KR100809120B1 - 사다리형 필터, 무선 주파수 대역 통과 필터, 무선 주파수수신기 및/또는 송신기 장치 - Google Patents

사다리형 필터, 무선 주파수 대역 통과 필터, 무선 주파수수신기 및/또는 송신기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직렬 및 병렬 공진기(2.4)를 포함하는 사다리형 필터에 관한 것이다. 그 또는 개개의 병렬 공진기(4)는 입력 또는 출력 공진기(2i, 2o)의 정적 캐패시턴스의 4 배 이상의 정적 캐패시턴스를 갖는다. 이는 직렬 병렬 섹션 양단의 유효 결합을 줄이는 증가된 병렬 공진기를 제공하여, 더 작은 많은 직렬 병렬 필터 섹션이 우수한 정지 대역 배제를 달성하는데 사용되게 하면서 우수한 통과 대역 성능을 제공하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 필터 대역폭이 개선된 대역외 배제와 절충될 수 있다는 인식에 근거한다.

Description

사다리형 필터, 무선 주파수 대역 통과 필터, 무선 주파수 수신기 및/또는 송신기 장치{BULK ACCOUSTIC WAVE FILTER}
본 발명은 필터에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 벌크 음파 공진기를 사용하여 구성된 필터에 관한 것이다. 그러한 필터는 전송 채널이 위치하는 주파수 대역의 선택을 가능하게 하고 관심 밖의 주파수는 배제(rejection)하는 대역 통과 필터(band pass filter)로써 통신 장비 내에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 그러한 필터를 포함하는 통신 장비(예를 들어, 무선 주파수 수신기 및/또는 송신기)에 관한 것이다.
고성능 무선 주파수(RF) 필터는 전형적으로 높은 유전 상수 세라믹 공진기(high dielectric constant ceramic resonator) 또는 표면 음파 공진기(surface acoustic wave resonator)를 사용한다. 높은 유전 상수 세라믹 공진기는 다소 크지만, 표면 음파 공진기는 작은 대신 높은 삽입 손실(일반적으로, > 3 dB)과 일반적으로 다소 불충분한 정지 대역(stop-bands)을 갖는다. 그 결과, 이동 전화기와 같이 작은 통신 장치에 있어서 채널 대역 선택에 대한 이상적인 해결책을 주지 못한다. 그러한 애플리케이션을 위한 필터는 원하지 않는 신호를 배제하기 위해 깊은 정지 대역을 필요로 할뿐만 아니라 적절한 신호 대 노이즈 비(signal-to-noise ratio)를 달성하기 위해 낮은 통과 대역 삽입 손실(low pass-band insertion loss)(전형적으로, < 2 dB)을 필요로 한다. 그러므로, 높은 Q 계수(전형적으로, > 500)를 갖는 매우 작은 공진기가 요구된다. 이를 달성하기 위해, 잠재적으로 실리콘 상에 집적이 가능한 박막의 벌크 음파(bulk-acoustic-wave : BAW) 공진기가 제시되었다. 이들은 0.5 내지 10 GHz 범위의 주파수에 적용할 수 있고, 따라서 제 3세대 이동 전화기 표준뿐만 아니라 GSM, W-CDMA, Bluetooth, HomeRF, DECT 및 GPS와 같은 기존의 무선 표준에도 적합하다.
낮은 삽입 손실 및 높은 정지 대역 감쇠(attenuation)에 대한 필요성은 단일 공진기로 달성될 수는 없다. 그러므로, 필터는 전형적으로 다수의 공진기를 이용하는데, 통상의 박막 BAW 필터 구성은 도 1에 단순화된 개략적 형태로 도시된 사다리형 구조이다. 이는 교번하는 직렬 섹션(series section)(2)과 병렬 섹션(shunt sections)(4) - 그들 각각이 하나의 공진기가 될 수 있음 - 을 갖거나, 동일한 주파수 상에서 (전기적으로 등가인) 직렬 또는 병렬로 접속된 하나 이상의 공진기를 갖는다. 병렬 소자의 반공진 주파수(anti-resonant frequency)는 그 주파수에서 최소 삽입 손실을 제공하기 위해 직렬 소자의 공진 주파수가 되도록 선택된다.
전형적으로, 개개의 공진기는 도 2에 도시된 예와 같이 소위 SMR(solidly-mounted resonators)로서 구성된다. 전기적 및 역학적 에너지 사이에 요구되는 전 환은 전극이 형성되는 2 개의 금속층(12, 14) 사이의 압전 재료(piezoelectric material)(10)(예컨대, 아연 산화물, 알루미늄 질화물, PZT, PLZT)의 층에 의해 달성된다. 압전 재료(10)는 하나 이상의 음향학적 부정합 층(acoustically mismatched layers)(16) 위에 제공되는데, 이는 예를 들어, 유리와 같은 절연 기판(18) 상에 장착된다. 음향학적 부정합 층은 공진 주파수에서 압전층(10)의 공진으로부터 초래된 음파를 반사시키는 작용을 한다.
도 2에는, 다수의 고임피던스 층(a number of high impedance layers)(16a) 및 저임피던스 층(a number of low impedance layers)(16b)이 도시된다. 다공성 실리콘 산화물(porous silicon oxide)(aerogel : 에어로젤)은 저임피던스 층(16b)용으로 사용될 수 있는데, 실제로 이러한 재료의 음향학적 임피던스는 매우 낮기 때문에 충분히 높은 Q를 달성하기 위해서는 하나의 층이 적합할 수 있다. 고임피던스 층(16a)은 텅스텐을 포함할 수 있다.
도 2에서, 상부 금속 층(12)은 공진기의 양 단자(12a, 12b)를 규정하고, 하부 금속층(14)은 직렬 접속 공진기들 사이에서 중간 전극으로서 효과적으로 작용한다. 이는 압전층(10)을 통해 하부 금속층(14)과 전기적으로 접촉해야할 필요성을 방지한다. 그런 다음, 한 쌍의 직렬 접속 공진기는 필터의 기본 구성 블록(basic building block)으로서 역할을 하고 기본 공진기 소자로 고려될 수 있다. 또한, 도 2는 장치의 입력단 및 출력단을 제공하는 접촉 패드(20)의 평면도를 도시한다.
도 1에 도시된 것과 같은 사다리형 필터 구조는 예를 들어, 2 dB보다 적은 삽입 손실 및 매우 낮은 레벨의 의사 응답(spurious response)과 같은 우수한 성능을 나타내었다. 그러나, 몇몇 단점도 있는데, 이는 도 3에 도시된 공진기와 거의 유사한 등가 회로로부터 이해할 수 있다.
Co는 (원하지 않는) 공진기의 캐패시턴스이지만, Cm, Lm 및 Rm은 역학적 공진을 특징짓는다. 이들은 각각 공진기의 운동 캐패시턴스(motional capacitance), 운동 인덕턴스(motional inductance) 및 운동 저항(motional resistance)이다. 공진기는 공진기로부터 제거된 주파수에서 순수한 캐패시터 Co로서 나타난다(고조파와 같이 다른 중요한 역학적 공진에서는 제외되는데, 이는 이러한 단순한 모델에서는 고려되지 않음). 최근에 보고된 설계에서, 병렬 및 직렬 공진기는 유사한 영역과, 그에 따른 유사한 정적 캐패시턴스(static capacitance)를 갖는다. 이는 필터에 의해 배제된 주파수 대역("정지 밴드") 내에서 직렬 및 병렬 섹션의 조합마다 6 dB 감쇠시킨다. 이는 각각의 공진기의 정적 캐패시턴스의 결과이다. 두 개의 직렬 접속 공진기 및 중간 병렬 공진기를 포함하는 T 섹션은 사다리형 필터의 기본 구성 블록으로 간주될 수 있다. 그 다음, 하나의 공진기 소자(2i, 2o)(도 1)는 필터의 입력단(6) 및 출력단(8)에 존재하고, 중간 직렬 공진기 소자(2b)는 각각 두 개의 직렬 접속 공진기 소자를 포함한다.
원하는 저역 밴드 삽입 손실 및 높은 정지 대역 삽입 손실을 달성하기 위해, 각각 개개의 구성 블록은 이들 두 개의 요구를 만족시켜야 한다. 섹션의 수를 증가시키는 것은 정지 대역 손실을 (원하는 만큼) 증가시키지만, 통과 대역 손실도 (그리고 전체 필터 크기도) 증가시킨다. 그러므로, 통과 대역 및 정지 대역에 대한 요구는 서로 상충한다. 전형적으로, 몇 개의 그러한 구성 블록은 적절한 정지 대역 배제를 위해서도 필요하다. 결과적으로, 차지한 공간과 통과 대역 내의 삽입 손실 모두는 필터 선택성을 개선시키지 않고도 증가된다.
예를 들어, 미국 특허 제 5 471 178 호에서 사다리형 필터에 대한 정지 대역 성능이 부분적으로 직렬 및 병렬 공진기 사이의 정적 캐패시턴스 비에 의해 결정된다는 것이 알려져 있는데, 이는 공진 주파수로부터 제거된 주파수에서 공진기가 용량성 전압 디바이더로써 작용하기 때문이다.
발명의 개요
본 발명에 따르면 복수개의 벌크 음파 공진기를 포함하는 사다리형 필터가 제공되는데, 상기 공진기들은 필터의 입력 포트와 출력 포트 사이에 직렬로 접속된 복수개의 직렬 공진기와, 두 개의 직렬 공진기의 접합부와 공통 단자 사이에 각각 접속된 하나 이상의 병렬 공진기를 포함하며, 각각의 직렬 공진기는 입력 포트에 접속된 입력 직렬 공진기와 출력 포트에 접속된 출력 직렬 공진기를 포함하고 각각의 병렬 공진기는 입력 또는 출력 직렬 공진기의 정적 캐패시턴스의 4 배보다 더 큰 정적 캐패시턴스를 갖는다.
본 발명의 사다리형 필터는 (직렬 및 병렬 공진기가 실질적으로 동일한 면적을 차지하는 통상의 고안과 비교할 때) 증가된 병렬 공진기 캐패시턴스를 제공한다. 이는 섹션 양단의 유효 결합을 감소시키며, 그에 따라 양호한 정지 대역 배제를 달성하는 데 작은 수의 직렬 병렬 필터 섹션이 이용되며, 여전히 통과 대역 내에서도 우수한 성능을 제공한다. 본 발명의 필터는 통과 대역 삽입 손실을 최소화 하도록 필터의 입력 및 출력 임피던스 모두에 정합되는 임피던스일 수 있다. 그러나, 증가된 병렬 캐패시턴스는 필터 대역폭을 줄이고, 본 발명은 필터 대역폭이 개선된 대역 외 배제(improved out-of-band rejection)와 교환될 수 있다는 인식에 기초한다.
직렬 공진기는 입력 또는 출력 직렬 공진기의 정적 캐패시턴스의 대략 절반인 정적 캐패시턴스를 갖는 하나 이상의 중간 직렬 공진기를 더 포함할 수 있다. 이런 방법으로 사다리형 필터가 동일한 T 섹션 구성 블록으로 형성될 수 있다. 동일한 입력 및 출력 임피던스에 대해, 입력 및 출력 직렬 공진기는 바람직하게 동일한 정적 캐패시턴스를 갖는다.
각각의 벌크 음파 공진기는 바람직하게 두 개의 금속 층 사이에 끼워진, 전극이 형성되는 압전 재료층을 포함하는데, 압전 재료는 절연 기판 상에 장착되는 복수개의 음향학적 부정합 층 위에 제공된다. 압전 재료는 PZT를 포함한다.
사다리형 필터는 대역 통과 영역 내에 중앙 주파수를 갖는 대역 통과 필터를 규정하는데 사용될 수 있으며, 직렬 및 병렬 공진기는 중심 주파수에서 직렬 공진기가 최소 임피던스를 갖고 병렬 공진기가 최대 임피던스를 갖도록 튜닝된다(tuned). 이는 공진 주파수에서 입력 및 출력 사이의 최대 결합(coupling)을 제공한다.
직렬 및 병렬 공진기는 아래 수학식을 만족하도록 설계된다.
Figure 112002004499574-pct00001
여기서, Cseries는 입력 및 출력 공진기의 정적 캐패시턴스(static capacitance)이고,
Cshunt는 각각의 병렬 공진기의 정적 캐패시턴스이며,
ωseries 및 ωshunt는 각각 직렬 및 병렬 공진기의 각 공진 주파수(angular resonant frequencies)이고,
Ro는 필터의 원하는 입력 및 출력 임피던스이고,
m은 병렬 대 직렬 정적 캐패시턴스의 비율(the ratio of shunt-to-series static capacitance)의 제곱근과 동일한 파라미터이다.
이러한 구조는 필터가 저 대역 통과 손실(low pass band loss)을 달성하기 위해 원하는 입력 및 출력 임피던스에 정합되게 할 수 있다. m의 값이 커질수록, 각각의 공진기 단(resonator stage)에 의해 달성된 정지 대역에서의 배제도 더 커지게 된다. 비율 m의 선택은 직렬 및 병렬 공진기의 캐패시턴스를 나타내고, 그 다음, 기판 위의 이들 구성 요소의 영역이 그에 따라 선택될 수 있다. 그러나, 이는 압전 막의 결합 계수 K, 공진기 양호 계수 Q 및 원하는 대역폭에 의존하는 m의 실질적인 상한이다. 본 발명에 따르면 m의 값은 2 이상이고 2 내지 32 사이의 수를 취할 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 사다리형 필터를 포함하는 무선 주파수 대역 통과 필터도 제공한다. 무선 주파수 수신기 및/또는 송신기는 그러한 대역 통과 필터를 사용할 수 있다.
본 발명의 예들은 첨부 도면을 참조하여 이제 상세히 기술될 것이다.
도 1은 5 개의 직렬 및 4 개의 병렬 공진기를 구비한 사다리형 필터의 개략도,
도 2는 알려진 솔리드 실장형(solidly mounted) BAW (bulk acoustic wave : BAW) 공진기의 설계도,
도 3은 단일 (BAW) 공진기에 대한 전기적 등가 회로,
도 4는 단일 T 섹션을 갖는 본 발명의 일련의 제 1 사다리형 필터의 주파수 응답,
도 5는 단일 T 섹션을 갖는 본 발명의 일련의 제 2 사다리형 필터의 주파수 응답,
도 6 및 도 7은 단일 T 섹션을 갖는 본 발명의 일련의 제 3 사다리형 필터의 주파수 응답,
도 8은 하나의 이상의 T 섹션 사용하는 본 발명의 사다리형 필터의 예에 대한 주파수 응답.
본 발명은 기판 위에 직렬 및 병렬 공진기의 관련 영역을 조정하여, 정적 캐패시턴스 값의 선택을 가능하게 함으로써 개선된 성능이 달성될 수 있다는 인식에 근거한다. 특히, 섹션 양단의 유효 결합을 줄여 더 작은 수의 직렬 병렬 필터 섹션이 사용되는 것을 가능하게 하기 위해 증가된 병렬 공진기 캐패시턴스가 제공된다.
트레이드 오프는 필터 대역폭이 협소해진다는 것이다. 그러나, PZT와 같은 매우 강한 압전 재료가 층(10)을 형성하는 데 사용된다면, 이용가능한 대역폭은 많은 애플리케이션에 필요한 것보다 더 크게되고, 따라서 그 잔여 대역폭은 더 깊은 정지 대역 레벨을 위해 유용하게 절충될 수 있다.
이러한 관계는 다음과 같이 설명된다. 개개의 T 섹션 내의 저역 통과 삽입 손실은 (a) 높은 Q 계수 공진기와, (b) 그 종단에 대한 우수한 전기적 정합(필터 단부 또는 이웃하는 T 섹션 중 하나)을 필요로 한다. 높은 Q 계수 공진기는 적절한 박막 기술을 이용하여 달성될 수 있다. 본 발명은 제 2 조건을 이용하고, 원하는 입력 및 출력 임피던스를 갖도록 필터 섹션의 전기적 정합을 보장하면서, (도 1에 도시된 것과 같은) 사다리형 필터 설계의 직렬 및 병렬 섹션의 관련 정적 캐패시턴스 값의 선택을 가능하게 한다.
"이미지 파라미터(image parameter)" 이론의 애플리케이션은
Figure 112002004499574-pct00002
인 경우, 2 개의 동일 직렬 공진기 및 중간 병렬 공진기를 포함하는 T 섹션이 실제의 종단 임피던스 Ro(real-valued terminating impedance)(전형적으로 50Ω)에 완벽하게 매칭됨을 보여준다. 여기서,
Cseries는 2 개의 동일 직렬 공진기 각각의 정적 캐패시턴스이고,
Cshunt는 병렬 공진기의 정적 캐패시턴스이며,
ωseries 및 ωshunt는 각각 직렬 및 병렬 공진기의 (각) 공진 주파수(angular resonant frequencies)이고,
m은 병렬 대 직렬 정적 캐패시턴스의 비율(the ratio of shunt-to-series static capacitance)의 제곱근과 동일한 파라미터이다.
위의 임피던스 정합 조건은 가능한 가장 낮은 통과 대역 손실을 주고, m의 모든 값에 대해 만족한다. 그러나, 가장 낮은 정지 대역을 달성하기 위해서는 m이 가능한 한 높아야 한다. 그러나, 압전 막의 결합 계수 K, 공진기 양호 계수 Q 및 원하는 대역폭에 의존하는 m에 대한 실질적인 상한이 존재한다. m을 증가시키면 섹션 양단의 유효 결합이 줄어들고, 따라서, 필터 대역폭도 줄어든다. 중요한 관계는 이러한 대역폭이 향상된 대역 외 배제와 교환될 수 있다는 것이다. 강한 압전 재료의 경우, 본 발명에 의해 제공된 가요성은 상당하다.
예 - 일반
본 발명에 따라 설계된 필터에 대한 설계 파라미터는 m, Q, K 및 T 섹션의 수 N이다. 본 발명에서는 이들 값들 간의 관계를 나타내는 예들이 주어진다. 이들 예는 도 3에 도시된 공진기 등가 회로에 기초한다. 이 예시만을 위해, 원하는 중심 주파수 및 종단 임피던스 레벨은 각각 1 GHz 및 50 Ω이라고 가정하자. 따라서, 등가 회로의 구성요소 값은 위의 두 등식이 Ro = 50 Ω을 만족하고 각각의 T 섹션의 직렬 및 병렬 공진기가 1 GHz에서 그들의 공진(최소 임피던스) 및 반공진(최대 임피던스) 주파수를 갖도록 선택된다.
각각의 예에서, 삽입 손실(산란 파라미터 S21의 절대값)은 주파수의 함수로서 나타나고, 곡선들은 m = 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 및 16.0에 대해 주어져 있다. 도 4, 5, 6 및 7의 화살표(30)는 m의 값이 증가함에 따른 효과를 도시한다.
예 1
도 4는 N=1(단일 T 섹션) 및 무한대의 Q(즉, 저손실 공진기)를 갖는 공진기 설계에 대한 결과를 도시한다. K는 PZT 박막을 이용하여 달성될 수 있는 0.6인 것으로 가정된다. 중간 대역(mid-band) 내의 임피던스 정합은 m의 모든 값에 대해 완전한 것(즉, 0 dB 손실)으로 여겨진다. 정지 대역 레벨은 m과 함께 증가하는데, m=16을 갖는 하나의 T 섹션에 대해서는 60 dB 보다 큰 값까지 증가된다. 통과 대역의 대역폭은 m이 증가함에 따라 감소하지만, m=16인 경우에 있어서는 2%보다는 더 크다.
깊은 널(deep null)(32)은 m과 무관하다는 사실로부터, 대역폭이 소정의 기본 값을 초과할 수 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 최대 대역폭은 압전 결합 계수 K에 의존한다.
예 2
도 5는 예 1과 등가이되, 실제로 달성 가능한 Q=500이라 가정된 필터 설계에 대한 대역 통과 영역의 확대부를 도시한다. 유한 Q 공진기는 소정의 손실을 유도하는데, 이는 가장 협소한 대역폭의 경우(즉, m=16에서 m의 최고값) 중앙 대역 내에서 약 1.5 dB로 증가한다. 대역폭, 삽입 손실 및 정지 대역 레벨 사이의 트레이드 오프는 분명하다.
예 3
도 6 및 도 7은 K=0.25인 예에 대한 플롯을 도시하는데, 이는 알루미늄 질화물(aluminum nitride : AIN) 압전막을 이용하여 달성될 수 있는 값이다. 500의 양호 계수가 단일 T 섹션(N=1)에 대해 다시 가정된다. 이 경우, 낮은 결합 계수는 달성가능한 최대 대역폭이 단지 약 5%라는 것을 의미한다. 그러므로, 다른 설계 파라미터에 대해 초과 대역폭을 절충하기에는 상당히 적은 범위가 존재한다. 따라서, 본 발명은 PZT와 같은 더욱 강한 압전 재료에 더 유용하다.
사다리형 필터 내의 T 섹션을 사용하는 것의 효과를 나타내기 위해, 도 8은 m=8을 갖는 2 개의 캐스케이드형 T 섹션(cascade T-section)의 주파수 응답을 나타낸다. 여기에서는 K=6 및 Q=500을 갖는 PZT 공진기가 가정된다. 위의 모델은 약 1.3 dB 중간 대역 삽입 손실, 15 dB 보다 큰 리턴 손실(return loss)(산란 파라미터 S11의 절대값), 약 5%의 분율 대역폭 및 80 dB 보다 큰 최고의 정지 대역을 도시한다.
본 발명의 필터는 0.5 GHz 내지 10 GHz의 주파수 범위 내에서 응용가능하다. 가장 중요한 무선 표준의 몇몇은 대부분 이러한 기술에 대해 가장 어울리는 주파수인 2 GHz의 영역 내의 이러한 범위 내에 포함된다. 이들 표준에 근거한 많은 애플리케이션은 매우 선택적인 저손실 전단 필터(low-loss front-end filters)를 필요로 한다.
위의 예와 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 사다리형 필터는 다양한 공진기 설계 및 이들 공진기 설계 내의 재료들을 사용하여 구현된다. 따라서, 선택적 정적 캐패시턴스 비율을 구현하기 위해, 해당 공진기의 영역은 단지 선택되면 된다. 이는 도 2에 도시된 공진기 설계에 대해 상부 전극층(12)을 적절히 패터닝함으로써 간단히 달성될 수 있다. 그러나, 정적 캐패시턴스를 바꾸는 다른 방법이 있는데, 이는 원하는 공진 주파수가 획득가능하다면 상이한 두께의 압전층을 갖도록 할 수 있다는 것이다.
전술한 바와 같이, 직렬 및 병렬 공진기는 약간 다른 주파수로 튜닝된다. 이는 부가적인 층을 전극 층 위에 제공함으로써 달성되거나, 다른 유형의 공진기에 대한 압전층의 조성(composition) 또는 두께를 변경함으로써 달성된다.
고형 장착 BAW는 본 명세서에서 상세히 기술되었다. 그러나, 본 발명은 표면 멤브레인 공진기(surface membrane resonator)에도 똑같이 적용될 수 있다.
위의 특정 예는 쉬운 비교가 가능하도록 선택되었고, 이러한 이유로 모든 예는 50Ω의 원하는 출력 임피던스를 갖는 1 GHz에 초점을 둔 필터에 관한 것이다. 이들 파라미터는 당연히 염두에 둔 필터의 특정 애플리케이션에 따라 선택될 것이다.
여러 가지 다른 변형이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수개의 벌크 음파 공진기를 포함하는 사다리형 필터에 있어서,
    상기 공진기는 필터의 입력 포트와 출력 포트 사이에서 직렬로 된 복수개의 직렬 공진기와, 2 개의 직렬 공진기 사이의 접합부와 공통 단자 사이에 각각 접속된 하나 이상의 병렬 공진기를 포함하며,
    상기 직렬 공진기는 상기 입력 포트에 접속된 입력 직렬 공진기와 상기 출력 포트에 접속된 출력 직렬 공진기를 포함하고, 상기 개개의 병렬 공진기는 상기 입력 직렬 공진기 또는 상기 출력 직렬 공진기의 정적 캐패시턴스의 4 배보다 큰 캐패시턴스를 갖는
    사다리형 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 공진기는 상기 입력 직렬 공진기 또는 상기 출력 직렬 공진기의 상기 정적 캐패시턴스의 절반인 정적 캐패시턴스를 갖는 하나 이상의 중간 직렬 공진기(intermediate series resonator)를 더 포함하는
    사다리형 필터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력 직렬 공진기와 상기 출력 직렬 공진기는 동일한 정적 캐패시턴스를 갖는
    사다리형 필터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 벌크 음파 공진기가 전극을 형성하는 2 개의 금속층 사이에 개재된 압전 재료층을 포함하되, 상기 압전 재료는 절연기판 상에 실장된 복수개의 음향학적 부정합 층 위에 제공되는
    사다리형 필터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압전 재료는 PZT 를 포함하는
    사다리형 필터.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    대역 통과 영역 내에 중심 주파수(center frequency)를 갖는 대역 통과 필터를 포함하고,
    상기 직렬 공진기 및 상기 병렬 공진기는 상기 직렬 공진기가 상기 중앙 주파수에서 최소 임피던스를 갖고 상기 병렬 공진기는 상기 중앙 주파수에서 최대 임피던스를 갖도록 튜닝되는
    사다리형 필터.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직렬 공진기와 상기 병렬 공진기는
    Figure 112007052903358-pct00003
    을 만족하도록 설계되는데, 여기서
    Cseries는 상기 입력 직렬 공진기 및 상기 출력 직렬 공진기의 상기 정적 캐패시턴스이고,
    Cshunt는 상기 병렬 공진기 각각의 상기 정적 캐패시턴스이며,
    ωseries 및 ωshunt는 상기 직렬 공진기 및 상기 병렬 공진기 각각의 각 공진 주파수이고,
    R0 는 상기 필터의 원하는 입력 및 출력 임피던스이고,
    m 은 병렬 대 직렬 정적 캐패시턴스의 비의 제곱근과 동일한 파라미터인
    사다리형 필터.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 사다리형 필터를 포함하는 무선 주파수 대역 통과 필터.
  9. 제 8 항에 따른 대역통과 필터를 포함하는 무선 주파수 수신기 장치.
  10. 제 8 항에 따른 대역통과 필터를 포함하는 무선 주파수 송신기 장치.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI113111B (fi) 2000-11-24 2004-02-27 Nokia Corp Pietsosähköisiä resonaattoreita käsittävä suodinrakenne ja järjestely
US6710677B2 (en) * 2002-02-12 2004-03-23 Nortel Networks Limited Band reject filters
EP1540819A1 (en) * 2002-09-12 2005-06-15 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Bulk acoustic waver resonator with means for suppression of pass-band ripple in bulk acoustic wave filters
DE10258422A1 (de) * 2002-12-13 2004-06-24 Epcos Ag Mit akustischen Volumenwellen arbeitendes Bauelement mit gekoppelten Resonatoren
DE602004024224D1 (de) 2003-10-06 2009-12-31 Nxp Bv Dünnfilm-körper-oberflächenwellenfilter des leitertyps
ATE373892T1 (de) * 2003-12-22 2007-10-15 Infineon Technologies Ag Dünnfilmresonator-abzweigfilter und verfahren zur erdung dieser filter
JP2006129445A (ja) * 2004-09-28 2006-05-18 Fujitsu Media Device Kk 分波器
KR100760780B1 (ko) * 2004-09-28 2007-09-21 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤 분파기
JP4550658B2 (ja) * 2005-04-28 2010-09-22 富士通メディアデバイス株式会社 圧電薄膜共振器およびフィルタ
CN101946409B (zh) 2008-02-18 2014-08-20 株式会社村田制作所 弹性波装置及其制造方法
CN101771394A (zh) * 2010-02-05 2010-07-07 无锡市好达电子有限公司 超晶格晶体谐振器及其作为超晶格晶体滤波器的用途
FI20106063A (fi) 2010-10-14 2012-06-08 Valtion Teknillinen Akustisesti kytketty laajakaistainen ohutkalvo-BAW-suodatin
US9154112B2 (en) 2011-02-28 2015-10-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge
US9148117B2 (en) 2011-02-28 2015-09-29 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge and frame elements
US9136818B2 (en) 2011-02-28 2015-09-15 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked acoustic resonator comprising a bridge
DE102012205033B4 (de) * 2011-03-29 2020-01-30 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Gestapelter akustischer Resonator, welcher eine Brücke aufweist
DE102014112676A1 (de) * 2014-09-03 2016-03-03 Epcos Ag Filter mit verbesserter Linearität
US10141907B1 (en) * 2017-08-25 2018-11-27 Psemi Corporation Integrated BPF and LNA input match
CN111342791B (zh) * 2018-12-18 2023-12-15 天津大学 消减谐振器的静态电容的方法及装置
CN109831177A (zh) * 2018-12-20 2019-05-31 天津大学 一种多阻带滤波器及其实现方法
CN110971209B (zh) * 2019-11-04 2023-10-20 天津大学 提高体声波滤波器功率容量的方法及滤波元件
CN111327288B (zh) * 2020-01-14 2021-04-16 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5077544A (en) 1988-06-13 1991-12-31 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ladder-type piezoelectric filter having higher input and output Qm values
US5332982A (en) 1991-07-10 1994-07-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ladder-type electric filter device
EP0669713A1 (en) * 1994-02-25 1995-08-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd High-frequency ladder type piezoelectric filter and piezoelectric resonator therefor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54163649A (en) * 1978-06-15 1979-12-26 Nippon Electric Co Ladderrtype piezooelectric filter
JPS63253711A (ja) * 1987-04-09 1988-10-20 Kyocera Corp 梯子型圧電フイルタ
US5471178A (en) 1994-02-03 1995-11-28 Motorola, Inc. Ladder filter and method for producing conjugately matched impedance
JP3371050B2 (ja) * 1995-10-27 2003-01-27 三菱電機株式会社 薄膜圧電素子
US5910756A (en) * 1997-05-21 1999-06-08 Nokia Mobile Phones Limited Filters and duplexers utilizing thin film stacked crystal filter structures and thin film bulk acoustic wave resonators
US5949306A (en) * 1997-12-02 1999-09-07 Cts Corporation Saw ladder filter with split resonators and method of providing same
FI106894B (fi) * 1998-06-02 2001-04-30 Nokia Mobile Phones Ltd Resonaattorirakenteita
US6377136B1 (en) * 2000-02-04 2002-04-23 Agere Systems Guardian Corporation Thin film resonator filter having at least one component with different resonant frequency sets or electrode capacitance
GB0012437D0 (en) * 2000-05-24 2000-07-12 Univ Cranfield Improvements to filters

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5077544A (en) 1988-06-13 1991-12-31 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ladder-type piezoelectric filter having higher input and output Qm values
US5332982A (en) 1991-07-10 1994-07-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ladder-type electric filter device
EP0669713A1 (en) * 1994-02-25 1995-08-30 Ngk Spark Plug Co., Ltd High-frequency ladder type piezoelectric filter and piezoelectric resonator therefor

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Publication number Publication date
GB0014630D0 (en) 2000-08-09
US6509814B2 (en) 2003-01-21
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JP2004503975A (ja) 2004-02-05
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ATE388521T1 (de) 2008-03-15
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DE60133135T2 (de) 2009-03-12
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CN1383611A (zh) 2002-12-04

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