KR20190034288A - 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) 및 병렬 암 공진자(p2)를 갖고, 병렬 암 공진자(p1)에 있어서의 공진 주파수는, 병렬 암 공진자(p2)에 있어서의 공진 주파수보다도 낮고, 병렬 암 공진자(p1)에 있어서의 반공진 주파수는, 병렬 암 공진자(p2)에 있어서의 반공진 주파수보다도 낮으며, 병렬 암 공진자(p1)는, 탄성파 공진자로 이루어지고, 탄성파를 여진하는 IDT 전극(121)과, IDT 전극(121)에 의해 여진된 탄성파를 반사하는 반사기(122)를 갖고, IDT 전극(121)의 전극 주기에 의해 정해지는 탄성파의 파장을 λ로 했을 때, IDT 전극(121)과 반사기(122)의 피치가 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만이다.

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 암(직렬 암 공진 회로)과 접지를 연결하는 1개의 병렬 암(병렬 암 공진 회로)에 대하여, 복수의 병렬 암 공진자를 설치하는 구성이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 구성에서는, 공진 주파수가 서로 다른 복수의 병렬 암 공진자가 직렬 접속된 상태에서 1개의 병렬 암에 설치되어 있음으로써, 필터의 스커트 특성(감쇠 슬로프)의 개선이 도모되고 있다.
일본 특허공개 제2009-207116호 공보
그러나, 탄성파를 사용하는 공진자에 의해 상기 종래의 탄성파 필터 장치를 구성한 경우, 동일한 병렬 암에 설치된 복수의 병렬 암 공진자 중 공진 주파수 및 반공진 주파수가 낮은 병렬 암 공진자의 리플(ripple)에 의해 통과 대역 내의 손실이 증대되는 경우가 있다.
구체적으로는, 탄성파를 사용하는 공진자는, 주기적으로 배열된 복수의 도체 스트립(전극 핑거)으로 이루어지는 주기 구조를 갖는 IDT(InterDigital Transducer) 전극 및 반사기(리플렉터)에 의해 구성된다. 이 때문에, 이와 같은 공진자는, 특정한 주파수 영역의 탄성파를 높은 반사 계수로 반사하는 주파수 대역을 갖는다. 이 주파수 대역은, 일반적으로 저지 대역이라 칭해지고, 상기 주기 구조의 반복 주기 등에 의해 규정된다. 이때, 저지 대역의 고역단에서는, 반사 계수가 국소적으로 변동하는 리플이 발생하기 쉬워지고 있다.
상기 종래의 탄성파 필터 장치에서는, 주파수가 낮은 병렬 암 공진자의 저지 대역 고역단이 통과 대역 내 혹은 통과 대역의 고역단의 근방에 위치하는 경우가 있다. 따라서, 이 경우, 당해 병렬 암 공진자의 저지 대역 고역단에 리플이 발생하고 있으면, 통과 대역 내의 손실이 증대되어 버린다.
그래서, 본 발명은, 통과 대역 내의 손실을 억제할 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 단자의 사이에 접속된 1 이상의 탄성파 공진자로 이루어지는 직렬 암 공진 회로와, 상기 제1 입출력 단자와 상기 제2 입출력 단자를 연결하는 경로의 동일 노드와 접지의 사이에 접속된, 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자를 갖고, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수는, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수보다도 낮고, 상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수는, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수보다도 낮으며, 상기 제1 병렬 암 공진자는, 탄성파를 여진하는 IDT 전극과, 상기 IDT 전극에 의해 여진된 탄성파를 반사하는 반사기를 갖고, 상기 IDT 전극의 전극 주기에 의해 정해지는 탄성파의 파장을 λ로 했을 때, 상기 IDT 전극과 상기 반사기의 피치가 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만이다.
즉, 본원 발명자는, 예의 검토한 결과, 제1 병렬 암 공진자의 I-R 피치를 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만으로 함으로써, 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있음을 알아내었다. 구체적으로는, I-R 피치를 너무 크게 하면, 제1 병렬 암 공진자의 저지 대역 고역단의 리플이 커짐으로써, 통과 대역 내의 손실이 증대된다. 한편, I-R 피치를 너무 작게 하면, 제1 병렬 암 공진자의 공진 주파수 고역측(구체적으로는 공진 주파수와 반공진 주파수의 사이)의 리플이 커짐으로써, 통과 대역 내의 손실이 증대 혹은 통과 대역 저역측의 감쇠 특성이 악화된다. 따라서, 제1 병렬 암 공진자의 I-R 피치를 적정 범위에 넣음으로써, 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자는, 상기 IDT 전극과 상기 반사기의 피치가 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하인 것으로 해도 된다.
즉, 본원 발명자는, 예의 검토한 결과, 제1 병렬 암 공진자의 I-R 피치를 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하로 함으로써, 통과 대역 내의 손실의 증대 및 통과 대역 저역측의 감쇠 특성의 악화를 보다 확실하게 억제할 수 있음을 알아내었다. 구체적으로는, I-R 피치를 크게 하여 0.50λ에 근접시키면, 제1 병렬 암 공진자의 공진 주파수 고역측의 리플을 억제할 수 있지만, 제1 병렬 암 공진자의 저지 대역 고역단의 리플의 억제가 곤란해진다. 한편, I-R 피치를 작게 하여 0.42λ에 근접시키면, 제1 병렬 암 공진자의 저지 대역 고역단의 리플을 억제할 수 있지만, 제1 병렬 암 공진자의 공진 주파수 고역측의 리플의 억제가 곤란해진다. 따라서, 제1 병렬 암 공진자의 I-R 피치를 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하로 함으로써, 제1 병렬 암 공진자의 저지 대역 고역단의 리플 및 공진 주파수 고역측의 리플의 양쪽을 억제할 수 있으므로, 통과 대역 내의 손실을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자가 병렬 접속된 임피던스 회로를 더 갖고, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 적어도 한쪽은, 상기 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통에 따라서 제1 특성과 제2 특성을 전환하는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제2 병렬 암 공진자는, 상기 임피던스 회로와 직렬 접속되고, 상기 제1 병렬 암 공진자는, 상기 제2 병렬 암 공진자와 상기 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로에 대해서 병렬 접속되어 있는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 고역측의 감쇠극의 주파수를 전환하면서, 통과 대역 고역단에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제하면서 제1 특성과 제2 특성을 전환하는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자는, 상기 임피던스 회로와 직렬 접속되고, 상기 제2 병렬 암 공진자는, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로에 대해서 병렬 접속되어 있는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환하면서, 통과 대역 저역단에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제하면서 제1 특성과 제2 특성을 전환하는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 제2 병렬 암 공진자는 병렬 접속되어 있으며, 상기 임피던스 회로는, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 제2 병렬 암 공진자가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 양측의 극(감쇠극)의 주파수를 함께 전환할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자가 병렬된 임피던스 회로를 2개 더 갖고, 상기 제1 병렬 암 공진자는, 2개의 상기 임피던스 회로 중 한쪽의 임피던스 회로와 직렬 접속되고, 상기 제2 병렬 암 공진자는, 2개의 상기 임피던스 회로 중 다른 쪽의 임피던스 회로와 직렬 접속되며, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 한쪽의 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로와, 상기 제2 병렬 암 공진자와 상기 다른 쪽의 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로는, 병렬 접속되어 있는 것으로 해도 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 저역단에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 튜너블 필터는, 예를 들어 대역폭을 유지하면서, 중심 주파수를 전환할 수 있다.
또한, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 한쪽의 병렬 암 공진자에 병렬 접속된 스위치 소자를 더 갖고, 상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 다른 쪽 병렬 암 공진자는, 상기 한쪽의 병렬 암 공진자와 상기 스위치 소자가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 스위치 소자의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역측의 감쇠극의 수를 전환할 수 있는 튜너블 필터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 고주파 프론트엔드 회로는, 상기 어느 탄성파 필터 장치와, 상기 탄성파 필터 장치에 접속된 증폭 회로를 구비한다.
이에 의해, 통과 대역 내의 손실을 억제할 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, 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있는 통신 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 장치, 고주파 프론트엔드 회로 및 통신 장치에 의하면, 통과 대역 내의 손실을 억제할 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 병렬 암 공진자의 구조를 모식적으로 나타내는 도면의 일례이다.
도 3은, 실시 형태 1에 따른 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 전형례의 공진자에 있어서, I-R 피치를 변화시킨 경우의 특성의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5a는, 병렬 암 공진자의 임피던스의 절댓값을 나타내는 그래프이다.
도 5b는, 병렬 암 공진자의 임피던스를 스미스 차트 표기한 그래프이다.
도 5c는, 병렬 암 공진자의 반사 손실을 나타내는 그래프이다.
도 6은, 실시예 및 비교예에 대하여, 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7a는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 7b는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터의 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8a는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 8b는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터의 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9a는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 9b는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9c는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 실시 형태 2의 적용예 4에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 11은, 실시 형태 2의 적용예 5에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 12는, 실시 형태 2의 적용예 6에 있어서의 필터의 회로 구성도이다.
도 13은, 실시 형태 3에 따른 고주파 프론트엔드 회로 및 그 주변 회로의 구성도이다.
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.
또한, 이하에 있어서, 「통과 대역 저역단」은, 「통과 대역 내의 가장 낮은 주파수」를 의미한다. 또한, 「통과 대역 고역단」은, 「통과 대역 내의 가장 높은 주파수」를 의미한다. 또한, 이하에 있어서, 「통과 대역 저역측」은, 「통과 대역 외이며 통과 대역보다 저주파수측」을 의미한다. 또한 「통과 대역 고역측」은, 「통과 대역 외이며 통과 대역보다 고주파수측」을 의미한다.
(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 경로에는, 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 경로 상의 노드 x1과 접지를 연결하는 병렬 암 공진 회로에 설치된 공진자이다.
병렬 암 공진자 p1에 있어서의 공진 주파수는, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 공진 주파수보다도 낮고, 병렬 암 공진자 p1에 있어서의 반공진 주파수는, 병렬 암 공진자 p2에 있어서의 반공진 주파수보다도 낮다. 여기서, 공진자에 있어서의 공진 주파수는, 당해 공진자의 임피던스가 극소로 되는 특이점(이상적으로는 임피던스가 0으로 되는 점)인 「공진점」의 주파수이다. 또한, 공진자에 있어서의 반공진 주파수는, 당해 공진자의 임피던스가 극대로 되는 특이점(이상적으로는 무한대가 되는 점)인 「반공진점」의 주파수이다.
본 실시 형태에서는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는 직렬 접속되어, 노드 x1과 접지의 사이에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 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. 또한, 본 실시 형태에서는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 1개의 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있다. 그러나, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 적어도 하나는, 1개의 탄성파 공진자가 직렬 분할 또는 병렬 분할된 복수의 분할 공진자에 의해 구성되어 있어도 무방하다.
또한, 이들 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상의 노드 x1과 접지의 사이에 접속된 병렬 암 공진 회로를 구성한다. 즉, 당해 병렬 암 공진 회로는, 상기 경로와 접지를 연결하는 1개의 경로에 설치되어 있다. 따라서, 필터(10)는, 직렬 암 공진자 s1과 병렬 암 공진 회로(본 실시 형태에서는 병렬 암 공진자 p1 및 p2)로 구성된 1단의 래더형 필터 구조를 갖고 있다.
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 전극에 의해 구성할 수 있으므로, 급준성이 향상된 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.
직렬 암 공진자 s1 및 병렬 암 공진자 p1은, 탄성파를 여진하는 IDT 전극과, 당해 IDT 전극을 탄성파의 전반 방향의 양측으로부터 끼워 넣도록 배치된 1조의 반사기를 갖는다. 구체적으로는, 직렬 암 공진자 s1은, IDT 전극(111) 및 1조의 반사기(112)에 의해 구성되어 있다. 병렬 암 공진자 p1은, IDT 전극(121) 및 1조의 반사기(122)에 의해 구성되어 있다. 병렬 암 공진자 p2는, IDT 전극(131) 및 1조의 반사기(132)에 의해 구성되어 있다.
병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)은, 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)의 IDT 전극(131)보다도 파장이 긴 탄성파를 여진하는 IDT 전극(121)과, IDT 전극(121)에 의해 여진된 탄성파를 반사하는 반사기(122)를 갖는다.
또한, 병렬 암 공진자 p1에서는, IDT 전극(121)의 전극 피치(전극 주기)에 의해 정해지는 탄성파의 파장(즉 전극 피치의 2배)을 λ로 했을 때, IDT 전극(121)과 반사기(122)의 피치(즉 IDT-Ref. 피치, 이후 「I-R 피치」라고 칭함)는 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만이고, 바람직하게는 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하이다. 이러한 점에 대해서는, 후술한다.
[2-2. 공진자 구조]
이하, 필터(10)를 구성하는 각 공진자의 구조에 대하여, 병렬 암 공진자 p1에 착안하여 보다 상세히 설명한다. 또한, 다른 공진자에 대해서는, I-R 피치가 탄성파의 파장 λ의 0.5배 정도로 구성되어 있는 점 등을 제외하고, 병렬 암 공진자 p1과 대략 동일한 구조를 갖기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
도 2는, 본 실시 형태에 있어서의 병렬 암 공진자 p1의 구조를 모식적으로 나타내는 도면의 일례이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 단면도이다. 또한, 도 2에 도시된 병렬 암 공진자 p1은, 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 핑거의 개수나 길이로 한정되지 않는다.
상기 도면의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p1은, IDT 전극(121) 및 반사기(122)를 구성하는 전극막(101)과, 당해 전극막(101)이 형성된 압전 기판(102)과, 당해 전극막(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(121)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, 탄성파의 전반 방향과 직교하는 방향을 따라서 형성되고, 당해 전반 방향을 따라서 주기적으로 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 IDT 전극(121)은, 당해 IDT 전극(121)을 구성하는 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)의 전극 피치 등에 의해 규정되는 특정한 주파수 영역의 탄성 표면파를 여진한다.
또한, 빗살 전극(101a 및 101b)은, 각각이 단체이며 IDT 전극이라 칭해지는 경우도 있다. 단, 이하에서는, 편의상, 한 쌍의 빗살 전극(101a 및 101b)에 의해 1개의 IDT 전극(121)이 구성되어 있는 것으로서 설명한다.
반사기(122)는, IDT 전극(121)에 대해서 탄성파의 전반 방향으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 1조의 반사기(122)는, IDT 전극(121)을 탄성파의 전반 방향 양측으로부터 끼우도록 배치되어 있다. 반사기(122)는, 서로 평행한 복수의 전극 핑거(210)와, 복수의 전극 핑거(210)의 한쪽 단부를 접속하는 버스 바 전극(211) 및 복수의 전극 핑거(210)의 다른 쪽 단부를 접속하는 버스 바 전극(211)으로 이루어지는 1조의 버스 바 전극(211)으로 구성되어 있다. 복수의 전극 핑거(210)는, IDT 전극(121)을 구성하는 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)와 마찬가지로, 탄성파의 전반 방향과 직교하는 방향을 따라서 형성되고, 당해 전반 방향을 따라서 주기적으로 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 반사기(122)는, 당해 반사기(122)를 구성하는 복수의 전극 핑거(210)의 전극 피치 등에 의해 규정되는 주파수 대역(저지 대역)에 있어서, 탄성 표면파를 높은 반사 계수로 반사한다. 즉, IDT 전극(121)의 전극 피치와 반사기(122)의 전극 피치가 동등하는 경우, 반사기(122)는, IDT 전극(121)에 의해 여진된 탄성 표면파를 높은 반사 계수로 반사한다.
이와 같은 반사기(122)를 가짐으로써, 병렬 암 공진자 p1은, 여진된 탄성 표면파를 내부에 가둬 외부로 흘리기 어렵게 할 수 있다.
따라서, 병렬 암 공진자 p1은, IDT 전극(121)의 전극 피치, 쌍수 및 교차폭 등으로 규정되는 공진 주파수 및 반공진 주파수의 Q를 향상시킬 수 있다.
또한, 반사기(122)는 전극 핑거(210)를 갖고 있으면 되며, 버스 바 전극(211)을 갖지 않아도 무방하다. 또한, 전극 핑거(210)의 개수는 1 이상이면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 단, 전극 핑거(210)의 개수가 너무 적으면 탄성파의 누설이 많아지기 때문에, 필터 특성이 열화될 수 있다. 한편, 전극 핑거(210)의 개수가 너무 많으면 반사기(122)가 대형화가 되기 때문에, 필터(10) 전체가 대형화될 수 있다. 이 때문에, 전극 핑거(210)의 개수는, 필터(10)에 요구되는 필터 특성 및 사이즈 등을 고려하여, 적절히 결정될 수 있다.
이들 IDT 전극(121) 및 반사기(122)는, 도 2의 (b)에 도시한 전극막(101)에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 전극막(101)은, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 밀착층(101g)과 주 전극층(101h)의 적층 구조로 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, IDT 전극(121)과 반사기(122)가 동일한 전극막(101)으로 구성되어 있지만, 이들은 구조 또는 조성 등이 서로 다른 전극막으로 구성되어 있어도 무방하다.
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)는, 전극막(101)(즉, IDT 전극(121) 및 반사기(122))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, 전극막(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, 전극막(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 병렬 암 공진자 p1에서는, IDT 전극(121)의 설계 파라미터 등에 의해, 여진되는 탄성파의 파장이 규정된다. 이하, IDT 전극(121)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(121)의 교차 폭 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. 또한, IDT 전극(121)의 막 두께는, 복수의 전극 핑거(110a 및 110b)의 두께 h이다.
다음으로, 반사기(122)의 설계 파라미터에 대하여 설명한다.
반사기(122)의 전극 피치(전극 주기)는, 전극 핑거(210)의 라인 폭을 WREF로 하고, 인접하는 전극 핑거(210) 사이의 스페이스 폭을 SREF로 한 경우, (WREF+SREF)로 정의된다. 또한, 반사기(122)의 전극 듀티(듀티비)는, 복수의 전극 핑거(210)의 라인 폭 점유율이며, 전극 핑거(210)의 라인 폭과 스페이스 폭의 가산값에 대한 당해 라인 폭의 비율이며, WREF/(WREF+SREF)로 정의된다. 또한, 반사기(122)의 막 두께는, 복수의 전극 핑거(210)의 두께이다.
본 실시 형태에서는, 반사기(122)의 전극 피치 및 전극 듀티는, IDT 전극(121)의 전극 피치 및 전극 듀티와 동등하다. 또한, 반사기(122)는, 탄성파의 전반 방향에서 본 경우에, 1조의 버스 바 전극(211)이 IDT 전극(121)의 버스 바 전극(111a 및 111b)에 겹치도록 배치되어 있다.
또한, 반사기(122)는, 탄성파의 누설을 억제하는 관점에서 상기 구성이 바람직하지만, 상기 구성과 상이한 구성이어도 무방하다.
다음으로, IDT 전극(121)과 반사기(122)의 상대적인 배치에 관한 설계 파라미터에 대하여 설명한다.
IDT 전극(121)과 반사기(122) 사이의 피치(I-R 피치)는, (ⅰ) IDT 전극(121)을 구성하는 복수의 전극 핑거(110a 또는 110b) 중 가장 반사기(122)측의 전극 핑거와 (ⅱ) 반사기(122)를 구성하는 복수의 전극 핑거(210) 중 가장 IDT 전극(121)측의 전극 핑거(210)의, 중심 간 거리로 정의된다. 이 I-R 피치는, 빗살 전극(101a 및 101b)을 구성하는 복수의 전극 핑거(110a 또는 110b)의 반복 주기 λ (즉 IDT 전극(121)의 전극 피치로 정해지는 탄성파의 파장 λ)를 사용하여 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 당해 반복 주기 λ의 0.50배인 경우에는 0.50λ라 표시된다.
[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 「공진점」이라고 칭하고, 그 주파수를 「공진 주파수」라고 칭한다. 또한, 임피던스가 극대로 되는 특이점(이상적으로는 임피던스가 무한대로 되는 점)을 「반공진점」이라고 칭하고, 그 주파수를 「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 사용하여, 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 「p1+p2 합성 특성」)은, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 frp1과 반공진 주파수 fap1 사이의 주파수 fr1 및 병렬 암 공진자 p2의 공진 주파수 frp2와 반공진 주파수 fap2 사이의 주파수 fr2에 있어서, 극소로 된다. 또한, 당해 합성 특성은, 병렬 암 공진자 p1의 반공진 주파수 fap1 및 병렬 암 공진자 p2의 반공진 주파수 fap2에 있어서, 극대로 된다.
본 실시 형태에서는, 병렬 암 공진 회로의 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수(즉 fap1)와 직렬 암 공진자 s1의 공진 주파수 frs1로, 통과 대역이 형성된다.
이에 의해, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 통과 대역 저역측에는, 상기 주파수 fr1을 감쇠극으로 하는 감쇠 대역이 형성되고, 통과 대역 고역측에는, 상기 주파수 fr2 및 직렬 암 공진자 s1의 반공진 주파수 fas1을 감쇠극으로 하는 감쇠 대역이 형성된다.
[4. 통과 대역 내 손실 억제의 메커니즘]
일반적으로, I-R 피치는, 탄성파의 전반에 규칙성을 갖게 하기 위해서 IDT 전극(121)의 전극 피치(즉 0.50λ)와 동등하게 설계된다. 그러나, 본원 발명자는, 1개의 병렬 암 공진 회로가 복수의 공진자를 갖는 탄성파 필터 장치에 있어서, 이렇게 설계된 공진자를 사용한 경우, 통과 대역 내의 손실이 악화(증대)될 수 있다는 문제를 깨달았다.
이에 반하여, 본원 발명자는, 예의 검토한 결과, 이와 같은 탄성파 필터 장치에 있어서, 1개의 병렬 암 공진 회로에 설치된 복수의 공진자 중 공진 주파수 및 반공진 주파수가 낮은 공진자에 대하여 I-R 피치를 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만으로 함으로써, 상술한 통과 대역 내의 손실의 악화를 억제할 수 있다는 지견을 알아내었다. 이하, 이 메커니즘에 대하여, 구체적인 전형례에 기초하여 설명한다.
도 4는, 전형례의 공진자에 있어서, I-R 피치를 변화시킨 경우의 반사 특성의 변화를 나타내는 그래프이다. 상기 도면에 대하여, (a)는 임피던스의 절댓값을 나타내는 그래프이며, (b)는 위상 특성을 나타내는 그래프이며, (c-1)은 임피던스를 스미스 차트 표기한 그래프이며, (c-2)는 반사 손실(리턴 로스)을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면에는, 도면 중의 범례로 나타낸 바와 같이, I-R 피치를 0.02λ 간격으로 0.40λ로부터 0.50λ까지 변화시킨 경우의 공진자의 특성이 도시되어 있다.
상기 도면으로부터 명백해진 바와 같이, I-R 피치가 좁아질수록, 저지 대역 고역단(구체적으로는 반공진 주파수의 고역측)의 리플(상기 도면의 (b), (c-1) 및 (c-2)의 실선 표시)이 억제됨을 알 수 있다. 그러나, 한편, I-R 피치가 좁아지면 공진 주파수 고역측(구체적으로는 공진 주파수와 반공진 주파수의 사이)에 새로운 리플(상기 도면의 (b), (c-1) 및 (c-2)의 파선 표시)이 발생하고, 이 리플은 I-R 피치가 좁아질수록 커짐을 알 수 있다.
여기서, 예를 들어 1개의 병렬 암 공진 회로에 1개의 병렬 암 공진자만이 설치되어 있는 탄성파 필터 장치에서는, 당해 병렬 암 공진자가 통과 대역보다 저역측에 공진 주파수를 갖고 통과 대역 내에 공진 주파수를 갖는 경우, 직렬 암 공진자의 공진 주파수 및 병렬 암 공진자의 반공진 주파수로 통과 대역이 형성된다. 이 때문에, 이와 같은 구성에서는, 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자 각각의 대역폭(공진 주파수 및 반공진 주파수의 주파수 차)으로 통과 대역폭 및 통과 대역 저역측·고역측의 급준성이 정해지고, 병렬 암 공진자의 반공진 주파수 및 직렬 암 공진자의 공진 주파수를 통과 대역 내에 배치한다. 그 때문에, 병렬 암 공진자의 저지 대역의 고역단은 통과 대역 외(구체적으로는 통과 대역보다 고역측)에 위치하게 되므로, 저지 대역 고역단의 리플이 다소 커도, 필터 특성(특히 통과 대역 내의 특성)에는 그다지 영향을 미치지 않는다.
그러나, 1개의 병렬 암 공진 회로에 2개의 병렬 암 공진자 p1 및 p2가 설치되어 있는 본 실시 형태에 따른 필터(10)에서는, 2개의 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 합성 특성으로 되고, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2의 단체 대역폭에 대해서, 합성 특성의 임피던스가 극대로 되는 주파수와 임피던스가 극소로 되는 주파수의 주파수 간격(공진 주파수 및 반공진 주파수의 주파수 차)이 좁아진다. 따라서, 공진 주파수 및 반공진 주파수가 낮은 측의 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단이 통과 대역 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 전형례에 있어서의 공진자를 병렬 암 공진자 p1에 적용한 경우, 저지 대역 고역단인 2.605㎓ 부근은 통과 대역(대략 2.50㎓ 이상 2.60㎓ 이하)의 고역단의 근방에 위치하게 된다(도 3 참조). 따라서, 이 경우, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단에 리플이 발생하고 있으면, 통과 대역 내의 손실이 증대하게 된다.
이에 반하여, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.50λ 미만으로 함으로써, 저지 대역 고역단의 리플을 억제하고, 반공진 주파수 고역측으로부터 저지 대역 고역단의 리플까지의 주파수 범위의 반사 손실을 저감할 수 있으므로, 당해 리플에 의한 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다.
또한, 병렬 암 공진자 p1에 대하여, 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 특성은, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2의 합성 특성에 있어서의 저역측의 공진 주파수와 저역측의 반공진 주파수 사이의 특성에 영향을 미친다(도 3 참조). 즉, 당해 합성 특성에 있어서의 저역측의 공진 주파수는 통과 대역 저역측의 감쇠극을 형성하고, 당해 합성 특성에 있어서의 저역측의 반공진 주파수는 통과 대역을 형성한다. 따라서, 병렬 암 공진자 p1에 있어서, 공진 주파수와 반공진 주파수의 사이에서 리플이 발생하고 있으면, 통과 대역 내의 손실이 증대 혹은 통과 대역 저역측의 감쇠 특성이 악화될 수 있다.
이에 반하여, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.42λ 이상으로 함으로써, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 고역측에 발생할 수 있는 리플을 억제할 수 있으므로, 당해 리플에 의한 통과 대역 내의 손실의 증대 혹은 통과 대역 저역측의 감쇠 특성의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하로 함으로써, (ⅰ) 저지 대역 고역단의 리플, 및 (ⅱ) 공진 주파수의 고역측에 발생할 수 있는 리플의 양쪽을 억제할 수 있다. 따라서, 이들 양쪽의 리플에 의한 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다.
또한, 병렬 암 공진자 p1의 전극 구조는, 탄성파의 전반 방향에 있어서, 대칭이지 않아도 되며, 비대칭이어도 무방하다. 즉, IDT 전극(121)과 한쪽의 반사기(122)의 I-R 피치와, 이 IDT 전극(121)과 다른 쪽의 반사기(122)의 I-R 피치는, 일치하지 않아도 되며, 상이해도 무방하다. 이와 같은 구성이어도, 각각의 I-R 피치를 상기 범위 내에 넣음으로써, 마찬가지의 효과가 발휘된다.
또한, 필터(10)에서는, 필터 특성 등에 의해, (ⅰ) 저지 대역 고역단의 리플, 및 (ⅱ) 공진 주파수의 고역측에 발생할 수 있는 리플 중, 한쪽의 리플만이 문제로 되는 경우가 있다. 이 때문에, (ⅰ) 저지 대역 고역단의 리플만이 문제로 되는 경우에는, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.44λ 미만으로 해도 무방하다. 한편, (ⅱ) 공진 주파수의 고역측에 발생할 수 있는 리플만이 문제가 되는 경우에는, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.46λ보다 크게 해도 무방하다. 즉, 당해 I-R 피치는, 필터(10)에 요구되는 필터 특성 등을 고려하여, 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만의 범위에서 적절히 설계될 수 있다.
[5. 실시예와 비교예의 비교]
이하, 본 실시 형태에 따른 필터(10)에 의해 발휘되는 효과에 대하여, 실시예 및 비교예에 기초하여, 상세히 설명한다.
실시예의 탄성파 필터 장치는, 상기 실시 형태에 따른 필터(10)의 구성을 갖고, I-R 피치가 0.44λ이다. 비교예의 탄성파 필터 장치는, I-R 피치가 0.50λ인 점을 제외하고, 실시예의 탄성파 필터 장치와 마찬가지이다.
도 5a 내지 도 5c는, 실시예 및 비교예에 대하여, 공진 주파수 및 반공진 주파수가 낮은 측(저 f측)의 병렬 암 공진자 p1 단체에서의 반사 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 도 5a는, 병렬 암 공진자 p1의 임피던스의 절댓값을 나타내는 그래프이며, 도 5b는, 병렬 암 공진자 p1의 임피던스를 스미스 차트 표기한 그래프이며, 도 5c는, 병렬 암 공진자 p1의 반사 손실(리턴 로스)을 나타내는 그래프이다. 도 6은, 실시예 및 비교예에 대하여, 필터 특성(통과 특성)을 나타내는 그래프이며, (a)는 필터 특성의 개요를 나타내는 그래프이며, (b)는 (a)의 통과 대역 부근을 확대하여 나타내는 그래프이다.
도 5a 내지 도 5c로부터 명백해진 바와 같이, I-R 피치를 0.44λ로 한 실시예에서는, I-R 피치를 0.50λ로 한 비교예에 비하여, 저지 대역 고역단의 리플(도면 중의 실선 표시)이 억제되어 있다. 이에 의해, 도 6으로부터 명백해진 바와 같이, 실시예에서는, 비교예에 비하여, 저지 대역 고역단의 리플이 발생하는 주파수(여기서는 통과 대역 고역단)에서 손실이 억제되고 있다. 즉, 실시예에서는, 비교예에 비하여, 저지 대역 고역단의 리플에 의한 통과 대역 내의 손실이 억제되고 있음을 알 수 있다.
또한, 도 5a 내지 도 5c 및 도 6으로부터 명백해진 바와 같이, 실시예에서는, 비교예에 비하여, 공진 주파수 고역측의 리플(구체적으로는 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 리플)이 약간 커진다. 그러나, 당해 리플은, 필터 특성에는 거의 영향을 미치지 않는다. 즉, 실시예에서는, 공진 주파수의 고역측에 발생할 수 있는 리플에 의한 통과 대역 내의 손실이 억제되고 있음을 알 수 있다.
[6. 결론]
이상과 같이, 본원 발명자는, 예의 검토한 결과, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)의 I-R 피치(IDT 전극(121)과 반사기(122)의 피치)를 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만으로 함으로써, 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있음을 알아내었다. 구체적으로는, I-R 피치를 너무 크게 하면, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단의 리플이 커짐으로써, 통과 대역 내의 손실이 증대된다. 한편, I-R 피치를 너무 작게 하면, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 고역측의 리플이 커짐으로써, 통과 대역 내의 손실이 증대 혹은 통과 대역 저역측의 감쇠 특성이 악화된다. 따라서, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 적정 범위에 넣음으로써, 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 통과 대역 내에 있어서 에너지가 집중되는 저지 대역 고역단의 리플을 억제할 수 있기 때문에, 내전력 성능 및 IMD(InterModulation Distortion: 상호 변조 왜곡) 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본원 발명자는, 예의 검토한 결과, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하로 함으로써, 통과 대역 내의 손실의 증대 및 통과 대역 저역측의 감쇠 특성의 악화를 보다 확실하게 억제할 수 있음을 알게 되었다. 구체적으로는, I-R 피치를 크게 하여 0.50λ에 근접시키면, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 고역측의 리플을 억제할 수 있지만, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단의 리플의 억제가 곤란해진다. 한편, I-R 피치를 작게 하여 0.42λ에 근접시키면, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단의 리플을 억제할 수 있지만, 병렬 암 공진자 p1의 공진 주파수 고역측의 리플의 억제가 곤란해진다. 따라서, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하로 함으로써, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단의 리플 및 공진 주파수 고역측의 리플의 양쪽을 억제할 수 있으므로, 통과 대역 내의 손실을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
(실시 형태 2)
상기 실시 형태 1에 따른 필터(10)(탄성파 필터 장치)의 구성은, 통과 대역을 가변할 수 있는 튜너블 필터에 적용할 수 있다. 그래서, 실시 형태 2에 따른 필터로서, 이와 같은 튜너블 필터에 대해서 적용예 1 내지 6을 이용하여 설명한다. 구체적으로는, 적용예 1 및 2는, 상기 실시 형태 1에 따른 필터(10)의 튜너블 필터에의 적용예이다. 또한, 적용예 3 내지 6은, 상기 실시 형태 1에 있어서의 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자) 및 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)를 병렬 접속한 구성의 튜너블 필터에 대한 적용예이다.
튜너블 필터여도, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)의 I-R 피치(IDT 전극(121)과 반사기(122)의 피치)를 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만으로 함으로써, 통과 대역 내의 손실을 억제할 수 있다. 또한, 튜너블 필터는, 통과 대역을 가변할 수 있으므로, 멀티 밴드 대응의 프론트엔드 회로 등의 소형화를 도모할 수 있다.
이하에서 설명하는 적용예 1 내지 6의 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 7a는, 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 및 제2 병렬 암 공진자)의 한쪽의 병렬 암 공진자에 병렬 접속된 스위치 SW를 더 갖는다. 또한, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 다른 쪽 병렬 암 공진자는, 당해 한쪽의 병렬 암 공진자와 스위치 SW가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있다.
본 적용예에서는, 스위치 SW는, 병렬 암 공진자 p2에 병렬 접속되어 있다. 또한, 스위치 SW는, 병렬 암 공진자 p1에 병렬 접속되어 있어도 무방하다.
도 7b는, 실시 형태 2의 적용예 1에 있어서의 필터(20A)의 필터 특성(통과 특성)을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면은, 스위치 SW가 온인 경우 및 오프인 경우에 있어서의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW가 오프인 경우에만, 병렬 암 공진자 p1에 대해서 병렬 암 공진자 p2가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면에 도시한 바와 같이, 스위치 SW가 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20A)의 통과 특성은, 통과 대역 저역측의 감쇠극이 고역측으로 시프트함과 함께, 통과 대역 고역측에 감쇠극이 추가되기 때문에, 통과 대역 고역측의 감쇠를 얻는 것도 가능해진다. 바꾸어 말하면, 필터(20A)는, 스위치 SW의 온 및 오프의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환할 수 있음과 함께, 통과 대역 고역측의 감쇠극의 수를 전환할 수 있다.
[적용예 2]
도 8a는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터(20B)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20B)는, 적용예 1에 있어서의 필터(20A)에 비하여, 스위치 SW와 직렬 접속된 인덕터 L을 더 구비하는 점이 상이하다. 즉, 본 적용예에서는, 스위치 SW와 인덕터 L로 구성되는 직렬 회로가 병렬 암 공진자 p2에 병렬 접속되어 있으며, 이들 병렬 접속된 회로가 병렬 암 공진자 p1에 대해서 직렬 접속되어 있다. 또한, 본 적용예에서는, 스위치 SW 및 인덕터 L 중 인덕터 L이 접지측에 접속되어 있지만, 스위치 SW가 접지측에 접속되어 있어도 무방하다.
인덕터 L은, 병렬 암 공진자 p1에 직렬 접속된 임피던스 소자이다. 필터(20B)의 통과 대역의 주파수 가변 폭은 인덕터 L(본 적용예에서는 인덕터 L 및 병렬 암 공진자 p2)의 상수에 의존하고, 예를 들어 인덕터의 상수가 클수록 주파수 가변 폭이 넓어진다. 이 때문에, 인덕터 L의 상수는, 필터(20B)에 요구되는 주파수 사양에 따라서, 적절히 결정될 수 있다. 또한, 인덕터는, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 사용한 가변 인덕터여도 무방하다. 이에 의해, 주파수 가변 폭을 미세하게 조정하는 것이 가능해진다.
도 8b는, 실시 형태 2의 적용예 2에 있어서의 필터(20B)의 필터 특성(통과 특성)을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면은, 스위치 SW가 온인 경우 및 오프인 경우에 있어서의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW가 온인 경우에는, 병렬 암 공진자 p1에 대해서 인덕터가 부가된다. 이 때문에, 스위치 SW가 온인 경우에 있어서의 필터(20B)의 통과 특성은, 상기 적용예 1에 있어서의 스위치 SW가 온인 경우에 있어서의 필터(20A)의 통과 특성에 비해, 통과 대역 저역측의 감쇠극이 저역측으로 시프트하게 된다. 또한, 스위치 SW가 오프인 경우에는, 병렬 암 공진자 p1에 대해서 병렬 암 공진자 p2가 부가된다. 이 때문에, 필터(20B)의 통과 특성은, 상기 도면에 도시한 바와 같이, 도 7b에 비해, 스위치 SW가 온인 경우에 있어서의 통과 대역 저역측의 감쇠극이 보다 저역측으로 시프트하게 된다.
또한, 임피던스 소자는 인덕터로 한정되지 않고, 예를 들어 캐패시터여도 무방하다. 임피던스 소자로서 캐패시터를 사용한 경우, 상기 구성에 비하여, 스위치 SW의 온 및 오프가 전환된 경우의 감쇠극의 시프트 방향이 상이하다. 또한, 이때, 필터(20B)의 통과 대역의 주파수 가변 폭은 캐패시터의 상수에 의존하고, 예를 들어 캐패시터의 상수가 작을수록 주파수 가변 폭이 넓어진다. 이 때문에, 인덕터의 상수는, 필터(20A)에 요구되는 주파수 사양에 따라서, 적절히 결정될 수 있다. 또한, 이때, 캐패시터 C는, 버 갭 및 DTC(Digital Tunable Capacitor) 등의 가변 캐패시터여도 무방하다.
이에 의해, 주파수 가변 폭을 미세하게 조정하는 것이 가능해진다.
[적용예 3]
도 9a는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터(20C)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 적용예에서는, 병렬 암 공진자 p1 및 p2는, 각각, 노드 x1과 접지의 사이에 접속되어 있다. 즉, 병렬 암 공진자 p1과 병렬 암 공진자 p2는, 입출력 단자(11m)와 입출력 단자(11n)를 연결하는 경로 상의 동일 노드에 접속되어 있다.
또한, 필터(20C)는, 노드 x1과 접지 사이에서 병렬 암 공진자 p1 및 p2 중 병렬 암 공진자 p1에만 직렬 접속된 한 쌍의 캐패시터 C1 및 스위치 SW1과, 노드 x1과 접지의 사이에서 병렬 암 공진자 p1 및 p2 중 병렬 암 공진자 p2에만 직렬 접속된 한 쌍의 캐패시터 C2 및 스위치 SW2를 더 갖는다.
바꾸어 말하면, 필터(20C)는, 한 쌍의 캐패시터 및 스위치가 병렬 접속된 회로인 임피던스 회로를 2개 갖는다. 또한, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)은, 2개의 임피던스 회로 중, 캐패시터 C1 및 스위치 SW1로 구성되는 한쪽의 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있다. 한편, 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)는, 2개의 임피던스 회로 중, 캐패시터 C2 및 스위치 SW2로 구성되는 다른 쪽의 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있다. 또한, 병렬 암 공진자 p1과 한쪽의 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로와, 병렬 암 공진자 p2와 다른 쪽의 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로는, 병렬 접속되어 있다.
또한, 캐패시터 C1 및 스위치 SW1은, 본 적용예에서는 병렬 암 공진자 p1과 접지의 사이에 접속되어 있지만, 병렬 암 공진자 p1과 노드 x1의 사이에 접속되어 있어도 무방하다. 이에 대해서는, 캐패시터 C2 및 스위치 SW2와 병렬 암 공진자 p2의 관계에 대해서도 마찬가지이다.
도 9b는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터(20C)의 전극 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 상기 도면에는, 공진자와 함께 필터(20C)를 구성하는 다른 회로 소자(캐패시터 C1, C2 및 스위치 SW1, SW2)에 대해서도, 모식적으로 표시되어 있다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 병렬 암 공진자 p1과 병렬 암 공진자 p2는, 탄성파의 전반 방향을 따라서 배치되어 있다. 또한, 병렬 암 공진자 p1 및 병렬 암 공진자 p2의 배치는 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어 도 1b와 같이 탄성파의 전반 방향의 수직 방향을 따라서 배치되어 있어도 무방하다.
도 9c는, 실시 형태 2의 적용예 3에 있어서의 필터(20C)의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 상기 도면의 (a) 및 (b)는, 공진자 단체의 임피던스 특성, 병렬 암 공진자 p1과 캐패시터 C1의 합성 특성(도면 중의 「p1+C1 합성 특성」), 및 병렬 암 공진자 p2와 캐패시터 C2의 합성 특성(도면 중의 「p2+C2 합성 특성」)과, 나아가 스위치 SW1, SW2가 모두 온인 경우에 있어서의 병렬 암 공진 회로의 합성 특성(도면 중의 「p1+p2 합성 특성」), 및 스위치 SW1, SW2가 모두 오프인 경우에 있어서의 병렬 암 공진 회로의 합성 특성(도면 중의 「p1+C1+p2+C2 합성 특성」)을 나타내는 그래프이다. 본 적용예에 있어서의 병렬 암 공진 회로는, 노드 x1과 접지를 접속하는 경로에 설치된 회로이며, 구체적으로는, 병렬 암 공진자 p1, 캐패시터 C1, 스위치 SW1, 병렬 암 공진자 p2, 캐패시터 C2 및 스위치 SW2로 구성된다. 상기 도면의 (c)는, 스위치 SW1 및 SW2가 모두 온인 경우 또는 오프인 경우에 있어서의 필터 특성을 비교해서 나타내는 그래프이다.
본 적용예에서는, 스위치 SW1 및 SW2가 모두 오프인 경우에는, 병렬 암 공진자 p1에는 캐패시터 C1이 부가되고, 병렬 암 공진자 p2에는 캐패시터 C2가 부가된다. 이 때문에, 상기 도면의 (b)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW1 및 SW2가 온으로부터 오프로 함께 전환되면, 병렬 암 공진 회로의 합성 특성에 있어서, 2개의 공진 주파수의 양쪽, 및 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수가, 함께 고역측으로 시프트한다.
따라서, 상기 도면의 (c)에 도시한 바와 같이, 스위치 SW1 및 SW2가 모두 온으로부터 오프로 전환됨으로써, 필터(20C)의 통과 특성은, 통과 대역 고역측 및 통과 대역 저역측의 감쇠 슬로프의 급준성을 유지하면서 고역측으로 시프트한다. 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 저역단에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 필터(20C)는 대역폭을 유지하면서, 중심 주파수를 전환할 수 있다.
또한, 필터(20C)에 있어서, 스위치 SW1 및 SW2의 온 및 오프는 함께 전환되지 않아도 되며, 개별로 전환되어도 무방하다. 단, 스위치 SW1 및 SW2의 온 및 오프가 함께 전환되는 경우, 스위치 SW1 및 SW2를 제어하는 제어선의 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 필터(20C)의 구성의 간소화가 도모된다.
한편, 스위치 SW1 및 SW2의 온 및 오프가 개별로 전환되는 경우, 필터(20C)에 의해 전환 가능한 통과 대역의 베리에이션을 증가시킬 수 있다.
구체적으로는, 병렬 암 공진자 p2에 직렬 접속된 스위치 SW2의 온 및 오프에 따라서, 통과 대역의 고역단을 가변할 수 있다. 또한, 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 오프함으로써, 통과 대역의 저역단 및 고역단을 함께 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 이들 주파수 차가 넓어지거나 또는 좁아지도록 시프트할 수 있다. 즉, 통과 대역의 중심 주파수를 대략 일정하게 하면서, 통과 대역폭을 가변할 수 있다. 또한, 스위치 SW1 및 SW2의 한쪽을 온 또는 오프로 한 경우에 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.
이와 같은 통과 대역의 고역단을 시프트 가능한 필터(20C)에서는, 특히, 통과 대역의 고역단을 고역측으로 시프트시킨 경우에, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단이 통과 대역 내에 위치하기 쉽다. 즉, 이 경우, 병렬 암 공진자 p1의 저지 대역 고역단에 리플이 발생하면 통과 대역 내의 손실이 증대될 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 필터(20C)에 있어서, 병렬 암 공진자 p1의 I-R 피치를 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만으로 하는 것은, 통과 대역 내의 손실을 억제하는 관점에서 특히 유용하다.
또한, 필터는, 한 쌍의 임피던스 소자(예를 들어 캐패시터) 및 스위치가 병렬 접속된 회로인 임피던스 회로를 1개 갖고, 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 적어도 한쪽이 당해 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있어도 무방하다. 그래서, 이와 같은 필터에 대하여, 적용예 4 내지 6을 이용하여 설명한다.
[적용예 4]
도 10은, 실시 형태 2의 적용예 4에 있어서의 필터(20D)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20D)는, 도 9a에 도시한 필터(20C)에 비하여, 캐패시터 C1 및 스위치 SW1을 갖지 않고, 병렬 암 공진자 p1이 노드 x1과 접지를 접속하고 있는 점이 상이하다. 또한, 상기 도면에 도시한 캐패시터 C 및 스위치 SW는, 도 9a에 도시한 캐패시터 C2 및 스위치 SW2에 상당한다. 바꾸어 말하면, 필터(20D)는, 한 쌍의 캐패시터 C 및 스위치 SW가 병렬 접속된 회로인 임피던스 회로를 갖는다. 또한, 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)가 당해 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있으며, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)은, 병렬 암 공진자 p2와 당해 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로에 대해서 병렬 접속되어 있다.
즉, 본 적용예에 있어서의 필터(20D)의 필터 특성은, 상기 적용예 3에 있어서 스위치 SW1을 온으로 고정하고, 스위치 SW2의 온 및 오프가 전환된 경우의 특성에 상당한다. 즉, 필터(20D)는, 스위치 SW의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 고역측의 감쇠극의 주파수를 전환하면서, 통과 대역 고역단에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제하면서 제1 특성과 제2 특성을 전환할 수 있다.
[적용예 5]
도 11은, 실시 형태 2의 적용예 5에 있어서의 필터(20E)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20E)는, 도 9a에 도시한 필터(20C)에 비하여, 캐패시터 C2 및 스위치 SW2를 갖지 않고, 병렬 암 공진자 p2가 노드 29x1과 접지를 접속하고 있는 점이 상이하다. 또한, 상기 도면에 도시한 캐패시터 C 및 스위치 SW는, 도 9a에 도시한 캐패시터 C1 및 스위치 SW1에 상당한다. 바꾸어 말하면, 필터(20E)는, 한 쌍의 캐패시터 C 및 스위치 SW가 병렬 접속된 회로인 임피던스 회로를 갖는다. 또한, 병렬 암 공진자 p1(제1 병렬 암 공진자)이 당해 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있으며, 병렬 암 공진자 p2(제2 병렬 암 공진자)는, 병렬 암 공진자 p1과 당해 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로에 대해서 병렬 접속되어 있다.
즉, 본 적용예에 있어서의 필터(20E)의 필터 특성은, 상기 적용예 3에 있어서 스위치 SW2를 온으로 고정하고, 스위치 SW1의 온 및 오프가 전환된 경우의 특성에 상당한다. 즉, 필터(20E)는, 스위치 SW의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 저역측의 감쇠극의 주파수를 전환하면서, 통과 대역의 저역단에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제하면서 제1 특성과 제2 특성을 전환할 수 있다.
[적용예 6]
도 12는, 실시 형태 2의 적용예 6에 있어서의 필터(20F)의 회로 구성도이다.
상기 도면에 도시한 필터(20F)는, 도 10에 도시한 필터(20D) 및 도 11에 도시한 필터(20E)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. 바꾸어 말하면, 필터(20F)에서는, 캐패시터 C 및 스위치 SW로 구성되는 임피던스 회로가, 병렬 암 공진자 p1과 병렬 암 공진자 p2가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있다.
본 적용예에서는, 스위치 SW가 오프인 경우에는 병렬 접속된 병렬 암 공진자 p1 및 p2에 대해서 캐패시터 C가 부가된다. 이 때문에, 스위치 SW가 오프인 경우에 있어서의 통과 특성은, 스위치 SW가 온인 경우에 있어서의 통과 특성에 비하여, 통과 대역 양측의 극(감쇠극)이 모두 고역측으로 시프트한다. 즉, 필터(20F)는, 스위치 SW의 도통 및 비도통의 전환에 따라서, 통과 대역 양측의 극(감쇠극)의 주파수를 함께 전환할 수 있다.
(실시 형태 3)
이상의 실시 형태 1 및 2에서 설명한 필터(탄성파 필터 장치)는, 고주파 프론트엔드 회로 등에 적용할 수 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 이와 같은 고주파 프론트엔드 회로에 대하여 설명한다.
도 13은, 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), 안테나 소자(2) 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 3GPP(Third Generation Partnership Project) 등의 통신 규격에 준거한 멀티 밴드 대응의 안테나다. 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.
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 수신 신호를, 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 송신 신호를 고주파 프론트엔드 회로(1)의 송신측 신호 경로(도시생략)로 출력한다.
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 송신 신호를, 송신측 신호 경로(도시생략)를 통해 안테나 소자(2)에 전달한다. 또한, 고주파 프론트엔드 회로(1)는, 안테나 소자(2)에 의해 수신된 고주파 수신 신호를, 수신측 신호 경로를 통해 RFIC(3)에 전달한다. 본 실시 형태에서는, 실시 형태 1 및 2에 따른 필터가 고주파 프론트엔드 회로(1)의 수신측 신호 경로에 설치되어 있는 구성에 대하여 설명하지만, 당해 필터는 고주파 프론트엔드 회로(1)의 송신측 신호 경로에 설치되어 있어도 무방하다.
고주파 프론트엔드 회로(1)는, 안테나 소자(2)측으로부터 순서대로 복수의 스위치에 의해 구성되는 스위치군(110A 내지 110C)과, 복수의 필터에 의해 구성되는 필터군(120)과, 스위치군(150)과, 수신 증폭 회로군(160)을 구비한다.
스위치군(110A 내지 110C)은, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 따라서, 안테나 소자(2)와 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로를 접속하는 1 이상의 스위치(본 실시 형태에서는 복수의 스위치)에 의해 구성된다. 또한, 안테나 소자(2)와 접속되는 신호 경로는 1개로 한정되지 않고, 복수여도 무방하다. 즉, 고주파 프론트엔드 회로(1)는, 캐리어 애그리게이션에 대응해도 무방하다.
필터군(120)은, 1 이상의 필터에 의해 구성되고, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 다음의 복수의 필터에 의해 구성된다. 구체적으로는, 당해 대역은, (ⅰ) Band11, 21 및 32에 대응 가능한 튜너블 필터, (ⅱ) Band3 및 Band3과 9의 CA(캐리어 애그리게이션)에 대응 가능한 튜너블 필터, (ⅲ) Band25에 대응하는 필터, (ⅳ) Band34에 대응하는 필터, (ⅴ) Band1, 4, 65 및 66에 대응하는 필터, (ⅵ) Band40에 대응하는 필터, (ⅶ) Band30에 대응하는 필터, (ⅷ) Band41에 대응하는 필터, 및 (ⅸ) Band7 및 Band7과 38의 CA에 대응 가능한 튜너블 필터이다.
스위치군(150)은, 제어부(도시생략)로부터의 제어 신호에 따라서, 소정의 밴드에 대응하는 신호 경로와, 수신 증폭 회로군(160) 중 당해 소정의 밴드에 대응하는 수신 증폭 회로를 접속하는 1 이상의 스위치(본 실시 형태에서는 복수의 스위치)에 의해 구성된다. 또한, 안테나 소자(2)와 접속되는 신호 경로는 1개로 한정되지 않고, 복수여도 무방하다. 즉, 고주파 프론트엔드 회로(1)는, 캐리어 애그리게이션에 대응해도 무방하다. 이에 의해, 안테나 소자(2)로부터 입력된 고주파 신호(여기서는 고주파 수신 신호)는, 필터군(120)의 소정의 필터를 통하여, 수신 증폭 회로군(160)의 소정의 수신 증폭 회로에 의해 증폭되어, RFIC(3)로 출력된다. 또한, 로우 밴드에 대응하는 RFIC와 하이 밴드에 대응하는 RFIC가 개별로 설치되어 있어도 무방하다.
수신 증폭 회로군(160)은, 스위치군(150)으로부터 입력된 고주파 수신 신호를 전력 증폭하는 1 이상의 로우 노이즈 증폭기(본 실시 형태에서는 복수의 로우 노이즈 증폭기)에 의해 구성된다.
이와 같이 구성된 고주파 프론트엔드 회로(1)는, 적어도 하나의 튜너블 필터로서, 상기 실시 형태 2의 적용예에 있어서의 필터(20A 내지 20F) 중 어느 하나를 구비한다. 이에 의하면, 밴드마다 필터를 설치하는 경우에 비하여 필터의 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 소형화할 수 있다.
또한, 고주파 프론트엔드 회로(1)는, 통과 대역이 고정의 필터로서, 상기 실시 형태에 따른 필터(10)를 구비해도 무방하다.
(기타 실시 형태)
이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 탄성파 필터 장치 및 고주파 프론트엔드 회로에 대하여, 실시 형태 1 내지 3을 들어 설명하였지만, 본 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합해서 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, 상술한 필터를 구비하는 듀플렉서 등의 멀티플렉서도 본 발명에 포함된다. 즉, 복수의 필터가 공통 접속된 멀티플렉서에 있어서, 적어도 하나의 필터는 상술한 어느 하나의 필터여도 무방하다.
또한, 직렬 암 공진자 s1 및 병렬 암 공진자 p2는, 탄성 표면파를 사용한 탄성파 공진자로 한정되지 않고, 예를 들어 벌크파 또는 탄성 경계파를 사용한 탄성파 공진자에 의해 구성되어 있어도 무방하다. 즉, 직렬 암 공진자 s1 및 병렬 암 공진자 p2는, IDT 전극에 의해 구성되지 않아도 무방하다.
또한, 직렬 암 공진자 s1 및 병렬 암 공진자 p2는, 저손실화의 관점에서 반사기를 갖는 것이 바람직하지만, 예를 들어 실장 레이아웃 등의 제약이 있는 경우에는 반사기를 갖지 않아도 무방하다. 즉, 직렬 암 공진자 s1 및 병렬 암 공진자 p2의 적어도 하나는, 각각을 구성하는 IDT 전극 및 1조의 반사기 중, 1조의 반사기를 갖지 않고 IDT 전극만으로 구성되어 있어도 무방하다.
또한, 직렬 암 공진자 s1, 및 병렬 암 공진자 p1 및 p2의 적어도 하나는, IDT 전극의 양측에 배치된 1조의 반사기 중, 편측의 반사기만을 가져도 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, 저손실의 필터, 멀티플렉서, 프론트엔드 회로 및 통신 장치로서, 휴대 전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.
1: 고주파 프론트엔드 회로
2: 안테나 소자
3: RFIC(RF 신호 처리 회로)
4: 통신 장치
10, 20A 내지 20F: 필터(탄성파 필터 장치)
11m: 입출력 단자(제1 입출력 단자)
11n: 입출력 단자(제2 입출력 단자)
101: 전극막
101a, 101b: 빗살 전극
101g: 밀착층
101h: 주 전극층
102: 압전 기판
103: 보호층
110a, 110b, 210: 전극 핑거
110A 내지 110C, 150: 스위치군
111, 121, 131: IDT 전극
111a, 111b, 211: 버스 바 전극
112, 122, 132: 반사기
120: 필터군
160: 수신 증폭 회로군
C, C1, C2: 캐패시터(임피던스 소자)
L: 인덕터(임피던스 소자)
p1, p2: 병렬 암 공진자
s1: 직렬 암 공진자(직렬 암 공진 회로)
SW, SW1, SW2: 스위치(스위치 소자)

Claims (10)

  1. 제1 입출력 단자와 제2 입출력 단자를 연결하는 경로 상에 접속된 1 이상의 탄성파 공진자로 이루어지는 직렬 암 공진 회로와,
    상기 경로 상의 동일 노드와 접지의 사이에 접속된 제1 병렬 암 공진자 및 제2 병렬 암 공진자를 갖고,
    상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수는, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 공진 주파수보다도 낮고,
    상기 제1 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수는, 상기 제2 병렬 암 공진자에 있어서의 반공진 주파수보다도 낮으며,
    상기 제1 병렬 암 공진자는,
    탄성파 공진자로 이루어지고,
    탄성파를 여진하는 IDT 전극과,
    상기 IDT 전극에 의해 여진된 탄성파를 반사하는 반사기를 갖고,
    상기 IDT 전극의 전극 주기에 의해 정해지는 탄성파의 파장을 λ로 했을 때, 상기 IDT 전극과 상기 반사기의 피치가 0.42λ 이상이며 0.50λ 미만인, 탄성파 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자는, 상기 IDT 전극과 상기 반사기의 피치가 0.44λ 이상이며 0.46λ 이하인, 탄성파 필터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자가 병렬 접속된 임피던스 회로를 더 갖고,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자 중 적어도 한쪽은, 상기 임피던스 회로와 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 병렬 암 공진자는, 상기 임피던스 회로와 직렬 접속되고,
    상기 제1 병렬 암 공진자는, 상기 제2 병렬 암 공진자와 상기 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로에 대해서 병렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자는, 상기 임피던스 회로와 직렬 접속되고,
    상기 제2 병렬 암 공진자는, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로에 대해서 병렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 제2 병렬 암 공진자는 병렬 접속되어 있으며,
    상기 임피던스 회로는, 상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 제2 병렬 암 공진자가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    한 쌍의 임피던스 소자 및 스위치 소자가 병렬된 임피던스 회로를 2개 더 갖고,
    상기 제1 병렬 암 공진자는, 2개의 상기 임피던스 회로 중 한쪽의 임피던스 회로와 직렬 접속되고,
    상기 제2 병렬 암 공진자는, 2개의 상기 임피던스 회로 중 다른 쪽의 임피던스 회로와 직렬 접속되며,
    상기 제1 병렬 암 공진자와 상기 한쪽의 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로와, 상기 제2 병렬 암 공진자와 상기 다른 쪽의 임피던스 회로가 직렬 접속된 회로는, 병렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 한쪽의 병렬 암 공진자에 병렬 접속된 스위치 소자를 더 갖고,
    상기 제1 병렬 암 공진자 및 상기 제2 병렬 암 공진자의 다른 쪽의 병렬 암 공진자는, 상기 한쪽의 병렬 암 공진자와 상기 스위치 소자가 병렬 접속된 회로에 대해서 직렬 접속되어 있는, 탄성파 필터 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 필터 장치와,
    상기 탄성파 필터 장치에 접속된 증폭 회로를 구비하는, 고주파 프론트엔드 회로.
  10. 안테나 소자에 의해 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나 소자와 상기 RF 신호 처리 회로의 사이에서 상기 고주파 신호를 전달하는 제9항에 기재된 고주파 프론트엔드 회로를 구비하는, 통신 장치.
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