JP5605519B2 - フィルタ装置 - Google Patents
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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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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