JP2016504881A - 分岐技術を用いた広帯域フィルタ - Google Patents

Abstract

分岐技術を用いた広帯域かつ急峻なスロープを備えるフィルタが提示され、このフィルタは、１つの第１，第２，第３のインピーダンス素子の直列回路を備える部分フィルタを備え、これらの部分フィルタにおけるこれらのインピーダンス素子の帯域幅は、帯域幅設定手段を用いて、異なって設定されている。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は分岐技術を用いた広帯域フィルタに関する。

実際のＬＴＥモバイル通信規格に対しては、モバイル通信帯域（複数）が規定されているが、これらのモバイル通信帯域は、従来の周波数帯域と一致しており、単に帯域幅が大きいだけである。たとえば３５ＭＨｚの帯域幅を有するバンド２６のＬＴＥバンドは、ＷＣＤＭＡ（商標登録）に対して規定された２５ＭＨｚの帯域幅を有するバンド５に対応し、このバンド５に対して１０ＭＨｚ広くなっている。より大きな帯域幅によって、送信帯域ＴＸと受信帯域ＲＸとの間の遷移帯域幅が低減される。これは周波数確度に対しより高度の要求をもたらし、このため非常に鋭い立上りのフィルタを必要とする。

さらに加えて、新らしい将来の伝送技術に既に前もって適合するために、より幅の広い帯域の必要性がある。上記のＬＴＥのバンド２６は、拡張された帯域幅（複数）のためのフィルタ対策は何ら知られておらず、したがってこれらの帯域は通常は分割されて２つの別々のフィルタが用いられていた。

一般的には、分岐技術を用いた広帯域のリアクタンスフィルタを製造し、およびこれに加えて広帯域の共鳴器を用いることが知られている。この際しかしながら常に、帯域幅がより大きなフィルタにおいては通過帯域のスロープが緩やかになり、非常に大きな遷移帯域幅となるという欠点がある。このようなフィルタはもはや、隣接する同じ通信規格のバンドに対して小さな間隔を有するモバイル通信、たとえば上記のバンド２６のＬＴＥには適していない。

特許文献１には、複数のＳＡＷ共鳴器（ＳＡＷ＝surface acoustic wave）を有するラダー型フィルタとして形成されている分岐フィルタが提案されており、このラダー型フィルタを、並列および直列共鳴器からなる共鳴器（複数）を、これらの共鳴器の上に堆積された誘電体層を用いて、小さなカップリングを与えるように改造することが提案されている。これにより大きな帯域幅を有するフィルタが得られる。これと同時に通過帯域の両側のスロープの１つは変化されず、急峻さに関する要求を満たしている。これに対しこの通過帯域のもう一方のスロープは、緩やかになり、したがって大きな遷移帯域幅を示す。

本発明の課題は、分岐技術を用いたフィルタを提供することであり、このフィルタは充分に大きな帯域幅を備え、この帯域幅は速やかに阻止域に移行し、これにより小さな遷移帯域幅を有している。

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴を有するラダー型フィルタ（Abzweigfilter＝分岐技術を用いたフィルタ）によって解決される。本発明の有利な構成例が他の請求項で示される。

３つの部分フィルタからなる直列回路を備えたラダー型フィルタは、上記の問題を解決することが見出された。

リアクタンスフィルタは、直列および並列に回路接続されたインピーダンス素子（複数）を含む。これらのインピーダンス素子は、それぞれ１つの共鳴器，１つの共鳴器の直列回路，および１つの直列コイルまたは１つの共鳴器と１つの静電容量との並列回路を備える。それぞれの部分フィルタは、少なくとも１つのインピーダンス素子を備える。それぞれのインピーダンス素子は、そのポールゼロ位置の距離で表される帯域幅を有する。

所望の効果を得るために、帯域幅設定手段を用いて、これらの部分フィルタにおけるインピーダンス素子の帯域幅が様々に設定される。

好ましくは、上記の直列回路の中央に配設されている部分フィルタのインピーダンス素子は、上記の第１および第２の部分フィルタのインピーダンス素子と異なる値に設定されている。

共鳴器の帯域幅は、ポールゼロ位置（英語：Pole-Zero）の距離、すなわち（主）共鳴と反共鳴との間の周波数距離であると理解される。正にこうして１つのインピーダンス素子の帯域幅も規定される。これに対して１つのフィルタまたは部分フィルタの帯域幅は、通過帯域の幅からも求めることができ、ここで一般的に、伝達関数曲線上で信号が極大値に対してたとえば６ｄＢ減衰する点の距離が用いられる。

部分フィルタで、そのインピーダンス素子の帯域幅が大きくあるいは小さくされると、この部分フィルタ自体も大きくあるいは小さくされた帯域幅を有する。この部分フィルタのインピーダンス素子に対して設定された帯域幅に関する関係がこの部分フィルタに対しても満たされるリアクタンスフィルタは、これによって同様に本発明の課題を解決する。こうして上記の中央の部分フィルタの帯域幅は、帯域幅設定手段によって、第１及び第３の部分フィルタと異なって設定されている。

帯域幅設定手段としては共鳴器の帯域幅を直接変化させる手法を用いることができる。帯域幅設定手段は、回路手段であってもよく、この回路手段は、１つの部分フィルタの共鳴器の所与の帯域幅において、この部分フィルタの帯域幅を大きくする。これは直列接続のコイルまたは並列接続の静電容量を有するインピーダンス素子によって実現される。

１つの実施形態においては、第２の部分フィルタのインピーダンス素子の帯域幅は、第１および第３の部分フィルタのインピーダンス素子と異なって設定されている。

このように構成されたフィルタは、この通過帯域の両側で、５ＭＨｚの遷移帯域幅で６％以上の帯域幅を達成する。これよりこのフィルタは、最初に述べたＬＴＥバンド２６に良好に適合している。２つの部分フィルタのみを用いて同じフィルタ特性をモデル化する試みは、驚くべきことに失敗しており、したがって３つの部分フィルタの直列回路を設けることが必要不可欠であり、この直列回路では、中央の部分フィルタの帯域幅は、第１および第２の部分フィルタと異なっている。

この際、この第２の部分フィルタのインピーダンス素子が、第１および第３の部分フィルタより小さな帯域幅を有するようになっていてよい。逆に、この第２の部分フィルタのインピーダンス素子が、第１および第３の部分フィルタより大きな帯域幅を有するようになっていてよい。この第１および第２の部分フィルタのインピーダンス素子の帯域幅は同じであってよい。

これらの部分フィルタのインピーダンス素子の帯域幅の違いが大きくなるほど、所望のフィルタ特性が強調されたものとなる。しかしながら僅かな違いの場合でも既に効果は認められる。最適化の目的によっては、急峻な通過帯域スロープを実現するために、適合した帯域幅設定手段によって１つの部分フィルタにおけるとりわけ狭帯域のインピーダンス素子を広帯域のインピーダンス素子を有する２つの部分フィルタと組み合わせることができる。代替として、１つの部分フィルタまたは２つの部分フィルタのインピーダンス素子の帯域幅が最大値に設定され、この際同時に残りの部分フィルタのインピーダンス素子の帯域幅が大きく低減される。これによって特に広帯域性を示すリアクタンスフィルタが得られる。このため特有なフィルタ特性には、これら２つの方法のトレードオフが必要である。

分岐フィルタの共鳴器（複数）として、音響波で動作する共鳴器が用いられてよい。このような共鳴器は、ＳＡＷ共鳴器（ＳＡＷ＝Surface Acoustic Wave），ＢＡＷ共鳴器（ＢＡＷ＝Bulk Acoustic Wave），およびＧＢＡＷ共鳴器（ＧＢＡＷ＝Guided Bulk Acoustic Wave）から選択されていてよい。

１つの部分フィルタにおいて、他の部分フィルタに対して大きくあるいは小さくてよい帯域幅の形成のために、帯域幅設定手段として１つのコイルを該当する部分フィルタに直列に回路接続して帯域幅を大きくすることができる。以上より、１つの実施形態においては、上記の分岐フィルタは大きな帯域幅を有する部分フィルタを含み、この部分フィルタでは帯域幅設定手段として１つの直列の共鳴器が１つのコイルと直列に回路接続されている。この帯域幅設定手段に必要な、コイルの大きなインダクタンスは、多くの場合分離されたコイル、すなわち１つのディスクリートなデバイスを必要とし、このデバイスは十分に大きなＱ値を備える。１つの直列コイルと直列に回路接続された共鳴器の形態のインピーダンス素子は、リアクタンスフィルタの任意の場所に直列または並列のインピーダンス素子として使用されてよい。

もう１つの帯域幅設定手段は、第２の別の基板を設けることであり、この基板上に直列回路の１つ以上の部分フィルタが形成されている。この基板上に生成されるインピーダンス素子または部分フィルタの帯域幅の設定のために適した基板の選択は、これらのインピーダンス素子で大きな帯域幅を実現するために、該当する部分フィルタの基板またはインピーダンス素子がこの基板もしくは他の部分フィルタまたはインピーダンス素子より大きなカップリングを有するように行われる。

その上に音響波で動作する共鳴器が形成されている圧電体層は、帯域幅と共に単調に増加する、基板に固有なカップリングを有する。このカップリングは以下のような相対的なポールゼロ距離ｐｚｄ（この共鳴器の共鳴周波数に規格化されている）によって以下のように記述することができる。

ｋ²＝０．２５＊π²＊ｐｚｄ／（１＋ｐｚｄ）

このため１つの好ましい実施形態においては、上記の第２の部分フィルタは、カップリングの大きさを表す第１の電気機械結合係数を有する１つの基板材料上に形成され、これに対して上記の第１および第３の部分フィルタは、別の第２の電気機械結合係数を有する１つの第２の基板材料上に形成される。

好ましくは、上記の第２の電気機械結合係数は、上記の第１の電気機械結合係数より大きい。比較的小さな結合係数は、たとえば石英が有している。比較的大きな結合係数は、ニオブ酸リチウム基板によって得られる。これに対してタンタル酸リチウム基板は、中程度の結合係数を有する。さらに加えて１つの所定の材料では、適合した切り出し角（Schnittwinkel）の選択により、カップリングに影響を与えることができる。上記の部分フィルタ（複数）の間あるいはこれらの部分フィルタのインピーダンス素子（複数）の間の結合比がどの程度に設定されるかに応じて、適合した基板の選択が行われる。この際、第１および第３の部分フィルタを同じ基板上にかつ同じチップ上に構築することが可能である。さらに第１および第３の部分フィルタは、同じ基板材材料上に形成されるが、別々のチップ上に形成することが可能である。

もう１つの実施形態においては、１つの部分フィルタの１つのインピーダンス素子の帯域幅あるいは１つの部分フィルタの１つの分岐回路の帯域幅を小さくするための帯域幅設定手段として、１つの共鳴器に対して並列に１つの静電容量が回路接続される。これらの共鳴器のそれぞれに１つの静電容量が回路接続されていると、すでにこのラダー型フィルタ全体に対して効果を及ぼす。１つの実施形態においては、それぞれの部分フィルタの直列の共鳴器全部は、それぞれ１つの静電容量に対し並列に回路接続される。

さらにそれぞれの部分フィルタの並列の共鳴器も、それぞれ１つの静電容量と並列に回路接続されてよい。並列静電容量を有する形態の１つの共鳴器におけるインピーダンス素子（複数）は、原理的にラダー型フィルタ（リアクタンスフィルタ）の任意の直列または並列分岐に用いられてよい。

１つの共鳴器との１つの静電容量の並列回路接続によって、動的な静電容量に対する静的な静電容量の比が大きな静電容量比を有する１つのインピーダンス素子が得られ、この場合このインピーダンス素子から、規格化されたポールゼロ距離ｐｚｄで表される、低減された帯域幅が直接算出される。

得られた異なるパラメータ、電気機械結合係数，帯域幅，および静的な静電容量と動的な静電容量との容量比は、同じ関係を示し、これらは相互に換算可能である。したがって本発明の範囲においては、帯域幅が、１つのインピーダンス素子，１つの共鳴器，または１つの部分フィルタの電気機械結合係数または静電容量比を変化させるかどうかは重要でないが、これはこれら３つの場合全てにおいて、この帯域幅が同じように影響するからである。

もう１つの実施形態においては、帯域幅設定手段として、１つ以上の部分フィルタの、音響波で動作する共鳴器（複数）の上に１つの誘電体層が配設される。これによって、カップリングを低減し、またこれによって共鳴器あるいは部分フィルタの帯域幅を低減することができる。

この際カップリングあるいは帯域幅が変化される大きさは、この誘電体層の層厚と共にほぼ単調に増大する。この誘電体層の機械的特性は、増加する層厚と共に強調され、圧電体の基板材料にもより強く表れる。

１つの実施形態においては、電気機械結合を低減するために、誘電体層として、１つの部分フィルタの共鳴器（複数）の上に１つのＳｉＯ₂層が配設される。このような誘電体層は、同時に、多くの圧電材料の温度係数ＴＣＦが有する符号とは逆の符号を持つ、周波数の温度係数ＴＣＦを有し、こうしてこの部分フィルタの周波数の実効温度係数が低減され、あるいは全く補償され得る。

１つの好ましい実施形態においては、第１および第３の部分フィルタには１つの誘電体層、具体的にはＳｉＯ₂層が設けられ、ここでこの、第１および第３の部分フィルタにおけるＳｉＯ₂層の層厚は、第２の部分フィルタよりも小さく設定される。この実施形態は、２つの分離されたチップ（第２の部分フィルタが１つの分離されたチップ上にある）上での実現されたものと組み合わせることができ、ここでこれら２つのチップでは、同じあるいは異なる基板材料を用いることができる。パッシベーションのために、１つの追加の誘電体層、たとえばＳｉＮを、このＳｉＯ₂層上に取り付けることも有利である。

１つの実施形態によれば、本発明によるフィルタは、分岐技術を用いた共鳴器（複数）を備え、これらは音響波で動作する。上記の第１および第３の部分フィルタは、１つの第１のチップ上に形成されており、これに対し上記の第２の部分フィルタは、１つの第２のチップ上に形成されている。この第１および第２のチップ上には、それぞれ上記のインピーダンス素子（複数）の１つの異なるカップリングが設定されている。これら２つのチップは、１つの共通な回路担体上に配設されており、この回路担体の導体部の上で直列に回路接続されている。

この回路担体と共に、上記の２つのチップは一緒にハウジングされ、すなわち１つの共通なハウジング内に配置される。好ましくはハウジングのためにカプセル封止が用いられ、このカプセル封止はこれらのチップおよびこの回路担体に密着して接してこれら１つのチップを収容する１つの空洞を密封する。この空洞は、音響波で動作する共鳴器あるいはフィルタ全部が障害無く動作するために不可欠である。

この２つのチップを用いた解決方法は、帯域幅設定手段がさもなければ個々の部分フィルタに限定されないような全ての場合、具体的には帯域幅設定手段として異なる基板材料が選択される場合、あるいはこれらの共鳴器が異なる層で覆われる場合に、有利な構成を提供する。

フィルタを、それぞれ１つの部分フィルタを有する２つのチップから構成することも可能であり、ここで異なる部分フィルタに対して、異なる共鳴器技術を使用することができる。１つの実施例によれば、小さな帯域幅を有する部分フィルタにはＢＡＷ共鳴器が使用され、これに対し大きな帯域幅を有する共鳴器にはＳＡＷ共鳴器が用いられる。このような割当は、現状ではＢＡＷ共鳴器が元々小さな帯域幅を有し、本発明の課題の解決に必要な大きな帯域幅がＳＡＷ共鳴器でのみ達成されるので有利である。

共鳴器（複数）および／または異なる帯域幅を有する部分フィルタ（複数）は、１つの単一の帯域幅設定手段のみを用いて１つの適合した帯域幅に設定されていなくてよい。大きな帯域幅の共鳴器と小さな帯域幅の共鳴器との間での強い差別化を達成するために、複数の帯域幅設定手段を同時に使用することも可能である。

１つの実施形態においては、上記のラダー型フィルタには２つのチップが使用され、これらのチップは、基板材料，圧電材料の切り出し角，誘電体材料，フィルタ技術，および誘電体層の層厚から選択された少なくとも２つのパラメータが異なっており、この誘電体層は上記の部分フィルタ（複数）の上に取り付けられている。さらに加えて個々のチップ上には、さらに追加の帯域幅設定手段が使用されていてよく、具体的には上記の共鳴器（複数）に対し並列に回路接続された静電容量（複数）が使用されていてよい。これらの帯域幅設定手段が組み合わされて、これらが相乗的に作用すると、こうして複数の帯域幅設定手段によって、異なる帯域幅を有する部分フィルタ間の極めて強い差別化を達成することができる。

１つの部分フィルタは、極端な場合、１つの共鳴器のみあるいは１つのインピーダンス素子のみから構成されていてよい。しかしながら部分フィルタ毎に複数の第１および／または第２の共鳴器が設けられていてもよい。これらの部分フィルタの１つは、１つの直列共鳴器のみまたは１つの並列共鳴器のみから成っていてよい。１つの実施形態によれば、第１および第３の部分フィルタにおけるこれらの共鳴器の数は同じである。この際この数は、第２の部分フィルタにおける共鳴器の数と一致していてよい。

さらに、第１，第２，および第３の部分フィルタでは、共鳴器（複数）の回路接続順が、このフィルタ全体が回路中央に対しこれらの共鳴器の回路接続順が対称的となるように、選択されていることが好ましい。回路接続順とは、直列共鳴器（複数）、および並列共鳴器を有する並列分岐が分岐する回路ノード（複数）が次々に続いてゆく順序である。この回路接続順は、これらの共鳴器の、１つまたは複数のチップ上での幾何形状的な配置と一致していなくともよい。

以下では、実施形態例とこれに付随する図を参照して、本発明を詳細に説明する。
３つの部分フィルタの回路接続を示す。 １つの共鳴器の等価回路図を示す。 分岐技術を用いた、コイルが回路接続されたフィルタを示す。 分岐技術を用いた、静電容量が回路接続されたフィルタを示す。 分岐技術を用いた１つのフィルタを示し、このフィルタでは第２の部分フィルタに１つの誘電体層が設けられている。 分岐技術を用いた１つのフィルタを示し、このフィルタでは３つの部分フィルタに異なる誘電体層が設けられている。 分岐技術を用いた１つのフィルタを示し、このフィルタではこれらの部分フィルタは少なくとも２つの異なるチップで実現されている。 分岐技術を用いた１つのフィルタの１つの複雑な実施例を示し、このフィルタでは複数の帯域幅設定手段が使用されている。 第１のパラメータ（複数）を有する図７に示すフィルタの伝達関数を示す。 第２のパラメータ（複数）を有する図７に示すフィルタの伝達関数を示す。

図１Ａは分岐技術を用いた１つのフィルタの簡単な実施例を示し、このフィルタは、１つの第１の部分フィルタＴＦ１，１つの第２の部分フィルタＴＦ２，および１つの第３の部分フィルタＴＦ３から成る直列回路を備える。これらの部分フィルタのそれぞれは、インピーダンス素子として少なくとも１つの直列共鳴器Ｒ_Sおよびこれに並列に回路接続された１つの並列共鳴器Ｒ_Pを備える。これらの直列共鳴器Ｒ_Sは、直列信号路に回路接続されており、この直列信号路は、第１の接続端子Ｔ１を第２の接続端子Ｔ２に接続している。これらの並列共鳴器Ｒ_Pは、並列信号路（複数）に配設されており、これらの並列信号路は、上記の直列信号路における回路ノードを接続端子Ａ（あるいはＡ１，Ａ２，Ａ３）に接続しており、この接続端子は、１つの固定電位、通常はグラウンド電位に接続している。

ここに示されている実施形態例においては、第２の部分フィルタまたはこの第２の部分フィルタＴＦ２の少なくとも１つの直列共鳴器は、第１の部分フィルタおよび第３の部分フィルタＴＦ３の直列共鳴器の帯域幅とは異なる帯域幅を有している。この際この第２の部分フィルタＴＦ２の１つあるいは複数の直列共鳴器の帯域幅は、他の２つの部分フィルタの共鳴器よりも大きくあるいは小さく設定されていてよい。

ここに示されているフィルタにおいては、第２の部分フィルタまたはこの第２の部分フィルタＴＦ２の少なくとも１つの直列共鳴器Ｒ_S2は、第１および第３の部分フィルタの直列共鳴器の帯域幅とは異なる帯域幅を有している。この際この第２の部分フィルタの１つあるいは複数の直列共鳴器の帯域幅は、他の２つの部分フィルタの直列共鳴器よりも大きくあるいは小さく設定されていてよい。

図１Ｂは、図１Ａに使用されている共鳴器の等価回路図を示す。１つの共鳴器は、１つの直列接続回路と並列接続された１つの静的な静電容量Ｃ₀を備え、この直列接続回路は、１つの第１のインダクタンスＬ１，１つの動的な静電容量ＣＤ，および１つの抵抗Ｗ１を含んでいる。この静電容量Ｃ₀は、その共鳴器が共鳴周波数のはるか上方の周波数において有する容量に対応している。共鳴は、上記の第１のインダクタンスＬ１および上記の動的な静電容量ＣＤが共鳴条件を満たす周波数で得られる。

本発明においては、分岐技術を用いたフィルタの個々の共鳴器がどのような技術で実装されているかは重要でない。しかしながら用いられた共鳴器技術に依存して、異なる帯域幅設定手段が使用されてよい。

図２は、分岐技術を用いた１つのフィルタを示し、このフィルタでは、第１の部分フィルタＴＦ１および第３の部分フィルタＴＦ３は、それぞれ１つの直列コイルＬＳと回路接続されている。これによってこの第１の部分フィルタＴＦ１の帯域幅およびこの第３の部分フィルタＴＦ３の帯域幅を大きくするように作用する。通常、図１Ｂに示す１つの共鳴器が１つの直列コイルと回路接続されて１つのインピーダンス素子とされると、これによって形成される分岐の共鳴周波数は、下方にシフトされて低い周波数となるが、この際反共鳴の位置は動かない。以上により、この分岐のポールゼロ距離は大きくなる。非常に高い周波数で追加的に生じる第２の共鳴は、このコイルのおかげで無視することができるが、これはこの第２の共鳴が通過帯域の付近でのフィルタの特性に対し何ら関与しないからである。

上記の直列コイル（複数）ＬＳは、上記の共鳴器（複数）も形成されている上記のフィルタチップ上で実現することができる。しかしながら、これらの直列コイルを、分岐技術を用いたフィルタの少なくとも１つのチップを坦持する１つの基板上で実現することも可能である。またこれらの直列コイルを１つの多層基板に集積化することも可能であり、この多層基板は分岐技術を用いたフィルタの１つ以上のチップを坦持している。

しかしながら高いＱ値および充分に大きなインダクタンス値を達成するために、ディスクリート素子として実装されたコイルが好ましい。

図３は、分岐技術を用いた１つのフィルタを示し、このフィルタでは、第２の部分フィルタＴＦ２内に、ここに使用された２つの直列共鳴器に対してそれぞれ並列に１つの静電容量ＣＰが回路接続されている。この方法により、それぞれのインピーダンス素子あるいは分岐の帯域幅を小さくすることが達成される。これは上記の並列静電容量がこの共鳴器の静的な静電容量Ｃ０に追加され、これによってＣ１に対するＣ０の静電容量比が増大されることによるものである。図１Ｂに示すように、１つの静電容量を１つの共鳴器に並列接続することにより、反共鳴周波数が下方にシフトされ、これに対し共鳴周波数は変化されない。これによってここではポールゼロ距離ｐｚｄが低減される。上記の第２の部分フィルタの１つあるいは複数の並列共鳴器Ｒ_Pは、図３に示すように、１つの並列静電容量と回路接続されていてよい。結果的に分岐技術を用いた１つのフィルタが得られ、このフィルタでは第１および第３の部分フィルタＴＦ１，ＴＦ３に対して中央の部分フィルタの帯域幅が低減されている。

しかしながら、少なくとも第１および第３の部分フィルタの直列共鳴器を、もう１つの並列静電容量ＣＰと回路接続してもよく、これらに対し第２の部分フィルタの直列共鳴器はもう１つの並列静電容量ＣＰと回路接続されない。このようにして分岐技術を用いた１つのフィルタが得られ、このフィルタでは第１および第３の部分フィルタは、第２の部分フィルタＴＦ２に対して帯域幅が低減されている。

図４は、分岐技術を用いた１つのフィルタを示し、このフィルタでは、第２の部分フィルタＴＦ２の共鳴器（複数）の上側に１つの誘電体層ＤＳ１が取り付けられている。この層の厚さに依存して、帯域幅が増大または低減される。この誘電体層は、少なくとも第２の部分フィルタの直列共鳴器（複数）の上に取り付けられており、しかしながら好ましくはこの誘電体層は、この第２の部分フィルタの、並列共鳴器も含めた全ての共鳴器の上に取付けられている。

しかしながら図４に示す関係を逆転してもよく、これによって第１および第３の部分フィルタの帯域幅を増大あるいは低減するために、第１および第３の部分フィルタに、それぞれ１つの誘電体層を設けてよい。

図５は、もう１つの実施形態を示し、この実施形態では３つの部分フィルタＴＦ１〜ＴＦ３全てにそれぞれ帯域幅設定手段として１つの誘電体層ＤＳが設けられている。

第２の部分フィルタＴＦ２の上に取り付けられている誘電体層ＤＳ２の層厚ｄ２と、第１および第３の部分フィルタの上に取り付けられている誘電体層ＤＳ１の層厚ｄ２とに対しては、ｄ１≠ｄ２となっている。ｄ１＜ｄ２およびｄ１＞ｄ２の２つの場合も可能である。この際これら２つの層厚の１つはゼロであってもよい。

この誘電体層を取り付けることによってこの帯域幅が変化される大きさは、この誘電体層の厚さｄに依存する。したがって、もし最初共鳴器（複数）が、誘電体層が取り付けられておらず、同じ帯域幅を有していたとしても、インピーダンス素子または部分フィルタの上の異なる層厚によって、異なる帯域幅に設定されることができる。

誘電体層の剛性は、共鳴器の圧電材料の剛性より大きくても小さくてもよい。これはそれぞれのインピーダンス素子の特性がどちらの方向にシフトするか決定する。

図６は、１つの実施形態において、共鳴器の圧電材料の選択がどのように帯域幅設定手段として用いられるかを示している。第１および第３の部分フィルタＴＦ１，ＴＦ３の共鳴器は、１つの第１のチップＣＨ１上に形成されており、この第１のチップは１つの第１の圧電材料を備えている。第２の部分フィルタＴＦ２の共鳴器は、１つの第２のチップＣＨ２上に形成されており、その圧電材料は、第１のチップのものとは異なっている。この第１および第２のチップは、同じ材料であるが但し異なる切り出し角となっていてよい。この第２のチップＣＨ２の切り出し角または圧電材料は、この第２のチップ上のインピーダンス素子または共鳴器が、第１のチップＣＨ１上でよりも小さなカップリングを有するように選択されてよい。しかしながら、この第２のチップＣＨ２の圧電材料が、第１のチップＣＨ１の材料よりも大きなカップリングを備えてもよい。前者の場合には、第２の部分フィルタが第１および第３の部分フィルタよりも狭帯域となるのに対し、後者の場合には、第１および第３の部分フィルタが第２の部分フィルタよりも狭帯域となる。

図２〜４に示す方法は、第２の部分フィルタの帯域幅あるいは第２の部分フィルタの共鳴器の帯域幅が、第１および第３の部分フィルタの共鳴器の帯域幅から変化されていることを示し、これらは、第１および第３の部分フィルタの帯域幅における効果および特にこれらの強い差別化を実現するために、互いに組み合わされてもよい。

図７は、帯域幅設定のための３つの方法が実現されている、１つの複雑な実施形態例を示す。このフィルタは、直列共鳴器ＲＳ１と並列共鳴器ＲＰ１を有する１つの第１の部分フィルタＴＦ１、２つの直列共鳴器ＲＳ２およびＲＳ３とこれらの間に配設された並列共鳴器ＲＰ２を有する１つの第２の部分フィルタＴＦ２、および並列共鳴器ＲＰ３と直列共鳴器ＲＳ４を有する１つの第３の部分フィルタＴＦ３を備える。これらの共鳴器の順序は対称的になっている。第１の部分フィルタの第１の接続端子Ｔ１と第１の直列共鳴器ＲＳ１との間には、１つの第１の直列インダクタンスＬＳ１が回路接続されており、この第１の直列インダクタンスは、共鳴器ＲＳ１と共に大きな帯域幅を有する１つのインピーダンス素子を形成している。もう１つの直列インダクタンスＬＳ３は、第２の接続端子Ｔ２と最後の第３の部分フィルタの直列共鳴器ＲＳ４との間に配設されている。

第２の部分フィルタの直列共鳴器ＲＳ３に対し並列に、１つの第１の静電容量ＣＰ１が１つのインピーダンス素子となるように回路接続されている。もう１つの静電容量ＣＰ２は、この第２の部分フィルタの並列共鳴器ＲＰ２に対し並列に回路接続されており、同様に１つのインピーダンス素子を形成している。

第１〜第３の部分フィルタの並列共鳴器が配設されている並列分岐（複数）は、それぞれ１つのインダクタンスを介して１つのグラウンド接続端子と接続されており、ここでこのグラウンド接続端子は、外部のグラウンドと接続されていてよい。これらのインダクタンスは、配線インダクタンスとして形成されていてよく、すなわちこのインダクタンスは「通常の」導電路（配線、Zuleitungen）（複数）で実現されていてよい。大きなインダクタンス値（複数）は、特に長い配線（複数）で実現することができ、これらの長い配線を介して上記の共鳴器がグラウンドと接続されており、またこれらの長い配線は上記の共鳴器（複数）と共にインピーダンス素子（複数）を形成している。

誘電体層ＤＳ１およびＤＳ２は図には示していないが、これらは第１〜第３の部分フィルタの音響共鳴器（複数）の上に、第２の部分フィルタの共鳴器（複数）の上の誘電体層の層厚が、第１および第３の部分フィルタの共鳴器の上よりも大きくなるように取り付けられている。この誘電体層として１つのＳｉＯ₂層が用いられ、このＳｉＯ₂層は、同時にこの層がそれぞれの部分フィルタの周波数の温度係数（ＴＣＦ）（複数）を低減あるいは補償するという効果を有する。第２の部分フィルタの上のＳｉＯ₂層の大きな層厚によって、この部分フィルタのＴＣＦのより良好な補償が達成されるが、この実施形態における決定的に重要なフィルタスロープがこの第２の部分フィルタによって生成されるので、これはとりわけ重要である。決定的に重要なフィルタスロープは、１つの通過帯域を近接した他の帯域から分離するフィルタスロープである。こうして、図７に示す実施形態例においては、３つの帯域幅設定のための方法、すなわち直列コイル，並列静電容量，および異なる厚さの誘電体層が実現されている。

これらの部分フィルタにおいては、直列共鳴器および並列共鳴器の中心周波数が異なって設定されてよく、これによってこのフィルタ全体の帯域幅をさらに拡大することができる。さらにこれらの共鳴器は、異なる静的な静電容量Ｃ０を有するように構成されていてよい。またこれらの共鳴器に並列に接続された静電容量の静電容量値も異なって設定されてよい。

１つの実施形態においては、図７に示すフィルタの変更可能なパラメータは、以下のように設定されてよい。

（層厚Ｈ＝大、層厚Ｌ＝小）
この第２の部分フィルタの全ての共鳴器は、静電容量比ｒ＝Ｃ₀／Ｃ_Dが１４．６であり、これによってｒ＝１２．５の静電容量比を有する第１および第３の部分フィルタの共鳴器よりも小さな帯域幅を有する。第２の部分フィルタＴＦ２において並列静電容量を有するインピーダンス素子を形成することによって、その帯域幅はさらに低減され、これに対し第１および第３の部分フィルタは、これらの帯域幅をさらに拡大する直列コイルを備えている。

図８は、上記のパラメータを有する図７に示すフィルタの伝達関数をＳ₂₁の値で示す。このフィルタは、８４０ＭＨｚの中心周波数で５０ＭＨｚの帯域幅を備え、これは約６％の相対帯域幅に相当する。隣接する帯域の領域、具体的にはバンド２６ＬＴＥの上側にあるＲＸ帯域において、要求されている阻止作用が達成される遷移帯域幅は、５ＭＨｚより小さくなっている。これによってこの実施形態例は、ＬＴＥ標準仕様が要求するようなバンド２６ＴＸフィルタへの全ての要求を満たしている。以上の具体化は、まずＳＡＷ技術を用いて１つのニオブ酸リチウム基板上で行われる。このフィルタが２つの異なる圧電チップ基板上に構築される場合は、さらなる改善が見込まれ、この際好ましくは第１および第３の部分フィルタの基板は、第２の部分フィルタの基板よりも大きなカップリング係数を有する。

もう１つの実施形態例においては、図７に示すインピーダンス素子（複数）に対し別の値が設定される。以下の表は１つの実施形態例におけるそれぞれの値である。

図９は、上記のパラメータを有する図７に示すフィルタの伝達関数Ｓ２１を示し、このフィルタは１つのニオブ酸リチウムの１２７．８５°ＸＹ基板上に実装することができる。ここでも、８４７ＭＨｚの中心周波数で４０ＭＨｚの帯域幅が達成されていることが示されており、これは約４．７％の相対帯域幅に相当する。またここでもこの５ＭＨｚの領域で小さな遷移帯域幅が達成されている。この達成された仕様は、バンド２０ＬＴＥに使用可能であり、これに対しさらに大きな帯域幅を有するものである。

基本的に類似の回路を用いて、しかしながら別の中心周波数に設定することで、本発明によって他のバンド（複数）用、および特に、帯域幅および遷移領域への高度な要求を課す任意のモバイル通信標準仕様におけるＴＸバンド（複数）用のフィルタを生成することができる。

本発明は、以上の実施形態例に示された実施形態に限定されない。本発明は、３つの部分フィルタが直列に回路接続され、第２の部分フィルタの帯域幅が、第１および第３の部分フィルタの帯域幅と異なる、分岐技術を用いた全てのフィルタを包含するものである。これらの２つの部分フィルタの間、およびこれらの部分フィルタと外部接続端子との間には、さらなる素子が回路接続されていてよい。それぞれの部分フィルタの帯域幅を低減あるいは増大するための上記の方法（複数）は、任意に組み合わされてよい。

Ａ ： グラウンド接続端子または固定電位接続端子
Ｔ１，Ｔ２ ： 接続端子
ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３ ： 第１〜第３部分フィルタ
ＲＰ ： 並列共鳴器
ＲＰ ： 直列共鳴器
ＬＳ ： 直列コイル
ＣＰ ： 共鳴器に並列な静電容量
ＤＳ ： 誘電体層
ＣＨ１，ＣＨ２ ： 第１および第２のチップ

Claims (15)

1. 分岐技術を用いたリアクタンスフィルタであって、
   第１の部分フィルタ，第２の部分フィルタ，および第３の部分フィルタの直列回路を備え、
   直列に回路接続されたインピーダンス素子（複数）および並列に回路接続されたインピーダンス素子（複数）であって、１つのインピーダンス素子は１つの共鳴器，または１つの共鳴器および１つの直列コイル，または１つの共鳴器および１つの並列静電容量を備える、インピーダンス素子を備え、
   各々の前記部分フィルタは、少なくとも１つのインピーダンス素子を備え、
   各々の前記インピーダンス素子は、そのポールゼロ位置の距離で表される帯域幅を有し、
   前記インピーダンス素子（複数）の帯域幅（複数）は、前記部分フィルタ（複数）における帯域幅設定手段によって設定されている、
   ことを特徴とするリアクタンスフィルタ。
2. 請求項１に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   前記第２の部分フィルタの全てのインピーダンス素子（複数）の帯域幅（複数）は、前記第１の部分フィルタおよび前記第２の部分フィルタの帯域幅（複数）よりも大きくまたは小さく設定されていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
3. 請求項１または２に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   共鳴器（複数）として、音響波で動作する共鳴器（複数）が使用され、当該共鳴器は、ＳＡＷ，ＢＡＷ，およびＧＢＡＷ共鳴器（複数）から選択されていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   １つのインピーダンス素子の帯域幅を増大するための帯域幅設定手段として、当該インピーダンス素子に直列に１つのコイルが接続されていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   前記部分フィルタ（複数）は、異なる電気機械結合を有する２つの基板上に形成されており、１つの部分フィルタにおけるインピーダンス素子の帯域幅を大きく設定するために、大きなカップリングを有する基板が当該部分フィルタに選択されることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   １つのインピーダンス素子の帯域幅を低減するための帯域幅設定手段として、その共鳴器に対して並列に１つの静電容量が回路接続されていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
7. 請求項３乃至６のいずれか1項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   帯域幅を設定するための帯域幅設定手段として、前記部分フィルタ（複数）の音響波で動作する共鳴器（複数）の少なくとも１つの上に、１つの誘電体層が配設され、前記第２の部分フィルタの上の誘電体層の層厚は、前記第１の部分フィルタおよび前記第２の部分フィルタと異なって設定され、その小さな層厚はゼロであってよいことを特徴とするリアクタンスフィルタ。
8. 請求項７に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   前記部分フィルタ（複数）の１つにおける誘電体層によって、前記インピーダンス素子（複数）の低減された帯域幅が設定され、ここで当該誘電体層は、前記共鳴器の圧電基板よりも大きな剛性および、他の１つの部分フィルタの上の誘電体層の厚さよりも大きな厚さを有することを特徴とするリアクタンスフィルタ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
   前記インピーダンス素子（複数）における共鳴器（複数）として、音響波で動作する共鳴器（複数）が使用されており、
   前記第１の部分フィルタおよび前記第３の部分フィルタは、１つの第１のチップ上に形成されており、
   前記第２の部分フィルタは、１つの第２のチップ上に形成されており、
   前記第１のチップおよび前記第２のチップ上の前記インピーダンス素子（複数）の帯域幅は、異なって設定されており、
   前記第１のチップおよび前記第２のチップは、１つの共通な回路担体上に配設されており、
   前記部分フィルタ（複数）の直列回路は、前記回路担体の上に設けられており、
   前記第１のチップおよび前記第２のチップは、一緒にハウジングされている、
   ことを特徴とするリアクタンスフィルタ。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
    前記部分フィルタ（複数）の１つの部分フィルタまたは複数の部分フィルタの共鳴器（複数）は、低減された帯域幅を有するＢＡＷ共鳴器（複数）を備え、
    前記部分フィルタ（複数）の１つの部分フィルタまたは複数の部分フィルタの共鳴器（複数）は、増大された帯域幅を有するＳＡＷ共鳴器（複数）を備え、
    前記部分フィルタ（複数）は、２つの異なるチップ上で実現されている、
    ことを特徴とするリアクタンスフィルタ。
11. 請求項９または１０に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
    前記第１のチップおよび前記第２のチップは、基板材料，圧電材料の切り出し角，誘電体層の材料，および当該誘電体層の層厚から選択された少なくとも２つのパラメータが異なっており、当該誘電体層は、前記部分フィルタ（複数）上に取り付けられていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
    前記第１の部分フィルタおよび前記第３の部分フィルタにおける共鳴器（複数）の数は同じであり、フィルタ全体の共鳴器（複数）の回路接続順は対称的に行われることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
    前記第２の部分フィルタのインピーダンス素子（複数）は、前記第３の部分フィルタより小さな帯域幅を有することを特徴とするリアクタンスフィルタ。
14. 請求項７乃至１３のいずれか１項に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
    誘電体層として、少なくとも１つの部分フィルタの共鳴器の上に１つのＳｉＯ₂層が配設されていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。
15. 請求項１４に記載のリアクタンスフィルタにおいて、
    パッシベーション層として、前記ＳｉＯ₂層の上に１つのＳｉＮ層が配設されていることを特徴とするリアクタンスフィルタ。

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