KR20220131671A - 필터 장치 및 saw 필터 - Google Patents

필터 장치 및 saw 필터 Download PDF

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KR20220131671A
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KR1020210036618A
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함은진
토시히코 카와모토
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(주)와이솔
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Abstract

멀티플렉서와 같은 하나의 안테나를 공유하는 복수의 필터를 구비하는 필터 디바이스의 감쇠 특성을 개선한다.
압전 기판(100)과, 압전 기판(100) 상에 형성된 신호 단자(ST1, ST2)와, 공통 단자(CT)와, 신호 단자(ST1, ST2)와 공통 단자(CT) 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기(S1~S3, P1, P2)를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 필터 회로(20, 30)를 포함하는 SAW 필터(10)와, SAW 필터(10)의 외부에 설치된 안테나 포트(AP)와 공통 단자(CT)를 연결하는 배선에 접속되고, 필터 회로(20, 30)에 공통으로 적용되는 위상 정합용 매칭 회로(50)를 가지며, 매칭 회로(50)는 배선(WR)과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 가진다.

Description

필터 장치 및 SAW 필터{Filter device and SAW filter}
본 발명은 모바일 통신에 이용되는 필터 장치 및 이에 적용되는 SAW 필터에 관한 것이다.
근래, 모바일 통신에 있어서는, 대용량·고속 통신을 하기 위해, 듀플렉서(duplexer)나 쿼드플렉서(Quadplexer)를 포함하는 멀티플렉서와 같은 하나의 안테나를 공유하는 복수의 필터를 구비하는 필터 디바이스가 이용된다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] JP2009-033733A
상기와 같은 디바이스에서는, 사용되는 주파수 대역의 증가에 의해, 하나의 필터로 다수의 주파수 대역의 감쇠량의 확보가 필요하게 되었다.
하나의 필터로 다수의 주파수 대역의 감쇠량을 확보하기 위해서, 필터 구성의 고안만으로는, 필터의 투과 특성 유지와 감쇠량 확보의 양립이 용이하지 않았다.
본 발명의 목적의 하나는, 단일의 안테나를 복수의 필터로 공용하는 멀티플렉서를 포함하는 필터 장치로서, 복수의 필터의 감쇠 특성을 임의의 주파수 대역에서 개선 가능한 필터 장치 및 이에 적용되는 SAW 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1의 측면에 따른 필터 장치는 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터와,
상기 제1 및 제2의 필터 회로의 접속점과 상기 공통 단자를 통해 상기 SAW 필터의 외부에 설치된 안테나 포트를 연결하는 배선에 접속되고, 상기 제1 및 제2의 필터 회로에 공통으로 적용되는 위상 정합용 매칭 회로를 가지며,
상기 매칭 회로는 상기 배선과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터와 캐패시터를 가진다.
본 발명의 제2의 측면에 따른 필터 장치는 상기 매칭 회로가 상기 캐패시터 대신 탄성 표면파 공진기를 가진다.
바람직하게는, 상기 매칭 회로용 인덕터는 상기 SAW 필터의 외부에 형성되고,
상기 매칭 회로용 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기가, 상기 압전 기판 상에 형성되어 있다.
이 경우, 더욱 바람직하게는, 상기 매칭 회로용 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기는 상기 선로에 접속되고, 상기 매칭 회로용 인덕터가 접지 전위에 접속되는 구성을 채용할 수 있다.
대체적으로는, 상기 매칭 회로용 인덕터와, 상기 캐패시터 또는 상기 탄성 표면파 공진기가, 상기 SAW 필터의 외부에 설치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
상기 매칭 회로는 복수의 상기 탄성 표면파 공진기를 가지며, 당해 복수의 탄성 표면파 공진기는 병렬로 접속되어 있는 구성을 채용할 수도 있다.
본 발명의 제3의 측면에 따른 필터 장치는 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터와,
상기 SAW 필터의 외부에 설치된 제1의 신호 포트와 상기 제1의 신호 단자를 연결하는 배선 또는 제2의 신호 포트와 상기 제2의 신호 단자를 연결하는 배선에 접속되는 위상 정합용 매칭 회로를 가지며,
상기 매칭 회로는 상기 배선과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터와 탄성 표면파 공진기를 가진다.
본 발명의 제4의 측면에 따른 SAW 필터는 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터로서,
상기 압전 기판 상에, 상기 제1 및 제2의 필터 회로에 적용되는 위상 정합용 매칭 회로에 사용되는 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기가 추가적으로 형성되어 있다.
본 발명의 제5의 측면에 따른 SAW 필터는 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터로서, 상기 압전 기판 상에, 상기 제1 또는 제2의 필터 회로에 적용되는 위상 정합용 매칭 회로에 사용되는 탄성 표면파 공진기가 추가적으로 형성되어 있다.
본 발명에 의하면, 매칭 회로의 위상 정합 기능에 더하여, 필터에 감쇠극을 형성할 수 있어, 임의의 주파수로 필터의 감쇠 특성을 개선할 수 있다. 특히, 안테나 포트와 공통 단자를 연결하는 배선에 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기를 포함하는 매칭 회로를 설치함으로써, 제1 및 제2의 필터에 동일한 주파수의 감쇠극을 부여할 수 있고, 2개의 필터의 감쇠 특성을 동시에 개선할 수 있다. 또한, 매칭 회로의 캐패시턴스로서 탄성 표면파 공진기를 이용함으로써, 필터에 복수의 감쇠극을 동시에 형성할 수 있고, 필터의 감쇠 특성을 효율적으로 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에 따른 필터 장치의 회로 구성을 모식적으로 나타내는 회로도이다.
도 2는 SAW 필터가 형성된 칩 구조의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1의 실시 형태에 따른 매칭 회로의 회로도이다.
도 4는 도 3의 매칭 회로의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 종래의 매칭 회로의 회로도이다.
도 6은 도 5의 매칭 회로의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 7A는 필터 장치의 송신 필터의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 7B는 필터 장치의 수신 필터의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1의 필터 장치의 변형예를 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제2의 실시 형태에 따른 필터 장치의 회로 구성을 모식적으로 나타내는 회로도이다.
도 10A는 탄성 표면파 공진기의 등가 회로도이다.
도 10B는 탄성 표면파 공진기를 적용한 매칭 회로의 회로도이다.
도 11은 도 10B의 매칭 회로의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 12A는 도 9의 필터 장치의 송신 필터의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 12B는 도 12A의 그래프의 표시 대역을 확대한 그래프이다.
도 13A는 도 9의 필터 장치의 수신 필터의 통과 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 13B는 도 13A의 그래프의 표시 대역을 확대한 그래프이다.
도 14A는 도 9의 필터 장치의 일 변형예를 나타내는 회로도이다.
도 14B는 도 9의 필터 장치의 다른 변형예를 나타내는 회로도이다.
도 14C는 도 9의 필터 장치의 다른 변형예를 나타내는 회로도이다.
도 15A는 본 발명의 제3의 실시 형태에 따른 필터 장치의 회로 구성을 모식적으로 나타내는 회로도이다.
도 15B는 본 발명의 제3의 실시 형태에 따른 필터 장치의 변형예를 모식적으로 나타내는 회로도이다.
제1의 실시 형태
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에 따른 필터 장치의 회로 구성을 모식적으로 나타내는 회로도이다.
본 실시 형태의 필터 장치(1)는 본 발명의 SAW 필터로서의 듀플렉서(10)와, 안테나 포트(AP)와 듀플렉서(10)의 공통 단자 사이에 접속된 위상 정합용 매칭 회로(50)와, 송신 포트(Tx)와 신호 단자(ST1) 사이에 접속된 위상 정합용 매칭 회로(150)와, 수신 포트(Rx)와 신호 단자(ST2) 사이에 접속된 위상 정합용 매칭 회로(160)를 가진다.
듀플렉서(10)는 송신 필터를 구성하기 위한 필터 회로(20)와, 수신 필터를 구성하기 위한 필터 회로(30)를 가진다. 송신 필터는 송신 포트(Tx)에서 입력된 고주파 신호 중 송신 대역의 신호를 송신 신호로서 안테나(ANT)에 통과시키고, 다른 주파수의 신호를 억압한다. 수신 필터는 안테나(ANT)에서 입력된 고주파 신호 중 송신 대역과는 다른 수신 대역의 신호를 수신 신호로서 수신 포트(Rx)에 통과시키고, 다른 주파수의 신호를 억압한다.
필터 회로(20, 30)는 후술되는 압전 기판(100) 상에 형성되고, 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터 회로로 이루어지고, 일단부가 서로 접속되어 있다.
필터 회로(20)는 안테나 포트(AP) 측의 공통 단자(CT)와 송신 포트(Tx) 측의 신호 단자(ST1) 사이에 접속되어 있다. 필터 회로(30)는 안테나 포트(AP) 측의 공통 단자(CT)와 수신 포트(Rx) 측의 신호 단자(ST2) 사이에 접속되어 있다.
필터 회로(20)는 탄성 표면파 공진기로서의 직렬 공진기(S1~S3) 및 병렬 공진기(P1, P2)를 포함한다. 복수의 직렬 공진기(S1~S3)는 신호 단자(ST1)와 공통 단자(CT) 사이에서 직렬로 접속되어 있고, 병렬 공진기(P1, P2)는 일단이 직렬 공진기(S1~S3) 사이를 접속하는 배선에 접속되고, 타단이 접지 전위에 접속되는 그라운드 단자(GT)에 접속되어 있다.
필터 회로(30)는 탄성 표면파 공진기로서의 직렬 공진기(S1~S3) 및 병렬 공진기(P1, P2)를 포함한다. 복수의 직렬 공진기(S1~S3)는 신호 단자(ST2)와 공통 단자(CT) 사이에서 직렬로 접속되어 있고, 병렬 공진기(P1, P2)는 일단이 직렬 공진기(S1~S3) 사이를 접속하는 배선에 접속되고, 타단이 접지 전위에 접속되는 그라운드 단자(GT)에 접속되어 있다.
또한, 필터 회로(20, 30)의 구성은 한정되는 것은 아니며, 필터 회로(20)와 필터 회로(30)의 구성이 다를 수 있고, 탄성 표면파 공진기의 수도 제한되지 않는다. 또한, 공통 단자(CT) 측의 직렬 공진기(S1)와 직렬 공진기(S2) 사이에 병렬 공진기(P1)를 설치하는 구성을 채용하고 있지만, 병렬 공진기(P1)를 직렬 공진기(S1)보다 공통 단자(CT) 측에 설치하는 것도 가능하다.
압전 기판(100) 상에 형성되는 탄성 표면파 공진기는 도시를 생략하였지만, IDT(Inter Digital Transducer) 및 그 양측에 배치되는 반사기를 가진다. IDT 및 반사기는 도 2에 나타내는 압전 기판(100) 상에 직접적으로 형성되는 금속막인 1차 전극(110)에 의해 패터닝된다. 1차 전극(110)은, 예를 들어 Cu로 이루어지는 박막으로 형성된다. 또한, 탄성 표면파 공진기는 절연막(130)으로 피복되어 있다.
신호 단자(ST1, ST2), 공통 단자(CT), 그라운드 단자(GT) 및 배선은, 예를 들어 Al로 이루어지는 두꺼운 2차 전극(120)으로 형성되어 있다.
또한, 듀플렉서(10)는 도 2에 나타내는 SAW 필터 칩일 수도 있고, 도 2에 나타내는 SAW 필터 칩을 지지 기판에 실장하여 패키징한 것일 수도 있다.
도 1로 돌아가서, 매칭 회로(150)는 필터 회로(20)와 송신 포트(Tx)에 접속되는 회로 사이의 위상 조정(임피던스 조정)을 하여 신호 반사를 억제하기 위한 회로이고, 송신 포트(Tx)와 신호 단자(ST1)를 연결하는 배선에 일단이 접속되고, 타단이 접지 전위에 접속되는 인덕터(L)로 이루어진다. 인덕터(L)는 듀플렉서(10)의 패키지에 형성할 수도 있고, 듀플렉서(10)의 외부에 설치할 수도 있다.
매칭 회로(160)는 필터 회로(30)와 수신 포트(Rx)에 접속되는 회로 사이의 위상 조정(임피던스 조정)을 하여 신호 반사를 억제하기 위한 회로이고, 수신 포트(Rx)와 신호 단자(ST2)를 연결하는 배선에 일단이 접속되고, 타단이 접지 전위에 접속되는 인덕터(L)로 이루어진다. 인덕터(L)는 듀플렉서(10)의 패키지에 형성할 수도 있고, 듀플렉서(10)의 외부에 설치할 수도 있다.
매칭 회로(50)는 압전 기판(100) 상의 공통 단자(CT)와, 압전 기판(100)의 외부에 설치된 안테나 포트(AP)를 연결하는 배선(WR)에 접속되어 있고, 배선(WR)과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 가지며, 필터 회로(20, 30)에 공통으로 적용되는 위상 정합용 회로이다.
도 3에 매칭 회로(50)의 등가 회로를 나타내고, 도 4에 도 3의 매칭 회로의 통과 특성의 일 예를 나타낸다.
매칭 회로(50)는 인덕터(L) 및 캐패시터(C)에 의한 노치 필터(Notch Filter) 회로이며, 매칭 회로(50)에 인덕터(L)에 더하여 캐패시터(C)를 직렬로 부가하고, 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 값을 조정함으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원하는 주파수(이 예에서는, 1500MHz 부근)에 감쇠극(AP0)을 형성하여, 큰 감쇠량을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이, 매칭 회로(50)은 필터 회로(20, 30)에 공통으로 적용되므로, 필터 회로(20)를 포함하는 송신 필터와 필터 회로(30)를 포함하는 수신 필터의 양측에 동일한 주파수의 감쇠극(AP0)을 형성할 수 있다.
일반적으로, 회로 간의 위상 조정을 위해서는, 예를 들어, 도 5에 나타내는 것과 같은 인덕터(L)만으로 구성되는 매칭 회로(300)가 사용된다. 그러나, 인덕터(L)만으로 구성되는 매칭 회로(300)에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 1500MHz 부근에 감쇠극을 형성하지 못하고, 1500MHz 부근의 감쇠량을 크게 잡을 수가 없다.
캐패시터(C)가 존재하지 않는 매칭 회로(300)는 위상 조정만을 위한 회로이다. 한편, 도 3에 나타내는 매칭 회로(50)는 위상 조정 기능에 더하여, 필터 회로(20)를 포함하는 송신 필터와 필터 회로(30)를 포함하는 수신 필터의 양측에 동일한 주파수의 감쇠극(AP0)을 부여하는 기능을 겸비하고 있다. 이 점이 본 발명의 중요한 점이다.
도 7A와 도 7B에 송신 필터와 수신 필터의 통과 특성의 일 예를 나타낸다. 도 7A 및 도 7B에서, 양측의 필터의 1575.42MHz에 매칭 회로(50)에 의한 감쇠극이 형성됨을 알 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 송신 필터와 수신 필터의 통과 대역 이외의 임의이면서 동일한 주파수 대역의 감쇠량을 크게 할 수 있다.
도 8은 도 1에 나타낸 필터 장치(1)의 변형예이며, 도 8에 나타내는 필터 장치(1')에 있어서의 매칭 회로(50B)의 구성이, 도 1에 나타낸 필터 장치(1)의 매칭 회로(50)와 다르며, 다른 구성은 동일하다.
매칭 회로(50B)의 캐패시터(C)는 압전 기판(100)의 외부에 설치된 인덕터(L)와 직렬로 접속되지만, 매칭 회로(50B)의 캐패시터(C)는 압전 기판(100) 상에 상기한 1차 전극으로 형성되고, 일단이 압전 기판(100) 상에 형성되고, 또한 인덕터(L)와 접속되는 신호 단자(ST)와 접속되고, 타단이 압전 기판(100) 상에 형성되고, 접지 전위에 접속되는 그라운드 단자(GT)에 접속된다.
매칭 회로(50B)를 이러한 구성으로 함으로써, 캐패시터(C)를 듀플렉서(10)의 외부에 설치하지 않고도, 듀플렉서(10)의 외부에서, 혹은, 듀플렉서(10)의 패키지에, 인덕터(L)만을 추가함으로써 매칭 회로(50)를 구성할 수 있으므로, 디바이스를 소형화할 수 있다.
제2의 실시 형태
도 9는 본 발명의 제2의 실시 형태에 따른 필터 장치(1B)의 회로 구성을 모식적으로 나타내는 회로도이다. 또한, 도 9에서, 제1의 실시 형태에 따른 필터 장치(1)와 동일한 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
제2의 실시 형태에 따른 필터 장치(1B)의 매칭 회로(50C)는 안테나 포트(AP)와 듀플렉서(10)의 공통 단자(CT) 사이에 접속된 위상 정합용 회로이며, 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 탄성 표면파 공진기(Re)를 포함한다. 구체적으로는, 인덕터(L)는 압전 기판(100)에 형성된 공통 단자(CT)와 안테나 포트(AP)를 연결하는 배선에 일단이 접속되고, 타단이 압전 기판(100)에 형성된 신호 단자(ST)에 접속되어 있다. 탄성 표면파 공진기(Re)는 상기한 도시하지 않는 IDT(Inter Digital Transducer) 및 그 양측에 배치되는 반사기를 가진다. 탄성 표면파 공진기(Re)는 직렬 공진기(S1~S3) 및 병렬 공진기(P1, P2)와 마찬가지로, 압전 기판(100) 상의 1차 전극에 의해 형성된다. 탄성 표면파 공진기(Re)는 일단이 압전 기판(100) 상에 형성된 신호 단자(ST)에 접속되고, 타단이 압전 기판(100) 상에 형성된 접지 전위에 접속되는 그라운드 단자(GT)에 접속되어 있다.
매칭 회로(50C)에, 캐패시터(C)를 대신하여, 탄성 표면파 공진기(Re)를 이용함으로써, 후술하는 바와 같이, 주파수가 다른 복수(2개)의 감쇠극(AP1, AP2)을 형성할 수 있다. 즉, 매칭 회로(50C)는 필터 회로(20, 30)에 공통으로 적용되므로, 필터 회로(20)를 포함하는 송신 필터와 필터 회로(30)를 포함하는 수신 필터의 양측에 복수의 주파수의 감쇠극(AP1, AP2)을 형성할 수 있다.
도 10A에 탄성 표면파 공진기(Re)의 등가 회로도를 나타내고, 도 10B에 탄성 표면파 공진기(Re)가 적용된 매칭 회로(50C)의 회로도를 나타낸다.
도 10A에 나타낸 바와 같이, 탄성 표면파 공진기(Re)의 등가 회로(ReC)는 입력 포트(IN)와 출력 포트(OUT) 사이에서 인덕터(L1), 캐패시터(C1) 및 저항(R1)이 직렬로 접속되고, 인덕터(L1), 캐패시터(C1) 및 저항(R1)에 대하여 캐패시터(C0)가 병렬로 접속되어 있다. 이 탄성 표면파 공진기(Re)를 매칭 회로(50C)에 적용하였을 때, 매칭 회로(50C)는 도 10B에 나타낸 바와 같이, 입력 포트(IN)와 출력 포트(OUT) 사이의 선로와 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 캐패시터(C0)로 이루어지는 필터 요소(ATP1)와, 입력 포트(IN)와 출력 포트(OUT) 사이의 선로와 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터(L), 인덕터(L1) 및 캐패시터(C1)로 이루어지는 필터 요소(ATP2)로 나누어진다.
도 11에 매칭 회로(50C)의 단체(單體)의 통과 특성의 일 예를 나타낸다.
도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 매칭 회로(50C)에 탄성 표면파 공진기(Re)를 적용함으로써, 2개의 다른 주파수로 감쇠극(AP1, AP2)을 형성할 수 있다. 감쇠극(AP1)은 필터 요소(ATP1)에 의해 형성되고, 감쇠극(AP2)은 필터 요소(ATP2)에 의해 형성된다.
이와 같이, 단일의 캐패시터(C)를 대신하여 단일의 탄성 표면파 공진기(Re)를 매칭 회로(50C)에 적용함으로써, 2개의 다른 감쇠극(AP1, AP2)을 형성할 수 있다.
도 12A 및 도 12B에 매칭 회로(50C)가 적용된 필터 장치(1B)의 송신 필터의 통과 특성을 나타내고, 도 13A 및 도 13B에 매칭 회로(50C)가 적용된 필터 장치(1B)의 수신 필터의 통과 특성을 나타낸다.
도 12A, 도 12B 및 도 13A, 도 13B에서, 점선은 필터 장치(1B)의 통과 특성을 나타내고 있으며, 실선으로 나타내는 비교예는, 도시하지 않지만, 안테나 포트 측의 매칭 회로에 캐패시턴스도 탄성 표면파 공진기도 구비되어 있지 않고, 인덕터(L)만을 구비하는 필터 장치의 통과 특성을 나타내고 있다.
도 12A, 도 12B 및 도 13A, 도 13B에서, 881.5MHz 및 1176.45MHz의 주파수의 복수의 감쇠극에 의해 큰 감쇠량을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 단일의 캐패시터(C)를 대신하여 단일의 탄성 표면파 공진기(Re)를 이용함으로써, 송신 필터와 수신 필터의 통과 대역 이외의 복수(2개)의 다른 주파수에 있어서의 감쇠량을 크게 확보할 수 있다.
도 14A에 도 9의 필터 장치(1B)의 변형예를 나타낸다. 또한, 도 14A에서, 제1의 실시 형태에 따른 필터 장치(1) 및 제2의 실시 형태에 따른 필터 장치(1B)와 동일한 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 14A에 나타내는 필터 장치(1B')는 안테나 포트(AP) 측에 설치된 매칭 회로(50D)의 탄성 표면파 공진기(Re)의 일단이 필터 회로(20)와 필터 회로(30)의 접속점(CP)과 공통 단자(CT)를 연결하는 배선에 접속되고, 이 탄성 표면파 공진기(Re)의 타단과 인덕터(L)의 일단이 압전 기판(100)에 형성된 신호 단자(ST)를 통해 접속되고, 인덕터(L)의 타단이 접지 전위에 접속되어 있다. 즉, 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 탄성 표면파 공진기(Re)의 순서가, 상기한 필터 장치(1B)의 매칭 회로(50C)와는 역관계로 되어 있다.
이 구성에 의하면, 외부 부품으로서의 인덕터(L)를 듀플렉서(10)의 신호 단자(ST)에 접속하는 것 만으로, 매칭 회로(50D)를 형성할 수 있다.
또한, 상기한 제1의 실시 형태에 있어서 매칭 회로(50)에 사용되는 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 접속 관계를 반대로 하는 것도 가능하다.
도 14B에 도 9의 필터 장치(1B)의 다른 변형예를 나타낸다. 또한, 도 14B에서, 제1의 실시 형태에 따른 필터 장치(1) 및 제2의 실시 형태에 따른 필터 장치(1B)과 동일한 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 14B에 나타내는 필터 장치(1B'')의 매칭 회로(50E)에 적용되는 탄성 표면파 공진기(Re)는 듀플렉서(10)의 압전 기판(100) 상에는 형성되어 있지 않고, 다른 SAW 필터(500)에 형성된 것을 사용하고 있다.
또한, SAW 필터(500)에 한정되지 않고, 다른 듀플렉서, 멀티플렉서 등, 다른 SAW 디바이스에 부가적으로 형성한 탄성 표면파 공진기(Re)를 사용할 수 있다.
또한, 제1의 실시 형태의 매칭 회로(50)에 적용되는 캐패시터(C)도 다른 듀플렉서, 멀티플렉서 등, 다른 SAW 디바이스에 부가적으로 형성한 캐패시터(C)를 이용하는 것도 가능하다.
도 14C에 도 9의 필터 장치(1B)의 또 다른 변형예를 나타낸다. 또한, 도 14C에서, 제1의 실시 형태에 따른 필터 장치(1) 및 제2의 실시 형태에 따른 필터 장치(1B, 1B', 1B'')와 동일한 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 14C에 나타내는 필터 장치(1B''')의 안테나 포트(AP) 측에 설치된 매칭 회로(50F)는 2개의 탄성 표면파 공진기(Re1, Re2)를 구비하고 있고, 탄성 표면파(Re1, Re2)는 압전 기판(100) 상에 형성되고, 또한, 병렬로 접속되어 있다. 탄성 표면파 공진기(Re1, Re2)는 상기한 탄성 표면파 공진기(Re)와 같은 구성이지만, 인덕터나 캐패시터의 값은 형성하는 감쇠극의 주파수에 맞추어 각각 다르다.
이러한 구성을 채용함으로써, 필터 회로(20)와 필터 회로(30)에서 각각 구성되는 수신 필터와 송신 필터에 추가로 다수의 임의의 주파수의 감쇠극을 부여할 수 있고, 그 결과, 폭넓은 주파수 대역에서 큰 감쇠량을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 예에서는, 복수의 탄성 표면파 공진기(Re1, Re2)를 병렬로 접속하여 이용하는 경우를 예시하였지만, 복수의 캐패시터를 병렬로 접속하여 이용하는 것도 가능하다. 또한, 탄성 표면파 공진기(Re1, Re2)를 배선(WR) 측에 접속하고, 인덕터(L)를 접지 전위 측에 접속하였지만, 역관계하는 것도 가능하다.
제3의 실시 형태
도 15A는 본 발명의 제3의 실시 형태에 따른 필터 장치(2)의 회로 구성을 모식적으로 나타내는 회로도이다. 또한, 도 15A에서, 제1의 실시 형태 및 제2의 실시 형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
필터 장치(2)는 본 발명의 SAW 필터로서의 듀플렉서(10B)와, 안테나 포트(AP)와 듀플렉서(10B)의 공통 단자(CT) 사이에 접속된 위상 정합용 매칭 회로(60)와, 송신 포트(Tx)와 신호 단자(ST1) 사이에 접속된 위상 정합용 매칭 회로(200)와, 수신 포트(Rx)와 신호 단자(ST2) 사이에 접속된 위상 정합용 매칭 회로(160)를 가진다.
매칭 회로(60 및 160)는 인덕터(L)만으로 구성되어 있고, 상세 설명은 생략한다.
본 실시 형태에 따른 필터 장치(2)의 특징은 압전 기판(100) 상에 형성된 신호 단자(ST1)와 송신 포트(Tx)를 연결하는 배선(WR1)에 매칭 회로(200)가 접속되고, 이 매칭 회로(200)는 배선(WR1)과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 탄성 표면파 공진기(Re)를 가진다.
탄성 표면파 공진기(Re)는 압전 기판(100) 상에 형성되고, 압전 기판(100) 상에 형성된 신호 단자(ST3)에 일단이 접속되고, 압전 기판(100) 상에 형성된 그라운드 단자(GT)에 타단이 접속되어 있다.
매칭 회로(200)는 필터 회로(20)와 송신 포트(Tx)에 접속되는 회로 사이의 위상 조정 기능에 더하여, 제2의 실시 형태에 있어서 설명한 것과 동일한 원리로, 필터 회로(20)를 포함하는 송신 필터에 복수의 감쇠극을 줄 수 있다. 그 결과, 필터 회로(20)를 포함하는 송신 필터의 폭넓은 대역에서 큰 감쇠량을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 탄성 표면파 공진기(Re)를 압전 기판(100) 상에 형성하였지만, 상기 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 압전 기판(100)의 외부에 형성할 수도 있다. 또한, 탄성 표면파 공진기(Re)를 복수 이용하는 것도 가능하며, 또한, 인덕터(L)와 탄성 표면파 공진기(Re)의 접속 순서를 반대로 하는 것도 가능하다.
도 15B에 본 발명의 제3의 실시 형태에 따른 필터 장치(2)의 변형예를 나타낸다. 또한, 도 15B에서, 제1의 실시 형태~제3의 실시 형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 따른 필터 장치(2B)의 특징은 압전 기판(100) 상에 형성된 신호 단자(ST2)와 수신 포트(Rx)를 연결하는 배선(WR2)에 매칭 회로(210)가 접속되고, 이 매칭 회로(210)는 배선(WR2)과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터(L)와 탄성 표면파 공진기(Re)를 가진다.
탄성 표면파 공진기(Re)는 압전 기판(100) 상에 형성되고, 압전 기판(100) 상에 형성된 신호 단자(ST4)에 일단이 접속되고, 압전 기판(100) 상에 형성된 그라운드 단자(GT)에 타단이 접속되어 있다.
매칭 회로(210)는 필터 회로(30)와 송신 포트(Tx)에 접속되는 회로 사이의 위상 조정 기능에 더하여, 제2의 실시 형태에 있어서 설명한 것과 동일한 원리로, 필터 회로(30)를 포함하는 송신 필터에 복수의 감쇠극을 줄 수 있다. 그 결과, 필터 회로(30)를 포함하는 송신 필터의 폭넓은 대역에서 큰 감쇠량을 확보할 수 있다.
탄성 표면파 공진기(Re)를 압전 기판(100) 상에 형성하였지만, 상기 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 압전 기판(100)의 외부에 형성할 수도 있다. 또한, 탄성 표면파 공진기(Re)를 복수 이용하는 것도 가능하며, 또한, 인덕터(L)와 탄성 표면파 공진기(Re)의 접속 순서를 반대로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 본 발명의 범위 내에서, 다양한 추가나 변경 등을 수행할 수 있다.
상기 각 실시 형태에서는, 본 발명의 SAW 필터를, 듀플렉서에 적용한 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 3 이상의 다른 필터 회로를 가지는 멀티플렉서에 적용할 수도 있다.
상기 각 실시 형태에서는, 2개의 필터 회로(20, 30)를 수신 회로용과 송신 회로용에 이용하였지만, 필터 회로(20, 30)를 수신 회로용만, 혹은, 송신 회로용만으로 하여 이용하는 것도 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 공통 단자(CT)와 접속점(CP)의 배치가 달랐지만, 동일한 위치로 하는 것도 가능하다.
1, 1', 1B, 1B', 1B'', 1B''', 2, 2B : 필터 장치
10, 10B : 듀플렉서(SAW 필터)
20 : 필터 회로(제1의 필터 회로)
30 : 필터 회로(제2의 필터 회로)
50, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F : 매칭 회로
60 : 매칭 회로
100 : 압전 기판
110 : 1차 전극
120 : 2차 전극
130 : 절연막
150 : 매칭 회로
160 : 매칭 회로
200 : 매칭 회로
210 : 매칭 회로
300 : 매칭 회로
500 : SAW 필터
ANT : 안테나
AP0, AP1, AP2 : 감쇠극
AP : 안테나 포트
ATP1 : 필터 요소
ATP2 : 필터 요소
C, C0, C1 : 캐패시터
CP : 접속점
CT : 공통 단자
GT : 그라운드 단자
IN : 입력 포트
L : 인덕터
L1 : 인덕터
IN : 입력 포트
OUT : 출력 포트
P1, P2 : 병렬 공진기
Re, Re1, Re2 : 탄성 표면파 공진기
ReC : 등가 회로
R1 : 저항
Tx : 송신 포트
Rx : 수신 포트
S1~S3 : 직렬 공진기(탄성 표면파 공진기)
ST, ST1, ST2, ST3, ST4 : 신호 단자
WR, WR1, WR2 : 배선

Claims (12)

  1. 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터와,
    상기 제1 및 제2의 필터 회로의 접속점과 상기 공통 단자를 통해 상기 SAW 필터의 외부에 설치된 안테나 포트를 연결하는 배선에 접속되고, 상기 제1 및 제2의 필터 회로에 공통으로 적용되는 위상 정합용 매칭 회로를 가지며,
    상기 매칭 회로는 상기 배선과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터와 캐패시터를 가지는, 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매칭 회로가 상기 캐패시터 대신 탄성 표면파 공진기를 가지는, 필터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 매칭 회로용 인덕터는 상기 SAW 필터의 외부에 형성되고,
    상기 매칭 회로용 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기가, 상기 압전 기판 상에 형성되어 있는, 필터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 매칭 회로용 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기는 상기 접속점과 상기 공통 단자를 연결하는 배선에 접속되고, 상기 매칭 회로용 인덕터가 접지 전위에 접속되는, 필터 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 매칭 회로용 인덕터와, 상기 캐패시터 또는 상기 탄성 표면파 공진기가, 상기 SAW 필터의 외부에 설치되어 있는, 필터 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 매칭 회로는 복수의 상기 캐패시턴스 또는 복수의 상기 탄성 표면파 공진기를 가지며, 당해 캐패시턴스 또는 복수의 탄성 표면파 공진기는 병렬로 접속되어 있는, 필터 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1의 필터 회로는 송신용 필터에 이용되고,
    상기 제2의 필터 회로는 수신용 필터에 이용되는, 필터 장치.
  8. 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터로서,
    상기 압전 기판 상에, 상기 제1 및 제2의 필터 회로에 적용되는 위상 정합용 매칭 회로에 사용되는 캐패시터 또는 탄성 표면파 공진기가 추가적으로 형성되어 있는, SAW 필터.
  9. 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터와,
    상기 SAW 필터의 외부에 설치된 제1의 신호 포트와 상기 제1의 신호 단자를 연결하는 배선 또는 제2의 신호 포트와 상기 제2의 신호 단자를 연결하는 배선에 접속되는 위상 정합용 매칭 회로를 가지며,
    상기 매칭 회로는 상기 배선과 접지 전위 사이에서 직렬로 접속되는 인덕터와 탄성 표면파 공진기를 가지는, 필터 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 매칭 회로용 인덕터는 상기 SAW 필터의 외부에 형성되고,
    상기 매칭 회로용 탄성 표면파 공진기가, 상기 압전 기판 상에 형성되어 있는, 필터 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1의 필터 회로는 송신용 필터에 이용되고,
    상기 제2의 필터 회로는 수신용 필터에 이용되는, 필터 장치.
  12. 압전 기판과, 당해 압전 기판 상에 형성된 제1 및 제2의 신호 단자와, 공통 단자와, 당해 상기 제1 및 제2의 신호 단자와 당해 공통 단자 사이에서 각각 구성되는 복수의 탄성 표면파 공진기를 포함하는 래더형 필터로 이루어지는 일단이 서로 접속된 제1 및 제2의 필터 회로를 포함하는 SAW 필터로서,
    상기 압전 기판 상에, 상기 제1 또는 제2의 필터 회로에 적용되는 위상 정합용 매칭 회로에 사용되는 탄성 표면파 공진기가 추가적으로 형성되어 있는, SAW 필터.
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