DE102009030483A1

DE102009030483A1 - Duplexgerät

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Publication number: DE102009030483A1
Application number: DE102009030483A
Authority: DE
Inventors: Keiichi Nagaokakyo-shi Umeda; Kenichi Nagaokakyo-shi Uesaka; Takashi Nagaokakyo-shi Miyake
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP2010010832A; US20090315640A1; US9231557B2; JP4586897B2; DE102009030483B4

Abstract

Ein Duplexgerät umfasst einen Sendefilter mit in Reihe geschalteten Resonatoren und parallel geschalteten, kettenartig verbundenen Resonatoren sowie einen Empfangsfilter. Ein Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluss für den Sendefilter und dem Sendefilter am nächsten liegt, umfasst einen Oberflächenschallwellenresonator, und mindestens ein Resonator außer dem gemeinsamen Anschluss am nächsten liegender Resonator umfasst einen akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Duplexgeräte und insbesondere ein Duplexgerät zur Verwendung in einem Mobiltelefonsystem.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Ein Duplexgerät zur Trennung von Sende- und Empfangssignalen in einem Mobilfunkwellenband ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2008-504756 offenbart. Wie in einem Schaltbild gemäß 7 dargestellt ist, umfaßt das offenbarte Duplexgerät einen Empfangsfilter 1, der in einem Empfangsweg RX angeordnet ist und mit einer Oberflächenschallwelle (SAW) betrieben wird, und einen Sendefilter 2, der in einem Sendeweg TX angeordnet ist und mit einer akustischen Raumwelle (BAW) betrieben wird.
Da in dem Sendefilter des Duplexgeräts ein piezoelektrischer BAW-Resonator verwendet wird, der einem SAW-Resonator in den nichtlinearen Sekundäreigenschaften unterlegen ist, liegt eine ausgeprägte Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung (IMD) vor.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Duplexgerät zu schaffen, mit dem die Erzeugung einer IMD gesteuert wird.
Mit der vorliegenden Erfindung werden die im folgenden erläuterten Duplexgeräte geschaffen.
Das Duplexgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Sendefilter mit in Reihe geschalteten Resonatoren und parallelen, kettenartig geschalteten Resonatoren sowie einen Empfangsfilter. Ein Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluß für den Sendefilter und dem Sendefilter am nächsten liegt, umfaßt einen Oberflächenschallwellenresonator, und mindestens ein Resonator außer dem Resonator, der dem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, umfaßt einen akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator.
Mit dieser Anordnung ist der Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der dem gemeinsamen Anschluß für den Sendefilter und dem Sendefilter am nächsten liegt, ein Schallwellenresonator (beispielsweise ein Oberflächenschallwellenresonator oder ein Grenzflächenschallwellenresonator), der einem akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator in den nichtlinearen Sekundäreigenschaften überlegen ist. Die Erzeugung der Zwischenmodulationsverzerrung wird besser gesteuert als in dem Fall, in dem sämtliche Resonatoren in dem Sendefilter akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator sind. Mindestens einer von den anderen Resonatoren in dem Sendefilter ist ein akustischer Dünnschicht-Raumwellenresonator. Mit dieser Anordnung zeichnet sich das Duplexgerät durch einen niedrigen Einschaltverlust zwischen einer Antenne und einem Sender sowie sehr gute Leistungsbeständigkeit wie ein Duplexgerät aus, bei dem sämtliche Resonatoren in dem Sendefilter akustische Dünnschicht-Raumwellenresonatoren sind.
Vorzugsweise ist der Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, ein parallel geschalteter Resonator, und jeder von dem parallel geschalteten Resonator und einem in Reihe geschalteten Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, ist ein Oberflächenschallwellenresonator.
Der parallel geschaltete Resonator, der dem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, und der in Reihe geschaltete Resonator, der dem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, sind Oberflächenschallwellenresonatoren. Mit dieser Anordnung wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung sicher gesteuert.
Vorzugsweise umfassen der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, ein Substrat und einen Vibrator, der auf einer der Hauptflächen des Substrats eine piezoelektrische Dünnschicht aufweist, die zwischen zwei Elektroden angeordnet und von dem Substrat elektrisch isoliert ist. Die zwei Elektroden weisen annähernd die gleiche Dicke zueinander auf.
Da der Vibrator eine Konstruktion besitzt, in der die Elektroden auf beiden Seiten der piezoelektrischen Dünnschicht symmetrisch in bezug auf die piezoelektrische Dünnschicht angeordnet sind, breitet sich die Vibration symmetrisch in der Dickenrichtung aus. Mithin wird die lineare Sekundärerscheinung gesteuert. Die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung wird noch weiter vermindert.
Vorzugsweise umfaßt der Vibrator des akustische Dünnschicht-Raumwellenresonators, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, außerdem zwei Isolationsschichten, die jeweils auf einer anderen Seite mit der piezoelektrischen Dünnschicht der zwei Elektroden angeordnet sind. Die zwei Isolationsschichten weisen annähernd die gleiche Dicke auf.
Mit dieser Anordnung wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung gesteuert, wobei sich gleichzeitig die Beständigkeit der Elektrode verbessert.
Vorzugsweise umfaßt der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, ein Substrat und einen Vibrator, der auf einer der Hauptflächen des Substrats eine piezoelektrische Dünnschicht aufweist, die zwischen zwei Elektroden angeordnet und von dem Substrat elektrisch isoliert ist. Beliebige zwei benachbarte Seiten der Kontur des Vibrators mit den zwei Elektroden und der dazwischen eingelegten piezoelektrischen Dünnschicht sind bei Betrachtung in der Dickenrichtung des Vibrators in einer sanft gebogenen Ecke miteinander verbunden.
Da die Ecke des Vibrators in dem akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator gebogen ist, wird ein Vibrationsreflexzustand innerhalb der Vibration an der Ecke nicht unterbrochen. Die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung wird noch weiter vermindert.
Vorzugsweise umfaßt der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, ein Substrat, einen Vibrator, der auf einer der Hauptflächen des Substrats eine piezoelektrische Dünnschicht aufweist, die zwischen zwei Elektroden angeordnet und von dem Substrat elektrisch isoliert ist, und Leitdrähte, die zu den Elektroden geführt sind. Der Leitdraht weist einen gebogenen Abschnitt auf, der bei Betrachtung in der Dickenrichtung des Vibrators sanft mit der Kontur des Vibrators verbunden und an die zwei Elektroden mit der dazwischen eingelegten piezoelektrischen Dünnschicht angeschlossen ist.
In dem akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator ist der Abschnitt zur Verbindung des Leitdrahtes mit dem Vibrator gebogen. Der Vibrationsreflexzustand des Vibrators wird an dem Verbindungsabschnitt des Leitdrahtes nicht unterbrochen. Die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung wird noch weiter gesteuert.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden der Oberflächenschallwellenresonator und der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator als Resonatoren für den Sendefilter des Duplexgeräts verwendet, und der Oberflächenschallwellenresonator wird als der Resonator verwendet, der dem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt. Mithin wird die Erzeugung des Vibrationsreflexionszustands gesteuert.
Weitere Einzelheiten, Elemente, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein elektrisches Schaltbild eines Duplexgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockschaltbild des Duplexgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Schnittansicht des Hauptabschnitts des Duplexgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A–4C stellen eine Konfiguration des Duplexgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5A–5F sind Schnittansichten eines akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein elektrisches Schaltbild eines Duplexgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein elektrisches Schaltbild eines bekannten Duplexgeräts.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von 1–6 beschrieben.
Erste Ausführungsform
Im folgenden wird anhand von 1 bis 5A–5F ein Duplexgerät 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In 1 umfaßt das Duplexgerät 100 einen Sendefilter 100a zwischen einem Antennenanschluß und einem Tx-Anschluß sowie einen Empfangsfilter 100b zwischen dem Antennenanschluß und einem Rx-Anschluß. Genauer gesagt, umfaßt das Duplexgerät 100 Resonatoren 101–112 und in Längsrichtung verbundene Filter 120. In dem Duplexgerät 100 können Induktoren L1–L7 enthalten sein oder sich außerhalb des Duplexgeräts 100 befinden.
Der zwischen dem Antennenanschluß und dem Tx-Anschluß angeordnete Sendefilter 100a umfaßt vier in Reihe geschaltete Resonatoren 101, 103, 105 und 107 sowie drei parallel geschaltete, kettenartig verbundene Resonatoren 102, 104 und 106. Der zwischen dem Antennenanschluß und dem Rx-Anschluß angeordnete Empfangsfilter 100b umfaßt Resonatoren 109a, 109b, 110, 111a, 111b und 112 sowie die in Längsrichtung verbundenen Filter 120. Die Resonatoren 109a und 109b in dem Empfangsfilter 100b können durch einen einzigen Resonator ersetzt sein. Die Resonatoren 111a und 111b in dem Empfangsfilter 100b können durch einen einzigen Resonator ersetzt sein.
In den Tx-Anschluß kann ein unsymmetrisches Signal eingegeben oder aus diesem ausgegeben werden. Der Empfangsfilter 100b hat die Aufgabe, ein unsymmetrisches Signal in ein symmetrisches Signal zu wandeln, und gibt an den Rx-Anschluß ein symmetrisches Signal aus.
Der Resonator 101 von den Resonatoren 101–107 in dem Sendefilter 100a, der am nächsten an dem Antennenanschluß und insbesondere am nächsten an einem gemeinsamen Anschluß 100x für den Sendefilter 100a und den Empfangsfilter 100b liegt, ist einer von einem Oberflächenschallwellenresonator (SAW-Resonator) und einem Grenzflächenwellenresonator. Die anderen Resonatoren 102–107 sind akustische Dünnschicht-Raumwellenresonatoren (BAW-Resonatoren).
Die Resonatoren 109a, 109b, 110, 111a, 111b und 112 und die in Längsrichtung verbundenen Filter 120 in dem Empfangsfilter 100b können in dem gleichen Chip wie demjenigen des in Reihe geschalteten Resonators 101 als einem von dem SAW-Resonator und dem Oberflächenschallwellenresonator in dem Sendefilter 100a ausgebildet sein. Beispielweise sind der in Reihe geschaltete Resonator 101 in dem Sendefilter 100a und die Resonatoren 109a, 109b, 110, 111a, 111b und 112 sowie die in Längsrichtung verbundenen Filter 120 in dem Empfangsfilter 100b in der in 1 gezeigten Weise alle in dem gleichen Chip auf einem Substrat aus Lithiumtantalat ausgebildet und verdrahtet.
Die Resonatoren 110 und 112 in dem Empfangsfilter 100b können BAW-Resonatoren sein. Mithin können die Resonatoren 110 und 112 auf dem gleichen Chip wie demjenigen für die Resonatoren 102–107 ausgebildet sein, die aus den BAW-Resonatoren in dem Sendefilter 100a gebildet sind.
Wenn der Sendefilter 100a und der Empfangsfilter 100b in dem Duplexgerät den akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator und einen von dem Oberflächenschallwellenresonator und dem Grenzflächenschallwellenresonator umfaßt, werden die folgenden Vorteile geschaffen:
Erstens wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung gesteuert, und ein sich in ein Empfangssignal mischendes Rauschgeräusch wird beseitigt. Wenn das Duplexgerät 100 in einem Mobiltelefonsystem eingebaut ist, erhöht sich die Qualität des Mobilsystems.
Die Zwischenmodulationsverzerrung des Duplexgeräts ist in 2 dargestellt. Das Duplexgerät mit nichtlinearen Eigenschaften kann ein Sendesignal (Tx-Signal) 50, das über den Tx-Anschluß eingegeben wird, und ein unvoraussagbares Störsignal 52 kombinieren, das über den Antennenanschluß eingegeben wird, wodurch ein Empfangssignal 54 an dem Rx-Anschluß als Rauschgeräusch erzeugt wird.
Die Zwischenmodulationsverzerrung ist im wesentlichen eine Erscheinung, die in positiver Weise in einem Mischkreis genutzt wird, der in einer Halbleitervorrichtung mit nichtlinearem Charakter gebildet ist. Da sich jedoch durch die Zwischenmodulationsverzerrung die Qualität des Empfangssignals in dem Duplexgerät verschlechtert, muß die Zwischenmodulationsverzerrung gesteuert werden.
Ein Element in dem Duplexgerät, das infolge der Kombination des Tx-Signals und des Störsignals zu der Zwischenmodulationsverzerrung führt, ist der Resonator 101 nahe dem Antennenanschluß in dem Sendefilter 100a gemäß 1.
Durch die Verwendung von einem von dem SAW-Resonator und dem Grenzflächenschallwellenresonator, deren nichtlinearer Verzerrungseffekt jeweils kleiner als bei dem BAW-Resonator ist, als Resonator 101 in dem Sendefilter 100a wird die Erzeugung der Zwischenmodulationsverzerrung in dem Duplexgerät 100 gesteuert.
Zweitens bewirkt die Verwendung des BAW-Resonators mit einem größeren Q-Wert als bei jedem von dem SAW-Resonator und dem Grenzflächenschallwellenresonator bei den meisten der Elemente in dem Sendefilter 100a, daß das Duplexgerät 100 mit dem Sendefilter 100a einen niedrigen Einschaltverlust aufweist.
Mit dieser Anordnung wird in dem Mobiltelefonsystem eine Konstruktion mit niedriger Leistungsaufnahme ausgeführt. Ebenso entsteht ein Duplexgerät mit einem Filter, der sich durch Schärfe auszeichnet. Ein solches Duplexgerät findet Anwendung in einem Mobiltelefonsystem, in dem der Abstand zwischen einem Sendeband und einem Empfangsband eng ist. Solche Mobiltelefonsysteme umfassen einen persönlichen Kommunikationsdienst (PCS) mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) und ein universelles mobiles Telekommunikationssystem (UMTS) mit Bandsystem 2, 3, 8.
Drittens wird in den Tx-Anschluß des Sendefilters 100a ein leistungsstarkes, von einem Leistungsverstärker verstärktes Signal eingegeben, und typischerweise wird hier eine große Wärmemenge erzeugt. Der dem SAW-Resonator in der Leistungsbeständigkeit überlegene BAW-Resonator wird für die meisten der Resonatoren des Sendefilters 100a verwendet, und zwar für die Resonatoren 102–107. Mithin weist das Duplexgerät 100 mit dem Sendefilter 100a eine hohe Leistungsbeständigkeit auf.
Viertens beträgt die Anzahl der an dem Duplexgerät angebrachten Chips zwei, wenn der SAW-Resonator in dem Empfangsfilter 100b und der SAW-Resonator 101 in dem Sendefilter 100a in dem gleichen Chip integriert sind. Das Duplexgerät wird mit einer kostengünstigen Konstruktion miniaturisiert.
Fünftens sind die Resonatoren 110 und 112 in dem Empfangsfilter 100b BAW-Resonatoren, und die BAW-Resonatoren 102–107 in dem Sendefilter 100a sowie die Resonatoren 110 und 112 in dem Empfangsfilter 100b sind in dem gleichen Chip integriert. Da der BAW-Resonator, der eine höhere Stoßspannung als der SAW-Resonator aufweist, mit dem Rx-Anschluß verbunden ist, steigt die Stoßfestigkeitsspannung des Rx-Anschlusses an.
3 ist eine Schnittansicht des Hauptabschnitts des in dem Sendefilter 100a und dem Empfangsfilter 100b verwendeten BAW-Resonators. Der den Sendefilter 100a und den Empfangsfilter 100b bildende BAW-Resonator umfaßt Isolationsschichten 14 und 18 an den Außenseiten zweier Elektroden 15 und 17, zwischen denen eine piezoelektrische Dünnschicht 16 angeordnet ist. Bei Betrachtung in einer (senkrecht zu der Ebene der Seite mit 3 verlaufenden) Richtung senkrecht zu einer Dickenrichtung des BAW-Resonators (vertikaler Richtung in der Ebene gemäß 3) weist der BAW-Resonator eine im wesentlichen symmetrische Konstruktion in bezug auf die piezoelektrische Dünnschicht 16 auf.
Die obere Elektrode 17 und die untere Elektrode 15 sind typischerweise aus dem gleichen Material und in der gleichen Dicke hergestellt. Die auf die obere Elektrode 17 aufzubringende obere Isolationsschicht 18 und die auf die untere Elektrode 15 aufzubringende untere Isolationsschicht 14 sind aus dem gleichen Material und in der gleichen Dicke hergestellt.
Wenn die Konstruktion in der Dickenrichtung symmetrisch in bezug auf die piezoelektrische Dünnschicht 16 ist, pflanzt sich die Vibration symmetrisch in der Dickenrichtung der piezoelektrischen Dünnschicht 16 fort, und die nichtlineare Sekundärerscheinung wird gesteuert. Insbesondere wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung in dem Duplexgerät mit dem BAW-Resonator darin gesteuert.
Die nichtlineare Sekundärerscheinung wird gesteuert, wenn die Fortpflanzung der Vibration symmetrisch erfolgt. Es genügt, wenn die Gesamtdicke der oberen Elektrode 17 und der oberen Isolationsschicht 18 annähernd gleich der Gesamtdicke der unteren Elektrode 15 und der unteren Isolationsschicht 14 ist. Selbst wenn die obere Elektrode 17 eine etwas andere Dicke als die untere Elektrode 15 aufweist, oder selbst wenn die obere Isolationsschicht 18 eine etwas andere Dicke als die untere Isolationsschicht 14 aufweist, wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung immer noch gesteuert.
Insbesondere sind die zwei Elektroden 15 und 17, die jeweils auf den zwei Seiten der piezoelektrischen Dünnschicht 16 angeordnet sind, in der Dicke vorzugsweise einander annähernd gleich. Weiterhin sind die Isolationsschichten 14 und 18, die jeweils an den Elektroden 15 und 17 auf der piezoelektrischen Dünnschicht 16 angeordnet sind, in ihrer Dicke vorzugsweise einander annähernd gleich.
4A ist ein elektrisches Schaltbild der Resonatoren 102–107 des Sendefilters 100a, die aus den im gestrichelt gezeichneten Feld gemäß 1 eingeschlossenen neu geschrieben wurden. Anschluß 1 in 4A ist an den in 1 dargestellten, in Reihe geschalteten Resonator 101 angeschlossen. Anschluß 3 und Anschluß 4 in 4A sind an den in 1 dargestellten Induktor 13 angeschlossen. Anschluß 5 in 4A ist an den in 1 dargestellten Induktor L4 angeschlossen. Anschluß 2 in 4A ist an den in 1 dargestellten Induktor L5 angeschlossen.
4B ist eine durchsichtige Ansicht einer Anordnung der in Reihe geschalteten Resonatoren S1–S3 und der in 4 dargestellten, parallel geschalteten Resonatoren P1–P3 bei Betrachtung in der Dickenrichtung. Die Vibratoren 6 der Resonatoren S1–S3 und P1–P3 sind über Leitdrähte 64 verbunden. Jeder Vibrator 60 ist ein Bereich zweier Elektroden, die einander mit einer dazwischen angeordneten, piezoelektrischen Dünnschicht überlappen.
Wie in 4B dargestellt ist, besitzt der Leitdraht 64 keine gleichbleibende Breite, sondern verjüngt sich in rückwärtiger Richtung scharf in Richtung zu dem Vibrator 60. Ein Abschnitt des Leitdrahtes 64 nahe dem Vibrator 60 weist eine sanfte Biegung auf und ist mit der Kontur des Vibrators 60 verbunden. Der gebogene, mit dem Vibrator 60 verbundene Abschnitt des Leitdrahtes 64 verhindert, daß der Vibrationsreflex des Vibrators 60 an einem Verbindungsabschnitt des Vibrators 60 mit dem Leitdraht 64 unterbrochen wird. Mithin wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung gesteuert.
Wie in der durchsichtigen Ansicht gemäß 4C dargestellt, ist die Kontur einer Ecke, in der die benachbarten Seiten des Vibrators 60 miteinander verbunden sind, gerundet. Der Vibrator 60 besitzt eine Kontur, in der sich zwei benachbarte Seiten miteinander in einer sanften Kurve fortsetzen.
Da der Vibrator 60 eine Kontur besitzt, deren Ecken abgerundet sind, wird der Vibrationsreflex in dem Vibrator 60 nicht an der Ecke unterbrochen. Mithin wird die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung gesteuert.
Wie in den Schnittansichten gemäß 5A–5F dargestellt ist, weisen die den Sendefilter 100a und den Empfangsfilter 100b bildenden BAW-Resonatoren verschiedenartige Konstruktionen auf.
5A stellt einen Vibrator 10 dar, der die piezoelektrische Dünnschicht 16 umfaßt, die zwischen den zwei Elektroden 15 und 17 angeordnet ist, die wiederum zwischen den Isolationsschichten 14 und 18 angeordnet sind. Der Vibrator 10 schwebt über einem Substrat 12, wobei ein Spalt dazwischen eingelassen ist. Der Spalt 13 ist durch das Aufbringen einer Opferschicht auf das Substrat 12, das anschließende Ausbilden der Schichten 14–18 und das abschließende Beseitigen der Opferschicht gebildet. Wahlweise kann die untere Isolationsschicht 14 aus einem anderen Material als dem Material der oberen Isolationsschicht 18 hergestellt sein.
5B stellt einen Vibrator 10 dar, der die piezoelektrische Dünnschicht 16 umfaßt, die zwischen den zwei Elektroden 15 und 17 angeordnet ist, die wiederum zwischen den Isolationsschichten 14 und 18 angeordnet sind. Der Vibrator 10 ist auf einem Hohlraum 12s angeordnet, der vollkommen durch das Substrat 12 hindurchgeht. Der Hohlraum 12s kann durch das Wegätzen des Substrats 12 ausgebildet werden und trägt das Substrat 12 von unten her. Dabei ist die untere Isolationsschicht 14 aus einem ätzungsfreien Material hergestellt.
5C stellt einen Vibrator 10 dar, der die piezoelektrische Dünnschicht 16 umfaßt, die zwischen den zwei Elektroden 15 und 17 angeordnet ist, die wiederum zwischen den Isolationsschichten 14 und 18 angeordnet sind. Der Vibrator 10 ist auf einem Hohlraum 12s angeordnet, der zum Teil durch das Substrat 12 hindurch verläuft, jedoch dieses nicht durchdringt. Der Hohlraum 12s wird im voraus in dem Substrat 12 ausgebildet und dann mit einer Opferschicht gefüllt. Nach der Herstellung des Vibrators 10 mit dem mit der Opferschicht gefüllten Hohlraum 12t wird die Opferschicht beseitigt.
5D–5F stellen Beispiele dar, in denen zwischen einem Vibrator 10a und dem Substrat 12 eine Schallreflexionsschicht angeordnet ist. Die Schallreflexionsschicht wird hergestellt, indem wechselweise eine Schicht 30 mit niedriger Schallimpedanz mit einer verhältnismäßig niedrigen Schallimpedanz und eine Schicht 32 mit einer verhältnismäßig hohen Schallimpedanz laminiert wird. Insbesondere wird die Schallreflexionsschicht hergestellt, indem wechselweise Materialien mit voneinander verschiedener Schallimpedanz laminiert werden.
5D stellt ein Beispiel dar, in dem der Vibrator 10a auf einer Schallreflexionsschicht ausgebildet ist, die das Substrat 12 oben darauf gänzlich bedeckt.
5E stellt ein Beispiel dar, in dem der Vibrator 10a auf Schallreflexionsschichten 30 und 32 ausgebildet ist, die in einer Ausnehmung 12k des Substrats 12 ausgebildet sind.
5F stellt ein Beispiel dar, in dem der Vibrator 10a auf einem Teil des Substrats 12 ausgebildet ist.
Wahlweise kann die mit der unteren Elektrode 15 in Kontakt stehende Schallreflexionsschicht 30 als untere Isolationsschicht fungieren.
Zweite Ausführungsform
Im folgenden wird anhand von 6 ein Duplexgerät 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Duplexgerät 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Konstruktion im wesentlichen identisch mit dem Duplexgerät gemäß der ersten Ausführungsform. Der Unterschied zwischen den zwei Duplexgeräten ist im folgenden beschrieben.
Wie in dem Schaltbild gemäß 6 dargestellt ist, umfaßt das Duplexgerät 200 einen Sendefilter 200a zwischen einem Antennenanschluß und einem Tx-Anschluß sowie einen Empfangsfilter 200b zwischen dem Antennenanschluß und einem Rx-Anschluß. Ausführlicher gesagt, umfaßt das Duplexgerät 200 Resonatoren 201 –212 und in Längsrichtung verbundene Filter 220. In dem Duplexgerät 200 können Induktoren L1–L7 enthalten sein oder sich außerhalb des Duplexgeräts 200 befinden.
Der Sendefilter 200a in dem Duplexgerät 200 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine andere Konstruktion als der Sendefilter 100a bei der ersten Ausführungsform auf. Insbesondere umfaßt der zwischen dem Antennenanschluß und dem Tx-Anschluß angeordnete Sendefilter 200a drei in Reihe geschaltete Resonatoren 202, 204 und 206 und vier parallel geschaltete Resonatoren 201, 203, 205 und 207, die kettenartig angeordnet sind.
Der Resonator 201 von den Resonatoren 201–207 in dem Sendefilter 200a, der sich am nächsten an dem Antennenanschluß und insbesondere am nächsten an einem gemeinsamen Anschluß 200x des Sendefilters 200a und des Empfangsfilters 200b befindet, ist einer von einem Oberflächenschallwellenresonator (SAW-Resonator) und einem Grenzflächenschallwellenresonator. Der am zweitnächsten an dem gemeinsamen Anschluß 200x liegende Resonator 202 ist ebenfalls einer von einem Oberflächenschallwellenresonator (SAW-Resonator) und einem Grenzflächenschallwellenresonator. Die anderen Resonatoren 203–207 sind akustische Dünnschicht-Raumwellenresonatoren (BAW-Resonatoren).
Der zwischen dem Antennenanschluß und dem Rx-Anschluß angeordnete Empfangsfilter 200b ist in der Konstruktion identisch mit dem Empfangsfilter 100b des Duplexgeräts gemäß der ersten Ausführungsform. Mithin umfaßt der Empfangsfilter 200b Resonatoren 209a, 209b, 210, 211a, 211b und 212 sowie einen in Längsrichtung verbundenen Filter 220. Wahlweise können die Resonatoren 209a und 209b in dem Empfangsfilter 200b durch einen einzigen Resonator ersetzt sein. Wahlweise können die Resonatoren 211a und 211b in dem Empfangsfilter 200b durch einen einzigen Resonator ersetzt sein.
Wenn jeder von den zwei Resonatoren 201 und 202 als einer von einem Oberflächenschallwellenresonator und einem Grenzflächenschallwellenresonator konstruiert ist, werden die gleichen Vorteile wie diejenigen gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt.
Wie oben beschrieben, ist zumindest der Resonator von den Resonatoren in dem Sendefilter, der am nächsten an dem Antennenanschluß liegt, ein Oberflächenschallwellenresonator, und die anderen Resonatoren in dem Sendefilter sind die akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonatoren. Die Erzeugung einer Zwischenmodulationsverzerrung wird besser gesteuert als dann, wenn sämtliche Resonatoren in dem Sendefilter akustische Dünnschicht-Raumwellenresonatoren sind. Der Einschaltverlust zwischen der Antenne und dem Sender wird auf annähernd den gleichen Grad wie den Grad verkleinert, der eingebracht wird, wenn sämtliche Resonatoren in dem Sendefilter als akustische Dünnschicht-Raumwellenresonatoren konstruiert sind. Mit dem Duplexgerät wird auch für hohe Leistungsdauerhaftigkeit gesorgt.
Zwar wurden vorstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es versteht sich jedoch, daß für den Fachmann Variationen und Modifizierungen ohne Abweichung von Umfang und Wesen der Erfindung erkennbar werden. Deshalb wird der Umfang der Erfindung allein durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-504756 [0002]

Claims

Duplexgerät, umfassend einen Sendefilter mit in Reihe geschalteten Resonatoren und parallelen, kettenartig verbundenen Resonatoren sowie einen Empfangsfilter, wobei ein Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluß für den Sendefilter und dem Sendefilter am nächsten liegt, einen Oberflächenschallwellenresonator umfaßt und mindestens ein Resonator außer dem einem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegenden Resonator einen akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonator umfaßt.
Duplexgerät nach Anspruch 1, wobei der Resonator von den in Reihe geschalteten und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, einen parallel geschalteten Resonator umfaßt und wobei jeder von dem parallel geschalteten Resonator und einem in Reihe geschalteten Resonator von den in Reihe geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter, der einem gemeinsamen Anschluß am nächsten liegt, einen Oberflächenschallwellenresonator umfaßt.
Duplexgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, umfaßt: ein Substrat und einen Vibrator, der auf einer der Hauptflächen des Substrats eine piezoelektrische Dünnschicht aufweist, die zwischen zwei Elektroden angeordnet und von dem Substrat elektrisch isoliert ist, wobei die zwei Elektroden annähernd die gleiche Dicke aufweisen.
Duplexgerät nach Anspruch 3, wobei der Vibrator des akustischen Dünnschicht-Raumwellenresonators, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, außerdem zwei Isolationsschichten umfaßt, die jeweils auf einer anderen Seite mit der piezoelektrischen Dünnschicht der zwei Elektroden angeordnet sind, und wobei die zwei Isolationsschichten annähernd die gleiche Dicke aufweisen.
Duplexgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, umfaßt: ein Substrat und einen Vibrator, der auf einer der Hauptflächen des Substrats eine piezoelektrische Dünnschicht aufweist, die zwischen zwei Elektroden angeordnet und von dem Substrat elektrisch isoliert ist, wobei zwei beliebige, benachbarte Seiten der Kontur des Vibrators mit den zwei Elektroden mit der dazwischen angeordneten piezoelektrischen Dünnschicht bei Betrachtung in der Dickenrichtung des Vibrators in einer sanft gebogenen Ecke miteinander verbunden sind.
Duplexgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der akustische Dünnschicht-Raumwellenresonator, der mindestens einen von den in Reihe geschalteten Resonatoren und den parallel geschalteten Resonatoren in dem Sendefilter bildet, umfaßt: ein Substrat, einen Vibrator, der auf einer der Hauptflächen des Substrats eine piezoelektrische Dünnschicht aufweist, die zwischen zwei Elektroden angeordnet und von dem Substrat elektrisch isoliert ist, und Leitdrähte, die zu den Elektroden geführt sind, wobei der Leitdraht einen gebogenen Abschnitt aufweist, der bei Betrachtung in der Dickenrichtung des Vibrators sanft mit der Kontur des Vibrators verbunden und an die zwei Elektroden und dem dazwischen eingelegten piezoelektrischen Dünnschicht angeschlossen ist.