KR20190033597A - 탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 - Google Patents

탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치 Download PDF

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Abstract

필터(10)는, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상에 접속된 직렬 암 공진자(s1)와, 당해 경로 상의 동일 노드(x1)와 접지의 사이에 접속된 병렬 암 공진자(p1, p2)를 갖고, 병렬 암 공진자(p2)에 있어서의 공진 주파수는, 병렬 암 공진자(p1)에 있어서의 공진 주파수보다도 높고, 병렬 암 공진자(p2)에 있어서의 반공진 주파수는, 병렬 암 공진자(p1)에 있어서의 반공진 주파수보다도 높으며, 병렬 암 공진자(p1, p2)는, IDT 전극을 갖는 탄성파 공진자로 이루어지고, 병렬 암 공진자(p2)에 있어서의 IDT 전극(131)은, 병렬 암 공진자(p1)에 있어서의 IDT 전극(121)보다도, 복수의 전극 핑거의 피치에 대한 복수의 전극 핑거의 폭의 비인 듀티비가 크다.

Description

탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치
본 발명은, 공진자를 갖는 탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래, 래더형 필터 등의 탄성파 필터 장치로서, 직렬 암과 접지를 연결하는 1개의 병렬 암에 대하여, 제1 병렬 암 공진자, 및 서로 직렬 접속된 상태에서 당해 제1 병렬 암 공진자에 병렬 접속된 복수의 제2 병렬 암 공진자를 설치하는 구성이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 탄성파 필터 장치에서는, 복수의 제2 병렬 암 공진자의 공진 주파수가 직렬 암 공진자의 반공진 주파수보다도 높으며, 또한, 당해 복수의 제2 병렬 암 공진자 중 적어도 하나의 제2 병렬 암 공진자의 반공진 주파수가 다른 제2 병렬 암 공진자의 반공진 주파수와 상이하다. 이에 의해, 이 탄성파 필터 장치는, 저지 영역(감쇠 대역) 내의 특정한 주파수 대역에 있어서, 감쇠량이 큰 감쇠 영역의 폭을 넓힐 수 있다.
일본 특허공개 제2014-68123호 공보
여기서, 근년의 멀티 밴드화 등에 대한 대응에 수반하여, 이동체 통신기의 프론트엔드부에 배치되는 필터에는, 저손실화 및 고선택도화(자 대역에 인접하는 다른 대역과의 상호 간섭의 억제)가 요구되고 있다. 즉, 필터 특성에 대하여, 통과 대역 내의 손실을 억제하며, 또한, 감쇠 슬로프의 급준도(소위 「통과 대역단의 첨예도」)를 높이는 것이 요구되고 있다.
그러나, 상기 종래의 탄성파 필터 장치에서는, 필터 특성이 공진자의 Q에 의해 제약되기 때문에, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모하는 것이 어려웠다. 여기서, 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모한다라 함은, 구체적으로는, 통과 대역의 양측에 있어서 통과 대역으로부터 감쇠 대역에 걸쳐서 형성되는 2개의 감쇠 슬로프 중 고역측의 감쇠 슬로프의 급준도를 높이는 것을 의미한다.
그래서, 본 발명은, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모할 수 있는 탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따른 탄성파 필터 장치는, 제1 입출력 단자와 제2 입출력 단자를 연결하는 경로 상에 접속된 직렬 암 공진 회로와, 상기 경로 상의 동일 노드와 접지의 사이에 접속된 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자를 갖고, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수는, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수보다도 높고, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수는, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수보다도 높으며, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, IDT 전극을 갖는 탄성파 공진자로 이루어지고, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극은, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극보다도, 복수의 전극 핑거의 피치에 대한 복수의 전극 핑거의 폭의 비인 듀티비가 크다.
본원 발명자는 예의 검토한 결과, 다음과 같은 사실을 알아내었다. 즉, 공진자 단체의 임피던스 특성에 대해서는, IDT 전극의 듀티비가 클수록 공진 주파수의 Q가 높아지고, 반대로, IDT 전극의 듀티비가 작을수록 반공진 주파수의 Q가 높아진다. 또한, 필터 특성에 대해서는, 제2 병렬 암 공진자의 공진 주파수 Q가 높고, 제1 병렬 암 공진자의 반공진 주파수 Q가 높을수록, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도를 개선할 수 있다. 따라서, 제2 병렬 암 공진자를 구성하는 IDT 전극의 듀티비를, 제1 병렬 암 공진자를 구성하는 IDT 전극의 듀티비보다 크게 함으로써, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모할 수 있다.
또한, 상기 직렬 암 공진 회로는, IDT 전극을 갖는 탄성파 공진자를 갖고, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극은, 상기 직렬 암 공진 회로에 있어서의 IDT 전극보다도, 상기 듀티비가 작아도 된다.
필터의 통과 대역은, 직렬 암 공진 회로의 공진 주파수와 병렬 암 공진 회로(본 형태에서는 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자의 병렬 접속 회로)의 저역측의 반공진 주파수로 형성된다. 상술한 바와 같이, 공진자 단체의 임피던스 특성에 대해서는, IDT 전극의 듀티비가 클수록 공진 주파수의 Q가 높아지고, 반대로, IDT 전극의 듀티비가 작을수록 반공진 주파수의 Q가 높아진다. 이 때문에, 직렬 암 공진 회로를 구성하는 적어도 1 이상의 IDT 전극(직렬 암 공진 회로가 직렬 암 공진자의 경우는 1개의 IDT 전극, 직렬 암 공진 회로가 종결합 공진자의 경우에는 복수의 IDT 전극)의 듀티비를 크게 함으로써 직렬 암 공진 회로의 공진 주파수 Q를 높게 하여, 통과 대역 내의 더 한층의 저손실화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, 병렬 접속되어 있어도 된다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 적어도 한쪽에 직렬 접속되고, 또한, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자를 가져도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서 제1 통과 특성과 제2 통과 특성을 전환하는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자는, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제2 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되어 있어도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 고역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역단의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자는, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제1 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되어 있어도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 저역단의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자는, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 제2 병렬 암 공진자가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있어도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 양측의 극(감쇠극)의 주파수를 모두 전환할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제1 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되고, 또한, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자와, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제2 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되며, 또한, 서로 병렬 접속된 다른 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자를 더 가져도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 고역측 및 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역단 및 통과 대역 저역단의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 튜너블 필터는, 예를 들어 대역폭을 유지하면서, 중심 주파수를 시프트할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, 직렬 접속되어 있어도 된다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 한쪽에 병렬 접속된 스위치 소자를 가져도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역측에 감쇠극이 추가되기 때문에, 통과 대역 고역측의 감쇠를 얻는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극은, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극보다도, 복수의 전극 핑거의 쌍수에 대한 복수의 전극 핑거의 교차폭의 비인 종횡비가 작아도 된다.
본원 발명자는 예의 검토한 결과, 다음의 사실을 알아내었다. 즉, 공진자 단체의 임피던스 특성에 대해서는, IDT 전극의 종횡비가 작을수록 공진 주파수의 Q가 높아지고, 반대로, IDT 전극의 종횡비가 클수록 반공진 주파수의 Q가 높아진다. 또한, 필터 특성에 대해서는, 제2 병렬 암 공진자의 공진 주파수 Q가 높고, 제1 병렬 암 공진자의 반공진 주파수 Q가 높을수록, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도를 개선할 수 있다. 따라서, 제2 병렬 암 공진자를 구성하는 IDT 전극의 종횡비를, 제1 병렬 암 공진자를 구성하는 IDT 전극의 종횡비보다 작게 함으로써, 통과 대역 내의 더 한층의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 더 한층의 개선을 도모할 수 있다.
또한, 상기 직렬 암 공진 회로는, 1 이상의 탄성파 공진자로 이루어지는 직렬 암 공진자이며, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자와 함께 래더형 필터 구조를 구성해도 된다.
이에 의해, 래더형 대역 통과 필터를 구성할 수 있어, 급준성이 높은 통과 특성을 실현할 수 있다.
또한, 상기 직렬 암 공진 회로는, 복수의 탄성파 공진자로 이루어지는 종결합 공진자여도 된다.
이에 의해, 감쇠 강화 등이 요구되는 필터 특성에 적응하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 고주파 프론트엔드 회로는, 상기 탄성파 필터 장치와, 상기 탄성파 필터 장치에 접속된 증폭 회로를 구비한다.
이에 의해, 저손실화와 고선택도화(자 대역에 인접하는 다른 대역과의 상호 간섭의 억제)의 양립을 도모할 수 있는 고주파 프론트엔드 회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 통신 장치는, 안테나 소자에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와, 상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로의 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 상기 고주파 프론트엔드 회로를 구비한다.
이에 의해, 저손실화와 고선택도화(자 대역에 인접하는 다른 대역과의 상호 간섭의 억제)의 양립을 도모할 수 있는 통신 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 의하면, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모할 수 있다.
도 1a는, 실시 형태 1에 따른 필터의 회로 구성도이다.
도 1b는, 실시 형태 1에 따른 필터의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 공진자의 구조를 모식적으로 나타내는 도면의 일례이다.
도 3은, 실시 형태 1에 따른 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 전형례 1의 공진자에 있어서, 듀티비를 할당한 경우의 공진 주파수 및 반공진 주파수 및 Q의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 실시 형태 1의 공진자에 있어서, 듀티비를 변화시킨 경우의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은, 실시예 및 비교예의 필터의 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7a는, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터의 회로 구성도이다.
도 7b는, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9a는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 9b는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10a는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 10b는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11a는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 11b는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12a는, 실시 형태 2의 적용예 4에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 12b는, 실시 형태 2의 적용예 4에 있어서의 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 13a는, 실시 형태 2의 적용예 5에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 13b는, 실시 형태 2의 적용예 5에 있어서의 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 14는, 실시 형태 3에 따른 고주파 프론트엔드 회로 및 그 주변 회로의 구성도이다.
도 15는, 실시 형태 3의 변형예에 따른 고주파 프론트엔드 회로의 구성도이다.
도 16은, 기타 실시 형태에 따른 필터의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 실시예 및 도면을 이용하여 상세히 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 도시된 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는, 반드시 엄밀하지 않다. 또한, 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다.
(실시 형태 1)
[1. 필터의 회로 구성]
도 1a는, 실시 형태 1에 따른 필터(10)의 회로 구성도이다.
필터(10)는, 예를 들어 멀티 모드/멀티 밴드 대응의 휴대 전화의 프론트엔드부에 배치되는, 고주파 필터 회로이다. 필터(10)는, 예를 들어 LTE(Long Term Evolution) 등의 통신 규격에 준거한 멀티 밴드 대응의 휴대 전화에 내장되고, 소정의 대역(Band)의 고주파 신호를 필터링하는 대역 통과 필터이다. 이 필터(10)는, 탄성파 공진자를 사용하여 고주파 신호를 필터링하는 탄성파 필터 장치이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 필터(10)는, 직렬 암 공진자 s1과, 병렬 암 공진자 p1 및 p2를 구비한다.
직렬 암 공진자 s1은, 입출력 단자(11m)(제1 입출력 단자)와 입출력 단자(11n)(제2 입출력 단자)의 사이에 접속되어 있다. 즉, 직렬 암 공진자 s1은, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상에 설치된 직렬 암 공진 회로이다. 또한, 당해 직렬 암 공진 회로에는, 직렬 암 공진자 s1로 한정되지 않고, 1 이상의 탄성파 공진자로 이루어지는 직렬 암 공진 회로가 설치되어 있으면 된다. 본 실시 형태에서는, 당해 직렬 암 공진 회로는, 1개의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있지만, 복수의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있어도 무방하다. 복수의 탄성파 공진자에 의해 구성되는 직렬 암 공진 회로에는, 예를 들어 복수의 탄성파 공진자로 이루어지는 종결합 공진자, 혹은 1개의 탄성파 공진자가 직렬 분할 등이 된 복수의 분할 공진자가 포함된다. 예를 들어, 직렬 암 공진 회로로서 종결합 공진자를 사용함으로써, 감쇠 강화 등의 요구되는 필터 특성에 적응하는 것이 가능해진다.
병렬 암 공진자 p1은, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상의 노드(도 1a에서는 노드 x1)와 접지(기준 단자)에 접속되어 있는 제1 병렬 암 공진자이다. 즉, 병렬 암 공진자 p1은, 상기 경로 상의 노드 x1과 접지를 연결하는 병렬 암 공진 회로에 설치된 공진자이다.
병렬 암 공진자 p2는, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상의 노드(도 1a에서는 노드 x1)와 접지(기준 단자)에 접속되어 있는 제2 병렬 암 공진자이다. 즉, 병렬 암 공진자 p2는, 상기 직렬 암 상의 노드 x1과 접지를 연결하는 병렬 암 공진 회로에 설치된 공진자이다.
이들 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 상기 경로 상의 동일 노드 x1과 접지의 사이에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는 병렬 접속되어, 노드 x1과 접지의 사이에 접속되어 있다. 여기서, 「동일 노드」는, 전송 선로 상의 1점뿐만 아니라, 공진자 또는 임피던스 소자를 통하지 않고 위치하는 전송 선로 상의 서로 다른 2점도 포함된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노드 x1은, 직렬 암 공진자 s1의 입출력 단자(11n)측에 있지만, 직렬 암 공진자 s1의 입출력 단자(11m) 측에 있어도 무방하다.
또한, 이들 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 위(직렬 암 위)의 노드 x1과 접지의 사이에 접속된 병렬 암 공진 회로를 구성한다. 즉, 당해 병렬 암 공진 회로는, 직렬 암과 접지를 연결하는 1개의 병렬 암에 설치되어 있다. 따라서, 직렬 암 공진 회로(본 실시 형태에서는 직렬 암 공진자 s1)는, 병렬 암 공진 회로(본 실시 형태에서는 병렬 암 공진자 p1 및 p2)와 함께 래더형 필터 구조(본 실시 형태에서는 1단의 래더형 필터 구조)를 구성한다.
즉, 병렬 암 공진자 p1 및 p2에 의해 구성되는 병렬 암 공진 회로는, 직렬 암 공진자 s1과 함께 필터(10)의 통과 대역을 형성한다.
[2. 구조]
[2-1. 전극 구조]
다음으로, 필터(10)의 구조에 대하여 설명한다.
도 1b는, 실시 형태 1에 따른 필터(10)의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 필터(10)를 구성하는 각 공진자(직렬 암 공진자 s1, 병렬 암 공진자 p1 및 p2)는, 탄성파를 사용한 탄성파 공진자이다. 이에 의해, 필터(10)를, 압전성을 갖는 기판 상에 형성된 IDT(InterDigital Transducer) 전극에 의해 구성할 수 있으므로, 급준도가 높은 통과 특성을 갖는 소형이면서 높이가 낮은 필터 회로를 실현할 수 있다. 또한, 압전성을 갖는 기판은, 적어도 표면에 압전성을 갖는 기판이다. 당해 기판은, 예를 들어 표면에 압전 박막을 구비하고, 당해 압전 박막과 음속이 서로 다른 막, 및 지지 기판 등의 적층체로 구성되어 있어도 된다. 또한, 당해 기판은, 예를 들어 고음속 지지 기판과, 고음속 지지 기판 상에 형성된 압전 박막을 포함하는 적층체, 고음속 지지 기판과, 고음속 지지 기판 상에 형성된 저음속막과, 저음속막 상에 형성된 압전 박막을 포함하는 적층체 또는, 지지 기판과, 지지 기판 상에 형성된 고음속막과, 고음속막 상에 형성된 저음속막과, 저음속막 상에 형성된 압전 박막을 포함하는 적층체여도 된다. 또한, 당해 기판은, 기판 전체에 압전성을 갖고 있어도 된다.
각 공진자는, 탄성파를 여진하는 IDT 전극과, 당해 IDT 전극을 탄성파 전반 방향의 양측으로부터 끼워 넣도록 배치된 1대의 반사기를 갖는다.
구체적으로는, 직렬 암 공진자 s1은, IDT 전극(111) 및 1대의 반사기(112)에 의해 구성되어 있다. 병렬 암 공진자 p1은, IDT 전극(121) 및 1대의 반사기(122)에 의해 구성되어 있다. 병렬 암 공진자 p2는, IDT 전극(131) 및 1대의 반사기(132)에 의해 구성되어 있다.
여기서, 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)에 있어서의 공진 주파수는, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)에 있어서의 공진 주파수보다도 높다. 공진자에 있어서의 공진 주파수는, 임피던스가 극소로 되는 특이점(이상적으로는 임피던스가 0으로 되는 점)의 주파수이다. 또한, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 반공진 주파수는, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 반공진 주파수보다도 높다. 공진자에 있어서의 반공진 주파수는, 임피던스가 극대로 되는 특이점(이상적으로는 임피던스가 무한대로 되는 점)의 주파수이다. 또한, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극(131)은, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극(121)보다도, 복수의 전극 핑거의 피치에 대한 복수의 전극 핑거의 폭의 비인 듀티비가 크다. 또한, 본 실시 형태에서는, 직렬 암 공진자 s1(직렬 암 공진 회로)에 있어서의 IDT 전극(111)(직렬 암 공진 회로가 종결합 공진자의 경우, 복수의 IDT 전극)은, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극(121)보다도 듀티비가 크다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 직렬 암 공진자 s1의 IDT 전극(111)의 복수의 전극 핑거의 폭(라인 폭)을 Ws1로 하고, 인접하는 전극 핑거 간의 스페이스 폭을 Ss1로 한다. 병렬 암 공진자 p1의 IDT 전극(121)의 복수의 전극 핑거의 폭을 Wp1로 하고, 인접하는 전극 핑거 간의 스페이스 폭을 Sp1로 한다. 병렬 암 공진자 p2의 IDT 전극(131)의 전극 핑거 폭을 Wp2로 하고, 인접하는 전극 핑거 간의 스페이스 폭을 Sp2로 한다. 이때, IDT 전극(131)의 듀티비인 Wp2/(Wp2+Sp2)는, IDT 전극(121)의 듀티비인 Wp1/(Wp1+Sp1)보다도 크고, IDT 전극(111)의 듀티비인 Ws1/(Ws1+Ss1)은, IDT 전극(121)의 듀티비인 Wp1/(Wp1+Sp1)보다도 크다. 즉, Wp2/(Wp2+Sp2)>Wp1/(Wp1+Sp1) 및 Ws1/(Ws1+Ss1)>Wp1/(Wp1+Sp1)의 관계가 충족된다.
또한, 본 실시 형태에서는, IDT 전극(111, 121 및 131)의 쌍수, 및 교차폭은 서로 동일하지만, 적어도 하나의 IDT 전극의 쌍수, 및 교차폭은 다른 IDT 전극의 쌍수, 및 교차폭과 상이해도 무방하다.
[2-2. 공진자 구조]
이하, 필터(10)를 구성하는 각 공진자의 구조에 대하여, 임의의 공진자에 착안하여 보다 상세히 설명한다. 또한, 다른 공진자에 대해서는, 당해 임의의 공진자와 대략 동일한 구조를 갖기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
도 2는, 본 실시 형태에 있어서의 공진자의 구조를 모식적으로 나타내는 도면의 일례이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 단면도이다. 또한, 도 2에 도시된 공진자는, 필터(10)를 구성하는 각 공진자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 것이다. 이 때문에, 필터(10)의 각 공진자의 IDT 전극을 구성하는 전극 핑거의 개수나 길이 등은, 상기 도면에 도시한 IDT 전극의 전극 핑거 개수나 길이로 한정되지 않는다. 또한, 상기 도면에서는, 공진자를 구성하는 반사기에 대해서는 도시를 생략하였다.
상기 도면의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 공진자는, IDT 전극(101)과, 당해 IDT 전극(101)이 형성된 압전 기판(102)과, 당해 IDT 전극(101)을 덮는 보호층(103)을 구비한다. 이하, 이들 구성 요소에 대하여 상세히 설명한다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 압전 기판(102)의 상에는, IDT 전극(101)을 구성하는 서로 대향하는 한 쌍의 빗살 전극(101a 및 101b)이 형성되어 있다. 빗살 전극(101a)은, 서로 평행한 복수의 전극 핑거(110a)와, 복수의 전극 핑거(110a)를 접속하는 버스 바 전극(111a)으로 구성되어 있다. 또한, 빗살 전극(101b)은, 서로 평행한 복수의 전극 핑거(110b)와, 복수의 전극 핑거(110b)를 접속하는 버스 바 전극(111b)으로 구성되어 있다. 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)는, 전반 방향과 직교하는 방향을 따라서 형성되어 있다.
또한, 빗살 전극(101a 및 101b)은, 각각이 단체에서 IDT 전극이라 칭해지는 경우도 있다. 단, 이하에서는, 편의상 한 쌍의 빗살 전극(101a 및 101b)에 의해 1개의 IDT 전극(101)이 구성되어 있는 것으로서 설명한다.
또한, 복수의 전극 핑거(110a 및 110b), 및 버스 바 전극(111a 및 111b)으로 구성되는 IDT 전극(101)은, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 밀착층(101g)과 주 전극층(101h)의 적층 구조로 되어 있다.
밀착층(101g)은, 압전 기판(102)과 주 전극층(101h)의 밀착성을 향상시키기 위한 층이며, 재료로서, 예를 들어, Ti가 사용된다. 밀착층(101g)의 막 두께는, 예를 들어 12㎚이다.
주 전극층(101h)은, 재료로서, 예를 들어, Cu를 1％ 함유한 Al이 사용된다. 주 전극층(101h)의 막 두께는, 예를 들어 162㎚이다.
압전 기판(102)은, IDT 전극(101)이 형성된 기판이며, 예를 들어 LiTaO3 압전 단결정, LiNbO3 압전 단결정, KNbO3 압전 단결정, 수정 또는 압전 세라믹스로 이루어진다.
보호층(103)은, 빗살 전극(101a 및 101b)을 덮도록 형성되어 있다. 보호층(103)은, 주 전극층(101h)을 외부 환경으로부터 보호하는, 주파수 온도 특성을 조정하는, 및 내습성을 높이는 등을 목적으로 하는 층이며, 예를 들어 이산화규소를 주성분으로 하는 막이다.
또한, 필터(10)가 갖는 각 공진자의 구조는, 도 2에 기재된 구조로 한정되지 않는다. 예를 들어, IDT 전극(101)은, 금속막의 적층 구조가 아니라, 금속막의 단층이어도 된다. 또한, 밀착층(101g), 주 전극층(101h) 및 보호층(103)을 구성하는 재료는, 상술한 재료로 한정되지 않는다. 또한, IDT 전극(101)은, 예를 들어 Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, Pd 등의 금속 또는 합금으로 구성되어도 되고, 상기 금속 또는 합금으로 구성되는 복수의 적층체로 구성되어도 된다. 또한, 보호층(103)은, 형성되어 있지 않아도 된다.
이상과 같이 구성된 공진자(탄성파 공진자)에서는, IDT 전극(101)의 설계 파라미터 등에 의해, 여진되는 탄성파의 파장이 규정된다. 즉, IDT 전극(101)의 설계 파라미터 등에 의해, 공진자에 있어서의 공진 주파수 및 반공진 주파수가 규정된다. 이하, IDT 전극(101)의 설계 파라미터, 즉 빗살 전극(101a) 및 빗살 전극(101b)의 설계 파라미터에 대하여 설명한다.
상기 탄성파의 파장은, 도 2에 도시한 빗살 전극(101a 및 101b)을 구성하는 복수의 전극 핑거(110a 또는 110b)의 반복 주기 λ로 규정된다. 또한, 전극 피치(전극 주기)는, 당해 반복 주기 λ의 1/2이며, 빗살 전극(101a 및 101b)을 구성하는 전극 핑거(110a 및 110b)의 라인 폭을 W로 하고, 인접하는 전극 핑거(110a)와 전극 핑거(110b) 사이의 스페이스 폭을 S로 한 경우, (W+S)로 정의된다. 또한, IDT 전극(101)의 교차폭 L은, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 빗살 전극(101a)의 전극 핑거(110a)와 빗살 전극(101b)의 전극 핑거(110b)를 탄성파의 전반 방향에서 본 경우의 중복되는 전극 핑거 길이이다. 또한, 전극 듀티(듀티비)는, 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)의 라인 폭 점유율이며, 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)의 라인 폭과 스페이스 폭의 가산값에 대한 당해 라인 폭의 비율이며, W/(W+S)로 정의된다. 또한, 쌍수는, 빗살 전극(101a 및 101b) 중, 쌍을 이루는 전극 핑거(110a) 및 전극 핑거(110b)의 수이며, 전극 핑거(110a) 및 전극 핑거(110b)의 총수의 대략 반수이다. 예를 들어, 쌍수를 N으로 하고, 전극 핑거(110a) 및 전극 핑거(110b)의 총수를 M으로 하면, M=2N+1을 충족한다. 즉, 빗살 전극(101a 및 101b)의 한쪽의 1개의 전극 핑거의 선단 부분과 당해 선단 부분에 대향하는 다른 쪽의 버스 바 전극으로 끼워지는 영역의 수가 0.5쌍에 상당한다. 또한, IDT 전극(101)의 막 두께는, 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)의 두께 h이다.
[3. 필터 특성]
다음으로, 본 실시 형태에 따른 필터(10)의 필터 특성에 대하여 설명한다.
또한, 이하에서는, 공진자 단체로 한정되지 않고 복수의 공진자로 구성되는 회로에 대해서도, 편의상 임피던스가 극소로 되는 특이점(이상적으로는 임피던스가 0으로 되는 점)을 「공진 주파수」라고 칭한다. 또한, 임피던스가 극대로 되는 특이점(이상적으로는 임피던스가 무한대로 되는 점)을 「반공진 주파수」라고 칭한다.
도 3은, 실시 형태 1에 따른 필터(10)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a)는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2, 및 직렬 암 공진자 s1 각각의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (b)는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 합성 임피던스 특성(합성 특성), 및 직렬 암 공진자 s1의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (c)는, 필터(10)의 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
우선, 상기 도면의 (a)를 이용하여, 공진자 단체에서의 임피던스 특성에 대하여 설명한다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2, 및 직렬 암 공진자 s1은, 다음과 같은 임피던스 특성을 갖는다. 구체적으로는, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2, 및 직렬 암 공진자 s1에 대하여 이 순서대로, 공진 주파수를 frp1, frp2, frs1로 하고, 반공진 주파수를 fap1, fap2, fas1로 하면, 본 실시 형태에서는 frp1<frs1<frp2이면서 fap1<fas1<fap2를 충족시킨다.
다음으로, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2의 합성 특성(즉, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성)에 대하여 설명한다.
상기 도면의 (b)에 도시한 바와 같이, 2개의 병렬 암 공진자(병렬 암 공진자 p1 및 p2)의 합성 특성(도면 중의 「병렬 암(p1+p2)의 합성 특성」)은, 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 frp2, 및 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 frp1에 있어서, 극소로 된다. 또한, 당해 합성 특성은, 2개의 공진 주파수 frp2 및 frp1 사이의 주파수 및 2개의 반공진 주파수 fap2 및 fap1 사이의 주파수에 있어서, 극대로 된다.
래더형 공진자에 의해 대역 통과 필터를 구성하는 데 있어서, 병렬 암 공진 회로의 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수와 직렬 암 공진자 s1의 공진 주파수 frs1을 근접시켜, 통과 대역을 구성한다.
이에 의해, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 통과 대역 저역측에는, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 frp1을 감쇠극으로 하는 감쇠 대역이 형성되고, 통과 대역 고역측에는 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 frp2 및 직렬 암 공진자 s1의 반공진 주파수 fas1을 감쇠극으로 하는 감쇠 대역이 형성된다.
여기서, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2의 합성 임피던스 특성의 저역측의 반공진 주파수(도 3 중의 Fa1)와 고역측의 공진 주파수(도 3 중의 Fr2)는, 필터(10)의 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프를 규정한다. 즉, 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프의 첨예도는, 상기의 합성 임피던스 특성에 있어서의 저역측의 반공진 주파수(도 3 중의 Fa1)와 고역측의 공진 주파수(도 3 중의 Fr2) 사이의 슬로프 첨예도에 영향을 받는다. 이 때문에, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수(도 3 중의 Fap1)의 Q 및 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수(도 3 중의 Frp2)의 Q가, 통과 대역 고역측의 첨예도에 영향을 미친다. 구체적으로는, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 Q가 높을수록, 병렬 암 공진 회로(본 실시 형태에서는 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 병렬 접속 회로)의 합성 임피던스 특성에 있어서, 저역측의 반공진 주파수(도 3 중의 Fa1)의 Q가 높아진다. 한편, 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 Q가 높을수록, 병렬 암의 회로의 합성 임피던스 특성에 있어서, 고역측의 공진 주파수(도 3 중의 Fr2)의 Q가 높아진다. 이 때문에, 당해 합성 임피던스 특성에 있어서, 저역측의 반공진 주파수와 고역측의 공진 주파수 사이(도 3 중의 Fa1과 Fr2 사이)의 슬로프의 첨예도가 개선됨으로써, 상기 필터 특성에 대하여, 통과 대역 고역측의 첨예도를 개선할 수 있다. 바꾸어 말하면, 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 Q가 높을수록 통과 대역 고역측의 감쇠극(도 3 중의 PoleH)의 Q가 높아져서(즉 감쇠극이 깊어져서), 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 Q가 높을수록 통과 대역 내 (도 3 중의 PB)의 손실이 억제된다. 이 때문에, 통과 대역 고역측의 첨예도를 개선할 수 있다.
또한, 병렬 암 공진 회로의 합성 임피던스 특성은, 저역측의 반공진 주파수 근방에서는, 병렬 암 공진자 p1의 특성에 병렬 암 공진자 p2의 용량 성분이 합성된 특성으로 된다. 이 때문에, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 Q를 높게 하는 것 외에도, 병렬 암 공진자 p2의 용량 성분의 Q를 높게 하는, 즉 병렬 암 공진자 p2의 직렬 저항을 작게 함으로써, 필터(10)의 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 필터(10)에서는, 상술한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극(131)은, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극(121)보다도, 듀티비가 크다. 이에 의해, 필터(10)는, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 이하, 이러한 효과가 발휘되는 이유에 대하여, 본 발명에 이른 경위도 포함해서 설명한다.
[4. 필터 특성의 개선 메커니즘]
일반적으로, 탄성파 필터 장치에서는, 당해 탄성파 필터 장치를 구성하는 공진자의 Q에 의해 필터 특성이 제약되어버리기 때문에, 필터 특성의 개선을 도모하는 것이 어렵다. 이에 반하여, 본원 발명자는, 공진자를 구성하는 IDT 전극의 듀티비에 의존하여 당해 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수의 Q가 바뀌는 것을 이용하여, 필터 특성을 개선할 수 있음을 알아내었다. 이것에 관하여, 이하 구체적인 전형례에 기초하여 설명한다.
또한, 이하의 전형례 1은, 본 실시 형태와 주파수 대역이 상이하지만, IDT 전극의 듀티비에 의존하여 공진 주파수 및 반공진 주파수의 Q가 변화하는 경향에 대해서는, 본 실시 형태의 주파수 대역에서도 마찬가지이다. 또한, 이하의 전형례 1에서는, 공진자에 있어서 여진되는 탄성파의 파장(반복 주기) λ를 일정(즉 복수의 전극 핑거의 피치를 일정)하게 한 상태에서 복수의 전극 핑거의 폭을 할당함으로써 듀티비를 할당하고 있다.
공진자에서는, 복수의 전극 핑거의 폭을 변화시킴으로써 듀티비를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극 핑거의 폭이 클수록, 전극 핑거 저항이 작아진다. 즉, 복수의 전극 핑거의 폭을 크게 함으로써, 공진자에 있어서 공진 주파수의 Q를 열화시키는 요인인 직렬 저항을 작게 할 수 있다. 즉, 공진자를 구성하는 IDT 전극의 복수의 전극 핑거의 폭을 크게 함으로써, 공진 주파수의 Q를 높게 할 수 있다. 한편, 복수의 전극 핑거의 폭이 작을수록, 반공진 주파수의 Q를 높게 하는 요인인 절연 저항을 크게 할 수 있다. 즉, 공진자를 구성하는 IDT 전극의 복수의 전극 핑거의 폭을 작게 함으로써, 반공진 주파수의 Q를 높게 할 수 있다.
표 1에, 이때의 공진자 설계 파라미터의 상세를 나타낸다. 또한, 표 중의 fr은 공진 주파수, fa는 반공진 주파수, Qr은 공진 주파수의 Q, Qa는 반공진 주파수의 Q를 나타내고 있다. 또한, 표 내에 기재는 생략하였지만, 모든 전형례에 대하여 막 두께 h는 동일하다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이 듀티비를 할당할 때의 공진 주파수 및 Q의 변화, 및, 반공진 주파수 및 Q의 변화를 그래프화한 것을 도 4에 도시한다. 도 4는, 전형례 1의 공진자에 있어서, 듀티비를 할당한 경우의 공진 주파수 및 반공진 주파수 및 Q의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4의 (a)는 공진 주파수 및 반공진 주파수의 변화를 나타내고, 도 4의 (b)는 공진 주파수 및 반공진 주파수의 Q의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 듀티비가 커질수록 공진 주파수의 Q(Qr)이 높아짐을 알 수 있다. 한편, 듀티비가 작아질수록 반공진 주파수의 Q(Qa)가 높아짐을 알 수 있다.
그런데, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 듀티비(복수의 전극 핑거의 폭)를 변화시킴으로써, 공진 주파수 및 반공진 주파수가 변동해버린다. 이것은, 복수의 전극 핑거의 폭을 변화시킴으로써 공진자에 있어서 여진되는 탄성파의 음속이 변화하기 때문이다. 전형례 1에서는, 복수의 전극 핑거의 피치를 일정하게 하였지만, 복수의 전극 핑거의 피치를 변화시킴으로써 공진 주파수 및 반공진 주파수를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극 핑거의 피치가 클수록, 공진 주파수 및 반공진 주파수가 낮아진다. 따라서, 복수의 전극 핑거의 폭과 피치와의 양쪽을 조정함으로써, 듀티비를 원하는 듀티비로 하면서, 탄성파를 여진하는 주파수를 원하는 주파수로 할 수 있다.
이와 같이 하여, 실시 형태 1에 따른 필터(10)에 대해서도, 병렬 암 공진자 p2를 구성하는 IDT 전극(131)의 듀티비를 크게 하고, 병렬 암 공진자 p1을 구성하는 IDT 전극(121)의 듀티비를 작게 함으로써, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 이것에 대하여, 특히 병렬 암 공진자 p2에 착안하여 듀티비를 변화시켰을 때의 임피던스 특성에 대하여 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5는, 실시 형태 1의 공진자에 있어서, 듀티비를 변화시킨 경우의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (a)는, 듀티비가 모두 0.4일 때의 병렬 암 공진자 p1 및 p2, 및 듀티비가 0.6일 때의 병렬 암 공진자 p1의 임피던스 특성을 나타내고, (b)는 (a)의 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 부근의 임피던스 특성을 확대하여 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (c)는, 듀티비가 모두 0.4일 때의 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 합성 임피던스 특성(합성 특성), 및 병렬 암 공진자 p2의 듀티비가 0.6일 때의 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 합성 임피던스 특성(합성 특성)을 나타내고, (d)는 (c)의 고역측의 공진 주파수 부근의 임피던스 특성을 확대하여 나타내는 그래프이다.
상기 도면의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p2의 듀티비가 0.6인 경우, 듀티비가 0.4일 때에 비하여, 공진 주파수의 Q가 높아짐을 알 수 있다. 또한, 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 Q가 높아짐으로써, 상기 도면의 (c) 및 (d)에 도시한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 합성 임피던스 특성(합성 특성)의 고역측의 공진 주파수(병렬 암 공진자 p2에 대응하는 공진 주파수)의 Q가 높아짐을 알 수 있다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 병렬 암 공진자 p1에 착안하여 듀티비를 변화시킨 경우, 병렬 암 공진자 p1의 듀티비를 작게 함으로써, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 Q는 높아진다. 마찬가지로, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 직렬 암 공진자 s1에 착안하여 듀티비를 변화시킨 경우, 직렬 암 공진자 s1의 듀티비를 크게 함으로써, 직렬 암 공진자 s1의 공진 주파수 Q는 높아진다.
[5. 효과 등]
다음으로, 본 실시 형태에 따른 필터(10)에 의해 발휘되는 효과에 대하여, 실시예를 이용하여 비교예와 대비하면서 설명한다.
실시예의 필터는, 상술한 실시 형태에 따른 필터(10)의 구성을 갖는다. 한편, 비교예의 필터는, 실시예의 필터와 거의 마찬가지의 구성을 갖지만, 병렬 암 공진자 p1과 병렬 암 공진자 p2가 동일한 듀티비의 IDT 전극에 의해 구성되어 있는 점이 상이하다.
표 2에, 실시예 및 비교예의 필터 설계 파라미터(듀티비)를 나타낸다.
Figure pct00002
이 표에 나타낸 바와 같이, 비교예의 직렬 암 공진자 s1, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는 각각 듀티비가 동일한 IDT 전극에 의해 구성되어 있다. 실시예의 병렬 암 공진자 p1은, 비교예의 병렬 암 공진자 p1에 비하여, 듀티비가 작은 IDT 전극에 의해 구성되어 있다. 또한, 실시예의 병렬 암 공진자 p2는, 비교예의 병렬 암 공진자 p2에 비하여, 듀티비가 큰 IDT 전극에 의해 구성되어 있다. 즉, 실시예에 있어서, 병렬 암 공진자 p2는, 병렬 암 공진자 p1보다도 듀티비가 큰 IDT 전극에 의해 구성되어 있다. 또한, 실시예의 직렬 암 공진자 s1은, 비교예의 직렬 암 공진자 s1에 비하여, 듀티비가 동일한 IDT 전극에 의해 구성되어 있다. 즉, 실시예에 있어서, 직렬 암 공진자 s1은, 병렬 암 공진자 p1보다도 듀티비가 큰 IDT 전극에 의해 구성되어 있다.
도 6은, 실시예 및 비교예의 필터의 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 도면에 도시한 필터 특성에 대하여, 통과 대역(도면 중의 PB 부분)에 착안하면, 실시예에서는, 비교예에 비하여 통과 대역 내의 손실이 억제되어 있음을 알 수 있다. 즉, 실시예에서는, 비교예에 비하여 통과 대역 내의 저손실화가 도모되고 있다.
또한, 상기 도면에 도시한 필터 특성에 대하여, 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프에 착안하면, 실시예에서는, 비교예에 비하여, 당해 감쇠 슬로프의 급준도가 높아지고 있음을 알 수 있다. 즉, 실시예에서는, 비교예에 비하여 통과 대역 고역측의 첨예도가 개선되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 필터(10)(탄성파 필터 장치)에 의하면, 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)에 있어서의 공진 주파수는, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)에 있어서의 공진 주파수보다도 높고, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 반공진 주파수는, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 반공진 주파수보다도 높다. 또한, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극(131)은, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극(121)보다도, 듀티비가 크다. 여기서, 본원 발명자는 예의 검토한 결과, 다음의 사실을 알아내었다. 즉, 공진자 단체의 임피던스 특성에 대해서는, IDT 전극의 듀티비가 클수록 공진 주파수의 Q가 높아지고, 반대로, IDT 전극의 듀티비가 작을수록 반공진 주파수의 Q가 높아진다. 또한, 필터 특성에 대해서는, 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 Q가 높고, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 Q가 높을수록, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도를 개선할 수 있다. 따라서, 병렬 암 공진자 p2를 구성하는 IDT 전극(131)의 듀티비를, 병렬 암 공진자 p1을 구성하는 IDT 전극(121)의 듀티비보다 크게 함으로써, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 개선을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 필터(10)에 의하면, 직렬 암 공진자 s1(직렬 암 공진 회로)에 있어서의 IDT 전극(111)은, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극(121)보다도 듀티비가 크다.
여기서, 필터(10)의 통과 대역은, 직렬 암 공진자 s1의 공진 주파수와 병렬 암 공진 회로(본 실시 형태에서는 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 병렬 접속 회로)의 저역측의 반공진 주파수로 형성된다. 상술한 바와 같이, 공진자 단체의 임피던스 특성에 대해서는, IDT 전극의 듀티비가 클수록 공진 주파수의 Q가 높아지고, 반대로, IDT 전극의 듀티비가 작을수록 반공진 주파수의 Q가 높아진다. 이 때문에, 직렬 암 공진자 s1을 구성하는 IDT 전극(111)의 듀티비를 크게 함으로써, 통과 대역 내가 새로운 저손실화를 도모할 수 있다.
(실시 형태 1의 변형예)
상기 실시 형태에서는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 서로 병렬 접속되어 직렬 암의 동일 노드 x1(노드)에 접속되어 있는 것으로 하였다. 그러나, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 서로 직렬 접속되어 직렬 암의 동일 노드 x1(노드)에 접속되어 있어도 무방하다. 그래서, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터로서, 이러한 필터에 대하여 설명한다.
도 7a는, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터(10A)의 회로 구성도이다. 도 7b는, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터(10A)의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
이들 도면에 도시한 필터(10A)는, 도 1a 및 도 1b에 도시한 필터(10)에 비하여, 병렬 암 공진자 p1 및 p2가 직렬 접속된 상태에서, 입출력 단자(11m)(제1 입출력 단자)와 입출력 단자(11n)(제2 입출력 단자)를 연결하는 경로의 동일 노드 x1과 접지의 사이에 접속되어 있는 점이 상이하다. 본 변형예에서는, 병렬 암 공진자 p1은, 한쪽의 단자가 노드 x1에 접속되고, 다른 쪽의 단자가 병렬 암 공진자 p2의 한쪽의 단자에 접속되어 있다. 병렬 암 공진자 p2는, 한쪽의 단자가 병렬 암 공진자 p1의 상기 다른 쪽의 단자에 접속되고, 다른 쪽의 단자가 접지에 접속되어 있다. 또한, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 접속 순서는 이것으로 한정되지 않고, 상기 접속 순서와 반대여도 무방하다.
도 8은, 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터(10A)의 특성을 나타내는 그래프이다.
본 변형예에 따른 필터(10A)의 특성에 대해서도, 상기 실시 형태 1에 따른 필터(10)의 특성과 마찬가지로, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수(도 8 중의 Fap1)의 Q 및 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수(도 8 중의 Frp2 부분)의 Q가, 통과 대역 고역측의 첨예도에 영향을 미친다. 또한, 이것에 따른 구체적인 메커니즘에 대해서는, 상기 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 변형예에 따른 필터(10A)에 대해서도, 병렬 암의 회로의 합성 임피던스 특성은, 저역측의 반공진 주파수 근방에 있어서, 병렬 암 공진자 p1의 특성에 병렬 암 공진자 p2의 용량 성분이 합성된 특성으로 된다. 이 때문에, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 Q를 높게 하는 것 외에도, 병렬 암 공진자 p2의 용량 성분의 Q를 높게 하는, 즉 병렬 암 공진자 p2의 직렬 저항을 작게 함으로써, 필터(10A)의 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다.
따라서, 본 변형예에 따른 필터(10A)여도, 병렬 암 공진자 p2가 병렬 암 공진자 p1에 비하여 듀티비가 큰 IDT 전극에 의해 구성되어 있음으로써, 실시 형태 1과 마찬가지로, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있다.
(실시 형태 2)
상기 실시 형태 1 및 그 변형예에 따른 필터(탄성파 필터 장치)의 구성은, 통과 대역이 가변의 튜너블 필터에 적용할 수 있다. 그래서, 실시 형태 2에 따른 필터로서, 이러한 튜너블 필터에 대하여 적용예 1 내지 5를 이용하여 설명한다. 구체적으로는, 적용예 1 내지 4는, 상기 실시 형태 1에 따른 필터(10)의 튜너블 필터에의 적용예이며, 적용예 5는, 상기 실시 형태 1의 변형예에 따른 필터(10A)의 튜너블 필터에의 적용예이다.
이하에서 설명하는 적용예 1 내지 5의 튜너블 필터는 모두, 병렬 암 공진자 p1 또는 병렬 암 공진자 p2에 직렬 접속 혹은 병렬 접속된 스위치 소자를 갖고, 당해 스위치 소자의 도통(온) 및 비도통(오프)에 따라서 통과 대역이 전환된다. 여기서, 스위치 소자는, RF 신호 처리 회로(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit) 등의 제어부로부터의 제어 신호에 따라서 온 및 오프한다.
[적용예 1]
도 9a는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터(20A)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20A)는, 도 1a에 도시한 필터(10)에 비하여, 병렬 암 공진자 p1 및 p2(제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자)의 적어도 한쪽(본 적용예에서는 병렬 암 공진자 p2)에 직렬 접속되고, 또한, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 캐패시터 C 및 스위치 SW를 더 갖는다. 이에 의해, 필터(20A)는, 스위치 SW의 도통 및 비도통에 따라서 제1 통과 특성과 제2 통과 특성을 전환할 수 있다. 구체적으로는, 본 적용예에서는, 당해 서로 병렬 접속된 한 쌍의 캐패시터 C 및 스위치 SW는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2 중 병렬 암 공진자 p2에만 직렬 접속되어 있다.
즉, 본 적용예에서는, 캐패시터 C 및 스위치 SW가 병렬 접속된 회로가, 노드 x1과 접지의 사이에서 병렬 암 공진자 p2에 직렬 접속되고, 구체적으로는, 접지와 병렬 암 공진자 p2의 사이에서 직렬 접속되어 있다. 또한, 캐패시터 C 및 스위치 SW는, 노드 x1과 병렬 암 공진자 p2의 사이에 접속되어 있어도 된다.
캐패시터 C는, 본 실시 형태에서는, 병렬 암 공진자 p2에 직렬 접속된 임피던스 소자이다. 필터(20A)의 통과 대역의 주파수 가변 폭은 캐패시터 C의 상수에 의존하고, 예를 들어 캐패시터 C의 상수가 작을수록 주파수 가변 폭이 넓어진다. 이 때문에, 캐패시터 C의 상수는, 필터(20A)에 요구되는 주파수 사양에 따라서, 적절히 결정될 수 있다. 또한, 캐패시터 C는, 버 갭 및 DTC(Digital Tunable Capacitor) 등의 가변 캐패시터여도 무방하다. 이에 의해, 주파수 가변 폭을 미세하게 조정하는 것이 가능해진다.
스위치 SW는, 한쪽의 단자가 병렬 암 공진자 p2와 캐패시터 C의 접속 노드에 접속되고, 다른 쪽의 단자가 접지에 접속된, 예를 들어 SPST(Single Pole Single Throw)형의 스위치 소자이다. 스위치 SW는, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 의해 도통(온) 및 비도통(오프)이 전환됨으로써, 당해 접속 노드와 접지를 도통 또는 비도통으로 한다.
예를 들어, 스위치 SW는, GaAs 혹은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 이루어지는 FET(Field Effect Transistor) 스위치, 또는 다이오드 스위치를 들 수 있다. 이에 의해, 스위치 SW를, 1개의 FET 스위치 또는 다이오드 스위치에 의해 구성할 수 있으므로, 필터(20A)를 소형화할 수 있다.
이들 병렬 암 공진자 p1 및 p2와 캐패시터 C와 스위치 SW는, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상(직렬 암 상)의 노드 x1과 접지의 사이에 접속된 병렬 암 공진 회로를 구성한다. 즉, 당해 병렬 암 공진 회로는, 직렬 암과 접지를 연결하는 1개의 병렬 암에 설치되어 있다. 따라서, 필터(20A)는, 직렬 암 공진자 s1과 당해 병렬 암 공진 회로로 구성된 1단의 래더형 필터 구조를 갖고 있다.
이 병렬 암 공진 회로는, 스위치 SW의 온(도통) 및 오프(비도통)에 따라서, 임피던스가 극소로 되는 주파수 및 당해 임피던스가 극대로 되는 주파수가, 모두 저역측 또는 모두 고역측으로 시프트한다. 이러한 점에 대해서는, 필터(20A)의 특성과 함께 후술한다.
도 9b는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터(20A)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a)는, 공진자 단체(병렬 암 공진자 p1 및 p2, 및 직렬 암 공진자 s1의 각각)의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (b)는, 스위치 SW 온/오프 시의 병렬 암 공진 회로(본 적용예에서는 병렬 암 공진자 p1 및 p2, 및 캐패시터 C 및 스위치 SW로 구성되는 회로)의 합성 임피던스 특성(합성 특성)을 비교해서 나타내는 그래프이다. 또한, 상기 도면에는 직렬 암 공진자 s1의 임피던스 특성도 함께 도시되어 있다. 상기 도면의 (c)는, 스위치 SW 온/오프 시의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
또한, 각 공진자(병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2, 및 직렬 암 공진자 s1)의 단체의 임피던스 특성 및 스위치 SW 온 시의 특성에 대해서는, 상기 실시 형태 1의 특성과 마찬가지이다. 이 때문에, 이하에서는, 이들 사항에 대하여 적절히 간략화하여 설명한다.
즉, 스위치 SW 온의 상태에서는, 필터(20A)는, 병렬 암 공진 회로의 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수와 직렬 암 공진자 s1의 공진 주파수 frs1에 의해 통과 대역이 규정되고, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 frp1에 의해 통과 대역 저역측의 극(감쇠극)이 규정되며, 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 frp2 및 직렬 암 공진자 s1의 반공진 주파수 fas1에 의해 통과 대역 고역측의 극(감쇠극)이 규정되는, 제1 통과 특성을 갖는다.
한편, 스위치 SW 오프의 상태에서는, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성은, 캐패시터 C의 영향을 받는 특성으로 된다. 즉, 이 상태에서는, 2개의 병렬 암 공진자(병렬 암 공진자 p1 및 p2)와 캐패시터 C의 합성 특성이 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성으로 된다.
본 적용예에서는, 스위치 SW 오프 시에는 병렬 암 공진자 p2에만 캐패시터 C가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면의 (b)의 검은 화살표로 나타낸 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환되면, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성(도면 중의 병렬 암의 합성 특성)에 있어서, 2개의 공진 주파수 중 고역측의 공진 주파수 및 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수가, 모두 고역측으로 시프트한다.
여기서, 병렬 암 공진 회로의 저역측의 반공진 주파수와 고역측의 공진 주파수는, 필터(20A)의 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프를 규정한다. 따라서, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20A)의 통과 특성은, 제1 통과 특성으로부터 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프의 급준도를 유지하면서 고역측으로 시프트한 제2 통과 특성으로 전환된다. 바꾸어 말하면, 필터(20A)는, 스위치 SW의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 고역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역단의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있다.
이와 같은 필터(20A)여도, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극이 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극보다도 듀티비가 큼으로써, 제1 통과 특성 및 제 2 통과 특성 각각에 대하여, 실시 형태 1과 마찬가지로, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 즉, 필터(20A)는, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있는 튜너블 필터를 구성한다.
또한, 임피던스 소자는 캐패시터로 한정되지 않고, 예를 들어 인덕터여도 무방하다. 임피던스 소자로서 인덕터를 사용한 경우, 상기의 구성에 비하여, 스위치 SW를 온/오프했을 때의 감쇠 슬로프의 시프트 방향이 상이하다. 구체적으로는, 스위치 SW 오프 시의 제2 통과 특성은, 스위치 SW 온 시의 제1 통과 특성에 비하여, 감쇠 슬로프가 저역측으로 시프트하게 된다. 또한, 이때, 필터(20A)의 통과 대역의 주파수 가변 폭은 인덕터의 상수에 의존하고, 예를 들어 인덕터의 상수가 클수록 주파수 가변 폭이 넓어진다. 이 때문에, 인덕터의 상수는, 필터(20A)에 요구되는 주파수 사양에 따라서, 적절히 결정될 수 있다. 또한, 이때, 인덕터는, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 사용한 가변 인덕터여도 무방하다. 이에 의해, 주파수 가변 폭을 미세하게 조정하는 것이 가능해진다.
[적용예 2]
도 10a는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터(20B)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20B)는, 도 9a에 도시한 필터(20A)에 비하여, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 캐패시터 C 및 스위치 SW가, 병렬 암 공진자 p1 및 p2 중 병렬 암 공진자 p1에만 직렬 접속되어 있는 점이 상이하다.
도 10b는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터(20B)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a) 및 (b)는, 도 9b의 (a) 및 (b)와 마찬가지로, 공진자 단체의 임피던스 특성 및 병렬 암 공진 회로의 합성 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (c)는, 스위치 SW 온/오프 시의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW 오프 시에는 병렬 암 공진자 p1에만 캐패시터 C가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면의 (b)의 검은 화살표로 나타낸 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환되면, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성(도면 중의 병렬 암의 합성 특성)에 있어서, 2개의 공진 주파수 중 저역측의 공진 주파수 및 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수가, 모두 고역측으로 시프트한다.
여기서, 병렬 암 공진 회로의 저역측의 반공진 주파수와 저역측의 공진 주파수는, 필터(20B)의 통과 대역 저역측의 감쇠 슬로프를 규정한다. 따라서, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20B)의 통과 특성은, 제1 통과 특성으로부터 통과 대역 저역측의 감쇠 슬로프의 급준도를 유지하면서 고역측으로 시프트한 제2 통과 특성으로 전환된다. 바꾸어 말하면, 필터(20B)는, 스위치 SW의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 저역단의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있다.
이와 같은 필터(20B)여도, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극이 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극보다도 듀티비가 큼으로써, 제1 통과 특성 및 제 2 통과 특성의 각각에 대하여, 실시 형태 1과 마찬가지로, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 즉, 필터(20B)는, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있는 튜너블 필터를 구성한다.
[적용예 3]
도 11a는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터(20C)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20C)는, 통과 대역 고역측 및 통과 대역 저역측의 감쇠 슬로프를 모두 시프트시킨다. 구체적으로는, 필터(20C)는, 도 10a에 도시한 필터(20B)가 갖는 한 쌍의 캐패시터 C(임피던스 소자) 및 스위치 SW에 상당하는 캐패시터 C1 및 스위치 SW1을 구비한다. 또한, 또한, 필터(20C)는, 도 9a에 도시한 필터(20A)가 갖는 한 쌍(다른 한 쌍)의 캐패시터 C(임피던스 소자) 및 스위치 SW에 상당하는 캐패시터 C2 및 스위치 SW2를 구비한다.
도 11b는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터(20C)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a) 및 (b)는, 도 10b의 (a) 및 (b)와 마찬가지로, 공진자 단체의 임피던스 특성 및 병렬 암 공진 회로(본 적용예에서는 병렬 암 공진자 p1, p2, 캐패시터 C1, C2 및 스위치 SW1, SW2로 구성되는 회로)의 합성 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (c)는, 스위치 SW1 및 SW2 함께 온/오프 시의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW1 및 SW2 모두 오프 시에는, 병렬 암 공진자 p1에는 캐패시터 C1이 부가되고, 병렬 암 공진자 p2에는 캐패시터 C2가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면의 (b)의 검은 화살표로 나타낸 바와 같이, 스위치 SW1 및 SW2가 온으로부터 오프로 함께 전환되면, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성(도면 중의 병렬 암의 합성 특성)에 있어서, 2개의 공진 주파수의 양쪽 및 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수가, 모두 고역측으로 시프트한다.
따라서, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW1 및 SW2가 함께 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20C)의 통과 특성은, 제1 통과 특성으로부터 통과 대역 고역측 및 통과 대역 저역측의 감쇠 슬로프가 급준도를 유지하면서 고역측으로 시프트한 제2 통과 특성으로 전환된다. 바꾸어 말하면, 필터(20C)는, 스위치 SW1 및 WS2의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 고역측 및 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역단 및 통과 대역 저역단의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 필터(20C)는, 대역폭을 유지하면서, 중심 주파수를 시프트할 수 있다.
이와 같은 필터(20C)여도, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극이 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극보다도 듀티비가 큼으로써, 제1 통과 특성 및 제 2 통과 특성의 각각에 대하여, 실시 형태 1과 마찬가지로, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 즉, 필터(20C)는, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있는 튜너블 필터를 구성한다.
또한, 필터(20C)는, 스위치 SW1 및 SW2를 함께 온/오프하지 않아도 되며, 이들을 개별로 온/오프해도 무방하다. 단, 스위치 SW1 및 SW2를 함께 온/오프하는 경우, 스위치 SW1 및 SW2를 제어하는 제어선의 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 필터(20C)의 구성의 간소화가 도모된다.
한편, 이들을 개별로 온/오프하는 경우, 필터(20C)에 의해 전환 가능한 통과 대역의 베리에이션을 증가시킬 수 있다.
구체적으로는, 필터(20A)에 대하여 설명한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p2에 직렬 접속된 스위치 SW2의 온 및 오프에 따라서, 통과 대역의 고역단을 가변할 수 있다. 또한, 필터(20B)에 대하여 설명한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p1에 직렬 접속된 스위치 SW1의 온 및 오프에 따라서, 통과 대역의 저역단을 가변할 수 있다.
따라서, 스위치 SW1 및 SW2를 함께 온 또는 모두 오프함으로써, 통과 대역의 저역단 및 고역단을 모두 저역측 또는 고역측으로 시프트할 수 있다. 즉, 통과 대역의 중심 주파수를 저역측 또는 고역측으로 시프트할 수 있다. 또한, 스위치 SW1 및 SW2의 한쪽을 온으로부터 오프로 함과 함께 다른 쪽을 오프로부터 온으로 함으로써, 통과 대역의 저역단 및 고역단의 양쪽을 이들의 주파수 차가 넓어지거나 또는 좁아지도록 시프트할 수 있다. 즉, 통과 대역의 중심 주파수를 대략 일정하게 하면서, 통과 대역 폭을 가변할 수 있다. 또한, 스위치 SW1 및 SW2의 한쪽을 온 또는 오프로 한 상태에서 다른 쪽을 온 및 오프함으로써, 통과 대역의 저역단 및 고역단의 한쪽을 고정한 상태에서 다른 쪽을 저역측 또는 고역측으로 시프트할 수 있다. 즉, 통과 대역의 저역단 또는 고역단을 가변할 수 있다.
이와 같이, 캐패시터 C1 및 C2 및 스위치 SW1 및 SW2를 가짐으로써, 통과 대역을 가변하는 자유도를 높일 수 있다.
[적용예 4]
도 12a는, 실시 형태 2의 적용예 4에 있어서의 필터(20D)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20D)는, 도 9a에 도시한 필터(20A)에 비하여, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 캐패시터 C 및 스위치 SW가, 병렬 암 공진자 p1과 병렬 암 공진자 p2가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있는 점이 상이하다.
도 12b는, 실시 형태 2의 적용예 4에 있어서의 필터(20D)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a) 및 (b)는, 도 10b의 (a) 및 (b)와 마찬가지로, 공진자 단체의 임피던스 특성 및 병렬 암 공진 회로의 합성 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (c)는, 스위치 SW 온/오프 시의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW 오프 시에는 병렬 접속된 병렬 암 공진자 p1 및 p2에 대해서 캐패시터 C가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면의 (b)의 검은 화살표로 나타낸 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환되면, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성(도면 중의 병렬 암의 합성 특성)에 있어서, 2개의 반공진 주파수는 모두 시프트하지 않고, 2개의 공진 주파수의 양쪽이 모두 고역측으로 시프트한다.
따라서, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20D)의 통과 특성은, 제1 통과 특성으로부터 통과 대역 양측의 극(감쇠극)이 모두 고역측으로 시프트한 제2 통과 특성으로 전환된다.
이와 같은 필터(20D)여도, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극이 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극보다도 듀티비가 큼으로써, 제1 통과 특성 및 제 2 통과 특성의 각각에 대하여, 실시 형태 1과 마찬가지로, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 즉, 필터(20D)는, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있는 튜너블 필터를 구성한다.
[적용예 5]
도 13a는, 실시 형태 2의 적용예 5에 있어서의 필터(20E)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20E)는, 도 7a에 도시한 필터(10A)에 비하여, 또한, 병렬 암 공진자 p1 및 p2(제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자)의 한쪽에 병렬 접속된 스위치 SW를 갖는다. 본 적용예에서는, 스위치 SW는, 병렬 암 공진자 p2에 병렬 접속되어 있다. 또한, 필터(20E)에 대한 요구 사양에 의해, 병렬 암 공진자 p2의 회절손에 의한 영향이 허용되는 경우 등에는, 스위치 SW는, 병렬 암 공진자 p1에 병렬 접속되어 있어도 무방하다.
도 13b는, 실시 형태 2의 적용예 5에 있어서의 필터(20E)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a) 및 (b)는, 도 9b의 (a) 및 (b)와 마찬가지로, 공진자 단체의 임피던스 특성 및 병렬 암 공진 회로(본 적용예에서는 병렬 암 공진자 p1, p2 및 스위치 SW로 구성되는 회로)의 합성 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 상기 도면의 (c)는, 스위치 SW 온/오프 시의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW 온 시에는, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성(도면 중의 병렬 암의 합성 특성)은, 병렬 암 공진자 p1 단체의 임피던스 특성으로 된다. 한편, 스위치 SW 오프 시에는, 병렬 암 공진자 p1에 대해서 병렬 암 공진자 p2가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면의 (b)의 검은 화살표로 나타낸 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환되면, 병렬 암 공진 회로의 임피던스 특성(도면 중의 병렬 암의 합성 특성)은, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 직렬 접속 회로의 합성 임피던스 특성으로 된다.
따라서, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20E)의 통과 특성은, 통과 대역 저역측의 감쇠극이 고역측으로 시프트함과 함께, 통과 대역 고역측에 감쇠극이 추가되기(도면 중의 PoleH) 때문에, 통과 대역 고역측의 감쇠를 얻는 것도 가능해진다.
이와 같은 필터(20E)여도, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 IDT 전극이 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 IDT 전극보다도 듀티비가 큰 IDT 전극에 의해 구성되어 있음으로써, 병렬 암 공진자 p1에 병렬 암 공진자 p2가 부가되었을 때의 특성에 대하여, 실시 형태 1과 마찬가지로, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있다. 즉, 필터(20E)는, 통과 대역 고역측의 저손실화 및 첨예도의 개선을 도모할 수 있는 튜너블 필터를 구성한다.
(실시 형태 3)
이상의 실시 형태 1 및 2, 및 그 변형예에서 설명한 필터(탄성파 필터 장치)는, 멀티플렉서 및 고주파 프론트엔드 회로 등에 적용할 수 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 이와 같은 고주파 프론트엔드 회로에 대하여 설명한다.
도 14는, 실시 형태 3에 따른 고주파 프론트엔드 회로(1) 및 그 주변 회로의 구성도이다. 상기 도면에는, 고주파 프론트엔드 회로(1)와, 안테나 소자(2)와, RF 신호 처리 회로(RFIC)(3)가 도시되어 있다. 고주파 프론트엔드 회로(1) 및 RFIC(3)는, 통신 장치(4)를 구성하고 있다. 안테나 소자(2), 고주파 프론트엔드 회로(1), 및 RFIC(3)는, 예를 들어 멀티 모드/멀티 밴드 대응의 휴대 전화의 프론트엔드부에 배치된다.
안테나 소자(2)는, 고주파 신호를 송수신하는, 예를 들어 LTE 등의 통신 규격에 준거한 멀티 밴드 대응의 안테나이다. 또한, 안테나 소자(2)는, 예를 들어 통신 장치(4)의 전체 밴드에 대응하지 않아도 되며, 저주파수 대역군 또는 고주파수 대역군의 밴드에만 대응하고 있어도 무방하다. 또한, 안테나 소자(2)는, 통신 장치(4)에 내장되어 있지 않고, 통신 장치(4)와는 별도로 설치되어 있어도 무방하다.
고주파 프론트엔드 회로(1)는, 안테나 소자(2)와 RFIC(3)의 사이에서 고주파 신호를 전달하는 회로이다. 구체적으로는, 고주파 프론트엔드 회로(1)는, RFIC(3)로부터 출력된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를, 송신측 신호 경로를 통해 안테나 소자(2)에 전달한다. 또한, 고주파 프론트엔드 회로(1)는, 안테나 소자(2)에 의해 수신된 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를, 수신측 신호 경로를 통해 RFIC(3)에 전달한다.
고주파 프론트엔드 회로(1)는, 듀플렉서(120)와, 송신 증폭 회로(140)와, 수신 증폭 회로(160)를 구비한다.
듀플렉서(120)는, 송신측 필터(120Tx) 및 수신측 필터(120Rx)를 갖고, 이들의 적어도 한쪽에 상기 설명한 탄성파 필터 장치를 구비하는 멀티플렉서이다. 송신측 필터(120Tx) 및 수신측 필터(120Rx)는, 안테나측의 입출력 단자가 묶여서 안테나 소자(2)에 접속되고, 다른 단자가 송신 증폭 회로(140) 또는 수신 증폭 회로(160)에 접속되어 있다.
송신 증폭 회로(140)는, RFIC(3)로부터 출력된 고주파 송신 신호를 전력 증폭하는 파워 증폭기이다.
수신 증폭 회로(160)는, 안테나 소자(2)에 의해 수신된 고주파 수신 신호를 전력 증폭하는 로우 노이즈 증폭기이다.
RFIC(3)는, 안테나 소자(2)에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로이다. 구체적으로는, RFIC(3)는, 안테나 소자(2)로부터 고주파 프론트엔드 회로(1)의 수신측 신호 경로를 통해 입력된 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)를, 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 수신 신호를 기저 대역 신호 처리 회로(도시생략)로 출력한다. 또한, RFIC(3)는, 기저 대역 신호 처리 회로로부터 입력된 송신 신호를 업 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 당해 신호 처리하여 생성된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)를 고주파 프론트엔드 회로(1)의 송신측 신호 경로로 출력한다.
이와 같은 고주파 프론트엔드 회로(1)에 의하면, 상기 설명한 탄성파 필터 장치를 구비함으로써, 저손실화와 고선택도화(자 대역에 인접하는 다른 대역과의 상호 간섭의 억제)의 양립을 도모할 수 있다. 이 때문에, 멀티 밴드에 대응하는 통신 장치(4)에 적용되는 고주파 프론트엔드 회로(1)로서, 특히 유용하다.
(실시 형태 3의 변형예)
이상의 실시 형태 1 및 2, 및 그 변형예에서 설명한 필터(탄성파 필터 장치)는, 실시 형태 3에 따른 고주파 프론트엔드 회로(1)보다도, 사용 밴드 수가 더 많은 시스템에 대응하는 고주파 프론트엔드 회로에 적용할 수도 있다. 그래서, 본 변형예에서는, 이와 같은 고주파 프론트엔드 회로에 대하여 설명한다.
도 15는, 실시 형태 3의 변형예에 따른 고주파 프론트엔드 회로(1A)의 구성도이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 고주파 프론트엔드 회로(1A)는, 안테나 단자 ANT와 송신 단자 Tx1 및 Tx2, 및 수신 단자 Rx1 및 Rx2를 구비하고, 안테나 단자 ANT측으로부터 순서대로 복수의 스위치에 의해 구성되는 스위치군(110)과, 복수의 필터에 의해 구성되는 필터군(120A)과, 송신측 스위치(130A 및 130B), 및 수신측 스위치(150A, 150B 및 150C)와, 송신 증폭 회로(140A 및 140B), 및 수신 증폭 회로(160A 및 160B)를 구비한다.
스위치군(110)은, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 따라서, 안테나 단자 ANT와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하고, 예를 들어 복수의 SPST형의 스위치에 의해 구성된다. 또한, 안테나 단자 ANT와 접속되는 신호 경로는 1개로 한정되지 않고, 복수여도 무방하다. 즉, 고주파 프론트엔드 회로(1A)는, 캐리어 애그리게이션에 대응하여도 무방하다.
필터군(120A)은, 예를 들어 다음의 대역을 통과 대역에 갖는 복수의 필터(듀플렉서를 포함함)에 의해 구성된다. 구체적으로는, 당해 대역은, (ⅰ) Band12의 송신 대역, (ⅱ) Band13의 송신 대역, (ⅲ) Band14의 송신 대역, (ⅳ) Band27(또는 Band26)의 송신 대역, (ⅴ) Band29 및 Band14(또는 Band12, Band67 및 Band13)의 수신 대역, (ⅵ-Tx) Band68 및 Band28a(또는 Band68 및 Band28b)의 송신 대역, (ⅵ-Rx) Band68 및 Band28a(또는 Band68 및 Band28b)의 수신 대역, (ⅶ-Tx) Band20의 송신 대역, (ⅶ-Rx) Band20의 수신 대역, (ⅷ) Band27(또는 Band26)의 수신 대역, (ⅸ-Tx) Band8의 송신 대역, 및 (ⅸ-Rx) Band8의 수신 대역이다.
송신측 스위치(130A)는, 로우 밴드측의 복수의 송신측 신호 경로에 접속된 복수의 선택 단자와 송신 증폭 회로(140A)에 접속된 공통 단자를 갖는 스위치 회로이다. 송신측 스위치(130B)는, 하이 밴드측의 복수의 송신측 신호 경로에 접속된 복수의 선택 단자와 송신 증폭 회로(140B)에 접속된 공통 단자를 갖는 스위치 회로이다. 이들 송신측 스위치(130A 및 130B)는, 필터군(120A)의 전단(여기서는 송신측 신호 경로에 있어서의 전단)에 설치되고, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 따라서 접속 상태가 전환되는 스위치 회로이다. 이에 의해, 송신 증폭 회로(140A 및 140B)에 의해 증폭된 고주파 신호(여기서는 고주파 송신 신호)는, 필터군(120A)의 소정의 필터를 통해 안테나 단자 ANT로부터 안테나 소자(2)(도 14 참조)로 출력된다.
수신측 스위치(150A)는, 로우 밴드측의 복수의 수신측 신호 경로에 접속된 복수의 선택 단자와 수신 증폭 회로(160A)에 접속된 공통 단자를 갖는 스위치 회로이다. 수신측 스위치(150B)는, 소정의 밴드(여기서는 Band20)의 수신측 신호 경로에 접속된 공통 단자와, 수신측 스위치(150A)의 공통 단자 및 수신측 스위치(150B)의 공통 단자에 접속된 2개의 선택 단자를 갖는 스위치 회로이다. 수신측 스위치(150C)는, 하이 밴드측의 복수의 수신측 신호 경로에 접속된 복수의 선택 단자와 수신 증폭 회로(160B)에 접속된 공통 단자를 갖는 스위치 회로이다. 이들 수신측 스위치(150A 내지 150C)는, 필터군(120A)의 후단(여기서는 수신측 신호 경로에 있어서의 후단)에 설치되고, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 따라서 접속 상태가 전환된다. 이에 의해, 안테나 단자 ANT에 입력된 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)는, 필터군(120A)의 소정의 필터를 통하여, 수신 증폭 회로(160A 및 160B)에 의해 증폭되고, 수신 단자 Rx1 및 Rx2로부터 RFIC(3)(도 14 참조)로 출력된다. 또한, 로우 밴드에 대응하는 RFIC과 하이 밴드에 대응하는 RFIC가 개별로 설치되어 있어도 무방하다.
송신 증폭 회로(140A)는, 로우 밴드의 고주파 송신 신호를 전력 증폭하는 파워 증폭기이며, 송신 증폭 회로(140B)는, 하이 밴드의 고주파 송신 신호를 전력 증폭하는 파워 증폭기이다.
수신 증폭 회로(160A)는, 로우 밴드의 고주파 수신 신호를 전력 증폭하는 로우 노이즈 증폭기이며, 수신 증폭 회로(160B)는, 하이 밴드의 고주파 수신 신호를 전력 증폭하는 로우 노이즈 증폭기이다.
이와 같이 구성된 고주파 프론트엔드 회로(1A)는, (ⅳ) Band27(또는 Band26)의 송신 대역을 통과 대역에 갖는 필터로서, 실시 형태 2의 적용예 1에 따른 필터(20A)를 구비한다. 즉, 당해 필터는, 제어 신호에 따라서, 통과 대역을, Band27의 송신 대역과 Band26의 송신 대역으로 전환한다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(1A)는, (ⅵ-Rx) Band68 및 Band28a(또는 Band68 및 Band28b)의 수신 대역을 통과 대역에 갖는 수신 필터로서, 실시 형태 2의 적용예 2에 따른 필터(20B)를 구비하고, (ⅵ-Tx) Band68 및 Band28a(또는 Band68 및 Band28b)의 송신 대역을 통과 대역에 갖는 송신 필터로서, 실시 형태 2의 적용예 3에 따른 필터(20C)를 구비한다. 즉, 당해 송신 필터 및 당해 수신 필터에 의해 구성되는 듀플렉서는, 제어 신호에 따라서, 통과 대역을, Band68 및 Band28a의 송신 대역과 Band68 및 Band28b의 송신 대역으로 전환하고, Band68 및 Band28a의 수신 대역과 Band68 및 Band28b의 수신 대역으로 전환한다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(1A)는, (ⅷ) Band27(또는 Band26)의 수신 대역을 통과 대역에 갖는 필터로서, 실시 형태 2의 적용예 2에 따른 필터(20B)를 구비한다. 즉, 당해 필터는, 제어 신호에 따라서, 통과 대역을, Band27의 송신 대역과 Band26의 송신 대역으로 전환한다.
이상과 같이 구성된 고주파 프론트엔드 회로(1A)에 의하면, 상기 실시 형태 2의 적용예 1 내지 3에 따른 필터(20A 내지 20C)(탄성파 필터 장치)를 구비함으로써, 밴드마다 필터를 설치하는 경우에 비하여 필터의 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고주파 프론트엔드 회로(1A)에 의하면, 필터군(120A)(복수의 탄성파 필터 장치)의 전단 또는 후단에 설치된 송신측 스위치(130A 및 130B) 및 수신측 스위치(150A 내지 150C)(스위치 회로)를 구비한다. 이에 의해, 고주파 신호가 전달되는 신호 경로의 일부를 공통화할 수 있다. 따라서, 예를 들어 복수의 탄성파 필터 장치에 대응하는 송신 증폭 회로(140A 및 140B) 혹은 수신 증폭 회로(160A 및 160B)(증폭 회로)를 공통화할 수 있다. 따라서, 고주파 프론트엔드 회로(1A)의 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 송신측 스위치(130A 및 130B) 및 수신측 스위치(150A 내지 150C)는, 적어도 1개가 설치되어 있으면 된다. 또한, 송신측 스위치(130A 및 130B)의 개수, 및 수신측 스위치(150A 내지 150C)의 개수는, 상기 설명한 개수로 한정되지 않고, 예를 들어 1개의 송신측 스위치와 1개의 수신측 스위치가 설치되어 있어도 무방하다. 또한, 송신측 스위치 및 수신측 스위치의 선택 단자 등의 개수도, 본 실시 형태로 한정되지 않고, 각각 2개여도 무방하다.
또한, 필터군에 포함되는 복수의 필터 중 적어도 1개의 필터에 실시 형태 1 및 그 변형예에 따른 필터의 구성이 적용되어 있어도 무방하다.
(기타 실시 형태)
이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 탄성파 필터 장치 및 고주파 프론트엔드 회로에 대하여, 실시 형태 1 내지 3 및 변형예를 들어 설명하였지만, 본 발명은, 상기 실시 형태 및 변형예로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시 형태나, 상기 실시 형태에 대해서 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 탄성파 필터 장치 및 고주파 프론트엔드 회로를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 상술한 고주파 프론트엔드 회로와 RFIC(3)(RF 신호 처리 회로)를 구비하는 통신 장치(4)도 본 발명에 포함된다. 이와 같은 통신 장치(4)에 의하면, 저손실화와 고선택도화를 도모할 수 있다.
또한, 직렬 암 공진자 s1, 및 병렬 암 공진자 p1 및 p2를 구성하는 IDT 전극의 종횡비는 동일해도 상이해도 무방하지만, 필터 특성을 향상시키는 관점에서는, 병렬 암 공진자 p2를 구성하는 IDT 전극(131)의 종횡비가, 병렬 암 공진자 p1을 구성하는 IDT 전극(121)의 종횡비보다 작은 것이 바람직하다.
도 16은, 이와 같이 구성된 필터(10B)의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 병렬 암 공진자 p32(제2 병렬 암 공진자)에 있어서의 IDT 전극은, 병렬 암 공진자 p31(제1 병렬 암 공진자)에 있어서의 IDT 전극보다도, 복수의 전극 핑거의 쌍수에 대한 복수의 전극 핑거의 교차폭의 비인 종횡비가 작다. 즉, 병렬 암 공진자 p31에 있어서의 IDT 전극 및 병렬 암 공진자 p32에 있어서의 IDT 전극에 대해서, 교차폭 L을 이 순서대로 Lp1, Lp2로 하고, 쌍수 N을 이 순서대로 Np1, Np2로 하면, 본 실시 형태에서는, 종횡비 L/N은 Lp1/Np1>Lp2/Np2를 충족시킨다. 또한, 도 16에서는, 각 공진자의 IDT 전극의 쌍수가 동등하게 도시되어 있지만, 실제의 설계에서는 이들 쌍수가 동등해지는 일은 드물다. 즉, 각 공진자의 IDT 전극의 쌍수 및 교차폭 등의 설계 파라미터는, 각 공진자에 요구되는 사양에 따라서 적절히 결정될 수 있다. 즉, 여기에서는, 병렬 암 공진자 p32에 있어서의 IDT 전극은, 병렬 암 공진자 p31에 있어서의 IDT 전극보다도 듀티비가 크며, 또한, 종횡비가 작다.
본원 발명자는, 공진자를 구성하는 IDT 전극의 듀티비뿐만 아니라 공진자를 구성하는 IDT 전극의 종횡비에 의존하여 당해 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수의 Q가 바뀌는 것을 이용하여, 필터 특성을 개선할 수 있음을 알아내었다. 즉, 공진자 단체의 임피던스 특성에 대해서는, IDT 전극의 듀티비가 크고 종횡비가 작을수록 공진 주파수의 Q가 높아지고, 반대로, IDT 전극의 듀티비가 작고 종횡비가 클수록 반공진 주파수의 Q가 높아진다. 또한, 필터 특성에 대해서는, 병렬 암 공진자 p32의 공진 주파수 Q가 높고, 병렬 암 공진자 p31의 반공진 주파수 Q가 높을수록, 통과 대역 내의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도를 개선할 수 있다. 따라서, 병렬 암 공진자 p32를 구성하는 IDT 전극의 듀티비를 병렬 암 공진자 p31을 구성하는 IDT 전극의 듀티비보다 크게 하며, 또한, 병렬 암 공진자 p32를 구성하는 IDT 전극의 종횡비를 병렬 암 공진자 p31을 구성하는 IDT 전극의 종횡비보다 작게 함으로써, 통과 대역 내의 더 한층의 저손실화 및 통과 대역 고역측의 첨예도의 더 한층의 개선을 도모할 수 있다.
또한, 직렬 암 공진자 s1은, 탄성 표면파를 사용한 탄성파 공진자로 한정되지 않고, 예를 들어 벌크파 또는 탄성 경계파를 사용한 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있어도 무방하다. 즉, 직렬 암 공진자 s1은, IDT 전극에 의해 구성되지 않아도 무방하다. 이러한 직렬 암 공진자 s1을 갖는 탄성파 필터 장치여도, 탄성파 공진자는 일반적으로 고Q의 특성을 나타내기 때문에, 저손실화와 고선택도화(자 대역에 인접하는 다른 대역과의 상호 간섭의 억제)의 양립을 도모할 수 있다.
또한, 저손실화의 관점에서는 각 공진자가 반사기를 갖는 것이 바람직하지만, 예를 들어 실장 레이아웃 등의 제약이 있는 경우에는, 공진자는 반사기를 갖고 있지 않아도 무방하다.
또한, 예를 들어 고주파 프론트엔드 회로 또는 통신 장치에 있어서, 각 구성 요소의 사이에, 인덕터나 캐패시터가 접속되어 있어도 무방하다. 또한, 당해 인덕터에는, 각 구성 요소 간을 연결하는 배선에 의한 배선 인덕터가 포함되어도 된다.
본 발명은, 멀티 밴드 시스템에 적용할 수 있는 소형의 필터, 멀티플렉서, 프론트엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대 전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 1A: 고주파 프론트엔드 회로
2: 안테나 소자
3: RFIC(RF 신호 처리 회로)
4: 통신 장치
10, 10A, 10B, 20A 내지 20E: 필터(탄성파 필터 장치)
11m: 입출력 단자(제1 입출력 단자)
11n: 입출력 단자(제2 입출력 단자)
101, 111, 121, 131: IDT 전극
101a, 101b: 빗살 전극
101g: 밀착층
101h: 주 전극층
102: 압전 기판
103: 보호층
110a, 110b: 전극 핑거
111a, 111b: 버스 바 전극
112, 122, 132: 반사기
120: 듀플렉서
120A: 필터군
120Rx: 수신측 필터
120Tx: 송신측 필터
130A, 130B: 송신측 스위치
140, 140A, 140B: 송신 증폭 회로
150A 내지 150C: 수신측 스위치
160, 160A, 160B: 수신 증폭 회로
C, C1, C2: 캐패시터(임피던스 소자)
p1, p2: 병렬 암 공진자
s1: 직렬 암 공진자(직렬 암 공진 회로)
SW, SW1, SW2: 스위치(스위치 소자)

Claims (15)

  1. 제1 입출력 단자와 제2 입출력 단자를 연결하는 경로 상에 접속된 직렬 암 공진 회로와,
    상기 경로 상의 동일 노드와 접지의 사이에 접속된 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자를 갖고,
    상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수는, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수보다도 높고,
    상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수는, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수보다도 높으며,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, IDT 전극을 갖는 탄성파 공진자로 이루어지고,
    상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극은, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극보다도, 복수의 전극 핑거의 피치에 대한 복수의 전극 핑거의 폭의 비인 듀티비가 큰, 탄성파 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 암 공진 회로는, IDT 전극을 갖는 탄성파 공진자를 갖고,
    상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극은, 상기 직렬 암 공진 회로에 있어서의 IDT 전극보다도, 상기 듀티비가 작은, 탄성파 필터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, 병렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 적어도 한쪽에 직렬 접속되고, 또한, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자를 더 갖는, 탄성파 필터 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자는, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제2 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자는, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제1 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자는, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 제2 병렬 암 공진자가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제1 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되고, 또한, 서로 병렬 접속된 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자와,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 상기 제2 병렬 암 공진자에만 직렬 접속되고, 또한, 서로 병렬 접속된 다른 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자를 더 갖는, 탄성파 필터 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자는, 직렬 접속되어 있고,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 한쪽에 병렬 접속된 스위치 소자를 더 갖는, 탄성파 필터 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극은, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 IDT 전극보다도, 복수의 전극 핑거의 쌍수에 대한 복수의 전극 핑거의 교차폭의 비인 종횡비가 작은, 탄성파 필터 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직렬 암 공진 회로는, 1 이상의 탄성파 공진자로 이루어지는 직렬 암 공진자이며, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자와 함께 래더형 필터 구조를 구성하는, 탄성파 필터 장치.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직렬 암 공진 회로는, 복수의 탄성파 공진자로 이루어지는 종결합 공진자인, 탄성파 필터 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 필터 장치와,
    상기 탄성파 필터 장치에 접속된 증폭 회로를 구비하는, 고주파 프론트엔드 회로.
  15. 안테나 소자에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로의 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 제14항에 기재된 고주파 프론트엔드 회로를 구비하는, 통신 장치.
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