JP2005295203A

JP2005295203A - デュプレクサ

Info

Publication number: JP2005295203A
Application number: JP2004107371A
Authority: JP
Inventors: Yoshiichi Kihara; 芳一木原; Hideko Wakata; 英子若田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】デュプレクサを構成するフィルタの入力インピーダンス特性を平滑にし、相手方フィルタの通過帯域におけるリップルの発生や特性劣化を抑え、挿入損失を少なくする。
【解決手段】共通端子Ｃに並列に接続された互いに中心周波数の異なる２つの帯域通過フィルタＦ１，Ｆ２を含むデュプレクサで、低域側フィルタＦ２が、共通端子側の最初に一端子対直列腕ＳＡＷ共振器を備え、該一端子対直列腕ＳＡＷ共振器における反射器のピッチをＩＤＴのピッチよりも大きく（又は小さく）し、これにより反射器の高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを、高域側フィルタの通過帯域以外の周波数領域に位置せしめる。
【選択図】図１

Description

本発明は、デュプレクサに係り、特に低域側フィルタにラダー型の弾性表面波フィルタを備えたデュプレクサに関する。

携帯電話機などの移動体通信機器では、小型かつ高機能化に適する点から、弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタという）を用いたデュプレクサが近年広く使用されている。

かかるデュプレクサにおいて送受信信号の分波を行うＳＡＷフィルタとしては、例えば弾性表面波を励振する櫛形電極（インターデジタルトランスデューサ：Interdigital Transducer／以下、ＩＤＴという）と、ＩＤＴの両側に配置されてＩＤＴで励起される弾性表面波を閉じ込める反射器とを圧電基板上に形成してなる一端子対ＳＡＷ共振器があり、該共振器を複数接続し、送受信側各フィルタとして、所定の通過帯域を有する帯域通過フィルタをそれぞれ構成する。

共振器の接続構造としては、ラダー型に複数の共振器を接続する回路構成が知られている。このラダー型ＳＡＷフィルタは、入力端と出力端とを結ぶ直列腕と、直列腕と基準電位とを結ぶ並列腕とを有し、直列腕に直列腕共振器として一端子対ＳＡＷ共振器が、並列腕に並列腕共振器として一端子対ＳＡＷ共振器がそれぞれ接続される。直列腕のＳＡＷ共振器の共振周波数は、並列腕のＳＡＷ共振器の反共振周波数と略一致され、帯域通過フィルタを構成する。

また、このようなデュプレクサあるいはＳＡＷフィルタを開示するものとして下記特許文献がある。

特許第３２４６９０６号公報

特開平６−３３８７５６号公報

ところで、デュプレクサを構成する送信側および送信側の各フィルタは、所定の通過帯域で挿入損失を低く抑えるとともに、通過帯域外では大きな減衰が得られることが要求される。特に、フィルタの通過帯域では、信号電力の損失を極力抑えるため、できるだけ小さな挿入損失とする必要がある。

ところが、共通端子に並列に接続される送受信フィルタは、互いに相手方フィルタの影響を受け、特に、相手方フィルタの共通端子側の入力インピーダンスに生じる変動（リップル）によって、他方のフィルタの挿入損失特性を劣化させることがある。

一方、通過帯域内に不要なリップルが無い、より損失の少ないフィルタ特性を得ようとした場合には、当該フィルタの入力インピーダンスの周波数特性が重要となる。

ところが、上記特許文献を含め従来においては、接続されるフィルタの入力インピーダンスの周波数特性については特に考慮されておらず、このため相手方フィルタの通過帯域内に不要なリップルが発生し、挿入損失の劣化を引き起こしている。

また、上記特許文献２（特開平６−３３８７５６）では、スプリアスの抑圧によりＳＡＷフィルタ自身の減衰特性の改善を図っているが、特にデュプレクサの使用を想定しておらず、デュプレクサの挿入損失の改善という発想には至っていない。

したがって、本発明の目的は、デュプレクサを構成するフィルタの、共通端子側から見た入力インピーダンスの周波数特性を平滑にすることにより、相手方フィルタの通過帯域におけるリップルの発生や挿入損失の劣化を抑え、良好な通過特性を得ることにある。

このような目的を達成するため、本発明の第一のデュプレクサは、共通端子に並列に接続された互いに中心周波数の異なる２つの帯域通過フィルタを含むデュプレクサであって、前記帯域通過フィルタのうちの低域側フィルタが、前記共通端子側の最初に一端子対直列腕ＳＡＷ共振器を備え、該一端子対直列腕ＳＡＷ共振器における反射器のピッチをＩＤＴのピッチよりも大きくし、これにより、反射器の高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを、前記帯域通過フィルタのうちの高域側フィルタの通過帯域以外の周波数領域に位置せしめたことを特徴とする。

低挿入損失・通過帯域外高減衰のより特性に優れたデュプレクサを開発すべく本発明者は種々検討を行った。この過程において、低域側フィルタの反射器のストップバンド端に発生するスプリアスが、デュプレクサを構成したときに相手方（高域側）フィルタの特性に悪影響を与えていることを見い出した。

すなわち、一端子対直列腕ＳＡＷ共振器の周波数−入力インピーダンス特性において、反射器のストップバンド端（高域側の端部）にスプリアスが発生する。従来のデュプレクサ構造では、低域側フィルタに生じるこのスプリアスが、高域側フィルタの通過帯域にリップルを発生させ、挿入損失の劣化を引き起こす原因となっていた。

さらに、上記スプリアスは、低域側フィルタの直列腕の最初（共通端子側から見て初段の先頭）に接続されたＳＡＷ共振器によるものであり、この共振器において反射器の電極配列ピッチλ_REFをＩＤＴ電極配列ピッチλ_IDTより大きくした場合（λ_REF＞λ_IDT）には、低周波側に移動し、逆に、反射器の電極配列ピッチλ_REFをＩＤＴ電極配列ピッチλ_IDTより小さくした場合（λ_REF＜λ_IDT）には、高周波側に移動する。

したがって、本発明の第一のデュプレクサでは、低域側フィルタの共通端子側の最初に設けた直列腕ＳＡＷ共振器について、反射器のピッチをＩＤＴのピッチよりも大きくすることで、反射器の高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを、高域側フィルタの通過帯域以外の周波数領域に位置せしめる。

これにより、高域側フィルタの通過帯域に従来発生していたリップルを通過帯域外（低周波側）に外し、該高域側フィルタの入力インピーダンスの周波数特性を平滑にすることができ、高域側フィルタの通過帯域に発生していたリップルや周波数特性の変動を抑え、挿入損失の少ないデュプレクサを構成することが可能となる。

さらに、かかる本発明によれば、相手方フィルタへの影響を無くすかあるいは極めて小さく抑えることが出来るから、送受信各フィルタ構成を独立して考えることができ、デュプレクサの設計が容易になる利点がある。

また、本発明の第二のデュプレクサは、共通端子に並列に接続された互いに中心周波数の異なる２つの帯域通過フィルタを含むデュプレクサであって、前記帯域通過フィルタのうちの低域側フィルタが、前記共通端子側の最初に一端子対直列腕ＳＡＷ共振器を備え、該一端子対直列腕ＳＡＷ共振器における反射器のピッチをＩＤＴのピッチよりも小さくし、これにより、反射器の高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを、前記帯域通過フィルタのうちの高域側フィルタの通過帯域以外の周波数領域に位置せしめたことを特徴とする。

かかる第二のデュプレクサにおいても、前記第一のデュプレクサと同様に、高域側フィルタの通過帯域に従来発生していたリップルを通過帯域外（高周波側）に外し、該高域側フィルタの入力インピーダンスの周波数特性を平滑にすることができ、高域側フィルタの通過帯域に発生していたリップルや周波数特性の変動を抑え、挿入損失の少ないデュプレクサを構成することが可能となる。

本発明によれば、平滑化された入力インピーダンスにより、通過帯域に不要なリップルの無い、挿入損失のより小さいデュプレクサを得ることが可能となる。

本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。

図１は、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）に係るデュプレクサを示すものである。同図に示すようにこのデュプレクサ１１は、共通端子Ｃと受信信号端子Ｒｘ（ポート２）との間に接続された第一の帯域通過フィルタＦ１と、共通端子Ｃと送信信号端子Ｔｘ（ポート３）との間に接続された第二の帯域通過フィルタＦ２とを備える。共通端子Ｃは、アンテナに接続されるポート１に接続されている。

フィルタＦ１，Ｆ２は、通過帯域の中心周波数をそれぞれｆ0_F1、ｆ0_F2とすると、ｆ0_F1の方がｆ0_F2より大きい（ｆ0_F1＞ｆ0_F2）関係にあり、本実施形態では、高域側のフィルタＦ１を受信側フィルタ、低域側のフィルタＦ２を送信側フィルタとする。ただし、送受信フィルタは、通信システムによっては本実施形態とは逆になることもあり、本発明では高域側フィルタが送信側フィルタ、低域側フィルタが受信側フィルタとなることもある。

低域側フィルタＦ２は、図２に示すように、前記共通端子Ｃに接続される端子２２と前記送信信号端子Ｔｘ（ポート３）に接続される端子２３とを結ぶ直列腕２４に３個のＳＡＷ共振器３１，３２，３３を設けるとともに、該直列腕２４と基準電位線２７とを結ぶ２本の並列腕２５，２６の各々にＳＡＷ共振器３４，３５を設け、これら直列腕共振器３１〜３３と並列腕共振器３４，３５とにより４段接続のラダー型ＳＡＷフィルタ２１を構成したものである。

尚、低域側フィルタＦ２について、本発明では、直列腕共振器と並列腕共振器とをそれぞれ少なくとも１つずつ備えたラダー型フィルタで、かつ共通端子側の先頭に配置された直列腕共振器が一端子対ＳＡＷ共振器であれば良く、共振器の接続段数（個数）は、４段（直列腕共振器３個、並列腕共振器２個）に限定されるものではない。

また、同じく低域側フィルタＦ２について、共通端子側先頭に接続される共振器が直列腕ＳＡＷ共振器であれば、それ以降のフィルタ形式は特に問わない。共通端子から見て最初に接続される直列腕共振器によって当該フィルタの特性がほぼ決定されるからである。したがって、共通端子から見て２個目以降の共振器は、例えばＳＡＷ共振器を直列または並列に配置したノッチフィルタや、直列−並列に配置したラダー型フィルタ、縦結合２重モードフィルタその他の形式をとって構わない。

一方、高域側フィルタＦ１は、低域側フィルタＦ２と同様に直列腕共振器と並列腕共振器とをラダー型に接続したラダー型ＳＡＷフィルタとすることが出来るが、必ずしもラダー型ＳＡＷフィルタとする必要はなく、他の形式のＳＡＷフィルタあるいはＳＡＷフィルタ以外の帯域通過フィルタにより構成することも可能である。

図３は、低域側フィルタＦ２を構成するＳＡＷ共振器を示すものである。同図に示すように低域側フィルタＦ２の各ＳＡＷ共振器は、圧電基板（図示せず）上に形成した、弾性表面波を励振するＩＤＴ４１と、ＩＤＴ４１の両側に配置されてＩＤＴ４１で励振される弾性表面波を閉じ込める短絡型グレーティング反射器５１ａ，５１ｂとを有する一端子対ＳＡＷ共振器である。

ＩＤＴ４１は、正規型ＩＤＴであり、表面波伝搬方向に沿って延びる一対のバスバー４２ａ，４２ｂを有する。これらバスバーのうち一方のバスバー４２ａには、複数本の電極指４３ａの一端が接続され、各電極指４３ａは、表面波伝搬方向と直交する方向に、すなわち他方のバスバー４２ｂに向け延びている。同様に、他方のバスバー４２ｂには、複数本の電極指４３ｂの一端が接続されており、各電極指４３ｂは、前記一方のバスバー４２ａに向け延びている。各電極指４３ａ，４３ｂは、互いに間挿し合うように配置されている。尚、図３では、各部構成を明確に表すため、電極指の対数は実際より少なく表現している。

本実施形態（本発明）のデュプレクサでは、相対的に低い中心周波数をもつ低域側フィルタＦ２の初段の（共通端子から見て最初に接続される）ＳＡＷ共振器３１（図２）を直列腕共振器とし、この共通端子側先頭に配置された直列腕ＳＡＷ共振器３１について、反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTよりも大きく（λ_REF＞λ_IDT）または小さく（λ_REF＜λ_IDT）する。反射器５１ａ，５１ｂの高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを高域側フィルタＦ１の通過帯域以外の周波数領域に位置せしめ、これにより高域側フィルタの通過帯域におけるインピーダンス特性を平滑にし、高域側フィルタの挿入損失を低減するためである。以下、この原理について述べる。

図４は、デュプレクサにおける高域側フィルタＦ１の通過特性を示す線図である。同図において実線で示すように従来のデュプレクサでは、高域側フィルタＦ１の通過帯域内（９００ＭＨｚ付近）にリップルＲ１が存在し、このリップルＲ１がフィルタＦ１の挿入損失の増大を招いていた。このリップルＲ１は、高域側フィルタＦ１自身によるものではなく、デュプレクサを構成した場合に初めて出現するものであった。尚、同図において実線で示した従来のデュプレクサでは、低域側フィルタＦ２の初段直列腕共振器を含む総ての共振器について、反射器のピッチλ_REFとＩＤＴのピッチλ_IDTとを等しく形成している（λ_REF＝λ_IDT）。

そこで、本発明者は、低域側フィルタＦ２の入力インピーダンス特性との対応関係を調べた。その結果、次のようなことがわかった。

図５は、前記４段接続のラダー型ＳＡＷフィルタにより形成した低域側フィルタＦ２の共通端子側の入力インピーダンスの特性を示すものである。実線が従来のように各共振器の反射器のピッチλ_REFとＩＤＴのピッチλ_IDTとを等しく（λ_REF＝λ_IDT）した場合の特性、破線が上記本実施形態のように反射器のピッチλ_REFとＩＤＴのピッチλ_IDTとを異ならせた（λ_REF＞λ_IDTまたはλ_REF＜λ_IDT）場合の特性である。

同図に示すように、高域側フィルタＦ１の通過帯域にインピーダンスが急激に増減変動する部分Ｒ2があり、この低域側フィルタＦ２のインピーダンス特性（変動部分Ｒ2）が高域側フィルタＦ１に悪影響を与え、高域側フィルタＦ１の通過特性（図４）における前記リップルＲ１を発生させ、挿入損失の劣化を引き起こしている原因であることがわかった。さらに、この低域側フィルタＦ２のインピーダンス特性の変動部Ｒ2は、共通端子側先頭に設けた直列腕共振器３１によるものである。

一方、図６から図８は、一端子対直列腕ＳＡＷ共振器の周波数−インピーダンス特性（実線）を、反射器の反射特性（破線）とともに示す模式図である。同図に示すように、一端子対直列腕ＳＡＷ共振器では、反射器のストップバンドの高周波側の端部にスプリアスＲ3が生じる。しかしながらこのスプリアスＲ3は、図７に示すように反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTよりも大きく（λ_REF＞λ_IDT）していくと低周波側に移動し、逆に反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTよりも小さく（λ_REF＜λ_IDT）していくと図８に示すように高周波側に移動させることが可能である。

そこで、本実施形態（本発明）では、前述のように、共通端子側先頭の直列腕ＳＡＷ共振器について、反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTよりも大きくしまたは小さくすることによって、図５の変動部Ｒ2を低周波側に移動させ（λ_REF＞λ_IDTとした場合）、あるいは高周波側に移動させて（λ_REF＜λ_IDTとした場合）高域側フィルタＦ１の通過帯域から変動部Ｒ2を除外する。

これにより、従来、高域側フィルタＦ１の通過帯域内に生じていたリップルＲ１（図４）を排除することが出来る。図４において破線が本実施形態による通過特性を示すもので、本実施形態によれば、高域側フィルタＦ１の通過帯域におけるインピーダンス特性を平滑にし、高域側フィルタＦ１の挿入損失を低減することが可能である。

以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

本発明の実施形態に係るデュプレクサを示す図である。前記実施形態に係るデュプレクサの低域側フィルタの構成を示す回路図である。前記実施形態に係るデュプレクサの低域側フィルタを構成するＳＡＷ共振器を示す図である。デュプレクサにおける高域側フィルタの通過特性を示す線図である。４段接続のラダー型ＳＡＷフィルタにより形成した低域側フィルタの共通端子側の入力インピーダンス特性を示す線図である。一端子対直列腕ＳＡＷ共振器の周波数−インピーダンス特性（実線）を、反射器の反射特性（破線）とともに示す模式図で、反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTと等しくした場合（λ_REF＝λ_IDT）を示すものである。一端子対直列腕ＳＡＷ共振器の周波数−インピーダンス特性（実線）を、反射器の反射特性（破線）とともに示す模式図で、反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTよりも大きくした場合（λ_REF＞λ_IDT）を示すものである。一端子対直列腕ＳＡＷ共振器の周波数−インピーダンス特性（実線）を、反射器の反射特性（破線）とともに示す模式図で、反射器のピッチλ_REFをＩＤＴのピッチλ_IDTよりも小さくした場合（λ_REF＜λ_IDT）を示すものである。

符号の説明

１１デュプレクサ
３１，３２，３３直列腕ＳＡＷ共振器
３４，３５並列腕ＳＡＷ共振器
４１ＩＤＴ
５１ａ，５１ｂ反射器

Claims

共通端子に並列に接続された互いに中心周波数の異なる２つの帯域通過フィルタを含むデュプレクサであって、
前記帯域通過フィルタのうちの低域側フィルタは、前記共通端子側の最初に一端子対直列腕ＳＡＷ共振器を備え、
該一端子対直列腕ＳＡＷ共振器における反射器のピッチをＩＤＴのピッチよりも大きくし、
これにより、反射器の高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを、前記帯域通過フィルタのうちの高域側フィルタの通過帯域以外の周波数領域に位置せしめた
ことを特徴とするデュプレクサ。
共通端子に並列に接続された互いに中心周波数の異なる２つの帯域通過フィルタを含むデュプレクサであって、
前記帯域通過フィルタのうちの低域側フィルタは、前記共通端子側の最初に一端子対直列腕ＳＡＷ共振器を備え、
該一端子対直列腕ＳＡＷ共振器における反射器のピッチをＩＤＴのピッチよりも小さくし、
これにより、反射器の高周波側のストップバンド端部位置に発生するスプリアスを、前記帯域通過フィルタのうちの高域側フィルタの通過帯域以外の周波数領域に位置せしめた
ことを特徴とするデュプレクサ。