JP2020141336A - フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度特性を向上させること。【解決手段】入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第１減衰極を形成するＬＣ共振回路と、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、通過帯域と前記第１減衰極の間に、温度変化に伴う減衰極の周波数の移動方向が前記第１減衰極の移動方向と同じである第２減衰極を形成する弾性波共振器と、を備えるフィルタ。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタおよびマルチプレクサに関し、共振回路と弾性波共振器を有するフィルタおよびマルチプレクサに関する。

キャパシタおよびインダクタにより形成された共振回路に、弾性波共振器を設けるフィルタが知られている（例えば特許文献１、２）。

特開２０１８−１２９６８０号公報 特開２０１８−１２９６８３号公報

共振回路に弾性波共振器を設けることで、通過帯域と阻止帯域との間の急峻性を高めることができる。しかしながら、温度特性が劣化することがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、温度特性を向上させることを目的とする。

本発明は、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第１減衰極を形成するＬＣ共振回路と、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、通過帯域と前記第１減衰極の間に、温度変化に伴う減衰極の周波数の移動方向が前記第１減衰極の移動方向と同じである第２減衰極を形成する弾性波共振器と、を備えるフィルタである。

上記構成において、前記ＬＣ共振回路は、前記入力端子と前記出力端子との間で互いに並列接続されたキャパシタとインダクタとを備え、前記弾性波共振器の一端は、前記キャパシタまたは前記インダクタの一端に接続され、前記弾性波共振器の他端は接地され、前記ＬＣ共振回路の共振周波数の温度係数の符号と前記弾性波共振器の温度係数の符号は同じである構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波共振器の共振周波数の温度係数は負であり、前記第１減衰極の周波数は前記通過帯域より低い構成とすることができる。

上記構成において、前記キャパシタは、誘電体層と前記誘電体層を挟む一対の電極を有し、前記誘電体層の誘電率の温度係数は正である構成とすることができる。

上記構成において、前記キャパシタは、前記インダクタに並列接続された２つのキャパシタであり、前記弾性波共振器の一端は前記２つのキャパシタの間のノードに接続される構成とすることができる。

上記構成において、前記ＬＣ共振回路は、前記誘電体層を含む積層された複数の誘電体層と前記複数の誘電体層の少なくとも１つの誘電体層に設けられた複数の配線パターンとを含み、前記複数の配線パターンは、前記一対の電極および前記インダクタを含む構成とすることができる。

本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。

本発明によれば、温度特性を向上させることができる。

図１は、実施例１に係るフィルタの回路図である。 図２（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図であり、図２（ｂ）は、実施例１における別の弾性波共振器の断面図である。 図３は、実施例１に係るＬＣ部品の断面図である。 図４は、実験に用いたマルチプレクサを示す回路図である。 図５は、実験に用いたフィルタ２２の回路図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、比較例１におけるフィルタ２２の通過特性を示す図である。 図７は、比較例１のマルチプレクサにおけるフィルタ４２および４４の通過特性を示す図である。 図８は、比較例１のマルチプレクサにおけるフィルタ４４の通過特性の温度依存性を示す図である。 図９（ａ）は、比較例１における部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の範囲Ａの拡大図である。 図１０（ａ）は、比較例１における弾性波共振器Ｒ３１の通過特性の温度依存性を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の範囲Ａの拡大図である。 図１１（ａ）は、実施例１のシミュレーションにおける部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の範囲Ａの拡大図である。 図１２（ａ）は、比較例１の実験における部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の範囲Ａの拡大図である。 図１３（ａ）は、実施例１のシミュレーションにおける部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の範囲Ａの拡大図である。

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係るフィルタの回路図である。図１に示すように、実施例１に係るフィルタでは、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に共振回路２０が接続されている。共振回路２０は、キャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬ１を備えている。キャパシタＣ１およびＣ２は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列接続されている。インダクタＬ１は、入力端子ＴｉｎとキャパシタＣ１との間のノードＮ１と、出力端子ＴｏｕｔとキャパシタＣ２との間のノードＮ２と、の間に、キャパシタＣ１およびＣ２と並列接続されている。弾性波共振器Ｒ１の一端は、キャパシタＣ１とＣ２との間のノードＮ３に接続され、他端はグランド端子に接続されている。

共振回路２０は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間の通過特性に減衰極を形成する。弾性波共振器Ｒ１は、共振回路２０が形成する減衰極と通過帯域との間に減衰極を形成する。これにより、通過帯域と阻止帯域との間の急峻性を高めることができる。

図２（ａ）は、実施例１における弾性波共振器の平面図であり、図２（ｂ）は、実施例１における別の弾性波共振器の断面図である。図２（ａ）の例では、弾性波共振器Ｒ１は弾性表面波共振器である。基板１０の上面にＩＤＴ（Interdigital Transducer）１２と反射器１３が設けられている。ＩＤＴ１２は、互いに対向する１対の櫛型電極１２ａを有する。櫛型電極１２ａは、複数の電極指１２ｂと複数の電極指１２ｂを接続するバスバー１２ｃとを有する。反射器１３は、ＩＤＴ１２の両側に設けられている。ＩＤＴ１２が基板１０に弾性表面波を励振する。基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板または水晶基板等の圧電基板である。基板１０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、水晶基板またはシリコン基板等の支持基板上に圧電基板が接合された複合基板でもよい。支持基板と圧電基板との間に酸化シリコン膜または窒化アルミニウム膜等の絶縁膜が設けられていてもよい。ＩＤＴ１２および反射器１３は例えばアルミニウム膜または銅膜により形成される。基板１０上にＩＤＴ１２および反射器１３を覆うように保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。

図２（ｂ）の例では、弾性波共振器Ｒ１は圧電薄膜共振器である。基板１０上に圧電膜１６が設けられている。圧電膜１６を挟むように下部電極１４および上部電極１８が設けられている。下部電極１４と基板１０との間に空隙１５が形成されている。空隙１５の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。圧電膜１６の少なくとも一部を挟み下部電極１４と上部電極１８とが対向する領域が共振領域１７である。共振領域１７内の下部電極１４および上部電極１８は圧電膜１６内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。基板１０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、ガラス基板、水晶基板またはシリコン基板である。下部電極１４および上部電極１８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜１６は例えば窒化アルミニウム膜である。

弾性波共振器Ｒ１として、弾性表面波共振器または圧電薄膜共振器を用いた場合、共振周波数および反共振周波数の温度係数は負である。これにより、弾性波共振器Ｒ１により形成される減衰極の温度係数は負となる。例えば、基板１０を４２°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いた弾性表面波共振器の共振周波数の温度係数は約−４０ｐｐｍ／℃である。

図３は、実施例１に係るＬＣ部品の断面図である。図３に示すように、ＬＣ部品３０は、複数の誘電体層３１ａから３１ｅが積層された積層体３１を備えている。誘電体層３１ａから３１ｄの表面にはそれぞれ金属層３２ａから３２ｄが設けられている。積層体３１の下面には端子３６が設けられている。誘電体層３１ａから３１ｄを貫通するビア（図３ではビア３４ａおよび３４ｄを図示）が設けられている。誘電体層３１ｂを挟む金属層３２ａおよび３２ｂによりキャパシタＣ１およびＣ２が形成される。金属層３２ｃおよび３２ｄによりインダクタＬ１が形成される。

誘電体層３１ａから３１ｅは、例えばセラミック材料等の無機絶縁体からなる。誘電体層３１ａから３１ｅは、例えば主成分としてシリコン（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）およびマグネシウム（Ｍｇ）の酸化物（例えばディオブサイドＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６）を主成分とし、例えばチタン酸ストロンチウム（ＳｉＴｉＯ_３）が添加されている。金属層３２ａ、３２ｂ、ビア３４ａおよび３４ｄおよび端子３６は、例えば銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、金−パラジウム合金または銀−白金合金を主成分とする金属層である。

誘電体層３１ａから３１ｅの誘電率が温度により変化すると、並列共振回路の共振周波数が変化する。例えば、インダクタＬ１のインダクタンスをＬ、キャパシタＣ１およびＣ２の合成キャパシタンスをＣとすると、並列共振回路の共振周波数は１／√ＬＣに比例する。よって、誘電体層３１ａから３１ｅの誘電率の温度係数を所望の値とすることで、共振回路２０の共振周波数の温度係数を所望の値にできる。

表１は、誘電体材料の比誘電率の温度係数τｆ［ｐｐｍ／℃］、比誘電率εｒおよびτｆ／εｒを示す表である。

表１に示すように、ＭｇＴｉＯ_３およびＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６の比誘電率の温度係数τｆは負である。ＴｉＯ_２、ＣａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３およびＢａＺｒＯ_３の比誘電率の温度係数τｆは正である。比誘電率の温度係数が負の誘電体材料と比誘電率の温度係数が正の誘電体材料を適宜混合することで、任意の温度係数τｆを実現できる。

発明者らの経験則によると、複数の誘電体材料を混合した場合の比誘電率の温度係数τｆおよび比誘電率εｒは、混合する各誘電体材料の体積をＶｉ、温度係数をτｆｉおよび比誘電率をεｒｉとすると、τｆ＝Σ（Ｖｉ×τｆｉ）およびεｒ＝Σ（Ｖｉ×ｌｏｇ（εｒｉ））である。例えばＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６にτｆが正の誘電体材料を添加してτｆを調整するときには、τｆ／εｒが大きい誘電体材料を選択すれば、比誘電率をあまり変えずに、τｆを調整できる。そこで、τｆ／εｒが最も大きいＳｒＴｉＯ_３を添加する場合を考えた。

表２は、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６とＳｒＴｉＯ_３との体積比に対するτｆを示す表である。

表２に示すように、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６とＳｒＴｉＯ_３との体積比が０．９６０と０．０４０のときτｆは０ｐｐｍ／℃である。ＳｒＴｉＯ_３を減らすとτｆは負となり、増やすと正となる。このように、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６に添加するＳｒＴｉＯ_３の量を選択することにより、誘電体層３１ａから３１ｅの比誘電率の温度係数τｆを所望の値とすることができる。これにより、共振回路２０の共振周波数の温度係数を所望の値にすることができる。

［実験］
図４は、実験に用いたマルチプレクサを示す回路図である。図４に示すように、マルチプレクサは端子Ｔａと端子Ｔ１との間に接続されたフィルタ４０、端子ＴａとＴ２との間に接続されたフィルタ４２、および端子ＴａとＴ３との間に接続されたフィルタ４４を備えている。

フィルタ４０はキャパシタＣ１１からＣ１３並びにインダクタＬ１１およびＬ１２を備えている。インダクタＬ１１およびＬ１２は端子ＴａとＴ１との間に直列接続されている。キャパシタＣ１１はインダクタＬ１２に並列接続されている。キャパシタＣ１２およびＣ１３は端子ＴａとＴ１との間にシャント接続されている。

フィルタ４２は、キャパシタＣ２１からＣ２３、インダクタＬ２１およびＬ２２並びに弾性波共振器Ｒ２１を備えている。キャパシタＣ２１からＣ２３は端子ＴａとＴ２との間に直列接続されている。インダクタＬ２１はキャパシタＣ２２およびＣ２３に並列接続されている。インダクタＬ２２および弾性波共振器Ｒ２１は端子ＴａとＴ２との間にシャント接続されている。

フィルタ４４は、キャパシタＣ３１からＣ３３、インダクタＬ３１からＬ３３並びに弾性波共振器Ｒ３１を備えている。キャパシタＣ３１からＣ３３は端子ＴａとＴ３との間に直列接続されている。インダクタＬ３１はキャパシタＣ３１およびＣ３２に並列接続され、インダクタＬ３２はキャパシタＣ３３に並列接続されている。インダクタＬ３３および弾性波共振器Ｒ３１は端子ＴａとＴ３との間にシャント接続されている。

フィルタ４０、４２および４４は、ノードＮ１において共通に接続されている。フィルタ４２および４４は、ノードＮ１とＮ２との間に共通回路として、キャパシタＣ０１およびインダクタＬ０１を有する。キャパシタＣ０１およびインダクタＬ０１は、ノードＮ１とＮ２との間に直列接続されている。フィルタ４０はローパスフィルタとして機能し、フィルタ４２および４４はバンドパスフィルタとして機能する。

フィルタ４０はローバンドの信号を通過させ、ミドルバンドおよびハイバンドの信号を抑圧する。フィルタ４２はミドルバンドの信号を通過させ、ローバンドおよびハイバンドの信号を抑圧する。フィルタ４４はハイバンドの信号を通過させ、ローバンドおよびミドルバンドの信号を抑圧する。

ローバンド、ミドルバンドおよびハイバンドは、それぞれ７００ＭＨｚから９６０ＭＨｚ、１７１０ＭＨｚから２２００ＭＨｚおよび２３００ＭＨｚから２６９０ＭＨｚである。ローバンド、ミドルバンドおよびハイバンドは、各々ＬＴＥ（ＬＴＥ規格（Ｅ−ＵＴＲＡ Operating Band））に対応する周波数帯規格（Ｅ−ＵＴＲＡ Operating Band）に対応する複数のバンドを含む。

フィルタ４２および４４の通過帯域はそれぞれミドルバンドおよびハイバンドより広く設けられる。ミドルバンドおよびハイバンドは通過帯域幅が３００ＭＨｚ以上である。このように広帯域のフィルタ４２および４４はＬＣ回路により形成される。しかし、ミドルバンドとハイバンドとの通過帯域の間隔は１００ＭＨｚである。このため、フィルタ４２および４４には通過帯域と阻止帯域との間の急峻性が求められる。しかし、インダクタおよびキャパシタでフィルタを形成すると、急峻性が十分でない。そこで、弾性波共振器Ｒ２１およびＲ３１を接続する。これにより、フィルタ４２および４４における急峻性を高めることができる。

［比較例１］
比較例１として、図４の回路のマルチプレクサを作製した。作製条件は以下である。誘電体層の比誘電率の温度係数τｆがほぼ０となるように、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６にＳｒＴｉＯ_３を添加した。各キャパシタのキャパシタンスおよび各インダクタのインダクタンスを表３とした。

弾性波共振器Ｒ２１およびＲ３１は、４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いた弾性表面波共振器とし、共振周波数および反共振周波数を以下とした。
Ｒ２１の共振周波数：２．２５１ＧＨｚ、反共振周波数：２．３３２ＧＨｚ
Ｒ３１の共振周波数：２．２６１ＧＨｚ、反共振周波数：２．３３１ＧＨｚ

図５は、実験に用いたフィルタ２２の回路図である。図５に示すように、ハイバンド用のフィルタ４４のうちノードＮ２と端子Ｔ３との間をフィルタ２２とする。キャパシタＣ３１、３２およびインダクタＬ３１は共振回路２０を形成する。キャパシタＣ３３とインダクタＬ３２は共振回路２１を形成する。共振回路２０および２１は、図３のような誘電体層を積層した部品２４により形成される。キャパシタＣ３１、Ｃ３２およびインダクタＬ３１はそれぞれ図１のキャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬ１に相当し、弾性波共振器Ｒ３１は弾性波共振器Ｒ１に相当する。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、比較例１におけるフィルタ２２の通過特性を示す図である。図６（ａ）のうちＲ３１は、弾性波共振器Ｒ３１をシャント接続したときの通過特性であり、２４は、部品２４（すなわち弾性波共振器Ｒ３１およびインダクタＬ３３を除いた共振回路２０および２１）の通過特性である。

図６（ａ）に示すように、弾性波共振器Ｒ３１の通過特性では、共振周波数ｆｒにより減衰極が形成され、反共振周波数ｆａにおいて減衰量が小さくなっている。部品２４では、共振回路２０の共振周波数による減衰極Ａ１´および共振回路２１の共振周波数によるＡ３´が形成される。減衰極Ａ１´およびＡ３´のボトム周波数は、それぞれ共振回路２０および２１のほぼ共振周波数である。共振周波数ｆｒは、減衰極Ａ１´およびＡ３´の間であって減衰極Ａ１´の高周波側のすそ野に重なるように位置している。

図６（ｂ）に示すように、フィルタ２２のノードＮ２と端子Ｔ３との間の通過特性では、主に共振回路２０に由来する減衰極Ａ１、主に弾性波共振器Ｒ３の共振周波数ｆｒに由来する減衰極Ａ２および主に共振回路２１に由来する減衰極Ａ３が形成される。減衰極Ａ２とＡ３との間が通過帯域である通過帯域はハイバンドの帯域ＨＢを含む。減衰極Ａ２により、通過帯域の低周波数側において通過帯域と阻止帯域との減衰量が急峻に変化する。

図７は、比較例１のマルチプレクサにおけるフィルタ４２および４４の通過特性を示す図である。フィルタ４２の端子ＴａとＴ２との間の通過特性では、ミドルバンドの帯域ＭＢが通過帯域となり、ハイバンドの帯域ＨＢが阻止帯域となる。フィルタ４４の端子ＴａとＴ３との間の通過特性では、ハイバンドの帯域ＨＢが通過帯域となり、ミドルバンドの帯域ＭＢが阻止帯域となる。フィルタ４２および４４とも帯域ＭＢとＨＢとの間の減衰量の変化が急峻である。これは、弾性波共振器Ｒ２１およびＲ３１を設けたためである。

環境温度を８５℃、２５℃および−２０℃として、端子ＴａとＴ３との間のフィルタ４４の通過特性を測定した。図８は、比較例１のマルチプレクサにおけるフィルタ４４の通過特性の温度依存性を示す図である。図８に示すように、温度が高くなると、矢印５１のように減衰極Ａ１の周波数は高くなり、矢印５２のように減衰極Ａ２の周波数は低くなる。

８５℃と２５℃との間の減衰極Ａ１のボトム周波数の温度係数は＋２８．３ｐｐｍ／℃であり、２５℃と−２０℃との間の減衰極Ａ１のボトム周波数の温度係数は＋６２．０ｐｐｍ／℃である。平均すると周波数の温度係数は＋４２．７ｐｐｍ／℃である。８５℃と２５℃との間の減衰極Ａ２のボトム周波数の温度係数は−２７．４ｐｐｍ／℃であり、２５℃と−２０℃との間の減衰極Ａ２のボトム周波数の温度係数は−２９．１ｐｐｍ／℃である。平均すると周波数の温度係数は−２８．１ｐｐｍ／℃である。

温度が高くなると減衰極Ａ１とＡ２が近づくため、減衰極Ａ１とＡ２との間の減衰量のピーク５４の大きさが矢印５３のように低くなる（減衰量としては大きくなる）。減衰量のピーク５４が阻止帯域で最も減衰量が小さいため、ピーク５４の大きさの温度変化を抑制することが求められる。

８５℃、２５℃および−２０℃において、ノードＮ２と端子Ｔ３との間の部品２４（すなわち共振回路２０および２１）の通過特性を測定した。図９（ａ）は、比較例１における部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の範囲Ａの拡大図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、温度が変化しても減衰極Ａ１´の周波数はほとんど変化していない。減衰極Ａ１´の減衰量は温度が高くなると大きくなる。このように、部品２４では減衰極Ａ１´の周波数の温度変化は小さいが減衰量の大きさが変化する。温度が高くなると、図３の金属層３２ａから３２ｄおよびビア等の金属部材の電気抵抗が高くなる。金属部材の電気抵抗が高くなると損失が大きくなり、減衰量が大きくなると考えられる。

８５℃、２５℃および−２０℃において、シャント接続した弾性波共振器Ｒ３１の通過特性を測定した。図１０（ａ）は、比較例１における弾性波共振器Ｒ３１の通過特性の温度依存性を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の範囲Ａの拡大図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、温度が高くなると共振周波数ｆｒは低くなる。共振周波数の温度係数は約−４０ｐｐｍ／℃である。

図８における減衰極Ａ２の温度変化は弾性波共振器Ｒ３１の共振周波数ｆｒの温度変化に起因すると考えられる。減衰極Ａ１のボトム周波数の温度変化は、図９（ｂ）の減衰極Ａ１´の大きさの温度変化と弾性波共振器Ｒ３１の通過特性の温度変化とが合成されて生じると考えられる。

［実施例１のシミュレーション］
図９（ａ）および図９（ｂ）の測定結果に基づき、減衰極Ａ１の周波数の温度変化を部品２４の誘電体材料の比誘電率の温度変化で補償することを考えた。例えば、部品２４の誘電体材料内のＳｒＴｉＯ_３の添加量を多くし比誘電率の温度係数τｆを正とする。これにより、共振回路２０の共振周波数の温度係数は負となる。

図８の減衰極Ａ１のボトムの周波数の温度係数＋４２．７ｐｐｍ／℃を補償し、さらに、減衰極Ａ１のボトム周波数の温度係数−２８．１ｐｐｍ／℃と同じ温度係数を有するように、部品２４の減衰極Ａ１´のボトム周波数の温度係数が−４２．７ｐｐｍ／℃、−２８．１ｐｐｍ／℃、−７０．８ｐｐｍ／℃となるようにした。すなわち、共振回路２０の共振周波数の温度係数の絶対値は弾性波共振器Ｒ３１の共振周波数の温度係数の約１．７〜１．８倍である。

図１１（ａ）は、実施例１のシミュレーションにおける部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の範囲Ａの拡大図である。シミュレーションにおいて、温度が高くなると減衰極Ａ１´の周波数は低くなる。

図１２（ａ）は、比較例１の実験における部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の範囲Ａの拡大図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、比較例１では、減衰極Ａ１とＡ２との間の減衰量のピーク５４の大きさの温度変化が大きい。

図１３（ａ）は、実施例１のシミュレーションにおける部品２４の通過特性の温度依存性を示す図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の範囲Ａの拡大図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、実施例１では、減衰量のピーク５４の大きさの温度変化が小さい。このように、実施例１では、比較例１に比べ阻止帯域における減衰量の温度変化を小さくできる。

弾性表面波共振器または圧電薄膜共振器等の弾性波共振器Ｒ１の共振周波数および反共振周波数の周波数の温度係数を０とすることは難しく、一般的に負である。一方、キャパシタおよびインダクタを有する共振回路２０の共振周波数および反共振周波数の温度係数は、表１および表２のように調整可能である。そこで、一般的には共振回路２０の共振周波数の温度係数がほぼ０となるように共振回路２０を形成する。

しかし、共振回路２０は温度により損失が変わり共振回路２０が形成する減衰極の減衰量が変化する。このため、弾性波共振器Ｒ１と共振回路２０との通過特性が合成されると、図８のように減衰極Ａ１のボトムの周波数が温度により変わってしまう。減衰極Ａ１とＡ２との周波数の温度係数が逆符号の場合、図１２（ｂ）のように減衰極Ａ１とＡ２の間のピーク５４の大きさが温度により変化してしまう。

実施例１によれば、主にＬＣ共振回路２０により形成される減衰極Ａ１（第１減衰極）の周波数の温度係数の符号と主に弾性波共振器Ｒ３１が形成する減衰極Ａ２（第２減衰極）の周波数の温度係数の符号を同じとする。すなわち、温度変化に伴う減衰極Ａ２の周波数の移動方向が減衰極Ａ１の移動方向と同じである。これにより、図１３（ｂ）のように減衰極Ａ１とＡ２の間のピーク５４の大きさの温度変化を小さくできる。よって、フィルタの温度特性が向上できる。

実施例１では、弾性波共振器Ｒ１が入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間にシャント接続されている場合について説明したが、弾性波共振器Ｒ１は入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列接続されていてもよい。また、共振回路２０が並列共振回路の例を説明したが直列共振回路でもよい。さらに、共振回路２０を誘電体層を積層した部品で形成する例を説明したが、共振回路２０の少なくとも一部は、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic）のように部品を搭載する基板内に形成してもよい。共振回路２０の少なくとも一部はチップコンデンサまたはチップインダクタでもよい。これらの場合においても、ピーク５４の大きさの温度変化を小さくできる。

減衰極Ａ１の周波数の温度係数の絶対値と減衰極Ａ２の周波数の温度係数の絶対値との平均に対する、減衰極Ａ１の周波数の温度係数の絶対値と減衰極Ａ２の周波数の温度係数の絶対値との差の比は、０．９以下が好ましく、０．５以下がより好ましく、０．２以下がさらに好ましい。これにより、ピーク５４の大きさの温度変化をより小さくできる。

共振回路２０が入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列接続されたキャパシタとインダクタとを備える並列共振回路のとき、共振回路２０の共振周波数に主に由来する減衰極Ａ１が形成される。弾性波共振器Ｒ１の一端がキャパシタまたはインダクタの一端に接続され、弾性波共振器Ｒ１の他端は接地されるとき、弾性波共振器Ｒ１の共振周波数に主に由来する減衰極Ａ２が形成される。このとき、共振回路２０の共振周波数の温度係数の符号と弾性波共振器Ｒ１の共振周波数の温度係数の符号とを同じとする。これにより、減衰極Ａ１の周波数の温度係数の符号と減衰極Ａ２の周波数の温度係数の符号とを同じにできる。

弾性波共振器Ｒ１の共振周波数の温度係数の絶対値に対する、共振回路２０の共振周波数の温度係数の絶対値の比は、０．２以上かつ３．２以下が好ましく、０．５以上かつ２．９以下がより好ましく、１．０以上かつ２．２以下がさらに好ましい。これにより、ピーク５４の大きさの温度変化をより小さくできる。

弾性波共振器Ｒ１の共振周波数ｆｒの温度係数は一般的に負である。このとき、減衰極Ａ１を通過帯域より低くする。共振回路２０のキャパシタの比誘電率の温度係数がほぼ０の場合を考える。共振回路２０に起因する減衰極Ａ１´は温度が高くなると減衰量が大きくなる。一方、弾性波共振器Ｒ１の共振周波数ｆｒは、減衰極Ａ１の高周波側に形成されかつ温度が高くなると低周波側に移動する。このため、減衰極Ａ１´と共振周波数ｆｒが合成されると、減衰極Ａ１の高周波側の減衰量が大きくなり、減衰極Ａ１のボトムの周波数が図８の矢印５１のように高くなる。よって、減衰極Ａ１とＡ２との間のピーク５４の大きさの温度変化が大きくなる。このように、共振回路２０の共振周波数の温度係数をほぼ０とすると、ピーク５４の大きさの温度変化が大きくなる。そこで、減衰極Ａ１とＡ２の周波数の温度係数の符号を同じとする。これにより、ピーク５４の大きさの温度変化を小さくできる。

図３のように、キャパシタＣ１およびＣ２は、誘電体層３１ｂと誘電体層３１ｂを挟む一対の金属層３２ａおよび３２ｂ（電極）を有している。このとき、誘電体層３１ｂの誘電率の温度係数を正とする。並列共振回路のインダクタのインダクタンスをＬ、キャパシタのキャパシタンスをＣとすると、並列共振回路の共振周波数は１／√ＬＣである。よって、減衰極Ａ１の周波数の温度係数は負となる。これにより、減衰極Ａ１とＡ２の温度係数の符号がともに負となり、ピーク５４の温度変化を小さくできる。

共振回路２０は、インダクタＬ１に並列接続された２つのキャパシタＣ１およびＣ２を備えている。弾性波共振器Ｒ１の一端は２つのキャパシタＣ１およびＣ２の間のノードＮ３に接続される。これにより、通過帯域と阻止帯域との間の減衰量の変化を急峻にできる。

図３のように、共振回路２０は、ＬＣ部品３０のように積層された複数の誘電体層３１ａから３１ｅと複数の誘電体層３１ａから３１ｅの少なくとも１つの誘電体層に設けられた金属層３２ａから３２ｄ（配線パターン）とを含む。金属層３２ａから３２ｄは、キャパシタＣ１およびＣ２の電極およびインダクタＬ１を含む。このように、積層部品の場合、誘電体層３１ａから３１ｅの組成を変えることで、誘電体層の誘電率の温度係数を任意に設定することができる。

実施例１のフィルタを適用するマルチプレクサの例として３つのフィルタ４０、４２および４４を有するトリプレクサを例に説明したが、マルチプレクサはダイプレクサ、デュプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

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。

２０、２１ 共振回路
２２、４０、４２、４４ フィルタ
２４、３０ 部品
３１ａ−３１ｅ 誘電体層
３２ａ−３２ｄ 金属層

Claims (7)

1. 入力端子と、
   出力端子と、
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、第１減衰極を形成するＬＣ共振回路と、
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、通過帯域と前記第１減衰極の間に、温度変化に伴う減衰極の周波数の移動方向が前記第１減衰極の移動方向と同じである第２減衰極を形成する弾性波共振器と、
   を備えるフィルタ。
2. 前記ＬＣ共振回路は、前記入力端子と前記出力端子との間で互いに並列接続されたキャパシタとインダクタとを備え、
   前記弾性波共振器の一端は、前記キャパシタまたは前記インダクタの一端に接続され、前記弾性波共振器の他端は接地され、
   前記ＬＣ共振回路の共振周波数の温度係数の符号と前記弾性波共振器の温度係数の符号は同じである請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記弾性波共振器の共振周波数の温度係数は負であり、
   前記第１減衰極の周波数は前記通過帯域より低い請求項２に記載のフィルタ。
4. 前記キャパシタは、誘電体層と前記誘電体層を挟む一対の電極を有し、
   前記誘電体層の誘電率の温度係数は正である請求項３に記載のフィルタ。
5. 前記キャパシタは、前記インダクタに並列接続された２つのキャパシタであり、
   前記弾性波共振器の一端は前記２つのキャパシタの間のノードに接続される請求項２から４のいずれか一項に記載のフィルタ。
6. 前記ＬＣ共振回路は、前記誘電体層を含む積層された複数の誘電体層と前記複数の誘電体層の少なくとも１つの誘電体層に設けられた複数の配線パターンとを含み、
   前記複数の配線パターンは、前記一対の電極および前記インダクタを含む請求項４に記載のフィルタ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
   

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