フィルタ、デュプレクサおよび通信機器
【課題】バランス入力またはバランス出力が可能なフィルタにおいて、フィルタ特性を改善する。
【解決手段】フィルタは、端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、入力されたバランス信号のうち通過帯域の信号を通過させるフィルタ部６と、フィルタ部６とシングル型端子との間に接続された平衡−不平衡変換器５を備える。フィルタ部６において、端子１と端子３との間（Ｋ１）の周波数伝達特性と、端子２と端子４との間（Ｋ２）の周波数伝達特性とは互いに異なる。
【解決手段】フィルタは、端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、入力されたバランス信号のうち通過帯域の信号を通過させるフィルタ部６と、フィルタ部６とシングル型端子との間に接続された平衡−不平衡変換器５を備える。フィルタ部６において、端子１と端子３との間（Ｋ１）の周波数伝達特性と、端子２と端子４との間（Ｋ２）の周波数伝達特性とは互いに異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）機器に搭載されるフィルタ、デュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電材料に交流電圧をかけることにより発生する弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）や厚み振動波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）を利用する共振器を複数組み合わせることにより、高周波通信用のフィルタを構成することができる。このようなフィルタは、特定の周波数帯の電気信号のみを通過させる特徴を持つ。例えば、特許文献１には、ＳＡＷフィルタなどと同様の機能を有するＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）を梯子状に接続して構成されたラダーフィルタが開示されている。
【０００３】
また、近年では、圧電基板とその上に形成した媒体との境界を中心に伝搬する境界波フィルタも開発されている。このような、ＳＡＷ、ＢＡＷ、境界波等を利用したフィルタは、他の誘電体フィルタやセラミックフィルタに比して外形サイズが小さく、かつ急峻なロールオフ特性を持つ。そのため、このようなフィルタは、小型で、狭い比帯域幅が要求される携帯電話等の移動体通信部品に適している。
【０００４】
このようなフィルタの応用部品として、デュプレクサがある。デュプレクサは、送受信機能を持ち、例えば、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【特許文献１】特開２００１−２４４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでデュプレクサの入出力端子は、殆どのケースにおいてシングルエンドに限られていた（例えば、特許文献１参照）。しかし、今後のＲＦアーキテクチャーの動向は、受信フィルタの後段に接続されるＬＮＡ（Low Noise Amplifier）がバランス入力に対応する傾向にある。それに伴い、ＬＮＡの入力端子に接続するデュプレクサの受信フィルタの出力端子は、バランス出力に対応する必要性が出てきている。そのため、バランス出力またはバランス入力に対応できるフィルタが求められる。そして、そのようなフィルタにおいても、フィルタ特性を改善することが求められる。
【０００６】
本発明の目的は、バランス入力またはバランス出力が可能なフィルタにおいて、フィルタ特性を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に開示するフィルタは、端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の２つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子１および端子２へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子３および端子４から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、前記フィルタ部において、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なる。
【０００８】
例えば、上記構成のフィルタにおいて、シングル型端子から入力された信号が、平衡−不平衡変換器、端子１、２およびフィルタ部を経て端子３、端子４からバランス出力される場合、シングル型端子―端子３間の周波数伝達特性と、シングル型端子−端子４間の周波数伝達特性とが一致する場合に、バランス特性（例えば、振幅バランス特性と位相バランス特性）が理想的になる。そのため、従来、フィルタ部における端子１−端子３間の周波数伝達特性と端子２−端子３間の周波数伝達特性が等しくなるように設計（対称設計）されていた。これに対して、上記構成のフィルタでは、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なるように構成される。これにより、バランス特性を、対称設計時よりも理想状態に近づけることが可能になることが、本願発明者によって見出されている。なお、端子１、２から入力されたバランス信号が、フィルタ部および平衡−不平衡変換器を経てシングル型端子から出力される場合も、同様に、バランス特性を理想状態に近づけることができる。すなわち、シングル型端子とバランス型端子を備えるフィルタにおいて、バランス特性の改善が可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本願明細書に開示によれば、バランス入力またはバランス出力が可能なフィルタにおいて、フィルタ特性を改善することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態として、前記フィルタ部において、前記端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ１が接続され、前記端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ２が接続されており、シングルエンド型フィルタ１とシングルエンド型フィルタ２の周波数伝達特性が互いに異なる態様とすることができる。
【００１１】
上記構成のように、フィルタ部に、シングルエンド型フィルタ１およびシングルエンド型２を設けることにより、端子１−端子３間の周波数伝達特性と、端子２−端子４間の周波数伝達特性とを異ならせることが容易になる。
【００１２】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる態様とすることができる。
【００１３】
上記構成のように、ラダー型フィルタの共振器の配置構成あるいは、相対応する共振器の共振周波数または静電容量を互いに異ならせることにより、さらに容易に、周波数伝達特性を異ならせることができる。
【００１４】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる態様とすることができる。
【００１５】
このように、対応する共振器対の櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つを互いに異ならせることによって、共振周波数または静電容量を互いに異ならせることができる。
【００１６】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、圧電薄膜共振器により構成され、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００１７】
このように、対応する共振器対の圧電薄膜共振器の形状、共振部の面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも１つを互いに異ならせることによって、共振周波数または静電容量を互いに異ならせることができる。
【００１８】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴを備える弾性表面波または弾性境界波を用いたダブルモード型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、入力ＩＤＴの対数、出力ＩＤＴの対数、入出力ＩＤＴの開口長、並びにＩＤＴおよび反射器部の周期のうち少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００１９】
本発明の実施形態において、前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、前記端子１からｎ番目の直列共振器および前記端子２からｎ番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる態様としてもよい。
【００２０】
上記構成により、端子１−端子３間の周波数伝達特性と、端子２−端子４間の周波数伝達特性とを異ならせることが容易になる。
【００２１】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記端子１からｎ番目の直列共振器と前記端子２からｎ番目の直列共振器は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００２２】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは、圧電薄膜共振器から構成され、前記端子１からn番目の直列共振器と前記端子２からn番目の直列共振器は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００２３】
本発明の実施形態において、前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる態様としてもよい。
【００２４】
上記構成により、端子１−端子３間の周波数伝達特性と、端子２−端子４間の周波数伝達特性とを異ならせることがさらに容易になる。
【００２５】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期のうち少なくとも１つが異なる態様とすることができる。
【００２６】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは圧電薄膜共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが異なる態様とすることができる。
【００２７】
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも１つが、上記フィルタであるデュプレクサも、本発明の一実施形態である。また、そのようなデュプレクサを備える通信機器も、本発明の一実施形態である。
【００２８】
本願開示のフィルタ設計方法は、コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、シングル型端子と端子１および端子２を含むバランス型端子Ａ１との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子Ａ１と端子３および端子４を含むバランス型端子Ａ２との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子２−前記端子４間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器と前記端子２−前記端子４間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子Ａ２との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む。
【００２９】
上記方法では、まず、設定工程で、端子１−端子３間の周波数伝達特性と端子２−端子４間の周波数特性が等しくなるように設計データが設定される。その後、変更工程で、共振器の特性値が、端子１−端子３間と端子２−端子４間で互いに異なるように設計データが変更される。そして、シングル型端子−バランス型端子Ａ２間の周波数伝達特性がシミュレーション解析により計算されて、評価値が算出される。最適化工程では、評価値に基づく共振器の配置構成または特性値の変更、シミュレーションおよび評価が繰り返される。これにより、周波数伝達特性が改善するような、共振器の配置構成および特性値の最適解が決定される。そのため、端子１−端子３の構成と端子２−端子４間の構成が同じである場合に比べて、さらに、周波数伝達特性が改善したフィルタの設計データが得られる。
【００３０】
（第１の実施形態）
［概略構成］
図１は、第１の実施の形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。このデュプレクサは、平衡−不平衡変換器５（以下、変換回路５と称する）、受信フィルタ６および送信フィルタ７を備える。シングル型端子（シングルエンド）であるアンテナ端子（共通端子）Ａｎｔは、送信フィルタ７および変換回路５に接続されている。変換回路５は、アンテナ端子Ａｎｔを介して入力されたシングル信号（受信信号）をバランス信号に変換して出力する素子である。したがって、変換回路５の入力端子は１系統であるシングル端子で構成され、出力端子は２系統であるバランス端子（端子１、端子２）で構成されている。
【００３１】
この端子１および端子２が、受信フィルタ６のバランス入力端子となり、端子３および端子４がバランス出力端子となる。すなわち、受信フィルタ６は、端子１および端子２から入力された受信信号（バランス信号）のうち、所定の周波数帯域（受信周波数帯域）のみを通過させ、端子３および端子４からバランス出力するフィルタ部である。したがって、端子３および端子４は、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２と呼ぶこともできる。
【００３２】
なお、図示しないが、送信フィルタ７と変換回路５との間に、位相整合回路が接続されてもよい。この位相整合回路は、受信フィルタ６のインピーダンスの位相を調整することにより、送信フィルタ７から出力される送信信号が受信フィルタ６側に流れ込むのを防ぐ役割を果たすことができる。
【００３３】
受信フィルタ６は、端子１と端子３間の信号経路を経路Ｋ１、端子２と端子４間の信号経路を経路Ｋ２とした場合、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性が互いに異なるように構成される。この構成により、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間のバランス特性（振幅バランス特性と位相バランス特性）を理想状態に近づけることができる。ひいては、受信フィルタ６の通過特性も改善される。
【００３４】
従来、バランス入力端子とバランス出力端子を有するバランスフィルタにおいては、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性は互いに等しくなるように設計されていた。これは、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに等しくすることで、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間のバランス特性を理想状態に近くできると考えられていたためである。
【００３５】
このような背景のもと、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせることで、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間のバランス特性を理想状態に近づけることができることが見出された。すなわち、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせることで、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性が等しい場合の構成よりもバランス特性を改善できることが見出された。なお、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせるための構成は、特に限定されない。以下に、その構成の具体例を説明する。
【００３６】
［構成の具体例］
図２は、受信フィルタ６が、２つのシングルエンド型フィルタを備えるバランス入出力型フィルタである場合の構成例を示す図である。図２に示す例では、端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ６１（以下、フィルタ６１と称する）が接続され、端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ６２（以下、フィルタ６２と称する）が接続される。このようなバランス入出力型フィルタにおいて経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせるためには、フィルタ６１、６２各々の周波数伝達特性を互いに異ならせればよい。
【００３７】
図３は、図２に示すフィルタ６１、６２および変換回路５の詳細な構成例を示す図である。図３に示す例では、変換回路５は、シングル端子Ｃｏｍを入力端子とし、端子１および端子２を出力端子とするバラン（平衡−不平衡変換器）である。
【００３８】
変換回路５は、シングル端子Ｃｏｍに入力された信号の位相を約９０°遅らせて端子１に出力すると同時に、シングル端子Ｃｏｍに入力された信号の位相を約９０°進ませて端子２にも出力する。図３に示す例では、変換回路５は、コイルＬ、コンデンサＣを用いて構成される。そして、変換回路５の出力端子である端子１および端子２には、フィルタ６１およびフィルタ６２がそれぞれ接続されている。
【００３９】
フィルタ６１およびフィルタ６２は、いずれもラダー型フィルタである。フィルタ６１は、直列腕に接続された直列共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、および並列腕に接続された並列共振器Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４を備える。フィルタ６２も同様に、直列共振器Ｌ２−Ｓ１〜Ｓ４および並列共振器Ｌ２−Ｐ１〜Ｐ４を備える。
【００４０】
フィルタ６１とフィルタ６２では、共振器の個数および直列共振器と並列共振器の配列が同一である。このような場合、ラダー型フィルタの共振器の配置構成が同一であるという。共振器の配置構成が同一の場合に、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせるためには、フィルタ６１と６２の相対応する共振器対（例えば、Ｌ１−Ｓ３とＬ２−Ｓ３）の特性を互いに異なるようにすればよい。例えば、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３それぞれの共振周波数や静電容量を互いに異ならせることにより、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性が異なる構成となる。
【００４１】
この場合、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３の共振周波数および静電容量の値は、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の周波数伝達特性が改善するような値に設定される。すなわち、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の特性が改善するように、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３の周波数伝達特性が設定される。例えば、市販の回路シミュレーションソフトを用いて、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の特性が改善するような、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３の特性値（例えば、共振周波数や静電容量）を計算することができる。具体的な計算例については後述する。なお、１対の相対応する共振器対のみたけでなく、複数の共振器対において互いに特性が異なるように設定されてもよい。
【００４２】
次に、共振器の構造例について説明する。図４に、図３に示すラダー型フィルタを構成する共振器の構造例を示す。図４（ａ）は、一端子対共振器の回路図を示す図である。図４（ｂ）は、弾性表面波共振器の構造例を示す図である。なお、弾性境界波共振器も図４（ｂ）と同様に構成することができる。図４（ｂ）に示す弾性表面波共振器は、圧電基板８上に設けられたＩＤＴ（Interdigital Transducer：すだれ状電極）９と、その両側に設けられた反射器１０ａ、１０ｂを備える。ＩＤＴ９には、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔが線路パターンを介して接続されている。ここで、ＩＤＴ９の対数、開口長、ＩＤＴおよび反射器の周期等を変更することで、共振器の周波数伝達特性を変化させることができる。これにより、共振器が設けられた経路の周波数伝達特性を制御することができる。
【００４３】
図4（ｃ）は、圧電薄膜共振器の構造の一例を示す上面図であり、図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す圧電薄膜共振器のＡ−Ａ線に沿う断面図である。圧電薄膜共振器は、基板１１上に、下部電極１３、圧電膜１４、上部電極１５、付加膜１６が順に積層されて形成される。下部電極１３、圧電膜１４、上部電極１５が重なる部分が共振部であり、基板１１における、前記共振部の下側は、貫通穴１１ａが設けられる。圧電薄膜共振器の周波数伝達特性は、例えば、共振部の面積や形状、上部電極１５の膜厚、下部電極１３の膜厚、圧電膜１４の膜厚、付加膜１６の膜厚等を変更することで変化する。そのため、圧電薄膜共振器がフィルタ６１、６２に用いられた場合は、これらの圧電薄膜共振器の設計値を調節することにより、経路Ｋ１、Ｋ２の周波数伝達特性を制御することができる。
【００４４】
図５（ａ）は、図３に示す回路構成において、フィルタ６１の共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性と、フィルタ６２の対応する共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性とが全て同じである場合（同一の設計の場合）のアンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の信号の通過特性の計算結果を示すグラフである。図５（ａ）において、太い実線ｓ１１はＡｎｔ−Ｒｘ１間の通過特性、細い実線ｓ１２はＡｎｔ−Ｒｘ２間の通過特性を示す。
【００４５】
図５（ｂ）は、フィルタ６１の共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性と、それぞれ対応する、フィルタ６２の共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性とを全て互いに異なる周波数伝達特性を持つように設計した場合（異なる設計）のアンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の信号の通過特性の計算結果を示すグラフである。図５（ｂ）において、太い実線ｄ１１はＡｎｔ−Ｒｘ１間の通過特性、細い実線ｄ１２はＡｎｔ−Ｒｘ２間の通過特性を示す。
【００４６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ａ）および図５（ｂ）の通過帯域付近をそれぞれ拡大したグラフである。図６（ａ）および図６（ｂ）のグラフにおいては、同一設計の場合のｓ１１とｓ１２の差異より、異なる設計の場合のｄ１１とｄ１２の差異の方が小さくなっている。すなわち、フィルタ６１とフィルタ６２で対応する共振器の特性を異なるように設計することで、受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２からバランス出力される信号間の差異が小さくなっている。
【００４７】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、Ａｎｔ端子−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の信号のバランス出力をシングルエンドに変換して計算した通過特性を示すグラフである。細い実線ｓ１は、図３に示す回路構成でフィルタ６１とフィルタ６２が同一設計の場合、太い実線ｄ１は、フィルタ６１とフィルタ６２が異なる設計の場合の通過特性をそれぞれ表す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の通過帯域付近を拡大したグラフである。
【００４８】
図７（ａ）および図７（ｂ）のグラフにおいて、通過帯域内において、ｇ１が示す損失は、ｓ１が示す損失より低減していることが示される。すなわち、フィルタ６１およびフィルタ６２で共振器の特性を異なる設計にすることによって通過帯域における損失が低減している。なお、図５〜図７に示すグラフにおいて、縦軸は損失［ｄＢ］、横軸は周波数［ＭＨｚ］を表す。
【００４９】
図８（ａ）は、Ａｎｔ―Ｒｘ１の信号とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号との振幅バランス特性を示すグラフである。細い実線ｓ２は、フィルタ６１、６２の共振器が同じ設計の場合の、Ａｎｔ−Ｒｘ１の信号の振幅とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の振幅との差異の程度を表す。太い実線ｄ２は、フィルタ６１、６２の共振器が異なる設計の場合のＡｎｔ−Ｒｘ１の信号の振幅とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の振幅との差異の程度を表す。
【００５０】
図８（ｂ）は、Ａｎｔ―Ｒｘ１とＡｎｔ−Ｒｘ２との位相バランス特性を示すグラフである。細い実線ｓ３は、フィルタ６１、６２の共振器が同じ設計の場合の、Ａｎｔ−Ｒｘ１の信号の位相とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の位相とのずれの程度を表す。太い実線ｄ２は、フィルタ６１、６２の共振器が異なる設計の場合のＡｎｔ−Ｒｘ１の信号の位相とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の位相とずれの度合いを表す。
【００５１】
図７（ａ）（ｂ）および図８（ａ）（ｂ）のグラフは、フィルタ６１、６２で共振器を異なる設計にすることにより、振幅バランス特性および位相バランス特性の双方とも改善していることを示している。
【００５２】
［最適設計時の計算例］
次に、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の特性が改善するような、フィルタ６の共振器の配置構成または特性値を計算する方法の一例を説明する。図９は、このような計算を実行する設計システムの構成例を示す図である。図９に示す設計システム２０は、ＵＩ部２１、記録部２２、初期設定部２３、シミュレータ２４、評価部２５、最適化部２６および設計変更部２７を備える。
【００５３】
設計システム２０は、パーソナルコンピュータやサーバマシン等の汎用コンピュータに所定のプログラムをインストールすることにより実現される。上記ＵＩ部２１、初期設定部２３、シミュレータ２４、評価部２５、最適化部２６および設計変更部２７の各機能部は、コンピュータのＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。また、記録部２２は、コンピュータが内蔵されたＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記録装置あるいは外部記録装置により実現される。したがって、上記各機能を実現するためのプログラムまたはそれを記録した記録媒体も本発明の実施形態に含まれる。
【００５４】
ＵＩ部２１は、回路設計者等のユーザからデータ入力を受け付けたり、ユーザに対してデータを提供したりするためのユーザインタフェース部である。ＵＩ部２１は、例えば、フィルタの初期設計データや設計データの変更条件等のデータ入力の受け付ける。ＵＩ部２１は、マウス、キーボード等の入力デバイスおよびディスプレイ等の出力デバイス（図示せず）を介してユーザとデータのやり取りを行う。
【００５５】
初期設定部２３は、ＵＩ部２１を介して入力されたユーザからの指示に基づいて、フィルタの初期設計データを記録部２２に記録する。この設計データには、例えば、回路を構成する回路素子の接続関係を表す回路構成データと、各回路素子の特性値を表す回路素子特性値が含まれる。回路構成データとして、例えば、図３に示したデュプレクサの回路構成を示すデータが記録される。回路素子特性値として、例えば、図３に示すフィルタ６１、６２を構成する各共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｐ１〜Ｐ４、Ｌ２−Ｓ１〜Ｓ４、Ｐ１〜Ｐ４各々の共振周波数および静電容量が記録される。また、初期設定部２３は、設計データの最適化処理（後述）において変更すべきデータとその変更範囲を特定する変更条件データも記録部２２に記録することができる。
【００５６】
初期設定部２３は、このような初期の設計データおよび変更条件データを、ユーザからのＵＩ部２１を介した入力により取得してもよいし、ユーザが指定したファイルを、他の記録装置等から読み込むことによって取得してもよい。
【００５７】
シミュレータ２４は、記録部２２の設計データを読み出して、設計データで示される回路のシミュレーションを実行する。シミュレーション結果として、例えば、ある端子間の周波数伝達特性（通過特性）あるいはバランス特性等が、評価部２５へ出力される。シミュレータ２４の機能の実現には、市販の回路シミュレーションソフトを用いることができる。
【００５８】
評価部２５は、シミュレータ２４のシミュレーション結果に基づいて、回路の評価値を算出する。評価値は、例えば、回路の所定端子間の通過特性や、バランス特性が理想状態にどの程度近づいているかを示す値であってもよいし、所定の端子間の通過特性やバランス特性の値そのものであってもよい。
【００５９】
最適化部２６は、評価部２５の算出した評価値を基に、設計データが最適であるか否かを判断し、最適でなければ、設計変更部２７に設計データを変更させる。最適であるか否かの判断は、例えば、評価値が改善したか、評価値に改善の余地があるか等により判断される。この判断には、例えば、評価値、シミュレーションの回数、評価値の変化の度合い等を用いることができる。
【００６０】
設計変更部２７は、最適化部２６から指示に従い、設計データにおける、回路構成データおよび／または回路素子特性値を変更する。例えば、図３に示したデュプレクサにおける各共振器のうち対応する一対の共振器Ｌ１−Ｓ１、Ｌ２−Ｓ１の共振周波数および静電容量が変更される。ここで、回路構成または共振器の特性値のいずれを変更するかの判断や、あるいは、変更対象の共振器対、変更対象の特性値の種類等をいずれにするかの判断は、記録部２２に記録された変更条件データに基づいて決定することができる。
【００６１】
また、変更条件データで定められた変更対象の設計データをどのように変更するかは、最適化部２６が評価値に基づいて決定することもできる。なお、このような最適化部２６による最適化手法として、例えば、シミュレーテッドアニーリング（ＳＡ：Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法、遺伝アルゴリズム（ＧＡ：Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、シンプレックス法（Ｓｉｍｐｌｅｘ ｍｅｔｈｏｄ）等公知の手法を用いることができる。
【００６２】
設計変更部２７が設計データを変更すると、シミュレータ２４および評価部２５は、変更後の設計データについて計算を繰り返す。最適化部２６は、評価値が最適になった（最適解が得られた）と判断すると、その時の設計データを最適な設計データとして記録部２２に記録する。これにより、記録部２２の設計データが最適化される。
【００６３】
図１０は、設計システム２０による処理の例を示すフローチャートである。図１０に示す例では、まず、初期設定部２３が、ユーザからＵＩ部２１を介して、デュプレクサの初期設計データの入力を受け付け、記録部２２に記録する（Ｏｐ１）。
【００６４】
ここでは、一例として、図３に示したデュプレクサの回路構成を示す設計データが初期設計データとして記録される場合について説明する。初期設計データにおいては、フィルタ６１とフィルタ６２とは、共振器の配置構成および共振器の特性値は全て等しくなっている。すなわち、フィルタ６１とフィルタ６２の周波数伝達特性が同一である回路の設計データが初期設計データとなる。
【００６５】
初期設定部２３は、設計データの変更条件データも、ＵＩ部２１を介してユーザから受け付け、記録部２２に記録する（Ｏｐ２）。変更条件データは、例えば、フィルタ６１、６２とで周波数伝達特性を異ならせるために変更するべき項目や、その変更幅，その他の変更条件を特定するデータである。
【００６６】
初期設計データおよび変更条件データが記録部２２に記録されると、シミュレータ２４が、設計データを読み出し、デュプレクサにおけるアンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の通過特性およびバランス特性を計算する（Ｏｐ３）。シミュレータ２４は、これらの計算結果である通過特性およびバランス特性を評価部２５へ通知する。
【００６７】
評価部２５は、通過特性およびバランス特性を基に評価値を計算する（Ｏｐ４）。評価値の例として、通過帯域における損失の平均、受信端子Ｒｘ１の信号とＲｘ２の信号との振幅の差の通過帯域における平均値、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の位相差の１８０°からずれ量の通過帯域における最大値等が挙げられる。
【００６８】
最適化部２６は、評価値を基に設計データが最適になっているか否かを判断する（Ｏｐ５）。最適化部２６は、最適解が得られる（Ｏｐ５でＹＥＳ）まで、設計変更部に設計データを変更させ（Ｏｐ６）、Ｏｐ３およびＯｐ４の処理を繰り返させる。Ｏｐ６において、設計変更部２７は、変更条件データの示す条件に従って、設計データを変更する。
【００６９】
一例として、変更条件データで示される変更項目が、直列共振器Ｌ１―Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ２−Ｓ１〜Ｓ４の周波数および静電容量である場合、設計変更部２７は、フィルタ６１とフィルタ６２とで相対応する共振器の共振周波数または静電容量が異なるように変更する。このときの変更の幅は、例えば、予め更新条件データに記録しておくことができる。
【００７０】
なお、Ｏｐ５の判断およびＯｐ６の変更は、例えば、ＳＡ法や、ＧＡ法等の公知の最適化方法を用いることができる。例えば、また、ＳＡ法を用いることにより、設計変更部２７は、評価値がよくなる確率が高くなるように、設計データの変更を繰り返すことができる。
【００７１】
以上のように、図１０に示した処理では、まず、フィルタ６１とフィルタ６２が同じ共振器の配置構成で、共振器の特性も等しくなるように対称設計され、その後、フィルタ６１およびフィルタ６２の回路パラメータ（上記例では、共振周波数と静電容量）を様々に変化させて、周波数伝達特性が改善させる値を探索する最適化処理が実行される。これにより、Ａｎｔ端子−受信端子Ｒｘ、Ｒｘ２間の通過特性およびバランス特性が改善されるように、フィルタ６１とフィルタ６２の周波数伝達特性を異ならせ、最適な設計データを得ることができる。
【００７２】
なお、上記処理では、図３に示すフィルタ６において、２つのシングルエンドラダー型フィルタの相対応する共振器の特性を異ならせる場合について説明したが、図１０に示した処理の適用対象となる回路構成はこれに限られない。例えば、下記の第２〜６の実施形態に示すような様々なバランス出力型フィルタも、上記図１０の処理により最適化設計が可能になる。
【００７３】
（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１１において、図３と同様の回路素子には、同じ番号を付す。図１１に示す例では、フィルタ６１とフィルタ６２ａの共振器の配置構成が異なっている。すなわち、フィルタ６１は、４段のラダー型フィルタであるのに対し、フィルタ６２ａは３段のラダー型フィルタである。このように、ラダー型フィルタの段数が異なると、周波数伝達特性も異なる。
【００７４】
そのため、例えば、図１０に示した処理で、フィルタ６１およびフィルタ６２のラダー型フィルタの段数の組み合わせを様々に変化させて、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の通過特性および／またはバランス特性が改善される組み合わせを決定することができる。
【００７５】
なお、共振器の配置構成が異なる構成は、図１１に示すようにラダー型フィルタの段数を異ならせる例に限られない。また、フィルタ６１およびフィルタ６２ａで、相対応する共振器対（例えば、共振器Ｌ１−Ｓ１とＬ２−Ｓ１）の特性が互いに異なる構成であってもよい。
【００７６】
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１２において、図３と同様の回路素子には、同じ番号を付す。図１２に示す例では、受信フィルタ６として、バランス型ラダーフィルタ６ｂが用いられている。すなわち、端子１−端子３間に直列共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４が接続され、端子２−端子４間に直列共振器Ｌ２−Ｓ１〜４が接続されている。さらに、端子１−端子３の線路上のノードと、端子２−端子４の線路上のノードを、それぞれ繋ぐ並列共振器Ｐ１〜Ｐ４が設けられている。バランス型ラダーフィルタ６ｂでは、端子１からｎ番目の直列共振器と端子２からn番目の直列共振器（例えば、ｎ＝３の場合は、共振器Ｌ１−Ｓ３とＬ２−Ｓ３）の周波数伝達特性を互いに異なるようにすればよい。（ｎは１、２、３、４のうち少なくとも１つの値で成立すればよい。）なお、ｎの値およびｎ番目の直列共振器の適切な特性値は、例えば、図１０に示した処理により決定することができる。これにより、デュプレクサにおいて、通過特性および／またはバランス特性を改善することができる。
【００７７】
（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１３において、図３と同様の回路素子には同じ番号を付す。図１３に示す例では、受信フィルタ６として、バランス型ラティスフィルタ６ｃが用いられている。
【００７８】
すなわち、端子１−端子３間に直列共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ３が接続され、端子２−端子４間に直列共振器Ｌ２−Ｓ１〜３が接続されている。さらに、端子１−端子３の線路上のノードと、端子２−端子４の線路上のノードを、それぞれ繋ぐ並列共振器Ｐ１〜Ｐ６が設けられている。
【００７９】
バランス型ラティスフィルタ６ｃにおいては、端子１からｎ番目の直列共振器と端子２からｎ番目の直列共振器（例えば、ｎ＝３の場合は、共振器Ｌ１−Ｓ３とＬ２−Ｓ３）の周波数伝達特性を互いに異なるようにすればよい。（nは１、２、３のうち少なくとも１つの値で成立すればよい。）
また、複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ６のいずれか１つの周波数伝達特性を、他の並列共振器の周波数伝達特性と異なるようにしてもよい。このようにしても、端子１−端子３間の周波数特性と端子２−端子４間の周波数特性とを異ならせることができる。
【００８０】
また、ｎの値およびｎ番目の直列共振器の適切な特性値あるいは、並列共振器の適切な特性値は、例えば、図１０に示した処理により決定することができる。これにより、デュプレクサにおいて、通過特性および／またはバランス特性を改善することができる。
【００８１】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１４において、同様の回路素子には同じ番号を付す。図１４に示す例では、受信フィルタ６ｄは、端子１−端子３間に接続されたダブルモード型フィルタ６１ｄと、端子２−端子４間に接続されたダブルモード型フィルタ６２ｄにより形成される。ダブルモード型フィルタは、弾性表面波や弾性境界波を用いたフィルタである。
【００８２】
図１５は、ダブルモード型弾性表面波フィルタの構成例を示す図である。図１５のダブルモード型弾性表面波フィルタは、入力端子Ｉｎが接続された入力ＩＤＴ２９と、その両側に設けられた出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂと、出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂの外側に設けられた反射器３２ａ、３２ｂを備える。出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂには出力端子Ｏｕｔが接続されている。
【００８３】
この場合、ダブルモード型フィルタ６１ｄと６２ｄで、入力ＩＤＴ２９の対数、出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂの対数、反射器３２ａ、３２ｂの対数、入力ＩＤＴ２９および出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂの開口長などが互いに異なるようにすればよい。これにより、フィルタ６１ｄと６２ｄの周波数特性を異ならせることができ、ひいては、デュプレクサの通過特性および／またはバランス特性を改善することができる。
【００８４】
（第６の実施形態）
上記第１〜第５の実施形態では、受信フィルタ６を、バランス入出力型フィルタで構成する場合について説明した。これらと同様に、送信フィルタ７も、バランス入出力型フィルタで構成されてもよい。図１６は、送信フィルタ７も、バランス入出力型フィルタで構成される場合の回路構成を示す図である。
【００８５】
図１６に示す例では、送信フィルタ７は、端子１および端子２をバランス入力端子とし、端子３および端子４をバランス出力端子とするバランス入出力型フィルタである。送信フィルタ７は、端子１および端子２から入力されたバランス信号のうち、送信周波数帯域のみ通過させ、端子３および端子４からバランス出力するフィルタ部である。
【００８６】
端子３および端子４には、変換回路５ａが接続されている。変換回路５ａは、端子３および端子４から入力されたバランス信号をシングル型の信号に変換してアンテナ端子Ａｎｔへ出力する。
【００８７】
図１６に示す構成により、例えば、送信フィルタの前段にバランス出力型のパワーアンプ等を配することが可能になる。また、上記第１〜第５の実施形態と同様に、端子１−端子３間の経路Ｋ１と端子２−端子４間の経路Ｋ２との周波数伝達特性を異ならせることにより、送信端子Ｔｘ１、Ｔｘ２−アンテナＡｎｔ端子間の通過特性やバランス特性を改善することができる。
【００８８】
図１６に示す例では、送信フィルタ７は、２つのシングルエンド型のラダーフィルタ（フィルタ７１、７２）で構成されているが、送信フィルタ７に用いられ得るバランス入出力型フィルタの回路構成は、これに限られない。例えば、上記第２〜第５の実施形態における受信フィルタに用いられたフィルタが、同様に、送信フィルタに用いられてもよい。
【００８９】
（第７の実施形態）
本実施形態は、上記の第１〜第５の実施形態で示したデュプレクサを備える通信機器である。
【００９０】
図１７は、図３に示す回路構成のデュプレクサを含む通信機器４０の概略構成を示す図である。図１７に示す構成要素において、図３に示す回路の構成要素と対応する部分には、同じ番号を付す。図１７に示す通信機器４０においては、モジュール基板４１上に、送信フィルタ７、受信フィルタ６、変換回路５、パワーアンプ４２、ＲＦＩＣ４３、ベースバンドＩＣ４４が設けられている。受信フィルタ６、送信フィルタ７は、それぞれ半導体チップで形成することができる。変換回路５は、例えば、ＩＰＤチップで形成されてもよい。
【００９１】
モジュール基板４１に形成された配線パターンにより、アンテナ端子（共通端子）Ａｎｔと送信フィルタ７および変換回路５との接続、変換回路５と受信フィルタ６との接続がなされている。なお、アンテナ端子Ａｎｔは通信機器４０が備えるアンテナ（図示せず）に接続される。
【００９２】
送信端子Ｔｘはパワーアンプ４２を介してＲＦＩＣ４３に接続され、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２もＲＦＩＣ４３に接続されている。ＲＦＩＣ４３はベースバンドＩＣ４４に接続されている。ＲＦＩＣ４３は、半導体チップおよびその他の部品により構成されている。ＲＦＩＣ４３には、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２から入力された受信信号を処理するための受信回路および、パワーアンプ４２を介してアンテナ端子Ａｎｔに出力する送信信号を処理するための送信回路を含む回路を集積している。なお、パワーアンプ４２は、ＲＦＩＣ４３の送信回路から出力された送信信号を増幅して送信フィルタ７の送信端子Ｔｘへ入力する回路である。
【００９３】
また、ベースバンドＩＣ４４も半導体チップおよびその他の部品により構成されている。ベースバンドＩＣ４４には、ＲＦＩＣ４３に含まれる受信回路から受け取った受信信号を、音声信号やパッケットデータに変換するための回路と、音声信号やパッケットデータを送信信号に変換してＲＦＩＣ４３に含まれる送信回路に出力するため回路とが集積される。
【００９４】
図示しないが、ベースバンドＩＣ４４には、例えば、スピーカ、ディスプレイ等の出力機器が接続されており、ベースバンドＩＣ４４で受信信号から変換された音声信号やパケットデータを出力し、通信機器４０のユーザに認識させることができる。また、マイク、ボタン等の通信機器４０が備える入力機器もベースバンドＩＣ４４に接続されており、ユーザから入力された音声やデータをベースバンドＩＣ４４が送信信号に変換することができる構成になっている。
【００９５】
なお、通信機器４０の構成は、図１７に示す例に限られない。また、通信機器４０の一部に用いられる部品の集合であるモジュールであって、上記第１〜第６の実施形態のデュプレクサを含むモジュールも本発明の実施形態に含まれる。
【００９６】
また、例えば、変換回路５、受信フィルタ６および送信フィルタ７をそれぞれ形成するチップを、セラミックパッケージにフリップチップ実装して、メタルリッドをかぶせて気密封止することにより、上記第１〜第６の実施形態におけるデュプレクサのパッケージ部品を形成することができる。
【００９７】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００９８】
（付記１）
端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、
前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の２つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子１および端子２へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子３および端子４から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、
前記フィルタ部において、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なることを特徴とするフィルタ。
【００９９】
（付記２）
前記フィルタ部において、前記端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ１が接続され、前記端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ２が接続されており、シングルエンド型フィルタ１とシングルエンド型フィルタ２の周波数伝達特性が互いに異なる、付記１に記載のフィルタ。
【０１００】
（付記３）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる、付記２に記載のフィルタ。
【０１０１】
（付記４）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる、付記３に記載のフィルタ。
【０１０２】
（付記５）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、圧電薄膜共振器により構成され、
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも１つが互いに異なる、付記３に記載のフィルタ。
【０１０３】
（付記６）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴを備える弾性表面波または弾性境界波を用いたダブルモード型フィルタであり、
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、入力ＩＤＴの対数、出力ＩＤＴの対数、入出力ＩＤＴの開口長、並びにＩＤＴおよび反射器部の周期のうち少なくとも１つが互いに異なる、付記３に記載のフィルタ。
【０１０４】
（付記７）
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、
前記端子１からｎ番目の直列共振器および前記端子２からｎ番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる、付記１に記載のフィルタ。
【０１０５】
（付記８）
前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記端子１からｎ番目の直列共振器と前記端子２からｎ番目の直列共振器は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる、付記７に記載のフィルタ。
【０１０６】
（付記９）
前記バランスフィルタは、圧電薄膜共振器から構成され、前記端子１からn番目の直列共振器と前記端子２からn番目の直列共振器は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが互いに異なる、付記７に記載のフィルタ。
【０１０７】
（付記１０）
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、
前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる、付記１に記載のフィルタ。
【０１０８】
（付記１１）
前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期のうち少なくとも１つが異なる、付記１０に記載のフィルタ。
【０１０９】
（付記１２）
前記バランスフィルタは圧電薄膜共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが異なる、付記１０に記載のフィルタ。
【０１１０】
（付記１３）
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、
前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、
前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも１つが、付記１〜５のいずれか１項に記載のフィルタである、デュプレクサ。
【０１１１】
（付記１４）
付記６に記載のデュプレクサを備える通信機器。
【０１１２】
（付記１５）
コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、
シングル型端子と端子１および端子２を含むバランス型端子Ａ１との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子Ａ１と端子３および端子４を含むバランス型端子Ａ２との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子２−前記端子４間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、
前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器と前記端子２−前記端子４間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、
前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子Ａ２との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、
前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む、フィルタ設計方法。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１の実施の形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図２】受信フィルタの構成例を示す図
【図３】図２に示すフィルタおよび変換回路の詳細な構成例を示す図
【図４】図３に示すラダー型フィルタを構成する共振器の構造例を示す図
【図５】図５（ａ）は、フィルタ６１とフィルタ６２が同一に設計された場合の通過特性の計算結果を示すグラフである。図５（ｂ）は、フィルタ６１とフィルタ６２が異なるように設計された場合の通過特性の計算結果を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ａ）および図５（ｂ）の通過帯域付近をそれぞれ拡大したグラフである。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、バランス出力をシングルエンドに変換して計算した通過特性を示すグラフ
【図８】図８（ａ）は、振幅バランス特性を示すグラフである。図８（ｂ）は、位相バランス特性を示すグラフである。
【図９】設計システムの構成例を示す図
【図１０】設計システムによる処理の例を示すフローチャート
【図１１】第２の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１２】第３の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１３】第４の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１４】第５の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１５】ダブルモード型弾性表面波フィルタの構成例を示す図
【図１６】送信フィルタをバランス入出力型フィルタで構成した回路構成を示す図
【図１７】図３に示すデュプレクサを含む通信機器の概略構成を示す図
【符号の説明】
【０１１４】
５ 平衡−不平衡変換器（変換回路）
６ 受信フィルタ
６ｂ バランス型ラダーフィルタ
６ｃ バランス型ラティスフィルタ
６ｄ 受信フィルタ
７ 送信フィルタ
２０ 設計システム
２１ ＵＩ部
２２ 記録部
２３ 初期設定部
２４ シミュレータ
２５ 評価部
２６ 最適化部
２７ 設計変更部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）機器に搭載されるフィルタ、デュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電材料に交流電圧をかけることにより発生する弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）や厚み振動波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）を利用する共振器を複数組み合わせることにより、高周波通信用のフィルタを構成することができる。このようなフィルタは、特定の周波数帯の電気信号のみを通過させる特徴を持つ。例えば、特許文献１には、ＳＡＷフィルタなどと同様の機能を有するＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）を梯子状に接続して構成されたラダーフィルタが開示されている。
【０００３】
また、近年では、圧電基板とその上に形成した媒体との境界を中心に伝搬する境界波フィルタも開発されている。このような、ＳＡＷ、ＢＡＷ、境界波等を利用したフィルタは、他の誘電体フィルタやセラミックフィルタに比して外形サイズが小さく、かつ急峻なロールオフ特性を持つ。そのため、このようなフィルタは、小型で、狭い比帯域幅が要求される携帯電話等の移動体通信部品に適している。
【０００４】
このようなフィルタの応用部品として、デュプレクサがある。デュプレクサは、送受信機能を持ち、例えば、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【特許文献１】特開２００１−２４４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでデュプレクサの入出力端子は、殆どのケースにおいてシングルエンドに限られていた（例えば、特許文献１参照）。しかし、今後のＲＦアーキテクチャーの動向は、受信フィルタの後段に接続されるＬＮＡ（Low Noise Amplifier）がバランス入力に対応する傾向にある。それに伴い、ＬＮＡの入力端子に接続するデュプレクサの受信フィルタの出力端子は、バランス出力に対応する必要性が出てきている。そのため、バランス出力またはバランス入力に対応できるフィルタが求められる。そして、そのようなフィルタにおいても、フィルタ特性を改善することが求められる。
【０００６】
本発明の目的は、バランス入力またはバランス出力が可能なフィルタにおいて、フィルタ特性を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に開示するフィルタは、端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の２つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子１および端子２へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子３および端子４から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、前記フィルタ部において、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なる。
【０００８】
例えば、上記構成のフィルタにおいて、シングル型端子から入力された信号が、平衡−不平衡変換器、端子１、２およびフィルタ部を経て端子３、端子４からバランス出力される場合、シングル型端子―端子３間の周波数伝達特性と、シングル型端子−端子４間の周波数伝達特性とが一致する場合に、バランス特性（例えば、振幅バランス特性と位相バランス特性）が理想的になる。そのため、従来、フィルタ部における端子１−端子３間の周波数伝達特性と端子２−端子３間の周波数伝達特性が等しくなるように設計（対称設計）されていた。これに対して、上記構成のフィルタでは、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なるように構成される。これにより、バランス特性を、対称設計時よりも理想状態に近づけることが可能になることが、本願発明者によって見出されている。なお、端子１、２から入力されたバランス信号が、フィルタ部および平衡−不平衡変換器を経てシングル型端子から出力される場合も、同様に、バランス特性を理想状態に近づけることができる。すなわち、シングル型端子とバランス型端子を備えるフィルタにおいて、バランス特性の改善が可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本願明細書に開示によれば、バランス入力またはバランス出力が可能なフィルタにおいて、フィルタ特性を改善することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態として、前記フィルタ部において、前記端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ１が接続され、前記端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ２が接続されており、シングルエンド型フィルタ１とシングルエンド型フィルタ２の周波数伝達特性が互いに異なる態様とすることができる。
【００１１】
上記構成のように、フィルタ部に、シングルエンド型フィルタ１およびシングルエンド型２を設けることにより、端子１−端子３間の周波数伝達特性と、端子２−端子４間の周波数伝達特性とを異ならせることが容易になる。
【００１２】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる態様とすることができる。
【００１３】
上記構成のように、ラダー型フィルタの共振器の配置構成あるいは、相対応する共振器の共振周波数または静電容量を互いに異ならせることにより、さらに容易に、周波数伝達特性を異ならせることができる。
【００１４】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる態様とすることができる。
【００１５】
このように、対応する共振器対の櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つを互いに異ならせることによって、共振周波数または静電容量を互いに異ならせることができる。
【００１６】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、圧電薄膜共振器により構成され、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００１７】
このように、対応する共振器対の圧電薄膜共振器の形状、共振部の面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも１つを互いに異ならせることによって、共振周波数または静電容量を互いに異ならせることができる。
【００１８】
本発明の実施形態において、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴを備える弾性表面波または弾性境界波を用いたダブルモード型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、入力ＩＤＴの対数、出力ＩＤＴの対数、入出力ＩＤＴの開口長、並びにＩＤＴおよび反射器部の周期のうち少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００１９】
本発明の実施形態において、前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、前記端子１からｎ番目の直列共振器および前記端子２からｎ番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる態様としてもよい。
【００２０】
上記構成により、端子１−端子３間の周波数伝達特性と、端子２−端子４間の周波数伝達特性とを異ならせることが容易になる。
【００２１】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記端子１からｎ番目の直列共振器と前記端子２からｎ番目の直列共振器は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００２２】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは、圧電薄膜共振器から構成され、前記端子１からn番目の直列共振器と前記端子２からn番目の直列共振器は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが互いに異なる態様としてもよい。
【００２３】
本発明の実施形態において、前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる態様としてもよい。
【００２４】
上記構成により、端子１−端子３間の周波数伝達特性と、端子２−端子４間の周波数伝達特性とを異ならせることがさらに容易になる。
【００２５】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期のうち少なくとも１つが異なる態様とすることができる。
【００２６】
本発明の実施形態において、前記バランスフィルタは圧電薄膜共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが異なる態様とすることができる。
【００２７】
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも１つが、上記フィルタであるデュプレクサも、本発明の一実施形態である。また、そのようなデュプレクサを備える通信機器も、本発明の一実施形態である。
【００２８】
本願開示のフィルタ設計方法は、コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、シングル型端子と端子１および端子２を含むバランス型端子Ａ１との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子Ａ１と端子３および端子４を含むバランス型端子Ａ２との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子２−前記端子４間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器と前記端子２−前記端子４間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子Ａ２との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む。
【００２９】
上記方法では、まず、設定工程で、端子１−端子３間の周波数伝達特性と端子２−端子４間の周波数特性が等しくなるように設計データが設定される。その後、変更工程で、共振器の特性値が、端子１−端子３間と端子２−端子４間で互いに異なるように設計データが変更される。そして、シングル型端子−バランス型端子Ａ２間の周波数伝達特性がシミュレーション解析により計算されて、評価値が算出される。最適化工程では、評価値に基づく共振器の配置構成または特性値の変更、シミュレーションおよび評価が繰り返される。これにより、周波数伝達特性が改善するような、共振器の配置構成および特性値の最適解が決定される。そのため、端子１−端子３の構成と端子２−端子４間の構成が同じである場合に比べて、さらに、周波数伝達特性が改善したフィルタの設計データが得られる。
【００３０】
（第１の実施形態）
［概略構成］
図１は、第１の実施の形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。このデュプレクサは、平衡−不平衡変換器５（以下、変換回路５と称する）、受信フィルタ６および送信フィルタ７を備える。シングル型端子（シングルエンド）であるアンテナ端子（共通端子）Ａｎｔは、送信フィルタ７および変換回路５に接続されている。変換回路５は、アンテナ端子Ａｎｔを介して入力されたシングル信号（受信信号）をバランス信号に変換して出力する素子である。したがって、変換回路５の入力端子は１系統であるシングル端子で構成され、出力端子は２系統であるバランス端子（端子１、端子２）で構成されている。
【００３１】
この端子１および端子２が、受信フィルタ６のバランス入力端子となり、端子３および端子４がバランス出力端子となる。すなわち、受信フィルタ６は、端子１および端子２から入力された受信信号（バランス信号）のうち、所定の周波数帯域（受信周波数帯域）のみを通過させ、端子３および端子４からバランス出力するフィルタ部である。したがって、端子３および端子４は、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２と呼ぶこともできる。
【００３２】
なお、図示しないが、送信フィルタ７と変換回路５との間に、位相整合回路が接続されてもよい。この位相整合回路は、受信フィルタ６のインピーダンスの位相を調整することにより、送信フィルタ７から出力される送信信号が受信フィルタ６側に流れ込むのを防ぐ役割を果たすことができる。
【００３３】
受信フィルタ６は、端子１と端子３間の信号経路を経路Ｋ１、端子２と端子４間の信号経路を経路Ｋ２とした場合、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性が互いに異なるように構成される。この構成により、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間のバランス特性（振幅バランス特性と位相バランス特性）を理想状態に近づけることができる。ひいては、受信フィルタ６の通過特性も改善される。
【００３４】
従来、バランス入力端子とバランス出力端子を有するバランスフィルタにおいては、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性は互いに等しくなるように設計されていた。これは、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに等しくすることで、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間のバランス特性を理想状態に近くできると考えられていたためである。
【００３５】
このような背景のもと、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせることで、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間のバランス特性を理想状態に近づけることができることが見出された。すなわち、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせることで、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性が等しい場合の構成よりもバランス特性を改善できることが見出された。なお、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせるための構成は、特に限定されない。以下に、その構成の具体例を説明する。
【００３６】
［構成の具体例］
図２は、受信フィルタ６が、２つのシングルエンド型フィルタを備えるバランス入出力型フィルタである場合の構成例を示す図である。図２に示す例では、端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ６１（以下、フィルタ６１と称する）が接続され、端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ６２（以下、フィルタ６２と称する）が接続される。このようなバランス入出力型フィルタにおいて経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせるためには、フィルタ６１、６２各々の周波数伝達特性を互いに異ならせればよい。
【００３７】
図３は、図２に示すフィルタ６１、６２および変換回路５の詳細な構成例を示す図である。図３に示す例では、変換回路５は、シングル端子Ｃｏｍを入力端子とし、端子１および端子２を出力端子とするバラン（平衡−不平衡変換器）である。
【００３８】
変換回路５は、シングル端子Ｃｏｍに入力された信号の位相を約９０°遅らせて端子１に出力すると同時に、シングル端子Ｃｏｍに入力された信号の位相を約９０°進ませて端子２にも出力する。図３に示す例では、変換回路５は、コイルＬ、コンデンサＣを用いて構成される。そして、変換回路５の出力端子である端子１および端子２には、フィルタ６１およびフィルタ６２がそれぞれ接続されている。
【００３９】
フィルタ６１およびフィルタ６２は、いずれもラダー型フィルタである。フィルタ６１は、直列腕に接続された直列共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、および並列腕に接続された並列共振器Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４を備える。フィルタ６２も同様に、直列共振器Ｌ２−Ｓ１〜Ｓ４および並列共振器Ｌ２−Ｐ１〜Ｐ４を備える。
【００４０】
フィルタ６１とフィルタ６２では、共振器の個数および直列共振器と並列共振器の配列が同一である。このような場合、ラダー型フィルタの共振器の配置構成が同一であるという。共振器の配置構成が同一の場合に、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性を互いに異ならせるためには、フィルタ６１と６２の相対応する共振器対（例えば、Ｌ１−Ｓ３とＬ２−Ｓ３）の特性を互いに異なるようにすればよい。例えば、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３それぞれの共振周波数や静電容量を互いに異ならせることにより、経路Ｋ１と経路Ｋ２の周波数伝達特性が異なる構成となる。
【００４１】
この場合、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３の共振周波数および静電容量の値は、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の周波数伝達特性が改善するような値に設定される。すなわち、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の特性が改善するように、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３の周波数伝達特性が設定される。例えば、市販の回路シミュレーションソフトを用いて、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の特性が改善するような、直列共振器Ｌ１−Ｓ３およびＬ２―Ｓ３の特性値（例えば、共振周波数や静電容量）を計算することができる。具体的な計算例については後述する。なお、１対の相対応する共振器対のみたけでなく、複数の共振器対において互いに特性が異なるように設定されてもよい。
【００４２】
次に、共振器の構造例について説明する。図４に、図３に示すラダー型フィルタを構成する共振器の構造例を示す。図４（ａ）は、一端子対共振器の回路図を示す図である。図４（ｂ）は、弾性表面波共振器の構造例を示す図である。なお、弾性境界波共振器も図４（ｂ）と同様に構成することができる。図４（ｂ）に示す弾性表面波共振器は、圧電基板８上に設けられたＩＤＴ（Interdigital Transducer：すだれ状電極）９と、その両側に設けられた反射器１０ａ、１０ｂを備える。ＩＤＴ９には、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔが線路パターンを介して接続されている。ここで、ＩＤＴ９の対数、開口長、ＩＤＴおよび反射器の周期等を変更することで、共振器の周波数伝達特性を変化させることができる。これにより、共振器が設けられた経路の周波数伝達特性を制御することができる。
【００４３】
図4（ｃ）は、圧電薄膜共振器の構造の一例を示す上面図であり、図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す圧電薄膜共振器のＡ−Ａ線に沿う断面図である。圧電薄膜共振器は、基板１１上に、下部電極１３、圧電膜１４、上部電極１５、付加膜１６が順に積層されて形成される。下部電極１３、圧電膜１４、上部電極１５が重なる部分が共振部であり、基板１１における、前記共振部の下側は、貫通穴１１ａが設けられる。圧電薄膜共振器の周波数伝達特性は、例えば、共振部の面積や形状、上部電極１５の膜厚、下部電極１３の膜厚、圧電膜１４の膜厚、付加膜１６の膜厚等を変更することで変化する。そのため、圧電薄膜共振器がフィルタ６１、６２に用いられた場合は、これらの圧電薄膜共振器の設計値を調節することにより、経路Ｋ１、Ｋ２の周波数伝達特性を制御することができる。
【００４４】
図５（ａ）は、図３に示す回路構成において、フィルタ６１の共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性と、フィルタ６２の対応する共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性とが全て同じである場合（同一の設計の場合）のアンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の信号の通過特性の計算結果を示すグラフである。図５（ａ）において、太い実線ｓ１１はＡｎｔ−Ｒｘ１間の通過特性、細い実線ｓ１２はＡｎｔ−Ｒｘ２間の通過特性を示す。
【００４５】
図５（ｂ）は、フィルタ６１の共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性と、それぞれ対応する、フィルタ６２の共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ１−Ｐ１〜Ｐ４の特性とを全て互いに異なる周波数伝達特性を持つように設計した場合（異なる設計）のアンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の信号の通過特性の計算結果を示すグラフである。図５（ｂ）において、太い実線ｄ１１はＡｎｔ−Ｒｘ１間の通過特性、細い実線ｄ１２はＡｎｔ−Ｒｘ２間の通過特性を示す。
【００４６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ａ）および図５（ｂ）の通過帯域付近をそれぞれ拡大したグラフである。図６（ａ）および図６（ｂ）のグラフにおいては、同一設計の場合のｓ１１とｓ１２の差異より、異なる設計の場合のｄ１１とｄ１２の差異の方が小さくなっている。すなわち、フィルタ６１とフィルタ６２で対応する共振器の特性を異なるように設計することで、受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２からバランス出力される信号間の差異が小さくなっている。
【００４７】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、Ａｎｔ端子−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の信号のバランス出力をシングルエンドに変換して計算した通過特性を示すグラフである。細い実線ｓ１は、図３に示す回路構成でフィルタ６１とフィルタ６２が同一設計の場合、太い実線ｄ１は、フィルタ６１とフィルタ６２が異なる設計の場合の通過特性をそれぞれ表す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の通過帯域付近を拡大したグラフである。
【００４８】
図７（ａ）および図７（ｂ）のグラフにおいて、通過帯域内において、ｇ１が示す損失は、ｓ１が示す損失より低減していることが示される。すなわち、フィルタ６１およびフィルタ６２で共振器の特性を異なる設計にすることによって通過帯域における損失が低減している。なお、図５〜図７に示すグラフにおいて、縦軸は損失［ｄＢ］、横軸は周波数［ＭＨｚ］を表す。
【００４９】
図８（ａ）は、Ａｎｔ―Ｒｘ１の信号とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号との振幅バランス特性を示すグラフである。細い実線ｓ２は、フィルタ６１、６２の共振器が同じ設計の場合の、Ａｎｔ−Ｒｘ１の信号の振幅とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の振幅との差異の程度を表す。太い実線ｄ２は、フィルタ６１、６２の共振器が異なる設計の場合のＡｎｔ−Ｒｘ１の信号の振幅とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の振幅との差異の程度を表す。
【００５０】
図８（ｂ）は、Ａｎｔ―Ｒｘ１とＡｎｔ−Ｒｘ２との位相バランス特性を示すグラフである。細い実線ｓ３は、フィルタ６１、６２の共振器が同じ設計の場合の、Ａｎｔ−Ｒｘ１の信号の位相とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の位相とのずれの程度を表す。太い実線ｄ２は、フィルタ６１、６２の共振器が異なる設計の場合のＡｎｔ−Ｒｘ１の信号の位相とＡｎｔ−Ｒｘ２の信号の位相とずれの度合いを表す。
【００５１】
図７（ａ）（ｂ）および図８（ａ）（ｂ）のグラフは、フィルタ６１、６２で共振器を異なる設計にすることにより、振幅バランス特性および位相バランス特性の双方とも改善していることを示している。
【００５２】
［最適設計時の計算例］
次に、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の特性が改善するような、フィルタ６の共振器の配置構成または特性値を計算する方法の一例を説明する。図９は、このような計算を実行する設計システムの構成例を示す図である。図９に示す設計システム２０は、ＵＩ部２１、記録部２２、初期設定部２３、シミュレータ２４、評価部２５、最適化部２６および設計変更部２７を備える。
【００５３】
設計システム２０は、パーソナルコンピュータやサーバマシン等の汎用コンピュータに所定のプログラムをインストールすることにより実現される。上記ＵＩ部２１、初期設定部２３、シミュレータ２４、評価部２５、最適化部２６および設計変更部２７の各機能部は、コンピュータのＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。また、記録部２２は、コンピュータが内蔵されたＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記録装置あるいは外部記録装置により実現される。したがって、上記各機能を実現するためのプログラムまたはそれを記録した記録媒体も本発明の実施形態に含まれる。
【００５４】
ＵＩ部２１は、回路設計者等のユーザからデータ入力を受け付けたり、ユーザに対してデータを提供したりするためのユーザインタフェース部である。ＵＩ部２１は、例えば、フィルタの初期設計データや設計データの変更条件等のデータ入力の受け付ける。ＵＩ部２１は、マウス、キーボード等の入力デバイスおよびディスプレイ等の出力デバイス（図示せず）を介してユーザとデータのやり取りを行う。
【００５５】
初期設定部２３は、ＵＩ部２１を介して入力されたユーザからの指示に基づいて、フィルタの初期設計データを記録部２２に記録する。この設計データには、例えば、回路を構成する回路素子の接続関係を表す回路構成データと、各回路素子の特性値を表す回路素子特性値が含まれる。回路構成データとして、例えば、図３に示したデュプレクサの回路構成を示すデータが記録される。回路素子特性値として、例えば、図３に示すフィルタ６１、６２を構成する各共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４、Ｐ１〜Ｐ４、Ｌ２−Ｓ１〜Ｓ４、Ｐ１〜Ｐ４各々の共振周波数および静電容量が記録される。また、初期設定部２３は、設計データの最適化処理（後述）において変更すべきデータとその変更範囲を特定する変更条件データも記録部２２に記録することができる。
【００５６】
初期設定部２３は、このような初期の設計データおよび変更条件データを、ユーザからのＵＩ部２１を介した入力により取得してもよいし、ユーザが指定したファイルを、他の記録装置等から読み込むことによって取得してもよい。
【００５７】
シミュレータ２４は、記録部２２の設計データを読み出して、設計データで示される回路のシミュレーションを実行する。シミュレーション結果として、例えば、ある端子間の周波数伝達特性（通過特性）あるいはバランス特性等が、評価部２５へ出力される。シミュレータ２４の機能の実現には、市販の回路シミュレーションソフトを用いることができる。
【００５８】
評価部２５は、シミュレータ２４のシミュレーション結果に基づいて、回路の評価値を算出する。評価値は、例えば、回路の所定端子間の通過特性や、バランス特性が理想状態にどの程度近づいているかを示す値であってもよいし、所定の端子間の通過特性やバランス特性の値そのものであってもよい。
【００５９】
最適化部２６は、評価部２５の算出した評価値を基に、設計データが最適であるか否かを判断し、最適でなければ、設計変更部２７に設計データを変更させる。最適であるか否かの判断は、例えば、評価値が改善したか、評価値に改善の余地があるか等により判断される。この判断には、例えば、評価値、シミュレーションの回数、評価値の変化の度合い等を用いることができる。
【００６０】
設計変更部２７は、最適化部２６から指示に従い、設計データにおける、回路構成データおよび／または回路素子特性値を変更する。例えば、図３に示したデュプレクサにおける各共振器のうち対応する一対の共振器Ｌ１−Ｓ１、Ｌ２−Ｓ１の共振周波数および静電容量が変更される。ここで、回路構成または共振器の特性値のいずれを変更するかの判断や、あるいは、変更対象の共振器対、変更対象の特性値の種類等をいずれにするかの判断は、記録部２２に記録された変更条件データに基づいて決定することができる。
【００６１】
また、変更条件データで定められた変更対象の設計データをどのように変更するかは、最適化部２６が評価値に基づいて決定することもできる。なお、このような最適化部２６による最適化手法として、例えば、シミュレーテッドアニーリング（ＳＡ：Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法、遺伝アルゴリズム（ＧＡ：Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、シンプレックス法（Ｓｉｍｐｌｅｘ ｍｅｔｈｏｄ）等公知の手法を用いることができる。
【００６２】
設計変更部２７が設計データを変更すると、シミュレータ２４および評価部２５は、変更後の設計データについて計算を繰り返す。最適化部２６は、評価値が最適になった（最適解が得られた）と判断すると、その時の設計データを最適な設計データとして記録部２２に記録する。これにより、記録部２２の設計データが最適化される。
【００６３】
図１０は、設計システム２０による処理の例を示すフローチャートである。図１０に示す例では、まず、初期設定部２３が、ユーザからＵＩ部２１を介して、デュプレクサの初期設計データの入力を受け付け、記録部２２に記録する（Ｏｐ１）。
【００６４】
ここでは、一例として、図３に示したデュプレクサの回路構成を示す設計データが初期設計データとして記録される場合について説明する。初期設計データにおいては、フィルタ６１とフィルタ６２とは、共振器の配置構成および共振器の特性値は全て等しくなっている。すなわち、フィルタ６１とフィルタ６２の周波数伝達特性が同一である回路の設計データが初期設計データとなる。
【００６５】
初期設定部２３は、設計データの変更条件データも、ＵＩ部２１を介してユーザから受け付け、記録部２２に記録する（Ｏｐ２）。変更条件データは、例えば、フィルタ６１、６２とで周波数伝達特性を異ならせるために変更するべき項目や、その変更幅，その他の変更条件を特定するデータである。
【００６６】
初期設計データおよび変更条件データが記録部２２に記録されると、シミュレータ２４が、設計データを読み出し、デュプレクサにおけるアンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の通過特性およびバランス特性を計算する（Ｏｐ３）。シミュレータ２４は、これらの計算結果である通過特性およびバランス特性を評価部２５へ通知する。
【００６７】
評価部２５は、通過特性およびバランス特性を基に評価値を計算する（Ｏｐ４）。評価値の例として、通過帯域における損失の平均、受信端子Ｒｘ１の信号とＲｘ２の信号との振幅の差の通過帯域における平均値、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の位相差の１８０°からずれ量の通過帯域における最大値等が挙げられる。
【００６８】
最適化部２６は、評価値を基に設計データが最適になっているか否かを判断する（Ｏｐ５）。最適化部２６は、最適解が得られる（Ｏｐ５でＹＥＳ）まで、設計変更部に設計データを変更させ（Ｏｐ６）、Ｏｐ３およびＯｐ４の処理を繰り返させる。Ｏｐ６において、設計変更部２７は、変更条件データの示す条件に従って、設計データを変更する。
【００６９】
一例として、変更条件データで示される変更項目が、直列共振器Ｌ１―Ｓ１〜Ｓ４、Ｌ２−Ｓ１〜Ｓ４の周波数および静電容量である場合、設計変更部２７は、フィルタ６１とフィルタ６２とで相対応する共振器の共振周波数または静電容量が異なるように変更する。このときの変更の幅は、例えば、予め更新条件データに記録しておくことができる。
【００７０】
なお、Ｏｐ５の判断およびＯｐ６の変更は、例えば、ＳＡ法や、ＧＡ法等の公知の最適化方法を用いることができる。例えば、また、ＳＡ法を用いることにより、設計変更部２７は、評価値がよくなる確率が高くなるように、設計データの変更を繰り返すことができる。
【００７１】
以上のように、図１０に示した処理では、まず、フィルタ６１とフィルタ６２が同じ共振器の配置構成で、共振器の特性も等しくなるように対称設計され、その後、フィルタ６１およびフィルタ６２の回路パラメータ（上記例では、共振周波数と静電容量）を様々に変化させて、周波数伝達特性が改善させる値を探索する最適化処理が実行される。これにより、Ａｎｔ端子−受信端子Ｒｘ、Ｒｘ２間の通過特性およびバランス特性が改善されるように、フィルタ６１とフィルタ６２の周波数伝達特性を異ならせ、最適な設計データを得ることができる。
【００７２】
なお、上記処理では、図３に示すフィルタ６において、２つのシングルエンドラダー型フィルタの相対応する共振器の特性を異ならせる場合について説明したが、図１０に示した処理の適用対象となる回路構成はこれに限られない。例えば、下記の第２〜６の実施形態に示すような様々なバランス出力型フィルタも、上記図１０の処理により最適化設計が可能になる。
【００７３】
（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１１において、図３と同様の回路素子には、同じ番号を付す。図１１に示す例では、フィルタ６１とフィルタ６２ａの共振器の配置構成が異なっている。すなわち、フィルタ６１は、４段のラダー型フィルタであるのに対し、フィルタ６２ａは３段のラダー型フィルタである。このように、ラダー型フィルタの段数が異なると、周波数伝達特性も異なる。
【００７４】
そのため、例えば、図１０に示した処理で、フィルタ６１およびフィルタ６２のラダー型フィルタの段数の組み合わせを様々に変化させて、アンテナ端子Ａｎｔ−受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２間の通過特性および／またはバランス特性が改善される組み合わせを決定することができる。
【００７５】
なお、共振器の配置構成が異なる構成は、図１１に示すようにラダー型フィルタの段数を異ならせる例に限られない。また、フィルタ６１およびフィルタ６２ａで、相対応する共振器対（例えば、共振器Ｌ１−Ｓ１とＬ２−Ｓ１）の特性が互いに異なる構成であってもよい。
【００７６】
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１２において、図３と同様の回路素子には、同じ番号を付す。図１２に示す例では、受信フィルタ６として、バランス型ラダーフィルタ６ｂが用いられている。すなわち、端子１−端子３間に直列共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ４が接続され、端子２−端子４間に直列共振器Ｌ２−Ｓ１〜４が接続されている。さらに、端子１−端子３の線路上のノードと、端子２−端子４の線路上のノードを、それぞれ繋ぐ並列共振器Ｐ１〜Ｐ４が設けられている。バランス型ラダーフィルタ６ｂでは、端子１からｎ番目の直列共振器と端子２からn番目の直列共振器（例えば、ｎ＝３の場合は、共振器Ｌ１−Ｓ３とＬ２−Ｓ３）の周波数伝達特性を互いに異なるようにすればよい。（ｎは１、２、３、４のうち少なくとも１つの値で成立すればよい。）なお、ｎの値およびｎ番目の直列共振器の適切な特性値は、例えば、図１０に示した処理により決定することができる。これにより、デュプレクサにおいて、通過特性および／またはバランス特性を改善することができる。
【００７７】
（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１３において、図３と同様の回路素子には同じ番号を付す。図１３に示す例では、受信フィルタ６として、バランス型ラティスフィルタ６ｃが用いられている。
【００７８】
すなわち、端子１−端子３間に直列共振器Ｌ１−Ｓ１〜Ｓ３が接続され、端子２−端子４間に直列共振器Ｌ２−Ｓ１〜３が接続されている。さらに、端子１−端子３の線路上のノードと、端子２−端子４の線路上のノードを、それぞれ繋ぐ並列共振器Ｐ１〜Ｐ６が設けられている。
【００７９】
バランス型ラティスフィルタ６ｃにおいては、端子１からｎ番目の直列共振器と端子２からｎ番目の直列共振器（例えば、ｎ＝３の場合は、共振器Ｌ１−Ｓ３とＬ２−Ｓ３）の周波数伝達特性を互いに異なるようにすればよい。（nは１、２、３のうち少なくとも１つの値で成立すればよい。）
また、複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ６のいずれか１つの周波数伝達特性を、他の並列共振器の周波数伝達特性と異なるようにしてもよい。このようにしても、端子１−端子３間の周波数特性と端子２−端子４間の周波数特性とを異ならせることができる。
【００８０】
また、ｎの値およびｎ番目の直列共振器の適切な特性値あるいは、並列共振器の適切な特性値は、例えば、図１０に示した処理により決定することができる。これにより、デュプレクサにおいて、通過特性および／またはバランス特性を改善することができる。
【００８１】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図１４において、同様の回路素子には同じ番号を付す。図１４に示す例では、受信フィルタ６ｄは、端子１−端子３間に接続されたダブルモード型フィルタ６１ｄと、端子２−端子４間に接続されたダブルモード型フィルタ６２ｄにより形成される。ダブルモード型フィルタは、弾性表面波や弾性境界波を用いたフィルタである。
【００８２】
図１５は、ダブルモード型弾性表面波フィルタの構成例を示す図である。図１５のダブルモード型弾性表面波フィルタは、入力端子Ｉｎが接続された入力ＩＤＴ２９と、その両側に設けられた出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂと、出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂの外側に設けられた反射器３２ａ、３２ｂを備える。出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂには出力端子Ｏｕｔが接続されている。
【００８３】
この場合、ダブルモード型フィルタ６１ｄと６２ｄで、入力ＩＤＴ２９の対数、出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂの対数、反射器３２ａ、３２ｂの対数、入力ＩＤＴ２９および出力ＩＤＴ３１ａ、３１ｂの開口長などが互いに異なるようにすればよい。これにより、フィルタ６１ｄと６２ｄの周波数特性を異ならせることができ、ひいては、デュプレクサの通過特性および／またはバランス特性を改善することができる。
【００８４】
（第６の実施形態）
上記第１〜第５の実施形態では、受信フィルタ６を、バランス入出力型フィルタで構成する場合について説明した。これらと同様に、送信フィルタ７も、バランス入出力型フィルタで構成されてもよい。図１６は、送信フィルタ７も、バランス入出力型フィルタで構成される場合の回路構成を示す図である。
【００８５】
図１６に示す例では、送信フィルタ７は、端子１および端子２をバランス入力端子とし、端子３および端子４をバランス出力端子とするバランス入出力型フィルタである。送信フィルタ７は、端子１および端子２から入力されたバランス信号のうち、送信周波数帯域のみ通過させ、端子３および端子４からバランス出力するフィルタ部である。
【００８６】
端子３および端子４には、変換回路５ａが接続されている。変換回路５ａは、端子３および端子４から入力されたバランス信号をシングル型の信号に変換してアンテナ端子Ａｎｔへ出力する。
【００８７】
図１６に示す構成により、例えば、送信フィルタの前段にバランス出力型のパワーアンプ等を配することが可能になる。また、上記第１〜第５の実施形態と同様に、端子１−端子３間の経路Ｋ１と端子２−端子４間の経路Ｋ２との周波数伝達特性を異ならせることにより、送信端子Ｔｘ１、Ｔｘ２−アンテナＡｎｔ端子間の通過特性やバランス特性を改善することができる。
【００８８】
図１６に示す例では、送信フィルタ７は、２つのシングルエンド型のラダーフィルタ（フィルタ７１、７２）で構成されているが、送信フィルタ７に用いられ得るバランス入出力型フィルタの回路構成は、これに限られない。例えば、上記第２〜第５の実施形態における受信フィルタに用いられたフィルタが、同様に、送信フィルタに用いられてもよい。
【００８９】
（第７の実施形態）
本実施形態は、上記の第１〜第５の実施形態で示したデュプレクサを備える通信機器である。
【００９０】
図１７は、図３に示す回路構成のデュプレクサを含む通信機器４０の概略構成を示す図である。図１７に示す構成要素において、図３に示す回路の構成要素と対応する部分には、同じ番号を付す。図１７に示す通信機器４０においては、モジュール基板４１上に、送信フィルタ７、受信フィルタ６、変換回路５、パワーアンプ４２、ＲＦＩＣ４３、ベースバンドＩＣ４４が設けられている。受信フィルタ６、送信フィルタ７は、それぞれ半導体チップで形成することができる。変換回路５は、例えば、ＩＰＤチップで形成されてもよい。
【００９１】
モジュール基板４１に形成された配線パターンにより、アンテナ端子（共通端子）Ａｎｔと送信フィルタ７および変換回路５との接続、変換回路５と受信フィルタ６との接続がなされている。なお、アンテナ端子Ａｎｔは通信機器４０が備えるアンテナ（図示せず）に接続される。
【００９２】
送信端子Ｔｘはパワーアンプ４２を介してＲＦＩＣ４３に接続され、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２もＲＦＩＣ４３に接続されている。ＲＦＩＣ４３はベースバンドＩＣ４４に接続されている。ＲＦＩＣ４３は、半導体チップおよびその他の部品により構成されている。ＲＦＩＣ４３には、受信端子Ｒｘ１、Ｒｘ２から入力された受信信号を処理するための受信回路および、パワーアンプ４２を介してアンテナ端子Ａｎｔに出力する送信信号を処理するための送信回路を含む回路を集積している。なお、パワーアンプ４２は、ＲＦＩＣ４３の送信回路から出力された送信信号を増幅して送信フィルタ７の送信端子Ｔｘへ入力する回路である。
【００９３】
また、ベースバンドＩＣ４４も半導体チップおよびその他の部品により構成されている。ベースバンドＩＣ４４には、ＲＦＩＣ４３に含まれる受信回路から受け取った受信信号を、音声信号やパッケットデータに変換するための回路と、音声信号やパッケットデータを送信信号に変換してＲＦＩＣ４３に含まれる送信回路に出力するため回路とが集積される。
【００９４】
図示しないが、ベースバンドＩＣ４４には、例えば、スピーカ、ディスプレイ等の出力機器が接続されており、ベースバンドＩＣ４４で受信信号から変換された音声信号やパケットデータを出力し、通信機器４０のユーザに認識させることができる。また、マイク、ボタン等の通信機器４０が備える入力機器もベースバンドＩＣ４４に接続されており、ユーザから入力された音声やデータをベースバンドＩＣ４４が送信信号に変換することができる構成になっている。
【００９５】
なお、通信機器４０の構成は、図１７に示す例に限られない。また、通信機器４０の一部に用いられる部品の集合であるモジュールであって、上記第１〜第６の実施形態のデュプレクサを含むモジュールも本発明の実施形態に含まれる。
【００９６】
また、例えば、変換回路５、受信フィルタ６および送信フィルタ７をそれぞれ形成するチップを、セラミックパッケージにフリップチップ実装して、メタルリッドをかぶせて気密封止することにより、上記第１〜第６の実施形態におけるデュプレクサのパッケージ部品を形成することができる。
【００９７】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００９８】
（付記１）
端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、
前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の２つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子１および端子２へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子３および端子４から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、
前記フィルタ部において、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なることを特徴とするフィルタ。
【００９９】
（付記２）
前記フィルタ部において、前記端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ１が接続され、前記端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ２が接続されており、シングルエンド型フィルタ１とシングルエンド型フィルタ２の周波数伝達特性が互いに異なる、付記１に記載のフィルタ。
【０１００】
（付記３）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる、付記２に記載のフィルタ。
【０１０１】
（付記４）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる、付記３に記載のフィルタ。
【０１０２】
（付記５）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、圧電薄膜共振器により構成され、
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも１つが互いに異なる、付記３に記載のフィルタ。
【０１０３】
（付記６）
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、入力ＩＤＴおよび出力ＩＤＴを備える弾性表面波または弾性境界波を用いたダブルモード型フィルタであり、
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は、入力ＩＤＴの対数、出力ＩＤＴの対数、入出力ＩＤＴの開口長、並びにＩＤＴおよび反射器部の周期のうち少なくとも１つが互いに異なる、付記３に記載のフィルタ。
【０１０４】
（付記７）
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、
前記端子１からｎ番目の直列共振器および前記端子２からｎ番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる、付記１に記載のフィルタ。
【０１０５】
（付記８）
前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記端子１からｎ番目の直列共振器と前記端子２からｎ番目の直列共振器は、櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期の少なくとも１つが互いに異なる、付記７に記載のフィルタ。
【０１０６】
（付記９）
前記バランスフィルタは、圧電薄膜共振器から構成され、前記端子１からn番目の直列共振器と前記端子２からn番目の直列共振器は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが互いに異なる、付記７に記載のフィルタ。
【０１０７】
（付記１０）
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、
前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる、付記１に記載のフィルタ。
【０１０８】
（付記１１）
前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するＩＤＴおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と櫛形電極の対数、開口長並びにＩＤＴおよび反射器の周期のうち少なくとも１つが異なる、付記１０に記載のフィルタ。
【０１０９】
（付記１２）
前記バランスフィルタは圧電薄膜共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも１つが異なる、付記１０に記載のフィルタ。
【０１１０】
（付記１３）
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、
前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、
前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも１つが、付記１〜５のいずれか１項に記載のフィルタである、デュプレクサ。
【０１１１】
（付記１４）
付記６に記載のデュプレクサを備える通信機器。
【０１１２】
（付記１５）
コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、
シングル型端子と端子１および端子２を含むバランス型端子Ａ１との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子Ａ１と端子３および端子４を含むバランス型端子Ａ２との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子２−前記端子４間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、
前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器と前記端子２−前記端子４間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、
前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子Ａ２との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、
前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む、フィルタ設計方法。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１の実施の形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図２】受信フィルタの構成例を示す図
【図３】図２に示すフィルタおよび変換回路の詳細な構成例を示す図
【図４】図３に示すラダー型フィルタを構成する共振器の構造例を示す図
【図５】図５（ａ）は、フィルタ６１とフィルタ６２が同一に設計された場合の通過特性の計算結果を示すグラフである。図５（ｂ）は、フィルタ６１とフィルタ６２が異なるように設計された場合の通過特性の計算結果を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ａ）および図５（ｂ）の通過帯域付近をそれぞれ拡大したグラフである。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、バランス出力をシングルエンドに変換して計算した通過特性を示すグラフ
【図８】図８（ａ）は、振幅バランス特性を示すグラフである。図８（ｂ）は、位相バランス特性を示すグラフである。
【図９】設計システムの構成例を示す図
【図１０】設計システムによる処理の例を示すフローチャート
【図１１】第２の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１２】第３の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１３】第４の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１４】第５の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図
【図１５】ダブルモード型弾性表面波フィルタの構成例を示す図
【図１６】送信フィルタをバランス入出力型フィルタで構成した回路構成を示す図
【図１７】図３に示すデュプレクサを含む通信機器の概略構成を示す図
【符号の説明】
【０１１４】
５ 平衡−不平衡変換器（変換回路）
６ 受信フィルタ
６ｂ バランス型ラダーフィルタ
６ｃ バランス型ラティスフィルタ
６ｄ 受信フィルタ
７ 送信フィルタ
２０ 設計システム
２１ ＵＩ部
２２ 記録部
２３ 初期設定部
２４ シミュレータ
２５ 評価部
２６ 最適化部
２７ 設計変更部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、
前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の２つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子１および端子２へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子３および端子４から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、
前記フィルタ部において、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なることを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記フィルタ部において、前記端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ１が接続され、前記端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ２が接続されており、シングルエンド型フィルタ１とシングルエンド型フィルタ２の周波数伝達特性が互いに異なる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる、請求項２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、
前記端子１からｎ番目の直列共振器および前記端子２からｎ番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、
前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項６】
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、
前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、
前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも１つが、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタである、デュプレクサ。
【請求項７】
請求項６に記載のデュプレクサを備える通信機器。
【請求項８】
コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、
シングル型端子と端子１および端子２を含むバランス型端子Ａ１との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子Ａ１と端子３および端子４を含むバランス型端子Ａ２との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子２−前記端子４間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、
前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器と前記端子２−前記端子４間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、
前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子Ａ２との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、
前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む、フィルタ設計方法。
【請求項１】
端子１および端子２を含むバランス型入力端子、および端子３および端子４を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、
前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の２つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子１および端子２へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子３および端子４から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、
前記フィルタ部において、前記端子１と前記端子３との間の周波数伝達特性と、前記端子２と前記端子４との間の周波数伝達特性とが、互いに異なることを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記フィルタ部において、前記端子１−端子３間にシングルエンド型フィルタ１が接続され、前記端子２−端子４間にシングルエンド型フィルタ２が接続されており、シングルエンド型フィルタ１とシングルエンド型フィルタ２の周波数伝達特性が互いに異なる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ１および前記シングルエンド型フィルタ２において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも１組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる、請求項２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、
前記端子１からｎ番目の直列共振器および前記端子２からｎ番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記フィルタ部は、前記端子１と前記端子３との間および前記端子２と前記端子４の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子１と前記端子３との間の線路上のノードと、前記端子２と前記端子４の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、
前記複数の並列共振器のうち少なくとも１つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項６】
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、
前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、
前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも１つが、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタである、デュプレクサ。
【請求項７】
請求項６に記載のデュプレクサを備える通信機器。
【請求項８】
コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、
シングル型端子と端子１および端子２を含むバランス型端子Ａ１との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子Ａ１と端子３および端子４を含むバランス型端子Ａ２との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子２−前記端子４間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、
前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子１−前記端子３間の経路における共振器と前記端子２−前記端子４間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、
前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子Ａ２との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、
前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む、フィルタ設計方法。
【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】
【公開番号】特開２００９−２７２６６６（Ｐ２００９−２７２６６６Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１８６１５（Ｐ２００８−１１８６１５）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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