JP6516072B2

JP6516072B2 - 弾性波装置

Info

Publication number: JP6516072B2
Application number: JP2018535572A
Authority: JP
Inventors: 普一中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: KR20190022892A; KR102050228B1; WO2018037884A1; US10523174B2; CN109643985B; CN109643985A; JPWO2018037884A1; US20190190480A1

Description

本発明は、複数の帯域通過型フィルタを有する、弾性波装置に関する。

従来、弾性波装置は、携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、縦結合共振子型弾性波フィルタを含む受信フィルタを有する、デュプレクサの一例が開示されている。受信フィルタにおいては、アンテナ端子と縦結合共振子型弾性波フィルタとの間に弾性波共振子が接続されている。これにより、送信フィルタと受信フィルタとのインピーダンス整合をとることが図られている。

国際公開第２０１５／０４０９２１号

しかしながら、特許文献１に記載の弾性波装置においては、インピーダンス整合を十分にとることと、帯域外減衰量を大きくすることとの両立は困難であった。

本発明の目的は、インピーダンス整合を十分にとることができ、かつ帯域外減衰量を大きくすることができる、弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、アンテナに接続されるアンテナ端子と、前記アンテナ端子に接続されており、出力端子と、前記出力端子と前記アンテナ端子との間に互いに並列に接続されている第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと、前記第１の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間に接続されており、かつ前記第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間には接続されていない、第１の弾性波共振子と、前記第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間に接続されており、かつ前記第１の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間には接続されていない、第２の弾性波共振子とを有し、かつアンバランス型である第１の帯域通過型フィルタと、前記アンテナ端子に接続されており、かつ前記第１の帯域通過型フィルタと通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタとを備え、前記第１，第２の弾性波共振子がそれぞれＩＤＴ電極を有し、前記第１の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長と、前記第２の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長とが異なる。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第１の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長と、前記第２の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長との差が、前記第１の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長の３％以下である。この場合には、第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンス整合をより一層良好とすることができる。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記第１の弾性波共振子が、前記第１の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間において、最も前記アンテナ端子側に配置された弾性波共振子であり、前記第２の弾性波共振子が、前記第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間において、最も前記アンテナ端子側に配置された弾性波共振子である。この場合には、第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンス整合をより一層良好とすることができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタの通過帯域が、前記第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタにより構成されており、かつ前記第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタがそれぞれ１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタである。この場合には、本発明を特に好適に適用することができる。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタが受信フィルタであり、前記第２の帯域通過型フィルタが送信フィルタである。従って、本発明に係る弾性波装置においては、デュプレクサが構成されている。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記アンテナ端子に接続されている、少なくとも１つの帯域通過型フィルタがさらに備えられている。

本発明によれば、インピーダンス整合を十分にとることができ、かつ帯域外減衰量を大きくすることができる、弾性波装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。図２は、本発明の第１の実施形態における第１の縦結合共振子型弾性波フィルタの平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態における第１の弾性波共振子の平面図である。図４は、比較例の弾性波装置の回路図である。図５は、第１の実施形態及び比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図６は、図５の拡大図である。図７は、本発明の第１の実施形態及び比較例における第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンススミスチャートである。図８は、本発明の第１の実施形態及びその第１，第２の変形例並びに比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図９は、本発明の第１の実施形態及びその第２の変形例における第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンススミスチャートである。図１０は、本発明の第１の実施形態及びその第１の変形例における第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンススミスチャートである。図１１は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る弾性波装置の回路図である。図１２は、本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る弾性波装置の回路図である。図１３は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。

弾性波装置１は、第１の帯域通過型フィルタ２Ａ及び第１の帯域通過型フィルタ２Ａとは通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタ２Ｂを有する。弾性波装置１は、アンテナに接続されるアンテナ端子３を有する。第１，第２の帯域通過型フィルタ２Ａ，２Ｂは、アンテナ端子３に共通接続されている。

本実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ２Ａは受信フィルタであり、第２の帯域通過型フィルタ２Ｂは送信フィルタである。弾性波装置１はデュプレクサである。

第１の帯域通過型フィルタ２Ａは、出力端子４を有する。第１の帯域通過型フィルタ２Ａは、アンテナ端子３と出力端子４との間に互いに並列に接続されている第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂを有する。第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂにより、第１の帯域通過型フィルタ２Ａの通過帯域が構成されている。第１の帯域通過型フィルタ２Ａは、アンバランス型の帯域通過型フィルタである。

図２は、第１の実施形態における第１の縦結合共振子型弾性波フィルタの平面図である。

第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａは、ＩＤＴ電極６ａ〜６ｅを有する。ＩＤＴ電極６ａ〜６ｅに交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。ＩＤＴ電極６ａ〜６ｅは、弾性波伝搬方向に沿って配置されている。ＩＤＴ電極６ａ〜６ｅの弾性波伝搬方向両側には、反射器８ａ，８ｂが配置されている。このように、本実施形態では、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａは、５ＩＤＴ型の１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタである。第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ｂも、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａと同様の構成を有する。図１においては、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂは略図的に示されている。

なお、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂは５ＩＤＴ型以外であってもよく、例えば、３ＩＤＴ型や７ＩＤＴ型などであってもよい。第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂのうち少なくとも一方が、２段以上で構成された縦結合共振子型弾性波フィルタであってもよい。

第１の帯域通過型フィルタ２Ａは、アンテナ端子３と第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂとの間にそれぞれ個別に接続されている、第１，第２の弾性波共振子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを有する。

より具体的には、第１の弾性波共振子Ｓ１ａは、アンテナ端子３と第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａとの間に接続されており、かつアンテナ端子３と第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ｂとの間には接続されていない。

他方、第２の弾性波共振子Ｓ１ｂは、アンテナ端子３と第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ｂとの間に接続されており、かつアンテナ端子３と第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａとの間には接続されていない。

図３は、第１の実施形態における第１の弾性波共振子の平面図である。

第１の弾性波共振子Ｓ１ａは、ＩＤＴ電極７を有する。ＩＤＴ電極７の弾性波伝搬方向両側には、反射器９ａ，９ｂが配置されている。ＩＤＴ電極７は、対向し合う第１，第２のバスバー７ａ１，７ｂ１を有する。ＩＤＴ電極７は、第１のバスバー７ａ１に一端が接続されている、複数本の第１の電極指７ａ２を有する。さらに、ＩＤＴ電極７は、第２のバスバー７ｂ１に一端が接続されている、複数本の第２の電極指７ｂ２を有する。複数本の第１，第２の電極指７ａ２，７ｂ２は、互いに間挿し合っている。ここで、ＩＤＴ電極７の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長をλ１とする。なお、電極指ピッチとは、隣り合う第１の電極指７ａ２の中心間距離または隣り合う第２の電極指７ｂ２の中心間距離である。

第２の弾性波共振子も、第１の弾性波共振子Ｓ１ａと同様に、ＩＤＴ電極及び反射器を有する。第２の弾性波共振子のＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長をλ２とする。このとき、波長λ１と波長λ２とは互いに異なる。より具体的には、本実施形態では、λ１＝３．６６１２μｍであり、λ２＝３．６１１２μｍである。このように、波長λ１と波長λ２との差は、波長λ１の１．３６％である。なお、波長λ１及び波長λ２の値は上記に限定されない。

他方、図１において模式的に示されている第２の帯域通過型フィルタ２Ｂの構成は、特に限定されない。

本実施形態の特徴は、アンテナ端子３と第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂとの間に、第１，第２の弾性波共振子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂがそれぞれ個別に接続されており、かつ波長λ１と波長λ２とが互いに異なることにある。それによって、第１，第２の帯域通過型フィルタ２Ａ，２Ｂのインピーダンス整合を十分にとることができ、かつ第１の帯域通過型フィルタ２Ａの帯域外減衰量を大きくすることができる。これを、下記において本実施形態と比較例とを比較することにより説明する。

図４に示すように、比較例の弾性波装置は、本発明における第１，第２の弾性波共振子を有しない。第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂがアンテナ端子３側において弾性波共振子Ｓ１０１に共通接続されている点で、第１の実施形態と異なる。弾性波共振子Ｓ１０１は、インピーダンス整合用の弾性波共振子である。

図５は、第１の実施形態及び比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図６は、図５の拡大図である。図７は、第１の実施形態及び比較例における第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンススミスチャートである。図５〜図７において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は比較例の結果を示す。

図５及び図６に示すように、通過帯域の高域側である９８０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚ付近において、比較例よりも第１の実施形態における帯域外減衰量が大きいことがわかる。加えて、図７に示すように、第１の実施形態では、比較例と同様にインピーダンス整合を十分にとることができている。

図１に示す第１の実施形態においては、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂとアンテナ端子３との間に、それぞれ個別に第１，第２の弾性波共振子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂが接続されている。それによって、インピーダンス整合を十分にとることができる。

さらに、第１の弾性波共振子Ｓ１ａのＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長λ１と、第２の弾性波共振子Ｓ１ｂのＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長λ２とが、互いに異ならされている。それによって、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂにより構成された通過帯域に対する帯域外減衰量を大きくすることができる。

波長λ１と波長λ２との差は、波長λ１の３％以下であることが好ましい。それによって、第１，第２の帯域通過型フィルタ２Ａ，２Ｂのインピーダンス整合をより一層良好とすることができる。これを、下記の図８〜図１０を用いて説明する。

ここで、波長λ１と波長λ２との差が波長λ１の３％及び５％である、第１の実施形態の第１及び第２の変形例に係る弾性波装置を作製し、減衰量周波数特性及びインピーダンス整合について評価した。

図８は、第１の実施形態及びその第１，第２の変形例並びに比較例における第１の帯域通過型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。図８において、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は比較例の結果を示し、一点鎖線は第１の変形例の結果を示し、二点鎖線は第２の変形例の結果を示す。

図８に示すように、第１，第２の変形例では、第１の実施形態と同様に、比較例よりも帯域外減衰量を大きくすることができている。

図９は、第１の実施形態及びその第２の変形例における第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンススミスチャートである。図１０は、第１の実施形態及びその第１の変形例における第１，第２の帯域通過型フィルタのインピーダンススミスチャートである。図９では、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は第２の変形例の結果を示す。図１０では、実線は第１の実施形態の結果を示し、破線は第１の変形例の結果を示す。

図９に示すように、波長λ１と波長λ２との差が波長λ１の５％である第２の変形例においては、その結果を示す破線の広がりは、第１の実施形態と同様に小さい。さらに、破線の軌道は円形に近く、特性インピーダンスにも近いため、インピーダンス整合をとることができている。なお、第２の変形例においては、第１の実施形態よりも特性インピーダンスから、やや離れている。

図１０に示すように、波長λ１と波長λ２との差が波長λ１の３％である第１の変形例においては、第１の実施形態と同様に、インピーダンス整合を十分にとることができている。このように、上記波長の差を３％以下とすることにより、インピーダンス整合をより一層良好とすることができる。

図１に示す本実施形態では、アンテナ端子３と第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａとの間には第１の弾性波共振子Ｓ１ａ以外の素子は接続されていない。アンテナ端子３と第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ｂとの間には第２の弾性波共振子Ｓ１ｂ以外の素子は接続されていない。なお、図１１に示す第１の実施形態の第３の変形例のように、アンテナ端子３と第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂとの間には、他の弾性波共振子Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂがそれぞれ接続されていてもよい。第１の帯域通過型フィルタ２２Ａは、アンテナ端子３と第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａとを接続する直列腕と、グラウンド電位との間に接続されている弾性波共振子Ｐ２１ａを有していてもよい。同様に、第１の帯域通過型フィルタ２２Ａは、アンテナ端子３と第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ｂとを接続する直列腕と、グラウンド電位との間に接続されている弾性波共振子Ｐ２１ｂを有していてもよい。

第１，第２の弾性波共振子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ以外の弾性波共振子を有する場合、第１の弾性波共振子Ｓ１ａは、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａとアンテナ端子３との間において、最もアンテナ端子３側に配置された弾性波共振子であることが好ましい。第２の弾性波共振子Ｓ１ｂは、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ｂとアンテナ端子３との間において、最もアンテナ端子３側に配置された弾性波共振子であることが好ましい。それによって、インピーダンス整合をより一層効果的に良好とすることができる。

図１２に示す第１の実施形態の第４の変形例のように、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ３５ａ，３５ｂは、２段以上の縦結合共振子型弾性波フィルタであってもよい。

あるいは、図１に戻り、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａと出力端子４との間に、他の縦結合共振子型弾性波フィルタが接続されていてもよい。該縦結合共振子型弾性波フィルタと第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａとの間に、弾性波共振子が接続されていてもよい。このように、第１の帯域通過型フィルタ２Ａは、第１，第２の弾性波共振子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ及び第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂを有していればよく、他の回路構成は、特に限定されない。

もっとも、一般的に、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタが多段構成である場合よりも、１段構成である場合において、インピーダンス整合をとることは困難である。よって、図１に示す第１の実施形態のように、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ５ａ，５ｂが１段構成である場合には、本発明を特に好適に適用することができる。

第１の実施形態及びその第１〜第４の変形例においては、弾性波装置はデュプレクサである。なお、本発明は、第１，第２の帯域通過型フィルタがいずれも受信フィルタであるような、束ね型の弾性波フィルタにも好適に適用することができる。

図１３は、第２の実施形態に係る弾性波装置の回路図である。

弾性波装置１１は、アンテナ端子３に接続されている第３の帯域通過型フィルタ１２Ｃを有する点で、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、弾性波装置１１は、第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１，第２の帯域通過型フィルタ２Ａ，２Ｂのインピーダンス整合を十分にとることができ、かつ第１の帯域通過型フィルタ２Ａの帯域外減衰量を大きくすることができる。

なお、アンテナ端子３には、第１，第２の帯域通過型フィルタ２Ａ，２Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ１２Ｃ以外の帯域通過型フィルタが、さらに接続されていてもよい。

１…弾性波装置
２Ａ，２Ｂ…第１，第２の帯域通過型フィルタ
３…アンテナ端子
４…出力端子
５ａ，５ｂ…第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ
６ａ〜６ｅ，７…ＩＤＴ電極
７ａ１，７ｂ１…第１，第２のバスバー
７ａ２，７ｂ２…第１，第２の電極指
８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ…反射器
１１…弾性波装置
１２Ｃ…第３の帯域通過型フィルタ
２２Ａ…第１の帯域通過型フィルタ
３５ａ，３５ｂ…第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ
Ｐ２１ａ，Ｐ２１ｂ…弾性波共振子
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ…第１，第２の弾性波共振子
Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ，Ｓ１０１…弾性波共振子

Claims

アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に接続されており、出力端子と、前記出力端子と前記アンテナ端子との間に互いに並列に接続されている第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと、前記第１の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間に接続されており、かつ前記第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間には接続されていない、第１の弾性波共振子と、前記第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間に接続されており、かつ前記第１の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間には接続されていない、第２の弾性波共振子と、を有し、かつアンバランス型である第１の帯域通過型フィルタと、
前記アンテナ端子に接続されており、かつ前記第１の帯域通過型フィルタと通過帯域が異なる第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１，第２の弾性波共振子がそれぞれＩＤＴ電極を有し、前記第１の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長と、前記第２の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長とが異なる、弾性波装置。
前記第１の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長と、前記第２の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長との差が、前記第１の弾性波共振子の前記ＩＤＴ電極の電極指ピッチにより規定される弾性波の波長の３％以下である、請求項１に記載の弾性波装置。
前記第１の弾性波共振子が、前記第１の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間において、最も前記アンテナ端子側に配置された弾性波共振子であり、前記第２の弾性波共振子が、前記第２の縦結合共振子型弾性波フィルタと前記アンテナ端子との間において、最も前記アンテナ端子側に配置された弾性波共振子である、請求項１または２に記載の弾性波装置。
前記第１の帯域通過型フィルタの通過帯域が、前記第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタにより構成されており、かつ前記第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタがそれぞれ１段構成の縦結合共振子型弾性波フィルタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
デュプレクサであって、前記第１の帯域通過型フィルタが受信フィルタであり、前記第２の帯域通過型フィルタが送信フィルタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
前記アンテナ端子に接続されている、少なくとも１つの帯域通過型フィルタをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。