JP2009538005A - 電気的素子 - Google Patents

Abstract

フィルタ回路を有する電気的素子は、第１の帯域消去フィルタ１および第２の帯域消去フィルタ２とを備えることが明示される。第１の帯域消去フィルタ１は、音響波で作動する少なくとも１つの共振子１１、１２を備え、かつ第１の阻止域を有する。第２の帯域消去フィルタ２は、ＬＣ素子を備え、かつ第１の阻止域よりも少なくとも１オクターブ以上高い第２の阻止域２０１を有する。
【選択図】図２Ｂ

Description

日本国特開平１０−０６５４８９号公報および特開平１０−０６５４９０号公報から、ＳＡＷ変換器を備える帯域消去フィルタを有する電気的素子が公知である。ＳＡＷ変換器を有する補足の素子は、米国特許第４、８０３、４４９号および米国特許出願公開２００５／００９９２４４Ａ１号から公知である。

特開平１０−０６５４８９号公報 特開平１０−０６５４９０号公報 米国特許第４、８０３、４４９号明細書 米国特許出願公開２００５／００９９２４４Ａ１号明細書

達成されるべき１つの課題は、テレビおよびマルチメディアの信号を受信するのに好適でありかつそれぞれのデータ伝送帯域において干渉信号の高除去を特徴とする電気的素子を明示することにある。

フィルタ回路を有する電気的素子は、第１の帯域消去フィルタおよび第２の帯域消去フィルタとを備えることが明示される。該第１の帯域消去フィルタは、音響波で作動する少なくとも１つの共振子を備え、かつ第１の阻止域を特徴とする。該第２の帯域消去フィルタは、ＬＣ素子を備え、かつ第１の阻止域よりも少なくとも１オクターブ以上高い第２の阻止域を特徴とする。

テレビ受信は、４７０ＭＨｚと８６２ＭＨｚとの間の周波数帯域（ＵＨＦ帯域）において可能である。この周波数帯域内にある任意の周波数帯が、特に、例えばＤＶＢ−Ｈのようなディジタルマルチメディアデータの受信用の移動無線通信装置に使用されうる。ＤＶＢ−Ｈは、ハンドヘルド機用のディジタル放送（Digital Video Broadcasting for Handhelds）を意味する。移動無線データは、ＧＳＭ９００（８８０〜９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）、ＵＭＴＳ（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）の帯域のうちの１つにおいて伝送されうる。マルチメディアデータの同時的で、雑音のない受信を保証することを可能にするために、伝送信号は、所定の素子のフィルタ回路によって、好都合に少なくとも３５ｄＢ除去される。所望のフィルタ特性は、特に、音響波により作動する共振子と、第２の帯域消去フィルタ内に配置されるＬＣ素子との好適な組合せによって、実現されうる。

音響共振子は、インターディジタル変換器を有するＳＡＷ共振子、すなわち表面弾性波によって作動する共振子でありうる。ＳＡＷは、表面弾性波（Surface Acoustic Wave）を意味する。インターディジタル変換器は、２つの音響反射器との間に好都合に配置される。互いに係合する変換器と反射器の電極は、圧電基板上に好適に配置される。

音響共振子は、２つの電極層の間に配置される圧電層を有するＢＡＷ共振子、すなわちバルク弾性波（Bulk Acoustic Wave）によって作動する共振子でありうる。ＢＡＷ共振子は、特に高電力抵抗によって優れている。

第１の帯域消去フィルタは、ＳＡＷおよびＢＡＷ技術を用いて構成される共振子の任意の組合せを有しうる。

フィルタ回路は、信号が好都合に若干０−２ｄＢのみ減衰される通過域、例えば、４７０ＭＨｚと８６９ＭＨｚの間の周波数範囲内の通過域を有する。第１の阻止域は、好都合に、通過域に隣接して、例えば８９０〜９１５ＭＨｚの周波数範囲内にある。第１の阻止域において、信号は少なくとも３５ｄＢ好適に減衰される。

第２の帯域消去フィルタにより、例えば、１７００ＭＨｚを超える周波数で素子の比較的遠方からの選択度（フライバック）を実現しうる。

好適な別の実施形態において、音響波で動作する少なくとも１つの共振子、および第１の阻止域に好適に隣接する第３の阻止域を備える第３の帯域消去フィルタを、フィルタ回路は備える。第１および第３の阻止域は、１オクターブ以内に好都合に存在する。

ある好適な実施形態において、ＢＡＷ技術を用いて、第３の帯域消去フィルタの正面に好適に配置される第１の帯域消去フィルタが実現される。また、第３の帯域消去フィルタは、ＢＡＷ技術を用いてまたはＳＡＷ技術を用いて、実現されうる。

帯域消去フィルタは、好適には、共振子の共振周波数をブロックするノッチフィルタである。帯域消去フィルタは、信号路に配置される少なくとも１つの直列共振子を備えうる。直列共振子の並列共振において、信号路はブロックされる。また、帯域消去フィルタは、シャントアームに配置される少なくとも１つの並列共振子を備えうる。並列共振子の直列共振において、信号がアースに導かれるので信号路はブロックされる。

また、帯域消去フィルタは、直列共振子と並列共振子とを備えうる。それらの共振子は、帯域消去のはしご状配置の一部を好適に形成する。好都合に、並列共振子の直列共振は、直列共振子の並列共振に基本的に一致する。

ある実施形態において、第２の帯域消去フィルタは、誘導抵抗器とコンデンサを有する直列共振回路を備える、接地されるシャントアームを備える。直列共振回路の共振周波数は、所定の第２の阻止域内に存在する。

別の実施形態において、誘導抵抗器とコンデンサの並列回路を備える並列共振回路を有する、信号路に配置される直列分岐を、第２の帯域消去フィルタは備える。並列共振回路の共振周波数は、所定の第２の阻止域内に存在する。

好都合に、誘導抵抗器のＱ（quality factor）は、８００ＭＨｚにおいて少なくとも４０に等しい。

誘導抵抗器およびコンデンサから選択される少なくとも１つの回路素子を備える緩衝回路は、第１と第３の帯域消去フィルタの間に配置されうる。この緩衝回路は、第２の帯域消去フィルタとして機能しうる。

第１の帯域消去フィルタは、第３の帯域消去フィルタの正面に好適に配置される。第２の帯域消去フィルタは、第１の帯域消去フィルタの正面、第３の帯域消去フィルタの背面、または前述したとおり第１と第３の帯域消去フィルタ間の構成にしたがって、配置されうる。

第１、第２および第３の帯域消去フィルタに加えて少なくとも１つのＬＣ回路を備えるフィルタ回路は、特に好適であると考えられる。しかしながらまた、フィルタ回路は入力側、出力側または帯域消去フィルタ間に配置される２つ以上のＬＣ回路を備えうる。入力側に配置されるＬＣ回路は、フィルタ回路の入力インピーダンスを上流の素子（例えば、アンテナ）のインピーダンスに整合させるように都合よく使用される。出力側に配置されるＬＣ回路は、フィルタ回路の出力インピーダンスを下流の素子（例えば、前置増幅器）のインピーダンスに整合させるように都合よく使用される。帯域消去フィルタ間に配置されるＬＣ回路（緩衝回路）は、特に、帯域消去フィルタ内で使用される音響共振子のインピーダンスに整合させるための整合素子として使用される。

誘導抵抗器およびコンデンサから選択される少なくとも１つの回路素子は、ＬＣ回路の素子に属する。ＬＣ回路の素子は、信号路、または接地されるシャントアーム内に配置されうる。ＬＣ回路は、フィルタ、特に帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ、または高域通過フィルタとしてそれぞれ実現されうる。

同等な回路図において、各音響共振子は、直列共振回路と並列共振回路とを備える。対応する共振子に接続されるＬＣ回路の素子により、これらの共振回路を拡張し、それらの共振周波数を左右することが可能になる。

シャントアームに配置される並列共振子を備える並列共振回路の直列共振と、信号路に配置される直列共振子を備える直列共振回路の並列共振は、フィルタ回路の伝達関数において零点に導きうる。フィルタ回路の伝達関数において零点を得るために、第２の帯域消去フィルタを含むＬＣ回路と緩衝回路の素子は、そのような共振回路において使用されうる。それゆえ、伝達関数の零点は、移動無線帯域に都合よく存在する所望の周波数で設定され、移動無線帯域信号が効率よく除去されうるようになる。

素子は、好都合に、マルチメディアデータ受信器の受信フィルタに使用される。マルチメディアデータ受信器は、好都合に、多機能で携帯用の移動無線通信装置に配置される。所定の素子により、マルチメディアデータ受信器において、移動無線信号の伝送、ショートメッセージ（ＳＭＳ）の伝送、ならびにテレビもしくはマルチメディアの信号の安定受信を同時に保証することが可能である。

以下に、素子の好適な構成は、縮尺どおりでない概略図を参照して説明される。

２つの帯域消去フィルタと２つのＬＣフィルタを有するフィルタ回路の例を示す図である。 ２つの帯域消去フィルタと、入力側に配置されるＬＣ回路と、ＬＣ素子を備える緩衝回路とを有するフィルタ回路を示す図である。 第１および第３の帯域消去フィルタのＳＡＷ変換器を有する、図２Ａに係るフィルタ回路の実施形態を示す図である。 図２Ｂに係るフィルタ回路の伝達関数を示す図である。 ＳＡＷ変換器と種々のＬＣ回路を有するフィルタ回路を示す図である。 第１および第３の帯域消去フィルタのＢＡＷ変換器を有する、図２Ａに係るフィルタ回路の実施形態を示す図である。 ３つの帯域消去フィルタと、ＬＣ素子を備える緩衝回路と、入力側に配置されるＬＣ回路とを有するフィルタ回路を示す図である。 図４Ａに係るフィルタ回路の伝達関数を示す図である。 図４Ａに係るフィルタ回路と、該フィルタ回路の背後に配置される前置増幅器とを有する素子の等価回路を示す図である。 図２Ａに係るフィルタ回路と、該フィルタ回路の背後に配置されるバランとを有する素子の等価回路を示す図である。 図４Ａに係るフィルタ回路と、前置増幅器と、バランとを有する素子の等価回路を示す図である。 追加のＬＣ回路を有する、図６Ｂに係る素子の実施形態を示す図である。 高集積素子の等価回路を示す図である。 高集積素子の等価回路を示す図である。 支持基板と該支持基板上に配置されるチップとを有する電気的素子の断面図である。

図１は、受信路に配置されるフィルタ回路を示す。フィルタ回路は、第１の帯域消去フィルタ１、第３の帯域消去フィルタ３、帯域消去フィルタ１、３の間に配置される緩衝回路４と、入力側のＬＣ回路５を備える。

帯域消去フィルタ１、３のそれぞれは、音響波によって作動する少なくとも１つの共振子を備える。そのような共振子は、図２Ｂ、３Ａおよび３Ｂにおいて示される。

ＬＣ回路５は、図１に係る実施形態における帯域通過フィルタとして構成される。さらに、ＬＣ回路５は、フィルタ回路の入力インピーダンスを所定の標準インピーダンス（例えば、５０オーム）に整合させるための整合回路として好適に備えられる。

ＬＣ回路をも備える緩衝回路４は、整合素子として好適に用いられる帯域通過フィルタとしてここでは構成される。回路４、５は、図１に示される帯域通過フィルタの代わりに、それぞれ高域通過フィルタまたは低域通過フィルタを備えうる。

フィルタ回路の遮断周波数（または零点）は、各帯域消去フィルタ、および該フィルタに直接接続される回路に主として依存する。フィルタ回路の第１の遮断周波数１０１、１０２を設定するために、第１の帯域消去フィルタ１および該フィルタに接続される回路４および／または５の少なくとも１つの素子は重要である。フィルタ回路の第３の遮断周波数３０１、３０２を設定するために、第３の帯域消去フィルタ３および該フィルタに接続される回路４の少なくとも１つの素子は重要である。

図２Ａは、図１に示される入力側の帯域通過フィルタの代わりに、任意のＬＣ回路５を有するフィルタ回路を示す。図１に係る実施形態と対照的に、緩衝回路４および／またはＬＣ回路５は、第２の帯域消去フィルタ２として備えられる。

ＬＣ回路５、帯域消去フィルタ１、３、および緩衝回路４は、直列に接続される。また、素子は、図４Ａ、６Ａにおいてフィルタ回路の素子として、または、図５、６Ｂ、６Ｃ、７Ａ、７Ｂにおいて追加の機能ブロックとして、設けられる追加の回路ブロックを備えうる。さらに、これらの回路ブロックは、信号路に好適に配置される。フィルタ回路の上述素子の順序は、基本的に、任意であってよい。

回路４、５のそれぞれは、次の回路素子の少なくとも１つを備える：直列コンデンサ、並列コンデンサ、直列誘導抵抗器、並列誘導抵抗器、およびストリップ線路。

第１の帯域消去フィルタ１は、図２Ｂに係る実施形態において、直列共振子１１と並列共振子１２とを有するはしご状素子として実現される。また、第３の帯域消去フィルタ３は、直列共振子３１と並列共振子３２とを有するはしご状素子として実現される。

図２Ｂに係るフィルタ回路の伝達関数は、図２Ｃに示される。フィルタ回路は、４７０ＭＨｚと８６２ＭＨｚとの間の周波数範囲内の通過域、および８８０ＭＨｚと９１５ＭＨｚとの間の周波数範囲内の第１の阻止域を特徴として備える。ここで、直列共振子１１は約８９４ＭＨｚで零点１０１を生じ、並列共振子１２は約９００ＭＨｚで零点１０２を生じる。直列共振子３１は約９００ＭＨｚで零点３０１を生じ、並列共振子３２は約８８１ＭＨｚで零点３０２を生じる。

通過域において、図２Ｂに示されるフィルタ回路の挿入減衰量は、−１．３ｄＢの値を超えない。ＧＳＭ９００帯域における伝送信号の減衰量は、所定の−４０ｄＢのレベル以内である。

図３Ａにおいて、図２Ｂに表されるフィルタ回路の実施形態が示される。この場合において、回路４、５に加えて、追加のＬＣ回路６１、６２、７１、７２が示されている。

ＬＣ回路６１は、直列共振子１１に並列に接続され、ＬＣ回路６２は直列共振子３１に並列に接続される。ＬＣ回路７１は並列共振子１２に直列に接続され、ＬＣ回路７２は並列共振子３２に直列に接続される。

共振子に並列に接続されるＬＣ回路６１、６２は、それぞれ好適にコンデンサを備える。共振子に直列に接続されるＬＣ回路７１、７２は、それぞれ好適に誘導抵抗器を備える。また、ＬＣ回路６１、６２、７１、７２は、それぞれ誘導抵抗器、コンデンサ、特に、直列共振回路または並列共振回路の任意の組合せを備えうる。

別のフィルタ回路は、図３Ｂに示される。図３Ｂに示される共振子１１、１２、３１、３２は、図２ＢにあるようなＢＡＷ共振子またはＳＡＷ共振子であってよい。図２Ｂと対照的に、第１の帯域消去フィルタ１について直列共振子１１は並列共振子１２の前方に接続され、第３の帯域消去フィルタ３について直列共振子３１は並列共振子３２の後方に接続される。

図４Ａにおいて、図２Ａに示される回路に比べて別のＬＣ回路により拡張されて示されている。出力側に配置されるこのＬＣ回路は好適に第２の帯域消去フィルタ２であり、一方、回路４、５は、それぞれ例えば帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ、または高域通過フィルタを備える。好都合に、第２の帯域消去フィルタ２は、誘導抵抗器とこの誘導抵抗器に直列に接続されるコンデンサを有する直列共振回路によるシャントアームを備える。直列共振回路の共振周波数または第２の帯域消去フィルタ２の阻止域は、フィルタ回路の第１の阻止域（８８０〜９１５ＭＨｚ）よりも少なくとも１オクターブ高いフィルタ回路の第２の阻止域２０１内に存在するように好適に選択される。

図４Ａに係るフィルタ回路の伝達関数は、図４Ｂに示される。本フィルタ回路により、少なくとも３５ｄＢの無線帯域ＧＳＭ１８００およびＵＭＴＳの伝送信号の除去の実現を可能にする。

図５において、図４Ａに関連して説明したフィルタ回路に加えて前置増幅器８１を備える素子が示される。図５およびそれに続く図における実線状の矩形によって、素子の回路ブロック１、２、３、４、５、８１、８２は図８により詳細に説明されるモジュール内に集積されることが示される。

図６Ａに係る実施形態において、対称要素（バラン）８２は、図２Ａに関連して説明したフィルタ回路の後方に配置される。また、バラン８２は、インピーダンス変換のために与えられうる。特に、バランによって、フィルタ回路の出力インピーダンス、例えば５０Ｏｈｍの出力インピーダンスは、２００Ｏｈｍまたは別の基準インピーダンスに変化しうる。導体と任意選択のＬＣ素子を備えるマーシャンド型のバランは、支持基板２０（図８）に容易に集積されうるので特に有利であると考えられる。

図６Ｂを見ると、第２の帯域消去フィルタ２と任意選択の前置増幅器８１は、第３の帯域消去フィルタ３とバラン８２との間に配置されうる。好適にはフィルタ回路１、２、３，４、５とバラン８２との間の、バラン８２の前方の前置増幅器８１の配置は、素子内に実現される受信システムの雑音指数の低減に関して特に有利である。ＬＣ回路を、特に第２の帯域消去フィルタ２を前置増幅器８１の後方に配置する機能がある。前置増幅器の後方の回路ブロックの配置を介して、素子の全体の挿入減衰量は小さく維持されうる。

前置増幅器８１の後方に、少なくとも１つの追加の帯域消去フィルタ９は、音波で動作する少なくとも１つの共振子を備えるように配置されうる。

図８を見ると、モジュールは、支持基板２０とこの基板上に配置される少なくとも１つのチップ１０とを好適に備える。支持基板２０として、例えば、ＬＴＣＣセラミックを基礎とする多層基板は好適である。ＬＴＣＣは、低温コファイヤセラミック（Low Temperature Cofired Ceramics）の略である。セラミック層の間に、回路素子は導体表面と導体線路断面の形で、例えば、第２の帯域消去フィルタに配置される。内蔵誘導抵抗器は、細長く、任意選択の折り畳まれた導体線路によりここに形成されうる。内蔵コンデンサは、導体の表面および層間にあるセラミック層領域に向かい合うように形成されうる。また、支持基板２０において、配線は素子の種々の機能ブロックの間に都合よく実現される。好都合に、第２の帯域消去フィルタおよびバッファ回路は、支持基板２０内に完全に集積される。

チップは、金属片を有する圧電基板を有利に備え、金属片は圧電基板上に配置されかつ電気音響変換器または音響反射器に配分される。また、チップは、上にＢＡＷ共振子が配置されるベース基板を備えうる。

支持基板２０は、特に、半導体素子用のキャリヤとして好適である。支持基板上において、少なくとも１つの別のチップが配置され得る。そのチップ内に集積される回路は、バラン、低雑音増幅器、半導体スイッチ、および内蔵受信回路から選択される。また、バランは支持基板内に配置されてもよい。

ＳｉＧｅまたはＣＭＯＳ技術を使用して実現される高集積受信素子８３、８４は、一般に対称信号処理用に設計されうるので、バランの使用は図７Ａおよび７Ｂに係る実施形態において特に好適である。

第１の受信素子８３はチューナを備える。第２の受信素子８４はいわゆるベースバンドフィルタを備える。これは、例えば、マルチメディアの信号を処理するための回路である。図７Ａに示されるとおり、ベースバンドフィルタはモジュールの素子でありうる。代替として、ベースバンドフィルタは、図７Ｂに示されるとおり別の素子内で実現され、モジュールに接続されうる。

前置増幅器８１は独立したトランジスタであってよい。また、前置増幅器８１は、集積回路（ＭＭＩＣ）の形で設けられうる。ＭＭＩＣは、モノリシックマイクロ波集積回路（Monolithic Microwave Integrated Circuit）の略である。ＭＭＩＣは、半導体素子（トランジスタ）の動作点を安定化するために好適な少なくとも１つの回路を備える。前置増幅器８１は、ＳＭＤ素子またはモノリシックチップとして好適に作られる配線素子であってよい。ＳＭＤは、表面実装部品（Surface Mounted Device）の略である。

また、全体のモジュールも、ＳＭＤ素子または配線素子として作られうる。チップは、封止用コンパウンドによって好適に内部に封入される。また、チップは、支持基板の上面に対して閉じる口金によって蓋がされうる。口金は、チップの電磁遮蔽に好適な金属板から作られうる。また、口金は、チップを電磁的に遮蔽する目的である変形において金属が被覆された、好適で寸法的に安定した電気的な絶縁材料を備えうる。

１ 第１の帯域消去フィルタ
２ 第２の帯域消去フィルタ
３ 第３の帯域消去フィルタ
４ 緩衝回路
５ ＬＣフィルタ
９ 音響共振子を有する追加の帯域消去フィルタ
１０ チップ
１１ 直列共振子
１２ 並列共振子
２０ 支持基板
３１ 直列共振子
３２ 並列共振子
６１、６２ ＬＣ回路
７１、７２ シャントアーム内のＬＣ回路
８１ 前置増幅器
８２ バラン
８３ 受信ＩＣ（チューナ）
８４ マルチメディアデータを処理するための回路
１００ フィルタ回路の通過域
１０１、１０２ 第１の零点
２０１ 第２の帯域消去フィルタの阻止域
３０１、３０２ 第３の零点

Claims (11)

1. 第２の帯域消去フィルタ（２）に結合される第１の帯域消去フィルタ（１）を備えるフィルタ回路であって、
   前記第１の帯域消去フィルタ（１）は音響波によって動作する少なくとも１つの共振子（１１、１２）と第１の阻止域を備え、
   前記第２の帯域消去フィルタ（２）はＬＣ素子を備え、前記第１の阻止域よりも少なくとも１オクターブ高いところに第２の阻止域（２０１）を備えることを特徴とする、
   フィルタ回路を備える電気的素子。
2. 前記フィルタ回路は通過域（１００）を有し、前記第１の阻止域は前記通過域（１００）に隣接して配置される、請求項１に記載の素子。
3. 前記フィルタ回路は、音響波によって動作する少なくとも１つの共振子（３１、３２）を備えかつ第３の阻止域（３０１）を有する第３の帯域消去フィルタ（３）を備え、前記第１の阻止域と前記第３の阻止域（３０１）は互いに隣接して配置される、請求項１または２に記載の素子。
4. 前記第１の帯域消去フィルタ（１）は直列分岐内に第１の共振子（１１）を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の素子。
5. 前記第１の帯域消去フィルタ（１）はシャントアーム内に第２の共振子（１２）を有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の素子。
6. 前記第２の帯域消去フィルタ（２）はアースに結合するシャントアームを備え、前記シャントアームは誘導抵抗器とコンデンサとを有する直列共振回路を備え、前記直列共振回路は前記第２の阻止域（２０１）内に共振周波数を有する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の素子。
7. 前記第２の帯域消去フィルタ（２）は、誘導抵抗器とコンデンサとを有する並列共振回路を備える信号路に配置される直列分岐を備え、前記並列共振回路の共振周波数は前記第２の阻止域（２０１）に存在する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の素子。
8. 前記フィルタ回路は前記第１の帯域消去フィルタと前記第３の帯域消去フィルタ（１、３）との間に配置される緩衝回路（４）を備え、前記緩衝回路は誘導抵抗器および／またはコンデンサを備える、請求項３ないし７のいずれか１項に記載の素子。
9. 前記フィルタ回路は前記素子の受信路に配置される、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の素子。
10. 前記第２の帯域消去フィルタ（２）はチップ（１０）が配置される支持基板（２０）に集積され、前記チップは音響波により動作する少なくとも前記共振子（１１、１２）を有する、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の素子。
11. 前記支持基板（２０）上に配置される少なくとも１つの追加のチップをさらに備え、前記追加のチップはバランと低雑音増幅器と半導体スイッチと内蔵受信回路とから構成する集合から選択される回路を備える、請求項１０に記載の素子。

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