JP5605519B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ装置に関する。

従来、携帯電話機などの通信機器に、弾性表面波や弾性境界波などの弾性波を利用したフィルタ装置が搭載されている。例えば特許文献１には、粗結合トランスが主フィルタに対して並列に接続されており、直達波とレベルが等しくかつ逆位相となる信号が直達波と混合されて相殺されるフィルタ装置が記載されている。このフィルタ装置では、直達波が相殺されるため、阻止帯域における減衰量を大きくすることができる。

特開昭６２−２６１２１１号公報

近年、フィルタ装置をさらに小型化したいという要望が高まってきている。

本発明は、阻止帯域における減衰量が大きく、小型なフィルタ装置を提供することを主な目的とする。

本発明に係るフィルタ装置は、第１の信号端子と、第２の信号端子と、第３の信号端子と、前記第１の信号端子と前記第２の信号端子との間に接続された第１のフィルタ部と、前記第１の信号端子と前記フィルタ部との間の接続点と、前記第３の信号端子との間に接続された第２のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部と前記第１の信号端子との間の接続点と、該接続点とグラウンド電位との間に接続される第１のインダクタと、前記第１のフィルタ部と前記第２の信号端子との間に接続されており、前記第１のインダクタと電磁界結合する第２のインダクタと、を備え、前記第１のフィルタ部と前記第２のフィルタ部とでは通過帯域が異なっており、前記第１のフィルタ部を通過する、前記第２のフィルタ部の通過帯域に位置する信号を弱める位相及び振幅を有する信号が、電磁界結合した前記第１及び第２のインダクタを経由して、前記第１のフィルタ部を経由せずに前記第１及び第２の信号端子の一方から他方に流れるように、前記第１及び第２のインダクタが構成されている。

本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、フィルタ装置は、基板と、インダクタチップと、配線とを備える。インダクタチップは、第１のインダクタを構成している。インダクタチップは、基板上に実装されている。配線は、基板内に設けられている。配線は、第２のインダクタを構成している。

本発明に係るフィルタ装置の別の特定の局面では、インダクタチップと配線とが基板の厚み方向において対向している。

本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、インダクタチップと配線とが電極を介さずに対向している。

本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、第１及び第２のインダクタは、第１のフィルタ部を通過する、第２のフィルタ部の通過帯域に位置する信号のうちの少なくとも一部の周波数帯の信号と逆位相である信号が、電磁界結合した第１及び第２のインダクタを経由して、第１のフィルタ部を経由せずに第１及び第２の信号端子の一方から他方に流れるように構成されている。

本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、第１及び第２のインダクタは、第１のフィルタ部を通過する、第２のフィルタ部の通過帯域に位置する信号のうちの少なくとも一部の周波数帯の信号と、電磁界結合した第１及び第２のインダクタを経由して、第１のフィルタ部を経由せずに第１及び第２の信号端子の一方から他方に流れる信号とが逆位相かつ同振幅となるように構成されている。

本発明に係るフィルタ装置のまた別の特定の局面では、第１のフィルタ部は、不平衡信号を出力するアンバランス型のフィルタ部である。

本発明に係るフィルタ装置のまた別の特定の局面では、第１の信号端子は、アンテナに接続されるアンテナ側信号端子である。また、第２の信号端子は、送信回路に接続される送信側信号端子である。第１のフィルタ部は、直列腕共振子と並列腕共振子とを含むラダー型弾性波フィルタ回路である。

本発明に係るフィルタ装置のまた別の特定の局面では、第３の信号端子は、受信回路に接続される受信側信号端子である。第２のフィルタ部は、縦結合共振子型弾性波フィルタ回路である。

本発明によれば、阻止帯域における減衰量が大きく、小型なフィルタ装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置の略図的等価回路図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置の模式的断面図である。 図３は、参考例に係るフィルタ装置の模式的断面図である。 図４は、比較例に係るフィルタ装置の略図的等価回路図である。 図５は、実施例及び比較例のそれぞれに係るフィルタ装置における受信周波数帯における送信側フィルタ部のアイソレーション特性を表すグラフである。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本実施形態に係るフィルタ装置１の略図的等価回路図である。まず、図１を参照しながら、フィルタ装置１の回路構成について説明する。

フィルタ装置１は、第１の信号端子としてアンテナ側信号端子１０と、第２の信号端子としての送信側信号端子１１と、第３の信号端子としての受信側信号端子１２ａ、１２ｂとを有する。アンテナ側信号端子１０は、アンテナに接続されている。

アンテナ側信号端子１０と送信側信号端子１１との間には、送信側フィルタ部１３が直列に接続されている。送信側フィルタ部１３は、不平衡信号をアンテナ側信号端子１０に出力するアンバランス型のフィルタ部である。具体的には、送信側フィルタ部１３は、ラダー型弾性波フィルタ部により構成されている。

アンテナ側信号端子１０と受信側信号端子１２ａ、１２ｂとの間には、受信側フィルタ部１４が直列に接続されている。受信側フィルタ部１４は、アンバランス型のフィルタ部により構成されていてもよいが、本実施形態では、平衡信号を受信側信号端子１２ａ、１２ｂに出力するバランス型のフィルタ部により構成されている。具体的には、受信側フィルタ部１４は、縦結合共振子型弾性波フィルタ部により構成されている。

なお、送信側フィルタ部１３の通過帯域である送信周波数帯と、受信側フィルタ部１４の通過帯域である受信周波数帯とは、相互に異なっている。送信周波数帯は、受信側フィルタ部１４の阻止帯域に位置する。受信周波数帯は、送信側フィルタ部１３の阻止帯域に位置する。

送信側フィルタ部１３と受信側フィルタ部１４との間の接続点１５とアンテナ側信号端子１０との接続点１６と、グラウンド電位との間には、第１のインダクタＬ１が直列に接続されている。送信側フィルタ部１３と送信側信号端子１１との間には、第２のインダクタＬ２が直列に接続されている。第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２は、インピーダンス整合用のインダクタであると共に、送信側フィルタ部１３の受信側周波数帯における減衰量を大きくするためのサブルートを構成するためのインダクタでもある。

図２は、本実施形態に係るフィルタ装置１の模式的断面図である。次に、主として図２を参照しながら、フィルタ装置１の具体的構成について説明する。

フィルタ装置１は、配線基板２１を有する。配線基板２１の上には、フィルタチップ２２と、インダクタチップ２３とが実装されている。

フィルタチップ２２は、送信側フィルタ部１３及び受信側フィルタ部１４の少なくとも一部を構成している。具体的には、フィルタチップ２２は、送信側フィルタ部１３及び受信側フィルタ部１４のインダクタを除いた実質的に全体を構成している。インダクタチップ２３は、第１のインダクタＬ１を構成している。

配線基板２１内には、配線２４が設けられている。配線２４には、第２のインダクタＬ２を構成している配線２４ａが含まれる。この配線２４ａは、第１のインダクタＬ１を構成しているインダクタチップ２３と、配線基板２１の厚み方向において対向している。配線基板２１の配線２４ａの少なくとも一部とインダクタチップ２３との間に位置する部分には、他の電極が設けられていない。すなわち、インダクタチップ２３と配線２４ａとは、他の電極を介さずに厚み方向に対向している。このため、インダクタチップ２３に設けられた第１のインダクタＬ１と、配線２４ａにより構成された第２のインダクタＬ２とは、電磁界結合する。よって、送信側信号端子１１とアンテナ側信号端子１０との間には、電磁界結合した第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２を経由する、送信側フィルタ部１３を経由しないサブルートが構成される。

例えば、図３に示されるように、第２のインダクタを構成する配線１２４ａと、第１のインダクタを構成するインダクタチップ１２３との間に別の電極（特に、グラウンド電極）が設けられている場合は、別の電極が電界のシールドとして機能する。このため、第１のインダクタと第２のインダクタとが電磁界結合しにくくなる。よって、本実施形態のように、インダクタチップ２３と配線２４ａとは、他の電極を介さずに厚み方向に対向していることが好ましい。

第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２は、送信側フィルタ部１３を通過する受信周波数帯の信号を弱める位相及び振幅を有する信号が、電磁界結合した第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２により構成されたサブルートを経由して、送信側フィルタ部１３を経由せずに、送信側信号端子１１からアンテナ側信号端子１０へと流れるように構成されている。このため、送信側フィルタ部１３を通過する受信周波数帯の信号の強度を低減することができる。よって、送信側フィルタ部１３の阻止帯域における減衰量の拡大、受信側フィルタ部１４の受信周波数帯域における送信側フィルタ部１３のアイソレーション特性の改善を図ることができる。

送信側フィルタ部１３の阻止帯域における減衰量の拡大、受信側フィルタ部１４の受信周波数帯域における送信側フィルタ部１３のアイソレーション特性の改善をさらに図る観点からは、第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２は、送信側フィルタ部１３を通過する受信周波数帯の信号のうちの少なくとも一部の周波数帯の信号と逆位相である信号が、サブルートを経由して、送信側フィルタ部１３を経由せずに、送信側信号端子１１からアンテナ側信号端子１０へと流れるように構成されていることが好ましい。第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２は、送信側フィルタ部１３を通過する受信周波数帯の信号のうちの少なくとも一部の周波数帯の信号と、サブルートを経由して、送信側フィルタ部１３を経由せずに、送信側信号端子１１からアンテナ側信号端子１０に流れる信号とが逆位相かつ同振幅となるように構成されていることがより好ましい。

ところで、上述のようなサブルートは、例えば、図４に示されるように、信号ラインとグラウンド電位との間に接続されたインダクタＬ１，Ｌ２とを電磁界結合させることにより形成するのが一般的である。これは、信号ラインと直列にインダクタを接続した場合、インダクタが抵抗成分となるため、インダクタが直列に接続されたフィルタ部の通過帯域における挿入損失が増大するためである。

しかしながら、本発明者らが鋭意研究の結果、図４に示されるように、インダクタＬ２を信号ラインとグラウンド電位との間に接続した場合と比べて、本実施形態のようにインダクタＬ２を送信側フィルタ部１３と送信側信号端子１１との間に直列に接続した場合は、第２のインダクタＬ２のインダクタンス値を小さくできることを見出した。本実施形態では、第２のインダクタＬ２のインダクタンス値を小さくできるため、送信側フィルタ部１３と送信側信号端子１１との間に第２のインダクタＬ２を接続した場合であっても、送信側フィルタ部１３の通過帯域における挿入損失がほとんど劣化しない。

このことを確認するために、上記第１の実施形態に係るフィルタ装置１と実質的に同様の構成を有するフィルタ装置を作製した（実施例）。また、図４に示されるように、第２のインダクタＬ２を送信側フィルタ部と送信側信号端子との間の接続点と、グラウンド電位との間に接続したこと以外は、実施例に係るフィルタ装置と実質的に同様の構成を有するフィルタ装置を作製した（比較例）。

なお、実施例においては、第１のインダクタＬ１のインダクタンス値を７．５ｎＨとし、第２のインダクタＬ２のインダクタンス値を１．０ｎＨとした。

一方、比較例においては、第１のインダクタＬ１のインダクタンス値を７．５ｎＨとし、第２のインダクタＬ２のインダクタンス値を６２ｎＨとした。

図５は、実施例及び比較例のそれぞれに係るフィルタ装置における受信周波数帯における送信側フィルタ部のアイソレーション特性を表すグラフである。一点鎖線で示されている実施例の方が、実線で示されている比較例よりも第２のインダクタＬ２のインダクタンス値がきわめて小さい（約０．０１６倍）。実施例ではインダクタ値が小さいにもかかわらず、図５に示されている結果から、実施例における送信側フィルタ部の通過帯域（送信周波数帯：８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ）における挿入損失を示す波形は、比較例の波形が重なっている。すなわち、実施例の挿入損失特性は、比較例と同等であることが分かる。

また、受信側フィルタ部の受信周波数帯（８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）における送信側フィルタ部の挿入損失（アイソレーション特性）は、受信周波数帯内の挿入損失の最小値が大きい方が望ましい。図５より、挿入損失の最小値は、受信周波数帯の高域側８９４ＭＨｚにおいて、実施例が５８ｄＢとなり、比較例が５５ｄＢである。従って、実施例の方が比較例より３ｄＢだけ上記最小値が大きくなっており、受信周波数帯におけるアイソレーション特性が優れていることが分かる。

さらに、受信周波数帯外の高域側の阻止帯域では、実施例では、比較例に比べて、減衰量が１ｄＢほど大きいことが分かる。

以上の結果から、第２のインダクタをフィルタ部と信号端子との間に直列に接続することにより、通過帯域における挿入損失の増大を抑制し、阻止帯域における大きな減衰量を確保しつつ、第２のインダクタのインダクタンス値を小さくできることが分かる。

このように、本実施形態では、第２のインダクタＬ２のインダクタンス値を小さくできるため、配線基板２１内の配線２４ａによって第２のインダクタＬ２を構成することも可能となる。よって、配線基板２１の上に実装する必要があるインダクタチップの数を少なくすることができる。よって、フィルタ装置１を小型化し得る。

なお、本実施形態では、フィルタ装置１が複数のフィルタ部１３，１４を備える例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明において、フィルタ装置は、フィルタ部を一つのみ備えていてもよい。また、第２のインダクタが受信側フィルタ部や、その他の、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号受信用のフィルタ部などに対して接続されていてもよい。

フィルタ部は、ラダー型弾性波フィルタ部ではなくてもよい。

１…フィルタ装置
１０…アンテナ側信号端子
１１…送信側信号端子
１２ａ、１２ｂ…受信側信号端子
１３…送信側フィルタ部
１４…受信側フィルタ部
１５…接続点
１６…接続点
２１…配線基板
２２…フィルタチップ
２３…インダクタチップ
２４…配線
２４ａ…配線
Ｌ１…第１のインダクタ
Ｌ２…第２のインダクタ

Claims (8)

1. 第１の信号端子と、
   第２の信号端子と、
   第３の信号端子と、
   前記第１の信号端子と前記第２の信号端子との間に接続された第１のフィルタ部と、
   前記第１の信号端子と前記第１のフィルタ部との間の接続点と、前記第３の信号端子との間に接続された第２のフィルタ部と、
   前記第１のフィルタ部と前記第１の信号端子との間の接続点と、該接続点とグラウンド電位との間に接続される第１のインダクタと、
   前記第１のフィルタ部と前記第２の信号端子との間に接続されており、前記第１のインダクタと電磁界結合する第２のインダクタと、
   を備え、
   前記第１のフィルタ部と前記第２のフィルタ部とでは通過帯域が異なっており、
   前記第１のフィルタ部を通過する、前記第２のフィルタ部の通過帯域に位置する信号を弱める位相及び振幅を有する信号が、電磁界結合した前記第１及び第２のインダクタを経由して、前記第１のフィルタ部を経由せずに前記第１及び第２の信号端子の一方から他方に流れるように、前記第１及び第２のインダクタが構成されており、
   基板と、
   前記第１のインダクタを構成しており、前記基板上に実装されたインダクタチップと、
   前記基板内に設けられており、前記第２のインダクタを構成している配線と、
   をさらに備える、フィルタ装置。
2. 前記第１及び第２のインダクタは、前記第１のフィルタ部を通過する、前記第２のフィルタ部の通過帯域に位置する信号のうちの少なくとも一部の周波数帯の信号と逆位相である信号が、電磁界結合した前記第１及び第２のインダクタを経由して、前記第１のフィルタ部を経由せずに前記第１及び第２の信号端子の一方から他方に流れるように構成されている、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記第１及び第２のインダクタは、前記第１のフィルタ部を通過する、前記第２のフィルタ部の通過帯域に位置する信号のうちの少なくとも一部の周波数帯の信号と、電磁界結合した前記第１及び第２のインダクタを経由して、前記第１のフィルタ部を経由せずに前記第１及び第２の信号端子の一方から他方に流れる信号とが逆位相かつ同振幅となるように構成されている、請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記インダクタチップと前記配線とが前記基板の厚み方向において対向している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
5. 前記インダクタチップと前記配線とが電極を介さずに対向している、請求項４に記載のフィルタ装置。
6. 前記第１のフィルタ部は、不平衡信号を出力するアンバランス型のフィルタ部である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
7. 前記第１の信号端子は、アンテナに接続されるアンテナ側信号端子であって、
   前記第２の信号端子は、送信回路に接続される送信側信号端子であって、
   前記第１のフィルタ部は、直列腕共振子と並列腕共振子とを含むラダー型弾性波フィルタ回路である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
8. 前記第３の信号端子は、受信回路に接続される受信側信号端子であって、
   前記第２のフィルタ部は、縦結合共振子型弾性波フィルタ回路である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

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