KR20180008330A - 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 Download PDF

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KR20180008330A
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Abstract

고주파 신호의 전반 손실이 저감된 소형화의 멀티플렉서를 제공한다.
공통 단자(101)에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서(1A)는, 제1 통과 대역을 갖는 저주파 측의 필터(11A)와, 제1 통과 대역보다도 높은 제2 통과 대역을 갖는 고주파 측 필터(12A)를 구비하고, 저주파 측의 필터(11A)는 2 이상의 탄성파 공진자 중 공통 단자(101) 측에 배치된 1 이상의 탄성파 공진자를 포함한 전단 필터부(11F)와, 전단 필터부(11F)의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함한 후단 필터부(11R)를 갖고, 전단 필터부(11F)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수는, 후단 필터부(11R)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크다.

Description

멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치{MULTIPLEXER, HIGH-FREQUENCY FRONT END CIRCUIT, AND COMMUNICATION DEVICE}
본 발명은 탄성파 필터를 구비하는 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
최근의 휴대 전화에는, 일 단말기에서 복수의 주파수 대역 및 복수의 무선 방식, 소위 멀티 밴드화 및 멀티 모드화에 대응할 것이 요구되고 있다. 이것에 대응하기 위하여, 하나의 안테나 바로 아래에는, 복수의 무선 반송 주파수를 갖는 고주파 신호를 분파하는 멀티플렉서가 배치된다. 이 멀티플렉서는, 복수의 대역 통과 필터가 안테나 공통 단자에 병렬 접속된 구성을 취한다.
특허문헌 1에는, 안테나 소자와 복수의 탄성 표면파 필터가, 스위치 없이 접속한 구성을 갖는 탄성 표면파 분파기가 개시되어 있다. 이에 의해, 탄성 표면파 분파기를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
일본 특허 공개 제2004-88143호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 탄성 표면파 분파기와 같이, 안테나 단자에 복수의 필터가 접속한 경우에는, 하나의 필터의 필터 특성은, 다른 필터의 필터 특성의 영향을 크게 받는다. 예를 들어, 다른 필터의 안테나 단자 측으로부터 본 반사 손실이, 하나의 필터의 통과 대역에 있어서 증가하고 있는 경우, 당해 하나의 필터 통과 대역에 있어서의 삽입 손실은, 다른 필터의 반사 특성에 의해 증가한다.
그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 고주파 신호의 전반 손실이 저감된 소형의 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 멀티플렉서는, 공통 단자, 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 갖고, 상기 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서이며, 상기 공통 단자와 상기 제1 입출력 단자 사이에 배치된 2 이상의 탄성파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터와, 상기 공통 단자 및 상기 제2 입출력 단자에 접속되고, 상기 제1 통과 대역과 주파수가 상이한 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터를 구비하고, 상기 제1 필터는, 상기 2 이상의 탄성파 공진자 중 상기 공통 단자 측에 배치된 1 이상의 탄성파 공진자를 포함한 전단 필터부와, 상기 2 이상의 탄성파 공진자 중, 상기 1 이상의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함한 후단 필터부를 갖고, 상기 전단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수는, 상기 후단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크다.
제1 필터와 제2 필터가 공통 단자에 접속한 구성의 경우, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실은, 제2 필터 단체의 삽입 손실에 추가로, 제1 필터의 공통 단자 측으로부터 본 반사 특성의 영향을 받는다. 보다 구체적으로는, 제2 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 삽입 손실은, 제1 필터의 공통 단자 측으로부터 본 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수가 클수록 감소한다(접속 손실이라 칭한다).
상기 구성에 의하면, 제1 필터를 구성하는 전단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수가, 후단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크므로, 공통 단자 측으로부터 제1 필터를 본 경우의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 손실을 보다 저감할 수 있다. 이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있으므로, 멀티플렉서 전체의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 전단 필터부는, 상기 2 이상의 탄성파 공진자 중 상기 공통 단자에 가장 가깝게 배치된 1개의 탄성파 공진자를 포함하고 있어도 된다.
복수의 탄성파 공진자를 포함하는 필터에 있어서, 공통 단자 측으로부터 본 반사 손실은, 공통 단자에 최근접한 1개의 탄성파 공진자의 반사 손실이 지배적으로 된다. 이것에 따르면, 제2 필터의 접속 손실을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터는, 래더형의 필터 구조를 갖고, 상기 전단 필터부는, 상기 1 이상의 탄성파 공진자로서, 직렬 아암 공진자 및 병렬 아암 공진자 중 적어도 한쪽을 포함해도 된다.
이에 의해, 제1 필터의 저손실성을 확보하면서, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터는, 종결합형의 필터 구조를 가져도 된다.
이에 의해, 제1 필터를, 감쇠 강화 등이 요구되는 필터 특성에 적응시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부를 구성하는 상기 1 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 레일리파, (2) LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파, 중 어느 것을 탄성 표면파로서 이용해도 된다.
탄성파 공진자의 공진점 및 반공진점보다도 저주파 영역에 있어서의 반사 손실은, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파, 및 LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파, 중 어느 것을 탄성 표면파로서 이용하는 경우, 다른 탄성파를 이용하는 경우보다도 작다.
따라서, 제1 필터가 고주파 측 필터이며, 제2 필터가 저주파 측 필터일 경우에 있어서, 제1 필터의 전단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 후단 필터부에서는, 탄성파 공진자가 SMR(Solidly Mounted Resonator) 또는 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)을 포함해도 된다.
이것에 의하면, 전단 필터부의 구성에 의해 제1 필터의 반사 손실을 저감하면서, 후단 필터의 상기 구성에 의해, 제1 필터의 저손실성 및 통과 대역의 급준성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부를 구성하는 상기 1 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 전단 필터부에서는, 탄성파 공진자가, 상기 IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고, 상기 후단 필터부에서는, 탄성파 공진자가 SMR 또는 FBAR을 포함해도 된다.
탄성파 공진자의 공진점 및 반공진점보다도 저주파 영역에 있어서의 반사 계수는, 음속막 적층 구조를 갖는 경우 쪽이, 탄성파 공진자를 SMR 또는 FBAR로 구성하는 경우보다도 크다.
따라서, 제1 필터가 고주파 측 필터이며, 제2 필터가 저주파 측 필터일 경우에 있어서, 제1 필터의 전단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 전단 필터부의 구성에 의해 제1 필터의 반사 손실을 저감하면서, 후단 필터의 상기 구성에 의해, 제1 필터의 저손실성 및 통과 대역의 급준성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (3) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이어도 된다.
탄성파 공진자의 공진점 및 반공진점보다도 고주파 영역에서는, 벌크파 누설에 의한 불필요파가 발생하고, 당해 불필요파 강도는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, 탄성파 공진자를 SMR로 구성하는 것, 및 탄성파 공진자를 FBAR로 구성하는 것, 중 어느 것인 경우, 가장 작게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 저주파 측 필터이며, 제2 필터가 고주파 측 필터일 경우에 있어서, 제1 필터의 전단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 후단 필터부에서는, (1) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, 중 어느 것이어도 된다.
이것에 의하면, 전단 필터부의 구성에 의해 제1 필터의 반사 계수를 증대시키면서, 후단 필터부를 음속막 적층 구조로 한 경우에는, 제1 필터의 저손실성 및 양호한 온도 특성을 확보할 수 있고, 또한, 후단 필터부에 있어서 LiNbO3에 의한 러브파를 탄성 표면파로서 이용한 경우에는, 제1 필터의 넓은 대역폭을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부 및 상기 후단 필터부를 구성하는 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 전단 필터부에서는, 탄성파 공진자가, 상기 IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고, 상기 후단 필터부에서는, (1) LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하거나, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용해도 된다.
탄성파 공진자의 공진점 및 반공진점보다도 고주파 영역에서는, 벌크파 누설에 의한 불필요파가 발생하고, 당해 불필요파 강도는, 음속막 적층 구조를 채용한 경우 쪽이, LiTaO3의 리키파를 탄성 표면파로서 이용하거나, 또는 LiNbO3의 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우보다도 작게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 저주파 측 필터이며, 제2 필터가 고주파 측 필터일 경우에 있어서, 제1 필터의 전단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 후단 필터부에 있어서 LiNbO3에 의한 러브파를 탄성 표면파로서 이용한 경우에는, 제1 필터의 넓은 대역폭을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부 및 상기 후단 필터부를 구성하는 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 전단 필터부에서는, LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하고, 상기 후단 필터부에서는, LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용해도 된다.
탄성파 공진자의 공진점 및 반공진점보다도 고주파 영역에서는, 벌크파 누설에 의한 불필요파가 발생하고, 당해 불필요파 강도는, LiTaO3의 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우 쪽이, LiNbO3의 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우보다도 작게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 저주파 측 필터이며, 제2 필터가 고주파 측 필터일 경우에 있어서, 제1 필터의 전단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 후단 필터부에 있어서 LiNbO3에 의한 러브파를 탄성 표면파로서 이용한 경우에는, 제1 필터의 넓은 대역폭을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며, 상기 후단 필터부에서는, 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 가져도 된다.
탄성파 공진자로서 음속막 적층 구조를 갖는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 0.76배 부근에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 따라서, 제1 필터의 후단 필터부를 음속막 적층 구조로 하고, 전단 필터부를 음속막 적층 구조로 하지 않음으로써, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 고주파 측 필터이며, 제2 필터가 저주파 측 필터일 경우에 있어서, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (3) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며, 상기 후단 필터부에서는, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용해도 된다.
LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 0.76배 부근에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 따라서, 제1 필터의 후단 필터부에서는 LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하고, 전단 필터부에서는 LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하지 않음으로써, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 고주파 측 필터이며, 제2 필터가 저주파 측 필터일 경우에 있어서, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부에서는, (1) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며, 상기 후단 필터부에서는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용해도 된다.
LiNbO3의 레일리파를 탄성파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 1.2배 부근에 고차 모드가 발생한다. 따라서, 제1 필터의 후단 필터부에서는 LiNbO3의 레일리파를 탄성파로서 이용하고, 전단 필터부에서는 LiNbO3의 레일리파를 탄성파로서 이용하지 않음으로써, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 저주파 측 필터이며, 제2 필터가 고주파 측 필터일 경우에 있어서, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고, 상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (3) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며, 상기 후단 필터부에서는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용해도 된다.
LiNbO3의 러브파를 탄성파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 1.2배 부근에 고차 모드가 발생한다. 따라서, 제1 필터의 후단 필터부에서는 LiNbO3의 러브파를 탄성파로서 이용하고, 전단 필터부에서는 LiNbO3의 러브파를 탄성파로서 이용하지 않음으로써, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다.
따라서, 제1 필터가 저주파 측 필터이며, 제2 필터가 고주파 측 필터일 경우에 있어서, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 제1 필터에서는, LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하고, 상기 전단 필터부를 구성하는 상기 IDT 전극과, 상기 후단 필터부를 구성하는 상기 IDT 전극에서는, 막 두께 또는 듀티가 상이해도 된다.
LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 저주파 측에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 이에 반해, 전단 필터부와 후단 필터부에서, IDT 전극의 막 두께 또는 듀티를 상이하게 함으로써, 전단 필터부에 있어서의 레일리파 스퓨리어스의 발생 주파수를, 제2 통과 대역 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 제1 필터에서는, 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 IDT 전극의 막 두께, 상기 IDT 전극의 듀티, 및 상기 저음속막의 막 두께, 중 어느 것이 상이해도 된다.
음속막 적층 구조를 채용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 저주파 측에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 이에 반해, 전단 필터부와 후단 필터부에서, IDT 전극의 막 두께 또는 듀티를 상이하게 함으로써, 전단 필터부에 있어서의 레일리파 스퓨리어스의 발생 주파수를, 제2 통과 대역 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극과 당해 IDT 전극 상에 형성된 보호막을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 제1 필터에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 레일리파, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하고, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 IDT 전극의 막 두께, 상기 IDT 전극의 듀티, 및 상기 보호막의 막 두께, 중 어느 것이 상이해도 된다.
LiNbO3의 레일리파, 또는 LiNbO3의 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 고주파 측에 고차 모드가 발생한다. 이에 반해, 전단 필터부와 후단 필터부에서, IDT 전극의 막 두께, IDT 전극의 듀티, 또는 저음속막의 막 두께를 상이하게 함으로써, 전단 필터부에 있어서의 고차 모드의 발생 주파수를, 제2 통과 대역 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 제1 필터에서는, 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고, 상기 고음속 지지 기판은 실리콘 결정을 포함하고, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 압전체층의 막 두께, 상기 저음속막의 막 두께, 및 상기 고음속 지지 기판의 실리콘 결정 방위, 중 어느 것이 상이해도 된다.
음속막 적층 구조를 채용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 고주파 측에 고차 모드가 발생한다. 이에 반해, 전단 필터부와 후단 필터부에서, 압전체층의 막 두께, 저음속막의 막 두께, 또는 고음속 지지 기판의 실리콘 결정 방위를 상이하게 함으로써, 전단 필터부에 있어서의 고차 모드의 발생 주파수를, 제2 통과 대역 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며, 상기 제1 필터에서는, (1) LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하고, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 IDT 전극의 막 두께가 상이해도 된다.
LiTaO3의 리키파 또는 LiNbO3의 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 고주파 측에 벌크파(불필요파)가 발생한다. 이에 반해, 전단 필터부와 후단 필터부에서, IDT 전극의 막 두께를 상이하게 함으로써, 전단 필터부에 있어서의 벌크파의 발생 주파수를, 제2 통과 대역 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제1 필터의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 추가로, 제3 입출력 단자와, 상기 공통 단자와 상기 제3 입출력 단자 사이에 배치된 2 이상의 탄성파 공진자를 포함하고, 상기 제2 통과 대역과 주파수가 상이한 제3 통과 대역을 갖는 제3 필터를 구비하고, 상기 제3 필터는, 상기 전단 필터부와, 상기 2 이상의 탄성파 공진자 중 상기 제3 입출력 단자 측에 배치된, 상기 전단 필터부의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함한 제2 후단 필터부를 구비하고, 상기 제1 필터 및 상기 제3 필터는, 또한, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부 및 상기 제2 후단 필터부 사이에 배치되고, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부의 접속, 및 상기 전단 필터부와 상기 제2 후단 필터부의 접속을 전환하는 스위치를 구비하고, 상기 전단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수는, 상기 제2 후단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 커도 된다.
이에 의해, 예를 들어, 제1 필터와 제3 필터의 주파수 대역이 중복되는 경우에도, 스위치를 전환함으로써, 제1 필터 및 제3 필터의 삽입 손실을 악화시키지 않고, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 제1 필터 및 제3 필터는, 전단 필터부를 공용하고 있으므로, 멀티플렉서 전체를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일 형태에 관한 고주파 프론트엔드 회로는, 상기 기재된 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서에 접속된 증폭 회로를 구비한다.
이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있는 고주파 프론트엔드 회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 관한 통신 장치는, 안테나 소자에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와, 상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 상기 기재된 고주파 프론트엔드 회로를 구비한다.
이에 의해, 제2 필터의 접속 손실을 저감할 수 있는 통신 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 또는 통신 장치에 의하면, 소형화하면서 고주파 신호의 전반 손실을 저감할 수 있다.
도 1a는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 1b는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 반사 특성을 설명하는 도면이다.
도 2a는 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 2b는 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 멀티플렉서의 반사 특성을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시 형태 1에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 4는 2개의 필터를 공통 단자에 접속한 경우의 과제를 설명하는 도면이다.
도 5는 접속하기 전의 필터 B의 반사 손실과 필터 A의 접속 손실의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 래더형 필터를 구성하는 각 공진자에 저항 성분 R을 부가한 상태에서 반사 손실을 측정하는 회로도이다.
도 6b는 저항 성분 R을 부가한 각 공진자의 위치와 반사 손실의 변화의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 공진자를 모식적으로 도시하는 평면도 및 단면도의 일례이다.
도 8a는 실시 형태 1의 변형예 2에 관한 멀티플렉서의 저역1에 있어서의 반사 특성을 설명하는 도면이다.
도 8b는 실시 형태 1의 변형예 2에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
도 9a는 실시 형태 1의 변형예 3에 관한 멀티플렉서의 고역1에 있어서의 벌크파 누설을 설명하는 도면이다.
도 9b는 실시 형태 1의 변형예 3에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
도 10a는 실시 형태 1의 변형예 4에 관한 멀티플렉서의 저역2에 있어서의 스퓨리어스의 발생을 설명하는 도면이다.
도 10b는 실시 형태 1의 변형예 4에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
도 11a는 실시 형태 1의 변형예 5에 관한 멀티플렉서의 고역2에 있어서의 고차 모드의 발생을 설명하는 도면이다.
도 11b는 실시 형태 1의 변형예 5에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
도 12a는 실시 형태 1에 관한 저주파 측 필터의 고차 모드에 의한 반사 손실의 열화를 나타내는 그래프이다.
도 12b는 실시 형태 1의 변형예 6에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구조를 상이하게 하는 파라미터를 도시하는 도면이다.
도 12c는 실시 형태 1의 변형예 7에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구조를 상이하게 하는 파라미터를 도시하는 도면이다.
도 13은 실시 형태 1의 변형예 8에 관한 전단 필터부 및 후단 필터부의 구조를 상이하게 하는 파라미터를 도시하는 도면이다.
도 14는 실시 형태 1의 변형예 9에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 15a는 실시 형태 1의 변형예 10에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 15b는 실시 형태 1의 변형예 11에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 15c는 실시 형태 1의 변형예 12에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 15d는 실시 형태 1의 변형예 13에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 15e는 실시 형태 1의 변형예 14에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 16a는 실시 형태 1의 변형예 15에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 16b는 실시 형태 1의 변형예 16에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성도이다.
도 17은 실시 형태 1의 변형예 17에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다.
도 18은 실시 형태 2에 관한 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시 형태는, 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시 형태에서 나타나는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 이하의 실시 형태에 있어서의 구성 요소 중, 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 도시되는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는, 반드시 엄밀한 것은 아니다.
(실시 형태 1)
[1.1 멀티플렉서의 회로 구성]
도 1a는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)의 회로 구성도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1A)는, 저주파 측 필터(11A)와, 고주파 측 필터(12A)와, 공통 단자(101)와, 입출력 단자(102 및 103)를 구비한다. 멀티플렉서(1A)는, 공통 단자(101)에 접속한 저주파 측 필터(11A) 및 고주파 측 필터(12A)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
공통 단자(101)는 예를 들어, 안테나 소자에 접속 가능하고, 입출력 단자(102 및 103)는 증폭 회로를 통하여 고주파 신호 처리 회로에 접속 가능하다.
저주파 측 필터(11A)는 공통 단자(101)와 입출력 단자(102)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터이다. 저주파 측 필터(11A)는 전단 필터부(11F)와, 후단 필터부(11R)를 갖고 있다.
전단 필터부(11F)는, 2 이상의 탄성파 공진자 중 공통 단자(101) 측에 배치된 1 이상의 탄성파 공진자를 포함하고 있다. 한편, 후단 필터부(11R)는, 2 이상의 탄성파 공진자 중 입출력 단자(102) 측에 배치된, 전단 필터부(11F)의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함하고 있다. 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R)를 구성하는 탄성파 공진자의 구조에 대해서는, 도 3 이후에 상세하게 설명한다.
고주파 측 필터(12A)는 공통 단자(101)와 입출력 단자(103)(제2 입출력 단자) 사이에 배치되고, 제1 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하는 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터이다.
도 1b는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)의 반사 특성을 설명하는 도면이다. 동 도면에는, 저주파 측 필터(11A) 및 고주파 측 필터(12A)의 필터 통과 특성, 및 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R)의 반사 특성이 나타나 있다. 여기서, 본 실시 형태에 따른 멀티플렉서(1A)에 있어서, 전단 필터부(11F)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 통과 대역(12H)(제2 통과 대역)에 있어서의 반사 계수는, 후단 필터부(11R)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 통과 대역(12H)(제2 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크다.
또한, 전단 필터부 및 후단 필터부를 갖는 필터는, 저주파 측 필터에 한정되지 않고, 도 2a와 같이, 제1 필터가 고주파 측 필터여도 된다.
도 2a는, 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 멀티플렉서(1B)의 회로 구성도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1B)는, 저주파 측 필터(11B)와, 고주파 측 필터(12B)와, 공통 단자(101)와, 입출력 단자(102 및 103)를 구비한다. 멀티플렉서(1B)는, 공통 단자(101)에 접속한 저주파 측 필터(11B) 및 고주파 측 필터(12B)를 구비하는 복합 탄성파 필터 장치이다.
고주파 측 필터(12B)는 공통 단자(101)와 입출력 단자(103)(제1 입출력 단자) 사이에 배치되고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터이다. 고주파 측 필터(12B)는 전단 필터부(12F)와, 후단 필터부(12R)를 갖고 있다.
전단 필터부(12F)는, 2 이상의 탄성파 공진자 중 공통 단자(101) 측에 배치된 1 이상의 탄성파 공진자를 포함하고 있다. 한편, 후단 필터부(12R)는, 2 이상의 탄성파 공진자 중 입출력 단자(103) 측에 배치되고, 전단 필터부(12F)의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함하고 있다.
저주파 측 필터(11B)는 공통 단자(101)와 입출력 단자(102)(제3 입출력 단자) 사이에 배치되고, 제1 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하는 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터이다.
도 2b는, 실시 형태 1의 변형예 1에 관한 멀티플렉서(1B)의 반사 특성을 설명하는 도면이다. 동 도면에는, 고주파 측 필터(12B) 및 저주파 측 필터(11B)의 필터 통과 특성, 및 전단 필터부(12F) 및 후단 필터부(12R)의 반사 특성이 나타나 있다. 여기서, 본 변형예에 관한 멀티플렉서(1B)에 있어서, 전단 필터부(12F)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 통과 대역(11L)(제2 통과 대역)에 있어서의 반사 계수는, 후단 필터부(12R)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 통과 대역(11L)(제2 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크다.
도 3은, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)가 갖는 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도의 일례이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 저주파 측 필터(11A)는 직렬 아암 공진자(s11, s12, s13, 및 s14)와, 병렬 아암 공진자(p11, p12, 및 p13)를 포함하고 있다. 직렬 아암 공진자(s11 내지 s14)는, 공통 단자(101)와 입출력 단자(102)를 연결하는 직렬 아암에, 이 순서로 공통 단자(101) 측으로부터 접속되어 있다. 또한, 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13)는, 상기 직렬 아암과 접지 단자를 연결하는 병렬 아암에 접속되어 있다. 직렬 아암 공진자(s11 내지 s14) 및 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13)의 상기 구성에 의해, 저주파 측 필터(11A)는 래더형의 대역 통과 필터를 구성하고 있다. 또한, 저주파 측 필터(11A)는 래더형의 대역 통과 필터에 한정되지 않는다. 저주파 측 필터(11A)의 공진자 구성에 대해서는, 도 15a 내지 도 16b에서 설명한다.
직렬 아암 공진자(s11 내지 s14) 및 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13)의 구조로서는, 탄성 표면파(SAW: Surface Acoustic Wave) 공진자, SMR(Solidly Mounted Resonator), BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)이어도 된다.
여기서, 전단 필터부(11F)는, 직렬 아암 공진자(s11 내지 s14) 및 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13) 중, 공통 단자(101)에 최근접하는 직렬 아암 공진자(s11)를 포함하고, 후단 필터부(11R)는, 전단 필터부(11F)의 직렬 아암 공진자(s11) 이외의 공진자, 즉, 직렬 아암 공진자(s12 내지 s14) 및 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13)를 포함한다.
또한, 본 실시 형태에 따른 멀티플렉서(1A 및 1B)에 있어서, 공통 단자(101)에 접속되는 필터의 수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상이어도 된다.
[1.2 멀티플렉서의 접속 손실 저감 효과]
도 4는, 2개의 필터(필터 A 및 필터 B)를 공통 단자에 접속한 경우의 과제를 설명하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 필터 A(통과 대역 A) 및 필터 B(통과 대역 B)가 공통 단자에 접속되어 있는 멀티플렉서를 상정한다. 이 경우에 있어서의 멀티플렉서의 삽입 손실을 생각한다.
필터 A에 있어서의 통과 대역 A의 삽입 손실은, 필터 A 자체의 삽입 손실에 추가로, 필터 B의 영향을 받아서 악화된다. 또한, 필터 B에 기인한 필터 A의 삽입 손실의 악화분을 접속 손실이라 칭하기로 한다. 여기서, 필터 A의 접속 손실은, 필터 B의 통과 대역 A에 있어서의 반사 특성이 영향을 미친다.
도 5는, 접속하기 전의 필터 B의 반사 손실과 필터 A의 접속 손실의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5의 횡축은, 공통 단자에 접속하기 전의 필터 B에 있어서 공통 단자 측으로부터 필터 B를 본 경우의 반사 손실(리턴 로스)이며, 도 5의 종축은, 공통 단자에 접속한 경우의 필터 A의 접속 손실(통과 대역 A의 삽입 손실의 악화 분)을 나타내고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 접속하기 전의 필터 B의 반사 손실이 작을수록 필터 A의 접속 손실은 저감된다. 바꾸어 말하면, 접속하기 전의 필터 B의 반사 계수가 클수록 필터 A의 접속 손실은 저감된다.
이어서, 필터를 구성하는 각 탄성파 공진자의 반사 특성에의 기여도에 대하여 설명한다.
도 6a는, 래더형 필터를 구성하는 각 탄성파 공진자에 저항 성분 R을 부가한 상태에서 반사 손실을 측정하는 회로도이다. 래더형 필터를 구성하는 직렬 아암 공진자(s51 내지 s55) 및 병렬 아암 공진자(p51 내지 p54) 중 어느 것에 저항 성분 R을 부가하면, 저항 성분 R이 부가된 공진자의 임피던스가 높아져 반사 손실이 증가한다.
도 6b는, 저항 성분 R을 부가한 공진자의 위치와 반사 손실의 변화의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6b의 횡축은, 저항 성분 R을 부가한 공진자의 위치(도 6a에 있어서의 위치1 내지 위치9)를 나타내고, 도 6b의 종축은, Port1로부터 래더형 필터를 본 경우의 반사 손실의 변화분을 나타내고 있다. 도 6b에 도시한 바와 같이, Port1(접속 측)에 가까운 공진자일수록 반사 손실의 변화분이 크고, Port1(접속 측)으로부터 멀어짐에 따라, 반사 손실의 변화분은 작아져, 궁극적으로 반사 손실에는 전혀 영향을 미치지 않게 된다.
즉, 필터 A의 접속 손실을 저감시키기 위해서는, 필터 B의 접속 측에 가까운 공진자의 통과 대역 A에 있어서의 반사 손실을 작게(반사 계수를 크게) 해 두는 것이 중요해진다. 한편, 필터 B의 반사 특성을 상기와 같이 향상시키면서, 필터 B의 통과 특성, 감쇠 특성, 온도 특성, 및 대역폭 등의 필터 특성을 요구 사양 등에 따라서 확보할 필요가 있다. 탄성파 공진자의 구성에 따라서는, 반사 특성과 상기 필터 특성은 양립하지 않는 케이스가 있다.
이상의 관점에서, 발명자들은, 필터 B에 있어서, 반사 특성에 영향이 큰 전단 필터부에서는 반사 계수를 크게 하는 것을 최우선시키고, 반사 특성에 영향이 작은 후단 필터부에서는, 통과 특성, 감쇠 특성, 온도 특성, 및 대역폭 등의 필터 특성을 확보하는 구성을 취하는 것을 알아냈다.
본 실시 형태에 따른 멀티플렉서(1A)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 공통 단자(101) 측에 배치된 직렬 아암 공진자(s11)를 전단 필터부(11F)로 하고, 입출력 단자(102) 측에 배치된 직렬 아암 공진자(s12 내지 s14) 및 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13)를 후단 필터부(11R)로 한다. 여기서, 전단 필터부(11F)의 (고주파 측 필터(12A)의) 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부(11R)의 (고주파 측 필터(12A)의) 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하고 있으므로, 공통 단자(101) 측으로부터 저주파 측 필터(11A)를 본 경우의 제2 통과 대역에 있어서의 반사 손실을 보다 저감할 수 있다. 이에 의해, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있으므로, 멀티플렉서(1A) 전체의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 도 6b의 결과로부터, 전단 필터부는, 직렬 아암 공진자(s51 내지 s55) 및 병렬 아암 공진자(p51 내지 p54) 중, 반사 특성에 영향이 큰 직렬 아암 공진자(s51) 및 병렬 아암 공진자(p51)를 포함해도 된다. 즉, 전단 필터부는, 복수의 탄성파 공진자 중, 공통 단자의 근접하는 2개의 탄성파 공진자를 포함해도 된다.
한편, 접속 손실에 영향을 미치는 필요 최소한의 탄성파 공진자에 대해서만 반사 계수를 증대시키고, 그 외의 탄성파 공진자에 대해서는 필터 특성을 향상시키는 것에 기여시킨다는 관점에서는, 본 실시 형태와 같이, 직렬 아암 공진자(s11)만을 전단 필터부(11F)로 하고, 그 외의 공진자를 후단 필터부(11R)로 하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 전단 필터부에서 반사 계수를 크게 하고, 후단 필터부에서 통과 특성, 감쇠 특성, 온도 특성, 및 대역폭 등의 필터 특성을 향상시키는 구체적 구성의 조합을 예시한다.
먼저, 탄성파 공진자의 구조의 일례에 대하여 설명한다.
[1.3 탄성파 공진자 구조]
도 7은, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 공진자를 모식적으로 도시하는 평면도 및 단면도의 일례이다. 도 7에서는, 본 실시 형태에 따른 탄성파 공진자(직렬 아암 공진자 및 병렬 아암 공진자)가 예를 들어, 탄성 표면파(SAW: Surface Acoustic Wave) 공진자인 경우를 나타내고 있다. 또한, 동 도면에는, 도 3에 도시된 저주파 측 필터(11A)를 구성하는 복수의 공진자 중, 직렬 아암 공진자(s11)의 구조를 나타내는 평면 모식도 및 단면 모식도가 예시되어 있다. 또한, 도 7에 도시한 직렬 아암 공진자(s11)는, 상기 복수의 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극 핑거의 개수나 길이 등은 이것에 한정되지 않는다.
저주파 측 필터(11A)의 각 공진자는, 압전체층(83)을 갖는 기판(80)과, 빗형 형상을 갖는 IDT(InterDigital Transducer) 전극(71a 및 71b)을 포함하고 있다.
도 7의 평면도에 도시한 바와 같이, 압전체층(83) 상에는, 서로 대향하는 한 쌍의 IDT 전극(71a 및 71b)이 형성되어 있다. IDT 전극(71a)은 서로 평행한 복수의 전극 핑거(172a)와, 복수의 전극 핑거(172a)를 접속하는 버스 바 전극(171a)을 포함하고 있다. 또한, IDT 전극(71b)는, 서로 평행한 복수의 전극 핑거(172b)와, 복수의 전극 핑거(172b)를 접속하는 버스 바 전극(171b)를 포함하고 있다. 복수의 전극 핑거(172a 및 172b)는 X축 방향과 직교하는 방향을 따라서 형성되어 있다.
또한, 복수의 전극 핑거(172a 및 172b), 및 버스 바 전극(171a 및 171b)을 포함하는 IDT 전극(71)은 도 7의 단면도에 도시한 바와 같이, 밀착층(72)과 주전극층(73)의 적층 구조로 되어 있다.
밀착층(72)은 압전체층(83)과 주전극층(73)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서, 예를 들어, Ti가 사용된다. 밀착층(72)의 막 두께는, 예를 들어, 10nm 정도이다.
주전극층(73)은 재료로서, 예를 들어, Cu를 1% 함유한 Al이 사용된다. 주전극층(73)의 막 두께는, 예를 들어 130nm 정도이다.
보호막(84)은 IDT 전극(71a 및 71b)을 덮도록 형성되어 있다. 보호막(84)은 주전극층(73)을 외부 환경으로부터 보호하거나, 주파수 온도 특성을 조정하거나, 내습성을 높이거나 하는 것을 목적으로 하는 층이며, 예를 들어, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이다. 보호막(84)의 막 두께는, 예를 들어 30nm 정도이다.
또한, 밀착층(72), 주전극층(73) 및 보호막(84)을 구성하는 재료는, 상술한 재료에 한정되지 않는다. 또한, IDT 전극(71)은 상기 적층 구조가 아니어도 된다. IDT 전극(71)은 예를 들어, Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금을 포함해도 되고, 또한, 상기 금속 또는 합금을 포함하는 복수의 적층체를 포함해도 된다. 또한, 보호막(84)은 형성되어 있지 않아도 된다.
다음으로, 기판(80)의 적층 구조에 대하여 설명한다.
도 7의 하단에 도시한 바와 같이, 기판(80)은 고음속 지지 기판(81)과, 저음속막(82)과, 압전체층(83)을 구비하고, 고음속 지지 기판(81), 저음속막(82) 및 압전체층(83)이 이 순서로 적층된 구조(음속막 적층 구조)를 갖고 있다.
압전체층(83)은 예를 들어, 42°Y 커트 X 전반 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 42° 회전한 축을 법선으로 하는 면으로 절단한 탄탈산리튬 단결정 또는 세라믹스이며, X축 방향으로 탄성 표면파가 전반하는 단결정 또는 세라믹스)를 포함한다. 이 경우, 탄성파 공진자는, 리키파를 탄성파로서 이용한다.
또한, 압전체층(83)은 예를 들어, 128°Y 커트 X 전반 LiNbO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스를 포함한다. 이 경우, 탄성파 공진자는, 레일리파를 탄성파로서 이용한다.
또한, 압전체층(83)은 예를 들어, Y 커트 X 전반 LiNbO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스를 포함한다. 이 경우, 탄성파 공진자는, 러브파를 탄성파로서 이용한다.
또한, 압전체층(83)의 단결정 재료, 커트각, 적층 구조는, 필터의 요구 사양(통과 특성, 감쇠 특성, 온도 특성, 및 대역폭 등의 필터 특성) 등에 따라 적절히 선택된다.
고음속 지지 기판(81)은 저음속막(82), 압전체층(83) 및 IDT 전극(71)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지 기판(81)은 또한, 압전체층(83)을 전반하는 표면파나 경계파의 탄성파보다도, 고음속 지지 기판(81) 중의 벌크파의 음속이 고속이 되는 기판이며, 탄성 표면파를 압전체층(83) 및 저음속막(82)이 적층되어 있는 부분에 가두고, 고음속 지지 기판(81)으로부터 하방으로 누설되지 않도록 기능한다. 고음속 지지 기판(81)은 예를 들어, 실리콘 기판이며, 두께는, 예를 들어 200㎛이다. 또한, 고음속 지지 기판(81)은 (1) 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 실리콘, 사파이어, 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 또는 수정 등의 압전체, (2) 알루미나, 지르코니아, 근청석, 멀라이트, 스테아타이트, 또는 포르스테라이트 등의 각종 세라믹, (3) 마그네시아 다이아몬드, (4) 상기 각 재료를 주성분으로 하는 재료, 및 (5) 상기 각 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 재료, 중 어느 것을 포함하고 있어도 된다.
저음속막(82)은 압전체층(83)을 전반하는 탄성파의 음속보다도, 저음속막(82) 중의 벌크파의 음속이 저속이 되는 막이며, 압전체층(83)과 고음속 지지 기판(81) 사이에 배치된다. 이 구조와, 탄성파가 본질적으로 저음속인 매질에 에너지가 집중된다는 성질에 의해, 탄성 표면파 에너지의 IDT 전극 외에의 누설이 억제된다. 저음속막(82)은 예를 들어, 이산화규소를 주성분으로 하는 막이다. 저음속막(82)의 두께는, 예를 들어 500nm 정도이다.
기판(80)의 상기 음속막 적층 구조에 의하면, 압전 기판을 단층으로 사용하고 있는 종래의 구조와 비교하여, 공진 주파수 및 반공진 주파수에 있어서의 Q값을 대폭으로 높이는 것이 가능하게 된다. 즉, Q값이 높은 탄성 표면파 공진자를 구성할 수 있으므로, 당해 탄성 표면파 공진자를 사용하여, 삽입 손실이 작은 필터를 구성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 고음속 지지 기판(81)은 지지 기판과, 압전체층(83)을 전반하는 표면파나 경계파의 탄성파보다도, 전반하는 벌크파의 음속이 고속이 되는 고음속막이 적층된 구조를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 지지 기판은, 사파이어, 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트, 수정 등의 압전체, 알루미나, 마그네시아, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 근청석, 멀라이트, 스테아타이트, 포르스테라이트 등의 각종 세라믹, 유리 등의 유전체 또는 실리콘, 질화갈륨 등의 반도체 및 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 고음속막은, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소, DLC막 또는 다이아몬드, 상기 재료를 주성분으로 하는 매질, 상기 재료의 혼합물을 주성분으로 하는 매질 등, 여러가지 고음속재료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 탄성파 공진자를 구성하는 IDT 전극(71)은 압전체층(83)을 갖는 기판(80) 상에 형성된 예를 나타냈지만, IDT 전극(71)이 형성되는 기판은, 압전체층(83)의 단층을 포함하는 압전 기판이어도 된다. 이 경우의 압전 기판은, 예를 들어, LiTaO3의 압전 단결정, 또는, LiNbO3 등의 다른 압전 단결정을 포함한다.
또한, IDT 전극(71)이 형성되는 기판은, 압전체층(83)을 갖는 한, 전체가 압전체층으로 되는 것 외에, 지지 기판 상에 압전체층이 적층되어 있는 구조를 사용해도 된다.
여기서, IDT 전극(71)의 설계 파라미터에 대하여 설명한다. 탄성 표면파 공진자의 파장이란, 도 7의 중단에 도시하는 IDT 전극(71)을 구성하는 복수의 전극 핑거(172a 또는 172b)의 반복 주기인 파장 λ로 규정된다. 또한, 전극 피치는, 파장 λ의 1/2이며, IDT 전극(71a 및 71b)을 구성하는 전극 핑거(172a 및 172b)의 라인폭을 W로 하고, 인접하는 전극 핑거(172a)와 전극 핑거(172b) 사이의 스페이스폭을 S로 한 경우, (W+S)로 정의된다. 또한, IDT 전극의 교차폭 L은, 도 7의 상단에 도시한 바와 같이, IDT 전극(71a)의 전극 핑거(172a)와 IDT 전극(71b)의 전극 핑거(172b)와의 X축 방향으로부터 본 경우의 중복되는 전극 핑거 길이이다. 또한, 각 공진자의 전극 듀티는, 복수의 전극 핑거(172a 및 172b)의 라인폭 점유율이며, 복수의 전극 핑거(172a 및 172b)의 라인폭과 스페이스폭의 가산값에 대한 당해 라인폭의 비율이며, W/(W+S)로 정의된다.
[1.4 탄성파 공진자 구조_저역1에 있어서의 반사 계수]
이하, 전단 필터부에서 반사 계수를 증대시키고, 후단 필터부에서 통과 특성, 감쇠 특성, 온도 특성, 및 대역폭 등의 필터 특성을 향상시키는 구체적 구성의 조합을 예시한다.
도 8a는, 실시 형태 1의 변형예 2에 관한 멀티플렉서(1B)의 저역1에 있어서의 반사 특성을 설명하는 도면이다. 동 도면의 하단에 도시한 바와 같이, 탄성파 공진자의 임피던스 특성에 있어서, 임피던스가 극소값이 되는 공진점, 및 임피던스가 극대값이 되는 반공진점이 확인된다. 여기서, 공진점보다도 저주파 측의 영역(도 8a의 저역1)에서는, 탄성파 공진자의 구조에 따라서 임피던스가 상이하고, 당해 임피던스의 대소에 따라서 반사 특성의 우열이 존재한다. 보다 구체적으로는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파, 중 어느 것을 탄성 표면파로서 이용하는 구조, 및 (4) 상기 음속막 적층 구조 쪽이, SMR 또는 FBAR보다도, 저역1에 있어서의 반사 손실이 작다.
도 8b는, 실시 형태 1의 변형예 2에 관한 전단 필터부(12F) 및 후단 필터부(12R)의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
상기 반사 손실의 관계로부터, 도 8b에 도시한 바와 같이, 변형예 1에 관한 멀티플렉서(1B)의 고주파 측 필터(12B)에 있어서, 전단 필터부(12F)에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파, 중 어느 것을 탄성 표면파로서 이용하는 구조로 해도 된다.
이에 의해, 멀티플렉서(1B)에 있어서, 고주파 측 필터(12B)의 전단 필터부(12F)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부(12R)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
한편, 후단 필터부(12R)에서는, 탄성파 공진자가 SMR 또는 FBAR을 포함해도 된다.
이에 의해, 전단 필터부(12F)의 구성에 의해 고주파 측 필터(12B)의 반사 계수를 증대시키면서, 후단 필터부(12R)의 상기 구성에 의해, 고주파 측 필터(12B)의 저손실성 및 통과 대역의 급준성을 확보할 수 있다.
또한, 도 8b에 도시한 바와 같이, 전단 필터부(12F)를 구성하는 탄성파 공진자 각각은, 상술한 음속막 적층 구조를 갖고, 후단 필터부(12R)에서는, 탄성파 공진자가 SMR 또는 FBAR을 포함해도 된다.
이에 의해, 멀티플렉서(1B)에 있어서, 고주파 측 필터(12B)의 전단 필터부(12F)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부(12R)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 전단 필터부(12F)의 구성에 의해 고주파 측 필터(12B)의 반사 계수를 증대시키면서, 후단 필터부(12R)의 상기 구성에 의해, 고주파 측 필터(12B)의 저손실성 및 통과 대역의 급준성을 확보할 수 있다.
[1.5 탄성파 공진자 구조_ 고역1에 있어서의 벌크파 누설]
도 9a는, 실시 형태 1의 변형예 3에 관한 멀티플렉서(1A)의 고역1에 있어서의 벌크파 누설을 설명하는 도면이다. 동 도면의 하단에 도시한 바와 같이, 탄성파 공진자의 반공진점보다도 고주파 측의 영역(도 9a의 고역1)에서는, 벌크파 누설(불필요파)에 의한 임피던스의 변화가 발생하고, 당해 임피던스의 변화에 따라서 반사 특성의 우열이 존재한다. 보다 구체적으로는, 고역1에서의 벌크파 누설에 의한 반사 손실은, 작은 쪽부터 순서대로, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성파로서 이용하는 구조, SMR, FBAR, (2) 음속막 적층 구조, (3) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성파로서 이용하는 구조, (4) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성파로서 이용하는 구조로 된다.
도 9b는, 실시 형태 1의 변형예 3에 관한 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R)의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
상기 반사 손실의 우열 순위에 의해, 도 9b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1A)의 저주파 측 필터(11A)에 있어서, 전단 필터부(11F)에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (2) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (3) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이어도 된다.
이에 의해, 멀티플렉서(1A)에 있어서, 저주파 측 필터(11A)의 전단 필터부(11F)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부(11R)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
한편, 후단 필터부(11R)는, (1) 상기 음속막 적층 구조, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, 중 어느 것을 갖고 있어도 된다.
이에 의해, 전단 필터부(11F)의 구성에 의해 저주파 측 필터(11A)의 반사 계수를 증대시키면서, 후단 필터부(11R)를 음속막 적층 구조로 한 경우에는, 저주파 측 필터(11A)의 저손실성 및 양호한 온도 특성을 확보할 수 있다. 또한, 후단 필터부(11R)에 있어서 LiNbO3에 의한 러브파를 탄성 표면파로서 이용한 경우에는, 저주파 측 필터(11A)의 넓은 대역폭을 확보할 수 있다.
또한, 전단 필터부(11F)에서는, 탄성파 공진자가, 상기 음속막 적층 구조를 갖고, 후단 필터부(11R)에서는, (1) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조를 갖고 있어도 된다.
이에 의해, 멀티플렉서(1A)에 있어서, 저주파 측 필터(11A)의 전단 필터부(11F)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부(11R)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 후단 필터부(11R)에 있어서 LiNbO3에 의한 러브파를 탄성 표면파로서 이용한 경우에는, 저주파 측 필터(11A)의 넓은 대역폭을 확보할 수 있다.
또한, 전단 필터부(11F)에서는, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조를 갖고, 후단 필터부(11R)에서는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조를 갖고 있어도 된다.
따라서, 멀티플렉서(1A)에 있어서, 저주파 측 필터(11A)의 전단 필터부(11F)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를, 후단 필터부(11R)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 후단 필터부(11R)에 있어서 LiNbO3에 의한 러브파를 탄성 표면파로서 이용한 경우에는, 저주파 측 필터(11A)의 넓은 대역폭을 확보할 수 있다.
[1.6 탄성파 공진자 구조_저역2에 있어서의 스퓨리어스]
도 10a는, 실시 형태 1의 변형예 4에 관한 멀티플렉서(1B)의 저역2에 있어서의 스퓨리어스의 발생을 설명하는 도면이다. 동 도면의 하단에 도시한 바와 같이, 탄성파 공진자의 공진점보다도 저주파 측의 영역(도 10a의 저역2)에서는, 특히, 상기 음속막 적층 구조, 또는, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성파로서 이용하는 구조에 있어서, 공진 주파수의 0.76배 부근에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 이 스퓨리어스 발생에 의해 임피던스가 변화하고, 당해 임피던스의 변화에 따라서 반사 계수가 작아진다.
도 10b는, 실시 형태 1의 변형예 4에 관한 전단 필터부(12F) 및 후단 필터부(12R)의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
도 10b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1B)의 고주파 측 필터(12B)에 있어서, 전단 필터부(12F)는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며, 후단 필터부(12R)는, 탄성파 공진자가, 상기 음속막 적층 구조를 갖고 있어도 된다.
즉, 고주파 측 필터(12B)의 후단 필터부(12R)를 음속막 적층 구조로 하고, 전단 필터부(12F)를 음속막 적층 구조로 하지 않음으로써, 고주파 측 필터(12B)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(1B)의 경우에 있어서, 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 도 10b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1B)의 고주파 측 필터(12B)에 있어서, 전단 필터부(12F)는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (2) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (3) 상기 음속막 적층 구조, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며, 후단 필터부(12R)는, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조를 갖고 있어도 된다.
즉, 고주파 측 필터(12B)의 후단 필터부(12R)에서는 LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하고, 전단 필터부(12F)에서는 LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하지 않음으로써, 고주파 측 필터(12B)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(1B)의 경우에 있어서, 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
[1.7 탄성파 공진자 구조_ 고역2에 있어서의 고차 모드]
도 11a는, 실시 형태 1의 변형예 5에 관한 멀티플렉서(1A)의 고역2에 있어서의 고차 모드의 발생을 설명하는 도면이다. 동 도면의 하단에 도시한 바와 같이, 탄성파 공진자의 공진점보다도 고주파 측의 영역(도 11a의 고역2)에서는, 특히, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, 또는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조에 있어서, 공진 주파수의 1.2배 부근에 고차 모드가 발생한다. 이 고차 모드 발생에 의해 임피던스가 변화하고, 당해 임피던스의 변화에 따라서 반사 손실이 커진다.
도 11b는, 실시 형태 1의 변형예 5에 관한 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R)의 구성의 조합을 도시하는 도면이다.
도 11b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1A)의 저주파 측 필터(11A)에 있어서, 전단 필터부(11F)는, (1) 상기 음속막 적층 구조, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (4) SMR, 및 (5) FBAR, 중 어느 것을 갖고, 후단 필터부(11R)는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조를 갖고 있어도 된다.
즉, 저주파 측 필터(11A)의 후단 필터부(11R)에서는 LiNbO3의 레일리파를 탄성파로서 이용하고, 전단 필터부(11F)에서는 LiNbO3의 레일리파를 탄성파로서 이용하지 않음으로써, 저주파 측 필터(11A)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(1A)에 있어서, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 도 11b에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(1A)의 저주파 측 필터(11A)에 있어서, 전단 필터부(11F)는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (2) 상기 음속막 적층 구조, (3) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조, (4) SMR, 및 (5) FBAR중 어느 것을 갖고 있으며, 후단 필터부(11R)에서는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 구조를 갖고 있어도 된다.
즉, 저주파 측 필터(11A)의 후단 필터부(11R)에서는 LiNbO3의 러브파를 탄성파로서 이용하고, 전단 필터부(11F)에서는 LiNbO3의 러브파를 탄성파로서 이용하지 않음으로써, 저주파 측 필터(11A)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있다. 따라서, 멀티플렉서(1A)에 있어서, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
[1.8 탄성파 공진자 구조 파라미터의 조정]
도 12a는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)에 있어서의 저주파 측 필터(11A)의 고차 모드에 의한 반사 손실의 열화를 나타내는 그래프이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 공통 단자(101)(Port1)로부터 본 저주파 측 필터(11A)의 반사 손실은, 공진점의 고역측에 있어서, 고차 모드에 의해 증대한다(도 12a의 파선 영역). 여기서, 고차 모드에 의해 반사 손실이 증대하는 주파수를, 탄성파 공진자의 구조 파라미터를 변화시킴으로써, 고주파 측 또는 저주파 측으로 시프트시키는 것이 가능하다. 또는, 탄성파 공진자의 구조 파라미터를 변화시킴으로써, 고차 모드에 의해 반사 손실의 증대(반사 계수의 감소)를 억제하는 것이 가능하다.
이 관점에서, 발명자들은, 필터 B에 있어서, 반사 특성에 영향이 큰 전단 필터부에서는, 구조 파라미터를 변화시킴으로써 고차 모드나 스퓨리어스 등의 발생 주파수를 필터 A의 통과 대역 외로 시프트시키고, 반사 특성에 영향이 작은 후단 필터부에서는, 통과 특성, 감쇠 특성, 온도 특성, 및 대역폭 등의 필터 특성을 확보하기 위하여 구조 파라미터를 최적화하는 것을 알아냈다.
도 12b는, 실시 형태 1의 변형예 6에 관한 멀티플렉서(1B)의 전단 필터부(12F) 및 후단 필터부(12R)의 구조를 상이하게 하는 파라미터를 도시하는 도면이다.
고주파 측 필터(12B)를 구성하는 탄성파 공진자 각각은, 압전체층(83)을 갖는 기판(80)과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극(71)을 포함한 탄성 표면파 공진자이다. 고주파 측 필터(12B)에서는, 도 12b에 도시한 바와 같이, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하고, 전단 필터부(12F)를 구성하는 IDT 전극(71)과, 후단 필터부(12R)를 구성하는 IDT 전극(71)에서는, 전극 막 두께 또는 듀티가 상이하다.
LiTaO3의 리키파를 탄성파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 저주파 측에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 이에 비해, 전단 필터부(12F)와 후단 필터부(12R)에서, IDT 전극(71)의 전극 막 두께 또는 듀티를 상이하게 함으로써, 전단 필터부(12F)에 있어서의 레일리파 스퓨리어스의 발생 주파수를, 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역) 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 고주파 측 필터(12B)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있고, 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 고주파 측 필터(12B)에서는, 도 12b에 도시한 바와 같이, 탄성파 공진자가 상기 음속막 적층 구조를 갖고, 전단 필터부(12F)와 후단 필터부(12R)에서는, IDT 전극(71)의 전극 막 두께, IDT 전극(71)의 듀티, 및 저음속막(82)의 막 두께, 중 어느 것이 상이해도 된다.
음속막 적층 구조를 채용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 저주파 측에 레일리파의 스퓨리어스가 발생한다. 이에 비해, 전단 필터부(12F)와 후단 필터부(12R)에서, IDT 전극(71)의 전극 막 두께 또는 듀티를 상이하게 함으로써, 전단 필터부(12F)에 있어서의 레일리파 스퓨리어스의 발생 주파수를, 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역) 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 고주파 측 필터(12B)의 제2 통과 대역(저주파 측 필터(11B)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있고, 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
도 12c는, 실시 형태 1의 변형예 7에 관한 멀티플렉서(1A)의 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R)의 구조를 상이하게 하는 파라미터를 도시하는 도면이다.
저주파 측 필터(11A)를 구성하는 탄성파 공진자 각각은, 압전체층(83)을 갖는 기판(80)과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극(71)과 당해 IDT 전극(71) 상에 형성된 보호막(84)을 포함한 탄성 표면파 공진자이다. 저주파 측 필터(11A)에서는, 도 12c에 도시한 바와 같이, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파, 또는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하고, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R)에서는, IDT 전극(71)의 전극 막 두께, IDT 전극(71)의 듀티, 및 보호막(84)의 막 두께, 중 어느 것이 상이하다.
LiNbO3의 레일리파, 또는 LiNbO3의 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 고주파 측에 고차 모드가 발생한다. 이에 비해, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R)에서, IDT 전극(71)의 전극 막 두께, IDT 전극(71)의 듀티, 또는 저음속막(82)의 막 두께를 상이하게 함으로써, 전단 필터부(11F)에 있어서의 고차 모드의 발생 주파수를, 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역) 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저주파 측 필터(11A)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
또한, 저주파 측 필터(11A)에서는, 도 12c에 도시한 바와 같이, 탄성파 공진자가 상기 음속막 적층 구조를 갖고, 고음속 지지 기판(81)은 실리콘 결정을 포함하고, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R)에서는, 압전체층(83)의 막 두께, 저음속막(82)의 막 두께, 및 고음속 지지 기판(81)의 실리콘 결정 방위, 중 어느 것이 상이해도 된다.
음속막 적층 구조를 채용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 고주파 측에 고차 모드가 발생한다. 이에 비해, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R)에서, 압전체층(83)의 막 두께, 저음속막(82)의 막 두께, 또는 고음속 지지 기판(81)의 실리콘 결정 방위를 상이하게 함으로써, 전단 필터부(11F)에 있어서의 고차 모드의 발생 주파수를, 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역) 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저주파 측 필터(11A)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
도 13은, 실시 형태 1의 변형예 8에 관한 멀티플렉서(1A)의 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R)의 구조를 상이하게 하는 파라미터를 도시하는 도면이다.
저주파 측 필터(11A)를 구성하는 탄성파 공진자 각각은, 압전체층(83)을 갖는 기판(80)과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극(71)을 포함한 탄성 표면파 공진자이다. 저주파 측 필터(11A)에서는, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파, 또는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하고, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R)에서는, IDT 전극(71)의 전극 막 두께가 상이하다.
LiTaO3의 리키파 또는 LiNbO3의 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 경우에는, 탄성파 공진자의 공진 주파수의 고주파 측에 벌크파(불필요파)가 발생한다. 이에 비해, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R)에서, IDT 전극(71)의 전극 막 두께를 상이하게 함으로써, 전단 필터부(11F)에 있어서의 벌크파의 발생 주파수를, 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역) 외로 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 저주파 측 필터(11A)의 제2 통과 대역(고주파 측 필터(12A)의 통과 대역)에 있어서의 반사 계수를 크게 할 수 있어, 고주파 측 필터(12A)의 접속 손실을 저감할 수 있다.
[1.9 멀티플렉서의 회로 구성의 변형예]
도 14는, 실시 형태 1의 변형예 9에 관한 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도이다. 동 도면에 도시된 저주파 측 필터의 회로 구성은, 실시 형태 1에 관한 저주파 측 필터의 회로 구성과 동일하지만, 전단 필터부(11F) 및 후단 필터부(11R) 이외에, 최후단 필터부(11N)가 정의되어 있다.
여기서, 전단 필터부(11F)는, 직렬 아암 공진자(s11 내지 s14) 및 병렬 아암 공진자(p11 내지 p13) 중, 공통 단자(101)에 최근접하는 직렬 아암 공진자(s11)를 포함하고, 후단 필터부(11R)는, 직렬 아암 공진자(s12 및 s13) 및 병렬 아암 공진자(p11 및 p12)를 포함하고, 최후단 필터부(11N)는, 직렬 아암 공진자(s14) 및 병렬 아암 공진자(p13)를 포함한다. 이 경우에는, 전단 필터부(11F)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 통과 대역(12H)(제2 통과 대역)에 있어서의 반사 계수는, 후단 필터부(11R)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 통과 대역(12H)(제2 통과 대역)에 있어서의 반사 계수보다도 크다. 이에 비해, 최후단 필터부(11N)의 반사 손실은, 저주파 측 필터(11A)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 반사 손실에 거의 영향을 미치지 않으므로, 임의여도 된다.
또한, 멀티플렉서(1A)에 있어서의 저주파 측 필터(11A) 및 멀티플렉서(1B)에 있어서의 고주파 측 필터(12B)는 래더형의 필터 구조를 갖고 있어도 된다. 이에 의해 저주파 측 필터(11A) 및 고주파 측 필터(12B)의 저손실성을 확보하면서, 고주파 측 필터(12A) 및 저주파 측 필터(11B)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 이 경우에는, 전단 필터부는, 직렬 아암 공진자 및 병렬 아암 공진자 중 적어도 한쪽을 포함하고 있으면 된다.
도 15a는, 실시 형태 1의 변형예 10에 관한 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도이다. 또한, 도 15b는, 실시 형태 1의 변형예 11에 관한 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도이다. 도 15a에 도시한 바와 같이, 저주파 측 필터(11A)는 1개의 직렬 아암 공진자 및 1개의 병렬 아암 공진자를 적어도 갖고 있으면 된다. 도 15a의 구성에서는, 전단 필터부(11F)는, 직렬 아암 공진자이며, 후단 필터부(11R)는, 병렬 아암 공진자이다. 또한, 도 15b의 구성에서는, 전단 필터부(11F)는, 1개의 직렬 아암 공진자이며, 후단 필터부(11R)는, 2개의 직렬 아암 공진자 및 2개의 병렬 아암 공진자를 갖는다.
도 15c 내지 도 15e는, 실시 형태 1의 변형예 12 내지 14에 관한 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도이다. 도 15c 내지 도 15e에 도시한 바와 같이, 저주파 측 필터(11A)는 종결합형의 필터 구조를 갖고 있어도 된다. 이에 의해, 저주파 측 필터(11A) 및 고주파 측 필터(12B)를 감쇠 강화 등이 요구되는 필터 특성에 적응시키는 것이 가능하게 된다.
도 16a는, 실시 형태 1의 변형예 15에 관한 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도이며, 도 16b는, 실시 형태 1의 변형예 16에 관한 저주파 측 필터(11A)의 회로 구성도이다. 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같이, 공통 단자(101)에 최근접하는 탄성파 공진자는, 직렬 아암 공진자여도 되고, 또한, 병렬 아암 공진자여도 된다.
도 17은, 실시 형태 1의 변형예 17에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도이다. 동 도면에 도시된 멀티플렉서는, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)와 비교하여, 저주파 측 필터(11A) 대신에 2개의 저주파 측 필터(11L1 및 11L2)가 배치되어 있는 점이 상이하다. 이하, 변형예 17에 관한 멀티플렉서에 대해서, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 변형예에 관한 멀티플렉서는, 공통 단자(101), 입출력 단자(102A)(제1 입출력 단자), 입출력 단자(102B)(제3 입출력 단자) 및 입출력 단자(103)(제2 입출력 단자)와, 공통 단자(101)와 입출력 단자(102A) 사이에 배치된 저주파 측 필터(11L1)와, 공통 단자(101)와 입출력 단자(102B) 사이에 배치되고 저주파 측 필터(11L1)의 통과 대역과 주파수가 상이한 제3 통과 대역을 갖는 저주파 측 필터(11L2)(제3 필터)와, 공통 단자(101)와 입출력 단자(103) 사이에 배치된 고저주파 측 필터(12)를 구비한다.
저주파 측 필터(11L2)는, 전단 필터부(11F)와, 2 이상의 탄성파 공진자 중 입출력 단자(102B) 측에 배치된, 전단 필터부(11F)의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함한 제2 후단 필터부(11R2)를 구비한다.
저주파 측 필터(11L1) 및 저주파 측 필터(11L2)는, 또한, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R1) 및 제2 후단 필터부(11R2) 사이에 배치되고, 전단 필터부(11F)와 후단 필터부(11R1)의 접속, 및 전단 필터부(11F)와 제2 후단 필터부(11R2)의 접속을 전환하는 스위치(13)를 구비한다. 여기서, 전단 필터부(11F)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 고저주파 측 필터(12)의 통과 대역에 있어서의 반사 계수는, 제2 후단 필터부(11R2)를 단체로 공통 단자(101) 측으로부터 본 경우의 고저주파 측 필터(12)의 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 크다.
이에 의해, 예를 들어, 저주파 측 필터(11L1)와 저주파 측 필터(11L2)의 주파수 대역이 중복되는 경우에도, 스위치(13)를 전환함으로써, 저주파 측 필터(11L1 및 11L2)의 삽입 손실을 악화시키지 않고, 고저주파 측 필터(12)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한, 저주파 측 필터(11L1 및 11L2)는, 전단 필터부(11F)를 공용하고 있으므로, 멀티플렉서 전체를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
(실시 형태 2)
상기 실시 형태1 및 그 변형예에 관한 멀티플렉서는, 고주파 프론트엔드 회로, 나아가 당해 고주파 프론트엔드 회로를 구비하는 통신 장치에 적용할 수도 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 이러한 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 대하여 설명한다.
도 18은, 실시 형태 2에 관한 고주파 프론트엔드 회로(30) 및 통신 장치(40)의 회로 구성도이다. 또한, 동 도면에는, 통신 장치(40)와 접속되는 안테나 소자(5)에 대해서도 아울러 도시되어 있다. 고주파 프론트엔드 회로(30)와, RF 신호 처리 회로 RFIC(6)와, 기저 대역 신호 처리 회로 BBIC(7)는, 통신 장치(40)를 구성하고 있다.
고주파 프론트엔드 회로(30)는 멀티플렉서(1A)와, 스위치(25)와, 로우 노이즈 증폭기 회로(26)를 구비한다.
멀티플렉서(1A)는, 예를 들어, 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A)이다.
스위치(25)는 멀티플렉서(1A)의 입출력 단자(102 및 103)에 개별로 접속된 2개의 선택 단자, 및 로우 노이즈 증폭기 회로(26)에 접속된 공통 단자를 갖는 스위치 회로이다. 스위치(25)는 제어부(도시하지 않음)로부터의 제어 신호에 따라서, 공통 단자와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하고, 예를 들어, SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치를 포함한다. 또한, 공통 단자와 접속되는 선택 단자는 1개에 한하지 않고, 복수여도 상관없다. 즉, 고주파 프론트엔드 회로(30)는 캐리어 애그리게이션에 대응해도 상관없다.
로우 노이즈 증폭기 회로(26)는 안테나 소자(5), 멀티플렉서(1A) 및 스위치(25)를 경유한 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를 증폭하고, RF 신호 처리 회로(6)로 출력하는 수신 증폭 회로이다.
RF 신호 처리 회로(6)는 안테나 소자(5)로부터 수신 신호 경로를 통하여 입력된 고주파 수신 신호를, 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 기저 대역 신호 처리 회로(7)로 출력한다. RF 신호 처리 회로(6)는 예를 들어, RFIC이다.
기저 대역 신호 처리 회로(7)에서 처리된 신호는, 예를 들어, 화상 신호로서 화상 표시를 위해서, 또는, 음성 신호로서 통화를 위하여 사용된다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(30)는 상술한 각 구성 요소의 사이에 다른 회로 소자를 구비하고 있어도 된다.
이상과 같이 구성된 고주파 프론트엔드 회로(30) 및 통신 장치(40)에 의하면, 실시 형태 1 또는 그 변형예에 관한 멀티플렉서를 구비함으로써, 고주파 신호의 전반 손실을 저감할 수 있어, 소형화 및 저비용화가 가능하게 된다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(30)는 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1A) 대신에, 송신 및 수신의 양쪽이 가능한 트리플렉서 또는 쿼드플렉서를 구비해도 된다.
또한, 통신 장치(40)는 고주파 신호의 처리 방식에 따라, 기저 대역 신호 처리 회로 BBIC(7)를 구비하고 있지 않아도 된다.
(기타의 변형예 등)
이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 대해서, 실시 형태 및 그 변형예를 들어 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시 형태나, 상기 실시 형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 상기 설명에서는, 멀티플렉서로서, 2개의 수신 신호 경로가 공통 단자에 접속한 2분파/합파 회로를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 예를 들어, 송신 경로 및 수신 경로의 양쪽을 포함하는 회로나 3개 이상의 신호 경로가 공통 단자에 접속한 분파/합파 회로에 대해서도 적용할 수 있다.
또한, 멀티플렉서가 갖는 각 필터에 있어서, 또한, 입출력 단자 및 접지 단자 등의 각 단자의 사이에 인덕터나 캐패시터가 접속되어 있어도 되고, 저항 소자 등의 인덕터 및 캐패시터 이외의 회로 소자가 부가되어 있어도 된다.
본 발명은 멀티 밴드화 및 멀티 모드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 저손실, 소형 및 저비용의 멀티플렉서, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대 전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1A, 1B: 멀티플렉서
5: 안테나 소자
6: RF 신호 처리 회로 RFIC
7: 기저 대역 신호 처리 회로 BBIC
11A, 11B, 11L1, 11L2: 저주파 측 필터
11F, 12F: 전단 필터부
11L, 12H: 통과 대역
11R, 11R1, 11R2, 12R: 후단 필터부
11N: 최후단 필터부
12, 12A, 12B: 고주파 측 필터
13, 25: 스위치
26: 로우 노이즈 증폭기 회로
30: 고주파 프론트엔드 회로
40: 통신 장치
71, 71a, 71b: IDT 전극
72: 밀착층
73: 주전극층
80: 기판
81: 고음속 지지 기판
82: 저음속막
83: 압전체층
84: 보호막
101: 공통 단자
102, 102A, 102B, 103: 입출력 단자
171a, 171b: 버스 바 전극
172a, 172b: 전극 핑거
p11, p12, p13, p51, p52, p53, p54: 병렬 아암 공진자
s11, s12, s13, s14, s51, s52, s53, s54, s55: 직렬 아암 공진자

Claims (23)

  1. 공통 단자, 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 갖고, 상기 공통 단자에 접속된 복수의 필터를 구비하는 멀티플렉서이며,
    상기 공통 단자와 상기 제1 입출력 단자 사이에 배치된 2 이상의 탄성파 공진자를 포함하고, 제1 통과 대역을 갖는 제1 필터와,
    상기 공통 단자 및 상기 제2 입출력 단자에 접속되고, 상기 제1 통과 대역과 주파수가 상이한 제2 통과 대역을 갖는 제2 필터를 구비하고,
    상기 제1 필터는,
    상기 2 이상의 탄성파 공진자 중 상기 공통 단자 측에 배치된 1 이상의 탄성파 공진자를 포함한 전단 필터부와,
    상기 2 이상의 탄성파 공진자 중, 상기 1 이상의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함한 후단 필터부를 갖고,
    상기 전단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수는, 상기 후단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 큰,
    멀티플렉서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전단 필터부는, 상기 2 이상의 탄성파 공진자 중 상기 공통 단자에 가장 가깝게 배치된 1개의 탄성파 공진자를 포함하고 있는,
    멀티플렉서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 필터는, 래더형의 필터 구조를 갖고,
    상기 전단 필터부는, 상기 1 이상의 탄성파 공진자로서, 직렬 아암 공진자 및 병렬 아암 공진자 중 적어도 한쪽을 포함하는,
    멀티플렉서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터는, 종결합형의 필터 구조를 갖는,
    멀티플렉서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부를 구성하는 상기 1 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 레일리파, (2) LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파, 중 어느 것을 탄성 표면파로서 이용하는,
    멀티플렉서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 후단 필터부에서는, 탄성파 공진자가 SMR(Solidly Mounted Resonator) 또는 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)을 포함하는,
    멀티플렉서.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부를 구성하는 상기 1 이상의 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 전단 필터부에서는, 탄성파 공진자가, 상기 IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고,
    상기 후단 필터부에서는, 탄성파 공진자가 SMR 또는 FBAR을 포함하는,
    멀티플렉서.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (3) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것인,
    멀티플렉서.
  9. 제8항에 있어서, 상기 후단 필터부에서는, (1) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, 및 (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, 중 어느 것인,
    멀티플렉서.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부 및 상기 후단 필터부를 구성하는 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 전단 필터부에서는, 탄성파 공진자가, 상기 IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고,
    상기 후단 필터부에서는, (1) LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하거나, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는,
    멀티플렉서.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부 및 상기 후단 필터부를 구성하는 탄성파 공진자는, 압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 전단 필터부에서는, LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하고,
    상기 후단 필터부에서는, LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는,
    멀티플렉서.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며,
    상기 후단 필터부에서는, 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는
    멀티플렉서.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 고주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (3) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며,
    상기 후단 필터부에서는, LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는,
    멀티플렉서.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부에서는, (1) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (2) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (3) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며,
    상기 후단 필터부에서는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는,
    멀티플렉서.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통과 대역은 상기 제2 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하고,
    상기 전단 필터부에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 레일리파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (2) 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖는 것, (3) LiTaO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하는 것, (4) 탄성파 공진자가 SMR을 포함하는 것, 및 (5) 탄성파 공진자가 FBAR을 포함하는 것, 중 어느 것이며,
    상기 후단 필터부에서는, LiNbO3를 포함하는 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하는,
    멀티플렉서.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는,
    압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 제1 필터에서는, LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파를 탄성 표면파로서 이용하고,
    상기 전단 필터부를 구성하는 상기 IDT 전극과, 상기 후단 필터부를 구성하는 상기 IDT 전극에서는, 막 두께 또는 듀티가 상이한,
    멀티플렉서.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는,
    압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 제1 필터에서는, 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고,
    상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 IDT 전극의 막 두께, 상기 IDT 전극의 듀티, 및 상기 저음속막의 막 두께, 중 어느 것이 상이한,
    멀티플렉서.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는,
    압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극과 당해 IDT 전극 상에 형성된 보호막을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 제1 필터에서는, (1) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 레일리파, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하고,
    상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 IDT 전극의 막 두께, 상기 IDT 전극의 듀티, 및 상기 보호막의 막 두께, 중 어느 것이 상이한,
    멀티플렉서.
  19. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는,
    압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 제1 필터에서는, 탄성파 공진자가, IDT 전극이 한쪽 주면 상에 형성된 상기 압전체층, 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 고속인 고음속 지지 기판, 및 상기 고음속 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 상기 압전체층을 전반하는 탄성파 음속보다도 전반하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막을 포함한 음속막 적층 구조를 갖고,
    상기 고음속 지지 기판은 실리콘 결정을 포함하고,
    상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 압전체층의 막 두께, 상기 저음속막의 막 두께, 및 상기 고음속 지지 기판의 실리콘 결정 방위, 중 어느 것이 상이한,
    멀티플렉서.
  20. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터를 구성하는 상기 2 이상의 탄성파 공진자는,
    압전체층을 갖는 기판과 당해 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 공진자이며,
    상기 제1 필터에서는, (1) LiTaO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 리키파, 또는 (2) LiNbO3를 포함하는 상기 압전체층을 전반하는 러브파를 탄성 표면파로서 이용하고,
    상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부에서는, 상기 IDT 전극의 막 두께가 상이한,
    멀티플렉서.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 입출력 단자와,
    상기 공통 단자와 상기 제3 입출력 단자 사이에 배치된 2 이상의 탄성파 공진자를 포함하고, 상기 제2 통과 대역과 주파수가 상이한 제3 통과 대역을 갖는 제3 필터를 더 구비하고,
    상기 제3 필터는,
    상기 전단 필터부와,
    상기 2 이상의 탄성파 공진자 중 상기 제3 입출력 단자 측에 배치된, 상기 전단 필터부의 탄성파 공진자 이외의 탄성파 공진자를 포함한 제2 후단 필터부를 구비하고,
    상기 제1 필터 및 상기 제3 필터는,
    상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부 및 상기 제2 후단 필터부 사이에 배치되고, 상기 전단 필터부와 상기 후단 필터부의 접속, 및 상기 전단 필터부와 상기 제2 후단 필터부의 접속을 전환하는 스위치를 더 구비하고,
    상기 전단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수는, 상기 제2 후단 필터부를 단체로 상기 공통 단자 측으로부터 본 경우의 상기 제2 통과 대역에 있어서의 반사 계수보다도 큰,
    멀티플렉서.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 멀티플렉서와,
    상기 멀티플렉서에 접속된 증폭 회로를 구비하는,
    고주파 프론트엔드 회로.
  23. 안테나 소자에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 제22항에 기재된 고주파 프론트엔드 회로를 구비하는,
    통신 장치.
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