CN107431478B

CN107431478B - 双工器

Info

Publication number: CN107431478B
Application number: CN201680019457.4A
Authority: CN
Inventors: 高田俊明
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: KR101921853B1; CN107431478A; WO2016158094A1; US20180026606A1; DE112016001482T5; KR20170124575A; US10666229B2

Abstract

提供能谋求小型化且隔离良好的双工器。通过在压电基板(5)上设置多个弹性波谐振器来构成具有并联臂谐振器(P1～P4)以及串联臂谐振器(S1～S4)的梯型弹性波滤波器。具有连接在天线端子(11)与接地电位之间的电感部件(4)。在双工器(1)中，发送滤波器(Tx)具有该梯型弹性波滤波器，在梯型电路构成中，在压电基板(5)的短边(5a)的外侧配置电感部件(4)，以使设于最靠近发送端子(12)的并联臂的并联臂谐振器(P1)与电感部件(4)的电磁场耦合强于电感部件(4)与剩余的并联臂谐振器(P2～P4)的电磁场耦合。

Description

双工器

技术领域

本发明涉及具有发送滤波器以及接收滤波器的双工器，特别涉及发送滤波器具有梯型弹性波滤波器的双工器。

背景技术

过去，在便携电话机等中广泛使用具有梯型弹性波滤波器的双工器。例如在下述的专利文献1公开了这种双工器的一例。在专利文献1记载的双工器中，在天线端子连接发送滤波器和接收滤波器。发送滤波器由具有多个弹性波谐振器的梯型弹性波滤波器构成。在该梯型弹性波滤波器的并联臂谐振器与接地端子之间设有与天线端子电磁场耦合的电磁场耦合元件。电磁场耦合元件具有经由过孔电极连接多个线圈状图案的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2010/013778A1

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，上述电磁场耦合元件具有经由过孔电极连接多个线圈状图案而成的结构。为此，为了在压电基板构成上述电磁场耦合元件而需要大的空间。因而小型化困难。

本发明的目的在于，提供能谋求小型化且隔离良好的双工器。

用于解决课题的手段

根据本发明的宽泛的局面，提供一种双工器，其具备：天线端子；发送端子；接收端子；连接在所述天线端子与所述发送端子之间的发送滤波器；连接在所述天线端子与所述接收端子之间的接收滤波器；和一端与所述天线端子连接，另一端与接地电位连接的电感部件，所述发送滤波器具有包含压电基板、由所述压电基板上构成的弹性波谐振器构成的串联臂谐振器和由所述压电基板上构成的弹性波谐振器构成的多个并联臂谐振器的梯型电路构成的弹性波滤波器，在将所述多个并联臂谐振器内在所述梯型电路构成中设于最靠近所述发送端子的并联臂的并联臂谐振器作为发送侧并联臂谐振器时，所述发送侧并联臂谐振器，相比剩余的并联臂谐振器，配置得与所述压电基板的1条边的距离更近，该1条边延伸的方向与所述发送侧并联臂谐振器中的弹性波的传播方向平行，所述电感部件配置在所述1条边的外侧，以使所述电感部件与所述发送侧并联臂谐振器的电磁场耦合强于所述电感部件与所述剩余的并联臂谐振器的电磁场耦合。

在本发明所涉及的双工器的某特定的局面中，进行配置，使得所述电感部件的长边方向在所述压电基板的所述1条边的外侧与该1条边平行地延伸。在该情况下，能通过电磁场耦合有效果地提高接收滤波器的通频带中的隔离。

在本发明所涉及的双工器其他特定的局面中，所述电感部件包含线圈卷绕部，该线圈卷绕部的轴向是与所述电感部件的安装面垂直的方向。在该情况下，由于电磁场耦合变得更强，因此能更进一步改善接收滤波器的通频带中的隔离特性。

在本发明所涉及的双工器其他特定的局面中，所述发送侧并联臂谐振器与所述1条边的距离短于所述剩余的并联臂谐振器以及所述串联臂谐振器与所述1条边的距离。在该情况下，由于电磁场耦合变得更强，因此能更进一步改善接收滤波器的通频带中的隔离特性。

在本发明所涉及的双工器的另外特定的局面中，在所述电感部件与所述压电基板的所述1条边之间不存在其他电子部件元件。在该情况下，电感部件与发送侧并联臂谐振器的电磁场耦合变得更强。由此能更有效果地改善接收滤波器的通频带中的隔离特性。

在本发明所涉及的双工器的另外特定的局面中，所述发送侧并联臂谐振器与所述发送端子的距离短于与所述天线端子距离最近的所述串联臂谐振器与所述发送端子的距离。在该情况下，能更有效果地改善接收滤波器的通频带中的隔离特性。

在本发明所涉及的双工器其他特定的局面中，在所述发送侧并联臂谐振器与接地电位之间不连接电感器。在该情况下，由于在发送侧并联臂谐振器与接地电位之间不连接电感器，因此能谋求更进一步的小型化。

在本发明所涉及的双工器的另外特定的局面中，所述压电基板的所述1条边是和所述压电基板的与所述天线端子的距离最短的边不同的边。在该情况下，能提高包含双工器的装置中的设计的自由度。

在本发明所涉及的双工器的再其他特定的局面中，在所述压电基板中还构成所述接收滤波器，由所述压电基板构成双工器芯片。在该情况下，能谋求更进一步的小型化。

在本发明所涉及的双工器再另外特定的局面中，还具备模块基板，在所述模块基板上安装所述电感部件。

发明的效果

根据本发明所涉及的双工器，由于电感部件在接近发送侧并联臂谐振器的压电基板的1条边的外侧配置为与该1条边平行延伸，因此能谋求双工器的小型化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的双工器的俯视图。

图2是本发明的第1实施方式所涉及的双工器的电路图。

图3是本发明的第2实施方式所涉及的双工器的俯视图。

图4(a)以及图4(b)是表示设于第2实施方式的双工器中的模块基板的上表面之下的第1层以及第2层的上的电极结构的俯视图。

图5(a)以及图5(b)是表示设于第2实施方式的双工器中的模块基板的第3层以及第5层上的电极结构的俯视图。

图6是表示第2实施方式的双工器的模块基板下表面的电极结构的示意俯视图。

图7是比较例的双工器的俯视图。

图8(a)～图8(d)是表示比较例的双工器的压电基板的上表面之下的第1层、第2层、第3层以及第5层的电极结构的俯视图。

图9是表示比较例的双工器的压电基板的下表面的电极结构的示意俯视图。

图10是表示第1实施方式、第2实施方式以及比较例的隔离特性的图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的具体的实施方式，由此使本发明变得明了。

另外指出，本说明书所记载的各实施方式都是例示，在不同的实施方式间能进行构成的部分的置换或组合。

图1是本发明的第1实施方式所涉及的双工器的俯视图。双工器1具有模块基板2。在模块基板2上安装双工器芯片3。另外，在模块基板2上安装电感部件4。电感部件4由贴片型线圈部件构成，具有长边方向。

双工器芯片3具有压电基板5。在压电基板5上构成发送滤波器Tx以及接收滤波器Rx。

更具体地，压电基板5由LiTaO₃或LiNbO₃等压电单晶构成。

在压电基板5上通过形成图示的电极结构来构成发送滤波器Tx以及接收滤波器Rx。压电基板5为矩形形状，具有一对短边5a、5b和一对长边5c、5d。靠近短边5a侧构成发送滤波器Tx。靠近短边5b侧构成接收滤波器Rx。

参考图2的电路图来说明发送滤波器Tx以及接收滤波器Rx的构成。

双工器1具有天线端子11、发送端子12和接收端子13。天线端子11与双工器1外的天线ANT连接。

在天线端子11与接地电位之间连接阻抗匹配用的电感部件4。在天线端子11与发送端子12之间连接发送滤波器Tx。

发送滤波器Tx具有梯型电路构成，具有多个串联臂谐振器S1～S4和多个并联臂谐振器P1～P4。从靠近发送端子12一侧起按照串联臂谐振器S1、串联臂谐振器S2、串联臂谐振器S3以及串联臂谐振器S4的顺序连接它们。另外，将并联臂谐振器P1～P4内在梯型电路构成中设置在最靠近发送端子12的并联臂的并联臂谐振器以下适宜称作发送侧并联臂谐振器P1。

上述串联臂谐振器S1～S4和并联臂谐振器P1～P4均由声表面波谐振器构成。更具体地，通过在长方形形状的压电基板5上设置IDT电极，在IDT电极的弹性波传播方向两侧设置反射器，来构成1个弹性波谐振器。在图1中，概略地用以矩形的框包围X的形状表示构成弹性波谐振器的部分。另外，如图1所示那样，与天线端子11间的距离最短的边是长边5c。天线端子11配置在长边5c的中央部。发送端子12设置在与长边5c对置的长边5d和一方的短边5a的边角部近旁，该短边5a将长边5c和长边5d连起来。接收端子13设置在长边5d和与短边5a对置的短边5b的边角部的附近。换言之，发送端子12在长边5d侧靠近短边5a侧而设，接收端子13在长边5d侧靠近短边5b侧而设。

回到图2，发送侧并联臂谐振器P1与接地电位连接。即，不在发送侧并联臂谐振器P1与接地电位之间连接电感器。在并联臂谐振器P2～P4的接地电位侧端部与接地电位之间连接电感器L1。电感器L1为了调整在发送滤波器Tx的谐波产生的衰减极的频率特性而设。

另外，电感器L1可以通过用布线等设置电感部分而形成在压电基板5上。或者，电感器L1也可以在压电基板5外形成在所述模块基板2上。另外，电感器L1也可以通过安装外置的电感部件而设置在模块基板2上。

另外，也可以在发送侧并联臂谐振器P1的接地电位侧端部与接地电位之间设置电感器。

本实施方式的双工器1的特征在于，配置阻抗匹配用的电感部件4，来与发送侧并联臂谐振器P1电磁场耦合；和该电感部件4由相对于双工器芯片3外置的电感部件构成。

在双工器1中，由于使用电感部件4，因此在双工器芯片3以及模块基板2中不需要大的面积。在专利文献1记载的双工器中，在模块基板内设置多个线圈状图案，用过孔电极进行连接，来构成电感。为此，模块基板的面积不得不变大。另外，为了使其电磁场耦合而需要大的电感值。

与此相对，在本实施方式中，由于不需要将大的面积的线圈状布线图案设置在设有布线、过孔导体、接地电极等的多层的模块基板2内，因此能减小模块基板2的面积。因而在双工器1中，能有效果地推进小型化。另外，为了调整在发送滤波器Tx的谐波产生的衰减极的频率特性，将由线圈状布线图案形成的电感器L1设置在多层的模块基板2的内部，由于在这样的情况下也能通过电磁场耦合以小的电感值调整谐波的衰减极的频率特性，因此不会使模块基板2大型化就能调整谐波的衰减极的频率特性。

另外，大致长方体形状的贴片部件即上述电感部件4的长边方向，被配置成与上述短边5a延伸的方向平行地延伸。若上述电感部件4的短边方向被配置成与上述短边5a延伸的方向平行，则电感部件的有导电性的安装电极部(外部电极)与压电基板的所述短边5a对置而配置。为此，由于安装电极部位于上述电感部件4中所含的电感器与发送侧并联臂谐振器P1之间，因此难以引起电磁场耦合。

另外，由于在上述电感部件4与短边5a之间不存在其他电子部件元件，因而也能由此谋求小型化。

上述电感部件4的一端通过未图示的布线与天线端子11连接。电感部件4设置在压电基板5的一方的短边5a的附近。短边5a是与发送侧并联臂谐振器P1之间的距离最短的边。更具体地，发送滤波器Tx具有前述的多个并联臂谐振器P1～P4以及多个串联臂谐振器S1～S4。这些谐振器中，发送侧并联臂谐振器P1与短边5a的距离短于剩余的串联臂谐振器S1～S4、并联臂谐振器P2～P4与短边5a之间的距离。因此，通过将电感部件4配置在短边5a的外侧，能有效果地增强电感部件4与发送侧并联臂谐振器P1的电容的电磁场耦合。由此在双工器1中，能有效果地改善发送滤波器Tx中的接收滤波器Rx的通频带中的隔离特性。关于这点，之后基于具体的实验例详细进行说明。

另外，上述发送侧并联臂谐振器P1与发送端子12的距离，短于串联臂谐振器S4与发送端子12之间的距离，该串联臂谐振器S4与天线端子11之间的距离最短。因此，由此也能有效果地增强上述电磁场耦合。

短边5a是与天线端子11近旁的边即长边5c不同的边。因此，关于天线端子11和电感部件4的配置，能提高设计的自由度。然而，接近电感部件4的边可以是与接近天线端子11的边相同的边。

另外，电感部件4也可以接近于与长边5c对置的长边5d。即，只要接近于发送侧并联臂谐振器P1即可，接近电感部件4的压电基板5的边没有特别限定。

另外，电感部件4中的线圈卷绕部的轴向在本实施方式中被设为与电感部件的安装面垂直的方向。由此进行设置，使得从线圈卷绕部的轴向来看，电感部件4中所含的线圈的中心开口部的内径在电感部件4的长边方向上大，在电感部件4的短边方向上小。即，从线圈卷绕部的轴向来看，在电感部件4的长边方向上设置为细长的形状。电感部件4的长边方向和发送侧并联臂谐振器P1的声表面波的传播方向平行而设。在这样的构成中，由于从细长的线圈的中心开口部产生的磁通更多地贯通在声表面波的传播方向上梳齿电极的电极指并排的发送侧并联臂谐振器P1，因此使电感部件4与发送侧并联臂谐振器P1的电磁场耦合良好。但电感部件4中的线圈卷绕部的轴向并不限定于此。

另外，接收滤波器Rx具有将3IDT型的纵耦合谐振器型声表面波滤波器21、22级联连接的电路构成。在纵耦合谐振器型声表面波滤波器21与天线端子11之间，连接弹性波谐振器23。接收滤波器Rx并不限于使用这样的纵耦合谐振器型声表面波滤波器21、22，也可以由梯型弹性波滤波器构成。另外，也可以是3IDT型的纵耦合谐振器型声表面波滤波器21、22的一部分被置换成将3IDT型扩展的5IDT型的纵耦合谐振器型声表面波滤波器的构成。

另外，在本实施方式中，在压电基板5上构成发送滤波器Tx以及接收滤波器Rx的双方，但也可以仅设置发送滤波器Tx。即，接收滤波器Rx可以构成在其他压电基板上，并安装在模块基板2上。进而，也可以在模块基板2上直接构成接收滤波器Rx。

图3是本发明的第2实施方式所涉及的双工器31的俯视图。在双工器31中，串联臂谐振器S1与发送端子12的距离短于发送侧并联臂谐振器P1与发送端子12的距离。其他构成，第2实施方式与第1实施方式同样。如双工器31那样，在本发明中，与发送侧并联臂谐振器P1相比，可以让至少1个串联臂谐振器物理上更靠近电感部件4或发送端子12。

接下来用图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)以及图6来说明双工器31中的模块基板2内的电极结构。图4(a)以及图4(b)表示模块基板2的上表面之下的第1层、第2层的电极结构，图5(a)以及图5(b)表示第3层和第5层的电极结构，图6是表示模块基板2的下表面的电极结构的示意俯视图。另外，第4层的电极结构由于与第3层相同，因此省略。

如图4(a)所示那样，在模块基板2的上表面之下的第1层设置与天线端子11连接的电极连接盘11a、与发送侧并联臂谐振器P1的接地电位侧端部连接的电极连接盘35a、与发送端子12连接的电极连接盘12a、与接收端子13连接的电极连接盘13a。另外，线圈状布线图案33为了构成连接在并联臂谐振器P2～P4与接地电位之间的电感器L1而设。在电感器L1的下方配置与接地电位连接的电极连接盘36，在电感器L1的上方配置发送滤波器Tx的并联臂谐振器以及串联臂谐振器。

天线端子11经由过孔电极与图4(b)所示的电极连接盘11b、图5(a)所示的电极连接盘11c以及图5(b)所示的电极连接盘11d电连接。电极连接盘11d经由过孔电极与图6所示的端子电极11A连接。

另一方面，发送端子12经由过孔电极与图4(a)所示的电极连接盘12a、图4(b)所示的电极连接盘12b、图5(a)所示的电极连接盘12c以及图5(b)所示的电极连接盘12d电连接。电极连接盘12d经由过孔电极与图6所示的端子电极12A电连接。

另一方面，电感部件4与图4(a)所示的电极连接盘34a、34d电连接。电极连接盘34a经由过孔电极与图4(b)所示的电极连接盘34b连接。该电极连接盘34b经由过孔电极与图5(a)所示的电极连接盘34c以及图5(b)所示的电极连接盘11d电连接。因此，电感部件4的一端与天线端子11电连接。

另外，图4(a)所示的电极连接盘34d经由过孔电极与图4(b)所示的电极连接盘34e电连接。电极连接盘34e经由过孔电极与图5(a)所示的电极连接盘36电连接。电极连接盘36是与接地电位连接的电极连接盘。

另外，接收端子13经由过孔电极与图4(a)、图4(b)所示的电极连接盘13a、13b、图5(a)以及图5(b)所示的电极连接盘13c、13d连接。进而，电极连接盘13d经由过孔电极与图6所示的端子电极13A电连接。

图7是比较例的双工器的俯视图。在比较例的双工器101中，在模块基板102上安装双工器芯片103以及外置的电感部件104。双工器芯片103与第2实施方式的双工器芯片大致同样地构成。但是，电感部件104配置在长方形形状的压电基板105的长边105c的外侧。即，电感部件104与天线端子之间的距离短于电感部件104与发送端子之间的距离。图8(a)～图8(d)是表示该比较例的双工器101中的模块基板102的上表面之下的第1层、第2层、第3以及4层和第5层的各电极结构的示意俯视图。图9是表示模块基板102的下表面的电极结构的示意俯视图。图8(a)～图8(d)所示的电极连接盘11f、11g、11h、11i经由过孔电极相互连接。另外，电极连接盘11i经由过孔电极与图9所示的天线端子11连接。另外，电极连接盘12f、12g经由过孔电极电连接，且与图9的发送端子12连接。进而电极连接盘13f～13i经由过孔电极电连接。电极连接盘13i与图9所示的接收端子13连接。

与上述第2实施方式的双工器31同样，准备前述的第1实施方式的双工器1。作为上述双工器1、31、101，构成Band28B的双工器。在该情况下，发送滤波器Tx的通频带为718MHz～748MHz，接收滤波器Rx的通频带为773MHz～803MHz。求取上述第1以及第2实施方式的双工器和比较例的双工器的隔离特性。在图10示出结果。

如从图10所明确的那样，可知根据第1实施方式以及第2实施方式，与比较例相比，接收滤波器Rx的通频带即773～803MHz中的隔离良好。另外，在接收滤波器Rx的通频带中，在比较例中，在隔离最小的频率位置，隔离的大小为45.1dB，与此相对，在第1实施方式中，大幅改善为53.8dB，第2实施例中大幅改善为51.1dB。认为这是因为上述电感部件4与发送侧并联臂谐振器P1的电磁场耦合良好。

另外，本发明的特征在于，如上述那样，在具有由梯型弹性波滤波器构成的发送滤波器Tx和接收滤波器Rx的双工器中，将外置的电感部件4配置在靠近发送侧并联臂谐振器P1的边的外侧，以使电感部件4与发送侧并联臂谐振器P1的电磁场耦合强于电感部件4与剩余的并联臂谐振器P2～P4的电磁场耦合。因此，由梯型弹性波滤波器构成的发送滤波器Tx中的级数和电路构成并没有特别限定。因此，并联臂谐振器以及串联臂谐振器的级数并没有特别限定。另外，在发送侧并联臂谐振器P1与接地电位之间不一定非要连接电感器，不一定非要连接具有比较大的电感值的电感器。在现有技术中，在天线与双工器的匹配电路中使用天线匹配电感器。在本发明中，利用天线匹配电感器、与构成梯型发送滤波器的一部分的包含设于压电基板上的IDT电极的发送侧并联臂谐振器的电磁场耦合。通过将这样的电磁场耦合运用到双工器，所能提供双工器不仅有使天线和双工器匹配的效果，还有提高发送滤波器与具有配置于发送滤波器的通频带外的高频侧的通频带的接收滤波器的隔离特性的效果。由于能使用在发送侧并联臂谐振器P1与接地电位之间不连接电感器的构成、或连接电感值比较小的电感器的构成，因此具有能减低配置于双工器的电感器的面积的效果。

进而，作为上述电感部件4使用了贴片型线圈部件，但也可以使用其他贴片型电感部件。

标号的说明

1 双工器

2 模块基板

3 双工器芯片

4 电感部件

5 压电基板

5a、5b 短边

5c、5d 长边

11 天线端子

11A 端子电极

11a～11d 电极连接盘

12 发送端子

12A 端子电极

12a～12d 电极连接盘

13 接收端子

13A 端子电极

13a～13d 电极连接盘

21、22 纵耦合谐振器型声表面波滤波器

23 弹性波谐振器

31 双工器

33 线圈状布线图案

34a～34e、35a、36 电极连接盘

L1 电感器

P1～P4 并联臂谐振器

S1～S4 串联臂谐振器

Claims

1.一种双工器，具备：

天线端子；

发送端子；

接收端子；

连接在所述天线端子与所述发送端子之间的发送滤波器；

连接在所述天线端子与所述接收端子之间的接收滤波器；和

一端与所述天线端子连接、另一端与接地电位连接的电感部件，

所述发送滤波器具有梯型电路构成的弹性波滤波器，该弹性波滤波器包含压电基板、构成在所述压电基板上的由弹性波谐振器组成的串联臂谐振器、和构成在所述压电基板上的由弹性波谐振器组成的多个并联臂谐振器，

在将所述多个并联臂谐振器内、在所述梯型电路构成中设于最靠近所述发送端子的并联臂的并联臂谐振器作为发送侧并联臂谐振器时，所述发送侧并联臂谐振器，相比剩余的并联臂谐振器，配置得与所述压电基板的1条边的距离更近，该1条边延伸的方向与所述发送侧并联臂谐振器中的弹性波的传播方向平行，

所述电感部件配置在所述1条边的外侧，以使所述电感部件与所述发送侧并联臂谐振器的电磁场耦合强于所述电感部件与所述剩余的并联臂谐振器的电磁场耦合。

2.根据权利要求1所述的双工器，其中，

进行配置，使得所述电感部件的长边方向在所述压电基板的所述1条边的外侧与该1条边平行延伸。

3.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

所述电感部件包含线圈卷绕部，该线圈卷绕部的轴向是与所述电感部件的安装面垂直的方向。

4.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

所述发送侧并联臂谐振器与所述1条边的距离，短于所述剩余的并联臂谐振器以及所述串联臂谐振器与所述1条边的距离。

5.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

在所述电感部件与所述压电基板的所述1条边之间不存在其他电子部件元件。

6.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

所述发送侧并联臂谐振器与所述发送端子的距离，短于与所述天线端子距离最近的所述串联臂谐振器与所述发送端子的距离。

7.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

在所述发送侧并联臂谐振器与接地电位之间不连接电感器。

8.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

所述压电基板的所述1条边，是和所述压电基板的与所述天线端子间的距离最短的边不同的边。

9.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

在所述压电基板中还构成所述接收滤波器，由所述压电基板构成双工器芯片。

10.根据权利要求1或2所述的双工器，其中，

所述双工器还具备模块基板，在所述模块基板上安装所述电感部件。