JPWO2011061904A1 - 弾性波フィルタ装置とこれを用いたアンテナ共用器 - Google Patents

Abstract

弾性波フィルタ装置は、圧電基板上に形成された縦結合共振子型弾性波フィルタと、縦結合共振子型弾性波フィルタに接続された梯子型弾性波フィルタとを備えている。縦結合共振子型弾性波フィルタは入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとを有している。梯子型弾性波フィルタは直列腕共振器と並列腕共振器とを有している。並列腕共振器に接続された第１のグランド電極と、入力ＩＤＴまたは出力ＩＤＴの少なくとも一方に接続された第２のグランド電極とが電気的に分離されている。

Description

本発明は、主として移動体通信機器において使用される弾性波フィルタ装置とこれを用いたアンテナ共用器に関する。

近年、携帯電話機のアンテナ回路において、弾性波フィルタ装置を用いて送信波と受信波を分離するアンテナ共用器が広く用いられている。図１１は、従来の弾性波フィルタ装置の回路図である。弾性波フィルタ装置は、セラミック基板からなるパネル部１と、パネル部１の上に装着されたチップ部２とを有する。パネル部１は、共通端子３と送信側端子４と受信側端子５とグランド電極６とこれらの端子を接続する配線とを有する。チップ部２は、単結晶圧電基板からなり、表面に、送信側フィルタを構成する第１の梯子型弾性波フィルタ７と、受信側フィルタを構成する第２の梯子型弾性波フィルタ８と縦結合共振子型弾性波フィルタ９とが形成されている。第１の梯子型弾性波フィルタ７、第２の梯子型弾性波フィルタ８、縦結合共振子型弾性波フィルタ９には弾性波素子（図示せず）が用いられている。

第１の梯子型弾性波フィルタ７は直列腕共振器１０と並列腕共振器１１とを有する。第１の梯子型弾性波フィルタ７の一端は共通端子３に接続され、他端は送信側端子４に接続されている。並列腕共振器１１の接地側配線はグランド電極６に接続されている。

第２の梯子型弾性波フィルタ８と縦結合共振子型弾性波フィルタ９は、共通端子３と受信側端子５との間に直列に接続されている。第２の梯子型弾性波フィルタ８は直列腕共振器１２と並列腕共振器１３とを有し、並列腕共振器１３の接地側配線はグランド電極６に接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ９は、反射器１４の間に入力ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）１５と出力ＩＤＴ１６とを有する。入力ＩＤＴ１５と出力ＩＤＴ１６の一端は信号配線に、他端はグランド電極６に接続されている。

上記弾性波フィルタ装置は、移動体通信機器において８００ＭＨｚ付近から２ＧＨｚ付近の周波数を通過帯域中心周波数とする高周波フィルタとして使用される。その場合の重要な要求特性の一つとして、不要信号の低減があげられ、通過帯域外の周波数における減衰量の向上が求められている。

しかし、ＩＤＴの電極指パターンの最適化により弾性波素子自体の帯域外の減衰量を高くしても、その弾性波素子をパッケージ（図示せず）に収納して完成品とした弾性波フィルタ装置においては、帯域外減衰量が劣化する場合がある。この理由としては、パッケージ内の電極配線形状や、パッケージと弾性波素子とを電気的に接続する導電部材の電気抵抗の存在などが挙げられる。また寄生インダクタンスおよび浮遊容量の存在や、入力ＩＤＴ１５と出力ＩＤＴ１６との間や入力ＩＤＴ１５または出力ＩＤＴ１６とグランド電極６との間に電磁的結合が起こることなどの、各種の寄生成分が発生することが挙げられる。そのため、弾性波素子をパッケージに搭載した弾性波フィルタ装置の高周波特性は、弾性波素子単体で実現できるレベルよりも低くなることが多い。また、第１の梯子型弾性波フィルタ７の並列腕共振器１１からグランド電極６に落とした帯域外のノイズ成分が、グランド電極６から縦結合共振子型弾性波フィルタ９の入力ＩＤＴ１５または出力ＩＤＴ１６を経由して信号配線に流れ込み、減衰特性が低下してしまう場合もある。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開平７−１３１２９０号公報

本発明の弾性波フィルタ装置は、圧電基板上に形成された縦結合共振子型弾性波フィルタと、同じ圧電基板上に形成され縦結合共振子型弾性波フィルタに接続された梯子型弾性波フィルタとを有する。縦結合共振子型弾性波フィルタは入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとを有し、梯子型弾性波フィルタは直列腕共振器と並列腕共振器とを有している。並列腕共振器に接続された第１のグランド電極と、入力ＩＤＴまたは出力ＩＤＴの少なくとも一方に接続された第２のグランド電極とは電気的に分離されている。

この構成により、グランド電極を経由するノイズ成分の影響を抑制することができ、良好なフィルタ特性を得ることができる。

また、本発明のアンテナ共用器は、本発明の弾性波フィルタ装置を送信フィルタと受信フィルタとして用い、アンテナ端子を共用している。この構成により、アイソレーション特性を向上することができる。

図１は、本発明の実施の形態１における弾性波フィルタ装置の回路図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１における弾性波フィルタ装置の受信側フィルタの通過特性図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態１における弾性波フィルタ装置のアイソレーションを示す通過特性図である。 図３は、本発明の実施の形態１における他の弾性波フィルタ装置の回路図である。 図４は、本発明の実施の形態１における他の弾性波フィルタ装置の回路図である。 図５は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器のブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態２における弾性波フィルタ装置の回路図である。 図７は、本発明の実施の形態２における弾性波フィルタ装置のコモンモード通過特性図である。 図８は、本発明の実施の形態２における他の弾性波フィルタ装置の回路図である。 図９は、本発明の実施の形態２における他の弾性波フィルタ装置の回路図である。 図１０は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器のブロック図である。 図１１は、従来の弾性波フィルタ装置の回路図である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における弾性波フィルタ装置の回路図である。弾性波フィルタ装置は、セラミック基板からなるパネル部２１と、パネル部２１の上に装着され、単結晶圧電基板からなるチップ部２２とを有する。パネル部２１は、共通端子２３と送信側端子２４と受信側端子２５と第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７とこれらを接続する配線とを有する。チップ部２２は表面に、送信側フィルタを構成する第１の梯子型弾性波フィルタ２８と、受信側フィルタを構成する第２の梯子型弾性波フィルタ２９および縦結合共振子型弾性波フィルタ３０とが形成されている。第１の梯子型弾性波フィルタ２８、第２の梯子型弾性波フィルタ２９、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０には弾性波素子（図示せず）が用いられている。

第１の梯子型弾性波フィルタ２８は直列腕共振器３１と並列腕共振器３２とを有する。第１の梯子型弾性波フィルタ２８の一端は共通端子２３に接続され、他端は送信側端子２４に接続されている。並列腕共振器３２の接地側配線は第１のグランド電極２６に接続されている。

第２の梯子型弾性波フィルタ２９と縦結合共振子型弾性波フィルタ３０は、共通端子２３と受信側端子２５との間に直列に接続されている。第２の梯子型弾性波フィルタ２９は直列腕共振器３３と並列腕共振器３４とを有し、並列腕共振器３４の接地側配線は第１のグランド電極２６に接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ３０は、不平衡入力・不平衡出力型であり、反射器３５と反射器３５の間に入力ＩＤＴ３６と出力ＩＤＴ３７とを有している。入力ＩＤＴ３６と出力ＩＤＴ３７の一端は信号配線に、他端は第２のグランド電極２７に接続されている。

そして、図１に示すように第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７とが圧電基板上において電気的に分離されている。第２のグランド電極２７は、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０の入力ＩＤＴ３６および出力ＩＤＴ３７に接続されている。第１のグランド電極２６は、第１の梯子型弾性波フィルタ２８の並列腕共振器３２および第２の梯子型弾性波フィルタ２９の並列腕共振器３４に接続されている。

次に、本実施の形態における弾性波フィルタ装置の通過特性図を図２Ａおよび図２Ｂに示す。図２Ａにおいて、実線は本実施の形態における弾性波フィルタ装置の受信側フィルタの通過特性を示している。図２Ａの破線は、比較例であり、図１において、第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７とを、圧電基板上において電気的に接続した場合の受信側フィルタの通過特性を示している。図２Ａに示すように、本実施の形態における弾性波フィルタ装置の受信側フィルタの通過特性は、比較例と比べると、受信側フィルタの通過周波数帯域が１．８５ＧＨｚ〜１．９１ＧＨｚにおける減衰量が２〜４ｄＢ程度良化している。

図２Ｂの実線は、本実施の形態による弾性波フィルタ装置における送信側フィルタと受信側フィルタの間のアイソレーションを示す通過特性を示している。図２Ｂの破線は、図１において第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７とを、圧電基板上で電気的に接続した場合における送信側フィルタと受信側フィルタの間のアイソレーションを示す通過特性を示している。図２Ｂに示すように、本実施の形態における弾性波フィルタ装置の送信側フィルタと受信側フィルタの間のアイソレーションを示す通過特性は、比較例と比べて良化している。特に受信側フィルタの通過周波数帯域が１．８５ＧＨｚ〜１．９１ＧＨｚにおいて減衰量が４ｄＢ程度良化している。

以上のように、本実施の形態における弾性波フィルタ装置では、梯子型弾性波フィルタ２８、２９と縦結合共振子型弾性波フィルタ３０を接続した回路において、第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７が圧電基板上において電気的に分離されている。すなわち、並列腕共振器３２、３４のグランド側と、入力ＩＤＴ３６と出力ＩＤＴ３７のグランド側とが電気的に分離されている。

そのため、梯子型弾性波フィルタ２８、２９の並列腕共振器３２、３４から第１のグランド電極２６に落とした帯域外のノイズ成分が、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０の入力ＩＤＴ３６または出力ＩＤＴ３７を通して信号配線に流れ込んでくることを防止することができる。その結果、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０の減衰特性を向上することができる。

ここで、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０の入力ＩＤＴ３６のグランド側と出力ＩＤＴ３７のグランド側の少なくとも一方と、梯子型弾性波フィルタ２８、２９に接続される第１のグランド電極２６とを電気的に分離しても良い。

すなわち、図３に示すように、出力ＩＤＴ３７のグランド側と梯子型弾性波フィルタ２８、２９のグランド側を接続し、それらと入力ＩＤＴ３６のグランド側を分離しても良い。この場合、第１のグランド電極２６に落とした帯域外のノイズ成分が、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０の入力ＩＤＴ３６を通して信号配線に流れ込んでくることを防止することができる。

また、図４に示すように、入力ＩＤＴ３６のグランド側と梯子型弾性波フィルタ２８、２９のグランド側を接続し、それらと出力ＩＤＴ３７のグランド側を分離しても良い。この場合、第１のグランド電極２６に落とした帯域外のノイズ成分が、縦結合共振子型弾性波フィルタ３０の出力ＩＤＴ３７を通して信号配線に流れ込んでくることを防止することができる。

すなわち、入力ＩＤＴ３６のグランド側と並列腕共振器３２、３４のグランド側とを分離しても良く、出力ＩＤＴ３７のグランド側と並列腕共振器３２、３４のグランド側とを分離しても良い。

また、上記効果は、梯子型弾性波フィルタ２８、２９と縦結合共振子型弾性波フィルタ３０とを直列に接続して１つのフィルタ回路として機能させた場合に特に効果的であり、弾性波フィルタ装置の減衰特性を向上することができる。

また、上記効果は、チップ部２２のみならずパネル部２１を含む弾性波フィルタ装置全体において、梯子型弾性波フィルタ２８、２９のグランド側と縦結合共振子型弾性波フィルタ３０のグランド側とを電気的に分離することにより、さらに効果的になる。これによって、弾性波フィルタ装置の減衰特性をさらに向上することができる。

一方、梯子型弾性波フィルタ２８、２９は、並列腕共振器３２、３４に付加される寄生インダクタの影響により、通過帯域および阻止帯域の変動が大きい。そのため、並列腕共振器３２、３４に接続される配線は、第１のグランド電極２６を用いて互いに電気的に接続されることにより、グランドを強化することができ、並列腕共振器３２、３４に付加される寄生インダクタの影響を抑制することができる。従って、梯子型弾性波フィルタ２８、２９の並列腕共振器３２、３４のグランド側を電気的に接続することにより、弾性波フィルタ装置の特性を向上することができる。

図５は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ共用器１００のブロック図である。アンテナ共用器１００は、本実施の形態の弾性波フィルタ装置を送信フィルタ１１０、および受信フィルタ１２０として用い、アンテナ端子１３０を共用している。本実施の形態の梯子型弾性波フィルタ２８、２９および縦結合共振子型弾性波フィルタ３０をアンテナ共用器１００に適用することにより、送信側フィルタ１１０と受信側フィルタ１２０の間のアイソレーション特性を向上することができる。

この場合には、送信側フィルタを構成する第１の梯子型弾性波フィルタ２８のグランド側と、受信側フィルタの一部を構成する第２の梯子型弾性波フィルタ２９のグランド側とを電気的に接続することが好ましい。これにより、並列腕共振器３２、３４に付加される寄生インダクタの影響を抑制することができる。その結果、弾性波フィルタ装置の特性をさらに向上することができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における弾性波フィルタ装置の回路図である。図７は、本発明の実施の形態２における弾性波フィルタ装置のコモンモード通過特性図である。

図６において、図１と共通する構成部品については同一番号を付しており、その説明を省略する。本実施の形態において、縦結合共振子型弾性波フィルタ３８は不平衡・平衡変換型の弾性波フィルタであり、受信側端子３９は一対の平衡端子である。すなわち、本実施の形態の弾性波フィルタ装置は、梯子型弾性波フィルタ２８、２９と不平衡・平衡変換型の縦結合共振子型弾性波フィルタ３８を接続した構成を有する。

図７において、実線は本実施の形態における弾性波フィルタ装置の受信側端子３９の間のコモンモード通過特性を示している。図７の破線は比較例であり、図６において第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７とを、圧電基板上において電気的に接続した場合の受信側端子３９の間のコモンモード通過特性を示している。本実施の形態の弾性波フィルタ装置の受信側端子３９の間のコモンモード通過特性は、比較例と比べて良化している。特に受信側フィルタの通過周波数帯域が１．８５ＧＨｚ〜１．９１ＧＨｚにおいて、減衰量が２ｄＢ程度良化している。

本実施の形態における弾性波フィルタ装置では、梯子型弾性波フィルタ２８、２９と縦結合共振子型弾性波フィルタ３８を接続した回路において、第１のグランド電極２６と第２のグランド電極２７が圧電基板上において電気的に分離されている。すなわち、並列腕共振器３２、３４のグランド側と、入力ＩＤＴ３６と出力ＩＤＴ３７のグランド側とが電気的に分離されている。

そのため、梯子型弾性波フィルタ２８、２９の並列腕共振器３２、３４から第１のグランド電極２６に落とした帯域外のノイズ成分が、縦結合共振子型弾性波フィルタ３８の入力ＩＤＴ３６または出力ＩＤＴ３７を通して信号配線に流れ込んでくることを防止することができる。その結果、縦結合共振子型弾性波フィルタ３８の平衡出力におけるコモンモード通過特性を向上することができる。

ここで、縦結合共振子型弾性波フィルタ３８の入力ＩＤＴ３６のグランド側と出力ＩＤＴ３７のグランド側の少なくとも一方と、梯子型弾性波フィルタ２８、２９に接続されるグランド側とが電気的に分離されていても良い。

すなわち、図８に示すように、出力ＩＤＴ３７のグランド側と梯子型弾性波フィルタ２８、２９のグランド側を接続し、それらと入力ＩＤＴ３６のグランド側を分離しても良い。この場合、第１のグランド電極２６に落とした帯域外のノイズ成分が、縦結合共振子型弾性波フィルタ３８の入力ＩＤＴ３６を通して信号配線に流れ込んでくることを防止することができる。

また、図９に示すように、入力ＩＤＴ３６のグランド側と梯子型弾性波フィルタ２８、２９のグランド側を接続し、それらと出力ＩＤＴ３７のグランド側を分離しても良い。この場合、第１のグランド電極２６に落とした帯域外のノイズ成分が、縦結合共振子型弾性波フィルタ３８の出力ＩＤＴ３７を通して信号配線に流れ込んでくることを防止することができる。

すなわち、入力ＩＤＴ３６のグランド側と並列腕共振器３２、３４のグランド側とが分離されていても良く、出力ＩＤＴ３７のグランド側と並列腕共振器３２、３４のグランド側とが分離されていても良い。

また、上記効果は、梯子型弾性波フィルタ２８、２９と縦結合共振子型弾性波フィルタ３８とを直列に接続して１つのフィルタ回路として機能させた場合に特に効果的であり、不平衡・平衡変換型の弾性波フィルタ装置のコモンモード通過特性を向上することができる。

また、上記効果は、チップ部２２のみならずパネル部２１を含む弾性波フィルタ装置全体において、梯子型弾性波フィルタ２８、２９のグランド側と縦結合共振子型弾性波フィルタ３８のグランド側とを電気的に分離することにより、さらに効果的になる。これによって、弾性波フィルタ装置のコモンモード通過特性をさらに向上することができる。

図１０は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ共用器２００のブロック図である。アンテナ共用器２００は、本実施の形態の弾性波フィルタ装置を送信フィルタ２１０、および受信フィルタ２２０として用い、アンテナ端子２３０を共用している。本実施の形態の梯子型弾性波フィルタ２８、２９および縦結合共振子型弾性波フィルタ３８をアンテナ共用器２００に適用することにより、コモンモード通過特性の優れたアンテナ共用器を得ることができる。

そして、送信側フィルタを構成する第１の梯子型弾性波フィルタ２８のグランド側と、受信側フィルタの一部を構成する第２の梯子型弾性波フィルタ２９のグランド側とを電気的に接続することが好ましい。これにより、並列腕共振器３２、３４に付加される寄生インダクタの影響を抑制することができる。その結果、弾性波フィルタ装置の特性をさらに向上することができる。

本発明に係る弾性波フィルタ装置は、寄生成分の影響を抑制することにより良好なフィルタ特性を有する。本発明に係る弾性波フィルタ装置は主として移動体通信機器に用いられる高周波フィルタやアンテナ共用器等において有用である。

１，２１ パネル部
２，２２ チップ部
３，２３ 共通端子
４，２４ 送信側端子
５，２５，３９ 受信側端子
２６ 第１のグランド電極
２７ 第２のグランド電極
７，８，２８，２９ 梯子型弾性波フィルタ
９，３０，３８ 縦結合共振子型弾性波フィルタ
１０，１２，３１，３３ 直列腕共振器
１１，１３，３２，３４ 並列腕共振器
１５，３６ 入力ＩＤＴ
１６，３７ 出力ＩＤＴ
１００，２００ アンテナ共用器
１１０，２１０ 送信フィルタ
１２０，２２０ 受信フィルタ
１３０，２３０ アンテナ端子

Claims (5)

1. 圧電基板上に形成された縦結合共振子型弾性波フィルタと、
   前記圧電基板上に形成され、前記縦結合共振子型弾性波フィルタに接続された梯子型弾性波フィルタとを備え、
   前記縦結合共振子型弾性波フィルタは入力ＩＤＴと出力ＩＤＴとを有し、
   前記梯子型弾性波フィルタは直列腕共振器と並列腕共振器とを有し、
   前記並列腕共振器に接続された第１のグランド電極と、前記入力ＩＤＴまたは前記出力ＩＤＴの少なくとも一方に接続された第２のグランド電極とが電気的に分離されている
   弾性波フィルタ装置。
2. 前記第１のグランド電極と、前記第２のグランド電極とが、前記圧電基板上において電気的に分離されている
   請求項１記載の弾性波フィルタ装置。
3. 前記梯子型弾性波フィルタおよび前記縦結合共振子型弾性波フィルタを、直列に接続することにより単一の高周波フィルタとして機能させた
   請求項１記載の弾性波フィルタ装置。
4. 前記縦結合共振子型弾性波フィルタを、不平衡・平衡変換型とした
   請求項１記載の弾性波フィルタ装置。
5. 請求項１記載の弾性波フィルタ装置を用いた送信フィルタと、
   請求項１記載の弾性波フィルタ装置を用いた受信フィルタと、
   アンテナ端子を備えた
   アンテナ共用器。

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