WO2017204346A1 - 高周波フィルタ回路、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents

高周波フィルタ回路、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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浩司 野阪
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    • H03H9/703Networks using bulk acoustic wave devices

Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency filter circuit having a resonator, a multiplexer, a high-frequency front-end circuit, and a communication device.
  • an elastic wave filter using an elastic wave is widely used for a band-pass filter disposed in a front end portion of a mobile communication device.
  • a high-frequency front-end circuit including a plurality of elastic wave filters has been put into practical use in order to cope with the combination of multimode / multiband.
  • an elastic wave filter corresponding to multi-band
  • the parallel arm resonators are parallel to each other.
  • a configuration in which connected capacitors and switches are connected in series is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an acoustic wave filter is a tunable filter that can switch the frequency of the attenuation pole on the low pass band side (ie, the frequency at which the frequency can be varied) by switching between conduction (on) and non-conduction (off) of the switch. Variable filter).
  • the passband is defined by the antiresonance frequency of the parallel arm circuit
  • the attenuation pole on the low passband side is configured by the resonance frequency of the parallel arm circuit
  • the attenuation band is defined by the attenuation pole.
  • the anti-resonance frequency of the parallel arm circuit that defines the pass band does not change and only the resonance frequency of the parallel arm circuit that defines the attenuation band changes due to switching between conduction and non-conduction of the switch. .
  • the attenuation band on the low pass band side is shifted to the low frequency side by switching between conduction and non-conduction of the switch, only the frequency of the attenuation pole is shifted, so that the insertion loss at the end of the pass band increases ( Loss may worsen).
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and a high-frequency filter circuit capable of switching the frequency of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band,
  • An object is to provide a multiplexer, a high-frequency front-end circuit, and a communication device.
  • a high-frequency filter circuit includes a series arm circuit connected between a first input / output terminal and a second input / output terminal, and the first input / output terminal.
  • a parallel arm circuit connected to a node on a path connecting to the second input / output terminal and a ground, wherein the parallel arm circuit includes a first circuit having a first parallel arm resonator, and the first circuit.
  • a second circuit having a second parallel arm resonator, and at least one of the first circuit and the second circuit further includes the second circuit in the one circuit.
  • a frequency variable circuit having an impedance element and a switch element connected in series to one parallel arm resonator or the second parallel arm resonator and connected in parallel to each other, wherein the second parallel arm resonator includes the first parallel arm resonator; Different from the resonance frequency of one parallel arm resonator That has a resonant frequency, and a anti-resonance frequency different from the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator.
  • an attenuation pole on the low band side of the passband is constituted by the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit, and an attenuation pole on the high band side of the passband is formed by the resonance frequency on the high frequency side of the parallel arm circuit.
  • the passband is configured by the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit and the series arm circuit.
  • At least one resonance frequency of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and at least two anti-resonance frequencies can be switched by switching between conduction and non-conduction of the switch element.
  • At least one of the anti-resonance frequencies can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the passband and the frequency of the attenuation pole can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to this aspect, it is possible to switch the frequencies of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
  • the parallel arm circuit has at least two resonance frequencies and at least two anti-resonance frequencies, and the frequency variable circuit is configured to switch the conduction and non-conduction of the switch element to the at least 2 in the parallel arm circuit. At least one resonance frequency of the two resonance frequencies and at least one antiresonance frequency of the at least two antiresonance frequencies may be shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the second parallel arm resonator, and an anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is an anti-resonance of the second parallel arm resonator.
  • the first circuit may not have the frequency variable circuit, and the second circuit may have the frequency variable circuit.
  • the resonance frequency on the high frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and the antiresonance frequency on the low frequency side of at least two antiresonance frequencies Can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the high passband and the frequency of the attenuation pole on the high passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to this aspect, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles at the high end of the passband and the high end of the passband while suppressing an increase in insertion loss at the high end of the passband.
  • a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the second parallel arm resonator, and an anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is an anti-resonance of the second parallel arm resonator.
  • the frequency may be lower than the frequency, and the first circuit may include the frequency variable circuit, and the second circuit may not include the frequency variable circuit.
  • the resonance frequency on the low frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and the antiresonance frequency on the low frequency side of at least two antiresonance frequencies Can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the low end of the passband and the frequency of the attenuation pole on the low passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the present aspect, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles at the passband low band end and the passband low band side while suppressing an increase in insertion loss at the passband low band end.
  • a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the second parallel arm resonator
  • an anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is an anti-resonance of the second parallel arm resonator.
  • the frequency may be lower than the frequency
  • each of the first circuit and the second circuit may include the frequency variable circuit.
  • the switch element of the frequency variable circuit included in the first circuit and the switch element of the frequency variable circuit included in the second circuit are switched to be both conductive or non-conductive
  • the frequency variable circuit included in the first circuit and the frequency variable circuit included in the second circuit are configured such that the at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and the frequency variable circuit included in the second arm circuit are switched by switching between conduction and non-conduction of each switch element. Both the at least two anti-resonance frequencies may be shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • the center frequency can be switched while suppressing an increase in insertion loss at the end of the passband.
  • the impedance element may be a capacitor.
  • a capacitor has a higher Q than an inductor and can be configured in a space-saving manner. Therefore, since the impedance element is a capacitor, the high frequency filter circuit can be reduced in size while suppressing an increase in insertion loss at the passband end.
  • a ladder type filter structure including at least two parallel arm circuits and at least one series arm circuit may be provided.
  • each of the at least two parallel arm circuits has a frequency variable circuit, it is possible to finely adjust the pass characteristics of the entire high frequency filter circuit. Therefore, it is possible to switch to an appropriate band by appropriately selecting conduction and non-conduction of the switch element in each of the at least two parallel arm circuits.
  • by providing a plurality of parallel arm circuits constituting a ladder type filter structure it is possible to improve the attenuation amount (stop band attenuation amount).
  • the series arm circuit includes a series arm resonator, a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the series arm circuit, and a resonance frequency of the second parallel arm resonator is:
  • the resonance frequency of the series arm circuit may be higher.
  • a high frequency filter circuit can be configured.
  • the specific bandwidth of the series arm resonator when the value obtained by dividing the frequency difference between the anti-resonance frequency and the resonance frequency by the resonance frequency is defined as the specific bandwidth, the specific bandwidth of the series arm resonator is the first parallel arm. You may make it narrower than the specific bandwidth of at least 1 parallel arm resonator among a resonator and the said 2nd parallel arm resonator.
  • the steepness on the high side of the pass band can be improved.
  • the high-frequency filter circuit includes a plurality of surface acoustic wave resonators each having an IDT electrode including a plurality of electrode fingers formed on a substrate having piezoelectricity at least in part, and the plurality of surface acoustic wave resonances.
  • a first adjustment film for adjusting the specific bandwidth may be formed between the IDT electrode and the substrate on at least one of the series arm resonators.
  • the film thickness of the first adjustment film of the series arm resonator Is set to be thicker than the thickness of the first adjustment film of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator.
  • the high-frequency filter circuit includes a plurality of surface acoustic wave resonators each having an IDT electrode including a plurality of electrode fingers formed on a substrate having piezoelectricity at least in part, and the plurality of surface acoustic wave resonances.
  • the IDT electrode of at least one of the series arm resonators may be covered with a second adjustment film that adjusts the specific bandwidth.
  • the specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator can be set by adjusting the film thickness of the second adjustment film.
  • the film thickness of the second adjustment film of the series arm resonator Is set to be thicker than the thickness of the second adjustment film of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator.
  • the series arm circuit may include a longitudinally coupled resonator disposed between the first input / output terminal and the second input / output terminal.
  • Each of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator is an elastic wave resonator, and the elastic wave resonator is a surface acoustic wave resonator or a bulk acoustic wave resonator. May be.
  • each of the series arm resonator, the first parallel arm resonator, and the second parallel arm resonator can be miniaturized, so that the high frequency filter circuit can be miniaturized and the cost can be reduced.
  • the surface acoustic wave resonator and the bulk acoustic wave resonator generally exhibit high Q characteristics, low loss and high selectivity can be achieved.
  • the switch element may be a FET switch made of GaAs or CMOS, or a diode switch.
  • the high-frequency filter circuit can be miniaturized.
  • the impedance element may be a variable capacitor or a variable inductor.
  • the element value can be finely set by the variable capacitor or the variable inductor, so that the passband frequency and the attenuation pole frequency can be finely switched.
  • the multiplexer includes a plurality of high-frequency filter circuits including any of the high-frequency filter circuits described above.
  • the plurality of high frequency filter circuits include a high frequency filter circuit that does not include the frequency variable circuit, and the high frequency filter circuit that does not include the frequency variable circuit includes an elastic wave resonator.
  • a value obtained by dividing the frequency difference between the anti-resonance frequency and the resonance frequency by the resonance frequency is defined as a specific bandwidth
  • at least one parallel arm of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator may be wider than the specific bandwidth of the acoustic wave resonator constituting the high frequency filter circuit that does not have the frequency variable circuit.
  • high-frequency filter circuits that do not have a frequency variable circuit correspond to one band relative to a band specified by 3GPP (Third Generation Partnership Project).
  • the high frequency filter circuit having the frequency variable circuit can correspond to a plurality of bands. Specifically, when the switch element is conductive in the high frequency filter circuit having the frequency variable circuit, the first parallel is compared with the frequency difference (first bandwidth) between the antiresonance frequency and the resonance frequency of the first parallel arm resonator.
  • the frequency difference (second bandwidth) between the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit including the arm resonator and the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit, and the high frequency side of the parallel arm circuit is narrow.
  • the switch element when the switch element is non-conductive, one of the second bandwidth and the third bandwidth is further narrowed, and the resonance frequency or anti-resonance frequency of the parallel arm circuit that is switched by the conduction and non-conduction of the switch element.
  • the frequency variable width is narrower than one of the second bandwidth and the third bandwidth.
  • the frequency variable width can be widened by making the specific bandwidth of the first parallel arm resonator wider than that of the elastic wave resonator constituting the high frequency filter circuit having no frequency variable circuit.
  • the corresponding number of bands can be increased.
  • a high-frequency front end circuit includes a plurality of high-frequency filter circuits including any of the high-frequency filter circuits described above, and a front stage or a rear stage of the plurality of high-frequency filter circuits.
  • a high-frequency front end circuit includes any one of the above-described high-frequency filter circuits and a control unit that controls conduction and non-conduction of the switch element.
  • the communication device includes an RF signal processing circuit that processes a high-frequency signal transmitted and received by an antenna element, and the above-described high-frequency signal that is transmitted between the antenna element and the RF signal processing circuit. Any one of the high-frequency front-end circuits.
  • the high frequency filter circuit and the like it is possible to switch the frequencies of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a communication apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between pass characteristics and frequency allocation required for the filter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the filter according to the first embodiment.
  • 4A is a plan view and a cross-sectional view illustrating an electrode structure of a surface acoustic wave resonator according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view of the electrode finger of the surface acoustic wave resonator and its surrounding structure in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 5A is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch is on for the filter according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch is off for the filter according to Embodiment 1.
  • FIG. 5C is a graph showing a comparison of impedance characteristics and pass characteristics when the switch is on and when the filter according to Embodiment 1 is on.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a filter according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7A is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch is on for the filter according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7B is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch is off, in the filter according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7C is a graph showing a comparison of impedance characteristics and pass characteristics when the switch is on and off for the filter according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a filter according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing a comparison of impedance characteristics and pass characteristics when the switch is on and off for the filter according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a filter according to a comparative example of the first embodiment, and a graph showing impedance characteristics and pass characteristics.
  • FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a filter according to another modification of the first embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating an equivalent circuit model of one resonator and its resonance characteristics.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating an equivalent circuit model of two resonators connected in parallel and a resonance characteristic thereof.
  • FIG. 12C is a diagram illustrating an equivalent circuit model and a resonance characteristic thereof when another resonator is connected in parallel to the series circuit of the resonator and the capacitor.
  • FIG. 12D is a diagram illustrating an equivalent circuit model and its resonance characteristics when series circuits of a resonator and a capacitor are connected in parallel.
  • FIG. 12E is a diagram illustrating an equivalent circuit model and its resonance characteristics when another resonator is connected in parallel to the series circuit of the resonator and the inductor.
  • FIG. 12F is a diagram illustrating an equivalent circuit model and resonance characteristics thereof when a series circuit of a resonator and an inductor is connected in parallel.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the thickness of the first adjustment film constituting the electrode structure and the impedance of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the thickness of the second adjustment film constituting the electrode structure and the impedance of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 17 is a circuit configuration diagram of a filter according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a circuit configuration diagram of a filter according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a circuit configuration diagram of a duplexer according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a configuration diagram of a high-frequency front-end circuit according to the fifth embodiment.
  • pass band low band end means “the lowest frequency in the pass band”.
  • Passband high band end means “the highest frequency in the passband”.
  • pass band lower band side means “outside the pass band and lower frequency side than the pass band”.
  • passband high band side means “outside of the pass band and higher in frequency than the pass band”.
  • the “low frequency side” may be referred to as the “low frequency side” and the “high frequency side” may be referred to as the “high frequency side”.
  • the switch element will be described as an ideal element that has an infinite impedance when conducting (on) and zero impedance when non-conducting (off). Actually, since the switch element has parasitic components such as a capacitance component when turned off, an inductor component when turned on, and a resistance component, the characteristics using the switch element as an ideal element are slightly different.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a communication device 4 according to the first embodiment.
  • the communication device 4 includes an antenna element 1, a high-frequency front end circuit 2, and an RF signal processing circuit (RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit) 3.
  • the communication device 4 is, for example, a multimode / multiband mobile phone.
  • the antenna element 1, the high frequency front end circuit 2 and the RFIC 3 are disposed, for example, in the front end portion of the mobile phone.
  • the antenna element 1 is a multiband antenna that transmits and receives a high-frequency signal and conforms to a communication standard such as 3GPP. Note that the antenna element 1 may not correspond to all bands of the communication device 4, for example, and may correspond to only a band of a low frequency band group or a high frequency band group. The antenna element 1 may not be built in the communication device 4.
  • the high frequency front end circuit 2 is a circuit that transmits a high frequency signal between the antenna element 1 and the RFIC 3. Specifically, the high-frequency front-end circuit 2 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) output from the RFIC 3 to the antenna element 1 via a transmission-side signal path that connects the transmission terminal Tx and the antenna terminal ANT. To do. The high-frequency front end circuit 2 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) received by the antenna element 1 to the RFIC 3 via a reception-side signal path connecting the antenna terminal ANT and the reception terminal Rx. The detailed configuration of the high frequency front end circuit 2 will be described later.
  • the RFIC 3 is an RF signal processing circuit that processes high-frequency signals transmitted and received by the antenna element 1. Specifically, the RFIC 3 processes a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) input from the antenna element 1 via the reception-side signal path of the high-frequency front-end circuit 2 by down-conversion or the like, and performs the signal processing. The received signal generated in this way is output to a baseband signal processing circuit (not shown). Further, the RFIC 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit by up-conversion or the like, and transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) generated by the signal processing to the high-frequency front-end circuit 2. Output to the side signal path.
  • a high-frequency signal here, a high-frequency reception signal
  • the received signal generated in this way is output to a baseband signal processing circuit (not shown).
  • the RFIC 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit by up
  • the RFIC 3 serves as a control unit that controls conduction (ON) and non-conduction (OFF) of each switch included in the high-frequency front-end circuit 2 based on a frequency band (band) to be used. It also has a function. Specifically, the RFIC 3 controls on / off switching of each switch by the control signal ⁇ S22.
  • the high-frequency front-end circuit 2 includes filters 22A and 22B, a transmission amplifier circuit 24, and a reception amplifier circuit 26.
  • the filter 22A is a tunable filter that is a high-frequency filter circuit having a frequency variable function. Specifically, in the filter 22A, the pass band is switched to the first pass band or the second pass band. That is, the filter 22A can switch between the first pass characteristic and the second pass characteristic having different pass bands.
  • the filter 22A is a transmission filter whose first passband is a transmission band of BandA1 and whose second passband is a transmission band of BandA2, and is provided in the transmission-side signal path. The detailed configuration of the filter 22A will be described later.
  • the filter 22B is a fixed filter that is a high-frequency filter circuit having no frequency variable function.
  • the filter 22B is a reception filter whose reception bands are Band A1 and Band A2, and is provided in the reception-side signal path.
  • the filter 22B may also be a tunable filter whose pass band is switched, similar to the filter 22A.
  • the transmission amplifier circuit 24 is a power amplifier that amplifies the power of the high-frequency transmission signal output from the RFIC 3.
  • the transmission amplifier circuit 24 is provided between the filter 22A and the transmission terminal Tx.
  • the reception amplification circuit 26 is a low noise amplifier that amplifies the power of the high frequency reception signal received by the antenna element 1.
  • the reception amplifier circuit 26 is provided between the filter 22B and the reception terminal Rx.
  • the high-frequency front-end circuit 2 configured in this manner transmits a high-frequency signal by appropriately switching the pass band of the filter 22A in accordance with the control signal ⁇ S22 from the control unit (RFIC 3 in the present embodiment).
  • the filter 22A can switch the frequency of the pass band and the frequency of the attenuation pole by switching on / off of a switch element (described later) in the filter 22A according to the control signal ⁇ S22 from the control unit.
  • control unit turns on or off a switch element in the filter 22A in an environment where BandA1 is used, and turns the switch element on or off in an environment where BandA2 is used. That is, regarding the switch element in the filter 22A, either on or off is selected under a certain environment, and on and off are fixed (invariable) under the environment.
  • band A1 and Band A2 correspond to such a band.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between pass characteristics and frequency allocation required for the filter 22A according to the first embodiment.
  • the transmission band (first pass band) of BandA1 is f T1L to f T1H
  • the transmission band of BandA2 is f T2L to f T2H
  • the transmission band of Band A1 and the transmission band (second pass band) of Band A2 overlap in f T2L to f T1H
  • the high band end f T2H of the Band A2 transmission band is higher than the high band end f T1H of the Band A1 transmission band.
  • the reception band of Band A1 is f R1L to f R1H
  • the reception band of Band A2 is f R2L to f R2H
  • the reception band of BandA1 and the reception band of BandA2 overlap in fR2L to fR1H
  • the frequency interval between the high band end f T2H of the Band A2 transmission band and the low band end f R1L of the Band A1 reception band is very small or overlapped. In the frequency allocation, Band A1 and Band A2 are used exclusively.
  • first pass band and the second pass band are not limited to this, and may be different bands.
  • the “bands different from each other” include not only a case where some of the bands overlap, but also a case where the bands are completely separated.
  • the pass characteristics as shown in FIG. Required that is, as the pass characteristic (first pass characteristic) of the transmission filter of Band A1, the solid line characteristic of FIG. 2 is required, and as the pass characteristic (second pass characteristic) of the transmission filter of Band A2, the broken line of FIG. Characteristics are required. Specifically, it is necessary to widen the pass band to the high frequency side while suppressing the deterioration of the insertion loss (loss) in the pass band with respect to the first pass characteristic. That is, in the first pass characteristic and the second pass characteristic, it is necessary to shift the frequency of the attenuation slope while maintaining the steepness of the attenuation slope.
  • the filter 22A has a circuit configuration described below.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the filter 22A according to the first embodiment.
  • the filter 22A shown in the figure includes a series arm resonator 22s, parallel arm resonators 22p1 and 22p2, a switch 22SW, and a capacitor 22C.
  • the series arm resonator 22s is an example of a series arm circuit connected between the input / output terminal 22m (first input / output terminal) and the input / output terminal 22n (second input / output terminal). Specifically, the series arm resonator 22s is a resonator provided on a series arm connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n.
  • the series arm circuit is not limited to this, and may be a resonance circuit including a plurality of resonators such as a longitudinally coupled resonator. Furthermore, the series arm circuit is not limited to the resonance circuit, and may be an impedance element such as an inductor or a capacitor.
  • the parallel arm resonators 22p1 and 22p2, the capacitor 22C, and the switch 22SW are connected between the node x on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n (on the serial arm) and the ground.
  • 120A is configured. That is, the parallel arm circuit 120A is provided in one parallel arm that connects the series arm and the ground. Therefore, the filter 22A has a filter structure including one series arm circuit composed of the series arm resonators 22s and one parallel arm circuit 120A.
  • the parallel arm circuit 120A has at least two resonance frequencies and at least two anti-resonance frequencies, and at least one resonance frequency and at least one anti-resonance frequency depending on whether the switch 22SW is on (conductive) or off (non-conductive).
  • the resonance frequencies are both shifted to the low frequency side or to the high frequency side. This will be described later together with the pass characteristic of the filter 22A.
  • the parallel arm circuit 120A includes a first circuit 10 having a parallel arm resonator 22p1, and a second circuit 20 connected in parallel to the first circuit 10 and having a parallel arm resonator 22p2. . At least one of the first circuit 10 and the second circuit 20 is further connected in series to the parallel arm resonator 22p1 or 22p2 in the circuit, and a frequency variable circuit having an impedance element and a switch element connected in parallel to each other.
  • the frequency variable circuit configured as described above is configured to switch at least on and off of the switch 22SW so that at least one resonance frequency of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120A and at least two counter frequencies in the parallel arm circuit 120A. At least one anti-resonance frequency among the resonance frequencies is shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • the first circuit 10 does not have a frequency variable circuit
  • the second circuit 20 has a frequency variable circuit 22T.
  • the frequency variable circuit 22T includes a capacitor 22C and a switch 22SW as the impedance element and the switch element connected in parallel to each other.
  • the frequency variable circuit 22T is connected between the parallel arm resonator and the ground. That is, the parallel arm resonator is connected to the node x side, and the frequency variable circuit 22T is connected to the ground side.
  • this connection order is not particularly limited, and may be reversed. However, if the connection order is reversed, the loss in the pass band of the filter 22A becomes worse.
  • the parallel arm resonator is formed on a resonator chip (package) together with other acoustic wave resonators, an increase in the number of terminals of the chip causes an increase in chip size. For this reason, it is preferable that they are connected in the connection order of the present embodiment from the viewpoint of filter characteristics and miniaturization.
  • the parallel arm resonator 22p1 is a first parallel arm resonator that is a resonator connected between the node x on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground.
  • the parallel arm resonator 22p1 constitutes the first circuit 10 connected to the node x and the ground. That is, in the present embodiment, the first circuit 10 is configured by only the parallel arm resonator 22p1.
  • the parallel arm resonator 22p2 is a second parallel arm resonator that is a resonator connected between the node x on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground.
  • the parallel arm resonator 22p2 constitutes the second circuit 20 connected in parallel to the first circuit 10 together with the switch 22SW and the capacitor 22C. That is, in the present embodiment, the second circuit 20 includes the parallel arm resonator 22p1, the switch 22SW, and the capacitor 22C.
  • the parallel arm resonator 22p2 has a resonance frequency different from the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 and an antiresonance frequency different from the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1.
  • the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2
  • the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p2.
  • the “resonance frequency” is a frequency at which the impedance is minimized
  • the “anti-resonance frequency” is a frequency at which the impedance is maximized.
  • the capacitor 22C is an impedance element connected in series to the parallel arm resonator 22p2.
  • the frequency variable width of the pass band of the filter 22A depends on the element value of the capacitor 22C. For example, the smaller the element value of the capacitor 22C, the wider the frequency variable width. Therefore, the element value of the capacitor 22C can be appropriately determined according to the frequency specification required for the filter 22A.
  • the capacitor 22C may be a variable capacitor such as a variable gap and a DTC (Digitally Tunable Capacitor).
  • the switch 22SW has one terminal connected to a connection node between the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C, and the other terminal connected to the ground, for example, an SPST (Single Pole Single Throw) type. It is a switch element.
  • the switch 22SW switches between conduction (on) and non-conduction (off) by a control signal ⁇ S22 from the control unit (RFIC3 in the present embodiment), thereby bringing the connection node and ground into conduction or non-conduction.
  • the switch 22SW may be a FET (Field Effect Transistor) switch made of GaAs or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a diode switch. Since a switch using such a semiconductor is small, the filter 22A can be miniaturized.
  • FET Field Effect Transistor
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • each resonator (series arm resonator 22s, parallel arm resonators 22p1 and 22p2) constituting the filter 22A is a surface acoustic wave resonator using a surface acoustic wave.
  • the filter 22A can be constituted by an IDT (InterDigital Transducer) electrode formed on a substrate having piezoelectricity at least in part, so that a small and low-profile filter circuit having a high steep passage characteristic can be realized.
  • IDT InterDigital Transducer
  • FIG. 4A is a plan view and a cross-sectional view illustrating an electrode structure of a surface acoustic wave resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the electrode finger of the surface acoustic wave resonator and its surrounding structure in the first exemplary embodiment.
  • 4A and 4B illustrate a plane schematic diagram and a cross-sectional schematic diagram showing the structure of a surface acoustic wave resonator corresponding to each surface acoustic wave resonator constituting the filter 22A.
  • the surface acoustic wave resonator reso shown in FIG. 4A is for explaining a typical structure of each of the surface acoustic wave resonators, and the number and length of electrode fingers constituting the electrode. Is not limited to this.
  • the surface acoustic wave resonator reso has an IDT electrode 121 composed of a plurality of electrode fingers 121f formed on a substrate 101 having piezoelectricity at least partially.
  • IDT electrode 121 composed of a plurality of electrode fingers 121f formed on a substrate 101 having piezoelectricity at least partially.
  • the surface acoustic wave resonator reso includes a substrate 101 having piezoelectricity, a Ksaw adjustment film 122, a protective layer 103, and a protective layer 103 in addition to the IDT electrode 121.
  • Layer 104 the substrate 101 having piezoelectricity, a Ksaw adjustment film 122, a protective layer 103, and a protective layer 103 in addition to the IDT electrode 121.
  • the substrate 101 having piezoelectricity is made of lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), potassium niobate (KNbO 3 ), quartz, or a laminate thereof. With such a configuration, it is possible to configure a surface acoustic wave resonator “reso” that exhibits high Q and broadband characteristics.
  • the substrate 101 having piezoelectricity may be a substrate having piezoelectricity at least partially.
  • a piezoelectric thin film piezoelectric body
  • the piezoelectric thin film may have a sound velocity different from that of the piezoelectric thin film and a laminated body such as a support substrate.
  • the substrate 101 having piezoelectricity may have piezoelectricity in the entire substrate. In this case, the substrate 101 having piezoelectricity is composed of one piezoelectric layer.
  • the IDT electrode 121 is composed of a pair of comb electrodes 121a and 121b facing each other.
  • Each of the comb-shaped electrodes 121a and 121b includes a plurality of electrode fingers 121f that are parallel to each other and a bus bar electrode that connects the plurality of electrode fingers 121f.
  • the plurality of electrode fingers 121f are formed along a direction orthogonal to the propagation direction.
  • Reflectors are provided on both sides of the IDT electrode 121. The reflector may be configured by weighting, and the reflector may not be provided.
  • the IDT electrode 121 is composed of a low density metal layer or a laminate of a low density metal layer and a high density metal layer.
  • the low density metal layer is a metal layer composed of a low density metal selected from one or more of Al, Ti, Cu, Ag, Ni, Cr, and alloys thereof, or a laminate of these metal layers.
  • the high density metal layer is a metal layer made of a high density metal selected from one or more of Au, Pt, Ta, Mo and W. Note that the low-density metal is not limited to the above material, and may be a metal having a lower density than the high-density metal constituting the high-density metal layer.
  • the IDT electrode 121 shown in FIG. 4B includes a metal film 211 made of NiCr, a metal film 212 made of Pt, a metal film 213 made of Ti, and AlCu (alloy of Al and Cu) in order from the piezoelectric substrate 101 side.
  • the metal film 214 made of Ti and the metal film 215 made of Ti are stacked. That is, the IDT electrode 121 is composed of a laminate of four metal films 211, 213, 214, and 215, each of which is a low density metal layer, and one metal film 212, which is a high density metal layer.
  • the protective layer 103 and the protective layer 104 are protective layers for the purpose of protecting the IDT electrode 121 from the external environment, adjusting frequency temperature characteristics, and improving moisture resistance.
  • the Ksaw adjustment film 122 is a first adjustment film that is formed between the piezoelectric substrate 101 and the IDT electrode 121 and adjusts the electromechanical coupling coefficient.
  • the Ksaw adjustment film 122 is a first adjustment film that adjusts a specific bandwidth that is an index indicating the frequency difference between the anti-resonance frequency and the resonance frequency of the surface acoustic wave resonator reso.
  • the protective layers 103 and 104 and the Ksaw adjusting film 122 are made of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN), or a laminate thereof, for example, the protective layer 103 and the Ksaw adjusting film. 122 is made of SiO 2 , and the protective layer 104 is made of SiN.
  • the protective layer 103 and the protective layer 104 together constitute a second adjustment film that adjusts the specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator reso.
  • the configuration of the IDT electrode 121 shown in FIG. 4B is an example, and is not limited thereto.
  • the IDT electrode 121 may not be a laminated structure of metal films but may be a single layer of metal films.
  • the material which comprises each metal film and each protective layer is not limited to the material mentioned above.
  • the IDT electrode 121 may be made of, for example, a metal or an alloy such as Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, or Pd, and is made of a plurality of laminates made of the above metals or alloys. May be.
  • the configuration of the protective layers 103 and 104 and the Ksaw adjustment film 122 is not limited to the above-described configuration, and for example, is configured by a dielectric or an insulator such as SiO 2 , SiN, AlN, polyimide, or a laminate thereof. It doesn't matter. Further, at least one of the protective layers 103 and 104 and the Ksaw adjusting film 122 may not be provided.
  • the wavelength of the excited elastic wave is defined by the design parameters of the IDT electrode 121 and the like.
  • the wavelength of the elastic wave is defined by the repetition period ⁇ of the electrode finger 121f connected to one bus bar electrode among the plurality of electrode fingers 121f.
  • the electrode finger pitch (pitch of the plurality of electrode fingers 121f, that is, the electrode finger cycle) P is 1 ⁇ 2 of the repetition cycle ⁇
  • the line width of the electrode fingers 121f is W
  • the crossing width A of the IDT electrode 121 is an overlapping electrode when the electrode finger 121f connected to one of the pair of bus bar electrodes and the electrode finger 121f connected to the other are viewed from the propagation direction of the elastic wave.
  • the finger length is an overlapping electrode when the electrode finger 121f connected to one of the pair of bus bar electrodes and the electrode finger 121f connected to the other are viewed from the propagation direction of the elastic wave.
  • the electrode duty is the line width occupation ratio of the plurality of electrode fingers 121f, and the ratio of the line width to the added value of the line width and the space width of the plurality of electrode fingers 121f, that is, W / ( W + S). That is, the electrode duty is defined by the ratio of the width of the plurality of electrode fingers 121f to the electrode finger pitch (the pitch of the plurality of electrode fingers 121f), that is, W / P.
  • the number of pairs is the number of electrode fingers 121f making a pair, and is defined by (total number of electrode fingers 121f ⁇ 1) / 2.
  • the film thickness T of the IDT electrode 121 (that is, the film thickness of the plurality of electrode fingers 121f) is the total film thickness of the metal films 211 to 215. Further, the capacitance C 0 of the surface acoustic wave resonator “reso” is expressed by the following formula 1.
  • ⁇ 0 is a dielectric constant in vacuum
  • ⁇ r is a dielectric constant of the substrate 101 having piezoelectricity
  • each resonator of the filter 22A may not be a surface acoustic wave resonator using SAW (Surface Acoustic Wave), but may be a resonator using BAW (that is, a bulk acoustic wave resonator).
  • each resonator has a “resonance frequency” that is a frequency of a singular point where the impedance is minimized (ideally a point where the impedance is 0) and a singular point where the impedance is maximized (ideally infinite. It is only necessary to have an “anti-resonance frequency” that is a frequency of a large point).
  • SAW includes boundary waves.
  • Filter (tunable filter) pass characteristics The pass characteristic of the filter 22A configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching the switch 22SW on and off according to the control signal ⁇ S22. Therefore, hereinafter, the pass characteristic of the filter 22A together with the state of the switch 22SW will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.
  • FIG. 5A is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch 22SW is on for the filter 22A according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch 22SW is OFF for the filter 22A according to the first embodiment.
  • FIG. 5C is a graph showing a comparison of impedance characteristics and pass characteristics when the switch 22SW is on and off for the filter 22A according to the first embodiment.
  • the impedance characteristics of a single resonator will be described with reference to FIG. 5A.
  • the frequency of a singular point where the impedance is minimum (ideally, the point where the impedance is 0) is referred to as “resonance frequency” for convenience, not only for the resonator but also for the parallel arm circuit.
  • a frequency at a singular point where the impedance is maximum (ideally, a point where the impedance is infinite) is referred to as an “anti-resonance frequency”.
  • the series arm resonator 22s, the parallel arm resonator 22p1, and the parallel arm resonator 22p2 have the following impedance characteristics.
  • the parallel arm resonator 22p1 has a resonance frequency frp1 and an anti-resonance frequency fap1 (at this time, frp1 ⁇ fap1 is satisfied).
  • the parallel arm resonator 22p2 has a resonance frequency frp2 and an anti-resonance frequency fap2 (at this time, frp1 ⁇ frp2 and fap1 ⁇ fap2 are satisfied).
  • the series arm resonator 22s has a resonance frequency frs and an anti-resonance frequency fas (at this time, frs ⁇ fas and frp1 ⁇ frs ⁇ frp2 are satisfied).
  • the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120A are such that the capacitor 22C is short-circuited by the switch 22SW and is not affected by the capacitor 22C. That is, in this case, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) (“the combined characteristic of the parallel arms (22p1 + 22p2)” in the figure) is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A.
  • the parallel arm circuit 120A has the following impedance characteristics.
  • the parallel arm circuit 120A has two anti-resonance frequencies fa1on and fa2on (at this time, fr1on ⁇ fa1on ⁇ fr2on ⁇ fa2on, fa1on ⁇ fap1, and fa2on ⁇ fap2 are satisfied).
  • the impedance of the parallel arm circuit 120A is (i) a frequency between the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 and the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 that constitutes the parallel arm circuit 120A, and (ii) It becomes a maximum at a frequency between the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1 and the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • the reason that fa1on ⁇ fap1 is that the parallel arm resonator 22p2 acts as a parallel capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p1 in the frequency band near the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1.
  • the reason that fa2on ⁇ fap2 is that the parallel arm resonator 22p1 acts as a parallel capacitor on the parallel arm resonator 22p2 in the frequency band near the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • the anti-resonance frequency fa1on of the parallel arm circuit 120A and the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s are brought close to each other.
  • the switch 22SW is on, the vicinity of the resonance frequency fr1on where the impedance of the parallel arm circuit 120A approaches 0 becomes a low-frequency side inhibition region.
  • the impedance of the parallel arm circuit increases near the anti-resonance frequency fa1on, and the impedance of the series arm resonator 22s approaches 0 near the resonance frequency frs.
  • the filter 22A has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1on and the resonance frequency frs, a pole (attenuation pole) on the low pass band side is defined by the resonance frequency fr1on, and the resonance frequency fr2on. And a first pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the anti-resonance frequency fas.
  • the anti-resonance frequency fa2on of the parallel arm circuit 120A does not significantly affect the pass characteristic (here, the first pass characteristic) of the filter 22A due to the high impedance of the series arm resonator 22s at the frequency. .
  • the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A is affected by the capacitor 22C without being short-circuited by the switch 22SW. That is, in this case, the combination characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) and the capacitor 22C connected in series to the parallel arm resonator 22p2 (“the combination of the parallel arms (22p1 + 22p2 + 22C)” in the figure). Characteristic ”) is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A.
  • the parallel arm circuit 120A has the following impedance characteristics.
  • the parallel arm circuit 120A has two resonance frequencies fr1off and fr2off and two anti-resonance frequencies fa1off and fa2off (where fr1off ⁇ fa1off ⁇ fr2off ⁇ fa2off, fa1off ⁇ fap1, frp2 ⁇ fr2off, and fa2off, and fa2off Meet). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120A is (i) at a frequency higher than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 constituting the parallel arm circuit 120A and (ii) the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2. Minimal.
  • the impedance of the parallel arm circuit 120A is (i) a frequency between the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 and the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 constituting the parallel arm circuit 120A, and (ii) It becomes a maximum at a frequency between the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1 and the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • the reason that fa1off ⁇ fap1 is that the parallel arm resonator 22p2 acts as a capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p1 in the frequency band near the antiresonant frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1.
  • frp2 ⁇ fr2off is satisfied is that resonance between the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C occurs in a frequency band near the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • fa2off ⁇ fap2 is that the parallel arm resonator 22p1 acts as a capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p2 in the frequency band near the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • the antiresonance frequency fa1off of the parallel arm circuit 120A and the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s are brought close to each other.
  • the switch 22SW is off, the vicinity of the resonance frequency fr1off where the impedance of the parallel arm circuit 120A approaches 0 becomes a low-frequency-side blocking area.
  • the impedance of the parallel arm circuit increases near the anti-resonance frequency fa1off, and the impedance of the series arm resonator 22s approaches 0 near the resonance frequency frs.
  • the filter 22A when the switch 22SW is OFF, the filter 22A has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1off and the resonance frequency frs, a pole (attenuation pole) on the lower passband side is defined by the resonance frequency fr1off, and the resonance frequency fr2off. And a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the anti-resonance frequency fas.
  • the anti-resonance frequency fa2off of the parallel arm circuit is similar to the anti-resonance frequency fa2on described above, because the impedance of the series arm resonator 22s at that frequency is high, and thus the pass characteristic (here, the second pass characteristic) of the filter 22A. ).
  • the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120A are switched as follows. That is, in the parallel arm circuit 120A, the resonance frequency on the high frequency side of the two resonance frequencies and the anti-resonance frequency on the low frequency side of the two anti-resonance frequencies are both shifted to the high frequency side.
  • the resonance frequency on the high frequency side of the two resonance frequencies shifts from fr2on to fr2off to the high frequency side. (B portion in the figure).
  • the anti-resonance frequency on the low frequency side shifts from fa1on to fa1off to the high frequency side (A portion in the figure).
  • the anti-resonance frequency on the low frequency side and the resonance frequency on the high frequency side of the parallel arm circuit 120A define the attenuation slope on the high frequency side of the pass band of the filter 22A. Shift to the side. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 5C, when the switch 22SW is switched from on to off, the pass characteristic of the filter 22A shifts to the high band side while the attenuation slope on the high band side maintains the steepness. (See the black arrow in the figure). In other words, the filter 22A shifts the attenuation pole on the high side of the passband to the high side (D portion in the figure) and suppresses an increase in insertion loss at the high end of the passband, while moving to the high side. It can be shifted (C portion in the figure).
  • the parallel arm circuit 120A is connected in parallel to the first circuit 10 having the parallel arm resonator 22p1 that is the first parallel arm resonator, the first circuit 10, and And a second circuit 20 having a parallel arm resonator 22p2 which is a second parallel arm resonator.
  • the first circuit 10 and the second circuit 20 (here, only the second circuit 20) further includes a first parallel arm resonator or a second parallel arm resonator (here, the second circuit 20).
  • a frequency variable circuit 22T having a capacitor 22C and a switch 22SW, which are impedance elements connected in series to the parallel arm resonator 22p2) and connected in parallel to each other, is provided.
  • the parallel arm resonator 22p2 has a resonance frequency frp2 different from the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 and an antiresonance frequency fap2 different from the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1.
  • the parallel arm circuit 120A has at least two resonance frequencies (here, two resonance frequencies) and at least two anti-resonance frequencies (here, two anti-resonance frequencies).
  • the frequency variable circuit 22T switches at least one of the two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120A by switching the switch 22SW on and off (here, the resonance on the higher frequency side of the two resonance frequencies).
  • Frequency and at least one anti-resonance frequency of at least two anti-resonance frequencies are both shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • an attenuation pole on the low band side of the passband is constituted by the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit, and an attenuation pole on the high band side of the passband is formed by the resonance frequency on the high frequency side of the parallel arm circuit.
  • the passband is configured by the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit and the series arm circuit.
  • both the frequency at the end of the passband and the frequency of the attenuation pole can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to switch the frequencies of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a filter 22D according to the first modification of the first embodiment.
  • the filter 22D shown in the figure is different from the filter 22A shown in FIG. 3 in that a frequency variable circuit 22T in which a capacitor 22C and a switch 22SW are connected in parallel is connected in series only to the parallel arm resonator 22p1. That is, in this modification, only the parallel arm resonator 22p1 of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 is connected in series with the frequency variable circuit 22T.
  • the first circuit 10D has the frequency variable circuit 22T
  • the second circuit 20D has only the parallel arm resonator 22p2 without the frequency variable circuit 22T.
  • the frequency variable circuit 22T in which the capacitor 22C and the switch 22SW are connected in parallel is connected in series to the parallel arm resonator 22p1 between the node x and the ground, and specifically, the ground and the parallel arm resonator. 22p1 is connected in series.
  • the frequency variable circuit 22T in which the capacitor 22C and the switch 22SW are connected in parallel may be connected in series between the node x and the parallel arm resonator 22p1.
  • the capacitor 22C is an impedance element connected in series to the parallel arm resonator 22p1 in this modification.
  • the frequency variable width of the pass band and the stop band of the filter 22D depends on the element value of the capacitor 22C. For example, the smaller the element value of the capacitor 22C, the wider the frequency variable width. Therefore, the element value of the capacitor 22C can be appropriately determined according to the frequency specification required for the filter 22D.
  • the parallel arm resonators 22p1 and 22p2, the capacitor 22C, and the switch 22SW are connected between a node on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground. 120D is configured.
  • the pass characteristic of the filter 22D configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching the switch 22SW on and off according to the control signal. Therefore, hereinafter, the pass characteristic of the filter 22D together with the state of the switch 22SW will be described with reference to FIGS. 7A to 7C.
  • FIG. 7A is a graph showing impedance characteristics and pass characteristics when the switch 22SW is on for the filter 22D according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7B is a graph showing the impedance characteristics and pass characteristics when the switch 22SW is off for the filter 22D according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7C is a graph showing a comparison of impedance characteristics and pass characteristics when the switch 22SW is on and off for the filter 22D according to the first modification of the first embodiment.
  • the impedance characteristic of the single resonator is the same as that described for the filter 22A, the description thereof will be omitted below, and the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D will be mainly described.
  • the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120D are such that the capacitor 22C is short-circuited by the switch 22SW and is not affected by the capacitor 22C. That is, in this case, similarly to the characteristics described in the filter 22A, the combined characteristics of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) (“the combined characteristics of the parallel arms (22p1 + 22p2)” in the figure) are parallel.
  • the impedance characteristic of the arm circuit 120D is obtained.
  • the filter 22D has the same first pass characteristic as the filter 22A.
  • the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D is affected by the capacitor 22C without being short-circuited by the switch 22SW. That is, in this case, the combined characteristics of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) and the capacitor 22C connected in series to the parallel arm resonator 22p1 (the combination of “parallel arms (22p1 + 22p2 + 22C) in the figure). Characteristic ") is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D.
  • the parallel arm circuit 120D has the following impedance characteristics.
  • the parallel arm circuit 120D has two resonance frequencies fr1off and fr2off and two anti-resonance frequencies fa1off and fa2off (where fr1off ⁇ fa1off ⁇ fr2off ⁇ fa2off, fa1off ⁇ fap1, frp1 ⁇ frp1off, and f2p Meet). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120D is (i) a frequency higher than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 constituting the parallel arm circuit 120D, and (ii) a resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2. Minimal.
  • the impedance of the parallel arm circuit 120D is (i) a frequency between the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 and the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p2 constituting the parallel arm circuit 120D, and (ii) It becomes a maximum at a frequency between the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1 and the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • the reason that fa1off ⁇ fap1 is that the parallel arm resonator 22p2 acts as a parallel capacitor on the parallel arm resonator 22p1 in the frequency band near the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1.
  • the reason that frp1 ⁇ fr1off is satisfied is that resonance between the parallel arm resonator 22p1 and the capacitor 22C occurs in a frequency band near the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1.
  • the reason why fa2off ⁇ fap2 is that the combined characteristic of the parallel arm resonator 22p1 and the capacitor 22C acts as a parallel capacitor on the parallel arm resonator 22p2.
  • the filter 22D when the switch 22SW is OFF, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1off and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low passband side is defined by the resonance frequency fr1off. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the frequency fr2off and the antiresonance frequency fas.
  • the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120D are switched as follows. That is, in the parallel arm circuit 120D, the low frequency side resonance frequency of the two resonance frequencies and the low frequency side antiresonance frequency of the two antiresonance frequencies are both shifted to the high frequency side.
  • the parallel arm resonator 22p1 is connected in series to the capacitor 22C and the switch 22SW, so that the low-frequency resonance frequency of the two resonance frequencies shifts from fr1on to fr1off to the high-frequency side ( F part in the figure). Further, the anti-resonance frequency on the low frequency side shifts from the fa1on to the fa1off to the high frequency side (E portion in the figure).
  • the low-frequency side anti-resonance frequency and the low-frequency side resonance frequency of the parallel arm circuit 120D define an attenuation slope on the low-frequency side of the pass band of the filter 22D. Shift to the side. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 7C, when the switch 22SW is switched from on to off, the pass characteristic of the filter 22D shifts to the high band side while the attenuation slope on the low band side maintains the steepness. (See the black arrow in the figure).
  • the filter 22A shifts the attenuation pole on the low pass band side to the high band side (H portion in the figure) and suppresses an increase in insertion loss at the low end of the pass band, while reducing the pass band low band. The end can be shifted to the high frequency side (G portion in the figure).
  • a filter having a frequency variable function may shift both the attenuation slopes of the passband high band side and the passband low band side. Then, such a filter is demonstrated as the modification 2 of the filter which has a frequency variable function.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a filter 22E according to the second modification of the first embodiment.
  • the capacitors 22C1 and 22C2 and the switches 22SW1 and 22SW2 correspond to the two parallel resonant arms 22p1 and 22p2, respectively. The difference is that they are provided in series and connected in series to the corresponding parallel resonant arms 22p1 and 22p2.
  • the parallel arm circuit 120E is connected in series to one of the parallel resonant arm elements 22p1 and 22p2 (one of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator, here the parallel resonant arm element 22p1), and is connected in parallel to each other.
  • the capacitor 22C1 and the switch 22SW1 are provided.
  • the parallel arm circuit 120E is connected in series to the other of the parallel resonant arms 22p1 and 22p2 (the other of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator, here the parallel resonant arm 22p2), and is connected in parallel to each other.
  • the capacitor 22C2 and the switch 22SW2 are provided.
  • the capacitor 22C1 and the switch 22SW1 in the present modification correspond to the capacitor 22C and the switch 22SW of the filter 22D described above. Therefore, the capacitor 22C1 and the switch 22SW1 constitute a frequency variable circuit 22Ta corresponding to the frequency variable circuit 22T in the filter 22D.
  • the capacitor 22C2 and the switch 22SW2 in this modification correspond to the capacitor 22C and the switch 22SW of the filter 22A described above. Therefore, the capacitor 22C2 and the switch 22SW constitute a frequency variable circuit 22Tb corresponding to the frequency variable circuit 22T in the filter 22A.
  • each of the first circuit 10E and the second circuit 20E has a frequency variable circuit, specifically, the first circuit 10E has a frequency variable circuit 22Ta, and the second circuit 20E has a frequency variable.
  • a variable circuit 22Tb is provided.
  • the first circuit 10E corresponds to the first circuit 10D in the filter 22D
  • the second circuit 20E corresponds to the second circuit 20A in the filter 22A. Therefore, a detailed description of the first circuit 10E and the second circuit 20E is omitted.
  • the pass characteristic of the filter 22E configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching on and off the switches 22SW1 and 22SW2 in accordance with the control signal. Therefore, hereinafter, the pass characteristics of the filter 22E together with the states of the switches 22SW1 and 22SW2 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a graph showing a comparison of impedance characteristics and pass characteristics when the switches 22SW1 and 22SW2 are on and off for the filter 22E according to the second modification of the first embodiment.
  • the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120E is that the capacitor 22C1 is short-circuited by the switch 22SW1 and further the capacitor 22C2 is short-circuited by the switch 22SW2. And 22C2. That is, in this case, similarly to the characteristics described in the filter 22A and the filter 22D, the combined characteristics of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) (“the combined characteristics of the parallel arms (22p1 + 22p2)” in the figure). ) Is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120E.
  • the filter 22E has the same first pass characteristic as when the switch 22SW of the filter 22A is on and when the switch 22SW of the filter 22D is on.
  • the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120E is that both the switch 22SW1 and the switch 22SW2 are open, so that the capacitors 22C1 and 22C2 by the switches 22SW1 and 22SW2 The characteristic is affected by the capacitors 22C1 and 22C2 without being short-circuited. That is, in this case, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) and the capacitors 22C1 and 22C2 (“the combined characteristic of the parallel arms (22p1 + 22p2 + 22C1 + 22C2)” in the figure) is the parallel arm circuit 120E. Impedance characteristics.
  • the parallel arm circuit 120E has the following impedance characteristics.
  • the parallel arm circuit 120E has two resonance frequencies fr1off and fr2off and two anti-resonance frequencies fa1off and fa2off (at this time, fr1off ⁇ fa1off ⁇ fr2off ⁇ fa2off, fa1off ⁇ fap1, frp1 ⁇ frp1off, rp2off, rp2off And fa2off ⁇ fap2 is satisfied). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120E is (i) a frequency higher than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 constituting the parallel arm circuit 120E, and (ii) a resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2. Minimal in frequency.
  • the impedance of the parallel arm circuit 120E is (i) a frequency between the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 and the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 constituting the parallel arm circuit 120E, and (ii) It becomes a maximum at a frequency between the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1 and the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
  • the filter 22E when the switch 22SW is OFF, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1off and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low passband side is defined by the resonance frequency fr1off. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the frequency fr2off and the antiresonance frequency fas.
  • the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120E are switched as follows. That is, in the parallel arm circuit 120E, both the two resonance frequencies and the anti-resonance frequency on the low frequency side of the two anti-resonance frequencies are shifted to the high frequency side.
  • the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 are connected in series to the capacitors 22C1 and 22C2, both of the two resonance frequencies shift to the high frequency side (J portion and K portion in the figure). Further, the anti-resonance frequency on the low frequency side shifts to the high frequency side (I portion in the figure).
  • the anti-resonance frequency on the low band side and the resonance frequency on the high band side of the parallel arm circuit 120E define the attenuation slope on the high band side of the pass band of the filter 22E. Shift to the side. Further, the anti-resonance frequency on the low band side and the resonance frequency on the low band side of the parallel arm circuit 120E define the attenuation slope on the low band side of the pass band of the filter 22E. Shift to. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 9, when both the switches 22SW1 and 22SW2 are switched from on to off, the pass characteristic of the filter 22E is such that the attenuation slopes on the high side of the passband and the low side of the passband have steepness.
  • the filter 22E shifts the attenuation poles on the high side of the pass band and the low side of the pass band to the high side (N portion and M portion in the figure), while passing the high end of the pass band and the low pass band. It is possible to shift the passband high band end and the passband low band end to the high band side (L portion in the figure) while suppressing an increase in the insertion loss at the end. For this reason, for example, the filter 22E can shift the center frequency while maintaining the bandwidth.
  • the switches 22SW1 and 22SW2 may not be switched on or off, or may be switched individually. However, when both of the switches 22SW1 and 22SW2 are switched on and off, the number of control lines for controlling the switches 22SW1 and 22SW2 can be reduced, so that the configuration of the filter 22E can be simplified.
  • the high band end of the pass band is varied according to the on / off state of the switch 22SW1 connected in series to the parallel arm resonator 22p1 (first parallel arm resonator). be able to.
  • the low band end of the pass band can be varied according to the on / off state of the switch 22SW2 connected in series to the parallel arm resonator 22p2 (second parallel arm resonator). .
  • both the low band end and the high band end of the pass band can be shifted to the low band side or the high band side by turning on and off both the switches 22SW1 and 22SW2. That is, the center frequency of the pass band can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Further, by turning one of the switches 22SW1 and 22SW2 from on to off and the other from off to on, both the low-frequency end and the high-frequency end of the pass band are shifted so that these frequency differences are widened or narrowed. be able to. That is, the pass band width can be varied while making the center frequency of the pass band substantially constant.
  • the other when one of the switches 22SW1 and 22SW2 is turned on or off, the other is turned on and off, so that when one of the low band end and the high band end of the pass band is fixed, the other is set to the low band side or the high band Can be shifted to the side. That is, the low band end or high band end of the pass band can be varied.
  • the degree of freedom of changing the passband can be increased.
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a filter 22Z according to a comparative example of the first embodiment, and a graph showing impedance characteristics and pass characteristics.
  • the filter 22Z according to the comparative example has only one parallel arm resonator 22p and a capacitor 22C and a switch connected in parallel to each other, compared to the filters 22A, 22D and 22E described above.
  • 22SW is connected to the parallel arm resonator 22p in series.
  • the capacitor 22C, the switch 22SW, and the parallel arm resonator 22p constitute a parallel arm circuit 120Z. That is, the filter 22Z has a one-stage ladder type filter structure including one series arm resonator 22s and one parallel arm circuit 120Z.
  • the parallel arm resonator 22p has the same configuration as the above-described parallel arm resonator 22p1.
  • the pass characteristic of the filter 22Z configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic when the switch 22SW is turned on or off according to the control signal.
  • the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120Z is such that the capacitor 22C is short-circuited by the switch 22SW and is not affected by the capacitor 22C. Become. That is, in this case, the impedance characteristic of the parallel arm resonator 22p alone becomes the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120Z. That is, as shown in the lower part of the figure, when the switch 22SW is on, it has a first passing characteristic defined by the impedance characteristics of the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p.
  • the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120Z are affected by the capacitor 22C without being short-circuited by the switch 22SW. That is, in this case, the combined characteristic of the parallel arm resonator 22p (corresponding to the above-described parallel arm resonator 22p1) and the capacitor 22C becomes the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120Z.
  • the parallel arm circuit 120Z has the following impedance characteristics.
  • the parallel arm circuit 120Z has one resonance frequency fr1off and one anti-resonance frequency fa (at this time, fr1on ⁇ fr1off is satisfied).
  • fr1on ⁇ fr1off is satisfied because the switch 22SW is switched from on to off, and thus is affected by the impedance of the capacitor 22C in the frequency band near the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p.
  • the parallel arm resonator 22p acts as a resonator and the capacitor 22C acts as a capacitor, so that the resonance frequency of the entire parallel arm circuit 120Z is increased.
  • the anti-resonance frequency fa there is no capacitor that is connected in parallel with the parallel arm resonator 22p regardless of whether the switch 22SW is on or off. Therefore, the anti-resonance frequency fa alone is the anti-resonance frequency fa. Match the frequency.
  • the antiresonance frequency is not shifted in the parallel arm circuit 120Z, and only the resonance frequency is shifted to the high frequency side (in the drawing). Bz portion).
  • the pass characteristic when the switch 22SW is off (second pass characteristic) is compared with the pass characteristic when the switch 22SW is on (first pass characteristic).
  • second pass characteristic the pass characteristic when the switch 22SW is on
  • first pass characteristic the pass characteristic when the switch 22SW is on
  • the inventor pays attention to the increase in insertion loss at the passband edge that can be caused by shifting only the attenuation pole in this way, and suppresses the increase in insertion loss at the passband edge by shifting not only the attenuation pole but also the attenuation slope.
  • the idea of switching the frequency of the pass band and the attenuation band was obtained.
  • the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit (parallel arm circuit 120A, 120D and 120E).
  • Constitutes the attenuation pole on the low pass side of the passband and the resonance frequency on the high frequency side of the parallel arm circuit constitutes the attenuation pole on the high side of the passband, and the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit and the series arm.
  • a pass band is configured by the circuit (here, the series arm resonator 22s alone).
  • the switching elements are switched on (conducting) and off (non-conducting) in the parallel arm circuit.
  • At least one resonance frequency of at least two resonance frequencies and at least one anti-resonance frequency of at least two anti-resonance frequencies can both be shifted to a low frequency side or a high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the passband and the frequency of the attenuation pole can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, the filters 22A, 22D, and 22E can switch the frequencies of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
  • the filters 22A, 22D, and 22E are formed by the series arm resonator 22s and the parallel arm circuit (parallel arm circuits 120A, 120D, and 120E), and the passbands are changed depending on whether the switch switch element is on or off.
  • the first and second pass characteristics are different from each other. Specifically, when the switch element is on, the first pass characteristic is defined by the impedance that is not affected by the impedance element (the capacitor 22C in the filters 22A and 22D and the capacitors 22C1 and 22C2 in the filter 22E). On the other hand, when the switch element is off, the second pass characteristic different from the first pass characteristic is defined by the impedance affected by the impedance element.
  • the parallel arm circuit at least one of the frequencies at which the impedance is minimized and at least one of the frequencies at which the impedance is maximized are shifted to the low frequency side or the high frequency side according to the on / off of the switch element. Therefore, in the first pass characteristic and the second pass characteristic, the attenuation slope defined by the frequency at which the impedance of the parallel arm circuit is minimized and the frequency at which the impedance is maximized is maintained on the low frequency side or the high frequency while maintaining the steepness. Will shift to the side. Therefore, according to the filters 22A, 22D, and 22E, it is possible to switch the frequencies of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
  • the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 (first parallel arm resonator) is equal to the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 (second parallel arm resonator).
  • the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2 (fap1 ⁇ fap2).
  • the first circuit 10 does not have the frequency variable circuit 22T
  • the second circuit 20 has the frequency variable circuit 22T.
  • the resonance frequency on the high frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120A and the antiresonance frequency on the low frequency side of at least two antiresonance frequencies. Can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the high passband and the frequency of the attenuation pole on the high passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, the filter 22A can switch the frequencies of the attenuation poles at the high end of the passband and the high end of the passband while suppressing an increase in insertion loss at the high end of the passband.
  • the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 (frp1 ⁇ frp2), and the parallel arm resonator.
  • the antiresonance frequency fap1 of 22p1 is lower than the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2 (fap1 ⁇ fap2).
  • the first circuit 10D includes a frequency variable circuit 22T, and the second circuit 20D does not include the frequency variable circuit 22T.
  • the resonance frequency on the low frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120D and the antiresonance frequency on the low frequency side of at least two antiresonance frequencies. Can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the low end of the passband and the frequency of the attenuation pole on the low passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, the filter 22D can switch the frequencies of the attenuation poles at the low pass band low band end and the low pass band side while suppressing an increase in insertion loss at the low pass band end.
  • the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 (frp1 ⁇ frp2), and the parallel arm resonator.
  • the antiresonance frequency fap1 of 22p1 is lower than the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2 (fap1 ⁇ fap2).
  • the first circuit 10E has a frequency variable circuit 22Ta, and the second circuit 20E does not have a frequency variable circuit 22Tb.
  • the switch 22SW1 in the first circuit 10E and the switch 22SW2 in the second circuit 20E may be switched so as to be both conductive or non-conductive.
  • the center frequency can be switched while suppressing an increase in insertion loss at the end of the passband.
  • the impedance element constituting the frequency variable circuit is a capacitor.
  • a capacitor has a higher Q than an inductor and can be configured in a space-saving manner. Therefore, since the impedance element is a capacitor, the filters 22A, 22D, and 22E can be downsized while suppressing an increase in insertion loss at the passband end.
  • the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency of the series arm circuit
  • the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2 is anti-resonance of the series arm circuit. Lower than frequency.
  • the resonance frequency of the series arm circuit is equal to the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s. Is equal to the anti-resonance frequency fas of the series arm resonator 22s. Therefore, frp1 ⁇ frs and frp2 ⁇ fas are satisfied.
  • the attenuation pole on the high side of the passband is added by the antiresonance frequency of the series arm circuit depending on the antiresonance frequency fas of the series arm resonator 22s, the attenuation on the high side of the passband is reduced. Can be improved.
  • the series arm resonator 22s and the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 are each a surface acoustic wave resonator, or A bulk acoustic wave resonator is preferable.
  • each of the series arm resonator 22s and the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 can be reduced in size, so that the filters 22A, 22D, and 22E can be reduced in size and cost.
  • the surface acoustic wave resonator and the bulk acoustic wave resonator generally exhibit high Q characteristics, low loss and high selectivity can be achieved.
  • the switch 22SW switch element
  • the switch 22SW is preferably a FET switch made of GaAs or CMOS, or a diode switch.
  • the capacitor C22 is preferably a variable capacitor. As a result, the frequency variable width can be finely adjusted.
  • FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a filter 22F according to another modification of the present embodiment.
  • the filter 22F shown in the figure has an inductor 22L instead of the capacitor 22C, as compared with the filter 22A according to the first embodiment. Therefore, the frequency variable width of the pass band of the filter 22F depends on the element value of the inductor 22L. For example, the frequency variable width becomes wider as the element value of the inductor 22L increases. For this reason, the element value of the inductor 22L can be appropriately determined according to the frequency specification required for the filter 22F. Further, the inductor 22L may be a variable inductor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). As a result, the frequency variable width can be finely adjusted.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the filter 22F configured in this way differs from the filter 22A in the shift direction of the attenuation slope when the switch 22SW is switched on and off. Specifically, in the filter 22F, the second pass characteristic when the switch 22SW is off shifts the attenuation slope to the low frequency side compared to the first pass characteristic when the switch 22SW is on. Even in such a configuration, the frequency of the attenuation poles at the high end of the passband and the high end of the passband can be switched while suppressing the increase in insertion loss at the end of the passband as in the first embodiment. it can.
  • an inductor 22L may be provided instead of each of the capacitors in the first and second modifications of the above embodiment.
  • an inductor 22L may be provided instead of only one of the two capacitors 22C1 and 22C2 in the second modification of the above embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating an equivalent circuit model of one resonator reso1 and its resonance characteristics.
  • the resonator reso1 includes a circuit connected to the capacitor C 1 and the inductor L 1 in series, a capacitor C 1 and the inductor L 1 and capacitor C 0 to the circuit connected in series to the parallel It can be represented by a circuit connected to.
  • the capacitor C 0 is the capacitance of the resonator RESO1.
  • a surface acoustic wave resonator having an IDT electrode it is expressed by the above-described formula 1.
  • the resonance frequency f r of the resonator reso1 is defined by a circuit in which the capacitor C 1 and the inductor L 1 are connected in series, and the impedance Z r of the equivalent circuit is zero.
  • the anti-resonance frequency f a of the resonator reso1 is a frequency at which the admittance Y a of the equivalent circuit becomes 0, the equation 4 is obtained by solving the equation 4.
  • the resonator reso1 has one resonance frequency and one anti-resonance frequency positioned higher than the resonance frequency.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating an equivalent circuit model of two resonators reso1 and reso2 connected in parallel and a resonance characteristic thereof.
  • This figure shows a model in which resonators reso1 and reso2 are connected in parallel.
  • Resonator reso1 the table in the circuit connecting the capacitor C 01 in parallel to the circuit connecting the capacitor C 1 and the inductor L 1 in series, the circuit connected in series with a capacitor C 1 and the inductor L 1 is
  • resonator reso2 has a capacitor C 2 and the inductor L 2 and the circuit connected in series, and a capacitor C 2 and the inductor L 2 in the circuit connecting the capacitor C 02 in parallel to the circuit connected in series Can be represented.
  • the capacitors C 01 and C 02 are capacitances of the resonators reso1 and reso2, respectively.
  • a circuit in which the resonator reso1 and the resonator reso2 are connected in parallel is represented by an equivalent circuit shown in the lower left of FIG. 12B.
  • the resonance frequency fr of the equivalent circuit is a frequency at which the impedance Zrm of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, (the case of f r_reso1 ⁇ f r_reso2) resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance when the frequency f is lower than R_reso2 resonator Reso2, formula 7 by solving Equation 6 for the resonance frequency f RML low frequency side The resonance frequency frmH on the high frequency side is expressed by Equation 9 by solving Equation 8.
  • Equation 13 (for f r_reso1> f r_reso2) resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance frequency is higher than f R_reso2 resonator Reso2, solving equation 10 for the resonance frequency f RML low frequency side
  • the resonance frequency f rmH on the high frequency side is expressed by Equation 13 by solving Equation 12.
  • Equation 11 and Equation 13 as shown in the lower right graph of FIG. 12B, in this case, the low-frequency side of the resonant frequency f RML becomes equal to the resonator reso2 single resonant frequency f R_reso2, the high-frequency side of the resonance frequency f rmH it can be seen that equal to the resonator reso1 single resonant frequency f r_reso1.
  • the anti-resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the admittance Y am of the equivalent circuit becomes zero.
  • this equivalent circuit has two anti-resonance frequencies. Specifically, anti-resonance frequency f AMH anti-resonance frequency f AML and high frequency side of the low-frequency side, of the formula 15.
  • the anti-resonance frequency f amL shown in the above equation 15 is, as shown in the two graphs on the right side of FIG. 12B, when the resonance frequency f r_reso1 of the resonator reso1 is lower than the resonance frequency f r_reso2 of the resonator reso2 (f r_reso1 ⁇ f for R_reso2), compared with the resonator reso1 single anti-resonance frequency f A_reso1, it shifted to the low frequency side, if the resonance frequency f R_reso1 resonator reso1 is higher than the resonance frequency f R_reso2 resonators reso2 (f r_reso1> f for r_reso2), compared with the resonator reso2 single anti-resonance frequency f a_reso2, seen to be shifted to the low frequency side.
  • the anti-resonance frequency f AMH represented by the above formula 15, as shown in the two graphs on the right side of FIG. 12B, when the resonance frequency f R_reso1 resonator reso1 is lower than the resonance frequency f R_reso2 resonators reso2 (f r_reso1 ⁇ for f r_reso2), compared with the resonator reso2 single anti-resonance frequency f A_reso2, it shifted to the low frequency side, if the resonance frequency f R_reso1 resonator reso1 is higher than the resonance frequency f R_reso2 resonators reso2 (f r_reso1 > for f r_reso2), compared with the resonator reso1 single anti-resonance frequency f a_reso1, seen to be shifted to the low frequency side.
  • FIG. 12C is a diagram illustrating an equivalent circuit model and a resonance characteristic thereof when the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the capacitor Ca.
  • the resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, (the case of f r_reso1 ⁇ f r_reso2) resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance frequency is lower than f R_reso2 resonator Reso2, the resonance frequency f RML the low frequency side of the formula by solving the equation 16 17
  • the resonance frequency frmH on the high frequency side is expressed by Equation 19 by solving Equation 18.
  • the resonance frequency frrm on the low frequency side is shifted to the high frequency side from the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone. It can be seen that the resonance frequency f rmH is equal to the resonance frequency fr_reso2 of the resonator resonator2 alone.
  • resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance frequency is higher than f R_reso2 resonator Reso2, solving equation 20 for the resonance frequency f RML low frequency side
  • the resonance frequency f rmH on the high frequency side is expressed by Expression 23 by solving Expression 22.
  • Equation 21 and Equation 23 As shown in the lower right graph of FIG. 12C, in this case, the low-frequency side of the resonant frequency f RML becomes equal to the resonator reso2 single resonant frequency f R_reso2, the high-frequency side of the resonance frequency f It can be seen that rmH shifts to a higher frequency side than the resonant frequency f r_reso1 of the resonator reso1 alone.
  • the anti-resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the admittance Y am of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, by solving Equation 24, it can be seen that this equivalent circuit has two anti-resonance frequencies. Specifically, anti-resonance frequency f AMH anti-resonance frequency f AML and high frequency side of the low-frequency side, of the formula 25.
  • Antiresonance frequency f AML and f AMH shown in Equation 25 As shown in the two graphs on the right side of FIG. 12C, compared with the resonator reso1 single antiresonance frequency f A_reso1 and reso2 single anti-resonance frequency f A_reso2, It turns out that it shifts to the low frequency side. Specifically, as shown in the upper right graph of FIG. 12C, when f r_reso1 ⁇ fr_reso2 , the resonance frequency frrm on the low frequency side is shifted to the lower frequency side than the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone.
  • the resonance frequency f rmH on the frequency side shifts to a lower frequency side than the resonance frequency fr_reso2 of the resonator res02 alone.
  • the resonance frequency frrm on the low frequency side is shifted to the lower frequency side than the resonance frequency fr_reso2 of the resonator reso alone. It can be seen that the resonance frequency f rmH on the high frequency side shifts to the lower frequency side than the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone.
  • FIG. 12D is a diagram illustrating an equivalent circuit model and its resonance characteristics when a series circuit of a resonator and a capacitor is connected in parallel.
  • the resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, (the case of f r_reso1 ⁇ f r_reso2) resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance frequency is lower than f R_reso2 resonator Reso2, the resonance frequency f RML the low frequency side of the formula by solving the equation 26 27
  • the resonance frequency frmH on the high frequency side is expressed by Equation 29 by solving Equation 28.
  • Expression 26 is the same as Expression 16 described above
  • Expression 27 is the same as Expression 17 described above.
  • the resonance frequency frrm on the low frequency side is shifted to the high frequency side from the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone. It can be seen that the resonance frequency frmH shifts to a higher frequency side than the resonance frequency fr_reso2 of the resonator res02 alone.
  • resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance frequency is higher than f R_reso2 resonator Reso2, solving equation 30 for the resonance frequency f RML low frequency side
  • the resonance frequency f rmH on the high frequency side is expressed by Expression 33 by solving Expression 32.
  • Expression 32 is the same as Expression 22 described above, and Expression 33 is the same as Expression 23 described above.
  • the anti-resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the admittance Y am of the equivalent circuit becomes zero.
  • this equivalent circuit has two anti-resonance frequencies. Specifically, anti-resonance frequency f AMH anti-resonance frequency f AML and high frequency side of the low-frequency side, of the formula 35.
  • Antiresonance frequency f AML and f AMH shown in Equation 35 as shown in the two graphs on the right side of Fig. 12D, as compared with the resonator reso1 single antiresonance frequency f A_reso1 and reso2 single anti-resonance frequency f A_reso2, It turns out that it shifts to the low frequency side. Specifically, as shown in the upper right graph of FIG. 12D, in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 , the resonance frequency frrm on the low frequency side is shifted to the lower frequency side than the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone.
  • the resonance frequency f rmH on the frequency side shifts to a lower frequency side than the resonance frequency fr_reso2 of the resonator res02 alone.
  • the resonance frequency frrm on the low frequency side is shifted to the lower frequency side than the resonance frequency fr_reso2 of the resonator reso alone. It can be seen that the resonance frequency f rmH on the high frequency side shifts to the lower frequency side than the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone.
  • the characteristics when the capacitor Ca is replaced with the inductor La in the configuration of FIG. 12C will be described using an equivalent circuit model. That is, in this configuration, the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the inductor La.
  • FIG. 12E is a diagram illustrating an equivalent circuit model and a resonance characteristic thereof when the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the inductor La.
  • the resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, (the case of f r_reso1 ⁇ f r_reso2) If the resonance frequency f R_reso1 resonator reso1 is lower than the resonance frequency f R_reso2 of the resonator Reso2, the resonance frequency f rm1, f rm2 and f rm3 (where, f rm1 ⁇ f rm2 ⁇ f rm3 ) is expressed as follows.
  • the resonance frequencies f rm1 and f rm3 are expressed by Expression 37 by solving Expression 36 in which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes 0 in relation to the inductor La. Further, by solving the equation 38 in which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes 0 regardless of the inductor La, the resonance frequency f rm2 is expressed by the equation 39.
  • the resonance frequency f rm1 is shifted to the low frequency side of the resonator reso1 single resonant frequency f R_reso1
  • the resonance frequency f rm2 is resonator reso2 equal to the single resonance frequency f r_reso2
  • the resonance frequency f rm3 is seen to be added to the high frequency side from the resonance frequency f R_reso1 and resonators reso2 single resonant frequency f R_reso2 unitary resonator RESO1.
  • resonant frequency f R_reso1 of the resonator reso1 resonance frequency is higher than f R_reso2 resonator Reso2, solving Equation 36 above the resonance frequency f rm2 and f rm3
  • the resonance frequency f rm1 is expressed by the equation 41 by solving the above equation 38.
  • the resonance frequency f rm1 becomes equal to the resonator reso2 single resonant frequency f R_reso2, the resonance frequency f rm2 the neighboring resonator reso1 with shifts from the single resonant frequency f R_reso1 the low frequency side, it can be seen that the resonant frequency f rm3 is added to the higher frequency side than the resonance frequency f R_reso2 and resonators reso1 single resonant frequency f R_reso1 unitary resonator reso2 .
  • the anti-resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the admittance Y am of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, by solving Equation 42, it can be seen that this equivalent circuit has three anti-resonant frequencies f am1 , f am2 and f am3 .
  • anti-resonance frequency f am1 is shifted to a lower frequency side than the anti-resonance frequency f a_reso 2 of the resonator reso alone, and the anti-resonance with the frequency f am2 shifts from the low frequency side antiresonance frequency f A_reso1 unitary resonator RESO1, antiresonance frequency f am3 is resonator reso2 single antiresonance frequency f A_reso2 and resonators RESO1 single antiresonance frequency f A_reso1 It can be seen that it is added on the higher frequency side.
  • FIG. 12F is a diagram illustrating an equivalent circuit model and its resonance characteristics when series circuits of a resonator and an inductor are connected in parallel.
  • the resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, (the case of f r_reso1 ⁇ f r_reso2) If the resonance frequency f R_reso1 resonator reso1 is lower than the resonance frequency f R_reso2 of the resonator Reso2, the resonance frequency f rm1, f rm2, f rm3 and f rm4 (where, f rm1 ⁇ f rm2 ⁇ f rm3 ⁇ f rm4 ) is expressed as follows.
  • the resonance frequencies f rm1 and f rm3 are expressed by Equation 44 by solving Equation 43 in which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes 0 in relation to the inductor La. Further, by solving the equation 45 in which the impedance Z rm of the equivalent circuit becomes 0 in relation to the inductor Lb, the resonance frequencies f rm2 and f rm4 are expressed by the equation 46.
  • Expression 43 is the same as Expression 36 described above
  • Expression 44 is the same as Expression 37 described above.
  • Equation 44 and Equation 46 as shown in the upper right graph of FIG. 12F, in this case, the resonance frequency f rm1 on the lowest frequency side is shifted to a lower frequency side than the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone. it can be seen that the resonant frequency f rm2 shifts from the low frequency side resonator reso2 single resonant frequency f r_reso2.
  • the resonant frequency f rm3 and f rm4 is added to the higher frequency side than the resonance frequency f R_reso1 and resonators reso2 single resonant frequency f R_reso2 unitary resonator RESO1.
  • the resonance frequency f R_reso1 of the resonator reso1 (if the f r_reso1> f r_reso2) is higher than the resonance frequency f R_reso2 resonator Reso2, solving Equation 43 above the resonance frequency f rm2 and f rm4 Therefore, the resonance frequencies f rm1 and f rm3 are expressed by the equation 48 by solving the above equation 45.
  • Equation 47 and Equation 48 as shown in the lower right graph of FIG. 12F, in this case, the resonance frequency f rm1 on the lowest frequency side is shifted to a lower frequency side than the resonance frequency fr_reso2 of the resonator resonator 2 alone, and next to it. It can be seen that the resonance frequency f rm2 is shifted to a lower frequency side than the resonance frequency fr_reso1 of the resonator resonator1 alone.
  • the resonant frequency f rm3 and f rm4 is added to the higher frequency side than the resonance frequency f R_reso2 and resonators reso1 single resonant frequency f R_reso1 unitary resonator Reso2.
  • the anti-resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the admittance Y am of the equivalent circuit becomes zero. Therefore, by solving Equation 49, it can be seen that this equivalent circuit has three anti-resonant frequencies f am1 , f am2 and f am3 .
  • anti-resonance frequency f am1 is shifted to a lower frequency side than the anti-resonance frequency f a_reso 2 of the resonator reso 2 alone, and the anti-resonance with the frequency f am2 shifts from the low frequency side antiresonance frequency f A_reso1 unitary resonator RESO1, antiresonance frequency f am3 is resonator RESO1 single antiresonance frequency f A_reso1 and resonators reso2 single antiresonance frequency f A_reso2 It can be seen that it is added on the higher frequency side.
  • (I) Filter 22A For example, in the filter 22A, when the switch 22SW is ON, the parallel arm circuit 120A has a configuration in which the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 are connected in parallel. Therefore, in this case, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit 120A are described in the same manner as in the case of fr_reso1 > fr_reso2 in the equivalent circuit model in which the resonators reso1 and reso2 are connected in parallel (see FIG. 12B). ).
  • the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit 120A respectively correspond to the resonator reso2 and the resonator reso1 in the case of f r_reso1 > fr_reso2 in the equivalent circuit model.
  • the resonance frequency frp1on on the low frequency side is described by the above equation 11
  • the resonance frequency frp2on on the high frequency side is described by the above equation 13.
  • the anti-resonance frequency fap1on on the low frequency side is explained by f amL in the above equation 15
  • the anti-resonance frequency fap2on on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 15.
  • the parallel arm circuit 120A when the switch 22SW is off, the parallel arm circuit 120A has a configuration in which the parallel arm resonator 22p1 is connected in parallel to the series circuit of the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C. Therefore, in this case, the resonance frequency and the antiresonance frequency of the parallel arm circuit 120A are such that f r_reso1 > f r_reso2 in an equivalent circuit model in which the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the capacitor Ca. This is explained in the same way as the case (see FIG. 12C).
  • the parallel arm resonator 22p1, the parallel arm resonator 22p2, and the capacitor 22C in the parallel arm circuit 120A correspond to the resonator reso2, the resonator reso1, and the capacitor Ca, respectively, in the equivalent circuit model when f r_reso1 > fr_reso2.
  • the resonance frequency frp1off on the low frequency side is described by Equation 21 above
  • the resonance frequency frp2off on the high frequency side is described by Equation 23 above.
  • the anti-resonance frequency fap1off on the low frequency side is described by f amL in the above equation 25
  • the anti-resonance frequency fap2off on the high frequency side is described by f amH in the above equation 25.
  • the resonance frequency on the high frequency side and the anti-resonance frequency on the low frequency side in the parallel arm circuit 120A are both shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the filter 22A, while suppressing an increase in insertion loss at the high end of the passband, the frequency at the high end of the passband and the frequency of the attenuation pole at the high end of the passband are both low or high. It can be shifted to the frequency side.
  • (Ii) Filter 22D For example, in the filter 22D, when the switch 22SW is on, the parallel arm circuit 120D has a configuration in which the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 are connected in parallel. Therefore, in this case, the resonance frequency and antiresonance frequency of the parallel arm circuit 120D are described in the same manner as in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model in which the resonators reso1 and reso2 are connected in parallel (see FIG. 12B). ).
  • the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit 120D respectively correspond to the resonator reso1 and the resonator reso2 in the case where f r_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model.
  • the resonance frequency frp1on on the low frequency side is described by Equation 7 above
  • the resonance frequency frp2on on the high frequency side is described by Equation 9 above.
  • the anti-resonance frequency fap1on on the low frequency side is explained by f amL in the above equation 15
  • the anti-resonance frequency fap2on on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 15.
  • the parallel arm circuit 120D when the switch 22SW is OFF, the parallel arm circuit 120D has a configuration in which the parallel arm resonator 22p2 is connected in parallel to the series circuit of the parallel arm resonator 22p1 and the capacitor 22C. Therefore, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit 120D are the same as in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model in which the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the capacitor Ca. (See FIG. 12C).
  • the parallel arm resonator 22p1, the parallel arm resonator 22p2, and the capacitor 22C in the parallel arm circuit 120D correspond to the resonator reso1, the resonator reso2, and the capacitor Ca, respectively, in the equivalent circuit model when f r_reso1 ⁇ fr_reso2.
  • the resonance frequency frp1off on the low frequency side is described by Equation 17 above
  • the resonance frequency frp2off on the high frequency side is described by Equation 19 above.
  • the anti-resonance frequency fap1off on the low frequency side is described by f amL in the above equation 25
  • the anti-resonance frequency fap2off on the high frequency side is described by f amH in the above equation 25.
  • the resonance frequency on the low frequency side and the anti-resonance frequency on the low frequency side in the parallel arm circuit 120D are both shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the filter 22D, while suppressing an increase in insertion loss at the low end of the passband, the frequency at the low end of the passband and the frequency of the attenuation pole at the low end of the passband are both low or high. It can be shifted to the frequency side.
  • (Iii) Filter 22E For example, in the filter 22E, when both the switches 22SW1 and 22SW2 are on, the parallel arm circuit 120E has a configuration in which the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 are connected in parallel. . Therefore, in this case, the resonance frequency and antiresonance frequency of the parallel arm circuit 120E are described in the same manner as in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model in which the resonators reso1 and reso2 are connected in parallel (see FIG. 12B). ).
  • the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit 120E respectively correspond to the resonator reso1 and the resonator reso2 in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model.
  • the resonance frequency frp1on on the low frequency side is described by Equation 7 above
  • the resonance frequency frp2on on the high frequency side is described by Equation 9 above.
  • the anti-resonance frequency fap1on on the low frequency side is explained by f amL in the above equation 15
  • the anti-resonance frequency fap2on on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 15.
  • the parallel arm circuit 120E when both the switches 22SW1 and 22SW2 are off, the parallel arm circuit 120E has a series circuit of the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C2 with respect to the series circuit of the parallel arm resonator 22p1 and the capacitor 22C1. Are connected in parallel. Therefore, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit 120E are f in an equivalent circuit model in which the series circuit of the resonator reso2 and the capacitor Cb is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the capacitor Ca. The description will be the same as in the case of r_reso1 ⁇ fr_reso2 (see FIG. 12D).
  • the resonance frequency frp1off on the low frequency side is described by Equation 27 above
  • the resonance frequency frp2off on the high frequency side is described by Equation 29 above.
  • the anti-resonance frequency fap1off on the low frequency side is explained by f aml in the above equation 35
  • the anti-resonance frequency fap2off on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 35.
  • the resonance frequency on the low frequency side and the resonance frequency on the high frequency side and the anti-resonance frequency on the low frequency side in the parallel arm circuit 120E are both low or high. Shifted to the frequency side. Therefore, according to the filter 22E, it is possible to switch the center frequency while suppressing an increase in insertion loss at the passband end.
  • (Iv) Filter 22F For example, in the filter 22F, when the switch 22SW is on, the parallel arm circuit 120F has a configuration in which the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 are connected in parallel. Therefore, in this case, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit 120F are described in the same manner as in the case of fr_reso1 > fr_reso2 in the equivalent circuit model in which the resonators reso1 and reso2 are connected in parallel (see FIG. 12B). ).
  • the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit 120E respectively correspond to the resonator reso1 and the resonator reso2 in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model.
  • the resonance frequency frp1on on the low frequency side is described by the above equation 11
  • the resonance frequency frp2on on the high frequency side is described by the above equation 13.
  • the anti-resonance frequency fap1on on the low frequency side is explained by f amL in the above equation 15
  • the anti-resonance frequency fap2on on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 15.
  • the parallel arm circuit 120F when the switch 22SW is off, the parallel arm circuit 120F has a configuration in which the parallel arm resonator 22p1 is connected in parallel to the series circuit of the parallel arm resonator 22p2 and the inductor 22L. Therefore, in this case, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit 120F are such that f r_reso1 > f r_reso2 in an equivalent circuit model in which the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the inductor La. It is explained in the same way as the case (see FIG. 12E).
  • the parallel arm resonator 22p1, the parallel arm resonator 22p2, and the inductor 22L in the parallel arm circuit 120F correspond to the resonator reso2, the resonator reso1, and the inductor 22La in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 , respectively, in the equivalent circuit model.
  • the lowest resonance frequency is described by the above equation 41
  • the second lowest resonance frequency is described by f rm2 of the above equation 40.
  • the anti-resonance frequency is explained by solving the above equation 42.
  • the resonance frequency on the high frequency side and the anti-resonance frequency on the low frequency side in the parallel arm circuit 120F are both shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the filter 22F, while suppressing an increase in insertion loss at the high end of the passband, the frequency at the high end of the passband and the frequency of the attenuation pole at the high end of the passband are both low or high. It can be shifted to the frequency side.
  • the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit respectively correspond to the resonator reso1 and the resonator reso2 in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model. Therefore, the resonance frequency frp1on on the low frequency side is described by Equation 7 above, and the resonance frequency frp2on on the high frequency side is described by Equation 9 above. Further, the anti-resonance frequency fap1on on the low frequency side is explained by f amL in the above equation 15, and the anti-resonance frequency fap2on on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 15.
  • the parallel arm circuit when the switch 22SW is off, the parallel arm circuit has a configuration in which the parallel arm resonator 22p2 is connected in parallel to the series circuit of the parallel arm resonator 22p1 and the inductor. Therefore, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit are the same as in the case of fr_reso1 > fr_reso2 in the equivalent circuit model in which the resonator reso2 is connected in parallel to the series circuit of the resonator reso1 and the inductor La. (See FIG. 12E).
  • the parallel arm resonator 22p1, the parallel arm resonator 22p2, and the inductor in the parallel arm circuit respectively correspond to the resonator reso1, the resonator reso2, and the inductor La in the case of f r_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model.
  • the lowest resonance frequency is described by f rm1 in the above equation 37
  • the second lowest resonance frequency is described by the above equation 39, which is the highest frequency.
  • the resonant frequency is described by f rm3 in equation 37 above.
  • the anti-resonance frequency is explained by solving the above equation 42.
  • the equation by resonance analysis is omitted, but there are three anti-resonance frequencies.
  • the resonance frequency of the parallel arm circuit 120D that constitutes the attenuation pole on the low pass band side and the anti-resonance frequency of the parallel arm circuit 120D that constitutes the pass band are both Shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the configuration in which the inductor is provided in place of the capacitor 22C in the filter 22D, the increase of the insertion loss at the low pass band end is suppressed, and the frequency of the low pass end of the pass band and the attenuation pole on the low pass band side are reduced. Both frequencies can be shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit respectively correspond to the resonator reso1 and the resonator reso2 in the case of fr_reso1 ⁇ fr_reso2 in the equivalent circuit model. Therefore, the resonance frequency frp1on on the low frequency side is described by Equation 7 above, and the resonance frequency frp2on on the high frequency side is described by Equation 9 above. Further, the anti-resonance frequency fap1on on the low frequency side is explained by f amL in the above equation 15, and the anti-resonance frequency fap2on on the high frequency side is explained by f amH in the above equation 15.
  • the parallel arm circuit when both of the switches 22SW1 and 22SW2 are off, the parallel arm circuit has a series circuit of the parallel arm resonator 22p2 and the inductor connected in parallel to the series circuit of the parallel arm resonator 22p1 and the inductor. It becomes the composition. Therefore, the resonance frequency and anti-resonance frequency of the parallel arm circuit, f in the equivalent circuit model series circuit of the resonator reso2 and inductor Lb is connected in parallel with the series circuit of the resonator reso1 and the inductor La R_reso1 The description will be the same as in the case of ⁇ fr_reso2 (see FIG. 12F).
  • the parallel arm resonator 22p1, the parallel arm resonator 22p2, the inductor connected in series to the parallel arm resonator 22p1 and the inductor connected in series to the parallel arm resonator 22p2 in the parallel arm circuit are respectively equivalent circuit models.
  • the lowest resonance frequency is described by f rm1 of the above equation 44
  • the second lowest resonance frequency is described by f rm2 of the above equation 46.
  • the anti-resonance frequency can be explained by solving the above equation 49.
  • the resonance frequency of the parallel arm circuit constituting the attenuation pole on the low pass band side is shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • the inductor is provided instead of the capacitors 22C1 and 22C2 in the filter 22E, the increase of the insertion loss at the passband end is suppressed, and the frequencies of the attenuation poles at the passband low end and the passband low end are It is possible to switch both the passband high band end and the frequency of the attenuation pole on the high band side.
  • the series arm resonator 22s and the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 having the elastic wave resonator structure described above have a specific bandwidth of the series arm resonator 22s of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 (first parallel arm resonance).
  • the specific bandwidth of at least one parallel arm resonator of the second and second parallel arm resonators may be narrower.
  • the specific bandwidth is a value (fa ⁇ fr) / fr (or a percentage thereof) obtained by dividing the frequency difference fa ⁇ fr between the antiresonance frequency fa and the resonance frequency fr by the resonance frequency fr. Defined.
  • the frequency difference between the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit constituting the pass band and the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit constituting the attenuation pole on the low band side of the pass band is calculated.
  • the specific bandwidth is adjusted as follows, for example.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the impedance of the surface acoustic wave resonator constituting the electrode structure (FIGS. 4A and 4B) of the surface acoustic wave resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first adjustment film (Ksaw adjustment film 122) and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 13 shows the frequency characteristics of the impedance of the surface acoustic wave resonator when the thickness of the first adjustment film shown in FIG. 4B is changed.
  • a ⁇ 10 ° Y-cut LiNbO 3 substrate was used as the piezoelectric substrate 101, and the film thickness of the IDT electrode 121 was set to 400 nm.
  • 14 shows the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the resonance frequency fr.
  • the middle part of FIG. 14 shows the film thickness of the first adjustment film and the anti-resonance frequency fa. The relationship is shown, and the lower part of FIG. 14 shows the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the specific bandwidth BWR.
  • the anti-resonance frequency fa hardly moves and the resonance frequency fr shifts. More specifically, as shown in FIG. 14, as the thickness of the first adjustment film is increased, the resonance frequency fr is shifted to the higher frequency side, and the specific bandwidth BWR is reduced. That is, the specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator can be set by adjusting the film thickness of the first adjustment film.
  • the series arm resonator 22s has a specific bandwidth narrower than that of at least one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2, and the series arm resonator 22s has a first bandwidth.
  • membrane is mentioned. Specifically, (1) the first adjustment film in the IDT electrode of at least one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 is thinner than the first adjustment film in the IDT electrode of the series arm resonator 22s. (2) The first adjustment film is not formed on the IDT electrode of at least one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2.
  • the specific bandwidth of the series arm resonator 22s can be set narrower than the specific bandwidth of at least one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the film thickness of the second adjustment film (protective layers 103 and 104) constituting the electrode structure and the impedance of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator.
  • FIG. 15 shows the frequency characteristics of the resonance impedance of the surface acoustic wave resonator when the film thickness of the second adjustment film shown in FIG. 4B is changed.
  • the film thickness of the IDT electrode was set to 400 nm.
  • the upper part of FIG. 16 shows the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the resonance frequency fr.
  • the middle part of FIG. 16 shows the film thickness of the second adjustment film and the anti-resonance frequency fa. The relationship is shown, and the lower part of FIG. 16 shows the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the specific bandwidth BWR.
  • the anti-resonance frequency fa and the resonance frequency fr are shifted. More specifically, as shown in FIG. 16, as the thickness of the second adjustment film is increased, the resonance frequency fr is shifted to the higher frequency side, and the anti-resonance frequency fa is shifted to the lower frequency side.
  • the specific bandwidth BWR is reduced. That is, the specific bandwidth of the surface acoustic wave resonator can be set by adjusting the film thickness of the second adjustment film.
  • the IDT electrode of the series arm resonator 22s is configured such that the specific bandwidth of the series arm resonator 22s is narrower than the specific bandwidth of at least one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2.
  • a configuration in which the second adjustment film that covers the first adjustment film is made thicker than the second adjustment film that covers the IDT electrode of at least one parallel arm resonator of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2.
  • the second adjustment film in the IDT electrode of the series arm resonator 22s is made thinner than the second adjustment film in the IDT electrode of at least one parallel arm resonator, or (2) the series arm
  • the second adjustment film is not formed on the IDT electrode of the resonator 22s.
  • the specific bandwidth of the series arm resonator 22s can be set narrower than the specific bandwidth of at least one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2. By setting such a specific bandwidth, the steepness on the high pass band side can be improved.
  • the first adjustment film and the second adjustment film may be appropriately set according to the required filter characteristics. Specifically, for example, since the second adjustment film also has a function of increasing frequency temperature characteristics and moisture resistance, it is set in consideration of the frequency temperature characteristics and moisture resistance necessary for the required filter, and the specific bandwidth is set. This adjustment may be determined mainly by the presence / absence of the first adjustment film and the film thickness.
  • Embodiment 2 In Embodiment 1 described above, a ladder-type filter structure including one series arm circuit and one parallel arm circuit has been described as an example. However, the same technique can also be applied to a ladder-type filter structure including one or more series arm circuits and a plurality of parallel arm circuits. Therefore, in the present embodiment, a filter having such a filter structure will be described.
  • FIG. 17 is a circuit configuration diagram of the filter 22G according to the second embodiment.
  • the filter 22G shown in the figure includes series arm resonators 221s, 222s, 223s, and 2224s, parallel arm resonators (first parallel arm resonators) 221p1 and 222p1, and parallel arm resonators (second parallel arm resonators).
  • This is a high-frequency filter circuit including 221p2 and 222p2 and a parallel arm resonator 223p.
  • the resonance frequency of the parallel arm resonator 221p2 is higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 221p1
  • the resonance frequency of the parallel arm resonator 222p2 is higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 222p1.
  • the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator 221p2 is higher than the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator 221p1
  • the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator 222p2 is higher than the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator 222p1.
  • the filter 22G further includes capacitors 221C1, 221C2, 222C1, and 222C2 for changing the pass characteristics, and switches (switch elements) 221SW1, 221SW2, 222SW1, and 222SW2.
  • the filter 22G further includes a capacitor 223C.
  • the capacitor 221C1 and the switch 221SW1 are connected in parallel to each other and connected in series to the parallel arm resonator 221p1, and the capacitor 221C2 and the switch 221SW2 are connected to each other in parallel and connected in series to the parallel arm resonator 221p2.
  • the capacitor 222C1 and the switch 222SW1 are connected in parallel to each other and connected in series to the parallel arm resonator 222p1, and the capacitor 222C2 and the switch 222SW2 are connected in parallel to each other and connected in series to the parallel arm resonator 222p2.
  • the capacitor 223C is connected in series to the parallel arm resonator 223p.
  • the parallel arm resonators 221p1 and 221p2, the capacitors 221C1 and 221C2, and the switches 221SW1 and 221SW2 constitute one parallel arm circuit 121G.
  • the parallel arm resonators 222p1 and 222p2, the capacitors 222C1 and 222C2, and the switches 222SW1 and 222SW2 constitute one parallel arm circuit 122G.
  • the parallel arm resonator 223p and the capacitor 223C constitute one parallel arm circuit 123G.
  • Each of the series arm resonators 221s, 222s, 223s, and 2224s constitutes a series arm circuit.
  • Each of the capacitor 221C1 and the switch 221SW1, the capacitor 221C2 and the switch 221SW2, the capacitor 222C1 and the switch 222SW1, and the capacitor 222C2 and the switch 222SW2 constitute a frequency variable circuit. That is, the filter 22G has a ladder type filter structure including four series arm circuits and three parallel arm circuits 121G, 122G, and 123G.
  • the parallel arm circuits 121G and 122G have the same configuration as the parallel arm circuit (particularly, the parallel arm circuit 120E) in the first embodiment. Therefore, the filter 22G according to the present embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
  • each of the parallel arm circuits 121G and 122G includes a first parallel arm resonator (parallel arm resonators 221p1 and 222p1 in the present embodiment) and a second parallel arm resonance. It has a child (in this embodiment, parallel arm resonators 221p2 and 222p2) and a switch element (221SW1, 221SW2, 222SW1, and 222SW2 in this embodiment).
  • each of the at least two parallel arm circuits 121G and 122G includes the frequency variable circuit described above, it is possible to finely adjust the pass characteristic of the entire filter 22G. Therefore, it is possible to switch to an appropriate band by appropriately selecting ON and OFF of the switch element in each of the at least two parallel arm circuits 121G and 122G.
  • the filter 22G is provided with a plurality (three in this case) of parallel arm circuits constituting a ladder type filter structure, so that the attenuation amount (stop band attenuation amount) can be improved.
  • such a filter should just be comprised by the some parallel arm circuit containing the at least 2 parallel arm circuit which has the frequency variable circuit demonstrated above, and at least 1 series arm circuit.
  • the number of parallel arm circuits and the number of series arm circuits are not limited to the above number.
  • the number of parallel arm circuits is not limited to three, and may be two or four or more. Absent.
  • the parallel arm circuit 123G has a configuration in which the resonance frequency and the antiresonance frequency cannot be varied.
  • the resonance frequency and the antiresonance frequency can be varied. It does not matter if it is configured. That is, all the parallel arm circuits (parallel arm circuits 121G to 123G in the present embodiment) constituting the filter 22G may have the same configuration as the parallel arm circuit in the first embodiment. At this time, all the parallel arm circuits may have the same configuration (for example, the same configuration as the parallel arm circuit 120E), or an arbitrary parallel arm circuit may have a different configuration from the parallel arm circuits of other stages (for example, the parallel arm circuit 120E). The same structure as the arm circuit 120D) may be used.
  • FIG. 18 is a circuit configuration diagram of the filter 22H according to the third embodiment.
  • the filter 22H includes series arm resonators 221s, 222s, and 223s, a parallel arm resonator (first parallel arm resonator) 221p1, and a parallel arm resonator (second parallel arm resonator) 221p2. And a longitudinally coupled resonator 250.
  • the resonance frequency of the parallel arm resonator 221p2 is higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 221p1.
  • the filter 22G further includes a capacitor 221C and a switch (switch element) 221SW for changing the pass characteristic.
  • the capacitor 221C and the switch 221SW are connected in parallel to each other and connected in series to the parallel arm resonator 221p2.
  • the filter 22H is a filter in which the longitudinally coupled resonator 250 is added to the ladder type filter structure (particularly, the filter 22A) according to the first embodiment.
  • the longitudinally coupled resonator 250 is a longitudinally coupled filter circuit disposed between the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n.
  • the longitudinally coupled resonator 250 is disposed on the input / output terminal 22m side of the ladder-type filter structure, and includes five IDTs and reflectors disposed at both ends thereof.
  • the position where the longitudinally coupled resonator 250 is disposed is not limited to between the ladder-type filter structure and the input / output terminal 22m, and may be, for example, between the input / output terminal 22n and the ladder-type filter structure. It doesn't matter.
  • the filter 22H (high frequency filter circuit) configured as described above has the same configuration as the parallel arm circuit (particularly, the parallel arm circuit 120A) in the first embodiment. Therefore, the filter 22H according to the present embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
  • the addition of the longitudinally coupled resonator 250 makes it possible to adapt to the required filter characteristics such as attenuation enhancement.
  • the longitudinally coupled resonator 250 is added to the ladder-type filter structure.
  • the series arm circuit constituting the ladder-type filter structure may not be provided. That is, the longitudinally coupled resonator 250 is a series arm circuit connected between the input / output terminal 22n and the input / output terminal 22m, and the filter 22H is composed of the longitudinally coupled resonator 250 and the parallel arm circuit. Also good.
  • the high-frequency filter circuit according to the first to third embodiments can be applied to at least one high-frequency filter circuit of a multiplexer having a plurality of high-frequency filter circuits. Therefore, in this embodiment, such a multiplexer will be described by taking a duplexer in which the high-frequency filter circuit according to Embodiments 1 to 3 is applied to a transmission filter and a reception filter as an example.
  • FIG. 19 is a circuit configuration diagram of the duplexer 22J according to the fourth embodiment.
  • the duplexer 22J shown in the figure includes the filter 22H according to the third embodiment as a reception-side filter, and includes the filter 22G according to the second embodiment as a transmission-side filter. That is, the filter 22H is connected between the antenna common terminal 110 and the reception terminal 120, and the filter 22G is connected between the antenna common terminal 110 and the transmission terminal 130.
  • the duplexer 22J can switch the passband for both the transmission-side passband and the reception-side passband while suppressing an increase in insertion loss at the passband end.
  • the passband edge It is possible to switch the passband while suppressing an increase in insertion loss. Therefore, the number of high-frequency filter circuits can be reduced as compared with a configuration in which individual high-frequency filter circuits are provided for each required pass band, and the size can be reduced.
  • the multiplexer including the high-frequency filter circuit according to Embodiments 1 to 3 is not limited to a duplexer, and may be a triplexer including three high-frequency filter circuits, for example. Further, the multiplexer is not limited to the configuration including the transmission side filter and the reception side filter, but may be configured to include a plurality of reception side filters or a plurality of transmission side filters.
  • the multiplexer only needs to apply the high frequency filter circuit according to the first to third embodiments to at least one of the plurality of filters, and may include a filter whose pass band cannot be switched, for example. That is, the plurality of high-frequency filter circuits constituting the multiplexer may include a high-frequency filter circuit having the above-described frequency variable circuit and a high-frequency filter circuit not having the above-described frequency circuit.
  • the multiplexer configured in this way may be configured as follows. That is, the high-frequency filter circuit that does not have the frequency variable circuit may be configured by an elastic wave resonator.
  • the specific bandwidth of at least one parallel arm resonator of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 constituting the high frequency filter circuit having the frequency variable circuit is the elastic wave resonance constituting the high frequency filter circuit having no frequency variable circuit. It may be wider than the specific bandwidth of the child.
  • high-frequency filter circuits that do not have a frequency variable circuit correspond to one band relative to the band specified by 3GPP.
  • the high frequency filter circuit having the frequency variable circuit can correspond to a plurality of bands. Specifically, when the switch element is turned on in the high frequency filter circuit having the frequency variable circuit, the parallel arm resonator is compared with the frequency difference (first bandwidth) between the antiresonance frequency and the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1.
  • the switch element when the switch element is off in the high frequency filter circuit having the frequency variable circuit, one of the second bandwidth and the third bandwidth is further narrowed, and the parallel arm circuit that is switched by turning on and off the switch element.
  • the frequency variable width of the resonance frequency or the anti-resonance frequency is narrower than one of the second bandwidth and the third bandwidth.
  • the frequency variable width can be widened by making the specific bandwidth of the first parallel arm resonator wider than that of the elastic wave resonator constituting the high frequency filter circuit having no frequency variable circuit.
  • the corresponding number of bands can be increased.
  • each of the plurality of high-frequency filter circuits constituting the multiplexer may have one terminal connected directly or indirectly to a common terminal such as an antenna common terminal via a connection circuit.
  • the connection circuit is a phase shifter, a switch that selects at least one of a plurality of high-frequency filter circuits, or a circulator.
  • FIG. 20 is a configuration diagram of the high-frequency front-end circuit 2L according to the fifth embodiment.
  • the high frequency front end circuit 2L includes an antenna terminal ANT, transmission terminals Tx1 and Tx2, and reception terminals Rx1 and Rx2, and a switch group 210 including a plurality of switches in order from the antenna terminal ANT side.
  • the filter group 220 includes a plurality of filters, transmission-side switches 231 and 232, reception-side switches 251, 252 and 253, transmission amplification circuits 241 and 242 and reception amplification circuits 261 and 262.
  • the switch group 210 connects the antenna terminal ANT and a signal path corresponding to a predetermined band according to a control signal from a control unit (not shown), and includes, for example, a plurality of SPST type switches.
  • the number of signal paths connected to the antenna terminal ANT is not limited to one, and a plurality of signal paths may be used. That is, the high frequency front end circuit 2L may support carrier aggregation.
  • the filter group 220 includes, for example, a plurality of filters (including a duplexer) having the following band in the pass band.
  • the band includes (i) Band 12 transmission band, (ii) Band 13 transmission band, (iii) Band 14 transmission band, (iv) Band 27 (or Band 26) transmission band, (v) Band 29 and Band 14 (or Band 12, Band 67 and Band 13) reception band, (vi-Tx) Band 68 and Band 28a (or Band 68 and Band 28b) transmission band, (vi-Rx) Band 68 and Band 28a (or Band 68 and Band 28b) reception band, vii-Tx) Band20 transmission band, (vii-Rx) Band20 reception band, (viii) Band27 (or Band26) reception band, (ix-Tx) Band8 transmission band, and (ix-Rx) Band8 Reception bandwidth.
  • the transmission side switch 231 is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of transmission side signal paths on the low band side and a common terminal connected to the transmission amplification circuit 241.
  • the transmission side switch 232 is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of transmission side signal paths on the high band side and a common terminal connected to the transmission amplifier circuit 242.
  • These transmission-side switches 231 and 232 are switch circuits that are provided in the previous stage of the filter group 220 (here, the previous stage in the transmission-side signal path) and whose connection state is switched according to a control signal from a control unit (not shown). .
  • the high-frequency signals (here, the high-frequency transmission signals) amplified by the transmission amplifier circuits 241 and 242 are output from the antenna terminal ANT to the antenna element 1 (see FIG. 1) via the predetermined filter of the filter group 220. .
  • the reception side switch 251 is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of reception side signal paths on the low band side and a common terminal connected to the reception amplification circuit 261.
  • the reception side switch 252 has a common terminal connected to the reception side signal path of a predetermined band (here, Band 20), and two selection terminals connected to the common terminal of the reception side switch 251 and the common terminal of the reception side switch 252. And a switch circuit.
  • the reception side switch 253 is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of reception side signal paths on the high band side and a common terminal connected to the reception amplification circuit 262.
  • reception-side switches 251 to 253 are provided in the subsequent stage of the filter group 220 (here, the subsequent stage in the reception-side signal path), and the connection state is switched according to a control signal from a control unit (not shown).
  • the high-frequency signal here, the high-frequency reception signal
  • the antenna terminal ANT is amplified by the reception amplification circuits 261 and 262 via the predetermined filter of the filter group 220, and the RFIC 3 (See FIG. 1).
  • the RFIC corresponding to the low band and the RFIC corresponding to the high band may be provided separately.
  • the transmission amplifier circuit 241 is a power amplifier that amplifies the power of the low-band high-frequency transmission signal
  • the transmission amplifier circuit 242 is a power amplifier that amplifies the power of the high-band high-frequency transmission signal.
  • the reception amplification circuit 261 is a low noise amplifier that amplifies the power of the low-band high-frequency reception signal
  • the reception amplification circuit 262 is a low-noise amplifier that amplifies the power of the high-band high-frequency reception signal.
  • the high-frequency front-end circuit 2L configured as described above includes (iv) a filter 22A according to the first embodiment as a filter having a transmission band of Band 27 (or Band 26) in the pass band. That is, the filter switches the pass band between the Band 27 transmission band and the Band 26 transmission band in accordance with the control signal.
  • the high-frequency front-end circuit 2L includes a filter 22D according to the first modification of the first embodiment as a transmission filter having a transmission band of (vi-Tx) Band68 and Band28a (or Band68 and Band28b) in the passband, (Vi-Rx)
  • the filter 22E according to the second modification of the first embodiment is provided as a reception filter having reception bands of Band68 and Band28a (or Band68 and Band28b) in the passband. That is, the duplexer constituted by the transmission filter and the reception filter switches the pass band between the transmission band and reception band of Band 68 and Band 28a and the transmission band and reception band of Band 68 and Band 28b according to the control signal.
  • the high-frequency front-end circuit 2L includes (viii) a filter 22D according to the first modification of the first embodiment as a filter having a reception band of Band 27 (or Band 26) in the pass band. That is, the filter switches the pass band between the Band 27 transmission band and the Band 26 transmission band in accordance with the control signal.
  • the filters 22A, 22D, and 22E (high-frequency filter circuits) according to the first to third embodiments are provided, so that a filter is provided for each band. Since the number of filters can be reduced, the size can be reduced.
  • the transmission-side switches 231 and 232 and the reception-side switches 251 to 253 (switches) provided before or after the filter group 220 (a plurality of high-frequency filter circuits). Circuit).
  • a part of the signal path through which the high-frequency signal is transmitted can be shared. Therefore, for example, transmission amplifier circuits 241 and 242 or reception amplifier circuits 261 and 262 (amplifier circuits) corresponding to a plurality of high-frequency filter circuits can be shared. Accordingly, the high-frequency front end circuit 2L can be reduced in size and cost.
  • the transmission side switches 231 and 232 and the reception side switches 251 to 253 may be provided.
  • the number of transmission side switches 231 and 232 and the number of reception side switches 251 to 253 are not limited to the above-described numbers, and, for example, one transmission side switch and one reception side switch are provided. It doesn't matter.
  • the number of selection terminals and the like of the transmission side switch and the reception side switch is not limited to this embodiment, and may be two each.
  • the high-frequency filter circuit, the multiplexer, and the high-frequency front-end circuit according to the embodiments of the present invention have been described with reference to the first to fifth embodiments and the modified examples.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and modified examples. It is not limited.
  • the present invention includes modifications obtained and various devices incorporating the high-frequency filter circuit, the multiplexer, and the high-frequency front-end circuit according to the present invention.
  • the communication device 4 including the high-frequency front-end circuit 2 and the RFIC 3 (RF signal processing circuit) described above is also included in the present invention.
  • the frequency of the passband and the attenuation pole is switched according to the required frequency specification while suppressing an increase in insertion loss at the end of the passband. be able to.
  • the parallel arm circuit may have a plurality of parallel arm resonators including a first parallel arm resonator and a second parallel arm resonator, and the number of parallel arm resonators is 3 or more. It doesn't matter.
  • the parallel arm circuit may not be connected to the node on the input / output terminal 22m side of the series arm resonator 22s, or may be connected to the node on the input / output terminal 22n side of the series arm resonator 22s. It doesn't matter.
  • the magnitude relationship between the frequency interval (resonator bandwidth of the parallel arm resonator) and the antiresonance frequency is not only completely equal but also substantially equal.
  • first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator for example, the parallel arm resonator connected in series with the impedance element. It may be established for both the arm resonator and the second parallel arm resonator.
  • each of the series arm resonator, the first parallel arm resonator, and the second parallel arm resonator described above is not limited to one resonator, and includes a plurality of divided resonators obtained by dividing one resonator. It may be done.
  • control unit may be provided outside the RFIC 3 (RF signal processing circuit), and may be provided, for example, in a high frequency front end circuit.
  • the high-frequency front-end circuit is not limited to the configuration described above, and may include a high-frequency filter circuit having a frequency variable circuit and a control unit that controls on and off of the switch element of the frequency variable circuit. .
  • the high-frequency front-end circuit configured as described above, it is possible to switch the pass band according to the required frequency specification while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
  • the high frequency filter circuit having the impedance variable circuit described above may be a filter for TDD (Time Division Duplex).
  • the series arm circuit described above is not limited to a resonance circuit, and may be an impedance element such as an inductor or a capacitor.
  • an inductor or a capacitor may be connected between each component.
  • the inductor may include a wiring inductor formed by wiring that connects each component.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as small filters, multiplexers, front-end circuits and communication devices applicable to multiband systems.

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Abstract

フィルタ(22A)は、入出力端子(22n)と入出力端子(22m)との間に接続された直列腕回路と、ノード(x)とグランドに接続された並列腕回路(120A)と、を備え、並列腕回路(120A)は、並列腕共振子(22p1)を有する第1回路(10)と、第1回路(10)に並列接続され、かつ、並列腕共振子(22p2)を有する、第2回路(20)と、を有し、第1回路(10)及び第2回路(20)の少なくとも一方の回路は、さらに、一方の回路における並列腕共振子(22p1)または並列腕共振子(22p2)に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及びスイッチ(22SW)を有する周波数可変回路(22T)を有し、並列腕共振子(22p2)は、並列腕共振子(22p1)の共振周波数と異なる共振周波数と、並列腕共振子(22p1)の反共振周波数と異なる反共振周波数と、を有する。

Description

高周波フィルタ回路、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置
 本発明は、共振子を有する高周波フィルタ回路、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
 従来、移動体通信機のフロントエンド部に配置される帯域通過型フィルタなどに、弾性波を使用した弾性波フィルタが広く用いられている。また、マルチモード/マルチバンドなどの複合化に対応すべく、複数の弾性波フィルタを備えた高周波フロントエンド回路が実用化されている。
 例えば、マルチバンド化に対応する弾性波フィルタの構成としては、BAW(Bulk Acoustic Wave)共振子で構成されたラダー型のフィルタ構造の並列腕回路において、並列腕共振子に対して、互いに並列に接続されたキャパシタ及びスイッチを直列接続する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような弾性波フィルタは、スイッチの導通(オン)及び非導通(オフ)の切り替えによって、通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるチューナブルフィルタ(すなわち、周波数を可変できる周波数可変フィルタ)を構成する。
米国特許出願公開第2009/0251235号明細書
 通常の帯域通過型フィルタでは、並列腕回路の反共振周波数によって通過帯域が規定され、並列腕回路の共振周波数によって通過帯域低域側の減衰極が構成され、該減衰極によって減衰帯域が規定される。
 しかしながら、上記従来の構成では、スイッチの導通及び非導通の切り替えにより、通過帯域を規定する並列腕回路の反共振周波数は変化せず、減衰帯域を規定する並列腕回路の共振周波数のみが変化する。このため、スイッチの導通及び非導通の切り替えにより通過帯域低域側の減衰帯域を低周波数側に周波数シフトさせる場合、当該減衰極の周波数のみがシフトするため、通過帯域端の挿入損失が増大(ロスが悪化)する場合がある。
 つまり、上記の構成では、スイッチの導通及び非導通の切り替えによって、通過帯域端の挿入損失が増大するという問題がある。
 そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能な高周波フィルタ回路、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波フィルタ回路は、第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕回路と、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドに接続された並列腕回路と、を備え、前記並列腕回路は、第1並列腕共振子を有する第1回路と、前記第1回路に並列接続され、かつ、第2並列腕共振子を有する、第2回路と、を有し、前記第1回路及び前記第2回路の少なくとも一方の回路は、さらに、前記一方の回路における前記第1並列腕共振子または前記第2並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及びスイッチ素子を有する周波数可変回路を有し、前記第2並列腕共振子は、前記第1並列腕共振子の共振周波数と異なる共振周波数と、前記第1並列腕共振子の反共振周波数と異なる反共振周波数と、を有する。
 これに関し、高周波フィルタ回路では、並列腕回路の低周波数側の共振周波数によって通過帯域低域側の減衰極が構成され、並列腕回路の高周波数側の共振周波数によって通過帯域高域側の減衰極が構成され、並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と直列腕回路によって通過帯域が構成される。
 本態様によれば、上記並列腕回路の構成により、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域端の周波数と減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本態様によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、前記並列腕回路は、少なくとも2つの共振周波数と少なくとも2つの反共振周波数を有し、前記周波数可変回路は、前記スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、前記並列腕回路における前記少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、前記少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせることにしてもよい。
 また、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第1回路は前記周波数可変回路を有さず、前記第2回路は前記周波数可変回路を有することにしてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうち高周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域高域端の周波数と通過帯域高域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本態様によれば、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第1回路は前記周波数可変回路を有し、前記第2回路は前記周波数可変回路を有さないことにしてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域低域端の周波数と通過帯域低域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本態様によれば、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第1回路及び前記第2回路の各々が、前記周波数可変回路を有することにしてもよい。
 これによれば、第2回路におけるスイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、通過帯域高域端の周波数及び通過帯域高域側の減衰極を切り替えることが可能となり、第1回路におけるスイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、通過帯域低域端の周波数及び通過帯域低域側の減衰極を切り替えることが可能となる。したがって、本態様によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数と、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数と、の双方を切り替えることが可能となる。
 また、前記第1回路が有する前記周波数可変回路の前記スイッチ素子、及び、前記第2回路が有する前記周波数可変回路の前記スイッチ素子は、共に導通、または、共に非導通となるように切り替えられ、前記第1回路が有する前記周波数可変回路及び前記第2回路が有する前記周波数可変回路は、各々の前記スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、前記並列腕回路における前記少なくとも2つの共振周波数と前記少なくとも2つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせることにしてもよい。
 これによれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、中心周波数を切り替えることができる。
 また、前記インピーダンス素子は、キャパシタであってもよい。
 これに関し、一般的に、キャパシタは、インダクタと比較してQが高く、さらに、省スペースで構成できる。そのため、上記インピーダンス素子がキャパシタであることにより、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、高周波フィルタ回路の小型化が図られる。
 また、少なくとも2つの前記並列腕回路と、少なくとも1つの前記直列腕回路と、で構成されるラダー型のフィルタ構造を有することにしてもよい。
 これによれば、少なくとも2つの並列腕回路の各々が周波数可変回路を有するため、高周波フィルタ回路全体の通過特性をより細かく調整することが可能となる。したがって、当該少なくとも2つの並列腕回路の各々においてスイッチ素子の導通及び非導通が適宜選択されることにより、適切な帯域に切り替えることができる。また、ラダー型のフィルタ構造を構成する並列腕回路が複数設けられていることにより、減衰量(阻止域減衰量)を向上することができる。
 また、前記直列腕回路は、直列腕共振子を備え、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記直列腕回路の共振周波数よりも低く、前記第2並列腕共振子の共振周波数は、前記直列腕回路の共振周波数よりも高いことにしてもよい。
 これによれば、直列腕共振子の反共振周波数に依存する直列腕回路の反共振周波数によって、通過帯域高域側の減衰極が追加されるため、通過帯域高域側の減衰量を向上した高周波フィルタ回路を構成することができる。
 また、共振子について、反共振周波数と共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を比帯域幅と定義した場合に、前記直列腕共振子の比帯域幅は、前記第1並列腕共振子及び前記第2並列腕共振子のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅より狭いことにしてもよい。
 これによれば、通過帯域高域側の急峻度を向上することができる。
 また、前記高周波フィルタ回路は、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する複数の弾性表面波共振子によって構成され、前記複数の弾性表面波共振子のうち少なくとも1つの前記直列腕共振子には、前記IDT電極と前記基板との間に、前記比帯域幅を調整する第1調整膜が形成されていることにしてもよい。
 これによれば、弾性表面波共振子の比帯域幅を第1調整膜の膜厚調整により設定することが可能となる。例えば、直列腕共振子の比帯域幅を、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の比帯域幅よりも狭く設定したい場合には、直列腕共振子の第1調整膜の膜厚を第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の第1調整膜の膜厚よりも厚く設定すればよい。
 また、前記高周波フィルタ回路は、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する複数の弾性表面波共振子によって構成され、前記複数の弾性表面波共振子のうち少なくとも1つの前記直列腕共振子の前記IDT電極は、前記比帯域幅を調整する第2調整膜によって覆われていることにしてもよい。
 これによれば、弾性表面波共振子の比帯域幅を第2調整膜の膜厚調整により設定することが可能となる。例えば、直列腕共振子の比帯域幅を、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の比帯域幅よりも狭く設定したい場合には、直列腕共振子の第2調整膜の膜厚を第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の第2調整膜の膜厚よりも厚く設定すればよい。
 また、前記直列腕回路は、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子との間に配置された縦結合共振器を備えることにしてもよい。
 これによれば、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応する高周波フィルタ回路を実現することが可能となる。
 また、前記第1並列腕共振子及び前記第2並列腕共振子のそれぞれは、弾性波共振子であり、前記弾性波共振子は、弾性表面波共振子、または、バルク弾性波共振子であってもよい。
 これにより、直列腕共振子ならびに第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子のそれぞれを小型化できるので、高周波フィルタ回路の小型化及び低コスト化が可能となる。また、弾性表面波共振子及びバルク弾性波共振子は、一般的に高Qの特性を示すため、低ロス化及び高選択度化が可能となる。
 また、前記スイッチ素子は、GaAsもしくはCMOSからなるFETスイッチ、または、ダイオードスイッチであってもよい。
 このような半導体を用いたスイッチは小型であるため、高周波フィルタ回路を小型化することができる。
 また、前記インピーダンス素子は、可変キャパシタまたは可変インダクタであってもよい。
 これにより、可変キャパシタまたは可変インダクタによって素子値を細かく設定できるので、通過帯域の周波数及び減衰極の周波数を細かく切り替えることが可能となる。
 また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、上述したいずれかの高周波フィルタ回路を含む複数の高周波フィルタ回路を備える。
 これにより、マルチバンドに対応するシステムに適用されるマルチプレクサについて、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、前記複数の高周波フィルタ回路は、前記周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を含み、前記周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路は、弾性波共振子で構成されており、共振子について、反共振周波数と共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を比帯域幅と定義した場合に、前記第1並列腕共振子及び前記第2並列腕共振子の少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅は、前記周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を構成する前記弾性波共振子の比帯域幅より広いことにしてもよい。
 これに関し、周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路の多くは、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定されるバンドに対し、1つのバンドに対応している。一方、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路は、複数のバンドに対応することができる。具体的には、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路においてスイッチ素子が導通の場合、第1並列腕共振子の反共振周波数と共振周波数の周波数差(第1帯域幅)に比べて、第1並列腕共振子を含む並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と当該並列腕回路の低周波数側の共振周波数との周波数差(第2帯域幅)、及び、当該並列腕回路の高周波数側の共振周波数と当該並列腕回路の低周波数側の反共振周波数との周波数差(第3帯域幅)はいずれも狭くなる。
 さらに、スイッチ素子が非導通の場合、第2帯域幅及び第3帯域幅のいずれか一方はさらに狭くなり、スイッチ素子の導通及び非導通によって切り替えられる当該並列腕回路の共振周波数または反共振周波数の周波数可変幅は、第2帯域幅及び第3帯域幅のいずれか一方の帯域幅より狭い。
 そのため、第1並列腕共振子の比帯域幅を、周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を構成する弾性波共振子の比帯域幅より広くすることで、周波数可変幅を広くすることができ、対応するバンド数を増やすことができる。
 また、本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上述したいずれかの高周波フィルタ回路を含む複数の高周波フィルタ回路と、前記複数の高周波フィルタ回路の前段または後段に設けられ、前記複数の高周波フィルタ回路と個別に接続された複数の選択端子、及び、前記複数の選択端子と選択的に接続される共通端子を有するスイッチ回路と、を備える。
 これにより、高周波信号が伝達される信号経路の一部を共通化することができる。よって、例えば、複数の高周波フィルタ回路に対応する増幅回路等を共通化することができるため、高周波フロントエンド回路の小型化及び低コスト化が可能となる。
 また、本発明の他の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上述したいずれかの高周波フィルタ回路と、前記スイッチ素子の導通及び非導通を制御する制御部と、を備える。
 これにより、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、要求される周波数仕様に応じて通過帯域及び減衰極の周波数を切り替えることができる。
 また、本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する上述したいずれかの高周波フロントエンド回路と、を備える。
 これにより、マルチバンド対応の通信装置において、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、要求される周波数仕様に応じて通過帯域及び減衰極の周波数を切り替えることができる。
 本発明に係る高周波フィルタ回路等によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
図1は、実施の形態1に係る通信装置の構成図である。 図2は、実施の形態1に係るフィルタに要求される通過特性と周波数割り当てとの関係を説明する図である。 図3は、実施の形態1に係るフィルタの回路構成図である。 図4Aは、実施の形態1における弾性表面波共振子の電極構造を表す平面図及び断面図である。 図4Bは、実施の形態1における弾性表面波共振子の電極指及びその周囲の構造の断面図である。 図5Aは、実施の形態1に係るフィルタについて、スイッチがオンの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。 図5Bは、実施の形態1に係るフィルタについて、スイッチがオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。 図5Cは、実施の形態1に係るフィルタについて、スイッチがオンの場合及びオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性の比較を表すグラフである。 図6は、実施の形態1の変形例1に係るフィルタの回路構成図である。 図7Aは、実施の形態1の変形例1に係るフィルタについて、スイッチがオンの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。 図7Bは、実施の形態1の変形例1に係るフィルタについて、スイッチがオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。 図7Cは、実施の形態1の変形例1に係るフィルタについて、スイッチがオンの場合及びオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性の比較を表すグラフである。 図8は、実施の形態1の変形例2に係るフィルタの回路構成図である。 図9は、実施の形態1の変形例2に係るフィルタについて、スイッチがオンの場合及びオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性の比較を表すグラフである。 図10は、実施の形態1の比較例に係るフィルタの回路構成図、ならびに、インピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。 図11は、実施の形態1の他の変形例に係るフィルタの回路構成図である。 図12Aは、1つの共振子の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図12Bは、並列接続された2つの共振子の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図12Cは、共振子とキャパシタとの直列回路に対して別の共振子が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図12Dは、共振子とキャパシタとの直列回路同士が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図12Eは、共振子とインダクタとの直列回路に対して別の共振子が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図12Fは、共振子とインダクタとの直列回路同士が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図13は、電極構造を構成する第1調整膜の膜厚と弾性表面波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。 図14は、第1調整膜の膜厚と弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数、及び比帯域幅との関係を表すグラフである。 図15は、電極構造を構成する第2調整膜の膜厚と弾性表面波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。 図16は、第2調整膜の膜厚と弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数、及び比帯域幅との関係を表すグラフである。 図17は、実施の形態2に係るフィルタの回路構成図である。 図18は、実施の形態3に係るフィルタの回路構成図である。 図19は、実施の形態4に係るデュプレクサの回路構成図である。 図20は、実施の形態5に係る高周波フロントエンド回路の構成図である。
 以下、本発明の実施の形態について、実施例及び図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。
 また、以下において、「通過帯域低域端」は、「通過帯域内の最も低い周波数」を意味する。また、「通過帯域高域端」は、「通過帯域内の最も高い周波数」を意味する。また、以下において、「通過帯域低域側」は、「通過帯域外かつ通過帯域より低周波数側」を意味する。また「通過帯域高域側」は、「通過帯域外かつ通過帯域より高周波数側」を意味する。また、以下では、「低周波数側」を「低域側」と称し、「高周波数側」を「高域側」と称する場合がある。
 また、以下において、スイッチ素子は、導通(オン)の場合にはインピーダンスが無限大となり、非導通(オフ)の場合にはインピーダンスがゼロとなる理想素子として説明する。実際は、スイッチ素子には、オフの場合の容量成分、オンの場合のインダクタ成分、及び、抵抗成分などの寄生成分があるため、理想素子としてのスイッチ素子を用いた特性とは、若干異なる。
 (実施の形態1)
 [1. 通信装置の回路構成]
 図1は、実施の形態1に係る通信装置4の構成図である。同図に示すように、通信装置4は、アンテナ素子1と、高周波フロントエンド回路2と、RF信号処理回路(RFIC:Radio Frequency Integrated Circuit)3と、を備える。通信装置4は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の携帯電話である。アンテナ素子1、高周波フロントエンド回路2及びRFIC3は、例えば、当該携帯電話のフロントエンド部に配置される。
 アンテナ素子1は、高周波信号を送受信する、例えば3GPP等の通信規格に準拠したマルチバンド対応のアンテナである。なお、アンテナ素子1は、例えば通信装置4の全バンドに対応しなくてもよく、低周波数帯域群または高周波数帯域群のバンドのみに対応していてもかまわない。また、アンテナ素子1は、通信装置4に内蔵されていなくてもかまわない。
 高周波フロントエンド回路2は、アンテナ素子1とRFIC3との間で高周波信号を伝達する回路である。具体的には、高周波フロントエンド回路2は、RFIC3から出力された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を、送信端子Txとアンテナ端子ANTとを結ぶ送信側信号経路を介してアンテナ素子1に伝達する。また、高周波フロントエンド回路2は、アンテナ素子1で受信された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、アンテナ端子ANTと受信端子Rxとを結ぶ受信側信号経路を介してRFIC3に伝達する。なお、高周波フロントエンド回路2の詳細な構成については、後述する。
 RFIC3は、アンテナ素子1で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、アンテナ素子1から高周波フロントエンド回路2の受信側信号経路を介して入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路(図示せず)へ出力する。また、RFIC3は、ベースバンド信号処理回路から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を高周波フロントエンド回路2の送信側信号経路に出力する。
 また、本実施の形態では、RFIC3は、使用される周波数帯域(バンド)に基づいて、高周波フロントエンド回路2が有する各スイッチの導通(オン)及び非導通(オフ)を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC3は、制御信号φS22によって、各スイッチのオン及びオフの切り替えを制御する。
 [2. 高周波フロントエンド回路の構成]
 次に、高周波フロントエンド回路2の詳細な構成について説明する。
 図1に示すように、高周波フロントエンド回路2は、フィルタ22A及び22Bと、送信増幅回路24と、受信増幅回路26とを備える。
 フィルタ22Aは、周波数可変機能を有する高周波フィルタ回路であるチューナブルフィルタである。具体的には、フィルタ22Aは、通過帯域が第1通過帯域または第2通過帯域に切り替えられる。つまり、フィルタ22Aは、通過帯域が互いに異なる第1通過特性及び第2通過特性を切り替えることができる。本実施の形態では、フィルタ22Aは、第1通過帯域がBandA1の送信帯域かつ第2通過帯域がBandA2の送信帯域の送信用フィルタであり、送信側信号経路に設けられている。なお、フィルタ22Aの詳細な構成については、後述する。
 フィルタ22Bは、周波数可変機能の無い高周波フィルタ回路であるフィックスドフィルタである。本実施の形態では、フィルタ22Bは、通過帯域がBandA1及びBandA2の受信帯域の受信用フィルタであり、受信側信号経路に設けられている。なお、フィルタ22Bについても、フィルタ22Aと同様に、通過帯域が切り替えられるチューナブルフィルタであってもかまわない。
 送信増幅回路24は、RFIC3から出力された高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプである。本実施の形態では、送信増幅回路24は、フィルタ22Aと送信端子Txとの間に設けられている。
 受信増幅回路26は、アンテナ素子1で受信された高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプである。本実施の形態では、受信増幅回路26は、フィルタ22Bと受信端子Rxとの間に設けられている。
 このように構成された高周波フロントエンド回路2は、制御部(本実施の形態ではRFIC3)からの制御信号φS22にしたがって、フィルタ22Aの通過帯域を適宜切り替えて高周波信号を伝達する。
 すなわち、フィルタ22Aは、制御部からの制御信号φS22にしたがって、当該フィルタ22A内の後述するスイッチ素子のオン及びオフが切り替えられることにより、通過帯域の周波数及び減衰極の周波数を切り替えることができる。
 例えば、制御部は、BandA1が使用される環境下においてフィルタ22A内のスイッチ素子をオン及びオフのいずれか一方とし、BandA2が使用される環境下において当該スイッチ素子をオン及びオフの他方とする。つまり、フィルタ22A内のスイッチ素子については、ある環境下ではオン及びオフのいずれかが選択され、当該環境下ではオン及びオフは固定(不変)されている。
 [3. フィルタ(チューナブルフィルタ)の構成]
 次に、フィルタ22Aの詳細な構成について、当該フィルタ22Aに要求される通過特性も含めて説明する。
 マルチモード/マルチバンド対応のシステムでは、2以上のバンドが排他的に使用される場合がある。図1に示された高周波フロントエンド回路2では、BandA1及びBandA2がこのようなバンドに該当する。
 図2は、実施の形態1に係るフィルタ22Aに要求される通過特性と周波数割り当てとの関係を説明する図である。同図に示すように、BandA1の送信帯域(第1通過帯域)は、fT1L~fT1Hであり、BandA2の送信帯域は、fT2L~fT2Hである。ここで、BandA1の送信帯域とBandA2の送信帯域(第2通過帯域)とは、fT2L~fT1Hにおいて重複している。また、BandA2の送信帯域の高域端fT2Hは、BandA1の送信帯域の高域端fT1Hよりも高い。一方、BandA1の受信帯域は、fR1L~fR1Hであり、BandA2の受信帯域は、fR2L~fR2Hである。ここで、BandA1の受信帯域とBandA2の受信帯域とは、fR2L~fR1Hにおいて重複している。さらに、BandA2の送信帯域の高域端fT2Hと、BandA1の受信帯域の低域端fR1Lとの周波数間隔は非常に小さい、もしくは重なっている。上記周波数割り当てにおいて、BandA1とBandA2とは、排他的に使用される。
 また、第1通過帯域及び第2通過帯域はこれに限定されず、互いに異なる帯域であればよい。ここで、「互いに異なる帯域」とは、帯域の一部が重複する場合だけでなく、帯域が完全に離間している場合も含む。
 以上のようなBandA1及びBandA2の周波数仕様において送信側フィルタを構成する場合、各送信帯域の低損失性及び各受信帯域の減衰量を確保するには、図2で示されたような通過特性が要求される。つまり、BandA1の送信側フィルタの通過特性(第1通過特性)としては、図2の実線の特性が要求され、BandA2の送信側フィルタの通過特性(第2通過特性)としては、図2の破線の特性が要求される。具体的には、第1通過特性に対して、第2通過特性を、通過帯域内の挿入損失(ロス)の悪化を抑制しつつ、通過帯域を高域側に広くする必要がある。すなわち、第1通過特性と第2通過特性とでは、減衰スロープの急峻度を維持しつつ、当該減衰スロープの周波数をシフトすることが必要となる。
 上記のようなフィルタ特性を満たすために、フィルタ22Aは、以下で説明する回路構成を有する。
 図3は、実施の形態1に係るフィルタ22Aの回路構成図である。同図に示されたフィルタ22Aは、直列腕共振子22sと、並列腕共振子22p1及び22p2と、スイッチ22SWと、キャパシタ22Cと、を備える。
 直列腕共振子22sは、入出力端子22m(第1入出力端子)と入出力端子22n(第2入出力端子)との間に接続された直列腕回路の一例である。具体的には、直列腕共振子22sは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ直列腕に設けられた共振子である。
 なお、直列腕回路は、これに限らず、縦結合共振器等の複数の共振子で構成された共振回路であってもかまわない。さらには、直列腕回路は、共振回路に限らず、インダクタまたはキャパシタ等のインピーダンス素子であってもかまわない。
 並列腕共振子22p1及び22p2とキャパシタ22Cとスイッチ22SWとは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上(直列腕上)のノードxとグランドとの間に接続された並列腕回路120Aを構成する。すなわち、当該並列腕回路120Aは、直列腕とグランドとを結ぶ1つの並列腕に設けられている。よって、フィルタ22Aは、直列腕共振子22sで構成される1つの直列腕回路と、1つの並列腕回路120Aと、を備えるフィルタ構造を有している。
 この並列腕回路120Aは、少なくとも2つの共振周波数と少なくとも2つの反共振周波数を有し、スイッチ22SWのオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、少なくとも1つの共振周波数及び少なくとも1つの反共振周波数が、共に低域側または共に高域側にシフトする。このことについては、フィルタ22Aの通過特性と併せて後述する。
 具体的には、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p1を有する第1回路10と、第1回路10に並列接続され、かつ、並列腕共振子22p2を有する第2回路20と、を備える。第1回路10及び第2回路20の少なくとも一方の回路は、さらに、当該回路における並列腕共振子22p1または22p2に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及びスイッチ素子を有する周波数可変回路を有する。このように構成された周波数可変回路は、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせる。
 本実施の形態では、第1回路10は周波数可変回路を有さず、第2回路20は周波数可変回路22Tを有する。周波数可変回路22Tは、上記互いに並列接続されたインピーダンス素子及びスイッチ素子として、それぞれ、キャパシタ22C及びスイッチ22SWを有する。
 周波数可変回路22Tと並列腕共振子(ここでは並列腕共振子22p2)との接続順序に関し、本実施の形態では、周波数可変回路22Tが並列腕共振子とグランドとの間に接続されている。つまり、並列腕共振子がノードx側に接続され、周波数可変回路22Tがグランド側に接続されている。しかし、この接続順序は特に限定されず、逆であってもかまわない。ただし、接続順序を逆にすると、フィルタ22Aの通過帯域内のロスが悪くなる。また、並列腕共振子が他の弾性波共振子とともに共振子用のチップ(パッケージ)に形成されている場合に、当該チップの端子数の増加によってチップサイズの大型化を招く。このため、フィルタ特性及び小型化の観点からは、本実施の形態の接続順序で接続されていることが好ましい。
 並列腕共振子22p1は、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上のノードxとグランドとの間に接続された共振子である第1並列腕共振子である。本実施の形態では、並列腕共振子22p1は、ノードxとグランドに接続された第1回路10を構成する。つまり、本実施の形態では、第1回路10は、並列腕共振子22p1のみで構成されている。
 並列腕共振子22p2は、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上のノードxとグランドとの間に接続された共振子である第2並列腕共振子である。本実施の形態では、並列腕共振子22p2は、スイッチ22SW及びキャパシタ22Cとともに、上記第1回路10に並列接続された第2回路20を構成する。つまり、本実施の形態では、第2回路20は、並列腕共振子22p1、スイッチ22SW及びキャパシタ22Cで構成されている。
 並列腕共振子22p2は、並列腕共振子22p1の共振周波数と異なる共振周波数と、並列腕共振子22p1の反共振周波数と異なる反共振周波数と、を有する。本実施の形態では、並列腕共振子22p1の共振周波数は、並列腕共振子22p2の共振周波数より低く、並列腕共振子22p1の反共振周波数は、並列腕共振子22p2の反共振周波数より低い。「共振周波数」とは、インピーダンスが極小となる周波数であり、「反共振周波数」とは、インピーダンスが極大となる周波数である。
 キャパシタ22Cは、本実施の形態では、並列腕共振子22p2に直列接続されたインピーダンス素子である。フィルタ22Aの通過帯域の周波数可変幅はキャパシタ22Cの素子値に依存し、例えばキャパシタ22Cの素子値が小さいほど周波数可変幅が広くなる。このため、キャパシタ22Cの素子値は、フィルタ22Aに要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。また、キャパシタ22Cは、バリギャップ及びDTC(Digitally Tunable Capacitor)等の可変キャパシタであってもかまわない。
 スイッチ22SWは、本実施の形態では、一方の端子が並列腕共振子22p2とキャパシタ22Cとの接続ノードに接続され、他方の端子がグランドに接続された、例えばSPST(Single Pole Single Throw)型のスイッチ素子である。スイッチ22SWは、制御部(本実施の形態ではRFIC3)からの制御信号φS22によって導通(オン)及び非導通(オフ)が切り替えられることにより、当該接続ノードとグランドとを導通または非導通とする。
 例えば、スイッチ22SWは、GaAsもしくはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)からなるFET(Field Effect Transistor)スイッチ、または、ダイオードスイッチが挙げられる。このような半導体を用いたスイッチは小型であるため、フィルタ22Aを小型化することができる。
 ここで、本実施の形態では、フィルタ22Aを構成する各共振子(直列腕共振子22s、並列腕共振子22p1及び22p2)は、弾性表面波を用いた弾性表面波共振子である。これにより、フィルタ22Aを、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成されたIDT(InterDigital Transducer)電極により構成できるので、急峻度の高い通過特性を有する小型かつ低背のフィルタ回路を実現できる。ここで、弾性表面波共振子の構造を説明する。
 図4Aは、実施の形態1における弾性表面波共振子の電極構造を表す平面図及び断面図である。また、図4Bは、実施の形態1における弾性表面波共振子の電極指及びその周囲の構造の断面図である。図4A及び図4Bには、フィルタ22Aを構成する各弾性表面波共振子に相当する弾性表面波共振子resoの構造を表す平面摸式図及び断面模式図が例示されている。また、図4Aに示された弾性表面波共振子resoは、上記各弾性表面波共振子の典型的な構造を説明するためのものであって、電極を構成する電極指の本数や長さなどは、これに限定されない。
 図4Aに示すように、弾性表面波共振子resoは、少なくとも一部に圧電性を有する基板101上に形成された複数の電極指121fからなるIDT電極121を有する。これにより、フィルタ22Aを構成する各共振子を小型化できるので、フィルタ22Aの小型化及び低コスト化が図られる。また、弾性表面波共振子は、一般的に高Qの特性を示すため、フィルタ22Aの低ロス化及び高選択度化が図られる。
 具体的には、弾性表面波共振子resoは、図4A及び図4Bに示すように、IDT電極121に加えて、圧電性を有する基板101と、Ksaw調整膜122と、保護層103と、保護層104とを有する。
 圧電性を有する基板101は、タンタル酸リチウム(LiTaO)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、ニオブ酸カリウム(KNbO)、水晶、もしくは、これらの積層体からなる。このような構成により、高Qかつ広帯域の特性を示す弾性表面波共振子resoを構成することができる。
 なお、圧電性を有する基板101は、少なくとも一部に圧電性を有する基板であればよい。例えば、表面に圧電薄膜(圧電体)を備え、当該圧電薄膜と音速の異なる膜、及び支持基板などの積層体で構成されていてもよい。また、圧電性を有する基板101は、基板全体に圧電性を有していてもよい。この場合、圧電性を有する基板101は、圧電体層一層からなる。
 IDT電極121は、図4Aに示すように、互いに対向する一対の櫛形電極121a及び121bで構成されている。櫛形電極121a及び121bは、それぞれ、互いに平行な複数の電極指121fと、当該複数の電極指121fを接続するバスバー電極とで構成されている。上記複数の電極指121fは、伝搬方向と直交する方向に沿って形成されている。IDT電極121の両側には、反射器が設けられている。なお、反射器は重み付けによって構成されていてもよく、また、反射器が設けられていなくてもよい。
 このIDT電極121は、低密度金属層もしくは低密度金属層と高密度金属層との積層体からなる。低密度金属層は、Al、Ti、Cu、Ag、Ni、Cr及びこれらの合金から1以上選択される低密度金属によって構成される金属層、もしくは、これら金属層の積層体である。高密度金属層は、Au、Pt、Ta、Mo及びWから1以上選択される高密度金属によって構成される金属層である。なお、低密度金属は、上記材質に限らず、高密度金属層を構成する高密度金属よりも密度の小さい金属であればよい。
 例えば、図4Bに示すIDT電極121は、圧電性を有する基板101側から順に、NiCrからなる金属膜211、Ptからなる金属膜212、Tiからなる金属膜213、AlCu(AlとCuの合金)からなる金属膜214、及び、Tiからなる金属膜215が積層されることによって形成されている。つまり、このIDT電極121は、各々が低密度金属層である4つの金属膜211、213、214及び215と、高密度金属層である1つの金属膜212と、の積層体からなる。
 保護層103及び保護層104は、IDT電極121を外部環境から保護するとともに、周波数温度特性を調整する、及び、耐湿性を高めるなどを目的とする保護層である。
 Ksaw調整膜122は、圧電性を有する基板101及びIDT電極121の間に形成され、電気機械結合係数を調整する第1調整膜である。また、Ksaw調整膜122は、弾性表面波共振子resoの反共振周波数と共振周波数の周波数差を示す指標である比帯域幅を調整する第1調整膜である。
 これら保護層103及び104とKsaw調整膜122とは、酸化ケイ素(SiO)、窒化ケイ素(SiN)、窒化アルミニウム(AlN)、もしくはこれらの積層体からなり、例えば、保護層103及びKsaw調整膜122はSiOからなり、保護層104はSiNからなる。また、保護層103及び保護層104は、併せて、弾性表面波共振子resoの比帯域幅を調整する第2調整膜を構成する。
 なお、Ksaw調整膜122及び第2調整膜による比帯域幅の調整については、比帯域幅の定義と併せて後述する。
 また、図4Bに示されたIDT電極121の構成は一例であり、これに限らない。前述したように、IDT電極121は、金属膜の積層構造でなく、金属膜の単層であってもよい。また、各金属膜及び各保護層を構成する材料は、上述した材料に限定されない。また、IDT電極121は、例えば、Ti、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Pdなどの金属または合金から構成されてもよく、上記の金属または合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層103及び104とKsaw調整膜122との構成は、上述の構成に限らず、例えば、SiO、SiN、AlN、ポリイミド、もしくはこれらの積層体などの誘電体もしくは絶縁体で構成されてもかまわない。また、保護層103及び104とKsaw調整膜122とは、少なくとも1つが設けられていなくてもよい。
 このように構成される弾性表面波共振子resoでは、IDT電極121の設計パラメータ等によって、励振される弾性波の波長が規定される。
 弾性波の波長は、複数の電極指121fのうち1つのバスバー電極に接続された電極指121fの繰り返し周期λで規定される。また、電極指ピッチ(複数の電極指121fのピッチ、すなわち電極指周期)Pとは、当該繰り返し周期λの1/2であり、電極指121fのライン幅をWとし、隣り合う電極指121fの間のスペース幅をSとした場合、P=(W+S)で定義される。また、IDT電極121の交叉幅Aとは、1組のバスバー電極の一方に接続された電極指121fと他方に接続された電極指121fとを弾性波の伝搬方向から見た場合の重複する電極指長さである。また、電極デューティ(デューティ比)とは、複数の電極指121fのライン幅占有率であり、複数の電極指121fのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合、つまりW/(W+S)で定義される。すなわち、電極デューティは、電極指ピッチ(複数の電極指121fのピッチ)に対する複数の電極指121fの幅の比、つまりW/Pで定義される。また、対数とは、対をなす電極指121fの数であり、(電極指121fの総数-1)/2で定義される。また、IDT電極121の膜厚T(すなわち複数の電極指121fの膜厚)とは、金属膜211~215の合計膜厚である。また、弾性表面波共振子resoの静電容量Cは、以下の式1で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、εは真空中の誘電率、εは圧電性を有する基板101の誘電率である。
 また、フィルタ22Aの各共振子は、SAW(Surface Acoustic Wave)を用いた弾性表面波共振子でなくてもよく、BAWを用いた共振子(すなわちバルク弾性波共振子)であってもよい。つまり、各共振子は、インピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)の周波数である「共振周波数」、及び、インピーダンスが極大となる特異点(理想的には無限大となる点)の周波数である「反共振周波数」を有していればよい。なお、SAWには境界波も含まれる。
 [4. フィルタ(チューナブルフィルタ)の通過特性]
 以上のように構成されたフィルタ22Aの通過特性は、制御信号φS22にしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。そこで、以下、スイッチ22SWの状態と併せてフィルタ22Aの通過特性について、図5A~図5Cを用いて説明する。
 図5Aは、実施の形態1に係るフィルタ22Aについて、スイッチ22SWがオンの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。また、図5Bは、実施の形態1に係るフィルタ22Aについて、スイッチ22SWがオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。また、図5Cは、実施の形態1に係るフィルタ22Aについて、スイッチ22SWがオンの場合及びオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性の比較を表すグラフである。
 まず、図5Aを用いて、共振子単体でのインピーダンス特性について、説明する。なお、以下では、共振子に限らず並列腕回路についても、便宜上、インピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)の周波数を「共振周波数」と称する。また、インピーダンスが極大となる特異点(理想的にはインピーダンスが無限大となる点)の周波数を「反共振周波数」と称する。
 同図に示すように、直列腕共振子22s、並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、次のようなインピーダンス特性を有する。具体的には、並列腕共振子22p1は、共振周波数frp1及び反共振周波数fap1を有する(このとき、frp1<fap1を満たす)。並列腕共振子22p2は、共振周波数frp2及び反共振周波数fap2を有する(このとき、frp1<frp2かつfap1<fap2を満たす)。直列腕共振子22sは、共振周波数frs及び反共振周波数fasを有する(このとき、frs<fasかつfrp1<frs<frp2を満たす)。
 次に、並列腕回路120Aのインピーダンス特性について、説明する。
 図5Aに示すように、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aのインピーダンス特性は、スイッチ22SWによってキャパシタ22Cが短絡され、キャパシタ22Cの影響を受けない特性となる。つまり、この場合、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)の合成特性(図中の「並列腕(22p1+22p2)の合成特性」)が並列腕回路120Aのインピーダンス特性となる。
 具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aは、次のようなインピーダンス特性を有する。
 並列腕回路120Aは、2つの共振周波数fr1on及びfr2onを有する(このとき、fr1on=frp1、fr2on=frp2を満たす)。つまり、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数frp2より高い周波数において、極小となる。
 また、並列腕回路120Aは、2つの反共振周波数fa1on及びfa2onを有する(このとき、fr1on<fa1on<fr2on<fa2on、かつ、fa1on<fap1、かつ、fa2on<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1及び並列腕共振子22p2の共振周波数frp2の間の周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1及び並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2の間の周波数において、極大となる。
 ここで、fa1on<fap1となる理由は、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1に対して、並列腕共振子22p2が並列キャパシタとして作用するためである。また、fa2on<fap2となる理由は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p2に対して並列腕共振子22p1が並列キャパシタとして作用するためである。
 ラダー型のフィルタ構造によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕回路120Aの反共振周波数fa1onと直列腕共振子22sの共振周波数frsとを近接させる。これにより、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づく共振周波数fr1on近傍は、低周波側阻止域となる。また、これより周波数が高くなると、反共振周波数fa1on近傍で並列腕回路のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数frs近傍で直列腕共振子22sのインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数fa1on及び共振周波数frsの近傍では、入出力端子22mから入出力端子22nへの信号経路における信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、共振周波数fr2on及び反共振周波数fas近傍になると、直列腕共振子22sのインピーダンスが高くなり、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づくため高周波側阻止域となる。
 つまり、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ22Aは、反共振周波数fa1on及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1onによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2on及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第1通過特性を有する。
 なお、並列腕回路120Aの反共振周波数fa2onについては、当該周波数における直列腕共振子22sのインピーダンスが高いことにより、フィルタ22Aの通過特性(ここでは第1通過特性)に対して大きな影響を与えない。
 一方、図5Bに示すように、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aのインピーダンス特性は、スイッチ22SWによるキャパシタ22Cの短絡がなされずに、キャパシタ22Cの影響を受けた特性となる。つまり、この場合、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)と、並列腕共振子22p2に直列接続されたキャパシタ22Cとの合成特性(図中の「並列腕(22p1+22p2+22C)の合成特性」)が並列腕回路120Aのインピーダンス特性となる。
 具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aは、次のようなインピーダンス特性を有する。
 並列腕回路120Aは、2つの共振周波数fr1off及びfr2offと2つの反共振周波数fa1off及びfa2offとを有する(このとき、fr1off<fa1off<fr2off<fa2off、fa1off<fap1、frp2<fr2off、かつ、fa2off<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数frp2より高い周波数において、極小となる。また、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1と並列腕共振子22p2の共振周波数frp2の間の周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1と並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2の間の周波数において、極大となる。
 ここで、fa1off<fap1となる理由は、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1に対して並列腕共振子22p2がキャパシタとして作用するためである。また、frp2<fr2offとなる理由は、並列腕共振子22p2の共振周波数frp2近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p2とキャパシタ22Cとの共振が起きることによる。また、fa2off<fap2となる理由は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p2に対して並列腕共振子22p1がキャパシタとして作用するためである。
 このとき、スイッチ22SWがオフの場合とオンの場合とで低域側の反共振周波数を比べると、fa1on<fa1offを満たす。これは、スイッチ22SWがオフの場合では、オンの場合に比べて、キャパシタ22Cの影響により並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1からの周波数可変幅が狭くなることによる。
 また、スイッチ22SWがオフの場合とオンの場合とで高域側の共振周波数を比べると、fr2on<fr2offを満たす。これは、スイッチ22SWがオフの場合では、オン場合に比べて、キャパシタ22Cの影響により上述したように、fr2on(=frp2)<fr2offとなることによる。
 ラダー型のフィルタ構造によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕回路120Aの反共振周波数fa1offと直列腕共振子22sの共振周波数frsとを近接させる。これにより、スイッチ22SWがオフの場合では、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づく共振周波数fr1off近傍は、低周波側阻止域となる。また、これより周波数が高くなると、反共振周波数fa1off近傍で並列腕回路のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数frs近傍で直列腕共振子22sのインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsの近傍では、入出力端子22mから入出力端子22nへの信号経路における信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、共振周波数fr2off及び反共振周波数fas近傍になると、直列腕共振子22sのインピーダンスが高くなり、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づくため、高周波側阻止域となる。
 つまり、スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ22Aは、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1offによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2off及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。
 なお、並列腕回路の反共振周波数fa2offについては、上述した反共振周波数fa2onと同様に、当該周波数における直列腕共振子22sのインピーダンスが高いことにより、フィルタ22Aの通過特性(ここでは第2通過特性)に対して大きな影響を与えない。
 次に、スイッチ22SWがオンの場合及びオフの場合のフィルタ22Aのインピーダンス特性及び通過特性について、図5Cを参照して詳細に比較する。
 図5Cに示すように、スイッチ22SWをオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Aのインピーダンス特性が次のように切り替えられる。すなわち、並列腕回路120Aは、2つの共振周波数のうち高域側の共振周波数、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。本実施の形態では、並列腕共振子22p2のみがキャパシタ22C及びスイッチ22SWに直列接続されているため、2つの共振周波数のうち高域側の共振周波数がfr2onからfr2offへと高域側にシフトする(図中のB部分)。また、低域側の反共振周波数がfa1onからfa1offへと高域側にシフトする(図中のA部分)。
 ここで、並列腕回路120Aの低域側の反共振周波数と高域側の共振周波数とは、フィルタ22Aの通過帯域高域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。したがって、図5Cの下段に示すように、スイッチ22SWがオンからオフに切り替わることにより、フィルタ22Aの通過特性は、通過帯域高域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトすることになる(図中の黒い矢印を参照)。言い換えると、フィルタ22Aは、通過帯域高域側の減衰極を高域側にシフトさせつつ(図中のD部分)、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、高域側にシフトさせる(図中のC部分)ことができる。
 以上のように、本実施の形態によれば、並列腕回路120Aは、第1並列腕共振子である並列腕共振子22p1を有する第1回路10と、第1回路10に並列接続され、かつ、第2並列腕共振子である並列腕共振子22p2を有する、第2回路20と、を有する。また、第1回路10及び第2回路20の少なくとも一方の回路(ここでは第2回路20のみ)は、さらに、当該一方の回路における第1並列腕共振子または第2並列腕共振子(ここでは並列腕共振子22p2)に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子であるキャパシタ22C及びスイッチ22SWを有する周波数可変回路22Tを有する。また、並列腕共振子22p2は、並列腕共振子22p1の共振周波数frp1と異なる共振周波数frp2と、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1と異なる反共振周波数fap2と、を有する。
 このような構成により、本実施の形態によれば、並列腕回路120Aは、少なくとも2つの共振周波数(ここでは2つの共振周波数)と少なくとも2つの反共振周波数(ここでは2つの反共振周波数)を有する。また、周波数可変回路22Tは、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数(ここでは2つの共振周波数のうち高域側の共振周波数)と、少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数(ここでは2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数)とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせる。
 これに関し、高周波フィルタ回路では、並列腕回路の低周波数側の共振周波数によって通過帯域低域側の減衰極が構成され、並列腕回路の高周波数側の共振周波数によって通過帯域高域側の減衰極が構成され、並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と直列腕回路によって通過帯域が構成される。
 そのため、本実施の形態によれば、並列腕回路120Aが設けられていることにより、通過帯域端の周波数と減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本実施の形態によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
 [5. フィルタ(チューナブルフィルタ)の変形例1]
 ここまで、周波数可変機能を有するフィルタの一例として、並列腕共振子22p1及び22p2のうち並列腕共振子22p2のみが周波数可変回路22Tと直列接続されることにより、通過帯域高域側の減衰スロープをシフトさせて通過帯域を切り替えるフィルタについて説明した。しかし、同様の技術は、通過帯域低域側の減衰スロープをシフトさせて通過帯域を切り替えるフィルタに適用することもできる。そこで、周波数可変機能を有するフィルタの変形例1として、このようなフィルタについて説明する。
 図6は、実施の形態1の変形例1に係るフィルタ22Dの回路構成図である。同図に示すフィルタ22Dは、図3に示したフィルタ22Aに比べて、キャパシタ22C及びスイッチ22SWを並列に接続した周波数可変回路22Tが並列腕共振子22p1のみに直列接続されている点が異なる。つまり、本変形例では、並列腕共振子22p1及び22p2のうち並列腕共振子22p1のみが周波数可変回路22Tと直列接続されている。言い換えると、本変形例では、第1回路10Dは周波数可変回路22Tを有し、第2回路20Dは周波数可変回路22Tを有さずに並列腕共振子22p2のみで構成されている。
 以下、実施の形態1に係るフィルタ22Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 本変形例では、キャパシタ22C及びスイッチ22SWを並列に接続した周波数可変回路22Tは、ノードxとグランドとの間で並列腕共振子22p1に直列接続され、具体的には、グランドと並列腕共振子22p1との間で直列接続されている。なお、キャパシタ22C及びスイッチ22SWを並列に接続した周波数可変回路22Tは、ノードxと並列腕共振子22p1との間で直列接続されていてもよい。
 キャパシタ22Cは、本変形例では、並列腕共振子22p1に直列接続されたインピーダンス素子である。フィルタ22Dの通過帯域及び阻止域の周波数可変幅はキャパシタ22Cの素子値に依存し、例えばキャパシタ22Cの素子値が小さいほど周波数可変幅が広くなる。このため、キャパシタ22Cの素子値は、フィルタ22Dに要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。
 本変形例では、並列腕共振子22p1及び22p2とキャパシタ22Cとスイッチ22SWとは、入出力端子22mと入出力端子22nとを接続する経路上のノードとグランドとの間に接続された並列腕回路120Dを構成する。
 以上のように構成されたフィルタ22Dの通過特性は、制御信号にしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。そこで、以下、スイッチ22SWの状態と併せてフィルタ22Dの通過特性について、図7A~図7Cを用いて説明する。
 図7Aは、実施の形態1の変形例1に係るフィルタ22Dについて、スイッチ22SWがオンの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。また、図7Bは、実施の形態1の変形例1に係るフィルタ22Dについて、スイッチ22SWがオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。また、図7Cは、実施の形態1の変形例1に係るフィルタ22Dについて、スイッチ22SWがオンの場合及びオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性の比較を表すグラフである。
 ここで、共振子単体でのインピーダンス特性は、フィルタ22Aで説明した特性と同様のため、以下ではその説明を省略し、主に並列腕回路120Dのインピーダンス特性について説明する。
 図7Aに示すように、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Dのインピーダンス特性は、スイッチ22SWによってキャパシタ22Cが短絡され、キャパシタ22Cの影響を受けない特性となる。つまり、この場合、フィルタ22Aで説明した特性と同様に、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)の合成特性(図中の「並列腕(22p1+22p2)の合成特性」)が並列腕回路120Dのインピーダンス特性となる。
 つまり、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ22Dは、フィルタ22Aと同様の第1通過特性を有する。
 一方、図7Bに示すように、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Dのインピーダンス特性は、スイッチ22SWによるキャパシタ22Cの短絡がなされずに、キャパシタ22Cの影響を受けた特性となる。つまり、この場合、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)と、並列腕共振子22p1に直列接続されたキャパシタ22Cとの合成特性(図中の「並列腕(22p1+22p2+22C)の合成特性」)が並列腕回路120Dのインピーダンス特性となる。
 具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Dは、次のようなインピーダンス特性を有する。
 並列腕回路120Dは、2つの共振周波数fr1off及びfr2offと2つの反共振周波数fa1off及びfa2offとを有する(このとき、fr1off<fa1off<fr2off<fa2off、fa1off<fap1、frp1<frp1off、かつ、fa2off<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Dのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Dを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1より高い周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数frp2において、極小となる。また、並列腕回路120Dのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Dを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1と並列腕共振子22p2の共振周波数frp1の間の周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1と並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2の間の周波数において、極大となる。
 ここで、fa1off<fap1となる理由は、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1に対して並列腕共振子22p2が並列キャパシタとして作用するためである。また、frp1<fr1offとなる理由は、並列腕共振子22p1の共振周波数frp1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1とキャパシタ22Cとの共振が起きることによる。また、fa2off<fap2となる理由は、並列腕共振子22p2に対して、並列腕共振子22p1とキャパシタ22Cの合成特性が並列キャパシタとして作用するためである。
 つまり、スイッチ22SWがオフの場合には、フィルタ22Dは、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1offによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2off及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。
 次に、スイッチ22SWがオンの場合及びオフの場合におけるフィルタ22Dのインピーダンス特性及び通過特性について、図7Cを参照して詳細に比較する。
 図7Cに示すように、スイッチ22SWをオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Dのインピーダンス特性が次のように切り替えられる。すなわち、並列腕回路120Dは、2つの共振周波数のうち低域側の共振周波数、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。本変形例では、並列腕共振子22p1のみがキャパシタ22C及びスイッチ22SWに直列接続されているため、2つの共振周波数のうち低域側の共振周波数がfr1onからfr1offへと高域側にシフトする(図中のF部分)。また、低域側の反共振周波数がfa1onからfa1offへと高域側にシフトする(図中のE部分)。
 ここで、並列腕回路120Dの低域側の反共振周波数と低域側の共振周波数とは、フィルタ22Dの通過帯域低域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。したがって、図7Cの下段に示すように、スイッチ22SWがオンからオフに切り替わることにより、フィルタ22Dの通過特性は、通過帯域低域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトすることになる(図中の黒い矢印を参照)。言い換えると、フィルタ22Aは、通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトさせつつ(図中のH部分)、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端を高域側にシフトさせる(図中のG部分)ことができる。
 [6. フィルタ(チューナブルフィルタ)の変形例2]
 また、周波数可変機能を有するフィルタは、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープを共にシフトさせてもかまわない。そこで、そこで、周波数可変機能を有するフィルタの変形例2として、このようなフィルタについて説明する。
 図8は、実施の形態1の変形例2に係るフィルタ22Eの回路構成図である。同図に示すフィルタ22Eは、図3に示したフィルタ22A及び図6に示したフィルタ22Dに比べて、キャパシタ22C1及び22C2ならびにスイッチ22SW1及び22SW2が、2つの並列共振腕子22p1及び22p2のそれぞれに対応して設けられ、対応する並列共振腕子22p1及び22p2に直列接続されている点が異なる。
 つまり、並列腕回路120Eは、並列共振腕子22p1及び22p2の一方(第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の一方、ここでは並列共振腕子22p1)に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたキャパシタ22C1及びスイッチ22SW1を有する。さらに、並列腕回路120Eは、並列共振腕子22p1及び22p2の他方(第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の他方、ここでは並列共振腕子22p2)に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたキャパシタ22C2及びスイッチ22SW2を有する。
 ここで、本変形例におけるキャパシタ22C1及びスイッチ22SW1は、上述したフィルタ22Dのキャパシタ22C及びスイッチ22SWに相当する。よって、キャパシタ22C1及びスイッチ22SW1は、上記フィルタ22Dにおける周波数可変回路22Tに相当する周波数可変回路22Taを構成する。
 また、本変形例におけるキャパシタ22C2及びスイッチ22SW2は、上述したフィルタ22Aのキャパシタ22C及びスイッチ22SWに相当する。よって、キャパシタ22C2及びスイッチ22SWは、上記フィルタ22Aにおける周波数可変回路22Tに相当する周波数可変回路22Tbを構成する。
 したがって、本変形例では、第1回路10E及び第2回路20Eの各々が周波数可変回路を有し、具体的には、第1回路10Eが周波数可変回路22Taを有し、第2回路20Eが周波数可変回路22Tbを有する。なお、第1回路10Eは上記フィルタ22Dにおける第1回路10Dに相当し、第2回路20Eは上記フィルタ22Aにおける第2回路20Aに相当する。このため、第1回路10E及び第2回路20Eの詳細についての説明を省略する。
 以上のように構成されたフィルタ22Eの通過特性は、制御信号にしたがってスイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。そこで、以下、スイッチ22SW1及び22SW2の状態と併せてフィルタ22Eの通過特性について、図9を用いて説明する。
 図9は、実施の形態1の変形例2に係るフィルタ22Eについて、スイッチ22SW1及び22SW2がオンの場合及びオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性の比較を表すグラフである。
 図9に示すように、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンの場合、並列腕回路120Eのインピーダンス特性は、スイッチ22SW1によってキャパシタ22C1が短絡され、さらに、スイッチ22SW2によってキャパシタ22C2が短絡されるため、キャパシタ22C1及び22C2の影響を受けない特性となる。つまり、この場合、フィルタ22A及びフィルタ22Dで説明した特性と同様に、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)の合成特性(図中の「並列腕(22p1+22p2)の合成特性」)が並列腕回路120Eのインピーダンス特性となる。
 すなわち、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンの場合、フィルタ22Eは、フィルタ22Aのスイッチ22SWがオンの場合及びフィルタ22Dのスイッチ22SWがオンの場合と同様の第1通過特性を有する。
 一方、図9に示すように、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合、並列腕回路120Eのインピーダンス特性は、スイッチ22SW1及びスイッチ22SW2が共に開放となるため、スイッチ22SW1及び22SW2によるキャパシタ22C1及び22C2の短絡がなされずに、キャパシタ22C1及び22C2の影響を受けた特性となる。つまり、この場合、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)とキャパシタ22C1及び22C2との合成特性(図中の「並列腕(22p1+22p2+22C1+22C2)の合成特性」)が並列腕回路120Eのインピーダンス特性となる。
 具体的には、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合、並列腕回路120Eは、次のようなインピーダンス特性を有する。
 並列腕回路120Eは、2つの共振周波数fr1off及びfr2offと、2つの反共振周波数fa1off及びfa2offと、を有する(このとき、fr1off<fa1off<fr2off<fa2off、fa1off<fap1、frp1<frp1off、frp2<frp2off、かつ、fa2off<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Eのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Eを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1より高い周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数frp2より高い周波数において、極小となる。また、並列腕回路120Eのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Eを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1と並列腕共振子22p2の共振周波数frp2の間の周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1と並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2の間の周波数において、極大となる。
 つまり、スイッチ22SWがオフの場合には、フィルタ22Eは、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1offによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2off及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。
 次に、フィルタ22Eのスイッチ22SW1及び22SW2が共にオンの場合、及び、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合のインピーダンス特性及び通過特性について、詳細に比較する。
 同図に示すように、スイッチ22SW1及び22SW2を共にオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Eのインピーダンス特性が次のように切り替えられる。すなわち、並列腕回路120Eは、2つの共振周波数の双方、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。本実施の形態では、並列腕共振子22p1及び22p2がキャパシタ22C1及び22C2に直列接続されているため、2つの共振周波数の双方が高域側にシフトする(図中のJ部分及びK部分)。また、低域側の反共振周波数が高域側にシフトする(図中のI部分)。
 ここで、並列腕回路120Eの低域側の反共振周波数と高域側の共振周波数とは、フィルタ22Eの通過帯域高域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。また、並列腕回路120Eの低域側の反共振周波数と低域側の共振周波数とは、フィルタ22Eの通過帯域低域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。したがって、図9の下段に示すように、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンからオフに切り替わることにより、フィルタ22Eの通過特性は、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトすることになる(図中の黒い矢印を参照)。言い換えると、フィルタ22Eは、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトさせつつ(図中のN部分及びM部分)、通過帯域高域端及び通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端及び通過帯域低域端を高域側にシフトさせる(図中のL部分)ことができる。このため、例えば、フィルタ22Eは、帯域幅を維持しつつ、中心周波数をシフトすることができる。
 なお、フィルタ22Eにおいて、スイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフは、共に切り替えられなくてもよく、個別に切り替えられてもかまわない。ただし、スイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフが共に切り替えられる場合には、スイッチ22SW1及び22SW2を制御する制御線の本数を削減できるため、フィルタ22Eの構成の簡素化が図られる。
 一方、スイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフが個別に切り替えられる場合、フィルタ22Eによって切り替え可能な通過帯域のバリエーションを増やすことができる。
 具体的には、フィルタ22Aについて説明したように、並列腕共振子22p1(第1並列腕共振子)に直列接続されたスイッチ22SW1のオン及びオフに応じて、通過帯域の高域端を可変することができる。また、フィルタ22Dについて説明したように、並列腕共振子22p2(第2並列腕共振子)に直列接続されたスイッチ22SW2のオン及びオフに応じて、通過帯域の低域端を可変することができる。
 したがって、スイッチ22SW1及び22SW2を共にオンまたは共にオフすることにより、通過帯域の低域端及び高域端を共に低域側または高域側にシフトすることができる。すなわち、通過帯域の中心周波数を低域側または高域側にシフトすることができる。また、スイッチ22SW1及び22SW2の一方をオンからオフにするとともに他方をオフからオンにすることにより、通過帯域の低域端及び高域端の双方をこれらの周波数差が広がるまたは狭まるようにシフトすることができる。すなわち、通過帯域の中心周波数を略一定にしつつ、通過帯域幅を可変することができる。また、スイッチ22SW1及び22SW2の一方をオンまたはオフとした場合に他方をオン及びオフすることにより、通過帯域の低域端及び高域端の一方を固定した場合に他方を低域側または高域側にシフトすることができる。すなわち、通過帯域の低域端または高域端を可変することができる。
 このように、キャパシタ22C1及び22C2及びスイッチ22SW1及び22SW2を有することにより、通過帯域を可変する自由度を高めることができる。
 [7. 効果等]
 以上、本実施の形態ならびにその変形例1及び2に係るフィルタ22A、22D及び22E(高周波フィルタ回路)について、説明した。以下では、このようなフィルタ22A、22D及び22Eによって奏される効果について、本実施の形態の比較例と対比して説明する。
 図10は、実施の形態1の比較例に係るフィルタ22Zの回路構成図、ならびに、インピーダンス特性及び通過特性を表すグラフである。
 同図の上段に示すように、比較例に係るフィルタ22Zは、上述したフィルタ22A、22D及び22Eに比べて、1つの並列腕共振子22pのみを有し、互いに並列接続されたキャパシタ22Cとスイッチ22SWとが並列腕共振子22pに直列接続されている点が異なる。ここで、キャパシタ22Cとスイッチ22SWと並列腕共振子22pとは、並列腕回路120Zを構成している。つまり、フィルタ22Zは、1つの直列腕共振子22sと1つの並列腕回路120Zとで構成された1段のラダー型のフィルタ構造を有している。なお、並列腕共振子22pは、上述した並列腕共振子22p1と同じ構成である。
 このように構成されたフィルタ22Zの通過特性は、制御信号にしたがってスイッチ22SWがオンまたはオフすることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。
 具体的には、同図の中段に示すように、スイッチ22SWがオンの場合には、並列腕回路120Zのインピーダンス特性は、スイッチ22SWによってキャパシタ22Cが短絡され、キャパシタ22Cの影響を受けない特性となる。つまり、この場合には、並列腕共振子22p単体でのインピーダンス特性が並列腕回路120Zのインピーダンス特性となる。つまり、同図の下段に示すように、スイッチ22SWがオンの場合には、直列腕共振子22s及び並列腕共振子22pのインピーダンス特性によって規定される第1通過特性を有する。
 一方、同図の中段に示すように、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Zのインピーダンス特性は、スイッチ22SWによるキャパシタ22Cの短絡がなされずに、、キャパシタ22Cの影響を受ける特性となる。つまり、並列腕回路この場合には、並列腕共振子22p(上述した並列腕共振子22p1に相当)とキャパシタ22Cとの合成特性が並列腕回路120Zのインピーダンス特性となる。
 具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Zは、次のようなインピーダンス特性を有する。
 並列腕回路120Zは、1つの共振周波数fr1offと1つの反共振周波数faを有する(このとき、fr1on<fr1offを満たす)。ここで、fr1on<fr1offとなる理由は、スイッチ22SWがオンからオフに切り替わることにより、並列腕共振子22pの共振周波数frp1近傍の周波数帯域において、キャパシタ22Cによるインピーダンスの影響を受けるためである。具体的には、当該周波数帯域において、並列腕共振子22pが共振子として作用し、キャパシタ22Cがキャパシタとして作用することにより、並列腕回路120Z全体では共振周波数が高くなることによる。なお、反共振周波数faについては、スイッチ22SWがオンの場合及びオフの場合のいずれにおいても、並列腕共振子22pと並列接続となるキャパシタが無いことから、並列腕共振子22p単体での反共振周波数と一致する。
 このように、比較例に係るフィルタ22Zでは、スイッチ22SWをオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Zにおいて、反共振周波数はシフトせず、共振周波数のみが高域側にシフトする(図中のBz部分)。
 したがって、同図の下段に示すように、スイッチ22SWがオフの場合にの通過特性(第2通過特性)は、スイッチ22SWがオンの場合の通過特性(第1通過特性)に比べて、通過帯域低域側の減衰極のみが高域側にシフトする(図中のDz部分)ことに伴い、通過帯域低域側の減衰スロープの急峻度が変化してしまう。言い換えると、第1通過特性は、第2通過特性に比べて、通過帯域低域側の減衰スロープの急峻度が低下することにより、通過帯域低域端の挿入損失が増大するという問題がある(図中のCz部分)。
 発明者は、このように減衰極のみのシフトにより生じ得る通過帯域端の挿入損失の増大に着目し、減衰極だけでなく減衰スロープをシフトさせることにより、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えるという着想を得た。
 すなわち、本実施の形態ならびにその変形例1及び2に係るフィルタ22A、22D及び22E(高周波フィルタ回路)によれば、並列腕回路(並列腕回路120A、120D及び120E)の低周波数側の共振周波数によって通過帯域低域側の減衰極が構成され、並列腕回路の高周波数側の共振周波数によって通過帯域高域側の減衰極が構成され、並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と直列腕回路(ここでは直列腕共振子22s単体)によって通過帯域が構成される。
 よって、フィルタ22A、22D及び22Eによれば、スイッチ素子(フィルタ22A及び22Dではスイッチ22SW、フィルタ22Eではスイッチ22SW1及び22SW2)のオン(導通)及びオフ(非導通)の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域端の周波数と減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、フィルタ22A、22D及び22Eは、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
 言い換えると、フィルタ22A、22D及び22Eは、直列腕共振子22s及び並列腕回路(並列腕回路120A、120D及び120E)によって形成され、かつ、スイッチスイッチ素子のオン及びオフに応じて、通過帯域が互いに異なる第1及び第2通過特性を有する。具体的には、スイッチ素子がオンの場合、インピーダンス素子(フィルタ22A及び22Dではキャパシタ22C、フィルタ22Eではキャパシタ22C1及び22C2)の影響を受けないインピーダンスにより第1通過特性が規定される。一方、スイッチ素子がオフの場合、インピーダンス素子の影響を受けたインピーダンスにより、第1通過特性と異なる第2通過特性が規定される。ここで、並列腕回路において、インピーダンスが極小となる周波数の少なくとも1つ及び極大となる周波数の少なくとも1つは、スイッチ素子のオン及びオフに応じて低周波数側または高周波数側に共にシフトする。よって、第1通過特性と第2通過特性とでは、並列腕回路のインピーダンスが極小となる周波数と極大となる周波数とで規定される減衰スロープが、急峻度を維持しつつ低周波数側または高周波数側にシフトすることになる。したがって、フィルタ22A、22D及び22Eによれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、本実施の形態に係るフィルタ22Aによれば、並列腕共振子22p1(第1並列腕共振子)の共振周波数frp1は、並列腕共振子22p2(第2並列腕共振子)の共振周波数frp2より低く(frp1<frp2)、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2より低い(fap1<fap2)。また、第1回路10は周波数可変回路22Tを有さず、第2回路20は周波数可変回路22Tを有する。
 これによれば、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの共振周波数のうち高周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域高域端の周波数と通過帯域高域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、フィルタ22Aは、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、本実施の形態の変形例1に係るフィルタ22Dによれば、並列腕共振子22p1の共振周波数frp1は、並列腕共振子22p2の共振周波数frp2より低く(frp1<frp2)、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2より低い(fap1<fap2)。また、第1回路10Dは周波数可変回路22Tを有し、第2回路20Dは周波数可変回路22Tを有さない。
 これによれば、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Dにおける少なくとも2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域低域端の周波数と通過帯域低域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、フィルタ22Dは、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、本実施の形態の変形例2に係るフィルタ22Eによれば、並列腕共振子22p1の共振周波数frp1は、並列腕共振子22p2の共振周波数frp2より低く(frp1<frp2)、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2より低い(fap1<fap2)。また、第1回路10Eは周波数可変回路22Taを有し、第2回路20Eは周波数可変回路22Tbを有さない。
 これによれば、第2回路20Eにおけるスイッチ22SW2のオン及びオフの切り替えによって、通過帯域高域端の周波数及び通過帯域高域側の減衰極を切り替えることが可能となり、第1回路10Eにおけるスイッチ22SW1のオン及びオフの切り替えによって、通過帯域低域端の周波数及び通過帯域低域側の減衰極を切り替えることが可能となる。したがって、本態様によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数と、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数と、の双方を切り替えることが可能となる。
 また、フィルタ22Eによれば、第1回路10Eにおけるスイッチ22SW1、及び、第2回路20Eにおけるスイッチ22SW2は、共に導通、または、共に非導通となるように切り替えられてもよい。
 これによれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、中心周波数を切り替えることができる。
 また、フィルタ22A、22D及び22Eによれば、周波数可変回路を構成するインピーダンス素子は、キャパシタである。
 これに関し、一般的に、キャパシタは、インダクタと比較してQが高く、さらに、省スペースで構成できる。そのため、上記インピーダンス素子がキャパシタであることにより、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、フィルタ22A、22D及び22Eの小型化が図られる。
 また、フィルタ22A、22D及び22Eによれば、並列腕共振子22p1の共振周波数frp1は、直列腕回路の共振周波数よりも低く、並列腕共振子22p2の共振周波数frp2は、直列腕回路の反共振周波数よりも低い。ここで、フィルタ22A、22D及び22Eでは、直列腕回路が直列腕共振子22sのみで構成されているため、直列腕回路の共振周波数は直列腕共振子22sの共振周波数frsに等しく、直列腕回路の反共振周波数は直列腕共振子22sの反共振周波数fasに等しい。したがって、frp1<frsかつfrp2<fasを満たす。
 これによれば、直列腕共振子22sの反共振周波数fasに依存する直列腕回路の反共振周波数によって、通過帯域高域側の減衰極が追加されるため、通過帯域高域側の減衰量を向上させることができる。
 また、本実施の形態ならびにその変形例1及び2に係るフィルタ22A、22D及び22Eによれば、直列腕共振子22sならびに並列腕共振子22p1及び22p2のそれぞれは、弾性表面波共振子、または、バルク弾性波共振子であることが好ましい。これにより、直列腕共振子22sならびに並列腕共振子22p1及び22p2のそれぞれを小型化できるので、フィルタ22A、22D及び22Eの小型化及び低コスト化が可能となる。また、弾性表面波共振子及びバルク弾性波共振子は、一般的に高Qの特性を示すため、低ロス化及び高選択度化が可能となる。
 また、本実施の形態ならびにその変形例1及び2に係るフィルタ22A、22D及び22Eによれば、スイッチ22SW(スイッチ素子)はGaAsもしくはCMOSからなるFETスイッチ、または、ダイオードスイッチであることが好ましい。これにより、スイッチ22SWを小型化できるので、フィルタ22A、22D及び22Eの小型化及び低コスト化が可能となる。
 また、本実施の形態ならびにその変形例1及び2に係るフィルタ22A、22D及び22Eによれば、キャパシタC22(インピーダンス素子)は、可変キャパシタであることが好ましい。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。
 なお、上記実施の形態ならびにその変形例1及び2では、並列腕共振子22p1及び22p2(第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子)の少なくとも一方に直列接続され、かつ、スイッチ22SWと並列接続されるインピーダンス素子として、キャパシタを例に説明した。しかし、このようなインピーダンス素子はキャパシタに限らず、図11に示すようにインダクタであってもかまわない。図11は、本実施の形態の他の変形例に係るフィルタ22Fの回路構成図である。
 同図に示すフィルタ22Fは、実施の形態1に係るフィルタ22Aに比べて、キャパシタ22Cに代わりインダクタ22Lを有する。したがって、フィルタ22Fの通過帯域の周波数可変幅はインダクタ22Lの素子値に依存し、例えばインダクタ22Lの素子値が大きいほど周波数可変幅が広くなる。このため、インダクタ22Lの素子値は、フィルタ22Fに要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。また、インダクタ22Lは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた可変インダクタであってもかまわない。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。
 このように構成されたフィルタ22Fは、フィルタ22Aに比べて、スイッチ22SWのオン及びオフを切り替えた時の減衰スロープのシフト方向が異なる。具体的には、フィルタ22Fにおいて、スイッチ22SWがオフの場合の第2通過特性は、スイッチ22SWがオンの場合の第1通過特性に比べて、減衰スロープが低域側にシフトする。このような構成であっても、実施の形態1と同様に、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることができる。
 なお、上記実施の形態の変形例1及び2におけるキャパシタのそれぞれに代わり、インダクタ22Lを設けてもかまわない。あるいは、上記の実施の形態の変形例2における2つのキャパシタ22C1及び22C2の一方のみに代わり、インダクタ22Lを設けてもかまわない。
 [8. 共振解析による原理説明]
 ここで、上述のような共振周波数及び反共振周波数が得られる原理について、共振子の等価回路モデルを用いたインピーダンス特性(共振特性)の解析(共振解析)により説明しておく。なお、以下では、共振子のQ値を等価する抵抗成分は省略し、理想的な共振子の等価回路を用いて原理を説明している。
 [8.1. 共振子単体]
 まず、共振子単体の共振特性について説明する。
 図12Aは、1つの共振子reso1の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。同図に示すように、共振子reso1は、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路と、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路に対してキャパシタCが並列に接続した回路で表すことができる。ここで、キャパシタCは、共振子reso1の静電容量である。なお、IDT電極を有する弾性表面波共振子の場合、上述した式1で示される。
 上記等価回路において、共振子reso1の共振周波数fは、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路で規定され、上記等価回路のインピーダンスZが0となる周波数であることから、式2を解くことにより、式3で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 また、共振子reso1の反共振周波数fは、上記等価回路のアドミッタンスYが0となる周波数であることから、式4を解くことにより、式5で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 上記式3及び式5より、図12Aの右側グラフに示すように、反共振周波数fは、共振周波数fよりも高周波数側に出現する。
 つまり、共振子reso1は、1つの共振周波数と、当該共振周波数よりも高周波数側に位置する1つの反共振周波数と、を持つ。
 [8.2. 共振子同士が並列接続]
 次に、共振子同士が並列接続された場合の特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。
 図12Bは、並列接続された2つの共振子reso1及びreso2の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。同図には、共振子reso1及びreso2が並列に接続されたモデルが示されている。共振子reso1は、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路と、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路に対してキャパシタC01を並列に接続した回路で表わされ、共振子reso2は、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路と、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路に対してキャパシタC02を並列に接続した回路で表すことができる。ここで、キャパシタC01及びC02は、それぞれ、共振子reso1及びreso2の静電容量である。これらの共振子reso1と共振子reso2とを並列に接続した回路は、図12B左下に示された等価回路で表される。つまり、上記共振子reso1とreso2とを並列に接続した回路は、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路と、キャパシタCとインダクタLとを直列に接続した回路と、キャパシタC(=C01+C02)とを並列に接続した回路で表わされる。
 この等価回路の共振周波数fは、上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる周波数である。よって、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、低周波数側の共振周波数frmLについては式6を解くことにより式7で示され、高周波数側の共振周波数frmHについては式8を解くことにより式9で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 式7及び式9より、図12Bの右上グラフに示すように、この場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1と等しくなり、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2と等しくなることが解る。
 これに対して、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、低周波数側の共振周波数frmLについては式10を解くことにより式11で示され、高周波数側の共振周波数frmHについては式12を解くことにより式13で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 式11及び式13より、図12Bの右下グラフに示すように、この場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2と等しくなり、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1と等しくなることが解る。
 一方、この等価回路の反共振周波数は、上記等価回路のアドミッタンスYamが0となる周波数である。よって、式14を解くことにより、この等価回路は2つの反共振周波数を有することが解る。具体的には、低周波数側の反共振周波数famL及び高周波数側の反共振周波数famHは、式15で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 上記式15に示す反共振周波数famLは、図12Bの右側の2つのグラフに示すように、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1に比べ、低周波数側へシフトし、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。一方、上記式15に示す反共振周波数famHは、図12Bの右側の2つのグラフに示すように、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2に比べ、低周波数側へシフトし、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。
 [8.3. 共振子とキャパシタとの直列回路に対して共振子が並列接続]
 次に、図12Bの構成において、共振子reso1にキャパシタが直列接続された場合の特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。すなわち、この構成では、共振子reso1とキャパシタとの直列回路に対して共振子reso2が並列接続されている。
 図12Cは、共振子reso1とキャパシタCaとの直列回路に対して共振子reso2が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。
 この等価回路の共振周波数は、上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる周波数である。よって、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、低周波数側の共振周波数frmLについては式16を解くことにより式17で示され、高周波数側の共振周波数frmHについては式18を解くことにより式19で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 式17及び式19より、図12Cの右上グラフに示すように、この場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より高周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2と等しくなることが解る。
 これに対して、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、低周波数側の共振周波数frmLについては式20を解くことにより式21で示され、高周波数側の共振周波数frmHについては式22を解くことにより式23で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
 式21及び式23より、図12Cの右下グラフに示すように、この場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2と等しくなり、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より高周波数側にシフトすることが解る。
 一方、この等価回路の反共振周波数は、上記等価回路のアドミッタンスYamが0となる周波数である。よって、式24を解くことにより、この等価回路は2つの反共振周波数を有することが解る。具体的には、低周波数側の反共振周波数famL及び高周波数側の反共振周波数famHは、式25で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
 上記式25に示す反共振周波数famL及びfamHは、図12Cの右側の2つのグラフに示すように、共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及びreso2単体の反共振周波数fa_reso2に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。具体的には、図12Cの右上グラフに示すように、fr_reso1<fr_reso2の場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より低周波数側にシフトすることが解る。これに対して、図12Cの右下グラフに示すように、fr_reso1>fr_reso2の場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より低周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトすることが解る。
 [8.4. 共振子とキャパシタとの直列回路同士が並列接続]
 次に、図12Cの構成において、共振子reso2にキャパシタが直列接続された場合の特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。すなわち、この構成では、共振子reso1とキャパシタCaとの直列回路に対して、共振子reso2とキャパシタとの直列回路が並列接続されている。
 図12Dは、共振子とキャパシタとの直列回路同士が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。
 この等価回路の共振周波数は、上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる周波数である。よって、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、低周波数側の共振周波数frmLについては式26を解くことにより式27で示され、高周波数側の共振周波数frmHについては式28を解くことにより式29で示される。なお、式26は上述した式16と同じであり、式27は上述した式17と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 式27及び式29より、図12Dの右上グラフに示すように、この場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より高周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より高周波数側にシフトすることが解る。
 これに対して、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、低周波数側の共振周波数frmLについては式30を解くことにより式31で示され、高周波数側の共振周波数frmHについては式32を解くことにより式33で示される。なお、式32は上述した式22と同じであり、式33は上述した式23と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 式31及び式33より、図12Dの右下グラフに示すように、この場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より高周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より高周波数側にシフトすることが解る。
 一方、この等価回路の反共振周波数は、上記等価回路のアドミッタンスYamが0となる周波数である。よって、式34を解くことにより、この等価回路は2つの反共振周波数を有することが解る。具体的には、低周波数側の反共振周波数famL及び高周波数側の反共振周波数famHは、式35で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 上記式35に示す反共振周波数famL及びfamHは、図12Dの右側の2つのグラフに示すように、共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及びreso2単体の反共振周波数fa_reso2に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。具体的には、図12Dの右上グラフに示すように、fr_reso1<fr_reso2の場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より低周波数側にシフトすることが解る。これに対して、図12Dの右下グラフに示すように、fr_reso1>fr_reso2の場合、低周波数側の共振周波数frmLが共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より低周波数側にシフトし、高周波数側の共振周波数frmHが共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトすることが解る。
 [8.5. 共振子とインダクタとの直列回路に対して共振子が並列接続]
 ここまで、共振子にキャパシタが接続された場合の特性について、等価回路モデルを用いて説明した。以下では、共振子にインダクタが接続された場合の特性について、等価回路モデルを用いて説明する。
 まず、図12Cの構成において、キャパシタCaがインダクタLaに置き換えられた場合(図12Eの構成を参照)の特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。すなわち、この構成では、共振子reso1とインダクタLaとの直列回路に対して共振子reso2が並列接続されている。
 図12Eは、共振子reso1とインダクタLaとの直列回路に対して共振子reso2が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。
 この等価回路の共振周波数は、上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる周波数である。よって、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、共振周波数frm1、frm2及びfrm3(ここで、frm1<frm2<frm3)は、次のように示される。具体的には、インダクタLaに関連して上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる式36を解くことにより、共振周波数frm1及びfrm3については式37で示される。また、インダクタLaに関連せず上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる式38を解くことにより、共振周波数frm2については式39で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
 式37及び式39より、図12Eの右上グラフに示すように、この場合、共振周波数frm1が共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトし、共振周波数frm2が共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2と等しくなり、共振周波数frm3が共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1及び共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より高周波数側に追加されることが解る。
 これに対して、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、共振周波数frm2及びfrm3については上記の式36を解くことにより式40で示され、共振周波数frm1については上記の式38を解くことにより式41で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
 式40及び式41より、図12Eの右下グラフに示すように、この場合、共振周波数frm1が共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2と等しくなり、その隣の共振周波数frm2が共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトするとともに、共振周波数frm3が共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2及び共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より高周波数側に追加されることが解る。
 一方、この等価回路の反共振周波数は、上記等価回路のアドミッタンスYamが0となる周波数である。よって、式42を解くことにより、この等価回路は3つの反共振周波数fam1、fam2及びfam3を有することが解る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
 なお、3つの反共振周波数fam1、fam2及びfam3の詳細な式については三次解となりなり式が複雑になるため説明を省略するが、図12Eの右側の2つのグラフに示すように、反共振周波数fam1及びfam2は、共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及びreso2単体の反共振周波数fa_reso2に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。具体的には、図12Eの右上グラフに示すように、fr_reso1<fr_reso2の場合、反共振周波数fam1が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1より低周波数側にシフトし、反共振周波数fam2が共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より低周波数側にシフトするとともに、反共振周波数fam3が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及び共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より高周波数側に追加されることが解る。これに対して、図12Eの右下グラフに示すように、fr_reso1>fr_reso2の場合、反共振周波数fam1が共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より低周波数側にシフトし、反共振周波数fam2が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1より低周波数側にシフトするとともに、反共振周波数fam3が共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2及び共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1より高周波数側に追加されることが解る。
 [8.6. 共振子とインダクタとの直列回路同士が並列接続]
 次に、図12Dの構成において、キャパシタCa及びCbの各々がインダクタLa及びLbに置き換えられた場合(図12Fの構成を参照)の特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。すなわち、この構成では、共振子reso1とインダクタLaとの直列回路に対して、共振子reso2とインダクタLbとの直列回路が並列接続されている。
 図12Fは、共振子とインダクタとの直列回路同士が並列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。
 この等価回路の共振周波数は、上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる周波数である。よって、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より低い場合(fr_reso1<fr_reso2の場合)、共振周波数frm1、frm2、frm3及びfrm4(ここで、frm1<frm2<frm3<frm4)は、次のように示される。具体的には、インダクタLaに関連して上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる式43を解くことにより、共振周波数frm1及びfrm3については式44で示される。また、インダクタLbに関連して上記等価回路のインピーダンスZrmが0となる式45を解くことにより、共振周波数frm2及びfrm4については式46で示される。なお、式43は上述した式36と同じであり、式44は上述した式37と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000046
 式44及び式46より、図12Fの右上グラフに示すように、この場合、最も低周波数側の共振周波数frm1が共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトし、その隣の共振周波数frm2が共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より低周波数側にシフトすることが解る。さらに、共振周波数frm3及びfrm4が共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1及び共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より高周波数側に追加されることが解る。
 これに対して、共振子reso1の共振周波数fr_reso1が共振子reso2の共振周波数fr_reso2より高い場合(fr_reso1>fr_reso2の場合)、共振周波数frm2及びfrm4については上記の式43を解くことにより式47で示され、共振周波数frm1及びfrm3については上記の式45を解くことにより式48で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000048
 式47及び式48より、図12Fの右下グラフに示すように、この場合、最も低周波数側の共振周波数frm1が共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2より低周波数側にシフトし、その隣の共振周波数frm2が共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より低周波数側にシフトすることが解る。さらに、共振周波数frm3及びfrm4が共振子reso2単体の共振周波数fr_reso2及び共振子reso1単体の共振周波数fr_reso1より高周波数側に追加されることが解る。
 一方、この等価回路の反共振周波数は、上記等価回路のアドミッタンスYamが0となる周波数である。よって、式49を解くことにより、この等価回路は3つの反共振周波数fam1、fam2及びfam3を有することが解る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000049
 なお、3つの反共振周波数fam1、fam2及びfam3の詳細な式については三次解となりなり式が複雑になるため説明を省略するが、図12Fの右側の2つのグラフに示すように、反共振周波数fam1及びfam2は、共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及びreso2単体の反共振周波数fa_reso2に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。具体的には、図12Fの右上グラフに示すように、fr_reso1<fr_reso2の場合、反共振周波数fam1が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1より低周波数側にシフトし、反共振周波数fam2が共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より低周波数側にシフトするとともに、反共振周波数fam3が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及び共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より高周波数側に追加されることが解る。これに対して、図12Fの右下グラフに示すように、fr_reso1>fr_reso2の場合、反共振周波数fam1が共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より低周波数側にシフトし、反共振周波数fam2が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1より低周波数側にシフトするとともに、反共振周波数fam3が共振子reso1単体の反共振周波数fa_reso1及び共振子reso2単体の反共振周波数fa_reso2より高周波数側に追加されることが解る。
 [8.7. 共振解析に基づく特性説明]
 以上説明した共振解析に基づき、上述したフィルタ22A、22D、22E及び22Fにおいて、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えに応じて並列腕回路の共振周波数あるいは反共振周波数が切り替わることが説明される。
 (i)フィルタ22Aについて
 例えば、フィルタ22Aにおいて、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p1と並列腕共振子22p2とが並列接続された構成となる。よって、この場合、並列腕回路120Aの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1及びreso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1>fr_reso2の場合と同様に説明される(図12B参照)。つまり、並列腕回路120Aにおける並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1>fr_reso2の場合の共振子reso2及び共振子reso1に相当する。具体的には、低周波数側の共振周波数frp1onは上記の式11によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2onは上記の式13によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1onは上記の式15のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2onは上記の式15のfamHによって説明される。
 一方、フィルタ22Aにおいて、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p2とキャパシタ22Cとの直列回路に対して並列腕共振子22p1が並列接続された構成となる。よって、この場合、並列腕回路120Aの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1とキャパシタCaとの直列回路に対して共振子reso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1>fr_reso2の場合と同様に説明される(図12C参照)。つまり、並列腕回路120Aにおける並列腕共振子22p1、並列腕共振子22p2及びキャパシタ22Cは、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1>fr_reso2の場合の共振子reso2、共振子reso1及びキャパシタCaに相当する。具体的には、低周波数側の共振周波数frp1offは上記の式21によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2offは上記の式23によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1offは上記の式25のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2offは上記の式25のfamHによって説明される。
 したがって、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける高周波数側の共振周波数と低周波数側の反共振周波数とが、共に、低周波数側または高周波数側にシフトされる。そのため、フィルタ22Aによれば、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端の周波数と通過帯域高域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。
 (ii)フィルタ22Dについて
 また、例えば、フィルタ22Dにおいて、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Dは、並列腕共振子22p1と並列腕共振子22p2とが並列接続された構成となる。よって、この場合、並列腕回路120Dの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1及びreso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12B参照)。つまり、並列腕回路120Dにおける並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1及び共振子reso2に相当する。具体的には、低周波数側の共振周波数frp1onは上記の式7によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2onは上記の式9によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1onは上記の式15のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2onは上記の式15のfamHによって説明される。
 一方、フィルタ22Dにおいて、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Dは、並列腕共振子22p1とキャパシタ22Cとの直列回路に対して並列腕共振子22p2が並列接続された構成となる。よって、並列腕回路120Dの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1とキャパシタCaとの直列回路に対して共振子reso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12C参照)。つまり、並列腕回路120Dにおける並列腕共振子22p1、並列腕共振子22p2及びキャパシタ22Cは、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1、共振子reso2及びキャパシタCaに相当する。具体的には、並列腕回路120Dについて、低周波数側の共振周波数frp1offは上記の式17によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2offは上記の式19によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1offは上記の式25のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2offは上記の式25のfamHによって説明される。
 したがって、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Dにおける低周波数側の共振周波数と低周波数側の反共振周波数とが、共に、低周波数側または高周波数側にシフトされる。そのため、フィルタ22Dによれば、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端の周波数と通過帯域低域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。
 (iii)フィルタ22Eについて
 また、例えば、フィルタ22Eにおいて、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンの場合、並列腕回路120Eは、並列腕共振子22p1と並列腕共振子22p2とが並列接続された構成となる。よって、この場合、並列腕回路120Eの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1及びreso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12B参照)。つまり、並列腕回路120Eにおける並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1及び共振子reso2に相当する。具体的には、低周波数側の共振周波数frp1onは上記の式7によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2onは上記の式9によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1onは上記の式15のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2onは上記の式15のfamHによって説明される。
 一方、フィルタ22Eにおいて、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合、並列腕回路120Eは、並列腕共振子22p1とキャパシタ22C1との直列回路に対して、並列腕共振子22p2とキャパシタ22C2との直列回路が並列接続された構成となる。よって、並列腕回路120Eの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1とキャパシタCaとの直列回路に対して、共振子reso2とキャパシタCbとの直列回路が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12D参照)。つまり、並列腕回路120Eにおける並列腕共振子22p1、並列腕共振子22p2、キャパシタ22C1及びキャパシタ22C1は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1、共振子reso2、キャパシタCa及びキャパシタCbに相当する。具体的には、並列腕回路120Eについて、低周波数側の共振周波数frp1offは上記の式27によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2offは上記の式29によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1offは上記の式35のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2offは上記の式35のfamHによって説明される。
 したがって、スイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Eにおける低周波数側の共振周波数及び高周波数側の共振周波数と低周波数側の反共振周波数とが、共に、低周波数側または高周波数側にシフトされる。そのため、フィルタ22Eによれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、中心周波数を切り替えることができる。
 (iv)フィルタ22Fについて
 また、例えば、フィルタ22Fにおいて、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Fは、並列腕共振子22p1と並列腕共振子22p2とが並列接続された構成となる。よって、この場合、並列腕回路120Fの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1及びreso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1>fr_reso2の場合と同様に説明される(図12B参照)。つまり、並列腕回路120Eにおける並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1及び共振子reso2に相当する。具体的には、低周波数側の共振周波数frp1onは上記の式11によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2onは上記の式13によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1onは上記の式15のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2onは上記の式15のfamHによって説明される。
 一方、フィルタ22Fにおいて、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Fは、並列腕共振子22p2とインダクタ22Lとの直列回路に対して並列腕共振子22p1が並列接続された構成となる。よって、この場合、並列腕回路120Fの共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1とインダクタLaとの直列回路に対して共振子reso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1>fr_reso2の場合と同様に説明される(図12E参照)。つまり、並列腕回路120Fにおける並列腕共振子22p1、並列腕共振子22p2及びインダクタ22Lは、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso2、共振子reso1及びインダクタ22Laに相当する。具体的には、最も低周波数の共振周波数は上記の式41によって説明され、2番目に低周波数の共振周波数は上記の式40のfrm2によって説明される。また、反共振周波数は上記の式42を解くことにより説明される。
 したがって、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Fにおける高周波数側の共振周波数と低周波数側の反共振周波数とが、共に、低周波数側または高周波数側にシフトされる。そのため、フィルタ22Fによれば、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端の周波数と通過帯域高域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。
 (v)フィルタ22Dにおいてキャパシタに代わりインダクタを設けた構成について
 また、例えば、フィルタ22Dにおいてキャパシタ22Cに代わりインダクタを設けた構成については、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路の共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1及びreso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12B参照)。つまり、当該並列腕回路における並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1及び共振子reso2に相当する。よって、低周波数側の共振周波数frp1onは上記の式7によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2onは上記の式9によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1onは上記の式15のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2onは上記の式15のfamHによって説明される。
 一方、この構成において、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路は、並列腕共振子22p1とインダクタとの直列回路に対して並列腕共振子22p2が並列接続された構成となる。よって、当該並列腕回路の共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1とインダクタLaとの直列回路に対して共振子reso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1>fr_reso2の場合と同様に説明される(図12E参照)。つまり、当該並列腕回路における並列腕共振子22p1、並列腕共振子22p2及びインダクタは、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1、共振子reso2及びインダクタLaに相当する。具体的には、当該並列腕回路について、最も低周波数の共振周波数は上記の式37のfrm1によって説明され、2番目に低周波数の共振周波数は上記の式39によって説明され、最も高周波数の共振周波数は上記の式37のfrm3によって説明される。また、反共振周波数は上記の式42を解くことにより説明される。また、当該並列腕回路について、共振解析による式は省略したが、反共振周波数は3つとなる。
 したがって、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、通過帯域低域側の減衰極を構成する並列腕回路120Dの共振周波数と、通過帯域を構成する並列腕回路120Dの反共振周波数とが、共に、低周波数側または高周波数側にシフトされる。そのため、フィルタ22Dにおいてキャパシタ22Cに代わりインダクタを設けた構成によれば、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端の周波数と通過帯域低域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。
 (vi)フィルタ22Eにおいてキャパシタに代わりインダクタを設けた構成について
 また、例えば、フィルタ22Eにおいてキャパシタ22C1及び22C2に代わりインダクタを設けた構成については、スイッチ22SW1及び22SW2がオンの場合、並列腕回路の共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1及びreso2が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12B参照)。つまり、当該並列腕回路における並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1及び共振子reso2に相当する。よって、低周波数側の共振周波数frp1onは上記の式7によって説明され、高周波数側の共振周波数frp2onは上記の式9によって説明される。また、低周波数側の反共振周波数fap1onは上記の式15のfamLによって説明され、高周波数側の反共振周波数fap2onは上記の式15のfamHによって説明される。
 一方、この構成において、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合、並列腕回路は、並列腕共振子22p1とインダクタとの直列回路に対して並列腕共振子22p2とインダクタとの直列回路が並列接続された構成となる。よって、当該並列腕回路の共振周波数及び反共振周波数は、共振子reso1とインダクタLaとの直列回路に対して共振子reso2とインダクタLbとの直列回路が並列に接続された等価回路モデルにおけるfr_reso1<fr_reso2の場合と同様に説明される(図12F参照)。つまり、当該並列腕回路における並列腕共振子22p1、並列腕共振子22p2、並列腕共振子22p1に直列接続されたインダクタ及び並列腕共振子22p2に直列接続されたインダクタは、それぞれ、当該等価回路モデルにおいてfr_reso1<fr_reso2の場合の共振子reso1、共振子reso2、インダクタLa及びインダクタLbに相当する。具体的には、当該並列腕回路について、最も低周波数の共振周波数は上記の式44のfrm1によって説明され、2番目に低周波数の共振周波数は上記の式46のfrm2によって説明される。また、反共振周波数は上記の式49を解くことにより説明される。
 したがって、スイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフの切り替えによって、通過帯域低域側の減衰極を構成する並列腕回路の共振周波数と、通過帯域を構成する並列腕回路の反共振周波数と、通過帯域高域側の減衰極を構成する並列腕回路の共振周波数とが、共に、低周波数側または高周波数側にシフトされる。そのため、フィルタ22Eにおいてキャパシタ22C1及び22C2に代わりインダクタを設けた構成によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数と、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数と、の双方を切り替えることが可能となる。
 [9. 比帯域幅の関係]
 また、上記説明した弾性波共振子構造を有する直列腕共振子22sと並列腕共振子22p1及び22p2は、直列腕共振子22sの比帯域幅が並列腕共振子22p1及び22p2(第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子)のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅がよりも狭くてもよい。ここで、比帯域幅とは、共振子について、反共振周波数faと共振周波数frとの周波数差fa-frを当該共振周波数frで除した値(fa-fr)/fr(またはその百分率)として定義される。
 これによれば、通過帯域を構成する並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と、通過帯域低域側の減衰極を構成する並列腕回路の低周波数側の共振周波数と、の周波数差を大きくするとともに、通過帯域高域側の減衰極を構成する並列腕回路の高周波数側の共振周波数と、通過帯域を構成する並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と、の周波数差を大きくすることができるため、通過帯域幅を広くすることができる。
 比帯域幅は、例えば、次のように調整される。
 図13は、実施の形態1における弾性表面波共振子の電極構造(図4A及び図4B)を構成する第1調整膜の膜厚と弾性表面波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。また、図14は、第1調整膜(Ksaw調整膜122)の膜厚と弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数、及び比帯域幅との関係を表すグラフである。図13には、図4Bに示された第1調整膜の膜厚を変化させた場合の弾性表面波共振子のインピーダンスの周波数特性が示されている。なお、このとき、圧電性を有する基板101としては、-10°YカットLiNbO基板を用い、IDT電極121の膜厚を400nmとした。また、図14の上段には、第1調整膜の膜厚と共振周波数frとの関係が示されており、図14の中段には、第1調整膜の膜厚と反共振周波数faとの関係が示されており、図14の下段には、第1調整膜の膜厚と、比帯域幅BWRとの関係が示されている。
 図13に示すように、第1調整膜の膜厚を変化させると、反共振周波数faは殆ど動かず、共振周波数frがシフトする。より具体的には、図14に示すように、第1調整膜の膜厚を厚くするほど共振周波数frは高周波数側へシフトし、比帯域幅BWRは小さくなる。つまり、弾性表面波共振子の比帯域幅を第1調整膜の膜厚調整により設定することが可能となる。
 以上の結果より、直列腕共振子22sの比帯域幅を並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅よりも狭くする構成として、直列腕共振子22sに第1調整膜を形成する構成が挙げられる。具体的には、(1)並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子のIDT電極における第1調整膜を、直列腕共振子22sのIDT電極における第1調整膜よりも薄くする、または、(2)並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子のIDT電極に第1調整膜を形成しない、が挙げられる。
 これによれば、直列腕共振子22sの比帯域幅を並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅よりも狭く設定することができる。
 図15は、電極構造を構成する第2調整膜(保護層103及び104)の膜厚と弾性表面波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。また、図16は、第2調整膜の膜厚と弾性表面波共振子の共振周波数、反共振周波数、及び比帯域幅との関係を表すグラフである。図15には、図4Bに示された第2調整膜の膜厚を変化させた場合の弾性表面波共振子の共振インピーダンスの周波数特性が示されている。なお、このとき、圧電性を有する基板101としては、-10°YカットLiNbO基板を用い、IDT電極膜厚を400nmとした。また、図16の上段には、第2調整膜の膜厚と共振周波数frとの関係が示されており、図16の中段には、第2調整膜の膜厚と反共振周波数faとの関係が示されており、図16の下段には、第2調整膜の膜厚と、比帯域幅BWRとの関係が示されている。
 図15に示すように、第2調整膜の膜厚を変化させると、反共振周波数fa及び共振周波数frがシフトする。より具体的には、図16に示すように、第2調整膜の膜厚を厚くするほど共振周波数frは高周波数側へシフトし、かつ、反共振周波数faは低周波数側へシフトするため、比帯域幅BWRは小さくなる。つまり、弾性表面波共振子の比帯域幅を第2調整膜の膜厚調整により設定することが可能となる。
 以上の結果より、直列腕共振子22sの比帯域幅を並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅よりも狭くする構成として、直列腕共振子22sのIDT電極を覆う第2調整膜を、並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子のIDT電極を覆う第2調整膜より厚くする構成が挙げられる。具体的には、(1)直列腕共振子22sのIDT電極における第2調整膜を、少なくとも1つの並列腕共振子のIDT電極における第2調整膜よりも薄くする、または、(2)直列腕共振子22sのIDT電極に第2調整膜を形成しない、が挙げられる。
 これによれば、直列腕共振子22sの比帯域幅を並列腕共振子22p1及び22p2のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅よりも狭く設定することができる。このような比帯域幅の設定により、通過帯域高域側の急峻度を向上することができる。
 以上より、第1調整膜及び第2調整膜は、要求されるフィルタ特性に応じて適宜設定されればよい。具体的には、例えば、第2調整膜は周波数温度特性及び耐湿性を高めるなどの機能も有するため、要求されるフィルタに必要な周波数温度特性及び耐湿性を考慮して設定し、比帯域幅の調整は、主として第1調整膜の有無及び膜厚によって決定すればよい。
 (実施の形態2)
 上記実施の形態1では、1つの直列腕回路と1つの並列腕回路とで構成されるラダー型のフィルタ構造を例に説明した。しかし、同様の技術は、1以上の直列腕回路と複数の並列腕回路とで構成されるラダー型のフィルタ構造についても適用することもできる。そこで、本実施の形態では、このようなフィルタ構造を有するフィルタについて説明する。
 図17は、実施の形態2に係るフィルタ22Gの回路構成図である。
 同図に示すフィルタ22Gは、直列腕共振子221s、222s、223s及び2224sと、並列腕共振子(第1並列腕共振子)221p1及び222p1と、並列腕共振子(第2並列腕共振子)221p2及び222p2と、並列腕共振子223pとを備える高周波フィルタ回路である。ここで、並列腕共振子221p2の共振周波数は並列腕共振子221p1の共振周波数よりも高く、並列腕共振子222p2の共振周波数は並列腕共振子222p1の共振周波数よりも高い。さらに、並列腕共振子221p2の反共振周波数は並列腕共振子221p1の反共振周波数よりも高く、並列腕共振子222p2の反共振周波数は並列腕共振子222p1の反共振周波数よりも高い。
 フィルタ22Gは、さらに、通過特性を可変させるためのキャパシタ221C1、221C2、222C1及び222C2と、スイッチ(スイッチ素子)221SW1、221SW2、222SW1及び222SW2とを備える。また、フィルタ22Gは、さらに、キャパシタ223Cを備える。
 キャパシタ221C1及びスイッチ221SW1は互いに並列接続されて並列腕共振子221p1に直列接続され、キャパシタ221C2及びスイッチ221SW2は互いに並列接続されて並列腕共振子221p2に直列接続されている。また、キャパシタ222C1及びスイッチ222SW1は互いに並列接続されて並列腕共振子222p1に直列接続され、キャパシタ222C2及びスイッチ222SW2は互いに並列接続されて並列腕共振子222p2に直列接続されている。また、キャパシタ223Cは並列腕共振子223pに直列接続されている。
 このように構成されたフィルタ22Gにおいて、並列腕共振子221p1及び221p2とキャパシタ221C1及び221C2とスイッチ221SW1及び221SW2とは、1つの並列腕回路121Gを構成する。また、並列腕共振子222p1及び222p2とキャパシタ222C1及び222C2とスイッチ222SW1及び222SW2とは、1つの並列腕回路122Gを構成する。また、並列腕共振子223pとキャパシタ223Cとは、1つの並列腕回路123Gを構成する。また、直列腕共振子221s、222s、223s及び2224sの各々は、直列腕回路を構成する。また、キャパシタ221C1とスイッチ221SW1、キャパシタ221C2とスイッチ221SW2、キャパシタ222C1とスイッチ222SW1、キャパシタ222C2とスイッチ222SW2の各々は、周波数可変回路を構成する。つまり、フィルタ22Gは、4つの直列腕回路と3つの並列腕回路121G、122G及び123Gとで構成されるラダー型のフィルタ構造を有している。
 ここで、並列腕回路121G及び122Gは、実施の形態1における並列腕回路(特には並列腕回路120E)と同様の構成を有する。したがって、本実施の形態に係るフィルタ22Gは、実施の形態1と同様の効果を奏する。
 また、本実施の形態に係るフィルタ22Gによれば、並列腕回路121G及び122Gのそれぞれが、第1並列腕共振子(本実施の形態では並列腕共振子221p1及び222p1)及び第2並列腕共振子(本実施の形態では並列腕共振子221p2及び222p2)とスイッチ素子(本実施の形態では221SW1、221SW2、222SW1及び222SW2)とを有する。
 これにより、少なくとも2つの並列腕回路121G及び122Gの各々が上記説明した周波数可変回路を有するため、フィルタ22G全体の通過特性をより細かく調整することが可能となる。したがって、当該少なくとも2つの並列腕回路121G及び122Gの各々においてスイッチ素子のオン及びオフが適宜選択されることにより、適切な帯域に切り替えることができる。また、フィルタ22Gは、ラダー型のフィルタ構造を構成する並列腕回路が複数(ここでは3つ)設けられていることにより、減衰量(阻止域減衰量)を向上することができる。
 なお、このようなフィルタは、上記説明した周波数可変回路を有する少なくとも2つの並列腕回路を含む複数の並列腕回路と、少なくとも1つの直列腕回路と、で構成されていればよい。このため、並列腕回路の個数及び直列腕回路の個数は、上記の個数に限定されず、例えば、並列腕回路の個数は、3つに限らず、2つもしくは4つ以上であってもかまわない。
 また、本実施の形態では、並列腕回路123Gは、共振周波数及び反共振周波数を可変できない構成であったが、実施の形態1における並列腕回路と同様に、共振周波数及び反共振周波数を可変できる構成にしてもかまわない。つまり、フィルタ22Gを構成する全ての並列腕回路(本実施の形態では並列腕回路121G~123G)を、実施の形態1における並列腕回路と同様の構成としてもかまわない。このとき、全ての並列腕回路が同じ構成(例えば、並列腕回路120Eと同様の構成)であってもよいし、任意の並列腕回路が他の段の並列腕回路と異なる構成(例えば、並列腕回路120Dと同様の構成)であってもよい。
 (実施の形態3)
 上記実施の形態1及び2では、ラダー型のフィルタ構造を例に説明した。しかし、同様の技術は、縦結合型のフィルタ構造を有するフィルタについても適用することもできる。そこで、本実施の形態では、このようなフィルタ構造を有するフィルタについて説明する。
 図18は、実施の形態3に係るフィルタ22Hの回路構成図である。
 同図に示すように、フィルタ22Hは、直列腕共振子221s、222s及び223sと、並列腕共振子(第1並列腕共振子)221p1と、並列腕共振子(第2並列腕共振子)221p2と、縦結合共振器250とを備える高周波フィルタ回路である。ここで、並列腕共振子221p2の共振周波数は並列腕共振子221p1の共振周波数よりも高い。
 フィルタ22Gは、さらに、通過特性を可変させるためのキャパシタ221Cとスイッチ(スイッチ素子)221SWとを備える。キャパシタ221C及びスイッチ221SWは互いに並列接続されて並列腕共振子221p2に直列接続されている。
 つまり、フィルタ22Hは、実施の形態1に係るラダー型のフィルタ構造(特にはフィルタ22A)に縦結合共振器250が付加されたフィルタである。
 縦結合共振器250は、入出力端子22mと入出力端子22nとの間に配置された縦結合型フィルタ回路である。本実施の形態では、縦結合共振器250は、ラダー型のフィルタ構造の入出力端子22m側に配置されており、5つのIDTとその両端に配置された反射器とで構成されている。なお、縦結合共振器250が配置される位置は、ラダー型のフィルタ構造と入出力端子22mとの間に限らず、例えば、入出力端子22nとラダー型のフィルタ構造との間であってもかまわない。
 以上のように構成されたフィルタ22H(高周波フィルタ回路)によれば、実施の形態1における並列腕回路(特には並列腕回路120A)と同様の構成を有する。したがって、本実施の形態に係るフィルタ22Hは、実施の形態1と同様の効果を奏する。
 また、本実施の形態に係るフィルタ22Hによれば、縦結合共振器250が付加されることにより、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。なお、本実施の形態では、ラダー型のフィルタ構造に縦結合共振器250が付加されていたが、当該ラダー型のフィルタ構造を構成する直列腕回路は設けられていなくてもかまわない。つまり、縦結合共振器250は、入出力端子22nと入出力端子22mとの間に接続された直列腕回路であり、フィルタ22Hは、縦結合共振器250と並列腕回路とで構成されていてもよい。
 (実施の形態4)
 上記実施の形態1~3に係る高周波フィルタ回路は、複数の高周波フィルタ回路を有するマルチプレクサの少なくとも1つの高周波フィルタ回路に適用することができる。そこで、本実施の形態では、このようなマルチプレクサについて、実施の形態1~3に係る高周波フィルタ回路を送信側フィルタ及び受信側フィルタに適用したデュプレクサを例に説明する。
 図19は、実施の形態4に係るデュプレクサ22Jの回路構成図である。同図に示されたデュプレクサ22Jは、受信側フィルタとして実施の形態3に係るフィルタ22Hを備え、送信側フィルタとして実施の形態2に係るフィルタ22Gを備える。つまり、フィルタ22Hは、アンテナ共通端子110と受信端子120との間に接続され、フィルタ22Gは、アンテナ共通端子110と送信端子130との間に接続される。これにより、デュプレクサ22Jは、送信側の通過帯域及び受信側の通過帯域のいずれについても、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域を切り替えることが可能となる。
 以上のように、本実施の形態に係るマルチプレクサ(ここではデュプレクサ22J)によれば、上記実施の形態1~3に係る高周波フィルタ回路(ここではフィルタ22G及び22H)を備えることにより、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ通過帯域を切り替えることが可能となる。よって、要求される通過帯域ごとに個別の高周波フィルタ回路を設ける構成に比べて、高周波フィルタ回路の個数を削減できるので、小型化することができる。
 なお、実施の形態1~3に係る高周波フィルタ回路を備えるマルチプレクサとしては、デュプレクサに限らず、例えば3つの高周波フィルタ回路を備えるトリプレクサ等であってもかまわない。また、マルチプレクサは、送信側フィルタと受信側フィルタとを備える構成に限らず、複数の受信側フィルタ、または、複数の送信側フィルタを備える構成であってもかまわない。
 また、マルチプレクサは、複数のフィルタの少なくとも1つに実施の形態1~3に係る高周波フィルタ回路が適用されていればよく、例えば通過帯域を切り替えられないフィルタを備えてもかまわない。すなわち、マルチプレクサを構成する複数の高周波フィルタ回路は、上述した周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路と、上述した周波数回路を有さない高周波フィルタ回路と、を含んでもかまわない。
 このように構成されたマルチプレクサは、次のように構成されていてもよい。すなわち、周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路は、弾性波共振子で構成されていてもよい。また、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路を構成する並列腕共振子22p1及び22p2の少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅は、周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を構成する弾性波共振子の比帯域幅より広くてもよい。
 これに関し、周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路の多くは、3GPPで規定されるバンドに対し、1つのバンドに対応している。一方、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路は、複数のバンドに対応することができる。具体的には、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路においてスイッチ素子がオンの場合、並列腕共振子22p1の反共振周波数と共振周波数の周波数差(第1帯域幅)に比べて、並列腕共振子22p1を含む並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と当該並列腕回路の低周波数側の共振周波数との周波数差(第2帯域幅)、及び、当該並列腕回路の高周波数側の共振周波数と当該並列腕回路の低周波数側の反共振周波数との周波数差(第3帯域幅)はいずれも狭くなる。
 さらに、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路においてスイッチ素子がオフの場合、第2帯域幅及び第3帯域幅のいずれか一方はさらに狭くなり、スイッチ素子のオン及びオフによって切り替えられる当該並列腕回路の共振周波数または反共振周波数の周波数可変幅は、第2帯域幅及び第3帯域幅のいずれか一方の帯域幅より狭い。
 そのため、第1並列腕共振子の比帯域幅を、周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を構成する弾性波共振子の比帯域幅より広くすることで、周波数可変幅を広くすることができ、対応するバンド数を増やすことができる。
 なお、マルチプレクサを構成する複数の高周波フィルタ回路の各々は、一方の端子が直接的あるいは接続回路を介して間接的にアンテナ共通端子等の共通端子に接続されていればよい。例えば、接続回路は、移相器、複数の高周波フィルタ回路の少なくとも1つを選択するスイッチ、または、サーキュレータ等である。
 (実施の形態5)
 以上の実施の形態1~4で説明した高周波フィルタ回路及びマルチプレクサは、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路2よりも、さらに使用バンド数が多いシステムに対応する高周波フロントエンド回路に適用することもできる。そこで、本実施の形態では、このような高周波フロントエンド回路について説明する。
 図20は、実施の形態5に係る高周波フロントエンド回路2Lの構成図である。
 同図に示すように、高周波フロントエンド回路2Lは、アンテナ端子ANTと送信端子Tx1及びTx2ならびに受信端子Rx1及びRx2を備え、アンテナ端子ANT側から順に、複数のスイッチにより構成されるスイッチ群210と、複数のフィルタにより構成されるフィルタ群220と、送信側スイッチ231及び232ならびに受信側スイッチ251、252及び253と、送信増幅回路241及び242ならびに受信増幅回路261及び262とを備える。
 スイッチ群210は、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって、アンテナ端子ANTと所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、複数のSPST型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ端子ANTと接続される信号経路は1つに限らず、複数であってもかまわない。つまり、高周波フロントエンド回路2Lは、キャリアアグリゲーションに対応してもかまわない。
 フィルタ群220は、例えば次の帯域を通過帯域に有する複数のフィルタ(デュプレクサを含む)によって構成される。具体的には、当該帯域は、(i)Band12の送信帯域、(ii)Band13の送信帯域、(iii)Band14の送信帯域、(iv)Band27(またはBand26)の送信帯域、(v)Band29及びBand14(またはBand12、Band67及びBand13)の受信帯域、(vi-Tx)Band68及びBand28a(またはBand68及びBand28b)の送信帯域、(vi-Rx)Band68及びBand28a(またはBand68及びBand28b)の受信帯域、(vii-Tx)Band20の送信帯域、(vii-Rx)Band20の受信帯域、(viii)Band27(またはBand26)の受信帯域、(ix-Tx)Band8の送信帯域、ならびに、(ix-Rx)Band8の受信帯域、である。
 送信側スイッチ231は、ローバンド側の複数の送信側信号経路に接続された複数の選択端子と送信増幅回路241に接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。送信側スイッチ232は、ハイバンド側の複数の送信側信号経路に接続された複数の選択端子と送信増幅回路242に接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。これら送信側スイッチ231及び232は、フィルタ群220の前段(ここでは送信側信号経路における前段)に設けられ、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって接続状態が切り替えられるスイッチ回路である。これにより、送信増幅回路241及び242で増幅された高周波信号(ここでは高周波送信信号)は、フィルタ群220の所定のフィルタを介してアンテナ端子ANTからアンテナ素子1(図1参照)に出力される。
 受信側スイッチ251は、ローバンド側の複数の受信側信号経路に接続された複数の選択端子と受信増幅回路261に接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。受信側スイッチ252は、所定のバンド(ここではBand20)の受信側信号経路に接続された共通端子と、受信側スイッチ251の共通端子及び受信側スイッチ252の共通端子に接続された2つの選択端子とを有するスイッチ回路である。受信側スイッチ253は、ハイバンド側の複数の受信側信号経路に接続された複数の選択端子と受信増幅回路262に接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。これら受信側スイッチ251~253は、フィルタ群220の後段(ここでは受信側信号経路における後段)に設けられ、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって接続状態が切り替えられる。これにより、アンテナ端子ANTに入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)は、フィルタ群220の所定のフィルタを介して、受信増幅回路261及び262で増幅されて、受信端子Rx1及びRx2からRFIC3(図1参照)に出力される。なお、ローバンドに対応するRFICとハイバンドに対応するRFICとが個別に設けられていてもかまわない。
 送信増幅回路241は、ローバンドの高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプであり、送信増幅回路242は、ハイバンドの高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプである。
 受信増幅回路261は、ローバンドの高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプであり、受信増幅回路262は、ハイバンドの高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプである。
 このように構成された高周波フロントエンド回路2Lは、(iv)Band27(またはBand26)の送信帯域を通過帯域に有するフィルタとして、実施の形態1に係るフィルタ22Aを備える。つまり、当該フィルタは、制御信号にしたがって、通過帯域を、Band27の送信帯域とBand26の送信帯域とで切り替える。
 また、高周波フロントエンド回路2Lは、(vi-Tx)Band68及びBand28a(またはBand68及びBand28b)の送信帯域を通過帯域に有する送信フィルタとして、実施の形態1の変形例1に係るフィルタ22Dを備え、(vi-Rx)Band68及びBand28a(またはBand68及びBand28b)の受信帯域を通過帯域に有する受信フィルタとして、実施の形態1の変形例2に係るフィルタ22Eを備える。つまり、当該送信フィルタ及び当該受信フィルタによって構成されるデュプレクサは、制御信号にしたがって、通過帯域を、Band68及びBand28aの送信帯域及び受信帯域とBand68及びBand28bの送信帯域及び受信帯域とで切り替える。
 また、高周波フロントエンド回路2Lは、(viii)Band27(またはBand26)の受信帯域を通過帯域に有するフィルタとして、実施の形態1の変形例1に係るフィルタ22Dを備える。つまり、当該フィルタは、制御信号にしたがって、通過帯域を、Band27の送信帯域とBand26の送信帯域とで切り替える。
 以上のように構成された高周波フロントエンド回路2Lによれば、上記実施の形態1~3に係るフィルタ22A、22D及び22E(高周波フィルタ回路)を備えることにより、バンドごとにフィルタを設ける場合に比べてフィルタの個数を削減できるため、小型化することができる。
 また、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路2Lによれば、フィルタ群220(複数の高周波フィルタ回路)の前段または後段に設けられた送信側スイッチ231及び232ならびに受信側スイッチ251~253(スイッチ回路)を備える。これにより、高周波信号が伝達される信号経路の一部を共通化することができる。よって、例えば、複数の高周波フィルタ回路に対応する送信増幅回路241及び242あるいは受信増幅回路261及び262(増幅回路)を共通化することができる。したがって、高周波フロントエンド回路2Lの小型化及び低コスト化が可能となる。
 なお、送信側スイッチ231及び232ならびに受信側スイッチ251~253は、少なくとも1つが設けられていればよい。また、送信側スイッチ231及び232の個数、ならびに、受信側スイッチ251~253の個数は、上記説明した個数に限らず、例えば、1つの送信側スイッチと1つの受信側スイッチとが設けられていてもかまわない。また、送信側スイッチ及び受信側スイッチの選択端子等の個数も、本実施の形態に限らず、それぞれ2つであってもかまわない。
 (その他の実施の形態)
 以上、本発明の実施の形態に係る高周波フィルタ回路、マルチプレクサ及び高周波フロントエンド回路について、実施の形態1~5及び変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。上記実施の形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波フィルタ回路、マルチプレクサ及び高周波フロントエンド回路を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
 例えば、上述した高周波フロントエンド回路2とRFIC3(RF信号処理回路)とを備える通信装置4も本発明に含まれる。このような通信装置4によれば、マルチバンドに対応する通信装置4において、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、要求される周波数仕様に応じて通過帯域及び減衰極の周波数を切り替えることができる。
 また、例えば、並列腕回路は、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子を含む複数の並列腕共振子を有していればよく、並列腕共振子の個数は3以上であってもかまわない。
 また、例えば、並列腕回路は、直列腕共振子22sの入出力端子22m側のノードと接続されていなくてもよく、直列腕共振子22sの入出力端子22n側のノードと接続されていてもかまわない。
 また、直列腕共振子単体での共振周波数と反共振周波数との周波数間隔(直列腕共振子の共振子帯域幅)と、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子単体での共振周波数と反共振周波数との周波数間隔(並列腕共振子の共振子帯域幅)との大小関係は特に限定されない。ただし、周波数可変幅を拡大する観点からは、並列腕共振子と直列腕共振子とで共振子帯域幅が略等しい、もしくは、並列腕共振子が直列腕共振子よりも共振子帯域幅が広いことが好ましい。ここで、「略等しい」とは、完全に等しいことだけでなく、実質的に等しいことも含まれる。なお、このことは、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の一方(例えば、インピーダンス素子と直列接続されている並列腕共振子)についてのみ成立していてもかまわないし、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の双方について成立していてもかまわない。
 また、上記説明した直列腕共振子、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子の各々は、1つの共振子に限らず、1つの共振子が分割された複数の分割共振子によって構成されていてもかまわない。
 また、例えば、制御部は、RFIC3(RF信号処理回路)の外部に設けられていてもよく、例えば、高周波フロントエンド回路に設けられていてもかまわない。つまり、高周波フロントエンド回路は、上記説明した構成に限らず、周波数可変回路を有する高周波フィルタ回路と、当該周波数可変回路のスイッチ素子のオン及びオフを制御する制御部と、を備えてもかまわない。このように構成された高周波フロントエンド回路によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、要求される周波数仕様に応じて通過帯域を切り替えることができる。
 また、上記説明したインピーダンス可変回路を有する高周波フィルタ回路は、TDD(Time Division Duplex)用のフィルタであってもかまわない。
 また、上記説明した直列腕回路は、共振回路に限らず、インダクタまたはキャパシタ等のインピーダンス素子であってもかまわない。
 また、例えば、高周波フロントエンド回路または通信装置において、各構成要素の間に、インダクタやキャパシタが接続されていてもかまわない。なお、インダクタには、各構成要素間を繋ぐ配線による配線インダクタが含まれてもよい。
 本発明は、マルチバンドシステムに適用できる小型のフィルタ、マルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
 1  アンテナ素子
 2、2L  高周波フロントエンド回路
 3  RFIC(RF信号処理回路)
 4  通信装置
 10、10D、10E  第1回路
 20、20D、20E  第2回路
 22A、22B、22D~22H  フィルタ(高周波フィルタ回路)
 22C、22C1、22C2、221C1、221C2、222C1、222C2、223C  キャパシタ(インピーダンス素子)
 22J  デュプレクサ
 22L  インダクタ(インピーダンス素子)
 22m  入出力端子(第1入出力端子)
 22n  入出力端子(第2入出力端子)
 22p1、22p2、221p1、221p2、222p1、222p2、223p  並列腕共振子
 22SW、22SW1、22SW2、221SW1、221SW2、222SW1、222SW2、223SW  スイッチ(スイッチ素子)
 22s、221s~224s  直列腕共振子
 22T、22Ta、22Tb  周波数可変回路
 24、241、242  送信増幅回路
 26、261、262  受信増幅回路
 101  圧電性を有する基板
 103、104  保護層
 110  アンテナ共通端子
 120、Rx、Rx1、Rx2  受信端子
 120A、120D~120F、120Z、121G~123G  並列腕回路
 121  IDT電極
 121a、121b  櫛形電極
 121f  電極指
 122  Ksaw調整膜
 130、Tx、Tx1、Tx2  送信端子
 210  スイッチ群
 211、212、213、214、215  金属膜
 220  フィルタ群
 231、232  送信側スイッチ(スイッチ回路)
 251~253  受信側スイッチ(スイッチ回路)
 250  縦結合共振器
 ANT  アンテナ端子
 reso  弾性表面波共振子
 reso1、reso2  共振子

Claims (21)

  1.  第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕回路と、
     前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドに接続された並列腕回路と、
     を備え、
     前記並列腕回路は、
      第1並列腕共振子を有する第1回路と、
      前記第1回路に並列接続され、かつ、第2並列腕共振子を有する、第2回路と、
     を有し、
     前記第1回路及び前記第2回路の少なくとも一方の回路は、さらに、
      前記一方の回路における前記第1並列腕共振子または前記第2並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及びスイッチ素子を有する周波数可変回路を有し、
     前記第2並列腕共振子は、
      前記第1並列腕共振子の共振周波数と異なる共振周波数と、
      前記第1並列腕共振子の反共振周波数と異なる反共振周波数と、
     を有する、
     高周波フィルタ回路。
  2.  前記並列腕回路は、少なくとも2つの共振周波数と少なくとも2つの反共振周波数を有し、
     前記周波数可変回路は、前記スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、前記並列腕回路における前記少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、前記少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせる、
     請求項1に記載の高周波フィルタ回路。
  3.  前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、
     前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、
     前記第1回路は前記周波数可変回路を有さず、前記第2回路は前記周波数可変回路を有する、
     請求項1または2に記載の高周波フィルタ回路。
  4.  前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、
     前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、
     前記第1回路は前記周波数可変回路を有し、前記第2回路は前記周波数可変回路を有さない、
     請求項1または2に記載の高周波フィルタ回路。
  5.  前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、
     前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、
     前記第1回路及び前記第2回路の各々が、前記周波数可変回路を有する、
     請求項1または2に記載の高周波フィルタ回路。
  6.  前記第1回路が有する前記周波数可変回路の前記スイッチ素子、及び、前記第2回路が有する前記周波数可変回路の前記スイッチ素子は、共に導通、または、共に非導通となるように切り替えられ、
     前記第1回路が有する前記周波数可変回路及び前記第2回路が有する前記周波数可変回路は、各々の前記スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、前記並列腕回路における前記少なくとも2つの共振周波数と前記少なくとも2つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせる、
     請求項5に記載の高周波フィルタ回路。
  7.  前記インピーダンス素子は、キャパシタである、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  8.  少なくとも2つの前記並列腕回路と、
     少なくとも1つの前記直列腕回路と、
    で構成されるラダー型のフィルタ構造を有する、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  9.  前記直列腕回路は、直列腕共振子を備え、
     前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記直列腕回路の共振周波数よりも低く、
     前記第2並列腕共振子の共振周波数は、前記直列腕回路の共振周波数よりも高い、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  10.  共振子について、反共振周波数と共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を比帯域幅と定義した場合に、
     前記直列腕共振子の比帯域幅は、前記第1並列腕共振子及び前記第2並列腕共振子のうち少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅より狭い、
     請求項9に記載の高周波フィルタ回路。
  11.  前記高周波フィルタ回路は、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する複数の弾性表面波共振子によって構成され、
     前記複数の弾性表面波共振子のうち少なくとも1つの前記直列腕共振子には、前記IDT電極と前記基板との間に、前記比帯域幅を調整する第1調整膜が形成されている、
     請求項10に記載の高周波フィルタ回路。
  12.  前記高周波フィルタ回路は、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する複数の弾性表面波共振子によって構成され、
      前記複数の弾性表面波共振子のうち少なくとも1つの前記直列腕共振子の前記IDT電極は、前記比帯域幅を調整する第2調整膜によって覆われている、
     請求項10に記載の高周波フィルタ回路。
  13.  前記直列腕回路は、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子との間に配置された縦結合共振器を備える、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  14.  前記第1並列腕共振子及び前記第2並列腕共振子のそれぞれは、弾性波共振子であり、
     前記弾性波共振子は、弾性表面波共振子、または、バルク弾性波共振子である、
     請求項1~10及び13のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  15.  前記スイッチ素子は、GaAsもしくはCMOSからなるFETスイッチ、または、ダイオードスイッチである、
     請求項1~14のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  16.  前記インピーダンス素子は、可変キャパシタまたは可変インダクタである、
     請求項1~15のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路。
  17.  請求項1~16のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路を含む複数の高周波フィルタ回路を備える、
     マルチプレクサ。
  18.  前記複数の高周波フィルタ回路は、前記周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を含み、
     前記周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路は、弾性波共振子で構成されており、
     共振子について、反共振周波数と共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を比帯域幅と定義した場合に、
     前記第1並列腕共振子及び前記第2並列腕共振子の少なくとも1つの並列腕共振子の比帯域幅は、前記周波数可変回路を有さない高周波フィルタ回路を構成する前記弾性波共振子の比帯域幅より広い、
     請求項17に記載のマルチプレクサ。
  19.  請求項1~16のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路を含む複数の高周波フィルタ回路と、
     前記複数の高周波フィルタ回路の前段または後段に設けられ、前記複数の高周波フィルタ回路と個別に接続された複数の選択端子、及び、前記複数の選択端子と選択的に接続される共通端子を有するスイッチ回路と、を備える、
     高周波フロントエンド回路。
  20.  請求項1~16のいずれか1項に記載の高周波フィルタ回路と、
     前記スイッチ素子の導通及び非導通を制御する制御部と、を備える、
     高周波フロントエンド回路。
  21.  アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
     前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項19または20に記載の高周波フロントエンド回路と、を備える、
     通信装置。
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