KR20210011330A

KR20210011330A - 필터 및 멀티플렉서

Info

Publication number: KR20210011330A
Application number: KR1020200086546A
Authority: KR
Inventors: 토시아키 타카타
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2021-02-01
Also published as: KR102457196B1; JP7298543B2; JP2021019346A

Abstract

통과 대역 밖의 감쇠량이 뛰어난 필터를 제공한다.
병렬암 공진자(15) 및 병렬암 공진자(16)를 포함하는 래더형 필터와, 래더형 필터와 직렬 접속된 공진자군(17, 18)과, 병렬암 공진자(15)에 접속된 그라운드 단자(B1)와, 그라운드 단자(B1)와 독립하여 마련되고, 병렬암 공진자(16)에 접속된 그라운드 단자(B2) 및 공진자군(17, 18)에 접속된 그라운드 단자(B3)와, 병렬암 공진자(16)와 그라운드 단자(B2)를 잇는 신호 경로(R1) 상의 노드(N1)와 공진자군(17, 18)과 그라운드 단자(B3)를 잇는 신호 경로(R2) 상의 노드(N2)에 접속된 신호 경로(R3)와, 신호 경로(R1) 상의 노드(N1)와 그라운드 단자(B2) 사이, 혹은 신호 경로(R2) 상의 노드(N2)와 그라운드 단자(B3) 사이에 접속된 인덕터를 포함한다.

Description

필터 및 멀티플렉서{FILTER AND MULTIPLEXER}

본 발명은 필터 및 멀티플렉서에 관한 것이다.

종래, 압전기판 상에 마련되고, 제1 병렬암(parallel arm) 공진자와 제2 병렬암 공진자를 포함하는 래더형 필터와 종결합 공진자형 필터가 직렬 접속된 대역통과형 필터가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

특허문헌 1의 필터는 제1 병렬암 공진자에 접속된 제1 그라운드 단자와 제2 병렬암 공진자에 접속된 제2 그라운드 단자와 종결합 공진자형 필터에 접속된 제3 그라운드 단자를 가진다.

제1 그라운드 단자와 제2 그라운드 단자는 압전기판 상에서 서로 접속되지 않고, 제2 그라운드 단자와 제3 그라운드 단자는 압전기판 상에서 서로 접속된다. 바꿔 말하면, 압전기판 상에서, 제1 그라운드 단자와 제2 그라운드 단자는 독립되어 있고, 제2 그라운드 단자와 제3 그라운드 단자는 공통화되어 있다.

특허문헌 1의 필터에 따르면, 제1 그라운드 단자와 제2 그라운드 단자를 독립시킴으로써 기생 인덕턴스의 영향이 저감되므로, 통과 대역의 저역단(低域端)에서의 감쇠 특성을 급준(急峻)하게 할 수 있다. 또한, 제2 그라운드 단자와 제3 그라운드 단자를 공통화함으로써, 종결합 공진자형 필터의 그라운드 전위가 안정화되므로, 통과 대역 밖의 감쇠량(예를 들면, 다른 필터와 함께 멀티플렉서를 구성할 경우의 아이솔레이션)을 크게 할 수 있다.

일본 공개특허공보 특개2017-85262호

그러나 종래의 필터에서는 통과 대역 밖의 감쇠량이 충분하지 않을 경우가 있다.

따라서, 본 발명은 래더형 필터와 종결합 공진자형 필터가 직렬 접속된 대역통과형 필터로서, 통과 대역 밖의 감쇠량이 뛰어난 필터를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 필터는 제1 병렬암 공진자 및 제2 병렬암 공진자를 포함하는 래더형 필터와, 상기 래더형 필터와 직렬 접속된 종결합 공진자형 필터와, 상기 제1 병렬암 공진자에 접속된 제1 그라운드 단자와, 상기 제1 그라운드 단자와 독립하여 마련되고, 상기 제2 병렬암 공진자에 접속된 제2 그라운드 단자 및 상기 종결합 공진자형 필터에 접속된 제3 그라운드 단자와, 상기 제2 병렬암 공진자와 상기 제2 그라운드 단자를 잇는 제1 신호 경로 상의 제1 노드와 상기 종결합 공진자형 필터와 제3 그라운드 단자를 잇는 제2 신호 경로 상의 제2 노드에 접속된 제3 신호 경로와, 상기 제1 신호 경로 상의 상기 제1 노드와 상기 제2 그라운드 단자 사이, 혹은 상기 제2 신호 경로 상의 상기 제2 노드와 상기 제3 그라운드 단자 사이에 접속된 인덕터를 포함한다.

또한, 본 발명의 한 양태에 따른 멀티플렉서는 일단(一端)끼리가 서로 접속된 제1 필터와 제2 필터를 포함하고, 상기 제1 필터는 상기의 필터이며, 상기 제1 필터의 통과 대역의 중심 주파수는 상기 제2 필터의 통과 대역의 중심 주파수보다 높다.

상기의 필터에 따르면, 제1 그라운드 단자가 제2 그라운드 단자 및 제3 그라운드 단자로부터 독립하여 마련되므로, 종래의 필터와 마찬가지로, 통과 대역의 저역단에서의 감쇠 특성을 급준하게 할 수 있다.

또한, 제2 병렬암 공진자와 종결합 공진자형 필터가, 그라운드 측에서 인덕터를 사이에 두고 서로 접속된다. 여기서, 인덕터는 제1 노드와 제2 노드를 잇는 신호 경로가 가지는 인덕턴스 성분의 등가적인 표현이며, 실질적으로 무시할 수 있을 정도로 작아도 된다.

이로써, 제2 병렬암 공진자와 종결합 공진자형 필터를 합친 합성 용량과 제2 인덕터에 의한 직렬 공진이 생긴다. 상기 직렬 공진으로 발생하는 감쇠극은 제2 인덕터를 마련하지 않을 경우와 비교하여, 저주파 측으로 시프트한다. 그 결과, 통과 대역 밖의 저주파 측에 있는 목표 주파수 대역에서의 감쇠가 효과적으로 개선된다.

제2 병렬암 공진자와 종결합 공진자형 필터에 공통적으로 제2 인덕터를 접속하므로, 제2 병렬암 공진자 및 종결합 공진자형 필터에 개별적인 인덕터를 접속할 경우와 비교하여 장치의 소형화가 가능해진다.

또한, 제2 인덕터를 제1 노드와 제2 그라운드 단자 사이에 접속하므로, 제2 인덕터를 제2 노드와 제3 그라운드 단자 사이에 접속할 경우와 비교하여, 종결합 공진자형 필터의 그라운드 전위가 불안정해지기 어렵다. 그 결과, 목표 주파수 대역에서의 감쇠가 안정적으로 개선된다.

상기의 필터에 따르면, 통과 대역의 저역단에서의 급준한 감쇠 특성과 함께, 통과 대역 밖의 저주파 측에 있는 목표 주파수 대역에서의 감쇠가 개선된다. 그 때문에, 상기의 필터와 통과 대역의 중심 주파수가 보다 낮은 다른 필터를 조합하여 멀티플렉서를 구성함으로써, 대역간의 아이솔레이션이 뛰어난 멀티플렉서가 얻어진다.

도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 2는 IDT(InterDigital Transducer) 전극의 구조의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 압전기판 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 비교예 1에 따른 멀티플렉서의 압전기판 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 비교예 2에 따른 멀티플렉서의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 6은 비교예 2에 따른 멀티플렉서의 압전기판 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 비교예 3에 따른 멀티플렉서의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 8은 비교예 3에 따른 멀티플렉서의 압전기판 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 변형예에 따른 멀티플렉서의 압전기판 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 멀티플렉서의 단자(Tx, Rx)간의 아이솔레이션 특성의 일례를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 실시형태 및 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 한편, 이하의 실시형태에서, "접속된다"란, 배선 도체로 직접 접속되는 경우뿐만 아니라, 다른 회로 소자를 통해 전기적으로 접속되는 경우도 포함된다.

실시형태에 따른 멀티플렉서에 대해, 송신 필터와 수신 필터를 포함하는 듀플렉서의 예를 들어 설명한다.

도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서(1)의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다. 도 1에 나타내지는 바와 같이, 멀티플렉서(1)는 단자(Ant, Tx, Rx), 수신 필터(10) 및 송신 필터(20)를 포함한다. 단자(Ant)는 안테나 소자(30)에 접속된다.

수신 필터(10)는 소정의 수신 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 필터 회로이며, 단자(Ant)와 단자(Rx)에 접속된다. 수신 필터(10)의 일단 및 타단은 각각 단자(Ant 및 Rx)에 직접 접속되어도 되고, 도시하지 않은 다른 회로 소자를 통해 접속되어도 된다.

수신 필터(10)에서, 직렬암(serial arm) 공진자(13 및 14) 및 병렬암 공진자(15 및 16)에 의해 래더(ladder)형 공진자 필터가 구성된다. 또한, 서로 병렬로 접속된 공진자군(17 및 18)에 의해 종결합 공진자형 필터가 구성된다. 공진자군(17 및 18) 각각은 탄성파의 전파 방향으로 병치(竝置)된 5개의 IDT 전극을 가진다. 래더형 공진자 필터와 종결합 공진자형 필터는 직렬 접속된다.

병렬암 공진자(15)의 일단은 그라운드(B1)에 접속된다. 병렬암 공진자(16)와 그라운드(B2)를 잇는 신호 경로(R1) 상의 노드(N1)와 공진자군(17 및 18)과 그라운드(B3)를 잇는 신호 경로(R2) 상의 노드(N2)는 신호 경로(R3)에 의해 접속된다.

신호 경로(R1) 상의 노드(N1)와 그라운드(B2) 사이에 인덕터(L1)가 배치되고, 신호 경로(R2) 상의 노드(N2)와 그라운드(B3) 사이에 인덕터(L2)가 배치된다. 공진자군(17 및 18)에 포함되는 모든 IDT 전극의 그라운드 측의 단은 인덕터(L2)를 통해 그라운드(B3)에 접속된다. 그라운드(B1, B2 및 B3)는 외부접속용 단자이며, 기생 인덕턴스를 가진다.

인덕터(L1 및 L2)는 대응하는 배선이 가지는 등가적인 인덕턴스 성분이어도 되고, 디스크리트(discrete) 부품에 의한 인덕턴스 성분이어도 된다. 인덕터(L1)의 인덕턴스는 인덕터(L2)의 인덕턴스보다 크다. 인덕터(L2)의 인덕턴스는 실질적으로 무시할 수 있을 정도로 작아도 된다. 한편, 다른 배선에도 인덕턴스 성분은 존재하지만, 본 발명의 주요부가 아니기 때문에 도시를 생략한다.

송신 필터(20)는 직렬암 공진자(21, 22, 23, 24 및 25) 및 병렬암 공진자(26, 27, 28 및 29)로 이루어지는 래더형 공진자 필터이다. 병렬암 공진자(26)의 그라운드 측의 단은 그라운드(B4)에 접속되고, 병렬암 공진자(27, 28 및 29)의 그라운드 측의 단은 그라운드(B5)에 접속된다. 그라운드(B4 및 B5)는 외부접속용 단자이며, 기생 인덕턴스 성분을 가진다.

다음으로, IDT 전극의 기본적인 구조에 대해 설명한다.

도 2는 IDT 전극(50)의 기본적인 구조의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다. 도 2에 나타내지는 IDT 전극(50)의 구조는 수신 필터(10)에서의 직렬암 공진자(13 및 14), 병렬암 공진자(15 및 16), 및 공진자군(17 및 18)을 구성하는 각 IDT 전극에 적용된다. 한편, 도 2의 예는 IDT 전극(50)의 기본적인 구조를 설명하기 위한 것으로서, 전극을 구성하는 전극지의 개수 및 길이 등은 도 2의 예에는 한정되지 않는다.

IDT 전극(50)은 서로 대향하는 한 쌍의 빗살 형상 전극(50a, 50b)으로 이루어진다. 빗살 형상 전극(50a)은 서로 평행한 복수개의 전극지(51a)와, 복수개의 전극지(51a)를 접속하는 버스바 전극(52a)으로 구성된다. 빗살 형상 전극(50b)은 서로 평행한 복수개의 전극지(51b)와, 복수개의 전극지(51b)를 접속하는 버스바 전극(52b)으로 구성된다. 전극지(51a 및 51b)는 탄성파의 전파 방향인 X축방향과 직교하는 방향으로 연장되도록 형성되고, 서로 맞물리도록 배치된다.

IDT 전극(50)의 형상 및 크기를 규정하는 파라미터를 전극 파라미터라고 한다. 전극 파라미터의 일례로서, 전극지(51a) 또는 전극지(51b)의 X축방향에서의 반복 주기인 파장(λ), X축방향으로 보아 전극지(51a, 51b)가 중복되는 길이인 교차 폭(L), 전극지(51a, 51b)의 라인 폭(W), 및 이웃하는 전극지(51a, 51b) 사이의 스페이스 폭(S)을 들 수 있다.

전극지(51a, 51b)를 합친 전극지 개수의 1/2인 쌍수, 전극지(51a, 51b)를 합친 전극지의 반복 주기인 피치 (W+S), 피치에서 차지하는 라인 폭의 비율인 듀티비 W/(W+S)도 전극 파라미터의 일례이다.

전극지(51a, 51b), 및 버스바 전극(52a, 52b)은 압전기판(59) 상에 형성된 전극층(53)으로 구성된다.

일례로서, 전극층(53)은 구리, 알루미늄 등의 금속 또는 이들의 합금으로 구성되고, 압전기판(59)은 탄탈산리튬 또는 니오브산리튬 등을 함유하는 압전체층으로 구성되어도 된다. 전극층(53)은 도시하지 않은 밀착층을 개재하여 압전기판(59) 상에 형성되어도 된다. 전극층(53)은 보호층(54)으로 피복되어도 된다.

압전기판(59)은 압전체층 한 층으로 이루어져도 되고, 적어도 일부에 압전성을 가지는 적층형 기판이어도 된다. 적어도 일부에 압전성을 가지는 적층형 기판은 지지 기판과, 지지 기판 상에 형성되고, 압전박막을 전파하는 탄성파 음속보다 전파하는 벌크파 음속이 고속인 고음속막과, 고음속막 상에 적층되고, 압전박막을 전파하는 벌크파 음속보다 전파하는 벌크파 음속이 저속인 저음속막과, 저음속막 상에 적층된 압전박막으로 구성된 적층체여도 된다. 또한, 지지 기판은 고음속막과 지지 기판을 겸하는 실리콘 기판 등의 고음속 지지 기판이어도 된다.

다음으로, 압전기판 상에 형성된 멀티플렉서(1)의 전극 배치의 일례에 대해 설명한다.

도 3은 멀티플렉서(1)의 압전기판(59) 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 3에 나타내지는 바와 같이, 멀티플렉서(1)의 각 공진자는 압전기판(59) 상의 대응하는 부호를 붙인 영역에 형성된 IDT 전극으로 구성된다. 또한, 압전기판(59) 상에는 외부접속용 전극 구조인 단자(Ant, Tx, Rx, B1, B2, B3, B4 및 B5), 및 공진자끼리를 접속하는 배선 및 공진자와 단자를 접속하는 배선으로서 기능하는 전극이 형성된다.

공진자군(17, 18)을 구성하는 IDT 전극의 그라운드 측의 버스바 전극과 그라운드 단자(B3)는 입체 배선(19)을 통해 접속된다. 그라운드 단자(B1)는 그라운드 단자(B2, B3)로부터 독립하여 마련된다.

인덕터(L1 및 L2)는 대응하는 배선의 인덕턴스 성분이다. 구체적으로, 인덕터(L1)는 노드(N1)와 그라운드 단자(B2)를 잇는 배선의 인덕턴스 성분이다. 인덕터(L2)는 노드(N2)와 그라운드 단자(B3)를 잇는 배선의 인덕턴스 성분이다.

인덕터(L1)의 인덕턴스 성분은 인덕터(L2)의 인덕턴스 성분보다 크다. 구체적으로, 노드(N1)와 그라운드 단자(B2)를 잇는 배선은 구불구불하게 의도적으로 둘러쳐진 배선으로 구성되기 때문에, 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분은 크다. 이에 반하여, 노드(N2)와 그라운드 단자(B3)를 잇는 배선은 사행부(蛇行部)를 가지지 않는 평면 형상의 패턴을 가지는 배선으로 구성되기 때문에, 인덕터(L2)의 인덕턴스 성분은 무시할 수 있을 정도로 작다.

병렬암 공진자(15 및 16)의 전극 파라미터는 일례로서 다음과 같이 설정된다. 병렬암 공진자(15 및 16)의 쌍수는 각각 63쌍, 67쌍이며, 교차 폭은 각각 71㎛, 91㎛이다.

공진자의 정전 용량은 주로 쌍수와 교차 폭의 곱에 비례한다. 병렬암 공진자(15 및 16)의 정전 용량은 각각 2.1㎊, 2.8㎊이며, 병렬암 공진자(16)의 정전 용량은 병렬암 공진자(15)의 정전 용량보다 크다.

상기와 같이 구성된 멀티플렉서(1)에 따르면, 그라운드 단자(B1)가 그라운드 단자(B2 및 B3)로부터 독립하여 마련되므로, 종래의 필터와 마찬가지로, 통과 대역의 저역단에서의 감쇠 특성을 급준하게 할 수 있다.

또한, 병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)이 그라운드 측에서, 신호 경로(R3)를 통해 서로 접속된다.

이로써, 병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)을 합친 합성 용량과 인덕터(L1)에 의한 직렬 공진이 발생한다. 직렬 공진으로 발생하는 감쇠극은 인덕터(L1)를 마련하지 않을 경우와 비교하여, 저주파 측으로 시프트한다. 그 결과, 통과 대역 밖의 저주파 측에 있는 송신 주파수 대역에서의 감쇠가 효과적으로 개선된다.

병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)에 공통적으로 인덕터(L1)를 접속하므로, 병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)에 개별적인 인덕터를 접속할 경우와 비교하여, 장치의 소형화가 가능해진다.

또한, 노드(N1)와 그라운드 단자(B2) 사이에 접속된 인덕터(L1)를 이용하여 감쇠극을 시프트시키므로, 노드(N2)와 그라운드 단자(B3) 사이에 접속된 인덕터(L2)의 인덕턴스를 크게 할 필요가 없다. 인덕터(L2)의 인덕턴스를 크게 하지 않으므로, 공진자군(17, 18)의 그라운드 전위가 불안정해지기 어렵다. 그 결과, 송신 주파수 대역에서의 감쇠가 안정적으로 개선된다.

또한, 공진자군(17, 18)의 모든 IDT 전극의 그라운드 측의 단이 공통화되어 있으므로 공진자군(17, 18)의 그라운드 전위가 보다 안정화되고, 기생 인덕턴스 성분이 줄어듦으로써, 송신 주파수 대역에서의 감쇠의 개선 효과가 높아진다.

또한, 병렬암 공진자(16)의 정전 용량은 병렬암 공진자(15, 16)의 정전 용량 중에서 가장 크다. 이로써 병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)을 합친 합성 용량이 커지고, 감쇠극을 저주파 측으로 시프트시키기 위한 필요한 인덕턴스 성분을 작게 할 수 있다. 그 결과, 칩의 소형화에 기여할 수 있다.

수신 필터(10)에 따르면, 통과 대역의 저역단에서의 급준한 감쇠 특성과 함께, 송신 주파수 대역에서의 감쇠가 개선된다. 그 때문에, 수신 필터(10)와 송신 필터(20)를 조합하여 멀티플렉서(1)를 구성함으로써, 송수(送受)간의 아이솔레이션이 뛰어난 멀티플렉서(1)가 얻어진다.

상기한 멀티플렉서(1) 및 변형예의 효과를 비교예와 대비하여 설명한다.

도 4는 비교예 1에 따른 멀티플렉서(2)의 압전기판(59) 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

멀티플렉서(2)는 멀티플렉서(1)와 비교하여, 회로 구성에서 동일하고, 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분이 보다 작은 점에서 다르다.

도 4에 나타내지는 바와 같이, 멀티플렉서(2)에서는 노드(N1)와 그라운드 단자(B2)를 잇는 배선이 평면 형상의 패턴을 가지는 전극으로 구성되기 때문에, 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분은 인덕터(L2)의 인덕턴스 성분과는 거의 동일하며, 무시할 수 있을 정도로 작다.

도 5는 비교예 2에 따른 멀티플렉서(3)의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.

도 6은 멀티플렉서(3)의 압전기판(59) 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

멀티플렉서(3)는 멀티플렉서(1)와 비교하여, 병렬암 공진자(16)와 노드(N1) 사이에 인덕터(L3)를 가지는 점에서 다르다.

도 5 및 도 6에 나타내지는 바와 같이, 멀티플렉서(3)에서는 수신 필터(11)에서, 병렬암 공진자(16)와 노드(N1) 사이에 구불구불하게 의도적으로 둘러쳐진 배선에 의한 인덕터(L3)가 마련된다. 인덕터(L1)에 대응하는 배선의 길이는 실질적으로 0이며, 인덕터(L2)에 대응하는 배선은 평면 형상의 패턴을 가지는 전극으로 구성되기 때문에, 인덕터(L1 및 L2)의 인덕턴스 성분은 모두 무시할 수 있을 정도로 작다.

도 7은 비교예 3에 따른 멀티플렉서(4)의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.

도 8은 멀티플렉서(4)의 압전기판(59) 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

멀티플렉서(4)는 멀티플렉서(1)와 비교하여, 노드(N1)와 노드(N2)를 접속하는 신호 경로를 가지지 않는 점에서 다르다.

도 7 및 도 8에 나타내지는 바와 같이, 멀티플렉서(4)에서는 수신 필터(12)에서, 그라운드 단자(B1, B2 및 B3)가 모두 독립하여 마련된다. 또한, 병렬암 공진자(16)와 그라운드 단자(B2) 사이에 구불구불하게 의도적으로 둘러쳐진 배선에 의한 인덕터(L4)가 마련된다.

도 9는 변형예에 따른 멀티플렉서(5)의 압전기판(59) 상에서의 전극 배치의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

멀티플렉서(5)는 도 1의 멀티플렉서(1)와 비교하여, 회로 구성에서 동일하며, 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분이 보다 작고, 또한 인덕터(L2)의 인덕턴스 성분이 보다 크게 구성되는 점에서 다르다.

도 9에 나타내지는 바와 같이, 멀티플렉서(5)에서는 노드(N2)와 그라운드 단자(B3) 사이의 배선은 구불구불하게 의도적으로 둘러쳐진 배선으로 구성되기 때문에, 인덕터(L2)의 인덕턴스 성분은 크다. 또한, 노드(N1)와 그라운드 단자(B2)를 잇는 배선이 평면 형상의 패턴을 가지는 전극으로 구성되기 때문에, 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분은 무시할 수 있을 정도로 작다. 이로써, 멀티플렉서(5)에서는 인덕터(L2)의 인덕턴스 성분이 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분보다 크다.

멀티플렉서(1)를 실시예로 하고, 실시예, 비교예 1, 2 및 3, 그리고 변형예에 따른 멀티플렉서(1, 2, 3, 4 및 5)에 대해, 단자(Tx→Rx)간의 아이솔레이션 특성을 구했다. LTE(등록상표)(Long Term Evolution)의 Band26의 상향 주파수 대역(814㎒ 이상 849㎒ 이하)을 송신 필터(20)의 통과 대역(이하, 송신 대역)으로 하고, 하향 주파수 대역(859㎒ 이상 894㎒ 이하)을 수신 필터(10, 11 및 12)의 통과 대역(이하, 수신 대역)으로 했다.

도 10은 멀티플렉서의 단자(Tx→Rx)간의 아이솔레이션 특성의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 10에 보여지는 바와 같이, 송신 대역 내에서의 삽입 손실의 최소값(아이솔레이션의 최악값)은 실시예에서는 60.7㏈, 변형예에서는 58.6㏈, 비교예 1에서는 57.2㏈, 비교예 2에서는 56.3㏈, 비교예 3에서는 53.8㏈이다.

실시예에서는 노드(N1)와 노드(N2)를 접속함으로써, 병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)을 합친 합성 용량과 인덕터(L1)에 의한 직렬 공진으로 발생하는 감쇠극을 수신 대역의 근방으로부터 저주파 측으로 시프트시켰다. 합성 용량을 이용하여 감쇠극을 저주파 측으로 시프트시킴으로써, 필요한 인덕턴스 성분을 작게 하면서, 송신 대역의 전역에서 양호한 아이솔레이션을 실현했다.

비교예 1에서는 노드(N1)와 노드(N2)는 접속되었지만, 인덕터(L1)가 평면 형상의 패턴을 가지는 전극으로 실현되고, 인덕턴스 성분이 실질적으로 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에, 감쇠극을 저주파 측으로 충분하게 시프트시킬 수 없다. 그 때문에, 실시예와 비교하여, 송신 대역 중역(中域)으로부터 고역(高域)(831.5㎒ 이상 849㎒ 이하)에서의 아이솔레이션이 악화된다.

비교예 2에서는 병렬암 공진자(16)와 노드(N1) 사이에 인덕터(L3)를 마련하고, 병렬암 공진자(16)와 인덕터(L3)의 직렬 공진으로 발생하는 감쇠극을 수신 대역의 근방으로부터 저주파 측으로 시프트시킴으로써, 송신 대역의 감쇠의 개선을 도모했다.

비교예 2에서는 실시예와 비교하여, 감쇠극을 시프트시키기 위해, 공진자군(17, 18)의 용량을 사용하지 않는 만큼, 필요한 인덕턴스 성분이 커진다. 그 때문에, 장치의 소형화의 장해가 된다. 또한, 수신 대역의 저역단에서 감쇠 특성의 급준성이 악화되기 때문에, 송신 대역의 고역단 부근(849㎒)에서의 아이솔레이션이 악화된다.

비교예 3에서는 병렬암 공진자(16)의 그라운드와 공진자군(17, 18)의 그라운드를 공통화하지 않고, 병렬암 공진자(16)와 그라운드 단자(B2) 사이에 인덕터(L4)를 마련하고, 병렬암 공진자(16)와 인덕터(L4)의 직렬 공진으로 발생하는 감쇠극을 수신 대역의 근방으로부터 저주파 측으로 시프트시킴으로써, 송신 대역의 감쇠의 개선을 도모했다.

비교예 3에서는 공진자군(17, 18)의 그라운드 측의 단이 그라운드 단자(B2)에 접속되지 않기 때문에, 공진자군(17, 18)의 그라운드에 발생하는 기생 인덕턴스 성분이 커진다. 통상, 공진자군(17, 18)의 그라운드 전위가 안정되어 있을수록 송신 대역에서의 감쇠는 커지는 바, 비교예 3에서는 기생 인덕턴스 성분이 커짐으로써 그라운드 전위가 안정되기 어려워지기 때문에, 송신 대역의 전역에서의 아이솔레이션이 악화된다.

변형예에서는 노드(N1)와 노드(N2)를 접속함으로써, 병렬암 공진자(16)와 공진자군(17, 18)을 합친 합성 용량과 인덕터(L2)에 의한 직렬 공진으로 발생하는 감쇠극을 수신 대역의 근방으로부터 저주파 측으로 시프트시켰다. 변형예에서는 실시예와 마찬가지로, 합성 용량을 이용하여 감쇠극을 저주파 측으로 시프트시킴으로써, 필요한 인덕턴스 성분을 작게 했다.

변형예에서는 노드(N2)와 그라운드 단자(B3) 사이에 접속된 인덕터(L2)를 이용하여 감쇠극을 저주파 측으로 시프트시키므로, 실시예와 비교하여, 공진자군(17, 18)의 그라운드에 발생하는 기생 인덕턴스 성분이 커진다. 그 때문에, 송신 대역 중역(831.5㎒) 부근에서의 아이솔레이션이 실시예와 비교하여 악화된다.

한편, 실시예, 비교예 1, 2 및 3, 그리고 변형예에 따른 멀티플렉서(1, 2, 3, 4 및 5) 중 어느 것에서도 그라운드 단자(B1)는 그라운드 단자(B2 및 B3)로부터 독립되어 있다. 그라운드 단자(B1)를 그라운드 단자(B2 및 B3)와 공통화하면, 병렬암 공진자(15)에 의해 발생하는 감쇠극도 저역 측으로 시프트되어, 수신 대역의 저역 측에서의 감쇠 특성의 급준성이 손상되는 불리함이 생길 수 있다. 멀티플렉서(1, 2, 3, 4 및 5)에 따르면, 이와 같은 불리함을 회피할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 따른 필터 및 멀티플렉서에 대해 설명했는데, 본 발명은 각각의 실시형태에는 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 생각해내는 각종 변형을 본 실시형태에 가한 것이나, 다른 실시형태에서의 구성 요소를 조합하여 구축되는 형태도 본 발명의 하나 또는 복수개의 양태의 범위 내에 포함되어도 된다.

예를 들면, 실시형태에서는 듀플렉서의 예를 들어 설명했는데, 본 발명은 듀플렉서에는 한정되지 않고, 예를 들면, 단순히 주파수 대역이 다른 복수개의 신호를 분파 및 합파하는 다이플렉서, 트리플렉서, 쿼드플렉서 등에 적용되어도 된다.

예를 들면, 실시형태에서는 제2 병렬암 공진자와 종결합 공진자형 필터가, 그라운드 측에서 인덕터를 통해 서로 접속되고, 이 인덕터가 제1 신호 경로(R1) 상의 노드(N1)와 그라운드 단자(B2) 사이에 있는 인덕터(L1)인 예를 나타냈는데, 그에 한정되지 않는다. 상기 인덕터는 신호 경로(R2) 상의 노드(N2)와 그라운드 단자(B3) 사이에 있는 인덕터(L2)여도 된다. 인덕터(L2)에 따라서도 인덕터(L1)와 마찬가지로, 통과 대역 밖의 감쇠량을 크게 할 수 있다.

본 발명은 필터 및 멀티플렉서로서, 휴대전화기 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.

1, 2, 3, 4, 5: 멀티플렉서
10, 11, 12: 수신 필터
13, 14: 직렬암 공진자
15, 16: 병렬암 공진자
17, 18: 공진자군
19: 입체 배선
20: 송신 필터
21, 22, 23, 24, 25: 직렬암 공진자
26, 27, 28, 29: 병렬암 공진자
30: 안테나 소자
50: IDT 전극
50a, 50b: 빗살 형상 전극
51a, 51b: 전극지
52a, 52b: 버스바 전극
53: 전극층
54: 보호층
59: 압전기판
N1, N2: 노드
R1, R2, R3: 신호 경로
L1, L2, L3, L4: 인덕터
Ant, Tx, Rx, B1, B2, B3, B4, B5: 단자

Claims

제1 병렬암(parallel arm) 공진자 및 제2 병렬암 공진자를 포함하는 래더(ladder)형 필터와,
상기 래더형 필터와 직렬 접속된 종결합 공진자형 필터와,
상기 제1 병렬암 공진자에 접속된 제1 그라운드 단자와,
상기 제1 그라운드 단자와 독립하여 마련되며, 상기 제2 병렬암 공진자에 접속된 제2 그라운드 단자 및 상기 종결합 공진자형 필터에 접속된 제3 그라운드 단자와,
상기 제2 병렬암 공진자와 상기 제2 그라운드 단자를 잇는 제1 신호 경로 상의 제1 노드와 상기 종결합 공진자형 필터와 제3 그라운드 단자를 잇는 제2 신호 경로 상의 제2 노드에 접속된 제3 신호 경로와,
상기 제1 신호 경로 상의 상기 제1 노드와 상기 제2 그라운드 단자 사이, 혹은 상기 제2 신호 경로 상의 상기 제2 노드와 상기 제3 그라운드 단자 사이에 접속된 인덕터를 포함하는 필터.
제1항에 있어서,
상기 인덕터는 상기 제1 신호 경로 상에 배치되며, 상기 제1 노드와 상기 제2 그라운드 단자 사이에 접속된 제1 인덕터인, 필터.
제2항에 있어서,
상기 제2 노드와 상기 제3 그라운드 단자 사이에 접속된 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 인덕터의 인덕턴스는 상기 제2 인덕터의 인덕턴스보다 큰, 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종결합 공진자형 필터는 탄성파의 전파 방향으로 병치(竝置)된 복수개의 IDT(InterDigital Transducer) 전극을 가지며, 상기 복수개의 IDT 전극의 모든 일방단(一方端)이 상기 제3 그라운드 단자에 접속되는, 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 병렬암 공진자의 정전 용량은 상기 래더형 필터에 포함되는 모든 병렬암 공진자의 정전 용량 중에서 가장 큰, 필터.
일단(一端)끼리가 서로 접속된 제1 필터와 제2 필터를 포함하고,
상기 제1 필터는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 필터이며,
상기 제1 필터의 통과 대역의 중심 주파수는 상기 제2 필터의 통과 대역의 중심 주파수보다 높은, 멀티플렉서.