KR20210074206A - 필터 장치 - Google Patents

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KR20210074206A
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도모야 사또
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

불필요파에 기인하여 발생하는 리플을 저감시키는 것이 가능한 필터 장치를 제공한다.
공통 단자와 제1 개별 단자 사이에 제1 필터가 접속되어 있다. 공통 단자와 제2 개별 단자 사이에, 제1 필터의 통과 대역보다 낮은 주파수 영역에 통과 대역을 갖는 제2 필터가 접속되어 있다. 제1 필터는 복수의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있다. 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치가 서로 다르다.

Description

필터 장치{FILTER DEVICE}
본 발명은 필터 장치에 관한 것이다.
휴대 정보 단말기 등의 통신 장치의 대역 통과 필터에, 탄성 표면파 소자를 사용한 필터가 사용된다. 1개의 안테나로 복수의 주파수대에 대응하기 위해, 복수의 듀플렉서를 조합한 멀티플렉서가 사용된다. 멀티플렉서는, 예를 들어 복수의 대역 통과 필터로 구성된다(특허문헌 1).
국제 공개 제2018/003297호
탄성 표면파 소자를 사용한 대역 통과 필터는, 원하는 통과 대역을 실현하기 위해, 복수의 탄성 표면파 공진자(이하, SAW 공진자라고 함)를 접속함으로써 구성된다. 누설파 또는 SH파를 주요파로서 이용하는 SAW 공진자에 있어서, 주요파에 의한 기본 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 레일리파 등의 불필요파에 의한 공진이 발생하는 경우가 있다. 불필요파에 의한 공진에 의해, 대역 통과 필터의 저지 영역의 통과 특성에 리플이 발생한다. 이 리플은, 대역 통과 필터의 저지 영역에 있어서의 감쇠 특성에 악영향을 주는 경우가 있다.
또한, 통과 대역이 다른 복수의 대역 통과 필터를 1개의 공통 단자에 접속한 경우에, 1개의 대역 통과 필터에서 발생한 불필요파에 기인하는 리플이 나타나는 주파수가, 다른 대역 통과 필터의 통과 대역에 포함되는 경우, 다른 대역 통과 필터의 통과 대역의 통과 특성에 악영향을 주는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 불필요파에 기인하여 발생하는 리플을 저감시키는 것이 가능한 필터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면,
공통 단자, 제1 개별 단자, 및 제2 개별 단자와,
상기 공통 단자와 상기 제1 개별 단자 사이에 접속된 제1 필터와,
상기 공통 단자와 상기 제2 개별 단자 사이에 접속되고, 상기 제1 필터의 통과 대역보다 낮은 주파수 영역에 통과 대역을 갖는 제2 필터를 구비하고 있고,
상기 제1 필터는 복수의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있고, 상기 복수의 분할 공진자의 각각은 IDT를 구비하고 있고, 상기 복수의 분할 공진자는, IDT의 피치가 서로 다른 적어도 2개의 분할 공진자를 포함하는 필터 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따르면,
복수의 탄성 표면파 공진자를 갖는 탄성 표면파 필터이며,
상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있고,
상기 복수의 분할 공진자는, 서로 IDT의 피치가 상이하고,
상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치의 평균값을 Pa로 표기하고, 상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치의 최댓값 및 최솟값을, 각각 Pmax 및 Pmin으로 표기하였을 때, (Pmax-Pmin)/Pa가 0.7％ 이하인 필터 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면,
압전 재료로 이루어지는 기판과,
상기 기판에 마련되고, 서로 접속된 복수의 탄성 표면파 공진자를 갖고,
상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있고,
상기 복수의 분할 공진자는, 서로 IDT의 피치가 상이하고,
상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 전극 핑거의 배열 방향은 서로 평행하고,
상기 복수의 분할 공진자의 IDT는, 상기 전극 핑거의 배열 방향에 대하여 직교하는 방향으로 어긋나게 배치되어 있는 필터 장치가 제공된다.
탄성 표면파 공진자를, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성함으로써, 그 탄성 표면파 공진자에서 발생하는 불필요파에 기인하는 리플을 저감시킬 수 있다.
도 1은, 제1 실시예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다.
도 2는, 비교예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다.
도 3A 및 도 3B는, 각각 제1 실시예에 따른 필터 장치(도 1), 및 비교예에 따른 필터 장치(도 2)의 통과 특성을 나타내는 모식적인 그래프이다.
도 4A 및 도 4B는, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자(도 1)의 IDT의 구성예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 5는, 제2 실시예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다.
도 6은, 제2 실시예에 따른 필터 장치에 포함되는 SAW 공진자, 종결합형 SAW 필터, 배선, 단자 등의 평면으로 본 배치를 도시하는 도면이다.
도 7은, 비교예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다.
도 8A 및 도 8B는, 실시예에 따른 필터 장치(도 5)의 공통 단자에서부터 제2 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이고, 도 8C 및 도 8D는, 비교예에 따른 필터 장치(도 7)의 공통 단자에서부터 제2 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 실시예(도 5) 및 비교예(도 7)에 따른 필터 장치의 공통 단자에서부터 제1 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10A 및 도 10B는, 실시예(도 5) 및 비교예(도 7)에 따른 필터 장치의 공통 단자에서부터 제1 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 제2 실시예에 따른 필터 장치(도 5)의 2개의 분할 공진자 중 한쪽의 IDT의 피치를, 비교예에 따른 필터 장치(도 7)의 SAW 공진자의 IDT의 피치와 동일하게 고정하고, 다른 쪽의 분할 공진자의 IDT의 피치를 변화시켜, 통과 특성을 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 제1 대역 통과 필터의 통과 대역과 제2 대역 통과 필터의 통과 대역의 주파수축 상의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13A는, 제1 대역 통과 필터와 유사한 회로 구성을 갖는 래더형 필터 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이고, 도 13B는, 다른 회로 구성을 갖는 래더형 필터 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는, 제3 실시예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다.
도 15A 및 도 15B는, 제3 실시예에 따른 필터 장치(도 14)의 공통 단자에서부터 제2 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이고, 도 15C 및 도 15D는, 비교예에 따른 필터 장치(도 7)의 공통 단자에서부터 제2 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은, 제4 실시예에 따른 통신 장치의 블록도이다.
도 17A 및 도 17B는, 각각 제5 실시예 및 그의 변형예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다.
[제1 실시예]
도 1부터 도 4B까지의 도면을 참조하여, 제1 실시예에 따른 필터 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)의 등가 회로도이다. 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)는, 복수의 SAW 공진자(21)를 포함하는 래더형 필터 장치이다. 제1 단자(25)와 제2 단자(26)를 접속하는 직렬 암의 복수의 분기점(27)으로부터, 각각 병렬 암이 분기되어 있다. 병렬 암의 각각은, 분기점과는 반대측에 있어서 접지되어 있다. 래더형 필터 장치란, 래더형 회로의 직렬 소자 및 병렬 소자를 각각 공진자로 한 필터 장치를 의미한다. 래더형 회로는, 1개의 입력 단자, 1개의 출력 단자 및 입출력에서 공통의 접지 전위가 부여되는 접지 단자를 포함한다. 직렬 소자란, 래더형 회로의 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 소자를 의미하고, 병렬 소자란, 직렬 소자와 접지 전위 사이에 접속된 소자를 의미한다.
직렬 암 상에서 인접하는 2개의 분기점(27) 사이에 적어도 1개의 SAW 공진자(21)가 삽입되어 있고, 복수의 병렬 암에 각각 적어도 1개의 SAW 공진자(21)가 삽입되어 있다. 직렬 암에 삽입된 SAW 공진자를 직렬 암 공진자라고 하고, 병렬 암에 삽입된 SAW 공진자를 병렬 암 공진자라고 하는 경우가 있다. 제1 단자(25)로부터 보아 1번째의 분기점과 2번째의 분기점 사이의 직렬 암 공진자인 SAW 공진자(21)가, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자(22)로 구성되어 있다. 분할 공진자(22)는, 각각 서로 맞물린 한 쌍의 빗형 전극으로 이루어지는 인터디지털 트랜스듀서(IDT)를 포함한다. 2개의 분할 공진자(22)는, IDT의 복수의 전극 핑거의 피치(이하, 간단히 IDT의 피치라고 함)가 서로 다르다. SAW 공진자(21)의 각각은, 누설파 또는 SH파를 주요파로서 이용하도록 설계되어 있다.
SAW 공진자를 광의로 해석하면, 분할 공진자(22)의 각각도 1개의 SAW 공진자라고 할 수 있지만, 본 명세서에 있어서, 1개의 SAW 공진자가, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있는 경우, 복수의 병렬 분할 공진자로 구성되는 SAW 공진자는, 분할 공진자의 각각도 의미하는 광의의 SAW 공진자와는 구별된다. IDT의 피치는, 제조 프로세스의 변동에 의해 허용 범위 내에서 변동하고 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 예를 들어 IDT를 구성하는 복수의 전극 핑거 중 양단의 전극 핑거의 중심간 거리를 L로 표기하고, 전극 핑거의 개수를 N으로 표기하였을 때, IDT의 피치 P를 P=L/(N-1)로 정의한다.
다음에, 도 2에 도시한 비교예와 비교하면서, 제1 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.
도 2는 비교예에 따른 필터 장치(20)의 등가 회로도이다. 비교예에 따른 필터 장치(20)의 회로 구성은, 도 1에 도시한 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)의 회로 구성과, 이하의 상위점을 제외하고 동일하다. 제1 실시예에 있어서 2개의 분할 공진자(22)로 구성되어 있는 SAW 공진자(21)에 대응하는 비교예의 SAW 공진자(21)는, 분할 공진자로 분할되어 있지 않고, 단일 SAW 공진자로 구성되어 있다. 그 밖의 복수의 SAW 공진자(21)에 대해서는, 제1 실시예와 비교예에서 동일한 특성을 갖는다.
도 3A 및 도 3B는, 각각 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 1), 및 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 2)의 통과 특성을 나타내는 모식적인 그래프이다. 도 3A 및 도 3B에서는 특징적인 부분만을 도시하고 있고, 다른 부분에 대해서는 단순화하여 도시하고 있다. 도 3A 및 도 3B의 그래프의 횡축은 주파수를 나타내고, 종축은 삽입 손실을 나타낸다. 또한, 종축의 하향으로 삽입 손실이 증가한다.
제1 실시예 및 비교예에 따른 필터 장치(20)는, 모두 저역 차단 주파수가 fL, 고역 차단 주파수가 fH인 대역 통과 필터이다. 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 1)에 있어서는, 통과 대역보다 저주파측에 2개의 리플(80)이 나타나 있다. 대역 통과 필터의 통과 대역이란, 저역 차단 주파수와 고역 차단 주파수 사이의 주파수 대역을 의미하며, 저역 차단 주파수 및 고역 차단 주파수로서, 통과 전력이, 그 최댓값으로부터 3dB 다운으로 되는 주파수(바꾸어 말하면, 삽입 손실이, 그 최솟값으로부터 3dB 증가하는 주파수)를 채용한다. 이 리플(80)은, 2개의 분할 공진자(22)의 각각의 불필요파, 구체적으로는 레일리파에 기인한다. 레일리파에 기인하여 발생하는 리플을, 레일리 리스폰스라고 하는 경우가 있다. 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치가 서로 다르기 때문에, 불필요파에 기인하는 공진 주파수가 서로 어긋나 있다. 이 때문에, 2개의 분할 공진자(22)에 대응하여 2개의 리플(80)이 나타난다.
이에 비해 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 2)에 있어서는, 제1 실시예에서 2개의 분할 공진자(22)로 구성되어 있는 SAW 공진자(21)에 대응하는 SAW 공진자(21)가, 단일 SAW 공진자로 구성되어 있다. 이 때문에, 도 3B에 도시하는 바와 같이, 불필요파에 기인하는 리플(81)이 1개만 나타나 있다. 이 리플(81)이 나타나 있는 주파수에 있어서, 다른 저지 영역과 비교하여 삽입 손실이 작아져 버려, 원하는 필터 특성이 얻어지지 않게 되어 버린다. 리플(81)에 대응하는 삽입 손실의 저하량을 작게 함으로써, 리플(81)이 나타나 있는 주파수에 있어서의 삽입 손실을, 다른 저지 영역의 삽입 손실에 근접시키는 것이 바람직하다.
제1 실시예에서는, 불필요파에 기인하는 리플(80)이 2개로 분리됨으로써, 그 각각에 대응하는 삽입 손실의 저하량이, 비교예에서 나타나 있는 1개의 리플(81)에 대응하는 삽입 손실의 저하량보다 작아진다. 이 때문에, 제1 실시예에서는, 비교예와 비교하여, 통과 대역 이외의 주파수 영역에 있어서의 저지 성능의 저하가 억제된다고 하는 우수한 효과가 얻어진다.
또한, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차가 얼마 안되고, 2개의 분할 공진자(22)의 합성 용량이, 비교예의 필터 장치(20)의 대응하는 단체의 SAW 공진자(21)의 용량과 거의 동등하다. 이 경우, 비교예(도 2)의 회로 구성으로 필터 설계를 행한 후, 1개의 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 치환해도, 통과 대역 및 그 근방의 필터 특성은 거의 변화하지 않는다. 따라서, 1개의 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 치환한 구성에서, 필터 설계를 다시 할 필요는 없다. 이 때문에, 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)의 설계 난이도가, 비교예에 따른 필터 장치(20)의 난이도와 비교하여 높아지는 일은 없다.
2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차가 지나치게 작으면, 불필요파에 기인하는 리플(80)의 분리가 불충분해져, 리플(80)에 대응하는 삽입 손실의 저하량을 저감시킨다고 하는 충분한 효과를 얻지 못한다. 또한, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차가 지나치게 크면, 통과 대역 및 그 근방의 필터 특성이 크게 변화해 버린다. 따라서, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차는, 리플(80)이 명확하게 2개로 분리되고, 통과 대역 및 그 근방의 필터 특성에 미치는 영향이 과대하게 되지 않는다고 하는 조건을 충족하도록 설정하는 것이 바람직하다. 일례로서, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차 및 평균값을, 각각 Pd 및 Pa로 표기하면, Pd/Pa를 0.02％ 이상 0.7％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 범위의 하한값 및 상한값의 근거에 대해서는, 후에 도 11을 참조하여 설명한다.
다음에, 도 4A 및 도 4B를 참조하여, 2개의 분할 공진자(22)(도 1)의 IDT의 배치에 대하여 설명한다.
도 4A는, 2개의 분할 공진자(22)(도 1)의 IDT의 일 구성예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 4A에 있어서, IDT의 전극 핑거의 개수는 실제의 개수보다 적게 표시되어 있다. 서로 맞물린 한 쌍의 빗형 전극(221)에 의해 IDT(222)가 구성되어 있다. 2개의 분할 공진자(22)의 IDT(222)의 피치를, 각각 P1, P2로 표기한다. 2개의 분할 공진자(22)의 IDT(222)의 복수의 전극 핑거가, 1개의 직선을 따라 배열되어 있다. 2개의 IDT(222)의 각각의 양단에, 대응하는 IDT(222)의 공진 파장의 탄성 표면파를 반사하는 반사기(223)가 배치되어 있다.
도 4B는, 2개의 분할 공진자(22)(도 1)의 IDT의 다른 구성예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 4B에 도시한 예에서는, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT(222)의 복수의 전극 핑거의 배열 방향은 서로 평행하고, 2개의 IDT(222)는, 전극 핑거의 배열 방향에 대하여 직교하는 방향으로 어긋나게 배치되어 있다. 한쪽의 IDT(222)의 일단에 배치된 반사기(223)는, 다른 쪽의 IDT(222)의 일단에 배치된 반사기(223) 또는 IDT(222) 자체와, 전극 핑거의 배열 방향에 관하여 부분적으로 겹친 위치에 배치되어 있다.
도 4A에 도시한 예에서는, 도 4B에 도시한 예와 비교하여, 전극 핑거의 배열 방향과 직교하는 방향에 관한 2개의 분할 공진자(22)의 합계 치수를 작게 할 수 있다. 도 4B에 도시한 예에서는, 도 4A에 도시한 예와 비교하여, 전극 핑거의 배열 방향과 평행인 방향에 관한 2개의 분할 공진자(22)의 합계 치수를 작게 할 수 있다. 다른 SAW 공진자(21)(도 1)의 배치와의 관련으로, 도 4A 및 도 4B의 구성 중 바람직한 쪽을 채용하면 된다.
다음에, 제1 실시예의 다양한 변형예에 대하여 설명한다.
제1 실시예(도 1)에서는, 제1 단자(25)로부터 보아 1번째의 분기점(27)과 2번째의 분기점(27) 사이의 직렬 암에 삽입된 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성하고 있지만, 그 밖의 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성해도 된다. 예를 들어, 제1 단자(25)로부터 보아 2번째의 분기점(27)보다 제2 단자(26)측의 직렬 암에 삽입되어 있는 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성해도 된다. 또한, 병렬 암에 삽입되어 있는 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성해도 된다.
제1 실시예(도 1)에서는, 1개의 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성하고 있지만, 복수의 SAW 공진자(21)를, 각각 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자(22)로 구성해도 된다. 또한, 1개 또는 복수의 SAW 공진자(21)를, 서로 병렬로 접속된 3개 이상의 분할 공진자(22)로 구성해도 된다. 이 경우, 복수의 SAW 공진자(21)의 IDT의 피치의 최댓값을 Pmax, 최솟값을 Pmin, 평균값을 Pa로 표기하였을 때, (Pmax-Pmin)/Pa를 0.02％ 이상 0.7％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
제1 실시예(도 1)에서는, 제1 단자(25)에 직렬 암 공진자와 병렬 암 공진자의 양쪽이 접속되고, 제2 단자(26)에는 병렬 암 공진자가 접속되어 있지 않고, 직렬 암 공진자만이 접속되어 있다. 그 밖에 제1 단자(25)와 제2 단자(26)의 양쪽에, 직렬 암 공진자와 병렬 암 공진자의 양쪽을 접속한 회로 구성을 채용해도 된다. 또는 제1 단자(25)와 제2 단자(26)의 어느 것에도 병렬 암 공진자를 접속하지 않는 회로 구성을 채용해도 된다.
제1 실시예(도 1)에서는, 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자 모두 복수개 배치되어 있지만, 직렬 암 공진자 및 병렬 암 공진자 중 적어도 한쪽을 1개만 배치한 래더형 필터에 있어서, 적어도 1개의 SAW 공진자를, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성해도 된다. 예를 들어, T형 필터, π형 필터, L형 필터도 래더형 필터에 포함된다. 또한, 제1 실시예(도 1)에 따른 필터 장치(20)는 래더형 필터이지만, 복수의 SAW 공진자를 포함하는 그 밖의 회로 구성의 필터 중 적어도 1개의 SAW 공진자를, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성해도 된다.
제1 실시예(도 1)에서는, 누설파 또는 SH파를 주요파로서 이용하고, 불필요파인 레일리파에 기인하여 통과 특성의 저지 영역에 나타나는 리플(80)에 대응하는 삽입 손실의 저하량을 저감시키고 있다. 그 밖에, 다른 탄성파를 주요파로서 이용해도 된다. 이 경우에 제1 실시예의 구성을 적용함으로써, 주요파에 의한 공진 주파수보다 저주파측에 나타나는 불필요파에 기인하는 리플(80)에 대응하는 삽입 손실의 저하량을 저감시킬 수 있다.
제1 실시예에서는, 2개의 분할 공진자(22)의 각각의 IDT의 피치를 일정하게 하고 있지만, 1개의 분할 공진자 내에서 IDT의 피치를 스텝형으로 변화시켜도 되고, 연속적으로 변화시켜 IDT의 피치에 그라데이션을 마련해도 된다. 또한, 분할 공진자(22) 이외의 다른 SAW 공진자(21)에 있어서, IDT의 피치를 변화시키는 구성을 채용해도 된다. 1개의 SAW 공진자(21) 내에서 IDT의 피치를 변화시킴으로써, 대역 내의 리플을 저감시킬 수 있다.
2개의 분할 공진자(22)의 각각에 있어서 IDT의 피치를 변화시키는 경우, 한쪽의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 평균값과, 다른 쪽의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 평균값이 서로 다르도록 하면 된다. 일례로서, 한쪽의 분할 공진자(22)의 IDT의 평균 피치를 Pa1로 표기하고, 다른 쪽의 분할 공진자(22)의 IDT의 평균 피치를 Pa2로 표기하였을 때, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차 Pd로서, 평균 피치 Pa1과 평균 피치 Pa2의 차를 채용하면 된다. 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 평균값 Pa로서, 평균 피치 Pa1과 평균 피치 Pa2의 평균값을 채용하면 된다. 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, Pd/Pa를 0.02％ 이상 0.7％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[제2 실시예]
다음에, 도 5부터 도 13A까지의 도면을 참조하여, 제2 실시예에 따른 필터 장치에 대하여 설명한다. 이하, 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 1)와 공통의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 5는, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)의 등가 회로도이다. 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)는, 제1 대역 통과 필터(30), 제2 대역 통과 필터(40), 제3 대역 통과 필터(50), 공통 단자(60), 제1 개별 단자(31), 제2 개별 단자(41) 및 제3 개별 단자(51)를 구비하고 있다. 제1 대역 통과 필터(30)는 공통 단자(60)와 제1 개별 단자(31) 사이에 접속되고, 제2 대역 통과 필터(40)는 공통 단자(60)와 제2 개별 단자(41) 사이에 접속되고, 제3 대역 통과 필터(50)는 공통 단자(60)와 제3 개별 단자(51) 사이에 접속되어 있다.
공통 단자(60)는 안테나(68)에 접속된다. 공통 단자(60)와 접지 사이에 임피던스 정합용 인덕터(61)가 접속된다. 제1 개별 단자(31), 제2 개별 단자(41) 및 제3 개별 단자(51)가, 각각 스위치(62)를 통하여 로우 노이즈 증폭기(63)에 접속된다. 제1 개별 단자(31), 제2 개별 단자(41) 및 제3 개별 단자(51)와, 접지 사이에, 각각 임피던스 정합용 인덕터(65, 66, 67)가 접속된다.
제2 실시예에 따른 필터 장치(20)는, 안테나(68)에서 수신된 고주파 신호를, 3개의 주파수 밴드의 고주파 신호로 분파하는 수신측 트리플렉서이다. 예를 들어, 제1 대역 통과 필터(30), 제2 대역 통과 필터(40) 및 제3 대역 통과 필터(50)의 통과 대역은, 각각 3GPP로 표준화된 밴드(41)의 다운링크의 주파수 대역(2496MHz 이상 2690MHz 이하), 밴드(66)의 다운링크의 주파수 대역(2110MHz 이상 2200MHz 이하), 및 밴드(3)의 다운링크의 주파수 대역(1805MHz 이상 1880MHz 이하)과 거의 동등하다. 즉, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역은, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역보다 낮고, 제3 대역 통과 필터(50)의 통과 대역은, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역보다 낮다.
제1 대역 통과 필터(30), 제2 대역 통과 필터(40) 및 제3 대역 통과 필터(50)의 각각은, 래더형 SAW 필터이다.
제1 대역 통과 필터(30)는, SAW 공진자(32A, 32B, 32C, 32D) 및 1개의 종결합형 SAW 필터(33)를 포함한다. 공통 단자(60)로부터 보아 1번째의 분기점과 2번째의 분기점 사이의 직렬 암에, SAW 공진자(32B)가 삽입되어 있다. SAW 공진자(32B)는, 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 1)의 제1 단자(25)로부터 보아 1번째의 분기점(27)과 2번째의 분기점(27) 사이의 직렬 암에 삽입된 SAW 공진자(21)와 마찬가지로, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자(34)로 구성되어 있다. SAW 공진자(32B)와 2번째의 분기점 사이에, 종결합형 SAW 필터(33)가 삽입되어 있다.
공통 단자(60)로부터 보아 1번째의 분기점과 공통 단자(60) 사이에는, SAW 공진자가 삽입되어 있지 않다. 2번째의 분기점과 제1 개별 단자(31) 사이에 SAW 공진자(32D)가 접속되어 있다. 공통 단자(60)로부터 보아 1번째 및 2번째의 분기점으로부터 분기되어 있는 병렬 암에, 각각 SAW 공진자(32A, 32C)가 삽입되어 있다. SAW 공진자(32A, 32C, 32D)의 각각을, 서로 직렬로 접속된 복수의 직렬 분할 공진자로 구성해도 된다.
제2 대역 통과 필터(40)는, 5개의 SAW 공진자(42A, 42B, 42C, 42D, 42E) 및 1개의 종결합형 SAW 필터(43)를 포함한다. 공통 단자(60)로부터 보아 1번째의 분기점과 공통 단자(60) 사이에 SAW 공진자(42A)가 접속되어 있다. 1번째의 분기점과 2번째의 분기점 사이에, SAW 공진자(42C)와 종결합형 SAW 필터(43)가 직렬로 접속되어 있다. 2번째의 분기점과 제2 개별 단자(41) 사이에, SAW 공진자(42E)가 접속되어 있다. 1번째 및 2번째의 분기점으로부터 분기되는 병렬 암에, 각각 SAW 공진자(42B, 42D)가 삽입되어 있다. SAW 공진자(42A, 42B, 42C, 42D, 42E)의 각각을, 복수의 직렬 분할 공진자로 구성해도 된다.
제3 대역 통과 필터(50)는, 4개의 SAW 공진자(52A, 52B, 52C, 52D) 및 1개의 종결합형 SAW 필터(53)를 포함한다. 공통 단자(60)로부터 보아 1번째의 분기점과 공통 단자(60) 사이에 SAW 공진자(52A)가 접속되어 있다. 1번째의 분기점과 2번째의 분기점 사이에, SAW 공진자(52C)와 종결합형 SAW 필터(53)가 직렬로 접속되어 있다. 1번째 및 2번째의 분기점으로부터 분기되는 병렬 암에, 각각 SAW 공진자(52B, 52D)가 삽입되어 있다. SAW 공진자(52A, 52B, 52C, 52D)의 각각을, 복수의 직렬 분할 공진자로 구성해도 된다.
도 6은, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)에 포함되는 SAW 공진자, 종결합형 SAW 필터, 배선, 단자 등의 평면으로 본 배치를 도시하는 도면이다. 압전 재료로 이루어지는 기판(28)의 표면에, 공통 단자(60), 제1 개별 단자(31), 제2 개별 단자(41), 제3 개별 단자(51), 복수의 접지 단자, 복수의 SAW 공진자, 복수의 종결합형 SAW 필터, 배선 등이 배치되어 있다. 기판(28)으로서, 예를 들어 LiTaO3, LiNbO3 등의 압전 재료로 이루어지는 단결정 기판이 사용된다.
도 6에 있어서, 접지 배선에 상대적으로 연한 해칭을 부여하고, 직렬 암의 배선에 상대적으로 진한 해칭을 부여하고 있다. 2개의 배선이 교차하는 개소에 있어서는, 양자간에 절연막이 배치되어 양자의 전기적 절연이 확보되어 있다. 또한, SAW 공진자, 종결합형 SAW 필터 및 단자에, 도 5의 등가 회로의 대응하는 SAW 공진자, 종결합형 SAW 필터 및 단자에 부여된 참조 부호와 동일한 참조 부호를 부여하고 있다. 2개의 분할 공진자(22)로 구성된 SAW 공진자(32B)의 IDT의 배치로서, 제1 실시예의 도 4B에 도시한 배치가 채용되고 있다.
예를 들어, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)의 긴 변, 짧은 변 및 높이는, 각각 1.8mm, 1.4mm, 0.6mm이다. 이 필터 장치(20)가 페이스 다운으로 패키지 기판에 실장된다.
다음에, 도 7에 도시한 비교예에 따른 필터 장치(20)와 비교하면서, 도 8A부터 도 10B까지의 도면을 참조하여 제2 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.
도 7은, 비교예에 따른 필터 장치(20)의 등가 회로도이다. 비교예에 있어서는, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)의 SAW 공진자(32B)가 단일 SAW 공진자로 치환되어 있다. 그 밖의 구성은, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)의 구성과 동일하다. 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5) 및 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)를 실제로 제작하고, 통과 특성을 실측하였다.
우선, 비교예에 따른 필터 장치(20)의 제1 대역 통과 필터(30), 제2 대역 통과 필터(40) 및 제3 대역 통과 필터(50)의 통과 대역이, 각각 밴드(41), 밴드(66) 및 밴드(3)의 다운링크의 주파수 대역과 거의 일치하도록, 각 SAW 공진자 및 종결합형 SAW 필터의 특성을 결정하였다. 비교예에 따른 SAW 공진자(32B)(도 7)의 IDT의 피치를 결정한 후, 결정된 피치에 기초하여, 실시예에 따른 필터 장치(20)의 SAW 공진자(32B)를 구성하는 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치를 결정하였다. 구체적으로는, 실시예에 따른 필터 장치(20)의 한쪽의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치를, 비교예에 따른 필터 장치(20)의 SAW 공진자(32B)의 IDT의 피치와 동일하게 하였다. 다른 쪽의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치를, 비교예에 따른 필터 장치(20)의 SAW 공진자(32B)의 IDT의 피치보다 약간 좁게 하고, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 차를, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치의 평균값의 0.06％로 하였다.
도 8A 및 도 8B는, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5)의 공통 단자(60)에서부터 제2 개별 단자(41)까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8C 및 도 8D는, 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)의 공통 단자(60)에서부터 제2 개별 단자(41)까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 이들 그래프의 횡축은 주파수를 단위 「MHz」로 나타내고, 종축은 삽입 손실을 단위 「dB」로 나타낸다. 도 8A 및 도 8C의 우측 종축은, 좌측 종축의 스케일을 10배로 확대한 것이다. 종축의 하향으로 삽입 손실이 크게 되어 있다. 통과 특성의 측정에는, 일반적으로 네트워크 애널라이저가 사용된다.
도 8B 및 도 8D는, 각각 도 8A 및 도 8C의 일부의 주파수 영역을 확대한 것이다. 그래프 중의 마커 M1, M2가, 각각 주파수 2110MHz, 2200MHz에 대응한다. 마커 M1과 M2 사이의 주파수 대역이, 제2 대역 통과 필터(40)가 대상으로 하는 밴드(66)의 다운링크의 주파수 대역과 동등하다.
비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)에 있어서는, 도 8C 및 도 8D에 도시하는 바와 같이, 주파수 약 2145MHz의 위치에 1개의 큰 리플(83)이 나타나 있다. 이에 비해 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5)에 있어서는, 도 8A 및 도 8B에 도시하는 바와 같이, 주파수 약 2145MHz 및 2146.2MHz의 위치에, 각각 리플(82)이 나타나 있다. 2개의 리플(82)의 각각에 대응하는 삽입 손실의 증가량은, 비교예에 따른 필터 장치(20)의 통과 특성(도 8C, 도 8D)에 나타나 있는 리플(83)에 대응하는 삽입 손실의 증가량보다 작다.
도 9, 도 10A, 도 10B는, 제2 실시예(도 5) 및 비교예(도 7)에 따른 필터 장치(20)의 공통 단자에서부터 제1 개별 단자까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 횡축은 주파수를 단위 「MHz」로 나타내고, 종축은 삽입 손실을 단위 「dB」로 나타낸다. 종축의 하향으로 삽입 손실이 크게 되어 있다. 그래프 중의 실선 및 파선이, 각각 제2 실시예(도 5) 및 비교예(도 7)에 따른 필터 장치(20)의 통과 특성을 나타낸다.
도 10A는, 도 9의 횡축의 주파수 범위의 일부분을 확대한 것이다. 도 10A의 우측 종축은 좌측 종축의 스케일을 10배로 확대한 것이다. 도 10B는, 도 10A의 횡축의 주파수 범위의 일부분을 확대한 것이다.
도 9 및 도 10A에 도시한 바와 같이, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역에 있어서, 제2 실시예의 경우와 비교예의 경우에 삽입 손실에 거의 차가 없다. 도 10B에 도시하는 바와 같이, 제2 실시예에 있어서는, 주파수 약 2145MHz와 2146.2MHz의 위치에 각각 리플(84)이 나타나 있어, 비교예의 경우에는, 주파수 약 2145MHz의 위치에 1개의 큰 리플(85)이 나타나 있다. 제2 실시예에서 나타나 있는 2개의 리플(84)은, 2개의 분할 공진자(34)(도 5)의 불필요파에 기인하는 것이다. 비교예에서 나타나 있는 1개의 큰 리플(85)은, SAW 공진자(32B)(도 7)의 불필요파에 기인하는 것이다.
제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 내의 리플(82, 83)(도 8A 내지 도 8D)은, 각각 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역 외에 나타나 있는 리플(84, 85)(도 10A, 도 10B)에 기인하여 발생하고 있다. 제1 대역 통과 필터(30)만을 착안하면, 비교예에 있어서 통과 대역 외에 나타나 있는 리플(85)은, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 그런데, 이 리플(85)이 나타나 있는 주파수가, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 내인 경우, 도 8D에 도시하는 바와 같이 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 특성에 큰 영향을 주게 된다.
제2 실시예에 있어서는, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역 외에 나타나 있는 리플(84)(도 10B)에 대응하는 삽입 손실의 저하량이 낮기 때문에, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 내에 나타나는 리플(82)(도 8B)에 대응하는 삽입 손실의 증가량도 작아진다. 이에 의해, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 특성에 미치는 영향을 경감할 수 있다.
또한, 도 9, 도 10A에 도시하는 바와 같이, SAW 공진자(32B)(도 5)를 2개의 분할 공진자(34)로 구성해도, 비교예(도 7)와 같이 단체의 SAW 공진자로 구성한 경우와 비교하여 통과 특성은 거의 변화하지 않는다. 이 때문에, 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)의 필터 설계의 결과를, 그대로 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5)의 필터 설계에 이용할 수 있다.
다음에, 도 11을 참조하여, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)에 사용되고 있는 2개의 분할 공진자(34)(도 5)의 IDT의 피치의 차의 바람직한 범위에 대하여 설명한다. 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)의 2개의 분할 공진자(34) 중 한쪽의 IDT의 피치를, 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)의 SAW 공진자(32B)의 IDT의 피치와 동일하게 고정하고, 다른 쪽의 분할 공진자(34)의 IDT의 피치를 변화시켜, 통과 특성을 시뮬레이션에 의해 구하였다.
도 11은, 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 2개의 분할 공진자(34)의 IDT의 피치의 고정값을 Pf로 표기하고, 다른 쪽의 분할 공진자(34)의 IDT의 피치를 Pv로 표기한다. 도 11의 횡축은 (Pv-Pf)/((Pv+Pf)/2)를 단위 「％」로 나타낸다. 즉, 횡축은, IDT의 평균 피치에 대한 피치 편차의 비율을 나타낸다. 여기서, 피치 편차는 Pv>Pf일 때 정, Pv<Pf일 때 부로 정의한다. 피치 편차의 절댓값을 피치 차라고 하기로 한다.
도 11의 좌측 종축은, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역에 나타나는 리플(82)(도 8B)에 대응하는 삽입 손실의 증가량(리플의 크기라고 하는 경우가 있음)을 단위 「dB」로 나타낸다. 우측 종축은, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실의 최댓값을 단위 「dB」로 나타낸다. 우측 종축의 하향으로 삽입 손실이 커진다. 도 11의 삼각 기호가, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역에 나타나는 리플(82)의 크기를 나타내고, 동그라미 기호가, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실의 최댓값을 나타낸다.
도 11의 횡축의 원점은, 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)에 상당한다. 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 특성에 나타나는 리플(82)의 크기는, IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율이 제로일 때 최댓값을 나타낸다. 이것은, 도 8D에 도시한 바와 같이, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역에 1개의 큰 리플(83)이 나타나 있는 상태에 상당한다.
IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율이 0.02％ 미만의 범위에서 커지면, 리플(82)의 크기가 서서히 작아진다. 이것은, 도 8B에 도시한 2개의 리플(82)이 부분적으로 겹쳐 있는 상태에 상당한다. IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율이 0.02％ 이상인 범위에서는, 리플(82)의 크기가 거의 일정하다. 이것은, 도 8B에 도시한 2개의 리플(82)이 명확하게 분리되어 있는 상태에 상당한다. 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역에 나타나는 리플(82)의 크기를 작게 하는 충분한 효과를 얻기 위해서는, IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율이 제로에서부터 커지면, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역에 있어서의 삽입 손실이 커진다. 특히, IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율이 약 0.7％를 초과하면, 삽입 손실 증대의 기울기가 급준하게 된다. SAW 공진자(32B)(도 5)를 2개의 분할 공진자(34)로 구성함에 따른 통과 대역에 있어서의 삽입 손실의 증대를 억제하기 위해, IDT의 평균 피치에 대한 피치 차의 비율을 0.7％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 12를 참조하여, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역과 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역의 관계에 대하여 설명한다.
도 12는, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역과 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역의 주파수축 상의 관계를 나타내는 그래프이다. 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역 PB1의 저역 차단 주파수 및 고역 차단 주파수를, 각각 fL1, fH1로 표기한다. 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2의 저역 차단 주파수 및 고역 차단 주파수를, 각각 fL2, fH2로 표기한다. 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2의 고역 차단 주파수 fH2는, 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역 PB1의 저역 차단 주파수 fL1보다 낮다.
일반적으로, SAW 공진자의 레일리 리스폰스는, 그 공진 주파수의 0.7배 이상 0.85배 이하의 주파수 영역에 발생한다. 즉, 제1 대역 통과 필터(30)에 포함되는 SAW 공진자의 공진 주파수의 0.7배 이상 0.85배 이하의 주파수 영역이, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2와 겹치는 경우에, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2 내에, 제1 대역 통과 필터(30)에 기인하는 레일리 리스폰스가 발생하기 쉽다.
도 12에 도시한 예에서는, 0.7fL1 이상 0.85fH1 이하의 주파수 대역에, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2가 포함되어 있다. 제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역 PB1과 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2가 이러한 관계에 있는 경우에, 특히 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2에 리플(82)(도 8B)이 발생하는 현상이 현재화되기 쉽다.
그 밖에 0.7fL1 이상 0.85fH1 이하의 주파수 대역이, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2에 포함되어 있는 경우, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2가, 0.7fL1 이상 0.85fH1 이하의 주파수 대역에 포함되어 있는 경우, 또는 0.7fL1 이상 0.85fH1 이하의 주파수 대역의 일부와, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2의 일부가 겹쳐 있는 경우에도, 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2에 리플(82)(도 8B)이 발생하는 현상이 현재화되기 쉽다.
제1 대역 통과 필터(30)의 통과 대역 PB1과 제2 대역 통과 필터(40)의 통과 대역 PB2가, 이러한 관계에 있는 경우에, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)의 구성을 채용하는 것이 특히 바람직하다.
다음에, 도 13A 및 도 13B를 참조하여, 제1 대역 통과 필터(30)의 복수의 SAW 공진자 중, 어느 SAW 공진자를 2개의 분할 공진자(34)로 구성하면 큰 효과가 얻어지는지라고 하는 점에 대하여 설명한다.
도 13A는, 제1 대역 통과 필터(30)와 유사한 회로 구성을 갖는 래더형의 대역 통과 필터(70)의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 공통 단자(60)에, 대역 통과 필터(70)와, 다른 대역 통과 필터(75)가 접속되어 있다.
공통 단자(60)와, 대역 통과 필터(70)의 개별 단자(71)를 직렬 암이 접속하고 있다. 직렬 암의 복수의 분기점(73)과 접지 사이에, 각각 병렬 암이 접속되어 있다. 공통 단자(60)로부터 보아 1번째의 분기점(73)과 공통 단자(60) 사이에는, SAW 공진자가 접속되어 있지 않다. 즉, 직렬 암의 SAW 공진자(72) 및 병렬 암의 SAW 공진자(72)의 양쪽이 공통 단자(60)에 직접 접속되어 있다.
한쪽의 대역 통과 필터(70)의 어느 SAW 공진자(72)에서 불필요파에 기인하는 공진이 발생하면, 공통 단자(60)를 경유하여 다른 쪽의 대역 통과 필터(75)에 그 영향이 미친다. 공통 단자(60)로부터 먼 위치에 접속되어 있는 SAW 공진자(72)에서 불필요파에 기인하는 공진이 발생하였다고 해도, 불필요한 공진이 발생한 SAW 공진자(72)로부터 공통 단자(60)를 경유하여 다른 쪽의 대역 통과 필터(75)에 불필요한 공진의 영향이 미칠 때까지, 많은 SAW 공진자(72)가 개재된다. 이 때문에, 다른 쪽의 대역 통과 필터(75)에 대한 영향이 경감된다. 공통 단자(60)에 가까운 위치에 접속된 SAW 공진자(72)에서 불필요한 공진이 발생하면, 그 영향이 다른 쪽의 대역 통과 필터(75)에 미치기 쉽다. 따라서, 공통 단자(60)에 가까운 위치에 접속되어 있는 SAW 공진자(72)를 2개의 분할 공진자로 구성하면, 불필요한 공진에 기인하여 발생하는 리플을 작게 하는 효과가 보다 커진다.
일례로서, 공통 단자(60)로부터 개별 단자(71)를 향하여 1번째의 분기점(73)과 2번째의 분기점(73) 사이의 직렬 암(90), 2번째의 분기점(73)과 3번째의 분기점(73) 사이의 직렬 암(91), 1번째의 분기점(73)으로부터 분기되는 병렬 암(92), 및 2번째의 분기점(73)으로부터 분기되는 병렬 암(93)에 삽입되어 있는 SAW 공진자(72)(도 13A에 있어서 해칭을 부여하고 있는 SAW 공진자(72)) 중 적어도 1개를, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자로 구성하면 된다.
도 13B는, 다른 회로 구성을 갖는 래더형의 대역 통과 필터(70)의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 공통 단자(60)로부터 보아 1번째의 분기점(73)과 공통 단자(60) 사이에 SAW 공진자(72)가 접속되어 있다. 이 경우에는, 공통 단자(60)로부터 개별 단자(71)를 향하여 1번째의 분기점(73)과 공통 단자(60) 사이의 직렬 암(95), 1번째의 분기점(73)과 2번째의 분기점(73) 사이의 직렬 암(96), 및 1번째의 분기점으로부터 분기되는 병렬 암(97)에 삽입되어 있는 SAW 공진자(72)(도 13B에 있어서 해칭을 부여하고 있는 SAW 공진자(72)) 중 적어도 1개를, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자로 구성하면 된다.
[제3 실시예]
다음에, 도 14부터 도 15D까지의 도면을 참조하여 제3 실시예에 따른 필터 장치에 대하여 설명한다. 이하, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5, 도 6)와 공통의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 14는, 제3 실시예에 따른 필터 장치(20)의 등가 회로도이다. 제2 실시예에서는, 제1 대역 통과 필터(30)의 SAW 공진자(32B)가 2개의 분할 공진자(34)로 구성되어 있다. 이에 비해 제3 실시예에서는, 제2 대역 통과 필터(40)의 SAW 공진자(42C)가 2개의 분할 공진자(34)로 구성되어 있다. 제1 대역 통과 필터(30)의 SAW 공진자(32B)는 단일 SAW 공진자로 구성되어 있다.
도 15A 및 도 15B는, 제3 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 14)의 공통 단자(60)에서부터 제2 개별 단자(41)까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 도 15C 및 도 15D는, 비교예에 따른 필터 장치(20)(도 7)의 공통 단자(60)에서부터 제2 개별 단자(41)까지의 통과 특성의 실측 결과를 나타내는 그래프이다. 도 15C 및 도 15D에 도시한 비교예의 통과 특성은, 도 8C 및 도 8D에 도시한 통과 특성과 동일한 것이지만, 양자는 횡축의 주파수의 범위가 다르다.
도 15A부터 도 15D까지의 그래프의 횡축은 주파수를 단위 「MHz」로 나타내고, 종축은 삽입 손실을 단위 「dB」로 나타낸다. 도 15A 및 도 15C의 우측 종축은, 좌측 종축의 스케일을 10배로 확대한 것이다. 종축의 하향으로 삽입 손실이 크게 되어 있다. 도 15B 및 도 15D의 그래프는, 각각 도 15A 및 도 15C의 그래프의 일부의 주파수 대역을 확대한 것이다. 마커 M1, M2는, 각각 주파수 2110MHz, 2200MHz의 위치를 나타내고 있다.
제3 실시예에 따른 필터 장치(20)의 통과 특성에 2개의 리플(86)(도 15A, 도 15B)이 나타나 있다. 비교예에 있어서는, 필터 장치(20)의 통과 특성에 1개의 리플(87)(도 15C, 도 15D)이 나타나 있다. 이들 리플(86, 87)은, 주파수 약 1677MHz의 위치에 나타나 있으며, 제2 대역 통과 필터(40)의 SAW 공진자(42C)에서 발생하는 불필요파에 기인한다.
다음에, 제3 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.
제3 실시예에 있어서 나타나 있는 2개의 리플(86)의 각각에 대응하는 삽입 손실의 저하량(이하, 리플의 높이라고 함)의 높이는, 비교예에 있어서 나타나 있는 1개의 리플(87)의 높이보다 낮다. 리플(86)의 높이가 리플(87)의 높이보다 낮게 되어 있는 것은, 제2 대역 통과 필터(40)의 SAW 공진자(42C)를 2개의 분할 공진자(34)로 구성하고 있기 때문이다. 리플(86)의 높이가 낮아짐으로써, 불필요파에 기인하는 리플이, 공통 단자(60)에서부터 제2 개별 단자(41)까지의 통과 특성에 미치는 영향을 저감할 수 있다.
다음에, 제2 실시예의 변형예에 대하여 설명한다. 제2 실시예의 제2 대역 통과 필터(40)(도 5) 대신에, 저역 통과 필터 또는 대역 제거 필터를 사용해도 된다. 이 경우에도 제2 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 제1 대역 통과 필터(30)에 기인하는 리플이 저역 통과 필터 또는 대역 제거 필터의 통과 대역에 나타남에 따른 삽입 손실의 증대를 억제할 수 있다.
다음에, 제3 실시예의 변형예에 대하여 설명한다.
제3 실시예에서는, 제2 대역 통과 필터(40)의 SAW 공진자(42C)를 2개의 분할 공진자(34)로 구성하고 있지만, 제2 대역 통과 필터(40)의 다른 SAW 공진자를 2개의 분할 공진자로 구성해도 된다. 또한, 제3 대역 통과 필터(50)의 적어도 1개의 SAW 공진자를 2개의 분할 공진자로 구성해도 된다.
[제4 실시예]
다음에, 도 16을 참조하여 제4 실시예에 따른 통신 장치에 대하여 설명한다. 제4 실시예에 따른 통신 장치에, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)가 사용되고 있다. 이하, 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5, 도 6)와 공통의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 16은, 제4 실시예에 따른 통신 장치의 블록도이다. 제4 실시예에 따른 통신 장치는, 고주파 프론트엔드 회로(100), 고주파 신호 처리 회로(140), 기저 대역 신호 처리 회로(141) 및 안테나(68)를 포함한다. 고주파 프론트엔드 회로(100)는 쿼드플렉서(110), 송신측 스위치(101), 수신측 스위치(102), 파워 증폭기(103) 및 로우 노이즈 증폭기(104)를 포함한다. 쿼드플렉서(110)는 2개의 듀플렉서(120, 130)를 포함한다. 한쪽의 듀플렉서(120)는 송신용 대역 통과 필터(121Tx) 및 수신용 대역 통과 필터(121Rx)를 포함한다. 다른 쪽의 듀플렉서(130)는 송신용 대역 통과 필터(131Tx) 및 수신용 대역 통과 필터(131Rx)를 포함한다.
예를 들어, 한쪽의 듀플렉서(120)는 밴드(41)의 송수신용이고, 다른 쪽의 듀플렉서(130)는 밴드(66)의 송수신용이다. 송신용 대역 통과 필터(121Tx)는, 공통 단자(60)와 개별 단자(122) 사이에 배치되어 있다. 수신용 대역 통과 필터(121Rx)는, 공통 단자(60)와 개별 단자(123) 사이에 배치되어 있다. 송신용 대역 통과 필터(131Tx)는, 공통 단자(60)와 개별 단자(132) 사이에 배치되어 있다. 수신용 대역 통과 필터(131Rx)는, 공통 단자(60)와 개별 단자(133) 사이에 배치되어 있다. 이들 대역 통과 필터에는 SAW 필터가 사용된다. 공통 단자(60)에 안테나(68)가 접속되어 있다.
파워 증폭기(103)로부터 출력된 고주파 신호가, 송신측 스위치(101)를 통하여 개별 단자(122 및 132) 중 한쪽에 입력된다. 송신용 대역 통과 필터(121Tx 또는 131Tx)를 통과한 고주파 신호가 안테나(68)로부터 송신된다. 안테나(68)에서 수신되어 수신용 대역 통과 필터(121Rx 또는 131Rx)를 통과한 고주파 신호가, 수신측 스위치(102)를 통하여 로우 노이즈 증폭기(104)에 입력된다.
고주파 신호 처리 회로(140)는, 로우 노이즈 증폭기(104)로부터 출력된 고주파 신호를 다운컨버트하여 기저 대역 신호 처리 회로(141)에 출력한다. 또한, 고주파 신호 처리 회로(140)는, 기저 대역 신호 처리 회로(141)로부터 입력된 송신 신호를 업컨버트하여 파워 증폭기(103)에 출력한다. 기저 대역 신호 처리 회로(141)는 기저 대역 신호의 다양한 신호 처리를 행한다.
다음에, 제4 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.
수신용 대역 통과 필터(121Rx) 및 수신용 대역 통과 필터(131Rx)가, 각각 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5)의 제1 대역 통과 필터(30) 및 제2 대역 통과 필터(40)에 상당한다. 수신용 대역 통과 필터(121Rx)로서, 제2 실시예에 따른 제1 대역 통과 필터(30)의 구성을 채용함으로써, 수신용 대역 통과 필터(121Rx) 내에서의 불필요 공진이 수신용 대역 통과 필터(131Rx)의 통과 특성에 미치는 영향을 경감할 수 있다.
이러한 불필요 공진의 영향은, 2개의 수신용 대역 통과 필터(121Rx, 131Rx)의 사이뿐만 아니라, 1개의 듀플렉서(120)를 구성하는 수신용 대역 통과 필터(121Rx)와 송신용 대역 통과 필터(121Tx) 사이에서도 발생할 수 있다. 1개의 공통 단자(60)에 복수의 대역 통과 필터가 접속되어 있는 경우, 1개의 대역 통과 필터 내의 불필요 공진의 영향이 다른 대역 통과 필터의 통과 특성에 악영향을 미치는 경우, 원인으로 되는 대역 통과 필터 내의 적어도 1개의 SAW 공진자를 복수의 분할 공진자로 구성함으로써, 불필요 공진의 영향을 경감할 수 있다.
[제5 실시예]
다음에, 도 17A를 참조하여 제5 실시예에 따른 필터 장치에 대하여 설명한다. 이하, 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 1) 및 제2 실시예에 따른 필터 장치(도 5)와 공통의 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 제1 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 1)는 대역 통과 필터의 기능을 갖지만, 제5 실시예에 따른 필터 장치(20)는 저역 통과 필터의 기능을 갖는다.
도 17A는, 제5 실시예에 따른 필터 장치의 등가 회로도이다. 제5 실시예에 따른 필터 장치(20)는 π형 회로 구성을 갖는다. 제1 단자(25)와 제2 단자(26)를 접속하는 SAW 공진자(21)에 인덕터(23)가 병렬로 접속되어 있다. 제1 단자(25)와 접지 사이 및 제2 단자(26)와 접지 사이에, 각각 SAW 공진자(21)가 접속되어 있다. 제1 단자(25)와 접지 사이에 접속된 SAW 공진자(21)가, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자(22)로 구성되어 있다. 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치는 다르다.
다음에, 제5 실시예의 우수한 효과에 대하여 설명한다.
제5 실시예에 있어서도 제1 실시예와 마찬가지로, 불필요파에 기인하는 리플에 대응하는 삽입 손실의 저하량이 작아진다. 제2 실시예에 따른 필터 장치(20)(도 5)의 제1 대역 통과 필터(30) 대신에, 제5 실시예에 따른 저역 통과 필터를 사용해도 된다. 이 경우, 저역 통과 필터에 기인하는 리플이, 다른 제2 대역 통과 필터(40) 또는 제3 대역 통과 필터(50)의 통과 특성에 미치는 영향을 경감시킬 수 있다.
다음에, 도 17B를 참조하여 제5 실시예의 변형예에 대하여 설명한다.
도 17B는, 본 변형예에 따른 필터 장치(20)의 등가 회로도이다. 본 변형예에 따른 필터 장치(20)는 고역 통과 필터의 기능을 갖는다.
본 변형예에 따른 필터 장치(20)는 T형 회로 구성을 갖는다. 제1 단자(25)와 제2 단자(26) 사이에, 2개의 SAW 공진자(21)가 직렬로 삽입되어 있다. 2개의 SAW 공진자(21)가 서로 접속되어 있는 접속점과 접지 사이에, 인덕터(23)와 SAW 공진자(21)가 직렬로 삽입되어 있다. 제1 단자(25)에 접속된 SAW 공진자(21)가, 서로 병렬로 접속된 2개의 분할 공진자(22)로 구성되어 있다. 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 2개의 분할 공진자(22)의 IDT의 피치는 다르다.
본 변형예와 같이, 고역 통과 필터에 포함되는 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성해도 된다. 본 변형예에 있어서도 제5 실시예와 마찬가지로, 다른 대역 통과 필터의 통과 특성에 미치는 영향을 경감할 수 있다. 또한, 제1 실시예의 도 3A에 도시한 예와 마찬가지로, 자기의 저지 대역에 나타나는 리플에 기인하는 저지 특성의 저하를 억제할 수 있다.
다음에, 제5 실시예의 다른 변형예에 대하여 설명한다.
제5 실시예(도 17A)에서는, 제1 단자(25)와 접지 사이에 접속된 SAW 공진자(21)를 2개의 분할 공진자(22)로 구성하고 있지만, 다른 SAW 공진자(21)를 분할 공진자(22)로 구성해도 된다. 제5 실시예의 변형예(도 17B)에서는, 제1 단자(25)에 접속된 SAW 공진자(21)를 분할 공진자(22)로 구성하고 있지만, 다른 SAW 공진자(21)를 분할 공진자(22)로 구성해도 된다.
제5 실시예 및 그의 변형예에서는, 제2 실시예(도 5)에 있어서, 제1 대역 통과 필터(30) 대신에, 저역 통과 필터나 고역 통과 필터를 사용하는 예를 설명하였지만, 제1 대역 통과 필터(30) 대신에 대역 제거 필터를 사용해도 된다. 이 경우, 대역 제거 필터에 포함되는 복수의 SAW 공진자 중 1개를 복수의 분할 공진자로 구성하면 된다.
상술한 각 실시예는 예시이며, 다른 실시예에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다. 복수의 실시예의 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 작용 효과에 대해서는 실시예마다 축차 언급하지 않는다. 또한, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능하다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
20: 필터 장치
21: 탄성 표면파 공진자(SAW 공진자)
22: 분할 공진자
23: 인덕터
25: 제1 단자
26: 제2 단자
27: 분기점
28: 기판
30: 제1 대역 통과 필터
31: 제1 개별 단자
32A, 32B, 32C, 32D: SAW 공진자
33: 종결합형 SAW 필터
34: 분할 공진자
40: 제2 대역 통과 필터
41: 제2 개별 단자
42A, 42B, 42C, 42D, 42E: SAW 공진자
43: 종결합형 SAW 필터
50: 제3 대역 통과 필터
51: 제3 개별 단자
52A, 52B, 52C, 52D: SAW 공진자
53: 종결합형 SAW 필터
60: 공통 단자
61: 인덕터
62: 스위치
63: 로우 노이즈 증폭기
65, 66, 67: 인덕터
68: 안테나
70: 대역 통과 필터
71: 개별 단자
72: SAW 공진자
73: 분기점
75: 대역 통과 필터
80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87: 리플
90, 91: 직렬 암
92, 93: 병렬 암
95, 96: 직렬 암
97: 병렬 암
100: 고주파 프론트엔드 회로
101: 송신측 스위치
102: 수신측 스위치
103: 파워 증폭기
104: 로우 노이즈 증폭기
110: 쿼드플렉서
120: 듀플렉서
121Rx: 수신용 대역 통과 필터
121Tx: 송신용 대역 통과 필터
122, 123: 개별 단자
130: 듀플렉서
131Rx: 수신용 대역 통과 필터
131Tx: 송신용 대역 통과 필터
132, 133: 개별 단자
140: 고주파 신호 처리 회로
141: 기저 대역 신호 처리 회로
221: 빗형 전극
222: 인터디지털 트랜스듀서(IDT)
223: 반사기

Claims (10)

  1. 공통 단자, 제1 개별 단자, 및 제2 개별 단자와,
    상기 공통 단자와 상기 제1 개별 단자 사이에 접속된 제1 필터와,
    상기 공통 단자와 상기 제2 개별 단자 사이에 접속되고, 상기 제1 필터의 통과 대역보다 낮은 주파수 영역에 통과 대역을 갖는 제2 필터를 구비하고 있고,
    상기 제1 필터는 복수의 탄성 표면파 공진자를 포함하고, 상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있고, 상기 복수의 분할 공진자의 각각은 IDT를 구비하고 있고, 상기 복수의 분할 공진자는, IDT의 피치가 서로 다른 적어도 2개의 분할 공진자를 포함하는, 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터의 통과 대역의 저역 차단 주파수의 0.7배 이상이며, 고역 차단 주파수의 0.85배 이하의 주파수 대역의 적어도 일부가, 상기 제2 필터의 통과 대역의 적어도 일부와 겹치는, 필터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 필터는, 상기 공통 단자와 상기 제1 개별 단자를 접속하는 직렬 암으로부터 복수의 병렬 암이 분기되는 래더형 필터이고,
    상기 공통 단자로부터 상기 제1 개별 단자를 향하여 1번째의 분기점과 상기 공통 단자 사이에 상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개의 탄성 표면파 공진자가 삽입되어 있고,
    상기 공통 단자로부터 상기 제1 개별 단자를 향하여 1번째의 분기점과 상기 공통 단자 사이, 1번째의 분기점과 2번째의 분기점 사이, 및 1번째의 분기점으로부터 분기되는 병렬 암 중 적어도 1개에 삽입된 탄성 표면파 공진자가, 상기 복수의 분할 공진자로 구성되어 있는, 필터 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 필터는, 상기 공통 단자와 상기 제1 개별 단자를 접속하는 직렬 암으로부터 복수의 병렬 암이 분기되는 래더형 필터이고,
    상기 공통 단자로부터 상기 제1 개별 단자를 향하여 1번째의 분기점과 상기 공통 단자 사이에는 탄성 표면파 공진자가 삽입되어 있지 않고,
    상기 공통 단자로부터 상기 제1 개별 단자를 향하여 1번째의 분기점과 2번째의 분기점 사이, 2번째의 분기점과 3번째의 분기점 사이, 1번째의 분기점으로부터 분기되는 병렬 암, 및 2번째의 분기점으로부터 분기되는 병렬 암 중 적어도 1개에 삽입된 탄성 표면파 공진자가, 상기 복수의 분할 공진자로 구성되어 있는, 필터 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치의 평균값을 Pa로 표기하고, 상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치의 최댓값 및 최솟값을, 각각 Pmax 및 Pmin으로 표기하였을 때, (Pmax-Pmin)/Pa가 0.7％ 이하인, 필터 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 공진자의 각각의 주요파는 누설파 또는 SH파이고, 상기 복수의 분할 공진자의 레일리파에 기인하여 상기 제1 필터의 통과 특성에 리플이 나타나는 주파수가, 상기 제2 필터의 통과 대역에 포함되어 있는, 필터 장치.
  7. 복수의 탄성 표면파 공진자를 갖는 탄성 표면파 필터로서,
    상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있고,
    상기 복수의 분할 공진자는, 서로 IDT의 피치가 상이하고,
    상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치의 평균값을 Pa로 표기하고, 상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 피치의 최댓값 및 최솟값을, 각각 Pmax 및 Pmin으로 표기하였을 때, (Pmax-Pmin)/Pa가 0.7％ 이하인, 필터 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 표면파 공진자는 래더형 필터를 구성하고 있고, 상기 분할 공진자는 래더형 필터의 직렬 암 및 병렬 암 중 적어도 한쪽에 삽입되어 있는, 필터 장치.
  9. 압전 재료로 이루어지는 기판과,
    상기 기판에 마련되고, 서로 접속된 복수의 탄성 표면파 공진자를 갖고,
    상기 복수의 탄성 표면파 공진자 중 적어도 1개는, 서로 병렬로 접속된 복수의 분할 공진자로 구성되어 있고,
    상기 복수의 분할 공진자는, 서로 IDT의 피치가 상이하고,
    상기 복수의 분할 공진자의 IDT의 전극 핑거의 배열 방향은 서로 평행하고,
    상기 복수의 분할 공진자의 IDT는, 상기 전극 핑거의 배열 방향에 대하여 직교하는 방향으로 어긋나게 배치되어 있는, 필터 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 표면파 공진자는 래더형 필터를 구성하고 있고, 상기 분할 공진자는 래더형 필터의 직렬 암 및 병렬 암 중 적어도 한쪽에 삽입되어 있는, 필터 장치.
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