JP4004042B2

JP4004042B2 - 分波器

Info

Publication number: JP4004042B2
Application number: JP2002301854A
Authority: JP
Inventors: 憲司井上; 誠亮持塚
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: JP2004140508A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波フィルタを用いた分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機をはじめとした移動体通信端末機が急速に発展している。この端末機は、持ち運びの便利さから、特に小型軽量であることが望まれている。端末機の小型軽量化を達成するには、そこに使われる電子部品も小型軽量であることが必須であり、このため、端末機の高周波部や中間周波部には、小型軽量化に有利な弾性表面波装置、すなわち弾性表面波フィルタが多用されている。
【０００３】
弾性表面波フィルタに求められる重要な特性として、挿入損失および通過帯域外減衰が挙げられる。挿入損失は機器の消費電力に影響し、低損失であればあるほどバッテリーの寿命が延びるため、バッテリーの容量を削減することができて小型軽量化に貢献する。また、一つの弾性表面波フィルタで高帯域外減衰を得ることができれば、機器の小型軽量化に貢献する。
【０００４】
以下に従来の弾性表面波フィルタについて説明する。
【０００５】
低損失高減衰特性を満たすフィルタとして、たとえば特開平５−１８３３８０号公報に記載されているようなラダー型フィルタがある。
【０００６】
ラダー型フィルタは、入出力電極に直列接続された弾性表面波共振器と並列接続された弾性表面波共振器とを多段に設けたものである。このラダー型フィルタは、低損失かつ通過帯域近傍の減衰特性に優れるため、携帯電話の高周波フィルタに多用されている。
【０００７】
図５に、このようなラダー型フィルタを用いた従来の分波器の構成を示す。
【０００８】
図示する分波器は共通信号端子Ｃを有しており、分岐点Ｊを介して、相互に通過帯域の異なる２つの弾性表面波フィルタＢＦ１，ＢＦ２が並列接続されている。そして、各弾性表面波フィルタＢＦ１，ＢＦ２は、信号端子１，２をそれぞれ有している。
【０００９】
弾性表面波フィルタＢＦ１，ＢＦ２はそれぞれ互いに異なる通過帯域を有しており、共通信号端子Ｃから入力された信号は、受信側フィルタである弾性表面波フィルタＢＦ２のみを通過して信号端子２から出力され、信号端子１より入力された信号は、送信側フィルタである弾性表面波フィルタＢＦ１を通過して共通信号端子Ｃに出力される。
【００１０】
ここで、弾性表面波フィルタＢＦ１，ＢＦ２をそれぞれ通過する信号は、それぞれ互いに影響することなく通過する必要がある。このため、一方の弾性表面波フィルタの通過帯域では回路の特性インピーダンスＺ_０に整合し、他方の通過帯域にあたる阻止帯域では、回路の特性インピーダンスＺ_０よりはるかに大きな値となるよう、分岐点Ｊと弾性表面波フィルタＢＦ２との間にインピーダンス整合回路３が挿入されている。
【００１１】
なお、このような、ラダー型フィルタを用いた分波器は、特開２０００−３１５９３６号公報に開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先述した従来の分波器においては、弾性表面波フィルタの通過帯域と阻止帯域との間隔が大きく離れている場合、通過帯域と阻止帯域間の周波数において、減衰特性が劣化するという問題があった。
【００１３】
すなわち、図６に示すように、このような場合、従来の分波器では、より高い通過帯域を有する弾性表面波フィルタＢＦ２の通過帯域と阻止帯域間の周波数において、減衰特性劣化の原因であるリップル（符号Ｅ２）が発生する。
【００１４】
そこで、本発明は、弾性表面波フィルタの通過帯域と阻止帯域間の減衰特性に優れた分波器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る分波器は、共通信号端子と、弾性表面波共振器からなり、一方側の端子が分岐点を介して前記共通信号端子に接続されるとともに他方側の端子が第１の信号端子に接続され、前記共通信号端子と前記第１の信号端子とに直列に接続された弾性表面波共振器と並列に接続された弾性表面波共振器とが多段に設けられて所定の通過帯域を有する第１の弾性表面波フィルタと、弾性表面波共振器からなり、一方側の端子が前記分岐点を介して前記共通信号端子に接続されるとともに他方側の端子が第２の信号端子に接続され、前記共通信号端子と前記第２の信号端子とに直列に接続された弾性表面波共振器と並列に接続された弾性表面波共振器とが多段に設けられて前記第１の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い通過帯域を有する第２の弾性表面波フィルタと、前記第１の弾性表面波フィルタの信号を阻止するとともに前記第２の弾性表面波フィルタの信号を通過させる周波数帯域である通過帯域の下端周波数をｆｕ、前記第１の弾性表面波フィルタの信号を通過させるとともに前記第２の弾性表面波フィルタの信号の通過を阻止する周波数帯域である阻止帯域の上端周波数をｆｌとしたとき、反共振周波数ｆａがｆｌ＜ｆａ＜ｆｕとなるように設定され、片方の端子が前記第２の弾性表面波フィルタ側に接続されるとともに他方の端子が前記分岐点側に接続された静電容量が２〜６ｐＦの一端子対型弾性表面波共振器と、前記分岐点と前記一端子対型弾性表面波共振器との間に配置され、一方の前記弾性表面波フィルタの通過帯域においては回路のインピーダンスに整合し、他方の前記弾性表面波フィルタの通過帯域にあたる阻止帯域では回路のインピーダンスとは不整合となるインピーダンス整合回路と、を圧電基板上に備えたことを特徴とする。
【００１６】
このような発明によれば、第１の弾性表面波フィルタの信号を阻止するとともに第２の弾性表面波フィルタの信号を通過させる通過帯域の下端の周波数ｆｕと第１の弾性表面波フィルタの信号を通過させるとともに第２の弾性表面波フィルタの信号の通過を阻止する阻止帯域の上端の周波数ｆｌとの間が反共振周波数ｆａとなる一端子対型弾性表面波共振器が第２の弾性表面波フィルタに直列に接続されているので、当該弾性表面波フィルタの通過帯域と阻止帯域と間における減衰特性を改善することが可能になる。
また、一端子対型弾性表面波共振器が第２の弾性表面波フィルタの通過帯域中心周波数付近の挿入損失に与える影響も大きくならない。
さらに、一端子対型弾性表面波共振器の静電容量が２〜６ｐＦとなっているので、当該一端子対型弾性表面波共振器が第２の弾性表面波フィルタの通過帯域中心周波数付近の挿入損失に与える影響が少なくなることに加え、この一端子対型弾性表面波共振器が大型化してスペース効率が悪化することもない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態である分波器を示すブロック図、図２は図１の分波器に設けられた一端子対型弾性表面波共振器の構成を概念的に示す説明図、図３は図２の一端子対型弾性表面波共振器において異なる静電容量における周波数特性を示すグラフ、図４は本発明の一実施の形態である分波器の周波数特性を示すグラフである。
【００１９】
本実施の形態の分波器は、たとえば３９°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３からなる圧電基板上に所定の素子が形成されたものである。すなわち、図１において、信号の入出力がされる共通信号端子Ｃと、一方側の端子が分岐点Ｊを介して共通信号端子Ｃに接続されるとともに他方側の端子が第１の信号端子１に接続された送信側フィルタ（第１の弾性表面波フィルタ）ＢＦ１と、一方側の端子が分岐点Ｊを介して共通信号端子Ｃに接続されるとともに他方側の端子が第２の信号端子２に接続された受信側フィルタ（第２の弾性表面波フィルタ）ＢＦ２とを備えている。
【００２０】
送信側フィルタＢＦ１および受信側フィルタＢＦ２は、いずれも交差指状電極および反射器を有する共振器である弾性表面波共振器で構成されている。そして、送信側フィルタＢＦ１および受信側フィルタＢＦ２は、一方の通過帯域が他方の阻止帯域となる周波数特性を有しており、本実施の形態の場合では、受信側フィルタＢＦ２の方が送信側フィルタＢＦ１よりも高い通過帯域となっている（図４参照）。
【００２１】
本実施の形態において、送信側フィルタＢＦ１および受信側フィルタＢＦ２は、入出力電極に直列に接続された弾性表面波共振器と並列に接続された弾性表面波共振器とが多段に接続された、いわゆるラダー型フィルタである。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、このように受信側フィルタＢＦ２の方が送信側フィルタＢＦ１よりも高い通過帯域を有しているが、逆であってもよい。
【００２３】
また、送信側フィルタＢＦ１および受信側フィルタＢＦ２おける交差指状電極の対数や弾性表面波共振器の配列パターンなどは、所定の通過帯域および阻止帯域を持つことができる限り適宜種々の形態を採用することが可能である。
【００２４】
さらに、圧電基板は前述のものに限定されることはなく、たとえば４１°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板など、他の種々の圧電基板を用いることが可能である。
【００２５】
本実施の形態の分波器には、片方の端子が受信側フィルタＢＦ２側に接続されるとともに他方の端子が分岐点Ｊ側に接続された一端子対型弾性表面波共振器４が配置されている。
【００２６】
この一端子対型弾性表面波共振器４は、図２に示すように、相互に交差した端子である一対の指状電極４ａ，４ｂ、つまり交差指状電極を具備している。そして、本実施の形態において、指状電極４ａ，４ｂの電極周期λは１．９６μｍ、対数Ｎは２６０対、開口長Ａｐは３０λとなっている。但し、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。
【００２７】
そして、前述した受信側波フィルタＢＦ２の通過帯域の下端周波数をｆｕ、阻止帯域の上端周波数をｆｌとしたとき、一端子対弾性表面波共振器４の反共振周波数ｆａが、ｆｌ＜ｆａ＜ｆｕとなるように設定されている（図４参照）。
【００２８】
さらに、本実施の形態の一端子対型弾性表面波共振器４では、交差指状電極の対数Ｎと交差幅Ａｐ（λ）とで決まる静電容量が２ｐＦ以上となっている。なお、一端子対型弾性表面波共振器４において異なる静電容量における周波数特性（静電容量と反共振周波数との関係）を図３に示す。
【００２９】
分岐点Ｊと一端子対型弾性表面波共振器４との間には、送信側フィルタＢＦ１および受信側ＢＦ２のインピーダンスは周波数によって変化することから、各フィルタＢＦ１，ＢＦ２の周波数に対するインピーダンス特性が当該フィルタ（たとえば、送信側フィルタＢＦ１）の通過帯域においては回路全体のインピーダンスに近い値となって整合し、他方のフィルタ（たとえば、受信側フィルタＢＦ２）の通過帯域となる阻止帯域においては、回路全体のインピーダンスＺ1よりはるかに大きな値となって不整合となるように、インピーダンス整合回路３が配置されている。このインピーダンス整合回路３は、本実施の形態ではパッケージ内に内装されたストリップラインにより構成されている。
【００３０】
次に、以上のように構成された分波器の周波数特性について、図４を用いて説明する。
【００３１】
図６において説明したように、従来の分波器の構成では、受信側フィルタＢＦ２の通過帯域と阻止帯域とが大きく離れている場合、通過帯域と阻止帯域間の周波数特性において減衰特性が劣化する。
【００３２】
これに対して、本願の分波器では、受信側フィルタＢＦ２の通過帯域の下端の周波数ｆｕと阻止帯域の上端の周波数ｆｌとの間に反共振周波数ｆａを有する一端子対型弾性表面波共振器４が受信側フィルタＢＦ２に直列に接続されているので、図４における符号Ｄ２にて示すように、一端子対型弾性表面波共振器４の減衰極に対応した周波数付近において、つまり、受信側フィルタＢＦ２の通過帯域と阻止帯域と間において、減衰特性が改善されている（図６、符号Ｅ２を参照）。そして、このとき、受信側フィルタＢＦ２の通過帯域の挿入損失はほとんど劣化しておらず、さらに、図４の符号Ｄ１にて示すように、送信側フィルタＢＦ１の通過帯域と阻止帯域間の減衰特性も改善されている（図６、符号Ｅ１を参照）。
【００３３】
また、一端子対型弾性表面波共振器４の静電容量を２ｐＦ以上と非常に大きく設定すれば、一端子対型弾性表面波共振器４が受信側フィルタＢＦ２の通過帯域中心周波数付近の挿入損失に与える影響は大きくなく、さらに受信側フィルタＢＦ２の設計を変更することにより、その影響を低減することができる。但し、静電容量を大きくすればするほど一端子対型弾性表面波共振器４の大きさも大きくなり、それに伴ってスペース効率が悪化したり作製しにくくなることを考慮すると、一端子対型弾性表面波共振器４の静電容量は２〜６ｐＦ程度（図３参照）とすることが望ましい。
【００３４】
なお、特許３１７５５８１号公報では、より高い通過帯域を有する側のフィルタに直列に弾性表面波共振器を接続して減衰を得る技術が開示されているが、接続する弾性表面波共振器の共振周波数を当該フィルタの中心周波数より大きく設定している。前述のように、本発明はより高い通過帯域を有する受信側フィルタＢＦ２の通過帯域の下端の周波数ｆｕと阻止帯域の上端の周波数ｆｌとの間に反共振周波数ｆａを有する一端子対型弾性表面波共振器４を受信側フィルタＢＦ２に直列に接続しているもので、当該公報に記載の技術とは異なっている。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００３６】
すなわち、第１の弾性表面波フィルタの信号を阻止するとともに第２の弾性表面波フィルタの信号を通過させる通過帯域の下端の周波数と第１の弾性表面波フィルタの信号を通過させるとともに第２の弾性表面波フィルタの信号の通過を阻止する阻止帯域の上端の周波数との間に反共振周波数を有する一端子対型弾性表面波共振器が第２の弾性表面波フィルタに直列に接続されているので、当該弾性表面波フィルタの通過帯域と阻止帯域と間における減衰特性を改善することが可能になる。
また、一端子対型弾性表面波共振器が第２の弾性表面波フィルタの通過帯域中心周波数付近の挿入損失に与える影響も大きくならない。
さらに、一端子対型弾性表面波共振器の静電容量が２〜６ｐＦとなっているので、当該一端子対型弾性表面波共振器が第２の弾性表面波フィルタの通過帯域中心周波数付近の挿入損失に与える影響が少なくなることに加え、この一端子対型弾性表面波共振器が大型化してスペース効率が悪化することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である分波器を示すブロック図である。
【図２】図１の分波器に設けられた一端子対型弾性表面波共振器の構成を概念的に示す説明図である。
【図３】図２の一端子対型弾性表面波共振器において異なる静電容量における周波数特性を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施の形態である分波器の周波数特性を示すグラフである。
【図５】従来の分波器を示すブロックである。
【図６】従来の分波器の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１第１の信号端子
２第２の信号端子
３インピーダンス整合回路
４一端子対弾性表面波共振器
ＢＦ１送信側フィルタ（第１の弾性表面波フィルタ）
ＢＦ２受信側フィルタ（第２の弾性表面波フィルタ）
Ｃ共通信号端子
Ｊ分岐点

Claims

共通信号端子と、
弾性表面波共振器からなり、一方側の端子が分岐点を介して前記共通信号端子に接続されるとともに他方側の端子が第１の信号端子に接続され、前記共通信号端子と前記第１の信号端子とに直列に接続された弾性表面波共振器と並列に接続された弾性表面波共振器とが多段に設けられて所定の通過帯域を有する第１の弾性表面波フィルタと、
弾性表面波共振器からなり、一方側の端子が前記分岐点を介して前記共通信号端子に接続されるとともに他方側の端子が第２の信号端子に接続され、前記共通信号端子と前記第２の信号端子とに直列に接続された弾性表面波共振器と並列に接続された弾性表面波共振器とが多段に設けられて前記第１の弾性表面波フィルタの通過帯域よりも高い通過帯域を有する第２の弾性表面波フィルタと、
前記第１の弾性表面波フィルタの信号を阻止するとともに前記第２の弾性表面波フィルタの信号を通過させる周波数帯域である通過帯域の下端周波数をｆｕ、前記第１の弾性表面波フィルタの信号を通過させるとともに前記第２の弾性表面波フィルタの信号の通過を阻止する周波数帯域である阻止帯域の上端周波数をｆｌとしたとき、反共振周波数ｆａがｆｌ＜ｆａ＜ｆｕとなるように設定され、片方の端子が前記第２の弾性表面波フィルタ側に接続されるとともに他方の端子が前記分岐点側に接続された静電容量が２〜６ｐＦの一端子対型弾性表面波共振器と、
前記分岐点と前記一端子対型弾性表面波共振器との間に配置され、一方の前記弾性表面波フィルタの通過帯域においては回路のインピーダンスに整合し、他方の前記弾性表面波フィルタの通過帯域にあたる阻止帯域では回路のインピーダンスとは不整合となるインピーダンス整合回路と、
を圧電基板上に備えたことを特徴とする分波器。
前記圧電基板は、３９°回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３で構成されることを特徴とする請求項１記載の分波器。