CN101540590B - 声波器件、双工器、通信模块和通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了声波器件、双工器、通信模块和通信装置。本发明的声波器件包括其中以阶梯配置连接有多个谐振器的阶梯型滤波器。在该声波器件中，串行连接的谐振器P2和P4被连接在阶梯型滤波器的并行臂中，连接在并行臂中的谐振器P2和P4具有相互不同的谐振频率。可以改善阶梯型滤波器的边缘特性，并且可以减小滤波器元件尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及声波器件、双工器、通信模块和通信装置。
背景技术
近年来，通过组合多个使用压电材料的表面声波(以下称为SAW)谐振器和使用压电薄膜体波的谐振器(以下称为FBAR(Film BulkAcoustic Resonator，薄膜体声谐振器))，已经开发了用于高频通信的滤波器元件，其中这些滤波器元件具有仅发送指定频带内的电信号的特性。由于在外形尺寸上比介质滤波器(dielectric filter)和陶瓷滤波器小并且具有锐利的滚降特性(roll-off characteristic)，采用SAW和FBAR的滤波器部件适合用于要求小尺寸和窄分数带宽(fractional bandwidth)的诸如移动电话之类的移动通信部件。此外，近年来，为了扩展覆盖区域等的目的，已经有在单个移动电话中包括多个频带系统的趋势，因此，这样的移动电话包括适合用于多个频率的滤波器和双工器。
双工器是下述应用部件的一个示例，该应用部件包括其中连接有多个SAW谐振器和FBAR的阶梯型滤波器。双工器具有发送/接收功能，并且用在发送信号频率和接收信号频率不同的无线设备中。其中以阶梯配置串并连接谐振器的阶梯型滤波器是包括SAW谐振器和FBAR的滤波器的一个示例。因为通过改变构成阶梯形状的等级数目和/或改变串并排列的谐振器的电容比可以容易地改变插入损耗、带外抑制等，所以阶梯型滤波器是容易设计的。包括SAW谐振器和FBAR的滤波器的另一个示例是格型滤波器，在该格型滤波器中以格(lattice)配置串并连接谐振器。此外，已经提出将电容器连接到阶梯型滤波器并改善滤波器的边缘特性(skirtcharacteristic)(参见日本专利公开No.H08-65089)。“边缘特性”是指通带的高频侧和低频侧的特性的锐利度(sharpness)，特性越锐利，该特性就越好。
图17是典型的阶梯型滤波器的电路图。图18和图19是在专利文献1中公开的滤波器的电路图。图18和图19所示的滤波器是其中已经连接了电容器的阶梯型滤波器。
改善滤波器的边缘特性的技术是重要技术，尤其对于发送/接收频率间隔相邻的滤波器和双工器而言更是如此，并且该技术极大地影响了通信终端的性能。
图20A是其中已经连接电容器的阶梯型滤波器的电路图。图20B示出了图20A所示的阶梯型滤波器的频率特性。图20A所示的阶梯型滤波器包括使用AlN的FBAR滤波器。阶梯型滤波器中包括的谐振器的常数如下：电容比γ＝16，谐振Q＝800，谐振器S1到S4的谐振频率＝1.002GHz，谐振器P1到P3的谐振频率＝0.968GHz，谐振器S1和S4的电容＝6.4pF，谐振器S2、S3和P1到P3的电容＝3.2pF。
当具有10pF电容的电容器与图20A所示的阶梯型滤波器相连接并且频率特性被检查时，可以看到通带高频侧的边缘特性的改变，如图20B所示。将具有20pF电容的电容器连接到图20A所示的阶梯型滤波器使得可以获得更加有效的结果。
随着电容器的电容的增大，滤波器的元件尺寸可能将变大。滤波器的元件尺寸的增大使得包括该滤波器的通信模块和包括该通信模块的通信装置的尺寸增大。
此外，用于在滤波器元件中新形成电容器的处理变得必要，这导致了成本增加。
本发明的一个目的在于实现可以改善阶梯型滤波器的边缘特性并减小滤波器元件尺寸且降低成本的声波器件、双工器、通信模块和通信装置。
发明内容
本申请所公开的第一声波器件是这样一种声波器件，其包括其中连接了多个谐振器的阶梯型滤波器，其中，在所述阶梯型滤波器的并行臂中串行连接多个谐振器，并且连接在该并行臂中的谐振器具有相互不同的谐振频率。
本申请所公开的第二声波器件是这样一种声波器件，其包括其中连接了多个谐振器的阶梯型滤波器，其中，所述声波器件还包括补偿谐振器，该补偿谐振器与阶梯型滤波器的串行臂并行连接，并且所述补偿谐振器的谐振频率处在从连接在并行臂中的谐振器的谐振频率到连接在所述串行臂中的谐振器的谐振频率的范围内，包含该范围的端点。
本申请所公开的第三声波器件组合了阶梯型滤波器和电开关，并且包括可能存在频带可变性的滤波器。
此外，本申请所公开的双工器、通信模块和通信装置包括第一声波器件或第二声波器件。
本发明的其它目的和优点的一部分将在以下描述中阐明，一部分将从该描述中清楚可见，或者可通过实施本发明而了解。通过在所附权利要求中特别指出的元件和组合将实现并达到本发明的目的和优点。
应当了解，以上的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是限制本发明，本发明由权利要求来限制。
附图说明
图1是根据一种实施方式的声波器件的电路图。
图2是根据该实施方式的声波器件的电路图。
图3A是用于描述该实施方式的原理的声波器件的电路图。
图3B示出了图3A所示的声波器件的频率特性。
图4A是用于描述该实施方式的原理的声波器件的电路图。
图4B示出了图4A所示的声波器件的频率特性。
图5A示出了实施例1的频率特性。
图5B是图5A中的Y部分的放大视图。
图5C是图5A中的Z部分的放大视图。
图6示出了实施例2的频率特性。
图7A是用于描述实施例3的原理的声波器件的电路图。
图7B示出了图7A所示的声波器件的频率特性。
图8A示出了实施例4的频率特性。
图8B示出了实施例4的频率特性。
图8C示出了实施例4的频率特性。
图8D是图8C中的V部分的放大视图。
图9A是根据该实施方式的可变频带滤波器的实施例1的电路图。
图9B示出了实施例1的频率特性。
图10是根据该实施方式的可变频带滤波器的实施例1的电路图。
图11A是根据该实施方式的可变频带滤波器的实施例2的电路图。
图11B是根据该实施方式的可变频带滤波器的实施例2的电路图。
图11C示出了实施例2的频率特性。
图12A是根据该实施方式的可变频带滤波器的实施例3的电路图。
图12B是根据该实施方式的可变频带滤波器的实施例3的电路图。
图12C示出了实施例3的频率特性。
图13是使用可变频带滤波器的双工器的框图。
图14是根据该实施方式的双工器的框图。
图15是根据该实施方式的通信模块的框图。
图16是根据该实施方式的通信装置的框图。
图17是传统阶梯型滤波器的电路图。
图18是增加了电容器的传统阶梯型滤波器的电路图。
图19是连接了电容器的传统谐振器的电路图。
图20A是增加了电容器的传统阶梯型滤波器的电路图。
图20B示出了图15A所示的阶梯型滤波器的频率特性。
具体实施方式
在本申请中公开的第一声波器件是包括其中连接了多个谐振器的阶梯型滤波器的声波器件，其中，多个谐振器在阶梯型滤波器中的并行臂中串行连接，并且连接在并行臂中的这些谐振器具有相互不同的谐振频率。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，在并行臂中串行连接的谐振器可以包括补偿谐振器，该补偿谐振器的谐振频率高于连接在该并行臂中的另一个谐振器的谐振频率和连接在另一个并行臂中的谐振器的谐振频率。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，补偿谐振器的谐振频率可以高于或等于连接在阶梯型滤波器的串行臂中的谐振器的谐振频率。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，补偿谐振器的电容可以高于另一个谐振器的电容。
在本申请中公开的第二声波器件是包括其中连接了多个谐振器的阶梯型滤波器的声波器件，其中，该声波器件还包括并行连接到阶梯型滤波器的串行臂的补偿谐振器，并且该补偿谐振器的谐振频率在从连接在并行臂中的谐振器的谐振频率到连接在串行臂中的谐振器的谐振频率的范围内，包括该范围的端点。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，补偿谐振器可以桥接到串行臂。
根据本发明此实施方式的声波器件还可以包括切换单元，该切换单元能够在ON(通)和OFF(断)之间切换补偿谐振器的操作。使用具有上述结构的声波器件使得可以实现例如兼容多个频率区域的可变频带滤波器。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，补偿谐振器可以包括具有相互不同的谐振频率的多个谐振器，并且该声波器件还可以包括选择性地使这多个谐振器之一处于导通状态的切换单元。
根据本发明此实施方式的声波器件还可以包括能够切换补偿谐振器的通带的切换单元。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，切换单元可以是MEMS(微机电系统)开关。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，谐振器和补偿谐振器各自可以是薄膜体声谐振器。
在根据本发明此实施方式的声波器件中，谐振器和补偿谐振器各自可以是表面声波谐振器。
根据本发明此实施方式的双工器包括上述声波器件。
根据本发明此实施方式的通信模块包括上述双工器。
根据本发明此实施方式的通信装置包括上述通信模块。
实施方式
1.声波器件结构
本实施方式以诸如通信装置中包括的带通滤波器之类的滤波器为例，描述本发明的声波器件。
图1示出了本实施方式中的滤波器的第一结构。图1所示的滤波器包括连接在串行臂中的谐振器S1到S4以及与串行臂并行连接的谐振器P1到P4，其中，串行臂将输入端口1与输出端口2相连接。谐振器P4的谐振频率具有与谐振器P2的谐振频率不同的值。此外，谐振器P4在谐振器P2谐振的频带中作为电容器工作，因此谐振器P2的谐振频率表面上朝高频侧移动。此外，在谐振器P2的反谐振频率处，谐振器P2的阻抗无穷大(理想状态)，并且谐振器P4的阻抗对特性不会有很大影响。注意，图1所示的谐振器P4是本发明的补偿谐振器的一个示例。
图2示出了本实施方式中的滤波器的第二结构。图2所示的滤波器包括连接在串行臂中的谐振器S1到S4以及与串行臂并行连接的谐振器P1到P3，其中，串行臂将输入端口1与输出端口2相连接。图2所示的滤波器还包括桥接到串行臂的谐振器S5。图2所示的滤波器的结构是图1所示的滤波器结构的星形-三角形变换。谐振器S5是谐振频率具有与谐振器S2的谐振频率不同的值。在图2所示的滤波器中，还可以改善边缘特性。注意，谐振器S5是本发明的补偿谐振器的一个示例。
以下描述本实施方式的滤波器的原理。
图3A是用于描述图1所示的滤波器的原理的电路图。在图3A所示的滤波器中，以与图1所示的滤波器相同的方式将谐振器连接在一起。图3A所示的谐振器可以用FBAR、SAW谐振器等来实现。注意，图3A所示的谐振器res4a是本发明的补偿谐振器的一个示例。图3A所示的谐振器是使用AlN压电薄膜的FBAR。此外，两个谐振器res3a的谐振频率和谐振器res4a的谐振频率具有相同值。此外，谐振器res4a的谐振频率和谐振器res2的谐振频率具有不同值。
图3B示出了在用使用LiNbO3(铌酸锂)基板的SAW谐振器来实现图3A所示的谐振器时滤波器和谐振器的频率特性。图3B中的实线示出了图3A所示的滤波器的频率特性。在图3B中绘出了谐振器res2和谐振器res4a的频率特性。注意，被赋予了相同标号的谐振器具有相同的谐振频率和电容。
在图3A所示的滤波器中，改变谐振器res2和谐振器res4a的谐振频率和电容使得可以任意地改变在谐振器res2和谐振器res4a的电抗之和为零时的频率(以下称为零点)。
图4A是用于描述图2所示的滤波器的原理的电路图。在谐振器与串行臂桥接的意义上，图4A所示的滤波器与图2所示的滤波器相同，但是具体连接配置是不同的。这些谐振器可以用FBAR和SAW谐振器来实现。注意，谐振器res4b是本发明的补偿谐振器的一个示例。在图4A所示的滤波器中，两个谐振器res4b与串行臂桥接。谐振器res2的谐振频率和谐振器res4b的谐振频率具有相同值。此外，谐振器res2的谐振频率和谐振器res3b的谐振频率具有不同值。此外，谐振器res3b的谐振频率和谐振器res4b的谐振频率具有不同值。
图4B示出了在用使用LiNbO3(铌酸锂)基板的SAW谐振器来实现图4A所示的谐振器时滤波器和谐振器的频率特性。图4B中的实线示出了图4A所示的滤波器的频率特性。在图4B中绘出了谐振器res3b和谐振器res4b的频率特性。在图4A所示的滤波器中，改变谐振器res3b的谐振频率和电容以及谐振器res4b的谐振频率和电容使得可以任意地改变电抗之和为零的零点处的频率。
实施例1
图5A示出了在谐振器P4的谐振频率已经改变时图1所示的滤波器的频率特性，以及传统滤波器的频率特性。
本实施例的谐振器是用使用AlN压电薄膜的FBAR来实现的。这些谐振器的常数如下：电容比γ＝16，品质因数Q＝800，谐振器S1到S4的谐振频率＝1.002GHz，谐振器P1到P3的谐振频率＝0.968GHz，谐振器S1和S4的电容＝6.4pF，谐振器S2、S3和P1到P3的电容＝3.2pF，谐振器P4的电容＝10pF。此外，滤波器的频率特性是在谐振器P4的谐振频率改变到1.000GHz、1.002GHz、1.010GHz和1.020GHz时测得的。
如图5A所示，如果谐振器P4的谐振频率低于其它串行臂谐振器的谐振频率(1.002GHz)，也就是说，如果谐振器P4的谐振频率为1GHz，则频带损耗显著出现在通带的高频侧。更有效的是将谐振器P4的谐振频率设置为大于或等同于串行臂谐振器的谐振频率的值。此外，谐振器P4的电容大于谐振器P2的电容也是有效的。
图5B是图5A中的Y部分的放大视图。图5C是图5A中的Z部分的放大视图。如图5B和5C中用箭头指示的部分所示，可了解，与其中没有连接谐振器P4的滤波器的频率特性相比，向滤波器增加谐振器P4使得改善了频率特性的锐利度。
此外，因为改变谐振器P4的谐振频率使得可以改变零点处的频率(如参考图3A和3B所描述的)，所以可以改变滤波器的频率特性的锐利度。特别地，可了解，将谐振器P4的谐振频率设置为1.002GHz使得可以实现具有最优边缘特性的滤波器。此外，可了解，将谐振器P4的谐振频率设置为1.002GHz或更高，也就是说，将谐振频率设置为高于串行臂谐振器的谐振频率，使得可以在改善通带低频侧的边缘特性的同时几乎完全确保通带高频侧的频带。
实施例2
图6示出了在已经改变谐振器中的电极面积比时的频率特性。图6示出了在用使用15°Y板LN基板的谐振器来实现图4A所示的谐振器res4b，并且谐振器res4b的电容已经改变到0pF、1pF、2pF和3pF时的频率特性。
如图6所示，谐振器res4b的电容越小，滤波器的通带宽度变得越宽，并且谐振器res4b的电容越大，滤波器的通带宽度变得越窄。因此，为了使滤波器的通带宽度变窄，可以增大谐振器res4b的电容。
实施例3
图7示出了图2所示的滤波器的具体结构。虽然图7A所示的滤波器的谐振器之间的连接配置与图2相同，但是，谐振器res3c的谐振频率和谐振器res4c的谐振频率具有不同值，并且谐振器res4c的谐振频率和谐振器res2的谐振频率具有相同值。注意，图7A中的谐振器res4c是本发明的补偿谐振器的一个示例。
图7B示出了图7A所示的滤波器的频率特性。图7B的特性A是在没有连接谐振器res4c并且电容比Cp/Cs＝0.5时滤波器的频率特性。这里，Cp/Cs是连接在并行臂中的谐振器res2的电容(Cp)的1/2和连接在串行臂中的谐振器res1的电容(Cs)之间的电容比。特性B是在如图7A所示谐振器res4c与串行臂相连接并且电容比Cp/Cs＝0.5时滤波器的频率特性。特性C是在没有连接谐振器res4c并且电容比Cp/Cs＝2时滤波器的频率特性。
虽然特性A的边缘特性是良好的，但是通带是宽带，因而不适合窄带应用。此外，虽然特性C的通带较窄(这是良好的)，但是边缘特性已经恶化。相比之下，特性B是最可取的规范，这是因为边缘特性良好且通带较窄。这样，将谐振器res4c桥接到滤波器的串行臂使得可以实现可使频带更窄而不会导致边缘特性恶化的滤波器。
实施例4
图8A示出了在已将谐振器S5的谐振频率设置为0.95GHz时，图2所示的滤波器的频率特性。图8B示出了在已将谐振器S5的谐振频率设置为0.968GHz时，图2所示的滤波器的频率特性。图8C示出了在已将谐振器S5的谐振频率设置为1.002GHz时，图2所示的滤波器的频率特性。图8D是图8C中的V部分的放大视图。此外，图8A到8D中用实线指示的特性是本实施例的特性，而用虚线指示的特性是传统滤波器(参见图17)的特性。
如图8A所示，当具有0.95GHz的谐振频率的谐振器S5被连接时，与传统滤波器的频率特性具有较小差异，并且在边缘特性和带宽上都没有很大改善。此外，如图8B所示，当具有0.968GHz的谐振频率的谐振器S5被连接时，如W部分所示，可以改善通带下限侧上的频率的矩形特性(squareness characteristic)。此外，如图8C和8D所示，当具有1.002GHz的谐振频率的谐振器S5被连接时，如U部分和V部分所示，可以改善通带高频侧和低频侧的边缘特性。
将具有1.002GHz的谐振频率的谐振器桥接到滤波器的串行臂使得可以实现具有良好边缘特性的滤波器。此外，在1.002GHz(串行臂谐振器的谐振频率)以上的频率处发生了带内纹波(rippling)，这就特性而言是个问题。
注意，虽然在本实施例中仅向一组并行臂连接了谐振器，但是本实施例可应用于多个并行臂。
虽然以上描述涉及滤波器的特性，但是通过将本实施方式和以上实施例的声波器件应用于双工器可以获得相同效果。此外，通过在诸如移动电话之类的终端中使用这样的声波器件可以预期器件性能的改善，例如，接收灵敏度的改善。下面描述采用本实施方式和以上实施例的声波器件的示例。
2.可变频带滤波器结构
本实施方式的声波器件可被构造为使得通过使用切换单元来在具有相互不同通带的谐振器之间切换。下面描述了这种结构的具体实施例。
实施例1
图9A示出了可变频带滤波器的第一实施例。如图9A所示，本实施例的滤波器是阶梯型滤波器。此外，图9A所示的滤波器还包括串行连接到谐振器res4c的开关SW1。除了增加了开关SW1之外，图9A所示的滤波器与图7A所示的滤波器相同。
图9B示出了当开关SW1在ON状态和OFF状态中时计算频率特性的结果。图9B所示的频率特性是在开关SW1处于ON状态中时谐振器res4c作为谐振器操作的情况下以及在开关SW1处于OFF状态中时谐振器res4c处于完全开路状态的情况下计算得到的。图9B所示的特性V1是当开关SW1处于OFF状态中且谐振器res4c处于开路状态并且电容比为Cp/Cs＝0.5时滤波器的频率特性。这里，Cp/Cs是连接在并行臂中的谐振器res2的电容(Cp)的1/2和连接在串行臂中的谐振器res1的电容(Cs)之间的电容比。特性V2是在开关SW1处于ON状态中且谐振器res4c处于操作状态中并且电容比为Cp/Cs＝0.5时滤波器的频率特性。这样，将开关SW1从OFF状态切换到ON状态使得可以使滤波器的通带更窄。
此外，图10示出了根据本实施方式的可变频带滤波器的变体。在图10所示的滤波器中，开关SW2并行连接到连接在并行臂中的谐振器P4。除了增加了开关SW2之外，图10所示的滤波器与图1所示的滤波器相同。当开关SW2处于ON状态中时，谐振器P4处于短路状态中，而当开关SW2处于OFF状态中时，谐振器P4处于操作状态中。因此，将开关SW2从ON状态切换到OFF状态使得可以使滤波器的通带变窄。图10所示的可变频带滤波器的频率特性与图9B所示的频率特性几乎相同。
注意，在本实施例中，谐振器res4c(图9A)和谐振器P4(图10)是本发明的补偿谐振器的示例。此外，在本实施例中，开关SW1和SW2是本发明的切换单元的示例。
实施例2
图11A和11B示出了可变频带滤波器的第二实施例。图11A所示的可变频带滤波器和图11B所示的可变频带滤波器之间的不同仅在于谐振器S4a和S4b与开关SW3到SW6之间的连接配置，而由这些滤波器获得的效果是相同的。在图11A和11B中，连接在串行臂中的谐振器S1、S2、S3和S4a的谐振频率都具有相同值。此外，谐振器S4b的谐振频率具有低于谐振器S4a的谐振频率的值。
在图11A所示的可变频带滤波器中，开关SW3和SW4都受开关控制，以使得当它们两者之一处于ON时，另一者处于OFF。当开关SW3处于ON状态中并且开关SW4处于OFF状态中时，谐振器S4a处于操作状态而谐振器S4b处于开路状态。此外，当开关SW3处于OFF状态并且开关SW4处于ON状态时，谐振器S4a处于开路状态而谐振器S4b处于操作状态。
在图11B所示的可变频带滤波器中，开关SW5和SW6都受开关控制，以使得当它们两者之一处于ON时，另一者处于OFF。当开关SW5处于ON状态并且开关SW6处于OFF状态时，谐振器S4a处于短路状态并且谐振器S4b处于操作状态。此外，当开关SW5处于OFF状态并且开关SW6处于ON状态时，谐振器S4a处于操作状态并且谐振器S4b处于短路状态。
图11C示出了计算图11A和11B所示的可变频带滤波器中的频率特性的结果。图11C所示的计算结果是在用使用LiNbO3(铌酸锂)基板的SAW谐振器来实现可变频带滤波器中的谐振器S1到S4和P1到P3的情况下计算得到的。在图11A和11B所示的可变频带滤波器中，当谐振器S4a处于非操作状态(开路状态或短路状态)并且谐振器S4b处于操作状态中时，高频侧的通带变窄，如图11C中的特性V11所示。此外，当谐振器S4a处于操作状态并且谐振器S4b处于非操作状态中时，高频侧的通带变宽，如图11C中的特性V12所示。这样，可通过控制图11A所示的开关SW3和SW4以及图11B所示的开关SW5和SW6的ON/OFF状态来改变滤波器通带的高频侧的带宽。
注意，虽然在本实施例中，开关SW3到SW6是用半导体开关实现的，但是即使开关SW3到SW6是用MEMS(微机电系统)开关实现的，也可以获得与本实施例相同的效果。
此外，本实施例的滤波器不限于可变频带滤波器。本实施例的滤波器也可应用于双工器。
此外，虽然在本实施例中，谐振器S1到S4b和P1到P3是用SAW谐振器实现的，但是即使这些开关是用FBAR实现的，也可以获得与本实施例相同的效果。
此外，虽然在本实施例中，开关SW3和SW4受开关控制以使得当它们两者之一处于ON时，另一者处于OFF，但是即使在包括两个开关同时处于ON的操作模式的情况下，也可以获得与本实施例相同的效果。
此外，本实施例的谐振器S4a和S4b是本发明的补偿谐振器的示例。此外，本实施例的开关SW3到SW6是本发明的切换单元的示例。
实施例3
图12A和12B是可变频带滤波器的第三实施例的电路图。虽然图12A和12B所示的可变频带滤波器在开关SW7到SW9与谐振器P1a和P1b之间的连接方法方面不同，但是通过这些滤波器获得的效果是相同的。谐振器P1a、P2和P3的谐振频率都具有相同值。此外，谐振器P1b的谐振频率具有高于谐振器P1a的谐振频率的值。此外，图12A所示的开关SW7被连接为使得有选择地在端口a和端口b之间切换。此外，图12B所示的开关SW8和SW9受开关控制以使得当它们两者之一处于ON时，另一者处于OFF。
在图12A中，当开关SW7与端口a相连接时，谐振器P1a处于操作状态并且谐振器P1b处于开路状态。此外，当开关SW7与端口b相连接时，谐振器P1a处于开路状态并且谐振器P1b处于操作状态。
在图12B中，当开关SW8处于ON状态并且开关SW9处于OFF状态时，谐振器P1a处于短路状态并且谐振器P1b处于操作状态。此外，当开关SW8处于OFF状态并且开关SW9处于ON状态时，谐振器P1a处于操作状态并且谐振器P1b处于短路状态。
图12C示出了对图12A和12B所示的可变频带滤波器中的频率特性的计算结果。图12C所示的计算结果是在用使用LiNbO3(铌酸锂)基板的SAW谐振器来实现可变频带滤波器中的谐振器S1到S4和P1a到P3的情况下计算得到的。当图12A所示的谐振器P1a处于操作状态并且谐振器P1b处于开路状态时，或者当图12B所示的谐振器P1a处于操作状态并且谐振器P1b处于短路状态时，可以使低频侧的带宽变宽，如图12C的特性V21所示。此外，当图12A所示的谐振器P1a处于开路状态并且谐振器P1b处于操作状态时，或者当图12B所示的谐振器P1a处于短路状态并且谐振器P1b处于操作状态时，可以使低频侧的带宽变窄，如图12C的特性V22所示。这样，通过控制图12A所示的开关SW7的连接状态和图12B所示的开关SW8和SW9的ON/OFF状态，可以改变滤波器通带的低频侧的带宽。
注意，虽然在本实施例中，开关SW7到SW9是用半导体开关实现的，但是即使开关SW7到SW9是用MEMS开关实现的，也可以获得与本实施例相同的效果。
此外，虽然在本实施例中描述了滤波器，但是，本实施例也可应用于双工器。
此外，虽然在本实施例中，谐振器S1到S4和P1a到P3是用SAW谐振器实现的，但是即使这些开关是用FBAR实现的，也可以获得与本实施例相同的效果。
此外，虽然在本实施例中，开关SW8和SW9受开关控制以使得当它们两者之一处于ON时，另一者处于OFF，但是即使在包括两个开关同时处于ON的操作模式的情况下，也可以获得与本实施例相同的效果。
此外，本实施例的谐振器P1a和P1b是本发明的补偿谐振器的示例。此外，本实施例的开关SW7到SW9是本发明的切换单元的示例。
实施例4
图13是包括(在实施例2和3中描述的)具有两个频率区域的谐振器的通信模块的框图。Lo频带双工器43包括实施例3中所描述的谐振器。Hi频带双工器44包括实施例2中所描述的谐振器。Lo频带双工器43是使低频带(0.7到1GHz附近)信号通过的滤波器。Hi频带双工器44使高频带(1.7到2.1GHz附近)信号通过的滤波器。开关42有选择地将Lo频带双工器43或Hi频带双工器44连接到天线41。
本实施例使得可以实现兼容多个频带的通信模块或多频带通信装置。
3.双工器结构
在诸如移动电话终端、PHS(个人手持电话系统)终端和无线LAN系统之类的移动通信(高频无线通信)中包括双工器。双工器具有用于收发通信无线电波等的功能，并且被用在发送信号频率和接收信号频率不同的无线装置中。
图14是包括本实施方式的声波器件的双工器的框图。双工器52包括相位匹配电路53、接收滤波器54和发送滤波器55。相位匹配电路53是这样一种元件，其调节接收滤波器54的阻抗的相位以防止从发送滤波器55输出的发送信号流到接收滤波器54侧。此外，相位匹配电路53还与天线51相连接。接收滤波器54是仅使经由天线51接收的预定频带的接收信号通过的带通滤波器。此外，接收滤波器54还与输出端口56相连接。发送滤波器55是仅使经由输入端口57接收的预定频带的发送信号通过的带通滤波器。此外，发送滤波器55还与输入端口57相连接。这里，接收滤波器54和发送滤波器55包括本实施方式的声波器件。
在接收滤波器54和发送滤波器55中包括本实施方式的声波器件使得可以实现可具有良好边缘特性和改进的通信性能的双工器。
4.通信模块结构
图15示出了包括本实施方式的双工器或声波器件的通信模块的一个示例。如图15所示，双工器62包括接收滤波器62a和发送滤波器62b。此外，接收滤波器62a与例如兼容输出平衡的接收端口63a和63b相连接。此外，发送滤波器62b经由功率放大器64与发送端口65相连接。这里，接收滤波器62a和发送滤波器62b包括本实施方式的声波器件。
在接收操作时，接收滤波器62a仅使经由天线端口61接收的预定频带的接收信号通过，并经由接收端口63a和63b将所通过的信号输出到外部。此外，在发送操作时，发送滤波器62b仅使已从发送端口65接收并经功率放大器64放大的预定频带的发送信号通过，并经由天线端口61将所通过的信号输出到外部。
在通信模块的接收滤波器62a和发送滤波器62b中包括本实施方式的双工器或声波器件使得可以提高通信性能。尤其是使得可以提高接收灵敏度。此外，这使得可以实现小型且具有简单结构的通信模块。
注意，图15所示的通信模块是一个示例，通过在通信模块的另一种实施方式中包括本发明的滤波器可以获得相同的效果。
5.通信装置结构
图16示出了作为包括本实施方式的声波器件的通信装置的一个示例的移动电话终端的RF块。图16所示的通信装置是兼容GSM(全球移动通信系统)通信系统和W-CDMA(宽带码分多址)通信系统的移动电话终端。此外，本实施方式的GSM通信系统兼容850MHz频带、950MHz频带、1.8GHz频带和1.9GHz频带。虽然除了图16所示的通信部件之外，移动电话终端还包括麦克风、扬声器、液晶显示器等，但是因为它们对于本发明的描述而言不是必要的，所以在图16中并未示出。这里，接收滤波器73a、77、78、79和80以及发送滤波器73b包括本实施方式的滤波器。
首先，天线开关电路72经由天线71接收接收信号，并基于接收信号的通信系统是W-CDMA还是GSM来选择要操作的LSI。如果所接收的接收信号符合W-CDMA通信系统，则天线开关电路72执行切换以使得接收信号被输出到双工器73。输入到双工器73的接收信号被接收滤波器73a限于预定频带，并且得到的经过平衡的接收信号被输出到LNA 74。LNA74对所接收的接收信号进行放大，并将放大后的接收信号输出到LSI 76。LSI 76执行解调处理以基于所接收的接收信号获得音频信号，并控制移动电话终端中的各个单元的操作。
另一方面，在发送信号的情况下，LSI 76生成发送信号。所生成的发送信号被通过功率放大器75放大并被输入到发送滤波器73b。发送滤波器73b仅使预定频带的所接收发送信号通过。发送滤波器73b将得到的发送信号输出到天线开关电路72，天线开关电路72将发送信号经由天线71输出到外部。
此外，如果所接收的接收信号符合GSM通信系统，则天线开关电路72根据接收信号的频带选择接收滤波器77到80之一，并将该接收信号输出到所选择的接收滤波器。接收信号的频带受接收滤波器77到80中的所选择的那个滤波器限制，并在随后被输入到LSI 83。LSI 83执行解调处理以基于所接收的接收信号获得音频信号，并控制移动电话终端中的各个单元的操作。另一方面，在发送信号的情况下，LSI 83生成发送信号。所生成的发送信号被通过功率放大器81或82放大并在随后被输出到天线开关电路72，天线开关电路72将发送信号经由天线71输出到外部。
在通信装置中包括本实施方式的通信模块或声波器件使得可以改善通信性能。尤其是使得可以提高接收灵敏度。此外，这使得可以实现小型且具有简单结构的通信模块。
6.实施方式的效果及补充说明
本实施方式使得可以实现可改善边缘特性的声波器件。此外，在双工器、通信模块或通信装置中包括本实施方式的声波器件使得可以改善双工器、通信模块或通信装置的通信性能。尤其是使得可以提高接收灵敏度。
此外，在本发明的声波器件中，不仅像传统技术中那样连接了电容器，而且还额外地连接了谐振器，从而使得减小了声波器件或滤波器元件的尺寸。减小声波器件或滤波器元件的尺寸使得可以减小包括声波器件或滤波器元件的通信模块或通信装置的尺寸。
此外，当制造声波器件或滤波器元件时，传统结构需要独立于谐振器实现电容器的步骤。但是，在本实施方式中额外连接的谐振器可与其它谐振器同时实现，从而消除了对增加制造步骤数目的需要并降低了制造成本。换而言之，在本实施方式中无需实现电容器的步骤，从而降低了制造成本。
此外，包括开关SW1到SW9并在具有不同通带的多个谐振器之间切换使得可以兼容多个频带，因而使得可以实现兼容多个频带的通信设备。此外，本实施方式因为无需为每个通带都制造滤波器，所以使得可以降低成本。
本发明的声波器件对于可以收发预定频率的信号的设备而言是有用的，并且可有效地作为兼容多个频带的器件。
这里所记载的所有示例和有条件的语言都旨在用于教育目的以辅助读者理解本发明的原理和发明人所贡献的概念从而促进技术发展，并且应当被解释为不限于这样具体记载的示例和条件，说明书中对这些示例的组织也不涉及示出本发明的优劣。虽然已经详细描述了本发明的实施方式，但是应当了解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种改变、替代和变更。
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2008年1月31日提交的在先日本专利申请No.2008-021531和2008年10月30日提交的在先日本专利申请No.2008-280209的优先权，这些申请的全部内容通过引用而结合于此。
Claims (11)
1.一种声波器件，包括：
阶梯型滤波器，在所述阶梯型滤波器中，多个谐振器串行连接在并行臂中，并且所述多个谐振器包括补偿谐振器，该补偿谐振器的谐振频率高于连接在所述并行臂中的其它谐振器的谐振频率和连接在其它并行臂中的谐振器的谐振频率，并且，连接在所述并行臂中的所述多个谐振器具有相互不同的谐振频率，
其中，所述补偿谐振器的电容高于所述其它谐振器的电容。
2.如权利要求1所述的声波器件，
其中，所述多个谐振器各自为薄膜体声谐振器。
3.如权利要求1所述的声波器件，
其中，所述多个谐振器各自为表面声波谐振器。
4.一种声波器件，包括：
阶梯型滤波器，在所述阶梯型滤波器中，多个谐振器串行连接在并行臂中，并且所述多个谐振器包括补偿谐振器，该补偿谐振器的谐振频率高于连接在所述并行臂中的其它谐振器的谐振频率和连接在其它并行臂中的谐振器的谐振频率，连接在所述并行臂中的所述多个谐振器具有相互不同的谐振频率；以及
切换单元，该切换单元能够在ON和OFF之间切换所述补偿谐振器的操作。
5.一种声波器件，包括：
阶梯型滤波器，在所述阶梯型滤波器中，多个谐振器串行连接在并行臂中，并且所述多个谐振器包括补偿谐振器，该补偿谐振器的谐振频率高于连接在所述并行臂中的其它谐振器的谐振频率和连接在其它并行臂中的谐振器的谐振频率，并且，连接在所述并行臂中的所述多个谐振器具有相互不同的谐振频率，其中，所述补偿谐振器包括具有相互不同的谐振频率的多个谐振器；以及
切换单元，该切换单元有选择地使所述补偿谐振器的多个谐振器之一处于导通状态。
6.如权利要求5所述的声波器件，
其中，所述切换单元是微机电系统MEMS开关。
7.一种声波器件，包括：
阶梯型滤波器，在所述阶梯型滤波器中，多个谐振器串行连接在并行臂中，并且所述多个谐振器包括补偿谐振器，该补偿谐振器的谐振频率高于连接在所述并行臂中的其它谐振器的谐振频率和连接在其它并行臂中的谐振器的谐振频率，并且，连接在所述并行臂中的所述多个谐振器具有相互不同的谐振频率；以及
切换单元，该切换单元能够切换所述补偿谐振器的通带。
8.一种双工器，包括如权利要求1所述的声波器件。
9.一种通信模块，包括如权利要求8所述的双工器。
10.如权利要求9所述的通信模块，还包括具有不同通带的低频侧双工器和高频侧双工器。
11.一种通信装置，包括如权利要求9所述的通信模块。
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