-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Filtervorrichtungen, die zum Beispiel in Duplexern oder dergleichen verwendet werden.
-
ALLGEMEINER STAND DIE TECHNIK
-
Bisher sind verschiedenen Filtervorrichtungen vorgeschlagen worden, die mehrere Filter enthalten, die verschiedene Durchlassbänder aufweisen. Die
WO 2007 145 049 A1 offenbart einen Duplexer für ein Mobiltelefon. Gemäß dem in
WO 2007 145 049 A1 offenbarten Duplexer sind ein Sendefilterchip und ein Empfangsfilterchip auf einem Substrat montiert. Das Sendefilter und das Empfangsfilter sind durch eine Leitung mit einem auf dem Substrat angeordneten Antennenanschluss verbunden. Ein Oberflächenschallwellenresonator wiederum ist mit einem Abschnitt der Leitung zum Verbinden der Filter verbunden, der sich zwischen dem Antennenanschluss und dem Empfangsfilter befindet. Der Oberflächenschallwellenresonator enthält eine einzelne Interdigitaltransducer-Elektrode, die einen einzelnen Eingangsanschluss und einen einzelnen Ausgangsanschluss aufweist.
-
-
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Technisches Problem
-
Herkömmliche Duplexer wie zum Beispiel der in der
WO 2007 145 049 A1 offenbarte, haben das Problem unzureichender Isoliereigenschaften zwischen dem Sendefilter und dem Empfangsfilter. Die Isolierung kann verbessert werden, indem man den Sendefilterchip und den Empfangsfilterchip weiter voneinander weg anordnet. Jedoch vergrößert sich dadurch die Länge der Verdrahtung zwischen dem Sendefilter und einem gemeinsamen Verbindungspunkt, der mit dem Antennenanschluss verbunden ist, oder zwischen dem Empfangsfilter und dem gemeinsamen Verbindungspunkt, was wiederum die elektrische Länge vergrößert, die durch die Verdrahtung in einem elektrischen Hochfrequenzkreis gebildet wird. Dementsprechend wird keine optimale Impedanzanpassung zwischen dem Sendefilter und dem Empfangsfilter erreicht. Eine solche Impedanzfehlanpassung ist deswegen problematisch, weil sie den Einfügeverlust vergrößert.
-
Eine Vergrößerung der Impedanz eines Resonators in dem Sendefilter oder dem Empfangsfilter wäre denkbar, um die angesprochene Impedanzfehlanpassung zu korrigieren. Jedoch nimmt der Einfügeverlust auch in einem solchen Fall zu.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung, die mehrere Bandpassfilter enthält, bereitzustellen, die ausgezeichnete Isoliereigenschaften besitzt und bei der es nicht so leicht zu einer Erhöhung des Einfügeverlusts kommt.
-
Lösung des Problems
-
Eine Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein erstes Filter, das einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist und ein erstes Durchlassband aufweist, ein zweites Filter, das dritte und vierte Anschlüsse aufweist und ein zweites Durchlassband aufweist, das sich von dem ersten Durchlassband des ersten Filters unterscheidet, und eine Filterverbindungsleitung, die einen fünften Anschluss und einen gemeinsamen Verbindungspunkt, der mit dem fünften Anschluss verbunden ist, aufweist, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt mit einem der ersten und zweiten Anschlüsse und einem der dritten und vierten Anschlüsse verbunden ist. Die Filterverbindungsleitung enthält einen ersten Leitungsabschnitt, der mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt und dem ersten Filter verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt, der mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt und dem zweiten Filter verbunden ist, und der erste Leitungsabschnitt enthält einen parallelen Verbindungsbereich, in dem mehrere Leitungen derart elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, dass eine elektrische Länge kürzer ist als in dem Fall, wo eine einzelne Leitung ausgebildet ist.
-
Bei einer konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält die Filtervorrichtung des Weiteren einen Resonator, der mit dem parallelen Verbindungsbereich und dem ersten Filter verbunden ist.
-
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist der parallele Verbindungsbereich kein Funktionselement auf.
-
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in der Filterverbindungsleitung eine Länge des zweiten Leitungsabschnitts, der mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt und dem zweiten Filter verbunden ist, von einer Länge des ersten Leitungsabschnitts verschieden.
-
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in jeder Leitung der mehreren Leitungen von einem Ende zu einem anderen Ende des parallelen Verbindungsbereichs eine Länge von mindestens einer der Leitungen unter den mehreren Leitungen von einer Länge einer anderen Leitung verschieden.
-
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält die Filtervorrichtung des Weiteren ein Substrat, und das erste Filter und das zweite Filter sind auf dem Substrat angeordnet.
-
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die mehreren Leitungen in dem parallelen Verbindungsbereich so angeordnet, dass sie längs nebeneinander in einer zuvor festgelegten Ebene angeordnet sind.
-
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die mehreren Leitungen in dem parallelen Verbindungsbereich in Ebenen angeordnet, die verschiedene Höhenpositionen haben.
-
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der parallele Verbindungsbereich in der Filterverbindungsleitung angeordnet, weshalb eine Filtervorrichtung bereitgestellt werden kann, die überlegene Isoliereigenschaften aufweist und bei denen es nicht so leicht zu einer Erhöhung des Einfügeverlusts kommt.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Gesamtgrundrissansicht, die die physische Struktur einer Filtervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 ist ein Schaltbild, das die Filtervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 3 ist ein Gesamtschaubild, das einen Schaltungsaufbau der Filtervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 4 ist ein Schaubild, das Dämpfung-Frequenz-Kennlinien eines zweiten Filters gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 5 ist ein Schaubild, das Dämpfung-Frequenz-Kennlinien eines ersten Filters gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 6 ist ein Schaubild, das Änderungen bei den Isoliereigenschaften in dem Fall, wo ein Intervall zwischen Filterchips variiert wird, in einem experimentellen Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 7 ist ein Schaubild, das Dämpfung-Frequenz-Kennlinien eines zweiten Filters in dem Fall veranschaulicht, wo ein Intervall zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt und einem ersten Filter variiert wird.
- 8 ist ein Schaubild, das Dämpfung-Frequenz-Kennlinien eines ersten Filters in dem Fall veranschaulicht, wo ein Intervall zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt und dem ersten Filter variiert wird.
- 9 ist ein Impedanz-Smith-Diagramm, das Impedanzkennlinien eines zweiten Filters in einer Filtervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 10 ist ein Impedanz-Smith-Diagramm, das Impedanzkennlinien eines ersten Filters in einer Filtervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 11 ist ein Impedanz-Smith-Diagramm, das ein Durchlassband - anders ausgedrückt: ein Sendeband - eines ersten Filters an einem gemeinsamen Verbindungspunkt in dem Fall veranschaulicht, wo das erste Filter und ein zweites Filter gemeinsam verbunden sind.
- 12 ist ein Gesamtschaubild, das eine Filtervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 13 ist eine Grundrissansicht, die einen parallelen Verbindungsbereich gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Variation an einem parallelen Verbindungsbereich gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 15 ist eine perspektivische Gesamtansicht, die eine weitere Variation an einem parallelen Verbindungsbereich gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 16 ist ein Gesamtschaltbild, das einen Schaltkreis veranschaulicht, in dem ein Resonator mit einem ersten Filter in Reihe geschaltet ist.
- 17 ist ein Impedanz-Smith-Diagramm, das Impedanzanpassungseffekte des Schaltkreises veranschaulicht, der in 16 veranschaulicht ist.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beschreibungen konkreter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht.
-
2 ist ein Schaltbild, das eine Filtervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Filtervorrichtung 1 hat einen gemeinsamen Verbindungspunkt 2, der mit einer Antenne verbunden ist. Ein Induktor L1 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und einem Erdungspotenzial verbunden.
-
Ein erstes Filter 5 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und Empfangsanschlüssen 4a und 4b verbunden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Filtervorrichtung 1 ein Duplexer, und das erste Filter 5 ist ein Empfangsfilter. Ein zweites Filter 7 hingegen ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und einem Sendeanschluss 6 verbunden. Das zweite Filter 7 ist ein Sendefilter.
-
Ein Anschluss 4c auf der Seite des gemeinsamen Verbindungspunktes 2 des ersten Filters 5 entspricht einem ersten Anschluss gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Empfangsanschlüsse 4a und 4b entsprechen einem zweiten Anschluss. Ein Anschluss 8 auf der Seite des gemeinsamen Verbindungspunktes 2 des zweiten Filters 7 hingegen entspricht einem dritten Anschluss, und der Sendeanschluss 6 entspricht einem vierten Anschluss. Der gemeinsame Verbindungspunkt 2 ist mit einem fünften Anschluss T verbunden. Der fünfte Anschluss T ist mit der Antenne verbunden.
-
Der Anschluss 4c, der den ersten Anschluss bildet, und der Anschluss 8, der den dritten Anschluss bildet, sind elektrisch mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 verbunden. Eine Filterverbindungsleitung 9 hat einen ersten Leitungsabschnitt 9a, der mit dem angesprochenen fünften Anschluss T, dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und dem ersten Anschluss 4c verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt 9b, der mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und dem dritten Anschluss 8 verbunden ist.
-
Dementsprechend verbindet der erste Leitungsabschnitt 9a den gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und das erste Filter 5. Gleichermaßen verbindet der zweite Leitungsabschnitt 9b den gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und das zweite Filter 7.
-
Ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist, dass ein paralleler Verbindungsbereich 10 in dem ersten Leitungsabschnitt 9a der Filterverbindungsleitung 9 bereitgestellt wird. Der parallele Verbindungsbereich 10 ist ein Bereich, wo mehrere Leitungen 10a und 10b, durch die Kommunikationssignale fließen, parallel verbunden sind. Der parallele Verbindungsbereich 10 ist ein Leitungsbereich, wo eine elektrische Länge kürzer ist als in dem Fall, wo eine einzelne Leitung von gleicher Länge verwendet wird. Dementsprechend kann ein Leitungsbereich, der elektrisch kurz ist, selbst dann gebildet werden, wenn der parallele Verbindungsbereich 10 physisch lang ist.
-
Darum können die Isoliereigenschaften zwischen dem ersten Filter 5 und dem zweiten Filter 7 durch Vergrößern der Länge des parallelen Verbindungsbereichs 10 verbessert werden. Des Weiteren hat in der vorliegenden Ausführungsform der parallele Verbindungsbereich 10 eine kürzere elektrische Länge als in dem Fall, wo eine einzelne Leitung verwendet wird. Dadurch kann ein Einfügeverlust nur schwer größer werden. Dies wird später noch ausführlicher anhand eines experimentellen Beispiels beschrieben.
-
Wie in 2 veranschaulicht, ist das zweite Filter 7 in der vorliegenden Ausführungsform ein Kettenfilter. Anders ausgedrückt: Es wird ein Reihenarm gebildet, der den dritten Anschluss 8 und den Sendeanschluss 6 verbindet.
-
Reihenarmresonatoren S1a bis S1c, ein Reihenarmresonator S2, Reihenarmresonatoren S3a und S3b und Reihenarmresonatoren S4a bis S4c sind in diesem Reihenarm angeordnet, beginnend auf der Seite, wo sich der Sendeanschluss 6 befindet.
-
Es sind erste bis vierte Parallelarme - in dieser Reihenfolge - von der Seite aus angeordnet, wo sich der Sendeanschluss 6 befindet, so dass der Reihenarm und ein Erdungspotenzial verbunden werden. Der erste Parallelarm verbindet den Sendeanschluss 6 und das Erdungspotenzial. Parallelarmresonatoren P1a und P1b und ein Induktor L2 sind miteinander in dem ersten Parallelarm in Reihe geschaltet.
-
Der zweite Parallelarm verbindet einen Verbindungspunkt zwischen dem Reihenarmresonator S1c und dem Reihenarmresonator S2 mit dem Erdungspotenzial. Der dritte Parallelarm verbindet einen Verbindungspunkt zwischen dem Reihenarmresonator S2 und dem Reihenarmresonator S3a mit dem Erdungspotenzial.
-
Der vierte Parallelarm verbindet einen Verbindungspunkt zwischen dem Reihenarmresonator S3b und dem Reihenarmresonator S4a mit dem Erdungspotenzial. In den zweiten bis vierten Parallelarmen sind Parallelarmresonatoren P2a und P2b, Parallelarmresonatoren P3a und P3b bzw. Parallelarmresonatoren P4a und P4b miteinander in Reihe geschaltet. Erdungspotenzial-seitige Endabschnitte der Parallelarmresonatoren P2b, P3b und P4b sind gemeinsam verbunden. Ein Induktor L3 ist zwischen diesem gemeinsamen Verbindungsbereich und dem Erdungspotenzial verbunden.
-
Resonatoren, die SAW oder BAW verwenden, können als die Reihenarmresonatoren und die Parallelarmresonatoren verwendet werden. Es ist zu beachten, dass das zweite Filter 7 nicht darauf beschränkt ist, ein Kettenfilter zu sein; es kann auch ein längsgekoppeltes Filter vom Resonator-Typ enthalten.
-
In dem ersten Filter 5, das das Empfangsfilter bildet, sind Resonatoren 11A bis 11D, die miteinander in Reihe geschaltet sind, auf der Seite angeordnet, wo sich der erste Anschluss 4c, der als ein Eingangsende dient, befindet. Ein längsgekoppeltes Filter vom Resonator-Typ für elastische Wellen 13 ist mit dem Resonator 11d verbunden. Das Filter für elastische Wellen 13 ist ein Bandpassfilter, das eine Symmetrisch-unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion aufweist. Das Filter für elastische Wellen 13 hat erste bis vierte Filterabschnitte für elastische Wellen 13a bis 13d, von denen jeder eine ungerade Anzahl von Interdigitaltransducern hat. Die Anzahl von Interdigitaltransducern in den Filterabschnitten für elastische Wellen 13a bis 13d, die eine ungerade Anzahl von Interdigitaltransducern haben, ist nicht beschränkt, solange sie eine ungerade Anzahl ist. Anders ausgedrückt: Es kann ein drei-Interdigitaltransducer-Typ, ein fünf-Interdigitaltransducer-Typ, ein sieben-Interdigitaltransducer-Typ oder dergleichen werden verwendet. Die ersten und zweiten Filterabschnitte für elastische Wellen 13a und 13b sind parallel geschaltet zwischen einer Anschluss 14a und dem Empfangsanschluss 4a. Die dritten und vierten Filterabschnitte für elastische Wellen 13c und 13d sind zwischen einem Anschluss 14b und dem Empfangsanschluss 4b parallel geschaltet. Ausgangsenden der ersten und zweiten Filterabschnitte für elastische Wellen 13a und 13b sind gemeinsam verbunden, und ein Resonator 15 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungsbereich und dem Erdungspotenzial verbunden. Gleichermaßen sind Ausgangsenden der dritten und vierten Filterabschnitte für elastische Wellen 13c und 13d gemeinsam verbunden. Ein Resonator 16 ist zwischen diesem gemeinsamen Verbindungsbereich und dem Erdungspotenzial verbunden. Ein Induktor L4 ist zwischen dem Empfangsanschluss 4a und dem Empfangsanschluss 4b verbunden.
-
Eine bekannte Konfiguration kann für das erste Filter 5 und das zweite Filter 7 verwendet werden, wie zum Beispiel eine Filtervorrichtung für elastische Wellen, die ein Durchlassband aufweist, zum Beispiel eine Vorrichtung für elastische Wellen, die durch ein Bandpassfilter gebildet wird. Für die genauen Konfigurationen des ersten Filters 5 und des zweiten Filters 7 bestehen in der vorliegenden Erfindung keine besonderen Einschränkungen.
-
3 ist ein Gesamtschaubild, das Schaltkreiskonfigurationen der in 2 veranschaulichten Filtervorrichtung veranschaulicht. Wie aus 3 zu erkennen ist, wird der parallele Verbindungsbereich 10 zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und dem ersten Filter 5 gebildet. In dem in dieser Ausführungsform beschriebenen Beispiel enthält der parallele Verbindungsbereich 10 zwei Leitungshauptkörperabschnitte, die die gleiche Länge zueinander haben und die sich entlang einer Hauptfläche eines Substrats 21 mit einem konstanten Intervall dazwischen erstrecken, und Leitungsverbindungsabschnitte, die die Endabschnitte der jeweiligen Leitungen miteinander an beiden ihrer Enden verbinden. Die Leitungshauptkörperabschnitte sind länger als die Leitungsverbindungsabschnitte.
-
1 ist eine Gesamtgrundrissansicht, die die physische Struktur der Filtervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Die Filtervorrichtung 1 enthält das Substrat 21. Eine Verdrahtungsstruktur wird auf dem Substrat 21 ausgebildet, wie in der Zeichnung veranschaulicht. Ein Filterchip, der das erste Filter 5 bildet, ist auf dem Substrat 21 montiert, wie durch eine Strich-Punkt-Strich-Linie angedeutet ist.
-
Eine Leitung, die das erste Filter 5 und das zweite Filter 7 elektrisch verbindet, wird auf einer Oberseite des Substrats 21 ausgebildet. Genauer gesagt, wird der gemeinsame Verbindungspunkt 2, der mit der Antenne verbunden ist, auf der Oberseite des Substrats 21 aus einem leitfähigen Film gebildet. Ein verbleibender Abschnitt der Filterverbindungsleitung 9 besteht ebenfalls aus einem leitfähigen Film. Hier wird der gemeinsame Verbindungspunkt 2 aus einer Elektrodenkontaktfläche gebildet, die sich unter dem zweiten Filter 7 befindet, das das Sendefilter bildet. Ein elektrischer Verbindungsabschnitt, der den gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und das zweite Filter 7, das als das Sendefilter dient, verbindet, bildet den zweiten Leitungsabschnitt 9b, der in dem 2 veranschaulicht ist. Andererseits dient ein Leitungsabschnitt, der sich von dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 in Richtung des ersten Filters 5 erstreckt, als der erste Leitungsabschnitt 9a, der in 2 veranschaulicht ist. Der angesprochene parallele Verbindungsbereich 10 wird in dem ersten Leitungsabschnitt 9a ausgebildet.
-
Wie zuvor beschrieben, kann selbst dann, wenn die Länge des parallelen Verbindungsbereichs 10 physisch vergrößert wird, die elektrische Länge im Vergleich zu einem Fall verkürzt werden, wo eine einzelne Leitung verwendet wird.
-
Darum kann gemäß der Filtervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform in dem Fall, wo sich eine Phase zwischen dem ersten Filter 5 und dem zweiten Filter 7 aufgrund einer Zunahme der Distanz zwischen den zwei Filtern geändert hat, die geänderte Phase durch Reduzieren der elektrischen Länge der Leitung kompensiert werden. Dadurch können die Isoliereigenschaften zwischen dem ersten Filter 5 und dem zweiten Filter 7 verbessert werden. Des Weiteren können auch die Einfügeverlust nur schwer zunehmen, wie in 4 und 5 angedeutet ist.
-
4 zeigt Dämpfung-Frequenz-Kennlinien des Durchlassbandes des zweiten Filters, und 5 zeigt Dämpfung-Frequenz-Kennlinien des ersten Filters. Die durchgezogenen Linien in 4 und 5 bezeichnen Ergebnisse eines Arbeitsbeispiels der ersten Ausführungsform, und die durchbrochenen Linien bezeichnen Dämpfung-Frequenz-Kennlinien gemäß einem Vergleichsbeispiel, bei dem die gleiche Konfiguration verwendet wird, mit der Ausnahme, dass eine einzelne Leitung von gleicher Länge anstelle des parallelen Verbindungsbereichs verwendet wird.
-
Es ist zu beachten, dass die Bemessungsparameter des ersten und zweiten Filters 5 und 7 in dem Arbeitsbeispiel folgende waren.
-
(Bemessungsparameter des ersten Filters 5)
-
Die Resonatoren 11A bis 11D waren so konfiguriert, wie in der folgende Tabelle 1 angegeben.
[Tabelle 1]
| | Wellenlänge (µm) | Metallisierungsverhältnis | Anzahl der Paare (Paare) | Querbreite (µm) |
| Resonatoren 11a bis 11c | 1,94 | 0,58 | 98,0 | 23 |
| Resonator 1 1d | 2,02 | 0,58 | 190,0 | 45 |
-
Die Bemessungsparameter der ersten bis vierten Filterabschnitte für elastische Wellen
13a bis 13d waren so, wie in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Es ist zu beachten, dass die Bemessungsparameter der Filterabschnitte für elastische Wellen
13a bis 13d die gleichen waren. Hier wurde jeder der Filterabschnitte für elastische Wellen
13a bis 13d als eine längsgekoppelte Filtereinheit vom Resonator-Typ für elastische Wellen gebildet, die eine ungerade Anzahl von Interdigitaltransducern aufweist, und zwar als eine längsgekoppelte Filtereinheit vom Resonator-Typ für elastische Wellen mit sieben Interdigitaltransducern, deren sieben Interdigitaltransducer in einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle angeordnet waren. Anders ausgedrückt: Der erste Interdigitaltransducer bis siebente Interdigitaltransducer sind in dieser Reihenfolge angeordnet. In der Region, wo der erste Interdigitaltransducer bis siebente Interdigitaltransducer angeordnet sind, ist ein erster Reflektor an einem Endabschnitt in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle angeordnet, und ein zweiter Reflektor ist an dem anderen Endabschnitt in der Ausbreitungsrichtung der elastischen Welle angeordnet.
[Tabelle 2]
| | Wellenlänge (µm) | Metallisierungsverhältnis | Anzahl der Paare (Paare) | Querbreite (µm) |
| Erster Reflektor | 2,04 | 0,68 | 13,5 | 30 |
| Erster Interdigitaltransducer | 2,03 | 0,68 | 19,5 | 30 |
| Zweiter Interdigitaltransducer | 1,83 | 0,67 | 1,0 | 30 |
| Dritter Interdigitaltransducer | 1,86 | 0,62 | 1,0 | 30 |
| Vierter Interdigitaltransducer | 1,99 | 0,63 | 14,0 | 30 |
| Fünfter Interdigitaltransducer | 1,92 | 0,62 | 3,0 | 30 |
| Sechster Interdigitaltransducer | 1,94 | 0,67 | 3,5 | 30 |
| Siebenter Interdigitaltransducer | 2,03 | 0,68 | 23,5 | 30 |
| Zweiter Reflektor | 2,04 | 0,68 | 13,5 | 30 |
-
Die Resonatoren
15 und
16 waren so aufgebaut, wie in der folgenden Tabelle 3 angegeben.
[Tabelle 3]
| | Wellenlänge (µm) | Metallisierungsverhältnis | Anzahl der Paare (Paare) | Querbreite (µm) |
| Resonatoren 15 und 16 | 20,4 | 0,61 | 58,0 | 26 |
-
Der Wert des Induktors L4 betrug 18 nH.
-
(Bemessungsparameter des zweiten Filters 7)
-
Die Reihenarmresonatoren
S1a bis S1c,
S2,
S3a,
S3b und
S4a bis S4c und die Parallelarmresonatoren
P1a,
P1b bis P4a und
P4b waren so aufgebaut, wie in der folgenden Tabelle 4 angegeben.
[Tabelle 4]
| | P1a, P1b | S1a bis S1c | P2a, P2b | S2 | P3a, P3b | S3a, S3b | P4a, P4b | S4a bis S4c |
| Wellenlänge (Haupt) | 1,971 | 1,898 | 1,978 | 1,899 | 1,961 | 1,911 | 1,985 | 1,902 |
| Wellenlänge (Reflektoren) | 1,971 | 1,898 | 1,978 | 1,899 | 1,961 | 1,911 | 1,985 | 1,902 |
| Querbreite | 35,6 | 28,8 | 38,1 | 38,9 | 30,1 | 36,4 | 59,1 | 40,2 |
| Anzahl der Paare | 95,0 | 170,0 | 105,0 | 135,0 | 100,0 | 180,0 | 136,0 | 146,0 |
| Anzahl der Paare (Reflektoren) | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 |
| Metallisierungsverhältnis | 0,475 | 0,475 | 0,475 | 0,430 | 0,475 | 0,475 | 0,475 | 0,475 |
-
Der Wert des Induktors L2 betrug 3,3 nH, und der Wert von L3 betrug 1,0 nH.
-
In dem oben erwähnten Arbeitsbeispiel betrug das Intervall zwischen den Filterchips, die das erste Filter 5 und das zweite Filter 7 bilden, 1000 µm.
-
6 veranschaulicht Isoliereigenschaften in dem Fall, wo das Intervall zwischen dem Filterchip 100 µm, 1000 µm und 1500 µm beträgt. In 6 zeigt die Strich-Punkt-Strich-Linie ein Ergebnis für 100 µm, die durchbrochenen Linie für 1000 µm, und die durchgezogene Linie für 1500 µm. Wie aus 6 zu erkennen ist, können die Isoliereigenschaften durch Vergrößern des Filterchip-Intervalls verbessert werden. Genauer gesagt, wird es - wie in der oben erwähnten Ausführungsform beschrieben - durch das Einstellen des Filterchip-Intervalls auf 1500 µm möglich, ausreichende Isoliereigenschaften beizubehalten, während eine Zunahme des Einfügeverlusts vermieden wird, wie oben beschrieben. Des Weiteren kann die Leiterstruktur in der Leitung einfach so geändert werden, dass der parallele Verbindungsbereich 10 gebildet wird, wodurch nur schwer zusätzliche Kosten entstehen können.
-
Das Folgende kann als die Gründe angesehen werden, warum die Verwendung des besprochenen parallelen Verbindungsbereichs 10 es möglich macht, die Isoliereigenschaften zu verbessern, während eine Zunahme des Einfügeverlusts vermieden wird.
-
Wie in 6 angedeutet, verbessern sich die Isoliereigenschaften in dem Maße, wie das physische Intervall zwischen dem einen Filter und den anderen Filtern zunimmt. Die physische Länge des ersten Leitungsabschnitts 9a nimmt in dem Maße zu, und die elektrische Länge nimmt in dem Maße zu, wie das Intervall zwischen den zwei Filtern zunimmt. Dementsprechend weicht die Impedanzanpassung zwischen dem ersten Filter 5 und dem zweiten Filter 7 von einem optimalen Wert ab. Es wird angenommen, dass dies zu einem erhöhten Einfügeverlust führt.
-
7 und 8 zeigen Änderungen bei den Eigenschaften in dem Fall, wo das angesprochene Filterchip-Intervall aus einem Zustand heraus erhöht wird, in dem der gemeinsame Verbindungspunkt und das erste Filter 5 nahe zueinander gebracht werden. Die durch die durchbrochenen Linien in 7 und 8 angedeuteten Kennlinien relativ zu den durchgezogenen Linien in 7 und 8 sind Ergebnisse in dem Fall, wo das Intervall elektrisch um +40 (ps) vergrößert wurde. 7 zeigt Dämpfung-Frequenz-Kennlinien des zweiten Filters, und 8 zeigt Dämpfung-Frequenz-Kennlinien des ersten Filters.
-
Wie aus 7 und 8 zu erkennen ist, führt ein Vergrößern des Intervalls zu einer Zunahme des Einfügeverlusts, was daraus resultiert, dass die Impedanzanpassung zwischen dem ersten Filter 5 und dem zweiten Filter 7 von einem optimalen Wert abweicht.
-
In der Filtervorrichtung 1 gemäß der oben erwähnten Ausführungsform ist es zum Beispiel erforderlich, dass das zweite Filter 7, das das Sendefilter bildet, die in 9 gezeigte Impedanzkennlinie besitzt, um eine Duplexerfunktion zu realisieren. Gleichermaßen ist es erforderlich, dass das erste Filter 5, das das Empfangsfilter bildet, die in 10 gezeigte Impedanzkennlinie besitzt.
-
Es ist zu beachten, dass Tx und Rx in 9 bis 11 ein Sendefrequenzband bzw. ein Empfangsfrequenzband bezeichnen. Anders ausgedrückt: Es ist erforderlich, dass das zweite Filter 7, das als das Sendefilter dient, eine Impedanzkennlinie aufweist, bei der die Impedanz in dem Sendefrequenzband Tx 50 Ω beträgt, und dass die Impedanz in dem Empfangsfrequenzband Rx in einer offenen Region des Smith-Diagramms liegt, anders ausgedrückt: sich in einer Region befindet, die eine unendliche Impedanz angibt. Es ist erforderlich, dass das erste Filter 5, das als das Empfangsfilter dient, eine Impedanzkennlinie aufweist, bei der die Impedanz in dem Empfangsfrequenzband Rx 50 Ω beträgt, und dass die Impedanz in dem Sendefrequenzband Tx in einer offenen Region des Smith-Diagramms liegt.
-
Wenn zwei Filter, die die oben beschriebenen Impedanzkennlinien aufweisen, gemeinsam verbunden werden, so wird im Sendefrequenzband der Impedanzwert von 50 Ω in dem zweiten Filter 7 mit der offenen Impedanz des ersten Filters 5 parallel geschaltet, und die parallel geschalteten Impedanzen der Impedanz des Duplexers entsprechen. Der Wert davon ist 50 Ω.
-
Das Gleiche gilt für das Empfangsfrequenzband. Anders ausgedrückt: Wenn die Durchlassbandimpedanz des Partnerfilters von der offenen Region in dem Smith-Diagramm abweicht, so weicht in dem ersten und dem zweiten Filter 5 und 7, die an dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 gemeinsam verbunden sind, die Impedanz des Duplexers von 50 Ω ab, wie in 11 angedeutet. Wie in 7 und 8 angedeutet, wird angenommen, dass die Erhöhung des Einfügeverlusts dadurch verursacht wird, dass die elektrische Länge des ersten Leitungsabschnitts 9a zunimmt und die Sendefrequenzbandimpedanz in dem ersten Filter 5, das das Empfangsfilter bildet, infolge dessen vom offenen Zustand abweicht. Anders ausgedrückt: Es wird angenommen, dass die Gesamtimpedanz des Duplexers von 50 Ω abweicht, was eine Erhöhung des Einfügeverlusts bewirkt.
-
Jedoch kann in dem Fall, wo der Einfügeverlust in einer solchen Weise zunimmt, die Sendefrequenzbandimpedanz in dem ersten Filter 5, das das Empfangsfilter bildet, auf offen eingestellt werden. Wie in 16 veranschaulicht, kann durch die Reihenschaltung eines Reihenresonators S10 als eine Vorstufe des ersten Filters 5 die Impedanz in der Richtung des Pfeils A in 17 korrigiert werden. Anders ausgedrückt: Die Sendefrequenzbandimpedanz in dem ersten Filter 5, das das Empfangsfilter bildet, kann durch das Verbinden des Reihenresonators S10 in Richtung des offenen Zustands gebracht werden.
-
Jedoch erhöht sich auch der Einfügeverlust mit diesem Verfahren zur Impedanzjustierung zwangsläufig. Anders ausgedrückt: Im Fall des Verfahrens, das die erhöhte elektrische Länge infolge der erhöhten Verdrahtungslänge durch Verbinden des Reihenresonators S10 kompensiert, muss die Impedanz des Reihenresonators S10 höher justiert werden. Der Verlust des ersten Filters 5, das das Empfangsfilter bildet, wird letztendlich in einer Konfiguration zunehmen, wo der reale Teil der Impedanz des ersten Filters 5 durch Verbinden des Reihenresonators S10 erhöht wird.
-
Im Gegensatz dazu wird es in der besprochenen Ausführungsform durch Bereitstellen des angesprochenen parallelen Verbindungsbereichs 10 möglich, die elektrische Länge des Leitungsabschnitts selbst dann zu reduzieren, wenn die physische Länge der Verdrahtung erhöht wird. In der besprochenen Ausführungsform kann, wenn der gedachte Teil der Impedanz geändert wird und die elektrische Länge verkürzt wird, die Filterimpedanz, in dem Smith-Diagramm, entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zur Mitte des Smith-Diagramms bewegt werden. Dementsprechend kann der Einfluss auf die oben erwähnte Impedanzanpassung verringert werden. Es ist darum möglich, eine Erhöhung des Einfügeverlusts zu vermeiden.
-
Des Weiteren ist ein weiteres Funktionselement zum Justieren der Impedanz nicht erforderlich, weil der parallele Verbindungsbereich 10 einfach in dem ersten Leitungsabschnitt 9a bereitgestellt werden kann. Anders ausgedrückt: Das Ausbilden eines Induktors L, eines Kondensators C oder dergleichen ist nicht erforderlich. Der parallele Verbindungsbereich hat keine solchen Funktionselemente. Dementsprechend kann die Impedanzanpassung allein unter Verwendung einer Verdrahtung erreicht werden, und eine Erhöhung des Einfügeverlusts kann vermieden werden. Des Weiteren kann - weil eine Impedanzanpassung sogar mit einer Konfiguration realisiert wird, die aus reinen Verdrahtungsabschnitten besteht, die weder Induktivitätskomponenten noch Kapazitätskomponenten aufweisen - eine Strahlung von elektromagnetischen Wellen, die durch LC-Resonanz verursacht werden, theoretisch unterdrückt werden, macht es erschwert, externe Schaltkreise zu beeinflussen. Des Weiteren gibt es auch weniger Einflüsse von externen Schaltkreisen.
-
Es ist zu beachten, dass eine Erhöhung des Einfügeverlusts nicht einfach dadurch vermieden werden kann, dass man die Impedanz durch Verbinden des Reihenresonators S10 als eine Vorstufe des ersten Filters 5 justiert, wie in 16 angedeutet. Jedoch können in der vorliegenden Erfindung die Resonatoren 11A bis 11D als eine Vorstufe des ersten Filters 5 in Reihe geschaltet werden, wie in der ersten Ausführungsform. Anders ausgedrückt: Die Resonatoren 11A bis 11D, die zwischen dem parallelen Verbindungsbereich 10 und dem ersten Filter 5 verbunden sind, können zusätzlich aufgenommen werden. In einem solchen Fall können dank des Effekts des Bereitstellens des parallelen Verbindungsbereichs 10 und der Impedanzjustierungsfunktion, die durch die angesprochenen Resonatoren bereitgestellt wird, eine Verbesserung der Isolierung und die Vermeidung einer Erhöhung des Einfügeverlusts erreicht werden.
-
12 ist ein Gesamtschaubild, das eine Filtervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der ersten Ausführungsform wird der parallele Verbindungsbereich 10 dem ersten Leitungsabschnitt 9a zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und dem ersten Filter 5 ausgebildet. Im Gegensatz dazu kann ein paralleler Verbindungsbereich 10B auf der Seite des zweiten Filters 7 angeordnet werden, wie schematisch in 12 angedeutet ist. Hier wird der parallele Verbindungsbereich 10B in dem zweiten Leitungsabschnitt ausgebildet, der den gemeinsamen Verbindungspunkt 2 und das zweite Filter 7 verbindet.
-
Es ist zu beachten, dass drei Leitungen 10a bis 10c parallel geschaltet werden können, wie in dem parallelen Verbindungsbereich 10B, der in 12 veranschaulicht ist. Für die Anzahl der in dem parallelen Verbindungsbereich parallel geschalteten Leitungen bestehen keine besonderen Einschränkungen.
-
Obgleich der erste Anschluss des ersten Filters und der dritte Anschluss des zweiten Filters in den oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt gemeinsam verbunden sind, ist anzumerken, dass in der vorliegenden Erfindung das erste Filter 5, das die ersten und zweiten Anschlüsse aufweist, und das zweite Filter 7, das die dritten und vierten Anschlüsse aufweist, so konfiguriert werden können, dass der zweite Anschluss und der vierte Anschluss gemeinsam verbunden sind. Anders ausgedrückt: Die vorliegende Erfindung kann im weitesten Sinne in einer Konfiguration Anwendung finden, wo einer der ersten und zweiten Anschlüsse des ersten Filters und einer der dritten und vierten Anschlüsse des zweiten Filters mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt gemeinsam verbunden sind.
-
13 ist eine Grundrissansicht, die einen parallelen Verbindungsbereich gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In einem parallelen Verbindungsbereich 10A sind eine erste Leitung 33 und eine zweite Leitung 34 zwischen einem Endabschnitt 31 und einem weiteren Endabschnitt 32 parallel geschaltet. Jedoch unterscheidet sich ein Pfad von einem Verbindungspunkt 35 zu einem Verbindungspunkt 36 durch die erste Leitung 33 von einem Pfad von dem Verbindungspunkt 35 zu dem Verbindungspunkt 36 durch die zweite Leitung 34. Anders ausgedrückt: Der Pfad auf der zweiten Leitung 34 ist kürzer. Auf diese Weise kann der parallele Verbindungsbereich Leitungen aufweisen, deren Pfadlängen zwischen den Verbindungspunkten 35 und 36 verschieden sind.
-
14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Variation des parallelen Verbindungsbereichs veranschaulicht. In einem parallelen Verbindungsbereich 10C sind die Leitungen 10a bis 10c so angeordnet, dass sie innerhalb derselben Ebene parallel verlaufen. Anders ausgedrückt: Mehrere Leitungen 10a bis 10c sind innerhalb derselben Ebene parallel angeordnet. Im Gegensatz dazu können die mehreren Leitungen 10a bis 10c auch separat innerhalb verschiedener Ebenen angeordnet werden, die sich auf verschiedenen Höhenpositionen in einer normalen Richtung einer Primärfläche eines Mehrschichtsubstrats befinden, anders ausgedrückt: in einer Dickenrichtung davon, wie in einem parallelen Verbindungsbereich 10D gemäß einer Variation, und wie in 15 angedeutet. Der parallele Verbindungsbereich kann gebildet werden, indem man die Leitungen 10a bis 10c separat über mehrere Schichten hinweg auf verschiedenen Höhenpositionen in der Dickenrichtung eines Mehrschichtsubstrats anordnet und dann beide Enden der Leitungen zum Beispiel mittels Verbindungselektroden oder dergleichen verbindet.
-
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in einem Duplexer Anwendung finden, der ein Sendesignal und ein Empfangssignal mittels Filtern demultiplexiert, sondern auch in einem Multiplexierer, der drei oder mehr Signale demultiplexiert. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung in einem Diplexer verwendet werden, der mittels Filtern Sendesignale demultiplexiert oder Empfangssignale demultiplexiert. Die Filter brauchen nur aus Kettenfiltern für elastische Wellen zu bestehen, oder sie brauchen nur aus längsgekoppelten Filtern vom Resonator-Typ für elastische Wellen zu bestehen. Die Resonatoren in dem Kettenfilter können durch BAW-Resonatoren gebildet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Filtervorrichtung
- 2
- gemeinsamer Verbindungspunkt
- 4a, 4b
- Empfangsanschluss
- 4c
- erster Anschluss
- 5
- erstes Filter
- 6
- Sendeanschluss
- 7
- zweites Filter
- 8
- dritter Anschluss
- 8a, 8b
- Anschluss
- 9
- Filterverbindungsleitung
- 9a, 9b
- erste und zweite Leitungsabschnitte
- 10, 10A, 10B, 10C, 10D
- paralleler Verbindungsbereich
- 10a bis 10c
- Leitungen
- 11a bis 11d
- Resonatoren
- 13
- Filter für elastische Wellen
- 13a bis 13d
- erste bis vierte Filterabschnitte für elastische Wellen
- 15, 16
- Resonator
- 14a, 14b
- Anschluss
- 21
- Substrat
- 31
- Endabschnitt
- 32
- anderer Endabschnitt
- 33
- erste Leitung
- 34
- zweite Leitung
- 35, 36
- Verbindungspunkt
- L1 bis L4
- Induktor
- P1a, P1b bis P4a, P4b
- Parallelarmresonator
- S1a bis S1c, S2, S3a, S3b, S4a bis S4c
- Reihenarmresonator
- S10
- Reihenresonator
