(57)【要約】  本分波器および電子装置は、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続された送信フィルタ１０と、共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に接続された受信フィルタ２０と、共通端子Ａｎｔ、送信端子Ｔｘおよび受信端子Ｒｘの少なくとも２つの端子間に、送信フィルタ１０または受信フィルタ２０と並列に接続された容量４０と、を具備する。本分波器および電子装置によれば、分波器のアイソレーション特性を改善させることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通端子と送信端子との間に接続された送信フィルタと、
前記共通端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、
前記共通端子、前記送信端子および前記受信端子の少なくとも２つの端子間に、前記送信フィルタまたは前記受信フィルタと並列に接続された容量と、
を具備することを特徴とする分波器。
【請求項２】
複数の前記容量が直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の分波器。
【請求項３】
前記送信フィルタと前記受信フィルタとを実装し、前記容量を含むパッケージを具備することを特徴とする請求項１または２記載の分波器。
【請求項４】
前記容量は、前記パッケージ内の絶縁層の同一表面に形成された２つの線路により形成されることを特徴とする請求項３記載の分波器。
【請求項５】
前記パッケージ内の絶縁層の表面に形成されたマイクロストリップ線路を具備し、
前記容量は、前記共通端子、前記送信端子および前記受信端子のいずれか２つの端子それぞれに接続され、前記パッケージ内の絶縁層の一面に形成された線路と、前記マイクロストリップ線路の各々両端と、により形成されることを特徴とする請求項３記載の分波器。
【請求項６】
前記容量は、前記送信端子と前記受信端子との間に接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の分波器。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載の分波器を含む電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分波器および電子装置に関し、特に、少なくとも２つの端子間に容量が接続された分波器および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される無線通信端末の小型化が進められている。このため、無線通信端末で用いられる部品数を減らすことが検討されている。送信経路や受信経路の段間フィルタを削除することにより、無線通信端末の部品数を減らすことができる。しかしながら、分波器の送信端子と受信端子間のアイソレーション特性を向上させることが求められる。【０００３】
特許文献１、２においては、不要な電磁結合を取り除くことによって、分波器のアイソレーション特性を向上させることが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−６０７４７号公報
【特許文献２】特開２００２−７６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２によれば、不要な電磁結合に起因したアイソレーション特性の改善はできるものの、分波器のアイソレーション特性は十分ではない。【０００５】
本分波器および電子装置は、分波器のアイソレーション特性を改善させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本分波器および電子装置は、共通端子と送信端子との間に接続された送信フィルタと、前記共通端子と受信端子との間に接続された受信フィルタと、前記共通端子、前記送信端子および前記受信端子の少なくとも２つの端子間に、前記送信フィルタまたは前記受信フィルタと並列に接続された容量と、を具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本分波器および電子装置によれば、アイソレーション特性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、携帯電話端末のブロック図である。
【図２】図２は、今後予想される携帯電話端末のブロック図である。
【図３】図３は、従来の分波器のブロック図である。
【図４】図４は、原理を説明するブロック図である。
【図５】図５は、振幅と位相差を説明する図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｄ）は、位相差に対する規格化電力を示す図である。
【図７】図７は、実施例１の分波器を示す図である。
【図８】図８は、実施例１と比較例１のアイソレーション特性を示す図である。
【図９】図９は、実施例１の別の分波器を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例１のさらに別の分波器を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例２の分波器を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例２の断面図および平面図である。
【図１３】図１３は、実施例２および比較例２の分波器のアイソレーション特性を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
まず、分波器にアイソレーション特性の向上が求められる理由について説明する。図１は、携帯電話端末のＲＦ（Radio Frequency）ブロックを示す図である。図１を参照に、携帯電話端末は、分波器６０、アンテナ６２、パワーアンプ６６、段間フィルタ６４、６８、トランシーバＩＣ７０を備えている。トランシーバＩＣは、受信回路５２、送信回路５０、ローノイズアンプ７２、７４、ミキサ７６ａおよび７６ｂ、ローパスフィルタ７８ａおよび７８ｂ、可変ゲインアンプ８０ａおよび８０ｂ、９０°ハイブリッド８２および発振器８４を備えている。送信回路５０は送信信号を生成する。段間フィルタ６８は送信信号を通過させ、送信信号以外の周波数の信号を抑圧する。パワーアンプ６６は送信信号を増幅する。分波器６０は、送信信号をアンテナ６２に出力し、受信側には出力しない。アンテナ６２は送信信号を送信する。【００１０】
アンテナ６２は受信信号を受信する。分波器６０は受信信号を受信側に出力し、送信側には出力しない。ローノイズアンプ７２および７４は、受信信号を増幅する。段間フィルタ６４は、受信信号を通過させ受信信号以外の周波数の信号を抑圧する。また、段間フィルタ６４は不平衡入力を平衡出力している。９０°ハイブッリド８２は発振器８４の出力した発振信号を位相が９０°異なる信号とし、それぞれミキサ７６ａおよび７６ｂに出力する。ミキサ７６ａおよび７６ｂは、受信信号と発振信号とをミキシングする。ローパスフィルタ７８ａおよび７８ｂはダウンコンバートした受信信号を通過させ、キャリア信号を抑圧する。受信回路５２は、受信した信号を処理する。【００１１】
携帯電話端末の小型化、低コスト化のため、図２のような構成が望まれる。図２を参照に、図１の段間フィルタ６４、６８およびローノイズアンプ７２が取り外され、平衡信号への変換は分波器６０が行っている。このように、段間フィルタ６４、６８が除去されると、段間フィルタの機能を分波器６０が分担することとなる。すなわち、分波器６０内のフィルタに２つのフィルタ分の抑圧性能が求められる。特に、分波器のアイソレーション特性の向上が求められる。【００１２】
図３は、分波器のブロック図である。分波器１００において、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ１０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ２０が設けられている。送信フィルタ１０と共通端子Ａｎｔとの間であって、受信フィルタ２０と共通端子Ａｎｔとの間には整合回路３０が設けられている。送信端子Ｔｘおよび受信端子Ｒｘにはそれぞれ送信回路５０および受信回路５２が接続されている。【００１３】
送信フィルタ１０は、図３の破線１０２のように、送信端子Ｔｘから入力した信号のうち送信帯域の信号を共通端子Ａｎｔに通過させ、その他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ２０は、図３の破線１０４のように、共通端子Ａｎｔから入力した信号のうち受信帯域の信号を受信端子Ｒｘに通過させ、その他の周波数の信号を抑圧する。整合回路３０は、送信フィルタ１０を通過した送信信号が、受信フィルタ２０側に漏れず共通端子Ａｎｔから出力するようにインピーダンスを整合させる回路である。このように、理想的には、送信端子Ｔｘに入力した送信信号は、送信フィルタ１０および整合回路３０を介し共通端子Ａｎｔに出力され、受信端子Ｒｘには出力されない。しかしながら、図３の信号１１０のように、送信信号の電力の一部が整合回路３０および受信フィルタ２０を通過し受信端子Ｒｘに出力されてしまう。送信端子Ｔｘに入力される信号の電力は、共通端子Ａｎｔに入力する受信信号の電力に対し非常に大きいため、受信端子Ｒｘに出力される送信信号の割合を非常に小さくすることが求められる。送信端子Ｔｘに入力された送信信号のうち受信端子Ｒｘに漏れる電力の割合を送信端子と受信端子間のアイソレーションという。【００１４】
以下に、アイソレーション特性の向上の原理を説明する。図４は、アイソレーション特性を向上させる原理を説明するためのブロック図である。図４を参照に、送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘとの間に、受信フィルタ２０と並列に容量４０が接続されている。その他の構成は図３と同じであり説明を省略する。送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘとが容量結合しているため、図４の信号１１２のように、送信信号の一部は容量４０を介し送信端子Ｔｘから受信端子Ｒｘに至る。このように、容量４０は、送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘとの間を高周波（例えば、携帯電話で用いられる８００ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚ）において結合し、直流において遮断する。【００１５】
図５は、信号１１０と１１２の関係を示した図である。信号１１０の振幅で規格化した信号１１２の振幅をＡ、信号１１０と１１２の位相差をＰとする。図６（ａ）から図６（ｄ）の実線は、信号１１０と１１２との合成後の電力を合成前の信号１１０の電力（破線）で規格化（１周期分）した規格化電力を位相差Ｐに対し示した図である。すなわち、規格化電力が１未満の場合、信号１１２によりアイソレーション特性が向上していることを示している。図６（ａ）から図６（ｄ）は、それぞれ、信号１１２の振幅Ａが１．０、０．７５、０．５および０．２５の場合を示している。【００１６】
図６（ａ）によれば、振幅Ａが１の場合、位相差Ｐが１８０±６０°の範囲でアイソレーション特性が向上する。図６（ｂ）によれば、振幅Ａが０．７５の場合、位相差Ｐが約１８０±６５°の範囲でアイソレーション特性が向上する。図６（ｃ）によれば、振幅Ａが０．５の場合、位相差Ｐが約１８０±７５°の範囲でアイソレーション特性が向上する。図６（ｄ）によれば、振幅Ａが０．２５の場合、位相差Ｐが約１８０±８５°の範囲でアイソレーション特性が向上する。【００１７】
このように、位相差Ｐが逆位相のときアイソレーション特性は最も向上し、位相差Ｐが１８０°でなくとも、１８０°付近ではアイソレーション特性が向上する。また、図６（ａ）のように振幅Ａ＝１の場合、全位相差（３６０°）のうち１／３の範囲（１２０°）でアイソレーション特性が改善する。図６（ｄ）のように振幅Ａ＝０．２５の場合、全位相差（３６０°）のうち約１／２の範囲（１７０°）でアイソレーション特性が改善する。このように、容量４０を付加すれば、振幅Ａや位相差Ｐについて制御しなくとも１／２〜１／３の確率でアイソレーション特性を改善させることがきる。【００１８】
振幅Ａは、容量４０の容量値で制御することが可能である。アイソレーション特性の改善幅を大きくするためには振幅Ａは１とすることが好ましい。アイソレーション特性が改善する位相差Ｐの範囲を大きくするためには、振幅Ａは１より小さいことが好ましい。【００１９】
位相差Ｐは、容量４０によりシフトする信号１１２の位相と、送信フィルタ１０、整合回路３０および受信フィルタ２０によりシフトする信号１１０の位相と、の差に起因する。容量４０によりシフトする信号１１２の位相は、容量値が小さいため小さい。送信フィルタ１０、整合回路３０および受信フィルタ２０によりシフトする信号１１０の位相は比較的大きい。よって、特に位相を制御しなくとも位相差Ｐは図６（ａ）〜図６（ｄ）のアイソレーション特性を向上可能な範囲となる可能性が大きい。また、アイソレーション特性の観点からは、送信フィルタ１０または受信フィルタ２０に直列に送信帯域の位相をシフトする移相回路等を接続し、位相差Ｐを１８０°付近とすることが好ましい。しかし、小型化、低コスト化の観点からは、移相回路を設けないことが好ましい。以上のように、端子間に容量を付加するだけで簡単にアイソレーション特性を改善することができる。【００２０】
以下、図面を参照に実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図７は、実施例１の分波器の回路構成を示す図である。送信フィルタ１０および受信フィルタ２０はラダー型フィルタである。送信フィルタ１０においては、直列共振子Ｓ１と並列共振子Ｐ１とが梯子状に形成されている。同様に、受信フィルタ２０においては、直列共振子Ｓ２と並列共振子Ｐ２とが梯子状に形成されている。なお、シミュレーションに用いた送信フィルタ１０および受信フィルタ２０は、それぞれ６段接続のラダー型フィルタである。直列共振子Ｓ１、Ｓ２および並列共振子Ｐ１、Ｐ２は、圧電薄膜共振子（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic wave Resonator）を用いている。これらの共振器は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）共振器またはＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）を用いることもできる。【００２２】
共通端子Ａｎｔと送信フィルタ１０および受信フィルタ２０との間に整合回路３０が接続されている。整合回路３０は、共通端子Ａｎｔとグランドとの間に接続されたインダクタ３２を備えている。容量４０が送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘとの間に、送信フィルタ１０および受信フィルタ２０と並列に接続されている。【００２３】
Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式に用いられる分波器を想定し、送信フィルタ１０の通過帯域を１９２０〜１９８０ＭＨｚとし、受信フィルタ２０の通過帯域を２１１０〜２１７０ＭＨｚとし、アイソレーション特性をシミュレーションした。実施例１では、送信フィルタ１０の直列共振子Ｓ１の静電容量Ｃｓｔと並列共振子Ｐ１の静電容量Ｃｐｔの比Ｃｐｔ／Ｃｓｔ＝０．３である。受信フィルタ２０の直列共振子Ｓ２の静電容量Ｃｓｒと並列共振子Ｐ２の静電容量Ｃｐｒの比Ｃｐｒ／Ｃｓｒ＝０．５である。容量４０の容量値は１．５ｆＦ、インダクタ３２のインダクタンスは６ｎＨとした。比較例１では、容量４０は接続されていない。【００２４】
図８は、実施例１のアイソレーション特性（実線）と、容量４０を有しない比較例のアイソレーション特性（破線）を周波数に対し示したシミュレーション結果の図である。図８のように、送信帯域全域において、実施例１は比較例１に比べアイソレーションを３〜９ｄＢ向上させることができる。【００２５】
図９は実施例１の別の例である。図９のように、容量４０は共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ２０に並列に接続してもよい。図９の例では、共通端子Ａｎｔの送信信号の一部の電力が容量４０を介し受信端子Ｒｘに至る。この信号が、受信フィルタ２０を漏洩し受信端子Ｒｘに至る送信信号を打ち消すことができる。よって、アイソレーション特性を向上させることができる。【００２６】
図１０は、実施例１のさらに別の例である。図１０のように、容量４０は共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ１０に並列に接続してもよい。図１０の例では、共通端子Ａｎｔの受信信号の一部の電力が容量４０を介し送信端子Ｔｘに至る。この信号が、送信フィルタ１０を漏洩し受信端子Ｒｘに至る受信信号を打ち消すことができる。よって、受信端子Ｒｘから送信端子Ｔｘへのアイソレーション特性を向上させることができる。【００２７】
図７、図９および図１０のように、容量４０は、共通端子Ａｎｔ、送信端子Ｔｘおよび受信端子Ｒｘの少なくとも２つの端子間に、送信フィルタ１０または受信フィルタ２０と並列に接続されていればよい。送信端末Ｔｘに入力する送信信号は、共通端子Ａｎｔに入力する受信信号に比べ非常に大きいため、特に送信端子Ｔｘから受信端子Ｒｘに至るアイソレーションが問題となりやすい。よって、容量４０の一端は受信端子Ｒｘに接続されることが好ましい。【００２８】
また、送信信号が、送信フィルタ１０と受信フィルタ２０との両方を通過した場合、位相が大きくシフトし、位相差Ｐを１８０°に近づけることができる。よって、図７のように、容量４０は送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘとの間に接続されることが好ましい。これにより、移相回路等を設けなくともよく、小型化が可能となる。
【実施例２】
【００２９】
実施例２は、容量を複数有し、容量間にマイクロストリップ線路を有する例である。図１１は、実施例２の回路構成を示す図である。図１１のように、実施例２の分波器は、容量４０が複数設けられている。容量４０の間にはマイクロストリップ線路４２が接続されている。その他の構成は、実施例１の図７と同じであり説明を省略する。【００３０】
図１２（ａ）は、実施例２の分波器の断面図、図１２（ｂ）は第２層９１の上面図である。図１２（ａ）を参照に、パッケージ９０は第１層９２および第２層９１の複数のセラミック層を備えている。第１層９２はフィルタチップ１２、２２を封止するキャビティ９６を形成する。第１層９２上にリッジ９３が固着されることにより、フィルタチップ１２、２２は封止される。第２層９１の表面には配線９７が形成されている。配線９７には、バンプ９５を介しフィルタチップ１２および２２がフリップチップ実装される。第２層９１の下面にはフットパット９４が形成されている。第２層９１を貫通し金属が埋め込まれたビア９８が形成されている。フィルタチップ１２には、送信フィルタ１０が形成され、フィルタチップ２２には、受信フィルタ２０が形成されている。【００３１】
図１２（ｂ）を参照に、第２層９１の上面には、フィルタチップ１２、２２およびインダクタ３２（インダクタチップ）がフリップチップ実装されている。フィルタチップ１２の送信フィルタ１０およびフィルタチップ２２の受信フィルタ２０およびインダクタ３２のそれぞれ一端は配線９７である線路Ｌａｎｔおよびビア９８であるビアＶａｎｔを介し共通端子Ａｎｔであるフットパッド９４に接続される。インダクタ３２の他端は配線９７である線路Ｌｇおよびビア９８であるビアＶｇを介しグランドフットパッドに接続される。フィルタチップ１２の送信フィルタ１０の他端は配線９７である線路Ｌｔおよびビア９８であるビアＶｔを介し送信端子Ｔｘであるフットパッド９４に接続される。フィルタチップ２２の受信フィルタ２０の他端は配線９７である線路Ｌｒおよびビア９８であるビアＶｒを介し受信端子Ｒｘであるフットパッド９４に接続される。マイクロストリップ線路４２は配線９７により形成される。マイクロストリップ線路４２と線路ＬｔおよびＬｒとは各々空間を隔て離間されており、この空間により容量４０が形成される。【００３２】
実施例２に係る分波器と容量４０およびマイクロストリップ線路のない比較例２とを作製し、アイソレーション特性を測定した。作製した送信フィルタ１０の直列共振子Ｓ１の静電容量Ｃｓｔと並列共振子Ｐ１の静電容量Ｃｐｔの比Ｃｐｔ／Ｃｓｔ＝０．３である。受信フィルタ２０の直列共振子Ｓ２の静電容量Ｃｓｒと並列共振子Ｐ２の静電容量Ｃｐｒの比Ｃｐｒ／Ｃｓｒ＝０．８である。マイクロストリップ線路４２の特性インピーダンスは２６Ωであり、容量４０を形成するマイクロストリップ線路４２と線路Ｌｔ、Ｌｒとの間隔は、約１００μｍであり、第２層９１はガラスセラミックを用いた。【００３３】
図１３は、実施例２（実線）および比較例２（破線）のアイソレーションの周波数依存を示した図である。実施例２は比較例２に比べ、送信帯域におけるアイソレーションが４ｄＢ改善している。以上のように、実施例２においてもアイソレーション特性を改善させることができる。【００３４】
容量４０を介した信号の振幅Ａは受信フィルタ２０から漏洩した送信信号の振幅程度とすることが求められる。このため、容量４０の容量値はｆＦ程度と非常に小さくなる。このため、実施例２のように、容量４０は、パッケージ９０内の絶縁層（第２層９１）の同一表面に形成された２つの線路により形成されることが好ましい。これにより、小さな容量値を有する容量とすることができる。【００３５】
また、容量は複数の容量４０を直列に接続することが好ましい。これにより、端子間の容量を小さな容量値を有する容量とすることができる。【００３６】
線路Ｌａｎｔ、ＬｔおよびＬｒは、各線路間の干渉を抑制するためそれぞれ離れて設けられる。このため、線路Ｌａｎｔ、ＬｔおよびＬｒの少なくとも２つの間を容量結合しようとすると、線路Ｌａｎｔ、ＬｔおよびＬｒの少なくとも２つを接続する線路を設けることになる。そこで、２つの容量４０をビアＶａｎｔ、ＶｔおよびＶｒの近くに設け、２つの容量４０間をマイクロストリップ線路４２で接続する。つまり、２の容量４０を絶縁層（第２層９１）の一面に形成された線路Ｌａｎｔ、ＬｔおよびＬｒの２つと、マイクロストリップ線路４２の各々両端と、によりで形成する。これにより、容量４０の配置面積を縮小させることができる。なお、マイクロストリップ線路４２は、アイソレーションを抑制するための信号を伝送すればよい。マイクロストリップ線路４２の特性インピーダンスは、この信号が伝送される範囲であれば特に限定されない。【００３７】
実施例１および実施例２の分波器は、図２で説明した携帯電話端末等の電子装置に用いることができる。【００３８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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2010073377.tif 000017
2010073377.tif 000018
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