応するフィルタに接続されている。また、個別端子Ｐｏｒｔ１１、１２、２１及び２２は、クワッドプレクサ１の外部で、増幅回路等（図示せず）を介してＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、図示せず）に接続される。
フィルタ１１は、共通端子Ｐｏｒｔ１と個別端子Ｐｏｒｔ１１とを結ぶ経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ３における下り周波数帯（受信帯域）を通過帯域とする受信フィルタである。
フィルタ１２は、共通端子Ｐｏｒｔ１と個別端子Ｐｏｒｔ１２とを結ぶ経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥのＢａｎｄ３における上り周波数帯（送信帯域）を通過帯域とする送信フィルタである。本実施の形態において、フィルタ１２は、共通端子Ｐｏｒｔ１と第１端子（ここでは個別端子Ｐｏｒｔ１２）とを結ぶ第１経路上に配置された第１フィルタに相当する。
フィルタ２１は、共通端子Ｐｏｒｔ１と個別端子Ｐｏｒｔ２１とを結ぶ経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥのＢａｎｄ１における下り周波数帯（受信帯域）を通過帯域とする受信フィルタである。
フィルタ２２は、共通端子Ｐｏｒｔ１と個別端子Ｐｏｒｔ２２とを結ぶ経路上に配置され、本実施の形態では、ＬＴＥのＢａｎｄ１における上り周波数帯（送信帯域）を通過帯域とする送信フィルタである。本実施の形態において、フィルタ２２は、共通端子Ｐｏｒｔ１と第２端子（ここでは個別端子Ｐｏｒｔ２２）とを結ぶ第２経路上に配置された第２フィルタに相当する。
これらフィルタ１１とフィルタ１２とは、ＬＴＥのＢａｎｄ３を通過帯域とするアンバランス型のデュプレクサ１０（第１デュプレクサ）を構成する。また、フィルタ２１とフィルタ２２とは、ＬＴＥのＢａｎｄ１を通過帯域とするアンバランス型のデュプレクサ２０（第２デュプレクサ）を構成する。つまり、本実施の形態に係るクワッドプレクサ１は、ＬＴＥのＢａｎｄ３を通過帯域とするデュプレクサ１０の共通端子（アンテナ端子）とＬＴＥのＢａｎｄ１を通過帯域とするデュプレクサ２０の共通端子（アンテナ端子）とが、共通端子Ｐｏｒｔ１で共通化された構成である。本実施の形態では、デュプレクサ１０を通過する信号経路とデュプレクサ２０を通過する信号経路とは、ノードＮで接続されている。つまり、ノードＮは、これら２つの信号経路を束ねる点である。
ここで、本実施の形態に係るクワッドプレクサ１の通過帯域であるＬＴＥのＢａｎｄ１及び３に割り当てられた周波数帯域について、説明する。なお、以下では、周波数帯域の範囲について、Ａ以上Ｂ以下を示す数値範囲をＡ〜Ｂのように簡略化して記載する。
図２は、Ｂａｎｄ１及び３に割り当てられた周波数帯域を説明する図である。なお、以降、「ＬＴＥのＢａｎｄ」を単に「Ｂａｎｄ」と記載し、各Ｂａｎｄの受信帯域（Ｒｘ）及び送信帯域（Ｔｘ）を、例えばＢａｎｄ１の受信帯域（Ｒｘ）については「Ｂａｎｄ１Ｒｘ帯」のように、バンド名とその末尾に付加された受信帯域または送信帯域を示す文言とで簡略化して記載する場合がある。
同図に示すように、Ｂａｎｄ１は、送信帯域に１９２０〜１９８０ＭＨｚが割り当てられ、受信帯域に２１１０〜２１７０ＭＨｚが割り当てられている。Ｂａｎｄ３は、送信帯域に１７１０〜１７８５ＭＨｚが割り当てられ、受信帯域に１８０５〜１８８０ＭＨｚが割り当てられている。したがって、フィルタ１１、１２、２１及び２２のフィルタ特性としては、同図の実線で示すような、対応するＢａｎｄの送信帯域または受信帯域を通過させ、他の帯域を減衰させるような特性が求められる。
以上のように、クワッドプレクサ１は、低周波側のフィルタ１２（第１フィルタ）と、通過帯域の周波数がフィルタ１２より高い高周波側のフィルタ２２（第２フィルタ）と、を備える。また、クワッドプレクサ１は、フィルタ１２を含む２つのフィルタ（本実施の形態では、フィルタ１１及び１２）を備えるデュプレクサ１０（第１デュプレクサ）、及び、フィルタ２２を含む２つのフィルタ（本実施の形態では、フィルタ２１及び２２）を備えるデュプレクサ２０（第２デュプレクサ）によって構成されている。
なお、２つのデュプレクサ１０及び２０の通過帯域は、Ｂａｎｄ３及び１の組み合わせに限らず、例えば、Ｂａｎｄ２５及び６６の組み合わせ、あるいは、Ｂａｎｄ３及び７の組み合わせなどであってもかまわない。また、クワッドプレクサ１において、各フィルタ１１、１２、２１及び２１とノードＮとを結ぶ経路上あるいはノードＮと共通端子Ｐｏｒｔ１とを結ぶ経路上等に、インピーダンス整合用のインダクタ等のインピーダンス素子が接続されていてもかまわない。
［２．フィルタの基本構成］
次に、各フィルタ１１、１２、２１及び２１の基本構成について、Ｂａｎｄ３Ｔｘを通過帯域とするフィルタ１２（第１フィルタ）の基本構成を例に説明する。
図３は、フィルタ１２の回路構成図である。同図に示すように、フィルタ１２は、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓと、並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐと、インダクタ１２１Ｌと、を備える。
直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓは、共通端子Ｐｏｒｔ１と個別端子Ｐｏｒｔ１２とを結ぶ第１経路（直列腕）上に、共通端子Ｐｏｒｔ１側からこの順に互いに直列に接続されている。また、並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐは、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓの各接続点と、基準端子（グランド）とを結ぶ経路（並列腕）上に互いに並列に接続されている。具体的には、並列共振子１２１ｐ〜１２３ｐは、インダクタ１２１Ｌを介して基準端子に接続され、並列共振子１２４ｐは基準端子に直接接続されている。直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓ及び並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐの上記接続構成により、フィルタ１２は、ラダー型のバンドパスフィルタを構成している。
このように、フィルタ１２（第１フィルタ）は、第１経路上に配置された２以上の直列共振子（本実施の形態では５つの直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓ）、及び、第１経路と基準端子（グランド）とを結ぶ経路上に配置された１以上の並列共振子（本実施の形態では、４つの並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐ）で構成されるラダー型のフィルタ構造を有する。
なお、フィルタ１２の直列共振子及び並列共振子の数は、それぞれ、５個及び４個に限定されず、直列共振子が２個以上かつ並列共振子が１個以上あればよい。
また、並列共振子１２１ｐ〜１２３ｐは、インダクタ１２１Ｌを介さずに、基準端子に直接接続されていてもよいし、並列共振子１２４ｐは、インダクタを介して基準端子に接続されていてもよい。また、直列腕上あるいは並列腕上に、インダクタ及びキャパシタ等のインピーダンス素子が挿入または接続されていてもよい。
また、図３では、並列共振子１２１ｐ〜１２３ｐが接続される基準端子（グランド）が共通化され、並列共振子１２４ｐが接続される基準端子が個別化されているが、共通化されている基準端子及び個別化されている基準端子は、これに限らず、例えば、フィルタ１２の実装レイアウトの制約等によって適宜選択され得る。
また、ラダー型のフィルタ構造を構成する直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓのうち、最も共通端子Ｐｏｒｔ１に近い直列共振子１２１ｓの共通端子Ｐｏｒｔ１側のノード、あるいは、最も個別端子Ｐｏｒｔ１２に近い直列共振子１２５ｓの個別端子Ｐｏｒｔ１２側のノードに、並列共振子が接続されていてもよい。
［３．共振子の基本構造］
次に、フィルタ１２（第１フィルタ）を構成する各共振子（直列共振子及び並列共振子）の基本構造について説明する。本実施の形態では、当該共振子は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子である。
なお、他のフィルタ１１、２１及び２２は、上記の構成に限定されず、要求されるフィルタ特性等に応じて適宜設計され得る。具体的には、フィルタ１１、２１及び２２は、ラダー型のフィルタ構造を有さなくてもよく、例えば縦結合型のフィルタ構造であってもかまわない。また、フィルタ１１、２１及び２２を構成する各共振子は、ＳＡＷ共振子に限らず、例えば、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子であってもかまわない。さらには、フィルタ１１、２１及び２２は、共振子を用いずに構成されていてもよく、例えば、ＬＣ共振フィルタあるいは誘電体フィルタであってもかまわない。
図４は、本実施の形態に係る低周波側のフィルタ１２の共振子を模式的に表す平面図及び断面図である。同図には、フィルタ１２を構成する複数の共振子のうち、直列共振子１２１ｓの構造を表す平面摸式図及び断面模式図が例示されている。なお、図４に示された直列共振子１２１ｓは、上記複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
図４の平面図に示すように、直列共振子１２１ｓは、互いに対向する一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂと、一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂに対して弾性波の伝搬方向に配置された反射器３２ｃと、を有する。一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂは、ＩＤＴ電極（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極を構成している。なお、実装レイアウトの制約等によって、一対の反射器３２ｃのうち一方が配置されていなくてもよい。
櫛歯状電極３２ａは、櫛歯形状に配置され、互いに平行な複数の電極指３２２ａおよび複数のオフセット電極指３２３ａと、複数の電極指３２２ａのそれぞれの一端同士及び複数のオフセット電極指３２３ａのそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極３２１ａとで構成されている。また、櫛歯状電極３２ｂは、櫛歯形状に配置され、互いに平行な複数の電極指３２２ｂおよび複数のオフセット電極指３２３ｂと、複数の電極指３２２ｂのそれぞれの一端同士及び複数のオフセット電極指３２３ｂのそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極３２１ｂとで構成されている。複数の電極指３２２ａ及び３２２ｂならびに複数のオフセット電極指３２３ａ及び３２３ｂは、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）の直交方向に延びるように形成されている。また、電極指３２２ａとオフセット電極指３２３ｂとは、上記直交方向において対向し、電極指３２２ｂとオフセット電極指３２３ａとは、上記直交方向において対向している。
ここで、複数の電極指３２２ａのそれぞれの他端同士（複数の電極指３２２ａのそれぞれのバスバー電極３２１ａと接続されていない端部同士）を結ぶ方向Ｄは、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）と所定の角度で交差している。また、複数の電極指３２２ｂのそれぞれの他端同士（複数の電極指３２２ｂのそれぞれのバスバー電極３２１ｂと接続されていない端部同士）を結ぶ方向Ｄは、弾性波伝搬方向（Ｘ軸方向）と上記所定の角度で交差している。この形状により、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓ及び並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐを構成する各ＩＤＴ電極は、弾性波伝搬方向と複数の電極指の並び方向とが交差する、いわゆる傾斜ＩＤＴとなっている。
圧電体層を用いて形成された１ポートの弾性表面波を利用した共振子では、共振周波数と***振周波数との間に、いわゆる横モードリップルが発生し、通過帯域内の伝送特性を劣化させる場合がある。本実施の形態に係るフィルタ１２では、この対策として、各共振子のＩＤＴ電極には傾斜ＩＤＴが採用されている。
一対の反射器３２ｃは、一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂに対して上記方向Ｄに配置されている。具体的には、一対の反射器３２ｃは、上記方向Ｄにおいて、一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂを挟むように配置されている。各反射器３２ｃは、互いに平行な複数の反射電極指、当該複数の反射電極指を接続する反射器バスバー電極と、で構成されている。一対の反射器３２ｃは、反射器バスバー電極が上記方向Ｄに沿って形成されている。
このように構成された一対の反射器３２ｃは、伝搬される弾性波の定在波を、共振子（ここでは直列共振子１２１ｓ）の外部に漏らすことなく閉じ込めることができる。これにより、当該共振子は、一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂの電極ピッチ、対数及び交叉幅等で規定される通過帯域の高周波信号を低損失で伝搬し、通過帯域外の高周波信号を高減衰させることが可能となる。
また、複数の電極指３２２ａ及び３２２ｂ、複数のオフセット電極指３２３ａ及び３２３ｂ、ならびに、バスバー電極３２１ａ及び３２１ｂで構成されるＩＤＴ電極は、図４の断面図に示すように、密着層３２４と主電極層３２５との積層構造となっている。また、反射器３２ｃの断面構造は、ＩＤＴ電極の断面構造と同様のため、以下ではその説明を省略する。
密着層３２４は、圧電体層３２７と主電極層３２５との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Ｔｉが用いられる。密着層３２４の膜厚は、例えば、１２ｎｍである。
主電極層３２５は、材料として、例えば、Ｃｕを１％含有したＡｌが用いられる。主電極層３２５の膜厚は、例えば１６２ｎｍである。
保護層３２６は、ＩＤＴ電極を覆うように形成されている。保護層３２６は、主電極層３２５を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、及び、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。保護層３２６の膜厚は、例えば２５ｎｍである。
なお、密着層３２４、主電極層３２５及び保護層３２６を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極は、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属又は合金から構成されてもよく、また、上記の金属または合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層３２６は、形成されていなくてもよい。
このようなＩＤＴ電極ならびに反射器３２ｃは、次に説明する基板３２０の主面上に配置されている。以下、基板３２０の積層構造について説明する。
図４の下段に示すように、基板３２０は、高音速支持基板３２９と、低音速膜３２８と、圧電体層３２７とを備え、高音速支持基板３２９、低音速膜３２８及び圧電体層３２７がこの順で積層された構造を有している。
圧電体層３２７は、ＩＤＴ電極ならびに反射器３２ｃが主面上に配置された圧電膜である。圧電体層３２７は、例えば、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶または圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から５０°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶またはセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス）からなる。圧電体層３２７の厚みは、ＩＤＴ電極の電極ピッチで定まる弾性波の波長をλとした場合、３．５λ以下であり、例えば、６００ｎｍである。
高音速支持基板３２９は、低音速膜３２８、圧電体層３２７ならびにＩＤＴ電極を支持する基板である。高音速支持基板３２９は、さらに、圧電体層３２７を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、高音速支持基板３２９中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性表面波を圧電体層３２７及び低音速膜３２８が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板３２９より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板３２９は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば１２５μｍである。なお、高音速支持基板３２９は、（１）窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、または水晶等の圧電体、（２）アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、またはフォルステライト等の各種セラミック、（３）マグネシアダイヤモンド、（４）上記各材料を主成分とする材料、ならびに、（５）上記各材料の混合物を主成分とする材料、のいずれかで構成されていてもよい。
低音速膜３２８は、圧電体層３２７を伝搬する弾性波の音速よりも、低音速膜３２８中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電体層３２７と高音速支持基板３２９との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのＩＤＴ電極外への漏れが抑制される。低音速膜３２８は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。低音速膜３２８の厚みは、ＩＤＴ電極の電極ピッチで定まる弾性波の波長をλとした場合、２λ以下であり、例えば６７０ｎｍである。
基板３２０の上記積層構造によれば、圧電基板を単層で使用している従来の構造と比較して、共振周波数及び***振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Ｑ値が高い弾性表面波共振子を構成し得るので、当該弾性表面波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
なお、高音速支持基板３２９は、支持基板と、圧電体層３２７を伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
なお、本実施の形態では、フィルタ１２を構成するＩＤＴ電極は、圧電体層３２７を有する基板３２０上に形成された例を示したが、当該ＩＤＴ電極が形成される基板は、圧電体層３２７の単層からなる圧電基板であってもよい。この場合の圧電基板は、例えば、ＬｉＴａＯ３の圧電単結晶、または、ＬｉＮｂＯ３などの他の圧電単結晶で構成される。
また、フィルタ１２を構成するＩＤＴ電極が形成される基板は、圧電体層を有する限り、全体が圧電体層からなるものの他、支持基板上に圧電体層が積層されている構造を用いてもよい。
また、上記本実施の形態に係る圧電体層３２７は、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３単結晶を使用したものであるが、単結晶材料のカット角はこれに限定されない。つまり、弾性波フィルタ装置の要求通過特性などに応じて、適宜、積層構造、材料、及び厚みを変更してもよく、上記以外のカット角を有するＬｉＴａＯ３圧電基板またはＬｉＮｂＯ３圧電基板などを用いた弾性表面波フィルタであっても、同様の効果を奏することが可能となる。
ここで、弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極の電極パラメータについて説明する。
弾性表面波共振子の波長とは、図４の中段に示すＩＤＴ電極を構成する複数の電極指３２２ａまたは３２２ｂの繰り返し周期である波長λで規定される。また、電極ピッチは、波長λの１／２であり、櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂを構成する電極指３２２ａおよび３３２ｂのライン幅をＷとし、隣り合う電極指３２２ａと電極指３２２ｂとの間のスペース幅をＳとした場合、（Ｗ＋Ｓ）で定義される。また、一対の櫛歯状電極３２ａ及び３２ｂの交叉幅Ｌは、図４の上段に示すように、電極指３２２ａと電極指３２２ｂとの方向Ｄから見た場合の重複する電極指長さである。また、各共振子の電極デューティーは、複数の電極指３２２ａ及び３２２ｂのライン幅占有率であり、複数の電極指３２２ａ及び３２２ｂのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合であり、Ｗ／（Ｗ＋Ｓ）で定義される。
表１に、実施例及び比較例に係るフィルタ１２を構成する直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓ、並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐの電極パラメータ（波長λ、交叉幅Ｌ、対数Ｍ、及び電極デューティーＲ）の詳細を示す。
Figure 0006590069
なお、上記実施例および比較例では、全ての直列共振子および並列共振子が、傾斜ＩＤＴで構成されているものとしているが、これに限られず、直列共振子のみが傾斜ＩＤＴで構成されていてもよい。
また、上記実施例および比較例では、全ての直列共振子および並列共振子が、オフセット電極指を有しているものとしているが、これに限られず、各共振子はオフセット電極指を有していなくてもよい。
［４．実施例と比較例とで異なる共振子構造］
表１に示された各共振子の電極パラメータは、実施例および比較例で同じであり、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓおよび並列共振子１２１ｐ〜１２４ｐのそれぞれで共通したものである。これに対して、ここでは、実施例に係るフィルタ１２において、直列共振子１２１ｓと、それ以外の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓとで異なる共振子構造を有することを説明する。
図５Ａは、実施例に係る低周波側のフィルタ１２のＩＤＴ電極の平面図である。また、図５Ｂは、比較例に係る低周波側のフィルタのＩＤＴ電極の平面図である。
図５Ａに示すように、本実施例に係る低周波側のフィルタ１２では、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓのうち共通端子Ｐｏｒｔ１に最も近い直列共振子１２１ｓにおいて、一対の櫛歯状電極３２ａおよび３２ｂを構成する電極指３２２ａおよび３２２ｂ（図５Ａでは３２２ｂ１）ならびにオフセット電極指３２３ａ（図５Ａでは３２３ａ１）および３２３ｂは、いわゆる異型フィンガとなっていない。なお、異型フィンガとは、複数の電極指のうちバスバー電極と接続されていない端部の電極指幅が電極指中央部の電極指幅よりも広い形状を有する電極指である。つまり、直列共振子１２１ｓを構成する複数の電極指３２２ａおよび３２２ｂは、端部の電極指幅が中央部における電極指幅以下である第２電極指となっている。
一方、その他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓは、一対の櫛歯状電極３２ａおよび３２ｂを構成する電極指３２２ａおよび３２２ｂ（図５Ａでは端部３２２ｄを有する３２２ｂ２）ならびにオフセット電極指３２３ａ（図５Ａでは端部３２３ｄを有する３２３ａ２）および３２３ｂは、いわゆる異型フィンガとなっている。つまり、直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓを構成する複数の電極指３２２ａおよび３２２ｂは、端部の電極指幅が中央部における電極指幅よりも広い第１電極指となっている。
これに対して、比較例に係る低周波側のフィルタ１２では、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓの全ての直列共振子において、一対の櫛歯状電極３２ａおよび３２ｂを構成する電極指３２２ａおよび３２２ｂ（図５Ｂでは端部３２２ｄを有する３２２ｂ２）ならびにオフセット電極指３２３ａ（図５Ｂでは端部３２３ｄを有する３２３ａ２）および３２３ｂは、いわゆる異型フィンガとなっている。つまり、直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓを構成する複数の電極指３２２ａおよび３２２ｂは、端部の電極指幅が中央部における電極指幅よりも広い第１電極指（異型フィンガ）となっている。
つまり、実施例に係る低周波側のフィルタ１２では、共通端子Ｐｏｒｔ１に最も近い直列共振子１２１ｓは、第２電極指で構成され、その他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓは、第１電極指（異型フィンガ）で構成されている。これに対して、比較例に係る低周波側のフィルタでは、全ての直列共振子は、第１電極指（異型フィンガ）で構成されている。
以下、上記のように構成された実施例に係るクワッドプレクサ１によって奏される効果について、比較例に係るクワッドプレクサと比べながら説明する。
［５．実施例および比較例に係るクワッドプレクサの特性比較］
図６Ａは、実施例に係る高周波側のフィルタ１１の通過特性を、比較例と比べて示すグラフである。具体的には、同図には、高周波側のフィルタ２２（Ｂａｎｄ１Ｔｘ用フィルタ）を経由する経路の通過特性が示されており、より具体的には、個別端子Ｐｏｒｔ２２に入力された信号の強度に対する共通端子Ｐｏｒｔ１から出力された信号の強度比である挿入損失が示されている。同図から明らかなように、実施例は、比較例に比べて、通過帯域内（ここではＢａｎｄ１Ｔｘ帯域内）のリップルが抑制されている（図中の破線による囲み部分）。
また、図６Ｂは、実施例に係る低周波側のフィルタ１２（Ｂａｎｄ３Ｔｘ用フィルタ）の通過特性を、比較例と比べて示すグラフである。具体的には、同図には、低周波側のフィルタ１２（Ｂａｎｄ３Ｔｘ用フィルタ）を経由する経路の通過特性が示されており、より具体的には、個別端子Ｐｏｒｔ１２に入力された信号の強度に対する共通端子Ｐｏｒｔ１から出力された信号の強度比である挿入損失が示されている。同図に示されたように、フィルタ１２の通過帯域内の挿入損失は、実施例と比較例とで重なっており差異が見られない。
つまり、実施例に係るクワッドプレクサ１では、比較例に係るクワッドプレクサと比較して、低周波側のフィルタ１２の通過帯域内の低損失性を維持しつつ、高周波側のフィルタ２２の通過帯域内のリップルが改善されている。
このことは、次のような理由による。
図７は、比較例において、高周波側のフィルタ２２の通過帯域内にリップルが発生する要因を概念的に示す図である。同図の（ａ）は、共振子を構成する反射器３２ｃの反射特性を模式的に示すグラフであり、具体的には当該反射係数の周波数特性が示されている。同図の（ｂ）は、共振子の共振特性を模式的に示すグラフであり、具体的には共振子のインピーダンスの周波数特性（いわゆるインピーダンス特性）が示されている。同図の（ｃ）は、図２と同様にＢａｎｄ１及び３の周波数関係を説明する図であり、各フィルタ１１、１２、２１及び２２に要求されるフィルタ特性が実線で模式的に示されている。
反射器３２ｃは、伝搬された弾性表面波を外部に漏らさずに閉じ込めるために、共振子の共振周波数を含む所定の帯域において高い反射係数を有するように設計されている。
このとき、図７の（ａ）に示すように、反射係数が高い所定の帯域の周辺帯域には、反射器３２ｃに起因した、反射係数が大きくなったり小さくなったりを繰り返す反射係数の跳ね返りが発生する（同図のＡ部分）。
ＳＡＷ共振子では、この反射係数の跳ね返りにより、図７の（ｂ）に示すように、共振特性より周波数が高い側（すなわち、共振周波数ｆｒ及び***振周波数ｆａのいずれよりも高域側）において、インピーダンス特性にリップルが生じる（同図のＢ部分）。
一般的に、ラダー型のフィルタ構造を有するフィルタでは、直列共振子の共振周波数ｆｒｓと並列共振子の***振周波数ｆａｐとを略一致させることで、ｆｒｓ及びｆａｐを通過帯域の中心周波数とする帯域通過型フィルタを構成する。このため、ラダー型のフィルタ構造においてＳＡＷ共振子を直列共振子として用いると、帯域通過型フィルタの高域側の阻止域において、上述した反射器３２ｃに起因するストップバンドリップル（阻止域に生じるリップル）が発生する。
このようなストップバンドリップルは、フィルタ単体においては、あまり問題にならない。しかしながら、このストップバンドリップルは、複数のフィルタを備えるマルチプレクサにおいては、一のフィルタのストップバンドリップルの発生している周波数が他のフィルタの通過帯域内に位置している場合に、他のフィルタの通過帯域におけるリップル（パスバンドリップル）の増大を招く要因となる。
本実施の形態では、比較例のように、Ｂａｎｄ３Ｔｘ帯用のフィルタ１２の直列共振子１２１ｓのＩＤＴ電極を構成する電極指を、その他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓのＩＤＴ電極を構成する電極指と同様に、第１電極指（異型フィンガ）とした場合、直列共振子１２１ｓにより生じるリップルがＢａｎｄ１Ｔｘ帯に位置する（図７の（ｂ）及び（ｃ）参照）。このため、比較例では、低周波側のフィルタ１２（Ｂａｎｄ３Ｔｘ用フィルタ）は低損失を維持するものの、高周波側のフィルタ２２（Ｂａｎｄ１Ｔｘ用フィルタ）を経由する経路において、通過帯域内にリップルが生じている。
これに対して、実施例では、Ｂａｎｄ３Ｔｘ帯用のフィルタ１２の直列共振子１２１ｓのＩＤＴ電極を構成する電極指を、その他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓのＩＤＴ電極を構成する電極指と異ならせ、第２電極指（異型フィンガなし）とすることにより、フィルタ２２（Ｂａｎｄ１Ｔｘ用フィルタ）を経由する経路において、通過帯域内のリップルを抑制することができる。このことについて図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。
図８Ａは、実施例に係る低周波側のフィルタ１２の直列共振子１２１ｓの共振特性を、比較例と比べて示すグラフである。また、図８Ｂは、実施例に係る低周波側のフィルタ１２の直列共振子１２１ｓの反射特性を、比較例と比べて示すグラフである。具体的には、図８Ａには、第１電極指（異型フィンガ）で構成された比較例に係る直列共振子１２１ｓの共振特性（破線）と、第２電極指で構成された実施例に係る直列共振子１２１ｓの共振特性（実線）とが示されている。また、図８Ｂには、第１電極指（異型フィンガ）で構成された比較例に係る直列共振子１２１ｓの反射特性（破線）と、第２電極指で構成された実施例に係る直列共振子１２１ｓの反射特性（実線）とが示されている。この反射特性は、共通端子Ｐｏｒｔ１からフィルタ１２に入力された信号の強度に対して、共通端子Ｐｏｒｔ１に出力された信号の強度比である反射損失（リターンロス）が示されている。
ＩＤＴ電極／圧電体層３２７／低音速膜３２８／高音速支持基板３２９の積層構造および傾斜ＩＤＴ構造を有する場合、図８Ａに示すように、異型フィンガを有する構成（比較例）では、共振子のＱ特性は良くなる。しかしながら、図８Ｂに示すように、異型フィンガを有する構成（比較例）の場合、***振周波数よりも高周波側において、ストップバンドリップルが大きくなる。これに対して、異型フィンガを有さない構成（実施例）の場合、***振周波数よりも高周波側において、ストップバンドリップルが比較例に比べて抑制されている。
複数のフィルタ（本実施の形態ではフィルタ１１、１２、２１及び２２）を束ねてマルチプレクサ化すると、一のフィルタの共通端子Ｐｏｒｔ１側に最も近い直列共振子の特性（本実施の形態ではＢａｎｄ３Ｔｘ用フィルタの直列共振子１２１ｓの特性）が、他のフィルタ（本実施の形態ではＢａｎｄ３Ｒｘ用フィルタ、Ｂａｎｄ１Ｔｘ用フィルタ、及び、Ｂａｎｄ１Ｒｘ用フィルタ）の特性に影響する。
フィルタ１２（Ｂａｎｄ３Ｔｘ用のフィルタ）が、ＩＤＴ電極／圧電体層３２７／低音速膜３２８／高音速支持基板３２９の積層構造および傾斜ＩＤＴ構造を有する場合、各共振子のＱ値を高くすべく、ＩＤＴ電極の電極指を異型フィンガとすることにより、フィルタ１２の通過帯域の低損失性を確保できる。
しかしながら、フィルタ１２のストップバンドリップルが発生する周波数の位置がフィルタ２２（Ｂａｎｄ１Ｔｘ用のフィルタ）の周波数帯と一致する場合、フィルタ２２の通過帯域内特性にリップルが発生してしまう。これに対して、本実施例では、フィルタ１２の通過帯域内の低損失性を確保しつつ、フィルタ２２における通過帯域内のリップルを改善すべく、フィルタ１２の反射特性に最も影響を及ぼす直列共振子１２１ｓの異型フィンガの割合を、他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓよりも低くする。これにより、フィルタ１２のストップバンドリップルを小さくできるので、低周波側のフィルタと高周波側のフィルタとが共通端子で束ねられた構成を有するマルチプレクサにおいて、低周波側のフィルタ１２のフィルタ特性を劣化させることなく、高周波側のフィルタ２２の通過帯域内のリップルを抑制することが可能となる。
なお、本発明に係るマルチプレクサは上記構成に限定されない。例えば、上記実施例に係るフィルタ１２において、共通端子Ｐｏｒｔ１に最も近い直列共振子１２１ｓを構成する電極指に占める第２電極指の本数比率が、その他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓを構成する電極指に占める第２電極指の本数比率より高くてもよい。
これにより、フィルタ１２を構成する全ての直列共振子１２１ｓ〜１２５ｓの異型フィンガの本数割合を同等とした場合と比較して、フィルタ１２のフィルタ特性を劣化させることなく、フィルタ２２の通過帯域内のリップルを抑制することが可能となる。
さらに、上記実施例に係るフィルタ１２において、共通端子Ｐｏｒｔ１に最も近い直列共振子１２１ｓを構成するＩＤＴ電極における第１電極指（異型フィンガ）の本数が、その他の直列共振子１２２ｓ〜１２５ｓを構成するＩＤＴ電極における第１電極指（異型フィンガ）の本数より少なくてもよい。
これにより、各直列共振子を構成する各ＩＤＴ電極の対数および交差幅などの電極パラメータが異なっても、フィルタ２２の通過帯域内のリップルを効果的に抑制することが可能となる。
［６．変形例に係るフィルタの構成］
上記実施の形態１では、第１フィルタ（実施の形態１ではフィルタ１２）について、ラダー型のフィルタ構造のみを有する構成を例に説明した。しかし、第１フィルタは、ラダー型のフィルタ構造に加え、さらに縦結合型のフィルタ構造を有してもかまわない。そこで、本変形例では、このようなフィルタ構造を有する第１フィルタを備えるクワッドプレクサについて説明する。なお、クワッドプレクサが備える複数のフィルタのうち、第１フィルタ以外のフィルタについては、実施の形態１と同様の構成を有するため、説明を省略する。
図９は、実施の形態１の変形例に係るフィルタ１２Ａ（第１フィルタ）の回路構成図である。
同図に示すように、フィルタ１２Ａは、直列共振子１２１ｓ及び１２２ｓと、並列共振子１２１ｐ及び１２２ｐと、縦結合共振器１５０と、を備える。つまり、フィルタ１２Ａは、ラダー型のフィルタ構造に縦結合共振器１５０が付加されたフィルタである。
縦結合共振器１５０は、共通端子Ｐｏｒｔ１と個別端子Ｐｏｒｔ１２との間に配置された縦結合型のフィルタ構造を有する。本実施の形態では、縦結合共振器１５０は、直列共振子１２２ｓの個別端子Ｐｏｒｔ１２側に配置されており、９つのＩＤＴとその両端に配置された反射器とで構成されている。なお、縦結合共振器１５０が配置される位置は、これに限定されず、例えば、直列共振子１２１ｓと直列共振子１２２ｓとの間、あるいは、直列共振子１２１ｓの共通端子Ｐｏｒｔ１側であってもかまわない。
以上のように構成された第１フィルタ（本変形例ではフィルタ１２Ａ）を備えるクワッドプレクサであっても、実施の形態１と同様に、共通端子Ｐｏｒｔ１に最も近い直列共振子（本実施の形態では直列共振子１２１ｓ）を構成する電極指に占める第２電極指の本数比率を、その他の直列共振子を構成する電極指に占める第２電極指の本数比率より高くすることにより、通過帯域内のリップルを抑制することができる。
また、本実施の形態に係るフィルタ１２Ａによれば、縦結合型のフィルタ構造を有することにより、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。
（実施の形態２）
上記実施の形態１及びその変形例に係るクワッドプレクサは、高周波フロントエンド回路、さらには当該高周波フロントエンド回路を備える通信装置に適用することもできる。そこで、本実施の形態では、このような高周波フロントエンド回路及び通信装置について説明する。
図１０は、実施の形態２に係る高周波フロントエンド回路３０の構成図である。なお、同図には、高周波フロントエンド回路３０と接続される各構成要素（アンテナ素子２、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３、及び、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）４）についても併せて図示されている。高周波フロントエンド回路３０と、ＲＦ信号処理回路３と、ベースバンド信号処理回路４とは、通信装置４０を構成している。
高周波フロントエンド回路３０は、実施の形態１に係るクワッドプレクサ１と、受信側スイッチ１３及び送信側スイッチ２３と、ローノイズアンプ回路１４と、パワーアンプ回路２４と、を備える。
受信側スイッチ１３は、クワッドプレクサ１の受信端子である個別端子Ｐｏｒｔ１１及びＰｏｒｔ２１に個別に接続された２つの選択端子、ならびに、ローノイズアンプ回路１４に接続された共通端子を有するスイッチ回路である。
送信側スイッチ２３は、クワッドプレクサ１の送信端子である個別端子Ｐｏｒｔ１２及びＰｏｒｔ２２に個別に接続された２つの選択端子、ならびに、パワーアンプ回路２４に接続された共通端子を有するスイッチ回路である。
これら受信側スイッチ１３及び送信側スイッチ２３は、それぞれ、制御部（図示せず）からの制御信号にしたがって、共通端子と所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチによって構成される。なお、共通端子と接続される選択端子は１つに限らず、複数であってもかまわない。つまり、高周波フロントエンド回路３０は、キャリアアグリゲーションに対応してもかまわない。
ローノイズアンプ回路１４は、アンテナ素子２、クワッドプレクサ１及び受信側スイッチ１３を経由した高周波信号（ここでは高周波受信信号）を増幅し、ＲＦ信号処理回路３へ出力する受信増幅回路である。
パワーアンプ回路２４は、ＲＦ信号処理回路３から出力された高周波信号（ここでは高周波送信信号）を増幅し、送信側スイッチ２３及びクワッドプレクサ１を経由してアンテナ素子２に出力する送信増幅回路である。
ＲＦ信号処理回路３は、アンテナ素子２から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路４へ出力する。また、ＲＦ信号処理回路３は、ベースバンド信号処理回路４から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路２４へ出力する。ＲＦ信号処理回路３は、例えば、ＲＦＩＣである。
ベースバンド信号処理回路４で処理された信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、または、音声信号として通話のために使用される。
なお、高周波フロントエンド回路３０は、上述した各構成要素の間に、他の回路素子を備えていてもよい。
以上のように構成された高周波フロントエンド回路３０及び通信装置４０によれば、上記実施の形態１に係るクワッドプレクサ１を備えることにより、通過帯域内のリップルを抑制することができる。
なお、高周波フロントエンド回路３０は、実施の形態１に係るクワッドプレクサ１に代わり、実施の形態１の変形例に係るクワッドプレクサを備えてもかまわない。
また、通信装置４０は、高周波信号の処理方式に応じて、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）４を備えていなくてもよい。
（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態に係るマルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置について、実施の形態及びその変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フロントエンド回路及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記説明では、マルチプレクサとして、クワッドプレクサを例に説明したが、本発明は、例えば、３つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたトリプレクサや、６つのフィルタのアンテナ端子が共通化されたヘキサプレクサについても適用することができる。つまり、マルチプレクサは、２以上のフィルタを備えていればよい。
さらには、マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方を備える構成に限らず、送信フィルタのみ、または、受信フィルタのみを備える構成であってもかまわない。
また、上記実施の形態１では、フィルタ１２が第１フィルタに相当し、フィルタ２２が第２フィルタに相当するとして説明した。つまり、第１及び第２フィルタは、上記実施の形態１では双方が送信フィルタであった。しかし、本発明は、第１フィルタのストップバンドリップルが第２フィルタの通過帯域内に位置するマルチプレクサであれば、第１及び第２フィルタの用途等に限定されず、適用することができる。このため、第１及び第２フィルタは、少なくとも一方が受信フィルタであってもよい。
本発明は、マルチバンドシステムに適用できるマルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１ クワッドプレクサ
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）
１０、２０ デュプレクサ
１１、１２、１２Ａ、２１、２２ フィルタ
１３ 受信側スイッチ
１４ ローノイズアンプ回路
２３ 送信側スイッチ
２４ パワーアンプ回路
３０ 高周波フロントエンド回路
３２ａ、３２ｂ 櫛歯状電極
３２ｃ 反射器
４０ 通信装置
１２１ｓ〜１２５ｓ 直列共振子
１２１ｐ〜１２４ｐ 並列共振子
１２１Ｌ インダクタ
１５０ 縦結合共振器
３２０ 基板
３２１ａ、３２１ｂ バスバー電極
３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｂ１、３２２ｂ２ 電極指
３２２ｄ、３２３ｄ 端部
３２３ａ、３２３ａ１、３２３ａ２、３２３ｂ オフセット電極指
３２４ 密着層
３２５ 主電極層
３２６ 保護層
３２７ 圧電体層
３２８ 低音速膜
３２９ 高音速支持基板
Ｐｏｒｔ１ 共通端子
Ｐｏｒｔ１１、Ｐｏｒｔ１２、Ｐｏｒｔ２１、Ｐｏｒｔ２２ 個別端子

Claims (10)

  1. 共通端子、第１端子及び第２端子と、
    前記共通端子と前記第１端子とを結ぶ第１経路上に配置された第１フィルタと、
    前記共通端子と前記第２端子とを結ぶ第２経路上に配置され、通過帯域の周波数が前記第１フィルタより高い第２フィルタと、を備え、
    前記第１フィルタは、
    前記第１経路上に配置された２以上の直列共振子と、
    前記第１経路とグランドとを結ぶ経路上に配置された１以上の並列共振子と、を有し、
    前記２以上の直列共振子および前記１以上の並列共振子の各共振子は、圧電体層を有する基板上に形成された一対の櫛歯状電極からなるＩＤＴ電極および反射器を有し、
    前記２以上の直列共振子の各共振子が有する前記一対の櫛歯状電極のそれぞれは、
    弾性波伝搬方向の直交方向に延びるように配置された複数の電極指と、
    前記複数の電極指のそれぞれの一端同士を接続するバスバー電極と、で構成され、
    前記複数の電極指のそれぞれの他端同士を結ぶ方向は、前記弾性波伝搬方向と交差しており、
    前記２以上の直列共振子を構成する前記ＩＤＴ電極は、前記複数の電極指のうち前記他端における電極指幅が電極指の延在方向における中央部の電極指幅よりも広い第１電極指、および、前記他端における電極指幅が電極指の延在方向における中央部の電極指幅以下である第２電極指、の少なくとも一方で構成されており、
    前記２以上の直列共振子のうち前記共通端子に最も近い直列共振子を構成する前記複数の電極指に占める前記第２電極指の本数比率は、その他の直列共振子が有する前記複数の電極指に占める前記第２電極指の本数比率よりも高い、
    マルチプレクサ。
  2. 前記２以上の直列共振子のうち前記共通端子に最も近い直列共振子を構成する前記第１電極指の本数は、その他の直列共振子を構成する前記第１電極指の本数よりも少ない、
    請求項１に記載のマルチプレクサ。
  3. 前記２以上の直列共振子のうち前記共通端子に最も近い直列共振子の前記ＩＤＴ電極は、前記第１電極指を含まず、
    前記その他の直列共振子の前記ＩＤＴ電極は、前記第１電極指を含む、
    請求項１または２に記載のマルチプレクサ。
  4. 前記第１フィルタは、前記２以上の直列共振子及び前記１以上の並列共振子で構成されるラダー型のフィルタ構造を有する、
    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フィルタは、さらに、前記第１経路上に配置された縦結合型のフィルタ構造を有する、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  6. 前記基板は、
    前記ＩＤＴ電極が一方の主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１〜５のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  7. 前記第１フィルタを含む２つのフィルタを備える第１デュプレクサ、及び、前記第２フィルタを含む２つのフィルタを備える第２デュプレクサによって構成されている、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  8. 前記第１フィルタの通過帯域は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢａｎｄ３における上り周波数帯であり、
    前記第２フィルタの通過帯域は、前記ＬＴＥのＢａｎｄ１における上り周波数帯である、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  9. 請求項１〜８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。
  10. 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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