JP3225937B2 - 弾性表面波フィルタ並びにデュアルモードフィルタ、信号処理方法 - Google Patents
弾性表面波フィルタ並びにデュアルモードフィルタ、信号処理方法Info
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Description
し、特に、携帯電話に代表される移動体通信端末機の無
線周波数帯の電波を受信するフロントエンドに用いられ
るフィルタに好適な弾性表面波フィルタ並びにデュアル
モードフィルタ、信号処理方法に関する。
(移動体通信端末機)が急速に進展する近年、RF(無
線周波数)部分に使用される弾性表面波フィルタ技術は
著しい革新を遂げている。このような移動体通信端末機
のRF(無線周波数)部分に使用される弾性表面波フィ
ルタには、低損失でかつ広帯域な伝送特性(フィルタ特
性)が要求されるため、縦モード結合型共振器フィルタ
と呼ばれるフィルタ技術が特によく使われている。
モード結合型共振器フィルタのインピーダンス特性例
(スミスチャート)である。従来の縦モード結合型共振
器フィルタのインピーダンス特性は、図9に示すよう
に、フィルタの通過帯域でマッチングをとるように設計
されている。具体的には、図9のインピーダンス特性で
は、縦モード結合型共振器フィルタのインピーダンス
を、終端インピーダンスの50Ωにマッチングするよう
に設計している。また、通過帯域外の周波数では、縦モ
ード結合型共振器フィルタのインピーダンスは小さくな
っている。
の増加に伴い、複数チャネルを切り替えて使用するため
に、通過帯域を2バンドだけ持つフィルタ(デュアルモ
ードフィルタ)が多用される傾向にある。このような移
動体通信端末機のRF(無線周波数)部分に使用される
デュアルモードフィルタに弾性表面波フィルタが組み込
まれる場合、弾性表面波フィルタにもデュアルモードフ
ィルタと同様のフィルタ特性が要求される。ここで、上
述の2つある通過帯域を各々第1バンド(通過帯域を第
1バンド通過帯域F1)、第2バンド(通過帯域を第2
バンド通過帯域F2)とする。
具体的には、1つの共通入力と2つの出力を持つタイプ
や、2つの入力と1つの共通出力を持つフィルタなどが
ある。
術のデュアルモードフィルタは、縦モード結合型共振器
フィルタの単体を第1バンド及び第2バンドのフィルタ
に使用しているため、第1バンドと第2バンドのフィル
タが互いに影響(干渉)しあう結果、伝送特性が劣化し
てしまうといった問題点があった。
のであり、その目的とするところは、1ポート弾性表面
波共振子を縦モード結合型共振器フィルタの入力側に接
続し、通過帯域内の伝送特性をほとんど変えることな
く、1ポート弾性表面波共振子側から見た通過帯域外の
周波数でのインピーダンスを従来技術に比べて高くする
構成により、フィルタ間の相互干渉を回避した伝送特性
を備えた弾性表面波フィルタ並びにデュアルモードフィ
ルタ、信号処理方法を提供する点にある。
力端子から入力される複数の周波数帯を含む信号から各
々の周波数帯を選択して通過させる1入力多出力型のデ
ュアルモードフィルタであって、前記信号の入力が前記
共通入力端子に接続され、前記複数の周波数帯を含む信
号のいずれか1つを含む信号を選択して通過させる前記
弾性表面波フィルタを前記周波数帯の数に応じて備え、
前記弾性表面波フィルタの各々の入力が共通として並列
に接続され、当該弾性表面波フィルタの各々のが個別に
出力される構成を有することを特徴とする以下に示す弾
性表面波フィルタを用いた1入力多出力型のデュアルモ
ードフィルタに存する。弾性表面波フィルタ:移動体通
信端末機の無線周波数帯の電波を受信するフロントエン
ドに用いられる弾性表面波フィルタであって、縦モード
結合型共振器フィルタ及び当該縦モード結合型共振器フ
ィルタの前段に直列に接続された1ポート弾性表面波共
振子を備え、前記1ポート弾性表面波共振子は、圧電基
板上に形成され、濾波対象の信号を入力するための入力
用信号端子に接続された交叉指状電極、及び当該交叉指
状電極の両側に形成された一対の反射器電極を備え、前
記縦モード結合型共振器フィルタは、前記1ポート弾性
表面波共振子と対向して前記圧電基板上に形成され、一
対の交叉指状電極、及び当該一対の交叉指状電極の各々
近傍に形成された反射器電極を備え、前記1ポート弾性
表面波共振子と前記縦モード結合型共振器フィルタの一
方の前記交叉指状電極とは、所定の電極パターンによっ
て電気的に接続されていることを特徴とする弾性表面波
フィルタ。本発明の請求項2に記載の要旨は、前記弾性
表面波フィルタは、前記1ポート弾性表面波共振子側か
ら見たインピーダンスが、所望の通過帯域以外の周波数
に対して所定のハイ・インピーダンスとなるように構成
されていることを特徴とする請求項1に記載のデュアル
モードフィルタに存する。本発明の請求項3に記載の要
旨は、前記弾性表面波フィルタは、前記1ポート弾性表
面波共振子は、前記所望の通過帯域に対して所定の遅延
特性を有することを特徴とする請求項2に記載のデュア
ルモードフィルタに存する。本発明の請求項4に記載の
要旨は、共通入力端子から入力される2つの周波数 帯を
含む信号から各々の周波数帯を選択して通過させる1入
力2出力型のデュアルモードフィルタであって、前記信
号の入力が前記共通入力端子に接続され、前記2つの周
波数帯を含む信号のいずれか一方を含む信号を選択して
通過させる第1の前記弾性表面波フィルタと、前記信号
の入力が前記共通入力端子に接続され、前記2つの周波
数帯を含む信号のいずれか他方を含む信号を選択して通
過させる第2の前記弾性表面波フィルタとを有し、前記
第1の弾性表面波フィルタ及び前記第2の弾性表面波フ
ィルタの各々の入力が共通として並列に接続され、当該
第1の弾性表面波フィルタの出力を第1の出力とし、当
該第2の弾性表面波フィルタの出力を第2の出力とする
ことを特徴とする以下に記載の弾性表面波フィルタを用
いた1入力2出力型のデュアルモードフィルタに存す
る。 弾性表面波フィルタ: 移動体通信端末機の無線周波数帯の電波を受信するフロ
ントエンドに用いられる弾性表面波フィルタであって、
縦モード結合型共振器フィルタ及び当該縦モード結合型
共振器フィルタの前段に直列に接続された1ポート弾性
表面波共振子を備え、前記1ポート弾性表面波共振子
は、圧電基板上に形成され、濾波対象の信号を入力する
ための入力用信号端子に接続された交叉指状電極、及び
当該交叉指状電極の両側に形成された一対の反射器電極
を備え、前記縦モード結合型共振器フィルタは、前記1
ポート弾性表面波共振子と対向して前記圧電基板上に形
成され、一対の交叉指状電極、及び当該一対の交叉指状
電極の各々近傍に形成された反射器電極を備え、前記1
ポート弾性表面波共振子と前記縦モード結合型共振器フ
ィルタの一方の前記交叉指状電極とは、所定の電極パタ
ーンによって電気的に接続されていることを特徴とする
弾性表面波フィルタ。本発明の請求項5に記載の要旨
は、前記弾性表面波フィルタは、前記1ポート弾性表面
波共振子側から見たインピーダンスが、所望の通過帯域
以外の周波数に対して所定のハイ・インピーダンスとな
るように構成されていることを特徴とする請求項4に記
載のデュアルモードフィルタに存する。本発明の請求項
6に記載の要旨は、前記弾性表面波フィルタは、前記1
ポート弾性表面波共振子は、前記所望の通過帯域に対し
て所定の遅延特性を有することを特徴とする請求項5に
記載のデュアルモードフィルタに存する。
に基づいて詳細に説明する。
面波フィルタ100の一実施形態を説明するための平面
図である。
は、1ポート弾性表面波共振子10及び縦モード結合型
共振器フィルタ20を備えている。
板30上に形成され、入力用信号端子31に接続された
交叉指状電極11、及び交叉指状電極11の両側に形成
された一対の反射器電極12,12を備えている。
ポート弾性表面波共振子10と対向して圧電基板30上
に形成され、一対の交叉指状電極21,21、及び一対
の交叉指状電極21,21の各々近傍に形成された反射
器電極22,22を備えている。
共振子10とはワイヤーボンド接続され、1ポート弾性
表面波共振子10と縦モード結合型共振器フィルタ20
の一方の交叉指状電極21とは電極パターンによって電
気的に接続され、縦モード結合型共振器フィルタ20の
他方の交叉指状電極21と出力用信号端子32とはワイ
ヤーボンド接続されている。
ついて説明する。図2は、図1の弾性表面波フィルタ1
00のインピーダンス特性例(スミスチャート)であ
る。本実施形態では、1ポート弾性表面波共振子10を
縦モード結合型共振器フィルタ20と接続することによ
って通過帯域内の伝送特性をほとんど変えないようにし
ている。更に、1ポート弾性表面波共振子10側から見
たインピーダンスが、図2に示すように、通過帯域外の
周波数で従来技術に比べて高くなるように縦モード結合
型共振器フィルタ20及び1ポート弾性表面波共振子1
0を配置している。
内の1ポート弾性表面波共振子10の伝送特性例であ
る。同図において、横軸は周波数(単位は[MH
z])、縦軸は伝送損失(単位は[dB])である。中
心測定周波数を942.500000MHz、スパンを
500.000000MHzとしている。図3に示した
1ポート弾性表面波共振子10の伝送特性には、1つの
共振周波数fr(図中でfrと表記)と1つの反共振周
波数fa(図中でfaと表記)が存在する。共振周波数
frでは挿入損失が最小になり、反共振周波数faでは
挿入損失が最大になる。
振特性を説明する。図4は、図3の1ポート弾性表面波
共振子10のインピーダンス特性例(スミスチャート)
である。中心測定周波数を942.500000MH
z、スパンを500.000000MHzとしている。
図4に示すように、1ポート弾性表面波共振子10のイ
ンピーダンスは、共振周波数fr及び反共振周波数fa
においてインダクタンス成分がほぼ0になる。1ポート
弾性表面波共振子10のインピーダンスにおいて、共振
周波数frよりも低周波側及び反共振周波数faよりも
高周波側ではインダクタンス成分が容量性になり、共振
周波数frと反共振周波数faの間ではインダクタンス
成分が誘導性になる。
のフィルタ特性を説明する。図5は、図1の弾性表面波
フィルタ100内の縦モード結合型共振器フィルタ20
の伝送特性例であり、図6は、図1の弾性表面波フィル
タ100内の縦モード結合型共振器フィルタ20のイン
ピーダンス特性例(スミスチャート)である。図5にお
いて、横軸は周波数(単位は[MHz])、縦軸は伝送
損失(単位は[dB])である。また、図5,6におい
て中心測定周波数を942.500000MHz、スパ
ンを500.000000MHzとしている。
伝送特性は、図5に示したように、フィルタの通過帯域
で挿入損失が小さくなり、通過帯域外では挿入損失が大
きくなる。また、図6に示すインピーダンス特性上で
は、通過帯域でほぼマッチング状態(このフィルタでは
50Ωにマッチング)になっており、通過帯域外の周波
数ではミスマッチ状態にあってインダクタンス成分は容
量性の特性を示す。
の伝送特性例である。同図において、横軸は周波数(単
位は[MHz])、縦軸は伝送損失(単位は[dB])
である。また、中心測定周波数を942.500000
MHz、スパンを500.000000MHzとしてい
る。
構成の場合の伝送特性、つまり1ポート弾性表面波共振
子10と縦モード結合型共振器フィルタ20を接続した
場合の伝送特性は、図7で示したようになる。すなわ
ち、縦モード結合型共振器フィルタ20の単体の特性
(図5)と比較すると、1ポート弾性表面波共振子10
の反共振周波数faで減衰が大きくなる。
の伝送特性上の反共振周波数faに存在する急峻な減衰
域をノッチ用フィルタとして使用することは一般によく
知られている。本実施形態と上記の従来技術との違い
は、1ポート弾性表面波共振子10の利用の方法に違い
がある。1ポート弾性表面波共振子10を上記のように
伝送特性上での減衰域を利用したリジェクション用のノ
ッチフィルタとして利用するのではなく、本実施形態で
は1ポート弾性表面波共振子10のインピーダンス特性
上の遅延特性を利用したものである。本実施形態の構成
による場合のインピーダンス特性は、図2で示したよう
になり、縦モード結合型共振器フィルタ20の単体のイ
ンピーダンス特性(図6)と比較すると、スミスチャー
トの円の中心(Z=50+j0の点)を軸に反時計回り
にインピーダンス特性が回転するようになる。これは、
1ポート弾性表面波共振子10のインピーダンスの遅延
特性により発生する事象であり、1ポート弾性表面波共
振子10の持つ伝送特性には依存しない。具体的に本実
施形態で参照した例のフィルタでは通過帯域内の伝送特
性はほとんど変化せずに、通過帯域外である990MH
zの周波数において、従来技術の図6ではインピーダン
スZ=48−j122Ωであるのに対し、本実施形態の
構成による場合ではインピーダンスZ=180−j23
2Ωとハイ型のインピーダンスになっている。
弾性表面波共振子10を縦モード結合型共振器フィルタ
20の入力側に接続し、通過帯域内の伝送特性をほとん
ど変えることなく、1ポート弾性表面波共振子10側か
ら見た通過帯域外の周波数でのインピーダンスを従来技
術に比べて高くする構成により、フィルタ間の相互干渉
を回避した伝送特性を備えた弾性表面波フィルタ並びに
デュアルモードフィルタ、信号処理方法を提供すること
ができる。
面波フィルタ100が2つ並列に接続されてなる1入力
2出力型のデュアルモードフィルタ200の回路図であ
る。従来の縦モード結合型共振器フィルタのインピーダ
ンス特性は、図9に示すように、フィルタの通過帯域で
マッチングをとるように設計されている。具体的には、
図9のインピーダンス特性では、縦モード結合型共振器
フィルタのインピーダンスを、終端インピーダンスの5
0Ωにマッチングするように設計している。また、通過
帯域外の周波数では、縦モード結合型共振器フィルタの
インピーダンスは小さくなっている。
の増加に伴い、複数チャネルを切り替えて使用するため
に、通過帯域を2バンドだけ持つフィルタ(デュアルモ
ードフィルタ)が多用される傾向にある。このような移
動体通信端末機のRF(無線周波数)部分に使用される
デュアルモードフィルタに弾性表面波フィルタが組み込
まれる場合、弾性表面波フィルタにもデュアルモードフ
ィルタと同様のフィルタ特性が要求される。ここで、上
述の2つある通過帯域を各々第1バンド(通過帯域を第
1バンド通過帯域F1)、第2バンド(通過帯域を第2
バンド通過帯域F2)とする。
具体的には、1つの共通入力と2つの出力を持つタイプ
や、2つの入力と1つの共通出力を持つフィルタなどが
ある。
フィルタは、縦モード結合型共振器フィルタの単体を第
1バンド及び第2バンドのフィルタに使用しているた
め、第1バンドと第2バンドのフィルタが互いに影響
(干渉)しあう結果、伝送特性が劣化してしまうといっ
た問題点があった。
は、第1バンドのフィルタのインピーダンス特性が、第
2バンド通過帯域F2の帯域でハイ型のインピーダンス
であることが必要である。同時に、第2バンドのフィル
タのインピーダンス特性が、第1バンド通過帯域F1の
帯域でハイ型のインピーダンスであることが必要であ
る。
ュアルモードフィルタ200では、第1実施形態の弾性
表面波フィルタ100を入力を共通として2つ(一方を
弾性表面波フィルタ100A、他方を弾性表面波フィル
タ100Bとする)並列に接続し、弾性表面波フィルタ
100Aの出力を1入力2出力型のデュアルモードフィ
ルタ200の出力1とし、他方を弾性表面波フィルタ1
00Bの出力を1入力2出力型のデュアルモードフィル
タ200の出力2とした構成としている。
フィルタ100Bでは、前述したように、第1実施形態
の1ポート弾性表面波共振子10を縦モード結合型共振
器フィルタ20の入力側に接続している。これにより、
縦モード結合型共振器フィルタ20単体のインピーダン
ス特性(図6)の第1バンド通過帯域F1の部分をハイ
型のインピーダンスにできるため、2つのフィルタ相互
の悪影響を取り除き良好な特性を得ることができる。
波フィルタ100Aや弾性表面波フィルタ100Bにお
いて、1ポート弾性表面波共振子10を縦モード結合型
共振器フィルタ20の入力側に接続し、通過帯域内の伝
送特性をほとんど変えることなく、1ポート弾性表面波
共振子10側から見た通過帯域外の周波数でのインピー
ダンスを従来技術に比べて高くする構成により、フィル
タ間の相互干渉を回避した伝送特性を備えた弾性表面波
フィルタ並びにデュアルモードフィルタ、信号処理方法
を提供することができる。
は、携帯電話の無線周波数帯の電波を受信するフロント
エンドに用いられるフィルタに限定されず、本発明を適
用する上で好適な、PDAやモバイルPC等の移動体通
信端末機の無線周波数帯の電波を受信するフロントエン
ドのフィルタ部分に適用することができる。また、上記
構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定さ
れず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に
することができる。また、各図において、同一構成要素
には同一符号を付している。
縦モード結合型共振器フィルタの入力側に接続し、通過
帯域内の伝送特性をほとんど変えることなく、1ポート
弾性表面波共振子側から見た通過帯域外の周波数でのイ
ンピーダンスを従来技術に比べて高くする構成により、
フィルタ間の相互干渉を回避した伝送特性を実現するこ
とができるといった効果を奏する。
明するための平面図である。
性例(スミスチャート)である。
面波共振子の伝送特性例である。
ンス特性例(スミスチャート)である。
共振器フィルタの伝送特性例である。
共振器フィルタのインピーダンス特性例(スミスチャー
ト)である。
る。
されてなる1入力2出力型のデュアルモードフィルタの
回路図である。
共振器フィルタのインピーダンス特性例(スミスチャー
ト)である。
Claims (6)
- 【請求項1】 共通入力端子から入力される複数の周波
数帯を含む信号から各々の周波数帯を選択して通過させ
る1入力多出力型のデュアルモードフィルタであって、 前記信号の入力が前記共通入力端子に接続され、前記複
数の周波数帯を含む信号のいずれか1つを含む信号を選
択して通過させる前記弾性表面波フィルタを前記周波数
帯の数に応じて備え、 前記弾性表面波フィルタの各々の入力が共通として並列
に接続され、当該弾性表面波フィルタの各々のが個別に
出力される構成を有することを特徴とする以下に示す弾
性表面波フィルタを用いた1入力多出力型のデュアルモ
ードフィルタ。 弾性表面波フィルタ: 移動体通信端末機の無線周波数帯の電波を受信するフロ
ントエンドに用いられる弾性表面波フィルタであって、 縦モード結合型共振器フィルタ及び当該縦モード結合型
共振器フィルタの前段に直列に接続された1ポート弾性
表面波共振子を備え、 前記1ポート弾性表面波共振子は、圧電基板上に形成さ
れ、濾波対象の信号を入力するための入力用信号端子に
接続された交叉指状電極、及び当該交叉指状電極の両側
に形成された一対の反射器電極を備え、 前記縦モード結合型共振器フィルタは、前記1ポート弾
性表面波共振子と対向して前記圧電基板上に形成され、
一対の交叉指状電極、及び当該一対の交叉指状電極の各
々近傍に形成された反射器電極を備え、 前記1ポート弾性表面波共振子と前記縦モード結合型共
振器フィルタの一方の前記交叉指状電極とは、所定の電
極パターンによって電気的に接続されていることを特徴
とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項2】 前記弾性表面波フィルタは、前記1ポー
ト弾性表面波共振子側から見たインピーダンスが、所望
の通過帯域以外の周波数に対して所定のハイ・インピー
ダンスとなるように構成されていることを特徴とする請
求項1に記載のデュアルモードフィルタ。 - 【請求項3】 前記弾性表面波フィルタは、前記1ポー
ト弾性表面波共振子が、前記所望の通過帯域に対して所
定の遅延特性を有することを特徴とする請求項2に記載
のデュアルモードフィルタ。 - 【請求項4】 共通入力端子から入力される2つの周波
数帯を含む信号から各々の周波数帯を選択して通過させ
る1入力2出力型のデュアルモードフィルタであって、 前記信号の入力が前記共通入力端子に接続され、前記2
つの周波数帯を含む信号のいずれか一方を含む信号を選
択して通過させる第1の前記弾性表面波フィルタと、 前記信号の入力が前記共通入力端子に接続され、前記2
つの周波数帯を含む信号のいずれか他方を含む信号を選
択して通過させる第2の前記弾性表面波フィルタとを有
し、 前記第1の弾性表面波フィルタ及び前記第2の弾性表面
波フィルタの各々の入力が共通として並列に接続され、
当該第1の弾性表面波フィルタの出力を第1の出力と
し、当該第2の弾性表面波フィルタの出力を第2の出力
とすることを特徴とする以下に記載の弾性表面波フィル
タを用いた1入力2出力型のデュアルモードフィルタ。 弾性表面波フィルタ: 移動体通信端末機の無線周波数帯の電波を受信するフロ
ントエンドに用いられる弾性表面波フィルタであって、 縦モード結合型共振器フィルタ及び当該縦モード結合型
共振器フィルタの前段に直列に接続された1ポート弾性
表面波共振子を備え、 前記1ポート弾性表面波共振子は、圧電基板上に形成さ
れ、濾波対象の信号を入力するための入力用信号端子に
接続された交叉指状電極、及び当該交叉指状電極の両側
に形成された一対の反射器電極を備え、 前記縦モード結合型共振器フィルタは、前記1ポート弾
性表面波共振子と対向して前記圧電基板上に形成され、
一対の交叉指状電極、及び当該一対の交叉指状電極の各
々近傍に形成された反射器電極を備え、 前記1ポート弾性表面波共振子と前記縦モード結合型共
振器フィルタの一方の 前記交叉指状電極とは、所定の電
極パターンによって電気的に接続されていることを特徴
とする弾性表面波フィルタ。 - 【請求項5】 前記弾性表面波フィルタは、前記1ポー
ト弾性表面波共振子側から見たインピーダンスが、所望
の通過帯域以外の周波数に対して所定のハイ・インピー
ダンスとなるように構成されていることを特徴とする請
求項4に記載のデュアルモードフィルタ。 - 【請求項6】 前記弾性表面波フィルタは、前記1ポー
ト弾性表面波共振子が、前記所望の通過帯域に対して所
定の遅延特性を有することを特徴とする請求項5に記載
のデュアルモードフィルタ。
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