JP5796604B2 - 分波装置 - Google Patents

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Description

本発明は、2段縦続接続構造を有する複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を用いている、縦結合共振子型弾性波フィルタ装置を備える分波装置に関する。
移動体通信分野に適応される分波装置の一形態であるデュプレクサは、送信フィルタと受信フィルタとを有する。従来、受信フィルタとして、縦結合共振子型弾性波フィルタ装置が広く用いられている。下記の特許文献1では、受信フィルタとしての縦結合共振子型弾性波フィルタ装置は、第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有する。第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部では、それぞれ、2つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットが2段縦続接続されている。すなわち、上記受信フィルタは、2段2素子型の縦結合共振子型弾性波フィルタ装置である。
特開2012−205215号公報
近年、小型化を図るために、1つの圧電基板上に送信フィルタと受信フィルタとが構成されている分波装置の1つの形態であるデュプレクサが用いられてきている。このような構造では、受信フィルタとして、縦方向寸法が長い2段2素子型の上記縦結合共振子型弾性波フィルタを用いると、横方向にデッドスペースが生じる。また、送信フィルタの設計の自由度が低くなるという問題があった。
他方、縦結合共振子型弾性波フィルタからなる受信フィルタを、送信フィルタとを上記横方向に配置した場合には、互いの漏洩信号の影響により特性が劣化するおそれがある。
本発明の目的は、縦結合共振子型弾性波フィルタを用いており、縦方向寸法を小さくでき、送信フィルタの設計の自由度を高め得る分波装置を提供することにある。
本発明に係る分波装置は、圧電基板と、上記圧電基板上に構成されている受信フィルタと、上記圧電基板上に構成されている送信フィルタとを備える。
上記受信フィルタは、入力端子と、出力端子と、入力端子及び出力端子の少なくとも一方の側で直列または並列に接続されている第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部とを有する。
第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、それぞれ、第1A〜第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、第1B〜第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとを2段縦続接続した構成を有する。また、各縦結合共振子型弾性波フィルタユニットがIDT電極を有する。
本発明では、上記第1A,第2A及び第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、上記第1B,第2B及び第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとのうち少なくとも一方側において、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続しており、グラウンド電位に接続されない仮想アース配線がさらに備えられている。また、受信フィルタの上記2段縦続接続における段間接続方向の延長上に上記送信フィルタが配置されている。
本発明に係る分波装置では、好ましくは、上記受信フィルタの出力端子が、一対の平衡受信端子であり、上記受信フィルタがバランス型の受信フィルタとされており、上記仮想アース配線が、上記一対の平衡受信端子に接続されているIDT電極のアース端子同士を電気的に接続している。
本発明に係る分波装置では、好ましくは、上記仮想アース配線が、上記第1A,第2A及び第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのうち少なくとも2つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子間を接続している第1の仮想アース配線と、上記第1B,第2B及び第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのうちの少なくとも2つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続している第2の仮想アース配線とを有する。
本発明に係る分波装置では、好ましくは、上記第1Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、上記第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとが、第1の段間接続配線および第2の段間接続配線によって、上記2段縦続接続されており、上記第1の段間接続配線を流れる信号と、上記第2の段間接続配線を流れる信号とが、互いに逆位相である。
本発明に係る分波装置は、縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを2段縦続接続した第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有するので、すなわち2段6素子構成を有する受信フィルタを用いているため、受信フィルタの縦方向寸法を小さくすることができる。また、受信フィルタの段間接続方向延長側に送信フィルタが配置されているため、分波装置の小型化を図ることができる。さらに、送信フィルタの設計の自由度を高めることが可能となる。
本発明の第1の実施形態に係る分波装置の回路図である。 本発明の第1の実施形態に係る分波装置の平面図である。 本発明の第1の実施形態及び比較例の分波装置における受信フィルタの減衰量の周波数特性を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る分波装置の回路図である。 本発明の第3の実施形態に係る分波装置の回路図である。 比較例の分波装置の回路図である。 比較例の分波装置の平面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るデュプレクサの回路図であり、図2はその模式的平面図である。
図1に示すように、分波装置1は送信フィルタ2と受信フィルタ3とを有する。図2に示すように分波装置1では、圧電基板4上に、上記送信フィルタ2と受信フィルタ3が構成されている。
図1に戻り、分波装置1は、アンテナ端子5と、アンテナ端子5に接続されている共通接続点6とを有する。共通接続点6と送信端子7との間に送信フィルタ2が接続されている。共通接続点6と第1,第2の平衡端子8,9との間に受信フィルタ3が接続されている。送信フィルタ2は特に限定されるわけではないが、本実施形態では、複数の弾性波共振子を有するラダー型フィルタである。より具体的には、送信フィルタ2は、直列腕共振子S1〜S7と、並列腕共振子P1〜P3とを有する。
上記直列腕共振子S1〜S7及び並列腕共振子P1〜P3は、1ポート型弾性波共振子からなる。1ポート型弾性波共振子は、周知のように、IDT電極と、IDT電極の弾性波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する。図2では、IDT電極及び反射器が構成されている部分を、Xを矩形の枠で囲んだ形状により略図的に示してある。
受信フィルタ3は、共通接続点6側に接続されている1ポート型弾性波共振子を有する。弾性波共振子10が設けられずともよい。
弾性波共振子10の他端が共通接続点14に接続されている。共通接続点14に、第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11〜13の入力端が接続されている。
本実施形態では、受信フィルタ3は入力端子としての共通接続点6と、出力端子としての第1,第2の平衡端子8,9を有する。第1,第2の平衡端子8,9間に、接地電位を介して電気的に直列に上記第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11〜13が接続されている。この場合、入力端子としての共通接続点6側では、第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11〜13は、共通接続点6に対して電気的に並列に接続されている。
本発明では、第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、入力端子及び出力端子の少なくとも一方の側で電気的に直列または並列に接続されておればよい。
第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11〜13は、いずれも、3つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを2段縦続接続してなる構成を有する。より具体的には、第1の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11は、第1Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット15と、第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット16とを2段縦続接続した構成を有する。第1A,第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット15,16は、それぞれ、弾性波伝搬方向に沿って配置された3個のIDTを有する。
図1では、この各IDTが矩形の形状で略図的に示されている。第1Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット15を例にとると、IDT電極15a〜15cが弾性波伝搬方向に沿って配置されている。図1では図示を省略しているが、3個のIDT電極15a〜15cの弾性波伝搬方向両側に反射器が配置されている。それによって、3IDT型の縦結合共振子型弾性波フィルタユニットが構成されている。
第1の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11においては、第1Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット15と、第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット16とは、第1,第2の段間接続配線17,18により接続されている。第1の段間接続配線17を流れる信号の位相と、第2の段間接続配線18を流れる信号の位相とは逆とされている。
また、共通接続点14は、IDT電極15bの一端に接続されており、IDT電極15aの他端がグラウンド電位に接続されている。IDT電極15a,15cの一端が、上記段間接続配線17,18にそれぞれ電気的に接続されている。
IDT電極15aの他端はグラウンド電位に接続されている。IDT電極15cの他端は、後述する第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部12の第2Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット19のIDT電極19aに接続されている。第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット16も、弾性波伝搬方向に沿って配置されたIDT電極16a〜16cを有する。IDT電極16a,16cの各一端が、上記第1,第2の段間接続配線17,18に接続されている。IDT電極16aの他端はグラウンド電位に接続されている。IDT電極16bの一端が第1の平衡端子8に接続されている。IDT電極16bの他端としてのアース端子は、本発明の特徴となる仮想アース配線31に接続されている。IDT電極16cの一端は、後述するIDT電極20aに接続されている。
第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部12及び第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部13も、第1の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11と同様に構成されている。すなわち、第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部12では、第2Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット19が、上記IDT電極19a〜19cを有する。第2Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット20は、IDT電極20a〜20cを有する。そして、第1,第2の段間接続配線21,22により縦結合共振子型弾性波フィルタユニット19と、縦結合共振子型弾性波フィルタユニット20とが電気的に接続されている。
第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部13においても、第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット23が3個のIDT電極23a〜23cを有する。第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット24が、3個のIDT電極24a〜24cを有する。第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット23と、第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット24とが、第1,第2の段間接続配線25,26により電気的に接続されている。
第2Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット20のIDT電極20bは、弾性波伝搬方向に分割することにより構成された第1,第2の分割IDT部(図示せず)を有する。第1の分割IDT部が、第1の平衡端子8に接続されており、第2の分割IDT部が第2の平衡端子9に接続されている。
また、第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット24のIDT電極24bの一端が第2の平衡端子9に接続されている。
上記分波装置1の受信フィルタ3では、IDT電極16b,20b及び24bが、仮想アース配線31により接続されている。すなわち、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニット16,20間において、IDT電極16bの端部とIDT電極20bの端部とが、仮想アース配線31により接続されている。同様に、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニット20,24間においては、グラウンド電位に接続される端部である、IDT電極20bの一端及びIDT電極24bの一端が仮想アース配線31により接続されている。
上記IDT電極16b,20b,24bのグラウンド電位に接続される側の端部とは、IDT電極16b,20b,24bのアース端子である。したがって、言い換えれば、IDT電極16b,20b,24bのアース端子は、グラウンド電位に接続されず、上記仮想アース配線31により共通接続されている。
また、IDT電極15c,19aの段間接続配線18,21に接続されているのと反対側の端部同士が、仮想アース配線32に接続されており、IDT電極19c,23aの段間接続配線22,25に接続されている側とは反対側の端部同士も仮想アース配線32,33に接続されている。
同様に、IDT電極16cとIDT電極20aの段間接続配線18,21に接続されている側とは反対側の端部も、仮想アース配線34により接続されており、IDT電極20cとIDT電極24aの段間接続配線22,25に接続されている側とは反対側の端部同士も仮想アース配線35により接続されている。
よって、グラウンド電位に接続しない構成であるため、すなわち、仮想アース配線31,32,33を形成すればよいだけであるため、受信フィルタ3においては、段間接続方向の寸法を小さくすることができる。
上記のように、受信フィルタ3は、2段縦続接続構造を有する第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部11〜13では、段間接続方向寸法を小さくすることができる。図2に示すように、圧電基板4上において、受信フィルタ3が構成されている領域Aの上記段間接続方向寸法は小さいことがわかる。したがって、送信フィルタ2を構成する領域を十分大きくすることができる。
上記のように、本実施形態では、受信フィルタ3が構成される領域Aを小さくすることができるため、送信フィルタ2を大きな面積の領域において設計することができる。したがって、送信フィルタ2における挿入損失を小さくしたり、フィルタ特性を高めたりすることができる。あるいは、送信フィルタ2において、段数を大きくして耐電力性を高めることも可能となる。すなわち、送信フィルタ2の設計の自由度を大幅に高めることが可能となる。
なお、図1に戻り、IDT電極15a,19b,23bは、グラウンド電位に接続される側の端部がグラウンド電位に接続されるように構成されている。もっとも、これらの端部についても、仮想アース配線により共通接続してもよい。IDT電極15a,23cの一方端部も同様にグラウンド電位に接続されているが、仮想アース配線に接続されていてもよい。
図3は、上記実施形態の分波装置の受信フィルタ3の受信特性すなわち減衰量周波数特性を示す図である。実線が上記実施形態の受信特性を示す。破線は、比較例の受信特性を示す。
なお、比較例としては、図6及び図7に示す分波装置101を用意した。すなわち、図6に示す分波装置101は、送信フィルタ102と受信フィルタ103とを有する。送信フィルタ102は実施形態と同様に構成されている。受信フィルタ103は、1ポート型弾性波共振子110と、1ポート型弾性波共振子110の後段に接続されている3IDT型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部111,112とを有する。第1,第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部111,112は、縦続接続されている。すなわち、ここでは2段2素子8構成の縦結合共振子型弾性波フィルタからなる受信フィルタ103が構成されている。
図7に示すように、このような受信フィルタ103が設けられている領域Bの段間接続方向とは直交する方向、すなわち横方向寸法は小さい。したがって、大きなデッドスペースC,Cが存在し、小型化が図れない。加えて、縦方向寸法はさほど小さくならない。したがって、送信フィルタ102の設計の自由度が低い。
なお、図3に破線で示すように、上記実施形態及び比較例の弾性波フィルタにおける受信特性はさほど変わらないことがわかる。
よって、上記実施形態の分波装置1では、小型化を図り、送信フィルタの設計の自由度を高めることができるだけでなく、受信特性も阻害されないことがわかる。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る分波装置40の回路図である。本実施形態では、第1の実施形態における仮想アース配線32,33が設けられておらず、IDT電極15c,19a,19c,23aのグラウンド電位に接続される側の端部が仮想アース配線ではなくグラウンド電位に接続されている。このように、受信フィルタ3の入力側において、上記仮想アース配線32,33を設けずともよい。IDT電極15c,19a,19c,23aがグラウンド電位に接続されているため、この場合には、アースを強化することができる。
また、上記第1の実施形態及び第2の実施形態では、受信フィルタ3はバランス型のフィルタであったが、図5に示す第3の実施形態のように、受信フィルタ3をアンバランス型のフィルタとしてもよい。すなわち、図5に示す第3の実施形態のデュプレクサ41では、第2の縦結合共振子型弾性波フィルタ部12における第2Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット20の中央のIDT電極20bが分割されず、IDT電極16b,24bとともに共通接続され、不平衡端子である受信端子42に接続されている。
このように、本発明に係る分波装置における受信フィルタはアンバランス型のフィルタであってもよい。なお、本発明において、弾性波フィルタは弾性表面波フィルタに限らず、弾性境界波フィルタであってもよい。
また、上記実施形態では、3IDT型の縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを用いたが、5IDT型の縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを用いてもよい。
1…分波装置
2…送信フィルタ
3…受信フィルタ
4…圧電基板
5…アンテナ端子
6…共通接続点
7…送信端子
8,9…平衡端子
10…弾性波共振子
11〜13…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
14…共通接続点
15…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
15a〜15c…IDT電極
16…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
16a〜16c…IDT電極
17,18…段間接続配線
19…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
19a〜19c…IDT電極
20…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
20a〜20c…IDT電極
21,22…段間接続配線
23…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
23a〜23c…IDT電極
24…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
24a〜24c…IDT電極
25,26…段間接続配線
31〜35…仮想アース配線
40,41…分波装置
42…受信端子
P1〜P3…並列腕共振子
S1〜S7…直列腕共振子
101…分波装置
102…送信フィルタ
103…受信フィルタ
110…1ポート型弾性波共振子
111,112…縦結合共振子型弾性波フィルタ部

Claims (3)

  1. 圧電基板と、
    前記圧電基板上に構成されている受信フィルタと、
    前記圧電基板上に構成されている送信フィルタとを備え、
    前記受信フィルタは、入力端子と、出力端子と、該入力端子及び該出力端子の少なくとも一方の側で電気的に直列または並列に接続されている第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部とを有し、
    前記第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が、それぞれ、第1A〜第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、第1B〜第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとを2段縦続接続した構成を有し、各前記縦結合共振子型弾性波フィルタユニットがIDT電極を有し、
    前記第1A,第2A及び第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、前記第1B,第2B及び第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとのうち少なくとも一方側において、隣り合う該縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続しており、かつグラウンド電位には接続されない仮想アース配線がさらに備えられており、
    前記受信フィルタの出力端子が、第1及び第2の平衡受信端子であり、前記受信フィルタがバランス型の受信フィルタとされており、
    前記第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットは、弾性波伝搬方向に沿って配置された第1B1、第1B2、第1B3のIDT電極を有し、前記第1B1のIDT電極の一端が前記第1の平衡受信端子に接続されており、
    前記第2Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットは、弾性波伝搬方向に沿って配置された第2B1、第2B2、第2B3のIDT電極を有し、前記第2B2のIDT電極が、弾性波伝搬方向に分割することにより構成された、前記第1の平衡受信端子に接続された第1の分割IDT部と、前記第2の平衡受信端子に接続された第2の分割IDT部とを有し、
    前記第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットは、弾性波伝搬方向に沿って配置された第3B1、第3B2、第3B3のIDT電極を有し、前記第3B3のIDT電極の一端が前記第2の平衡受信端子に接続されており、
    前記仮想アース配線が、前記第1A,第2A及び第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットの少なくとも2つにおいて、互いのアース端子同士を接続している第1の仮想アース配線と、前記第1B,第2B及び第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットの少なくとも2つにおいて、互いのアース端子同士を接続している第2の仮想アース配線とを有しており、
    前記受信フィルタの前記2段縦続接続における段間接続方向の延長上に前記送信フィル
    タが配置されている、分波装置。
  2. 圧電基板と、
    前記圧電基板上に構成されている受信フィルタと、
    前記圧電基板上に構成されている送信フィルタとを備え、
    前記受信フィルタは、入力端子と、出力端子と、該入力端子及び該出力端子の少なくとも一方の側で電気的に直列または並列に接続されている第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部とを有し、
    前記第1〜第3の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が、それぞれ、第1A〜第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、第1B〜第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとを2段縦続接続した構成を有し、各前記縦結合共振子型弾性波フィルタユニットがIDT電極を有し、
    前記第1A,第2A及び第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、前記第1B,第2B及び第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとのうち少なくとも一方側において、隣り合う該縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続しており、かつグラウンド電位には接続されない仮想アース配線がさらに備えられており、
    前記受信フィルタの出力端子が、不平衡受信端子であり、前記受信フィルタがアンバランス型の受信フィルタとされており、
    前記第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットは、弾性波伝搬方向に沿って配置された第1B1、第1B2、第1B3のIDT電極を有し、
    前記第2Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットは、弾性波伝搬方向に沿って配置された第2B1、第2B2、第2B3のIDT電極を有し、
    前記第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットは、弾性波伝搬方向に沿って配置された第3B1、第3B2、第3B3のIDT電極を有し、
    前記第1B1のIDT電極の一端と、前記第2B2のIDT電極の一端と、前記第3B3のIDT電極の一端とが前記不平衡端子に接続されており、
    前記仮想アース配線が、前記第1A,第2A及び第3Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットの少なくとも2つにおいて、互いのアース端子同士を接続している第1の仮想アース配線と、前記第1B,第2B及び第3Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットの少なくとも2つにおいて、互いのアース端子同士を接続している第2の仮想アース配線とを有しており、
    前記受信フィルタの前記2段縦続接続における段間接続方向の延長上に前記送信フィルタが配置されている、分波装置
  3. 前記第1Aの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、前記第1Bの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとが、第1の段間接続配線および第2の段間接続配線によって、前記2段縦続接続されており、
    前記第1の段間接続配線を流れる信号と、前記第2の段間接続配線を流れる信号とが、互いに逆位相である、請求項1または2に記載の分波装置。
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