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BEANSPRUCHUNG
DER PRIORITÄT
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Anmeldung
JP 2005-260092, die am 8. September 2005 eingereicht wurde, deren
Inhalt hiermit durch Bezugnahme auf diese Anmeldung einbezogen ist.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Resonatorfilter und insbesondere
ein Resonatorfilter, das zur Verwendung in einer Filtervorrichtung
geeignet ist, welche die GHz-Band-Hochfrequenz-Ausgangssignale oder
-Eingangssignale trennt, die für
Kommunikationsvorrichtungen wie etwa Handfunktelefone bzw. Handys
verwendet werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
den letzten Jahren ist es absolut notwendig geworden, dass Handys
nicht einfach nur Funktionen zum Platzieren/Empfangen von Anrufen,
sondern auch eine Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsfunktion
besitzen. Dementsprechend werden die Forderungen nach einer Reduzierung
der Bereiche/Volumina ihrer Hochfrequenzabschnitte, die die Kommunikationen
umsetzen, immer strikter. Von diesen Hochfrequenzabschnitten muss
insbesondere ein Filterabschnitt, der für Kommunikationen notwendige
Signale aussortiert, zunehmend kompaktere, leistungsfähigere Charakteristika
aufwei sen, und zwar neben der Verringerung der Größe anderer Hochfrequenzabschnitte.
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Ein
so genanntes Resonatorfilter, das eine solche Kombination aus einem
Serienarmresonator und einem Parallelarmresonator darstellt, wie
sie in der nachstehend aufgelisteten Patentreferenz 1 offenbart
ist, wird am häufigsten
als Einrichtung zur Realisierung des für Mobilkommunikationen benötigten Hochleistungsfilters
eingesetzt. In der Patentreferenz 1 ist ein akustischer Oberflächenwellenresonator,
der aufrollbare fensterrollo-förmige
Elektroden auf einem piezoelektrischen Substrat aufweist und elastische Oberflächenwellen
erregt, als eine Einrichtung zur Realisierung eines Resonators offenbart.
Der Resonator, der in dem Resonatorfilter verwendet wird, das in
Patentreferenz 1 offenbart ist, ist jedoch nicht auf eine Anwendung
als akustischer Oberflächenwellenresonator
beschränkt.
Beispielsweise führt
die nachstehend aufgelistete Nicht-Patentreferenz 1 Beispiele für die praktische
Verwendung des FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) auf, der durch
Aufbringen eines piezoelektrischen dünnen Films auf einer unteren
Elektrode und ferner durch Aufbringen einer oberen Elektrode auf
dem piezoelektrischen dünnen
Film zur Erregung einer Längsschwingung
in der Filmdickenrichtung des piezoelektrischen dünnen Films ausgebildet
wird.
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Im
Gegensatz hierzu sind die nachstehend umrissenen Techniken als öffentlich
bekannte Mittel zur Verbesserung der Eigenschaften eines Resonatorfilters
durch Parallelschalten eines Hochfrequenzschaltungselements mit
einem Resonator offenbart.
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Die
Patentreferenz 2 offenbart eine Technik zur Verbesserung von Frequenzcharakteristika
durch Parallelschalten eines kapazitiven Elements mit einem Serienarmresonator
und Steuern bzw. Regeln der Abstände
zwischen einer Serienresonanzfrequenz und einer Parallelresonanzfrequenz.
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Die
Patentreferenz 3 offenbart eine Technik zum Parallelschalten eines
kapazitiven Elements mit einem Serienarmresonator und dadurch zum
Durchführen
von Temperaturcharakteristikakompensationen an diesem Resonator
nach Maßgabe
der besonderen Temperaturcharakteristika des kapazitiven Elements.
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Des
Weiteren offenbart die Patentreferenz 4 eine Technik zum Verbessern
von Frequenzcharakteristika durch Parallelschalten eines induktiven
Elements mit einem Serienarmresonator und Steuern der Abstände zwischen
einer Serienresonanzfrequenz und einer Parallelresonanzfrequenz.
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Außerdem sind
die in den Patentreferenzen 5 und 6 beschriebenen Techniken als
Techniken zum Verbessern der Filtercharakteristika eines akustischen
Oberflächenwellenresonators
bekannt.
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Die
in der Patentreferenz 5 beschriebene Technik soll die Verschlechterung
der Dämpfungsniveaus
auf der Seite der niedrigeren Frequenz verbessern, indem in einer
erforderlichen Beziehung die Resonanzfrequenz und Antiresonanzfrequenz
des Verbundresonators aufrechterhalten werden, der aus einem in
Reihe geschalteten akustischen Wellenresonator und einem parallel
geschalteten akustischen Wellengenerator besteht.
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Die
in der Patentreferenz 6 beschriebene Technik betrifft ein Filter,
das in einem akustischen Parallelarm-Wellenresonator mit einer erforderlichen Resonanzfrequenz
und in einem akustischen Serienarm-Wellenresonator mit einer Antiresonanzfrequenz ein
Impedanzelement aufweist, das mit dem akustischen Serienarm-Wellenresonator in
Reihe geschaltet ist, und ein Impedanzelement aufweist, das dazu parallel
geschaltet ist.
Patentreferenz 1:
Japanische offengelegte
Patentanmeldung Nr. Hei 11-195957
Patentreferenz 2:
Japanische
offengelegte Patentanmeldung Nr. 2001-345675
Patentreferenz
3:
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2001-44790
Patentreferenz
4:
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2004-242281
Patentreferenz
5:
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2003-347896
Patentreferenz
6:
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-223147
Nicht-Patentreferenz
1:
ELECTRONICS LETTERS, 13. Mai, Bd. 35, Nr. 10, Seiten 794-795
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Sowohl
in dem vorstehend angeführten akustischen
Oberflächenwellenresonator
als auch in dem FBAR wird die Schwingung gedämpft, außer es wird ein Hohlraum in
einem oberen Abschnitt eines piezoelektrischen Schwingungserzeugers
reserviert. Daher ist ein Filterchip in einem Gehäuse untergebracht,
das aus Keramik oder anderen Materialien besteht, und die notwendige
elektrische Verbindung wird über
das Gehäuse
ausgeführt.
Es werden Drahtkontaktierung, Flip-Chip-Kontaktierung, sich durch das Gehäuse erstreckende
Durchgangslöcher
oder andere Mittel in angemessener Weise eingesetzt, um den Filterchip
und externe Schaltkreise miteinander zu verbinden. Zum Drahtkontaktieren
werden möglichst
kurze Kontaktierungsdrähte
in zunehmender Zahl verwendet, um den elektrischen Widerstand der Verbindungsmittel
zu minimieren. Auch Durchgangslöcher
mit größtmöglichem
Durchmesser werden in großer
Anzahl eingesetzt.
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Während die
Anwendung von Resonatorfiltern als Mittel zur Erzielung der Frequenzwahlcharakteristika,
die für
Mobilkommunikationen notwendig sind, zunimmt, sind die Anforderungen
an die Reduzierung der Abmessungen dieser Filter ebenfalls streng,
wie vorstehend erwähnt
ist. Wenn das Gehäuse
zum Unterbringen des Filterchips verkleinert wird, erschweren es
die Drahtkontaktierungen, die die Durchgangslöcher im Gehäuse und andere Mittel zur Verbindung
mit externen Schaltungen nutzen, notwendigerweise, die Widerstandskomponenten des
bzw. der das Gehäuse
bildenden Materials bzw. Materialien zu ignorieren. Insbesondere
für die
Resonatorfilter, die an der Seite der niedrigeren Frequenz eines
Passbands ein Dämpfungsband
durch Ausnutzen der Tatsache bilden, dass die Impedanz eines Parallelarmresonators
sich auf einer Serienresonanzfrequenz unendlich Null nähert, erscheint
eine Zunahme des Widerstands der Mittel für die Verbindung zu den externen
Schaltkreisen vorrangig als die Verschlechterung der Dämpfungsniveaus
in dem Dämpfungsband
der niedrigeren Frequenz.
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In
vielen der sich weltweit verbreitenden Handytelefonsysteme auf der
Basis von Spezifikationen wie beispielsweise den US-PCS-Spezifikationen oder
den W-CDMA-Spezifikationen von Handys der dritten Generation werden
Empfangsbandfrequenzen auf eine niedrigere Passseite als jene von
Sendebandfrequenzen eingestellt. In diesen Systemen wird ein Empfangsfilter
mit einer Sendebanddämpfung
von ungefähr
50 dB und einem Empfangsbandpassverlust von mehreren dB notwendig,
um ein von dem Handy-Endgerät
gesendetes Signal von einem sehr schwachen Signal zu trennen, das
von einer Basisstation oder Zellstation hereinkommt.
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Für die Resonatorfilter
hat das Problem bestanden, dass beim Entwurf des vorstehend genannten
Empfangsfilters, selbst wenn dieser Filter die Leistungsanforderungen
als Filterchip erfüllt,
die Unterbringung des Filters in einem kompakten Gehäuse und
die anschließende
Verbindung dieses Gehäuses mit
einer externen Schaltung über
Verbindungsmittel mit hohem Widerstand die Sendebanddämpfungspegel
verschlechtert.
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Es
ist wahrscheinlich, dass diese Tendenz zu einem ernsthafteren Problem
in den beabsichtigten passiven/aktiven Vorrichtungen wird, die SiP
(System in Package), SoC (System on Chip) oder andere Technologien
anwenden, deren praktische Verwendung in der Zukunft fortschreiten
wird.
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Probleme
im Zusammenhang mit der Verschlechterung von Filtercharakteristika
aufgrund der Miniaturisierung eines Gehäuses werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die 12 bis 15 beschrieben.
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12 ist ein Diagramm, das
eine zu einem Resonatorfilter auf der Basis einer konventionellen Technologie äquivalente
Schaltung zeigt.
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13 ist eine Ansicht, die zum strukturellen Vergleich
ein großes
Gehäuse
und ein kleines Gehäuse
zeigt.
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14 ist eine graphische Darstellung,
die die Frequenzcharakteristika eines Serienarmresonators und jene
eines Parallelarmresonators veranschaulicht.
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15 ist eine graphische Darstellung,
die die Unterschiede bei der Verschlechterung von Filtercharakteristika
zwischen der Verwendung des großen
Gehäuses
und jene des kleineren Gehäuses zeigt.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, weist die konventionelle Technologie
das Problem auf, dass die Miniaturisierung des Gehäuses den
Widerstand der Mittel zur Verbindung mit einer externen Schaltung
erhöht
und daher die Filtercharakteristika verschlechtert.
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12 zeigt die äquivalente
Schaltung des Resonatorfilters, das beispielsweise in der Patentreferenz
1 beschrieben ist, und die Widerstandskomponenten der Verbindungsmittel 3 zu
einem externen Schaltkreis sind explizit dargestellt.
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In
diesem Resonatorfilter bildet die Parallelresonanzfrequenz eines
Serienarmresonators 1 einen Dämpfungsbereich auf einer Seite
mit höherer Frequenz
als ein Passband, während
die Serienresonanzfrequenz des Parallelserienarmresonators 2 einen
Dämpfungspol
auf der Seite der niedrigeren Frequenz des Passbandes bildet. 14 zeigt die Frequenzcharakteristika
der Imaginärteile
der Impedanzen in einem Serienarmresonator und einem Parallelarmresonator.
Die Imaginärteile
der Impedanzen werden bei Serienresonanzfrequenzen Null, wie in 14 gezeigt ist. Da jedoch
das Impedanzelement des Parallelarmresonators und jenes der Verbindungsmittel 3 in
Reihe geschaltet sind, selbst wenn das Imaginärteil der Impedanz im Resonator
Null wird, verbleibt der reale Teil der Impedanz aufgrund des Widerstands
der Einrichtungsmittel auf den Serienresonanzfrequenzen. Da, wie
vorstehend beschrieben wurde, die Serienresonanzfrequenz des Parallelserienarmresonators
einen Dämpfungsbereich
auf der Seite der niedrigeren Frequenz des Passbandes bildet, wenn
die restlichen Widerstandskomponenten verstärkt werden, verschlechtern
sich die Dämpfungsniveaus
im Dämpfungsband
von einem Idealzustand noch erheblicher.
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13 veranschaulicht schematisch die Beziehung
zwischen den Größen der
Filterchipspeichergehäuse,
externen Verbindungsanschlüssen (Eingabe-/Ausgabe-Anschlüssen S und
Erdungsanschlüssen
G) und Durchgangslöchern
V. Im Vergleich zwischen dem in 13A gezeigten
größeren Gehäuse und
dem im 13B gezeigten
kleineren Gehäuse
ist die Anzahl der den Eingabe-/Ausgabeanschlüssen S zugeordneten Erdungsanschlüsse G von
sechs im großen
Gehäuse
auf vier im kleineren Gehäuse
aufgrund der physischen Einschränkungen bei
der Herstellung reduziert. Außerdem
ist die Anzahl von Durchgangslöchern
V von sieben auf vier gesenkt. Dies macht es gleichzeitig absolut
notwendig, den Durchmesser der Durchgangslöcher V ebenfalls zu verringern.
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In
elektrischen Begriffen haben diese Veränderungen aufgrund der Reduzierung
der Abmessungen der Gehäuse
eine Verbindung zu der Tatsache, dass die Widerstandskomponenten 3 der
in 12 gezeigten Verbindungsmittel
auf äquivalente
Weise zunehmen. Zunahmen der Widerstandskomponenten, die zwischen
dem Parallelarmresonator und einem Erdungspotenzial vorhanden sind,
verschlechtern die Dämpfungsniveaus
auf der Seite der niedrigeren Frequenz, so dass die Verschlechterung
von Filtercharakteristika aufgrund der Miniaturisierung des Gehäuses so
erscheint, wie sie in 15 gezeigt ist,
mit einer durchgezogenen Linie im Fall des größeren Gehäuses und einer gestrichelten
Linie im Fall des kleineren Gehäuses.
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Wie
aus diesen Tatsachen ersichtlich ist, ist in den Konfigurationen
von Resonatorfiltern auf der Basis von herkömmlichen Techniken die Verschlechterung
von Filtercharakteristika aufgrund von einem Anstieg im Widerstand
von Verbindungsmitteln unvermeidlich, und wenn die Speicherdichte
zunimmt, intensiviert sich die Verschlechterung von Dämpfungsniveaus
auf der Seite der niedrigeren Frequenz der Filter.
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Weder
die vorstehend genannte Patentreferenz 2 noch die vorstehend genannte
Patentreferenz 6 offenbaren die Verbesserung der Verschlechterung der
Charakteristika in Niederfrequenzband-Dämpfungsniveaus aufgrund der
Reduzierung der Abmessungen der jeweiligen Gehäuse.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
ein Verfahren zur Verbesserung einer solchen Verschlechterung von
Dämpfungsniveaus
in einem Dämpfungsband
vor, die durch Erhöhungen
in einem Widerstandswert von Verbindungsmitteln aufgrund der Anbringung
in einem Gehäuse
bewirkt wird, und die Erfindung ist in großem Umfang bei Resonatorfiltern anwendbar,
die Resonatoren wie zum Beispiel einen akustischen Oberflächenwellenresonator
und einen FBAR verwenden, der eine Längsschwingung nutzt.
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In
einem Resonatorfilter der vorliegenden Erfindung wird die Verschlechterung
von Dämpfungsniveaus
in einem Dämpfungsband,
die durch Erhöhungen
in einem Widerstandswert von Verbindungsmitteln aufgrund einer Anbringung
in einem Gehäuse bewirkt
wird, durch Hinzufügung
eines Dämpfungsband-Dämpfungsverbesserungs-Resonators
parallel zu mindestens einem Serienarmresonator mittels einer Technik
verbessert, die den in der Patentreferenz 1 beschriebenen Serienarmresonator
und Parallelarmresonator verwendet. Wenn eine Serienresonanzfrequenz
des Resonators, der parallel zu einem Serienarm hinzugefügt worden
ist, auf im Wesentlichen denselben Wert wie eine Serienresonanzfrequenz
des Parallelarmresonators gesetzt wird, so wird, da die beiden Resonatoren
aufeinander einwirken, um einen resultierenden Admittanzwert des
Serienarms, der die beiden Resonatoren parallel mit ihm geschaltet
aufweist, zu erzeugen, nicht nur eine Frequenz auftreten, bei der
die Admittanz, welche existierte, bevor ein Resonator hinzugefügt wurde, Null
wird, sondern es wird auch eine zweite Frequenz auftreten, die die
Admittanz gleich Null macht. Das Auftreten von zwei Frequenzen,
bei denen die Admittanz in dem Verbundschaltkreis des Serienarms
Null wird, gibt an, dass zwei Dämpfungspole
durch den Serienarmresonatoraufbau (d. h. Parallelschaltung der
beiden Resonatoren) erzeugt werden. Wie in der Patentreferenz 1
beschrieben ist, wird im Resonatorfilter ein Passband-Dämpfungsbereich
mit höherer Frequenz
auf der Parallelresonanzfrequenz des Serienarmresonators bei einer
Admittanz von Null gebildet, und ein Passband-Dämpfungsbereich niedrigerer
Frequenz wird an der Serienresonanzfrequenz des Parallelarmresonators
bei der Impedanz Null gebildet. Die zweite Admittanzfrequenz = 0,
erzeugt durch den zu dem Serienarm hinzugefügten Resonator, tritt in der
Nähe der
Serienresonanzfrequenz des Parallelarmresonators bei der Impedanz
Null auf. Dies bedeutet, dass der durch den Serienarm erzeugte zweite
Dämpfungspol
in dem Dämpfungsbereich
der niedrigeren Frequenz des Passbands erzeugt wird. Da dieser zweite
Dämpfungspol
aus dem Serienarmresonator erzeugt wird, ist dieser Resonator durch
Erhöhungen
im Widerstand der Verbindungsmittel zu einem externen Schaltkreis
aufgrund von einer Reduzierung der Abmessungen des Gehäuses, wie
in der Be schreibung der durch die vorliegende Erfindung zu lösenden Probleme
erörtert
ist, nicht betroffen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, kann das erfindungsgemäße Resonatorfilter
Dämpfungsniveaus in
einem Dämpfungsband
der niedrigeren Frequenz durch Anwenden einer Funktion des Serienarmresonators
verbessern, der durch die zu einem externen Schaltkreis führenden
Verbindungsmittel nicht beeinträchtigt
ist. Somit können
notwendige Dämpfungscharakteristika
in einem kompakten Gehäuse
erreicht werden, selbst wenn das Filter eine Anbringungsform der
nächsten
Generation übernimmt,
wie etwa SiP oder SoC.
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Die
vorliegende Erfindung kann eine solche Verschlechterung von Dämpfungsniveaus
in einem Dämpfungsband,
die durch Ansteigen eines Widerstandswerts von Verbindungsmitteln
aufgrund der Anbringung in einem Gehäuse bewirkt wird, verbessern,
und die Erfindung ist in weitem Umfang auf Resonatorfilter anwendbar,
die Resonatoren wie zum Beispiel einen akustischen Oberflächenwellenresonator
und einen FBAR, der Längsschwingung
nutzt, verwenden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagramm, das eine einem Resonatorfilter gemäß der vorliegenden Erfindung äquivalente
Schaltung zeigt;
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2 ist
eine graphische Darstellung, die Frequenzcharakteristika eines Imaginärimpedanzteils
in einem Serienarmresonator veranschaulicht, der das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet;
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3 ist
eine graphische Darstellung, die Frequenzadmittanzcharakteristika
in dem Serienarmresonator zeigt, der das Resonatorfilter gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet;
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4 ist
eine graphische Darstellung, die Frequenzcharakteristika einer resultierenden
Admittanz in dem Serienarmresonator zeigt, der das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 ist
eine graphische Darstellung, die Passcharakteristika des Serienarmresonators
zeigt, der das Resonatorfilter gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet;
-
6 ist
eine graphische Darstellung, die die Passcharakteristika zeigt,
welche erzielt werden, wenn ein Induktivitätselement mit dem Serienarmresonator
parallel geschaltet ist;
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7 ist
eine graphische Darstellung, die ein Beispiel für verbesserte Frequenzcharakteristika
in dem Resonatorfilter gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Muster
in einem akustischen Oberflächenwellenresonator
zeigt;
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9 ist
ein Diagramm, das eine äquivalente
Schaltung mit einem Induktivitätselement
zeigt, das ferner zu einem Resonator 6 eines parallel hinzugefügten Serienarms
in Reihe hinzugefügt
ist;
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10 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Verzweigungsfilters, das das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
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11 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Eingangsmoduls, das das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
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12 ist
ein Diagramm, das die einem Resonatorfilter auf der Basis konventioneller
Technologie äquivalente
Schaltung zeigt;
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13 ist eine Ansicht, die zum strukturellen Vergleich
ein großes
Gehäuse
und ein kleines Gehäuse
zeigt;
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14 ist
eine graphische Darstellung, die die Frequenzcharakteristika eines
Serienarmresonators und jene eines Parallelarmresonators veranschaulicht;
und
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15 ist
eine graphische Darstellung, die die Unterschiede in der Verschlechterung
von Filtercharakteristika zwischen der Verwendung des großen Gehäuses und
jener des kleinen Gehäuses zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
werden nachstehend Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 erläutert.
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf
die 1 bis 6 beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung schaltet einen zusätzlichen Resonator parallel
mit zumindest einem Serienarmresonator, um die Verschlechterung
von Filtercharakteristika aufgrund eines Anstiegs in einem Widerstandswert
eines Verbindungselements mit einem Anstieg der Speicherdichte zu
verbessern. Die Tatsache, dass ein Dämpfungsniveaus auf einer Seite
der niedrigeren Frequenz durch Hinzufügen ei nes Parallelresonators
zu dem Serienarmresonator verbessert werden kann, ist im Detail
unter Verwendung der graphischen Darstellungen beschrieben, die
spezifischere Frequenzcharakteristika veranschaulichen.
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1 ist
ein Diagramm, das eine einem Resonatorfilter gemäß der vorliegenden Erfindung äquivalente
Schaltung zeigt.
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2 ist
eine graphische Darstellung, die Frequenzcharakteristika eines Imaginärimpedanzteils
in einem Serienarmresonator veranschaulicht, der das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet.
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3 ist
eine graphische Darstellung, die Frequenzadmittanzcharakteristika
in dem Serienarmresonator zeigt, der das Resonatorfilter gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet.
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4 ist
eine graphische Darstellung, die Frequenzcharakteristika einer resultierenden
Admittanz in dem Serienarmresonator zeigt, der das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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5 ist
eine graphische Darstellung, die Passcharakteristika des Serienarmresonators
zeigt, der das Resonatorfilter gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet.
-
6 ist
eine graphische Darstellung, die die Passcharakteristika zeigt,
welche erzielt werden, wenn ein Induktivitätselement mit dem Serienarmresonator
parallel geschaltet ist.
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7 ist
eine graphische Darstellung, die ein Beispiel für verbesserte Frequenzcharakteristika
in dem Resonatorfilter gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Das
in 1 gezeigte Beispiel betrifft eine äquivalente
Schaltung, die sich durch Parallelverbinden eines Resonators mit
einem der Serienarmresonatoren zusammensetzt, die das Resonatorfilter
auf der Basis konventioneller Technologie bilden. Wie in 1 gezeigt
ist, ist ein Resonator 6 parallel mit einem Serienarmresonator 1 verbunden
und ein Resonator 2 ist mit einem Parallelarm verbunden
und über einen
Widerstand 3, der durch ein zu einem externen Schaltkreis
führendes
Verbindungselement gebildet ist, geerdet. Um vorteilhafte Wirkungen
der beiden parallelgeschalteten Resonatoren zu erläutern, die
in 1 durch eine gestrichelte Linie viereckig eingerahmt
sind, zeigt 2 graphisch Frequenzimpedanzcharakteristika
in den Resonatoren. Der Serienarmresonator weist dieselben Frequenzcharakteristika
wie jene auf, die in den 10 und 12 gezeigt sind.
Wie aus den Impedanzcharakteristika des Resonators, der mit dem
Serienarmresonator parallelgeschaltet ist, ersichtlich ist, geht 2 davon
aus, dass eine Serienresonanzfrequenz des parallelgeschalteten Resonators
so gesetzt ist, dass sie im Wesentlichen denselben Wert wie jene
des parallelarm-geschalteten Resonators, der in 12 gezeigt ist,
aufweist.
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Da
die Resonatoren 6 und 1 auf einander einwirken,
wird die Admittanz der aus den Resonatoren 6 und 1 bestehenden
Verbundschaltung Null, d. h. es wird ein Dämpfungspol auf einer Frequenz „fc" erzeugt, die etwas
höher als
die Resonanzfrequenz des Resonators 6 ist. In der vorliegenden
Erfindung ist die Frequenz „fc" so eingestellt,
dass sie nahe der Serienresonanzfrequenz des Parallelarmresonators ist,
um dadurch Dämpfungscharakteristika
zu verbessern.
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Daher
ist es gewünscht,
dass Resonanzfrequenzen der Resonatoren 6 und 2 in 1 innerhalb eines
Dämpfungsband-Frequenzbreitenbereichs (zum
Beispiel für
ein PCS-System, 60 MHz) übereinstimmen.
Wenn diese Bedingung erfüllt
wird, ist es offensichtlich, dass die auf der Serienresonanzfrequenz
des Parallelarmresonators gebildeten Dämpfungsbandcharakteristika
durch die Hinzufügung
des Resonators 6 verbessert werden.
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Zum
Verständnis
des Betriebs der Schaltung, die durch die beiden mit einer gestrichelten
viereckig Linie umrahmten Resonatoren in 1 gebildet
wird, ist es notwendig, die Admittanz der Verbundschaltung zu berechnen. 3 zeigt
Berechnungsergebnisse von jeweiligen Admittanzcharakteristika der
beiden Resonatoren auf der Basis der Frequenzimpedanzcharakteristika
in 2. Wie aus 3 ersichtlich
ist, werden positive Komponenten und negative Komponenten der jeweiligen
Admittanzen der Resonatoren auf der Frequenz „fc", die mit einer gestrichelten Linie
dargestellt ist, gleich. Da die Admittanz der Verbundschaltung als
Summe der Admittanzen der Resonatoren berechnet werden kann, wird
die Admittanz der Verbundschaltung bei „fc" Null. Berechnungsergebnisse für eine tatsächliche resultierende
Admittanz sind in 4 gezeigt.
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4 zeigt,
dass eine Frequenz, bei der die Admittanz Null wird, als „fc" zusätzlich zu
der Frequenz „fa" neu erzeugt wird,
die zur Bildung eines Dämpfungsbereichs
auf der Seite der höheren
Frequenz des Passbandes in dem Resonatorfilter der konventionellen
Technologie ebenfalls verwendet worden ist. Solche Eigenschaften
wie in 5 können
durch Berechnen von Passcharakteristika der Serienarmschaltung aus
den Admittanzcharakteristika in 4 erhalten
werden, die durch die beiden Resonatoren gebildet wird, die in 1 mit
einer gestrichelten Linie viereckig umrahmt sind. Die Passcharakteristika
in 5 geben an, dass das Parallelschalten eines Resonators
mit einem Serienarmresonator es ermöglicht, einen Dämpfungspol
von der Schaltung des Serienarms nicht nur auf der Seite der höheren Frequenz
des Passbandes, sondern auch auf der Seite der niedrigeren Frequenz
des Passbandes zu bilden. Da die zwei Dämpfungspo le beide auf einer
Serienarmresonatorstruktur beruhen (d. h. eine Parallelschaltung
der beiden Resonatoren), weist die Bildung dieser Dämpfungspole
keine Beziehung zu der Widerstandsverbesserung des Verbindungselements 3 auf,
das in der äquivalenten
Schaltung des Resonatorfilters gezeigt ist. Dies ermöglicht die
Bildung eines Dämpfungsbands
der niedrigeren Frequenz, das sich nicht verschlechtert, selbst
in einer breitbandgepackten Vorrichtung.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist die Bildung eines neuen Dämpfungspols
durch parallele Verbindung eines Serienarmresonators ein Phänomen, das
einer parallelgeschalteten Resonatoranordnung eigen ist. Die Parallelschaltung
eines kapazitiven Elements, wie in den Patentreferenzen 2 und 3
beschrieben, variiert daher nur die Abstände zwischen der Serienresonanzfrequenz
und der Parallelresonanzfrequenz eines vorhandenen Serienarmresonators
und bildet keinen neuen Dämpfungspol.
Außerdem
kann die Parallelschaltung eines Induktivitätselements, wie in der Patentreferenz
4 beschrieben, einen neuen Nullpunkt erzeugen, aber monotone Frequenzcharakteristika
des Induktivitätselements bewirken
notwendigerweise, dass die Passcharakteristika der Verbundschaltung
wie in 6 gezeigt erscheinen.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, verschiebt sich „fa" erheblicher in Richtung
der Seite der höheren Frequenz
als die ursprüngliche „fa" des Resonators, wenn
solche Bedingungen aufgestellt werden, die zwei Dämpfungspole
mit dem parallelgeschalteten Induktivitätselement erzeugen. Infolgedessen
verschlechtern sich die ursprünglichen
scharfen/steilen Eigenschaften des Resonators und es liegt keine praktische
Bedeutung vor.
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Da,
wie vorstehend beschrieben ist, ein Dämpfungspol aufgrund des Serienarms
gebildet wird, ermöglicht
es die Parallelschaltung des Re sonators 6 mit dem Serienarmresonator
(wie in 1) die Stärkung (mit einer durchgezogenen
Linie in 7 gezeigt) des Passband-Dämpfungsbands der niedrigeren
Frequenz (mit einer gestrichelten Linie in 7 gezeigt),
das durch die Erhöhung
im Widerstand der Verbindungsmittel, die zu einem externen Schaltkreis
führen,
verschlechtert worden ist.
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Zweite Ausführungsform
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Nachstehend
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
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8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Muster
in einem akustischen Oberflächenwellenresonator
zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein besonderes Beispiel für die Parallelschaltung
zweier Resonatoren in einem akustischen Oberflächenwellenresonator. In diesem
akustischen Oberflächenwellenresonator
kann ein Serienarmresonator mit einem Resonator parallelgeschaltet
werden, der aus einem Interdigitalwandler (IDT) 7 und einem
Reflektor 8 gebildet ist, indem, wie in 8A gezeigt
ist, ein aus einem IDT 9 und einem Reflektor 10 gebildeter
Reflektor angeordnet wird. Auch die zwischen den IDTs 7 und 9 angeordneten
Reflektoren sind einstückig
ausgebildet, wie in 8B gezeigt ist, so dass sie
einen Reflektor 11 vorsehen, wodurch es ermöglicht wird, eine
Erhöhung
im Chipbereich aufgrund des mit dem Serienarmresonator parallelgeschalteten
Resonators zu minimieren.
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Dritte Ausführungsform
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Nachstehend
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
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9 ist
ein Diagramm, das eine äquivalente
Schaltung mit einem Induktivitätselement
zeigt, das ferner zu einem Resonator 6 eines parallel hinzugefügten Serienarms
in Reihe hinzugefügt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein besonderes Beispiel der Anwendung
einer Konfiguration der vorliegenden Erfindung auf einen BAW (Bulk Acoustic
Wave)-Resonator, wie zum Beispiel einen FBAR (Film Bulk Acoustic
Wave Resonator) oder SMR (Solidly Mounted Resonator).
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Obwohl
Resonanzfrequenzen eines akustischen Oberflächenwellenresonators auf grundlegende
Perioden von IDTs nach Belieben gesetzt werden können, müssen Resonanzfrequenzen eines BAW-Resonators
durch Einstellen der Dicke eines piezoelektrischen dünnen Films
gesteuert werden, so dass, wenn eine zu hohe Flexibilität der Resonanzfrequenzeinstellung
angestrebt wird, dies die Anzahl von Mannstunden in einem Herstellungsprozess
erhöht,
was zu einer Kostensteigerung führt.
Die vorliegende Erfindung schlägt
ein Verfahren zur Lösung dieses
Problems vor. Es wurde bereits beschrieben, dass, wenn im Wesentlichen
dieselbe Resonanzfrequenz wie jene eines Parallelarmresonators für den mit
einem Serienarmresonator parallelgeschalteten Resonator eingestellt
wird, die Dämpfungsniveaus auf
der Seite der niedrigeren Frequenz eines Passbands verbessert werden
können.
In Bezug auf den Entwurf kann jedoch die Flexibilität der Resonanzfrequenzeinstellung
gewünscht
werden. In jenem Fall, wie er in 13 gezeigt
ist, ermöglicht
es die Reihenschaltung eines Induktivitätselements 12 mit
dem Resonator 6, der mit dem Serienarm parallelgeschaltet
ist, eine Frequenz des Dämpfungspols
präzise
zu justieren, der durch die Hinzufügung des Resonators 6 erzeugt
wurde. Somit kann die Entwurfsflexibilität verbessert werden, ohne die Anzahl
von Arten der Filmdicken zu erhöhen,
die zur Erzielung von Filtercharakteristika benötigt werden.
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Vierte Ausführungsform
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Nachstehend
wird eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
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10 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Verzweigungsfilters, das das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der Konfiguration der vorliegenden
Erfindung möglich,
Hochfrequenzfilter zu realisieren, die hinsichtlich der Verschlechterung
der Leistung aufgrund dimensional reduzierter Gehäuse, wie
sie in der konventionellen Technologie anzutreffen sind, verbessert
sind. Die Anwendung dieser Hochfrequenzfilter auf beispielsweise
ein Verzweigungsfilter, das aus einem signalsendenden Filter, einem
signalempfangenden Filter und Phasenschaltkreisen besteht, wie im
Konfigurationsdiagramm der 10 gezeigt
ist, ermöglicht
es, dass ein Hochleistungs-Verzweigungsfilter realisiert wird.
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Fünfte Ausführungsform
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Nachstehend
wird eine fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
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11 ist
ein Konfigurationsdiagramm eines Eingangsmoduls, das das Resonatorfilter
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Ein
Hochfrequenz-Resonatorfilter der vorliegenden Erfindung kann auch
auf ein Hochfrequenz-Eingangsmodul (FEM) angewendet wer den, das
zum Beispiel durch Kombinieren solcher Mehrfachbandfrequenzsignalempfangsfilter
und Schalterschaltkreisen ausgebildet wird, die in dem Konfigurationsdiagramm
der 11 gezeigt sind. Die Anwendung dieses Filters
wird zu einer Elementtechnologie zur Realisierung eines Hochleistungs-FEM.
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Die
Konfiguration der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Realisierung von
Resonatorfiltern, die in kompakter Größe angebracht werden können. Ein
Verzweigungsfilter, ein Eingangsmodul, ein HF-Modul und ein drahtloses System verbessern sich
hinsichtlich der Leistung, wenn in jedes von ihnen die Resonatorfilter
eingebaut werden.