KR20100087617A - 필터, 듀플렉서, 통신 모듈 - Google Patents

필터, 듀플렉서, 통신 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 필터, 듀플렉서, 및 통신 모듈은, 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함한다. 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고, 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고, 인덕터는 서로 다른 인덕턴스를 갖는다.
직렬 공진자, 병렬 공진자, 인덕터, 감쇠극, 래더 필터, 주파수

Description

필터, 듀플렉서, 통신 모듈{FILTER, DUPLEXER AND COMMUNICATION MODULE}
본원의 개시는, 필터에 관한 것이다. 본원의 개시는, 필터를 구비한 듀플렉서, 통신 모듈에 관한 것이다.
휴대 전화 단말기로 대표되는 무선 기기의 급속한 보급에 의해, 고주파 필터에의 수요가 급속히 확대되고 있다. 특히, 소형이며 높은 급준성을 갖는 탄성파 필터에의 수요는 왕성하다.
최근, 무선 시스템의 고도화가 급속하게 진전되고 있고, 그에 수반하여, 고주파 필터에의 요구 사양은 매우 복잡화되고 있다. 예를 들면, 듀플렉서에 포함되는 송신 필터 및 수신 필터는, 통과 대역에서 저손실이며, 상대 대역(송신 필터의 대역에 대한 수신 필터의 대역, 및 수신 필터의 대역에 대한 송신 필터의 대역)에서 억압이 높은 것이 바람직하다.
일반적으로, 휴대 전화 단말기 등에 탑재되는 필터는, 통과 대역을 넓게 확보하기 위해서, 공진자를 다단 접속하는 경우가 많다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제2004-15397호 공보는, 래더 필터의 일례를 개시하고 있다.
그러나, 상기 종래의 구성에서는, 억압 대역에서의 감쇠극의 수를 늘리기 위해서 래더 필터의 단수를 증가시키면, 통과 대역의 손실을 증가시키게 된다.
또한, 병렬 공진자에 인덕터를 접속하는 구성에서는, 감쇠극을, 가장 억압을 필요로 하는 주파수 대역에 배치하는 것이 곤란하다.
본원에 개시하는 필터는, 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하는 필터로서, 상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고, 상기 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고, 상기 인덕터는 서로 다른 인덕턴스를 갖는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 기술될 것이며, 이 상세한 설명으로부터 한층 명확해질 것이거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 목적들 및 장점들은 특히 이하에 기재된 수단들과 그 조합에 의해 실현되고, 얻어질 것이다.
본 실시 형태에 따른 필터는, 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하는 필터로서, 상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고, 상기 적어도 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되 고, 상기 인덕터는 서로 다른 인덕턴스를 갖는 것이다.
본 발명의 실시 형태에서의 필터는, 상기 구성을 기본으로 하여, 이하와 같은 양태를 취할 수 있다.
즉, 필터에서, 상기 복수의 직렬 공진자와 상기 복수의 병렬 공진자는, 래더형으로 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다.
필터에서, 상기 복수의 직렬 공진자와 상기 복수의 병렬 공진자는, 래티스형으로 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다.
필터에서, 서로 다른 인덕턴스를 갖는 인덕터가 접속된 병렬 공진자를 포함하는 복수의 병렬 공진자가, 하나의 인덕터를 통하여 접지되어 있는 구성으로 할 수 있다.
필터에서, 상기 공유 인덕터가 패키지 혹은 프린트판에 내장되어 있는 구성으로 할 수 있다.
필터에서, 상기 직렬 공진자, 상기 병렬 공진자 중 적어도 하나는, 탄성 표면파 소자인 구성으로 할 수 있다.
필터에서, 상기 직렬 공진자, 상기 병렬 공진자 중 적어도 하나는, 압전 박막 공진자인 구성으로 할 수 있다.
필터에서, 상기 직렬 공진자, 상기 병렬 공진자 중 적어도 하나는, 벌크파 소자인 구성으로 할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 듀플렉서는, 송신 필터 및 수신 필터를 구비한 듀플렉서로서, 상기 송신 필터 및 상기 수신 필터 중, 적어도 어느 하나의 필터는, 신호 선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하고, 상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고, 상기 적어도 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고, 상기 인덕터는 서로 다른 인덕턴스를 갖는 것이다.
본 실시 형태에 따른 통신 모듈은, 송신 필터 및 수신 필터를 구비한 통신 모듈로서, 상기 송신 필터 및 상기 수신 필터 중, 적어도 어느 하나의 필터는, 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하고, 상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고, 상기 적어도 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고, 상기 인덕터는 서로 다른 인덕턴스를 갖는 것이다.
(실시 형태)
〔1. 필터의 원리 등〕
전술한 바와 같이, 필터는, 통과 대역의 저손실화와, 억압 대역에서의 높은 억압이 요구된다. 또한 최근에는, 예를 들면, 혼변조를 방지하기 위해서 통과 대역의 고조파(2배파, 3배파)에서의 높은 억압도 요구되는 경우도 있다. 또한, 예를 들면, 와이어리스 LAN(Local Area Network)이나 블루투스(등록상표) 등의 무선 시스템과의 간섭을 방지하기 위해서, 이들의 사용 주파수대에서의 억압의 요구도 존재한다.
저손실의 고주파 필터를 실현하는 방법으로서, 래더 필터가 널리 이용되고 있다. 래더 필터는, 공진 주파수가 서로 다른 2개의 공진자를 사다리 형상으로 결선하여 구성되는 고주파 필터이다. 도 1a∼도 1c를 참조하여, 필터의 원리를 설명한다.
도 1a는 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout에 직렬로 공진자 S를 접속한 회로이다. 도 1b는 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout 사이에 병렬로 공진자 P를 접속한 회로이다. 도 1a에 도시하는 공진자 S는, 공진 주파수 frs, 반공진 주파수 fas를 갖는다. 도 1b에 도시하는 공진자 P는, 공진 주파수 frp, 반공진 주파수 fap를 갖는다. 도 1c는 공진자 S와 공진자 P의 공진 특성을 도시한다.
도 2a는 도 1a에 도시하는 공진자 S를 직렬 아암에 배치하고, 도 1b에 도시하는 공진자 P를 병렬 아암에 배치한 회로도를 도시한다. 도 2a에서 공진자 P의 반공진 주파수 fap와 공진자 S의 공진 주파수 frs가 거의 동일한 값을 가질 때, 도 2b에 도시하는 필터 특성을 실현할 수 있다. 즉, 공진기 P의 공진 주파수 frp와 공진자 S의 반공진 주파수 fas 사이를 통과 대역으로 하고, 공진 주파수 frp보다도 저역측 및 반공진 주파수 fas보다도 고역측을 감쇠 영역으로 한, 밴드패스 필터를 실현할 수 있다.
일반적으로, 휴대 전화 단말기 등에 탑재되는 필터는, 통과 대역을 도 2b에 도시하는 대역보다도 넓게 확보하기 위해서, 도 2a에 도시하는 공진자를 다단 접속 하는 경우가 많다. 공진자를 다단 접속하는 필터로서, 한쌍의 사다리형 회로를 다단으로 접속한 래더 필터가 있다.
도 3a는 래더 필터의 일례를 도시한다. 래더 필터는, 공진자를 다단 접속할 때, 각 단간에서의 반사를 방지하기 위해서, 인접하는 사다리형 회로는 미러 반전시킨 형태로 접속된다. 또한，이하의 설명에서, 직렬 아암에 접속된 공진자를 직렬 공진자라고 칭하고, 병렬 아암에 접속된 공진자를 병렬 공진자라고 칭한다.
도 3a에 도시하는 바와 같이 공진자를 다단 접속하면, 도 3a의 파선 테두리로 나타내는 바와 같이, 직렬 아암에서 동종의 직렬 공진자가 접속되어 있는 개소와, 병렬 아암에서 동종의 병렬 공진자가 접속되어 있는 개소가 존재한다. 이들 동종의 공진자는, 도 3b에 도시하는 바와 같이 1개의 공진자로서 용량적으로 합성할 수 있기 때문에, 칩 사이즈를 소형화할 수 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2004-15397호 공보는, 도 3b에 도시하는 래더 필터의 일례를 개시하고 있다.
도 3b에 도시하는 래더 필터에서, 전술한 바와 같이 통과 대역의 고조파(2배파, 3배파)에서 높은 억압을 실현하기 위해서, 병렬 공진자에 인덕터를 접속하는 구성이 제안되어 있다. 또한, 공진자는, 공진 동작하는 주파수 대역 밖에서는 용량으로서 기능하기 때문에, 인덕터가 접속된 병렬 공진자는 공진 동작하는 주파수 대역 밖에서는 LC 공진자로서 기능한다.
도 4a는 병렬 공진자에 인덕터를 접속한 필터를 도시한다. 용량 Cp를 갖는 2개의 병렬 공진자 P11, P12에, 각각 인덕턴스 H1, H2를 갖는 인덕터 L1, L2를 직렬 접속한 경우, 도 4b에 도시하는 바와 같이 통과 대역 밖의 주파수 f1, f2에서 감쇠극이 생성된다. 감쇠극의 주파수 f1, f2는, 이하의 수식에 기초하여 산출할 수 있다. 이하의 수식에서, Cp는 병렬 공진자의 용량이다.
f1=1/{2π(H1·Cp)1/2｝
f2=1/{2π(H2·Cp)1/2}
병렬 공진자를 증설하고, 그 병렬 공진자에 인덕터를 직렬 접속함으로써, 감쇠극의 수를 늘리는 것이 가능하게 된다.
한편, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 병렬 공진자 P11, P12에 대하여 하나의 인덕터 L3을 접속한 경우, 도 5b에 도시하는 바와 같이 통과 대역 밖의 주파수 f3에서 감쇠극이 생성된다.
도 4a에 도시하는 필터는, 도 6a∼도 6c에 도시하는 바와 같은 몇개의 변형예가 생각되지만, 모두 통과 대역의 고주파대에 인덕터에 의해 2개의 감쇠극이 생성되어, 도 4a와 등가의 회로로 된다.
여기서, 감쇠극의 수를 늘리기 위해서 래더 필터의 단수를 증가시키면, 통과 대역의 손실을 증가시키게 된다. 또한, 병렬 공진자에 인덕터를 접속하는 구성에서는, 감쇠극을, 가장 억압을 필요로 하는 주파수 대역에 배치하는 것이 곤란하다.
예를 들면, 도 7은 도 6a에 도시하는 필터의 주파수 특성을 도시한 도면이다. 도 6a에 도시하는 필터의 주파수 특성에서, 고주파대에 생성되는 2개의 감쇠극은, Rx대와 블루투스대(이하, BT대라고 칭함) 사이(감쇠극 A)와, Tx2배파와 Tx3배파 사이(감쇠극 B)에 배치된다. 감쇠극 A 및 감쇠극 B를, 가장 억압을 필요로 하는 주파수 대역(BT대, Tx2배파대, Tx3배파대)에 배치하는 것이 요구된다.
하기의 실시 형태에서는, 고주파대의 적절한 주파수 위치에 감쇠극을 배치할 수 있음과 함께 저손실의 필터를 제공할 수 있다.
〔2. 필터의 구성〕
도 8은 본 실시 형태에 따른 필터의 제1 구성의 회로도이다. 도 8에 도시하는 필터에서는, 직렬 아암(신호선)에 직렬 공진자 S11, S12, S13이 접속되어 있다. 또한, 인접하는 직렬 공진자 S11 및 S12 사이에, 직렬 아암(신호선)에 대하여 병렬로 병렬 공진자 P21, P22가 접속되어 있다. 또한, 인접하는 직렬 공진자 S12 및 S13 사이에, 직렬 아암에 대하여 병렬로 병렬 공진자 P23, P24가 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P21에는, 인덕터 L11이 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P22에는, 인덕터 L12가 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P23에는, 인덕터 L13이 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P24에는, 인덕터 L14가 접속되어 있다. 인덕터 L11∼L14는, 각각 서로 다른 인덕턴스(값)를 갖는다.
도 8에 도시하는 필터에서는, 하나로 통합되어 있던 병렬 공진자가 병렬 분할되고, 각각의 병렬 공진자에 각각 서로 다른 인덕턴스를 갖는 인덕터가 접속되어 있다. 이와 같은 회로 구성으로 함으로써, 공진자의 단수를 늘리지 않고 감쇠극을 늘리는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 8에 도시하는 필터는, 공진자의 단수가 도 4a에 도시하는 필터 등과 마찬가지로 4단이지만, 감쇠극을 4개소에 형성할 수 있다(도 4a에 도시하는 필터에서는 감쇠극은 2개소).
또한, 필터의 단수는, 하나의 직렬 공진자와 하나의 병렬 공진자로 1단으로 한다. 예를 들면, 도 4a에 도시하는 회로에서는, 직렬 공진자 S11과 병렬 공진자 P11, 직렬 공진자 S12와 병렬 공진자 P11, 직렬 공진자 S13과 병렬 공진자 P12, 직렬 공진자 S14와 병렬 공진자 P12가 각각 조로 되어, 합계 4단의 필터를 실현하고 있다. 한편, 도 8에 도시하는 회로에서는, 직렬 공진자 S11과 병렬 공진자 P21, 직렬 공진자 S12와 병렬 공진자 P22, 직렬 공진자 S13과 병렬 공진자 P23, 직렬 공진자 S14와 병렬 공진자 P24가 각각 조로 되어, 합계 4단의 필터를 실현하고 있다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 필터의 제2 구성의 회로도이다. 도 9에 도시하는 필터는, 직렬 아암에 직렬 공진자 S11, S12, S13이 접속되어 있다. 또한, 직렬 공진자 S11 및 S12 사이에, 직렬 아암에 대하여 병렬로 병렬 공진자 P21, P22가 접속되어 있다. 또한, 직렬 공진자 S12 및 S13 사이에, 직렬 아암에 대하여 병렬로 병렬 공진자 P23이 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P21에는, 인덕터 L11이 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P22에는, 인덕터 L12가 접속되어 있다. 또한, 병렬 공진자 P23에는, 인덕터 L13이 접속되어 있다. 인덕터 L11∼L13은, 각각 서로 다른 인덕턴스를 갖는다.
도 9에 도시하는 필터에서는, 하나로 통합되어 있던 병렬 공진자가 병렬 분할되고, 각각의 병렬 공진자에 각각 서로 다른 인덕턴스를 갖는 인덕터가 접속된다. 이와 같은 회로 구성으로 함으로써, 공진자의 단수를 늘리지 않고 감쇠극을 증설하는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 9에 도시하는 필터는, 공진자의 단수가 도 4a에 도시하는 필터 등과 마찬가지로 4단이지만, 감쇠극을 3개소에 형성할 수 있다(도 4a에 도시하는 필터에서는 감쇠극은 2개소).
또한, 본 실시 형태에서의 필터는, 일례로서, WCDMA_Band2에 대응한 필터로서 이용할 수 있다. WCDMA_Band2에서는, 고주파대에 필요로 되는 감쇠극은 3개(BT대, Tx2배파대, Tx3배파대)이다. 따라서, 도 8에 도시하는 필터는, WCDMA_Band2에 대응할 수 있다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 병렬 공진자와 인덕터를 접속한 브렌치를 하나 삭제하여도 WCDMA_Band2에 대응할 수 있다.
도 10a∼도 10c는 본 실시 형태의 필터의 변형예를 도시한다. 도 10a에 도시하는 필터는, 인덕터 L11을 병렬 공진자 P21에 접속하고, 인덕터 L12를 병렬 공진자 P22에 접속하고, 인덕터 L13을 인덕터 L11, L12, 및 병렬 공진자 P23에 접속하고 있다. 이 때, 인덕터 L11 및 L13의 합성 인덕턴스와, 인덕터 L12 및 L13의 합성 인덕턴스와, 인덕터 L13의 인덕턴스가 동일한 값으로 되지 않도록, 각 인덕터의 인덕턴스를 설정한다.
도 10b에 도시하는 필터는, 인덕터 L11을 병렬 공진자 P21에 접속하고, 인덕터 L12를 병렬 공진자 P23에 접속하고, 인덕터 L13을 인덕터 L11, L12, 및 병렬 공진자 P22에 접속하고 있다. 이 때, 인덕터 L11 및 L13의 합성 인덕턴스와, 인덕터 L12 및 L13의 합성 인덕턴스와, 인덕터 L13의 인덕턴스가 동일한 값으로 되지 않도록, 각 인덕터의 인덕턴스를 설정한다.
도 10c에 도시하는 필터는, 인덕터 L11을 병렬 공진자 P21에 접속하고, 인덕터 L12를 병렬 공진자 P24에 접속하고, 인덕터 L13을 인덕터 L11, L12, 병렬 공진자 P22, P23에 접속하고 있다. 이 때, 인덕터 L11 및 L13의 합성 인덕턴스와, 인덕터 L12 및 L13의 합성 인덕턴스와, 인덕터 L13의 인덕턴스가 동일한 값으로 되지 않도록, 각 인덕터의 인덕턴스를 설정한다.
이하, 도 6a의 필터와 도 10c의 필터의 비교에 대하여 설명한다.
도 11a는 도 6a에 도시하는 필터에 회로 상수를 부가한 도면이다. 도 11b는 본 실시 형태의 필터(도 10c에 도시하는 필터)에 회로 상수를 부가한 도면이다. 도 11b에 도시하는 회로 상수는, 일례로서, Tx2배파(3760㎒)의 요구 억압을 25㏈, Tx3배파(5640㎒)의 요구 억압을 25㏈, BT대(2400∼2500㎒대)의 요구 억압을 30㏈로 되도록 설정하였다.
도 12는 도 11b에 도시하는 회로 상수를 갖는 필터의 주파수 특성을 도시한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 필터에 따르면, 감쇠극을 3개소에 형성할 수 있음과 함께, 각각의 감쇠극을 억압이 필요한 주파수 대역에 배치할 수 있다. 즉, 감쇠극 A는, BT대의 근처에 배치할 수 있다. 감쇠극 B는, Tx2배파대(이하 2Tx대라고 칭함)의 근처에 배치할 수 있다. 감쇠극 C는, Tx3배파대(이하 3Tx대라고 칭함)의 근처에 배치할 수 있다.
도 13은 도 12에 도시하는 주파수 특성(도면 중의 실선)과, 도 11a에 도시하는 회로 상수를 갖는 필터의 주파수 특성(도면 중의 파선)을 도시한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 도 11a에 도시하는 필터에서는, 감쇠극 D가 Rx대와 BT대 사이에 배치되고, 감쇠극 E가 2Tx대와 3Tx대 사이에 배치되어 있었기 때문에, 가장 억압시키고자 하는 BT대, 2Tx대, 및 3Tx대에서 충분한 억압을 얻을 수 없었다. 한편, 도 11b의 필터에서는, 감쇠극 A가 BT대의 근처에 배치되고, 감쇠극 B가2Tx대의 근처에 배치되고, 감쇠극 C가 3Tx대의 근처에 배치되기 때문에, 가장 억압시키고자 하는 주파수 대역을 억압할 수 있다.
도 14a는 도 13에서의 통과 대역(Z부)을 확대한 도면이다. 도 14b는 도 14a에서의 Y부를 확대한 도면이다. 도 14a 및 도 14b에서, 실선은 도 11b에 도시하는 필터에서의 주파수 특성이고, 파선은 도 11a에 도시하는 필터에서의 주파수 특성이다. 도 14a 및 도 14b에 도시하는 바와 같이, 고주파대에서 원하는 주파수대는 감쇠극에 의해 억제되기 때문에, 래더 필터 자신의 감쇠량을 낮게 설정할 수 있다. 그 결과, 통과 대역의 손실도 대폭 개선하는 것이 가능하게 된다.
도 15a는 본 실시 형태의 필터를 채용한 탄성 표면파 필터(SAW 필터)의 칩 레이아웃의 일례이다. 도 15b는 도 15a에 도시하는 탄성 표면파 필터를 플립 본딩이 가능한 프린트 기판의 평면도이다. 도 15a에 도시하는 필터는, 도 10c에 도시하는 필터의 칩 레이아웃의 일례이다. 도 15a에 도시하는 필터는, 통신 장치 등에 탑재되는 송신 필터 칩의 일례이다. 도 15a에서, 범프 전극(11)은, 도 15b에 도시하는 안테나 단자 Ant에 접속된다. 범프 전극(12)은, 도 15b에 도시하는 Tx 단자에 접속되고, 송신 회로 또는 파워 앰프에 접속된다. 범프 전극(13)은, 도 15b에 도시하는 인덕터 L11에 접속된다. 범프 전극(14)은, 도 15b에 도시하는 인덕터 L12에 접속된다. 범프 전극(15)은, 도 15b에 도시하는 인덕터 L13에 접속된다. 범프 전극(11∼15)은, 서로 도체 패턴(16)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 범프 전극 사이를 접속하는 도체 패턴(16)에는, 공진자가 구비된다. 또한, 도 15b에 도시하는 인덕터 L11, L12, L13은 스파이럴 코일이다.
도 15a에서, 공진자 Cs11 및 Cs12는, 도 10c에서의 직렬 공진자 S11에 상당한다. 공진자 Cs21∼Cs23은, 도 10c에서의 직렬 공진자 S12에 상당한다. 공진자 Cs31∼Cs33은, 도 10c에서의 직렬 공진자 S13에 상당한다. 공진자 Cp11 및 Cp12는, 도 10c에서의 병렬 공진자 P21에 상당한다. 공진자 Cp21 및 Cp22는, 도 10c에서의 병렬 공진자 P22에 상당한다. 공진자 Cp3은, 도 10c에서의 병렬 공진자 P23에 상당한다. 공진자 Cp4는, 도 10c에서의 병렬 공진자 P24에 상당한다.
도 16a는 본 실시 형태의 필터를 채용한 압전 박막 공진자 필터(FBAR 필터)의 칩 레이아웃의 일례이다. 도 16b는 도 16a에 도시하는 필터 칩을 실장 가능한 프린트 기판의 평면도이다. 도 16a에 도시하는 필터는, 도 10c에 도시하는 필터의 칩 레이아웃의 일례이다. 도 16a에 도시하는 필터는, 통신 장치 등에 탑재되는 송신 필터 칩의 일례이다. 도 16a에서, 범프 전극(21)은, 도 16b에 도시하는 안테나 단자 Ant에 접속된다. 범프 전극(22)은, 도 16b에 도시하는 Tx 단자에 접속되고, 송신 회로 또는 파워 앰프에 접속된다. 범프 전극(23)은, 인덕터 L11에 접속된다. 범프 전극(24)은, 인덕터 L12에 접속된다. 범프 전극(25)은, 인덕터 L13에 접속된다. 범프 전극(21∼25)은, 서로 도체 패턴(26)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 범프 전극간을 접속하는 도체 패턴(26)에는, 공진자가 구비된다. 또한, 도 16b에 도시하는 인덕터 L11, L12, L13은 스파이럴 코일이다.
도 16a에서, 공진자 Cs1은, 도 10c에서의 직렬 공진자 S11에 상당한다. 공 진자 Cs2는, 도 10c에서의 직렬 공진자 S12에 상당한다. 공진자 Cs11 및 Cs12는, 도 10c에서의 직렬 공진자 S13에 상당한다. 공진자 Cp1은, 도 10c에서의 병렬 공진자 P21에 상당한다. 공진자 Cp2는, 도 10c에서의 병렬 공진자 P22에 상당한다. 공진자 Cp3은, 도 10c에서의 병렬 공진자 P23에 상당한다. 공진자 Cp4는, 도 10c에서의 병렬 공진자 P24에 상당한다.
〔3. 듀플렉서의 구성〕
도 17은 본 실시 형태의 필터를 구비한 듀플렉서의 블록도이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 듀플렉서(102)는, 수신 필터(103)와 송신 필터(104)를 구비하고 있다. 듀플렉서(102)는, 안테나(101)를 통하여 입력되는 수신 신호를 수신 필터(103)에서 필터링하여, 원하는 주파수 대역의 수신 신호 Rx를 추출한다. 또한, 듀플렉서(102)는, 입력되는 송신 신호 Tx를 송신 필터(104)에서 필터링하여, 안테나(101)를 통하여 출력한다.
송신 필터(104)의 회로 구성은, 예를 들면, 도 8, 도 9, 도 10a, 도 10b 혹은 도 10c로 할 수 있다. 이에 의해, 송신 필터(104)를, 예를 들면, WCDMA_Band2의 사양에 대응시킬 수 있다. 일례로서, 송신 필터(104)의 통과 대역은, 1850㎒∼1910㎒로 할 수 있다. 상대 대역(수신 필터 통과 대역)은, 1930㎒∼1990㎒이다. 이 경우, Tx2배파는 3760㎒, Tx3배파는 5640㎒로 할 수 있다. 또한, 블루투스 규격의 시스템과의 간섭을 방지하기 위해서, 2400∼2500㎒대에서의 억압도 가능하다.
〔4. 실시 형태의 효과, 기타〕
본 실시 형태에 따르면, 래더 필터에서의 병렬 공진자에, 서로 인덕턴스가 다른 인덕터를 접속한 것에 의해, 필터의 단수를 대폭 늘리지 않고 감쇠극을 늘릴 수 있다. 또한, 감쇠극을 원하는 주파수 대역에 배치할 수 있기 때문에, 원하는 주파수 대역을 억압할 수 있는 필터를 실현할 수 있다. 또한, 통과 대역에서의 억압을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 비교를 명확하게 하기 위해서, 필터에 이용되는 전체 공진자의 용량비는 표면파 디바이스를 상정하여 「16」으로 고정하였다. 또한, 필터에 포함되는 복수의 직렬 공진자의 공진 주파수는, 모두 동일하게 하였다. 또한, 필터에 포함되는 복수의 병렬 공진자의 공진 주파수는, 모두 동일하게 하였다. 또한, 본 실시 형태의 필터에 기초하여 실제로 회로 설계를 행할 때에는, 각 공진자의 용량비 및 공진 주파수는 임의로 설정될 수 있다.
본 실시 형태에서는, 필터의 실현예로서 탄성 표면파 디바이스를 예로 들었지만, 압전 박막 공진자(FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)형, SMR(Solid Mounted Resonator)형)나, 그 밖에 세라믹 필터에서도 적응 가능하다.
또한, 본 실시 형태의 필터는, 듀플렉서에 한하지 않고, 복수의 듀플렉서를 모듈화한 듀플렉서 뱅크 모듈이나, 증폭기와 듀플렉서를 모듈화한 듀플렉서 앰프 모듈과 같은 RF 모듈에도 적응 가능하다.
도 18은 듀플렉서 뱅크 모듈을 구비한 RF 모듈의 블록도이다. 도 18에 도시하는 바와 같이 RF 모듈은, 스위치 모듈(202), 듀플렉서 뱅크 모듈(203), 및 앰프 모듈(204)을 구비하고 있다. 스위치 모듈(202)은, 안테나(201a 및 201b), 듀플렉 서 뱅크 모듈(203) 내의 듀플렉서에 접속되어 있다. 듀플렉서 뱅크 모듈(203)은, 복수의 듀플렉서(203a, 203b, 203c, …)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 필터는, 듀플렉서 뱅크 모듈(203) 내의 듀플렉서(203a, 203b, 203c, …)에서의 수신 필터 및/또는 송신 필터에 탑재할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 래더 필터를 일례로서 들어 설명하였지만, 도 19에 도시하는 바와 같이, 공진자를 래티스형으로 접속한 래티스 필터이어도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 래티스 필터는, 2개의 신호선과, 신호선간에 접속된 연락선을 구비하고, 신호선에 직렬 공진자가 접속되고, 연락선에 병렬 공진자가 접속된다. 병렬 공진자는, 신호선 사이에 적어도 2개 병렬로 접속된다. 그 2개의 병렬 공진자에 대하여 직렬로 인덕터를 접속하고, 또한 그 인덕터를 서로 인덕턴스가 다른 소자로 실현함으로써, 본 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 1a는 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout에 직렬로 공진자 S를 접속한 회로도.
도 1b는 입력 단자 Tin과 출력 단자 Tout 사이에 병렬로 공진자 P를 접속한 회로도.
도 1c는 공진자 S 및 공진자 P의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 2a는 도 1a에 도시하는 공진자 S를 직렬 아암에 배치하고, 도 1b에 도시하는 공진자 P를 병렬 아암에 배치한 회로도.
도 2b는 도 2a에 도시하는 필터의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 3a는 래더 필터의 구성을 도시하는 회로도.
도 3b는 래더 필터의 구성을 도시하는 회로도.
도 4a는 병렬 공진자에 인덕턴스를 접속한 필터의 회로도.
도 4b는 도 4a에 도시하는 필터의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 5a는 병렬 공진자에 인덕턴스를 접속한 필터의 회로도.
도 5b는 도 4a에 도시하는 필터의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 6a는 종래의 필터의 변형예를 도시하는 회로도.
도 6b는 종래의 필터의 변형예를 도시하는 회로도.
도 6c는 종래의 필터의 변형예를 도시하는 회로도.
도 7은 도 6a에 도시하는 필터의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 8은 본 실시 형태의 필터의 제1 구성을 도시하는 회로도.
도 9는 본 실시 형태의 필터의 제2 구성을 도시하는 회로도.
도 10a는 본 실시 형태의 필터의 변형예를 도시하는 회로도.
도 10b는 본 실시 형태의 필터의 변형예를 도시하는 회로도.
도 10c는 본 실시 형태의 필터의 변형예를 도시하는 회로도.
도 11a는 종래의 필터(도 6a에 도시하는 필터)에 회로 상수를 부가한 회로도.
도 11b는 본 실시 형태의 필터(도 10c에 도시하는 필터)에 회로 상수를 부가한 회로도.
도 12는 도 11b에 도시하는 필터의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 13은 도 12에 도시하는 주파수 특성과, 도 11a에 도시하는 종래의 필터의 주파수 특성을 도시하는 특성도.
도 14a는 도 13에서의 Z부의 확대도.
도 14b는 도 14a에서의 Y부의 확대도.
도 15a는 본 실시 형태의 필터를 채용한 탄성 표면파 필터(SAW 필터)의 칩 레이아웃의 일례를 도시하는 모식도.
도 15b는 도 15a에 도시하는 필터 칩을 실장 가능한 프린트 기판의 평면도.
도 16a는 본 실시 형태의 필터를 채용한 압전 박막 공진자 필터(FBAR 필터)의 칩 레이아웃의 일례를 도시하는 모식도.
도 16b는 도 16a에 도시하는 필터 칩을 실장 가능한 프린트 기판의 평면도.
도 17은 본 실시 형태의 필터를 구비한 듀플렉서의 블록도.
도 18은 RF 모듈의 블록도.
도 19는 래티스 필터의 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11∼15, 21∼25 : 범프 전극
16, 26 : 도체 패턴
101 : 안테나
102 : 듀플렉서
103 : 수신 필터
104 : 송신 필터

Claims (11)

  1. 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하는 필터로서,
    상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고,
    상기 적어도 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고,
    상기 인덕터는 서로 다른 인덕턴스를 갖는 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직렬 공진자와 상기 복수의 병렬 공진자는 래더형으로 접속되어 있는 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직렬 공진자와 상기 복수의 병렬 공진자는 래티스형으로 접속되어 있는 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    서로 다른 인덕턴스를 갖는 인덕터가 접속된 상기 적어도 2개의 병렬 공진자를 포함하는 복수의 병렬 공진자가, 하나의 공유 인덕터를 통하여 접지되어 있는 필터.
  5. 제2항에 있어서,
    서로 다른 인덕턴스를 갖는 인덕터가 접속된 상기 적어도 2개의 병렬 공진자를 포함하는 복수의 병렬 공진자가, 하나의 공유 인덕터를 통하여 접지되어 있는 필터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 공유 인덕터가 패키지 혹은 프린트판에 내장되어 있는 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 공진자, 상기 병렬 공진자 중 적어도 하나는 탄성 표면파 소자인 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 공진자, 상기 병렬 공진자 중 적어도 하나는 압전 박막 공진자인 필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 공진자, 상기 병렬 공진자 중 적어도 하나는 벌크파 소자인 필터.
  10. 송신 필터 및 수신 필터를 구비한 듀플렉서로서,
    상기 송신 필터 및 상기 수신 필터 중, 적어도 어느 하나의 필터는, 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하고,
    상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고,
    상기 적어도 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고,
    상기 인덕터는, 서로 다른 인덕턴스를 갖는 듀플렉서.
  11. 송신 필터 및 수신 필터를 구비한 통신 모듈로서,
    상기 송신 필터 및 상기 수신 필터 중, 적어도 어느 하나의 필터는, 신호선에 직렬 접속되는 복수의 직렬 공진자와, 상기 신호선에 병렬 접속되는 복수의 병렬 공진자를 포함하고,
    상기 복수의 직렬 공진자 중 2개의 직렬 공진자간의 신호선에, 적어도 2개의 병렬 공진자가 병렬 접속되고,
    상기 적어도 2개의 병렬 공진자에 각각 인덕터가 직렬 접속되고,
    상기 인덕터는, 서로 다른 인덕턴스를 갖는 통신 모듈.
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