JP2018129680A - フィルタ回路、マルチプレクサおよびモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】遮断特性の急峻性を高めること。【解決手段】入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に直列に接続された弾性波共振器Ｒ１と、前記入力端子と前記弾性波共振器との間の第１ノードＮ１に一端が接続され、キャパシタおよびインダクタのいずれか一方である第１素子と、前記弾性波共振器と前記出力端子との間の第２ノードＮ２に一端が接続され、キャパシタおよびインダクタのうち前記第１素子と同じ一方である第２素子と、一端が前記第１素子の他端と前記第２素子の他端とが共通に接続された第３ノードＮ３に接続され、他端が接地端子に接続され、キャパシタおよびインダクタのうち前記第１素子および前記第２素子と異なる他方である第３素子と、を具備するフィルタ回路。【選択図】図９

Description

本発明は、フィルタ回路、マルチプレクサおよびモジュールに関し、例えば弾性波共振器を有するフィルタ回路、マルチプレクサおよびモジュールに関する。

ローパスフィルタ（ＬＰＦ）およびハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として、インダクタおよびキャパシタを組み合わせたフィルタ（すなわちＬＣフィルタ）が用いられる。ＬＣフィルタは、例えばセラミック層を積層して構成されている。弾性波フィルタにキャパシタおよびインダクタを接続することが知られている（例えば特許文献１）

特開２０１０−４１１４１号公報

ＬＣフィルタでは、通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性と、通過帯域における挿入損失と、がトレードオフの関係にある。よって、所望の通過帯域の挿入損失を確保すると、遮断特性の急峻性が劣化してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、遮断特性の急峻性を高めることを目的とする。

本発明は、入力端子と出力端子との間に直列に接続された弾性波共振器と、前記入力端子と前記弾性波共振器との間の第１ノードに一端が接続され、キャパシタおよびインダクタのいずれか一方である第１素子と、前記弾性波共振器と前記出力端子との間の第２ノードに一端が接続され、キャパシタおよびインダクタのうち前記第１素子と同じ一方である第２素子と、一端が前記第１素子の他端と前記第２素子の他端とが共通に接続された第３ノードに接続され、他端が接地端子に接続され、キャパシタおよびインダクタのうち前記第１素子および前記第２素子と異なる他方である第３素子と、を具備するフィルタ回路である。

上記構成において、前記第１素子、前記第２素子および前記第３素子が形成する減衰極は、前記弾性波共振器が形成する減衰極より周波数が高いローパスフィルタである構成とすることができる。

上記構成において、前記第１素子、前記第２素子および前記第３素子が形成する減衰極は、前記弾性波共振器が形成する減衰極より周波数が低いハイパスフィルタである構成とすることができる。

上記構成において、前記入力端子と前記第１ノードとの間と、前記第２ノードと前記出力端子との間と、の少なくとも一方に整合回路を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波共振器は、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に直列または並列に接続された複数の弾性波共振器を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波共振器は、ＩＤＴを含む構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波共振器は、圧電薄膜共振器を含む構成とすることができる。

本発明は、上記フィルタ回路を有するマルチプレクサである。

本発明は、上記フィルタ回路を有するモジュールである。

本発明によれば、遮断特性の急峻性を高めることができる。

図１（ａ）は、比較例１に係るＬＰＦの回路図、図１（ｂ）は、通過特性を示す図、図１（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図２（ａ）は、比較例１に係るＨＰＦの回路図、図２（ｂ）は、通過特性を示す図、図２（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図３（ａ）は、弾性表面波共振器の平面図、図３（ｂ）は、圧電薄膜共振器の断面図である。 図４（ａ）は、比較例２に係るＬＰＦの回路図、図４（ｂ）は、通過特性を示す図、図４（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図５（ａ）は、比較例２に係るＨＰＦの回路図、図５（ｂ）は、通過特性を示す図、図５（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図６（ａ）は、実施例１に係るＬＰＦの回路図、図６（ｂ）は、通過特性を示す図、図６（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図７（ａ）は、実施例１の変形例１に係るＬＰＦの回路図、図７（ｂ）は、通過特性を示す図、図７（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図８（ａ）は、実施例１の変形例２に係るＬＰＦの回路図、図８（ｂ）は、通過特性を示す図、図８（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図９（ａ）は、実施例１の変形例３に係るＬＰＦの回路図、図９（ｂ）は、通過特性を示す図、図９（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図１０（ａ）は、実施例１の変形例４に係るＬＰＦの回路図、図１０（ｂ）は、通過特性を示す図、図１０（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図１１（ａ）は、実施例１の変形例５に係るＬＰＦの回路図、図１１（ｂ）は、通過特性を示す図、図１１（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図１２（ａ）は、実施例２に係るＨＰＦの回路図、図１２（ｂ）は、通過特性を示す図、図１２（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図１３（ａ）は、実施例２の変形例１に係るＨＰＦの回路図、図１３（ｂ）は、通過特性を示す図、図１３（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図１４（ａ）は、実施例２の変形例２に係るＨＰＦの回路図、図１４（ｂ）は、通過特性を示す図、図１４（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。 図１５は、実施例３に係るダイプレクサの回路図である。 図１６は、実施例４に係るモジュールを含むフロントエンド回路の回路図である。 図１７（ａ）から図１７（ｃ）は、実施例４に係るモジュールの断面図である。

［比較例１］
比較例１はＬＣフィルタの例である。図１（ａ）は、比較例１に係るＬＰＦの回路図、図１（ｂ）は、通過特性を示す図、図１（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図１（ａ）に示すように、端子Ｔ１とＴ２との間にインダクタＬ０１およびキャパシタＣ０１が並列に接続されている。インダクタＬ０１およびキャパシタＣ０１は並列共振回路を形成する。端子Ｔ１とインダクタＬ０１およびキャパシタＣ０１との間のノードＮ１と接地端子（グランド）との間にキャパシタＣ０２が接続されている。インダクタＬ０１およびキャパシタＣ０１と端子Ｔ２との間のノードＮ２と接地端子との間にキャパシタＣ０３が接続されている。

端子Ｔ１からＴ２の通過特性Ｓ２１および端子Ｔ１からの反射特性Ｓ１１をシミュレーションした。図１（ｂ）および図１（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ０１：３．１ｐＦ
Ｃ０２：１．２ｐＦ
Ｃ０３：１．２ｐＦ
Ｌ０１：１．２ｎＨ

図１（ｂ）および図１（ｃ）において、最もＳ２１が大きい周波数をｍ１、周波数ｍ１より高くかつ最もｍ１に近い減衰極の底の周波数をｍ２で示した。以下のＬＰＦにおいて同様である。周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．２５０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．３５ｄＢ、Ｓ１１＝０．２８／−７°
周波数ｍ２＝２．６１０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−５９．２ｄＢ、Ｓ１１＝１．０／−８９°

周波数ｍ１ではＳ２１は大きく（すなわち損失は小さく）、Ｓ１１はスミスチャートのほぼ中心に位置している。すなわち、端子Ｔ１から入力した高周波信号はＬＰＦでほとんど反射および減衰されず端子Ｔ２から出力する。周波数ｍ２ではＳ２１は小さく（すなわち減衰が大きく）、Ｓ１１の大きさはほぼ１である。すなわち、端子Ｔ１から入力された高周波信号はＬＰＦでほとんど反射または減衰され端子Ｔ２からはほとんど出力されない。周波数ｍ１とｍ２との差は、３６０ＭＨｚである。

図２（ａ）は、比較例１に係るＨＰＦの回路図、図２（ｂ）は、通過特性を示す図、図２（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図２（ａ）に示すように、端子Ｔ１とＴ２との間にキャパシタＣ０４とＣ０５とが直列に接続されている。キャパシタＣ０４とＣ０５との間のノードＮ０１と接地端子との間にインダクタＬ０２とキャパシタＣ０６とが直列に接続されている。インダクタＬ０２およびキャパシタＣ０６は直列共振回路を形成する。

図２（ａ）および図２（ｂ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ０４：１．５ｐＦ
Ｃ０５：１．５ｐＦ
Ｃ０６：１．０ｐＦ
Ｌ０２：８ｎＨ

図２（ｂ）および図２（ｃ）において、最もＳ２１が大きい周波数をｍ１、周波数ｍ１より低くかつ最もｍ１に近い減衰極の底の周波数をｍ２で示した。以下のＨＰＦにおいて同様である。周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．２５０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．１３ｄＢ、Ｓ１１＝０．１７／−１７４°
周波数ｍ２＝１．７８０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−６０．１ｄＢ、Ｓ１１＝１．０／−８０°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４７０ＭＨｚである。

比較例１のように、ＬＣフィルタでは、周波数ｍ１とｍ２との間の周波数が数１００ＭＨｚであり、通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性が急峻でない。周波数ｍ１とｍ２とを近づけようとすると、周波数ｍ１におけるＳ２１が小さくなってしまう（すなわち損失が大きくなってしまう）。このように、通過帯域における挿入損失を確保しようとすると、通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できない。

［比較例２］
比較例２は、比較例１におけるＬＣ共振回路以外のキャパシタを弾性波共振器に置き換えた例である。比較例および実施例において用いられる弾性波共振器の例を説明する。図３（ａ）は、弾性表面波共振器の平面図、図３（ｂ）は、圧電薄膜共振器の断面図である。図３（ａ）に示すように、圧電基板５０上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）５１と反射器５２が形成されている。ＩＤＴ５１は、互いに対向する１対の櫛型電極５１ａを有する。櫛型電極５１ａは、複数の電極指５１ｂと複数の電極指５１ｂを接続するバスバー５１ｃとを有する。反射器５２は、ＩＤＴ５１の両側に設けられている。ＩＤＴ５１が圧電基板５０に弾性表面波を励振する。圧電基板５０は、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。ＩＤＴ５１および反射器５２は例えばアルミニウム膜または銅膜により形成される。圧電基板５０は、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板またはシリコン基板等の支持基板の下面に接合されていてもよい。ＩＤＴ５０および反射器５２を覆う保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。

図３（ｂ）に示すように、基板５５上に圧電膜５７が設けられている。圧電膜５７を挟むように下部電極５６および上部電極５８が設けられている。下部電極５６と基板５５との間に空隙５９が形成されている。下部電極５６および上部電極５８は圧電膜５７内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。下部電極５６および上部電極５８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜５７は例えば窒化アルミニウム膜である。基板５５は例えばシリコン基板、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板またはガラス基板である。

図４（ａ）は、比較例２に係るＬＰＦの回路図、図４（ｂ）は、通過特性を示す図、図４（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図４（ａ）に示すように、比較例１の図１（ａ）に比べ、キャパシタＣ０２およびＣ０３が弾性波共振器Ｒ０１およびＲ０２に置換されている。その他の構成は、比較例１のＬＰＦと同じであり説明を省略する。

図４（ｂ）および図４（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ０１：３．０ｐＦ
Ｌ０１：１．５ｎＨ
Ｒ０１，Ｒ０２：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図４（ｂ）に示すように、主に弾性波共振器Ｒ０１およびＲ０２の反共振周波数により形成される減衰極Ａ０１の底の周波数がｍ２である。インダクタＬ０１およびキャパシタＣ０１で形成される並列共振回路の共振周波数により形成される減衰極Ａ０２は減衰極Ａ０１の高周波数側に形成されている。

図４（ｂ）および図４（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝１．９００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．４６ｄＢ、Ｓ１１＝０．００／１０７°
周波数ｍ２＝２．２６０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−６４．８ｄＢ、Ｓ１１＝０．９６／１７６°
周波数ｍ１とｍ２との差は、３６０ＭＨｚである。

図５（ａ）は、比較例２に係るＨＰＦの回路図、図５（ｂ）は、通過特性を示す図、図５（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図５（ａ）に示すように、比較例１の図２（ａ）に比べ、キャパシタＣ０４およびＣ０５が弾性波共振器Ｒ０３およびＲ０４に置換されている。その他の構成は、比較例１のＨＰＦと同じであり説明を省略する。

図５（ｂ）および図５（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ０６：１．０ｐＦ
Ｌ０２：５．５ｎＨ
Ｒ０３、Ｒ０４：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図５（ｂ）に示すように、主に弾性波共振器Ｒ０３およびＲ０４の反共振周波数により形成される減衰極Ａ０１の底の周波数がｍ２である。インダクタＬ０２とキャパシタＣ０６で形成される直列共振回路の共振周波数により形成される減衰極Ａ０２は減衰極Ａ０１の低周波数側に形成されている。

図５（ｂ）および図５（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．９００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．４１ｄＢ、Ｓ１１＝０．０９／−１７７°
周波数ｍ２＝２．３３０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−６０．３ｄＢ、Ｓ１１＝０．９４／−４°
周波数ｍ１とｍ２との差は、５７０ＭＨｚである。

比較例２のように、ＬＣ共振回路以外の弾性波共振器の共振周波数または反共振周波数を周波数ｍ１の近くに形成しようとしても、周波数ｍ１とｍ２との差は数１００ＭＨｚとなる。このように、通過帯域における挿入損失を確保しようとすると、通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できない。

実施例１は、ＬＰＦの機能を有するフィルタ回路の例である。図６（ａ）は、実施例１に係るＬＰＦの回路図、図６（ｂ）は、通過特性を示す図、図６（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図６（ａ）に示すように、端子Ｔ１とＴ２との間に弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂが並列に接続されている。弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂは１ポート共振器である。ノードＮ１は、端子Ｔ１と弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂとの間のノードである。ノードＮ２は、弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂと端子Ｔ２との間のノードである。キャパシタＣ１の一端はノードＮ１に接続され、キャパシタＣ２の一端はノードＮ２に接続されている。ノードＮ３には、キャパシタＣ１の他端とキャパシタＣ２の他端とが共通に接続されている。インダクタＬ３の一端はノードＮ３に接続され、他端は接地端子に接続されている。ノードＮ１およびＮ２と接地端子との間にインダクタＬ３とキャパシタＣ１およびＣ２とが直列に接続されたＬＣ直列共振回路１０が形成される。

図６（ｂ）および図６（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．２ｐＦ
Ｃ２：０．２ｐＦ
Ｌ３：９．１ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図６（ｂ）に示すように、主に弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂの反共振周波数により形成される減衰極Ａ１が形成されている。主にＬＣ直列共振回路１０の共振周波数により形成される減衰極Ａ２が周波数ｍ２に減衰極Ａ１より高周波数側に形成されている。

減衰極Ａ１は主に弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂの反共振周波数により形成されているため、遮断特性を急峻にできる。減衰極Ａ１とＡ２が近づき、減衰極Ａ１とＡ２とで極小が１つの減衰極を形成すると、減衰極Ａ１の急峻性が得られなくなる。このため、減衰極Ａ１とＡ２はそれぞれ極小を有することが好ましい。

図６（ｂ）および図６（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．３３ｄＢ、Ｓ１１＝０．１４／−１３３°
周波数ｍ２＝２．３４０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２１．７ｄＢ、Ｓ１１＝０．９２／−７１°

実施例１では、周波数ｍ１における損失は、−０．３３ｄＢと比較例１および２のＬＰＦと同程度であり、かつ周波数ｍ１とｍ２との差を４０ＭＨｚと１桁近く小さくできる。このように、通過帯域の挿入損失を小さくしかつ通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できる。

［実施例１の変形例１］
実施例１の変形例１は、ＬＣ直列共振回路１０のインダクタとキャパシタとを入れ替えた例である。図７（ａ）は、実施例１の変形例１に係るＬＰＦの回路図、図７（ｂ）は、通過特性を示す図、図７（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図７（ａ）に示すように、実施例１に比べ、キャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬ３がそれぞれインダクタＬ１、Ｌ２およびキャパシタＣ３に置き換わっている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

図７（ｂ）および図７（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｌ１：８．５ｎＨ
Ｌ２：２２ｎＨ
Ｃ１：０．５ｐＦ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図７（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図７（ｂ）および図７（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．３５ｄＢ、Ｓ１１＝０．２０／−８６°
周波数ｍ２＝２．３４３ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２１．０ｄＢ、Ｓ１１＝０．９３／−７８°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４３ＭＨｚである。

実施例１の変形例１では、ＬＣ直列共振回路１０のインダクタとキャパシタとを入れ替えても、通過帯域の挿入損失を小さくしかつ通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できる。

［実施例１の変形例２］
実施例１の変形例２は、整合回路を設けた例である。図８（ａ）は、実施例１の変形例２に係るＬＰＦの回路図、図８（ｂ）は、通過特性を示す図、図８（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図８（ａ）に示すように、実施例１に比べ、端子Ｔ１と弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂとの間に整合回路１２が設けられている。整合回路１２は、シャント接続されたインダクタＬ４を有する。弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂと端子Ｔ２との間に整合回路１４が設けられている。整合回路１４は、シャント接続されたインダクタＬ５を有する。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

図８（ｂ）および図８（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．２２ｐＦ
Ｃ２：０．２２ｐＦ
Ｌ３：８．７ｎＨ
Ｌ４：９ｎＨ
Ｌ５：９ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図８（ｂ）に示すように、実施例１と同様に減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図８（ｂ）および図８（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．１９ｄＢ、Ｓ１１＝０．０４／−１０２°
周波数ｍ２＝２．３４５ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２１．０ｄＢ、Ｓ１１＝０．９１／−６０°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４５ＭＨｚである。

実施例１の変形例２では、整合回路１２および１４を設けることで、通過帯域における挿入損失を実施例１より小さくできる。また、通過帯域を広くできる。

［実施例１の変形例３］
実施例１の変形例３は、弾性波共振器が１つの例である。図９（ａ）は、実施例１の変形例３に係るＬＰＦの回路図、図９（ｂ）は、通過特性を示す図、図９（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図９（ａ）に示すように、実施例１に比べ、１つの弾性波共振器Ｒ１が設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

図９（ｂ）および図９（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．２ｐＦ
Ｃ２：０．２ｐＦ
Ｌ３：９．１ｎＨ
Ｒ１：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図９（ｂ）に示すように、実施例１と同様に減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図９（ｂ）および図９（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．５１ｄＢ、Ｓ１１＝０．１９／５°
周波数ｍ２＝２．３４０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−１４．６ｄＢ、Ｓ１１＝０．９３／−５９°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４０ＭＨｚである。

実施例１の変形例３のように、弾性波共振器を１つとしても実施例１と同程度の挿入損失および急峻性を実現できる。

［実施例１の変形例４］
実施例１の変形例４は、弾性波共振器が３つの例である。図１０（ａ）は、実施例１の変形例４に係るＬＰＦの回路図、図１０（ｂ）は、通過特性を示す図、図１０（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図１０（ａ）に示すように、実施例１に比べ、３つの弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃが並列に設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

図１０（ｂ）および図１０（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．２ｐＦ
Ｃ２：０．２ｐＦ
Ｌ３：９．１ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図１０（ｂ）に示すように、実施例１と同様に減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．４９ｄＢ、Ｓ１１＝０．２７／−１３３°
周波数ｍ２＝２．３４０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−１３．９ｄＢ、Ｓ１１＝０．９０／−８０°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４０ＭＨｚである。

実施例１の変形例４のように、弾性波共振器を３つとしても実施例１と同程度の挿入損失および急峻性を実現できる。

［実施例１の変形例５］
実施例１の変形例５は、キャパシタＣ１およびＣ２のキャパシタンスを異ならせた例である。図１１（ａ）は、実施例１の変形例５に係るＬＰＦの回路図、図１１（ｂ）は、通過特性を示す図、図１１（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図１１（ａ）に示すように、実施例１の変形例５の回路図は実施例１と同じであり説明を省略する。

図１１（ｂ）および図１１（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．１５ｐＦ
Ｃ２：０．２５ｐＦ
Ｌ３：９．１ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図１１（ｂ）に示すように、実施例１と同様に減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図１１（ｂ）および図１１（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．３８ｄＢ、Ｓ１１＝０．１５／−１７３°
周波数ｍ２＝２．３４０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２１．０ｄＢ、Ｓ１１＝０．９１／−５８°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４０ＭＨｚである。

実施例１の変形例５のように、キャパシタＣ１とＣ２とのキャパシタンスを異ならせても実施例１と同程度の挿入損失および急峻性を実現できる。

実施例２は、ＨＰＦの機能を有するフィルタ回路の例である。図１２（ａ）は、実施例２に係るＨＰＦの回路図、図１２（ｂ）は、通過特性を示す図、図１２（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図１２（ａ）に示すように、端子Ｔ１とＴ２との間に弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃが直列に接続されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

図１２（ｂ）および図１２（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．５ｐＦ
Ｃ２：０．５ｐＦ
Ｌ３：４．７ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図１２（ｂ）に示すように、主に弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃの反共振周波数から形成される減衰極Ａ１が周波数ｍ２に形成されている。主にＬＣ直列共振回路１０の共振周波数から形成される減衰極Ａ２が減衰極Ａ１の低周波数側に形成されている。

図１２（ｂ）および図１２（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．２６ｄＢ、Ｓ１１＝０．０３／１８０°
周波数ｍ２＝２．２５５ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２０．３ｄＢ、Ｓ１１＝０．９６／−１６７°

実施例２では、周波数ｍ１における損失は、−０．２６ｄＢと比較例１および２のＨＰＦと同程度であり、かつ周波数ｍ１とｍ２との差を４５ＭＨｚと１桁近く小さくできる。このように、通過帯域の挿入損失を小さくしかつ通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できる。

［実施例２の変形例１］
実施例２の変形例１は、整合回路を設けた例である。図１３（ａ）は、実施例２の変形例１に係るＨＰＦの回路図、図１３（ｂ）は、通過特性を示す図、図１３（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図１３（ａ）に示すように、実施例２に比べ、端子Ｔ１と弾性波共振器Ｒ１ａとの間に整合回路１２が設けられている。整合回路１２は、シャント接続されたインダクタＬ４を有する。弾性波共振器Ｒ１ｃと端子Ｔ２との間に整合回路１４が設けられている。整合回路１４は、シャント接続されたインダクタＬ５を有する。その他の構成は実施例２と同じであり説明を省略する。

図１３（ｂ）および図１３（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：１．３ｐＦ
Ｃ２：１．３ｐＦ
Ｌ３：１．２ｎＨ
Ｌ４：１．６ｎＨ
Ｌ５：１．６ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図１３（ｂ）に示すように、実施例２と同様に減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図１３（ｂ）および図１３（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．２８０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．１０ｄＢ、Ｓ１１＝０．０２／−１０５°
周波数ｍ２＝２．２００ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２１．０ｄＢ、Ｓ１１＝０．９１／４°
周波数ｍ１とｍ２との差は、８０ＭＨｚである。

実施例２の変形例１では、整合回路１２および１４を設けることで、通過帯域における挿入損失を実施例２より小さくできる。また、通過帯域を広くできる。

［実施例２の変形例２］
実施例２の変形例２は、複数の弾性波共振器を並列に設けた例である。図１４（ａ）は、実施例２の変形例２に係るＨＰＦの回路図、図１４（ｂ）は、通過特性を示す図、図１４（ｃ）は、反射特性を示すスミスチャートである。図１４（ａ）に示すように、実施例２の変形例２の回路図は実施例１と同じであり説明を省略する。

図１４（ｂ）および図１４（ｃ）のシミュレーション条件は以下である。
端子Ｔ１、Ｔ２：５０Ω終端
Ｃ１：０．４ｐＦ
Ｃ２：０．４ｐＦ
Ｌ３：８．２ｎＨ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ：共振周波数が２．２６ＧＨｚ、反共振周波数が２．３３ＧＨｚの圧電薄膜共振器にてシミュレーションを実施した。

図１４（ｂ）に示すように、実施例２と同様に減衰極Ａ１およびＡ２が形成されている。図１４（ｂ）および図１４（ｃ）において、周波数ｍ１およびｍ２におけるＳ２１の大きさ、Ｓ１１の大きさ／角度は以下である。
周波数ｍ１＝２．３６０ＧＨｚ、Ｓ２１＝−０．３３ｄＢ、Ｓ１１＝０．０４／８８°
周波数ｍ２＝２．３１３ＧＨｚ、Ｓ２１＝−２１．２ｄＢ、Ｓ１１＝０．９１／７３°
周波数ｍ１とｍ２との差は、４７ＭＨｚである。

実施例２の変形例２のように、複数の弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを並列に設けても実施例２と同様のＨＰＦを実現できる。

実施例１および２並びにその変形例によれば、弾性波共振器が端子Ｔ１（入力端子）と端子Ｔ２（出力端子）との間に直列に接続されている。ノードＮ１およびＮ２と接地端子との間にＬＣ直接共振回路が接続されている。ここで、ＬＣ直列共振回路１０を形成する素子として、一端がノードＮ１（第１ノード）に他端がノードＮ３（第３ノード）に接続されたキャパシタＣ１またはインダクタＬ１を第１素子とする。一端がノードＮ２（第２ノード）に他端がノードＮ３に接続されたキャパシタＣ２またはインダクタＬ２を第２素子とする。一端がノードＮ３に他端が接地端子に接続されたインダクタＬ３またはキャパシタＣ３を第３素子とする。第１素子から第３素子がＬＣ直列共振回路１０を形成するためには、実施例１およびその変形例２から５並びに実施例２およびその変形例のように、第１素子および第２素子がそれぞれキャパシタＣ１およびＣ２のとき、第２素子はインダクタＬ３となる。実施例１の変形例１のように、第１素子および第２素子がそれぞれインダクタＬ１およびＬ２のとき、第３素子はキャパシタＣ３となる。

これにより、実施例１、２およびその変形例のように、周波数ｍ１（通過帯域）における挿入損失を比較例１および２と同程度とし、かつ通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できる。

実施例１およびその変形例のように、第１素子、第２素子および第３素子が形成する減衰極Ａ２は、弾性波共振器が形成する減衰極Ａ１より周波数が高い。これにより、ＬＰＦとして機能するフィルタ回路を実現できる。

実施例２のように、第１素子、第２素子および第３素子が形成する減衰極Ａ２は、弾性波共振器が形成する減衰極Ａ１より周波数が低い。これにより、ＨＰＦとして機能するフィルタ回路を実現できる。

ＬＰＦとＨＰＦとを組み合わせてバンドパスフィルタを形成してもよい。

減衰極Ａ１は主に弾性波共振器Ｒ１、Ｒ１ａからＲ１ｃの反共振周波数により形成される。しかし、ＬＣ直列共振回路１０等の影響を受ける。このため、減衰極Ａ１の底の周波数は、弾性波共振器Ｒ１、Ｒ１ａからＲ１ｃが単独のときの反共振周波数とは異なる。減衰極Ａ２は、主にＬＣ直列共振回路１０から形成される。しかし、弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃの影響を受ける。このため、減衰極Ａ２の底の周波数は、ＬＣ直列共振回路１０が単独のときの共振周波数とは異なる。

減衰極Ａ１が主に弾性波共振器Ｒ１、Ｒ１ａからＲ１ｃの反共振周波数により形成されているため、通過帯域と阻止帯域との間の遮断特性の急峻性を向上できる。また、減衰極Ａ１とＡ２とが異なる極小を有するため、遮断特性の急峻性をより向上できる。また、減衰極Ａ２により、阻止帯域の減衰量を大きくできる。

実施例１およびその変形例２から４並びに実施例２およびその変形例のように、キャパシタＣ１とＣ２とのキャパシタンスとは互いに略同じでもよい。インダクタＬ１とＬ２とのインダクタンスは互いに略同じでもよい。すなわち、第１素子のリアクタンスと第２素子のリアクタンスは略等しくてもよい。

実施例１の変形例１のように、インダクタＬ１とＬ２とのインダクタンスは互いに異なっていてもよい。実施例１の変形例５のように、キャパシタＣ１とＣ２とのキャパシタンスは互いに異なっていてもよい。すなわち、第１素子のリアクタンスと第２素子のリアクタンスは互いに異なっていてもよい。

ＬＣ直列共振回路１０に加え、ノードＮ１および／またはＮ２と接地端子との間に共振周波数がＬＣ直列共振回路１０と異なる別のＬＣ直列共振回路を設けることもできる。これにより、阻止帯域を広帯域化することができる。

実施例１の変形例３のように、ノードＮ１とＮ２との間に直列に接続された弾性波共振器Ｒ１は１つでもよい。実施例１およびその変形例１、２、４、５並びに実施例２の変形例２のように、ノードＮ１とＮ２との間に複数の弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃ直列に接続されていてもよい。

実施例２およびその変形例１のように、ノードＮ１とノードＮ２との間に複数の弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃが並列に接続されていてもよい。

複数の弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃが設けられている場合、複数の弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃの反共振周波数は全て略等しくてもよい。複数の弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃの少なくとも１つの反共振周波数は他の弾性波共振器の反共振周波数と異なっていてもよい。弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃの反共振周波数を異ならせることで、阻止帯域を広帯域化することができる。

実施例１の変形例２並びに実施例２の変形例１のように、端子Ｔ１とノードＮ１との間と、ノードＮ２と端子Ｔ２との間と、の少なくとも一方に整合回路を備えていてもよい。これにより、通過帯域の挿入損失を抑制し、かつ通過帯域を広帯域化することができる。

弾性波共振器Ｒ１、Ｒ１ａからＲ１ｃは、図３（ａ）のようにＩＤＴを含んでもよい、または図３（Ｂ）のように圧電薄膜共振器を含んでもよい。

弾性波共振器が圧電薄膜共振器の場合、ノードＮ１とＮ２との間に２つの弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを直列または並列に設ける。弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂの静電容量、共振周波数および反共振周波数を略等しくする。さらに、ノードＮ１またはＮ２からみたときに弾性波共振器Ｒ１ａとＲ１ｂの圧電膜の分極方向を互いに逆方向とする。これにより、弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂが生成する２次高調波を抑制できる。

図１５は、実施例３に係るダイプレクサの回路図である。図１５に示すように、共通端子Ａｎｔと端子ＴＬとの間にＬＰＦ６０が接続されている。共通端子Ａｎｔと端子ＴＨとの間にＨＰＦ６２が接続されている。ＬＰＦ６０を実施例１およびその変形例のフィルタ回路とし、ＨＰＦ６２を実施例２およびその変形例のフィルタ回路とする。これにより、ＬＰＦ６０とＨＰＦ６２の遮断特性の急峻性を向上させることができる。よって、バンド間隔の狭い分波が可能となる。ＬＰＦ６０およびＨＰＦ６２のいずれか一方を実施例１または実施例２のフィルタ回路としてもよい。実施例１、２およびその変形例のフィルタ回路を組み合わせることで、ダイプレクサ以外にもデュプレクサ、トライプレクサまたはクワッドプレクス等のマルチプレクサを実現できる。これにより、キャリアアグリゲーションまたはＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）が用いられるシステムのように、バンド間隔の狭い分波が可能となる。

図１６は、実施例４に係るモジュールを含むフロントエンド回路の回路図である。図１６に示すように、ダイプレクサ３０の共通端子Ａｎｔはアンテナ４２に接続されている。ダイプレクサ３０の端子ＴＬおよびＴＨは、それぞれスイッチ３２を介しデュプレクサ３４に接続されている。デュプレクサ３４のＲＸ端子はＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）４０に接続されている（破線）。デュプレクサ３４のＴＸ端子はスイッチ３６およびパワーアンプ３８を介しＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）４０に接続されている（実線）。

パワーアンプ３８は、ＲＦＩＣ４０から出力された送信信号を増幅する。スイッチ３６は増幅された送信信号を１または複数のデュプレクサ３４のいずれか１つの送信端子に出力する。デュプレクサ３４は、送信端子に入力した高周波信号のうち送信帯域の信号をスイッチ３２に出力し他の周波数の信号を抑圧する。デュプレクサ３４は、スイッチ３２から入力した高周波信号のうち受信帯域の信号をＲＦＩＣ４０に出力し他の周波数の信号を抑圧する。ＲＦＩＣ４０はローノイズアンプを含み、受信帯域の信号を増幅する。

スイッチ３２は１または複数のデュプレクサ３４のうちいずれか一つを端子ＴＬまたはＴＨに接続する。ダイプレクサ３０は、端子ＴＬに入力または出力するローバンドの信号を共通端子Ａｎｔに出力または入力させ、ハイバンドの信号を端子ＴＬに入力または出力させない。

ダイプレクサ３０は、端子ＴＬに入力または出力するローバンドに信号を共通端子Ａｎｔに出力または入力させ、ハイバンドの信号を端子ＴＬに入力または出力させない。ダイプレクサ３０は、端子ＴＨに入力または出力するハイバンドに信号を共通端子Ａｎｔに出力または入力させ、ローバンドの信号を端子ＴＨに入力または出力させない。

図１６において、ダイプレクサ３０を実施例３のダイプレクサとすることができる。また、デュプレクサ３４に含まれるフィルタを実施例１、２およびその変形例のフィルタ回路とすることができる。

図１７（ａ）から図１７（ｃ）は、実施例４に係るモジュールの断面図である。図１７（ａ）に示すように、プリント基板２０上に弾性波共振器２２、積層フィルタ２４およびチップ部品２６が実装されている。プリント基板２０上に弾性波共振器２２、積層フィルタ２４およびチップ部品２６を覆うように、樹脂封止部２８が設けられている。プリント基板２０は、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板に配線が形成された基板である。樹脂封止部２８は、エポキシ樹脂等のモールド樹脂である。

弾性波共振器２２には、実施例１、２およびその変形例における弾性波共振器Ｒ１、Ｒ１ａからＲ１ｃ、および／またはデュプレクサ３４の少なくとも一部のフィルタが設けられている。積層フィルタ２４には、実施例１、２およびその変形例のＬＣ直列共振回路１０の少なくとも一部、および／またはダイプレクサ３０およびデュプレクサ３４の少なくとも一部のフィルタが設けられている。チップ部品２６は、実施例１、２およびその変形例のＬＣ直列共振回路１０、および／またはダイプレクサ３０のキャパシタおよびインダクタの少なくとも一部である。

図１７（ｂ）に示すように、プリント基板２０の代わりにＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic）またはＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramic）等のセラミックス基板２０ａを用いてもよい。その他の構成は図１７（ａ）と同じであり説明を省略する。

図１７（ｃ）に示すように、積層フィルタ２４は設けられていなくてもよい。その他の構成は図１７（ｂ）と同じであり説明を省略する。

モジュールとしては、図１６のダイプレクサ３０およびデュプレクサ３４の少なくとも１つを含めばよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ ＬＣ直列共振回路
１２、１４ 整合回路

Claims (9)

1. 入力端子と出力端子との間に直列に接続された弾性波共振器と、
   前記入力端子と前記弾性波共振器との間の第１ノードに一端が接続され、キャパシタおよびインダクタのいずれか一方である第１素子と、
   前記弾性波共振器と前記出力端子との間の第２ノードに一端が接続され、キャパシタおよびインダクタのうち前記第１素子と同じ一方である第２素子と、
   一端が前記第１素子の他端と前記第２素子の他端とが共通に接続された第３ノードに接続され、他端が接地端子に接続され、キャパシタおよびインダクタのうち前記第１素子および前記第２素子と異なる他方である第３素子と、
   を具備するフィルタ回路。
2. 前記第１素子、前記第２素子および前記第３素子が形成する減衰極は、前記弾性波共振器が形成する減衰極より周波数が高いローパスフィルタである請求項１記載のフィルタ回路。
3. 前記第１素子、前記第２素子および前記第３素子が形成する減衰極は、前記弾性波共振器が形成する減衰極より周波数が低いハイパスフィルタである請求項１記載のフィルタ回路。
4. 前記入力端子と前記第１ノードとの間と、前記第２ノードと前記出力端子との間と、の少なくとも一方に整合回路を具備する請求項１から３のいずれか一項記載のフィルタ回路。
5. 前記弾性波共振器は、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に直列または並列に接続された複数の弾性波共振器を含む請求項１から４のいずれか一項記載のフィルタ回路。
6. 前記弾性波共振器は、ＩＤＴを含む請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタ回路。
7. 前記弾性波共振器は、圧電薄膜共振器を含む請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタ回路。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載のフィルタ回路を有するマルチプレクサ。
9. 請求項１から７のいずれか一項記載のフィルタ回路を有するモジュール。
   

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