KR20210007879A - 송신 필터 회로 및 복합 필터 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있는 송신 필터 회로 및 복합 필터 장치를 제공한다.
[해결 수단] 송신 필터 회로는, 송신 신호가 공급되는 입력 단자와, 안테나에 접속되는 출력 단자와, 입력 단자와 출력 단자 사이의 선로에 직렬 접속된 복수의 직렬 암 공진자이며, 출력 단자에 가장 가까운 제1 직렬 암 공진자, 및 출력 단자로부터 두번째의 제2 직렬 암 공진자를 포함하는, 복수의 직렬 암 공진자와, 일단부가 제1 직렬 암 공진자와 제2 직렬 암 공진자의 접속점에 접속되고, 타단부에 기준 전위가 공급된 병렬 암 공진자를 구비하고, 제1 직렬 암 공진자의 공진 주파수는, 제2 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높다.

Description

송신 필터 회로 및 복합 필터 장치{TRANSMIT FILTER CIRCUIT AND COMPOSITE FILTER DEVICE}
본 발명은 송신 필터 회로 및 복합 필터 장치에 관한 것이다.
휴대 전화 등의 이동체 통신기에 있어서는, 단말기의 소형화를 위하여, 송신 신호의 송신 및 수신 신호의 수신 시에 공통의 안테나가 사용되는 경우가 있다. 이러한 안테나에는, 송신 신호와 수신 신호를 나누는 듀플렉서가 접속된다. 듀플렉서의 일례로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1에는, 고유의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 갖는 복수의 공진자를 래더형으로 접속시킴으로써, 소정의 주파수 대역의 신호를 통과시키고, 다른 주파수 대역의 신호를 감쇠시키는 래더형 필터 회로가 개시되어 있다.
국제 공개 제2016/088680호
공진자에 있어서는, 예를 들어 송신 신호에, 송신 신호의 주파수에 비교적 가까운 주파수를 갖는 방해파가 혼입됨으로써, 송신 신호와 당해 방해파에 기인하여 3차 상호 변조 왜곡이 발생될 수 있다. 예를 들어 수신 주파수 대역이 송신 주파수 대역보다 높은 경우, 이 3차 상호 변조 왜곡이 수신 주파수 대역 내에 생김으로써, 그 3차 상호 변조 왜곡이 수신 주파수 대역에 있어서 노이즈로 되어, 수신 감도의 열화를 초래할 우려가 있다.
이 점에 대하여, 예를 들어 상기 특허문헌 1에 개시된 래더형 필터 회로에서는, 3차 상호 변조 왜곡에 대해서는 고려되어 있지 않다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있는 송신 필터 회로 및 복합 필터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일측면에 따른 송신 필터 회로는, 송신 신호가 공급되는 입력 단자와, 안테나에 접속되는 출력 단자와, 입력 단자와 출력 단자 사이의 선로에 직렬 접속된 복수의 직렬 암 공진자이며, 출력 단자에 가장 가까운 제1 직렬 암 공진자, 및 출력 단자로부터 두번째의 제2 직렬 암 공진자를 포함하는, 복수의 직렬 암 공진자와, 일단부가 제1 직렬 암 공진자와 제2 직렬 암 공진자의 접속점에 접속되고, 타단부에 기준 전위가 공급된 병렬 암 공진자를 구비하고, 제1 직렬 암 공진자의 공진 주파수는, 제2 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높다.
본 발명에 따르면, 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있는 송신 필터 회로 및 복합 필터 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 송신 필터 회로를 포함하는 프론트엔드 회로의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 공진자에 있어서 발생될 수 있는 3차 상호 변조 왜곡에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 공진 주파수가 서로 다른 공진자에 있어서의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서의 감쇠 특성의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 송신 필터 회로를 포함하는 프론트엔드 회로의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 따른 송신 필터 회로에 있어서 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 변형예 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제1 변형예 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서의 감쇠 특성의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 송신 필터 회로를 포함하는 프론트엔드 회로의 구성예를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 따른 프론트엔드 회로(100)는 예를 들어 휴대 전화 등의 이동체 통신기에 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프론트엔드 회로(100)는, 예를 들어 송신 필터 회로(10)와, 수신 필터 회로(20)와, 입력 단자(T1, T2)와, 출력 단자(T3, T4)를 구비한다. 프론트엔드 회로(100)는 안테나 단자(T5)를 경유하여 안테나(30)에 접속된다.
송신 필터 회로(10) 및 수신 필터 회로(20)는, 이동체 통신기가 하나의 안테나(30)를 경유하여 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호의 송신 및 수신을 행하는 경우에, 송신 신호와 수신 신호를 나누는 분파기를 구성한다. 분파기는, 예를 들어 복수의 필터 회로를 구비하고, 복수의 주파수 대역의 신호를 나누는 복합 필터 장치여도 된다. 복합 필터 장치는, 예를 들어 두개의 필터 회로를 복합시킨 듀플렉서, 세개의 필터 회로를 복합시킨 트라이 플렉서, 네개의 필터 회로를 복합시킨 쿼드 플렉서, 또는 여덟개의 필터 회로를 복합시킨 옥타 플렉서 등을 포함한다. 본 실시 형태에서는, 두개의 필터 회로(송신 필터 회로(10) 및 수신 필터 회로(20))를 포함하는 듀플렉서를 예로 들어 설명한다.
송신 필터 회로(10)에는, 송신 회로(도시하지 않음)로부터 출력되는 송신 신호가 입력 단자(T1)를 경유하여 공급된다. 송신 필터 회로(10)는 입력 단자(T1)로부터 출력 단자(T3)에 소정의 주파수 대역의 신호를 통과시키고, 그 밖의 주파수 대역의 신호를 감쇠시키는 기능을 갖는다. 송신 필터 회로(10)를 통과한 송신 신호는, 출력 단자(T3) 및 안테나 단자(T5)를 경유하여 안테나(30)로부터 기지국으로 송신된다. 또한, 출력 단자(T3)와 안테나 단자(T5)는, 각각 개별로 마련되는 대신, 안테나 단자(T5)가 출력 단자(T3)를 겸하고 있어도 된다. 또한, 송신 신호는, 후술하는 수신 신호보다도 낮은 주파수의 신호이다.
본 실시 형태에 있어서의 송신 필터 회로(10)는 복수의 공진자가 직렬 및 병렬로 접속된 래더형 필터이다. 구체적으로는, 송신 필터 회로(10)는 네개의 직렬 암 공진자(S1 내지 S4)와, 세개의 병렬 암 공진자(P1 내지 P3)를 구비한다. 이 공진자들의 수는 각각 일례이며, 이에 한정되지 않는다. 직렬 암 공진자(S1 내지 S4) 및 병렬 암 공진자(P1 내지 P3)의 소자는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 탄성 표면파(SAW: Surface Acoustic Wave) 필터, 압전 박막 공진자 등의 필터, 또는 벌크 탄성파(BAW: Bulk Acoustic Wave) 필터 등이어도 된다.
네개의 직렬 암 공진자(S1 내지 S4)는, 입력 단자(T1)와 출력 단자(T3)를 연결하는 선로(U1)에, 안테나(30)측으로부터 가까운 순으로 각각 직렬 접속되어 있다. 세개의 병렬 암 공진자(P1 내지 P3)는, 안테나(30)측으로부터 가까운 순으로 각각, 선로(U1)로부터 분기되도록 병렬로 접속되어 있다. 세개의 병렬 암 공진자(P1 내지 P3)는, 일단부가, 각각 직렬 암 공진자(S1)와 직렬 암 공진자(S2)의 접속점, 직렬 암 공진자(S2)와 직렬 암 공진자(S3)의 접속점, 직렬 암 공진자(S3)와 직렬 암 공진자(S4)의 접속점에 접속되며, 타단부에 기준 전위(예를 들어 접지 전위)가 공급되고 있다.
수신 필터 회로(20)에는, 안테나(30)가 기지국으로부터 수신한 수신 신호가, 안테나 단자(T5) 및 입력 단자(T2)를 경유하여 공급된다. 수신 필터 회로(20)는 입력 단자(T2)로부터 출력 단자(T4)에 소정의 주파수 대역의 신호를 통과시키고, 그 밖의 주파수 대역의 신호를 감쇠시키는 기능을 갖는다. 수신 필터 회로(20)를 통과한 수신 신호는, 출력 단자(T4)를 경유하여 수신 회로(도시하지 않음)로 공급된다. 또한, 입력 단자(T2)와 안테나 단자(T5)는, 각각 개별로 마련되는 대신, 안테나 단자(T5)가 입력 단자(T2)를 겸하고 있어도 된다.
도 1에서는, 수신 필터 회로(20)의 일례로서, 송신 필터 회로(10)와 마찬가지로 복수의 공진자가 래더형으로 접속된 구성이 나타나 있다. 본 구성은, 송신 필터 회로(10)와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 또한, 수신 필터 회로(20)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 종결합형 공진자를 포함한 구성이어도 된다.
송신 필터 회로(10)의 통과 주파수 대역과 수신 필터 회로(20)의 통과 주파수 대역은, 특별히 한정되지 않지만, 서로 다른 주파수 대역이다. 예를 들어, 프론트엔드 회로(100)가 LTE(Long Term Evolution)의 통신 규격의 밴드 1의 신호를 송수신할 경우, 송신 필터 회로(10)의 통과 주파수 대역은 밴드 1의 송신 주파수 대역인 1920 내지 1980MHz이며, 수신 필터 회로(20)의 통과 주파수 대역은 밴드 1의 수신 주파수 대역인 2110 내지 2170MHz이다. 이 경우, 수신 필터 회로(20)의 통과 주파수 대역쪽이, 송신 필터 회로(10)의 통과 주파수 대역보다 주파수가 높다. 또한, 프론트엔드 회로(100)가 송수신하는 신호의 밴드는 이에 한정되지 않으며, 밴드 8, 밴드 26, 밴드 30 등을 포함하는 다른 밴드여도 된다. 또한, 송신 필터 회로(10)의 통과 주파수 대역쪽이, 수신 필터 회로(20)의 통과 주파수 대역보다 주파수가 높아도 된다.
상술한 프론트엔드 회로(100)가 구비하는 각 구성 요소는, 동일 칩에 모듈로서 형성되어 있어도 되고, 혹은 별개의 칩에 형성되어 있어도 된다.
송신 필터 회로(10)에는, 입력 단자(T1)로부터 공급되는 송신 신호에 더하여, 당해 송신 신호의 주파수에 비교적 가까운 방해파(소위 재머 신호)가, 예를 들어 안테나(30)로부터 안테나 단자(T5)를 경유하여 공급되는 경우가 있다. 송신 필터 회로(10)에 포함되는 각 공진자에 있어서, 이들의 송신 신호와 방해파에 기인하여 3차 상호 변조 왜곡이 발생될 수 있다. 도 2를 참조하여 3차 상호 변조 왜곡에 대하여 설명한다.
도 2는, 공진자에 있어서 발생될 수 있는 3차 상호 변조 왜곡에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 일반적으로, 비교적 근접한 주파수 f1, f2(f1 <f2)의 신호가 공진자로 공급되면, 공진자에 있어서 각각의 주파수의 신호에 의한 응력 분포가 발생한다. 이 응력 분포들에 의해, 한쪽 주파수의 2차 고조파와 다른 쪽 주파수의 차분 주파수(2f1-f2 및 2f2-f1)에 상당하는 응력 분포가 발생한다. 이 응력 분포가 공진자의 전극에 의해 추출됨으로써, 3차 상호 변조 왜곡으로서 나타난다.
예를 들어, 밴드 1을 예로 설명하면, 입력 단자(T1)로부터 송신 필터 회로(10)로 공급되는 송신 신호의 주파수 대역 Tx(1920 내지 1980MHz)에 포함되는 주파수를 f2라고 하고, 안테나(30)로부터 송신 필터 회로(10)로 공급되는 방해파의 주파수를 f1이라고 하자. 방해파의 주파수 f1은, 예를 들어 f2보다 조금 낮고, 송신 신호의 2차 고조파와 수신 신호의 기본파의 차분에 상당하는 주파수 대역 2Tx-Rx(1730 내지 1790MHz)에 포함된다고 하자.
이때, 송신 신호와 방해파로부터 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 주파수(2f2-f1)는 밴드 1의 수신 신호의 주파수 대역 Rx(2110 내지 2170MHz)와 겹치게 된다. 당해 3차 상호 변조 왜곡은 수신 필터 회로(20)를 통과할 수 있기 때문에, 수신 신호에 있어서 노이즈로 되어, 수신 감도의 열화를 초래할 수 있다.
이 점에 대하여, 본 실시 형태에서는, 송신 필터 회로(10)가 구비하는 각 공진자의 공진 주파수의 관계성을 연구함으로써, 당해 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킨다. 구체적으로는, 송신 필터 회로(10)에서는, 복수의 직렬 암 공진자(S1 내지 S4) 중, 가장 출력 단자(T3)에 가까운 직렬 암 공진자(S1)(제1 직렬 암 공진자)의 공진 주파수가, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)(제2 직렬 암 공진자)의 공진 주파수보다 높아지도록 설계되어 있다. 또한, 예를 들어 SAW 필터의 공진 주파수 fr은, 빗형 전극(IDT: Interdigital Transducer)의 피치를 λ라고 하고, SAW 필터를 구성하는 압전 기판에 있어서의 음속을 v라고 하면, fr=v/λ [Hz]로 표현된다. 따라서, 예를 들어 빗형 전극의 피치를 조정함으로써, 원하는 공진 주파수 fr을 얻을 수 있다.
도 3은, 공진 주파수가 서로 다른 공진자에 있어서의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 동도에 나타나는 그래프에 있어서, 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 임피던스를 나타낸다.
공진 주파수가 상대적으로 높은 직렬 공진자의 임피던스 특성(200)과, 공진 주파수가 상대적으로 낮은 직렬 공진자의 임피던스 특성(210)을 비교한다. 이들은 모두 송신 신호의 주파수 대역 Tx의 근방에 공진 주파수가 위치하도록 설계되어 있다. 3차 상호 변조 왜곡을 발생시키는 방해파의 주파수 대역 2Tx-Rx에 착안하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 임피던스 특성(200)의 공진자쪽이, 임피던스 특성(210)의 공진자보다도 당해 주파수 대역에 있어서의 임피던스가 높다. 즉, 공진 주파수가 높은 공진자쪽이, 공진 주파수가 낮은 공진자보다도 방해파를 통과시키기 어렵다.
안테나(30)로부터 송신 필터 회로(10)로 혼입되는 방해파는, 송신 필터 회로(10)에 포함되는 복수의 공진자를 통과하는 과정에서 어느 정도 감쇠되지만, 출력 단자(T3)에 가장 가까운(즉, 안테나(30)에 가장 가까운) 공진자로 혼입되는 방해파의 레벨이 가장 크다. 따라서, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 공진 주파수를, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)의 공진 주파수보다 높게 설정함으로써, 방해파의 침입을 억제시키기 쉬워진다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 비교예는, 출력 단자에 가장 가까운 직렬 암 공진자의 공진 주파수쪽이, 출력 단자로부터 두번째의 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 낮은 구성이다. 본 시뮬레이션에서는, 일례로서, 송신 필터 회로(10)가 밴드 30(송신 주파수 대역: 2305 내지 2315MHz, 수신 주파수 대역: 2350 내지 2360MHz)에 대응한 듀플렉서를 구성하는 경우가 상정되어 있다. 각 공진자의 공진 주파수를 이하의 표 1에 나타내었다(단위는 MHz). 도 4에 도시되는 그래프에 있어서, 횡축은 신호의 주파수(MHz)를 나타내고, 종축은 3차 상호 변조 왜곡(IMD: Intermodulation Distortion)(dBm)을 나타낸다.
Figure pat00001
도 4로부터, 본 실시 형태에 따른 송신 필터 회로(10)는, 밴드 30의 수신 주파수 대역인 2350 내지 2360MHz에 있어서, 비교예에 비하여 3차 상호 변조 왜곡이 4 내지 6dB정도 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서의 감쇠 특성의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 본 시뮬레이션에 있어서의 각 조건은, 도 4에 도시되는 시뮬레이션과 마찬가지이다. 도 5에 도시되는 그래프에 있어서, 횡축은 신호의 주파수(MHz)를 나타내고, 종축은 신호의 감쇠 특성(dB)을 나타낸다. 감쇠 특성(300, 310)은, 각각 제1 실시 형태 및 비교예의 결과를 10dB 단위로 나타낸 그래프(좌측의 종축의 눈금 참조)이며, 감쇠 특성(320, 330)은, 각각 제1 실시 형태 및 비교예의 결과를 1dB 단위로 나타낸 그래프(우측의 종축의 눈금 참조)이다. 경계선(M1 내지 M4)은, 각각 밴드 30에 있어서의 송신 주파수 대역의 하한값 및 상한값, 그리고 수신 주파수 대역의 하한값 및 상한값을 나타낸다.
도 5로부터, 본 실시 형태에 따른 송신 필터 회로(10)에서는, 통과시켜야 할 송신 주파수 대역에 있어서, 비교예에 비하여 특히 고대역측에 다소의 손실이 보이지만, 큰 특성의 변화는 없다. 이와 같이, 출력 단자에 가장 가까운 직렬 암 공진자의 공진 주파수를, 출력 단자로부터 두번째의 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높게 하면, 통과 대역에 있어서의 삽입 손실이 악화될 우려가 있기 때문에, 본 구성은 통상 채용되지 않는다. 그러나, 본 발명의 발명자들은, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 구성을 채용해도 삽입 손실의 악화가 신호의 송신에 영향을 주는 정도는 아닌 것을 시뮬레이션에 의해 발견하였다. 또한, 본 실시 형태에 따른 송신 필터 회로(10)는 감쇠시켜야 할 수신 주파수 대역에 있어서의 감쇠 레벨이 비교예에 비하여 약간 떨어지지만, 수신 성능이 크게 악화되는 정도는 아니다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 송신 필터 회로(10)에서는, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 공진 주파수가, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)의 공진 주파수보다 높다. 이에 의해, 3차 상호 변조 왜곡의 발생 원인으로 되는 방해파를, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자에 있어서 크게 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다.
여기서, 예를 들어 출력 단자에 가장 가까운 직렬 암 공진자를 분할시킴으로써, 3차 상호 변조 왜곡을 저감시키는 방법도 생각된다. 직렬 암 공진자를 분할시킨다는 것은, 인접하는 병렬 암 공진자 사이에 복수의 직렬 암 공진자를 마련하고, 또한 당해 복수의 직렬 암 공진자를 합성한 특성이, 분할되기 전의 직렬 암 공진자의 특성과 일치하는 것을 말한다. 직렬 암 공진자가 분할됨으로써, 각 공진자에 있어서의 에너지 밀도가 저하되기 때문에, 3차 상호 변조 왜곡이 저감된다고 생각된다. 그러나, 출력 단자에 가장 가까운 직렬 암 공진자는, 일반적으로 용량값이 비교적 크기 때문에, 이 직렬 암 공진자를 분할시킴으로써 회로 면적의 증대가 문제가 된다. 이 점에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 출력 단자에 가장 가까운 직렬 암 공진자를 분할시키는 구성에 비하여, 회로 면적의 증대를 억제시키면서 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다.
또한, 네개의 직렬 암 공진자(S1 내지 S4)의 공진 주파수의 높이의 순은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 공진 주파수가 높은 순으로 S3>S1>S2>S4로 되어 있다. 즉, 출력 단자(T3)로부터 세번째의 직렬 암 공진자(S3)(제3 직렬 암 공진자)의 공진 주파수는, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 공진 주파수보다 높다. 송신 필터 회로(10)는 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)보다도 입력 단자(T1)측에, 공진 주파수가 가장 높은 직렬 암 공진자(S3)를 구비하고 있다고도 할 수 있다. 예를 들어 밴드 30과 같이, 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역의 간격이 비교적 좁고, 또한 공진자의 비대역에 대하여 밴드의 비대역이 작은 경우, 통과 대역 내의 임피던스가 유도성으로 되기 쉽다. 따라서, 본 실시 형태에서는 직렬 암 공진자(S3)의 공진 주파수를 다른 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높게 함으로써, 당해 통과 대역 내의 임피던스를 유도성으로부터 용량성으로 되돌려서, 임피던스의 부정합을 방지하고 있다. 임피던스 정합이 취해짐으로써, 신호의 반사에 의한 손실이 억제되어, 송신 필터 회로(10)의 삽입 손실의 열화가 억제된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 송신 필터 회로가 듀플렉서에 적용되는 예가 나타나 있지만, 송신 필터 회로가 적용되는 구성은 듀플렉서에 한정되지 않으며, 수신 필터 회로와 별개의 칩에 형성된 필터 회로여도 된다. 이 경우도, 송신 필터 회로(10)의 출력 단자(T3)가, 안테나 단자(T5)를 경유하여 수신 필터 회로의 입력 단자에 접속되면, 3차 상호 변조 왜곡이 문제로 되기 때문에, 본 실시 형태가 적합하게 기능한다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 송신 필터 회로를 포함하는 프론트엔드 회로의 구성예를 도시하는 도면이다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 공통인 사항에 대한 기술을 생략하고, 상이한 점에 대해서만 설명한다. 특히, 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 작용 효과에 대해서는 실시 형태마다 일일이 언급하지 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 프론트엔드 회로(100A)는, 상술한 프론트엔드 회로(100)에 비하여, 송신 필터 회로(10A)의 구성이 다르다. 송신 필터 회로(10A)는, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2) 대신에 둘로 분할된 직렬 암 공진자(S2a, S2b)를 구비한다.
공진자는, 소정의 정전 용량을 갖지만, 직렬 암 공진자가 예를 들어 둘로 분할되는 경우, 분할 전과 동일 정도의 용량값을 얻기 위해서는, 각 공진자의 용량은 2배 필요해지기 때문에, 분할된 두 소자의 면적의 합계는 분할 전의 4배로 된다.
2 단자쌍 회로에 있어서의 영상 임피던스에 따라서 래더형 회로를 설계할 경우, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 용량값은, 두번째의 직렬 암 공진자(S2)의 용량값에 비하여 커져서, 예를 들어 2배 정도로 된다. 본 실시 형태는, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)를 분할시킴으로써, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)를 분할시키는 구성에 비하여, 소자 면적의 증대를 억제시키면서, 3차 상호 변조 왜곡을 더욱 억제시킬 수 있다.
또한, 직렬 암 공진자(S2)의 분할수는 특별히 한정되지 않으며, 둘이 아니어도 된다. 또한, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)에 더하여, 또는 당해 직렬 암 공진자(S2) 대신에, 다른 직렬 암 공진자가 분할되어 있어도 된다. 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)가 분할되어 있어도 되고, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)의 분할수쪽이, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 분할수보다 많으면 된다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 따른 송신 필터 회로에 있어서 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 송신 필터 회로가 대상으로 하는 주파수 대역에 대해서는, 도 4에 도시되는 시뮬레이션과 마찬가지이다. 각 공진자의 공진 주파수를 이하의 표 2에 나타내었다(단위는 MHz). 제2 실시 형태에 있어서의 직렬 암 공진자(S2a, S2b)의 공진 주파수는, 모두 2294MHz이다. 도 7에 도시되는 그래프에 있어서, 횡축은 신호의 주파수(MHz)를 나타내고, 종축은 3차 상호 변조 왜곡(dBm)을 나타낸다.
Figure pat00002
도 7로부터, 밴드 30의 수신 주파수 대역인 2350 내지 2360MHz에 있어서, 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태에 비하여 3차 상호 변조 왜곡이 5 내지 8dB정도 더 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 조합 가능한 제1 변형예로서, 예를 들어 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 용량값은, 출력 단자(T3)로부터 두번째의 직렬 암 공진자(S2)의 용량값보다 작아도 된다. 공진자의 용량값이 작으면, 일반적으로 임피던스가 높아진다. 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자(S1)의 용량값이 비교적 작으므로, 감쇠시켜야 할 방해파의 대역에 있어서의 임피던스가 상승하여, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 방해파의 침입을 억제시키기 쉬워진다. 또한, 직렬 암 공진자(S1)나 직렬 암 공진자(S2)가 분할되는 경우에는, 분할된 복수의 공진자의 합성 용량값이 상술한 대소 관계를 충족시키면 된다.
도 8은, 본 발명의 제1 변형예 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서 발생하는 3차 상호 변조 왜곡의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 본 시뮬레이션에 있어서의 비교예 및 각 조건은, 도 4에 있어서의 비교예 및 각 조건과 마찬가지이다. 제1 변형예는, 각 공진자의 공진 주파수가 비교예와 마찬가지이며, 직렬 암 공진자(S1)의 용량값이 직렬 암 공진자(S2)의 용량값보다 작은 구성이다.
도 8로부터, 본 변형예에 따른 송신 필터 회로는, 밴드 30의 수신 주파수 대역인 2350 내지 2360MHz에 있어서, 비교예에 비하여 3차 상호 변조 왜곡이 4 내지 7dB정도 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
도 9는, 본 발명의 제1 변형예 및 비교예에 따른 송신 필터 회로에 있어서의 감쇠 특성의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 본 시뮬레이션에 있어서의 각 조건은, 도 8에 있어서의 시뮬레이션과 마찬가지이다. 도 9에 나타낸 그래프에 있어서, 감쇠 특성(400, 410)은, 각각 제1 변형예 및 비교예의 결과를 10dB 단위로 나타낸 그래프(좌측의 종축의 눈금 참조)이며, 감쇠 특성(420, 430)은, 각각 제1 변형예 및 비교예의 결과를 1dB 단위로 나타낸 그래프(우측의 종축의 눈금 참조)이다.
도 9로부터, 본 변형예에 따른 송신 필터 회로에 있어서도, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 통과시켜야 할 송신 주파수 대역에 있어서, 비교예에 비하여 특히 고대역측에 다소의 손실이 보이지만, 큰 특성의 변화는 없는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 직렬 암 공진자(S1)의 용량값을 직렬 암 공진자(S2)의 용량값보다 작게 함으로써도, 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 직렬 암 공진자(S1)의 공진 주파수와 직렬 암 공진자(S2)의 공진 주파수는, 어느 것이 높아도 된다.
상기 제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및 제1 변형예에 조합 가능한 제2 변형예로서, 예를 들어 출력 단자(T3)에 가장 가까운 병렬 암 공진자(P1)의 용량값이, 출력 단자(T3)로부터 첫번째 및 두번째의 직렬 암 공진자(S1, S2)의 각각의 용량값보다 커도 된다. 공진자의 용량값이 크면, 일반적으로 임피던스가 낮아진다. 병렬 암 공진자(P1)의 용량값이 비교적 크므로, 감쇠시켜야 할 방해파의 대역에 있어서의 임피던스가 저하되어, 방해파를 보다 접지로 흘리기 쉬워진다. 이에 의해, 방해파의 침입을 더욱 억제시키고, 나아가서는 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다.
또한, 제1 변형예 및 제2 변형예에서 설명한, 공진자의 용량값을 조정함으로써 3차 상호 변조 왜곡을 억제시키는 구성은, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 조합되지 않는 양태로 실시되어도 된다.
이상, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 대하여 설명하였다. 송신 필터 회로(10, 10A)는, 송신 신호가 공급되는 입력 단자(T1)와, 안테나(30)에 접속되는 출력 단자(T3)와, 입력 단자(T1)와 출력 단자(T3) 사이의 선로(U1)에 직렬 접속된 복수의 직렬 암 공진자이며, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 제1 직렬 암 공진자 및 출력 단자(T3)로부터 두번째의 제2 직렬 암 공진자를 포함하는, 복수의 직렬 암 공진자와, 일단부가 제1 직렬 암 공진자와 제2 직렬 암 공진자의 접속점에 접속되며, 타단부에 기준 전위가 공급된 병렬 암 공진자를 구비하고, 제1 직렬 암 공진자의 공진 주파수는, 제2 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높다. 이에 의해, 3차 상호 변조 왜곡의 발생의 원인으로 되는 방해파를, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자에 있어서 크게 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다. 예를 들어, 송신 신호의 주파수대가 수신 신호의 주파수대보다 낮은 경우에, 수신 신호의 주파수대에 발생하는 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다.
송신 필터 회로(10A)에 있어서, 제2 직렬 암 공진자의 분할수는, 제1 직렬 암 공진자의 분할수보다 많다. 이에 의해, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 제1 직렬 암 공진자를 분할시키는 구성에 비하여, 소자 면적의 증대를 억제시키면서, 3차 상호 변조 왜곡을 더욱 억제시킬 수 있다.
송신 필터 회로(10, 10A)에 있어서, 복수의 직렬 암 공진자는, 제2 직렬 암 공진자보다 입력 단자(T1)측에 마련된 제3 직렬 암 공진자를 더 포함하고, 제3 직렬 암 공진자의 공진 주파수는, 제1 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높다. 이에 의해, 송신 필터 회로(10)의 통과 대역에 있어서의 임피던스가 유도성으로부터 용량성으로 되돌아감으로써, 복수의 직렬 암 공진자에 있어서의 임피던스 정합이 취해지기 때문에, 신호의 반사에 의한 손실이 억제되어, 송신 필터 회로(10, 10A)의 삽입 손실의 열화가 억제된다.
송신 필터 회로(10, 10A)에 있어서, 제1 직렬 암 공진자의 용량값은, 제2 직렬 암 공진자의 용량값보다 작아도 된다. 이에 의해, 출력 단자(T3)에 가장 가까운 직렬 암 공진자에 있어서 방해파를 크게 감쇠시킬 수 있기 때문에, 3차 상호 변조 왜곡을 억제시킬 수 있다.
송신 필터 회로(10, 10A)에 있어서, 병렬 암 공진자의 용량값은, 제1 직렬 암 공진자 및 제2 직렬 암 공진자의 각각의 용량값보다 크다. 이에 의해, 병렬 암 공진자는, 감쇠시켜야 할 방해파의 대역에 있어서의 임피던스가 저하되어, 방해파를 보다 접지로 흘리기 쉬워진다. 따라서, 방해파의 침입을 더욱 억제시키고, 나아가서는 3차 상호 변조 왜곡을 더욱 억제시킬 수 있다.
이상 설명한 각 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않으며, 변경 또는 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물도 포함된다. 즉, 각 실시 형태에 당업자가 적절히 설계변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 갖추고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들어, 각 실시 형태가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 재료, 조건, 형상, 사이즈 등은, 예시된 것에 한정되는 것은 아니며 적절히 변경할 수 있다. 또한, 각 실시 형태가 구비하는 각 요소는, 기술적으로 가능한 한 조합할 수 있으며, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
100, 100A: 프론트엔드 회로
10, 10A: 송신 필터 회로
20: 수신 필터 회로
30: 안테나
T1, T2: 입력 단자
T3, T4: 출력 단자
T5: 안테나 단자
U1… 선로
S1 내지 S4, S2a, S2b: 직렬 암 공진자
P1 내지 P3: 병렬 암 공진자

Claims (13)

  1. 송신 신호가 공급되는 입력 단자와,
    안테나에 접속되는 출력 단자와,
    상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이의 선로에 직렬 접속된 복수의 직렬 암 공진자이며, 상기 출력 단자에 가장 가까운 제1 직렬 암 공진자, 및 상기 출력 단자로부터 두번째의 제2 직렬 암 공진자를 포함하는, 복수의 직렬 암 공진자와,
    일단부가 상기 제1 직렬 암 공진자와 상기 제2 직렬 암 공진자의 접속점에 접속되고, 타단부에 기준 전위가 공급된 병렬 암 공진자
    를 구비하고,
    상기 제1 직렬 암 공진자의 공진 주파수는, 상기 제2 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높은,
    송신 필터 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 직렬 암 공진자의 분할수는, 상기 제1 직렬 암 공진자의 분할수보다 많은,
    송신 필터 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 직렬 암 공진자는, 상기 제2 직렬 암 공진자보다 상기 입력 단자측에 마련된 제3 직렬 암 공진자를 더 포함하고,
    상기 제3 직렬 암 공진자의 공진 주파수는, 상기 제1 직렬 암 공진자의 공진 주파수보다 높은,
    송신 필터 회로.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 직렬 암 공진자의 용량값은, 상기 제2 직렬 암 공진자의 용량값보다 작은,
    송신 필터 회로.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 병렬 암 공진자의 용량값은, 상기 제1 직렬 암 공진자 및 상기 제2 직렬 암 공진자의 각각의 용량값보다 큰,
    송신 필터 회로.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 송신 필터 회로와,
    입력 단자가 상기 안테나에 접속되는 수신 필터 회로
    를 구비하는, 복합 필터 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신 필터 회로로 공급되는 수신 신호의 주파수는, 상기 송신 신호의 주파수보다도 높은, 복합 필터 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 직렬 암 공진자의 용량값은, 상기 제2 직렬 암 공진자의 용량값보다 작은,
    송신 필터 회로.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 병렬 암 공진자의 용량값은, 상기 제1 직렬 암 공진자 및 상기 제2 직렬 암 공진자의 각각의 용량값보다 큰,
    송신 필터 회로.
  10. 제3항에 기재된 송신 필터 회로와,
    입력 단자가 상기 안테나에 접속되는 수신 필터 회로
    를 구비하는, 복합 필터 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 병렬 암 공진자의 용량값은, 상기 제1 직렬 암 공진자 및 상기 제2 직렬 암 공진자의 각각의 용량값보다 큰,
    송신 필터 회로.
  12. 제4항에 기재된 송신 필터 회로와,
    입력 단자가 상기 안테나에 접속되는 수신 필터 회로
    를 구비하는, 복합 필터 장치.
  13. 제5항에 기재된 송신 필터 회로와,
    입력 단자가 상기 안테나에 접속되는 수신 필터 회로
    를 구비하는, 복합 필터 장치.
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