DE112016001482T5

DE112016001482T5 - Duplexer

Info

Publication number: DE112016001482T5
Application number: DE112016001482.1T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Takata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2017-12-28
Also published as: CN107431478A; CN107431478B; US10666229B2; WO2016158094A1; US20180026606A1; KR101921853B1; KR20170124575A

Abstract

Es wird ein Duplexer bereitgestellt, der zur Miniaturisierung fähig ist und eine verbesserte Isolation vorsieht. Ein Duplexer 1 beinhaltet mehrere Resonatoren für elastische Wellen, die auf einem piezoelektrischen Substrat 5 angeordnet sind, um ein Kettenfilter für elastische Wellen auszubilden, das die Querzweigresonatoren P1 bis P4 und die Längsarmresonatoren S1 bis S4 aufweist. Der Duplexer 1 beinhaltet eine Induktivitätskomponente 4, die zwischen einen Antennenanschluss 11 und ein Massepotenzial geschaltet ist. Ein Sendefilter Tx weist das Kettenfilter für elastische Wellen auf. Die Induktivitätskomponente 4 ist dergestalt außerhalb einer kurzen Seite 5a des piezoelektrischen Substrats 5 angeordnet, dass die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Querzweigresonator P1, der einem Sendeanschluss 12 in der Kettenschaltkreiskonfiguration am nächsten gelegen ist, und der Induktivitätskomponente 4 stärker ist als die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente 4 und den übrigen Querzweigresonatoren P2 bis P4.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Duplexer, der ein Sendefilter und ein Empfangsfilter aufweist, insbesondere einen Duplexer mit einem Sendefilter, das ein Kettenfilter für elastische Wellen aufweist.
STAND DER TECHNIK
Duplexer mit einem Kettenfilter für elastische Wellen werden in Anwendungen wie Mobiltelefonen weit verbreitet eingesetzt. Zum Beispiel offenbart das nachstehende Patentdokument 1 ein Beispiel für diese Art von Duplexer. Der in Patentdokument 1 beschriebene Duplexer weist ein Sendefilter und ein Empfangsfilter auf, die mit einem Antennenanschluss verbunden sind. Das Sendefilter ist durch ein Kettenfilter für elastische Wellen mit mehreren Resonatoren für elastische Wellen ausgebildet. Eine elektromagnetische Kopplungsvorrichtung zur elektromagnetischen Kopplung mit dem Antennenanschluss ist zwischen einem Querzweigresonator des Kettenfilters für elastische Wellen und einem Masseanschluss vorgesehen. Die elektromagnetische Kopplungsvorrichtung besteht aus mehreren gewickelten Mustern, die durch eine Durchgangslochelektrode miteinander verbunden sind.
Zitierungsliste
Patentdokument

Patentdokument 1: WO 2010/013778 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Gemäß Patentdokument 1 besteht die elektromagnetische Kopplungsvorrichtung aus mehreren gewickelten Mustern, die durch eine Durchgangslochelektrode miteinander verbunden sind. Daher muss in dem piezoelektrischen Substrat ein großer Raum vorgesehen sein, um die elektromagnetische Kopplungsvorrichtung auszubilden. Dies erschwert die Miniaturisierung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Duplexer bereitzustellen, der zur Miniaturisierung fähig ist und eine verbesserte Isolation bereitstellt.
Lösung des Problems
In allgemeiner Hinsicht stellt die vorliegenden Erfindung einen Duplexer bereit, der einen Antennenanschluss, einen Sendeanschluss, einen Empfangsanschluss, ein zwischen den Antennenanschluss und den Sendeanschluss geschaltetes Sendefilter, ein zwischen den Antennenanschluss und den Empfangsanschluss geschaltetes Empfangsfilter und eine Induktivitätskomponente, die an einem Ende mit dem Antennenanschluss verbunden ist und an einem anderen Ende mit einem Massepotenzial verbunden ist, beinhaltet. Das Sendefilter weist ein Filter für elastische Wellen mit einer Kettenschaltkreiskonfiguration auf, wobei das Filter für elastische Wellen ein piezoelektrisches Substrat, einen Längsarmresonator und mehrere Querzweigresonatoren beinhaltet, wobei der Längsarmresonator durch einen auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildeten Resonator für elastische Wellen ausgebildet ist und die Querzweigresonatoren jeweils durch einen auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildeten Resonator für elastische Wellen ausgebildet sind. Einer der Querzweigresonatoren, der in dem Querzweig vorgesehen ist, der dem Sendeanschluss in der Kettenschaltkreiskonfiguration am nächsten gelegen ist, bildet einen sendeseitigen Querzweigresonator aus, wobei der sendeseitige Querzweigresonator näher an einer Seite des piezoelektrischen Substrats als der Rest der Querzweigresonatoren positioniert ist und sich die eine Seite in eine Richtung parallel zu der Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in dem sendeseitigen Querzweigresonator erstreckt. Die Induktivitätskomponente ist außerhalb der einen Seite des piezoelektrischen Substrats so angeordnet, dass die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente und dem sendeseitigen Querzweigresonator stärker ist als die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente und dem Rest der Querzweigresonatoren.
Bei einer besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Induktivitätskomponente außerhalb der einen Seite des piezoelektrischen Substrats so angeordnet, dass sich die Längsrichtung der Induktivitätskomponente parallel zu der einen Seite erstreckt. In diesem Fall verbessert die resultierende elektromagnetische Kopplung wirksam die Isolation im Durchlassbereich des Empfangsfilters.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Induktivitätskomponente eine Spulenwicklung, wobei die Spulenwicklung eine axiale Richtung senkrecht zu der Montagefläche der Induktivitätskomponente aufweist. In diesem Fall ist die elektromagnetische Kopplung verbessert, wodurch die Isolationseigenschaften im Durchlassbereich des Empfangsfilters weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung weisen der sendeseitige Querzweigresonator und die eine Seite einen Abstand voneinander auf, der kürzer ist als der Abstand zwischen jedem Rest der Querzweigresonatoren und der einen Seite und dem Abstand zwischen dem Längsarmresonator und der einen Seite. In diesem Fall ist die elektromagnetische Kopplung verbessert, wodurch die Isolationseigenschaften im Durchlassbereich des Empfangsfilters weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung ist kein anderes elektronisches Bauteilelement zwischen der Induktivitätskomponente und der einen Seite des piezoelektrischen Substrats vorhanden. In diesem Fall ist die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente und dem sendeseitigen Querzweigresonator verbessert.
Dadurch lassen sich die Isolationseigenschaften im Durchlassbereich des Empfangsfilters noch wirksamer verbessern.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung weisen der sendeseitige Querzweigresonator und der Sendeanschluss einen Abstand voneinander auf, der kürzer als der Abstand zwischen dem dem Antennenanschluss am nächsten gelegenen Längsarmresonator und dem Sendeanschluss ist. In diesem Fall können die Isolationseigenschaften im Durchlassbereich des Empfangsfilters noch wirksamer verbessert werden.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator und ein Massepotenzial keine Induktivität geschaltet. In diesem Fall ermöglicht das Nichtvorhandensein einer Induktivität zwischen dem sendeseitigen Querzweigresonator und dem Massepotenzial eine weitere Miniaturisierung.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die eine Seite des piezoelektrischen Substrats von der Seite des piezoelektrischen Substrats, die am wenigsten weit von dem Antennenanschluss entfernt ist. In diesem Fall kann die Gestaltungsfreiheit der Vorrichtung, die den Duplexer beinhaltet, erhöht werden.
Bei noch einer weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Empfangsfilter auch auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet und das piezoelektrische Substrat bildet einen Duplexer-Chip aus. In diesem Fall kann eine weitere Miniaturisierung erreicht werden.
Bei einer noch weiteren besonderen Ausführungsform des Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Duplexer ferner ein Modulsubstrat und die Induktivitätskomponente ist auf dem Modulsubstrat angebracht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei dem Duplexer gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Induktivitätskomponente außerhalb einer Seite des piezoelektrischen Substrats angeordnet, neben dem der sendeseitige Querzweigresonator so positioniert ist, dass sich die Induktivitätskomponente parallel zu der einen Seite erstreckt. Diese Konfiguration ermöglicht die Miniaturisierung des Duplexers.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltbild des Duplexers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4(a) und 4(b) sind jeweils Draufsichten auf die Strukturen von Elektroden auf den ersten und zweiten Schichten unter der Oberseite des Modulsubstrats des Duplexers gemäß der zweiten Ausführungsform.
5(a) und 5(b) sind jeweils Draufsichten auf die Strukturen von Elektroden auf den dritten und fünften Schichten unter der Oberseite des Modulsubstrats des Duplexers gemäß der zweiten Ausführungsform.
6 ist eine schematische Draufsicht auf die Struktur von Elektroden auf der Unterseite des Modulsubstrats des Duplexers gemäß der zweiten Ausführungsform.
7 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer gemäß einem Vergleichsbeispiel.
8(a) bis 8(b) sind jeweils Draufsichten auf die Strukturen von Elektroden auf den ersten, zweiten, dritten und fünften Schichten unter der Oberseite des Modulsubstrats des Duplexers gemäß dem Vergleichsbeispiel.
9 ist eine schematische Draufsicht auf die Struktur von Elektroden auf der Unterseite des piezoelektrischen Substrats des Duplexers gemäß dem Vergleichsbeispiel.
10 stellt die jeweiligen Isolationseigenschaften der ersten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels dar.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende Beschreibung spezifischer Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichend sein sollen und dass bei verschiedenen Ausführungsformen einige ihrer Merkmale ersetzt oder miteinander kombiniert werden können.
1 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Duplexer 1 weist ein Modulsubstrat 2 auf. Ein Duplexer-Chip 3 ist auf dem Modulsubstrat 2 angebracht. Eine Induktivitätskomponente 4 auf dem Modulsubstrat 2 angebracht. Die Induktivitätskomponente 4, die durch eine chipartige Spulenkomponente ausgebildet ist, weist eine Längsrichtung auf.
Der Duplexer-Chip 3 weist ein piezoelektrisches Substrat 5 auf. Ein Sendefilter Tx und ein Empfangsfilter Rx sind auf dem piezoelektrischen Substrat 5 ausgebildet.
Genauer gesagt besteht das piezoelektrische Substrat 5 aus einem piezoelektrischen Einkristall wie beispielsweise LiTaO3 oder LiNbO3.
Die in 1 dargestellte Elektrodenstruktur ist auf dem piezoelektrischen Substrat 5 ausgebildet, um das Sendefilter Tx und das Empfangsfilter Rx auszubilden. Das piezoelektrische Substrat 5 hat eine rechteckige Form mit einem Paar kurzen Seiten 5a und 5b und einem Paar langen Seiten 5c und 5d. Das Sendefilter Tx ist nahe der kurzen Seite 5a positioniert. Das Empfangsfilter Rx ist nahe der kurzen Seite 5b positioniert.
Die Konfigurationen des Sendefilters Tx und des Empfangsfilters Rx werden nachstehend unter Bezugnahme auf das Schaltbild von 2 beschrieben.
Der Duplexer 1 weist einen Antennenanschluss 11, einen Sendeanschluss 12 und einem Empfangsanschluss 13 auf. Der Antennenanschluss 11 ist mit einer außerhalb des Duplexers 1 gelegenen Antenne ANT verbunden.
Die Induktivitätskomponente 4 zur Impedanzanpassung ist zwischen den Antennenanschluss 11 und das Massepotenzial geschaltet. Der Sendefilter Tx ist zwischen den Antennenanschluss 11 und den Sendeanschluss 12 geschaltet.
Der Sendefilter Tx, der eine Kettenschaltkreiskonfiguration aufweist, beinhaltet mehrere Längsarmresonatoren S1 bis S4 und mehrere Querzweigresonatoren P1 bis P4. Der Längsarmresonator S1, der Längsarmresonator S2, der Längsarmresonator S3 und der Längsarmresonator S4 sind in der Reihenfolge abnehmender Nähe mit dem Sendeterminal 12 verbunden. Von den Querzweigresonatoren P1 bis P4 wird der Querzweigresonator in dem Nebenarm, der dem Sendeanschluss 12 am nächsten gelegen ist, nachstehend gegebenenfalls als sendeseitiger Querzweigresonator P1 bezeichnet.
Sowohl die Längsarmresonatoren S1 bis S4 als auch die Querzweigresonatoren P1 bis P4 sind durch Resonatoren für akustische Oberflächenwellen ausgebildet. Genauer gesagt beinhaltet jeder einzelne Resonator für elastische Wellen eine Interdigitalwandler-(IDT)-Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Substrat 5 angeordnet ist und eine längliche Form aufweist, wobei Reflektoren auf beiden Seiten der IDT-Elektrode bezüglich der Richtung der Ausbreitung elastischer Wellen befindlich sind. In 1 wird ein von einem rechteckigen Kasten umschlossenes „X“ verwendet, um einen Bereich schematisch darzustellen, in dem ein Resonator für elastische Wellen ausgebildet ist. Wie in 1 dargestellt, ist die lange Seite 5c die Seite mit dem geringsten Abstand zum Antennenanschluss 11. Der Antennenanschluss 11 ist in der Mitte der langen Seite 5c positioniert. Der Sendeanschluss 12 befindet sich in der Nähe des Eckteils zwischen der langen Seite 5d, die der langen Seite 5c gegenüberliegt, und der kurzen Seite 5a, die die lange Seite 5c und die lange Seite 5d verbindet. Der Empfangsanschluss 13 befindet sich in der Nähe des Eckteils zwischen der langen Seite 5d und der kurzen Seite 5b, die der kurzen Seite 5a gegenüberliegt. Mit anderen Worten, der Sendeanschluss 12 ist auf der gleichen Seite wie die lange Seite 5d und in der Nähe der kurzen Seite 5a positioniert, und der Empfangsanschluss 13 ist auf der gleichen Seite wie die lange Seite 5d und in der Nähe der kurzen Seite 5b positioniert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ist der sendeseitige Querzweigresonator P1 mit dem Massepotenzial verbunden. Das heißt, zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator und das Massepotenzial ist keine Induktivität geschaltet. Eine Induktivität L1 ist zwischen den massepotenzialseitigen Endabschnitt von jedem der Querzweigresonatoren P2 bis P4 und das Massepotenzial geschaltet. Die Induktivität L1 ist vorgesehen, um die Frequenzeigenschaften eines Dämpfungspols einzustellen, der bei einer Oberschwingungsfrequenz des Sendefilters Tx erzeugt wird.
Die Induktivität L1 kann durch die Bereitstellung eines Induktivitätsteile auf dem piezoelektrischen Substrat 5 durch Verdrahtung oder andere Methoden ausgebildet sein. Alternativ kann die Induktivität L1 auf dem Modulsubstrat 2 ausgebildet sein, außerhalb des piezoelektrischen Substrats 5. Ferner kann die Induktivität L1 durch Anbringen einer externen Induktivitätskomponente auf dem Modulsubstrat 2 vorgesehen sein.
Eine Induktivität kann zwischen dem massepotenzialseitigen Endabschnitt des sendeseitigen Querzweigresonators P1 und dem Massepotenzial vorgesehen sein.
Charakteristische Merkmale des Duplexers 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhalten, dass die Induktivitätskomponente 4 zur Impedanzanpassung so angeordnet ist, dass sie elektromagnetisch mit dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 gekoppelt ist, und dass die Induktivitätskomponente 4 durch eine Induktivitätskomponente gebildet wird, die extern dem Duplexer-Chip 3 hinzugefügt wird.
Der Duplexer 1 verwendet die Induktivitätskomponente 4, und somit ist für den Duplexer-Chip 3 und das Modulsubstrat 2 kein großer Bereich erforderlich. In dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Duplexer sind mehrere gewickelte Muster innerhalb des Modulsubstrats vorgesehen und durch eine Durchgangslochelektrode verbunden, um eine Induktivität auszubilden. Diese Konfiguration führt zwangsläufig zu einer Zunahme der Fläche des Modulsubstrats. Ferner ist ein großer Induktivitätswert erforderlich, um eine elektromagnetische Kopplung zu erreichen.
Im Gegensatz dazu muss bei der ersten Ausführungsform innerhalb des Modulsubstrats 2 kein gewickeltes Verdrahtungsmuster mit einer großen Fläche vorgesehen sein, das aus einer Mehrschichtkonstruktion mit Komponenten wie beispielsweise Leiterbahnen, Durchgangsleitern und Masseelektroden besteht. Dadurch kann die Fläche des Modulsubstrats 2 verringert werden. Der Duplexer 1 ermöglicht somit eine wirksame Miniaturisierung. Selbst wenn die durch ein gewickeltes Verdrahtungsmuster gebildete Induktivität L1 innerhalb des Modulsubstrats 2 einer Mehrschichtkonstruktion vorgesehen ist, um die Frequenzeigenschaften eines Dämpfungspols einzustellen, der bei einer Oberschwingungsfrequenz des Sendefilters Tx erzeugt wird, wird die elektromagnetische Kopplung ausgenutzt, sodass ein kleiner Induktivitätswert ausreichend ist, um die Frequenzeigenschaften eines Dämpfungspols bei einer Oberschwingungsfrequenz einzustellen. Infolgedessen können die Frequenzeigenschaften eines Dämpfungspols bei einer Oberschwingungsfrequenz eingestellt werden, ohne die physikalische Größe des Modulsubstrats 2 zu vergrößern.
Die Induktivitätskomponente 4, die eine Chipkomponente mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform ist, ist mit ihrer Längsrichtung parallel zu der Richtung angeordnet, in der sich die kurze Seite 5a erstreckt. Wenn die Induktivitätskomponente 4 mit ihrer Querrichtung parallel zu der Richtung angeordnet ist, in der sich die kurze Seite 5a erstreckt, ist der Befestigungselektrodenteil (äußere Elektrode) der Induktivitätskomponente, der eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, gegenüber der kurzen Seite 5a angeordnet. Dies bedeutet, dass sich der Befestigungselektrodenteil zwischen der in der Induktivitätskomponente 4 beinhalteten Induktivität und dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 befindet, was es schwieriger macht, dass eine elektromagnetische Kopplung stattfindet.
Das Fehlen einer anderen elektronischen Komponente zwischen der Induktivitätskomponente 4 und der kurzen Seite 5a ermöglicht ebenfalls eine Miniaturisierung.
Ein Ende der Induktivitätskomponente 4 ist durch Verdrahtung mit dem Antennenanschluss 11 verbunden (nicht dargestellt). Die Induktivitätskomponente 4 befindet sich in der Nähe der kurzen Seite 5a des piezoelektrischen Substrats 5. Die kurze Seite 5a ist die Seite des piezoelektrischen Substrats 5, die am wenigsten weit von dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 entfernt ist. Genauer gesagt weist das Übertragungsfilter Tx die Querzweigresonatoren P1 bis P4 und die Längsarmresonatoren S1 bis S4 auf. Von diesen Resonatoren weisen der sendeseitige Querzweigresonator P1 und die kurze Seite 5a einen Abstand voneinander auf, der kürzer ist als der Abstand zwischen jedem der verbleibenden Resonatoren, wie beispielsweise den Längsarmresonatoren S1 bis S4 und den Querzweigresonatoren P2 bis P4, und der kurzen Seite 5a. Daher ermöglicht die Anordnung der Induktivitätskomponente 4 außerhalb der kurzen Seite 5a eine wirksame Verbesserung der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente 4 und der Kapazität des sendeseitigen Querzweigresonators P1. Diese Konfiguration des Duplexers 1 ermöglicht es, die Isolationseigenschaften des Sendefilters Tx im Durchlassbereich des Empfangsfilters Rx wirksam zu verbessern. Dies wird später mit Bezug auf spezifische experimentelle Beispiele näher beschrieben.
Der Abstand zwischen dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 und dem Sendeanschluss 12 ist kürzer als der Abstand zwischen dem Längsarmresonator S4, der am wenigsten weit von dem Antennenanschluss 11 entfernt ist, und dem Sendeanschluss 12. Diese Konfiguration ermöglicht es ebenfalls, dass die oben erwähnte elektromagnetische Kopplung wirksam verbessert wird.
Die kurze Seite 5a ist eine Seite, die sich von der in der Nähe des Antennenanschlusses 11 befindlichen langen Seite 5c unterscheidet. Dies stellt eine verbesserte Gestaltungsfreiheit bezüglich der relativen Positionierung des Antennenanschlusses 11 und der Induktivitätskomponente 4 sicher. Es ist jedoch anzumerken, dass die Induktivitätskomponente 4 angrenzend an dieselbe Seite positioniert werden kann, an der auch der Antennenanschluss 11 angrenzt.
Alternativ dazu kann die Induktivitätskomponente 4 angrenzend an die lange Seite 5d positioniert werden, die der langen Seite 5c gegenüberliegt. Das heißt, es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Seite des piezoelektrischen Substrats 5, an die die Induktivitätskomponente 4 angrenzend zu positionieren ist, solange die Induktivitätskomponente 4 angrenzend an den sendeseitigen Querzweigresonator P1 positioniert wird.
In der ersten Ausführungsform liegt die axiale Richtung der Spulenwicklung der Induktivitätskomponente 4 senkrecht zur Montagefläche der Induktivitätskomponente. In axialer Richtung der Spulenwicklung gesehen, hat der mittlere Hohlraum der in der Induktivitätskomponente 4 beinhalteten Spule infolgedessen einen großen Innendurchmesser in der Längsrichtung der Induktivitätskomponente 4 und einen kleinen Innendurchmesser in der Querrichtung der Induktivitätskomponente 4. Dies führt zu einer länglichen Form in der Längsrichtung der Induktivitätskomponenten 4 in axialer Richtung der Spulenwicklung gesehen. Die Längsrichtung der Induktivitätskomponente 4 liegt parallel zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle im sendeseitigen Querzweigresonator P1. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass ein größerer Teil des magnetischen Flusses, der vom mittleren Hohlraum der länglichen Spule erzeugt wird, in den sendeseitigen Querzweigresonator P1 eindringt, in dem die Elektrodenfinger einer kammförmigen Elektrode in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle angeordnet sind. Dies verbessert die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente 4 und dem sendeseitigen Querzweigresonator P1. Es ist jedoch anzumerken, dass die axiale Richtung der Spulenwicklung der Induktivitätskomponente 4 nicht auf die oben erwähnte Richtung beschränkt ist.
Das Empfangsfilter Rx hat eine Schaltkreiskonfiguration mit einer kaskadierenden Verbindung von längsgekoppelten resonatorartigen 3-IDT-Filtern für akustische Oberflächenwellen 21 und 22. Ein Resonator für elastische Wellen 23 ist zwischen das längsgekoppelte resonatorartige Filter für akustische Oberflächenwellen 21 und den Antennenanschluss 11 geschaltet. Das Empfangsfilter Rx ist nicht auf ein Filter beschränkt, das die oben erwähnten, längsgekoppelten resonatorartigen Filter für akustische Oberflächenwellen 21 und 22 verwendet, sondern kann durch ein Kettenfilter für elastische Wellen ausgebildet sein. Jedes der längsgekoppelten resonatorartigen 3-IDT-Filter für akustische Oberflächenwellen 21 und 22 kann teilweise durch ein längsgekoppeltes resonatorartiges 5-IDT-Filter für akustische Oberflächenwellen ersetzt werden, das eine Erweiterung eines längsgekoppelten resonatorartigen 3-IDT-Filters für akustische Oberflächenwellen ist.
Obwohl in der ersten Ausführungsform sowohl das Sendefilter Tx als auch das Empfangsfilter Rx auf dem piezoelektrischen Substrat 5 ausgebildet sind, kann auf dem piezoelektrischen Substrat 5 lediglich das Sendefilter Tx vorgesehen sein. Das heißt, das Empfangsfilter Rx kann auf einem anderen piezoelektrischen Substrat ausgebildet sein und auf dem Modulsubstrat 2 angebracht sein. Ferner kann das Empfangsfilter Rx direkt auf dem Modulsubstrat 2 ausgebildet sein.
3 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer 31 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Duplexer 31 ist der Abstand zwischen dem Längsarmresonator S1 und dem Sendeanschluss 12 kürzer als der Abstand zwischen dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 und dem Sendeanschluss 12. Ansonsten hat die zweite Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform. Wie in dem Duplexer 31 kann gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens ein Längsarmresonator physisch näher an der Induktivitätskomponente 4 oder dem Sendeanschluss 12 positioniert sein als der sendeseitige Querzweigresonator P1.
Als Nächstes wird die Struktur der Elektroden innerhalb des Modulsubstrats 2 des Duplexers 31 unter Bezugnahme auf die 4(a), 4(b), 5(a), 5(b) und 6 beschrieben. 4(a) und 4(b) sind jeweils schematische Draufsichten auf die Elektrodenstrukturen der ersten und zweiten Schichten unter der Oberseite des Modulsubstrats 2. 5(a) und 5(b) sind jeweils schematische Draufsichten auf die Elektrodenstrukturen der dritten und fünften Schichten unter der Oberseite des Modulsubstrats 2. 6 ist eine schematische Draufsicht auf die Elektrodenstruktur der Unterseite des Modulsubstrats 2. Die Elektrodenstruktur der vierten Schicht ist die gleiche wie die der dritten Schicht und wird daher nicht beschrieben.
Wie in 4(a) dargestellt, ist die erste Schicht unter der Oberseite des Modulsubstrats 2 versehen mit einer Elektrodenanschlussfläche 11a, die mit dem Antennenanschluss 11 verbunden ist, einer Elektrodenanschlussfläche 35a, die mit dem massepotenzialseitigen Endabschnitt des sendeseitigen Querzweigresonators P1 verbunden ist, einer Elektrodenanschlussfläche 12a, die mit dem Sendeanschluss 12 verbunden ist, und einer Elektrodenanschlussfläche 13a, die mit dem Empfangsanschluss 13 verbunden ist. Ferner ist ein gewickeltes Verdrahtungsmuster 33 vorgesehen, um die Induktivität L1 auszubilden, die zwischen jeden der Querzweigresonatoren P2 bis P4 und das Massepotenzial geschaltet ist. Eine mit dem Massepotenzial verbundene Elektrodenanschlussfläche 36 ist unterhalb der Induktivität L1 angeordnet, und die Querzweigresonatoren und Reihenresonatoren des Sendefilters Tx sind oberhalb der Induktivität L1 angeordnet.
Der Antennenanschluss 11 ist durch eine Durchgangslochelektrode jeweils mit einer in 4(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 11b, einer in 5(a) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 11c und einer in 5(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 11d elektrisch verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 11d ist durch eine Durchgangslochelektrode mit der in 6 dargestellten Anschlusselektrode 11A elektrisch verbunden.
Der Sendeanschluss 12 ist durch eine Durchgangslochelektrode jeweils mit der in 4(a) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 12a, mit einer in 4(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 12b, mit einer in 5(a) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 12c und einer in 5(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 12d elektrisch verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 12d ist durch eine Durchgangslochelektrode mit der in 6 dargestellten Anschlusselektrode 12A verbunden.
Die Induktivitätskomponente 4 ist mit jeder der in 4(a) dargestellten Elektrodenanschlussflächen 34a und 34d elektrisch verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 34a ist durch eine Durchgangslochelektrode mit einer in 4(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 34b verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche ist durch eine Durchgangslochelektrode jeweils mit einer in 5(a) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 34c und der in 5(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 11d elektrisch verbunden. Somit ist ein Ende der Induktivitätskomponente 4 mit dem Antennenanschluss 11 elektrisch verbunden.
Die in 4(a) dargestellte Elektrodenanschlussfläche 34d ist durch eine Durchgangslochelektrode mit einer in 4(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 34e elektrisch verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 34e ist durch eine Durchgangslochelektrode mit der in 5(a) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 36 elektrisch verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 36 ist eine mit dem Massepotenzial verbundene Elektrodenanschlussfläche.
Der Empfangsanschluss 13 ist durch eine Durchgangslochelektrode jeweils mit der in 4(a) beziehungsweise 4(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 13a und einer Elektrodenanschlussfläche 13b, und mit einer in 5(a) beziehungsweise 5(b) dargestellten Elektrodenanschlussfläche 13c und einer Elektrodenanschlussfläche 13d elektrisch verbunden. Ferner ist die Elektrodenanschlussfläche 13d durch eine Durchgangslochelektrode mit der in 6 dargestellten Anschlusselektrode 13A elektrisch verbunden.
7 ist eine Draufsicht auf einen Duplexer gemäß einem Vergleichsbeispiel. In einem Duplexer 101 gemäß dem Vergleichsbeispiel sind ein Duplexer-Chip 103 und eine Induktivitätskomponente 104, die eine externe Komponente ist, auf einem Modulsubstrat 102 angebracht. Der Duplexer-Chip 103 ist im Wesentlichen auf die gleiche Weise konfiguriert wie der Duplexer-Chip gemäß der zweiten Ausführungsform. Es ist jedoch anzumerken, dass die Induktivitätskomponente 104 außerhalb einer langen Seite 105c eines piezoelektrischen Substrats 105 angeordnet ist, das eine längliche Form aufweist. Das heißt, der Abstand zwischen der Induktivitätskomponente 104 und dem Antennenanschluss ist kürzer als der Abstand zwischen der Induktivitätskomponente 104 und dem Sendeanschluss. 8(a) bis 8(b) sind jeweils schematische Draufsichten auf die Elektrodenstrukturen der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der dritten und vierten Schichten und der fünften Schicht unter der Oberseite des Modulsubstrats 102 des Duplexers 101 gemäß dem Vergleichsbeispiel. 9 ist eine schematische Draufsicht auf die Elektrodenstruktur der Unterseite des Modulsubstrats 102. Die Elektrodenanschlussflächen 11f, 11g, 11h und 11i, die jeweils in 8(a) bis 8(d) dargestellt sind, sind durch eine Durchgangslochelektrode miteinander verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 11i ist durch eine Durchgangslochelektrode mit dem in 9 dargestellten Antennenanschluss 11 verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 12f und 12g sind durch eine Durchgangslochelektrode elektrisch miteinander verbunden und mit dem in 9 dargestellten Sendeanschluss 12 verbunden. Ferner sind die Elektrodenanschlussflächen 13f bis 13i durch eine Durchgangslochelektrode elektrisch miteinander verbunden. Die Elektrodenanschlussfläche 13i ist mit dem in 9 dargestellten Antennenanschluss 13 verbunden.
Der Duplexer 1 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform wurde in der gleichen Weise hergestellt wie der Duplexer 31 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Duplexer 1, 31 und 101 sind jeweils als Band28B-Duplexer konfiguriert. In diesem Fall liegt der Durchlassbereich des Sendefilters Tx im Bereich von 718 MHz bis 748 MHz, und der Durchlassbereich des Empfangsfilters Rx liegt im Bereich von 773 MHz bis 803 MHz. Die Isolationseigenschaften der Duplexer gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform und des Duplexers gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden erreicht. 10 stellt die Ergebnisse dar.
Aus 10 ist ersichtlich, dass im Vergleich zum Vergleichsbeispiel die erste und die zweite Ausführungsform eine verbesserte Isolation im Frequenzbereich von 773 MHz bis 803 MHz bietet, was der Durchlassbereich des Empfangsfilters Rx ist. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass das Vergleichsbeispiel an der Stelle der Frequenz, die der geringsten Isolation im Durchlassbereich des Empfangsfilters Rx entspricht, eine Isolierung von 45,1 dB aufweist, während die erste und die zweite Ausführungsform deutlich verbesserte Werte von 53,8 dB beziehungsweise 51,1 dB aufweisen. Dies ist vermutlich auf die bessere elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente 4 und dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 zurückzuführen.
Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, wie oben beschrieben, der Duplexer das durch ein Kettenfilter für elastische Wellen ausgebildete Sendefilter Tx aufweist, und dass das Empfangsfilter Rx dergestalt konfiguriert ist, dass die Induktivitätskomponente 4, die eine externe Komponente ist, außerhalb einer nahe dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 gelegenen Seite des piezoelektrischen Substrats 5 angeordnet ist, sodass die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente 4 und dem sendeseitigen Querzweigresonator P1 stärker ist als die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente 4 und den übrigen Querzweigresonatoren P2 bis P4. Somit gibt es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl von Stufen oder Schaltkreiskonfigurationen im Sendefilter Tx, das durch ein Kettenfilter für elastische Wellen ausgebildet ist. Somit ist die Anzahl der Stufen von Querzweigresonatoren und Längsarmresonatoren nicht besonders eingeschränkt. Es ist nicht unbedingt erforderlich, eine Induktivität zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator und das Massepotenzial zu schalten, noch ist es unbedingt erforderlich, eine Induktivität mit einem relativ großen Induktivitätswert zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator und das Massepotenzial zu schalten. In der entsprechenden Technik wird eine Antennenanpassungsinduktivität üblicherweise als ein Anpassungsschaltkreis verwendet, um eine Anpassung zwischen einer Antenne und einem Duplexer vorzusehen. Die vorliegende Erfindung verwendet eine elektromagnetische Kopplung zwischen einer Antennenanpassungsinduktivität und einen sendeseitigen Querzweigresonator, der eine IDT-Elektrode beinhaltet, die auf einem piezoelektrischen Substrat vorgesehen ist, das einen Teil eines Kettenübertragungsfilters bildet. Die Verwendung einer derartigen Elektromagnetik für Duplexeranwendungen macht es möglich, einen Duplexer bereitzustellen, der nicht nur eine Anpassung zwischen der Antenne und dem Duplexer bereitstellt, sondern auch die Isolation zwischen dem Sendefilter und dem Empfangsfilter verbessert, das bei höheren Frequenzen einen Durchlassbereich außerhalb des Durchlassbereichs des Sendefilters aufweist. Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Konfiguration, bei der keine Induktivität zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator P1 und das Massepotenzial geschaltet ist, oder eine Konfiguration, in der eine Induktivität mit einem relativ kleinen Induktivitätswert zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator P1 und das Massepotenzial geschaltet ist. Dadurch ist es wirksam möglich, die Fläche der im Duplexer angeordneten Induktivität zu verringern.
Ferner können, obwohl in der vorstehenden Beschreibung eine chipartige Spulenkomponente als Induktivitätskomponente 4 verwendet wird, auch andere chipartige Induktivitätskomponenten verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Duplexer
2: Modulsubstrat
3: Duplexer-Chip
4: Induktivitätskomponente
5: Piezoelektrisches Substrat
5a, 5b: Kurze Seite
5c, 5d: Lange Seite
11: Antennenanschluss
11A: Anschlusselektrode
11a bis 11d: Elektrodenanschlussfläche
12: Sendeanschluss
12A: Anschlusselektrode
12a bis 12d: Elektrodenanschlussfläche
13: Empfangsanschluss
13A: Anschlusselektrode
13a bis 13d: Elektrodenanschlussfläche
21, 22: Längsgekoppeltes resonatorartiges akustisches
: Oberflächenwellenfilter
23: Resonator für elastische Wellen
31: Duplexer
33: Gewickeltes Verdrahtungsmuster
34a bis 34e, 35a, 36: Elektrodenanschlussfläche
L1: Induktivität
P1 bis P4: Querzweigresonator
S1 bis S4: Längsarmresonator

Claims

Duplexer, umfassend: einen Antennenanschluss, einen Sendeanschluss, einen Empfangsanschluss, ein Sendefilter, das zwischen den Antennenanschluss und den Sendeanschluss geschaltet ist, ein Empfangsfilter, das zwischen den Antennenanschluss und den Empfangsanschluss geschaltet ist, und eine Induktivitätskomponente, die an einem Ende mit dem Antennenanschluss verbunden ist und an einem anderen Ende mit einem Massepotenzial verbunden ist, wobei das Sendefilter ein Filter für elastische Wellen mit einer Kettenschaltkreiskonfiguration umfasst, wobei das Filter für elastische Wellen ein piezoelektrisches Substrat, einen Längszweigresonator und mehrere Querzweigresonatoren beinhaltet, wobei der Längsarmresonator einen auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildeten Resonator für elastische Wellen umfasst und die Querzweigresonatoren jeweils einen auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildeten Resonator für elastische Wellen umfassen, wobei einer der Querzweigresonatoren, der in einem Querzweig vorgesehen ist, der in der Kettenschaltkreiskonfiguration dem Sendeanschluss am nächsten angeordnet ist, einen sendeseitigen Querzweigresonator umfasst und der sendeseitige Querzweigresonator näher an einer Seite des piezoelektrischen Substrats als ein Rest der Querzweigresonatoren angeordnet ist, wobei sich die eine Seite in eine Richtung parallel zu einer Ausbreitungsrichtung einer elastischen Welle in dem sendeseitigen Querzweigresonator erstreckt, und wobei die Induktivitätskomponente außerhalb der einen Seite des piezoelektrischen Substrats so angeordnet ist, dass die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente und dem sendeseitigen Querzweigresonator stärker ist als die elektromagnetische Kopplung zwischen der Induktivitätskomponente und dem Rest der Querzweigresonatoren.
Duplexer nach Anspruch 1, wobei die Induktivitätskomponente außerhalb der einen Seite des piezoelektrischen Substrats so angeordnet ist, dass sich eine Längsrichtung der Induktivitätskomponente parallel zu der einen Seite erstreckt.
Duplexer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Induktivitätskomponente eine Spulenwicklung beinhaltet und die Spulenwicklung eine axiale Richtung senkrecht zu einer Montagefläche der Induktivitätskomponente aufweist.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der sendeseitige Querzweigresonator und die eine Seite einen Abstand voneinander aufweisen, der kürzer ist als ein Abstand zwischen jedem Rest der Querzweigresonatoren und der einen Seite und einem Abstand zwischen dem Längsarmresonator und der einen Seite.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei kein anderes elektronisches Bauteilelement zwischen der Induktivitätskomponente und der einen Seite des piezoelektrischen Substrats vorhanden ist.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der sendeseitige Querzweigresonator und der Sendeanschluss einen Abstand voneinander aufweisen, der kürzer als ein Abstand zwischen dem dem Antennenanschluss am nächsten liegenden Längsarmresonator und dem Sendeanschluss ist.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwischen den sendeseitigen Querzweigresonator und ein Massepotenzial keine Induktivität geschaltet ist.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich die eine Seite des piezoelektrischen Substrats von einer Seite des piezoelektrischen Substrats unterscheidet, die am wenigsten weit von dem Antennenanschluss entfernt ist.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Empfangsfilter auch auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist und das piezoelektrische Substrat einen Duplexer-Chip ausbildet.
Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend ein Modulsubstrat, wobei die Induktivitätskomponente auf dem Modulsubstrat angebracht ist.