DE112014005424T5

DE112014005424T5 - Splitter

Info

Publication number: DE112014005424T5
Application number: DE112014005424.0T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Takamine
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-08-18
Also published as: JPWO2015080045A1; WO2015080045A1; US20160261249A1; US9882548B2; CN105723615A; CN105723615B

Abstract

Es wird ein Splitter bereitgestellt, der Senden und Empfangen gleichzeitig in mehreren Kommunikationssystemen implementiert, während die Verluste verringert werden. Bei einem Splitter 1 sind ein erster Duplexer, der ein erstes Sendefilter und ein erstes Empfangsfilter an einem ersten Antennenanschluss enthält, und ein zweiter Duplexer, der ein zweites Sendefilter und ein zweites Empfangsfilter an einem zweiten Antennenanschluss enthält, miteinander verbunden. Ein zweites Sendeband des zweiten Sendefilters und ein zweites Empfangsband des zweiten Empfangsfilters befinden sich in einem Frequenzbereich zwischen einem erstes Sendeband des ersten Sendefilters und einem ersten Empfangsband des ersten Empfangsfilters. Sowohl das zweite Sendefilter als auch das zweite Empfangsfilter des zweiten Duplexers werden durch ein Filter für elastische Wellen 21 gebildet. Das Filter für elastische Wellen 21 enthält einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23, der als ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24, durch den sich Transversalwellen mit einer geringeren Geschwindigkeit ausbreiten als jene, die sich durch den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 ausbreiten, einen piezoelektrischen Film 25, der auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 angeordnet ist, und IDT-Elektroden 26, die auf dem piezoelektrischen Film 25 angeordnet sind, die in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Splitter, der mit einem Antennenanschluss verbunden ist, der zum Beispiel in einem Mobilkommunikations-Endgerät verwendet wird, und betrifft insbesondere einen Splitter, der Senden und Empfangen in mehreren Kommunikationssystemen bewerkstelligt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bisher ist es zum Beispiel in Mobiltelefonen erwünscht, dass Senden und Empfangen gleichzeitig unter Verwendung mehrerer Frequenzbänder ausgeführt werden. Ein Beispiel eines Kommunikationsendgerätes für eine Verwendung zu diesem Zweck ist in Patentdokument 1 offenbart. Um Signale gleichzeitig in mehreren Frequenzbändern zu senden und zu empfangen, werden in Patentdokument 1 mehrere Duplexer mit einem Antennenanschluss verbunden.
Zitierungsliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation No. 2011-119981

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
In einer Konfiguration wie in Patentdokument 1 offenbart, bei der mehrere Duplexer mit einem Antennenanschluss verbunden sind, können die Verluste zunehmen, wenn Senden und Empfangen gleichzeitig in mehreren Frequenzbändern ausgeführt werden. Wenn zum Beispiel Senden und Empfangen gleichzeitig unter Verwendung von Band 4 und Band 25, was in Nordamerika verwendete Kommunikationsstandards sind, ausgeführt werden, so entsteht in Band-4 ein erheblicher Verluste. Wenn derselbe Antennenanschluss für mehrere Duplexer oder Filter verwendet wird, wie zum Beispiel für Multiplexer für Band 25 und Band 4, so muss die Impedanz im Band-4-Bereich am Antennenanschluss von Band 25 so offen (unendlich) wie möglich eingestellt werden. Der imaginäre Teil der Impedanz kann mittels eines Anpassungselements justiert werden, aber der reale Teil der Impedanz wird durch Verlustkomponenten der Vorrichtung selbst oder des Anpassungselements beeinflusst. Genauer gesagt, muss eine Kurve, welche die Impedanz im Smith-Diagramm angibt, als die Impedanzkennlinie im Band-4-Bereich am Antennenanschluss von Band 25 so nahe wie möglich am Außenumfangsrand liegen. In einem bekannten SAW-Duplexer gibt es ein beträchtliches Abfließen von Volumenabschnitten von Oberflächenschallwellen, wodurch beträchtliche Verluste verursacht werden. Dementsprechend ist die Kurve, die die Impedanz im Band-4-Bereich an dem Antennenanschluss angibt, in dem Smith-Diagramm nach innen verschoben. Wenn der bekannte SAW-Duplexer zu einem Multiplexer umgebildet wird, werden darum die Verluste noch größer.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Splitter bereitzustellen, der Senden und Empfangen gleichzeitig in mehreren Kommunikationssystemen bewerkstelligt, während die Verluste verringert werden.
Lösung des Problems
Ein Splitter gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: einen ersten Duplexer, der einen ersten Antennenanschluss, der mit einer Antenne verbunden ist, ein erstes Sendefilter, das mit dem ersten Antennenanschluss verbunden ist und ein erstes Sendeband aufweist, und ein erstes Empfangsfilter, das ein erstes Empfangsband aufweist, enthält, und einen zweiten Duplexer, der einen zweiten Antennenanschluss, der mit der Antenne verbunden ist, ein zweites Sendefilter, das mit dem zweiten Antennenanschluss verbunden ist und ein zweites Sendeband aufweist, und ein zweites Empfangsfilter, das ein zweites Empfangsband aufweist, enthält. Das zweite Sendeband und das zweite Empfangsband sind in einem Frequenzbereich zwischen dem ersten Sendeband und dem ersten Empfangsband positioniert. Sowohl das zweite Sendefilter als auch das zweite Empfangsfilter des zweiten Duplexers werden durch ein Filter für elastische Wellen gebildet. Das Filter für elastische Wellen enthält: ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch das sich Volumenwellen mit einer höheren Schallgeschwindigkeit ausbreiten als elastische Wellen, die sich durch einen piezoelektrischen Film ausbreiten, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der sich auf dem Element mit hoher Schallgeschwindigkeit befindet und durch den sich Volumenwellen mit einer geringeren Schallgeschwindigkeit ausbreiten als Volumenwellen, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreiten, den piezoelektrischen Film, der sich auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit befindet, und eine IDT-Elektrode, die sich auf dem piezoelektrischen Film befindet.
Bei einer konkreten Ausgestaltung des Splitters gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit sein. Der Splitter kann ferner ein Stützsubstrat enthalten, auf dem sich der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit befindet.
Bei einer weiteren konkreten Ausgestaltung des Splitters gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit sein.
Bei einer weiteren konkreten Ausgestaltung des Splitters gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn eine Frequenzdifferenz zwischen dem ersten Sendeband und dem zweiten Sendeband durch Δf1 dargestellt wird, und wenn eine Frequenzdifferenz zwischen dem zweiten Empfangsband und dem ersten Empfangsband durch Δf2 dargestellt wird, Δf1 größer als 1% einer unteren Grenzfrequenz des zweiten Sendebandes sein, und Δf2 kann größer als 1% einer oberen Grenzfrequenz des zweiten Empfangsbandes sein. In diesem Fall kann in dem zweiten Duplexer das Reflexionsvermögen von Signalen in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband effektiver verbessert werden, wodurch es möglich wird, die Verluste noch weiter zu verringern.
Bei einer weiteren konkreten Ausgestaltung des Splitters gemäß der vorliegenden Erfindung können die ersten und zweiten Sendefilter Kettenschaltkreisfilter sein, und die ersten und zweiten Empfangsfilter können längsgekoppelte Resonator-Filter für elastische Wellen sein.
Bei einer weiteren konkreten Ausgestaltung des Splitters gemäß der vorliegenden Erfindung können der erste Duplexer ein Band-4-Duplexer und der zweite Duplexer ein Band-25-Duplexer sein.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei dem Splitter gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllen das erste Sendeband, das erste Empfangsband, das zweite Sendeband und das zweite Empfangsband die oben beschriebenen Beziehungen, und der zweite Duplexer hat die oben beschriebene konkrete Konfiguration. Dementsprechend können die Verluste im ersten Duplexer verringert werden. Somit ist es selbst in einem Fall, in dem die Frequenzdifferenz zwischen dem ersten Sendeband und dem zweiten Sendeband und die Frequenzdifferenz zwischen dem zweiten Empfangsband und dem ersten Empfangsband gering ist, möglich, die Verluste zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines zweiten Duplexers eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Blockschaubild eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Schaltbild, das einen zweiten Duplexer eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Schaltbild, das einen ersten Duplexer eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Kurvendiagramm, das Dämpfungsfrequenzkennlinien von ersten Sendefiltern von ersten Duplexern in einem Beispiel und in einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
6 ist ein Kurvendiagramm, das Dämpfungsfrequenzkennlinien von ersten Empfangsfiltern von ersten Duplexern in dem Beispiel und in dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
7 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanz an einem Antennenanschluss eines zweiten Duplexers eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanz an dem Antennenanschluss eines zweiten Duplexers eines Splitters eines Vergleichsbeispiels veranschaulicht.
9 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Reflexionskoeffizienten eines zweiten Sendefilters eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
10 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Reflexionskoeffizienten eines zweiten Empfangsfilters eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines zweiten Duplexers eines Splitters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen durch Veranschaulichung einer konkreten Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.
2 ist ein Blockschaubild eines Splitters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Splitter 1 enthält einen Antennenanschluss 3, der mit einer Antenne 2 verbunden ist. Ein erster und ein zweiter Duplexer 11 und 12 sind mit diesem Antennenanschluss 3 über einen Impedanzanpassungskreis 4 verbunden. Der Impedanzanpassungskreis 4 wird durch einen bekannten Schaltkreis zum Ausführen einer Impedanzanpassung gebildet. Der Impedanzanpassungskreis 4 ist keine wesentliche Komponente in dem Splitter 1 der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform wird der Splitter 1 in zwei Kommunikationssystemen, Band-4 und Band-25, verwendet. Das heißt, der Splitter 1 ist in der Lage, in diesen zwei Kommunikationssystemen Senden und Empfangen gleichzeitig auszuführen.
Der erste Duplexer 11 ist ein Band-4-Duplexer, während der zweite Duplexer 12 ein Band-25-Duplexer ist. Das Sendeband von Band-4, das heißt, ein erstes Sendeband, ist 1710 bis 1755 MHz, während das Empfangsband von Band-4, das heißt, ein erstes Empfangsband, 2110 bis 2155 MHz ist. Das Sendeband von Band-25, das heißt, ein zweites Sendeband, ist 1850 bis 1915 MHz, während das Empfangsband von Band-25, das heißt, ein zweites Empfangsband, 1930 bis 1995 MHz ist.
Dementsprechend befinden sich das zweite Sendeband und das zweite Empfangsband zwischen dem ersten Sendeband und dem ersten Empfangsband.
Wenn die Frequenzdifferenz zwischen dem ersten Sendeband und dem zweiten Sendeband durch Δf1 dargestellt wird, und wenn die Frequenzdifferenz zwischen dem zweiten Empfangsband und dem ersten Empfangsband durch Δf2 dargestellt wird, so sind in dieser Ausführungsform Δf1 = 95 MHz und Δf2 = 115 MHz.
Wie in 2 gezeigt, enthält der erste Duplexer 11 einen ersten Sendeanschluss 11a und einen ersten Empfangsanschluss 11b. Gleichermaßen enthält der zweite Duplexer 12 einen zweiten Sendeanschluss 12a und einen zweiten Empfangsanschluss 12b. In einem bekannten Splitter, der Senden und Empfangen gleichzeitig in Band-4 und Band-25 bewerkstelligt, gibt es das Problem, dass erhebliche Verluste in einem Band-4-Duplexer auftreten, das heißt in einem ersten Duplexer, der ein erstes Sendeband und ein erstes Empfangsband aufweist. Im Gegensatz dazu ist es in dem Splitter 1 dieser Ausführungsform möglich, die Verluste im ersten Duplexer 11 zu reduzieren. Dies wird anhand einer detaillierten Erläuterung der Konfigurationen des ersten und des zweiten Duplexers 11 und 12 verdeutlicht.
Bei dieser Ausführungsform werden der erste und der zweite Duplexer 11 und 12 durch Oberflächenschallwellenbauelemente gebildet.
3 ist ein Schaltbild des zweiten Duplexers 12. Der zweite Duplexer 12 enthält einen gemeinsamen Verbindungsanschluss 12c, der als ein zweiter Antennenanschluss dient, und den oben beschriebenen zweiten Sendeanschluss 12a und zweiten Empfangsanschluss 12b. Ein zweites Sendefilter 13 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 12c und dem zweiten Sendeanschluss 12a verbunden.
Das zweite Sendefilter 13 ist ein Kettenfilter, das mehrere Oberflächenschallwellenresonatoren enthält. Genauer gesagt, sind Reihenarmresonatoren S1a bis S1c, S2a und S2b, S3a bis S3c, S4 und S5a bis S5c miteinander in einer Richtung von dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 12c zu dem zweiten Sendeanschluss 12a verbunden.
Ein Parallelarmresonator P1 ist zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S1c und S2a und einem Erdungspotenzial verbunden. Ein Parallelarmresonator P2 ist zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S2b und S3a und dem Erdungspotenzial verbunden. Parallelarmresonatoren P3a und P3b, die miteinander in Reihe geschaltet sind, sind zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S3c und S4 und dem Erdungspotenzial angeordnet. Ein Endabschnitt des Parallelarmresonators P1 näher am Erdungspotenzial, ein Endabschnitt des Parallelarmresonators P2 näher am Erdungspotenzial, und ein Endabschnitt des Parallelarmresonators P3b näher am Erdungspotenzial sind mit einem gemeinsamen Verbindungsabschnitt verbunden. Eine Induktivität L1 ist zwischen diesem gemeinsamen Verbindungsabschnitt und dem Erdungspotenzial verbunden. Parallelarmresonatoren P4a und P4b und eine Induktivität L2, die miteinander in Reihe geschaltet sind, sind zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S4 und S5a und einem Erdungspotenzial verbunden.
Die Reihenarmresonatoren S1a bis S5c und die Parallelarmresonatoren P1 bis P4b werden jeweils durch einen Oberflächenschallwellenresonator gebildet.
Ein zweites Empfangsfilter 14 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 12c und dem zweiten Empfangsanschluss 12b verbunden. Das zweite Empfangsfilter 14 enthält ein längsgekoppeltes Resonator-5IDT-Filter für elastische Wellen 15. Oberflächenschallwellenresonatoren 16 und 17 sind zwischen dem längsgekoppelten Resonator-Filter für elastische Wellen 15 und dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 12c miteinander in Reihe geschaltet. Ein Oberflächenschallwellenresonator 18 ist zwischen einem Knoten zwischen den Oberflächenschallwellenresonatoren 16 und 17 und einem Erdungspotenzial verbunden.
Ein Oberflächenschallwellenresonator 19 ist zwischen einem Endabschnitt des längsgekoppelten Resonator-Filters für elastische Wellen 15 näher am Empfangsanschluss und einem Erdungspotenzial verbunden.
Bei dieser Ausführungsform wird der zweite Duplexer 12 durch Verwendung eines Substrats mit einer Mehrschichtstruktur gebildet, in der ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit und ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit unter einem piezoelektrischen Film – in dieser Reihenfolge von oben nach unten – übereinander angeordnet sind. 1 ist eine Schnittansicht, die eine solche Struktur eines Oberflächenschallwellenbauelements schematisch veranschaulicht.
Wie in 1 gezeigt, enthält ein Oberflächenschallwellenbauelement 21 ein Stützsubstrat 22. Das Stützsubstrat 22 kann aus einem geeigneten Isolator oder Halbleiter gebildet werden. In dieser Ausführungsform besteht das Stützsubstrat 22 aus Si.
Als ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit wird ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23, durch den sich Transversalwellen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit ausbreiten, auf dem Stützsubstrat 22 angeordnet. Ein Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 wird auf dem Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 angeordnet. Ein piezoelektrischer Film 25 wird auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 angeordnet. IDT-Elektroden 26 werden auf dem piezoelektrischen Film 25 ausgebildet. Diese IDT-Elektroden 26 entsprechen IDT-Elektroden, die die oben beschriebenen Oberflächenschallwellenresonatoren und das längsgekoppelte Resonator-Filter für elastische Wellen bilden.
In dieser Beschreibung ist das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Element, durch das sich Volumenwellen mit einer höheren Schallgeschwindigkeit ausbreiten als elastische Wellen, wie zum Beispiel Oberflächenwellen und Grenzwellen, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreiten. Der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist ein Film, durch den sich Volumenwellen mit einer geringeren Schallgeschwindigkeit ausbreiten als Volumenwellen, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreiten.
Als Materialien zum Bilden des Films mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 und des Films mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 können geeignete Isoliermaterialien verwendet werden, die die oben beschriebenen Beziehungen hinsichtlich der Schallgeschwindigkeit erfüllen. Beispiele solcher Isoliermaterialien sind Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Titanoxid. In dieser Ausführungsform besteht der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 aus AlN, und der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 besteht aus SiO₂.
Der piezoelektrische Film 25 kann aus einem geeigneten piezoelektrischen Material gebildet werden. Beispiele solcher piezoelektrischen Materialien sind piezoelektrischer Monokristall wie zum Beispiel LiTaO₃, LiNbO₃ und Quarz und piezoelektrische Keramik wie zum Beispiel PZT.
Die IDT-Elektroden 26 können aus einem geeigneten Metall oder einer geeigneten Legierung gebildet werden. Beispiele solcher Metalle und Legierungen sind Cu, Al, Pt, Ti, W, Ag, eine Ag-Pd-Legierung und eine AlCu-Legierung. Die IDT-Elektroden 26 können aus einem mehrschichtigen Metallfilm gebildet werden, der durch mehrere Metallfilms übereinander angeordnete gebildet wird.
Ein geeigneter Schutzfilm kann ausgebildet werden, um die IDT-Elektroden 26 zu bedecken.
In dem Oberflächenschallwellenbauelement 21 breiten sich Oberflächenschallwellen, die durch die IDT-Elektroden 26 angeregt werden, durch den piezoelektrischen Film 25 aus. In diesem Fall kann, da der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 und der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 unter dem piezoelektrischen Film 25 übereinander angeordnet sind, ein Abwandern von Oberflächenschallwellen in der Abwärtsrichtung unterdrückt werden. Dementsprechend kann die Energie der Oberflächenschallwellen wirkungsvoll innerhalb des piezoelektrischen Films 25 gehalten werden, wodurch es möglich wird, den Gütefaktor zu erhöhen.
Bei dem Splitter 1 dieser Ausführungsform kann, da der zweite Duplexer 12 unter Verwendung des oben beschriebenen Oberflächenschallwellenbauelements 21 gebildet wird, der Gütefaktor in dem zweiten Duplexer 12 erhöht werden. Dementsprechend kann – hinsichtlich der Frequenzkennlinien des zweiten Duplexers 12 – das Reflexionsvermögen in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband verbessert werden, wodurch es möglich wird, die Verluste im ersten Duplexer 11 zu verringern. Dies wird später noch ausführlicher durch Veranschaulichung von Experimenten besprochen.
4 ist ein Schaltbild des ersten Duplexers 11. Der erste Duplexer 11 enthält einen gemeinsamen Verbindungsanschluss 11c, der als ein zweiter Antennenanschluss dient, und den oben beschriebenen ersten Sendeanschluss 11a und ersten Empfangsanschluss 11b.
Ein erstes Sendefilter 31 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 11c und dem ersten Sendeanschluss 11a verbunden. Das erste Sendefilter 31 ist ein Kettenfilter. Das erste Sendefilter 31 enthält Reihenarmresonatoren S11a bis S15b.
Eine Induktivität L11 ist mit den Reihenarmresonatoren S15a und S15b parallel geschaltet. Parallelarmresonatoren P11a und P11b sind zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S11c und S12 und einem Erdungspotenzial miteinander in Reihe geschaltet. Ein Parallelarmresonator P12 ist zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S12 und S13a und einem Erdungspotenzial verbunden. Parallelarmresonatoren P13a und P13b sind zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S13b und S14a und einem Erdungspotenzial miteinander in Reihe geschaltet. Eine Induktivität L12 ist zwischen dem Erdungspotenzial und Endabschnitten der Parallelarmresonatoren P11b, P12 und P13b näher am Erdungspotenzial verbunden. Ein Parallelarmresonator P14 ist zwischen einem Knoten zwischen den Reihenarmresonatoren S14b und S15a und einem Erdungspotenzial verbunden. Eine Induktivität L13 ist zwischen dem Erdungspotenzial und einem Endabschnitt des Parallelarmresonators P14 näher am Erdungspotenzial verbunden.
Ein erstes Empfangsfilter 32 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 11c und dem ersten Empfangsanschluss 11b verbunden.
Das erste Empfangsfilter 32 enthält ein erstes und ein zweites längsgekoppelte Resonator-Filter für elastische Wellen 33 bzw. 34. Das erste und das zweite längsgekoppelte Resonator-Filter für elastische Wellen 33 bzw. 34 sind miteinander parallel geschaltet. Oberflächenschallwellenresonatoren 35a bis 35c sind zwischen den Eingangsanschlüssen des ersten und des zweiten längsgekoppelten Resonator-Filters für elastische Wellen 33 und 34 und dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 11c miteinander in Reihe geschaltet. Oberflächenschallwellenresonatoren 36a und 36b sind zwischen den Ausgangsanschlüssen des ersten und des zweiten längsgekoppelten Resonator-Filters für elastische Wellen 33 und 34 und einem Erdungspotenzial miteinander in Reihe geschaltet.
Bei dieser Ausführungsform ist die Struktur des ersten Duplexers 11 auch jener des in 1 gezeigten Oberflächenschallwellenbauelements 21 ähnlich. Dementsprechend kann auch im ersten Duplexer 11 der Gütefaktor erhöht werden. Jedoch braucht der erste Duplexer 11 nicht unbedingt die Struktur des Oberflächenschallwellenbauelements 21 zu haben. Das heißt, der erste Duplexer 11 kann unter Verwendung eines Oberflächenschallwellenbauelements mit einer Struktur ohne einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit und einen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit ausgebildet werden.
Wie oben besprochen, kann in dem Splitter 1 dieser Ausführungsform das Reflexionsvermögen im ersten Sendeband und im ersten Empfangsband in dem zweiten Duplexer 12 verbessert werden, wodurch es möglich wird, die Verluste zu verringern. Dies wird unten durch Veranschaulichung von konkreten Experimenten besprochen.
Als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wurden die Duplexer der oben beschriebenen Ausführungsform in der folgenden Weise gebildet.
Als das Stützsubstrat 22 wurde ein Si-Substrat mit einer Dicke von 200 μm verwendet. Als der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 wurde ein AlN-Film mit einer Dicke von 1345 nm verwendet. Als der Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit 24 wurde ein SiO₂-Film mit einer Dicke von 670 nm verwendet. Als der piezoelektrische Film 25 wurde ein LiTaO₃-Film mit einer Dicke von 650 nm und einem Schnittwinkel von 55° verwendet. Als die IDT-Elektroden 26 wurde ein mehrschichtiger Metallfilm verwendet, der durch einen Ti-Film mit einer Dicke von 12 nm und einen AlCu-Film mit einer Dicke von 162 nm mit einem Gehalt von 1 Gewichts-% Cu, die in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet waren, gebildet wurde. Ein SiO₂-Film mit einer Dicke von 25 nm wurde auf den IDT-Elektroden als ein Schutzfilm gebildet.
Der Splitter 1, der den ersten und den zweiten Duplexer 11 und 12 enthält, die in der oben beschriebenen Mehrschichtstruktur ausgebildet werden, wurde hergestellt. Die Spezifikationen des ersten und des zweiten Duplexers 11 bzw. 12 sind wie folgt.
(Spezifikationen des zweiten Sendefilters 13)
Die Details der Reihenarmresonatoren S1a bis S5c und der Parallelarmresonatoren P1 bis P4b sind in Tabelle 1 angegeben.
(Spezifikationen des zweiten Empfangsfilters 14)

Die Spezifikationen des längsgekoppelten Resonator-5IDT-Filters für elastische Wellen 15 sind in Tabelle 2 und Tabelle 3 angegeben. In Tabelle 2 ist IDTc die mittige IDT, IDTa und IDTe sind IDTs, die sich an beiden Enden befinden, IDTb ist eine IDT, die zwischen IDTa und IDTc angeordnet ist, und IDTd ist eine IDT, die zwischen IDTc und IDTe angeordnet ist. Darüber hinaus bezeichnet ”Hauptabschnitt” andere Elektrodenfinger als einen Abschnitt mit schmalem Mittenabstand, und ”Abschnitt mit schmalem Mittenabstand” bezeichnet Elektrodenfinger mit schmalem Mittenabstand. [Tabelle 2]

	Reflektor	1,9855
Wellenlänge (μm)	IDTa und IDTe Hauptabschnitt	1,986
	IDTa und IDTe Abschnitt mit schmalem Mittenabstand	1,8155
	IDTb und IDTd Abschnitt mit schmalem Mittenabstand (äußerer)	1,8155
	IDTb und IDTd Hauptabschnitt	1,9355
	IDTb und IDTd Abschnitt mit schmalem Mittenabstand (innerer)	1,8605
	IDTc Abschnitt mit schmalem Mittenabstand	1,8945
	IDTc Hauptabschnitt	1,9765

[Tabelle 3]

Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern
IDTa und IDTe Hauptabschnitt	20,5
IDTa und IDTe Abschnitt mit schmalem Mittenabstand	1,5
IDTb und IDTd Abschnitt mit schmalem Mittenabstand (äußerer)	1
IDTb und IDTd Hauptabschnitt	13,5
IDTb und IDTd Abschnitt mit schmalem Mittenabstand (innerer)	3,5
IDTc Abschnitt mit schmalem Mittenabstand	4,5
IDTc Hauptabschnitt	20

Die Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern, Interdigitalbreite und Metallisierungsverhältnis der Oberflächenschallwellenresonatoren 16 bis 19 sind in Tabelle 4 angegeben. [Tabelle 4]

Oberflächenschallwellenresonator	16	18	17	19
IDT-Wellenlänge (μm)	1,917	1,917	1,917	1,9885
Reflektorwellenlänge (μm)	wie oben	wie oben	wie oben	wie oben
Interdigitalbreite (μm)	28,95	28,95	28,95	60,78
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern der IDT	80	80	80	82
Anzahl von Elektrodenfingern des Reflektors	29	29	29	21
Metallisierungsverhältnis	0,5	0,5	0,5	0,5

(Spezifikationen des ersten Sendefilters 31)

Die Details der Reihenarmresonatoren S11a bis S15b und der Parallelarmresonatoren P11a bis P14 sind in Tabelle 5 angegeben. [Tabelle 5]

	S15a, S15b	P14	S14a, S14b	P13a, P13b	S13a, S13b	P12	S12	P11a, P11b	S11a bis S11c
IDT-Wellenlänge (μm)	2,3108	2,3349	2,236	2,3289	2,2428	2,3227	2,2295	2,3224	2,226
Reflektorwellenlänge (μm)	2,356	2,3349	2,2342	2,3381	2,3083	2,3449	2,3259	2,3341	2,3164
Interdigitalbreite (μm)	80,7	41,9	55,2	41,8	50,9	33,1	46,2	70,3	52,9
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern der IDT	154	129	114	149	146	100	141	77	166
Anzahl von Elektrodenfingern des Reflektors	14	18	14	18	14	18	14	18	14
Metallisierungsverhältnis	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5

(Spezifikationen von ersten Empfangsfiltern 32)

Die Details des ersten und des zweiten längsgekoppelten Resonator-Filters für elastische Wellen 33 bzw. 34 sind in Tabelle 6 und Tabelle 7 angegeben. [Tabelle 6]

	Reflektor	1,8926
Wellenlänge (μm)	Hauptabschnitte der IDTs an beiden Enden	1,8702
	Abschnitt mit schmalem Mittenabstand der IDTs an beiden Enden	1,7737
	Abschnitt mit schmalem Mittenabstand von mittiger IDT	1,7651
	Hauptabschnitt von mittiger IDT	1,8742

[Tabelle 7]

Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern
Hauptabschnitte der IDTs an beiden Enden	19
Abschnitt mit schmalem Mittenabstand der IDTs an beiden Enden	2,5
Abschnitt mit schmalem Mittenabstand von mittiger IDT	3
Hauptabschnitt von mittiger IDT	24

Die Details der Oberflächenschallwellenresonatoren 35a bis 35c, 36a und 36b sind in Tabelle 8 angegeben. [Tabelle 8]

Oberflächenschallwellenresonator	35a bis 35c	36a, 36b
IDT-Wellenlänge (μm)	1,8378	1,9049
Reflektorwellenlänge (μm)	wie oben	wie oben
Interdigitalbreite (μm)	30	61
Anzahl von Paaren von Elektrodenfingern der IDT	180	110
Anzahl von Elektrodenfingern des Reflektors	58	38
Metallisierungsverhältnis	0,5	0,5

Zum Vergleich wurde ein Splitter eines Vergleichsbeispiels in einer ähnlichen Weise wie das oben beschriebene Beispiel hergestellt, außer dass Oberflächenschallwellenbauelemente ohne den oben beschriebenen Film mit hoher Schallgeschwindigkeit und Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit verwendet wurden. Das heißt, als die Mehrschichtstruktur der Oberflächenschallwellenbauelemente wurde ein LiTaO₃-Film mit einer Dicke von 600 nm und einem Schnittwinkel von 55° auf einem Stützsubstrat angeordnet, und dann wurden IDT-Elektroden auf dem LiTaO₃-Film in einer ähnlichen Weise wie das oben beschriebene Beispiel ausgebildet.
In den 5 und 6 bezeichnet die durchgezogene Linie das Resultat des Beispiels, während die durchbrochene Linie das Resultat des Vergleichsbeispiels bezeichnet. 5 veranschaulicht Dämpfungsfrequenzkennlinien des ersten Sendefilters des ersten Duplexers. 6 veranschaulicht Dämpfungsfrequenzkennlinien des ersten Empfangsfilters des ersten Duplexers.
Wie aus den 5 und 6 zu erkennen ist, werden die Einfügeverluste in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband in dem Beispiel auf einen geringeren Pegel reduziert als in dem Vergleichsbeispiel. Insbesondere werden die Einfügeverluste in dem Sendeband wirkungsvoll reduziert. Der Grund dafür kann sein, dass das Reflexionsvermögen in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband in dem zweiten Duplexer 12 verbessert wird. Dies wird mit Bezug auf die 7 und 8 erläutert.
7 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanz an dem Antennenanschluss des zweiten Duplexers in dem oben beschriebenen Beispiel veranschaulicht. 8 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanz an dem Antennenanschluss des zweiten Duplexers in dem Splitter des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels veranschaulicht.
In den 7 und 8 bezeichnen die Marker M1, M2, M3 und M4 die Positionen von 1710 MHz, 1755 MHz, 2110 MHz bzw. 2155 MHz. Das heißt, das Sendeband von Band-4, das heißt das erste Sendeband, befindet sich zwischen Marker M1 und Marker M2, während sich das erste Empfangsband, das heißt das Empfangsband von Band-4, zwischen Marker M3 und Marker M4 befindet.
Beim Vergleich von 7 mit 8 ist deutlich zu sehen, dass, in dem oben beschriebenen Beispiel im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, sowohl in dem ersten Empfangsband als auch in dem ersten Sendeband die Kurven im Impedanz-Smith-Diagramm nahe am Außenumfangsrand liegen, weshalb das Reflexionsvermögen sich 1 nähert. Das heißt, in dem oben beschriebenen Beispiel kann das Reflexionsvermögen in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, in dem zweiten Duplexer verbessert werden. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass Signale in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband in den zweiten Duplexer 12 eintreten. Aus diesem Grund können Verluste in den Sendekennlinien und Empfangskennlinien des ersten Duplexers 11 wirkungsvoll reduziert werden, wie in den 5 und 6 gezeigt.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel kann, da der zweite Duplexer 12 die in 1 gezeigte Mehrschichtstruktur hat, wie oben besprochen, der Gütefaktor erhöht werden, und aus diesem Grund kann das Reflexionsvermögen in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband verbessert werden.
Dementsprechend können in dieser Ausführungsform die Verluste in dem ersten Sendeband und in dem ersten Empfangsband des ersten Duplexers 11 wirkungsvoll reduziert werden. Es ist somit möglich, die Verluste in dem Splitter 1, der Band-25 und Band-4 unterstützt, deren Δf1 und Δf2 gering sind, im Vergleich zu einem bekannten Splitter beträchtlich zu reduzieren.
Das Problem einer Vergrößerung der Verluste im ersten Duplexer 11, wie oben besprochen, macht sich insbesondere bemerkbar, wenn Δf1 und Δf2 gering sind, das heißt, wenn die Differenzen in dem Durchlassband zwischen dem ersten Duplexer und dem zweiten Duplexer gering sind. Wenn es große Differenzen in dem Durchlassband zwischen dem ersten Duplexer und dem zweiten Duplexer gibt, so nähert sich das Reflexionsvermögen 1.
Bevorzugt ist Δf1 größer als 1% der unteren Grenzfrequenz des zweiten Sendebandes, und Δf2 ist größer als 1% der oberen Grenzfrequenz des zweiten Empfangsbandes. Dies wird mit Bezug auf die 9 und 10 erläutert.
9 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Reflexionskoeffizienten veranschaulicht, der aus dem Impedanz-Smith-Diagramm des zweiten Duplexers in der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten wurde. In dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel beträgt der maximale Reflexionskoeffizient im Bereich von 1650 bis 1850 MHz 0,83. Im Gegensatz dazu wird, wie aus 9 zu erkennen ist, in der oben beschriebenen Ausführungsform der Reflexionskoeffizient auf 0,83 oder höher im Frequenzbereich von 1830 MHz und darunter erhöht. Dementsprechend kann der Reflexionskoeffizient bei einer Frequenz von weniger als 1830 MHz auf einen höheren Pegel als in dem Vergleichsbeispiel erhöht werden. Die untere Grenzfrequenz des zweiten Sendebandes beträgt 1850 MHz. Wenn also Δf1 auf größer als {(1850 – 1830)/1850} × 100(%) = 1,08(%) der unteren Grenzfrequenz des zweiten Sendebandes eingestellt wird, so können die Verluste noch wirkungsvoller reduziert werden.
10 ist ein Kurvendiagramm, das ebenfalls die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Reflexionskoeffizienten veranschaulicht, der aus dem Impedanz-Smith-Diagramm des zweiten Duplexers in der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten wurde. In dem Vergleichsbeispiel beträgt der maximale Reflexionskoeffizient in einem höheren Frequenzbereich von 1950 bis 2200 MHz 0,89. Wie aus 10 zu erkennen ist, beträgt in dem Beispiel der Reflexionskoeffizient bei 2015 MHz 0,89. Wenn also Δf2 auf größer als {(2015 – 1995)/1995} × 100 (%) = 1,00 (%) der oberen Grenzfrequenz des zweiten Empfangsbandes eingestellt wird, so kann der Reflexionskoeffizient auf 0,89 oder größer erhöht werden. Dementsprechend können durch Einstellen von Δf2 auf größer als 1% der oberen Grenzfrequenz des zweiten Empfangsbandes die Verluste in dem höheren Frequenzbereich noch wirkungsvoller reduziert werden.
Für die oberen Grenzen von Δf1 und Δf2 gibt es aus technischer Sicht keinerlei Einschränkungen. Wenn jedoch verschiedene Kommunikationsstandards in Betracht gezogen werden, so ist es wünschenswert, dass die oberen Grenzen von Δf1 und Δf2 ungefähr 50% der unteren Grenzfrequenz des zweiten Sendebandes bzw. der oberen Grenzfrequenz des zweiten Empfangsbandes betragen.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23, der als ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, auf dem Stützsubstrat 22 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Anstelle dieser Struktur kann ein Stützsubstrat 23A mit hoher Schallgeschwindigkeit, das als ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit dient, verwendet werden, wie in 11 gezeigt. In diesem Fall kann das Stützsubstrat 22 weggelassen werden. Hinsichtlich des Materials für das Stützsubstrat 23A mit hoher Schallgeschwindigkeit kann ein Material ähnlich dem verwendet werden, das für den Film mit hoher Schallgeschwindigkeit 23 verwendet wird.
Ein in 11 gezeigtes Oberflächenschallwellenbauelement 41 ähnelt dem in 1 gezeigten Oberflächenschallwellenbauelement 21, außer dass das Stützsubstrat 23A mit hoher Schallgeschwindigkeit verwendet wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das erste und das zweite Sendefilter Kettenschaltkreisfilter, und das erste und das zweite Empfangsfilter sind längsgekoppelte Resonator-Filter für elastische Wellen. Jedoch sind die Schaltkreiskonfigurationen der Sendefilter und der Empfangsfilter nicht auf diese Konfigurationen beschränkt. Die Sendefilter und die Empfangsfilter können durch Filter für elastische Wellen verschiedener Schaltkreiskonfigurationen, die elastische Wellen verwenden, gebildet werden. Darüber hinaus können anstelle von Oberflächenschallwellen auch Grenzschallwellen verwendet werden.
Die Sendebänder und die Empfangsbänder des ersten und des zweiten Duplexers sind nicht auf Band-4 und Band-25 beschränkt, wie oben besprochen. Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, einen Splitter zu bilden, der verschiedene Multibänder unterstützt.
Bezugszeichenliste

1: Splitter
2: Antenne
3: Antennenanschluss
4: Impedanzanpassungskreis
11: erster Duplexer
11a: erster Sendeanschluss
11b: erster Empfangsanschluss
11c: gemeinsamer Verbindungsanschluss
12: zweiter Duplexer
12a: zweiter Sendeanschluss
12b: zweiter Empfangsanschluss
12c: gemeinsamer Verbindungsanschluss
13: zweites Sendefilter
14: zweites Empfangsfilter
15: längsgekoppeltes Resonator-Filter für elastische Wellen
16 bis 19: Oberflächenschallwellenresonator
21: Oberflächenschallwellenbauelement
22: Stützsubstrat
23: Film mit hoher Schallgeschwindigkeit
24: Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit
25: piezoelektrischer Film
26: IDT-Elektrode
31: erstes Sendefilter
32: erstes Empfangsfilter
33, 34: erstes und zweites längsgekoppeltes Resonator-Filter für elastische Wellen
35a bis 35c, 36a, 36b: Oberflächenschallwellenresonator
L1, L2, L11, L12, L13: Induktivität
P1, P2: Parallelarmresonator
P3a, P3b, P4a, P4b: Parallelarmresonator
P11a, P11b, P12, P13a, P13b, P14: Parallelarmresonator
S1a bis S1c, S2a, S2b: Reihenarmresonator
S3a bis S3c, S4: Reihenarmresonator
S5a bis S5c: Reihenarmresonator
S11a bis S11c, S12, S13a, S13b, S14a, S14b, S15a, S15b: Reihenarmresonator

Claims

Splitter, umfassend: einen ersten Duplexer, der einen ersten Antennenanschluss, der mit einer Antenne verbunden ist, ein erstes Sendefilter, das mit dem ersten Antennenanschluss verbunden ist und ein erstes Sendeband aufweist, und ein erstes Empfangsfilter, das ein erstes Empfangsband aufweist, enthält und einen zweiten Duplexer, der einen zweiten Antennenanschluss, der mit der Antenne verbunden ist, ein zweites Sendefilter, das mit dem zweiten Antennenanschluss verbunden ist und ein zweites Sendeband aufweist, und ein zweites Empfangsfilter, das ein zweites Empfangsband aufweist, enthält, wobei sich das zweite Sendeband und das zweite Empfangsband in einem Frequenzbereich zwischen dem ersten Sendeband und dem ersten Empfangsband befinden und sowohl das zweite Sendefilter als auch das zweite Empfangsfilter des zweiten Duplexers durch ein Filter für elastische Wellen gebildet werden, und das Filter für elastische Wellen enthält: ein Element mit hoher Schallgeschwindigkeit, durch das Volumenwellen sich mit einer höheren Schallgeschwindigkeit ausbreiten als elastische Wellen, die sich durch einen piezoelektrischen Film ausbreiten, einen Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit, der sich auf dem Element mit hoher Schallgeschwindigkeit befindet und durch den sich Volumenwellen mit einer geringeren Schallgeschwindigkeit ausbreiten als Volumenwellen, die sich durch den piezoelektrischen Film ausbreiten, den piezoelektrischen Film, der sich auf dem Film mit niedriger Schallgeschwindigkeit befindet, und eine IDT-Elektrode, die sich auf dem piezoelektrischen Film befindet.
Splitter nach Anspruch 1, wobei: das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Film mit hoher Schallgeschwindigkeit ist und der Splitter ferner ein Stützsubstrat umfasst, auf dem sich der Film mit hoher Schallgeschwindigkeit befindet.
Splitter nach Anspruch 1, wobei das Element mit hoher Schallgeschwindigkeit ein Stützsubstrat mit hoher Schallgeschwindigkeit ist.
Splitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn eine Frequenzdifferenz zwischen dem ersten Sendeband und dem zweiten Sendeband durch Δf1 dargestellt wird, und wenn eine Frequenzdifferenz zwischen dem zweiten Empfangsband und dem ersten Empfangsband durch Δf2 dargestellt wird, Δf1 größer als 1% einer unteren Grenzfrequenz des zweiten Sendebandes ist und Δf2 größer als 1% einer oberen Grenzfrequenz des zweiten Empfangsbandes ist.
Splitter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste und das zweite Sendefilter Kettenschaltkreisfilter sind und das erste und das zweite Empfangsfilter längsgekoppelte Resonator-Filter für elastische Wellen sind.
Splitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Duplexer ein Band-4-Duplexer ist und der zweite Duplexer ein Band-25-Duplexer ist.