JP6819821B2 - マルチプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、弾性波フィルタを備えるマルチプレクサに関する。

近年の移動体通信端末には、一端末で複数の通信バンド（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、アンテナに接続されるフロントエンド部には、複数の通信バンドの高周波信号を分波／合波する小型のマルチプレクサが配置される。

特許文献１（図８）には、３つのフィルタ（ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ）と、共通ポート（共通端子）に並列接続（共通ポートおよびグランドに接続）されたインダクタンス素子と、を備えた複合フィルタ回路（マルチプレクサ）が開示されている。

特開２００６−３４５０２７号公報

特許文献１に記載されたマルチプレクサでは、共通端子に並列接続されたインダクタンス素子は、共通端子に接続される外部回路（例えばアンテナ）と上記３つのフィルタとのインピーダンス整合がとるために設けられる。

しかしながら、上記マルチプレクサの回路接続を実現すべく、共通端子に上記３つのフィルタよりも近接させて上記インダクタンス素子を接続した場合、外部回路（例えばアンテナ）と上記３つのフィルタとのインピーダンス整合は精度よくとれない。具体的には、上記インダクタンス素子により上記３つのフィルタの合成インピーダンスを誘導性側にシフトさせることができるので、フィルタ単体のインピーダンスは、予め容量性となるように設計される。容量性インピーダンスを有する各フィルタとしては、例えば、弾性波フィルタが使用される。この場合、フィルタ単体のインピーダンスと比較して、より容量性側かつ低インピーダンス側にシフトする上記３つのフィルタの合成インピーダンスを、上記インダクタンス素子により誘導性側にシフトさせることはできるが、基準インピーダンスに近づけることは困難である。

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、３つ以上の弾性波フィルタが共通端子に接続されたマルチプレクサであって、当該共通端子に接続される外部回路とのインピーダンス整合を精度よくとることが可能な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、共通端子と、前記共通端子に接続された第１弾性波フィルタと、前記共通端子と前記第１弾性波フィルタとを接続する第１配線と、前記第１配線上の第１接続ノードに接続された第２弾性波フィルタと、前記第１配線上の第２接続ノードに接続された第３弾性波フィルタと、前記第１接続ノードと前記第２弾性波フィルタとを接続する第２配線と、前記第２接続ノードと前記第３弾性波フィルタとを接続する第３配線と、前記第１配線のうち前記第１接続ノードから前記第１弾性波フィルタまでの配線領域とグランドとの間、または、前記第２配線とグランドとの間に接続されたインダクタンス素子と、を備え、前記第１配線において、前記共通端子から前記第１接続ノードまでの長さは、前記共通端子から前記第２接続ノードまでの長さよりも長い。

共通端子に接続される外部回路とのインピーダンス整合を高精度にとれるマルチプレクサを提供することが可能となる。

図１Ａは、実施例に係るマルチプレクサを構成する回路素子の配置構成図である。 図１Ｂは、実施例に係るマルチプレクサの平面構成図である。 図２Ａは、比較例１に係るマルチプレクサを構成する回路素子の配置構成図である。 図２Ｂは、比較例１に係るマルチプレクサの平面構成図である。 図３Ａは、比較例２に係るマルチプレクサを構成する回路素子の配置構成図である。 図３Ｂは、比較例２に係るマルチプレクサの平面構成図である。 図４Ａは、実施例に係るマルチプレクサのインピーダンス特性を表すスミスチャートである。 図４Ｂは、比較例１に係るマルチプレクサのインピーダンス特性を表すスミスチャートである。 図５は、実施例および比較例１に係るマルチプレクサのインピーダンスを通過帯域ごとに比較したスミスチャートである。 図６は、実施例および比較例１に係る６つのフィルタの通過特性を比較したグラフである。 図７は、実施例に係るマルチプレクサを構成する弾性波フィルタの共振子を模式的に表す断面図である。

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．マルチプレクサの配置構成］
図１Ａは、実施例に係るマルチプレクサ１を構成する回路素子の配置構成図である。同図に示すように、マルチプレクサ１は、共通端子１００と、受信フィルタ１１、１３および１５と、送信フィルタ１２、１４および１６と、インダクタ３１および３２と、受信出力端子１１０、１３０および１５０と、送信入力端子１２０、１４０および１６０と、を備える。

マルチプレクサ１は、共通端子１００において、例えばアンテナ素子などの外部回路と接続される。また、受信出力端子１１０、１３０および１５０は、例えば、受信増幅回路と接続される。また、送信入力端子１２０、１４０および１６０は、例えば、送信増幅回路と接続される。

受信フィルタ１１は、入力端がインダクタ３２を介して接続ノードｎ１（第２接続ノード）に接続され、出力端が受信出力端子１１０に接続され、通信バンドＡの受信帯域を通過帯域とする第３弾性波フィルタである。通信バンドＡの受信帯域は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のバンド２５の受信帯域（１９３０−１９９５ＭＨｚ）が適用される。

送信フィルタ１２は、出力端が接続ノードｎ３（第２接続ノード）に接続され、入力端が送信入力端子１２０に接続され、通信バンドＡの送信帯域を通過帯域とする第３弾性波フィルタである。通信バンドＡの送信帯域は、例えば、ＬＴＥのバンド２５の送信帯域（１８５０−１９１５ＭＨｚ）が適用される。

受信フィルタ１３は、入力端が接続ノードｎ４（第２接続ノード）に接続され、出力端が受信出力端子１３０に接続され、通信バンドＢの受信帯域を通過帯域とする第３弾性波フィルタである。通信バンドＢの受信帯域は、例えば、ＬＴＥのバンド６６の受信帯域（２１１０−２２００ＭＨｚ）が適用される。

送信フィルタ１４は、出力端が接続ノードｎ２（第２接続ノード）に接続され、入力端が送信入力端子１４０に接続され、通信バンドＢの送信帯域を通過帯域とする第３弾性波フィルタである。通信バンドＢの送信帯域には、例えば、ＬＴＥのバンド６６の送信帯域（１７１０−１７８０ＭＨｚ）が適用される。

受信フィルタ１５は、入力端が接続ノードｎ５（第１接続ノード）に接続され、出力端が受信出力端子１５０に接続され、通信バンドＣの受信帯域を通過帯域とする第１弾性波フィルタである。通信バンドＣの受信帯域には、例えば、ＬＴＥのバンド３０の受信帯域（２３５０−２３６０ＭＨｚ）が適用される。

送信フィルタ１６は、出力端が接続ノードｎ５（第１接続ノード）に接続され、入力端が送信入力端子１６０に接続され、通信バンドＣの送信帯域を通過帯域とする第２弾性波フィルタである。通信バンドＣの送信帯域には、例えば、ＬＴＥのバンド３０の送信帯域（２３０５−２３１５ＭＨｚ）が適用される。

上記６つの弾性波フィルタの詳細な構造については後述する。

接続ノードｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４およびｎ５は、全て、共通端子１００と各弾性波フィルタとを結ぶ配線上のノードである。

インダクタ３１は、接続ノードｎ５とグランドとの間に接続されたインダクタンス素子であり、受信フィルタ１１、１３、１５および送信フィルタ１２、１４、１６と、共通端子１００に接続された外部回路とのインピーダンス整合をとるためのインピーダンス整合素子である。

インダクタ３２は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１１の入力端との間に直列接続されたインダクタンス素子であり、接続ノードｎ１から受信フィルタ１１を見た場合のインピーダンスの位相を調整するための位相調整素子である。

なお、本実施の形態に係るマルチプレクサにおいて、インダクタ３２は必須の構成要素ではない。

また、本実施の形態に係るマルチプレクサにおいて、６つの弾性波フィルタを有さなくてもよく、３以上の弾性波フィルタを有していればよい。例えば、第１弾性波フィルタである受信フィルタ１５と、第２弾性波フィルタである送信フィルタ１６と、第３弾性波フィルタである受信フィルタ１１、１３、および送信フィルタ１２、１４のうち少なくとも１つと、を有していればよい。さらに、本実施の形態に係るマルチプレクサを構成する３以上の弾性波フィルタは、送信フィルタおよび受信フィルタのいずれであってもよい。

本実施例に係るマルチプレクサ１では、受信フィルタ１１、１３、１５、送信フィルタ１２、１４および１６の６つの弾性波フィルタが、共通端子１００に電気的に接続されている回路構成を有している。さらに、本実施例に係るマルチプレクサ１では、上記回路構成を実現するための各回路素子の配置構成が、従来にない構成となっている。以下では、本実施例に係るマルチプレクサ１を構成する各回路素子の配置構成について詳細に説明する。

図１Ｂは、実施例に係るマルチプレクサ１の平面構成図である。同図に示すように、本実施例に係るマルチプレクサ１は、図１Ａに示された各回路素子に加えて、さらに、共通端子１００と各弾性波フィルタとを接続する接続配線を有している。上記接続配線は、配線２１、２２、２３、２４、２５および２６を含む。

配線２１は、共通端子１００と受信フィルタ１５とを接続する第１配線である。配線２２は、接続ノードｎ５と送信フィルタ１６とを接続する第２配線である。配線２３は、接続ノードｎ４と受信フィルタ１３とを接続する第３配線である。配線２４は、接続ノードｎ３と送信フィルタ１２とを接続する第３配線である。配線２５は、接続ノードｎ２と送信フィルタ１４とを接続する第３配線である。配線２６は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１１とを接続する第３配線である。

ここで、共通端子１００から接続ノードｎ５までの配線の長さは、共通端子１００から接続ノードｎ４までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ３までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ２までの配線の長さ、および、共通端子１００から接続ノードｎ１までの配線の長さのいずれよりも長い。また、インダクタ３１は、他の接続ノードを介することなく、接続ノードｎ５に接続されている。つまり、インダクタ３１は、接続ノードｎ１〜ｎ５のうち、共通端子１００と最も配線距離の大きい接続ノードｎ５に接続されている。

実施例に係るマルチプレクサ１の上記配置構成によれば、共通端子１００に接続される外部回路とのインピーダンス整合を高精度にとることが可能となる。

なお、インダクタ３１は、接続ノードｎ５とグランドとの間に接続されるだけでなく、接続ノードｎ５から受信フィルタ１５の入力端までの配線、および、接続ノードｎ５から送信フィルタ１６の出力端までの配線、のいずれかとグランドとの間に接続されていればよい。

また、本実施例に係るマルチプレクサ１は、図１Ｂに示すように、さらに、実装基板５０を有していてもよい。実装基板５０には、共通端子１００、受信フィルタ１１、１３、１５、送信フィルタ１２、１４、１６が実装されている。さらに、実装基板５０には、配線２１〜２６が形成されている。インダクタ３１および３２は、それぞれ、実装基板５０上に表面実装されたチップ状のインダクタであってもよく、または、実装基板５０内のコイルパターンで形成されたインダクタであってもよい。

実装基板５０を有する上記構成によれば、各弾性波フィルタを実装する実装基板５０に配線２１〜２６が形成され、また、インダクタ３１が実装されているので、マルチプレクサ１を小型のモジュールとすることが可能となる。

なお、実装基板５０は、複数の誘電体層を有する多層基板であってもよい。高周波信号を低損失で伝搬させる基板としては、誘電損失の小さい低誘電率のものが使用される。しかし、低誘電率の多層基板の場合、上記配線２１〜２６による各弾性波フィルタのインピーダンスの位相変化が大きくなる。この場合であっても、本実施例に係るマルチプレクサ１の上記構成によれば、共通端子１００から最も配線距離の大きい受信フィルタ１５に近接して、他の接続ノードおよび他の弾性波フィルタを介さずに、接続ノードｎ５にインダクタ３１が接続されている。これにより、実装基板５０の誘電損失を抑制しつつ、共通端子１００から見た受信フィルタ１１、１３、１５、送信フィルタ１２、１４、１６のインピーダンスを基準インピーダンス（例えば、５０Ω）に合わせることが可能となる。

実施例に係るマルチプレクサ１において、実装基板５０を平面視した場合（ｚ軸方向から見た場合）、例えば、各弾性波フィルタのサイズは、それぞれ、０．８ｍｍ×１．１ｍｍとなり、インダクタ３１および３２のサイズは、それぞれ、０．４ｍｍ×０．２ｍｍとなり、マルチプレクサ１のサイズは、４．８ｍｍ×３．５ｍｍとなる。なお、上記サイズは、各弾性波フィルタとして、上述したＬＴＥのバンド２５、６６、３０を適用し、実装基板５０として複数の誘電体層を有する多層基板を適用した場合のものである。

［２．マルチプレクサの小型化およびインピーダンス整合］
以下では、本実施例に係るマルチプレクサ１が、従来のマルチプレクサと比較して、小型化およびインピーダンス整合の点で優れていることを説明する。まず、従来のマルチプレクサの配置構成である比較例１および比較例２に係るマルチプレクサの配置構成について説明する。

図２Ａは、比較例１に係るマルチプレクサ５００を構成する回路素子の配置構成図である。同図に示すように、マルチプレクサ５００は、共通端子１００と、受信フィルタ１１、１３および１５と、送信フィルタ１２、１４および１６と、インダクタ３３および３４と、受信出力端子１１０、１３０および１５０と、送信入力端子１２０、１４０および１６０と、を備える。比較例１に係るマルチプレクサ５００は、実施例に係るマルチプレクサ１と比較して、インダクタンス素子の配置構成が異なる。比較例１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と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

インダクタ３３は、接続ノードｎ１とグランドとの間に接続されたインダクタンス素子であり、受信フィルタ１１、１３、１５および送信フィルタ１２、１４、１６と、共通端子１００に接続された外部回路とのインピーダンス整合をとるためのインピーダンス整合素子である。

インダクタ３４は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１１の入力端との間に直列接続されたインダクタンス素子であり、実施例に係るインダクタ３２と同様の機能を有する。

図２Ｂは、比較例１に係るマルチプレクサ５００の平面構成図である。同図に示すように、比較例１に係るマルチプレクサ５００は、図２Ａに示された各回路素子に加えて、さらに、共通端子１００と各弾性波フィルタとを接続する接続配線を有している。上記接続配線は、配線５２１、５２２、５２３、５２４、５２５および５２６を含む。

配線５２１は、共通端子１００と受信フィルタ１５とを接続する第１配線である。配線５２２は、接続ノードｎ５と送信フィルタ１６とを接続する第２配線である。配線５２３は、接続ノードｎ４と受信フィルタ１３とを接続する第３配線である。配線５２４は、接続ノードｎ３と送信フィルタ１２とを接続する第３配線である。配線５２５は、接続ノードｎ２と送信フィルタ１４とを接続する第３配線である。配線５２６は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１１とを接続する第３配線である。

ここで、共通端子１００から接続ノードｎ１までの配線の長さは、共通端子１００から接続ノードｎ５までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ４までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ３までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ２までの配線の長さのいずれよりも短い。また、インダクタ３３は、他の接続ノードを介することなく、接続ノードｎ１に接続されている。つまり、インダクタ３３は、接続ノードｎ１〜ｎ５のうち、共通端子１００と最も配線距離の小さい接続ノードｎ１に接続されている。

比較例１に係るマルチプレクサ５００の上記配置構成によれば、共通端子１００に接続される外部回路とのインピーダンス整合を精度よくとることが困難である。

比較例１に係るマルチプレクサ５００において、実装基板５０を平面視した場合（ｚ軸方向から見た場合）、例えば、各弾性波フィルタのサイズは、それぞれ、０．８ｍｍ×１．１ｍｍとなり、インダクタ３１および３２のサイズは、それぞれ、０．４ｍｍ×０．２ｍｍとなり、マルチプレクサ１のサイズは、４．８ｍｍ×３．５ｍｍとなり、実施例に係るマルチプレクサ１と同じサイズとなる。なお、上記サイズは、各弾性波フィルタとして上述したＬＴＥのバンド２５、６６、３０を適用し、実装基板５０として複数の誘電体層を有する多層基板を適用した場合のものである。

図３Ａは、比較例２に係るマルチプレクサ６００を構成する回路素子の配置構成図である。同図に示すように、マルチプレクサ６００は、共通端子１００と、受信フィルタ１１、１３および１５と、送信フィルタ１２、１４および１６と、インダクタ３５および３６と、受信出力端子１１０、１３０および１５０と、送信入力端子１２０、１４０および１６０と、を備える。比較例２に係るマルチプレクサ６００は、実施例に係るマルチプレクサ１と比較して、インダクタンス素子の配置構成および配線構成が異なる。比較例２に係るマルチプレクサ６００について、実施例に係るマルチプレクサ１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

インダクタ３５は、接続ノードｎ１とグランドとの間に接続されたインダクタンス素子であり、受信フィルタ１１、１３、１５および送信フィルタ１２、１４、１６と、共通端子１００に接続された外部回路とのインピーダンス整合をとるためのインピーダンス整合素子である。

インダクタ３６は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１１の入力端との間に直列接続されたインダクタンス素子であり、実施例に係るインダクタ３２と同様の機能を有する。

図３Ｂは、比較例２に係るマルチプレクサ６００の平面構成図である。同図に示すように、比較例２に係るマルチプレクサ６００は、図３Ａに示された各回路素子に加えて、さらに、共通端子１００と各弾性波フィルタとを接続する接続配線を有している。上記接続配線は、配線６２１、６２２、６２３、６２４、６２５および６２６を含む。

配線６２１は、共通端子１００と受信フィルタ１５とを接続する。配線６２２は、接続ノードｎ１と送信フィルタ１６とを接続する。配線６２３は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１３とを接続する。配線６２４は、接続ノードｎ１と送信フィルタ１２とを接続する。配線６２５は、接続ノードｎ１と送信フィルタ１４とを接続する。配線６２６は、接続ノードｎ１と受信フィルタ１１とを接続する。

ここで、比較例２に係るマルチプレクサ６００では、共通端子１００と受信フィルタ１５とを接続する配線６２１上には、１つの接続ノードｎ１しかなく、６つの弾性波フィルタの全てが、他の接続ノードを介することなく接続ノードｎ１に接続されている。

比較例２に係るマルチプレクサ６００の上記配置構成によれば、配線６２１上に１つの接続ノードｎ１しか存在しないので、例えば、共通端子１００が６つの弾性波フィルタが配置された領域の外周部に配置された場合、および、各弾性波フィルタが対称配置されない場合などにおいて、配線６２１上に複数の接続ノードが存在する配置構成と比較して、共通端子１００と各弾性波フィルタとを結ぶ配線の合計長さが長くなってしまう。このため、マルチプレクサ６００の伝搬損失が大きくなり、また、小型化に不利となる。

比較例２に係るマルチプレクサ６００において、実装基板５０を平面視した場合（ｚ軸方向から見た場合）、例えば、各弾性波フィルタのサイズは、それぞれ、０．８ｍｍ×１．１ｍｍとなり、インダクタ３５および３６のサイズは、それぞれ、０．４ｍｍ×０．２ｍｍとなり、マルチプレクサ１のサイズは、４．８ｍｍ×４．０ｍｍとなり、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００と比較して大きくなってしまう。なお、上記サイズは、各弾性波フィルタとして上述したＬＴＥのバンド２５、６６、３０を適用し、実装基板５０として複数の誘電体層を有する多層基板を適用した場合のものである。

つまり、実施例および比較例１のように、共通端子１００と各弾性波フィルタとを接続する配線上に複数の接続ノードを設ける構成のほうが、比較例２のように上記配線上に単一の接続ノードを設ける構成に比べ、上記配線のレイアウト制約を受けにくくなり、小型化に有利である。

なお、これに対し、別の比較例として、複数の弾性波フィルタが共通端子１００に接続された回路構成を実現すべく、各弾性波フィルタと共通端子１００とを接続する配線を弾性波フィルタごとに設けた場合、共通端子１００の位置により当該配線の合計長さが長くなり、マルチプレクサの伝搬損失が大きくなり、また、小型化に不利となる。

上述したように、３以上の弾性波フィルタが共通端子に接続された構成を有するマルチプレクサにおいて、実施例および比較例１のように、共通端子１００と各弾性波フィルタとを接続する配線上に複数の接続ノードを設けることにより、当該配線を効率良く引き回すことができ、小型化に有利となる。しかしながら、接続ノードが複数存在する場合、比較例１の配線構成の場合、高周波伝搬特性が悪化することがわかった。以下、インピーダンス整合の観点から、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の作用を比較して、高周波伝搬特性の差異が発生することを説明する。

図４Ａは、実施例に係るマルチプレクサ１のインピーダンス特性を表すスミスチャートである。図４Ｂは、比較例に係るマルチプレクサ５００のインピーダンス特性を表すスミスチャートである。より具体的には、図４Ａには、実施例に係るマルチプレクサ１において、各接続ノードから弾性波フィルタを見た場合の通過帯域におけるインピーダンスが示されている。また、図４Ｂには、比較例１に係るマルチプレクサ５００において、各接続ノードから弾性波フィルタを見た場合の通過帯域におけるインピーダンスが示されている。

図４Ａおよび図４Ｂの双方において、共通端子１００から最も配線距離の大きい位置にある受信フィルタ１５から、順次、各接続ノード（ｎ５→ｎ１）を経由してインピーダンスが変化し、最終的に共通端子１００にて各弾性波フィルタの合成インピーダンスが基準インピーダンスに整合されていく遷移状態が示されている。なお、受信フィルタ１１、１３、１５、送信フィルタ１２、１４、１６のそれぞれは、容量性インピーダンスを有する弾性波フィルタであり、これらの容量性インピーダンスを誘導性側にシフトするために、インダクタ３１または３３が付加されている。

まず、比較例１に係るマルチプレクサ５００では、図４Ｂに示すように、共通端子１００からの配線距離が最も大きい位置にある受信フィルタ１５を単体で見た場合（図４Ｂのｘ２から受信フィルタ１５を見た場合）の通過帯域（Ｃ−Ｒｘ）におけるインピーダンスは、容量性領域にある（図４ＢのＣ−Ｒｘ単体）。

次に、図４Ｂに示すように、接続ノードｎ５からｎ１へと、共通端子１００に近づくにつれ、受信フィルタ１５に、他の弾性波フィルタである送信フィルタ１６、受信フィルタ１３、送信フィルタ１２、１４、受信フィルタ１１が並列接続される。よって、上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスは、受信フィルタ１５単体のインピーダンスに対して、より容量性側かつ低インピーダンス側へシフトする（図４Ｂのｎ１（＋他フィルタ接続））。なお、受信フィルタ１５に、受信フィルタ１１、１３、送信フィルタ１２、１４、１６が並列接続される間、受信フィルタ１５は接続ノードｎ５からｎ１を経由することになる。このため、（インダクタ３１が接続されていない状態における）接続ノードｎ１から見た６つの弾性波フィルタの合成インピーダンス（図４Ｂのｚ２から並列接続された６つの弾性波フィルタを見たインピーダンス）は、配線５２１により、上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンス（図４Ｂのｎ１（＋他フィルタ接続））に対して、等レジスタンス円を時計回りにシフトする（図４Ｂのｎ１（＋他フィルタ接続＋配線））。

次に、図４Ｂに示すように、接続ノードｎ１において、インダクタ３１により、接続ノードｎ１から見た上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンス（図４Ｂのｙ２から並列接続された６つの弾性波フィルタを見たインピーダンス）は、等コンダクタンス円上を反時計回りにシフトし、誘導性領域に位置する（図４Ｂのｎ１（＋他フィルタ接続＋配線＋パラレルＬ））。ただし、このｙ２において、上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスがインダクタ３１により誘導性領域に配置されても、ｚ２におけるインダクタ３１の付加前における上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスが、基準インピーダンスから大幅に容量性インピーダンスかつ低インピーダンスにずれてしまっている。このため、インダクタ３１の付加後のｙ２における上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスは、インダクタ３１により等コンダクタンス円上を反時計回りにシフトしても、基準インピーダンスから低インピーダンス側に大幅にずれた誘導性領域に位置することとなる。この結果、共通端子１００から並列接続された上記６つの弾性波フィルタを見た合成インピーダンス（つまり、マルチプレクサ５００のインピーダンス）は、基準インピーダンスから低インピーダンス側に大きく外れた状態となってしまう。

これに対して、実施例に係るマルチプレクサ１では、図４Ａに示すように、共通端子１００からの配線距離が最も大きい位置にある受信フィルタ１５を単体で見た場合（図４Ａのｘ１から受信フィルタ１５を見た場合）の通過帯域（Ｃ−Ｒｘ）におけるインピーダンスは、比較例１に係るマルチプレクサ５００と同様に、容量性領域にある（図４ＡのＣ−Ｒｘ単体）。

次に、図４Ａに示すように、接続ノードｎ５において、インダクタ３１により、接続ノードｎ５から見た受信フィルタ１５のインピーダンス（図４Ａのｙ１から受信フィルタ１５を見たインピーダンス）は、等コンダクタンス円上を反時計回りにシフトし、誘導性領域に位置する（図４Ａのｎ５（＋パラレルＬ））。つまり、このｙ１（接続ノードｎ５）において、受信フィルタ１１、１３、送信フィルタ１２、１４、１６が並列接続される前の受信フィルタ１５のインピーダンスがインダクタ３１により誘導性領域に配置される。このとき、インダクタ３１の付加前のｘ１における受信フィルタ１５のインピーダンスは、並列接続された６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスと比較して、基準インピーダンスに近い容量性インピーダンスとなっている。このため、インダクタ３１が付加された後のｙ１（接続ノードｎ５）における受信フィルタ１５のインピーダンスは、インダクタ３１により等コンダクタンス円上を反時計回りにシフトしても、基準インピーダンスに近い状態で誘導性領域に位置することとなる。

次に、図４Ａに示すように、接続ノードｎ１から見た上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンス（図４Ａのｚ１から並列接続された上記６つの弾性波フィルタを見たインピーダンス）は、等コンダクタンス円上を反時計回りにシフトしつつ、配線２１により等レジスタンス円を時計回りにシフトする。しかしながら、上記シフト前のｙ１（接続ノードｎ５）における受信フィルタ１５のインピーダンスが、基準インピーダンスに近い誘導性領域に位置しているため、上記シフト量は小さくなる。この結果、共通端子１００から並列接続された上記６つの弾性波フィルタを見た合成インピーダンス（つまり、マルチプレクサ１のインピーダンス）は、基準インピーダンスに精度よく整合された状態となる。

すなわち、本実施例に係るマルチプレクサ１では、容量性インピーダンスを有する６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスを誘導性領域へとシフトさせる並列接続型のインダクタを、複数の接続ノードのうち、６つの弾性波フィルタが共通端子１００で共通化される前の（共通端子１００から最も遠い）接続ノードに接続する。共通端子１００から最も配線距離の大きい位置に接続された受信フィルタ１５に対して、その他の弾性波フィルタが接続される前にインダクタ３１を接続し、受信フィルタ１５のインピーダンスを、基準インピーダンスに近い誘導性領域にシフトさせることで、その後の配線およびその他の弾性波フィルタ付加によるインピーダンス変化の影響が最小限に抑えられる。これにより、マルチプレクサ１のインピーダンスを、低インピーダンス側に外れないようにすることが可能となる。

つまり、並列接続型のインダクタ３１を、接続ノードｎ１〜ｎ５のうち、共通端子１００から最も配線距離の大きい接続ノードｎ５から受信フィルタ１５の入力端までの配線２１とグランドとの間、または、接続ノードｎ５から送信フィルタ１６の出力端までの配線２２とグランドとの間に接続する。言い換えると、並列接続型のインダクタ３１を、共通端子１００から最も配線距離の大きい接続ノードｎ５から、他の接続ノードを介さずに、グランドとの間に接続する。

図５は、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００のインピーダンスを通過帯域ごとに比較したスミスチャートである。より具体的には、図５の（ａ）には、共通端子１００から実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００を見た場合の、バンド２５の送信帯域（Ａ−Ｔｘ：１８５０−１９１５ＭＨｚ）におけるインピーダンスが示されている。また、図５の（ｂ）には、共通端子１００から実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００を見た場合の、バンド２５の受信帯域（Ａ−Ｒｘ：１９３０−１９９５ＭＨｚ）におけるインピーダンスが示されている。また、図５の（ｃ）には、共通端子１００から実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００を見た場合の、バンド６６の送信帯域（Ｂ−Ｔｘ：１７１０−１７８０ＭＨｚ）におけるインピーダンスが示されている。また、図５の（ｄ）には、共通端子１００から実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００を見た場合の、バンド６６の受信帯域（Ｂ−Ｒｘ：２１１０−２２００ＭＨｚ）におけるインピーダンスが示されている。また、図５の（ｅ）には、共通端子１００から実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００を見た場合の、バンド３０の送信帯域（Ｃ−Ｔｘ：２３０５−２３１５ＭＨｚ）におけるインピーダンスが示されている。また、図５の（ｆ）には、共通端子１００から実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００を見た場合の、バンド３０の受信帯域（Ｃ−Ｒｘ：２３５０−２３６０ＭＨｚ）におけるインピーダンスが示されている。

図５の（ａ）〜（ｆ）に示すように、受信フィルタ１１、１３、１５、および、送信フィルタ１２、１４、１６のいずれの通過帯域においても、比較例１に係るマルチプレクサ５００よりも実施例に係るマルチプレクサ１のほうが、共通端子１００から見たインピーダンスは、基準インピーダンスに近くなっていることが解る。

図６は、実施例および比較例１に係るマルチプレクサを構成する６つの弾性波フィルタの通過特性を比較したグラフである。より具体的には、図６の（ａ）には、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の、送信入力端子１２０−共通端子１００間における送信フィルタ１２の通過特性が示されている。また、図６の（ｂ）には、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の、共通端子１００−受信出力端子１１０間における受信フィルタ１１の通過特性が示されている。また、図６の（ｃ）には、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の、送信入力端子１４０−共通端子１００間における送信フィルタ１４の通過特性が示されている。また、図６の（ｄ）には、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の、共通端子１００−受信出力端子１３０間における受信フィルタ１３の通過特性が示されている。また、図６の（ｅ）には、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の、送信入力端子１６０−共通端子１００間における送信フィルタ１６の通過特性が示されている。また、図６の（ｆ）には、実施例に係るマルチプレクサ１および比較例１に係るマルチプレクサ５００の、共通端子１００−受信出力端子１５０間における受信フィルタ１５の通過特性が示されている。

図６の（ａ）〜（ｆ）に示すように、受信フィルタ１１、１３、１５、および、送信フィルタ１２、１４、１６のいずれの通過特性においても、比較例１に係るマルチプレクサ５００よりも実施例に係るマルチプレクサ１のほうが、通過帯域における挿入損失が大幅に低減されていることが解る。

つまり、本実施例に係るマルチプレクサ１は、比較例１に係るマルチプレクサ５００と比較して、共通端子１００から見た各通過帯域のインピーダンスが基準インピーダンスに近くなっていることにより、通過帯域における挿入損失が大幅に低減されている。

なお、実施例に係るマルチプレクサ１を構成する６つの弾性波フィルタのうち、共通端子１００からの配線距離の最も大きい弾性波フィルタは、通過帯域が最も高周波側にあってもよい。本実施例では、受信フィルタ１５がＬＴＥのバンド３０の受信フィルタであり、送信フィルタ１６がＬＴＥのバンド３０の送信フィルタである。また、受信フィルタ１１がＬＴＥのバンド２５の受信フィルタであり、送信フィルタ１２がＬＴＥのバンド２５の送信フィルタである。また、受信フィルタ１３がＬＴＥのバンド６６の受信フィルタであり、送信フィルタ１４がＬＴＥのバンド６６の送信フィルタである。この場合には、受信フィルタ１５が共通端子１００からの配線距離の最も大きく、かつ、通過帯域が最も高周波側にある。

これによれば、受信フィルタ１５の通過帯域の周波数が最も高いことから、受信フィルタ１５のインピーダンスは、６つの弾性波フィルタのなかで、最も容量性側にシフトする可能性が高い。この受信フィルタ１５に近接して、他の接続ノードおよび他の弾性波フィルタを介さずに、並列接続型のインダクタ３１が接続されている。このため、受信フィルタ１５単体のインピーダンスが最も容量性側にシフトする場合であっても、共通端子１００から見た受信フィルタ１５のインピーダンスを基準インピーダンスに合わせることが可能となる。これにより、共通端子１００から見た上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスを、より高精度に基準インピーダンスに合わせることが可能となる。

なお、本実施例では、受信フィルタ１５が共通端子１００からの配線距離の最も大きい弾性波フィルタとしたが、送信フィルタ１６を、共通端子１００からの配線距離の最も大きい弾性波フィルタとしてもよい。送信フィルタ１６の通過帯域は、厳密には、受信フィルタ１５の通過帯域よりも低周波側にあるが、送信フィルタ１６および受信フィルタ１５の通信バンドは、バンド３０である。また、送信フィルタ１２および受信フィルタ１１の通信バンドは、バンド２５である。また、送信フィルタ１４および受信フィルタ１３の通信バンドは、バンド６６である。この場合には、送信フィルタ１６の通信バンドは、３つの通信バンドのうち最も高周波側にある。この場合であっても、より容量性側にシフトする送信フィルタ１６および受信フィルタ１５に近接して、他の接続ノードおよび他の弾性波フィルタを介さずに、並列接続型のインダクタ３１が接続される。これにより、共通端子１００から見た上記６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスを、より高精度に基準インピーダンスに合わせることが可能となる。

［３．弾性波フィルタの構造］
図７は、実施例に係るマルチプレクサ１を構成する各弾性波フィルタの共振子を模式的に表す断面図である。

本実施例に係るマルチプレクサ１を構成する受信フィルタ１１、１３、１５、および、送信フィルタ１２、１４、１６は、それぞれ、弾性波フィルタであり、１以上の弾性波共振子を有している。本実施例の受信フィルタ１１、１３、１５、および、送信フィルタ１２、１４、１６は、例えば、直列腕の弾性波共振子および並列腕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である。図７の（ａ）〜（ｃ）には、上記６つの弾性波フィルタが有する弾性波共振子のうち、受信フィルタ１５が有する弾性波共振子の断面構造が示されている。上記弾性波共振子は、典型的には、図７の（ａ）に示すように、圧電性を有する基板２５０と、ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極２６０とで構成されている。

ＩＤＴ電極２６０は、互いに対向する一対の櫛形電極で構成され、基板２５０上に形成される。より具体的には、上記一対の櫛形電極のそれぞれは、例えば、互いに平行な複数の電極指と、当該複数の電極指を接続するバスバー電極とで構成されている。

基板２５０は、支持基板２５３と、エネルギー閉じ込め層２５２と、圧電体層２５１とを備え、支持基板２５３、エネルギー閉じ込め層２５２、および圧電体層２５１がこの順でｚ軸方向に積層された構造を有している。

圧電体層２５１は、例えば、ＬｉＴａＯ_３圧電単結晶または圧電セラミックスが用いられる。

支持基板２５３は、圧電体層２５１、エネルギー閉じ込め層２５２、およびＩＤＴ電極２６０を支持する基板である。

エネルギー閉じ込め層２５２は、１層または複数の層からなり、その少なくとも１つの層を伝搬する弾性バルク波の速度は、圧電体層２５１近傍を伝搬する弾性波の速度よりも大きい。例えば、図７の（ｂ）に示すように、低音速層２５４と、高音速層２５５との積層構造となっている。低音速層２５４は、圧電体層２５１を伝搬する弾性波の音速よりも、低音速層２５４中のバルク波の音速が低速となる膜である。高音速層２５５は、圧電体層２５１を伝搬する弾性波の音速よりも、高音速層２５５中のバルク波の音速が高速となる膜である。なお、支持基板２５３を高音速層としてもよい。

また、エネルギー閉じ込め層２５２は、例えば、図７の（ｃ）に示すように、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層２５６と、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層２５７とが、交互に積層された構成を有する音響インピーダンス層２５８である。

実施例に係るマルチプレクサ１を構成する弾性波フィルタの上記構成によれば、圧電性を有する基板２５０を用いた弾性波フィルタは、圧電体層２５１の誘電率が高いため、インピーダンスが容量性となる傾向にある。この場合であっても、共通端子１００から見た受信フィルタ１５のインピーダンスを基準インピーダンスに近づけることが可能であり、共通端子１００から見たマルチプレクサ１のインピーダンスを基準インピーダンスに整合させることが可能となる。

なお、本実施例に係るマルチプレクサ１を構成する受信フィルタ１１、１３、１５、および、送信フィルタ１２、１４、１６は、例えば、上記の積層構造を有する弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）共振子で構成される。なお、上記６つの弾性波フィルタは、上述した弾性表面波デバイスに限定されず、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイス、もしくは、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）等であってもよい。なお、ＳＡＷには、表面波だけでなく境界波も含まれる。

（まとめ）
以上、本実施例に係るマルチプレクサ１は、共通端子１００と、共通端子１００に接続された受信フィルタ１５（第１弾性波フィルタ）と、共通端子１００と受信フィルタ１５とを接続する配線２１（第１配線）と、配線２１上の接続ノードｎ５に接続された送信フィルタ１６（第２弾性波フィルタ）と、配線２１上の接続ノードｎ４〜ｎ１に接続された受信フィルタ１１、１３および送信フィルタ１２、１４（第３弾性波フィルタ）と、接続ノードｎ５と送信フィルタ１６とを接続する配線２２（第２配線）と、接続ノードｎ４〜ｎ１と受信フィルタ１１、１３および送信フィルタ１２、１４とを接続する配線２３〜２６（第３配線）と、配線２１のうち接続ノードｎ５から受信フィルタ１５までの配線領域とグランドとの間、または、配線２２とグランドとの間に接続されたインダクタ３１とを備える。また、共通端子１００から接続ノードｎ５までの配線２１の長さは、共通端子１００から接続ノードｎ４までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ３までの配線の長さ、共通端子１００から接続ノードｎ２までの配線の長さ、および、共通端子１００から接続ノードｎ１までの配線の長さのいずれよりも長い。

実施例に係るマルチプレクサ１の上記配置構成によれば、配線２１上の接続ノードが複数存在するので、配線２１上の接続ノードが１点である構成と比較して、共通端子１００および各弾性波フィルタの配置位置の制約を受けることなく、共通端子１００と各弾性波フィルタとを結ぶ配線の合計長さを短くできる。

また、弾性波フィルタの容量性インピーダンスを位相シフトするためのインダクタ３１が、共通端子１００から最も遠く配置された受信フィルタ１５が送信フィルタ１６と接続されるまでの配線領域に接続される。つまり、インダクタ３１が、共通端子１００に最近接する位置ではなく、共通端子１００から最も離れた配線領域に接続される。このため、接続ノードｎ５における受信フィルタ１５のインピーダンスは、容量性インピーダンスを有するその他の弾性波フィルタとの並列接続により基準インピーダンスから容量性かつ低インピーダンス側の範囲へ逸脱することなく、インダクタ３１により、基準インピーダンスに近い状態で誘導性方向へシフトされる。その後、受信フィルタ１５のインピーダンスは、その他の弾性波フィルタとの並列接続により容量性側へシフトするが、基準インピーダンスに近い誘導性状態から容量性側へシフトするので、共通端子１００から見た６つの弾性波フィルタの合成インピーダンスを基準インピーダンスに合わせることが可能となる。

よって、複数の接続ノードおよびインダクタ３１の上記配置により、マルチプレクサ１の低損失化および小型化を実現できる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係るマルチプレクサについて、実施例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例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、本発明に係るマルチプレクサを内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

また、例えば、実施例に係るマルチプレクサにおいて、各構成要素の間に、インダクタおよびキャパシタなどの整合素子、ならびにスイッチ回路が接続されていてもかまわない。なお、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、マルチバンド化およびマルチモード化された周波数規格に適用できる低損失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、６００ マルチプレクサ
１１、１３、１５ 受信フィルタ
１２、１４、１６ 送信フィルタ
２１、２２、２３、２４、２５、２６、５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６、６２１、６２２、６２３、６２４、６２５、６２６ 配線
３１、３２、３３、３４、３５、３６ インダクタ
５０ 実装基板
１００ 共通端子
１１０、１３０、１５０ 受信出力端子
１２０、１４０、１６０ 送信入力端子
２５０ 基板
２５１ 圧電体層
２５２ エネルギー閉じ込め層
２５３ 支持基板
２５４ 低音速層
２５５ 高音速層
２５６ 低音響インピーダンス層
２５７ 高音響インピーダンス層
２５８ 音響インピーダンス層
２６０ ＩＤＴ電極
ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５ 接続ノード

Claims (5)

1. 共通端子と、
   前記共通端子に接続された第１弾性波フィルタと、
   前記共通端子と前記第１弾性波フィルタとを接続する第１配線と、
   前記第１配線上の第１接続ノードに接続された第２弾性波フィルタと、
   前記第１配線上の第２接続ノードに接続された第３弾性波フィルタと、
   前記第１接続ノードと前記第２弾性波フィルタとを接続する第２配線と、
   前記第２接続ノードと前記第３弾性波フィルタとを接続する第３配線と、
   前記第１配線のうち前記第１接続ノードから前記第１弾性波フィルタまでの配線領域とグランドとの間、または、前記第２配線とグランドとの間に接続されたインダクタンス素子と、を備え、
   前記第１配線において、前記共通端子から前記第１接続ノードまでの長さは、前記共通端子から前記第２接続ノードまでの長さよりも長い、
   マルチプレクサ。
2. さらに、
   前記共通端子、前記第１弾性波フィルタ、前記第２弾性波フィルタ、および前記第３弾性波フィルタが実装された実装基板を備え、
   前記第１配線、前記第２配線、および前記第３配線は、前記実装基板に形成され、
   前記インダクタンス素子は、前記実装基板上に表面実装されたチップ状のインダクタ、または、前記実装基板内のコイルパターンで形成されたインダクタである、
   請求項１に記載のマルチプレクサ。
3. 前記実装基板は、複数の誘電体層を有する多層基板である、
   請求項２に記載のマルチプレクサ。
4. 前記第１弾性波フィルタの通過帯域は、前記第２弾性波フィルタの通過帯域および前記第３弾性波フィルタの通過帯域のそれぞれよりも、高周波側にある、
   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弾性波フィルタ、前記第２弾性波フィルタおよび前記第３弾性波フィルタのそれぞれは、圧電性を有する基板に形成され、
   前記第１弾性波フィルタ、前記第２弾性波フィルタおよび前記第３弾性波フィルタのそれぞれは、ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極を有する弾性波共振子で構成され、
   前記基板は、
   支持基板と、
   前記ＩＤＴ電極が一方面上に形成された圧電体層と、
   前記支持基板と前記圧電体層との間に配置され、弾性波エネルギーを閉じ込めることが可能なエネルギー閉じ込め層と、を備え、
   前記エネルギー閉じ込め層は、
   伝搬するバルク波の音速が互いに異なる複数の層、または、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層、からなる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。

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