JP6465441B2 - マルチプレクサ - Google Patents
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Description
本発明は、マルチプレクサに関し、例えば圧電基板上に形成されたＩＤＴを有するマルチプレクサに関する。
近年、携帯電話のマルチバンドおよびマルチモード化にともない、複数のフィルタを有するマルチプレクサが用いられている。マルチプレクサのフィルタには、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface acoustic wave）共振器が用いられている。ＳＡＷ共振器を用いたフィルタは、例えば携帯電話に代表される４５ＭＨｚから２ＧＨｚの周波数帯の無線信号を処理する各種回路におけるバンドパスフィルタとして用いられている。ＳＡＷ共振器においては、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板等の圧電基板上に複数の電極指を有するＩＤＴ（Interdigital Transducer）が形成されている。ＩＤＴの電極指が交叉する領域が交叉領域である。ＩＤＴは、弾性表面波の一種であるＳＨ（Shear Horizontal）波（リーキー波）、レイリー波または弾性境界波等を励起する。ＩＤＴが励振した弾性波の主たる伝搬方向の両側に反射器を設けることで、これらの弾性波をＩＤＴ付近に閉じ込める。ＳＡＷ共振器において、電極指の延伸方向に弾性波の音速の異なる領域を等間隔に周期的に設けることが知られている（例えば特許文献１）。
弾性波の音速は異なる領域を等間隔に設けることにより、横モードスプリアスが抑制できる。しかしながら、大きな強調モードが生じる。マルチプレクサにおいて、強調モードが他のフィルタの通過帯域または減衰領域に重なってしまうことが生じる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、横モードスプリアスを抑制しかつ強調モードの影響を抑制することを目的とする。
本発明は、共通端子と第１端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記共通端子と前記第１端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を有し、前記１または複数の直列共振器と前記１または複数の並列共振器は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振する複数の電極指が交叉する交叉領域内で前記電極指の延伸方向に第１領域と前記複数の電極指のうち少なくとも一部の電極指の太さが前記第１領域より大きい第２領域とが交互に設けられたＩＤＴを有し、前記１または複数の並列共振器および前記１または複数の直列共振器の一部の共振器は、他の共振器より前記第２領域の個数が多い第１フィルタと、前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第１フィルタより通過帯域が高い第２フィルタと、を具備するマルチプレクサである。
本発明は、共通端子と第１端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記共通端子と前記第１端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を有し、前記１または複数の直列共振器と前記１または複数の並列共振器は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振する複数の電極指が交叉する交叉領域内で前記電極指の延伸方向に第１領域と前記複数の電極指のうち少なくとも一部において前記電極指上に設けられた付加膜の厚さが前記第１領域より大きい第２領域とが交互に設けられたＩＤＴを有し、前記１または複数の並列共振器および前記１または複数の直列共振器の一部の共振器は、他の共振器より前記第２領域の個数が多い第１フィルタと、前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第１フィルタより通過帯域が高い第２フィルタと、を具備するマルチプレクサである。
本発明は、共通端子と第１端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記共通端子と前記第１端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を有し、前記１または複数の直列共振器と前記１または複数の並列共振器は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振する複数の電極指が交叉する交叉領域内で前記電極指の延伸方向に第１領域と前記第１領域より音速が遅い第２領域とが交互に設けられたＩＤＴを有し、前記１または複数の並列共振器および前記１または複数の直列共振器の一部の共振器は、他の共振器より前記第２領域の個数が多い第１フィルタと、前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第１フィルタより通過帯域が高い第２フィルタと、を具備するマルチプレクサである。
上記構成において、前記一部の共振器は、前記１または複数の並列共振器の少なくとも１つである構成とすることができる。
上記構成において、前記１または複数の並列共振器の一部は前記他の共振器である構成とすることができる。
上記構成において、前記一部の共振器は、前記１または複数の並列共振器のうち最も共振周波数の低い共振器を含む構成とすることができる。
上記構成において、前記他の共振器は、前記１または複数の並列共振器のうち最も共振周波数の高い共振器を含む構成とすることができる。
上記構成において、前記一部の共振器は、前記１または複数の並列共振器であり、前記他の共振器は前記１または複数の直列共振器である構成とすることができる。
上記構成において、前記一部の共振器の強調モードは前記第２フィルタの通過帯域より高周波側に位置する構成とすることができる。
本発明によれば、横モードスプリアスを抑制することができる。
弾性表面波共振器の構造について説明する。図１（ａ）は、比較例および実施例に係る弾性表面波共振器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、圧電基板１０上にＩＤＴ２１および反射器２２形成されている。ＩＤＴ２１および反射器２２は、圧電基板１０に形成された金属膜１２により形成される。ＩＤＴ２１は、対向する一対の櫛型電極２０を備える。櫛型電極２０は、複数の電極指１４と、複数の電極指１４が接続されたバスバー１８を備える。一対の櫛型電極２０は、電極指１４がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。
一対の櫛型電極２０の電極指１４が交叉する領域が交叉領域１５である。交叉領域１５において電極指１４が励振する弾性波は、主に電極指１４の配列方向に伝搬する。電極指１４の周期がほぼ弾性波の波長λとなる。一方の櫛型電極２０の電極指１４の先端と他方の櫛型電極２０のバスバー１８との間の領域がギャップ領域１７である。ダミー電極指が設けられている場合、ギャップ領域は電極指の先端とダミー電極指の先端の間の領域である。弾性波の伝搬方向をＸ方向、伝搬方向に直交する方向をＹ方向（電極指１４の延伸方向）とする。Ｘ方向およびＹ方向は、圧電基板１０の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。圧電基板１０は、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。金属膜１２は、例えばアルミニウム膜または銅膜である。金属膜１２は、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔａ、ＺｎもしくはＰｔ、これらの合金、または積層膜でもよい。
以下の説明では、異方性係数γが正の場合について説明する。異方性係数γは圧電基板１０の材料、ＩＤＴ２１の材料、膜厚およびピッチにより定まる。例えば、圧電基板１０として回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を用いると異方性係数γは正となる。圧電基板１０として回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いると異方性係数γは負となる。回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用い、ＩＤＴ２１を重い材料とし、かつ膜厚を大きくすると異方性係数γが正となることもある。
［共振器Ｒ］
図２（ａ）は、共振器Ｒに係る弾性波共振器の一部の平面図、図２（ｂ）は、各領域における音速を示す図である。図２（ｂ）の音速はＹ方向に伝搬する弾性波の音速である。しかし、Ｘ方向に伝搬する弾性波の音速とＹ方向に伝搬する弾性波の音速はほぼ比例しているため、図２（ｂ）の音速をＸ方向に伝搬する弾性波の音速としてもよい。以下の図も同様である。交叉領域１５の音速ｖ１に比べギャップ領域１７の音速ｖ０を早くする。これにより、弾性波が交叉領域１５内に閉じ込められる。しかしながら、交叉領域１５内にＹ方向に伝搬する弾性波の定在波が形成されると横モードスプリアスとなる。定在波の次数に応じ周波数に対し周期的な横モードスプリアスが生じる。
図２（ａ）は、共振器Ｒに係る弾性波共振器の一部の平面図、図２（ｂ）は、各領域における音速を示す図である。図２（ｂ）の音速はＹ方向に伝搬する弾性波の音速である。しかし、Ｘ方向に伝搬する弾性波の音速とＹ方向に伝搬する弾性波の音速はほぼ比例しているため、図２（ｂ）の音速をＸ方向に伝搬する弾性波の音速としてもよい。以下の図も同様である。交叉領域１５の音速ｖ１に比べギャップ領域１７の音速ｖ０を早くする。これにより、弾性波が交叉領域１５内に閉じ込められる。しかしながら、交叉領域１５内にＹ方向に伝搬する弾性波の定在波が形成されると横モードスプリアスとなる。定在波の次数に応じ周波数に対し周期的な横モードスプリアスが生じる。
タンタル酸リチウム基板上に酸化シリコン膜のような音速の遅い物質を付加することで、弾性表面波の音速を横波より遅くする。これにより、バルク波に変換される損失を理論上ゼロにでき、損失が抑制できる。しかしながら、弾性表面波の音速を下げると横モードスプリアスが発生してしまう。
バンド２８Ａ（送信帯域：７０３ＭＨｚから７３３ＭＨｚ：受信帯域：７５８ＭＨｚから７８８ＭＨｚ）用の送信フィルタを想定し、共振器Ａから共振器Ｃを作製した。送信フィルタは直列共振器と並列共振器を備えるラダー型フィルタとし、共振器ＡからＣは送信フィルタの並列共振器を想定した。
［共振器Ａ］
図３（ａ）は、共振器Ａに係る弾性波共振器の一部の平面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は交叉領域における音速および弾性波の振幅を示す図である。図３（ａ）に示すように、第１領域３０と第２領域３２がＹ方向に交互に設けられている。第２領域３２の個数は６個である。Ｙ方向の最も外側は第１領域３０ａである。第１領域３０、３０ａおよび第２領域３２のＹ方向の幅はそれぞれ幅Ｗ１、Ｗ１ａおよびＷ２である。第１領域３０および３０ａにおける電極指１４の太さＷ３であり、第２領域３２における電極指１４の太さＷ４である。太さＷ４は太さＷ３より大きい。
図３（ａ）は、共振器Ａに係る弾性波共振器の一部の平面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は交叉領域における音速および弾性波の振幅を示す図である。図３（ａ）に示すように、第１領域３０と第２領域３２がＹ方向に交互に設けられている。第２領域３２の個数は６個である。Ｙ方向の最も外側は第１領域３０ａである。第１領域３０、３０ａおよび第２領域３２のＹ方向の幅はそれぞれ幅Ｗ１、Ｗ１ａおよびＷ２である。第１領域３０および３０ａにおける電極指１４の太さＷ３であり、第２領域３２における電極指１４の太さＷ４である。太さＷ４は太さＷ３より大きい。
図３（ｂ）に示すように、電極指１４が太いと弾性波の音速は小さくなる。よって、第２領域３２の音速ｖ２は第１領域３０および３０ａの音速ｖ１より遅くなる。このように、交叉領域１５内に音速の大きい第１領域３０と音速の小さい第２領域３２とが交互に設けられる。図３（ｃ）に示すように、弾性波は音速の小さい第２領域３２に集中しようとする。このため、実線のように、第２領域３２においては定在波の腹となろうとする。これにより、第２領域３２の個数である６個の腹を有する定在波が形成され、その他の次数の定在波は形成されない。
以下に共振器Ａの作製条件を示す。
圧電基板１０：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
ＩＤＴ２１のピッチλ：４．４μｍ（共振周波数が約７００ＭＨｚに相当）
ＩＤＴ２１の材料：銅
ＩＤＴ２１の膜厚：０．１λ
第１領域３０のデュティ比：４０％（Ｗ３＝１．７６λ）
第２領域３２のデュティ比：６３％（Ｗ４＝２．７７２λ）
第１領域３０の幅Ｗ１：１．４λ
第１領域３０ａの幅Ｗ１ａ：０．６２５λ
第２領域３２の幅Ｗ２：１．４８λ
圧電基板１０：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
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ＩＤＴ２１の材料：銅
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第１領域３０のデュティ比：４０％（Ｗ３＝１．７６λ）
第２領域３２のデュティ比：６３％（Ｗ４＝２．７７２λ）
第１領域３０の幅Ｗ１：１．４λ
第１領域３０ａの幅Ｗ１ａ：０．６２５λ
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図４は、共振器Ａの周波数に対するアドミッタンスを示す図である。図４において上側の曲線はアドミッタンスの絶対値｜Ｙ｜を示し、下側の曲線はアドミッタンスのコンダクタンス成分Ｒｅ（Ｙ）を示す。実線は共振器Ａのアドミッタンスを示し、破線は第２領域を設けない共振器Ｒにおけるアドミッタンスを示す。送信帯域６０および受信帯域６２を示す。
図４に示すように、ピーク５０は共振周波数に対応する。共振器ＡおよびＲの共振周波数はほぼ同じである。共振器Ｒでは、共振周波数と***振周波数との間付近に複数の横モードスプリアス５４が観察される。複数の横モードスプリアス５４はそれぞれ定在波の次数が異なる。共振器Ａでは、共振周波数の近傍に横モードスプリアスはほとんど観察されない。受信帯域６２の高周波数側近傍に強調モード５２が観察される。強調モード５２は、図３（ｃ）の定在波に相当するモードである。
共振器Ａでは、図３（ｃ）のように、定在波の次数が固定されるため図４のように、固定の周波数に単一の強調モードが現れる。強調モード以外の定在波は存在し難くなるため強調モード以外の横モードスプリアスはほとんど現れない。よって、横モードスプリアスが抑制できる。しかしながら、強調モード５２が受信帯域６２に近いため、受信帯域６２に影響する。
［共振器Ｂ］
図５（ａ）は、共振器Ｂに係る弾性波共振器の一部の平面図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は交叉領域における音速および弾性波の振幅を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第２領域３２が７個設けられている。図５（ｃ）に示すように、第２領域３２の個数である７個の腹を有する定在波が形成され、その他の次数の定在波は形成されない。
図５（ａ）は、共振器Ｂに係る弾性波共振器の一部の平面図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は交叉領域における音速および弾性波の振幅を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第２領域３２が７個設けられている。図５（ｃ）に示すように、第２領域３２の個数である７個の腹を有する定在波が形成され、その他の次数の定在波は形成されない。
以下に共振器Ｂの作製条件を示す。
圧電基板１０：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
ＩＤＴ２１のピッチλ：４．４μｍ（共振周波数が約７００ＭＨｚに相当）
ＩＤＴ２１の材料：銅
ＩＤＴ２１の膜厚：０．１λ
第１領域３０のデュティ比：３０％（Ｗ３＝１．３２λ）
第２領域３２のデュティ比：５３％（Ｗ４＝２．３３２λ）
第１領域３０の幅Ｗ１：１．７λ
第１領域３０ａの幅Ｗ１ａ：０．６２５λ
第２領域３２の幅Ｗ２：１．７λ
圧電基板１０：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
ＩＤＴ２１のピッチλ：４．４μｍ（共振周波数が約７００ＭＨｚに相当）
ＩＤＴ２１の材料：銅
ＩＤＴ２１の膜厚：０．１λ
第１領域３０のデュティ比：３０％（Ｗ３＝１．３２λ）
第２領域３２のデュティ比：５３％（Ｗ４＝２．３３２λ）
第１領域３０の幅Ｗ１：１．７λ
第１領域３０ａの幅Ｗ１ａ：０．６２５λ
第２領域３２の幅Ｗ２：１．７λ
図６は、共振器Ｂの周波数に対するアドミッタンスを示す図である。図６に示すように、共振器Ｂの共振周波数は共振器Ａとほぼ同じである。共振器Ｂの強調モード５２の周波数は共振器Ａより高周波側に移動し、受信帯域６２より離れている。共振器Ｂの共振周波数近傍の横モードスプリアス５４ａは共振器Ａよりやや大きくなる。
［共振器Ｃ］
図７（ａ）は、共振器Ｃに係る弾性波共振器の一部の平面図、図７（ｂ）および図７（ｃ）は交叉領域における音速および弾性波の振幅を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第２領域３２が８個設けられている。図７（ｃ）に示すように、第２領域３２の個数である８個の腹を有する定在波が形成され、その他の次数の定在波は形成されない。
図７（ａ）は、共振器Ｃに係る弾性波共振器の一部の平面図、図７（ｂ）および図７（ｃ）は交叉領域における音速および弾性波の振幅を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第２領域３２が８個設けられている。図７（ｃ）に示すように、第２領域３２の個数である８個の腹を有する定在波が形成され、その他の次数の定在波は形成されない。
以下に共振器Ｃの作製条件を示す。
圧電基板１０：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
ＩＤＴ２１のピッチλ：４．４μｍ（共振周波数が約７００ＭＨｚに相当）
ＩＤＴ２１の材料：銅
ＩＤＴ２１の膜厚：０．１λ
第１領域３０のデュティ比：３０％（Ｗ３＝１．３２λ）
第２領域３２のデュティ比：６５（Ｗ４＝２．８６λ）
第１領域３０の幅Ｗ１：１．２５λ
第１領域３０ａの幅Ｗ１ａ：０．６２５λ
第２領域３２の幅Ｗ２：１．２５λ
圧電基板１０：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
ＩＤＴ２１のピッチλ：４．４μｍ（共振周波数が約７００ＭＨｚに相当）
ＩＤＴ２１の材料：銅
ＩＤＴ２１の膜厚：０．１λ
第１領域３０のデュティ比：３０％（Ｗ３＝１．３２λ）
第２領域３２のデュティ比：６５（Ｗ４＝２．８６λ）
第１領域３０の幅Ｗ１：１．２５λ
第１領域３０ａの幅Ｗ１ａ：０．６２５λ
第２領域３２の幅Ｗ２：１．２５λ
図８は、共振器Ｃの周波数に対するアドミッタンスを示す図である。図６に示すように、共振周波数は共振器ＡおよびＢとほぼ同じである。強調モード５２の周波数は共振器Ｂよりさらに高周波側に移動し、受信帯域６２よりさらに離れている。横モードスプリアス５４ａが共振器Ｂより大きくなる。
共振器ＡからＣのように、第２領域３２の個数を増やすと強調モード５２の周波数を高くすることができる。しかし、横モードスプリアスが大きくなる。なお、共振器ＡからＣの間では、作製上の都合により、第２領域３２の個数以外にデュティ比、幅Ｗ１およびＷ２が異なっている。強調モード５２および横モードスプリアス５４ａは交叉領域１５内の定在波に起因する。このため、デュティ比、幅Ｗ１およびＷ２は強調モード５２および横モードスプリアス５４ａにあまり影響しない。
図９は、作製した共振器の第２領域近傍の平面図である。図９に示すように、共振器ＡからＣを作製すると、電極指１４の角は丸くなる。電極指１４の幅はＹ方向に対し連続的に変化する。このように、第１領域３０、３０ａと第２領域３２との間の電極指１４幅の遷移は、図３（ａ）のように不連続でなくともよい。
共振器ＡからＣの知見に基づき、実施例に係るデュプレクサについて説明する。図１０は、実施例１に係るデュプレクサの回路図である。図１０に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ４０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ４２が接続されている。共通端子Ａｎｔにはアンテナ４４が接続されている。送信フィルタ４０は、送信端子Ｔｘから入力した高周波信号のうち送信帯域の信号を共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ４２は、共通端子Ａｎｔから入力した高周波信号のうち受信帯域の信号を受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。
送信フィルタ４０はラダー型フィルタであり、直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３を有している。直列共振器Ｓ１からＳ４は共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に直列に接続されている。並列共振器Ｐ１からＰ３は共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に並列に接続されている。受信フィルタ４２は、１ポート共振器Ｒ０、多重モードフィルタＤＭＳ１およびＤＭＳ２を有する。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に、共通端子側から共振器Ｒ０、ＤＭＳ１およびＤＭＳ２が接続されている。
［デュプレクサＤ］
送信フィルタ４０の並列共振器Ｐ１からＰ３を第２領域３２の個数が７個の共振器Ｂとし、直列共振器Ｓ１からＳ４を第２領域３２の個数を６個の共振器ＡとしたデュプレクサＤについて通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
直列共振器Ｓ１からＳ４
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３５％
第２領域３２のデュティ比：６０％
第２領域３２の個数：６個
その他の条件は共振器Ａと同じである。
並列共振器Ｐ１からＰ３
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３５％
第２領域３２のデュティ比：６５％
第２領域３２の個数：７個
その他の条件は共振器Ｂと同じである。
受信フィルタ４２：図１１の通過特性が得られるようなフィルタを用いた。
送信フィルタ４０の並列共振器Ｐ１からＰ３を第２領域３２の個数が７個の共振器Ｂとし、直列共振器Ｓ１からＳ４を第２領域３２の個数を６個の共振器ＡとしたデュプレクサＤについて通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
直列共振器Ｓ１からＳ４
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３５％
第２領域３２のデュティ比：６０％
第２領域３２の個数：６個
その他の条件は共振器Ａと同じである。
並列共振器Ｐ１からＰ３
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３５％
第２領域３２のデュティ比：６５％
第２領域３２の個数：７個
その他の条件は共振器Ｂと同じである。
受信フィルタ４２：図１１の通過特性が得られるようなフィルタを用いた。
図１１は、デュプレクサＤにおける並列共振器、直列共振器、送信フィルタおよび受信フィルタの通過特性を示す図である。図１１において、細実線および細破線はそれぞれ並列共振器Ｐ１からＰ３および直列共振器Ｓ１からＳ４の通過特性を示す。実線は送信フィルタ４０の送信端子Ｔｘから共通端子Ａｎｔへの通過帯域を示す。破線は横モードスプリアスおよび強調モードを考慮しないときの送信フィルタの送信端子Ｔｘから共通端子Ａｎｔへの通過帯域を示す。点線は受信フィルタ４２の共通端子Ａｎｔから受信端子Ｒｘへの通過特性を示す。ハッチング範囲６４は、送信フィルタ４０とスプリアスを考慮しない場合の差である。
図１１に示すように、並列共振器Ｐ１からＰ３の共振周波数は直列共振器Ｓ１からＳ４の共振周波数より低い。送信フィルタ４０および受信フィルタ４２は、それぞれ送信帯域６０および受信帯域６２が通過帯域となる。範囲６４のように、送信フィルタ４０はスプリアスを考慮しない場合に比べ、受信帯域６２の高周波数側で減衰特性が劣化している。範囲６４は、共振器Ｂの強調モード５２に起因するものと考えられる。
例えば送信フィルタ４０の並列共振器Ｐ１からＰ３として共振器Ａを用いると、強調モード５２に起因した範囲６４がより低周波数側となり受信帯域６２内の送信フィルタ４０の減衰特性が劣化してしまう。このように、並列共振器Ｐ１からＰ３として共振器Ｂを用いることにより、送信フィルタ４０の受信帯域６２における減衰特性を改善できる。直列共振器Ｓ１からＳ４の共振周波数は並列共振器Ｐ１からＰ３より高い。このため、直列共振器Ｓ１からＳ４として共振器Ａを用いても強調モード５２は受信帯域６２に影響しない。一方、直列共振器Ｓ１からＳ４として共振器Ｂを用いると、横モードスプリアス５４ａが大きくなる。デュプレクサＤでは、並列共振器Ｐ１からＰ３として共振器Ｂを用い直列共振器Ｓ１からＳ４として共振器Ａを用いることで、受信帯域の減衰特性の向上かつ横モードスプリアスの抑制が可能となる。
［デュプレクサＥ］
送信フィルタ４０の並列共振器Ｐ１からＰ３を第２領域３２の個数が８個の共振器Ｃとし、直列共振器Ｓ１からＳ４を共振器ＡとしたデュプレクサＥについて通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
直列共振器Ｓ１からＳ４
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３５％
第２領域３２のデュティ比：６０％
第２領域３２の個数：６個
その他の条件は共振器Ａと同じである。
並列共振器Ｐ１からＰ３
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３０％
第２領域３２のデュティ比：６５％
第２領域３２の個数：８個
その他の条件は共振器Ｃと同じである。
送信フィルタ４０の並列共振器Ｐ１からＰ３を第２領域３２の個数が８個の共振器Ｃとし、直列共振器Ｓ１からＳ４を共振器ＡとしたデュプレクサＥについて通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
直列共振器Ｓ１からＳ４
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３５％
第２領域３２のデュティ比：６０％
第２領域３２の個数：６個
その他の条件は共振器Ａと同じである。
並列共振器Ｐ１からＰ３
ＩＤＴのピッチλ：４．４μｍ
第１領域３０のデュティ比：３０％
第２領域３２のデュティ比：６５％
第２領域３２の個数：８個
その他の条件は共振器Ｃと同じである。
図１２は、デュプレクサＥにおける並列共振器、直列共振器、送信フィルタおよび受信フィルタの通過特性を示す図である。図１２に示すように、並列共振器Ｐ１からＰ３および直列共振器Ｓ１からＳ４の共振周波数はデュプレクサＤとほぼ同じである。範囲６４はデュプレクサＤより高周波数側となる。これには、共振器Ｃの強調モードが共振器Ｂの強調モード５２より高周波数側に形成されるためである。デュプレクサＥではデュプレクサＤに比べ受信帯域における送信フィルタ４０の減衰特性をより向上できる。
送信フィルタ４０（第１フィルタ）が共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に接続され、受信フィルタ４２（第２フィルタ）が共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に接続されている。このようなデュプレクサにおいて、送信フィルタ４０の直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１からＰ３の強調モード５２が受信フィルタ４２の受信帯域６２付近に位置すると、送信フィルタ４０の受信帯域６２付近での減衰特性が劣化してしまう。
そこで、実施例１によれば、送信フィルタ４０において、直列共振器Ｓ１からＳ４と並列共振器Ｐ１からＰ３は、交叉領域１５内でＹ方向に第１領域３０と第２領域３２とが交互に設けられたＩＤＴを有する。並列共振器Ｐ１からＰ３および直列共振器Ｓ１からＳ４の一部の共振器は、他の共振器より第２領域３２の個数より多い。これにより、受信帯域６２付近に強調モード５２生じる一部の共振器の第２領域３２の個数を増やし、強調モード５２を高周波数側にシフトさせる。これにより受信帯域６２内での強調モード５２に起因する減衰特性の劣化を抑制できる。受信帯域６２付近に強調モード５２生じない他の共振器の第２領域３２の個数は増やさない。これにより、第２領域３２の個数が増えた場合に生じる横モードスプリアス５４ａを抑制できる。
ラダー型共振器では、並列共振器Ｐ１からＰ３の共振周波数は直列共振器Ｓ１からＳ４より低い。よって、並列共振器Ｐ１からＰ３の強調モード５２が受信帯域６２付近の減衰特性に影響しやすい。そこで、並列共振器Ｐ１からＰ３の少なくとも１つの第２領域３２の個数を他より多くする。これにより、受信帯域６２付近での減衰特性の劣化に影響する共振器の強調モード５２を高周波数側にシフトさせることができる。よって、強調モード５２に起因する減衰特性の劣化をより抑制できる。
第２領域３２の個数を多くするとスプリアス５４ａが発生しやすくなる。そこで、並列共振器Ｐ１からＰ３の一部の共振器においての第２領域３２の個数を、並列共振器Ｐ１からＰ３の他の一部の共振器より多くする。これにより、並列共振器のうち強調モードが受信帯域に影響する共振器のみ第２領域３２の個数を増やすことができる。他の共振器の第２領域３２の個数を減らすことで、スプリアス５４ａの影響を小さくできる。
また、並列共振器Ｐ１からＰ３の共振周波数が異なる場合、最も共振周波数の低い共振器の強調モード５２が受信帯域６２付近の減衰特性に影響しやすい。そこで、第２領域３２の個数を増やした共振器は、並列共振器Ｐ１からＰ３のうち最も共振周波数の低い共振器を含むことが好ましい。また、最も共振周波数の高い共振器の強調モード５２は受信帯域６２付近の減衰特性に影響しにくい。そこで、第２領域３２の個数を減らした共振器は、並列共振器Ｐ１からＰ３のうち最も共振周波数の高い共振器を含むことが好ましい。
さらに、第２領域３２の個数の多い共振器の強調モードは受信フィルタ４２の通過帯域より高周波側に位置する。これにより受信帯域６２内での強調モード５２に起因する減衰特性の劣化を抑制できる。
並列共振器Ｐ１からＰ３の中で第２領域３２の個数が異なっていてもよい。直列共振器Ｓ１からＳ４の中で第２領域３２の個数が異なっていてもよい。並列共振器Ｐ１からＰ３は第２領域３２の個数が同じであり、直列共振器Ｓ１からＳ４は第２領域３２の個数が同じでもよい。
複数の電極指１４のうち一部の電極指１４において、第２領域３２の電極指１４が第１領域３０および３０ａの電極指１４より太ければよい。複数の電極指１４のうち５０％以上の電極指１４において、第２領域３２の電極指１４が第１領域３０および３０ａの電極指１４より太いことが好ましい。複数の電極指１４すべてにおいて、第２領域３２の電極指１４が第１領域３０および３０ａの電極指１４より太いことがより好ましい。
図１３（ａ）は、実施例２における共振器Ｆに係る弾性波共振器の一部の平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、第２領域３２の個数は６個である。第２領域３２において電極指１４上に付加膜１６が設けられる。第１領域３０および３０ａにおいて電極指１４上には付加膜１６は形成されていない。電極指１４上に付加膜１６が形成されると、弾性波の音速は小さくなる。よって、第１領域３０および３０ａ並びに第２領域３２の音速および弾性波の振幅は図３（ｂ）および図３（ｃ）と同じとなる。付加膜１６の材料としては、銅、クロム、タングステン、アルミニウムまたはルテニウム等の金属材料、または窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウムまたは酸化タンタル等の絶縁材料を用いることができる。付加膜１６と電極指１４との材料は同じでもよい。その他の構成は実施例１における共振器Ａと同じであり説明を省略する。
図１４（ａ）は、実施例２における共振器Ｇに係る弾性波共振器の一部の平面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示しように、第２領域３２の個数は８個である。第１領域３０および３０ａ並びに第２領域３２の音速および弾性波の振幅は図５（ｂ）および図５（ｃ）と同じとなる。その他の構成は共振器Ｆと同じであり説明を省略する。
実施例１と同様に、デュプレクサＥの並列共振器Ｐ１からＰ３を共振器Ｇとし、直列共振器Ｓ１からＳ４を共振器Ｆとする。これにより、実施例１のデュプレクサＥと同様の特性を得ることができる。
実施例２のように、直列共振器Ｓ１からＳ４と並列共振器Ｐ１からＰ３は、交叉領域１５内でＹ方向に第１領域３０と電極指１４上に設けられた付加膜１６の膜厚が第１領域３０より大きい第２領域３２とが交互に設けられたＩＤＴを有する。並列共振器Ｐ１からＰ３および直列共振器Ｓ１からＳ４の一部の共振器は、他の共振器より第２領域３２の個数が多い。これにより、実施例１と同様に、横モードスプリアスを抑制しかつ強調モードの影響を抑制することができる。
実施例２において、複数の電極指１４のうち一部の電極指１４において、第２領域３２の電極指１４上の付加膜１６の膜厚が第１領域３０および３０ａの電極指１４上の付加膜１６の膜厚より大きければよい。複数の電極指１４のうち５０％以上の電極指１４において、第２領域３２の電極指１４上の付加膜１６の膜厚が第１領域３０および３０ａの電極指１４上の付加膜１６の膜厚より大きいことが好ましい。複数の電極指１４の全てにおいて、第２領域３２の電極指１４上の付加膜１６の膜厚が第１領域３０および３０ａの電極指１４上の付加膜１６の膜厚より大きいことがより好ましい。
実施例１および２以外の方法で、第２領域３２の音速を第１領域３０および３０ａより遅くしてもよい。
実施例１および２において、直列共振器Ｓ１からＳ４の個数は１または複数であり、任意に設定できる。並列共振器Ｐ１からＰ３の個数は１または複数であり、任意に設定できる。第１フィルタおよび第２フィルタとしてそれぞれ送信フィルタおよび受信フィルタを例に説明したが、第１フィルタおよび第２フィルタはそれぞれ受信フィルタおよび送信フィルタでもよい。バンド２８Ａ用のフィルタを例に説明したが、バンド２８Ｂ（送信帯域：７１８ＭＨｚから７４８ＭＨｚ、受信帯域：７７３ＭＨｚから８０３ＭＨｚ）等の他のバンド用フィルタでもよい。マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。
第１領域３０の幅Ｗ１は同じであり、第２領域３２の幅Ｗ２は同じである例を説明したが、第１領域３０の幅は互いに異なっていてもよい。第２領域３２の幅Ｗ２は互いに異なっていてもよい。電極指１４の最も外側に第１領域３０ａを設ける例を説明したが、第１領域３０ａは設けなくてもよい。すわなち、最も外側が第２領域３２でもよい。
圧電基板１０としてタンタル酸リチウム基板を例に説明したが、ニオブ酸リチウム基板等の他の圧電基板でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 圧電基板
１２ 金属膜
１４ 電極指
１５ 交叉領域
１６ 付加膜
１８ バスバー
２０ 櫛型電極
２１ ＩＤＴ
２２ 反射器
３０、３０ａ 第１領域
３２ 第２領域
４０ 送信フィルタ
４２ 受信フィルタ
１２ 金属膜
１４ 電極指
１５ 交叉領域
１６ 付加膜
１８ バスバー
２０ 櫛型電極
２１ ＩＤＴ
２２ 反射器
３０、３０ａ 第１領域
３２ 第２領域
４０ 送信フィルタ
４２ 受信フィルタ
Claims (9)
- 共通端子と第１端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記共通端子と前記第１端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を有し、
前記１または複数の直列共振器と前記１または複数の並列共振器は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振する複数の電極指が交叉する交叉領域内で前記電極指の延伸方向に第１領域と前記複数の電極指のうち少なくとも一部の電極指の太さが前記第１領域より大きい第２領域とが交互に設けられたＩＤＴを有し、
前記１または複数の並列共振器および前記１または複数の直列共振器の一部の共振器は、他の共振器より前記第２領域の個数が多い第１フィルタと、
前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第１フィルタより通過帯域が高い第２フィルタと、
を具備するマルチプレクサ。 - 共通端子と第１端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記共通端子と前記第１端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を有し、
前記１または複数の直列共振器と前記１または複数の並列共振器は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振する複数の電極指が交叉する交叉領域内で前記電極指の延伸方向に第１領域と前記複数の電極指のうち少なくとも一部において前記電極指上に設けられた付加膜の厚さが前記第１領域より大きい第２領域とが交互に設けられたＩＤＴを有し、
前記１または複数の並列共振器および前記１または複数の直列共振器の一部の共振器は、他の共振器より前記第２領域の個数が多い第１フィルタと、
前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第１フィルタより通過帯域が高い第２フィルタと、
を具備するマルチプレクサ。 - 共通端子と第１端子との間に直列に接続された１または複数の直列共振器と、前記共通端子と前記第１端子との間に並列に接続された１または複数の並列共振器と、を有し、
前記１または複数の直列共振器と前記１または複数の並列共振器は、圧電基板上に設けられ、弾性波を励振する複数の電極指が交叉する交叉領域内で前記電極指の延伸方向に第１領域と前記第１領域より音速が遅い第２領域とが交互に設けられたＩＤＴを有し、
前記１または複数の並列共振器および前記１または複数の直列共振器の一部の共振器は、他の共振器より前記第２領域の個数が多い第１フィルタと、
前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第１フィルタより通過帯域が高い第２フィルタと、
を具備するマルチプレクサ。 - 前記一部の共振器は、前記１または複数の並列共振器の少なくとも１つである請求項１から３のいずれか一項記載のマルチプレクサ。
- 前記１または複数の並列共振器の一部は前記他の共振器である請求項４記載のマルチプレクサ。
- 前記一部の共振器は、前記１または複数の並列共振器のうち最も共振周波数の低い共振器を含む請求項４または５記載のマルチプレクサ。
- 前記他の共振器は、前記１または複数の並列共振器のうち最も共振周波数の高い共振器を含む請求項６記載のマルチプレクサ。
- 前記一部の共振器は、前記１または複数の並列共振器であり、前記他の共振器は前記１または複数の直列共振器である請求項１から３のいずれか一項記載のマルチプレクサ。
- 前記一部の共振器の強調モードは前記第２フィルタの通過帯域より高周波側に位置する請求項１から８のいずれか一項記載のマルチプレクサ。
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