JPWO2007116760A1 - デュプレクサ - Google Patents

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Abstract

ラダー型回路構成の送信側フィルタと、平衡−不平衡変換機能を有する受信側フィルタとを有し、受信側フィルタの第1,第2の受信出力端子に接続される平衡入力端子を有する回路とのインピーダンス整合を容易に図ることができ、しかも送信側フィルタからの受信側フィルタへの電力の回り込みによる受信側フィルタの破壊が生じ難い、耐電力性に優れたデュプレクサを提供する。ラダー型回路構成の送信側フィルタ4と、受信側フィルタ5とを備えており、受信側フィルタ5が、アンテナ端子3に接続される入力端子6と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有し、入力端子6に並列に、複数のIDT11a,12aが接続されるように、それぞれ縦結合共振子型の複数のIDTを有する第1,第2のフィルタ素子11,12が接続されており、第1,第2のフィルタ素子11,12が、第1,第2の受信出力端子7,8に接続されている、デュプレクサ1。

Description

本発明は、例えば携帯電話機などの通信機器において、アンテナ端子に接続されるデュプレクサに関し、より詳細には、圧電基板上に複数のIDT電極を形成することにより構成された弾性波フィルタ装置を用いて構成された受信側フィルタを有するデュプレクサに関する。
従来、携帯電話においてアンテナに接続されるRF段では、小型化を図るために、部品の複合化が進んでいる。そのため、アンテナ端子、送信側帯域フィルタ、受信側帯域フィルタ、送信端子、受信端子及び出力端子を備えたデュプレクサが広く用いられている。さらに、近年、受信側帯域フィルタとして、平衡−不平衡変換機能を有するバランス型帯域フィルタを用いることにより、アンテナ端子、送信端子、第1受信出力端子、第2受信出力端子を備えたバランス型デュプレクサが開発されてきている。
下記の特許文献1には、図16に示すバランス型デュプレクサが開示されている。このバランス型デュプレクサ1001では、アンテナ端子1002に、送信側フィルタ1003及び受信側フィルタ1004が接続されている。送信側フィルタ1003は、複数の弾性表面波共振子を梯子型すなわちラダー型に接続してなる回路構成を有する。このラダー型回路構成の送信側フィルタ1003は、アンテナ端子1002と接続されている側とは反対側の端部に、送信端子1005を有する。
他方、受信側フィルタ1004は、アンテナ端子1002に接続される入力端子1006と、第1,第2の受信出力端子1007,1008とを有する。ここでは、入力端子1006に、3IDT型縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ部1009,1010が接続されている。そして、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1009,1010の後段に、それぞれ、3IDT型縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1011,1012が接続されている。ここでは、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1009,1011が2段カスケード接続されており、同様に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1010,1012が、2段カスケード接続されている。
そして、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1011,1012の中央のIDTの各一端が共通接続され、第1の受信出力端子1007に、各他端が共通接続され、第2の受信出力端子1008に電気的に接続されている。
受信側フィルタ1004では、入出力のインピーダンス比は1:1とされている。また、受信側フィルタ1004では、入力電力が上記のように、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1009,1010に分散されるため、耐電力性を高めることが可能とされている。
他方、下記の特許文献2には、図17に示す3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ1021が開示されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ1021は、表面波伝搬方向に沿って配置された第1〜第3のIDT1022,1023,1024を有する。中央のIDT1023は、表面波伝搬方向に2分割することにより設けられた第1,第2分割IDT部1023a,1023bを有する。IDT1022,1024が入力端子1025に接続されており、第1分割IDT部1023a及び第2分割IDT部1023bが、それぞれ、第1,第2の出力端子1026,1027に接続されている。
3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ1021は、上述したバランス型デュプレクサの受信側フィルタとして用いることができる。ここでは、入出力のインピーダンス比は1より大きくされているため、上記のようなバランス型デュプレクサの受信側フィルタとして用いた場合、平衡出力すなわち第1,第2の受信出力を携帯電話機の次段の平衡入力に接続した場合、インピーダンスマッチングを容易に図ることができる。
特開2003−249842号公報 特開2003−347964号公報
特許文献1に記載のバランス型デュプレクサ1001では、上記のように、受信側フィルタ1004において耐電力性が高められているものの、該受信側フィルタ1004の第1,第2の受信出力端子1007,1008を携帯電話機の次段の平衡入力に接続して用いた場合、入出力のインピーダンス比が1:1であるため、インピーダンス整合を図ることが困難であった。そのため、通過帯域内に、大きなリップルが現れるという問題があった。
他方、特許文献2に記載の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ1021を、上記バランス型デュプレクサの受信側フィルタとして用いた場合には、前述したように、次段とのインピーダンスマッチングを容易に図ることができる。しかしながら、縦結合共振子型フィルタ1021は、耐電力性が十分でなく、従って、デュプレクサに用いた場合、送信側フィルタから受信側フィルタに回り込んだ電力により、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ1021が破壊され易いという欠点があった。
特に、送信側フィルタが、複数の弾性表面波共振子をラダー型回路構成を有するように接続してなるラダー型の弾性表面波フィルタの場合には、比較的大きな電力が受信側フィルタに回り込むため、受信側フィルタの耐電力性は、より一層高いことが求められている。従って、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ1021のように、耐電力性が十分でないフィルタは、このようなラダー型の弾性表面波フィルタを送信側フィルタとして用いたデュプレクサにおける受信側フィルタとして用いることはできなかった。
ここまで弾性表面波フィルタについて述べてきたが、これと類似したフィルタとして、弾性境界波フィルタがある。弾性境界波フィルタは、弾性表面波フィルタと同様に、圧電基板上に金属薄膜からなるIDT及び反射器を形成して構成するフィルタである。例えば、圧電単結晶基板の表面にAlなどからなるIDT、反射器で構成されるフィルタ電極を形成し、その上に圧電単結晶とは弾性定数もしくは密度の異なるSiOなどの十分厚い薄膜を形成したものである。作用原理や構成は、弾性表面波フィルタとほぼ同じであるが、弾性境界波フィルタは、素子形成されさた圧電基板面の上に固体層が設けられており、圧電基板と固体層の境界を伝搬する弾性波(弾性境界波)とIDTを相互作用させて動作する。弾性表面波フィルタでは、基板表面を拘束しないように、空洞を有するパッケージを用いる必要があるが、弾性表面波フィルタでは、波が圧電単結晶基板と薄膜との境界面を伝搬するため、空洞を有するパッケージを必要としないという長所がある。
圧電基板の表面を伝搬する弾性表面波を用いて動作するのが弾性表面波フィルタであり、圧電基板と固体層の境界を伝搬する弾性境界波を用いて動作するのが弾性境界波であるが、両者の動作原理は基本的に同じであり、用いられる設計手法も類似している。
本明細書の後述の「発明を実施するための最良の形態」においては、弾性表面波フィルタを用いて説明するが、上記のように、電極構成をほぼ同じとされた弾性境界波を用いたものも、同様の作用効果を有する。
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、送信側フィルタと受信側フィルタとを有し、受信側フィルタが平衡−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って、受信側フィルタの平衡出力を次段に接続した場合のインピーダンス整合を容易に図ることができるだけでなく、送信側フィルタから受信側フィルタへの電力の回り込みによる受信側フィルタの破壊が生じ難い、信頼性に優れたバランス型のデュプレクサを提供することにある。
本発明に係るデュプレクサは、ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、送信側フィルタの一端と、受信側フィルタの一端が共通接続されてアンテナ端子に接続されるデュプレクサであって、受信側フィルタが、アンテナ端子に接続される入力端子と、受信出力を取り出すための第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、圧電基板上に形成された複数のIDT電極とを備える、バランス型の弾性表面波フィルタ装置を用いて構成されている、バランス型のデュプレクサである。
そして、本願の第1の発明では、上記受信側フィルタでは、前記圧電基板及び複数のIDT電極により、第1のフィルタ素子と第2のフィルタ素子とが構成されており、前記第1のフィルタ素子は、前記圧電基板上において、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有し、第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が縦続接続されており、前記第1の縦結合共振子型弾性波フィルタの第1のIDTが前記入力端子に接続されており、前記第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第1のIDTが前記第1の受信出力端子に接続されており、前記第1の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTと、第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTとが電気的に接続されており、前記第2のフィルタ素子は、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する第3,第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有し、第3,第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が縦続接続されており、第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第1のIDTが前記入力端子に接続されており、前記第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第1のIDTが前記第2の受信出力端子に接続されており、前記第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTと、前記第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTとが接続されており、前記第2のフィルタ素子の入力信号に対する出力信号の位相が、第1のフィルタ素子における入力信号の出力端子に対する位相と180度異ならされていることを特徴とする。
また、本願の第2の発明では、前記圧電基板及び複数のIDT電極により、第1のフィルタ素子と第2のフィルタ素子とが構成されており、前記第1のフィルタ素子は、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する縦結合共振子型フィルタ素子であり、前記第2のフィルタ素子は、前記圧電基板上において、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する縦結合共振子型のフィルタ素子であり、前記第2のフィルタ素子における入力信号に対する出力信号の位相が、第1のフィルタにおける入力信号に対する出力信号の位相に対して180度異ならされており、前記第1のフィルタ素子の第2,第3のIDTまたは第1のIDTが入力端子に接続されており、第1のIDTまたは第2,第3のIDTが、第1の受信出力端子に接続されており、前記第2のフィルタ素子の第2,第3のIDTまたは第1のIDTが入力端子に接続されており、第1のIDTまたは第2,第3のIDTが第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする。
また、本願の第3の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、圧電基板上に形成されており、弾性波伝搬方向に順に配置された第4,第2,第1,第3,第5のIDTと、第1〜第5のIDTが設けられている部分の両側に設けられた第1,第2の反射器とを有する縦結合共振子型フィルタ素子であり、前記第2のIDTの位相が第3のIDTの位相に対して180度異ならされており、前記第1,第4及び第5のIDTが入力端子に接続されており、第2のIDTが、第1の受信出力端子に接続されており、第3のIDTが、第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする。
第4の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信信号出力端子とを有し、圧電基板と、圧電基板上に形成されており、弾性波伝搬方向に順に配置された第4,第2,第1,第3,第5のIDTと、第1〜第5のIDTが設けられている部分の両側に設けられた第1,第2の反射器とを有する縦結合共振子型フィルタ素子であり、前記第2のIDTの位相が前記第3のIDTの位相に対して180度異ならされており、第2及び第3のIDTが入力端子に接続されており、前記第1のIDTが、弾性波伝搬方向に分割されて設けられた第1分割IDT部及び第2分割IDT部を有し、第1分割IDT部及び前記第4のIDTが第1の受信端子に接続されており、前記第2分割IDT部及び前記第5のIDTが第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする。
第5の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板上において、弾性波伝搬方向に順に沿って配置された第4,第2,第1,第3,第5のIDTと、第1〜第5のIDTを挟むように設けられた第1,第2の反射器とをそれぞれ有する縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ素子とを有しており、第1,第2の弾性波フィルタ素子が縦続接続されており、第1,第2の弾性波フィルタ素子の第2のIDT同士が接続されており、第1,第2の弾性波フィルタ素子の第3のIDT同士が接続されており、第1の弾性波フィルタ素子の第2のIDTの位相が、第1の弾性波フィルタ素子の第3のIDTの位相に対して180度異ならされており、前記第1の弾性波フィルタ素子の第1,第4及び第5のIDTが入力端子に接続されており、第2の弾性波フィルタ素子の第1のIDTが、弾性波伝搬方向に分割することにより設けられた第1,第2分割IDT部を有しており、前記第2の弾性波フィルタ素子の前記第1分割IDT部及び第4のIDTが、第1の受信出力端子に接続されており、前記第2の弾性波フィルタ素子の第2分割IDT部、及び第5のIDTが、第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする。
第6の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、縦結合共振子型の第1のフィルタ素子と、前記第1のフィルタ素子とは入力信号に対する出力信号の位相が180度異なる、縦結合共振子型の第2のフィルタ素子と、縦結合共振子型の第3のフィルタ素子と、前記第3のフィルタ素子とは入力信号に対する出力信号の位相差が180度異なる、縦結合共振子型の第4のフィルタ素子とを有し、前記第1〜第4のフィルタ素子が前記入力端子に接続されており、該第1〜第4のフィルタ素子のIDTの内、前記入力端子に接続されているIDTが並列に接続されており、前記第3のフィルタ素子が第1の受信出力端子に接続されており、第4のフィルタ素子が第2の受信出力端子に接続されており、前記第3のフィルタ素子のIDTの内、前記第1の受信出力端子に接続されているIDTが、第1のフィルタ素子の対応するIDTに直列接続されており、前記第4のフィルタ素子のIDTの内、前記第2の受信出力端子に接続されているIDTが、第2のフィルタ素子の対応するIDTに直列接続されていることを特徴とする。
第7の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、前記圧電基板に形成されており、3IDT型かつ縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ部とを備え、前記第1の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第2、第1,第3のIDTを有し、前記第2の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第5、第4、第6のIDTを有し、前記入力端子に、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第2及び第3のIDTが接続されており、前記入力端子に、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第5及び第6のIDTが接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第1のIDTと、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第4のIDTとが、それぞれ、弾性波伝搬方向と直交する交差幅方向において分割されて設けられた第1,第2の分割IDT部を有し、該第1,第2の分割IDT部が電気的に直列に接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第2分割IDT部が、前記第1の受信出力端子に接続されており、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第2分割IDT部が、前記第2の受信出力端子に接続されており、前記第1の受信出力端子に流れる電気信号の位相が、前記第2の受信出力端子に流れる電気信号の位相と180度異なるように前記第1〜第6のIDTが構成されていることを特徴とする。
第8の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、前記圧電基板に形成されており、3IDT型かつ縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ部とを備え、前記第1の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第2,第1,第3のIDTを有し、前記第2の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第5,第4,第6のIDTを有し、前記入力端子に、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第2及び第3のIDTが接続されており、前記入力端子に、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第5及び第6のIDTが接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第1のIDTと、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第4のIDTとが、それぞれ、弾性波伝搬方向に分割されて設けられた第1,第2分割IDT部を有し、該第1,第2分割IDT部が電気的に直列に接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第1分割IDT部が前記第1の受信出力端子に接続されており、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第1分割IDT部が、前記第2の受信出力端子に接続されており、前記第1の受信出力端子に流れる電気信号の位相が、前記第2の受信出力端子に流れる電気信号の位相と180度異なるように前記第1〜第6のIDTが構成されていることを特徴とする。
第9の発明では、受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、前記圧電基板に形成されており、3IDT型の縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ部とを備え、前記第1の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有し、第2の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第5,第4,第6のIDTを有し、第1の弾性波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相差と、第2の弾性波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相差とが180度異なるように第1〜第6のIDTが構成されており、前記第1、第4のIDTが前記入力端子に接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTが電気的に直列接続されており、かつ第1の受信出力端子に接続されており、前記第2の弾性波フィルタ部の第5,第6のIDTが電気的に直列接続されており、かつ第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする。
すなわち、第1〜第9の発明は、上記のように、受信側フィルタは、バランス型の縦結合共振子型弾性波フィルタであるが、いずれも、入出力インピーダンス比が1より大きくされる構造とされる。従って、次段の平衡入力に接続した場合に、インピーダンス整合を容易に図ることができる。
また、第1〜第9の発明では、入力端子に並列に複数のIDTまたは複数の弾性波フィルタ部が並列に接続されているため、耐電力性も高められている。
本発明に係るデュプレクサのある特定の局面では、複数の縦結合共振子型の弾性波フィルタ部を縦続接続している信号ラインの内、少なくとも1つの信号ラインを伝送する信号ラインの位相が、残りの信号ラインを伝送する電気信号の位相に対して反転されるように構成されている。従って、第1,第2の受信出力端子間の振幅平衡度及び位相平衡度が改善される。
本発明に係るデュプレクサの他の特定の局面では、前記送信側フィルタと、前記受信側フィルタの各一端が、共通接続されている共通接続点と、前記受信側フィルタとの間に直列に接続されている少なくとも1つの共振子がさらに備えられる。この場合には、送信側フィルタと受信側フィルタの位相を整合させることができる。そのため位相整合素子としてのインダクタンス、キャパシタンスまたは伝送線路を設けなくてもよい。従って、実装面積を小さくすることができる。
本発明に係るデュプレクサは、上記弾性波として弾性表面波または弾性境界波のいずれが用いられてもよく、本発明のある特定の局面では、前記縦結合共振子型弾性波フィルタ及び1ポート型弾性波共振子が弾性表面波を用いたものである。また、本発明のデュプレクサの他の特定の局面では、前記縦結合共振子型弾性波フィルタ及び1ポート型弾性波共振子が弾性境界波を用いたものである。
(発明の効果)
本願の第1〜第9の発明では、ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有するデュプレクサであって、受信側フィルタが、入力端子と、第1,第2の受信出力端子とを有する、バランス型の弾性波フィルタ装置により構成されている。そして、受信側フィルタは、第1〜第9の発明において、入出力インピーダンス比が1以上とされているため、次段の平衡入力に第1,第2の受信出力端子を接続した場合のインピーダンスマッチングを容易に図ることができる。加えて、第1〜第9の発明では、受信側フィルタの入力端子には、複数のIDTあるいは複数の弾性波フィルタ部が並列に接続されているため、耐電力性が高められている。よって、ラダー型回路構成を有する送信側フィルタを用いた場合、比較的大きな電力が受信側フィルタに回り込みがちであるが、本発明によれば、電力の回り込みによる受信側フィルタの破壊が生じ難いため、信頼性に優れたデュプレクサを提供することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図2は、第1の実施形態及び従来例のデュプレクサにおける受信側フィルタの各伝送特性を示す図である。 図3は、図2に破線で示した従来のデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図4は、第1の実施形態のデュプレクサ及び比較例のデュプレクサの受信側フィルタの伝送特性を示す図である。 図5は、図4に破線で示した比較例のデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図6は、本発明の第2の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図7は、第2の実施形態のデュプレクサの変形例を説明するための電極構造の模式的平面図である。 図8は、第2の実施形態のデュプレクサの他の変形例を説明するための電極構造の模式的平面図である。 図9は、本発明の第3の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図10は、本発明の第4の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図11は、本発明の第5の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図12は、本発明の第6の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図13は、本発明の第7の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図14は、本発明の第8の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図15は、本発明の第9の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。 図16は、従来のデュプレクサの一例を説明するための模式的平面図である。 図17は、従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの電極構造の一例を示す模式的平面図である。
符号の説明
1…デュプレクサ
2…圧電基板
3…アンテナ端子
4…送信側フィルタ
5…受信側フィルタ
6…入力端子
7…第1の受信出力端子
8…第2の受信出力端子
9…弾性表面波共振子
11…第1のフィルタ素子
12…第2のフィルタ素子
21…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
21a〜21c…第1〜第3のIDT
21d,21e…反射器
22…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
22a〜22c…第1〜第3のIDT
22d,22e…反射器
23,24…信号ライン
25…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
25a〜25c…第1〜第3のIDT
25d,25e…反射器
26…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部
26a〜26c…第1〜第3のIDT
26d,26e…反射器
27,28…信号ライン
41…デュプレクサ
45…受信側フィルタ
46…入力端子
51…第1のフィルタ素子
52…第2のフィルタ素子
51a〜51c…第1〜第3のIDT
51d,51e…反射器
52a〜52c…第1〜第3のIDT
52d,52e…反射器
61…デュプレクサ
71…デュプレクサ
81…デュプレクサ
82…受信側フィルタ
83…入力端子
84…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
84a〜84e…第1〜第5のIDT
84f,84g…反射器
91…デュプレクサ
92…受信側フィルタ
93…入力端子
94…縦結合共振子型弾性表面波フィルタ
94a〜94e…第1〜第5のIDT
94a1,94a2…第1,第2分割IDT部
94f,94g…反射器
101…デュプレクサ
102…受信側フィルタ
103…入力端子
104…第1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子
104a〜104e…第1〜第5のIDT
104f,104g…反射器
105…第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子
105a〜105e…第1〜第5のIDT
105a1,105a2…第1,第2分割IDT部
105f,105g…反射器
111…デュプレクサ
112…受信側フィルタ
113…入力端子
114,115…第1,第2のフィルタ素子
114a〜114c…第1〜第3のIDT
114d,114e…反射器
115a〜115c…第1〜第3のIDT
115d,115e…反射器
116…第3のフィルタ素子
116a〜116c…第1〜第3のIDT
116d,116e…反射器
117…第4のフィルタ素子
117a〜117c…第1〜第3のIDT
117d,117e…反射器
121…デュプレクサ
122…受信側フィルタ
123…入力端子
124…第1のフィルタ素子
124a〜124c…第1〜第3のIDT
124a1,124a2…第1,第2分割IDT部
125…第2のフィルタ素子
125a〜125c…第1〜第3のIDT
125a1,125a2…第1,第2分割IDT部
131…デュプレクサ
132…受信側フィルタ
133…入力端子
134,135…第1,第2のフィルタ素子
134a〜134c…第1〜第3のIDT
134a1,134a2…第1,第2分割IDT部
135a〜135c…第1〜第3のIDT
135a1,135a2…第1,第2分割IDT部
151…デュプレクサ
152…受信側フィルタ
153…入力端子
154…第1のフィルタ素子
154a〜154c…第1〜第3のIDT
155…第2のフィルタ素子
155a〜155c…第1〜第3のIDT
S1〜S3…直列腕共振子
P1,P2…並列腕共振子
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。
(第1の実施例)
図1は、第1の実施例のバランス型デュプレクサの回路構成を説明するための模式的平面図である。本実施形態のデュプレクサ1は、CDMA800方式の携帯電話機のデュプレクサとして用いられるものである。CDMA800方式では、送信周波数帯域は824〜849MHzであり、受信周波数帯域は869〜894MHzである。
バランス型デュプレクサ1では、圧電基板2上に図示の電極構造が形成されている。本実施形態では、圧電基板2は、42°YカットX伝搬のLiTaOからなる。なお、本発明においては、圧電基板の材料は特に限定されない。他のカット角のLiTaOを用いてもよく、あるいはLiNbOなどの他の圧電材料からなる圧電基板を用いてもよい。
バランス型デュプレクサ1は、アンテナに接続されるアンテナ端子3を有する。このアンテナ端子3に、送信側フィルタ4と受信側フィルタ5とが接続されている。送信側フィルタ4は、圧電基板上に複数の1ポート型弾性表面波共振子を設けることにより構成されたラダー型の帯域フィルタである。すなわち、送信側フィルタ4は、複数の直列腕共振子S1,S2,S3と、複数の並列腕共振子P1,P2とを有するラダー型回路構成の弾性表面波フィルタ装置である。
なお、本実施形態では、送信側フィルタ4は、3個の直列腕共振子S1〜S3と2個の並列腕共振子P1,P2とを有するが、本発明において、ラダー型回路構成の送信側フィルタの回路構成はこれに限定されるものではない。すなわち、必要に応じて任意の数の直列腕共振子及び並列腕共振子を有するラダー型フィルタにより、送信側フィルタを構成することができる。
いずれにしても、ラダー型回路構成の送信側フィルタと、受信側フィルタとを有するデュプレクサでは、送信側フィルタから比較的大きな電力が受信側フィルタ側に回り込みがちである。
受信側フィルタ5は、入力端子6と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有するバランス型の帯域フィルタである。入力端子6が、アンテナ端子3に接続されている。
受信側フィルタ5では、入力端子6に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されており、弾性表面波共振子9の他端に、第1,第2のフィルタ素子11,12の各一端が接続されている。第1,第2のフィルタ素子11,12は、圧電基板2上に複数のIDT電極を図示のように形成してなる構造を有する。第1のフィルタ素子11は、第1,第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部21,22を縦続接続した構造を有する。第1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部21は、表面波伝搬方向に沿って順に配置された第2のIDT21b、第1のIDT21a、第3のIDT21cを有する。第1〜第3のIDT21a〜21cが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に、反射器21d,21eが配置されている。
第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部22も同様に構成されており、表面波伝搬方向に沿って順に配置された第2のIDT22b、第1のIDT22a,第3のIDT22cと、反射器22d,22eとを有する。
第1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部21の中央のIDT21aの一端が、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子6に接続されている。また、第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部22の中央のIDT22aの一端が第1の受信出力端子7に接続されている。第1,第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部の第2,第3のIDT21b,21c,22b,22cがそれぞれ信号ライン23,24により接続され、第1,第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部21,22が縦続接続されている。
他方、第2のフィルタ素子12も第1のフィルタ素子11とほぼ同様に構成されており、2段縦続接続された第3,第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部25,26を有する。第3,第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部25,26は、それぞれ、表面波伝搬方向に沿って順に配置された第2のIDT25b,26b、第1のIDT25a,26a,第3のIDT25c,26cと、反射器25d,25e,26d,26eとを有する。そして、第3の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部25の中央の第1のIDT25aの一端が、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子6に接続されており、第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部26の中央のIDT26aの一端が第2の受信出力端子8に接続されている。また、第2のIDT25b,26bが信号ライン27により電気的に接続されており、第3のIDT25c,26cが信号ライン28により電気的に接続されており、それによって第3,第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部25,26が2段縦続接続されている。
また、信号ライン23,24を流れる信号の位相に対し、信号ライン27,28を流れる信号は同相とされている。もっとも、第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部26の入力信号に対する出力信号の位相は、第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部22における入力信号に対する出力信号の位相に対し180度反転されるように構成されている。すなわち、第1のIDT26aの位相が、第1のIDT22aの位相に対して180度異ならされている。従って、第1,第2の受信出力端子7,8から一対の平衡出力信号を取り出すことができる。
本実施形態では、縦続接続している信号ラインの一方と他方とにおいて流れる信号の位相が180度異なっている。より具体的には、第1のフィルタ素子11において、信号ライン23を流れる電気信号の位相と、信号ライン24を流れる電気信号の位相とが180度異なっている。同様に、第2のフィルタ素子12側においても、信号ライン27を流れる信号の位相と、信号ライン28を流れる信号の位相とが180度異なっている。従って、2段縦続接続構造における後段側の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部22,26の各中央の第1のIDT22a,26aと、両側の第2,第3のIDT22b,22c,26b,26cの隣り合う電極指の極性を等しくすることができる。それによって、第1の受信出力端子7と第2の受信出力端子8との間の振幅平衡度及び位相平衡度を高めることができる。従って、振幅平衡度及び位相平衡度の悪化による送信側フィルタ4と受信側フィルタ5とのアイソレーションの悪化を防止することができ、アイソレーションを高めることが可能となる。
本実施形態では、1ポート型弾性表面波共振子9が入力端子6と、第1,第2のフィルタ素子11,12との間に直列に接続されているので、送信側フィルタ4における位相と、受信側フィルタ5における位相の整合を容易に図ることができる。すなわち、2つのフィルタの端子を共通化するには、一方のフィルタにおける他方のフィルタの通過帯域におけるインピーダンスは無限大となることが理想である。本実施形態のように、受信側フィルタ5において、1ポート型弾性表面波共振子9を入力端子と、第1,第2のフィルタ素子との間に直列に接続すると、送信側フィルタ4の通過帯域において、受信側フィルタ5のインピーダンスが高インピーダンス側にシフトする。従って、弾性表面波共振子9の容量値を適切に設定することにより、送信側フィルタ4と受信側フィルタ5との位相整合を図るための素子、例えば、インダクタンス、キャパシタンス、あるいはインピーダンス整合用伝送線路をあえて設けることなく、位相整合を図ることができる。従って、デュプレクサの小型化を図ることができ、かつデュプレクサの実装面積を低減することができ、携帯電話機の小型化を図ることができる。
また、本実施形態のデュプレクサ1では、上記のように、送信側フィルタ4がラダー型回路構成を有するため、比較的大きな電力が受信側フィルタ5側に回り込みがちである。しかしながら、受信側フィルタ5では、入力端子6に並列に第1,第2のフィルタ素子11,12が接続されており、さらに、第1,第2のフィルタ素子11,12が、第1,第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部21,22あるいは第3,第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部25,26を2段縦続接続した構造を有する。従って、受信側フィルタ5の耐電力性が高められているため、電力の回り込みによる受信側フィルタ5の破壊が生じ難い。
次に、具体的な実験例に基づき、本実施形態のデュプレクサの伝送特性を示す。
上記デュプレクサ1を設計するにあたり、アンテナ端子3のインピーダンスを50Ω、第1,第2の受信出力端子7,8のインピーダンスを200Ωとした。図2の実線は、アンテナ端子3から受信出力端子7,8への伝送特性を示す。また、破線は、図3に示した従来例のデュプレクサの位相特性を示す。図3の従来例のデュプレクサ31では、送信側フィルタ34は、送信側フィルタ4と同様に構成されている。また、受信側フィルタ35では、入力端子6に複数の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部21,25が、並列に接続されている点において上記実施形態と同様である。もっとも、平衡−不平衡変換機能を実現する構成が異なっている。すなわち、第2,第4の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部22A及び26Aの中央のIDTの各一端を共通接続し、第1の受信出力端子7に接続しており、各他端を共通接続し、第2の受信出力端子8に電気的に接続している。この従来例のデュプレクサでは、図2の破線で示すように、通過帯域内における大きなリップルが生じている。これに対して、上記実施形態では、通過帯域内のリップルを効果的に低減することができる。
次に、図4に、上記実施形態のデュプレクサの伝送特性を実線で、破線で、図5に示す比較例のデュプレクサの伝送特性を示す。
なお、図5から明らかなように、比較例のデュプレクサ1201では、受信側フィルタ1205において、1ポート型弾性表面波共振子9の後段に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1206と、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1207とが縦続接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1206,1207は、図17に示した従来の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ部1021と同様に構成されている。その他の構成については、デュプレクサ1201は、デュプレクサ1と同様とされている。
図4から明らかなように、上記比較例のデュプレクサ1201に比べて、上記実施形態によれば、通過帯域内における最大挿入損失が約0.5dB小さくされ得ることがわかる。これは、上記実施形態では、第1,第2のフィルタ素子11,12が並列接続されているため、同じインピーダンス比を実現するに際し、IDTにおける交差幅を約1/2とするとことができ、電極指抵抗による損失が低減したことによる。従って、本実施形態によれば、低損失の受信側フィルタを備えたデュプレクサを提供することができる。
加えて、上記比較例のデュプレクサ1201では、送信側フィルタ4側から回り込んでくる電力が分散され難いため、受信側フィルタ1205における破壊が生じ易いのに対し、上記実施形態では、第1,第2のフィルタ素子11,12に回り込んできた電力が分散されるため、耐電力性が効果的に高めることが可能とされている。
よって、本実施形態によれば、平衡−不平衡変換機能を有する受信側フィルタを備え、かつ受信側フィルタの耐電力性が効果的に高められた低損失のデュプレクサを提供することが可能となる。
なお、本実施形態では、1つの圧電基板上に、送信側フィルタ4及び受信側フィルタ5が構成されるが、送信側フィルタ4及び受信側フィルタ5は、別々の圧電基板上に設けられてもよく、パッケージ内において送信側フィルタ4の出力端子と、受信側フィルタ5の入力端子と、アンテナ端子3に接続してもよい。
(第2の実施例)
図6は、本発明の第2の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す平面図である。デュプレクサ41は、受信側フィルタ45の構成が異なることを除いては、第1の実施形態のデュプレクサ1と同様に構成されている。
受信側フィルタ45では、入力端子46に1ポート型弾性表面波共振子9が接続されており、1ポート型弾性表面波共振子9の後段に、第1,第2のフィルタ素子51,52が並列に接続されている。第1のフィルタ素子51は、弾性表面波伝搬方向に沿って順に配置された第2のIDT51b、第1のIDT51a及び第3のIDT51cを有する縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ素子である。第2のフィルタ素子52も同様に、第2のIDT52b、第1のIDT52a及び第3のIDT52cが表面波伝搬方向においてこの順序で配置された縦結合共振子型の弾性表面波フィルタ素子である。
本実施形態では、第2のフィルタ素子52における入力信号に対する出力信号の位相が、第1のフィルタ素子51における入力信号に対する出力信号の位相に対して180度異ならされており、それによって、平衡−不平衡変換機能が実現されている。より具体的には、第1のIDT51aの位相と第1のIDT52aの位相とが反転されて、平衡−不平衡変換機能が実現されている。
第1のフィルタ素子51の第2,第3のIDT51b,51cが弾性表面波共振子9を介して入力端子46に接続されており、第2のフィルタ素子52の第2、第3のIDT52b,52cが弾性表面波共振子9を介して入力端子46に接続されている。そして、第1のIDT51aの一端が第1の受信出力端子7に、第2のフィルタ素子52の第1のIDTの52aの一端が第2の受信出力端子8に接続されている。
本実施形態においても、入力端子46に並列に第1,第2の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子からなる第1,第2のフィルタ素子51,52が接続されているので、ラダー型回路構成を有する送信側フィルタ4側から電力が回り込んできたとしても、耐電力性が効果的に高められているため、受信側フィルタ45の破壊が生じ難い。
また、上記のようにして平衡−不平衡変換機能が実現されているので、入出力インピーダンス比を1より大きくすることができる。すなわち、入力インピーダンスを1とした場合、出力インピーダンスを1より大きくすることができる。従って、第1,第2の受信出力端子7,8を、後段の平衡入力に接続した際のインピーダンス整合を容易に図ることができる。
また、入出力インピーダンス比が4であるため、低損失のデュプレクサ41を提供することができる。なお、本実施形態では、第1のIDT52aの表面波伝搬方向両端において直列重み付けが施されている。これは、第1,第2の受信出力端子7,8間の振幅平衡度及び位相平衡度の悪化を防止するためである。すなわち、IDT52aの極性は、IDT51aの極性に対して反転されているが、このような構成では、中央のIDTと、両側のIDTとの間で隣り合う電極指の極性が、第1のフィルタ素子51側と第2のフィルタ素子52側とで異なることになり、振幅平衡度及び位相平衡度が悪化することによる。すなわち、直列重み付けを施すことにより、IDT52側における中央のIDT52aと、両側のIDT52b,52cとの隣り合う電極指の極性の関係を、できるだけIDT51側における中央のIDT51aと、両側のIDT51b,51cとで隣り合う電極指との極性関係に近づけることができ、それによって、振幅平衡度及び位相平衡度の悪化を抑制することが可能とされている。
なお、図6では、第2,第3のIDT51b,51c及び第2,第3のIDT52b,52cが入力端子46に接続されていたが、中央の第1のIDT51a及び52aを入力端子46に接続してもよい。その場合には、IDT51b,51cを共通接続し、第1の受信出力端子7に接続し、IDT52b,52cを共通接続し、第2の受信出力端子8に接続すればよい。
また、図7は、第2のデュプレクサ41の変形例を示す。この変形例のデュプレクサ61では、第1,第2のフィルタ素子62,63は、5IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子で構成されている。このように、第1,第2のフィルタ素子を、5IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子62,63により構成してもよい。
さらに、図8は、デュプレクサ41の他の変形例に係るデュプレクサ71を模式的に示す平面図である。
デュプレクサ71では、第1のフィルタ素子72が、複数の3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ72a,72bを並列接続した構造を有する。同様に、第2のフィルタ素子73においても、複数の3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子73a,73bが並列接続されている。このように、第1,第2のフィルタ素子は、それぞれ、複数個の縦結合共振子型弾性表面波フィルタを並列接続した構造であってもよい。
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を模式的に平面図である。デュプレクサ81では、受信側フィルタ82が受信側フィルタ5と異なることを除いては、第1の実施形態のデュプレクサ1と同様に構成されている。
受信側フィルタ82は、入力端子83と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有する。入力端子83に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されている。1ポート型弾性表面波共振子9の他端に、5IDT型の縦結合共振子型フィルタ素子84が接続されている。5IDT型の縦結合共振子型フィルタ素子84は、圧電基板上に、弾性表面波伝搬方向に順に第4のIDT84d、第2のIDT84b、第1のIDT84a、第3のIDT84c、第5のIDT84eを配置した構造を有する。IDT84a〜84eが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に第1,第2の反射器84f,84gが配置されている。
ここでは、第2のIDT84bの位相が、第3のIDT84cの位相に対して180度異ならされている。従って、第2のIDT84bに接続された第1の受信出力端子7と、第3のIDT84cに接続された第2の受信出力端子8とから一対の平衡出力を取り出すことが可能とされている。
なお、第1,第4及び第5のIDT84a,84d,84eの一端が、共通接続され、上記1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子83に接続されている。
本実施形態においても、入力インピーダンス:出力インピーダンスの比が1:4とされており、従って、次段の平衡入力に接続した場合のインピーダンスマッチングを容易に図ることができる。加えて、5IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子84では、IDTにおける電極指の対数の合計が3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタに比べて多くなるため、交差幅を小さくすることができ、より一層の低損失化を図ることができる。加えて、入力端子83には、3個のIDT84a,84d,84eが並列に接続されているので、送信側フィルタ4側から回り込んできた電力が分散され、耐電力性が効果的に高められている。
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を模式的に示す平面図である。
第4の実施形態のデュプレクサ91では、受信側フィルタ92が、受信側フィルタ5と異なることを除いては、デュプレクサ1と同様に構成されている。受信側フィルタ92では、入力端子93に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されており、1ポート型弾性表面波共振子9の他端に、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子94が接続されている。縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子94は、5IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子であり、圧電基板上に、表面波伝搬方向に沿って順に、第4のIDT94d,第2のIDT94b,第1のIDT94a,第3のIDT94c及び第5のIDT94eを配置した構造を有する。IDT94a〜94eが設けられている領域の表面波伝搬方向両側に第1,第2の反射器94f,94gが配置されている。
もっとも、ここでは、第2のIDT94bの一端と、第3のIDT94cの一端とが共通接続され、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子93に接続されている。他方、中央の第1のIDT94aは、表面波伝搬方向に2分割されて設けられた第1,第2の分割IDT部94a1,94a2を有する。そして、第2の分割IDT部94a1と第4のIDT部94dとが共通接続され、第1の受信出力端子7に接続されている。また、第2分割IDT部94a2と、第5のIDT94eとが共通接続され、第2の受信出力端子8に接続されている。
本実施形態においても、受信側フィルタ92において、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの比を1:4とすることができ、次段の平衡入力とのインピーダンス整合を容易に図ることができる。また、本実施形態においても、5IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子94を用いているため、第3の実施形態と同様に、低損失化を図ることができる。
そして、本実施形態においても、入力端子93に、複数のIDT94b,94cが並列に接続されているため、耐電力性を高めることが可能とされている。
(第5の実施形態)
図11は、本発明の第5の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。
第5の実施形態に係るデュプレクサ101では、受信側フィルタ102が受信側フィルタ5と異なることを除いては、第1の実施形態のデュプレクサ1と同様に構成されている。受信側フィルタ102は、入力端子103と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有する。入力端子103に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されている。1ポート型弾性表面波共振子9の他端に、5IDT型の第1の弾性表面波フィルタ素子104の一端が接続されている。第1の弾性表面波フィルタ素子104は、表面波伝搬方向に沿って順に第4のIDT104d,第2のIDT104b,第1のIDT104a,第3のIDT104c及び第5のIDT104eを有する。IDT104a〜IDT104eが設けられている部分の表面波伝搬方向両側に第1,第2の反射器104f,104gが配置されている。第1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子104の第1,第4及び第5のIDT104a,104d,104eの各一端が共通接続され、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子103に接続されている。他方、第1の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子104の後段に、第2の弾性表面波フィルタ素子105が接続されている。第2の弾性表面波フィルタ素子105は、表面波伝搬方向に沿って順に第4のIDT105d、第2のIDT105b、第1のIDT105a、第3のIDT105c及び第5のIDT105eを配置した構造を有する。第1〜第5のIDT105a〜105eが設けられている部分の表面波伝搬方向両側に第1,第2の反射器105f,105gが配置されている。
ここでは、第2,第3のIDT105b,105cが、それぞれ、信号ライン106,107により、第1の弾性表面波フィルタ素子104の第2,第3のIDT104b,104cに接続されている。それによって、第1,第2の弾性表面波フィルタ素子104,105が2段縦続接続されている。
他方、第1のIDT105aは、表面波伝搬方向両側に沿って2分割することにより設けられた第1分割IDT部105a1,第2分割IDT部105a2を有する。第1分割IDT部105a1の一端と、第4のIDT105dの一端とが共通接続されて、第1の受信出力端子7に接続されている。第2分割IDT部105a2の一端と第5のIDT105eの一端とが共通接続されて、第2の受信出力端子8に接続されている。
本実施形態においても、入力端子103側のインピーダンスと、第1,第2の受信出力端子7,8側の出力インピーダンスとの比を1:4とすることができ、次段の平衡入力の接続に際してのインピーダンス整合を容易に図ることができる。
また、5IDT型の弾性表面波フィルタ素子104,105を用いているため、電極指交差幅を小さくすることができ、低損失化を図ることができる。
加えて、本実施形態においても、入力端子103に、複数のIDT104a,104d,104eが接続されているので、耐電力性が高められている。
さらに、信号ライン106を流れる信号の位相と、信号ライン107を流れる信号の位相とが反転するように構成されているので、第1,第2の受信出力端子7,8間の振幅平衡度及び位相平衡度を高めることが可能とされている。
なお、IDT104cの表面波伝搬方向両側部分には直列重み付けが施されている。これは、前述したIDT84cの場合と同様に、受信出力端子7,8間の平衡度の悪化を防止するためである。
(第6の実施形態)
図12は、本発明の第6の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。
本実施形態のデュプレクサ111では、受信側フィルタ112は、入力端子113と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有する。入力端子113に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されている。1ポート型弾性表面波共振子9の他端には、第1〜第4のフィルタ素子114〜117が接続されている。第1〜第4のフィルタ素子114〜117は、それぞれ、表面波伝搬方向に沿って順に配置された3個のIDT、すなわち第2のIDT114b〜117b、第1のIDT114a〜117a及び第3のIDT114c〜117cと、反射器114d,114e〜117d,117eを有する3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ素子である。
他方、入力端子113には、第1〜第4のフィルタ素子114〜117の、第2,第3のIDT114b,114c〜117b,117cの一端が共通接続されている。他方、第1のフィルタ素子114の中央の第1のIDT114aの一端と、第3のフィルタ素子116の中央の第1のIDT116aの一端とが接続されており、IDT116aの他端が第1の受信出力端子7に接続されている。同様に、第2のフィルタ素子115の中央のIDT115aの一端と、第2のフィルタ素子117の中央のIDT117aの一端とが接続されており、IDT117aの他端が第2の受信出力端子8に接続されている。
ここで、IDT115a,117aの位相は、IDT114a,116aの位相に対して反転されている。従って、第1,第2の受信出力端子7,8から一対の平衡出力信号を取り出すことができる。なお、IDT115a,117aの表面波伝搬方向両側には直列重み付けが施されている。これは、前述した第3の実施形態におけるIDT84cの場合と同様に、第1,第2の受信出力端子7,8間の平衡度の悪化を防止するためである。
第6の実施形態においても、入力端子113に対し、複数のIDT114b,114c〜117b,117cが並列に接続されているため、耐電力性を効果的に高めることができる。
なお、本実施形態では、受信側フィルタ112の入力インピーダンスと出力インピーダンスとの比は1:16とすることができ、入出力インピーダンス比を非常に大きくすることができる。
加えて、第1〜第4のフィルタ素子114〜117が並列に接続されているので、低損失化を図ることも可能である。
なお、本実施形態では、第2,第3のIDT114b,114c〜117b,117cを入力端子113に接続していたが、IDT114b,114cと、IDT116b,116cとを直列に接続し、IDT116b,116cの各一端を共通接続して、第1の受信出力端子7に接続し、他方、IDT115b,115cと、IDT117b,117cとを直列に接続し、IDT117b,117cの各一端を共通接続し、第2の受信出力端子8に接続してもよい。その場合には、入力端子113に、第1のIDT114a〜117aを接続すればよい。
(第7の実施形態)
図13は、本発明の第7の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。第7の実施形態のデュプレクサ121では、受信側フィルタ122は、入力端子123と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有する。入力端子123に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されており、1ポート型弾性表面波共振子9の他端に、第1,第2のフィルタ素子124,125が接続されている。第1のフィルタ素子124は、弾性表面波伝搬方向に沿って順に第2のIDT124b、第1のIDT124a及び第3のIDT124cが設けられている3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。第2のフィルタ素子125も同様に、第2のIDT125b、第1のIDT125a及び第3のIDT125cが表面波伝搬方向に順に配置された3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。
ここでは、第1のフィルタ素子124の第2,第3のIDT124b,124cの各一端が共通接続され、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子123に接続されている。中央の第1のIDT124aは、表面波伝搬方向と直交する方向に2分割されて、第1,第2の分割IDT部124a1,124a2を有する。そして、第1分割IDT部124a1の一端がグラウンド電位に接続されており、他端が第2分割IDT部124a2に接続されており、第2分割IDT部124a2が第1の受信出力端子7に接続されている。
他方、第2のフィルタ素子125においては、第2,第3のIDT125b,125cの一端が共通接続されて、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子123に接続されている。中央のIDT125aは、表面波伝搬方向と直交する方向に2分割されて設けられた第1分割IDT部125a1及び第2分割IDT部125a2を有する。ここでは、第1分割IDT部125a1の一端がグラウンド電位に接続されており、他端が第2分割IDT部125a2に接続されており、第2分割IDT部125a2が第2の受信出力端子8に接続されている。
また、第1のIDT125aの位相は、第1のIDT124aの位相に対して反転されている。従って、第1,第2の受信出力端子7,8から一対の平衡出力信号を取り出すことができる。
なお、第1のIDT125aにおいては、分割IDT部125a1,125a2の表面波伝搬方向両端は、図示のように直列重み付けが施されている。これは、第1,第2の受信出力端子7,8間の振幅平衡度及び位相平衡度の悪化を防止するためである。
本実施形態においても、受信側フィルタ122においては、入力端子123におけるインピーダンスと、第1,第2の受信出力端子7,8における出力インピーダンスとの比を1:16とすることが可能とされている。また、入力端子123に第1,第2のフィルタ素子124,125が並列接続されているため、低損失化かつ高耐電力性を実現し得るデュプレクサが構成されている。
なお、図13では、中央に配置されている第1のIDT124a及び125aは、第1,第2の受信出力端子7,8にそれぞれ電気的に接続されていたが、これらを逆に、1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子123に接続してもよい。その場合には、IDT124b,124cの各他端を共通接続して第1の受信出力端子7に、IDT125b,125cの各他端を共通接続し、第2の受信出力端子8に接続すればよい。
また、IDT124b,124c,125b,125cを第1または第2の受信出力端子7,8に接続する場合には、これらのIDT124b,124c,125b,125cを交差幅方向に2分割し、第1,第2の分割IDT部を有するように構成してもよい。
(第8の実施形態)
図14は、第8の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。デュプレクサ131では、受信側フィルタ132が、入力端子133を有する。入力端子133に、1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されている。1ポート型弾性表面波共振子9の他端には、第1,第2のフィルタ素子134,135が接続されている。従って、第8の実施形態のデュプレクサ131の受信側フィルタ132は、図6に示した受信側フィルタ45と類似した構造を有する。もっとも、図6に示した受信側フィルタ45では、3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ51,52の中央のIDT51a,52aが受信出力端子7,8にそれぞれ接続されていた。
これに対して、本実施形態では、3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタからなる第1,第2のフィルタ素子134,135において、中央の第1のIDT134a,135aが、表面波伝搬方向に2分割することにより設けられた第1分割IDT部134a1,135a1と、第2分割IDT部134a2,135a2とを有する。そして、第1分割IDT部134a1が第1の受信出力端子7に、第1の分割IDT部135a1が第2の受信出力端子8に接続されている。第2分割IDT部134a2,135a2は、グラウンド電位に接続されている。
そして、第1のフィルタ素子134では、第2のIDT134bの第1のIDT134a側端部において直列重み付けが施されており、これは、第1,第2の受信出力端子7,8間の平衡度の悪化を防止するためである。
本実施形態においては、IDT134b,134cの位相が、IDT135b,135cの位相とそれぞれ反転されている。従って、受信出力端子7,8から一対の平衡出力信号を取り出すことができる。本実施形態においても、入力端子133のインピーダンスと受信出力端子7,8側のインピーダンスの比を1:16とすることができる。従って、次段の平衡入力端子に接続した場合、インピーダンスマッチングを容易に図ることができる。
また、本実施形態においても、入力端子133には、複数のIDT134b,134c,135b,135cが並列に接続されているため、耐電力性を高めることができる。
(第9の実施形態)
図15は、本発明の第9の実施形態に係るデュプレクサの電極構造を示す模式的平面図である。
デュプレクサ151では、図6に示した第2の実施形態のデュプレクサとほぼ同様に構成されている。但し、デュプレクサ151は、受信側フィルタ152を有する。受信側フィルタ152は、入力端子153と、第1,第2の受信出力端子7,8とを有する。そして、入力端子153に1ポート型弾性表面波共振子9の一端が接続されており、1ポート型弾性表面波共振子9の他端に、第1,第2のフィルタ素子154,155が接続されており、第1,第2のフィルタ素子154,155は、それぞれ、3IDT型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタであり、かつそれぞれ、第1,第2の受信出力端子7,8に接続されている。ここまでは、弾性表面波フィルタ受信側フィルタ152は、受信側フィルタ45と同様の構成を有している。
もっとも、本実施形態では、第1のフィルタ素子154及び第2のフィルタ素子155において、弾性表面波伝搬方向に沿って順に、第2のIDT154b,第1のIDT154a,第3のIDT154cを有するが、中央の第1のIDT154aの一端に、弾性表面波共振子9を介して入力端子153が接続されている。そして、第2,第3のIDT154b,154cの各一端が共通接続されており、第2のIDT154bの他端が第1の受信出力端子7に接続されており、第3のIDT154cの他端は、グラウンド電位に接続されている。
また、第2のフィルタ素子155側においても、中央の第1のIDT155aの一端が1ポート型弾性表面波共振子9を介して入力端子153に接続されている。そして、両側の第2,第3のIDT155b,155cの各一端が共通接続されており、第2のIDT155bの他端が第2の受信出力端子8に接続されており、第3のIDT155cの他端がグラウンド電位に接続されている。
従って、第1,第2の受信出力端子7,8は、それぞれ、第1のIDT154a,155aではなく、第2のIDT154b,155bに接続されている。本実施形態においても、受信側フィルタ152において入力端子153側のインピーダンスと、第1,第2の受信出力端子7,8側のインピーダンスを1:1以上とされており、より具体的には1:16とされている。次段に接続される回路の平衡入力端子とのインピーダンスマッチングを容易に図ることができる。
本実施形態においても、複数のIDT154a,155aが、入力端子153に並列に接続されているので、耐電力性を高めることが可能とされている。
なお、第1,第2の受信出力端子7,8は、第2のIDT154b,155bではなく、第3のIDT154c,155cの一端にそれぞれ接続されていてもよく、その場合には、第2のIDT154b,155bの他端をグラウンド電位に接続すればよい。

Claims (13)

  1. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタが、アンテナ端子に接続される入力端子と、受信出力を取り出すための第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された複数のIDT電極とを備え、
    前記圧電基板及び複数のIDT電極により、第1のフィルタ素子と第2のフィルタ素子とが構成されており、
    前記第1のフィルタ素子は、前記圧電基板上において、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有し、第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が縦続接続されており、
    前記第1の縦結合共振子型弾性波フィルタの第1のIDTが前記入力端子に接続されており、前記第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第1のIDTが前記第1の受信出力端子に接続されており、
    前記第1の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTと、第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTとが電気的に接続されており、
    前記第2のフィルタ素子は、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する第3,第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有し、第3,第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が縦続接続されており、
    第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第1のIDTが前記入力端子に接続されており、前記第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第1のIDTが前記第2の受信出力端子に接続されており、
    前記第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTと、前記第4の縦結合共振子型弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTとが接続されており、
    前記第2のフィルタ素子の入力信号に対する出力信号の位相が、第1のフィルタ素子における入力信号の出力端子に対する位相と180度異ならされていることを特徴とする、デュプレクサ。
  2. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタが、アンテナ端子に接続される入力端子と、受信出力を取り出すための第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された複数のIDT電極とを備え、
    前記圧電基板及び複数のIDT電極により、第1のフィルタ素子と第2のフィルタ素子とが構成されており、
    前記第1のフィルタ素子は、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する縦結合共振子型フィルタ素子であり、
    前記第2のフィルタ素子は、前記圧電基板上において、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有する縦結合共振子型のフィルタ素子であり、
    前記第2のフィルタ素子における入力信号に対する出力信号の位相が、第1のフィルタにおける入力信号に対する出力信号の位相に対して180度異ならされており、
    前記第1のフィルタ素子の第2,第3のIDTまたは第1のIDTが入力端子に接続されており、第1のIDTまたは第2,第3のIDTが、第1の受信出力端子に接続されており、
    前記第2のフィルタ素子の第2,第3のIDTまたは第1のIDTが入力端子に接続されており、第1のIDTまたは第2,第3のIDTが第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  3. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、圧電基板上に形成されており、弾性波伝搬方向に順に配置された第4,第2,第1,第3,第5のIDTと、第1〜第5のIDTが設けられている部分の両側に設けられた第1,第2の反射器とを有する縦結合共振子型フィルタ素子であり、
    前記第2のIDTの位相が第3のIDTの位相に対して180度異ならされており、
    前記第1,第4及び第5のIDTが入力端子に接続されており、第2のIDTが、第1の受信出力端子に接続されており、第3のIDTが、第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  4. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信信号出力端子とを有し、圧電基板と、圧電基板上に形成されており、弾性波伝搬方向に順に配置された第4,第2,第1,第3,第5のIDTと、第1〜第5のIDTが設けられている部分の両側に設けられた第1,第2の反射器とを有する縦結合共振子型フィルタ素子であり、
    前記第2のIDTの位相が前記第3のIDTの位相に対して180度異ならされており、
    第2及び第3のIDTが入力端子に接続されており、
    前記第1のIDTが、弾性波伝搬方向に分割されて設けられた第1分割IDT部及び第2分割IDT部を有し、第1分割IDT部及び前記第4のIDTが第1の受信端子に接続されており、前記第2分割IDT部及び前記第5のIDTが第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  5. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板上において、弾性波伝搬方向に順に沿って配置された第4,第2,第1,第3,第5のIDTと、第1〜第5のIDTを挟むように設けられた第1,第2の反射器とをそれぞれ有する縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ素子とを有しており、第1,第2の弾性波フィルタ素子が縦続接続されており、
    第1,第2の弾性波フィルタ素子の第2のIDT同士が接続されており、
    第1,第2の弾性波フィルタ素子の第3のIDT同士が接続されており、
    第1の弾性波フィルタ素子の第2のIDTの位相が、第1の弾性波フィルタ素子の第3のIDTの位相に対して180度異ならされており、
    前記第1の弾性波フィルタ素子の第1,第4及び第5のIDTが入力端子に接続されており、
    第2の弾性波フィルタ素子の第1のIDTが、弾性波伝搬方向に分割することにより設けられた第1,第2分割IDT部を有しており、
    前記第2の弾性波フィルタ素子の前記第1分割IDT部及び第4のIDTが、第1の受信出力端子に接続されており、
    前記第2の弾性波フィルタ素子の第2分割IDT部、及び第5のIDTが、第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  6. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、縦結合共振子型の第1のフィルタ素子と、前記第1のフィルタ素子とは入力信号に対する出力信号の位相が180度異なる、縦結合共振子型の第2のフィルタ素子と、縦結合共振子型の第3のフィルタ素子と、前記第3のフィルタ素子とは入力信号に対する出力信号の位相差が180度異なる、縦結合共振子型の第4のフィルタ素子とを有し、
    前記第1〜第4のフィルタ素子が前記入力端子に接続されており、該第1〜第4のフィルタ素子のIDTの内、前記入力端子に接続されているIDTが並列に接続されており、
    前記第3のフィルタ素子が第1の受信出力端子に接続されており、第4のフィルタ素子が第2の受信出力端子に接続されており、
    前記第3のフィルタ素子のIDTの内、前記第1の受信出力端子に接続されているIDTが、第1のフィルタ素子の対応するIDTに直列接続されており、
    前記第4のフィルタ素子のIDTの内、前記第2の受信出力端子に接続されているIDTが、第2のフィルタ素子の対応するIDTに直列接続されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  7. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、前記圧電基板に形成されており、3IDT型かつ縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ部とを備え、
    前記第1の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第2、第1,第3のIDTを有し、
    前記第2の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第5、第4、第6のIDTを有し、
    前記入力端子に、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第2及び第3のIDTが接続されており、前記入力端子に、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第5及び第6のIDTが接続されており、
    前記第1の弾性波フィルタ部の前記第1のIDTと、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第4のIDTとが、それぞれ、弾性波伝搬方向と直交する交差幅方向において分割されて設けられた第1,第2の分割IDT部を有し、該第1,第2の分割IDT部が電気的に直列に接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第2分割IDT部が、前記第1の受信出力端子に接続されており、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第2分割IDT部が、前記第2の受信出力端子に接続されており、
    前記第1の受信出力端子に流れる電気信号の位相が、前記第2の受信出力端子に流れる電気信号の位相と180度異なるように前記第1〜第6のIDTが構成されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  8. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、
    入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、圧電基板と、
    前記圧電基板に形成されており、3IDT型かつ縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ部とを備え、
    前記第1の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第2,第1,第3のIDTを有し、
    前記第2の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に順に配置された第5,第4,第6のIDTを有し、
    前記入力端子に、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第2及び第3のIDTが接続されており、前記入力端子に、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第5及び第6のIDTが接続されており、
    前記第1の弾性波フィルタ部の前記第1のIDTと、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第4のIDTとが、それぞれ、弾性波伝搬方向に分割されて設けられた第1,第2分割IDT部を有し、該第1,第2分割IDT部が電気的に直列に接続されており、前記第1の弾性波フィルタ部の前記第1分割IDT部が前記第1の受信出力端子に接続されており、前記第2の弾性波フィルタ部の前記第1分割IDT部が、前記第2の受信出力端子に接続されており、
    前記第1の受信出力端子に流れる電気信号の位相が、前記第2の受信出力端子に流れる電気信号の位相と180度異なるように前記第1〜第6のIDTが構成されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  9. ラダー型回路構成を有する送信側フィルタと、受信側フィルタとを有し、前記送信側フィルタの一端と、前記受信側フィルタとの一端とが共通接続されて、アンテナ端子に接続されるデュプレクサにおいて、
    前記受信側フィルタは、
    入力端子と、第1,第2の受信出力端子と、
    圧電基板と、前記圧電基板に形成されており、3IDT型の縦結合共振子型の第1,第2の弾性波フィルタ部とを備え、
    前記第1の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第2,第1,第3のIDTを有し、第2の弾性波フィルタ部が、弾性波伝搬方向に沿って順に配置された第5,第4,第6のIDTを有し、
    第1の弾性波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相差と、第2の弾性波フィルタ部における入力信号に対する出力信号の位相差とが180度異なるように第1〜第6のIDTが構成されており、
    前記第1、第4のIDTが前記入力端子に接続されており、
    前記第1の弾性波フィルタ部の第2,第3のIDTが電気的に直列接続されており、かつ第1の受信出力端子に接続されており、
    前記第2の弾性波フィルタ部の第5,第6のIDTが電気的に直列接続されており、かつ第2の受信出力端子に接続されていることを特徴とする、デュプレクサ。
  10. 縦続接続している信号ラインの内少なくとも1つの信号ラインを伝送する電気信号の位相が、縦続接続している残りの信号ラインを伝送する電気信号の位相に対して反転されている、請求項1または5に記載のデュプレクサ。
  11. 前記送信側フィルタと、前記受信側フィルタとの各一端が共通接続されている共通接続点と、前記受信側フィルタとの間に直列に接続されている少なくとも1つの1ポート型弾性波共振子をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のデュプレクサ。
  12. 前記縦結合共振子型弾性波フィルタ及び1ポート型弾性波共振子が弾性表面波を用いたものであることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のデュプレクサ。
  13. 前記縦結合共振子型弾性波フィルタ及び1ポート型弾性波共振子が弾性境界波を用いたものであることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のデュプレクサ。
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