CN101501990B - 频率可变声音薄膜谐振器、滤波器以及使用滤波器的通信装置 - Google Patents

频率可变声音薄膜谐振器、滤波器以及使用滤波器的通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种声音薄膜谐振器，具有第一压电薄膜(101)；成对的一次侧电极(103、104)，形成在上述第一压电薄膜上，用于施加电信号；第二压电薄膜(102)，被配置成传播在上述第一压电薄膜中产生的振动；成对的二次侧电极(104、105)，形成在上述第二压电薄膜上，用于输出电信号；负载(108)，连接在上述二次侧电极之间；以及控制部(109)，控制上述负载的值。构成有利用压电效应从上述二次侧电极输出从上述一次侧电极输入的电信号的声音薄膜谐振子，通过控制上述负载的值从而谐振频率和反谐振频率可变。根据本发明，谐振频率和反谐振频率同时可变而不会使谐振特性劣化。

Description

频率可变声音薄膜谐振器、滤波器以及使用滤波器的通信装置
技术领域
本发明涉及能够抑制寄生(spurious)的产生的频率可变声音薄膜谐振器以及使用频率可变声音薄膜谐振器的滤波器。 
背景技术
内置于便携设备等电子设备中的部件不断被要求更加小型化和轻量化。例如，便携设备中使用的滤波器被要求小型化，并且被要求中心频率和频带可变。作为满足这些要求的滤波器之一，已知有使用声音薄膜谐振器的滤波器(参照专利文献1～2)。 
首先，参照图17说明专利文献1所述的现有例的声音薄膜谐振器。 
图17表示声音薄膜谐振器的剖面构造。该声音薄膜谐振器具有如下构造：利用上部电极E2和下部电极E1夹着压电体2和设于其两面的半导体层1、3。该构造经由声音反射镜层AS支撑在基板S上。声音反射镜层AS使用具有较高的声阻抗差的组合材料构成。该声音薄膜谐振器利用上部电极E2和下部电极E1在厚度方向施加电场，产生厚度方向的振动。此时，声波被声音反射镜层AS大致100％反射，振动集中在由压电体2、半导体层1、3、上部电极E2和下部电极E1构成的区域。 
接着，说明使该声音薄膜谐振器的频率成为可变的动作原理。 
通过对上部电极E2和下部电极E1施加电压，由于电荷扩散而产生的扩散电压Vd被放大或衰减。因此，通过被施加的外部电压而得到的活性层的厚度发生变化。活性层进行相对于纵波与半导体层不同的动作，因而声音薄膜谐振器的谐振频率随着活性层厚度的变化而发生变化。 
接着，参照图18、图19A、图19B，说明专利文献2所述的现有例的声音薄膜谐振器。 
图18表示声音薄膜谐振器的剖面构造。该声音薄膜谐振器具有如下构造：利用电极10和电极11夹着压电体13，并且，在电极11的下部形成有 介电常数根据直流的施加电压而变化的电介体14和电极12。通过电介体14和电极12形成可变电容CT。该声音薄膜谐振器放置在形成有腔16的基板17上使用。使用例如精细加工法，通过局部地从基板7的背面进行蚀刻而形成薄板部15，来设计成腔16。利用电极10和电极11在压电体13的厚度方向施加电场，产生厚度方向的振动。 
图19A、图19B表示该声音薄膜谐振器的等效电路。薄膜体声波谐振子18可用由串联连接电容C1、电感L1以及电阻R1而成的电路和相对于该电路并联连接的电容C0构成的等效电路表示。可变电容元件19可用可变电容CT构成的等效电路表示。根据连接的方法，可变电容元件19相对于薄膜体声波谐振子18，成为图19A所示串联连接的结构、或者图19B所示并联连接的结构。 
通过在图18的电极12和电极11之间施加直流电压而使电介体14的介电常数变化，能够使声音薄膜谐振器的谐振频率变化。 
专利文献1：日本特表2004-534473号公报 
专利文献2：日本特开2005-109573号公报 
专利文献1所述的声音薄膜谐振器使用通过DC偏置使电极尺寸可变的构造，因而需要向谐振器施加DC来控制频率的电路，电路结构变得复杂。此外，为了使谐振频率可变，作为构成声音薄膜谐振器的材料，需要在电极之间采用压电体以外的材料，因而损失增加。 
此外，在专利文献2所述的声音薄膜谐振器中，与声音薄膜谐振子串联或者并联地附加有可变电容器。因此，在电容器与声音薄膜谐振子串联连接的情况下，声音薄膜谐振器的谐振频率和反谐振频率之差变小，滤波器特性恶化。此外，在电容器与声音薄膜谐振子并联连接的情况下，电容器的损失显著地影响声音薄膜谐振器的特性。此外，在专利文献2的结构中，可单独地使声音薄膜谐振器的谐振频率和反谐振频率可变，但是不能同时可变。 
发明内容
故而，本发明的目的在于提供一种声音薄膜谐振器和滤波器，能够使谐振频率和反谐振频率同时可变而不使声音薄膜谐振器的谐振特性劣化。 
为了达到上述目的，本发明的频率可变声音薄膜谐振器具有：第一压电薄膜；成对的一次侧电极，夹着上述第一压电薄膜相对置地形成在上述第一压电薄膜上，并用于施加电信号；第二压电薄膜，被配置成传播在上述第一压电薄膜中产生的振动；成对的二次侧电极，夹着上述第二压电薄膜相对置地形成在上述第二压电薄膜上，并用于输出电信号；输入端子，用于对上述一次侧电极供给电信号；输出端子，用于从上述二次侧电极获得电信号；负载，连接在上述二次侧电极之间；以及控制部，控制上述负载的值，构成有利用压电效应从上述输出端子输出从上述输入端子输入的电信号的声音薄膜谐振子，通过控制上述负载的值，使谐振频率和反谐振频率可变，从而从上述输出端子获得电信号。 
发明效果： 
根据上述结构的频率可变声音薄膜谐振器，能够使谐振频率和反谐振频率同时可变。由此，能够实现低损失、宽频带的频率可变声音薄膜谐振器、以及滤波器、通信设备。 
附图说明
图1A是表示本发明的实施方式1涉及的频率可变声音薄膜谐振器的框图。 
图1B是该频率可变声音薄膜谐振器的等效电路图。 
图2是表示本发明的实施方式1涉及的另一个频率可变声音薄膜谐振器的框图。 
图3是说明图2所示的频率可变声音薄膜谐振器中相对于电容变化的频率移动的图。 
图4是说明图2所示的频率可变声音薄膜谐振器中相对于电容变化的频率变化量的图。 
图5是表示本发明的实施方式1涉及的另一个频率可变声音薄膜谐振器的框图。 
图6是表示本发明的实施方式1涉及的具有基板的频率可变声音薄膜谐振器的框图。 
图7A是表示本发明的实施方式1涉及的另一个声音薄膜谐振器的表面形状的俯视图。 
图7B是该声音薄膜谐振器的A-A剖视图。 
图8A是表示本发明的实施方式1涉及的另一个声音薄膜谐振器的表面形状的俯视图。 
图8B是该声音薄膜谐振器的B-B剖视图。 
图9是表示本发明的实施方式2涉及的频率可变声音薄膜谐振器的框图。 
图10是表示本发明的实施方式2涉及的另一个频率可变声音薄膜谐振器的框图。 
图11是表示本发明的实施方式3涉及的频率可变声音薄膜谐振器的特性的图。 
图12是表示本发明的实施方式4涉及的滤波器的框图。 
图13是说明图12所示的滤波器的动作的图。 
图14是表示本发明的实施方式5涉及的滤波器的框图。 
图15是表示本发明的实施方式6涉及的共用器的框图。 
图16是表示本发明的实施方式7涉及的通信装置的框图。 
图17是表示现有例的频率可变声音薄膜谐振器的俯视图。 
图18是表示另一个现有例的频率可变声音薄膜谐振器的剖视图。 
图19A是表示图18的频率可变声音薄膜谐振器的等效电路的图。 
图19B是表示图18的频率可变声音薄膜谐振器的另一个例子的等效电路的图。 
符号说明 
1、3：半导体层 
2、13：压电体 
10、11、12：电极 
14：电介体 
15：薄板部 
16：腔 
17：基板 
18：薄膜体声波谐振子 
19：可变电容元件 
100、110、120、200、300、310、400、410：声音薄膜谐振子 
101、102、131、141：压电体 
103、132、142：第一电极 
104、134、144：第二电极 
105、133、143：第三电极 
106、301a、401a：输入端子 
107、301b、401b：输出端子 
108、123、302、402a、402b：负载 
109、112、114、124、202、204、303：控制部 
111：可变电容 
113：可变电感 
121、135、145：基板 
122、136、146：腔 
201、201a、201b、201c：开关元件 
203a～203c：负载A～负载C 
304：电感 
403a：控制部A 
403b：控制部B 
501：移相器 
502：发送滤波器 
503：接收滤波器 
601：天线 
602：共用器 
603：低噪声放大器 
604：基带部 
605：功率放大器 
AS：声音反射镜层 
CT：可变电容 
E2：上部电极 
E1：下部电极 
S：基板 
具体实施方式
本发明的频率可变声音薄膜谐振器能够以上述结构为基础取得以下的各种方式。 
即，优选的是，负载由可变电容构成。上述负载的可变范围最好是设定在上述声音薄膜谐振子的二次侧电容的1/100～100倍的范围内。更加优选的是，在1/10～10倍的范围内可变。 
此外，负载也可以是可变电感。上述可变电感的阻抗的可变范围最好是设定在上述声音薄膜谐振子的二次侧阻抗的1/100～100倍的范围内。更加优选的是，在1/10～10倍的范围内可变。 
此外，负载也可以是开关元件。在开关元件的情况下，能够容易地使负载在无限大～零之间可变。 
此外，负载还可以是将多个开关元件和电容、电感等组合来构成。在该情况下，能够通过切换”接通/断开”来容易地切换负载。 
此外，本发明的频率可变声音薄膜谐振器可采用如下结构：层叠配置上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜，在上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜之间，设有相对于两个压电薄膜共同的第二电极，在上述第一压电薄膜的与上述第二电极相反一侧的面上设有第一电极，在上述第二压电薄膜的与上述第二电极相反一侧的面上设有第三电极，上述第一电极和上述第二电极作为上述一次侧电极发挥功能，上述第二电极和上述第三电极作为上述二次侧电极发挥功能。 
在该结构中优选的是，将组合上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电薄膜而成的膜厚定义为P，将上述膜厚P加上上述第二压电薄膜和上述第三电极而得到的整体膜厚定义为T时，膜厚比P/T被设定在下述范围：大于由上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电体构成的谐振子的有效耦合系数成为最大时的膜厚比P/T，并且小于由上述第二电极、上述第三电极以及上述第二压电体构成的谐振子的有效耦合系数成为最大时的膜厚比P/T。 
此外，优选的是，上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜由AlN形成，上述第一～第三电极由Mo形成，将组合上述第一电极、上述第二电极以 及上述第一压电薄膜而成的膜厚定义为P，将上述膜厚P加上上述第二压电薄膜和上述第三电极而得到的整体膜厚定义为T时，膜厚比P/T被设定在0.4～0.5的范围。 
此外，优选的是，上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜由AlN形成，上述第一～第三电极由Mo形成，将组合上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电薄膜而成的膜厚定义为P，将上述膜厚P加上上述第二压电薄膜和上述第三电极而得到的整体膜厚定义为T时，膜厚比P/T被设定在0.58以下。 
或者，上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜可采用一体形成的结构。在该情况下，上述一次侧电极的一方和上述二次侧电极的一方可共用。 
上述本发明的声音谐振器单独地作为滤波器发挥功能，但是，通过连结某个声音谐振器或者组合进行连接，能够实现各种频率特性的滤波器。此外，还可使用上述滤波器构成发送滤波器以及接收滤波器，作为共用器来使用，还可用于通信设备。 
以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。 
(实施方式1) 
图1A是本发明的实施方式1涉及的频率可变声音薄膜谐振器的框图。图1B是其等效电路图。 
在图1A中，声音薄膜谐振子100具有层叠配置而成的第一压电体101和第二压电体102。第一压电体101夹在第一电极103和第二电极104之间，第二压电体102夹在第二电极104和第三电极105之间。在第一电极103上连接有输入端子106，第二电极104与GND连接，在第三电极105上连接有输出端子107。在第三电极105上还连接有负载108，负载108由控制部109控制其值。 
如图1B所示，声音薄膜谐振子100可利用串联连接电容C1、电阻R1以及电感L1而成的电路和相对于该电路并联连接的电容C01以及C02构成的等效电路来表示。 
在上述结构中，当从输入端子106向第一电极103施加电信号时，由第一压电体101的局部通过电机转换激励厚度方向纵振。激励出的振动向第二压电体102传递，经由第三电极105从输出端子107作为电信号输出。 此时，利用成为驻波的振动，该驻波例如在与第一电极103和第一压电体101相接的主面相反的主面、以及与第三电极105和第二压电体102相接的主面相反的主面上形成振动的波腹。 
在本实施方式涉及的频率可变声音薄膜谐振器中，通过设置负载108并对其进行控制，发挥以下的特征。 
即，通过改变负载108的值，对在声音薄膜谐振子100中传递的振动带来影响，谐振频率和反谐振频率同时移动。这是基于以下这样的动作。在以驻波振动的声音薄膜谐振器中，在第一压电体101激励的振动向第二压电体102传递，在此通过压电效应而转换成电信号(电荷)。转换后的电荷被从第二电极104和第三电极105取出，但是在本实施方式中，第二电极104接地，因而从第三电极105输出。 
在负载108的值接近无限大的状态下，在第三电极105产生的电荷不会流入负载108，而是再次由第二压电体102转换成振动。此时的谐振频率等于没有连接负载108时的谐振频率。 
此外，在负载108的值接近零的状态下，在第三电极105产生的电荷流入负载108。结果，对应于在第三电极105产生的电荷流入负载108的量，对声音薄膜谐振子100的动作带来影响，谐振频率发生变化。此时，谐振频率在低频侧移动。 
此外，在使负载108任意可变的情况下，在第三电极105产生的电荷流入负载108的量发生变化，可任意改变谐振频率。此时的谐振频率成为负载无限大时的谐振频率和负载为零时的谐振频率之间的值。 
图2所示的频率可变声音薄膜谐振器是如下构成的实施例：相对于与图1A相同结构的声音薄膜谐振子110，连接可变电容111作为图1A所示的负载108，由控制部112控制其电容值。通过使用可变电容111作为负载，在第三电极105产生的电荷在可变电容111和第三电极105之间作为无效电力被交接。由此能够减小损失。 
图3是表示改变可变电容111的值时的导纳的频率特性的图。可变电容111的电容值较小时，谐振频率位于负载无限大时的谐振频率附近(高频侧)，当增大容量值时，移动到负载为零时的谐振频率附近(低频侧)。 
图4表示谐振频率相对于可变电容111的电容值Cv和声音薄膜谐振子 110的输出电容Cr之比Cv/Cr的变化量。电容比Cv/Cr在1附近的情况下，相对于负载变动的频率变化量较大，在远离1附近的区域，谐振频率变化量较小。通过在电容比Cv/Cr为0.01～100之间改变可变电容111的电容值Cv，作为频率可变幅度，可从负载无限大时的谐振频率附近到负载为零时的谐振频率附近进行改变。 
并且，通过在电容比Cv/Cr为0.1～10的附近改变电容值Cv，相对于较小的负载变动，能够实现频率变化量较大的频率可变声音薄膜谐振器。 
取代使用图2所示的可变电容111作为负载的实施例，如图5所示，使用可变电感113作为负载也可取得同样的效果。可变电感113由控制部114控制阻抗值，使得声音薄膜谐振子110的谐振频率和反谐振频率可变。 
此外，取代上述例子所示的使声音薄膜谐振子100、110单体存在的例子，如图6所示，采用由基板121支撑声音薄膜谐振子120的结构也可取得同样的效果。在基板121上设有用于确保振动的腔122。第三电极105与负载123连接，负载123由控制部124控制，使得声音薄膜谐振子120的谐振频率和反谐振频率可变。 
并且，声音薄膜谐振子100的构造除了图1A所示的构造以外，还可采用图7A、7B或者图8A、8B所示的构造。 
图7A、7B是利用在厚度方向的振动中横向耦合的振动的声音薄膜谐振子的实施例。图7A是俯视图，图7B是表示图7A中的A-A剖面的剖面图。在压电体131的一个面上设有第一电极132和第三电极133，在另一个面上设有第二电极134，压电体131夹在第一电极132和第二电极134之间的构造以及压电体131夹在第二电极134和第三电极133之间的构造具有横向排列配置的结构。该声音薄膜谐振子被配置在形成于基板135的腔136上。 
图8A、8B与图7A、7B相同，是横向耦合的声音薄膜谐振子，是使电极为同心形状的实施例。图8A是俯视图，图8B是表示图8A中的B-B剖面的剖面图。在压电体141的一个面上，在形成为圆形的第一电极142的周围呈同心圆形状地设有环状的第三电极143。在压电体141的另一个面上设有第二电极144，使得压电体141夹在第一电极142和第二电极144之间。该声音薄膜谐振子被配置在形成于基板145的腔146上。通过采用 图8A、8B所示的构造，与图7A、7B所示的构造的声音薄膜谐振子相比，能够提高耦合度，能够得到宽频带、低损失的特性。 
此外，在本实施方式中，作为负载示出了可变电容、可变电感的例子，但是在作为负载采用可变电阻时也可取得同样的效果。在该情况下，在第三电极产生的电荷由负载消耗。由此，在声音薄膜谐振器的输出电容和阻抗匹配的条件下，成为频率可变声音薄膜谐振器的Q值降低等的原因，因此，最好是在除此之外的领域使用。 
(实施方式2) 
图9是本发明的实施方式2涉及的频率可变声音薄膜谐振器的框图。本实施方式与实施方式1的不同点在于，取代图1A所示的负载108而设有开关元件201，设有控制开关元件201的控制部202。 
此外，声音薄膜谐振子200的构造和动作与实施方式1的声音薄膜谐振子100相同，对于同一要素标注同一参考符号，省略重复说明。 
在上述结构的本实施方式的频率可变声音薄膜谐振器中，通过设置开关元件201来发挥以下的特征。 
首先，通过作为负载使用可在开放状态和短路状态下动作的开关元件201按照”接通/断开”这二值改变负载，能够简单地实现频率可变。 
此外，如图10所示，还可具有多个开关元件201a、201b、201c和与之连接的负载A203a、负载B203b、负载C203c，由控制部204切换开关元件201a、201b、201c，来改变频率。在该情况下，针对期望的频率变化量，仅通过”接通/断开”控制各个开关元件201a、201b、201c就能够进行频率改变，并且，实用上的效果较大，例如具有仅通过”接通/断开”就能够简单地进行控制这样的效果等。 
(实施方式3) 
参照表示相对于压电体和电极的膜厚变化的特性变化的图11，说明实施方式3涉及的频率可变声音薄膜谐振器。本实施方式中的频率可变声音薄膜谐振器具有基本上与图1A所示相同的、层叠配置有第一压电体和第二压电体的构造。 
图11表示在实施方式1所示的频率可变声音薄膜谐振器的构造(图1A)中，电极材料使用Mo来固定厚度，压电材料使用AlN，改变第一压 电体101和第二压电体102的膜厚进行计算而得到的特性。 
在图11中，横轴表示组合第一电极103、第二电极104以及第一压电体101而成的膜厚P相对于整体膜厚T的膜厚比P/T。整体膜厚T是膜厚P加上第二压电体102和第三电极105的膜厚而得到的膜厚。图11的圆形标记(○)表示频率移动量。频率移动量被定义成相对于图1A的结构下的负载108的值的每单位变化而产生的频率移动的大小。三角标记(△)表示从第一电极103、第二电极104以及第一压电体101看到的谐振器的有效耦合系数。 
当增大第一压电体101的厚度从而增大膜厚比P/T时，频率移动量增加。但是，其增加率以0.58附近的膜厚比P/T为界而降低。另一方面，有效耦合系数具有如下倾向：在膜厚比P/T为0.4～0.5的范围内具有最大值，随着膜厚比P/T超过0.5继续增加而有效耦合系数减小。由此，即使膜厚比P/T大于0.58，也仅是频率移动量的增加较小，作为谐振器的特性降低。 
另一方面，在第一压电体101和第二压电体102的膜厚相同时，将上下面作为振动的波腹，成为在第二电极104的位置作为振动的波腹的振动分布。此时，当增厚第一压电体101时，成为振动的波腹进入第一压电体101中的振动分布。结果，在压电体中产生振动引起的电荷的消失，成为被输入的电能不能有效转换成振动这样的状况，有效耦合系数降低。此外，当第一压电体101变薄时，振动的波腹在第二压电体102的方向移动，因而有效耦合系数增加而不会产生压电体中的电荷的消失。但是，当第一压电体101进一步变薄时，第二压电体102和第三压电体105成为振动时的机械负载，因而导致有效耦合系数的降低。 
此外，由第二压电体102构成的谐振子的特性影响频率移动量。由于进行移动的量是由第二电极104、第二压电体102以及第三电极105构成的谐振子的有效耦合系数所确定的频率，因此，当减小膜厚比P/T时，频率移动量减小。另一方面，当增大膜厚比P/T时，频率移动量增大。但是，当膜厚比P/T超过特定值而增大时，有效耦合系数饱和而变化量减小。在本实施方式的情况下，在膜厚比P/T为0.58时相当于此，因而最好是构成为膜厚比P/T小于0.58的范围。由此，能够在维持作为谐振器的特性(有效耦合系数)的情况下，得到充分的频率改变的作用。 
即，在与由第一电极103、第二电极104以及第一压电体101构成的谐振子的有效耦合系数成为最大的情况相比膜厚比P/T较大、与由第二电极104、第三电极105以及第二压电体102构成的谐振子的有效耦合系数成为最大的情况相比膜厚比P/T较小的范围，设定膜厚，由此，能够实现有效耦合系数较大并且频率移动量较大的频率可变声音薄膜谐振器。 
(实施方式4) 
图12是表示实施方式4涉及的滤波器、即使用本发明涉及的频率可变声音薄膜谐振器的结构的例子的图。该滤波器是将声音薄膜谐振子连接成L型的梯形滤波器。声音薄膜谐振子300被连接成作为串联谐振器进行动作。即，在输入端子301a和输出端子301b之间串联连接。频率可变声音薄膜谐振子310被连接成作为并联谐振器进行动作。即，连接在从输入端子301a到输出端子301b的路径和接地电位之间。在此，如果将声音薄膜谐振子300的谐振频率设定得比声音薄膜谐振子310的谐振频率高，则能够实现具有带通特性的梯形滤波器。 
图12中的声音薄膜谐振子310进行与实施方式1或者实施方式2所示的声音薄膜谐振器相同的动作，由控制部303控制负载302的值，由此，谐振频率和反谐振频率可变。此外，在图12的结构中，声音薄膜谐振子310经由电感304接地。通过采用该结构，能够由电感304维持频带以外的衰减量，或者能够进行衰减极点的控制等，因此使用上的效果较大。 
接着，参照图13，说明图12所示的电路的动作。图13(A)是表示声音薄膜谐振子300以及声音薄膜谐振子310(与负载302构成的频率可变声音薄膜谐振器)的导纳的频率特性的图。特性a是声音薄膜谐振子300的特性。声音薄膜谐振子310通过使负载302的值可变从而导纳的频率特性可变。特性A是声音薄膜谐振子310的负载302较重时的特性。特性B是声音薄膜谐振子310的负载302较轻时的特性。 
当比较特性A和特性B的情况下，谐振-反谐振频率的间隔大致恒定。图13(B)表示具有图13(A)中的导纳的频率特性A时的滤波器的通过特性。图13(C)表示具有导纳的频率特性B时的通过特性。 
参照图13(A)和13(B)可知，在声音薄膜谐振子310的负载302较重的状态下，谐振频率和反谐振频率移动到低频侧。另一方面，声音薄 膜谐振子300的导纳的频率特性保持恒定。结果，能够得到图13(B)所示的宽频带的通过特性。 
另一方面，参照图13(A)和13(C)可知，在声音薄膜谐振子310的负载302较轻的状态下，谐振频率和反谐振频率移动到高频侧。另一方面，声音薄膜谐振子300的导纳的频率特性保持恒定。结果，成为图13(C)所示的通带宽度狭窄的带通特性。 
通过如上所示地控制负载302，能够使通带宽度可变。 
另外，在本实施方式中，例示了L型结构的滤波器，但是滤波器还可构成多级连接L型结构的滤波器而成的滤波器。 
(实施方式5) 
图14是表示实施方式5涉及的滤波器、即使用本发明涉及的频率可变声音薄膜谐振器的结构的例子的图。该滤波器是将频率可变声音薄膜谐振器连接成L型的梯形滤波器。声音薄膜谐振子400被连接成作为串联谐振器进行动作。即，在输入端子401a和输出端子401b之间串联连接。声音薄膜谐振子410被连接成作为并联谐振器进行动作。即，连接在从输入端子401a到输出端子401b的路径和接地电位之间。在此，如果将声音薄膜谐振子400的谐振频率设定得比声音薄膜谐振子410的谐振频率高，则能够实现具有带通特性的梯形滤波器。 
图14中的声音薄膜谐振子400、410与实施方式1或者实施方式2所示的声音薄膜谐振器相同地进行动作，由控制部A403a、控制部B403b控制负载402a、402b的值，由此，谐振频率和反谐振频率可变。此外，声音薄膜谐振子410经由电感404接地。通过采用该结构，能够由电感404维持频带以外的衰减量，或者能够进行衰减极点的控制等，使用上的效果较大。 
在图14中，与实施方式4的不同点在于，串联连接的声音薄膜谐振子400也与实施方式1和2所示的声音薄膜谐振子相同结构。 
在如上所示构成的滤波器中，串联连接的声音薄膜谐振子400和并联连接的声音薄膜谐振子410都是谐振频率和反谐振频率可变。即，通过使负载402a、402b可变，使用上的效果非常大，例如，不仅频带宽度而且中心频率(衰减极点和衰减极点的中间频率)也可变等。 
另外，在本实施方式中，例示出L型结构的滤波器进行了说明，但是其它T型结构或π型结构的滤波器、格子型结构的滤波器也可取得同样的效果。此外，也可以构成多级连接L型结构的滤波器而成的滤波器。 
(实施方式6) 
图15是表示实施方式6涉及的共用器的结构的框图。该公用器具有发送滤波器502和接收滤波器503与移相器501连接的结构。发送滤波器502和接收滤波器503使用实施方式1和2涉及的频率可变声音薄膜谐振器或者实施方式4和5涉及的滤波器而构成。 
通过这样地构成，能够实现频率可变的共用器。在这样的频率可变的共用器中，不仅作为针对单一系统的共用器(滤波器)发挥功能，而且通过切换频率进行使用而成为与多个系统对应的共用器(滤波器)，在滤波器部分的小型化方面效果明显。此外，通过与滤波器的频带宽度和中心频率控制一体地控制移相器，能够实现低损失的共用器。 
另外，在本实施方式中，示出了由移相器、发送滤波器以及接收滤波器构成的共用器的例子，但是在其它结构中使用上述实施方式的频率可变声音薄膜谐振器或者滤波器的情况下，当然也可取得同样的效果。 
(实施方式7) 
图16是表示实施方式7涉及的通信装置的结构的框图。该装置具有如下结构：通过天线601接收到的信号经由共用器602提供给低噪声放大器(LNA)603，LNA603的输出被输入到基带部604，并且，从基带部604输出的信号通过功率放大器(PA)605放大，然后经由共用器602从天线601发出。共用器602具有与实施方式6所示的共用器相同的结构。通过这样的结构，能够实现小型化、低损失的通信设备。此外，通过按照各个通信系统切换频率，使用上的效果明显，例如，用单一的滤波器即可应对多个通信系统等。 
以上的各个实施方式中公开的结构在所有方面都是示例，并不用于进行限制。本发明的技术范围不是由上述实施方式的说明来表示，而是由权利要求书的记载来表示，可认为包括与权利要求书等同的含义和范围内的各种变更。 
产业上的可利用性 
本发明的频率可变声音薄膜谐振器和滤波器适于要取得谐振频率和反谐振频率可变的导纳频率特性的用途，可用于手机、无线通信或者无线的互联网连接等。 

Claims (18)

1.一种频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，具有：
第一压电薄膜；
成对的一次侧电极，夹着上述第一压电薄膜相对置地形成在上述第一压电薄膜上，并用于施加电信号；
第二压电薄膜，被配置成传播在上述第一压电薄膜中产生的振动；
成对的二次侧电极，夹着上述第二压电薄膜相对置地形成在上述第二压电薄膜上，并用于输出电信号；
输入端子，用于对上述一次侧电极供给电信号；
输出端子，用于从上述二次侧电极获得电信号；
负载，连接在上述二次侧电极之间；以及
控制部，控制上述负载的值，
构成有利用压电效应从上述输出端子输出从上述输入端子输入的电信号的声音薄膜谐振子，
通过控制上述负载的值，使谐振频率和反谐振频率可变，从而从上述输出端子获得电信号。
2.根据权利要求1所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述负载是可变电容。
3.根据权利要求2所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述负载的可变范围被设定在二次侧电容的1/100～100倍的范围内，上述二次侧电容被定义为上述声音薄膜谐振子的成对的上述二次侧电极之间的电容。
4.根据权利要求3所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述负载的可变范围被设定在上述声音薄膜谐振子的二次侧电容的1/10～10倍的范围内。
5.根据权利要求1所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述负载是可变电感。
6.根据权利要求5所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述可变电感的阻抗的可变范围被设定在二次侧阻抗的1/100～100倍的范围内，上述二次侧阻抗被定义为上述声音薄膜谐振子的成对的上述二次侧电极之间的阻抗。
7.根据权利要求6所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述可变电感的阻抗的可变范围被设定在上述声音薄膜谐振子的二次侧阻抗的1/10～10倍的范围内。
8.根据权利要求1所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述负载具有通过开关元件切换负载无限大和负载零的结构。
9.根据权利要求1所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述负载包括多个开关元件和被上述开关元件切换连接和切断的多个负载，通过切换上述开关元件，负载的值可变。
10.根据权利要求1所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
层叠配置上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜，
在上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜之间设有相对于两个压电薄膜共有的第二电极，
在上述第一压电薄膜的与上述第二电极相反一侧的面上设有第一电极，
在上述第二压电薄膜的与上述第二电极相反一侧的面上设有第三电极，
上述第一电极和上述第二电极作为上述一次侧电极发挥功能，
上述第二电极和上述第三电极作为上述二次侧电极发挥功能。
11.根据权利要求10所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
在将组合上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电薄膜而成的膜厚定义为P，将上述膜厚P加上上述第二压电薄膜和上述第三电极而得到的整体膜厚定义为T时，膜厚比P/T被设定在下述范围：大于由上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电薄膜构成的谐振子的有效耦合系数成为最大时的膜厚比P/T，并且小于由上述第二电极、上述第三电极以及上述第二压电薄膜构成的谐振子的有效耦合系数成为最大时的膜厚比P/T。
12.根据权利要求10所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜由AlN形成，
上述第一～第三电极由Mo形成，
在将组合上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电薄膜而成的膜厚定义为P，将上述膜厚P加上上述第二压电薄膜和上述第三电极而得到的整体膜厚定义为T时，膜厚比P/T被设定在0.4～0.5的范围。
13.根据权利要求10所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜由AlN形成，
上述第一～第三电极由Mo形成，
在将组合上述第一电极、上述第二电极以及上述第一压电薄膜而成的膜厚定义为P，将上述膜厚P加上上述第二压电薄膜和上述第三电极而得到的整体膜厚定义为T时，膜厚比P/T被设定在0.58以下。
14.根据权利要求1所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述第一压电薄膜和上述第二压电薄膜一体地形成。
15.根据权利要求14所述的频率可变声音薄膜谐振器，其特征在于，
上述一次侧电极的一方和上述二次侧电极的一方是共用的。
16.一种滤波器，单独或者组合权利要求1～15中的任意一项所述的频率可变声音薄膜谐振器而构成。
17.一种共用器，具有权利要求16所述的滤波器。
18.一种通信装置，具有权利要求17所述的共用器。
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