KR102182250B1 - 멀티플렉서, 송신 장치 및 수신 장치 - Google Patents

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Abstract

멀티플렉서에서 4개의 탄성파 필터의 입력 단자 또는 출력 단자는 압전 기판(11a, 12a, 13a, 14a)에 배치된 복수개의 단자(11b~11g, 12b~12g, 13b~13g, 14b~14g) 중 안테나 접속 단자(60)에 접속되는 안테나 단자에 접속되어 있고, 4개의 탄성파 필터는 제1 탄성파 필터(Band25Tx, Band66Rx)와, 기판(6)을 평면에서 본 경우에 제1 탄성파 필터보다도 안테나 접속 단자(60)로부터 먼 위치에 배치된 제2 탄성파 필터(Band25Rx, Band66Tx)를 가지며, 제2 탄성파 필터는 복수개의 단자 중 기판(6)을 평면에서 본 경우에 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(12b, 13b)를 안테나 단자로 하고 있다.

Description

멀티플렉서, 송신 장치 및 수신 장치
본 발명은 탄성파 필터를 포함하는 멀티플렉서, 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다.
최근의 휴대전화에는 일단(一端)말에서 복수개의 주파수 대역 및 복수개의 무선 방식, 이른바 멀티밴드화 및 멀티모드화에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이에 대응하기 위해, 하나의 안테나의 바로 아래에는 복수개의 무선 반송 주파수를 가지는 고주파 신호를 분파하는 멀티플렉서가 배치된다. 멀티플렉서를 구성하는 복수개의 대역 통과 필터로는 통과 대역 내에서의 저손실성 및 통과 대역 주변에서의 통과 특성의 급준성(急峻性)을 특징으로 하는 탄성파 필터가 이용된다.
특허문헌 1에는 복수개의 탄성파 필터가 접속된 구성을 가지는 탄성파 장치(SAW 듀플렉서)가 개시되어 있다. 구체적으로는 수신 측 탄성파 필터 및 송신 측 탄성파 필터가 공통으로 접속된 공통 접속 단자와 안테나 소자 사이의 접속 경로에 안테나 소자와 공통 접속 단자의 임피던스 정합을 취하기 위한 인덕턴스 소자가 직렬 접속되어 있다. 이 인덕턴스 소자에 의해, 용량성을 가지는 복수개의 탄성파 필터가 접속된 공통 접속 단자에서 탄성파 필터를 본 복소 임피던스를 특성 임피던스에 가깝게 할 수 있다. 이로써, 삽입 손실의 열화(劣化)를 방지하고 있다.
국제공개공보 WO2016/208670
안테나 소자와 공통 접속 단자의 임피던스 정합을 취하는 경우, 각 필터와 공통 접속 단자 사이의 배선, 및 공통 접속 단자와 인덕턴스 소자 사이의 배선과, 그라운드 사이에는 용량이 생긴다. 즉, 안테나 소자가 접속되는 안테나 단자와 각 탄성파 필터를 접속하는 배선과 그라운드가 용량 결합하기 때문에, 공통 접속 단자에서 탄성파 필터를 본 복소 임피던스를 특성 임피던스(50Ω)에 가깝게 할 수 없고, 안테나 소자와 공통 접속 단자의 임피던스 정합을 취하는 것이 어려워진다. 그 때문에, 각 탄성파 필터의 삽입 손실이 열화한다는 과제가 생겨 있다. 특히, 공통 접속 단자에 접속되는 탄성파 필터의 수가 많아질수록 탄성파 필터와 공통 접속 단자를 접속하는 배선의 수는 증가하고, 길이도 길어진다. 따라서, 이들 배선과 그라운드 사이에 생기는 용량은 증가하기 때문에, 안테나 소자와 공통 접속 단자의 임피던스 정합이 더 취하기 어렵고, 삽입 손실이 열화한다는 과제가 생겨 있다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 각 탄성파 필터와 안테나 소자가 접속되는 안테나 단자 사이의 배선과 그라운드 사이에 생기는 용량을 감소시키고, 각 탄성파 필터의 통과 대역 내의 삽입 손실을 저감할 수 있는 멀티플렉서, 송신 장치 및 수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 멀티플렉서는 안테나 소자를 통해 복수개의 고주파 신호를 송수신하는 멀티플렉서로서, 기판의 한쪽 면에 배치되고 상기 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와, 상기 한쪽 면과 대향하는 상기 기판의 다른 쪽 면에 실장되며 서로 다른 통과 대역을 가지는 적어도 3개의 탄성파 필터를 포함하고, 상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 접속되며, 상기 안테나 접속 단자와 상기 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되고, 상기 적어도 3개의 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암(serial arm) 공진자, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암(parallel arm) 공진자 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 입력 단자 또는 상기 출력 단자는 상기 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 상기 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되고, 상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 탄성파 필터와, 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 제1 탄성파 필터보다도 상기 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 탄성파 필터를 가지며, 상기 제2 탄성파 필터는 상기 복수개의 단자 중 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 상기 안테나 단자로 한다.
상기 구성에 의하면, 기판에서, 멀티플렉서를 구성하는 적어도 3개의 탄성파 필터 중 제1 탄성파 필터보다도 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 제2 탄성파 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 제2 탄성파 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자를 접속하는 배선과, 그라운드 사이에 생기는 용량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 멀티플렉서의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 2 이상의 상기 제2 탄성파 필터를 가지며, 상기 2 이상의 제2 탄성파 필터의 상기 안테나 단자는 상기 기판에서 접속된 후에 상기 공통 접속 단자에 접속되어도 된다.
이로써, 제2 탄성파 필터가 복수개 있는 경우에 복수개의 제2 탄성파 필터의 안테나 단자를 공통 접속해 둠으로써, 복수개의 제2 탄성파 필터 각각의 안테나 단자를 별개로 안테나 접속 단자에 접속하는 경우에 비해, 복수개의 제2 탄성파 필터 각각의 안테나 단자와 안테나 접속 단자를 접속하는 배선 전체의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 멀티플렉서의 삽입 손실을 보다 저감할 수 있다.
또한, 상기 기판은 복수개의 층으로 형성되고, 상기 적어도 3개의 탄성파 필터의 상기 안테나 단자와 상기 안테나 접속 단자를 접속하는 배선은 상기 복수개의 층 중 하나의 층에 형성되어도 된다.
이로써, 제2 탄성파 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자를 접속하는 배선을 하나의 층에 형성함으로써, 상기 배선이 복수개의 층에 걸쳐 라우팅(routing)되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 제2 탄성파 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서의 삽입 손실을 보다 저감할 수 있다.
또한, 상기 배선은 상기 기판의 상기 다른 쪽 면에 형성되어도 된다.
이로써, 기판에서, 제2 탄성파 필터의 안테나 단자가 접속되는 배선을 적어도 3개의 탄성파 필터가 실장되는 층에 형성함으로써, 제2 탄성파 필터의 안테나 단자로부터 안테나 접속 단자까지의 배선 전체의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 멀티플렉서의 삽입 손실을 더 저감할 수 있다.
또한, 상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 각각 하나의 상기 압전 기판으로 구성되어도 된다.
또한, 상기 압전 기판은 IDT(InterDigital Transducer) 전극이 한쪽 면 상에 형성된 압전막과, 상기 압전막을 전파하는 탄성파 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판과, 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전막 사이에 배치되고, 상기 압전막을 전파하는 벌크파 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함해도 된다.
멀티플렉서에서 한 탄성파 필터의 공통 접속 단자 측에 제2 인덕턴스 소자가 직렬 접속된 경우 등, 복수개의 탄성파 필터 사이에서의 임피던스 정합을 취하기 위해, 인덕턴스 소자나 커패시턴스 소자 등의 회로 소자가 부가되는 경우가 있다. 이 경우, 각 공진자의 Q값이 등가적으로 작아지는 경우가 상정된다. 그러나 본 압전 기판의 적층 구조에 의하면, 각 공진자의 Q값을 높은 값으로 유지할 수 있다. 따라서, 대역 내의 저손실성을 가지는 탄성파 필터를 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 멀티플렉서는 상기 적어도 3개의 탄성파 필터로서 제1 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자에 송신 신호를 출력하는 제3 탄성파 필터와, 상기 제1 통과 대역에 인접하는 제2 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자로부터 수신 신호를 입력하는 제4 탄성파 필터와, 상기 제1 통과 대역 및 상기 제2 통과 대역보다 저주파 측에 있는 제3 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자에 송신 신호를 출력하는 제5 탄성파 필터와, 상기 제1 통과 대역 및 상기 제2 통과 대역보다 고주파 측에 있는 제4 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자로부터 수신 신호를 입력하는 제6 탄성파 필터를 포함하고, 상기 제2 탄성파 필터 및 상기 제4 탄성파 필터 중 적어도 한쪽과 상기 공통 접속 단자 사이에 제2 인덕턴스 소자가 접속되어도 된다.
이로써, 제2 인덕턴스 소자와 한 탄성파 필터가 직렬 접속된 회로와, 상기 한 탄성파 필터 이외의 탄성파 필터가 공통 접속 단자에서 병렬 접속된 회로가 합성된 회로를 가지는 멀티플렉서의 공통 접속 단자에서 본 복소 임피던스를 통과 대역 내의 저손실성을 확보하면서 특성 임피던스와 정합시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 한 양태에 따른 송신 장치는 서로 다른 반송 주파수 대역을 가지는 복수개의 고주파 신호를 입력하며, 상기 복수개의 고주파 신호를 필터링하여 공통의 안테나 소자로부터 무선 송신시키는 송신 장치로서, 기판의 한쪽 면에 배치되고 상기 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와, 상기 한쪽 면과 대향하는 상기 기판의 다른 쪽 면에 실장되며 송신 회로로부터 복수개의 고주파 신호를 입력하고 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터를 포함하며, 상기 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 공통 접속되고, 상기 안테나 접속 단자와 상기 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되며, 상기 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암 공진자, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 출력 단자는 상기 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 상기 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되며, 상기 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 송신용 탄성파 필터와, 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 제1 송신용 탄성파 필터보다도 상기 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 송신용 탄성파 필터를 가지며, 상기 제2 송신용 탄성파 필터는 상기 복수개의 단자 중 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 상기 안테나 단자로 한다.
또한, 본 발명의 한 양태에 따른 수신 장치는 서로 다른 반송 주파수 대역을 가지는 복수개의 고주파 신호를, 안테나 소자를 통해 입력하고, 상기 복수개의 고주파 신호를 분파하여 수신 회로에 출력하는 수신 장치로서, 기판의 한쪽 면에 배치되며 상기 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와, 상기 한쪽 면과 대향하는 상기 기판의 다른 쪽 면에 실장되고 상기 안테나 소자로부터 복수개의 고주파 신호를 입력하며 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터를 포함하고, 상기 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 공통 접속되며, 상기 안테나 접속 단자와 상기 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되고, 상기 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암 공진자, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 입력 단자는 상기 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 상기 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되고, 상기 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 수신용 탄성파 필터와, 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 제1 수신용 탄성파 필터보다도 상기 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 수신용 탄성파 필터를 가지며, 상기 제2 수신용 탄성파 필터는 상기 복수개의 단자 중 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 상기 안테나 단자로 한다.
이로써, Q값이 낮은 인덕턴스 소자를 이용한 경우이어도, 각 필터의 통과 대역 내의 삽입 손실이 저감된 저손실 송신 장치 및 수신 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 멀티플렉서, 송신 장치 및 수신 장치에 의하면, 각 탄성파 필터와 안테나 소자가 접속되는 안테나 접속 단자 사이의 배선과 그라운드 사이에 생기는 용량을 감소시키고, 각 탄성파 필터의 통과 대역 내의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 2는 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터의 공진자를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 3a는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 구성하는 Band25의 송신 측 필터의 회로 구성도이다.
도 3b는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 구성하는 Band25의 수신 측 필터의 회로 구성도이다.
도 3c는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 구성하는 Band66의 송신 측 필터의 회로 구성도이다.
도 3d는 실시형태에 따른 멀티플렉서를 구성하는 Band66의 수신 측 필터의 회로 구성도이다.
도 4는 실시형태에 따른 종결합형 탄성 표면파 필터의 전극 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 5a는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터 및 수신 측 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5b는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터 및 수신 측 필터의 배치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 기판의 제1층에서의 평면도이다.
도 6b는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 기판의 제2층에서의 평면도이다.
도 6c는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 기판의 제3층에서의 평면도이다.
도 7a는 비교예에 따른 멀티플렉서의 기판의 제1층에서의 평면도이다.
도 7b는 비교예에 따른 멀티플렉서의 기판의 제2층에서의 평면도이다.
도 7c는 비교예에 따른 멀티플렉서의 기판의 제3층에서의 평면도이다.
도 8은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 안테나 접속 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 9a는 실시형태 및 비교예에 따른 Band25의 송신 측 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 9b는 실시형태 및 비교예에 따른 Band25의 수신 측 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 9c는 실시형태 및 비교예에 따른 Band66의 송신 측 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 9d는 실시형태 및 비교예에 따른 Band66의 수신 측 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 10a는 실시형태에 따른 Band25의 송신 측 필터 단체(單體)의, 안테나 접속 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 10b는 실시형태에 따른 Band25의 송신 측 필터 단체의, 송신 출력 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 11a는 실시형태에 따른 Band25의 수신 측 필터 단체의, 안테나 접속 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 11b는 실시형태에 따른 Band25의 수신 측 필터 단체의, 수신 입력 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 12a는 실시형태에 따른 Band66의 송신 측 필터 단체의, 안테나 접속 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 12b는 실시형태에 따른 Band66의 송신 측 필터 단체의, 송신 출력 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 13a는 실시형태에 따른 Band66의 수신 측 필터 단체의, 안테나 접속 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 13b는 실시형태에 따른 Band66의 수신 측 필터 단체의, 수신 입력 단자에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 14a는 실시형태의 변형예 1에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터 및 수신 측 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 14b는 실시형태의 변형예 2에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터 및 수신 측 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 15는 실시형태의 그 밖의 변형예에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 실시형태 및 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타나는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지는 아니다. 이하의 실시형태에서의 구성 요소 중 독립청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 도시되는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비(比)는 반드시 엄밀하지 않다.
(실시형태)
[1. 멀티플렉서의 기본 구성]
본 실시형태에서는 FDD-LTE(Frequency Division Duplex-Long Term Evolution)의 Band25(송신 통과 대역: 1850~1915㎒, 수신 통과 대역: 1930~1995㎒) 및 Band66(송신 통과 대역: 1710~1780㎒, 수신 통과 대역: 2110~2200㎒)에 적용되는 쿼드플렉서에 대해 예시한다.
본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)는 Band25용 듀플렉서와 Band66용 듀플렉서가 공통 접속 단자(50)에서 접속된 쿼드플렉서이다.
도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 회로 구성도이다. 동(同)도면에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(1)는 송신 측 필터(11 및 13)와 수신 측 필터(12 및 14)와 인덕턴스 소자(21)(제2 인덕턴스 소자)와 공통 접속 단자(50)와 안테나 접속 단자(60)와 송신 입력 단자(10 및 30)와 수신 출력 단자(20 및 40)를 포함한다. 멀티플렉서(1)는 안테나 접속 단자(60)에서 안테나 소자(2)에 접속되어 있다. 또한, 공통 접속 단자(50)와 안테나 접속 단자(60)의 접속 경로에는 인덕턴스 소자(31)(제1 인덕턴스 소자)가 직렬 접속되어 있다. 한편, 인덕턴스 소자(31)는 멀티플렉서(1)에 포함한 구성으로 해도 되고, 멀티플렉서(1)에 외장된 구성이어도 된다.
송신 측 필터(11)는 송신 회로(RFIC 등)로 생성된 송신파를, 송신 입력 단자(10)를 경유하여 입력하고, 상기 송신파를 Band25의 송신 통과 대역(1850~1915㎒: 제1 통과 대역)에서 필터링하여 공통 접속 단자(50)에 출력하는 비평형 입력-비평형 출력형 대역 통과 필터이다.
수신 측 필터(12)는 공통 접속 단자(50)로부터 입력된 수신파를 입력하고, 상기 수신파를 Band25의 수신 통과 대역(1930~1995㎒: 제2 통과 대역)에서 필터링하여 수신 출력 단자(20)에 출력하는 비평형 입력-비평형 출력형 대역 통과 필터이다. 또한, 수신 측 필터(12)와 공통 접속 단자(50) 사이에는 인덕턴스 소자(21)가 직렬 접속되어 있다. 인덕턴스 소자(21)가 수신 측 필터(12)의 공통 접속 단자(50) 측에 접속됨으로써, 수신 측 필터(12)의 통과 대역 외의 대역을 통과 대역으로 하는 송신 측 필터(11, 13) 및 수신 측 필터(14)의 임피던스는 유도성이 된다.
송신 측 필터(13)는 송신 회로(RFIC 등)로 생성된 송신파를, 송신 입력 단자(30)를 경유하여 입력하고, 상기 송신파를 Band66의 송신 통과 대역(1710~1780㎒: 제3 통과 대역)에서 필터링하여 공통 접속 단자(50)에 출력하는 비평형 입력-비평형 출력형 대역 통과 필터이다.
수신 측 필터(14)는 공통 접속 단자(50)로부터 입력된 수신파를 입력하고, 상기 수신파를 Band66의 수신 통과 대역(2110~2200㎒: 제4 통과 대역)에서 필터링하여 수신 출력 단자(40)에 출력하는 비평형 입력-비평형 출력형 대역 통과 필터이다.
송신 측 필터(11 및 13), 그리고 수신 측 필터(14)는 공통 접속 단자(50)에 직접 접속되어 있다.
[2. 탄성 표면파 공진자의 구조]
여기서, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)를 구성하는 탄성 표면파 공진자의 구조에 대해 설명한다.
도 2는 실시형태에 따른 탄성 표면파 필터의 공진자를 모식적으로 나타내는 개략도이고, (a)는 평면도, (b) 및 (c)는 (a)에 나타낸 일점쇄선에서의 단면도이다. 도 2에는 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)를 구성하는 복수개의 공진자 중 송신 측 필터(11)의 직렬암 공진자의 구조를 나타내는 평면 모식도 및 절단면 모식도가 예시되어 있다. 한편, 도 2에 도시된 직렬암 공진자는 상기 복수개의 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지(電極指)의 개수나 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)를 구성하는 공진자(100)는 압전 기판(5)과, 빗형 형상을 가지는 빗형 전극(101a 및 101b)으로 구성되어 있다.
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 압전 기판(5) 상에는 서로 대향하는 한 쌍의 빗형 전극(101a 및 101b)이 형성되어 있다. 빗형 전극(101a)은 서로 평행인 복수개의 전극지(110a)와, 복수개의 전극지(110a)를 접속하는 버스바(busbar) 전극(111a)으로 구성되어 있다. 또한, IDT 전극(101b)은 서로 평행인 복수개의 전극지(110b)와, 복수개의 전극지(110b)를 접속하는 버스바 전극(111b)으로 구성되어 있다. 복수개의 전극지(110a 및 110b)는 X축방향과 직교하는 방향을 따라 형성되어 있다.
또한, 복수개의 전극지(110a 및 110b), 그리고 버스바 전극(111a 및 111b)으로 구성되는 IDT(InterDigital Transducer) 전극(54)은 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(541)과 주(主)전극층(542)의 적층 구조로 되어 있다.
밀착층(541)은 압전 기판(5)과 주전극층(542)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서 예를 들면, Ti가 사용된다. 밀착층(541)의 막 두께는 예를 들면, 12㎚이다.
주전극층(542)은 재료로서 예를 들면, Cu를 1% 함유한 Al이 사용된다. 주전극층(542)의 막 두께는 예를 들면 162㎚이다.
보호층(55)은 빗형 전극(101a 및 101b)을 덮도록 형성되어 있다. 보호층(55)은 주전극층(542)을 외부환경으로부터 보호하고, 주파수 온도 특성을 조정하며, 내습성을 높이는 등을 목적으로 하는 층이고, 예를 들면 이산화규소를 주성분으로 하는 막이다. 보호층(55)의 두께는 예를 들면 25㎚이다.
한편, 밀착층(541), 주전극층(542) 및 보호층(55)을 구성하는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않는다. 더욱이, IDT 전극(54)은 상기 적층 구조가 아니어도 된다. IDT 전극(54)은 예를 들면, Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금으로 구성되어도 되고, 또한 상기 금속 또는 합금으로 구성되는 복수개의 적층체로 구성되어도 된다. 또한, 보호층(55)은 형성되어 있지 않아도 된다.
다음으로, 압전 기판(5)의 적층 구조에 대해 설명한다.
도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 압전 기판(5)은 고음속 지지 기판(51)과 저음속막(52)과 압전막(53)을 포함하고, 고음속 지지 기판(51), 저음속막(52) 및 압전막(53)이 이 순서로 적층된 구조를 가지고 있다.
압전막(53)은 50° Y컷 X전파 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 50° 회전한 축을 법선으로 하는 면에서 절단한 탄탈산리튬 단결정, 또는 세라믹스로서, X축방향에 탄성 표면파가 전파하는 단결정 또는 세라믹스)로 이루어진다. 압전막(53)은 예를 들면, 두께가 600㎚이다. 한편, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(14)에 대해서는 42~45° Y컷 X전파 LiTaO3 압전 단결정, 또는 압전 세라믹스로 이루어지는 압전막(53)이 이용된다.
고음속 지지 기판(51)은 저음속막(52), 압전막(53) 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지 기판(51)은 더욱이, 압전막(53)을 전파하는 표면파나 경계파의 탄성파보다도 고음속 지지 기판(51) 중의 벌크파의 음속이 고속인 기판이며, 탄성 표면파를 압전막(53) 및 저음속막(52)이 적층되어 있는 부분에 가두고, 고음속 지지 기판(51)보다 하방(下方)으로 새어 나가지 않도록 기능한다. 고음속 지지 기판(51)은 예를 들면, 실리콘 기판이며, 두께는 예를 들면 200㎛이다.
저음속막(52)은 압전막(53)을 전파하는 벌크파보다도 저음속막(52) 중의 벌크파의 음속이 저속인 막이며, 압전막(53)과 고음속 지지 기판(51) 사이에 배치된다. 이 구조와, 탄성파가 본질적으로 저음속인 매질에 에너지가 집중한다는 성질에 의해, 탄성 표면파 에너지의 IDT 전극 밖으로의 누설이 억제된다. 저음속막(52)은 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이며, 두께는 예를 들면 670㎚이다.
압전 기판(5)의 상기 적층 구조에 의하면, 압전 기판을 단층으로 사용하고 있는 종래의 구조와 비교하여, 공진 주파수 및 반공진 주파수에서의 Q값을 대폭적으로 높이는 것이 가능해진다. 즉, Q값이 높은 탄성 표면파 공진자를 구성할 수 있으므로, 상기 탄성 표면파 공진자를 이용하여 삽입 손실이 작은 필터를 구성하는 것이 가능해진다.
또한, 수신 측 필터(12)의 공통 접속 단자(50) 측에 임피던스 정합용 인덕턴스 소자(21)가 직렬 접속된 경우 등, 복수개의 탄성 표면파 필터 사이에서의 임피던스 정합을 취하기 위해, 인덕턴스 소자나 커패시턴스 소자 등의 회로 소자가 부가된다. 이로써, 공진자(100)의 Q값이 등가적으로 작아지는 경우가 상정된다. 그러나 이와 같은 경우이더라도 압전 기판(5)의 상기 적층 구조에 의하면, 공진자(100)의 Q값을 높은 값으로 유지할 수 있다. 따라서, 대역 내의 저손실성을 가지는 탄성 표면파 필터를 형성하는 것이 가능해진다.
한편, 고음속 지지 기판(51)은 지지 기판과, 압전막(53)을 전파하는 표면파나 경계파의 탄성파보다도, 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막이 적층된 구조를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 지지 기판은 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 수정 등의 압전체, 사파이어, 알루미나, 마그네시아, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 유리 등의 유전체 또는 실리콘, 질화갈륨 등의 반도체 및 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 고음속막은 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, DLC막 또는 다이아몬드, 상기 재료를 주성분으로 하는 매질, 상기 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 매질 등, 다양한 고음속 재료를 사용할 수 있다.
한편, 도 2의 (a) 및 (b)에서, λ는 빗형 전극(101a 및 101b)을 구성하는 복수개의 전극지(110a 및 110b)의 반복 피치, L은 빗형 전극(101a 및 101b)의 교차폭, W는 전극지(110a 및 110b)의 폭, S는 전극지(110a)와 전극지(110b) 사이의 폭, h는 빗형 전극(101a 및 101b)의 높이를 나타내고 있다.
[3. 각 필터 및 인덕턴스 소자의 구성]
[3-1. 송신 측 필터의 회로 구성]
이하, 도 3a~도 4를 이용하여 각 필터의 회로 구성에 대해 설명한다.
도 3a는 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 Band25의 송신 측 필터(11)의 회로 구성도이다. 도 3a에 나타내는 바와 같이, 송신 측 필터(11)는 직렬암 공진자(101~105)와 병렬암 공진자(151~154)와 정합용 인덕턴스 소자(141, 161 및 162)를 포함한다.
직렬암 공진자(101~105)는 송신 입력 단자(10)와 송신 출력 단자(61) 사이에 서로 직렬로 접속되어 있다. 또한, 병렬암 공진자(151~154)는 송신 입력 단자(10), 송신 출력 단자(61) 및 직렬암 공진자(101~105)의 각 접속 점과 기준 단자(그라운드) 사이에 서로 병렬로 접속되어 있다. 직렬암 공진자(101~105) 및 병렬암 공진자(151~154)의 상기 접속 구성에 의해, 송신 측 필터(11)는 래더형 밴드 패스 필터를 구성하고 있다.
인덕턴스 소자(141)는 송신 입력 단자(10)와 직렬암 공진자(101) 사이에 직렬 접속되어 있다. 송신 측 필터(11)는 안테나 소자(2)에 접속되는 공통 접속 단자(50)와는 반대 측의 송신 입력 단자(10)에 직렬로 인덕턴스 소자(141)를 가지고 있다. 한편, 인덕턴스 소자(141)는 송신 입력 단자(10)와 병렬, 즉, 송신 입력 단자(10)와 직렬암 공진자(101)의 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속되어 있어도 된다. 인덕턴스 소자(141)를 가짐으로써, 인덕턴스 소자(141)와 다른 인덕턴스 소자(161, 162)의 결합을 이용함으로써, 송신 측 필터(11)의 아이솔레이션을 크게 할 수 있다.
또한, 인덕턴스 소자(161)는 병렬암 공진자(152, 153 및 154)의 접속 점과 기준 단자 사이에 접속되어 있다. 인덕턴스 소자(162)는 병렬암 공진자(151)와 기준 단자 사이에 접속되어 있다.
송신 출력 단자(61)는 공통 접속 단자(50)(도 1 참조)에 접속되어 있다. 또한, 송신 출력 단자(61)는 직렬암 공진자(105)에 접속되어 있고, 병렬암 공진자(151~154) 중 어느 것에도 직접 접속되어 있지 않다.
도 3c는 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 Band66의 송신 측 필터(13)의 회로 구성도이다. 도 3c에 나타내는 바와 같이, 송신 측 필터(13)는 직렬암 공진자(301~304)와 병렬암 공진자(351~354)와 정합용 인덕턴스 소자(361~363)를 포함한다.
직렬암 공진자(301~304)는 송신 입력 단자(30)와 송신 출력 단자(63) 사이에 서로 직렬로 접속되어 있다. 또한, 병렬암 공진자(351~354)는 송신 입력 단자(30), 송신 출력 단자(63) 및 직렬암 공진자(301~304)의 각 접속 점과 기준 단자(그라운드) 사이에 서로 병렬로 접속되어 있다. 직렬암 공진자(301~304) 및 병렬암 공진자(351~354)의 상기 접속 구성에 의해, 송신 측 필터(13)는 래더형 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 인덕턴스 소자(361)는 병렬암 공진자(351 및 352)의 접속 점과 기준 단자 사이에 접속되어 있다. 인덕턴스 소자(362)는 병렬암 공진자(353)와 기준 단자 사이에 접속되어 있다. 인덕턴스 소자(363)는 송신 입력 단자(30)와 직렬암 공진자(301) 사이에 접속되어 있다. 인덕턴스 소자(363)는 송신 입력 단자(30)와 병렬, 즉, 송신 입력 단자(30)와 직렬암 공진자(301)의 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속되어 있어도 된다.
송신 출력 단자(63)는 공통 접속 단자(50)(도 1 참조)에 접속되어 있다. 또한, 송신 출력 단자(63)는 직렬암 공진자(304)에 접속되어 있고, 병렬암 공진자(351~354) 중 어느 것에도 직접 접속되어 있지 않다.
[3-2. 수신 측 필터의 회로 구성]
도 3b는 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 Band25의 수신 측 필터(12)의 회로 구성도이다. 도 3b에 나타내는 바와 같이, 수신 측 필터(12)는 예를 들면, 종결합형 탄성 표면파 필터부를 포함한다. 보다 구체적으로는, 수신 측 필터(12)는 종결합형 필터부(203)와 직렬암 공진자(201)와 병렬암 공진자(251~253)를 포함한다.
도 4는 실시형태에 따른 종결합형 필터부(203)의 전극 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 종결합형 필터부(203)는 IDT(211~215)와 반사기(220 및 221)와 입력 포트(230) 및 출력 포트(240)를 포함한다.
IDT(211~215)는 각각, 서로 대향하는 한 쌍의 IDT 전극으로 구성되어 있다. IDT(212 및 214)는 IDT(213)를 X축방향으로 끼우도록 배치되고, IDT(211 및 215)는 IDT(212~214)를 X축방향으로 끼우도록 배치되어 있다. 또한, IDT(211, 213 및 215)는 입력 포트(230)와 기준 단자(그라운드) 사이에 병렬 접속되고, IDT(212 및 214)는 출력 포트(240)와 기준 단자 사이에 병렬 접속되어 있다.
또한, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(201), 그리고 병렬암 공진자(251 및 252)는 래더형 필터부를 구성하고 있다.
수신 입력 단자(62)는 인덕턴스 소자(21)(도 1 참조)를 통해 공통 접속 단자(50)(도 1 참조)에 접속되어 있다. 또한, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 수신 입력 단자(62)는 병렬암 공진자(251)에 접속되어 있다.
도 3d는 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 Band66의 수신 측 필터(14)의 회로 구성도이다. 도 3d에 나타내는 바와 같이, 수신 측 필터(14)는 직렬암 공진자(401~405)와 병렬암 공진자(451~454)와 정합용 인덕턴스 소자(461)를 포함한다.
직렬암 공진자(401~405)는 수신 출력 단자(40)와 수신 입력 단자(64) 사이에 서로 직렬로 접속되어 있다. 또한, 병렬암 공진자(451~454)는 수신 출력 단자(40), 수신 입력 단자(64) 및 직렬암 공진자(401~405)의 각 접속 점과 기준 단자(그라운드) 사이에 서로 병렬로 접속되어 있다. 직렬암 공진자(401~405) 및 병렬암 공진자(451~454)의 상기 접속 구성에 의해, 수신 측 필터(14)는 래더형 밴드 패스 필터를 구성하고 있다. 또한, 인덕턴스 소자(461)는 병렬암 공진자(451, 452 및 453)의 접속 점과 기준 단자 사이에 접속되어 있다.
수신 입력 단자(64)는 공통 접속 단자(50)(도 1 참조)에 접속되어 있다. 또한, 도 3d에 나타내는 바와 같이, 수신 입력 단자(64)는 직렬암 공진자(405)에 접속되어 있고, 병렬암 공진자(454)에는 직접 접속되어 있지 않다.
한편, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)가 포함하는 탄성 표면파 필터에서의 공진자 및 회로 소자의 배치 구성은 상기 실시형태에 따른 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)에서 예시한 배치 구성에 한정되지 않는다. 상기 탄성 표면파 필터에서의 공진자 및 회로 소자의 배치 구성은 각 주파수 대역(Band)에서의 통과 특성의 요구 사양에 따라 다르다. 상기 배치 구성이란, 예를 들면, 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자의 배치 수이고, 또한 래더형 및 종결합형 등의 필터 구성의 선택이다.
여기서, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)는, (1) 적어도 3개의 탄성파 필터를 포함하고, (2) 상기 적어도 3개의 탄성파 필터의 입력 단자 또는 출력 단자는 각 필터를 구성하는 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되어 있으며, (3) 상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 제1 탄성파 필터와, 기판(6)(도 5a 참조)을 평면에서 본 경우에 제1 탄성파 필터보다도 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 제2 탄성파 필터를 가지며, (4) 제2 탄성파 필터는 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 안테나 단자로 하고 있다.
즉, 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)는 이하에 설명하는 바와 같이, 기판(6)에 실장된 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)(제1 탄성파 필터)와, 기판(6)을 평면에서 본 경우에 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)보다도 안테나 접속 단자(60)로부터 먼 위치에 배치된 수신 측 필터(12) 및 송신 측 필터(13)(제2 탄성파 필터)를 가지고 있다. 그리고 수신 측 필터(12) 및 송신 측 필터(13)의 안테나 단자는 각 필터에 형성된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치되어 있다.
이하, 멀티플렉서(1)의, 각 필터의 구성 그리고 안테나 접속 단자(60) 및 각 필터의 안테나 단자의 배치 구성에 대해 설명한다.
[3-3. 멀티플렉서의 배치 구성]
도 5a는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 5b는 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)의 배치의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 5b는 도 5a에서의 VB-VB선에서의 단면도이다.
송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14) 중 기판(6)의 한쪽 면에서 안테나 접속 단자(60)가 형성된 일단에 대응하는, 기판의 다른 쪽 면에서의 일단에 가까운 측에는 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)가 배치되어 있다. 또한, 기판(6)에서 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)보다도 안테나 접속 단자(60)로부터 먼 위치에는 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)가 배치되어 있다. 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)는 제1 탄성파 필터, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)는 제2 탄성파 필터이다.
도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(1)에서는 송신 측 필터(11 및 13) 각각을 구성하는 압전 기판(11a 및 13a)과 수신 측 필터(12 및 14) 각각을 구성하는 압전 기판(12a 및 14a)이 기판(6) 상에 실장되어 있다. 한편, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)는 상술한 배치 관계에 한정되지 않고, 다른 배치 관계가 되도록 배치되어도 된다.
또한, 압전 기판(11a)에는 단자(11b~11g)가 마련되어 있다. 마찬가지로, 압전 기판(12a)에는 단자(12b~12g)가 마련되어 있다. 압전 기판(13a)에는 단자(13b~13g)가 마련되어 있다. 압전 기판(14a)에는 단자(14b~14g)가 마련되어 있다.
압전 기판(11a, 12a, 13a 및 14a) 중 기판(6)의 안테나 접속 단자(60)가 형성된 일단에 가까운 측에 배치된 압전 기판(11a 및 14a)에서, 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(11b 및 14b)는 배선 등을 통해 안테나 접속 단자(60)에 접속되는 안테나 단자이다.
또한, 압전 기판(11a 및 14a)보다도 안테나 접속 단자(60)로부터 먼 위치에 배치된 압전 기판(13a 및 12a)에서, 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(13b 및 12b)는 배선 등을 통해 안테나 접속 단자(60)에 접속되는 안테나 단자이다. 또한, 단자(11e, 12e, 13e 및 14e)는 각각 송신 입력 단자(10), 수신 출력 단자(20), 송신 입력 단자(30) 및 수신 출력 단자(40)에 접속되는 단자이다.
압전 기판(11a, 12a, 13a 및 14a)은 도 5b에 나타내는 바와 같이, 기판(6) 상에 땜납(7)에 의해 실장되어 있다. 또한, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 기판(6) 상에는 압전 기판(11a, 12a, 13a 및 14a)을 덮도록, 봉지(封止) 수지(8)가 배치되어 있다. 봉지 수지(8)는 예를 들면 열경화성 또는 자외선경화성 수지에 의해 구성되어 있다.
또한, 기판(6)은 프린트 기판이 복수층 적층된 구성을 가지고 있다. 복수층의 프린트 기판에는 배선 패턴 및 비아(via)가 형성되어 있다.
도 6a는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 기판의 제1층에서의 평면도이다. 도 6b는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 기판의 제2층에서의 평면도이다. 도 6c는 실시형태에 따른 멀티플렉서의 기판의 제3층에서의 평면도이다.
기판(6)은 예를 들면, 도 6a~도 6c에 나타내는 바와 같이, 제1층(6a), 제2층(6b) 및 제3층(6c)을 포함하고 있다. 제1층(6a)은 기판(6)에서 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)가 실장되는 최상층, 제3층(6c)은 기판(6)에서 제1층(6a)이 마련된 측과 반대 측에 마련된 최하층, 제2층(6b)은 제1층(6a)과 제3층(6c) 사이에 마련된 복수개의 층 중 하나이다.
제1층(6a)에는 복수개의 단자(9)가 형성되어 있다. 이들 단자(9)는 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)가 실장되는 단자이다. 단자(9)는 제1층(6a) 및 제3층(6c) 사이에 마련된 복수개의 층 또는 제3층(6c)에 형성된, 배선 패턴 및 단자 중 적어도 어느 하나와 비아(도시하지 않음)에서 접속되어 있다.
제2층(6b)에는 인덕턴스 소자(21), 배선(22a)이 형성되어 있다. 배선(22a)은 도 5a에 도시된 단자(13b)와 비아를 통해 접속되어 있다. 또한, 배선(22a)은 도 5a에 도시된 단자(12b)와 인덕턴스 소자(21) 및 비아를 통해 접속되어 있다. 한편, 인덕턴스 소자(21)는 제2층(6b)과 제2층(6b)에 인접하는 층(도시하지 않음)으로 구성되어 있다. 제3층(6c)에는 단자(11e, 12e, 13e, 14e) 및 그 밖의 배선 등을 통해 송신 입력 단자(10), 수신 출력 단자(20), 송신 입력 단자(30) 및 수신 출력 단자(40)가 접속되는 단자(10a, 20a, 30a 및 40a)가 형성되어 있다. 더욱이, 제3층(6c)에는 안테나 접속 단자(60) 및 그라운드에 접속되는 그라운드 단자(70)가 형성되어 있다. 안테나 접속 단자(60)는 제3층(6c)에서 기판(6)의 일단에 인접하도록 배치되어 있다. 그라운드 단자(70)는 안테나 접속 단자(60)와 단자(10a 및 30a)와 단자(20a 및 40a)를 가르도록 배치되어 있다.
또한, 제2층(6b)에서의 배선(22a)에는 제3층(6c)에 배치된 안테나 접속 단자(60)가 비아 및 인덕턴스 소자(31)(도시하지 않음)를 통해 접속되어 있다. 한편, 인덕턴스 소자(31)는 제2층(6b)과 제3층(6c) 사이에 배치된 층(도시하지 않음)에 형성되어 있다. 즉, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)의 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)는 배선(22a)에 의해 공통 접속되고, 안테나 접속 단자(60)에 접속되어 있다. 배선(22a)은 제2층(6b)에만 형성되어 있다. 즉, 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선(22a)은 하나의 층으로 형성되어 있다. 이로써, 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다.
한편, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)의 단자(13b 및 12b)는 기판(6)에서 접속된 후에 공통 접속 단자(50)(도 1에 도시)에 접속되어 있다. 한편, 도 6b에서 배선(22a)의 형성 영역을 송신 측 필터(11 및 13)가 늘어선 방향(또는 수신 측 필터(12 및 14)가 늘어선 방향)에서, 상부 배선 영역 및 하부 배선 영역으로 분할한다. 이 경우, 도 1에 도시된 공통 접속 단자(50)는 도 6b에서의 배선(22a)의 상부 배선 영역 및 하부 배선 영역 중의, 안테나 접속 단자(60)에 가까운 상부 배선 영역에 상당한다.
이로써, 제2 탄성파 필터(송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12))가 복수개 있는 경우에 복수개의 제2 탄성파 필터의 안테나 단자(단자(13b 및 12b))를 공통 접속해 둠으로써, 복수개의 제2 탄성파 필터 각각의 안테나 단자를 별개로 안테나 접속 단자(60)에 접속하는 경우에 비해, 복수개의 제2 탄성파 필터 각각의 안테나 단자와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선 전체의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 멀티플렉서(1)의 삽입 손실을 보다 저감할 수 있다.
한편, 기판(6)에는 송신 측 필터(11, 13) 및 수신 측 필터(14)를 구성하는 인덕턴스 소자, 그 밖의 배선 및 단자가 더 내장되어 있어도 된다.
도 7a는 비교예에 따른 멀티플렉서의 기판의 제1층에서의 평면도이다. 도 7b는 비교예에 따른 멀티플렉서의 기판의 제2층에서의 평면도이다. 도 7c는 비교예에 따른 멀티플렉서의 기판의 제3층에서의 평면도이다.
비교예에 따른 멀티플렉서에서는 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)를 구성하는 압전 기판(13a 및 12a)에서 도 5a에 나타낸 단자(13c 및 12c)가, 안테나 접속 단자(60)에 접속되는 안테나 단자이다. 비교예에 따른 멀티플렉서에서는 기판(6)의 제1층(6a) 및 제3층(6c)은 본 실시형태에 따른 멀티플렉서의 제1층(6a) 및 제3층(6c)과 동일하다. 한편, 제2층(6b)은 도 7b에 나타내는 바와 같이, 배선(22a)보다도 길이가 긴 배선(22b)을 가지고 있다. 그리고 배선(22b)은 도 5a에 도시된 단자(13c)와 비아를 통해 접속되어 있다. 또한, 배선(22b)은 도 5a에 도시된 단자(12c)와 인덕턴스 소자(21) 및 비아를 통해 접속되어 있다. 한편, 인덕턴스 소자(21)는 제2층(6b)과 제2층(6b)에 인접하는 층(도시하지 않음)으로 구성되어 있다.
바꿔 말하면, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)에서는 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)가 접속되는 배선(22a)의 길이를, 비교예에 따른 멀티플렉서의 배선(22b)보다도 짧게 하고 있다. 따라서, 배선(22a)과 그라운드 단자(70) 사이에 생기는 용량을 감소시킬 수 있다. 이로써, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)의 통과 대역 내의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
한편, 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)가 접속되는 배선(22a)은 제2층(6b)에 한정되지 않고, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)가 실장되는 제1층(6a)에 형성되어도 된다. 이 경우, 배선(22a)이 다른 층에 형성되는 경우에 비해, 단자(13b 및 12b)와 배선(22a)을 공통 접속하는 거리를 짧게 할 수 있으므로, 단자(13b 및 12b)로부터 안테나 접속 단자(60)까지의 배선 전체의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)의 통과 대역 내의 삽입 손실을 보다 저감할 수 있다.
또한, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)는 각각 하나의 칩으로 형성되어 있어도 되고, 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14) 중 적어도 2개의 필터를 하나의 칩으로 실현한 것이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는 제2 탄성파 필터인 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)의 안테나 단자(13b 및 12b)를 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자로 하고 있을뿐만 아니라, 제1 탄성파 필터인 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)의 안테나 단자(11b 및 14b)도 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자로 하고 있다. 그러나 본 발명에 따른 멀티플렉서는 제2 탄성파 필터인 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)의 안테나 단자(13b 및 12b)를 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자로 하지만, 제1 탄성파 필터인 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)의 안테나 단자(11b 및 14b)를 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자로 하지 않아도 된다.
즉, 안테나 접속 단자(60)로부터 각 필터로의 배선의 합계 거리를 짧게 하기 위해서는 상기 합계 거리에 가장 크게 영향을 주고 있는 먼 측(제2 탄성파 필터)의 탄성파 필터로부터의 배선 거리를 짧게 함으로써, 상기 합계 거리를 보다 효과적으로 짧게 할 수 있다. 이로써, 제2 탄성파 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자를 접속하는 배선과, 그라운드 사이에 생기는 용량을 감소시킬 수 있으므로, 멀티플렉서의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
[4. 탄성 표면파 필터의 동작 원리]
여기서, 본 실시형태에 따른 래더형 탄성 표면파 필터의 동작 원리에 대해 설명한다.
예를 들면, 도 3a에 도시된 병렬암 공진자(151~154)는 각각 공진 특성에서 공진 주파수 frp 및 반공진 주파수 fap(＞frp)를 가지고 있다. 또한, 직렬암 공진자(101~105)는 각각 공진 특성에서 공진 주파수 frs 및 반공진 주파수 fas(＞frs＞frp)를 가지고 있다. 한편, 직렬암 공진자(101~105)의 공진 주파수 frs는 대략 일치하도록 설계되지만, 반드시 일치하고 있는 것은 아니다. 또한, 직렬암 공진자(101~105)의 반공진 주파수 fas, 병렬암 공진자(151~154)의 공진 주파수 frp, 및 병렬암 공진자(151~154)의 반공진 주파수 fap에 대해서도 동일하고, 반드시 일치하고 있는 것은 아니다.
래더형 공진자에 의해 밴드 패스 필터를 구성함에 있어, 병렬암 공진자(151~154)의 반공진 주파수 fap와 직렬암 공진자(101~105)의 공진 주파수 frs를 근접시킨다. 이로써, 병렬암 공진자(151~154)의 임피던스가 0에 가까워지는 공진 주파수 frp 근방은 저역(低域) 측 저지역(沮止域)이 된다. 또한, 이보다 주파수가 증가하면, 반공진 주파수 fap 근방에서 병렬암 공진자(151~154)의 임피던스가 높아지면서 공진 주파수 frs 근방에서 직렬암 공진자(101~105)의 임피던스가 0에 가까워진다. 이로써, 반공진 주파수 fap~공진 주파수 frs의 근방에서는 송신 입력 단자(10)로부터 송신 출력 단자(61)로의 신호 경로에서 신호 통과역이 된다. 더욱이, 주파수가 높아져, 반공진 주파수 fas 근방이 되면, 직렬암 공진자(101~105)의 임피던스가 높아져, 고주파 측 저지역이 된다. 즉, 직렬암 공진자(101~105)의 반공진 주파수 fas를 신호 통과역 외의 어디에 설정할지에 의해, 고주파 측 저지역에서의 감쇠 특성의 급준성이 크게 영향을 준다.
송신 측 필터(11)에서 송신 입력 단자(10)로부터 고주파 신호가 입력되면, 송신 입력 단자(10)와 기준 단자 사이에서 전위 차가 생기고, 이로 인해 압전 기판(5)이 일그러짐으로써 X방향으로 전파하는 탄성 표면파가 발생한다. 여기서, 빗형 전극(101a 및 101b)의 피치 λ와, 통과 대역의 파장을 대략 일치시켜 둠으로써, 통과시키고 싶은 주파수 성분을 가지는 고주파 신호만이 송신 측 필터(11)를 통과한다.
이하, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 고주파 전송 특성 및 임피던스 특성에 대해, 비교예에 따른 멀티플렉서와 비교하면서 설명한다.
[5. 멀티플렉서의 고주파 전송 특성 및 임피던스 정합]
이하, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 고주파 전송 특성을 상술한 비교예에 따른 멀티플렉서의 고주파 전송 특성과 비교하면서 설명한다.
처음으로, 멀티플렉서(1) 전체의 임피던스 정합에 대해 설명한다. 도 8은 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 안테나 접속 단자(60)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(1)의 안테나 접속 단자(60) 측에서 본 복소 임피던스는 비교예에 따른 멀티플렉서의 경우와 비교하여 전체적으로 스미스차트의 오른쪽 방향으로 이동하고, 스미스차트의 중심에 가까워져 있다. 즉, 멀티플렉서(1)의 안테나 접속 단자(60) 측에서 본 복소 임피던스는 비교예에 따른 멀티플렉서의 경우와 비교하여, 스미스차트에서의 실축(實軸)을 따라 정방향으로 이행하고, 50Ω에 가까워져 있다. 따라서, 멀티플렉서(1)의 임피던스 정합의 정밀도가 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 각 필터의 삽입 손실에 대해 설명한다. 도 9a는 실시형태 및 비교예에 따른 Band25의 송신 측 필터(11)의 통과 특성을 비교한 그래프이다. 도 9b는 실시형태 및 비교예에 따른 Band25의 수신 측 필터(12)의 통과 특성을 비교한 그래프이다. 도 9c는 실시형태 및 비교예에 따른 Band66의 송신 측 필터(13)의 통과 특성을 비교한 그래프이다. 도 9d는 실시형태 및 비교예에 따른 Band66의 수신 측 필터(14)의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 9a 및 도 9c에 나타내는 바와 같이, Band25의 송신 측 필터(11) 및 Band66의 송신 측 필터(13) 각각에서 안테나 접속 단자(60)를 보았을 때의 각 필터의 통과 대역에서의 삽입 손실은 비교예에 따른 멀티플렉서의 경우와 비교하여 모두 저감되어 있다. 마찬가지로, 도 9b 및 도 9d에 나타내는 바와 같이, 안테나 접속 단자(60)에서 Band25의 수신 측 필터(12), 및 Band66의 수신 측 필터(14) 각각을 보았을 때의 각 필터의 통과 대역에서의 삽입 손실도 비교예에 따른 멀티플렉서의 경우와 비교하여 모두 저감되어 있다. 따라서, 멀티플렉서(1) 전체에 대해 삽입 손실이 저감되고, 고주파 전송 특성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
여기서, 각 필터의 임피던스 정합에 대해 설명한다. 도 10a는 실시형태에 따른 Band25의 송신 측 필터(11) 단체의 안테나 접속 단자(60)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 10b는 실시형태에 따른 Band25의 송신 측 필터(11) 단체의 송신 출력 단자(61)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 11a는 실시형태에 따른 Band25의 수신 측 필터(12) 단체의 안테나 접속 단자(60)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 11b는 실시형태에 따른 Band25의 수신 측 필터(12) 단체의 수신 입력 단자(62)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 12a는 실시형태에 따른 Band66의 송신 측 필터(13) 단체의 안테나 접속 단자(60)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 12b는 실시형태에 따른 Band66의 송신 측 필터(13) 단체의 송신 출력 단자(63)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 13a는 실시형태에 따른 Band66의 수신 측 필터(14) 단체의 안테나 접속 단자(60)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다. 도 13b는 실시형태에 따른 Band66의 수신 측 필터(14) 단체의 수신 입력 단자(64)에서 본 복소 임피던스를 나타내는 스미스차트이다.
도 10a에 나타내는 바와 같이, 안테나 접속 단자(60)에서 본 송신 측 필터(11)의 복소 임피던스는 스미스차트에서의 실축을 따라 정방향으로 이행하고, 50Ω에 가까워져 있다. 또한, 송신 출력 단자(61)에서 본 송신 측 필터(11)의 복소 임피던스는 도 10b에 나타내는 바와 같이, 임피던스의 변화가 작고, 통과 대역 내에서 주파수를 변화시켜도 안정적으로 임피던스 정합이 취해져 있다고 할 수 있다. 따라서, 송신 측 필터(11)에서 임피던스 정합의 정밀도가 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
마찬가지로, 안테나 접속 단자(60)에서 본 수신 측 필터(12), 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(14)의 복소 임피던스는 도 11a, 12a 및 13a에 각각 나타내는 바와 같이, 스미스차트에서의 실축을 따라 정방향으로 이행하고, 50Ω에 가까워져 있다. 또한, 수신 입력 단자(62), 송신 출력 단자(63) 및 수신 입력 단자(64)에서 각각 본 수신 측 필터(12), 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(14)의 복소 임피던스는 도 11b, 12b 및 13b에 나타내는 바와 같이, 임피던스의 변화가 작고, 통과 대역 내에서 주파수를 변화시켜도 안정적으로 임피던스 정합이 취해져 있다고 할 수 있다.
따라서, 수신 측 필터(12), 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(14)에 대해서도 임피던스 정합의 정밀도가 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
[6. 정리]
이상, 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)는, (1) 적어도 3개의 탄성파 필터를 포함하고, (2) 상기 적어도 3개의 탄성파 필터의 입력 단자 또는 출력 단자는 각 필터를 구성하는 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되어 있으며, (3) 상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 제1 탄성파 필터와, 기판(6)을 평면에서 본 경우에 제1 탄성파 필터보다도 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 제2 탄성파 필터를 가지며, (4) 제2 탄성파 필터는 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 안테나 단자로 하고 있다.
이에 의하면, 기판(6)에서, 멀티플렉서(1)를 구성하는 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14) 중 송신 측 필터(11) 및 수신 측 필터(14)보다도 안테나 접속 단자(60)로부터 먼 위치에 배치된 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12) 각각의 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)가 접속되는 배선(22a)의 길이를, 단자(13c 및 12c)를 안테나 단자로 하는 경우에 비해 짧게 할 수 있다. 따라서, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선과 그라운드 사이에 생기는 용량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(1)의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선(22a)을 하나의 층에 형성함으로써, 복수개의 층에 걸쳐 배선이 라우팅되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 멀티플렉서(1)의 삽입 손실을 보다 저감할 수 있다.
또한, 안테나 단자인 단자(13b 및 12b)가 접속되는 배선(22a)을 안테나 접속 단자(60)가 마련된 제3층(6c)에 근접하는 층에 형성하는 것이 아닌, 단자(13b 및 12b)에 근접하는 층인 제2층(6b)에 마련하고 있다. 이로써, 안테나 접속 단자(60)와 단자(13b)를 접속하는 배선, 및 안테나 접속 단자(60)와 단자(12b)를 접속하는 배선을 하나의 배선으로 공용할 수 있는 비율을 높게 할 수 있고, 송신 측 필터(13) 및 수신 측 필터(12)로부터 안테나 접속 단자(60)까지의 배선의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 멀티플렉서(1)의 삽입 손실을 더 저감할 수 있다.
(변형예 1)
한편, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 상술한 바와 같이 기판(6) 상에 송신 측 필터(11 및 13) 그리고 수신 측 필터(12 및 14)의 4개의 필터가 실장된 구성에 한정되지 않는다.
도 14a는 변형예 1에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터 및 수신 측 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 14a에 나타내는 멀티플렉서는 3개의 탄성파 필터를 포함하고 있다. 각 탄성파 필터를 구성하는 압전 기판(16, 17 및 18)은 기판(6) 상에 실장되어 있다. 압전 기판(16)에는 단자(16b~16g)가 마련되어 있다. 압전 기판(17)에는 단자(17b~17g)가 마련되어 있다. 압전 기판(18)에는 단자(18b~18g)가 마련되어 있다. 한편, 본 변형예에서 압전 기판(16 및 17)을 가지는 탄성파 필터는 제1 탄성파 필터, 압전 기판(18)을 가지는 탄성파 필터는 제2 탄성파 필터이다.
기판(6)의 안테나 접속 단자(60)가 형성된 일단에 가까운 측에 배치된 압전 기판(16 및 17)에서 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(16b 및 17b)는 안테나 단자이다. 또한, 안테나 접속 단자(60)로부터 가장 먼 위치에 배치된 압전 기판(18)에서 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(18b)는 안테나 단자이다.
안테나 단자인 단자(18b)를 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치함으로써, 다른 단자를 안테나 단자로 하는 경우에 비해, 단자(18b)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 각 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
(변형예 2)
또한, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 상술한 바와 같이 기판(6) 상에 동일한 크기이고 동일한 방향으로 실장된 구성에 한정되지 않는다. 각 필터의 크기, 형상, 단자의 위치, 실장의 방향 등은 달라도 된다.
도 14b는 실시형태의 변형예 2에 따른 멀티플렉서의 송신 측 필터 및 수신 측 필터의 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 14b에 나타내는 멀티플렉서는 3개의 탄성파 필터를 포함하고 있다. 각 탄성파 필터를 구성하는 압전 기판(16, 17 및 19)은 기판(6) 상에 실장되어 있다. 압전 기판(16)에는 단자(16b~16g)가 마련되어 있다. 압전 기판(17)에는 단자(17b~17g)가 마련되어 있다. 압전 기판(19)에는 단자 19b~19g가 마련되어 있다. 한편, 본 변형예에서 압전 기판(19)을 가지는 탄성파 필터는 제1 탄성파 필터이고, 압전 기판(16 및 17)을 가지는 탄성파 필터는 제2 탄성파 필터이다.
기판(6)의 안테나 접속 단자(60)가 형성된 일단에 가까운 측에 배치된 압전 기판(19)에서 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(19b)는 안테나 단자이다. 또한, 압전 기판(19)보다도 안테나 접속 단자(60)로부터 먼 위치에 배치된 압전 기판(16 및 17)에서 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치된 단자(16b 및 17b)는 안테나 단자이다.
안테나 단자인 단자(16b 및 17b)를 안테나 접속 단자(60)에 가장 가까운 위치에 배치함으로써, 다른 단자를 안테나 단자로 하는 경우에 비해, 단자(16b 및 17b)와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 길이를 짧게 할 수 있다. 이로써, 각 필터의 안테나 단자와 안테나 접속 단자(60)를 접속하는 배선의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
(그 밖의 변형예 등)
이상, 본 발명의 실시형태에 따른 멀티플렉서에 대해, 쿼드플렉서의 실시형태를 들어 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태로는 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에 다음과 같은 변형을 실시한 양태도 본 발명에 포함될 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 실시형태와 같은 Band25+Band66의 쿼드플렉서에 한정되지 않는다. 도 15는 실시형태의 그 밖의 변형예에 따른 멀티플렉서(1001)의 회로 구성도이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 도 15에 나타내는 바와 같이, 송신 대역 및 수신 대역을 가지는 Band1의 송신 측 필터(1011) 및 수신 측 필터(1012) 그리고 Band3의 송신 측 필터(1013) 및 수신 측 필터(1014)를 조합한 시스템 구성에 적용되는 4개의 주파수 대역을 가지는 쿼드플렉서(1001)이어도 된다. 이 경우, 예를 들면, Band1의 수신 측 필터의 수신 입력 단자(1020b)와 공통 접속 단자(1050) 사이에 인덕턴스 소자가 직렬 접속되어도 된다. 한편, 도 15에서 송신 출력 단자(1010b 및 1030b), 수신 입력 단자(1020b 및 1040b), 송신 입력 단자(1010a 및 1030a), 수신 출력 단자(1020a 및 1040a), 공통 접속 단자(1050), 안테나 접속 단자(1060)는 멀티플렉서(1)에서의 송신 출력 단자(61 및 63), 수신 입력 단자(62 및 64), 송신 입력 단자(10 및 30), 수신 출력 단자(20 및 40), 공통 접속 단자(50), 안테나 접속 단자(60)에 상당한다.
또한, 본 발명에 따른 멀티플렉서(1)에서 공통 접속 단자(50)와 안테나 접속 단자(60) 사이에 접속된 인덕턴스 소자(31)는 공통 접속 단자(50)와 안테나 접속 단자(60) 사이에 직렬로 접속되어 있는 것에 한정되지 않는다. 도 15에 나타내는 인덕턴스 소자(1031)와 같이, 공통 접속 단자(1050)와 안테나 접속 단자(1060)의 접속 경로와 기준 단자 사이에 인덕턴스 소자(1031)가 접속된 구성이어도 된다.
또한, 본 발명에 따른 멀티플렉서(1)는 고주파 기판 상에 상술한 특징을 가지는 복수개의 탄성파 필터와, 칩 상의 인덕턴스 소자(21 및 31)가 실장된 구성을 가지고 있어도 된다. 또한, 인덕턴스 소자(21 및 31)는 예를 들면, 고주파 기판의 도체 패턴에 의해 형성된 것이어도 되고, 또한 칩 인덕터이어도 된다.
또한, 실시형태에 따른 압전 기판(5)의 압전막(53)은 50° Y컷 X전파 LiTaO3 단결정을 사용한 것인데, 단결정 재료의 커트 각은 이에 한정되지 않는다. 즉, LiTaO3 기판을 압전 기판으로서 이용하여 실시형태에 따른 멀티플렉서를 구성하는 탄성 표면파 필터의 압전 기판의 커트 각은 50°Y인 것에 한정되지 않는다. 상기 이외의 커트 각을 가지는 LiTaO3 압전 기판을 이용한 탄성 표면파 필터이어도 동일한 효과를 발휘하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 송신 대역 및 수신 대역을 가지는 Band25, Band66 및 Band30을 조합한 시스템 구성에 적용되는 6개의 주파수 대역을 가지는 헥사플렉서이어도 된다. 본 발명에 따른 멀티플렉서에서는 구성 요소인 탄성파 필터의 수가 많을수록 종래의 정합 방법에 의해 구성된 멀티플렉서와 비교하여 통과 대역 내의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 송수신을 실시하는 듀플렉서를 복수개 가지는 구성이 아니어도 된다. 예를 들면, 복수개의 송신 주파수 대역을 가지는 송신 장치로서 적용할 수 있다. 즉, 서로 다른 반송 주파수 대역을 가지는 복수개의 고주파 신호를 입력하고 상기 복수개의 고주파 신호를 필터링하여 공통의 안테나 소자로부터 무선 송신시키는 송신 장치로서, 기판의 한쪽 면에 배치되고 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와, 기판의 한쪽 면과 대향하는 기판의 다른 쪽 면에 실장되며 송신 회로로부터 복수개의 고주파 신호를 입력하고 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터를 포함하며, 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 공통 접속되고, 안테나 접속 단자와 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되며, 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암 공진자, 및 입력 단자와 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 포함하고, 출력 단자는 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되어 있으며, 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 송신용 탄성파 필터와, 기판을 평면에서 본 경우에 제1 송신용 탄성파 필터보다도 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 송신용 탄성파 필터를 가지며, 제2 송신용 탄성파 필터는 복수개의 단자 중 기판을 평면에서 본 경우에 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 안테나 단자로 하고 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 예를 들면, 복수개의 수신 주파수 대역을 가지는 수신 장치로서 적용할 수 있다. 즉, 서로 다른 반송 주파수 대역을 가지는 복수개의 고주파 신호를, 안테나 소자를 통해 입력하고 상기 복수개의 고주파 신호를 분파하여 수신 회로에 출력하는 수신 장치로서, 기판의 한쪽 면에 배치되며 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와, 기판의 한쪽 면과 대향하는 기판의 다른 쪽 면에 실장되고 안테나 소자로부터 복수개의 고주파 신호를 입력하며 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터를 포함하고, 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 공통 접속되며, 안테나 접속 단자와 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되고, 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암 공진자, 및 입력 단자와 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 포함하며, 입력 단자는 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 접속 단자에 접속되는 안테나 단자에 접속되어 있고, 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 수신용 탄성파 필터와, 기판을 평면에서 본 경우에 제1 수신용 탄성파 필터보다도 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 수신용 탄성파 필터를 가지며, 제2 수신용 탄성파 필터는 복수개의 단자 중 기판을 평면에서 본 경우에 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 안테나 단자로 하고 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 송신 장치 또는 수신 장치이어도 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)와 동일한 효과가 발휘된다.
또한, 상기 실시형태에서는 멀티플렉서, 쿼드플렉서, 송신 장치 및 수신 장치를 구성하는 송신 측 필터 및 수신 측 필터로서 IDT 전극을 가지는 탄성 표면파 필터를 예시했다. 그러나 본 발명에 따른 멀티플렉서, 쿼드플렉서, 송신 장치 및 수신 장치를 구성하는 각 필터는 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자로 구성되는 탄성 경계파나 BAW(Bulk Acoustic Wave)를 이용한 탄성파 필터이어도 된다. 이에 의해서도, 상기 실시형태에 따른 멀티플렉서, 쿼드플렉서, 송신 장치 및 수신 장치가 가지는 효과와 동일한 효과가 발휘된다.
또한, 상기 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)에서는 수신 측 필터(12)에 인덕턴스 소자(21)가 직렬 접속된 구성을 예시했는데, 송신 측 필터(11 또는 13), 또는 수신 측 필터(14)에 인덕턴스 소자(21)가 직렬 접속된 구성도 본 발명에 포함된다. 즉, 본 발명에 따른 멀티플렉서는 서로 다른 통과 대역을 가지는 복수개의 탄성파 필터와 안테나 소자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 직렬 접속되는 공통 접속 단자와, 제2 인덕턴스 소자를 포함하고, 복수개의 탄성파 필터 중 송신 측 필터의 출력 단자는 상기 출력 단자 및 공통 접속 단자에 접속된 제2 인덕턴스 소자를 통해 공통 접속 단자에 접속되면서 병렬암 공진자와 접속되며, 상기 송신 측 필터 이외의 탄성파 필터의 입력 단자 및 출력 단자 중 안테나 소자 측의 단자는 공통 접속 단자에 접속되면서 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자 중 직렬암 공진자와 접속되어 있는 구성을 가지고 있어도 된다. 이에 의해서도, 대응해야 하는 밴드 수 및 모드 수가 증가해도 저손실 멀티플렉서를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명은 멀티밴드화 및 멀티모드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 저손실 멀티플렉서, 송신 장치, 및 수신 장치로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 1001: 멀티플렉서
2: 안테나 소자
5: 압전 기판
6: 기판
6a: 제1층(기판)
6b: 제2층(기판)
6c: 제3층(기판)
7: 땜납
8: 봉지 수지
9, 10a, 11b~11g, 12b~12g, 13b~13g, 14b~14g, 16b~16g, 17b~17g, 18b~18g, 19b~19g, 20a, 30a, 40a: 단자
10, 30, 1010a, 1030a: 송신 입력 단자
11, 13, 1011, 1013: 송신 측 필터
11a, 12a, 13a, 14a, 16, 17, 18, 19: 압전 기판
12, 14, 1012, 1014: 수신 측 필터
20, 40, 1020a, 1040a: 수신 출력 단자
21: 인덕턴스 소자(제2 인덕턴스 소자)
22a, 22b: 배선
31, 1031: 인덕턴스 소자(제1 인덕턴스 소자)
50, 1050: 공통 접속 단자
51: 고음속 지지 기판
52: 저음속막
53: 압전막
54: IDT 전극
55: 보호층
60, 1060: 안테나 접속 단자
61, 63, 1010b, 1030b: 송신 출력 단자
62, 64, 1020b, 1040b: 수신 입력 단자
70: 그라운드 단자
100: 공진자
101, 102, 103, 104, 105, 201, 301, 302, 303, 304, 401, 402, 403, 404, 405: 직렬암 공진자
101a, 101b: 빗형 전극
110a, 110b: 전극지
111a, 111b: 버스바 전극
141, 161, 162, 361, 362, 363, 461: 인덕턴스 소자
151, 152, 153, 154, 251, 252, 253, 351, 352, 353, 354, 451, 452, 453, 454: 병렬암 공진자
203: 종결합형 필터부
211, 212, 213, 214, 215: IDT
220, 221: 반사기
230: 입력 포트
240: 출력 포트
541: 밀착층
542: 주전극층

Claims (9)

  1. 안테나 소자를 통해 복수개의 고주파 신호를 송수신하는 멀티플렉서로서,
    기판의 한쪽 면에 배치되고 상기 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와,
    상기 한쪽 면과 대향하는 상기 기판의 다른 쪽 면에 실장되며 서로 다른 통과 대역을 가지는 적어도 3개의 탄성파 필터를 포함하고,
    상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 접속되며,
    상기 안테나 접속 단자와 상기 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되고,
    상기 적어도 3개의 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암(serial arm) 공진자, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암(parallel arm) 공진자 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 입력 단자 또는 상기 출력 단자는 상기 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 단자에 접속되고, 상기 안테나 단자는 상기 안테나 접속 단자에 접속되며,
    상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 탄성파 필터와, 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 제1 탄성파 필터보다도 상기 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 탄성파 필터를 가지며,
    상기 제2 탄성파 필터는 상기 복수개의 단자 중 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 상기 안테나 단자로 하는, 멀티플렉서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 2 이상의 상기 제2 탄성파 필터를 가지며,
    상기 2 이상의 제2 탄성파 필터의 상기 안테나 단자는 상기 기판에서 접속된 후에 상기 공통 접속 단자에 접속되는, 멀티플렉서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 복수개의 층으로 형성되고,
    상기 2 이상의 제2 탄성파 필터의 상기 안테나 단자와 상기 안테나 접속 단자를 접속하는 배선은 상기 복수개의 층 중 하나의 층에 형성되는, 멀티플렉서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배선은 상기 기판의 상기 다른 쪽 면에 형성되는, 멀티플렉서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 탄성파 필터는 각각 하나의 상기 압전 기판으로 구성되는, 멀티플렉서.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 기판은,
    IDT(InterDigital Transducer) 전극이 한쪽 면 상에 형성된 압전막과,
    상기 압전막을 전파하는 탄성파 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판과,
    상기 고음속 지지 기판과 상기 압전막 사이에 배치되고, 상기 압전막을 전파하는 벌크파 음속보다도 전파하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함하는, 멀티플렉서.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 상기 적어도 3개의 탄성파 필터로서,
    제1 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자에 송신 신호를 출력하는 제3 탄성파 필터와,
    상기 제1 통과 대역에 인접하는 제2 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자로부터 수신 신호를 입력하는 제4 탄성파 필터와,
    상기 제1 통과 대역 및 상기 제2 통과 대역보다 저주파 측에 있는 제3 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자에 송신 신호를 출력하는 제5 탄성파 필터와,
    상기 제1 통과 대역 및 상기 제2 통과 대역보다 고주파 측에 있는 제4 통과 대역을 가지며 상기 안테나 소자로부터 수신 신호를 입력하는 제6 탄성파 필터를 포함하고,
    상기 제2 탄성파 필터 및 상기 제4 탄성파 필터 중 적어도 한쪽과 상기 공통 접속 단자 사이에 제2 인덕턴스 소자가 접속되는, 멀티플렉서.
  8. 서로 다른 반송 주파수 대역을 가지는 복수개의 고주파 신호를 입력하고 상기 복수개의 고주파 신호를 필터링하여 공통의 안테나 소자로부터 무선 송신시키는 송신 장치로서,
    기판의 한쪽 면에 배치되며 상기 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와,
    상기 한쪽 면과 대향하는 상기 기판의 다른 쪽 면에 실장되고 송신 회로로부터 복수개의 고주파 신호를 입력하며 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터를 포함하고,
    상기 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 공통 접속되며,
    상기 안테나 접속 단자와 상기 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되고,
    상기 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암 공진자, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 출력 단자는 상기 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 단자에 접속되고, 상기 안테나 단자는 상기 안테나 접속 단자에 접속되며,
    상기 적어도 3개의 송신용 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 송신용 탄성파 필터와, 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 제1 송신용 탄성파 필터보다도 상기 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 송신용 탄성파 필터를 가지며,
    상기 제2 송신용 탄성파 필터는 상기 복수개의 단자 중 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 상기 안테나 단자로 하는, 송신 장치.
  9. 서로 다른 반송 주파수 대역을 가지는 복수개의 고주파 신호를, 안테나 소자를 통해 입력하고 상기 복수개의 고주파 신호를 분파하여 수신 회로에 출력하는 수신 장치로서,
    기판의 한쪽 면에 배치되며 상기 안테나 소자에 접속되는 안테나 접속 단자와,
    상기 한쪽 면과 대향하는 상기 기판의 다른 쪽 면에 실장되고 상기 안테나 소자로부터 복수개의 고주파 신호를 입력하며 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터를 포함하고,
    상기 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터는 공통 접속 단자에 공통 접속되며,
    상기 안테나 접속 단자와 상기 공통 접속 단자의 접속 경로에 제1 인덕턴스 소자가 접속되고,
    상기 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터 각각은 압전 기판에 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 직렬암 공진자, 및 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 접속하는 접속 경로와 기준 단자 사이에 접속된 병렬암 공진자 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 입력 단자는 상기 압전 기판에 배치된 복수개의 단자 중 안테나 단자에 접속되고, 상기 안테나 단자는 상기 안테나 접속 단자에 접속되며,
    상기 적어도 3개의 수신용 탄성파 필터는 적어도 하나의 제1 수신용 탄성파 필터와, 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 제1 수신용 탄성파 필터보다도 상기 안테나 접속 단자로부터 먼 위치에 배치된 적어도 하나의 제2 수신용 탄성파 필터를 가지며,
    상기 제2 수신용 탄성파 필터는 상기 복수개의 단자 중 상기 기판을 평면에서 본 경우에 상기 안테나 접속 단자에 가장 가까운 위치에 배치된 단자를 상기 안테나 단자로 하는, 수신 장치.
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