JP2023503678A - フィルタ回路、デュプレクサ、及び通信機器 - Google Patents

Abstract

良好な受動相互変調性能を有するフィルタ回路（１００）、フィルタ回路（１００）を含むデュプレクサ（１００a）、及び通信機器（１）が開示される。フィルタ回路（１００）は、無線周波数信号を受信する入力ポート（In）、直列共振器ユニット（１１０）、並列共振器ユニット（１２０）、及び出力ポート（Out）を含む。直列共振器ユニット（１１０）は、入力ポート（In）と出力ポート（Out）の間に結合される。並列共振器ユニット（１２０）は、直列共振器ユニット（１１０）と協働して、無線周波数信号をフィルタリングし、無線周波数信号は出力ポート（Out）を通じて出力される。並列共振器ユニット（１２０）は、互いに並列に結合される少なくとも２つの並列共振器支流（１２０a及び１２０b）を含む。並列共振器支流（１２０a及び１２０b）は、両方とも、入力ポート（In）と出力ポート（Out）の間の第１ノード（Nout）と、グランド端子（GND）と、の間に結合される。並列共振器支流（１２０a及び１２０b）は、各々、少なくとも１つの並列共振器を含む。並列共振器ユニットは、出力ポート（Out）に最も近いレベルの並列共振器ユニットである。並列共振器は第１電極及び第２電極を含む。各並列共振器支流の中の、第１ノード（Nout）に結合される電極は同じである。

Description

［関連出願］
本願は、参照により全体がここに組み込まれる、中国特許出願番号２０１９１１２１１７８５.６号、中国特許庁に２０１９年１１月２９日に出願、名称「FILTER CIRCUIT, DUPLEXER, AND COMMUNICATION APPARATUS」の優先権を主張する。

［技術分野］
本願の実施形態は、無線周波数通信技術の分野に関し、特に、フィルタ回路、デュプレクサ、及び通信機器に関する。

人々の生活の中で通信機器が広く適用されるに伴い、通信機器の重要なパラメータとして、無線信号の品質は、通信機器の全体的品質を測定するために使用されている。通信機器においける無線信号の送信及び受信の両方は、フィルタリングのためのフィルタを必要とする。従って、フィルタは、無線信号の品質に大きな影響を与える。

現在、通信機器における無線信号チャネルの数が増大するにつれ、各無線信号チャネルにおけるフィルタ間の受動相互変調（Passive Inter Modulation, PIM）干渉が大きくなっている。従って、各チャネルで送信される無線周波数信号の大きな受動相互変調干渉ノイズが引き起こされ、通信機器の全体的品質が更に影響を受ける。

前述の問題を解決するために、本願の実施形態は、フィルタ回路、デュプレクサ、及び通信機器を提供する。フィルタ回路の出力ポートに最も近いレベルの並列共振器ユニット内の回路構造は、フィルタ回路の干渉抑制能力を効果的に向上するよう調整される。その結果、フィルタ回路の受動相互変調が望ましくなる。

第１の態様によると、本願の実施形態は、フィルタ回路を提供する。フィルタ回路は、入力ポート、直列共振器ユニット、並列共振器ユニット、及び出力ポートを含む。入力ポートは、無線周波数信号を受信するよう構成される。直列共振器ユニットは、入力ポートと出力ポートの間に結合される。直列共振器ユニットが、並列共振器ユニットと協働して、無線周波数信号をフィルタリングした後に、無線周波数信号は出力ポートから出力される。並列共振器ユニットは、互いに並列に結合されたM個の並列共振器支流を含み、M個の並列共振器支流は、入力ポートと出力ポートとの間の第１ノードと、グランド端子との間に結合され、M個の並列共振器支流の各々は、少なくとも１つの並列共振器を含み、並列共振器ユニットは、出力ポートに最も近いレベルの並列共振器ユニットであり、Mは２以上の自然数である。

各並列共振器は、第１極性の第１電極と、第２極性の第２電極と、を含む。各並列共振器支流の中の、第１ノードに結合される電極は、第１極性の第１電極であるか、又は、各並列共振器支流の中の、第１ノードに結合される電極は、第２極性の第２電極である。

出力ポートに最も近いレベルの並列共振器ユニットは、２個の並列共振器支流を含むので、受動相互変調におけるPIM３が向上でき、フィルタ回路により全体的に生成される干渉は効果的に抑制され、それにより、フィルタリングを通じて得られるワイヤレス無線周波数信号の品質を保証する。更に、２個の並列共振器支流の中の並列共振器の第１ノードに結合される複数の電極は、同じであり、その結果、並列共振器支流の構成がより簡易且つ便利になる。更に、第１ノードに１つの並列共振器だけを配置することにより、干渉が効果的に抑制されるので、フィルタ回路の全体的な体積は効果的に縮小される。

本願の実施形態では、各並列共振器支流が２つ以上の共振器を含むとき、２つ以上の並列共振器は直列に結合される。並列共振器が直列に結合されるので、並列共振器の結合方法はより簡易且つ便利である。

本願の実施形態では、各並列共振器支流が２又は３個の共振器を含むとき、並列共振器ユニットの中の並列共振器の数、及び干渉抑制能力が最良の平衡点に達することができるように、並列共振器ユニットの設計は平衡を取られる必要がある。具体的には、この場合には、並列共振器の数が少ないので、フィルタ回路はより良い干渉抑制性能を有し、フィルタ回路の全体的体積はより小さい。

本願の実施形態では、各並列共振器支流の中の直列に結合される並列共振器の数は、異なり、フィルタ回路の干渉抑制能力は、各並列共振器支流の中の並列共振器の数を調整することにより、調整される。その結果、フィルタ回路の干渉抑制能力が柔軟に調整できる。

本願の実施形態では、直列共振器ユニットは、反共振周波数において高インピーダンス特性を有し、並列共振器ユニットは、共振周波数において高インピーダンス特性を有し、直列共振器ユニット及び並列共振器ユニットは、帯域通過フィルタを形成し、帯域通過フィルタの中心周波数は、直列共振器ユニットの共振周波数、又は並列共振器ユニットの反共振周波数である。フィルタ回路が、受信した無線周波数信号をフィルタリングしながら、更に効果的に干渉を抑制できるように、直列共振器ユニットは並列共振器ユニットと協働する。

本願の実施形態では、フィルタ回路は、各々低干渉で表面音響波の形式又はバルク音響波の形式で送信される信号をフィルタリングする表面音響波フィルタ又はバルク音響波フィルタであってよい。

第２の態様によると、本願の実施形態は、より良い受動相互変調を有するデュプレクサを提供する。デュプレクサは、上述の２個のフィルタ回路を含む。２個のフィルタ回路は、各々、無線周波数信号受信方向及び無線周波数信号送信方向で無線周波数信号をフィルタリングする。その結果、送信方向と受信方向の両方で無線周波数信号に対してフィルタリングが実行されるとき、干渉は良好に抑制でき、受動相互変調は良好である。

第３の態様によると、本願の実施形態は、通信機器を提供する。通信機器は、少なくとも前述のフィルタ回路を含む。フィルタ回路は、送信周波数帯域又は受信周波数帯域で無線周波数信号をフィルタリングするときに生成される干渉を良好に抑制でき、良好な受動相互変調を保証できる。その結果、通信機器において送信される信号の品質が良好である。

本願の実施形態では、通信機器はアンテナを更に含む。アンテナは、フィルタ回路に結合される。アンテナは、フィルタ回路によりフィルタリングされるべき無線周波数信号を受信し、フィルタ回路により実行されるフィルタリングを通じて得られた無線周波数信号を送信するよう構成される。

無線周波数通信モジュールの機能モジュール図である。

本願の実施形態によるデュプレクサの機能モジュール図である。

本願の実施形態による図１に示される無線周波数通信モジュールが適用される通信機器の構造の概略図である。

本願の実施形態による図１に示される無線周波数通信モジュールが適用される通信機器の構造の概略図である。

本願の実施形態による図１に示されるフィルタの回路構造の概略図である。

サブ直列共振器ユニットの動作特性の中の無線周波数信号波形の概略図である。

第１並列共振器ユニットの動作特性の中の無線周波数信号波形の概略図である。

図４に示されるフィルタの動作特性の中の無線周波数信号波形の概略図である。

本願の別の実施形態による図１に示されるフィルタの回路構造の概略図である。

本願の別の実施形態による図１に示されるフィルタの回路構造の概略図である。

本願の別の実施形態による図１に示されるフィルタの回路構造の概略図である。

図１は、無線周波数通信モジュールの機能モジュール図である。図１に示されるように、無線周波数通信モジュール１０は、フィルタ回路１００、アンテナ１０１、及び信号増幅器１０３を含む。フィルタ回路１００は、アンテナ１０１と信号増幅器１０３との間に結合される。本実施形態における結合は、電気的導体線を用いて実施される電気的結合であり、それを通じて電気信号が送信できる。

アンテナ１０１は、無線信号を異なる周波数で別の通信機器へ送信し、又は別の通信機器から無線信号を受信するよう構成される。本実施形態では、フィルタ回路１００は、信号増幅器１０３からアンテナ１０１へ送信周波数帯域で信号を供給するよう構成される。或いは、本願の別の実施形態では、フィルタ回路１００は、アンテナ２０から信号増幅器１０３へ受信周波数帯域で信号を供給するよう構成される。更に、フィルタ回路１００は、受信周波数帯域又は送信周波数帯域内の種々の周波数を抑制でき、言い換えると、受信周波数帯域内の無線周波数信号をフィルタリングできる。

本実施形態では、フィルタ回路１００は、フィルタリングするために適用される。言い換えると、フィルタ回路１００は、受信周波数帯域又は送信周波数帯域内の無線周波数信号をフィルタリングするフィルタである。

本実施形態では、図１は、１つのみの信号増幅器１０３を示すが、信号増幅器１０３は、受信周波数帯域内の処理を実行する低雑音増幅器、及び送信周波数帯域内の電力増幅器を含んでよい。増幅器の段の数、及び段の間のフィルタの数は、実際の状況に基づき設定されてよい。

留意すべきことに、本実施形態では、フィルタ回路１００は、単一チャネル上の無線周波数信号をフィルタリングする。つまり、フィルタ回路１００は、送信周波数帯域内の無線周波数信号を別個にフィルタリングするか、又は受信周波数帯域内のビデオ信号を別個にフィルタリングする。

図２に示されるように、本願の実施形態では、２個のフィルタ回路１００が、２個のチャネル上のフィルタリングを実行するデュプレクサ１００aを形成する。勿論、本願の別の実施形態では、３個以上のフィルタ回路１００がマルチチャネルマルチプレクサを形成してよい。

具体的に、図２に示されるように、デュプレクサ１００a内の２個のフィルタ回路１００は、異なる方向の無線周波数信号を別個に受信し、次にフィルタリングを実行する。例えば、フィルタ回路１００のうちの１つは、送信周波数帯域（TX）内の、外部へ送信されるべき、アンテナ１０１に送信される必要のある無線周波数信号をフィルタリングし、次に、他方のフィルタ回路１００は、受信周波数帯域（RX）内の、アンテナ１０１により提供される無線周波数信号をフィルタリングする。更に、デュプレクサ１００は、受信周波数帯域から送信周波数帯域を分離するよう構成される（図示されない）機能回路を更に含む。しかしながら、本実施形態では、２個のフィルタ回路１００の回路構造は、基本的に同じである。

フィルタ回路１００又はフィルタ回路１００を含むデュプレクサ１００aを、通信装置又はネットワーク装置の設計に含めることにより、フィルタ回路１００は、送信周波数帯域内の無線周波数信号又は受信周波数帯域内の無線周波数信号における無線周波数信号内の干渉を低減できる。

本実施形態では、フィルタ回路１００は、表面音響波（Surface Acoustic Wave, SAW）フィルタに適用されてよい。本願の別の実施形態では、フィルタ回路１００は、代替として、バルク音響波（Bulk Acoustic Wave, BAW）フィルタに適用されてよい。

図３は、本願の実施形態による図１に示される無線周波数通信モジュール１０が適用される通信機器１の構造の概略図である。

本実施形態では、通信機器１はネットワーク装置である。ネットワーク装置は、基地局（base station, BS）を含む。基地局は、図１に示される無線周波数通信モジュール１０を含む。基地局は、無線アクセスネットワークの中に配置され、端末との無線通信を実行できる装置であってよい。基地局は、マクロ基地局、マイクロ基地局、中継局、及びアクセスポイントのような複数の形式であってよい。例えば、本願の実施形態における基地局は、５Gにおける基地局、又はLTEにおける基地局であってよい。５Gにおける基地局は、送受信ポイント（transmission reception point, TRP）又はgNBとも呼ばれてよい。本願の実施形態では、ネットワーク装置機能を実装するよう構成される機器は、ネットワーク装置であってよく、又は、ネットワーク装置が機能を実装するのを支援できる機器、例えばチップシステムであってよい。機器は、ネットワーク装置内に設置されてよい。

図４は、本願の実施形態による図１に示される無線周波数通信モジュール１０が適用される通信機器１の構造の概略図である。

本実施形態では、通信機器１は、携帯電話機又はタブレットコンピュータのようなモバイル通信装置であってよい。モバイル通信装置は、図１に示される無線周波数通信モジュール１０を含んでよい。

図５は、本願の実施形態による図１に示されるフィルタ回路１００の回路構造の概略図である。

図５に示すように、フィルタ回路１００は、入力ポートIn、インダクタL、直列共振器ユニット１１０、並列共振器ユニット１２０、及び出力ポートOutを含む。

本実施形態では、入力ポートInは、図１に示される信号増幅器１０３に結合され、通信機器内で信号増幅器１０３により提供されるワイヤレス無線周波数信号を受信するよう構成される。出力ポートOutは、アンテナ１０１に結合され、無線周波数通信モジュール１０が配置される端末内の機能モジュールにより提供されるワイヤレス無線周波数信号をフィルタリングし、次に、アンテナ１０１を用いて、フィルタリングを通じて得たワイヤレス無線周波数信号を送信する。

勿論、本願の別の実施形態では、入力ポートInは、代替として、アンテナ１０１に結合されてよく、アンテナ１０１からワイヤレス無線周波数信号を受信するよう構成され、出力ポートOutは、信号増幅器１０３に結合され、アンテナ１０１により受信されたワイヤレス無線周波数信号をフィルタリングし、ワイヤレス無線周波数信号を端末内の別の機能モジュールに提供する。

直列共振器ユニット１１０は、入力ポートInと出力ポートOutの間に直列に結合される。並列共振器ユニット１２０は、入力ポートInと出力ポートOutの間の任意のノードと、グランド端子GNDと、の間に電気的に結合される。

本実施形態では、第１直列共振器ユニット１１０は、直列に直列結合される少なくとも１つのサブ直列共振器ユニットを含む。サブ直列共振器ユニットの数は、フィルタ回路１００の実際の要件パラメータに基づき設定されてよい。例えば、図４に示される第１直列共振器ユニット１１０は、直列に直列結合される４個のサブ直列共振器ユニットを含み、入力ポートInについては、最後の位置に配置されたサブ直列共振器ユニットは、第１ノードNoutと出力ポートOutとの間に結合される。本実施形態では、説明を容易にするために、４個のサブ直列共振器ユニットがサブ直列共振器ユニットSR１、サブ直列共振器ユニットSR２、サブ直列共振器ユニットSR３、及びサブ直列共振器ユニットSR４として定義される。各サブ直列共振器ユニットSR１、サブ直列共振器ユニットSR２、サブ直列共振器ユニットSR３、及びサブ直列共振器ユニットSR４は、低域通過フィルタリング特性を有する。

より具体的には、サブ直列共振器ユニットSR１、サブ直列共振器ユニットSR２、サブ直列共振器ユニットSR３、及びサブ直列共振器ユニットSR４は、入力ポートInから出力ポートOutに直列に直列結合され、入力ポートInについては、最後の位置に配置されたサブ直列共振器ユニットSR４が、第１ノードNoutと出力ポートOutとの間に結合される。言い換えると、サブ直列共振器ユニットSR３とサブ直列共振器ユニットSR４との間のノードは、第１ノードNoutと定義される。

本願の本実施形態では、第１ノードNoutは、入力ポートInと出力ポートOutとの間の任意のノードであり、第１ノードNoutと出力ポートOutとの間に配置される並列共振器ユニット１２０に結合されたノードは無い。言い換えると、１つの並列共振器ユニット１２０が入力ポートInと出力ポートOutとの間の１つのノードに結合されるので、フィルタ回路１００に含まれる並列共振器ユニットの数に拘わらず、入力ポートInについては、第１ノードNoutは、最後の位置にある、並列共振器ユニット１２０に結合するよう構成されるノードである。更に、出力ポートOutについて、第１ノードNoutは、また、最も近い位置にある、並列共振器ユニット１２０に結合するよう構成されるノードである。

例えば、第１ノードNoutは、代替として、別の並列共振器ユニットが第１ノードNoutと出力ポートOutとの間のノードとグランド端子GNDとの間に配置されない限り、サブ直列共振器ユニットSR１とサブ直列共振器ユニットSR２との間に、又はサブ直列共振器ユニットSR２とサブ直列共振器ユニットSR３との間に配置されてよい。

各サブ直列共振器ユニットは、少なくとも１つの直列共振器を含む。本実施形態では、入力ポートInに結合される直列共振器ユニットSR１は、直列に結合される２個の直列共振器SR１１及びSR１２を含み、出力ポートOutに結合される直列共振器ユニットSR４は、直列に結合される２個の直列共振器SR４１及びSR４２を含む。サブ直列共振器ユニットSR１とサブ直列共振器ユニットSR４との間の他のサブ直列共振器ユニットSR２及びSR３は、直列共振器SR２１及びSR３１を含む。言い換えると、入力ポートIn又は出力ポートOutに直接結合されないサブ直列共振器ユニットは、１つの直列共振器を含む。

本実施形態では、直列共振器SR１１、直列共振器SR１２、直列共振器SR２１、直列共振器SR３１、及び直列共振器SR４１及びSR４２の動作パラメータ及び構造は、フィルタ回路１００の実際のパラメータ要件に基づき、同じに設定され又は完全に同じでなくてよい。

本願の別の実施形態では、各サブ直列共振器ユニットに含まれる直列共振器の数は、実際の要件に基づき調整されてよく、それに限定されない。

インダクタLは、入力ポートInとサブ直列共振器ユニットSR１との間に結合される。更に、インダクタLは、サブ直列共振器ユニットSr４と出力ポートOutとの間にも配置される。インダクタLは、直列共振器ユニット１１０及び並列共振器ユニット１２０とのパラメータ整合を実行するよう構成される。勿論、本願の別の実施形態では、代替として、実際の要件に基づきインダクタLが配置される必要がない。

本実施形態では、並列共振器ユニット１２０は、入力ポートInと出力ポートOutとの間に結合され、出力ポートOutに最も近いレベルの並列共振器ユニットである。言い換えると、並列共振器ユニット１２０は、入力ポートInへの最後のレベルの並列共振器ユニットである。従って、並列共振器ユニット１２０と出力ポートOutとの間に並列共振器ユニットは存在しない。

並列共振器ユニット１２０は、互いに並列に結合される少なくとも２つの並列共振器支流１２０a及び１２０bを含む。並列共振器支流１２０a及び１２０bは、各々、少なくとも１つの並列共振器を含む。

並列共振器支流１２０a及び１２０bは、両方とも、同じ第１ノードNoutとグランド端子GNDとの間に結合される。言い換えると、並列共振器支流１２０aに結合されるノードへの電圧入力は、並列共振器支流１２０bに結合されるノードへの電圧入力と同じである。つまり、サブ直列共振器ユニットは、並列共振器支流１２０aと１２０bとの間に配置される。

並列共振器支流の数Mは、各並列共振器支流に含まれる並列共振器の数Nと同じ又は異なってよい。Mは２以上の自然数であり、Nは１以上の自然数である。

より具体的には、MとNが同じ、例えば両方ともiであるとき、並列共振器ユニット１２０の中の並列共振器は、i×iマトリクスの形式で配置され、iは２以上の自然数であり、M及びN以下である。

例えば、並列共振器支流の数M、及び各並列共振器支流の中の並列共振器の数Nが、両方とも２であるとき、並列共振器ユニット１２０の中の並列共振器は、２×２マトリクスの形式に配置される。

本実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの各々に含まれる並列共振器の数Nは、２以上であり、並列共振器支流１２０a及び１２０bの各々の中の並列共振器は、直列に直列結合される。並列共振器支流１２０a及び１２０bは、同じ数、例えば２又は３個の並列共振器を含んでよい。或いは、並列共振器支流１２０a及び１２０bは、異なる数の並列共振器を含んでよい。例えば、並列共振器支流１２０aは、２個の直列の並列共振器を含み、並列共振器支流１２０aは、３個の直列の並列共振器を含む。

本実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bは、各々、２個の直列の並列共振器を含み、並列支流１２０aは、第１ノードNoutとグランド端子GNDとの間に直列に結合される第１並列共振器PR１及び第２並列共振器PR２を含み、並列支流１２０bは、第１ノードNoutとグランド端子GNDとの間に直列に結合される第４並列共振器PR４及び第５並列共振器PR６を含む。

より具体的には、第１並列共振器PR１は、第１極性の第１電極PR１Tと、第２極性の第２電極PR１Bとを含み、第２並列共振器PR２は、第１極性の第３電極PR２Tと、第２極性の第４電極PR２Bとを含む。第１電極PR１Tは第１ノードNoutに結合され、第２電極PR１Bは第３電極PR２Tに結合され、第４電極PR２Bはグランド端子GNDに結合される。第１極性は第２極性の反対であり、並列共振器内の２つの異なる極性の電極は反対位相で動作する。

第４並列共振器PR４は、第７電極PR４T及び第８電極PR４Bを含む。第５並列共振器PR５は、第９電極PR５T及び第１０電極PR５Bを含む。第７電極PR４Tは第１ノードNoutに結合され、第８電極PR４Bは第９電極PR５Tに結合され、第１０電極PR５Bはグランド端子GNDに結合される。

並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器の中の、第１位置に配置される、同じ極性の電極は、第１ノードNoutに結合される。例えば、図４に示されるように、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器内の、第１位置に配置される、第１極性の第１電極PR１T及び第７電極PR４Tは、第１ノードNoutに結合される。代替として本願の別の実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器内の、第１位置に配置される、第２極性の第２電極PR１B及び第８電極PR４Bは、第１ノードNoutに結合される。

具体的に、本実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の、第１位置に配置される、第１極性の第１電極PR１T及び第７電極PR４Tは、第１ノードNoutに結合される。更に、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の最後の位置に配置される、第２極性の第４電極PR２B及び第１０電極PR５Bは、グランド端子GNDに結合される。

本願の別の実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の第１位置に配置される、第１極性の第１電極PR１T及び第７電極PR４Tは、第１ノードNoutに結合される。更に、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の最後の位置に配置される、第２極性の第４電極PR２B及び第１０電極PR５Bは、グランド端子GNDに結合される。

本実施形態では、第１極性の第１電極PR１T、第３電極PR２T、第７電極PR４T、及び第９電極PR５Tは、上の電極であり、第２極性の第２電極PR１B、第４電極PR２B、第８電極PR４B、及びPR５Bは、下の電極である。

更に、本実施形態では、並列共振器ユニット１２０の中の複数のサブ直列共振器ユニット及び複数の並列共振器は、表面音響波共振器である。

図５を参照して、フィルタ回路１００のフィルタリング動作原理が詳細に説明される。

複数のサブ直列共振器ユニットの動作原理及び特性は、図６に示される。図６では、X軸は周波数であり、Y軸は散乱パラメータ（伝送損失を表す）であり、記号ωasは直列共振器の反共振周波数であり、記号ωrsは直列共振器の共振周波数である。図６に示されるように、各直列の並列共振器ユニットの中の直列共振器（Series Resonator）は、反共振周波数ωasにおいて高インピーダンス特性を有し、共振周波数ωrsにおいて低インピーダンス特性を有する。本実施形態では、全部の直列共振器は低域通過フィルタリング特性を有する。高い抑制能力を有する低域通過フィルタリング特性は、複数の直列共振器を直列に結合することにより、表される。言い換えると、周波数ωrsより低い周波数を有する信号は、直列共振器ユニット１１０を通じて送信できる。

留意すべきことに、直列共振器は、入力ポートInと出力ポートOutとの間に直列に結合され、反共振周波数ωasにおいて高インピーダンス特性を有し、共振周波数ωrsにおいて低インピーダンス特性を有する。その結果、直列共振器に入力される無線周波数信号の中で、低周波数を有する無線周波数信号は、直列共振器を通じて送信でき、高周波数を有する無線周波数信号は直列共振器によりブロックされ又は抑制され、送信できない。

本実施形態では、各サブ直列共振器ユニットの中の直列共振器の動作特性は、同じである。つまり、各直列共振器の反共振周波数及び共振周波数は同じである。従って、各サブ直列共振器ユニットの反共振周波数は、サブ直列共振器ユニットに含まれる直列共振器の反共振周波数と重なり合い、各サブ直列共振器ユニットの共振周波数は、サブ直列共振器ユニットに含まれる直列共振器の共振周波数と重なり合う。更に、各サブ直列共振器ユニットのインピーダンス特性は、サブ直列共振器ユニットに含まれる直列共振器のインピーダンス特性と同じである。

並列共振器ユニット１２０の中の並列共振器（Parallel Resonator）の動作原理及び特性は、図７に示される。図７では、X軸は周波数であり、Y軸は散乱パラメータであり、記号ωapは並列共振器の反共振周波数であり、記号ωrpは並列共振器の共振周波数である。並列共振器ユニットの中の並列共振器は、共振周波数ωrpにおいて高インピーダンス特性を有し、反共振周波数ωapにおいて低インピーダンス特性を有する。本実施形態では、並列共振器ユニット１２０の中の複数の並列共振器は、全部、高域通過特性を有する。高い抑制能力を有する高域通過フィルタリング特性は、並列に結合され複数の並列共振器を含む複数の並列共振器支流を使用して表される。言い換えると、周波数ωapより高い周波数を有する信号は、並列共振器ユニット１２０を通じて送信できる。

留意すべきことに、並列共振器は、入力ポートInと出力ポートOutとの間のノードと、グランド端子GNDとの間に電気的に結合され、共振周波数ωrpにおいて高インピーダンス特性を有し、反共振周波数ωapにおいて低インピーダンス特性を有する。その結果、並列共振器に入力される無線周波数信号の中で、高周波数を有する無線周波数信号は、並列共振器を通じて出力でき、低周波数を有する無線周波数信号は並列共振器によりブロックされ又は抑制され、出力できない。

本実施形態では、並列共振器ユニット１２０の中の並列共振器の動作特性は、同じである。つまり、各並列共振器の反共振周波数及び共振周波数は同じである。従って、並列共振器ユニット１２０の反共振周波数は、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器の反共振周波数と重なり合い、並列共振器ユニット１２０の共振周波数は、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器の共振周波数と重なり合う。更に、並列共振器ユニット１２０のインピーダンス特性は、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器のインピーダンス特性と同じである。

複数のサブ直列共振器ユニット及び並列共振器ユニット１２０の共振周波数及び反共振周波数を別個に制御することにより、フィルタ回路１００により無線周波数信号をフィルタリングする原理は、図８に示される。複数の直列共振器ユニット低インピーダンス周波数ωrsが並列共振器ユニット１２０の低インピーダンス反共振周波数ωapとほぼ重なり合うとき、低インピーダンス周波数ωrs及び低インピーダンス反共振周波数ωapは、フィルタ回路通過帯域の中心周波数を形成する。複数のサブ直列共振器ユニットの共振周波数と並列共振器ユニット１２０の反共振周波数との間の差が、予め設定された差の範囲内にあるとき、帯域通過回路の中心周波数は、複数のサブ直列共振器ユニットの共振周波数又は並列共振器ユニット１２０の反共振周波数である。本実施形態では、予め設定された差の範囲は、０％～３０％ωrs、又は０％～３０％ωapである。

本実施形態では、複数のサブ直列共振器ユニット及び並列共振器ユニット１２０の高インピーダンス周波数は、各々、フィルタ回路通過帯域の外側の強力な抑制点を形成する。

更に、深い研究を通じて、受動相互変調PIM干渉におけるPIM干渉信号は、各共振器の電力に強く関連していることが分かった。具体的には、各共振器の電力が大きいほど、通常、強いPIM干渉信号を生成する。

本実施形態では、無線周波数信号は、電圧分割及び低域通過フィルタリング処理のために、複数のサブ直列共振器ユニットSR１～SR４を通じて流れる。更に、無線周波数信号は、また、電流分割及び高域通過フィルタリング処理のために、並列共振器ユニット１２０を通じて流れる。更に、電流分割は、並列共振器支流１２０a及び１２０bにより、並列共振器ユニット１２０に入る無線周波数信号に対して実行され、電圧分割は、各並列共振器支流の中の直列に結合された２個の並列共振器により実行される。従って、各並列共振器により伝達される電圧及び電流は、効果的に低減される。その結果、並列共振器ユニット１２０の中の各並列共振器の電力は、最大の程度まで低減され、PIM干渉信号の大きさは最大の程度まで低減される。各並列共振器の電力が低減されるので、フィルタ回路１００の受動相互変調干渉は効果的に抑制される。

更に、フィルタ回路１００では、無線周波数信号が入力ポートInを通じてフィルタ回路１００に入った後に、無線周波数により通過された各サブ直列共振器ユニット及び各並列共振器ユニットは、PIM干渉信号を生成し、PIM干渉信号は次第に蓄積される。並列共振器ユニット１２０が無線周波数信号に対して最後のレベルのフィルタリングを実行するとき、並列共振器ユニット１２０は、入力ポートInと並列共振器ユニット１２０との間の並列共振器ユニットの中の全部の共振器により生成されたPIM干渉信号を抑制でき、フィルタ回路１００全体により生成された殆どのPIM干渉信号をフィルタリング除去し、更にフィルタ回路１００のPIM干渉信号を低減できる。

更に、第１並列共振器１２０の後に、受動相互変調干渉を生成し続ける他の並列共振器ユニットはない。従って、フィルタ回路１００の相互変調生成物（PIM干渉信号）は、出力ポートOutに最も近いノードに並列共振器ユニットを配置するだけで、効果的に低減できる。

従って、本実施形態では、２個の並列共振器が、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器支流１２０a及び１２０bの各々の中に直列に結合されるので、受動相互変調においてPIM３（３rd Passive Inter Modulation、第３受動相互変調）を向上できる。フィルタ回路のPIM３は、PIM干渉の主な成分なので、PIM３干渉が抑制された後、フィルタ回路１００により全体的に生成される干渉は効果的に低減され、それにより、フィルタリングを通じて得られるワイヤレス無線周波数信号の品質を保証する。更に、１つのみの並列共振器ユニット１２０が第１ノードNoutに配置されるだけでよいので、フィルタ回路１００の体積が効果的に低減される。

本実施形態では、２個のフィルタ回路１００を含むデュプレクサ１００aの動作原理は、基本的に同じである。詳細は、本実施形態では説明しない。

本実施形態では、フィルタ回路１００が表面音響波（Surface Acoustic Wave, SAW）フィルタに適用されるとき、並列共振器及び直列共振器の両方は、表面音響波共振器であってよい。フィルタ回路１００がバルク音響波（Bulk Acoustic Wave, BAW）フィルタに適用されるとき、並列共振器及び直列共振器の両方は、バルク音響波表面共振器であってよい。表面音響波フィルタ及びバルク音響波フィルタは、各々低干渉で表面音響波の形式又はバルク音響波の形式で送信される信号をフィルタリングする。表面音響波は、弾性オブジェクトの表面で生成され、表面に沿って伝わる音響波である。バルク音響波は、弾性オブジェクトの内部で長さ方向に伝わる音響波である。

図９は、本願の別の実施形態による図１に示されるフィルタ回路２００の回路構造の概略図である。本実施形態では、フィルタ回路２００の構造は、図５に示されるフィルタ回路１００の構造と基本的に同じである。相違点は、フィルタ回路２００が、並列共振器ユニット１２０に加えて、第２並列共振器ユニット１４０及び第３並列共振器ユニット１５０を更に含むことである。勿論、フィルタ回路２００に含まれる並列共振器ユニットの数は、実際の状況に基づき調整されてよい。例えば、第４並列共振器ユニットが更に配置されてよい。説明を容易にするために、図９に示される並列共振器ユニット１２０は、第１並列共振器ユニット１２０として定義されてよい。

本実施形態では、第２並列共振器ユニット１４０及び第３並列共振器ユニット１５０は、２つの近隣サブ直列共振器ユニットの間のノードと、グランド端子GNDとの間に結合され、第２並列共振器ユニット１４０と第３並列共振器ユニット１５０は、各々１つの並列共振器を含む。

本実施形態では、入力ポートInと出力ポートOutとの間の距離関係の観点から、第１並列共振器ユニット１２０、第２並列共振器１４０、及び第３並列共振器ユニット１５０のシーケンスは、入力ポートInに最も近いレベルの並列共振器ユニットであってよく、又は、第２レベルの並列共振器ユニットであってよく、第２並列共振器ユニット１４０は、第２レベルの並列共振器ユニットであり、第１並列共振器ユニット１２０は、入力ポートInに対して最後のレベルの並列共振器ユニットであり、言い換えると、第１共振器ユニット１２０は、出力ポートOutに最も近いレベルの並列共振器ユニットである。

第２並列共振器ユニット１４０及び第３並列共振器ユニット１５０と比べて、第１並列共振器ユニット１２０は、出力ポートOutに最も近いレベルの並列共振器ユニットである。従って、第１並列共振器ユニット１２０と出力ポートOutとの間に別の並列共振器ユニットは存在しない。第１並列共振器ユニット１２０以外の並列共振器ユニットは、入力ポートInと第１並列共振器ユニット１２０との間に配置される。

例えば、図９に示されるように、第２並列共振器ユニット１４０は、サブ直列共振器ユニットSR１とサブ直列共振器ユニットSR２との間のノードN１と、グランド端子GNDとの間に結合され、第３並列共振器ユニット１４０は、サブ直列共振器ユニットSR２とサブ直列共振器ユニットSr３の間のノードN２と、グランド端子GNDとの間に結合される。本実施形態では、第１ノードNoutとノードN１との間の電圧は、第１ノードNoutとノードN２との間の電圧と異なる。この場合、第１ノードNout、ノードN１、及びノードN３において、入力ポートInについて、第１ノードNoutは、並列共振器ユニットに結合するよう構成される、最後の位置にあるノードである。更に、出力ポートOutについて、第１ノードNoutは、また、最も近い位置にある、並列共振器ユニットに結合するよう構成されるノードである。

具体的には、第２並列共振器ユニット１４０に含まれる並列共振器PR０４は、ノードN１とグランド端子GNDとの間に結合され、第３並列共振器ユニット１５０に含まれる並列共振器PR０５は、ノードN２とグランド端子GNDとの間に結合される。各並列共振器ユニットに含まれる全部の並列共振器の動作パラメータ及び構造は、フィルタ回路１００の実際のパラメータ要件に基づき、同じに設定され又は完全に同じでなくてよい。

例えば、並列共振器PR０４、並列共振器PR０５、及び第１～第４並列共振器PR１～PR４の動作パラメータ、形状、及び構造は、同じであってよい。勿論、フィルタ回路１００の実際のパラメータが調整される必要があるとき、並列共振器PR０４、並列共振器PR０５、及び第１～第４並列共振器PR１～PR４の動作パラメータ、形状、及び構造は、完全に同じでなくてよい。

本実施形態では、第１ノードNoutとグランド端子GNDとの間に配置される並列共振器ユニット１２０、及び第１ノードNoutと出力ポートOutとの間に結合されるサブ直列共振器ユニットSR４に加えて、第２並列共振器ユニット１４０は、更に、２つのランダムな近隣サブ直列共振器ユニットの間のノードと、グランド端子GNDとの間に配置される。その結果、フィルタ回路１００により生成される相互変調生成物（相互変調干渉信号）は、更に低減でき、無線周波数信号の高域通過フィルタリング効果は、効果的に向上する。

本実施形態では、２個の並列共振器が、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器支流１２０a及び１２０bの各々の中に直列に結合されるので、受動相互変調においてPIM３（３rd Passive Inter Modulation、第３受動相互変調）を効果的に向上できる。フィルタ回路のPIM３は、PIM干渉の主な成分なので、PIM３干渉が抑制された後、フィルタ回路１００により全体的に生成される干渉は効果的に低減され、それにより、フィルタリングを通じて得られるワイヤレス無線周波数信号の品質を保証する。

図１０は、本願の別の実施形態による図１に示されるフィルタ回路３００の回路構造の概略図である。本実施形態では、フィルタ回路３００の構造は、図９に示されるフィルタ回路２００の構造と基本的に同じである。相違点は、フィルタ回路３００では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの各々において直列内に結合される並列共振器の数Nが３であることである。言い換えると、並列共振器支流１２０a及び１２０bは各々、直列に結合された３個の並列共振器を含む。

具体的には、図１０に示されるように、並列支流１２０aは、第１ノードNoutとグランド端子GNDとの間に直列に結合される第１並列共振器PR１、第２並列共振器PR２、及び第３並列共振器PR３を含み、並列支流１２０bは、第１ノードNoutとグランド端子GNDとの間に直列に結合される第４並列共振器PR４、第５並列共振器PR５、及び第６並列共振器PR６を含む。

より具体的には、第１並列共振器PR１は、第１極性の第１電極PR１Tと、第２極性の第２電極PR１Bとを含み、第２並列共振器PR２は、第１極性の第３電極PR２Tと、第２極性の第４電極PR２Bとを含み、第３並列共振器PR３は、第１極性の第５電極PR３Tと、第２極性の第６電極PR３Bとを含む。

第１電極PR１Tは第１ノードNoutに結合され、第２電極PR１Bは第３電極PR２Tに結合され、第４電極PR２Bは第５電極PR３Tに結合され、第６電極PR３Bはグランド端子GNDに結合される。

第４並列共振器PR４は、第７電極PR４T及び第８電極PR４Bを含む。第５並列共振器PR５は、第９電極PR５T及び第１０電極PR５Bを含む。第６並列共振器PR６は、第１１電極PR６T及び第１２電極PR６Bを含む。

第７電極PR４Tは出力ポートOutに結合され、第８電極PR４Bは第９電極PR５Tに結合され、第１１電極PR５Bは第１１電極PR６Tに結合され、第１２電極PR６Bはグランド端子GNDに結合される。

並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器の中の、第１位置に配置される、同じ極性の電極は、出力ポートOutに結合される。本実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中第１位置に配置される、第１極性の第１電極PR１T及び第７電極PR４Tは、第１ノードNoutに結合される。更に、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の最後の位置に配置される、第２極性の第６電極PR３B及び第１２電極PR６Bは、グランド端子GNDに結合される。

本願の別の実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の第１位置に配置される、第１極性の第１電極PR１T及び第７電極PR４Tは、グランド端子GNDに結合される。更に、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の最後の位置に配置される、第２極性の第６電極PR３B及び第１２電極PR６Bは、第１ノードNoutに結合される。

本実施形態では、並列共振器ユニット１２０内の各並列共振器支流は直列に結合された３個の並列共振器を含むので、無線周波数信号に対して電圧分割が更に実行できる。その結果、各並列共振器における電流及び電圧は、更に低減され、フィルタ回路１００により生成される相互変調生成物（PIM干渉信号）は、更に低減できる。本実施形態では、３個の並列共振器が、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器支流１２０a及び１２０bの各々の中に直列に結合されるので、受動相互変調においてPIM３（３rd Passive Inter Modulation、第３受動相互変調）を効果的に向上できる。フィルタ回路のPIM３は、PIM干渉の主な成分なので、PIM３干渉が抑制された後、フィルタ回路１００により全体的に生成される干渉は効果的に低減され、それにより、フィルタリングを通じて得られるワイヤレス無線周波数信号の品質を保証する。

図１１は、本願の別の実施形態による図１に示されるフィルタ回路４００の回路構造の概略図である。本実施形態では、フィルタ回路４００の構造は、図９に示されるフィルタ回路２００の構造と基本的に同じである。相違点は、フィルタ回路３００では、第１並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器支流の数Mが３であり、各並列共振器支流に含まれる並列共振器の数Nが２であることである。言い換えると、第１並列共振器ユニット１２０は、３個の並列共振器支流を含み、各並列共振器支流は、直列に結合された２個の並列共振器を含む。

具体的に、図１１に示されるように、第１並列共振器ユニット１２０は、互いに並列に結合される少なくとも３個の並列共振器支流１２０a、１２０b、及び１２０cを含む。図１１に示される並列共振器支流１２０a及び１２０bの回路構造及び結合方法は、図４に示される並列共振器支流１２０a及び１２０bの回路構造及び結合方法と同じである。詳細は、本実施形態では説明しない。

並列共振器支流１２０cは、出力ポートOutとグランド端子GNDとの間に直列に結合される第７並列共振器PR７及び第８並列共振器PR８を含む。

第７並列共振器PR７は、第１極性の第１３電極PR７Tと、第２極性の第１４電極PR７Bと、を含む。第８並列共振器PR８は、第１極性の第１５電極PR８Tと、第２極性の第１６電極PR２Bと、を含む。

第１３電極PR７Tは出力ポートOutに最も近いノードNoutに結合され、第１４電極PR７Bは第１５電極PR８Tに結合され、第１６電極PR２Bはグランド端子GNDに結合される。

本実施形態では、２個の並列共振器が、並列共振器ユニット１２０に含まれる並列共振器支流１２０a、１２０b、及び１２０cの各々の中で直列に結合される。従って、並列共振器ユニット１２０は、３個の並列共振器支流を含むので、無線周波数信号に対して電流分割が更に実行でき、各並列共振器における電流及び電力は更に低減される。その結果、受動相互変調におけるPIM３（３rd Passive Inter Modulation、第３相互変調）は更に向上し、フィルタ回路１００により全体的に生成される干渉は効果的に抑制され、それにより、フィルタリングを通じて得られるワイヤレス無線周波数信号の品質を保証する。

以上は、本願の実施形態において提供される受動相互変調を向上するフィルタを詳細に記載した。本願明細書では、本願の原理及び実施形態を説明するために特定の例が使用された。前述の実施形態における説明は、単に本願の方法及び核である思想を理解するのを助けるために使用された。更に、当業者は、本願の思想に基づき特定の実施形態及び本願の範囲に変更を行うことができる。結論として、本願明細書の内容は、本願を限定するものとして考えられるべきではない。

図５に示されるフィルタの動作特性の中の無線周波数信号波形の概略図である。

本実施形態では、第１直列共振器ユニット１１０は、直列に直列結合される少なくとも１つのサブ直列共振器ユニットを含む。サブ直列共振器ユニットの数は、フィルタ回路１００の実際の要件パラメータに基づき設定されてよい。例えば、図５に示される第１直列共振器ユニット１１０は、直列に直列結合される４個のサブ直列共振器ユニットを含み、入力ポートInについては、最後の位置に配置されたサブ直列共振器ユニットは、第１ノードNoutと出力ポートOutとの間に結合される。本実施形態では、説明を容易にするために、４個のサブ直列共振器ユニットがサブ直列共振器ユニットSR１、サブ直列共振器ユニットSR２、サブ直列共振器ユニットSR３、及びサブ直列共振器ユニットSR４として定義される。各サブ直列共振器ユニットSR１、サブ直列共振器ユニットSR２、サブ直列共振器ユニットSR３、及びサブ直列共振器ユニットSR４は、低域通過フィルタリング特性を有する。

並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器の中の、第１位置に配置される、同じ極性の電極は、第１ノードNoutに結合される。例えば、図５に示されるように、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器内の、第１位置に配置される、第１極性の第１電極PR１T及び第７電極PR４Tは、第１ノードNoutに結合される。代替として本願の別の実施形態では、並列共振器支流１２０a及び１２０bの中の並列共振器内の、第１位置に配置される、第２極性の第２電極PR１B及び第８電極PR４Bは、第１ノードNoutに結合される。

具体的に、図１１に示されるように、第１並列共振器ユニット１２０は、互いに並列に結合される少なくとも３個の並列共振器支流１２０a、１２０b、及び１２０cを含む。図１１に示される並列共振器支流１２０a及び１２０bの回路構造及び結合方法は、図５に示される並列共振器支流１２０a及び１２０bの回路構造及び結合方法と同じである。詳細は、本実施形態では説明しない。

Claims (11)

1. フィルタ回路であって、入力ポートと、直列共振器ユニットと、並列共振器ユニットと、出力ポートと、を含み、
   前記入力ポートは、無線周波数信号を受信するよう構成され、
   前記直列共振器ユニットは、前記入力ポートと前記出力ポートとの間に結合され、
   前記並列共振器ユニットは、互いに並列に結合されるM個の並列共振器支流を含み、前記M個の並列共振器支流は、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の第１ノードと、グランド端子との間に結合され、前記M個の並列共振器支流の各々は、少なくとも１つの並列共振器を含み、前記並列共振器ユニットは、前記出力ポートに最も近いレベルの並列共振器ユニットであり、Mは２より大きい自然数であり、前記直列共振器ユニットが前記並列共振器ユニットと協働して、前記無線周波数信号をフィルタリングした後に、前記無線周波数信号は前記出力ポートから出力され、
   各並列共振器は、第１極性の第１電極、及び第２極性の第２電極を含み、
   各並列共振器支流の中の前記第１ノードに結合された電極は、前記第１極性の第１電極であるか、又は、
   各並列共振器支流の中の前記第１ノードに結合された電極は、前記第２極性の第２電極である、フィルタ回路。
2. 各並列共振器支流が２つ以上の共振器を含むとき、前記２つ以上の並列共振器は直列に結合される、請求項１に記載のフィルタ回路。
3. 各並列共振器支流がN個の共振器を含むとき、前記並列共振器支流の中の２つの並列共振器は、直列に結合され、Nは２であり、２以上の自然数である、請求項２に記載のフィルタ回路。
4. 各並列共振器支流がN個の共振器を含むとき、前記並列共振器支流の中の３個の並列共振器は、直列に結合され、Nは３であり、２以上の自然数である、請求項２に記載のフィルタ回路。
5. 各並列共振器支流の中の直列に結合された並列共振器の数は、異なる、請求項１に記載のフィルタ回路。
6. 前記直列共振器ユニットは、反共振周波数において高インピーダンス特性を有し、前記並列共振器ユニットは、共振周波数において高インピーダンス特性を有し、前記直列共振器ユニット及び前記並列共振器ユニットは、帯域通過フィルタを形成し、前記帯域通過フィルタの中心周波数は、前記直列共振器ユニットの前記共振周波数、又は前記並列共振器ユニットの前記反共振周波数である、請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
7. 前記フィルタ回路は、表面音響波フィルタである、請求項６に記載のフィルタ回路。
8. 前記フィルタ回路は、バルク音響波フィルタである、請求項６に記載のフィルタ回路。
9. デュプレクサであって、請求項１～８のいずれか一項に記載の２つのフィルタ回路を含み、前記２つのフィルタ回路は、各々、無線周波数信号受信方向及び無線周波数信号送信方向で、無線周波数信号をフィルタリングする、デュプレクサ。
10. 請求項１～８のいずれか一項に記載のフィルタ回路を含む通信機器。
11. アンテナを更に含み、前記アンテナは前記フィルタ回路に結合される、請求項１０に記載の通信機器。
    

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