JP4594337B2 - 帯域通過フィルタおよびそれを備えたデュプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、帯域通過フィルタおよびそれを備えたデュプレクサに関し、詳細には減衰特性を向上させることでフィルタリング特性を向上すると共に、高集積化および製造コストの節減を図ることのできる帯域通過フィルタおよびそれを備えたデュプレクサに関する。

最近、携帯電話機として代表とされる移動通信機器が幅広く普及されるにつれて移動通信機器の性能がより向上され、小型化および軽量化製造のための試みが進行されつつある。これにより、移動通信機器に使用される構成部品の性能を向上させると共に小型化および軽量化させるための研究が盛んになされている。

一方、移動通信機器の核心部品の１つであるデュプレクサが挙げられるが、デュプレクサとは、フィルタを複合的に用いる代表的な素子の種類であって、周波数分割方式（FDD）で具現される通信システムにおいて１つのアンテナを介して送信される信号および受信される信号を適切に分岐することにより同一アンテナを効率よく共有できるようにする素子である。

デュプレクサの基本的な構造は、アンテナを除いて送信端フィルタおよび受信端フィルタから大分される。送信端フィルタは、送信しようとする周波数帯域内の信号のみを通過させる帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）であり、受信端フィルタは受信しようとする周波数帯域内の信号のみを通過させる帯域通過フィルタである。かかるデュプレクサは送信端フィルタと受信端フィルタとで通過させる周波数を異なるように調整することによって、１つのアンテナにて送受信を行なうことができる。

デュプレクサの基本構造を形成する送信端フィルタおよび受信端フィルタはＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を介して具現され得る。小型および軽量で具現されながらも、大電力の用途に適したフィルタを構成するための有力な手段として知られているＦＢＡＲは、最小のコストで大量生産ができ、最小型に具現できる長所を持つ。

さらに、フィルタの主な特徴である高い品質係数（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ：Ｑ）値を求めることができ、マイクロ周波数帯域においても使用可能である。特に、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）とＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ）帯域に至るまで具現できる長所を有する。

ＦＢＡＲとは、一般に下部電極、圧電層、および上部電極が順次積層された構造で製造され、外部電界が印加されると共振現象を引き起こす素子のことを意味する。即ち、ＦＢＡＲの上部および下部電極に電気的なエネルギーを印加して圧電層内へ時間的に変化する電界を誘起すると、圧電層からは電気的なエネルギーを音響波状の機械的なエネルギーの方に変換する圧電効果を起こすことで共振が発生される。この場合、発生する共振周波数を中心に所定の帯域内信号のみが通過されるので、一種の帯域通過フィルタとして動作することになる。

図１０は米国６２６２６３７号において複数の薄膜バルク音響共振器を直列および並列に組み合わせて具現したＬａｄｄｅｒ型フィルタの構成に対する回路図である。

同図に示すように、従来技術によるデュプレクサ１０は、アンテナポート２０、送信ポート３０、および受信ポート４０を含み、アンテナポート２０と送信ポート３０との間に形成された送信端フィルタ５０、アンテナポート２０と受信ポート４０との間に形成された受信端フィルタ６０、およびアンテナポート２０と受信端フィルタ６０との間に形成された位相遷移器７０を含んでなる。

それぞれの送信端および受信端フィルタ５０、６０は、接続されたそれぞれのポートとの間に直列接続される複数の第１共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１６）、それぞれの送信端および受信端フィルタ５０、６０が接続されたポートとの間に形成された分路上に形成されて第１共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１６）に対して並列接続された複数の第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）および第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）と接地電極（ＧＮＤ）との間に第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）と直列接続されて第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）の周波数特性を調整するインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を含んでなる。

前述したように、複数の第１共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１６）および第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）は直列および並列に組合されたＬａｄｄｅｒ型フィルタを具現することができる。これにより、所定の周波数帯域の信号のみを送受信するためにフィルタリングする帯域通過フィルタとして動作する。

一方、従来技術によるデュプレクサ１０は、１つのアンテナを介して送受信される信号を適切に分岐する役割を行なうので、その性能を向上させるためには送受信される信号間の干渉を防止する必要がある。即ち、送信端フィルタおよび受信端フィルタを介してそれぞれ送信および受信される信号の周波数はその差異が微々しているので、相互間の干渉作用によりデュプレクサは敏感に反応するようになる。

これを防止するために、送信端フィルタ５０および受信端フィルタ６０を隔離させて相互干渉を抑える隔離部が求められる。これによって、干渉作用およびノイズ挿入などが防止されることによりデュプレクサ１０の性能が向上される。

隔離部は、通常、コンデンサおよびインダクターを使用して位相遷移器７０を具現することによって、送受信信号の周波数位相差が９０°になるべく、相互干渉を防止する役割を果す。

係る構成を有するデュプレクサ１０は、第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）の共振周波数を減少させる送信端フィルタ５０および受信端フィルタ６０それぞれの周波数特性を調整するためのインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２６）ごとに直列に接続しなければならず、またこのために３〜４ｎＨの高いインダクタンスを有すると同時に品質係数（Ｑ）の高い値を有するインダクタ（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を使用しなければならない。

従って、従来技術によるデュプレクサを製造する際、インダクターの使用数量が増加することに従って高集積化および小型化するには不都合になり、また、高い品質係数（Ｑ）のインダクターを使用することによって製造コストが上昇してしまう問題がある。

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、通過周波数帯域の周辺周波数帯域において減衰特性を向上させると共にフィルタリング特性を向上させ、且つ高集積化および製造コストの節減が図られる帯域通過フィルタを提供することにある。

本発明の更なる目的は、前記帯域通過フィルタを備えたデュプレクサを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明の一実施の形態に係る帯域通過フィルタは、ｎ（ｎは１以上の自然数）個の第１共振器が直列接続された第１共振回路部と、前記第１共振回路部と対向配置され、ｍ（ｍは１以上の自然数）個の第２共振器が直列接続された第２共振回路部と、前記第１および第２共振回路部を接続する分路上に形成されるｋ（ｋは１以上の自然数）個の第３共振器が並列接続された第３共振回路部と、を含む。

ここで、前記第１共振器、第２共振器、および第３共振器は、薄膜バルク音響共振器で形成される。

第１及び第２共振回路部を接続する分路は、前記第１共振器の両端に形成され、前記ｋはｎ＋１の値を有し得ると共に、前記第３共振器は、前記各分路上にそれぞれ１つずつ形成されることができる。

さらに、第１及び第２共振回路部を接続する分路は、前記ｎが２以上の値を有する場合、各第１共振器の間のノードにのみ形成され、前記ｋはｎ−１の値を有することができる。

前記第１共振回路部は、第１信号ポートと第２信号ポートとの間に形成されることが好ましい。

ここで、前記第１信号ポートはアンテナと接続されたアンテナポートであり、前記第２信号ポートは前記アンテナポートに送信信号を伝送する送信ポートから構成されることができる。さらに、前記第１信号ポートはアンテナと接続されたアンテナポートであり、前記第２信号ポートはアンテナポートに印加された受信信号の入力を受ける受信ポートから構成されることもできる。

前記第２共振回路部の両端は接地電極に接続されることが好ましい。

この時、前記第２共振回路部は、前記接地電極と前端および後端ノードとの間にそれぞれインダクターを更に含むことが好ましい。

また、前記第１共振回路部は、前記第１共振器のうち前端と後端の第１共振器にそれぞれ並列に接続されたインダクターを更に含むことができる。

前記第２共振回路部に含まれた第２共振器との間のノードのうち任意のノードに前記接地電極を更に接続し、この時、前記第２共振回路部に含まれた第２共振器との間のノードのうち１つのノードのみ前記接地電極と接続されることが好ましい。

本発明の他の目的を達成するために、本発明の一実施の形態に係るデュプレクサは、第１信号ポートと第２信号ポートとの間に形成される第１帯域通過フィルタと、前記第１信号ポートと第３信号ポートとの間に形成される第２帯域通過フィルタと、前記第１信号ポートと第２帯域通過フィルタとの間に形成される位相遷移器を含み、前記各帯域通過フィルタは、ｎ（ｎは１以上の自然数）個の第１共振器が直列接続された第１共振回路部と、前記第１共振回路部と対向配置され、ｍ（ｍは１以上の自然数）個の第２共振器が直列接続された第２共振回路部と、前記第１および第２共振回路部を接続する分路上に形成されるｋ（ｋは１以上の自然数）個の第３共振器が並列接続された第３共振回路部と、を含む。

ここで、前記第１帯域通過フィルタの第１共振回路部の前端および後端ノードはそれぞれ前記第１および第２信号ポートに接続され、前記第２帯域通過フィルタの第１共振回路の前端および後端ノードはそれぞれ前記位相遷移器および第３信号ポートに接続される。

また、前記各帯域通過フィルタの前記第２共振回路部の両端は接地電極に接続される。

この時、前記各帯域通過フィルタの第２共振回路部は、前記接地電極と前端および後端ノードとの間にそれぞれインダクターを更に含むことができる。

また、前記第１共振回路部は、前記第１共振回路部に含まれた第１共振器のうち前端と後端の第１共振器にそれぞれ並列に接続されたインダクターを更に含むことができる。

前記第２共振回路部に含まれた第２共振器との間のノードのうち任意のノードに前記接地電極を更に接続し、この時、前記第２共振回路部に含まれた第２共振器との間のノードのうち１つのノードのみ前記接地電極と接続されることが好ましい。

なお、前記第１信号ポートはアンテナと接続されたアンテナポートであり、第２信号ポートは送信信号をアンテナに提供する送信ポートであり、第３信号ポートはアンテナに印加された受信信号の入力を受ける受信ポートから構成される。

係る帯域通過フィルタおよびデュプレクサによると、通過周波数帯域周辺の周波数帯域において減衰特性を向上させると共にフィルタリング特性を向上させ、また、高集積化及び製造コストの節減を図ることができる。

本発明に係る帯域通過フィルタおよびデュプレクサによると、共振器をブリッジ構造で形成することにより、通過周波数帯域周辺の周波数帯域にて信号の減衰特性を向上させることができる。

これによって、共振器の共振周波数を調整するためのインダクターの使用数量を使用し、品質係数の低いインダクターを使用することにおいても従来と等しいレベル以上のフィルタリング特性を有することができるので、製造コストを減少させることができる。

さらに、インダクターの使用数量を減少することによって、同一サイズの単一チップでデュプレクサを構成する場合、共振器の工程マージンが向上され、共振器の共振周波数特性を向上させることができると共に、製造の便宜性が図られる。

従って、受信端フィルタと送信端フィルタのフィルタリング特性が向上され、両者間の干渉現象が防止されてデュプレクサの性能が向上される効果が挙げられる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。

図１は、本発明に係る帯域通過フィルタを説明するためのブロック図である。

同図に示すように、本発明の一実施の形態に係る帯域通過フィルタは、第１共振回路部１００、第２共振回路部２００、および第３共振回路部３００を含んでなる。

詳細に、第１共振回路部１００は、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２）との間に形成されることができ、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ３）との間に形成されることもできる。

本発明に係る帯域通過フィルタは、後述するデュプレクサ送信端フィルタまたは受信端フィルタで使用され得る。即ち、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）はアンテナポートであり、第２信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２）は送信端ポートであり、第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ３）は受信端ポートである場合に、第１共振回路部１００が第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２）との間に形成されて送信端フィルタとして使用されることができ、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ３）との間に形成されて受信端フィルタとして使用されることもできる。

第２共振回路部２００は、第１共振回路部１００と向かい合って配置され、両端がそれぞれ接地電極（ＧＮＤ）と接続される。

第３共振回路部３００は、第１および第２共振回路部１００、２００に形成された分路上に形成され、第１および第２共振回路部１００、２００に対して並列接続されており、第１および第２共振回路部１００、２００を電気的に接続する。

なお、第１ないし第３共振回路部１００、２００、３００は、１つ以上の共振器、即ち、薄膜バルク音響共振器（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、以下、ＦＢＡＲと称する）を含む。さらに、第１共振回路部１００に含まれた共振器と第２共振回路部２００に含まれた共振器はＬａｄｄｅｒ構造からなり、第２共振回路部２００に含まれた共振器と第３共振回路部３００に含まれた共振器においてもＬａｄｄｅｒ構造からなり、結果的に、第１ないし第３共振回路部１００、２００、３００に含まれた共振器はブリッジ状で形成される。

これに関して、詳説すると次のとおりである。

図２は、本発明の一実施の形態にかかる帯域通過フィルタを概略的に示すブロック図であり、図３は本発明の一実施の形態にかかるＦＢＡＲを説明するための断面図であり、図４は図１に図示された通過フィルタのフィルタリング特性に対するシミュレーション結果を示す図面である。

最初に、図３に基づいて説明すると、本発明で使用される共振器５００、６００は、基板４００上に形成された下部電極５１０、６１０、圧電層５２０、６２０、おおび上部電極５３０、６３０を含む。なお、共振器５００は、送信端フィルタを構成する共振器を指し、共振器６００は受信端フィルタを構成する共振器を指す。

詳細には、ＳｉまたはＧａＡｓのような、半導体物質から形成された基板４００上部にＡｌ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、あるいはＭｏなどの導電物質のうち１つを選択して形成された下部電極５１０、６１０、下部電極５１０、６１０上にＡｌＮ、ＺｎＯなどの物質のうち１つを選択して形成された圧電層５２０、６２０、およびこの圧電層５２０、６２０上にＡｌ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、あるいはＭｏなどの導電物質のうち１つを選択して形成された上部電極５３０、６３０を有する。

この際、圧電層５２０、６２０に生じるバルク音響が基板４００から影響を受けることを防止するために、基板４００と共振器５００、６００を隔離させる構造、例えば、反射膜構造あるいはエアギャップ構造を更に含むことができる。

かかる構造の共振器５００、６００は、下部および上部電極５１０、６１０、５３０、６３０に電圧を印加して圧電層５２０、６２０内に時間的に変化する電界を誘起し、これにより所定の音響波を出力する圧電効果を引き起こして共振を発生させる。この際、共振器５００、６００の面積または上部電極の厚さを相違に形成することで共振器５００、６００の共振周波数を相違に制御する。

従って、送信端共振器５００と受信端共振器６００の共振周波数を制御することによって、送信端フィルタと受信端フィルタとしての役割を行う。なお、各送信端および受信端フィルタは、それぞれ複数の送信端および受信端共振器５００、６００を直列および並列に接続することで、共振周波数のチューニング特性の向上を図ることにより、周波数フィルタリング特性を向上させ得る。

図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る帯域通過フィルタは、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２または第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２、ＳＩＧ_Ｐ３）との間に形成された第１共振回路部１００、この第１共振回路部１００と向かい合って配置される第２共振回路部２００、および第１および第２共振回路部１００、２００を電気的に接続する分路（ＤＬ１〜ＤＬｋ）上に形成され、第１および第２共振回路部１００、２００について並列接続され、第１および第２共振回路部１００、２００を電気的に接続する第３共振回路部３００を含む。

詳細には、第１共振回路部１００は、少なくとも１つのＦＢＡＲに形成された複数の共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１ｎ）が第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２または第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２、ＳＩＧ_Ｐ３）との間で相互直列に接続される。

第２共振器回路部２００は、少なくとも１つのＦＢＡＲに形成された複数の共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２ｍ）が相互直列に接続されている。この時、第２共振回路部２００の両端は接地電極（ＧＮＤ）と接続され、接地電極（ＧＮＤ）と第２１共振器（ＦＢＡＲ２１）との間の第１ノード（Ｎ２１）および接地電極（ＧＮＤ）と第２ｍ共振器（ＦＢＡＲ２１ｍ）との間の第２（ｍ+１）ノード（Ｎ２（ｍ+１））にはそれぞれ第１および第２インダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）が形成される。なお、第１および第２インダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）は後述するデュプレクサに送受信周波数の相異なる周波数帯域に印加されることにより、デュプレクサの設計時に意図した共振周波数特性が変化することを防止するために形成される。

なお、第２共振回路部２００に隣接の共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２ｍ）との間に形成されたノード（Ｎ２２〜Ｎ２ｍ）のうち１つのノードを例に挙げると、第２２ノード（Ｎ２２）に送受信される周波数を安定化させるために接地端子（ＧＮＤ）と接続することが好ましい。

第３共振器回路部３００は、少なくとも１つのＦＢＡＲに形成された複数の共振器（ＦＢＡＲ３１〜ＦＢＡＲ３ｋ）が第１共振回路部１００と第２共振回路部２００を接続する分路（ＤＬ１〜ＤＬｋ）上に形成されて相互並列に接続される。

例えば、第３１共振器（ＦＢＡＲ３１）は、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第１１共振器（ＦＢＡＲ１１）との間の第１１ノード（Ｎ１１）にて分岐され、接地電極（ＧＮＤ）と第２１共振器（ＦＢＡＲ２１）との間の第２１ノード（Ｎ２１）と接続される第１分路（ＤＬ１）上に形成される。

従って、第１ないし第３共振回路部１００、２００、３００に含まれた共振器は相互間にブリッジ状で形成される。例えば、第１共振回路部１００に含まれた第１１共振器（ＦＢＡＲ１１）と第２共振回路部２００に含まれた第２１共振器（ＦＢＡＲ２１）および第３共振回路部３００に含まれた第３１および第３２共振器（ＦＢＡＲ３１、ＦＢＡＲ３２）は相互ブリッジ状で形成される。このようなブリッジ状を介して図１０に示すような周波数特性を調整するためのインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を除去することができる。

図２では、その一例として、第１共振回路部１００に含まれたｎ個の共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１ｎ）と第２共振回路部２００に含まれたｍ個の共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２ｍ）は互いに同一数、即ち、ｎとｍは同じものであると表示したが、異なる値で形成することもできる。

さらに、図２では、その一例として、第１１ノード（Ｎ１１）と第２１ノード（Ｎ２１）を接続する分路（ＤＬ１）上に第３１共振器（ＦＢＡＲ３１）が形成されてブリッジ構造を有することによって、ｋはｎ+１の値を有することと形成したが、第１１ノード（Ｎ１１）と第１（ｎ+１）ノード（Ｎ１（ｎ＋１））に形成された分路（ＤＬ１、ＤＬｋ）を除去して、ｋはｎ−１の値を有するべく形成することもできる。

その他、分路（ＤＬ）の数を構成して第１ないし第３共振回路部１００、２００、３００に含まれた共振器をブリッジ構造で形成することができる。

さらに、図２に示す第１共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１ｎ）と第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２ｍ）はそれぞれ相異なる共振周波数を有するよう形成することもでき、第１共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１ｎ）および第２共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２ｍ）はそれぞれ異なる共振周波数を有するよう形成することもできる。即ち、フィルタリングしたい周波数帯域の共振周波数を形成するよう設計時に任意で形成することができる。

かかる構造で帯域通過フィルタを形成した場合に、図４に示すように、帯域通過フィルタがフィルタリングしたい周波数帯域、例えば、２.０７〜２.１６ＧＨｚの周波数帯域に属していなければ急激な減衰特性が現れ、２.０７〜２.１６ＧＨｚの周波数帯域の透過係数（Ｓ（６，５））が高まり、前記周波数帯域での通過を円滑にさせるフィルタリング特性が現れる。

一方、隣接した周波数帯域、例えば１.８８〜１.９５ＧＨｚの周波数帯域において、透過係数（Ｓ（６.５））が−４０ｄＢ以下に形成され、通過周波数帯域の周辺周波数帯域で透過特性を低くするフィルタリング特性が現れる。従って、移動通信機器での送受信周波数帯域の差が小さい場合に適用することが適切である。

これはブリッジ状で共振器を構成する場合に減衰特性が向上されることにより、共振周波数を制御してフィルタリング特性を向上させるための、図１０のインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）の構成を除去することができ、１ｎＨ程度の低いインダクタンスと低い品質係数（Ｑ）を有するインダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）の使用が可能であることを意味する。

さらに、インダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を省略することにより、工程マージンが向上されてＦＢＡＲの面積が拡大され得る。これは共振周波数特性が向上されることによりフィルタ性能がもっと向上されることを意味する。

図５は本発明の他の実施形態にかかる帯域通過フィルタを概略的に示すブロック図であり、図６は図５に示す帯域通過フィルタのフィルタリング特性に対するシミュレーション結果を示す図面である。

図５に示すように、本発明の他の実施形態にかかる帯域通過フィルタは、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２または第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２、ＳＩＧ_Ｐ３）との間に形成された第１共振回路部１００、第１共振回路部１００と向かい合って配置される第２共振回路部２００、および第１および第２共振回路部１００、２００を電気的に接続する分路（ＤＬ１〜ＤＬｋ）上に形成された第３共振回路部３００を含む。

詳細には、第１共振回路部１００は少なくとも１つのＦＢＡＲで形成された複数の共振器（ＦＢＡＲ１１〜ＦＢＡＲ１ｎ）が第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２または第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２、ＳＩＧ_Ｐ３）との間で相互直列に接続される。なお、第１共振回路部１００の前端と後端に形成された共振器、即ち、第１１共振器（ＦＢＡＲ１１）と第１ｎ共振器（ＦＢＡＲ１ｎ）には第１１共振器（ＦＢＡＲ１１）および第１ｎ共振器（ＦＢＡＲ１ｎ）に対してそれぞれ並列に接続されたインダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）が形成される。ここで、第１および第２インダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）は後述するデュプレクサに相異なる周波数帯域の信号が印加されることによって意図した周波数特性が変化してしまうことを防止するために形成される。

第２共振回路部２００は、少なくとも１つのＦＢＡＲに形成された複数の共振器（ＦＢＡＲ２１〜ＦＢＡＲ２ｍ）が相互直列に接続される。この時、第２共振回路部２００の両端は接地電極（ＧＮＤ）と接続され、第２共振回路部２００に隣接した共振器（ＦＢＡＲ）との間に形成されたノード（ＦＢＡＲ２２〜ＦＢＡＲ２ｍ）のうち１つのノードは送受信される周波数を安定化させるために接地端子（ＧＮＤ）と接続されることが好ましい。

第３共振器回路部３００は、少なくとも１つのＦＢＡＲに形成された複数の共振器（ＦＢＡＲ３１〜ＦＢＡＲ３ｍ）が第１共振回路部１００と第２共振回路部２００とを接続する分路（ＤＬ１〜ＤＬｋ）上に形成されて相互並列に接続される。例えば、第３１共振器（ＦＢＡＲ３１）は、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第１１共振器（ＦＢＡＲ１１）との間の第１１ノード（Ｎ１１）で分岐されて接地電極（ＧＮＤ）と第２１共振器（ＦＢＡＲ２１）との間の第２１ノード（Ｎ２１）と接続される第１分路（ＤＬ１）上に形成される。

従って、第１ないし第３共振回路部１００、２００、３００に含まれた共振器（ＦＢＡＲ）は相互ブリッジ状で形成される。例えば、第１共振回路部１００に含まれた第１１共振器（ＦＢＡＲ１１）と第２共振回路部２００に含まれた第２１共振器（ＦＢＡＲ２１）および第３共振回路部３００に含まれた第３１および第３２共振器（ＦＢＡＲ３１、ＦＢＡＲ３２）は相互ブリッジ状で形成される。このようなブリッジ状を介して図１０に示すような周波数特性を調整するためのインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を除去することができる。

かかる構造で帯域通過フィルタを形成した場合に、図６に示すように、帯域通過フィルタがフィルタリングしたい周波数帯域、例えば、２.０７〜２.１６ＧＨｚの周波数帯域に属していなければ急激な減衰特性が現れ、２.０７〜２.１６ＧＨｚの周波数帯域の透過係数（Ｓ（６，５））が高まり、前記周波数帯域での通過を円滑にさせるフィルタリング特性が現れる。

さらに、隣接した周波数帯域、例えば１.８８〜１.９５ＧＨｚの周波数帯域において、透過係数（Ｓ（６、５））が−４０ｄＢ以下に形成され、通過周波数帯域の周辺周波数帯域で透過特性を低くするフィルタリング特性が現れる。

さらに、１.８８〜１.９５ＧＨｚの周波数帯域で透過係数（Ｓ（６、５））が均一値を有し、図２に示すように帯域通過フィルタより安定的にフィルタリング特性が現れる。従って、移動通信機器での送受信周波数帯域の差が小さい場合に適用することが適切である。

これはブリッジ状で共振器を構成する場合に減衰特性が向上されることにより、共振周波数を制御してフィルタリング特性を向上させるための、図１０のインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）の構成を除去することができ、１ｎＨ程度の低いインダクタンスと低い品質係数（Ｑ）を有するインダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）を使用できることを意味する。

さらに、インダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を省略することにより、工程マージンが向上されてＦＢＡＲの面積を拡大することができ、これは共振周波数特性を向上させることでフィルタ性能を向上させ得ることを意味する。

図７は、本発明の一実施の形態に係るデュプレクサを概略的に示すブロック図であり、図８は図７に示すデュプレクサを詳細に示すブロック図である。

図７に示すように、本発明の一実施の形態に係るデュプレクサは、第１帯域通過フィルタ７００、第２帯域通過フィルタ８００、および位相遷移器９００を含んでなる。

詳細に、第１帯域通過フィルタ７００は、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２）との間に形成され、第２帯域通過フィルタ８００は、第１信号ポートＩＳＩＧ_Ｐ１）と第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ３）との間に形成される。また、位相遷移器９００は第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）と第２帯域通過フィルタ８００との間に形成される。

本発明の一実施の形態に係るデュプレクサは、第１帯域通過フィルタ７００および第２帯域通過フィルタ８００が図８に示すように、図２に図示された帯域通過フィルタを一例にあげて構成した。

さらに、第１帯域通過フィルタ７００と第２帯域通過フィルタ８００は、図５に図示された帯域通過フィルタを介して構成されることができ、図２に図示された帯域通過フィルタと図５に図示された帯域通過フィルタとを組み合わせて構成することができる。

また、図８には、その一例として、ｎとｍは３の値を有し、ｋは４の値を有するべく構成されているが、前述したように、ｎ、ｍ、ｋの値は設計者が可変的に形成することができる。従って、この詳細な説明は省略する。

位相遷移器９００は、送信周波数の受信周波数が１つの第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）、即ち、アンテナポートを介して送信および受信されることにより相互間の干渉現像を防止するために第１帯域通過フィルタ７００と第２帯域通過フィルタ８００とを隔離させるために形成する。即ち、送信および受信周波数の差が微々する場合、相互干渉現象を抑えるために、その一例として、インダクターおよびコンデンサーを組み合わせて送信周波数及び受信周波数の位相差を９０°にするための９０°位相遷移器で形成され得る。

なお、第２信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２）は送信ポートとして、第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ３）は送信ポートで構成し、第１帯域通過フィルタ７００は送信端フィルタで形成されることができ、第２帯域通過フィルタ８００は受信端フィルタで形成され得る。

図９は、本発明に係るデュプレクサが単一チップで構成された場合を示したブロック図である。

同図に示すように、本発明の一実施の形態に係るデュプレクサ１０００は、第１帯域通過フィルタ７００、第２帯域通過フィルタ８００、位相遷移器９００、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）、第２信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ２）第３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ３）、および接地ポート（ＧＮＤ_Ｐ）を含んでなる。

第１及び第２帯域通過フィルタ７００、８００は、図２あるいは図５に示したように、ＦＢＡＲは直列及び並列に組み合わせて具現したフィルタを使用することが可能である。

第１、２、３信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１、ＳＩＧ_Ｐ２、ＳＩＧ_Ｐ３）はそれぞれ外部素子と電気的に接続できる部分を導電体の物質に形成する。各信号ポートは所定のメタルからなる接続ラインを介して第１および第２帯域通過フィルタ７００，８００および位相遷移器９００と接続される。

接地ポート（ＧＮＤ_Ｐ）は、外部の接地端子と電気的に接続される部分のことを意味し、各帯域通過フィルタ７００，８００および位相遷移器９００と所定のメタル物質からなる接続ラインを介して接続される。

第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）は、外部アンテナ（図示せず）と第１帯域通過フィルタ７００および位相遷移器９００をそれぞれ接続する。第１帯域通過フィルタ７００が送信端フィルタであり、第２帯域通過フィルタ８００が受信端フィルタであると構成された場合に、送信周波数は位相遷移器９００により第２帯域通過フィルタ８００には印加されず、第１信号ポート（ＳＩＧ_Ｐ１）を介してアンテナに印加される。

位相遷移器９００は、図７に基づいて説明したように、インダクターおよびコンデンサーを組み合わせた９０°位相遷移器として具現されることができ、第１および第２帯域通過フィルタを互いに隔離させる。

従って、単一チップーセットでデュプレクサ１０００を製造する場合、図１０に図示されたデュプレクサにてインダクター（ＩＤＴ３〜ＩＤＴ８）を取除くことによって、第１および第２帯域通過フィルタ７００、８００に含まれた共振器の工程マージンが向上される。これは共振器の面積をより拡張させ得ることから、共振周波数の特性が向上されるのである。

さらに、それぞれの共振器の共振周波数特性が向上されて、図１０に図示されたデュプレクサに比べてインダクタンスがより低い値を有するインダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）で構成され、低い品質係数（Ｑ）のインダクター（ＩＤＴ１、ＩＤＴ２）を使用することにおいても同じレベル以上のフィルタリング特性を有する帯域通過フィルタおよびデュプレクサが具現される。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

本発明に係る帯域通過フィルタを説明するためのブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る帯域通過フィルタを概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るＦＢＡＲを説明するための断面図である。 図１に図示された帯域通過フィルタのフィルタリング特性に対するシミュレーション結果を示す図面である。 本発明の他の実施形態にかかる帯域通過フィルタを概略的に示すブロック図である。 図５に示す帯域通過フィルタのフィルタリング特性に対するシミュレーション結果を示す図面である。 本発明の一実施の形態に係るデュプレクサを概略的に示すブロック図である。 図７に図示されたデュプレクサを詳細に示すブロック図である。 本発明に係る単一チップで構成されたデュプレクサを示す図面である。 ＵＳ６２６２６３７号において、複数の薄膜バルク音響共振器を直列および並列に組み合わせて具現したＬａｄｄｅｒ型フィルタの構成に対する回路図である。

符号の説明

１００ 第１共振回路部
２００ 第２共振回路部
３００ 第３共振回路部
４００ 基板
５００ 送信端ＦＢＡＲ
６００ 受信端ＦＢＡＲ
７００ 第１帯域通過フィルタ
８００ 第２帯域通過フィルタ
９００ 位相遷移器

Claims (12)

1. ｎ（ｎは３以上の自然数）個の第１共振器が直列接続された第１共振回路部と、
   前記第１共振回路部と対向配置され、ｍ（ｍは３以上の自然数）個の第２共振器が直列接続された第２共振回路部と、
   前記第１および第２共振回路部を接続する分路上に形成されるｋ（ｋは３以上の自然数）個の第３共振器が並列接続された第３共振回路部と、を含み、
   前記第２共振回路部の両端は接地電極に接続され、
   前記第１共振回路部は、第１信号ポートと第２信号ポートとの間に形成され、前記第２共振回路部に含まれた第２共振器との間のノードのうち任意の１つのノードのみ前記接地電極と接続された
   ことを特徴とする帯域通過フィルタ。
2. 前記第１共振器、第２共振器、および第３共振器は、薄膜バルク音響共振器で形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
3. 前記分路は、前記第１共振器の両端に形成され、前記ｋはｎ＋１の値を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
4. 前記第３共振器は、前記各分路上にそれぞれ１つずつ形成された
   ことを特徴とする請求項３に記載の帯域通過フィルタ。
5. 前記分路は前記ｎが２以上の値を有する場合、各第１共振器の間のノードにのみ形成され、前記ｋはｎ−１の値を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
6. 前記第１信号ポートはアンテナと接続されたアンテナポートであり、前記第２信号ポートは前記アンテナポートに送信信号を伝送する送信ポートである
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
7. 前記第１信号ポートはアンテナと接続されたアンテナポートであり、前記第２信号ポートはアンテナポートに印加された受信信号の入力を受ける受信ポートである
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
8. 前記第１共振回路部は、前記第１共振器のうち前端と後端の第１共振器にそれぞれ並列に接続されたインダクターを更に含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
9. 第１信号ポートと第２信号ポートとの間に形成される第１帯域通過フィルタと、
   前記第１信号ポートと第３信号ポートとの間に形成される第２帯域通過フィルタと、
   前記第１信号ポートと第２帯域通過フィルタとの間に形成される位相遷移器を含み、
   前記各帯域通過フィルタは、
   ｎ（ｎは３以上の自然数）個の第１共振器が直列接続された第１共振回路部と、
   前記第１共振回路部と対向配置され、ｍ（ｍは３以上の自然数）個の第２共振器が直列接続された第２共振回路部と、
   前記第１および第２共振回路部を接続する分路上に形成されるｋ（ｋは３以上の自然数）個の第３共振器が並列接続された第３共振回路部と、を含み、
   前記各帯域通過フィルタの前記第２共振回路部の両端は接地電極に接続され、
   前記第２共振回路部に含まれた第２共振器との間のノードのうち任意の１つのノードのみ前記接地電極と接続された
   ことを特徴とするデュプレクサ。
10. 前記第１帯域通過フィルタの第１共振回路部の前端および後端ノードはそれぞれ前記第１および第２信号ポートに接続され、前記第２帯域通過フィルタの第１共振回路の前端および後端ノードはそれぞれ前記位相遷移器および第３信号ポートに接続された
    ことを特徴とする請求項９に記載のデュプレクサ。
11. 前記第１共振回路部は、前記第１共振回路部に含まれた第１共振器のうち前端と後端の第１共振器にそれぞれ並列に接続されたインダクターを更に含む
    ことを特徴とする請求項９に記載のデュプレクサ。
12. 前記第１信号ポートはアンテナと接続されたアンテナポートであり、第２信号ポートは送信信号をアンテナに提供する送信ポートであり、第３信号ポートはアンテナに印加された受信信号の入力を受ける受信ポートである
    ことを特徴とする請求項９に記載のデュプレクサ。

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