KR20190019022A - 멀티플렉서 - Google Patents
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Abstract
삽입 특성의 열화를 억제하고, 또한, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에 있어서의 아이솔레이션 특성을 향상시키는 멀티플렉서를 제공한다. 멀티플렉서(1)는 송신측 필터(10)와, 수신측 필터(20)와, 노드 M과 노드 N 사이에 접속되며 제1 경로 및 제2 경로 상을 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄하기 위한 캔슬 회로(30)를 구비하고, 캔슬 회로(30)는 적어도 하나의 종결합형 공진기(31)를 갖고, 종결합형 공진기(31)에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치는, 송신측 필터(10)의 통과 대역을 구성하는 직렬 암 공진자(11s 내지 14s2) 및 병렬 암 공진자(11p 내지 13p)의 각각에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치, 및, 수신측 필터(20)의 통과 대역을 구성하는 직렬 암 공진자(21s 내지 22s) 및 병렬 암 공진자(21p 내지 22p)의 각각에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치보다도 작다.
Description
본 발명은 탄성파 필터를 구비하는 멀티플렉서에 관한 것이다.
근년의 휴대 전화에는, 하나의 단말기에서 복수의 주파수 대역 및 복수의 무선 방식, 소위 멀티 밴드화 및 멀티 모드화에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이것에 대응하기 위해, 1개의 안테나의 바로 아래에는, 복수의 무선 반송 주파수를 갖는 고주파 신호를 분파하는 멀티플렉서가 배치된다.
특허문헌 1에는, 멀티플렉서의 하나로서, 캔슬 회로를 갖는 듀플렉서가 개시되어 있다. 캔슬 회로는, 종결합형 탄성파 공진기와, 종결합형 탄성파 공진기와 안테나 단자 사이 및 종결합형 탄성파 공진기와 송신 입력 단자 사이의 각각에 접속된 정전 용량을 포함하고 있다. 캔슬 회로는, 송신측 필터 회로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분에 대하여 역위상 또한 동진폭의 상쇄 성분을 생성함으로써, 수신측 필터 회로를 흐르는 당해 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄 성분으로 상쇄하여, 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 향상시키고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 듀플렉서에서는, 종결합형 탄성파 공진기만으로 캔슬 회로를 구성하는 경우에, 삽입 손실을 증대시키지 않고, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에 있어서 듀플렉서의 아이솔레이션 특성을 향상시키는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 삽입 특성의 열화를 억제하고, 또한, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에 있어서의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있는 멀티플렉서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 멀티플렉서는, 고주파 신호가 입출력되는 공통 접속 단자, 제1 단자 및 제2 단자와, 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자 사이에 접속된 제1 필터 회로와, 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자 사이에 접속된 제2 필터 회로와, 상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자를 연결하는 제1 경로 상에 있는 제1 노드 또는 상기 제1 단자와, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자를 연결하는 제2 경로 상에 있는 제2 노드 또는 상기 제2 단자 사이에 접속되며, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로 상을 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄하기 위한 캔슬 회로를 구비하고, 상기 캔슬 회로는, 적어도 하나의 종결합형 공진기를 갖고, 당해 종결합형 공진기에 있어서의 IDT(interdigital transducer) 전극의 평균 전극 핑거 피치는, 상기 제1 필터 회로의 통과 대역을 구성하는 각 공진자에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치, 및, 상기 제2 필터 회로의 통과 대역을 구성하는 각 공진자에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작다.
이에 의해, 종결합형 공진기를 구성하는 공진기의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치가, 제1 필터 회로 및 제2 필터 회로를 구성하는 각 공진기의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작으므로, 종결합형 공진기의 감쇠 대역이, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에서 존재하게 된다. 이에 의해, 멀티플렉서의 송신 대역의 진폭 특성과 수신 대역의 진폭 특성의 차를 해소할 수 있다. 따라서, 캔슬 회로에 있어서, 공통 접속 단자와 제1 단자를 연결하는 제1 경로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을, 역위상의 상쇄 성분에 의해 양호하게 상쇄할 수 있다. 따라서, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 캔슬 회로는, 상기 종결합형 공진기와 직렬로 접속된 용량 소자를 가져도 된다.
이에 의해, 공통 접속 단자와 제1 단자를 연결하는 제1 경로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분과 역위상의 상쇄 성분의 진폭 및 위상을 조정할 수 있다.
또한, 상기 제1 필터 회로는, 래더형 필터를 포함하고, 상기 제2 주파수 대역은, 상기 제1 주파수 대역보다 고주파수측에 있고, 상기 용량 소자는, 직렬 암 공진기를 포함하고, 상기 직렬 암 공진기의 공진 주파수는, 상기 제2 주파수 대역 내의 주파수여도 된다.
이에 의해, 캔슬 회로의 진폭 특성이 멀티플렉서의 수신 대역의 진폭 특성에 가까워지기 때문에, 수신 대역에 있어서의 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 직렬 암 공진기의 내전력성도 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 용량 소자는, 상기 캔슬 회로의 편측에만 배치되어 있어도 된다.
이에 의해, 용량 소자가 종결합형 공진기의 양단에 직렬로 배치된 캔슬 회로(2개의 용량 소자가 직렬로 접속된 캔슬 회로)와 비교하여, 2개의 용량 소자 중 1개보다도 작은 정전 용량을 갖는 용량 소자를 접속하면 되므로, 캔슬 회로를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 용량 소자는, 상기 캔슬 회로의 상기 제1 노드 또는 상기 제1 단자와 접속되어 있어도 된다.
이에 의해, 제1 필터 회로에 접속된 제1 노드측으로부터 캔슬 회로를 본 경우의 임피던스를, 제2 필터 회로에 접속된 제2 노드측으로부터 캔슬 회로를 본 경우의 임피던스보다도 크게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 필터 회로로부터 제2 필터 회로쪽으로, 제1 필터 회로의 주파수 대역의 신호가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 캔슬 회로는, 종결합형 공진기만을 포함하고 있어도 된다.
이에 의해, 캔슬 회로에 종결합형 공진기 이외의 소자를 배치하지 않기 때문에, 캔슬 회로를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 멀티플렉서는, 고주파 신호가 입출력되는 공통 접속 단자, 제1 단자 및 제2 단자와, 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자 사이에 접속된 제1 필터 회로와, 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자 사이에 접속된 제2 필터 회로와, 상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자를 연결하는 제1 경로 상에 있는 제1 노드 또는 상기 제1 단자와, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자를 연결하는 제2 경로 상에 있는 제2 노드 또는 상기 제2 단자 사이에 접속되며, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로 상을 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄하기 위한 캔슬 회로를 구비하고, 상기 캔슬 회로는, 적어도 하나의, 종결합형 공진기 또는 탄성파 지연선을 갖고, 상기 종결합형 공진기 또는 상기 탄성파 지연선의 공진 주파수는, 상기 제1 필터 회로의 통과 대역 및 상기 제2 필터 회로의 통과 대역보다 높은 주파수여도 된다.
이에 의해, 제1 필터 회로 및 제2 필터 회로의 통과 대역 내에는, 종결합형 공진기의 감쇠 대역이 존재하고 통과 대역은 존재하지 않으므로, 제1 필터 회로와 제2 필터 회로의 아이솔레이션을 보다 양호하게 할 수 있다.
본 발명에 관한 멀티플렉서에 따르면, 삽입 특성의 열화를 억제하고, 또한, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에 있어서의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서의 회로 구성도.
도 2는 실시예 1에 관한 멀티플렉서의 구체적 회로 구성도.
도 3은 실시 형태 1에 관한 공진자의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도 및 단면도.
도 4는 실시 형태 1에 관한 종결합형의 탄성 표면파 필터의 전극 구성을 도시하는 개략 평면도.
도 5는 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 구체적 회로 구성도.
도 6a는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 관한 송신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 6b는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 관한 수신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 6c는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 도면.
도 7은 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성과, 실시예 1 및 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 도시하는 도면.
도 8은 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서의 구체적 회로 구성도.
도 9a는 실시예 1 및 2에 관한 송신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 9b는 실시예 1 및 2에 관한 수신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 9c는 실시예 1 및 2에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 도면.
도 10은 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성과, 실시예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 도시하는 도면.
도 2는 실시예 1에 관한 멀티플렉서의 구체적 회로 구성도.
도 3은 실시 형태 1에 관한 공진자의 일례를 모식적으로 도시하는 평면도 및 단면도.
도 4는 실시 형태 1에 관한 종결합형의 탄성 표면파 필터의 전극 구성을 도시하는 개략 평면도.
도 5는 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 구체적 회로 구성도.
도 6a는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 관한 송신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 6b는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 관한 수신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 6c는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 도면.
도 7은 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성과, 실시예 1 및 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 도시하는 도면.
도 8은 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서의 구체적 회로 구성도.
도 9a는 실시예 1 및 2에 관한 송신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 9b는 실시예 1 및 2에 관한 수신측 필터의 통과 특성을 비교한 도면.
도 9c는 실시예 1 및 2에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 도면.
도 10은 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성과, 실시예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 실시 형태 및 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시 형태는, 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시 형태에서 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지는 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 엄밀하지는 않다.
(실시 형태 1)
[1-1. 멀티플렉서의 기본 회로 구성]
도 1은 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1) 및 그 주변 회로의 회로 구성도이다. 도 1에는, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)와, 안테나 소자(2)와, 정합용 인덕터(3)가 도시되어 있다.
멀티플렉서(1)는 송신측 필터(10)와, 수신측 필터(20)와, 캔슬 회로(30)와, 공통 접속 단자(5)와, 송신측 단자(6)와, 수신측 단자(7)를 구비하고 있다. 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)는, 공통 접속 단자(5)에서 공통 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 멀티플렉서(1)는 안테나 소자(2)에서 수신한 고주파 신호를, 공통 접속 단자(5) 및 수신측 필터(20)를 경유하여 수신측 단자(7)로부터 출력하고, 송신측 단자(6)로부터 입력된 고주파 신호를 송신측 필터(10) 및 공통 접속 단자(5)를 경유하여 안테나 소자(2)에 출력하는 듀플렉서로서 기능한다.
또한, 송신측 단자(6) 및 수신측 단자(7)는 각각 제1 단자 및 제2 단자이다. 송신측 단자(6) 및 수신측 단자(7)에는, 고주파 신호를 증폭하는 증폭 회로 또는 고주파 신호 처리 회로(RFIC) 등이 접속된다. 또한, 공통 접속 단자(5)는 안테나 소자(2)에 접속되어 있을 필요는 없고, 스위치 회로를 통해 안테나 소자(2)에 접속되어 있어도 된다. 또한, 공통 접속 단자(5)와 송신측 필터(10) 사이에 또는 공통 접속 단자(5)와 수신측 필터(20) 사이에, 임피던스 정합용의 인덕터 또는 캐패시터 등이 삽입되어 있어도 된다.
송신측 필터(10)는 제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 공통 접속 단자(5) 및 송신측 단자(6)에 접속된 제1 필터 회로이다.
수신측 필터(20)는 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 공통 접속 단자(5) 및 수신측 단자(7)에 접속된 제2 필터 회로이다.
또한, 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역의 주파수의 고저 관계는 어느 것이어도 되지만, 본 실시 형태에서는, 제2 주파수 대역이 제1 주파수 대역보다도 높은, 즉, 수신측 필터(20)의 통과 대역이, 송신측 필터(10)의 통과 대역보다도 높은 회로 구성으로 하고 있다.
캔슬 회로(30)는 공통 접속 단자(5)와 송신측 단자(6)를 연결하는 제1 경로 상의 노드 M과, 공통 접속 단자(5)와 수신측 단자(7)를 연결하는 제2 경로 상의 노드 N 사이에 접속되어 있다. 노드 M은 제1 노드, 노드 N은 제2 노드이다. 또한, 캔슬 회로(30)는 노드 M 대신에 송신측 단자(6), 노드 N 대신에 수신측 단자(7)에 접속되어 있어도 된다.
캔슬 회로(30)는 송신측 필터(10)를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분에 대하여 역위상 또한 동진폭의 상쇄 성분을 생성함으로써, 수신측 필터(20)를 흐르는 당해 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄 성분으로 상쇄하는 회로이다. 캔슬 회로(30)는 종결합형 공진기(31)를 구비하고 있다. 종결합형 공진기(31)의 공진 주파수는, 송신측 필터(10)의 통과 대역 및 수신측 필터(20)의 통과 대역보다 높은 주파수이다. 종결합형 공진기(31)는 후술하는 바와 같이, 탄성파 전파 방향을 따라서 배열된 3개의 탄성파 공진자(31a, 31b 및 31c)를 포함하고 있다.
[1-2. 멀티플렉서의 회로 구성예]
이하, 멀티플렉서(1)의 회로 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서는, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)의 회로 구성의 일례로서, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)에 대하여 설명한다.
도 2는 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 구체적 회로 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 멀티플렉서(1)는, 상술한 바와 같이, 송신측 필터(10)와, 수신측 필터(20)와, 캔슬 회로(30)와, 공통 접속 단자(5)와, 송신측 단자(6)와, 수신측 단자(7)를 구비하고 있다.
송신측 필터(10)는 복수의 탄성파 공진자를 포함한 래더형의 탄성파 필터 회로이다. 송신측 필터(10)는 직렬 암 공진자(11s, 12s1, 12s2, 13s1, 13s2, 14s1 및 14s2)와, 병렬 암 공진자(11p, 12p 및 13p)와, 인덕터(15 및 16)를 구비하고 있다. 본 구성에 의해, 송신측 필터(10)는, 예를 들어 LTE(Long Term Evolution) 규격의 Band8의 송신 필터(송신(제1 주파수) 대역 : 880-915㎒)에 적용된다.
송신측 필터(10)가 래더형의 탄성파 필터 회로임으로써, 송신측 필터(10)의 감쇠 대역에서는 위상이 복잡하게 변화되지 않으므로, 공통 접속 단자(5)와 송신측 단자(6)를 연결하는 제1 경로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분에 대하여 역위상의 상쇄 성분을, 종결합형 공진기(31)에서 형성하기 쉽다. 따라서, 종결합형 공진기(31)를 사용함으로써, 캔슬 회로(30)는 송신측 필터(10)의 감쇠 특성, 및, 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성의 향상에 보다 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 직렬 암 공진자(11s 내지 14s2) 및 병렬 암 공진자(11p 내지 13p)의 각각은, 압전 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함하고 있다. 즉, 송신측 필터(10)는 압전 기판 상에 형성된 복수의 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 필터이다.
여기서, 탄성파 공진자의 구조에 대하여 설명한다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 탄성파 공진자의 일례를 모식적으로 도시하는 개략도이고, (a)는 평면도, (b) 및 (c)는 (a)에 도시한 일점쇄선에 있어서의 단면도이다. 도 3에는, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)를 구성하는 복수의 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자 중, 송신측 필터(10)의 직렬 암 공진자(11s)를 구성하는 탄성파 공진자의 구조를 도시하는 평면 모식도 및 단면 모식도가 예시되어 있다. 또한, 도 3에 도시된 직렬 암 공진자(11s)는 상기 복수의 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것이며, 전극을 구성하는 전극 핑거의 개수나 길이 등은, 이것에 한정되지 않는다.
직렬 암 공진자(11s)는 압전 기판(50)과, 한 쌍의 빗 형상 전극(101a 및 101b)을 갖는 IDT 전극을 포함하고 있다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(50) 상에는, 서로 대향하는 한 쌍의 빗 형상 전극(101a 및 101b)이 형성되어 있다. 빗 형상 전극(101a)은 서로 평행한 복수의 전극 핑거(110a)와, 복수의 전극 핑거(110a)를 접속하는 버스 바 전극(111a)을 포함하고 있다. 또한, 빗 형상 전극(101b)은, 서로 평행한 복수의 전극 핑거(110b)와, 복수의 전극 핑거(110b)를 접속하는 버스 바 전극(111b)을 포함하고 있다. 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)는 X축 방향과 직교하는 방향을 따라서 형성되어 있다.
또한, 복수의 전극 핑거(110a 및 110b), 및, 버스 바 전극(111a 및 111b)을 포함하는 IDT 전극(54)은, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 밀착층(541)과 주 전극층(542)의 적층 구조로 되어 있다.
밀착층(541)은 압전 기판(50)과 주 전극층(542)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서, 예를 들어, Ti가 사용된다. 밀착층(541)의 막 두께는, 예를 들어 12㎚이다.
주 전극층(542)은 재료로서, 예를 들어, Cu를 1％ 함유한 Al이 사용된다. 주 전극층(542)의 막 두께는, 예를 들어 162㎚이다.
보호층(55)은 빗 형상 전극(101a 및 101b)을 덮도록 형성되어 있다. 보호층(55)은 주 전극층(542)을 외부 환경으로부터 보호하고, 주파수 온도 특성을 조정하며, 및, 내습성을 높이는 것 등을 목적으로 하는 층이며, 예를 들어 이산화규소를 주성분으로 하는 막이다. 보호층(55)의 두께는, 예를 들어 25㎚이다.
또한, 밀착층(541), 주 전극층(542) 및 보호층(55)을 구성하는 재료는, 상술한 재료에 한정되지 않는다. 또한, IDT 전극(54)은 상기 적층 구조가 아니어도 된다. IDT 전극(54)은, 예를 들어 Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금을 포함해도 되고, 또한, 상기의 금속 또는 합금을 포함하는 복수의 적층체를 포함해도 된다. 또한, 보호층(55)은 형성되어 있지 않아도 된다.
다음에, 압전 기판(50)의 적층 구조에 대하여 설명한다.
도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(50)은 고음속 지지 기판(51)과, 저음속막(52)과, 압전막(53)을 구비하고, 고음속 지지 기판(51), 저음속막(52) 및 압전막(53)이 이 순서로 적층된 구조를 갖고 있다.
압전막(53)은 50° Y 커트 X 전파 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스(X축을 중심축으로 하여 Y축으로부터 50° 회전한 축을 법선으로 하는 면에서 절단한 탄탈산리튬 단결정 또는 세라믹스이며, X축 방향으로 탄성 표면파가 전파되는 단결정 또는 세라믹스)를 포함한다. 압전막(53)은, 예를 들어 두께가 600㎚이다. 또한, 압전 기판(50)은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 42 내지 45° Y 커트 X 전파 LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스를 포함하는 압전막(53) 등이 사용되어도 된다.
고음속 지지 기판(51)은 저음속막(52), 압전막(53) 및 IDT 전극(54)을 지지하는 기판이다. 고음속 지지 기판(51)은, 또한, 압전막(53)에서 전파되는 표면파나 경계파의 탄성파보다도, 고음속 지지 기판(51) 중의 벌크파의 음속이 고속으로 되는 기판이며, 탄성 표면파를 압전막(53) 및 저음속막(52)이 적층되어 있는 부분에 가두어, 고음속 지지 기판(51)으로부터 하방으로 누설되지 않도록 기능한다. 고음속 지지 기판(51)은, 예를 들어 실리콘 기판이며, 두께는, 예를 들어 200㎛이다.
저음속막(52)은 압전막(53)에서 전파되는 벌크파보다도, 저음속막(52) 중의 벌크파의 음속이 저속으로 되는 막이며, 압전막(53)과 고음속 지지 기판(51) 사이에 배치된다. 이 구조와, 탄성파가 본질적으로 저음속의 매질에 에너지가 집중된다는 성질에 의해, 탄성 표면파 에너지의 IDT 전극 외부로의 누설이 억제된다. 저음속막(52)은, 예를 들어 이산화규소를 주성분으로 하는 막이며, 두께는, 예를 들어 670㎚이다.
또한, 압전 기판(50)의 상기 적층 구조에 따르면, 압전 기판을 단층으로 사용하고 있는 종래의 구조와 비교하여, 공진 주파수 및 반공진 주파수에 있어서의 Q값을 대폭 높이는 것이 가능해진다. 즉, Q값이 높은 탄성파 공진자를 구성할 수 있으므로, 당해 탄성파 공진자를 사용하여, 삽입 손실이 작은 필터를 구성하는 것이 가능해진다.
또한, 고음속 지지 기판(51)은 지지 기판과, 압전막(53)에서 전파되는 표면파나 경계파의 탄성파보다도, 전파되는 벌크파의 음속이 고속으로 되는 고음속막이 적층된 구조를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 지지 기판은, 사파이어, 리튬 탄탈레이트, 리튬 니오베이트, 수정 등의 압전체, 알루미나, 마그네시아, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화규소, 지르코니아, 코디어라이트, 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, 다양한 고음속 재료를 사용할 수 있다.
또한, 도 3의 (a) 및 (b)에 있어서, λ는 빗 형상 전극(101a 및 101b)을 구성하는 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)의 반복 피치, L은 빗 형상 전극(101a 및 101b)의 교차 폭, W는 전극 핑거(110a 및 110b)의 폭, S는 전극 핑거(110a)와 전극 핑거(110b)의 간격, h는 IDT 전극(101a 및 101b)의 높이를 나타내고 있다. 또한, 반복 피치 λ, 교차 폭 L, 전극 핑거의 폭 W, 전극 핑거의 간격 S, 빗 형상 전극의 높이 h 등, 직렬 암 공진자(11s)의 형상 및 크기를 결정하는 파라미터를, 공진자 파라미터라 한다.
송신측 필터(10)를 구성하는 각 탄성파 공진자의 전극 핑거 개수 및 IDT 전극 핑거의 반복 피치(IDT 전극 핑거 피치)의 평균값인 평균 전극 핑거 피치는, 이하와 같다.
수신측 필터(20)는 복수의 탄성파 공진자를 포함한 탄성파 필터 회로이며, 직렬 암 공진자(21s 및 22s)와, 병렬 암 공진자(21p 및 22p)와, 종결합형 공진기(23L)를 구비하고 있다. 종결합형 공진기(23L)는, 병렬 접속된 종결합형 공진기(23L1 및 23L2)를 포함하고, 종결합형 공진기(23L1 및 23L2)의 각각은, 탄성파 전파 방향을 따라서 배열된 5개의 탄성파 공진자(211 내지 215)를 포함하고 있다. 본 구성에 의해, 수신측 필터(20)는, 예를 들어 LTE 규격의 Band8의 수신 필터(수신(제2 주파수) 대역 : 925-960㎒)에 적용된다. 또한, 직렬 암 공진자(21s 및 22s), 병렬 암 공진자(21p 및 22p), 및 종결합형 공진기(23L)를 구성하는 탄성파 공진자(211 내지 215)의 각각은, 압전 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함하고 있다. 즉, 수신측 필터(20)는 압전 기판 상에 형성된 복수의 IDT 전극을 포함한 탄성 표면파 필터이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 종결합형 공진기(23L1)의 전극 구성을 도시하는 개략 평면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 종결합형 공진기(23L1)는, 탄성파 공진자(211 내지 215)와, 반사기(220 및 221)와, 입력 포트(23) 및 출력 포트(24)를 구비하고 있다.
탄성파 공진자(211 내지 215)는 각각, 서로 대향하는 한 쌍의 IDT 전극을 포함하고 있다. 탄성파 공진자(212 및 214)는 탄성파 공진자(213)를 탄성파 전파 방향(X축 방향)으로 끼워 넣도록 배치되고, 탄성파 공진자(211 및 215)는 탄성파 공진자(212 내지 214)를 탄성파 전파 방향으로 끼워 넣도록 배치되어 있다. 반사기(220 및 221)는 탄성파 공진자(211 내지 215)를 탄성파 전파 방향으로 끼워 넣도록 배치되어 있다. 또한, 탄성파 공진자(212 및 214)는 입력 포트(23)와 기준 단자 사이에 병렬 접속되고, 탄성파 공진자(211, 213 및 215)는 출력 포트(24)와 기준 단자 사이에 병렬 접속되어 있다.
수신측 필터(20)를 구성하는 각 탄성파 공진자의 전극 핑거 개수, IDT 전극 핑거 피치 및 평균 전극 핑거 피치는, 이하와 같다. 표 2는 종결합형 공진기(23L1 및 23L2)의 각 탄성파 공진자의 전극 핑거 개수, IDT 전극 핑거 피치 및 평균 전극 핑거 피치를 나타내고 있다. 표 3은 종결합형 공진기(23L1 및 23L2) 이외의 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자의 각 탄성파 공진자의 전극 핑거 개수 및 평균 전극 핑거 피치를 나타내고 있다. 또한, 종결합형 공진기에 있어서, 평균 전극 핑거 피치란, 전극 핑거가 짝수개일 때에는 반사기를 제외한 탄성파 공진자의 IDT 전극의 (각 전극 핑거의 전극 핑거 피치의 총합)/(전극 핑거의 개수), 전극 핑거가 홀수개일 때에는 (각 전극 핑거의 전극 핑거 피치의 총합)/{(전극 핑거의 개수-1)}이다.
또한, 종결합형 공진기(23L1 및 23L2)를 구성하는 탄성파 공진자의 개수는, 5개에 한정되지 않고, 수신측 필터(20)의 통과 특성에 따라서 적절히 결정되면 된다.
캔슬 회로(30)는 종결합형 공진기(31)를 구비하고 있다. 종결합형 공진기(31)는 탄성파 전파 방향을 따라서 배열된 3개의 탄성파 공진자(31a, 31b 및 31c)와, 탄성파 공진자(31a, 31b 및 31c)를 탄성파 전파 방향으로 끼워 넣도록 배치된 반사기(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
또한, 캔슬 회로(30)는 종결합형 공진기(31)만을 포함하고 있어도 되고, 종결합형 공진기(31) 이외에 다른 회로 소자를 갖고 있어도 된다. 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)는 일례로서, 종결합형 공진기(31)만을 구비한 캔슬 회로(30)를 사용한 구성으로 하고 있다.
탄성파 공진자(31a, 31b 및 31c)의 각각을 구성하는 IDT 전극은, 상술한 종결합형 공진기(23L1)에 있어서의 탄성파 공진자(211 내지 215)와 마찬가지로, 서로 대향하는 2개의 빗 형상을 갖는 IDT 전극을 포함하고 있다. 탄성파 공진자(31a, 31b 및 31c)는 압전 기판 상에 형성되어 있다. 탄성파 공진자(31a 및 31c)는 노드 N과 기준 단자에 접속되어 있다. 탄성파 공진자(31b)는, 노드 M과 기준 단자에 접속되어 있다.
또한, 탄성파 공진자(31a, 31b 및 31c)는 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20) 중 적어도 어느 것이 형성된 압전 기판 상에 형성되어 있어도 된다. 종결합형 공진기(31)가 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20) 중 적어도 어느 것과 동일한 압전 기판 상에 형성됨으로써, 멀티플렉서(1)를 소형화할 수 있다.
본 실시예에 관한 캔슬 회로(30)를 구성하는 각 탄성파 공진자의 전극 핑거 개수, IDT 전극 핑거 피치 및 평균 전극 핑거 피치는 표 4와 같다.
캔슬 회로(30)를 구성하는 종결합형 공진기(31)에 있어서의 탄성파 공진자의 평균 전극 핑거 피치는, 송신측 필터(10)를 구성하는 각 탄성파 공진자의 평균 전극 핑거 피치 및 수신측 필터(20)를 구성하는 각 탄성파 공진자의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작게 되어 있다. 즉, 종결합형 공진기(31)의 공진 주파수는, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 통과 대역보다도 높은 주파수이기 때문에, 종결합형 공진기(31)의 감쇠 대역은, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 통과 대역 내에 존재한다.
또한, 종결합형 공진기(31)를 구성하는 탄성파 공진자의 개수는, 3개에 한정되지 않고, 캔슬 회로(30)로서 필요한 통과 특성에 따라서 적절히 결정되면 된다.
[1-3. 실시예 및 비교예에 관한 멀티플렉서의 특성 비교]
이하, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)의 고주파 전송 특성을, 비교예에 관한 멀티플렉서의 고주파 전송 특성과 비교하면서 설명한다.
처음에, 비교예에 관한 멀티플렉서의 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 비교예 1에 관한 멀티플렉서(1a)의 구체적 회로 구성도이다. 도 5에 도시된 멀티플렉서(1a)는 송신측 필터(10)와, 수신측 필터(20)와, 공통 접속 단자(5)와, 송신측 단자(6)와, 수신측 단자(7)를 구비하고 있다. 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 구성은, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1a)에 있어서의 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)와 마찬가지이다. 즉, 멀티플렉서(1a)는 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여, 캔슬 회로(30)를 갖고 있지 않은 구성을 하고 있다.
또한, 비교예 2에 관한 멀티플렉서는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 마찬가지로, 송신측 필터(10)와, 수신측 필터(20)와, 캔슬 회로와, 공통 접속 단자(5)와, 송신측 단자(6)와, 수신측 단자(7)를 구비하고 있다. 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 구성은, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)에 있어서의 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)와 마찬가지이다. 또한, 캔슬 회로는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 캔슬 회로(30)와 마찬가지의 구성이지만, 각 탄성파 공진자의 IDT 전극 핑거 피치가 캔슬 회로(30)에 있어서의 각 탄성파 공진자의 IDT 전극 핑거 피치와 상이하다.
비교예 2에 관한 멀티플렉서의 캔슬 회로를 구성하는 각 탄성파 공진자의 전극 핑거 개수, IDT 전극 핑거 피치 및 평균 전극 핑거 피치는 표 5와 같다.
비교예 2에 관한 멀티플렉서에서는, 캔슬 회로를 구성하는 종결합형 공진기의 평균 전극 핑거 피치는, 수신측 필터(20)를 구성하는 직렬 암 공진자(21s 및 22s)의 평균 전극 핑거 피치보다 크게 되어 있다. 그 결과, 캔슬 회로를 구성하는 종결합형 공진기에 있어서의 공진 모드의 공진 주파수는, 수신측 필터(20)의 통과 대역 내에 있기 때문에, 수신측 필터(20)의 통과 대역 내에 캔슬 회로를 구성하는 종결합형 공진기의 통과 대역이 존재한다. 한편, 공진 모드의 공진 주파수는 송신측 필터(10)의 통과 대역보다도 높은 주파수로 되기 때문에, 캔슬 회로를 구성하는 종결합형 공진기의 감쇠 대역은, 송신측 필터(10)의 통과 대역 내에 존재한다.
이하, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 고주파 전송 특성을, 비교예 1 및 2에 관한 멀티플렉서의 고주파 전송 특성과 비교하면서 설명한다.
도 6a는 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 관한 송신측 필터(10)의 통과 특성을 비교한 도면이다. 또한, 도 6b는 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 관한 수신측 필터(20)의 통과 특성을 비교한 도면이다. 또한, 도 6c는 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 비교한 도면이다. 도 6a 내지 도 6c에서는, 실시예 1에 관한 특성을 실선, 비교예 1에 관한 특성을 파선, 비교예 2에 관한 특성을 일점쇄선으로 나타내고 있다.
또한, 본 실시예에서는, 송신측 필터(10)의 통과 대역(제1 주파수 대역)은 수신측 필터(20)의 통과 대역(제2 주파수 대역)보다도 저주파수측에 위치하고, 캔슬 회로(30)의 삽입 손실 극소점을 갖는 공진 리스폰스 주파수는, 제2 주파수 대역의 고역단에 위치한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 송신측 필터(10)에 있어서의 삽입 손실은, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)에서는, 비교예 1 및 2에 관한 멀티플렉서와 비교하여 거의 동등한 특성이 얻어지고 있다. 또한, 도 6b에 도시한 바와 같이, 수신측 필터(20)에 있어서의 삽입 손실에 대해서도, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)에서는, 비교예 1 및 2에 관한 멀티플렉서와 비교하여 거의 동등한 특성이 얻어지고 있다. 즉, 캔슬 회로(30)를 구비한 멀티플렉서(1)는 캔슬 회로를 구비하지 않는 멀티플렉서 및 캔슬 회로의 탄성파 공진자의 IDT 전극 핑거 피치가 큰 멀티플렉서와 비교하여, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 삽입 손실의 열화는 발생하고 있지 않다.
또한, 도 6c에 도시한 바와 같이, 송신 대역(880-915㎒)에 있어서의 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성은, 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 구성에서는 53.0dB, 비교예 2에 관한 멀티플렉서의 구성에서는 53.0dB, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 구성에서는 56.7dB로 되어 있다. 또한, 수신 대역(925-960㎒)에 있어서의 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성은, 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 구성에서는 53.0dB, 비교예 2에 관한 멀티플렉서의 구성에서는 57.6dB, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 구성에서는 60.6dB로 되어 있다.
따라서, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 구성에서는, 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성은, 비교예 1 및 2와 비교하여, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽 모두 양호하게 되어 있는 것을 알 수 있다.
도 7은 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성과, 실시예 1 및 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 도시하는 도면이다. 도 7에서는, 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 파선, 실시예 1에 있어서의 종결합형 공진기(31) 단체의 진폭 특성을 실선, 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 일점쇄선으로 나타내고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 있어서의 종결합형 공진기(31) 단체의 진폭 특성은, 비교예 1의 아이솔레이션 특성과 대략 일치하고 있다. 따라서, 캔슬 회로(30)를 사용한 멀티플렉서(1)에서는, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에 있어서, 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성은, 수신 대역의 진폭 특성과는 대략 일치하고 있지만, 송신 대역의 진폭 특성과는 일치하고 있지 않다. 따라서, 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기를 포함한 캔슬 회로를 사용한 멀티플렉서에서는, 수신 대역에 있어서만 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
비교예 2에 관한 멀티플렉서에서는, 수신 대역 내에 종결합형 공진기의 통과 대역이 존재하기 때문에, 송신 대역은 종결합형 공진기의 감쇠 대역으로 된다. 통과 대역과 감쇠 대역에서는 진폭 특성의 차가 크기 때문에, 종결합형 공진기의 공진자 파라미터의 조정에 의해 송수신 대역 중 어느 쪽인가의 진폭을 일치시키면, 다른 한쪽의 진폭 특성이 어긋나게 된다. 따라서, 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기의 구성에서는, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에 있어서의 아이솔레이션 특성을 개선하는 것은 어렵다. 비교예 2에 있어서의 종결합형 공진기의 구성에서는, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽이 종결합형 공진기의 통과 대역에 존재하도록 조정함으로써 진폭 특성의 차는 해소되지만, (1) 전기 기계 결합 계수가 큰 재료가 필요로 되는 것, (2) 전기 기계 결합 계수는 필터 특성에 의해 일의적으로 결정되는 것으로부터 실현은 곤란하다.
이에 반해, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)에서는, 종결합형 공진기(31)의 감쇠 대역에 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽이 존재하도록 조정함으로써, 멀티플렉서(1)의 송신 대역의 진폭 특성과 수신 대역의 진폭 특성의 차를 해소하고, 송신 대역과 수신 대역의 양쪽에 있어서 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션을 개선하고 있다. 또한, 종결합형 공진기(31)의 감쇠 대역에 발생하는 감쇠 극의 주파수를, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 감쇠극의 주파수와 일치시킴으로써, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 진폭 특성을, 보다 일치시킬 수 있다. 도 6c에 있어서, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)의 아이솔레이션 특성은, 비교예 2에 관한 멀티플렉서의 수신 대역의 아이솔레이션 특성과 비교해도, 아이솔레이션을 보다 개선할 수 있다.
또한, 종결합형 공진기(31)의 평균 전극 핑거 피치가, 송신측 필터(10), 수신측 필터(20)를 구성하는 각 공진기의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작게 되어 있으면, 종결합형 공진기(31)의 감쇠 대역이, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에서 존재하게 된다. 따라서, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다. 보다 바람직하게는, 실시예 1로서 나타낸 캔슬 회로(30)와 같이, 종결합형 공진기(31)의 진폭 특성의 피크의 주파수가, 송신 대역 및 수신 대역보다 높게 되어 있으면, 종결합형 공진기(31)의 감쇠 대역에 송신 대역 및 수신 대역 모두가 존재하게 되기 때문에, 아이솔레이션 특성이 보다 개선된다.
또한, 비교예 1의 구성보다도 실시예 1의 구성의 멀티플렉서(1)쪽이, 종결합형 공진기(31)의 공진 모드의 공진 주파수가 송신 대역으로부터 이격되어 있기 때문에, 내전력성도 양호하다. 공진 모드의 공진 주파수는, 송수신 대역의 주파수보다 높기 때문에, 종결합형 공진기(31)의 벌크파가 통과 대역에 도달하지 않아, 송수신 대역의 손실의 악화도 거의 없다.
또한, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 같이, 캔슬 회로(30)는 종결합형 공진기(31)만을 포함해도 송수신 대역의 양쪽에서 진폭 특성을 맞출 수 있기 때문에, 추가의 진폭 조정용의 용량 소자는 불필요하게 되고, 용량 소자가 없는 만큼, 소자의 소형화에 기여할 수 있다.
[1-4. 정리]
이상, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)에 따르면, 캔슬 회로에 있어서의 종결합형 공진기를 구성하는 공진기의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치가, 송신측 필터 및 수신측 필터를 구성하는 각 공진기의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작으므로, 캔슬 회로에 있어서의 종결합형 공진기의 감쇠 대역은, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽에서 존재하게 된다. 이에 의해, 멀티플렉서의 송신 대역의 진폭 특성과 수신 대역의 진폭 특성의 차를 해소할 수 있다. 따라서, 캔슬 회로에 있어서, 공통 접속 단자와 송신측 단자를 연결하는 제1 경로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을, 역위상의 상쇄 성분에 의해 양호하게 상쇄할 수 있다. 따라서, 송신 대역 및 수신 대역의 양쪽의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다.
(실시 형태 2)
다음에, 실시 형태 2에 관한 멀티플렉서(100)에 대하여 설명한다. 도 8은 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(100)의 구체적 회로 구성도이다.
본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(100)가 실시 형태 1에 관한 멀티플렉서(1)와 상이한 점은, 캔슬 회로가 종결합형 공진기와 용량 소자를 갖고 있는 점이다. 그 밖의 구성은 실시예 1과 마찬가지이다.
[2-1. 멀티플렉서의 회로 구성예]
이하에서는, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(100)의 회로 구성의 일례로서, 실시예 2에 관한 멀티플렉서(100)에 대하여 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서(100)는 송신측 필터(10)와, 수신측 필터(20)와, 캔슬 회로(130)를 구비하고 있다. 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 구성은, 실시 형태 1에 설명한 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 수신측 필터(20)의 통과 대역은, 송신측 필터(10)의 통과 대역보다도 높은 주파수로 되는 회로 구성으로 하고 있다.
캔슬 회로(130)는 종결합형 공진기(31)와, 용량 소자(32)를 구비하고 있다. 종결합형 공진기(31)는 공통 접속 단자(5)와 송신측 단자(6)를 연결하는 제1 경로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분에 대하여 역위상의 상쇄 성분을 생성한다. 종결합형 공진기(31)의 구성은, 실시 형태 1에 나타낸 종결합형 공진기(31)와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
용량 소자(32)는 상술한 상쇄 성분의 진폭 및 위상을 조정하기 위한 용량 소자이다. 용량 소자(32)는 일단이 노드 M에 접속되고, 타단이 종결합형 공진기(31)의 탄성파 공진자(31a)에 접속되어 있다. 즉, 용량 소자(32)는 종결합형 공진기(31)의 송신측 필터(10)측에만, 종결합형 공진기(31)와 직렬로 접속되어 있다. 또한, 용량 소자(32)의 일단은, 노드 M 대신에 송신측 단자(6)에 접속되어 있어도 된다.
용량 소자(32)는 탄성파 공진자를 포함하고 있다. 즉, 용량 소자(32)는 종결합형 공진기(31)와 직렬로 접속된 직렬 암 공진기이다. 용량 소자(32)의 공진 주파수는, 예를 들어 954㎒ 부근이며, 수신측 필터(20)의 통과 대역(제2 주파수 대역) 내의 주파수이다. 또한, 용량 소자(32)의 반공진 주파수는, 수신 대역 외의 987㎒이다. 이에 의해, 캔슬 회로(130)의 진폭 특성이 멀티플렉서(100)의 수신 대역의 진폭 특성에 가까워지기 때문에, 수신 대역의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 직렬 암 공진기의 내전력성도 향상시킬 수 있다.
용량 소자(32)는, 예를 들어 종결합형 공진기(31)가 형성된 압전 기판 상에 형성된 IDT 전극을 포함하고 있다. 종결합형 공진기(31) 및 용량 소자(32)가 동일한 압전 기판 상에 형성되어 있음으로써, 멀티플렉서(100)를 소형화할 수 있다.
또한, 도 8에서는, 용량 소자(32)를 탄성파 공진자로 나타내고 있지만, 이것은, 용량 소자(32)는 탄성파 공진자(예를 들어, 1포트 공진기)와 같은 용량성을 갖는 소자로 실현해도 된다는 의미이며, 반드시 탄성파 공진자에 한하지는 않고, 다른 구성의 용량 소자여도 된다.
일반적으로, 캔슬 회로에 직렬 부가되는 용량 소자로서는, 캔슬 회로가 병렬 접속되는 필터 회로와 캔슬 회로의 임피던스 정합을 고려하여, 종결합형 공진기의 양단에 분배 배치되는 것이 생각된다.
이에 반해, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(100)의 구성에 따르면, 캔슬 회로(130)의 용량 소자(32)는 종결합형 공진기(31)의 노드 N측에는 배치되지 않고, 노드 M측에만 배치되어 있다. 이에 의해, 용량 소자가 종결합형 공진기의 양단에 분배 배치된 구성(용량 소자가 2개 직렬 배치된 경우)과 동일한 정전 용량을 확보하기 위해서는, 직렬 배치된 2개의 용량 소자 중 1개보다도 작은 정전 용량을 갖는 용량 소자(32)를, 종결합형 공진기(31)의 노드 M측에만 배치하면 된다. 따라서, 2개의 용량 소자가 배치된 캔슬 회로와 비교하여, 캔슬 회로(130)를 소형화할 수 있다.
또한, 소정의 정전 용량이 필요한 캔슬 회로에 있어서, 용량 소자(32)를 종결합형 공진기(31)의 노드 M측에만 배치함으로써, 노드 M측으로부터 캔슬 회로(130)를 본 경우의 임피던스를, 노드 N측으로부터 캔슬 회로(130)를 본 경우의 임피던스보다도 크게 할 수 있다. 이 때문에, 제1 주파수 대역의 신호가 송신측 필터(10)로부터 수신측 필터(20)쪽으로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
[2-2. 실시예 및 비교예에 관한 멀티플렉서의 특성 비교]
도 9a는 실시예 1 및 2에 관한 송신측 필터(10)의 통과 특성을 비교한 도면이다. 도 9b는 실시예 1 및 2에 관한 수신측 필터(20)의 통과 특성을 비교한 도면이다. 도 9c는 실시예 1 및 2에 관한 멀티플렉서(1 및 100)의 아이솔레이션 특성을 비교한 도면이다. 도 9a, 도 9b 및 도 9c에서는, 실시예 1에 관한 특성을 실선, 실시예 2에 관한 특성을 파선으로 나타내고 있다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 송신측 필터(10)에 있어서의 삽입 손실은, 실시예 2에 관한 멀티플렉서(100)에서는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여 거의 동등한 특성이 얻어지고 있다. 또한, 도 9b에 도시한 바와 같이, 수신측 필터(20)에 있어서의 삽입 손실에 대해서도, 실시예 2에 관한 멀티플렉서(100)에서는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여 거의 동등한 특성이 얻어지고 있다. 즉, 캔슬 회로(130)를 구비한 멀티플렉서(100)는 캔슬 회로(30)를 구비한 멀티플렉서(1)와 비교하여, 송신측 필터(10) 및 수신측 필터(20)의 삽입 손실의 열화는 발생하고 있지 않다.
또한, 도 9c에 도시한 바와 같이, 송신 대역(880-915㎒)에 있어서의 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성은, 실시예 2에 관한 멀티플렉서(100)에서는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 거의 동일한 특성이 얻어지고 있다. 또한, 수신 대역(925-960㎒)에 있어서의 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성은, 실시예 2에 관한 멀티플렉서(100)에서는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여, 수신 대역의 고역측에 있어서 2.5dB 개선되어 있다.
도 10은 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성과, 실시예 2에 있어서의 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 도시하는 도면이다. 도 10에서는, 비교예 1에 관한 멀티플렉서의 아이솔레이션 특성을 실선, 실시예 2에 관한 종결합형 공진기 단체의 진폭 특성을 파선으로 나타내고 있다.
멀티플렉서의 수신 대역이 송신 대역보다도 고주파수측에 있고, 또한 송신측 필터(10)를 래더형 필터로 구성한 경우, 래더형 필터의 감쇠 대역에서는 저역측에 감쇠극이 발생한다. 그 때문에, 래더형 필터의 감쇠 대역의 저역측에서는 감쇠량이 크고, 고역측에서는 감쇠량이 작아지는 경향이 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(100)에서는, 용량 소자(32)의 공진 주파수를 멀티플렉서(100)의 수신 대역의 고역측 부근에 배치하고 있다. 이에 의해, 도 10에 도시한 바와 같이, 캔슬 회로(130)의 진폭 특성이, 수신 대역에 있어서의 멀티플렉서(100)의 아이솔레이션 특성에 보다 가까워진다. 따라서, 실시예 2에 관한 멀티플렉서(100)에서는, 실시예 1에 관한 멀티플렉서(1)와 비교하여, 수신 대역에 있어서의 송신측 필터(10)와 수신측 필터(20)의 아이솔레이션 특성을 더욱 양호하게 할 수 있다.
[2-3. 정리]
이상, 본 실시 형태에 관한 멀티플렉서(1)에 따르면, 캔슬 회로(130)가 용량 소자(32)를 가짐으로써, 공통 접속 단자(5)와 송신측 단자(6)를 연결하는 제1 경로를 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분과 역위상의 상쇄 성분의 진폭 및 위상을 조정할 수 있다.
또한, 용량 소자(32)를 탄성파 공진자를 포함하는 직렬 암 공진기로 구성하고, 직렬 암 공진자의 공진 주파수를 수신측 필터(20)의 통과 대역 내의 주파수로 함으로써, 캔슬 회로(130)의 진폭 특성을 멀티플렉서(100)의 수신 대역의 진폭 특성에 가까워지게 할 수 있다. 이에 의해, 수신 대역에 있어서의 멀티플렉서(100)의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다.
(그 밖의 실시 형태 등)
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 멀티플렉서에 대하여, 듀플렉서의 구성을 실시예로서 들어 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 실시예에 다음과 같은 변형을 실시한 양태도, 본 발명에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기한 캔슬 회로에 있어서의 종결합형 공진기는, 탄성파 지연선이어도 된다. 탄성파 지연선은, 적어도 하나의 IDT 전극을 포함하는 지연선이다. 또한, 탄성파 지연선의 공진 주파수는, 제1 필터 회로의 통과 대역 및 제2 필터 회로의 통과 대역보다 높은 주파수이다.
또한, 캔슬 회로는, 종결합형 공진기 또는 탄성파 지연선만을 포함하고 있어도 되고, 용량 소자 등의 다른 소자를 더 갖는 구성이어도 된다.
또한, 캔슬 회로는, 노드 M 대신에 송신측 단자(6), 노드 N 대신에 수신측 단자(7)에 접속되어 있어도 된다.
또한, 종결합형 공진기를 구성하는 탄성파 공진자의 개수는 3개에 한정되지 않고, 캔슬 회로로서 필요한 통과 특성에 따라서 적절히 결정되면 된다.
또한, 제1 필터 회로, 제2 필터 회로 및 캔슬 회로를 구성하는 탄성파 공진자의 구성은 상술한 구성에 한하지 않고 적절히 변경해도 된다. 예를 들어, 각 탄성파 공진자의 IDT 전극의 전극 핑거 피치는, 상술한 것에 한하지 않고, 캔슬 회로를 구성하는 탄성파 공진자의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치가 다른 각 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작은 것이면 적절히 변경해도 된다.
또한, 상기 실시예에 관한 압전 기판은, 적어도 일부에 압전성을 갖는 기판이어도 된다. 상기 기판은, 예를 들어 표면에 압전 박막을 구비하고, 당해 압전 박막과 음속이 상이한 막, 및 지지 기판 등의 적층체를 포함하고 있어도 된다. 또한, 상기 기판은, 기판 전체에 압전성을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 상기 기판은, 압전체층 1층을 포함하는 압전 기판으로 된다.
또한, 본 발명에 관한 멀티플렉서는, 실시예와 같은 Band8의 듀플렉서에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 관한 멀티플렉서는, 2개의 밴드에 대하여 각각 송수신을 행하는 쿼드플렉서, 나아가 3 이상의 밴드에 대하여 송수신을 행하는 멀티플렉서여도 된다. 또한, 본 발명에 관한 멀티플렉서는, 복수의 수신 주파수 대역을 갖는 분파기, 또는, 복수의 송신 주파수 대역을 갖는 합파기로서 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 멀티플렉서를 구성하는 송신측 필터, 수신측 필터 및 종결합형 공진기로서, IDT 전극을 갖는 탄성 표면파 필터를 예시하였다. 그러나, 본 발명에 관한 멀티플렉서를 구성하는 각 필터 및 공진기는, 탄성 경계파나 BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터 및 탄성파 공진기여도 된다. 이것에 의해서도, 상기 실시 형태에 관한 멀티플렉서가 갖는 효과와 마찬가지의 효과를 발휘하는 것이 가능하다.
또한, 예를 들어 멀티플렉서에 있어서, 각 구성 요소의 사이에, 인덕터나 캐패시터가 접속되어 있어도 상관없다. 또한, 당해 인덕터에는, 각 구성 요소간을 연결하는 배선에 의한 배선 인덕터가 포함되어도 된다.
본 발명은 멀티 밴드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 저손실 또한 고아이솔레이션의 멀티플렉서로서, 휴대 전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 1a, 100 : 멀티플렉서
2 : 안테나 소자
3 : 정합용 인덕터
5 : 공통 접속 단자
6 : 송신측 단자(제1 단자)
7 : 수신측 단자(제2 단자)
10 : 송신측 필터(제1 필터 회로)
11p, 12p, 13p : 병렬 암 공진자(IDT 전극)
11s, 12s1, 12s2, 13s1, 13s2, 14s1, 14s2 : 직렬 암 공진자(IDT 전극)
15, 16 : 인덕터
20 : 수신측 필터(제2 필터 회로)
21p, 22p : 병렬 암 공진자(IDT 전극)
21s, 22s : 직렬 암 공진자(IDT 전극)
23L, 23L1, 23L2, 31 : 종결합형 공진기
23 : 입력 포트
24 : 출력 포트
30, 130 : 캔슬 회로
31a, 31b, 31c, 211, 212, 213, 214, 215 : 탄성파 공진자
32 : 용량 소자(직렬 암 공진기)
50 : 압전 기판
51 : 고음속 지지 기판
52 : 저음속막
53 : 압전막
54, 101a, 101b : IDT 전극
55 : 보호층
110a, 110b : 전극 핑거
111a, 111b : 버스 바 전극
220, 221 : 반사기
541 : 밀착층
542 : 주 전극층
2 : 안테나 소자
3 : 정합용 인덕터
5 : 공통 접속 단자
6 : 송신측 단자(제1 단자)
7 : 수신측 단자(제2 단자)
10 : 송신측 필터(제1 필터 회로)
11p, 12p, 13p : 병렬 암 공진자(IDT 전극)
11s, 12s1, 12s2, 13s1, 13s2, 14s1, 14s2 : 직렬 암 공진자(IDT 전극)
15, 16 : 인덕터
20 : 수신측 필터(제2 필터 회로)
21p, 22p : 병렬 암 공진자(IDT 전극)
21s, 22s : 직렬 암 공진자(IDT 전극)
23L, 23L1, 23L2, 31 : 종결합형 공진기
23 : 입력 포트
24 : 출력 포트
30, 130 : 캔슬 회로
31a, 31b, 31c, 211, 212, 213, 214, 215 : 탄성파 공진자
32 : 용량 소자(직렬 암 공진기)
50 : 압전 기판
51 : 고음속 지지 기판
52 : 저음속막
53 : 압전막
54, 101a, 101b : IDT 전극
55 : 보호층
110a, 110b : 전극 핑거
111a, 111b : 버스 바 전극
220, 221 : 반사기
541 : 밀착층
542 : 주 전극층
Claims (7)
- 고주파 신호가 입출력되는 공통 접속 단자, 제1 단자 및 제2 단자와,
제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자 사이에 접속된 제1 필터 회로와,
상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자 사이에 접속된 제2 필터 회로와,
상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자를 연결하는 제1 경로 상에 있는 제1 노드 또는 상기 제1 단자와, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자를 연결하는 제2 경로 상에 있는 제2 노드 또는 상기 제2 단자 사이에 접속되며, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로 상을 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄하기 위한 캔슬 회로를 구비하고,
상기 캔슬 회로는, 적어도 하나의 종결합형 공진기를 갖고, 당해 종결합형 공진기에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치는, 상기 제1 필터 회로의 통과 대역을 구성하는 각 공진자에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치, 및, 상기 제2 필터 회로의 통과 대역을 구성하는 각 공진자에 있어서의 IDT 전극의 평균 전극 핑거 피치 중에서 가장 작은 멀티플렉서. - 제1항에 있어서,
상기 캔슬 회로는, 상기 종결합형 공진기와 직렬로 접속된 용량 소자를 갖는 멀티플렉서. - 제2항에 있어서,
상기 제1 필터 회로는, 래더형 필터를 포함하고,
상기 제2 주파수 대역은, 상기 제1 주파수 대역보다 고주파수측에 있고,
상기 용량 소자는, 직렬 암 공진기를 포함하고,
상기 직렬 암 공진기의 공진 주파수는, 상기 제2 주파수 대역 내의 주파수인 멀티플렉서. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 용량 소자는, 상기 캔슬 회로의 편측에만 배치되어 있는 멀티플렉서. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용량 소자는, 상기 캔슬 회로의 상기 제1 노드 또는 상기 제1 단자와 접속되어 있는 멀티플렉서. - 제1항에 있어서,
상기 캔슬 회로는, 종결합형 공진기만을 포함하고 있는 멀티플렉서. - 고주파 신호가 입출력되는 공통 접속 단자, 제1 단자 및 제2 단자와,
제1 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자 사이에 접속된 제1 필터 회로와,
상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역을 통과 대역으로 하고, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자 사이에 접속된 제2 필터 회로와,
상기 공통 접속 단자와 상기 제1 단자를 연결하는 제1 경로 상에 있는 제1 노드 또는 상기 제1 단자와, 상기 공통 접속 단자와 상기 제2 단자를 연결하는 제2 경로 상에 있는 제2 노드 또는 상기 제2 단자 사이에 접속되며, 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로 상을 흐르는 소정의 주파수 대역의 성분을 상쇄하기 위한 캔슬 회로를 구비하고,
상기 캔슬 회로는, 적어도 하나의, 종결합형 공진기 또는 탄성파 지연선을 갖고,
상기 종결합형 공진기 또는 상기 탄성파 지연선의 공진 주파수는, 상기 제1 필터 회로의 통과 대역 및 상기 제2 필터 회로의 통과 대역보다 높은 주파수인 멀티플렉서.
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