KR20150038261A - 필터 장치 - Google Patents
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Abstract
저지 대역에서의 감쇠량이 크고, 소형인 필터 장치를 제공한다.
필터 장치(1)는 제1 신호 단자(10), 제2 신호 단자(11), 필터부(13), 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함한다. 필터부(13)는 제1 신호 단자(10)와 제2 신호 단자(11) 사이에 접속되어 있다. 제1 인덕터(L1)는 필터부(13)와 제1 신호 단자(10) 사이의 접속점과 그라운드 전위 사이에 접속된다. 제2 인덕터(L2)는 필터부(13)와 제2 신호 단자(11) 사이에 접속되어 있다. 제2 인덕터(L2)는 제1 인덕터(L1)와 전자계 결합한다.
필터 장치(1)는 제1 신호 단자(10), 제2 신호 단자(11), 필터부(13), 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함한다. 필터부(13)는 제1 신호 단자(10)와 제2 신호 단자(11) 사이에 접속되어 있다. 제1 인덕터(L1)는 필터부(13)와 제1 신호 단자(10) 사이의 접속점과 그라운드 전위 사이에 접속된다. 제2 인덕터(L2)는 필터부(13)와 제2 신호 단자(11) 사이에 접속되어 있다. 제2 인덕터(L2)는 제1 인덕터(L1)와 전자계 결합한다.
Description
본 발명은 필터 장치에 관한 것이다.
종래에는 휴대전화기 등 통신기기에, 탄성 표면파나 탄성 경계파 등의 탄성파를 이용한 필터 장치가 탑재되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 느슨하게 결합된 변압기가 메인 필터에 대하여 병렬로 접속되어 있으며, 직접파와 수준이 동등하면서 역위상이 되는 신호가 직접파와 혼합되어서 상쇄되는 필터 장치가 기재되어 있다. 이 필터 장치에서는 직접파가 상쇄되기 때문에 저지 대역에서의 감쇠량을 크게 할 수 있다.
최근 필터 장치를 더욱 소형화하고자 하는 요망이 높아지고 있다.
본 발명은 저지 대역에서의 감쇠량이 크고, 소형인 필터 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명에 따른 필터 장치는 제1 신호 단자, 제2 신호 단자, 필터부, 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함한다. 필터부는 제1 신호 단자와 제2 신호 단자 사이에 접속되어 있다. 제1 인덕터는 필터부와 제1 신호 단자 사이의 접속점과, 그라운드 전위 사이에 접속된다. 제2 인덕터는 필터부와 제2 신호 단자 사이에 접속되어 있다. 제2 인덕터는 제1 인덕터와 전자계 결합한다.
본 발명에 따른 필터 장치의 어느 특정한 국면에서는 필터 장치는 기판, 인덕터 칩 및 배선을 포함한다. 인덕터 칩은 제1 인덕터를 구성하고 있다. 인덕터 칩은 기판 상에 실장되어 있다. 배선은 기판 내에 마련되어 있다. 배선은 제2 인덕터를 구성하고 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 다른 특정한 국면에서는 인덕터 칩과 배선이 기판의 두께 방향에 있어서 대향하고 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 다른 특정한 국면에서는 인덕터 칩과 배선이 전극을 개재하지 않고 대향하고 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 필터 장치는 제3 신호 단자 및 다른 필터부를 더 포함한다. 다른 필터부는 제1 신호 단자와 필터부의 접속점과, 제3 신호 단자 사이에 접속되어 있다. 다른 필터부와 필터부는 통과 대역이 상이하다. 제1 및 제2 인덕터는 필터부를 통과하는, 다른 필터부의 통과 대역에 위치하는 신호를 약화시키는 위상 및 진폭을 가지는 신호가, 전자계 결합한 제1 및 제2 인덕터를 경유해서, 필터부를 경유하지 않고 제1 및 제2 신호 단자의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 제1 및 제2 인덕터는 필터부를 통과하는, 다른 필터부의 통과 대역에 위치하는 신호 중 적어도 일부의 주파수대의 신호와 역위상인 신호가, 전자계 결합한 제1 및 제2 인덕터를 경유해서, 필터부를 경유하지 않고 제1 및 제2 신호 단자의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 제1 및 제2 인덕터는 필터부를 통과하는, 다른 필터부의 통과 대역에 위치하는 신호 중 적어도 일부의 주파수대의 신호; 및 전자계 결합한 제1 및 제2 인덕터를 경유해서, 필터부를 경유하지 않고 제1 및 제2 신호 단자의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르는 신호;가 역위상이면서 같은 진폭이 되도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 필터부는 불평형 신호를 출력하는 언밸런스형 필터부이다.
본 발명에 따른 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 제1 신호 단자는 안테나에 접속되는 안테나측 신호 단자이다. 또한, 제2 신호 단자는 송신 회로에 접속되는 송신측 신호 단자이다. 필터부는 직렬 암(arm) 공진자 및 병렬 암(arm) 공진자를 포함하는 사다리형(ladder-type) 탄성파 필터 회로이다.
본 발명에 따른 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는 제3 신호 단자는 수신 회로에 접속되는 수신측 신호 단자이다. 다른 필터부는 종결합 공진자형 탄성파 필터 회로이다.
본 발명에 따르면, 저지 대역에서의 감쇠량이 크고, 소형인 필터 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필터 장치의 약도적 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 필터 장치의 모식적 단면도이다.
도 3은 참고예에 따른 필터 장치의 모식적 단면도이다.
도 4는 비교예에 따른 필터 장치의 약도적 등가 회로도이다.
도 5는 실시예 및 비교예 각각에 따른 필터 장치에 있어서 수신 주파수대에서의 송신측 필터부의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 필터 장치의 모식적 단면도이다.
도 3은 참고예에 따른 필터 장치의 모식적 단면도이다.
도 4는 비교예에 따른 필터 장치의 약도적 등가 회로도이다.
도 5는 실시예 및 비교예 각각에 따른 필터 장치에 있어서 수신 주파수대에서의 송신측 필터부의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 실시한 바람직한 형태의 일례에 대해서 설명한다. 단, 하기 실시형태는 단순한 예시이다. 본 발명은 하기 실시형태에 의해 전혀 한정되지 않는다.
또한, 실시형태 등에서 참조하는 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 가지는 부재는 동일한 부호로 참조하는 것으로 한다. 또한, 실시형태 등에서 참조하는 도면은 모식적으로 기재된 것이다. 도면에 그려진 물체의 치수 비율 등은 현실의 물체의 치수 비율 등과는 다른 경우가 있다. 도면 상호 간에도 물체의 치수 비율 등이 다른 경우가 있다. 구체적인 물체의 치수 비율 등은 이하의 설명을 참작해서 판단되어야 한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 필터 장치(1)의 약도적 등가 회로도이다. 우선, 도 1을 참조하면서 필터 장치(1)의 회로 구성에 대해서 설명한다.
필터 장치(1)는 제1 신호 단자로서 안테나측 신호 단자(10), 제2 신호 단자로서의 송신측 신호 단자(11), 및 제3 신호 단자로서의 수신측 신호 단자(12a, 12b)를 가진다. 안테나측 신호 단자(10)는 안테나에 접속되어 있다.
안테나측 신호 단자(10)와 송신측 신호 단자(11) 사이에는 송신측 필터부(13)가 직렬로 접속되어 있다. 송신측 필터부(13)는 불평형 신호를 안테나측 신호 단자(10)로 출력하는 언밸런스형의 필터부이다. 구체적으로는 송신측 필터부(13)는 사다리형 탄성파 필터부에 의해 구성되어 있다.
안테나측 신호 단자(10)와 수신측 신호 단자(12a, 12b) 사이에는 수신측 필터부(14)가 직렬로 접속되어 있다. 수신측 필터부(14)는 언밸런스형의 필터부에 의해 구성되어 있어도 좋지만, 본 실시형태에서는 평형 신호를 수신측 신호 단자(12a, 12b)로 출력하는 밸런스형의 필터부에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는 수신측 필터부(14)는 종결합 공진자형 탄성파 필터부에 의해 구성되어 있다.
한편, 송신측 필터부(13)의 통과 대역인 송신 주파수대와, 수신측 필터부(14)의 통과 대역인 수신 주파수대는 서로 상이하다. 송신 주파수대는 수신측 필터부(14)의 저지 대역에 위치한다. 수신 주파수대는 송신측 필터부(13)의 저지 대역에 위치한다.
송신측 필터부(13)와 수신측 필터부(14) 사이의 접속점(15)과 안테나측 신호 단자(10)의 접속점(16), 및 그라운드 전위 사이에는 제1 인덕터(L1)가 직렬로 접속되어 있다. 송신측 필터부(13)와 송신측 신호 단자(11) 사이에는 제2 인덕터(L2)가 직렬로 접속되어 있다. 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)는 임피던스 정합용 인덕터임과 동시에, 송신측 필터부(13)의 수신측 주파수대에서의 감쇠량을 크게 하기 위한 서브 루트를 구성하기 위한 인덕터이기도 하다.
도 2는 본 실시형태에 따른 필터 장치(1)의 모식적 단면도이다. 다음으로, 주로 도 2를 참조하면서 필터 장치(1)의 구체적 구성에 대해서 설명한다.
필터 장치(1)는 배선 기판(21)을 가진다. 배선 기판(21) 상에는 필터 칩(22)과 인덕터 칩(23)이 실장되어 있다.
필터 칩(22)은 송신측 필터부(13) 및 수신측 필터부(14)의 적어도 일부를 구성하고 있다. 구체적으로는, 필터 칩(22)은 송신측 필터부(13) 및 수신측 필터부(14)의 인덕터를 제외한 실질적으로 전체를 구성하고 있다. 인덕터 칩(23)은 제1 인덕터(L1)를 구성하고 있다.
배선 기판(21) 내에는 배선(24)이 마련되어 있다. 배선(24)에는 제2 인덕터(L2)를 구성하고 있는 배선(24a)이 포함된다. 이 배선(24a)은 제1 인덕터(L1)를 구성하고 있는 인덕터 칩(23)과, 배선 기판(21)의 두께 방향에 있어서 대향하고 있다. 배선 기판(21)의 배선(24a)의 적어도 일부와 인덕터 칩(23) 사이에 위치하는 부분에는 다른 전극이 마련되어 있지 않다. 즉, 인덕터 칩(23)과 배선(24a)은 다른 전극을 개재하지 않고 두께 방향으로 대향하고 있다. 이 때문에, 인덕터 칩(23)에 마련된 제1 인덕터(L1)와, 배선(24a)에 의해 구성된 제2 인덕터(L2)는 전자계 결합한다. 따라서, 송신측 신호 단자(11)와 안테나측 신호 단자(10) 사이에는 전자계 결합한 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)를 경유하는 송신측 필터부(13)를 경유하지 않는 서브 루트가 구성된다.
예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 인덕터를 구성하는 배선(124a)과 제1 인덕터를 구성하는 인덕터 칩(123) 사이에 다른 전극(특히 그라운드 전극)이 마련되어 있을 경우는, 다른 전극이 전계의 실드로서 기능한다. 이 때문에 제1 인덕터와 제2 인덕터가 전자계 결합하기 어려워진다. 따라서, 본 실시형태와 같이 인덕터 칩(23)과 배선(24a)은 다른 전극을 개재하지 않고 두께 방향으로 대향하고 있는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 인덕터(L1, L2)는 송신측 필터부(13)를 통과하는 수신 주파수대의 신호를 약화시키는 위상 및 진폭을 가지는 신호가, 전자계 결합한 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)에 의해 구성된 서브 루트를 경유해서, 송신측 필터부(13)를 경유하지 않고 송신측 신호 단자(11)에서 안테나측 신호 단자(10)로 흐르도록 구성되어 있다. 이 때문에, 송신측 필터부(13)를 통과하는 수신 주파수대의 신호의 강도를 저감할 수 있다. 따라서, 송신측 필터부(13)의 저지 대역에서의 감쇠량의 확대, 수신측 필터부(14)의 수신 주파수 대역에서의 송신측 필터부(13)의 아이솔레이션 특성의 개선을 도모할 수 있다.
송신측 필터부(13)의 저지 대역에서의 감쇠량의 확대, 수신측 필터부(14)의 수신 주파수 대역에서의 송신측 필터부(13)의 아이솔레이션 특성의 개선을 더욱 도모하는 관점에서는, 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)는 송신측 필터부(13)를 통과하는 수신 주파수대의 신호 중 적어도 일부의 주파수대의 신호와 역위상인 신호가 서브 루트를 경유해서, 송신측 필터부(13)를 경유하지 않고 송신측 신호 단자(11)에서 안테나측 신호 단자(10)로 흐르도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 인덕터(L1, L2)는 송신측 필터부(13)를 통과하는 수신 주파수대의 신호 중 적어도 일부의 주파수대의 신호; 및 서브 루트를 경유해서, 송신측 필터부(13)를 경유하지 않고 송신측 신호 단자(11)에서 안테나측 신호 단자(10)로 흐르는 신호;가 역위상이면서 같은 진폭이 되도록 구성되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
그런데, 상술한 바와 같은 서브 루트는, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이 신호 라인과 그라운드 전위 사이에 접속된 인덕터(L1, L2)를 전자계 결합시킴으로써 형성하는 것이 일반적이다. 이것은, 신호 라인과 직렬로 인덕터를 접속한 경우 인덕터가 저항 성분이 되기 때문에 인덕터가 직렬로 접속된 필터부의 통과 대역에서 삽입 손실이 증대되기 때문이다.
그러나, 본 발명자들이 예의(銳意) 연구한 결과, 도 4에 나타난 바와 같이 인덕터(L2)를 신호 라인과 그라운드 전위 사이에 접속한 경우와 비교해서 본 실시형태와 같이 인덕터(L2)를 송신측 필터부(13)와 송신측 신호 단자(11) 사이에 직렬로 접속한 경우는, 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 작게 할 수 있는 것을 발견했다. 본 실시형태에서는 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 작게 할 수 있기 때문에, 송신측 필터부(13)와 송신측 신호 단자(11) 사이에 제2 인덕터(L2)를 접속한 경우라도, 송신측 필터부(13)의 통과 대역에서의 삽입 손실이 거의 열화되지 않는다.
이것을 확인하기 위해서, 상기 제한 실시형태에 따른 필터 장치(1)와 실질적으로 같은 구성을 가지는 필터 장치를 제작했다(실시예). 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 인덕터(L2)를 송신측 필터부와 송신측 신호 단자 사이의 접속점과, 그라운드 전위 사이에 접속한 것 외에는 실시예에 따른 필터 장치와 실질적으로 같은 구성을 가지는 필터 장치를 제작했다(비교예).
또한, 실시예에서는 제1 인덕터(L1)의 인덕턴스 값을 7.5nH로 하고, 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 1.0nH로 했다.
또한, 비교예에서는 제1 인덕터(L1)의 인덕턴스 값을 7.5nH로 하고, 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 62nH로 했다.
도 5는 실시예 및 비교예 각각에 따른 필터 장치에 있어서 수신 주파수대에서의 송신측 필터부의 아이솔레이션 특성을 나타내는 그래프이다. 일점쇄선으로 나타낸 실시예 쪽이 실선으로 나타낸 비교예보다도 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값이 지극히 작다(약 0.016배). 실시예에서는 인덕터 값이 작은데도 불구하고, 도 5에 나타낸 결과로부터, 실시예에 있어서 송신측 필터부의 통과 대역(송신 주파수대:824MHz∼849MHz)에서의 삽입 손실을 나타내는 파형은 비교예의 파형이 겹치고 있다. 즉, 실시예의 삽입 손실 특성은 비교예와 동등함을 알 수 있다.
또한, 수신측 필터부의 수신 주파수대(869MHz∼894MHz)에 있어서 송신측 필터부의 삽입 손실(아이솔레이션 특성)은 수신 주파수대 내의 삽입 손실의 최소값이 큰 것이 바람직하다. 도 5에 있어서, 삽입 손실의 최소값은 수신 주파수대의 고(高)역측 894MHz에 있어서 실시예가 58dB가 되고, 비교예가 55dB이다. 따라서, 실시예 쪽이 비교예보다 3dB만큼 상기 최소값이 커져 있어서, 수신 주파수대에서의 아이솔레이션 특성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
또한, 수신 주파수대 외의 고역측의 저지 대역에서는, 실시예에서는 비교예에 비해서 감쇠량이 1dB만큼 큰 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 제2 인덕터를 필터부와 신호 단자 사이에 직렬로 접속함으로써 통과 대역에서의 삽입 손실의 증대를 억제하고, 저지 대역에서의 큰 감쇠량을 확보하면서 제2 인덕터의 인덕턴스 값을 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다.
이렇게 본 실시형태에서는 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값을 작게 할 수 있기 때문에 배선 기판(21) 내의 배선(24a)에 의해 제2 인덕터(L2)를 구성하는 것도 가능해진다. 따라서, 배선 기판(21) 상에 실장할 필요가 있는 인덕터 칩의 수를 적게 할 수 있다. 따라서, 필터 장치(1)를 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 필터 장치(1)가 복수의 필터부(13, 14)를 포함하는 예에 대해서 설명했다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서 필터 장치는 필터부를 하나만 포함하고 있어도 좋다. 또한, 제2 인덕터가 수신측 필터부나, 그 외의 예를 들면 GPS(Global Positioning System) 신호 수신용 필터 등에 대해서 접속되어 있어도 좋다.
필터부는 사다리형 탄성파 필터부가 아니어도 좋다.
1 필터 장치
10 안테나측 신호 단자
11 송신측 신호 단자
12a, 12b 수신측 신호 단자
13 송신측 필터부
14 수신측 필터부
15 접속점
16 접속점
21 배선 기판
22 필터 칩
23 인덕터 칩
24 배선
24a 배선
L1 제1 인덕터
L2 제2 인덕터
10 안테나측 신호 단자
11 송신측 신호 단자
12a, 12b 수신측 신호 단자
13 송신측 필터부
14 수신측 필터부
15 접속점
16 접속점
21 배선 기판
22 필터 칩
23 인덕터 칩
24 배선
24a 배선
L1 제1 인덕터
L2 제2 인덕터
Claims (10)
- 제1 신호 단자;
제2 신호 단자;
상기 제1 신호 단자와 상기 제2 신호 단자 사이에 접속된 필터부;
상기 필터부와 상기 제1 신호 단자 사이의 접속점과, 상기 접속점과 그라운드 전위 사이에 접속되는 제1 인덕터; 및
상기 필터부와 상기 제2 신호 단자 사이에 접속되어 있으며, 상기 제1 인덕터와 전자계 결합하는 제2 인덕터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제1항에 있어서,
기판;
상기 제1 인덕터를 구성하고 있으며, 상기 기판 상에 실장된 인덕터 칩; 및
상기 기판 내에 마련되어 있으며, 상기 제2 인덕터를 구성하고 있는 배선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제2항에 있어서,
상기 인덕터 칩과 상기 배선이 상기 기판의 두께 방향에 있어서 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제3항에 있어서,
상기 인덕터 칩과 상기 배선이 전극을 개재하지 않고 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
제3 신호 단자; 및
상기 제1 신호 단자와 상기 필터부의 접속점과, 상기 제3 신호 단자 사이에 접속된 다른 필터부;를 더 포함하고,
상기 다른 필터부와 상기 필터부는 통과 대역이 상이하고,
상기 제1 및 제2 인덕터는, 상기 필터부를 통과하는, 상기 다른 필터부의 통과 대역에 위치하는 신호를 약화시키는 위상 및 진폭을 가지는 신호가, 전자계 결합한 상기 제1 및 제2 인덕터를 경유해서, 상기 필터부를 경유하지 않고 상기 제1 및 제2 신호 단자의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 인덕터는, 상기 필터부를 통과하는, 상기 다른 필터부의 통과 대역에 위치하는 신호 중 적어도 일부의 주파수대의 신호와 역위상인 신호가, 전자계 결합한 상기 제1 및 제2 인덕터를 경유해서, 상기 필터부를 경유하지 않고 상기 제1 및 제2 신호 단자의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 인덕터는 상기 필터부를 통과하는, 상기 다른 필터부의 통과 대역에 위치하는 신호 중 적어도 일부의 주파수대의 신호; 및 전자계 결합한 상기 제1 및 제2 인덕터를 경유해서, 상기 필터부를 경유하지 않고 상기 제1 및 제2 신호 단자의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르는 신호;가 역위상이면서 같은 진폭이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부는 불평형 신호를 출력하는 언밸런스형의 필터부인 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 신호 단자는, 안테나에 접속되는 안테나측 신호 단자이고,
상기 제2 신호 단자는, 송신 회로에 접속되는 송신측 신호 단자이고,
상기 필터부는, 직렬 암(arm) 공진자와 병렬 암(arm) 공진자를 포함하는 사다리(ladder-type)형 탄성파 필터 회로인 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 신호 단자는 수신 회로에 접속되는 수신측 신호 단자이고,
상기 다른 필터부는 종결합 공진자형 탄성파 필터 회로인 것을 특징으로 하는 필터 장치.
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