JP2018023074A - 高周波モジュール及び弾性波フィルタの製造方法 - Google Patents

高周波モジュール及び弾性波フィルタの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】通過帯域端の雑音指数の劣化を低減することにより、伝送特性を向上することができる高周波モジュール等を提供する。
【解決手段】高周波モジュール１は、弾性波フィルタ１０と、弾性波フィルタ１０から出力された高周波信号を増幅する低雑音増幅器４０と、を備え、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）は、当該弾性波フィルタ１０の通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数が最小となる出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を示す雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ、及び、低雑音増幅器４０の利得が最大となる出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を示す利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘのうち、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りにスミスチャート上で位置する。
【選択図】図３Ｃ

Description

本発明は、低雑音増幅器を備える高周波モジュール、及び、後段に低雑音増幅器が接続される弾性波フィルタの製造方法に関する。
近年、電子機器の高速化及び高速無線通信の普及により、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）を含む高周波回路の需要が高まっている。このような低雑音増幅器を受信回路に備える通信装置では、低雑音増幅器とその前段のフィルタ回路との間に整合回路が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
このような整合回路の入力インピーダンス及び出力インピーダンスは、受信信号に対して正規化インピーダンスとなっている。つまり、整合回路は、フィルタ回路の通過帯域において、正規化インピーダンスとなる入力インピーダンス及び出力インピーダンスを有するように構成されている。
特開２００９−６０５１１号公報
しかしながら、低雑音増幅器とともに、このような整合回路及びフィルタ回路を備える構成では、次のような問題が生じ得る。すなわち、低雑音増幅器は、これを備える高周波モジュールまたは通信装置等のシステム全体の低雑音性に大きな影響を与える。このため、一般的には、低雑音増幅器について最大利得と最小雑音指数とが両立されるように構成されていることが望ましい。しかし、一方で、一般的には、低雑音増幅器の利得が最大となるインピーダンスと雑音指数が最小となるインピーダンスとの間にズレがある。このため、フィルタ回路と低雑音増幅器とを、フィルタ回路の通過帯域に対して利得が最大となるように整合回路によってインピーダンスマッチングした場合、低雑音増幅器の雑音指数が特に通過帯域端で劣化しやすいという問題がある。よって、この場合には、高周波モジュール等の伝送特性の向上を図ることが難しい。
上記課題に鑑み、本発明は、通過帯域端の雑音指数の劣化を低減することにより、伝送特性を向上することができる高周波モジュール及び弾性波フィルタの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、弾性波フィルタと、前記弾性波フィルタから出力された高周波信号を増幅する低雑音増幅器と、を備え、前記弾性波フィルタの出力インピーダンスは、当該弾性波フィルタの通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数において、前記低雑音増幅器の雑音指数が最小となる前記出力インピーダンスを示す雑音整合インピーダンス、及び、前記低雑音増幅器の利得が最大となる前記出力インピーダンスを示す利得整合インピーダンスのうち、前記雑音整合インピーダンス寄りにスミスチャート上で位置する。
このように弾性波フィルタの出力インピーダンスが通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数において雑音整合インピーダンス寄りであることにより、当該少なくとも一方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することができる。これにより、高周波モジュール全体については、雑音指数の劣化が生じやすい通過帯域端の雑音指数の劣化を低減することができるため、伝送特性を向上することができる。すなわち、伝送特性の優れた高周波モジュールを提供することができる。
また、前記出力インピーダンスは、前記通過帯域の低域端及び高域端のいずれの周波数においても、前記雑音整合インピーダンス寄りに前記スミスチャート上で位置することにしてもよい。
このように弾性波フィルタの出力インピーダンスが通過帯域の低域端及び高域端のいずれの周波数においても雑音整合インピーダンス寄りであることにより、当該低域端及び高域端の双方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することができる。これにより、高周波モジュール全体については、雑音指数の劣化が生じやすい通過帯域端の双方の雑音指数の劣化を低減することができるため、伝送特性をさらに向上することができる。
また、前記弾性波フィルタは、入力端と出力端とを結ぶ経路に直列接続された縦結合型のフィルタ構造を有することにしてもよい。
このように弾性波フィルタが縦結合型のフィルタ構造を有することにより、電極パラメータ等を調整することで、弾性波フィルタの出力インピーダンスを容易に変更することができる。このため、低雑音増幅器の設計等により規定される雑音整合インピーダンス及び利得整合インピーダンスに応じて、適切な出力インピーダンスを有する弾性波フィルタを構成することができる。よって、例えば、弾性波フィルタの出力インピーダンスについて、通過帯域中央部では利得整合インピーダンスに合わせつつ、通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数では雑音整合インピーダンスに合わせることができる。このため、利得特性及び雑音特性を両立することが可能となる。
また、前記雑音整合インピーダンスは、前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ上側の領域に位置し、前記縦結合型のフィルタ構造は、前記出力端に最も近く配置されていることにしてもよい。
これにより、縦結合型のフィルタ構造と出力端との間に他の共振子が接続されている場合に比べ、弾性波フィルタの出力インピーダンスを、通過帯域の低域端及び高域端の双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスの左側かつ上側の領域に位置させやすくなる。このため、低域端及び高域端の双方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することが可能となる。
また、前記雑音整合インピーダンスは、前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で右側の領域に位置し、前記弾性波フィルタは、前記出力端に最も近く配置され、かつ、前記経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された並列トラップを有することにしてもよい。
これにより、並列トラップを有さない場合に比べ、弾性波フィルタの出力インピーダンスを、通過帯域の低域端及び高域端の双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスの右側の領域に位置させやすくなる。このため、低域端及び高域端の双方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することが可能となる。
また、前記並列トラップは、前記通過帯域の低域端よりも周波数が低い共振点を有することにしてもよい。
このような共振点を有する並列トラップにより、弾性波フィルタの出力インピーダンスについて、通過帯域中央部では利得整合インピーダンスに合わせつつ、通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数では雑音整合インピーダンスに合わせることができる。このため、利得特性及び雑音特性を両立することが可能となる。
また、前記雑音整合インピーダンスは、前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ下側の領域に位置し、前記弾性波フィルタは、前記出力端に最も近く配置され、かつ、前記経路に直列接続された直列トラップを有することにしてもよい。
これにより、直列トラップを有さない場合に比べ、弾性波フィルタの出力インピーダンスを、通過帯域の低域端及び高域端の双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスの左側かつ下側の領域に位置させやすくなる。このため、低域端及び高域端の双方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することが可能となる。
また、前記直列トラップは、前記通過帯域の高域端よりも周波数が高い反共振点を有することにしてもよい。
このような反共振点を有する直列トラップにより、弾性波フィルタの出力インピーダンスについて、通過帯域中央部では利得整合インピーダンスに合わせつつ、通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数では雑音整合インピーダンスに合わせることができる。このため、利得特性及び雑音特性を両立することが可能となる。
また、前記スミスチャート上で、前記通過帯域における前記出力インピーダンスの軌跡は、前記雑音整合インピーダンスと前記利得整合インピーダンスとを結ぶ線と交差することにしてもよい。
このような出力インピーダンスを有する弾性波フィルタを備えることにより、通過帯域端の雑音指数の劣化を低減しつつ、利得特性及び雑音特性を両立できる。
また、本発明は、出力端側に低雑音増幅器が接続される弾性波フィルタの製造方法としても実現できる。すなわち、当該弾性波フィルタの製造方法は、出力端側に低雑音増幅器が接続される弾性波フィルタの製造方法であって、前記低雑音増幅器の雑音指数が最小となる前記弾性波フィルタの出力インピーダンスを示す雑音整合インピーダンス、及び、前記低雑音増幅器の利得が最大となる前記出力インピーダンスを示す利得整合インピーダンスを取得する工程と、取得した前記利得整合インピーダンスと前記雑音整合インピーダンスとのスミスチャート上での位置関係に依存して、前記弾性波フィルタを製造する工程と、を含む。
このように２つの整合インピーダンス（利得整合インピーダンス及び雑音整合インピーダンス）のスミスチャート上での位置関係に依存して弾性波フィルタを製造することにより、通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することができる弾性波フィルタを製造できる。よって、このように製造された弾性波フィルタを、当該弾性波フィルタから出力された高周波信号を増幅する低雑音増幅器を備える例えば高周波モジュールに適用した場合、当該高周波モジュールの伝送特性の向上が図られる。
また、前記弾性波フィルタは、入力端と前記出力端とを結ぶ経路に直列接続された縦結合型のフィルタ構造を有し、前記弾性波フィルタを製造する工程では、（i）前記雑音整合インピーダンスが前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ上側の領域に位置する場合、前記縦結合型のフィルタ構造が前記出力端に最も近く配置されるように前記弾性波フィルタを製造し、（ii）前記雑音整合インピーダンスが前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で右側の領域に位置する場合、前記経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された並列トラップが前記出力端に最も近く配置されるように前記弾性波フィルタを製造し、（iii）前記雑音整合インピーダンスが前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ下側の領域に位置する場合、前記入力端と前記出力端とを結ぶ前記経路に直列接続された直列トラップが前記出力端に最も近く配置されるように前記弾性波フィルタを製造することにしてもよい。
これにより、利得整合インピーダンスと雑音整合インピーダンスとのスミスチャート上での位置関係がいかなる場合であっても、弾性波フィルタの出力インピーダンスを、通過帯域の低域端及び高域端の双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンス寄りに位置させやすくなる。このため、低域端及び高域端の双方の周波数において、低雑音増幅器の雑音指数を低減することが可能となる弾性波フィルタを製造できる。
本発明にかかる高周波モジュール等によれば、通過帯域端の雑音指数の劣化を低減することができるため、伝送特性を向上することができる。
実施の形態にかかる高周波モジュールの構成を示す概念図である。 実施の形態における共振子の構成を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示した一点鎖線における矢視断面図である。 雑音整合インピーダンスと利得整合インピーダンスとの位置関係が変わることを説明するスミスチャートである。 実施の形態にかかる弾性波フィルタの通過帯域内における出力インピーダンスを示すスミスチャートである。 実施の形態において、雑音整合インピーダンス及び利得整合インピーダンスのスミスチャート上での位置関係に依存して、出力インピーダンスの巻きが回転することを説明する図、及び、その一部拡大図である。 実施例１における雑音整合インピーダンスの利得整合インピーダンスに対する位置を説明する図である。 実施例１における弾性波フィルタの回路構成図である。 実施例１における弾性波フィルタの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。 実施例２における雑音整合インピーダンスの利得整合インピーダンスに対する位置を説明する図である。 実施例２における弾性波フィルタの回路構成図である。 実施例２における弾性波フィルタの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。 実施例３における雑音整合インピーダンスの利得整合インピーダンスに対する位置を説明する図である。 実施例３における弾性波フィルタの回路構成図である。 実施例３における弾性波フィルタの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。 実施の形態にかかる弾性波フィルタの製造工程を示すフローチャートである。 並列トラップを有さない弾性波フィルタ及び比較例１における弾性波フィルタの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。 並列トラップを有さない弾性波フィルタ及び比較例１における弾性波フィルタの通過特性を示す図である。 直列トラップを有さない弾性波フィルタ及び比較例２における弾性波フィルタの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。 直列トラップを有さない弾性波フィルタ及び比較例２における弾性波フィルタの通過特性を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。また、図示した電極構造では、本発明の理解を容易とするために、共振子および反射器における電極指の本数を実際の電極指の本数よりも少なく図示している。
（実施の形態）
以下、実施の形態について説明する。
［１．全体構成］
はじめに、本実施の形態にかかる高周波モジュール１の構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる高周波モジュール１の構成を示す概念図である。なお、同図には、高周波モジュール１とともに通信装置４を構成するＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ：Radio Frequency Integrated Circuit）３も併せて図示されている。
ＲＦＩＣ３は、アンテナ素子（図示せず）で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、アンテナ素子から高周波モジュール１を介して入力された高周波信号（ここでは高周波受信信号）を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路（図示せず）へ出力する。
次に、高周波モジュール１の詳細な構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態にかかる高周波モジュール１は、弾性波フィルタ１０と整合回路３０と低雑音増幅器４０とを備えている。
弾性波フィルタ１０は、アンテナ素子から入力端１１（入力端子）に入力された高周波信号を所定の通過帯域でフィルタリングして出力端１２（出力端子）から出力する、例えばバンドパスフィルタである。弾性波フィルタ１０は、高周波モジュール１全体の伝送特性を向上するために、出力端１２から低雑音増幅器４０側を見たインピーダンスに依存する出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を有する。このことについては、低雑音増幅器４０の設計等によって弾性波フィルタ１０の出力端１２に要求されるインピーダンスと併せて、後述する。
なお、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）とは、当該弾性波フィルタ１０の出力端１２から弾性波フィルタ１０内部を見たときのインピーダンスのことをいう。
本実施の形態では、弾性波フィルタ１０は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を用いた弾性波共振子によって構成されている。なお、弾性波フィルタ１０は、バンドパスフィルタに限らず、例えばハイパスフィルタまたはローパスフィルタであってもかまわない。また、弾性波フィルタ１０の構成は、上記に限らず、例えばバルク波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）または弾性境界波を用いた弾性波共振子によって構成されていてもかまわない。
整合回路３０は、弾性波フィルタ１０の出力端１２から低雑音増幅器４０に当該整合回路３０が接続された回路部分を見たときのインピーダンスを調整する回路である。本実施の形態では、整合回路３０は、当該整合回路３０の入力端子と出力端子とを結ぶ経路に直列接続されたインダクタにより構成される。
一般的に、前段の回路と後段の回路との間に設けられる接続回路は、前段の回路の出力端から後段の回路側を見たときのインピーダンスが特性インピーダンス（例えば５０Ω）となるように、設計されている。
これに対し、本実施の形態では、整合回路３０がインダクタにより構成されていることにより、弾性波フィルタ１０の出力端１２から低雑音増幅器４０側を見たインピーダンスは必ずしも特性インピーダンスとはならない。このような整合回路３０は、一般的なＴ型あるいはπ型の整合回路に比べて、素子数を削減することができるため、小型化が可能となる。
なお、整合回路３０の構成はこれに限らず、当該経路に接続されたインピーダンス素子によって構成されていればよい。具体的には、整合回路３０は、入力端子と出力端子とを結ぶ経路に直列接続されたインダクタまたはキャパシタ、あるいは、当該経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続されたインダクタまたはキャパシタ、等によって構成され得る。また、本実施の形態にかかる高周波モジュール１において、整合回路３０は必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもかまわない。
低雑音増幅器４０は、受信後の微弱な電波をできるだけ雑音を増加させずに増幅する増幅器である。つまり、低雑音増幅器４０は、弾性波フィルタ１０から出力された高周波信号を増幅するローノイズアンプ回路であり、トランジスタ等によって構成される。
［２．弾性波フィルタ］
次いで、弾性波フィルタ１０の詳細な構成について説明する。本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０は、以下で説明する共振子によって構成され、具体的には、縦結合型のフィルタ構造を有する。
［２−１．共振子構造］
図２は、本実施の形態における共振子１００の構成を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示した一点鎖線における矢視断面図である。なお、同図に示す共振子１００は、弾性波フィルタ１０を構成する複数の共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、共振子１００は、圧電基板１２３と、櫛形形状を有するＩＤＴ電極１０１ａおよびＩＤＴ電極１０１ｂとで構成されている。
圧電基板１２３は、例えば、所定のカット角で切断されたＬｉＮｂＯ３の単結晶からなる。圧電基板１２３では、所定の方向に弾性表面波が伝搬する。
図２の（ａ）に示すように、圧電基板１２３の上には、対向する一対のＩＤＴ電極１０１ａおよびＩＤＴ電極１０１ｂが形成されている。ＩＤＴ電極１０１ａは、互いに平行な複数の電極指１１０ａと、複数の電極指１１０ａを接続するバスバー電極１１１ａとで構成されている。また、ＩＤＴ電極１０１ｂは、互いに平行な複数の電極指１１０ｂと、複数の電極指１１０ｂを接続するバスバー電極１１１ｂとで構成されている。ＩＤＴ電極１０１ａとＩＤＴ電極１０１ｂとは、ＩＤＴ電極１０１ａとＩＤＴ電極１０１ｂのうちの一方の複数の電極指１１０ａのそれぞれの間に、他方の複数の電極指１１０ａのそれぞれが配置される構成となっている。
また、ＩＤＴ電極１０１ａおよびＩＤＴ電極１０１ｂは、図２の（ｂ）に示すように、密着層１２４ａと主電極層１２４ｂとが積層された構造となっている。
密着層１２４ａは、圧電基板１２３と主電極層１２４ｂとの密着性を向上させるための層であり、材料としては、例えば、ＮｉＣｒが用いられる。
主電極層１２４ｂは、材料として、例えば、Ｐｔが用いられる。主電極層１２４ｂは、一種類の膜厚であってもよいし、複数の膜厚であってもよい。
保護層１２５は、ＩＤＴ電極１０１ａおよびＩＤＴ電極１０１ｂを覆うように形成されている。保護層１２５は、主電極層１２４ｂを外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層である。保護層１２５は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。保護層１２５は、一種類の膜厚であってもよいし、複数の膜厚であってもよい。
なお、密着層１２４ａ、主電極層１２４ｂおよび保護層１２５を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、ＩＤＴ電極１０１ａおよびＩＤＴ電極１０１ｂは、上記積層構造でなくてもよい。ＩＤＴ電極１０１ａおよびＩＤＴ電極１０１ｂは、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの金属又は合金から構成されてもよく、また、上記の金属又は合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層１２５は、形成されていなくてもよい。
以上のような共振子１００により、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０は、上述したバンドパスフィルタを形成する。
［２−２．出力インピーダンス調整の概要］
ここで、高周波モジュール１全体の雑音指数は、弾性波フィルタ１０の伝送特性の影響を受けるため、弾性波フィルタ１０の通過帯域の特に低域端ｆＬ（通過帯域の下限周波数）及び高域端ｆＨ（通過帯域の上限周波数）で劣化しやすい。よって、当該通過帯域全体にわたって高周波モジュール１の雑音指数の劣化を抑制するためには、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨにおける雑音指数を改善することが必要である。
これに関し、本願発明者らは、鋭意検討の結果、次のことに着目して上記雑音指数の改善を図るに至った。すなわち、一般的に、弾性波フィルタと低雑音増幅器とでは、弾性波フィルタの通過帯域中央部において低雑音増幅器の利得が最大となるようにインピーダンス整合されている。しかし、一方で、一般的に、低雑音増幅器では、利得が最大となるインピーダンスと雑音指数が最小となるインピーダンスとが異なる。
よって、弾性波フィルタの通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨにおいて、低雑音増幅器の雑音指数が小さくなるように弾性波フィルタと低雑音増幅器とをインピーダンス整合させることにより、当該通過帯域全体にわたって高周波モジュールの雑音指数の劣化を抑制することができるという考えに至った。
ただし、低雑音増幅器において、利得が最大となるインピーダンスと雑音指数が最小となるインピーダンスとの相対関係は、当該低雑音増幅器の設計等に依存する。このため、上記のようにインピーダンス整合させるためには、弾性波フィルタの後段に接続される低雑音増幅器の利得が最大となるインピーダンスと雑音指数が最小となるインピーダンスとの相対関係に依存して、当該弾性波フィルタを設計することが必要である。
そこで、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０は、出力端１２から低雑音増幅器４０側を見たインピーダンスに依存して調整された出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を有する。具体的には、当該出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）は、弾性波フィルタ１０の通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数において、雑音整合インピーダンス及び利得整合インピーダンスのうち、雑音整合インピーダンス寄りにスミスチャート上で位置する。
ここで、雑音整合インピーダンスは、低雑音増幅器４０の雑音指数が最小となる弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスを示す。つまり、雑音整合インピーダンスは、低雑音増幅器４０の雑音指数が最小となるときに、弾性波フィルタ１０の出力端１２から低雑音増幅器４０側を見たインピーダンスの複素共役インピーダンスである。言い換えると、雑音整合インピーダンスは、低雑音増幅器４０の雑音指数が最小となるために弾性波フィルタ１０の出力端１２に要求されるインピーダンスである。
また、利得整合インピーダンスは、低雑音増幅器４０の利得が最大となる弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスを示す。つまり、利得整合インピーダンスは、低雑音増幅器４０の利得が最大となるときに、弾性波フィルタ１０の出力端１２から低雑音増幅器４０側を見たインピーダンスの複素共役インピーダンスである。言い換えると、利得整合インピーダンスは、低雑音増幅器４０の利得が最大となるために弾性波フィルタ１０の出力端１２に要求されるインピーダンスである。
これら雑音整合インピーダンスと利得整合インピーダンスとのスミスチャート上での位置関係は、低雑音増幅器４０単体のインピーダンス、ならびに、弾性波フィルタ１０と低雑音増幅器４０との間の整合回路３０等によるインピーダンス調整により規定される。このため、雑音整合インピーダンスと利得整合インピーダンスとのスミスチャート上での位置関係は、高周波モジュール１を構成する低雑音増幅器４０等の回路素子、及び、整合回路３０等の回路構成により変化する。
図３Ａは、雑音整合インピーダンスと利得整合インピーダンスとの位置関係が変わることを説明するスミスチャートである。
なお、同図では、整合回路３０等によって利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘが所定のインピーダンス（例えば５０以上７０Ω未満）付近に調整されている場合を例に図示しており、以下では、このことを前提に説明する。ただし、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘの値は上記の所定のインピーダンスに限らず、高周波モジュール１に要求される特性等に応じて、適宜調整され得る。
また、同図に示すＮＦ最小領域は、例えば、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎから所定量（例えば０．１ｄＢ）だけ雑音指数が劣化（増大）したＮＦサークルで囲まれる領域を示す。また、同図に示すＧａｉｎ最大領域は、例えば、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘから所定量（例えば、０．５ｄＢ）だけ利得が劣化（低下）したゲインサークルを示す。このことは、以降の図においても同様である。
同図に示すように、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘが所定のインピーダンスに調整されている場合、スミスチャート上で、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘの周囲のいずれの方向にも位置し得る。
つまり、スミスチャート上で利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘを基準に上下左右の４つの領域（象限）を規定すると、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘは、スミスチャート上で次の４つの領域（i）〜（iv）のいずれにも位置し得る。４つの領域（i）〜（iv）とは、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ上側の領域である領域（i）、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で右側かつ上側の領域である領域（ii）、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で右側かつ下側の領域である領域（iii）、及び、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ下側の領域である領域（iv）である。
図３Ｂは、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０の通過帯域内における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を示すスミスチャートである。なお、同図では、通過帯域外の一部の出力インピーダンスについても破線で示している。また、同図に示す出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の軌跡は一例であり、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の軌跡は、これに限定されない。
同図に示すように、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）は、スミスチャート上で、通過帯域の低域端ｆＬから高域端ｆＨにかけて巻きＲを形成する。この巻きＲは、低域端ｆＬ側の巻きＲＬ及び高域端ｆＨ側の巻きＲＨを含み、低域端ｆＬ及び高域端ｆＨが巻きＲＬ及びＲＨの一方側に位置している。そこで、以下では、スミスチャート上で、巻きＲＬ及びＲＨの並びに方向に対して垂直かつ低域端ｆＬ及び高域端ｆＨに向かう向きを「巻きの向き」として説明する。
このような出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の巻きＲは、通過帯域中央部の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘとなるように調整されている場合、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎと利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘとのスミスチャート上での位置関係に依存して回転する。
図３Ｃは、本実施の形態において、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘのスミスチャート上での位置関係に依存して、出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の巻きＲが回転することを説明する図、及び、その一部拡大図である。
同図に示すように、弾性波フィルタ１０は、利得特性及び雑音特性を両立するために、通過帯域中央部の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘとなるように調整されつつ、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の出力インピーダンスが雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りとなるように調整されている。
よって、同図に示すように、スミスチャート上で雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対して上側に位置する場合、弾性波フィルタ１０は、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方（同図では高域端ｆＨ）の周波数において雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りにスミスチャート上で位置する出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を有する。このため、スミスチャート上で、上記巻きは概ね上向きとなる。
一方、スミスチャート上で雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対して下側に位置する場合、弾性波フィルタ１０は、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方（同図では高域端ｆＨ）の周波数において雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りにスミスチャート上で位置する出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を有する。このため、スミスチャート上で、上記巻きは概ね下向きとなる。
ここで、スミスチャート上で、出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りに位置するとは、一部拡大図に示すように、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎまでの距離Ｄ（ＮＦ）及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘまでの距離Ｄ（Ｇａｉｎ）がＤ（ＮＦ）＜Ｄ（Ｇａｉｎ）を満たすことである。つまり、出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）は、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数において、スミスチャート上で雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎと利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘとを結ぶ線分の垂直二等分線より雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ側に位置する。
また、一部拡大図に示すように、スミスチャート上で、通過帯域における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の軌跡は、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎと利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘとを結ぶ線（図中の点線）と交差している。
以上のような出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を有する弾性波フィルタ１０を用いることにより、本実施の形態によれば、弾性波フィルタ１０の通過帯域の特に低域端及び高域端で劣化しやすい雑音指数を改善することができる。このため、高周波モジュール１全体の雑音指数の劣化を低減して伝送特性を向上することができる。
［３．実施例］
そこで、以下、利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘと雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎとのスミスチャート上での位置関係に応じた弾性波フィルタ１０の構成及びインピーダンス特性について、実施例を用いて詳細に説明する。
［３−１．実施例１］
まず、実施例１として、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ上側の領域（i）に位置する場合について説明する。
図４Ａは、実施例１における雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎの利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対する位置を説明する図である。
同図に示すように、本実施例では、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは領域（i）に位置しているものとする。例えば、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは、領域（i）のうち利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに比較的近い領域に位置している。
図４Ｂは、実施例１における弾性波フィルタ１０Ａの回路構成図である。
同図に示すように、弾性波フィルタ１０Ａは、入力端１１側から順に、直列共振子２１、並列共振子２２、及び、縦結合共振子２３を備える。
直列共振子２１は、入力端１１と出力端１２とを結ぶ経路に直列接続された共振子である。並列共振子２２は、当該経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された共振子である。これら直列共振子２１及び並列共振子２２は、ラダー側のフィルタ構造を形成する。
縦結合共振子２３は、入力端１１と出力端１２とを結ぶ経路に直列接続された縦結合型のフィルタ構造である。本実施例では、縦結合共振子２３は、出力端１２に最も近く配置されている。つまり、縦結合共振子２３と出力端１２とは、他の共振子が接続されることなく接続されている。
このように、実施例１にかかる弾性波フィルタ１０Ａは、ラダー型のフィルタ構造と縦結合型のフィルタ構造とが組み合わされている。なお、弾性波フィルタ１０Ａの構成はこれに限らず、例えば縦結合型のフィルタ構造（すなわち縦結合共振子２３）のみで構成されていてもかまわない。
図４Ｃは、実施例１における弾性波フィルタ１０Ａの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。なお、同図では、弾性波フィルタ１０Ａの通過帯域における当該出力インピーダンスが実線で示され、通過帯域外の当該出力インピーダンスが実線で示されている。このことは、以降の実施例における出力インピーダンスを示すスミスチャートにおいても同様である。
このとき、図示は省略しているが、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方（本実施例では低域端ｆＬ）における出力インピーダンスは、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘのうち雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りに位置している。
また、同図から明らかなように、本実施例１では、通過帯域の低域端ｆＬから高域端ｆＨにかけて形成される巻きの向きが領域（i）側となっている。具体的には、通過帯域の低域端ｆＬにおける出力インピーダンスが領域（i）に位置し、通過帯域の高域端ｆＨにおける出力インピーダンスが領域（ii）に位置している。
［３−２．実施例２］
次いで、実施例２として、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で右側の領域（ii）または（iii）に位置する場合について説明する。
図５Ａは、実施例２における雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎの利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対する位置を説明する図である。
同図に示すように、本実施例では、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは領域（ii）または（iii）に位置しているものとする。例えば、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは、領域（ii）のうち利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに比較的近い領域に位置している。
図５Ｂは、実施例２における弾性波フィルタ１０Ｂの回路構成図である。
同図に示すように、弾性波フィルタ１０Ｂは、実施例１にかかる弾性波フィルタ１０Ａに比べ、さらに、並列共振子２４を備える。
並列共振子２４は、出力端１２に最も近く配置され、かつ、入力端１１と出力端１２とを結ぶ経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された並列トラップである。つまり、並列共振子２４と出力端１２とは、他の共振子が接続されることなく接続されている。
このように、実施例２にかかる弾性波フィルタ１０Ｂは、ラダー型のフィルタ構造と縦結合型のフィルタ構造との組み合わせに、並列トラップが付加されている。なお、弾性波フィルタ１０Ｂの構成はこれに限らず、例えば縦結合型のフィルタ構造（すなわち縦結合共振子２３）と並列トラップ（すなわち並列共振子２４）のみで構成されていてもかまわない。
ここで、並列共振子２４（並列トラップ）は、弾性波フィルタ１０Ｂの通過帯域の低域端ｆＬよりも周波数が低い共振点を有する。つまり、当該共振点の周波数（共振周波数）をｆｒとすると、ｆｒ＜ｆＬを満たす。
図５Ｃは、実施例２における弾性波フィルタ１０Ｂの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。
このとき、図示は省略しているが、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方（本実施例では高域端ｆＨ）における出力インピーダンスは、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘのうち雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りに位置している。
また、同図から明らかなように、本実施例２では、通過帯域の低域端ｆＬから高域端ｆＨにかけて形成される巻きの向きが領域（ii）側となっている。つまり、実施例２にかかる弾性波フィルタ１０Ｂは、実施例１にかかる弾性波フィルタ１０Ａに比べ、並列共振子２４（並列トラップ）を備えることにより、上記巻きの向きが右回りに回転している。具体的には、通過帯域の低域端ｆＬにおける出力インピーダンスが領域（i）に位置し、通過帯域の高域端ｆＨにおける出力インピーダンスが領域（ii）に位置している。
［３−３．実施例３］
次いで、実施例３として、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ下側の領域（iv）に位置する場合について説明する。
図６Ａは、実施例３における雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎの利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対する位置を説明する図である。
同図に示すように、本実施例では、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは領域（iv）に位置しているものとする。例えば、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎは、領域（ii）のうち利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに比較的近い領域に位置している。
図６Ｂは、実施例３における弾性波フィルタ１０Ｃの回路構成図である。
同図に示すように、弾性波フィルタ１０Ｃは、実施例１にかかる弾性波フィルタ１０Ａに比べ、さらに、直列共振子２５を備える。
直列共振子２５は、出力端１２に最も近く配置され、かつ、入力端１１と出力端１２とを結ぶ経路に直列接続された直列トラップである。つまり、直列共振子２５と出力端１２とは、他の共振子が接続されることなく接続されている。
このように、実施例３にかかる弾性波フィルタ１０Ｃは、ラダー型のフィルタ構造と縦結合型のフィルタ構造との組み合わせに、直列トラップが付加されている。なお、弾性波フィルタ１０Ｃの構成はこれに限らず、例えば縦結合型のフィルタ構造（すなわち縦結合共振子２３）と直列トラップ（すなわち直列共振子２５）のみで構成されていてもかまわない。
ここで、直列共振子２５（直列トラップ）は、弾性波フィルタ１０Ｃの通過帯域の高域端ｆＨよりも周波数が高い反共振点を有する。つまり、当該反共振点の周波数（反共振周波数）をｆａとすると、ｆａ＞ｆＨを満たす。
図６Ｃは、実施例３における弾性波フィルタ１０Ｃの出力インピーダンスを示すスミスチャートである。
このとき、図示は省略しているが、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方（本実施例では低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方）における出力インピーダンスは、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘのうち雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りに位置している。
また、同図から明らかなように、本実施例３では、通過帯域の低域端ｆＬから高域端ｆＨにかけて形成される巻きの向きが領域（i）と（ii）との境界部となっている。つまり、実施例３にかかる弾性波フィルタ１０Ｃは、実施例１にかかる弾性波フィルタ１０Ａに比べ、直列共振子２５（直列トラップ）を備えることにより、上記巻きの向きが左回りに回転している。具体的には、通過帯域の低域端ｆＬにおける出力インピーダンスが領域（iv）に位置し、通過帯域の高域端ｆＨにおける出力インピーダンスが領域（i）に位置している。
［４．製造方法］
以上の実施例１〜３を用いて説明した本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０は、例えば、次のような製造工程（製造方法）により製造される。
図７は、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０の製造工程を示すフローチャートである。つまり、同図には、出力端１２側に低雑音増幅器４０が接続される弾性波フィルタ１０の製造工程が示されている。
同図に示すように、弾性波フィルタ１０の製造方法は、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘを取得する第１工程（Ｓ１０）と、弾性波フィルタ１０を製造する第２工程（Ｓ２０）とを含む。
第１工程（Ｓ１０）では、例えば、弾性波フィルタ１０が製造される前の高周波モジュール１において、弾性波フィルタ１０の出力端１２となるべき点から低雑音増幅器４０側のインピーダンスを測定することにより、２つの整合インピーダンス（雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘ）を取得する。
なお、これら２つの整合インピーダンスを取得する手法は、これに限らず、例えば、低雑音増幅器４０の構成等の仕様、及び、弾性波フィルタ１０から低雑音増幅器４０までの回路構成等を用いて、ＥＤＡ（Electronic Design Automation）等の自動ツールによって取得してもかまわない。つまり、第１工程（Ｓ１０）は、当該自動ツールを有するコンピュータにおいて実行されてもかまわない。
第２工程（Ｓ２０）では、第１工程（Ｓ１０）で取得した２つの整合インピーダンスのスミスチャート上の位置関係に応じて、弾性波フィルタ１０を製造する。本工程では、例えば、２つの整合インピーダンスの位置関係をコンピュータが判定し、判定結果を用いてＣＡＤ（Computer-Aided Design）装置等が弾性波フィルタ１０の構成及び設計パラメータを決定する。そして、決定した構成及び設計パラメータにしたがって共振子等を作製することにより、弾性波フィルタ１０が製造される。
なお、第１工程及び第２工程の少なくとも一部は、設計者によるコンピュータとの対話的な操作によって、当該コンピュータにおいて実行されてもかまわない。
また、上記第２工程（Ｓ２０）では、（i）雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ上側の領域（上記説明の領域（i））に位置する場合）、縦結合型のフィルタ構造が出力端１２に最も近く配置されるように弾性波フィルタ１０を製造する。つまり、この場合、第２工程では、弾性波フィルタ１０として実施例１にかかる弾性波フィルタ１０Ａを製造する。
また、上記第２工程（Ｓ２０）では、（ii）雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で右側の領域に位置する場合（上記説明の領域（ii）または（iii））に位置する場合）、入力端１１と出力端１２とを結ぶ経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された並列トラップ（すなわち並列共振子２４）が出力端１２に最も近く配置されるように弾性波フィルタ１０を製造する。つまり、この場合、第２工程では、弾性波フィルタ１０として実施例２にかかる弾性波フィルタ１０Ｂを製造する。
また、上記第２工程（Ｓ２０）では、（iii）雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ下側の領域に位置する場合（上記説明の領域（iv））に位置する場合）、入力端１１と出力端１２とを結ぶ経路に直列接続された直列トラップ（すなわち直列共振子２５）が出力端１２に最も近く配置されるように弾性波フィルタ１０を製造する。つまり、この場合、第２工程では、弾性波フィルタ１０として実施例３にかかる弾性波フィルタ１０Ｃを製造する。
このような製造工程により、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０が製造される。
［５．効果等］
以上、本実施の形態にかかる高周波モジュール１について、弾性波フィルタ１０として実施例１〜３にかかる弾性波フィルタ１０Ａ〜１０Ｃを用いながら説明した。以下では、このような高周波モジュール１によって奏される効果について説明する。
上述したように、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数において雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りであることにより、当該少なくとも一方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することができる。これにより、高周波モジュール１全体については、雑音指数の劣化が生じやすい通過帯域端の雑音指数の劣化を低減することができるため、伝送特性を向上することができる。すなわち、伝送特性の優れた高周波モジュール１を提供することができる。
特に、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、例えば実施例２では、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨのいずれの周波数においても雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ寄りであることにより、当該低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することができる。これにより、高周波モジュール１全体については、雑音指数の劣化が生じやすい通過帯域端の双方の雑音指数の劣化を低減することができるため、伝送特性をさらに向上することができる。
また、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、弾性波フィルタ１０が縦結合型のフィルタ構造（すなわち縦結合共振子２３）を有することにより、電極パラメータ等を調整することで、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を容易に変更することができる。このため、低雑音増幅器４０の設計等により規定される雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに応じて、適切な出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を有する弾性波フィルタ１０を構成することができる。よって、例えば、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）について、通過帯域中央部では利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに合わせつつ、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数では雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎに合わせることができる。このため、利得特性及び雑音特性を両立することが可能となる。
また、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、例えば実施例１では、縦結合型のフィルタ構造と出力端との間に他の共振子が接続されている場合に比べ、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘの左側かつ上側の領域に位置させやすくなる。このため、低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することが可能となる。
また、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、例えば実施例２では、出力端に最も近く配置された並列トラップ（すなわち並列共振子２４）を有することにより、当該並列トラップを有さない場合に比べ、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘの右側の領域に位置させやすくなる。このため、低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することが可能となる。
具体的には、例えば実施例２では、並列トラップが、通過帯域の低域端ｆＬよりも周波数が低い共振点を有する。このような共振点を有する並列トラップにより、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）について、通過帯域中央部では利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに合わせつつ、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数では雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎに合わせることができる。
このことについて、実施例２の比較例（比較例１）を用いて説明する。
図８Ａ及び図８Ｂは、実施例２の効果を説明するために、並列トラップを有さない弾性波フィルタ（図中の「並列トラップなし」）、及び、通過帯域の低域端ｆＬより周波数が高いまたは等しい共振点を有する並列トラップを有する弾性波フィルタ（図中の「比較例１」）を比較して示す図である。具体的には、図８Ａは、これら２つの弾性波フィルタそれぞれの出力インピーダンスを示すスミスチャートであり、図８Ｂは、これら２つの弾性波フィルタそれぞれの通過特性を示す図である。
図８Ａに示すように、比較例１にかかる弾性波フィルタの出力インピーダンスは、並列トラップを有さない弾性波フィルタの出力インピーダンスに比べ、通過帯域に形成される巻きが回転せずに、巻きの位置がシフトしている。つまり、比較例１にかかる弾性波フィルタの出力インピーダンスは、通過帯域端が雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎに合わないだけでなく、通過帯域中央部が利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘから離れてしまう。
したがって、図８Ｂに示すように、比較例１にかかる弾性波フィルタは、並列トラップを有さない弾性波フィルタに比べ、通過帯域内のロスが劣化（増大）することになる。
これに対し、実施例２では、並列トラップが、通過帯域の低域端ｆＬよりも周波数が低い共振点を有する。このため、利得特性及び雑音特性を両立することが可能となる。
なお、上記実施例２では、通過帯域の低域端ｆＬから高域端ｆＨにかけて形成される巻きの向きが領域（ii）側となる場合を例に説明した。しかし、当該巻きは、並列トラップの容量成分を調整することにより、領域（ii）及び領域（iii）のどちらを向くことも可能である。並列トラップの容量成分は、例えば、並列トラップを構成するＩＤＴ電極１０１ａ及び１０１ｂの設計パラメータ（交叉幅、対数、ピッチ、膜厚、等）によって調整することができる。
また、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、例えば実施例３では、出力端に最も近く配置された直列トラップ（すなわち直列共振子２５）を有することにより、当該直列トラップを有さない場合に比べ、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘの左側かつ下側の領域に位置させやすくなる。このため、低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することが可能となる。
具体的には、例えば実施例３では、通過帯域の高域端ｆＨよりも周波数が高い反共振点を有する。このような反共振点を有する直列トラップにより、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）について、通過帯域中央部では利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに合わせつつ、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数では雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎに合わせることができる。
このことについて、実施例３の比較例（比較例２）を用いて説明する。
図９Ａ及び図９Ｂは、実施例３の効果を説明するために、直列トラップを有さない弾性波フィルタ（図中の「直列トラップなし」）、及び、通過帯域の高域端ｆＨより周波数が低いまたは等しい反共振点を有する直列トラップを有する弾性波フィルタ（図中の「比較例２」）を比較して示す図である。具体的には、図９Ａは、これら２つの弾性波フィルタそれぞれの出力インピーダンスを示すスミスチャートであり、図９Ｂは、これら２つの弾性波フィルタそれぞれの通過特性を示す図である。
図９Ａに示すように、比較例２にかかる弾性波フィルタの出力インピーダンスは、直列トラップを有さない弾性波フィルタの出力インピーダンスに比べ、通過帯域に形成される巻きは回転するものの、巻きの位置がシフトしている。つまり、比較例２にかかる弾性波フィルタの出力インピーダンスは、通過帯域中央部が利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘから離れてしまう。
したがって、図９Ｂに示すように、比較例２にかかる弾性波フィルタは、直列トラップを有さない弾性波フィルタに比べ、通過帯域内のロスが劣化（増大）することになる。
これに対し、実施例３では、直列トラップが、通過帯域の高域端ｆＨよりも周波数が高い反共振点を有する。このため、利得特性及び雑音特性を両立することが可能となる。
なお、上記実施例３では、通過帯域の低域端ｆＬから高域端ｆＨにかけて形成される巻きの向きが領域（iv）側となる場合を例に説明した。しかし、当該巻きは、直列トラップの容量成分を調整することにより、領域（i）を向くことも可能である。したがって、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対して領域（i）に位置する場合に、直列トラップを設けてもかまわない。直列トラップの容量成分は、例えば、直列トラップを構成するＩＤＴ電極１０１ａ及び１０１ｂの設計パラメータ（交叉幅、対数、ピッチ、膜厚、等）によって調整することができる。
また、本実施の形態にかかる高周波モジュール１によれば、スミスチャート上で、通過帯域における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の軌跡は、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎと利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘとを結ぶ線と交差する。このため、通過帯域端の雑音指数の劣化を低減しつつ、利得特性及び雑音特性を両立できる。
また、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０の製造方法は、２つの整合インピーダンス（利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘ及び雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ）を取得する工程（Ｓ１０）と、取得した２つの整合インピーダンスのスミスチャート上での位置関係に依存して、弾性波フィルタ１０を製造する工程（Ｓ２０）と、を含む。これにより、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの少なくとも一方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することができる弾性波フィルタ１０を製造できる。よって、このように製造された弾性波フィルタ１０を、当該弾性波フィルタ１０から出力された高周波信号を増幅する低雑音増幅器４０を備える例えば高周波モジュール１に適用した場合、当該高周波モジュール１の伝送特性の向上が図られる。
また、本実施の形態にかかる弾性波フィルタ１０の製造方法によれば、次の３つの場合の各々について、弾性波フィルタ１０の出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）を、通過帯域の低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方において、スミスチャート上で利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘ寄りに位置させやすくなる。つまり、２つの整合インピーダンス（利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘ及び雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ）のスミスチャート上での位置関係がいかなる場合であっても、このような効果を奏することができる。このため、低域端ｆＬ及び高域端ｆＨの双方の周波数において、低雑音増幅器４０の雑音指数を低減することが可能となる弾性波フィルタ１０を製造できる。３つの場合とは、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ上側の領域（本実施の形態の領域（i））に位置する場合、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で右側の領域に位置する場合（本実施の形態の領域（ii）または（iii））、及び、雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎが利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘに対してスミスチャート上で左側かつ下側の領域（本実施の形態の領域（iv））に位置する場合、である。
（変形例）
以上、本発明にかかる高周波モジュール及び弾性波フィルタの製造方法について、実施例１〜３を用いて実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明にかかる高周波モジュールを内蔵した通信装置等の各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記説明では、弾性波フィルタ１０が縦結合型のフィルタ構造（すなわち、実施例１〜３における縦結合共振子２３）を有するとした。しかし、弾性波フィルタ１０の構成はこれに限らず、例えばラダー型のフィルタ構造のみを有していてもかまわない。
また、上記説明では、並列トラップ（すなわち、実施例２における並列共振子２４）は、通過帯域の低域端ｆＬよりも周波数が低い共振点を有するとした。しかし、当該共振点の周波数は、通過帯域の低域端ｆＬ以上であってもかまわない。ただし、このような構成を有する弾性波フィルタ１０では、スミスチャート上で、通過帯域における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）によって形成される巻きが回転しにくく、かつ、通過帯域中央部における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘから離れやすくなる。よって、利得特性及び雑音特性のいずれも劣化してしまう場合があるため、例えば、高周波モジュール１に要求される特性等の仕様を満たすように、弾性波フィルタ１０の設計パラメータ（電極指膜厚またはデューティ比、等）を適宜調整することが好ましい。
また、上記説明では、直列トラップ（すなわち、実施例３における直列共振子２５）は、通過帯域の高域端ｆＨよりも周波数が高い反共振点を有するとした。しかし、当該反共振点の周波数は、通過帯域の高域端ｆＨ以下であってもかまわない。ただし、このような構成を有する弾性波フィルタ１０では、スミスチャート上で、通過帯域における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）によって形成される巻きは回転するものの、通過帯域中央部における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）が利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘから離れやすくなる。よって、利得特性及が劣化してしまう場合があるため、例えば、高周波モジュール１に要求される特性等の仕様を満たすように、弾性波フィルタ１０の設計パラメータを適宜調整することが好ましい。
また、上記説明では、スミスチャート上で、通過帯域における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）の軌跡は、２つの整合インピーダンス（雑音整合インピーダンスＮＦ＿ｍｉｎ及び利得整合インピーダンスＧａｉｎ＿ｍａｘ）を結ぶ線と交差するとした。しかし、当該軌跡は、２つの整合インピーダンスを結ぶ線と交差していなくてもかまわない。ただし、利得特性の劣化を低減するためには、スミスチャート上で、通過帯域中央部における出力インピーダンスＺ（Ｆｏｕｔ）がＧａｉｎ最大領域に位置することが好ましい。
本発明は、低雑音増幅器に接続された弾性波フィルタを用いた高周波モジュール、デュプレクサ、マルチプレクサ、受信装置等に利用することができる。
１ 高周波モジュール
３ ＲＦＩＣ（ＲＦ信号処理回路）
４ 通信装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 弾性波フィルタ
１１ 入力端
１２ 出力端
２１ 直列共振子
２２ 並列共振子
２３ 縦結合共振子（縦結合型のフィルタ構造）
２４ 並列共振子（並列トラップ）
２５ 直列共振子（直列トラップ）
３０ 整合回路
４０ 低雑音増幅器
１００ 共振子
１０１ａ、１０１ｂ ＩＤＴ電極
１１０ａ、１１０ｂ 電極指
１１１ａ、１１１ｂ バスバー電極
１２３ 圧電基板
１２４ａ 密着層
１２４ｂ 主電極層
１２５ 保護層

Claims (11)

  1. 弾性波フィルタと、
    前記弾性波フィルタから出力された高周波信号を増幅する低雑音増幅器と、を備え、
    前記弾性波フィルタの出力インピーダンスは、当該弾性波フィルタの通過帯域の低域端及び高域端の少なくとも一方の周波数において、前記低雑音増幅器の雑音指数が最小となる前記出力インピーダンスを示す雑音整合インピーダンス、及び、前記低雑音増幅器の利得が最大となる前記出力インピーダンスを示す利得整合インピーダンスのうち、前記雑音整合インピーダンス寄りにスミスチャート上で位置する、
    高周波モジュール。
  2. 前記出力インピーダンスは、前記通過帯域の低域端及び高域端のいずれの周波数においても、前記雑音整合インピーダンス寄りに前記スミスチャート上で位置する、
    請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 前記弾性波フィルタは、入力端と出力端とを結ぶ経路に直列接続された縦結合型のフィルタ構造を有する、
    請求項１または２に記載の高周波モジュール。
  4. 前記雑音整合インピーダンスは、前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ上側の領域に位置し、
    前記縦結合型のフィルタ構造は、前記出力端に最も近く配置されている、
    請求項３に記載の高周波モジュール。
  5. 前記雑音整合インピーダンスは、前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で右側の領域に位置し、
    前記弾性波フィルタは、前記出力端に最も近く配置され、かつ、前記経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された並列トラップを有する、
    請求項３に記載の高周波モジュール。
  6. 前記並列トラップは、前記通過帯域の低域端よりも周波数が低い共振点を有する、
    請求項５に記載の高周波モジュール。
  7. 前記雑音整合インピーダンスは、前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ下側の領域に位置し、
    前記弾性波フィルタは、前記出力端に最も近く配置され、かつ、前記経路に直列接続された直列トラップを有する、
    請求項３に記載の高周波モジュール。
  8. 前記直列トラップは、前記通過帯域の高域端よりも周波数が高い反共振点を有する、
    請求項７に記載の高周波モジュール。
  9. 前記スミスチャート上で、前記通過帯域における前記出力インピーダンスの軌跡は、前記雑音整合インピーダンスと前記利得整合インピーダンスとを結ぶ線と交差する、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  10. 出力端側に低雑音増幅器が接続される弾性波フィルタの製造方法であって、
    前記低雑音増幅器の雑音指数が最小となる前記弾性波フィルタの出力インピーダンスを示す雑音整合インピーダンス、及び、前記低雑音増幅器の利得が最大となる前記出力インピーダンスを示す利得整合インピーダンスを取得する工程と、
    取得した前記利得整合インピーダンスと前記雑音整合インピーダンスとのスミスチャート上での位置関係に依存して、前記弾性波フィルタを製造する工程と、を含む、
    弾性波フィルタの製造方法。
  11. 前記弾性波フィルタは、入力端と前記出力端とを結ぶ経路に直列接続された縦結合型のフィルタ構造を有し、
    前記弾性波フィルタを製造する工程では、
    （i）前記雑音整合インピーダンスが前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ上側の領域に位置する場合、前記縦結合型のフィルタ構造が前記出力端に最も近く配置されるように前記弾性波フィルタを製造し、
    （ii）前記雑音整合インピーダンスが前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で右側の領域に位置する場合、前記経路とグランドとを結ぶ経路に直列接続された並列トラップが前記出力端に最も近く配置されるように前記弾性波フィルタを製造し、
    （iii）前記雑音整合インピーダンスが前記利得整合インピーダンスに対して前記スミスチャート上で左側かつ下側の領域に位置する場合、前記入力端と前記出力端とを結ぶ前記経路に直列接続された直列トラップが前記出力端に最も近く配置されるように前記弾性波フィルタを製造する、
    請求項１０に記載の弾性波フィルタの製造方法。
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