JP2019036963A - キャリアアグリゲーションシステム用の弾性表面波デバイスを備えたフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】高次スプリアスモードを抑制できるキャリアアグリゲーションシステム用の弾性表面波デバイスを備えたフィルタを提供する。
【解決手段】フィルタは、弾性表面波デバイスを含み、弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び水晶基板とインターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含み構成される。フィルタは、バンドＮ及びＭを備えたキャリアアグリゲーションシステムで、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域であるバンドＮ送信周波数帯域を通過させるように構成された送信フィルタであり、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成され、バンドＭ受信周波数帯域に対応する望ましい減衰を有する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本開示の複数の実施形態は、弾性表面波デバイスを備えたフィルタに関する。

優先権出願の相互参照
本願とともに提出された出願データシートにおいて外国又は国内の優先権主張が特定されている主張された任意かつすべての出願は、米国特許法セクション１．５７のとおり、ここに参照により組み入れられる。本願は、２０１７年８月１８日に出願された「キャリアアグリゲーションシステム用の弾性表面波デバイスを備えたフィルタ」との名称の米国仮特許出願第６２／５４７，６１０号の、米国特許法セクション１１９（ｅ）による優先権の利益を主張し、その開示は全体がここに参照により組み入れられる。

弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された複数の共振器を含み得る。弾性波フィルタの例には、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ及びバルク弾性波（ＢＡＷ）フィルタが含まれる。圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）フィルタは、ＢＡＷフィルタの一例である。

弾性波フィルタは、無線周波数電子システムに実装することができる。例えば、携帯電話機の無線周波数フロントエンドにあるフィルタは、弾性波フィルタを含み得る。複数の弾性波フィルタを、マルチプレクサとして配列することができる。例えば、２つの弾性表面波フィルタを、デュプレクサとして配列することができる。

特許請求の範囲に記載のイノベーションはそれぞれが、いくつかの側面を有し、その単独の一つのみが、その望ましい属性に対して関与するわけではない。特許請求の範囲を制限することなく、本開示のいくつかの卓越した特徴の概要が以下に記載される。

本開示の一の側面は、キャリアアグリゲーションシステム用のフィルタである。フィルタは弾性表面波デバイスを含み、当該弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び当該水晶基板と当該インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含む。弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成される。フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成される。

水晶基板は、２０°から５２°の範囲にあるカット角を有し得る。ここで、カット角はＹカットＸ伝播の回転角である。

リチウム系圧電層は、タンタル酸リチウム層としてよい。弾性表面波デバイスは、波長がλの弾性表面波を生成するように構成される。タンタル酸リチウム層の厚さは、０．１５λから１．４λの範囲にあり得る。タンタル酸リチウム層は、１０°から５０°の範囲にあるカット角を有し得る。

フィルタは、第１帯域が送信帯域であり第２帯域が受信帯域である送信フィルタとしてよい。フィルタは、第１帯域が信帯域であり第２帯域が送信帯域である受信フィルタとしてよい。

フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第３帯域に対応する他の高次スプリアスモードを抑制するように構成することができる。

弾性表面波デバイスは、横波（ｓｈｅａｒ−ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）モードで動作するように構成することができる。弾性表面波デバイスは、３，８００メートル／秒から４，２００メートル／秒の範囲にある音速を有し得る。

リチウム系圧電層は水晶基板に接合することができる。

弾性表面波デバイスはさらに、リチウム系圧電層と水晶基板との間に配置された付加層を含む。付加層は、弾性表面波デバイスの品質係数を増加させるように構成される。

本開示の他の側面は、キャリアアグリゲーションシステム用のフィルタアセンブリである。フィルタアセンブリは、第１フィルタ及び第２フィルタを含む。第１フィルタは弾性表面波デバイスを含み、当該弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び当該水晶基板と当該インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含む。弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成される。第１フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成される。第２フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域を通過させるように構成される。

第１フィルタを送信フィルタとしてよく、第２フィルタを受信フィルタとしてよい。第１フィルタを受信フィルタとしてよく、第２フィルタを送信フィルタとしてよい。フィルタアセンブリは、第１フィルタ及び第２フィルタを含むマルチプレクサを含む。

本開示の他の側面は、周波数マルチプレクシング回路を含むキャリアアグリゲーションシステムであり、当該周波数マルチプレクシング回路は、キャリアアグリゲーション信号が与えられる端子、及び当該周波数マルチプレクシング回路と通信するマルチプレクサを含む。マルチプレクサは、共通ノードに結合されたフィルタを含む。フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成された第１フィルタを含む。第１フィルタは弾性表面波デバイスを含み、当該弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び当該水晶基板と当該インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含む。弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成される。

周波数マルチプレクシング回路はダイプレクサとしてよい。マルチプレクサはデュプレクサとしてよい。キャリアアグリゲーションシステムはさらに、電力増幅器、及び当該電力増幅器と第１フィルタとの間に結合されたスイッチを含む。

本開示の他の側面は、キャリアアグリゲーションシステム用のパッケージモジュールである。パッケージモジュールは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成された第１フィルタと、キャリアアグリゲーション信号をフィルタリングするように構成された第２フィルタと、第１フィルタ及び第２フィルタを包囲するパッケージとを含む。第１フィルタは弾性表面波デバイスを含み、当該弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び当該水晶基板と当該インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたタンタル酸リチウム層を含む。弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成される。

パッケージモジュールはさらに、第１フィルタ又は第２フィルタの少なくとも一方に無線周波数信号を与えるように構成された電力増幅器を含み得る。請求項のパッケージモジュールは、第１フィルタ及び第２フィルタに結合された多投スイッチを含み得る。多投スイッチは、共通ノードに結合された単投を有してよく、第１フィルタは、当該共通ノードにおいて第２フィルタに結合されてよい。多投スイッチは、第１フィルタに結合された第１投と、第２フィルタに結合された第２投とを有し得る。

本開示の他の側面は、キャリアアグリゲーション信号を受信するように構成されたアンテナと、当該アンテナと通信するマルチプレクサとを含む無線通信デバイスである。マルチプレクサは、共通ノードに結合されたフィルタを含む。フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成された第１フィルタと、キャリアアグリゲーション信号をフィルタリングするように構成された第２フィルタとを含む。第１フィルタは弾性表面波デバイスを含み、当該弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び当該水晶基板と当該インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたタンタル酸リチウム層を含む。弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成される。

無線通信デバイスは携帯電話機としてよい。無線通信デバイスはさらに、共通ノードとアンテナとの間に結合された周波数マルチプレクシング回路を含む。周波数マルチプレクシング回路はダイプレクサ又はトライプレクサとしてよい。無線通信デバイスはさらに、共通ノードとアンテナとの間に結合されたアンテナスイッチを含み得る。アンテナは一次アンテナとしてよい。

本開示の他の側面は、キャリアアグリゲーション信号をフィルタリングする方法である。方法は、弾性表面波デバイスを含むフィルタによりキャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させることを含む。弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び当該水晶基板と当該インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含む。方法はまた、第１フィルタにより、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制することも含む。

本開示を要約する目的で、本イノベーションの所定の側面、利点、及び新規な特徴がここに記載されている。理解すべきことだが、そのような利点のすべてが、任意の特定の実施形態により必ずしも達成されるわけではない。すなわち、本イノベーションは、ここに教示される一つの利点又は利点群を達成又は最適化する態様で、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成することはなく具体化又は実行することができる。

本開示の複数の実施形態が、添付図面を参照する非限定的な例を介して以下に記載される。
キャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましくない減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。 キャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましい減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。 ３つのキャリアを有するキャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましくない減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。 ３つのキャリアを有するキャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましい減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。 一実施形態に係る弾性表面波デバイスの断面図である。 図３Ｂ〜３Ｅは、図３Ａの弾性表面波デバイスの様々なタンタル酸リチウム層厚さに対する水晶カット角掃引に関連付けられたグラフである。図３Ｂは、Ｑｐ対水晶カット角のグラフである。図３Ｃは、Ｑｓ対カット角のグラフである。図３Ｃは、電気機械結合係数（ｋ^２）対カット角のグラフである。図３Ｄは、周波数温度係数（ＴＣＦ）対カット角のグラフである。 図３Ｆ〜３Ｉは、図３Ａの弾性表面波デバイスの様々なタンタル酸リチウム層厚さに対する水晶カット角掃引に関連付けられたグラフであり、図３Ｂ〜３Ｅとは異なる水晶伝播角度に対応する。図３Ｆは、Ｑｐ対水晶カット角のグラフである。図３Ｇは、Ｑｓ対カット角のグラフである。図３Ｈは、ｋ^２対カット角のグラフである。図３Ｉは、ＴＣＦ対カット角のグラフである。 図３Ａの弾性表面波デバイスに対する品質係数対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。 図３Ａの弾性表面波デバイスに対する電気機械結合係数対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。 他の弾性表面波デバイスの断面図である。 他の弾性表面波デバイスの断面図である。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する周波数応答のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する電気機械結合係数（ｋ^２）対周波数のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する品質係数対周波数のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する透過特性のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する反射特性のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対するＱｓ対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対するＱｐ対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する電気機械結合係数対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。 図３Ａの弾性表面波デバイスに対するＱｓ対水晶カット角のグラフである。 図３Ａの弾性表面波デバイスに対するＱｐ対水晶カット角のグラフである。 図３Ａの弾性表面波デバイスに対する電気機械結合係数対水晶カット角のグラフである。 図１０Ａ〜１０Ｅは、図３Ａの弾性表面波デバイスに対するタンタル酸リチウム厚さ掃引に関連付けられたグラフである。図１０Ａは、周波数応答におけるΔＺ_ＳＨ及びΔＺ_ＳＰを例示する。図１０Ｂは、インピーダンス比ΔＺ_ＳＨ及びΔＺ_ＳＰ対タンタル酸リチウム層厚さを示す。 図１０Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスのＱｓ対タンタル酸リチウム層厚さのグラフである。図１０Ｄは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスのＱｓ対タンタル酸リチウム層厚さのグラフである。図１０Ｅは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスのｋ^２対タンタル酸リチウム層厚さのグラフである。 図１１Ａ〜１１Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対するタンタル酸リチウム伝播角度掃引に関連付けられたグラフである。図１１Ａは、Ｑｓ対伝播角度のグラフである。図１１Ｂは、Ｑｐ対伝播角度のグラフである。図１１Ｃは、ｋ^２対伝播角度のグラフである。 図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する音速対タンタル酸リチウム厚さのグラフである。 一実施形態に係る弾性表面波デバイスの断面図である。 図１４Ａ〜１４Ｄは、図１３の弾性表面波デバイスのパラメータのグラフである。図１４Ａは、二酸化シリコン厚さ対ＴＣＦのグラフである。図１４Ｂは、二酸化シリコン厚さ対Ｑｓのグラフである。図１４Ｃは、二酸化シリコン厚さ対Ｑｐのグラフである。図１４Ｄは、二酸化シリコン厚さ対ｋ^２のグラフである。 一実施形態に係る弾性表面波デバイスの断面図である。 一実施形態に係る弾性表面波デバイスの断面図である。 図３Ａ及び１６Ａの弾性表面波デバイスに対する電気機械結合係数対リチウム系圧電層カット角を比較するグラフである。 一実施形態に係るキャリアアグリゲーションシステムの模式図である。 一実施形態に係るキャリアアグリゲーションシステムの模式図である。 一実施形態に係るキャリアアグリゲーションシステムの模式図である。 一実施形態に係るキャリアアグリゲーションシステムの模式図である。 一以上の実施形態に係るフィルタを含むモジュールの模式的なブロック図である。 一以上の実施形態に係るフィルタを含むモジュールの模式的なブロック図である。 一以上の実施形態に係るフィルタを含む無線通信デバイスの模式的なブロック図である。

所定の実施形態の以下の記載は、特定の実施形態の様々な記載を表す。しかしながら、ここに記載されるイノベーションは、例えば特許請求の範囲によって画定され及びカバーされる多数の異なる態様で具体化することができる。本記載において参照される図面では、同じ参照番号が同一の又は機能的に類似の要素を示し得る。理解されることだが、図面に例示される要素は必ずしも縮尺どおりではない。さらに理解されることだが、所定の実施形態は、図面に例示されるよりも多くの要素を含んでよく、及び／又は図面に例示される要素の部分集合を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせを組み入れてよい。

キャリアアグリゲーションシステムにおいて、弾性表面波フィルタの、相対的に高い品質係数（Ｑ）及び高次スプリアスモード抑制を達成することは困難となり得る。

この困難へのいくつかのアプローチには、相対的に薄いタンタル酸リチウム（ＬＴ）層が相対的に高インピーダンスの基板（例えばシリコン基板、窒化アルミニウム基板又はサファイア基板）上に接合された弾性波デバイスが包含される。このようなアプローチは、相対的に高いＱを達成し得る。しかしながら、このようなアプローチによれば、相対的に強い高次スプリアスモードが励起され得る。スプリアスモードにより、高い周波数範囲において特定の減衰を達成することが困難となり得る。これが、キャリアアグリゲーションシステムにおいて問題となり得る。例えば、デュプレクサ又はクワッドプレクサのようなマルチプレクサでは、このようなスプリアスモードを有するキャリアアグリゲーションアプリケーションのための減衰仕様を満たすことができないことがある。

本開示の複数の側面は、相対的に高いＱを与えるとともに高次スプリアスモードを抑制するべく、タンタル酸リチウム層又はニオブ酸リチウム層のようなリチウム系圧電層、及び水晶基板を含む多層圧電基板を備えた弾性表面波デバイスに関する。弾性表面波デバイスは、水晶基板に接合された相対的に薄いタンタル酸リチウム層を含み得る。高次スプリアスモードは、結晶カット角への漏洩によって抑制することができる。水晶カット角は、Ｒ回転ＹＸ水晶において２０°から５２°の範囲にあり得る。タンタル酸リチウム層の厚さは、０．１５λから１．４λの範囲にあり得る。ここで、λは、弾性表面波デバイスにより生成される弾性表面波の波長である。

所定の相対的に高インピーダンスの基板に代わりに水晶を基板として使用することにより、高次スプリアスモードを基板側に漏洩させることができる。これは、水晶の異方性の特徴に起因し得る。水晶は、限られた結晶カット角において高インピーダンス基板として振る舞い得る。したがって、水晶基板を覆うタンタル酸リチウム層を含む弾性表面波デバイスのＱを、弾性波をタンタル酸リチウム層の中にトラップすることにより、他のデバイスと比べて改善することができる。所定の高インピーダンス基板（例えばシリコン基板、窒化アルミニウム基板又はサファイア基板）は、弾性波をタンタル酸リチウム層の中にトラップすることができる。しかしながら、同時に、高次のスプリアスモード応答も、そのような高インピーダンス基板を伴うタンタル酸リチウム層の中にトラップされ得る。したがって、そのような状況においては、高次スプリアス応答がフィルタ応答に現れることがある。水晶のバルク波速度は、シリコン、窒化アルミニウム及びサファイアのような他の高インピーダンス材料よりも低い。したがって、高次スプリアスモード応答が、他の高インピーダンス材料よりも水晶の中へと漏洩しやすくなり得る。高いモードのスプリアス応答に関連付けられたＱ値は、ここに説明される原理及び利点に係る漏洩により、低下し得るので、スプリアスモードのフィルタ応答への影響を抑制することができる。周波数温度係数（ＴＣＦ）もまた、タンタル酸リチウムのみを使用する場合と比べ、水晶を覆うタンタル酸リチウムを使用することによって改善することができる。

図１Ａは、キャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましくない減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。このグラフは、バンドＮ及びＭが集約される２帯域のキャリアアグリゲーションのケースに対応する。例えば、キャリアアグリゲーション信号は、バンド１及びバンド３を集約することができる。ここで、バンド１は１９２０メガヘルツ（ＭＨｚ）〜１９８０ＭＨｚの送信帯域及び２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの受信帯域を有し、バンド３は１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚの送信帯域及び１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの受信帯域を有する。図１Ａのグラフに対応するフィルタは、バンドＮ送信周波数帯域を通過させるように構成された送信フィルタである。図１Ａに示されるように、このフィルタの周波数応答は、所定のアプリケーションに対し、バンドＭ受信周波数帯域に対応する不十分な減衰を与える。

図１Ｂは、キャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましい減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。図１Ｂのグラフに対応するフィルタは、バンドＮ送信周波数帯域を通過させるように構成された送信フィルタである。図１Ｂに示されるように、このフィルタは、バンドＭ受信周波数帯域に対応する望ましい減衰を有する。したがって、図１Ｂのグラフに対応するフィルタは、バンドＮ及びＭを備えたキャリアアグリゲーションのために使用することができる。

ここに説明される原理及び利点に係るフィルタは、図１Ｂに示された周波数応答と同様の周波数応答を達成することができる。図１Ａのグラフは、上述した相対的に高インピーダンスの基板に接合されたタンタル酸リチウム層に関連付けられた従前のアプローチの欠点を例示する。

図１Ａ及び１Ｂが送信フィルタの周波数応答を例示するが、ここに説明される任意の適切な原理及び利点は、受信フィルタに実装することもできる。バンドＮ及びＭを備えたキャリアアグリゲーション信号にとって、バンドＮ送信フィルタにおいてバンドＭ受信周波数帯域には相対的に高い減衰を有することが望ましい。同様に、バンドＮ及びＭを備えたキャリアアグリゲーション信号にとって、バンドＮ受信フィルタにおいてバンドＭ送信周波数帯域には相対的に高い減衰を有することが望ましい。

図１Ａ及び１Ｂは、２帯域キャリアアグリゲーションケースに関する。ここに説明される任意の適切な原理及び利点は、３以上の帯域を備えたキャリアアグリゲーションケースに当てはめることができる。

図２Ａは、３つのキャリアを有するキャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましくない減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。このグラフは、バンドＮ、Ｍ及びＰが集約される３帯域キャリアアグリゲーションケースに対応する。例えば、キャリアアグリゲーション信号は、バンド１、バンド３及びバンド７を集約することができる。バンド１は１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚの送信帯域及び２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの受信帯域を有し、バンド３は１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚの送信帯域及び１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの受信帯域を有し、バンド７は２５００ＭＨｚ〜２５７０ＭＨｚの送信帯域及び２６２０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚの受信帯域を有し得る。図２Ａのグラフに対応するフィルタは、バンドＮ送信周波数帯域を通過させるように構成された送信フィルタである。図２Ａに示されるように、このフィルタの周波数応答は、所定のアプリケーションに対し、バンドＭ受信周波数帯域及びバンドＰ受信周波数帯域に対応する不十分な減衰を与え得る。

図２Ｂは、３つのキャリアを有するキャリアアグリゲーション信号に関連付けられた周波数帯域に対してフィルタが望ましい減衰を伴う場合の伝達係数対周波数のグラフである。図２Ｂのグラフに対応するフィルタは、バンドＮ送信周波数帯域を通過するように構成された送信フィルタである。図２Ｂに示されるように、このフィルタは、バンドＭ受信周波数帯域及びバンドＰ受信周波数帯域に対応する望ましい減衰を有する。ここに説明される原理及び利点に係るフィルタは、図２Ｂに示される周波数応答と同様の周波数応答を達成することができる。

バンドＮ、Ｍ及びＰを備えたキャリアアグリゲーション信号にとって、バンドＮ送信フィルタにおいては、バンドＭ受信周波数帯域及びバンドＰ受信周波数帯域に対する相対的に高い減衰を有することが望ましい。同様に、バンドＮ、Ｍ及びＰを備えたキャリアアグリゲーション信号にとって、バンドＮ受信フィルタにおいては、バンドＭ送信周波数帯域及びバンドＰ送信周波数帯域に対する相対的に高い減衰を有することが望ましい。

図１Ａ及び２Ｂに示されたものと同様の周波数応答を達成するべく、フィルタは、ここに開示される弾性表面波デバイスを含み得る。さらに、ここに開示される弾性表面波デバイスは、任意の他の適切な周波数応答を有するフィルタにも実装することができる。

図３Ａは、一実施形態に係る弾性表面波デバイス１０の断面図である。弾性表面波デバイス１０は、水晶基板１２、厚さＨ１を有するタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）層１４、並びに厚さｈ及びピッチＬを有するインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１６を含む。弾性表面波デバイス１０は、キャリアアグリゲーション信号をフィルタリングするべく配列されたフィルタに実装することができる。このようなフィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるとともに、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制することができる。弾性表面波デバイス１０は、横波（ｓｈｅａｒ−ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ（ＳＨ））モードで動作するように構成することができる。

水晶基板１２は、２０°から５２°の範囲にあるカット角を有し得る。ここで使用されるように、Ｎ°の「カット角」とは、ＹカットＸ伝播圧電層におけるＮ°回転Ｙカットを称する。したがって、オイラー角（φ，θ，ψ）を有する圧電層にとって、度単位の「カット角」はθマイナス９０°となり得る。弾性表面波デバイスは、波長λを有する弾性表面波を生成し、タンタル酸リチウム層１４の厚さＨ１は、０．１５λから１．４λの範囲にあり得る。いくつかの例において、タンタル酸リチウム層１４の厚さＨ１は、０．２λから１．２λの範囲にあり得る。タンタル酸リチウム層１４は、１０°から５０°の範囲にあるカット角を有し得る。図８Ｃに示されるように、このカット角の範囲は、望ましいｋ^２値を与え得る。いくつかのアプリケーションにおいて、タンタル酸リチウム層１４は、４０°から５０°の範囲にあるカット角を有し得る。タンタル酸リチウム層１４は水晶基板１２に接合することができる。

図３Ｂ〜３Ｅは、弾性表面波デバイス１０の様々なタンタル酸リチウム層厚さＨ１に対する水晶カット角掃引に関連付けられたグラフである。これらのグラフは、タンタル酸リチウム層１４が厚さＨ１を有する４２°Ｙ−ＸのＬＴであり、及び水晶基板１２がオイラー角（０，θ，０）を有する弾性表面波デバイス１０に対応する。タンタル酸リチウム層１４の厚さＨ１は、λの単位で表される。ここで、λは、弾性表面波デバイス１０により生成される弾性表面波の波長である。λは「Ｌ」によって表すことができる。これらのグラフは、カット角が２０°から５２°の範囲にある水晶が望ましいことを示し、そのカット角は、１１０°から１４２°の範囲のθに対応する。図３Ｂは、タンタル酸リチウム層１４の様々な厚さに対し、反共振時の品質係数（Ｑｐ）がθ＝１３０°付近にピークを有することを示す。図３Ｃは、タンタル酸リチウム層１４の様々な厚さに対し、共振時の品質係数（Ｑｓ）がθ ＝１３０°付近にピークを有することを示す。図３Ｄは、電気機械結合係数ｋ^２が、タンタル酸リチウム層１４の厚さＨ１が０．３λ〜０．５λ付近のときに最大となることを示す。図３Ｅは、タンタル酸リチウム層１４の様々な厚さＨ１に対してＴＣＦ対θをプロットする。

図３Ｆ〜３Ｉは、弾性表面波デバイス１０の様々なタンタル酸リチウム層厚さＨ１に対する水晶カット角掃引に関連付けられたグラフである。これらのグラフは、図３Ｂ〜３Ｅとは異なる水晶伝播角度に対応する。図３Ｆ〜３Ｉは、タンタル酸リチウム層１４が厚さＨ１を有する４２°Ｙ−ＸのＬＴであり、及び水晶基板１２がオイラー角（０，θ，９０°）を有する弾性表面波デバイス１０に対応する。図３Ｆは、タンタル酸リチウム層１４が薄いほどＱｐが相対的に安定することを示す。図３Ｇは、タンタル酸リチウム層１４が相対的に薄いほどＱｓが大きくなることを示す。図３Ｈは、タンタル酸リチウム層１４の厚さＨ１が０．３λ付近のときに電気機械結合係数ｋ^２が最大となることを示す。図３Ｈはまた、タンタル酸リチウム層１４が相対的に薄いほど電気機械結合係数ｋ^２が低くなることも示す。図３Ｉは、水晶基板１２の伝播角度が９０°のときに、水晶基板１２の伝播角度が０°のときと比べてＴＣＦが改善され得ることを示す。

図３Ｊ〜３Ｋは、弾性表面波デバイス１０に対するタンタル酸リチウムカット角掃引に関連付けられたグラフである。これらのグラフは、タンタル酸リチウム層１４のオイラー角が（０，θ，０）かつ厚さＨ１＝０．３λであり、水晶基板１２のオイラー角が（０，１３２，９０）であり、及びＩＤＴ電極１６が厚さ０．０８λのアルミニウムを有する弾性表面波デバイス１０に対応する。図３Ｊは、図３Ａの弾性表面波デバイス１０に対する品質係数対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。図３Ｋは、図３Ａの弾性表面波デバイスに対するｋ^２対タンタル酸リチウムカット角のグラフである。図３Ｋに示されるように、ｋ^２は、ほぼθ＝１２０°にピークを有し得る。図３Ｋは、タンタル酸リチウム層１４のカット角が約９０°から１５０°の範囲にあることが好ましいことを示す。

図３Ａに戻ると、ＩＤＴ電極１６は、アルミニウムＩＤＴ電極としてよい。ＩＤＴ電極材料は、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含み得る。例えば、ＩＤＴ電極１６は、所定のアプリケーションにおいてアルミニウム及びモリブデンを含み得る。

図４は、弾性表面波デバイス１７の断面図である。弾性表面波デバイス１７は、シリコン基板１８、厚さＨ１を有するタンタル酸リチウム層１４、並びに厚さＨ及びピッチＬを有するＩＤＴ電極１６を含む。

図５は、弾性表面波デバイス１９の断面図である。弾性表面波デバイス１９は、タンタル酸リチウム層１４、並びに厚さＨ及びピッチＬを有するＩＤＴ電極１６を含む。タンタル酸リチウム層１４は、底面反射効果が無視できる程度に十分厚くすることができる。例えば、所定のアプリケーションにおいて、タンタル酸リチウム層１４の厚さは２０λよりも大きい。

図６Ａ〜６Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスの特性を比較するグラフである。これらのグラフは、水晶基板１２が４２°Ｙ−Ｘの水晶であり、タンタル酸リチウム層１４がλ（λ＝２マイクロメートル（ｕｍ））の厚さＨ１を有する４２°Ｙ−ＸのＬＴであり、並びにＩＤＴ電極１６がアルミニウムであって０．０８λの厚さＨ及びλのピッチＬを有する弾性表面波デバイス１０に対応する。これらのグラフはまた、タンタル酸リチウム層１４がλ（λ＝２ｕｍ）の厚さＨ１を有する４２°Ｙ−ＸのＬＴであり、並びにＩＤＴ電極１６がアルミニウムであって０．０８λの厚さＨ及びλのピッチＬを有する弾性表面波デバイス１７にも対応する。これらのグラフはまた、タンタル酸リチウム層１４が４２°Ｙ−ＸのＬＴであり、並びにＩＤＴ電極１６がアルミニウムであって０．０８λ（λ＝２ｕｍ）の厚さＨ及びλのピッチＬを有する弾性表面波デバイス１９にも対応する。

図６Ａは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する周波数応答のグラフである。図６Ａは、弾性表面波デバイス１７が、高次スプリアスモードに対して相対的に強い応答を有することを示す。図６Ａはまた、弾性表面波デバイス１０が、高次スプリアス応答を相対的に有していないことを示す。

図６Ｂは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対するｋ^２対周波数のグラフである。図６Ｂは、弾性表面波デバイス１９に対して電気機械結合係数ｋ^２が約９．６％であり、弾性表面波デバイス１０に対してｋ^２が約１０．０％であり、及び弾性表面波デバイス１７に対してｋ^２が約１０．２％であることを示す。

図６Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する品質係数対周波数のグラフである。図６Ｃは、弾性表面波デバイス１９に対してＱｓが約５６０であり、弾性表面波デバイス１０に対してＱｓが約４７０であり、及び弾性表面波デバイス１７に対してＱｓが約５６０であることを示す。図６Ｃはまた、弾性表面波デバイス１９に対してＱｐが約９３８であり、弾性表面波デバイス１０に対してＱｐが約１９００であり、及び弾性表面波デバイス１７に対してＱｐが約２１００であることも示す。

図７Ａは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する、図６Ａ〜６Ｃのグラフに対応する透過特性のグラフである。図７Ａは、弾性表面波デバイス１７が、高次スプリアスモードに対して相対的に強い応答を有することと、弾性表面波デバイス１０が、高次スプリアス応答を相対的に有していないこととを示す。

図７Ｂは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する、図６Ａ〜６Ｃのグラフに対応する反射特性のグラフである。

図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対して掃引されたタンタル酸リチウムカット角のグラフである。これらのグラフは、タンタル酸リチウムカット角が変更される点を除き、図６Ａ〜６Ｃのグラフに対応する弾性表面波デバイスに対応する。図８Ａ及び８Ｂは、所定のタンタル酸リチウムカット角が、高いＱｓ及びＱｐの値をもたらし得ることを示す。図８Ｂは、利用可能なタンタル酸リチウムカット角が、バルク放射によって制限され得ることを例示する。図８Ｃは、低いカット角が高い電気機械結合係数をもたらし得ることを示す。

図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃは、図３Ａの弾性表面波デバイス１０に対する水晶カット掃引のグラフである。これらのグラフは、水晶カット角が変更される点を除き、図６Ａ〜６Ｃのグラフに対応する弾性表面波デバイス１０に対応する。図８Ａ及び８Ｂは、所定の水晶カット角が、高いＱｓ及びＱｐの値をもたらし得ることを示す。これらのグラフは、２０°から５２°の範囲にある水晶カット角が望ましいことを示す。

図１０Ａ〜１０Ｅは、図３Ａの弾性表面波デバイス１０に対するタンタル酸リチウム厚さ掃引に関連付けられたグラフである。これらのグラフは、タンタル酸リチウム厚さＨ１が変更される点を除き、図６Ａ〜６Ｃのグラフに対応する弾性表面波デバイス１０に対応する。図１０Ａは、周波数応答におけるΔＺ_ＳＨ及びΔＺ_ＳＰを例示する。図１０Ｂは、インピーダンス比ΔＺ_ＳＨ及びΔＺ_ＳＰ対タンタル酸リチウム層１４の厚さを示す。図１０Ｂは、１．４λ未満のタンタル酸リチウム厚さＨ１が望ましいことを示す。図１０Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスのＱｓ対タンタル酸リチウム層厚さのグラフである。図１０Ｄは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスのＱｓ対タンタル酸リチウム層厚さのグラフである。図１０Ｅは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスの、タンタル酸リチウム層のｋ^２対厚さのグラフである。図１０Ｅは、少なくとも０．１５λを超えるタンタル酸リチウム厚さＨ１が望ましいことを示す。したがって、これらのグラフは、０．１５λから１．４λの範囲にあるタンタル酸リチウム厚さＨ１が望ましいことを示す。タンタル酸リチウム厚さＨ１が１．４λを上回ると、ΔＺ_ＳＨ及びΔＺ_ＳＰに対するインピーダンス比は望ましくない。図１０Ｃ〜１０Ｅにおいて、タンタル酸リチウム層１４に対して一定厚さを有する図５の弾性表面波デバイス１９に対応するプロットが使用されたのは、弾性表面波デバイス１９に対するタンタル酸リチウム層１４が、底面反射効果が無視できる程度に十分厚いからである。

図３Ａの弾性表面波デバイス１０の水晶基板１２の厚さは、例えば、６９５マイクロメートル（ｕｍ）未満となり得る。水晶基板１２の厚さの上限は、６インチ水晶ウェハに対するＳＥＭＩ標準規格のようなウェハ曲げ仕様に従い得る。水晶基板１２の厚さは少なくともλとしてよい。したがって、水晶基板１２の厚さは、λから６９５ｕｍの範囲にあり得る。ここで、λは、弾性表面波デバイス１０により生成される弾性表面波の波長である。

図１１Ａ〜１１Ｃは、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対するタンタル酸リチウム伝播角度掃引に関連付けられたグラフである。これらのグラフは、伝播角度が変更される点を除き、図６Ａ〜６Ｃのグラフに対応する弾性表面波デバイスに対応する。図３Ａ、４及び５のタンタル酸リチウム層は、オイラー角φ、θ及びψを有し得る。第２オイラー角θは、上述したカット角プラス９０°である。第３オイラー角ψは伝播角度である。図１１Ａは、Ｑｓ対伝播角度のグラフである。図１１Ｂは、Ｑｐ対伝播角度のグラフである。図１１Ａ及び１１Ｂは、図３Ａの弾性表面波デバイス１０のＱｓ及びＱｐが、ψが回転され（例えば増加され）ても、それほど減少しないことを示す。したがって、図３Ａの弾性表面波デバイス１０のタンタル酸リチウム層１４は、１０°から１０°の範囲にある伝播角度ψを有し得る。図１１Ｃは、ｋ^２対伝播角度のグラフである。

図３Ａの弾性表面波デバイス１０の水晶層１２は、オイラー角φ，θ及びψを有し得る。第２オイラー角θは、上述したカット角プラス９０°である。第３オイラー角ψは伝播角度である。カット角４０°（すなわちθ＝１３０°）及び４４°（すなわちθ＝１３４°）の水晶基板を備えた弾性表面波デバイス１０のＱｓ、Ｑｐ及びｋ^２を分析することにより、水晶基板１２のψが−１０°から１０°の範囲にあることが望ましいことが示される。カット角４４°の水晶基板を備えた弾性表面波デバイス１０のＱｓ、Ｑｐ及びｋ^２を分析することにより、水晶基板１２のφが、所定の例において−１０°から１０°の範囲にあることが望ましいことが示される。

図１２は、図３Ａ、４及び５の弾性表面波デバイスに対する音速対タンタル酸リチウム層厚さのグラフである。音速は、３８００メートル／秒から４２００メートル／秒の範囲にある。音速は、横波（ＳＨ）モードに対応する。したがって、ここに説明される弾性表面波デバイスは、ＳＨモードにおいて動作し得る。

図１３は、一実施形態に係る弾性表面波デバイス２０の断面図である。弾性表面波デバイス２０は、弾性表面波デバイス２０が、ＩＤＴ電極１６を覆う二酸化シリコン層２２を含む点を除き、図３Ａの弾性表面波デバイス１０と同様である。二酸化シリコン層２２は厚さＨ２を有する。二酸化シリコン層２２は、弾性表面波デバイス２０のＴＣＦを、図３Ａの弾性表面波デバイス１０と比べてゼロ近くにすることができる。弾性表面波デバイス２０は、温度補償弾性表面波デバイスと称してよい。いくつかの例において、二酸化シリコン層２２の代わりに、異なる温度補償層を実装することができる。そのような温度補償層は、正の周波数温度係数を有し得る。これにより、タンタル酸リチウム層１４のＴＣＦを補償することができる。代替的な温度補償層は、例えば、二酸化テルル（ＴｅＯ_２）及び／又はシリコンオキシフルオライド（ＳｉＯＦ）を含み得る。

図１４Ａ〜１４Ｄは、図１３の弾性表面波デバイス２０のパラメータのグラフである。これらのグラフは、水晶基板１２が４２°Ｙ−Ｘの水晶であり、タンタル酸リチウム層１４がλ（λ＝２ｕｍ）の厚さＨ１を有する４２°Ｙ−ＸのＬＴであり、ＩＤＴ電極１６がアルミニウムであって０．０８λの厚さＨ及びλのピッチＬを有し、並びに二酸化シリコン層２２が厚さＨ２を有する弾性表面波デバイス２０に対応する。これらのグラフは、弾性表面波デバイス２０のパラメータ対二酸化シリコン層２２の厚さＨ２の曲線を含む。

図１４Ａは、図１３の弾性表面波デバイス２０と、水晶基板が存在しない同様の弾性表面波デバイスとの、二酸化シリコン厚さ対ＴＣＦのグラフである。図１４Ａは、二酸化シリコン層２２の厚さＨ２が大きくなると、周波数温度係数（ＴＣＦ）が改善され得る（すなわちゼロ近くになり得る）ことを示す。

図１４Ｂは、図１３の弾性表面波デバイス２０と、水晶基板が存在しない同様の弾性表面波デバイスと、水晶基板の代わりにシリコン基板が存在する同様の弾性表面波デバイスとに対する二酸化シリコン厚さ対Ｑｓのグラフである。

図１４Ｃは、図１３の弾性表面波デバイス２０と、水晶基板が存在しない同様の弾性表面波デバイスと、水晶基板の代わりにシリコン基板が存在する同様の弾性表面波デバイスとに対する二酸化シリコン厚さ対Ｑｐのグラフである。

図１４Ｄは、図１３の弾性表面波デバイス２０と、水晶基板が存在しない同様の弾性表面波デバイスと、水晶基板の代わりにシリコン基板が存在する同様の弾性表面波デバイスとに対する二酸化シリコン厚さ対ｋ^２のグラフである。

図１５は、一実施形態に係る弾性表面波デバイス２５の断面図である。弾性表面波デバイス２５は、弾性表面波デバイス２５が水晶基板１２とタンタル酸リチウム層１４との間に配置された付加層２６を含む点を除き、図３Ａの弾性表面波デバイス１０と同様である。付加層２６は、ＬＴ／水晶境界での反射を高めて品質係数を改善するべく、相対的に高インピーダンス材料とされ得る。付加層２６は、水晶基板１２とタンタル酸リチウム層１４との間の接着を補強することができる。付加層２６は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層、窒化シリコン（ＳｉＮ）層、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）層、炭化シリコン（ＳｉＣ）層、酸窒化シリコン、サファイア層、ダイアモンド層等としてよい。

ここに説明される所定の実施形態が、タンタル酸リチウム層を含む弾性表面波デバイスに関するにもかかわらず、ここに説明される任意の適切な原理及び利点は、タンタル酸リチウム層の代わりに任意の他の適切なリチウム系圧電層を含む弾性表面波デバイスにも当てはめることができる。リチウム系圧電層は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）及びタンタル酸リチウムを含む。

図１６Ａは、一実施形態に係る弾性表面波デバイス３０の断面図である。弾性表面波デバイス３０は、弾性表面波デバイス３０がタンタル酸リチウム層１４の代わりにニオブ酸リチウム層３２を含む点を除き、図３Ａの弾性表面波デバイス１０と同様である。

図１６Ｂは、図３Ａの弾性表面波デバイス１０と、図１６Ａの弾性表面波デバイス３０との、電気機械結合係数ｋ^２対リチウム系圧電層カット角を比較するグラフである。グラフは、ｈ＝０．０８λ及びＨ１＝０．３λを有する弾性表面波デバイス１０及び３０に対応する。このグラフの一方の曲線は、オイラー角（０，θ，０）を有するタンタル酸リチウム層１４とオイラー角（０， １３２、９０）を有する水晶基板１２とを備えた図３Ａの弾性表面波デバイス１０に対応する。このグラフの他方の曲線は、オイラー角（０，θ，０）を有するニオブ酸リチウム層３２とオイラー角（０， １３２、９０）を有する水晶基板１２とを備えた図１６Ａの弾性表面波デバイス３０に対応する。図１６Ｂに示されるように、図１６Ａの弾性表面波デバイス３０は、図３Ａの弾性表面波デバイス１０によりも良好なｋ^２を有し得る。図１６Ｂは、約７０°から１５５°の範囲にあるθが、弾性表面波デバイス３０の所定の実施形態において好ましいことを示す。

ここに説明される所定の実施形態が、水晶基板を含む弾性表面波デバイスに関するにもかかわらず、ここに説明される任意の適切な原理及び利点は、水晶基板の代わりに任意の他の適切な基板を含む弾性表面波デバイスにも当てはめることができる。他の適切な基板は、弾性波をリチウム系圧電層の中にトラップするように配列するとともに、一以上の高次スプリアスモード応答が当該他の基板に漏洩するのを許容するように配列することもできる。

弾性表面波デバイスは、フィルタに含めることができる。一以上の弾性表面波デバイスを含むフィルタを、弾性表面波フィルタと称することができる。複数の弾性表面波デバイスが、直列共振器及びシャント共振器として配列されて一のラダー型フィルタを形成する。いくつかの例において、一のフィルタが、複数の弾性表面波共振器、及び一以上の他の共振器（例えば一以上のバルク弾性波共振器、一以上のラム波共振器、一以上の弾性境界波共振器等、又はこれらの任意の適切な組み合わせ）を含み得る。

上述したように、ここに開示される弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるとともに、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成されたフィルタに実装することができる。キャリアアグリゲーションシステムは、２以上のキャリアを含むキャリアアグリゲーション信号を処理することができる。例えば、キャリアアグリゲーションシステムは、アンテナにより受信されたキャリアアグリゲーション信号を処理することができる。他の例として、キャリアアグリゲーションシステムは、アンテナにより送信されるキャリアアグリゲーション信号を生成することができる。そのようなフィルタを含み得るキャリアアグリゲーションシステムの例が、図１７Ａ〜１７Ｄを参照して説明される。

図１７Ａは、キャリアアグリゲーションシステム４０の模式図である。例示のキャリアアグリゲーションシステム４０は、電力増幅器４２Ａ及び４２Ｂ、スイッチ４３Ａ及び４３Ｂ、デュプレクサ４４Ａ及び４４Ｂ、スイッチ４５Ａ及び４５Ｂ、ダイプレクサ４６、並びにアンテナ４７を含む。電力増幅器４２Ａ及び４２Ｂはそれぞれが、異なるキャリアに関連付けられた増幅済みＲＦ信号を送信し得る。スイッチ４３Ａは、帯域選択スイッチとしてよい。スイッチ４３Ａは、電力増幅器４２Ａの出力を、デュプレクサ４４Ａの選択されるデュプレクサに結合し得る。各デュプレクサが、送信フィルタ及び受信フィルタを含み得る。デュプレクサ４４Ａ及び４４Ｂのフィルタのいずれかが、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従って実装され得る。スイッチ４５Ａは、デュプレクサ４４Ａの選択されるデュプレクサをダイプレクサ４６に結合することができる。ダイプレクサ４６は、スイッチ４５Ａ及び４５Ｂにより与えられたＲＦ信号を組み合わせ、アンテナ４７により送信されるキャリアアグリゲーション信号にすることができる。ダイプレクサ４６は、アンテナ４７により受信されたキャリアアグリゲーション信号の異なる周波数帯域を分離することができる。ダイプレクサ４６は、周波数領域マルチプレクサの一例である。他の周波数領域マルチプレクサは、トライプレクサを含む。トライプレクサを含むキャリアアグリゲーションシステムは、３つのキャリアに関連付けられたキャリアアグリゲーション信号を処理することができる。スイッチ４５Ａ及び４５Ｂと、デュプレクサ４４Ａ及び４４Ｂの選択される受信フィルタとが、周波数帯域が分離されたＲＦ信号を、それぞれの受信経路に与えることができる。

図１７Ｂは、キャリアアグリゲーションシステム５０の模式図である。例示のキャリアアグリゲーションシステム５０は、電力増幅器４２Ａ及び４２Ｂ、低ノイズ増幅器５２Ａ及び５２Ｂ、スイッチ５３Ａ及び５３Ｂ，フィルタ５４Ａ及び５４Ｂ、ダイプレクサ４６、並びにアンテナ４７を含む。電力増幅器４２Ａ及び４２Ｂはそれぞれが、異なるキャリアに関連付けられた増幅済みＲＦ信号を送信し得る。スイッチ５３Ａは、送信／受信スイッチとしてよい。スイッチ５３Ａはフィルタ５４Ａを、送信モードにおいて電力増幅器４２Ａの出力に結合し、受信モードにおいて低ノイズ増幅器５２Ａの入力に結合することができる。フィルタ５４Ａ及び／又はフィルタ５４Ｂは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。ダイプレクサ４６は、スイッチ５３Ａ及び５３Ｂにより与えられた電力増幅器４２Ａ及び４２ＢからのＲＦ信号を組み合わせ、アンテナ４７により送信されるキャリアアグリゲーション信号にすることができる。ダイプレクサ４６は、アンテナ４７が受信したキャリアアグリゲーション信号の異なる周波数帯域を分離することができる。スイッチ５３Ａ及び５３Ｂ、並びにフィルタ５４Ａ及び５４Ｂは、分離された周波数帯域を備えたＲＦ信号を、低ノイズ増幅器５２Ａ及び５２Ｂそれぞれに与えることができる。

図１７Ｃは、電力増幅器とアンテナとの間の信号経路にマルチプレクサを含むキャリアアグリゲーションシステム６０の模式図である。例示のキャリアアグリゲーションシステム６０は、低帯域経路、中間帯域経路及び高帯域経路を含む。所定のアプリケーションにおいて、低帯域経路が、周波数が１ＧＨｚ未満の無線周波数信号を処理し、中間帯域経路が、周波数が１ＧＨｚと２．２ＧＨｚとの間の無線周波数信号を処理し、高帯域経路が、周波数が２．２ＧＨｚを上回る無線周波数信号を処理することができる。

ダイプレクサ４６は、ＲＦ信号経路とアンテナ４７との間に含めることができる。ダイプレクサ４６は、周波数が相対的に離れている無線周波数信号を周波数マルチプレクシングすることができる。ダイプレクサ４６には、相対的に低損失の受動回路素子を実装することができる。ダイプレクサ４６は、キャリアアグリゲーション信号のキャリアを、（送信のために）組み合わせ、（受信のために）分離することができる。

例示のように、低帯域経路は、低帯域無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器４２Ａと、帯域選択スイッチ４３Ａと、マルチプレクサ６４Ａとを含む。帯域選択スイッチ４３Ａは、電力増幅器４２Ａの出力を、マルチプレクサ６４Ａの選択される送信フィルタに電気的に接続することができる。選択される送信フィルタは、通過帯域が電力増幅器４２Ａの出力信号の周波数に対応する帯域通過フィルタとしてよい。マルチプレクサ６４Ａは、任意の適切な数の送信フィルタ、及び任意の適切な数の受信フィルタを含み得る。送信フィルタの一以上、及び／又は受信フィルタの一以上は、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。マルチプレクサ６４Ａは、受信フィルタと同じ数の送信フィルタを有し得る。いくつかの例において、マルチプレクサ６４Ａは、受信フィルタとは異なる数の送信フィルタを有し得る。

図１７Ｃに例示されるように、中間帯域経路は、中間帯域無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器４２Ｂと、帯域選択スイッチ４３Ｂと、マルチプレクサ６４Ｂとを含む。帯域選択スイッチ４３Ｂは、電力増幅器４２Ｂの出力をマルチプレクサ６４Ｂの選択される送信フィルタに電気的に接続することができる。選択される送信フィルタは、通過帯域が電力増幅器４２Ｂの出力信号の周波数に対応する帯域通過フィルタとしてよい。マルチプレクサ６４Ｂは、任意の適切な数の送信フィルタ、及び任意の適切な数の受信フィルタを含み得る。送信フィルタの一以上、及び／又は受信フィルタの一以上は、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。マルチプレクサ６４Ｂは、受信フィルタと同じ数の送信フィルタを有し得る。いくつかの例において、マルチプレクサ６４Ｂは、受信フィルタとは異なる数の送信フィルタを有し得る。

例示のキャリアアグリゲーションシステム６０において、高帯域経路は、高帯域無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器４２Ｃと、帯域選択スイッチ４３Ｃと、マルチプレクサ６４Ｃとを含む。帯域選択スイッチ４３Ｃは、電力増幅器４２Ｃの出力を、マルチプレクサ６４Ｃの選択される送信フィルタに電気的に接続することができる。選択される送信フィルタは、通過帯域が電力増幅器４２Ｃの出力信号の周波数に対応する帯域通過フィルタとしてよい。マルチプレクサ６４Ｃは、任意の適切な数の送信フィルタ、及び任意の適切な数の受信フィルタを含み得る。送信フィルタの一以上、及び／又は受信フィルタの一以上は、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。マルチプレクサ６４Ｃは、受信フィルタと同じ数の送信フィルタを有し得る。いくつかの例において、マルチプレクサ６４Ｃは、受信フィルタとは異なる数の送信フィルタを有し得る。

選択スイッチ６５は、中間帯域経路又は高帯域経路からの無線周波数信号をダイプレクサ４６に選択的に与えることができる。したがって、キャリアアグリゲーションシステム６０は、低帯域と高帯域との組み合わせ又は低帯域と中間帯域との組み合わせのいずれかを備えたキャリアアグリゲーション信号を処理することができる。

図１７Ｄは、電力増幅器とアンテナとの間の信号経路にマルチプレクサを含むキャリアアグリゲーションシステム７０の模式図である。キャリアアグリゲーションシステム７０は、キャリアアグリゲーションシステム７０がスイッチプレクシング特徴部を含む点を除き、図１７Ｃのキャリアアグリゲーションシステム６０と同様である。スイッチプレクシングは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。

スイッチプレクシングは、オンデマンドマルチプレクシングを実装することができる。いくつかの無線周波数システムは、大部分の時間（例えば当該時間の約９５％）単一キャリアモードで、小部分の時間（例えば当該時間の約５％）キャリアアグリゲーションモードで動作することができる。スイッチプレクシングは、無線周波数システムが大部分の時間動作し得る単一キャリアモードにおける負荷を、共通ノードに固定接続を有するフィルタを含むマルチプレクサと比べて低減することができる。このような負荷低減は、マルチプレクサに含まれる相対的に多数のフィルタが存在する場合に顕著となり得る。

例示のキャリアアグリゲーションシステム７０において、デュプレクサ６４Ｂ及び６４Ｃは、スイッチ７５によってダイプレクサ４６に選択的に結合される。スイッチ７５は、２以上の投が同時にアクティブになり得るマルチクローズスイッチとして構成される。スイッチ７５の多投を同時にアクティブにすることにより、キャリアアグリゲーション信号の送信及び／又は受信を可能とすることができる。スイッチ７５はまた、単投が単一キャリアモード中にアクティブになるようにしてよい。例示のように、デュプレクサ４４Ａの各デュプレクサが、スイッチ７５の別個の投に結合される。同様に、例示のデュプレクサ４４Ｂは、スイッチ７５の別個の投に結合された複数のデュプレクサを含む。代替的に、図１７Ｄに例示されるようにデュプレクサがスイッチ７５の各投に結合される代わりに、一のマルチプレクサの一以上の個別フィルタを、当該マルチプレクサと共通ノードとの間に結合されたスイッチの専用投に結合してもよい。例えば、いくつかのアプリケーションにおいて、そのようなスイッチは、例示のスイッチ７５の２倍の数の投を有し得る。

ここに説明されるフィルタは、様々なパッケージモジュールに実装することができる。ここに説明されるフィルタの任意の適切な原理及び利点が実装可能ないくつかのパッケージモジュールの例が、ここで説明される。図１８Ａ及び１８Ｂは、所定の実施形態に係るパッケージモジュールを例示する模式的なブロック図である。

図１８Ａは、電力増幅器４２と、スイッチ８３と、一以上の実施形態に係るフィルタ８４とを含むモジュール８０の模式的なブロック図である。モジュール８０は、例示の要素を包囲するパッケージを含み得る。電力増幅器４２と、スイッチ８３と、フィルタ８４とは、共通のパッケージ基板に配置することができる。パッケージ基板は、例えば積層基板としてよい。スイッチ８３は多投無線周波数スイッチとしてよい。スイッチ８３は、電力増幅器４２の出力を、フィルタ８４の選択されるフィルタに電気的に結合することができる。フィルタ８４は、任意の適切な数の弾性表面波フィルタを含み得る。フィルタ８４の一以上のフィルタは、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。

図１８Ｂは、電力増幅器４２Ａ及び４２Ｂと、スイッチ８３Ａ及び８３Ｂと、一以上の実施形態に係るフィルタ８４Ａ及び８４Ｂと、アンテナスイッチ８８とを含むモジュール８５の模式的なブロック図である。モジュール８５は、モジュール８５が付加ＲＦ信号経路を含み、アンテナスイッチ８８がフィルタ８４Ａ又はフィルタ８４Ｂからの信号をアンテナノードに選択的に結合するべく配列される点を除き、図１８Ａのモジュール８０と同様である。フィルタ８４Ａ及び／又は８４Ｂの一以上フィルタは、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。付加ＲＦ信号経路は、付加電力増幅器４２Ｂと、付加スイッチ８３Ｂと、付加フィルタ８４Ｂとを含む。異なるＲＦ信号経路を、異なる周波数帯域及び／又は異なる動作モード（例えば異なる電力モード、異なる信号伝達モード等）に関連付けてよい。

図１９は、一以上の実施形態に係るフィルタ９３を含む無線通信デバイス９０の模式的なブロック図である。フィルタ９３の一以上の弾性表面波フィルタは、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。無線通信デバイス９０は、任意の適切な無線通信デバイスとしてよい。例えば、無線通信デバイス９０は、スマートフォンのような携帯電話機としてよい。例示のように、無線通信デバイス９０は、アンテナ９１、ＲＦフロントエンド９２、送受信器９４、プロセッサ９５及びメモリ９６を含む。アンテナ９１は、ＲＦフロントエンド９２により与えられたＲＦ信号を送信することができる。このようなＲＦ信号は、キャリアアグリゲーション信号を含み得る。アンテナ９１は、受信したＲＦ信号を、処理を目的としてＲＦフロントエンド９２に与え得る。このようなＲＦ信号は、キャリアアグリゲーション信号を含み得る。

ＲＦフロントエンド９２は、一以上の電力増幅器、一以上の低ノイズ増幅器、ＲＦスイッチ、受信フィルタ、送信フィルタ、デュプレクスフィルタ、マルチプレクサ、周波数マルチプレクシング回路、又はのこれらの任意の適切な組み合わせを含み得る。ＲＦフロントエンド９２は、任意の適切な通信規格に関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信することができる。ここに開示される弾性表面波デバイス及び／又はフィルタのいずれも、ＲＦフロントエンド９２のフィルタ９３に実装することができる。

送受信器９４は、増幅及び／又は他の処理を目的としてＲＦ信号をＲＦフロントエンド９２に与えることができる。送受信器９４はまた、ＲＦフロントエンド９２の低ノイズ増幅器が与えるＲＦ信号を処理することができる。送受信器９４はプロセッサ９５と通信する。プロセッサ９５は、ベース帯域プロセッサとしてよい。プロセッサ９５は、無線通信デバイス９０のための任意の適切なベース帯域処理機能を与えることができる。メモリ９６には、プロセッサ９５がアクセス可能である。メモリ９６は、無線通信デバイス９０のための任意の適切なデータを記憶することができる。

ここに説明される原理及び利点はいずれも、上述されたシステム、モジュール、フィルタ、マルチプレクサ、無線通信デバイス及び方法だけにではなく、他の適切なシステム（例えばキャリアアグリゲーションシステム）、モジュール、チップ、弾性表面波デバイス、フィルタ、デュプレクサ、マルチプレクサ、無線通信デバイス及び方法にも当てはめることができる。上述した様々な実施形態の要素及び動作は、さらなる実施形態を与えるように組み合わせることができる。ここに説明される原理及び利点はいずれも、周波数が約３０ｋＨｚから３００ＧＨｚの範囲、例えば約４５０ＭＨｚから８．５ＧＨｚの範囲にある信号を処理するべく構成された無線周波数回路に実装することができる。例えば、ここに説明されるフィルタのいずれも、周波数が約３０ｋＨｚから３００ＧＨｚの範囲、例えば約４５０ＭＨｚから８．５ＧＨｚの範囲にある信号をフィルタリングすることができる。

本開示の複数の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。電子デバイスの例は、消費者用電子製品、チップ及び／又はパッケージ無線周波数モジュールのような消費者用電子製品の部品、電子試験機器、アップリンク無線通信デバイス、パーソナルエリアネットワーク通信デバイス等を含むがこれらに限られない。消費者用電子製品の例は、スマートフォンのような携帯電話機、スマートウォッチ又はイヤーピースのような装着可能コンピューティングデバイス、電話機、テレビ、コンピュータモニタ、コンピュータ、ルータ、モデム、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、自動車電子システムのような車両電子システム、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、デジタル音楽プレーヤ、デジタルカメラのようなカメラ、携帯型メモリチップ、家電製品等を含んでよいがこれらに限られない。さらに、電子デバイスは、未完成の製品を含んでよい。

さらに、とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」等のようなここに記載の条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用の文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又は状態を含む一方で他の実施形態がこれらを含まないことを伝えるように意図される。ここで一般に使用される用語「結合」は、互いに直接結合されるか又は一以上の中間要素を介して結合されるかのいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。同様に、ここで一般に使用される用語「接続」は、直接接続されるか又は一以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。加えて、用語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の用語は、本願において使用される場合、本願全体を言及し、本願の任意の固有部分を言及するわけではない。

所定の実施形態が記載されてきたが、これらの実施形態は、例示により提示されたにすぎないので、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際のところ、ここに記載の新規なデバイス、チップ、方法、装置及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載の方法、装置及びシステムの形態における様々な省略及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。例えば、ここに記載される回路ブロックは、削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらの回路ブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まる任意のそのような形態又は修正をカバーすることが意図される。

Claims (20)

1. キャリアアグリゲーションシステム用のフィルタであって、
   弾性表面波デバイスを含み、
   前記弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び前記水晶基板と前記インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含み、
   前記弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成され、
   前記フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成されるフィルタ。
2. 前記水晶基板はカット角が２０°から５２°の範囲にある請求項１のフィルタ。
3. 前記リチウム系圧電層はタンタル酸リチウム層である請求項１のフィルタ。
4. 前記弾性表面波デバイスは、波長λを有する弾性表面波を生成するように構成され、
   前記タンタル酸リチウム層の厚さは０．１５λから１．４λの範囲にある請求項３のフィルタ。
5. 前記フィルタは送信フィルタであり、
   前記第１帯域は送信帯域であり、
   前記第２帯域は受信帯域である請求項１のフィルタ。
6. 前記フィルタは受信フィルタであり、
   前記第１帯域は受信帯域であり、
   前記第２帯域は送信帯域である請求項１のフィルタ。
7. 前記フィルタは、前記キャリアアグリゲーション信号の第３帯域に対応する他の高次スプリアスモードを抑制するように構成される請求項１のフィルタ。
8. 前記リチウム系圧電層は、カット角が１０°から５０°の範囲にあるタンタル酸リチウム層である請求項１のフィルタ。
9. 前記弾性表面波デバイスは横波モードで動作するように構成される請求項１のフィルタ。
10. 前記弾性表面波デバイスは音速が３，８００メートル／秒から４，２００メートル／秒の範囲にある請求項１のフィルタ。
11. 前記リチウム系圧電層は前記水晶基板に接合される請求項１のフィルタ。
12. 前記弾性表面波デバイスはさらに、前記リチウム系圧電層と前記水晶基板との間に配置された付加層を含み、
    前記付加層は、前記弾性表面波デバイスの品質係数を増加させるように構成される請求項１のフィルタ。
13. キャリアアグリゲーションシステム用のフィルタアセンブリであって、
    弾性表面波デバイスを含む第１フィルタであって、前記弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び前記水晶基板と前記インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含み、前記弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成され、前記第１フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成された第１フィルタと、
    キャリアアグリゲーション信号の第２帯域を通過させるように構成された第２フィルタと
    を含むフィルタアセンブリ。
14. 前記第１フィルタは送信フィルタであり、
    前記第２フィルタは受信フィルタである請求項１３のフィルタアセンブリ。
15. 前記第１フィルタは受信フィルタであり、
    前記第２フィルタは送信フィルタである請求項１３のフィルタアセンブリ。
16. 前記フィルタアセンブリは、第１フィルタ及び第２フィルタを含むマルチプレクサを含む請求項１３のフィルタアセンブリ。
17. キャリアアグリゲーションシステムであって、
    キャリアアグリゲーション信号が与えられる端子を有する周波数マルチプレクシング回路と、
    前記周波数マルチプレクシング回路と通信するマルチプレクサと
    を含み、
    前記マルチプレクサは、共通ノードに結合されたフィルタを含み、
    前記フィルタは、キャリアアグリゲーション信号の第１帯域を通過させるように構成された第１フィルタを含み、
    前記第１フィルタは弾性表面波デバイスを含み、
    前記弾性表面波デバイスは、水晶基板、インターデジタルトランスデューサ電極、及び前記水晶基板と前記インターデジタルトランスデューサ電極との間に位置決めされたリチウム系圧電層を含み、
    前記弾性表面波デバイスは、キャリアアグリゲーション信号の第２帯域に対応する高次スプリアスモードを抑制するように構成されるキャリアアグリゲーションシステム。
18. 前記周波数マルチプレクシング回路はダイプレクサである請求項１７のキャリアアグリゲーションシステム。
19. 前記マルチプレクサはデュプレクサである請求項１７のキャリアアグリゲーションシステム。
20. 電力増幅器と、
    前記電力増幅器と前記第１フィルタとの間に結合されたスイッチと
    をさらに含む請求項１７のキャリアアグリゲーションシステム。
    

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