JP2004129238A - 帯域阻止型フィルタ、フィルタ装置、アンテナ共用器、通信機器 - Google Patents

帯域阻止型フィルタ、フィルタ装置、アンテナ共用器、通信機器 Download PDF

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中村　弘幸
Shunichi Seki
関　　俊一
Keiji Onishi
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Abstract

　【課題】　所望の阻止帯域で減衰量を大きく、且つ阻止帯域の上下周波数で広帯域にわたって低損失である特性を有する帯域阻止フィルタを実現することは困難であった。
　【解決手段】　その一端が接地された複数の弾性表面波共振器１０１，１０２と、前記複数の弾性表面波共振器１０１，１０２の他端のそれぞれが接続される伝送線１０４とを備え、前記他端の少なくとも一部は、所定の間隔をおいて接続されており、前記伝送線１０４上の、全部または一部の前記所定の間隔に、少なくとも１つのインダクタ１０３が設けられている帯域阻止型フィルタ。
【選択図】　図１

Description

　本発明は携帯電話および自動車電話などの通信機器に使用する帯域阻止型フィルタ等に関する。
　従来、通信機器などのＲＦ段のフィルタとして、弾性表面波フィルタや圧電体フィルタが用いられている。弾性表面波フィルタとしては、複数のＩＤＴ電極（インターディジタルトランスデューサ電極）を伝搬方向に近接配置した縦モード型フィルタや弾性表面波共振器を梯子型に接続したラダー型フィルタが主に用いられている。また圧電体フィルタとしてはバルク波フィルタが用いられており、これらフィルタの高性能化、小型化が期待されている。
　以下、従来の帯域阻止型フィルタについて、図面を用いて説明する。
　図１９（ａ）に弾性表面波共振器の構成を示す。図１９（ａ）において、弾性表面波共振器は圧電基板１７０１上に形成されたＩＤＴ電極１７０２、反射器電極１７０３、１７０４とにより構成される。
　次に、図１９（ｂ）に圧電体共振器の構成を示す。図１９（ｂ）において、圧電体共振器は、圧電体層３０１１と、圧電体層３０１１の上主面に設けられた上部電極３０１２と、圧電体層３０１１の下主面に設けられた下部電極３０１３と、基板３０１４とを備え、基板３０１４において、下部電極３０１３と接する面上には窪みが設けられ、キャビティ３０１５が形成される。この構成において、上部電極３０１２と、下部電極３０１３と、上部電極３０１２と下部電極３０１３に挟まれる圧電体層３０１１と、キャビティ３０１５を形成する基板３０１４の一部とが圧電体共振器を形成する。
　弾性表面波共振器および圧電体共振器は、それぞれ図１９（ｃ）に示すような等価回路にて表現され、電気的に直列共振と並列共振を有する特性となる。
　前述の弾性表面波共振器を複数個梯子型に接続することによりラダー型の弾性表面波フィルタが構成される（例えば、特許文献１参照）。
　ここでは、このような音響共振器の従来例として、弾性表面波共振器を挙げて説明する。
　図２０（ａ）は従来例１として、３つの弾性表面波共振器１８０１、１８０２、１８０３をπ型に接続することにより形成した弾性表面波フィルタの構成を示す。図２０（ａ）に示すように、弾性表面波共振器１８０１および１８０２はその一端がそれぞれ接地されており、それぞれの他端は、信号の入出力端を有する伝送線１８０４に、所定の間隔をおいて接続されている。弾性表面波共振器１８０３はこの所定の間隔上に設けられている。
　この構成において、図２０（ｂ）に示すように、通過特性は直列に配置された弾性表面波共振器１８０１と並列に配置された弾性表面波共振器１８０２、１８０３における共振／反共振周波数によりフィルタの通過帯域・減衰帯域が決まるが、広帯域にわたって低損失な帯域阻止型フィルタは実現できない。
　図２１（ａ）は従来例２として、２個の弾性表面波共振器１９０１、１９０２を並列に接続することにより形成した帯域阻止フィルタの回路を示す。図２１（ａ）に示すように、弾性表面波共振器１９０１および１９０２はその一端がそれぞれ接地されており、それぞれの他端は、信号の入出力端を有する伝送線１９０３に、所定の間隔をおいて接続されている。図２１（ｂ）に示すように阻止帯域（減衰極）より高い側の周波数においては損失は小さいが、阻止帯域（減衰極）より低い側の周波数において損失が大きい。
特許第３１５２４１８号公報
　以上示したように、通信機器等に使用するための、弾性表面波共振器のような複数の音響共振器を組み合わせた弾性表面波フィルタにおいては、所望の周波数帯域で減衰量を大きく、且つ阻止帯域の上下周波数で、広帯域に渡って低損失である特性を達成することは困難であった。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、所望の周波数帯域で減衰量を大きく、且つ阻止帯域の上下周波数で、広帯域に渡って低損失である特性を達成する帯域阻止フィルタ等を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、第１の本発明は、その一端が接地された複数の音響共振器と、
　前記複数の音響共振器の他端のそれぞれが接続される伝送線とを備え、
　前記他端の少なくとも一部は、所定の間隔をおいて接続されており、
　前記伝送線上の、全部または一部の前記所定の間隔に、少なくとも１つのリアクタンス素子が設けられている帯域阻止型フィルタである。
　また、第２の本発明は、前記音響共振器は、圧電基板の主面上に形成された弾性表面波共振器である第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第３の本発明は、前記リアクタンス素子のインピーダンスを特性インピーダンスで規格化した規格化インピーダンスが１より大きい第２の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第４の本発明は、前記規格化インピーダンスは１．５より小さい第３の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第５の本発明は、前記リアクタンス素子がインダクタである第１から第３のいずれかの本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第６の本発明は、前記インダクタがワイヤー実装時のワイヤーを含む構成である第５の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第７の本発明は、前記リアクタンス素子がコンデンサである第１または２の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第８の本発明は、前記リアクタンス素子がコンデンサとインダクタとを含む構成である第１または第２の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第９の本発明は、前記リアクタンス素子がコンデンサとインダクタとの並列回路を含む構成である第８の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第１０の本発明は、前記リアクタンス素子がコンデンサとインダクタとの直列回路を含む構成である第８の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１１の本発明は、前記リアクタンス素子がチップ部品である第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１２の本発明は、前記リアクタンス素子が前記圧電基板上に形成される第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１３の本発明は、前記リアクタンス素子が前記帯域阻止型フィルタを実装する実装基板内に形成される第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。
　また、第１４の本発明は、前記実装基板が誘電体層を有する積層体である第１３の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１５の本発明は、前記音響共振器が前記実装基板上にフェースダウン実装されている第１３の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１６の本発明は、前記弾性表面波共振器の接地される電極パッドは前記圧電基板上で分離されている第２の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１７の本発明は、前記音響共振器は圧電体共振器である第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１８の本発明は、前記圧電体共振器は、上部電極と、下部電極と、前記上部電極および下部電極に挟まれた圧電体層とを有するバルク波共振器である第１７の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第１９の本発明は、前記圧電体層は、圧電薄膜により構成される第１８の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第２０の本発明は、前記リアクタンス素子は、前記バルク波共振器の前記電極を利用して形成される第１８の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第２１の本発明は、前記弾性表面波共振器の共振周波数が互いに異なる第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第２２の本発明は、前記音響共振器の前記一端は、少なくとも前記圧電基板上ではそれぞれ独立した配線を介することにより接地されている第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第２３の本発明は、前記リアクタンス素子は、前記音響共振器の共振周波数と所定の大きさ離れた共振周波数を有する音響共振器である第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第２４の本発明は、第１の本発明の帯域阻止型フィルタを備えたフィルタ装置である。　
　また、第２５の本発明は、送信側フィルタと、
　受信側フィルタとを備え、
　前記送信側フィルタまたは前記受信側フィルタとして、第２４の本発明の帯域阻止型フィルタを用いたアンテナ共用器である。　
　また、第２６の本発明は、前記リアクタンス素子は、前記音響共振器の共振周波数と所定の大きさ離れた共振周波数を有する音響共振器である第１の本発明の帯域阻止型フィルタである。　
　また、第２７の本発明は、信号を送信するための送信手段と、
　信号を受信するための受信手段とを備え、
　前記送信手段および／または前記受信手段に、第１の本発明の帯域阻止型フィルタを用いた通信機器である。　
　本発明によれば、所望の阻止帯域において高減衰で、阻止帯域の上下周波数において低損失である帯域阻止型フィルタ及びそれを用いた通信機器等を実現することができる。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　以下、本発明の実施の形態１の弾性表面波フィルタについて図面を参照にして説明する。
　図１に、実施の形態１における弾性表面波フィルタの構成、および通過特性を示す。図１において、（ａ）は弾性表面波フィルタの構成、（ｂ）は通過特性である。図１（ａ）に示すように、弾性表面波フィルタは、本発明の音響共振器として第１、及び第２の弾性表面波共振器１０１、１０２と、それらを結合するリアクタンス素子としてのインダクタ１０３とを備えている。弾性表面波共振器１０１、１０２は、図１９（ａ）で示したように、本発明の圧電基板に相当する圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、その両側に配置した反射器電極とを備えている。
　さらに説明すると、弾性表面波共振器１０１および１０２はその一端がそれぞれ接地されており、それぞれの他端は、信号の入出力端を有する伝送線１０４に、所定の間隔をおいて接続されており、インダクタ１０３はこの他端間の所定の間隔上に設けられている。
　図１（ｂ）は同図（ａ）の構成において、インダクタ１０３のインダクタンスを８ｎＨに設定したときの周波数９００ＭＨｚ近傍での通過特性を示す。最大減衰量は約３８ｄＢで、阻止帯域の上下周波数で、広帯域にわたって低損失化が実現できている。
　図２（ａ）は、規格化インピーダンス（ωＬ／Ｚｏ）に対する最大減衰量を示したものである。ここで、Ｚｏは特性インピーダンス、ωは角周波数、Ｌはインダクタンスであり、Ｚｏ＝５０Ωとしている。実線、長点線、短点線はそれぞれ、本実施の形態における構成のインピーダンスに対する最大減衰量、図２０に示す従来例１の構成の最大減衰量、図２１に示す従来例２の構成の最大減衰量をプロットしたものである。図２（ｂ）は、規格化インピーダンスに対する帯域外での損失を示したものである。実線、長点線、短点線はそれぞれ、本実施の形態における構成の規格化インピーダンスに対する帯域外での損失、図２０（ｂ）に示す従来例１の構成の損失、図２１（ｂ）に示す従来例２の構成の損失をプロットしたものである。従来例１は従来例２に比べて、帯域での減衰量は大きいが、帯域外での損失も大きい。また、従来例２は従来例１に比べて帯域外での損失は小さいが、帯域での減衰量も小さい。すなわち、減衰帯域での減衰量の増大と帯域外での損失低減の両特性を満たすことができない。
　本実施の形態の減衰特性は、図２１（ｂ）に示す従来例２の特性に比べてＺ／Ｚｏのすべての領域で減衰量が大きく、図２０（ｂ）に示す従来例１に比べてＺ／Ｚｏ＞１の範囲で減衰量が大きくなっていて、４０ｄＢを超えている。また、本実施の形態の損失特性は、図２０（ｂ）に示す従来例１に比べてＺ／Ｚｏのすべての領域で損失が改善され、図２１（ｂ）に示す従来例２に比べてＺ／Ｚｏ＜１．５で損失が改善され、１ｄＢ以下になっている。つまり、インピーダンスＺがＺｏと１．５Ｚｏの範囲で減衰量、損失ともに従来の特性に比べて改善している。
　以上説明したように、本実施の形態における弾性表面波フィルタは、２つの弾性表面波共振器をリアクタンス素子としてのインダクタを用いて結合させることにより、高減衰、かつ低損失な帯域阻止特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
　なお、本実施の形態においては、弾性表面波共振器を２つとしているがこれは３つ以上であってもかまわない。このとき、伝送線上に接続された弾性表面波共振器の他端間には必ずインダクタを設けるようにしてもよいし、他端間であっても、インダクタを設けない箇所を設けてもよい。少なくとも２つの弾性表面波共振器の、それぞれ接地されていない方の端部同士の間に、インダクタが少なくとも一つ設けられるようになっていればよい。また、実装上におけるインダクタは、複数のインダクタの直列回路または並列回路もしくはそれらの組み合わせとして実現してもよい。また弾性表面波共振器自体の構成に関してもこれに限るものではない。
　また、本実施の形態における圧電基板は、単結晶を用いた基板であっても、基板上に圧電薄膜を形成した基板であっても、または、圧電基板上に誘電体薄膜を形成した基板のことである。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器が直列共振と並列共振を有する特性であれば本実施の形態と同様の効果が得られる。
　（実施の形態２）　
　以下、本発明の実施の形態２の弾性表面波フィルタについて図面を参照にして説明する。
　実施の形態２における弾性表面波フィルタの構成は実施の形態１と同様であるが、弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器１０１、１０２の共振周波数に差異をつけている。つまり、弾性表面波共振器１０１、１０２のＩＤＴ電極のピッチに差異が付けられていて、その結果、それぞれの共振周波数、反共振周波数が異なる。
　図３（ａ）は、インダクタ値を８ｎＨとしたときの周波数９００ＭＨｚ近傍での通過特性を示す。また、図３（ｂ）は比較のために、従来例２の回路において２個の弾性表面波共振器１９０１、１９０２の共振周波数に差異を付けた場合の９００ＭＨｚ近傍での通過特性を示す。本実施の形態２において、共振周波数の差異により阻止帯域が広げられ、且つ図３（ｂ）に示す従来例２の通過特性に比べて、減衰量が大きく、さらに減衰帯域の両側で損失を小さくすることができる。
　以上説明したように、本実施の形態における弾性表面波フィルタは、共振周波数の異なる２つの弾性表面波共振器をリアクタンス素子としてのインダクタを用いて結合させることにより、高減衰で阻止帯域が広く、かつ低損失な帯域阻止特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
　なお、本実施の形態においては、弾性表面波共振器を２つとしているがこれは３つ以上であってもかまわない。この場合のインダクタの配置の構成も、実施の形態１の場合と同様であってよい。弾性表面波共振器の構成に関してもこれに限るものではない。
　また、本実施の形態における圧電基板は、単結晶を用いた基板であっても、基板上に圧電薄膜を形成した基板であっても、または、圧電基板上に誘電体薄膜を形成した基板のことである。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器が直列共振と並列共振を有する特性であれば本実施の形態と同様の効果が得られる。
　（実施の形態３）
　以下、本発明の実施の形態３の弾性表面波フィルタについて図面を参照にして説明する。
　図４に、実施の形態３における弾性表面波フィルタの圧電基板上に形成された部分の構成を示す。図４において、弾性表面波フィルタの圧電基板上に形成された部分の構成は、本発明の圧電基板に相当する圧電基板４０１上に形成された第１、及び第２の弾性表面波共振器４０２、４０３により構成される。第１の弾性表面波共振器４０２のＩＤＴ電極には電極パッド４０４、４０５が設けられ、第２の弾性表面波共振器４０３のＩＤＴ電極には電極パッド４０６、４０７が設けられている。
　次に、図５（ａ）に、本実施の形態の弾性表面波フィルタ全体の構成を示す。図５（ａ）において、弾性表面波フィルタは、第１の弾性表面波共振器４０２の電極パッド４０４は入力端子５０１に接続され、第２の弾性表面波共振器４０３の電極パッド４０６は出力端子５０２に接続される。また、第１、２の弾性表面波共振器４０２、４０３の間にはインダクタ５０３が配置される。第１の弾性表面波共振器４０２の電極パッド４０５はワイヤーや実装基板の引き回し配線等の寄生成分を仮定したインダクタンス成分５０４を介して接地される。第２の弾性表面波共振器４０３の電極パッド４０７はワイヤーや実装基板の引き回し配線等の寄生成分を仮定したインダクタンス成分５０５を介して接地される。すなわち、圧電基板４０１上で各弾性表面波共振器のグランドは分離独立して設けられている。つまり、圧電基板４０１から両弾性表面波共振器のグランドを引き出す際にワイヤーや実装基板の引き回し配線等の共通インピーダンスを持たないようにしている。なお、ここではグランドを引き出す際の寄生成分のみ考慮している。
　図５（ｂ）に本実施の形態の通過特性を示す。図５（ａ）において、インダクタ５０３のインダクタンスは１０ｎＨで、寄生成分としてのインダクタ５０４、５０５のインダクタンスは１ｎＨとしている。
　図６は比較のための例であって、第１、２の弾性表面波共振器４０２、４０３のグランドに接続される電極パッド６０１を共通としている。すなわち、図７（ａ）に示すように、両弾性表面波共振器のグランドに接続される電極パッドは圧電基板上で共通化され、寄生成分を仮定したインダクタ７０１を介して接地されている。図７（ｂ）にその特性を示す。ここで、インダクタ７０１のインダクタンスは１ｎＨとしている。図５（ｂ）と図７（ｂ）の比較から、本実施の形態における通過特性は帯域での減衰量が極めて大きくなっている。つまり、グランドに接続される電極パッドを独立に設けることにより、すなわち各弾性表面波共振器を、少なくとも前記圧電基板上ではそれぞれ独立した配線を介して接地させることにより、実施の形態１および実施の形態２における弾性表面波フィルタの特性を低下させることなく実装できる。
　なお、実装に関しては、ワイヤー実装であってもフェースダウン実装であってもかまわない。例えば、図８は弾性表面波フィルタをパッケージにワイヤー実装した構成図であり、圧電基板４０１上の４つの電極パッド４０４、４０５、４０６、４０７が独立にパッケージ内の端子８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、８０１ｄにワイヤー８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃ、８０２ｄによって接続されている。なお、弾性表面波共振器の間に配置されるインダクタは端子８０１ａと８０１ｂとの間に接続される。また、端子８０１ａと８０１ｂとはパッケージの内部あるいは外部にて接地される。
　また、図９は弾性表面波フィルタをフェースダウンで実装基板に実装した構成図であり、２個の弾性表面波共振器９０１が形成された圧電基板４０１上の電極パッド４０４、４０６がフェースダウンでバンプ９０２ａ、９０２ｂを介して実装基板９０６上のパッド９０３ａ、９０３ｂに接続されている。実装基板９０６上の各パッド９０３ａ、９０３ｂはビアホール９０４ａ、９０４ｂを介して下面の外部端子９０５ａ、９０５ｂに電気的に接続されている。また、図示はしていないが、電極パッド４０５、４０７に関しても同様に実装基板９０６に接続されて接地される。
　以上説明したように、本実施の形態における弾性表面波フィルタは、２つの弾性表面波共振器の接地される電極パッドを圧電基板上で独立させることにより、高減衰、かつ低損失な帯域阻止特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
　なお、本実施の形態においては、弾性表面波共振器を２つとしているが、実施の形態１と同様に３つ以上であってもかまわない。弾性表面波共振器の構成に関してもこれに限るものではない。
　また、本実施の形態における圧電基板は、単結晶を用いた基板であっても、基板上に圧電薄膜を形成した基板であっても、または、圧電基板上に誘電体薄膜を形成した基板のことである。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器が直列共振と並列共振を有する特性であれば本実施の形態と同様の効果が得られる。
　（実施の形態４）
　以下、本発明の実施の形態４の弾性表面波フィルタについて図面を参照にして説明する。
　図１０に、実施の形態４における弾性表面波フィルタの構成、および通過特性を示す。図１０において、（ａ）は弾性表面波フィルタの構成、（ｂ）は通過特性である。図１０（ａ）に示すように、弾性表面波フィルタは第１、及び第２の弾性表面波共振器１００１、１００２と、それらを結合するリアクタンス素子としてのコンデンサ１００３とからなる。
　さらに説明すると、弾性表面波共振器１００１および１００２はその一端がそれぞれ接地されており、それぞれの他端は、信号の入出力端を有する伝送線１００４に、所定の間隔をおいて接続されており、コンデンサ１００３はこの他端間の所定の間隔上に設けられている。弾性表面波共振器１００１、１００２は、図１９（ａ）で示したように、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、その両側に配置した反射器電極とを備えている。
　図１０（ｂ）は、コンデンサ１００３の容量を８ｐＦに設定したときの周波数９００ＭＨｚ近傍での通過特性を示す。図２１（ｂ）で示した従来例２の通過特性に比べて高減衰化が実現している。
　図１１は、規格化インピーダンス（Ｚ＝１／ωＣＺｏ）に対する最大減衰量を示したものである。ここで、Ｚｏは特性インピーダンス、ωは角周波数、Ｃは容量であり、Ｚｏ＝５０Ωとしている。実線、長点線、短点線はそれぞれ、本実施の形態における構成の規格化インピーダンスに対する最大減衰量、図２０に示す従来例１の構成の最大減衰量、および図２１に示す従来例２の構成の最大減衰量を示している。本実施の形態の特性は、図２０に示す従来例１に比べてＺ／Ｚｏ＞１で減衰量が増大し、また、図２１に示す従来例２の特性に比べてＺ／Ｚｏのすべての領域で減衰量が増大している。
　以上説明したように、本実施の形態における弾性表面波フィルタは、２つの弾性表面波共振器をリアクタンス素子としてのコンデンサを用いて結合させることにより、高減衰、かつ低損失な帯域阻止特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
　なお、本実施の形態においては、弾性表面波共振器を２つとしているがこれは３つ以上であってもかまわない。この時のコンデンサの配置は、実施の形態１のインダクタの配置と同様にして行えばよい。また、また、実装上におけるコンデンサは、複数のコンデンサの直列回路または並列回路もしくはそれらの組み合わせであってもよい。また、弾性表面波共振器の構成に関してもこれに限るものではない。
　また、本実施の形態における圧電基板は、単結晶を用いた基板であっても、基板上に圧電薄膜を形成した基板であっても、または、圧電基板上に誘電体薄膜を形成した基板のことである。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器が直列共振と並列共振を有する特性であれば本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお、本実施の形態１から４においては、２つの弾性表面波共振器を結合させるリアクタンス素子としてインダクタもしくはコンデンサを用いて説明したが、これは図１２に示すようにインダクタとコンデンサの並列回路、もしくは直列回路を用いて形成してもかまわない。図１２（ａ）、（ｂ）に示すのはそれぞれインダクタとコンデンサの並列回路、及び直列回路である。図１２（ａ）において、弾性表面波共振器１２０１、１２０２はコンデンサ１２０３とインダクタ１２０４の並列回路を用いて結合されている。また、図１２（ａ）において、弾性表面波共振器１２０１、１２０２はコンデンサ１２０５とインダクタ１２０６の直列回路を用いて結合されている。なお、実装上におけるコンデンサ、インダクタの個数は、当然、いずれも複数以上であってよい。
　また、本実施の形態においては、弾性表面波共振器を２つとしているがこれは３つ以上であってもかまわない。この場合、上記直列回路または並列回路の配置は、実施の形態１のインダクタの配置と同様に行えばよい。
　（実施の形態５）
　以下、本発明の実施の形態５の弾性表面波フィルタについて図面を参照にして説明する。
　実施の形態５における弾性表面波フィルタの圧電基板上の構成を図１３に示す。図１３において、弾性表面波フィルタは、本発明の圧電基板に相当する圧電基板４０１上に形成された第１、及び第２の弾性表面波共振器４０２、４０３により構成される。第１の弾性表面波共振器４０２のＩＤＴ電極には電極パッド４０４、４０５が設けられ、第２の弾性表面波共振器４０３のＩＤＴ電極には電極パッド４０６、４０７が設けられている。さらに、電極パッド４０４、４０６の間には圧電基板上に形成されたインダクタ１３０１が接続される。この場合、インダクタ１３０１は弾性表面波共振器の成膜、パターン化の工程と同時に形成できる。また、電極パッド４０４、４０６は入出力端子に接続され、電極パッド４０５、４０７は接地される。以上のような構成とすることにより、パッケージ外部でのインダクタの接続が不要になり小型化を実現することができる。
　また、２つの弾性表面波共振器を結合するインダクタを予め誘電体層を積層して作成した実装基板内に形成し、弾性表面波共振器を形成した圧電基板をフェイスダウンで実装基板上に実装した構成としてもかまわない。図１４は弾性表面波フィルタをフェースダウンで実装基板に実装した構成図であり、２個の弾性表面波共振器９０１が形成された圧電基板４０１上の電極パッド４０４、４０６がフェースダウンでバンプ９０２ａ、９０２ｂを介して実装基板９０６上のパッド９０３ａ、９０３ｂに接続されている。実装基板９０６上の各パッド９０３ａ、９０３ｂはビアホール９０４ａ、９０４ｂを介して下面の外部端子９０５ａ、９０５ｂに電気的に接続されている。また、図示はしていないが、電極パッド４０５、４０７に関しても同様に実装基板に接続されて接地される。インダクタ１４０１は実装基板９０６の内層パターンにより形成され、フィルタの入出力端子間、すなわち電気的に弾性表面波共振器間に接続されている。この場合、インダクタ１４０１の形成可能な領域は広くとれるため、より大きなインダクタンスを得ることができる。なお、インダクタ１４０１は実装基板の表面に形成することも可能である。
　以上説明したように、本実施の形態における弾性表面波フィルタは、２つの弾性表面波共振器を結合するインダクタを圧電基板上、もしくは実装基板内に形成することにより、弾性表面波フィルタの小型化を実現することができる。
　なお、本実施の形態においては、弾性表面波共振器を２つとしているが、実施の形態１〜４同様、これは３つ以上であってもかまわない。弾性表面波共振器の構成に関してもこれに限るものではない。
　また、本実施の形態における圧電基板は、単結晶を用いた基板であっても、基板上に圧電薄膜を形成した基板であっても、または、圧電基板上に誘電体薄膜を形成した基板のことである。弾性表面波フィルタを構成する弾性表面波共振器が直列共振と並列共振を有する特性であれば本実施の形態と同様の効果が得られる。
　また、本実施の形態において、インダクタは実装基板に内層されるとしたが、これはパッケージ内であってもかまわない。
　また、インダクタに関しては、圧電基板上、もしくは実装基板内に形成するとしているが、これはワイヤー実装におけるワイヤーのインダクタンス成分を利用してもかまわない。
　なお、本実施の形態において、リアクタンス素子として、インダクタを用いた場合の形成方法について述べたが、これはコンデンサであっても、あるいはその両方であってもかまわない。
　（実施の形態６）
　以下、本発明の実施の形態６の帯域阻止型フィルタについて図面を参照にして説明する。
　実施の形態６における帯域阻止フィルタの等価回路図を図１５に示す。上記の各実施の形態では、本発明の帯域阻止フィルタは、音響共振器として弾性表面波共振器を有する弾性表面波フィルタであるとしたが、本実施の形態では２個の音響共振器は弾性表面波タイプの共振器ではなく、バルク波タイプの圧電体共振器である。
　図１５において、帯域阻止型フィルタは第１、及び第２の圧電体共振器１５０１、１５０２と、リアクタンス素子としてのインダクタ１５０３とから構成される。第１、及び第２の圧電体共振器１５０１、１５０２は、直列共振と並列共振を有する特性であり、圧電体共振器の等価回路としては弾性表面波共振器と等価である。すなわち、共振器の動作としては弾性表面波フィルタと同様であり、このような圧電体共振器を、インダクタを用いて結合させることにより、低損失で高減衰の帯域阻止型フィルタが実現できる。例えば、このような特性の圧電体共振器としては、圧電薄膜を用いたバルク波共振器、単結晶を用いたバルク波共振器などが挙げられる。さらに、このようなバルク波共振器においては、作成可能な周波数領域は限定されるが、圧電材料を最適に選ぶことにより共振器のＱ値を上げることが可能であり、弾性表面波共振器を用いる場合よりも、さらに低損失化、高減衰化が実現できる。また、リアクタンス素子の規格化インピーダンス特性も、等価回路の特性インピーダンスに併せて設定して、弾性表面波共振器の場合と同様に最適化されるものである。
　ここで、図１６（ａ）に、バルク波タイプの圧電体共振器を用いた帯域阻止型フィルタの具体的な構成の一例を示す。帯域阻止型フィルタは、基板２００１と、基板２００１上に設けられた、その両主面上に共振器電極が備えられた、本発明の圧電体層に相当する圧電体層２００２とを備える。
　さらに圧電体層２００２の上主面には所定の間隔を有して上部電極２００３ａおよび上部電極２００３ｂが設けられ、圧電体層２００２の、上部電極２００３ａと対向する下主面には下部電極２００４ａが、また上部電極２００３ｂと対向する下主面には下部電極２００４ｂがそれぞれ設けられている。下部電極２００４ａおよび２００４ｂはそれぞれ独立に接地されており、上部電極２００３ａおよび２００３ｂはそれぞれ信号の入出力端に接続される。また、上部電極２００３ａと２００３ｂとの所定の間隔を埋めるように、これらを電気的に接続するインダクタ２００６が設けられる。なお、上部、下部の各電極はモリブデン、アルミ、白金等をパターニングして形成すればよい。
　一方、基板２００１において、下部電極２００４ａおよび２００４ｂとそれぞれ接する面上には窪みが設けられ、キャビティ２００７ａおよび２００７ｂが形成される。
　以上の構成において、上部電極２００３ａと、下部電極２００４ａと、上部電極２００３ａと下部電極２００４ａに挟まれる圧電体層２００２の一部と、キャビティ２００７ａを形成する基板２００１の一部とが、圧電体共振器１５０１に対応する第１の共振器２００８を形成する。また、上部電極２００３ｂと、下部電極２００４ｂと、上部電極２００３ｂと下部電極２００４ｂに挟まれる圧電体層２００２の一部と、キャビティ２００７ｂを形成する基板２００１の一部とが、圧電体共振器１５０２に対応する第２の共振器２００９を形成する。
さらにインダクタ２００６はインダクタ１５０３に相当し、電極をパターニングすること等により形成される。
　次に、図１６（ｂ）に、バルク波タイプの圧電体共振器を用いた帯域阻止型フィルタの具体的な構成の他の一例を示す。ただし同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。図１６（ｂ）に示す例は、インダクタ直下の部分に、圧電体層２００２の代わりに絶縁体層２０１４を形成した。これにより、共振器間のアイソレーションを高めることができる。
　このように、本実施の形態における帯域阻止型フィルタは、２つの圧電体共振器をリアクタンス素子としてのインダクタを用いて結合させることにより、高減衰、かつ低損失な帯域阻止特性を有する弾性表面波フィルタを実現することができる。
　また、本実施の形態においては、圧電体共振器を２つとしているがこれは３つ以上であってもかまわない。このとき、圧電体共振器の上部電極間には必ずインダクタを設けるようにしてもよいし、上部間であっても、インダクタを設けない箇所を設けてもよい。少なくとも２つの圧電体共振器の、それぞれ接地されていない方の電極同士の間に、インダクタが少なくとも一つ設けられるようになっていればよい。また、実装上におけるインダクタは、複数のインダクタの直列回路または並列回路もしくはそれらの組み合わせとして実現してもよい。また圧電体共振器の構成に関してもこれに限るものではない。
　なお、リアクタンス素子としてインダクタを用いて説明したが、コンデンサを用いてもかまわない。
　ここで図１７（ａ）〜（ｃ）に、リアクタンス素子としてコンデンサを用いた場合の、圧電体共振器による帯域阻止型フィルタの具体的な構成の一例を示す。ただし図１６（ａ）（ｂ）と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
　図１７（ａ）に示すように、帯域阻止型フィルタは、図内左右方向において上部電極２０１０ａの長さと上部電極２０１０ｂの長さが異なり、上部電極２０１０ａのほうが下部電極２０１１ｂより長い。一方、下部電極２０１１ａの長さと下部電極２０１１ｂの長さも異なり、下部電極２０１１ｂのほうが下部電極２０１１ａより長い。さらに、下部電極２０１１ａは接地されているが、下部電極２０１１ｂは接地されておらず、代わりに上部電極２０１０ｂが接地された構成を有している。
　以上の構成においては、圧電体層２００２を挟んで、（Ａ）上部電極２０１０ａと下部電極２０１１ａとが対向する部分、（Ｂ）上部電極２０１０ｂと下部電極２０１１ｂとが対向する部分、（Ｃ）上部電極２０１０ａと下部電極２０１１ｂとが対向する部分、がそれぞれ形成される。（Ａ）の部分が第１の共振器２００８、（Ｂ）の部分が第２の共振器２００９を形成し、さらに（Ｃ）の部分が実施の形態４のコンデンサ１００３と同等のキャパシタ２０１２を形成する。
　また、図１７（ｂ）に示す例では、上記（Ｃ）の部分において、圧電体層２００２の厚さを他の（Ａ）（Ｂ）の部分より薄くとる構成とした。これにより、キャパシタ２０１２のキャパシタンスを大きくとることができる。
　さらに図１７（ｃ）に示す例では、上記（Ｃ）の部分において、上部電極２０１０ａと下部電極２０１１ｂとの間を圧電体層２００２の代わりに誘電体を挿入する構成とした。これにより、キャパシタ２０１２のキャパシタンスを所望の値に設定できるとともに、共振器間のアイソレーションを高めることができる。
　キャパシタを用いた場合も、圧電体共振器は３つ以上としてもよい。このとき、圧電体共振器の各電極間には、必ず上部電極と下部電極とが重なり合う部分を形成してコンデンサを設けるようにしてもよいし、一部は上部電極と下部電極とが重なりあわない部分を形成してキャパシタを設けないようにしてもよい。少なくとも２つの圧電体共振器の間に、キャパシタが少なくとも一つ設けられるようになっていればよい。また、実装上におけるキャパシタは、複数のキャパシタの直列回路または並列回路もしくはそれらの組み合わせとして実現してもよい。また圧電体共振器の構成に関してもこれに限るものではない。
　また、実施の形態２と同様に、個々の圧電体共振器の共振周波数を変えることにより阻止帯域を広げることが可能であり、また、実施の形態４と同様に、リアクタンス素子として、コンデンサ、あるいはインダクタとキャパシタの並列回路、あるいはインダクタとキャパシタの直列回路を用いてもかまわない。また、実施の形態５と同様に、リアクタンス素子をパッケージや実装基板に形成することにより小形化が実現できる。
　また、本発明の弾性表面波フィルタ、あるいは帯域阻止型フィルタは他の構成のフィルタと組み合わせて使用することも可能である。
　また、圧電体共振器を基板２００１に窪みを設けてなるキャビティ２００７ａ、２００７ｂを用いた構成として説明を行ったが、これは、基板底面から貫通孔を開けたキャビティ構成であっても、キャビティを設けずに、音響ミラーを用いた構成であっても構わない。また、第１の共振器２００８、第２の共振器２００９も、圧電体層の両主面にそれぞれ電極を設けた構成として説明を行ったが、これに限るものでなく、共振、反共振特性を有する構成であれば構わない。
　また、インダクタ２００６やキャパシタ２０１２は、いずれも基板２００１上に形成するものとして説明したが、これらは基板２００１外に設けて、ボンディングワイヤ等で各共振器に接続する構成としてもよい。
　さらに、上記の各実施の形態においては、リアクタンス素子はインダクタ、コンデンサ、またはそれらの組み合わせであるとして説明を行ったが、本発明のリアクタンス素子は、上述した弾性表面波共振器または圧電体共振器によって実現してもよい。この場合の構成は図２０（ａ）に示す、π型接続の構成を有するバンドパスフィルタに類似するが、その共振周波数を、他の音響共振器から、所定の大きさとして程度シフトして設定することにより、容量性のリアクタンス素子として機能させることができる。なお、所定の大きさとは、本来の共振器として機能する音響共振器の共振／反共振周波数が、リアクタンス素子として機能する音響共振器の共振周波数以下、あるいは反共振周波数以上となる大きさである。この周波数では音響共振器の特性が容量性となり、これにより、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
　（実施の形態７）
　以下、本発明の実施の形態７の通信機器について図面を参照にして説明する。
　図１８（ａ）に示すのは、本発明の通信機器１６０１のブロック図である。図１８（ａ）において、送信回路から出力される送信信号は、送信増幅器１６０２、送信フィルタ１６０３、スイッチ１６０４を介してアンテナ１６０５より送信される。また、アンテナ１６０５より受信された受信信号は、スイッチ１６０４、受信フィルタ１６０６、受信増幅器１６０７を介して受信回路に入力される。なお、送信増幅器１６０２、送信フィルタ１６０３は本発明の送信手段に相当し、受信フィルタ１６０６，受信増幅器１６０７は本発明の受信フィルタに相当する。
　本発明の帯域阻止型フィルタを通信機器１６０１の送信フィルタ１６０３の一部、または受信フィルタ１６０６の一部に適用することにより、送信時の効率化、受信時の感度向上が実現でき、高性能な通信機器を実現することができる。
　また、通信機器１６０１において、送信と受信とを切り換える手段としてスイッチ１６０４を用いて説明したが、図１８（ｂ）に示すように、これはアンテナ共用器１６０８であってもかまわない。本発明の帯域阻止型フィルタをアンテナ共用器１６０８の送信側フィルタの一部、あるいは受信側フィルタの一部に適用することにより、阻止帯域の減衰量を十分に確保でき、送信と受信のアイソレーションを十分に確保できるものである。このとき送信側フィルタ、または受信側フィルタは本発明のフィルタ装置に相当する。また、アンテナ共用器１６０８は本発明のアンテナ共用器に相当する。なお、本発明のフィルタ装置は、上記実施の形態の送信側フィルタ、受信側フィルタのように、本発明の帯域阻止フィルタと他のフィルタとの組み合わせとして実現してもよいし、本発明の帯域阻止フィルタ単体で実現してもよい。
　本発明にかかる帯域阻止フィルタ、フィルタ装置、アンテナ共用器、通信機器は、所望の阻止帯域において高減衰で、阻止帯域の上下周波数において低損失であることが必要な、通信機器に使用する帯域阻止型フィルタ等の用途にも適用できる。
（ａ）実施の形態１における弾性表面波フィルタの構成図　（ｂ）実施の形態１における弾性表面波フィルタの構成の通過特性図 （ａ）規格化インピーダンスに対する最大減衰量を示す図　（ｂ）規格化インピーダンスに対する帯域外での損失を示す図 （ａ）実施の形態２における弾性表面波フィルタの通過特性図　（ｂ）従来例２において弾性表面波共振器の共振周波数を変えた場合の通過特性図 実施の形態３における弾性表面波フィルタの圧電基板上の構成図 （ａ）実施の形態３における弾性表面波フィルタの構成図　（ｂ）実施の形態３における弾性表面波フィルタの通過特性図 実施の形態３における比較のための弾性表面波フィルタの圧電基板上の構成図 （ａ）実施の形態３における比較のための弾性表面波フィルタの構成図　（ｂ）実施の形態３における比較のための弾性表面波フィルタの通過特性図 ワイヤー実装した場合の弾性表面波フィルタの構成図 フェイスダウン実装した場合の弾性表面波フィルタの構成図 （ａ）実施の形態４における弾性表面波フィルタの構成図　（ｂ）実施の形態４における弾性表面波フィルタの通過特性図 規格化インピーダンスに対する最大減衰量を示す図 （ａ）リアクタンス素子としてコンデンサとインダクタの並列回路を用いた構成図　（ｂ）リアクタンス素子としてコンデンサとインダクタの直列回路を用いた構成図 実施の形態５における弾性表面波フィルタの圧電基板上の構成図 実施の形態５における弾性表面波フィルタの実装基板に実装した場合の構成図 実施の形態６における帯域阻止型フィルタの等価回路図 （ａ）実施の形態６における帯域阻止型フィルタの具体的な構成の一例を示す図　（ｂ）実施の形態６における帯域阻止型フィルタの具体的な構成の他の一例を示す図 （ａ）実施の形態６における帯域阻止型フィルタの具体的な構成の一例を示す図　（ｂ）実施の形態６における帯域阻止型フィルタの具体的な構成の他の一例を示す図　（ｃ）実施の形態６における帯域阻止型フィルタの具体的な構成の他の一例を示す図 （ａ）実施の形態７における通信機器のブロック図　（ｂ）実施の形態７における共用器を用いた場合の通信機器のブロック図 （ａ）弾性表面波共振器の構成図　（ｂ）圧電体共振器の構成図　（ｃ）弾性表面波共振器および圧電体共振器の等価回路図 （ａ）従来例１における弾性表面波フィルタの構成図　（ｂ）従来例１における弾性表面波フィルタの通過特性図 （ａ）従来例２における弾性表面波フィルタの構成図　（ｂ）従来例２における弾性表面波フィルタの通過特性図
符号の説明
　
　１０１　弾性表面波共振器
　１０２　弾性表面波共振器
　１０３　インダクタ
　４０１　圧電基板
　４０２　第１の弾性表面波共振器
　４０３　第２の弾性表面波共振器
　４０４　電極パッド
　４０５　電極パッド
　４０６　電極パッド
　４０７　電極パッド
　５０１　入力端子
　５０２　出力端子
　５０３　インダクタ
　５０４　インダクタ成分
　５０５　インダクタ成分
　６０１　電極パッド
　７０１　インダクタ成分
　８０１ａ，８０１ｂ，８０１ｃ，８０１ｄ　端子
　８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃ，８０２ｄ　ワイヤー
　９０１　弾性表面波共振器
　９０２ａ，９０２ｂ　バンプ
　９０３ａ，９０３ｂ　パッド
　９０４ａ，９０４ｂ　ビアホール
　９０５ａ，９０５ｂ　外部端子
　９０６　実装基板
　１００１　弾性表面波共振器
　１００２　弾性表面波共振器
　１００３　コンデンサ
　１２０１　弾性表面波共振器
　１２０２　弾性表面波共振器
　１２０３　コンデンサ
　１２０４　インダクタ
　１２０５　コンデンサ
　１２０６　インダクタ
　１３０１　インダクタ
　１４０１　インダクタ
　１５０１　圧電体共振器
　１５０２　圧電体共振器
　１５０３　インダクタ
　１６０１　通信機器
　１６０２　送信増幅器
　１６０３　送信フィルタ
　１６０４　スイッチ
　１６０５　アンテナ
　１６０６　受信フィルタ
　１６０７　受信増幅器
　１６０８　アンテナ共用器
　１７０１　圧電基板
　１７０２　ＩＤＴ電極
　１７０３　反射器電極
　１７０４　反射器電極
　１８０１　弾性表面波共振器
　１８０２　弾性表面波共振器
　１８０３　弾性表面波共振器
　１９０１　弾性表面波共振器
　１９０２　弾性表面波共振器

Claims (27)

  1. その一端が接地された複数の音響共振器と、
    　前記複数の音響共振器の他端のそれぞれが接続される伝送線とを備え、
    　前記他端の少なくとも一部は、所定の間隔をおいて接続されており、
    　前記伝送線上の、全部または一部の前記所定の間隔に、少なくとも１つのリアクタンス素子が設けられている帯域阻止型フィルタ。
  2. 前記音響共振器は、圧電基板の主面上に形成された弾性表面波共振器である請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  3. 前記リアクタンス素子のインピーダンスを特性インピーダンスで規格化した規格化インピーダンスが１より大きい請求項２に記載の帯域阻止型フィルタ。
  4. 前記規格化インピーダンスは１．５より小さい請求項３に記載の帯域阻止型フィルタ。
  5. 前記リアクタンス素子がインダクタである請求項１から３のいずれかに記載の帯域阻止型フィルタ。
  6. 前記インダクタがワイヤー実装時のワイヤーを含む構成である請求項５に記載の帯域阻止型フィルタ。
  7. 前記リアクタンス素子がコンデンサである請求項１または２に記載の帯域阻止型フィルタ。
  8. 前記リアクタンス素子がコンデンサとインダクタとを含む構成である請求項１または２に記載の帯域阻止型フィルタ。
  9. 前記リアクタンス素子がコンデンサとインダクタとの並列回路を含む構成である請求項８に記載の帯域阻止型フィルタ。
  10. 前記リアクタンス素子がコンデンサとインダクタとの直列回路を含む構成である請求項８に記載の帯域阻止型フィルタ。
  11. 前記リアクタンス素子がチップ部品である請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  12. 前記リアクタンス素子が前記圧電基板上に形成される請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  13. 前記リアクタンス素子が前記帯域阻止型フィルタを実装する実装基板内に形成される請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  14. 前記実装基板が誘電体層を有する積層体である請求項１３に記載の帯域阻止型フィルタ。
  15. 前記音響共振器が前記実装基板上にフェースダウン実装されている請求項１３に記載の帯域阻止型フィルタ。
  16. 前記弾性表面波共振器の接地される電極パッドは前記圧電基板上で分離されている請求項２に記載の帯域阻止型フィルタ。
  17. 前記音響共振器は圧電体共振器である請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  18. 前記圧電体共振器は、上部電極と、下部電極と、前記上部電極および下部電極に挟まれた圧電体層とを有するバルク波共振器である請求項１７に記載の帯域阻止型フィルタ。
  19. 前記圧電体層は、圧電薄膜により構成される請求項１８に記載の帯域阻止型フィルタ。
  20. 前記リアクタンス素子は、前記バルク波共振器の前記電極を利用して形成される請求項１８に記載の帯域阻止型フィルタ。
  21. 前記弾性表面波共振器の共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  22. 前記音響共振器の前記一端は、少なくとも前記圧電基板上ではそれぞれ独立した配線を介することにより接地されている請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  23. 前記リアクタンス素子は、前記音響共振器の共振周波数と所定の大きさ離れた共振周波数を有する音響共振器である請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  24. 請求項１に記載の帯域阻止型フィルタを備えたフィルタ装置。
  25. 送信側フィルタと、
    　受信側フィルタとを備え、
    　前記送信側フィルタまたは前記受信側フィルタとして、請求項２４に記載の帯域阻止型フィルタを用いたアンテナ共用器。
  26. 前記リアクタンス素子は、前記音響共振器の共振周波数と所定の大きさ離れた共振周波数を有する音響共振器である請求項１に記載の帯域阻止型フィルタ。
  27. 信号を送信するための送信手段と、
    　信号を受信するための受信手段とを備え、
    　前記送信手段および／または前記受信手段に、請求項１に記載の帯域阻止型フィルタを用いた通信機器。
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