WO2017221548A1 - 弾性波フィルタ装置 - Google Patents
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Definitions
- Patent Document 1 describes a duplexer including a plurality of surface acoustic wave resonators.
- the duplexer described in Patent Literature 1 includes a transmission side filter and a reception side filter.
- the frequency characteristics of the transmission filter 20 are set so that the frequency band of the transmission signal is within the pass band and the frequency band of the reception signal is within the attenuation band.
- the transmission filter 20 is a band pass filter.
- the acoustic wave filter device 10 can reduce the formation area of the matching inductor 41 in the circuit board 200. Therefore, the elastic wave filter device 10 can improve the design freedom of the circuit board 200 and can be downsized.
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Abstract
弾性波フィルタ装置(10)は、送信側フィルタ(20)、受信側フィルタ(30)、アンテナ端子(Pant)、および、整合回路(40)を備える。整合回路(40)は、送信側フィルタ(20)と受信側フィルタ(30)との共通接続点(50)と、アンテナ端子(Pant)との間に接続されている。送信側フィルタ(20)は、ラダー型回路(21)と複数のフィルタ用インダクタ(231、241)とを備える。整合回路(40)は、整合用インダクタ(41)を備える。ラダー型回路(21)は、複数の直列腕共振子(211、212、213、214)と、複数の並列腕共振子(221、222、223、224)とを備える。整合用インダクタ(41)は、共通接続点(50)とアンテナ端子(Pant)とを接続する伝送ラインと、フィルタ用インダクタ(231)における並列腕共振子(221)側の第1端子(2311)との間に接続されている。
Description
本発明は、複数の弾性波共振子とインダクタとを備えた弾性波フィルタ装置に関する。
弾性波フィルタ装置の一種として、特許文献1には、複数の弾性表面波共振子を備えたデュプレクサが記載されている。特許文献1に記載のデュプレクサは、送信側フィルタと受信側フィルタとを備える。
送信側フィルタは、複数の直列腕共振子、複数の並列腕共振子、および、複数のインダクタを備える。複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子とは、ラダー型に接続されている。複数のインダクタのそれぞれは、複数の並列腕共振子のそれぞれとグランドとの間に接続されている。
受信側フィルタは、送信側フィルタと同様に、複数の直列腕共振子、複数の並列腕共振子、および、複数のインダクタを備える。複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子とは、ラダー型に接続されている。複数のインダクタのそれぞれは、複数の並列腕共振子のそれぞれとグランドとの間に接続されている。
送信側フィルタおよび受信側フィルタは、整合回路を介してアンテナに接続されている。整合回路は、整合用インダクタを備える。整合用インダクタは、送信側フィルタおよび受信側フィルタとアンテナとを接続する伝送ラインとグランドとの間に接続されている。
通常、このような回路構成のデュプレクサは、圧電デバイスと、該圧電デバイスが実装される回路基板とから構成される。圧電デバイスには、複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子とが形成されている。回路基板には、送信側フィルタを構成する複数のインダクタ、受信側フィルタを構成する複数のインダクタ、および、整合用インダクタが実装または形成されている。
整合用インダクタのインダクタンスは、送信側フィルタおよび受信側フィルタを構成する複数のインダクタのインダクタンスと比較して大きい。
このため、整合用インダクタを回路基板に形成する場合、回路基板に占める整合用インダクタの面積が大きくなる。このため、回路基板の小型化が容易でなく、回路基板の設計自由度が低下してしまう。
したがって、本発明の目的は、回路基板の設計自由度が高く、小型化が可能な弾性波フィルタ装置を提供することにある。
この発明の弾性波フィルタ装置は、アンテナ端子、複数の帯域通過型フィルタ、および、整合回路を備える。アンテナ端子は、アンテナに接続される。複数の帯域通過型フィルタは、アンテナ端子に共通接続されている。整合回路は、アンテナ端子と複数の帯域通過型フィルタの共通接続点との間に接続されている。複数の帯域通過型フィルタのうち少なくとも1つの帯域通過型フィルタは、ラダー型回路、および、フィルタ用インダクタを備える。ラダー型回路は、弾性波共振子からなる少なくとも1つの直列腕共振子と、弾性波共振子からなる少なくとも1つの並列腕共振子とを有する。フィルタ用インダクタは、少なくとも1つの並列腕共振子とグランド電位との間に接続されている。整合回路は、整合用インダクタを備える。整合用インダクタは、共通接続点とアンテナ端子とを接続する伝送ラインと、フィルタ用インダクタにおける並列腕共振子側の端子との間に接続されている。
この構成では、整合回路のインダクタは、整合用インダクタと、当該整合用インダクタに接続されたフィルタ用インダクタとによって構成される。したがって、整合用インダクタのみで、整合回路に対して所望のインダクタンスを実現する場合と比較して、整合用インダクタのインダクタンスが小さくなる。
また、この発明の弾性波フィルタ装置では、次の構成であることが好ましい。少なくとも1つの並列腕共振子は複数である。フィルタ用インダクタは、第1フィルタ用インダクタと第2フィルタ用インダクタとを有する。第1フィルタ用インダクタは、1つの並列腕共振子のみに接続されるインダクタである。整合用インダクタは、伝送ラインと第1フィルタ用インダクタとの間に接続されている。
この構成では、整合用インダクタと第1フィルタ用インダクタとが接続されたことによる送信側フィルタの特性の変化が小さい。
また、この発明の弾性波フィルタ装置では、第1フィルタ用インダクタが接続される並列腕共振子は、第2フィルタ用インダクタが接続される並列腕共振子よりも接続点に近いことが好ましい。
この構成では、整合用インダクタと第1フィルタ用インダクタとが接続されたことによる送信側フィルタの特性の変化がさらに小さい。
また、この発明の弾性波フィルタ装置では、少なくとも1つの帯域通過型フィルタは、送信側フィルタであってもよい。
この構成では、一般的にラダー型回路が用いられる送信側フィルタのフィルタ用インダクタによって、整合用インダクタのインダクタンスが小さくなる。
この発明によれば、回路基板の設計自由度が高く、小型化の弾性波フィルタ装置を実現できる。
本発明の実施形態に係る弾性波フィルタ装置について、図を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る弾性波フィルタ装置の回路図である。図2は、本発明の実施形態に係る弾性波フィルタ装置の概略構成図である。
図1に示すように、弾性波フィルタ装置10は、送信側フィルタ20、受信側フィルタ30、整合回路40、送信端子Ptx、受信端子Prx、および、アンテナ端子Pantを備える。また、弾性波フィルタ装置10は、送信側フィルタ20と受信側フィルタ30との共通接続点50を備える。弾性波フィルタ装置10は、所謂デュプレクサである。
なお、アンテナ端子Pantには、アンテナANTが接続される。送信側フィルタ20には、高周波の通信バンドの送信信号を生成、増幅する送信側回路(図示を省略している。)が接続され、受信側フィルタ30には、高周波の通信バンドの受信信号を増幅、復調する受信側回路(図示を省略している。)が接続されている。
送信側フィルタ20は、送信端子Ptxと共通接続点50との間に接続されている。受信側フィルタ30は、受信端子Prxと共通接続点50との間に接続されている。整合回路40は、アンテナ端子Pantと共通接続点50との間に接続されている。
送信側フィルタ20は、ラダー型回路21、フィルタ用インダクタ231、および、フィルタ用インダクタ241を備える。ラダー型回路21は、複数の直列腕共振子211、212、213、214と、複数の並列腕共振子221、222、223、224とを備える。複数の直列腕共振子211、212、213、214と、複数の並列腕共振子221、222、223、224とは、それぞれ弾性共振子である。より具体的には、複数の直列腕共振子211、212、213、214と、複数の並列腕共振子221、222、223、224とは、それぞれが弾性表面波共振子である。フィルタ用インダクタ231が、本発明の「第1フィルタ用インダクタ」に対応する。フィルタ用インダクタ241が、本発明の「第2フィルタ用インダクタ」に対応する。
送信側フィルタ20の周波数特性は、送信信号の周波数帯域が通過帯域内となり、受信信号の周波数帯域が減衰域内となるように設定されている。送信側フィルタ20は、帯域通過型フィルタである。
複数の直列腕共振子211、212、213、214は、共通接続点50と送信端子Ptxとの間に、直列接続されている。具体的には、直列腕共振子211は、共通接続点50に接続されている。直列腕共振子212は、直列腕共振子211に接続されている。直列腕共振子213は、直列腕共振子212に接続されている。直列腕共振子214は、直列腕共振子213に接続されている。直列腕共振子214は、送信端子Ptxに接続されている。
並列腕共振子221の第1端子は、直列腕共振子211と直列腕共振子212とを接続する伝送ラインに接続されている。並列腕共振子222の第1端子は、直列腕共振子212と直列腕共振子213とを接続する伝送ラインに接続されている。並列腕共振子223の第1端子は、直列腕共振子213と直列腕共振子214とを接続する伝送ラインに接続されている。並列腕共振子224の第1端子は、直列腕共振子214と送信端子Ptxとを接続する伝送ラインに接続されている。
フィルタ用インダクタ231の第1端子2311は、並列腕共振子221の第2端子に接続されている。フィルタ用インダクタ231の第2端子2312は、グランド電位に接続されている。このように、フィルタ用インダクタ231は、1つの並列腕共振子221のみに接続されている。
また、フィルタ用インダクタ231は、複数の並列腕共振子222、223、224よりも共通接続点50に近い並列腕共振子221に接続されている。言い換えれば、フィルタ用インダクタ231が接続される並列腕共振子221は、送信側フィルタ20を構成する複数の並列腕共振子221、222、223、224における他の複数の並列腕共振子222、223、224よりも共通接続点50に近い。
フィルタ用インダクタ241の第1端子は、複数の並列腕共振子222、223、224の各第2端子に接続されている。フィルタ用インダクタ241の第2端子は、グランド電位に接続されている。
受信側フィルタ30は、詳細な回路構成を省略しているが、複数の弾性波共振子を備えている。受信側フィルタ30の周波数特性は、受信信号の周波数帯域が通過帯域内となり、送信信号の周波数帯域が減衰域内となるように設定されている。受信側フィルタ30は、帯域通過型フィルタである。
整合回路40は、整合用インダクタ41を備える。整合用インダクタ41の第1端子411は、アンテナ端子Pantと共通接続点50とを接続する伝送ラインに接続されている。整合用インダクタ41の第2端子412は、フィルタ用インダクタ231の第1端子2311に接続されている。
この構成により、整合回路40は、アンテナ端子Pantと共通接続点50とを接続する伝送ラインとグランド電位との間に整合用インダクタ41とフィルタ用インダクタ231との直列回路が接続された構成を、有する。
このような構成からなる弾性波フィルタ装置10は、図2に示すように、回路基板200と圧電デバイス300とによって形成されている。回路基板200は、誘電体基板の外面もしくは内部に導体パターンを形成してなる。この構成により、回路基板200には、フィルタ用インダクタ231、フィルタ用インダクタ241、整合用インダクタ41、送信端子Ptx、受信端子Prx、および、アンテナ端子Pantが形成されている。
圧電デバイス300は、圧電基板とIDT電極とからなる。この構成により、送信側フィルタ20の複数の直列腕共振子211、212、213、214、複数の並列腕共振子221、222、223、224、および、受信側フィルタ30の複数の弾性波共振子が形成されている。圧電デバイス300と回路基板200とは、図示していない接続導体(ワイヤーボンディング等)によって接続されている。
上述の構成により、整合回路40のインダクタンスは、整合用インダクタ41のインダクタンスとフィルタ用インダクタ231のインダクタンスとを加算したインダクタンスである。したがって、弾性波フィルタ装置10は、整合回路40のインピーダンスを変化させることなく、整合用インダクタ41のインダクタンスを小さくできる。
これにより、弾性波フィルタ装置10は、回路基板200における整合用インダクタ41の形成面積を小さくできる。したがって、弾性波フィルタ装置10は、回路基板200の設計自由度が向上し、小型化が可能になる。
図3(A)は、本発明の実施形態に係る弾性波フィルタ装置の送信端子Ptxとアンテナ端子Pantとの間の挿入損失の周波数特性図である。図3(B)は、本発明の実施形態に係る弾性波フィルタ装置のアンテナ端子Pantと受信端子Prxとの間の挿入損失の周波数特性図である。図3(C)は、本発明の実施形態に係る弾性波フィルタ装置の送信端子Ptxと受信端子Prxとの間の挿入損失の周波数特性図である。なお、図3(A)、図3(B)、図3(C)に示す従来構成は、特許文献1に示す構成と同じ構成である。
図3(A)に示すように、本実施形態の弾性波フィルタ装置10の構成を用いることによって、送信信号に対して、従来構成と同程度の挿入損失に抑えることができる。すなわち、本実施形態の弾性波フィルタ装置10は、従来構成と同程度に、送信端子Ptxからアンテナ端子Pantに、送信信号を低損失で伝送できる。
図3(B)に示すように、本実施形態の弾性波フィルタ装置10の構成を用いることによって、受信信号に対して、従来構成と同程度の挿入損失に抑えることができる。すなわち、本実施形態の弾性波フィルタ装置10は、従来構成と同程度に、アンテナ端子Pantから受信端子Prxに、受信信号を低損失で伝送できる。
図3(C)に示すように、本実施形態の弾性波フィルタ装置10の構成を用いることによって、送信信号および受信信号に対して、従来構成と同程度の挿入損失を得ることができる。すなわち、本実施形態の弾性波フィルタ装置10は、送信信号の周波数帯域と受信信号の周波数帯域とでともに、従来構成と同程度に、送信端子Ptxと受信端子Prxとの間のアイソレーションを確保することができる。
このように、本実施形態の弾性波フィルタ装置10は、従来構成のような整合用インダクタのみで整合回路が構成される回路構成と比較して、同等のフィルタ特性を得られる。すなわち、弾性波フィルタ装置10は、従来構成と同等の優れたフィルタ特性を実現しながら、回路の設計自由度を向上し、弾性波フィルタ装置10の小型化が可能になる。
なお、本実施形態の説明では、送信側フィルタ20における共通接続点50に最も近い並列腕共振子221に接続されるフィルタ用インダクタ231に、整合用インダクタ41が接続される態様を示した。しかしながら、送信側フィルタ20における他のフィルタ用インダクタに接続しても、同様の効果を得ることは可能である。ただし、本実施形態の構成を用いることによって、整合用インダクタ41とフィルタ用インダクタとが接続されることによる送信側フィルタ20への影響をより小さくでき、有効である。
また、本実施形態の説明では、1つの並列腕共振子221のみに接続するフィルタ用インダクタ231に接続する態様を示したが、複数の並列腕共振子に接続するフィルタ用インダクタに接続しても、同様の効果を得ることは可能である。ただし、本実施形態の構成を用いることによって、整合用インダクタ41とフィルタ用インダクタとが接続されることによる送信側フィルタ20への影響をより小さくでき、有効である。
また、本実施形態の説明では、弾性波フィルタとしてデュプレクサの態様を示したが、トリプレクサ以上のマルチプレクサに対しても、同様の構成を適用し、上述の作用効果を得ることができる。
10:弾性波フィルタ装置
20:送信側フィルタ
21:ラダー型回路
30:受信側フィルタ
40:整合回路
41:整合用インダクタ
50:共通接続点
200:回路基板
211、212、213、214:直列腕共振子
221、222、223、224:並列腕共振子
231、241:フィルタ用インダクタ
300:圧電デバイス
411:整合用インダクタ41の第1端子
412:整合用インダクタ41の第2端子
2311:フィルタ用インダクタ231の第1端子
2312:フィルタ用インダクタ231の第2端子
ANT:アンテナ
Pant:アンテナ端子
Prx:受信端子
Ptx:送信端子
20:送信側フィルタ
21:ラダー型回路
30:受信側フィルタ
40:整合回路
41:整合用インダクタ
50:共通接続点
200:回路基板
211、212、213、214:直列腕共振子
221、222、223、224:並列腕共振子
231、241:フィルタ用インダクタ
300:圧電デバイス
411:整合用インダクタ41の第1端子
412:整合用インダクタ41の第2端子
2311:フィルタ用インダクタ231の第1端子
2312:フィルタ用インダクタ231の第2端子
ANT:アンテナ
Pant:アンテナ端子
Prx:受信端子
Ptx:送信端子
Claims (4)
- アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に共通接続されている複数の帯域通過型フィルタと、
前記アンテナ端子と前記複数の帯域通過型フィルタの共通接続点との間に接続された整合回路と、を備え、
前記複数の帯域通過型フィルタのうち少なくとも1つの帯域通過型フィルタは、
弾性波共振子からなる少なくとも1つの直列腕共振子と、弾性波共振子からなる少なくとも1つの並列腕共振子とを有するラダー型回路と、
前記少なくとも1つの並列腕共振子とグランド電位との間に接続されたフィルタ用インダクタと、を備え、
前記整合回路は、整合用インダクタを備え、
前記整合用インダクタは、前記共通接続点と前記アンテナ端子とを接続する伝送ラインと、前記フィルタ用インダクタにおける前記並列腕共振子側の端子との間に接続されている、
弾性波フィルタ装置。 - 前記少なくとも1つの並列腕共振子は複数であり、
前記フィルタ用インダクタは、第1フィルタ用インダクタと第2フィルタ用インダクタとを有し、
前記第1フィルタ用インダクタは、1つの並列腕共振子のみに接続されるインダクタであり、
前記整合用インダクタは、前記伝送ラインと前記第1フィルタ用インダクタとの間に接続されている、
請求項1に記載の弾性波フィルタ装置。 - 前記第1フィルタ用インダクタが接続される並列腕共振子は、前記第2フィルタ用インダクタが接続される並列腕共振子よりも前記接続点に近い、
請求項2に記載の弾性波フィルタ装置。 - 前記少なくとも1つの帯域通過型フィルタは、送信側フィルタである、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の弾性波フィルタ装置。
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