复合多工器的制作方法

本实用新型涉及用于移动体通信设备等的复合多工器。

背景技术：

在作为下一代通信标准的5G中，使用3GHz～6GHz的频带。因此，作为带通型滤波器，也要求能够在该频带中利用的带通型滤波器。在专利文献1公开了在这样的频带中使用的LC滤波器。

不过，在LC滤波器中，陡峭性并不充分。因此，LC滤波器不适合于5G的通信标准中的载波聚合用的多工器。

另一方面，弹性波滤波器的滤波器特性的陡峭性优异。其中，在利用了板波的S0模式的弹性波滤波器的情况下，尤其容易高频化。例如，在专利文献2记载的弹性波滤波器中，在支承基板上层叠有声多层膜以及压电膜。在该压电膜传播的板波的S0模式是声速为大约6000m/秒这样的高速。因此，即使在3GHz～6GHz频带中使用的情况下，也不需要使电极指的线宽度、电极指间的缝隙变得那么窄。因此，即使在高频带也不会产生生产时的偏差、耐电力性的下降等问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-092546号公报

专利文献2：WO2017/068827

然而，已知，若使用具有3GHz～6GHz频带的通带的滤波器构成多工器，则产生滤波器间的隔离度特性不充分这样的新的问题。认为这是因为，若频率变高，则由残余电感、寄生电容造成的影响与频率低的情况相比变大。

技术实现要素：

实用新型要解决的课题

本实用新型的目的在于，提供一种即使在谋求了高频化的情况下隔离度特性也良好的复合多工器。

用于解决课题的技术方案

本实用新型涉及的复合多工器是具有与天线端子连接的第一端子和作为输入输出端子的多个第二端子的复合多工器，所述复合多工器具备：第一多工器，具有一端与所述第一端子连接的多个带通型滤波器电路和分别连接于所述多个带通型滤波器电路的多个第一LC电路，所述各带通型滤波器电路的与所述第一端子相反侧的端部经由所述各第一LC电路分别连接于所述多个第二端子；第二多工器，具有一端与所述第一端子连接的多个带通型滤波器电路，所述各带通型滤波器电路的与所述第一端子相反侧的端部分别连接于所述多个第二端子；以及第二LC电路，连接在所述第一端子与所述第二多工器之间。

在本实用新型涉及的复合多工器中，优选地，所述多个第一LC电路形成了用于构成所述带通型滤波器电路的通带的衰减极。在该情况下，能够有效地提高第一多工器中的滤波器特性的陡峭性。

在本实用新型涉及的复合多工器中，所述第二LC电路是使传播的信号的相位延迟90度的90度延迟电路。在该情况下，能够在第一多工器和第二多工器传播的信号间使相位相差90度。

在本实用新型涉及的复合多工器中，更优选地，所述第一LC电路是使传播的信号的相位延迟90度的90度延迟电路。在该情况下，能够更进一步改善隔离度特性。

在本实用新型涉及的复合多工器的某个特定的方式中，所述带通型滤波器电路由弹性波滤波器构成。在该情况下，能够容易地实现高频化。

在本实用新型涉及的复合多工器的又一个特定的方式中，所述第一多工器以及所述第二多工器分别为第一双工器以及第二双工器。

在本实用新型涉及的复合多工器的又一个特定的方式中，所述第一多工器的一个所述带通型滤波器电路以及所述第二多工器的一个所述带通型滤波器电路为同一频段的带通型滤波器电路，所述第一多工器的另一个所述带通型滤波器电路以及所述第二多工器的另一个所述带通型滤波器电路为另一个同一频段的带通型滤波器电路。

实用新型效果

根据本实用新型，能够提供一种即使在推进了高频化的情况下隔离度特性也良好的复合多工器。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施方式的复合多工器的电路图。

图2是示出图1所示的复合多工器中的第一双工器的带通型滤波器电路的结构的电路图。

图3是用于说明构成在第一实施方式的复合多工器中使用的弹性波滤波器的弹性波谐振器的主视剖视图。

图4A是示出第一LC电路、第二LC电路的一个例子的电路图，图4B是示出第一LC电路、第二LC电路的其他例子的电路图。

图5A是示出第一LC电路、第二LC电路的又一个例子的电路图，图5B是示出第一LC电路、第二LC电路的另一个例子的电路图。

图6是示出比较例以及实施例的Band77的通过特性的图。

图7是示出比较例以及实施例的Band79的通过特性的图。

图8是示出比较例以及实施例的复合多工器中的从Band77向Band79的隔离度特性的图。

图9是示出比较例以及实施例中的天线端子处的VSWR特性的图。

图10是示出比较例以及实施例中的Band77侧的端子处的VSWR特性的图。

图11是示出比较例以及实施例中的Band79侧的端子处的VSWR特性的图。

图12是用于说明第一实施方式的复合多工器中的Band77的发送信号的传输状态的电路图。

图13是用于说明第一实施方式的复合多工器中的Band79的接收信号的传输状态的电路图。

图14是用于说明第一实施方式的复合多工器中的隔离度信号的传输状态的电路图。

图15是第二实施方式涉及的复合多工器的电路图。

附图标记说明

1：复合多工器，2：天线端子，3：第一端子，4、5：第二端子，11：第一双工器，12、13、22、23：带通型滤波器电路，14、15：第一LC电路，16：第二LC电路，21：第二双工器，31：弹性波谐振器，32：支承基板，33：声多层膜，33a、33c、33e：低声阻抗层，33b、33d、33f：高声阻抗层，34：压电板，35：IDT电极，41、41A、42、42A：LC电路，51：复合多工器，61：第一多工器，61a～61d：带通型滤波器电路，62：第二多工器，62a～62d：带通型滤波器电路，63a～63d：第一LC电路，C11、C12：电容器，L1～L7、L11、L12：电感器，P1～P3、P11～P14：并联臂谐振器，S1～S3、S11～S14：串联臂谐振器。

具体实施方式

以下，通过参照附图对本实用新型的具体的实施方式进行说明，从而明确本实用新型。

另外，需要指出的是，在本说明书记载的各实施方式均为例示性的实施方式，能够在不同的实施方式间进行结构的部分置换或组合。

图1是本实用新型的第一实施方式涉及的复合多工器的电路图。复合多工器1具有与天线端子2连接的第一端子3。此外，复合多工器1具有多个第二端子4、5。第二端子4、5用作输入输出端子。在第一端子3连接有作为第一多工器的第一双工器11。在第一端子3经由第二LC电路16连接有作为第二多工器的第二双工器21。

复合多工器1在使用于5G的Band77以及Band79中使用。Band77的通信频带为3300MHz～4200MHz，Band79的通信频带为4400MHz～5000MHz。复合多工器1是在载波聚合中使用的复合多工器，因此，第一双工器11、第二双工器21的各一端共同连接于第一端子3。此外，第二端子4用作Band77的输入输出端子。第二端子5用作Band79的输入输出端子。

另外，本实用新型的复合多工器并不限于Band77以及Band79的组合，能够应用于各种各样的Band(频段)彼此的组合。

第一双工器11具有多个带通型滤波器电路12、13。带通型滤波器电路12是Band77用的带通型滤波器电路，带通型滤波器电路13是Band79用的带通型滤波器电路。多个带通型滤波器电路12、13的一端彼此共同连接于第一端子3。在第一双工器11中，在带通型滤波器电路12与第二端子4之间连接有第一LC电路14。第一LC电路14与带通型滤波器电路12一起形成Band77的通带。特别是，通过第一LC电路14形成衰减极，Band77的通带的陡峭性提高。

同样地，在带通型滤波器电路13与第二端子5之间连接有第一LC电路15。第一LC电路15形成衰减极。因此，通过带通型滤波器电路13和第一LC电路15，Band79中的通带的陡峭性提高。

如上所述，在第一双工器11中，多个带通型滤波器电路12、13的与连接于第一端子3的一侧相反侧的端部分别经由第一LC电路14、15与多个第二端子4、5分别连接。

此外，在本实施方式中，第一LC电路14还具有使相位延迟90度的功能。第一LC电路15也同样地，使传播的信号的相位延迟90度。

第二双工器21具有多个带通型滤波器电路22、23。带通型滤波器电路22是Band77用的带通型滤波器电路。带通型滤波器电路23是Band79用的带通型滤波器电路。带通型滤波器电路22以及带通型滤波器电路23的一端彼此经由第二LC电路16共同连接于第一端子3。带通型滤波器电路22的与连接于第一端子3的一侧相反侧的端部与Band77用的第二端子4连接。带通型滤波器电路23的与连接于第一端子3的一侧相反侧的端部与作为Band79用的收发端子的第二端子5连接。

第二LC电路16构成为使传播的信号的相位延迟90度。即，第二LC电路16与第一LC电路14、15同样地，是90度延迟电路。

在复合多工器1中，因为像上述那样构成，所以能够有效地提高Band77与Band79之间的隔离度特性。关于该效果，举出实施例在后面更详细地进行说明。

图2是用于说明复合多工器1中的第一双工器11的带通型滤波器电路12、13的电路结构的电路图。第二双工器中的带通型滤波器电路22、23也具有同样的电路结构。

另外，在图2中，图示了第一双工器11中的比第一LC电路14、15更靠第一端子3侧的部分，未图示第一LC电路14、15。

如图2所示，带通型滤波器电路12以及带通型滤波器电路13的一端彼此共同连接于第一端子3。在第一端子3与接地电位之间连接有阻抗匹配用的电感器L1。

带通型滤波器电路12以及带通型滤波器电路13是梯型滤波器。在带通型滤波器电路12中，多个串联臂谐振器S1～S3和多个并联臂谐振器P1～P3连接为构成梯型电路。

在并联臂谐振器P1与接地电位之间连接有电感器L4。在并联臂谐振器P1与电感器L4之间的连接点和串联臂之间连接有电感器L2。

此外，在串联臂谐振器S2、S3间的连接点和接地电位之间连接有电感器L3。并联臂谐振器P2、P3的各一端被共同连接，并经由电感器L5与接地电位连接。

在带通型滤波器电路13中，多个串联臂谐振器S11～S14和多个并联臂谐振器P11～P14连接为构成梯型电路。并联臂谐振器P11、P12的一端彼此被共同连接，并与接地电位连接。并联臂谐振器P13、P14的一端彼此也被共同连接，并与接地电位连接。此外，在串联臂谐振器S11的与第一端子3相反侧连接有电感器L6。在并联臂谐振器P11、P12的被共同连接的部分与接地电位之间连接有电感器L7。

在带通型滤波器电路12中，电感器L2以及电感器L3为了在通带外形成衰减极而连接。电感器L4以及电感器L5为了扩大并联臂谐振器的谐振频率与反谐振频率之间的频率间隔而连接。

在带通型滤波器电路13中，电感器L6为了谋求与图1所示的第二端子5的阻抗匹配而连接。电感器L7为了在通带外形成衰减极而连接。

另外，第二双工器21的带通型滤波器电路22以及带通型滤波器电路23也与上述带通型滤波器电路12以及带通型滤波器电路13同样地构成。

返回到图1，在复合多工器中，为了在频带外进一步形成衰减极，而在带通型滤波器电路12连接有第一LC电路14，在带通型滤波器电路13连接有第一LC电路15。由此，滤波器特性的陡峭性更进一步提高。

图2所示的串联臂谐振器S1～S3、并联臂谐振器P1～P3、串联臂谐振器S11～S14以及并联臂谐振器P11～P14均由弹性波谐振器构成。因此，带通型滤波器电路12以及带通型滤波器电路13、带通型滤波器电路22以及带通型滤波器电路23均为梯型的弹性波滤波器电路。

图3是示出上述弹性波谐振器的一个例子的主视剖视图。弹性波谐振器31具有支承基板32。在支承基板32上层叠有声多层膜33。在声多层膜33上层叠有压电板34。在压电板34上设置有IDT电极35。在IDT电极35的弹性波传播方向两侧配置有反射器。另外，省略该反射器的图示。

支承基板32由硅等半导体材料、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等压电性材料等适当的材料构成。

声多层膜33具有低声阻抗层33a、33c、33e和高声阻抗层33b、33d、33f。低声阻抗层33a、33c、33e和高声阻抗层33b、33d、33f交替地层叠。低声阻抗层33a、33c、33e的声阻抗比高声阻抗层33b、33d、33f的声阻抗低。只要满足上述声阻抗的高低的关系，就能够使用适当的材料作为低声阻抗层33a、33c、33e以及高声阻抗层33b、33d、33f的材料。作为这样的材料的例子，能够举出氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝等绝缘性材料、硅等半导体材料或Al、Pt、AlCu合金等金属。

压电板34由LiTaO3、LiNbO3等适当的压电材料构成。关于IDT电极35，也由适当的金属或合金构成。此外，也可以由层叠金属膜形成IDT电极35。

在复合多工器1中，使用多个弹性波谐振器31构成带通型滤波器电路12、13以及带通型滤波器电路22、23。因此，能够通过利用板波S0模式等而容易地谋求高频化。

返回到图1，第一LC电路14、15以及第二LC电路16具有将电感器L和电容器C连接的电路结构。图4A是这样的LC电路的一个例子的电路图，图5A是示出其他例子的电路图。

在图4A所示的LC电路41中，在连接了输出端的传输路径连接有电感器L11、L11，即，在梯型滤波器的串联臂串联地连接有电感器L11、L11，在该传输路径与接地电位之间连接有电容器C11。

另外，也可以取代图4A所示的LC电路41而使用图4B所示的LC电路41A。

相反，在图5A所示的LC电路42中，在传输信号的路径连接有电容器C12、C12。在该传输信号的路径与接地电位之间连接有电感器L12。

另外，也可以取代图5A所示的LC电路42而使用图5B所示的LC电路42A。

由LC电路41或LC电路42构成前述的第一LC电路14、15、第二LC电路16。

在复合多工器1中，传输Band77的发送信号以及Band79的接收信号。在该情况下，因为设置有上述第一LC电路、第二LC电路14～16，所以能够有效地改善隔离度特性。通过对以下的实施例以及比较例进行说明，从而使其明确。

按照以下的设计参数，制作了第一实施方式的实施例中的第一双工器11的带通型滤波器电路12。

[表1]

此外，按照以下的表2所示的设计参数构成了带通型滤波器电路13。

[表2]

此外，电感器L1～L7的电感值设为如下述的表3所示。

[表3]

作为第一LC电路、第二LC电路中的电路结构，使用了图4A所示的LC电路41。电感器L11的电感值设为1.9nH，电容器C11的电容设为0.8pF。

另外，第二双工器21中的带通型滤波器电路22、23的设计参数也设为相同。

为了比较，除了未使用第一LC电路、第二LC电路14～16且未将第一双工器和第二双工器的一端彼此进行共同连接以外，与上述实施方式同样地构成了多工器电路。

另外，在比较例中，因为第一双工器、第二双工器未并联连接，所以与实施例相比，谐振器的静电电容全部设为2倍，电感值全部设为1/2倍。

图6示出Band77中的发送信号的通过特性。图7示出Band79的接收信号的通过特性。此外，图8是示出从Band77向Band79侧的隔离度特性的图。图9是示出天线端子处的VSWR特性的图，图10是示出Band77侧的端子处的VSWR特性的图，图11是示出Band79侧的端子处的VSWR特性的图。

在图6～图11中，实线示出实施例的结果，虚线示出比较例的结果。

如图8所示，可知相对于比较例，根据实施例，有效地改善了隔离度特性。即，Band77频带中的隔离度在比较例中为48.6dB，相对于此，在实施例中改善为52.2dB。在Band79频带中，在比较例中为52.4dB，相对于此，在实施例中改善为54.2dB。

此外，根据图6以及图7明确可知，在Band77以及Band79中的任一频带中，相对于比较例，根据实施例关于通过特性也被改善。进而，如图9～图11所示，可知相对于比较例，根据实施例VSWR特性也被改善。

如上所述，认为相对于比较例在实施例中隔离度特性被改善的理由如下。

图12是示出从作为Band77侧端子的第二端子4向第一端子3侧传输Band77的发送信号的状态的图。如用箭头A1所示，在第一双工器11侧，发送信号经由第一LC电路14以及带通型滤波器电路12传输到第一端子3。在该情况下，发送信号的相位被第一LC电路14延迟90度。

另一方面，如用箭头A2所示，Band77的发送信号经由第二双工器21的带通型滤波器电路22以及第二LC电路16传输到第一端子3。在该情况下，传输的信号的相位在第二LC电路16中被延迟90度。因此，在第一端子3处，用箭头A1以及箭头A2示出的双方的发送信号的相位变得一致。因此，在两个传输路径传播过来的信号不会相互抵消而被合成，输出到第一端子3，并且输出到天线端子2。

如图13所示，Band79的接收信号从第一端子3传输到作为Band79的端子的第二端子5。在该情况下，在用箭头B1示出的传输路径中，接收信号通过第一双工器11的带通型滤波器电路13以及第一LC电路15。因此，接收信号的该相位被延迟90度。另一方面，在用箭头B2示出的传输路径中，经由第二LC电路16以及带通型滤波器电路23传输到第二端子5。在该情况下，信号的相位也被第二LC电路16延迟90度。因此，在第二端子5处，通过用箭头B1示出的传输路径以及用箭头B2示出的传输路径传输过来的信号的相位变得一致。因此，接收信号不会相互抵消而被合成。

另一方面，如图14所示，关于作为Band77侧端子的第二端子4与Band79侧的第二端子5之间的隔离度，通过用箭头C1、C2示出的路径，从第二端子4泄漏到第二端子5侧的信号通过第一LC电路14以及第一LC电路15。因此，相位被延迟180度。相对于此，关于通过用箭头D1、D2示出的传输路径泄漏过来的信号，该信号的相位不被延迟。因此，在第二端子5中，在箭头C1、C2所示的路径中传输过来的信号的相位和在用箭头D1、D2示出的传输路径中传输过来的信号的相位变得相差180度。因此，两者的信号相互抵消，可改善隔离度特性。

由于以上的理由，在上述实施例中，能够在不使第二端子4与第一端子3之间的传输特性以及第二端子5与第一端子3之间的传输特性劣化的情况下，有效地改善Band77用的第二端子4与Band79用的第二端子5之间的隔离度特性。

另外，虽然在第一实施方式的复合多工器1中，第一双工器11、第二双工器21共同连接于第一端子3，但是也可以像图15所示的第二实施方式的复合多工器51那样，第一多工器61以及第二多工器62分别为具有四个带通型滤波器电路61a～61d、62a～62d的四工器。在该情况下，在第一多工器61中，在带通型滤波器电路61a～61d的与第一端子3相反侧的端部分别连接第一LC电路63a～63d。此外，第二LC电路16连接在第二多工器62与第一端子3之间。第二多工器62也像上述那样为四工器。

像这样，在本实用新型中，第一多工器、第二多工器并不限于双工器，也可以是三工器、四工器或者具有五个以上的带通型滤波器电路的多工器。此外，在将多工器中的带通型滤波器电路的数目设为N的情况下，在第一多工器中，在N个滤波器分别连接第一LC电路，进而，第二LC电路16连接在第一端子3与第二多工器之间。因此，在第一多工器以及第二多工器中的带通型滤波器电路的数目为N的情况下，作为整体会使用N+1个LC电路。