KR102431434B1 - 필터 장치 및 멀티플렉서 - Google Patents
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Abstract
필터 장치(40)는 단자(130 및 140)에 접속되고 제1 탄성파 공진자로 이루어지며 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 필터 회로(10)와, 단자(130) 및 단자(140) 사이에 적어도 하나의 제1 탄성파 공진자와 병렬로 접속되고 제2 탄성파 공진자로 이루어지는 부가 회로(30)를 포함하며, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수와 다르다.
Description
본 발명은 필터 장치 및 멀티플렉서에 관한 것이다.
최근의 휴대 전화에는 일단(一端)말에서 복수개의 주파수 대역 및 복수개의 무선방식, 이른바 멀티밴드화 및 멀티모드화에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이에 대응하기 위해, 하나의 필터 장치에는 다른 필터 장치의 통과 대역에 대응하는 주파수 대역의 감쇠 특성의 강화가 요구된다.
특허문헌 1에는 분파기와 부가 회로를 포함한 듀플렉서의 회로 구성이 개시되어 있다. 분파기는 송신 측 필터 회로와 수신 측 필터 회로를 가지고 있다. 부가 회로는 종결합형 탄성파 공진기와 정전 용량으로 구성되고, 송신 측 필터 회로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분에 대하여, 역위상이고 동일 진폭의 상쇄 성분을 생성한다. 상기 구성에 의해, 삽입 손실을 증대시키지 않고 분파기의 아이솔레이션 특성 및 송신 측 필터 회로의 감쇠 특성을 향상시킬 수 있다고 되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 송신 측 필터 회로에서 넓은 주파수 대역을 감쇠시켜야 하는 경우, 예를 들면, 상기 소정의 주파수 대역이 다른 복수개의 부가 회로를 배치하는 구성을 들 수 있다. 그러나 이 경우에는 송신 측 필터 회로가 대형화된다. 한편, 송신 측 필터 회로의 통과 대역의 단부(端部)에서의 급준성을 확보하는 경우, 부가 회로 내의 공진자에 용량 소자를 병렬 접속하여 좁은 주파수 대역을 감쇠시키는 구성을 들 수 있다. 그러나 이 경우도, 용량 소자의 부가에 의한 송신 측 필터 회로의 대형화, 및 상기 용량 소자의 컨덕턴스 요인에 기인한 송신 측 필터 회로의 Q값의 악화가 문제가 된다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 감쇠 대역의 대역 폭에 대응한 높은 감쇠 특성을 가지는 소형 필터 장치 및 멀티플렉서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 필터 장치는 제1 단자 및 제2 단자와, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자에 접속되고 제1 탄성파 공진자로 이루어지며 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제1 필터 회로와, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 적어도 하나의 상기 제1 탄성파 공진자와 병렬로 접속되고 제2 탄성파 공진자로 이루어지는 부가 회로를 포함하며, 상기 부가 회로의 전기기계 결합 계수는 상기 제1 필터 회로의 전기기계 결합 계수와 다르다.
본 발명에 의하면, 감쇠 대역의 대역 폭에 대응한 높은 감쇠 특성을 가지는 소형 필터 장치 및 멀티플렉서를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시형태에 따른 필터 장치, 멀티플렉서 및 그 주변 회로의 회로 구성도이다.
도 2a는 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 2b는 실시형태의 변형예 1에 따른 탄성파 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 전기기계 결합 계수를 조정하는 제1 구성을 설명하는 절단면 개략도이다.
도 4는 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 전기기계 결합 계수를 조정하는 제2 구성을 설명하는 절단면 개략도이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 필터 장치의 통과 특성 및 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 그래프이다.
도 6은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 필터 장치의 통과 특성 및 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 그래프이다.
도 7a는 실시형태의 변형예 2에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 7b는 실시형태의 변형예 3에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 2a는 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 2b는 실시형태의 변형예 1에 따른 탄성파 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 전기기계 결합 계수를 조정하는 제1 구성을 설명하는 절단면 개략도이다.
도 4는 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 전기기계 결합 계수를 조정하는 제2 구성을 설명하는 절단면 개략도이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 필터 장치의 통과 특성 및 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 그래프이다.
도 6은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 필터 장치의 통과 특성 및 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 그래프이다.
도 7a는 실시형태의 변형예 2에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 7b는 실시형태의 변형예 3에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 실시예 및 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시예는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시예에서 나타내지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 이하의 실시예에서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 도시되는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지 않다.
(실시형태)
[1. 필터 장치(40) 및 멀티플렉서(1)의 회로 구성]
도 1은 실시형태에 따른 필터 장치(40), 멀티플렉서(1) 및 그 주변 회로의 회로 구성도이다. 동(同) 도면에는 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)와 안테나(2)와 정합용 인덕터(3)가 도시되어 있다.
멀티플렉서(1)는 필터 장치(40)와 필터 회로(20)와 공통 단자(100)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다. 필터 장치(40)와 필터 회로(20)는 공통 단자(100)에 공통 접속되어 있다.
필터 장치(40)는 필터 회로(10)와 부가 회로(30)와 커패시터(31)와 단자(130)(제1 단자) 및 단자(140)(제2 단자)를 포함한다.
단자(130)는 공통 단자(100)와 입출력 단자(110)를 잇는 경로 상이며, 공통 단자(100) 및 입출력 단자(110) 중 공통 단자(100) 측에 마련되어 있다. 단자(140)는 공통 단자(100)와 입출력 단자(110)를 잇는 경로 상이며, 공통 단자(100) 및 입출력 단자(110) 중 입출력 단자(110) 측에 마련되어 있다. 한편, 단자(130 및 140)는 배선과 배선을 접속하는 노드(접점)이어도 된다.
필터 회로(10)는 단자(130 및 140)에 접속되고 제1 탄성파 공진자로 이루어지며 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제1 필터 회로이다. 필터 회로(10)는 예를 들면, 복수개의 탄성 표면파 공진자로 이루어지는 래더(ladder)형 탄성 표면파 필터, 또는 종결합형 탄성 표면파 필터이다.
부가 회로(30)는 (커패시터(31)를 개재하여) 단자(130 및 140)에 접속되고 제2 탄성파 공진자로 이루어지며 필터 회로(10)를 통과하는 제1 주파수 대역 이외의 소정의 주파수 대역의 신호 성분에 대하여 역상(逆相)의 신호를 생성하는 회로이다. 바꿔 말하면, 부가 회로(30)는 필터 회로(10)를 통과하는 제1 주파수 대역 이외의 소정의 주파수 대역의 고주파 신호를 상쇄하는 회로이다. 즉, 부가 회로(30)는 단자(130 및 140) 사이에 적어도 하나의 제1 탄성파 공진자와 병렬로 접속되고, 제2 탄성파 공진자로 이루어진다. 부가 회로(30)는 예를 들면, 하나 이상의 탄성 표면파 공진자로 이루어지는 종결합형 탄성 표면파 공진기 혹은 탄성 표면파 필터, 또는 트랜스버설형 공진기 혹은 트랜스버설형 필터이다. 본 실시형태에서는 부가 회로(30)는 종결합형 공진기이고, 2개의 탄성 표면파 공진자(31a 및 31b)로 구성되며, 일단(탄성 표면파 공진자(31a))이 커패시터(31)의 일단에 접속되고, 타단(他端)(탄성 표면파 공진자(31b))이 단자(140)에 접속되어 있다. 커패시터(31)의 타단은 단자(130)에 접속되어 있다. 부가 회로(30)의 구성으로는 광대역인 다른 주파수 대역에 비해 소정의 주파수 대역만을 저손실로 하는 것에 유리한 종결합형 공진기가 바람직하다.
한편, 소정의 주파수 대역의 고주파 신호를 상쇄한다란, 부가 회로(30)가 생성한 취소 신호 성분과 필터 회로(10)를 전송하는 신호 중 취소 대상의(예를 들면, 수신 대역의) 신호 성분이 합산되었을 때에 합산 결과의 진폭이 원래의 취소 대상의 신호 성분의 진폭보다 작아지는 것이라고 정의된다. 보다 바람직하게는 부가 회로(30)가 생성한 취소 신호 성분은 필터 회로(10)를 통과 후 취소 대상의 신호 성분에 대하여, 역상이고 동일 진폭의 신호이다.
여기서, 취소 대상의 신호 성분과 취소 신호 성분이 역상이다란, -180° 이상 180° 이하의 범위 내에서 양자의 위상 차의 절대값이 90°보다 큰 것을 말한다. 이는 취소 대상의 신호 성분과 취소 신호가 서로 역방향의 위상 성분을 가지는 것과 동일하다.
또한, 취소 신호는 취소 대상의 신호 성분과 동일 진폭인 것이 바람직한데, 진폭이 달라도 상관없다. 취소 신호와 취소 대상의 신호 성분의 위상 차에 따라, 양자의 합산 결과의 진폭이 원래의 취소 대상의 신호 성분의 진폭보다도 작아지는 경우는 필터 장치(40)의 감쇠 특성을 향상시킬 수 있다.
커패시터(31)는 단자(130)와 부가 회로(30) 사이에 접속되어 있다. 커패시터(31)는 부가 회로(30)를 통과하는 소정의 주파수 대역의 고주파 신호(취소 신호)에 의해, 필터 회로(10)를 통과하는 상기 소정의 주파수 대역의 고주파 신호를 높은 정밀도로 상쇄하기 위해 배치되어 있다. 더욱이, 커패시터(31)는 필터 회로(10)와 부가 회로(30)의 임피던스 정합을 최적화하는 것이 가능하다. 한편, 커패시터(31)는 없어도 된다. 또한, 필터 회로(10)와 부가 회로(30)의 임피던스 정합을 취하는 목적에서, 단자(140)와 부가 회로(30) 사이에 커패시터가 접속되어 있어도 된다.
여기서, 본 실시형태에 따른 필터 장치(40)에서 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합계수(K2 10)와 다르다.
필터 회로와 부가 회로가 병렬 접속된 구성을 가지는 종래의 필터 장치에서는 필터 회로의 통과 대역 이상의 대역 폭을 가지는 주파수 대역을 광범하게 감쇠시키는 경우, 예를 들면, 상기 소정의 주파수 대역이 다른 복수개의 부가 회로를 배치하는 구성을 들 수 있다. 그러나 이 경우에는 필터 장치의 회로가 대형화된다. 한편, 필터 회로의 통과 대역 단부에서의 급준성을 확보하는 경우, 부가 회로 내의 공진자에 용량 소자를 병렬 접속하는 구성을 들 수 있다. 그러나 이 경우도, 용량 소자의 부가에 의한 필터 장치의 대형화, 및 상기 용량 소자의 컨덕턴스 요인에 기인한 필터 장치의 Q값의 악화가 문제가 된다.
이에 반해, 본 실시형태에 따른 필터 장치(40)의 상기 구성에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)와 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)를 다르게 하므로, 예를 들면, 필터 회로(10)의 통과 대역 이상의 대역 폭을 가지는 주파수 대역을 광범하게 감쇠시키는 경우, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)를 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크게 설정한다. 한편, 필터 회로(10)의 통과 대역 단부에서의 급준성을 확보하는 경우, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)를 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작게 설정한다. 이로써, 필터 회로(10)의 감쇠 대역의 대역 폭 및 상기 감쇠 대역과 필터 회로(10)의 통과 대역의 주파수 간격에 대응한 높은 감쇠 특성을 가지는 소형 필터 장치(40)를 제공하는 것이 가능해진다.
필터 회로(20)는 공통 단자(100) 및 입출력 단자(120)에 접속되고 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제2 필터 회로이다. 한편, 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역의 주파수의 고저 관계는 어느 것이어도 된다.
본 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 상기 구성에 의하면, 예를 들면 필터 회로(10)의 통과 대역 이상의 대역 폭을 가지는 제2 주파수 대역을 광범하게 감쇠시키는 경우, 예를 들면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)를 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크게 설정한다. 한편, 필터 회로(10)의 통과 대역 단부에서의 급준성을 확보하는 경우, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)를 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작게 설정한다. 이로써, 필터 장치(40)는 제2 주파수 대역을 광범하게 감쇠시키거나 통과 대역 단부의 삽입 손실을 증가시키지 않고 제2 주파수 대역의 일부를 크게 감쇠시킬 수 있으므로, 필터 회로(20)의 통과 특성의 삽입 손실을 저감할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(1)의 통과 특성을 개선할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는 필터 장치(40)는 입출력 단자(110)로부터 입력된 고주파 신호 중 제1 주파수 대역의 고주파 신호를 우선적으로 공통 단자(100)로부터 출력시키는 송신용 필터이다. 또한, 필터 회로(20)는 공통 단자(100)로부터 입력된 고주파 신호 중 제2 주파수 대역의 고주파 신호를 우선적으로 입출력 단자(120)로부터 출력시키는 수신용 필터이다.
이 구성에 의해, 멀티플렉서(1)는 안테나(2)로 수신한 고주파 신호를, 공통 단자(100) 및 필터 회로(20)를 경유하여 입출력 단자(120)로부터 출력하고, 입출력 단자(110)로부터 입력된 고주파 신호를 필터 회로(10) 및 공통 단자(100)를 경유하여 안테나(2)에 출력하는 듀플렉서로서 기능한다.
한편, 본 발명에 따른 멀티플렉서에서 필터 장치(40) 및 필터 회로(20)는 송신용 필터이어도 되고 수신용 필터이어도 된다. 또한, 공통 단자(100)에 접속되는 필터의 수는 2개에 한정되지 않는다.
한편, 입출력 단자(110 및 120)에는 고주파 신호를 증폭시키는 증폭 회로 또는 고주파 신호 처리 회로(RFIC) 등이 접속된다. 또한, 공통 단자(100)는 안테나(2)에 접속되어 있을 필요는 없고, 스위치 회로를 개재하여 안테나(2)에 접속되어 있어도 된다.
정합용 인덕터(3)는 안테나(2)와 공통 단자(100) 사이에 접속되고, 안테나(2)와 멀티플렉서(1)의 임피던스 정합을 취하는 회로 소자이다. 한편, 안테나(2)와 공통 단자(100) 사이에 접속되는 임피던스 정합 소자는 정합용 인덕터(3)에 한정되지 않는다. 또한, 정합용 인덕터(3)는 공통 단자(100)와 필터 회로(10 및 20) 사이에 배치되어 있어도 된다.
[2. 탄성파 공진자의 기본 구성]
이하, 필터 회로(10, 20) 및 부가 회로(30)를 구성하는 탄성파 공진자의 기본 구조에 대해 설명한다.
도 2a는 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 개략도이며, (a)는 평면도, (b) 및 (c)는 (a)에 나타낸 일점쇄선에서의 단면도이다. 도 2a에는 필터 회로(10)를 구성하는 탄성파 공진자의 기본적인 구조를 나타내는 평면 모식도 및 절단면 모식도가 예시되어 있다. 한편, 도 2a의 (a)는 상기 탄성파 공진자를 구성하는 IDT(InterDigital Transducer) 전극의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지(電極指)의 개수, 길이 및 전극지 피치 등은 도 2a에 도시된 구성에 한정되지 않는다.
탄성파 공진자(200)는 압전성을 가지는 기판(60)과 빗살형 전극(201a 및 201b)으로 구성되어 있다.
도 2a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(60) 상에는 서로 대향하는 한 쌍의 빗살형 전극(201a 및 201b)이 형성되어 있다. 빗살형 전극(201a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(200a)와, 복수개의 전극지(200a)의 한쪽 단끼리를 접속하는 버스바(busbar) 전극(202a)으로 구성되어 있다. 또한, 빗살형 전극(201b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(200b)와, 복수개의 전극지(200b)의 한쪽 단끼리를 접속하는 버스바 전극(202b)으로 구성되어 있다. 복수개의 전극지(200a 및 200b)는 탄성파 전파방향(X축방향)과 직교하는 방향을 따라 형성되어 있다.
또한, 복수개의 전극지(200a 및 200b), 그리고 버스바 전극(202a 및 202b)으로 구성되는 IDT 전극(50)은 도 2a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(250a)과 주전극층(250b)의 적층 구조로 되어 있다.
밀착층(250a)은 기판(60)과 주전극층(250b)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서 예를 들면, Ti(티탄)가 사용된다. 밀착층(250a)의 막 두께는 예를 들면, 12㎚이다.
주전극층(250b)은 재료로서 예를 들면, Cu(구리)를 1% 함유한 Al이 사용된다. 주전극층(250b)의 막 두께는 예를 들면 162㎚이다.
유전체층(70A)은 빗살형 전극(201a 및 201b)을 덮도록 형성되어 있다. 유전체층(70A)은 주전극층(250b)을 외부환경으로부터 보호하고, 주파수 온도 특성을 조정하며 내습성을 높이는 것 등을 목적으로 하는 층이고, 예를 들면, SiO2(이산화규소)를 주성분으로 한다. 유전체층(70A)의 두께는 예를 들면 25㎚이다.
한편, 밀착층(250a), 주전극층(250b) 및 유전체층(70A)을 구성하는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않는다. 더욱이, IDT 전극(50)은 상기 적층 구조가 아니어도 된다. IDT 전극(50)은 예를 들면, Ti, Al(알루미늄), Cu, Pt(백금), Au(금), Ag(은), Pd(팔라듐) 등의 금속 또는 합금으로 구성되어도 되고, 또한 상기 금속 또는 합금으로 구성되는 복수개의 적층체로 구성되어도 된다. 또한, 유전체층(70A)은 형성되어 있지 않아도 된다.
다음으로, 기판(60)의 적층 구조에 대해 설명한다.
도 2a의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)은 고음속 지지 기판(251)과 저음속막(252)과 압전막(253)을 포함하고, 고음속 지지 기판(251), 저음속막(252) 및 압전막(253)이 이 순서로 적층된 구조를 가지고 있다.
압전막(253)은 예를 들면, 50° Y 컷 X전파 LiTaO3(탄탈산리튬) 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 50° 회전한 축을 법선으로 하는 면에서 절단한 탄탈산리튬 단결정, 또는 세라믹스로서, X축방향으로 탄성 표면파가 전파하는 단결정 또는 세라믹스)로 이루어진다. 압전막(253)은 예를 들면, 두께가 600㎚이다. 한편, 각 필터의 요구 사양에 의해, 압전막(253)으로 사용되는 압전 단결정의 재료 및 커트 각이 적절히 선택된다.
고음속 지지 기판(251)은 저음속막(252), 압전막(253) 및 IDT 전극(50)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지 기판(251)은 더욱이, 압전막(253)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도 고음속 지지 기판(251) 중의 벌크파의 음속이 고속이 되는 기판이며, 탄성 표면파를 압전막(253) 및 저음속막(252)이 적층되어 있는 부분에 가두고, 고음속 지지 기판(251)보다 하방(下方)으로 새어 나가지 않도록 기능한다. 고음속 지지 기판(251)은 예를 들면, 실리콘 기판이며, 두께는 예를 들면 200㎛이다.
저음속막(252)은 압전막(253)을 전파하는 벌크파보다도 저음속막(252) 중의 벌크파의 음속이 저속이 되는 막이며, 압전막(253)과 고음속 지지 기판(251) 사이에 배치된다. 이 구조와 탄성파가 본질적으로 저음속인 매질에 에너지가 집중된다는 성질에 의해, 탄성 표면파 에너지의 IDT 전극 밖으로의 누설이 억제된다. 저음속막(252)은 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이며, 두께는 예를 들면 670㎚이다.
한편, 기판(60)의 상기 적층 구조에 의하면, 압전 기판을 단층으로 사용하고 있는 종래의 구조와 비교하여, 공진 주파수 및 반공진 주파수에서의 Q값을 대폭적으로 향상시키는 것이 가능해진다. 즉, Q값이 높은 탄성파 공진자를 구성할 수 있으므로, 상기 탄성파 공진자를 이용하여 삽입 손실이 작은 필터를 구성하는 것이 가능해진다.
한편, 고음속 지지 기판(251)은 지지 기판과, 압전막(253)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속이 되는 고음속막이 적층된 구조를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 지지 기판은 리튬탄탈레이트(탄탈산리튬), 리튬니오베이트(니오브산리튬), 수정 등의 압전체, 알루미나, 마그네시아, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 코디에라이트, 멀라이트, 스테아타이트, 포스테라이트 등의 각종 세라믹, 사파이어, 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.
또한, 도 2b는 실시형태의 변형예 1에 따른 탄성파 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2a에 나타낸 탄성파 공진자(200)에서는 IDT 전극(50)이 압전막(253)을 가지는 기판(60) 상에 형성된 예를 나타냈는데, 상기 IDT 전극(50)이 형성되는 기판은 도 2b에 나타내는 바와 같이, 압전체층의 단층으로 이루어지는 압전 단결정 기판(61)이어도 된다. 압전 단결정 기판(61)은 예를 들면, LiNbO3(니오브산리튬)의 압전 단결정으로 구성되어 있다. 본 변형예에 따른 탄성파 공진자(200)는 압전 단결정 기판(61)과 IDT 전극(50)과 압전 단결정 기판(61) 상 및 IDT 전극(50) 상에 형성된 유전체층(70A)으로 구성되어 있다.
상술한 압전막(253) 및 압전 단결정 기판(61)은 필터 회로(10, 20) 및 부가 회로(30)의 요구 통과 특성 등에 따라, 적절히, 적층 구조, 재료, 커트 각, 및 두께를 변경해도 된다. 상술한 커트 각 이외의 커트 각을 가지는 LiTaO3 압전 기판 등을 이용한 탄성파 공진자(200)이어도, 상술한 압전막(253)을 이용한 탄성파 공진자(200)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
[3. 전기기계 결합 계수를 조정하는 구조_K2 30＞K2 10]
다음으로, 필터 회로(10, 20) 및 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수를 조정하기 위한 탄성파 공진자의 구조에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 필터 회로(10) 및 부가 회로(30)를 구성하는 탄성파 공진자는 탄성 표면파 공진자이다.
도 3은 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 전기기계 결합 계수를 조정하는 제1 구성을 설명하는 절단면 개략도이다. 또한, 도 4는 실시형태에 따른 탄성파 공진자의 전기기계 결합 계수를 조정하는 제2 구성을 설명하는 절단면 개략도이다. 도 3 및 도 4에는 필터 회로(10) 및 부가 회로(30)를 구성하는 탄성파 공진자의 일부분의 절단면 구조가 도시되어 있다. 한편, 도 3 및 도 4에 도시된 절단면 구조는 탄성파 공진자의 일부분의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 각 층의 두께, 및 IDT 전극의 개수나 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
필터 회로(10)를 구성하는 제1 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 3의 (b)에서의 절단면 구조를 가지며, 부가 회로(30)를 구성하는 제2 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 3의 (a)에서의 절단면 구조를 가진다.
보다 구체적으로는, 제1 탄성파 공진자는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제1 압전체) 및 IDT 전극(50)(제1 IDT 전극)과, 기판(60) 및 IDT 전극(50) 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70B)(제1 유전체층)을 가진다. 또한, 제2 탄성파 공진자는 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제2 압전체)과, 기판(60)에 접촉하여 형성된 IDT 전극(50)(제2 IDT 전극)을 가진다.
기판(60)은 예를 들면, 상술한 고음속 지지 기판(251), 저음속막(252), 및 압전막(253)으로 구성되어 있다. 또한, 기판(60)은 상술한 압전 단결정 기판(61)이어도 된다. 압전 단결정 기판(61)은 예를 들면, LiTaO3 압전 단결정, KNbO3 압전 단결정, 수정, 또는 압전 세라믹스로 이루어져도 상관없다.
유전체층(70A 및 70B)은 예를 들면, SiO2를 주성분으로 한다. 또한, 유전체층(70A 및 70B)은 그 밖에, SiN, AlN, 폴리이미드, 혹은 이들의 적층체 등의 유전체 혹은 절연체로 구성되어도 상관없다.
상기 구성에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 커진다.
한편, 필터 회로(10)를 구성하는 제1 탄성파 공진자 및 부가 회로(30)를 구성하는 제2 탄성파 공진자는 모두 도 3의 (b)에서의 절단면 구조를 가지고 있어도 된다. 즉, 제1 탄성파 공진자는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제1 압전체) 및 IDT 전극(50)(제1 IDT 전극)과, 기판(60) 및 IDT 전극(50) 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70B)(제1 유전체층)을 가진다. 또한, 제2 탄성파 공진자는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제2 압전체) 및 IDT 전극(50)(제2 IDT 전극)과, 기판(60) 및 IDT 전극(50) 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70B)(제2 유전체층)을 가진다. 여기서, 제2 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70B)(제2 유전체층)은 제1 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70B)(제1 유전체층)보다도 얇다.
이 구성이어도, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 커진다.
또한, 필터 회로(10)를 구성하는 제1 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 4의 (b)에서의 절단면 구조를 가지며, 부가 회로(30)를 구성하는 제2 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 4의 (a)에서의 절단면 구조를 가진다.
보다 구체적으로는 제1 탄성파 공진자는 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제1 압전체) 및 IDT 전극(50)(제1 IDT 전극)과, IDT 전극(50)을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70A 및 70B)의 적층체(제3 유전체층)를 가진다. 또한, 제2 탄성파 공진자는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제2 압전체) 및 IDT 전극(50)(제2 IDT 전극)과, IDT 전극(50)을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70A)(제4 유전체층)을 가진다. 여기서, 제2 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70A)(제4 유전체층)은 제1 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70A 및 70B)의 적층체(제3 유전체층)보다도 얇다.
이 구성이어도, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 커진다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 필터 장치의 통과 특성 및 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 그래프이다. 도 5의 (a)는 필터 장치(40)의 입출력 단자(110) 및 공통 단자(100) 사이의 통과 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 5의 (b)는 필터 장치(40) 및 필터 회로(20)가 공통 접속된 멀티플렉서(1)의 입출력 단자(110 및 120) 사이의 아이솔레이션 특성을 나타내고 있다.
한편, 실시예 1에 따른 필터 장치(40)는 필터 회로(10)가 가지는 제1 탄성파 공진자의 구성을 도 3의 (b)에 도시된 구성으로 하고, 부가 회로(30)가 가지는 제2 탄성파 공진자의 구성을 도 3의 (a)에 도시된 구성으로 하고 있다. 또한, 필터 회로(10)는 복수개의 제1 탄성파 공진자를 가지는 래더형 탄성 표면파 필터이고, 부가 회로(30)는 복수개의 제2 탄성파 공진자를 가지는 종결합형 탄성 표면파 공진기이다.
또한, 비교예 1에 따른 필터 장치는 실시예 1에 따른 필터 장치(40)와 비교하여, 필터 회로(10)가 가지는 제1 탄성파 공진자의 구성도 부가 회로(30)가 가지는 제2 탄성파 공진자의 구성과 마찬가지로, 도 3의 (a)에 도시된 구성으로 하고 있는 점만이 다르다.
또한, 본 실시예 및 본 비교예에서는 제2 주파수 대역이 제1 주파수 대역보다도 높은, 즉, 필터 회로(20)의 통과 대역이 필터 회로(10)의 통과 대역보다도 높은 회로 구성으로 되어 있다.
실시예 1 및 비교예 1에서 부가 회로(30)는 제2 주파수 대역의 고주파 신호를, 필터 회로(10)를 통과하는 제2 주파수 대역의 고주파 신호와 대략 역위상으로 통과시킨다.
더욱이, 실시예 1에서는 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크므로, 부가 회로(30)를 통과하는 제2 주파수 대역의 고주파 신호를 상대적으로 광대역에서 통과시킨다. 따라서, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에 따른 필터 장치(40)는 비교예 1에 따른 필터 장치와 비교하여, 필터 회로(20)의 통과 대역(제2 주파수 대역)에서 감쇠를 개선하고 있다.
즉, 실시예 1에 따른 필터 장치(40)에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크므로, 필터 회로(10)의 통과 대역 이상의 대역 폭을 가지는 바와 같은 주파수 대역을 광범하게 감쇠시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에 따른 필터 장치(40)는 비교예 1에 따른 필터 장치와 비교하여, 멀티플렉서(1)의 제2 주파수 대역에서의 아이솔레이션을 개선하고 있다.
즉, 실시예 1에 따른 멀티플렉서(1)에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크므로, 필터 회로(20)의 통과 대역에서의 아이솔레이션을 개선할 수 있고, 또한 이로써 필터 회로(20)의 통과 대역의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
[4. 전기기계 결합 계수를 조정하는 구조_K2 30＜K2 10]
필터 회로(10)를 구성하는 제1 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 3의 (a)에서의 절단면 구조를 가지며, 부가 회로(30)를 구성하는 제2 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 3의 (b)에서의 절단면 구조를 가진다.
보다 구체적으로는, 제2 탄성파 공진자는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제2 압전체) 및 IDT 전극(50)(제2 IDT 전극)과, 기판(60) 및 IDT 전극(50) 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70B)(제2 유전체층)을 가진다. 또한, 제1 탄성파 공진자는 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제1 압전체)과, 기판(60)에 접촉하여 형성된 IDT 전극(50)(제1 IDT 전극)을 가진다.
상기 구성에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작아진다.
한편, 필터 회로(10)를 구성하는 제1 탄성파 공진자 및 부가 회로(30)를 구성하는 제2 탄성파 공진자는 모두 도 3의 (b)에서의 절단면 구조를 가지고 있어도 된다. 즉, 제2 탄성파 공진자는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제2 압전체) 및 IDT 전극(50)(제2 IDT 전극)과, 기판(60) 및 IDT 전극(50) 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70B)(제2 유전체층)을 가진다. 또한, 제1 탄성파 공진자는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제1 압전체) 및 IDT 전극(50)(제1 IDT 전극)과, 기판(60) 및 IDT 전극(50) 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70B)(제1 유전체층)을 가진다. 여기서, 제2 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70B)(제2 유전체층)은 제1 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70B)(제1 유전체층)보다도 두껍다.
이 구성이어도, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작아진다.
또한, 필터 회로(10)를 구성하는 제1 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 4의 (a)에서의 절단면 구조를 가지며, 부가 회로(30)를 구성하는 제2 탄성파 공진자는 예를 들면, 도 4의 (b)에서의 절단면 구조를 가진다.
보다 구체적으로는, 제2 탄성파 공진자는 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제2 압전체) 및 IDT 전극(50)(제2 IDT 전극)과, IDT 전극(50)을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70A 및 70B)의 적층체(제4 유전체층)를 가진다. 또한, 제1 탄성파 공진자는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(60)(제1 압전체) 및 IDT 전극(50)(제1 IDT 전극)과, IDT 전극(50)을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 유전체층(70A)(제3 유전체층)을 가진다. 여기서, 제2 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70A 및 70B)의 적층체(제4 유전체층)는 제1 탄성파 공진자를 구성하는 유전체층(70A)(제3 유전체층)보다도 두껍다.
이 구성이어도, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작아진다.
도 6은 실시예 2 및 비교예 2에 따른 필터 장치의 통과 특성 및 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 그래프이다. 도 6의 (a)는 필터 장치(40)의 입출력 단자(110) 및 공통 단자(100) 사이의 통과 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 6의 (b)는 필터 장치(40) 및 필터 회로(20)가 공통 접속된 멀티플렉서(1)의 입출력 단자(110 및 120) 사이의 아이솔레이션 특성을 나타내고 있다.
한편, 실시예 2에 따른 필터 장치(40)는 필터 회로(10)가 가지는 제1 탄성파 공진자의 구성을 도 3의 (a)에 도시된 구성으로 하고, 부가 회로(30)가 가지는 제2 탄성파 공진자의 구성을 도 3의 (b)에 도시된 구성으로 하고 있다. 또한, 필터 회로(10)는 복수개의 제1 탄성파 공진자를 가지는 래더형 탄성 표면파 필터이며, 부가 회로(30)는 복수개의 제2 탄성파 공진자를 가지는 종결합형 탄성 표면파 공진기이다.
또한, 비교예 2에 따른 필터 장치는 실시예 2에 따른 필터 장치(40)와 비교하여, 부가 회로(30)가 가지는 제2 탄성파 공진자의 구성도 필터 회로(10)가 가지는 제1 탄성파 공진자의 구성과 마찬가지로, 도 3의 (a)에 도시된 구성으로 하고 있는 점만이 다르다.
또한, 본 실시예 및 본 비교예에서는 제2 주파수 대역이 제1 주파수 대역보다도 높은, 즉 필터 회로(20)의 통과 대역이 필터 회로(10)의 통과 대역보다도 높은 회로 구성으로 되어 있다.
실시예 2 및 비교예 2에서 부가 회로(30)는 제1 주파수 대역보다도 고주파 측의 고주파 신호를, 필터 회로(10)를 통과하는 상기 고주파 측의 고주파 신호와 대략 역위상으로 통과시킨다.
더욱이, 실시예 2에서는 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작으므로, 부가 회로(30)를 통과하는 제2 주파수 대역 중 제1 주파수 대역에 근접하는 협대역의 고주파 신호를 통과시킨다. 따라서, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에 따른 필터 장치(40)는 비교예 2에 따른 필터 장치와 비교하여, 필터 회로(10)의 통과 대역의 고주파 측 단부에서의 삽입 손실을 증가시키지 않고 상기 고주파 측 단부 근방의 급준성을 개선하고 있다. 바꿔 말하면, 필터 회로(10)의 통과 대역의 고주파단에서의 삽입 손실을 증가시키지 않고 필터 회로(20)의 통과 대역(제2 주파수 대역)의 저주파 측에서의 감쇠를 협대역에서 개선하고 있다.
즉, 실시예 2에 따른 필터 장치(40)에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작으므로, 필터 회로(10)의 통과 대역보다도 좁은 대역 폭을 가지는 바와 같은 주파수 대역을 급준하게 감쇠시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에 따른 필터 장치(40)는 비교예 2에 따른 필터 장치와 비교하여, 멀티플렉서(1)의 제2 주파수 대역에서의 아이솔레이션을 제1 주파수 대역과 근접하는 제2 주파수 대역의 저주파 측으로 좁혀서 개선하고 있다.
즉, 실시예 2에 따른 멀티플렉서(1)에 의하면, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작으므로, 필터 회로(20)의 통과 대역 저주파 측에서의 아이솔레이션을 개선할 수 있고, 또한 이로써 필터 회로(20)의 통과 대역 저주파 측의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
한편, 상기 실시예 1 및 2에서는 필터 회로(10)의 감쇠 대역을 공통 단자(100)에 접속되는 필터 회로(20)의 통과 대역(제2 주파수 대역)을 대상으로 하고, 상기 감쇠 대역에서의 개선 효과를 설명했다. 즉, 부가 회로(30)를 통과시키는 고주파 신호를 제2 주파수 대역의 신호로 했다. 그러나 부가 회로(30)를 통과시키는 고주파 신호의 주파수 대역은 제2 주파수 대역에 한정되지 않고, 필터 회로(10)의 통과 대역(제1 주파수 대역) 이외의 주파수 대역이면 된다.
한편, 실시예 1 및 2에서 필터 회로(10)의 기판(60)(제1 압전체), 및 부가 회로(30)의 기판(60)(제2 압전체)은 연속한 하나의 압전체이어도 된다. 즉, 필터 회로(10)와 부가 회로(30)는 공통된 기판에 형성되어 있어도 된다.
전기기계 결합 계수를 조정하기 위해서는 도 3 및 도 4에서 나타낸 바와 같이, 기판 및 IDT 전극에 형성되는 유전체층의 형성의 유무, 또는 상기 유전체층의 막 두께가 다른 구성이 된다. 이들 구성은 동일 기판을 이용함으로써, 제조 공정에서 기판 상의 부분적인 에칭에 의해 실현할 수 있기 때문에, 간소화된 공정에 의해 필터 장치(40)의 전극 레이아웃 면적을 축소할 수 있다. 이로써, 필터 장치(40) 및 멀티플렉서(1)의 소형화를 실현할 수 있다.
[5. 멀티플렉서의 변형예]
도 7a는 실시형태의 변형예 2에 따른 멀티플렉서(1A)의 회로 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 따른 멀티플렉서(1A)는 필터 장치(40)와 필터 회로(20)와 공통 단자(100)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다. 본 변형예에 따른 멀티플렉서(1A)는 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)와 회로 구성은 동일하지만, 공통 단자(100)에 접속되는 필터는 필터 장치(40) 및 필터 회로(20)의 2개로 한정된다. 즉, 공통 단자(100)에는 필터 장치(40) 및 필터 회로(20) 이외의 필터가 접속되어 있지 않다.
또한, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작으면서, 필터 회로(20)의 전기기계 결합 계수(K2 20)보다도 작다.
상기 구성의 경우, 필터 장치(40) 이외에 공통 단자(100)에 접속된 필터는 필터 회로(20)뿐이다. 따라서, 필터 장치(40)에서 고감쇠가 요구되는 대역은 필터 회로(20)의 통과 대역(의 일부)만이 되는 경우가 많다.
따라서, 이와 같은 경우에는 필터 장치(40)에서 협대역을 감쇠시키면 되므로, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 작으면서, 필터 회로(20)의 전기기계 결합 계수(K2 20)보다도 작게 설정된다. 한편, 본 변형예에서 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(20)의 전기기계 결합 계수(K2 20)보다도 작은 것은 필수가 아니다.
도 7b는 실시형태의 변형예 3에 따른 멀티플렉서(1B)의 회로 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 따른 멀티플렉서(1B)는 필터 장치(40)와 필터 회로(20A 및 20B)와 공통 단자(100)와 입출력 단자(110, 120A 및 120B)를 포함한다. 본 변형예에 따른 멀티플렉서(1B)는 변형예 2에 따른 멀티플렉서(1A)와 비교하여, 제3 필터 회로(20B)가 부가되어 있는 점이 다르다.
또한, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크면서, 필터 회로(20A)의 전기기계 결합 계수(K2 20A)보다도 크면서, 필터 회로(20B)의 전기기계 결합 계수(K2 20B)보다도 크다.
필터 회로(20A)는 공통 단자(100) 및 입출력 단자(120A)에 접속되고 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제2 필터 회로이다.
필터 회로(20B)는 공통 단자(100) 및 입출력 단자(120B)에 접속되고 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역과 다르면서, 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역 사이에 위치하는 제3 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제3 필터 회로이다.
상기 구성의 경우, 필터 장치(40) 이외에 공통 단자(100)에 접속된 필터는 필터 회로(20A 및 20B)의 2개이다. 또한, 필터 장치(40)의 통과 대역은 필터 회로(20A)의 통과 대역과 필터 회로(20B)의 통과 대역 사이에 위치하고 있는 것이 아닌, 필터 회로(20A)의 통과 대역과 필터 회로(20B)의 통과 대역은 필터 장치(40)의 통과 대역보다도 고주파 측 또는 저주파 측으로 치우쳐 위치하고 있다. 따라서, 필터 장치(40)에서 고감쇠가 요구되는 대역은 필터 회로(20A)의 통과 대역과 필터 회로(20B)의 통과 대역을 포함한 광대역이 되는 경우가 많다.
따라서, 이와 같은 경우에는 필터 장치(40)에서 광대역을 감쇠시킬 필요가 있으므로, 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)는 필터 회로(10)의 전기기계 결합 계수(K2 10)보다도 크면서, 필터 회로(20A)의 전기기계 결합 계수(K2 20A)보다도 크면서, 필터 회로(20B)의 전기기계 결합 계수(K2 20B)보다도 크게 설정된다. 한편, 본 변형예에서 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(20A)의 전기기계 결합 계수(K2 20A)보다도 큰 것은 필수가 아니고, 또한 부가 회로(30)의 전기기계 결합 계수(K2 30)가 필터 회로(20B)의 전기기계 결합 계수(K2 20B)보다도 큰 것은 필수가 아니다.
변형예 2 및 변형예 3에 따른 멀티플렉서에 의하면, 감쇠 대역의 대역 폭에 대응한 높은 감쇠 특성을 가지는 소형 필터 장치 및 멀티플렉서를 제공하는 것이 가능해진다.
(기타 실시형태)
이상, 본 발명에 따른 필터 장치 및 멀티플렉서에 대해 실시형태를 들어 설명했는데, 본 발명의 필터 장치 및 멀티플렉서는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태에서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태 및 그 변형예에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명의 필터 장치 및 멀티플렉서를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
한편, 상기 실시형태에서 "A의 전기기계 결합 계수와 B의 전기기계 결합 계수가 다르다"란, A의 전기기계 결합 계수와 B의 전기기계 결합 계수가 실질적으로 동일한 것을 배제하고, A 및 B의 비대역(%)이 0.5포인트 이상 다른 것을 말한다.
한편, 상기 실시형태에서 전기기계 결합 계수란, 탄성 표면파 디바이스에서 압전성 기판과 그 위에 형성된 IDT 전극 사이에서의, 기계적 에너지 및 전기적 에너지의 상호 변환의 효율을 나타내는 파라미터이다. 따라서, 탄성 표면파 디바이스에 외적부가된 회로 소자에 의해 상기 탄성 표면파 디바이스의 전기 특성을 조정하는 경우에는 전기기계 결합 계수가 조정된 것이 아니라고 정의된다.
또한, 실시형태에 따른 필터 장치 및 멀티플렉서에서 각 구성 요소 사이에 인덕터나 커패시터가 접속되어 있어도 상관없다. 한편, 상기 인덕터에는 각 구성 요소 사이를 연결하는 배선에 의한 배선 인덕터가 포함되어도 된다.
본 발명은 멀티밴드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 저손실이고 고감쇠 필터 및 저손실이고 높은 아이솔레이션의 멀티플렉서로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 1A, 1B: 멀티플렉서 2: 안테나
3: 정합용 인덕터 10, 20, 20A, 20B: 필터 회로
30: 부가 회로 31: 커패시터
31a, 31b: 탄성 표면파 공진자 40: 필터 장치
50: IDT 전극 60: 기판
61: 압전 단결정 기판 70A, 70B: 유전체층
100: 공통 단자 110, 120, 120A, 120B: 입출력 단자
130, 140: 단자 200: 탄성파 공진자
200a, 200b: 전극지 201a, 201b: 빗살형 전극
202a, 202b: 버스바 전극 250a: 밀착층
250b: 주전극층 251: 고음속 지지 기판
252: 저음속막 253: 압전막
3: 정합용 인덕터 10, 20, 20A, 20B: 필터 회로
30: 부가 회로 31: 커패시터
31a, 31b: 탄성 표면파 공진자 40: 필터 장치
50: IDT 전극 60: 기판
61: 압전 단결정 기판 70A, 70B: 유전체층
100: 공통 단자 110, 120, 120A, 120B: 입출력 단자
130, 140: 단자 200: 탄성파 공진자
200a, 200b: 전극지 201a, 201b: 빗살형 전극
202a, 202b: 버스바 전극 250a: 밀착층
250b: 주전극층 251: 고음속 지지 기판
252: 저음속막 253: 압전막
Claims (14)
- 제1 단자 및 제2 단자와,
상기 제1 단자 및 상기 제2 단자에 접속되고 제1 탄성파 공진자로 이루어지며 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제1 필터 회로와,
상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 적어도 하나의 상기 제1 탄성파 공진자와 병렬로 접속되고 제2 탄성파 공진자로 이루어지며, 상기 제1 주파수 대역 이외의 소정의 주파수 대역의 신호 성분에 대하여 역상의 신호를 생성하는 부가 회로를 포함하며,
상기 부가 회로의 전기기계 결합 계수는 상기 제1 필터 회로의 전기기계 결합 계수와 다른, 필터 장치. - 제1항에 있어서,
상기 부가 회로의 전기기계 결합 계수는 상기 제1 필터 회로의 전기기계 결합 계수보다도 큰, 필터 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 탄성파 공진자는,
제1 압전체 및 제1 IDT(InterDigital Transducer) 전극과,
상기 제1 압전체 및 상기 제1 IDT 전극 사이에 형성된 제1 유전체층을 가지며,
상기 제2 탄성파 공진자는,
제2 압전체와,
상기 제2 압전체에 접촉하여 형성된 제2 IDT 전극을 가지는, 필터 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 탄성파 공진자는,
제1 압전체 및 제1 IDT 전극과,
상기 제1 압전체 및 상기 제1 IDT 전극 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제1 유전체층을 가지며,
상기 제2 탄성파 공진자는,
제2 압전체 및 제2 IDT 전극과,
상기 제2 압전체 및 상기 제2 IDT 전극 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제2 유전체층을 가지며,
상기 제2 유전체층은 상기 제1 유전체층보다도 얇은, 필터 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 탄성파 공진자는,
제1 압전체 및 제1 IDT 전극과,
상기 제1 IDT 전극을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제3 유전체층을 가지며,
상기 제2 탄성파 공진자는,
제2 압전체 및 제2 IDT 전극과,
상기 제2 IDT 전극을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제4 유전체층을 가지며,
상기 제4 유전체층은 상기 제3 유전체층보다도 얇은, 필터 장치. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 압전체 및 상기 제2 압전체는 연속한 하나의 압전체인, 필터 장치. - 제1항에 있어서,
상기 부가 회로의 전기기계 결합 계수는 상기 제1 필터 회로의 전기기계 결합 계수보다도 작은, 필터 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제1 탄성파 공진자는,
제1 압전체와,
상기 제1 압전체에 접촉하여 형성된 제1 IDT 전극을 가지며,
상기 제2 탄성파 공진자는,
제2 압전체 및 제2 IDT 전극과,
상기 제2 압전체 및 상기 제2 IDT 전극 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제2 유전체층을 가지는, 필터 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제1 탄성파 공진자는,
제1 압전체 및 제1 IDT 전극과,
상기 제1 압전체 및 상기 제1 IDT 전극 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제1 유전체층을 가지며,
상기 제2 탄성파 공진자는,
제2 압전체 및 제2 IDT 전극과,
상기 제2 압전체 및 상기 제2 IDT 전극 사이에 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제2 유전체층을 가지며,
상기 제2 유전체층은 상기 제1 유전체층보다도 두꺼운, 필터 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제1 탄성파 공진자는,
제1 압전체 및 제1 IDT 전극과,
상기 제1 IDT 전극을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제3 유전체층을 가지며,
상기 제2 탄성파 공진자는,
제2 압전체 및 제2 IDT 전극과,
상기 제2 IDT 전극을 덮도록 형성되고 전기기계 결합 계수를 조정하는 제4 유전체층을 가지며,
상기 제4 유전체층은 상기 제3 유전체층보다도 두꺼운, 필터 장치. - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 압전체 및 상기 제2 압전체는 연속한 하나의 압전체인, 필터 장치. - 공통 단자와,
상기 제1 단자가 상기 공통 단자에 접속된 제1항 내지 제5항, 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 필터 장치와,
상기 공통 단자에 접속되고 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제2 필터 회로를 포함하는, 멀티플렉서. - 공통 단자와,
상기 제1 단자가 상기 공통 단자에 접속된 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 필터 장치와,
상기 공통 단자에 접속되고 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제2 필터 회로를 포함하며,
상기 공통 단자에는 상기 필터 장치 및 상기 제2 필터 회로 이외의 필터가 접속되지 않은, 멀티플렉서. - 공통 단자와,
상기 제1 단자가 상기 공통 단자에 접속된 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 필터 장치와,
상기 공통 단자에 접속되고 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제2 필터 회로와,
상기 공통 단자에 접속되고 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역과 다르면서, 상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역 사이에 위치하는 제3 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 제3 필터 회로를 포함하는, 멀티플렉서.
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