DE112016000289B4

DE112016000289B4 - Zusammengesetze Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE112016000289B4
Application number: DE112016000289.0T
Authority: DE
Inventors: Tomio Kanazawa; Norio Taniguchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2036-01-05
Also published as: US20170294897A1; JP6394710B2; US10454451B2; KR20170091733A; JPWO2016111262A1; DE112016000289T5; KR101944649B1; WO2016111262A1; CN107210732B; CN107210732A

Abstract

Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1), umfassend:
ein erstes Filter (2) und
mehrere zweite Filter (12A, 12B), die unterschiedliche Durchlassbänder haben, wobei
ein Endabschnitt des ersten Filters (1) und jeweils ein Endabschnitt der mehreren zweiten Filter (12, 12B) mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden sind,
das erste Filter (2) ein piezoelektrisches Substrat (3), das aus LiNbO₃ besteht, eine IDT-Elektrode (4), die auf dem piezoelektrischen Substrat (3) gebildet ist, und eine dielektrische Schicht (6) aufweist, die auf dem piezoelektrischen Substrat (3) gebildet ist, um die IDT-Elektrode (4) abzudecken,
das erste Filter (2) eine Grundwelle einer Rayleigh-Welle verwendet,
ein Durchlassband des ersten Filters (2) in einem Frequenzband eingerichtet ist, das niedriger ist als jedes der Durchlassbänder der zweiten Filter (12A, 12B), und
die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die niedriger sind als eine Frequenz einer Längswelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters (2).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft zusammengesetzte Filtervorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Gemäß dem Stand der Technik werden zusammengesetzte Filtervorrichtungen weit verbreitet in Mobiltelefonen und dergleichen verwendet.
Die JP 2013-62556 A beschreibt zum Beispiel einen Multiplexer, der drei oder mehr Bandpassfilter aufweist. Bei dem Demultiplexer des Patentdokumentes 1 sind diese drei oder mehr Bandpassfilter gemeinsam an einen Antennenanschluss angeschlossen.
Aus der US 2013/0300519 A1 ist eine Filtervorrichtung bekannt, bei der eine auf einem piezoelektrischen Substrat aus LiNbO₃ ausgebildete dielektrische Schicht die auf dem Substrat gebildeten IDT-Elektroden eines ersten Filters abdeckt, wobei das erste Filter eine Grundwelle einer Rayleigh-Welle verwendet und das Durchlassband des ersten Filters niedriger liegt als das Durchlassband eines zweiten Filters.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabe
Bei dem Multiplexer gemäß der JP 2013-62556 A verursacht die Leitfähigkeitskomponente jedes Bandpassfilters eine Erhöhung der Einfügungsdämpfung eines anderen Bandpassfilters, das denselben Anschluss hat. Um die Einfügungsdämpfung zu verringern, ist es vorstellbar, LiNbO₃-Substrate mit niedrigem Verlust als piezoelektrische Substrate für alle Bandpassfilter zu verwenden. Wenn jedoch LiNbO₃ verwendet wird, ergibt sich das Problem erhöhter Kosten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer kostengünstigen zusammengesetzten Filtervorrichtung mit niedrigerer Einfügungsdämpfung.
Lösung der Aufgabe
Eine zusammengesetzte Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein erstes Filter und mehrere zweite Filter, die unterschiedliche Durchlassbänder haben, wobei ein Endabschnitt des ersten Filters und der mehreren zweiten Filter mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden sind, wobei das erste Filter ein piezoelektrisches Substrat aufweist, das aus LiNbO₃ besteht, eine IDT-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet ist, und eine dielektrische Schicht, die auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet ist, so dass sie die IDT-Elektrode abdeckt, wobei das erste Filter eine Grundwelle von Rayleigh-Wellen verwendet, und wobei ein Durchlassband des ersten Filters in einem Frequenzband angeordnet ist, das niedriger ist als jedes der Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter. Dabei sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter in Frequenzbändern eingerichtet, die niedriger sind als die Frequenz einer Längswelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters, was es ermöglicht, die Einfügungsdämpfung effektiv zu verringern.
Bei einer konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die zusammengesetzte Filtervorrichtung einen Antennenanschluss auf, und die einen Endabschnitte des ersten Filters und der mehreren zweiten Filter sind gemeinsam an dem Antennenanschluss angeschlossen.
Bei einer anderen konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ist das piezoelektrische Substrat des ersten Filters aus einem gedrehten Y-geschnittenen LiNbO₃ mit einem Schnittwinkel zwischen 110° und 150° (jeweils einschließlich) hergestellt. In diesem Fall kann die Grundwelle von Rayleigh-Wellen entsprechend eingesetzt werden.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, weist die IDT-Elektrode eine Metallschicht auf, die aus einem Metall mit einer Dichte höher als 7,87×10³ kg/m³ besteht. In diesem Fall kann das erste Filter Volumenwellenemissionen über einen weiten Bereich verringern.
Bei einer anderen konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, besteht die Metallschicht der IDT-Elektrode aus mindestens einem Metall gewählt aus Cu, Fe, Mo, Pt, W, Pd, Ta, Au und Ag. In diesem Fall kann das erste Filter die Volumenwellenemission über einen weiten Bereich verringern.
Bei noch einer anderen konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter in Frequenzbändern eingerichtet, die die folgende Formel (A) erfüllen, wobei h die Stärke der IDT-Elektrode ist, pdie Dichte der IDT-Elektrode ist, λ eine Wellenlänge ist, die von der IDT-Elektrode bestimmt wird, f eine Mittenfrequenz des Durchlassbands des ersten Filters ist, x ρ×h/λ, ist und y eine durch f normalisierte Frequenz ist: $1 < y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter in Frequenzbändern eingerichtet, die niedriger sind als die Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters. In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter in Frequenzbändern eingerichtet, die die folgende Formel (B) erfüllen: $1 < y<1,7358 \times 10^{- 4} \times x + 1,1781$
In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter in Frequenzbändern eingerichtet, die höher sind als die Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters. In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter in Frequenzbändern eingerichtet, die die folgende Formel (C) erfüllen. $2,0032 \times 10^{- 4} \times x + 1,2138<y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei den mehreren zweiten Filtern das Durchlassband mindestens eines der mehreren zweiten Filter in einem Frequenzband eingerichtet, das niedriger ist als die Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters, und das Durchlassband eines übrigen der mehreren zweiten Filter ist in einem Frequenzband eingerichtet, das höher ist als die Frequenz der ersten Transversalwelle von Rayleigh-Wellen in dem ersten Filter. In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ist das Durchlassband mindestens eines der mehreren zweiten Filter in einem Frequenzband eingerichtet, das die folgende Formel (B) erfüllt: $1 < y<1,7358 \times 10^{- 4} \times x + 1,1781$
und das Durchlassband eines übrigen der mehreren zweiten Filter ist in einem Frequenzband eingerichtet, das die folgende Formel (C) erfüllt: $2,0032 \times 10^{- 4} \times x + 1,2138<y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden. Bei noch einer weiteren konkreten Ausführungsform der zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, weist mindestens ein zweites Filter der mehreren zweiten Filter ein piezoelektrisches Substrat auf, das aus LiTaO₃ besteht. In diesem Fall kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine kostengünstige zusammengesetzte Filtervorrichtung mit niedriger Einfügungsdämpfung bereitgestellt.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild einer zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltbild eines ersten Filters in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3(a) ist eine Draufsicht eines ersten Reihenarmresonators, der in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 3(b) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie I-I der 3(a).
4 ist eine erweiterte Front-Querschnittsansicht eines ersten Filters bei einem ersten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine erweiterte Front-Querschnittsansicht eines Resonators für elastische akustische Oberflächenwelle, der in einem zweiten Filter verwendet wird, das eines mehrerer zweiter Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
6 ist eine Ansicht, die ein Impedanzmerkmal eines ersten Reihenarmresonators darstellt, der als ein Beispiel eines Resonators für elastische Oberflächenschallwellen in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Rayleigh-Welle Phase und Frequenz in einem ersten Reihenarmresonator darstellt, der als ein Beispiel des Resonators für elastische Oberflächenschallwellen, der in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient.
8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen ρ×h/λ, der IDT-Elektrode und jeweiligen Frequenzen von Rayleigh-Wellen in einem ersten Reihenarmresonator darstellt, der als ein Beispiel des Resonators für elastische Oberflächenschallwellen, der in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient.

9 ist eine Ansicht, die Impedanzmerkmale von entsprechenden ersten Reihenarmresonatoren mit unterschiedlichen IDT-Elektrodendicken in der ersten Ausführungsform darstellt.
10 ist eine Ansicht, die Beziehungen zwischen Phase und Frequenz einer Rayleigh-Welle von entsprechenden ersten Reihenarmresonatoren mit unterschiedlichen IDT-Elektrodendicken bei der ersten Ausführungsform darstellt.
11 ist eine Ansicht, die Beziehungen zwischen ρ×h/λ, der IDT-Elektrode und jeweiligen normalisierten Frequenzen darstellt, wobei die normalisierten Frequenzen Frequenzen von Rayleigh-Wellen des ersten Reihenarmresonators und eines ersten Parallelarmresonators sind, die durch die Mittenfrequenz des Durchlassbands des ersten Filters normalisiert sind, wobei der erste Reihenarmresonator und der erste Parallelarmresonator in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlich durch Beschreiben konkreter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass jede Ausführungsform, die in der vorliegenden Patentschrift beschrieben ist, allein veranschaulichenden Zwecken dient und dass Bestandteile unterschiedlicher Ausführungsformen kombiniert oder teilweise ausgetauscht werden können.
1 ist ein Blockschaltbild einer zusammengesetzten Filtervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine zusammengesetzte Filtervorrichtung 1 weist ein erstes Filter 2 und mehrere zweite Filter 12A und 12B auf, die unterschiedliche Durchlassbänder haben. Die Anzahl der mehreren zweiten Filter 12A und 12B ist nicht auf irgendeinen speziellen Wert beschränkt.
Die zusammengesetzte Filtervorrichtung 1 weist ferner einen Antennenanschluss 17 auf. Jeweils ein Endabschnitt des ersten Filters 2 und der mehreren zweiten Filter 12A und 12B sind gemeinsam an den Antennenanschluss 17 angeschlossen.
2 ist ein Schaltbild des ersten Filters in der ersten Ausführungsform.
Das erste Filter 2 ist ein Abzweigfilter. Das erste Filter 2 weist einen Eingangsanschluss 2a und einen Ausgangsanschluss 2b auf. Erste bis vierte Reihenarmresonatoren S1 bis S4 sind zwischen den Eingangsanschluss 2a und den Ausgangsanschluss 2b geschaltet. Ein erster Parallelarmresonator P1 ist zwischen ein Erdungspotenzial und eine Anschlussstelle zwischen dem ersten Reihenarmresonator S1 und dem zweiten Reihenarmresonator S2 geschaltet. Ein zweiter Parallelarmresonator P2 ist zwischen das Erdungspotenzial und eine Anschlussstelle zwischen dem zweiten Reihenarmresonator S2 und dem dritten Reihenarmresonator S3 geschaltet. Ein dritter Parallelarmresonator P3 ist zwischen das Erdungspotenzial und eine Anschlussstelle zwischen dem dritten Reihenarmresonator S3 und dem vierten Reihenarmresonator S4 geschaltet. Ein vierter Parallelarmresonator P4 ist zwischen das Erdungspotenzial und eine Anschlussstelle zwischen dem vierten Reihenarmresonator S4 und der Ausgangsklemme 2b geschaltet. Die Schaltungskonfiguration des ersten Filters 2 ist nicht auf die eine oben beschriebene beschränkt. Die ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und die ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4 bestehen jeweils aus einem Resonator für elastische akustische Oberflächenwelle.
3(a) ist eine Draufsicht eines ersten Reihenarmresonators, der in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, und 3(b) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie I-I der 3(a).
Der erste Reihenarmresonator S1 weist ein piezoelektrisches Substrat 3 auf. Das piezoelektrische Substrat besteht aus einem gedrehten Y-geschnittenen LiNbO₃. Das erste Filter 2 verwendet eine Grundwelle einer Rayleigh-Welle. Der Schnittwinkel des LiNbO₃ des piezoelektrischen Substrats 3 ist nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, solange die Grundwelle von Rayleigh-Wellen eingesetzt werden kann, und liegt zum Beispiel wünschenswert zwischen 110° und 150° (jeweils einschließlich). Bevorzugt ist es wünschenswert, dass der Schnittwinkel von LiNbO₃ des piezoelektrischen Substrats 3 zwischen 126° und 130° (jeweils einschließlich) liegt.
Eine Interdigital-(IDT)-Elektrode 4 ist auf dem piezoelektrischen Substrat 3 gebildet. Reflektoren 5 sind auf beiden Seiten der IDT-Elektrode 4 entlang einer Ausbreitungsrichtung der elastischen Oberflächenschallwelle gebildet. Die IDT-Elektrode 4 besteht aus einer aus Pt gebildeten Metallschicht. Die IDT-Elektrode 4 besteht bevorzugt aus einem dichten Metall. Das ermöglicht besseres Anregen der Grundwelle der Rayleigh-Welle. Die IDT-Elektrode 4 muss auch eine Metallschicht aufweisen, die aus einem Metall besteht, dessen Dichte ρ größer als 7,87×10³ kg/m³ ist. Es wird zum Beispiel vorgezogen, dass die IDT-Elektrode 4 eine Metallschicht aufweist, die aus mindestens einem aus Cu, Fe, Mo, Pt, W, Pd, Ta, Au und Ag gewählten Metall besteht.
Bei einem modifizierten Beispiel, das in 4 abgebildet ist, kann die IDT-Elektrode 24 des ersten Filters mehrere Schichten 24 A bis 24d aufweisen. Die Anzahl von Metallschichten ist nicht auf irgendeinen bestimmten Wert beschränkt.
Mit Bezug wieder auf 3(b) ist eine dielektrische Schicht 6 auf dem piezoelektrischen Substrat 3 gebildet, um die IDT-Elektrode 4 abzudecken. Die dielektrische Schicht 6 ist gebildet, um den Gebrauch von Rayleigh-Wellen auf dem ersten Reihenarmresonator S1 zu ermöglichen. Die dielektrische Schicht besteht aus SiO₂. Die dielektrische Schicht 6 kann aus irgendeinem anderen geeigneten dielektrischen Material als SiO₂ bestehen.
Die zweiten bis vierten Reihenarmresonatoren S2 bis S4 und die ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4 haben jeweils eine ähnliche Konfiguration wie der erste Reihenarmresonator S1 und sind auf demselben piezoelektrischen Substrat 3 gebildet. Die ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und die ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4 haben geeignete IDT-Elektrodendicken und geeignete Elektrodenfingerabstände der IDT-Elektrode und bilden das erste Filter 2, das in 1 gezeigt ist.
Die mehreren zweiten Filter 12A und 12B sind bei der vorliegenden Ausführungsform auch Abzweigfilter, die jeweils konfiguriert werden, indem mehrere Resonatoren elastischer Oberflächenschallwellen verwendet werden. 5 ist eine erweiterte Front-Querschnittsansicht eines Resonators für elastische Oberflächenschallwelle, der in dem zweiten Filter verwendet wird, das eines der mehreren zweiten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Ein Resonator für elastische Oberflächenschallwellen, der in dem zweiten Filter 12A verwendet wird, weist ein piezoelektrisches Substrat 13 auf, das aus LiTaO₃ besteht und Leckwellen einsetzt. Alternativ kann der Resonator für elastische Oberflächenschallwellen, der oben beschrieben ist, ein piezoelektrisches Substrat aufweisen, das aus einem anderen piezoelektrischen Einkristall als LiTaO₃ oder aus piezoelektrischer Keramik oder dergleichen hergestellt ist.
Ein Resonator für elastische Oberflächenschallwellen, der in dem zweiten Filter 12B verwendet wird, hat eine ähnliche Struktur wie die des Resonators für elastische Oberflächenschallwellen, der in dem zweiten Filter 12A verwendet wird.
Das Durchlassband des ersten Filters 2 ist in einem Frequenzband eingerichtet, das niedriger als jedes der Durchlassbänder zweiter Filter 12A und 12B.
6 ist eine Ansicht, die ein Impedanzmerkmal eines ersten Reihenarmresonators darstellt, der als ein Beispiel eines Resonators für elastische Oberflächenschallwellen in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Man erkennt, dass sich die Stärke der Rayleigh-Welle bei Frequenzen, die durch die gestrichelten Linien A, B, D und E dargestellt sind, stark ändert. Die Frequenzen, die durch gestrichelte Linien A und B dargestellt sind, entsprechen jeweils einer Resonanzfrequenz und einer Anti-Resonanzfrequenz des ersten Reihenarmresonators S1, der in 2 abgebildet ist. Die Frequenz, die durch die gestrichelte Linie D veranschaulicht ist, entspricht der Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen. Die Frequenz, die durch die gestrichelte Linie E dargestellt ist, entspricht der Frequenz einer Längswelle von Rayleigh-Wellen. Die Frequenz, die durch die gestrichelte Linie C veranschaulicht ist, entspricht der Frequenz einer langsamen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen. Unter Bezugnahme auf die Resonanzfrequenz die Anti-Resonanzfrequenz, die Frequenz der langsamen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen, die Frequenz der schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen und die Frequenz der Längswelle von Rayleigh-Wellen, gelten dieselben Beziehungen auch für die zweiten bis vierten Reihenarmresonatoren S2 bis S4 und die ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B, die in Fig. abgebildet sind, alle niedriger als die Frequenzen von Längswellen von Rayleigh-Wellen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4, und sind in den Frequenzbändern eingerichtet, die sich von den Frequenzen der schnellen Transversalwellen unterscheiden. Außerdem sind die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B in Frequenzbändern eingerichtet, die höher sind als das Durchlassband des ersten Filters 2. Das ermöglicht die Verringerung der Einfügungsdämpfung. Einzelheiten sind unten angegeben.
7 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der-Phase und der Frequenz der Rayleigh-Welle in dem ersten Reihenarmresonator darstellt, der als ein Beispiel des Resonators für elastische Oberflächenschallwellen dient, der in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Man erkennt, dass sich die Phase der Rayleigh-Welle bei der Frequenz der schnellen Transversalwelle und der Frequenz der Längswelle, die durch die gestrichelten Linien D und E dargestellt sind, stark ändert. Ferner sieht man, dass sich die Phase der Rayleigh-Wellen auch stark bei einem Frequenzband, das höher als die Frequenz der Längswelle ist, ändert. Ein größerer Phasenwechsel bedeutet eine höhere Volumenwellenemission. Dies bedeutet, dass die Volumenwellenemissionen von Rayleigh-Wellen bei einem Frequenzband gleich oder höher als die Frequenz der schnellen Transversalwelle und als die Frequenz der Längswelle höher ist. Mit anderen Worten ist die Volumenwellenemission von Rayleigh-Wellen niedriger, solange eine Frequenz gleich oder geringer ist als die Frequenz der Längswelle und anders ist als die Frequenz der schnellen Transversalwelle. Dasselbe gilt für Volumenwellenemissionen von Rayleigh-Wellen der anderen Resonatoren für elastische akustische Oberflächenwellen, die in dem ersten Filter 2 verwendet werden. Auf diese Art kann das erste Filter 2 die Volumenwellenemission über einen weiten Bereich verringern.
Im Übrigen verringert die Volumenwellenemissionen eines Resonators, der in einem Filter der zusammengesetzten Filtervorrichtung verwendet wird, die Leitfähigkeit eines anderen Filters, das denselben Anschluss verwendet. Das erhöht die Einfügungsdämpfung. Bei zusammengesetzten Filtervorrichtungen der entsprechenden Art wird die Leitfähigkeit jedes Filters durch Volumenwellenemissionen von Resonatoren verringert, die in einer Vielzahl von Filtern verwendet werden, wodurch die Einfügungsdämpfung erhöht wird.
Auf dem Fachgebiet besteht zum Beispiel eine zusammengesetzte Filtervorrichtung aus Filtern, die Resonatoren elastischer Oberflächenschallwellen verwenden, die Leckwellen ausbreitende LiTaO₃-Substrate einsetzen, oder aus Filtern, die Resonatoren für elastische Oberflächenaschallwellen verwenden, die Love-Wellen ausbreitende LiNbO₃-Substrate einsetzen. Bei den oben erwähnten Resonatoren für elastische Oberflächenschallwellen in den zusammengesetzten Filtervorrichtungen, ist die Volumenwellenemission höher wie die Frequenz der langsamen Transversalwelle. Wenn das Durchlassband eines Filters höher wird, steigt daher die Einfügungsdämpfung des Filters.
Andererseits kann das erste Filter 2 der vorliegenden Ausführungsform die Volumenwellenemission von Rayleigh-Wellen in jedem Resonator für elastische Oberflächenschallwellen verringern, solange eine Frequenz gleich oder kleiner ist als die Frequenz der Längswelle von Rayleigh-Wellen jedes Resonators für elastische Oberflächenschallwelle, der in dem ersten Filter 2 verwendet wird, und anders ist als die Frequenz seiner schnellen Transversalwelle. Die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B, die in Figur abgebildet sind, sind alle niedriger als die Frequenzen von Längswellen von Rayleigh-Wellen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4, und sind in den Frequenzbändern eingerichtet, die nicht die Frequenzen ihrer schnellen Transversalwellen sind. Die mehreren zweiten Filter 12A und 12B sind für Volumenwellenemissionen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten parallelen Armresonatoren P1 bis P4 weniger anfällig. Die Einfügungsdämpfungen der mehreren zweiten Filter 12A und 12B können folglich effektiv verringert werden.
Außerdem weisen die mehreren zweiten Filter 12A und 12B jeweils ein piezoelektrisches Substrat auf, das aus LiTaO₃ besteht und Leckwellen einsetzt. Die Volumenwellenemissionen von Leckwellen eines Resonators für elastische Oberflächenschallwellen, der LiTaO₃-Substrat verwendet, ist bei einem Frequenzband unterhalb der Resonanzfrequenz des Resonators für elastische Oberflächenschallwellen extrem niedrig.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Durchlassband des ersten Filters 2 in einem Frequenzband eingerichtet, das unterhalb jedes der Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B liegt. Die Einfügungsdämpfung des ersten Filters 2 kann folglich effektiv verringert werden.
Alle piezoelektrischen Substrate der mehreren zweiten Filter 12A und 12B sind kostengünstige LiTaO₃-Substrate. Die Einfügungsdämpfungen des ersten Filters 2 und der mehreren zweiten Filter 12A und 12B kann folglich effektiv verringert werden, und die Kosten können ebenfalls verringert werden.
8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen ρ×h/λ, der IDT-Elektrode und jeweiligen Frequenzen von Rayleigh-Wellen in einem ersten Reihenarmresonator darstellt, der als ein Beispiel des Resonators für elastische Oberflächenschallwellen, der in dem ersten Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient. Eine ununterbrochene Linie stellt die Frequenz einer Längswelle dar, eine Linie aus kurzen Strichen stellt die Frequenz einer schnellen Transversalwelle dar, eine strichpunktierte Linie stellt die Frequenz einer langsamen Transversalwelle dar, eine gestrichelte doppelt punktierte Linie stellt die Anti-Resonanzfrequenz dar, und eine Linie aus langen Strichen stellt die Resonanzfrequenz dar. Dabei ist ρ die Dichte eines Metalls, das die IDT-Elektrode bildet, h die Stärke der IDT-Elektrode, und λ die Wellenlänge einer Welle, die von der IDT-Elektrode angeregt wird.
Während ρ×h/λ, der IDT-Elektrode 4 des ersten Reihenarmresonators S1, der in 3 (b) abgebildet ist, steigt, werden die Anti-Resonanzfrequenz und die Resonanzfrequenz des ersten Reihenarmresonators S1 kleiner. Andererseits bleiben die Frequenzen der Längswelle, der schnellen Transversalwelle und der langsamen Transversalwelle ungeachtet des Werts von ρ×h/λ, konstant. Durch Vergrößern von ρ×h/λ, der IDT-Welle 4 ist es daher möglich, den Unterschied zwischen der Frequenz der Längswelle und der Anti-Resonanzfrequenz des ersten Reihenarmresonators S1 und den Unterschied zwischen der Frequenz der Längswelle und der Resonanzfrequenz des ersten Reihenarmresonators S1 zu erhöhen. Dasselbe gilt für andere Resonatoren für elastische Oberflächenschallwellen in dem ersten Filter 2. Das Verwenden der IDT-Elektrode mit großem ρ×h/λ, in jedem Resonator für elastische Oberflächenschallwellen ermöglicht daher das Erhöhen des Frequenzunterschieds zwischen dem Durchlassband des ersten Filters und der Längswelle jedes Resonators für elastische Oberflächenschallwelle. Das erweitert einen Bereich, in dem die Durchlassbänder der Vielzahl zweiter Filter 12A und 12B eingerichtet werden können. Die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B können folglich weiter erweitert werden, oder eine größere Zahl von Durchlassbändern der zweiten Filter kann verwendet werden.
9 ist eine Ansicht, die Impedanzmerkmale des ersten Reihenarmresonators darstellt, der unterschiedlich dicke IDT-Elektroden in der ersten Ausführungsform hat. 10 ist eine Ansicht, die die Beziehungen zwischen Phase und Frequenz von Rayleigh-Wellen des jeweiligen ersten Reihenarmresonators darstellt, der unterschiedlich dicke IDT-Elektroden in der ersten Ausführungsform hat. X1 bis X10 stellen jeweils die ersten Reihenarmresonatoren dar, die unterschiedlich dicke IDT-Elektroden haben.

X1 bis X10 unterscheiden sich voneinander nur in der Dicke der IDT-Elektrode. Die Werte von h/λ in X1 bis X10 sind jeweils in der folgenden Tabelle 1 spezifiziert. TABELLE 1

	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8	X9	X10
IDT-Elektrodenfolienstärke h/λ (%)	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5
Resonanz-Frequenz (GHz)	1,914	1,888	1,86	1,83	1,802	1,772	1,744	1,716	1,686	1,656
Anti-Resonanz-Frequenz (GHz)	1,978	1,952	1,926	1,9	1,872	1,844	1,818	1,79	1,764	1,736

Wie in Tabelle 1 spezifiziert, wird der Wert von h/λ derart bestimmt, dass X1 den kleinsten Wert von h/λ hat, und der Wert von h/λ von X1 bis X10 sequenziell steigt. Dabei ist die Stärke der IDT-Elektrode der einzige Unterschied zwischen X1 bis X10. Der Wert von ρ×h/λ ist daher auch der kleinste in X1, und von X1 bis X10 steigt der Wert von ρ×h/λ sequenziell. Wie in 9 und 10 abgebildet, sieht man, dass der Unterschied zwischen der Frequenz der Längswelle und der Anti-Resonanzfrequenz des ersten Reihenarmresonators und der Unterschied zwischen der Frequenz der Längswelle und ihrer Resonanzfrequenz in X1 die kleinsten sind, und dass diese Unterschiede von X1 bis X10 sequenziell steigen. Man sieht daher, dass, während ρ×h/λ der IDT-Elektrode, die in dem ersten Reihenarmresonator verwendet wird, steigt, der Unterschied zwischen der Frequenz der Längswelle und der Anti-Resonanzfrequenz und der Unterschied zwischen der Frequenz der Längswelle und der Resonanzfrequenz größer werden.
In einem Fall, bei dem 4 Metallschichten 24a bis 24d wie bei dem modifizierten Beispiel, das in 4 abgebildet sind, enthalten sind, kann ρ×h/λ gemäß der folgenden Formel berechnet werden. Dabei sind h1 bis h4 die Stärken der jeweiligen Metallschichten 24a bis 24d. $ρ \times h/ λ=ρ 1 \times h1/ λ+ρ 2 \times h 2 / λ+ρ 3 \times h3/ λ+ρ 4 \times h4/ λ$
Wie in dem vorhergehenden Fall, kann in dem Fall, in dem die Metallschicht aus mehreren Schichten besteht, die anders ist als vier Schichten, ρ×h/λ, der IDT-Elektrode durch Berechnen des Produkts der Dichte und einer normalisierten Stärke, die eine Dicke ist, die durch die Wellenlänge des ersten Filters normalisiert wurde, für jede Metallschicht und durch Berechnen der Summe der vorhergehenden Produkte, die für alle Metallschichten berechnet wurden, erhalten werden.
11 ist eine Ansicht, die die Beziehungen zwischen ρ×h/λ, der IDT-Elektrode und jeweiligen normalisierten Frequenzen darstellt. Dabei sind die normalisierten Frequenzen Frequenzen von Rayleigh-Wellen des ersten Reihenarmresonators und des ersten Parallelarmresonators, die durch die Mittenfrequenz des Durchlassbandes des ersten Filters normalisiert sind, und der erste Reihenarmresonator und der erste Parallelarmresonator werden in dem Filter bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Die ununterbrochene Linie, die dreieckige Kennzeichnungen verbindet, stellt die Längswelle des Reihenarmresonators dar, die ununterbrochene Linie, die kreisförmige Kennzeichnungen verbindet, stellt die Längswelle paralleler Armresonatoren dar, die gestrichelte Linie, die dreieckige Kennzeichnungen verbindet, stellt die schnelle Transversalwelle des Reihenarmresonators dar, die gestrichelte Linie, die kreisförmige Kennzeichnungen verbindet, stellt die schnelle Transversalwelle des Parallelarmresonators dar, die strichpunktierte Linie, die dreieckige Kennzeichnungen verbindet, stellt die langsame Transversalwelle des Reihenarmresonators dar, und die strichpunktierte Linie, die kreisförmige Kennzeichnungen verbindet, stellt die langsame Transversalwelle des Parallelarmresonators dar.

Jede normalisierte Frequenz in dem ersten Reihenarmresonator S1, der in 2 abgebildet ist, ist proportional zu ρ×h/λ, der IDT-Elektrode des ersten Reihenarmresonators. Jede normalisierte Frequenz in dem ersten Parallelarmresonator P1 ist proportional zu ρ×h/λ, der IDT-Elektrode des ersten Parallelarmresonators. Ähnlich sind die normalisierten Frequenzen der zweiten bis vierten Reihenarmresonatoren S2 bis S4 und der zweiten bis vierten Parallelarmresonatoren P2 bis P4 zu ρ×h/λ, ihrer jeweiligen IDT-Elektroden proportional. Jede normalisierte Frequenz in dem ersten Reihenarmresonatoren S1 ist die höchste in jedem ρ×h/λ, unter den ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und den ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4. Jede normalisierte Frequenz in dem Parallelarmresonator P1 ist die niedrigste in jedem ρ×h/λ, unter den ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und den ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4. Beziehungsausdrücke zwischen ρ×h/λ, und jeweiligen normalisierten Frequenzen der Längswelle, der schnellen Transversalwelle und der langsamen Transversalwelle des ersten Reihenarmresonators S1 und des ersten Parallelarmresonators P1 sind in der folgenden Tabelle 2 spezifiziert. TABELLE 2

Längswelle des Reihenarmresonators	2,762 × 10^-4 × x+1,6739
Längswelle des Parallelarmresonators	2,392 × 10^-4 × x+1,6246
Schnelle Transversalwelle des Reihenarmresonators	2,0032 × 10^-4 × x+1,2138
Schnelle Transversalwelle des Parallelarmresonators	1,7358 × 10^-4 × x+1,1781
Langsame Transversalwelle des Reihenarmresonators	1,6996 × 10^-4 × x+1,0299
Langsame Transversalwelle des Parallelarmresonators	1,4723 × 10^-4 × x+0,9995

Wie oben beschrieben, kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden, indem die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B niedriger gemacht werden als irgendwelche der normalisierten Frequenzen der Längswellen von Rayleigh-Wellen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4, die in dem ersten Filter 2 verwendet werden, und durch weiteres Einrichten dieser Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B in den Frequenzbändern, die höher sind als das Durchlassband des ersten Filters 2. Diese Bedingung wird durch die folgende Formel (A) spezifiziert. Hier ist x ρ×h/λ, und y ist die normalisierte Frequenz, die durch die Mittenfrequenz f des Durchlassbandes des ersten Filters 2 normalisiert wird. $1 < y < 2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
Die Einfügungsdämpfung kann effektiv verringert werden, indem die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B in Frequenzbändern, die die Bedingung der Formel (A) erfüllen, eingerichtet werden.
Wie oben beschrieben, kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden, indem die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B niedriger gemacht werden als jede der normalisierten Frequenzen der Längswellen von Rayleigh-Wellen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4, die in dem ersten Filter 2 verwendet werden, und durch weiteres Einrichten dieser Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B in den Frequenzbändern, die höher sind als das Durchlassband des ersten Filters 2. Diese Bedingung wird durch die folgende Formel (B) und Formel (C) spezifiziert. In dem Fall, in dem die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B in den Frequenzbändern eingerichtet sind, die niedriger sind als irgendwelche der normalisierten Frequenzen der schnellen Transversalwellen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4, wird die Bedingung durch die folgende Formel (B) spezifiziert. $1 < y < 1,7358 \times 10^{- 4} \times x + 1,1781$
In dem Fall, in dem die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter 12A und 12B in den Frequenzbändern eingerichtet sind, die höher sind als jede der normalisierten Frequenzen der schnellen Transversalwellen der ersten bis vierten Reihenarmresonatoren S1 bis S4 und der ersten bis vierten Parallelarmresonatoren P1 bis P4, wird die Bedingung durch die folgende Formel (C) spezifiziert. $2,0032 \times 10^{- 4} \times x + 1,2138<y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
Alle Durchlassbänder der zweiten Filter 12A und 12B können die Bedingung der Formel (B) erfüllen, oder alle Durchlassbänder der zweiten Filter 12A und 12B können die Bedingung der Formel (C) erfüllen. Alternativ kann von den mehreren zweiten Filtern 12A und 12B mindestens ein zweites Filter 12A die Bedingung der Formel (B) erfüllen und die restlichen zweiten Filter 12B können die Bedingung der Formel (C) erfüllen. In jedem der oben stehenden Fälle kann die Einfügungsdämpfung effektiv verringert werden.
Bezugszeichenliste

1: zusammengesetzte Filtervorrichtung
2: erstes Filter
2A: Eingangsanschluss
2B: Ausgangsanschluss
3: piezoelektrisches Substrat
4: IDT-Elektrode
5: Reflektor
6: dielektrische Schicht
12A, 12B: zweites Filter
13: piezoelektrisches Substrat
17: Antennenanschluss
24: IDT-Elektrode
24a-24d: Metallschicht
S1-S4: erster bis vierter Reihenarmresonator
P1-P4: erster bis vierter paralleler Armresonator

Claims

Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1), umfassend: ein erstes Filter (2) und mehrere zweite Filter (12A, 12B), die unterschiedliche Durchlassbänder haben, wobei ein Endabschnitt des ersten Filters (1) und jeweils ein Endabschnitt der mehreren zweiten Filter (12, 12B) mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden sind, das erste Filter (2) ein piezoelektrisches Substrat (3), das aus LiNbO₃ besteht, eine IDT-Elektrode (4), die auf dem piezoelektrischen Substrat (3) gebildet ist, und eine dielektrische Schicht (6) aufweist, die auf dem piezoelektrischen Substrat (3) gebildet ist, um die IDT-Elektrode (4) abzudecken, das erste Filter (2) eine Grundwelle einer Rayleigh-Welle verwendet, ein Durchlassband des ersten Filters (2) in einem Frequenzband eingerichtet ist, das niedriger ist als jedes der Durchlassbänder der zweiten Filter (12A, 12B), und die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die niedriger sind als eine Frequenz einer Längswelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters (2).
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: einen Antennenanschluss (17), wobei die einen Endabschnitte des ersten Filters (2) und der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) gemeinsam mit dem Antennenanschluss (17) verbunden sind.
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das piezoelektrische Substrat (3) des ersten Filters (2) aus einem gedrehten Y-geschnittenen LiNbO₃ mit einem Schnittwinkel zwischen 110° und 150° (jeweils einschließlich) besteht.
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die IDT-Elektrode (4) eine Metallschicht aufweist, die aus einem Metall mit einer Dichte höher als 7,87×10³ kg/m³ besteht.
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, wobei die Metallschicht der IDT-Elektrode (4) aus mindestens einem aus Cu, Fe, Mo, Pt, W, Pd, Ta, Au und Ag gewählten Metall besteht.
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die die folgende Formel (A) erfüllen: $1 < y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
wobei h eine Dicke der IDT-Elektrode ist (4), ρ eine Dichte der IDT-Elektrode (4) ist, λ eine Wellenlänge ist, die durch die IDT-Elektrode (4) bestimmt wird, f eine Mittenfrequenz des Durchlassbands des ersten Filters (2) ist, x ρ×h/λ, ist und y eine Frequenz, die durch f normalisiert ist, ist.
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die niedriger sind als eine Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters (2).
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, wobei die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die die folgende Formel (B) erfüllen: $1 < y<1,7358 \times 10^{- 4} \times x + 1,1781$
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die höher sind als eine Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters (2).
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, wobei die Durchlassbänder der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in Frequenzbändern eingerichtet sind, die die folgende Formel (C) erfüllen: $2,0032 \times 10^{- 4} \times x + 1,2138<y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei von den mehreren zweiten Filtern (12A, 12B) das Durchlassband mindestens eines der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in einem Frequenzband eingerichtet ist, das niedriger ist als die Frequenz einer schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen des ersten Filters (2), und das Durchlassband eines übrigen der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in einem Frequenzband eingerichtet ist, das höher ist als die Frequenz der schnellen Transversalwelle von Rayleigh-Wellen in dem ersten Filter (2).
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 11, wobei der Durchlassband des mindestens einen der Vielzahl zweiter Filter (12A, 12B) in einem Frequenzband eingerichtet, das die folgende Formel (B) erfüllt: $1 < y<1,7358 \times 10^{- 4} \times x + 1,1781$
und der Durchlassband eines übrigen der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) in einem Frequenzband eingerichtet ist, das die folgende Formel (C) erfüllt: $2,0032 \times 10^{- 4} \times x + 1,2138<y<2,392 \times 10^{- 4} \times x + 1,6246$
Zusammengesetzte Filtervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mindestens ein zweites Filter der mehreren zweiten Filter (12A, 12B) ein piezoelektrisches Substrat (13) aufweist, das aus LiTaO₃ besteht.