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JP6832871B2 - マルチプレクサ - Google Patents

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Description

本発明は、複数のフィルタを有するマルチプレクサに関する。
携帯電話端末等の通信機器には、複数の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。そこで、このような構成に対応するため、複数のフィルタを内蔵するマルチプレクサにおいて、複数のフィルタが共通接続された（すなわち複数のフィルタを束ねた）合成点を共通のアンテナ端子に接続する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなマルチプレクサでは、アンテナと合成点との間にシャント型のインダクタ等の整合素子を設けることにより、アンテナとのインピーダンス整合（マッチング）を図ることが想定されている。
特許第５３１０８７３号公報
しかしながら、上記従来の構成では、合成点と整合素子とが、合成点とマルチプレクサのアンテナ端子とを接続する伝送線路を介して接続される。このため、整合素子の接続点での反射位相は、合成点での反射位相に比べて、当該伝送線路の電気長に応じて回転（移動）する。その結果、当該接続点でのインピーダンスが、インピーダンス整合を図るための所定のインピーダンス（例えば、５０Ω）よりも低下する場合がある。この場合、整合素子としてシャント型のインダクタをアンテナ端子に接続しても、アンテナ端子でのインピーダンスを所定のインピーダンスに合わせることが難しく、インピーダンス整合を図ることができないという問題がある。
なお、このような構成であっても、さらにコンデンサ等の整合素子を追加することにより、アンテナ端子でのインピーダンスを所定のインピーダンスに合わせることが可能である。しかしながら、この場合、追加した整合素子によって、低コスト化及び小型化が妨げられるといった別の問題が生じてしまう。
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる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、複数のフィルタを有するマルチプレクサであって、前記複数のフィルタの入力または出力が共通接続された合成点を構成する合成配線と、前記マルチプレクサをアンテナに接続するためのアンテナ端子と、一端が前記アンテナ端子に接続され、他端が前記合成配線に接続されるアンテナ用配線と、前記アンテナと前記マルチプレクサとの整合を図る整合素子を接続するための整合端子と、一端が前記整合端子に接続され、他端が前記合成配線に接続される整合用配線とを有する。
これにより、整合素子がアンテナ用配線を介さずに合成点に接続されるため、アンテナ端子でのインピーダンスはアンテナ用配線の電気長による影響を極めて受けにくくなる。よって、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる。
また、前記アンテナ用配線の他端と前記整合用配線の他端とは、前記合成配線の略同一の位置に接続されることにしてもよい。
これにより、合成配線における接続ノードの数を低減することができる。よって、接続ノードを設けるために必要なスペースの小面積化を図ることができ、マルチプレクサの小型化が図られる。
また、前記アンテナ用配線と前記整合用配線とは、基板に設けられ、当該基板の平面視において前記合成配線に対して互いに反対側に配置されることにしてもよい。
これにより、アンテナ用配線及び整合用配線を配置するために必要なスペースの小面積化を図ることができ、マルチプレクサの小型化が図られる。
また、前記アンテナ用配線及び前記整合用配線は、前記基板の平面視において前記合成配線に略直交して配置されることにしてもよい。
これにより、アンテナ用配線及び整合用配線を配置するために必要なスペースのさらなる小面積化を図ることができ、マルチプレクサのさらなる小型化が図られる。
また、さらに、前記整合端子に接続された整合素子を有することにしてもよい。
このように、マルチプレクサが整合素子を備えることにより、外付けの整合素子を備えることなくインピーダンス整合を図ることができる。
また、前記整合素子は、前記整合端子とグランド電位との間に接続されたインダクタであり、前記インダクタは、電気長に応じたインダクタンスを有する前記整合用配線との合成インダクタンスによって、前記アンテナ端子でのインピーダンスを所定のインピーダンスにするようなインダクタンスを有することにしてもよい。
これにより、マルチプレクサは、より良好なインピーダンス整合を図ることができる。
本発明に係るマルチプレクサによれば、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる。
図１は、実施の形態に係るマルチプレクサの外観の一例を示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係るマルチプレクサの回路図である。 図３は、実施の形態に係るマルチプレクサの実装レイアウトを模式的に示す平面概略図である。 図４は、図３に示す実装レイアウトを詳細に示す平面図である。 図５は、実施の形態に係るマルチプレクサの特性を示すスミスチャートである。 図６は、比較例に係るマルチプレクサの回路図である。 図７は、比較例に係るマルチプレクサの実装レイアウトを模式的に示す平面概略図である。 図８は、比較例に係るマルチプレクサの特性を示すスミスチャートである。 図９Ａは、実施の形態に係るマルチプレクサの他の特性を示すスミスチャートである。 図９Ｂは、実施の形態に係るマルチプレクサのさらに他の特性を示すスミスチャートである。 図１０は、実施の形態の変形例１に係るマルチプレクサの実装レイアウトを詳細に示す平面図である。 図１１は、実施の形態の変形例２に係るマルチプレクサの実装レイアウトを詳細に示す平面図である。 図１２は、実施の形態の変形例３に係るマルチプレクサの外観の一例を示す斜視図である。 図１３は、実施の形態の変形例３の他の一例に係るマルチプレクサの断面構造を概念的に示す図である。 図１４は、実施の形態の変形例４に係るマルチプレクサの回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置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。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子等を介して電気的に接続される場合も含まれる。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。このため、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。また、以下では、「略同一」等の表現を用いる場合があるが、「略同一」とは、完全に一致することを意味するだけでなく、実質的に一致することも意味する。すなわち、「略」とは、数％程度の誤差を含む。また、以下では、簡明のため、断面図に限らずレイアウト図にもハッチングを施す場合がある。また、以下では、インピーダンスチャートとイミタンスチャートとを特に区別せず、いずれもスミスチャートとして説明する。
（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の外観の一例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の回路図である。なお、図２では、マルチプレクサ１に接続される他の構成（ここでは、アンテナ２及び整合インダクタ３）についても、併せて図示する。これについては、以降の回路図においても同様である。
これらの図に示すマルチプレクサ１は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に対応し、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）等の通信規格に準拠したＢａｎｄの高周波信号を伝搬する。具体的には、マルチプレクサ１は、マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンドに設けられ、アンテナ２とＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、図示せず）との間で複数の周波数帯域（Ｂａｎｄ）の送信信号（高周波送信信号）または受信信号（高周波送信信号）を伝搬する。本実施の形態では、マルチプレクサ１は、Ｂａｎｄ１２（送信通過帯域：６９９−７１６ＭＨｚ、受信通過帯域：７２９−７４６ＭＨｚ）、及び、Ｂａｎｄ５（送信通過帯域：８２４−８４９ＭＨｚ、受信通過帯域：８６９−８９４ＭＨｚ）に適用されるクワッドプレクサである。
具体的には、図１及び図２に示すように、マルチプレクサ１は、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０と、アンテナ用配線３０と、整合用配線４０と、パッケージ基板５０とを有する。また、マルチプレクサ１は、外部接続用端子として、アンテナ端子Ｐａｎｔ、整合端子Ｐｍｔｃ、送信端子Ｐｔｘ１、Ｐｔｘ２及び受信端子Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２を有する。
以下、マルチプレクサ１の各構成について、具体的に説明する。
第１フィルタ１０は、Ｂａｎｄ１２に対応するデュプレクサであり、Ｂａｎｄ１２の送信用フィルタと受信用フィルタとを有し、パッケージ基板にＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装されている。
具体的には、第１フィルタ１０は、Ｂａｎｄ１２の送信用フィルタと受信用フィルタとを共通接続する（束ねる）アンテナ端子である共通端子Ｐａ１を有し、送信端子Ｐｔｘ１から入力された送信信号をＢａｎｄ１２の送信通過帯域でフィルタリングして共通端子Ｐａ１から出力する。また、第１フィルタ１０は、共通端子Ｐａ１に入力された受信信号をＢａｎｄ１２の受信通過帯域でフィルタリングして受信端子Ｐｒｘ１に出力する。
第２フィルタ２０は、Ｂａｎｄ５に対応するデュプレクサであり、共通端子Ｐａ２を有する。なお、第２フィルタ２０の具体的な構成は、対応するＢａｎｄが異なることに関連する事項を除いて第１フィルタ１０と同様であるため、以下では、簡略化して説明する。第２フィルタ２０は、送信端子Ｐｔｘ２に入力された送信信号をフィルタリングして共通端子Ｐａ２から出力し、共通端子Ｐａ２に入力された受信信号をフィルタリングして受信端子Ｐｒｘ２から出力する。
図２に示すように、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０では、共通端子Ｐａ１とアンテナ端子Ｐａｎｔとを接続する伝送線路と、共通端子Ｐａ２とアンテナ端子Ｐａｎｔとを接続する伝送線路とが、合成点Ｎで束ねられて共通化されてアンテナ端子Ｐａｎｔに接続されている。つまり、合成点Ｎは、複数のフィルタ（本実施の形態では、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０）の入力または出力が共通接続される点（束ねられる点）である。
本実施の形態では、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０は、それぞれ、表面弾性波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用した弾性表面波フィルタによって構成された圧電体チップである。
なお、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０は、ＳＡＷを利用した弾性波フィルタに限定されず、バルク波（ＢＡＷ： Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用した弾性波フィルタであってもかまわない。また、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０は、弾性波フィルタに限定されず、チップインダクタ及びチップコンデンサ等を適宜組み合わせて構成されたフィルタであってもかまわない。
アンテナ用配線３０は、一端がアンテナ端子Ｐａｎｔに接続され、他端が合成点Ｎに接続される伝送線路である。つまり、アンテナ用配線３０は、送信信号または受信信号を伝搬する、いわゆる「ＨＯＴ」な伝送線路である。
整合用配線４０は、一端が整合端子Ｐｍｔｃに接続され、他端が合成点Ｎに接続される伝送線路である。すなわち、整合用配線４０は、アンテナ用配線３０等の「ＨＯＴ」な伝送線路を介さずに合成点Ｎに接続される。
パッケージ基板５０は、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０が実装され、マルチプレクサ１の回路構成を形成するための各種の導体が設けられる基板であり、例えばガラスエポキシ基板である。当該導体には、マルチプレクサ１の各端子を形成する表面電極、マルチプレクサ１の伝送線路を形成する配線およびビア導体等が含まれる。当該導体は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属または合金から構成される。
アンテナ端子Ｐａｎｔは、マルチプレクサ１をアンテナ２に接続するための端子である。整合端子Ｐｍｔｃは、アンテナ２とマルチプレクサ１との整合（インピーダンス整合）を図る整合素子（ここでは、整合インダクタ３）を接続するための端子である。送信端子Ｐｔｘ１、Ｐｔｘ２及び受信端子Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２は、マルチプレクサ１を例えばＲＦＩＣに接続するための端子である。これらの端子は、例えば、パッケージ基板５０の下面の表面電極として設けられる。
このように構成されたマルチプレクサ１は、例えば、封止樹脂等で封止されて１パッケージ化され、アンテナ２及び整合インダクタ３等の他の回路部品が設けられたマザー基板に実装される。なお、マルチプレクサ１は、１パッケージ化されていなくてもよく、マルチプレクサ１の回路構成を形成するための各種の導体が設けられたマザー基板に、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０が実装されることにより構成されていてもかまわない。
次に、マルチプレクサ１の実装レイアウトについて説明する。
図３は、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の実装レイアウトを模式的に示す平面概略図である。図４は、図３に示す実装レイアウトを詳細に示す平面図である。なお、これらの図には、マルチプレクサ１に接続されるアンテナ２及び整合インダクタ３についても、併せて図示されている。また、図４では、簡明のため、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０を透視して図示している。これらの事項については、以降の平面概略図または平面図においても同様である。
これらの図に示すように、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０とは、平面視において略矩形状のパッケージ基板５０の上面に、長手方向に並んで配置される。具体的には、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０とは、例えば、平面視において端子配置がパッケージ基板５０の中心ＣＰを通る仮想線に対して線対称となるように配置されている。
なお、ここでは、パッケージ基板５０に対して第１フィルタ１０と第２フィルタ２０が配置される面を上面として説明するが、マルチプレクサ１の使用態様によっては当該面が上面にならない場合も考えられる。このため、パッケージ基板５０の上面はマルチプレクサ１の上側の面には限定されない。
本実施の形態では、共通端子Ｐａ１及び共通端子Ｐａ２は、平面視においてパッケージ基板５０の中央部分に配置されている。また、本実施の形態では、アンテナ端子Ｐａｎｔ、整合端子Ｐｍｔｃ、送信端子Ｐｔｘ１、Ｐｔｘ２及び受信端子Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２は、パッケージ基板５０の周縁部に配置されている。具体的には、当該周縁部の角部に送信端子Ｐｔｘ１、Ｐｔｘ２及び受信端子Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２が配置され、当該周縁部の長辺中央部にアンテナ端子Ｐａｎｔ及び整合端子Ｐｍｔｃが配置されている。つまり、アンテナ端子Ｐａｎｔと整合端子Ｐｍｔｃとは、パッケージ基板５０の中心ＣＰに対して点対称となる位置に配置されている。
なお、これらも端子の配置は特に限定されないが、例えば、アイソレーション確保の観点から、送信端子Ｐｔｘ１、Ｐｔｘ２及び受信端子Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２は、パッケージ基板５０の互いに異なる角部に配置されることが好ましい。
共通端子Ｐａ１及び共通端子Ｐａ２とアンテナ端子Ｐａｎｔ及び整合端子Ｐｍｔｃとは、パッケージ基板５０に設けられた例えば特性インピーダンスが５０Ωの伝送線路によって接続される。この伝送線路には、上述したアンテナ用配線３０及び整合用配線４０と、合成点Ｎを構成する合成配線６０とが含まれる。
アンテナ用配線３０は、一端がアンテナ端子Ｐａｎｔに接続され、他端が合成配線６０に接続され、例えば、パッケージ基板５０の上面に設けられたパターン配線によって形成される。
整合用配線４０は、一端が整合端子Ｐｍｔｃに接続され、他端が合成配線６０に接続され、例えば、パッケージ基板５０の上面に設けられたパターン配線によって形成される。
これらアンテナ用配線３０及び整合用配線４０は、本実施の形態では、パッケージ基板５０の平面視において、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０との間の領域に配置されている。また、アンテナ用配線３０の他端と整合用配線４０の他端とは、合成配線６０の略同一の位置に接続され、詳細には合成配線６０の略中心に接続される。また、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とは、パッケージ基板５０の平面視において合成配線６０に対して互いに反対側に配置される。また、アンテナ用配線３０及び整合用配線４０は、パッケージ基板５０の平面視において合成配線６０に略直交して配置される。
合成配線６０は、合成点Ｎを構成し、例えば、パッケージ基板５０の上面に設けられたパターン配線によって形成される。具体的には、合成配線６０は、複数のフィルタ同士（ここでは、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０）を接続する伝送線路のうち基幹をなす配線である。つまり、合成配線６０は、当該伝送線路のうち、分岐してアンテナ端子Ｐａｎｔに至るアンテナ用配線３０、分岐して整合端子Ｐｍｔｃに至る整合用配線４０、及び、分岐して各フィルタに至る配線を除いた配線である。より具体的には、合成配線６０は、略同一の電気特性を有すると見なすことができる配線であり、例えば、マルチプレクサ１が使用される周波数帯域の略１／４以下の電気長を有する配線であることが望ましい。
なお、これらの配線の各々は、本実施の形態では略直線状に配置されているが、これらの配線の形状は特に限定されない。例えば、これらの配線の少なくとも１つは、屈曲状に配置されていてもかまわない。
以下、このように構成されたマルチプレクサ１の特性について説明する。なお、以下では、マルチプレクサ１の特性について第２フィルタ２０の通過帯域（Ｂａｎｄ５）に着目して説明するが、マルチプレクサ１は第１フィルタ１０の通過帯域（Ｂａｎｄ１２）に着目しても同様の特性を有する。
図５は、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の特性を示すスミスチャートである。具体的には、同図には、整合インダクタ３を接続しない状態での合成点Ｎでのインピーダンス（合成点Ｎから第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０側を見たインピーダンス）、及び、整合インダクタ３を接続した状態でのアンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンス（アンテナ端子Ｐａｎｔからマルチプレクサ１内部を見たインピーダンス）が示されている。
なお、同図には、第２フィルタ２０の通過帯域を包含する広帯域（７５０ＭＨｚ−９５０ＭＨｚ）のインピーダンスの軌跡が示されており、当該通過帯域内の軌跡が太線で示されている。
図５中の「整合Ｌ無し、合成点での位相」に示すように、整合インダクタ３を接続しない状態では、合成点Ｎでのインピーダンスは、スミスチャート上の容量性領域（下半分の領域）に位置する。これは、本実施の形態では、マルチプレクサ１を構成する第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０が弾性表面波フィルタであることによる。
また、整合インダクタ３を接続しない状態では、合成点Ｎでのインピーダンスは、スミスチャート上の中心（５０Ω）を通る等コンダクタンス円上に位置する。これは、整合端子Ｐｍｔｃに接続される整合素子（本実施の形態では整合インダクタ３）が、整合端子Ｐｍｔｃとグランド電位との間に接続される、いわゆるシャント型の整合素子となることによる。
つまり、マルチプレクサ１にシャント型の整合素子が接続されると、アンテナ端子Ｐａｎｔからマルチプレクサ１内部を見たインピーダンスは等コンダクタンス円に沿って移動することとなる。このため、シャント型の整合素子を接続してアンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスを所定のインピーダンス（５０Ω）にするためには、整合素子を接続しない状態で、合成点Ｎでのインピーダンスがスミスチャート上の中心（５０Ω）を通る等コンダクタンス円上に位置することが必要となる。
このような特性を有するマルチプレクサ１に整合インダクタ３を接続すると、合成点Ｎでのインピーダンスは等コンダクタンス円上を誘導性へと移動する。つまり、合成点Ｎでのインピーダンスは、リアクタンス成分が０に近づくことにより、スミスチャート上の中心部に近付くこととなる。
このときのリアクタンス成分の変化量ΔＢは、整合インダクタ３のインダクタンス値をＬｐ１、整合用配線４０の電気長に応じたインダクタンス値をＬｐ２とし、通過帯域の中心周波数をｆとすると、ΔＢ＝１／（２πｆ（Ｌｐ１＋Ｌｐ２））で表される。このため、整合インダクタ３のインダクタンス値Ｌｐ１を整合用配線４０の長さに応じた適切な値にすることにより、合成点Ｎでのインピーダンスを所定のインピーダンス（５０Ω）にすることができる。
なお、マルチプレクサ１がマザー基板等に実装され、整合インダクタ３とマルチプレクサ１とが当該マザー基板の配線を介して接続される場合には、当該配線によるインダクタンス値も考慮すべきことは言うまでもない。このような構成であっても、整合インダクタ３の他に整合素子を設けることなく、整合インダクタ３のインダクタンス値を調整することにより、合成点Ｎでのインピーダンスを所定のインピーダンスにすることができる。
したがって、整合インダクタ３を接続した状態では、図５中の「整合Ｌ有り、アンテナ端での位相」に示すように、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスも、スミスチャート上の中心部に位置することとなる。つまり、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスは、合成点Ｎでのインピーダンスに比べて、アンテナ端子Ｐａｎｔと合成点Ｎとの間のアンテナ用配線３０の電気長に応じて、スミスチャート上を中心からの距離を保ったまま時計回りに回転移動する。ただし、合成点Ｎでのインピーダンスがスミスチャート上の中心部に位置するため、回転移動後のアンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスも、合成点Ｎでのインピーダンスと同様に、スミスチャート上の中心部に位置することとなる。
したがって、本実施の形態に係るマルチプレクサ１によれば、簡素な整合素子（ここでは、整合インダクタ３）でインピーダンス整合を図ることができる。以下、このような効果が奏される理由について、本実施の形態の比較例と対比して説明する。
図６は、比較例に係るマルチプレクサ９０１の回路図である。図７は、比較例に係るマルチプレクサ９０１の実装レイアウトを模式的に示す平面概略図である。
これらの図に示す比較例に係るマルチプレクサ９０１は、実施の形態に係るマルチプレクサ１に比べて、整合素子（実施の形態では、整合インダクタ３）が接続されるための構成を備えない。具体的には、図６及び図７に示すように比較例に係るマルチプレクサ９０１は、図２及び図３のマルチプレクサ１に比べて、整合用配線４０及び整合端子Ｐｍｔｃを備えない。このため、比較例に係るマルチプレクサ９０１では、合成点Ｎとアンテナ２との間の伝送線路に整合インダクタ９０３が接続される。
整合インダクタ９０３は、一端が合成点Ｎとアンテナ２との間の伝送線路に接続され、他端がグランド電位に接続されたシャント型のインダクタである。例えば、整合インダクタ９０３は、一端がアンテナ端子Ｐａｎｔに接続され、他端がグランド電位に接続される。
ここで、アンテナ端子Ｐａｎｔは、アンテナ用配線３０を介して合成点Ｎに接続される。このため、整合インダクタ９０３の一端がアンテナ端子Ｐａｎｔに直接接続された場合であっても、当該一端と合成点Ｎとの間には送信信号または受信信号を伝搬する「ＨＯＴ」な伝送線路が位置することとなる。
このように構成された比較例に係るマルチプレクサ９０１は、次のような特性を有する。
図８は、比較例に係るマルチプレクサ９０１の特性を示すスミスチャートである。なお、同図には、比較のため、図５に示したマルチプレクサ１の特性も示されている。
比較例に係るマルチプレクサ９０１は、実施の形態と同様の第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０を有する。このため、図８中の「整合Ｌ無し、合成点での位相」に示すように、整合インダクタ９０３を接続しない状態では、合成点Ｎでのインピーダンスはスミスチャート上の容量性領域かつスミスチャート上の中心を通る等コンダクタンス円上に位置する。
このとき、整合インダクタ９０３を接続していない状態のアンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスは、アンテナ端子Ｐａｎｔと合成点Ｎとの間のアンテナ用配線３０の電気長に応じて、スミスチャート上を中心からの距離を保ったまま時計回りに回転移動する。つまり、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスは、アンテナ用配線３０によって位相が回転することにより、図８中の「整合Ｌ無し、アンテナ端での位相」に示すように、低インピーダンス側へと移動する。
したがって、整合インダクタ９０３を接続すると、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスは、スミスチャート上の中心よりも低インピーダンス側を通る等コンダクタンス円上を誘導性へと移動することとなる。このため、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスは、リアクタンス成分を０にするような整合インダクタ９０３が接続されても、図８中の「整合Ｌ有り、アンテナ端での位相」に示すように、スミスチャート上の中心部に近付きにくくなる。
なお、アンテナ用配線３０の電気長によるインピーダンスの変化量は、アンテナ用配線３０の長さ及び通過帯域等から推定することも可能である。このため、整合インダクタ９０３を接続しない状態での合成点Ｎでのインピーダンスを、比較例よりも高インピーダンスにして、アンテナ用配線３０の電気長によるインピーダンスの変化量を補償する構成が考えられる。
しかしながら、マルチプレクサ９０１をマザー基板等に実装し、整合インダクタ９０３とアンテナ端子Ｐａｎｔとが当該マザー基板の「ＨＯＴ」な配線を介して接続される場合、アンテナ２側からマルチプレクサ９０１側を見たインピーダンスは、当該配線の電気長によっても影響される。ここで、当該配線の長さはマルチプレクサ９０１とは無関係の任意の長さである。このため、当該配線の電気長によるインピーダンスの変化量を補償するように、合成点Ｎでのインピーダンスを予め適切な値にすることは困難である。
このように、比較例に係るマルチプレクサ９０１では、整合インダクタ９０３と合成点Ｎとが「ＨＯＴ」な伝送線路であるアンテナ用配線３０を介して接続される。このため、比較例に係るマルチプレクサ９０１では、簡素な整合素子（比較例では整合インダクタ９０３）でインピーダンス整合を図ることが難しいという問題がある。
これに対して、本実施の形態に係るマルチプレクサ１では、一端が整合端子Ｐｍｔｃに接続され、他端が合成点Ｎを構成する合成配線６０に接続される整合用配線４０を有する。これにより、整合素子（実施の形態では整合インダクタ３）がアンテナ用配線３０を介さずに合成点Ｎに接続されるため、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスはアンテナ用配線３０の電気長による影響を極めて受けにくくなる。よって、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる。
また、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンス整合が図られることにより、さらに、次のような効果が奏される。
図９Ａ及び図９Ｂは、本実施の形態に係るマルチプレクサ１の特性を示すスミスチャートである。具体的には、図９Ａは、整合インダクタ３を接続した状態における送信端子Ｐｔｘ２でのインピーダンス（送信端子Ｐｔｘ２からマルチプレクサ１内部を見たインピーダンス）が示されている。また、図９Ｂは、整合インダクタ３を接続した状態における受信端子Ｐｒｘ２でのインピーダンス（受信端子Ｐｒｘ２からマルチプレクサ１内部を見たインピーダンス）が示されている。
なお、いずれの図にも、上記比較例に係るマルチプレクサ９０１に整合インダクタ９０３を接続した状態における、送信端子Ｐｔｘ２でのインピーダンス及び受信端子Ｐｒｘ２でのインピーダンスについても、併せて示されている。
これらの図に示すように、本実施の形態では、比較例に比べて、スミスチャート上の中心部において、通過帯域でのインピーダンスの巻きの集中度が改善していることが分かる。すなわち、本実施の形態では、比較例に比べて、インピーダンス整合を図ることができるため、Ｂａｎｄ５の送信通過帯域及び受信通過帯域のいずれについてもＶＳＷＲ（電圧定在波比：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）の改善が図られる。
また、本実施の形態では、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とが合成配線６０の略同一の位置に接続されることにより、合成配線６０における接続ノードの数を低減することができる。これにより、接続ノードを設けるために必要なスペースの小面積化を図ることができ、マルチプレクサ１の小型化が図られる。
また、本実施の形態では、基板（本実施の形態ではパッケージ基板５０）の平面視において、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とが合成配線６０に対して互いに反対側に配置される。これにより、アンテナ用配線３０及び整合用配線４０を配置するために必要なスペースの小面積化を図ることができ、マルチプレクサ１の小型化が図られる。
また、本実施の形態では、当該平面視において、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とが合成配線６０に略直交して配置される。これにより、アンテナ用配線３０及び整合用配線４０を配置するために必要なスペースのさらなる小面積化を図ることができ、マルチプレクサ１のさらなる小型化が図られる。
また、本実施の形態では、アンテナ端子Ｐａｎｔと整合端子Ｐｍｔｃとは、基板（本実施の形態ではパッケージ基板５０）の中心ＣＰに対して点対称となる位置に配置される。したがって、例えば、第１フィルタ１０と第２フィルタ２０との配置が逆になっているマザー基板にも同一のマルチプレクサ１を使用することができる。
なお、マルチプレクサの態様は、上記実施の形態と異なる態様であってもかまわない。そこで、以下、実施の形態における各種の変形例について説明する。また、以下では、実施の形態と同等の事項については適宜説明を省略し、主に実施の形態と異なる点について説明する。
（変形例１）
上記実施の形態では、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とは、合成配線６０の略同一の位置に接続されるとした。しかし、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とが接続される位置はこれに限らず、例えば、合成配線６０の互いに異なる位置に接続されてもかまわない。以下、実施の形態の変形例１として、このように構成されたマルチプレクサについて説明する。
図１０は、実施の形態の変形例１に係るマルチプレクサ１Ａの実装レイアウトを詳細に示す平面図である。
同図に示すように、本変形例では、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とが、合成配線６０の互いに異なる位置に接続されている。つまり、一端がアンテナ端子Ｐａｎｔに接続されるアンテナ用配線３０の他端と、及び、一端が整合端子Ｐｍｔｃに接続される整合用配線４０の他端とは、合成配線６０の互いに異なる位置に接続される。
このように構成されたマルチプレクサ１Ａであっても、上記実施の形態と同様に、アンテナ用配線３０を介さずに、整合インダクタ３等の整合素子を合成点Ｎに接続することができる。したがって、本変形例に係るマルチプレクサ１Ａによれば、上記実施の形態と同様に、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる。
（変形例２）
上記実施の形態では、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とは、パッケージ基板５０の平面視において、合成配線６０に対して互いに反対側に配置され、かつ、合成配線６０と略直交して配置されるとした。また、アンテナ端子Ｐａｎｔと整合端子Ｐｍｔｃとは、パッケージ基板５０の中心ＣＰに対して点対称となる位置に配置されるとした。
しかし、アンテナ用配線３０及び整合用配線４０の配置態様、ならびに、アンテナ端子Ｐａｎｔ及び整合端子Ｐｍｔｃの配置態様はこれに限らない。以下、実施の形態の変形例２として、実施の形態に比べて、アンテナ用配線３０及び整合用配線４０の配置態様、ならびに、アンテナ端子Ｐａｎｔ及び整合端子Ｐｍｔｃの配置態様が異なるマルチプレクサについて説明する。
図１１は、実施の形態の変形例２に係るマルチプレクサ１Ｂの実装レイアウトを詳細に示す平面図である。
同図に示すように、本変形例では、アンテナ端子Ｐａｎｔと整合端子Ｐｍｔｃとは、パッケージ基板５０の中心に対して点対称とならない位置に配置され、具体的には、パッケージ基板５０の平面視において、合成配線６０の同一側に配置されている。つまり、アンテナ端子Ｐａｎｔと整合端子Ｐｍｔｃとは、上記実施の形態では、平面視形状が略矩形状のパッケージ基板５０の対向する２つの辺に配置されていたが、本変形例では、同一辺に配置されている。
これに伴い、本変形例では、アンテナ用配線３０と整合用配線４０とは、パッケージ基板５０の平面視において、合成配線６０に対して同一側に配置されている。また、アンテナ用配線３０及び整合用配線４０の各々は、当該平面視において、直交とは異なる角度（例えば、４５°）で合成配線６０に接続されている。
このように構成されたマルチプレクサ１Ｂであっても、上記実施の形態と同様に、アンテナ用配線３０を介さずに、整合インダクタ３等の整合素子を合成点Ｎに接続することができる。したがって、本変形例に係るマルチプレクサ１Ｂによれば、上記実施の形態と同様に、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる。
（変形例３）
上記実施の形態では、マルチプレクサ１は整合インダクタ３等の外付けの整合素子に接続されるとして説明したが、マルチプレクサは整合素子を内蔵してもかまわない。
図１２は、実施の形態の変形例３に係るマルチプレクサ２０１の外観の一例を示す斜視図である。
同図に示すように、マルチプレクサ２０１は、図１に示すマルチプレクサ１に比べて、さらに、整合端子Ｐｍｔｃに接続された整合インダクタ３を備える。また、整合端子Ｐｍｔｃは、上記実施の形態ではマルチプレクサ１の外部接続用端子であったが、本変形例では、マルチプレクサ２０１内の接続用端子である。
整合インダクタ３は、整合端子Ｐｍｔｃとグランド電位との間に接続される、例えばチップインダクタである。この整合インダクタ３は、電気長に応じたインダクタンスを有する整合用配線４０との合成インダクタンスによって、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスを所定のインピーダンス（５０Ω）にするようなインダクタンスを有する。例えば、整合インダクタ３は、パッケージ基板５０の上面に設けられた整合端子Ｐｍｔｃに接続されて、パッケージ基板５０の上面に実装される。
このように、本変形例に係るマルチプレクサ２０１によれば、マルチプレクサ２０１が整合素子（本変形例では整合インダクタ３）を備えることにより、外付けの整合素子を備えることなくインピーダンス整合を図ることができる。
また、本変形例に係るマルチプレクサ２０１によれば、整合インダクタ３が、整合用配線４０との合成インダクタンスによって、アンテナ端子Ｐａｎｔでのインピーダンスを所定のインピーダンス（５０Ω）にするようなインダクタンスを有する。これにより、マルチプレクサ２０１は、より良好なインピーダンス整合を図ることができる。
なお、整合インダクタ３はチップインダクタに限らず、多層基板に内蔵されていてもかまわない。図１３は、このように構成されたマルチプレクサ３０１の断面構造の一例を概念的に示す図である。なお、同図では、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０について、側面視して示している。
同図に示すように、マルチプレクサ３０１は、図１２に示すパッケージ基板５０に代わり、第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０を実装する多層基板３５０を備える。多層基板３５０には、マルチプレクサ３０１の回路を形成するための各種の導体に加え、整合インダクタ３を形成するための各種の導体（例えば、ループ状の面内導体、及び、各層を厚み方向に貫通する層間導体等）が設けられる。このため、この構成では、整合端子Ｐｍｔｃが多層基板３５０の表面に設けられず、内層に設けられてもかまわない。
このように構成されたマルチプレクサ３０１であっても、マルチプレクサ２０１と同様の効果が奏される。また、マルチプレクサ３０１によれば、整合インダクタ３が内蔵された多層基板３５０に第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０が実装されているため、さらなる小型化が図られる。
（変形例４）
また、上記実施の形態では、各々がデュプレクサである複数のフィルタ（上記実施の形態では第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０）を備えるマルチプレクサを例に説明した。しかし、複数のフィルタの各々はデュプレクサに限らず、例えば、受信通過帯域でフィルタリングする受信用フィルタであってもかまわない。また、上記実施の形態では、マルチプレクサ１は２つのフィルタ（上記実施の形態では第１フィルタ１０及び第２フィルタ２０）を備えるとした。しかし、マルチプレクサは複数のフィルタを備えればよく、例えば３つのフィルタを備えてもかまわない。以下、実施の形態の変形例４として、このように構成されたマルチプレクサについて説明する。
図１４は、実施の形態の変形例４に係るマルチプレクサ４０１の回路図である。
同図に示すマルチプレクサ４０１は、互いに異なる３つの受信通過帯域に対応する３つのフィルタ４１０、４２０、４３０を有し、アンテナ端子Ｐａｎｔに入力された受信信号を帯域ごとに対応する受信端子Ｐｒｘ４１〜Ｐｒｘ４３から出力する、トリプレクサである。また、フィルタ４１０、４２０、４３０の入力は合成点Ｎで共通接続されている（すなわち束ねられている）。
このように構成された受信用のマルチプレクサ４０１であっても、アンテナ用配線３０を介さずに整合インダクタ３等の整合素子を合成点Ｎに接続することができるため、上記実施の形態に係る送受信用のマルチプレクサ１と同様の効果が奏される。
なお、同様の技術は、複数のフィルタとして複数の送信用フィルタを備える構成に適用することもできる。また、同様の技術は、１つの送信用フィルタと１つの受信用フィルタとを備えるデュプレクサに適用することもできる。
（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係るマルチプレクサについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態及びその変形例には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及びその変形例に施したものや、異なる実施の形態及びその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
例えば、上記説明では、整合素子として整合インダクタ３を例に説明したが、整合素子はこれに限らない。例えば、整合素子を接続しない状態で、合成点Ｎでのインピーダンスがスミスチャート上の誘導性領域（上半分の領域）に位置するようなマルチプレクサでは、整合素子としてコンデンサを用いてもかまわない。
また、例えば、上記説明では、インピーダンス整合を図るための所定のインピーダンスを５０Ωとして説明したが、所定のインピーダンスはこれに限らない。例えば、マルチプレクサが７５Ω系の通信機器等に用いられる場合、所定のインピーダンスは７５Ωであってもかまわない。あるいは、アンテナ２とマルチプレクサとを接続する伝送線路の特性インピーダンスがアンテナ２の入力インピーダンスに合わせて設計されている場合、所定のインピーダンスはアンテナ２の入力インピーダンスであってもかまわない。
また、アンテナ用配線３０、整合用配線４０及び合成配線６０の各々は、基板の上面に設けられたパターン配線に限らず、少なくとも一部が基板の内層または下面に設けられたパターン配線及びビア導体によって構成されていてもかまわない。
本発明は、簡素な整合素子でインピーダンス整合を図ることができる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、１Ａ、１Ｂ、２０１、３０１、４０１、９０１ マルチプレクサ
２ アンテナ
３、９０３ 整合インダクタ
１０ 第１フィルタ
２０ 第２フィルタ
３０ アンテナ用配線
４０ 整合用配線
５０ パッケージ基板
６０ 合成配線
３５０ 多層基板
４１０、４２０、４３０ フィルタ
Ｎ 合成点
Ｐａｎｔ アンテナ端子
Ｐａ１、Ｐａ２ 共通端子
Ｐｍｔｃ 整合端子
Ｐｔｘ１、Ｐｔｘ２ 送信端子
Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２、Ｐｒｘ４１〜Ｐｒｘ４３ 受信端子

Claims (5)

  1. 複数のフィルタを有するマルチプレクサであって、
    前記マルチプレクサをアンテナに接続するためのアンテナ端子と、
    一端が前記アンテナ端子に接続され、他端が前記複数のフィルタの入力または出力が合流する点である合成点に接続されるアンテナ用配線と、
    前記合成点と前記複数のフィルタのそれぞれとを結ぶ配線であって、前記アンテナ用配線を除いた配線である合成配線と、
    前記アンテナと前記マルチプレクサとのインピーダンス整合を図る整合素子を接続するための整合端子と、
    一端が前記整合端子に接続され、他端が前記合成配線に接続される整合用配線とを有し、
    前記アンテナ用配線の他端と前記整合用配線の他端とは、前記合成配線の略同一の位置に接続される
    マルチプレクサ。
  2. 前記アンテナ用配線と前記整合用配線とは、基板に設けられ、当該基板の平面視において前記合成配線に対して互いに反対側に配置される
    請求項１に記載のマルチプレクサ。
  3. 前記アンテナ用配線及び前記整合用配線は、前記基板の平面視において前記合成配線に略直交して配置される
    請求項２に記載のマルチプレクサ。
  4. さらに、前記整合端子に接続された整合素子を有する
    請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチプレクサ。
  5. 前記整合素子は、前記整合端子とグランド電位との間に接続されたインダクタであり、
    前記インダクタは、電気長に応じたインダクタンスを有する前記整合用配線との合成インダクタンスによって、前記アンテナ端子でのインピーダンスを所定のインピーダンスにするようなインダクタンスを有する
    請求項４に記載のマルチプレクサ。
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