JP2004072549A - 弾性波素子とスイッチを用いた周波数可変フィルタ。 - Google Patents
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Abstract
【課題】損失／減衰量が優れ，小型である周波数可変フィルタを提供すること。
【解決手段】弾性表面波素子１と複数のスイッチ４とを有し、前記弾性表面波素子は電気的に切り離された複数の櫛型電極２を有し、前記櫛型電極は複数の電極指を有しており、前記櫛型電極は前記スイッチと電気的直列に接続されている周波数可変フィルタにおいて、前記櫛型電極が弾性的に互いに接続されており、前記櫛型電極はおのおの複数の電極周期で構成されており、隣接する前記櫛型電極は少なくても一部で電極周期が一致し、前記スイッチ４がマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチであることにより達成される。
【効果】弾性表面波素子では困難であった可変幅の大きい周波数可変フィルタを実現することができる。また１個の弾性表面波共振器で実現できるため小型に、且つ損失を小さくすることができる。
【選択図】図６
【解決手段】弾性表面波素子１と複数のスイッチ４とを有し、前記弾性表面波素子は電気的に切り離された複数の櫛型電極２を有し、前記櫛型電極は複数の電極指を有しており、前記櫛型電極は前記スイッチと電気的直列に接続されている周波数可変フィルタにおいて、前記櫛型電極が弾性的に互いに接続されており、前記櫛型電極はおのおの複数の電極周期で構成されており、隣接する前記櫛型電極は少なくても一部で電極周期が一致し、前記スイッチ４がマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチであることにより達成される。
【効果】弾性表面波素子では困難であった可変幅の大きい周波数可変フィルタを実現することができる。また１個の弾性表面波共振器で実現できるため小型に、且つ損失を小さくすることができる。
【選択図】図６
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、通信機器等に用いられるフィルタ機能付き高周波帯スイッチモジュール、分波器、フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弾性表面波素子と高周波スイッチを用いた高周波用途の周波数可変フィルタが知られている（例えば、特許第０２８８５３４９号）。スイッチをオン／オフすることで通過周波数及び阻止周波数を変えることが出来る。
マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチとフィルタの組合せに関しては特開２００１−１４３５９５が報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通信機器用途の高周波フィルタでは、より広い周波数可変幅が必要である。しかし弾性表面波素子は直列共振周波数、並列共振周波数近傍以外ではＱ値が悪いため，従来例で可変幅を大きくすると急激に損失／減衰量劣化が生じるという問題がある。
また複数の周波数を切り替えるとき，周波数の数だけ弾性波素子が必要であるため，素子が大きくなってしまうという問題がある。
本発明の目的は、上記問題点を解決すること、すなわち、損失／減衰量が優れ，小型である周波数可変フィルタを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は弾性表面波素子と複数のスイッチとを有し、前記弾性表面波素子は電気的に切り離された複数の櫛型電極を有し、前記櫛型電極は複数の電極指を有しており、前記櫛型電極は前記スイッチと電気的直列に接続されている周波数可変フィルタにおいて、前記櫛型電極が弾性的に互いに接続されており、前記櫛型電極はおのおの複数の電極周期で構成されており、隣接する前記櫛型電極は少なくても一部で電極周期が一致し、前記スイッチがマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチであることにより達成される。
さらに望ましくは、前記弾性波素子と前記スイッチと前記インダクタが同一基板上に形成することにより達成できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
図１は本発明第一の実施例であるハイパスフィルタの等価回路を示した図である。３個のスイッチ３３と１個の弾性表面波共振器３４がシリーズに接続され、それが入力端子３１と出力端子３２を結ぶ線１０にシャントに接続されている。スイッチはＯｎ状態で共振器３４と線１０が高周波的に短絡され、Ｏｆｆ状態で開放され、そのとき、共振器端は接地される。
図２は、本発明第一の実施例の基板パターンを示した斜視図である。基板２１はセラミックス基板、ガラスセラミックス基板、樹脂基板、ガラス基板、圧電基板等、高抵抗で高周波損失の小さい材料が望ましい。その基板上に金等腐食に強い金属で形成された線路と、スイッチと圧電基板と電気的に接続するためのバンプ用パッド１２，１３、接地されるバンプ用パッド１１が形成されている。
図３は、本発明第一の実施例の一部である、絶縁基板１４上に集積された３個のスイッチ３８を示した斜視図である。各スイッチは２個のマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４で構成されており、一方のマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４がＯｎ状態のとき他方はＯｆｆ状態をとる。バンプ実装により図２の１２にフェイスダウン実装される。
図４は本発明第一の実施例の一部である、弾性表面波共振器３４を説明した斜視図である。弾性表面波共振器３４は３個の櫛型電極２−１、２−２、２−３で構成されている。各櫛型電極２は４個の部分電極３で構成されている。部分電極の電極周期は表１の値に設定されている。共振器は全体としてチャープ電極構造をなしている。圧電基板１５の材料は３６度回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム圧電体である。バンプ実装により図２の１３にフェイスダウン実装される。
【０００６】
【表１】
図５は周波数可変ハイパスフィルタの入出力端子間の周波数特性を説明する図である。マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４−１−１、４−２−２、４−３−２をオンに、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４−１−２、４−２−１、４−３−１をオフに設定した場合の周波数特性を４１に、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４−１−２、４−２−１、４−３−２をオンに、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４−１−１、４−２−２、４−３−１をオフに設定した場合の周波数特性を４２に、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４−１−２、４−２−２、４−３−１をオンに、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４−１−１、４−２−１、４−３−２をオフに設定した場合の周波数特性を４３に示す。各周波数間隔を１０ＭＨｚと大きな可変幅を得ることができる。
マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４と線１０をバンプ技術により接続しているため、電気長を短くすることができ、そのため、Ｏｆｆ状態のスイッチ特性が優れ、併設損が小さくできている。隣り合う部分電極の電極周期比が圧電基板の短絡ストップバンドより小さくしており、且つストップバンド内の周波数を利用しているため、Ｏｆｆ状態の部分電極は反射器として機能し、弾性エネルギーの閉じ込めを実現している。そのため共振器のＱ値が優れ、そのため低損失高減衰周波数特性が実現できている。
以上のことから、本発明によると、部分電極を有するチャープ型櫛型電極と、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチとバンプ実装を用いることにより、低損失で広可変幅な可変フィルタを実現することができる。なお本発明第一の実施例ではスイッチ数、櫛型電極数を３個で説明したが、２個以上で本発明の効果がある。例えば１１個用いた場合、周波数可変幅を１００ＭＨｚと非常に大きな値にすることもできる。
図６は圧電基板１５上に弾性表面波共振器３４とマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４と入出力端子を作成した本発明第２の実施例である。第一の実施例より小型に作成できると同時に、線１０とスイッチ４間距離、及びスイッチ４と弾性表面波共振器３４間距離を大幅に狭めることができるため、電気長に依存する位相回転を最小にすることができ、いっそう低損失低損失高減衰周波数特性が実現できる。図７は本発明第３の実施例として周波数可変ロウパスフィルタの等価回路を示した図である。また図８は本発明第４の実施例として周波数可変バンドパスフィルタの等価回路図を示した図である。全く同じ原理で周波数可変ロウパスフィルタ、周波数可変バンドパスフィルタを実現することができる。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弾性表面波素子では困難であった可変幅の大きい周波数可変フィルタを実現することができる。また１個の弾性表面波共振器で実現できるため小型に、且つ損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例であるハイパスフィルタの等価回路図。
【図２】本発明の第一の実施例であるハイパスフィルタの基板パターンを示した斜視図。
【図３】本発明第一の実施例の一部である、絶縁基板上に集積されたスイッチを説明した斜視図。
【図４】本発明第一の実施例の一部である、弾性表面波共振器を説明した斜視図。
【図５】本発明第一の実施例である周波数可変ハイパスフィルタの入出力端子間の周波数特性を説明した図。
【図６】本発明第２の実施例を示した斜視図。
【図７】本発明第３の実施例である周波数可変ロウパスフィルタの等価回路を示した図。
【図８】本発明第４の実施例である周波数可変バンドパスフィルタの等価回路を示した図。
【符号の説明】
２…櫛型電極。
３…部分電極。
４…マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ。
１０…入出力間を電気的に接続する線路。
１１…接地用パッド。
１２…弾性表面波共振器をバンプ実装する場所。
１３…スイッチをバンプ実装する場所。
１４…スイッチ用基板。
１５…３６度回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム圧電基板。
２１…絶縁基板。
３１…入力端子。
３２…出力端子。
３３…スイッチ。
３４…弾性表面波共振器。
３８…スイッチ。
４１〜４３…スイッチにより制御された周波数特性。
【発明が属する技術分野】
本発明は、通信機器等に用いられるフィルタ機能付き高周波帯スイッチモジュール、分波器、フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弾性表面波素子と高周波スイッチを用いた高周波用途の周波数可変フィルタが知られている（例えば、特許第０２８８５３４９号）。スイッチをオン／オフすることで通過周波数及び阻止周波数を変えることが出来る。
マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチとフィルタの組合せに関しては特開２００１−１４３５９５が報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通信機器用途の高周波フィルタでは、より広い周波数可変幅が必要である。しかし弾性表面波素子は直列共振周波数、並列共振周波数近傍以外ではＱ値が悪いため，従来例で可変幅を大きくすると急激に損失／減衰量劣化が生じるという問題がある。
また複数の周波数を切り替えるとき，周波数の数だけ弾性波素子が必要であるため，素子が大きくなってしまうという問題がある。
本発明の目的は、上記問題点を解決すること、すなわち、損失／減衰量が優れ，小型である周波数可変フィルタを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は弾性表面波素子と複数のスイッチとを有し、前記弾性表面波素子は電気的に切り離された複数の櫛型電極を有し、前記櫛型電極は複数の電極指を有しており、前記櫛型電極は前記スイッチと電気的直列に接続されている周波数可変フィルタにおいて、前記櫛型電極が弾性的に互いに接続されており、前記櫛型電極はおのおの複数の電極周期で構成されており、隣接する前記櫛型電極は少なくても一部で電極周期が一致し、前記スイッチがマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチであることにより達成される。
さらに望ましくは、前記弾性波素子と前記スイッチと前記インダクタが同一基板上に形成することにより達成できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
図１は本発明第一の実施例であるハイパスフィルタの等価回路を示した図である。３個のスイッチ３３と１個の弾性表面波共振器３４がシリーズに接続され、それが入力端子３１と出力端子３２を結ぶ線１０にシャントに接続されている。スイッチはＯｎ状態で共振器３４と線１０が高周波的に短絡され、Ｏｆｆ状態で開放され、そのとき、共振器端は接地される。
図２は、本発明第一の実施例の基板パターンを示した斜視図である。基板２１はセラミックス基板、ガラスセラミックス基板、樹脂基板、ガラス基板、圧電基板等、高抵抗で高周波損失の小さい材料が望ましい。その基板上に金等腐食に強い金属で形成された線路と、スイッチと圧電基板と電気的に接続するためのバンプ用パッド１２，１３、接地されるバンプ用パッド１１が形成されている。
図３は、本発明第一の実施例の一部である、絶縁基板１４上に集積された３個のスイッチ３８を示した斜視図である。各スイッチは２個のマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４で構成されており、一方のマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４がＯｎ状態のとき他方はＯｆｆ状態をとる。バンプ実装により図２の１２にフェイスダウン実装される。
図４は本発明第一の実施例の一部である、弾性表面波共振器３４を説明した斜視図である。弾性表面波共振器３４は３個の櫛型電極２−１、２−２、２−３で構成されている。各櫛型電極２は４個の部分電極３で構成されている。部分電極の電極周期は表１の値に設定されている。共振器は全体としてチャープ電極構造をなしている。圧電基板１５の材料は３６度回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム圧電体である。バンプ実装により図２の１３にフェイスダウン実装される。
【０００６】
【表１】
マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４と線１０をバンプ技術により接続しているため、電気長を短くすることができ、そのため、Ｏｆｆ状態のスイッチ特性が優れ、併設損が小さくできている。隣り合う部分電極の電極周期比が圧電基板の短絡ストップバンドより小さくしており、且つストップバンド内の周波数を利用しているため、Ｏｆｆ状態の部分電極は反射器として機能し、弾性エネルギーの閉じ込めを実現している。そのため共振器のＱ値が優れ、そのため低損失高減衰周波数特性が実現できている。
以上のことから、本発明によると、部分電極を有するチャープ型櫛型電極と、マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチとバンプ実装を用いることにより、低損失で広可変幅な可変フィルタを実現することができる。なお本発明第一の実施例ではスイッチ数、櫛型電極数を３個で説明したが、２個以上で本発明の効果がある。例えば１１個用いた場合、周波数可変幅を１００ＭＨｚと非常に大きな値にすることもできる。
図６は圧電基板１５上に弾性表面波共振器３４とマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ４と入出力端子を作成した本発明第２の実施例である。第一の実施例より小型に作成できると同時に、線１０とスイッチ４間距離、及びスイッチ４と弾性表面波共振器３４間距離を大幅に狭めることができるため、電気長に依存する位相回転を最小にすることができ、いっそう低損失低損失高減衰周波数特性が実現できる。図７は本発明第３の実施例として周波数可変ロウパスフィルタの等価回路を示した図である。また図８は本発明第４の実施例として周波数可変バンドパスフィルタの等価回路図を示した図である。全く同じ原理で周波数可変ロウパスフィルタ、周波数可変バンドパスフィルタを実現することができる。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弾性表面波素子では困難であった可変幅の大きい周波数可変フィルタを実現することができる。また１個の弾性表面波共振器で実現できるため小型に、且つ損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例であるハイパスフィルタの等価回路図。
【図２】本発明の第一の実施例であるハイパスフィルタの基板パターンを示した斜視図。
【図３】本発明第一の実施例の一部である、絶縁基板上に集積されたスイッチを説明した斜視図。
【図４】本発明第一の実施例の一部である、弾性表面波共振器を説明した斜視図。
【図５】本発明第一の実施例である周波数可変ハイパスフィルタの入出力端子間の周波数特性を説明した図。
【図６】本発明第２の実施例を示した斜視図。
【図７】本発明第３の実施例である周波数可変ロウパスフィルタの等価回路を示した図。
【図８】本発明第４の実施例である周波数可変バンドパスフィルタの等価回路を示した図。
【符号の説明】
２…櫛型電極。
３…部分電極。
４…マイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチ。
１０…入出力間を電気的に接続する線路。
１１…接地用パッド。
１２…弾性表面波共振器をバンプ実装する場所。
１３…スイッチをバンプ実装する場所。
１４…スイッチ用基板。
１５…３６度回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム圧電基板。
２１…絶縁基板。
３１…入力端子。
３２…出力端子。
３３…スイッチ。
３４…弾性表面波共振器。
３８…スイッチ。
４１〜４３…スイッチにより制御された周波数特性。
Claims (2)
- 弾性表面波素子と複数のスイッチとを有し、前記弾性表面波素子は電気的に切り離された複数の櫛型電極を有し、前記櫛型電極は複数の電極指を有しており、前記櫛型電極は前記スイッチと電気的直列に接続されている周波数可変フィルタにおいて、
前記櫛型電極が弾性的に互いに接続されており、前記櫛型電極はおのおの複数の電極周期で構成されており、隣接する前記櫛型電極は少なくても一部で電極周期が一致し、前記スイッチがマイクロエレクトロメカニカルＲＦスイッチであることを特徴とする周波数可変フィルタ。 - 請求項１の周波数可変フィルタにおいて、前記弾性波素子と前記スイッチと前記インダクタが同一基板上に形成された周波数可変フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002230755A JP2004072549A (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | 弾性波素子とスイッチを用いた周波数可変フィルタ。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002230755A JP2004072549A (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | 弾性波素子とスイッチを用いた周波数可変フィルタ。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004072549A true JP2004072549A (ja) | 2004-03-04 |
Family
ID=32016715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002230755A Pending JP2004072549A (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | 弾性波素子とスイッチを用いた周波数可変フィルタ。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004072549A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7439826B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-10-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Programmable surface acoustic wave filter |
| US8891596B2 (en) | 2011-08-24 | 2014-11-18 | Murata Maufacturing Co., Ltd. | High frequency front end module |
| JP2017135568A (ja) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 太陽誘電株式会社 | 共振回路、フィルタ回路および弾性波共振器 |
| US10727810B2 (en) | 2017-03-01 | 2020-07-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Radio-frequency filter, multiplexer, radio-frequency front-end circuit, and communication device |
| US10944381B2 (en) | 2016-09-29 | 2021-03-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acoustic wave filter device, multiplexer, radio-frequency front end circuit, and communication device |
| US10958242B2 (en) | 2016-09-29 | 2021-03-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acoustic wave filter device, multiplexer, radio-frequency front end circuit, and communication device |
-
2002
- 2002-08-08 JP JP2002230755A patent/JP2004072549A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7439826B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-10-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Programmable surface acoustic wave filter |
| US8891596B2 (en) | 2011-08-24 | 2014-11-18 | Murata Maufacturing Co., Ltd. | High frequency front end module |
| JP2017135568A (ja) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 太陽誘電株式会社 | 共振回路、フィルタ回路および弾性波共振器 |
| US10256791B2 (en) | 2016-01-27 | 2019-04-09 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Resonant circuit, filter circuit, and acoustic wave resonator |
| US10944381B2 (en) | 2016-09-29 | 2021-03-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acoustic wave filter device, multiplexer, radio-frequency front end circuit, and communication device |
| US10958242B2 (en) | 2016-09-29 | 2021-03-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acoustic wave filter device, multiplexer, radio-frequency front end circuit, and communication device |
| US10727810B2 (en) | 2017-03-01 | 2020-07-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Radio-frequency filter, multiplexer, radio-frequency front-end circuit, and communication device |
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