KR20170091733A

KR20170091733A - 복합 필터 장치

Info

Publication number: KR20170091733A
Application number: KR1020177018473A
Authority: KR
Inventors: 도미오 가나자와; 노리오 다니구찌
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2017-08-09
Also published as: JP6394710B2; US20170294897A1; WO2016111262A1; US10454451B2; CN107210732B; CN107210732A; DE112016000289B4; DE112016000289T5; KR101944649B1; JPWO2016111262A1

Abstract

삽입 손실이 작고, 또한 저비용의 복합 필터 장치를 제공한다. 복합 필터 장치(1)는 제1 필터(2)와, 통과 대역이 상이한 복수의 제2 필터(12A, 12B)를 구비한다. 제1 필터(2) 및 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 일단이 공통 접속되어 있다. 제1 필터(2)는 LiNbO₃를 포함하는 압전 기판과, 압전 기판 상에 형성되어 있는 IDT 전극과, 압전 기판 상에 IDT 전극을 덮도록 형성되어 있는 유전체층을 갖는다. 제1 필터(2)는 레일리파의 기본파를 이용하고 있다. 제1 필터(2)의 통과 대역은, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 어느 통과 대역보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있다.

Description

복합 필터 장치{COMPOSITE FILTER DEVICE}

본 발명은 복합 필터 장치에 관한 것이다.

종래, 복합 필터 장치가 휴대 전화기 등에 널리 사용되고 있다.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1에서는, 3개 이상의 대역 통과형 필터를 갖는 멀티플렉서가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 멀티플렉서에 있어서는, 안테나 단자에 3개 이상의 대역 통과형 필터가 공통 접속되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-62556호 공보

그러나, 특허문헌 1의 멀티플렉서에서는, 각 대역 통과형 필터의 컨덕턴스 성분이, 공통 접속되어 있는 다른 대역 통과형 필터의 삽입 손실을 증대시키고 있었다. 모든 대역 통과형 필터의 압전 기판을 손실이 작은 LiNbO₃ 기판으로 하여, 삽입 손실을 작게 하는 것이 생각된다. 그러나, LiNbO₃를 사용하면, 비용이 높아진다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 삽입 손실이 작고, 또한 저비용의 복합 필터 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치는, 제1 필터와, 통과 대역이 상이한 복수의 제2 필터를 구비하고, 상기 제1 필터 및 상기 복수의 제2 필터의 일단이 공통 접속되어 있고, 상기 제1 필터가, LiNbO₃를 포함하는 압전 기판과, 상기 압전 기판 상에 형성되어 있는 IDT 전극과, 상기 압전 기판 상에 상기 IDT 전극을 덮도록 형성되어 있는 유전체층을 갖고, 상기 제1 필터가 레일리파의 기본파를 이용하고 있고, 상기 제1 필터의 통과 대역이, 상기 복수의 제2 필터의 어느 통과 대역보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 어느 특정한 국면에서는, 안테나 단자를 더 구비하고, 상기 제1 필터 및 상기 복수의 제2 필터의 상기 일단이 상기 안테나 단자에 공통 접속되어 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 제1 필터의 상기 압전 기판이, 커트각이 110° 이상이고, 또한 150° 이하인 회전 Y 커트의 LiNbO₃를 포함한다. 이 경우에는, 레일리파의 기본파를 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 IDT 전극이, 밀도가 7.87×10³㎏/㎥보다도 큰 금속을 포함하는 금속층을 갖는다. 이 경우에는, 제1 필터는 넓은 범위에서 벌크파 방사를 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 IDT 전극의 상기 금속층이, Cu, Fe, Mo, Pt, W, Pd, Ta, Au 및 Ag 중 적어도 1종의 금속을 포함한다. 이 경우에는, 제1 필터는, 넓은 범위에서 벌크파 방사를 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 종파의 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있다. 이 경우에는, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 IDT 전극의 두께를 h, 밀도를 ρ라 하고, 상기 IDT 전극에 의해 규정되는 파장을 λ라 하고, 상기 제1 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 f라 하고, ρ×h/λ를 x라 하고, 상기 f로 규격화한 주파수를 y라 하면, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (1)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있다. 이 경우에는, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있다. 이 경우에는, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (2)

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 높은 주파수 대역에 배치되어 있다. 이 경우에는, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (3)

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터 중 적어도 1개의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있고, 나머지 상기 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 높은 주파수 대역에 배치되어 있다. 이 경우에는, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터 중 적어도 1개의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (2)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있고, 나머지 상기 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (3)

본 발명에 따른 복합 필터 장치의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 복수의 제2 필터 중 적어도 1개의 제2 필터가, LiTaO₃를 포함하는 압전 기판을 갖는다. 이 경우에는, 삽입 손실을 작게 할 수 있고, 또한 비용을 저감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 삽입 손실이 작고, 또한 저비용의 복합 필터 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 복합 필터 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터의 회로도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 제1 직렬 아암 공진자의 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a) 중의 I-I선을 따르는 부분의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 있어서의 제1 필터를 도시하는 확대 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 복수의 제2 필터 중 1개의 제2 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 확대 정면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 일례로서의 제1 직렬 아암 공진자의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 일례로서의 제1 직렬 아암 공진자의 레일리파의 위상과 주파수의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 일례로서의 제1 직렬 아암 공진자의 레일리파의 각 주파수와 IDT 전극의 ρ×h/λ의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 IDT 전극의 두께가 각각 상이한 제1 실시 형태에 있어서의 각 제1 직렬 아암 공진자의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.
도 10은 IDT 전극의 두께가 각각 상이한 제1 실시 형태에 있어서의 각 제1 직렬 아암 공진자의 레일리파의 위상과 주파수의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 제1 직렬 아암 공진자 및 제1 병렬 아암 공진자의 레일리파의 각 주파수를 제1 필터의 통과 대역의 중심 주파수로 규격화한 각 규격화 주파수와 IDT 전극의 ρ×h/λ의 관계를 도시하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명함으로써, 본 발명을 명확하게 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 각 실시 형태는, 예시적인 것이며, 상이한 실시 형태 간에 있어서, 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 복합 필터 장치의 블록도이다.

복합 필터 장치(1)는 제1 필터(2)와 통과 대역이 상이한 복수의 제2 필터(12A, 12B)를 갖는다. 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.

복합 필터 장치(1)는 안테나 단자(17)를 갖는다. 제1 필터(2) 및 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 일단은, 안테나 단자(17)에 공통 접속되어 있다.

도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터의 회로도이다.

제1 필터(2)는 래더형 필터이다. 제1 필터(2)는 입력 단자(2a) 및 출력 단자(2b)를 갖는다. 입력 단자(2a)와 출력 단자(2b) 사이에는 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4가 접속되어 있다. 제1 직렬 아암 공진자 S1과 제2 직렬 아암 공진자 S2 사이의 접속점과 접지 전위 사이에는, 제1 병렬 아암 공진자 P1이 접속되어 있다. 제2 직렬 아암 공진자 S2와 제3 직렬 아암 공진자 S3 사이의 접속점과 접지 전위 사이에는, 제2 병렬 아암 공진자 P2가 접속되어 있다. 제3 직렬 아암 공진자 S3과 제4 직렬 아암 공진자 S4 사이의 접속점과 접지 전위 사이에는, 제3 병렬 아암 공진자 P3이 접속되어 있다. 제4 직렬 아암 공진자 S4와 출력 단자(2b) 사이의 접속점과 접지 전위 사이에는, 제4 병렬 아암 공진자 P4가 접속되어 있다. 또한, 제1 필터(2)의 회로 구성은, 상기에는 한정되지 않는다. 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4는, 탄성 표면파 공진자를 포함한다.

도 3의 (a)는 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 제1 직렬 아암 공진자의 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a) 중의 I-I선을 따르는 부분의 단면도이다.

제1 직렬 아암 공진자 S1은, 압전 기판(3)을 갖는다. 압전 기판(3)은 회전 Y 커트의 LiNbO₃를 포함한다. 제1 필터(2)는 레일리파의 기본파를 이용하고 있다. 압전 기판(3)의 LiNbO₃의 커트각은, 레일리파의 기본파를 이용할 수 있으면 되고, 예를 들어 110° 이상이고, 또한 150° 이하인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 압전 기판(3)의 LiNbO₃의 커트각은, 126° 이상이고, 또한 130° 이하인 것이 보다 한층 더 바람직하다.

압전 기판(3) 상에는 IDT 전극(4)이 형성되어 있다. IDT 전극(4)의 탄성 표면파 전파 방향에 있어서의 양측에는, 반사기(5)가 설치되어 있다. IDT 전극(4)은 Pt를 포함하는 금속층을 포함하고 있다. IDT 전극(4)은 밀도가 큰 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 레일리파의 기본파를 보다 한층 더 양호하게 여진시킬 수 있다. 또한, IDT 전극(4)은 밀도 ρ가 7.87×10³㎏/㎥보다도 큰 금속을 포함하는 금속층을 갖고 있으면 된다. 예를 들어, Cu, Fe, Mo, Pt, W, Pd, Ta, Au 및 Ag 중 적어도 1종의 금속을 포함하는 금속층을 갖고 있는 것이 바람직하다.

도 4에 도시한 변형예와 같이, 제1 필터의 IDT 전극(24)은 복수의 금속층(24a∼24d)을 갖고 있어도 된다. 또한, 금속층의 층수는 특별히 한정되지 않는다.

도 3의 (b)로 되돌아가서, 압전 기판(3) 상에는, IDT 전극(4)을 덮도록, 유전체층(6)이 형성되어 있다. 유전체층(6)은 제1 직렬 아암 공진자 S1에 있어서, 레일리파를 이용할 수 있도록 하기 위해 형성되어 있다. 유전체층(6)은 SiO₂를 포함한다. 또한, 유전체층(6)은 SiO₂ 이외의 적당한 유전체를 포함하고 있어도 된다.

또한, 제2∼제4 직렬 아암 공진자 S2∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4는, 제1 직렬 아암 공진자 S1과 마찬가지의 구성을 갖고, 동일한 압전 기판(3) 상에 구성되어 있다. 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4는, 각각 적당한 IDT 전극의 두께 및 IDT 전극의 전극 핑거간 거리 등을 갖고, 도 1에 도시한 제1 필터(2)를 구성하고 있다.

본 실시 형태의 복수의 제2 필터(12A, 12B)도, 복수의 탄성 표면파 공진자를 사용하여 구성된 래더형 필터이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 복수의 제2 필터 중 1개의 제2 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 확대 정면 단면도이다.

제2 필터(12A)에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자는, LiTaO₃를 포함하는 압전 기판(13)을 갖고, 누설파를 이용하고 있다. 또한, 상기 탄성 표면파 공진자는, LiTaO₃ 이외의 압전 단결정이나 압전 세라믹스 등을 포함하는 압전 기판을 갖고 있어도 된다.

제2 필터(12B)에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자도, 제2 필터(12A)에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자와 마찬가지의 구조를 갖는다.

제1 필터(2)의 통과 대역은, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 어느 통과 대역보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 일례로서의 제1 직렬 아암 공진자의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다.

파선 A, B, D 및 E로 나타내어져 있는 주파수에 있어서, 레일리파의 강도가 크게 변화되어 있는 것을 알 수 있다. 파선 A 및 B로 나타내어져 있는 주파수는, 도 2에 도시한 제1 직렬 아암 공진자 S1의 공진 주파수 및 반공진 주파수에 상당한다. 파선 D로 나타내어져 있는 주파수는, 레일리파의 빠른 횡파의 주파수에 상당한다. 파선 E로 나타내어져 있는 주파수는, 레일리파의 종파의 주파수에 상당한다. 또한, 파선 C로 나타내어져 있는 주파수는, 레일리파의 느린 횡파의 주파수에 상당한다. 또한, 제2∼제4 직렬 아암 공진자 S2∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4도, 각각 공진 주파수, 반공진 주파수, 레일리파의 느린 횡파의 주파수, 레일리파의 빠른 횡파의 주파수 및 레일리파의 종파의 주파수와 마찬가지의 관계를 갖는다.

본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 어느 통과 대역도, 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 레일리파의 종파의 주파수보다도 낮고, 또한 빠른 횡파의 주파수 이외인 주파수 대역에 배치되어 있다. 또한, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역은, 제1 필터(2)의 통과 대역보다도 높은 주파수 대역에 배치되어 있다. 그것에 의해, 삽입 손실을 작게 할 수 있다. 이것을, 이하에 있어서 설명한다.

도 7은 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 일례로서의 제1 직렬 아암 공진자의 레일리파의 위상과 주파수의 관계를 도시하는 도면이다.

파선 D 및 E로 나타내어져 있는 빠른 횡파의 주파수 및 종파의 주파수에 있어서, 레일리파의 위상이 크게 변화되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 종파의 주파수보다도 높은 주파수 대역에 있어서도, 레일리파의 위상이 크게 변화되어 있는 것을 알 수 있다. 위상의 변화가 큰 것은, 벌크파 방사가 큰 것을 나타낸다. 즉, 레일리파의 벌크파 방사는, 빠른 횡파의 주파수 및 종파의 주파수 이상의 주파수 대역에 있어서 크다. 바꿔 말하면, 종파의 주파수 이하이며, 또한 빠른 횡파의 주파수 이외의 주파수이면, 레일리파의 벌크파 방사는 작다. 제1 필터(2)에 사용되고 있는 다른 탄성 표면파 공진자의 레일리파의 벌크파 방사도 마찬가지이다. 이와 같이, 제1 필터(2)는 넓은 범위에서 벌크파 방사를 작게 할 수 있다.

그런데, 복합 필터 장치에 있어서의 필터에서 사용되고 있는 공진자의 벌크파 방사는, 공통 접속되어 있는 다른 필터의 컨덕턴스를 작게 한다. 그 때문에, 삽입 손실은 커진다. 종래의 복합 필터 장치에 있어서는, 각각의 필터의 컨덕턴스가 복수의 필터에서 사용되고 있는 공진자의 벌크파 방사에 의해 작아지기 때문에, 삽입 손실은 증대되었다.

예를 들어, 종래, 복합 필터 장치는, LiTaO₃ 기판을 전파하는 누설파를 이용하는 탄성 표면파 공진자를 사용하는 필터나, LiNbO₃ 기판을 전파하는 러브파를 이용하는 탄성 표면파 공진자를 사용하는 필터를 포함하고 있었다. 상기 복합 필터 장치에 있어서의 탄성 표면파 공진자에서는, 공진 주파수보다도 높은 주파수 대역, 혹은 느린 횡파보다도 높은 주파수 대역에 있어서 벌크파 방사가 컸다. 따라서, 필터의 통과 대역이 높을수록, 필터의 삽입 손실이 커졌다.

이에 반해, 본 실시 형태의 제1 필터(2)에서는, 제1 필터(2)에 사용되고 있는 각 탄성 표면파 공진자의 레일리파의 종파의 주파수 이하이며, 또한 빠른 횡파의 주파수 이외의 주파수이면, 각 탄성 표면파 공진자의 레일리파의 벌크파 방사를 작게 할 수 있다. 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역은, 모두 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 레일리파의 종파의 주파수 이하이며, 또한 빠른 횡파의 주파수 이외의 주파수 대역에 배치되어 있다. 그 때문에, 복수의 제2 필터(12A, 12B)는, 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 벌크파 방사의 영향을 받기 어렵다. 따라서, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

또한, 복수의 제2 필터(12A, 12B)는, LiTaO₃를 포함하는 압전 기판을 각각 갖고, 누설파를 이용하고 있다. LiTaO₃ 기판을 사용한 탄성 표면파 공진자의 누설파의 벌크파 방사는, 상기 탄성 표면파 공진자의 공진 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 있어서는 매우 작다.

본 실시 형태에서는, 제1 필터(2)의 통과 대역은, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 어느 통과 대역보다도 낮은 주파수 대역에 위치하고 있다. 따라서, 제1 필터(2)의 삽입 손실도 효과적으로 작게 할 수 있다.

복수의 제2 필터(12A, 12B)의 어느 압전 기판도, 비용이 낮은 LiTaO₃ 기판이다. 따라서, 제1 필터(2) 및 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있고, 또한 비용을 낮게 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 탄성 표면파 공진자의 일례로서의 제1 직렬 아암 공진자의 레일리파의 각 주파수와 IDT 전극의 ρ×h/λ의 관계를 도시하는 도면이다. 실선은 종파의 주파수를 나타내고, 주기가 짧은 파선은 빠른 횡파의 주파수를 나타내고, 일점쇄선은 느린 횡파의 주파수를 나타내고, 이점쇄선은 반공진 주파수를 나타내고, 주기가 긴 파선은 공진 주파수를 나타낸다. 또한, ρ는 IDT 전극을 구성하는 금속의 밀도이고, h는 IDT 전극의 두께이며, λ는 IDT 전극이 여진하는 파의 파장이다.

도 3의 (b)에서 도시한 제1 직렬 아암 공진자 S1의 IDT 전극(4)의 ρ×h/λ가 클수록, 제1 직렬 아암 공진자 S1의 반공진 주파수 및 공진 주파수는 작다. 한편, 종파, 빠른 횡파 및 느린 횡파의 주파수는, ρ×h/λ의 값에 관계없이 일정하다. 그 때문에, IDT 전극(4)의 ρ×h/λ가 클수록, 제1 직렬 아암 공진자 S1의 반공진 주파수 및 공진 주파수와 종파의 주파수의 차를 크게 할 수 있다. 제1 필터(2)에 사용되고 있는 다른 탄성 표면파 공진자에 있어서도 마찬가지이다. 따라서, 각 탄성 표면파 공진자에 ρ×h/λ가 큰 IDT 전극을 사용함으로써, 제1 필터(2)의 통과 대역과 각 탄성 표면파 공진자의 종파의 주파수의 차를 크게 할 수 있다. 그것에 의해, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역을 배치할 수 있는 영역을 넓게 할 수 있다. 따라서, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역을 보다 넓게 할 수도 있고, 보다 많은 제2 필터의 통과 대역을 배치할 수도 있다.

도 9는 IDT 전극의 두께가 각각 상이한 제1 실시 형태에 있어서의 각 제1 직렬 아암 공진자의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 도 10은 IDT 전극의 두께가 각각 상이한 제1 실시 형태에 있어서의 각 제1 직렬 아암 공진자의 레일리파의 위상과 주파수의 관계를 도시하는 도면이다. X1∼X10은 IDT 전극의 두께가 각각 상이한 각 제1 직렬 아암 공진자를 나타낸다.

X1∼X10에 있어서는, 각각 IDT 전극의 두께만을 상이하게 하고 있다. 각각의 h/λ는 하기의 표 1과 같다.

표 1에 나타내는 바와 같이, X1의 h/λ가 가장 작고, X1부터 X10에 걸쳐 차례로 h/λ를 큰 값으로 하고 있다. X1∼X10에 있어서는, 각각 IDT 전극의 두께만이 상이하기 때문에, 각각의 ρ×h/λ도, X1에 있어서 가장 작고, X1부터 X10에 걸쳐 차례로 큰 값으로 되어 있다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, X1에 있어서의 제1 직렬 아암 공진자의 반공진 주파수 및 공진 주파수와 종파의 주파수의 차가 가장 작고, X1부터 X10까지 차례로 상기 주파수의 차가 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 제1 직렬 아암 공진자에 사용하는 IDT 전극의 ρ×h/λ가 클수록, 종파와 반공진 주파수 및 공진 주파수의 주파수의 차가 커지는 것을 알 수 있다.

또한, 도 4에 도시한 변형예와 같이, 4층의 금속층(24a∼24d)을 갖는 경우에는, ρ×h/λ는 이하에 나타내는 식과 같이 구할 수 있다. 또한, 금속층(24a∼24d)의 각각의 두께를 h1∼h4라 한다.

금속층이 4층 이외의 복수층인 경우도 상기와 마찬가지로, 각 금속층에 있어서의 밀도와 제1 필터의 파장으로 규격화한 두께의 곱을 산출하고, 모든 금속층에 있어서의 상기 곱을 서로 더함으로써, IDT 전극의 ρ×h/λ를 구할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제1 필터에서 사용되고 있는 제1 직렬 아암 공진자 및 제1 병렬 아암 공진자의 레일리파의 각 주파수를 제1 필터의 통과 대역의 중심 주파수로 규격화한 각 규격화 주파수와 IDT 전극의 ρ×h/λ의 관계를 도시하는 도면이다. 삼각형의 플롯을 연결하는 실선은 직렬 아암 공진자의 종파를 나타내고, 원형의 플롯을 연결하는 실선은 병렬 아암 공진자의 종파를 나타내고, 삼각형의 플롯을 연결하는 파선은 직렬 아암 공진자의 빠른 횡파를 나타내고, 원형의 플롯을 연결하는 파선은 병렬 아암 공진자의 빠른 횡파를 나타내고, 삼각형의 플롯을 연결하는 일점쇄선은 직렬 아암 공진자의 느린 횡파를 나타내고, 원형의 플롯을 연결하는 일점쇄선은 병렬 아암 공진자의 느린 횡파를 나타낸다.

도 2에 도시한 제1 직렬 아암 공진자 S1에 있어서의 각 규격화 주파수는, 제1 직렬 아암 공진자의 IDT 전극의 ρ×h/λ에 비례하고 있다. 제1 병렬 아암 공진자 P1에 있어서의 각 규격화 주파수는, 제1 병렬 아암 공진자의 IDT 전극의 ρ×h/λ에 비례하고 있다. 마찬가지로, 제2∼제4 직렬 아암 공진자 S2∼S4 및 제2∼제4 병렬 아암 공진자 P2∼P4의 각 규격화 주파수도, 각각의 IDT 전극의 ρ×h/λ에 비례하고 있다. 제1 직렬 아암 공진자 S1에 있어서의 각 규격화 주파수는, 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4에 있어서, 어느 ρ×h/λ에 있어서도 가장 높다. 제1 병렬 아암 공진자 P1에 있어서의 각 규격화 주파수는, 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4에 있어서, 어느 ρ×h/λ에 있어서도 가장 낮다. 제1 직렬 아암 공진자 S1 및 제1 병렬 아암 공진자 P1의 종파, 빠른 횡파 및 느린 횡파의 각 규격화 주파수와 ρ×h/λ의 관계식은, 하기의 표 2에 나타내는 바와 같다.

상술한 바와 같이, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역을, 제1 필터(2)에 사용되고 있는 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 어느 레일리파의 종파의 규격화 주파수보다도 낮고, 제1 필터(2)의 통과 대역보다도 높은 주파수 대역에 배치함으로써, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다. 이 조건은, 하기의 식 (1)에 의해 나타내어진다. 또한, ρ×h/λ를 x라 하고, 제1 필터(2)의 통과 대역의 중심 주파수 f에 의해 규격화한 규격화 주파수를 y라 한다.

복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역이 식 (1)의 조건을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있음으로써, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역이 제1 필터(2)에 사용되고 있는 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 어느 레일리파의 종파의 규격화 주파수보다도 낮고, 또한 빠른 횡파의 규격화 주파수와 상이한 주파수 대역에 배치함으로써, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다. 이 조건은, 하기의 식 (2) 및 식 (3)에 의해 나타내어진다. 복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역이 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 어느 빠른 횡파의 규격화 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있는 경우, 하기의 식 (2)에 의해 나타내어진다.

복수의 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역이 제1∼제4 직렬 아암 공진자 S1∼S4 및 제1∼제4 병렬 아암 공진자 P1∼P4의 어느 빠른 횡파의 규격화 주파수보다도 높은 주파수 대역에 배치되어 있는 경우, 하기의 식 (3)에 의해 나타내어진다.

모든 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역이 식 (2)의 조건을 만족시켜도 되고, 모든 제2 필터(12A, 12B)의 통과 대역이 식 (3)의 조건을 만족시켜도 된다. 혹은, 복수의 제2 필터(12A, 12B) 중 적어도 1개의 제2 필터(12A)가 식 (2)의 조건을 만족시키고, 나머지 제2 필터(12B)가 식 (3)의 조건을 만족시키고 있어도 된다. 상기의 어느 경우에 있어서도, 삽입 손실을 효과적으로 작게 할 수 있다.

1 : 복합 필터 장치
2 : 제1 필터
2a : 입력 단자
2b : 출력 단자
3 : 압전 기판
4 : IDT 전극
5 : 반사기
6 : 유전체층
12A, 12B : 제2 필터
13 : 압전 기판
17 : 안테나 단자
24 : IDT 전극
24a∼24d : 금속층
S1∼S4 : 제1∼제4 직렬 아암 공진자
P1∼P4 : 제1∼제4 병렬 아암 공진자

Claims

제1 필터와,
통과 대역이 상이한 복수의 제2 필터를 구비하고,
상기 제1 필터 및 상기 복수의 제2 필터의 일단이 공통 접속되어 있고,
상기 제1 필터가, LiNbO₃를 포함하는 압전 기판과, 상기 압전 기판 상에 형성되어 있는 IDT 전극과, 상기 압전 기판 상에 상기 IDT 전극을 덮도록 형성되어 있는 유전체층을 갖고,
상기 제1 필터가 레일리파의 기본파를 이용하고 있고,
상기 제1 필터의 통과 대역이, 상기 복수의 제2 필터의 어느 통과 대역보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제1항에 있어서,
안테나 단자를 더 구비하고,
상기 제1 필터 및 상기 복수의 제2 필터의 상기 일단이 상기 안테나 단자에 공통 접속되어 있는 복합 필터 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 필터의 상기 압전 기판이, 커트각이 110° 이상이고, 또한 150° 이하인 회전 Y 커트의 LiNbO₃를 포함하는 복합 필터 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 IDT 전극이, 밀도가 7.87×10³㎏/㎥보다도 큰 금속을 포함하는 금속층을 갖는 복합 필터 장치.
제4항에 있어서,
상기 IDT 전극의 상기 금속층이, Cu, Fe, Mo, Pt, W, Pd, Ta, Au 및 Ag 중 적어도 1종의 금속을 포함하는 복합 필터 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 종파의 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제6항에 있어서,
상기 IDT 전극의 두께를 h, 밀도를 ρ라 하고, 상기 IDT 전극에 의해 규정되는 파장을 λ라 하고, 상기 제1 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 f라 하고, ρ×h/λ를 x라 하고, 상기 f로 규격화한 주파수를 y라 하면, 상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (1)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제8항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (2)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 높은 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (3)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터 중 적어도 1개의 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 낮은 주파수 대역에 배치되어 있고, 나머지 상기 제2 필터의 통과 대역이, 상기 제1 필터의 레일리파의 빠른 횡파의 주파수보다도 높은 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터 중 적어도 1개의 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (2)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있고, 나머지 상기 제2 필터의 통과 대역이, 하기의 식 (3)

을 만족시키는 주파수 대역에 배치되어 있는 복합 필터 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제2 필터 중 적어도 1개의 제2 필터가, LiTaO₃를 포함하는 압전 기판을 갖는 복합 필터 장치.