CN108023568B - 滤波器装置、多路复用器、高频前置电路以及通信装置 - Google Patents

滤波器装置、多路复用器、高频前置电路以及通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及滤波器装置、多路复用器、高频前置电路及通信装置，能够实现损耗小的滤波特性。滤波器具备串联连接在输入输出端子(11m)与输入输出端子(11n)间的串联臂谐振子(s1)及(s2)、连接在串联臂谐振子间的串联臂与地之间的并联臂谐振子(p1)、与串联臂谐振子并联连接的电感器、和连接在串联臂谐振子(s2)与输入输出端子(11n)间的匹配电路，串联臂谐振子和并联臂谐振子构成带通滤波器的通频带，串联臂谐振子(s1)及(s2)和电感器构成LC谐振电路，串联臂谐振子(s1)及(s2)各自的反谐振频率以及并联臂谐振子的谐振频率位于LC谐振电路的通频带，LC谐振电路的谐振频率比并联臂谐振子的低。

Description

滤波器装置、多路复用器、高频前置电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及具有谐振子的滤波器装置、多路复用器(multiplexer)、高频前置(frontend)电路以及通信装置。
背景技术
以往，提出使用了弹性波谐振子的梯型滤波器装置。例如，公开了包含两个串联臂谐振子、三个并联臂谐振子、以及被配置为跨过两个串联臂谐振子的电感器的滤波器装置(例如，参照专利文献1)。在该滤波器装置中，由电感器以及两个串联臂谐振子构成低通滤波器(LC谐振电路)。另外，两个串联臂谐振子或者三个并联臂谐振子的谐振频率位于低通滤波器的衰减频带。这样，通过使谐振子所引起的陡峭的衰减极点与低通滤波器的衰减频带重叠，能够使衰减特性提高。
专利文献1：日本专利第5088416号公报
然而，在上述以往的构成中，由于低通滤波器(LC谐振电路)所引起的衰减极点与谐振子所引起的陡峭的衰减极点重叠，所以有通频带的损耗增大这样的问题。
发明内容
鉴于此，本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供能够实现损耗较小的滤波特性的滤波器装置、多路复用器、高频前置电路以及通信装置。
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的滤波器装置具备：串联连接在第一端子与第二端子之间，且设于上述第一端子侧的第一串联臂谐振子以及设于上述第二端子侧的第二串联臂谐振子；并联臂谐振子，连接在上述第一串联臂谐振子和上述第二串联臂谐振子之间的串联臂与地之间；第一电感器，与上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子并联连接；以及匹配电路，连接在上述第二串联臂谐振子与第二端子之间，或者连接在上述第一串联臂谐振子与上述第一端子之间，上述第一串联臂谐振子、上述第二串联臂谐振子以及上述并联臂谐振子构成带通滤波器的通频带，上述第一串联臂谐振子、上述第二串联臂谐振子以及第一电感器构成LC谐振电路，上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子各自的反谐振频率以及上述并联臂谐振子的谐振频率位于上述LC谐振电路的通频带，上述LC谐振电路的谐振频率比上述并联臂谐振子的谐振频率低。
据此，两个串联臂谐振子和第一电感器构成通频带为宽频带的LC 谐振电路。另外，通过两个串联臂谐振子各自的反谐振频率以及并联臂谐振子的谐振频率位于LC谐振电路的通频带，由此各个谐振子作为陷波滤波器进行动作，使LC谐振电路的通频带局部地衰减。此时，由于两个串联臂谐振子各自的反谐振频率比并联臂谐振子的谐振频率高，所以并联臂谐振子形成滤波器装置的通频带的低频侧的衰减斜率，两个串联臂谐振子形成该通频带的高频侧的衰减斜率。因此，通过两个串联臂谐振子各自的反谐振频率与并联臂谐振子的谐振频率远离，能够使该通频带为宽频带。另外，通过匹配电路，能够减小该通频带的损耗。由此，能够实现通频带为宽频带、并且损耗小的带通型的滤波特性。
另外，上述并联臂谐振子的谐振频率可以比上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子各自的谐振频率低。
另外，上述匹配电路可以是连接在上述第一端子以及上述第二端子之间与地之间的第二电感器。
据此，能够使匹配电路作为例如使低频段(699MHz－960)衰减的滤波器发挥作用。
另外，上述匹配电路也可以是串联连接在上述第一端子以及上述第二端子之间的第三电感器。
据此，能够使匹配电路例如作为使5GHz频带衰减的滤波器发挥作用。
另外，也可以上述并联臂谐振子、以及上述第一串联臂谐振子及上述第二串联臂谐振子分别由具有压电体层的基板、和形成在该基板上的 IDT电极构成，构成上述并联臂谐振子的压电体层的压电材料与构成上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子的压电体层的压电材料不同。
例如，在各压电材料相同的情况下，可能产生材料成为重要因素的无用波(体波)，而通频带的损耗变大，但通过使各压电材料不同，能够抑制该损耗。
另外，也可以上述并联臂谐振子、以及上述第一串联臂谐振子及上述第二串联臂谐振子分别由具有压电体层的基板、和形成在该基板上的 IDT电极构成，构成上述并联臂谐振子的压电体层的切角与构成上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子的压电体层的切角不同。
例如，在各切角相同的情况下，可能产生切角成为重要因素的无用波(体波)，而通频带的损耗变大，但通过使各切角不同，能够抑制该损耗。
另外，也可以上述并联臂谐振子、上述第一串联臂谐振子、以及上述第二串联臂谐振子的至少一个由BAW(Bulk Acoustic Wave：体声波) 谐振子或者FBAR(Film BulkAcoustic Resonator：薄膜体声波谐振子) 构成。
本发明的一个方式所涉及的多路复用器具备至少包含一个上述的滤波器装置的多个滤波器，且上述多个滤波器的输入端子或者输出端子与共用端子直接或者间接地连接。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的多路复用器。
另外，上述多个滤波器可以是两个滤波器。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的双工器。
另外，上述多个滤波器也可以是三个滤波器。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的三工器。
另外，上述多个滤波器也可以是四个滤波器。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的四工器。
另外，上述多个滤波器也可以包含与上述第一端子连接、且通频带的频率与上述滤波器装置不同的其它滤波器，上述LC谐振电路的谐振频率位于上述其它滤波器的通频带。
据此，能够抑制其它滤波器的通过特性的劣化。
另外，上述LC谐振电路的谐振频率也可以位于上述其它滤波器的通频带的比中心频率靠低频侧。
据此，通过LC谐振电路的谐振频率位于其它滤波器的通频带的比中心频率靠低频侧，由此LC谐振电路所引起的衰减极点位于滤波器装置的通频带的较远处。因此，该通频带更不容易受到LC谐振电路所引起的衰减极点的影响，能够进一步抑制该通频带的低频侧的损耗变大。
另外，也可以上述滤波器装置的通频带适用于高频段(2300－ 2690MHz)，上述其它滤波器的通频带适用于中频段(1710－2200MHz)。
据此，能够在整个高频段(2300－2690MHz)实现损耗小的滤波特性。另外，能够抑制其它滤波器的中频段(1710－2200MHz)下的损耗。
另外，上述多个滤波器也可以包含低通滤波器。例如，上述低通滤波器的通频带也可以适用于低频段(699－960MHz)。例如，上述低通滤波器也可以是LC滤波器。
据此，能够抑制低通滤波器的低频段(699－960MHz)下的损耗。
另外，多路复用器可以同时发送接收与上述多个滤波器的各个对应的多个频带的信号。
据此，能够应对载波聚合(CA)。
本发明的一个方式所涉及的高频前置电路具备上述的多路复用器、和与上述多路复用器连接的开关。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的、具备开关的高频前置电路。
本发明的一个方式所涉及的高频前置电路具备上述的多路复用器、和与上述多路复用器连接的放大电路。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的、具备放大电路的高频前置电路。
本发明的一个方式所涉及的通信装置具备对由天线元件收发的高频信号进行处理的RF信号处理电路、和在上述天线元件与上述RF信号处理电路之间传递上述高频信号的上述的高频前置电路。
据此，能够提供可实现损耗小的滤波特性的通信装置。
根据本发明所涉及的滤波器装置、多路复用器、高频前置电路以及通信装置，能够实现损耗小的滤波特性。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的滤波器的电路构成图。
图2是示意地表示实施方式1中的谐振子的结构的图。
图3是表示实施方式1所涉及的带通滤波器的滤波特性的图表。
图4是表示实施方式1所涉及的滤波器的滤波特性的图表。
图5是比较例1所涉及的滤波器的电路构成图。
图6是表示实施方式1所涉及的滤波器以及比较例1所涉及的滤波器的滤波特性的图表。
图7是表示实施方式1所涉及的滤波器以及比较例1所涉及的滤波器的三阶互调失真特性的图表。
图8A是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8B是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8C是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8D是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8E是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8F是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8G是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8H是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图8I是表示实施方式1所涉及的匹配电路的一个例子的电路构成图。
图9是表示实施例1所涉及的滤波器以及比较例2所涉及的滤波器的滤波特性的图表。
图10是表示实施例1所涉及的并联臂谐振子以及比较例2所涉及的并联臂谐振子的谐振子特性的图表。
图11是实施方式2所涉及的多路复用器及其周边电路的构成图。
图12A是表示实施方式2所涉及的多路复用器的与高频段对应的信号路径的通过特性的图表。
图12B是表示实施方式2所涉及的多路复用器的与中频段对应的信号路径的通过特性的图表。
图12C是表示实施方式2所涉及的多路复用器的与低频段对应的信号路径的通过特性的图表。
具体实施方式
以下，使用实施例以及附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式均示出包括式或者具体的例子。以下的实施方式所示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式等是一个例子。另外，在各图中，有时对实际上相同的构成附加相同的附图标记，并省略或者简化重复的说明。
(实施方式1)
[1.滤波器的电路构成]
图1是实施方式1所涉及的滤波器10的电路构成图。
滤波器10例如是配置在多模/多频段对应的移动电话的前置 (frontend)部的滤波器装置。滤波器10例如是内置在依照LTE(Long Term Evolution：长期演进)等通信标准的多频段对应的移动电话，并对规定的频带(Band)的高频信号进行滤波的带通滤波器。
如该图所示，滤波器10具备串联臂谐振子s1(第一串联臂谐振子) 以及串联臂谐振子s2(第二串联臂谐振子)、并联臂谐振子p1、电感器 L1以及匹配电路14。
串联臂谐振子s1以及s2在输入输出端子11m(第一端子)与输入输出端子11n(第二端子)之间串联连接。即，串联臂谐振子s1以及 s2是串联连接在输入输出端子11m与输入输出端子11n之间的谐振子。例如，输入输出端子11m是输入高频信号的输入端子，输入输出端子 11n是输出高频信号的输出端子。串联臂谐振子s1设在输入输出端子 11m侧，串联臂谐振子s2设在输入输出端子11n侧。
并联臂谐振子p1连接在串联臂谐振子s1和串联臂谐振子s2之间的串联臂(图1所示的节点x1)与地(ground)(基准端子)之间。即，并联臂谐振子p1是设于将上述串联臂上的节点x1与地连接的并联臂的谐振子。
此外，以下为了方便，将谐振子的阻抗极小的奇点(理想而言是阻抗为0的点)称为“谐振点”，并将其频率称为“谐振频率”。另外，将阻抗极大的奇点(理想而言是阻抗无限大的点)称为“反谐振点”，并将其频率称为“反谐振频率”。
串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1是具有谐振点以及反谐振点的弹性波谐振子，由弹性表面波(SAW：Surface Acoustic Wave) 谐振子、体声波(BAW：BulkAcoustic Wave)谐振子或者FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator：薄膜体声波谐振子)构成。这里，使串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1为弹性表面波谐振子。由此，由于能够通过形成在具有压电性的基板上的IDT(InterDigital Transducer：叉指换能器)电极构成滤波器10，所以能够实现具有陡度高的通过特性的小型且低背的滤波电路。此外，具有压电性的基板是至少表面具有压电性的基板。该基板例如也可以在表面具备压电薄膜，且由音速与该压电薄膜不同的膜以及支承基板等的层叠体构成。另外，该基板例如也可以是包含高音速支承基板、和形成在高音速支承基板上的压电薄膜的层叠体；包含高音速支承基板、形成在高音速支承基板上的低音速膜、以及形成在低音速膜上的压电薄膜的层叠体；或者包含支承基板、形成在支承基板上的高音速膜、形成在高音速膜上的低音速膜、以及形成在低音速膜上的压电薄膜的层叠体。此外，该基板也可以在基板整体具有压电性。
此外，串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1的至少一个也可以由BAW谐振子或者FBAR构成。
电感器L1是与串联臂谐振子s1以及s2并联连接的第一电感器。具体而言，电感器L1连接在串联臂谐振子s1和输入输出端子11m的连接点与串联臂谐振子s2和后述的匹配电路14的连接点之间。
匹配电路14连接在串联臂谐振子s2与输入输出端子11n之间。此外，匹配电路14也可以连接在串联臂谐振子s1与输入输出端子11m之间。
另外，串联臂谐振子s1以及s2与电感器L1构成LC谐振电路12。具体而言，由两个串联臂谐振子s1以及s2的电容成分和电感器L1构成LC谐振电路12。
另外，串联臂谐振子s1以及s2与并联臂谐振子p1构成带通滤波器 13的通频带。
此外，以下为了方便，并不限定于谐振子单体，对于LC谐振电路 12也为了方便而将谐振子与电感器的合成阻抗为极小的奇点(理想而言是阻抗为0的点)称为“谐振点”，并将其频率称为“谐振频率”。
串联臂谐振子s1以及s2与并联臂谐振子p1由不同的芯片形成。换言之，串联臂谐振子s1以及s2由一个芯片形成，并联臂谐振子p1由另一个芯片形成。在串联臂谐振子s1以及s2的谐振频率与并联臂谐振子p1的谐振频率存在大的差的情况下，通过由不同的芯片形成这些谐振子能够减小特性偏差。此外，也可以由一个芯片形成串联臂谐振子s1 及s2、以及并联臂谐振子p1。
[2.谐振子结构]
以下，着眼于任意的谐振子对构成滤波器10的各谐振子的结构进行更详细的说明。此外，由于其它的谐振子具有与该任意的谐振子大体相同的结构，所以省略详细的说明。
图2是示意地表示本实施方式中的谐振子的结构的图的一个例子， (a)是俯视图，(b)是(a)的剖视图。此外，图2所示的谐振子是用于说明构成滤波器10的各谐振子的典型的结构的谐振子。因此，构成滤波器10的各谐振子的IDT电极的电极指的根数、长度等并不限定于该图所示的IDT电极的电极指的根数、长度。此外，在该图中，对构成谐振子的反射器省略了图示。
如该图的(a)以及(b)所示，谐振子具备IDT电极101、形成有该IDT电极101的压电基板102、以及覆盖该IDT电极101的保护层 103。
如图2的(a)所示，在压电基板102上形成有构成IDT电极101 的相互对置的一对梳齿电极101a以及101b。梳齿电极101a由相互平行的多个电极指110a、和连接多个电极指110a的母线(busbar)电极 111a构成。另外，梳齿电极101b由相互平行的多个电极指110b、和连接多个电极指110b的母线电极111b构成。多个电极指110a以及110b 沿着与传播方向正交的方向形成。
另外，如图2的(b)所示，由多个电极指110a及110b、以及母线电极111a及111b构成的IDT电极101成为紧贴层101g与主电极层101h 的层叠结构。
保护层103形成为覆盖梳齿电极101a以及101b。保护层103是以保护主电极层101h不受外部环境影响、调整频率温度特性、以及提高耐湿性等为目的的层，例如是以二氧化硅为主成分的膜。
在如以上那样构成的谐振子(弹性表面波谐振子)中，通过IDT电极101的设计参数等，规定激励的弹性波的波长。即，通过IDT电极 101的设计参数等，规定谐振子中的谐振频率以及反谐振频率。以下，对IDT电极101的设计参数、即梳齿电极101a以及梳齿电极101b的设计参数进行说明。
此外，串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1也可以分别由串联分割的多个分割谐振子构成。由此，能够增大串联臂谐振子s1及 s2、以及并联臂谐振子p1各自的尺寸。即，能够减小串联臂谐振子s1 及s2、以及并联臂谐振子p1各自的消耗电力，能够抑制产生的失真。
[3.滤波特性]
接下来，对本实施方式所涉及的滤波器10的滤波特性进行说明。
首先，对带通滤波器13的滤波特性进行说明。
图3是表示实施方式1所涉及的带通滤波器13的滤波特性的图表。此外，在图3、图4、图6、图9、图12A～12C中，设为图表的纵轴的越下侧***损耗越大。图3示出不受电感器L1的影响(即，不受LC谐振电路12的影响)的带通滤波器13的滤波特性。串联臂谐振子s1及 s2以及并联臂谐振子p1作为陷波滤波器进行动作，并联臂谐振子p1 的谐振频率比串联臂谐振子s1以及s2各自的谐振频率低，由此如该图所示形成通频带。此时，比带通滤波器13的通频带靠低频侧的衰减频带的衰减量小、衰减特性变差。接下来，受到了电感器L1的影响时的带通滤波器13的通过特性(即，滤波器10的通过特性)如图4所示。
图4是表示实施方式1所涉及的滤波器10的滤波特性的图表。两个串联臂谐振子s1及s2各自的反谐振频率以及并联臂谐振子p1的谐振频率通过各个谐振子的IDT电极101的设计参数被调整而相互分离。一般而言，在梯型滤波器中，通过使串联臂谐振子的谐振频率与并联臂谐振子的反谐振频率为大致相同的频率，来形成通频带，但在本实施方式中，两个串联臂谐振子s1以及s2各自的谐振频率比并联臂谐振子p1 的反谐振频率高。具体而言，图4中的B部分所示的衰减极点(称为衰减极点B)与并联臂谐振子p1的谐振频率对应，C部分所示的衰减极点(称为衰减极点C)与串联臂谐振子s1的反谐振频率对应，D部分所示的衰减极点(称为衰减极点D)与串联臂谐振子s2的反谐振频率对应。串联臂谐振子s1及s2以及并联臂谐振子p1作为陷波滤波器进行动作，衰减极点B形成滤波器10的通频带的低频侧的衰减斜率，衰减极点C以及D形成高频侧的衰减斜率。LC谐振电路12的通频带例如是相对带宽为4.5％以上的频带，跨过与衰减极点B～D对应的频率。但是，通过串联臂谐振子s1以及s2各自的反谐振频率以及并联臂谐振子p1的谐振频率位于该通频带，在图4中该通频带局部地衰减。此外，由于串联臂谐振子s1及s2以及并联臂谐振子p1为弹性表面波，所以它们的衰减斜率陡峭。此时，通过使衰减极点B与衰减极点C以及D 远离(即，使串联臂谐振子s1以及s2的反谐振频率与并联臂谐振子p1 的谐振频率远离)，滤波器10成为具有通频带为宽频带的通过特性的带通滤波器。此外，宽频带的通频带是指比仅由弹性波谐振子构成的滤波器的通频带宽。例如，宽频带的通频带是相对带宽为4.5％以上的频带，优选是7.5％以上的频带。
另外，LC谐振电路12的谐振频率比并联臂谐振子p1的谐振频率低。图4中的A部分所示的衰减极点(称为衰减极点A)与LC谐振电路12的谐振频率对应。由此，能够实现比滤波器10的通频带靠低频侧的衰减频带的宽带化。此外，通过调整电感器L1的电感值，能够调整LC谐振电路12的谐振频率，能够使LC谐振电路12的衰减极点远离滤波器10的通频带。
近年来，为了与载波聚合(CA)对应，广泛地使用按每个频带对高频信号进行分离(分波)的分波器。作为这样的分波器，提出了包含多个滤波器的多路复用器。在这样的多路复用器中，各滤波器的一端的端子直接连接，或者经由相位器或滤波器选择开关而共用端子化。由此，一个滤波器的特性可能对其它的滤波器的特性造成影响。因此，一个滤波器的特性且对于该一个滤波器自身不成为问题的特性可能成为使其它的滤波器的特性劣化的重要因素。具体而言，一个滤波器的比通频带靠低频侧的衰减频带中的衰减特性不对一个滤波器自身的通频带内的通过特性造成影响。但是，在该衰减频带的频率位于其它的滤波器的通频带的情况下，当该衰减频带的衰减量小时，成为使其它的滤波器的通频带中的通过特性劣化的重要因素。
如图4所示，滤波器10具有将比通频带靠低频侧的例如中频段 (1710～2200MHz)作为衰减频带的衰减特性。例如，在上述的多路复用器的一个滤波器为滤波器10，其它的滤波器是以该中频段为通频带的滤波器的情况下，当滤波器10的衰减频带中的衰减量小时，该其它的滤波器的通频带中的通过特性可能劣化。然而，通过与LC谐振电路12 的谐振频率对应的衰减极点A，滤波器10的通频带的低频侧的衰减频带的衰减量在宽范围变大。因此，能够抑制上述其它的滤波器的通过特性的劣化。
此外，通过与滤波器10不同的构成的滤波器，能够实现通频带为宽频带的带通型的滤波特性。这里，作为比较例1，对作为通频带为宽频带的带通滤波器的滤波器100进行说明。
图5是比较例1所涉及的滤波器100的电路构成图。如该图所示，滤波器100由相互并联连接的梯型滤波器200以及300构成。滤波器200 具备串联臂谐振子s21～s23以及并联臂谐振子p21以及p22，滤波器300 具备串联臂谐振子s31～s33以及并联臂谐振子p31以及p32。这些谐振子例如是弹性表面波谐振子。
图6是表示实施方式1所涉及的滤波器10以及比较例所涉及的滤波器100的滤波特性的图表。以实线示出滤波器10的特性，并以虚线示出滤波器100的特性。一般而言，使用了弹性表面波谐振子的、通过使串联臂谐振子的谐振频率与并联臂谐振子的反谐振频率为大致相同的频率来形成通频带的滤波器的相对带宽例如为3～4％，在拓宽带宽的情况下，通频带的损耗增大。鉴于此，通过如滤波器100那样，使用通频带相互不同的多个滤波器，能够实现通频带为宽频带的带通型的滤波特性。例如，滤波器200具有以Band40(2300－2400MHz)为通频带的滤波特性，滤波器300具有以Band41(2496－2690MHz)为通频带的滤波特性。滤波器100的滤波特性成为滤波器200以及300的合成特性。然而，即使在使用多个滤波器实现了通频带为宽频带的带通型的滤波特性的情况下，也如图6所示，可知不能够如滤波器10那样实现损耗小的通频带。另外，可知在滤波器100中，无法在宽频带使通频带的低频侧的衰减频带的衰减量大幅衰减。
另外，在本实施方式的滤波器10中，高频信号泄漏到电感器L1。即，在串联臂谐振子s1及s2以及并联臂谐振子p1流过的高频信号变小。即，这些谐振子中的消耗电力变小，能够抑制产生的失真。
图7是表示实施方式1所涉及的滤波器10以及比较例所涉及的滤波器100的三阶互调失真(以下记作IMD3)特性的图表。在图7中，设为图表的纵轴的越下侧IMD3特性越好。具体而言，该图是表示Band7 的IMD3特性的图表。滤波器100由于如滤波器10那样高频信号几乎全部在谐振子流过，所以谐振子中的消耗电力变大。因此，如图7所示，可知改善了滤波器10的IMD3特性。
这样，通过滤波器10，能够实现通频带为宽频带、并且与比较例1 所涉及的滤波器100相比损耗更小的带通型的滤波特性。
此外，根据匹配电路14的构成，能够增大滤波器10的规定的频带的衰减量，能够改善以与该规定的频带相同的频带作为通频带的其它滤波器的通过特性。
图8A～图8I是表示匹配电路14的构成的一个例子的电路构成图。
匹配电路14也可以如图8A所示，是连接在输入输出端子11m以及输入输出端子11n之间与地之间的电感器L2。电感器L2是第二电感器的一个例子。通过以这样的构成调整电路参数，能够使匹配电路14 作为例如使低频段(699MHz－960)衰减的滤波器发挥作用。因此，能够改善以低频段作为通频带的其它滤波器的通过特性。
另外，匹配电路14也可以如图8B所示，是串联连接在输入输出端子11m以及输入输出端子11n之间的电感器L3。电感器L3是第三电感器的一个例子。通过以这样的构成调整电路参数，能够使匹配电路14 作为例如使5GHz频带衰减的滤波器发挥作用。因此，能够改善以5GHz 频带作为通频带的其它滤波器的通过特性。
另外，匹配电路14也可以如图8C所示，是连接在输入输出端子11m 以及输入输出端子11n之间与地之间的电容器C1，也可以如图8D所示，是串联连接在输入输出端子11m以及输入输出端子11n之间的电容器 C2。
另外，匹配电路14也可以如图8E所示，是由电容器C3、电感器 L4以及L5构成的π型的电路构成，也可以如图8F所示，是由电容器 C4、电感器L6以及L7构成的T型的电路构成。
另外，匹配电路14也可以如图8G所示，是由电容器C5以及电感器L8构成的串联谐振电路构成，也可以如图8H所示，是由电容器C6 以及电感器L9构成的并联谐振电路构成。
另外，匹配电路14也可以如图8I所示，是由电容器C7以及电感器L10构成的电路构成。
这样，通过如图8A～图8I所示那样构成匹配电路14而调整电路参数，能够增大滤波器10的规定的频带的衰减量，能够改善以与该规定的频带相同的频带作为通频带的其它滤波器的通过特性。
[4.压电材料以及切(cut)角]
接下来，对构成串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1的具有压电体层的基板中的该压电体层的压电材料以及切角与滤波器10的通过特性的关系进行说明。
并联臂谐振子p1、以及串联臂谐振子s1及s2分别由具有压电体层的基板、和形成在该基板上的IDT电极构成。这里，对构成串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1的压电体层的各压电材料不同的实施例1的滤波器、和各压电材料相同的比较例2的滤波器进行说明。此外，在比较例2中，并联臂谐振子p1、以及串联臂谐振子s1及s2分别使用 LN勒夫波，在实施例1中，并联臂谐振子p1使用LN瑞利波，串联臂谐振子s1以及s2使用LN勒夫波。
图9是表示实施例1所涉及的滤波器以及比较例2所涉及的滤波器的滤波特性的图表。在图9中，以实线示出实施例1所涉及的滤波器的特性，并以虚线示出比较例2所涉及的滤波器的特性。图10是表示实施例1所涉及的并联臂谐振子p1以及比较例2所涉及的并联臂谐振子 p1的谐振子特性的图表。在图10中，以实线示出实施例1所涉及的并联臂谐振子p1的谐振特性，并以虚线示出比较例2所涉及的并联臂谐振子p1的谐振子特性。此外，在图10中，设为图表的纵轴的越下侧回波损耗越小。
例如，在如比较例2那样各压电材料相同的情况下，与如实施例1那样各压电材料不同的情况相比产生材料为重要因素的无用波(体波(bulk wave))，导致滤波器的通频带的损耗变大。例如，如图9中的A部分所示，可知在通频带中的2.69GHz附近损耗大幅增大。这是因为如图10中的A 部分所示，在实施例1中，并联臂谐振子p1是与串联臂谐振子s1以及s2不同的压电材料，所以在2.69GHz附近回波损耗大，例如成为接近0dB的理想的状态，另一方面，在比较例2中，并联臂谐振子p1是与串联臂谐振子s1以及s2相同的压电材料，所以在2.69GHz附近回波损耗小，例如从0dB远离负3dB左右。这是因产生了无用波(体波)所引起的影响。
这样，通过使构成并联臂谐振子p1、以及串联臂谐振子s1及s21 压电体层的各压电材料不同，能够抑制滤波器10的通频带的损耗。
此外，通过使构成串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1的具有压电体层的基板中的该压电体层的各切角不同，也能够实现相同的效果。即，在各切角相同的情况下，与各切角不同的情况相比产生切角为重要因素的无用波(体波)，而滤波器的通频带的损耗变大，但通过使各切角不同，能够抑制该损耗。
[5.效果]
如以上说明那样，在实施方式1所涉及的滤波器10(滤波器装置) 中，两个串联臂谐振子s1以及s2和电感器L1(第一电感器)构成通频带为宽频带的LC谐振电路12。另外，两个串联臂谐振子s1以及s2各自的反谐振频率以及并联臂谐振子p1的谐振频率位于LC谐振电路12 的通频带，由此各个谐振子作为陷波滤波器进行动作，使LC谐振电路 12的通频带局部地衰减。此时，由于两个串联臂谐振子s1以及s2各自的反谐振频率比并联臂谐振子p1的谐振频率高，所以并联臂谐振子p1 形成滤波器10的通频带的低频侧的衰减斜率，两个串联臂谐振子s1以及s2形成该通频带的高频侧的衰减斜率。因此，通过使两个串联臂谐振子s1以及s2各自的反谐振频率与并联臂谐振子的谐振频率远离，能够使该通频带为宽频带。另外，通过匹配电路14，能够减小该通频带的损耗。因此，能够实现通频带为宽频带、并且损耗小的带通型的滤波特性。
另外，由于LC谐振电路12的谐振频率比并联臂谐振子p1的谐振频率低，所以能够拓宽滤波器10的通频带的低频侧的衰减频带，增大衰减量。
另外，根据匹配电路14的电路构成，例如能够使匹配电路14作为使低频段(699MHz－960)衰减的滤波器发挥作用、或者作为使5GHz 频带衰减的滤波器发挥作用。
另外，通过使构成串联臂谐振子s1及s2、以及并联臂谐振子p1的具有压电体层的基板中的该压电体层的各压电材料或者各切角不同，能够抑制滤波器10的通频带的损耗。
(实施方式2)
实施方式1中说明的滤波器10(滤波器装置)能够应用于多路复用器、高频前置电路、通信装置。在本实施方式中，以具备至少包含一个在实施方式1中说明的滤波器10的多个滤波器的多路复用器为中心进行说明。在该多路复用器中，多个滤波器的输入端子或者输出端子与共用端子直接或者间接地连接。
图11是实施方式2所涉及的多路复用器40及其周边电路的构成图。该图示出具备多路复用器40的高频前置电路70、天线元件ANT、以及RF信号处理电路(RFIC)80。高频前置电路70以及RFIC80构成通信装置90。天线元件ANT、高频前置电路70、以及RFIC80例如配置在多模/多频段对应的移动电话的前置部。
天线元件ANT是发送接收高频信号的例如依照LTE等通信标准的多频段对应的天线。此外，天线元件ANT例如也可以不与通信装置 90的所有频段对应，也可以仅与低频带组或者高频带组的频段对应。另外，天线元件ANT也可以内置于通信装置90。
高频前置电路70是在天线元件ANT与RFIC80之间传递高频信号的电路。具体而言，高频前置电路70经由接收侧信号路径将由天线元件ANT接收到的高频信号(这里是高频接收信号)传递到RFIC80。
高频前置电路70具备多路复用器40、开关50、以及放大电路60。
多路复用器40具有实施方式1所涉及的滤波器10、以及滤波器 20及双工器(diplexer)30这三个滤波器作为多个滤波器。多路复用器 40应对例如同时发送接收与该多个滤波器的各个对应的多个频带的信号的所谓的CA。滤波器20在本实施方式中是带阻滤波器，是相对于滤波器10的其它滤波器，例如由弹性表面波谐振子构成。双工器30具有高通滤波器30A以及低通滤波器30B(低通滤波器)，这些滤波器例如由LC滤波器构成。高通滤波器30A以及低通滤波器30B各自的一端的端子被共用端子化并与天线元件ANT连接。另外，滤波器20与连接了滤波器10的输入输出端子11m连接。即，滤波器10以及滤波器20各自的一端的端子被共用端子化为输入输出端子11m，并与高通滤波器 30A的另一端的端子连接。通过这样连接多路复用器40所具有的各滤波器，构成三工器作为多路复用器40。
低通滤波器30B的通频带例如适用于低频段(699－960MHz)，高通滤波器30A的通频带例如至少适用于中频段以及高频段(1710－ 2690MHz)。
滤波器10的通频带例如适用于高频段(2300－2690MHz)。滤波器20的通频带的频率与滤波器10不同，滤波器20的通频带例如适用于中频段(1710－2200MHz)。具体而言，滤波器20(带阻滤波器)具有与滤波器10的通频带重复的衰减频带，且与该衰减频带相比低频侧成为通频带，由此滤波器10的通频带与滤波器20的通频带不同。滤波器20的衰减频带是与滤波器10的通频带相同的高频段(2300－ 2690MHz)，滤波器20的通频带成为高通滤波器30A的通频带(1710 －2690MHz)中的比高频段(2300－2690MHz)靠低频侧的中频段(1710－2200MHz)。
根据这样的多路复用器40，由于具备上述说明的滤波器10，所以能够实现损耗小的滤波特性。
低通滤波器30B的另一端的端子、滤波器10的另一端的端子、以及滤波器20的另一端的端子分别与开关50连接。
开关50与多路复用器40连接，并根据来自控制部(未图示)的控制信号，将频带相互不同的多个频段(这里是低频段、中频段以及高频段)所对应的信号路径与放大电路60连接。
放大电路60例如是经由开关50与多路复用器40连接，对由天线元件ANT接收到的高频接收信号进行功率放大的低噪声放大器。
RFIC80是对由天线元件ANT发送接收的高频信号进行处理的RF 信号处理电路。具体而言，RFIC80通过下变频(down-convert)等对从天线元件ANT经由高频前置电路70的接收侧信号路径输入的高频信号 (这里是高频接收信号)进行信号处理，并将进行该信号处理而生成的接收信号输出给基带信号处理电路(未图示)。
接下来，对多路复用器40中的与频带相互不同的多个频段(低频段、中频段以及高频段)对应的信号路径的通过特性进行说明。
图12A是表示实施方式2所涉及的多路复用器40的与高频段对应的信号路径的通过特性的图表。图12B是表示实施方式2所涉及的多路复用器40的与中频段对应的信号路径的通过特性的图表。图12C是表示实施方式2所涉及的多路复用器40的与低频段对应的信号路径的通过特性的图表。与高频段对应的信号路径是通过高通滤波器30A以及滤波器10的信号路径，与中频段对应的信号路径是通过高通滤波器30A 以及滤波器20的信号路径，与低频段对应的信号路径是通过低通滤波器30B的信号路径。
如图12A以及图12B所示，可知与高频段对应的信号路径的通频带和与中频段对应的信号路径的衰减频带在2300－2690MHz中重复。另外，可知由于滤波器10的LC谐振电路12的谐振频率位于滤波器20 的通频带，所以与高频段对应的信号路径的衰减频带和与中频段对应的信号路径的通频带在1710－2200MHz中重复。LC谐振电路12的谐振频率位于滤波器20的通频带的中心频率附近。此外，优选LC谐振电路12的谐振频率位于滤波器20的通频带的比中心频率靠低频侧。由此， LC谐振电路12的谐振点位于滤波器10的通频带的远处，滤波器10的通频带不容易受到该谐振点的影响，能够抑制该通频带的损耗。
如图12C所示，可知与低频段对应的信号路径的通频带是和与高频段对应的信号路径的通频带以及与中频段对应的信号路径的通频带不同的频带，与低频段对应的信号路径的比通频带靠高频侧的衰减频带和与高频段对应的信号路径的通频带以及与中频段对应的信号路径的通频带重复。
这样，在多路复用器40中，与高频段对应的信号路径的通频带位于与中频段以及低频段对应的信号路径各自的通频带外，与中频段对应的信号路径的通频带位于与高频段以及低频段对应的信号路径各自的通频带外，与低频段对应的信号路径的通频带位于与高频段以及中频段对应的信号路径各自的通频带外，从而能够应对同时发送接收多个频带的所谓的CA。
(其它实施方式)
以上，列举实施方式1以及2对本发明的实施方式所涉及的滤波器装置以及多路复用器进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。组合上述实施方式中的任意的构成要素而实现的其它实施方式、在不脱离本发明主旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例、内置了本发明所涉及的滤波器装置以及多路复用器的各种设备也包含于本发明。
例如，上述的高频前置电路70、以及具备高频前置电路70和 RFIC80(RF信号处理电路)的通信装置90也包含于本发明。
另外，例如虽然在上述实施方式中，滤波器10具备两个串联臂谐振子s1以及s2，但也可以具备三个以上的串联臂谐振子。
另外，例如虽然在上述实施方式中，滤波器10具备一个并联臂谐振子p1，但也可以具备两个以上的并联臂谐振子。
另外，例如虽然在实施方式2中，高频前置电路70具有接收侧信号路径，但也可以具有发送侧信号路径，也可以经由发送侧信号路径将从RFIC80输出的高频信号(这里是高频发送信号)传递到天线元件 ANT。该情况下，RFIC80也可以通过上变频等对从基带信号处理电路输入的发送信号进行信号处理，并将进行该信号处理而生成的高频信号 (这里是高频发送信号)输出到高频前置电路70的发送侧信号路径，放大电路60也可以是对从RFIC80输出的高频发送信号进行功率放大的功率放大器。
另外，例如虽然在实施方式2中，多路复用器40是由三个滤波器构成的三工器，但只要具备滤波器10，则也可以是由两个滤波器构成的双工器或者由四个滤波器构成的四工器等。
另外，例如虽然在实施方式2中，高频前置电路70分别具备一个开关50以及放大电路60，但也可以分别具备多个。另外，高频前置电路70也可以不具备开关50以及放大电路60双方。
工业上的可利用性
本发明作为能够应用于多频段***的滤波器、多路复用器、前置电路以及通信装置，能够广泛地利用于移动电话等通信设备。
附图标记说明
10…滤波器(滤波器装置)，20…滤波器(其它滤波器)，11m…输入输出端子(第一端子)，11n…输入输出端子(第二端子)，12…LC 谐振电路，13…带通滤波器，14…匹配电路，30…双工器，30A…高通滤波器，30B…低通滤波器，40…多路复用器，50…开关，60…放大电路，70…高频前置电路，80…RFIC(RF信号处理电路)，90…通信装置，100、200、300…滤波器，101…IDT电极，101a、101b…梳齿电极， 101g…紧贴层，101h…主电极层，102…压电基板，103…保护层，110a、 110b…电极指，111a、111b…母线电极，s1、s2、s21～s23、s31～s33…串联臂谐振子，p1、p21、p22、p31、p32…并联臂谐振子，C1～C7…电容器，L1…电感器(第一电感器)，L2…电感器(第二电感器)，L3…电感器(第三电感器)，L4～L10…电感器，ANT…天线元件。

Claims (21)

1.一种滤波器装置，其中，具备：
串联连接在第一端子与第二端子之间，且设于上述第一端子侧的第一串联臂谐振子以及设于上述第二端子侧的第二串联臂谐振子；
并联臂谐振子，连接在上述第一串联臂谐振子和上述第二串联臂谐振子之间的串联臂与地之间；
第一电感器，与上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子并联连接；以及
匹配电路，连接在上述第二串联臂谐振子与第二端子之间，或者连接在上述第一串联臂谐振子与上述第一端子之间，
上述第一串联臂谐振子、上述第二串联臂谐振子以及上述并联臂谐振子构成带通滤波器的通频带，
上述第一串联臂谐振子、上述第二串联臂谐振子以及第一电感器构成LC谐振电路，
上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子各自的反谐振频率以及上述并联臂谐振子的谐振频率位于上述LC谐振电路的通频带，
上述LC谐振电路的谐振频率比上述并联臂谐振子的谐振频率低。
2.根据权利要求1所述的滤波器装置，其中，
上述并联臂谐振子的谐振频率比上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子各自的谐振频率低。
3.根据权利要求1或者2所述的滤波器装置，其中，
上述匹配电路是连接在上述第一端子以及上述第二端子之间与地之间的第二电感器。
4.根据权利要求1或者2所述的滤波器装置，其中，
上述匹配电路是串联连接在上述第一端子以及上述第二端子之间的第三电感器。
5.根据权利要求1或者2所述的滤波器装置，其中，
上述并联臂谐振子、以及上述第一串联臂谐振子及上述第二串联臂谐振子分别由具有压电体层的基板、和形成在该基板上的IDT电极构成，
构成上述并联臂谐振子的压电体层的压电材料与构成上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子的压电体层的压电材料不同。
6.根据权利要求1或者2所述的滤波器装置，其中，
上述并联臂谐振子、以及上述第一串联臂谐振子及上述第二串联臂谐振子分别由具有压电体层的基板、和形成在该基板上的IDT电极构成，
构成上述并联臂谐振子的压电体层的切角与构成上述第一串联臂谐振子以及上述第二串联臂谐振子的压电体层的切角不同。
7.根据权利要求1或者2所述的滤波器装置，其中，
上述并联臂谐振子、上述第一串联臂谐振子、以及上述第二串联臂谐振子的至少一个由体声波谐振子或者薄膜体声波谐振子构成。
8.一种多路复用器，其中，
具备至少包含一个权利要求1～7中任意一项所述的滤波器装置的多个滤波器，
上述多个滤波器的输入端子或者输出端子与共用端子直接或者间接地连接。
9.根据权利要求8所述的多路复用器，其中，
上述多个滤波器是两个滤波器。
10.根据权利要求8所述的多路复用器，其中，
上述多个滤波器是三个滤波器。
11.根据权利要求8所述的多路复用器，其中，
上述多个滤波器是四个滤波器。
12.根据权利要求8～11中任意一项所述的多路复用器，其中，
上述多个滤波器包含与上述第一端子连接、且通频带的频率与上述滤波器装置不同的其它滤波器，
上述LC谐振电路的谐振频率位于上述其它滤波器的通频带。
13.根据权利要求12所述的多路复用器，其中，
上述LC谐振电路的谐振频率位于比上述其它滤波器的通频带的比中心频率靠低频侧。
14.根据权利要求12所述的多路复用器，其中，
上述滤波器装置的通频带适用于高频段，
上述其它滤波器的通频带适用于中频段。
15.根据权利要求8～11、13中任意一项所述的多路复用器，其中，
上述多个滤波器包含低通滤波器。
16.根据权利要求15所述的多路复用器，其中，
上述低通滤波器的通频带适用于低频段。
17.根据权利要求15所述的多路复用器，其中，
上述低通滤波器是LC滤波器。
18.根据权利要求8～11、13、16中任意一项所述的多路复用器，其中，
同时收发与上述多个滤波器的各个对应的多个频带的信号。
19.一种高频前置电路，其中，具备：
权利要求8～18中任意一项所述的多路复用器；以及
与上述多路复用器连接的开关。
20.一种高频前置电路，其中，具备：
权利要求8～18中任意一项所述的多路复用器；以及
与上述多路复用器连接的放大电路。
21.一种通信装置，其中，具备：
RF信号处理电路，对由天线元件收发的高频信号进行处理；以及
在上述天线元件与上述RF信号处理电路之间传递上述高频信号的权利要求19或者20所述的高频前置电路。
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