CN109792240A - 高频前端电路以及通信装置 - Google Patents

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Abstract

高频前端电路(1)具备:第一滤波器(11A),连接在天线共用端子(100)与输入输出端子(110)之间,将第一频段设为通带;第二滤波器(12A),连接在天线共用端子(100)与输入输出端子(130)之间,将第二频段设为通带;第一带除滤波器(11B),连接在天线共用端子(100)与输入输出端子(120)之间,将第一频段设为衰减频段;以及第二带除滤波器(12B),与第一带除滤波器(11B)串联连接在天线共用端子(100)与输入输出端子(120)之间,将第二频段设为衰减频段。

Description

高频前端电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及高频前端电路以及通信装置。
背景技术
在近年的便携式电话中,需要通过一个终端来对应多个频率以及无线方式(多频段化以及多模式化)。需要在对应多频段化以及多模式化的前端模块中不使多个收发信号品质劣化地进行高速处理。特别是,需要进行同时收发多个频段的高频信号的载波聚合。
图21是专利文献1所记载的电路的电路结构图。该图所记载的电路是与天线连接的前端的滤波电路,且具备提取滤波电路501以及502。提取滤波电路501具有带通滤波器501A以及带阻滤波器501B,提取滤波电路502具有带通滤波器502A以及带阻滤波器502B。在包括输入端子In、带通滤波器501A以及输出端子Out1的第一信号路径,例如使GPS信号通过。另外,在包括输入端子In、带阻滤波器501B、带通滤波器502A、以及输出端子Out2的第二信号路径,例如使WLAN信号通过。另外,在包括输入端子In、带阻滤波器501B、带阻滤波器502B以及输出端子Out3的第三信号路径,使GPS信号以及WLAN信号以外的信号通过。换句话说,提取滤波电路501和提取滤波电路502级联连接,从而在这2个电路的后段,对2个频段(GPS以及WLAN)以及除去该2个频段后的频段这3个信号分波并输出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2007-511145号公报
如上述那样,在专利文献1所记载的滤波电路中,能够对2个频段(例如GPS以及WLAN)以及除去该2个频段后的频段进行分波并输出。然而,由于带通滤波器501A和带阻滤波器501B通过输入端子In共用连接,所以带阻滤波器501B受到带通滤波器501A的影响,导致滤波器特性劣化。另外,由于带通滤波器502A和带阻滤波器502B通过带阻滤波器501B的输出端共用连接,所以带阻滤波器502B受到带通滤波器502A的影响,导致滤波器特性劣化。此外,在着眼于第二信号路径的情况下,由于从输入端子In输入的高频信号在通过带通滤波器502A的前段,也通过带阻滤波器501B,所以与通过单一的带通滤波器的情况相比,导致插入损耗增大且传播特性劣化。另外,在使专利文献1所记载的滤波电路对应频段数进一步增加的系统的情况下,带通滤波器的前段附加的带阻滤波器的数量增多,很难对应近年来的高频前端模块的小型化要求。
发明内容
因此,本发明是为了解决上述课题而完成的,目的在于提供维持低损耗的信号传播特性且小型的高频前端电路以及通信装置。
为了实现上述目的,本发明的一个方面的高频前端电路具备:天线共用端子,与天线元件连接;第一输入输出端子、第二输入输出端子及第三输入输出端子;第一滤波器,连接在上述天线共用端子与上述第一输入输出端子之间,将包含第一频段的频段设为通带;第二滤波器,连接在上述天线共用端子与上述第二输入输出端子之间,将包含与上述第一频段不同的第二频段的频段设为通带;第一带除滤波器,连接在上述天线共用端子与上述第三输入输出端子之间,将包含上述第一频段且不包含与上述第一频段和上述第二频段不同的第三频段的频段设为衰减频段;以及第二带除滤波器,与上述第一带除滤波器串联连接在上述天线共用端子与上述第三输入输出端子之间,将包含上述第二频段且不包含上述第三频段的频段设为衰减频段,上述第一滤波器不经由上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器而与上述天线共用端子以及上述第一输入输出端子连接,上述第二滤波器不经由上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器而与上述天线共用端子以及上述第二输入输出端子连接。
根据上述结构,将第三频段设为通带的滤波器由2个串联连接的带除滤波器构成。由于第二滤波器与第二带除滤波器未通过天线端子共用连接而电独立,所以第二带除滤波器不会受到第二滤波器的影响。由此,与在传播第三频段的高频信号的信号路径中,第二滤波器与第二带除滤波器未电独立的情况(换句话说共用连接的情况)相比较,能够减小通带内的插入损耗。
另外,在传播第一频段的高频信号的信号路径中,未通过带除滤波器而仅经由第一滤波器。另外,在传播第二频段的高频信号的信号路径中,未通过带除滤波器而仅经由第二滤波器。换句话说,由于通过第二输入输出端子的信号仅通过与第二带除滤波器电独立的第二滤波器,以能够减小插入损耗。
在这里,2个带除滤波器中的第一带除滤波器是将第一频段设为衰减频段的滤波器。因此,在制造第一带除滤波器时,能够应用构成将第一频段设为通带的第一滤波器的弹性波谐振子的设计参数,并能够应用与第一滤波器相同的制造工序。进一步,也能够转用第一滤波器的弹性波谐振子。另外,2个带除滤波器中的第二带除滤波器是将第二频段设为衰减频段的滤波器。因此,在制造第二带除滤波器时,能够应用构成将第二频段设为通带第二滤波器的弹性波谐振子的设计参数,并能够应用与第二滤波器相同的制造工序。进一步,也能够转用第二滤波器的弹性波谐振子。因此,由于在构成多路复用器电路时,无需设置频段的数量的带通型滤波器,所以能够实现制造工序的简单化以及小型化。
另外,也可以上述第一滤波器和上述第一带除滤波器形成于同一芯片,上述第二滤波器和上述第二带除滤波器形成于同一芯片。
如上所述,在制造第一带除滤波器时,能够应用构成将第一频段设为通带的第一滤波器的弹性波谐振子的设计参数,并能够应用与第一滤波器相同的制造工序。进一步,也能够转用第一滤波器的弹性波谐振子。另外,在制造第二带除滤波器时,能够应用构成将第二频段设为通带第二滤波器的弹性波谐振子的设计参数,并能够应用与第二滤波器相同的制造工序。进一步,也能够转用第二滤波器的弹性波谐振子。因此,很容易通过同一芯片形成第一滤波器和第一带除滤波器,并通过同一芯片形成第二滤波器和第二带除滤波器。由此,能够实现制造工序的进一步的简单化以及小型化。
另外,也可以上述第一滤波器和上述第一带除滤波器形成于第一芯片,上述第二滤波器和上述第二带除滤波器形成于第二芯片,上述第一滤波器、上述第一带除滤波器、上述第二滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,上述第一芯片仅由弹性表面波滤波器以及使用了BAW(Bulk Acoustic Wave,体声波)的弹性波滤波器中的任意一个构成,上述第二芯片仅由弹性表面波滤波器以及使用了BAW的弹性波滤波器中的任意一个构成。
由此,能够按照芯片分开制造对于较大地确保反射系数有利的BAW型滤波器、和带宽的自由度较高的SAW(Surface Acoustic Wave,弹性表面波)型滤波器。因此,能够根据通过第一频段以及第二频段的高频信号的所需标准,通过SAW或者BAW分开制作第一滤波器以及第二滤波器,且设计的自由度提高。
另外,也可以上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器按照上述天线共用端子、上述第一带除滤波器、上述第二带除滤波器、以及上述第三输入输出端子的顺序连接,在从上述天线共用端子侧单独观察上述第一带除滤波器的情况下的上述第一频段中的反射系数大于从上述天线共用端子侧单独观察上述第二带除滤波器的情况下的上述第二频段中的反射系数。
在为构成分波/合波电路的第一滤波器、第二滤波器、以及第一带除滤波器/第二带除滤波器通过天线共用端子共用连接的结构的情况下,第一滤波器的通带中的插入损耗除了第一滤波器单体的插入损耗以外,还受到从第一带除滤波器的天线共用端子侧观察到的反射特性的影响。另外,第二滤波器的通带中的插入损耗除了第二滤波器单体的插入损耗以外,还受到从第二带除滤波器的天线共用端子侧观察到的反射特性的影响。更具体而言,从第一带除滤波器的天线共用端子侧观察到的第一频段中的反射系数越大第一滤波器的通带中的插入损耗越减少,从第二带除滤波器的天线共用端子侧观察到的第二频段中的反射系数越大第二滤波器的通带中的插入损耗越减少(以下,将在共用端子中由阻带未全反射的引起的损耗称为捆绑损耗(binding loss))。
在这里,由于第一带除滤波器与比第二带除滤波器靠天线共用端子侧连接,所以由第一带除滤波器引起的第一滤波器的捆绑损耗与由第二带除滤波器引起的第二滤波器的捆绑损耗相比增大。因此,能够使第一带除滤波器的第一频段中的反射系数比第二带除滤波器的第二频段中的反射系数大。
因此,由于不用在天线元件、与第一滤波器以及第二滤波器之间配置开关,就能够有效地降低第一滤波器以及第二滤波器的捆绑损耗,所以能够提供即时在CA动作时也能够维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
另外,也可以按照频率从低到高的顺序,配置有上述第三频段、上述第一频段、以及上述第二频段,上述第一带除滤波器和上述第二带除滤波器构成将包含上述第三频段的频段设为通带的低通滤波器。
由此,能够通过第一带除滤波器以及第二带除滤波器构成频率最低的第三频段。进一步,由于第三频段由低通滤波器形成,所以能够使第三频段宽频段化。
另外,也可以上述第三频段是中低频段(MLB:1475.9-2025MHz),上述第一频段是中频段(MB:2110-2200MHz),上述第二频段是高频段(HB:2496-2690MHz),上述第一滤波器是将LTE(Long Term Evolution,长期演进)的Band66(接收频段:2110-2200MHz)设为通带的带通滤波器,上述第二滤波器是将LTE的Band41(接收频段:2496-2690MHz)设为通带的带通滤波器,上述第一带除滤波器和上述第二带除滤波器是将Band3(接收频段:1805-1880MHz)设为通带的低通滤波器。
由此,能够将高频前端电路例如应用于应对中低频段、中频段、以及高频段这3分波电路。因此,在包含应对中低频段、中频段、以及高频段的3分波电路的结构中,能够实现可维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段更靠低频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,在上述第一带除滤波器中,为以下的任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)弹性波谐振子由SMR(Solidly Mounted Resonator,固态装配谐振子)构成,以及(3)弹性波谐振子由FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator,薄膜腔声谐振滤波器)构成。
在比弹性波谐振子的共振点以及反共振点靠高频范围,产生由体波泄漏引起的非必要波,且该非必要波强度能够在将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波、由SMR构成弹性波谐振子、以及由FBAR构成弹性波谐振子任意一种情况下成为最小。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是低频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是高频侧滤波器的情况下,在第一带除滤波器利用上述(1)(2)(3)的任意一个弹性波的情况下,与第一带除滤波器利用其它弹性波的情况下,能够增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。
另外,也可以在上述第二带除滤波器中,为以下的任意一个:(1)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,以及(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
由此,在使第一带除滤波器的反射系数增大,并且将第二带除滤波器设为音速膜层叠结构的情况下,能够确保第二带除滤波器的良好的温度特性,另外,在第二带除滤波器中将基于LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,能够确保第二带除滤波器的较宽的衰减频段宽度。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠低频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,构成上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器的弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,在上述第一带除滤波器中,弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有上述IDT电极的上述压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,在上述第二带除滤波器中,(1)将在由LiTaO3构成的上述压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,或者(2)将在由LiNbO3构成的上述压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
在比弹性波谐振子的共振点以及反共振点靠高频范围内,产生由体波泄漏引起的非必要波,且对于该非必要波强度而言,采用音速膜层叠结构的情况下能够比将LiTaO3的泄漏波用作弹性表面波、或者将LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下小。
因此,能够使第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路为低频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是高频侧滤波器的情况下,第一带除滤波器利用上述音速膜层叠结构的情况比第一带除滤波器利用其它结构的情况相比,能够增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。进一步,在第二带除滤波器中将LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,能够确保较宽的衰减频段宽度。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠低频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,构成上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器的弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,在上述第一带除滤波器中,将在由LiTaO3构成的上述压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,在上述第二带除滤波器中,将在由LiNbO3构成的上述压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
在比弹性波谐振子的共振点以及反共振点靠高频范围内,产生由体波泄漏引起的非必要波,且对于该非必要波强度来说,将LiTaO3的泄漏波用作弹性表面波情况下,能够比将LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下小。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是低频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是高频侧滤波器的情况下,第一带除滤波器将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的情况下,与第一带除滤波器将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作为弹性表面波的情况相比,能够增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。进一步,在第二带除滤波器中将LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,能够确保较宽的衰减频段宽度。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠低频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,在上述第一带除滤波器中,为以下的任意一个:(1)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,在上述第二带除滤波器中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波。
在将LiNbO3的瑞利波用作弹性波的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的1.2倍附近产生高阶模。因此,通过在第二带除滤波器中与LiNbO3的瑞利波用作弹性波,在第一带除滤波器中不将LiNbO3的瑞利波用作弹性波,能够有效地增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是低频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是高频侧滤波器的情况下,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠低频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,在上述第一带除滤波器中,为以下的任意一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(3)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,在上述第二带除滤波器中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
在将LiNbO3的勒夫波用作弹性波的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的1.2倍附近产生高阶模。因此,通过在第二带除滤波器中与LiNbO3的勒夫波用作弹性波,在第一带除滤波器中不将LiNbO3的勒夫波用作弹性波,能够有效地增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是低频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是高频侧滤波器的情况下,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。
另外,也可以按照频率从低到高的顺序配置有上述第一频段、上述第三频段、以及上述第二频段,上述第一带除滤波器和上述第二带除滤波器将包含上述第三频段的频段设为通带。
由此,能够通过第一带除滤波器以及第二带除滤波器构成频率位于第一频段与第二频段之间的第三频段。
另外,也可以上述第一频段是中频段(MB:2110-2200MHz),上述第三频段是中高频段(MHB:2300-2400MHz),上述第二频段是高频段(HB:2496-2690MHz),上述第一滤波器是将LTE的Band66(接收频段:2110-2200MHz)设为通带的带通滤波器,上述第二滤波器是将LTE的Band41(接收频段:2496-2690MHz)设为通带的带通滤波器,上述第一带除滤波器和上述第二带除滤波器将Band40(接收频段:2300-2400MHz)设为通带的带通滤波器。
由此,能够将高频前端电路例如应用于应对中频段、中高频段、以及高频段这3分波电路。因此,在包含应对中频段、中高频段、以及高频段的3分波电路的结构中,能够实现可维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
另外,也可以按照频率从低到高的顺序,配置有上述第一频段、上述第二频段、以及上述第三频段,上述第一带除滤波器和上述第二带除滤波器将包含上述第三频段的频段设为通带的高通滤波器。
由此,能够通过第一带除滤波器以及第二带除滤波器构成频率最高的第三频段。进一步,由于通过高通滤波器形成第三频段,所以能够使第三频段宽频段化。
另外,也可以上述第三频段是超高频段(UHB:3400-3800MHz),上述第一频段是中频段(MB:2110-2200MHz),上述第二频段是高频段(HB:2496-2690MHz),上述第一滤波器是将LTE的Band66(接收频段:2110-2200MHz)设为通带的带通滤波器,上述第二滤波器是将LTE的Band41(接收频段:2496-2690MHz)设为通带的带通滤波器,上述第一带除滤波器和上述第二带除滤波器将Band42(接收频段:3400-3600MHz)、Band43(接收频段:3600-3800MHz)、或者其双方设为通带的高通滤波器。
由此,能够将高频前端电路例如应用于应对中频段、高频段、以及超高频段这3分波电路。因此,在包含应对中频段、高频段、以及超高频段这3分波电路的结构中,能够实现可维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠高频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,构成上述第一带除滤波器的上述1个以上的弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,在上述第一带除滤波器中,将以下任意一种作为弹性表面波来利用:(1)在由LiNbO3构成的上述压电体层中传播的瑞利波,(2)将在由LiTaO3构成的上述压电体层中传播的泄漏波,以及(3)将在由LiNbO3构成的上述压电体层中传播的勒夫波。
对于在比弹性波谐振子的共振点以及反共振点靠低频范围中的反射系数而言,将以下任意一种用作弹性表面波的情况下比利用其它的弹性波的情况下大:在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波、在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波、以及在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是高频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是低频侧滤波器的情况下,在第一带除滤波器利用上述(1)(2)(3)的任意一个弹性波的情况下,比第一带除滤波器利用其它弹性波的情况相比,能够增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。
另外,也可以在上述第二带除滤波器中,弹性波谐振子由SMR或者FBAR构成。
由此,使第一带除滤波器的反射系数增大,能够确保第二带除滤波器的衰减频段的陡度。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠高频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,构成上述第一带除滤波器的1个以上的上述弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,在上述第一带除滤波器中,弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有上述IDT电极的上述压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,在上述第二带除滤波器中,弹性波谐振子由SMR或者FBAR构成。
对于比弹性波谐振子的共振点以及反共振点靠低频范围中的反射系数而言,在具有音速膜层叠结构的情况下比由SMR或者FBAR构成弹性波谐振子的情况下大。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是高频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是低频侧滤波器的情况下,在第一带除滤波器利用上述音速膜层叠结构的情况下,与由SMR或者FBAR构成第一带除滤波器的情况相比,能够增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。另外,使第一带除滤波器的反射系数增大,并能够确保第二带除滤波器的衰减频段的陡度。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠高频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,在上述第一带除滤波器中,为以下的任意一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,在上述第二带除滤波器中,弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成。
在作为弹性波谐振子具有音速膜层叠结构的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的0.76倍附近产生瑞利波的杂散。因此,通过将第二带除滤波器设为音速膜层叠结构,且不将第一带除滤波器设为音速膜层叠结构,能够确保第二带除滤波器的良好的温度特性并且能够增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是高频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是低频侧滤波器的情况下,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。
另外,也可以上述第三频段位于比上述第一频段以及上述第二频段靠高频侧,上述第一带除滤波器以及上述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,在上述第一带除滤波器中,为以下的任意一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,(3)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,上述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在上述高音速支承基板与上述压电体层之间且与在上述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,在上述第二带除滤波器中,将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波。
在将LiTaO3的泄漏波用作弹性波的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的0.76倍附近产生瑞利波的杂散。因此,通过在第二带除滤波器中将LiTaO3的泄漏波用作弹性波,且在第一带除滤波器中不将LiTaO3的泄漏波用作弹性波,能够有效地增大第一带除滤波器的第二频段中的反射系数。
因此,在第一带除滤波器与第二带除滤波器的串联连接电路是高频侧滤波器,第一滤波器以及第二滤波器是低频侧滤波器的情况下,能够降低第二滤波器的捆绑损耗。
另外,也可以还具备:第一放大电路,与上述第一输入输出端子连接;第二放大电路,与上述第二输入输出端子连接;以及第三放大电路,与上述第三输入输出端子连接。
由此,能够提供一种能够以低损耗传播各频段的高频信号,并实现了制造工序的简单化以及小型化的高频前端电路。
另外,本发明的一个方式的通信装置具备:RF信号处理电路,对由上述天线元件收发的高频信号进行处理;以及在上述天线元件与上述RF信号处理电路之间传递上述高频信号到上述记载的高频前端电路。
由此,能够提供一种以低损耗传播各频段的高频信号,并可实现制造工序简单化以及小型化的通信装置。
发明效果
根据本发明,能够提供一种维持低损耗的信号传播特性,并且小型化以及制造工序简单化的高频前端电路以及通信装置。
附图说明
图1是实施方式1的高频前端电路的电路结构图。
图2是实施方式1的高频前端电路的具体的电路结构图。
图3是表示实施方式1的高频前端电路的各滤波器的通过特性的图表。
图4是表示实施方式1的高频前端电路的芯片布局的图。
图5是表示降低了实施方式1的高频前端电路的捆绑损耗(binding loss)的反射系数的关系的图。
图6是实施方式1的变形例的通信装置的电路结构图。
图7是实施方式2的高频前端电路的具体的电路结构图。
图8是表示实施方式2的高频前端电路的各滤波器的通过特性的图表。
图9是实施方式3的高频前端电路的具体的电路结构图。
图10是表示实施方式3的高频前端电路的各滤波器的通过特性的图表。
图11是示意性地表示实施方式4的滤波器谐振子的俯视图以及剖视图的一个例子。
图12A是对实施方式4的带除滤波器(band elimination filter)的低频1中的反射特性进行说明图。
图12B是表示实施方式4的带除滤波器的结构的组合的图。
图13A是对实施方式4的变形例1的带除滤波器的高频1中的体波泄漏进行说明的图。
图13B是表示实施方式4的变形例1的带除滤波器的结构的组合的图。
图14A是对实施方式4的变形例2的带除滤波器的低频2中的杂散的产生进行的说明图。
图14B是表示实施方式4的变形例2的带除滤波器的结构的组合的图。
图15A是对实施方式4的变形例3的带除滤波器的高频2中的高阶模的产生进行说明的图。
图15B是表示实施方式4的变形例3的带除滤波器的结构的组合的图。
图16A是对实施方式4的变形例4的带除滤波器的低频3中的反射特性以及高频3中的体波泄漏进行说明的图。
图16B是表示实施方式4的变形例4的带除滤波器的结构的组合的图。
图17A是对实施方式4的变形例5的带除滤波器的低频4中的杂散的产生以及高频4中的体波泄漏进行说明的图。
图17B是表示实施方式4的变形例5的带除滤波器的结构的组合的图。
图18A是对实施方式4的变形例6的带除滤波器的低频5中的反射特性以及高频5中的高阶模的产生进行说明的图。
图18B是表示实施方式4的变形例6的带除滤波器的结构的组合的图。
图19A是表示实施方式4的带除滤波器的高阶模的反射损耗的劣化的图。
图19B是表示使实施方式4的变形例7的带除滤波器的结构不同的参数的图。
图19C是表示使实施方式4的变形例8的带除滤波器的结构不同的参数的图。
图20是表示使实施方式4的变形例9的带除滤波器的结构不同的参数的图。
图21是专利文献1所记载的电路的电路结构图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外,以下说明的实施方式均表示包括性的或者具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式等是一个例子,并不是限定本发明的主旨。以下的实施方式中的构成要素中的未记载于独立权利要求的构成要素作为任意的构成要素来说明。另外,附图所示的构成要素的大小或者大小之比未必精确。
(实施方式1)
[1.1高频前端电路的结构]
图1是实施方式1的高频前端电路1的电路结构图。如该图所示,高频前端电路1具备第一滤波器11A、第一带除滤波器11B、第二滤波器12A、第二带除滤波器12B、天线共用端子100、以及输入输出端子110、120及130。高频前端电路1是具备通过天线共用端子100捆绑的第一滤波器11A、第二滤波器12A、以及第一带除滤波器11B/第二带除滤波器12B的分波/合波电路。
天线共用端子100例如能够与天线元件连接,输入输出端子110、120以及130能够经由放大电路与高频信号处理电路连接。
第一滤波器11A连接在天线共用端子100与输入输出端子110之间,是将包含第一频段的频段设为通带的频段通过型(带通)滤波器。
第二滤波器12A连接在天线共用端子100与输入输出端子130之间,是将包含与第一频段不同的第二频段的频段设为通带的频段通过型(带通)滤波器。
第一带除滤波器11B连接在天线共用端子100与输入输出端子120之间,其是将包含第一频段且不包含与第一频段以及第二频段不同的第三频段的频段设为衰减频段的频段去除(带除)滤波器。
第二带除滤波器12B与第一带除滤波器11B串联地连接在天线共用端子100与输入输出端子120之间,其是将包含第二频段且不包含第三频段的频段设为衰减频段的频段去除(带除)滤波器。
第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B的串联连接电路构成将包含第三频段的频段设为通带并将第一频段以及第二频段设为衰减频段的滤波电路。
第一滤波器11A不经由第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B与天线共用端子100连接。另外,第二滤波器12A不经由第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B与天线共用端子100连接。
以往,在构成对应不同的3个频段的多路复用器电路的情况下,在使各频段的高频信号通过的各信号路径,配置将各频段设为通带的带通型滤波器。换句话说对于3个频段,需要3个带通侧滤波器。
与此相对,根据本实施方式的高频前端电路1,将第三频段设为通带的滤波器由第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路构成。在这里,第一带除滤波器11B是将第一滤波器11A的通带即第一频段设为衰减频段的滤波器。因此,例如,在设计以及制造由弹性波谐振子构成的第一带除滤波器11B时,能够应用构成第一滤波器11A的弹性波谐振子的设计参数,并且,能够应用与第一滤波器11A相同的制造工序。进一步,也能够将第一滤波器11A的弹性波谐振子兼用作第一带除滤波器11B的弹性波谐振子。
另外,第二带除滤波器12B是将第二滤波器12A的通带即第二频段设为衰减频段滤波器。因此,例如,在设计以及制造由弹性波谐振子构成的第二带除滤波器12B时,能够应用构成第二滤波器12A的弹性波谐振子的设计参数,并且,能够应用与第二滤波器12A相同的制造工序。进一步,也能够将第二滤波器12A的弹性波谐振子兼用作第二带除滤波器12B的弹性波谐振子。
换句话说,在本实施方式中,在设计以及制造与3个频段对应的分波/合波电路时,设计以及制造将第一频段设为通带或者衰减频段的滤波电路、以及将第二频段设为通带或者衰减频段的滤波电路即可。因此,在构成分波/合波电路时,由于无需设置频段的数量的带通型滤波器,所以能够实现设计工时的削减、制造工序的简单化以及小型化。
另外,根据上述结构,将第三频段设为通带的滤波器由2个串联连接而成的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B构成。在这里,由于第二滤波器12A和第二带除滤波器12B不通过天线端子共用连接而电独立,所以第二带除滤波器12B不会受到第二滤波器12A的影响。由此,在传播第三频段的高频信号的信号路径,与第二滤波器12A和第二带除滤波器12B未电独立的情况(换句话说共用连接的情况)相比较,能够减小通带内的插入损耗。
另外,在传播第一频段的高频信号的信号路径,不通过带除滤波器而仅经由第一滤波器。另外,在传播第二频段的高频信号的信号路径,不通过带除滤波器仅经由第二滤波器。换句话说,由于通过第二输入输出端子的信号仅通过与第二带除滤波器电独立的第二滤波器,所以能够减小插入损耗。
另外,在传播第一频段的高频信号的信号路径,不通过带除滤波器11B以及12B而仅经由第一滤波器11A。另外,在传播第二频段的高频信号的信号路径,不通过带除滤波器11B以及12B仅经由第二滤波器12A。换句话说,由于通过输入输出端子130的信号仅通过与第二带除滤波器12B电独立的第二滤波器12A,所以能够减小插入损耗。在传播第三频段的高频信号的信号路径,不通过带通型滤波器,仅经由2个带除滤波器11B以及12B。换句话说,即使在传播第三频段的高频信号的信号路径上仅配置有2个带除滤波器11B以及12B的情况下,在传播第一以及第二频段的高频信号的信号路径,也无需经由该2个带除滤波器11B以及12B。换言之,在与各频段对应的信号路径,由于仅经由带通型滤波器以及带除滤波器中的一方,所以能够以低损耗传播各频段的高频信号。
[1.2高频前端电路的应用例1]
在这里,示出将本实施方式的高频前端电路1应用于LTE(Long Term Evolution:长期演进)的多频段系统的例子。
图2是实施方式1的高频前端电路1A的具体的电路结构图。该图所示的高频前端电路1A是将高频前端电路1应用于LTE的接收分波电路的例子。在高频前端电路1A中,作为第三频段分配有中低频段(MLB:1475.9-2025MHz),作为第一频段分配有中频段(MB:2110-2200MHz),作为第二频段分配有高频段(HB:2496-2690MHz)。换句话说,按照频率从低到高的顺序,配置有第三频段、第一频段、以及第二频段。
另外,图3是表示实施方式1的高频前端电路1A的第一滤波器11A、第一带除滤波器11B、第二滤波器12A、第二带除滤波器12B的通过特性的图表。
如图3的(b)所示,第一滤波器11A是具有将Band66(2110-2200MHz)设为通带的滤波器通过特性的带通滤波器。
如图3的(c)所示,第二滤波器12A是具有将Band41(2496-2690MHz)设为通带的滤波器通过特性的带通滤波器。
如图3的(a1)所示,第一带除滤波器11B是具有将Band66(2110-2200MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的带除滤波器。
如图3的(a2)所示,第二带除滤波器12B是具有将Band41((2496-2690MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的带除滤波器。
如图3的(a)所示,第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路构成具有将包括Band3的接收频段(1805-1880MHz)的中低频段(MLB:1475.9-2025MHz)设为通带,将Band66(2110-2200MHz)以及Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的低通滤波器(低通滤波器)。
根据本应用例,能够通过第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B构成频率最低的第三频段。
此外,在本应用例中,第一带除滤波器11B也可以是将Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段的带阻滤波器,第二带除滤波器12B也可以是将Band66(2110-2200MHz)设为衰减频段的带除滤波器。换句话说,也可以将Band41设为衰减频段的带阻滤波器与前段(天线共用端子100侧)连接,将Band66设为衰减频段的带除滤波器与后段(输入输出端子120侧)连接。
[1.3高频前端电路的芯片布局]
图4是表示实施方式1的高频前端电路1A的芯片布局的图。
在该图中,示出了作为高频前端电路1A的构成要素的第一滤波器11A、第二滤波器12A、第一带除滤波器11B、以及第二带除滤波器12B的芯片布局(安装结构)。如该图所示,高频前端电路1A由第一芯片9以及1第二芯片92构成。
在第一芯片91形成有第一滤波器11A和第一带除滤波器11B。在第二芯片92形成有第二滤波器12A和第二带除滤波器12B。
第一滤波器11A经由形成在第一芯片91上的连接电极90b与天线共用端子100连接,经由形成在第一芯片91上的连接电极90d与输入输出端子110连接。第一带除滤波器11B经由形成在第一芯片91上的连接电极90a与天线共用端子100连接,经由形成在第一芯片91上的连接电极90c以及形成在第二芯片92上的连接电极80a与第二带除滤波器12B连接。
第二滤波器12A经由形成在第二芯片92上的连接电极80b与天线共用端子100连接,经由形成在第二芯片92上的连接电极80d与输入输出端子130连接。第二带除滤波器12B经由形成在第二芯片92上的连接电极80c与输入输出端子120连接。
此外,第一芯片91与第二芯片92可以通过形成于安装第一芯片91以及第二芯片92的安装基板的布线电连接,第一芯片91与第二芯片92也可以通过焊丝直接电连接。
高频前端电路1A所具有的各滤波器例如由弹性表面波(Surface Acoustic Wave)谐振子构成。在该情况下,各滤波器例如采取具有串联谐振子以及并联谐振子的梯形的滤波器结构,串联谐振子以及并联谐振子由形成在压电基板上的IDT(InterDigitalTransducer:叉指式换能器)电极构成。
在这里,第一滤波器11A具有将Band66(2110-2200MHz)设为通带的滤波器通过特性,第一带除滤波器11B具有将相同的Band66设为衰减频段的滤波器通过特性。在为梯形的滤波器结构的情况下,通带以及衰减频段由串联谐振子以及并联谐振子的共振点以及反共振点来规定。因此,构成第一滤波器11A的谐振子与构成第一带除滤波器11B的谐振子能够通过具有几乎相同的电极指间距的IDT电极形成。由此,第一滤波器11A与第一带除滤波器11B很容易使用相同的制造工序,形成在1片压电基板上。
另外,第二滤波器12A具有将Band41(2496-2690MHz)设为通带的滤波器通过特性,第二带除滤波器12B具有将相同的Band41设为衰减频段的滤波器通过特性。在为梯形的滤波器结构的情况下,通带以及衰减频段由串联谐振子以及并联谐振子的共振点以及反共振点来规定。因此,构成第二滤波器12A的谐振子与构成第二带除滤波器12B的谐振子能够由具有几乎相同的电极指间距的IDT电极形成。由此,第二滤波器12A与第二带除滤波器12B很容易使用相同的制造工序,形成在1片压电基板上。
从上述观点来看,第一滤波器11A与第一带除滤波器11B形成于一个第一芯片91,第二滤波器12A与第二带除滤波器12B形成于一个第二芯片92。
根据上述结构,在制造第一带除滤波器11B时,能够应用构成将第一频段(Band66)设为通带的第一滤波器11A的弹性波谐振子的设计参数,并能够应用与第一滤波器11A相同的制造工序。进一步,也能够转用第一滤波器11A的弹性波谐振子。另外,在制造第二带除滤波器12B时,能够应用构成将第二频段(Band41)设为通带的第二滤波器12A的弹性波谐振子的设计参数,并能够应用与第二滤波器12A相同的制造工序。进一步,也能够转用第二滤波器12A的弹性波谐振子。因此,很容易通过同一第一芯片91形成第一滤波器11A和第一带除滤波器11B,并通过同一第二芯片92形成第二滤波器12A和第二带除滤波器12B。由此,能够实现制造工序的进一步的简单化以及小型化。
此外,在上述的高频前端电路1A的芯片布局中,作为各滤波器例示出了梯形的SAW滤波器,但各滤波器并不限于此。各滤波器也可以包括纵向耦合型滤波电路。即使在该情况下,第一滤波器11A与第一带除滤波器11B能够使纵向耦合型滤波电路的IDT电极的电极指间距一致,第二滤波器12A与第二带除滤波器12B能够使该电极指间距一致。另外,各滤波器不光是SAW滤波器也可以是BAW(Bulk Acoustic Wave:体声波)滤波器。即使在该情况下,第一滤波器11A与第一带除滤波器11B也能够使构成BAW滤波器的谐振子的结构参数一致,第二滤波器12A与第二带除滤波器12B也能够使该结构参数一致。因此,能够将第一滤波器11A和第一带除滤波器11B形成于一个第一芯片91,另外,能够将第二滤波器12A和第二带除滤波器12B形成于一个第二芯片92。
另外,也可以形成于第一芯片91的第一滤波器11A以及第一带除滤波器11B由使用SAW的弹性波谐振子构成,形成于第二芯片92的第二滤波器12A以及第二带除滤波器12B由使用BAW的弹性波谐振子构成。由此,第二滤波器12A以及第二带除滤波器12B能够较大地确保反射系数,第一滤波器11A以及第一带除滤波器11B能够提高带宽的自由度。
另外,也可以第一滤波器11A以及第一带除滤波器11B由使用BAW的弹性波谐振子构成,第二滤波器12A以及第二带除滤波器12B由使用SAW的弹性波谐振子构成。此时,第一滤波器11A以及第一带除滤波器11B能够较大地确保反射系数,第二滤波器12A以及第二带除滤波器12B能够提高带宽的自由度。
或者,也可以由使用BAW的弹性波谐振子构成全部第一滤波器11A、第一带除滤波器11B、第二滤波器12A、以及第二带除滤波器12B,也可以由使用SAW的弹性波谐振子构成。换句话说,根据通过第一频段以及第二频段的高频信号的所需标准,能够用SAW或者BAW分开制作第一滤波器11A以及第二滤波器12A,设计的自由度提高。
[1.4高频前端电路的捆绑损耗降低结构]
图5是表示降低实施方式1的高频前端电路1A的捆绑损耗的反射系数的关系的图。在该图的下段,示出了由天线共用端子100捆绑的第一带除滤波器11B(B66BEF)和第二带除滤波器12B(B41BEF)的通过特性、以及第一带除滤波器11B(B66BEF)和第二带除滤波器12B(B41BEF)的反射特性。另外,如该图的上段所示,第一带除滤波器11B与天线共用端子100侧连接,第二带除滤波器12B与输入输出端子120侧连接。在这里,优选在本实施方式的高频前端电路1A中,从天线共用端子100侧单独观察第一带除滤波器11B的情况下的第一频段(Band66通带)中的反射系数ΓB66比从天线共用端子100侧单独观察第二带除滤波器12B的情况下的第二频段(Band41通带)中的反射系数ΓB41大。
如本实施方式的高频前端电路1A这样,在构成接收分波电路的第一滤波器11A、第二滤波器12A、以及第一带除滤波器11B/第二带除滤波器12B为通过天线共用端子100捆绑的结构的情况下,第一滤波器11A的通带(Band66)中的插入损耗除了第一滤波器11A单体的插入损耗以外,还受到从其它滤波器的天线共用端子100侧观察到的反射特性的影响。另外,第二滤波器12A的通带(Band41)中的插入损耗除了第二滤波器12A单体的插入损耗以外,还受到从其它滤波器的天线共用端子100侧观察到的反射特性的影响。其中,从第一带除滤波器11B的天线共用端子100侧观察到的第一频段中的反射系数越大,第一滤波器11A的通带中的插入损耗越减少。另外,从第二带除滤波器12B的天线共用端子100侧观察到的第二频段中的反射系数越大,第二滤波器12A的通带中的插入损耗越减少(将由第一带除滤波器11B的反射系数引起的第一滤波器11A的插入损耗、以及由第二带除滤波器12B的反射系数引起的第二滤波器12A的插入损耗称为捆绑损耗)。
在这里,由于第一带除滤波器11B连接在比第二带除滤波器12B靠天线共用端子100侧,所以由第一带除滤波器11B引起的第一滤波器11A的捆绑损耗比由第二带除滤波器12B引起的第二滤波器12A的捆绑损耗大。因此,通过使第一带除滤波器11B的第一频段中的反射系数ΓB66比第二带除滤波器的第二频段中的反射系数ΓB41大,从而能够有效地降低高频前端电路1A的捆绑损耗。
因此,由于不用在天线元件与第一滤波器11A以及第二滤波器12A之间配置开关,就能够有效地降低第一滤波器11A以及第二滤波器12A的捆绑损耗,所以能够提供例如即使在CA(载波聚合)动作时也能够维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
此外,在第二带除滤波器12B(将Band41设为衰减频段的带除滤波器)与前段(天线共用端子100侧)连接,且第一带除滤波器11B(将Band66设为衰减频段的带除滤波器)与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,优选从天线共用端子100侧单独观察第二带除滤波器12B的情况下的第二频段(Band41通带)中的反射系数ΓB41比从天线共用端子100侧单独观察第一带除滤波器11B的情况下的第一频段(Band66通带)中的反射系数ΓB66大。由此,能够有效地降低高频前端电路1A的捆绑损耗。
[1.5包括高频前端电路的通信装置]
图6是实施方式1的变形例的通信装置3的电路结构图。在该图中,示出本实施方式的通信装置3。通信装置3由本变形例的高频前端电路2和高频信号处理电路(RFIC)40构成。
高频前端电路2具备天线共用端子100、分波电路10和14、开关21和22、滤波电路15、以及放大电路30。
分波电路10与天线共用端子100连接,由低通滤波器10A(通带:699-960MHz)以及高通滤波器10B(通带:1475.9-2690MHz)构成。
分波电路14应用实施方式1的高频前端电路1,且具备带通型滤波器14A、第一滤波器14B、第一带除滤波器14C1、第二带除滤波器14C2、以及第二滤波器14D。
带通型滤波器14A连接在高通滤波器10B的输出端子与开关21A之间,是将包含中高频段(MHB:2300-2400MHz)的频段设为通带的带通滤波器。
第一滤波器14B与高通滤波器10B的输出端子连接,是将包含第一频段即中频段(MB:2110-2200MHz)的频段设为通带的带通滤波器。第一滤波器14B相当于实施方式1的高频前端电路1的第一滤波器11A。
第二滤波器14D连接在高通滤波器10B的输出端子与开关21D之间,是将包含第二频段即高频段(HB:2496-2690MHz)的频段设为通带的带通滤波器。第二滤波器14D相当于实施方式1的高频前端电路1的第二滤波器12A。
第一带除滤波器14C1连接在高通滤波器10B的输出端子与开关21C之间,是将第一频段即中频段(MB:2110-2200MHz)设为衰减频段的带除滤波器。第一带除滤波器14C1相当于实施方式1的高频前端电路1的第一带除滤波器11B。
第二带除滤波器14C2与第一带除滤波器14C1串联连接在高通滤波器10B的输出端子与开关21C之间,是将第二频段即高频段(HB:2496-2690MHz)设为衰减频段的带除滤波器。第二带除滤波器14C2相当于实施方式1的高频前端电路1的第二带除滤波器12B。
第一带除滤波器14C1与第二带除滤波器14C2的串联连接电路构成将第三频段即中低频段(MLB:1475.9-2025MHz)设为通带,并将第一频段即中频段(MB:2110-2200MHz)以及第二频段即高频段(HB:2496-2690MHz)设为衰减频段的滤波电路。
根据本应用例,能够由第一带除滤波器14C1以及第二带除滤波器14C2构成频率位于比第一频段以及第二频段靠低频侧的第三频段。由此,在设计以及制造应对4个频段的分波/合波电路时,设计以及制造将MHB设为通带的带通滤波电路、将第一频段(MB)设为通带或者衰减频段的滤波电路、以及将第二频段(HB)设为通带或者衰减频段的滤波电路即可。因此,由于在构成分波/合波电路时,无需设置频段的数量的带通型滤波器,所以能够实现设计工时的减少、制造工序的简单化以及小型化。
开关21由开关21A、21C、以及21D构成。开关22由开关22A、22B、22C、以及22D构成。
滤波电路15由滤波器13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13j、以及13k构成。
放大电路由LNA31、32、33、34、35、以及36构成。
分波电路14将高频信号的频段分割为4个频段组。更具体而言,带通型滤波器14A将中高频段(MHB:2300-2400MHz)设为通带,并使Ba(频段a)、Bb(频段b)、Bc(频段c)、Bd(频段d)、以及Be(频段e)的信号通过。第一滤波器14B将中频段(MB:2110-2200MHz)设为通带,并使Bp(频段p)的信号通过。通过第一带除滤波器14C1以及第二带除滤波器14C2的串联连接构成的滤波电路将中低频段(MLB:1475.9-2025MHz)设为通带,并使Bf(频段f)以及Bg(频段g)的信号通过。第二滤波器14D将高频段(HB:2496-2690MHz)设为通带,并使Bh(频段h)、Bj(频段j)、以及Bk(频段k)的信号通过。
开关21A的共用端子与带通型滤波器14A连接,各选择端子与滤波器13a(Ba)、13b(Bb)、13c(Bc)、13d/13e(Bd/Be)连接。
开关21C的共用端子与第二带除滤波器14C2连接,各选择端子与滤波器13f(Bf)以及13g(Bg)连接。
开关21D的共用端子与第二滤波器14D连接,各选择端子与滤波器13h(Bh)、13j(Bj)、以及13k(Bk)连接。
开关22B的共用端子与LNA31连接,各选择端子与第一滤波器14B以及滤波器13d连接。
开关22A的共用端子与LNA32连接,各选择端子与滤波器13c、13b、以及13e连接。
开关22D的共用端子与LNA33连接,各选择端子与滤波器13k、13h、以及13j连接。
开关22C的共用端子与LNA34连接,各选择端子与滤波器13f以及13g连接。
此外,带通型滤波器14A的通带(2300-2400MHz)比滤波器13a(Ba)、13b(Bb)、13c(Bc)、13d/13e(Bd/Be)的各通带宽,并包括该各通带。第一滤波器14B(2110-2200MHz)包括Bp的各通带。通过第一带除滤波器14C1以及第二带除滤波器14C2的串联连接构成的滤波电路的通带(1475.9-2025MHz)比滤波器13f(Bf)以及13g(Bg)的各通带宽,并包括该各通带。第二滤波器14D的通带(2496-2690MHz)比滤波器13h(Bh)、13j(Bj)、以及13k(Bk)的各通带宽,并包括该各通带。
高频信号处理电路(RFIC)40与LNA31~36的输出端子连接,通过降频变频器等对从天线元件经由各频段的接收信号路径输入的高频接收信号进行信号处理,并将通过该信号处理生成的接收信号输出至后段的基带信号处理电路。高频信号处理电路40例如为RFIC。另外,高频信号处理电路(RFIC)40根据所使用的频段,将控制信号S1A、S1C、S1D、S2A、S2B、S2C、以及S2D分别输出至开关21A、21C、21D、22A、22B、22C、以及22D。由此,各开关切换信号路径的连接。
在具有上述结构的通信装置3中,例如,通过切换开关21A、21C以及21D,从MLB(1475.9-2025MHz)、MB(2110-2200MHz)、MHB(2300-2400MHz)、以及HB(2496-2690MHz)中分别选择1个频段,从而能够进行CA动作。
根据以上的结构,通过应用实施方式1的高频前端电路1作为分波电路14,从而即使进行CA动作的频段的数量增多,也能够提供维持低损耗的信号传播特性并且小型化以及制造工序被简单化的高频前端电路以及通信装置。另外,例如,能够应对3GPP标准中所规定的全部的CA组合。
此外,在本变形例中,例示出了接收来自天线元件的高频信号并传递至高频信号处理电路40的接收用的高频前端电路,但也可以是发送用或者收发用的高频前端电路。在为发送用的高频前端电路的情况下,放大电路30由功率放大器构成。另外,在为收发用的高频前端电路的情况下,滤波电路15由对各频段分配的双工滤波器(duplexer)构成。
(实施方式2)
在本实施方式中,对应用于与实施方式1的高频前端电路1A不同的LTE的多频段系统的高频前端电路1B、以及安装有高频前端电路1B的通信装置进行说明。
[2.1高频前端电路的应用例2]
图7是实施方式2的高频前端电路1B的具体的电路结构图。该图所示的高频前端电路1B具备第一滤波器11A、第一带除滤波器11C、第二滤波器12A、第二带除滤波器12C、天线共用端子100、输入输出端子110、120以及130。高频前端电路1B是具备通过天线共用端子100捆绑的第一滤波器11A、第二滤波器12A、以及第一带除滤波器11C/第二带除滤波器12C的分波/合波电路。高频前端电路1B是将高频前端电路1应用于LTE的接收分波电路的例子。
在高频前端电路1B中,分配中高频段(MHB:2300-2400MHz)作为第三频段,分配中频段(MB:2110-2200MHz)作为第一频段,分配高频段(HB:2496-2690MHz)作为第二频段。换句话说,按照频率从低到高的顺序,配置第一频段、第三频段、以及第二频段。
本实施方式的高频前端电路1B与实施方式1的高频前端电路1A相比,第一带除滤波器以及第二带除滤波器的滤波器通过特性不同。以下,针对高频前端电路1B,对于与高频前端电路1A相同的点省略说明,并以不同点为中心进行说明。
图8是表示实施方式2的高频前端电路1B的第一滤波器11A、第一带除滤波器11C、第二滤波器12A、第二带除滤波器12C的通过特性的图表。
如图8的(a)所示,第一滤波器11A是具有将Band66(2110-2200MHz)设为通带的滤波器通过特性的带通滤波器。
如图8的(c)所示,第二滤波器12A是具有将Band41(2496-2690MHz)设为通带的滤波器通过特性的带通滤波器。
如图8的(b2)所示,第一带除滤波器11C是具有将Band66(2110-2200MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的带除滤波器。
如图8的(b1)所示,第二带除滤波器12C是具有将Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的带除滤波器。
如图8的(b)所示,第一带除滤波器11C与第二带除滤波器12C的串联连接电路构成具有如下的滤波器通过特性的频段通过型滤波器(带通滤波器):将包含Band40的中高频段(MLB:2300-2400MHz)设为通带,将Band66(2110-2200MHz)以及Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段。
根据本应用例,能够通过第一带除滤波器11C以及第二带除滤波器12C构成频率位于第一频段与第二频段之间的第三频段。
此外,在本应用例中,第一带除滤波器11C也可以是将Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段的带除滤波器,第二带除滤波器12C也可以是将Band66(2110-2200MHz)设为衰减频段的带除滤波器。换句话说,也可以将Band41设为衰减频段的带除滤波器与前段(天线共用端子100侧)连接,将Band66设为衰减频段的带除滤波器与后段(输入输出端子120侧)连接。
在这里,在本实施方式的高频前端电路1B中,优选从天线共用端子100侧单独观察第一带除滤波器11C情况下的第一频段(Band66通带)中的反射系数ΓB66比从天线共用端子100侧单独观察第二带除滤波器12C的情况下的第二频段(Band41通带)中的反射系数ΓB41大。由于第一带除滤波器11C与比第二带除滤波器12C更靠天线共用端子100侧连接,所以由第一带除滤波器11C引起的第一滤波器11A的捆绑损耗(由第一带除滤波器11C的反射系数引起的第一滤波器11A的插入损耗)比由第二带除滤波器12C引起的第二滤波器12A的捆绑损耗(由第二带除滤波器12C的反射系数引起的第二滤波器12A的插入损耗)大。因此,通过使第一带除滤波器11C的第一频段中的反射系数ΓB66比第二带除滤波器12C的第二频段中的反射系数ΓB41大,能够有效地降低高频前端电路1B的捆绑损耗。
因此,由于不用在天线元件与第一滤波器11A以及第二滤波器12A之间配置开关就能够有效地降低第一滤波器11A以及第二滤波器12A的捆绑损耗,所以能够提供例如即使在CA(载波聚合)动作时也能够维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
此外,在第二带除滤波器12C(将Band41设为衰减频段的带除滤波器)与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11C(将Band66设为衰减频段的带除滤波器)与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,优选从天线共用端子100侧单独观察第二带除滤波器12C的情况下的第二频段(Band41通带)中的反射系数ΓB41比从天线共用端子100侧单独观察第一带除滤波器11C的情况下的第一频段(Band66通带)中的反射系数ΓB66大。由此,能够有效地降低高频前端电路1B的捆绑损耗。
(实施方式3)
在本实施方式中,对应用于与实施方式1以及2的高频前端电路1A以及1B不同的LTE的多频段系统的高频前端电路1C进行说明。
[3.1高频前端电路的应用例3]
图9是实施方式3的高频前端电路1C的具体的电路结构图。该图所示的高频前端电路1C具备第一滤波器11A、第一带除滤波器11D、第二滤波器12A、第二带除滤波器12D、天线共用端子100、输入输出端子110、120以及130。高频前端电路1C是具备通过天线共用端子100捆绑的第一滤波器11A、第二滤波器12A、以及第一带除滤波器11D/第二带除滤波器12D的分波/合波电路。高频前端电路1C是将高频前端电路1应用于LTE的接收分波电路的例子。
在高频前端电路1C中,作为第三频段分配有中高频段(UHB:3400-3800MHz),分配中频段(MB:2110-2200MHz)作为第一频段,分配高频段(HB:2496-2690MHz)作为第二频段。换句话说,按照频率从低到高的顺序,配置有第一频段、第二频段、以及第三频段。
本实施方式的高频前端电路1C与实施方式1的高频前端电路1A相比较,第一带除滤波器以及第二带除滤波器的滤波器通过特性不同。以下,针对高频前端电路1C,对于与高频前端电路1A相同的点省略说明,并以不同点为中心进行说明。
图10是表示实施方式3的高频前端电路1C的第一滤波器11A、第一带除滤波器11D、第二滤波器12A、第二带除滤波器12D的通过特性的图表。
如图10的(b)所示,第一滤波器11A是具有将Band66(2110-2200MHz)设为通带的滤波器通过特性的带通滤波器。
如图10的(c)所示,第二滤波器12A是具有将Band41(2496-2690MHz)设为通带的滤波器通过特性的带通滤波器。
如图10的(a1)所示,第一带除滤波器11D是具有将Band66(2110-2200MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的带除滤波器。
如图10的(a2)所示,第二带除滤波器12D是具有将Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段的滤波器通过特性的带除滤波器。
如图10的(a)所示,第一带除滤波器11D与第二带除滤波器12D的串联连接电路构成具有如下的滤波器通过特性的高通滤波器(高通滤波器):将包含Band42/Band43的超高频段(UHB:3400-3800MHz)设为通带,并将Band66(2110-2200MHz)以及Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段。
根据本应用例,能够通过第一带除滤波器11D以及第二带除滤波器12D构成频率位于比第一频段以及第二频段靠高频侧的第三频段。
此外,在本应用例中,第一带除滤波器11D是将Band41(2496-2690MHz)设为衰减频段的带除滤波器,第二带除滤波器12D是将Band66(2110-2200MHz)设为衰减频段的带除滤波器即可。换句话说,也可以将Band41设为衰减频段的带除滤波器与前段(天线共用端子100侧)连接,将Band66设为衰减频段的带除滤波器与后段(输入输出端子120侧)连接。
另外,第一带除滤波器11D与第二带除滤波器12D的串联连接电路也可以构成仅将Band42(3400-3600MHz)以及Band43(3600-3800MHz)的任意一个设为通带的高频通过型滤波器(高通滤波器)。
在这里,在本实施方式的高频前端电路1C中,优选从天线共用端子100侧单独观察第一带除滤波器11D的情况下的第一频段(Band66通带)中的反射系数ΓB66比从天线共用端子100侧单独观察第二带除滤波器12D的情况下的第二频段(Band41通带)中的反射系数ΓB41大。由于第一带除滤波器11D与比第二带除滤波器12D更靠天线共用端子100侧连接,所以由第一带除滤波器11D引起的第一滤波器11A的捆绑损耗(由第一带除滤波器11D的反射系数引起的第一滤波器11A的插入损耗)比由第二带除滤波器12D引起的第二滤波器12A的捆绑损耗(由第二带除滤波器12D的反射系数引起的第二滤波器12A的插入损耗)大。因此,通过使第一带除滤波器11D的第一频段中的反射系数ΓB66比第二带除滤波器12D的第二频段中的反射系数ΓB41大,从而能够有效地降低高频前端电路1C的捆绑损耗。
因此,由于不用在天线元件、与第一滤波器11A以及第二滤波器12A之间配置开关,就能够有效地降低第一滤波器11A以及第二滤波器12A的捆绑损耗,所以能够提供例如即使在CA(载波聚合)动作时也能够维持低损耗的信号传播特性的小型的高频前端电路。
此外,在第二带除滤波器12D(将Band41设为衰减频段的带除滤波器)与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11D(将Band66设为衰减频段的带除滤波器)与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,优选从天线共用端子100侧单独观察第二带除滤波器12D的情况下的第二频段(Band41通带)中的反射系数ΓB41比从天线共用端子100侧单独观察第一带除滤波器11D的情况下的第一频段(Band66通带)中的反射系数ΓB66大。由此,能够有效地降低高频前端电路1C的捆绑损耗。
(实施方式4)
在实施方式1~3中,已经对优选在第一滤波器11A、第二滤波器12A以及第一带除滤波器11B/第二带除滤波器12B通过天线共用端子100捆绑并在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B串联连接的结构中对反射特性影响大的第一带除滤波器11B中增大反射系数的情况进行了说明。另外,优选采取在对反射特性影响小的第二带除滤波器12B中确保通过特性、衰减特性、温度特性、以及带宽等滤波器特性的结构。在本实施方式中,从上述观点考虑,对第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合进行了例示。
在本实施方式中,也可以第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B由弹性波谐振子构成,并具有梯形的滤波器结构。在该情况下,配置于天线共用端子100侧的1个以上的弹性波谐振子包括串联谐振子(series arm resonator)以及并联谐振子(parallel armresonator)的至少一方。由此,能够确保第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的低损耗性,并且能够降低高频前端电路1的捆绑损耗。
另外,第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B也可以具有纵向耦合型的滤波器结构。由此,能够使第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B适应要求衰减强化等的滤波器特性。
另外,作为弹性波谐振子的结构,例示有SAW谐振子、SMR(Solidly MountedResonator:固态装配谐振子)、以及使用了BAW的FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator:薄膜腔声谐振滤波器)等。
以下,例示通过前段的第一带除滤波器11B使反射系数增大,并通过后段的第二带除滤波器12B提高衰减特性、温度特性、以及衰减频段宽度等滤波器特性的具体的结构的组合。
首先,对弹性波谐振子的结构的一个例子进行说明。
[4.1弹性波谐振子结构]
图11是示意性地表示实施方式3的滤波器谐振子的俯视图以及剖视图的一个例子。在图11中,示出本实施方式的弹性波谐振子(串联谐振子以及并联谐振子)例如为SAW谐振子的情况。此外,在该图中,例示出表示构成第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的多个谐振子中的一个弹性波谐振子的结构的俯视摸式图以及剖面示意图。此外,图11所示的弹性波谐振子是用于对上述多个谐振子的典型的结构进行说明的图,构成电极的电极指的根数、长度等并不限定于此。
第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的各谐振子由具有压电体层83的基板80、具有梳形形状的IDT电极71a以及71b构成。
如图11的俯视图所示,在压电体层83上,形成有相互对置的一对IDT电极71a和71b。IDT电极71a由相互平行的多个电极指172a、以及连接多个电极指172a的汇流条电极171a构成。另外,IDT电极71b由相互平行的多个电极指172b、以及连接多个电极指172b的汇流条电极171b构成。多个电极指172a和172b沿着与X轴方向正交的方向形成。
另外,如图11的剖视图所示,由多个电极指172a和172b、以及汇流条电极171a和171b构成的IDT电极71成为紧贴层72与主电极层73的层叠结构。
紧贴层72是用于提高压电体层83与主电极层73的紧贴性的层,作为材料,例如可使用Ti。紧贴层72的膜厚例如为10nm左右。
主电极层73作为材料,例如可使用含有1%Cu的Al。主电极层73的膜厚例如为130nm左右。
保护膜84形成为覆盖IDT电极71a以及71b。保护膜84是以保护主电极层73免受外部环境影响、调整频率温度特性、以及提高耐湿性等为目的的层,例如是以二氧化硅为主要成分的膜。保护膜84的膜厚例如为30nm左右。
此外,构成紧贴层72、主电极层73以及保护膜84的材料并不限定于上述的材料。进一步,IDT电极71也可以不是上述层叠结构。IDT电极71例如也可以由Ti、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Pd等金属或者合金构成,另外,也可以通过由上述的金属或者合金构成的多个层叠体构成。另外,也可以不形成保护膜84。
接下来,对基板80的层叠结构进行说明。
如图11的下段所示,基板80具备高音速支承基板81、低音速膜82、以及压电体层83,且具有按照高音速支承基板81、低音速膜82以及压电体层83的顺序层叠而成的结构(音速膜层叠结构)。
压电体层83例如由42°Y切X传播LiTaO3压电单晶或者压电陶瓷(通过将以X轴为中心轴从Y轴旋转42°后的轴作为法线的面切割出的钽酸锂单晶或者陶瓷,弹性表面波沿X轴方向传播的单晶或者陶瓷)构成。在该情况下,弹性波谐振子将泄漏波作为弹性波来利用。
另外,压电体层83例如由128°Y切X传播LiNbO3压电单晶或者压电陶瓷构成。在该情况下,弹性波谐振子将瑞利波用作弹性波。
另外,压电体层83例如由Y切X传播LiNbO3压电单晶或者压电陶瓷构成。在该情况下,弹性波谐振子将勒夫波用作弹性波。
此外,根据滤波器的所需规格(通过特性、衰减特性、温度特性、以及带宽等滤波器特性)等,适当地选择压电体层83的单晶材料、切角、层叠结构。
高音速支承基板81是支承低音速膜82、压电体层83以及IDT电极71的基板。高音速支承基板81还是高音速支承基板81中的体波的音速比在压电体层83中传播的表面波、边界波的弹性波高速的基板,起到将弹性表面波限制在层叠有压电体层83以及低音速膜82的部分,且不在比高音速支承基板81靠下方泄漏的功能。高音速支承基板81例如为硅基板,厚度例如为200μm。此外,高音速支承基板81也可以由以下任意一种构成:(1)氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、硅、蓝宝石、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、或者水晶等压电体,(2)氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石、滑石、或者镁橄榄石等各种陶瓷,(3)镁质钻石,(4)以上述各材料为主要成分的材料,以及(5)以上述各材料的混合物为主要成分的材料。
低音速膜82是低音速膜82中的体波的音速比在压电体层83中传播的弹性波的音速低速的膜,其配置在压电体层83与高音速支承基板81之间。通过该结构、以及能量集中于弹性波本质上为低音速的介质这样的性质,抑制弹性表面波能量向IDT电极外的泄漏。低音速膜82例如是以二氧化硅为主要成分的膜。低音速膜82的厚度例如为500nm左右。
根据基板80的上述音速膜层叠结构,与使用单层的压电基板的以往的结构相比较,能够大幅度地提高共振频率以及反共振频率中的Q值。即,由于可以构成Q值较高的弹性表面波谐振子,所以能够使用该弹性表面波谐振子,构成插入损耗较小的滤波器。
此外,高音速支承基板81也可以具有层叠有支承基板、以及所传播的体波的音速比在压电体层83中传播的表面波、边界波的弹性波高速的高音速膜的结构。在该情况下,支承基板能够使用蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、水晶等压电体;氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、滑石、镁橄榄石等各种陶瓷;玻璃等电介质或者硅、氮化镓等半导体以及树脂基板等。另外,高音速膜能够使用氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、酸氮化硅、DLC膜或者钻石、以上述材料为主要成分的介质、以上述材料的混合物为主要成分的介质等各种高音速材料。
此外,在上述说明中,示出了构成弹性波谐振子的IDT电极71形成在具有压电体层83的基板80上的例子,但形成IDT电极71的基板也可以是由压电体层83的单层构成的压电基板。该情况下的压电基板例如由LiTaO3的压电单晶、或者LiNbO3等其它压电单晶构成。
另外,形成IDT电极71的基板只要具有压电体层83,也可以除了整体由压电体层构成的结构以外,还使用在支承基板上层叠有压电体层的结构。
在这里,对IDT电极71的设计参数进行说明。所谓的弹性表面波谐振子的波长由构成图11的中段所示的IDT电极71的多个电极指172a或者172b的反复周期即波长λ来规定。另外,在电极间距是波长λ的1/2,将构成IDT电极71a以及71b的电极指172a以及172b的线宽设为W,并将相邻的电极指172a与电极指172b之间的空间宽度设为S的情况下,通过(W+S)来定义。另外,如图11的上段所示,IDT电极的交叉宽度L是IDT电极71a的电极指172a与IDT电极71b的电极指172b的从X轴方向观察的情况下的重复的电极指长度。另外,各谐振子的电极占空比为多个电极指172a以及172b的线宽占有率,且是该线宽相对于多个电极指172a以及172b的线宽与空间宽度的相加值的比例,通过W/(W+S)来定义。
[4.2弹性波谐振子结构_低频1中的反射系数]
以下,例示通过第一带除滤波器11B使反射系数增大,并通过第二带除滤波器12B使衰减特性、温度特性、以及衰减频段宽度等滤波器特性提高的具体结构的组合。
图12A是对实施方式4的带除滤波器的低频1中的反射特性进行说明的图。如该图的下段所示,在构成带除滤波器的弹性波谐振子的阻抗特性中,在衰减频段附近确认阻抗成为极小值的共振点、以及阻抗成为极大值的反共振点。在这里,在比共振点靠低频侧的区域(图12A的低频1),阻抗根据弹性波谐振子的结构而不同,并根据该阻抗的大小存在反射特性的优劣。更具体而言,将以下任意一种作为弹性表面波来利用的结构:(1)由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波,(2)由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波,以及(3)由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波,以及(4)上述音速膜层叠结构的低频1中的反射系数比SMR或者FBAR大。
图12B是表示实施方式4的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
根据上述反射系数的关系,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于比第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)靠高频侧的情况下(例如,实施方式3的高频前端电路1C的情况下),如图12B所示,在本实施方式的高频前端电路中,在第一带除滤波器11B中,将以下任意一种用作弹性表面波的结构:(1)由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波,(2)由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波、以及(3)由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波。
由此,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路为高频侧滤波器、且第一滤波器11A以及第二滤波器12A是低频侧滤波器的情况下,在第一带除滤波器11B利用上述(1)(2)(3)中任意一个弹性波的情况比在第一带除滤波器11B中利用其它弹性波的情况相比,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
另一方面,在第二带除滤波器12B中,弹性波谐振子也可以由SMR或者FBAR构成。
由此,使第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数增大,并且通过第二带除滤波器12B的上述结构,能够确保由第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B构成的滤波电路的衰减频段的陡度。
另外,如图12B所示,第一带除滤波器11B的弹性波谐振子分别具有上述音速膜层叠结构,在第二带除滤波器12B,弹性波谐振子也可以由SMR或者FBAR构成。
由此,在高频前端电路中,与第一带除滤波器11B利用SMR或者FBAR的情况相比较,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。另外,通过第二带除滤波器12B的上述结构,能够确保由第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B构成的滤波电路的衰减频段的陡度。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,在第二带除滤波器12B,优选将以下任意一种作为弹性表面波来利用的结构:(1)由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波,(2)由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波,以及(3)由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波。
由此,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路是高频侧滤波器,第一滤波器11A以及第二滤波器12A是低频侧滤波器的情况下,在第二带除滤波器12B利用上述(1)(2)(3)的任意一个弹性波的情况下,与第二带除滤波器12B利用其它弹性波的情况相比,能够增大第二带除滤波器12B的第一频段中的反射系数。由此,能够降低第一滤波器11A的捆绑损耗。
[4.3弹性波谐振子结构_高频1中的体波泄漏]
图13A是对实施方式4的变形例1的带除滤波器的高频1中的体波泄漏进行说明的图。如该图的下段所示,在比弹性波谐振子的反共振点靠高频侧的区域(图13A的高频1),发生由体波泄漏(非必要波)引起的阻抗的变化,根据该阻抗的变化存在反射特性的优劣。更具体而言,高频1内的体波泄漏的反射系数按照从大到小的顺序为:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性波的结构、SMR、FBAR,(2)音速膜层叠结构,(3)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性波的结构,(4)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性波的结构。
图13B是表示实施方式4的变形例1的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
根据上述反射系数的优劣顺序,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于比第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)靠低频侧的情况下(例如,实施方式1的高频前端电路1A的情况下),如图13B所示,在第一带除滤波器11B,也可以为以下任意一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)弹性波谐振子由SMR构成,以及(3)弹性波谐振子由FBAR构成。
由此,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路为低频侧滤波器,第一滤波器11A以及第二滤波器12A为高频侧滤波器的情况下,在第一带除滤波器11B使用上述(1)(2)(3)的任意一个弹性波的情况下,与第一带除滤波器11B利用其它弹性波的情况相比,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。由此,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
另一方面,在第二带除滤波器12B,也可以具有以下任意一种结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,以及(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构。
由此,使第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数增大,并且将第二带除滤波器12B作为音速膜层叠结构的情况下,能够确保第二带除滤波器12B的良好的温度特性。另外,在第二带除滤波器12B,在将基于LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,能够确保第二带除滤波器12B较宽的衰减频段宽度。
另外,如图13B所示,构成第一带除滤波器11B的弹性波谐振子分别具有上述音速膜层叠结构,在第二带除滤波器12B中,也可以具有以下(1)或(2)的结构:(1)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(2)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构。
由此,与在高频前端电路中,第一带除滤波器11B利用上述(1)以及(2)的弹性表面波的情况相比较,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。进一步,在第二带除滤波器12B中将基于LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,能够确保由第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B构成的滤波电路的较宽的衰减频段宽度。
另外,在第一带除滤波器11B中,具有将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,在第二带除滤波器12B中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构。
由此,与在高频前端电路中在第一带除滤波器11B中未将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的情况相比较,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。进一步,在第二带除滤波器12B中将基于LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,能够确保由第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B构成的滤波电路的较宽的衰减频段宽度。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,在第二带除滤波器12B,优选为以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)弹性波谐振子由SMR构成,以及(3)弹性波谐振子由FBAR构成。
由此,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路是低频侧滤波器,第一滤波器11A以及第二滤波器12A是高频侧滤波器的情况下,在第二带除滤波器12B利用上述(1)(2)(3)的任意一个弹性波的情况下,与第二带除滤波器12B利用其它弹性波的情况相比,能够增大第二带除滤波器12B的第一频段中的反射系数。由此,能够降低第一滤波器11A的捆绑损耗。
[4.4弹性波谐振子结构_低频2中的杂散]
图14A是对实施方式4的变形例2的带除滤波器的低频2中的杂散的产生进行说明的图。如该图的下段所示,在比弹性波谐振子的共振点靠低频侧的区域(图14A的低频2),特别是在上述音速膜层叠结构、或者将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性波的结构中,在共振频率的0.76倍附近产生瑞利波的杂散。阻抗因该杂散产生而变化,且反射系数根据该阻抗的变化而变小。
图14B是表示实施方式4的变形例2的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于比第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)靠高频侧的情况下(例如,实施方式3的高频前端电路1C的情况下),如图14B所示,第一带除滤波器11B是以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,第二带除滤波器12B的弹性波谐振子也可以具有上述音速膜层叠结构。
换句话说,通过将第二带除滤波器12B设为音速膜层叠结构,且不将第一带除滤波器11B设为音速膜层叠结构,从而能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,在高频前端电路中,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图14B所示,第一带除滤波器11B也可以具有以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,(3)上述音速膜层叠结构,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,第二带除滤波器12B具有将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构。
换句话说,通过在第二带除滤波器12B中将LiTaO3的泄漏波用作弹性波,且在第一带除滤波器11B中不将LiTaO3的泄漏波用作弹性波,从而能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,在高频前端电路中,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,优选第二带除滤波器12B为以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,第一带除滤波器11B的弹性波谐振子具有上述音速膜层叠结构。
换句话说,通过将第一带除滤波器11B设为音速膜层叠结构,且不将第二带除滤波器12B设为音速膜层叠结构,从而能够增大第二带除滤波器12B的第一频段中的反射系数。因此,在高频前端电路中,能够降低第一滤波器11A的捆绑损耗。
[4.5弹性波谐振子结构_高频2中的高阶模]
图15A是对实施方式4的变形例3的带除滤波器的高频2中的高阶模的产生进行说明的图。如该图的下段所示,在比弹性波谐振子的共振点更靠高频侧的区域(图15A的高频2),特别是将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构、或者将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构中,在共振频率的1.2倍附近产生高阶模。阻抗因该高阶模产生而变化,且反射系数根据该阻抗的变化而变小。
图15B是表示实施方式4的变形例3的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于比第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)靠低频侧的情况下(例如,实施方式1的高频前端电路1A的情况下),如图15B所示,也可以第一带除滤波器11B具有以下任意一个结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,(4)SMR,以及(5)FBAR,第二带除滤波器12B具有将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构。
换句话说,通过在第二带除滤波器12B中与LiNbO3的瑞利波用作弹性波,且在第一带除滤波器11B中不将LiNbO3的瑞利波用作弹性波,从而能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,在高频前端电路中,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图15B所示,也可以第一带除滤波器11B具有以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)上述音速膜层叠结构,(3)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(4)SMR,以及(5)FBAR,在第二带除滤波器12B中,具有将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构。
换句话说,通过在第二带除滤波器12B中与LiNbO3的勒夫波用作弹性波,且在第一带除滤波器11B中不将LiNbO3的勒夫波用作弹性波,从而能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数。因此,在高频前端电路中,能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,第二带除滤波器12B也可以具有以下任意一个结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,(4)SMR,以及(5)FBAR,第一带除滤波器11B具有将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构。
换句话说,通过在第一带除滤波器11B中与LiNbO3的瑞利波用作弹性波,且在第二带除滤波器12B中不将LiNbO3的瑞利波用作弹性波,从而能够增大第二带除滤波器12B的第一频段中的反射系数。因此,在高频前端电路中,能够降低第一滤波器11A的捆绑损耗。
[4.6弹性波谐振子结构_低频3&高频3中的体波泄漏]
图16A是对实施方式4的变形例4的带除滤波器的低频3中的反射特性以及高频3中的体波泄漏进行说明的图。如该图的下段所示,在比共振点靠低频侧的区域(图16A的低频3),阻抗根据弹性波谐振子的结构而不同,且根据该阻抗的大小存在反射特性的优劣。另外,在比弹性波谐振子的反共振点更靠高频侧的区域(图16A的高频3),发生由体波泄漏(非必要波)引起的阻抗的变化,且根据该阻抗的变化存在反射特性的优劣。
更具体而言,对于低频3中的反射系数而言,将以下任意一种用作弹性表面波的结构:(1)在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波、(2)在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波、以及(3)在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波,以及(4)上述音速膜层叠结构比SMR或者FBAR大。
另外,高频3中的基于体波泄漏的反射系数按照从大到小的顺序为:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性波的结构、SMR、FBAR,(2)音速膜层叠结构,(3)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性波的结构,(4)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性波的结构。
图16B是表示实施方式4的变形例4的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
根据上述反射系数的优劣顺序,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)之间的情况下(例如,实施方式2的高频前端电路1B的情况下),如图16B所示,也可以在第一带除滤波器11B中,是将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,在第二带除滤波器12B中,是以下任意一个结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,以及(4)SMR或者FBAR。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图16B所示,第一带除滤波器11B也可以具有上述音速膜层叠结构,在第二带除滤波器12B中是以下任意一个结构:(1)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,(2)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,以及(3)SMR或者FBAR。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,也可以在第二带除滤波器12B中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,在第一带除滤波器11B中是以下任意一个结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波作为弹性表面波来利用的结构,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波作为弹性表面波来利用的结构,以及(4)SMR或者FBAR。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
[4.7弹性波谐振子结构_低频4中的杂散&高频4中的体波泄漏]
图17A是对实施方式4的变形例5的带除滤波器的低频4中的杂散的反射特性以及高频4中的体波泄漏进行说明的图。如该图的下段所示,在比弹性波谐振子的共振点更靠低频侧的区域(图17A的低频4),特别是在上述音速膜层叠结构、或者将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性波的结构中,在共振频率的0.76倍附近产生瑞利波的杂散。另外,在比弹性波谐振子的反共振点更靠高频侧的区域(图17A的高频4),发生由体波泄漏(非必要波)引起的阻抗的变化,且根据该阻抗的变化存在反射特性的优劣。
图17B是表示实施方式4的变形例5的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
根据上述反射系数的优劣顺序,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)之间的情况下(例如,在实施方式2的高频前端电路1B的情况下),如图17B所示,也可以在第一带除滤波器11B中是将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,第二带除滤波器12B具有上述音速膜层叠结构。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图17B所示,也可以第一带除滤波器11B具有以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,以及(2)上述音速膜层叠结构,第二带除滤波器12B具有将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,也可以在第二带除滤波器12B中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,第一带除滤波器11B具有上述音速膜层叠结构。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
[4.8弹性波谐振子结构_低频5&高频5中的高阶模]
图18A是对实施方式4的变形例6的带除滤波器的低频5中的反射特性以及高频5中的高阶模进行说明的图。如该图的下段所示,在比共振点更靠低频侧的区域(图18A的低频5),阻抗根据弹性波谐振子的结构而不同,根据该阻抗的大小存在反射特性的优劣。另外,在比弹性波谐振子的共振点更靠高频侧的区域(图18A的高频5),特别是将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,或者将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构中,在共振频率的1.2倍附近产生高阶模。
图18B是表示实施方式4的变形例6的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构的组合的图。
根据上述反射系数的优劣顺序,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B的串联连接电路的通带即第三频段位于第一滤波器11A的通带(第一频段)以及第二滤波器12A的通带(第二频段)之间的情况下(例如,实施方式2的高频前端电路1B的情况下),如图18B所示,也可以第一带除滤波器11B具有以下任意一个结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,以及(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,第二带除滤波器12B具有将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图18B所示,也可以第一带除滤波器11B具有以下任意一个结构:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波的结构,(2)上述音速膜层叠结构,以及(3)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,第二带除滤波器12B具有将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
此外,在第二带除滤波器12B与前段(天线共用端子100侧)连接,第一带除滤波器11B与后段(输入输出端子120侧)连接的情况下,也可以第二带除滤波器12B具有以下任意一个结构:(1)上述音速膜层叠结构,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波的结构,以及(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波的结构,第一带除滤波器11B具有将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波作为弹性表面波来利用的结构。由此,能够降低第一滤波器11A或者第二滤波器12A的捆绑损耗。
[4.9弹性波谐振子结构参数的调整]
图19A是表示实施方式4的带除滤波器的由高阶模引起的反射损耗的劣化的图。如该图所示,从天线共用端子100观察到的第一带除滤波器11B的反射损耗在共振点的高频侧,因高阶模而增大(图19A的虚线区域)。在这里,通过使弹性波谐振子的结构参数变化,从而能够使反射损耗因高阶模而增大的频率移至高频侧或者低频侧。或者,通过使弹性波谐振子的结构参数变化,能够抑制由高阶模引起的反射损耗的增大。
从该观点来看,发明者们发现了通过在对反射特性影响大的第一带除滤波器11B中,使结构参数变化从而使高阶模、杂散等的产生频率移至第二滤波器12A的通带外,在对反射特性影响小的第二带除滤波器12B中,为了确保衰减特性、温度特性、以及衰减频段宽度等滤波器特性而将结构参数最佳化。
图19B是表示使实施方式4的变形例7的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构不同的参数的图。
构成第一带除滤波器11B的弹性波谐振子分别是由具有压电体层83的基板80和形成在该基板上的IDT电极71构成的弹性表面波谐振子。如图19B所示,在第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B中,将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,在构成第一带除滤波器11B的IDT电极71和构成第二带除滤波器12B的IDT电极71中,电极膜厚或者占空比不同。
在将LiTaO3的泄漏波用作弹性波的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的低频侧产生瑞利波的杂散。与此相对,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,通过使IDT电极71的电极膜厚或者占空比不同,从而能够使第一带除滤波器11B中的瑞利波杂散的产生频率移至第二频段(低频侧的第二滤波器12A的通带)外。由此,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数,并能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图19B所示,在第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B中,也可以弹性波谐振子具有上述音速膜层叠结构,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,IDT电极71的电极膜厚、IDT电极71的占空比、以及低音速膜82的膜厚的任意一个不同。
在采用音速膜层叠结构的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的低频侧产生瑞利波的杂散。与此相对,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,通过使IDT电极71的电极膜厚或者占空比不同,能够使第一带除滤波器11B中的瑞利波杂散的产生频率移至第二频段(低频侧的第二滤波器12A的通带)外。由此,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数,并能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
图19C是表示使实施方式4的变形例8的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构不同的参数的图。
构成第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的弹性波谐振子分别是由具有压电体层83的基板80、形成在该基板上的IDT电极71、以及形成在该IDT电极71上的保护膜84构成的弹性表面波谐振子。如图19C所示,在第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波、或者将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,IDT电极71的电极膜厚、IDT电极71的占空比、以及保护膜84的膜厚的任意一个不同。
在将LiNbO3的瑞利波、或者LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的高频侧产生高阶模。与此相对,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,通过使IDT电极71的电极膜厚、IDT电极71的占空比、或者低音速膜82的膜厚不同,从而能够将第一带除滤波器11B中的高阶模的产生频率移至第二频段(高频侧的第二滤波器12A的通带)外。由此,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数,并能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
另外,如图19C所示,在第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B中,也可以弹性波谐振子具有上述音速膜层叠结构,高音速支承基板81由硅晶体构成,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,压电体层83的膜厚、低音速膜82的膜厚、以及高音速支承基板81的硅晶体方位的任意一个不同。
在采用音速膜层叠结构的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的高频侧产生高阶模。与此相对,在第一带除滤波器11B与第二带除滤波器12B中,通过使压电体层83的膜厚、低音速膜82的膜厚、或者高音速支承基板81的硅晶体方位不同,从而能够使第一带除滤波器11B中的高阶模的产生频率移至第二频段(高频侧的第二滤波器12A的通带)外。由此,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数,并能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
图20是表示使实施方式4的变形例9的第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的结构不同的参数的图。
构成第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B的弹性波谐振子分别是由具有压电体层83的基板80、由形成在该基板上的IDT电极71构成的弹性表面波谐振子。在第一带除滤波器11B以及第二带除滤波器12B中,将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波、或者将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,IDT电极71的电极膜厚不同。
在将LiTaO3的泄漏波或者LiNbO3的勒夫波用作弹性表面波的情况下,在弹性波谐振子的共振频率的高频侧产生体波(非必要波)。与此相对,在第一带除滤波器11B和第二带除滤波器12B中,通过使IDT电极71的电极膜厚不同,能够使第一带除滤波器11B中的体波的产生频率移至第二频段(高频侧的第二滤波器12A的通带)外。由此,能够增大第一带除滤波器11B的第二频段中的反射系数,并能够降低第二滤波器12A的捆绑损耗。
(其它变形例等)
以上,对于本发明的实施方式的高频前端电路以及通信装置,举出了实施方式及其变形例来进行了说明,但对于本发明而言,对上述实施方式以及变形例中的任意的构成要素进行组合而实现的其它的实施方式、在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想起的各种变形而得到的变形例、内置有本发明的高频前端电路以及通信装置的各种设备也包含于本发明。
例如,在高频前端电路以及通信装置中,进一步也可以在输入输出端子以及天线共用端子等各端子之间,连接电感器、电容器,也可以附加电阻元件等电感器以及电容器以外的电路元件。
产业上的可利用性
本发明作为能够适用于多频段化以及多模式化的频率标准的低损耗、小型以及低成本的高频前端电路以及通信装置,能够广泛地利用于便携式电话等通信设备。
附图标记说明
1、1A、1B、2…高频前端电路;3…通信装置;10、14…分波电路;10A…低通滤波器;10B…高通滤波器;11A、14B…第一滤波器;11B、11C、14C1、11D…第一带除滤波器;12A、14D…第二滤波器;12B、12C、14C2、12D…第二带除滤波器;13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13j、13k、13p…滤波器;14A…带通型滤波器;15…滤波电路;21、22、21A、21C、21D、22A、22B、22C、22D…开关;30…放大电路;31、32、33、34、35、36…LNA;40…高频信号处理电路(RFIC);71、71a、71b…IDT电极;72…紧贴层;73…主电极层;80…基板;80a、80b、80c、80d、90a、90b、90c、90d…连接电极;81…高音速支承基板;82…低音速膜;83…压电体层;84…保护膜;91…第一芯片;92…第二芯片;100…天线共用端子;110、120、130…输入输出端子;171a、171b…汇流条电极;172a、172b…电极指;500…高频分波电路。

Claims (23)

1.一种高频前端电路,其特征在于,具备:
天线共用端子,与天线元件连接;
第一输入输出端子、第二输入输出端子及第三输入输出端子;
第一滤波器,连接在所述天线共用端子与所述第一输入输出端子之间,将包含第一频段的频段设为通带;
第二滤波器,连接在所述天线共用端子与所述第二输入输出端子之间,将包含与所述第一频段不同的第二频段的频段设为通带;
第一带除滤波器,连接在所述天线共用端子与所述第三输入输出端子之间,将包含所述第一频段且不包含与所述第一频段和所述第二频段不同的第三频段的频段设为衰减频段;以及
第二带除滤波器,与所述第一带除滤波器串联连接在所述天线共用端子与所述第三输入输出端子之间,将包含所述第二频段且不包含所述第三频段的频段设为衰减频段,
所述第一滤波器不经由所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器而与所述天线共用端子以及所述第一输入输出端子连接,
所述第二滤波器不经由所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器而与所述天线共用端子以及所述第二输入输出端子连接。
2.根据权利要求1所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第一滤波器和所述第一带除滤波器形成于同一芯片,
所述第二滤波器和所述第二带除滤波器形成于同一芯片。
3.根据权利要求2所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第一滤波器和所述第一带除滤波器形成于第一芯片,
所述第二滤波器和所述第二带除滤波器形成于第二芯片,
所述第一滤波器、所述第一带除滤波器、所述第二滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
所述第一芯片仅由弹性表面波滤波器以及使用了BAW(Bulk Acoustic Wave)的弹性波滤波器中的任一个构成,
所述第二芯片仅由弹性表面波滤波器以及使用了BAW的弹性波滤波器中的任一个构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器按照所述天线共用端子、所述第一带除滤波器、所述第二带除滤波器、以及所述第三输入输出端子的顺序连接,
在从所述天线共用端子侧单独观察所述第一带除滤波器的情况下的所述第一频段中的反射系数大于从所述天线共用端子侧单独观察所述第二带除滤波器的情况下的所述第二频段中的反射系数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
按照频率从低到高的顺序,配置有所述第三频段、所述第一频段以及所述第二频段,
所述第一带除滤波器和所述第二带除滤波器构成将包含所述第三频段的频段设为通带的低通滤波器。
6.根据权利要求5所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段是中低频段(MLB:1475.9MHz-2025MHz),
所述第一频段是中频段(MB:2110MHz-2200MHz),
所述第二频段是高频段(HB:2496MHz-2690MHz),
所述第一滤波器是将LTE(Long Term Evolution)的Band66(接收频带:2110MHz-2200MHz)设为通带的带通滤波器,
所述第二滤波器是将LTE的Band41(接收频带:2496MHz-2690MHz)设为通带的带通滤波器,
所述第一带除滤波器和所述第二带除滤波器是将Band3(接收频带:1805MHz-1880MHz)设为通带的低通滤波器。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠低频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,是以下的任一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)弹性波谐振子由SMR(Solidly Mounted Resonator)构成,以及(3)弹性波谐振子由FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)构成。
8.根据权利要求7所述的高频前端电路,其特征在于,
在所述第二带除滤波器中,是以下的任一个:(1)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,以及(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
9.根据权利要求4至6中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠低频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
构成所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器的弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有所述IDT电极的所述压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,
在所述第二带除滤波器中,(1)将在由LiTaO3构成的所述压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,或者(2)将在由LiNbO3构成的所述压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
10.根据权利要求4至6中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠低频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
构成所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器的弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,将在由LiTaO3构成的所述压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,
在所述第二带除滤波器中,将在由LiNbO3构成的所述压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
11.根据权利要求4至6中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠低频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,是以下的任一个:(1)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,
在所述第二带除滤波器中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波。
12.根据权利要求4至6中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠低频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,是以下的任一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(3)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,
在所述第二带除滤波器中,将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
按照频率从低到高的顺序,配置有所述第一频段、所述第三频段、以及所述第二频段,
所述第一带除滤波器和所述第二带除滤波器将包含所述第三频段的频段设为通带。
14.根据权利要求13所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第一频段是中频段(MB:2110MHz-2200MHz),
所述第三频段是中高频段(MHB:2300MHz-2400MHz),
所述第二频段是高频段(HB:2496MHz-2690MHz),
所述第一滤波器是将LTE的Band66(接收频带:2110MHz-2200MHz)设为通带的带通滤波器,
所述第二滤波器是将LTE的Band41(接收频带:2496MHz-2690MHz)设为通带的带通滤波器,
所述第一带除滤波器和所述第二带除滤波器是将Band40(接收频带:2300MHz-2400MHz)设为通带的带通滤波器。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
按照频率从低到高的顺序,配置有所述第一频段、所述第二频段、以及所述第三频段,
所述第一带除滤波器和所述第二带除滤波器是将包含所述第三频段的频段设为通带的高通滤波器。
16.根据权利要求15所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段是超高频段(UHB:3400MHz-3800MHz),
所述第一频段是中频段(MB:2110MHz-2200MHz),
所述第二频段是高频段(HB:2496MHz-2690MHz),
所述第一滤波器是将LTE的Band66(接收频带:2110MHz-2200MHz)设为通带的带通滤波器,
所述第二滤波器是将LTE的Band41(接收频带:2496MHz-2690MHz)设为通带的带通滤波器,
所述第一带除滤波器和所述第二带除滤波器是将Band42(接收频带:3400MHz-3600MHz)、Band43(接收频带:3600MHz-3800MHz)、或者其双方设为通带的高通滤波器。
17.根据权利要求4、15、以及16中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠高频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
构成所述第一带除滤波器的1个以上的所述弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,将以下任一种用作弹性表面波:(1)在由LiNbO3构成的所述压电体层中传播的瑞利波,(2)在由LiTaO3构成的所述压电体层中传播的泄漏波,以及(3)在由LiNbO3构成的所述压电体层中传播的勒夫波。
18.根据权利要求17所述的高频前端电路,其特征在于,
在所述第二带除滤波器中,弹性波谐振子由SMR或者FBAR构成。
19.根据权利要求4、15、以及16中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠高频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
构成所述第一带除滤波器的1个以上的所述弹性波谐振子分别是由具有压电体层的基板和形成在该基板上的IDT电极构成的弹性表面波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有所述IDT电极的所述压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,
在所述第二带除滤波器中,弹性波谐振子由SMR或者FBAR构成。
20.根据权利要求4、15、以及16中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠高频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,是以下的任一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波,(3)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,
在所述第二带除滤波器中,弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成。
21.根据权利要求4、15、以及16中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述第三频段位于比所述第一频段以及所述第二频段更靠高频侧,
所述第一带除滤波器以及所述第二带除滤波器分别包括1个以上的弹性波谐振子,
在所述第一带除滤波器中,是以下的任一个:(1)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的瑞利波用作弹性表面波,(2)将在由LiNbO3构成的压电体层中传播的勒夫波用作弹性表面波,(3)弹性波谐振子具有音速膜层叠结构,所述音速膜层叠结构由在一个主面上形成有IDT电极的压电体层、与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为高速的高音速支承基板、以及配置在所述高音速支承基板与所述压电体层之间且与在所述压电体层中传播的弹性波音速相比所传播的体波音速为低速的低音速膜构成,(4)弹性波谐振子由SMR构成,以及(5)弹性波谐振子由FBAR构成,
在所述第二带除滤波器中,将在由LiTaO3构成的压电体层中传播的泄漏波用作弹性表面波。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的高频前端电路,其特征在于,
所述高频前端电路还具备:
第一放大电路,与所述第一输入输出端子连接;
第二放大电路,与所述第二输入输出端子连接;以及
第三放大电路,与所述第三输入输出端子连接。
23.一种通信装置,其特征在于,具备:
RF信号处理电路,对由所述天线元件接收发送的高频信号进行处理;以及
在所述天线元件与所述RF信号处理电路之间传递所述高频信号的权利要求1至22中任一项所述的高频前端电路。
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