JP5700121B2 - 弾性波フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、弾性波フィルタ装置に関し、特に、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタ部を備える弾性波フィルタ装置に関する。

近年、携帯電話機のＲＦ段に弾性表面波や弾性境界波などの弾性波を利用した弾性波フィルタ装置が用いられるようになってきている。弾性波フィルタ装置には、通過帯域における挿入損失が小さいことは勿論のこと、電気的特性面ではアイソレーション特性に優れていること、機能面では平衡−不平衡変換機能を有すること等が求められるようになってきている。

例えば特許文献１には、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタ部により受信フィルタ部を構成した弾性波分波器が記載されている。特許文献１に記載の弾性波分波器では、縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成された受信フィルタ部と第１の平衡信号端子との間の接続点と、受信フィルタ部と第２の平衡信号端子との間の接続点との間に、並列トラップを構成している弾性波共振子が接続されている。

特開２０１０−１０９６９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の弾性波分波器では、コモンモードのアイソレーション特性を十分に改善するのが困難であるという問題がある。

本発明の目的は、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成された受信フィルタ部を備える弾性波フィルタ装置において、コモンモードのアイソレーション特性の改善を図ることにある。

本発明に係る弾性波フィルタ装置は、アンテナ端子と、第１及び第２の平衡信号端子と、受信フィルタ部とを備えている。受信フィルタ部は、アンテナ端子と第１及び第２の平衡信号端子との間に接続されている。受信フィルタ部は、縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、圧電基板と、複数のＩＤＴ電極とを有する。複数のＩＤＴ電極は、圧電基板上に設けられている。複数のＩＤＴ電極のそれぞれは、一対のくし歯状電極を有する。複数のＩＤＴ電極のうち、第１の平衡信号端子に接続されたくし歯状電極を有する第１のＩＤＴ電極の他方のくし歯状電極と、第２の平衡信号端子に接続されたくし歯状電極を有する第２のＩＤＴ電極の他方のくし歯状電極とのそれぞれが圧電基板上に設けられたグラウンド電極に接続されている。本発明に係る弾性波フィルタ装置は、第１の弾性波共振子と、第２の弾性波共振子と、インダクタとをさらに備えている。第１の弾性波共振子は、圧電基板と、圧電基板の上に設けられており、受信フィルタ部と第１の平衡信号端子との間の接続点とグラウンド電極との間に接続されたＩＤＴ電極とを有する。第２の弾性波共振子は、圧電基板と、圧電基板の上に設けられており、受信フィルタ部と第２の平衡信号端子との間の接続点とグラウンド電極との間に接続されたＩＤＴ電極とを有する。インダクタは、圧電基板上に設けられている。インダクタは、第１及び第２のＩＤＴ電極の他方のくし歯状電極とグラウンド電極との間に接続されている。

本発明に係る弾性波フィルタ装置のある特定の局面では、弾性波フィルタ装置は、縦結合共振子型弾性波フィルタ部、第１及び第２の弾性波共振子並びにインダクタを有するフィルタチップと、フィルタチップが実装された配線基板とを備えている。

本発明によれば、平衡−不平衡変換機能を有する縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成された受信フィルタ部を備える弾性波フィルタ装置において、コモンモードのアイソレーション特性の改善を図ることができる。

図１は、本発明を実施した一実施形態に係る弾性波分波器の略図的回路図である。 図２は、ＩＤＴ電極の模式的平面図である。 図３は、本発明を実施した一実施形態に係る弾性波分波器の略図的側面図である。 図４は、本発明を実施した一実施形態におけるフィルタチップの略図的透視平面図である。 図５は、実施例２におけるフィルタチップの略図的透視平面図である。 図６は、実施例３におけるフィルタチップの略図的透視平面図である。 図７は、比較例におけるフィルタチップの略図的透視平面図である。 図８は、実施例１〜３及び比較例に係る弾性表面波分波器のコモンモードアイソレーション特性を表すグラフである。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本実施形態に係る弾性波分波器の略図的回路図である。図２は、ＩＤＴ電極の模式的平面図である。図３は、本実施形態に係る弾性波分波器の略図的側面図である。図４は、本実施形態におけるフィルタチップの略図的透視平面図である。

本実施形態では、本発明を実施した弾性波フィルタ装置について、弾性表面波や弾性境界波などの弾性波を利用した弾性波分波器１について説明する。具体的には、弾性波分波器１は、受信側に平衡−不平衡変換機能を有するバランス型のデュプレクサであり、より具体的には、ＵＭＴＳ−Ｂａｎｄ２用のバランス型デュプレクサである。なお、ＵＭＴＳ−Ｂａｎｄ２の送信周波数帯は１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚであり、受信周波数帯は１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚである。弾性波分波器１では、受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂにおけるインピーダンスは、１００Ωである。

次に、弾性波分波器１の電気的構成について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。

弾性波分波器１は、アンテナ端子１１と、送信側信号端子１２と、第１及び第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂとを有する。アンテナ端子１１と送信側信号端子１２との間には、送信フィルタ部１４が接続されている。本実施形態では、送信フィルタ部１４は、ラダー型弾性波フィルタ部により構成されている。もっとも、送信フィルタ部は、ラダー型弾性波フィルタ部以外のフィルタ部、例えば縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成されていてもよい。

アンテナ端子１１と第１及び第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂとの間には、受信フィルタ部１５が接続されている。受信フィルタ部１５及び送信フィルタ部１４とアンテナ端子１１との間の接続点とグラウンド電位との間には、インピーダンス整合用のインダクタＬ１が接続されている。

受信フィルタ部１５は、縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成されている。詳細には、受信フィルタ部１５を構成している縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄを有する。第１及び第２の縦結合共振子型素子部１５ａ、１５ｂは、アンテナ端子１１と第１の受信側平衡信号端子１３ａとの間に並列に接続されている。第１及び第２の縦結合共振子型素子部１５ａ、１５ｂとアンテナ端子１１との間には、複数の弾性波共振子１６が接続されている。一方、第１及び第２の縦結合共振子型素子部１５ａ、１５ｂと第１の受信側平衡信号端子１３ａとの間の接続点とグラウンド電位との間には、弾性波共振子（第１の弾性波共振子）１８ａが接続されている。

第３及び第４の縦結合共振子型素子部１５ｃ、１５ｄは、アンテナ端子１１と第２の受信側平衡信号端子１３ｂとの間に並列に接続されている。第３及び第４の縦結合共振子型素子部１５ｃ、１５ｄとアンテナ端子１１との間には、複数の弾性波共振子１７が接続されている。一方、第３及び第４の縦結合共振子型素子部１５ｃ、１５ｄと第２の受信側平衡信号端子１３ｂとの間の接続点とグラウンド電位との間には、弾性波共振子（第２の弾性波共振子）１８ｂが接続されている。

第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄのそれぞれは、弾性波伝搬方向に沿って配列された複数のＩＤＴ電極を有する。具体的には、第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄのそれぞれは、弾性波伝搬方向に沿って配列された３つのＩＤＴ電極を有し、３つのＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向の両側にはそれぞれ反射器を有する。第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄを構成している各ＩＤＴ電極は、図２に示すように、互いに間挿し合う一対のくし歯状電極２１ａ、２１ｂを有するＩＤＴ電極２０により構成されている。弾性波伝搬方向に沿って配列された３つのＩＤＴ電極のうちの弾性波伝搬方向の両側に位置するＩＤＴ電極の一方のくし歯状電極がアンテナ端子１１に接続されており、他方のくし歯状電極はグラウンド電位に接続されている。弾性波伝搬方向の中央に位置するＩＤＴ電極の一方のくし歯状電極がグラウンド電位に接続されており、他方のくし歯状電極が第１または第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂに接続されている。

次に、図３及び図４を参照しながら、弾性波分波器１の具体的構成について説明する。弾性波分波器１は、フィルタチップ３０と、配線基板２２とを備えている。配線基板２２には、フィルタチップ３０が実装されている。具体的には、フィルタチップ３０は、配線基板２２にバンプ２３を介してフリップチップ実装されている。

フィルタチップ３０は、図４に示すように、圧電基板３１を備えている。なお、本実施形態では、圧電基板３１を４０±５°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３基板により構成する例について説明する。但し、本発明において、圧電基板の種類は特に限定されない。圧電基板は、例えば、ＬｉＮｂＯ_３基板、水晶基板等によって構成することもできる。

圧電基板３１の上には、アンテナ端子１１に接続された電極パッド３２、複数の弾性波共振子１６，１７、受信フィルタ部１５を構成している縦結合共振子型弾性波フィルタ部及び弾性波共振子１８ａ、１８ｂを構成しているＩＤＴ電極並びに、第１及び第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂに接続された電極パッド３３ａ、３３ｂと、グラウンド電極３４ａ、３４ｂが構成されている。このグラウンド電極３４ａ、３４ｂには、第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄを構成しているＩＤＴ電極のうち、弾性波伝搬方向の中央に位置しており、一方側のくし歯状電極が第１または第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂに接続されたＩＤＴ電極の他方側のくし歯状電極と、弾性波共振子１８ａ、１８ｂを構成しているＩＤＴ電極の一方側のくし歯状電極とが接続されている。グラウンド電極３４ａ、３４ｂは、配線基板２２内に設けられた配線（図示せず）を経由してグラウンド電位に接続される。このため、実際上は、図１に示すように、グラウンド電極３４ａ、３４ｂとグラウンド電位との間には、配線基板２２内に配された配線により形成された残留インダクタＬ４，Ｌ５が接続されることとなる。この残留インダクタのインダクタンス値は、配線基板２２内に配された配線の長さやレイアウトによって決定される。通常、弾性波分波器１を小型化する観点から、密に配線が設けられており、配線基板２２の大きさも必要最小限にとどめられている。このため、配線のレイアウトを変更し、残留インダクタＬ４，Ｌ５の大きさを調節することは困難である。

さらに、圧電基板３１の上には、インダクタＬ２，Ｌ３が設けられている。本実施形態では、インダクタＬ２，Ｌ３は、ジグザグ状に設けられた電極により構成されている。このインダクタＬ２，Ｌ３は、第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄを構成しているＩＤＴ電極のうち、一方側のくし歯状電極が第１または第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂに接続されたＩＤＴ電極の他方側のくし歯状電極と、グラウンド電極３４ａ、３４ｂとの間に接続されている。

なお、以下の説明において、「第１〜第４の縦結合共振子型素子部１５ａ〜１５ｄを構成しているＩＤＴ電極のうち、一方側のくし歯状電極が第１または第２の受信側平衡信号端子１３ａ、１３ｂに接続されたＩＤＴ電極」を「出力ＩＤＴ電極」とする。

弾性波分波器１では、出力ＩＤＴ電極により形成される容量と、弾性波共振子１８ａ、１８ｂにより形成される容量と、残留インダクタＬ４，Ｌ５とにより構成されたＬＣ共振回路により減衰極が形成される。そして、弾性波分波器１では、この減衰極が、例えば、送信周波数帯（送信フィルタ部１４の通過帯域）内に位置するように、インダクタＬ２，Ｌ３が構成されている。従って、弾性波分波器１では、送信周波数帯におけるコモンモードのアイソレーション特性（送信→受信）が改善されている。

なお、例えば、インダクタＬ２，Ｌ３が設けられていない場合は、弾性波共振子１８ａ、１８ｂにより形成される容量の大きさと、出力ＩＤＴ電極により形成される容量の大きさとは一般的に異なるため、弾性波共振子１８ａ、１８ｂと残留インダクタＬ４，Ｌ５とにより形成される減衰極の周波数位置と、出力ＩＤＴ電極と残留インダクタＬ４，Ｌ５とにより形成される減衰極の周波数位置とが相互に異なる。このため、大きな減衰量を有する減衰極を形成することができない。それに対して本実施形態では、出力ＩＤＴ電極とグラウンド電極３４ａ、３４ｂとの間に接続されたインダクタＬ２，Ｌ３により、出力ＩＤＴ電極と残留インダクタＬ４，Ｌ５とにより形成される減衰極の周波数位置を調整することができる。このため、弾性波共振子１８ａ、１８ｂと残留インダクタＬ４，Ｌ５とにより形成される減衰極の周波数位置と、出力ＩＤＴ電極と残留インダクタＬ４，Ｌ５とにより形成される減衰極の周波数位置とを一致させることができる。従って、より減衰量の大きな減衰極を形成することができる。その結果、コモンモードのアイソレーション特性をより効果的に改善することができる。

以下、この効果について、具体例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、下記の実施例及び比較例の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照することとする。

（実施例１）
弾性波分波器１と実質的に同様の構成を有する弾性表面波分波器を作製した。なお、実施例１では、インダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンス値をそれぞれ０．３ｎＨとした。

（実施例２）
フィルタチップを図５に示す構成とし、インダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンス値をそれぞれ０．２ｎＨとしたこと以外は、実施例１と同様にして弾性表面波分波器を作製した。

（実施例３）
フィルタチップを図６に示す構成とし、インダクタＬ２，Ｌ３のインダクタンス値をそれぞれ０．１ｎＨとしたこと以外は、実施例１と同様にして弾性表面波分波器を作製した。

（比較例）
フィルタチップを図７に示す構成とし、インダクタＬ２，Ｌ３を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして弾性表面波分波器を作製した。

図８に、実施例１〜３及び比較例に係る弾性表面波分波器のコモンモードアイソレーション特性を示す。図中、点線が実施例１を、一点鎖線が実施例２を、破線が実施例３を、実線が比較例を示す。また、実施例１〜３及び比較例に係る弾性表面波分波器のそれぞれのＴｘ帯（１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）におけるコモンモードアイソレーションは、以下の通りであった。

実施例１・・５８．８ｄＢ
実施例２・・５７．３ｄＢ
実施例３・・５６．５ｄＢ
比較例 ・・５５．２ｄＢ

以上の結果から、グラウンド電極３４ａ、３４ｂと出力ＩＤＴ電極との間にインダクタＬ２，Ｌ３を設けることによりコモンモードのアイソレーション特性を改善できることが分かる。

尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、本発明に係る弾性波フィルタ装置は、弾性境界波を利用する弾性境界波フィルタ装置であってもよい。

本発明に係る弾性波フィルタ装置は、単一のフィルタ部を有するものであってもよいし、３つ以上のフィルタ部を有するものであってもよい。本発明に係る弾性波フィルタ装置は、例えばトリプレクサであってもよい。

本発明において、縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、弾性波伝搬方向に沿って配列された５つ、７つまたは９つ以上のＩＤＴ電極により構成されていてもよい。

以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…弾性波分波器
１１…アンテナ端子
１２…送信側信号端子
１３ａ…第１の受信側平衡信号端子
１３ｂ…第２の受信側平衡信号端子
１４…送信フィルタ部
１５…受信フィルタ部
１５ａ〜１５ｄ…縦結合共振子型素子部
１６，１７，１８ａ，１８ｂ…弾性波共振子
２０…ＩＤＴ電極
２１ａ、２１ｂ…くし歯状電極
２２…配線基板
２３…バンプ
３０…フィルタチップ
３１…圧電基板
３２…電極パッド
３３ａ、３３ｂ…電極パッド
３４ａ、３４ｂ…グラウンド電極
Ｌ１〜Ｌ５…インダクタ

Claims (2)

1. アンテナ端子と、
   第１及び第２の平衡信号端子と、
   前記アンテナ端子と前記第１及び第２の平衡信号端子との間に接続された受信フィルタ部と、
   を備え、
   前記受信フィルタ部は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられており、一対のくし歯状電極を有する複数のＩＤＴ電極とを有する縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成されており、
   前記複数のＩＤＴ電極のうち、前記第１の平衡信号端子に接続されたくし歯状電極を有する第１のＩＤＴ電極の他方のくし歯状電極と、前記第２の平衡信号端子に接続されたくし歯状電極を有する第２のＩＤＴ電極の他方のくし歯状電極とのそれぞれが前記圧電基板上に設けられたグラウンド電極に接続されており、
   前記圧電基板と、前記圧電基板の上に設けられており、前記受信フィルタ部と前記第１の平衡信号端子との間の接続点と前記グラウンド電極との間に接続されたＩＤＴ電極とを有する第１の弾性波共振子と、
   前記圧電基板と、前記圧電基板の上に設けられており、前記受信フィルタ部と前記第２の平衡信号端子との間の接続点と前記グラウンド電極との間に接続されたＩＤＴ電極とを有する第２の弾性波共振子と、
   配線基板と、
   前記圧電基板上に設けられており、前記第１及び第２のＩＤＴ電極の他方のくし歯状電極と前記グラウンド電極との間に接続された第１のインダクタと、
   前記配線基板内に配された配線により形成され、前記グラウンド電極とグラウンド電位との間に設けられる第２のインダクタと、
   をさらに備え、
   前記第１のインダクタは、前記第１及び第２の弾性波共振子と前記第２のインダクタにより形成される減衰極の周波数位置と、一方側の前記くし歯状電極が前記第１または第２の平衡信号端子に接続されたＩＤＴ電極と前記第２のインダクタにより形成される減衰極の周波数位置とを一致させるように構成されており、
   前記縦結合共振子型弾性波フィルタ部、前記第１及び第２の弾性波共振子並びに前記第１のインダクタを有するフィルタチップが構成されており、該フィルタチップが前記配線基板に実装されている、弾性波フィルタ装置。
2. 前記第１のインダクタは、前記圧電基板上にジグザグ状に設けられた電極により構成されている、請求項１に記載されている弾性波フィルタ装置。

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