JP2023003542A - フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
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Abstract
【課題】減衰極の急峻性を向上させるフィルタ及び該フィルタを備えるマルチプレクサを提供する。【解決手段】フィルタ１００は、入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔ、グランド端子Ｔｇ、第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２、容量性素子Ｃ３及びインダクタＬ１を有する。第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列接続している。容量性素子Ｃ３は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間において第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２と並列接続され、第１キャパシタＣ１のＱ値より小さく、かつ、第２キャパシタＣ２のＱ値より小さいＱ値を有する。インダクタＬ１は、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２の間に設けられ、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２を介して容量性素子に接続されるノードＮ１と、一端がノードＮ１に接続され、他端がグランド端子Ｔｇに接続されている。【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、例えばキャパシタおよびインダクタを有するフィルタおよびマルチプレクサに関する。
Ｔ型ＣＬＣのフィルタのキャパシタに弾性波共振器を並列接続することで通過帯域の近傍に減衰極を有するフィルタが知られている（例えば特許文献１）。
減衰極を有するフィルタでは減衰極の急峻性を高める（すなわちＱ値を高める）ことが求められる場合がある。Ｑ値（Quality factor）を向上させるためには、減衰極を形成するキャパシタおよびインダクタのＱ値を高くすることが一般的である。しかし、キャパシタおよびインダクタのＱ値を高くすることは難しい。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、減衰極の急峻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、グランド端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に直列接続された第１キャパシタおよび第２キャパシタと、前記入力端子と前記出力端子との間において前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタと並列接続され、前記第１キャパシタのＱ値より小さくかつ前記第２キャパシタのＱ値より小さいＱ値を有する容量性素子と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの間に設けられ、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタを介して前記容量性素子に接続されるノードと、一端が前記ノードに接続され、他端が前記グランド端子に接続されたインダクタと、を備えるフィルタである。
上記構成において、前記容量性素子のＱ値は、前記第１キャパシタのＱ値の０．６倍以下かつ前記第２キャパシタのＱ値の０．６倍以下である構成とすることができる。
上記構成において、前記フィルタは、通過帯域を有するハイパスフィルタであり、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ、前記容量性素子および前記インダクタは前記通過帯域より低い周波数に第１減衰極の第１極小を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記容量性素子は弾性波共振器であり、前記弾性波共振器は前記第１極小と前記通過帯域との間に第２減衰極の第２極小を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記容量性素子は第３キャパシタである構成とすることができる。
本発明は、入力端子と、出力端子と、グランド端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に直列接続された第１キャパシタおよび第２キャパシタと、前記入力端子と前記出力端子との間において前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタと並列接続された容量性素子と、前記入力端子と前記出力端子との間において前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタと並列接続され、前記容量性素子に直列接続および／または並列接続された抵抗素子と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの間に設けられ、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタを介して前記容量性素子に接続されるノードと、一端が前記ノードに接続され、他端が前記グランド端子に接続されたインダクタと、を備えるフィルタである。
上記構成において、前記容量性素子と前記抵抗素子との合成のＱ値は、前記第１キャパシタのＱ値の０．６倍以下かつ前記第２キャパシタのＱ値の０．６倍以下である構成とすることができる。
上記構成において、前記フィルタは、通過帯域を有するハイパスフィルタであり、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ、前記容量性素子および前記インダクタは前記通過帯域より低い周波数に第１減衰極の第１極小を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記容量性素子は弾性波共振器であり、前記弾性波共振器は前記第１極小と前記通過帯域との間に第２減衰極の第２極小を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記容量性素子は第３キャパシ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キャパシタ、前記第２キャパシタおよび前記第３キャパシタのＱ値は互いに略等しい構成とすることができる。
本発明は、上記フィルタを備えるマルチプレクサである。
本発明によれば、減衰極の急峻性を向上させることができる。
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。
実施例１は、ハイパスフィルタの例である。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１００では、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間にキャパシタＣ１およびＣ２が直列接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間において、キャパシタＣ１およびＣ２にキャパシタＣ３が並列接続されている。キャパシタＣ１とＣ２との間のノードはノードＮ１である。インダクタＬ１は一端がノードＮ１に他端がグランド端子Ｔｇに接続され、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間の経路にシャント接続されている。キャパシタＣ１とＣ３とが接続されるノードはノードＮ２である。キャパシタＣ２とＣ３とが接続されるノードはノードＮ３である。ノードＮ１は、キャパシタＣ１およびＣ２を介してのみキャパシタＣ３と接続される。すなわち、ノードＮ１はキャパシタＣ１およびＣ２を介さずにはキャパシタＣ３には接続されていない。フィルタ１００は、入力端子Ｔｉｎに入力する高周波信号のうち通過帯域の信号を出力端子Ｔｏｕｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。
図２は、実施例１における積層体が基板に搭載される断面図である。図２に示すように、基板２０上に積層体１０および電子部品２６が搭載されている。積層体１０は、キャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬ１を備え、複数の誘電体層１１ａ～１１ｆを備えている。積層体１０の下面に端子１４が設けられている。電子部品２６の下面に端子２８が設けられている。基板２０上に端子２２が設けられている。端子１４および２８と端子２２とは接合材２４により接合されている。
図３（ａ）から図３（ｆ）は、実施例１における誘電体層の平面図である。図３（ａ）～図３（ｅ）は、それぞれ誘電体層１１ｂ～１１ｆの上方からみた平面図である。図３（ｆ）は、誘電体層１１ｆを透過して端子１４を見た平面図である。誘電体層１１ａの図示を省略している。
図３（ａ）～図３（ｆ）に示すように、誘電体層１１ｂ～１１ｆ上に導電体パターン１２ｂ～１２ｆがそれぞれ設けられ、誘電体層１１ｂ～１１ｆを貫通するビア配線１３ｂ～１３ｆがそれぞれ設けられている。図３（ａ）のように、誘電体層１１ｂ上に設けられた導電体パターン１２ｂは、線路Ｌ１ａを形成する。図３（ｂ）のように、誘電体層１１ｃ上に設けられた導電体パターン１２ｃは線路Ｌ１ｂを形成する。線路Ｌ１ａとＬ１ｂとはビア配線１３ｂにより電気的に接続されインダクタＬ１を形成する。
図３（ｃ）のように、誘電体層１１ｄ上に設けられた導電体パターン１２ｄはキャパシタＣ１およびＣ２のそれぞれの上部の電極Ｃ１ａおよびＣ２ａを形成する。図３（ｄ）のように、誘電体層１１ｅ上に設けられた導電体パターン１２ｅは、キャパシタＣ１およびＣ２のそれぞれの下部の電極Ｃ１ｂおよびＣ２ｂを形成する。誘電体層１１ｄと誘電体層１１ｄを挟む電極Ｃ１ａおよびＣ１ｂとはキャパシタＣ１を形成し、誘電体層１１ｄと誘電体層１１ｄを挟む電極Ｃ２ａおよびＣ２ｂとはキャパシタＣ２を形成する。
図３（ｅ）のように、誘電体層１１ｆ上に設けられた導電体パターン１２ｆは、ビア配線１３ｆを介し、端子１４を接続する。図３（ｆ）のように、誘電体層１１ｆの下面に設けられた端子１４は入力端子Ｔｉｎ´、出力端子Ｔｏｕｔ´およびグランド端子Ｔｇを形成する。積層体１０にはキャパシタＣ３は設けられておらず、入力端子Ｔｉｎ´および出力端子Ｔｏｕｔ´は、図１のノードＮ２およびＮ３に対応する。キャパシタＣ３は例えば積層体１０上に実装されていてもよい。キャパシタＣ３は積層体１０内に設けられていてもよい。
誘電体層１１ａ～１１ｆは、例えばセラミックス材料からなり、主成分として例えばＳｉ、ＣａおよびＭｇの酸化物（例えばディオプサイド結晶であるＣａＭｇＳｉ２Ｏ６）を含む。誘電体層１１ａから１１ｆの主成分は、Ｓｉ、Ｃａおよび／またはＭｇ以外の酸化物でもよい。さらに、誘電体層１１ａから１１ｆは、絶縁体材料としてＴｉ、ＺｒおよびＡｌの少なくとも１つの酸化物を含んでもよい。誘電体層１１ａ～１１ｆは、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂、またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）もしくはＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）等のセラミックスでもよい。導電体パターン１２ｂから１２ｆ、ビア配線１３ｂから１３ｆおよび端子１４の上部は、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｕ－Ｐｄ合金またはＡｇ－Ｐｔ合金を主成分とする非磁性金属層である。端子１４の上部は、上記金属材料に加えＴｉＯ２、ＺｒＯ２またはＡｌ２Ｏ３等の非伝導性材料を含んでもよい。端子１４の下部は、Ｎｉ膜およびＳｎ膜である。
３．９ＧＨｚの減衰極を有すフィルタ１００の通過特性を回路シミュレーションした。表１は、シミュレーションにおけるキャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびＱ値およびインダクタＬ１のインダクタンスを示す表である。
表１に示すように、キャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびインダクタＬ１のインダクタンスをそれぞれ０．４ｐＦ、０．４ｐＦ、０．５ｐＦおよび１．５ｎＨとした。キャパシタＣ１およびＣ２のＱ値を５０とした。なお、Ｑ値は減衰極の周波数におけるＱ値である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１におけるフィルタの通過特性を示す図である。図４（ａ）は、キャパシタＣ３のＱ値が５０であり、図４（ｂ）は、キャパシタＣ３のＱ値が１０と５０であり、減衰極付近の拡大図である。図４（ａ）に示すように、キャパシタＣ１、Ｃ２およびインダクタＬ１はＴ型ＣＬＣのハイパスフィルタであり、約５．５ＧＨｚ以上が通過帯域Ｐａｓｓである。キャパシタＣ３を付加することで、キャパシタＣ１～Ｃ３およびインダクタＬ１により、通過帯域Ｐａｓｓより低い周波数に極小を有する減衰極Ａｔｔが形成される。減衰極Ａｔｔの周波数は３．９ＧＨｚである。ノードＮ１が直接キャパシタＣ３に接続されると、減衰極Ａｔｔは形成されない。キャパシタＣ３がキャパシタＣ１およびＣ２を介してのみノードＮ１と接続されることにより、減衰極Ａｔｔが形成される。図４（ｂ）に示すように、キャパシタＣ３のＱ値が１０のフィルタはＱ値が５０のフィルタより減衰極Ａｔｔが急峻になる。
１．８ＧＨｚの減衰極Ａｔｔを有するフィルタ１００の通過特性を回路シミュレーションした。表２は、シミュレーションにおけるキャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびＱ値およびインダクタＬ１のインダクタンスを示す表である。
表２に示すように、キャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびインダクタＬ１のインダクタンスをそれぞれ０．８ｐＦ、０．８ｐＦ、１．０ｐＦおよび３．５ｎＨとした。キャパシタＣ１およびＣ２のＱ値を１００とした。
図５（ａ）は、実施例１におけるフィルタの通過特性を示す図、図５（ｂ）は、周波数に対するＱ値を示す図である。図５（ｂ）に示すように、周波数が低くなるとＱ値が高くなる。３．９ＧＨｚにおけるＱ値が５０のキャパシタでは１．８ＧＨｚにおけるＱ値は１００である。そこで、表２のように、キャパシタＣ１およびＣ２のＱ値を１００とした。
図５（ａ）に示すように、減衰極Ａｔｔの周波数を１．８ＧＨｚにしても、キャパシタＣ３のＱ値が２０のフィルタはＱ値が１００のフィルタより減衰極Ａｔｔが急峻になる。
３．９ＧＨｚの減衰極Ａｔｔを有するフィルタについて、キャパシタＣ１およびＣ２のＱ値Ｑ１２を５０に固定し、キャパシタＣ３のＱ値Ｑ３を５０、３０、２０、１５、１０、５、４、３と変化させ、フィルタ１００の通過特性をシミュレーションした。キャパシタＣ１およびＣ２のＱ値Ｑ１２に対するキャパシタＣ３のＱ値Ｑ３をＱ３／Ｑ１２とする。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１におけるフィルタの通過特性を示す図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、キャパシタＣ３のＱ値Ｑ３が小さくなると減衰極Ａｔｔが急峻になる。Ｑ３＝３０（Ｑ３／Ｑ１２＝０．６）以下、特にＱ３＝２０（Ｑ３／Ｑ１２＝０．４）以下、さらにＱ３＝１５（Ｑ３／Ｑ１２＝０．３）以下では減衰極Ａｔｔが急激に急峻になる。Ｑ３＝５（Ｑ３／Ｑ１２＝０．１）のとき、減衰極Ａｔｔは最も急峻になる。Ｑ３＝４（Ｑ３／Ｑ１２＝０．０８）のとき、減衰極Ａｔｔの急峻性が悪くなり、Ｑ３＝３（Ｑ３／Ｑ１２＝０．０６）のとき減衰極Ａｔｔの急峻性はＱ３＝５０と同程度となる。
［比較例１］
図７は、比較例１に係るフィルタの回路図である。図７に示すように、比較例１のフィルタ１１０では、キャパシタＣ３はノードＮ１とグランド端子Ｔｇとの間にインダクタＬ１と直列接続されている。比較例１は実施例１と等価にキャパシタＣ３とインダクタＬ１の直列共振回路により減衰極Ａｔｔを形成できる。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は、比較例１に係るフィルタの回路図である。図７に示すように、比較例１のフィルタ１１０では、キャパシタＣ３はノードＮ１とグランド端子Ｔｇとの間にインダクタＬ１と直列接続されている。比較例１は実施例１と等価にキャパシタＣ３とインダクタＬ１の直列共振回路により減衰極Ａｔｔを形成できる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
３．９ＧＨｚの減衰極を有すフィルタ１１０の通過特性を回路シミュレーションした。表３は、シミュレーションにおけるキャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびＱ値およびインダクタＬ１のインダクタンスを示す表である。
表３に示すように、キャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびインダクタＬ１のインダクタンスをそれぞれ１．３５ｐＦ、１．３５ｐＦ、１．１２ｐＦおよび１．５ｎＨとした。キャパシタＣ１およびＣ２のＱ値を５０とした。
図８は、比較例１におけるフィルタの通過特性を示す図である。図８に示すように、３．９ＧＨｚに減衰極Ａｔｔが形成されている。フィルタ１１０では、キャパシタＣ３のＱ値が１０のフィルタとＱ値が５０のフィルタとで、減衰極Ａｔｔの周波数特性は変わらない。
実施例１のフィルタ１００と等価と考えられる比較例１のフィルタ１１０では、キャパシタＣ３のＱ値をキャパシタＣ１およびＣ２のＱ値より小さくしても減衰極Ａｔｔは急峻にはならない。このように、キャパシタＣ３のＱ値をキャパシタＣ１およびＣ２のＱ値より低くすると、減衰極Ａｔｔの急峻性が向上する現象は、実施例１のフィルタ１００特有の現象である。当業者の技術常識によれば、減衰極を形成するキャパシタおよびインダクタのＱ値を高くすると、減衰極は急峻になる。実施例１のフィルタ１００の振る舞いは当業者の技術常識とは逆であることがわかった。
［実施例１の変形例１、２］
図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例１および２に係るフィルタの回路図である。図９（ａ）に示すように、実施例１の変形例１のフィルタ１０１では、ノードＮ３と出力端子Ｔｏｕｔとの間にキャパシタＣ４が接続され、ノードＮ３とグランド端子Ｔｇとの間にインダクタＬ２が接続されている。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９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例１および２に係るフィルタの回路図である。図９（ａ）に示すように、実施例１の変形例１のフィルタ１０１では、ノードＮ３と出力端子Ｔｏｕｔとの間にキャパシタＣ４が接続され、ノードＮ３とグランド端子Ｔｇとの間にインダクタＬ２が接続されている。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９（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２のフィルタ１０２では、ノードＮ３と出力端子Ｔｏｕｔとの間にキャパシタＣ４およびＣ５が直列接続され、ノードＮ５とＮ６との間においてキャパシタＣ４およびＣ５にキャパシタＣ６が並列接続されている。インダクタＬ２の一端はキャパシタＣ４とＣ５との間のノードＮ４に接続されている。インダクタＬ１の他端とインダクタＬ２の他端は共通にノードＮ７に接続されている。インダクタＬ３の一端はノードＮ７に他端はグランド端子Ｔｇ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。
実施例１の変形例１および２のフィルタ１０１および１０２の通過特性を回路シミュレーションした。表４は、シミュレーションしたフィルタ１０１におけるキャパシタＣ１～Ｃ４のキャパシタンスおよびＱ値およびインダクタＬ１およびＬ２のインダクタンスを示す表である。
表４に示すように、キャパシタＣ１～Ｃ４のキャパシタンスおよびインダクタＬ１およびＬ２のインダクタンスをそれぞれ０．７７ｐＦ、０．２３５４ｐＦ、０．２５ｐＦ、１．２４１ｐＦ、２．０５５ｎＨおよび１．２９ｎＨとした。キャパシタＣ１、Ｃ２およびＣ４のＱ値を５０とした。キャパシタＣ３のＱ値を５０と１０にし通過特性をシミュレーションした。
表５は、シミュレーションしたフィルタ１０２におけるキャパシタＣ１～Ｃ６のキャパシタンスおよびＱ値およびインダクタＬ１～Ｌ３のインダクタンスを示す表である。
表５に示すように、キャパシタＣ１～Ｃ６のキャパシタンスおよびインダクタＬ１～Ｌ３のインダクタンスをそれぞれ０．２２ｐＦ、０．２５ｐＦ、０．４ｐＦ、０．２５ｐＦ、０．２２ｐＦ、０．４ｐＦ、３．０ｎＨ、３．０ｎＨおよび０．００５ｎＨとした。キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ４およびＣ５のＱ値を５０とした。キャパシタＣ３およびＣ６のＱ値を５０と１０にし通過特性をシミュレーションした。
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例１および２におけるフィルタの通過特性を示す図である。図１０（ａ）に示すように、実施例１の変形例１のフィルタ１０１では、キャパシタＣ４を設けた分、実施例１より通過帯域Ｐａｓｓと減衰極Ａｔｔの間の減衰量が急峻に変化する。キャパシタＣ３のＱ値を１０とすると、Ｑ値が５０より、減衰極Ａｔｔの急峻性が向上する。
図１０（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２のフィルタ１０２では、キャパシタＣ１～Ｃ３およびインダクタＬ１のフィルタと、キャパシタＣ４～Ｃ６およびインダクタＬ２のフィルタと、を設けたため、通過帯域Ｐａｓｓと減衰極Ａｔｔの間の減衰量が急峻に変化する。減衰極Ａｔｔが２個形成されるため減衰極Ａｔｔの幅が大きくなる。キャパシタＣ３およびＣ６のＱ値を１０とすると、Ｑ値が５０より、減衰極Ａｔｔの急峻性が向上する。
実施例１の変形例１および２のように、キャパシタＣ１～Ｃ３およびインダクタＬ１が設けられていれば、他の素子が設けられていても、キャパシタＣ３のＱ値を低くすると減衰極Ａｔｔの急峻性が高くなる。キャパシタＣ３のＱ値を低くする方法としては、キャパシタＣ３の誘電体にｔａｎδの高い材料を用いる、または、キャパシタＣ３の電極に抵抗率の高い材料を用いることが考えられる。これらの場合、積層体１０内にキャパシタＣ３を形成することが難しため、図２のように、キャパシタＣ３を積層体１０とは別の電子部品２６とする。
実施例１およびその変形例によれば、キャパシタＣ１（第1キャパシタ）およびキャパシタＣ２（第２キャパシタ）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。キャパシタＣ３は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間においてキャパシタＣ１およびＣ２と並列接続されている。ノードＮ１は、キャパシタＣ１とＣ２の間に設けられ、キャパシタＣ１およびＣ２を介してキャパシタＣ３（容量性素子、第３キャパシタ）に接続される。インダクタＬ１は、一端がノードＮ１に接続され、他端がグランド端子Ｔｇに接続されている。このようなフィルタにおいて、キャパシタＣ３のＱ値をキャパシタＣ１のＱ値より小さくかつキャパシタＣ２のＱ値より小さくする。これにより、キャパシタＣ１～Ｃ３およびインダクタＬ１より形成される減衰極Ａｔｔを急峻にできる。
キャパシタＣ３のＱ値は、キャパシタＣ１のＱ値およびキャパシタＣ２のＱ値の０．６倍以下が好ましく、０．４倍以下がより好ましく、０．３倍以下がさらに好ましい。キャパシタＣ３のＱ値は、キャパシタＣ１のＱ値およびキャパシタＣ２のＱ値の０．０４倍以上が好ましく、０．０８倍以上がより好ましい。
図３（ａ）のように、フィルタ１００は、通過帯域Ｐａｓｓを有するハイパスフィルタであり、通過帯域Ｐａｓｓより低い周波数に減衰極Ａｔｔの極小を有する。第２Ｑ値を第１Ｑ値より小さくすることで、減衰極Ａｔｔの急峻性を向上できる。
実施例２では、キャパシタＣ１～Ｃ３のＱ値が製造誤差程度に略等しい場合でも、キャパシタＣ３に直列または並列に抵抗素子を接続することで、キャパシタＣ３のＱ値を実質的に低くすることができる。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ実施例２およびその変形例１に係るフィルタの回路図である。図１１（ａ）に示すように、実施例２のフィルタ１０３では、ノードＮ２とＮ３との間において、抵抗ＲがキャパシタＣ３に直列接続されている。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１１（ｂ）に示すように、実施例２の変形例１のフィルタ１０４では、ノードＮ２とＮ３との間において、抵抗ＲがキャパシタＣ３に並列接続されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例２およびその変形例１において、図２の積層体１０にキャパシタＣ１～Ｃ３およびインダクタＬ１を形成し、電子部品２６を抵抗Ｒとしてもよい。また、積層体１０内にキャパシタＣ１～Ｃ３、インダクタＬ１および抵抗Ｒを形成してもよい。
実施例２およびその変形例１のフィルタ１０３および１０４の通過特性を回路シミュレーションした。キャパシタＣ１～Ｃ３のキャパシタンスおよびＱ値並びにインダクタＬ１インダクタンスは、実施例１の表１と同じである。キャパシタＣ３のＱ値はキャパシタＣ１およびＣ２のＱ値と同じ５０である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例２におけるフィルタ１０３の通過特性を示す図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、抵抗Ｒの抵抗値を０Ω、１Ω、２Ω、４Ω、６Ω、１０Ω、１５Ω、２０Ωおよび２５Ωと変化させた。抵抗Ｒが０Ωのときは、図４（ｂ）におけるキャパシタＣ３のＱ値が５０のときのフィルタ１００と同じ通過特性である。抵抗Ｒの抵抗値が高くなると減衰極Ａｔｔの急峻性が向上する。Ｒ＝１０Ωのとき、減衰極Ａｔｔの急峻性が最も高くなる。抵抗Ｒの抵抗値が１０Ωより高くなると、減衰極の急峻性が低くなり、Ｒ＝２５Ωのとき、Ｒ＝０Ωのときの減衰極の急峻性と同程度となる。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例２の変形例１におけるフィルタ１０４の通過特性を示す図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、抵抗Ｒの抵抗値を∞、４０００Ω、２０００Ω、１５００Ω、１０００Ω、５００Ω、４００Ω、３００Ωおよび２５０Ωと変化させた。抵抗Ｒが∞のときは、図４（ｂ）におけるキャパシタＣ３のＱ値が５０のときのフィルタ１００と同じ通過特性である。抵抗Ｒの抵抗値が低くなると減衰極Ａｔｔの急峻性が向上する。Ｒ＝５００Ωのとき、減衰極Ａｔｔの急峻性が最も高くなる。抵抗Ｒの抵抗値が５００Ωより低くなると、減衰極の急峻性が低くなり、Ｒ＝２５０Ωのとき、Ｒ＝∞のときの減衰極の急峻性と同程度となる。
実施例２およびその変形例によれば、抵抗Ｒ（抵抗素子）は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間において、キャパシタＣ１およびＣ２に並列接続され、キャパシタＣ３に直列接続および／または並列接続されている。これにより、ノードＮ２とＮ３との間におけるキャパシタＣ３と抵抗Ｒとの合成のＱ値がキャパシタＣ３単体のＱ値より低くなる。よって、キャパシタＣ３のＱ値がキャパシタＣ１およびＣ２のＱ値と製造誤差程度に略同じであっても減衰極Ａｔｔの急峻性を向上できる。
ノードＮ２とＮ３との間におけるキャパシタＣ３と抵抗Ｒとの合成のＱ値がキャパシタＣ１のＱ値およびキャパシタＣ２のＱ値の０．６倍以下が好ましく、０．４倍以下がより好ましく、０．３倍以下がさらに好ましい。キャパシタＣ３と抵抗Ｒとの合成のＱ値はキャパシタＣ１のＱ値およびキャパシタＣ２のＱ値の０．０４倍以上が好ましく、０．０８倍以上がより好ましい。
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、それぞれ実施例３およびその変形例１に係るフィルタの回路図である。図１４（ａ）に示すように、実施例３のフィルタ１０５では、キャパシタＣ３の代わりに弾性波共振器３０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１４（ｂ）に示すように、実施例３の変形例１のフィルタ１０６では、ノードＮ２とＮ３との間において、抵抗Ｒが弾性波共振器３０に直列接続されている。その他の構成は実施例３と同じであり説明を省略する。
図１５（ａ）は、実施例３およびその変形例１における弾性波共振器の平面図であり、図１５（ｂ）は、実施例３およびその変形例における別の弾性波共振器の断面図である。図１５（ａ）の例では、弾性波共振器３０は弾性表面波共振器である。基板４１の上面にＩＤＴ（Interdigital Transducer）４０と反射器４２が設けられている。ＩＤＴ４０は、互いに対向する１対の櫛型電極４０ａを有する。櫛型電極４０ａは、複数の電極指４０ｂと複数の電極指４０ｂを接続するバスバー４０ｃとを有する。反射器４２は、ＩＤＴ４０の両側に設けられている。ＩＤＴ４０が基板４１に弾性表面波を励振する。基板４１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４１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。ＩＤＴ４０および反射器４２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４１上にＩＤＴ４０および反射器４２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１５（ｂ）の例では、弾性波共振器３０は圧電薄膜共振器である。基板４１上に圧電膜４６が設けられている。圧電膜４６を挟むように下部電極４４および上部電極４８が設けられている。下部電極４４と基板４１との間に空隙４５が形成されている。圧電膜４６の少なくとも一部を挟み下部電極４４と上部電極４８とが対向する領域が共振領域４７である。共振領域４７内の下部電極４４および上部電極４８は圧電膜４６内に、厚み縦振動モードまたは厚みすべり振動モードの弾性波を励振する。基板４１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４４および上部電極４８は例えばルテニウム膜、単結晶タンタル酸リチウム膜または単結晶ニオブ酸リチウム膜等の金属膜である。圧電膜４６は例えば窒化アルミニウム膜、である。空隙４５の代わりに音響反射膜が設けられていてもよい。
実施例３およびその変形例１のフィルタ１０５および１０６の通過特性を回路シミュレーションした。キャパシタＣ１、Ｃ２のキャパシタンスおよびＱ値並びにインダクタＬ１のインダクタンスは、実施例１の表１と同じである。実施例３の変形例１のフィルタ１０６では抵抗Ｒの抵抗値を６Ωとした。
図１６は、実施例３およびその変形例１に係るフィルタの通過特性を示す図である。キャパシタＣ１、Ｃ２のキャパシタンスおよびＱ値、並びにインダクタＬ１のインダクタンスは表１と同じである。弾性波共振器３０の共振周波数は３．８９３ＧＨｚであり、減衰極ＡｔｔにおけるＱ値は約２０である。図１６に示すように、約４．５ＧＨｚ以上が通過帯域Ｐａｓｓとなる。減衰極Ａｔｔ１では弾性波共振器３０は容量性である。キャパシタＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１と弾性波共振器３０のキャパシタンスにより減衰極Ａｔｔ１が形成される。通過帯域Ｐａｓｓと減衰極Ａｔｔ１との間に、弾性波共振器３０の共振周波数により減衰極Ａｔｔ２が形成される。減衰極Ａｔｔ２により通過帯域Ｐａｓｓと減衰域との間の減衰量の急峻性を向上できる。フィルタ１０６ではフィルタ１０５に比べ減衰極Ａｔｔ１の急峻性を向上できる。また、フィルタ１０５において、減衰極Ａｔｔ１の周波数における弾性波共振器３０のＱ値をキャパシタＣ１およびＣ２のＱ値より小さくすることで、減衰極Ａｔｔ１を急峻にできる。
図１７は、実施例３の変形例２に係るフィルタの回路図である。図１７に示すように、実施例３の変形例２のフィルタ１０７では、ノードＮ２とＮ３との間において、抵抗Ｒが弾性波共振器３０に並列接続されている。その他の構成は実施例３と同じであり説明を省略する。実施例３の変形例２においても、実施例３の変形例１と同様に、減衰極Ａｔｔ１の急峻性を向上させることができる。
実施例３およびその変形例によれば、容量性素子は弾性波共振器３０であり、弾性波共振器３０は減衰極Ａｔｔ１（第１減衰極）の第１極小と通過帯域Ｐａｓｓとの間に減衰極Ａｔｔ２（第２減衰極）の第２極小を形成する。このように、容量性素子は弾性波共振器３０でもよい。
実施例４は、実施例１～３およびその変形例が用いられるマルチプレクサの例である。図１８は、実施例４に係るトリプレクサの回路図である。図１８に示すように、トリプレクサ３２はフィルタ３４、３６および３８を備えている。共通端子Ａｎｔと端子ＬＢ、ＭＢおよびＨＢとの間にそれぞれフィルタ３４、３６および３８が接続されている。共通端子Ａｎｔにはアンテナ３５が接続されている。フィルタ３４は例えばローパスフィルタであり、ローバンドの高周波信号を通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。フィルタ３６は例えばバンドパスフィルタであり、ローバンドより高い周波数のミドルバンドの高周波信号を通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。フィルタ３８は例えばハイパスフィルタであり、ミドルバンドより高い周波数のハイバンドの高周波信号を通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。フィルタ３８を実施例１およびその変形例のフィルタとすることができる。マルチプレクサの例としてトリプレクサの例を説明したが、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。
１０ 積層体
１１ａ～１１ｆ 誘電体層
１２ｂ～１２ｆ 導電体パターン
１３ｂ～１３ｆ ビア配線
１４、２２ 端子
２０ 基板
２４ 接合材
２６ 電子部品
３０ 弾性波共振器
３２ トリプレクサ
３４、３６、３８ フィルタ
１１ａ～１１ｆ 誘電体層
１２ｂ～１２ｆ 導電体パターン
１３ｂ～１３ｆ ビア配線
１４、２２ 端子
２０ 基板
２４ 接合材
２６ 電子部品
３０ 弾性波共振器
３２ トリプレクサ
３４、３６、３８ フィルタ
Claims (12)
- 入力端子と、
出力端子と、
グランド端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列接続された第１キャパシタおよび第２キャパシタと、
前記入力端子と前記出力端子との間において前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタと並列接続され、前記第１キャパシタのＱ値より小さくかつ前記第２キャパシタのＱ値より小さいＱ値を有する容量性素子と、
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの間に設けられ、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタを介して前記容量性素子に接続されるノードと、
一端が前記ノードに接続され、他端が前記グランド端子に接続されたインダクタと、
を備えるフィルタ。 - 前記容量性素子のＱ値は、前記第１キャパシタのＱ値の０．６倍以下かつ前記第２キャパシタのＱ値の０．６倍以下である請求項１に記載のフィルタ。
- 前記フィルタは、通過帯域を有するハイパスフィルタであり、
前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ、前記容量性素子および前記インダクタは前記通過帯域より低い周波数に第１減衰極の第１極小を形成する請求項１または２に記載のフィルタ。 - 前記容量性素子は弾性波共振器であり、
前記弾性波共振器は前記第１極小と前記通過帯域との間に第２減衰極の第２極小を形成する請求項３に記載のフィルタ。 - 前記容量性素子は第３キャパシタである請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 入力端子と、
出力端子と、
グランド端子と、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列接続された第１キャパシタおよび第２キャパシタと、
前記入力端子と前記出力端子との間において前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタと並列接続された容量性素子と、
前記入力端子と前記出力端子との間において前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタと並列接続され、前記容量性素子に直列接続および／または並列接続された抵抗素子と、
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの間に設けられ、前記第１キャパシタおよび前記第２キャパシタを介して前記容量性素子に接続されるノードと、
一端が前記ノードに接続され、他端が前記グランド端子に接続されたインダクタと、
を備えるフィルタ。 - 前記容量性素子と前記抵抗素子との合成のＱ値は、前記第１キャパシタのＱ値の０．６倍以下かつ前記第２キャパシタのＱ値の０．６倍以下である請求項６に記載のフィルタ。
- 前記フィルタは、通過帯域を有するハイパスフィルタであり、
前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ、前記容量性素子および前記インダクタは前記通過帯域より低い周波数に第１減衰極の第１極小を形成する請求項６または７に記載のフィルタ。 - 前記容量性素子は弾性波共振器であり、
前記弾性波共振器は前記第１極小と前記通過帯域との間に第２減衰極の第２極小を形成する請求項８に記載のフィルタ。 - 前記容量性素子は第３キャパシタである請求項６から８のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタおよび前記第３キャパシタのＱ値は互いに略等しい請求項１０に記載のフィルタ。
- 請求項１から１１のいずれか一項に記載のフィルタを備えるマルチプレクサ。
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