CN116584038A - 复合滤波器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够抑制公共连接的其他的带通型滤波器的通带内的纹波的产生的复合滤波器装置。复合滤波器装置具备：梯型滤波器(10)，具有包括第1串联臂谐振器(S1)在内的至少1个串联臂谐振器、和包括第1并联臂谐振器(P1)在内的至少1个并联臂谐振器；和至少1个带通型滤波器(11、12)，梯型滤波器(10)和至少1个带通型滤波器(11、12)的一端彼此公共连接，第1串联臂谐振器(S1)在串联臂谐振器(S1～S5)之中配置得最靠近公共端子(13)，第1并联臂谐振器(P1)在并联臂谐振器(P1～P4)之中配置得最靠近公共端子(13)，在将第1串联臂谐振器(S1)的IDT的占空比设为Sa，将第1并联臂谐振器(P1)的IDT的占空比设为Pa，将其余的串联臂谐振器(S2～S5)以及并联臂谐振器(P2～P4)的IDT的占空比设为Ta时，满足下述的式(1)、式(2)以及式(3)之中的任意一个。Sa<Pa<Ta…式(1)Ta<Sa<Pa…式(2)Pa<Ta<Sa…式(3)。
Description
技术领域
本发明涉及至少1个带通型滤波器与梯型滤波器公共连接的复合滤波器装置。
背景技术
以往，对于智能手机等移动体通信设备的IF频段，使用了复合滤波器装置。在复合滤波器装置中，多个带通型滤波器的一端彼此公共连接。在下述的专利文献1记载的复合滤波器装置中，梯型滤波器和其他的带通型滤波器的一端彼此公共连接。该梯型滤波器具有包含弹性波谐振器的串联臂谐振器以及并联臂谐振器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-81068号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的复合滤波器装置中，虽然利用了漏表面波，但由瑞利波引起的纹波出现在通带外。在上述纹波位于公共连接的其他的带通型滤波器的通带内的情况下，在其他的带通型滤波器中，存在通带内的损耗增加，特性劣化这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制公共连接的其他的带通型滤波器的通带内的纹波的产生的复合滤波器装置。
用于解决问题的技术方案
本发明涉及的复合滤波器装置具备：梯型滤波器，具有包括第1串联臂谐振器在内的至少1个串联臂谐振器和包括第1并联臂谐振器在内的至少1个并联臂谐振器，所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器是具有IDT电极的弹性波谐振器；和至少1个带通型滤波器，所述梯型滤波器和所述至少1个带通型滤波器的一端彼此在公共端子连接，所述第1串联臂谐振器在所述梯型滤波器的串联臂谐振器之中配置得最靠近所述公共端子，所述第1并联臂谐振器在所述梯型滤波器的并联臂谐振器之中配置得最靠近所述公共端子，在将所述第1串联臂谐振器、所述第1并联臂谐振器和其余的所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器的IDT电极的占空比分别设为Sa、Pa、Ta的情况下，满足下述的式(1)、式(2)以及式(3)之中的任意一个。
Sa<Pa<Ta…式(1)
Ta<Sa<Pa…式(2)
Pa<Ta<Sa…式(3)
发明效果
在本发明涉及的复合滤波器装置中，能够抑制公共连接的其他的带通型滤波器中的通带内的纹波的产生。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的复合滤波器装置的电路图。
图2是示出在本发明的第1实施方式中使用的弹性波谐振器的电极构造的示意性俯视图。
图3的(a)是在第1实施方式中使用的弹性波谐振器的主视剖视图，图3的(b)是示出该弹性波谐振器的变形例的主视剖视图。
图4是示出梯型滤波器中的第1串联臂谐振器的占空比为0.5或者0.425的情况下的该梯型滤波器的滤波器特性的图。
图5是示出使梯型滤波器中的第1串联臂谐振器的占空比从0.5变化为0.425的情况下的公共连接的其他的带通型滤波器的瑞利波的回波损耗特性的图。
图6的(a)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从梯型滤波器除去了第1串联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图，图6的(b)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从梯型滤波器除去了第2串联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图，图6的(c)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从梯型滤波器除去了第3串联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图。
图7的(a)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从梯型滤波器除去了第1并联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图，图7的(b)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从梯型滤波器除去了第2并联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图，图7的(c)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从梯型滤波器除去了第3并联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图。
图8的(a)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从该梯型滤波器除去了第4串联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图，图8的(b)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从该梯型滤波器除去了第5串联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图，图8的(c)是示出梯型滤波器的回波损耗特性和从该梯型滤波器除去了第4并联臂谐振器的情况下的回波损耗特性的图。
图9的(a)是示出使由第1并联臂谐振器P1引起的瑞利波的响应和由第1串联臂谐振器S1引起的瑞利波的响应向比其他的带通型滤波器的通带靠低频侧移动的结构的具体的说明图，图9的(b)是示出使由第1并联臂谐振器P1引起的瑞利波的响应和由第1串联臂谐振器S1引起的瑞利波的响应向比其他的带通型滤波器的通带靠高频侧移动的结构的具体的说明图，图9的(c)是用于说明使由第1并联臂谐振器P1引起的瑞利波的响应向比其他的带通型滤波器的通带靠低频侧移动，并使由第1串联臂谐振器S1引起的瑞利波的响应向该通带的高频侧移动的结构的具体的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此明确本发明。
另外，需要指出的是，本说明书记载的各实施方式是例示性的，能够在不同的实施方式之间进行结构的部分置换或者组合。
图1是本发明的第1实施方式涉及的复合滤波器装置的电路图。在复合滤波器装置1中，梯型滤波器10和其他的带通型滤波器11、12、…的一端彼此在公共端子13被公共连接。公共端子13例如与天线端子连接。
梯型滤波器10具有将公共端子13和端子14连结的串联臂。在该串联臂中，第1～第5串联臂谐振器S1～S5相互串联连接。在第1、第2串联臂谐振器S1、S2间的节点与接地电位之间，连接有第1并联臂谐振器P1。在第2串联臂谐振器S2和第3串联臂谐振器S3间的节点与接地电位之间，连接有第2并联臂谐振器P2。在第3串联臂谐振器S3和第4串联臂谐振器S4间的节点与接地电位之间，连接有第3并联臂谐振器P3。在第4串联臂谐振器S4和第5串联臂谐振器S5间的节点与接地电位之间，连接有第4并联臂谐振器P4。
第1串联臂谐振器S1～第5串联臂谐振器S5以及第1并联臂谐振器P1～第4并联臂谐振器P4均包含弹性波谐振器。
其他的带通型滤波器11、12的电路结构并不限定于此。既可以是梯型滤波器，也可以是包含纵耦合谐振器型弹性波滤波器等的带通型滤波器。
不过，带通型滤波器11、12的通带与梯型滤波器10的通带不同。
在本实施方式中，梯型滤波器10为Band1 Tx滤波器，通带为1920MHz～1980MHz。此外，带通型滤波器11为Band32的滤波器，通带为1452MHz～1496MHz。
将构成第1串联臂谐振器S1～第5串联臂谐振器S5、第1并联臂谐振器P1～第4并联臂谐振器P4的弹性波谐振器的电极构造示于图2。
在弹性波谐振器中，在IDT电极7的弹性波传播方向两侧配置有反射器8、9。由此，构成了单端口型的弹性波谐振器。
图3的(a)是第1实施方式的弹性波谐振器的主视剖视图。在作为压电层的压电基板2上，设置有上述IDT电极7以及反射器8、9。压电基板2包含LiTaO3基板。不过，压电基板2也可以包含其他的压电单晶。
图3的(b)是用于说明弹性波谐振器的变形例的主视剖视图。在本变形例中，在复合压电基板5上设置有IDT电极7以及反射器8、9。在复合压电基板5中，在包含Si等的支承基板3上层叠有低声速层4以及压电层2A。压电层2A包含LiTaO3、LiNbO3，在将由IDT电极7的电极指间距决定的波长设为λ时，其厚度被设为10λ以下。优选为5λ以下。低声速层4包含传播的体波的声速比在压电层2A中传播的体波的声速低的低声速材料。作为这样的低声速材料，可列举氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、还有在氧化硅中添加了氟、碳、硼的化合物等、以上述材料为主成分的介质等。
支承基板3除了Si之外，还能够包含各种各样的电介质、压电体。优选的是，支承基板3包含高声速材料。
所谓高声速材料，是指传播的体波的声速比在压电层2A中传播的弹性波的声速高的材料。作为这样的高声速材料，可列举氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、石英、矾土、氧化锆、堇青石、莫来石、块滑石、镁橄榄石、氧化镁、DLC(类金刚石碳)膜或者金刚石、以上述材料为主成分的介质、以上述材料的混合物为主成分的介质等各种各样的材料等。
在复合压电基板5中，由于具有上述层叠构造，因此弹性波被有效地封闭在压电层2A。由此，能够提高Q值。
另外，作为支承基板3，也可以取代使用了包含高声速材料的支承基板的结构，而采用在基板3a上层叠了高声速构件3b的构造。高声速构件3b包含上述高声速材料。在该情况下，基板3a也可以包含高声速材料以外的材料。作为这样的材料，能够使用各种各样的电介质、半导体。
复合滤波器装置1的特征如下。
在梯型滤波器10中，最靠近公共端子13的串联臂谐振器是第1串联臂谐振器S1，最靠近公共端子13的并联臂谐振器是第1并联臂谐振器P1。在此，将第1串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比设为Sa，将第1并联臂谐振器P1的IDT电极的占空比设为Pa，以及将其余的第2串联臂谐振器S2～第5串联臂谐振器S5以及第2并联臂谐振器P2～第4并联臂谐振器P4的IDT电极的占空比设为Ta。在该情况下，满足下述的式(1)、式(2)以及式(3)之中的任意一个。
Sa<Pa<Ta…式(1)
Ta<Sa<Pa…式(2)
Pa<Ta<Sa…式(3)
在复合滤波器装置1中，由于梯型滤波器10的弹性波谐振器的占空比满足式(1)～(3)中的任一个，因此能够抑制带通型滤波器11中的通带内的纹波的产生，由此，能够抑制带通型滤波器11的通带的损耗的劣化，提高滤波器特性。
对此更详细地进行说明。
图4是示出第1串联臂谐振器S1的占空比为0.425的情况和第1串联臂谐振器S1的占空比为0.5的情况下的梯型滤波器10的滤波器特性的图。虚线示出占空比＝0.5的情况下的结果，实线示出占空比＝0.425的情况。
另外，与将占空比变更的量相应地，调整由IDT电极的电极指间距决定的波长以及交叉宽度，实现了特性的调整。
由图4可明确，即便使占空比从0.5变化为0.425，两者的滤波器特性电几乎一致，不会产生由占空比的变化引起的滤波器特性中的插入损耗的劣化、衰减特性的劣化。
另外，在将LiTaO3基板作为压电基板使用的情况下，由瑞利波引起的响应产生在谐振频率fr的0.76倍的位置。
在下述的表1中，一并示出上述占空比为0.5的情况以及上述占空比为0.425的情况下的第1串联臂谐振器S1的IDT电极的交叉宽度、电极指的对数。如表1所示，在第1串联臂谐振器S1中，占空比的大小的关系和由电极指间距决定的波长的大小的关系相反。另外，优选该关系在多个串联臂谐振器间、或者多个并联臂谐振器间也成立。
[表1]
| 占空比 | 0.5 | 0.425 |
| 波长 | 1.9237 | 1.9387 |
| 交叉宽度 | 25.4 | 30.6 |
| 电极指的对数 | 160 | 160 |
图5示出如上所述使占空比从0.5变化为0.425的情况下的瑞利波的响应的波形即回波损耗特性。图5的实线示出占空比＝0.425的情况下的结果，虚线示出占空比＝0.5的情况下的结果。
通过使第1串联臂谐振器S1的占空比从0.5变化为0.425，从而由瑞利波引起的响应从1447.2MHz移动到1429.8MHz。即，由瑞利波引起的响应向低频侧移动。本申请的发明利用的是，通过像这样使IDT电极的占空比变化从而由瑞利波引起的响应的频率位置移动。
图6的(a)～图6的(c)、图7的(a)～图7的(c)以及图8的(a)～图8的(c)的实线是示出从梯型滤波器10除去了任一个谐振器的情况下的瑞利波的响应的回波损耗特性图。图6的(a)、图6的(b)以及图7的(a)中的虚线示出梯型滤波器10自身的回波损耗特性。
图6的(a)的实线示出除去了第1串联臂谐振器S1的滤波器的回波损耗特性，图6的(b)的实线示出除去了第2串联臂谐振器S2的滤波器的回波损耗特性，图6的(c)的实线示出除去了第3串联臂谐振器S3的滤波器的回波损耗特性。
图7的(a)的实线示出除去了第1并联臂谐振器P1的滤波器的回波损耗特性，图7的(b)的实线示出除去了第2并联臂谐振器P2的滤波器的回波损耗特性，图7的(c)的实线示出除去了第3并联臂谐振器P3的滤波器的回波损耗特性。
图8的(a)的实线示出除去了第4串联臂谐振器S4的滤波器的回波损耗特性，图8的(b)的实线示出除去了第5串联臂谐振器S5的滤波器的回波损耗特性，图8的(c)的实线示出除去了第4并联臂谐振器P4的滤波器的回波损耗特性。
另外，作为将各串联臂谐振器或者各并联臂谐振器除去的方法，关于串联臂谐振器设为短路，关于并联臂谐振器设为开路。
由图6的(a)～图8的(c)明确可知，在除去了作为最靠近公共端子13的串联臂谐振器的第1串联臂谐振器S1的情况以及除去了作为最靠近公共端子13的并联臂谐振器的第1并联臂谐振器P1的情况下，瑞利波的响应的频率位置的影响大，在其他谐振器的情况下，瑞利波的响应的频率位置的影响小。
如上所述，可知，通过使第1串联臂谐振器S1以及第1并联臂谐振器P1的占空比变化，从而能够使由瑞利波引起的响应的频率位置大幅变化。而且，在本发明中，在将第1串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比设为Sa，将第1并联臂谐振器P1的IDT电极的占空比设为Pa，将其余的第2串联臂谐振器S2～第5串联臂谐振器S5以及第2并联臂谐振器P2～第4并联臂谐振器P4的IDT电极的占空比设为Ta的情况下，满足前述的式(1)～(3)中的任一个。由此，通过下述的[1]～[3]的方式能够改善带通型滤波器11的滤波器特性。
[1]在第1方式中，在减小了第1串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比Sa的情况下，如前所述，由瑞利波引起的响应的频率位置向低频侧移动。同样地，在减小了第1并联臂谐振器P1的IDT电极的占空比Pa的情况下，由瑞利波引起的响应也向低频侧移动。因此，如图9的(a)所示，在比带通型滤波器11的通带靠低频侧，能够使由第1串联臂谐振器S1引起的瑞利波的响应以及由第1并联臂谐振器P1的瑞利波引起的响应向比带通型滤波器11的通带低的通带外移动。在梯型滤波器10中，串联臂谐振器的谐振频率变得比并联臂谐振器的谐振频率高。因此，在使瑞利波的响应从带通型滤波器11的通带向通带外移动的情况下，第1串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比Sa变得比第1并联臂谐振器Pl的IDT电极的占空比Pa小。因此，如果Sa＜Pa＜Ta，则如图9的(a)所示，能够抑制带通型滤波器11的通带内的纹波的产生，能够改善带通型滤波器11的滤波器特性。
[2]在第2方式中，如图9的(b)所示，在比带通型滤波器11的通带靠高频侧，使由第1串联臂谐振器S1引起的瑞利波的响应和由第1并联臂谐振器P1引起的瑞利波的响应向高频侧的通带外移动。因此，只要设为Ta＜Sa＜Pa即可。
[3]在第3方式中，如图9的(c)所示，使由第1串联臂谐振器S1引起的瑞利波的响应向比带通型滤波器11的通带靠高频侧移动，并使由第1并联臂谐振器P1引起的瑞利波的响应向比带通型滤波器11的通带靠低频侧移动。在该情况下，成为Pa＜Ta＜Sa。
如上所述，在本发明中，鉴于第1串联臂谐振器S1以及第1并联臂谐振器P1的占空比对梯型滤波器10中的由瑞利波引起的响应的频率位置产生很大影响，构成为满足上述式(1)、式(2)或者式(3)。由此，使由瑞利波引起的纹波向带通型滤波器11的通带外移动。因此，能够实现作为公共连接的其他的带通型滤波器的带通型滤波器11的滤波器特性的改善。
此外，在上述实施方式中，作为其他的带通型滤波器的通带，示出了带通型滤波器11的通带，但也可以为了实现带通型滤波器12、公共连接的再其他的带通型滤波器的通带中的滤波器特性的改善，而构成为使第1串联臂谐振器S1的IDT电极的占空比以及第1并联臂谐振器P1的IDT电极的占空比满足上述式(1)～(3)中的任一者。
即使在该情况下，也同样地能够改善公共连接的其他的带通型滤波器的滤波器特性。
而且，在本发明中，由于通过占空比进行了调整，因此能够几乎不给公共连接的其他的带通型滤波器、梯型滤波器自身的插入损耗、衰减特性造成影响地实现上述滤波器特性的改善。
另外，在上述实施方式中，公共端子13是与天线端子连接的一侧，但在本发明中，公共端子也可以是输出端侧。即，在梯型滤波器10为接收滤波器的情况下，公共端子13成为输入端子，在梯型滤波器10为发送滤波器的情况下，公共端子13成为输出端子。无论在哪种情况下，都能够通过本发明来抑制其他的带通型滤波器的通带中的纹波的产生。
附图标记说明
1：复合滤波器装置；
2：压电基板；
2A：压电层；
3：支承基板；
3a：基板；
3b：高声速构件；
4：低声速层；
5：复合压电基板；
7：IDT电极；
8、9：反射器；
10：梯型滤波器；
11、12：带通型滤波器；
13：公共端子；
14：端子；
P1～P4：第1～第4并联臂谐振器；
S1～S5：第1～第5串联臂谐振器。
Claims (6)
1.一种复合滤波器装置，具备：
梯型滤波器，具有包括第1串联臂谐振器在内的至少1个串联臂谐振器和包括第1并联臂谐振器在内的至少1个并联臂谐振器，所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器是具有IDT电极的弹性波谐振器；和
至少1个带通型滤波器，所述梯型滤波器和所述至少1个带通型滤波器的一端彼此在公共端子连接，
所述第1串联臂谐振器在所述梯型滤波器的串联臂谐振器之中配置得最靠近所述公共端子，所述第1并联臂谐振器在所述梯型滤波器的并联臂谐振器之中配置得最靠近所述公共端子，
在将所述第1串联臂谐振器、所述第1并联臂谐振器和其余的所述串联臂谐振器以及所述并联臂谐振器的IDT电极的占空比分别设为Sa、Pa、Ta的情况下，满足下述的式(1)、式(2)以及式(3)之中的任意一个，
Sa＜Pa＜Ta…式(1)
Ta＜Sa＜Pa…式(2)
Pa＜Ta＜Sa…式(3)。
2.根据权利要求1所述的复合滤波器装置，其中，
所述第1串联臂谐振器以及所述第1并联臂谐振器分别具有压电层和设置在所述压电层上的所述IDT电极，所述压电层包含LaTiO3基板。
3.根据权利要求1所述的复合滤波器装置，其中，
所述第1串联臂谐振器以及所述第1并联臂谐振器分别具有压电层、设置在所述压电层上的所述IDT电极和层叠在所述压电层的与所述IDT电极相反侧的面上的高声速构件，所述高声速构件包含传播的体波的声速比在所述压电层中传播的弹性波的声速高的高声速材料。
4.根据权利要求3所述的复合滤波器装置，其中，
还具备：低声速层，层叠在所述高声速构件与所述压电层之间，包含传播的体波的声速比在所述压电层中传播的体波的声速低的低声速材料。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合滤波器装置，其中，
在多个所述串联臂谐振器中，所述占空比的大小和由电极指间距决定的波长的大小的关系相反。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的复合滤波器装置，其中，
在多个所述并联臂谐振器中，所述占空比的大小和由电极指间距决定的波长的大小的关系相反。
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