KR100609966B1 - 탄성표면파 필터 장치 및 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통과대역 외에 발생하는 스퓨리어스 레벨이 개선되고, 평형-불평형 입출력 기능을 갖는 탄성 표면파 필터 장치 및 통신 장치를 제공한다.
압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 3개의 빗살형 전극부(121, 122, 123 또는 121, 128, 123)와, 상기 각 빗살형 전극부(121∼123)를 사이에 두고 각 반사기(124, 125 또는 126, 127)를 구비한, 4개의 종결합 공진자형 탄성 표면파 필터 소자(101∼104)를 평형-불평형 입출력 기능을 갖도록 형성한다. 각 반사기(124, 125) 와 반사기(126, 127)를 전극지의 갯수, 피치, 듀티 및 막 두께의 적어도 하나가 서로 다르도록 형성한다.
탄성 표면파 필터 소자, IDT, 반사기

Description

탄성 표면파 필터 장치 및 통신 장치{Surface acoustic wave filter apparatus and communication apparatus}
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 상기 탄성 표면파 필터 장치에 있어서의 각 주파수에 대한 전송 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래의 탄성 표면파 필터 장치에 있어서의 각 주파수에 대한 전송 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치의 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치의 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 통신 장치의 주요부 블럭도이다.
도 8은 종래의 탄성 표면파 필터 장치의 개략 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
101,102,103,104 탄성 표면파 필터 소자
121,122,123,128 IDT(빗살형 전극부)
124,125,126,127 반사기
본 발명은 탄성 표면파 필터 장치, 특히 입력측과 출력측의 특성 임피던스가 다르고, 평형-불평형 변환 기능을 갖는 탄성 표면파 필터 장치, 및 이를 갖는 통신 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화기 등의 통신 장치의 소형화, 경량화에 대한 기술적 진보는 눈부시다. 이것을 실현하기 위한 수단으로서, 각 구성 부품의 삭감, 소형화는 물론 복수의 기능을 복합한 부품의 개발도 진행되고 있다.
이러한 상황을 배경으로 RF단에 사용하는 탄성 표면파 필터 장치에 평형-불평형 변환 기능, 소위 발룬(balun)의 기능을 구비한 것도 최근 활발히 연구되어, GSM(Global System for Mobile communications) 등을 중심으로 사용되어지고 있다.
통신 장치에서는, 안테나에서 필터까지의 부분은 불평형 신호로 50Ω의 특성 임피던스를 이용하는 것이 일반적이고, 필터 후에 사용되는 증폭기 등은 평형 신호로 150Ω에서 200Ω의 임피던스를 이용하는 경우가 많다.
이 50Ω 불평형 신호에서 150Ω∼200Ω 평형 신호로 변환하는 기능을 아울러 구비한 탄성 표면파 필터 장치로서는 예를 들어, 일본국 특허 공개공보 (평)10- 117123호에 개시되어 있는 바와 같이, 탄성 표면파 필터 소자를 4소자 이용함으로써 불평형 입력-평형 출력을 실현한 것이 알려져 있다. 상기 공보에 나타나 있는 탄성 표면파 필터 장치의 구성을 도 8에 나타낸다.
상기 탄성 표면파 필터 장치에서는 위상 특성이 서로 동일한 각 탄성 표면파 필터 소자(501, 502)를 2단으로 종속 접속한 종속 탄성 표면파 필터부(511); 탄성 표면파 필터 소자(503), 및 탄성 표면파 필터 소자(503)와는 전송 위상이 약 180°다른 탄성 표면파 필터 소자(504)를 종속 접속한 종속 탄성 표면파 필터부(512); 를 가지고, 각각의 입출력 단자의 하나를 병렬 접속, 다른 하나를 직렬 접속하고, 병렬 접속 단자를 불평형 단자(505), 직렬 접속 단자를 각 평형 단자(506, 507)로 하고 있다.
이러한 평형-불평형 입출력 기능을 갖는 탄성 표면파 필터 장치에 있어서는 각 평형 단자(506, 507)로부터의 출력은 각 평형 단자(506, 507) 사이의 차동으로서 동작하기 때문에, 각각의 각 평형 단자(506, 507) 사이에서의 각 전기 신호의 위상이 서로 180° 반전하고 있는 상태에서 최대의 출력이 얻어진다. 반대로, 각각의 평형 단자(506, 507) 사이에서의 전기 신호의 위상이 동일한 경우에는 상기 각 전기 신호는 상쇄되기 때문에, 2개의 전기 신호의 레벨이 가까울수록 큰 감쇠량이 얻어진다.
따라서, 탄성 표면파 필터 장치를 구성할 때, 각 평형 단자(506, 507)로부터의 각 출력은 통과대역에서는 위상이 180° 반전하고, 저지역(통과대역 외)에 있어서는 동위상인 것이 바람직하다.
일본국 특허 공개공보 (평)10-117123호에 개시되어 있는 탄성 표면파 필터 장치 등에서는 탄성 표면파 필터 소자를 4개 이용하고, 그 중에서 하나의 탄성 표면파 필터 소자를 위상 반전시키는 방법으로서, 빗살형 전극부(Inter-Digital Transducer, 이하 IDT라 한다)의 방향을 탄성 표면파의 반전 방향을 대칭축으로 하여 반전시키거나, 또는 하나의 IDT-IDT의 간격을 0.5λ(파장)만큼 넓히는 수법을 이용하고 있다.
이 구성에 의해, 통과대역 내에서는 각각의 평형 단자(506, 507)의 위상 특성은 반전하고 있고, 또한 탄성 표면파가 거의 여진되어 있지 않은 주파수역에 있어서는 각각의 평형 단자(506, 507)의 위상 특성은 동위상이 되어 있다.
그러나 상기 종래의 구성에서 통과대역 근방의 통과대역 외에서의 스퓨리어스는 탄성 표면파의 여진에 의한 것으로, 이 스퓨리어스가 발생하는 범위에서는 통과대역과 마찬가지로 각각의 평형 단자(506, 507)의 위상 특성은 반전하고, 차동 상태에서의 신호 취소 효과를 얻을 수 없어, 통과대역 근방의 통과대역 외에서의 감쇠량이 부족하다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 통과대역 외의 통과대역 근방에 있어서의 감쇠 특성도 양호한 평형-불평형 입출력 기능을 구비한 탄성 표면파 필터 장치 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 탄성 표면파 필터 장치는 상기 문제점을 해결하기 위하여 압전 기판 상에, 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비한 복수의 탄성 표면파 필터 소자가, 평형-불평형 변환 기능을 갖도록 형성되고, 상기 복수의 탄성 표면파 필터 소자 중 다른 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 전송 위상 특성이 반대 위상이 되는 적어도 하나의 탄성 표면파 필터 소자를 포함하고, 상기 각 반사기 중 적어도 하나가 다른 반사기와 구조가 서로 다른 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT를 갖는 것에 의해, 각 IDT의 전기 신호와 탄성 표면파 사이의 변환에 의해 결정되는 통과대역 주파수의 전기 신호를 저손실로 통과시키고, 통과대역 외의 전기 신호를 감소시키는 필터 기능을 발휘할 수 있게 된다.
또한, 상기 구성에서는 탄성 표면파 필터 소자를 평형-불평형 변환 기능을 갖도록 형성함으로써 평형-불평형 변환 기능을 발휘할 수 있다.
상기 구성은 상기 각 IDT로부터의 탄성 표면파를 상기 각 IDT에 반사하기 위한 반사기를 구비함으로써, 발생한 탄성 표면파를 전기 신호로 변환하는 효율을 개선할 수 있다.
게다가, 상기 구성은 각 반사기 중 적어도 하나를 다른 반사기와 구조를 다르게 함으로써, 통과대역 외에 있어서 특히, 통과대역 외의 통과대역 근방에서 불필요한 스퓨리어스의 발생을 감소할 수 있고, 감쇠량을 크게 할 수 있기 때문에 필요한 감쇠량을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 탄성 표면파 필터 장치는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비한 제 1 탄성 표면파 필터 소자; 압전 기판 상에 탄성 표면파 의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비하고, 제 1 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 전송 위상 특성이 반대 위상이 되어 있는 제 2 탄성 표면파 필터 소자; 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 각각 한 쪽의 단자를 전기적으로 병렬 접속한 불평형 단자; 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 각각 다른 쪽의 단자를 전기적으로 직렬 접속한 평형 단자; 를 포함하는 탄성 표면파 필터 장치로서, 제 1 탄성 표면파 필터 소자의 반사기의 구조와 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 반사기의 구조가 서로 다른 것을 특징으로 한다.
상기 탄성 표면파 필터 장치에 있어서는 제 1 탄성 표면파 필터 소자와 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 각 반사기는 이들의 전극지의 갯수, 피치, 듀티(duty) 및 막 두께 중, 적어도 하나가 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 각 반사기 중 적어도 하나를 다른 반사기와 구조를 다르게 함으로써, 통과대역 외 특히, 통과대역 근방에 있어서 불필요한 스퓨리어스의 발생을 감소시킬 수 있고, 한 단 구성에 있어서도 비교적 용이하게 필요한 감쇠량을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 탄성 표면파 필터 장치는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비한 제 1∼3 탄성 표면파 필터 소자; 압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비하고, 제 1∼3 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 전송 위상 특성이 반대 위상이 되어 있는 제 4 탄성 표면파 필터 소자; 제 1 탄성 표면파 필터 소자와 제 2 탄성 표면파 필터 소자를 종속 접속한 제 1 그룹, 및 제 3 탄성 표면파 필터 소자와 제 4 탄성 표면파 필터 소자를 종속 접속한 제 2 그룹의 각각 한 쪽의 단자를 전기적으로 병렬 접속한 불평형 단자; 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 각각 다른 쪽의 단자를 전기적으로 직렬 접속한 평형 단자; 를 포함하는 탄성 표면파 필터 장치로서, 제 1∼4 탄성 표면파 필터 소자 중 적어도 하나의 탄성 표면파 필터 소자의 반사기의 구조가 다른 탄성 표면파 필터 소자의 반사기의 구조와 다른 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 복수의 단 구성에 의해 입출력 임피던스가 다른 평형-불평형 입출력 기능을 발휘할 수 있게 되고, 또한 반사기의 구조를 서로 다르게 함으로써, 통과대역 외에 있어서의 통과대역 근방의 불필요한 스퓨리어스 발생을 감소할 수 있고, 2단 구성에 의해 얻어지는 감쇠량의 개선이 가능해지기 때문에, 보다 더 고감쇠량을 얻을 수 있다.
상기 탄성 표면파 필터 장치에서는 제 1 그룹의 탄성 표면파 필터 소자의 반사기의 구조와, 제 2 그룹의 탄성 표면파 필터 소자의 반사기의 구조가 서로 다른 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 제 1 및 제 2의 각 그룹의 각 반사기의 구조를 서로 다르게 함으로써, 통과대역 외에 있어서의 통과대역 근방의 불필요한 스퓨리어스 발생을 더욱 확실하게 감소할 수 있다.
상기 탄성 표면파 필터 장치에 있어서는 반사기의 전극지의 갯수, 피치, 듀티 및 막 두께 중 적어도 하나를 서로 다르게 함으로써, 반사기의 구조를 다르게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 통신 장치는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 상술한 어느 하나의 탄성 표면파 필터 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 통과대역에 있어서 저손실이고, 통과대역 외 특히, 통과대역 외의 통과대역의 저역측에서의 감쇠량이 큰, 우수한 전송 특성을 구비한 탄성 표면파 필터 장치를 갖기 때문에 우수한 통신 특성을 발휘할 수 있다.
[발명의 실시형태]
본 발명의 각 실시형태에 대하여 도 1∼도 7에 기초하여 설명하면 이하와 같다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 압전 기판 상에 제 1∼제 4 탄성 표면파 필터 소자(101∼104)가 형성되어 있다. 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)는 전송 위상 특성이 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)와, 반대 위상 즉, 약 180° 다르도록 설정되어 있다. 도면에서는 압전 기판은 생략하고 있다.
우선, 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)에 대하여 설명한다. 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)는 3개의 각 IDT(123, 121, 122)를 갖는다.
IDT는 띠 형상의 기단부(bus bar)와, 그 기단부의 한 쪽의 측부에서 상기 기단부의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 복수의, 서로 평행한 전극지를 구비한 전극지부를 2개 구비하고, 상기 각 전극지부의 전극지의 측부를 서로 대면하도록 서로의 전극지 사이에 들어간 상태로, 상기 각 전극지부를 갖는 것이다.
이러한 IDT에서는 각 전극지의 길이나 폭, 인접하는 각 전극지의 간격(피치), 서로의 전극지 사이에서 들어간 상태의 대면 길이를 나타내는 교차폭을 각각 설정함으로써, 신호 변환 특성이나 통과대역의 설정(바꿔 말하면 통과대역 외의 설정)이 가능하게 된다.
각 IDT(123, 121, 122)는 이들의 전극지가 탄성 표면파의 전파 방향에 대하여 직교함과 동시에, 탄성 표면파의 전파 방향을 따르도록, 상기 기재한 순서로 압전 기판 상에 배치되어 있다. 중앙의 IDT(121)는 불평형 단자(111)에 접속된 시그널 전극지(121a)와 접지 전극지(121b)를 가지고 있다. IDT(122)는 시그널 전극지(122a)와 접지 전극지(122b)를 가지고 있다. IDT(123)는 시그널 전극지(123a)와 접지 전극지(123b)를 가지고 있다.
또한, 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)에는 각 IDT(123, 121, 122)를 사이에 두도록, 탄성 표면파의 전파 방향을 따라서 각 반사기(124, 125)가 배치되어 있다. 각 반사기(124, 125)는 전파되어 온 탄성 표면파를 반사하고, 전파되어 온 방향으로 되돌리는 기능을 가지고 있다.
따라서, 반사기(124)는 IDT(122)를 사이에 두고, IDT(121)와 반대측의 탄성 표면파의 전파 방향을 따른 위치에 배치되어 있다. 또한, 반사기(125)는 IDT(123)를 사이에 두고 IDT(121)와 반대측의 탄성 표면파의 전파 방향을 따른 위치에 배치되어 있다.
이러한 반사기(124, 125)는 한 쌍의 띠 형상의 기단부(bus bar)와, 그들의 기단부의 한 쪽의 측부에서 상기 기단부의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연 장하고, 상기 각 기단부를 연결하는, 복수의 서로 평행한 전극지를 압전 기판 상에 구비하고 있다.
이에 따라, 반사기(124, 125)는 전파되어 오는 탄성 표면파에 의해 여진되고, 그 여진 전기 신호에 의해 발생한 탄성 표면파에 따라 진행되어 오는 탄성 표면파를 상쇄함과 동시에, 상기 탄성 표면파의 전파 방향과 반대 방향의 새로운 탄성 표면파를 발생하도록 설정되어 있다. 즉, 반사기(124, 125)는 전파되어 오는 탄성 표면파를 유사적으로 반사하도록 되어 있다.
다음으로, 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)에 대하여 설명한다. 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)는 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)와 동일한 진폭 특성이나 위상 특성을 가지고 있다.
제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)의 배치는 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)의 탄성 표면파의 전파 방향이 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)에 있어서의 탄성 표면파의 전파 방향에 대하여 실질적으로 평행이 되도록, 또한 상기 전파 방향을 대칭선으로 하여 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)에 대하여 선 대칭이 되도록 되어 있다.
이에 따라, 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)와 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)를 근접하여 배치할 수 있고, 또한 그들의 접속을 간소화할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.
이러한 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)에서는 그들의 시그널 전극지(122a, 123a)가 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)의 시그널 전극지(122a, 123a)에 접속됨으 로써, 종속 접속이 실현되고 있다. 또한, 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)의 IDT(121)의 시그널 전극지(121a)는 한 쪽의 평형 단자(112)에 접속되어 있다.
다음으로, 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)에 대하여 설명한다. 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)는 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)의 반사기(124, 125) 대신에 그것과 구조가 서로 다른 반사기(126, 127:예를 들어, 전극지의 갯수가 다르다)를 이용한 이외에는 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)와 동일한 구조를 가지고 있다.
또한, 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)는 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)의 탄성 표면파의 전파로 상에, 상기 전파 방향을 따라 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)가 배치되어도, 각 반사기(124, 125, 126, 127)가 그들 사이에 배치되게 되기 때문에, 상호간의 탄성 표면파의 간섭은 방지되어 있다.
따라서, 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)를 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)에 대하여 상기와 같이 배치함으로써, 탄성 표면파의 전파로 상을 벗어나서 배치하는 경우와 비교하여 소형화할 수 있다.
마지막으로, 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)에 대하여 설명한다. 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)는 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)의 IDT(121) 대신에, 상기 IDT(121)와 반대 위상이 되는 IDT(128)를 이용한 이외에는 동일한 구성을 가지고 있다.
또한, 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)의 각 시그널 전극지(122a, 123a)는 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)의 각 시그널 전극지(122a, 123a)에 대하여, 각각 접속되어 있다. 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)의 IDT(128)의 시그널 전극지(128a)는 다른 쪽의 평형 단자(113)에 접속되어 있다.
제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)는 그 탄성 표면파의 전파 방향이 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)의 탄성 표면파의 전파 방향에 대하여, 실질적으로 평행이 되도록 근접하여 형성되어 있다. 또한, 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)는 그 탄성 표면파의 전파 방향이 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)의 탄성 표면파의 전파로 상이어도 된다. 이들의 구성에 의하여 상기와 동일하게 소형화할 수 있다.
이하에 제 1∼제 4 탄성 표면파 필터 소자(101∼104)의 구체예에 대하여 각각 나타낸다.
제 1 탄성 표면파 필터 소자(101)의 구성은
교차폭 W:125㎛
IDT 갯수 제 2/제 1/ 제 3 : 15/20/15
IDT 피치 PI : 2.25㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.70
반사기 갯수 NR : 90개
반사기 피치 PR : 2.30㎛
반사기의 막 두께 :370nm이다.
제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)의 구성은
교차폭 W:125㎛
IDT 갯수 제 2/제 1/ 제 3 : 15/20/15
IDT 피치 PI : 2.25㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.70
반사기 갯수 NR : 90개
반사기 피치 PR : 2.30㎛
반사기의 막 두께 :370nm이다.
제 3 탄성 표면파 필터 소자(103)의 구성은
교차폭 W:125㎛
IDT 갯수 제 2/제 1/ 제 3 : 15/20/15
IDT 피치 PI : 2.25㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.70
반사기 갯수 NR : 73개
반사기 피치 PR : 2.30㎛
반사기의 막 두께 :370nm이다.
제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)의 구성은
교차폭 W:125㎛
IDT 갯수 제 2/제 1/ 제 3 : 15/20/15
IDT 피치 PI : 2.25㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.70
반사기 갯수 NR : 73개
반사기 피치 PR : 2.30㎛
반사기의 막 두께 :370nm이다.
이상의 탄성 표면파 필터 소자는 예를 들어, 압전 기판:LiTaO3 상에 형성되어 있다. 단, 압전 기판은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 상기 IDT 갯수의 기재에 있어서, 제 2/제 1/제 3의 기재는 제 1이 중앙의 IDT, 예를 들어 IDT(121)를 나타내고, 제 2 및 제 3은 그 중앙의 IDT를 사이에 두고 형성된 각 IDT, 예를 들어 IDT(122, 123)를 나타낸다.
제 1∼제 3 탄성 표면파 필터 소자(101∼103)와, 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)는 중앙의 IDT(128)의 배치를, 다른 중앙의 IDT(121)에 대하여 반전시키고 있기 때문에, 전송 위상 특성이 서로 반대 위상, 즉 약 180° 다르다.
그리고, 제 1 탄성 표면파 필터 소자(101) 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(102)로 이루어진 제 1 그룹의 탄성 표면파 필터부와, 제 3 탄성 표면파 필터 소자(103) 및 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)로 이루어진 제 2 그룹의 탄성 표면파 필터부에서는, 반사기(124, 125)와, 반사기(126, 127)처럼 서로 구조가 다르게, 예를 들어 각 전극지의 갯수가 서로 다르게 설정되어 있다.
또한, 본 명세서의 도면에서는 각 탄성 표면파 필터 소자의 각 IDT의 갯수, 반사기의 갯수는 그 수가 많아서 기재할 수 없기 때문에 간략화하고 있다.
본 제 1 실시형태의 구조에 의한 특성예를 도 2에 나타낸다. 본 제 1 실시형태에서는 특히, 통과대역 외의 저역측에 있어서의 감쇠량이 종래 구조에서의 도 3에 나타낸 특성예에 비하여 개선되어 있다.
본 제 1 실시형태에서 제 1∼제 3 탄성 표면파 필터 소자(101, 102, 103)는 각 반사기(124, 125)의 스톱밴드 내에서는 실질적으로 동일한 전송 특성이 얻어진다.
또한, 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)에서는 반사기(126, 127)의 스톱밴드 내에 있어서는 제 1∼제 3 탄성 표면파 필터 소자(101∼103)와는 위상 특성이 180° 다르고, 진폭 특성이 실질적으로 동일한 전송 특성이 얻어진다.
이들의 제 1∼제 4의 각 탄성 표면파 필터 소자(101, 102, 103, 104)를 제 2 실시형태처럼 접속하여, 출력측의 각 평형 단자(112, 113) 각각에 위상이 반대인 신호가 도출되고, 입력측이 불평형(임피던스가 예를 들어 50Ω)이고, 출력측이 평형(임피던스가 예를 들어 200Ω)이 되는 탄성 표면파 필터 장치가 얻어진다.
제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)에서는 탄성 표면파를 여진하는 IDT(128)의 방향을 다른 제 1∼제 3 탄성 표면파 필터 소자(101, 102, 103)의 각 IDT(121)에 대하여, 탄성 표면파의 전파 방향을 대칭축으로 해서 반전하여 전송 위상 특성을 바꾸고 있기 때문에, 탄성 표면파가 여진되지 않는 영역에서는 전송 특성은 탄성 표면파 필터 소자(101, 102, 103)와 동일해진다. 따라서, 각 평형 단자(112, 113)에서는 동일 위상의 전기 신호는 서로 지워지기 때문에 큰 감쇠량을 얻을 수 있다.
반사기의 스톱밴드의 외에서도 통과대역의 근방이라면 통과대역 외에서도 탄성 표면파가 여진되고 있는 주파수 영역이 존재한다. 이 주파수 영역에서는 반사기의 갯수나 듀티, 피치, 막 두께 등에 의해 전송 특성이 결정되기 때문에, 제 1∼제 4 탄성 표면파 필터 소자(101, 102, 103, 104)에서 반사기의 구조를 동일하게 하는 경우에는 각 출력단자에서의 신호는 통과대역 내와 마찬가지로 위상 특성이 서로 반전한 관계가 되어, 충분한 감쇠량을 얻기 어려운 상황이었다.
제 1 실시형태에서는 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(101, 102)와, 제 3 및 제 4 탄성 표면파 필터 소자(103, 104)에서 반사기의 갯수를 바꾸어서, 반사기의 스톱밴드 외, 특히 통과대역의 저역측이 되는 통과대역 외에서의 전기 신호의 위상 특성을 바꾸고 있다.
이러한 구성으로 하여 종래에는 위상 특성이 실질적으로 180° 다르고, 서로 지워지는 효과를 전혀 얻을 수 없었던 영역에서도 부분적으로 동일 위상이 되기 때문에, 신호가 서로 지워지는 효과를 이용하여 충분한 감쇠량을 얻을 수 있다. 또한, 반사기의 갯수 이외에도 듀티나 피치 또는 막 두께 등의 변경으로 위상 특성을 바꾸어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
반사기의 구조의 차이에 의한 감쇠량 개선 방법으로서, 일본국 특허 공개공보 (평)7-131291호에서는 종속 접속된 탄성 표면파 필터에서, 첫번째 단과 다음 단에서 반사기의 피치 또는 갯수를 바꾸는 예가 개시되어 있다.
그러나, 상기 공보에서는 진폭 특성에 주목하여 첫번째 단과 다음 단에서의 스퓨리어스의 주파수를 바꾸어서 감쇠량의 개선을 행하는데 대하여, 본 발명에서는 각 평형 단자에 있어서 서로 진폭이 동일하고 위상이 반전되어 있으면, 전기 신호는 취소된다는 불평형 필터의 특징을 이용하고, 위상 특성을 바꾸어서 감쇠량의 개선을 행하고 있어, 원리적으로 전혀 다르다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치에 대하여 도 4에 기초하여 설명한다. 제 2 실시형태에서는 상기 제 1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일 번호를 부여하고 그들의 설명을 생략하였다.
우선, 상기 탄성 표면파 필터 장치는 압전 기판 상에 형성된 제 1∼제 4 탄성 표면파 필터 소자(201∼204)를 가지고 있다. 상기 탄성 표면파 필터 장치에서는 제 2 탄성 표면파 필터 소자(202)의 중앙에 배치된 IDT(228)가 제 1, 제 3, 제 4 탄성 표면파 필터 소자(201, 203, 204)의 중앙에 배치된 IDT(221)와 반대 방향이 되어 있다. 도면에서는 압전 기판은 생략하고 있다.
제 2 실시형태는 제 1 실시형태의 구성의 제 1∼제 4 탄성 표면파 필터 소자의 중앙 IDT의 갯수를 짝수로 하여 얻어진다. 이러한 구성에서도 단자(112, 113)는 각 평형 단자로서 기능한다. 따라서, 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(201, 202)의 반사기와, 제 3 및 제 4 탄성 표면파 필터 소자(203, 204)의 반사기의 사이에서 구조를 바꾸고(예를 들어 갯수를 변경), 통과대역 외의 주파수 영역에 있어서의 위상 특성을 서로 다르게 할 수 있고, 신호가 서로 지워지는 효과를 이용하여 충분한 감쇠량을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 나타낸 탄성 표면파 필터 장치에 대하여 도 5에 기초하여 설명한다. 상기 탄성 표면파 필터 장치는 압전 기판 상에 형성된 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(301, 302)를 가지고 있다.
제 2 탄성 표면파 필터 소자(302)는 그 전송 위상 특성이 제 1 탄성 표면파 필터 소자(301)와 반대 위상, 즉 180° 다르다. 이것은 제 2 탄성 표면파 필터 소자(302)의 중앙의 IDT(328)가 제 1 탄성 표면파 필터 소자(301)의 중앙의 IDT(121)에 대하여 상기와 동일하게 반전하여 배치되어 있는 것에 기인한다.
도면에서는 압전 기판은 생략되어 있다. 제 3 실시형태에서는 상기 제 1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일 번호를 부여하고 설명을 생략하였다.
제 1 탄성 표면파 필터 소자(301)의 구성은
교차폭 W:115㎛
IDT 갯수 제 2/제 1/ 제 3 : 12/17/12
IDT 피치 PI : 2.10㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.72
반사기 갯수 NR : 90개
반사기 피치 PR : 2.15㎛
반사기의 막 두께 :345nm이다.
제 2 탄성 표면파 필터 소자(302)의 구성은
교차폭 W:115㎛
IDT 갯수 제 2/제 1/ 제 3 : 12/17/12
IDT 피치 PI : 2.10㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.70
반사기 갯수 NR : 73개
반사기 피치 PR : 2.15㎛
반사기의 막 두께 :345nm
기판 :LiTaO3 이다.
제 3 실시형태의 구성에서 제 1 탄성 표면파 필터 소자(301)와 제 2 탄성 표면파 필터 소자(302)는 반사기의 스톱밴드 내에 있어서는 위상 특성이 180° 다르고, 진폭 특성이 실질적으로 동일한 전송 특성이 얻어진다.
이들의 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(301, 302)를 제 3 실시형태처럼 서로 접속하여 입력측이 불평형이고, 출력측이 평형이 되는 탄성 표면파 필터 장치가 얻어진다.
반사기의 스톱밴드 외의 통과대역 근방이라면 탄성 표면파가 여진되어 있는 주파수 영역이 존재한다. 이 주파수 영역에 있어서는 반사기의 갯수, 듀티, 피치, 막 두께에 의해 전송 특성이 결정된다.
따라서, 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(301, 302)에서 반사기의 구조를 동일하게 설정하고 있는 경우에는, 각 출력 단자가 되는 각 평형 단자에서의 전기 신호의 위상 특성은 통과대역 내와 동일하게 서로 반전된 관계가 되어, 충분한 감쇠량을 얻기 어려운 상황이었다.
제 3 실시형태에서는 제 1 탄성 표면파 필터 소자(301)와 제 2 탄성 표면파 필터 소자(302)에서 반사기의 갯수를 바꾸어서, 반사기의 스톱밴드 외의 주파수 영역, 특히 통과대역의 저역측의 통과대역 외에서의 전기 신호의 위상 특성을 바꾸고, 각 평형 단자에서의 전기 신호가 서로 지워지는 효과를 이용함으로써, 통과대역 외에 있어서, 특히 통과대역 외의 통과대역 근방에 있어서도 충분한 감쇠량을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치에 대하여 도 6에 기초하여 설명한다. 제 4 실시형태에서는 상기 제 3 실시형태의 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(301, 302)의 각 입출력 단자의 각각에, 이하에 나타낸 탄성 표면파 공진자(403)를 각각 접속하고 있다.
탄성 표면파 공진자(403)의 구성은 이하에 나타낸 대로,
교차폭 : 80㎛
IDT 갯수 : 90쌍
IDT 피치 PI : 2.10㎛
듀티(전극피복율) L/P : 0.65
반사기 갯수 NR : 30개
반사기 피치 PR : 2.10㎛
기판 : LiTaO3 이다.
제 4 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터 장치에서는 상기 각 탄성 표면파 공진자(403)를 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자(301, 302)에 대하여 각각 접속하여 통과대역 외의 감쇠량을 개선할 수 있다.
제 4 실시형태는 제 3 실시형태의 구조에 탄성 표면파 공진자(403)를 부가한 구조이다. 탄성 표면파 필터 소자(401, 402)는 제 3 실시형태와 동일하고, 대역 외 의 스톱밴드 외의 주파수 영역, 특히 통과대역의 저역측이 되는 통과 대역 외에서의 전기 신호의 위상 특성을 바꾸고, 각 평형 단자에 있어서의 전기 신호가 서로 지워지기 쉽게 하여 충분한 감쇠량을 얻을 수 있다.
또한, 탄성 표면파 공진자(403)는 통과대역 내에서 공진점을 가지고, 통과대역 외에 반공진점을 구비하기 때문에 대역내 로스를 증대시키지 않고, 특정의 주파수에서의 감쇠량을 효과적으로 크게 할 수 있다.
또한, 상기에서는 복수의 탄성 표면파 필터 소자를 이용한 각 예를 들었지만, 그들에 한정되지 않고 예를 들어, 하나의 제 4 탄성 표면파 필터 소자(104)만을 이용하여도 마찬가지로 평형-불평형 변환 기능을 가지며, 그들의 각 반사기의 구조를 전술한 바와 같이 서로 다르게 설정하여, 스퓨리어스 레벨을 감소하는 것이 가능해진다.
또한, 상기에서는 적어도 하나의 탄성 표면파 필터 소자를 반대 위상으로 설정하기 위하여, 하나의 IDT의 배치를 반대 방향으로 설정한 예를 들었지만, 그에 한정되지 않고 예를 들어, 하나의 IDT-IDT의 간격을 다른 IDT-IDT의 간격에 대하여 약 0.5λ만큼 다르게 하여, 이용하는 탄성 표면파 필터 소자를 다른 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 반대 위상으로 설정하여도 된다.
또한, 상기에서는 불평형 단자를 입력측에, 평형 단자를 출력측에 설정한 예를 들었지만, 그들이 반대, 즉 평형 단자를 입력측에, 불평형 단자를 출력측에 설정하여도 된다.
다음으로, 본 발명의 제 5 실시형태인, 상기 제 1∼제 4 실시형태에 기재된 탄성 표면파 필터 장치의 어느 하나를 이용한 통신 장치에 대하여 도 7에 기초하여 설명한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 통신 장치(600)는 수신을 행하는 리시버측(Rx측)으로서, 안테나(601), 안테나 공용부/RF Top 필터(602), 증폭기(603), Rx 단간 필터(604), 믹서(605), 제 1 IF 필터(606), 믹서(607), 제 2 IF 필터(608), 제 1＋제 2 로컬 신시사이저(611), TCXO(temperature compensated crystal oscillator:온도 보상형 수정 발진기)(612), 디바이더(devider:613), 로컬 필터(614)를 구비하여 구성되어 있다.
Rx 단간 필터(604)로부터 믹서(605)로는 도 7에 이중선으로 나타낸 바와 같이 밸런스 특성을 확보하기 위하여 각 평형 신호로 송신하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 통신 장치(600)는 송신을 행하는 트랜스시버측(Tx측)으로서, 상기 안테나(601) 및 상기 안테나 공용부/RF Top 필터(602)를 공용함과 동시에, Tx IF 필터(621), 믹서(622), Tx 단간 필터(623), 증폭기(624), 커플러(coupler:625), 아이솔레이터(626), APC(automatic power control:자동 출력 제어)(627)를 구비하여 구성되어 있다.
그리고, 상기 Rx 단간 필터(604), 제 1 IF 필터(606), Tx IF 필터(621), Tx 단간 필터(623)에는 상술한 제 1∼제 4 실시형태에 기재된 탄성 표면파 필터 장치를 적절하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 표면파 필터 장치는 필터 기능과 아울러 평형-불평형 변환 기능을 구비하고, 게다가 통과대역 외, 특히 통과대역 외의 통과대역의 저역측에 있어서 감쇠량이 크다는 우수한 특성을 갖는 것이다. 따라서, 상기 탄성 표면파 필터 장치를 갖는 본 발명의 통신 장치는 복합화된 기능을 갖는 상기 탄성 표면파 필터 장치를 이용함으로써, 구성 부품수를 감소할 수 있고 소형화할 수 있음과 동시에, 전송 특성(통신 특성)을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 탄성 표면파 필터 장치는 이상과 같이, 압전 기판 상에, 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 빗살형 전극부 및 반사기를 구비한 탄성 표면파 필터 소자가 평형-불평형 변환 기능을 갖도록 형성되고, 상기 복수의 탄성 표면파 필터 소자 중 다른 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 전송 위상 특성이 반대 위상이 되는 적어도 하나의 탄성 표면파 필터 소자를 포함하고, 상기 각 반사기 중 적어도 하나가 다른 반사기와 구조가 서로 다른 구성이다.
그러므로, 상기 구성은 각 반사기 중 적어도 하나를 다른 반사기와 구조가 다르도록 함으로써, 통과대역 외에 있어서, 특히 통과대역 외의 통과대역 근방의 불필요한 스퓨리어스의 발생을 감소할 수 있기 때문에, 일 단 구성에 있어서도 비교적 용이하게 필요한 감쇠량을 얻을 수 있다.
따라서, 상기 구성에서는 통과대역 외, 특히 저역측에서의 감쇠량이 크고, 저손실이며 입출력 임피던스가 서로 다른 평형-불평형 입출력 탄성 표면파 필터 장치를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 통신 장치는 이상과 같이 상기 탄성 표면파 필터 장치를 갖는 구성이다.
그러므로, 상기 구성은 통과대역 외, 특히 저역측에서의 감쇠량이 크고, 저손실이라는 우수한 전송 특성을 구비한 탄성 표면파 필터 장치를 갖기 때문에, 우수한 통신 특성을 발휘할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비한 제 1 탄성 표면파 필터 소자;
    압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비하고, 상기 제 1 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 전송 위상 특성이 반대 위상이 되어 있는 제 2 탄성 표면파 필터 소자;
    상기 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 각각 한 쪽의 단자를 전기적으로 병렬 접속한 불평형 단자;
    상기 제 1 및 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 각각 다른 쪽의 단자를 전기적으로 직렬 접속한 평형 단자; 를 포함하는 탄성 표면파 필터 장치로서,
    상기 제 1 탄성 표면파 필터 소자와 상기 제 2 탄성 표면파 필터 소자의 반사기는 이들의 전극지의 갯수, 피치, 듀티 및 막 두께 중, 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
  3. 삭제
  4. 압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비한 제 1∼3 탄성 표면파 필터 소자;
    압전 기판 상에 탄성 표면파의 전파 방향을 따라 형성된 복수의 IDT 및 이들의 양측에 배치된 반사기를 구비하고, 상기 제 1∼3 탄성 표면파 필터 소자에 대하여 전송 위상 특성이 반대 위상이 되어 있는 제 4 탄성 표면파 필터 소자;
    상기 제 1 탄성 표면파 필터 소자와 상기 제 2 탄성 표면파 필터 소자를 종속 접속한 제 1 그룹, 및 상기 제 3 탄성 표면파 필터 소자와 상기 제 4 탄성 표면파 필터 소자를 종속 접속한 제 2 그룹의 각각 한 쪽의 단자를 전기적으로 병렬 접속한 불평형 단자;
    상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 각각 다른 쪽의 단자를 전기적으로 직렬 접속한 평형 단자; 를 포함하는 탄성 표면파 필터 장치로서,
    상기 제 1∼4 탄성 표면파 필터 소자 중 적어도 하나의 탄성 표면파 필터 소자의 반사기는 다른 탄성 표면파 필터 소자의 반사기와 전극지의 갯수, 피치, 듀티 및 막 두께 중 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 그룹의 반사기와, 상기 제 2 그룹의 반사기는 전극지의 갯수, 피치, 듀티 및 막 두께 중 적어도 하나가 서로 다른 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 필터 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 기재된 탄성 표면파 필터 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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