CN1905365A - 谐振电路、滤波器以及天线双工器 - Google Patents

Abstract

提供了一种谐振电路、滤波器以及天线双工器，该谐振电路包括谐振器、与所述谐振器并联连接的电感器，以及与所述谐振器并联连接的电容器。还提供了一种具有上述谐振电路的滤波器和天线双工器。

Description

谐振电路、滤波器以及天线双工器

技术领域

本发明总体上涉及谐振电路、滤波器以及天线双工器，更具体地，涉及一种其中电感器和电容器与谐振器并联连接的谐振电路、滤波器以及天线双工器。

背景技术

近年来，随着移动通信***的发展，移动电话和移动信息终端已很快普及。例如，移动电话终端在高频带(如800MHz到1.0GHz和1.5GHz到2.0GHz)下进行通信。用于移动通信***的装置通常使用具有谐振电路的高频滤波器或具有高频滤波器的天线双工器。

参照图1A，上述装置中使用的谐振电路形成了单端口谐振电路，其中在输入端子In与输出端子Out之间布置有谐振器S21。使用表面声波(SAW)谐振器或膜体声谐振器(FBAR)作为谐振器。图1B是SAW谐振器的俯视图。在压电基板70上安装有：分别连接到输入端子In和输出端子Out的多个梳状电极IDT(叉指式换能器)；和置于梳状电极IDT的两侧的多个反射器R0。例如，梳状电极IDT和反射器R0由诸如铝(Al)的金属制成。其中，在附图中，示出了反射器R0和IDT具有比指的实际数量少的电极指(electrode finger)。

图1C是FBAR的俯视图。图1D是其横截面图。在基板72(一个示例是硅基板)中的开口76上淀积有下电极75、压电膜74以及上电极73。例如，使用氮化铝作为压电膜74。在某些情况下设置多层反射膜，来代替开口76。

使用梯型滤波器(其中串联和并联连接了多个单端口谐振电路)作为高频滤波器。图2示出了一种梯型滤波器的构成。在输入端子In与输出端子Out之间，串联连接有串联谐振器S11和S12，并且并联连接有并联谐振器P11和P12。参照图3A到图4B，对梯型滤波器的操作原理进行描述。可以将梯型滤波器分成串联谐振电路和并联谐振电路。参照图3A，在串联谐振电路中，假定谐振器S21是单端口谐振电路，将两个信号端子中的一个设置给输入端子In，而将另一端子设置给输出端子Out。参照图3B，在并联谐振电路中，假定谐振器P21是单端口谐振电路，将两个信号端子中的一个连接到接地端子，而将另一端子连接到短路线。

图3C示出了串联谐振电路和并联谐振电路的从输入端子In到输出端子Out的通带特性。横轴表示频率，纵轴表示带通量。由实线表示串联谐振电路的通带特性，由虚线表示并联谐振电路的通带特性。串联谐振电路的通带特性包括一个谐振点(谐振频率)f_rs和一个反谐振点(反谐振频率)f_as。通带量在所述一个谐振点f_rs处最高，而在所述一个反谐振点f_as处最低。另一方面，并联谐振电路的通带特性包括一个谐振点f_rp和一个反谐振点f_ap。通带量在所述一个谐振点f_rp处变得最低，而在所述一个反谐振点f_ap处变得最高。

图4A示出了一种单级梯型滤波器的结构。参照图4A，在输入端子In与输出端子Out之间串联连接有充当串联谐振电路的串联谐振器S22，并且在输出端子Out与接地端子之间连接有充当并联谐振电路的并联谐振器P22。在此，设计成串联谐振电路的谐振点f_rs与并联谐振电路的反谐振点f_ap基本上相同。图4B示出了单级梯型滤波器的从输入端子In到输出端子Out的通带特性。横轴表示频率，纵轴表示带通量。根据图4A所示的结构，将串联谐振电路的通带特性与并联谐振电路的通带特性组合起来，可以得到图4B的通带特性。带通量在串联谐振电路的谐振点f_rs和并联谐振电路的反谐振点f_ap附近最高，而在串联谐振电路的反谐振点f_as和并联谐振电路的谐振点f_rp处最低。通带是从并联谐振电路的谐振点f_rp到串联谐振电路的反谐振点f_ap的频率范围，而衰减范围是等于或低于并联谐振电路的谐振点f_rp和等于或高于串联谐振电路的反谐振点f_ap的频率范围。按此方式，梯型滤波器充当带通滤波器。

通过使用具有上述谐振器的滤波器，已经提出了一种天线双工器。该天线双工器使用两个带通滤波器，以在发送端子与天线端子之间布置发送滤波器，并在接收端子与天线端子之间布置接收滤波器。在天线端子与发送滤波器之间或在天线端子与接收滤波器之间还布置有匹配电路(例如，移相器)。该天线双工器具有从天线端子输出从发送端子输入的发送信号和从接收端子输出从天线端子输入的接收信号的功能。

针对例如匹配电路布置在天线端子与接收滤波器之间的情况，给出对匹配电路的功能的描述。匹配电路具有防止从发送端子输入的发送信号的电进入接收滤波器和从天线端子输出发送信号的功能。通常，在接收滤波器处，发送信号的频带中的阻抗几乎等于零。因此，发送信号的很大一部分电进入接收滤波器。因此，设置匹配电路用来将接收滤波器处的发送信号的频带中的阻抗转换成几乎无穷大。

如在日本特开No.2003-332885、日本特开No.2003-69382、日本特开No.2004-135322以及日本特开No.2004-242281中公开的，已提出其中电感器与谐振器并联连接的梯型滤波器。图5示出了一种根据上述常规技术的常规滤波器。在输入端子In与输出端子Out之间串联连接有串联谐振器S11和S12，在谐振器S11和S12的节点与地之间连接有并联谐振器P11。在输出端子Out与地之间连接有并联谐振器P12。此外，电感器L11和L12分别与串联谐振器S11和S12并联连接。根据这种配置，可以得到串联谐振电路的两个反谐振点。由此，通过使用这两个反谐振点，可以提供一种具有优异衰减特性的滤波器。

包括有SAW谐振器或充当谐振器的FBAR的滤波器具有与参照图3A到图4B所阐述的谐振点和反谐振点类似的功能(双谐振特性)。其中，“谐振器”仅仅表示具有双谐振特性的谐振器，如SAW谐振器或FBAR。此外，“谐振电路(单端口谐振电路)”表示这样的电路，即，该电路包括单个谐振器或并联连接有电感器或电容器的谐振器。

然而，在常规技术中，与谐振器并联连接的电感器的尺寸大，这导致不能减小滤波器和双工器的尺寸的问题。此外，不能对两个反谐振点进行任意设置。由于这些原因，还存在另一问题：在利用这两个反谐振点的滤波器中，设计灵活性降低了。

发明内容

鉴于以上情况提出了本发明，本发明提供了一种谐振电路、滤波器以及天线双工器，其中，可以减小尺寸并且可以改进设计灵活性。

根据本发明的一个方面，优选地，提供了一种谐振电路，其包括：谐振器；与所述谐振器并联连接的电感器；以及与所述谐振器并联连接的电容器。

根据本发明的另一方面，优选地，提供了一种梯型滤波器，其包括：一个或更多个串联谐振电路；和一个或更多个并联谐振电路。所述一个或更多个串联谐振电路和所述一个或更多个并联谐振电路中的至少一个包括上述谐振电路。

根据本发明的又一方面，优选地，提供了一种表面声波滤波器，其包括：多模表面声波滤波器；和上述谐振电路。

根据本发明的再一方面，优选地，提供了一种天线双工器，其包括：天线端子；连接到所述天线端子的第一滤波器；以及连接到所述天线端子的第二滤波器。第一滤波器和第二滤波器中的至少一个是上述梯型滤波器。

附图说明

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，在附图中：

图1A示出了一种谐振器；

图1B是一种SAW谐振器的俯视图；

图1C是FBAR的俯视图；

图1D是FBAR的横截面图；

图2示出了一种梯型滤波器的配置；

图3A示出了一种串联谐振电路的结构；

图3B示出了一种并联谐振电路的结构；

图3C示出了串联谐振电路和并联谐振电路的通带特性；

图4A示出了一种单级梯型滤波器的结构；

图4B示出了单级梯型滤波器的通带特性；

图5示出了一种常规滤波器；

图6A示出了等效电路；

图6B示出了谐振器的通带特性；

图7A示出了一种常规谐振电路的结构；

图7B示出了常规谐振电路的等效电路；

图7C是示出常规谐振电路的通带特性的图；

图8是示出针对C0和C0×L21的常规谐振电路的反谐振点和谐振点的图；

图9A是根据本发明第一实施例的谐振电路的框图；

图9B是示出根据本发明第一实施例的等效电路的图；

图9C示出了根据本发明第一实施例的谐振电路的通带特性；

图10是示出根据本发明第一实施例的针对C0和C0×L21的谐振电路的反谐振点和谐振点的图；

图11A示出了常规示例1的谐振电路；

图11B示出了对比示例1的谐振电路；

图11C示出了在第一实施例中使用的谐振电路；

图12A示出了常规示例1、对比示例1以及在本发明的第一实施例中使用的谐振器的通带特性；

图12B是反谐振点1附近的放大图；

图13是示出针对标准化电容值C31/C0的标准化电感值L31/L21的图；

图14A是常规示例2的双工器的框图；

图14B是对比示例2的双工器的框图；

图14C是根据本发明第二实施例的双工器的框图；

图15A到图15C示出了常规示例2的双工器；

图16A到图16C示出了对比示例2的双工器；

图17是根据本发明第二实施例的双工器的芯片的俯视图；

图18A到图18C示出了根据本发明第二实施例的双工器；

图19A示出了对根据常规示例2、对比示例2以及第二实施例的接收滤波器和发送滤波器的通带特性和双工器的天线端子的反射特性的测量结果；

图19B是在接收滤波器和发送滤波器的通带特性的通带附近的放大图；

图20A是根据本发明第三实施例的其上安装有芯片的叠置封装的俯视图；

图20B是根据本发明第三实施例的叠置封装的横截面图；

图21是根据本发明第三实施例的叠置封装的叠层的俯视图；

图22A是根据本发明第四实施例的其上安装有芯片的叠置封装的俯视图；

图22B是根据本发明第四实施例的叠置封装的横截面图；

图23A是根据本发明第四实施例的叠层的俯视图；

图23B是根据本发明第四实施例的另一叠层的俯视图；

图24是根据本发明第五实施例的其上安装有芯片的叠置封装的俯视图；

图25A是根据本发明第六实施例的其上安装有芯片的叠置封装的俯视图；

图25B是根据本发明第六实施例的MIM电容器的横截面图；

图26是根据本发明第七实施例的其上安装有芯片的叠置封装和印刷电路板48的俯视图；

图27A是根据本发明第八实施例的其上安装有芯片和IPD芯片的叠置封装的俯视图；

图27B是根据本发明第八实施例的位于IPD芯片上的MIM电容器的横截面图；

图28是根据本发明第九实施例的双工器的框图；

图29是根据本发明第十实施例的双工器的框图；

图30是根据本发明第十一实施例的双工器的框图；

图31是根据本发明第十二实施例的梯型滤波器的框图；

图32是根据本发明第十三实施例的梯型滤波器的框图；

图33A是根据本发明第十四实施例的滤波器的框图；

图33B是根据本发明第十四实施例的DMS滤波器的框图；

图34是根据本发明第十五实施例的滤波器的框图；

图35A是根据本发明第十六实施例的滤波器的框图；以及

图35B是根据本发明第十六实施例的平衡型SAW滤波器的俯视图。

具体实施方式

首先，给出对根据常规技术可以改进衰减特性的机制的描述。下面对谐振器的谐振点ω_r和反谐振点ω_a进行描述。图6A示出了图1A所示的谐振器的等效电路(双谐振模型)。在以下描述中，使用电容器的代号(一示例为C0)作为电容器的电容。按同样的方式使用电感器的代号。参照图6A，在输入端子In与输出端子Out之间，谐振器的电容C0与电感器Lm并联连接，电感器Lm与电容器Cm串联连接。其中，电容C0在SAW谐振器中对应于IDT的静电电容，而在FBAR中对应于上电极与下电极之间的静电电容。Lm和Cm是确定谐振频率和反谐振频率的参数。

在图6A所示的等效电路中，谐振频率f_r是在输入端子In与输出端子Out之间阻抗Z等于零时的频率，而反谐振频率f_a是导纳Y等于零时的频率。此外，谐振角频率ω_r＝2πf_r，而反谐振角频率ω_a＝2πf_a。通过对Z＝0和Y＝0进行求解，可以得到公式1中的谐振角频率ω_r和反谐振角频率ω_a。

(公式1)

${\mathrm{\ω}}_r=\frac{1}{\sqrt{L_m{C}_m}},{\mathrm{\ω}}_a=\sqrt{\frac{1}{L_m{C}_m}\left(\frac{C_m+C_0}{C_0}\right)}$

其中，假设将谐振角频率ω_r和反谐振角频率ω_a分别固定为给定值。通过对公式1进行求解，可以将Lm和Cm描述为公式2中的函数。

(公式2)

$L_m\left(C_0\right)=\frac{1}{C_0({\mathrm{\ω}}_a^2-{\mathrm{\ω}}_r^2)},C_m\left(C_0\right)=\frac{C_0({\mathrm{\ω}}_a^2-{\mathrm{\ω}}_r^2)}{{\mathrm{\ω}}_r^2}$

图6B是示出谐振器的针对频率的衰减量的图，该针对频率的衰减量是通过使用图6A所示的等效电路和公式2计算出来的。其中，将谐振频率f_r设置为1900MHz，将反谐振频率f_a设置为1970MHz，将C0设置为2.0pF。参照图6B，衰减量在谐振点f_r(ω_r)处最低，而在反谐振点f_a(ω_a)处最高。

接着，给出对其中电感器与谐振器并联连接的常规谐振电路的描述。图7A示出了该谐振电路的结构。图7B示出了其等效电路。参照图7A，电感器L21与布置在输入端子In与输出端子Out之间的谐振器S21并联连接。参照图7B，电感L21与图6A所示的谐振器的等效电路并联连接。使用该等效电路，通过计算阻抗Z为零时的谐振角频率ω′_r，得到了公式3。在上述情况下，谐振角频率ω′_r等于使用单个谐振器时的谐振角频率ω_r。

(公式3)

ω′_r＝ω_r

同时，当对在导纳Y等于零的情况下的反谐振角频率进行计算时，可以得到反谐振点1ω′_a1和2ω′_a2的两个反谐振角频率，如公式4和公式5所述。

(公式4)

${\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′}=\sqrt{\frac{1+C_0{L}_{21}{\mathrm{\ω}}_a^2-\sqrt{{(1+C_0{L}_{21}{\mathrm{\ω}}_a^2)}^2-4C_0{L}_{21}{\mathrm{\ω}}_r^2}}{2C_0{L}_{21}}}$

(公式5)

${\mathrm{\ω}}_{a2}^{\′}=\sqrt{\frac{1+C_0{L}_{21}{\mathrm{\ω}}_a^2+\sqrt{{(1+C_0{L}_{21}{\mathrm{\ω}}_a^2)}^2-4C_0{L}_{21}{\mathrm{\ω}}_r^2}}{2C_0{L}_{21}}}$

图7C是示出使用图7B的等效电路计算出的针对图7A所示谐振电路的频率的衰减量。其中，将谐振频率f_r设置为1900MHz，将反谐振频率f_a设置为1970MHz，将C0设置为2.0pF，将电感器L21设置为3.64nH。参照图7C，衰减量在谐振点f′_r(ω′_r)处最低，而在反谐振点1f′_a1(ω ′_a1)和反谐振点2f′_a2(ω′_a2)处最高。也就是说，衰减极点是反谐振点1f′_a1(ω′_a1)和反谐振点2f′_a2(ω′_a2)。具有其中增加了常规并联电感器的谐振电路的梯型滤波器，具有利用反谐振点1或反谐振点2来改进滤波器的衰减特性的作用。

在公式4或5中，通过将C0乘以L21来确定反谐振点1ω′_a1和反谐振点2ω′_a2。图8是示出在将L21固定为3.64nH时谐振器S21的针对电容C0的反谐振点1ω′_a1和反谐振点2ω′_a2的图。横轴表示C0和C0乘以L21，纵轴表示反谐振频率和谐振频率。参照图8，反谐振点1f′_a1和反谐振点2f′_a2由一个参数(C0×L21)唯一地确定。因此，在要使用两个反谐振点(衰减极点)来设计的滤波器中，例如，如果将一个反谐振点设置为希望的频率，则不能将另一反谐振点设计成具有希望的频率值。这降低了设计灵活性。

(第一实施例)

下面给出对在本发明第一实施例中使用的谐振电路的配置和原理的描述。图9A是根据本发明第一实施例的谐振电路18的框图。参照图9A，在第一实施例中使用的谐振电路包括：连接在输入端子In与输出端子Out之间的谐振器S31；与谐振器S31并联连接的电感器L31；以及与谐振器S31并联连接的电容器C31。图9B是在第一实施例中使用的谐振电路18的等效电路(双谐振模型)。在图6A所示的谐振器的等效电路中，电感L31与电容C31并联连接。谐振角频率ω″_r等于谐振器S31的谐振角频率ω_r，如公式6所示，其中谐振电路18的阻抗Z等于零。

(公式6)

ω″_r＝ω_r

同时，当对导纳Y等于零时的反谐振角频率进行计算时，可以得到具有反谐振点1ω″_a1和2ω″_a2的两个反谐振角频率，如公式7和公式8所述。

(公式7)

${\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′}=\sqrt{\frac{1+C_0{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_a^2+C_{31}{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_r^2-\sqrt{{(1+C_0{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_a^2+C_{31}{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_r^2)}^2-4(C_0{L}_{31}+C_{31}{L}_{31}){\mathrm{\ω}}_r^2}}{2(C_0{L}_{31}+C_{31}{L}_{31})}}$

(公式8)

${\mathrm{\ω}}_{a2}^{\′\′}=\sqrt{\frac{1+C_0{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_a^2+C_{31}{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_r^2+\sqrt{{(1+C_0{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_a^2+C_{31}{L}_{31}{\mathrm{\ω}}_r^2)}^2-4(C_0{L}_{31}+C_{31}{L}_{31}){\mathrm{\ω}}_r^2}}{2(C_0{L}_{31}+C_{31}{L}_{31})}}$

图9C是示出第一实施例中使用的谐振电路的利用图9B的等效电路计算出的针对频率的衰减量。其中，将谐振频率f_r设置为1900MHz，将反谐振频率f_a设置为1970MHz，将C0设置为2.0pF，将L31设置为1.82nH，将C31设置为2.0pF。参照图9C，衰减量在谐振点f″_r(ω″_r)处最低，而在反谐振点1f″_a1(ω″_a1)和反谐振点2f″_a2(ω″_a2)处最高。也就是说，衰减极点是反谐振点1f″_a1(ω″_a1)和反谐振点2f″_a2(ω″_a2)。与常规谐振电路一样，在第一实施例中使用的谐振电路能够利用反谐振点1或反谐振点2来改进梯型滤波器的衰减特性。

图10是示出在C31从0pF变到2.0pF的情况下针对C0的反谐振频率f″_a1和f″_a2的图。横轴表示C0和C0×L21，纵轴表示反谐振频率和谐振频率。参照图10，反谐振频率f″_a1和f″_a2可以由参数(C0×L31)和C31来确定。因此，可以任意设置两个反谐振点。相应地，在要利用两个反谐振点(衰减极点)来设计的滤波器中，例如，可以将这两个反谐振点设置为希望的频率，从而改进设计灵活性。

接着，描述在使用所述反谐振点中的一个(反谐振点1)作为衰减极点的情况下，在第一实施例中使用的谐振电路的效果。图11A示出了常规示例1的谐振电路18a。图11B示出了对比示例1的谐振电路18b。图11C示出了第一实施例中使用的谐振电路18。参照图11A，常规示例1的谐振电路18a包括与电容为0.885pF的谐振器S21并联连接的4.8nH的电感器L21。参照图11B，对比示例1是这样的示例，即，其中将谐振器S22的电容设置为1.375pF，并将并联连接的电感器L22的电感设置为3.09nH，以减小谐振电路18a的电感器的尺寸。常规示例1的(C0×L21)在数值上几乎等于对比示例1(C0×L22)。因此，常规示例1和对比示例1具有几乎相同的反谐振点1。参照图11C，在第一实施例中使用的谐振电路18中，将谐振器S31的电容设置为0.885pF，这与常规示例1中的电容相同，并且将并联连接的电感器L31的电感设置为3.09nH，这与对比示例1中的电感相同。还并联连接了0.885pF的电容器C31，使得反谐振点1变得等于常规示例1的反谐振点。

图12A是示出在上述常规示例1、对比示例1以及第一实施例中使用的谐振电路的通带特性的计算结果的图。横轴表示频率，纵轴表示衰减量。图12B是在图12A所示的反谐振点1附近的放大图，并且还示出了包括所述谐振电路的滤波器所要求的衰减范围和通带范围。参照图12A，所述3个谐振电路中的反谐振点1的频率几乎相同。参照图12B，在这种要求的衰减范围中，对比示例1在衰减量方面比常规示例1小，并且在衰减特性方面较差。同时，第一实施例的曲线与常规示例1的曲线大致重合，并具有相似的衰减特性。

电感器需要大的面积，因此使得安装面积变得更大。因此，可以通过将常规示例1的谐振电路18a替换成对比示例1的谐振电路18b或在第一实施例中使用的谐振电路18，来减小安装面积。将谐振器S22的电容设置得比常规示例1的电容更大，从而将对比示例1的反谐振点设置为等于常规示例1的反谐振点。因此，如图12B所示，劣化了衰减特性。然而，在第一实施例中使用的谐振电路18具有其电容与在常规示例1的谐振电路18a中的谐振器S21的电容相同的谐振器S31。可以使第一实施例的衰减特性几乎与常规示例1的衰减特性相同。

接下来，进行计算，以获知所连接的电容器C31可以使电感L31减小多少。公式9和公式10描述了L31，公式9和公式10分别是对公式7和公式8的修改。

(公式9)

$L_{31}=\frac{{\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}-{\mathrm{\ω}}_r^2}{{\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}\{C_0({\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}-{\mathrm{\ω}}_a^2)+C_{31}({\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}-{\mathrm{\ω}}_r^2)\}}$

(公式10)

$L_{31}=\frac{{\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}-{\mathrm{\ω}}_r^2}{{\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}\{C_0({\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}-{\mathrm{\ω}}_a^2)+C_{31}({\mathrm{\ω}}_{a1}^{\′\′2}-{\mathrm{\ω}}_r^2)\}}$

图13是示出在利用公式9使得谐振电路具有相同的反谐振点1的情况下的标准化电感值L31/L21相对于标准化电容值C31/C0的图。其中，将反谐振点1设置为图12A和图12B所示的反谐振点。当C31/C0等于零时，谐振电路就是其中电感器与谐振器并联连接的常规示例的谐振电路。如果C31/C0变大，则L31/L21变小。换句话说，即便使并联连接的电感L31更小，为了获得具有相同的反谐振点1的谐振电路，也只需要增大与谐振器S31并联连接的电容C31。按此方式，通过增大电容C31，可以减小电感器L31的尺寸。通常，当在多层基板上制造电感器时，电感的误差最大为10％。因此，从实用角度来看，当L31等于或小于L21的90％时，可以展现出减小安装面积的效果。根据图13，通过将C31/C0设置为0.2或更大，可以使L31等于或小于L21的90％。如上所述，电容器C31的电容值优选地等于或大于谐振器的电容值C0的0.2倍。因此，可以获得减小实际安装面积的效果。

(第二实施例)

在本发明的第二实施例中，将第一实施例中使用的谐振电路应用于天线双工器。图14A到图14C是双工器的框图。图14A是常规示例2的具有常规示例1的谐振电路18a的双工器100a的框图。图14B是对比示例2的具有对比示例1的谐振电路18b的双工器100b的框图。图14C是根据本发明第二实施例的具有第一实施例中使用的谐振电路18的双工器100的框图。

参照图14C，在第二实施例中使用的双工器100包括连接在天线端子Ant与接收端子Rx之间的接收滤波器10(第一滤波器)。双工器100还包括由连接在接收滤波器10与天线端子Ant之间的谐振电路18组成的匹配电路。双工器100还包括连接在天线端子Ant与发送端子Tx之间的发送滤波器12(第二滤波器)。接收滤波器10是包括并联谐振器P1到P3、串联谐振器S1到S4以及串联谐振器S31的梯型滤波器。发送滤波器12是包括并联谐振器P5和P6以及串联谐振器S5到S8的梯型滤波器。其中，谐振器S31充当匹配电路的谐振器和接收滤波器10的谐振器。

下面参照图14A，在常规示例2的双工器100a中，除了将常规示例1的谐振电路18a用于匹配电路和接收滤波器10a以外，与第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，并略去其详细说明。

图15A到图15C是常规示例2的双工器的安装图。图16A到图16C是对比示例2的双工器的安装图。图17和图18A到图18C是在第二实施例中使用的双工器的安装图。

图17是其中制作有在第二实施例中使用的滤波器的芯片15的俯视图。在图17中，黑线是其中形成有金属(例如铝)的区域。通过使用谐振电路的由SAW滤波器组成的梯型滤波器，在压电基板14上形成接收滤波器10和发送滤波器12。在接收滤波器10中，串联谐振器S31与串联谐振器S1到S4串联连接。将串联谐振器S4连接到接收端子Rx，并由并联谐振器P3连接接收端子Rx。并联谐振器P2连接在串联谐振器S2与S3之间，而并联谐振器P3的另一端和并联谐振器P2的另一端连接到地端子Gnd。并联谐振器P1连接在串联谐振器S31与S1之间，而并联谐振器P1的另一端连接到地端子Gnd。在串联谐振器S31与S1之间还连接有端子L。串联谐振器S31的另一端连接到天线端子Ant。

由IDT组成的电容器60与串联谐振器S31并联连接。电容器60具有多个电极指，这些电极指之间的间隙约为谐振器S1到S8和P1到P6中分别包括的IDT中的间隙的1.5倍宽。设置该差别是为了区分电容器60中的IDT的谐振频率与在滤波器10和12中使用的谐振电路的谐振频率。电容器60的电容是0.885pF。

在发送滤波器12中，串联谐振器S5到S7串联连接。串联谐振器S5到S8分别连接到天线端子Ant和Tx端子。并联谐振器P5连接在串联谐振器S5与S6之间，而并联谐振器P6连接在串联谐振器S7与S8之间。串联谐振器S7的另一端和串联谐振器S8的另一端连接到地端子Gnd。并联谐振器P1连接在串联谐振器S31与S1之间，而并联谐振器P1的另一端连接到地端子Gnd。针对端子Ant、L、Tx、Rx以及Gnd，分别形成凸起(bump)。

图18C是其中安装有在第二实施例中使用的芯片的封装的横截面图。通过使用凸起20，将芯片15倒装安装(按面朝下的方式)在叠置封装30的模片接合面(die attach surface)32上。在模片接合面32上形成有压接凸起的多个导电凸起焊盘36。这些凸起焊盘36连接到内嵌的多个导电通孔38。这些通孔38贯穿叠置封装30到其背侧，并耦合到形成在背侧34的导电脚焊盘(footpad)40。通过盖(帽)31气密密封叠置封装30的腔部。按此方式，完成了双工器100。

图18A是在其上安装芯片15之前的叠置封装30的俯视图。在图18A中，黑色的区域是其中设置有金属(例如金)的区域。为芯片15形成的一个或更多个凸起20分别压接到一个或更多个凸起焊盘36，而且芯片15与这些凸起焊盘36电耦合。端子Ant、L、Tx、Rx以及Gnd分别压接到凸起焊盘AntB、LB、TxB、RxB以及GndB。在凸起焊盘AntB与LB之间设有线图案的电感器52。电感器52的电感是3.09nH。相应地，电感器52与形成在芯片中的谐振器S31并联连接。凸起焊盘AntB、TxB、RxB以及GndB耦合到所述多个通孔38。

图18B是叠置封装30的背侧34的俯视图。在背侧34上设有脚焊盘40。连接到凸起焊盘AntB、TxB、RxB以及GndB的所述多个通孔38分别耦合到脚焊盘AntF、TxF、RxF以及GndF，并且还耦合到叠置封装30的外部。

如至此所描述的，电感器52和电容器60与谐振器S31并联连接。

图15A是常规示例2的双工器的芯片的俯视图。图15B是在安装叠置封装30的芯片之前的俯视图。图15C是叠置封装30的背侧34的透视图。在常规示例2中，除了在芯片表面上没有设置电容器60，电感器50的电感为4.8nH并且电感器面积大以外，与图17、图18A以及图18B所示的第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。

图16A是对比示例2的双工器的芯片的俯视图。图16B是在安装叠置封装30的芯片之前的俯视图。图16C是叠置封装30的背侧34的透视图。在对比示例2中，除了在芯片表面上没有设置电容器60以外，与图17、图18A以及图18B所示的第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号。

在第二实施例中使用的双工器和对比示例2的双工器中，使封装尺寸(安装面积)比常规示例2的封装尺寸小。这是因为，对比示例2中的电感器51和在第二实施例中使用的电感器分别具有3.05nH的电感，该电感比常规示例2的电感器50的电感4.8nH减小了约64％。

图19A示出了对常规示例2、对比示例2以及在第二实施例中使用的接收滤波器和发送滤波器的通带特性和双工器的天线端子的反射特性的测量结果。图19B是在接收滤波器和发送滤波器的通带特性的通带附近的放大图。在对比示例2中，接收滤波器的衰减量在1850MHz到1910MHz(对应于发送通带(图19A中的椭圆部分))处降低了。这表示，对比示例1的谐振电路18b的衰减量比常规示例1的谐振电路18a的衰减量差，如图12B所示。此外，在发送通带的高频边沿附近的1900MHz到1910MHz附近(图19B中的椭圆部分)，发送滤波器的损耗增大了。这是因为，在上述通带附近天线端子反射特性劣化了。

同时，在第二实施例中使用的双工器100的接收滤波器和发送滤波器的通带特性和天线端子的反射特性，与常规示例2的双工器100a的相应特性几乎相同。按此方式，对于在第二实施例中使用的双工器100，可以减小封装30的安装面积，同时将滤波器的通带特性保持为与常规示例2的通带特性几乎相同。此外，谐振电路18位于接收滤波器10的天线端子Ant侧，并且将反谐振点(衰减极点)设置于发送频带侧。也就是说，将谐振电路18用作被布置成与梯型滤波器的天线端子Ant最靠近的串联谐振电路。这使得谐振电路18可以充当双工器的匹配电路，并且可以改进接收滤波器10的发送通带中的衰减特性。

此外，如在第二实施例中描述的，可以由设置在谐振器S31置于其上的同一基板上的SAW谐振器来组成谐振电路18的电容器C31。这使得能够小型化电容器C31。此外，可以由在其上安装有谐振器S31的叠置封装30上形成的线图案来组成谐振电路18的电感器L31。此外，通过按面朝下的方式进行安装，可以减小安装面积的尺寸。

(第三实施例)

本发明的第三实施例是这样的示例，其中，在芯片15上形成电容器60，在叠置封装30中形成电感器53，并且按面朝上的方式安装芯片15。图20A是其上安装有芯片15的叠置封装30的俯视图。图20B是叠置封装30的横截面图。图21是叠置封装30的叠层44的俯视图。在第三实施例中，与第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。参照图20A和图20B，芯片15安装在模片接合面32上。在芯片15中，除了在端子Ant、L、Tx、Rx或Gnd中没有形成凸起以外，与第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号。通过导线42将各端子连接到叠置封装的焊盘40。在由天线端子Ant和L连接的焊盘40处，在叠置封装30中形成有多个通孔41，通孔41要耦合到形成在叠层44中的电感器53。参照图21，由导电线图案制成的电感器53设置在叠层44的表面上。

根据第三实施例，通过通孔41和导线42将电感器53与谐振器S31串联连接。如上所述，可以按面朝上的方式安装芯片15。

(第四实施例)

本发明的第四实施例是这样的示例，其中，在叠置封装30中形成有电容器64和电感器53，并且按面朝上的方式安装芯片15。图22A是其上安装有芯片15的叠置封装30的俯视图。图22B是叠置封装30的横截面图。图23A是叠置封装30的叠层44的俯视图。图23B是叠置封装30的叠层46的俯视图。在第四实施例中，与第三实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。参照图22A和图22B，在芯片15中没有设置电容器60。然而，在叠层44上设有上层电极61，并且在叠层46上设有下层电极62。因此，形成了电容器64。现在参照图23A，在叠层44的表面上设有由导电图案组成的上层电极61和由导电线图案组成的电感器53。现在参照图23B，在叠层46的表面上，将由导电图案组成的下层电极62设置成大致位于上层电极61的下方。由天线端子Ant连接的通孔41耦合到叠层44，而由端子L连接的通孔41耦合到叠层44和叠层46，并且还耦合到下层电极62。因此，电感器53和电容器64通过通孔41和导线42与谐振器S31并联连接。

根据第四实施例，可以提供具有叠置封装30的封装材料的MIM电容器64，在该叠置封装30中，使用谐振电路18的电容器C31和谐振器S31作为介电材料。

(第五实施例)

本发明的第五实施例是这样的示例，其中，在芯片15中形成有电容器60和电感器54，并且按面朝上的方式安装芯片15。图24是其上安装有芯片15的叠置封装30的俯视图。在第五实施例中，与第三实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。参照图24，在芯片15中设有由螺旋线圈组成的电感器54。电感器54的一端连接在谐振器S31与S1之间，并且其另一端通过导线42连接到焊盘40，焊盘40由导线42连接到天线端子Ant。因此，电感器54通过导线42与谐振器S31并联连接。

根据本发明的第五实施例，可以将谐振电路18的电感器L31形成在谐振器S31形成于其上的同一基板上。

(第六实施例)

本发明的第六实施例是这样的示例，其中，在芯片15中形成有MIM电容器63和电感器54，并且按面朝上的方式安装芯片15。图25A是其上安装有芯片15的叠置封装30的俯视图。图25B是MIM电容器63的横截面图。在第六实施例中，与第三实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。参照图25A，在芯片15上与谐振器S31并联设有MIM电容器63。参照图25B，MIM电容器63由以下部分组成：由例如形成在压电基板14上的铝制成的下电极63c；由例如位于下电极63c上的氧化硅膜制成的介电膜63b；以及由形成在介电膜63b上的铝制成的上电极63a。

根据第六实施例，可以设置MIM电容器，在该MIM电容器中，在其上设有谐振器S31的同一基板上设有谐振电路18的电容器C31。

(第七实施例)

本发明的第七实施例是这样的示例，其中，在其上安装有叠置封装30的印刷电路板上安装有芯片电容器65和芯片电感器55。图26是叠置封装30和印刷电路板48的俯视图。在叠置封装30上，安装有芯片15。在第七实施例中，与第三实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。参照图26，在芯片15上既未设置电容器也未设置电感器。分别通过叠置封装30中的通孔和脚焊盘(未示出)，将芯片15的端子Ant、L、Tx、Rx以及Gnd连接到印刷电路板48的端子AntT、Lt、TxT、RxT以及GndT。然后，将芯片电容器65和芯片电感器55连接在端子AntT与LT之间。因此，与谐振器S31并联连接了芯片电容器65和芯片电感器55。

根据第七实施例，可以将谐振电路18的电容器C31和电感器L31替换成在其上安装有谐振器S31的叠置封装30外部的印刷电路板48(基板)上设置的芯片电容器或芯片电感器。

(第八实施例)

本发明的第八实施例是这样的示例，其中，在集成无源器件(IPD)芯片58上安装有电容器66和电感器56。图27A是其上安装有芯片15和IPD芯片58的叠置封装30的俯视图。图27B是位于IPD芯片上的MIM电容器66的横截面图。在第八实施例中，与第三实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。参照图27A，在芯片15上既未设置电容器又未设置电感器。在IPD芯片58上，使用螺旋线圈的电感器56与MIM电容器66并联连接。通过导线42将芯片15与IPD芯片58连接起来。因此，电感器56和电容器66与谐振器S31并联连接。参照图27B，MIM电容器66由以下部分组成：由例如形成在IPD芯片58上的铝制成的下电极66c；由例如位于下电极66c上的氧化硅膜制成的介电膜66b；以及由形成在介电膜66b上的铝制成的上电极66a。

根据第八实施例，可以将谐振电路18的电容器C31和电感器L31替换成形成在IPD芯片58(基板)(而非其上设有谐振器S31的压电基板14)中的电容器和电感器。

根据第三到第八实施例，在谐振电路18和双工器100中，按与第一和第二实施例相类似的方式，可以减小封装30的安装面积，同时将滤波器的通带特性保持为与常规示例的通带特性几乎相同。

(第九实施例)

图28是根据本发明第九实施例的双工器100c的框图。在双工器100c中，将匹配电感器LAnt与天线端子Ant串联连接。除了上述配置以外，与第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。根据第九实施例，可以减小天线端子的反射损耗。

(第十实施例)

图29是根据本发明第十实施例的双工器100d的框图。在双工器100d中，在接收滤波器10c的天线端子Ant侧设有谐振电路18，此外，在发送滤波器12c的天线端子Ant侧还设有其中电感器L32和电容器C32与谐振器S32并联连接的谐振电路19。除了上述配置以外，与第二实施例中相同的组成部分和配置具有相同的标号，从而略去其详细说明。将谐振电路19配置成，使得在接收通带中存在反谐振点(衰减极点)。因此，谐振电路19充当双工器的匹配电路，并且可以用于改进接收滤波器10c的接收通带中的衰减特性。因此可以增大从发送滤波器12c的天线观察到的接收通带的阻抗，并增大从接收滤波器10c的天线观察到的发送通带的阻抗。可以减小天线端子的反射损耗。这可以实现低损耗双工器。

(第十一实施例)

图30是根据本发明第十一实施例的双工器100e的框图。在双工器100e中，在接收滤波器10d的天线端子Ant侧或发送滤波器12d的天线端子Ant侧的谐振器处，既未设置电感器又未设置电容器。谐振电路18位于接收滤波器10d的接收端子Rx侧，而谐振电路19位于接收滤波器10d的中部。此外，在接收滤波器10d与天线端子Ant之间、在发送滤波器12d与天线端子Ant之间、以及与天线端子Ant分别串联连接有匹配电路22a、22b以及22c。通过使用具有电感器或电容器的集总参数电路或具有带状线(strip line)或微带状线的分布式常数电路，来设计匹配电路22a到22c。根据第十一实施例，通过将并联连接的电感器或电容器与串联谐振器(而非置于天线端子Ant侧的串联谐振器)相连接，可以独立于对匹配电路的需求来设置反谐振点(衰减极点)。因此，可以改进任意频率的衰减量。此外，可以减小电感器L31和L32的尺寸，从而减小安装表面。

根据第九到第十一实施例，将发送滤波器(第二滤波器)和接收滤波器(第一滤波器)中的至少一个构造成包括在第一实施例中使用的谐振电路18或19，从而使得可以提供这样的天线双工器：其中减小了安装面积，并且在任意频率处都可以改进衰减量。

(第十二实施例)

图31是根据本发明第十二实施例的梯型滤波器110的框图。在梯型滤波器110中，在输入端子In与输出端子Out之间设有串联谐振器S2和S31以及并联谐振器P1和P2。电容器C31和电感器L31与谐振器S31并联连接。谐振器S31、电容器C31以及电感器L31构成在第一实施例中使用的谐振电路18。在梯型滤波器110中，通过将在第一实施例中使用的谐振电路18包括进来，可以在很大程度上改进任意频率处的衰减量。(第十三实施例)

图32是根据本发明第十三实施例的梯型滤波器110a的框图。在梯型滤波器110a中，除了在第十二实施例中使用的谐振电路18以外，还将电容器C32和电感器L32与其余串联谐振器S32并联连接。谐振器S32、电容器C32以及电感器L32构成在第一实施例中使用的谐振电路19。因此，在梯型滤波器110a中，电容器和电感器与所有串联谐振器相连接。因此与在第十一实施例中使用的滤波器110相比，可以改进任意频率处的衰减量。

根据第十二和第十三实施例，在梯型滤波器中，所述多个串联谐振电路中的至少一个是在第一实施例中使用的谐振电路18。这使得可以减小安装面积，并改进任意频率处的衰减量。

此外，在第二到第十三实施例中，描述了这样的示例，其中，将在第一实施例中使用的谐振电路18应用于梯型滤波器的串联谐振电路。然而，可以将在第一实施例中使用的谐振电路应用于并联谐振电路。也就是说，只需要串联谐振电路和并行谐振电路中的至少一个是在第一实施例中使用的谐振电路。

(第十四实施例)

图33A是根据本发明第十四实施例的滤波器110b的框图。在滤波器110b中，在输入端子In与输出端子Out之间设有双模SAW(DMS)滤波器24，并且在该滤波器24的输入端子In侧串联连接有在第一实施例中使用的谐振电路18。图33B是DMS滤波器24的框图。DMS滤波器24包括：连接在两个反射器R0之间并连接到输出端子Out0的两个输出IDT 2；和连接到输入端子In0的一个输入IDT 1。按此方式，可以将在第一实施例中使用的谐振电路18添加到多模SAW滤波器。因此可以改进多模SAW滤波器中的任意频率处的衰减量。

(第十五实施例)

图34是根据本发明第十五实施例的滤波器110c的框图。在滤波器110c中，在第十四实施例中使用的DMS滤波器24的两侧串联连接有在第一实施例中使用的谐振电路18和19。谐振器P1并联连接在谐振电路18与DMS滤波器24之间，而谐振器P2与输出端子Out并联连接。在具有这种配置的多模SAW滤波器中，可以改进任意频率处的衰减量。

(第十六实施例)

图35A是根据本发明第十六实施例的滤波器110d的框图。在滤波器110d中，在连接到输出端子Out1和Out2的平衡型DMS滤波器24a的输入端子In侧，串联连接有在第一实施例中使用的谐振电路18和19。图35B是平衡型DMS滤波器24a的框图。DMS滤波器24a包括：置于两个反射器R0之间并连接到输出端子Out1和Out2的输出IDT 1a；和连接到输入端子In0的两个输出IDT 2。在输出端子Out1和Out2处输出倒相信号，以充当平衡型DMS滤波器。在具有这种配置的平衡型多模SAW滤波器中，可以改进任意频率处的衰减量。

根据在第十四到第十六实施例中使用的滤波器，通过将多模SAW滤波器和在第一实施例中使用的谐振电路18包括进来，可以减小安装面积，并且可以改进任意频率处的衰减量。

在第一到第十三实施例中，描述了其中将SAW谐振器用作谐振器的示例。然而，可以使用压电薄膜谐振器。在这种情况下，可以得到与在第一到第十二实施例中的效果相同的效果。

本发明并不限于上述多个实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下得到其他实施例、变型例以及修改例。

本发明基于在2005年7月28日提交的日本特开No.2005-219254，通过引用将其全部公开内容并入于此。

Claims (15)

1、一种谐振电路，其包括：

谐振器；

与所述谐振器并联连接的电感器；以及

与所述谐振器并联连接的电容器。

2、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述电容器具有等于或大于所述谐振器的电容值的0.2倍的电容值。

3、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述谐振器是表面声波谐振器或压电薄膜谐振器。

4、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述电容器和所述电感器中的至少一个形成在所述谐振器形成于其上的同一基板上。

5、根据权利要求4所述的谐振电路，其中，所述电容器是表面声波叉指式换能器。

6、根据权利要求4所述的谐振电路，其中，所述电容器是MIM电容器。

7、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述电容器是这样的MIM电容器，即，该MIM电容器使用介电材料作为所述谐振器安装于其上的封装的材料。

8、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述电容器和所述电感器中的至少一个形成在与所述谐振器形成于其上的基板不同的基板上。

9、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述电容器和所述电感器中的至少一个是置于所述谐振器安装于其上的封装的外部的芯片电容器或芯片电感器。

10、根据权利要求1所述的谐振电路，其中，所述电感器被形成为所述谐振器安装于其上的封装中的线图案。

11、一种梯型滤波器，其包括：

一个或更多个串联谐振电路；和

一个或更多个并联谐振电路，

其中，所述一个或更多个串联谐振电路和所述一个或更多个并联谐振电路中的至少一个包括：

谐振器；

与所述谐振器并联连接的电感器；以及

与所述谐振器并联连接的电容器。

12、根据权利要求11所述的梯型滤波器，其中，所述一个或更多个串联谐振电路中的至少一个包括：

谐振器；

与所述谐振器并联连接的电感器；以及

与所述谐振器并联连接的电容器。

13、一种表面声波滤波器，其包括：

多模表面声波滤波器；和

谐振电路，其包括：

谐振器；

与所述谐振器并联连接的电感器；以及

与所述谐振器并联连接的电容器。

14、一种天线双工器，其包括：

天线端子；

连接到所述天线端子的第一滤波器；以及

连接到所述天线端子的第二滤波器，

其中，第一滤波器和第二滤波器中的至少一个是梯型滤波器，该梯型滤波器包括：

一个或更多个串联谐振电路；和

一个或更多个并联谐振电路，

其中，所述一个或更多个串联谐振电路和所述一个或更多个并联谐振电路中的至少一个包括：

谐振器；

与所述谐振器并联连接的电感器；以及

与所述谐振器并联连接的电容器。

15、根据权利要求14所述的天线双工器，其中：

第一滤波器和第二滤波器中的至少一个是梯型滤波器，在所述梯型滤波器中，所述一个或更多个串联谐振电路中的至少一个包括谐振器、与所述谐振器并联连接的电感器以及与所述谐振器并联连接的电容器；并且

被布置成最靠近所述天线端子的所述串联谐振电路包括谐振器、与所述谐振器并联连接的电感器以及与所述谐振器并联连接的电容器。

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