KR20230021137A - 탄성파 필터, 고주파 모듈 및 멀티플렉서 - Google Patents

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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

필터(10)는 제1 입출력 단자(110)와 제2 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된, 직렬 공진기(S2) 또는 종결합형 공진기(D1)와, 각각이 상기 경로와 그라운드 사이에 접속된 복수개의 병렬 공진기(P2 및 P3)를 포함하고, 복수개의 병렬 공진기(P2 및 P3) 중 제2 병렬 공진기(P2)와 제1 병렬 공진기(P3)는 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬로 접속되며, 제1 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지며, 제1 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 제2 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크다.

Description

탄성파 필터, 고주파 모듈 및 멀티플렉서
본 발명은 탄성파 필터, 고주파 모듈 및 멀티플렉서에 관한 것이다.
종래, 병렬 분할된 병렬 공진기를 포함하는 탄성파 필터가 개시되어 있다(예를 들면 특허문헌 1). 병렬 분할된 병렬 공진기 각각의 공진 주파수를 다르게 함으로써 통과 대역으로부터 저지 대역에서의 천이 대역의 급준성이 높고, 통과 대역이 좁은 탄성파 필터를 실현할 수 있다.
일본 공개특허공보 특개평11-312951호
탄성파 공진자는 그의 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 대역에서는 유도성이 되고, 공진 주파수보다도 낮은 주파수 대역 및 반공진 주파수보다도 높은 주파수 대역에서는 용량성이 된다. 이 때문에, 상기 특허문헌 1에서의, 병렬 분할된 병렬 공진기 각각의 공진 주파수 사이의 주파수 대역에서 한쪽의 병렬 공진기는 용량성이 되고, 다른 쪽의 병렬 공진기는 유도성이 되기 때문에 상기 주파수 대역에서 LC 공진이 발생한다.
최근, 휴대전화단말 등의 통신 장치에 대해, 하나의 단말로 복수개의 주파수 대역 및 복수개의 무선 방식, 이른바 멀티밴드 및 멀티모드에 대응하기 위해, 고주파 신호를 주파수 대역마다 분리(분파)하는 멀티플렉서(분파기)가 널리 이용되고 있고, 멀티플렉서에서 복수개의 필터가 공통 접속된다. 멀티플렉서에서의 어느 탄성파 필터에서 상기 LC 공진이 발생하면, 상기 탄성파 필터에 공통 접속된 다른 필터의 통과 대역에서의 상기 탄성파 필터의 임피던스가 50Ω에 가까워지는 경우가 있고, 상기 다른 필터의 통과 대역에 대응하는 상기 탄성파 필터의 감쇠 대역의 감쇠량이 열화된다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 통과 대역으로부터 저지 대역에서의 천이 대역의 급준성이 높으면서 다른 필터와 공통 접속되었을 때의, 다른 필터의 통과 대역에 대응하는 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있는 탄성파 필터 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 양태에 따른 탄성파 필터는 제1 입출력 단자와, 제2 입출력 단자와, 제1 입출력 단자와 제2 입출력 단자를 잇는 경로 상에 배치된, 직렬 공진기 또는 종결합형 공진기와, 각각이 상기 경로와 그라운드 사이에 접속된, 복수개의 병렬 공진기를 포함하고, 복수개의 병렬 공진기 중 제1 병렬 공진기와 제2 병렬 공진기가 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬로 접속되며, 제1 병렬 공진기 및 제2 병렬 공진기 각각은 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되며, 서로 평행하게 배치된 복수개의 전극지(電極指)로 구성되는 IDT 전극을 가지며, 제1 병렬 공진기의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지며, 제1 병렬 공진기의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 제2 병렬 공진기의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크다.
본 발명의 한 양태에 따른 고주파 모듈은 상기의 탄성파 필터와, 제1 입출력 단자에 접속된 증폭기를 포함한다.
본 발명의 한 양태에 따른 멀티플렉서는 공통 단자와, 상기의 탄성파 필터와, 제3 입출력 단자 및 제4 입출력 단자를 가지며, 탄성파 필터와 통과 대역이 다른 제1 필터를 포함하고, 공통 단자는 제2 입출력 단자 및 제4 입출력 단자에 접속된다.
본 발명에 따른 탄성파 필터 등에 따르면, 통과 대역으로부터 저지 대역에서의 천이 대역의 급준성이 높으면서 다른 필터와 공통 접속되었을 때의, 다른 필터의 통과 대역에 대응하는 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 2는 비교예에서의 전극지 피치의 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 비교예에서의 제1 병렬 공진기 및 제2 병렬 공진기의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예에서의 전극지 피치의 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예에서의 제1 병렬 공진기 및 제2 병렬 공진기의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 및 비교예에서의, 탄성파 필터의 제1 입출력 단자로부터 본 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트이다.
도 7은 실시예 및 비교예에서의, 탄성파 필터의 제1 입출력 단자로부터 본 리턴 로스(return loss) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예에서의, 탄성파 필터의 필터 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 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. 이하의 실시형태에서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내지는 구성 요소의 크기, 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지는 않다. 또한, 각 도면에서 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다. 또한, 이하의 실시형태에서 "접속된다"란, 직접 접속되는 경우뿐만 아니라, 다른 소자 등을 통해 전기적으로 접속되는 경우도 포함된다.
(실시형태)
[1. 멀티플렉서의 구성]
도 1은 실시형태에 따른 멀티플렉서(50)의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 1에는 멀티플렉서(50)의 공통 단자(150)에 접속된 안테나 소자(ANT) 및 멀티플렉서(50)를 구성하는 필터(10)의 입출력 단자(110)에 접속된 증폭기(20)도 도시되어 있다. 안테나 소자(ANT)는 예를 들면 LTE(Long Term Evolution) 등의 통신 규격에 준거한 멀티밴드 대응의 안테나이다. 증폭기(20)는 예를 들면, 안테나 소자(ANT)로 수신된 고주파 수신 신호를 전력 증폭시키는 로우 노이즈 앰프이다. 필터(10)와 증폭기(20)는 고주파 모듈(30)을 구성한다.
멀티플렉서(50)는 탄성파 필터를 사용한 분파/합파 회로이다. 멀티플렉서(50)는 공통 단자(150)와 필터(10)와 필터(40)를 포함하고, 공통 단자(150)는 필터(10)가 포함하는 입출력 단자(120) 및 필터(40)가 포함하는 입출력 단자(140)에 접속된다.
공통 단자(150)는 필터(10 및 40)에 공통으로 마련되며, 멀티플렉서(50)의 내부에서 필터(10 및 40)에 접속된다. 또한, 공통 단자(150)는 멀티플렉서(50)의 외부에서 안테나 소자(ANT)에 접속된다. 즉, 공통 단자(150)는 멀티플렉서(50)의 안테나 단자이기도 하다.
필터(10)는 입출력 단자(110 및 120)를 포함하고, 필터(40)는 입출력 단자(130 및 140)를 포함한다. 입출력 단자(110)는 제1 입출력 단자의 일례이며, 입출력 단자(120)는 제2 입출력 단자의 일례이고, 입출력 단자(130)는 제3 입출력 단자의 일례이며, 입출력 단자(140)는 제4 입출력 단자의 일례이다. 예를 들면, 필터(10)는 수신 필터이고, 이 경우, 입출력 단자(110)는 출력 단자가 되고, 입출력 단자(120)는 입력 단자가 된다. 예를 들면, 필터(40)는 송신 필터이고, 이 경우, 입출력 단자(130)는 입력 단자가 되고, 입출력 단자(140)는 출력 단자가 된다.
필터(10)는 멀티플렉서(50)에서 필터(40)와 공통 접속된 탄성파 필터이다. 필터(10)는 직렬 공진기 또는 종결합형 공진기와, 복수개의 병렬 공진기를 포함한다. 여기서는 필터(10)는 직렬 공진기 또는 종결합형 공진기로서, 직렬 공진기(S1 및 S2) 그리고 종결합형 공진기(D1)를 포함하고, 복수개의 병렬 공진기로서, 병렬 공진기(P1, P2 및 P3)를 포함한다. 한편, 필터(10)는 직렬 공진기 및 종결합형 공진기 양쪽을 포함하지 않아도 된다. 예를 들면, 필터(10)는 직렬 공진기(S1 및 S2) 중 어느 하나를 포함하지 않아도 된다. 예를 들면, 필터(10)는 종결합형 공진기(D1)를 포함하지 않은 래더형 필터이어도 된다. 또한, 필터(10)는 복수개의 병렬 공진기로서, 적어도 병렬 공진기(P2 및 P3)를 포함하면 되고, 병렬 공진기(P1)를 포함하지 않아도 된다.
직렬 공진기(S1)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 직렬 공진기이며, 구체적으로는 입출력 단자(120)와 종결합형 공진기(D1) 사이에 배치된다. 직렬 공진기(S2)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 직렬 공진기이며, 구체적으로는 입출력 단자(110)와 종결합형 공진기(D1) 사이에 배치된다. 종결합형 공진기(D1)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된 종결합형 공진기이며, 구체적으로는 직렬 공진기(S1)와 직렬 공진기(S2) 사이에 배치된다. 예를 들면, 종결합형 공진기(D1)는 7전극형의 종결합형 공진기이다.
필터(10)가 포함하는 복수개의 병렬 공진기 중 병렬 공진기(P2 및 P3)가 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬로 접속된다. 병렬 공진기(P1)는 직렬 공진기(S1)와 종결합형 공진기(D1)를 잇는 경로상 노드와 그라운드 사이에 접속된 병렬 공진기이다. 병렬 공진기(P3)는 직렬 공진기(S2)와 입출력 단자(110)를 잇는 경로상 사이의 노드와 그라운드 사이에 접속된 제1 병렬 공진기의 일례이다. 병렬 공진기(P2)는 직렬 공진기(S2)와 입출력 단자(110)를 잇는 경로상 사이의 노드와 그라운드 사이의 사이에 접속되며, 병렬 공진기(P3)와 병렬로 접속된 제2 병렬 공진기의 일례이다. 노드란, 소자와 소자, 또는 소자와 단자 사이의 접속점이다. 병렬 공진기(P2)가 접속된 노드와 병렬 공진기(P3)가 접속된 노드는 같은 노드이며, 병렬 공진기(P2)와 병렬 공진기(P3)는 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬로 접속된다. 예를 들면, 병렬 공진기(P2 및 P3)는 분할 공진기이어도 되고, 병렬 공진기(P2 및 P3)에 의해 하나의 공진기가 구성되어도 된다. 직렬 공진기(S1 및 S2), 병렬 공진기(P1, P2 및 P3) 그리고 종결합형 공진기(D1)에 의해, 필터(10)의 통과 대역 및 감쇠 대역이 구성된다. 예를 들면, 병렬 공진기(P2 및 P3)의 반공진 주파수가 필터(10)의 통과 대역에 위치하도록 설계되며, 병렬 공진기(P2 및 P3)의 공진 주파수가 상기 통과 대역의 저역 측 근방의 감쇠극에 위치하도록 설계된다. 예를 들면, 필터(10)는 LTE의 Band8Rx(925-960MHz)를 통과 대역으로 하는 수신 필터이다.
각 공진기는 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 배치된 복수개의 전극지로 구성되는 IDT 전극을 가진다. 각 공진기의 IDT 전극은 압전체층을 가지는 기판(압전성을 가지는 기판) 상에 형성된다. 예를 들면, 압전성을 가지는 기판은 Y커트의 LiNbO3 기판이며, 각 공진기는 레일리파형 탄성파 표면파 소자이다. 또한, 압전성을 가지는 기판 상에서 IDT 전극과 탄성파 전파방향으로 이웃하여 배치된 반사기가 형성되어도 된다.
탄성파 전파방향에서의 인접하는 전극지 사이 각각의 거리(구체적으로는, 전극지의 중심선 간의 거리)를 전극지 피치로 정의한 경우, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가진다. 이로써, 병렬 공진기(P3)에는 공진점이 복수개 발생하고, 병렬 공진기(P3)는 복수개의 공진 주파수를 가지게 된다. 또한, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크다. 이로써, 병렬 공진기(P3)의 복수개의 공진 주파수의 평균 주파수는 병렬 공진기(P2)의 복수개의 공진 주파수의 평균 주파수보다도 작아진다. IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 IDT 전극 양단의 전극지의, 탄성파 전파방향에서의 중심끼리의 거리를, IDT 전극의 전극지 개수로부터 1을 뺀 값으로 나눈 값이 된다.
예를 들면, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 전극지 피치는 일정하고, 이 경우, 병렬 공진기(P3)의 복수개의 공진 주파수의 평균 주파수는 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수보다도 작아진다. 이하에서는 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극이 복수개의 다른 전극지 피치를 가지는 경우의 예를 실시예로서 설명하고, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 전극지 피치가 일정한 경우의 예를 비교예로서 설명한다.
필터(40)는 입출력 단자(130 및 140)를 가지며, 필터(10)와 통과 대역이 다른 제1 필터의 일례이다. 예를 들면, 필터(40)의 통과 대역은 필터(10)의 통과 대역보다도 저주파 측에 위치한다. 필터(40)는 탄성파 필터이어도 되고, LC 필터이어도 된다. 예를 들면, 필터(40)는 LTE의 Band8Tx(880-915MHz)를 통과 대역으로 하는 송신 필터이다.
한편, 멀티플렉서(50)에서 공통 단자(150)에 접속되는 필터의 수는 3개 이상이어도 된다. 또한, 멀티플렉서(50)는 복수개의 송신 필터만, 또는 복수개의 수신 필터만으로 구성되어도 된다.
[2. 비교예]
다음으로, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 전극지 피치가 일정한 비교예에 대해 설명한다.
표 1은 비교예에서의 병렬 공진기(P1, P2 및 P3)의 파라미터를 나타내는 표이다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 병렬 공진기(P1)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 1.6778㎛이고, 병렬 공진기(P1)의 IDT 전극의 전극지 피치의 분포는 일정하며, 병렬 공진기(P1)의 정전용량은 3.06pF이다. 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 1.6759㎛이고, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 전극지 피치의 분포는 일정하며, 병렬 공진기(P2)의 정전용량은 1.17pF이다. 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 1.6892㎛이고, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 전극지 피치의 분포는 일정하며, 병렬 공진기(P3)의 정전용량은 0.51pF이다.
도 2는 비교예에서의 전극지 피치의 분포를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 아래쪽에는 비교예에서의 병렬 공진기(P3)의 윗면에서 봤을 때의 도면을 나타내고, 도 2의 위쪽에는 비교예에서의 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 전극지 피치를 나타내는 그래프를 나타낸다. 예를 들면, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 복수개의 전극지의 개수가 42개인 경우, 전극지 피치는 41개가 된다. 도 2에서는 41개의 전극지 피치를 t1부터 t41로 나타내고 있다.
비교예에서는 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지고 있지 않아, 전극지 피치는 일정하게 되어 있다. 표 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 전극지 피치(t1부터 t41)는 모두 1.6892㎛로 되어 있다. 또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크다. 이로써, 병렬 공진기(P3)의 공진 주파수는 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수보다도 작아진다.
도 3은 비교예에서의 병렬 공진기(P2 및 P3)의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 도 3에서 실선은 병렬 공진기(P3)의 임피던스 특성을 나타내고, 파선은 병렬 공진기(P2)의 임피던스 특성을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 비교예에서, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크기 때문에, 병렬 공진기(P3)의 공진 주파수는 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수보다도 작은 것을 알 수 있다. 탄성파 공진자는 그의 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 대역에서는 유도성이 되고, 공진 주파수보다도 낮은 주파수 대역 및 반공진 주파수보다도 높은 주파수 대역에서는 용량성이 된다. 필터(10)의 통과 대역의 저역 측에 위치하는 필터(40)의 통과 대역(예를 들면 Band8Tx)에서는 병렬 공진기(P2)는 용량성이 되고, 병렬 공진기(P3)는 유도성이 된다. 즉, 도 3의 파선 테두리로 나타내는 대역에서는 병렬 공진기(P2)는 용량성이 되고, 병렬 공진기(P3)는 유도성이 되며, LC 공진이 발생한다. 멀티플렉서(50)에서의 필터(10)에서 LC 공진이 발생하면, 필터(10)에 공통 접속된 필터(40)의 통과 대역에서의, 필터(10)의 임피던스가 50Ω에 가까워지는(즉, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스가 커지는) 경우가 있고, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량이 열화되는 문제가 있다.
따라서, 실시예에서는 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가진다.
[3. 실시예]
다음으로, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극이 복수개의 다른 전극지 피치를 가지는 실시예에 대해 설명한다.
표 2는 실시예에서의 병렬 공진기(P1, P2 및 P3)의 파라미터를 나타내는 표이다.
Figure pct00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는 병렬 공진기(P1)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 1.6778㎛이고, 병렬 공진기(P1)의 IDT 전극의 전극지 피치의 분포는 일정하며, 병렬 공진기(P1)의 정전 용량은 3.06pF이다. 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 1.6759㎛이고, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 전극지 피치의 분포는 일정하며, 병렬 공진기(P2)의 정전용량은 1.17pF이다. 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 1.6975㎛이고, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 전극지 피치의 분포는 다르며(즉 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지며), 병렬 공진기(P3)의 정전용량은 0.51pF이다.
도 4는 실시예에서의 전극지 피치의 분포를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 아래쪽에는 실시예에서의 병렬 공진기(P3)를 윗면에서 봤을 때의 도면을 나타내고, 도 4의 위쪽에는 실시예에서의 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 전극지 피치를 나타내는 그래프를 나타낸다. 예를 들면, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 복수개의 전극지의 개수가 42개인 경우, 전극지 피치는 41개가 된다. 도 4에서는 41개의 전극지 피치를 t1부터 t41로 나타냈다.
실시예에서는 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가진다. 구체적으로는 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 복수개의 다른 전극지 피치를 다르게 하는 방법에는 규칙성이 없고, 또한 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극에서의 인접하는 전극지 피치는 다르다. 도 4에는 전극지 피치(t1부터 t41)가 규칙성 없이 다른 것이 나타나있고, 전극지 피치(t1)와 전극지 피치(t2)는 다르며, 전극지 피치(t2)와 전극지 피치(t3)는 다르고, …, 전극지 피치(t40)와 전극지 피치(t41)는 다르다고 한 바와 같이, 인접하는 전극지 피치가 각각 다른 것이 나타나있다. 이로써, 병렬 공진기(P3)에는 공진점이 복수개 발생하고, 병렬 공진기(P3)는 복수개의 공진 주파수를 가지게 된다. 또한, 표 2에 나타내는 바와 같이, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크다. 이로써, 병렬 공진기(P3)의 복수개의 공진 주파수의 평균 주파수는 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수보다도 작아진다.
또한, 표 2에 나타내는 바와 같이, 병렬 공진기(P3)의 정전용량은 병렬 공진기(P2)의 정전용량보다도 작다. 정전용량은 IDT 전극의 쌍수, 교차 폭 및 Duty비 등의 파라미터에 비례하는 값이기 때문에, 이들의 파라미터를 조정함으로써, 병렬 공진기(P3)의 정전용량을 병렬 공진기(P2)의 정전용량보다도 작게 할 수 있다. 예를 들면, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 교차 폭과 상기 IDT 전극의 전극지의 개수로부터 1을 뺀 값의 곱은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 교차 폭과 상기 IDT 전극의 전극지의 개수로부터 1을 뺀 값의 곱보다도 작다. 교차 폭은 탄성파 전파방향에서 IDT 전극의 복수개의 전극지를 보았을 경우에 복수개의 전극지가 중복되는 부분의 길이이며, 도 4에서 L로 나타낸 길이이다.
도 5는 실시예에서의 병렬 공진기(P2 및 P3)의 임피던스 특성을 나타내는 그래프이다. 도 5에서, 실선은 병렬 공진기(P3)의 임피던스 특성을 나타내고, 파선은 병렬 공진기(P2)의 임피던스 특성을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 실시예에서 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지고 있기 때문에, 병렬 공진기(P3)에는 공진점이 복수개 발생한 것을 알 수 있다. 한편으로, 반공진점은 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균에 따라 하나 발생한다. 또한, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크기 때문에, 병렬 공진기(P3)의 복수개의 공진 주파수의 평균 주파수는 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수보다도 작은 것을 알 수 있다. 탄성파 공진자가 복수개의 공진 주파수를 가지는 경우, 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 대역에서는 유도성이 되고, 가장 고주파 측의 공진 주파수보다도 낮은 주파수 대역에서는 용량성이 된다. 모든 전극지 피치의 평균을 조정함으로써 반공진 주파수를 원하는 주파수로 하고, 전극지 피치를 다르게 함으로써 병렬 공진기(P3)가 유도성이 되는 대역을 좁게 할 수 있다. 따라서, 병렬 공진기(P2 및 P3)를 병렬 접속해도 LC 공진이 발생하기 어려워져, 필터(10)에 공통 접속된 필터(40)의 통과 대역에서의 필터(10)의 임피던스가 50Ω에 가까워지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스를 저감할 수 있다. 따라서, 필터(40)와 공통 접속되었을 때의, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수의 차는 병렬 공진기(P3)의 반공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 반공진 주파수의 차보다도 작고, 구체적으로는 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수는 일치했다. 이로써, LC 공진이 발생하는 대역을 더 좁게 할 수 있고, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스를 더 저감할 수 있다. 한편, 일치란, 완전 일치가 아니어도 되고, 대략 일치이어도 된다. 예를 들면, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수가 몇% 어긋난 경우이어도 이들의 주파수는 일치한 것으로 한다. 또한, 차란, 2개의 수치 중 큰 쪽에서 작은 쪽을 뺀 값이다.
[4. 실시예와 비교예의 비교]
다음으로, 실시예와 비교예를 비교하여, 실시예에서 필터(40)와 공통 접속되었을 때의, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있음을 설명한다.
도 6은 실시예 및 비교예에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)에서 본 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트이다. 도 6에서 실선은 실시예에서의 임피던스 특성을 나타내고, 파선은 비교예에서의 임피던스 특성을 나타낸다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 필터(40)의 통과 대역(880-915MHz)에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)로부터 본 임피던스가 50Ω에 가까워진 것에 반해, 실시예에서는 필터(40)의 통과 대역에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)로부터 본 임피던스를 50Ω로부터 멀리 떼어놓을 수 있었음을 알 수 있다.
도 7은 실시예 및 비교예에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)에서 본 리턴 로스 특성을 나타내는 그래프이다. 도 7에서, 실선은 실시예에서의 리턴 로스 특성을 나타내고, 파선은 비교예에서의 리턴 로스 특성을 나타낸다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 필터(40)의 통과 대역(880-915MHz: 마커1로부터 마커2 사이의 주파수 대역)에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)에서 본 리턴 로스의 최대값은 22.6㏈로 커진 것에 반해, 실시예에서는 필터(40)의 통과 대역에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)에서 본 리턴 로스의 최대값을 1.8㏈로 작게 할 수 있었음을 알 수 있다. 수신 필터인 필터(10)의 입출력 단자(110)에는 로우 노이즈 앰프인 증폭기(20)가 접속되기 때문에 비교예와 같이, 필터(40)의 통과 대역에서의, 필터(10)의 입출력 단자(110)로부터 본 리턴 로스가 큰 경우, 필터(40)로부터의 송신 신호에 의한 노이즈도 증폭기(20)에 의해 증폭되어, 수신 감도가 열화되어 버리지만, 실시예에서는 리턴 로스가 작아, 양호한 수신 감도를 실현할 수 있다.
도 8은 실시예 및 비교예에서의 필터(10)의 필터 특성을 나타내는 그래프이다. 실선은 실시예에서의 필터 특성을 나타내고, 파선은 비교예에서의 필터 특성을 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 최소값은 51.9㏈인 것에 반해, 실시예에서는 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 최소값은 58.0㏈로 크게 할 수 있었음을 알 수 있다.
[5. 정리]
이상 설명한 바와 같이, 필터(10)는 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)와 입출력 단자(110)와 입출력 단자(120)를 잇는 경로 상에 배치된, 직렬 공진기 또는 종결합형 공진기(여기서는 직렬 공진기(S1 및 S2) 및 종결합형 공진기(D1))와, 각각이 상기 경로와 그라운드 사이에 접속된, 복수개의 병렬 공진기(여기서는 병렬 공진기(P1, P2 및 P3))를 포함한다. 복수개의 병렬 공진기 중 병렬 공진기(P3)와 병렬 공진기(P2)가 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬로 접속된다. 병렬 공진기(P2) 및 병렬 공진기(P3) 각각은 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 배치된 복수개의 전극지로 구성되는 IDT 전극을 가진다. 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지며, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 크다.
병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지기 때문에 병렬 공진기(P3)에는 공진점이 복수개 발생하고, 병렬 공진기(P3)는 복수개의 공진 주파수를 가지게 된다. 또한, 병렬 공진기(P3)의 복수개의 공진 주파수의 평균 주파수는 병렬 공진기(P2)의 1개 이상의 공진 주파수의 평균보다도 작고, 병렬 공진기(P3)의 유도성 대역의 저역단(低域端)은 전극지 피치가 일정한 경우와 비교하여 고역 측에 위치하기 때문에 병렬 공진기(P3)의 유도성 대역은 좁아진다. 이 때문에, 병렬 공진기(P2 및 P3)를 병렬 접속해도 LC 공진이 발생하기 어려워져, 필터(10)에 공통 접속된 필터(40)의 통과 대역에서의, 필터(10)의 임피던스가 50Ω에 가까워지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스를 저감할 수 있다. 따라서, 필터(40)와 공통 접속되었을 때의, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬 접속(예를 들면 병렬 분할)된 병렬 공진기(P2 및 P3) 각각의 공진 주파수를 다르게 했기 때문에, 통과 대역으로부터 저지 대역에서의 천이 대역의 급준성(急峻性)이 높고, 통과 대역이 좁은 탄성파 필터를 실현할 수 있다. 한편, 다른 공진기(예를 들면, 직렬 공진기)를 통해 병렬 공진기(P2 및 P3)를 병렬 접속시킨 경우는 서로의 상호작용이 감소하여, 급준성을 충분히 높일 수 없다.
한편, 이와 같은 효과는 병렬 접속된 병렬 공진기(P2 및 P3) 중 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극이 복수개의 다른 전극지 피치를 가지도록 함으로써 발휘되는데, 병렬 접속되지 않은 병렬 공진기(예를 들면 병렬 공진기(P1))의 IDT 전극이 복수개의 다른 전극지 피치를 가지도록 해도 상기 효과는 발휘되지 않는다.
예를 들면, 병렬 공진기(P3)의 정전 용량은 병렬 공진기(P2)의 정전 용량보다도 작아도 된다. 구체적으로는, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 교차 폭과 상기 IDT 전극의 전극지의 개수로부터 1을 뺀 값의 곱은, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 교차 폭과 상기 IDT 전극의 전극지의 개수로부터 1을 뺀 값의 곱보다도 작아도 된다.
이에 따르면, 병렬 공진기(P3)의 반공진점은 필터(10)의 통과 대역의 저역 측을 형성하고, 병렬 공진기(P3)의 정전 용량이 작기 때문에 병렬 공진기(P3)의 반공진점의 임피던스가 커진다. 따라서, 필터(10)의 통과 대역의 저역 측의 삽입 손실의 열화를 억제할 수 있다.
예를 들면, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수의 차는 병렬 공진기(P3)의 반공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 반공진 주파수의 차보다도 작아도 된다.
병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수 사이의 주파수 대역은 병렬 공진기(P3)가 유도성이 되는 대역과 병렬 공진기(P2)가 용량성이 되는 대역이 겹치는 대역(즉 LC 공진이 발생하는 대역)이다. 따라서, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수의 차를 작게 함으로써, LC 공진이 발생하는 대역을 좁게 할 수 있고, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스를 저감할 수 있다. 따라서, 필터(40)와 공통 접속되었을 때의, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있다.
예를 들면, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수는 일치해도 된다.
상술한 바와 같이, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수 사이의 주파수 대역은 LC 공진이 발생하는 대역이기 때문에, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수를 일치시킴으로써, LC 공진이 발생하는 대역을 더 좁게 할 수 있고, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스를 더 저감할 수 있다. 따라서, 필터(40)와 공통 접속되었을 때의, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 더 억제할 수 있다.
예를 들면, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 복수개의 다른 전극지 피치를 다르게 하는 방법에는 규칙성이 없고, 또한 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극에서의 인접하는 전극지 피치는 달라도 된다.
병렬 공진기(P3)에 복수개 발생하는 공진점 사이에 리플이 발생하면, 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량이 열화된다. 이에 반하여, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 복수개의 전극지 피치를 규칙성 없이 다르게 하고, 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극에서의 인접하는 전극지 피치를 다르게 함으로써 병렬 공진기에서의 공진점의 발생 수를 많게 할 수 있고, 공진점 사이에 발생하는 리플을 저감할 수 있다.
예를 들면, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 전극지 피치는 일정해도 된다.
병렬 공진기(P2)의 IDT 전극이 복수개의 다른 전극지 피치를 가지고 있는 경우, 병렬 공진기(P2)에 공진점이 복수개 발생하고, 전극지 피치가 일정할 때보다도 고주파 측에 병렬 공진기(P2)의 공진점이 더 발생하며, 병렬 공진기(P2)의 용량성 대역이 넓어진다(즉 LC 공진이 발생하는 대역이 넓어진다). 이 때문에, 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스가 커진다. 따라서, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 전극지 피치를 일정하게 함으로써 필터(40)의 통과 대역에서의 리턴 로스를 저감할 수 있다.
고주파 모듈(30)은 필터(10)와 입출력 단자(110)에 접속된 증폭기(20)를 포함한다.
이에 따르면, 통과 대역으로부터 저지 대역에서의 천이 대역의 급준성이 높으면서 필터(40)와 공통 접속되었을 때의, 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있는 고주파 모듈(30)을 제공할 수 있다.
멀티플렉서(50)는 공통 단자(150)와 필터(10)와 입출력 단자(130 및 140)를 가지며, 필터(10)와 통과 대역이 다른 필터(40)를 포함하고, 공통 단자(150)는 입출력 단자(120 및 140)에 접속된다.
이에 따르면, 통과 대역으로부터 저지 대역에서의 천이 대역의 급준성이 높으면서 필터(40)의 통과 대역에 대응하는 필터(10)의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있는 멀티플렉서(50)를 제공할 수 있다.
예를 들면, 필터(10)는 수신 필터이고, 필터(40)는 송신 필터이며, 필터(10)의 통과 대역은 필터(40)의 통과 대역보다도 고주파 측에 위치해도 된다.
이에 따르면, 필터(10)의 통과 대역의 저역 측의 감쇠 대역의 감쇠량의 열화를 억제할 수 있고, 필터(10)의 수신 감도를 개선할 수 있다.
(기타 실시형태)
이상, 본 발명의 실시형태에 따른 필터(10), 고주파 모듈(30) 및 멀티플렉서(50)에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에서의 임의의 구성 요소를 조합하여 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 병렬 공진기(P3)의 정전 용량이 병렬 공진기(P2)의 정전 용량보다도 작은 예에 대해 설명했는데, 병렬 공진기(P3)의 정전 용량은 병렬 공진기(P2)의 정전 용량보다도 커도 된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수의 차가 병렬 공진기(P3)의 반공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 반공진 주파수의 차보다도 작은 예에 대해 설명했는데, 병렬 공진기(P3)가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 공진 주파수의 차는 병렬 공진기(P3)의 반공진 주파수와 병렬 공진기(P2)의 반공진 주파수의 차보다도 커도 된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극의 복수개의 다른 전극지 피치를 다르게 하는 방법에는 규칙성이 없고, 또한 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극에서의 인접하는 전극지 피치가 다른 예에 대해 설명했는데, 상기 다르게 하는 방법에 규칙이 있어도 되고, 또한 병렬 공진기(P3)의 IDT 전극은 인접하는 전극지 피치가 동일한 것을 가지고 있어도 된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극의 전극지 피치가 일정한 예에 대해 설명했는데, 병렬 공진기(P2)의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지고 있어도 된다.
본 발명은 멀티밴드 시스템에 적용할 수 있는 탄성파 필터, 고주파 모듈 및 멀티플렉서로서, 휴대전화 등의 통신기기에 널리 이용할 수 있다.
10, 40: 필터
20: 증폭기
30: 고주파 모듈
50: 멀티플렉서
110, 120, 130, 140: 입출력 단자
150: 공통 단자
ANT: 안테나 소자
D1: 종결합형 공진기
P1, P2, P3: 병렬 공진기
S1, S2: 직렬 공진기

Claims (10)

  1. 제1 입출력 단자와,
    제2 입출력 단자와,
    상기 제1 입출력 단자와 상기 제2 입출력 단자를 잇는 경로 상에 배치된, 직렬 공진기 또는 종결합형 공진기와,
    각각이 상기 경로와 그라운드 사이에 접속된 복수개의 병렬 공진기를 포함하고,
    상기 복수개의 병렬 공진기 중 제1 병렬 공진기와 제2 병렬 공진기가, 다른 공진기를 개재하지 않고 병렬로 접속되며,
    상기 제1 병렬 공진기 및 상기 제2 병렬 공진기 각각은 탄성파 전파방향과 교차하는 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 배치된 복수개의 전극지(電極指)로 구성되는 IDT 전극을 가지며,
    상기 제1 병렬 공진기의 IDT 전극은 복수개의 다른 전극지 피치를 가지며,
    상기 제1 병렬 공진기의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균은 상기 제2 병렬 공진기의 IDT 전극의 모든 전극지 피치의 평균보다도 큰 탄성파 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 병렬 공진기의 정전 용량은 상기 제2 병렬 공진기의 정전 용량보다도 작은 탄성파 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 병렬 공진기의 IDT 전극의 교차 폭과 상기 IDT 전극의 전극지의 개수로부터 1을 뺀 값의 곱은 상기 제2 병렬 공진기의 IDT 전극의 교차 폭과 상기 IDT 전극의 전극지의 개수로부터 1을 뺀 값의 곱보다도 작은 탄성파 필터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 병렬 공진기가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 상기 제2 병렬 공진기의 공진 주파수의 차는 상기 제1 병렬 공진기의 반공진 주파수와 상기 제2 병렬 공진기의 반공진 주파수의 차보다도 작은 탄성파 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 병렬 공진기가 가지는 복수개의 공진 주파수 중 가장 고주파 측의 공진 주파수와 상기 제2 병렬 공진기의 공진 주파수는 일치하는 탄성파 필터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 병렬 공진기의 IDT 전극의 복수개의 다른 전극지 피치를 다르게 하는 방법에는 규칙성이 없으면서 상기 제1 병렬 공진기의 IDT 전극에서의 인접하는 전극지 피치는 다른 탄성파 필터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 병렬 공진기의 IDT 전극의 전극지 피치는 일정한 탄성파 필터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 필터와,
    상기 제1 입출력 단자에 접속된 증폭기를 포함하는 고주파 모듈.
  9. 공통 단자와,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 탄성파 필터와,
    제3 입출력 단자 및 제4 입출력 단자를 가지며, 상기 탄성파 필터와 통과 대역이 다른 제1 필터를 포함하고,
    상기 공통 단자는 상기 제2 입출력 단자 및 상기 제4 입출력 단자에 접속되는 멀티플렉서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성파 필터는 수신 필터이고,
    상기 제1 필터는 송신 필터이며,
    상기 제1 필터의 통과 대역은 상기 탄성파 필터의 통과 대역보다도 저주파 측에 위치하는 멀티플렉서.
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