KR102546482B1 - 탄성파 필터 - Google Patents

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KR102546482B1
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감할 수 있는 탄성파 필터를 제공한다.
탄성파 필터(10)는 제1 단자(91)와 제2 단자(92)를 잇는 경로 상에 배치된 제1 직렬암 공진자(101)와, 제1 직렬암 공진자(101)에 병렬 접속된 제1 용량소자(C1)로 구성되는 제1 공진회로(RC1)를 포함한다. 제1 직렬암 공진자(101)는 서로 직렬 접속된 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2)로 구성된다. 제1 공진회로(RC1)는 제1 분할 공진자(D1)와, 제1 분할 공진자(D1)에 병렬 접속된 제2 용량소자(C2)로 구성되는 제2 공진회로(RC2)를 포함한다.

Description

탄성파 필터{ACOUSTIC WAVE FILTER}
본 발명은 탄성파 필터에 관한 것이다.
종래, 직렬암(serial arm) 공진자와 병렬암(parallel arm) 공진자로 구성되는 래더(ladder)형 탄성파 필터가 알려져 있다. 이 종류의 탄성파 필터의 일례로서 특허문헌 1에는 제1 직렬암 공진자와, 제1 직렬암 공진자에 직렬 접속된 제2 직렬암 공진자와, 제1 직렬암 공진자와 제2 직렬암 공진자 사이의 노드에 접속된 병렬암 공진자를 포함하는 탄성파 필터가 개시되어 있다. 이 탄성파 필터에서는 제1 직렬암 공진자에 병렬로 용량소자가 접속된다.
미국 특허공보 US6593678
특허문헌 1에 개시된 탄성파 필터와 같이, 제1 직렬암 공진자에 용량소자를 병렬 접속함으로써, 병렬 접속된 상태의 제1 직렬암 공진자의 반공진 주파수를 저주파 측으로 이동시킬 수 있다. 이로써, 탄성파 필터의 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠 슬로프를 급준화(急峻化)하는 것이 가능해진다.
그러나 특허문헌 1에 개시된 탄성파 필터에서는, 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 미세 조정하는 것이 어렵고, 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실(로스)을 저감시키는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 탄성파 필터의 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠 슬로프를 급준화하면서, 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감할 수 있는 탄성파 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 탄성파 필터는, 제1 단자와 제2 단자를 잇는 경로 상에 배치된 제1 직렬암 공진자와, 상기 제1 직렬암 공진자에 병렬 접속된 제1 용량소자로 구성되는 제1 공진회로를 포함하는 탄성파 필터로서, 상기 제1 직렬암 공진자는 서로 직렬 접속된 제1 분할 공진자 및 제2 분할 공진자로 구성되고, 상기 제1 공진회로는 상기 제1 분할 공진자와, 상기 제1 분할 공진자에 병렬 접속된 제2 용량소자로 구성되는 제2 공진회로를 포함한다.
본 발명에 따른 탄성파 필터에 따르면, 탄성파 필터의 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠 슬로프를 급준화하면서, 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 탄성파 필터의 회로 구성도이다.
도 2는 실시형태에 따른 탄성파 필터의 제1 분할 공진자, 제2 분할 공진자 및 제2 공진회로의 어드미턴스 특성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시형태의 탄성파 필터에 포함되는 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 4는 실시형태에 따른 탄성파 필터의 제1 공진회로를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 비교예의 탄성파 필터의 회로 구성도이다.
도 6은 실시형태에 따른 탄성파 필터의 통과 특성 및 제1 공진회로의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시형태의 탄성파 필터 및 비교예의 탄성파 필터의 통과 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시형태의 변형예에 따른 탄성파 필터를 나타내는 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 나타내지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 이하의 실시형태에서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내지는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지 않다.
(실시형태)
[1. 탄성파 필터의 기본구성]
도 1은 실시형태에 따른 탄성파 필터(10)의 회로 구성도이다.
탄성파 필터(10)는 제1 단자(91)와 제2 단자(92)를 잇는 경로 상에 배치된 복수개의 직렬암 공진자(101, 102 및 103)와, 상기 경로와 그라운드(기준단자) 사이에 배치된 복수개의 병렬암 공진자(202 및 203)를 포함한다. 직렬암 공진자(102)는 제1 단자(91)와 직렬암 공진자(101) 사이에 배치되고, 직렬암 공진자(103)는 직렬암 공진자(101)와 제2 단자(92) 사이에 배치된다.
이하에서, 복수개의 직렬암 공진자(101~103) 중 직렬암 공진자(101)를 제1 직렬암 공진자(101)라고 부르고, 제1 직렬암 공진자(101)와 다른 직렬암 공진자(102, 103)를 제2 직렬암 공진자(102, 103)라고 부르는 경우가 있다.
동(同)도면에 나타내는 바와 같이, 제1 직렬암 공진자(101)에는 제1 용량소자(C1)가 병렬 접속된다. 구체적으로는, 제1 용량소자(C1)의 한쪽의 단자가 제1 직렬암 공진자(101)와 제2 직렬암 공진자(102) 사이의 노드(n1)에 접속되고, 제1 용량소자(C1)의 다른 쪽의 단자가 제1 직렬암 공진자(101)와 제2 직렬암 공진자(103) 사이의 노드(n2)에 접속된다.
이와 같이, 탄성파 필터(10)는 제1 직렬암 공진자(101)와, 제1 직렬암 공진자(101)에 병렬 접속된 제1 용량소자(C1)로 구성되는 제1 공진회로(RC1)를 포함한다.
제1 직렬암 공진자(101)는 분할된 2개의 공진자로 구성된다. 여기서, 2개의 공진자의 사이의 노드에 그라운드에 연결되는 병렬암 공진자가 접속되지 않고 서로 직렬로 접속된 각각의 공진자를 직렬분할 공진자로 정의한다. 구체적으로는, 제1 직렬암 공진자(101)는 서로 직렬 접속된 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2)로 구성된다. 제1 분할 공진자(D1)는 제2 직렬암 공진자(102)에 직렬 접속되고, 제2 분할 공진자(D2)는 제2 직렬암 공진자(103)에 직렬 접속된다. 제1 분할 공진자(D1)는 제2 분할 공진자(D2)보다도 공진 주파수 및 반공진 주파수 각각이 높게 형성된다. 한편, 상기의 공진 주파수 또는 반공진 주파수는 용량소자가 접속되지 않은 상태에서의 제1 분할 공진자(D1)의 고유의 공진 주파수 또는 반공진 주파수를 의미한다.
제1 분할 공진자(D1)에는 제2 용량소자(C2)가 병렬 접속된다. 구체적으로는, 제2 용량소자(C2)의 한쪽의 단자가 제1 분할 공진자(D1)와 제2 직렬암 공진자(102) 사이의 노드(n3)에 접속되고, 제2 용량소자(C2)의 다른 쪽의 단자가 제1 분할 공진자(D1)와 제2 분할 공진자(D2) 사이의 노드(n4)에 접속된다.
제2 용량소자(C2)는 제1 용량소자(C1)와는 용량값이 다르다. 구체적으로는, 제2 용량소자(C2)의 용량은 제1 용량소자(C1)의 용량보다도 작고, 제1 용량소자(C1)의 용량의 0.1배 이상 0.3배 이하이다.
한편, 제2 분할 공진자(D2)에는 용량소자가 병렬 접속되지 않았다. 또한, 제1 분할 공진자(D1)와 제2 분할 공진자(D2) 사이의 노드에는 그라운드에 연결되는 병렬암 공진자가 접속되지 않았다.
이와 같이, 제1 공진회로(RC1)는 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 용량소자(C2)로 구성되는 제2 공진회로(RC2)와, 제2 공진회로(RC2)에 직렬 접속되는 제2 분할 공진자(D2)를 포함한다.
제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수는 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수와 대략 일치한다. 바꿔 말하면, 제2 용량소자(C2)의 용량은 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수가 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수와 대략 일치하도록 형성된다. 대략 일치한다는 것은 예를 들면, 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수와 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수의 주파수의 어긋남이 0.2% 이상 5% 이하인 것을 의미한다.
도 2는 제1 분할 공진자(D1), 제2 분할 공진자(D2) 및 제2 공진회로(RC2)의 어드미턴스 특성을 나타내는 모식도이다.
도 2의 (a)에는 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2) 각각의 어드미턴스 특성이 나타나있다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 공진자(D1)의 공진 주파수는 제2 분할 공진자(D2)의 공진 주파수보다도 높고, 제1 분할 공진자(D1)의 반공진 주파수는 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수보다도 높다.
도 2의 (b)에는 제2 공진회로(RC2) 및 제2 분할 공진자(D2) 각각의 어드미턴스 특성이 나타나있다. 제1 분할 공진자(D1)에 제2 용량소자(C2)가 병렬 접속됨으로써, 도 2의 (b)에 나타내는 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수는 도 2의 (a)에 나타내는 제1 분할 공진자(D1)의 반공진 주파수보다도 낮다. 본 실시형태에서는 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수가 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수에 가까워지고, 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수와 대략 일치한다.
또한, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수는 제2 분할 공진자(D2)의 공진 주파수보다도 높다. 그 때문에, 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격인 공진 대역폭은 제2 분할 공진자(D2)보다도 제2 공진회로(RC2) 쪽이 좁다. 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수와 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수의 주파수 차는 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수와 제2 분할 공진자(D2)의 공진 주파수의 주파수 차보다도 작다.
이와 같이, 제1 분할 공진자(D1)에 제2 용량소자(C2)를 병렬 접속함으로써, 제2 공진회로(RC2)를 포함하는 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 이용하여, 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠극을 적확하게 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수를 높게 함으로써 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수를 높게 하고, 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
여기서, 탄성파 필터(10)가 포함하는 공진회로 및 공진자의 접속 구성에 대해 다시 설명한다.
전술한 제1 공진회로(RC1)는 제1 단자(91)와 제2 단자(92)를 잇는 경로 상에 배치된다. 제2 직렬암 공진자(102)는 제1 단자(91)와 제1 공진회로(RC1) 사이에서 제1 공진회로(RC1)에 직렬 접속되고, 제2 직렬암 공진자(103)는 제1 공진회로(RC1)와 제2 단자(92) 사이에서 제1 공진회로(RC1)에 직렬 접속된다. 병렬암 공진자(202)는 제2 직렬암 공진자(102) 및 제1 공진회로(RC1) 사이의 노드와 그라운드 사이에 배치되고, 병렬암 공진자(203)는 제1 공진회로(RC1) 및 제2 직렬암 공진자(103) 사이의 노드와 그라운드 사이에 배치된다.
상기 접속 구성에 의해, 탄성파 필터(10)는 래더형 밴드패스 필터를 구성한다. 제1 공진회로(RC1) 및 제2 직렬암 공진자(102, 103) 각각의 공진 주파수는 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내에 존재한다. 또한, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수는 상기 통과 대역보다도 높으면서, 제2 직렬암 공진자(102, 103) 각각의 반공진 주파수보다도 낮은 주파수가 된다.
이와 같이, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 다른 직렬암 공진자(102, 103)의 반공진 주파수보다도 낮게 함으로써, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 이용하여, 상기 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠극을 적확하게 형성할 수 있다. 이로써 탄성파 필터(10)의 감쇠극을 적확하게 형성하면서, 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
[2. 탄성파 필터의 구조]
다음으로, 상기 구성을 실현하기 위한 탄성파 필터(10)의 구조에 대해 설명한다.
탄성파 필터(10)는 예를 들면, 직렬암 공진자(101~103) 및 병렬암 공진자(202, 203) 등의 복수개의 탄성파 공진자를 포함하는 탄성표면파 필터이다.
도 3은 탄성파 필터(10)에 포함되는 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 개략도이며, (a)는 평면도, (b) 및 (c)는 (a)에 나타낸 일점쇄선에서의 단면도이다. 한편, 도 3에 나타내진 탄성파 공진자는 상기 복수개의 탄성파 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지(電極指)의 개수 및 길이 등은 이에 한정되지 않는다.
탄성파 공진자는 압전성을 가지는 기판(5)과 빗살 형상 전극(101a 및 101b)으로 구성된다.
도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(5) 상에는 서로 대향하는 한 쌍의 빗살 형상 전극(101a 및 101b)이 형성된다. 빗살 형상 전극(101a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(121a)와, 복수개의 전극지(121a)를 접속하는 버스바(busbar) 전극(111a)으로 구성된다. 또한, 빗살 형상 전극(101b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(121b)와, 복수개의 전극지(121b)를 접속하는 버스바 전극(111b)으로 구성된다. 복수개의 전극지(121a 및 121b)는 탄성파 전파방향(X축 방향)과 직교하는 방향을 따라 형성된다.
또한, 복수개의 전극지(121a 및 121b), 및 버스바 전극(111a 및 111b)으로 구성되는 IDT(InterDigital Transducer) 전극(54)은 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(541)과 메인 전극층(542)의 적층구조로 되어 있다.
밀착층(541)은 기판(5)과 메인 전극층(542)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서 예를 들면, Ti가 사용된다. 밀착층(541)의 막 두께는 예를 들면, 12㎚이다.
메인 전극층(542)은 재료로서 예를 들면, Cu를 1% 함유한 Al이 사용된다. 메인 전극층(542)의 막 두께는 예를 들면 162㎚이다.
보호층(55)은 빗살 형상 전극(101a 및 101b)을 덮도록 형성된다. 보호층(55)은 메인 전극층(542)을 외부환경으로부터 보호함, 주파수 온도 특성을 조정함, 및 내습성을 높임 등을 목적으로 하는 층이며, 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 유전체막이다. 보호층(55)의 두께는 예를 들면 25㎚이다.
한편, 밀착층(541), 메인 전극층(542) 및 보호층(55)을 구성하는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않는다. 더욱이, IDT 전극(54)은 상기 적층구조가 아니어도 된다. IDT 전극(54)은 예를 들면, Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금으로 구성되어도 되고, 또한 상기의 금속 또는 합금으로 구성되는 복수개의 적층체로 구성되어도 된다. 또한, 보호층(55)은 형성되지 않아도 된다.
다음으로, 기판(5)의 적층구조에 대해 설명한다.
도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기판(5)은 고음속 지지기판(51)과 저음속막(52)과 압전막(53)을 포함하고, 고음속 지지기판(51), 저음속막(52) 및 압전막(53)이 이 순서로 적층된 구조를 가진다.
압전막(53)은 50° Y커트 X전파 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 50° 회전한 축을 법선으로 하는 면으로 절단한 탄탈산리튬 단결정, 또는 세라믹스로서, X축 방향으로 탄성표면파가 전파하는 단결정 또는 세라믹스)로 이루어진다. 압전막(53)은 예를 들면, 두께가 600㎚이다. 한편, 각 필터의 요구 사양에 따라, 압전막(53)으로 사용되는 압전 단결정의 재료 및 커트 각이 적절히 선택된다.
고음속 지지 기판(51)은 저음속막(52), 압전막(53) 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지기판(51)은 더욱이 압전막(53)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도 고음속 지지기판(51) 중의 벌크파의 음속이 고속인 기판이며, 탄성표면파를 압전막(53) 및 저음속막(52)이 적층된 부분에 가두고, 고음속 지지기판(51)보다 아래쪽으로 누설되지 않도록 기능한다. 고음속 지지기판(51)은 예를 들면, 실리콘 기판이며, 두께는 예를 들면 200㎛이다.
저음속막(52)은 압전막(53)을 전파하는 벌크파보다도 저음속막(52) 중의 벌크파 음속이 저속인 막이며, 압전막(53)과 고음속 지지기판(51) 사이에 배치된다. 이 구조와, 탄성파가 본질적으로 저음속인 매질에 에너지가 집중된다는 성질에 의해, 탄성표면파 에너지의 IDT 전극(54) 밖으로의 누설이 억제된다. 저음속막(52)은 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이며, 두께는 예를 들면 670㎚이다.
여기서, 탄성파 공진자를 구성하는 IDT 전극(54)의 전극 파라미터의 일례에 대해 설명한다.
탄성파 공진자의 파장은 도 3의 (b)에 나타내는 IDT 전극(54)을 구성하는 복수개의 전극지(121a 또는 121b)의 반복 주기인 파장(λ)으로 규정된다. 또한, 전극 피치는 파장(λ)의 1/2이며, 빗살 형상 전극(101a 및 101b)을 구성하는 전극지(121a 및 121b)의 라인 폭을 W로 하고, 서로 이웃하는 전극지(121a)와 전극지(121b) 사이의 스페이스 폭을 S로 한 경우, (W+S)로 정의된다. 또한, 한 쌍의 빗살 형상 전극(101a 및 101b)의 교차 폭(L)은 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전극지(121a)와 전극지(121b)의 탄성파 전파방향(X축 방향)에서 보았을 경우의 중복되는 전극지 길이이다. 또한, 각 탄성파 공진자의 전극 듀티는 복수개의 전극지(121a 및 121b)의 라인 폭 점유율이며, 복수개의 전극지(121a 및 121b)의 라인 폭과 스페이스 폭의 가산값에 대한 상기 라인 폭의 비율이며, W/(W+S)로 정의된다. 또한, 빗살 형상 전극(101a 및 101b)의 높이를 h로 한다. 한편, 파장(λ), 교차 폭(L), 전극 듀티, IDT 전극(54)의 높이(h) 등, 탄성파 공진자의 형상 및 크기를 결정하는 파라미터를 공진자 파라미터라고 한다.
다음으로, 탄성파 필터(10)의 제1 공진회로(RC1)의 구조에 대해 설명한다.
도 4는 탄성파 필터(10)의 제1 공진회로(RC1)를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
동도면에 나타내는 바와 같이, 제1 공진회로(RC1)는 제1 직렬암 공진자(101)와, 제1 직렬암 공진자(101)에 병렬 접속된 제1 용량소자(C1)를 포함한다. 제1 직렬암 공진자(101)는 서로 직렬 접속된 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2)에 의해 구성된다. 또한, 제1 분할 공진자(D1)에는 제2 용량소자(C2)가 병렬 접속된다. 제1 공진회로(RC1)는 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 용량소자(C2)로 구성되는 제2 공진회로(RC2)와, 제2 공진회로(RC2)에 직렬 접속된 제2 분할 공진자(D2)에 의해 구성된다.
한편, 제1 분할 공진자(D1)의 양단, 및 제2 분할 공진자(D2)의 양단 각각에는 반사기(142)가 마련된다. 반사기(142)는 서로 평행한 복수개의 전극지와, 상기 복수개의 전극지를 접속하는 버스바 전극으로 구성된다.
제1 직렬암 공진자(101)는 제1 직렬암 공진자(101)의 복수개의 전극지(121a 및 121b)가 탄성파 전파방향에 대하여 직교하도록 기판(5) 상에 형성된다.
제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2)는 탄성파 전파방향과 직교하는 방향을 따라 이 순서로 배치된다. 제1 분할 공진자(D1)는 제2 분할 공진자(D2)보다도 공진 주파수 및 반공진 주파수 각각이 높게 형성된다. 구체적으로는, 제1 분할 공진자(D1)의 공진자 파라미터의 하나인 파장(λ1)은 제2 분할 공진자(D2)의 공진자 파라미터의 하나인 파장(λ2)보다 짧다.
제1 용량소자(C1) 및 제2 용량소자(C2) 각각은 빗살전극을 가지며, 기판(5) 상에 형성된다. 제1 용량소자(C1) 및 제2 용량소자(C2)의 빗살전극은 서로 평행하면서, 서로 맞물리도록 배치된 복수개의 전극지(301a 및 301b)와, 복수개의 전극지(301a 및 301b)를 사이에 두고 대향하여 배치된 1세트의 버스바 전극(311a 및 311b)을 가진다. 복수개의 전극지(301a)는 버스바 전극(311a)에 접속되고, 복수개의 전극지(301b)는 버스바 전극(311b)에 접속된다.
복수개의 전극지(301a 및 301b)는 직렬암 공진자(101)의 IDT 전극(54)에서의 탄성표면파의 전파방향을 따라 형성되고, 상기 전파방향과 직교하는 방향을 따라 주기적으로 형성된다.
제2 용량소자(C2)는 제1 용량소자(C1)보다도 용량값이 작게 형성된다. 구체적으로는 제2 용량소자(C2)는 제1 용량소자(C1)보다도 전극지(301a 및 301b)의 수가 적다. 한편, 제2 용량소자(C2)는 제1 용량소자(C1)보다도, 전극지(301a)와 전극지(301b)의 간격이 넓게 형성되어도 된다. 또한, 탄성파 전파방향과 직교하는 방향에서 보았을 경우에, 제2 용량소자(C2)는 제1 용량소자(C1)보다도 전극지(301a) 및 전극지(301b)의 중복되는 전극지 길이가 짧아도 된다.
[3. 탄성파 필터의 주파수 특성]
다음으로, 탄성파 필터(10)의 주파수 특성에 대해 비교예의 탄성파 필터와 비교하면서 설명한다.
도 5는 비교예의 탄성파 필터(510)의 회로 구성도이다.
비교예의 탄성파 필터(510)는 실시형태의 탄성파 필터(10)와 비교하여, 제2 용량소자(C2)가 마련되지 않은 구성으로 되어 있다. 즉, 비교예의 제1 공진회로(511)는 제1 직렬암 공진자(101), 및 제1 직렬암 공진자(101)에 병렬 접속된 제1 용량소자(C1)에 의해서만 구성된다. 한편, 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2)는 공진자 파라미터가 동일하며, 공진 주파수가 서로 일치하면서 반공진 주파수가 서로 일치한다.
도 6은 탄성파 필터(10)의 통과 특성 및 제1 공진회로(RC1)의 어드미턴스 특성을 나타내는 도면이다. 도 7은 실시형태의 탄성파 필터(10) 및 비교예의 탄성파 필터(510)의 통과 특성을 나타내는 도면이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 실시형태의 제1 공진회로(RC1)는 비교예의 제1 공진회로(511)와 비교하여, 반공진 주파수는 동일하지만, 공진 주파수가 높다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 실시형태의 탄성파 필터(10)는 비교예의 탄성파 필터(510)에 비해, 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실이 저감된다. 구체적으로는 탄성파 필터(10)는 탄성파 필터(510)에 비해, 주파수 652㎒ 부근에서의 삽입 손실이 작다.
이것은 실시형태와 같이, 제1 분할 공진자(D1)에 제2 용량소자(C2)를 병렬 접속함으로써, 제2 공진회로(RC2)를 포함하는 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 이용하여, 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠극을 적확하게 형성할 수 있고, 또한 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수를 높게 하여 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수를 높게 함으로써, 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실이 저감되기 때문이다.
[4. 실시형태의 변형예]
다음으로, 실시형태의 변형예에 따른 탄성파 필터에 대해 설명한다.
도 8은 실시형태의 변형예에 따른 탄성파 필터(10A)의 회로 구성도이다.
동도면에 나타내는 바와 같이, 탄성파 필터(10A)는 직렬암 공진자(102)와 제1 공진회로(RC1)와 병렬암 공진자(202 및 204)와 종결합 공진기(150)를 포함한다. 즉, 탄성파 필터(10A)는 래더형 필터 구조에 종결합 공진기(150)가 부가된 필터이다.
종결합 공진기(150)는 제1 단자(91)와 제2 단자(92) 사이에 배치된 종결합형 필터 구조를 가진다. 본 변형예의 종결합 공진기(150)는 제1 공진회로(RC1)보다도 제2 단자(92) 측에 배치되고, 9개의 IDT와 그 양단에 배치된 반사기로 구성된다. 한편, 종결합 공진기(150)가 배치되는 위치는 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 직렬암 공진자(102)와 제1 공진회로(RC1) 사이여도 상관없다.
이상과 같이 구성된 탄성파 필터(10A)여도 실시형태와 마찬가지로, 탄성파 필터(10A)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
[5. 정리]
본 실시형태의 탄성파 필터(10)는 제1 단자(91)와 제2 단자(92)를 잇는 경로 상에 배치된 제1 직렬암 공진자(101)와, 제1 직렬암 공진자(101)에 병렬 접속된 제1 용량소자(C1)로 구성되는 제1 공진회로(RC1)를 포함한다. 제1 직렬암 공진자(101)는 서로 직렬 접속된 제1 분할 공진자(D1) 및 제2 분할 공진자(D2)로 구성된다. 제1 공진회로(RC1)는 제1 분할 공진자(D1)와, 제1 분할 공진자(D1)에 병렬 접속된 제2 용량소자(C2)로 구성되는 제2 공진회로(RC2)를 포함한다.
이와 같이, 제1 분할 공진자(D1)에 제2 용량소자(C2)를 병렬 접속함으로써, 제2 공진회로(RC2)를 포함하는 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 이용하여, 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠극을 적확하게 형성하는 것이 가능해진다. 이로써, 예를 들면 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수를 높게 함으로써 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수를 높게 하고, 탄성파 필터(10)의 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠 슬로프를 급준화하면서, 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수는 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수와 대략 일치해도 된다.
이와 같이, 제2 공진회로(RC2)의 반공진 주파수를 제2 분할 공진자(D2)의 반공진 주파수에 대략 일치시킴으로써, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 적절한 값으로 하고, 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠극을 적확하게 형성할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수를 높게 함으로써 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수를 높게 하고, 탄성파 필터(10)의 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠 슬로프를 급준화하면서, 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수는 제2 분할 공진자(D2)의 공진 주파수보다도 높아도 된다.
이와 같이 제2 공진회로(RC2)의 공진 주파수를 높게 함으로써, 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수를 높게 할 수 있다. 이로써, 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 제2 공진회로(RC2)는 제2 분할 공진자(D2)보다도, 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격인 공진 대역 폭이 좁아도 된다.
이와 같이 제2 공진회로(RC2)의 공진 대역 폭을 좁게 함으로써, 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수를 높게 할 수 있다. 이로써, 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 제2 용량소자(C2)의 용량은 제1 용량소자(C1)의 용량과 달라도 된다.
이에 따르면, 제2 공진회로(RC2)를 포함하는 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 조정하는 것이 가능해진다. 이로써, 통과 대역보다도 고주파 측의 감쇠극의 위치를 적절하게 형성할 수 있다.
또한, 제2 용량소자(C2)의 용량은 제1 용량소자(C1)의 용량보다도 작아도 된다.
이에 따르면, 제2 공진회로(RC2)를 포함하는 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 미세 조정하는 것이 가능해진다. 이로써, 통과 대역보다도 고주파 측의 감쇠극의 위치를 적절하게 형성할 수 있다.
또한, 탄성파 필터(10)는 더욱이, 제1 공진회로(RC1)에 직렬 접속된 제2 직렬암 공진자(102)와, 제1 공진회로(RC1)와 제2 직렬암 공진자(102) 사이의 노드와 그라운드 사이에 배치된 병렬암 공진자(202)를 포함한다. 제1 공진회로(RC1)의 공진 주파수 및 제2 직렬암 공진자(102)의 공진 주파수는 탄성파 필터(10)의 통과 대역 내에 존재하고, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수는 제2 직렬암 공진자(102)의 반공진 주파수보다도 낮아도 된다.
이와 같이, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 다른 직렬암 공진자(102)의 반공진 주파수보다도 낮게 함으로써, 제1 공진회로(RC1)의 반공진 주파수를 이용하여, 상기 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 감쇠극을 적확하게 형성할 수 있다. 이로써 탄성파 필터(10)의 감쇠극을 적확하게 형성하면서, 통과 대역 내의 고주파 측의 삽입 손실을 저감하는 것이 가능해진다. 한편, 상기에서, 제2 직렬암 공진자(102)를 제2 직렬암 공진자(103)로 치환하고, 병렬암 공진자(202)를 병렬암 공진자(203)로 치환한 구성으로 해도 마찬가지이다.
(기타 변형예 등)
이상, 실시형태에 따른 탄성파 필터(10)에 대해, 실시형태를 들어 설명했는데, 본 발명은 상술한 실시형태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 실시형태에 다음과 같은 변형을 실시한 양태도 본 발명에 포함될 수 있다.
본 실시형태에서는 제2 공진회로(RC2)가 제2 직렬암 공진자(102)에 직렬 접속되고, 제2 분할 공진자(D2)가 제2 직렬암 공진자(103)에 직렬 접속된 예를 나타냈지만, 이것은 반대여도 된다. 즉, 제2 분할 공진자(D2)가 제2 직렬암 공진자(102)에 직렬 접속되고, 제2 공진회로(RC2)가 제2 직렬암 공진자(103)에 직렬 접속되어도 된다.
예를 들면, 탄성파 필터(10)는 송신 필터 또는 수신 필터로 사용되어도 된다. 예를 들면 탄성파 필터(10)가 송신 필터인 경우, 탄성파 필터(10)는 송신 회로(RFIC 등)에서 생성된 송신파를, 제2 단자(92)를 경유하여 입력하고, 상기 송신파를 소정의 밴드의 송신 통과 대역으로 필터링하여 제2 단자(92)에 출력해도 된다. 탄성파 필터(10)가 수신 필터인 경우, 탄성파 필터(10)는 제1 단자(91)로부터 입력된 수신파를 입력하고, 상기 수신파를 소정의 밴드의 수신 통과 대역으로 필터링하여 제2 단자(92)에 출력해도 된다.
또한, 제1 단자(91) 및 제2 단자(92)는 입력 단자 또는 출력 단자여도 된다. 예를 들면, 제1 단자(91)가 입력 단자인 경우는 제2 단자(92)가 출력 단자가 되고, 제2 단자(92)가 입력 단자인 경우는 제1 단자(91)가 출력 단자가 된다.
본 발명은 통과 대역의 삽입 손실이 저감된 탄성파 필터로서, 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 또는 통신 장치 등으로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
5: 기판
10, 10A: 탄성파 필터
53: 압전막
54: IDT 전극
55: 보호층
91: 제1 단자
92: 제2 단자
101: 제1 직렬암 공진자(직렬암 공진자)
101a, 101b: 빗살 형상 전극
102, 103: 제2 직렬암 공진자(직렬암 공진자)
111a, 111b: 버스바 전극
121a, 121b: 전극지
142: 반사기
202, 203: 병렬암 공진자
301a, 301b: 전극지
311a, 311b: 버스바 전극
C1: 제1 용량소자
C2: 제2 용량소자
D1: 제1 분할 공진자
D2: 제2 분할 공진자
n1, n2, n3, n4: 노드
RC1: 제1 공진회로
RC2: 제2 공진회로
λ, λ1, λ2: 파장

Claims (7)

  1. 제1 단자와 제2 단자를 잇는 경로 상에 배치된 제1 직렬암(serial arm) 공진자와, 상기 제1 직렬암 공진자의 양단에 병렬 접속된 제1 용량소자로 구성되는 제1 공진회로를 포함하는 탄성파 필터로서,
    상기 제1 직렬암 공진자는, 서로 직렬 접속된 제1 분할 공진자 및 제2 분할 공진자로 구성되며,
    상기 제1 공진회로는 상기 제1 분할 공진자와, 상기 제1 분할 공진자에 병렬 접속된 제2 용량소자로 구성되는 제2 공진회로를 포함하고,
    상기 제2 용량소자의 한쪽의 단자는 상기 제1 분할 공진자와 상기 제2 분할 공진자 사이의 일 노드에 접속되며, 상기 제2 용량소자의 다른 쪽의 단자는 상기 제1 분할 공진자로부터 상기 일 노드의 반대 편에 있는 또 다른 노드에 접속되는, 탄성파 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공진회로의 반공진 주파수와 상기 제2 분할 공진자의 반공진 주파수의 어긋남은, 어느 쪽의 반공진 주파수를 기준으로 하여도, 0.2% 이상 5% 이하의 범위에 있는, 탄성파 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공진회로의 공진 주파수는 상기 제2 분할 공진자의 공진 주파수보다도 높은, 탄성파 필터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 공진회로는 상기 제2 분할 공진자보다도 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격인 공진 대역 폭이 좁은, 탄성파 필터.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 용량소자의 용량은 상기 제1 용량소자의 용량과 다른, 탄성파 필터.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 용량소자의 용량은 상기 제1 용량소자의 용량보다도 작은, 탄성파 필터.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성파 필터는
    상기 제1 공진회로에 직렬 접속된 제2 직렬암 공진자와,
    상기 제1 공진회로와 상기 제2 직렬암 공진자 사이의 노드와 그라운드 사이에 배치된 병렬암(parallel arm) 공진자를 더 포함하고,
    상기 제1 공진회로의 공진 주파수 및 상기 제2 직렬암 공진자의 공진 주파수는 상기 탄성파 필터의 통과 대역 내에 존재하며,
    상기 제1 공진회로의 반공진 주파수는 상기 제2 직렬암 공진자의 반공진 주파수보다도 낮은, 탄성파 필터.
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