CN102763329B - 滤波器、双工器、通信模块、通信装置 - Google Patents

滤波器、双工器、通信模块、通信装置 Download PDF

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Abstract

进行滤波器的低损耗化和宽频带化。电感器（L11）与输入侧的并联谐振器（P11）并联连接，电感器（L12）与输出侧的串联谐振器（S12）并联连接。电感器（L11）和（L12）分别连接在不同的路径上（串联谐振器与并联谐振器之间的路径上）。通过这样的结构，能够在输入/输出间进行阻抗匹配，因此能够实现低损耗且宽频带的梯形滤波器。

Description

滤波器、双工器、通信模块、通信装置
技术领域
本发明涉及滤波器、双工器、通信模块、通信装置。
背景技术
近年来，通过组合多个采用压电材料的利用表面声波（SAW）或压电薄膜的厚度振动波的谐振器（FBAR），开发出具有仅使特定频带的电信号通过的特征的高频通信用滤波器元件。利用SAW或FBAR的滤波器部件与其它的介电滤波器或陶瓷滤波器相比，外形尺寸较小且具有陡峭的衰减特性，因此适用于小型且要求较窄比例带宽的手机等移动通信部件。作为采用SAW、FBAR梯形滤波器（ladder-typefilter）的应用部件，存在双工器。双工器具有发送/接收功能，用于发送信号和接收信号的频率不同的无线装置。在滤波器或双工器中，它们的插入损耗对设备的特性具有较大的影响。
专利文献1和专利文献2公开了在梯形滤波器中追加电感器来改善滤波器特性的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-135322号公报
专利文献2:日本特表2009-514275号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1和专利文献2公开的梯形滤波器中，难以实现宽频带化，并且，在通过频带内产生损耗。
用于解决问题的手段
本发明公开的滤波器具有：多个主谐振器，其连接成串联臂；多个副谐振器，其连接成并联臂；主电感器，其与所述多个主谐振器中的至少一个主谐振器连接；以及副电感器，其与所述多个副谐振器中的至少一个副谐振器连接，以不将所述主电感器连接在所述主谐振器与并联连接有所述副电感器的副谐振器之间的路径上的方式配置所述主电感器。
本发明公开的双工器具有上述滤波器。
本发明公开的通信模块具有上述滤波器。
本发明公开的通信装置具有上述滤波器。
发明效果
根据本发明，能够实现低损耗化和宽频带化。
附图说明
图1是作为比较例的梯形滤波器的电路图。
图2是作为实施例的梯形滤波器的电路图。
图3是示出图1和图2所示的滤波器的通过特性的特性图。
图4是具有多个电感器的梯形滤波器的电路图。
图5是示出图4所示的滤波器的通过特性的特性图。
图6是输入侧、输出侧的梯形滤波器的电路图。
图7是示出图6所示的滤波器的通过特性的特性图。
图8是双工器的框图。
图9是通信模块的框图。
图10是通信装置的框图。
具体实施方式
（实施方式1）
〔1．滤波器的结构〕
图1是作为比较例的梯形滤波器的电路图。图2是作为实施例的梯形滤波器的电路图。图3示出图1和图2所示的各梯形滤波器中的通过特性。图3中的特性（a）～（d）分别是图1的（a）～（d）所示的梯形滤波器的特性。
图1的（a）～（c）所示的梯形滤波器中，串联谐振器S1和S2连接成串联臂，并联谐振器P1～P3连接成并联臂。串联谐振器S1、S2以及并联谐振器P1～P3例如分别可以由FBAR实现。各谐振器的常数例如有利用端子间电容与声学管路的等价电容之比表示的电容比γ=16、谐振Q=680、反谐振Q=1100。串联谐振器S1和S2的谐振频率例如是3.7GHz。并联谐振器P1～P3的谐振频率例如是3.5GHz。图1的（b）所示的梯形滤波器中，电感器L1与并联谐振器P1并联连接。图1的（c）所示的梯形滤波器中，电感器L1与并联谐振器P1并联连接，电感器L2与并联谐振器P3并联连接。电感器L1和L2的值例如是4.6nH。
图1的（d）所示的梯形滤波器中，串联谐振器S3和S4连接成串联臂，并联谐振器P1～P3连接成并联臂。图1的（d）所示的梯形滤波器中，电感器L3与串联谐振器S4并联连接。串联谐振器S3的谐振频率例如是3.75GHz。串联谐振器S4的谐振频率例如是3.6GHz。并联谐振器P1～P3的谐振频率例如是3.5GHz。电感器L3的值例如是2nH。
在图1的（a）所示的梯形滤波器中，如图3中的特性（a）所示，通过频带的中央付近的频带的信号大幅衰减，损耗增大。与此相对，如图1的（b）～（d）所示，将电感器与梯形滤波器中包含的谐振器连接，由此，如图3中的特性（b）～（d）所示，与特性（a）中的衰减量相比，能够降低通过频带的中央付近的频带的衰减量。但是，图3中的特性（b）～（d）很难说是低损耗的通过特性。
图2所示的梯形滤波器中，电感器L11与并联谐振器P11并联连接，电感器L12与串联谐振器S12并联连接。电感器L11连接在串联谐振器S11与并联谐振器P11之间的路径上。电感器L12连接在串联谐振器S12与并联谐振器P12之间的路径上、和串联谐振器S12与并联谐振器P13之间的路径上。即，电感器L11之间的路径上与电感器L12之间的路径上处于不同的位置。串联谐振器S11的谐振频率例如是3.75GHz。串联谐振器S12的谐振频率例如是3.6GHz。并联谐振器P11～P13的谐振频率例如是3.5GHz。电感器L11的值例如是4.6nH。电感器L12的值例如是2nH。
图1所示的作为比较例的梯形滤波器与图2所示的作为实施例的梯形滤波器的不同点在于，多个电感器中的一个电感器与串联臂连接，另一个电感器与并联臂连接。在图2所示的梯形滤波器中，如图3中的特性A所示，与特性（a）～（d）相比，能够抑制通过频带的中央付近的频带的衰减，能够降低损耗。此外，如图3中的特性A所示，与特性（a）～（c）所示的带宽相比，能够扩大通过频带的带宽。
另外，滤波器的通过特性不仅由于将电感器分别与梯形滤波器中的串联臂和并联臂连接，而且由于连接电感器的部位不同而变化。以下，对电感器的连接部位与梯形滤波器的通过特性的关系进行说明。
如图4的（a）所示，是电感器L11与并联谐振器P11并联连接，电感器L12与串联谐振器S12并联连接的梯形滤波器。图4的（b）是电感器L21与并联谐振器P21并联连接，电感器L22与串联谐振器S21并联连接的梯形滤波器。电感器L21和L22连接在串联谐振器S21与并联谐振器P21之间的路径上。图4的（c）是电感器L31与并联谐振器P31并联连接，电感器L32与串联谐振器S31并联连接，电感器L33与并联谐振器P33并联连接的梯形滤波器。电感器L31和L32连接在串联谐振器S31与并联谐振器P31之间的路径上。在图4所示的梯形滤波器中，各谐振器和电感器的常数与图1或图2所示的谐振器、电感器的常数相等。
图5示出图4的（a）～（c）所示的梯形滤波器的通过特性。如图4的（a）所示，在电感器L11和电感器L12分别连接在不同的路径上（串联臂与并联臂之间的路径上）的情况下，如图5中的特性（a）所示，衰减量在通过频带的中央付近没有增大，可得到低损耗的通过特性。
另一方面，如图4的（b）所示，在电感器L21和电感器L22连接在相同的路径上的情况下，如图5中的特性（b）所示，通过频带的中央付近的衰减量与特性（a）相比增大，损耗增大。
此外，如图4的（c）所示，在电感器L31和电感器L32连接在相同的路径上，电感器L32和电感器L33连接在不同的路径上的情况下（即，在图4的（b）所示的梯形滤波器的并联臂上追加了电感器的情况），如图5中的特性（c）所示，与特性（b）相比，可减小通过频带的中央付近的衰减量。但是，通过频带的中央付近的衰减量比特性（a）所示的衰减量大，特性（c）很难说是低损耗。
如图4的（a）所示，分别将与并联臂连接的电感器L11和与串联臂连接的电感器L12连接在不同的路径上（串联臂与并联臂之间的路径上），由此，能够实现低损耗的梯形滤波器。
以下，更详细地说明由图4的（a）所示的梯形滤波器得到的效果。
图6的（a）示出图4的（a）所示的梯形滤波器中的输入侧的二级梯形滤波器。图6的（b）示出图4的（a）所示的梯形滤波器中的输出侧的二级梯形滤波器。图6的（c）示出图4的（b）所示的梯形滤波器中的输入侧的二级梯形滤波器。图6的（d）示出图4的（b）所示的梯形滤波器中的输出侧的二级梯形滤波器。另外，梯形滤波器的级数以一个串联谐振器和一个并联谐振器计为一级。例如，在图6的（a）中，由串联谐振器S11和并联谐振器P11构成的梯形滤波器为第一级梯形滤波器，由串联谐振器S11和并联谐振器P12构成的梯形滤波器为第二级梯形滤波器。
图7示出图6的（a）～（d）所示的梯形滤波器的通过特性。图7中的特性（a）～（d）分别与图6的（a）～（d）所示的梯形滤波器的通过特性对应。在具有图6的（a）所示的梯形滤波器和图6的（b）所示的梯形滤波器的梯形滤波器中，成为合并图7所示的特性（a）和特性（b）而得到的通过特性。另一方面，在具有图6的（c）所示的梯形滤波器和图6的（d）所示的梯形滤波器的梯形滤波器中，成为合并图7所示的特性（c）和特性（d）而得到的通过特性。即，根据具有图6的（a）所示的梯形滤波器和图6的（b）所示的梯形滤波器的梯形滤波器，即图4的（a）所示的梯形滤波器，能够匹配输入/输出间的阻抗，因此，能够实现低损耗化和宽频带化。另一方面，根据具有图6的（c）所示的梯形滤波器和图6的（d）所示的梯形滤波器的梯形滤波器，即图4的（b）所示的梯形滤波器，难以匹配输入/输出间的阻抗，难以实现低损耗化和宽频带化。
另外，在本实施方式中，由FBAR实现各谐振器，但即使由SAW器件来实现，也能够得到与本实施方式同样的效果。
〔2．双工器的结构〕
在手机终端、PHS（PersonalHandy-phoneSystem：个人手持电话系统）终端以及无线LAN系统等移动通信（高频无线通信）中装载双工器。双工器具有通信电波等的发送功能和接收功能，用于发送信号和接收信号的频率不同的无线装置。
图8示出具有本实施方式的滤波器的双工器的结构。双工器52具有相位匹配电路53、接收滤波器54以及发送滤波器55。相位匹配电路53是为了防止从发送滤波器55输出的发送信号流入接收滤波器54侧而调整接收滤波器54的阻抗的相位的元件。此外，在相位匹配电路53上连接有天线51。接收滤波器54由带通滤波器构成，该带通滤波器仅使经由天线51输入的接收信号中的规定频带通过。此外，在接收滤波器54上连接有输出端子56。发送滤波器55由带通滤波器构成，该带通滤波器仅使经由输入端子57输入的发送信号中的规定频带通过。此外，在发送滤波器55上连接有输入端子57。在此，接收滤波器54包含本实施方式中的滤波器。
在双工器中采用本实施方式的滤波器，由此能够实现低损耗且宽频带的双工器。
图8所示的接收滤波器54的输出侧为平衡型的，但也可以为单端的。
〔3．通信模块的结构〕
图9示出具有本实施方式的双工器的通信模块的一例。如图9所示，双工器52具有接收滤波器54和发送滤波器55。此外，在接收滤波器54上连接有例如对应于平衡输出的接收端子56。此外，发送滤波器55经由功率放大器74与发送端子57连接。在此，接收滤波器54具有本实施方式的滤波器。
当进行接收动作时，接收滤波器54仅使经由天线端子61输入的接收信号中的规定频带的信号通过，从接收端子56向外部输出。此外，当进行发送动作时，发送滤波器55仅使从发送端子57输入并由功率放大器74放大后的发送信号中的规定频带的信号通过，从天线端子61向外部输出。
在通信模块中采用本实施方式的滤波器，由此能够实现低损耗其宽频带的通信模块。
另外，图9所示的通信模块的结构只是一例，即便将本实施方式的双工器安装在其它方式的通信模块中，也能得到同样的效果。
〔4．通信装置的结构〕
图10示出手机终端的RF模块，作为具有本实施方式的双工器或前述通信模块的通信装置的一例。此外，图10所示的通信装置示出对应于GSM（GlobalSystemforMobileCommunications：全球移动通信系统）通信方式以及W-CDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess：宽带码分多址）通信方式的手机终端的结构。此外，本实施方式中的GSM通信方式对应于850MHz频段、950MHz频段、1.8GHz频段、1.9GHz频段。此外，除了图10所示的结构以外，手机终端还具有麦克风、扬声器、液晶显示器等，但在本实施方式的说明中不需要，因而省略了图示。在此，双工器52中的接收滤波器54具有本实施方式的滤波器。
首先，天线切换电路72根据经由天线71输入的接收信号的通信方式是W-CDMA还是GSM，选择作为动作对象的LSI。当输入的接收信号与W-CDMA通信方式对应时，切换成将接收信号输出到双工器52。输入到双工器52的接收信号被接收滤波器54限制到规定频带，平衡型的接收信号被输出到LNA73。LNA73对输入的接收信号进行放大，输出到LSI75。在LSI75中，根据输入的接收信号，进行解调成声音信号的解调处理，或对手机终端内的各部进行动作控制。
另一方面，在发送信号的情况下，LSI75生成发送信号。将生成的发送信号用功率放大器74放大后输入到发送滤波器55。发送滤波器55仅使输入的发送信号中的规定频带的信号通过。从发送滤波器55输出的发送信号经由天线切换电路72从天线71输出到外部。
此外，当输入的接收信号是与GSM通信方式对应的信号时，天线切换电路72根据频带选择接收滤波器76～79中的任意一个，输出接收信号。由接收滤波器76～79中的任意一个接收滤波器进行频带限制后的接收信号被输入到LSI82。LSI82根据输入的接收信号，进行解调成声音信号的解调处理，或对手机终端内的各部进行动作控制。另一方面，在发送信号的情况下，LSI82生成发送信号。将生成的发送信号由功率放大器80或81放大后经由天线切换电路72从天线71输出到外部。
在通信装置中采用本实施方式的滤波器，由此能够实现低损耗且宽频带的通信装置。另外，图10所示的通信装置的结构只是一例，即便将本实施方式的双工器安装在其它方式的通信装置中，也能得到同样的效果。
〔5．实施方式的效果、其它〕
根据本实施方式，能够实现低损耗且宽频带的梯形滤波器。即，在本实施方式的梯形滤波器中，电感器L11与输入侧的并联谐振器P11并联连接，电感器L12与输出侧的串联谐振器S12并联连接。电感器L11和L12分别连接在不同的路径上（串联谐振器与并联谐振器之间的路径上）。通过这样的结构，能够在输入/输出间进行阻抗匹配，因此，能够实现低损耗且宽频带的梯形滤波器。
另外，在本实施方式中，构成为电感器L11与梯形滤波器中的输入侧的并联谐振器（例如并联谐振器P11）并联连接，电感器L12与输出侧的串联谐振器（例如串联谐振器S12）并联连接，但也可以构成为电感器L11与输入侧的串联谐振器（例如串联谐振器S11）并联连接，电感器L12与输出侧的并联谐振器（例如并联谐振器P13）并联连接。
此外，本实施方式中的串联谐振器S11、S12是本发明的主谐振器的一例。本实施方式中的并联谐振器P11、P12、P13是本发明的副谐振器的一例。本实施方式中的电感器L11是本发明的主电感器的一例。本实施方式中的电感器L12是本发明的副电感器的一例。
产业上的可利用性
本发明对滤波器、双工器、通信模块、通信装置是有用的。
标号说明
S11、S12：串联谐振器
P11、P12、P13：并联谐振器
L11、L12：电感器

Claims (4)

1.一种滤波器，其中，该滤波器具有：
多个主谐振器，其连接成串联臂；
多个副谐振器，其连接成并联臂；
主电感器，其与所述多个主谐振器中的至少一个主谐振器并联连接；以及
副电感器，其与所述多个副谐振器中的至少一个副谐振器连接，
以不将所述主电感器连接在所述主谐振器与并联连接有所述副电感器的副谐振器之间的路径上的方式配置所述主电感器，
所述副电感器的电感值比所述主电感器的电感值大。
2.一种双工器，其中，该双工器具有权利要求1所述的滤波器。
3.一种通信模块，其中，该通信模块具有权利要求1所述的滤波器。
4.一种通信装置，其中，该通信装置具有权利要求1所述的滤波器。
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