KR102689012B1 - 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서 - Google Patents

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Abstract

탄성파 필터 장치(1)는 탄성파 전파방향으로 늘어서는 홀수개의 IDT 전극(11~15)을 가지는 종결합형 탄성파 공진기(10) 및 홀수개의 IDT 전극(21~25)을 가지는 종결합형 탄성파 공진기(20)를 포함하고, IDT 전극(11~15) 중 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(11, 13 및 15)은 노드(N1)에 접속되며, 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(12 및 14)은 노드(N2)에 접속되고, IDT 전극(21~25) 중 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(21, 23 및 25)은 노드(N2)에 접속되며, 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(22 및 24)은 노드(N1)에 접속되고, 노드(N1)에 접속된 IDT 전극의 수와 노드(N2)에 접속된 IDT 전극의 수는 동일하다.

Description

탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서
본 발명은 탄성파 필터 장치 및 그것을 포함한 멀티플렉서에 관한 것이다.
종래, 휴대전화기 등의 통신기기에는 종결합형 탄성표면파 필터나 래더형 탄성표면파 필터 등의 탄성파 필터 장치가 이용되고 있다.
특허문헌 1에는 래더형 탄성표면파 필터와 종결합형 탄성표면파 필터가 공통 단자에 접속된 구성을 가지는 분파기(멀티플렉서)가 개시되어 있다. 상기 분파기를 구성하는 종결합형 탄성표면파 필터는 2개의 이중 모드 탄성표면파 필터가 병렬 접속되어 있다. 2개의 이중 모드 탄성표면파 필터 각각은 3개의 IDT(InterDigital Transducer) 전극으로 구성되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2003-249842호
특허문헌 1의 종결합형 탄성표면파 필터에서는 2개의 이중모드 탄성표면파 필터의 병렬 접속에 의해 삽입 손실은 저감된다. 그러나 공통 단자(입력 단자)에 접속되는 IDT 전극의 수(2개)와 수신 측 단자(출력 단자)에 접속되는 IDT 전극의 수(4개)가 다르므로 입력 임피던스와 출력 임피던스 사이에 큰 어긋남이 생긴다. 이 때문에, 예를 들면, 종결합형 탄성표면파 필터에서의 외부접속 회로와의 임피던스 정합, 및 멀티플렉서에서의 공통 단자에 접속된 래더형 탄성표면파 필터에 대한 임피던스 조정의 자유도가 제한되고, 종결합형 탄성표면파 필터 및 멀티플렉서의 통과 특성이 열화된다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 입력 임피던스와 출력 임피던스의 어긋남이 저감된 탄성파 필터 장치 및 그를 포함한 멀티플렉서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 탄성파 필터 장치는 탄성파 전파방향으로 늘어서는 복수의 홀수개의 제1 IDT(InterDigital Transducer) 전극을 가지는 제1 종결합형 탄성파 공진기와, 상기 탄성파 전파방향으로 늘어서는 복수의 홀수개의 제2 IDT 전극을 가지는 제2 종결합형 탄성파 공진기와, 제1 노드 및 상기 제1 노드와 다른 제2 노드와, 상기 제1 노드에 접속되는 제1 입출력 단자 및 상기 제2 노드에 접속되는 제2 입출력 단자를 포함하고, 상기 홀수개의 제1 IDT 전극 및 상기 홀수개의 제2 IDT 전극 각각은 버스바(busbar) 전극과 상기 버스바 전극에 접속되며 상기 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수개의 전극지(電極指)로 구성된 빗형(comb-shaped) 전극을 1쌍 가지며, 상기 홀수개의 제1 IDT 전극 중 상기 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 제1 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 상기 제1 노드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속되며, 상기 홀수개의 제1 IDT 전극 중 상기 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 제1 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 상기 제2 노드에 접속되며, 상기 홀수개의 제2 IDT 전극 중, 상기 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 제2 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 상기 제2 노드에 접속되며, 상기 홀수개의 제2 IDT 전극 중, 상기 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 제2 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 상기 제1 노드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속되며, 상기 제1 노드에 접속된 제1 IDT 전극의 수 및 상기 제1 노드에 접속된 제2 IDT 전극의 수의 합계와, 상기 제2 노드에 접속된 제1 IDT 전극의 수 및 상기 제2 노드에 접속된 제2 IDT 전극의 수의 합계는 동일하다.
본 발명에 따르면, 입력 임피던스와 출력 임피던스의 어긋남이 저감된 탄성파 필터 장치 및 그를 포함한 멀티플렉서를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시형태 1에 따른 탄성파 필터 장치의 회로 구성도이다.
도 2a는 실시형태 1에 따른 탄성표면파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 2b는 탄성표면파 공진자의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3a는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3b는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 4는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치의 회로 구성도이다.
도 5a는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치의 통과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5b는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 6a는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치에 직렬암(serial arm) 공진자를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 6b는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치에 병렬암(parallel arm) 공진자를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 7a는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치에 직렬암 공진자를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 7b는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치에 병렬암 공진자를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 8은 실시형태 1의 변형예에 따른 탄성파 필터 장치의 회로 구성도이다.
도 9a는 실시형태 2에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 9b는 실시형태 2의 변형예 1에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 9c는 실시형태 2의 변형예 2에 따른 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내는 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 나타내는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지 않다.
또한, 이하에서 "노드"란, 고주파 신호가 전파하는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극, 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된, (직류적으로 등전위의) 연속된 전송 선로 상의 한 점인 것을 의미한다.
(실시형태 1)
[1-1. 탄성파 필터 장치(1)의 구성]
도 1은 실시형태 1에 따른 탄성파 필터 장치(1)의 회로 구성도이다. 같은 도면에는 탄성파 필터 장치(1)를 구성하는 IDT 전극의 평면 레이아웃 구성 및 IDT 전극 간의 접속 상태가 나타나있다. 한편, 도 1에 나타낸 탄성파 필터 장치(1)는 IDT 전극의 전형적인 평면 레이아웃 구성을 설명하기 위한 것으로서, IDT 전극을 구성하는 전극지의 개수, 길이 및 전극지 피치 등은 이에 한정되지 않는다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)는 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다.
종결합형 탄성파 공진기(10)는 제1 종결합형 탄성파 공진기의 일례이며, 5개의 IDT 전극(11, 12, 13, 14 및 15)과 반사기(19A 및 19B)를 가진다. 종결합형 탄성파 공진기(20)는 제2 종결합형 탄성파 공진기의 일례이며, 5개의 IDT 전극(21, 22, 23, 24 및 25)과 반사기(29A 및 29B)를 가진다. IDT 전극(11~15)은 탄성파 전파방향으로 늘어서는 홀수개의 제1 IDT 전극이며, IDT 전극(21~25)은 탄성파 전파방향으로 늘어서는 홀수개의 제2 IDT 전극이다. 한편, 종결합형 탄성파 공진기(10)를 구성하는 IDT 전극의 수는 5개가 아니어도 되고, 홀수개이면 된다. 또한, 종결합형 탄성파 공진기(20)를 구성하는 IDT 전극의 수는 5개가 아니어도 되고, 홀수개이면 된다.
반사기(19A 및 19B)는 IDT 전극(11~15)을 탄성파 전파방향에서 끼우도록 배치된다. 또한, 반사기(29A 및 29B)는 IDT 전극(21~25)을 탄성파 전파방향에서 끼우도록 배치된다. 한편, 종결합형 탄성파 공진기(10)는 반사기(19A 및 19B)를 가지지 않아도 되고, 종결합형 탄성파 공진기(20)는 반사기(29A 및 29B)를 가지지 않아도 된다.
IDT 전극(11~15, 21~25), 반사기(19A, 19B, 29A 및 29B)는 압전성을 가지는 기판 상에 형성된다. IDT 전극(11~15 및 21~25) 각각과 압전성을 가지는 기판은 탄성표면파 공진자를 구성한다. 여기서, 탄성표면파 공진자의 구조에 대해 설명한다.
도 2a는 실시형태 1에 따른 탄성표면파 공진자의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다. 도 2a에는 탄성파 필터 장치(1)를 구성하는 탄성표면파 공진자의 기본 구조를 가지는 탄성표면파 공진자(100)가 예시되어 있다. 한편, 도 2a에 나타낸 탄성표면파 공진자(100)는 탄성표면파 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지의 개수, 길이 및 전극지 피치 등은 이에 한정되지 않는다.
탄성표면파 공진자(100)는 압전성을 가지는 기판(50)과 빗형 전극(100a 및 100b)으로 구성된다.
도 2a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(50) 상에는 서로 대향하는 한 쌍의 빗형 전극(100a 및 100b)이 형성된다. 빗형 전극(100a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(150a)와 복수개의 전극지(150a)를 접속하는 버스바 전극(160a)으로 구성된다. 또한, 빗형 전극(100b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(150b)와 복수개의 전극지(150b)를 접속하는 버스바 전극(160b)으로 구성된다. 복수개의 전극지(150a 및 150b)는 탄성파 전파방향(X축방향)과 직교하는 방향을 따라 형성된다.
또한, 복수개의 전극지(150a 및 150b) 및 버스바 전극(160a 및 160b)으로 구성되는 IDT 전극(54)은 도 2a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 밀착층(541)과 메인 전극층(542)의 적층 구조로 되어 있다.
밀착층(541)은 기판(50)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 Al가 사용된다. 메인 전극층(542)의 막 두께는 예를 들면 162㎚이다.
보호층(55)은 빗형 전극(100a 및 100b)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. 또한, 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, 상기의 금속 또는 합금으로 구성되는 복수개의 적층체로 구성되어도 된다. 또한, 보호층(55)은 형성되지 않아도 된다.
다음으로, 기판(50)의 적층 구조에 대해 설명한다.
도 2a의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기판(50)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 가진다.
압전막(53)은 50° Y커트 X전파 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 50° 회전한 축을 법선으로 하는 면으로 절단한 리튬탄탈레이트 단결정, 또는 세라믹스로서, X축방향으로 탄성표면파가 전파하는 단결정 또는 세라믹스)로 이루어진다. 압전막(53)은 예를 들면 두께가 600㎚이다. 한편, 압전막(53)으로 사용되는 압전 단결정의 재료 및 커트 각은 각 필터의 요구 사양에 따라 적절히 선택된다.
고음속 지지 기판(51)은 저음속막(52), 압전막(53) 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지 기판(51)은 또한 압전막(53)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도 고음속 지지 기판(51) 중의 벌크파의 음속이 고속인 기판이며, 탄성표면파를 압전막(53) 및 저음속막(52)이 적층된 부분에 가두고 저음속막(52)과 고음속 지지 기판(51)의 계면보다 하방으로 누설되지 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 집중되는 성질에 의해, 탄성표면파 에너지의 IDT 전극 밖으로의 누설이 억제된다. 저음속막(52)은 예를 들면, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이며, 두께는 예를 들면 670㎚이다.
한편, 기판(50)의 상기 적층 구조에 따르면, 압전 기판을 단층으로 사용한 종래의 구조와 비교하여 공진 주파수 및 반공진 주파수에서의 Q값을 대폭 높이는 것이 가능해진다. 즉, Q값이 높은 탄성표면파 공진자를 구성할 수 있으므로, 상기 탄성표면파 공진자를 이용하여 삽입 손실이 작은 필터를 구성하는 것이 가능해진다.
한편, 고음속 지지 기판(51)은 지지 기판과, 압전막(53)을 전파하는 표면파 및 경계파 등의 탄성파보다도 전파하는 벌크파의 음속이 고속인 고음속막이 적층된 구조를 가져도 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.
또한, 도 2b는 탄성표면파 공진자의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2a에 나타낸 탄성표면파 공진자(100)에서는 IDT 전극(54)이 압전막(53)을 가지는 기판(50) 상에 형성된 예를 나타냈는데, 상기 IDT 전극(54)이 형성되는 기판은 도 2b에 나타내는 바와 같이, 압전체층의 단층으로 이루어지는 압전 단결정 기판(57)이어도 된다. 압전 단결정 기판(57)은 예를 들면, LiNbO3의 압전 단결정으로 구성된다. 본 변형예에 따른 탄성표면파 공진자(100)는 LiNbO3의 압전 단결정 기판(57)과 IDT 전극(54)과 압전 단결정 기판(57) 상 및 IDT 전극(54) 상에 형성된 보호층(55)으로 구성된다.
상술한 압전막(53) 및 압전 단결정 기판(57)은 탄성파 필터 장치의 요구 통과 특성 등에 따라, 적절히 적층 구조, 재료, 커트 각, 및 두께를 변경해도 된다. 상술한 커트 각 이외의 커트 각을 가지는 LiTaO3 압전기판 등을 사용한 탄성표면파 공진자(100)이어도, 상술한 압전막(53)을 사용한 탄성표면파 공진자(100)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
또한, IDT 전극(54)이 형성되는 기판은 지지 기판과 에너지 가둠층과 압전막이 이 순서로 적층된 구조를 가져도 된다. 압전막 상에 IDT 전극(54)이 형성된다. 압전막은 예를 들면, LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스가 사용된다. 지지 기판은 압전막, 에너지 가둠층, 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다.
에너지 가둠층은 1층 또는 복수개의 층으로 이루어지고, 그 중 적어도 하나의 층을 전파하는 탄성 벌크파의 음속은 압전막 근방을 전파하는 탄성파의 음속보다도 고속이다. 예를 들면, 저음속층과 고음속층의 적층 구조로 되어 있어도 된다. 저음속층은 압전막을 전파하는 벌크파의 음속보다도 저음속층 중의 벌크파의 음속이 저속인 막이다. 고음속층은 압전막을 전파하는 탄성파의 음속보다도 고음속층 중의 벌크파의 음속이 고속인 막이다. 한편, 지지 기판을 고음속층으로 해도 된다.
또한, 에너지 가둠층은 음향 임피던스가 상대적으로 낮은 저음향 임피던스층과 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스층이 교대로 적층된 구성을 가지는 음향 임피던스층이어도 된다.
여기서, 탄성표면파 공진자(100)를 구성하는 IDT 전극의 전극 파라미터의 일례에 대해 설명한다.
탄성표면파 공진자의 파장이란, 도 2a의 (b)에 나타내는 IDT 전극(54)을 구성하는 복수개의 전극지(150a 또는 150b)의 반복 주기인 파장(λ)으로 규정된다. 또한, 전극 피치는 파장(λ)의 1/2이며, 빗형 전극(100a 및 100b)을 구성하는 전극지(150a 및 150b)의 라인 폭을 W로 하고, 서로 이웃하는 전극지(150a)와 전극지(150b) 사이의 스페이스 폭을 S로 한 경우, (W+S)로 정의된다. 또한, 한 쌍의 빗형 전극(100a 및 100b)의 교차 폭(L)은 도 2a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전극지(150a)와 전극지(150b)의 탄성파 전파방향(X축방향)에서 보았을 경우의 중복되는 전극지의 길이이다. 또한, 각 탄성표면파 공진자의 전극 듀티는 복수개의 전극지(150a 및 150b)의 라인 폭 점유율이고, 복수개의 전극지(150a 및 150b)의 라인 폭과 스페이스 폭의 가산값에 대한 상기 라인 폭의 비율이며, W/(W+S)로 정의된다. 또한, 서로 이웃하는 전극지(150a)와 전극지(150b)를 한 쌍으로 하면, IDT 전극(54)의 쌍수(N)는 복수개의 전극지(150a)의 개수 및 복수개의 전극지(150b)의 개수의 평균이다.
또한, 빗형 전극(100a 및 100b)의 높이를 h로 했다. 이후에서는 파장(λ), 교차 폭(L), 전극 듀티, IDT 쌍수, IDT 전극(54)의 높이(h) 등, 탄성표면파 공진자의 IDT 전극에 관한 파라미터를 전극 파라미터라고 한다.
다시 도 1로 되돌아가서, 실시형태 1에 따른 탄성파 필터 장치(1)의 구성에 대해 설명한다.
IDT 전극(11~15, 21~25) 각각은 도 2a에서 설명한 바와 같이, 탄성파 전파방향으로 연장되는 버스바 전극과 상기 버스바 전극에 접속되고 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수개의 전극지로 구성된 빗형 전극을 1쌍 가진다.
IDT 전극(11~15) 중 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(11, 13 및 15)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(11a, 13a 및 15a))는 노드(N1)(제1 노드)에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(11b, 13b 및 15b)는 그라운드에 접속된다.
또한, IDT 전극(11~15) 중 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(12 및 14)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(12a 및 14a))는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(12b 및 14b))는 노드(N1)와 다른 노드(N2)(제2 노드)에 접속된다.
노드(N1)는 입출력 단자(110)에 접속되고, 노드(N2)는 입출력 단자(120)에 접속된다.
또한, IDT 전극(21~25) 중 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(21, 23 및 25)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(21a, 23a 및 25a))는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(21b, 23b 및 25b))는 노드(N2)에 접속된다.
또한, IDT 전극(21~25) 중 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(22 및 24)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(22a 및 24a))는 노드(N1)에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(22b 및 24b))는 그라운드에 접속된다.
상기 구성에 의해, 종결합형 탄성파 공진기(10)는 제1 통과 대역을 가지는 대역통과형 필터로서 기능한다. 또한, 종결합형 탄성파 공진기(20)는 제2 통과 대역을 가지는 대역통과형 필터로서 기능한다.
여기서, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)에서, 노드(N1)에 접속된 제1 IDT 전극의 수(IDT 전극(11, 13 및 15) 3개) 및 노드(N1)에 접속된 제2 IDT 전극의 수(IDT 전극(22 및 24) 2개)의 합계(5개)와, 노드(N2)에 접속된 제1 IDT 전극의 수(IDT 전극(12 및 14) 2개) 및 노드(N2)에 접속된 제2 IDT 전극의 수(IDT 전극(21, 23 및 25) 3개)의 합계(5개)는 동일하다.
이에 따르면, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)에서, 입출력 단자(110)에 접속되는 IDT 전극의 수(5개)와 입출력 단자(120)에 접속되는 IDT 전극의 수(5개)가 동일하므로, 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110)로부터 본 임피던스와 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120)로부터 본 임피던스의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(1)에 접속되는 외부회로와의 임피던스 정합을, 상기 외부회로가 입출력 단자(110 및 120) 중 어느 것에 접속되는 경우이어도 마찬가지로 조정할 수 있다. 또한, 멀티플렉서에서의, 공통 단자에 접속된 다른 필터에 대한 임피던스 조정의 자유도가 향상된다.
한편, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)에서는 종결합형 탄성파 공진기(10)가 가지는 제1 IDT 전극의 수와 종결합형 탄성파 공진기(20)가 가지는 제2 IDT 전극의 수는 동일하다. 이로써, 서로 병렬 접속된 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20)의 필터 통과 특성을 대략 동일하게 할 수 있으므로, 예를 들면 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20) 중 어느 하나만으로 구성된 탄성파 필터 장치와 비교하여 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 종결합형 탄성파 공진기(10)가 가지는 IDT 전극(11~15)의 전극 파라미터와 종결합형 탄성파 공진기(20)가 가지는 IDT 전극(21~25)의 전극 파라미터는 동일해도 된다. 이로써, 서로 병렬 접속된 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20)의 필터 통과 특성을 높은 정밀도로 동일하게 할 수 있으므로, 예를 들면 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20) 중 어느 하나만으로 구성된 탄성파 필터 장치와 비교하여 삽입 손실을 효과적으로 저감할 수 있다.
한편, IDT 전극(11~15)의 전극 파라미터와 IDT 전극(21~25)의 전극 파라미터가 동일하다는 것은 IDT 전극(11~15 및 21~25) 각각의 전극 파라미터가 동일한 것을 의미하는 것이 아니며, 예를 들면, IDT 전극(11)과 IDT 전극(21)의 전극 파라미터가 동일하고, IDT 전극(12)과 IDT 전극(22)의 전극 파라미터가 동일하며, IDT 전극(13)과 IDT 전극(23)의 전극 파라미터가 동일하고, IDT 전극(14)과 IDT 전극(24)의 전극 파라미터가 동일하며, IDT 전극(15)과 IDT 전극(25)의 전극 파라미터가 동일한 것을 의미한다. 즉, IDT 전극(11~15) 사이에서의 전극 파라미터는 달라도 되고, IDT 전극(21~25) 사이에서의 전극 파라미터는 달라도 된다.
도 3a는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)의 통과 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3b는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 한편, 본 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)는 종결합형 탄성파 공진기(10)가 가지는 IDT 전극(11~15)의 전극 파라미터와 종결합형 탄성파 공진기(20)가 가지는 IDT 전극(21~25)의 전극 파라미터가 동일한 구성을 가진다.
도 3b에 나타내는 바와 같이, 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)에서, (a) 입출력 단자(110)로부터 탄성파 필터 장치(1)를 본 임피던스와, (b) 입출력 단자(120)로부터 탄성파 필터 장치(1)를 본 임피던스는 거의 동일하다. 즉, 입출력 단자(110)에서의 탄성파 필터 장치(1)의 반사 계수와 입출력 단자(120)에서의 탄성파 필터 장치(1)의 반사 계수가 거의 동일하게 되어 있다.
도 4는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)의 회로 구성도이다. 또한, 도 5a는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)의 통과 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5b는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)는 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다. 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)와 비교하여 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20)를 구성하는 IDT 전극의 접속 구성이 다르다. 이하, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에 대해, 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)와 다른 구성에 대해 설명한다.
IDT 전극(11~15) 중 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(11, 13 및 15)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 노드(N1)에 접속되며, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속된다.
또한, IDT 전극(11~15) 중 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(12 및 14)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 그라운드에 접속되며, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 노드(N2)에 접속된다.
또한, IDT 전극(21~25) 중 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(21, 23 및 25)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 노드(N1)에 접속되며, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속된다.
또한, IDT 전극(21~25) 중 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(22 및 24)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 노드(N2)에 접속되며, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속된다.
여기서, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에서, 노드(N1)에 접속된 제1 IDT 전극의 수(IDT 전극(11, 13 및 15) 3개) 및 노드(N1)에 접속된 제2 IDT 전극의 수(IDT 전극(21, 23 및 25) 3개)의 합계(6개)와, 노드(N2)에 접속된 제1 IDT 전극의 수(IDT 전극(12 및 14) 2개) 및 노드(N2)에 접속된 제2 IDT 전극의 수(IDT 전극(22 및 24) 2개)의 합계(4개)는 다르다.
한편, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)는 종결합형 탄성파 공진기(10)가 가지는 IDT 전극(11~15)의 전극 파라미터와 종결합형 탄성파 공진기(20)가 가지는 IDT 전극(21~25)의 전극 파라미터가 동일한 구성을 가진다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)의 통과 특성은 도 3a에 나타낸 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)의 통과 특성과 거의 동등하다. 그러나 도 5b에 나타내는 바와 같이, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에서, (a) 입출력 단자(110)로부터 탄성파 필터 장치(500)를 본 임피던스와, (b) 입출력 단자(120)로부터 탄성파 필터 장치(500)를 본 임피던스는 통과 대역 및 감쇠 대역 쌍방에서 크게 다른 것을 알 수 있다. 즉, 입출력 단자(110)에서의 탄성파 필터 장치(500)의 반사 계수와 입출력 단자(120)에서의 탄성파 필터 장치(500)의 반사 계수는 다르다. 이 경우, 탄성파 필터 장치(500)에 접속되는 외부회로가 입출력 단자(110 및 120) 중 어느 것에 접속되는지에 따라, 상기 외부회로와의 임피던스 정합 회로를 다르게 할 필요가 있다. 또한, 멀티플렉서에서의, 공통 단자에 접속된 다른 필터에 대한 임피던스 조정이 제한된다.
한편, 기타 비교예로서, 예를 들면, 2개의 종결합형 탄성파 공진기(10)를 반전시켜서 직렬 접속한 회로 구성을 가지는 탄성파 필터 장치를 들 수 있다. 이 구성에 따르면, 입력 임피던스와 출력 임피던스를 동일하게 하는 것은 가능하지만, 2개의 종결합형 탄성파 공진기(10)를 직렬 접속시키기 때문에 삽입 손실이 증대되는 결점을 가진다.
이에 반하여, 본 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)에 따르면, 2개의 종결합형 탄성파 공진기(10 및 20)를 병렬 접속한 회로 구성을 가지기 때문에 삽입 손실이 개선된다. 또한, 입출력 단자(110)에 접속되는 IDT 전극의 수(5개)와 입출력 단자(120)에 접속되는 IDT 전극의 수(5개)가 동일하므로 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110)로부터 본 임피던스와 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120)로부터 본 임피던스의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(1)에 접속되는 외부회로와의 임피던스 정합을, 상기 외부회로가 입출력 단자(110 및 120) 중 어느 것에 접속되는 경우이어도 마찬가지로 조정할 수 있다. 또한, 멀티플렉서에서의, 공통 단자에 접속된 다른 필터에 대한 임피던스 조정의 자유도가 향상된다.
[1-2. 탄성파 필터 장치(1)의 임피던스 조정]
여기서는 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)에 의해, 임피던스 조정의 자유도를 향상시킬 수 있는 것을 설명한다. 한편, 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)의 통과 대역을 1905-1990㎒로 하고, 감쇠 대역을 2300-2700㎒로 하며, 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)와 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)를 비교하여, 통과 대역 및 감쇠 대역에서의 임피던스 조정의 적합 여부를 설명한다.
도 6a는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)에 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 도 6a의 (a)에는 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110) 측에 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 또한, 도 6a의 (b)에는 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120) 측에 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 한편, 도 6a에서, 스미스 차트의 중심점 부근에 나타난 임피던스 데이터는 통과 대역(1905-1990㎒)의 데이터이며, 스미스 차트의 바깥둘레 원 부근에 나타난 임피던스 데이터는 감쇠 대역(2300-2700㎒)의 데이터이다.
도 6a의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(30s)가 부가되지 않은 상태(도 6a의 파선)에서는 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스는 거의 동일하다. 이에 반하여, 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우, 직렬암 공진자(30s)를 부가한 측(도 6a의 (a)에서는 입출력 단자(110) 측, 도 6a의 (b)에서는 입출력 단자(120) 측)에서 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역의 임피던스가 30° 정도 오픈 측으로 위상 시프트된다. 한편, 직렬암 공진자(30s)를 부가하지 않는 측(도 6a의 (a)에서는 입출력 단자(120) 측, 도 6a의 (b)에서는 입출력 단자(110) 측)에서 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도(spiral)의) 집중도의 악화는 작다.
도 6a의 결과로부터, 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110 및 120)의 중 어느 쪽에 직렬암 공진자(30s)를 부여해도 통과 대역의 임피던스를 악화시키지 않고, 감쇠 대역의 임피던스를 오픈 측으로 위상 시프트할 수 있다.
도 6b는 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)에 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 도 6b의 (a)에는 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110) 측에 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 또한, 도 6b의 (b)에는 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120) 측에 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 한편, 도 6b에서, 스미스 차트의 중심점 부근에 나타난 임피던스 데이터는 통과 대역(1905-1990㎒)의 데이터이며, 스미스 차트의 바깥둘레 원 부근에 나타난 임피던스 데이터는 감쇠 대역(2300-2700㎒)의 데이터이다.
우선, 도 6b의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 병렬암 공진자(30p)가 부가되지 않은 상태(도 6b의 파선)에서는 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스는 거의 동일하다. 이에 반하여, 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우, 병렬암 공진자(30p)를 부가한 측(도 6b의 (a)에서는 입출력 단자(110) 측, 도 6b의 (b)에서는 입출력 단자(120) 측)에서 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역의 임피던스가 10° 정도 쇼트 측으로 위상 시프트된다. 한편, 병렬암 공진자(30p)를 부가하지 않는 측(도 6b의 (a)에서는 입출력 단자(120) 측, 도 6b의 (b)에서는 입출력 단자(110) 측)에서 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도의 악화는 작다.
도 6b의 결과로부터, 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110 및 120) 중 어느 쪽에 병렬암 공진자(30p)를 부여해도 통과 대역의 임피던스를 악화시키지 않고, 감쇠 대역의 임피던스를 쇼트 측으로 위상 시프트할 수 있다.
도 7a는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 도 7a의 (a)에는 탄성파 필터 장치(500)의 입출력 단자(110) 측에 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 또한, 도 7a의 (b)에는 탄성파 필터 장치(500)의 입출력 단자(120) 측에 직렬암 공진자(30s)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 한편, 도 7a에서 스미스 차트의 중심점 부근에 나타난 임피던스 데이터는 통과 대역(1905-1990㎒)의 데이터이이며, 스미스 차트의 바깥둘레 원 부근에 나타난 임피던스 데이터는 감쇠 대역(2300-2700㎒)의 데이터이다.
우선, 도 7a의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(30s)가 부가되지 않은 상태(도 7a의 파선)에서는 입출력 단자(110 및 120) 측의 통과 대역의 임피던스는 다르고, 특히 입출력 단자(120) 측의 통과 대역의 임피던스는 용량성으로 되어 있다. 한편, 입출력 단자(110 및 120) 측의 감쇠 대역의 임피던스는 거의 동일하다.
이에 반하여, 도 7a의 (a)에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(30s)를 입출력 단자(110) 측에 부가한 경우, 입출력 단자(110) 측에서는 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역의 임피던스가 30° 정도 오픈 측으로 위상 시프트되고, 입출력 단자(120) 측에서는 통과 대역의 임피던스의 집중도의 악화는 작다. 한편, 도 7a의 (b)에 나타내는 바와 같이, 직렬암 공진자(30s)를 입출력 단자(120) 측에 부가한 경우, 입출력 단자(120) 측에서 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역의 임피던스가 30° 정도 오픈 측으로 위상 시프트되지만, 입출력 단자(120) 측의 통과 대역의 임피던스가 용량성에 어긋남으로써, 입출력 단자(110) 측에서의 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도의 악화는 커진다.
도 7a의 결과로부터, 탄성파 필터 장치(500)의 입출력 단자(120) 측에 직렬암 공진자(30s)를 부여하면, 입출력 단자(110) 측의 통과 대역에서의 임피던스가 악화된다.
도 7b는 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 도 7b의 (a)에는 탄성파 필터 장치(500)의 입출력 단자(110) 측에 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 또한, 도 7b의 (b)에는 탄성파 필터 장치(500)의 입출력 단자(120) 측에 병렬암 공진자(30p)를 부가한 경우의, 입출력 단자(110 및 120) 측의 임피던스 특성이 나타나있다. 한편, 도 7b에서, 스미스 차트의 중심점 부근에 나타난 임피던스 데이터는 통과 대역(1905-1990㎒)의 데이터이며, 스미스 차트의 바깥둘레 원 부근에 나타난 임피던스 데이터는 감쇠 대역(2300-2700㎒)의 데이터이다.
도 7b의 (a)에 나타내는 바와 같이, 병렬암 공진자(30p)를 입출력 단자(110) 측에 부가한 경우, 입출력 단자(110) 측에서는 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역의 임피던스가 10° 정도 쇼트 측으로 위상 시프트되지만, 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도의 악화가 커진다. 한편, 도 7b의 (b)에 나타내는 바와 같이, 병렬암 공진자(30p)를 입출력 단자(120) 측에 부가한 경우, 입출력 단자(120) 측에서 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역의 임피던스가 10° 정도 쇼트 측으로 위상 시프트되고, 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도의 악화는 작다.
도 7b의 결과로부터, 탄성파 필터 장치(500)의 입출력 단자(110) 측에 병렬암 공진자(30p)를 부여하면, 입출력 단자(110) 측의 통과 대역에서의 임피던스가 악화된다.
이상과 같이, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에서는 특성 열화 없이 임피던스를 조정하기 위해서는 입출력 단자(110) 측에는 직렬암 공진자(30s) 및 병렬암 공진자(30p) 중 직렬암 공진자(30s) 밖에 부여할 수 없고, 입출력 단자(120) 측에는 직렬암 공진자(30s) 및 병렬암 공진자(30p) 중 병렬암 공진자(30p) 밖에 부여할 수 없다. 즉, 비교예에 따른 탄성파 필터 장치(500)에서는 입출력 단자(110) 측의 임피던스와 입출력 단자(120) 측의 임피던스가 다른 것에 기인하여, 임피던스 조정의 자유도가 제한된다.
이에 반하여, 실시예에 따른 탄성파 필터 장치(1)에서는 특성 열화 없이 임피던스를 조정함에 있어서, 입출력 단자(110 및 120) 측 쌍방에 직렬암 공진자(30s) 및 병렬암 공진자(30p) 중 어느 것이나 부가할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)는 추가로, 입출력 단자(110)와 노드(N1)를 잇는 경로, 및 입출력 단자(120)와 노드(N2)를 잇는 경로 중 적어도 하나에 배치된 직렬암 공진자(30s)를 포함해도 된다. 또한, 본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)는 추가로, 입출력 단자(110)와 노드(N1)를 잇는 경로 상의 노드와 그라운드 사이, 및 입출력 단자(120)와 노드(N2)를 잇는 경로 상의 노드와 그라운드 사이 중 적어도 하나에 배치된 병렬암 공진자(30p)를 포함해도 된다.
이에 따르면, 종결합형 탄성파 공진기(10)와 종결합형 탄성파 공진기(20)가 병렬 접속된 회로에서의 노드(N1) 측의 임피던스와 노드(N2) 측의 임피던스가 거의 동등한 것에 기인하여, 임피던스 조정의 자유도가 향상된다.
[1-3. 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)의 구성]
본 실시형태에 따른 탄성파 필터 장치(1)에서는 제1 종결합형 탄성파 공진기가 가지는 제1 IDT 전극의 수와 제2 종결합형 탄성파 공진기가 가지는 제2 IDT 전극의 수는 동일한 구성이었다. 이에 반하여, 본 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)는 제1 종결합형 탄성파 공진기가 가지는 제1 IDT 전극의 수와 제2 종결합형 탄성파 공진기가 가지는 제2 IDT 전극의 수가 다른 구성을 가진다. 이하, 본 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)에 대해 실시형태 1에 따른 탄성파 필터 장치(1)와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 구성을 중심으로 설명한다.
도 8은 실시형태 1의 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)의 회로 구성도이다. 본 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)는 종결합형 탄성파 공진기(10 및 40)와 입출력 단자(110 및 120)를 포함한다.
종결합형 탄성파 공진기(10)는 제1 종결합형 탄성파 공진기의 일례이며, 5개의 IDT 전극(11, 12, 13, 14 및 15)과 반사기(19A 및 19B)를 가진다. 종결합형 탄성파 공진기(40)는 제2 종결합형 탄성파 공진기의 일례이며, 3개의 IDT 전극(41, 42 및 43)과 반사기(49A 및 49B)를 가진다. IDT 전극(11~15)은 탄성파 전파방향으로 늘어서는 홀수개의 제1 IDT 전극이며, IDT 전극(41~43)은 탄성파 전파방향으로 늘어서는 홀수개의 제2 IDT 전극이다. 한편, 종결합형 탄성파 공진기(10)를 구성하는 IDT 전극의 수는 5개가 아니어도 되고, 홀수개이면 된다. 또한, 종결합형 탄성파 공진기(40)를 구성하는 IDT 전극의 수는 3개가 아니어도 되고, 홀수개이면 된다.
반사기(19A 및 19B)는 IDT 전극(11~15)을 탄성파 전파방향에서 끼우도록 배치된다. 또한, 반사기(49A 및 49B)는 IDT 전극(41~43)을 탄성파 전파방향에서 끼우도록 배치된다. 한편, 종결합형 탄성파 공진기(10)는 반사기(19A 및 19B)를 가지지 않아도 되고, 종결합형 탄성파 공진기(40)는 반사기(49A 및 49B)를 가지지 않아도 된다.
IDT 전극(11~15, 41~43), 반사기(19A, 19B, 49A 및 49B)는 압전성을 가지는 기판 상에 형성된다. IDT 전극(11~15, 41~43) 각각은 도 2a에서 설명한 바와 같이, 탄성파 전파방향으로 연장되는 버스바 전극과 상기 버스바 전극에 접속되고 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수개의 전극지로 구성된 빗형 전극을 1쌍 가진다.
IDT 전극(11~15) 중 탄성파 전파방향에서의 종결합형 탄성파 공진기(10)의 최단부(最端部)(예를 들면, 반사기(19A))로부터 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(11, 13 및 15)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(11a, 13a 및 15a))는 노드(N1)(제1 노드)에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(11b, 13b 및 15b))는 그라운드에 접속된다.
또한, IDT 전극(11~15) 중 탄성파 전파방향에서의 종결합형 탄성파 공진기(10)의 최단부(예를 들면, 반사기(19A))로부터 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(12 및 14)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(12a 및 14a))는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(12b 및 14b))는 노드(N1)와 다른 노드(N2)(제2 노드)에 접속된다.
또한, IDT 전극(41~43) 중 탄성파 전파 방향에서의 종결합형 탄성파 공진기(40)의 최단부(예를 들면, 반사기(49A))로부터 홀수 번째에 배치된 IDT 전극(41 및 43)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(41a 및 43a))는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(41b 및 43b))는 노드(N2)에 접속된다.
또한, IDT 전극(41~43) 중 탄성파 전파방향에서의 종결합형 탄성파 공진기(40)의 최단부(예를 들면, 반사기(49A))로부터 짝수 번째에 배치된 IDT 전극(42)이 가지는 한 쌍의 빗형 전극 중 하나(의 버스바 전극(42a))는 노드(N1)에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나(의 버스바 전극(42b))는 그라운드에 접속된다.
상기 구성에 의해, 종결합형 탄성파 공진기(10)는 제1 통과 대역을 가지는 대역통과형 필터로서 기능한다. 또한, 종결합형 탄성파 공진기(40)는 제2 통과 대역을 가지는 대역통과형 필터로서 기능한다.
여기서, 본 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)에서, 노드(N1)에 접속된 제1 IDT 전극의 수(IDT 전극(11, 13 및 15) 3개) 및 노드(N1)에 접속된 제2 IDT 전극의 수(IDT 전극(42) 1개)의 합계(4개)와, 노드(N2)에 접속된 제1 IDT 전극의 수(IDT 전극(12 및 14) 2개) 및 노드(N2)에 접속된 제2 IDT 전극의 수(IDT 전극(41 및 43) 2개)의 합계(4개)는 동일하다.
이에 따르면, 본 변형예에 따른 탄성파 필터 장치(2)에서, 입출력 단자(110)에 접속되는 IDT 전극의 수(4개)와, 입출력 단자(120)에 접속되는 IDT 전극의 수(4개)가 동일하므로, 탄성파 필터 장치(2)의 입출력 단자(110)로부터 본 임피던스와, 탄성파 필터 장치(2)의 입출력 단자(120)로부터 본 임피던스의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(2)에 접속되는 외부회로와의 임피던스 정합을, 상기 외부회로가 입출력 단자(110 및 120) 중 어느 것에 접속되는 경우이어도 동일하게 조정할 수 있다. 또한, 멀티플렉서에서의, 공통 단자에 접속된 다른 필터에 대한 임피던스 조정의 자유도가 향상된다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 따른 탄성파 필터 장치(1)를 포함하는 멀티플렉서의 구성에 대해 설명한다.
복수개의 필터가 공통 단자에 접속된 구성을 가지는 멀티플렉서인 경우, 상기 복수개의 필터 중 한 필터의 공통 단자 측의 감쇠 대역(다른 필터의 통과 대역)에서의 임피던스에 요구되는 위상은 멀티플렉서의 합성 임피던스에 따라 결정된다. 이 때문에, 상기 한 필터의 2개의 입출력 단자 중 어느 것을 공통 단자 측에 접속시켜도 해당 대역(한 필터의 통과 대역)의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도를 악화시키지 않으면서 감쇠 대역(다른 필터의 통과 대역)의 임피던스의 위상 시프트를 자유롭게 할 수 있는 것이 요구된다.
도 9a는 실시형태 2에 따른 멀티플렉서(5)의 회로 구성도이다. 같은 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서(5)는 공통 단자(140), 입출력 단자(120 및 130)와 탄성파 필터 장치(1)와 필터(3)를 포함한다.
탄성파 필터 장치(1)는 실시형태 1에 따른 탄성파 필터 장치(1)이며, 공통 단자(140)와 입출력 단자(120)(제1 단자)를 잇는 제1 경로 상에 배치된다. 한편, 탄성파 필터 장치(1)는 노드(N1 및 N2) 중 어느 것이 공통 단자(140)에 접속되어도 된다.
필터(3)는 탄성파 필터 장치(1)의 통과 대역과 다른 통과 대역을 가지며, 공통 단자(140)와 입출력 단자(130)(제2 단자)를 잇는 제2 경로 상에 배치된다. 필터(3)는 탄성표면파 필터, BAW를 이용한 탄성파 필터, LC 공진 필터, 및 유전체 필터 외에 LC 필터 등이어도 되고, 필터 구조는 임의이다.
본 실시형태에 따른 멀티플렉서(5)의 상기 구성에 따르면, 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(110)로부터 본 임피던스와, 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120)로부터 본 임피던스를 거의 동일하게 할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(1)의 필터 특성 및 필터(3)의 필터 특성을 최적화하기 위해, 탄성파 필터 장치(1)의 공통 단자(140) 측에 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자를 자유롭게 부가하는 것이 가능해지고, 임피던스 조정의 자유도가 향상된 멀티플렉서를 제공할 수 있다.
도 9b는 실시형태 2의 변형예 1에 따른 멀티플렉서(6)의 회로 구성도이다. 같은 도면에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 따른 멀티플렉서(6)는 실시형태 2에 따른 멀티플렉서(5)에 대하여 추가로, 탄성파 필터 장치(1)의 공통 단자(140) 측에 직렬암 공진자(30s)가 부가된다. 이에 따르면, 탄성파 필터 장치(1)의 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도를 악화시키지 않고, 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역(필터(3)의 통과 대역)의 임피던스를 오픈 측으로 시프트할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(1) 및 필터(3)의 필터 특성을 개선할 수 있고, 멀티플렉서(6)의 통과 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 변형예에 따른 멀티플렉서(6)에서, 추가로 탄성파 필터 장치(1)의 공통 단자(140) 측에 병렬암 공진자가 부가되어도 되고, 또한 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120) 측에 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자 중 적어도 하나가 부가되어도 된다.
도 9c는 실시형태 2의 변형예 2에 따른 멀티플렉서(7)의 회로 구성도이다. 같은 도면에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 따른 멀티플렉서(7)는 실시형태 2에 따른 멀티플렉서(5)에 대하여, 추가로 탄성파 필터 장치(1)의 공통 단자(140) 측에 병렬암 공진자(30p)가 부가된다. 이에 따르면, 탄성파 필터 장치(1)의 통과 대역의 임피던스의 (감긴 정도의) 집중도를 악화시키지 않고, 반사 계수를 작게 하지 않고 감쇠 대역(필터(3)의 통과 대역)의 임피던스를 쇼트 측으로 시프트할 수 있다. 따라서, 탄성파 필터 장치(1) 및 필터(3)의 필터 특성을 개선할 수 있고, 멀티플렉서(7)의 통과 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 변형예에 따른 멀티플렉서(7)에서, 추가로 탄성파 필터 장치(1)의 공통 단자(140) 측에 직렬암 공진자가 부가되어도 되고, 또한 탄성파 필터 장치(1)의 입출력 단자(120) 측에 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자 중 적어도 하나가 부가되어도 된다.
또한, 상기의 멀티플렉서(5, 6 및 7)에서 공통 단자(140)에 접속된 필터의 수는 2개인 것에 한정되지 않고, 3개 이상이어도 된다.
(기타 실시형태 등)
이상, 본 발명에 따른 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서에 대해 실시형태 1, 2 및 그 변형예를 들어 설명했는데, 본 발명의 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서는 상기 실시형태 및 변형예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태 및 변형예에서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태 및 변형예에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 상기 실시형태 및 변형예에서의 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시형태 및 그 변형예에 따른 탄성파 필터 장치 및 멀티플렉서에서, 도면에 개시된 각 회로 소자(및 부품) 및 신호 경로를 접속하는 경로 사이에 다른 회로 소자 및 배선 등이 삽입되어도 된다.
본 발명은 통과 대역 내의 저손실 및 통과 대역 밖의 고감쇠가 요구되는 무선 통신 단말의 프론트엔드에 사용되는 송수신 필터 및 멀티플렉서로서 널리 이용할 수 있다.
1, 2, 500: 탄성파 필터 장치
3: 필터
5, 6, 7: 멀티플렉서
10, 20, 40: 종결합형 탄성파 공진기
11, 12, 13, 14, 15, 21, 22, 23, 24, 25, 41, 42, 43, 54: IDT 전극
11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 41a, 41b, 42a, 42b, 43a, 43b, 160a, 160b: 버스바 전극
19A, 19B, 29A, 29B, 49A, 49B: 반사기
30p: 병렬암 공진자
30s: 직렬암 공진자
50: 기판
51: 고음속 지지 기판
52: 저음속막
53: 압전막
55: 보호층
57: 압전 단결정 기판
100: 탄성표면파 공진자
100a, 100b: 빗형 전극
110, 120, 130: 입출력 단자
140: 공통 단자
150a, 150b: 전극지
541: 밀착층
542: 메인 전극층
N1, N2: 노드

Claims (6)

  1. 탄성파 전파 방향으로 늘어서는 복수의 홀수개의 제1 IDT(InterDigital Transducer) 전극을 가지는 제1 종결합형 탄성파 공진기와,
    상기 탄성파 전파방향으로 늘어서는 복수의 홀수개의 제2 IDT 전극을 가지는 제2 종결합형 탄성파 공진기와,
    제1 노드 및 상기 제1 노드와 다른 제2 노드와,
    상기 제1 노드에 접속되는 제1 입출력 단자 및 상기 제2 노드에 접속되는 제2 입출력 단자를 포함하고,
    상기 제1 노드 또는 상기 제2 노드에 접속된 모든 IDT 전극 각각은 상기 홀수개의 제1 IDT 전극 및 상기 홀수개의 제2 IDT 전극 중 어느 하나에 포함되고,
    상기 홀수개의 제1 IDT 전극 및 상기 홀수개의 제2 IDT 전극 각각은 버스바(busbar) 전극과 상기 버스바 전극에 접속되며 상기 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수개의 전극지(電極指)로 구성된 빗형(comb-shaped) 전극을 한 쌍 가지며,
    상기 홀수개의 제1 IDT 전극 중, 상기 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 제1 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 상기 제1 노드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속되며,
    상기 홀수개의 제1 IDT 전극 중, 상기 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 제1 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 상기 제2 노드에 접속되며,
    상기 홀수개의 제2 IDT 전극 중, 상기 탄성파 전파방향에서 홀수 번째에 배치된 제2 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 그라운드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 상기 제2 노드에 접속되며,
    상기 홀수개의 제2 IDT 전극 중, 상기 탄성파 전파방향에서 짝수 번째에 배치된 제2 IDT 전극이 가지는 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 하나는 상기 제1 노드에 접속되고, 상기 한 쌍의 빗형 전극 중 다른 하나는 그라운드에 접속되며,
    상기 제1 노드에 접속된 제1 IDT 전극의 수 및 상기 제1 노드에 접속된 제2 IDT 전극의 수의 합계와, 상기 제2 노드에 접속된 제1 IDT 전극의 수 및 상기 제2 노드에 접속된 제2 IDT 전극의 수의 합계는 동일한, 탄성파 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀수개의 제1 IDT 전극의 수와 상기 홀수개의 제2 IDT 전극의 수는 동일한, 탄성파 필터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홀수개의 제1 IDT 전극 중 탄성파 전파방향에서 n번째에 배치된 제1 IDT 전극의 전극 파라미터와, 상기 홀수개의 제2 IDT 전극 중 탄성파 전파방향에서 n번째에 배치된 제2 IDT 전극의 전극 파라미터는 동일한, 탄성파 필터 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입출력 단자와 상기 제1 노드를 잇는 경로, 및 상기 제2 입출력 단자와 상기 제2 노드를 잇는 경로 중 적어도 하나에 배치된 직렬암(serial arm) 공진자를 더 포함하는, 탄성파 필터 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입출력 단자와 상기 제1 노드를 잇는 경로 상의 노드와 그라운드 사이, 및 상기 제2 입출력 단자와 상기 제2 노드를 잇는 경로 상의 노드와 그라운드 사이 중 적어도 하나에 배치된 병렬암(parallel arm) 공진자를 더 포함하는, 탄성파 필터 장치.
  6. 공통 단자, 제1 단자 및 제2 단자와,
    상기 공통 단자와 상기 제1 단자를 잇는 제1 경로 상에 배치된, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 필터 장치와,
    상기 공통 단자와 상기 제2 단자를 잇는 제2 경로 상에 배치되며 상기 탄성파 필터 장치의 통과 대역과 다른 통과 대역을 가지는 필터를 포함한, 멀티플렉서.
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