KR101944625B1 - 고주파 모듈 및 탄성파 필터의 제조 방법 - Google Patents

고주파 모듈 및 탄성파 필터의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감함으로써, 전송 특성을 향상시킬 수 있는 고주파 모듈 등을 제공한다. 고주파 모듈(1)은 탄성파 필터(10)와, 탄성파 필터(10)로부터 출력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(40)를 구비하고, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)는 당해 탄성파 필터(10)의 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수가 최소로 되는 출력 임피던스 Z(Fout)를 나타내는 잡음 정합 임피던스 NF_min, 및, 저잡음 증폭기(40)의 이득이 최대로 되는 출력 임피던스 Z(Fout)를 나타내는 이득 정합 임피던스 Gain_max 중, 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 스미스차트 상에서 위치한다.

Description

고주파 모듈 및 탄성파 필터의 제조 방법{RADIO-FREQUENCY(RF) MODULE, AND METHOD OF MANUFACTURING ELASTIC WAVE FILTER}
본 발명은 저잡음 증폭기를 구비하는 고주파 모듈 및 후단에 저잡음 증폭기가 접속되는 탄성파 필터의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전자 기기의 고속화 및 고속 무선 통신의 보급에 의해, 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)를 포함하는 고주파 회로의 수요가 높아지고 있다. 이와 같은 저잡음 증폭기를 수신 회로에 구비하는 통신 장치에서는, 저잡음 증폭기와 그 전단의 필터 회로 사이에 정합 회로가 설치되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이와 같은 정합 회로의 입력 임피던스 및 출력 임피던스는, 수신 신호에 대하여 정규화 임피던스로 되어 있다. 즉, 정합 회로는, 필터 회로의 통과 대역에 있어서, 정규화 임피던스로 되는 입력 임피던스 및 출력 임피던스를 갖도록 구성되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-60511호 공보
그러나, 저잡음 증폭기와 함께, 이와 같은 정합 회로 및 필터 회로를 구비하는 구성에서는, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 즉, 저잡음 증폭기는, 이것을 구비하는 고주파 모듈 또는 통신 장치 등의 시스템 전체의 저잡음성에 큰 영향을 준다. 이 때문에, 일반적으로는, 저잡음 증폭기에 대하여 최대 이득과 최소 잡음 지수가 양립되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 한편, 일반적으로는, 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되는 임피던스와 잡음 지수가 최소로 되는 임피던스 사이에 어긋남이 있다. 이 때문에, 필터 회로와 저잡음 증폭기를, 필터 회로의 통과 대역에 대하여 이득이 최대로 되도록 정합 회로에 의해 임피던스 매칭 한 경우, 저잡음 증폭기의 잡음 지수가 특히 통과 대역단에서 열화되기 쉽다는 문제가 있다. 따라서, 이 경우에는, 고주파 모듈 등의 전송 특성의 향상을 도모하는 것이 어렵다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명은 통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감함으로써, 전송 특성을 향상시킬 수 있는 고주파 모듈 및 탄성파 필터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 고주파 모듈은, 탄성파 필터와, 상기 탄성파 필터로부터 출력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기를 구비하고, 상기 탄성파 필터의 출력 임피던스는, 당해 탄성파 필터의 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 상기 저잡음 증폭기의 잡음 지수가 최소로 되는 상기 출력 임피던스를 나타내는 잡음 정합 임피던스, 및, 상기 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되는 상기 출력 임피던스를 나타내는 이득 정합 임피던스 중, 상기 잡음 정합 임피던스 근방에 스미스차트 상에서 위치한다.
이와 같이 탄성파 필터의 출력 임피던스가 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서 잡음 정합 임피던스 근방인 것에 의해, 당해 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감할 수 있다. 이에 의해, 고주파 모듈 전체에 대해서는, 잡음 지수의 열화가 발생하기 쉬운 통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감할 수 있기 때문에, 전송 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 전송 특성이 우수한 고주파 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 상기 출력 임피던스는, 상기 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 어느 주파수에 있어서도, 상기 잡음 정합 임피던스 근방에 상기 스미스차트 상에서 위치하는 것으로 해도 된다.
이와 같이 탄성파 필터의 출력 임피던스가 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 어느 주파수에 있어서도 잡음 정합 임피던스 근방인 것에 의해, 당해 저역단 및 고역단의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감할 수 있다. 이에 의해, 고주파 모듈 전체에 대해서는, 잡음 지수의 열화가 발생하기 쉬운 통과 대역단의 양쪽의 잡음 지수의 열화를 저감할 수 있기 때문에, 전송 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 탄성파 필터는, 입력단과 출력단을 연결하는 경로에 직렬 접속된 종결합형의 필터 구조를 갖는 것으로 해도 된다.
이와 같이 탄성파 필터가 종결합형의 필터 구조를 가짐으로써, 전극 파라미터 등을 조정함으로써, 탄성파 필터의 출력 임피던스를 용이하게 변경할 수 있다. 이 때문에, 저잡음 증폭기의 설계 등에 의해 규정되는 잡음 정합 임피던스 및 이득 정합 임피던스에 따라서, 적절한 출력 임피던스를 갖는 탄성파 필터를 구성할 수 있다. 따라서, 예를 들어 탄성파 필터의 출력 임피던스에 대하여, 통과 대역 중앙부에서는 이득 정합 임피던스에 맞추면서, 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에서는 잡음 정합 임피던스에 맞출 수 있다. 이 때문에, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 잡음 정합 임피던스는, 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역에 위치하고, 상기 종결합형의 필터 구조는, 상기 출력단에 가장 가까이 배치되어 있는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 종결합형의 필터 구조와 출력단 사이에 다른 공진자가 접속되어 있는 경우에 비해, 탄성파 필터의 출력 임피던스를, 통과 대역의 저역단 및 고역단의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스의 좌측 또한 상측의 영역에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 및 고역단의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 잡음 정합 임피던스는, 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 우측의 영역에 위치하고, 상기 탄성파 필터는, 상기 출력단에 가장 가까이 배치되고, 또한, 상기 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 병렬 트랩을 갖는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 병렬 트랩을 갖지 않는 경우에 비해, 탄성파 필터의 출력 임피던스를, 통과 대역의 저역단 및 고역단의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스의 우측의 영역에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 및 고역단의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 병렬 트랩은, 상기 통과 대역의 저역단보다도 주파수가 낮은 공진점을 갖는 것으로 해도 된다.
이와 같은 공진점을 갖는 병렬 트랩에 의해, 탄성파 필터의 출력 임피던스에 대하여, 통과 대역 중앙부에서는 이득 정합 임피던스에 맞추면서, 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에서는 잡음 정합 임피던스에 맞출 수 있다. 이 때문에, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 잡음 정합 임피던스는, 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역에 위치하고, 상기 탄성파 필터는, 상기 출력단에 가장 가까이 배치되고, 또한, 상기 경로에 직렬 접속된 직렬 트랩을 갖는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 직렬 트랩을 갖지 않는 경우에 비해, 탄성파 필터의 출력 임피던스를, 통과 대역의 저역단 및 고역단의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스의 좌측 또한 하측의 영역에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 및 고역단의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 직렬 트랩은, 상기 통과 대역의 고역단보다도 주파수가 높은 반공진점을 갖는 것으로 해도 된다.
이와 같은 반공진점을 갖는 직렬 트랩에 의해, 탄성파 필터의 출력 임피던스에 대하여, 통과 대역 중앙부에서는 이득 정합 임피던스에 맞추면서, 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에서는 잡음 정합 임피던스에 맞출 수 있다. 이 때문에, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 스미스차트 상에서, 상기 통과 대역에 있어서의 상기 출력 임피던스의 궤적은, 상기 잡음 정합 임피던스와 상기 이득 정합 임피던스를 연결하는 선과 교차하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 출력 임피던스를 갖는 탄성파 필터를 구비함으로써, 통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감하면서, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 출력단측에 저잡음 증폭기가 접속되는 탄성파 필터의 제조 방법으로서도 실현할 수 있다. 즉, 당해 탄성파 필터의 제조 방법은, 출력단측에 저잡음 증폭기가 접속되는 탄성파 필터의 제조 방법으로서, 상기 저잡음 증폭기의 잡음 지수가 최소로 되는 상기 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 잡음 정합 임피던스, 및, 상기 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되는 상기 출력 임피던스를 나타내는 이득 정합 임피던스를 취득하는 공정과, 취득한 상기 이득 정합 임피던스와 상기 잡음 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 의존하여, 상기 탄성파 필터를 제조하는 공정을 포함한다.
이와 같이 2개의 정합 임피던스(이득 정합 임피던스 및 잡음 정합 임피던스)의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 의존하여 탄성파 필터를 제조함으로써, 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감할 수 있는 탄성파 필터를 제조할 수 있다. 따라서, 이와 같이 제조된 탄성파 필터를, 당해 탄성파 필터로부터 출력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기를 구비하는 예를 들어 고주파 모듈에 적용한 경우, 당해 고주파 모듈의 전송 특성의 향상이 도모된다.
또한, 상기 탄성파 필터는, 입력단과 상기 출력단을 연결하는 경로에 직렬 접속된 종결합형의 필터 구조를 갖고, 상기 탄성파 필터를 제조하는 공정에서는, (i) 상기 잡음 정합 임피던스가 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역에 위치하는 경우, 상기 종결합형의 필터 구조가 상기 출력단에 가장 가까이 배치되도록 상기 탄성파 필터를 제조하고, (ii) 상기 잡음 정합 임피던스가 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 우측의 영역에 위치하는 경우, 상기 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 병렬 트랩이 상기 출력단에 가장 가까이 배치되도록 상기 탄성파 필터를 제조하고, (iii) 상기 잡음 정합 임피던스가 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역에 위치하는 경우, 상기 입력단과 상기 출력단을 연결하는 상기 경로에 직렬 접속된 직렬 트랩이 상기 출력단에 가장 가까이 배치되도록 상기 탄성파 필터를 제조하는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 이득 정합 임피던스와 잡음 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계가 어떠한 경우라도, 탄성파 필터의 출력 임피던스를, 통과 대역의 저역단 및 고역단의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스 근방에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 및 고역단의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해지는 탄성파 필터를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 고주파 모듈 등에 의하면, 통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감할 수 있기 때문에, 전송 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 고주파 모듈의 구성을 도시하는 개념도.
도 2는 실시 형태에 있어서의 공진자의 구성을 도시하는 개략도이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)에 도시한 일점쇄선에 있어서의 화살 표시 단면도.
도 3a는 잡음 정합 임피던스와 이득 정합 임피던스의 위치 관계가 변화되는 것을 설명하는 스미스차트.
도 3b는 실시 형태에 따른 탄성파 필터의 통과 대역 내에 있어서의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트.
도 3c는 실시 형태에 있어서, 잡음 정합 임피던스 및 이득 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 의존하여, 출력 임피던스의 롤이 회전하는 것을 설명하는 도면, 및, 그 일부 확대도.
도 4a는 실시예 1에 있어서의 잡음 정합 임피던스의 이득 정합 임피던스에 대한 위치를 설명하는 도면.
도 4b는 실시예 1에 있어서의 탄성파 필터의 회로 구성도.
도 4c는 실시예 1에 있어서의 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트.
도 5a는 실시예 2에 있어서의 잡음 정합 임피던스의 이득 정합 임피던스에 대한 위치를 설명하는 도면.
도 5b는 실시예 2에 있어서의 탄성파 필터의 회로 구성도.
도 5c는 실시예 2에 있어서의 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트.
도 6a는 실시예 3에 있어서의 잡음 정합 임피던스의 이득 정합 임피던스에 대한 위치를 설명하는 도면.
도 6b는 실시예 3에 있어서의 탄성파 필터의 회로 구성도.
도 6c는 실시예 3에 있어서의 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트.
도 7은 실시 형태에 따른 탄성파 필터의 제조 공정을 나타내는 플로우차트.
도 8a는 병렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터 및 비교예 1에 있어서의 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트.
도 8b는 병렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터 및 비교예 1에 있어서의 탄성파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면.
도 9a는 직렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터 및 비교예 2에 있어서의 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트.
도 9b는 직렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터 및 비교예 2에 있어서의 탄성파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는, 모두 본 발명의 바람직한 일 구체예를 나타내는 것이다. 따라서, 이하의 실시 형태에서 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태 등은 일례이며 본 발명을 한정하는 주지는 아니다. 따라서, 이하의 실시 형태에 있어서의 구성 요소 중, 본 발명의 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다.
또한, 각 도면은, 모식도이며, 반드시 엄밀하게 도시된 것은 아니다. 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화한다. 또한, 도시한 전극 구조에서는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 공진자 및 반사기에 있어서의 전극 핑거의 개수를 실제의 전극 핑거의 개수보다도 적게 도시하고 있다.
(실시 형태)
이하, 실시 형태에 대하여 설명한다.
[1. 전체 구성]
처음에, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)의 구성을 도시하는 개념도이다. 또한, 도 1에는, 고주파 모듈(1)과 함께 통신 장치(4)를 구성하는 RF 신호 처리 회로(RFIC : Radio Frequency Integrated Circuit)(3)도 아울러 도시되어 있다.
RFIC(3)는, 안테나 소자(도시하지 않음)에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로이다. 구체적으로는, RFIC(3)는, 안테나 소자로부터 고주파 모듈(1)을 통해 입력된 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 베이스 밴드 신호 처리 회로(도시하지 않음)에 출력한다.
다음에, 고주파 모듈(1)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)은 탄성파 필터(10)와 정합 회로(30)와 저잡음 증폭기(40)를 구비하고 있다.
탄성파 필터(10)는 안테나 소자로부터 입력단(11)(입력 단자)에 입력된 고주파 신호를 소정의 통과 대역에서 필터링하여 출력단(12)(출력 단자)으로부터 출력하는, 예를 들어 밴드 패스 필터이다. 탄성파 필터(10)는 고주파 모듈(1) 전체의 전송 특성을 향상시키기 위해, 출력단(12)으로부터 저잡음 증폭기(40)측을 본 임피던스에 의존하는 출력 임피던스 Z(Fout)를 갖는다. 이것에 대해서는, 저잡음 증폭기(40)의 설계 등에 의해 탄성파 필터(10)의 출력단(12)에 요구되는 임피던스와 아울러 후술한다.
또한, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)란, 당해 탄성파 필터(10)의 출력단(12)으로부터 탄성파 필터(10) 내부를 보았을 때의 임피던스를 말한다.
본 실시 형태에서는, 탄성파 필터(10)는 탄성 표면파(SAW : Surface Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 공진자를 포함하고 있다. 또한, 탄성파 필터(10)는 밴드 패스 필터에 한하지 않고, 예를 들어 하이 패스 필터 또는 로우 패스 필터여도 상관없다. 또한, 탄성파 필터(10)의 구성은, 상기에 한하지 않고, 예를 들어 벌크파(BAW : Bulk Acoustic Wave) 또는 탄성 경계파를 사용한 탄성파 공진자를 포함하고 있어도 상관없다.
정합 회로(30)는 탄성파 필터(10)의 출력단(12)으로부터 저잡음 증폭기(40)에 당해 정합 회로(30)가 접속된 회로 부분을 보았을 때의 임피던스를 조정하는 회로이다. 본 실시 형태에서는, 정합 회로(30)는 당해 정합 회로(30)의 입력 단자와 출력 단자를 연결하는 경로에 직렬 접속된 인덕터를 포함한다.
일반적으로, 전단의 회로와 후단의 회로 사이에 설치되는 접속 회로는, 전단의 회로의 출력단으로부터 후단의 회로측을 보았을 때의 임피던스가 특성 임피던스(예를 들어 50Ω)로 되도록, 설계되어 있다.
이에 반해, 본 실시 형태에서는, 정합 회로(30)가 인덕터를 포함하고 있음으로써, 탄성파 필터(10)의 출력단(12)으로부터 저잡음 증폭기(40)측을 본 임피던스는 반드시 특성 임피던스로는 되지 않는다. 이와 같은 정합 회로(30)는 일반적인 T형 혹은 π형의 정합 회로에 비해, 소자수를 삭감할 수 있기 때문에, 소형화가 가능해진다.
또한, 정합 회로(30)의 구성은 이에 한하지 않고, 당해 경로에 접속된 임피던스 소자를 포함하고 있으면 된다. 구체적으로는, 정합 회로(30)는 입력 단자와 출력 단자를 연결하는 경로에 직렬 접속된 인덕터 또는 캐패시터, 혹은, 당해 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 인덕터 또는 캐패시터 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 있어서, 정합 회로(30)는 필수적인 구성 요소가 아니라, 설치되어 있지 않아도 상관없다.
저잡음 증폭기(40)는 수신 후의 미약한 전파를 가능한 한 잡음을 증가시키지 않고 증폭하는 증폭기이다. 즉, 저잡음 증폭기(40)는 탄성파 필터(10)로부터 출력된 고주파 신호를 증폭하는 로우 노이즈 앰프 회로이며, 트랜지스터 등을 포함한다.
[2. 탄성파 필터]
계속해서, 탄성파 필터(10)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)는 이하에서 설명하는 공진자를 포함하고, 구체적으로는 종결합형의 필터 구조를 갖는다.
[2-1. 공진자 구조]
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 공진자(100)의 구성을 도시하는 개략도이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)에 도시한 일점쇄선에 있어서의 화살 표시 단면도이다. 또한, 도 2에 도시한 공진자(100)는 탄성파 필터(10)를 구성하는 복수의 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것이며, 전극을 구성하는 전극 핑거의 개수나 길이 등은 이것에 한정되지 않는다.
도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 공진자(100)는 압전 기판(123)과, 빗 형상을 갖는 IDT 전극(101a) 및 IDT 전극(101b)을 포함하고 있다.
압전 기판(123)은, 예를 들어 소정의 커트각으로 절단된 LiNbO3의 단결정을 포함한다. 압전 기판(123)에서는, 소정의 방향으로 탄성 표면파가 전파된다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(123) 상에는, 대향하는 한 쌍의 IDT 전극(101a) 및 IDT 전극(101b)이 형성되어 있다. IDT 전극(101a)은 서로 평행한 복수의 전극 핑거(110a)와, 복수의 전극 핑거(110a)를 접속하는 버스 바 전극(111a)을 포함하고 있다. 또한, IDT 전극(101b)은, 서로 평행한 복수의 전극 핑거(110b)와, 복수의 전극 핑거(110b)를 접속하는 버스 바 전극(111b)을 포함하고 있다. IDT 전극(101a)과 IDT 전극(101b)은, IDT 전극(101a)과 IDT 전극(101b) 중 한쪽의 복수의 전극 핑거(110a)의 각각의 사이에, 다른 쪽의 복수의 전극 핑거(110a)의 각각이 배치되는 구성으로 되어 있다.
또한, IDT 전극(101a) 및 IDT 전극(101b)은, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 밀착층(124a)과 주전극층(124b)이 적층된 구조로 되어 있다.
밀착층(124a)은 압전 기판(123)과 주전극층(124b)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서는, 예를 들어 NiCr이 사용된다.
주전극층(124b)은, 재료로서, 예를 들어, Pt가 사용된다. 주전극층(124b)은 1종류의 막 두께여도 되고, 복수의 막 두께여도 된다.
보호층(125)은 IDT 전극(101a) 및 IDT 전극(101b)을 덮도록 형성되어 있다. 보호층(125)은 주전극층(124b)을 외부 환경으로부터 보호하고, 주파수 온도 특성을 조정하며, 및, 내습성을 높이는 것 등을 목적으로 하는 층이다. 보호층(125)은, 예를 들어 이산화규소를 주성분으로 하는 막이다. 보호층(125)은 1종류의 막 두께여도 되고, 복수의 막 두께여도 된다.
또한, 밀착층(124a), 주전극층(124b) 및 보호층(125)을 구성하는 재료는, 상술한 재료에 한정되지 않는다. 또한, IDT 전극(101a) 및 IDT 전극(101b)은, 상기 적층 구조가 아니어도 된다. IDT 전극(101a) 및 IDT 전극(101b)은, 예를 들어 Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금을 포함하고 있어도 되고, 또한 상기의 금속 또는 합금을 포함하는 복수의 적층체을 포함하고 있어도 된다. 또한, 보호층(125)은 형성되어 있지 않아도 된다.
이상과 같은 공진자(100)에 의해, 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)는 상술한 밴드 패스 필터를 형성한다.
[2-2. 출력 임피던스 조정의 개요]
여기서, 고주파 모듈(1) 전체의 잡음 지수는, 탄성파 필터(10)의 전송 특성의 영향을 받기 때문에, 탄성파 필터(10)의 통과 대역의 특히 저역단 fL(통과 대역의 하한 주파수) 및 고역단 fH(통과 대역의 상한 주파수)에서 열화되기 쉽다. 따라서, 당해 통과 대역 전체에 걸쳐 고주파 모듈(1)의 잡음 지수의 열화를 억제하기 위해서는, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH에 있어서의 잡음 지수를 개선하는 것이 필요하다.
이것에 관해, 본원 발명자들은 예의 검토한 결과, 다음의 것에 주목하여 상기 잡음 지수의 개선을 도모하기에 이르렀다. 즉, 일반적으로, 탄성파 필터와 저잡음 증폭기에서는, 탄성파 필터의 통과 대역 중앙부에 있어서 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되도록 임피던스 정합되어 있다. 그러나, 한편, 일반적으로, 저잡음 증폭기에서는, 이득이 최대로 되는 임피던스와 잡음 지수가 최소로 되는 임피던스가 상이하다.
따라서, 탄성파 필터의 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH에 있어서, 저잡음 증폭기의 잡음 지수가 작아지도록 탄성파 필터와 저잡음 증폭기를 임피던스 정합시킴으로써, 당해 통과 대역 전체에 걸쳐 고주파 모듈의 잡음 지수의 열화를 억제할 수 있다는 생각에 이르렀다.
단, 저잡음 증폭기에 있어서, 이득이 최대로 되는 임피던스와 잡음 지수가 최소로 되는 임피던스의 상대 관계는, 당해 저잡음 증폭기의 설계 등에 의존한다. 이 때문에, 상기와 같이 임피던스 정합시키기 위해서는, 탄성파 필터의 후단에 접속되는 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되는 임피던스와 잡음 지수가 최소로 되는 임피던스의 상대 관계에 의존하여, 당해 탄성파 필터를 설계할 필요가 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)는 출력단(12)으로부터 저잡음 증폭기(40)측을 본 임피던스에 의존하여 조정된 출력 임피던스 Z(Fout)를 갖는다. 구체적으로는, 당해 출력 임피던스 Z(Fout)는 탄성파 필터(10)의 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 잡음 정합 임피던스 및 이득 정합 임피던스 중, 잡음 정합 임피던스 근방에 스미스차트 상에서 위치한다.
여기서, 잡음 정합 임피던스는, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수가 최소로 되는 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스를 나타낸다. 즉, 잡음 정합 임피던스는, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수가 최소로 될 때에, 탄성파 필터(10)의 출력단(12)으로부터 저잡음 증폭기(40)측을 본 임피던스의 복소 공액 임피던스이다. 바꾸어 말하면, 잡음 정합 임피던스는, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수가 최소로 되기 위해 탄성파 필터(10)의 출력단(12)에 요구되는 임피던스이다.
또한, 이득 정합 임피던스는, 저잡음 증폭기(40)의 이득이 최대로 되는 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스를 나타낸다. 즉, 이득 정합 임피던스는, 저잡음 증폭기(40)의 이득이 최대로 될 때에, 탄성파 필터(10)의 출력단(12)으로부터 저잡음 증폭기(40)측을 본 임피던스의 복소 공액 임피던스이다. 바꾸어 말하면, 이득 정합 임피던스는, 저잡음 증폭기(40)의 이득이 최대로 되기 위해 탄성파 필터(10)의 출력단(12)에 요구되는 임피던스이다.
이들 잡음 정합 임피던스와 이득 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계는, 저잡음 증폭기(40) 단체의 임피던스, 및, 탄성파 필터(10)와 저잡음 증폭기(40) 사이의 정합 회로(30) 등에 의한 임피던스 조정에 의해 규정된다. 이 때문에, 잡음 정합 임피던스와 이득 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계는, 고주파 모듈(1)을 구성하는 저잡음 증폭기(40) 등의 회로 소자, 및, 정합 회로(30) 등의 회로 구성에 의해 변화된다.
도 3a는 잡음 정합 임피던스와 이득 정합 임피던스의 위치 관계가 변화되는 것을 설명하는 스미스차트이다.
또한, 도 3a에서는, 정합 회로(30) 등에 의해 이득 정합 임피던스 Gain_max가 소정의 임피던스(예를 들어 50 이상 70Ω 미만) 부근으로 조정되어 있는 경우를 예로 도시하고 있고, 이하에서는, 이것을 전제로 설명한다. 단, 이득 정합 임피던스 Gain_max의 값은 상기의 소정의 임피던스에 한하지 않고, 고주파 모듈(1)에 요구되는 특성 등에 따라서, 적절히 조정될 수 있다.
또한, 도 3a에 도시한 NF 최소 영역은, 예를 들어 잡음 정합 임피던스 NF_min으로부터 소정량(예를 들어 0.1dB)만큼 잡음 지수가 열화(증대)된 NF 써클로 둘러싸인 영역을 나타낸다. 또한, 도 3a에 도시한 Gain 최대 영역은, 예를 들어 이득 정합 임피던스 Gain_max로부터 소정량(예를 들어, 0.5dB)만큼 이득이 열화(저하)된 게인 써클을 나타낸다. 이것은, 이후의 도면에 있어서도 마찬가지이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 이득 정합 임피던스 Gain_max가 소정의 임피던스로 조정되어 있는 경우, 스미스차트 상에서, 잡음 정합 임피던스 NF_min은 이득 정합 임피던스 Gain_max의 주위의 어느 방향에도 위치할 수 있다.
즉, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스 Gain_max를 기준으로 상하 좌우의 4개의 영역(사분면)을 규정하면, 이득 정합 임피던스 Gain_max는, 스미스차트 상에서 다음 4개의 영역 (i)∼(iv) 중 어느 것에도 위치할 수 있다. 4개의 영역 (i)∼(iv)란, 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역인 영역 (i), 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 우측 또한 상측의 영역인 영역 (ii), 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 우측 또한 하측의 영역인 영역 (iii), 및 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역인 영역 (iv)이다.
도 3b는 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)를 나타내는 스미스차트이다. 또한, 도 3b에서는, 통과 대역 외의 일부의 출력 임피던스에 대해서도 파선으로 나타내고 있다. 또한, 도 3b에 나타내는 출력 임피던스 Z(Fout)의 궤적은 일례이며, 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)의 궤적은 이것에 한정되지 않는다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)는 스미스차트 상에서, 통과 대역의 저역단 fL로부터 고역단 fH에 걸쳐 롤 R을 형성한다. 이 롤 R은, 저역단 fL측의 롤 RL 및 고역단 fH측의 롤 RH를 포함하고, 저역단 fL 및 고역단 fH가 롤 RL 및 RH의 일방측에 위치하고 있다. 따라서, 이하에서는, 스미스차트 상에서, 롤 RL 및 RH의 배열 방향에 대하여 수직 또한 저역단 fL 및 고역단 fH를 향하는 방향을 「롤의 방향」으로서 설명한다.
이와 같은 출력 임피던스 Z(Fout)의 롤 R은, 통과 대역 중앙부의 출력 임피던스 Z(Fout)가 이득 정합 임피던스 Gain_max로 되도록 조정되어 있는 경우, 잡음 정합 임피던스 NF_min과 이득 정합 임피던스 Gain_max의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 의존하여 회전한다.
도 3c는 본 실시 형태에 있어서, 잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 의존하여, 출력 임피던스 Z(Fout)의 롤 R이 회전하는 것을 설명하는 도면, 및, 그 일부 확대도이다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 탄성파 필터(10)는 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키기 위해, 통과 대역 중앙부의 출력 임피던스 Z(Fout)가 이득 정합 임피던스 Gain_max로 되도록 조정되면서, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 출력 임피던스가 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방으로 되도록 조정되어 있다.
따라서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 스미스차트 상에서 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 상측에 위치하는 경우, 탄성파 필터(10)는 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽(도 3c에서는 고역단 fH)의 주파수에 있어서 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 스미스차트 상에서 위치하는 출력 임피던스 Z(Fout)를 갖는다. 이 때문에, 스미스차트 상에서, 상기 롤은 대략 상향으로 된다.
한편, 스미스차트 상에서 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 하측에 위치하는 경우, 탄성파 필터(10)는 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽(도 3c에서는 고역단 fH)의 주파수에 있어서 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 스미스차트 상에서 위치하는 출력 임피던스 Z(Fout)를 갖는다. 이 때문에, 스미스차트 상에서, 상기 롤은 대략 하향으로 된다.
여기서, 스미스차트 상에서, 출력 임피던스 Z(Fout)가 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 위치한다란, 일부 확대도에 도시한 바와 같이, 잡음 정합 임피던스 NF_min까지의 거리 D(NF) 및 이득 정합 임피던스 Gain_max까지의 거리 D(Gain)가 D(NF)<D(Gain)를 만족시키는 것이다. 즉, 출력 임피던스 Z(Fout)는 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 스미스차트 상에서 잡음 정합 임피던스 NF_min과 이득 정합 임피던스 Gain_max를 연결하는 선분의 수직 이등분선보다 잡음 정합 임피던스 NF_min측에 위치한다.
또한, 일부 확대도에 도시한 바와 같이, 스미스차트 상에서, 통과 대역에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)의 궤적은, 잡음 정합 임피던스 NF_min과 이득 정합 임피던스 Gain_max를 연결하는 선(도면 중의 점선)과 교차하고 있다.
이상과 같은 출력 임피던스 Z(Fout)를 갖는 탄성파 필터(10)를 사용함으로써, 본 실시 형태에 따르면, 탄성파 필터(10)의 통과 대역의 특히 저역단 및 고역단에서 열화되기 쉬운 잡음 지수를 개선할 수 있다. 이 때문에, 고주파 모듈(1) 전체의 잡음 지수의 열화를 저감하여 전송 특성을 향상시킬 수 있다.
[3. 실시예]
따라서, 이하, 이득 정합 임피던스 Gain_max와 잡음 정합 임피던스 NF_min의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 따른 탄성파 필터(10)의 구성 및 임피던스 특성에 대하여, 실시예를 사용하여 상세하게 설명한다.
[3-1. 실시예 1]
먼저, 실시예 1로서, 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역 (i)에 위치하는 경우에 대하여 설명한다.
도 4a는 실시예 1에 있어서의 잡음 정합 임피던스 NF_min의 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대한 위치를 설명하는 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 잡음 정합 임피던스 NF_min은 영역 (i)에 위치하고 있는 것으로 한다. 예를 들어, 잡음 정합 임피던스 NF_min은, 영역 (i) 중 이득 정합 임피던스 Gain_max에 비교적 가까운 영역에 위치하고 있다.
도 4b는 실시예 1에 있어서의 탄성파 필터(10A)의 회로 구성도이다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 탄성파 필터(10A)는, 입력단(11)측으로부터 순서대로 직렬 공진자(21), 병렬 공진자(22) 및 종결합 공진자(23)를 구비한다.
직렬 공진자(21)는 입력단(11)과 출력단(12)을 연결하는 경로에 직렬 접속된 공진자이다. 병렬 공진자(22)는 당해 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 공진자이다. 이들 직렬 공진자(21) 및 병렬 공진자(22)는 래더측의 필터 구조를 형성한다.
종결합 공진자(23)는 입력단(11)과 출력단(12)을 연결하는 경로에 직렬 접속된 종결합형의 필터 구조이다. 본 실시예에서는, 종결합 공진자(23)는 출력단(12)에 가장 가까이 배치되어 있다. 즉, 종결합 공진자(23)와 출력단(12)은, 다른 공진자가 접속되지 않고 접속되어 있다.
이와 같이, 실시예 1에 따른 탄성파 필터(10A)는, 래더형의 필터 구조와 종결합형의 필터 구조가 조합되어 있다. 또한, 탄성파 필터(10A)의 구성은 이에 한하지 않고, 예를 들어 종결합형의 필터 구조[즉 종결합 공진자(23)]만을 포함하고 있어도 상관없다.
도 4c는 실시예 1에 있어서의 탄성파 필터(10A)의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 또한, 도 4c에서는, 탄성파 필터(10A)의 통과 대역에 있어서의 당해 출력 임피던스가 실선으로 나타내어지고, 통과 대역 외의 당해 출력 임피던스가 실선으로 나타내어져 있다. 이것은, 이후의 실시예에 있어서의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트에 있어서도 마찬가지이다.
이때, 도시는 생략하고 있지만, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽(본 실시예에서는 저역단 fL)에 있어서의 출력 임피던스는, 잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max 중 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 위치하고 있다.
또한, 도 4c로부터 명백해지는 바와 같이, 본 실시예 1에서는, 통과 대역의 저역단 fL로부터 고역단 fH에 걸쳐 형성되는 롤의 방향이 영역 (i)측으로 되어 있다. 구체적으로는, 통과 대역의 저역단 fL에 있어서의 출력 임피던스가 영역 (i)에 위치하고, 통과 대역의 고역단 fH에 있어서의 출력 임피던스가 영역 (ii)에 위치하고 있다.
[3-2. 실시예 2]
계속해서, 실시예 2로서, 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 우측의 영역 (ii) 또는 (iii)에 위치하는 경우에 대하여 설명한다.
도 5a는 실시예 2에 있어서의 잡음 정합 임피던스 NF_min의 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대한 위치를 설명하는 도면이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 잡음 정합 임피던스 NF_min은 영역 (ii) 또는 (iii)에 위치하고 있는 것으로 한다. 예를 들어, 잡음 정합 임피던스 NF_min은, 영역 (ii) 중 이득 정합 임피던스 Gain_max에 비교적 가까운 영역에 위치하고 있다.
도 5b는 실시예 2에 있어서의 탄성파 필터(10B)의 회로 구성도이다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 탄성파 필터(10B)는, 실시예 1에 따른 탄성파 필터(10A)에 비해 병렬 공진자(24)를 더 구비한다.
병렬 공진자(24)는 출력단(12)에 가장 가까이 배치되고, 또한, 입력단(11)과 출력단(12)을 연결하는 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 병렬 트랩이다. 즉, 병렬 공진자(24)와 출력단(12)은, 다른 공진자가 접속되지 않고 접속되어 있다.
이와 같이, 실시예 2에 따른 탄성파 필터(10B)는, 래더형의 필터 구조와 종결합형의 필터 구조의 조합에, 병렬 트랩이 부가되어 있다. 또한, 탄성파 필터(10B)의 구성은 이에 한하지 않고, 예를 들어 종결합형의 필터 구조[즉 종결합 공진자(23)]와 병렬 트랩[즉 병렬 공진자(24)]만을 포함하고 있어도 상관없다.
여기서, 병렬 공진자(24)(병렬 트랩)는 탄성파 필터(10B)의 통과 대역의 저역단 fL보다도 주파수가 낮은 공진점을 갖는다. 즉, 당해 공진점의 주파수(공진 주파수)를 fr로 하면, fr<fL을 만족시킨다.
도 5c는 실시예 2에 있어서의 탄성파 필터(10B)의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
이때, 도시는 생략하고 있지만, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽(본 실시예에서는 고역단 fH)에 있어서의 출력 임피던스는, 잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max 중 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 위치하고 있다.
또한, 도 5c로부터 명백해지는 바와 같이, 본 실시예 2에서는, 통과 대역의 저역단 fL로부터 고역단 fH에 걸쳐 형성되는 롤의 방향이 영역 (ii)측으로 되어 있다. 즉, 실시예 2에 따른 탄성파 필터(10B)는, 실시예 1에 따른 탄성파 필터(10A)에 비해, 병렬 공진자(24)(병렬 트랩)를 구비함으로써, 상기 롤의 방향이 시계 방향으로 회전하고 있다. 구체적으로는, 통과 대역의 저역단 fL에 있어서의 출력 임피던스가 영역 (i)에 위치하고, 통과 대역의 고역단 fH에 있어서의 출력 임피던스가 영역 (ii)에 위치하고 있다.
[3-3. 실시예 3]
계속해서, 실시예 3으로서, 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역 (iv)에 위치하는 경우에 대하여 설명한다.
도 6a는 실시예 3에 있어서의 잡음 정합 임피던스 NF_min의 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대한 위치를 설명하는 도면이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 잡음 정합 임피던스 NF_min은 영역 (iv)에 위치하고 있는 것으로 한다. 예를 들어, 잡음 정합 임피던스 NF_min은, 영역 (ii) 중 이득 정합 임피던스 Gain_max에 비교적 가까운 영역에 위치하고 있다.
도 6b는 실시예 3에 있어서의 탄성파 필터(10C)의 회로 구성도이다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 탄성파 필터(10C)는, 실시예 1에 따른 탄성파 필터(10A)에 비해 직렬 공진자(25)를 더 구비한다.
직렬 공진자(25)는 출력단(12)에 가장 가까이 배치되고, 또한, 입력단(11)과 출력단(12)을 연결하는 경로에 직렬 접속된 직렬 트랩이다. 즉, 직렬 공진자(25)와 출력단(12)은, 다른 공진자가 접속되지 않고 접속되어 있다.
이와 같이, 실시예 3에 따른 탄성파 필터(10C)는, 래더형의 필터 구조와 종결합형의 필터 구조의 조합에, 직렬 트랩이 부가되어 있다. 또한, 탄성파 필터(10C)의 구성은 이에 한하지 않고, 예를 들어 종결합형의 필터 구조[즉 종결합 공진자(23)]와 직렬 트랩[즉 직렬 공진자(25)]만을 포함하고 있어도 상관없다.
여기서, 직렬 공진자(25)(직렬 트랩)는 탄성파 필터(10C)의 통과 대역의 고역단 fH보다도 주파수가 높은 반공진점을 갖는다. 즉, 당해 반공진점의 주파수(반공진 주파수)를 fa로 하면, fa>fH를 만족시킨다.
도 6c는 실시예 3에 있어서의 탄성파 필터(10C)의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
이때, 도시는 생략하고 있지만, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽(본 실시예에서는 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽)에 있어서의 출력 임피던스는, 잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max 중 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방에 위치하고 있다.
또한, 도 6c로부터 명백해지는 바와 같이, 본 실시예 3에서는, 통과 대역의 저역단 fL로부터 고역단 fH에 걸쳐 형성되는 롤의 방향이 영역 (i)과 (ii)의 경계부로 되어 있다. 즉, 실시예 3에 따른 탄성파 필터(10C)는, 실시예 1에 따른 탄성파 필터(10A)에 비해, 직렬 공진자(25)(직렬 트랩)를 구비함으로써, 상기 롤의 방향이 반시계 방향으로 회전하고 있다. 구체적으로는, 통과 대역의 저역단 fL에 있어서의 출력 임피던스가 영역 (iv)에 위치하고, 통과 대역의 고역단 fH에 있어서의 출력 임피던스가 영역 (i)에 위치하고 있다.
[4. 제조 방법]
이상의 실시예 1∼3을 사용하여 설명한 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)는, 예를 들어 다음과 같은 제조 공정(제조 방법)에 의해 제조된다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이다. 즉, 도 7에는 출력단(12)측에 저잡음 증폭기(40)가 접속되는 탄성파 필터(10)의 제조 공정이 도시되어 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 탄성파 필터(10)의 제조 방법은, 잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max를 취득하는 제1 공정(S10)과, 탄성파 필터(10)를 제조하는 제2 공정(S20)을 포함한다.
제1 공정(S10)에서는, 예를 들어 탄성파 필터(10)가 제조되기 전의 고주파 모듈(1)에 있어서, 탄성파 필터(10)의 출력단(12)으로 되어야 할 점으로부터 저잡음 증폭기(40)측의 임피던스를 측정함으로써, 2개의 정합 임피던스(잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max)를 취득한다.
또한, 이들 2개의 정합 임피던스를 취득하는 방법은, 이에 한하지 않고, 예를 들어 저잡음 증폭기(40)의 구성 등의 사양, 및, 탄성파 필터(10)로부터 저잡음 증폭기(40)까지의 회로 구성 등을 사용하여, EDA(Electronic Design Automation) 등의 자동 툴에 의해 취득해도 상관없다. 즉, 제1 공정(S10)은 당해 자동 툴을 갖는 컴퓨터에 있어서 실행되어도 상관없다.
제2 공정(S20)에서는, 제1 공정(S10)에서 취득한 2개의 정합 임피던스의 스미스차트 상의 위치 관계에 따라서, 탄성파 필터(10)를 제조한다. 본 공정에서는, 예를 들어 2개의 정합 임피던스의 위치 관계를 컴퓨터가 판정하고, 판정 결과를 사용하여 CAD(Computer-Aided Design) 장치 등이 탄성파 필터(10)의 구성 및 설계 파라미터를 결정한다. 그리고, 결정한 구성 및 설계 파라미터에 따라서 공진자 등을 제작함으로써, 탄성파 필터(10)가 제조된다.
또한, 제1 공정 및 제2 공정 중 적어도 일부는, 설계자에 의한 컴퓨터와의 대화적인 조작에 의해, 당해 컴퓨터에 있어서 실행되어도 상관없다.
또한, 상기 제2 공정(S20)에서는, (i) 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역(상기 설명의 영역(i))에 위치하는 경우, 종결합형의 필터 구조가 출력단(12)에 가장 가까이 배치되도록 탄성파 필터(10)를 제조한다. 즉, 이 경우, 제2 공정에서는, 탄성파 필터(10)로서 실시예 1에 따른 탄성파 필터(10A)를 제조한다.
또한, 상기 제2 공정(S20)에서는, (ii) 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 우측의 영역에 위치하는 경우(상기 설명의 영역 (ii) 또는 (iii)에 위치하는 경우), 입력단(11)과 출력단(12)을 연결하는 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 병렬 트랩[즉 병렬 공진자(24)]이 출력단(12)에 가장 가까이 배치되도록 탄성파 필터(10)를 제조한다. 즉, 이 경우, 제2 공정에서는, 탄성파 필터(10)로서 실시예 2에 따른 탄성파 필터(10B)를 제조한다.
또한, 상기 제2 공정(S20)에서는, (iii) 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역에 위치하는 경우(상기 설명의 영역 (iv)에 위치하는 경우), 입력단(11)과 출력단(12)을 연결하는 경로에 직렬 접속된 직렬 트랩[즉 직렬 공진자(25)]이 출력단(12)에 가장 가까이 배치되도록 탄성파 필터(10)를 제조한다. 즉, 이 경우, 제2 공정에서는, 탄성파 필터(10)로서 실시예 3에 따른 탄성파 필터(10C)를 제조한다.
이와 같은 제조 공정에 의해, 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)가 제조된다.
[5. 효과 등]
이상, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 대하여, 탄성파 필터(10)로서 실시예 1∼3에 따른 탄성파 필터(10A∼10C)를 사용하면서 설명하였다. 이하에서는, 이와 같은 고주파 모듈(1)에 의해 발휘되는 효과에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)가 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방인 것에 의해, 당해 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감할 수 있다. 이에 의해, 고주파 모듈(1) 전체에 대해서는, 잡음 지수의 열화가 발생하기 쉬운 통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감할 수 있기 때문에, 전송 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 전송 특성이 우수한 고주파 모듈(1)을 제공할 수 있다.
특히, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 예를 들어 실시예 2에서는, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)가 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 어느 주파수에 있어서도 잡음 정합 임피던스 NF_min 근방인 것에 의해, 당해 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감할 수 있다. 이에 의해, 고주파 모듈(1) 전체에 대해서는, 잡음 지수의 열화가 발생하기 쉬운 통과 대역단의 양쪽의 잡음 지수의 열화를 저감할 수 있기 때문에, 전송 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 탄성파 필터(10)가 종결합형의 필터 구조[즉 종결합 공진자(23)]를 가짐으로써, 전극 파라미터 등을 조정함으로써, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)를 용이하게 변경할 수 있다. 이 때문에, 저잡음 증폭기(40)의 설계 등에 의해 규정되는 잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max에 따라서, 적절한 출력 임피던스 Z(Fout)를 갖는 탄성파 필터(10)를 구성할 수 있다. 따라서, 예를 들어 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)에 대하여, 통과 대역 중앙부에서는 이득 정합 임피던스 Gain_max에 맞추면서, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에서는 잡음 정합 임피던스 NF_min에 맞출 수 있다. 이 때문에, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 예를 들어 실시예 1에서는, 종결합형의 필터 구조와 출력단 사이에 다른 공진자가 접속되어 있는 경우에 비해, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)를, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스 Gain_max의 좌측 또한 상측의 영역에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 예를 들어 실시예 2에서는, 출력단에 가장 가까이 배치된 병렬 트랩[즉 병렬 공진자(24)]을 가짐으로써, 당해 병렬 트랩을 갖지 않는 경우에 비해, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)를, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스 Gain_max의 우측의 영역에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 예를 들어 실시예 2에서는, 병렬 트랩이, 통과 대역의 저역단 fL보다도 주파수가 낮은 공진점을 갖는다. 이와 같은 공진점을 갖는 병렬 트랩에 의해, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)에 대하여, 통과 대역 중앙부에서는 이득 정합 임피던스 Gain_max에 맞추면서, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에서는 잡음 정합 임피던스 NF_min에 맞출 수 있다.
이것에 대하여, 실시예 2의 비교예(비교예 1)를 사용하여 설명한다.
도 8a 및 도 8b는, 실시예 2의 효과를 설명하기 위해, 병렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터(도면 중의 「병렬 트랩 없음」) 및 통과 대역의 저역단 fL보다 주파수가 높거나 또는 동등한 공진점을 갖는 병렬 트랩을 갖는 탄성파 필터(도면 중의 「비교예 1」)를 비교하여 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 8a는 이들 2개의 탄성파 필터 각각의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트이고, 도 8b는 이들 2개의 탄성파 필터 각각의 통과 특성을 나타내는 도면이다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 비교예 1에 따른 탄성파 필터의 출력 임피던스는, 병렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터의 출력 임피던스에 비해, 통과 대역에 형성되는 롤이 회전하지 않고, 롤의 위치가 시프트되어 있다. 즉, 비교예 1에 따른 탄성파 필터의 출력 임피던스는, 통과 대역단이 잡음 정합 임피던스 NF_min에 맞지 않을 뿐만 아니라, 통과 대역 중앙부가 이득 정합 임피던스 Gain_max로부터 이격되어 버린다.
따라서, 도 8b에 도시한 바와 같이, 비교예 1에 따른 탄성파 필터는, 병렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터에 비해, 통과 대역 내의 로스가 열화(증대)되게 된다.
이에 반해, 실시예 2에서는, 병렬 트랩이, 통과 대역의 저역단 fL보다도 주파수가 낮은 공진점을 갖는다. 이 때문에, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시예 2에서는, 통과 대역의 저역단 fL로부터 고역단 fH에 걸쳐 형성되는 롤의 방향이 영역 (ii)측으로 되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 당해 롤은, 병렬 트랩의 용량 성분을 조정함으로써, 영역 (ii) 및 영역 (iii) 중 어느 쪽을 향하는 것도 가능하다. 병렬 트랩의 용량 성분은, 예를 들어 병렬 트랩을 구성하는 IDT 전극(101a 및 101b)의 설계 파라미터(교차 폭, 대(對)수, 피치, 막 두께 등)에 의해 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 예를 들어 실시예 3에서는, 출력단에 가장 가까이 배치된 직렬 트랩[즉 직렬 공진자(25)]을 가짐으로써, 당해 직렬 트랩을 갖지 않는 경우에 비해, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)를, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스 Gain_max의 좌측 또한 하측의 영역에 위치시키기 쉬워진다. 이 때문에, 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 예를 들어 실시예 3에서는, 통과 대역의 고역단 fH보다도 주파수가 높은 반공진점을 갖는다. 이와 같은 반공진점을 갖는 직렬 트랩에 의해, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)에 대하여, 통과 대역 중앙부에서는 이득 정합 임피던스 Gain_max에 맞추면서, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에서는 잡음 정합 임피던스 NF_min에 맞출 수 있다.
이것에 대하여, 실시예 3의 비교예(비교예 2)를 사용하여 설명한다.
도 9a 및 도 9b는, 실시예 3의 효과를 설명하기 위해, 직렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터(도면 중의 「직렬 트랩 없음」), 및, 통과 대역의 고역단 fH보다 주파수가 낮거나 또는 동등한 반공진점을 갖는 직렬 트랩을 갖는 탄성파 필터(도면 중의 「비교예 2」)를 비교하여 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 9a는 이들 2개의 탄성파 필터 각각의 출력 임피던스를 나타내는 스미스차트이며, 도 9b는 이들 2개의 탄성파 필터 각각의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 비교예 2에 따른 탄성파 필터의 출력 임피던스는, 직렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터의 출력 임피던스에 비해, 통과 대역에 형성되는 롤은 회전하지만, 롤의 위치가 시프트되어 있다. 즉, 비교예 2에 따른 탄성파 필터의 출력 임피던스는, 통과 대역 중앙부가 이득 정합 임피던스 Gain_max로부터 이격되어 버린다.
따라서, 도 9b에 도시한 바와 같이, 비교예 2에 따른 탄성파 필터는, 직렬 트랩을 갖지 않는 탄성파 필터에 비해, 통과 대역 내의 로스가 열화(증대)되게 된다.
이에 반해, 실시예 3에서는, 직렬 트랩이, 통과 대역의 고역단 fH보다도 주파수가 높은 반공진점을 갖는다. 이 때문에, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시예 3에서는, 통과 대역의 저역단 fL로부터 고역단 fH에 걸쳐 형성되는 롤의 방향이 영역 (iv)측으로 되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 당해 롤은, 직렬 트랩의 용량 성분을 조정함으로써, 영역 (i)를 향하는 것도 가능하다. 따라서, 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 영역 (i)에 위치하는 경우에, 직렬 트랩을 설치해도 상관없다. 직렬 트랩의 용량 성분은, 예를 들어 직렬 트랩을 구성하는 IDT 전극(101a 및 101b)의 설계 파라미터(교차 폭, 대수, 피치, 막 두께 등)에 의해 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 모듈(1)에 의하면, 스미스차트 상에서, 통과 대역에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)의 궤적은, 잡음 정합 임피던스 NF_min과 이득 정합 임피던스 Gain_max를 연결하는 선과 교차한다. 이 때문에, 통과 대역단의 잡음 지수의 열화를 저감하면서, 이득 특성 및 잡음 특성을 양립시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)의 제조 방법은, 2개의 정합 임피던스(이득 정합 임피던스 Gain_max 및 잡음 정합 임피던스 NF_min)를 취득하는 공정(S10)과, 취득한 2개의 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 의존하여, 탄성파 필터(10)를 제조하는 공정(S20)을 포함한다. 이에 의해, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감할 수 있는 탄성파 필터(10)를 제조할 수 있다. 따라서, 이와 같이 제조된 탄성파 필터(10)를, 당해 탄성파 필터(10)로부터 출력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(40)를 구비하는 예를 들어 고주파 모듈(1)에 적용한 경우, 당해 고주파 모듈(1)의 전송 특성의 향상이 도모된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 탄성파 필터(10)의 제조 방법에 의하면, 다음 3개의 경우의 각각에 대하여, 탄성파 필터(10)의 출력 임피던스 Z(Fout)를, 통과 대역의 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽에 있어서, 스미스차트 상에서 이득 정합 임피던스 Gain_max 근방에 위치시키기 쉬워진다. 즉, 2개의 정합 임피던스(이득 정합 임피던스 Gain_max 및 잡음 정합 임피던스 NF_min)의 스미스차트 상에서의 위치 관계가 어떠한 경우라도, 이와 같은 효과를 발휘할 수 있다. 이 때문에, 저역단 fL 및 고역단 fH의 양쪽의 주파수에 있어서, 저잡음 증폭기(40)의 잡음 지수를 저감하는 것이 가능해지는 탄성파 필터(10)를 제조할 수 있다. 3개의 경우란, 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역(본 실시 형태의 영역 (i))에 위치하는 경우, 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 우측의 영역에 위치하는 경우(본 실시 형태의 영역 (ii) 또는 (iii)), 및 잡음 정합 임피던스 NF_min이 이득 정합 임피던스 Gain_max에 대하여 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역(본 실시 형태의 영역 (iv))에 위치하는 경우이다.
(변형예)
이상, 본 발명에 따른 고주파 모듈 및 탄성파 필터의 제조 방법에 대하여, 실시예 1∼3을 사용하여 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 고주파 모듈을 내장한 통신 장치 등의 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 상기 설명에서는, 탄성파 필터(10)가 종결합형의 필터 구조[즉, 실시예 1∼3에 있어서의 종결합 공진자(23)]를 갖는 것으로 하였다. 그러나, 탄성파 필터(10)의 구성은 이에 한하지 않고, 예를 들어 래더형의 필터 구조만을 갖고 있어도 상관없다.
또한, 상기 설명에서는, 병렬 트랩[즉, 실시예 2에 있어서의 병렬 공진자(24)]은 통과 대역의 저역단 fL보다도 주파수가 낮은 공진점을 갖는 것으로 하였다. 그러나, 당해 공진점의 주파수는, 통과 대역의 저역단 fL 이상이어도 상관없다. 단, 이와 같은 구성을 갖는 탄성파 필터(10)에서는, 스미스차트 상에서, 통과 대역에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)에 의해 형성되는 롤이 회전하기 어렵고, 또한, 통과 대역 중앙부에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)가 이득 정합 임피던스 Gain_max로부터 이격되기 쉬워진다. 따라서, 이득 특성 및 잡음 특성 모두 열화되어 버리는 경우가 있기 때문에, 예를 들어 고주파 모듈(1)에 요구되는 특성 등의 사양을 만족시키도록, 탄성파 필터(10)의 설계 파라미터(전극 핑거 막 두께 또는 듀티비 등)를 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 설명에서는, 직렬 트랩[즉, 실시예 3에 있어서의 직렬 공진자(25)]은 통과 대역의 고역단 fH보다도 주파수가 높은 반공진점을 갖는 것으로 하였다. 그러나, 당해 반공진점의 주파수는, 통과 대역의 고역단 fH 이하여도 상관없다. 단, 이와 같은 구성을 갖는 탄성파 필터(10)에서는, 스미스차트 상에서, 통과 대역에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)에 의해 형성되는 롤은 회전하지만, 통과 대역 중앙부에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)가 이득 정합 임피던스 Gain_max로부터 이격되기 쉬워진다. 따라서, 이득 특성이 열화되어 버리는 경우가 있기 때문에, 예를 들어 고주파 모듈(1)에 요구되는 특성 등의 사양을 만족시키도록, 탄성파 필터(10)의 설계 파라미터를 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 설명에서는, 스미스차트 상에서, 통과 대역에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)의 궤적은, 2개의 정합 임피던스(잡음 정합 임피던스 NF_min 및 이득 정합 임피던스 Gain_max)를 연결하는 선과 교차하는 것으로 하였다. 그러나, 당해 궤적은, 2개의 정합 임피던스를 연결하는 선과 교차하고 있지 않아도 상관없다. 단, 이득 특성의 열화를 저감하기 위해서는, 스미스차트 상에서, 통과 대역 중앙부에 있어서의 출력 임피던스 Z(Fout)가 Gain 최대 영역에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명은 저잡음 증폭기에 접속된 탄성파 필터를 사용한 고주파 모듈, 듀플렉서, 멀티플렉서, 수신 장치 등에 이용할 수 있다.
1 : 고주파 모듈
3 : RFIC(RF 신호 처리 회로)
4 : 통신 장치
10, 10A, 10B, 10C : 탄성파 필터
11 : 입력단
12 : 출력단
21 : 직렬 공진자
22 : 병렬 공진자
23 : 종결합 공진자(종결합형의 필터 구조)
24 : 병렬 공진자(병렬 트랩)
25 : 직렬 공진자(직렬 트랩)
30 : 정합 회로
40 : 저잡음 증폭기
100 : 공진자
101a, 101b : IDT 전극
110a, 110b : 전극 핑거
111a, 111b : 버스 바 전극
123 : 압전 기판
124a : 밀착층
124b : 주전극층
125 : 보호층

Claims (11)

  1. 탄성파 필터와,
    상기 탄성파 필터로부터 출력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기를 구비하고,
    상기 탄성파 필터의 출력 임피던스는, 당해 탄성파 필터의 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 적어도 한쪽의 주파수에 있어서, 상기 저잡음 증폭기의 잡음 지수가 최소로 되는 상기 출력 임피던스를 나타내는 잡음 정합 임피던스, 및, 상기 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되는 상기 출력 임피던스를 나타내는 이득 정합 임피던스 중, 상기 잡음 정합 임피던스 근방에 스미스차트 상에서 위치하는 고주파 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출력 임피던스는, 상기 통과 대역의 저역단 및 고역단 중 어느 주파수에 있어서도, 상기 잡음 정합 임피던스 근방에 상기 스미스차트 상에서 위치하는 고주파 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성파 필터는, 상기 탄성파 필터의 입력단과 출력단을 연결하는 경로에 직렬 접속된 종결합형의 필터 구조를 갖는 고주파 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 잡음 정합 임피던스는, 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역에 위치하고,
    상기 종결합형의 필터 구조는, 상기 출력단에 가장 가까이 배치되어 있는 고주파 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 잡음 정합 임피던스는, 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 우측의 영역에 위치하고,
    상기 탄성파 필터는, 상기 출력단에 가장 가까이 배치되고, 또한, 상기 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 병렬 트랩을 갖는 고주파 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 병렬 트랩은, 상기 통과 대역의 저역단보다도 주파수가 낮은 공진점을 갖는 고주파 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 잡음 정합 임피던스는, 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역에 위치하고,
    상기 탄성파 필터는, 상기 출력단에 가장 가까이 배치되고, 또한, 상기 경로에 직렬 접속된 직렬 트랩을 갖는 고주파 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 직렬 트랩은, 상기 통과 대역의 고역단보다도 주파수가 높은 반공진점을 갖는 고주파 모듈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스미스차트 상에서, 상기 통과 대역에 있어서의 상기 출력 임피던스의 궤적은, 상기 잡음 정합 임피던스와 상기 이득 정합 임피던스를 연결하는 선과 교차하는 고주파 모듈.
  10. 출력단측에 저잡음 증폭기가 접속되는 탄성파 필터의 제조 방법으로서,
    상기 저잡음 증폭기의 잡음 지수가 최소로 되는 상기 탄성파 필터의 출력 임피던스를 나타내는 잡음 정합 임피던스, 및, 상기 저잡음 증폭기의 이득이 최대로 되는 상기 출력 임피던스를 나타내는 이득 정합 임피던스를 취득하는 공정과,
    취득한 상기 이득 정합 임피던스와 상기 잡음 정합 임피던스의 스미스차트 상에서의 위치 관계에 따라서, 상기 탄성파 필터를 제조하는 공정을 포함하는 탄성파 필터의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄성파 필터는, 입력단과 상기 출력단을 연결하는 경로에 직렬 접속된 종결합형의 필터 구조를 갖고,
    상기 탄성파 필터를 제조하는 공정에서는,
    (i) 상기 잡음 정합 임피던스가 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 상측의 영역에 위치하는 경우, 상기 종결합형의 필터 구조가 상기 출력단에 가장 가까이 배치되도록 상기 탄성파 필터를 제조하고,
    (ii) 상기 잡음 정합 임피던스가 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 우측의 영역에 위치하는 경우, 상기 경로와 그라운드를 연결하는 경로에 직렬 접속된 병렬 트랩이 상기 출력단에 가장 가까이 배치되도록 상기 탄성파 필터를 제조하고,
    (iii) 상기 잡음 정합 임피던스가 상기 이득 정합 임피던스에 대하여 상기 스미스차트 상에서 좌측 또한 하측의 영역에 위치하는 경우, 상기 입력단과 상기 출력단을 연결하는 상기 경로에 직렬 접속된 직렬 트랩이 상기 출력단에 가장 가까이 배치되도록 상기 탄성파 필터를 제조하는 탄성파 필터의 제조 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10320363B2 (en) * 2016-08-05 2019-06-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. High-frequency module
US11870421B2 (en) * 2019-10-23 2024-01-09 Skyworks Solutions, Inc. Surface acoustic wave resonator with suppressed transverse modes using second bus bar
CN116886122A (zh) * 2022-12-08 2023-10-13 荣耀终端有限公司 一种射频传输电路及电子设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015125638A1 (ja) * 2014-02-19 2015-08-27 株式会社村田製作所 高周波フロントエンド回路

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63153902A (ja) * 1986-09-19 1988-06-27 Nec Corp 低雑音増幅器
JPH077451A (ja) * 1993-06-15 1995-01-10 Hitachi Ltd 受信回路
JP3454239B2 (ja) * 2000-08-31 2003-10-06 株式会社村田製作所 弾性表面波フィルタ
EP2437400B1 (en) * 2000-11-01 2013-09-25 Hitachi Metals, Ltd. High-frequency switch module
JP3973915B2 (ja) * 2001-03-30 2007-09-12 株式会社日立メディアエレクトロニクス 高周波フィルタ、高周波回路、アンテナ共用器及び無線端末
EP1505728A3 (en) * 2002-03-15 2011-12-07 Panasonic Corporation Balanced high-frequency device and balance characteristics improving method and balanced high-frequency circuit using the same
WO2004038913A1 (ja) * 2002-10-25 2004-05-06 Hitachi Metals, Ltd. 平衡−不平衡型マルチバンドフィルタモジュール
CN101128977A (zh) * 2005-02-28 2008-02-20 松下电器产业株式会社 压电滤波器以及使用该压电滤波器的双工器和通信装置
US20080116993A1 (en) 2005-02-28 2008-05-22 Takehiko Yamakawa Piezoelectric Filter, and Duplexer and Communications Apparatus Using the Same
JP2006333390A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 低雑音増幅回路
WO2008075551A1 (ja) 2006-12-21 2008-06-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. 高周波スイッチ回路
JP2009060511A (ja) 2007-09-03 2009-03-19 Murata Mfg Co Ltd 通信装置
JP4816710B2 (ja) * 2008-10-30 2011-11-16 株式会社村田製作所 分波器
JP5001980B2 (ja) * 2009-06-18 2012-08-15 サイトウ共聴特殊機器株式会社 地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット
WO2012114593A1 (ja) * 2011-02-24 2012-08-30 株式会社村田製作所 弾性波分波器
JP6017868B2 (ja) * 2011-11-04 2016-11-02 太陽誘電株式会社 分波器、フィルタ及び通信モジュール
US20140015614A1 (en) * 2012-07-10 2014-01-16 Infineon Technologies Ag System and Method for a Low Noise Amplifier
CN103001687B (zh) * 2012-12-21 2015-08-26 北京工业大学 一种用于接收gsm-r信号的接收装置
CN105556841B (zh) 2013-09-17 2018-01-02 株式会社村田制作所 双工器
US9455755B2 (en) 2014-10-06 2016-09-27 Skyworks Solutions, Inc. Aggregate signal amplification device and method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015125638A1 (ja) * 2014-02-19 2015-08-27 株式会社村田製作所 高周波フロントエンド回路

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