KR20160091279A - 래더형 필터 - Google Patents

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KR20160091279A
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코지 노사카
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

협대역화와 필터 특성의 급준성의 향상을 도모할 수 있는 래더형 필터를 제공한다.
입력 단자(2)와 출력 단자(3)를 잇는 직렬암에 배치된 직렬암 공진자(S1, S2, S3, S4, S5, S6)와, 적어도 하나의 병렬암 공진자(P1, P2, P3, P4)를 포함하고, 상기 직렬암 공진자(S1~S6) 및 상기 병렬암 공진자(P1~P5)가 공진점 및 반공진점을 가지는 공진자이며, 직렬암 공진자가 서로 병렬로 접속된 제1, 제2 직렬암 공진자(S1, S2, S5, S6)를 가지고, 제1 직렬암 공진자(S1, S5)의 공진 주파수(fr1), 반공진 주파수(fa1)와, 제2 직렬암 공진자(S2, S6)의 공진 주파수(fr2) 및 반공진 주파수(fa2)와의 사이에 공진 주파수차 Δfr=(fr1-fr2)>|fa2-fr1|의 관계인 래더형 필터(1).

Description

래더형 필터{LADDER FILTER}
본 발명은 직렬암(series arm) 공진자와 병렬암(parallel arm) 공진자를 가지는 래더형 필터에 관한 것이다.
종래, 휴대전화기의 RF단 등에 복수의 탄성표면파 공진자를 가지는 래더형 필터가 널리 이용되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는 이러한 래더형 필터의 일례가 가 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는 직렬암에 있어서, 공진 주파수가 다른 복수의 탄성표면파 공진자가 서로 병렬로 접속되어 있다. 또한, 병렬암에 있어서, 공진 주파수가 다른 복수의 탄성표면파 공진자가 직렬로 접속되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 래더형 필터에서는 상기 구성에 의해, 통과대역폭을 증대시키는 방향으로 조정할 수 있고, 통과대역 근방의 급준성(急峻性)을 높일 수 있다고 되어 있다.
일본국 공개특허공보 2000-77972호
특허문헌 1에 기재된 래더형 필터에서는 필터 특성의 급준성을 높이고 있지만, 통과대역을 넓히도록 조정함으로써 급준성을 높이고 있다.
최근, 폭이 좁은 통신용 주파수대도 다양하게 이용되고 있다. 또한, 서로 인접하는 통신용 주파수대의 간격도 좁아지고 있다. 특허문헌 1에 기재된 래더형 필터로는 이러한 용도를 충족시킬수 없다.
본 발명의 목적은 협대역화를 도모할 수 있으면서 필터 특성의 급준성을 높일 수 있는 래더형 필터를 제공하는 것이다.
본원의 제1 발명의 넓은 국면에 의하면, 입력 단자와, 출력 단자와, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 잇는 직렬암에 배치된 직렬암 공진자와, 상기 직렬암과 그라운드 전위와의 사이에 접속되는 병렬암에 마련된 적어도 하나의 병렬암 공진자를 포함하고, 상기 직렬암 공진자 및 상기 병렬암 공진자가 공진점 및 반공진점을 가지는 공진자이며, 상기 직렬암 공진자가 서로 병렬로 접속된 제1, 제2 직렬암 공진자를 가지고, 상기 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr1) 및 반공진 주파수(fa1)와, 상기 제2 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr2) 및 반공진 주파수(fa2)에 관하여, fr1>fr2, fa1>fa2로 한 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr1-fr2|>|fa2-fr1|의 관계인 래더형 필터가 제공된다.
제1 발명의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr1) 및 상기 제2 직렬암 공진자의 반공진 주파수(fa2)가 통과대역내에 위치하고 있다. 이 경우에는 통과대역에서의 손실을 충분히 작게 할 수 있다.
본 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 적어도 하나의 병렬암 공진자가 통과대역을 구성하고 있는 제1 병렬암 공진자를 포함한다. 이 경우에는 제1 병렬암 공진자의 공진점에 의해 통과대역 저역측의 감쇠극을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 적어도 하나의 병렬암 공진자가, 상기 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수와 동일한 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지는 제2 병렬암 공진자를 가진다. 이 경우에는, 필터 특성에 있어서 통과대역보다도 저역측에 나타나는 피크를 억압할 수 있다.
제1 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 제1 직렬암 공진자 및 상기 제2 직렬암 공진자에 제3 직렬암 공진자가 병렬 접속되어 있다. 이렇게 제3 직렬암 공진자가 더 병렬 접속되어 있어도 된다.
제1 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 직렬암에 상기 제1, 제2 직렬암 공진자와 직렬로 제4 직렬암 공진자가 마련되어 있다. 제4 직렬암 공진자의 접속에 의해 대역외 감쇠량을 충분히 크게 할 수 있다.
본원의 제2 발명에 따른 래더형 필터는, 입력 단자와, 출력 단자와, 상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 잇는 직렬암에 배치된 적어도 하나의 직렬암 공진자와, 상기 직렬암과 그라운드 전위와의 사이에 접속되는 병렬암에 마련된 병렬암 공진자를 포함하고, 상기 직렬암 공진자 및 상기 병렬암 공진자가 공진점 및 반공진점을 가지는 공진자이며, 상기 병렬암 공진자가 병렬암에 있어서 서로 직렬로 접속된 제3, 제4 병렬암 공진자를 가지고, 상기 제3 병렬암 공진자의 공진 주파수(fr3) 및 반공진 주파수(fa3)와, 상기 제4 병렬암 공진자의 공진 주파수(fr4) 및 반공진주파수(fa4)에 관하여, fr3<fr4, fa3<fa4로 한 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr3-fr4|>|fr4-fa3|의 관계에 있다.
제2 발명에 따른 래더형 필터의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제3 병렬암 공진자의 반공진 주파수(fa3) 및 상기 제4 병렬암 공진자의 공진 주파수(fr4)가 통과대역내에 위치하고 있다. 이 경우에는 통과대역의 손실을 충분히 작게 할 수 있다.
제2 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 적어도 하나의 직렬암 공진자가 상기 통과대역을 구성하고 있는 제5 직렬암 공진자를 포함한다. 이 경우에는 제5 직렬암 공진자의 반공진 주파수에 의해 통과대역 고역측의 감쇠극을 형성할 수 있다.
제2 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 적어도 하나의 직렬암 공진자가, 상기 제3 병렬암 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수와 동일한 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지는 제6 직렬암 공진자를 가진다. 이 경우에는, 필터 특성에 있어서 통과대역의 고역측에 나타나는 피크를 효과적으로 억압할 수 있다. 따라서 통과대역보다도 고역측의 감쇠역의 감쇠량을 크게 할 수 있다.
제2 발명에 따른 래더형 필터의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 제3 병렬암 공진자 및 상기 제4 병렬암 공진자에 제5 병렬암 공진자가 직렬 접속되어 있다. 이렇게 제5 병렬암 공진자를 직렬로 더 접속해도 되고, 따라서 필터 특성의 급준성을 조정할 수 있다.
제2 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 제3 및 제4 병렬암 공진자가 마련되어 있는 병렬암과는 다른 병렬암이 마련되어 있고, 상기 다른 병렬암에 제6 병렬암 공진자가 마련되어 있다. 다른 병렬암에 제6 병렬암 공진자를 마련함으로써 대역외 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다.
이하, 제1 발명 및 제2 발명을 총칭하여 본 발명이라 한다.
본 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 모든 상기 공진자의 비대역폭이 거의 동등하다. 이 경우에는, 공진기의 대역폭보다 근방의 감쇠 특성을 향상할 수 있다.
본 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 모든 상기 공진자가 동일 압전기판상에 구성되어 있다. 이 경우에는, 제조 공정의 간략화 및 래더형 필터의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 래더형 필터의 다른 특정한 국면에서는, 상기 직렬암 공진자 및 상기 병렬암 공진자가 탄성표면파 공진자로 이루어진다. 이 경우에는, 필터 특성의 급준성을 보다 한층 효과적으로 높일 수 있다.
본원의 제1 및 제2 발명에 따른 래더형 필터에 의하면, 협대역화를 도모할 수 있음과 함께 필터 특성의 급준성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다.
도 2는 제1 직렬암 공진자와 제2 직렬암 공진자가 병렬로 접속되어 있는 회로를 나타내는 회로도이다.
도 3(a) 및 (b)는 각각 도 2에 나타낸 제1 및 제2 직렬암 공진자의 임피던스-주파수 특성과, 제1 직렬암 공진자 및 제2 직렬암 공진자를 병렬로 접속하여 이루어지는 회로의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 나타낸 회로의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 래더형 필터의 회로도이다.
도 6(a)는 제2 실시형태에서 이용되고 있는 제1 직렬암 공진자, 제2 직렬암 공진자 및 병렬암 공진자의 각 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이며, (b)는 제2 실시형태의 래더형 필터의 입출력 단자간의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시형태의 래더형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 병렬암에 있어서, 제3 병렬암 공진자와 제4 병렬암 공진자가 직렬로 접속되어 있는 회로를 나타내는 회로도이다.
도 9(a)는 제3 및 제4 병렬암 공진자의 임피던스-주파수 특성을 나타내고, (b)는 제3 병렬암 공진자와 제4 병렬암 공진자가 직렬로 접속되어 있는 회로의 합성 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에 나타낸 회로의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다.
도 12(a)는 제3 실시형태로 이용되고 있는 제3 및 제4 병렬암 공진자와 제5 직렬암 공진자의 각 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이며, (b)는 제3 실시형태의 래더형 필터의 입출력 단자간의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 13은 제3 실시형태의 래더형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 14는 제1 실시형태의 래더형 필터의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다.
도 17은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다.
도 18은 본 발명의 제7 실시형태로서의 듀플렉서의 회로도이다.
도 19는 본 발명의 제8 실시형태로서의 듀플렉서의 회로도이다.
도 20은 탄성표면파 공진자의 일례를 나타내는 정면 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써 본 발명을 명확히 한다.
한편, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태간에 있어서, 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다. 래더형 필터(1)는 입력 단자(2)와 출력 단자(3)를 가진다. 입력 단자(2)와 출력 단자(3)를 잇는 직렬암에 있어서, 입력 단자(2)측부터 순서대로 직렬암 공진자(S1, S3, S4, S5)가 마련되어 있다. 직렬암 공진자(S1)에 병렬로 직렬암 공진자(S2)가 접속되어 있다. 직렬암 공진자(S5)에도 병렬로 직렬암 공진자(S6)가 접속되어 있다.
상기 직렬암 공진자(S1, S5)가 본 발명에서의 제1 직렬암 공진자이며, 직렬암 공진자(S2, S6)가 제2 직렬암 공진자이다.
한편, 제1 직렬암 공진자(S1) 및 제2 직렬암 공진자(S2)가 병렬 접속되어 있는 부분에 있어서, 파선으로 나타내는 바와 같이, 적어도 하나의 제3 직렬암 공진자(Sx)가 더 접속되어 있어도 된다. 직렬암 공진자(S5, S6)에 제3 직렬암 공진자(Sy)가 더 병렬로 접속되어도 된다.
또한, 제1 및 제2 직렬암 공진자(S1, S2)가 병렬 접속되어 있는 구성에, 직렬로 접속되어 있는 직렬암 공진자(S3, S4)는 본 발명에서의 제4 직렬암 공진자이다.
직렬암과 그라운드 전위를 잇는 복수의 병렬암이 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 직렬암 공진자(S1)와 직렬암 공진자(S3)와의 사이의 접속점과 그라운드 전위를 잇는 병렬암에 병렬암 공진자(P1)가 마련되어 있다. 직렬암 공진자(S3)와 직렬암 공진자(S4)와의 사이의 접속점과 그라운드 전위를 잇는 병렬암에 병렬암 공진자(P2, P3)가 마련되어 있다. 이 병렬암 공진자(P2)가 본 발명에서의 제3 병렬암 공진자이며, 병렬암 공진자(P3)가 제4 병렬암 공진자이다. 제3 병렬암 공진자(P2)와 제4 병렬암 공진자(P3)와는 직렬로 접속되어 있다.
직렬암 공진자(S4)와 직렬암 공진자(S5)와의 사이의 접속점과 그라운드 전위와의 사이에 병렬암 공진자(P4)가 마련되어 있다.
한편, 제3 병렬암 공진자(P2) 및 제4 병렬암 공진자(P3)에 더해, 파선으로 나타내는 바와 같이 적어도 하나의 제5 병렬암 공진자(Px)를 더욱 직렬로 접속해도 된다.
또한, 병렬암 공진자(P1, P4)는 래더형 필터(1)의 통과대역을 형성하기 위한 병렬암 공진자이다. 즉, 병렬암 공진자(P1, P4)는 직렬암 공진자(S1, S3, S4, S5)와 함께 통과대역을 형성하고 있다. 병렬암 공진자(P1, P4)가 본 발명에서의 제6 병렬암 공진자이다.
상기 직렬암 공진자(S1~S6) 및 병렬암 공진자(P1~P4)는 모두 공진점과 반공진점을 가지는 공진자이다. 본 실시형태에서는 모든 공진자는 탄성표면파 공진자로 이루어진다. 도 20에 탄성표면파 공진자의 구조의 일례를 나타낸다. 이 탄성표면파 공진자는 압전기판(31)상에 IDT전극(32) 및 유전체층(33)을 적층한 구조를 가진다. 단, 탄성표면파 공진자의 구조는 특별히 한정되는 것이 아니다.
래더형 필터(1)의 제1 특징은 제1 직렬암 공진자로서의 직렬암 공진자(S1, S5)의 공진 주파수(fr1) 및 반공진 주파수(fa1)와, 제2 직렬암 공진자로서의 직렬암 공진자(S2, S6)의 공진 주파수(fr2) 및 반공진 주파수(fa2)에 관하여, fr1>fr2, fa1>fa2로 한 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr1-fr2|>|fa2-fr1|의 관계에 있다. 따라서 협대역화를 도모할 수 있으면서 필터 특성의 급준성을 향상시키는 것이 가능하다. 게다가 내전력성의 향상을 도모할 수 있다.
래더형 필터(1)의 제2 특징은 제3 병렬암 공진자로서의 병렬암 공진자(P2)의 공진 주파수(fr3) 및 반공진 주파수(fa3)와, 제4 병렬암 공진자로서의 병렬암 공진자(P3)의 공진 주파수 및 반공진 주파수(fr4 및 fa4)에 관하여, fr3<fr4, fa3<fa4인 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr3-fr4|>|fr4-fa3|의 관계에 있다. 따라서 필터 특성에 있어서, 협대역화와 필터 특성의 급준성의 향상을 도모할 수 있다. 게다가 내전력성의 향상을 도모할 수 있다.
이것을 이하의 도 2~도 14를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 제1 직렬암 공진자로서의 직렬암 공진자(S1)와, 제2 직렬암 공진자로서의 직렬암 공진자(S2)가 병렬로 접속되어 있는 회로를 나타낸다. 이 제1 직렬암 공진자(S1) 및 제2 직렬암 공진자(S2)의 임피던스-주파수 특성을 도 3(a)에 나타낸다. 제1 직렬암 공진자(S1)는 래더형 필터(1)의 본래의 통과대역을 형성하기 위한 직렬암 공진자이다. 따라서 공진 주파수(fr1)는 통과대역내에 위치한다.
한편, 제2 직렬암 공진자(S2)의 공진 주파수(fr2)는 공진 주파수(fr1)보다도 저역측에 위치하고 있다. 본 실시형태에서는 직렬암 공진자(S2)의 공진 주파수 및 반공진 주파수는 도 1에 나타낸 병렬암 공진자(P1, P4)와 동일한 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지고 있다. 따라서 공진 주파수(fr2)는 통과대역 저역측에 마련되는 감쇠극의 주파수와 동일하다. 또한, 동일한 공진 주파수 및 반공진 주파수는 동일한 경우뿐만 아니라, 필터의 통과대역폭 이하의 주파수차의 범위도 포함한다. 이러한 정도의 주파수의 차라면 동일한 임피던스-주파수 특성이며, 본 발명의 효과를 확실하게 얻을 수 있다. 또한, 각각의 공진기 임피던스 특성은 어긋나 있어도 된다.
한편, 반공진 주파수(fa2)는 통과대역내에 위치하고 있다. 특별히 한정되지 않지만, 반공진 주파수(fa2)는 공진 주파수(fr1)와 대략 동등한 것이 바람직하다. 따라서 통과대역내에서의 손실을 충분히 작게 할 수 있다.
도 3(b)는 도 2에 나타낸 회로의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 제1 직렬암 공진자(S1)와 제2 직렬암 공진자(S2)를 병렬로 접속한 경우, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 임피던스의 주파수 특성상에 있어서, 2개의 피크(A1, A2)가 나타난다. 이 피크(A2)의 주파수(fA2)는 반공진 주파수(fa1)보다도 낮다. 한편, 피크(A1)의 주파수(fA1)는 공진 주파수(fr2)보다도 높다.
도 4는 도 2에 나타내는 회로의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 회로에서는 상기 주파수(fA1, fA2)에 각각 저역측 및 고역측의 감쇠극이 위치하게 된다. 따라서 제1 직렬암 공진자(S1)만을 이용하고, 제2 직렬암 공진자(S2)를 이용하지 않은 경우의 필터 특성에 비해, 고역측의 감쇠극 및 저역측의 감쇠극의 모두가 통과대역의 중심 주파수측으로 시프트한다. 따라서 협대역화를 도모할 수 있다. 게다가 감쇠극이 중심 주파수에 근접하기 때문에 통과대역 근방의 감쇠 특성도 충분히 높일 수 있다. 내전력성이 떨어지는 임피던스가 높은 제2 직렬암 공진자(S2)의 반공진 주파수(fa2)와 병렬로, 임피던스가 낮은 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr1)가 병렬로 접속되기 때문에 내전력성이 향상한다.
상기와 같이, 고역측의 감쇠극 및 저역측의 감쇠극을 중심 주파수측에 가까이하기 위해서는 fr1>fr2, fa1>fa2로 한 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr1-fr2|>|fa2-fr1|로 되어 있으면 된다. 즉, 공진 주파수차(Δfr)가 제2 직렬암 공진자(S2)의 반공진 주파수(fa2)와, 제1 직렬암 공진자(S1)의 공진 주파수(fr1)와의 차의 절대값보다도 크면 된다. 따라서 도 3(b)의 피크(A1, A2)의 주파수를 필터 특성의 중심 주파수측에 가까이 할 수 있다.
단, 도 4에 나타내는 바와 같이, 감쇠량이 작은 피크(A5)가 통과대역의 저역측에 나타나 있다. 이것은 도 3(b)의 공진 주파수 위치(fr2)의 위치에 있어서 임피던스가 극소점이 되어 있는 것에 의한다.
따라서 양호한 필터 특성을 얻기 위해서는, 이 피크(A5)에서의 감쇠량을 늘어나도록 피크(A5)를 억압하는 것이 바람직하다. 도 5는 이러한 피크를 억압할 수 있는 제2 실시형태로서의 래더형 필터의 회로도이다. 래더형 필터(11)는 상기 제1 직렬암 공진자(S1)와 제2 직렬암 공진자(S2)에 더해 병렬암 공진자(P1)를 가진다. 병렬암 공진자(P1)의 임피던스-주파수 특성은 제2 직렬암 공진자(S2)의 임피던스-주파수 특성과 동일하다. 즉, 병렬암 공진자(P1)는 통과대역을 형성하고 있는 병렬암 공진자이며, 반공진 주파수는 통과대역내에 있다.
도 6(a)에 제1 직렬암 공진자(S1), 제2 직렬암 공진자(S2)의 임피던스-주파수 특성을 나타낸다. 상기 병렬암 공진자(P1)의 공진 주파수 및 반공진 주파수는 상술한 바와 같이, 제2 직렬암 공진자(S2)의 공진 주파수, 반공진 주파수와 동일해진다. 제2 직렬암 공진자(S2)와 제1 직렬암 공진자(P1)의 임피던스의 크기(|Z|)는 달라도 된다.
도 6(b)는 제2 실시형태의 래더형 필터(11)에서의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
여기서는 임피던스의 피크(A3, A4)가 나타나 있다. 피크(A3)의 주파수(fA3)는 공진 주파수(fr2)보다도 높고, 반공진 주파수(fa2)보다도 낮다. 또한, 피크(A4)의 주파수(fA4)는 공진 주파수(fr1)보다도 높고, 반공진 주파수(fa1)보다도 낮다.
제2 실시형태에서는 제1 직렬암 공진자(S1)와 제2 직렬암 공진자(S2)로 이루어지는 공진 주파수(fr2)와 동일 주파수가 되도록 제1 병렬암 공진자(P1)의 공진점이 있다. 따라서 도 7에 나타내는 감쇠량-주파수 특성에 있어서, 통과대역보다도 저역측에서의 피크를 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 이것은 병렬암 공진자(P1)의 공진 주파수(fr2)에 있어서, 신호가 그라운드 전위에 놓치기 때문에 피크(A3)를 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 도 4에 나타낸 피크(A5)를 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서 대역외 감쇠량을 충분히 크게 할 수 있고, 양호한 필터 특성이 얻어진다.
따라서 제2 실시형태의 래더형 필터(11)에서는, 통과대역의 한층 더 협대역화와, 통과대역외의 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다.
도 8은 제3 병렬암 공진자로서의 병렬암 공진자(P2)와, 제4 병렬암 공진자로서의 병렬암 공진자(P3)가 직렬로 접속되어 있는 회로를 나타낸다. 이 제3 병렬암 공진자(P2) 및 제4 병렬암 공진자(P3)의 임피던스-주파수 특성을 도 9(a)에 나타낸다. 제3 병렬암 공진자(P2)는 래더형 필터(1)의 본래의 통과대역을 형성하기 위한 병렬암 공진자이다. 따라서 공진 주파수(fr3)는 통과대역외의 저역측에 위치하는 감쇠극을 구성하고, 반공진 주파수(fa3)는 통과대역내에 위치한다.
한편, 제4 병렬암 공진자(P4)의 공진 주파수(fr4)는 반공진 주파수(fa3)와 거의 동일한 주파수가 된다. 본 실시형태에서는, 병렬암 공진자(P3)는 도 1에 나타낸 직렬암 공진자(S1, S3, S4, S5)와 동일한 공진 주파수와 반공진 주파수를 가지고 있다. 따라서 반공진 주파수(fa4)는 통과대역 고역측에 마련되는 감쇠극과 동일한 주파수가 된다. 한편, 공진 주파수(fr4)는 통과대역내에 위치하고 있다. 특별히 한정되지 않지만, 공진 주파수(fr4)는 반공진 주파수(fa3)와 대략 동등한 것이 바람직하다. 따라서 통과대역내에서의 감쇠량을 충분히 작게 할 수 있다.
도 9(b)는 도 8에 나타낸 회로의 합성 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 제3 병렬암 공진자(P2)와 제4 병렬암 공진자(P3)를 직렬로 접속한 경우, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 합성 임피던스의 주파수 특성상에 있어서 2개의 극소점(B1, B2)이 나타난다. 이 극소점(B2)의 주파수(fB2)는 반공진 주파수(fa4)보다도 낮은 주파수가 된다. 한편, 극소점(B1)의 주파수(fB1)는 공진 주파수(fr3)보다도 높은 주파수가 된다.
도 10은 도 8에 나타내는 회로 구성의 감쇠량-주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 회로에서는 상기 주파수(fB1, fB2)에 각각 통과대역보다 저역측 및 고역측의 감쇠극이 위치하게 된다. 따라서 병렬암 공진자(P2)만을 이용하고, 병렬암 공진자(P3)를 이용하지 않은 경우의 필터 특성에 비해, 감쇠극의 주파수가 통과대역보다 고역측 및 저역측 중 어느 것에 위치해도 중심 주파수측으로 시프트하게 된다. 따라서 협대역화를 도모할 수 있다. 게다가 감쇠극이 중심 주파수에 근접하기 때문에 필터 특성의 급준성도 충분히 향상시킬 수 있다. 게다가 병렬암에 있어서, 제3 병렬암 공진자(P2)와 제4 병렬암 공진자(P3)가 직렬로 접속되어 있기 때문에 인가된 전력이 분할된다. 따라서 내전력성도 높일 수 있다.
단, 도 10에 나타내는 바와 같이, 감쇠량이 작은 피크(B3)가 통과대역보다도 고역측에 나타나 있다.
따라서 양호한 필터 특성을 얻기 위해서는 피크(B3)를 억압하는 것이 바람직하다. 도 11은 이러한 피크를 억압할 수 있는 제3 실시형태로서의 래더형 필터의 회로도이다. 이 래더형 필터(21)는 상기 제3 병렬암 공진자(P2)와 제4 병렬암 공진자(P3)에 더해 직렬암 공진자(S4)를 가진다. 직렬암 공진자(S4)의 공진 주파수 및 반공진 주파수는 제4 병렬암 공진자(P3)의 공진 주파수 및 반공진 주파수와 동일하다. 임피던스의 크기(|z|)는 달라도 된다.
도 12(a)에 제3 병렬암 공진자(P2), 제4 병렬암 공진자(P3)의 임피던스-주파수 특성을 나타낸다. 상기 직렬암 공진자(S4)의 공진 주파수 및 반공진 주파수는 상술한 바와 같이, 제4 병렬암 공진자(P3)의 공진 주파수 및 반공진 주파수와 동일하다. 임피던스의 크기(|z|)는 달라도 된다.
도 12(b)는 래더형 필터(21)에서의 입출력 단자간의 임피던스-주파수 특성을 나타내는 도면이다.
여기서는 임피던스의 극소점(B4, B5)이 나타나 있다. 극소점(B4 및 B5)의 주파수(fB4, fB5)는 각각, 도 9(b)에 나타낸 주파수(fB1, fB2)와 거의 동등하다.
제3 실시형태의 래더형 필터(21)에서는, 도 13에 나타내는 래더형 필터의 감쇠량-주파수 특성에 있어서, 통과대역보다도 고역측에서의 피크를 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 도 10에 나타낸 피크(B3)를 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 이것은 직렬암 공진자(S4)의 반공진 주파수(fa4)에 있어서, 감쇠량을 충분히 높일 수 있기 때문이다. 따라서 대역외 감쇠량을 충분히 높일 수 있고, 양호한 필터 특성이 얻어진다.
따라서 제3 실시형태의 래더형 필터(21)에 있어서도 통과대역의 협대역화와 통과대역외의 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다. 게다가 내전력성도 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제2 실시형태 및 제3 실시형태의 래더형 필터(11, 21)에 의하면, 협대역화와 필터 특성의 급준성을 양립할 수 있다.
도 1에 나타낸 제1 실시형태의 래더형 필터(1)는 상기 제2 실시형태 및 제3 실시형태의 구조를 겸비하고 있다. 따라서 필터 특성의 보다 한층 더 협대역화 및 필터 특성의 급준성을 보다 한층 더 향상을 도모할 수 있다.
도 14는 제1 실시형태의 래더형 필터(1)의 감쇠량-주파수 특성을 나타낸다. 도 14로부터 명확한 바와 같이, 필터 특성의 급준성이 효과적으로 높아져 있다. 또한, 대역외 감쇠량도 충분히 높아져 있다. 즉, 통과대역보다도 저역측 및 고역측에 있어서, 감쇠량이 작아지는 피크를 효과적으로 억압하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서 대역외 감쇠량의 확대를 도모할 수 있다. 게다가 내전력성도 높일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 래더형 필터의 회로의 단수 및 소자 수 등은 특별히 한정되는 것이 아니다. 도 15~도 17은 본 발명의 제4 실시형태~제6 실시형태에 따른 래더형 필터의 회로도이다.
도 15에 나타내는 제4 실시형태의 래더형 필터(41)와 같이, 복수의 제1 직렬암 공진자(S1)의 각각에 병렬로 제2 직렬암 공진자(S2)를 접속해도 된다. 또한, 복수의 병렬암의 각각에 있어서, 상기 제3 병렬암 공진자(P2)와, 제4 병렬암 공진자(P3)를 직렬로 접속해도 된다.
도 16에 나타내는 제5 실시형태의 래더형 필터(51)와 같이, 직렬암에 있어서, 제1 직렬암 공진자(S1) 및 제2 직렬암 공진자(S2)를 배치하고, 병렬암에 제3 및 제4 병렬암 공진자를 마련하지 않아도 된다. 래더형 필터(51)에서는, 각 병렬암에는 통과대역을 구성하는 병렬암 공진자(P1)가 마련되어 있다.
도 17에 나타내는 제6 실시형태의 래더형 필터(61)에서는, 제3, 제4 병렬암 공진자(P2, P3)가 직렬로 접속되어 있고, 직렬암에는 통과대역을 형성하는 통상의 직렬암 공진자(S3~S6)만이 마련되어 있다.
제5 및 제6 실시형태와 같이, 제1 및 제2 직렬암 공진자의 조합, 제3 및 제4 병렬암 공진자의 조합 내 중 한쪽 조합만이 이용되어도 된다.
도 18은 본 발명의 제7 실시형태로서의 듀플렉서를 나타내는 회로도이다. 듀플렉서(71)에서는 안테나에 접속되는 공통 단자(72)와, 송신 단자(73)와의 사이에 송신 필터(75)가 접속되어 있다. 공통 단자(72)와 수신 단자(74)와의 사이에 수신 필터(76)가 접속되어 있다. 송신 필터(75) 및 수신 필터(76) 모두가 제1 실시형태의 래더형 필터(1)와 동일한 회로 구성을 가진다.
송신 필터(75)에서는 송신 단자(73)가 입력 단자이며, 공통 단자(72)가 출력 단자가 된다. 한편, 수신 필터(76)에서는 공통 단자(72)가 입력 단자가 되고, 수신 단자(74)가 출력 단자가 된다.
송신 필터(75) 및 수신 필터(76) 모두가 상기 제1 및 제2 직렬암 공진자(S1, S2)와, 제3 및 제4 병렬암 공진자(P2, P3)를 가진다. 따라서 송신 필터(75) 및 수신 필터(76) 쌍방에 있어서, 협대역화와 필터 특성의 급준성의 향상을 도모할 수 있다.
바람직하게는 도 18에 나타내는 바와 같이, 송신 필터(75) 및 수신 필터(76)의 신호 라인상에 있어서, 공통 단자(72)에 가장 가까운 공진자를 제1 및 제2 직렬암 공진자(S1, S2)로 하는 것이 바람직하다. 따라서 내전력성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.
송신 필터(75)에 있어서는, 전력이 투입되는 측의 송신 단자(73)에 가장 가까운 신호 라인상의 공진자를 제1 및 제2 직렬암 공진자(S1, S2)로 하는 것도 바람직하다. 따라서 내전력성을 효과적으로 높일 수 있다.
래더형 필터로 이루어지는 송신 필터(75)에서는 상기한 바와 같이 내전력성을 높일 수 있고, 협대역화와 필터 특성의 급준성의 향상 등을 도모할 수 있다.
도 19는 제8 실시형태로서의 듀플렉서의 회로도이다. 듀플렉서(81)에서는 송신 필터(82)가 제2 직렬암 공진자(S2)를 가지지 않는다. 통과대역을 형성하는 복수의 직렬암 공진자(S11)가 포함되어 있다. 또한, 송신 필터(82)는 제4 병렬암 공진자(P3)도 가지지 않고, 통과대역을 형성하는 복수의 병렬암 공진자(P11)를 가진다. 즉, 모든 직렬암 공진자 및 모든 병렬암 공진자가 통상의 래더형 필터의 통과대역을 형성하는 직렬암 공진자(S11) 및 병렬암 공진자(P11)로 되어 있다.
그 밖의 구성은, 듀플렉서(81)는 듀플렉서(71)와 동일하다. 듀플렉서(81)와 같이, 수신 필터(76)에 있어서만 본 발명의 특징적 구성이 채용되어 있어도 된다. 따라서 수신 필터(76)측에서의 협대역화 및 필터 특성의 급준성의 향상 및 내전력성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서는, 듀플렉서(81)와 같이, 복수의 밴드패스 필터(band pass filter)를 일단측에 있어서 공통 접속한 복합 필터에 있어서, 하나의 필터에서만 본 발명의 구성이 채용되어 있어도 된다. 즉, 복수의 밴드패스 필터 중 적어도 하나의 밴드패스 필터에 있어서, 본 발명의 제1 및 제2 직렬암 공진자의 조합 및 제3 및 제4 병렬암 공진자 조합 중 적어도 한 쪽 조합이 채용되어 있으면 된다.
또한, 각 실시형태에서는 탄성표면파 공진자를 이용했으나, 본 발명에서의 제1 및 제2의 직렬암 공진자, 및 제3 및 제4의 병렬암 공진자는 공진점과 반공진점을 가지는 적당한 음향 공진자에 의해 구성할 수 있다. 이러한 음향 공진자로서는, 탄성표면파 공진자에 한하지 않고, 탄성경계파 공진자, 압전박막을 이용한 BAW 공진자, 단판형 혹은 적층형의 압전 공진자 등을 이용할 수 있다.
1: 래더형 필터
2: 입력 단자
3: 출력 단자
11, 21: 래더형 필터
31: 압전기판
32: IDT전극
33: 유전체층
41, 51, 61: 래더형 필터
71: 듀플렉서
72: 공통 단자
73: 송신 단자
74: 수신 단자
75: 송신 필터
76: 수신 필터
81: 듀플렉서
82: 송신 필터
A1, A2, A3, A4: 피크
B1, B2, B4, B5: 극소점
P1, P2, P3, P4, P5: 병렬암 공진자
S1, S2, S3, S4, S5, S6: 직렬암 공진자

Claims (15)

  1. 입력 단자와,
    출력 단자와,
    상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 잇는 직렬암에 배치된 직렬암 공진자와,
    상기 직렬암과 그라운드 전위와의 사이에 접속되는 병렬암에 마련된 적어도 하나의 병렬암 공진자를 포함하고,
    상기 직렬암 공진자 및 상기 병렬암 공진자가 공진점 및 반공진점을 가지는 공진자이며,
    상기 직렬암 공진자가 서로 병렬로 접속된 제1, 제2 직렬암 공진자를 가지고,
    상기 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr1) 및 반공진 주파수(fa1)와, 상기 제2 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr2) 및 반공진 주파수(fa2)에 관하여, fr1>fr2, fa1>fa2로 한 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr1-fr2|>|fa2-fr1|의 관계인 래더형 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수(fr1) 및 상기 제2 직렬암 공진자의 반공진 주파수(fa2)가 통과대역내에 위치하고 있는 래더형 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 병렬암 공진자가 통과대역을 구성하고 있는 제1 병렬암 공진자를 포함하는 래더형 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 병렬암 공진자가, 상기 제1 직렬암 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수와 동일한 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지는 제2 병렬암 공진자를 가지는 래더형 필터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 직렬암 공진자 및 상기 제2 직렬암 공진자에 제3 직렬암 공진자가 병렬 접속되어 있는 래더형 필터.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직렬암에 상기 제1, 제2 직렬암 공진자와 직렬로 제4 직렬암 공진자가 마련되어 있는 래더형 필터.
  7. 입력 단자와,
    출력 단자와,
    상기 입력 단자와 상기 출력 단자를 잇는 직렬암에 배치된 적어도 하나의 직렬암 공진자와,
    상기 직렬암과 그라운드 전위와의 사이에 접속되는 병렬암에 마련된 병렬암 공진자를 포함하고,
    상기 직렬암 공진자 및 상기 병렬암 공진자가 공진점 및 반공진점을 가지는 공진자이며,
    상기 병렬암 공진자가 병렬암에 있어서 서로 직렬로 접속된 제3, 제4 병렬암공진자를 가지고,
    상기 제3 병렬암 공진자의 공진 주파수(fr3) 및 반공진 주파수(fa3)와, 상기 제4 병렬암 공진자의 공진 주파수(fr4) 및 반공진 주파수(fa4)에 관하여, fr3<fr4, fa3<fa4로 한 경우, 공진 주파수차 Δfr=|fr3-fr4|>|fr4-fa3|의 관계인 래더형 필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 병렬암 공진자의 반공진 주파수(fa3) 및 상기 제4 병렬암 공진자의 공진 주파수(fr4)가 통과대역내에 위치하고 있는 래더형 필터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 직렬암 공진자가 상기 통과대역을 구성하고 있는 제5 직렬암 공진자를 포함하는 래더형 필터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 직렬암 공진자가, 상기 제3 병렬암 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수와 동일한 공진 주파수 및 반공진 주파수를 가지는 제6 직렬암 공진자를 가지는 래더형 필터.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 병렬암 공진자 및 상기 제4 병렬암 공진자에 제5 병렬암 공진자가 직렬 접속되어 있는 래더형 필터.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 병렬암 공진자가 마련되어 있는 병렬암과는 다른 병렬암이 마련되어 있고, 상기 다른 병렬암에 제6 병렬암 공진자가 마련되어 있는 래더형 필터.
  13. 제1항 내지 제4항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 상기 공진자의 비대역폭이 거의 동등한 래더형 필터.
  14. 제1항 내지 제4항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 상기 공진자가 동일 압전기판상에 구성되어 있는 래더형 필터.
  15. 제1항 내지 제4항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직렬암 공진자 및 상기 병렬암 공진자가 탄성표면파 공진자로 이루어지는 래더형 필터.
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