DE102009046270A1

DE102009046270A1 - Verzweigungsfilter

Info

Publication number: DE102009046270A1
Application number: DE102009046270A
Authority: DE
Inventors: Nobuhira Tanaka
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2029-10-31
Also published as: US20100109802A1; JP2010109694A; US8362852B2; DE102009046270B4; JP4816710B2

Abstract

Ein Verzweigungsfilter umfasst einen Antennenanschluss, einen Sendesignalanschluss, einen Empfangssignalanschluss, ein Sendefilterelement und ein Empfangsfilterelement. Mindestens eines von dem Sendefilterelement und dem Empfangsfilterelement umfasst ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement mit einer ersten und einer zweiten IDT-Elektrode, die längs einer Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle angeordnet sind. An der ersten IDT-Elektrode ist ein erstes Ende mit dem Antennenanschluss verbunden. An der zweiten IDT-Elektrode ist ein erstes Ende mit einem von dem Sendesignalanschluss und dem Empfangssignalanschluss verbunden. Das in Längsrichtung angeschlossene Resonatorfilterelement umfasst außerdem einen Induktor, der zwischen einem zweiten Ende der ersten IDT-Elektrode und einem Erdpotential in Reihe geschaltet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verzweigungsfilter und insbesondere einen Verzweigungsfilter mit einem Sendefilterelement und einem Empfangsfilterelement, die mit einem Antennenanschluß verbunden sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Bedarf nach Miniaturisierung in transportablen Kommunikationsanschlüssen ist stark, und deshalb ist es sehr erwünscht, die Größe eines Verzweigungsfilters zur Verwendung in einem transportablen Kommunikationsanschluß zu vermindern.
Als kleine Verzweigungsfilter werden weithin Verzweigungsfilter verwendet, bei denen Oberflächenschallwellenresonatoren (SAW-Resonatoren) eingesetzt werden. Beispielsweise ist in der Offenlegungsschrift der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-249842 , die der US 2004/0155730 A1 entspricht, ein Verzweigungsfilter offenbart, bei dem ein Abzweigfilterelement mit mehreren SAW-Resonatoren als Sendefilterelement verwendet wird und ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement als Empfangsfilterelement verwendet wird.
Ein Verzweigungsfilter muß ein Sendefilterelement mit einer Übertragungskennlinie (Tx-Kennlinie) des Sendefilterelements, in dem die Dämpfung in vielen Frequenzbändern groß ist, mit einem Rx-Band, einem GPS-Band, einem drahtlosen lokalen Netzwerkband (WLAN-Band), ein Wellenband für die zweite Harmonische und ein Wellenband für die dritte Harmonische aufweisen. Eine Methode zum Einbringen von Dämpfungspolen in viele Frequenzbänder ist in Offenlegungsschrift der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-173245 offenbart, die der US 2004/0119561 A1 entspricht. Bei dieser Methode werden Dämpfungspole gebildet, indem ein Induktor zusammen mit einem Parallelzweigresonator an einem Parallelzweig in einem Verzweigungsfilter mit einem Abzweigfilter vorgesehen wird.
Leider ist der Verzweigungsfilter unvermeidlicherweise groß, wenn viele Dämpfungspole beispielsweise durch eine erhöhte Anzahl von Parallelzweigen mit jeweils einem Parallelzweigresonator und einem Induktor gebildet werden. Mithin ist es schwierig, die Größe des Verzweigungsfilters ausreichend zu verringern.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verzweigungsfilter anzugeben der viele Dämpfungspole aufweisen und von geringer Größe sein kann.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verzweigungsfilter einen Antennenanschluß, einen Sendesignalanschluß, einen Empfangssignalanschluß, ein Sendefilterelement, das zwischen dem Antennenanschluß und dem Sendesignalanschluß angeordnet ist, und ein Empfangsfilterelement, das zwischen dem Antennenanschluß und dem Empfangssignalanschluß angeordnet ist. Mindestens eines von dem Sendefilterelement und dem Empfangsfilterelement umfaßt ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement mit einer ersten und einer zweiten IDT-Elektrode, die längs einer Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle angeordnet sind. An der ersten IDT-Elektrode ist ein erstes Ende mit dem Antennenanschluß verbunden. An der zweiten IDT-Elektrode ist ein erstes Ende mit einem von dem Sendesignalanschluß und dem Empfangssignalanschluß verbunden. Das in Längsrichtung angeschlossene Resonatorfilterelement umfaßt außerdem einen Induktor, der zwischen einem zweiten Ende der ersten IDT-Elektrode und einem Erdpotential in Reihe geschaltet ist.
Bei einer speziellen Ausgestaltung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Empfangsfilterelement ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement umfassen, und das Sendefilterelement kann ein Abzweigfilterelement umfassen. Da das Sendefilterelement, an das eine große elektrische Leistung angelegt wird, den Abzweigfilter mit hoher elektrischer Stehleistung umfaßt, kann mit dieser Konfiguration die elektrische Stehleistung des Verzweigungsfilters erhöht werden.
Bei einer anderen speziellen Ausgestaltung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Induktor mit einer ersten Masseelektrode verbunden sein, und an der zweiten IDT-Elektrode kann ein zweites Ende mit einer zweiten Masseelektrode verbunden sein, die von der ersten Masseelektrode getrennt ist. Mit dieser Konfiguration läßt sich die Einfügungsdämpfung in einem Dämpfungsbereich, die von dem Induktor verursacht wird, weiter erhöhen. Demgemäß kann die Filtereigenschaft weiter verbessert werden.
Da der Induktor in dem einen von dem Sendefilterelement und dem Empfangsfilterelement zwischen dem zweiten Ende der ersten IDT-Elektrode und dem Erdpotential in Reihe geschaltet ist, kann mit dem Verzweigungsfilter gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Dämpfungsbereich in einem höheren Bereich als dem Durchlassband des anderen von dem Sendefilterelement und dem Empfangsfilterelement erzeugt werden. Demgemäß kann man die Anzahl der Dämpfungsbereiche in einem Abschnitt des anderen von dem Sendefilterelement und dem Empfangsfilterelement, dem Abschnitt ohne einen Induktor, verkleinern. Daher läßt sich die Größe des Sendefilterelements oder des Empfangsfilterelements vermindern, und der Verzweigungsfilter kann miniaturisiert werden.
Weitere Merkmale, Elemente, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden rein beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungsfiguren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Schaltbild eines Verzweigungsfilters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltbild eines Empfangsfilterelements gemäß der ersten Ausführungsform.
3 stellt ein Modell des Verzweigungsfilters gemäß der ersten Ausführungsform in einem höheren Bereich als einem Durchlaßband eines Sendefilterelements dar.
4 ist ein Schaltbild eines Verzweigungsfilters gemäß einem Vergleichsbeispiel.
5 ist ein Diagramm, das eine Einfügungsdämpfung des Sendefilterelements gemäß jedem von Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel darstellt.
6 ist ein Schaltbild eines Verzweigungsfilters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 stellt ein Modell des Verzweigungsfilters gemäß der zweiten Ausführungsform dar.
8 ist ein Diagramm, das eine Einfügungsdämpfung des Sendefilterelements gemäß jedem von Beispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel darstellt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist ein Schaltbild eines Verzweigungsfilters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt, umfaßt ein Verzweigungsfilter 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sendefilterelement 11 und ein Empfangsfilterelement 12. Das Empfangsfilterelement 12 ist zwischen einem Antennenanschluß 10 und jedem von einem ersten Empfangssignalanschluß 18a und einem zweiten Empfangssignalanschluß 18b angeordnet. Das Sendefilterelement 11 ist zwischen dem Antennenanschluß 10 und einem Sendesignalanschluß 17 angeordnet. Zwischen ein Erdpotential und einen Verzweigungspunkt für den Antennenanschluß 10, das Sendefilterelement 11 und das Empfangsfilterelement 12 ist ein Induktor L5 geschaltet.
Mit dem gezeigten Beispiel wird eine Ausführungsform beschrieben, in dem sowohl das Sendefilterelement 11 als auch das Empfangsfilterelement 12 ein Filter ist, bei dem eine Oberflächenschallwelle genutzt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann sowohl das Sendefilterelement 11 als auch das Empfangsfilterelement 12 auch ein Filter sein, bei dem eine elastische Grenzflächenwelle genutzt wird.
Das Sendefilterelement 11 umfaßt ein Abzweigfilterelement. Insbesondere umfaßt das Sendefilterelement 11 einen Längszweig 9, der den Antennenanschluß 10 und den Sendesignalanschluß 17 verbindet.
Der Längszweig 9 umfaßt mehrere Längszweigresonatoren S1 bis S3, die in Reihe geschaltet sind. Jeder von den Längszweigresonatoren S1 bis S3 umfaßt ein einziges Längszweigresonatorelement oder mehrere, in Reihe geschaltete Längszweigresonatorelemente. Das heißt, der Längszweig 9 umfaßt mehrere, in Reihe geschaltete Längszweigresonatorelemente.
Bei der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der erste Längszweigresonator S1 mit dem Antennenanschluß 10 in Reihe geschaltet und umfaßt zwei Längszweigresonatorelemente S1a und S1b, die in Reihe geschaltet sind.
Der zweite Längszweigresonator S2 ist stromab des ersten Längszweigresonators S1 angeordnet und umfaßt drei Längszweigresonatoren S2a bis S2c, die in Reihe geschaltet sind. Die Längszweigresonatorelemente S2a und S2b der drei Längszweigresonatorelemente S2a bis S2c, die den zweiten Längszweigresonator S2 bilden, sind zu einem Kondensator C1 parallel geschaltet.
Der dritte Längszweigresonator S3 ist zwischen dem zweiten Längszweigresonator S2 und dem Sendesignalanschluß 17 angeordnet und umfaßt drei Längszweigresonatorelemente S3a bis S3c, die in Reihe geschaltet sind. Das Längszweigresonatorelement S3c der drei Längszweigresonatoren S3a bis S3c, die den dritten Längszweigresonator S3 bilden, sind zu einem Kondensator C2 parallel geschaltet. Das Längszweigresonatorelement S3c ist auch zu einem Induktor L3 parallel geschaltet.
Jeder der Kondensatoren bei der vorliegenden Ausführungsform kann auch ein Kondensator mit zwei Kammelektroden auf einem piezoelektrischen Substrat, ein Kondensator mit zwei Kondensatorelektroden auf einem piezoelektrischen Substrat oder ein externer Kondensator sein.
Zwischen den Längszweig 9 und ein Erdpotential ist mindestens ein Parallelzweig geschaltet. Bei der vorliegenden Erfindung sind insbesondere mehrere Parallelzweige 13a bis 13c zwischen den Längszweig 9 und ein entsprechendes Erdpotential geschaltet.
Die mehreren Parallelzweige 13a, 13b und 13c sind jeweils mit Parallelzweigresonatoren P1, P2 und P3 versehen. Jeder der Parallelzweigresonatoren P1, P2 und P3 umfaßt ein einziges Parallelzweigresonatorelement oder mehrere Parallelzweigresonatorelemente, die in Reihe geschaltet sind.
Insbesondere ist der erste Parallelzweig 13a zwischen ein Erdpotential und einen Verzweigungspunkt für den ersten Längszweigresonator S1 und den zweiten Längszweigresonator S2 geschaltet. Der erste Parallelzweig 13a ist mit dem ersten Parallelzweigresonator P1 und einem Induktor L1 versehen. Der erste Parallelzweigresonator P1 umfaßt zwei Parallelzweigresonatorelemente P1a und P1b, die in Reihe geschaltet sind.
Der zweite Parallelzweig 13b ist zwischen ein Erdpotential und einen Verzweigungspunkt für den zweiten Längszweigresonator S2 und den dritten Längszweigresonator S3 geschaltet. Der zweite Parallelzweig 13b ist mit dem zweiten Parallelzweigresonator P2 versehen. Der zweite Parallelzweigresonator P2 umfaßt zwei Parallelzweigresonatorelemente P2a und P2b, die in Reihe geschaltet sind.
Der dritte Parallelzweig 13c ist zwischen das Erdpotential und einen Verzweigungspunkt für den dritten Längszweigresonator S3 und den Sendesignalanschluß 17 geschaltet. Der dritte Parallelzweig 13c ist mit dem dritten Parallelzweigresonator P3 versehen. Der dritte Parallelzweigresonator P3 umfaßt zwei Parallelzweigresonatorelemente P3a und P3b.
Der zweite Parallelzweig 13b und der dritte Parallelzweig 13c sind miteinander verbunden und über einen Induktor L2 mit dem Erdpotential verbunden. Jeder von diesem Induktor L2 und den Induktoren L1 und L3 kann aus einem Induktivitätsbauteil bestehen, das man aus einem Verdrahtungsbild oder einem Spulenbild erhält, und als Alternative können diese auch aus gesonderten Induktorchips bestehen.
Eine IDT-Elektrode jedes Resonatorelements bei der vorliegenden Erfindung kann eine Gewichtung erfahren, beispielsweise eine Gewichtung auf die Querbreite, und kann einen Elektrodenfingerabschnitt mit geringen Abständen (im folgenden auch einfach als Abschnitt mit geringem Abstand bezeichnet) umfassen, in dem der Abstand der Elektrodenfinger kleiner als der in dem anderen Abschnitt ist.
Als nächstes ist eine Konfiguration des Empfangsfilterelements 12 grundsätzlich anhand von 2 beschrieben. In 2 ist das Empfangsfilterelement 12 schematisch derart dargestellt, daß mehrere Bauteile, beispielsweise die Gitterreflektoren 24, 25, 34 und 35, weggelassen sind. Ebenfalls in 2 sind die IDT-Elektroden und die Gitterreflektoren auf einfache Weise veranschaulicht. Die Anzahl der Elektrodenfinger von jedem von den IDT-Elektroden und den Gitterreflektoren, die dargestellt sind, ist kleiner als die eigentliche Anzahl.
Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt das Empfangsfilterelement 12 ein in Längsrichtung angeschlossenes SAW-Resonatorfilterelement. Insbesondere umfaßt das Empfangsfilterelement 12 in der in 2 dargestellten Weise einen ersten und einen zweiten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 und 30. Jeder der in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitte 20 und 30 ist vom Typ 3-IDT.
Wie in 1 dargestellt, ist der erste in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 zwischen dem Antennenanschluß 10 und dem ersten Empfangssignalanschluß 18a angeordnet. Wie in 2 dargestellt, umfaßt der erste in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 erste bis dritte Elektroden 21 bis 23, die in dieser Reihenfolge entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet sind. Der erste und der zweite Gitterreflektor 24 und 25 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Bereichs angeordnet, in dem die erste bis dritte IDT-Elektrode 21 bis 23 entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet sind.
Die erste IDT-Elektrode 21 weist zwei Kammelektroden 21a und 21b auf, die ineinandergreifen. In ähnlicher Weise weist die zweite IDT-Elektrode 22 zwei Kammelektroden 22a und 22b auf, die ineinandergreifen, und die dritte IDT-Elektrode 23 weist zwei Kammelektroden 23a und 23b auf, die ineinandergreifen.
Wie in 1 dargestellt, sind die Kammelektrode 21a der ersten IDT-Elektrode 21 und die Kammelektrode 23a der dritten IDT-Elektrode 23 gemeinsam mit dem Antennenanschluß 10 über ein Resonatorelement 40 verbunden, das aus einem SAW-Resonatorelement mit 1 Anschlussstelle besteht. Das Resonatorelement 40 und ein Resonatorelement 44, die im folgenden beschrieben werden, bilden einen Reihenresonanzkreis.
Die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 ist mit einer Masseelektrode 52 verbunden. Die Kammelektrode 22b ist mit dem ersten Empfangssignalanschluß 18a verbunden.
Wie in 1 dargestellt, ist der zweite in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 zwischen dem Antennenanschluß 10 und dem zweiten Empfangssignalanschluß 18b angeordnet. Wie in 2 dargestellt, weist der zweite in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 eine Konfiguration auf, die im wesentlichen die gleiche wie bei dem ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 ist. Insbesondere umfaßt der zweite in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 erste bis dritte IDT-Elektroden 31 bis 33, die in dieser Reihenfolge entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet sind, sowie einen ersten und einen zweiten Gitterreflektor 34 und 35, die auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Bereichs angeordnet sind, in dem die erste bis dritte IDT-Elektrode 31 bis 33 entlang der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle angeordnet sind. Wie in 1 dargestellt, sind eine Kammelektrode 31a der ersten IDT-Elektrode 31 und eine Kammelektrode 33a der dritten IDT-Elektrode 33 gemeinsam mit dem Antennenanschluß 10 über ein Resonatorelement 45 verbunden, das aus einem SAW-Resonatorelement mit 1 Anschlussstelle besteht. Eine Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 ist mit einer Masseelektrode 53 verbunden. Eine Kammelektrode 32b der zweiten IDT-Elektrode 32 ist mit dem zweiten Empfangssignalanschluß 18b verbunden.
Der zweite in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 ist derart konfiguriert, daß die Phase eines aus dem ersten Empfangssignalanschluß 18a gewonnenen Signals und die Phase eines aus dem zweiten Empfangssignalanschluß 18b gewonnenen Signals um annähernd 180 Grad verschieden sind. Insbesondere sind die erste bis dritte IDT-Elektrode 31 bis 33 derart konfiguriert, daß die Phase der ersten und der dritten IDT-Elektrode 31 und 33 in dem zweiten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 gegenüber der Phase der ersten und der dritten IDT-Elektrode 21 und 23 in dem ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 umgekehrt ist.
Ein Verzweigungspunkt der zweiten IDT-Elektrode 22 in dem ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 und des ersten Empfangssignalanschlusses 18a und ein Verzweigungspunkt der zweiten IDT-Elektrode 32 in dem zweiten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 und des zweiten Empfangssignalanschlusses 18b sind über ein Resonatorelement 50, das aus einem SAW-Resonatorelement mit 1 Anschlusspunkt besteht, miteinander verbunden. Das Resonatorelement 50 bildet einen Parallelresonanzkreis.
Die vorliegende Erfindung weist das Merkmal auf, daß die Kammelektrode 21b der ersten IDT-Elektrode 21 und die Kammelektrode 23b der dritten IDT-Elektrode 23 in dem ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 sowie die Kammelektrode 31b der ersten IDT-Elektrode 31 und die Kammelektrode 33b der dritten IDT-Elektrode 33 in dem zweiten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 über einen Induktor L4 mit einer Masseelektrode 51 verbunden sind. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung weist das Merkmal auf, daß der Induktor L4 zwischen dem Erdpotential und einer Gegenseite zu der Seite, auf der die ersten und die dritten IDT-Elektroden 21, 23, 31 und 33 mit dem Antennenanschluß 10 verbunden sind, in Reihe geschaltet ist.
In der in den folgenden Beispielen erläuterten Weise kann bei der vorliegenden Erfindung, indem der Induktor L4 an dem Empfangsfilterelement 12 vorgesehen wird, ein neuer Dämpfungsbereich in einem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 als Übertragungseigenschaft des Sendefilterelements 11 gebildet werden. Mithin kann die Anzahl der Dämpfungsbereiche verkleinert werden, die das Sendefilterelement 11 selbst benötigt. Demgemäß läßt sich die Anzahl der Parallelzweige in dem Sendefilterelement 11 verkleinern. Dadurch kann das Sendefilterelement 11 miniaturisiert und somit die Größe des Verzweigungsfilters 1 vermindert werden.
Im folgenden wird der Grund beschrieben, aus dem durch das Vorsehen des Induktors L4 an dem Empfangsfilterelement 12 ein neuer Dämpfungsbereich in einem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 als Übertragungseigenschaft des Sendefilterelements 11 gebildet werden kann.
Die Resonatorelemente 40 und 45, die einen Reihenresonanzkreis bilden, und die mit den Resonatorelementen 40 und 45 in Reihe geschalteten IDT-Elektroden 21, 23, 31 und 33 fungieren als Kondensator in dem Bereich, der höher als das Durchlaßband des Sendefilterelements 11 ist. Infolgedessen kann der in 1 in dem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 dargestellte Verzweigungsfilter 1 zu dem in 3 dargestellten Modell modelliert werden. Das heißt, daß in dem Bereich, der höher als das Durchlaßband des Sendefilterelements 11 ist, der Induktor L4 und das kapazitive Element, bestehend aus den Resonatorelementen 40 und 45 sowie den IDT-Elektroden 21, 23, 31 und 33, zwischen dem Erdpotential und dem Resonanzpunkt zwischen dem Antennenanschluß 10 und dem ersten Längszweigresonator S1 in Reihe geschaltet sind. Demgemäß kann das Empfangsfilterelement 12 durch Vorsehen des Induktors L4 als Parallelzweig in dem Bereich betrachtet werden, der höher als das Durchlaßband des Sendefilterelements 11 ist. Daher kann durch Vorsehen des Induktors L4 an dem Empfangsfilterelement 12 ein neuer Dämpfungsbereich in dem Bereich gebildet werden, der höher als das Durchlaßband des Sendefilterelements 11 ist, als Übertragungseigenschaft des Sendefilterelements 11 gebildet werden. Dadurch kann die Anzahl der Parallelzweige in dem Sendefilterelement 11 vermindert werden, und somit können das Sendefilterelement 11 und infolgedessen der Verzweigungsfilter 1 miniaturisiert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Masseelektrode 51, mit der der Induktor L4 verbunden ist, die Masseelektrode 52, mit der die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 verbunden ist, und die Masseelektrode 53, mit der die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 verbunden ist, in der oben beschriebenen Weise getrennt. Demgemäß kann die Einfügungsdämpfung in einem von dem Induktor L4 erzeugten Dämpfungsbereich weiter vergrößert werden. Mithin läßt sich die Filtereigenschaft des Sendefilterelements 11 weiter verbessern.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das Sendefilterelement 11, an das eine große elektrische Leistung angelegt wird, ein Abzweigfilter mit hoher elektrischer Stehleistung. Demgemäß läßt sich die elektrische Stehleistung des Verzweigungsfilters 1 erhöhen.
Beispiel 1
Der Verzweigungsfilter 1 mit der in 1 und 2 dargestellten Struktur, mit der eine Rayleighsche Oberflächenwelle erregt werden kann, wurde in der im folgenden beschriebenen Weise hergestellt, und es wurde die Einfügungsdämpfung des Sendefilterelements 11 gemessen, die bei der Eingabe eines Signals von dem Sendesignalanschluß 17 in den Antennenanschluß 10 eintritt.
Bei der Herstellung des Sendefilterelements 11 wurde als erstes ein Siliciumdioxidfilm (SiO₂-Film) mit einer Dicke von annähernd 190 nm als Grundfilm auf einem Substrat aus Lithiumniobat (LiNbO₃) mit einem Schnittwinkel von annähernd 126,0° ausgebildet. Dann wurde auf dem Grundfilm eine Vertiefung ausgebildet, die zu der Form einer Elektrodenstruktur korrespondierte. In die Vertiefung wurden ein Nickel-Chrom-Film (NiCr-Film) (mit einer Dicke von annähernd 10 nm), ein Platinfilm (Pt-Film) (mit einer Dicke von annähernd 60 nm), ein Titanfilm (Ti-Film) (mit einer Dicke von annähernd 10 nm), ein Aluminiumfilm (Al-Film) (mit einer Dicke von annähernd 90 nm) und ein Ti-Film (mit einer Dicke von annähernd 10 nm) der Reihe nach einlaminiert, um IDT-Elektroden und Gitterreflektoren zu bilden. Zum Schluß wurde ein SiO₂-Film mit einer Dicke von annähernd 400 nm so ausgebildet, daß er die IDT-Elektroden und die Gitterreflektoren bedeckte, und auf diesem wurde ein SiN-Film mit einer Dicke von annähernd 30 nm ausgebildet. Auf diese Weise wurde das Sendefilterelement 11 hergestellt.
Jedes der Resonatorelemente des Sendefilterelements 11 wurde einer Gewichtung in der Querbreite derart unterworfen, daß die Querbreite in einem im wesentlichen mittigen Abschnitt in der Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenschallwelle maximal und auf beiden Seiten minimal war und sich dazwischen linear änderte und die minimale Querbreite auf den beiden Seiten annähernd 10 Prozent der maximalen Querbreite in dem im wesentlichen mittigen Abschnitt betrug.

Die Konstruktionsparameter der das Sendefilterelement 11 bildenden Resonatorelemente sind in der im folgenden bereitgestellten Tabelle 1 gezeigt. Im folgenden bezeichnen ”Finger” die Elektrodenfinger. Tabelle 1

	Anzahl der Finger des Reflektors	Relative Einschaltdauer	Querbreite (μm)	Log	Abstand λ (μm)
S1a	20	0,5	36	170	2,0509
S1b	20	0,5	36	170	2,0509
P1a	20	0,5	54	180	2.1683
P1b	20	0,5	54	180	2.1683
S2a	20	0,5	48	230	2.0560
S2b	20	0,5	48	230	2.0560
S2c	20	0.5	31	140	2,0506
P2a	20	0,5	52	190	2,1568
P2b	20	0,5	52	190	2.1568
S3a	20	0,5	45	150	2,0750
S3b	20	0,5	45	150	2.0750
S3c	20	0,5	43	200	2,0559
P3a	20	0,5	46	150	2.1602
P3b	20	0,5	46	150	2,1602

Das Empfangsfilterelement 12 wurde durch Ausbilden eines Al-Films mit einer Dicke von annähernd 200 nm auf einem Film aus Lithiumtantalit (LiTaO₃) mit einem Schnittwinkel von annähernd 42,0° hergestellt.

Die Konstruktionsparameter der Resonatorelemente 40, 45 und 50 des Empfangsfilterelements 12 sind in der im folgenden bereitgestellten Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

	Anzahl der Finger des Reflektors	Relative Einschaltdauer	Querbreite (μm)	Log	Abstand λ (μm)
IDT-Elektroden 40, 45 (Serienresonanzkreis)	20	0,5	35	62	2,100
IDT-Elektrode 50 (Parallelresonanzkreis)	20	0,5	17	45	2,200

Im folgenden sind die Konstruktionsparameter des ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitts 20 des Empfangsfilterelements 12 bereitgestellt. In jeder von der ersten IDT-Elektrode 21 und der dritten IDT-Elektrode 23 wurde an einem Ende angrenzend an die zweite IDT-Elektrode 22 ein Abschnitt mit kleinen Abständen mit einem kleineren Zwischenraum zwischen den Elektrodenfingern als demjenigen des anderen Abschnitts ausgebildet. In ähnlicher Weise wurde in der zweiten IDT-Elektrode 22 an einem Ende angrenzend an jede von der ersten IDT-Elektrode 21 und der dritten IDT-Elektrode 23 ein solcher Abschnitt mit kleinen Abständen ausgebildet.
Der zweite in Längsrichtung angeschlossene SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 weist die gleichen Konstruktionsparameter wie in dem ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 mit dem Unterschied auf, daß sich die Phase eines Signals, das aus dem zweiten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 30 ausgegeben wurde, von der Phase eines Signals, das von dem ersten in Längsrichtung angeschlossenen SAW-Resonatorfilterabschnitt 20 ausgegeben wurde, um annähernd 180° unterscheidet.

Anzahl der Finger des ersten Gitterreflektors 24: 30
Nutzleistung im ersten Gitterreflektor 24: 0,63
Abstand der Finger im ersten Gitterreflektor 24: 2,190 μm
Anzahl der Finger in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem
Abstand an der ersten IDT-Elektrode 21: 32
Anzahl der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der ersten IDT- Elektrode 21: 5
Nutzleistung in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der ersten IDT-Elektrode 21: 0,68
Nutzleistung in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der ersten IDT-Elektrode 21: 0,68
Abstand der Finger in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der ersten IDT-Elektrode 21: 2,170 μm
Abstand der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der ersten IDT-Elektrode 21: 2,024 μm
Anzahl der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22 angrenzend an die erste IDT-Elektrode 21: 5
Anzahl der Finger in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22: 33
Anzahl der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22 angrenzend an die dritte IDT-Elektrode 23: 5
Nutzleistung in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22 angrenzend an die erste IDT-Elektrode 21: 0,68
Nutzleistung in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22: 0,68
Nutzleistung in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22 angrenzend an die dritte IDT-Elektrode 23: 0,68
Abstand der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22 angrenzend an die erste IDT-Elektrode 21: 1,9998 μm
Abstand der Finger in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22: 2,051 μm
Abstand der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der zweiten IDT-Elektrode 22 angrenzend an die dritte IDT-Elektrode 23: 1,9998 μm
Anzahl der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der dritten IDT-Elektrode 23: 5
Anzahl der Finger in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der dritten IDT-Elektrode 23: 32
Nutzleistung in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der dritten IDT-Elektrode 23: 0,68
Nutzleistung in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der dritten IDT-Elektrode 23: 0,68
Abstand der Finger in dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der dritten IDT-Elektrode 23: 2,024 μm
Abstand der Finger in dem anderen Abschnitt als dem Abschnitt mit kleinem Abstand an der dritten IDT-Elektrode 23: 2,170 μm
Anzahl der Finger des zweiten Gitterreflektors 25: 30
Nutzleistung in dem zweiten Gitterreflektor 25: 0,63
Abstand der Finger des zweiten Gitterreflektors 25: 2,190 μm
Querbreite: 60 μm
Zwischenraum zwischen der ersten IDT-Elektrode 21 und dem Gitterreflektor 24 und Zwischenraum zwischen der dritten IDT-Elektrode 23 und dem Gitterreflektor 25: 0,53 λ

Die anderen einzelnen Konstruktionsparameter sind im folgenden bereitgestellt.

Kondensator C1: 1,4 pF

Kondensator C2: 5,5 pF

Induktor L1: 0,6 nH

Induktor L2: 0,8 nH

Induktor L3: 1,15 nH

Induktor L4: 1,25 nH

Induktor L5: 4,5 nH
Vergleichsbeispiel
Als Vergleichsbeispiel wurde ein Verzweigungsfilter mit im wesentlichen der gleichen Konfiguration wie im obigen Beispiel 1 mit dem Unterschied hergestellt, daß der Induktor L4 nicht vorgesehen war (siehe 4). Es wurde die Einfügungsdämpfung des Sendefilterelements 11 gemessen, die beim Eingeben eines Signals von dem Sendesignalanschluß 17 in den Antennenanschluß 10 eintritt.
Die Ergebnisse in dem obigen Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel sind in 5 dargestellt. Wie in 5 dargestellt, wurde in Beispiel 1, das den Induktor L4 in dem Empfangsfilterelement 12 aufweist, in einem Hochfrequenzband von annähernd 5,13 GHz bis 5,355 GHz ein Dämpfungsbereich festgestellt. Insbesondere erhielt man in Beispiel 1 eine Einfügungsdämpfung von annähernd 21 dB in einem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische.
Dagegen wurde in dem Vergleichsbeispiel, in dem keine Induktor L4 in dem Empfangsfilterelement 12 vorhanden ist, kein Dämpfungsbereich in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische festgestellt. In dem Vergleichsbeispiel betrug die Einfügungsdämpfung in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische annähernd 7 dB.
Die obigen Ergebnisse machen deutlich, daß durch das Vorsehen des Induktors 4 an dem Empfangsfilterelement 12 ein Dämpfungsbereich in einem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 gebildet werden kann.
In Beispiel 1 wurde durch Verwendung des ersten Parallelzweigresonators P1 und des Induktors L1 des ersten Parallelzweigs 13a ein Dämpfungsbereich in einem Wellenband von Band 3 für die zweite Harmonische gebildet. Eine mögliche Methode besteht darin, durch Verwendung dieses ersten Parallelzweigresonators P1 und des Induktors L1 des ersten Parallelzweigs 13a einen Dämpfungsbereich im Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische zu bilden. Um durch Verwendung des ersten Parallelzweigresonators P1 und des Induktors L1 des ersten Parallelzweigs 13a einen Dämpfungsbereich in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische zu bilden, muß der Induktor L1 jedoch eine sehr viel kleinere Induktivität aufweisen. Dadurch wird es schwierig, den Induktor L1 herzustellen.
Wenn dagegen wie in Beispiel 1 ein Dämpfungsbereich in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische durch Vorsehen des Induktors L3 gebildet wird, ist der Logarithmus von jeder der IDT-Elektroden 21, 23, 31 und 33 verhältnismäßig klein. Demgemäß ist in dem Induktor L4 keine sehr viel kleinere Induktivität vonnöten. Mithin läßt sich der Verzweigungsfilter 1 leicht herstellen.
Im folgenden sind weitere Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im folgenden werden für Bauteile mit Funktionen, die im wesentlichen mit denen der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, die gleichen Bezugsziffern verwendet, und die ausführliche Beschreibung wird hier nicht wiederholt.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der obigen ersten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, in dem der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit verschiedenen Masseelektroden verbunden sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können in der in 6 dargestellten Weise der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit der gleichen Masseelektrode 51 verbunden sein.
Sogar in diesem Fall kann ähnlich wie bei der obigen ersten Ausführungsform als Sendeeigenschaft des Sendefilterelements 11 ein neuer Dämpfungsbereich in einem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 gebildet werden. Demgemäß läßt sich die Anzahl der Dämpfungsbereiche, die das Sendefilterelement 11 selbst benötigt, verkleinert werden. Daher läßt sich die Anzahl der Parallelzweige in dem Sendefilterelement 11 vermindern, und somit kann das Sendefilterelement 11 miniaturisiert werden. Mithin läßt sich die Größe des Verzweigungsfilters 1 verkleinern.
Der Verzweigungsfilter 1 gemäß der vorliegenden, in 6 dargestellten Ausführungsform kann zu dem in 7 dargestellten Modell modelliert werden. Charakteristische Impedanzen R1 und R2, die in 7 dargestellt sind, sind IC-Eingabeimpedanzen, die jeweils mit den Empfangssignalanschlüssen 18a und 18b verbunden sind. Insbesondere ist jede von den charakteristischen Impedanzen R1 und R2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Widerstand von annähernd 50 Ω.
Wie in 7 dargestellt, bilden bei der vorliegenden Ausführungsform in einem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 die Resonatorelemente 40 und 45 sowie die IDT-Elektroden 21, 23, 31 und 33 einen Kondensator C3; die zweite IDT-Elektrode 22 bildet einen Kondensator C4; und die zweite IDT-Elektrode 32 bildet einen Kondensator C5. Der Induktor L4 und die Kondensatoren C4 und C5 bilden einen Parallelresonanzkreis 60. Der Parallelresonanzkreis 60 bildet einen Dämpfungsbereich in einem Hochfrequenzband.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die charakteristischen Impedanzen R1 und R2 jeweils mit den Empfangssignalanschlüssen 18a und 18b verbunden. Demgemäß ist ein Wert Q des Resonanzkreises, der aus dem Parallelresonanzkreis 60 und dem Kondensator C3 besteht, kleiner als Wert Q eines Reihenresonanzkreises, der bei der obigen ersten Ausführungsform aus dem Induktor L4 besteht.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Kondensatoren C4 und C5 zu dem Induktor L4 parallel geschaltet sind, ist die Scheininduktivität groß. Mithin läßt sich die Induktivität des Induktors L4 verkleinern.
Zur Ausbildung eines Dämpfungsbereichs in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische durch Vorsehen des Induktors L4 kann die Resonanzfrequenz dieses Parallelresonatorkreises auf eine Frequenz eingestellt werden, die höher als bei dem Wellenband für die dritte Harmonische ist.
Beispiel 2
In Beispiel 2 wurde ein Verzweigungsfilter mit im wesentlichen der gleichen Struktur wie in dem obigen Beispiel 1 mit dem Unterschied hergestellt, daß der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit einer gemeinsamen Masseelektrode verbunden waren und der Induktor L4 eine Induktivität von annähernd 0,5 nH aufwies. Es wurde die Einfügungsdämpfung des Sendefilterelements 11 gemessen, der bei der Eingabe eines Signals von dem Sendesignalanschluß in den Antennenanschluß 10 eintritt.
In 8 sind die Ergebnisse von Beispiel 2 zusammen mit den Ergebnissen des obigen Vergleichsbeispiels dargestellt. Wie in 8 dargestellt, würde selbst dann, wenn der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 23a der zweiten IDT-Elektrode 23 mit der gemeinsamen Masseelektrode verbunden wären, ein Dämpfungsbereich in einem Hochfrequenzband von annähernd 5,13 GHz bis 5,355 GHz festgestellt, das zu dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische korrespondiert. Insbesondere erhielt man in Beispiel 2 eine Einfügungsdämpfung von annähernd 13 dB, die um annähernd 6 dB größer als die Einfügungsdämpfung in dem Vergleichsbeispiel (annähernd 7 dB) war.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels machen deutlich, daß unabhängig davon, ob der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit der gleichen oder mit verschiedenen Masseelektroden verbunden sind, durch Vorsehen des Induktors L4 an dem Empfangsfilterelement 12 ein Dämpfungsbereich in einem höheren Bereich als dem Durchlaßband des Sendefilterelements 11 gebildet werden kann.
Es sei angemerkt, daß die Einfügungsdämpfung (annähernd 21 dB) in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische in Beispiel 1, in dem der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit verschiedenen Masseelektroden verbunden sind, größer als die Einfügungsdämpfung (annähernd 13 dB) in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische in Beispiel 2 ist, in dem der Induktor L4, die Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und die Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit der gemeinsamen Masseelektrode verbunden sind. Das Ergebnis macht deutlich, daß man durch Verbinden des Induktors L4, der Kammelektrode 22a der zweiten IDT-Elektrode 22 und der Kammelektrode 32a der zweiten IDT-Elektrode 32 mit verschiedenen Masseelektroden die Einfügungsdämpfung in dem Dämpfungsbereich in dem Wellenband von Band 3 für die dritte Harmonische weiter erhöhen kann.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, in dem nur das Empfangsfilterelement 12 ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement umfaßt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann sowohl das Sendefilterelement als auch das Empfangsfilterelement ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement umfassen.
Bei den obigen Ausführungsformen ist ein Beispiel beschrieben, in dem bei dem in Längsrichtung angeschlossenen Resonatorfilterelement eine Oberflächenschallwelle verwendet wird. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch bei dem in Längsrichtung angeschlossenen Resonatorfilterelement eine elastische Grenzflächenwelle benutzt werden.
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 zu erkennen sind. Deshalb soll der Umfang der Erfindung allein durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-249842 [0003]
- US 2004/0155730 A1 [0003]
- JP 2004-173245 [0004]
- US 2004/0119561 A1 [0004]

Claims

Verzweigungsfilter, umfassend: – einen Antennenanschluß, – einen Sendesignalanschluß, – einen Empfangssignalanschluß, – ein Sendefilterelement, das zwischen dem Antennenanschluß und dem Sendesignalanschluß angeordnet ist, und – ein Empfangsfilterelement, das zwischen dem Antennenanschluß und dem Empfangssignalanschluß angeordnet ist, – wobei mindestens eines von dem Sendefilterelement und dem Empfangsfilterelement ein in Längsrichtung angeschlossenes Resonatorfilterelement mit einer ersten und einer zweiten IDT-Elektrode umfaßt, die längs einer Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle angeordnet sind, – wobei an der ersten IDT-Elektrode ein erstes Ende mit dem Antennenanschluß verbunden ist, an der zweiten IDT-Elektrode ein erstes Ende mit einem von dem Sendesignalanschluß und dem Empfangssignalanschluß verbunden ist, und – wobei das in Längsrichtung angeschlossene Resonatorfilterelement außerdem einen Induktor umfaßt, der zwischen einem zweiten Ende der ersten IDT-Elektrode und einem Erdpotential in Reihe geschaltet ist.
Verzweigungsfilter nach Anspruch 1, wobei das Empfangsfilterelement das in Längsrichtung angeschlossene Resonatorfilterelement umfaßt und das Sendefilterelement ein Abzweigfilterelement umfaßt.
Verzweigungsfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Induktor mit einer ersten Masseelektrode verbunden ist und an der zweiten IDT-Elektrode ein zweites Ende mit einer zweiten Masseelektrode verbunden ist, die von der ersten Masseelektrode getrennt ist.