CN1400736A - 弹性表面波分波器及通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制从天线端子(21)至接收端子(23)之间的衰减量劣化，还能够抑制从发送端子(22)至接收端子(23)之间的隔离特性中的衰减量劣化的弹性表面波分波器及采用该弹性表面波分波器的通信装置。在多层基板表面侧的第1电极图形(14a)上设置具有多个弹性表面波滤波器(2)及(3)的分波部(61)。在多层基板背面侧的第4电极图形(17a)的周边部上分别设置与分波部(61)连接的天线端子(21)、发送端子(22)及接收端子(23)。在多层基板中间层的第3电极图形(16a)上形成，与天线端子(21)连接的匹配用带状线(33)，设置在与天线端子(21)一侧的边相对的边以外的至少一边并接地。

Description

弹性表面波分波器及通信装置
技术领域
本发明涉及具有多个弹性表面波(下面简称″SAW″)滤波器、与天线端的耦合部分具有阻抗匹配电路的SAW分波器、以及具有SAW分波器的通信装置。
背景技术
近年来，为了增强便携终端等移动通信装置的功能，正在对具有两个以上通信***的适应多频带的移动电话进行研究。为了在一个便携终端构成多个通信***，对构成零部件就要求小型化及高性能。为此，在将通带频率不相同的两个滤波器形成一体的双滤波器或称为收发共用器的分波器中，正在研究使用有利于小型化的SAW滤波器。
作为这样的分波器，在日本专利特开平2-69012号公报中揭示了一种将SAW滤波器的片状单体***密封外壳中以便气密保存的分波器。如上述公报中所述，密封外壳具有屏蔽效果，而且不需要将SAW滤波器的密封外壳与基板焊接，与已有的电介质滤波器相比，具有容易使用、有望小型化的效果。
再有，上述公报所述的分波器，是将作为阻抗匹配电路的分波电路作为电感器，以此与已有的利用分布常数线路的带状线相比，线路长度缩短，因此能够减小分波电路的占有面积，除了有上前述效果外，还能够使分波器小型化。另外，在上述公报中，是将电感器形成于基板背面使其小型化的。
另外，在日本专利特开平5-167388号公报中揭示了一种采用由多个SAW谐振器构成的带通滤波器的分波器，作为该分波器的一种结构，是上述公报所述的第2实施例所示，将电感从收发信号的连接点对GND***作为阻抗匹配电路。
再有，作为另一种分波器，在日本专利特开平5-167389号公报中揭示了一种既能很好保持隔离又能尽量小型化的分波器，它是在上述公报中所述的第6实施例中揭示的，将3个外部信号端子配置在3个边，再在各信号端子的两侧配置GND，这样能够防止信号泄漏。
但是，在采用上述已有的SAW滤波器的分波器中产生的问题是，由于小型化的发展，天线端子、发送端子及接收端子等各端子之间的距离更近，各端子之间不能得到完全隔离。
在日本专利2-69012号公报中，各信号端子配置在同一边，与此不同的是，在日本专利特开平5-167389号公报中，各信号端子配置在3边，在各信号端子的两侧配置GND，以此防止在各信号端之间产生信号泄漏。
然而，在SAW分波器的天线耦合部一般必须有匹配电路，如日本专利特开平2-69012号公报及特开平5-167388号公报所述，有时采用并联的电感。如特开平2-69012号公报所述的图1(b)所示，将电感作为匹配电路与天线端子连接，另一端子与GND连接时，将GND电极配置在天线端子的相反侧，从布线上来看是合适的。
但是，在上述配置方法中存在的问题是，天线端子与其他端子之间以及发送端子与接收端子之间不能得到完全隔离。
本发明的目的在于，提供在天线耦合部具有阻抗匹配电路，并具有良好隔离特性的SAW分波器及具有该分波器的通信装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明的SAW分波器，其特征在于，在基板上设置采用多个SAW滤波器，具有收发信用的分波功能的分波部，在基板周边部设置分别与分波部连接的天线端子、发送端子、接收端子及接地端子，具有匹配功能的带状线这样设置，即将其一端与天线端子连接，将另一端在除了与天线端子一侧的边相对的边以外的至少一边上接地设置。
采用上述结构，通过使用多个SAW滤波器，能够发挥收发信用的分波功能，而且通过设置与天线端子连接的具有匹配功能的带状线，能够谋求实现天线端子的输入输出阻抗的匹配，能够提高通过天线端子进行收发信的传输特性。
另外，在上述结构中，通过将带状线设置在除了与天线端子一侧的一边相对的另一边以外的至少一边并接地，能够抑制从天线端子至接收端子之间的衰减量劣化，还能够抑制从发送端子至接收端子之间的隔离特性的衰减量劣化。
在上述SAW分波器中，最好基板是在厚度方向分别有多个电气元件电路及接线用的导体图形的多层基板，带状线形成为上述导体图形的一部分，与所述导体图形的同一层的接地用导体图形连接。
采用上述结构，通过将基板做成多层基板，能够谋求小型化，而且能够增加对各端子布线的自由度，能够抑制各端子之间的干扰。
在上述SAW分波器中，最好带状线在天线端子一侧的一边接地。
采用上述结构，还能够更可靠地抑制从天线端子至接收端子之间的衰减量劣化、以及从发送端子至接收端子之间的隔离特性的衰减量劣化。
在上述SAW分波器中，带状线也可以在基板中用连接天线端子与发送端子的虚拟线分割的两个区域内的、在与包含接收端子的区域不同的区域内接地。
采用上述结构，带状线在用连接天线端子与发送端子的虚拟线分割的两个区域内的、不包含接收端子的区域内接地，这样能够更可靠地确保从天线端子至接收端子之间的隔离。因而，在上述结构中，能够谋求小型化，而且能够更有效地得到良好的衰减特性。
在上述SAW分波器中，最好在基板的第1边的两个转角部分上分别设置发送端子及接收端子，在与所述第1边相对的第2边的中间部设置天线端子。
采用上述结构，由于能够抑制天线端子、发送端子及接收端子相互间的干扰，因此能够更可靠保证各端子之间的良好隔离。
在上述SAW分波器中，最好在天线端子、发送端子及接收端子间分别配置接地端子。
采用上述结构，由于利用在天线端子、发送端子与接收端子间配置的接地端子，能够更可靠地抑制它们相互间的干扰，因此能够更可靠地实现各端子之间的良好隔离。
在上述SAW分波器中，带状线也可以设置成线圈状。采用上述结构，通过将带状线形成线圈状，能够谋求节省空间，实现小型化。
另外，在上述结构中，由于线圈状带状线还具有作为电感元件的功能，因此不仅单纯作为匹配元件，还使其具有作为抑制高次谐波频率信号用的元件的功能，能够抑制例如便携终端等通信装置产生的不必要的高次谐波频率的信号辐射。
本发明的通信装置，为解决前述问题，其特征在于，具有上述某一种SAW分波器。
采用上述结构，由于具有在天线端子、发送端子及接收端子的相互之间很好隔离、并能够实现小型化的SAW分波器，因此能够谋求小型化，同时能够提高称为传输特性的通信特性。
附图说明
图1(a)～(d)为本发明第1实施形态的SAW分波器的多层基板的各分解平面图。
图2为上述SAW分波器的立体图。
图3为上述SAW分波器的电路方框图。
图4为上述多层基板的简要剖面图。
图5所示为上述多层基板背面侧的各端子的说明图。
图6所示为上述SAW分波器的从天线端子至接收端子的通带振幅特性曲线图。
图7所示为上述SAW分波器的从发送端子至接收端子的隔离特性曲线图。
图8所示为有关上述图1(c)的带状线的一变形例的平面图。
图9为本发明多层基板中的带状线接地位置说明图，(a)所示为本发明的接地位置，(b)所示为比较用SAW分波器的接地位置。
图10所示为上述比较用SAW分波器的从天线端子至接收端子的通带振幅特性曲线图。
图11为上述比较用SAW分波器的从发送端子至接收端子的隔离特性曲线图。
图12为说明上述比较用SAW分波器中各特性劣化用的电路方框图。
图13为其他比较用SAW分波器用的第3”导体层平面图。
图14为上述其他比较用SAW分波器的从天线端子至接收端子的通带振幅特性曲线图。
图15所示为上述其他比较用SAW分波器的从发送端子至接收端子的隔离特性曲线图。
图16所示为本发明第1实施形态的SAW分波器发送侧寄生特性曲线图。
图17为采用本发明的SAW分波器的通信装置的主要部分方框图。
具体实施方式
下面根据图1至图17说明本发明的各实施形态。
第1实施形态
图2为说明本发明第1实施形态的SAW分波器用的结构图。如图2所示，本发明的SAW分波器具有安装在长方形板状多层基板(基板)1上的发送用SAW滤波器2、接收用SAW滤波器3、阻抗匹配用的线圈4及电容5。利用各SAW滤波器2及3形成分波部61。
SAW滤波器2及3在压电体基板上沿SAW传输方向具有一个或多个梳形电极部(叉指变换器，下面简称为“IDT”)、以及从左右(SAW传输方向)夹着IDT的两个反射器(未图示)。
上述IDT是利用铝等金属薄膜形成，它具有作为将输入的电信号(交流)变换为SAW(弹性能)后在压电体基板上传输，并将传输的SAW变换为电信号输出的SAW变换部的功能。上述反射器具有将传输来的SAW向来的方向反射的功能。
这样的IDT，通过分别设定各帘子状电极指的长度及宽度、相邻各帘子状电极指的间隔、以及表示在帘子状电极指相互之间进入到里面的状态的相对面的长度的叉指宽度，能够设定信号变换特性及通带宽度。另外，在反射器中，通过调整各反射器电极指的宽度及间隔，能够设定反射特性。
另外。在前述SAW分波器中，金属盖板安装在多层基板1上，覆盖着SAW滤波器2等零部件(未图示)。另外，在多层基板1中，如图3的分波电路图中所示，分别内装有匹配用的各带状线31、32及33。带状线31及32由线圈状线路形成，带状线33由交替弯折的曲折线路形成，具有作为电感元件的功能。
图4所示为前述多层基板1的剖面图的一个例子。多层基板1沿其厚度方向有3层电介质层11、12及13，在它们的上下(厚度方向)具有分别配置的由铜或铝形成的导体层14、15、16及17。电介质层11、12及13由Al2O3那样的氧化物系陶瓷或玻璃系的树脂等构成。在这里，多层基板1也可以根据匹配元件的形状及种类增减其层数。
图1(a)～图1(d)所示为多层基板1的4层导体层14、15、16及17的平面图。在第1导体层14，如图1(a)所示，形成安装SAW滤波器2及3、线圈4及电容5用的第1电极图形(导体图形)14a。在第3导体层16，如图1(c)所示，形成具有阻抗匹配用的各带状线31及32及33、各带状线31及32及33的连接点部(公共端子)34、以及与带状线33的另一端子侧连接的各接地图形24A及24B的第3电极图形(导体图形)16a。
如图1(b)及图1(d)所示，由在第2导体层15形成的接地(GND)图形即第2电极图形(导体图形)15a及在第4导体层17形成的第4电极图形(导体图形)17a的一部分即接地图形17b，在多层基板1的厚度方向上将各带状线31、32及33夹在当中。
另外，在第1至第4各导体层14～17之间，如图4所示，利用在多层基板1内部沿厚度方向贯通形成的通过孔18及在多层基板1外部沿厚度方向形成的通孔19等进行电气连接。
另外，在第4导体层17上，如图1(d)所示，沿近似为长方形的第4导体层17周边部，作为第4电极图形17a分别形成天线端子21、发送端子22、接收端子23及各接地端子24。另外，图5所示为SAW分波器的背面(多层基板1的厚度方向一端的面，图1(d)所示第4导体层17的背面侧)设置的各背面端子的配置图。在各背面端子中，如图5所示，在第4导体层17的接地图形17b上，将抗蚀剂20等绝缘物从背面侧以规定形状覆盖其上，以此形成各接地端子24。
在各背面端子的这样的配置中，要把天线端子21、发送端子22及接收端子23配置得能抑制相互间的干扰。例如，在近似长方形的第4导体层17的第1长边(第1边)的两个转角部上分别设置发送端子22及接收端子23，在与上述第1长边相对的第2长边(第2边)的中间部设置天线端子21。
再有，在上述各背面端子中，天线端子21、发送端子22与接收端子23之间分别设置多个、例如两个或三个接地端子24，而且使相邻端子之间的间隔近似相等。
利用这样的各端子配置，能够更可靠地抑制天线端子21、发送端子22与接收端子23之间的相互干扰。
如图1(c)所示，在第3导体层16形成用于在发送侧的2次谐波及3次谐波频带附近设置衰减极点用的开放型带状线31和32、以及天线耦合部14b的具有阻抗匹配功能的带状线33。
这3个带状线31、32及33以连接点部34作为公共点，通过通孔19a分别与第1导体层14的天线耦合部14b及第4层体层17的天线端子21连接。在天线耦合部14b，分别连接SAW滤波器2及SAW滤波器3的输入输出端子的一端子连接。
带状线31及32的另一端子开路，带状线33的另一端子在第3导体层16的同一层内接地，例如与各接地图形24A及24B连接。各接地图形24A及24B分别通过各通孔19b及19c，与背面端子的各接地端子24a及24b连接。
再有，各接地图形24A及24B还与第1导体层14的接地图形14C及第2导体层15的接地图形即第2电极图形15a连接。
这时，带状线33在第3层导体层16的同一层内，仅与包含天线端子21的边41的各接地图形24A及24B连接接地。
图6及图7所示为本实施第1形态的AMPS/CDMA用SAW分波器特性。发送侧的通带为824MHz～849MHz，接收侧的通带为869MHz～894MHz。图6为从天线端子21至接收端子23的通带附近的振幅特性。根据图6所示的特性，在849MHz(Δ2)得到58dB这样很好的衰减量。图7为从发送端子22至接收端子23的隔离特性。根据图7所示的特性，同样在849MHz(Δ2)得到62dB这样良好的特性。
另外，在第1实施形态中所举的例子是，带状线33与天线端子21一侧的边41的一边上的接地端子24a等连接接地，但本发明不限定于上述情况，也可以如图8所示，除了天线端子21一侧的边41以外，也可以与边41的相邻的靠近发送端子22一侧的边42的接地端子24c及接地端子24d连接。在这种情况下，也能够得到良好的衰减量。
另外，图9(b)所示为改变图9(a)所示的本发明的带状线33的接地位置的比较用SAW分波器。图9(b)所示的比较用SAW分波器是在第3导体层16中，将具有带状线33a的第3’导体层26替换为前述第3导体层16，其他则同样制作。带状线33a与各接地图形24A及24B连接接地，同时除了前述的边41及边42以外，与天线端子21相对的边43、即接地图形24C也连接接地。
图10及图11分别表示该比较用SAW分波器的各特性。在图10的从天线端子21至接收端子23的振幅特性中，849MHz劣化至约45dB。同样，在图11的隔离特性中，在849MHz的衰减量劣化为约47dB。与图6之差为约13dB，与图7之差为约16dB，这些劣化量显然较大。
另外，图10及图11中的虚线是为了进行比较用的图6及图7所示的各特性。在图12的电路图那样的图9(b)所示的结构中，相对于测量***(便携终端等通信装置)的接地(GND)，分波器各端子的接地(GND)是不充分的。
因此，在分波器内部的接地布线中存在微弱的电感分量51、52及53，由于对接收端子23的电感分量53小于对天线端子21的电感分量51，因此从天线端子21至接收端子23，发生从接地端子侧泄漏信号的情况，衰减量劣化。
因而，这样配置带状线33，即使其在除了与作为公共端子侧的天线端子21一侧的边相对的边以外的至少一边接地，例如与接地端子24a等连接，借助于此，可以提供具有所谓通带外的衰减量大、而且隔离特性优异的，具备良好的衰减特性的SAW分波器。
在本第1实施形态中，所示的是有关收发共用器的特性例，但对于具有公共输入端子及各个独立的输出端子的适应多模式的双SAW滤波器的衰减特性，也能够得到同样的效果。
下面说明关于上述带状线33的接地方法的变形例。如图9(a)所示，将连接带状线33的接地端子在第3导体层16的同一层内，与位于区域Y内而且包含天线端子21的边41连接。
区域Y是包含上述接地端子的边在用连接天线端子21与发送端子22的虚拟直线A-A’将第3导体层16的第3电极图形16a一分为二的各区域X及Y内，不包含接收端子23的区域。
根据上述变形例，连接带线33的端子24a及24b在第3导体层16的同一层内，包含该接地端子24a等的边位于用连接天线端子21与发送端子22的虚拟直线A-A’分割的两个区域X及Y内的不包含接收端子23的区域Y内，与包含天线端子21的边41连接，这样能够得到图6及图7所示的良好衰减特性。
接着，为了比较，如图13所示制成接地位置与上述变形例相反的另一比较用SAW分波器。在上述另一比较用SAW分波器中，采用将与带状线33对应的带状线33b与接地图形24D连接的第3”导体层36。接地图形24D在第3”导体层36的同一层内，包含该接地图形24D的边位于用连接天线端子21与发送端子22的虚拟直线A-A’分割的两个区域X及Y内的包含接收端子23的区域X内，而且位于包含天线端子21的边41上。
在上述另一比较用SAW分波器中，如图14及图15所示，可以发现衰减特性劣化。图14为从天线端子21至接收端子23的通带附近的振幅特性。图15为从发送端子22至接收端子23的隔离特性。根据图14所示的特性，在849MHz为56dB，与图6所示的SAW分波器特性相比，约劣化2dB。根据图15所示的特性，同样在849MHz为59dB，与图7所示的SAW分波器特性相比，约劣化3dB。另外，图14及图15中的虚线是进行比较用的图6及图7所示的各特性。
这样，在上述SAW分波器中，通过使带状线33位于区域Y内，而且与包含天线端子21的边41连接接地，能够增大通带外的衰减量，而且还能够提高隔离特性。
另外，通过将前述开路型的各带状线31及32与天线端子21连接，如图16的发送侧的寄生特性所示，可知利用各带状线31及32的电容性(电容器那样的特性)，除了取得通带的匹配外，还改善发送频率的2次谐波及3次谐波频带的衰减量(参照图16中的Δ2及Δ3)。
除此以外还可以知道，通过将短路型(接地的)带状线33与天线端子21连接，利用带状线33的电感特性，在前述3次谐波频带，能够进一步增大衰减量(参照图16中相对于Δ4的高频侧的极小部)。
第2实施形态
下面参照图17说明装有本第1实施形态所述的SAW分波器的通信装置100。上述通信装置100作为进行接收的接收侧(Rx侧)，具有天线101、天线共用部/RF Top滤波器102、放大器103、Rx级间滤波器104、混频器105、第1IF滤波器106、混频器107、第2IF滤波器108、第1+第2本机频率合成器111、TCXO(temperature compensated crystal oscillator(温度补偿型石英振荡器))112、分频器113、本机滤波器114而构成。从Rx级间滤波器104至混频器105，如图17中双线所示，为确保平衡，最好用各平衡信号进行发送。
另外，上述通信装置100作为进行发送的发送侧(Tx侧)，将上述天线101及上述天线共用部分/RF Top滤波器102共用，同时具有Tx IF滤波器121、混频器122、Tx级间滤波器123、放大器124、耦合器125、隔离器126、以及APC(automatic power control(自动输出控制))127而构成。
还有，上述天线共用部/RF Top滤波器102适于使用上述本第1实施形态所述的SAW分波器。
这样，上述通信装置由于采用的SAW分波器的多功能及小型化，还具有良好的传输特性，因而能够谋求良好的收发功能同时实现小型化。
本发明的SAW分波器，如上所述，具有这样的结构即在基板上设置具有多个SAW滤波器的分波部，与分波部的天线端子连接的带状线在除了与天线端子一侧的边相对的边以外的至少一边接地。
因此，上述结构具有能够谋求小型化，利用带状线实现与各SAW滤波器连接的天线端子的匹配，而且得到良好衰减特性及隔离特性的效果。
本发明的通信装置，如上所述，是具有上述SAW分波器的结构。因此，上述构成由于所用的SAW分波器实现多功能化及小型化，而且具有良好的传输特性，所以具有良好的收发信功能同时有实现小型化的效果。

Claims (8)

1.一种弹性表面波分波器，其特征在于，
在基板上设置采用多个弹性表面波滤波器，具有收发信用的分波功能的分波部，
在基板周边部设置分别与分波部连接的天线端子、发送端子、接收端子及接地端子，
具有匹配功能的带状线这样设置，即将其一端与天线端子连接，将另一端在除了与天线端子一侧的边相对的边以外的至少一边接地。
2.如权利要求1所述的弹性表面波分波器，其特征在于，
基板是在厚度方向分别具有多个电气元件电路及连接线用的导体图形的多层基板，
带状线形成为所述导体图形的一部分，与所述导体图形的同一层的接地用导体图形连接。
3.如权利要求1或2所述的弹性表面波分波器，其特征在于，
带状线在天线端一侧的一边上接地。
4.如权利要求1或2所述的弹性表面波分波器，其特征在于，
带状线在基板中用连接天线端子与发送端子的虚拟线分割的两个区域内的、与包含接收端子的区域不同的区域内接地。
5.如权利要求1或2所述的弹性表面波分波器，其特征在于，
在基板的第1边的两个转角部上分别设置发送端子及接收端子，
在与所述第1边相对的第2边的中间部设置天线端子。
6.如权利要求5所述的弹性表面波分波器，其特征在于，
在天线端子、发送端子与接收端子之间分别配置接地端子。
7.如权利要求1或2所述的弹性表面波分波器，其特征在于，
带状线设置成线圈状。
8.一种通信装置，其特征在于，具有权利要求1或2所述的弹性表面波分波器。
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