CN111200416B - 滤波器以及多工器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种衰减特性优异的滤波器以及多工器。发送滤波器(41)具有发送滤波器电路(10)和附加电路(31)。发送滤波器电路(10)设置在第一端子(P1)与第二端子(P2)之间。附加电路(31)在第一端子(P1)与第二端子(P2)之间与发送滤波器电路(10)的至少一部分并联连接。附加电路(31)具有：IDT电极组(39)，由在弹性波传播方向上并列设置的多个IDT电极(34)构成；以及两个反射器(35、36)，配置在夹着IDT电极组(39)的位置且电极指的对数相互不同。

Description

滤波器以及多工器

技术领域

本发明涉及具有附加电路的滤波器以及多工器。

背景技术

在弹性波滤波器以及使用了弹性波滤波器的多工器中，要求滤波器的衰减特性的提高、滤波器间的隔离度特性的提高。因此，以往，已知使用抵消电路(例如，专利文献1)。所谓抵消电路，是与滤波器电路并联地连接并针对在滤波器电路中传递的通带外的信号分量生成相位相反的抵消信号的附加电路。在专利文献1公开了由纵向耦合型弹性波谐振器以及电容构成的抵消电路。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-78489号公报

发明内容

发明要解决的课题

以滤波器的宽带化等为背景，在以往的结构中，存在如下情况，即，难以遍及成为对象的频带进行所希望的相位调整，难以得到充分的衰减特性以及隔离度特性。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于，在具有附加电路的滤波器以及多工器中谋求衰减特性和/或隔离度特性的改善。

用于解决课题的技术方案

为了达到上述目的，本发明的一个方式涉及的滤波器具备：滤波器电路，设置在第一端子与第二端子之间；以及附加电路，与所述滤波器电路的至少一部分并联连接，所述附加电路具有：IDT电极组，由在弹性波传播方向上配置的多个IDT(InterDigitalTransducer，叉指换能器)电极构成；以及两个反射器，配置在夹着所述IDT电极组的位置且电极指的对数相互不同。

此外，本发明的一个方式涉及的多工器具备一端彼此相互连接的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器以及所述第二滤波器中的至少一个滤波器为前述的滤波器。

发明效果

根据本发明涉及的滤波器，使用于附加电路的IDT电极组(作为一个例子，是纵向耦合谐振器)具有的两个反射器的电极指的对数相互不同，因此能够根据与不同的电极指的对数对应的不同的反射特性的组合来拓宽附加电路的相位的调整范围。由此，变得容易适当地调整附加电路的相位，变得容易使通带外的信号分量有效地衰减，可得到衰减特性优异的滤波器。此外，通过使用衰减特性优异的前述的滤波器，从而可得到隔离度优异的多工器。

附图说明

图1是示出具有附加电路的多工器的基本的结构的一个例子的框图。

图2是示意性地示出纵向耦合型谐振器的基本的构造的一个例子的俯视图以及剖视图。

图3是示出实施方式涉及的多工器的结构的一个例子的框图。

图4是示出实施方式涉及的发送滤波器的通过特性的一个例子的曲线图。

图5是示出实施方式涉及的多工器的隔离度特性的一个例子的曲线图。

图6是示出实施方式涉及的通过特性以及隔离度特性与反射器的电极指的对数之比的关系的一个例子的曲线图。

附图标记说明

1、2：多工器，10：发送滤波器电路，20：接收滤波器电路，30、31：附加电路，32、33：纵向耦合型谐振器，34：IDT电极，34a、34b：梳齿状电极，35、36：反射器，37、38：电容元件，39：谐振器组，40、41：发送滤波器，42：接收滤波器，51a、51b、51c：电极指，52a、52b、52c：汇流条电极，53：电极层，59：压电体层，P1、P2、P3：端子，N1、N2：节点。

具体实施方式

以下，使用实施方式以及附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式均示出总括性或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、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，其主旨并不在于限定本发明。另外，在以下的实施方式中，所谓“连接”，不仅包含用布线导体直接连接的情况，还包含经由其它电路元件电连接的情况。

(实施方式)

关于实施方式涉及的滤波器以及多工器，列举具有附加电路的发送滤波器的例子以及具备该发送滤波器和接收滤波器的双工器的例子进行说明。

首先，对具有附加电路的滤波器以及多工器说明基本的结构以及动作，然后，对实施方式涉及的滤波器以及多工器的特征性的结构以及效果进行说明。

图1是示出具有附加电路的多工器的基本的结构的一个例子的框图。如图1所示，多工器1具有端子P1、P2、P3、发送滤波器电路10、接收滤波器电路20、以及附加电路30。

端子P1、P2以及P3分别是第一端子、第二端子以及第三端子的一个例子。

端子P1与天线3连接。

发送滤波器电路10设置在端子P1与端子P2之间。发送滤波器电路10的一端以及另一端可以分别与端子P1、P2直接连接，也可以经由其它电路元件(未图示)连接。发送滤波器电路10没有特别限定，作为一个例子，可以是使用了弹性波谐振器的弹性波滤波器，也可以是使用了电感器以及电容器的LC谐振滤波器。

接收滤波器电路20设置在端子P1与端子P3之间。接收滤波器电路20的一端以及另一端可以分别与端子P1、P3直接连接，也可以经由其它电路元件(未图示)连接。接收滤波器电路20没有特别限定，作为一个例子，可以是使用了弹性波谐振器的弹性波滤波器，也可以是使用了电感器以及电容器的LC谐振滤波器。

附加电路30在端子P1与端子P2之间与发送滤波器电路10的至少一部分并联连接。附加电路30的一端以及另一端在端子P1与端子P2之间与包含发送滤波器电路10的信号路径上的节点N1、N2分别连接。节点N1、N2也可以在发送滤波器电路10内。

附加电路30具有相互串联地连接的纵向耦合谐振器32和电容元件37、38。IDT电极组39由在弹性波的传播方向(例如，图1中的上下方向)上并列设置的两个IDT电极34构成。两个IDT电极34中的一个IDT电极34的一端经由电容元件37与节点N1连接，另一端与接地电极连接。另一个IDT电极34的一端经由电容元件38与节点N2连接，另一端与接地电极连接。IDT电极34的数目并不限于两个，也可以是三个以上(未图示)。

由IDT电极组39和在弹性波的传播方向上配置在IDT电极组39的两侧的反射器35构成利用弹性波的耦合来传递信号的纵向耦合型谐振器32。IDT电极组39并不限于构成纵向耦合型谐振器，也可以构成横向型滤波器。在横向型滤波器中，也可以代替反射器35而设置有吸音材料(未图示)。

电容元件37连接在纵向耦合型谐振器32与节点N1之间，电容元件38连接在纵向耦合型谐振器32与节点N2之间。

IDT电极组39对通过附加电路30的信号的相位进行控制，电容元件37、38对通过附加电路30的信号的振幅进行控制。由此，附加电路30生成针对在发送滤波器电路10中传递的信号中的不包含于通带的目标频带的信号分量(也就是说，抵消对象的信号分量)的抵消信号。

抵消信号是在与抵消对象的信号分量相加时相加结果的振幅变得小于抵消对象的信号分量的振幅的信号，是相对于抵消对象的信号分量相位相反且优选为振幅相同的信号。

在此，所谓抵消对象的信号分量与抵消信号相位相反，是指在-180°以上且180°以下的范围内两者的相位差的绝对值大于90°。这等同于，抵消对象的信号分量与抵消信号具有方向相互相反的相位分量。

此外，抵消信号优选与抵消对象的信号分量为相同振幅，但是振幅不同也没有关系。在根据抵消信号与抵消对象的信号分量的相位差，两者的相加结果的振幅变得小于抵消对象的信号分量的振幅的情况下，能够使衰减特性提高。

发送滤波器电路10和附加电路30构成发送滤波器40。接收滤波器电路20构成接收滤波器42。发送滤波器40以及接收滤波器42构成对发送信号和接收信号进行分波以及合波的双工器。

接着，对纵向耦合型谐振器的基本的构造进行说明。作为一个例子，包含于附加电路30的纵向耦合型谐振器32由两个IDT电极34和两个反射器35构成。IDT电极34在弹性波的传播方向上并列地配置，反射器35配置于在弹性波的传播方向上夹着IDT电极34的位置。纵向耦合型谐振器32也可以包含三个以上的IDT电极(未图示)。

图2是示意性地表示纵向耦合型谐振器32的基本的构造的一个例子的俯视图以及剖视图。另外，图2的例子用于说明纵向耦合型谐振器32的基本的构造，构成电极的电极指的根数以及长度等并不限定于图2的例子。

IDT电极34由相互对置的一对梳齿状电极34a、34b构成。梳齿状电极34a由相互平行的多个电极指51a和将多个电极指51a各自的一端彼此连接的汇流条电极52a构成。梳齿状电极34b由相互平行的多个电极指51b和将多个电极指51b各自的一端彼此连接的汇流条电极52b构成。

多个电极指51a以及51b形成为在与弹性波的传播方向X正交的方向上延伸，配置为彼此相互交替插入。将相互相邻的一根电极指51a与一根电极指51b的组合数作一对。因此，IDT电极34的电极指的对数可用电极指51a的根数以及电极指51b的根数的平均值表示。

另外，虽然在图2的纵向耦合型谐振器32的例子中，两个IDT电极34的电极指的对数均为2.5，相互相等，但是并不限于该例子，电极指的对数也可以按每个IDT电极34而不同。此外，并不限于电极指的对数，也可以是，电极指的交叉宽度、间距、占空比等各种电极参数按每个IDT电极34而不同。

反射器35由相互平行的多个电极指51c和将多个电极指51c各自的一端彼此以及另一端彼此连接的汇流条电极52c构成。多个电极指51c形成为在与弹性波的传播方向X正交的方向上延伸。

关于构成反射器35的电极指的对数，也与IDT电极34的电极指的对数同样地，将在弹性波的传播方向上相邻的两根电极指51c的组合数作一对。在图2的纵向耦合型谐振器32的例子中，两个反射器35的电极指的对数均为2，相互相等。

电极指51a、51b、51c以及汇流条电极52a、52b、52c由形成在压电体层59上的电极层53构成。

作为一个例子，电极层53由铜、铝等金属或它们的合金构成，压电体层59也可以由含有钽酸锂或铌酸锂等的压电材料构成。电极层53也可以隔着未图示的密接层形成在压电体层59上。压电体层59可以形成在硅基板等支承基板上，也可以是，压电体层59自身为支承基板。压电体层59也可以具有弹性波的传播速度不同的两种压电体层的层叠构造。

在发送滤波器40中，供给到发送滤波器电路10的信号分岔，从而也供给到附加电路30。供给到附加电路30的信号被纵向耦合型谐振器32旋转相位，并被电容元件37、38调整振幅，作为相对于通过发送滤波器电路10的抵消对象的信号相位相反且优选为振幅相同的抵消信号而被输出。

抵消对象信号与抵消信号的相加结果的振幅与抵消对象信号的振幅相比减小，由此可改善发送滤波器40的作为整体的衰减特性以及隔离度特性。也就是说，与发送滤波器电路10单体中的衰减量相比，能够增大发送滤波器40中的通带外的信号分量的衰减量。此外，在多工器1中，除了衰减量以外，还能够将隔离度特性确保得大。

然而，如前所述，以滤波器的宽带化等为背景，在多工器1的结构中，存在如下情况，即，难以遍及成为对象的频带而进行所希望的相位调整，难以得到充分的衰减特性以及隔离度特性。

因此，在实施方式中，使用通过电极指的对数相互不同的两个反射器夹着IDT电极的纵向耦合型谐振器来构成附加电路。

图3是示出实施方式涉及的多工器的结构的一个例子的框图。图3的多工器2与图1的多工器1相比，不同点在于，由电极指的对数相互不同的反射器构成了附加电路31中的纵向耦合型谐振器33的反射器35、36。在图3中，作为一个例子，将反射器35的电极指的对数设为反射器36的对数的一半(按比例为0.5)。

发送滤波器电路10和附加电路31构成发送滤波器41。

根据这样的结构，使用于附加电路31的纵向耦合型谐振器33的两个反射器35、36的电极指的对数相互不同，因此能够根据与不同的电极指的对数对应的不同的反射特性的组合来拓宽附加电路31的相位的调整范围。

由此，变得容易适当地调整附加电路31的相位，变得容易使通带外的信号分量有效地衰减，因此可得到衰减特性优异的发送滤波器41。此外，通过使用衰减特性优异的发送滤波器41，从而可得到收发间的隔离度优异的多工器2。

以下，基于与使用了附加电路30的发送滤波器40以及多工器1的对比，对示出使用了附加电路31的发送滤波器41以及多工器2的效果的仿真的结果进行说明。

在仿真中，将附加电路31中的纵向耦合型谐振器33的反射器35的电极指的对数设为反射器36的电极指的对数的一半(按比例为0.5)，将附加电路30中的纵向耦合型谐振器32的两个反射器35的电极指的对数设为相同的数(按比例为1.0)。

此外，将发送滤波器40、41的通带(发送频带)设为703MHz-733MHz，将接收滤波器42的通带(接收频带)设为758MHz-788MHz。此时，在发送滤波器40、41中成为抵消对象的信号分量的频带是与接收频带相等的758MHz-788MHz。

图4是示出发送滤波器41、40的端子P1-P2间的通过特性的一个例子的曲线图。

像在图4观察到的那样，关于接收频带内的衰减量的最小值，在发送滤波器41中为大约38dB，在发送滤波器40中为大约36dB。即，与发送滤波器40相比，抵消频带内的发送滤波器41的衰减特性优异。

图5是示出多工器1、2的端子P3-P2间的隔离度特性的一个例子的曲线图。

像在图5观察到的那样，关于接收频带内的收发间的隔离度的最小值，在多工器2中为大约38dB，在多工器1中为大约37dB。即，与多工器1相比，抵消频带内的多工器2的隔离度特性优异。

像这样，可知通过使构成附加电路的纵向耦合型谐振器的两个反射器的电极指的对数不同，从而与使电极指的对数相同的情况相比，能够提高接收频带内的滤波器的衰减量以及多工器的隔离度。

在仿真中，进一步关于反射器的电极指的对数之比，调查了对于提高滤波器的衰减量以及多工器的隔离度有效的范围。

图6是示出端子P1-P2间的通过特性以及端子P3-P2间的隔离度特性与反射器的电极指的对数之比的关系的一个例子的曲线图。在图6中，关于具备使用了纵向耦合型谐振器的附加电路的滤波器的衰减量以及多工器的隔离度，描绘了使该纵向耦合型谐振器的反射器的电极指的对数之比不同的情况下的接收频带内的最小值。此外，关于衰减量以及隔离度的接收频带内的最小值，示出了适用于描绘的近似曲线。

像在图6观察到的那样，在反射器的电极指的对数之比处于0.25以上且0.92以下的范围的情况下，与反射器的电极指的对数相等的情况相比，衰减量以及隔离度均得到了更大(改善)的值。根据图6，可以说，将反射器的电极指的对数之比作为一个例子而设为0.25以上且0.92以下，对于提高衰减特性以及隔离度特性是有效的。

以上，对本发明的实施方式涉及的滤波器以及多工器进行了说明，但是本发明并不限定于各个实施方式。只要不脱离本发明的主旨，对本实施方式实施了本领域技术人员想到的各种变形的实施方式、将不同的实施方式中的构成要素进行组合而构筑的方式也可以包含于本发明的一个或多个方式的范围内。

例如，虽然在实施方式中列举了对双工器中的发送滤波器的应用例而进行了说明，但是本发明也能够同样地应用于双工器中的接收滤波器、单个滤波器。此外，本发明也可以应用于单纯地对频带不同的多个信号进行分波以及合波的同向双工器、三工器、四工器等中的滤波器。

(总结)

本发明的一个方式涉及的滤波器具备：滤波器电路，设置在第一端子与第二端子之间；以及附加电路，与所述滤波器电路的至少一部分并联连接，所述附加电路具有：IDT电极组，由在弹性波传播方向上配置的多个IDT电极构成；以及两个反射器，配置在夹着所述IDT电极组的位置且电极指的对数相互不同。

根据这样的结构，使用于附加电路的两个反射器的电极指的对数相互不同，因此能够基于与不同的电极指的对数对应的不同的反射特性的组合来拓宽附加电路的相位的调整范围。由此，变得容易适当地调整附加电路的相位，变得容易得到使通带外的信号分量有效地衰减的抵消信号，因此可得到衰减特性优异的滤波器。

此外，所述IDT电极组和所述两个反射器也可以构成纵向耦合型谐振器。

根据这样的结构，与用于附加电路的纵向耦合型谐振器的两个反射器的电极指的对数为相同的数的情况相比，能够构成相位的调整范围更宽的纵向耦合型谐振器，因此能够使用该纵向耦合型谐振器更可靠地得到通带外的衰减特性优异的滤波器。

此外，也可以设为，在将所述两个反射器中的电极指的对数更少的反射器的电极指的对数标记为M并将电极指的对数更多的反射器的电极指的对数标记为N时，0.25≤M/N≤0.92。

根据这样的结构，与用于附加电路的两个反射器的电极指的对数为相同的数的情况相比，能够更可靠地得到通带外的衰减特性优异的滤波器。

本发明的一个方式涉及的多工器具备一端彼此相互连接的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器以及所述第二滤波器中的至少一个滤波器为前述的滤波器。

根据这样的结构，通过使用衰减特性优异的前述的滤波器，从而可得到隔离度优异的多工器。

产业上的可利用性

本发明作为具有附加电路的滤波器以及多工器，能够广泛地利用于便携式电话机等通信设备。

Claims (3)

1.一种滤波器，具备：

滤波器电路，设置在第一端子与第二端子之间；以及

附加电路，与所述滤波器电路的至少一部分并联连接，

所述附加电路具有：

IDT电极组，由在弹性波传播方向上配置的多个IDT电极即叉指换能器电极构成；以及

两个反射器，配置在夹着所述IDT电极组的位置且电极指的对数相互不同，

在将所述两个反射器中的电极指的对数更少的反射器的电极指对数标记为M并将电极指的对数更多的反射器的对数标记为N时，0.25≤M/N≤0.5。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其中，

所述IDT电极组和所述两个反射器构成纵向耦合型谐振器。

3.一种多工器，其中，

具备一端彼此相互连接的第一滤波器和第二滤波器，

所述第一滤波器以及所述第二滤波器中的至少一个滤波器为权利要求1或2所述的滤波器。