KR102576845B1 - 탄성파 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시키는 것.
(해결 수단) 제 1 통과 대역을 구비한 제 1 탄성 표면파 소자와, 제 1 탄성 표면파 소자와 비교하여 고주파수 대역에 제 2 통과 대역을 갖는 제 2 탄성 표면파 소자를 구비하고, 제 1 탄성 표면파 소자와 제 2 탄성 표면파 소자는, 공통의 입력 단자 및 출력 단자를 갖고, 제 1 탄성 표면파 소자의 제 1 통과 대역의 고주파측의 주파수가, 제 2 탄성 표면파 소자의 제 2 통과 대역의 저주파측의 주파수와 부분적으로 중첩되도록 구성되어 있다.
(해결 수단) 제 1 통과 대역을 구비한 제 1 탄성 표면파 소자와, 제 1 탄성 표면파 소자와 비교하여 고주파수 대역에 제 2 통과 대역을 갖는 제 2 탄성 표면파 소자를 구비하고, 제 1 탄성 표면파 소자와 제 2 탄성 표면파 소자는, 공통의 입력 단자 및 출력 단자를 갖고, 제 1 탄성 표면파 소자의 제 1 통과 대역의 고주파측의 주파수가, 제 2 탄성 표면파 소자의 제 2 통과 대역의 저주파측의 주파수와 부분적으로 중첩되도록 구성되어 있다.
Description
본 발명은 탄성파 장치에 관한 것이다.
휴대 단말 등의 통신 기기는, 특정 주파수 대역의 신호만을 추출하기 위하여, 탄성 표면파(SAW : Surface Acoustic Wave) 또는 탄성 Bulk파(BAW : Bulk Acoustic Wave) 등을 이용한 탄성파 장치를 탑재하고 있다.
최근, 휴대 단말 등의 통신 기기에는, 도 20에 나타낸 바와 같이 3 GPP의 사양서에 있어서, 통신에 이용되는 여러 가지 주파수 대역의 전파가 규정되어 있기 때문에, 그들 주파수 대역에 대응한 탄성파 장치가 요구되고 있다.
특허문헌 1에는, 복수의 탄성 표면파 필터로 구성되고, 분파기로서 이용된 경우에, 탄성 표면파 필터의 비(比) 대역폭이 큰 경우이더라도, 통과 대역이 열화하지 않고 정합성을 갖는 탄성 표면파 장치가 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1은, 도 20에 나타나 있는 B28F, B41(140 ㎒), 및 B41(194 ㎒) 등과 같이 통과 대역의 중심 주파수에 대한 통과 대역폭의 비(비 대역폭)가 5%를 초과해 버릴 것 같은 통과 대역폭이 넓은 신호에 대하여 사용할 수 있는 탄성 표면파 장치에 대하여 하등 개시하고 있지 않다.
본 발명의 목적은, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있는 탄성 표면파 장치 및 탄성 Bulk파 장치 등의 탄성파 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 5% 이상의 비 대역폭을 갖는 탄성파 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 태양(態樣)의 탄성 표면파 장치는, 제 1 통과 대역을 구비한 제 1 탄성 표면파 소자와, 상기 제 1 탄성 표면파 소자와 비교하여 고주파수 대역에 제 2 통과 대역을 갖는 제 2 탄성 표면파 소자를 구비하고, 상기 제 1 탄성 표면파 소자와 상기 제 2 탄성 표면파 소자는, 공통의 입력 단자 및 출력 단자를 갖고, 상기 제 1 탄성 표면파 소자의 상기 제 1 통과 대역의 고주파측의 주파수가, 상기 제 2 탄성 표면파 소자의 상기 제 2 통과 대역의 저주파측의 주파수와 부분적으로 중첩되도록 구성되어 있다.
본 발명의 다른 태양의 탄성 표면파 장치는, 제 1 통과 대역을 구비한 제 1 탄성 표면파 소자와, 상기 제 1 탄성 표면파 소자와 비교하여 고주파수 대역에 제 2 통과 대역을 갖는 제 2 탄성 표면파 소자를 구비하고, 상기 제 1 탄성 표면파 소자와 상기 제 2 탄성 표면파 소자는, 공통의 입력 단자를 갖고, 또한 복수의 출력 단자를 갖고, 상기 제 1 탄성 표면파 소자의 상기 제 1 통과 대역의 고주파측의 주파수가, 상기 제 2 탄성 표면파 소자의 상기 제 2 통과 대역의 저주파측의 주파수와 부분적으로 중첩되도록 구성되어 있다.
본 발명에 의하면, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 SAW 공진기의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 3에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 7에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 10에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 14는 도 13에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 15는 도 13에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시 형태의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 17은 본 발명의 제 5 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 18은 도 17에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 19는 도 17에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 20은 통신에 이용되는 전파의 주파수 대역을 나타낸 표이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 SAW 공진기의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 3에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 3에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 7에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 10에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 14는 도 13에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 15는 도 13에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시 형태의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 17은 본 발명의 제 5 실시예의 탄성 표면파 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 18은 도 17에 나타낸 탄성 표면파 장치의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 19는 도 17에 나타낸 탄성 표면파 장치의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 20은 통신에 이용되는 전파의 주파수 대역을 나타낸 표이다.
이하에서, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태 및 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
[ 제 1 실시 형태 ]
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 탄성 표면파 장치(10)의 구성을 모식적으로 나타낸 블럭도이다.
탄성 표면파 장치(10)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11)와 제 2 탄성 표면파 소자(12)와 입력 단자(13)와 출력 단자(14)를 구비하고 있다. 탄성 표면파 장치(10)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11)와 제 2 탄성 표면파 소자(12)는 병렬로 접속되어 있고 입력 단자(13)와 출력 단자(14)는 공통이다.
제 1 탄성 표면파 소자(11)와 제 2 탄성 표면파 소자(12)는 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 일반적인 BPF(Band Pass Filter)이다. 또, 제 1 탄성 표면파 소자(11)는, 제 2 탄성 표면파 소자(12)와 비교하여 저주파측에 통과 대역을 갖고 있다.
상술한 구조를 갖는 탄성 표면파 장치(10)는, 입력 단자(13)에 입력된 신호로부터 특정 주파수 대역 이외의 주파수를 컷오프하여, 특정 주파수 대역의 신호를 출력 단자(14)로부터 출력한다. 또한, 탄성 표면파 장치(10)는, 2개의 BPF로 구성되어 있지만, 이것은 예시이며, 추가로 복수의 BPF를 병렬로 접속한 구조여도 된다.
도 2는, 제 1 탄성 표면파 소자(11)와 제 2 탄성 표면파 소자(12)의 주파수 특성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 (a)는, 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(dB)을 나타내는 그래프로서, 제 1 주파수 특성(21) 및 제 2 주파수 특성(22)은 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 도 2 (a)를 참조하면, 제 1 탄성 표면파 소자(11)는, 제 2 탄성 표면파 소자(12)와 비교하여, 저주파측에 통과 대역을 갖고 있다.
제 1 주파수 특성(21)과 제 2 주파수 특성(22)은, 예를 들면 각각 통과 대역이 실질적으로 100 ㎒이고, 통과 대역의 저주파측 및 고주파측의 각각에 있어서, 급준(急峻)한 감쇠 특성을 갖고 있다. 또, 제 1 주파수 특성(21)과 제 2 주파수 특성(22)은 제 1 주파수 특성(21)의 고주파측의 통과 대역과, 제 2 주파수 특성(22)의 저주파측의 통과 대역에 있어서, 각각의 중심 주파수의 삽입 손실의 값으로부터 약 3 dB 감쇠하는 영역에서 교차하고 있다.
도 2 (b)는, 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(dB)을 나타내는 그래프로서, 제 3 주파수 특성(23)은 탄성 표면파 장치(10)의 주파수 특성을 나타내고 있다.
도 2 (b)를 참조하면, 탄성 표면파 장치(10)는 통과 대역이 실질적으로 200 ㎒로서, 통과 대역의 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 즉, 제 3 주파수 특성(23)은 제 1 주파수 특성(21)과 제 2 주파수 특성(22)의 합이 되어 있다. 즉, 제 3 주파수 특성의 중심 주파수는, 제 1 주파수 특성(21)의 중심주파수보다 크고, 제 2 주파수 특성(22)의 중심 주파수보다 작다. 즉, 탄성 표면파 장치(10)는, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있다.
또, 제 1 탄성 표면파 소자(11)와 제 2 탄성 표면파 소자(12) 사이에는, 입력 단자(13) 및 출력 단자(14)에 있어서의 반사 계수에 일정한 관계가 성립하고 있다. 구체적으로는 후술하지만, 제 1 탄성 표면파 소자(11)의 반사 계수의 실수부(實數部)를 a1, 허수부(虛數部)를 b1이라고 하고, 제 2 탄성 표면파 소자(12)의 반사 계수의 실수부를 a2, 허수부를 b2라고 한 경우에, 입력 단자(13) 및 출력 단자(14)에 있어서 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
즉, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시키기 위해서는, 제 1 탄성 표면파 장치(11)가 제 2 탄성 표면파 장치(12)보다 저주파 영역에 통과 대역을 갖고, 또한 입력 단자(13) 및 출력 단자(14)에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계를 만족시킬 필요가 있다.
이하에서, 실시예에 기초하여 본 발명에 대하여 설명한다. 또한, 마찬가지 내용에 대해서는 반복의 번잡함을 피하기 위하여, 적당히 설명을 생략한다.
[ 제 1 실시예 ]
도 3은, 본 발명의 제 1 실시예인 탄성 표면파 장치(10A)를 나타낸 블럭도이다.
탄성 표면파 장치(10A)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A)와 입력 단자(13A)와 출력 단자(14A)를 구비하고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11A)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101A)와 제 2 직렬 아암 공진기(102A)와 제 3 직렬 아암 공진기(103A)와 제 4 직렬 아암 공진기(104A)와 제 1 병렬 아암 공진기(111A)와 제 2 병렬 아암 공진기(112A)와 제 3 병렬 아암 공진기(113A)와 제 4 병렬 아암 공진기(114A)와 제 5 병렬 아암 공진기(115A)와 제 1 인덕터(121A)와 제 2 인덕터(122A)를 구비한다.
제 1 직렬 아암 공진기(101A)와 제 2 직렬 아암 공진기(102A)와 제 3 직렬 아암 공진기(103A)와 제 4 직렬 아암 공진기(104A)는, 예를 들면 서로 직렬로 접속된 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 1 병렬 아암 공진기(111A)와 제 2 병렬 아암 공진기(112A)와 제 3 병렬 아암 공진기(113A)와 제 4 병렬 아암 공진기(114A)와 제 5 병렬 아암 공진기(115A)는, 예를 들면 제 1 직렬 아암 공진기(101A)와 제 2 직렬 아암 공진기(102A)와 제 3 직렬 아암 공진기(103A)와 제 4 직렬 아암 공진기(104A)에 대하여 병렬로 접속된 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 1 병렬 아암 공진기(111A)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)에 있어서, 입력 단자(13A)에 대하여 가장 가까운 위치에 접속되어 있다. 또, 제 1 병렬 아암 공진기(111A)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)의 통과 대역보다 낮은 공진 주파수를 갖는 것이 바람직하다.
제 1 병렬 아암 공진기(111A)와 제 2 병렬 아암 공진기(112A)는, 제 1 인덕터(121A)에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 또, 제 1 병렬 아암 공진기(111A)와 제 2 병렬 아암 공진기(112A)는, 제 1 인덕터(121A)를 개재하여 그라운드에 접속되어 있다.
제 3 병렬 아암 공진기(113A)와 제 4 병렬 아암 공진기(114A)와 제 5 병렬 아암 공진기(115A)는, 제 2 인덕터(122A)에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 또, 제 3 병렬 아암 공진기(113A)와 제 4 병렬 아암 공진기(114A)와 제 5 병렬 아암 공진기(115A)는, 제 2 인덕터(122A)를 개재하여 그라운드에 접속되어 있다.
제 1 인덕터(121A)와 제 2 인덕터(122A)는, 예를 들면 일반적인 인덕터이다.
즉, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)는, 복수의 1-Port의 SAW 공진기가 사다리 형상으로 접속된 구조를 갖고 있다. 이와 같은 구조를 갖는 제 1 탄성 표면파 소자(11A)는 래더형의 BPF라고 불리고 있다.
제 2 탄성 표면파 소자(12A)는, 제 5 직렬 아암 공진기(105A)와 제 6 직렬 아암 공진기(106A)와 제 7 직렬 아암 공진기(107A)와 제 8 직렬 아암 공진기(108A)와 제 6 병렬 아암 공진기(116A)와 제 7 병렬 아암 공진기(117A)와 제 8 병렬 아암 공진기(118A)와 제 3 인덕터(123A)를 구비하고 있다.
제 5 직렬 아암 공진기(105A)와 제 6 직렬 아암 공진기(106A)와 제 7 직렬 아암 공진기(107A)와 제 8 직렬 아암 공진기(108A)는, 예를 들면 서로 직렬로 접속된 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 6 병렬 아암 공진기(116A) 및 제 7 병렬 아암 공진기(117A)는 각각 제 5 직렬 아암 공진기(105A) 및 제 6 직렬 아암 공진기(106A)에 접속되고, 제 3 인덕터(123A)에 병렬로 접속되어 있다. 한편, 제 8 병렬 아암 공진기(118A)는, 제 7 직렬 아암 공진기(107A)와 제 8 직렬 아암 공진기(108A)의 공통 접속점과 그라운드와의 사이에 접속되어 있다. 이들 제 6∼제 8 병렬 아암 공진기(116A∼118A)는 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 3 인덕터(123A)는, 예를 들면 일반적인 인덕터이다.
즉, 제 2 탄성 표면파 소자(12A)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 마찬가지로 복수의 1-Port의 SAW 공진기가 사다리 형상으로 접속된 구조를 갖고 있으므로 래더형의 BPF이다.
입력 단자(13A)에는 제 4 인덕터(124A)가 접속되어 있고, 출력 단자(14A)에는 제 5 인덕터(125A)가 접속되어 있다.
제 4 인덕터(124A) 및 제 5 인덕터(125A)는, 병렬로 제 6 인덕터(126A)에 접속되어 있다. 또, 제 4 인덕터(124A)와 제 5 인덕터(125A)에 접속된 제 6 인덕터(126A)의 타단(他端)은 그라운드에 접속되어 있다.
도 4는, 도 3에 나타난 각 공진기를 구성하는 SAW 공진기를 나타낸 모식도이다.
SAW 공진기(30)는, 빗형 전극(31)과 제 1 반사기(32a)와 제 2 반사기(32b)를 구비하고 있다. SAW 공진기(30)는, 입력 단자와 출력 단자를 각각 1개 갖는 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
빗형 전극(31)은, 개구 길이가 P인 빗형으로 형성된 IDT(Inter Digital Transducer)라고 불리는 N쌍의 전극으로 구성되어 있다. 빗형 전극(31)은, 개구 길이 P, 폭 W, 쌍의 수 N에 따른 주파수를 갖는 탄성 표면파를 발생하거나, 검출하거나 할 수 있다. 구체적으로는, 빗형 전극(31)은 탄성 표면파의 주파수를 f, 탄성 표면파의 속도를 v, 및 개구 길이를 P로 하면, f = v / P의 관계를 만족시키는 제 1 탄성 표면파(33a)와 제 2 탄성 표면파(33b)를 발생하거나, 검출하거나 한다.
제 1 반사기(32a)와 제 2 반사기(32b)는, 예를 들면 복수의 전극을 소정의 간격 L로 늘어세워 구성한 반사기이다. 빗형 전극(31)은, 제 1 반사기(32a)와 제 2 반사기(32b) 사이에 배치되어 있다.
도 5는, 탄성 표면파 장치(10A), 제 1 탄성 표면파 소자(11A) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5 (a)는, 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(db)을 나타내는 그래프로서, 제 1 주파수 특성(21A), 제 2 주파수 특성(22A) 및 제 3 주파수 특성(23A)은 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11A), 제 2 탄성 표면파 소자(12A) 및 탄성 표면파 장치(10A)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 5 (a)는, 주파수가 2450 ㎒∼2750 ㎒, 및 삽입 손실이 -10 dB∼0 dB인 범위의 주파수 특성을 나타내고 있다.
도 5 (a)를 참조하면, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)는, 제 2 탄성 표면파 소자(12A)와 비교하여 저주파측에 통과 대역을 갖고 있다.
제 1 주파수 특성(21A)과 제 2 주파수 특성(22A)의 통과 대역은, 실질적으로 100 ㎒이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 또, 제 1 주파수 특성(21A)과 제 2 주파수 특성(22A)은, 제 1 주파수 특성(21A)의 고주파측과 제 2 주파수 특성(22A)의 저주파측에 있어서, 삽입 손실의 값이 약 -4.3 dB인 위치에서 교차하고 있다.
제 3 주파수 특성(23A)의 통과 대역은, 실질적으로 제 1 주파수 특성(21A)과 제 2 주파수 특성(22A)의 합이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 즉, 제 3 주파수 특성(23A)의 중심 주파수는, 제 1 주파수 특성(21A)의 중심 주파수보다 크고, 제 2 주파수 특성(22A)의 중심 주파수보다 작다.
도 5 (b)는, 도 5 (a)와 비교하여 주파수(㎒) 및 삽입 손실(dB)을 보다 구체적인 범위에서 본 탄성 표면파 장치(10A), 제 1 탄성 표면파 소자(11A) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 주파수 특성의 그래프이다. 구체적으로는, 도 5 (b)는, 주파수가 2400 ㎒∼2800 ㎒인 범위, 삽입 손실이 -80 dB∼0 dB인 범위의 주파수 특성을 나타내고 있다.
도 5 (b)를 참조하면, 제 3 주파수 특성(23A)은 저주파측 및 고주파측의 각각의 감쇠 대역에 있어서도 양호한 감쇠 특성을 갖고 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10A)는, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있다.
도 6은, 탄성 표면파 장치(10A), 제 1 탄성 표면파 소자(11A) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 6 (a)는 입력 단자(13A)에 있어서의 입력 임피던스를 나타내고, 도 6 (b)는 출력 단자(14A)에 있어서의 출력 임피던스를 나타내고 있다. 또한, 도 6 (a) 및 도 6 (b)에 도시한 스미스 차트의 중심은 50 Ω이다.
도 6 (a)에 있어서, 제 1 입력 임피던스(41A), 제 2 입력 임피던스(42A) 및 제 3 입력 임피던스(43A)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11A), 제 2 탄성 표면파 소자(12A) 및 탄성 표면파 장치(10A)의 입력 임피던스를 나타내고 있다. 도 6 (b)에 있어서, 제 1 출력 임피던스(44A), 제 2 출력 임피던스(45A) 및 제 3 출력 임피던스(46A)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11A), 제 2 탄성 표면파 소자(12A) 및 탄성 표면파 장치(10A)의 출력 임피던스를 나타내고 있다.
도 6 (a)를 참조하면, 제 1 입력 임피던스(41A) 및 제 2 입력 임피던스(42A)는, 측정 주파수의 값에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 입력 임피던스(43A)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
도 6 (b)를 참조하면, 제 1 출력 임피던스(44A) 및 제 2 출력 임피던스(45A)는, 측정 주파수의 값에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 출력 임피던스(46A)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10A)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω에서 임피던스의 양호한 정합성을 갖고 있다. 또한, 탄성 표면파 장치(10A)의 임피던스의 정합성은, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 입력 단자(13A) 및 출력 단자(14A)의 반사 계수에 기초하여 양호하게 설계할 수 있다.
여기서, 제 1 탄성 표면파 소자(11A) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 반사 계수의 구체적인 값을 표 1에 나타낸다.
표 1을 참조하면, 탄성 표면파 장치(10A)의 입력 단자(13A)에 있어서의, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.234, 허수부 b1은 0.292이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.34, 허수부 b2는 -0.536이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10A)의 입력 단자(13A)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 반사 계수의 사이에는 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
마찬가지로, 탄성 표면파 장치(10A)의 출력 단자(14A)에 있어서의, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.137, 허수부 b1은 0.141이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.297, 허수부 b2는 -0.514이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10A)의 출력 단자(14A)에 있어서도, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A) 사이에는 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
상술한 바와 같이, 탄성 표면파 장치(10A)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)의 통과 대역이 제 2 탄성 표면파 소자(12A)의 통과 대역보다 저주파 영역에 있고, 또한 입력 단자(13A) 및 출력 단자(14A)에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계를 만족시키고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11A) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12A)를 상기한 조건을 만족시키도록 설계함으로써, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 넓은 통과 대역폭을 갖는다. 즉, 5% 이상의 비 대역폭을 갖는 탄성 표면파 장치(10A)를 구성할 수 있다.
또한, 상술한 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A)는, 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A)는, 각각이 추가로 복수의 SAW 공진기 및 인덕터 등을 구비하고 있어도 되고, 도시된 SAW 공진기의 수보다 적은 수의 SAW 공진기 및 인덕터로 구성되어도 된다. 탄성 표면파 장치(10A)의 설계자는, 제 1 탄성 표면파 소자(11A)와 제 2 탄성 표면파 소자(12A)가 구비하는 SAW 공진기 및 인덕터 등의 수, 특성 및 배치 등을 자유롭게 변경할 수 있다.
[ 제 2 실시예 ]
도 7은, 본 발명의 제 2 실시예의 탄성 표면파 장치(10B)의 구성을 나타낸 블럭도이다.
탄성 표면파 장치(10B)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)와 제 2 탄성 표면파 소자(12B)와 입력 단자(13B)와 출력 단자(14B)를 구비하고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11B)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101B)와 제 2 직렬 아암 공진기(102B)와 제 3 직렬 아암 공진기(103B)와 제 4 직렬 아암 공진기(104B)와 제 1 병렬 아암 공진기(111B)와 제 2 병렬 아암 공진기(112B)와 제 3 병렬 아암 공진기(113B)와 제 4 병렬 아암 공진기(114B)를 구비하고 있다.
제 1 직렬 아암 공진기(101B)와 제 2 직렬 아암 공진기(102B)와 제 3 직렬 아암 공진기(103B)와 제 4 직렬 아암 공진기(104B)는, 서로 직렬로 접속된 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 1 병렬 아암 공진기(111B) 및 제 2 병렬 아암 공진기(112B)는 제 1 직렬 아암 공진기(101B)의 양단(兩端)과 그라운드와의 사이에 접속되고, 다른 한편, 제 3 병렬 아암 공진기(113B) 및 제 4 병렬 아암 공진기(114B)는 제 3 직렬 아암 공진기(103B)의 양단과 그라운드와의 사이에 접속되어 있다. 이들 제 1∼제 4 병렬 아암 공진기(111B∼114B)도 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
도시되어 있는 바와 같이, 제 1 병렬 아암 공진기(111B)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)에 있어서, 입력 단자(13B)에 대하여 가장 가까운 위치에 접속되어 있다. 또, 제 1 병렬 아암 공진기(111B)는, 공진 주파수가 제 1 탄성 표면파 소자(111B)의 통과 대역보다 낮게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 병렬 아암 공진기(111B)와 제 2 병렬 아암 공진기(112B)는, 공통의 그라운드에 접속되고, 마찬가지로, 제 3 병렬 아암 공진기(113B)와 제 4 병렬 아암 공진기(114B)도 공통의 그라운드에 접속되어 있다.
즉, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)는, 복수의 1-Port의 SAW 공진기가 사다리 형상으로 접속된 구조를 갖고 있으므로 래더형의 BPF이다.
제 2 탄성 표면파 소자(12B)는, 제 5 직렬 아암 공진기(105B)와 제 6 직렬 아암 공진기(106B)와 제 7 직렬 아암 공진기(107B)와 제 8 직렬 아암 공진기(108B)와 제 5 병렬 아암 공진기(115B)와 제 6 병렬 아암 공진기(116B)와 제 7 병렬 아암 공진기(117B)를 구비하고 있다.
제 5 직렬 아암 공진기(105B)와 제 6 직렬 아암 공진기(106B)와 제 7 직렬 아암 공진기(107B)와 제 8 직렬 아암 공진기(108B)는, 예를 들면 서로 직렬로 접속된 일반적인 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 5 병렬 아암 공진기(115B)는, 제 5 직렬 아암 공진기(105B)와 그라운드와의 사이에 접속되고, 제 6 병렬 아암 공진기(116B)와 제 7 병렬 아암 공진기(117B)는 제 7 직렬 아암 공진기(107B)의 양단과 그라운드와의 사이에 접속되어 있다. 이들 병렬 아암 공진기는 일반적인 1-Port의 SAW 공진기로 구성되어도 된다.
즉, 제 2 탄성 표면파 소자(12B)는 복수의 1-Port의 SAW 공진기가 사다리 형상으로 접속된 구조를 갖고 있으므로 래더형의 BPF이다.
입력 단자(13B)에는, 일단(一端)이 그라운드에 접속된 제 1 인덕터(121B)가 접속되어 있다. 출력 단자(14B)에는, 일단이 그라운드에 접속된 제 2 인덕터(122B)가 접속되어 있다.
도 8은, 탄성 표면파 장치(10B), 제 1 탄성 표면파 소자(11B) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8 (a)는 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(dB)을 나타내는 그래프로서, 제 1 주파수 특성(21B), 제 2 주파수 특성(22B) 및 제 3 주파수 특성(23B)은 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11B), 제 2 탄성 표면파 소자(12B) 및 탄성 표면파 장치(10B)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 8 (a)는, 주파수가 2450 ㎒∼2750 ㎒, 삽입 손실이 -10 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
제 1 주파수 특성(21B)과 제 2 주파수 특성(22B)의 통과 대역은, 실질적으로 100 ㎒이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 또, 제 1 주파수 특성(21B)과 제 2 주파수 특성(22B)은, 제 1 주파수 특성(21B)의 고주파측과 제 2 주파수 특성(22B)의 저주파측에 있어서 삽입 손실의 값이 약 -5.2 dB인 위치에서 교차하고 있다.
제 3 주파수 특성(23B)의 통과 대역은, 실질적으로 제 1 주파수 특성(21B)의 통과 대역과, 제 2 주파수 특성(22B)의 통과 대역과의 합이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 즉, 제 3 주파수 특성(23B)의 중심 주파수는, 제 1 주파수 특성(21B)보다 크고, 제 2 주파수 특성(22B)보다 작다.
도 8 (b)는, 도 8 (a)와 비교하여 주파수(㎒) 및 삽입 손실(dB)을 보다 구체적인 범위에서 본 탄성 표면파 장치(10B), 제 1 탄성 표면파 소자(11B) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 8 (b)는, 주파수가 2200 ㎒∼3000 ㎒, 삽입 손실이 -80 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
도 8 (b)를 참조하면, 제 3 주파수 특성(23B)은 저주파측 및 고주파측의 각각의 감쇠 대역에 있어서도 양호한 감쇠 특성을 갖고 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10B)는, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있다.
도 9는, 탄성 표면파 장치(10B), 제 1 탄성 표면파 소자(11B) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 9 (a)는 입력 단자(13B)에 있어서의 입력 임피던스를 나타내고, 도 9 (b)는 출력 단자(14B)에 있어서의 출력 임피던스를 나타내고 있다. 또한, 도 9 (a) 및 도 9 (b)에 도시한 스미스 차트의 중심은 50 Ω이다.
도 9 (a)에 있어서, 제 1 입력 임피던스(41B), 제 2 입력 임피던스(42B) 및 제 3 입력 임피던스(43B)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11B), 제 2 탄성 표면파 소자(12B) 및 탄성 표면파 장치(10B)의 입력 임피던스를 나타내고 있다. 도 9 (b)에 있어서, 제 1 출력 임피던스(44B), 제 2 출력 임피던스(45B) 및 제 3 출력 임피던스(46B)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11B), 제 2 탄성 표면파 소자(12B) 및 탄성 표면파 장치(10B)의 출력 임피던스를 나타내고 있다.
도 9 (a)를 참조하면, 제 1 입력 임피던스(41B) 및 제 2 입력 임피던스(42B)는 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 입력 임피던스(43B)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
도 9 (b)를 참조하면, 제 1 출력 임피던스(44B) 및 제 2 출력 임피던스(45B)는, 측정 주파수에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 출력 임피던스(46B)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10B)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω에서 임피던스의 양호한 정합성을 갖고 있다.
또한, 탄성 표면파 장치(10B)의 임피던스의 정합성은, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)와 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 입력 단자(13B) 및 출력 단자(14B)의 반사 계수에 기초하여 양호하게 설정할 수 있다.
여기서, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)와 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 반사 계수의 구체적인 값을 표 2에 나타낸다.
표 2를 참조하면, 탄성 표면파 장치(10B)의 입력 단자(13B)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.378, 허수부 b1은 0.039이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.061, 허수부 b2는 -0.58이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10B)의 입력 단자(13B)에 있어서는 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
마찬가지로, 탄성 표면파 장치(10B)의 출력 단자(14B)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.158, 허수부 b1은 0.139이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.394, 허수부 b2는 -0.516이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10B)의 출력 단자(14B)에 있어서도 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
상술한 바와 같이, 탄성 표면파 장치(10B)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)의 통과 대역이 제 2 탄성 표면파 소자(12B)의 통과 대역보다 저주파 영역에 있고, 또한 입력 단자(13B) 및 출력 단자(14B)에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계를 만족시키고 있다.
상기한 조건을 만족시키도록 설계함으로써, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호(즉, 5% 이상의 비 대역폭)를 갖는 탄성 표면파 장치(10B)가 얻어진다.
또한, 상술한 제 1 탄성 표면파 소자(11B)와 제 2 탄성 표면파 소자(12B)는, 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제 1 탄성 표면파 소자(11B)와 제 2 탄성 표면파 소자(12B)는, 각각이 추가로 복수의 SAW 공진기를 구비하고 있어도 되고, 도시된 SAW 공진기의 수보다 적은 수의 SAW 공진기에 의해서 구성되어도 된다. 탄성 표면파 장치(10B)의 설계자들은, 제 1 탄성 표면파 소자(11B)와 제 2 탄성 표면파 소자(12B)가 구비하는 SAW 공진기의 수, 특성 및 배치 등을 설계에 따라서 자유롭게 변경할 수 있다.
[ 제 3 실시예 ]
도 10은, 본 발명의 제 3 실시예의 탄성 표면파 장치(10C)의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도시된 탄성 표면파 장치(10C)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 제 2 탄성 표면파 소자(12C)와 입력 단자(13C)와 출력 단자(14C)를 구비하고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11C)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101C)와 제 2 직렬 아암 공진기(102C)와 제 1 병렬 아암 공진기(111C)와 제 2 병렬 아암 공진기(112C)와 제 1 더블 모드 공진기(131C)와 제 2 더블 모드 공진기(132C)를 구비하고 있다.
제 1 직렬 아암 공진기(101C) 및 제 2 직렬 아암 공진기(102C)는, 서로 직렬로 접속되고, 일반적인 1-Port의 SAW 공진기에 의해서 구성되어도 된다.
제 1 병렬 아암 공진기(111C)는 입력 단자(13C)와 그라운드의 사이에 접속되고, 제 2 병렬 아암 공진기(112C)는 출력 단자(14C)와 그라운드와의 사이에 접속되어 있다. 이들 제 1 병렬 아암 공진기(111C) 및 제 2 병렬 아암 공진기(112C)는 예를 들면 일반적인 1-Port의 SAW 공진기에 의해서 구성할 수 있다.
제 1 병렬 아암 공진기(111C)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)에 있어서, 입력 단자(13C)에 대하여 가장 가까운 위치에 접속되어 있다. 또, 제 1 병렬 아암 공진기(111C)는, 공진 주파수가 제 1 탄성 표면파 소자(111C)의 통과 대역보다 낮게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 더블 모드 공진기(131C)와 제 2 더블 모드 공진기(132C)는 각각 반사기의 사이에 3개의 IDT를 갖는 SAW 공진기이다. 또, 제 1 더블 모드 공진기(131C)와 제 2 더블 모드 공진기(132C)는 서로 병렬로 접속되어 있다. 또한, 제 1 더블 모드 공진기(131C)와 제 2 더블 모드 공진기(132C)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101C)와 제 2 직렬 아암 공진기(102C) 사이에 접속되어 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 같이 반사기의 사이에 적어도 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기를 구비한 BPF는, DMS(Double Mode SAW)형이라고 불리고 있다.
제 2 탄성 표면파 소자(12C)는, 제 3 직렬 아암 공진기(103C)와, 제 4 직렬 아암 공진기(104C)와 제 3 더블 모드 공진기(133C)와 제 4 더블 모드 공진기(134C)를 구비하고 있다. 제 2 탄성 표면파 소자(12C)는, 병렬 아암 공진기를 구비하고 있지 않은 점에서 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 다르다.
제 3 직렬 아암 공진기(103C)와 제 4 직렬 아암 공진기(104C)는, 예를 들면 1-Port의 SAW 공진기이다.
제 3 더블 모드 공진기(133C)와 제 4 더블 모드 공진기(134C)는 각각 반사기의 사이에 3개의 IDT를 갖는 SAW 공진기이다. 또, 제 3 더블 모드 공진기(133C)와 제 4 더블 모드 공진기(134C)는 서로 병렬로 접속되어 있고, 제 3 직렬 아암 공진기(103C)와 제 2 직렬 아암 공진기(104C) 사이에 접속되어 있다.
즉, 제 2 탄성 표면파 소자(12C)는, 적어도 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기를 구비한 DMS형이다.
출력 단자(13C)와 그라운드 사이에는 제 1 인덕터(121C)가 접속되어 있다. 출력 단자(14C)와 그라운드 사이에는 추가로 제 2 인덕터(122C)가 접속되어 있다.
도 11은, 탄성 표면파 장치(10C), 제 1 탄성 표면파 소자(11C) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11 (a)는, 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(dB)을 나타내는 그래프로서, 제 1 주파수 특성(21C), 제 2 주파수 특성(22C) 및 제 3 주파수 특성(23C)은 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11C), 제 2 탄성 표면파 소자(12C) 및 탄성 표면파 장치(10C)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 11 (a)는, 주파수가 2450 ㎒∼2750 ㎒, 삽입 손실이 -10 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
제 1 주파수 특성(21C)과 제 2 주파수 특성(22C)의 통과 대역은, 실질적으로 100 ㎒이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 또, 제 1 주파수 특성(21C)과 제 2 주파수 특성(22C)은, 제 1 주파수 특성(21C)의 고주파측과 제 2 주파수 특성(22C)의 저주파측에 있어서 삽입 손실의 값이 약 -4.6 dB인 위치에서 교차하고 있다.
제 3 주파수 특성(23C)의 통과 대역은, 실질적으로 제 1 주파수 특성(21C)의 통과 대역과 제 2 주파수 특성(22C)의 통과 대역의 합이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 즉, 제 3 주파수 특성(23C)의 중심 주파수는, 제 1 주파수 특성(21C)보다 크고, 제 2 주파수 특성(22C)보다 작다.
도 11 (b)는, 도 11 (a)와 비교하여 주파수(㎒) 및 삽입 손실(dB)을 보다 구체적인 범위에서 본 탄성 표면파 장치(10C), 제 1 탄성 표면파 소자(11C) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 11 (b)는, 주파수가 2300 ㎒∼2900 ㎒, 삽입 손실이 -80 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
도 11 (b)를 참조하면, 제 3 주파수 특성(23C)은 저주파측 및 고주파측의 각각의 감쇠 대역에 있어서도 양호한 감쇠 특성을 갖고 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10C)는, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있다.
도 12는, 탄성 표면파 장치(10C), 제 1 탄성 표면파 소자(11C) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 12 (a)는 입력 단자(13C)에 있어서의 입력 임피던스를 나타내고, 도 12 (b)는 출력 단자(14C)에 있어서의 출력 임피던스를 나타내고 있다. 또한, 도 12 (a) 및 도 12 (b)에 도시한 스미스 차트의 중심은 50 Ω이다.
도 12 (a)에 있어서, 제 1 입력 임피던스(41C), 제 2 입력 임피던스(42C) 및 제 3 입력 임피던스(43C)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11C), 제 2 탄성 표면파 소자(12C) 및 탄성 표면파 장치(10C)의 입력 임피던스를 나타내고 있다. 도 12 (b)에 있어서, 제 1 출력 임피던스(44C), 제 2 출력 임피던스(45C) 및 제 3 출력 임피던스(46C)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11C), 제 2 탄성 표면파 소자(12C) 및 탄성 표면파 장치(10C)의 출력 임피던스를 나타내고 있다.
도 12 (a)를 참조하면, 제 1 입력 임피던스(41C) 및 제 2 입력 임피던스(42C)는 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 입력 임피던스(43C)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
도 12 (b)를 참조하면, 제 1 출력 임피던스(44C) 및 제 2 출력 임피던스(45C)는, 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 출력 임피던스(46C)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10C)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω에서 양호한 임피던스의 정합성을 갖고 있다.
또한, 탄성 표면파 장치(10C)의 임피던스의 정합성은, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 입력 단자(13C) 및 출력 단자(14C)의 반사 계수에 기초하여 양호하게 설정할 수 있다.
여기서, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 반사 계수의 구체적인 값을 표 3에 나타낸다.
표 3을 참조하면, 탄성 표면파 장치(10C)의 입력 단자(13C)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.337, 허수부 b1은 0.196이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.131, 허수부 b2는 -0.62이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10C)의 입력 단자(13C)에 있어서는 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
마찬가지로, 탄성 표면파 장치(10C)의 출력 단자(14C)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.206, 허수부 b1은 -0.01이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.002, 허수부 b2는 -0.627이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10C)의 출력 단자(14C)에 있어서도 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
상술한 바와 같이, 탄성 표면파 장치(10C)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)의 통과 대역이 제 2 탄성 표면파 소자(12C)의 통과 대역보다 저주파 영역에 있고, 또한 입력 단자(13C) 및 출력 단자(14C)에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계를 만족시키고 있다.
상기한 조건을 만족시키도록 설계함으로써, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호(즉, 5% 이상의 비 대역폭)를 갖는 탄성 표면파 장치(10C)가 얻어진다.
또한, 상술한 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 제 2 탄성 표면파 소자(12C)는, 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 제 2 탄성 표면파 소자(12C)는, 각각이 추가로 복수의 SAW 공진기 및 IDT 등을 구비하고 있어도 되고, 도시된 SAW 공진기, 및 IDT 등의 수보다 적은 수의 SAW 공진기, 및 IDT 등으로 구성되어도 된다. 탄성 표면파 장치(10C)의 설계자들은, 제 1 탄성 표면파 소자(11C)와 제 2 탄성 표면파 소자(12C)가 구비하는 SAW 공진기 및 IDT 등의 수, 특성 및 배치 등을 자유롭게 변경할 수 있다.
[ 제 4 실시예 ]
도 13은, 본 발명의 제 4 실시예의 탄성 표면파 장치(10D)의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도시된 탄성 표면파 장치(10D)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 제 2 탄성 표면파 소자(12D)와 입력 단자(13D)와 출력 단자(14D)를 구비하고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11D)는, 제 1 병렬 아암 공진기(111D)와 제 2 병렬 아암 공진기(112D)와 제 1 더블 모드 공진기(131D)와 제 2 더블 모드 공진기(132D)를 구비하고 있다.
제 1 병렬 아암 공진기(111D) 및 제 2 병렬 아암 공진기(112D)의 사이에, 서로 직렬로 접속된 제 1 더블 모드 공진기(131D)와 제 2 더블 모드 공진기(132D)가 접속되어 있다. 여기서, 제 1 병렬 아암 공진기(111D) 및 제 2 병렬 아암 공진기(112D)는 일반적인 SAW 공진기이다.
제 1 병렬 아암 공진기(111D)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)에 있어서, 입력 단자(13D)에 대하여 가장 가까운 위치에 접속되어 있다. 또, 제 1 병렬 아암 공진기(111D)는, 공진 주파수가 제 1 탄성 표면파 소자(111D)의 통과 대역보다 낮게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 더블 모드 공진기(131D)와 제 2 더블 모드 공진기(132D)는, 예를 들면 반사기의 사이에 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기에 의해서 구성되어도 된다.
즉, 도시된 제 1 탄성 표면파 소자(11D)는, 적어도 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기를 구비하고 있으므로 DMS형이다.
제 2 탄성 표면파 소자(12D)는, 제 3 더블 모드 공진기(133D)와 제 4 더블 모드 공진기(134D)를 구비하고, 병렬 아암 공진기를 구비하고 있지 않은 점에서 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 다르다.
제 3 더블 모드 공진기(133D)와 제 4 더블 모드 공진기(134D)는, 반사기 사이에 3개의 IDT를 갖는 SAW 공진기이고, 제 3 더블 모드 공진기(133D)와 제 4 더블 모드 공진기(134D)는 서로 직렬로 접속되어 있다.
즉, 제 2 탄성 표면파 소자(12D)는, 적어도 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기를 구비하고 있으므로 DMS형이다.
입력 단자(13D)와 그라운드의 사이에는 제 1 인덕터(121D)가 접속되어 있고, 출력 단자(14D)와 그라운드의 사이에는 제 2 인덕터(122D)가 접속되어 있다.
도 14는, 탄성 표면파 장치(10D), 제 1 탄성 표면파 소자(11D) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 14 (a)는, 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(dB)의 그래프로서, 제 1 주파수 특성(21D), 제 2 주파수 특성(22D) 및 제 3 주파수 특성(23D)은 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11D), 제 2 탄성 표면파 소자(12D) 및 탄성 표면파 장치(10D)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 14 (a)는, 주파수가 740 ㎒∼820 ㎒, 삽입 손실이 -10 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
제 1 주파수 특성(21D)과 제 2 주파수 특성(22D)의 통과 대역은, 실질적으로 100 ㎒이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 또, 제 1 주파수 특성(21D)과 제 2 주파수 특성(22D)은, 제 1 주파수 특성(21D)의 고주파측과 제 2 주파수 특성(22D)의 저주파수측에 있어서 삽입 손실의 값이 약 -6.6 dB인 위치에서 교차하고 있다.
제 3 주파수 특성(23D)의 통과 대역은, 실질적으로 제 1 주파수 특성(21D)의 통과 대역과 제 2 주파수 특성(22D)의 통과 대역의 합이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 즉, 제 3 주파수 특성(23D)의 중심 주파수는, 제 1 주파수 특성(21D)의 중심 주파수보다 크고, 제 2 주파수 특성(21D)의 중심 주파수보다 작다.
도 14 (b)는, 도 14 (a)와 비교하여 주파수(㎒) 및 삽입 손실(dB)을 보다 구체적인 범위에서 본 탄성 표면파 장치(10D), 제 1 탄성 표면파 소자(11D) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 14 (b)는, 주파수가 약 680 ㎒∼820 ㎒, 삽입 손실이 -80 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
도 14 (b)를 참조하면, 제 3 주파수 특성(23D)은 저주파측 및 고주파측의 각각의 감쇠 대역에 있어서도 양호한 감쇠 특성을 갖고 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10D)는, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호를 통과시킬 수 있다.
도 15는, 탄성 표면파 장치(10D), 제 1 탄성 표면파 소자(11D) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 15 (a)는 입력 단자(13D)에 있어서의 입력 임피던스를 나타내고, 도 15 (b)는 출력 단자(14D)에 있어서의 출력 임피던스를 나타내고 있다. 또한, 도 15 (a) 및 도 15 (b)에 도시한 스미스 차트의 중심은 50 Ω이다.
도 15 (a)에 있어서, 제 1 입력 임피던스(41D), 제 2 입력 임피던스(42D) 및 제 3 입력 임피던스(43D)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11D), 제 2 탄성 표면파 소자(12D) 및 탄성 표면파 장치(10D)의 입력 임피던스를 나타내고 있다. 도 15 (b)에 있어서, 제 1 출력 임피던스(44D), 제 2 출력 임피던스(45D) 및 제 3 출력 임피던스(46D)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11D), 제 2 탄성 표면파 소자(12D) 및 탄성 표면파 장치(10D)의 출력 임피던스를 나타내고 있다.
도 15 (a)를 참조하면, 제 1 입력 임피던스(41D) 및 제 2 입력 임피던스(42D)는, 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 입력 임피던스(43D)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
도 15 (b)를 참조하면, 제 1 출력 임피던스(44D) 및 제 2 출력 임피던스(45D)는, 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 출력 임피던스(46D)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10D)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω에서 양호한 임피던스의 정합성을 갖고 있다.
또한, 탄성 표면파 장치(10D)의 임피던스의 정합성은, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 입력 단자(13D) 및 출력 단자(14D)의 반사 계수에 기초하여 양호하게 설정할 수 있다.
여기서, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 반사 계수의 구체적인 값을 표 4에 나타낸다.
표 4를 참조하면, 탄성 표면파 장치(10D)의 입력 단자(13D)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)의 반사 계수의 실수부 a1은 -0.014, 허수부 b1은 0.485이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.171, 허수부 b2는 -0.407이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10D)의 입력 단자(13D)에 있어서는 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
마찬가지로, 탄성 표면파 장치(10D)의 출력 단자(14D)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)의 반사 계수의 실수부 a1은 -0.006, 허수부 b1은 0.45이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.162, 허수부 b2는 -0.377이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10D)의 출력 단자(14D)에 있어서도 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
상술한 바와 같이, 탄성 표면파 장치(10D)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)의 통과 대역이 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 통과 대역보다 저주파 영역에 있고, 또한 입력 단자(13D) 및 출력 단자(14D)에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계를 만족시키고 있다.
상기한 조건을 만족시키도록 설계함으로써, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호(즉, 5% 이상의 비 대역폭)를 갖는 탄성 표면파 장치(10D)가 얻어진다.
또한, 상술한 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 제 2 탄성 표면파 소자(12D)는, 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 제 2 탄성 표면파 소자(12D)는, 각각이 추가로 복수의 SAW 공진기 및 IDT 등을 구비하고 있어도 되고, 도시된 SAW 공진기, 및 IDT 등의 수보다도 적은 수의 SAW 공진기, 및IDT 등으로 구성되어도 된다. 탄성 표면파 장치(10D)의 설계자들은, 제 1 탄성 표면파 소자(11D)와 제 2 탄성 표면파 소자(12D)가 구비하는 SAW 공진기 및 IDT 등의 수, 특성 및 배치 등을 자유롭게 변경할 수 있다.
상술한 제 1 실시예, 제 2 실시예, 제 3 실시예 및 제 4 실시예는, 2개의 BPF가 모두 래더형 또는 DMS형의 BPF이지만, 이것은 예시이며, 일방(一方)이 래더형이고, 타방(他方)이 DMS형의 BPF여도 된다. 또, 본 발명에서 사용하는 2개의 BPF에는, 특별히 한정은 없고, 통과 대역 및 임피던스의 정합성 등의 조건을 만족시키면, 설계에 따라서 자유롭게 조합하는 것이 가능하다.
[ 제 2 실시 형태 ]
도 16은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 탄성 표면파 장치(10')를 모식적으로 나타낸 블럭도이다.
탄성 표면파 장치(10')는, 제 1 탄성 표면파 소자(11')와 제 2 탄성 표면파 소자(12')와 입력 단자(13')와 제 1 출력 단자(15')와 제 2 출력 단자(16')를 구비하고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11') 및 제 2 탄성 표면파 소자(12')는 각각 2개의 평형의 출력 단자를 갖고 있다.
제 1 출력 단자(15')는, 제 1 탄성 표면파 소자(11')의 일방의 출력 단자와, 제 2 탄성 표면파 소자(12')의 일방의 출력 단자를 결선함으로써 형성할 수 있다.
제 2 출력 단자(16')는, 제 1 탄성 표면파 소자(11')의 타방의 출력 단자와, 제 2 탄성 표면파 소자(12')의 타방의 출력 단자를 결선함으로써 형성할 수 있다.
이 때문에, 탄성 표면파 장치(10')는, 입력 단자(13')에 입력된 신호를 특정 주파수 영역 이외의 주파수를 컷오프하여 통과시켜, 제 1 출력 단자(15') 및 제 2 출력 단자(16')로부터 출력한다.
즉, 탄성 표면파 장치(10')는, 탄성 표면파 장치(10)와는 달리, 2개의 평형의 출력 단자를 구비하고 있다. 즉, 본 발명은, 제 1∼제 4 실시예에 나타난 불평형형의 탄성 표면파 장치에 한정되지 않고, 평형형의 탄성 표면파 장치에도 적용할 수 있다.
이하에서, 실시예에 기초하여 본 발명에 대하여 설명한다.
[ 제 5 실시예 ]
도 17은, 본 발명의 제 5 실시예의 탄성 표면파 장치(10E)의 구성을 나타낸 블럭도이다.
탄성 표면파 장치(10E)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)와 입력 단자(13E)와 제 1 탄성표면소자(11E)측의 제 1 출력 단자(15E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)측의 제 2 출력 단자(16E)를 구비하고 있다.
제 1 탄성 표면파 소자(11E)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101E)와 제 2 직렬 아암 공진기(102E)와 제 3 직렬 아암 공진기(103E)와 제 1 병렬 아암 공진기(111E)와 제 2 병렬 아암 공진기(112E)와 제 1 더블 모드 공진기(131E)와 제 2 더블 모드 공진기(132E)를 구비하고 있다.
제 1 직렬 아암 공진기(101E)와 제 2 직렬 아암 공진기(102E)와 제 3 직렬 아암 공진기(103E)는, 예를 들면 일반적인 SAW 공진기이다.
제 3 직렬 아암 공진기(103E)는, 제 2 더블 모드 공진기(132E)와 제 2 출력 단자(16E) 사이에 접속되어 있다.
제 1 병렬 아암 공진기(111E)와 제 2 병렬 아암 공진기(112E)는, 예를 들면 일반적인 SAW 공진기에 의해서 구성되어 있고, 제 1 병렬 아암 공진기(111E)는, 입력 단자(13E)와 제 1 직렬 아암 공진기(101E)와의 접속점과 그라운드와의 사이에 접속되어 있다. 한편, 제 2 병렬 아암 공진기(112E)는, 제 2 직렬 아암 공진기(102E)와 제 3 직렬 아암 공진기(103E) 사이에 접속되어 있다.
제 1 병렬 아암 공진기(111E)는, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)에 있어서, 입력 단자(13E)에 대하여 가장 가까운 위치에 접속되어 있다. 또, 제 1 병렬 아암 공진기(111E)는, 공진 주파수가 제 1 탄성 표면파 소자(111E)의 통과 대역보다 낮게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 더블 모드 공진기(131E)와 제 2 더블 모드 공진기(132E)는, 예를 들면 반사기의 사이에 3개의 IDT를 배치한 일반적인 SAW 공진기이다.
제 1 더블 모드 공진기(131E)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101E)와 제 2 직렬 아암 공진기(102E) 사이에 접속되어 있다. 제 2 더블 모드 공진기(132E)는, 제 1 직렬 아암 공진기(101E)와 제 3 직렬 아암 공진기(103E) 사이에 접속되어 있다.
즉, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)는, 적어도 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기를 구비하고 있으므로 DMS형의 BPF이다.
제 2 탄성 표면파 소자(12E)는, 제 4 직렬 아암 공진기(104E)와 제 5 직렬 아암 공진기(105E)와 제 6 직렬 아암 공진기(106E)와 제 3 더블 모드 공진기(133E)와 제 4 더블 모드 공진기(134E)를 구비하고 있다.
제 4 직렬 아암 공진기(104E)와 제 5 직렬 아암 공진기(105E)와 제 6 직렬 아암 공진기(106E)는, 예를 들면 일반적인 SAW 공진기이다.
제 5 직렬 아암 공진기(105E)는 제 1 출력 단자(15E)에 접속되어 있다.
제 3 더블 모드 공진기(133E)와 제 4 더블 모드 공진기(134E)는, 예를 들면 반사기의 사이에 3개의 IDT를 배치한 일반적인 SAW 공진기이다.
제 3 더블 모드 공진기(133E)는, 제 4 직렬 아암 공진기(104E)와 제 5 직렬 아암 공진기(105E) 사이에 접속되어 있다. 제 4 더블 모드 공진기(134E)는, 제 4 직렬 아암 공진기(104E)와 제 6 직렬 아암 공진기(106E) 사이에 접속되어 있다.
즉, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)는, 적어도 2개의 IDT를 갖는 SAW 공진기를 구비한 DMS형의 BPF이다.
입력 단자(13E)와 그라운드의 사이에는 제 1 인덕터(121E)가 접속되어 있다. 제 1 출력 단자(15E)와 제 2 출력 단자(16E) 사이에는 제 2 인덕터(122E)가 접속되어 있다.
도 18은, 탄성 표면파 장치(10E), 제 1 탄성 표면파 소자(11E) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12E)의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 18 (a)는, 가로축이 주파수(㎒), 세로축이 삽입 손실(dB)의 그래프로서, 제 1 주파수 특성(21E), 제 2 주파수 특성(22E) 및 제 3 주파수 특성(23E)은, 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11E), 제 2 탄성 표면파 소자(12E) 및 탄성 표면파 장치(10E)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 18 (a)는, 주파수가 2450 ㎒∼2750 ㎒, 삽입 손실이 -10 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
제 1 주파수 특성(21E)과 제 2 주파수 특성(22E)의 통과 대역은, 실질적으로 100 ㎒이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 또, 제 1 주파수 특성(21E)과 제 2 주파수 특성(22E)은, 제 1 주파수 특성(21E)의 고주파측과 제 2 주파수 특성(22E)의 저주파수측에 있어서 삽입 손실의 값이 약 -6.6 dB인 지점에서 교차하고 있다.
제 3 주파수 특성(23E)의 통과 대역은, 실질적으로 제 1 주파수 특성(21E)의 통과 대역과 제 2 주파수 특성(22E)의 통과 대역의 합이고, 또한 저주파측 및 고주파측의 각각에 급준한 감쇠 특성을 갖고 있다. 즉, 제 3 주파수 특성(23E)의 중심 주파수는, 제 1 주파수 특성(21E)의 중심 주파수보다 크고, 제 2 주파수 특성(22E)의 중심 주파수보다 작다.
도 18 (b)는, 도 18 (a)와 비교하여, 주파수(㎒) 및 삽입 손실(dB)을 보다 구체적인 범위에서 본 탄성 표면파 장치(10E), 제 1 탄성 표면파 소자(11E) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12E)의 주파수 특성을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 18 (b)는, 주파수가 2300 ㎒∼2900 ㎒, 삽입 손실이 -80 dB∼0 dB인 범위를 나타내고 있다.
도 18 (b)를 참조하면, 제 3 주파수 특성(23E)은 저주파측 및 고주파측의 각각의 감쇠 대역에 있어서도 양호한 감쇠 특성을 갖고 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10E)는, 주파수 대역에 대하여 통과 대역이 큰 신호를 통과시킬 수 있다.
도 19는, 탄성 표면파 장치(10E), 제 1 탄성 표면파 소자(11E) 및 제 2 탄성 표면파 소자(12E)의 임피던스 정합을 나타낸 스미스 차트이다.
도 19 (a)는 입력 단자(13E)에 있어서의 입력 임피던스를 나타내고, 도 19 (b)는 제 1 출력 단자(15E) 및 제 2 출력 단자(16E)에 있어서의 출력 임피던스를 나타내고 있다. 또한, 도 19 (a) 및 도 19 (b)에 도시한 스미스 차트의 중심은 50 Ω이다.
도 19 (a)에 있어서, 제 1 입력 임피던스(41E), 제 2 입력 임피던스(42E) 및 제 3 입력 임피던스(43E)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11E), 제 2 탄성 표면파 소자(12E) 및 탄성 표면파 장치(10E)의 입력 임피던스를 나타내고 있다. 도 19 (b)에 있어서, 제 1 출력 임피던스(44E), 제 2 출력 임피던스(45E) 및 제 3 출력 임피던스(46E)는 각각 제 1 탄성 표면파 소자(11E), 제 2 탄성 표면파 소자(12E) 및 탄성 표면파 장치(10E)의 출력 임피던스를 나타내고 있다.
도 19 (a)를 참조하면, 제 1 입력 임피던스(41E) 및 제 2 입력 임피던스(42E)는, 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 입력 임피던스(43E)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
도 19 (b)를 참조하면, 제 1 출력 임피던스(44E) 및 제 2 출력 임피던스(45E)는, 측정 주파수의 변화에 따라서 비교적 크게 변동하고 있다. 그러나, 제 3 출력 임피던스(46E)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω을 나타내고 있으므로 비교적 안정되어 있다.
즉, 탄성 표면파 장치(10E)는, 각 측정 주파수에 있어서 실질적으로 50 Ω에서 임피던스의 양호한 정합성을 갖고 있다.
또한, 탄성 표면파 장치(10E)의 임피던스의 정합성은, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)의 입력 단자(13E), 제 1 출력 단자(15E) 및 제 2 출력 단자(16E)의 반사 계수에 기초하여 양호하게 설정할 수 있다.
여기서, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)의 반사 계수의 구체적인 값을 하기의 표 5에 나타낸다.
표 5를 참조하면, 탄성 표면파 장치(10E)의 입력 단자(13E)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.24, 허수부 b1은 0.43이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12E)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.181, 허수부 b2는 -0.593이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10E)의 입력 단자(13E)에 있어서는 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
마찬가지로, 탄성 표면파 장치(10E)의 출력 단자(14E)에 있어서, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)의 반사 계수의 실수부 a1은 0.098, 허수부 b1은 -0.05이고, 제 2 탄성 표면파 소자(12D)의 반사 계수의 실수부 a2는 -0.153, 허수부 b2는 -0.585이다. 즉, 탄성 표면파 장치(10E)의 출력 단자(14E)에 있어서도 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계가 성립하고 있다.
상술한 바와 같이, 탄성 표면파 장치(10E)는, 제 1 탄성 표면파 장치(11E)가 제 2 탄성 표면파 장치(12E)보다 저주파 영역에 통과 대역을 갖고, 또한 입력 단자(13E), 제 1 출력 단자(15E) 및 제 2 출력 단자(16E)에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2, 또한 b1 > b2의 관계를 만족시키고 있다.
상기한 조건을 만족시키도록 설계함으로써, 통과 대역의 중심 주파수에 대하여 통과 대역폭이 넓은 신호(즉, 5% 이상의 비 대역폭)를 갖는 탄성 표면파 장치(10E)가 얻어진다.
또한, 상술한 제 1 탄성 표면파 소자(11E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)는, 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제 1 탄성 표면파 소자(11E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)는, 각각이 추가로 복수의 SAW 공진기 및 IDT 등을 구비하고 있어도 되고, 도시된 SAW 공진기, 및 IDT 등의 수보다 적은 수의 SAW 공진기, 및IDT 등으로 구성되어도 된다. 탄성 표면파 장치(10E)의 설계자들은, 제 1 탄성 표면파 소자(11E)와 제 2 탄성 표면파 소자(12E)가 구비하는 SAW 공진기 및 IDT 등의 수, 특성 및 배치 등을 자유롭게 변경할 수 있다.
지금까지는, 탄성 표면파를 사용한 소자로 나타냈지만, 소자를 탄성 Bulk파를 사용한 소자를 이용해도 된다. 탄성 Bulk파 소자란, FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)이나 SMR(Solid Mounted Resonator) 등에 의해 실현 가능하게 된다.
10, 10', 10A, 10B, 10C, 10D, 10E : 탄성 표면파 장치
11, 11', 11A, 11B, 11C, 11D, 11E : 제 1 탄성 표면파 소자
12, 12', 12A, 12B, 12C, 12D, 12E : 제 2 탄성 표면파 소자
13, 13', 13A, 13B, 13C, 13D, 13E : 입력 단자
14, 14A, 14B, 14C, 14D : 출력 단자
15', 15E : 제 1 출력 단자
16', 16E : 제 2 출력 단자
21, 21A, 21B, 21C, 21D, 21E : 제 1 주파수 특성
22, 22A, 22B, 22C, 22D, 22E : 제 2 주파수 특성
23, 23A, 23B, 23C, 23D, 23E : 제 3 주파수 특성
30 : SAW 공진기
31 : 빗형 전극
32a : 제 1 반사기
32b : 제 2 반사기
33a : 제 1 탄성 표면파
33b : 제 2 탄성 표면파
41A, 41B, 41C, 41D, 41E : 제 1 입력 임피던스
42A, 42B, 42C, 42D, 42E : 제 2 입력 임피던스
43A, 43B, 43C, 43D, 43E : 제 3 입력 임피던스
44A, 44B, 44C, 44D, 44E : 제 1 출력 임피던스
45A, 45B, 45C, 45D, 45E : 제 2 출력 임피던스
46A, 46B, 46C, 46D, 46E : 제 3 출력 임피던스
101A, 101B, 101C, 101E ; 제 1 직렬 아암 공진기
102A, 102B, 102C, 102E : 제 2 직렬 아암 공진기
103A, 103B, 103C, 103E : 제 3 직렬 아암 공진기
104A, 104B, 104C, 104E : 제 4 직렬 아암 공진기
105A, 105B, 105E : 제 5 직렬 아암 공진기
106A, 106B, 106E : 제 6 직렬 아암 공진기
107A, 107B : 제 7 직렬 아암 공진기
108A, 108B : 제 8 직렬 아암 공진기
111A, 111B, 111C, 111D, 111E : 제 1 병렬 아암 공진기
112A, 112B, 112C, 112D, 112E : 제 2 병렬 아암 공진기
113A, 113B : 제 3 병렬 아암 공진기
114A, 114B : 제 4 병렬 아암 공진기
115A, 115B : 제 5 병렬 아암 공진기
116A, 116B : 제 6 병렬 아암 공진기
117A, 117B : 제 7 병렬 아암 공진기
118A : 제 8 병렬 아암 공진기
121A, 121B, 121C, 121D, 121E : 제 1 인덕터
122A, 122B, 122C, 122D, 122E : 제 2 인덕터
123A : 제 3 인덕터
124A : 제 4 인덕터
125A : 제 5 인덕터
126A : 제 6 인덕터
131C, 131D, 131E : 제 1 더블 모드 공진기
132C, 132D, 132E : 제 2 더블 모드 공진기
133C, 133D, 133E : 제 3 더블 모드 공진기
134C, 134D, 134E : 제 4 더블 모드 공진기
11, 11', 11A, 11B, 11C, 11D, 11E : 제 1 탄성 표면파 소자
12, 12', 12A, 12B, 12C, 12D, 12E : 제 2 탄성 표면파 소자
13, 13', 13A, 13B, 13C, 13D, 13E : 입력 단자
14, 14A, 14B, 14C, 14D : 출력 단자
15', 15E : 제 1 출력 단자
16', 16E : 제 2 출력 단자
21, 21A, 21B, 21C, 21D, 21E : 제 1 주파수 특성
22, 22A, 22B, 22C, 22D, 22E : 제 2 주파수 특성
23, 23A, 23B, 23C, 23D, 23E : 제 3 주파수 특성
30 : SAW 공진기
31 : 빗형 전극
32a : 제 1 반사기
32b : 제 2 반사기
33a : 제 1 탄성 표면파
33b : 제 2 탄성 표면파
41A, 41B, 41C, 41D, 41E : 제 1 입력 임피던스
42A, 42B, 42C, 42D, 42E : 제 2 입력 임피던스
43A, 43B, 43C, 43D, 43E : 제 3 입력 임피던스
44A, 44B, 44C, 44D, 44E : 제 1 출력 임피던스
45A, 45B, 45C, 45D, 45E : 제 2 출력 임피던스
46A, 46B, 46C, 46D, 46E : 제 3 출력 임피던스
101A, 101B, 101C, 101E ; 제 1 직렬 아암 공진기
102A, 102B, 102C, 102E : 제 2 직렬 아암 공진기
103A, 103B, 103C, 103E : 제 3 직렬 아암 공진기
104A, 104B, 104C, 104E : 제 4 직렬 아암 공진기
105A, 105B, 105E : 제 5 직렬 아암 공진기
106A, 106B, 106E : 제 6 직렬 아암 공진기
107A, 107B : 제 7 직렬 아암 공진기
108A, 108B : 제 8 직렬 아암 공진기
111A, 111B, 111C, 111D, 111E : 제 1 병렬 아암 공진기
112A, 112B, 112C, 112D, 112E : 제 2 병렬 아암 공진기
113A, 113B : 제 3 병렬 아암 공진기
114A, 114B : 제 4 병렬 아암 공진기
115A, 115B : 제 5 병렬 아암 공진기
116A, 116B : 제 6 병렬 아암 공진기
117A, 117B : 제 7 병렬 아암 공진기
118A : 제 8 병렬 아암 공진기
121A, 121B, 121C, 121D, 121E : 제 1 인덕터
122A, 122B, 122C, 122D, 122E : 제 2 인덕터
123A : 제 3 인덕터
124A : 제 4 인덕터
125A : 제 5 인덕터
126A : 제 6 인덕터
131C, 131D, 131E : 제 1 더블 모드 공진기
132C, 132D, 132E : 제 2 더블 모드 공진기
133C, 133D, 133E : 제 3 더블 모드 공진기
134C, 134D, 134E : 제 4 더블 모드 공진기
Claims (16)
- 제 1 통과 대역을 구비한 제 1 탄성파 소자와,
상기 제 1 탄성파 소자와 비교하여 고주파수 대역에 제 2 통과 대역을 갖는 제 2 탄성파 소자를 구비하되,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자는 공통의 입력 단자에 의해 병렬 연결되고,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자 중 적어도 하나는 복수개의 직렬 아암 공진기와 복수개의 병렬 아암 공진기를 포함하며,
상기 제 1 탄성파 소자의 반사 계수의 실수부를 a1, 허수부를 b1이라고 하고, 상기 제 2 탄성파 소자의 반사 계수의 실수부를 a2, 허수부를 b2라고 할 때,
입력 단자 및 출력 단자에 있어서의 반사 계수가 a1 ≥ a2 및 b1 > b2의 관계가 성립하고,
상기 제 1 탄성파 소자 및 상기 제 2 탄성파 소자 전체에 의해 얻어지는 비 대역폭이 5% 이상인 것을 특징으로 하는, 탄성파 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자는 공통의 출력 단자를 갖는 것을 특징으로 하는, 탄성파 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자는 복수의 출력 단자를 갖는 것을 특징으로 하는, 탄성파 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자의 적어도 일방은, 래더형의 탄성파 소자인, 탄성파 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자의 적어도 일방은, 더블 모드형의 탄성파 소자인, 탄성파 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자와 상기 제 2 탄성파 소자의 입력 단자 및 출력 단자의 적어도 어느 일방에, 병렬 아암 공진기를 구비하는, 탄성파 장치. - 제 6 항에 있어서.
상기 병렬 아암 공진기의 공진주파수가 상기 제 1 통과 대역보다 낮은, 탄성파 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자, 및 상기 제 2 탄성파 소자가 탄성 표면파 소자로 구성되어 있는, 탄성파 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 탄성파 소자, 및 상기 제 2 탄성파 소자가 탄성 Bulk파 소자로 구성되어 있는, 탄성파 장치.
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