デュプレクサ
【課題】小型で且つ良好なアイソレーション特性を持つデュプレクサを提供すること。
【解決手段】送信側フィルタと受信側フィルタとを同じ圧電基板上に備え、周波数の異なる送信信号と受信信号とを分離して、共通のアンテナを介して送信側フィルタポート及び受信側フィルタポートで信号を送受信するデュプレクサにおいて、送信側フィルタと受信側フィルタとの間における中央領域にシールド電極を設けて、前記中央領域側に面するフィルタの形状に沿うようにこのシールド電極を形成し、この時のシールド電極とフィルタとの隙間寸法を９〜２５μｍに設定する。
【解決手段】送信側フィルタと受信側フィルタとを同じ圧電基板上に備え、周波数の異なる送信信号と受信信号とを分離して、共通のアンテナを介して送信側フィルタポート及び受信側フィルタポートで信号を送受信するデュプレクサにおいて、送信側フィルタと受信側フィルタとの間における中央領域にシールド電極を設けて、前記中央領域側に面するフィルタの形状に沿うようにこのシールド電極を形成し、この時のシールド電極とフィルタとの隙間寸法を９〜２５μｍに設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通のアンテナを介して周波数の異なる送信信号と受信信号とを送受信するデュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の双方向無線通信機能を持つ装置やこの種の装置を通信端末とする無線通信システムでは、当該通信端末が持つ１本のアンテナにより信号を送受信するために、送信信号の周波数と受信信号の周波数とに差を持たせて、この周波数差を利用してデュプレクサ（弾性波共用器）において送信信号と受信信号とを分離している。
【０００３】
図１５は一般的に用いられるデュプレクサ１００の構成例を概略的に示している。この例においてデュプレクサ１００は、１本の共通のアンテナポート２と、このアンテナポート２にて受信される例えば中心周波数ｆＲ＝８５６ＭＨｚの信号をフィルタ処理（周波数選択）して装置内の図示しない受信処理部に出力する低域側（受信側）フィルタ３と、装置内の図示しない送信処理部から送信される例えば中心周波数ｆＴ＝９１１ＭＨｚの信号をフィルタ処理（周波数選択）してアンテナポート２に入力する高域側（送信側）フィルタ４と、を備えている。このアンテナポート２に対して、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とが並列に接続されており、受信信号及び送信信号は、夫々低域側フィルタポート６及び高域側フィルタポート７を介してアンテナポート２と装置との間で送受信されることとなる。尚、アンテナポート２と低域側フィルタ３との間には移相器５が介設されており、この移相器５により、送信信号が高域側フィルタ４側に回り込まないようになっている。
【０００４】
このようなフィルタ３、４としては、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子のような小型で低損失の弾性波共振子をラダー型に接続したラダー型フィルタが用いられる。例えば低域側フィルタ３は、各々が弾性波共振子からなる４つの直列腕３１ａ〜３１ｄを直列に連結し、これらの直列腕３１ａ〜３１ｄ間において同様に弾性波共振子からなる並列腕３２ａ〜３２ｃを夫々並列に接続してＴ型回路を構成したＴ型７段のラダー型フィルタを構成している。また、高域側フィルタ４は、各々弾性波共振子からなる直列腕４１ａ〜４１ｃ及び並列腕４２ａ、４２ｂを同様に直列及び並列に接続したＴ型５段のフィルタを構成している。尚、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは接地されている。
【０００５】
このような直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃ、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは、例えば図１６（ａ）に示すように、一対の平行なバスバー８１、８１とこれらのバスバー８１、８１から他方のバスバー８１、８１に向かって互い違いに櫛歯状に伸び出す多数本の電極指８２とからなるＩＤＴ電極８３と、このＩＤＴ電極８３の両側に配置された反射器８４と、からなる弾性波共振子８５により夫々構成されている。この弾性波共振子８５は、例えば圧電基板上に形成された金属膜などから構成されており、電極指８２により構成される周期単位ｄは、例えばこの弾性波共振子８５において取り出される弾性波の中心周波数に対応する波長となるように設定されている。尚、以下の説明においては、同図（ｂ）に示すように、この弾性波共振子８５を簡略化して示す。
【０００６】
従来、上記のフィルタ３、４を基板に実装するにあたり、低域側フィルタ３及び高域側フィルタ４を夫々別のチップである圧電基板上に形成し、これらのチップを共通のモジュール基板上に配置するようにしていた。これに対し近年の携帯電話機等の小型化に伴ってデュプレクサ１００についても更なる小型化が要求されており、低域側フィルタ３及び高域側フィルタ４を１つのチップ内に形成する手法が検討されている。図１７はこのようなデュプレクサ１００の構成例を示しており、この例ではＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３あるいは水晶等の比誘電率が５０程度の圧電基板１０上において、当該圧電基板１０の長手方向の右側にフィルタ３、左側にフィルタ４を配置している。
【０００７】
また、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃが圧電基板１０の中央において相対向するように、これらの直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃを圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に略平行に並べると共に、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃの外側（圧電基板１０の端部側）に既述の並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂを配置するようにしている。そして、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃの夫々を信号路３３、４３により接続している。従って、信号路３３、４３は、圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に伸びる中央領域１５を介して相対向することとなる。また、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは、並列信号路３４、４４により信号路３３、４３に接続されており、またモジュール基板１１上に形成された図示しない接地ポートに夫々接続されている。
【０００８】
このようにフィルタ３、４が形成された圧電基板１０をチップの基体を構成するモジュール基板１１上に配置すると共に、上記の信号路３３、４３の一端側及び他端側をこのモジュール基板１１上に配置されたアンテナポート２及びフィルタポート６、７に夫々接続している。この圧電基板１０は、横幅寸法Ｗが例えば２ｍｍ、奥行き寸法Ｌが例えば１．６ｍｍとなるように形成されている。尚、信号路３３、３４、４３、４４には、判別しやすいようにハッチングを付してある。
ここで、この図１７ではフィルタ３、４の構成を判別しやすいように、圧電基板１０上におけるフィルタ３、４間の離間距離（中央領域１５の幅寸法）Ｄを狭めて描画してあるが、既述のように圧電基板１０の比誘電率が５０程度であり、また送受信する信号の周波数がおよそ１ＧＨｚであることから、この離間距離Ｄは、実際には図１８に示すように例えば１ｍｍに設定されている。この離間距離Ｄがこのように圧電基板１０の横幅寸法Ｗに対して大きく設定されている理由について、以下に説明する。
【０００９】
デュプレクサ１００において送受信を行っている時には、既述の信号路３３、４３の夫々に電流が流れることにより圧電基板１０の上下方向に亘って多数の電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、、、、、Ｅｎが形成される。そして、信号路３３、４３同士が近接している場合には、信号路３３、４３において電位が狭い領域で変化するため、電気力線Ｅの分布が密となる。この時の電気力線Ｅについて、図１７のＡ−Ａ線における圧電基板１０の縦断面図を表した図１９に模式的に示すと、信号路３３、４３間における電気力線Ｅの分布が密となるため、多数の容量結合Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、、、、Ｃｎが形成されることになる。尚、この図１９では電気力線Ｅの数や容量結合Ｃの数を省略して示している。
【００１０】
ここで、低域側フィルタ３の直列腕３１ａ〜３１ｄの夫々の間における信号路３３を夫々信号路３３ａ、３３ｂ、３３ｃとし、また低域側フィルタポート６と接続される部位における信号路３３を信号路３３ｄとする。また、高域側フィルタ４の直列腕４１ａ〜４１ｃの夫々の間における信号路４３を夫々信号路４３ａ、４３ｂとし、高域側フィルタポート７と接続される部位における信号路４３を信号路４３ｃとすると、この容量結合Ｃは、図２０に概略的に示すように、これらの信号路３３ａ〜３３ｄと信号路４３ａ〜４３ｃとの間の夫々の領域において形成されることになる。従って、信号路３３、４３間における容量結合Ｃの総量は極めて大きくなってしまう。
【００１１】
図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、夫々図１７に示す配置構造における高域側（送信側）フィルタ４の周波数特性、低域側（受信側）フィルタ３の周波数特性及びアイソレーション特性について計算した結果を示しており、実線は上記の容量結合Ｃが存在しない場合の理想値を、また点線は容量結合Ｃが存在する場合の値を夫々示している。この理想値は、互いに対向する弾性波共振子８５同士の離間距離Ｄを１ｍｍ以上とすることにより得られる。この図２１から、容量結合Ｃによりアイソレーション特性が劣化し、このためフィルタ３、４の周波数特性が悪化してしまうことが分かる。
【００１２】
ところで、容量結合Ｃが形成されないようにフィルタ３、４間に１ｍｍものスペースを設けると、このスペースがデッドスペースとなり、圧電基板１０が大型化してしまう。そこで、例えば図２２に示すように、フィルタ３、４間に例えば金属膜からなるシールド電極１０１を形成し、例えばバンプ、ワイヤあるいは圧電基板１０に穿たれたビアホールなどを介してこのシールド電極１０１を接地するようにした構成のデュプレクサ１００が知られている。このようにシールド電極１０１を形成すると、図２３に示すように、信号路３３、３４間の容量結合Ｃの一部がシールド電極１０１を介して形成されるので、当該フィルタ３、４間における容量結合Ｃを減らすことができる。図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の点線は夫々図２２に示す配置構造において前記離間距離Ｄを０．７ｍｍに設定した場合の高域側フィルタ４の周波数特性、低域側フィルタ３の周波数特性及びアイソレーション特性について計算した結果であり、実線は既述の理想値である。この図２４から、離間距離Ｄを例えば０．７ｍｍまで狭めた場合であっても、アイソレーション特性の劣化を抑えることができ、フィルタ３、４の周波数特性が改善されることが分かる。しかし、アイソレーション特性を従来と同等かあるいは向上させながらデュプレクサ１００の更なる小型化を図るためには、このようなシールド電極１０１では不十分であり、より一層の改善が必要である。
【００１３】
特許文献１には、このようなシールド電極について記載されているが、フィルタとシールド電極との間の隙間の寸法や当該シールド電極の形状、配置方法あるいはシールド電極の電気的特性などについては検討されていない。
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１１１１４号（９頁１５行目〜２９行目、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、送信側フィルタと受信側フィルタとを同じ圧電基板上に備えたデュプレクサにおいて、良好なアイソレーション特性を得ながら小型化を図ることのできるデュプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のデュプレクサは、
圧電基板上に送信側フィルタ及び受信側フィルタを互いに左右に対向して配置し、これらフィルタは、弾性波の伝播方向が左右方向である複数の弾性波共振子を前後方向に信号路を介して接続して構成されたデュプレクサにおいて、
送信側フィルタ及び受信側フィルタの間にシールド電極を介在させ、このシールド電極の両側縁を、夫々送信側フィルタ及び受信側フィルタにおける信号路と弾性波共振子との配列により形成される屈曲した縁に沿って屈曲させたことを特徴とする。
前記シールド電極の左右の最大幅が１５０μｍ〜４８０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電基板上に送信側フィルタ及び受信側フィルタを互いに左右に対向して配置し、これらフィルタは、弾性波の伝播方向が左右方向である複数の弾性波共振子を前後方向に信号路を介して接続して構成されたデュプレクサにおいて、送信側フィルタ及び受信側フィルタの間にシールド電極を介在させ、このシールド電極の両側縁を、夫々送信側フィルタ及び受信側フィルタにおける信号路と弾性波共振子との配列により形成される屈曲した縁に沿って屈曲させている。そして、このシールド電極によりハイパスフィルタが構成されることに着目し、このバイパスフィルタの極が必要な周波数帯に位置するように、シールド電極と送信側フィルタ及び受信側フィルタとの間の隙間寸法を選定している。そのため、送信側フィルタと受信側フィルタとの間の離間距離を小さくしながら良好なアイソレーション特性を得ることができ、またデュプレクサの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態であるデュプレクサ（弾性波共用器）１について、図１を参照して説明する。このデュプレクサ１は、平面形状が概略長方形に形成された共通のモジュール基板１１を備えている。このモジュール基板１１上の概略中央位置には、横幅寸法Ｗが例えば２．０ｍｍ、奥行き寸法Ｌが例えば１．６ｍｍとなるように形成された例えばＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３あるいは水晶などの圧電体からなる圧電基板１０が固定されており、この例では図１中の左右方向に圧電基板１０の長手方向が向くように配置されている。また、このモジュール基板１１上には、圧電基板１０から見て奥側の中央位置にアンテナポート２が配置されており、また圧電基板１０の手前側の右端には低域側（受信側）フィルタポート６、左端には高域側（送信側）フィルタポート７が形成されている。
【００１９】
圧電基板１０上には、右側に例えばＴ型７段に構成されたラダー型フィルタである低域側（受信側）フィルタ３、左側に同様に例えばＴ型５段に構成されたラダー型フィルタである高域側（送信側）フィルタ４が配置されている。これらのフィルタ３、４は、夫々ｆＲ＝８５６ＭＨｚの受信信号をフィルタ処理（周波数選択）して装置内の図示しない受信処理部に出力するフィルタ及び装置内の図示しない送信処理部から送信される例えば中心周波数ｆＴ＝９１１ＭＨｚの送信信号をフィルタ処理してアンテナポート２に入力するフィルタである。
【００２０】
これらのフィルタ３、４の構成については、既述の図１７に示したデュプレクサ１００と同じであるため簡単に説明すると、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃは圧電基板１０の中央において当該圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に相対向するように夫々信号路３３、４３により直列に接続され、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂの一端側は直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃの外側位置（圧電基板１０の端部側）において並列信号路３４、４４により信号路３３、４３に並列に接続されている。尚、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂの他端側は、当該他端側から伸び出す並列信号路３４、４４に接続された図示しないワイヤを介して、モジュール基板１１上に形成された図示しない接地ポートに夫々接続されている。
【００２１】
また、フィルタ３、４がアンテナポート２に対して並行に接続されるように、信号路３３、４３の一端側が当該アンテナポート２にワイヤ５１、５１により夫々接続され、また信号路３３、４３の他端側がワイヤ５２、５２により低域側フィルタポート６、高域側フィルタポート７に夫々接続されている。アンテナポート２と低域側フィルタ３との間には、図示しない移相器が介設されている。
また、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃ及び並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは、夫々既述の図１６に示すＩＤＴ電極８３と反射器８４、８４とからなる弾性波共振子８５により構成されており、既述の信号路３３、４３、並列信号路３４、４４は、この弾性波共振子８５のＩＤＴ電極８３の幅方向に亘って接続されている。
【００２２】
次に、本発明のデュプレクサ１の主要部であるシールド電極６０について説明する。信号路３３、４３の間において圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に伸びる領域を中央領域１５とすると、この中央領域１５の幅寸法つまり圧電基板１０上における信号路３３、４３間の離間距離Ｄは、既述の図１７に示したデュプレクサ１００よりも短い寸法例えば２００〜５００μｍに設定されている。この中央領域１５には、例えば金属膜からなるシールド電極６０が形成されている。このシールド電極６０は、この中央領域１５側に面するフィルタ３、４の形状に沿って形成されており、つまり信号路３３、４３同士が相対向する部位においては当該信号路３３、４３に近接し、一方反射器８４が形成されている部位においてはこの反射器８４に接触しないように当該反射器８４の形状に合わせて内側（中央領域１５側）に矩形に窪むように形成されている。そのため、信号路３３、３４が相対向する部位におけるシールド電極６０の幅寸法Ｄ１は、例えば１５０〜４８２μｍに設定されており、またフィルタ３、４（信号路３３、４３あるいは反射器８４）とこのシールド電極６０との間における隙間寸法Ｄ２は、例えば９〜２５μｍに設定されている。このシールド電極６０は、図２に示すように例えば当該シールド電極６０上に形成された図示しないバンプなどを介して接地されている。尚、信号路３３、３４、４３、４４には、判別しやすいようにハッチングを付してある。
【００２３】
次いで、このシールド電極６０において、幅寸法Ｄ１及び隙間寸法Ｄ２を上記のように設定した理由について、このデュプレクサ１の作用の説明と共に以下に詳述する。
このデュプレクサ１において、既述の原理に基づいてアンテナポート２と低域側フィルタ３との間及びアンテナポート２と高域側フィルタ４との間において送受信を行っている時には、信号路３３、４３には夫々圧電基板１０の上下領域に亘って多数の電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、、、、、Ｅｎが形成される。そして、既述のように、信号路３３、４３同士の距離である離間距離Ｄが既述の図１７のデュプレクサ１００よりも短く設定されているので、図２に示すように、この信号路３３、４３間における電気力線Ｅの分布が密となるため、多数の容量結合Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、、、、Ｃｎが形成される。この時、中央領域１５にシールド電極６０を配置しているので、信号路３３、４３間にて形成される容量結合Ｃの一部がこのシールド電極６０を介して接続されることになる。
【００２４】
ここで、多数の容量結合Ｃのうち、例えば圧電基板１０の下側から上側に向かって６つの容量結合Ｃ１〜Ｃ６だけを便宜的にこの図２に示し、シールド電極６０を介さずに信号路３３、４３間で直接形成される容量結合Ｃを外側における容量結合Ｃ１、Ｃ６とし、またシールド電極６０を介して形成される容量結合Ｃを内側の容量結合Ｃ２〜Ｃ５とする。この時、既述のようにシールド電極６０がバンプなどを介して接地されているので、このバンプやシールド電極６０自体は、インダクタンス成分を持っていると言える。既述の図２に、このインダクタンス成分を「６１」として便宜的に示しておく。
【００２５】
これらの容量結合Ｃやインダクタンス成分６１の等価回路６２を概略的に図３に示すと、この等価回路６２は、高周波領域に通過帯域を持つハイパスフィルタであると言える。このような等価回路６２を持つハイパスフィルタについて、後述の実施例で説明するように減衰特性の計算を行ったところ、図４に模式的に示すように、このハイパスフィルタにおける通過帯域よりも低域側つまりデュプレクサ１において送受信される信号の周波数側において減衰量が極めて大きくなる極大値を持つことが分かった。そこで、この極大値がデュプレクサ１における例えば低域側フィルタ３の通過周波数帯域に近い位置に形成されるように等価回路６２を設計することにより、中央領域１５の離間距離Ｄが上記のように短くて信号路３３、４３間に容量結合Ｃが形成される場合であっても減衰量を大きく取ることができ、即ち大きな絶縁性を確保することができるので、アイソレーション特性の劣化を抑えることができると考えられる。尚、既述の図２０に示したように、信号路３３、４３間には多数の容量結合Ｃが形成されているが、図示の簡略化のため、図３では直列腕３１ｂ、３１ｃ間の信号路３３と直列腕４１ｂ、４１ｃ間の信号路４３との間の容量結合Ｃについて示している。
【００２６】
上記の等価回路６２により構成されるハイパスフィルタについて検討したところ、後述の実施例に示すように、シールド電極６０の幅寸法Ｄ１及び隙間寸法Ｄ２を変えることにより、この極大値の位置がシフトすることが分かった。具体的には、隙間寸法Ｄ２を狭めていくと、信号路３３、４３間にてシールド電極６０を介して形成される容量結合Ｃ（Ｃ２〜Ｃ５）が大きくなっていく。その結果、ハイパスフィルタの極大値の位置が低域側にシフトしていくことが分かった。また、例えば隙間寸法Ｄ２を変えずに幅寸法Ｄ１だけを広げていくと、シールド電極６０を介さずに信号路３３、４３間にて直接形成される容量結合Ｃが小さくなっていき、その結果ハイパスフィルタの極大値の位置が高域側にシフトしていくことが分かった。ただし、この例では、デュプレクサ１を小型化するために、この幅寸法Ｄ１を上記の値に設定している。更に、シールド電極６０の接地方法を上記のバンプを用いた方法以外例えばワイヤあるいはこの圧電基板１０、モジュール基板１１内に穿たれたビアホールなどを介した方法に替えることにより、アースに至るまでの伝送線路の長さや線径、抵抗値が変わるので、インダクタンス成分６１を変えることになり、従ってハイパスフィルタの特性が変わることが分かった。具体的には、例えばワイヤ接続とした場合には、インダクタンス成分６１が大きくなり、ハイパスフィルタの極大値の位置が低域側にシフトすることが分かった。
【００２７】
そのため、この例では離間距離Ｄを狭めてデュプレクサ１を小型化するにあたって、幅寸法Ｄ１、隙間寸法Ｄ２及びシールド電極６０の接地方法を既述のように設定することにより、シールド電極６０により構成されるハイパスフィルタの極大値の位置を低域側フィルタ３の通過周波数帯域に近接させ、信号路３３、４３間にて形成される容量結合Ｃの影響を抑えてアイソレーション特性の劣化を低減するようにしている。このように設計したデュプレクサ１について、既述の図２１及び図２４に対応する特性について計算を行ったところ、フィルタ３、４においては図５（ａ）、（ｂ）に点線で示す特性が得られ、また低域側フィルタポート６及び高域側フィルタポート７間におけるアイソレーション特性については同図（ｃ）に点線で示す特性が得られた。同図における実線で示す特性は、既述のデュプレクサ１００で中央領域１５の離間距離Ｄを大きく取った時の値つまり理想的な値であり、従ってこのデュプレクサ１では、中央領域１５の離間距離Ｄを狭めても、理想値と同レベルのアイソレーション特性となっていることが分かる。
【００２８】
尚、このハイパスフィルタの極大値の位置としては、後述の実施例でも説明するように、必ずしも低域側フィルタ３にて受信される信号の周波数帯域の中心周波数と合致させなくとも、この周波数帯域に近接させることでこのような効果が得られることが分かった。
【００２９】
上述の実施の形態によれば、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とを同じ圧電基板１０上に備えたデュプレクサ１において、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４との間に配置されるシールド電極６０によりハイパスフィルタが構成されることに着目し、シールド電極６０の幅寸法Ｄ１を一律な寸法に設定するという発想を脱却して、フィルタ３、４の縁部の形状に沿うように、即ち信号路３３、４３の縁部及び弾性波共振子８５の縁部の各形状に沿うようにシールド電極６０を構成すると共に、シールド電極６０とフィルタ３、４との隙間寸法Ｄ２の値を選定して前記ハイパスフィルタの極を必要な周波数帯に位置させるようにしている。このためフィルタ３、４の離間距離Ｄを例えば１５０〜４８０μｍ程度と小さくしながら良好なアイソレーション特性を得ることができ、また図６に示すようにデュプレクサ１の小型化を図ることができる。また、このハイパスフィルタの極大値の位置を低域側フィルタ３にて受信される周波数領域に近づけるようにしたが、例えば高域側フィルタ４にて送信される信号の周波数領域に近づけるようにしても良く、つまりデュプレクサ１にて送受信される周波数帯域にて所望のアイソレーション特性が得られるように減衰量を増やすことのできる位置に極大値の位置をシフトさせるようにしても良い。
【００３０】
尚、この例では離間距離Ｄ（幅寸法Ｄ１）を狭めてデュプレクサ１を小型化するようにしたが、離間距離Ｄを狭めずに、既述の図１７や図２２に示すデュプレクサ１００においてフィルタ３、４間に本発明のシールド電極６０を配置して隙間寸法Ｄ２を狭めるようにしても良い。この場合には良好なアイソレーション特性が得られる。
【００３１】
上記の例においては、中央領域１５の長さ方向に亘って信号路３３、４３が相対向するようにフィルタ３、４を配置したが、例えば図７に示すように、シールド電極６０の構成を変えずに、直列腕３１ａ〜３１ｄ（４１ａ〜４１ｃ）の配置位置と並列腕３２ａ〜３２ｃ（４２ａ、４２ｂ）の配置位置とを部分的に反転させるようにしても良い。このような場合には、離間距離Ｄを上記のように狭めた場合でも、当該反転領域（この例では直列腕３１ｄ）において信号路３３、４３間が大きく離れるので、この領域では容量結合Ｃの影響が小さくなるが、中央領域１５を挟んで相対向する信号路３３、４３間では、既述のようにシールド電極６０により容量結合Ｃの影響が抑えられることになる。従って、本発明は、信号路３３、４３の少なくとも一部が中央領域１５を両側から挟んでいるデュプレクサ１に適用できると言える。また、本発明は、１枚の基板１０上に送信側フィルタ４及び受信側フィルタ３が互いに対向して配置している構成に適用できる。
【００３２】
更に、受信信号用のフィルタを低域側フィルタ３とし、送信信号用のフィルタを高域側フィルタ４とする、既述のデュプレクサ１の構成だけでなく、低域側フィルタ３を送信信号用とし、高域側フィルタ４を受信信号用としてデュプレクサを構成してもよい。また、低域側フィルタ３を構成する弾性波共振子もＳＡＷ共振子に限定されるものではなく、例えば弾性境界波を利用した共振子を用いても良い。
【実施例】
【００３３】
（実験１）
既述の隙間寸法Ｄ２を以下の計算条件に示すように様々な値に設定することによって、シールド電極６０により構成されるハイパスフィルタの極大値の位置がどのようにシフトするかを確認する計算を行った。この時、いずれの条件においても幅寸法Ｄ１については１５０μｍ〜４８０μｍで一定として、またシールド電極６０の接地方法としては既述のようにバンプを介して行うものとした。尚、この計算には２次元回路シミュレータ（Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ（Ａｇｉｌｅｎｔ）社製ＭＤＳ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｙｓｔｅｍ））を用いた。
【００３４】
（計算条件）
隙間寸法Ｄ２：２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、９μｍ
（計算結果）
上記の条件において計算したハイパスフィルタの極大値の位置について、隙間寸法Ｄ２が２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、９μｍとした計算結果を夫々図８〜図１２に実線で示す。尚、既述の図２２のデュプレクサ１００のシールド電極１０１について計算した結果も併せて点線で示しておく。
【００３５】
図８の結果から、幅寸法Ｄ１及び隙間寸法Ｄ２を狭め、またシールド電極６０をバンプにより接地することにより、低域側フィルタ３にて受信される信号の周波数帯域に近い１．６ＧＨｚにおいて、シールド電極６０により構成されるハイパスフィルタの極大値が確認された。そのため、１ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚにおいて良好なアイソレーション特性が得られることが分かった。尚、同図中点線で示す従来例（図２２）においては、シールド電極１０１が接地されており、当該シールド電極１０１とアースとの間にインダクタンス成分を持っていることになるので、このシールド電極１０１は本発明のシールド電極６０と同様にハイパスフィルタを構成していると考えられるが、フィルタ３（４）とシールド電極１０１との間の距離が大きく離れているため、極大値が形成されないか、あるいはこのグラフに示した範囲よりも更に高域側に極大値が形成されているものと考えられる。従って、このデュプレクサ１００では、シールド電極１０１により構成されるハイパスフィルタによってはアイソレーション特性の改善が望めないことが分かる。
【００３６】
また、図９〜図１２の結果から、隙間寸法Ｄ２を狭めていくことにより、ハイパスフィルタの極大値の位置が低域側にシフトしていくことが分かった。これらの図９〜図１２においては、夫々０．８ＧＨｚ〜１．７５Ｇｚ、０．７ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚ、０．６ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚ、０．５５ＧＨｚ〜１．２５ＧＨｚにおいて良好なアイソレーション特性を得ることができる。従って、既述のように、幅寸法Ｄ１、隙間寸法Ｄ２あるいはシールド電極６０の接地方法を適宜変更することにより、デュプレクサ１にて送受信する信号の周波数帯域に合わせて、あるいは離間距離Ｄ（デュプレクサ１の横幅寸法）に合わせて、ハイパスフィルタの極大値の位置のシフト量（極大値の位置）を調整できることが分かった。
【００３７】
（実験２）
次に、本発明のデュプレクサ１と従来のデュプレクサ１００とを実際に作製して、両者のアイソレーション特性の比較を行った。これらのデュプレクサ１、１００の構成を夫々図１３（ａ）、（ｂ）に示す。この図１３から分かるように、夫々のデュプレクサ１、１００では、フィルタ３、４の構成などを変えずに、シールド電極６０、１０１だけを変えるようにしている。具体的には、幅寸法Ｄ１についてはいずれについても４８０μｍとし、隙間寸法Ｄ２についてはデュプレクサ１では１０μｍ、デュプレクサ１００では５０μｍとしている。また、いずれのデュプレクサ１、１００においてもバンプを介して接地するようにしている。尚、この図１３において７０は圧電基板、７１は弾性波共振子、７２は伝送路（信号路）である。
【００３８】
デュプレクサ１、１００について得られたアイソレーション特性を夫々図１４（ａ）、（ｂ）に示す。この結果、例えば９００ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚにおいて、デュプレクサ１では従来のデュプレクサ１００よりも減衰量を１０ｄＢ程増やすことができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示した平面図である。
【図２】上記のデュプレクサを概略的に示した横断面図である。
【図３】上記のデュプレクサのシールド電極についての等価回路を概略的に示した平面図である。
【図４】上記のシールド電極により構成されるハイパスフィルタの特性を概略的に示した平面図である。
【図５】上記のデュプレクサの減衰特性を計算した特性図である。
【図６】上記のデュプレクサを概略的に示した平面図である。
【図７】上記のデュプレクサの他の実施の形態を示した平面図である。
【図８】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図９】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１０】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１１】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１２】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１３】本発明の実施例において作製したデュプレクサを示した平面図である。
【図１４】上記の実施例において作製したデュプレクサについて得られた減衰特性を示した特性図である。
【図１５】従来のデュプレクサを示した概略図である。
【図１６】上記の従来のデュプレクサを構成する弾性波共振子の一例を示した平面図である。
【図１７】従来のデュプレクサの一例を示した平面図である。
【図１８】従来のデュプレクサを模式的に示した平面図である。
【図１９】従来のデュプレクサの一例を概略的に示した縦断面図である。
【図２０】上記の従来のデュプレクサにおいて形成される容量結合を模式的に示した平面図である。
【図２１】従来のデュプレクサにて得られる減衰特性を示した特性図である。
【図２２】従来のデュプレクサの一例を示す平面図である。
【図２３】従来のデュプレクサの一例を概略的に示した縦断面図である。
【図２４】上記の従来のデュプレクサにて得られる減衰特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ デュプレクサ
２ アンテナポート
３ 低域側フィルタ
４ 高域側フィルタ
６ 低域側フィルタポート
７ 高域側フィルタポート
１０ 圧電基板
１１ モジュール基板
１５ 中央領域
Ｄ 離間距離
Ｄ１ 幅寸法
Ｄ２ 隙間寸法
Ｅ 電気力線
Ｗ 横幅寸法
３１ 直列腕
３３ 信号路
４１ 直列腕
４３ 信号路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通のアンテナを介して周波数の異なる送信信号と受信信号とを送受信するデュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の双方向無線通信機能を持つ装置やこの種の装置を通信端末とする無線通信システムでは、当該通信端末が持つ１本のアンテナにより信号を送受信するために、送信信号の周波数と受信信号の周波数とに差を持たせて、この周波数差を利用してデュプレクサ（弾性波共用器）において送信信号と受信信号とを分離している。
【０００３】
図１５は一般的に用いられるデュプレクサ１００の構成例を概略的に示している。この例においてデュプレクサ１００は、１本の共通のアンテナポート２と、このアンテナポート２にて受信される例えば中心周波数ｆＲ＝８５６ＭＨｚの信号をフィルタ処理（周波数選択）して装置内の図示しない受信処理部に出力する低域側（受信側）フィルタ３と、装置内の図示しない送信処理部から送信される例えば中心周波数ｆＴ＝９１１ＭＨｚの信号をフィルタ処理（周波数選択）してアンテナポート２に入力する高域側（送信側）フィルタ４と、を備えている。このアンテナポート２に対して、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とが並列に接続されており、受信信号及び送信信号は、夫々低域側フィルタポート６及び高域側フィルタポート７を介してアンテナポート２と装置との間で送受信されることとなる。尚、アンテナポート２と低域側フィルタ３との間には移相器５が介設されており、この移相器５により、送信信号が高域側フィルタ４側に回り込まないようになっている。
【０００４】
このようなフィルタ３、４としては、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子のような小型で低損失の弾性波共振子をラダー型に接続したラダー型フィルタが用いられる。例えば低域側フィルタ３は、各々が弾性波共振子からなる４つの直列腕３１ａ〜３１ｄを直列に連結し、これらの直列腕３１ａ〜３１ｄ間において同様に弾性波共振子からなる並列腕３２ａ〜３２ｃを夫々並列に接続してＴ型回路を構成したＴ型７段のラダー型フィルタを構成している。また、高域側フィルタ４は、各々弾性波共振子からなる直列腕４１ａ〜４１ｃ及び並列腕４２ａ、４２ｂを同様に直列及び並列に接続したＴ型５段のフィルタを構成している。尚、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは接地されている。
【０００５】
このような直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃ、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは、例えば図１６（ａ）に示すように、一対の平行なバスバー８１、８１とこれらのバスバー８１、８１から他方のバスバー８１、８１に向かって互い違いに櫛歯状に伸び出す多数本の電極指８２とからなるＩＤＴ電極８３と、このＩＤＴ電極８３の両側に配置された反射器８４と、からなる弾性波共振子８５により夫々構成されている。この弾性波共振子８５は、例えば圧電基板上に形成された金属膜などから構成されており、電極指８２により構成される周期単位ｄは、例えばこの弾性波共振子８５において取り出される弾性波の中心周波数に対応する波長となるように設定されている。尚、以下の説明においては、同図（ｂ）に示すように、この弾性波共振子８５を簡略化して示す。
【０００６】
従来、上記のフィルタ３、４を基板に実装するにあたり、低域側フィルタ３及び高域側フィルタ４を夫々別のチップである圧電基板上に形成し、これらのチップを共通のモジュール基板上に配置するようにしていた。これに対し近年の携帯電話機等の小型化に伴ってデュプレクサ１００についても更なる小型化が要求されており、低域側フィルタ３及び高域側フィルタ４を１つのチップ内に形成する手法が検討されている。図１７はこのようなデュプレクサ１００の構成例を示しており、この例ではＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３あるいは水晶等の比誘電率が５０程度の圧電基板１０上において、当該圧電基板１０の長手方向の右側にフィルタ３、左側にフィルタ４を配置している。
【０００７】
また、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃが圧電基板１０の中央において相対向するように、これらの直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃを圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に略平行に並べると共に、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃの外側（圧電基板１０の端部側）に既述の並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂを配置するようにしている。そして、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃの夫々を信号路３３、４３により接続している。従って、信号路３３、４３は、圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に伸びる中央領域１５を介して相対向することとなる。また、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは、並列信号路３４、４４により信号路３３、４３に接続されており、またモジュール基板１１上に形成された図示しない接地ポートに夫々接続されている。
【０００８】
このようにフィルタ３、４が形成された圧電基板１０をチップの基体を構成するモジュール基板１１上に配置すると共に、上記の信号路３３、４３の一端側及び他端側をこのモジュール基板１１上に配置されたアンテナポート２及びフィルタポート６、７に夫々接続している。この圧電基板１０は、横幅寸法Ｗが例えば２ｍｍ、奥行き寸法Ｌが例えば１．６ｍｍとなるように形成されている。尚、信号路３３、３４、４３、４４には、判別しやすいようにハッチングを付してある。
ここで、この図１７ではフィルタ３、４の構成を判別しやすいように、圧電基板１０上におけるフィルタ３、４間の離間距離（中央領域１５の幅寸法）Ｄを狭めて描画してあるが、既述のように圧電基板１０の比誘電率が５０程度であり、また送受信する信号の周波数がおよそ１ＧＨｚであることから、この離間距離Ｄは、実際には図１８に示すように例えば１ｍｍに設定されている。この離間距離Ｄがこのように圧電基板１０の横幅寸法Ｗに対して大きく設定されている理由について、以下に説明する。
【０００９】
デュプレクサ１００において送受信を行っている時には、既述の信号路３３、４３の夫々に電流が流れることにより圧電基板１０の上下方向に亘って多数の電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、、、、、Ｅｎが形成される。そして、信号路３３、４３同士が近接している場合には、信号路３３、４３において電位が狭い領域で変化するため、電気力線Ｅの分布が密となる。この時の電気力線Ｅについて、図１７のＡ−Ａ線における圧電基板１０の縦断面図を表した図１９に模式的に示すと、信号路３３、４３間における電気力線Ｅの分布が密となるため、多数の容量結合Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、、、、Ｃｎが形成されることになる。尚、この図１９では電気力線Ｅの数や容量結合Ｃの数を省略して示している。
【００１０】
ここで、低域側フィルタ３の直列腕３１ａ〜３１ｄの夫々の間における信号路３３を夫々信号路３３ａ、３３ｂ、３３ｃとし、また低域側フィルタポート６と接続される部位における信号路３３を信号路３３ｄとする。また、高域側フィルタ４の直列腕４１ａ〜４１ｃの夫々の間における信号路４３を夫々信号路４３ａ、４３ｂとし、高域側フィルタポート７と接続される部位における信号路４３を信号路４３ｃとすると、この容量結合Ｃは、図２０に概略的に示すように、これらの信号路３３ａ〜３３ｄと信号路４３ａ〜４３ｃとの間の夫々の領域において形成されることになる。従って、信号路３３、４３間における容量結合Ｃの総量は極めて大きくなってしまう。
【００１１】
図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、夫々図１７に示す配置構造における高域側（送信側）フィルタ４の周波数特性、低域側（受信側）フィルタ３の周波数特性及びアイソレーション特性について計算した結果を示しており、実線は上記の容量結合Ｃが存在しない場合の理想値を、また点線は容量結合Ｃが存在する場合の値を夫々示している。この理想値は、互いに対向する弾性波共振子８５同士の離間距離Ｄを１ｍｍ以上とすることにより得られる。この図２１から、容量結合Ｃによりアイソレーション特性が劣化し、このためフィルタ３、４の周波数特性が悪化してしまうことが分かる。
【００１２】
ところで、容量結合Ｃが形成されないようにフィルタ３、４間に１ｍｍものスペースを設けると、このスペースがデッドスペースとなり、圧電基板１０が大型化してしまう。そこで、例えば図２２に示すように、フィルタ３、４間に例えば金属膜からなるシールド電極１０１を形成し、例えばバンプ、ワイヤあるいは圧電基板１０に穿たれたビアホールなどを介してこのシールド電極１０１を接地するようにした構成のデュプレクサ１００が知られている。このようにシールド電極１０１を形成すると、図２３に示すように、信号路３３、３４間の容量結合Ｃの一部がシールド電極１０１を介して形成されるので、当該フィルタ３、４間における容量結合Ｃを減らすことができる。図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の点線は夫々図２２に示す配置構造において前記離間距離Ｄを０．７ｍｍに設定した場合の高域側フィルタ４の周波数特性、低域側フィルタ３の周波数特性及びアイソレーション特性について計算した結果であり、実線は既述の理想値である。この図２４から、離間距離Ｄを例えば０．７ｍｍまで狭めた場合であっても、アイソレーション特性の劣化を抑えることができ、フィルタ３、４の周波数特性が改善されることが分かる。しかし、アイソレーション特性を従来と同等かあるいは向上させながらデュプレクサ１００の更なる小型化を図るためには、このようなシールド電極１０１では不十分であり、より一層の改善が必要である。
【００１３】
特許文献１には、このようなシールド電極について記載されているが、フィルタとシールド電極との間の隙間の寸法や当該シールド電極の形状、配置方法あるいはシールド電極の電気的特性などについては検討されていない。
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１１１１４号（９頁１５行目〜２９行目、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、送信側フィルタと受信側フィルタとを同じ圧電基板上に備えたデュプレクサにおいて、良好なアイソレーション特性を得ながら小型化を図ることのできるデュプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のデュプレクサは、
圧電基板上に送信側フィルタ及び受信側フィルタを互いに左右に対向して配置し、これらフィルタは、弾性波の伝播方向が左右方向である複数の弾性波共振子を前後方向に信号路を介して接続して構成されたデュプレクサにおいて、
送信側フィルタ及び受信側フィルタの間にシールド電極を介在させ、このシールド電極の両側縁を、夫々送信側フィルタ及び受信側フィルタにおける信号路と弾性波共振子との配列により形成される屈曲した縁に沿って屈曲させたことを特徴とする。
前記シールド電極の左右の最大幅が１５０μｍ〜４８０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電基板上に送信側フィルタ及び受信側フィルタを互いに左右に対向して配置し、これらフィルタは、弾性波の伝播方向が左右方向である複数の弾性波共振子を前後方向に信号路を介して接続して構成されたデュプレクサにおいて、送信側フィルタ及び受信側フィルタの間にシールド電極を介在させ、このシールド電極の両側縁を、夫々送信側フィルタ及び受信側フィルタにおける信号路と弾性波共振子との配列により形成される屈曲した縁に沿って屈曲させている。そして、このシールド電極によりハイパスフィルタが構成されることに着目し、このバイパスフィルタの極が必要な周波数帯に位置するように、シールド電極と送信側フィルタ及び受信側フィルタとの間の隙間寸法を選定している。そのため、送信側フィルタと受信側フィルタとの間の離間距離を小さくしながら良好なアイソレーション特性を得ることができ、またデュプレクサの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態であるデュプレクサ（弾性波共用器）１について、図１を参照して説明する。このデュプレクサ１は、平面形状が概略長方形に形成された共通のモジュール基板１１を備えている。このモジュール基板１１上の概略中央位置には、横幅寸法Ｗが例えば２．０ｍｍ、奥行き寸法Ｌが例えば１．６ｍｍとなるように形成された例えばＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３あるいは水晶などの圧電体からなる圧電基板１０が固定されており、この例では図１中の左右方向に圧電基板１０の長手方向が向くように配置されている。また、このモジュール基板１１上には、圧電基板１０から見て奥側の中央位置にアンテナポート２が配置されており、また圧電基板１０の手前側の右端には低域側（受信側）フィルタポート６、左端には高域側（送信側）フィルタポート７が形成されている。
【００１９】
圧電基板１０上には、右側に例えばＴ型７段に構成されたラダー型フィルタである低域側（受信側）フィルタ３、左側に同様に例えばＴ型５段に構成されたラダー型フィルタである高域側（送信側）フィルタ４が配置されている。これらのフィルタ３、４は、夫々ｆＲ＝８５６ＭＨｚの受信信号をフィルタ処理（周波数選択）して装置内の図示しない受信処理部に出力するフィルタ及び装置内の図示しない送信処理部から送信される例えば中心周波数ｆＴ＝９１１ＭＨｚの送信信号をフィルタ処理してアンテナポート２に入力するフィルタである。
【００２０】
これらのフィルタ３、４の構成については、既述の図１７に示したデュプレクサ１００と同じであるため簡単に説明すると、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃは圧電基板１０の中央において当該圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に相対向するように夫々信号路３３、４３により直列に接続され、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂの一端側は直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃの外側位置（圧電基板１０の端部側）において並列信号路３４、４４により信号路３３、４３に並列に接続されている。尚、並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂの他端側は、当該他端側から伸び出す並列信号路３４、４４に接続された図示しないワイヤを介して、モジュール基板１１上に形成された図示しない接地ポートに夫々接続されている。
【００２１】
また、フィルタ３、４がアンテナポート２に対して並行に接続されるように、信号路３３、４３の一端側が当該アンテナポート２にワイヤ５１、５１により夫々接続され、また信号路３３、４３の他端側がワイヤ５２、５２により低域側フィルタポート６、高域側フィルタポート７に夫々接続されている。アンテナポート２と低域側フィルタ３との間には、図示しない移相器が介設されている。
また、直列腕３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｃ及び並列腕３２ａ〜３２ｃ、４２ａ、４２ｂは、夫々既述の図１６に示すＩＤＴ電極８３と反射器８４、８４とからなる弾性波共振子８５により構成されており、既述の信号路３３、４３、並列信号路３４、４４は、この弾性波共振子８５のＩＤＴ電極８３の幅方向に亘って接続されている。
【００２２】
次に、本発明のデュプレクサ１の主要部であるシールド電極６０について説明する。信号路３３、４３の間において圧電基板１０の長手方向に対して直交方向に伸びる領域を中央領域１５とすると、この中央領域１５の幅寸法つまり圧電基板１０上における信号路３３、４３間の離間距離Ｄは、既述の図１７に示したデュプレクサ１００よりも短い寸法例えば２００〜５００μｍに設定されている。この中央領域１５には、例えば金属膜からなるシールド電極６０が形成されている。このシールド電極６０は、この中央領域１５側に面するフィルタ３、４の形状に沿って形成されており、つまり信号路３３、４３同士が相対向する部位においては当該信号路３３、４３に近接し、一方反射器８４が形成されている部位においてはこの反射器８４に接触しないように当該反射器８４の形状に合わせて内側（中央領域１５側）に矩形に窪むように形成されている。そのため、信号路３３、３４が相対向する部位におけるシールド電極６０の幅寸法Ｄ１は、例えば１５０〜４８２μｍに設定されており、またフィルタ３、４（信号路３３、４３あるいは反射器８４）とこのシールド電極６０との間における隙間寸法Ｄ２は、例えば９〜２５μｍに設定されている。このシールド電極６０は、図２に示すように例えば当該シールド電極６０上に形成された図示しないバンプなどを介して接地されている。尚、信号路３３、３４、４３、４４には、判別しやすいようにハッチングを付してある。
【００２３】
次いで、このシールド電極６０において、幅寸法Ｄ１及び隙間寸法Ｄ２を上記のように設定した理由について、このデュプレクサ１の作用の説明と共に以下に詳述する。
このデュプレクサ１において、既述の原理に基づいてアンテナポート２と低域側フィルタ３との間及びアンテナポート２と高域側フィルタ４との間において送受信を行っている時には、信号路３３、４３には夫々圧電基板１０の上下領域に亘って多数の電気力線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、、、、、Ｅｎが形成される。そして、既述のように、信号路３３、４３同士の距離である離間距離Ｄが既述の図１７のデュプレクサ１００よりも短く設定されているので、図２に示すように、この信号路３３、４３間における電気力線Ｅの分布が密となるため、多数の容量結合Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、、、、Ｃｎが形成される。この時、中央領域１５にシールド電極６０を配置しているので、信号路３３、４３間にて形成される容量結合Ｃの一部がこのシールド電極６０を介して接続されることになる。
【００２４】
ここで、多数の容量結合Ｃのうち、例えば圧電基板１０の下側から上側に向かって６つの容量結合Ｃ１〜Ｃ６だけを便宜的にこの図２に示し、シールド電極６０を介さずに信号路３３、４３間で直接形成される容量結合Ｃを外側における容量結合Ｃ１、Ｃ６とし、またシールド電極６０を介して形成される容量結合Ｃを内側の容量結合Ｃ２〜Ｃ５とする。この時、既述のようにシールド電極６０がバンプなどを介して接地されているので、このバンプやシールド電極６０自体は、インダクタンス成分を持っていると言える。既述の図２に、このインダクタンス成分を「６１」として便宜的に示しておく。
【００２５】
これらの容量結合Ｃやインダクタンス成分６１の等価回路６２を概略的に図３に示すと、この等価回路６２は、高周波領域に通過帯域を持つハイパスフィルタであると言える。このような等価回路６２を持つハイパスフィルタについて、後述の実施例で説明するように減衰特性の計算を行ったところ、図４に模式的に示すように、このハイパスフィルタにおける通過帯域よりも低域側つまりデュプレクサ１において送受信される信号の周波数側において減衰量が極めて大きくなる極大値を持つことが分かった。そこで、この極大値がデュプレクサ１における例えば低域側フィルタ３の通過周波数帯域に近い位置に形成されるように等価回路６２を設計することにより、中央領域１５の離間距離Ｄが上記のように短くて信号路３３、４３間に容量結合Ｃが形成される場合であっても減衰量を大きく取ることができ、即ち大きな絶縁性を確保することができるので、アイソレーション特性の劣化を抑えることができると考えられる。尚、既述の図２０に示したように、信号路３３、４３間には多数の容量結合Ｃが形成されているが、図示の簡略化のため、図３では直列腕３１ｂ、３１ｃ間の信号路３３と直列腕４１ｂ、４１ｃ間の信号路４３との間の容量結合Ｃについて示している。
【００２６】
上記の等価回路６２により構成されるハイパスフィルタについて検討したところ、後述の実施例に示すように、シールド電極６０の幅寸法Ｄ１及び隙間寸法Ｄ２を変えることにより、この極大値の位置がシフトすることが分かった。具体的には、隙間寸法Ｄ２を狭めていくと、信号路３３、４３間にてシールド電極６０を介して形成される容量結合Ｃ（Ｃ２〜Ｃ５）が大きくなっていく。その結果、ハイパスフィルタの極大値の位置が低域側にシフトしていくことが分かった。また、例えば隙間寸法Ｄ２を変えずに幅寸法Ｄ１だけを広げていくと、シールド電極６０を介さずに信号路３３、４３間にて直接形成される容量結合Ｃが小さくなっていき、その結果ハイパスフィルタの極大値の位置が高域側にシフトしていくことが分かった。ただし、この例では、デュプレクサ１を小型化するために、この幅寸法Ｄ１を上記の値に設定している。更に、シールド電極６０の接地方法を上記のバンプを用いた方法以外例えばワイヤあるいはこの圧電基板１０、モジュール基板１１内に穿たれたビアホールなどを介した方法に替えることにより、アースに至るまでの伝送線路の長さや線径、抵抗値が変わるので、インダクタンス成分６１を変えることになり、従ってハイパスフィルタの特性が変わることが分かった。具体的には、例えばワイヤ接続とした場合には、インダクタンス成分６１が大きくなり、ハイパスフィルタの極大値の位置が低域側にシフトすることが分かった。
【００２７】
そのため、この例では離間距離Ｄを狭めてデュプレクサ１を小型化するにあたって、幅寸法Ｄ１、隙間寸法Ｄ２及びシールド電極６０の接地方法を既述のように設定することにより、シールド電極６０により構成されるハイパスフィルタの極大値の位置を低域側フィルタ３の通過周波数帯域に近接させ、信号路３３、４３間にて形成される容量結合Ｃの影響を抑えてアイソレーション特性の劣化を低減するようにしている。このように設計したデュプレクサ１について、既述の図２１及び図２４に対応する特性について計算を行ったところ、フィルタ３、４においては図５（ａ）、（ｂ）に点線で示す特性が得られ、また低域側フィルタポート６及び高域側フィルタポート７間におけるアイソレーション特性については同図（ｃ）に点線で示す特性が得られた。同図における実線で示す特性は、既述のデュプレクサ１００で中央領域１５の離間距離Ｄを大きく取った時の値つまり理想的な値であり、従ってこのデュプレクサ１では、中央領域１５の離間距離Ｄを狭めても、理想値と同レベルのアイソレーション特性となっていることが分かる。
【００２８】
尚、このハイパスフィルタの極大値の位置としては、後述の実施例でも説明するように、必ずしも低域側フィルタ３にて受信される信号の周波数帯域の中心周波数と合致させなくとも、この周波数帯域に近接させることでこのような効果が得られることが分かった。
【００２９】
上述の実施の形態によれば、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４とを同じ圧電基板１０上に備えたデュプレクサ１において、低域側フィルタ３と高域側フィルタ４との間に配置されるシールド電極６０によりハイパスフィルタが構成されることに着目し、シールド電極６０の幅寸法Ｄ１を一律な寸法に設定するという発想を脱却して、フィルタ３、４の縁部の形状に沿うように、即ち信号路３３、４３の縁部及び弾性波共振子８５の縁部の各形状に沿うようにシールド電極６０を構成すると共に、シールド電極６０とフィルタ３、４との隙間寸法Ｄ２の値を選定して前記ハイパスフィルタの極を必要な周波数帯に位置させるようにしている。このためフィルタ３、４の離間距離Ｄを例えば１５０〜４８０μｍ程度と小さくしながら良好なアイソレーション特性を得ることができ、また図６に示すようにデュプレクサ１の小型化を図ることができる。また、このハイパスフィルタの極大値の位置を低域側フィルタ３にて受信される周波数領域に近づけるようにしたが、例えば高域側フィルタ４にて送信される信号の周波数領域に近づけるようにしても良く、つまりデュプレクサ１にて送受信される周波数帯域にて所望のアイソレーション特性が得られるように減衰量を増やすことのできる位置に極大値の位置をシフトさせるようにしても良い。
【００３０】
尚、この例では離間距離Ｄ（幅寸法Ｄ１）を狭めてデュプレクサ１を小型化するようにしたが、離間距離Ｄを狭めずに、既述の図１７や図２２に示すデュプレクサ１００においてフィルタ３、４間に本発明のシールド電極６０を配置して隙間寸法Ｄ２を狭めるようにしても良い。この場合には良好なアイソレーション特性が得られる。
【００３１】
上記の例においては、中央領域１５の長さ方向に亘って信号路３３、４３が相対向するようにフィルタ３、４を配置したが、例えば図７に示すように、シールド電極６０の構成を変えずに、直列腕３１ａ〜３１ｄ（４１ａ〜４１ｃ）の配置位置と並列腕３２ａ〜３２ｃ（４２ａ、４２ｂ）の配置位置とを部分的に反転させるようにしても良い。このような場合には、離間距離Ｄを上記のように狭めた場合でも、当該反転領域（この例では直列腕３１ｄ）において信号路３３、４３間が大きく離れるので、この領域では容量結合Ｃの影響が小さくなるが、中央領域１５を挟んで相対向する信号路３３、４３間では、既述のようにシールド電極６０により容量結合Ｃの影響が抑えられることになる。従って、本発明は、信号路３３、４３の少なくとも一部が中央領域１５を両側から挟んでいるデュプレクサ１に適用できると言える。また、本発明は、１枚の基板１０上に送信側フィルタ４及び受信側フィルタ３が互いに対向して配置している構成に適用できる。
【００３２】
更に、受信信号用のフィルタを低域側フィルタ３とし、送信信号用のフィルタを高域側フィルタ４とする、既述のデュプレクサ１の構成だけでなく、低域側フィルタ３を送信信号用とし、高域側フィルタ４を受信信号用としてデュプレクサを構成してもよい。また、低域側フィルタ３を構成する弾性波共振子もＳＡＷ共振子に限定されるものではなく、例えば弾性境界波を利用した共振子を用いても良い。
【実施例】
【００３３】
（実験１）
既述の隙間寸法Ｄ２を以下の計算条件に示すように様々な値に設定することによって、シールド電極６０により構成されるハイパスフィルタの極大値の位置がどのようにシフトするかを確認する計算を行った。この時、いずれの条件においても幅寸法Ｄ１については１５０μｍ〜４８０μｍで一定として、またシールド電極６０の接地方法としては既述のようにバンプを介して行うものとした。尚、この計算には２次元回路シミュレータ（Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ（Ａｇｉｌｅｎｔ）社製ＭＤＳ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｙｓｔｅｍ））を用いた。
【００３４】
（計算条件）
隙間寸法Ｄ２：２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、９μｍ
（計算結果）
上記の条件において計算したハイパスフィルタの極大値の位置について、隙間寸法Ｄ２が２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、９μｍとした計算結果を夫々図８〜図１２に実線で示す。尚、既述の図２２のデュプレクサ１００のシールド電極１０１について計算した結果も併せて点線で示しておく。
【００３５】
図８の結果から、幅寸法Ｄ１及び隙間寸法Ｄ２を狭め、またシールド電極６０をバンプにより接地することにより、低域側フィルタ３にて受信される信号の周波数帯域に近い１．６ＧＨｚにおいて、シールド電極６０により構成されるハイパスフィルタの極大値が確認された。そのため、１ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚにおいて良好なアイソレーション特性が得られることが分かった。尚、同図中点線で示す従来例（図２２）においては、シールド電極１０１が接地されており、当該シールド電極１０１とアースとの間にインダクタンス成分を持っていることになるので、このシールド電極１０１は本発明のシールド電極６０と同様にハイパスフィルタを構成していると考えられるが、フィルタ３（４）とシールド電極１０１との間の距離が大きく離れているため、極大値が形成されないか、あるいはこのグラフに示した範囲よりも更に高域側に極大値が形成されているものと考えられる。従って、このデュプレクサ１００では、シールド電極１０１により構成されるハイパスフィルタによってはアイソレーション特性の改善が望めないことが分かる。
【００３６】
また、図９〜図１２の結果から、隙間寸法Ｄ２を狭めていくことにより、ハイパスフィルタの極大値の位置が低域側にシフトしていくことが分かった。これらの図９〜図１２においては、夫々０．８ＧＨｚ〜１．７５Ｇｚ、０．７ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚ、０．６ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚ、０．５５ＧＨｚ〜１．２５ＧＨｚにおいて良好なアイソレーション特性を得ることができる。従って、既述のように、幅寸法Ｄ１、隙間寸法Ｄ２あるいはシールド電極６０の接地方法を適宜変更することにより、デュプレクサ１にて送受信する信号の周波数帯域に合わせて、あるいは離間距離Ｄ（デュプレクサ１の横幅寸法）に合わせて、ハイパスフィルタの極大値の位置のシフト量（極大値の位置）を調整できることが分かった。
【００３７】
（実験２）
次に、本発明のデュプレクサ１と従来のデュプレクサ１００とを実際に作製して、両者のアイソレーション特性の比較を行った。これらのデュプレクサ１、１００の構成を夫々図１３（ａ）、（ｂ）に示す。この図１３から分かるように、夫々のデュプレクサ１、１００では、フィルタ３、４の構成などを変えずに、シールド電極６０、１０１だけを変えるようにしている。具体的には、幅寸法Ｄ１についてはいずれについても４８０μｍとし、隙間寸法Ｄ２についてはデュプレクサ１では１０μｍ、デュプレクサ１００では５０μｍとしている。また、いずれのデュプレクサ１、１００においてもバンプを介して接地するようにしている。尚、この図１３において７０は圧電基板、７１は弾性波共振子、７２は伝送路（信号路）である。
【００３８】
デュプレクサ１、１００について得られたアイソレーション特性を夫々図１４（ａ）、（ｂ）に示す。この結果、例えば９００ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚにおいて、デュプレクサ１では従来のデュプレクサ１００よりも減衰量を１０ｄＢ程増やすことができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示した平面図である。
【図２】上記のデュプレクサを概略的に示した横断面図である。
【図３】上記のデュプレクサのシールド電極についての等価回路を概略的に示した平面図である。
【図４】上記のシールド電極により構成されるハイパスフィルタの特性を概略的に示した平面図である。
【図５】上記のデュプレクサの減衰特性を計算した特性図である。
【図６】上記のデュプレクサを概略的に示した平面図である。
【図７】上記のデュプレクサの他の実施の形態を示した平面図である。
【図８】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図９】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１０】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１１】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１２】上記のデュプレクサのシールド電極の減衰特性を計算した特性図である。
【図１３】本発明の実施例において作製したデュプレクサを示した平面図である。
【図１４】上記の実施例において作製したデュプレクサについて得られた減衰特性を示した特性図である。
【図１５】従来のデュプレクサを示した概略図である。
【図１６】上記の従来のデュプレクサを構成する弾性波共振子の一例を示した平面図である。
【図１７】従来のデュプレクサの一例を示した平面図である。
【図１８】従来のデュプレクサを模式的に示した平面図である。
【図１９】従来のデュプレクサの一例を概略的に示した縦断面図である。
【図２０】上記の従来のデュプレクサにおいて形成される容量結合を模式的に示した平面図である。
【図２１】従来のデュプレクサにて得られる減衰特性を示した特性図である。
【図２２】従来のデュプレクサの一例を示す平面図である。
【図２３】従来のデュプレクサの一例を概略的に示した縦断面図である。
【図２４】上記の従来のデュプレクサにて得られる減衰特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ デュプレクサ
２ アンテナポート
３ 低域側フィルタ
４ 高域側フィルタ
６ 低域側フィルタポート
７ 高域側フィルタポート
１０ 圧電基板
１１ モジュール基板
１５ 中央領域
Ｄ 離間距離
Ｄ１ 幅寸法
Ｄ２ 隙間寸法
Ｅ 電気力線
Ｗ 横幅寸法
３１ 直列腕
３３ 信号路
４１ 直列腕
４３ 信号路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上に送信側フィルタ及び受信側フィルタを互いに左右に対向して配置し、これらフィルタは、弾性波の伝播方向が左右方向である複数の弾性波共振子を前後方向に信号路を介して接続して構成されたデュプレクサにおいて、
送信側フィルタ及び受信側フィルタの間にシールド電極を介在させ、このシールド電極の両側縁を、夫々送信側フィルタ及び受信側フィルタにおける信号路と弾性波共振子との配列により形成される屈曲した縁に沿って屈曲させたことを特徴とするデュプレクサ。
【請求項２】
前記シールド電極の左右の最大幅が１５０μｍ〜４８０μｍであることを特徴とする請求項１記載のデュプレクサ。
【請求項１】
圧電基板上に送信側フィルタ及び受信側フィルタを互いに左右に対向して配置し、これらフィルタは、弾性波の伝播方向が左右方向である複数の弾性波共振子を前後方向に信号路を介して接続して構成されたデュプレクサにおいて、
送信側フィルタ及び受信側フィルタの間にシールド電極を介在させ、このシールド電極の両側縁を、夫々送信側フィルタ及び受信側フィルタにおける信号路と弾性波共振子との配列により形成される屈曲した縁に沿って屈曲させたことを特徴とするデュプレクサ。
【請求項２】
前記シールド電極の左右の最大幅が１５０μｍ〜４８０μｍであることを特徴とする請求項１記載のデュプレクサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１０−９８５５１（Ｐ２０１０−９８５５１Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８０６３（Ｐ２００８−２６８０６３）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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