KR20200010094A - 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 lc 필터 - Google Patents

고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 lc 필터 Download PDF

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하이 에이치. 타
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Abstract

본 개시내용의 양태들은 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터에 관한 것이다. 하이브리드 음향 LC 필터는 하이브리드 수동/음향 필터 및 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 수동/음향 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성될 수 있다. 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다. 비음향 LC 필터는 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성될 수 있다. 비음향 LC 필터는, 예를 들어 저역 통과 필터 또는 고조파 노치 필터일 수 있다. 관련된 멀티플렉서들, 무선 통신 디바이스들 및 방법들이 개시된다.

Description

고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터{HYBRID ACOUSTIC LC FILTER WITH HARMONIC SUPPRESSION}
우선권 출원들에 대한 상호 참조
본 출원과 함께 출원된 것으로서 출원서 데이터 시트에서 외국 또는 국내 우선권 주장이 확인되는 임의의 및 모든 출원들은 37 CFR §1.57에 의거하여 본 명세서에 참조로 포함된다. 본 출원은 2018년 7월 18일자로 출원된 “HYBRID ACOUSTIC LC FILTER CASCADED WITH LC FILTER”라는 명칭의 U.S. 가출원 No. 62/700,142; 2018년 7월 18일자로 출원된 “PARALLEL HYBRID ACOUSTIC PASSIVE FILTER"라는 명칭의 U.S. 가출원 No. 62/700,148; 및 2018년 7월 18일자로 출원된 "HYBRID ACOUSTIC LC FILTER WITH HARMONIC SUPPRESSION"이라는 명칭의 U.S. 가출원 No. 62/700,146의 35 U.S.C.§119(e)에 의거하여 우선권의 이익을 주장한다. 이들 우선권 출원들 각각의 개시내용들은 본 명세서에서 전체적으로 참조로서 포함된다.
기술 분야
본 개시내용의 실시예들은 하이브리드 음향 LC 필터에 관한 것이다.
음향파 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 배열된 복수의 음향 공진기를 포함할 수 있다. 음향 공진기들은 무선 주파수 신호를 필터링하는 래더 필터(ladder filter)로서 배열될 수 있다. 예시적인 음향파 필터들은 표면 음향파(surface acoustic wave)(SAW) 필터들 및 벌크 음향파(bulk acoustic wave)(BAW) 필터들을 포함한다. 음향파 필터들은 무선 주파수 전자 시스템들에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 이동 전화의 무선 주파수 프론트 엔드의 필터들은 음향파 필터들을 포함할 수 있다.
LC 필터는 적어도 인덕터 및 캐패시터를 포함한다. LC 필터들은 수동 컴포넌트들을 포함하는 비음향 필터(non-acoustic filter)들이다. LC 필터들은 무선 주파수 신호들을 필터링할 수 있다.
상대적으로 높은 주파수의 무선 주파수 신호들을 필터링하고 엄격한 필터링 사양들을 충족시키는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 상대적으로 높은 주파수 신호들을 필터링하고 성능 사양들을 충족시키기 위해 개선된 필터들이 요구된다.
청구항들 각각에 기재된 혁신들은 여러 개의 양태를 가지며, 그 중 하나의 양태가 그 양태의 바람직한 속성들에 대해 단독으로 책임을 맡고 있는 것은 아니다. 청구항들의 범위를 제한하지 않고, 이제 본 개시내용의 일부 현저한 특징들이 간략하게 설명될 것이다.
본 개시내용의 일 양태는 무선 주파수 필터링을 위한 캐스케이드된 필터(cascaded filter)이다. 캐스케이드된 필터는 하이브리드 음향 LC 필터 및 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기 다이 상의 제1 음향 공진기, 제2 음향 공진기, 음향 공진기 다이 외부의 캐패시터, 및 음향 공진기 다이 외부의 인덕터를 포함한다. 비음향 LC 필터는 LC 회로를 포함한다.
하이브리드 음향 LC 필터는 제2 음향 공진기와 병렬의 제2 인덕터를 더 포함할 수 있으며, 제2 음향 공진기는 션트 공진기로서 인덕터와 직렬로 배열된다.
제1 음향 공진기 및 제2 음향 공진기는 션트 공진기들일 수 있다. 캐패시터 및 인덕터는 제1 음향 공진기와 제2 음향 공진기 사이에 결합된 LC 탱크(LC tank)로서 배열될 수 있다.
제1 음향 공진기는 LC 회로와 두 인덕터 및 캐패시터 모두의 사이의 신호 경로 내의 노드에 결합될 수 있다.
제1 음향 공진기 및 제2 음향 공진기는 벌크 음향파 공진기들일 수 있다. 예를 들어, 제1 음향 공진기 및 제2 음향 공진기는 필름 벌크 음향파 공진기(film bulk acoustic wave resonator)들일 수 있다.
비음향 LC 필터의 LC 회로는 집적 수동 디바이스 다이(integrated passive device die) 상의 집적 수동 디바이스를 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터의 인덕터는 표면 실장 인덕터(surface mount inductor)일 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터의 인덕터는 기판의 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 집적 수동 디바이스들은 LC 션트 회로 및 직렬 LC 공진 회로를 포함할 수 있다.
비음향 LC 필터의 LC 회로는 직렬 LC 공진 회로 및 LC 션트 회로를 포함할 수 있다. 직렬 LC 공진 회로는 병렬 LC 회로를 포함할 수 있다. LC 션트 회로는 직렬 LC 회로를 포함할 수 있다. 비음향 LC 필터의 LC 회로는 제2 션트 직렬 LC 회로를 더 포함할 수 있다.
캐스케이드된 필터의 통과대역은 비음향 LC 필터에 의해 설정될 수 있다. 제1 음향 공진기는 통과대역 이외의 주파수 대역에서 제거(rejection)를 제공하도록 배치될 수 있다. 통과대역의 하한은 적어도 3 기가헤르쯔일 수 있다. 통과대역은 최소 3.3 기가헤르쯔부터 4.2 기가헤르쯔까지 이어져 있을 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 공통 노드에 결합된 제1 필터 및 공통 노드에 결합된 제2 필터를 포함하는 멀티플렉서이다. 제1 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된다. 제1 필터는 하이브리드 음향 LC 필터 및 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기 다이 상의 제1 음향 공진기, 제2 음향 공진기, 음향 공진기 다이 외부의 캐패시터, 및 음향 공진기 다이 외부의 인덕터를 포함한다.
멀티플렉서는 공통 노드에 결합된 제3 필터를 더 포함할 수 있다. 제2 필터는 제2 하이브리드 음향 LC 필터를 포함할 수 있다. 제2 필터는 제2 비음향 LC 필터를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 안테나 및 안테나와 통신하는 무선 주파수 프론트 엔드를 포함하는 무선 통신 디바이스이다. 무선 주파수 프론트 엔드는 안테나를 통해 송신하기 위한 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 필터를 포함한다. 필터는 하이브리드 음향 LC 필터 및 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기 다이 상의 음향 공진기들, 음향 공진기 다이 외부의 캐패시터, 및 음향 공진기 다이 외부의 인덕터를 포함한다.
무선 통신 디바이스는 이동 전화일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 하이브리드 음향 LC 필터, LC 회로를 포함하는 비음향 LC 필터, 및 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 LC 필터를 선택적으로 결합하도록 구성된 스위치를 포함하는 무선 주파수 필터링을 위한 캐스케이드된 필터 회로이다. 하이브리드 음향 LC 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기 다이 상의 음향 공진기, 음향 공진기 다이 외부의 캐패시터, 및 음향 공진기 다이 외부의 인덕터를 포함한다.
캐스케이드된 필터 회로는 제2 비음향 LC 필터를 더 포함할 수 있고, 스위치는 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 LC 필터를 제1 상태로 결합하도록 구성되며, 스위치는 하이브리드 음향 LC 필터와 제2 비음향 LC 필터를 제2 상태로 결합하도록 구성된다. 비음향 LC 필터는 송신 필터일 수 있고 제2 비음향 LC 필터는 수신 필터일 수 있다.
캐스케이드된 필터 회로는 제2 하이브리드 음향 LC 필터를 더 포함할 수 있고, 스위치는 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 LC 필터를 제1 상태로 결합하도록 구성되고, 스위치는 제2 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 LC 필터를 제2 상태로 결합하도록 구성된다.
하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기와 병렬의 제2 인덕터를 더 포함할 수 있으며, 음향 공진기는 션트 공진기로서 인덕터와 직렬로 배열된다.
하이브리드 음향 LC 필터는 제2 음향 공진기를 더 포함할 수 있다. 제1 음향 공진기 및 제2 음향 공진기는 션트 공진기들일 수 있다. 캐패시터 및 인덕터는 음향 공진기와 제2 음향 공진기 사이에서 LC 탱크로서 배열될 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터는 제1 음향 공진기와 직렬의 제2 인덕터 및 제2 음향 공진기와 직렬의 제3 인덕터를 더 포함할 수 있다.
음향 공진기는 벌크 음향파 공진기일 수 있다.
비음향 LC 필터의 LC 회로는 집적 수동 디바이스 다이의 집적 수동 디바이스를 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터의 인덕터는 표면 실장 인덕터일 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터의 인덕터는 기판의 전도성 트레이스를 포함할 수 있다.
비음향 LC 필터 및 하이브리드 음향 LC 필터를 포함하는 캐스케이드된 필터의 통과대역은 비음향 LC 필터에 의해 설정될 수 있다. 통과대역의 하한은 적어도 3 기가헤르쯔일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 무선 주파수 신호를 필터링하는 방법이다. 방법은 스위치로, 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 LC 필터를 결합하는 단계를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기 다이 상의 음향 공진기, 음향 공진기 다이 외부의 캐패시터, 및 음향 공진기 다이 외부의 인덕터를 포함한다. 방법은 또한 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 필터가 함께 결합되는 동안 무선 주파수 신호를 필터링하는 단계를 포함한다.
방법은 스위치로, 하이브리드 음향 LC 필터를 비음향 LC 필터로부터 결합 해제하는 단계; 및 스위치로, 하이브리드 음향 LC 필터와 제2 비음향 LC 필터를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 전력 증폭기로, 무선 주파수 신호를 비음향 LC 필터에 제공하는 단계; 및 저잡음 증폭기로, 제2 비음향 필터에 의해 제공된 필터링된 신호를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
필터링하는 단계는 하이브리드 음향 LC 필터의 음향 공진기를 사용하여, 하이브리드 음향 LC 필터 및 비음향 LC 필터를 포함하는 필터의 통과대역 이외 대역의 제거를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
무선 주파수 신호는 3 기가헤르쯔 내지 5 기가헤르쯔 범위의 주파수를 가질 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 안테나 및 안테나와 통신하는 무선 주파수 프론트 엔드를 포함하는 무선 통신 디바이스이다. 무선 주파수 프론트 엔드는 안테나를 통해 송신하기 위한 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 필터를 포함한다. 필터는 하이브리드 음향 LC 필터, 비음향 LC 필터, 및 하이브리드 음향 LC 필터와 비음향 LC 필터를 선택적으로 결합하도록 구성된 스위치를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기 다이 상의 음향 공진기 및 음향 공진기 다이 외부의 LC 컴포넌트를 포함한다.
무선 통신 디바이스는 이동 전화일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 제1 서브-필터 및 제1 서브-필터와 병렬로 결합된 제2 서브-필터를 포함하는 병렬 하이브리드 음향 수동 필터이다. 제1 서브-필터는 제1 음향 공진기 및 제1 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 제2 서브-필터는 제2 음향 공진기 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 제1 서브-필터 및 제2 서브-필터는 함께 무선 주파수 신호를 필터링하도록 배열된다.
제1 서브-필터 및 제2 서브-필터는 통과대역을 갖는 대역 통과 필터로서 함께 배열될 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 수동 필터의 주파수 응답은 제1 서브-필터에 대응하는 제1 서브-통과대역, 제2 서브-필터에 대응하는 제2 서브-통과대역, 및 제1 서브-통과대역과 제2 서브-통과대역 사이의 노치 주파수에 노치를 가질 수 있다.
제1 서브-필터 및 제2 서브-필터는 저지 대역을 갖는 대역 저지 필터로서 함께 배열될 수 있다. 대역 저지 필터는 저지 대역에 노치를 가질 수 있다.
제1 서브-필터는 음향 공진기를 포함하는 벌크 음향파 공진기들을 포함할 수 있다.
제1 비음향 수동 컴포넌트는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함할 수 있으며, 제1 인덕터는 음향 공진기와 병렬이고, 음향 공진기는 제2 인덕터와 직렬인 션트 공진기로서 배열된다.
제1 서브-필터는 추가의 음향 공진기를 더 포함할 수 있고, 제1 음향 공진기 및 추가의 음향 공진기는 션트 공진기들이고, 제1 비음향 수동 컴포넌트는 제1 음향 공진기와 추가의 음향 공진기 사이에 결합된 LC 탱크로서 배열된 캐패시터 및 인덕터를 포함한다.
제2 비음향 수동 컴포넌트는 집적 수동 디바이스를 포함할 수 있다.
제1 서브-필터 및 제2 서브-필터는 상이한 통과대역들을 가질 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 수동 필터의 통과대역의 하한은 적어도 2 기가헤르쯔일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 병렬 하이브리드 음향 수동 필터를 갖는 멀티플렉서이다. 멀티플렉서는 공통 노드에 결합된 제1 필터 및 공통 노드에 결합된 제2 필터를 포함한다. 제1 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된다. 제1 필터는 제2 서브-필터와 병렬의 제1 서브-필터를 포함한다. 제1 서브-필터는 제1 음향 공진기 및 제1 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 제2 서브-필터는 제2 음향 공진기 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다.
제1 필터는 대역 통과 필터일 수 있다. 제1 필터의 주파수 응답은 제1 서브-필터에 대응하는 제1 서브-통과대역, 제2 서브-필터에 대응하는 제2 서브-통과대역, 및 제1 서브-통과대역과 제2 서브-통과대역 사이의 노치 주파수에 노치를 가질 수 있다. 제2 필터는 대역 저지 필터일 수 있다.
제1 필터는 저지 대역을 갖고 저지 대역에 노치를 갖는 대역 저지 필터일 수 있다.
제2 필터는 다른 음향 공진기 및 다른 비음향 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다.
제1 필터는 제1 통과대역을 가질 수 있고, 제2 필터는 제2 통과대역을 가질 수 있으며, 제1 통과대역은 제2 통과대역의 상부 에지보다 높은 주파수에 있는 하부 에지를 가질 수 있다.
멀티플렉서는 공통 노드에 결합된 제3 필터를 더 포함할 수 있다.
멀티플렉서는 제1 필터와 공통 노드 사이의 직렬의 공유 필터를 더 포함할 수 있으며, 공유 필터는 제2 필터와 공통 노드 사이에서 또한 직렬이다. 공유 필터는 고역 통과 필터일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 무선 주파수 프론트 엔드 및 무선 주파수 프론트 엔드와 통신하는 안테나를 포함하는 무선 통신 디바이스이다. 무선 주파수 프론트 엔드는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 필터를 포함한다. 필터는 제2 서브 필터와 병렬의 제1 서브-필터를 포함한다. 제1 서브-필터는 제1 음향 공진기 및 제1 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 제2 서브-필터는 제2 음향 공진기 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태는 하이브리드 음향 수동 필터를 갖는 멀티플렉서이다. 멀티플렉서는 각각의 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 구성된 복수의 필터, 복수의 필터 각각과 공통 노드 사이에 결합된 공유 필터, 및 공통 노드에 결합된 무선 주파수 필터를 포함한다. 복수의 필터의 각각의 필터는 상이한 통과대역을 갖는다. 복수의 필터 중 적어도 제1 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다.
복수의 필터는 제1 필터, 제2 필터 및 제3 필터를 포함할 수 있다. 제1 필터는 제1 통과대역을 갖는 제1 대역 통과 필터일 수 있다. 제2 필터는 제2 통과대역을 갖는 제2 대역 통과 필터일 수 있다. 제3 필터는 제1 통과대역 및 제2 통과대역을 포함하는 저지 대역을 갖는 대역 저지 필터일 수 있다.
공유 필터는 고역 통과 필터일 수 있다. 무선 주파수 필터는 저역 통과 필터일 수 있다.
공유 필터는 비음향 LC 필터일 수 있다. 공유 필터는 제2 음향 공진기들 및 LC 컴포넌트를 포함할 수 있다.
비음향 수동 컴포넌트는 음향 공진기들 중 제1 음향 공진기와 병렬로 배열된 인덕터를 포함할 수 있다.
음향 공진기들은 음향 공진기 다이 상에 구현될 수 있다. 비음향 수동 컴포넌트는 음향 공진기 다이 외부의 인덕터 및 음향 공진기 다이 외부의 캐패시터를 포함할 수 있다.
복수의 필터 중 제2 필터는 제2 음향 공진기들 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 제1 필터는 제1 통과대역을 가질 수 있고 제2 필터는 제2 통과대역을 가질 수 있다. 제1 및 제2 통과대역들은 둘 다 2 기가헤르쯔 내지 5 기가헤르쯔의 주파수 범위 내에 있을 수 있다. 제1 및 제2 통과대역들은 둘 다 2 기가헤르쯔 내지 3 기가헤르쯔의 주파수 범위 내에 있을 수 있다.
멀티플렉서는 쿼드플렉서(quadplexer)로서 배열될 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 안테나 및 안테나와 통신하는 멀티플렉서를 포함하는 무선 통신 디바이스이다. 멀티플렉서는 각각의 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 구성된 복수의 필터, 복수의 필터 각각과 공통 노드 사이에 결합된 공유 필터, 및 공통 노드에 결합된 무선 주파수 필터를 포함한다. 복수의 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 제1 필터를 포함한다.
복수의 필터 중 제2 필터는 제2 음향 공진기들 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 무선 통신 디바이스는 공통 노드에서 캐리어 결합(carrier aggregation)을 지원하도록 구성될 수 있다. 캐리어 결합은 제1 캐리어 및 제2 캐리어를 포함할 수 있으며, 제1 캐리어는 제1 필터의 제1 통과대역 내에 있고, 제2 캐리어는 제1 통과대역 및 제2 필터의 제2 통과대역 외부에 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 하이브리드 음향 수동 필터들을 갖는 멀티플렉서이다. 멀티플렉서는 상이한 무선 주파수 통과대역들을 갖는 제1 필터 및 제2 필터를 포함하는 복수의 필터, 복수의 필터 각각과 공통 노드 사이에 결합된 공유 고역 통과 필터, 및 공통 노드에 결합된 저역 통과 필터를 포함한다. 제1 필터는 제1 음향 공진기들 및 제1 LC 회로를 포함한다. 제2 필터는 제2 음향 공진기들 및 제2 LC 회로를 포함한다.
복수의 필터는 제1 및 제2 필터들의 통과대역들을 포함하는 저지 대역을 갖는 대역 저지 필터를 더 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터이다. 하이브리드 음향 LC 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 하이브리드 수동/음향 필터 및 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 비음향 LC 필터는 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성된다.
비음향 LC 필터는 노치 필터일 수 있다. 노치 필터의 주파수 응답은 무선 주파수 신호의 제2 고조파에 대응하는 노치를 가질 수 있다. 노치 필터의 주파수 응답은 무선 주파수 신호의 상이한 고조파들에 대응하는 두 개의 노치를 가질 수 있다.
비음향 LC 필터는 저역 통과 필터일 수 있다.
비음향 LC 필터는 집적 수동 디바이스 다이의 집적 수동 디바이스들을 포함할 수 있다.
음향 공진기들은 벌크 음향파 공진기들일 수 있다.
비음향 수동 컴포넌트는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함할 수 있다. 음향 공진기들은 제1 인덕터와 직렬로 그리고 제2 인덕터와 병렬로 배열된 제1 션트 음향 공진기를 포함할 수 있다.
음향 공진기들은 제1 션트 음향 공진기 및 제2 션트 음향 공진기를 포함할 수 있다. 비음향 수동 컴포넌트는 제1 션트 음향 공진기와 제2 션트 음향 공진기 사이에 결합된 LC 탱크를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 제1 필터 및 공통 노드에서 제1 필터에 결합된 제2 필터를 포함하는 멀티플렉서이다. 제1 필터는 하이브리드 수동/음향 필터 및 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 비음향 LC 필터는 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성된다.
제2 필터는 제2 음향 공진기들 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다. 제1 필터는 중간-대역 필터일 수 있고 제2 필터는 고대역 필터일 수 있다. 멀티플렉서는 공통 노드에서 제1 필터 및 제2 필터에 결합된 저대역 필터를 더 포함할 수 있다.
비음향 LC 필터는 집적 수동 디바이스 다이의 집적 수동 디바이스들을 포함할 수 있다.
비음향 수동 컴포넌트는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함할 수 있다. 음향 공진기들은 제1 인덕터와 직렬로 그리고 제2 인덕터와 병렬로 배열된 제1 션트 음향 공진기를 포함할 수 있다.
음향 공진기들은 제1 션트 음향 공진기 및 제2 션트 음향 공진기를 포함할 수 있다. 비음향 수동 컴포넌트는 제1 션트 음향 공진기와 제2 션트 음향 공진기 사이에 결합된 LC 탱크를 포함할 수 있다.
음향 공진기들은 벌크 음향파 공진기들일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 무선 주파수 프론트 엔드 및 무선 주파수 프론트 엔드와 통신하는 안테나를 포함하는 무선 통신 디바이스이다. 무선 주파수 프론트 엔드는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 필터를 포함한다. 필터는 하이브리드 수동/음향 필터 및 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 비음향 LC 필터는 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성된다. 안테나는 고조파가 억제된 무선 주파수 신호의 필터링된 버전을 송신하도록 구성된다.
무선 통신 디바이스는 이동 전화로서 구성될 수 있다.
무선 통신 디바이스는 기저대역 프로세서 및 송수신기를 더 포함할 수 있으며, 송수신기는 무선 주파수 프론트 엔드와 통신하고 또한 기저대역 프로세서와도 통신한다.
본 개시내용을 요약하기 위해, 혁신들의 특정 양태들, 이점들 및 신규한 특징들이 본 명세서에 설명되었다. 그러한 모든 이점이 본 발명의 임의의 특정 실시예에 따라 반드시 달성될 수 있는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 혁신들은 본 명세서에서 교시되거나 제안될 수 있는 다른 이점들을 반드시 달성하지 않고도 본 명세서에서 교시된 하나의 이점 또는 이점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다.
본 개시내용의 실시예들은 비제한적인 예로서, 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 실시예에 따라 하이브리드 음향 LC 필터 및 LC 필터를 포함하는 캐스케이드된 필터의 개략적인 블록도이다.
도 1b는 실시예에 따라 전력 증폭기와 안테나 사이의 신호 경로의 캐스케이드된 필터를 포함하는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1c는 실시예에 따라 안테나와 저잡음 증폭기 사이의 신호 경로의 캐스케이드된 필터를 포함하는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2a는 실시예에 따라 스위치에 의해 LC 필터들에 결합되는 하이브리드 음향 LC 필터를 포함하는 캐스케이드된 필터 회로의 개략적인 블록도이다.
도 2b는 실시예에 따라 스위치에 의해 하이브리드 음향 LC 필터에 결합되는 LC 필터를 포함하는 캐스케이드된 필터 회로의 개략적인 블록도이다.
도 3a는 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 회로를 갖는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3b는 다른 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 회로를 갖는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3c는 다른 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 회로를 갖는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4a는 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 멀티플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 4b는 다른 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 멀티플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 5a는 실시예에 따라 스위치에 의해 공통 노드에 결합되는 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 개략적인 블록도이다.
도 5b는 다른 실시예에 따라 스위치에 의해 공통 노드에 결합되는 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 멀티플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 6a는 실시예에 따른 캐스케이드된 필터의 개략도이다.
도 6b는 도 6a의 캐스케이드된 필터의 주파수 응답의 그래프이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터의 개략도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터의 개략도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터의 개략도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터의 개략도이다.
도 11a는 실시예에 따른 하이브리드 공진기의 개략도이다.
도 11b는 도 11a의 하이브리드 공진기의 주파수 응답의 그래프이다.
도 12은 다른 실시예에 따른 하이브리드 공진기의 개략도이다.
도 13은 실시예에 따른 하이브리드 병렬 대역 통과 필터의 개략적인 블록도이다.
도 14는 실시예에 따라 하이브리드 병렬 대역 통과 필터를 포함하는 다이플렉서(diplexer)의 개략적인 블록도이다.
도 15는 실시예에 따라 하이브리드 병렬 대역 통과 필터를 포함하는 트리플렉서(triplexer)의 개략적인 블록도이다.
도 16은 실시예에 따라 공유 고역 통과 필터 및 하이브리드 병렬 대역 통과 필터를 포함하는 트리플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 17은 실시예에 따라 공유 고역 통과 필터 및 하이브리드 대역 통과 필터를 포함하는 쿼드플렉서(quadplexer)의 개략적인 블록도이다.
도 18은 실시예에 따라 하이브리드 병렬 대역 통과 필터를 포함하는 트리플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 19a는 도 18의 트리플렉서의 시뮬레이션 결과들을 도시한다.
도 19b는 이전의 설계와 비교하여 도 18의 트리플렉서의 시뮬레이션 결과들의 그래프들을 도시한다.
도 20은 실시예에 따른 하이브리드 병렬 대역 저지 필터의 개략적인 블록도이다.
도 21은 실시예에 따른 하이브리드 병렬 대역 저지 필터의 개략도이다.
도 22는 도 21의 하이브리드 병렬 대역 저지 필터의 주파수 응답의 그래프이다.
도 23a는 실시예에 따라 저역 통과 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터를 포함하는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 23b는 실시예에 따라 제2 고조파 노치 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터를 포함하는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 24a는 예시적인 저역 통과 필터의 개략도이다.
도 24b는 다른 예시적인 저역 통과 필터의 개략도이다.
도 24c는 예시적인 제2 고조파 노치 필터의 개략도이다.
도 24d는 예시적인 고조파 노치 필터의 개략도이다.
도 24e는 예시적인 제2 고조파 노치 및 저역 통과 필터의 개략도이다.
도 25a는 실시예에 따라 저역 통과 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터를 포함하는 트리플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 25b는 실시예에 따라 제2 고조파 노치 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터를 포함하는 트리플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 26은 실시예에 따라 필터를 포함하는 송신 경로를 갖는 무선 주파수 모듈의 개략도이다.
도 27은 실시예에 따라 필터를 포함하는 수신 경로를 갖는 무선 주파수 모듈의 개략도이다.
도 28은 실시예에 따라 필터를 포함하는 무선 주파수 모듈의 개략도이다.
도 29은 실시예에 따라 필터를 포함하는 무선 통신 디바이스의 개략도이다.
도 30은 다른 실시예에 따라 필터를 포함하는 무선 통신 디바이스의 개략도이다.
특정 실시예들에 관한 다음의 상세한 설명은 특정 실시예들에 관한 다양한 설명을 제공한다. 그러나 본 명세서에서 설명된 혁신들은, 예를 들어 청구 범위에 의해 정의되고 포함되는 다수의 상이한 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 설명에서, 도면이 참조되며, 도면에서 유사한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 도면들에 도시된 요소들은 반드시 일정한 비율로 작성되는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 특정 실시예들은 도면에 도시된 요소들 및/또는 도면에 도시된 요소들의 서브세트를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 일부 실시예들은 둘 이상의 도면으로부터의 특징들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 제공된 주제들은 단지 편의를 위한 것일 뿐이지 청구항들의 범위 또는 의미에 필연적으로 영향을 미치는 것은 아니다.
본 개시내용은 음향 컴포넌트 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 필터들에 관한 것이다. 특정 실시예들은 비음향 LC 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터에 관한 것이다. 이러한 필터들은 상대적으로 넓은 통과대역을 달성하고 또한 엄격한 대역 외 제거(out-of-band rejection) 사양들을 충족시킬 수 있다. 일부 실시예들은 서로 병렬로 배열된 음향 컴포넌트 및 비음향 수동 컴포넌트를 갖는 필터들에 관한 것이다. 이러한 필터들은 상대적으로 넓은 대역폭 및 통과대역에서 높은 손실 없이 통과대역에 상대적으로 가까운 저지 대역들에서 높은 제거를 달성할 수 있다. 본 명세서의 실시예들은 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터에 관한 것으로, 비음향 LC 필터는 하이브리드 수동/음향 필터에 의해 제공된 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 배열된다. 이러한 필터들은 자가 생성된 고조파들을 억제하면서 상대적으로 높은 대역폭 및 높은 제거를 달성할 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예들의 특징들의 임의의 적합한 조합은 서로 결합될 수 있다. 다양한 애플리케이션에서, 둘 이상의 실시예가 서로 함께 구현될 수 있다.
LC 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터
5세대(fifth-generation)(5G) 무선 통신 기술이 발전함에 따라, 비음향 광대역 초고대역(ultra-high band)(UHB) 필터 설계들은 새로운 캐리어 결합 사양들을 충족시키는 데 어려움에 맞닥뜨린다. 새로운 캐리어 결합은 수신기 측 감도를 저하시킬 수 있는 상호변조(intermodulation) 주파수들을 일반적으로 더 많이 생성한다. 따라서, 캐리어 결합 사양들은 필터에 대해 보다 엄격한 상호변조 왜곡(Intermodulation Distortion)(IMD) 제거 사양들을 갖고 있을 수 있다.
집적 수동 디바이스(IPD) 대역 통과 필터들과 같은 LC 대역 통과 필터들은 넓은 대역폭 및 비교적 양호한 넓은 대역 외 제거들이라는 이점들을 갖고 있다. 그러나, LC 대역 통과 필터들은 통과대역 인접(passband-close) 주파수들에서 특히 첨예한 제거들을 갖지 않는다. 비음향 통과대역 필터들은 음향파 필터들에 비해 통과대역 에지 주파수들에서 롤링-오프 손실(rolling-off loss)들이 현저하게 악화될 수 있다. 이것은 통과대역에 가까운 저지대역에 대해 높은 제거가 요구될 때는 일반적으로 바람직하지 않다.
음향 공진기 필터들은 LC 공진기들보다 높은 품질 계수(quality factor)(Q)로 인해 높은 에지 롤링 오프 손실 없이 통과대역 인접 주파수들에서 더 높은 제거를 제공할 수 있기 때문에, 수동 비음향 필터가 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드되어 넓은 대역폭 및 통과대역에 인접한 저지대역들에서 첨예한 제거를 둘 다 달성할 수 있다.
필터의 통과대역에 상대적으로 인접한 주파수들에서 비교적 첨예한 제거들을 갖는 캐리어 결합 IMD 제거 순응 필터(carrier aggregation IMD rejection compliant filter)들을 제공하기 위해, 구현될 수 있는 하이브리드 음향 LC 필터. 하이브리드 음향 LC 필터는 하나 이상의 캐패시터, 하나 이상의 인덕터 및 하나 이상의 음향 공진기를 포함하는 광대역 필터일 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터들은 음향 공진기, 적어도 인덕터 및 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 하이브리드 공진기들을 포함할 수 있다.
하이브리드 음향 LC 필터는 LC 필터와 캐스케이드되어 상대적으로 낮은 손실의 넓은 통과대역을 제공하고 또한 캐스케이드된 필터의 통과대역에 상대적으로 인접한 주파수들에서 상대적으로 첨예한 제거들을 제공할 수 있다. LC 필터는 집적 수동 디바이스 다이 상의 집적 수동 디바이스(IPD)들을 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터는 하나 이상의 벌크 음향파 공진기를 포함할 수 있다. 캐스케이드된 필터에서 벌크 음향파 공진기들과 LC 회로 요소들의 조합은 상대적으로 넓은 통과대역을 제공하고 또한 상대적으로 엄격한 대역 외 제거 사양들을 충족시킬 수 있다.
본 개시내용의 양태들은 무선 주파수 신호를 필터링하기 위한 캐스케이드된 필터이다. 캐스케이드된 필터는 하이브리드 음향 LC 필터 및 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터는 음향 공진기들, 캐패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다. 비음향 LC 필터는 LC 회로를 포함한다.
본 명세서에 논의된 캐스케이드된 필터들은 음향 공진기들이 사용될 수 있는 한 무선 대역들을 비롯한 다양한 주파수 대역에 대해 구현될 수 있다. 예를 들어, 캐스케이드된 필터들은 특정 애플리케이션들에서 적어도 2.5 기가헤르쯔(GHz) 또는 적어도 3 GHz의 더 낮은 주파수 하한의 통과대역을 가질 수 있다. 캐스케이드된 필터들은 약 4.5 GHz, 약 6 GHz, 약 8.5 GHz 또는 약 10 GHz와 같이, 특정 애플리케이션들에서 통과대역의 상대적으로 높은 상한을 가질 수 있다. 본 명세서에서 논의된 캐스케이드된 필터들은 전력 증폭기 모듈들, 다이버시티 수신 모듈들, 또는 임의의 다른 적합한 무선 주파수 프론트 엔드 모듈들에서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 캐스케이드된 필터들은 다음과 같은 설계 사양들: 상대적으로 낮은 삽입 손실(insertion loss)(IL), 상대적으로 첨예한 주파수 컷오프, 및 상호변조 주파수 및 고조파들의 상대적으로 강력한 억제를 충족시킬 수 있다.
도 1a는 실시예에 따라 하이브리드 음향 LC 필터(12) 및 LC 필터(14)를 포함하는 캐스케이드된 필터(10)의 개략적인 블록도이다. 캐스케이드된 필터(10)는 제1 포트(RF1)및 제2 포트(RF2)를 갖는다. 하이브리드 음향 LC 필터(12) 및 LC 필터(14)는 제1 포트(RF1)와 제2 포트(RF2) 사이에서 서로 직렬로 배열된다. 특정 애플리케이션들에서, 무선 주파수 신호는 제1 포트(RF1)로부터 제2 포트(RF2)로 전파할 수 있다. 다양한 애플리케이션들에서, 무선 주파수 신호는 제2 포트(RF2)로부터 제1 포트(RF1)로 전파할 수 있다.
하이브리드 음향 LC 회로(12)는 하나 이상의 음향 공진기, 하나 이상의 인덕터 및 하나 이상의 캐패시터를 포함한다. 하나 이상의 음향 공진기는 필름 벌크 음향파 공진기(film bulk acoustic wave resonator)(FBAR)들과 같은 BAW 공진기들일 수 있다. 예를 들어, BAW 공진기들은 2.5 GHz 위의 주파수들과 같은 더 높은 주파수들을 갖는 신호들을 필터링하는 데 보다 유리할 수 있다. 하나 이상의 음향 공진기들은 대안적으로 또는 부가적으로 하나 이상의 표면 음향파(surface acoustic wave)(SAW) 공진기, 하나 이상의 경계 음향파 공진기(boundary acoustic wave resonator) 및/또는 하나 이상의 램파 공진기(Lamb wave resonator)와 같은 임의의 다른 적합한 음향파 공진기들을 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(12)는 음향 공진기(들)를 포함하는 다이 외부의 캐패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다. 하이브리드 음향(12)은 래더 필터(ladder filter)일 수 있다. 하이브리드 음향 필터(12)는 특정 애플리케이션에서 고정형 필터(fixed filter)일 수 있다. 일부 사례에서, 고정형 필터는 조정 가능 필터(tunable filter)보다 낮은 복잡도로 구현될 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(12)는 일부 애플리케이션들에서 조정 가능할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(12)가 조정 가능할 때, 노치들 및/또는 저지 대역들이 조정 가능할 수 있다.
LC 회로(14)는 하나 이상의 인덕터 및 하나 이상의 캐패시터를 포함한다. LC 회로(14)는 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 표면 실장 컴포넌트, 패키징 기판 상에 구현된 하나 이상의 수동 디바이스, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 일부 주파수에서 표면 실장 컴포넌트는 패키징 기판상에 구현된 IPD들 및 수동 디바이스들보다 높은 품질 계수 및 낮은 삽입 손실을 가질 수 있다. 하나 이상의 캐패시터는 명시적 캐패시터(들) 및/또는 기생 캐패시터(들)일 수 있다. LC 회로(14)는 또한 임피던스 매칭을 구현할 수 있다.
도 1b는 실시예에 따라 전력 증폭기(16)와 안테나(17) 사이의 신호 경로의 캐스케이드된 필터(10)를 포함하는 무선 주파수(radio frequency)(RF) 시스템(15)의 개략적인 블록도이다. 도 1b는 캐스케이드된 필터(10)가 송신 신호 경로에 포함될 수 있음을 도시한다. 특정 애플리케이션들에서, 캐스케이드된 필터(10)의 제1 포트(RF1)는 전력 증폭기(16)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있고, 캐스케이드된 필터(10)의 제2 포트(RF2)는 안테나(17)에 전기적으로 결합될 수 있다. 일부 애플리케이션에서, 캐스케이드된 필터(10)의 제1 포트(RF1)는 안테나(17)에 전기적으로 결합될 수 있고, 캐스케이드된 필터(10)의 제2 포트(RF2)는 전력 증폭기(16)의 출력에 전기적으로 결합될 수 있다.
도 1c는 실시예에 따라 안테나(17)와 저잡음 증폭기(19) 사이의 신호 경로의 캐스케이드된 필터(10)를 포함하는 RF 시스템(18)의 개략적인 블록도이다. 도 1c는 캐스케이드된 필터(10)가 수신 신호 경로에 포함될 수 있음을 도시한다. 특정 애플리케이션들에서, 캐스케이드된 필터(10)의 제1 포트(RF1)는 저잡음 증폭기(19)의 입력에 전기적으로 결합될 수 있고, 캐스케이드된 필터(10)의 제2 포트(RF2)는 안테나(17)에 전기적으로 결합될 수 있다. 일부 애플리케이션에서, 캐스케이드된 필터(10)의 제1 포트(RF1)는 안테나(17)에 전기적으로 결합될 수 있고, 캐스케이드된 필터(10)의 제2 포트(RF2)는 저잡음 증폭기(19)의 입력에 전기적으로 결합될 수 있다.
도 2a는 실시예에 따라 스위치(22)에 의해 LC 필터들(14A 및 14N)에 결합된 하이브리드 음향 LC 필터(12)를 포함하는 캐스케이드된 필터 회로(20)의 개략적인 블록도이다. 캐스케이드된 필터 회로(20)는 복수의 LC 회로(14A 내지 14N) 중에서 하이브리드 음향 LC 필터(12)를 공유할 수 있다. 스위치(22)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)를 선택된 LC 회로와 직렬로 전기적으로 연결하여 캐스케이드된 필터를 구현할 수 있다. 도시된 스위치(22)는 멀티-스루(multi-throw) 무선 주파수 스위치이다. 스위치(22)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)를 선택된 LC 필터에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 스위치(22)는 임의의 적합한 수의 스루들을 가질 수 있고, 캐스케이드된 필터 회로(20)는 대응하는 수의 LC 필터들(14A 내지 14N)을 가질 수 있다. 도시된 LC 필터들(14A 및 14N)은 캐스케이드된 필터 회로(20)의 각각 대응하는 포트(RF21 및 RF2N)에 각각 결합된다. 캐스케이드된 필터 회로(20)에서, 하이브리드 음향 LC 필터(12)는 LC 필터(14A 내지 14N) 중 선택된 하나 이상의 필터와 짝지어서 통과대역에 상대적으로 인접한 주파수들에서 상대적으로 첨예한 제거를 구현할 수 있다. 특정 애플리케이션들에서, 하이브리드 음향 LC 필터(12)는 전기적으로 결합된 LC 필터(14A 내지 14N) 중의 선택된 하나 이상의 필터에 대한 통과대역에 상대적으로 인접한 주파수들에서 제거를 조정하기 위해 조정될 수 있다.
도 2b는 실시예에 따라 스위치(22)에 의해 하이브리드 음향 LC 필터(12A 및 12N)에 결합된 LC 필터(14)를 포함하는 캐스케이드된 필터 회로(25)의 개략적인 블록도이다. 캐스케이드된 필터 회로(20)는 복수의 하이브리드 음향 LC 회로(12A 내지 12N) 중에서 LC 필터(14)를 공유할 수 있다. 스위치(22)는 LC 필터(14)를 선택된 하이브리드 음향 LC 회로와 직렬로 전기적으로 연결하여 캐스케이드된 필터를 구현할 수 있다. 도시된 스위치(22)는 멀티-스루 무선 주파수 스위치이다. 스위치(22)는 LC 필터(14)를 선택된 하이브리드 음향 LC 필터에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 스위치(22)는 임의의 적합한 수의 스루들을 가질 수 있고, 캐스케이드된 필터 회로(25)는 대응하는 수의 하이브리드 음향 LC 필터들(12A 내지 12N)을 가질 수 있다. 도시된 하이브리드 음향 LC 필터들(12A 및 142)은 캐스케이드된 필터 회로(25)의 각각 대응하는 포트(RF11 및 RF1N)에 각각 결합된다.
도 3a는 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 회로를 갖는 무선 주파수 시스템(30A)의 개략적인 블록도이다. 무선 주파수 시스템(30)은 도 2a의 캐스케이드 회로(20)를 구현할 수 있는 예시적인 시스템이다. 도시된 바와 같이, 안테나(32)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)에 결합되고, 스위치(22)는 송신/수신 스위치이며, LC 필터들(14A 및 14B)은 각각 전력 증폭기(34) 및 저잡음 증폭기(36)에 연결된다. 도 2b의 캐스케이드된 회로(25)는 무선 주파수 시스템(30A)과 유사한 무선 주파수 시스템에서 구현될 수 있다.
도 3b는 다른 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 회로를 갖는 무선 주파수 시스템(30B)의 개략적인 블록도이다. 도 3b는 LC 회로들(14A 및 14B)이 각각의 전력 증폭기들(34A 및 34B)과 상이한 송신 경로에 있을 수 있음을 도시한다. 따라서, 하이브리드 음향 LC 필터(12)는 (a) 전력 증폭기(34A)와 안테나(32) 사이의 LC 필터(14A)를 갖는 캐스케이드된 필터 회로, 및 (b) 전력 증폭기(34B)와 안테나(32) 사이의 LC 필터(14B)를 갖는 캐스케이드된 필터 회로에 포함될 수 있다.
도 3c는 다른 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 회로를 갖는 무선 주파수 시스템(30C)의 개략적인 블록도이다. 무선 주파수 시스템(30C)의 캐스케이드된 필터는 예를 들어, 다이버시티 수신 애플리케이션에서 구현될 수 있다. 도 3c는 LC 회로들(14A 및 14B)이 각각의 저잡음 증폭기들(36A 및 36B)과 상이한 수신 경로들에 있을 수 있음을 도시한다. 따라서, 하이브리드 음향 LC 필터(12)는 (a) 저잡음 증폭기(36A)와 안테나(32) 사이의 LC 필터(14A)를 갖는 캐스케이드된 필터 회로, 및 (b) 저잡음 증폭기(36B)와 안테나(32) 사이의 LC 필터(14B)를 갖는 캐스케이드된 필터 회로에 포함될 수 있다.
도 4a는 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 멀티플렉서(40)의 개략적인 블록도이다. 멀티플렉서(40)는 공통 노드에 결합된 복수의 필터를 포함한다. 도시된 바와 같이, LC 필터(14)와 하이브리드 음향 LC 필터(12) 및 다른 필터(들)(42)를 포함하는 캐스케이드된 필터는 공통 노드에서 함께 결합된다. 멀티플렉서(40)에서, LC 필터(14)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)를 통해 공통 노드에 결합된다. 멀티플렉서(40)는 두 개의 필터를 갖는 듀플렉서, 세 개의 필터를 갖는 트리플렉서, 네 개의 필터를 갖는 쿼드플렉서 등일 수 있다. 다른 필터(들)(42)는 임의의 적합한 수의 필터들을 포함할 수 있다. 다른 필터(들)(42)는 하나 이상의 LC 필터(예를 들어, IPD 필터), 하나 이상의 음향파 필터, 하나 이상의 하이브리드 음향 LC 필터 등, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다.
도 4b는 다른 실시예에 따라 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 멀티플렉서(45)의 개략적인 블록도이다. 멀티플렉서(45)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)가 LC 필터(14)를 통해 공통 노드에 결합된 것을 제외하고는 도 4a의 멀티플렉서(40)와 유사하다.
복수의 필터는 스위치를 통해 안테나 노드와 같은 공통 노드와 통신할 수 있다. 도 5a는 스위치(52)를 통해 공통 노드에 결합된 캐스케이드된 필터 및 다른 필터(42)를 포함하는 무선 주파수 시스템(50)의 개략도이다. 캐스케이드된 필터, 다른 필터(42) 및 스위치(52)는 스위치-플렉싱(switch-plexing)을 구현할 수 있다. 스위치-플렉싱은 온-디맨드 멀티플렉싱(on-demand multiplexing)을 구현할 수 있다.
도 5b는 다른 실시예에 따라 스위치에 의해 공통 노드에 결합된 캐스케이드된 필터 및 다른 필터를 포함하는 무선 주파수 시스템(55)의 개략적인 블록도이다. 무선 주파수 시스템(55)은 하이브리드 음향 LC 필터(12) 및 LC 필터(14)가 상이한 순서로 배열된 것을 제외하고는 도 5a의 무선 주파수 시스템(50)과 유사하다.
도 6a는 실시예에 따른 캐스케이드된 필터(60)의 개략도이다. 캐스케이드된 필터(60)는 Band 42 신호들 및/또는 Band 43 신호들 및/또는 Band 48 신호들과 같이 3 GHz 위의 주파수를 갖는 무선 주파수 신호들을 통과시키도록 배열된 대역 통과 필터일 수 있다. 이러한 애플리케이션들에서, 필터(60)의 음향파 공진기들은 BAW 공진기들일 수 있다. 필터(60)는 5 세대(5G) 무선 시스템 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 5G 기술은 5G 뉴 라디오(New Radio)(NR)로 지칭될 수 있다. 캐스케이드된 필터(60)는 LC 필터(64)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(62)를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터(62)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)의 예이다. LC 필터(64)는 LC 필터(14)의 예이다.
하이브리드 음향 LC 필터(62)는 음향 공진기들(A61 및 A62); 인덕터들(L601, L602, L603, L604, L605 및 L605); 및 캐패시터들(C601, C602, C603 및 C604)을 포함한다. 음향 공진기들(A61 및 A62)은 FBAR들과 같은 BAW 공진기들일 수 있다. 일부 사례에서, 음향 공진기들(A61 및 A62)은 SAW 공진기, 온도 보상 SAW(temperature compensated SAW)(TCSAW) 공진기, 경계 음향파 공진기, 램파 공진기 등 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 인덕터들(L601, L602, L603, L604, L605 및 L605) 및 캐패시터들(C601, C602, C603 및 C604)은 LC/비음향 컴포넌트들이다. 하이브리드 음향 LC 필터(62)의 LC/비음향 컴포넌트들은 음향 공진기들(A61 및 A62)을 포함하는 다이 외부에 구현될 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(62)의 LC/비음향 컴포넌트들은 하나 이상의 표면 실장 기술(SMT) 인덕터 및/또는 캐패시터를 포함할 수 있다. 일부 사례에서, 하이브리드 음향 LC 필터(62)의 LC/비음향 컴포넌트들은 패키징 기판 상의 하나 이상의 IPD 및/또는 하나 이상의 유도성 트레이스를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 하이브리드 음향 LC 필터(62)는 음향 공진기(A62)와 병렬의 인덕터(L602)를 갖고, 인덕터(L603)가 인덕터 및 음향 공진기(A62)와 직렬인 하이브리드 공진기 구조체를 포함한다. 이러한 하이브리드 공진기 구조체에 관한 보다 상세한 내용들은 도 11a 및 도 11b를 참조하여 제공된다. 도시된 LC 필터(62)는 음향 공진기들(A61 및 A62)이 션트 회로들의 각각의 인덕터(L603 및 L606)와 직렬로 배열되는 음향 노드들 사이의 LC 탱크를 포함하며, LC 탱크는 캐패시터(C604) 및 인덕터(L605)를 포함한다. 이러한 하이브리드 공진기 구조체에 관한 보다 상세한 내용들은 도 12를 참조하여 보여준다.
LC 필터(64)는 대역 통과 필터일 수 있다. 예를 들어, LC 필터(64)는 Band 42/Band 43 대역 통과 필터일 수 있다. LC 필터(64)는 IPD 다이 상의 IPD 부(65), 패키징 기판 상에 트레이스들을 포함하는 패키징 기판부(66), 및 SMT 컴포넌트들을 포함하는 SMT 부(67)를 포함한다. IPD 부(65)는 IPD 캐패시터들(C605, C606, C607, C608, C609 및 C610) 및 IPD 인덕터(L608)를 포함한다. 패키징 기판부(66)는 인덕터(L609, L610, L611 및 L612)로서 배열된 유도성 트레이스들을 포함한다. SMT 부(67)는 SMT 캐패시터들(C611 및 C612)을 포함한다.
도시된 바와 같이, LC 필터(64)는 브리지 캐패시터, LC 공진 회로, 결합 캐패시터 및 직렬 LC 탱크를 포함한다. 제1 브리지 캐패시터(C610)는 직렬 LC 탱크에 결합된 제1 단부 및 LC 필터(64)의 입력 노드에 결합된 제2 단부를 갖는다. 직렬 LC 탱크는 캐패시터(C605) 및 인덕터(L608)를 포함한다. 제1 브리지 캐패시터(C610)는 세 개의 커플링 캐패시터(C606, C607 및 C608)와 병렬이다.
제1 LC 공진 회로는 LC 션트 공진 회로이다. 도시된 바와 같이, 제1 LC 공진 회로는 인덕터(L612) 및 캐패시터(C612)를 포함하는 직렬 LC 회로와 병렬의 션트 인덕터(L611)를 포함한다. 제2 브리지 캐패시터(C609)는 직렬 LC 탱크에 결합된 제1 단부 및 제1 LC 공진 회로에 결합된 제2 단부를 갖는다. 제2 브리지 캐패시터(C609)는 두 개의 커플링 캐패시터(C606 및 C607)와 병렬이다. 제2 LC 공진 회로는 LC 션트 공진 회로이다. 도시된 바와 같이, 제2 LC 공진 회로는 인덕터(L610) 및 캐패시터(C611)를 포함하는 직렬 LC 회로와 병렬의 션트 인덕터(L609)를 포함한다.
제1 커플링 캐패시터(C608)는 필터의 입력과 제1 커플링 캐패시터(C608)가 제1 LC 공진 회로 및 제2 커플링 캐패시터(C607)에 결합된 노드 사이에 결합된다. 제2 커플링 캐패시터(C607)는 제1 커플링 캐패시터(C608)와 제3 커플링 캐패시터(C606) 사이에 직렬로 결합된다. 제2 커플링 캐패시터(C607)는 또한 제1 LC 공진 회로와 제2 LC 공진 회로 사이에 결합된다. 제3 커플링 캐패시터(C606)는 직렬 LC 탱크와 제3 커플링 캐패시터(C606)가 제2 LC 공진 회로 및 제2 커플링 캐패시터(C607)에 결합된 노드 사이에 결합된다. 도시된 직렬 LC 탱크는 병렬 LC 회로이다.
도 6b는 도 6a의 캐스케이드된 필터(60)의 주파수 응답의 그래프이다. 도시된 곡선은 도 6a의 캐스케이드된 필터(60)의 주파수 응답을 나타낸다. 계단 모양의 선들은 설계 사양 또는 필터 마스크를 나타낸다. 도 6b의 곡선은 도 6a의 캐스케이드된 필터(60)의 주파수 응답이 9 GHz를 제외하고는 설계 사양들을 만족시킨다는 것을 표시한다. 도시된 바와 같이, 필터 응답은 션트 음향 공진기들(A61 및 A62)에 의해 생성된 두 개의 널(null)을 갖는다. 주파수 응답은 통과대역의 에지들에서 상대적으로 첨예한 롤 오프를 갖는다. 도 6a의 비음향 LC 필터(64)는 상대적으로 큰 대역폭을 제공할 수 있다. 주파수 응답은 도시된 주파수 응답에서 약 3.1 GHz 내지 4.2 GHz의 상대적으로 넓은 대역폭을 갖는다. 따라서, 도 6a의 캐스케이드된 필터(60)는 적어도 1 GHz의 대역폭을 가질 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 비음향 LC 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터를 갖는 캐스케이드된 필터는 약 3.3 GHz 내지 4.2 GHz의 대역폭 또는 약 4.4 GHz 내지 5 GHz의 대역폭과 같이, 음향 공진기 커플링 계수에 의해 결정되는 것보다 상당히 넓은 범위의 대역폭을 가질 수 있다.
도 6a의 캐스케이드된 필터(60)는 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터의 예이다. 본 명세서에서 논의된 원리들 및 이점들은 다양한 다른 필터 토폴로지로 구현될 수 있다. 도 7 내지 도 10에는 일부 예시적인 필터 토폴로지가 도시된다. 이러한 필터들은, 예를 들어 5G 애플리케이션들에서 사용할 수 있다. 이러한 필터들은 FBAR들과 같은 음향 공진기들, 인덕터들 및 캐패시터들을 포함한다. 인덕터들 및 캐패시터들은 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 표면 실장 인덕터, 하나 이상의 표면 실장 캐패시터, 패키징 기판 상의 하나 이상의 유도성 트레이스 등, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 도 7 내지 도 10의 예시적인 필터들은 다양한 애플리케이션 및 설계 사양의 필터들을 도시한다. 이들 필터의 특징들의 임의의 적합한 조합은 서로 함께 및/또는 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터(70)의 개략도이다. 캐스케이드된 필터(70)는 LC 필터(74)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(72)를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터(72)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)의 예이다. LC 필터(74)는 LC 필터(14)의 예이다. 캐스케이드된 필터(70)는, 예를 들어 수신 필터일 수 있다. 특정 애플리케이션들에서, 캐스케이드된 필터(70)는 3.4 GHz 내지 3.7 GHz의 통과대역을 가질 수 있다.
하이브리드 음향 LC 필터(72)는 음향 공진기들(A71, A72, A73, A74, A75 및 A76); 캐패시터들(C701, C702 및 C703); 및 인덕터들(L701, L702, L703, L704, L705, L706, L707, L708 및 L709)을 포함한다. 음향 공진기들(A71 내지 A76)은 BAW 공진기들일 수 있다. 캐패시터들(C701 내지 C703)은 SMT 캐패시터들일 수 있다. 인덕터들(L701 내지 L709)은 SMT 인덕터들과 패키징 기판의 전도성 트레이스들의 조합을 포함할 수 있다.
도시된 LC 필터(74)는 캐패시터들(C704 및 C705) 및 인덕터들(L710 및 L711)을 포함한다. 특정 실시예들에서, LC 필터(74)는 IPD 다이 상의 IPD 캐패시터들 및 인덕터들에 의해 구현될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, LC 필터(74)는 IPD 다이 상의 SMT 캐패시터들 및 인덕터들에 의해 구현될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터(80)의 개략도이다. 캐스케이드된 필터(80)는 LC 필터(84)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(82)를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터(82)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)의 예이다. LC 필터(84)는 LC 필터(14)의 예이다. 실시예에서, 캐스케이드된 필터(80)는 약 3.3 GHz 내지 4.2 GHz의 통과대역을 갖는 대역 통과 필터일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 캐스케이드된 필터는 3.4 GHz 내지 3.7 GHz의 통과대역을 가질 수 있다. 캐스케이드된 필터(80)는, 예를 들어 수신 필터일 수 있다.
하이브리드 음향 LC 필터(82)는 음향 공진기들(A81, A82, A83, A84 및 A85); 캐패시터들(C801 및 C802); 및 인덕터들(L801, L802, L803, L804, L805 및 L806)을 포함한다. 음향 공진기들(A81 내지 A85)은 BAW 공진기들일 수 있다. 캐패시터들(C801 및 C802)은 SMT 캐패시터들일 수 있다. 인덕터들(L801 내지 L805)은 SMT 인덕터들과 패키징 기판의 전도성 트레이스들의 조합을 포함할 수 있다. 인덕터들(L802 및 L803) 및 음향 공진기들(A81, A82 및 A83)을 포함하는 하이브리드 공진기는 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명된 하이브리드 공진기와 유사하게 기능할 수 있다. 인덕터들(L802 내지 L805), 캐패시터(C802) 및 음향 공진기들(A81 내지 A85)을 포함하는 하이브리드 래더 구조체는 도 12를 참조하여 설명된 하이브리드 래더 구조체와 유사하게 기능할 수 있다.
도시된 LC 필터(84)는 캐패시터들(C803, C804, C805, C806 및 C807) 및 인덕터들(L806, L807, L808 및 L809)을 포함한다. LC 필터(84)는 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 SMT 컴포넌트, 기판의 하나 이상의 전도성 트레이스, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터(90)의 개략도이다. 캐스케이드된 필터(90)는 LC 필터(94)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(92)를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터(92)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)의 예이다. LC 필터(94)는 LC 필터(14)의 예이다. 특정 실시예들에서, 캐스케이드된 필터(90)는 음향 공진기들과 접지 사이에 결합된 션트 인덕터들을 제외하고 표면 실장 수동 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 그러한 션트 인덕터들은 패키징 기판 상의 인쇄된 트레이스들일 수 있다. 이와 같이, 이러한 실시예들에서, 캐스케이드된 필터(90)는 IPD를 포함하지 않는다. 캐스케이드된 필터(90)는 특정 사례들에서 안테나 스위치와 저잡음 증폭기 사이에 결합된 수신 필터일 수 있다. 캐스케이드된 필터(90)는 이전의 설계들에 비해 삽입 손실을 개선할 수 있다. 캐스케이드된 필터(90)는 수신 필터일 수 있다.
하이브리드 음향 LC 필터(92)는 음향 공진기들(A91, A92 및 A93); 캐패시터들(C901, C902, C903 및 C904); 및 인덕터들(L901, L902, L903 및 L904)을 포함한다. 음향 공진기들(A91 내지 A93)은 BAW 공진기들일 수 있다. 캐패시터들(C901 내지 C904)은 SMT 캐패시터들일 수 있다. 인덕터들(L901 내지 L904)은 SMT 인덕터들과 패키징 기판의 전도성 트레이스들의 조합을 포함할 수 있다.
도시된 LC 필터(94)는 캐패시터들(C903, C904 및 C905) 및 인덕터들(L905, L906, L907 및 L908)을 포함한다. LC 필터(94)는 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 SMT 컴포넌트, 기판의 하나 이상의 전도성 트레이스, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, LC 필터(94)는 SMT 인덕터들 및 캐패시터들로 구성된다.
도 10은 다른 실시예에 따른 캐스케이드된 필터의 개략도이다. 캐스케이드된 필터(100)는 LC 필터(104)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(102)를 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터(102)는 하이브리드 음향 LC 필터(12)의 예이다. LC 필터(104)는 LC 필터(14)의 예이다. 특정 실시예들에서, 캐스케이드된 필터(100)는 IPD들, 표면 실장 수동 컴포넌트들, 라미네이트 상의 유도성 트레이스들 및 FBAR들을 포함할 수 있다. 캐스케이드된 필터(100)는 특정 사례들에서 안테나 스위치와 저잡음 증폭기 사이에 결합된 수신 필터일 수 있다. 캐스케이드된 필터(100)는 약 3.3 GHz 내지 4.2 GHz의 통과대역을 갖는 대역 통과 필터일 수 있다. 특정 실시예들에서 캐스케이드된 필터(100)는 수신 필터이다.
하이브리드 음향 LC 필터(102)는 음향 공진기들(A101, A102 및 A103); 캐패시터들(C1001 및 C1002); 및 인덕터들(L1001, L1002, L1003, L1004, L1005 및 L1006)을 포함한다. 음향 공진기들(A101 내지 A103)은 BAW 공진기들일 수 있다. 캐패시터들(C1001 및 C1002)은 SMT 캐패시터 및/또는 IPD 캐패시터를 포함할 수 있다. 인덕터들(L1001 내지 L1006)은 하나 이상의 SMT 인덕터, 하나 이상의 IPD 인덕터, 패키징 기판의 하나 이상의 전도성 트레이스, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 실시예에서, 인덕터들(L1001 내지 L1006)은 적어도 SMT 인덕터, 적어도 하나의 IPD 인덕터, 및 패키징 기판의 적어도 하나의 전도성 트레이스를 포함한다.
인덕터들(L1002 및 L1003) 및 음향 공진기(A102)를 포함하는 하이브리드 공진기는 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명된 하이브리드 공진기와 유사하게 기능할 수 있다. 인덕터들(L1005 및 L1006) 및 음향 공진기(A103)를 포함하는 하이브리드 공진기는 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명된 하이브리드 공진기와 유사하게 기능할 수 있다. 인덕터들(L802 내지 L806), 캐패시터(C1002) 및 음향 공진기들(A102 내지 A103)을 포함하는 하이브리드 래더 구조체는 도 12를 참조하여 설명된 하이브리드 래더 구조체와 유사하게 기능할 수 있다.
도시된 LC 필터(104)는 캐패시터들(C1003, C1004, C1005, C1006 및 C1007) 및 인덕터들(L1007, L1008, L1009 및 L1010)을 포함한다. LC 필터(104)는 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 SMT 컴포넌트, 기판의 하나 이상의 전도성 트레이스, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 실시예에서, LC 필터(104)는 적어도 SMT 컴포넌트, 적어도 하나의 IPD, 및 패키징 기판의 적어도 하나의 전도성 트레이스를 포함한다.
본 명세서에서 논의된 하이브리드 음향 LC 필터들은 음향파 공진기 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 다양한 하이브리드 공진기를 포함할 수 있다. 예시적인 하이브리드 공진기들은 도 11a 내지 도 12를 참조하여 논의될 것이다. 이러한 하이브리드 공진기들은 본 명세서에서 논의된 임의의 적합한 실시예들과 연관하여 구현될 수 있다.
도 11a는 실시예에 따른 하이브리드 공진기(110)의 개략도이다. 하이브리드 공진기(110)는 음향 공진기(112), 제1 인덕터(114) 및 제2 인덕터(116)를 포함한다. 음향 공진기(112)는 션트 공진기로서 배치된다. 음향 공진기(112)는 예를 들어 FBAR일 수 있다. 음향 공진기(112)는 임의의 다른 적합한 음향 공진기일 수 있다. 음향 공진기(112)는 제1 인덕터(114)와 병렬이다. 음향 공진기(112)는 제2 인덕터(116)와 직렬이다. 인덕터들(114 및 116)과 음향 공진기(112)의 조합은 전송 손실에 큰 영향을 미치지 않고 통과대역에 상대적으로 인접한 한 쌍의 노치를 생성할 수 있다. 노치들은 통과대역의 하한 또는 상한으로부터 약 1.1GHz 내지 8.5 GHz의 범위에 있을 수 있다.
도 11b는 도 11a의 하이브리드 공진기(110)의 주파수 응답의 그래프이다. 주파수 응답은 도 11a를 참조하여 논의된 노치 쌍을 도시한다. 또한 주파수 응답은 시뮬레이션된 하이브리드 공진기(110)가 상당한 전송 손실을 초래하지 않음을 나타낸다.
도 12는 다른 실시예에 따른 하이브리드 공진기(120)의 개략도이다. 하이브리드 공진기(120)는 하이브리드 래더 구조체이다. 하이브리드 공진기(120)는 제1 직렬 션트 회로, LC 탱크 및 제2 직렬 션트 회로를 포함한다. 제1 직렬 션트 회로는 제1 음향 공진기(122) 및 제1 인덕터(123)를 포함한다. 제2 직렬 션트 회로는 제2 음향 공진기(124) 및 제2 인덕터(125)를 포함한다. LC 탱크는 제3 인덕터(127)와 병렬의 캐패시터(126)를 포함한다. 하이브리드 공진기(120)는 음향 노드들 사이의 LC 탱크를 포함한다. 이것은 하이브리드 공진기(120)를 포함하는 필터의 주파수 응답에서 공진기 간 임피던스 매칭 및 원단 노치(far-end notch) 둘 모두를 제공할 수 있다. 하이브리드 공진기(120)는 하이브리드 래더 구조체를 포함한다. 하이브리드 공진기(120)는 예를 들어, 저역 통과 필터들 및/또는 고역 통과 필터들에 사용될 수 있다. 하이브리드 공진기(120)는 하이브리드 래더 토폴로지이다.
병렬 하이브리드 음향 수동 필터
5G 무선 통신 기술이 발전함에 따라, 새로운 캐리어 결합(CA) 사양들은 필터에 대해 보다 엄격한 상호변조 왜곡(IMD) 제거를 명시할 수 있다. 이러한 새로운 CA는 이전 CA보다 많은 멀티플렉싱 필터들을 연루시킬 수 있다. 통과대역-인접 주파수들에서 첨예한 제거를 가진 CA IMD 제거 순응 필터들을 제공하기 위해, 음향-보조 필터(acoustic-assisted filter)들은 하이브리드 음향 LC 공진기들과 같은 하이브리드 공진기들을 갖는 것으로 설계되어 상대적으로 저손실의 넓은 통과대역을 제공할 수 있고 또한 통과대역-차단(passband-close) 주파수들에서 상대적으로 첨예한 제거를 가질 수 있다. 상대적으로 높은 전력이 인가될 때 음향 공진기들은 고조파들을 생성할 수 있다. 표면 음향파 디바이스 또는 벌크 음향파 디바이스에 의해 생성된 고조파들은 더 높은 주파수 대역으로 누설될 수 있고 및/또는 표준 사양을 넘는 방출이 있을 수 있다.
에지 대역 주파수들에서 첨예한 제거를 갖는 CA 순응 멀티플렉싱 필터들을 제공하기 위해, 하이브리드 음향 LC 광대역 필터들이 통과대역 암(passband arm)들의 일부 또는 전부에 포함될 수 있다. 필터 음향 다이 및 수동 컴포넌트 사용을 줄이기 위해 및/또는 최소화하기 위해, 하이브리드 음향 LC 필터, 집적 수동 디바이스들(IPD) 필터 또는 수동 저역 통과(low pass)(LP) 또는 고역 통과(high pass)(HP) 필터는 두 개 이상의 통과대역 암에 의해 공유될 수 있다. 또한, 대역 통과 필터(band pass filter)(BPF)의 고대역 암(예를 들어, Wi-Fi 2.4 GHz)에서 특정의 첨예한 제거를 제공하기 위해, 병렬 하이브리드 음향 LC 필터가 포함될 수 있다. 일부 사례에서, 병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 수동 비음향 필터와 같은 다른 필터와 캐스케이드될 수 있다.
병렬 하이브리드 음향 LC 서브-필터들을 갖는 하이브리드 음향 LC 필터들이 개시된다. 실시예에서, 병렬 음향 LC 필터는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 제1 서브-필터 및 제1 서브-필터와 병렬로 결합된 제2 서브-필터를 포함한다. 제1 서브-필터는 제1 음향 공진기 및 제1 LC 컴포넌트를 포함한다. 제2 서브-필터는 제2 음향 공진기 및 제2 LC 컴포넌트를 포함한다. 병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 공통 노드에서 함께 결합된 복수의 필터를 포함하는 멀티플렉서에서 구현될 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 필터는 본 명세서에 개시된 음향 LC 회로들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들을 구현할 수 있다. 일례로서, 병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 도 11a의 하이브리드 공진기(110)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 도 12의 하이브리드 래더 구조체(120)를 포함할 수 있다.
병렬 하이브리드 음향 LC 필터들은 대역 통과 필터들일 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 LC 필터들은 대역 저지 필터들일 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 고대역 경로에 있을 수 있다. 이러한 필터들은 설계 복잡성을 감소 및/또는 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 필터들은 더 적은 수동 컴포넌트들로 구현될 수 있고 및/또는 특정 애플리케이션들에서는 더 적은 물리적 영역에서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 병렬 하이브리드 수동 필터들은 특정 주파수들(예를 들어, Wi-Fi 주파수 대역들)에서 원하는 제거들과 같은, 고대역 경로들에 대한 설계 사양들을 충족시킬 수 있다. 이것은 고대역 경로가 동시에 송신 경로와 수신 경로에 의해 공유되게 할 수 있다.
병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 특정 주파수 대역에서 상대적으로 넓은 대역폭 및 강력한 제거를 제공할 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 LC 필터는 상이한 주파수 대역들을 위해 서로 병렬의 하이브리드 필터들을 포함하고 또 다른 주파수 대역에 대해서는 강력한 제거를 제공하도록 배열될 수 있다. 일례로서, 병렬 Band 40 및 Band 41 하이브리드 음향 LC 대역 통과 필터는 통과대역 40 및 Band 41 신호들에 충분히 넓은 대역폭을 제공하면서 또한 2.4 GHz Wi-Fi 주파수 대역에 대해 강력한 제거를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 수동 비음향 필터는 병렬 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드되어 넓은 대역폭 및 고대역 경로에서 첨예한 제거를 달성할 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 병렬 하이브리드 음향 LC 필터 및 공통 노드에 결합된 두 개의 다른 필터에 의해 트리플렉서가 달성될 수 있다. 예를 들어, 저대역(low band)(LB)/중간 대역(mid band)(MB)/고대역(high band)(HB) 용 트리플렉서는 Band 41 필터와 병렬의 Band 40 필터를 포함하는 하이브리드 음향 LC 필터로 구현되는 LB 필터, MB 필터 및 HB 필터를 포함할 수 있다. 이러한 트리플렉서는 시스템 레벨 캐리어 결합 애플리케이션들에 이득이 되는 쿼드플렉서로서 효과적으로 역할을 할 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)의 개략적인 블록도이다. 병렬 하이브리드 대역 통과 필터(130)는 서로 병렬로 배열된 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)를 포함한다. 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)는 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 배열된다. 제1 대역 통과 필터(132)는 제1 음향 공진기 및 제1 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 하이브리드 음향 수동 필터이다. 제1 비음향 수동 컴포넌트는 적어도 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다. 제2 대역 통과 필터(134)는 제2 음향 공진기 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 하이브리드 음향 수동 필터일 수 있다. 제2 비음향 수동 컴포넌트는 적어도 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다. 제1 대역 통과 필터(132)는 제1 통과대역을 갖고 제2 대역 통과 필터(134)는 제2 통과대역을 갖는다. 두 개의 필터를 서로 병렬로 포함함으로써, 병렬 필터의 대역폭은 병렬 필터에 포함된 개별 필터들 중 어느 하나에 비해 증가될 수 있다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)는 제1 통과대역 및 제2 통과대역을 포함하는 통과대역을 갖는다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)의 주파수 응답은 제1 통과대역과 제2 통과대역 사이의 통과대역에 노치를 가질 수 있다. 노치는 예를 들면 2.4 GHz Wi-Fi 대역에 대한 것일 수 있다. 병렬 하이브리드 대역 통과 필터(130)의 심볼(135)이 또한 도 13에 도시된다.
실시예들이 고대역 필터들에 대한 병렬 하이브리드 음향 LC 필터들을 참조하여 논의되지만, 본 명세서에서 논의된 임의의 적합한 원리들 및 이점들은 본 명세서에서 논의된 특징들로부터 이득을 얻을 수 있는 중간 대역 필터들, 고대역 필터들, 또는 임의의 다른 필터들에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 병렬 하이브리드 음향 LC 필터들은 전력 증폭기 모듈들, 다이버시티 수신 모듈들, 또는 임의의 다른 적합한 무선 주파수 프론트 엔드 모듈들에서 구현될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 병렬 하이브리드 음향 수동 필터들은 공통 노드에 함께 결합된 복수의 필터를 포함하는 멀티플렉서들에서 구현될 수 있다. 이러한 멀티플렉서들은 다이플렉서, 트리플렉서, 쿼드플렉서 등을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 수의 필터들이 멀티플렉서의 공통 노드에서 함께 결합될 수 있다. 복수의 필터는 멀티-스루 무선 주파수 스위치에 의해 공통 노드에서 함께 결합되어 스위치-플렉싱 기능성을 구현할 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 수동 필터들을 포함하는 일부 예시적인 멀티플렉서는 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명될 것이다. 예시적인 멀티플렉서들은 도 13의 병렬 하이브리드 음향 필터(130)를 포함하고 병렬 하이브리드 음향 필터(130)의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다.
도 14는 실시예에 따라 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)를 포함하는 다이플렉서(140)의 개략적인 블록도이다. 다이플렉서(140)는 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130) 및 제2 필터(144)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 병렬 하이브리드 음향 필터(130)는 고대역 필터일 수 있고 제2 필터(144)는 중간-대역 필터일 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 필터(130) 및 제2 필터(144)는 도시된 안테나 노드(ANT)와 같은 공통 노드에서 함께 결합될 수 있다. 제2 필터(144)는 하이브리드 음향 수동 필터, 비음향 LC 필터 또는 음향파 필터일 수 있다. 제2 필터(144)는 대역 저지 필터일 수 있다. 대역 저지 필터의 저지 대역은 제1 대역 통과 필터(132)의 제1 통과대역 및/또는 제2 대역 통과 필터(134)의 제2 통과대역의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
도 15는 실시예에 따라 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)를 포함하는 트리플렉서(150)의 개략적인 블록도이다. 트리플렉서(150)는 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130), 제2 필터(154) 및 제3 필터(156)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 병렬 하이브리드 음향 필터(130)는 고대역 필터일 수 있고, 제2 필터(154)는 중간-대역 필터일 수 있으며, 제3 필터(156)는 저대역 필터일 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 필터(130), 제2 필터(154) 및 제3 필터(156)는 도시된 안테나 노드(ANT)와 같은 공통 노드에서 함께 결합될 수 있다. 제2 필터(154)는 고역 통과 및 대역 저지 필터일 수 있다. 고역 통과 및 대역 저지 필터의 저지 대역은 제1 대역 통과 필터(132)의 제1 통과대역 및/또는 제2 대역 통과 필터(134)의 제2 통과대역의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 제2 필터(154)는 하이브리드 음향 LC 필터, 비음향 LC 필터 또는 음향파 필터일 수 있다. 제3 필터(156)는 저역 통과 필터일 수 있다. 제3 필터(156)는 하이브리드 음향 LC 필터, 비음향 LC 필터 또는 음향파 필터일 수 있다. 제3 필터(156)는 제2 필터(154) 및 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)의 각각의 통과대역들 아래의 주파수들을 통과시킬 수 있다.
도 16은 실시예에 따라 공유 고역 통과 필터(162) 및 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)를 포함하는 트리플렉서(160)의 개략적인 블록도이다. 트리플렉서(160)는 공유 고역 통과 필터(162)가 두 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130) 및 제2 필터(144) 모두와 캐스케이드되고 제2 필터(144)가 대역 저지 필터인 것을 제외하고는 도 15의 트리플렉서(150)와 유사하다. 따라서, 공유 고역 통과 필터(162)는 병렬 하이브리드 음향 필터(130)와 공통 노드 사이에 결합된다. 공유 고역 통과 필터(162)는 또한 제2 필터(144)와 공통 노드 사이에 결합된다. 공유 고역 통과 필터(162)는 예를 들어 LC 필터 또는 하이브리드 음향 LC 필터일 수 있다. 실시예에서, 공유 고역 통과 필터(162)는 비음향 수동 필터일 수 있다. 이와 같은 공유 고역 통과 필터(162)는 병렬 하이브리드 음향 필터(130)와 함께 상대적으로 넓은 대역폭 및 고대역 경로에 대해 비교적 첨예한 제거를 달성할 수 있다.
도 17은 실시예에 따라 공유 고역 통과 필터(162) 및 하이브리드 대역 통과 필터를 포함하는 쿼드플렉서(170)의 개략적인 블록도이다. 쿼드플렉서(170)는 별도의 단자들이 각각 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)에 제공되는 것을 제외하고는 도 16의 트리플렉서(160)와 유사하다. 이것은 캐리어 결합 옵션들의 관점들에서 보다 많은 자유로움을 제공할 수 있다. 쿼드플렉서(170)에서, 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)는 상이한 주파수 대역 내의 신호들을 수신하고 각각의 신호들을 필터링할 수 있다.
도 17은 하이브리드 음향 수동 필터를 포함하는 멀티플렉서의 예이다. 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)는 상이한 통과대역들을 가지며 둘 다 공유 고역 통과 필터(162)를 통해 공통 노드(도 17의 안테나 노드(ANT))에 결합된다. 제1 대역 통과 필터(132) 및/또는 제2 대역 통과 필터(134)는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다. 비음향 수동 컴포넌트는 음향파 공진기들을 포함하는 다이 외부의 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다. 비음향 수동 컴포넌트는 음향 공진기들의 음향 공진기와 병렬의 인덕터를 포함할 수 있다. 제1 대역 통과 필터(132) 및/또는 제2 대역 통과 필터(134)는 본 명세서에 개시된 하이브리드 음향 수동 필터들의 특징들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)는 각각 2 기가헤르쯔 내지 3 기가헤르쯔의 주파수 범위 내의 통과대역들과 같이, 2 기가헤르쯔 내지 5 기가헤르쯔의 주파수 범위 내의 통과대역을 갖는다.
대역 저지 필터(144)는 공유 고역 통과 필터(162)를 통해 공통 노드에 결합된다. 대역 저지 필터(144)는 제1 대역 통과 필터(132) 및 제2 대역 통과 필터(134)의 통과대역들을 포함하는 저지 대역을 포함한다. 저역 통과 필터(156)는 공통 노드에 결합된다.
쿼드플렉서(170)를 사용하면, 도 16의 트리플렉서(160)에 비해 특정 캐리어 결합 성능이 개선될 수 있다. 예를 들어, 쿼드플렉서를 포함하는 무선 통신 디바이스는 공통 노드에서 제1 캐리어 및 제2 캐리어를 포함하는 캐리어 결합을 지원할 수 있다. 이러한 예에서, 제1 캐리어는 제1 대역 통과 필터(132)의 통과대역 내 및 제2 대역 통과 필터(134)의 통과대역 이외 대역에 있을 수 있고, 제2 캐리어는 제1 및 제2 대역 통과 필터들(132 및 134) 둘 다의 각각의 통과대역들 이외 대역에 있을 수 있다. 제1 캐리어를 제2 대역 통과 필터(134)로 필터링하지 않음으로써, 쿼드플렉서(170)에서의 삽입 손실은 트리플렉서(160)에 비해 적을 수 있다.
도 18은 실시예에 따라 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)를 포함하는 트리플렉서(180)의 개략적인 블록도이다. 도 18에서, 하이브리드 병렬 대역 통과 필터를 갖는 예시적인 멀티플렉서가 도시된다. 도시된 바와 같이, 트리플렉서(180)는 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182), 하이브리드 음향 LC 필터(184), 및 비음향 LC 필터(186) 및 고조파 노치 필터(188)를 포함한다.
하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)는 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(130)의 예이다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)는 트리플렉서(180)에서 고대역 필터이다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)는 음향파 공진기들 및 인덕터들의 예시적인 필터 토폴로지이다. 도시된 바와 같이, 고대역 신호는 인덕터들(L1801 및 L1802)을 통해 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)에 제공된다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)는 음향 공진기들(A1801, A1802, A1803, A1804, A1805, A1806, A1807, A1808, A1809 및 A1810) 및 인덕터들(L1803, L1804 및 L1805)을 포함하는 제1 서브-필터를 포함한다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)는 또한 음향 공진기들(A1811, A1812, A1813, A1814, A1815, A1816, A1817, A1818, A1819 및 A1820) 및 인덕터들(L1806 및 L1807)을 포함하는 제2 서브-필터를 포함한다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)는 도 18에 도시되지 않은 기생 캐패시턴스들을 포함하지만, 이러한 기생 캐패시턴스들은 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)의 LC 회로의 일부이다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)의 인덕터들은 하나 이상의 SMT 인덕터 및/또는 기판의 하나 이상의 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 하이브리드 병렬 대역 통과 필터(182)의 음향 공진기들은 하나 이상의 FBAR과 같은 하나 이상의 BAW 공진기를 포함할 수 있다.
하이브리드 음향 LC 필터(184)는 음향 공진기들, 인덕터들 및 캐패시터들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 음향 LC 필터(184)는 음향 공진기들(A1821, A1822, A1823, A1824, A1825, A1826, A1827, A1828 및 A1829); 인덕터들(L1808, L1809, L1810, L1811 및 L1812); 및 캐패시터들(C1801 및 C1802)을 포함한다. 하이브리드 음향 LC 필터(184)는 본 명세서에 개시된 하이브리드 음향 LC 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(184)는 트리플렉서(180)에서 중간-대역 필터이다.
비음향 LC 필터(186)는 트리플렉서(180)에서 저대역 필터이다. 비음향 LC 필터(186)는 저역 통과 필터일 수 있다. 이러한 저역 통과 필터는 예를 들어 도 24a 및/또는 도 24b의 저역 통과 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다.
고조파 노치 필터(188)는 무선 주파수 신호의 고조파들에 노치들을 제공하여 고조파들을 걸러낼 수 있다. 고조파 노치 필터(188)는 예를 들어 도 24d의 저역 통과 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다. 도시된 고조파 노치 필터(188)는 캐패시터들(C1803, C1804, C1805 및 C1806) 및 인덕터들(L1813 및 L1814)을 포함한다. 고조파 노치 필터(188)는 두 개의 고조파 주파수에 노치들을 제공할 수 있다.
도 19a는 도 18의 트리플렉서(180)의 시뮬레이션 결과들을 도시한다. 도 19a는 트리플렉서(180)의 필터들(182, 184 및 186)의 통과대역들을 도시한다. 저역 통과 필터(186)는 실선의 곡선으로 표시된 통과대역을 갖는다. 중간 대역 필터(184)는 제1 점선의 곡선으로 표시된 통과대역을 갖는다. 병렬 하이브리드 음향 대역 통과 필터(182)는 상이한 점선의 곡선으로 표시된 통과대역들을. 병렬 하이브리드 음향 대역 통과 필터(182)는 자신의 통과대역의 중간 부분에 노치를 갖는다. 이러한 노치는 병렬 하이브리드 음향 대역 통과 필터(182)가 통과하도록 배열된 두 개의 상이한 주파수 대역 사이의 주파수 범위에 대응할 수 있다. 시뮬레이션 결과들은 이전 설계들과 비교하여 트리플렉서(180)의 중간 대역 및 고대역 필터들에 전반에 걸쳐 격리가 개선되었음을 표시한다. 합리적인 삽입 손실은 9:1 로드 풀(load pull)을 가진 도 18의 트리플렉서(180)의 시뮬레이션들에서 존재한다.
도 19b는 이전의 설계들과 비교하여 도 18의 트리플렉서(180)의 시뮬레이션 결과들의 그래프들을 도시한다. 이러한 시뮬레이션 결과들은 삽입 손실 및 격리의 둘 모두 이전 설계와 비교하여 트리플렉서(180)를 사용하여 개선되었음을 나타낸다.
본 명세서에서 논의된 병렬 하이브리드 음향 필터들의 실시예들은 대역 통과 필터들에 관한 것이지만, 본 명세서에서 논의된 병렬 하이브리드 음향 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들은 대역 저지 필터들에 적용될 수 있다. 병렬 하이브리드 음향 대역 저지 필터는 스탠드얼론 필터로서 또는 멀티플렉서에서 구현될 수 있다. 예시적인 병렬 하이브리드 음향 대역 저지 필터들은 도 20 내지 도 22를 참조하여 논의될 것이다.
도 20은 실시예에 따른 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(200)의 개략적인 블록도이다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(200)는 LC 노치 필터를 사용하지 않고 다른 필터의 통과대역에 근접한 통과대역에서 상대적으로 폭넓은 대역 제거를 생성할 수 있고, 이것은 대역 내 손실을 보다 현저하게 저하시킬 수 있다.
병렬 하이브리드 대역 저지 필터(200)는 서로 병렬로 배열된 제1 대역 저지 필터(202) 및 제2 대역 저지 필터(204)를 포함한다. 제1 대역 저지 필터(202) 및 제2 대역 저지 필터(204)는 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 배열된다. 제1 대역 저지 필터(202)는 제1 음향 공진기 및 제1 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 하이브리드 음향 수동 필터이다. 제1 비음향 수동 컴포넌트는 적어도 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다. 제2 대역 저지 필터(204)는 제2 음향 공진기 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 하이브리드 음향 수동 필터일 수 있다. 제2 비음향 수동 컴포넌트는 적어도 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다. 제1 대역 저지 필터(202)는 제1 저지 대역을 갖고 제2 대역 저지 필터(204)는 제2 저지 대역을 갖는다. 두 개의 필터를 서로 병렬로 포함함으로써, 병렬 하이브리드 대역 저지 필터(200)의 저지 대역은 병렬 필터에 포함된 개별 필터들(202 또는 204) 중 어느 하나에 비해 증가될 수 있다.
하이브리드 병렬 대역 저지 필터(200)는 제1 저지 대역 및 저지 대역을 포함하는 저지 대역을 갖는다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(200)의 주파수 응답은 제1 저지 대역과 제2 저지 대역 사이의 저지 대역에 노치를 가질 수 있다. 병렬 하이브리드 대역 통과 필터(205)의 심볼(305)이 또한 도 20에 도시된다.
도 21은 실시예에 따른 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)의 개략도이다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)는 도 20의 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(200)의 예이다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)는 음향파 공진기들 및 인덕터들의 예시적인 필터 토폴로지이다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)는 도 21에 도시되지 않은 기생 캐패시턴스들을 포함하지만, 이러한 기생 캐패시턴스들은 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)의 LC 회로의 일부이다.
도시된 바와 같이, 무선 주파수 신호는 인덕터들(L2101 및 L2102)를 통해 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)에 제공될 수 있다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)는 음향 공진기들(A2101, A2102, A2103, A2104, 및 A2105) 및 인덕터들(L2103, L2104, L2105, L2106 및 L2107)을 포함하는 제1 서브-필터(212)를 포함한다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)는 또한 음향 공진기들(A216, A217, A218, A219 및 A220); 및 인덕터들(L2108, L2109 및 L2110); 및 캐패시터(C2101)를 포함하는 제2 서브-필터(214)를 포함한다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)의 인덕터들은 하나 이상의 SMT 인덕터 및/또는 기판의 하나 이상의 전도성 트레이스를 포함할 수 있다. 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)의 음향 공진기들은 하나 이상의 FBAR과 같은 하나 이상의 BAW 공진기를 포함할 수 있다.
도 22는 도 21의 하이브리드 병렬 대역 저지 필터(210)의 주파수 응답의 그래프이다. 도 22의 주파수 응답은 병렬 하이브리드 음향 대역 저지 필터(210)에 따라 상대적으로 넓은 저지 대역이 달성될 수 있다.
고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터
5G 무선 통신 기술이 발전함에 따라, 새로운 캐리어 결합(CA)은 필터에 대해 보다 엄격한 상호변조 왜곡(IMD) 제거를 명시할 수 있다. 통과대역-인접 주파수들에서 첨예한 제거들을 가진 CA IMD 제거 순응 필터들을 제공하기 위해, 음향-보조 필터들은 하이브리드 음향 LC 공진기들과 같은 하이브리드 공진기들을 갖는 것으로 설계되어 상대적으로 낮은 손실의 넓은 통과대역을 제공할 수 있고 또한 통과대역-차단 주파수들에서 상대적으로 첨예한 제거들을 가질 수 있다. 상대적으로 높은 전력이 인가될 때 음향 공진기들은 고조파들을 생성할 수 있다. 표면 음향 디바이스 또는 벌크 음향 디바이스에 의해 생성된 고조파들은 더 높은 주파수 대역으로 누설될 수 있고 및/또는 표준 사양을 넘는 방출이 있을 수 있다.
음향 공진기 필터들은 상대적으로 높은 전력에서 고조파들을 생성할 수 있기 때문에, 수동 비음향 필터는 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드되어 하이브리드 음향 LC 필터 제거들을 달성하고 공진기에 의해 생성된 고조파들을 억제할 수 있다. 따라서, 집적 수동 디바이스(IPD) 필터와 같은 비음향 LC 필터는 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드되어 자가 생성된 고조파들을 억제하면서 상대적으로 넓은 대역폭 및 상대적으로 높은 제거들을 달성할 수 있다.
본 명세서에서 논의된 하이브리드 음향 LC 필터들 및/또는 멀티플렉서들은 하나 이상의 고조파 주파수들을 억제하는 고조파 억제 필터를 포함할 수 있다. 고조파 억제 필터는 저역 통과 필터 또는 노치 필터일 수 있다. 개시된 고조파 억제 필터들은 비음향 필터들을 포함한다. 예를 들어, 고조파 억제 필터는 IPD 필터일 수 있다. 고조파 억제 필터는 하이브리드 음향 LC 필터와 캐스케이드된다. 이러한 캐스케이드된 필터들은 전력 증폭기와 안테나 포트 사이에 결합될 수 있다. 예를 들어, 고조파 억제 필터는 안테나 포트와 하이브리드 음향 LC 필터 사이에 결합될 수 있다.
본 개시내용의 양태들은 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터에 관한 것이다. 하이브리드 음향 LC는 무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 하이브리드 수동/음향 필터 및 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성된 비음향 LC 필터를 포함한다. 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함한다. 비음향 LC 필터는 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된다.
비음향 LC 필터는 노치 필터일 수 있다. 노치 필터의 주파수 응답은 무선 주파수 신호의 제2 고조파에 대응하는 노치를 가질 수 있다. 노치 필터의 주파수 응답은 무선 주파수 신호의 제3 고조파에 대응하는 노치를 가질 수 있다. 비음향 LC 필터는 저역 통과 필터일 수 있다. 비음향 LC 필터는 집적 수동 디바이스 다이의 집적 수동 디바이스들을 포함할 수 있다.
하이브리드 수동/음향 필터는 본 명세서에 개시된 임의의 하이브리드 공진기들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 수동/음향 필터는 도 11a의 하이브리드 공진기 및/또는 도 12의 하이브리드 공진기를 포함할 수 있다. 음향 공진기들은 벌크파 음향 공진기들일 수 있다.
고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터들은 스탠드얼론 필터들, 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 배열된 복수의 필터를 포함하는 멀티플렉서 및 이동 전화들과 같은 무선 통신 디바이스들과 같은 다양한 애플리케이션에서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터들은 전력 증폭기 모듈들, 다이버시티 수신 모듈들, 또는 임의의 다른 적합한 무선 주파수 프론트 엔드 모듈들에서 구현될 수 있다.
도 23a는 실시예에 따라 저역 통과 필터(234)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(232)를 포함하는 필터(230)를 포함하는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다. 무선 주파수 시스템은 또한 전력 증폭기(231) 및 안테나(234)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 전력 증폭기(231)로부터 무선 주파수 신호를 수신할 수 있다. 전력 증폭기(231)로부터의 무선 주파수 신호는 상대적으로 높은 전력을 가질 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)의 음향 공진기들은 하나 이상의 고조파를 생성할 수 있다. 저역 통과 필터(234)는 이러한 고조파(들)를 필터링할 수 있다. 따라서, 필터(230)는 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터이다. 도시된 바와 같이, 저역 통과 필터(234)는 하이브리드 음향 LC 필터(232)의 출력과 안테나(234) 사이에 결합된다. 안테나(234)는 전력 증폭기(231)에 의해 제공된 무선 주파수 신호의 필터링된 버전을 송신할 수 있다.
하이브리드 음향 LC 필터(232)는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 음향 공진기들은 FBAR들, 하나 이상의 SAW 공진기, 하나 이상의 경계파 공진기, 하나 이상의 램파 공진기 등 또는 이들의 임의의 적합한 조합과 같은 하나 이상의 벌크 음향파 공진기를 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 하나 이상의 인덕터 및 하나 이상의 캐패시터를 포함하는 LC 회로를 포함할 수 있다. 하나 이상의 캐패시터는 하나 이상의 IPD 캐패시터, 하나 이상의 표면 실장 캐패시터, 하나 이상의 기생 캐패시터 등 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 인덕터는 하나 이상의 IPD 인덕터, 하나 이상의 표면 실장 전도체, 패키징 기판의 전도성 트레이스로서 구현된 하나 이상의 인덕터, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 본 명세서에 개시된 하이브리드 음향 LC 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다. 일부 사례에서, 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 도 11a의 하이브리드 공진기(110)를 포함할 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 특정 애플리케이션들에서 도 12의 하이브리드 래더 구조체(120)를 포함할 수 있다.
특정 애플리케이션들에서, 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 3.3 GHz 내지 4.2 GHz의 통과대역을 가질 수 있다. 일부 다른 애플리케이션에 따르면, 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 4.4　GHz 내지 5 GHz의 통과대역을 가질 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 다양한 실시예에서 (a) 캐리어 결합 송신 차단기(carrier aggregation transmit blocker) 및 (b) 연속파 대역 외 차단기(continuous-wave out-of-band blocker)에 제거를 제공할 수 있다.
저역 통과 필터(234)는 컷오프 주파수 아래의 신호들을 통과시키고 컷오프 주파수 위의 신호들을 억제할 수 있다. 따라서, 저역 통과 필터(234)의 컷오프 주파수는 하이브리드 음향 LC 필터(232)로부터의 무선 주파수 신호를 통과시키고 무선 주파수 신호의 하나 이상의 고조파를 억제하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 컷오프 주파수는 무선 주파수 신호의 주파수 위 및 무선 주파수 신호의 제2 고조파 아래의 주파수로 설정될 수 있다. 특정 실시예들에서, 하이브리드 음향 LC 필터(232)는 대역 통과 필터이고, 저역 통과 필터(234)의 컷오프 주파수는 대역 통과 필터의 통과대역의 위 및 대역 통과 필터에 의해 통과된 무선 주파수 신호의 제2 고조파의 아래이다.
저역 통과 필터(234)는 비음향 LC 필터일 수 있다. 저역 통과 필터(234)는 하나 이상의 캐패시터 및 하나 이상의 인덕터를 포함할 수 있다. 저역 통과 필터(234)는 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 표면 실장 수동 컴포넌트, 패키징 기판 상의 하나 이상의 유도성 트레이스와 같은 패키징 기판의 하나 이상의 수동 컴포넌트 등 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 저역 통과 필터(232)의 예시적인 회로 토폴로지들은 도 24a 및 도 24b를 참조하여 논의될 것이다.
도 23b는 실시예에 따라 고조파 노치 필터(236)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(232)를 포함하는 필터(235)를 포함하는 무선 주파수 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 23b의 무선 주파수 시스템은 도 23a의 필터(230)가 도 23b의 필터(234)로 대체된 것을 제외하고는 도 23a의 무선 주파수 시스템과 유사하다. 필터(235)는 고조파 노치 필터(236)가 도 23a의 필터(230)로부터의 저역 통과 필터(234) 대신 포함된다는 것을 제외하고는 도 23a의 필터(230)와 유사하다. 도시된 바와 같이, 고조파 노치 필터(236)는 하이브리드 음향 LC 필터(232)의 출력과 안테나(234) 사이에 결합된다.
고조파 노치 필터(236)는 하이브리드 음향 LC 필터(232)로부터의 무선 주파수 신호의 하나 이상의 대응하는 고조파를 걸러 내기 위해 그의 주파수 응답에 하나 이상의 노치를 가질 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)의 음향 공진기들에 의해 발생된 제2 고조파는 가장 확연한 고조파일 수 있다. 따라서, 고조파 노치 필터(236)는 제2 고조파에 그의 주파수 응답의 노치를 갖는 제2 고조파 노치 필터일 수 있다. 고조파 노치 필터(236)는 하나 이상의 다른 고조파에 노치를 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 하이브리드 음향 LC 필터(232)와 캐스케이드된 고조파 노치 필터는 임의의 적합한 고조파들에 두 개 이상의 노치를 가질 수 있다. 예로서, 고조파 노치 필터는 제2 고조파 및 제3 고조파에 노치들을 가질 수 있다. 하이브리드 음향 LC 필터(232)에 의해 제공된 무선 주파수 신호의 고조파에 노치가 있으면, 고조파 노치 필터(236)는 하이브리드 음향 LC 필터(232)의 음향 공진기들에 의해 발생된 고조파를 억제할 수 있다.
고조파 노치 필터(236)는 하나 이상의 캐패시터 및 하나 이상의 인덕터를 포함하는 비음향 LC 필터일 수 있다. 고조파 노치 필터(236)는 하나 이상의 IPD, 하나 이상의 표면 실장 수동 컴포넌트, 패키징 기판 상의 하나 이상의 유도성 트레이스와 같은 패키징 기판의 하나 이상의 수동 컴포넌트 등 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 고조파 노치 필터(236) 및/또는 다른 적합한 고조파 노치 필터들의 예시적인 회로 토폴로지들은 도 24c 및 도 24d를 참조하여 논의될 것이다.
도 24a는 예시적인 저역 통과 필터(240)의 개략도이다. 저역 통과 필터(240)는 도 23a의 저역 통과 필터(234)의 예이다. 저역 통과 필터(240)는 컷오프 주파수 위의 주파수들을 걸러 내도록 배열된 직렬 인덕터(L1) 및 션트 캐패시터(C1)를 포함한다. 직렬 인덕터(L1)의 인덕턴스 및 션트 캐패시터(C1)의 캐패시턴스는 함께 저역 통과 필터(240)의 컷오프 주파수를 설정할 수 있다.
도 24b는 다른 예시적인 저역 통과 필터(242)의 개략도이다. 저역 통과 필터(242)는 도 23a의 저역 통과 필터(234)의 예이다. 저역 통과 필터(242)는 직렬 인덕터들(L1 내지 LN) 및 션트 캐패시터들(C1 내지 CN)을 포함한다. 직렬 인덕터들(L1 내재 LN)의 인덕턴스 및 션트 캐패시터들(C1 내지 CN)의 캐패시턴스는 함께 저역 통과 필터(242)의 컷오프 주파수를 설정할 수 있다.
도 24c는 예시적인 고조파 노치 필터(243)의 개략도이다. 고조파 노치 필터(243)는 도 23b의 고조파 노치 필터(236)의 예이다. 고조파 노치 필터(243)는 션트 직렬 LC 회로를 포함한다. 션트 직렬 LC 회로의 인덕터(Ls) 및 캐패시터(C1)는 노치의 주파수를 설정할 수 있다. 인덕터(Ls) 및 캐패시터(C1)의 상이한 임피던스들은 함께 상이한 각각의 주파수들에 노치를 생성할 수 있다. 노치는 임의의 적합한 고조파 주파수에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 노치는 고조파 노치 필터(243)에 제공되는 무선 주파수 신호의 제2 고조파로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 노치는 고조파 노치 필터(243)에 제공되는 무선 주파수 신호의 제3 고조파로 설정될 수 있다.
도 24d는 예시적인 고조파 노치 필터(244)의 개략도이다. 고조파 노치 필터(244)는 도 23b의 고조파 노치 필터(236)의 예이다. 고조파 노치 필터(244)는 두 개의 션트 직렬 LC 회로를 포함한다. 제1 션트 직렬 LC 회로는 캐패시터(C1) 및 인덕터(Ls1)을 포함한다. 제2 션트 직렬 LC 회로는 캐패시터(C2) 및 인덕터(Ls2)를 포함한다. 두 개의 션트 직렬 LC 회로는 제2 고조파 및 제3 고조파와 같은 상이한 고조파들에 노치들을 제공할 수 있다. 따라서, 도시된 고조파 노치 필터(244)는 두 개의 상이한 고조파 주파수에 노치들을 제공할 수 있다. 각 션트 직렬 LC의 임피던스들은 각 노치의 각각의 주파수를 설정할 수 있다. 다른 고조파 노치 필터들이 세 개 이상의 고조파에 노치들을 제공할 수 있다.
도 24e는 예시적인 고조파 노치 및 저역 통과 필터(245)의 개략도이다. 고조파 노치 및 저역 통과 필터(245)는 고조파에 주파수 응답의 노치를 또한 포함하는 저역 통과 필터를 제공할 수 있다. 션트 직렬 LC 회로는 고조파 노치를 제공할 수 있다. 션트 직렬 LC 회로는 캐패시터(C1) 및 인덕터(Ls)를 포함한다. 션트 캐패시터(C2)와 함께 직렬 인덕터(L1)는 저역 통과 필터 특성들을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 논의된 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터들은 공통 노드에서 함께 결합된 복수의 무선 주파수 필터를 포함하는 멀티플렉서들에서 구현될 수 있다. 예시적인 멀티플렉서들은 다이플렉서, 트리플렉서, 쿼드플렉서 등을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 수의 필터들이 멀티플렉서의 공통 노드에서 함께 결합될 수 있다. 복수의 필터는 멀티-스루 무선 주파수 스위치에 의해 공통 노드에서 함께 결합되어 스위치-플렉싱 기능성을 구현할 수 있다. 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터들을 포함하는 일부 예시적인 멀티플렉서들이 도 25a 내지 도 25b를 참조하여 설명될 것이다. 이러한 예시적인 실시예들에서 멀티플렉서들은 트리플렉서들이지만, 이러한 실시예들과 연관된 원리들 및 이점들은 임의의 다른 적합한 멀티플렉서들에 적용될 수 있다. 다른 적합한 멀티플렉서들은 다이플렉서, 쿼드플렉서 등을 포함한다.
도 25a는 실시예에 따라 저역 통과 필터(234)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(232)를 포함하는 트리플렉서(250)의 개략적인 블록도이다. 트리플렉서(250)는 도 23a의 필터(230), 고대역 필터(252) 및 저대역 필터(254)를 포함한다. 필터(230), 고대역 필터(252) 및 저대역 필터(254)는 트리플렉서(250)의 안테나 노드인 공통 노드에서 함께 결합된다. 필터(230)는 트리플렉서(250)에서 중간-대역 필터이다. 고대역 필터(252)는 대역 통과 필터 또는 고역 통과 필터일 수 있다. 고대역 필터(252)는 고대역 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 배열된다. 고대역 필터(252)는 본 명세서에서 논의된 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현된 하이브리드 음향 LC 필터일 수 있다. 일례로서, 고대역 필터는 병렬 하이브리드 음향 수동 필터들을 포함할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 고대역 필터(252)는 비음향 LC 회로 요소들과 같은 임의의 다른 적합한 회로 요소들에 의해 구현될 수 있다. 저대역 필터(254)는 저역 통과 필터 또는 대역 통과 필터일 수 있다. 저대역 필터(254)는 저대역 무선 주파수 신호들을 필터링하도록 배열된다. 저대역 필터(254)는 본 명세서에서 논의된 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현된 하이브리드 음향 LC 필터일 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 저대역 필터(254)는 비음향 LC 회로 요소들과 같은 임의의 다른 적합한 회로 요소들에 의해 구현될 수 있다.
도 25b는 실시예에 따라 고조파 노치 필터(236)와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터(232)를 포함하는 트리플렉서(255)의 개략적인 블록도이다. 트리플렉서(255)는 필터(235)가 필터(230) 대신에 포함된 것을 제외하고는 도 25a의 트리플렉서(250)와 유사하다. 필터(235)는 하이브리드 음향 LC 필터(232)에 의해 제공된 무선 주파수 신호에서 고조파를 억제하도록 배열된 고조파 노치 필터(236)를 포함한다. 고조파 노치 필터(236)는 일부 애플리케이션에서 두 개 이상의 고조파에 대한 노치들을 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 멀티플렉서의 필터는 저역 통과 및 고조파 노치 필터와 캐스케이드된 하이브리드 음향 LC 필터를 포함할 수 있다.
무선 주파수 모듈들
본 명세서에 개시된 필터들은 다양한 패키징된 모듈로 구현될 수 있다. 이제 본 명세서에 개시된 필터들 및/또는 멀티플렉서들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들이 구현될 수 있는 몇몇 예시적인 패키징된 모듈이 개시될 것이다. 예시적인 패키징된 모듈들은 도시된 회로 요소들을 둘러싸는 패키지를 포함할 수 있다. 무선 주파수 컴포넌트를 포함하는 모듈은 무선 주파수 모듈이라고 지칭될 수 있다. 도시된 회로 요소들은 공통의 패키징 기판 상에 배치된다. 패키징 기판은 예를 들어 라미네이트 기판일 수 있다. 도 26 내지 도 28은 특정 실시예들에 따른 예시적인 패키징된 모듈들의 개략적인 블록도들이다. 이렇게 패키징된 모듈들의 특징들의 임의의 적합한 조합은 서로 함께 구현될 수 있다. 필터들이 도 26 내지 도 28의 예시적인 패키징된 모듈에 도시되지만, 그러한 필터들 중 임의의 필터는 적합한 멀티플렉서에서 구현될 수 있다.
도 26은 실시예에 따라 필터(262)를 포함하는 송신 경로를 갖는 무선 주파수 모듈(260)의 개략도이다. 도시된 모듈(260)은 필터(262), 전력 증폭기(263) 및 무선 주파수 스위치(264)를 포함한다. 전력 증폭기를 포함하는 무선 주파수 모듈은 전력 증폭기 모듈이라고 지칭될 수 있다. 전력 증폭기(263)는 무선 주파수 신호를 증폭할 수 있다. 무선 주파수 스위치(264)는 멀티-스루 무선 주파수 스위치이다. 무선 주파수 스위치(264)는 전력 증폭기(263)의 출력을 필터(262)에 전기적으로 결합할 수 있다. 필터(262)는 송신 무선 주파수 신호를 필터링하도록 배열된 송신 필터이다. 필터(262)는 본 명세서에 개시된 필터들의 특징들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 일부 다른 사례에서, 무선 주파수 스위치는 송신 신호 경로를 전력 증폭기(263)의 입력에 선택적으로 전기적으로 연결할 수 있다.
도 27은 실시예에 따라 필터(272)를 포함하는 수신 경로를 갖는 무선 주파수 모듈(270)의 개략도이다. 도시된 모듈(270)은 필터(272), 저잡음 증폭기(274) 및 무선 주파수 스위치(274)를 포함한다. 필터(272)는 수신된 무선 주파수 신호를 필터링하도록 배열된 수신 필터이다. 필터(272)는 본 명세서에 개시된 필터들의 특징들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 저잡음 증폭기(274)는 필터(272)에 의해 제공된 필터링된 수신된 무선 주파수 신호를 증폭할 수 있다. 무선 주파수 스위치(274)는 저잡음 증폭기(274)의 출력을 수신 경로에 전기적으로 결합할 수 있다. 특정 실시예들에서, 무선 주파수 스위치(276)는 저잡음 증폭기(274)의 출력을 하나 이상의 선택된 수신 경로에 선택적으로 전기적으로 결합하도록 구성된 멀티-스루 무선 주파수 스위치일 수 있다. 이러한 실시예에서, 무선 주파수 분할기(도시되지 않음)가 저잡음 증폭기(274)와 무선 주파수 스위치(276) 사이에 결합될 수 있다.
도 28은 실시예에 따라 필터(282)를 포함하는 무선 주파수 모듈(280)의 개략도이다. 도시된 모듈(280)은 하나 이상의 필터(282), 무선 주파수 스위치(284), 전력 증폭기(263) 및 저잡음 증폭기(274)를 포함한다. 하나 이상의 필터(282)는 본 명세서에 개시된 필터들의 특징들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 무선 주파수 스위치(284)는 하나 이상의 필터(282)를 전력 증폭기(263) 및/또는 저잡음 증폭기(274)에 전기적으로 결합할 수 있다.
무선 통신 디바이스들
본 명세서에서 논의된 필터들은 무선 통신 디바이스에서 무선 주파수 신호들을 필터링할 수 있다. 예시적인 무선 통신 디바이스들은 도 29 및 도 30를 참조하여 논의될 것이다.
도 29는 실시예에 따라 무선 주파수 프론트 엔드(292) 내의 필터(293)를 포함하는 무선 통신 디바이스(290)의 개략도이다. 무선 통신 디바이스(290)는 임의의 적합한 무선 통신 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 디바이스(290)는 스마트 폰과 같은 이동 전화일 수 있다. 도시된 바와 같이, 무선 통신 디바이스(290)는 안테나(291), 필터(293)를 포함하는 RF 프론트 엔드(292), 송수신기(294), 프로세서(295), 메모리(296) 및 사용자 인터페이스(297)를 포함한다. 안테나(291)는 RF 프론트 엔드(292)에 의해 제공된 RF 신호들을 송신할 수 있다. 이러한 RF 신호들은 캐리어 결합 신호들을 포함할 수 있다. 안테나(291)는 수신된 RF 신호들을 처리를 위해 RF 프론트 엔드(292)에 제공할 수 있다. 이러한 RF 신호들은 캐리어 결합 신호들을 포함할 수 있다.
RF 프론트 엔드(292)는 하나 이상의 전력 증폭기, 하나 이상의 저잡음 증폭기, RF 스위치들, 수신 필터들, 송신 필터들, 듀플렉스 필터들, 멀티플렉서들, 주파수 멀티플렉싱 회로들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. RF 프론트 엔드(292)는 임의의 적합한 통신 표준들과 연관된 RF 신호들을 송신 및 수신할 수 있다. 필터(293)는 본 명세서에 논의된 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다. 예를 들어, 필터(293)는 도 1 내지 도 25b 중 임의의 도면을 참조하여 논의된 특징들의 임의의 적합한 조합을 구현할 수 있다. RF 프론트(292)의 두 개 이상의 필터는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다.
송수신기(294)는 RF 신호들을 증폭 및/또는 다른 처리를 위해 RF 프론트 엔드(292)에 제공할 수 있다. 송수신기(294)는 RF 프론트 엔드(292)의 저잡음 증폭기에 의해 제공되는 RF 신호를 또한 처리할 수 있다. 송수신기(294)는 프로세서(295)와 통신한다. 제어기(295)는 기저대역 프로세서일 수 있다. 프로세서(295)는 임의의 적합한 기저대역 프로세싱 기능들을 무선 통신 디바이스(290)에 제공할 수 있다. 메모리(296)는 프로세서(295)에 의해 액세스될 수 있다. 메모리(296)는 무선 통신 디바이스(290)를 위한 임의의 적합한 데이터를 저장할 수 있다. 프로세서(295)는 또한 사용자 인터페이스(297)와 통신한다. 사용자 인터페이스(297)는 디스플레이와 같은 임의의 적합한 사용자 인터페이스일 수 있다.
도 30은 실시예에 따라 무선 주파수 프론트 엔드(292) 내의 필터(293) 및 다이버시트 수신 모듈(302) 내의 제2 필터(303)를 포함하는 무선 통신 디바이스(300)의 개략도이다. 무선 통신 디바이스(300)는 무선 통신 디바이스(300)가 또한 다이버시티 수신 특징들을 포함한다는 것을 제외하고는, 도 29의 무선 통신 디바이스(290)와 유사하다. 도 30에 도시된 바와 같이, 무선 통신 디바이스(300)는 다이버시티 안테나(301), 다이버 시티 안테나(301)에 의해 수신된 신호를 처리하도록 구성되고 필터(303)를 포함하는 다이버시티 모듈(302), 및 무선 주파수 프론트 엔드(292)와 다이버시티 수신 모듈(302) 둘 다와 통신하는 송수신기(304)을 포함한다. 필터(303)는 본 명세서에 논의된 필터들의 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다. 예를 들어, 필터(303)는 도 1 내지 도 25b 중 임의의 도면을 참조하여 논의된 특징들의 임의의 적합한 조합을 구현할 수 있다. 다이버시티 수신 모듈(302)의 두 개 이상의 필터는 본 명세서에 개시된 임의의 적합한 원리들 및 이점들에 따라 구현될 수 있다.
결론
본 명세서에 논의된 임의의 원리들 및 이점들은 위에서 설명된 시스템들, 모듈들, 칩들, 필터 어셈블리들, 필터들, 무선 통신 디바이스들, 및 방법들뿐만 아니라, 다른 적합한 시스템들, 모듈들, 칩들, 필터 어셈블리들, 필터들, 무선 통신 디바이스들 및 방법에 적용될 수 있다. 위에서 설명된 다양한 실시예의 요소들 및 동작들은 결합되어 다른 실시예들을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 임의의 원리들 및 이점들은 약 450 MHz 내지 8.5 GHz 범위의 주파수와 같이 약 30 KHz 내지 300 GHz 범위의 주파수를 갖는 신호들을 처리하도록 구성된 무선 주파수 회로들과 연관되어 구현될 수 있다.
본 개시의 양태들은 다양한 전자 디바이스에서 구현될 수 있다. 전자 디바이스들의 예들은 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 소비자 전자 제품들, 칩들 및/또는 패키징된 무선 주파수 모듈들과 같은 소비자 전자 제품들의 부품들, 전자 테스트 장비, 업 링크 무선 통신 디바이스들, 개인 영역 네트워크 통신 디바이스들을 포함할 수 있다. 소비자 전자 제품들의 예들은 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 스마트 폰과 같은 이동 전화, 스마트 시계 또는 수화기와 같은 웨어러블 컴퓨팅 디바이스, 전화, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 라우터, 모뎀, 핸드-헬드 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant)(PDA), 자동차 전자 시스템과 같은 차량 전자 시스템, 전자 레인지, 냉장고, 스테레오 시스템, 디지털 뮤직 플레이어, 디지털 카메라와 같은 카메라, 휴대용 메모리 칩, 가전 제품 등을 포함할 수 있다. 또한, 전자 디바이스들은 미완성 제품들을 포함할 수 있다.
다른 것들 중에서, "할 수 있다", "하여도 좋다", "일 지도 모른다", "할 수도 있다", "예를 들어", "예를 들면", "예컨대" 등과 같이 본 명세서에서 사용된 조건적 언어는 달리 특별히 언급하지 않는 한 또는 사용된 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 특정 실시예가 특정의 특징들, 요소들 및/또는 상태들을 포함하지만, 다른 실시예는 포함하지 않는다는 것을 일반적으로 전달하려 의도된다. 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 것으로서, "결합된"이라는 단어는 서로 직접 결합되거나 또는 하나 이상의 중간 요소를 거쳐 결합될 수 있는 두 개 이상의 요소를 말한다. 마찬가지로, 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 것으로서, "연결된"이라는 단어는 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 중간 요소를 거쳐 연결될 수 있는 두 개 이상의 요소를 말한다. 또한, "본 명세서에서", "위에서", "아래에서"라는 단어들 및 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원을 본 출원의 전체로서 언급하는 것이지 본 출원의 임의의 특정 부분들을 언급하는 것은 아닐 것이다. 맥락이 허용하는 경우, 위의 상세한 설명에서 단수 또는 복수의 숫자를 사용하는 단어들은 또한 각각 복수 또는 단수의 숫자를 포함할 수 있다. 두 개 이상의 항목의 목록과 관련하여 "또는"이라는 단어인 이 단어는 다음과 같은 이 단어의 모든 해석을 포함한다: 목록 내 임의의 항목들, 목록 내 모든 항목 및 목록 내 항목들의 임의의 조합.
특정 실시예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 예로서 제시되었을 뿐이지, 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 사실, 본 명세서에 설명된 신규 디바이스들, 필터들, 필터 어셈블리들, 칩들, 방법들, 장치들 및 시스템들은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 명세서에 설명된방법들, 장치들 및 시스템들의 형태의 다양한 생략들, 대체들 및 변경들은 본 개시내용의 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 회로 블록들은 삭제, 이동, 추가, 세분, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이러한 회로 블록들 각각은 다양한 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 첨부된 청구 범위 및 그 균등물들은 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 있는 임의의 그러한 형태들 또는 수정들을 망라하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터로서,
    무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 하이브리드 수동/음향 필터 - 상기 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함함 -; 및
    상기 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터
    를 포함하고, 상기 비음향 LC 필터는 상기 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성되는 하이브리드 음향 LC 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비음향 LC 필터는 노치 필터인 하이브리드 음향 LC 필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노치 필터의 주파수 응답은 상기 무선 주파수 신호의 제2 고조파에 대응하는 노치를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 노치 필터의 주파수 응답은 상기 무선 주파수 신호의 상이한 고조파들에 대응하는 두 개의 노치를 갖는 하이브리드 음향 LC 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비음향 LC 필터는 저역 통과 필터(low pass filter)인 하이브리드 음향 LC 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비음향 LC 필터는 집적 수동 디바이스 다이(integrated passive device die)의 집적 수동 디바이스들을 포함하는 하이브리드 음향 LC 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비음향 수동 컴포넌트는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함하고, 상기 음향 공진기들은 상기 제1 인덕터와 직렬로 배열되고 상기 제2 인덕터와 병렬로 배열된 제1 션트 음향 공진기를 포함하는 하이브리드 음향 LC 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음향 공진기들은 벌크 음향파 공진기(bulk acoustic wave resonator)들을 포함하는 하이브리드 음향 LC 필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 음향 공진기들은 제1 션트 음향 공진기 및 제2 션트 음향 공진기를 포함하고, 상기 비음향 수동 컴포넌트는 상기 제1 션트 음향 공진기와 상기 제2 션트 음향 공진기 사이에 결합된 LC 탱크(tank)를 포함하는 하이브리드 음향 LC 필터.
  10. 멀티플렉서로서,
    무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 제1 필터 - 상기 제1 필터는 하이브리드 수동/음향 필터 및 상기 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 비음향 LC 필터를 포함하고, 상기 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함하며, 상기 비음향 LC 필터는 상기 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성됨 -; 및
    공통 노드에서 상기 제1 필터에 결합된 제2 필터
    를 포함하는 멀티플렉서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 필터는 제2 음향 공진기들 및 제2 비음향 수동 컴포넌트를 포함하는 멀티플렉서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 필터는 중간-대역 필터이고 상기 제2 필터는 고대역 필터인 멀티플렉서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공통 노드에서 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터에 결합된 저대역 필터를 더 포함하는 멀티플렉서.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 비음향 LC 필터는 집적 수동 디바이스 다이의 집적 수동 디바이스들을 포함하는 멀티플렉서.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 비음향 수동 컴포넌트는 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함하고, 상기 음향 공진기들은 상기 제1 인덕터와 직렬로 배열되고 상기 제2 인덕터와 병렬로 배열된 제1 션트 음향 공진기를 포함하는 멀티플렉서.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 음향 공진기들은 제1 션트 음향 공진기 및 제2 션트 음향 공진기를 포함하고, 상기 비음향 수동 컴포넌트는 상기 제1 션트 음향 공진기와 상기 제2 션트 음향 공진기 사이에 결합된 LC 탱크를 포함하는 멀티플렉서.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 음향 공진기들은 벌크 음향파 공진기들을 포함하는 멀티플렉서.
  18. 무선 통신 디바이스로서,
    무선 주파수 신호를 필터링하도록 구성된 필터를 포함하는 무선 주파수 프론트 엔드 - 상기 필터는 하이브리드 수동/음향 필터 및 상기 하이브리드 수동/음향 필터와 캐스케이드된 LC 필터를 포함하고, 상기 하이브리드 수동/음향 필터는 음향 공진기들 및 비음향 수동 컴포넌트를 포함하며, 상기 비음향 LC 필터는 상기 무선 주파수 신호의 고조파를 억제하도록 구성됨 -; 및
    상기 무선 주파수 프론트 엔드와 통신하는 안테나
    를 포함하고, 상기 안테나는 상기 고조파가 억제된 상기 무선 주파수 신호의 필터링된 버전을 송신하도록 구성되는 무선 통신 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 이동 전화로서 구성되는 무선 통신 디바이스.
  20. 제18항에 있어서,
    기저대역 프로세서 및 송수신기를 더 포함하고, 상기 송수신기는 상기 무선 주파수 프론트 엔드와 통신하고 또한 상기 기저대역 프로세서와도 통신하는 무선 통신 디바이스.
KR1020190086601A 2018-07-18 2019-07-17 고조파 억제를 갖는 하이브리드 음향 lc 필터 KR20200010094A (ko)

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