CN101794924A - 双工器的接收侧滤波器和双工器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够抑制电场和磁场向外部漏出的双工器的接收侧滤波器和双工器。该接收侧滤波器被使用于双工器的接收侧，包括：具有分别形成在压电基板上的交叉指状电极和反射器的纵耦合谐振器型滤波器；和分别设置在该纵耦合谐振器型滤波器的输入侧和输出侧的不平衡输入信号路径和平衡输出端口，在上述接收侧滤波器中，通过以包围该接收侧滤波器周围的方式配置与交叉指状电极的接地电极侧连接的屏蔽电极，能够通过该屏蔽电极，使从接收侧滤波器漏出到外部的电场和磁场短路。
Description
技术领域
本发明涉及例如使用于便携式终端等的双工器(Duplexer)的接收侧滤波器。
背景技术
近年来，对在接收侧输出具有平衡输出的弹性波双工器的需求高涨。其理由是，作为在接收侧滤波器的后级使用的接收信号的处理电路使用平衡输入的处理电路日益增多。在此情况下，作为弹性波双工器的电路，一般对发送侧电路使用将弹性波谐振子串联-并联地数级连接的梯型(ladder)滤波器，对接收侧电路使用具有不平衡-平衡转换功能的纵耦合谐振器型滤波器。图13和图14是表示现有的双工器的一个例子的图，5是弹性波谐振子，10是压电基板、11是梯型滤波器(发送侧滤波器)、12是连接了例如2个平衡连接纵耦合谐振器型滤波器12a的接收侧滤波器、13是移相器、14是输入输出端口、15是发送输入端口、16是平衡输出端口。
在这样的双工器中，为了良好地保持滤波器11、12之间的隔离(isolation)特性，需要如下对策：拉开滤波器11、12之间的物理距离，或者将滤波器11、12分割为单个的芯片，或如图15所示那样在滤波器11、12之间添加金属屏蔽(shield)100等。但是，在这些方法中，除了器件尺寸变大、由于将滤波器11、12分割成两个而使制作工时和成本增加等问题，还存在即使作出这些对策也不能得到如所希望的隔离特性这样的缺点。如后述的图6所示，在图14的双工器中，在830MHz附近的发送频带由于滤波器11、12之间的电磁耦合而产生凸起，作为实际值仅得到54dB的衰减量，这作为近年来的便携式终端用双工器性能是不足的。
在专利文献1中，对于使用了表面波的SAW(Surface AcousticWave：声表面波)滤波器进行了说明，但对于上述的问题没有任何研究。
专利文献1：日本特开2003-209456(图1、图8)
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够改善隔离特性的接收侧滤波器和双工器，该双工器包括利用纵耦合谐振器型滤波器来实现不平衡-平衡转换功能的接收侧滤波器。
本发明的接收侧滤波器，被使用于双工器的接收侧，包括：具有分别形成在压电基板上的交叉指状电极和反射器的纵耦合谐振器型滤波器；和分别设置在该纵耦合谐振器型滤波器的输入侧和输出侧的不平衡输入信号路径和平衡输出端口，上述接收侧滤波器的特征在于：
具有以包围上述纵耦合谐振器型滤波器的周围的方式设置、并且与接地电极连接的屏蔽用电极。
上述的接收侧滤波器作为具体方式也可以如下构成。
屏蔽用电极构成为设置有上述不平衡输入信号路径的区域开口。
上述纵耦合谐振器型滤波器构成为，包括：上述不平衡输入信号路径与输入侧连接的第一纵耦合谐振器型滤波器；和输入侧与该第一纵耦合谐振器型滤波器的输出侧连接、上述平衡输出端口与输出侧连接的第二纵耦合谐振器型滤波器。
本发明的双工器的特征在于，包括：具有弹性波谐振子的发送电路、和具包含上述接收侧滤波器的接收电路。
根据本发明，被使用于双工器的接收侧的接收侧滤波器包括：具有分别形成在压电基板上的交叉指状电极和反射器的纵耦合谐振器型滤波器；和分别设置在该纵耦合谐振器型滤波器的输入侧和输出侧的不平衡输入信号路径和平衡输出端口，其中，配置有以包围上述纵耦合谐振器型滤波器周围的方式设置、并且与接地电极连接的屏蔽用电极，因此能够通过该屏蔽电极使从接收侧滤波器漏出到外部的电场和磁场短路。因此，利用了该接收侧滤波器的双工器，能够抑制上述电场和磁场对发送输入端口的影响，因此能够得到良好的隔离特性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的双工器的结构例的平面图。
图2是简要地表示构成上述双工器的IDT电极的平面图。
图3是示意性地表示上述双工器的作用的示意图。
图4是示意性地表示上述双工器的作用的示意图。
图5是表示由上述双工器得到的隔离特性的一个例子的特性图。
图6是表示在现有的双工器得到的隔离特性的特性图。
图7是简要地表示上述双工器的另一个例子的平面图。
图8是简要地表示上述双工器的另一个例子的平面图。
图9是简要地表示上述双工器的另一个例子的平面图。
图10是简要地表示上述双工器的另一个例子的平面图。
图11是简要地表示上述双工器的另一个例子的平面图。
图12是简要地表示上述双工器的另一个例子的平面图。
图13是简要地表示双工器的简要图。
图14是表示现有的双工器的平面图。
图15是表示现有的双工器的平面图。
符号说明
1 双工器
5 弹性波谐振子
10 压电基板
11 发送侧滤波器
12 接收侧滤波器
14 输入输出端口
15 发送输入端口
16 平衡输出端口
18 接地端口
30 信号路径
41 纵耦合谐振器型滤波器
50 屏蔽电极
具体实施方式
参照图1对作为本发明的实施方式的双工器(弹性波共用器)进行说明。该双工器1形成在由例如LiTaO3、LiNbO3或石英等压电体构成的压电基板10上，如上述的图13所示，包括：进行信号的发送接收的共用的输入输出端口14、作为向输入输出端口14发送信号的发送电路的发送侧滤波器11、和作为经由该输入输出端口14接收信号的接收电路的接收侧滤波器12。并且，输入输出端口14与滤波器11、12经由信号路径30分别连接。这些滤波器11、12在弹性波的传播方向(图1中左右方向)上分别配置在左侧和右侧。该压电基板10配置在未图示的模块基板上，在该模块基板上，设置有与接地端口17、18和输入输出端口14连接的未图示的天线端口，该接地端口17、18是用于使各个滤波器11、12接地的接地电极。另外，在滤波器11、12等上标注有阴影，以便容易判别。
该双工器1在例如压电基板10的整个面上形成例如由铝构成的金属膜，接着通过光刻对滤波器11、12和后述的屏蔽电极50的周围区域的金属膜进行例如蚀刻而形成。因此，滤波器11、12和屏蔽电极50成为相同的膜厚，例如为0.1～1.0μm左右。
上述的发送侧滤波器11，用于对例如中心频率为836.5MHz的发送信号进行滤波处理并将其从装置内的未图示的发送处理部向输入输出端口14发送，由将弹性波谐振子5连接成梯型的滤波器构成。具体而言，该发送侧滤波器11将分别由弹性波谐振子5构成的3个串联臂31a～31c通过串联信号路径33从输入输出端口14侧按照此顺序串联连接，并且，在串联臂31a、31b之间和串联臂31b、31c之间，同样由弹性波谐振子5构成的并联臂32a、32b通过并联信号路径34分别并联连接，构成T型5级的电路。
这些串联臂31a～31c和并联臂32a、32b，分别如图2所示那样，由弹性波谐振子5构成，该弹性波谐振子5由作为交叉指状电极的IDT(叉指式换能器；inter-digital transducer)电极23、和配置在该IDT电极23的两侧的2个反射器26、26构成。该IDT电极23由在弹性波的传播方向上平行配置的2根母线21、21、和从这些母线21、21以相互交叉的方式呈梳齿状延伸的多根电极指22构成。此外，反射器26由同样地在弹性波的传播方向上平行配置的2根光栅母线25、25、和以将这些光栅母线25、25连接的方式延伸的多根光栅电极24构成。并且，各个IDT电极23的母线21、21通过上述串联信号路径33和并联信号路径34彼此连接。此外，串联臂31c的2根母线21、21中的与串联臂31b(输出输入端口14)相反侧的母线21，伸出到压电基板10的端部区域，形成从未图示的发送处理部被输入信号的发送输入端口15。并联臂32a、32b的两根母线21、21中的与串联信号路径33相反侧的母线21，与上述的接地端口17连接。另外，在图2中，省略描绘电极指22和光栅电极24的根数。
接着，对本发明的接收侧滤波器12进行说明。在该接收侧滤波器12与输入输出端口14之间，设置有由弹性波谐振子5构成的移相器13，以使从发送侧滤波器11向输入输出端口14发送的信号不绕向接收侧滤波器12。接收侧滤波器12是对频率为例如881.5MHz的接收信号进行滤波处理(频率选择)并将其向装置内的未图示的接收处理部输出的滤波器，由2个纵耦合谐振器型滤波器41、41构成。这些纵耦合谐振器型滤波器41、41分别以与弹性波的传播方向正交的方式配置在跟前侧和里侧，分别由沿着弹性波的传播方向配置的多个IDT电极23、和以从两侧夹着这些IDT电极23的方式设置的2个反射器26、26构成。
如果将这些纵耦合谐振器型滤波器41、41中的一个例如接近输入输出端口14的里侧的纵耦合谐振器型滤波器41作为第一纵耦合谐振器型滤波器41a、将另一个(跟前侧)纵耦合谐振器型滤波器41作为第二纵耦合谐振器型滤波器41b，则第一纵耦合谐振器型滤波器41a和第二纵耦合谐振器型滤波器41b例如分别具有3个和4个IDT电极23。
在第一纵耦合谐振器型滤波器41a的中央的IDT电极23的里侧的母线21，连接有从输入输出端口14(移相器13)延伸的不平衡输入信号路径30a，不平衡(unbalance)信号经由该信号路径30a被输入到第一纵耦合谐振器型滤波器41a。此外，在两侧的IDT电极23的跟前侧的母线21、21，分别连接有向第二纵耦合谐振器型滤波器41b延伸的信号路径30b、30b。在中央的IDT电极23的跟前侧的母线21，形成有例如通过接地线(bonding wire)等经由该压电基板10的上方区域连接到上述的接地端口18的接地用电极42。此外，在两侧的IDT电极23、23的里侧的母线21、21，连接有后述的屏蔽电极50。
在第二纵耦合谐振器型滤波器41b的两侧的IDT电极23的里侧的母线21、21，连接有从第一纵耦合谐振器型滤波器41a延伸的信号路径30b、30b，在这些IDT电极23、23的跟前侧的母线21、21，分别连接有上述的屏蔽电极50。此外，第二纵耦合谐振器型滤波器41b的靠中央的2个IDT电极23、23，连接有里侧的母线21、21，在跟前侧的母线21、21，连接有分别将输入输出端口14接收的信号输出到接收处理部的平衡(balance)输出端口16、16。在该接收侧滤波器12中，调整纵耦合谐振器型滤波器41a、41b的IDT电极23的电极指22的根数，以使从2个平衡输出端口16、16分别取出的信号的振幅大致相等，并且相位大致错开180°。
上述的屏蔽电极50，从第一纵耦合谐振器型滤波器41a的两侧的IDT电极23、23的里侧的母线21、21，以沿着第一纵耦合谐振器型滤波器41a与移相器13之间的信号路径30a的方式向里侧延伸，并且绕到第一纵耦合谐振器型滤波器41a和第二纵耦合谐振器型滤波器41b的侧方侧(接收侧滤波器12的外侧)的区域，延伸到跟前侧，经由第二纵耦合谐振器型滤波器41b的两侧的IDT电极23、23的跟前侧的母线21、21在第二纵耦合谐振器型滤波器41b的跟前侧连结。并且，在第二纵耦合谐振器型滤波器41b的跟前侧，该屏蔽电极50的里侧呈矩形洼下而形成凹部60，以不接触平衡输出端口16、16。该凹部60处的屏蔽电极50的宽度尺寸L为例如10μm～100μm，优选100μm程度以上。屏蔽电极50形成为，宽度尺寸L在整个周方向与该凹部60相同或在该凹部60以上。
因此，滤波器41a、41b除了信号路径30a和该信号路径30a两侧的区域，在全周上被屏蔽电极50包围。此外，该屏蔽电极50连接在上述的接地端口18，以外形呈大致矩形的方式配置。在该例子中，在滤波器41a、41b的各自的2个反射器26、26的光栅母线25、25连接有屏蔽电极50，因此，这些反射器26、26呈在接近滤波器41a、41b的两侧的IDT电极23、23的屏蔽电极50中形成有多个狭缝的形状。
接着，对上述的实施方式的作用进行说明。发送用信号从发送输入端口15经由发送侧滤波器11被发送到输入输出端口14，从未图示的天线送波。另一方面，用该天线接收到的信号，经由输入输出端口14和移相器13，从作为不平衡输入端口的信号路径30a进入接收侧滤波器12，作为平衡信号被平衡输出端口16、16输出，并被发送到未图示的信号处理部。此时，例如构成接收侧滤波器12的IDT电极23的电极指22、信号路径30a、30b或从平衡输出端口16、16产生电场和磁场，该电场和磁场要漏出到该接收侧滤波器12的外侧区域。但是，在该接收侧滤波器11的周围，形成有由接地端口18接地的屏蔽电极50，如图3所示，该电磁场经由屏蔽电极50流向接地端口18，因此能够抑制电场和磁场向接收侧滤波器12的外部例如发送侧滤波器11漏出。因此，在发送输入端口15，能够抑制在接收侧滤波器12中产生的电场和磁场的影响，即隔离特性变得良好。
在此，如果接收侧滤波器12是输出不平衡信号的类型，则在设置有屏蔽电极50的情况下，有时如图4(b)所示，产生从输入输出端口14经由屏蔽电极50向不平衡输出200直接传递的信号，因此隔离特性变差。另一方面，如果接收侧滤波器12是如本发明这样为输出平衡信号的类型，则即便如图4(a)所示信号直接到达平衡输出(平衡输出端口16、16)，由于能取得端口16、16的差动输出，该信号被取消，因此不会实质上发生隔离特性的变差。
在该双工器1中，图5表示实际上得到的隔离特性，图6表示由现有的图14所示的双工器得到的隔离特性。根据图5和图6可以明确：本发明的双工器1与现有技术相比能够改善隔离特性。具体而言，870MHz附近的峰强度比现有技术小，而且在850MHz附近，以往为54dB左右的隔离特性被大幅改善到60dB左右。
根据上述的实施方式，以包围接收侧滤波器12的周围的方式配置有接地的屏蔽电极50，因此能够利用该屏蔽电极50使从接收侧滤波器12漏出到外部的不需要的电场以及不需要的磁场短路。因此，在使用该接收侧滤波器12的双工器1中，能够抑制向发送输入端口15的上述不需要的放射的影响，因此能够得到良好的隔离特性。
因此，能够接近地配置滤波器11、12，能够实现双工器1的小型化。
在上述例子中，将上述接地用电极42直接连接在接地端口18，但也可以连接在屏蔽电极50。此外，在纵耦合谐振器型滤波器41a、41b各自的两侧的IDT电极23，将没有连接信号路径30b的母线21连接在屏蔽电极50上，但也可以不经由屏蔽电极50而通过例如接地线(bonding wire)等直接连接在接地端口18，也可以连接在与接地端口18不同的接地端口。
在上述的例子中，除了信号路径30a的两侧的区域，以包围接收侧滤波器12的全周的方式设置有屏蔽电极50，但只要包围到能够抑制由接收侧滤波器12产生的电场和磁场回到发送输入端口15的程度即可，例如也可以如图7所示，在屏蔽电极50的途中例如形成狭缝状的开口部51。在这样的情况下，也能够抑制绕向发送输入端口15的电场和磁场的影响。作为该开口部51，为了抑制绕向发送输入端口15的电场和磁场的影响，例如只要接收侧滤波器12的周围的60％左右以上被屏蔽电极50包围即可。另外，在图7中，省略接地端口17、18的记载。在以后的图中也同样。
此外，在以上的例子中，在屏蔽电极50与将移相器13和第一纵耦合谐振器型滤波器41a连接的信号路径30a之间设置有间隙，但也可以如图8所示，在里侧和跟前侧通过间隙52使信号路径30a离开地配置，并且隔着该间隙52连接左右的屏蔽电极50，经由压电基板10(间隙52)的上方区域例如利用接地线53等将移相器13和第一纵耦合谐振器型滤波器41a连接。通过这样配置屏蔽电极50，接收侧滤波器12在全周上被屏蔽电极50包围，因此能够将绕到发送输入端口15的电场和磁场抑制得更小。另外，在该图8中，示意性地描绘有移相器13和第一纵耦合谐振器型滤波器41a。
此外，将屏蔽电极50和反射器26连接，但也可以如图9所示，在屏蔽电极50与反射器26之间设置间隙，将反射器26配置成所谓的浮置状态。此外，作为接收侧滤波器12，在配置2个纵耦合谐振器型滤波器41、41的例子以外，也可以如图10所示仅配置一个，此外也可以连接3个(3级)以上。此外，也可以如图11所示，例如作为接收侧滤波器12的电路的一部分，配置例如由弹性波谐振子5等构成的辅助用弹性波谐振子55。在此情况下，也可以将辅助用弹性波谐振子55的2根母线21、21中的一方的母线21连接在屏蔽电极50。该辅助用弹性波谐振子55，例如用于改善滤波器的频带外衰减量。另外，该图11中的56是从信号路径30a被辅助用弹性波谐振子55分支的并联配线。这样，通过将屏蔽电极50作为辅助用弹性波谐振子55的接地端口使用，不需要另外引绕接地用配线，因此能够实现双工器1的小型化。
此外，在上述的各个例子中，在1个压电基板10上形成有滤波器11、12，但也可以如图12所示，分别在压电基板10a、10b上单独地形成滤波器11、12。在此情况下，例如在未图示的模块基板或电子部件上分别配置滤波器11、12(压电基板10a、10b)而构成双工器1。此外，作为发送侧滤波器11使用了利用弹性表面波的弹性波谐振子5，但也可以使用例如利用了FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)和SMR(Solid Mounted Resonator)等薄膜体波的弹性波谐振子。此外，作为压电基板10，只要是具有压电作用的基板即可，例如也可以使用具有压电性的基板或在不具有压电性的基板上形成有压电薄膜的基板，也可以是层叠有多个压电薄膜的层叠基板或在该层叠基板间隔设置非压电薄膜的复合薄膜基板等。
Claims (4)
1.一种接收侧滤波器，被使用于双工器的接收侧，所述接收侧滤波器包括：包含分别形成在压电基板上的交叉指状电极和反射器的纵耦合谐振器型滤波器；和分别设置在该纵耦合谐振器型滤波器的输入侧和输出侧的不平衡输入信号路径和平衡输出端口，所述接收侧滤波器的特征在于：
具有以包围所述纵耦合谐振器型滤波器的方式设置、并且与接地电极连接的屏蔽用电极。
2.如权利要求1所述的接收侧滤波器，其特征在于：
所述屏蔽用电极在设置有所述不平衡输入信号路径的区域开口。
3.如权利要求1所述的接收侧滤波器，其特征在于：
所述纵耦合谐振器型滤波器包括：
第一纵耦合谐振器型滤波器，在其输入侧连接有所述不平衡输入信号路径；和
第二纵耦合谐振器型滤波器，其输入侧与所述第一纵耦合谐振器型滤波器的输出侧连接、所述平衡输出端口与所述第二纵耦合谐振器型滤波器的输出侧连接。
4.一种双工器，其特征在于，包括：
包含弹性波谐振子的发送电路、和具有如权利要求1～3的任一项所述的接收侧滤波器的接收电路。
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