KR20030030970A - 탄성표면파 장치 및 통신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평형 출력의 밸런스 특성, 특히 위상 평형도를 개선할 수 있는 탄성표면파 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 탄성표면파 소자(1, 2, 3, 4)를, 불평형형-평형형 변환 기능을 갖도록 형성한다. 평형측의 탄성표면파 소자(4)를 평형측 출력의 위상차가 대략 180도가 되도록, 입출력간의 위상을 180도 시프트시켜서 형성한다.

Description

탄성표면파 장치 및 통신 장치{Surface acoustic wave device and communication device}

본 발명은 평형형-불평형형 변환 기능을 갖는 필터 등에 사용되는 탄성표면파 장치 및 이것을 갖는 통신 장치에 관한 것이다.

최근, 휴대전화 등의 통신 장치에 사용되는 고주파 회로의 고성능화를 위하여, 상기 고주파 회로를 평형화하는 움직임이 있다. 이 경우, 상기 고주파 회로의 회로부품도 평형 회로에 대응한 것이 필요하게 된다. 불평형 회로와 평형 회로의 상호간에서의 변환 단자를 갖는 회로부품으로서는 발룬(balun)이 있는데, 부품수가 증가하기 때문에, 불평형형-평형형 변환의 부가기능을 갖는 회로부품의 개발이 진행되어 왔다. 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 회로부품에는 진폭 평형도가 0㏈, 위상 평형도를 나타낸 위상차가 180도에 근사해 있을 것이 요구된다.

상기 회로부품으로서는, 고주파 회로의 취급 주파수가 높아질수록, 소형화가 가능한 탄성표면파 장치를 들 수 있다. 상기 탄성표면파 장치는 도시하지 않았지만, 압전체 기판상에, 1개 또는 복수개의 빗형 전극부(인터디지탈 트랜스듀서, 이하, IDT라고 약기함)와, IDT를 좌우(탄성표면파의 전파방향을 따른 좌우)에서 끼우는 2개의 반사기를, 예를 들면 탄성표면파의 전파방향을 따라 갖는 것이다.

상기 IDT는 알루미늄 등의 금속박막에 의해 형성되고 있으며, 입력된 전기신호(교류)를 탄성표면파(탄성 에너지)로 변환해서 압전체 기판상에 전파시키고, 전파된 탄성표면파를 전기 신호로 변환해서 출력하는 탄성표면파 변환부로서 기능하는 것이다. 상기 반사기는 전파되어 온 탄성표면파를 왔던 방향으로 반사하는 기능을 갖는 것이다.

이러한 IDT에서는, 각 발(簾)형상 전극지의 길이나 폭, 이웃하는 각 발형상 전극지의 간격, 서로의 발형상 전극지 사이에서의 편성 상태의 대면 길이를 나타낸 교차폭을, 각각 설정함으로써, 신호 변환특성이나, 통과대역의 설정이 가능하게 되어 있다. 또한, 반사기에 있어서는, 각 반사기 전극지의 폭이나 간격을 조정함으로써 반사 특성의 설정이 가능하게 되어 있다.

이러한 탄성표면파 장치에 있어서도, 마찬가지로 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치의 개발이 진행되어, 실용화되고 있다. 필터 특성에 통과대역외에서의 큰 감쇠량이 요구되는 경우에는, 세로결합형의 탄성표면파 소자를 종속접속(縱續接續)한, 일본 특허공개 평10-117123호 공보로 기재된 바와 같은 다단 구조가 사용된다.

최근, 밸런스 특성에 대한 시장 요구가 높아지고 있으며, 통과대역외의 감쇠량을 필요로 하고, 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치에 있어서도 밸런스 특성의 개선이 요구되고 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 탄성표면파 장치의 개략 구성도.

도 2는 상기 탄성표면파 장치의 각 탄성표면파 소자의 배치를 나타낸 설명도.

도 3은 비교예의 탄성표면파 장치에 있어서의, 대칭성이 나쁜 것을 나타낸 설명도.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 탄성표면파 장치의 대칭성이 좋은 것을 나타낸 설명도.

도 5는 상기 비교예의 탄성표면파 장치의 진폭 평형도를 나타낸 그래프.

도 6은 상기 비교예의 탄성표면파 장치의 위상 평형도를 나타낸 그래프.

도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 탄성표면파 장치의 진폭 평형도를 나타낸는 그래프.

도 8은 상기 탄성표면파 장치의 위상 평형도를 나타낸 그래프.

도 9는 상기 도 5와 도 7을 합친 각 탄성표면파 장치의 진폭 평형도를 나타낸 그래프.

도 10은 상기 도 6과 도 8을 합친 각 탄성표면파 장치의 위상 평형도를 나타낸 그래프.

도 11은 본 발명의 실시형태에 있어서의 변형예의 탄성표면파 장치의 진폭 평형도를 나타낸 그래프.

도 12는 상기 탄성표면파 장치의 위상 평형도를 나타낸 그래프.

도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 탄성표면파 장치를 갖는 통신 장치의 요부 블록도.

(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)

1, 2, 3, 4: 탄성표면파 소자

6: 불평형 단자

7, 8: 평형 단자

본 발명의 탄성표면파 장치는 이상의 과제를 해결하기 위하여, 압전기판 상에 탄성표면파의 전파방향을 따라 형성된 복수의 IDT와 상기 각 IDT의 외측에 형성된 반사기를 갖는 탄성표면파 소자를 4개 이상 가지며, 또한 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치에 있어서, 평형측 출력의 위상차를 대략 180도로 하기 위하여, 입출력간의 위상을 180도 시프트시킨 상기 탄성표면파 소자가 평형측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 따르면, 위상을 반전시킨, 즉 입출력간의 위상을 180도 시프트시킨 상기 탄성표면파소자를 평형측에 배치함으로써, 평형 출력 또는 불평형 출력의 밸런스 특성을 개선할 수 있다.

상기 탄성표면파 장치에서는, 상기 탄성표면파 소자의 종속접속이 평형 접속으로 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 탄성표면파 소자의 종속접속을 평형접속한 쪽이 평형 출력 또는 불평형 출력의 밸런스 특성을 더욱 양호하게 할 수 있다.

상기 탄성표면파 장치에 있어서는, 상기 탄성표면파 소자의 적어도 1개의 IDT의 전극지가 짝수개인 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 적어도 1개의 IDT의 전극지를 짝수개로 함으로써, 평형 출력 또는 불평형 출력의 밸런스 특성을 더욱 향상할 수 있다.

상기 탄성표면파 장치에서는, 상기 탄성표면파소자에 있어서의 다른 IDT에 의해 끼워진 중앙의 IDT의 전극지가 짝수개인 것이 바람직하다.

상기 구성에 따르면, 중앙의 IDT의 전극지를 홀수개로 함으로써, 평형 출력이나 불평형 출력의 밸런스 특성을 더욱 개선할 수 있다.

(발명의 실시형태)

본 발명의 실시형태에 관하여 도 1 내지 도 13에 의거하여 설명하면, 이하 와 같다. 도1, 도 2에 본 발명의 실시형태를 나타낸다. 도 1은 2단 4소자 구성의 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치의 탄성표면파소자(1∼4)의 개략 구성도이다. 도 2는 상기 탄성표면파 장치의 배치도이다.

상기 탄성표면파 장치에서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 불평형측의 탄성표면파 소자(1), 탄성표면파 소자(2)는 불평형 단자(6)에 대하여 병렬로 접속되어 있으며, 평형측의 탄성표면파 소자(3), 탄성표면파 소자(4)는 불평형측의 각탄성표면파 소자(1, 2)에 대하여 종속접속되어 있다.

각 탄성표면파 소자(1, 2, 3, 4)는 탄성표면파의 전파방향을 따라, 입출력용 IDT(11, 21, 31, 41)과 그 양측에서 끼우는 종속용 IDT(12, 22, 32, 42)와 다시 그 외측의 양측에서 끼우는 반사기(13, 23, 33, 43)를 각각 갖고 있다.

본 실시형태에서는 탄성표면파 소자(1∼3)를 동일한 설계로 하고, 탄성표면파 소자(4)는 이들과 위상이 180도 다른 설계로 하고 있다. 또한, 종속접속선(51)과 종속접속선(52), 및 종속접속선(53)과 종속접속선(54)은 각각 위상이 서로 180도 다르도록 설계하여, 각 탄성표면파 소자(1, 2)와 각 탄성표면파 소자(3, 4) 사이의 종속접속을 평형 접속으로 하였다.

종속접속선(51, 52)은 서로 대향하는 위치의 각 종속용 IDT(12, 22)를 각각 서로 접속하는 것이다. 종속접속선(53, 54)은 서로 대향하는 위치의 각 종속용 IDT(32, 42)를 각각 서로 접속하는 것이다.

각 탄성표면파 소자(1,2,3,4)의 입출력용 IDT 전극지(14, 24, 34, 44)의 갯수는 홀수개이다. 또한, 종속용 IDT(12,22,32,42)의 전극지 갯수는 홀수개이다.

본 실시형태의 탄성표면파 장치에 관한 설계 파라미터의 예는 이하와 같다. 중심 주파수는 900㎒, 입출력용 IDT 전극지(14, 24, 34, 44)의 갯수는 17쌍 (34개), 종속용 IDT(12, 22, 32, 42)의 전극지의 갯수는 13.5쌍(27개)이다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 탄성표면파 장치의 작용·효과에 관하여 이하에 설명하겠다. 도 1은 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치를 나타내고 있다. 평형단자(7)와 평형단자(8)의 출력신호는 통과대역에 있어서, 진폭 평형도가 0㏈, 위상 평형도를 나타내는 위상차가 180도가 되도록 설계된다. 그러나, 실제로는 진폭 평형도가 0㏈, 위상 평형도를 나타내는 위상차가 180도는 되지 않는다.

본 실시형태와 같은 2단 4소자 구조의 경우, 탄성표면파 소자(1∼4) 중의 어느 하나에 있어서 위상반전을 행할 필요가 있지만, 위상반전 소자와 위상반전하지 않은 소자는 위상 이외의 임피던스 등에도 차가 생긴 결과로서, 평형 출력에 있어서 밸런스 특성이 나빠진다.

본 발명은 상기와 같은 다단 접속의 불평형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치에 있어서, 평형 단자(7, 8) 사이의 비대칭성을 완화하고, 상기 밸런스 특성이 양호한 구조를 제공하는 것이다.

입출력용 IDT 전극지(14, 24, 34, 44)의 갯수를 짝수로 하면, 위상반전하더라도 접지(접지측)와 핫(신호측)의 전극지수가 같기 때문에, 상기 비대칭성이 완화된다.

게다가, 종속접속선(51)과 종속접속선(52), 및 종속접속선(53)과 종속접속선(54)을 각각 위상이 180도, 상호간에 다르도록 설계하고 평형 접속함으로써 밸런스 특성은 더욱 한층 양호하게 된다.

이것은 도 3과 같이 평형접속하지 않는 경우(비교예)에는 위상반전하지 않은 소자의 IDT 사이에 있어서의 접지·핫의 배치(9)와, 위상반전 소자의 IDT 사이에 있어서의 접지·핫의 배치(10) 사이에서의 대칭성이 나쁜데 비하여, 도 4와 같이 평형접속의 경우(본 실시형태)에는 위상반전하지 않은 소자의 IDT 사이에 있어서의 접지·핫의 배치(11)와 위상반전 소자의 IDT 사이에 있어서의 접지·핫의 배치(12) 사이에서의 대칭성이 좋아지기 때문이다.

바꿔 말하면, 본 실시형태에서는, 평형측의 각 탄성표면파 소자(3, 4)에 있어서, 중앙의 각 입출력용 IDT(31, 41) 사이에 있어서의 탄성표면파의 전파방향을따른 중심을 지나고, 또한 상기 전파방향에 대하여 직교하는 가상 대칭선에 대하여, 서로 이웃하는 각 IDT(IDT(31)과 각 IDT(22), IDT(41)과 각 IDT(42))가 대면하는 부분(최외측 전극지와, 적어도 최외측 전극지의 안쪽의 전극지)의 각 전극지 사이에서의 접지·핫의 배치가, 대칭성을 확보하도록 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다.

그러나, 구조상의 비대칭성이 완전히 없어진 것은 아니고 소자의 배치방법에 따라서도 밸런스 특성이 변화한다. 따라서 위상반전을 행하는 탄성표면파 소자를 도 1의 탄성표면파 소자(3) 또는 탄성표면파 소자(4)와 같은 평형단자측의 단에 배치함으로써, 밸런스 특성을 양호하게 하는 것을 실험으로 확인할 수 있었다.

위상반전 소자를 불평형측에 배치하는 경우와 평형측에 배치하는 경우에서는, 위상반전하지 않은 소자와의 접속 방법이 다르고, 불평형측에서는 병렬접속되어, 평형측에서는 직렬접속되게 된다. 위상반전 소자를 불평형보다도 평형측에 배치함으로써 밸런스 특성이 개선되는 것은, 위상이나 진폭 등 각 소자의 특성의 차이는 병렬접속하는 것보다 직렬접속하였을 때의 쪽이 영향은 작아지기 때문이다.

본 실시형태의 경우는 상술한 바와 같이 다단 접속의 불평형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치에 있어서, 평형 단자(7, 8) 사이의 비대칭성을 완화하여 밸런스 특성이 양호한 구성방법을 제공할 수 있는 것이다.

도 5 내지 도 10은 통과대역 근방의 밸런스 특성을 나타내고 있다. 도 1의 탄성표면파 소자(2)를 위상반전 소자로 한 비교예에 있어서의, 진폭 평형도를 도 5에, 위상 평형도를 도 6에 나타낸다. 또한, 탄성표면파 소자(4)를 위상반전 소자로한 본 실시형태에 있어서의, 진폭 평형도를 도 7에, 위상 평형도를 도 8에 나타낸다. 또한, 비교하기 쉽도록, 도 5와 도 7을 합쳐서 표기한 것을 도 9(도 5를 파선, 도 7을 실선)에 나타내고, 도 6과 도 8을 합쳐서 표기한 것을 도 10(도 6을 파선, 도 8을 실선)에 나타낸다.

탄성표면파 장치의 평형 출력에 있어서의 통과대역내에서의 밸런스 특성은 통상 이상값(理想値)으로부터의 최대 변위값의 절대값으로 판단되고, 도 5 내지 도 10으로부터 명확한 바와 같이, 위상반전 소자를 평형측에 형성함으로써, 비교예의 진폭 평형도가 0.24㏈(도 5)및 위상 평형도를 나타낸 위상차가 3.1도(도 6), 본 실시형태의 진폭 평형도가 0.22㏈(도 7) 및 위상 평형도를 나타낸 위상차가 2.4도 (도 8)와 같이, 상기 밸런스 특성, 특히 위상 평형도가 개선되어 있음을 알 수 있다.

여전히, 본 실시형태에서는, 위상반전 소자를 평형측의 탄성표면파 소자(4)에 형성한 예를 들었지만, 특히 상기에 한정되는 것은 아니고, 위상반전 소자를 평형측의 다른 쪽의 탄성표면파 소자(3)에 형성해도 좋다.

평형측의 탄성표면파 소자(3)를 위상반전 소자로 한 본 실시형태의 변형예에 있어서도, 도 11(진폭 평형도) 및 도 12(위상 평형도)에 나타낸 바와 같이, 위상반전 소자를 평형측에 형성함으로써, 상기 밸런스 특성, 특히 위상 평형도가 개선되어 있음을 알 수 있다.

또한, 상기에서는, 불평형 단자(6)를 입력측, 각 평형단자(7, 8)를 출력측으로 한 예를 들었지만, 반대로 각 평형 단자(7, 8)를 입력측, 불평형 단자(6)를 출력측으로 하더라도, 평형→불평형 변환에서의 밸런스 특성과 불평형→평형 변환에서의 밸런스 특성은 서로 동등하다고 생각되므로, 마찬가지로 본 발명의 효과는 얻어진다.

이하에, 도 13을 참조하면서, 본 실시형태에 기재된 탄성표면파 장치를 탑재한 통신 장치(100)에 대해서 설명하겠다.

상기 통신 장치(100)는 수신을 행하는 리시버측(Rx측)으로서, 안테나(101), 안테나 공용부/RF Top 필터(102), 증폭기(103), Rx 단간 필터(104), 믹서(105), 제1 IF 필터(106), 믹서(107), 제2 IF 필터(108), 제1+제2 로컬 신시사이저(111), TCXO(temperature compensated crystal oscillator(온도 보상형 수정 발진기)) (112), 디바이더(113), 로컬 필터(114)를 구비하여 구성되어 있다. Rx 단간 필터(104)로부터 믹서(105)에는, 도 13에 이중선으로 나타낸 바와 같이, 밸런스 특성을 확보하기 위하여 각 평형 신호로 송신하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 통신 장치(100)는 송신을 행하는 트랜시버측(Tx측)으로서, 상기 안테나(101) 및 상기 안테나 공용부/RF Top 필터(102)를 공용함과 아울러 Tx IF 필터(121), 믹서(122), Tx 단간 필터(123), 증폭기(124), 커플러(125), 아이솔레이터(126), APC(automatic power control(자동 출력 제어))(127)를 구비하여 구성되어 있다.

그리고, 상기의 Rx 단간 필터(104), 제1 IF 필터(106), Tx IF 필터(121), Tx 단간 필터(123)에는, 상술한 본 실시형태에 기재된 탄성표면파 장치를 바람직하게 이용할 수 있다.

따라서, 상기 통신 장치는 사용한 탄성표면파 장치가, 종래와 비교하여 평형 출력이나 불평형 출력의 밸런스 특성을 개선할 수 있으므로, 고성능화, 특히 ㎓대역 이상의 통과(사용)대역을 구비한 통신 장치에 있어서 소형화, 고성능화를 도모할 수 있는 것으로 되어 있다.

본 발명의 탄성표면파 장치는 이상과 같이, 탄성표면파 소자를 4개 이상 가지며, 또한 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치에 있어서, 평형측 출력의 위상차를 대략 180도로 하기 위하여, 입출력간의 위상을 180도 시프트시킨 상기 탄성표면파 소자가 평형측에 배치되어 있는 구성이다.

그러므로, 상기 구성은 위상을 반전시킨, 즉 입출력간의 위상을 180도 시프트시킨 상기 탄성표면파 소자를 평형측에 배치함으로써, 평형 출력이나 불평형 출력의 밸런스 특성을 개선할 수 있는 효과를 발휘한다.

Claims (5)

1. 압전기판 상에 탄성표면파의 전파방향을 따라 형성된 복수의 빗형 전극부와 상기 각 빗형 전극부의 외측에 형성된 반사기를 갖는 탄성표면파 소자를 4개 이상 가지며, 또한 불평형형-평형형 변환 기능을 갖는 탄성표면파 장치에 있어서,

   평형측 출력의 위상차를 대략 180도로 하기 위하여, 입출력간의 위상을 180도 시프트시킨 상기 탄성표면파 소자가 평형측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성표면파 소자의 종속접속(縱續接續)이 평형 접속으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄성표면파 소자의 적어도 1개의 빗형 전극부의 전극지가 짝수개인 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 탄성표면파 소자에 있어서의 다른 빗형 전극부에 의해 끼워진 중앙의 빗형 전극부의 전극지가 짝수개인 것을 특징으로 하는 탄성표면파 장치.
5. 제1항에 기재된 탄성표면파 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.