JP3510874B2 - 改善された阻止領域抑圧を有するリアクタンスフィルタタイプのsawフィルタ及び阻止領域抑圧を最適化するための方法 - Google Patents

改善された阻止領域抑圧を有するリアクタンスフィルタタイプのsawフィルタ及び阻止領域抑圧を最適化するための方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、改善された阻止領域抑圧を有す
る表面弾性波フィルタ(OFW又は英語ではSAW)、
とりわけリアクタンスフィルタタイプのSAWフィルタ
ならびに阻止領域抑圧の最適化のための方法に関する。
【0002】リアクタンスフィルタは古典的なフィルタ
技術から公知である。個別素子(インダクタンス及びキ
ャパシタンス)の代わりに個別共振子に対してSAW共
振子を使用する場合、リアクタンスフィルタタイプのS
AWフィルタと呼ぶ。
【0003】リアクタンスフィルタタイプのSAWフィ
ルタの場合にはインピーダンス素子としてSAW共振子
が使用される。図1は公知の共振子の概略的な構造を示
す。この共振子は圧電基板の表面上の金属構造体を有
し、端子対1-1及び1-2を有し、この端子対には電気
エネルギを音響エネルギに変換するためのすだれ状電極
変換器1-4が接続されている。このすだれ状電極変換
器1-4の両側には音響エネルギが逃れることを阻止す
るために音響軸に沿ってそれぞれ反射器1-3及び1-5
が配置されている。
【0004】図2は左側にSAW共振子Rの等価回路図
を示し、右側にこの共振子に使用されるシンボルを示
す。並列回路の第1の分岐路には動的インダクタンスL
、動的キャパシタンスC及び動的抵抗R(損失を
考慮する場合)から成る直列共振回路が存在し、第2の
分岐路にはすだれ状電極変換器の静的キャパシタンスC
が存在する。この直列共振回路は共振の場合には共振
周波数fの領域における共振子の特性を再現する。静
的キャパシタンスは周波数領域f≪f及びf≫f
おける特性を再現する。動的キャパシタンスCはすだ
れ状電極変換器の静的キャパシタンスCに比例する: C〜C (1.1 ) 共振子は共振周波数f及び反共振周波数fを有す
る。共振周波数fには次式が成り立つ:
【0005】
【数1】
【0006】共振子の反共振周波数fには次式が成り
立つ:
【0007】
【数2】
【0008】SAWリアクタンスフィルタのベースユニ
ットは図3に図示されているようないわゆる基本素子で
ある。この基本素子は並列分岐路における共振周波数f
rp及び所属の反共振周波数fapを有する第1の共振
子R及び直列分岐路における共振周波数frs及び所
属の反共振周波数fasを有する第2の共振子Rから
成る。並列分岐路における共振子RのアドミタンスY
の周波数曲線及び直列分岐路における共振子Rのイ
ンピーダンスZの周波数曲線が図4に図示されてい
る。中心周波数fを有するバンドパスフィルタをつく
るためには両方の共振子の共振周波数は次の関係を持
つ:
【0009】
【数3】
【0010】各基本素子は原理的にはポート1の端子3
-1乃至は3-2及びポート2の端子3-3乃至は3-4を
有する2ポートとして考察される(図3参照)。同時に
端子3-1は直列共振子の入力側であり、端子3-3は直
列共振子の出力側である。並列共振子の入力側は端子3
-1に接続されている。端子3-2及び3-4は非対称動
作において基準アースである。基準アースの側の並列共
振子の出力側3-5は以下においては並列共振子の出力
側乃至はアース側と呼ばれる。並列共振子の出力側と基
準アースとの間にあるインダクタンスLserは現実の
構造ではハウジングアースへの接続を反映している。
【0011】リアクタンスフィルタタイプのSAWフィ
ルタの選択レベルは、一方で並列分岐路の静的キャパシ
タンスC0pと直列分岐路の静的キャパシタンスC0s
との比率C0p/C0sによって決定され、他方で縦続
接続された(カスケード接続された)基本素子の個数に
よって決定される。
【0012】基本素子はカスケード接続の場合には通常
はマッチングされて接続される、すなわちそれぞれ鏡像
対称的に配置される。図5乃至は図6はリアクタンスフ
ィルタの2つの例を示し、それぞれ2つの基本素子がカ
スケード接続されている。第1の基本素子の出力インピ
ーダンス5-1(Zout)乃至は6-1(Zin)は第
2の基本素子の入力インピーダンス5-2乃至は6-2に
等しい。これによってミスマッチングによる損失が最小
となる。これらの基本素子の個数及び配置に関してはリ
アクタンスフィルタとして様々な構造が可能である又は
公知である。
【0013】同一タイプ(直列共振子又は並列共振子)
の縦続に配置された共振子はぞれぞれ1つにまとめるこ
ともでき、容量的な全作用は同じままである。図7のフ
ィルタの接続は作用において図8のフィルタに相応す
る。
【0014】図9及び図10はセラミックハウジング9
-0における圧電基板9-1上のSAWフィルタの典型的
な実際の構造及びボンディングワイヤ9-8から9-12
乃至は10-9による典型的な接続技術を示す。
【0015】並列共振子R1、R3及びR5は出力側9
-15から9-17においてボンディングワイヤ9-9、
9-10及び9-12を介してハウジングアースパッド9
-4、9-5及び9-7に接続される。
【0016】典型的な構成技術によって(図9及び図1
0参照)アースへの並列分岐路の接続によって例えば基
板(チップ)9-1上の並列共振子R5の出力側9-17
と外部ハウジングピン9-4に接続されたアース10-5
との間の直列インダクタンスが得られる。これには実質
的にチップ上のストリップ線路の誘導成分、ボンディン
グ接続9-9のインダクタンス及びハウジング引き込み
線路10-3のインダクタンスが含まれる。
【0017】これらの直列インダクタンスはフィルタの
特性に通過領域でも阻止領域でも影響を与える。通過領
域に対してはf〜fが成り立つ。共振周波数すなわち
共振子のバンド幅は周知のようにこの共振子に所属する
外部回路によって変化する。この共振子に直列のインダ
クタンスは有効動的インダクタンスを増大させ、これに
よって共振周波数fは低下する。反共振周波数f
非常に僅かにシフトされるだけなので、共振子のハンド
幅Δf=f−fは直列インダクタンスによって拡大
する。並列共振子の場合にはSAWフィルタのバンド幅
も拡大する。
【0018】阻止領域に対してはf≪f及びf≫f
が成り立つ。この場合、共振子の等価回路図はその静的
キャパシタンスCに縮小される。なぜなら、直列振動
回路はfの外側では非常に高オーミックであり、無負
荷状態に相応するからである。共振子に直列のインダク
タンスLserは共振周波数
【0019】
【数4】
【0020】を有する図11に図示された直列振動回路
をもたらす。並列共振子に直列のインダクタンスの場合
には、これは、周波数fpolにおいてフィルタのエネ
ルギが直接アースに流れ去ることを意味し、フィルタ曲
線においていわゆる極位置すなわち阻止領域における大
きな抑圧が形成される。阻止領域における極位置の個数
は直列インダクタンスを有する並列分岐路の個数に相応
する。周波数的に区別可能な極位置fpol1及びf
pol2は異なる積Π=Lser1*C01及びΠ
ser2*C02の場合にのみ生じる。これらの積が等
しい場合には、極位置は同じ周波数にあり、単純な極位
置の場合よりも大きな抑圧を有する二重極位置fpol
=fpol1=fpol2が得られる。
【0021】図11aはインダクタンスLserが並列
共振子の出力側に直列に接続されている並列分岐路にお
ける共振子の減衰特性を示す。図11bのように共振子
の直列振動回路は極位置を明瞭にするために除去されて
おり、この共振子の共振周波数はfrp=fに等し
い。極位置fpolの周波数に対しては典型的にf
pol>fが成り立ち、この場合fはフィルタの共
振周波数に等しい。極位置において大きな減衰が得られ
る。
【0022】リアクタンスフィルタタイプのSAWフィ
ルタは主に移動無線分野の高周波減衰器として使用され
る。なぜなら、これらのSAWフィルタは通過領域にお
いて非常に僅かな損失を有するからである。さらに、移
動無線分野の高周波減衰器としてリアクタンスフィルタ
タイプのSAWフィルタは、電話における望ましくない
混合積(Mischprodukte)を阻止するために、一方でデ
ュプレクスバンド(送信部フィルタの場合には受信バン
ドを受信部フィルタの場合には逆に送信バンド)を抑圧
し、他方で局部発振器周波数(LO)及び/又は影像周
波数(イメージ周波数)における信号を抑圧しなければ
ならない。
【0023】局部発振器はフィルタの中心周波数f
上側又は下側にある。中心周波数fまでの間隔は信号
処理に使用される中間周波数(ZF)に相応する。影像
周波数は中心周波数fまで間隔2*ZFを有する。瞬
時のZF周波数は領域100〜400MFzで使用され
るので、SAWフィルタは適用事例に応じて領域f
ラス/マイナス100〜800MHzにおいて典型的に
は30dBより大きい良好な減衰特性をもたなくてはな
らない。大抵の場合、局部発振器は中心周波数fより
上にある。
【0024】LO周波数及び/又はイメージ周波数の領
域における十分な減衰を達成するためには、様々な方法
が存在する。方法Aは、一般的な選択レベル(これの尺
度は通過領域の下側のほぼf/2における最小減衰で
あると見なされている)を相応に大きくすることであ
る。しかし、大きな欠点は、選択レベルの増大によって
通過領域における損失も上昇することである。これは大
抵の場合電話における信号処理において受け入れがた
い。第2の方法Bは、従来の構成技術において存在する
並列共振子に直列のインダクタンスがちょうどLO周波
数又はイメージ周波数にある極位置を発生するという上
述の事実から得られる。使用されるZF周波数における
大きなスペクトルにおいて、この場合、発生される極位
置をほぼ700MHzの領域に亘って変化させるための
方法が存在しなくてはならない。
【0025】並列分岐路における静的キャパシタンスC
0pがフィルタパフォーマンス(パスバンド、マッチン
グ及び選択レベル)を決定するので、この静的キャパシ
タンスC0pは所与のフィルタ要求においてほんの少し
だけ変化され、同時に阻止領域における極位置も変化す
る。同様に並列共振子の出力側とアースとの間の直列の
インダクタンスの大きさの自由度は限定される。小型化
への要請及びコストの理由から使用されるチップはます
ます小さくなり、この結果、チップ上のストリップ線路
の誘導成分は限定的にしか変化され得ない。ボンディン
グ接続の長さ及びこの長さに関連するインダクタンスは
ハウジング内において進歩する小型化の流れの中で同様
にほとんどもはや変化され得ない。さらに、ハウジング
引き込み線路から生じるインダクタンスは所与のハウジ
ングにおいて固定されている。
【0026】よって、さらに小型化されたハウジングに
おけるリアクタンスフィルタタイプのSAWフィルタに
対して、LO抑圧及び/又はイメージ抑圧をfプラス
100〜800MHzの大きな周波数領域に亘って適当
に設定された極位置によって保証するために方法Bはも
はや十分ではない。とりわけボンディングワイヤの代わ
りにバンプ接続が使用される将来の接続テクノロジー
「フリップチップ技術」では、極位置を相対的に低い周
波数において、すなわち中心周波数fより上100M
Hzの領域において発生することは不可能である。なぜ
なら、この構成技術において存在する並列共振子の出力
側に直列のインダクタンスはあまりにも小さく(式1.
5参照)、並列分岐路の静的キャパシタンスは50Ωへ
の必要な自己マッチング(Selbstanpassung)のために
同様に十分大きく選択できないからである。
【0027】従って、本発明の課題は、所定のLO周波
数及びイメージ周波数に対する改善された阻止領域抑圧
が中心周波数に隣接する100〜800MHzまでの可
能な領域に亘って得られるようにフィルタを構成するこ
とができるような方法を提供することである。とりわけ
リアクタンスフィルタの極位置を他のフィルタ特性に対
する比較的大きな影響なしに中心周波数fの近くの所
望の領域にシフトする方法を提供する。
【0028】上記課題は本発明によって請求項1記載の
フィルタによって解決される。有利な実施形態及び極位
置のシフトのための方法は従属請求項から得られる。
【0029】本発明によれば、チップ上におけるそれぞ
れ共振子を有する並列分岐路のアース側の出力側の接続
によって並列分岐路の結合がつくられ、これによって所
属の極位置(「結合された極位置」とも呼ぶ)の周波数
が大きく変化され得る。これによって、式(1.5)に
従って構造に起因する既存のインダクタンスを有する並
列分岐路の従来の直列接続によって達成可能であったよ
りも低い周波数に極位置を有するSAWフィルタを作る
ことが可能である。また所与のフィルタにおいてこれま
で可能であったよりも広い周波数領域に亘って所与のフ
ィルタにおける1つ又は複数の極位置をシフトすること
が可能である。こうして、本発明によって、大きな選択
度が必要とされる周波数において、例えば任意のLO周
波数又はイメージ周波数において、精確に極位置を発生
することができる。
【0030】従って、局部発振器周波数における信号の
抑圧(LO抑圧)及び/又は影像周波数における信号の
抑圧(イメージ抑圧)に対する選択度要求は、構造に起
因する非常に小さいインダクタンスを有する極めて小さ
いハウジングにおいても満たされる。よって、所与のボ
ンディングインダクタンス、導体インダクタンス又はハ
ウジング引き込み線路インダクタンスにおいて1つ又は
複数の極位置が所望の周波数にシフトされ、しかもこの
ために直列インダクタンスの増大は必要ない。付加的に
もちろん直列インダクタンスを増大してもよい。
【0031】さらに、設けられるアース結合の個数は使
用される並列分岐路の個数には依存せずに調整され、こ
れは比較的僅少な所要面積をもたらす。まさに新たな接
続テクノロジー(ボンディング接続の代わりにバンプ接
続)及び新たなハウジングテクノロジーの観点におい
て、本発明の実施形態は小型化されたハウジングにおけ
る上記の選択度要求を達成するための唯一の方法であ
る。
【0032】次に本発明による極位置のシフトのための
原理を実施例及びこの実施例に所属の図に基づいて詳し
く説明する。後続の具体的な実施形態はリアクタンスフ
ィルタタイプのSAWフィルタにおける適用事例に対す
る例である。
【0033】図1は1ポート形SAW共振子を示し、図
2はSAW共振子の等価回路図及びシンボルを示し、図
3はリアクタンスフィルタタイプのSAWフィルタの基
本素子を示し、図4は並列及び直列共振子の協働を示
し、図5は2つの基本素子のカスケードを示し、図6は
2つの基本素子のカスケードを示し、図7はリアクタン
スフィルタの線図を示し、図8は縮小された構造s-p-
s-pを有するリアクタンスフィルタの線図を示し、図
9は蓋のないハウジングにおけるSAWフィルタの平面
図を示し、図10はハウジングの中のSAWフィルタの
断面図を示し、図11aは極位置を示し、図11bは並
列分岐路の減衰特性に対する等価回路図を示し、図12
はフィルタの等価回路図を示し、図13はSAWフィル
タの減衰特性に対する等価回路図を示し、図14はΔL
serと極位置との間の関連を示す線図を示し、図15
は静的キャパシタンスに対する極位置の周波数の関係を
示し、図16は3つの基本素子を有するフィルタを示
し、図17は3つの基本素子を有するフィルタの阻止領
域における等価回路図を示し、図18は3つの基本素子
を有するフィルタの減衰特性を示し、図19は4つの基
本素子を有するフィルタを示し、図20は4つの基本素
子を有するフィルタの阻止領域における等価回路図を示
し、図21は4つの基本素子を有するフィルタの減衰特
性を示し、図22は4つの基本素子を有するフィルタを
示し、図23は4つの基本素子を有するフィルタの阻止
領域における等価回路図を示し、図24は4つの基本素
子を有するフィルタの減衰特性を示し、図25は4つの
基本素子を有するフィルタを示し、図26は4つの基本
素子を有するフィルタの阻止領域における等価回路図を
示し、図27は4つの基本素子を有するフィルタのフィ
ルタ特性を示し、図28は4つの基本素子を有するフィ
ルタを示し、図29は4つの基本素子を有するフィルタ
の阻止領域における等価回路図を示し、図30はバンプ
接続を有するフィルタ構造を示し、図31はボンディン
グ接続を有するフィルタ構造を示す。
【0034】図12には、更に別の基本素子を有するよ
り大きなフィルタ構造の部分であり得る単純な本発明の
フィルタ構造がシンボリックに等価回路図として図示さ
れている。並列共振子R2及びR3を有する並列分岐路
のうちの(少なくとも)2つの並列分岐路において、本
発明では既にチップ(基板)12-8の上で出力側12-
6及び12-7が電気的に互いに接続されている。次い
ではじめてハウジングアースパッド12-4への例えば
ボンディング接続12-5を含む接続が行われる。
【0035】図13には各共振子においてその静的キャ
パシタンスCだけが作用する周波数領域f≪f及び
f≫fに対する等価回路図が図示されている。リアク
タンスフィルタタイプのSAWフィルタの選択特性はこ
の縮小された等価回路図によって十分に記述される。イ
ンダクタンスLserはチップ上の並列共振子の接続と
外部のハウジングアースピン(=ハウジングにおけるア
ースのための端子)との間のインダクタンスに相応す
る。
【0036】既にチップ上で電気的に接続された2つの
並列分岐路の結合が行われる。これは阻止領域における
極位置の周波数変化をもたらす。2ポートZを図示して
いる図13の等価回路図に基づいて、結合された極位置
の周波数が決定される。この2ポートZは、アースに対
するインピーダンスがゼロになる時に極位置を有する。
【0037】 Z21=0 この場合Z21はインピーダンス行列の対称的に示され
た行列要素である。Z21を決定するために、この2ポ
ートZは2ポートZ’及びZ”の直列回路に分割され
る。2ポートZ’は3つのキャパシタンスC0p1、C
0p2及びC0sから成るΠ回路を有する。2ポート
Z”はインダクタンスLserだけを有する。従って
【0038】
【数5】
【0039】ただしここでj=虚数であり、ω=2πf
である。
【0040】 Z21=Z’21+Z”21 (2 .3) によって
【0041】
【数6】
【0042】が得られる。(2.4)の表示の分子がゼ
ロになると
【0043】
【数7】
【0044】Z21はゼロになる。これから結合された
極位置の周波数に対して
【0045】
【数8】
【0046】が得られる。従来チップ上の並列分岐路の
結合なしで式(1.5)により得られた極位置
【0047】
【数9】
【0048】と比較すると、明瞭に次のことが見て取れ
る。すなわち、付加的なキャパシタンス成分(C0p1
0p2)/C0s及びC0p2乃至はC0p1は結合さ
れた極位置を同じインダクタンスLserにおいてはる
かに低い周波数にシフトする。
【0049】数値例:リアクタンスフィルタタイプの公
知のSAWフィルタに対して極位置の周波数fpol
【0050】
【数10】
【0051】と算出される。この場合、直列インダクタ
ンスLser及び静的キャパシタンスC0pに対してl
nH及び4pFの典型的な値が仮定された。
【0052】2つの並列分岐路が結合されると、式2.
6に従ってLser及びC0pに対する仮定された同じ
値及び同様にC0sに対して4pFの場合に
【0053】
【数11】
【0054】が得られる。
【0055】フィルタが複数の並列分岐路を有する場
合、複数の並列分岐路もアース側で互いに接続され、こ
れらの複数の並列分岐路はさらに「結合された並列分岐
路」とも呼ばれる。結合された並列分岐路の周波数に対
しては接続された並列分岐路の個数及び組み合わせが決
定的な役割を演じ、極位置の所望の周波数のためのフィ
ルタ構造の選択の際に考慮される。
【0056】図14は結合された極位置とインダクタン
スLserの大きさとの関係を示している。2つの曲線
14-1及び14-2は同一のフィルタに対するフィルタ
特性を示し、この場合ただLserだけが異なるように
選択されている。Lserに依存して極位置の異なる周
波数が得られ、fpol1に所属するインダクタンスL
ser1はLser2より小さい。インダクタンスL
serが大きくなればなるほど、ますます極位置のより
低い周波数へのシフトは大きくなる。
【0057】比較的小さい程度だが極位置の周波数は結
合された並列分岐路の静的キャパシタンスの積 ΠC=C0p1*C0p2 (2. 9) の変化によって調整される。パスバンドにおけるフィル
タ特性及び一般的な選択レベルを変化させないために
は、並列分岐路におけるこれらの静的キャパシタンスの
積のこのような変化がこれらの静的キャパシタンスの和
の維持 ΣC=C0p1+C0p2=constant (2. 10) の下で実施される。
【0058】次のような方法を適用することもできる:
第1の結合された並列共振子の静的キャパシタンスC
0p1は第2の結合された並列共振子の静的キャパシタ
ンスC0p2が低減された値Cconstだけ増大さ
れ、 C0p1(新)=C0p1+Cconst ( 2.11) C0p2(新)=C0p2−Cconst ただしC
const<C0p2 (2.12)この結果、なる
ほど積ΣCは変わるが、静的キャパシタンスの和は同
じままであり、 ΣC=C0p1(新)+C0p2(新) =C0p1+C0p2=constant (2.1 3) パスバンド又は一般的な選択レベルの変化を甘受する必
要はない。
【0059】結合された極位置のより大きな周波数シフ
トが必要な場合には、関与する静的キャパシタンスC
0p1、C0p2又はC0sを変化させればよい。2つ
の結合すべき並列共振子より多くの並列共振子が存在す
る場合には、和C0p1+C0p2を増大(又は低減)
し、調整のために、結合されていない並列共振子の静的
キャパシタンスを並列分岐路における全ての静的キャパ
シタンスの総和が同じままであるように低減(又は増
大)する。これによって一般的な選択レベルが保持され
る。
【0060】図15は一定のインダクタンスLser
おいて結合された並列分岐路の静的キャパシタンスの和
0p1+C0p2をファクタ1.2だけ低減すること
によって結合された極位置の周波数が高められる様子を
示している。調整のために、更に別の並列分岐路の静的
キャパシタンスが相応に増大された。
【0061】結合された極位置のシフトのための更に別
の方法は、並列共振子Pを意図的に2つの互いに別々の
並列共振子P’及びP”に分割することであり、この場
合、分割された個別の共振子のキャパシタンスの和を元
のキャパシタンスC0pに等しい: C0p=C’0p+C”0p これらの並列共振子のうちの1つP’が並列共振子P”
にではなく更に別の並列共振子に結合される場合、結合
された極位置の周波数は分割された並列共振子P’及び
P”の静的キャパシタンスの分割比C’0p/C”0p
に基づいて調整される。なぜなら、C’0pだけが結合
された極位置の周波数に影響を与えるからである。
【0062】結合された並列分岐路の間には1つの又は
複数の直列共振子を配置することができる。結合された
並列共振子の間に存在する静的キャパシタンスC0s
大きさも結合された極位置の周波数に式2.6に従って
影響を与えるので、次の方法によって同様に結合された
極位置の周波数がシフトされる。
【0063】結合された並列分岐路の間にある1つ又は
複数の直列共振子Sのほかに更に別の直列共振子S
存在する場合、この直列共振子Sの静的キャパシタンス
0sが増大(又は低減)され、調整のために、結合さ
れた並列共振子の間に存在しない直列共振子Sの静的
キャパシタンスは直列分岐路における全ての静的キャパ
シタンスの総和が同じままであるように低減(又は増
大)される。これによって一般的な選択レベルは保持さ
れ、結合された極位置の周波数が変化される。
【0064】既に説明したように並列分岐路における静
的キャパシタンスC及び(チップ上の並列分岐路の接
続とハウジングの外部端子との間の)直列インダクタン
スLserの変化のための領域は限定されている。従っ
て、同じことは極位置がシフトされる周波数領域に対し
ても妥当する。しかし、従来技術から公知の手段とは対
照的に、本発明により達成される極位置の周波数の変化
領域は極めて小型化されたハウジングの場合でも移動無
線分野の高周波減衰器として使用されるために必要とさ
れるLO抑圧及びイメージ抑圧を有するSAWフィルタ
の製造を可能にする。
【0065】次に本発明のフィルタの具体的な実施形態
を示す。
【0066】実施形態1(図16から図18も参照): 3つの基本素子を有する構造が使用される。入力ポート
16-1には第1の基本素子が接続され、並列分岐路も
直列分岐路もこの入力ポートへの接続を有する。第2の
基本素子はマッチング要求Zout=Zinに従って接
続される。同じ様に第3の基本素子が続く。従って、出
力ポートには入力ポートの場合とは異なりただ1つの直
列分岐路が直接接続される。入力側から出力側へと共振
子の順番p-s-s-p-p-sが生じる。この場合、pは
並列共振子を表し、sは直列共振子を表す。原理的には
フィルタ特性を変えることなしに入力ポートと出力ポー
トを交換することができ、この場合順番s-p-p-s-s
-pが生じる。
【0067】周知のように、同じタイプの共振子はその
容量的作用を保持することによってまとめることができ
る。これによって最小の共振子数を有する次の構造が得
られる: p-s-p-s乃至はs-p-s-p しかし、共振子を部分的にまとめることにより中間的な
形態も可能である: p-s-p-p-s乃至はs-p-p-s-p p-s-s-p-s乃至はs-p-s-s-p 単純さゆえに実施形態は以下においては最小の共振子数
に基づいて、入力ポートと出力ポートの交換可能性に関
する付加的な指示なしで説明し、図に図示する。それで
も本発明はちょうど上で説明した例による変形実施形態
も含んでいる。
【0068】図16には実施形態1の構造がシンボリッ
クに図示されている。2つの並列分岐路は既にチップ上
で電気的に互いに接続されており、その後はじめてハウ
ジングへの接続が行われる。領域f≪f及びf≫f
における選択特性に対する等価回路図は図17に図示さ
れている。インダクタンスLserはチップ上の並列共
振子の接続と外部のハウジングアースピンとの間のイン
ダクタンスに相応する。
【0069】このフィルタは図18の曲線18-1によ
って示されているフィルタ特性を有する。並列分岐路が
チップ上で接続されていない(図8に図示されたフィル
タに相応する)フィルタ曲線18-2と比較すると、チ
ップ上での並列分岐路の接続によって極位置の周波数が
阻止領域において典型的なインダクタンスLser
1.0nHの場合にシフトされている様子がはっきりと
示されている。垂直線の間の周波数領域(低いZF周波
数におけるLO抑圧及びイメージ抑圧の典型的な周波数
領域)において10dBより大きく選択度が増大する。
【0070】実施形態2(図19から図21も参照): 図19には4つの基本素子を有する構造が使用される本
発明の第2の実施形態の構造がシンボリックに図示され
ている。入力ポート19-1には第1の基本素子が接続
され、並列分岐路も直列分岐路もこの入力ポートへの接
続を有する。第2の基本素子はマッチング要求Zout
=Zinに従って接続される。同じ様に基本素子3及び
4が続く。従って、出力ポート19-3には入力ポート
の場合と同様に並列分岐路も直列分岐路も直接接続され
ている。入力側から出力側へと次のような共振子の順番
が生じる: p-s-p-s-p ただしpは並列共振子を表し、sは直列共振子を表す。
同じタイプの共振子は既にまとめられている。
【0071】3つの並列分岐路のうちの2つは既にチッ
プ上で電気的に互いに接続され、その後はじめてインダ
クタンスLser2を介してハウジングへの接続が行わ
れる。残りの並列分岐路はこれとは無関係にインダクタ
ンスLser1を介してハウジングに接続されている。
領域f≪f及びf≫fにおける選択特性に対する等
価回路図は図20に図示されている。インダクタンスL
ser2は(図では一点鎖線で示されている)チップ上
の並列共振子の接続19-4と外部のハウジングアース
ピンとの間のインダクタンスに相応する。
【0072】図21には曲線21-1が図19のフィル
タのフィルタ特性を示している。並列分岐路がチップ上
で接続されていないフィルタ曲線21-2と比較する
と、この場合チップ上での3つの並列分岐路のうちの2
つの接続によって極位置の周波数が阻止領域において典
型的なインダクタンスLser2=1.0nHの場合に
より低い周波数にシフトされている様子がはっきりと示
されている。垂直線の間の周波数領域(低いZF周波数
におけるLO抑圧及びイメージ抑圧の典型的な周波数領
域)においてほぼ10dBだけ選択度が増大する。
【0073】実施形態3(図22から図24も参照): 図22には本発明の実施形態3の構造がシンボリックに
図示されている。4つの基本素子を有する構造が使用さ
れる。入力ポート22-1には第1の基本素子が接続さ
れ、直列分岐路だけがこの入力ポートへの接続を有す
る。第2の基本素子はマッチング要求Zout=Zin
に従って接続される。同じ様に基本素子3及び4が続
く。従って、出力ポート22-3には入力ポートの場合
と同様に直列分岐路だけが直接接続されている。入力側
から出力側へと次のような共振子の順番が生じる: s-p-s-p-s ただしpは並列共振子を表し、sは直列共振子を表す。
同じタイプの共振子は既にまとめられている。2つの並
列分岐路は既にチップ上で電気的に互いに接続され、そ
の後はじめてハウジングへの接続が行われる。領域f≪
及びf≫fにおける選択特性に対する等価回路図
は図23に図示されている。インダクタンスLser
チップ上の並列共振子の接続と外部のハウジングアース
ピンとの間のインダクタンスに相応する。図22のフィ
ルタは図24の曲線24-1によって示されるフィルタ
特性を有する。並列分岐路がチップ上で接続されていな
いフィルタ曲線24-2と比較すると、チップ上での2
つの並列分岐路の接続によって極位置の周波数が阻止領
域において典型的なインダクタンスLser=1.0n
Hの場合にシフトされている様子がはっきりと示されて
いる。垂直線の間の周波数領域(高いZF周波数におけ
るLO抑圧及びイメージ抑圧の典型的な周波数領域)に
おいて8dBより大きく選択度が増大する。
【0074】実施形態4(図25から図27も参照): 図25には本発明の実施形態4の構造がシンボリックに
図示されている。4つの基本素子を有する構造が使用さ
れる。入力ポート25-1には第1の基本素子が接続さ
れ、共振子RS1を有する直列分岐路だけがこの入力ポ
ートへの接続を有する。第2の基本素子はマッチング要
求Zout=Zinのために鏡像対称的に接続される。
同じ様に基本素子3及び4が続く。従って、出力ポート
25-3には入力ポートの場合と同様に直列分岐路だけ
が直接接続されている。入力側から出力側へと次のよう
な共振子の順番が生じる: s-p-s-p-p-s 同じタイプの共振子は既にまとめられているが、実施形
態3とは対照的に並列分岐路は意図的に再び分割されて
いる。この分割は、各並列共振子Rp2、Rp3が独自
の電気的な入力側及び出力側を有する独自の2ポートを
形成するように行われる。共振子Rp1を有するまとめ
られた並列分岐路はまとめられていない2つの並列分岐
路のうちの1つ(Rp2)と既にチップ上で地点25-
2において電気的に互いに接続され、その後はじめてL
ser1を介してハウジングへの接続が行われる。残り
の並列分岐路(Rp3)はこれとは無関係にハウジング
に接続される。領域f≪f及びf≫fにおける選択
特性に対する等価回路図は図26に図示されている。イ
ンダクタンスLser1はチップ上の並列共振子Rp1
及びRp2の接続と外部のハウジングアースピンとの間
のインダクタンスに相応し、インダクタンスLser2
はチップ上の並列共振子Rp3と外部のハウジングアー
スピンとの間のインダクタンスに相応する。
【0075】図25のフィルタは図27の曲線27-1
によって示されているフィルタ特性を有する。並列分岐
路の出力側がチップ上で接続されていないフィルタ曲線
27-2と比較すると、チップ上での3つの並列分岐路
のうちの2つの接続によって極位置の周波数が阻止領域
において典型的なインダクタンスLser1=1.0n
Hの場合にシフトされている様子がはっきりと示されて
いる。垂直線の間の周波数領域(高いZF周波数におけ
るLO抑圧及びイメージ抑圧の典型的な周波数領域)に
おいてだいたい5dBより大きく選択度が増大する。大
きなLO抑圧又はイメージ抑圧を要求する場合には、選
択ゲインは10dBよりはるかに大きい。
【0076】実施形態5(図28から図30も参照): 図28には本発明の実施形態5の構造がシンボリックに
図示されている。4つの基本素子を有する構造が使用さ
れる。入力ポート28-1には第1の基本素子が接続さ
れ、直列分岐路だけがこの入力ポートへの接続を有す
る。第2の基本素子はマッチング要求Zout=Zin
に従って接続される。同じ様に基本素子3及び4が続
く。従って、出力ポート28-3には入力ポートの場合
と同様に直列分岐路だけが直接接続されている。入力側
から出力側へと次のような共振子の順番が生じる: s-p-s-p-p-s 同じタイプの共振子は既にまとめられているが、実施形
態4の場合のように並列分岐路は意図的に再び分割され
ている。しかし、互いに独立した2つの並列共振子への
分割が行われるのではなく、この分割は3ポートの形式
で行われる。2つの並列共振子に対する入力側は共通の
接続端子縁28-4から成り、この共通の接続端子縁2
8-4には突起のあるすだれ状電極指がある。出力側の
接続端子縁は2つのバスバー28-5及び28-6に分割
されており、各バスバーは2つの並列共振子のうちの1
つの並列共振子の出力側に相応する。
【0077】共振子Rp1を有する並列分岐路はまとめ
られていない並列共振子のうちの1つRp2に既にチッ
プ上でアース出力側28-2において電気的に互いに接
続されている。その後はじめてハウジングへの接続が行
われる。並列共振子Rp3を有する残りの並列分岐路は
これとは無関係にハウジングに接続されている。領域f
≪f及びf≫fにおける選択特性に対する等価回路
図は図29に図示されている。原理的には図26の等価
回路図と同じである。インダクタンスLser1はチッ
プ上の並列共振子Rp1及びRp2の接続と外部のハウ
ジングアースピンとの間のインダクタンスに相応し、イ
ンダクタンスLser2は結合されていない共振子R
p3と外部のハウジングアースピンとの間の更に別のイ
ンダクタンスに相応する。
【0078】図28のフィルタは図26のフィルタと異
ならないフィルタ特性を有し、それゆえ図27の曲線2
7-1によって示されている。実施形態4とは対照的
に、ここではレイアウトにおいては基本的に異なるが選
択特性に対する作用においては異ならない並列共振子の
分割の別の形態が示されている。
【0079】図31は部分的に基板上の概略的な平面図
として本発明のフィルタ構造を示している。共振子Rは
すだれ状電極変換器として図示されている。並列分岐路
における2つの結合された共振子R1及びR2は基
板上で電気的に互いに接続されており、共通のアース結
合部31-1を有する。この共通のアース結合部31-1
はインダクタンスLserの部分であるボンディングワ
イヤ31-2によってアース端子面31-3に接続されて
いる。この場合、基板における接続はストリップ線路に
よって実現されているが、ボンディングワイヤを有して
もよい。ここには2つの結合された共振子だけが図示さ
れているが、本発明は2つより多くの結合された共振子
を有するフィルタも含む。
【0080】実施形態6: 次に図30に部分的に図示されている本発明の第6の実
施形態を記述する。少なくとも2つの並列分岐路を有す
るリアクタンスフィルタタイプのSAWフィルタが使用
される。全ての存在する並列分岐路のうちの少なくとも
2つの並列分岐路R2及びR3において、既にチップ上
でこれらの並列共振子の出力側(30-3及び30-4)
は電気的に互いに接続される。その後はじめてハウジン
グへの接続30-5が行われる。残りの並列分岐路はこ
れとは無関係にハウジングに接続される。チップ(30
-1)のこのハウジングへの接続は従来のようにボンデ
ィング接続として実施されるのではなく、バンプ接続
(30-5)によって形成される。
【0081】領域f≪f及びf≫fにおける選択特
性に対する等価回路図は一般的な実施例と変わりなく、
図13に示されている。インダクタンスLserはチッ
プ上の並列共振子の接続と外部のハウジングアースピン
との間のインダクタンスに相応する。バンプテクノロジ
ーで構成した場合にはボンディングワイヤによる構成に
比べてインダクタンスLserの値が大きく低減され
る。なぜなら、バンプ接続自体はボンディング接続とは
対照的にほとんどインダクタンスを持たないからであ
る。まだチップ上のストリップ線路の誘導成分及び外部
ハウジングアースピンまでのハウジング引き込み線路イ
ンダクタンスが残っている。
【0082】原理的にはこれまで示してきた全ての実施
形態及び既にチップ上で電気的に接続された少なくとも
2つの並列分岐路を有する4つより多くの基本素子を有
するこのような実施形態は、出力側においてバンプテク
ノロジーと組み合わせて実現され得る。フィルタ特性は
原理的には同じであるが、直列インダクタンスLser
に対する実現可能な値はより小さい。例えばLO抑圧及
び/又はイメージ抑圧の領域において要求された選択度
を実現するためには、阻止領域を所期の通りに変化させ
るための本発明の方法を使用することがそれだけいっそ
う必要不可欠となる。本発明はさらに必要なアースバン
プの個数を低減するという利点、すなわちアース端子の
ためのチップ面積を低減するという利点を提供する。こ
れによってSAWフィルタ全体がさらに小型化できる。 [図面の簡単な説明]
【図1】1ポート形SAW共振子を示す。
【図2】SAW共振子の等価回路図及びシンボルを示
す。
【図3】リアクタンスフィルタタイプのSAWフィルタ
の基本素子を示す。
【図4】並列及び直列共振子の協働を示す。
【図5】2つの基本素子のカスケードを示す。
【図6】2つの基本素子のカスケードを示す。
【図7】リアクタンスフィルタの線図を示す。
【図8】縮小された構造s-p-s-pを有するリアクタ
ンスフィルタの線図を示す。
【図9】蓋のないハウジングにおけるSAWフィルタの
平面図を示す。
【図10】ハウジングの中のSAWフィルタの断面図を
示す。
【図11】11aは極位置を示し、11bは並列分岐路
の減衰特性に対する等価回路図を示す。
【図12】フィルタの等価回路図を示す。
【図13】SAWフィルタの減衰特性に対する等価回路
図を示す。
【図14】ΔLserと極位置との間の関連を示す線図
を示す。
【図15】静的キャパシタンスに対する極位置の周波数
の関係を示す。
【図16】3つの基本素子を有するフィルタを示す。
【図17】3つの基本素子を有するフィルタの阻止領域
における等価回路図を示す。
【図18】3つの基本素子を有するフィルタの減衰特性
を示す。
【図19】4つの基本素子を有するフィルタを示す。
【図20】4つの基本素子を有するフィルタの阻止領域
における等価回路図を示す。
【図21】4つの基本素子を有するフィルタの減衰特性
を示す。
【図22】4つの基本素子を有するフィルタを示す。
【図23】4つの基本素子を有するフィルタの阻止領域
における等価回路図を示す。
【図24】4つの基本素子を有するフィルタの減衰特性
を示す。
【図25】4つの基本素子を有するフィルタを示す。
【図26】4つの基本素子を有するフィルタの阻止領域
における等価回路図を示す。
【図27】4つの基本素子を有するフィルタのフィルタ
特性を示す。
【図28】4つの基本素子を有するフィルタを示す。
【図29】4つの基本素子を有するフィルタの阻止領域
における等価回路図を示す。
【図30】バンプ接続を有するフィルタ構造を示す。
【図31】ボンディング接続を有するフィルタ構造を示
す。
【符号の説明】
R1 基本素子、SAW共振子 R2 基本素子、SAW共振子 R3 基本素子、SAW共振子 1-1、1-2 端子対 1-4 すだれ状電極変換器 1-3、1-5 反射器 3-1、3-2 端子 3-3、3-4 端子 3-5 出力側 5-1、6-1 出力インピーダンス 5-2、6-2 入力インピーダンス 9-0 セラミックハウジング 9-1 圧電基板(チップ) 9-4、9-5、9-7 ハウジングアースパッド 9-8から9-12、10-9 ボンディングワイヤ 9-15から9-17 出力側 10-3 ハウジング引き込み線路 10-5 アース 12-4 ハウジングアースパッド 12-5 アース側 12-6 アース側 12-7 アース側 12-8 基板 31-2 ボンディング接続 30-5 バンプ接続 f 中心周波数 fpol 極位置の周波数 Lser インダクタンス Cp0 静的キャパシタンス S 直列共振子 R 並列共振子 P、P’、P” 並列共振子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−261002(JP,A) 特開 平10−200370(JP,A) 特開 平11−234085(JP,A) 特開 平10−224178(JP,A) 特開 平10−93382(JP,A) 谷津田博美、小栗正敏,SAWフィル タの浮遊インピーダンスのモデル化,電 子情報通信学会総合大会講演論文集, 1997年 3月 6日,基礎・境界,p. 492−493 橋本研也、山口正恆,ラダータイプS AWフィルタにおける寄生回路素子の影 響,電子情報通信学会総合大会講演論文 集,1997年 3月 6日,基礎・境界, p.494−495 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/64 H03H 3/10 H03H 9/25

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リアクタンスフィルタタイプのSAWフ
    ィルタにおいて、 圧電基板(12-8)上に形成された少なくとも1つの
    基本素子(R1、R2)を有し、該基本素子は第1のS
    AW共振子(R2)を並列分岐路に有し、さらに前記基
    本素子は第2のSAW共振子(R1)を直列分岐路に有
    し、 更に別の並列分岐路に少なくとも1つの更に別の第1の
    SAW共振子(R3)を有し、フィルタは、ハウジングの中に配置され、電気的にこの
    ハウジングに接続されており、 第1の並列共振子は2つの個別の並列共振子(R p2
    R p3)に分割されており、該個別の並列共振子(R
    p2 R p3)のアース側は電気的に互いに接続されて
    はおらず、 前記個別の並列共振子うちの一つ(R p2)のアース側
    は直接的に少なくとも1つの更に別の並列共振子のアー
    ス側に電気的に接続されており、アース側の電気的な接
    続(25 - 2)はハウジングへの結合(12 - 4、12 -
    5)の前に行われ、 つの電気的に互いに接続された前記アース側のハウジ
    ング結合はバンプ接続(30-5)を含む、リアクタン
    スフィルタタイプのSAWフィルタ。
  2. 【請求項2】 電気的な接続は基板上のストリップ線路
    を含む、請求項1記載のSAWフィルタ。
  3. 【請求項3】 電気的な接続は基板上の2つのパッドの
    間のボンディング接続を含む、請求項1又は2記載のS
    AWフィルタ。
  4. 【請求項4】 ハウジングのサイズは2.5x2.0mm
    より小さいか又は等しい、 請求項1〜3のうちの1項記載のSAWフィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1からのうちの1項記載のSA
    Wフィルタにおける極位置のシフトのための方法におい
    て、 電気的に接続/結合された第1の共振子の少なくとも1
    つの第1の共振子の静的キャパシタンスC0pは増大又
    は低減され、調整のために、1つ又は複数の結合されて
    いない更に別の第1の共振子の静的キャパシタンスは全
    ての並列共振子の静的キャパシタンスの総和ΣC0p
    同じままであるように低減又は増大される、請求項1か
    のうちの1項記載のSAWフィルタにおける極位置
    のシフトのための方法。
  6. 【請求項6】 2つの並列分岐路の間に少なくとも1つ
    の第2の共振子が直列分岐路において設けられており、 2つの並列分岐路における2つの第1の共振子はアース
    側において電気的に互いに接続/結合されており、 前記少なくとも1つの第2の共振子の静的キャパシタン
    スC0sは初期値に比べて増大又は低減され、調整のた
    めに、結合された第1の共振子の間の直列分岐路にある
    1つ又は複数の更に別の第2の共振子の静的キャパシタ
    ンスは全ての直列共振子の静的キャパシタンスの総和Σ
    0sが同じままであるように低減又は増大される、請
    求項記載の方法。
  7. 【請求項7】 並列分岐路における第1の共振子は2つ
    の互いに並列な共振子P’及びP”に分割され、2つの
    分割された並列共振子P’及びP”の静的キャパシタン
    スの分割比の変化によって2つの結合された並列共振子
    のうちの1つの並列共振子の静的キャパシタンスC0p
    は変化し、これによって結合された極位置の周波数が調
    整される、請求項5又は6記載の方法。
  8. 【請求項8】 アース側において電気的に互いに接続さ
    れた第1の共振子の静的キャパシタンスC0p1とC
    0p2との積ΠC0pは次のように変化される、すなわ
    ち、第1の共振子の静的キャパシタンスC0p1が更に
    別の第1の共振子の静的キャパシタンスC0p2が低減
    される値と同じ値Cconstだけ増大され、この結
    果、静的キャパシタンスの和は同じままであるように変
    化される、請求項からのうちの1項記載の方法。
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