KR20210005197A - 멀티플렉서 - Google Patents
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Abstract
멀티플렉서(1)는 공통 단자(100)와, 공통 단자(100)에 접속된 수신 필터(15)와, 공통 단자(100)와 수신 필터(15)를 접속하는 배선(21)과, 배선(21) 상의 접속 노드(n5)에 접속된 송신 필터(16)와, 배선(21) 상의 접속 노드(n4)에 접속된 수신 필터(13)와, 접속 노드(n5)와 송신 필터(16)를 접속하는 배선(22)과, 접속 노드(n4)와 수신 필터(13)를 접속하는 배선(23)과, 배선(21) 중의 접속 노드(n5)부터 수신 필터(15)까지의 배선 영역과 그라운드 사이, 또는 배선(22)과 그라운드 사이에 접속된 인덕터(31)를 포함하고, 배선(21)에서, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n5)까지의 길이는 공통 단자(100)부터 접속 노드(n4)까지의 길이보다도 길다.
Description
본 발명은 탄성파 필터를 포함하는 멀티플렉서에 관한 것이다.
최근의 이동체 통신 단말에는 일단말(一端末)에서 복수개의 통신 밴드(주파수 대역) 및 복수개의 무선 방식, 이른바 멀티밴드화 및 멀티모드화에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이에 대응하기 위해, 안테나에 접속되는 프론트 엔드부에는 복수개의 통신 밴드의 고주파 신호를 분파/합파하는 소형 멀티플렉서가 배치된다.
특허문헌 1(도 8)에는 3개의 필터(로우 패스 필터, 밴드 패스 필터, 하이 패스 필터)와, 공통 포트(공통 단자)에 병렬 접속(공통 포트 및 그라운드에 접속)된 인덕턴스 소자를 포함한 복합 필터 회로(멀티플렉서)가 개시되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 멀티플렉서에서는, 공통 단자에 병렬 접속된 인덕턴스 소자는 공통 단자에 접속되는 외부 회로(예를 들면 안테나)와 상기 3개의 필터의 임피던스 정합을 취하기 위해 마련된다.
그러나 상기 멀티플렉서의 회로 접속을 실현하기 위해, 공통 단자에 상기 3개의 필터보다도 근접시켜서 상기 인덕턴스 소자를 접속한 경우, 외부 회로(예를 들면 안테나)와 상기 3개의 필터의 임피던스 정합은 정밀도 높게 취해지지 않는다. 구체적으로는 상기 인덕턴스 소자에 의해 상기 3개의 필터의 합성 임피던스를 유도성 측으로 시프트시킬 수 있으므로, 필터 단체(單體)의 임피던스는 미리 용량성이 되도록 설계된다. 용량성 임피던스를 가지는 각 필터로는 예를 들면, 탄성파 필터가 사용된다. 이 경우, 필터 단체의 임피던스와 비교하여, 보다 용량성 측 또한 저임피던스 측으로 시프트하는 상기 3개의 필터의 합성 임피던스를 상기 인덕턴스 소자에 의해 유도성 측으로 시프트시킬 수는 있지만, 기준 임피던스에 가깝게 하는 것은 곤란하다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 3개 이상의 탄성파 필터가 공통 단자에 접속된 멀티플렉서로서, 상기 공통 단자에 접속되는 외부 회로와의 임피던스 정합을 정밀도 높게 취하는 것이 가능한 멀티플렉서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 멀티플렉서는 공통 단자와, 상기 공통 단자에 접속된 제1 탄성파 필터와, 상기 공통 단자와 상기 제1 탄성파 필터를 접속하는 제1 배선과, 상기 제1 배선 상의 제1 접속 노드에 접속된 제2 탄성파 필터와, 상기 제1 배선 상의 제2 접속 노드에 접속된 제3 탄성파 필터와, 상기 제1 접속 노드와 상기 제2 탄성파 필터를 접속하는 제2 배선과, 상기 제2 접속 노드와 상기 제3 탄성파 필터를 접속하는 제3 배선과, 상기 제1 배선 중 상기 제1 접속 노드부터 상기 제1 탄성파 필터까지의 배선 영역과 그라운드 사이, 또는 상기 제2 배선과 그라운드 사이에 접속된 인덕턴스 소자를 포함하고, 상기 제1 배선에서, 상기 공통 단자부터 상기 제1 접속 노드까지의 길이는 상기 공통 단자부터 상기 제2 접속 노드까지의 길이보다도 길다.
공통 단자에 접속되는 외부 회로와의 임피던스 정합을 높은 정밀도로 취할 수 있는 멀티플렉서를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1a는 실시예에 따른 멀티플렉서를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다.
도 1b는 실시예에 따른 멀티플렉서의 평면 구성도이다.
도 2a는 비교예 1에 따른 멀티플렉서를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다.
도 2b는 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 평면 구성도이다.
도 3a는 비교예 2에 따른 멀티플렉서를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다.
도 3b는 비교예 2에 따른 멀티플렉서의 평면 구성도이다.
도 4a는 실시예에 따른 멀티플렉서의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 4b는 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 5는 실시예 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 임피던스를 통과 대역별로 비교한 스미스 차트이다.
도 6은 실시예 및 비교예 1에 따른 6개의 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 멀티플렉서를 구성하는 탄성파 필터의 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 1b는 실시예에 따른 멀티플렉서의 평면 구성도이다.
도 2a는 비교예 1에 따른 멀티플렉서를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다.
도 2b는 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 평면 구성도이다.
도 3a는 비교예 2에 따른 멀티플렉서를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다.
도 3b는 비교예 2에 따른 멀티플렉서의 평면 구성도이다.
도 4a는 실시예에 따른 멀티플렉서의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 4b는 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다.
도 5는 실시예 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 임피던스를 통과 대역별로 비교한 스미스 차트이다.
도 6은 실시예 및 비교예 1에 따른 6개의 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 멀티플렉서를 구성하는 탄성파 필터의 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 실시예 및 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시예는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시예에서 나타내지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 이하의 실시예에서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 도시되는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지 않다.
(실시형태)
[1. 멀티플렉서의 배치 구성]
도 1a는 실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(1)는 공통 단자(100)와 수신 필터(11, 13 및 15)와 송신 필터(12, 14 및 16)와 인덕터(31 및 32)와 수신 출력 단자(110, 130 및 150)와 송신 입력 단자(120, 140 및 160)를 포함한다.
멀티플렉서(1)는 공통 단자(100)에서 예를 들면 안테나 소자 등의 외부 회로와 접속된다. 또한, 수신 출력 단자(110, 130 및 150)는 예를 들면, 수신 증폭 회로와 접속된다. 또한, 송신 입력 단자(120, 140 및 160)는 예를 들면, 송신 증폭 회로와 접속된다.
수신 필터(11)는 입력단이 인덕터(32)를 개재하여 접속 노드(n1)(제2 접속 노드)에 접속되고, 출력단이 수신 출력 단자(110)에 접속되며, 통신 밴드 A의 수신 대역을 통과 대역으로 하는 제3 탄성파 필터이다. 통신 밴드 A의 수신 대역은 예를 들면, LTE(Long Term Evolution)의 밴드(25)의 수신 대역(1930~1995㎒)이 적용된다.
송신 필터(12)는 출력단이 접속 노드(n3)(제2 접속 노드)에 접속되고, 입력단이 송신 입력 단자(120)에 접속되며, 통신 밴드 A의 송신 대역을 통과 대역으로 하는 제3 탄성파 필터이다. 통신 밴드 A의 송신 대역은 예를 들면, LTE의 밴드(25)의 송신 대역(1850~1915㎒)이 적용된다.
수신 필터(13)는 입력단이 접속 노드(n4)(제2 접속 노드)에 접속되고, 출력단이 수신 출력 단자(130)에 접속되며, 통신 밴드 B의 수신 대역을 통과 대역으로 하는 제3 탄성파 필터이다. 통신 밴드 B의 수신 대역은 예를 들면, LTE의 밴드(66)의 수신 대역(2110~2200㎒)이 적용된다.
송신 필터(14)는 출력단이 접속 노드(n2)(제2 접속 노드)에 접속되고, 입력단이 송신 입력 단자(140)에 접속되며, 통신 밴드 B의 송신 대역을 통과 대역으로 하는 제3 탄성파 필터이다. 통신 밴드 B의 송신 대역에는 예를 들면, LTE의 밴드(66)의 송신 대역(1710~1780㎒)이 적용된다.
수신 필터(15)는 입력단이 접속 노드(n5)(제1 접속 노드)에 접속되고, 출력단이 수신 출력 단자(150)에 접속되며, 통신 밴드 C의 수신 대역을 통과 대역으로 하는 제1 탄성파 필터이다. 통신 밴드 C의 수신 대역에는 예를 들면, LTE의 밴드(30)의 수신 대역(2350~2360㎒)이 적용된다.
송신 필터(16)는 출력단이 접속 노드(n5)(제1 접속 노드)에 접속되고, 입력단이 송신 입력 단자(160)에 접속되며, 통신 밴드 C의 송신 대역을 통과 대역으로 하는 제2 탄성파 필터이다. 통신 밴드 C의 송신 대역에는 예를 들면, LTE의 밴드(30)의 송신 대역(2305~2315㎒)이 적용된다.
상기 6개의 탄성파 필터의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
접속 노드(n1, n2, n3, n4 및 n5)는 모두 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 잇는 배선 상의 노드이다.
인덕터(31)는 접속 노드(n5)와 그라운드 사이에 접속된 인덕턴스 소자이며, 수신 필터(11, 13, 15) 및 송신 필터(12, 14, 16)와 공통 단자(100)에 접속된 외부 회로의 임피던스 정합을 취하기 위한 임피던스 정합 소자이다.
인덕터(32)는 접속 노드(n1)와 수신 필터(11)의 입력단 사이에 직렬 접속된 인덕턴스 소자이며, 접속 노드(n1)에서 수신 필터(11)를 본 경우의 임피던스의 위상을 조정하기 위한 위상 조정 소자이다.
한편, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서에서 인덕터(32)는 필수 구성 요소가 아니다.
또한, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서에서, 6개의 탄성파 필터를 가지지 않아도 되고, 3개 이상의 탄성파 필터를 가지고 있으면 된다. 예를 들면, 제1 탄성파 필터인 수신 필터(15)와, 제2 탄성파 필터인 송신 필터(16)와, 제3 탄성파 필터인 수신 필터(11, 13), 및 송신 필터(12, 14) 중 적어도 하나를 가지고 있으면 된다. 더욱이, 본 실시형태에 따른 멀티플렉서를 구성하는 3개 이상의 탄성파 필터는 송신 필터 및 수신 필터 중 어느 것이어도 된다.
본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)에서는 수신 필터(11, 13, 15), 송신 필터(12, 14 및 16)의 6개의 탄성파 필터가 공통 단자(100)에 전기적으로 접속되어 있는 회로 구성을 가지고 있다. 더욱이, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)에서는 상기 회로 구성을 실현하기 위한 각 회로 소자의 배치 구성이 종래에 없는 구성으로 되어 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성에 대해 상세하게 설명한다.
도 1b는 실시예에 따른 멀티플렉서(1)의 평면 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)는 도 1a에 도시된 각 회로 소자에 추가로, 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 접속하는 접속 배선을 더 가지고 있다. 상기 접속 배선은 배선(21, 22, 23, 24, 25 및 26)을 포함한다.
배선(21)은 공통 단자(100)와 수신 필터(15)를 접속하는 제1 배선이다. 배선(22)은 접속 노드(n5)와 송신 필터(16)를 접속하는 제2 배선이다. 배선(23)은 접속 노드(n4)와 수신 필터(13)를 접속하는 제3 배선이다. 배선(24)은 접속 노드(n3)와 송신 필터(12)를 접속하는 제3 배선이다. 배선(25)은 접속 노드(n2)와 송신 필터(14)를 접속하는 제3 배선이다. 배선(26)은 접속 노드(n1)와 수신 필터(11)를 접속하는 제3 배선이다.
여기서, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n5)까지의 배선의 길이는 공통 단자(100)부터 접속 노드(n4)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n3)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n2)까지의 배선의 길이, 및 공통 단자(100)부터 접속 노드(n1)까지의 배선의 길이 중 어느 것보다도 길다. 또한, 인덕터(31)는 다른 접속 노드를 개재하지 않고 접속 노드(n5)에 접속되어 있다. 즉, 인덕터(31)는 접속 노드(n1~n5) 중 공통 단자(100)와 가장 배선 거리가 큰 접속 노드(n5)에 접속되어 있다.
실시예에 따른 멀티플렉서(1)의 상기 배치 구성에 의하면, 공통 단자(100)에 접속되는 외부 회로와의 임피던스 정합을 높은 정밀도로 취하는 것이 가능해진다.
한편, 인덕터(31)는 접속 노드(n5)와 그라운드 사이에 접속될뿐만 아니라, 접속 노드(n5)부터 수신 필터(15)의 입력단까지의 배선, 및 접속 노드(n5)부터 송신 필터(16)의 출력단까지의 배선 중 어느 하나와 그라운드 사이에 접속되어 있으면 된다.
또한, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)는 도 1b에 나타내는 바와 같이, 추가로 실장 기판(50)을 가지고 있어도 된다. 실장 기판(50)에는 공통 단자(100), 수신 필터(11, 13, 15), 송신 필터(12, 14, 16)가 실장되어 있다. 더욱이, 실장 기판(50)에는 배선(21~26)이 형성되어 있다. 인덕터(31 및 32)는 각각, 실장 기판(50) 상에 표면 실장된 칩 형상의 인덕터이어도 되고, 또는 실장 기판(50) 내의 코일 패턴으로 형성된 인덕터이어도 된다.
실장 기판(50)을 가지는 상기 구성에 의하면, 각 탄성파 필터를 실장하는 실장 기판(50)에 배선(21~26)이 형성되고, 또한 인덕터(31)가 실장되어 있으므로, 멀티플렉서(1)를 소형 모듈로 하는 것이 가능해진다.
한편, 실장 기판(50)은 복수개의 유전체층을 가지는 다층 기판이어도 된다. 고주파 신호를 저손실로 전파시키는 기판으로는 유전 손실이 작은 저유전율의 것이 사용된다. 그러나 저유전율의 다층 기판의 경우, 상기 배선(21~26)에 의한 각 탄성파 필터의 임피던스의 위상 변화가 커진다. 이 경우이어도, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)의 상기 구성에 의하면, 공통 단자(100)로부터 가장 배선 거리가 큰 수신 필터(15)에 근접하여, 다른 접속 노드 및 다른 탄성파 필터를 개재하지 않고 접속 노드(n5)에 인덕터(31)가 접속되어 있다. 이로써, 실장 기판(50)의 유전 손실을 억제하면서, 공통 단자(100)에서 본 수신 필터(11, 13, 15), 송신 필터(12, 14, 16)의 임피던스를 기준 임피던스(예를 들면, 50Ω)에 맞추는 것이 가능해진다.
실시예에 따른 멀티플렉서(1)에서 실장 기판(50)을 평면에서 본 경우(z축방향에서 본 경우), 예를 들면, 각 탄성파 필터의 사이즈는 각각 0.8㎜×1.1㎜가 되고, 인덕터(31 및 32)의 사이즈는 각각 0.4㎜×0.2㎜가 되며, 멀티플렉서(1)의 사이즈는 4.8㎜×3.5㎜가 된다. 한편, 상기 사이즈는 각 탄성파 필터로서 상술한 LTE의 밴드(25, 66, 30)를 적용하고, 실장 기판(50)으로서 복수개의 유전체층을 가지는 다층 기판을 적용한 경우의 것이다.
[2. 멀티플렉서의 소형화 및 임피던스 정합]
이하에서는 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)가 종래의 멀티플렉서와 비교하여, 소형화 및 임피던스 정합의 점에서 뛰어난 것을 설명한다. 우선, 종래의 멀티플렉서의 배치 구성인 비교예 1 및 비교예 2에 따른 멀티플렉서의 배치 구성에 대해 설명한다.
도 2a는 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(500)는 공통 단자(100)와 수신 필터(11, 13 및 15)와 송신 필터(12, 14 및 16)와 인덕터(33 및 34)와 수신 출력 단자(110, 130 및 150)와 송신 입력 단자(120, 140 및 160)를 포함한다. 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)는 실시예에 따른 멀티플렉서(1)와 비교하여, 인덕턴스 소자의 배치 구성이 다르다. 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)에 대해, 실시예에 따른 멀티플렉서(1)와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 구성을 중심으로 설명한다.
인덕터(33)는 접속 노드(n1)와 그라운드 사이에 접속된 인덕턴스 소자이며, 수신 필터(11, 13, 15) 및 송신 필터(12, 14, 16)와, 공통 단자(100)에 접속된 외부 회로의 임피던스 정합을 취하기 위한 임피던스 정합 소자이다.
인덕터(34)는 접속 노드(n1)와 수신 필터(11)의 입력단 사이에 직렬 접속된 인덕턴스 소자이며, 실시예에 따른 인덕터(32)와 동일한 기능을 가진다.
도 2b는 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의 평면 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)는 도 2a에 도시된 각 회로 소자에 추가로, 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 접속하는 접속 배선을 더 가지고 있다. 상기 접속 배선은 배선(521, 522, 523, 524, 525 및 526)을 포함한다.
배선(521)은 공통 단자(100)와 수신 필터(15)를 접속하는 제1 배선이다. 배선(522)은 접속 노드(n5)와 송신 필터(16)를 접속하는 제2 배선이다. 배선(523)은 접속 노드(n4)와 수신 필터(13)를 접속하는 제3 배선이다. 배선(524)은 접속 노드(n3)와 송신 필터(12)를 접속하는 제3 배선이다. 배선(525)은 접속 노드(n2)와 송신 필터(14)를 접속하는 제3 배선이다. 배선(526)은 접속 노드(n1)와 수신 필터(11)를 접속하는 제3 배선이다.
여기서, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n1)까지의 배선의 길이는 공통 단자(100)부터 접속 노드(n5)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n4)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n3)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n2)까지의 배선의 길이 중 어느 것보다도 짧다. 또한, 인덕터(33)는 다른 접속 노드를 개재하지 않고 접속 노드(n1)에 접속되어 있다. 즉, 인덕터(33)는 접속 노드(n1~n5) 중 공통 단자(100)와 가장 배선 거리가 작은 접속 노드(n1)에 접속되어 있다.
비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의 상기 배치 구성에 의하면, 공통 단자(100)에 접속되는 외부 회로와의 임피던스 정합을 정밀도 높게 취하는 것이 곤란하다.
비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)에서 실장 기판(50)을 평면에서 본 경우(z축방향에서 본 경우), 예를 들면, 각 탄성파 필터의 사이즈는 각각 0.8㎜×1.1㎜가 되고, 인덕터(31 및 32)의 사이즈는 각각 0.4㎜×0.2㎜가 되며, 멀티플렉서(1)의 사이즈는 4.8㎜×3.5㎜가 되고, 실시예에 따른 멀티플렉서(1)와 동일한 사이즈가 된다. 한편, 상기 사이즈는 각 탄성파 필터로서 상술한 LTE의 밴드(25, 66, 30)를 적용하고, 실장 기판(50)으로서 복수개의 유전체층을 가지는 다층 기판을 적용한 경우의 것이다.
도 3a는 비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)를 구성하는 회로 소자의 배치 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 멀티플렉서(600)는 공통 단자(100)와 수신 필터(11, 13 및 15)와 송신 필터(12, 14 및 16)와 인덕터(35 및 36)와 수신 출력 단자(110, 130 및 150)와 송신 입력 단자(120, 140 및 160)를 포함한다. 비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)는 실시예에 따른 멀티플렉서(1)와 비교하여, 인덕턴스 소자의 배치 구성 및 배선 구성이 다르다. 비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)에 대해, 실시예에 따른 멀티플렉서(1)와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 구성을 중심으로 설명한다.
인덕터(35)는 접속 노드(n1)와 그라운드 사이에 접속된 인덕턴스 소자이며, 수신 필터(11, 13, 15) 및 송신 필터(12, 14, 16)와 공통 단자(100)에 접속된 외부 회로의 임피던스 정합을 취하기 위한 임피던스 정합 소자이다.
인덕터(36)는 접속 노드(n1)와 수신 필터(11)의 입력단 사이에 직렬 접속된 인덕턴스 소자이며, 실시예에 따른 인덕터(32)와 동일한 기능을 가진다.
도 3b는 비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)의 평면 구성도이다. 동도면에 나타내는 바와 같이, 비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)는 도 3a에 도시된 각 회로 소자에 추가로, 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 접속하는 접속 배선을 더 가지고 있다. 상기 접속 배선은 배선(621, 622, 623, 624, 625 및 626)을 포함한다.
배선(621)은 공통 단자(100)와 수신 필터(15)를 접속한다. 배선(622)은 접속 노드(n1)와 송신 필터(16)를 접속한다. 배선(623)은 접속 노드(n1)와 수신 필터(13)를 접속한다. 배선(624)은 접속 노드(n1)와 송신 필터(12)를 접속한다. 배선(625)은 접속 노드(n1)와 송신 필터(14)를 접속한다. 배선(626)은 접속 노드(n1)와 수신 필터(11)를 접속한다.
여기서, 비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)에서는 공통 단자(100)와 수신 필터(15)를 접속하는 배선(621) 상에는 하나의 접속 노드(n1)밖에 없고, 6개의 탄성파 필터 전부가 다른 접속 노드를 개재하지 않고 접속 노드(n1)에 접속되어 있다.
비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)의 상기 배치 구성에 의하면, 배선(621) 상에 하나의 접속 노드(n1)밖에 존재하지 않으므로, 예를 들면, 공통 단자(100)가 6개의 탄성파 필터가 배치된 영역의 외주부(外周部)에 배치된 경우, 및 각 탄성파 필터가 대칭 배치되지 않은 경우 등에서, 배선(621) 상에 복수개의 접속 노드가 존재하는 배치 구성과 비교하여, 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 잇는 배선의 합계 길이가 길어져버린다. 이 때문에, 멀티플렉서(600)의 전파 손실이 커지고, 또한 소형화가 불리해진다.
비교예 2에 따른 멀티플렉서(600)에서 실장 기판(50)을 평면에서 본 경우(z축방향에서 본 경우), 예를 들면, 각 탄성파 필터의 사이즈는 각각 0.8㎜×1.1㎜가 되고, 인덕터(35 및 36)의 사이즈는 각각 0.4㎜×0.2㎜가 되며, 멀티플렉서(1)의 사이즈는 4.8㎜×4.0㎜가 되고, 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)와 비교하여 커져버린다. 한편, 상기 사이즈는 각 탄성파 필터로서 상술한 LTE의 밴드(25, 66, 30)를 적용하고, 실장 기판(50)으로서 복수개의 유전체층을 가지는 다층 기판을 적용한 경우의 것이다.
즉, 실시예 및 비교예 1과 같이, 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 접속하는 배선 상에 복수개의 접속 노드를 마련하는 구성 쪽이, 비교예 2와 같이 상기 배선 상에 단일 접속 노드를 마련하는 구성에 비해 상기 배선의 레이아웃 제약을 받기 어려워지고, 소형화가 유리하다.
한편, 이에 반해, 다른 비교예로서 복수개의 탄성파 필터가 공통 단자(100)에 접속된 회로 구성을 실현하기 위해, 각 탄성파 필터와 공통 단자(100)를 접속하는 배선을 탄성파 필터별로 마련한 경우, 공통 단자(100)의 위치에 의해 상기 배선의 합계 길이가 길어지고, 멀티플렉서의 전파 손실이 커지며, 또한 소형화가 불리해진다.
상술한 바와 같이, 3개 이상의 탄성파 필터가 공통 단자에 접속된 구성을 가지는 멀티플렉서에서, 실시예 및 비교예 1과 같이, 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 접속하는 배선 상에 복수개의 접속 노드를 마련함으로써, 상기 배선을 효율적으로 라우팅(routing)할 수 있고, 소형화가 유리해진다. 그러나 접속 노드가 복수개 존재하는 경우, 비교예 1의 배선 구성의 경우, 고주파 전파 특성이 악화되는 것을 알 수 있었다. 이하, 임피던스 정합의 관점에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의 작용을 비교하여, 고주파 전파 특성의 차이가 발생하는 것을 설명한다.
도 4a는 실시예에 따른 멀티플렉서(1)의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 도 4b는 비교예에 따른 멀티플렉서(500)의 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 보다 구체적으로는, 도 4a에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1)에서, 각 접속 노드에서 탄성파 필터를 본 경우의 통과 대역에서의 임피던스가 도시되어 있다. 또한, 도 4b에는 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)에서, 각 접속 노드에서 탄성파 필터를 본 경우의 통과 대역에서의 임피던스가 도시되어 있다.
도 4a 및 도 4b 쌍방에서, 공통 단자(100)로부터 가장 배선 거리가 큰 위치에 있는 수신 필터(15)로부터, 순차, 각 접속 노드(n5→n1)를 경유하여 임피던스가 변화되고, 최종적으로 공통 단자(100)에서 각 탄성파 필터의 합성 임피던스가 기준 임피던스에 정합되어 가는 천이 상태가 도시되어 있다. 한편, 수신 필터(11, 13, 15), 송신 필터(12, 14, 16) 각각은 용량성 임피던스를 가지는 탄성파 필터이며, 이들 용량성 임피던스를 유도성 측으로 시프트하기 위해, 인덕터(31 또는 33)가 부가되어 있다.
우선, 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)에서는 도 4b에 나타내는 바와 같이, 공통 단자(100)로부터의 배선 거리가 가장 큰 위치에 있는 수신 필터(15)를 단체로 본 경우(도 4b의 x2에서 수신 필터(15)를 본 경우)의 통과 대역(C-Rx)에서의 임피던스는 용량성 영역에 있다(도 4b의 C-Rx 단체).
다음으로, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 접속 노드 n5로부터 n1로 공통 단자(100)에 근접함에 따라, 수신 필터(15)에 다른 탄성파 필터인 송신 필터(16), 수신 필터(13), 송신 필터(12, 14), 수신 필터(11)가 병렬 접속된다. 따라서, 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스는 수신 필터(15) 단체의 임피던스에 대하여, 보다 용량성 측 또한 저임피던스 측으로 시프트한다(도 4b의 n1(+다른 필터 접속)). 한편, 수신 필터(15)에 수신 필터(11, 13), 송신 필터(12, 14, 16)가 병렬 접속되는 동안, 수신 필터(15)는 접속 노드 n5로부터 n1을 경유하게 된다. 이 때문에, (인덕터(31)가 접속되어 있지 않은 상태에서의) 접속 노드(n1)에서 본 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스(도 4b의 z2에서 병렬 접속된 6개의 탄성파 필터를 본 임피던스)는 배선(521)에 의해, 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스(도 4b의 n1(+다른 필터 접속))에 대하여, 등저항원(constant resistance circle)을 시계 방향으로 시프트한다(도 4b의 n1(+다른 필터 접속+배선)).
다음으로, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 접속 노드(n1)에서 인덕터(31)에 의해 접속 노드(n1)에서 본 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스(도 4b의 y2에서 병렬 접속된 6개의 탄성파 필터를 본 임피던스)는 등컨덕턴스원 상을 시계 반대 방향으로 시프트하고, 유도성 영역에 위치한다(도 4b의 n1(+다른 필터 접속+배선+패러렐(L))). 단, 이 y2에서 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스가 인덕터(31)에 의해 유도성 영역에 배치되어도, z2에서의 인덕터(31)의 부가 전에서의 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스가 기준 임피던스로부터 대폭적으로 용량성 임피던스 또한 저임피던스로 벗어나 있다. 이 때문에, 인덕터(31) 부가 후의 y2에서의 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스는 인덕터(31)에 의해 등컨덕턴스원 상을 시계 반대 방향으로 시프트해도, 기준 임피던스로부터 저임피던스 측으로 대폭적으로 벗어난 유도성 영역에 위치하게 된다. 이 결과, 공통 단자(100)에서 병렬 접속된 상기 6개의 탄성파 필터를 본 합성 임피던스(즉, 멀티플렉서(500)의 임피던스)는 기준 임피던스로부터 저임피던스 측으로 크게 벗어난 상태가 되어 버린다.
이에 반해, 실시예에 따른 멀티플렉서(1)에서는 도 4a에 나타내는 바와 같이, 공통 단자(100)로부터의 배선 거리가 가장 큰 위치에 있는 수신 필터(15)를 단체로 본 경우(도 4a의 x1에서 수신 필터(15)를 본 경우)의 통과 대역(C-Rx)에서의 임피던스는 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)와 마찬가지로 용량성 영역에 있다(도 4a의 C-Rx 단체).
다음으로, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 접속 노드(n5)에서, 인덕터(31)에 의해 접속 노드(n5)에서 본 수신 필터(15)의 임피던스(도 4a의 y1에서 수신 필터(15)를 본 임피던스)는 등컨덕턴스원 상을 시계 반대 방향으로 시프트하고, 유도성 영역에 위치한다(도 4a의 n5(+패러렐(L))). 즉, 이 y1(접속 노드(n5))에서 수신 필터(11, 13), 송신 필터(12, 14, 16)가 병렬 접속되기 전의 수신 필터(15)의 임피던스가 인덕터(31)에 의해 유도성 영역에 배치된다. 이 때, 인덕터(31) 부가 전의 x1에서의 수신 필터(15)의 임피던스는 병렬 접속된 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스와 비교하여, 기준 임피던스에 가까운 용량성 임피던스로 되어 있다. 이 때문에, 인덕터(31)가 부가된 후의 y1(접속 노드(n5))에서의 수신 필터(15)의 임피던스는 인덕터(31)에 의해 등컨덕턴스원 상을 시계 반대 방향으로 시프트해도, 기준 임피던스에 가까운 상태에서 유도성 영역에 위치하게 된다.
다음으로, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 접속 노드(n1)에서 본 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스(도 4a의 z1에서 병렬 접속된 상기 6개의 탄성파 필터를 본 임피던스)는 등컨덕턴스원 상을 시계 반대 방향으로 시프트하면서, 배선(21)에 의해 등저항원을 시계 방향으로 시프트한다. 그러나 상기 시프트 전의 y1(접속 노드(n5))에서의 수신 필터(15)의 임피던스가 기준 임피던스에 가까운 유도성 영역에 위치하고 있기 때문에, 상기 시프트량은 작아진다. 이 결과, 공통 단자(100)에서 병렬 접속된 상기 6개의 탄성파 필터를 본 합성 임피던스(즉, 멀티플렉서(1)의 임피던스)는 기준 임피던스에 정밀도 높게 정합된 상태가 된다.
즉, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)에서는 용량성 임피던스를 가지는 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스를 유도성 영역으로 시프트시키는 병렬 접속형 인덕터를, 복수개의 접속 노드 중 6개의 탄성파 필터가 공통 단자(100)에서 공통화되기 전의(공통 단자(100)로부터 가장 먼) 접속 노드에 접속한다. 공통 단자(100)로부터 가장 배선 거리가 큰 위치에 접속된 수신 필터(15)에 대하여, 기타 탄성파 필터가 접속되기 전에 인덕터(31)를 접속하고, 수신 필터(15)의 임피던스를 기준 임피던스에 가까운 유도성 영역으로 시프트시킴으로써, 그 후의 배선 및 기타 탄성파 필터 부가에 의한 임피던스 변화의 영향이 최소한으로 억제된다. 이로써, 멀티플렉서(1)의 임피던스를, 저임피던스 측으로 벗어나지 않도록 하는 것이 가능해진다.
즉, 병렬 접속형 인덕터(31)를 접속 노드(n1~n5) 중 공통 단자(100)로부터 가장 배선 거리가 큰 접속 노드(n5)부터 수신 필터(15)의 입력단까지의 배선(21)과 그라운드 사이, 또는 접속 노드(n5)부터 송신 필터(16)의 출력단까지의 배선(22)과 그라운드 사이에 접속한다. 바꿔 말하면, 병렬 접속형 인덕터(31)를 공통 단자(100)로부터 가장 배선 거리가 큰 접속 노드(n5)로부터, 다른 접속 노드를 개재하지 않고 그라운드와의 사이에 접속한다.
도 5는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의 임피던스를 통과 대역별로 비교한 스미스 차트이다. 보다 구체적으로는 도 5의 (a)에는 공통 단자(100)에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 본 경우의 밴드(25)의 송신 대역(A-Tx: 1850~1915㎒)에서의 임피던스가 도시되어 있다. 또한, 도 5의 (b)에는 공통 단자(100)에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 본 경우의 밴드(25)의 수신 대역(A-Rx: 1930~1995㎒)에서의 임피던스가 도시되어 있다. 또한, 도 5의 (c)에는 공통 단자(100)에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 본 경우의 밴드(66)의 송신 대역(B-Tx: 1710~1780㎒)에서의 임피던스가 도시되어 있다. 또한, 도 5의 (d)에는 공통 단자(100)에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 본 경우의 밴드(66)의 수신 대역(B-Rx: 2110~2200㎒)에서의 임피던스가 도시되어 있다. 또한, 도 5의 (e)에는 공통 단자(100)에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 본 경우의 밴드(30)의 송신 대역(C-Tx: 2305~2315㎒)에서의 임피던스가 도시되어 있다. 또한, 도 5의 (f)에는 공통 단자(100)에서 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)를 본 경우의 밴드(30)의 수신 대역(C-Rx: 2350~2360㎒)에서의 임피던스가 도시되어 있다.
도 5의 (a)~(f)에 나타내는 바와 같이, 수신 필터(11, 13, 15), 및 송신 필터(12, 14, 16) 중 어느 통과 대역에서도, 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)보다도 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 쪽이, 공통 단자(100)에서 본 임피던스는 기준 임피던스에 가까워져 있는 것을 알 수 있다.
도 6은 실시예 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서를 구성하는 6개의 탄성파 필터의 통과 특성을 비교한 그래프이다. 보다 구체적으로는, 도 6의 (a)에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의, 송신 입력 단자(120)-공통 단자(100) 사이에서의 송신 필터(12)의 통과 특성이 도시되어 있다. 또한, 도 6의 (b)에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의, 공통 단자(100)-수신 출력 단자(110) 사이에서의 수신 필터(11)의 통과 특성이 도시되어 있다. 또한, 도 6의 (c)에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의, 송신 입력 단자(140)-공통 단자(100) 사이에서의 송신 필터(14)의 통과 특성이 도시되어 있다. 또한, 도 6의 (d)에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의, 공통 단자(100)-수신 출력 단자(130) 사이에서의 수신 필터(13)의 통과 특성이 도시되어 있다. 또한, 도 6의 (e)에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의, 송신 입력 단자(160)-공통 단자(100) 사이에서의 송신 필터(16)의 통과 특성이 도시되어 있다. 또한, 도 6의 (f)에는 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 및 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)의, 공통 단자(100)-수신 출력 단자(150) 사이에서의 수신 필터(15)의 통과 특성이 도시되어 있다.
도 6의 (a)~(f)에 나타내는 바와 같이, 수신 필터(11, 13, 15), 및 송신 필터(12, 14, 16) 중 어느 통과 특성에서도, 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)보다도 실시예에 따른 멀티플렉서(1) 쪽이, 통과 대역에서의 삽입 손실이 대폭적으로 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)는 비교예 1에 따른 멀티플렉서(500)와 비교하여, 공통 단자(100)에서 본 각 통과 대역의 임피던스가 기준 임피던스에 가까워져 있음으로써, 통과 대역에서의 삽입 손실이 대폭적으로 저감되어 있다.
한편, 실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 6개의 탄성파 필터 중 공통 단자(100)로부터의 배선 거리가 가장 큰 탄성파 필터는 통과 대역이 가장 고주파 측에 있어도 된다. 본 실시예에서는 수신 필터(15)가 LTE의 밴드(30)의 수신 필터이며, 송신 필터(16)가 LTE의 밴드(30)의 송신 필터이다. 또한, 수신 필터(11)가 LTE의 밴드(25)의 수신 필터이며, 송신 필터(12)가 LTE의 밴드(25)의 송신 필터이다. 또한, 수신 필터(13)가 LTE의 밴드(66)의 수신 필터이며, 송신 필터(14)가 LTE의 밴드(66)의 송신 필터이다. 이 경우에는 수신 필터(15)가 공통 단자(100)로부터의 배선 거리가 가장 크면서, 통과 대역이 가장 고주파 측에 있다.
이에 따르면, 수신 필터(15)의 통과 대역의 주파수가 가장 높기 때문에 수신 필터(15)의 임피던스는 6개의 탄성파 필터 중에서 가장 용량성 측으로 시프트할 가능성이 높다. 이 수신 필터(15)에 근접하여, 다른 접속 노드 및 다른 탄성파 필터를 개재하지 않고 병렬 접속형 인덕터(31)가 접속되어 있다. 이 때문에, 수신 필터(15) 단체의 임피던스가 가장 용량성 측으로 시프트하는 경우이어도, 공통 단자(100)에서 본 수신 필터(15)의 임피던스를 기준 임피던스에 맞추는 것이 가능해진다. 이로써, 공통 단자(100)에서 본 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스를 보다 높은 정밀도로 기준 임피던스에 맞추는 것이 가능해진다.
한편, 본 실시예에서는 수신 필터(15)가 공통 단자(100)로부터의 배선 거리가 가장 큰 탄성파 필터로 했는데, 송신 필터(16)를 공통 단자(100)로부터의 배선 거리가 가장 큰 탄성파 필터로 해도 된다. 송신 필터(16)의 통과 대역은, 엄밀하게는 수신 필터(15)의 통과 대역보다도 저주파 측에 있는데, 송신 필터(16) 및 수신 필터(15)의 통신 밴드는 밴드(30)이다. 또한, 송신 필터(12) 및 수신 필터(11)의 통신 밴드는 밴드(25)이다. 또한, 송신 필터(14) 및 수신 필터(13)의 통신 밴드는 밴드(66)이다. 이 경우에는 송신 필터(16)의 통신 밴드는 3개의 통신 밴드 중 가장 고주파 측에 있다. 이 경우이어도, 보다 용량성 측으로 시프트하는 송신 필터(16) 및 수신 필터(15)에 근접하여 다른 접속 노드 및 다른 탄성파 필터를 개재하지 않고 병렬 접속형 인덕터(31)가 접속된다. 이로써, 공통 단자(100)에서 본 상기 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스를 보다 높은 정밀도로 기준 임피던스에 맞추는 것이 가능해진다.
[3. 탄성파 필터의 구조]
도 7은 실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 각 탄성파 필터의 공진자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 수신 필터(11, 13, 15), 및 송신 필터(12, 14, 16)는 각각, 탄성파 필터이고, 하나 이상의 탄성파 공진자를 가지고 있다. 본 실시예의 수신 필터(11, 13, 15), 및 송신 필터(12, 14, 16)는 예를 들면, 직렬암(serial arm)의 탄성파 공진자 및 병렬암(parallel arm)의 탄성파 공진자로 구성된 래더(ladder)형 탄성파 필터이다. 도 7의 (a)~(c)에는 상기 6개의 탄성파 필터가 가지는 탄성파 공진자 중 수신 필터(15)가 가지는 탄성파 공진자의 절단면 구조가 도시되어 있다. 상기 탄성파 공진자는, 전형적으로는 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 압전성을 가지는 기판(250)과, IDT(InterDigital Transducer) 전극(260)으로 구성되어 있다.
IDT 전극(260)은 서로 대향하는 한 쌍의 빗살형 전극으로 구성되고, 기판(250) 상에 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 한 쌍의 빗삿형 전극 각각은 예를 들면, 서로 평행한 복수개의 전극지(電極指)와, 상기 복수개의 전극지를 접속하는 버스바(busbar) 전극으로 구성되어 있다.
기판(250)은 지지 기판(253)과, 에너지 가둠층(energy confinement layer)(252)과, 압전체층(251)을 포함하고, 지지 기판(253), 에너지 가둠층(252), 및 압전체층(251)이 이 순서로 z축방향으로 적층된 구조를 가지고 있다.
압전체층(251)은 예를 들면, LiTaO3 압전 단결정 또는 압전 세라믹스가 사용된다.
지지 기판(253)은 압전체층(251), 에너지 가둠층(252), 및 IDT 전극(260)을 지지하는 기판이다.
에너지 가둠층(252)은 1층 또는 복수개의 층으로 이루어지고, 그의 적어도 하나의 층을 전파하는 탄성 벌크파의 속도는 압전체층(251) 근방을 전파하는 탄성파의 속도보다도 크다. 예를 들면, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 저음속층(254)과 고음속층(255)의 적층 구조로 되어 있다. 저음속층(254)은 압전체층(251)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 저음속층(254) 중의 벌크파의 음속이 저속이 되는 막이다. 고음속층(255)은 압전체층(251)을 전파하는 탄성파의 음속보다도 고음속층(255) 중의 벌크파의 음속이 고속이 되는 막이다. 한편, 지지 기판(253)을 고음속층으로 해도 된다.
또한, 에너지 가둠층(252)은 예를 들면, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 음향 임피던스가 상대적으로 낮은 저음향 임피던스층(256)과, 음향 임피던스가 상대적으로 높은 고음향 임피던스층(257)이 교대로 적층된 구성을 가지는 음향 임피던스층(258)이다.
실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 탄성파 필터의 상기 구성에 의하면, 압전성을 가지는 기판(250)을 이용한 탄성파 필터는 압전체층(251)의 유전율이 높기 때문에, 임피던스가 용량성이 되는 경향이 있다. 이 경우이어도, 공통 단자(100)에서 본 수신 필터(15)의 임피던스를 기준 임피던스에 가깝게 하는 것이 가능하고, 공통 단자(100)에서 본 멀티플렉서(1)의 임피던스를 기준 임피던스에 정합시키는 것이 가능해진다.
한편, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)를 구성하는 수신 필터(11, 13, 15), 및 송신 필터(12, 14, 16)는 예를 들면, 상기 적층 구조를 가지는 탄성 표면파(SAW: Surface Acoustic Wave) 공진자로 구성된다. 한편, 상기 6개의 탄성파 필터는 상술한 탄성 표면파 디바이스에 한정되지 않고, BAW(Bulk Acoustic Wave) 디바이스, 혹은 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 등이어도 된다. 한편, SAW에는 표면파뿐만 아니라 경계파도 포함된다.
(정리)
이상, 본 실시예에 따른 멀티플렉서(1)는 공통 단자(100)와, 공통 단자(100)에 접속된 수신 필터(15)(제1 탄성파 필터)와, 공통 단자(100)와 수신 필터(15)를 접속하는 배선(21)(제1 배선)과, 배선(21) 상의 접속 노드(n5)에 접속된 송신 필터(16)(제2 탄성파 필터)와, 배선(21) 상의 접속 노드(n4~n1)에 접속된 수신 필터(11, 13) 및 송신 필터(12, 14)(제3 탄성파 필터)와, 접속 노드(n5)와 송신 필터(16)를 접속하는 배선(22)(제2 배선)과, 접속 노드(n4~n1)와 수신 필터(11, 13) 및 송신 필터(12, 14)를 접속하는 배선(23~26)(제3 배선)과, 배선(21) 중 접속 노드(n5)부터 수신 필터(15)까지의 배선 영역과 그라운드 사이, 또는 배선(22)과 그라운드 사이에 접속된 인덕터(31)를 포함한다. 또한, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n5)까지의 배선(21)의 길이는 공통 단자(100)부터 접속 노드(n4)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n3)까지의 배선의 길이, 공통 단자(100)부터 접속 노드(n2)까지의 배선의 길이, 및 공통 단자(100)부터 접속 노드(n1)까지의 배선의 길이 중 어느 것보다도 길다.
실시예에 따른 멀티플렉서(1)의 상기 배치 구성에 의하면, 배선(21) 상의 접속 노드가 복수개 존재하므로, 배선(21) 상의 접속 노드가 1개인 구성과 비교하여, 공통 단자(100) 및 각 탄성파 필터의 배치 위치의 제약을 받지 않고 공통 단자(100)와 각 탄성파 필터를 잇는 배선의 합계 길이를 짧게 할 수 있다.
또한, 탄성파 필터의 용량성 임피던스를 위상 시프트하기 위한 인덕터(31)가 공통 단자(100)로부터 가장 멀리 배치된 수신 필터(15)가 송신 필터(16)와 접속되기까지의 배선 영역에 접속된다. 즉, 인덕터(31)가 공통 단자(100)에 가장 근접하는 위치가 아닌, 공통 단자(100)로부터 가장 떨어진 배선 영역에 접속된다. 이 때문에, 접속 노드(n5)에서의 수신 필터(15)의 임피던스는 용량성 임피던스를 가지는 기타 탄성파 필터와의 병렬 접속에 의해 기준 임피던스로부터 용량성 또한 저임피던스 측의 범위로 일탈하지 않고, 인덕터(31)에 의해 기준 임피던스에 가까운 상태에서 유도성 방향으로 시프트된다. 그 후, 수신 필터(15)의 임피던스는 기타 탄성파 필터와의 병렬 접속에 의해 용량성 측으로 시프트하는데, 기준 임피던스에 가까운 유도성 상태에서 용량성 측으로 시프트하므로, 공통 단자(100)에서 본 6개의 탄성파 필터의 합성 임피던스를 기준 임피던스에 맞추는 것이 가능해진다.
따라서, 복수개의 접속 노드 및 인덕터(31)의 상기 배치에 의해, 멀티플렉서(1)의 저손실화 및 소형화를 실현할 수 있다.
(기타 실시형태)
이상, 본 발명에 따른 멀티플렉서에 대해 실시예를 들어 설명했는데, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 본 발명에 따른 멀티플렉서를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
또한, 예를 들면, 실시예에 따른 멀티플렉서에서 각 구성 요소 사이에 인덕터 및 커패시터 등의 정합 소자, 그리고 스위치 회로가 접속되어 있어도 상관없다. 한편, 인덕터에는 각 구성 요소 사이를 연결하는 배선에 의한 배선 인덕터가 포함되어도 된다.
본 발명은 멀티밴드화 및 멀티모드화된 주파수 규격에 적용할 수 있는 저손실 멀티플렉서로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
1, 500, 600: 멀티플렉서
11, 13, 15: 수신 필터
12, 14, 16: 송신 필터
21, 22, 23, 24, 25, 26, 521, 522, 523, 524, 525, 526, 621, 622, 623, 624, 625, 626: 배선
31, 32, 33, 34, 35, 36: 인덕터
50: 실장 기판
100: 공통 단자
110, 130, 150: 수신 출력 단자
120, 140, 160: 송신 입력 단자
250: 기판
251: 압전체층
252: 에너지 가둠층
253: 지지 기판
254: 저음속층
255: 고음속층
256: 저음향 임피던스층
257: 고음향 임피던스층
258: 음향 임피던스층
260: IDT 전극
n1, n2, n3, n4, n5: 접속 노드
11, 13, 15: 수신 필터
12, 14, 16: 송신 필터
21, 22, 23, 24, 25, 26, 521, 522, 523, 524, 525, 526, 621, 622, 623, 624, 625, 626: 배선
31, 32, 33, 34, 35, 36: 인덕터
50: 실장 기판
100: 공통 단자
110, 130, 150: 수신 출력 단자
120, 140, 160: 송신 입력 단자
250: 기판
251: 압전체층
252: 에너지 가둠층
253: 지지 기판
254: 저음속층
255: 고음속층
256: 저음향 임피던스층
257: 고음향 임피던스층
258: 음향 임피던스층
260: IDT 전극
n1, n2, n3, n4, n5: 접속 노드
Claims (5)
- 공통 단자와,
상기 공통 단자에 접속된 제1 탄성파 필터와,
상기 공통 단자와 상기 제1 탄성파 필터를 접속하는 제1 배선과,
상기 제1 배선 상의 제1 접속 노드에 접속된 제2 탄성파 필터와,
상기 제1 배선 상의 제2 접속 노드에 접속된 제3 탄성파 필터와,
상기 제1 접속 노드와 상기 제2 탄성파 필터를 접속하는 제2 배선과,
상기 제2 접속 노드와 상기 제3 탄성파 필터를 접속하는 제3 배선과,
상기 제1 배선 중 상기 제1 접속 노드부터 상기 제1 탄성파 필터까지의 배선 영역과 그라운드 사이, 또는 상기 제2 배선과 그라운드 사이에 접속된 인덕턴스 소자를 포함하고,
상기 제1 배선에서, 상기 공통 단자부터 상기 제1 접속 노드까지의 길이는 상기 공통 단자부터 상기 제2 접속 노드까지의 길이보다도 긴, 멀티플렉서. - 제1항에 있어서,
상기 공통 단자, 상기 제1 탄성파 필터, 상기 제2 탄성파 필터, 및 상기 제3 탄성파 필터가 실장된 실장 기판을 추가로 포함하고,
상기 제1 배선, 상기 제2 배선, 및 상기 제3 배선은 상기 실장 기판에 형성되며,
상기 인덕턴스 소자는 상기 실장 기판 상에 표면 실장된 칩 형상의 인덕터, 또는 상기 실장 기판 내의 코일 패턴으로 형성된 인덕터인, 멀티플렉서. - 제2항에 있어서,
상기 실장 기판은 복수개의 유전체층을 가지는 다층 기판인, 멀티플렉서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 탄성파 필터의 통과 대역은 상기 제2 탄성파 필터의 통과 대역 및 상기 제3 탄성파 필터의 통과 대역 각각보다도 고주파 측에 있는, 멀티플렉서. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 탄성파 필터, 상기 제2 탄성파 필터 및 상기 제3 탄성파 필터 각각은 압전성을 가지는 기판에 형성되고,
상기 제1 탄성파 필터, 상기 제2 탄성파 필터 및 상기 제3 탄성파 필터 각각은 IDT(InterDigital Transducer) 전극을 가지는 탄성파 공진자로 구성되며,
상기 기판은,
지지 기판과,
상기 IDT 전극이 한쪽 면 상에 형성된 압전체층과,
상기 지지 기판과 상기 압전체층 사이에 배치되고 탄성파 에너지를 가두는 것이 가능한 에너지 가둠층(energy confinement layer)을 포함하며,
상기 에너지 가둠층은,
전파하는 벌크파의 음속이 서로 다른 복수개의 층, 또는 음향 임피던스가 서로 다른 복수개의 층으로 이루어지는, 멀티플렉서.
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