JP6708258B2 - 弾性波フィルタ装置及び複合フィルタ装置 - Google Patents

弾性波フィルタ装置及び複合フィルタ装置 Download PDF

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Description

本発明は、ラダー型回路を有する弾性波フィルタを有する、弾性波フィルタ装置及び複合フィルタ装置に関する。
従来、携帯電話機等においては、アンテナ端子に、複数の帯域通過型フィルタが接続されている。例えば下記の特許文献１には、アンテナ端子に、第１，第２の弾性波フィルタからなる第１，第２の帯域通過型フィルタの一端が接続された弾性波フィルタ装置が開示されている。特許文献１では、第１，第２の帯域通過型フィルタは、直列腕共振子及び並列腕共振子を有する、ラダー型フィルタである。
特開２００４−８８１４３号公報
特許文献１に記載の弾性波フィルタ装置では、第１，第２の帯域通過型フィルタのうち一方のフィルタ特性が、他方のフィルタ特性の影響を受ける。例えば、第１の帯域通過型フィルタのアンテナ端子側からみた反射損失が、第２の帯域通過型フィルタの通過帯域において大きいとする。この場合、第２の帯域通過型フィルタの通過帯域における挿入損失が増大するという問題があった。
他方、近年、携帯電話機のＲＦ段の帯域通過型フィルタでは、通過帯域の拡大が求められている。そのため、ラダー型回路構成の弾性波フィルタでは、並列腕共振子と基準電位との間にインダクタを接続したり、直列腕と基準電位との間にインダクタを接続したりすることにより、広帯域化が図られている。
しかしながら、第１，第２の帯域通過型フィルタが一端側でアンテナ端子に接続されている構成では、１つの帯域通過型フィルタの広帯域化を図るだけでなく、上述した相手側の帯域通過型フィルタへの影響も考慮して設計しなければならない。すなわち、上記インダクタを用いて広帯域化を図った場合、通過帯域外における反射損失が増大し、相手側の帯域通過型フィルタの通過帯域における挿入損失を悪化させるおそれがあった。
本発明の目的は、一端が共通接続された複数の弾性波フィルタを有する弾性波フィルタ装置であって、広帯域化と相手方フィルタの通過帯域における挿入損失の改善とを図り得る、弾性波フィルタ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、広帯域化を図りつつ、束ねられている帯域通過型フィルタの挿入損失を改善することができる、複合フィルタ装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のある広い局面では、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とが備えられており、前記第２のフィルタ部の比帯域が、前記第１のフィルタ部の比帯域よりも小さく、前記第１のフィルタ部が、前記並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタを有し、または有さず、前記第２のフィルタ部が、少なくとも１つの前記並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタを有し、前記並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタのうち、最もインダクタンス値が大きいインダクタが、前記第２のフィルタ部に含まれている。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記第２のフィルタ部において、通過帯域に隣接する所定の減衰域における減衰量が、前記第１のフィルタ部において通過帯域に隣接する減衰域における減衰量よりも大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１のフィルタ部及び前記第２のフィルタ部がそれぞれ、少なくとも１つの並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタを有し、前記第１，第２のフィルタ部において、前記並列腕共振子と前記基準電位との間に接続されているインダクタのうち、インダクタンス値が最も大きいインダクタを、前記第２のフィルタ部が有する。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第２のフィルタ部に設けられている前記インダクタのいずれのインダクタンス値も、前記第１のフィルタ部に設けられている前記インダクタのいずれのインダクタンス値よりも大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第２のフィルタ部に設けられている前記インダクタのうち、前記第１のフィルタ部から最も遠い側に設けられているインダクタのインダクタ値が最も大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記第１，第２のフィルタ部において、前記第２のフィルタ部が、比帯域が最も小さい弾性波共振子を有する。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の広い局面では、少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つのコンデンサとを有するＬＣフィルタである、第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とが備えられており、前記第２のフィルタ部の比帯域が、前記第１のフィルタ部の比帯域よりも小さい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第２のフィルタ部において、通過帯域に隣接する所定の減衰域における減衰量が、前記第１のフィルタ部において通過帯域に隣接する減衰域における減衰量よりも大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の広い局面では、ラダー型回路を有する、第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とが備えられており、前記第２のフィルタ部において、直列腕と基準電位との間に接続されたインダクタをさらに備えられている。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記第２のフィルタ部において通過帯域に隣接している所定の減衰域における減衰量が、前記第１のフィルタ部において通過帯域に隣接している減衰域における減衰量よりも大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記第１のフィルタ部が、弾性波共振子からなる前記ラダー型回路を有する。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１，第２のフィルタ部において、前記第２のフィルタ部が、比帯域が最も小さい弾性波共振子を有する。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のフィルタ部が、直列腕と前記基準電位との間に接続されているインダクタを有しない。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の他の特定の局面では、前記第１のフィルタ部が、前記直列腕と前記基準電位との間に、他の素子を介さず接続されているインダクタを有し、前記第１，第２のフィルタ部において、前記直列腕と前記基準電位との間に接続されているインダクタのうち、インダクタンス値が最も大きいインダクタを、前記第１のフィルタ部が有する。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のフィルタ部において、前記直列腕と前記基準電位との間に、他の素子を介さず接続されているいずれのインダクタのインダクタンス値も、前記第２のフィルタ部において、前記直列腕と前記基準電位との間に、他の素子を介さず接続されているいずれのインダクタのインダクタンス値よりも大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに別の特定の局面では、前記第１のフィルタ部が、少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つのコンデンサとを有するＬＣフィルタである。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１のフィルタ部が、弾性波共振子からなる前記ラダー型回路を有し、前記第１のフィルタ部に設けられている前記弾性波共振子の比帯域のいずれもが、前記第２のフィルタ部に設けられている前記弾性波共振子の比帯域よりも大きい。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２のフィルタ部が、弾性表面波フィルタである。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のフィルタ部が、弾性波共振子からなる前記ラダー型回路を有し、前記第１のフィルタ部で用いられる弾性波のモードと、前記第２のフィルタ部で用いられる弾性波のモードとが異なる。
本発明に係る弾性波フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２のフィルタ部が、圧電体と、前記圧電体上に設けられた電極とを有し、前記電極の材料、前記圧電体の材料、前記圧電体の前記材料の組成比、前記圧電体の結晶方位並びに前記圧電体のカット角のうち少なくとも１つにおいて、前記第１のフィルタ部と前記第２のフィルタ部とが異なっている。
本発明に係る弾性波フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１，第２のフィルタ部が、圧電体と、前記圧電体上に設けられた電極と、前記電極を覆うように設けられた誘電体膜とを備え、前記電極の厚み及び前記誘電体膜の厚みのうち少なくとも一方において、前記第１のフィルタ部と前記第２のフィルタ部とが異なっている。
本発明に係る複合フィルタ装置のある広い局面では、一端において共通接続されている複数の帯域通過型フィルタが備えられており、前記複数の帯域通過型フィルタが、本発明に従い構成された弾性波フィルタ装置であり、かつ第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタとを有し、前記第２の通過帯域が前記第１の通過帯域よりも高周波数側に位置している。
本発明に係る複合フィルタ装置の他の広い局面では、一端において共通接続されている複数の帯域通過型フィルタが備えられており、前記複数の帯域通過型フィルタが、本発明に従い構成された弾性波フィルタ装置であり、かつ第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタとを有し、前記第２の通過帯域が前記第１の通過帯域よりも低周波数側に位置している。
本発明に係る複合フィルタ装置の別の広い局面では、一端において共通接続されている複数の帯域通過型フィルタが備えられており、前記複数の帯域通過型フィルタが、本発明に従い構成された弾性波フィルタ装置であり、かつ第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタとを有する。
本発明に係る弾性波フィルタ装置によれば、広帯域化を図りつつ、挿入損失を改善することができる。よって、他の帯域通過型フィルタと束ねられた場合に、束ねられている他の帯域通過型フィルタの挿入損失を改善できる。
本発明に係る複合フィルタ装置によれば、第１の帯域通過型フィルタが、発明に係る弾性波フィルタ装置からなるため、広帯域化を図りつつ、束ねられている他の帯域通過型フィルタの挿入損失を改善することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。 図２は、第１の実施形態において、第１，第２のフィルタ部に用いられている各弾性波共振子の共振特性を示す図である。 図３は、第１の実施形態における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部のＳパラメータ特性を示す図である。 図４は、図３に示したＳパラメータ特性を拡大して示す図である。 図５は、第１の実施形態における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部のアンテナ端子からみた反射損失を示す図である。 図６は、第１の実施形態における第１，第２のフィルタ部のフィルタ特性の関係を示す図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。 図９は、本発明の第４の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。 図１０は、第４の実施形態における第１，第２のフィルタ部のＳ１２パラメータの周波数特性を示す図である。 図１１は、本発明の第４の実施形態における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部のアンテナ端子からみた反射損失を示す図である。 図１２は、本発明の第５の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。 図１３は、本発明の第６の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。
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。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。
複合フィルタ装置１は、携帯電話機のＲＦ段に用いられるフィルタ装置である。複合フィルタ装置１は、アンテナに接続されるアンテナ端子２を有する。アンテナ端子２に、第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６の一端が接続されている。第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６は、一端側で束ねられて、アンテナ端子２に接続されている。第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６の各通過帯域はそれぞれ異なっている。本実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域は２３００ＭＨｚ〜２３７０ＭＨｚである。第２の帯域通過型フィルタ４の通過帯域は、２４９６ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚである。他方、第３の帯域通過型フィルタ５の通過帯域は、２１１０ＭＨｚ〜２２００ＭＨｚである。第４の帯域通過型フィルタ６の通過帯域は、１４７５．９ＭＨｚ〜２０２５ＭＨｚである。
第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６は、それぞれ、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有する。すなわち、第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６は、ラダー型回路を有している。そして、直列腕共振子及び並列腕共振子は、それぞれ、弾性波共振子からなる。
第１の帯域通過型フィルタ３が、本発明の弾性波フィルタ装置の一実施形態に相当する。
第１の帯域通過型フィルタ３は、アンテナ端子２に接続されている第１のフィルタ部３ａと、第１のフィルタ部３ａに接続されている第２のフィルタ部３ｂとを有する。第１，第２のフィルタ部３ａ，３ｂはいずれも弾性波フィルタである。第１の帯域通過型フィルタ３は、アンテナ端子２と、送信端子としての端子７との間に接続されている。
第１のフィルタ部３ａは、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２と、並列腕共振子Ｐ１とを有する。第２のフィルタ部３ｂは、直列腕共振子Ｓ３〜Ｓ５と、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３とを有する。並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３と、基準電位との間には、それぞれ、インダクタＬ１，Ｌ２が接続されている。インダクタＬ１，Ｌ２の接続により、第２のフィルタ部３ｂの通過帯域の拡大が図られている。それによって、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域が拡げられている。
第１の帯域通過型フィルタ３では、第２のフィルタ部３ｂが、比帯域が最も小さい弾性波共振子を有する。なお、弾性波共振子の比帯域は、***振周波数と共振周波数との周波数差を、共振周波数により割ることによって表される。より詳細には、第１のフィルタ部３ａに含まれる直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列腕共振子Ｐ１と、第２のフィルタ部３ｂに含まれる直列腕共振子Ｓ３〜Ｓ５と、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３とを構成している弾性波共振子の中で、比帯域が最も小さい弾性波共振子が、直列腕共振子Ｓ３〜Ｓ５及び並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３のうちのいずれかである。
そのため、第１のフィルタ部３ａに比べ、第２のフィルタ部３ｂにおいて、通過帯域に隣接している減衰域における減衰量が大きくされている。ここで、減衰域とは、受信フィルタにおいては、同じ通信バンドの送信帯域、異なる通信バンドの送信帯域またはＷｉＦｉなどの他のシステムにおける送信帯域をいう。他方、送信フィルタにおいては、減衰域とは、同じ通信バンドの受信帯域、異なる通信バンドの受信帯域またはＷｉＦｉなどの他のシステムにおける受信帯域をいう。
前述したように、第１のフィルタ部３ａ及び第２のフィルタ部３ｂにおいて、並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタのうち、最もインダクタンス値が大きいインダクタが第２のフィルタ部３ｂに含まれている。
なお、第２のフィルタ部３ｂでは、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３と基準電位との間にそれぞれインダクタＬ１，Ｌ２が設けられており、第１のフィルタ部３ａでは、並列腕共振子Ｐ１と基準電位との間にインダクタは接続されていない。このように、並列腕共振子と基準電位との間にインダクタが接続されていない場合、並列腕共振子と基準電位との間のインダクタンス値は０ｎＨ〜数ｎＨ程度となる。もっとも、広帯域化を図るために、並列腕共振子Ｐ１と基準電位との間にインダクタが接続されていてもよい。いずれにしても、第１，第２のフィルタ部３ａ，３ｂにおいて、並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタが、第２のフィルタ部３ｂに設けられておればよい。
第１の帯域通過型フィルタ３は上記構成を備えるため、通過帯域の広帯域化を図ることができる。しかも、第１，第２のフィルタ部３ａ，３ｂが上記のように構成されているため、アンテナ端子２からみた第１の帯域通過型フィルタ３の反射損失を小さくすることができる。ここで、第１の帯域通過型フィルタ３において、並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタのうち、アンテナ端子２から最も遠い側に設けられているインダクタのインダクタンス値が最も大きいことが好ましい。より具体的には、本実施形態においては、第２のフィルタ部３ｂにおける、第１のフィルタ部３ａから最も遠い側に設けられているインダクタＬ２のインダクタンス値が、インダクタＬ１のインダクタンス値よりも大きいことが好ましい。それによって、アンテナ端子２側からみた第１の帯域通過型フィルタ３の反射損失をより一層小さくすることができる。
他方、第２の帯域通過型フィルタ４は、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１４及び並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３を有する、ラダー型回路構成の帯域通過型フィルタである。第３の帯域通過型フィルタ５も同様に、直列腕共振子Ｓ２１〜Ｓ２４及び並列腕共振子Ｐ２１〜Ｐ２３を有するラダー型回路構成の帯域通過型フィルタである。
第４の帯域通過型フィルタ６も、複数の直列腕共振子Ｓ３１〜Ｓ３４と、複数の並列腕共振子Ｐ３１〜Ｐ３３とを有するラダー型回路構成の帯域通過型フィルタである。
ここで、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域を第１の通過帯域とし、第２の帯域通過型フィルタ４の通過帯域を第２の通過帯域とする。
第１の帯域通過型フィルタ３においては、上記のように、インダクタＬ１，Ｌ２が設けられているため、通過帯域の拡大を図ることができる。しかも、アンテナ端子２からみた第１の帯域通過型フィルタ３の第２の通過帯域における反射損失が小さくされている。これは、第２のフィルタ部３ｂが、比帯域が最も小さい弾性波共振子を有し、通過帯域に隣接する減衰域における減衰量が、第２のフィルタ部３ｂにおいて、第１のフィルタ部３ａにおける減衰量よりも大きいことによる。これを、図２〜図６を参照して説明する。
図２の実線は、第１のフィルタ部３ａに用いられている弾性波共振子の共振特性を、破線は第２のフィルタ部３ｂに用いられている弾性波共振子の共振特性を示す。ここでは、並列腕共振子Ｐ１の共振特性と、並列腕共振子Ｐ２の共振特性とが示されている。第２のフィルタ部３ｂの並列腕共振子Ｐ２は、並列腕共振子Ｐ１に比べて比帯域が小さい弾性波共振子である。同様に、直列腕共振子Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は、直列腕共振子Ｓ１、Ｓ２よりも比帯域が小さい弾性波共振子である。
並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３は、比帯域が最も小さいものの、上述したインダクタＬ１，Ｌ２が並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３に接続されていることにより、広帯域化が図られている。
図３は、第１の実施形態における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部のＳパラメータ特性を示す図であり、図４は、図３に示したＳパラメータ特性を拡大して示す図である。図５は、第１の実施形態における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部のアンテナ端子からみた反射損失を示す図である。パラメータ特性は、ネットワークアナライザでの伝送特性、反射損失を測定する。ここで、図３及び図４における実線で示すＳ（１，４）パラメータは第１のフィルタ部の周波数特性であり、破線で示すＳ（１，２）パラメータは第２のフィルタ部の周波数特性である。図５においては、実線が第１のフィルタ部の反射損失を示し、破線が第２のフィルタ部の反射損失を示す。図３及び図４に示すＳ（１，２）パラメータの周波数特性において、第１の通過帯域である２３００ＭＨｚ〜２３７０ＭＨｚにおいては、減衰量が非常に小さい。他方、第１の通過帯域に隣接する減衰帯域である２４０２ＭＨｚ〜２４７２ＭＨｚ、及び第２の通過帯域である２４９６ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚでは、十分な減衰量が確保されている。それによって、図５に示すように、第２の通過帯域では、アンテナ端子２からみた反射損失が小さくなっている。従って、第１の帯域通過型フィルタ３において、インダクタＬ１，Ｌ２の接続により広帯域化を図りつつ、共通接続される相手方の帯域通過型フィルタである第２の帯域通過型フィルタ４の第２の通過帯域における挿入損失を改善し得ることがわかる。
図６は、第１の実施形態における第１，第２のフィルタ部のフィルタ特性の関係を示す図である。図６の実線が、第１のフィルタ部３ａのフィルタ特性を示し、破線が、第２のフィルタ部３ｂのフィルタ特性を示す。
他方、破線で示すように、第２のフィルタ部３ｂでは、比帯域が小さい弾性波共振子を有するため、通過帯域に隣接している減衰域における減衰量が十分大きくされている。従って、第２のフィルタ部３ｂでは、通過帯域近傍における減衰特性の急峻性が高められている。
もっとも、通過帯域から離れた周波数域、すなわち、図６において、通過帯域よりも高域側に離れた位置においては、第２のフィルタ部３ｂでは、十分な減衰量が確保されていない。これに対して、第１のフィルタ部３ａでは、通過帯域よりも高域側に離れた周波数域において、十分大きな減衰量が確保されている。
従って、複合フィルタ装置１の第１の帯域通過型フィルタ３では、広帯域化を図りつつ、第１の通過帯域よりも高域側における減衰量が十分大きくされている。そのため、第１の通過帯域よりも高域側に位置している第２の通過帯域における減衰量が十分大きくされている。よって、図５に示したように、アンテナ端子２からみた第１の帯域通過型フィルタ３の第２の通過帯域における反射損失を小さくすることができる。よって、第２の帯域通過型フィルタ４の挿入損失を改善することができる。
本実施形態では、第１のフィルタ部３ａを構成している各弾性波共振子について、ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するラブ波を利用している。他方、第２のフィルタ部３ｂを構成している各弾性波共振子については、ＬｉＴａＯ３基板を伝搬するリーキー波またはＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を用いている。
もっとも、第１のフィルタ部３ａと第２のフィルタ部３ｂの間で、弾性波共振子の比帯域を異ならせる方法は、上記のように、第１のフィルタ部３ａにおいて用いられる弾性波のモードと、第２のフィルタ部３ｂにおいて用いられる弾性波のモードとを異ならせる方法に限定されるものではない。第１のフィルタ部３ａ及び第２のフィルタ部３ｂが、圧電体と、圧電体上に設けられた電極とを有する構成において、電極の材料、圧電体の材料、圧電体の材料の組成比、圧電体の結晶方位及び圧電体のカット角のうち少なくとも１つにおいて、第１のフィルタ部３ａと第２のフィルタ部３ｂとが異なっていてもよい。なお、圧電体の材料の組成比が異なる場合とは、圧電体が複合材料からなる場合の複合材料における組成比が、第１のフィルタ部３ａと第２のフィルタ部３ｂとにおいて異なることをいう。より具体的には、例えば、圧電体が窒化アルミニウムにスカンジウムがドープされた複合材料からなる場合、窒化アルミニウムとスカンジウムとの比が、第１のフィルタ部３ａと第２のフィルタ部３ｂとにおいて異なることをいう。
あるいは、圧電体上に設けられた電極を覆うようにさらに誘電体膜が設けられている構成において、電極の厚み及び誘電体膜の厚みのうち少なくとも一方において、第１のフィルタ部３ａと、第２のフィルタ部３ｂとが異なっていてもよい。
また、上記実施形態では、第１，第２のフィルタ部３ａ，３ｂは、上記のように弾性表面波を利用しているが、弾性表面波でなく、弾性波としてＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いてもよい。
また、上記実施形態では、第１のフィルタ部３ａに設けられている直列腕共振子Ｓ１の比帯域が、第２のフィルタ部３ｂの直列腕共振子Ｓ３の比帯域よりも大きくされていたが、第１のフィルタ部３ａに設けられている弾性波共振子の比帯域のいずれもが、第２のフィルタ部３ｂに設けられている弾性波共振子の比帯域よりも大きくてもよい。すなわち、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２の比帯域が、直列腕共振子Ｓ３〜Ｓ５のいずれの比帯域よりも大きい構成としてもよい。その場合には、第２のフィルタ部３ｂにおいて、通過帯域近傍の減衰量をより一層大きくすることができる。
すなわち、好ましくは、比帯域が最も小さい弾性波共振子は第２のフィルタ部３ｂに設けられていることが望ましい。また、第１のフィルタ部３ａにおいて、比帯域が最も小さい弾性波共振子の比帯域よりも、第２のフィルタ部３ｂの弾性波共振子のうち比帯域が最も大きい弾性波共振子の比帯域より大きいことが好ましい。
この構成によれば、第１のフィルタ部３ａの比帯域を、第２のフィルタ部３ｂの比帯域より大きくすることができる。なお、フィルタの比帯域は、通過帯域幅を中心周波数により割ることによって表される。
ところで、上記実施形態において、各インダクタの構成は特に限定されず、例えば、チップとして構成されていてもよく、電極パターンにより構成されていてもよい。各インダクタの配置も特に限定されない。例えば、第１のフィルタ部３ａ及び第２のフィルタ部３ｂが、圧電体と、圧電体上に設けられた電極とを有する構成において、各インダクタは圧電体上に設けられていてもよい。あるいは、複合フィルタ装置１が、各弾性波共振子が構成されている圧電体とは別の配線基板を有し、各弾性波共振子が配線基板上の配線に電気的に接続される構成において、各インダクタは配線基板上に設けられていてもよい。配線基板が多層基板であり、各インダクタが電極パターンにより構成されている場合、各インダクタは配線基板の内層に設けられていてもよい。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。
第２の実施形態の複合フィルタ装置２１では、第２のフィルタ部３ｂは、第１の実施形態の複合フィルタ装置１における第２のフィルタ部３ｂと同様に構成されている。これに対して、第２の実施形態における第１のフィルタ部３ａは、第１の実施形態における第１のフィルタ部３ａが有する直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２に加えて直列腕共振子Ｓ２Ａが設けられており、さらに、並列腕共振子Ｐ１Ａ及びインダクタＬ３が設けられている。
このように、第１のフィルタ部３ａにおいて、並列腕共振子Ｐ１Ａと基準電位との間に接続されたインダクタＬ３を設けることで、第１のフィルタ部３ａにおいて、広帯域化を図ってもよい。第２のフィルタ部３ｂに設けられているインダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンス値のいずれかが、第１のフィルタ部３ａに設けられているインダクタＬ３のインダクタンス値よりも大きくされていればよい。
また、図７で一点鎖線で略図的に示すように、複合フィルタ装置２１では、第１の帯域通過型フィルタ３は、第１，第２の弾性波チップ２２，２３を用いて構成されている。第１の弾性波チップ２２において、上記第１のフィルタ部３ａの一部が構成されている。第２の弾性波チップ２３において、第１のフィルタ部３ａの他の一部と、第２のフィルタ部３ｂとが構成されている。
ただし、第１の帯域通過型フィルタ３全体が、１つの弾性波チップに構成されていてもよい。あるいは、第１のフィルタ部３ａが１つの弾性波チップに、第２のフィルタ部３ｂが他の１つの弾性波チップに構成されていてもよい。すなわち、第１の帯域通過型フィルタ３を構成する各弾性波チップ間の境界と、第１，第２のフィルタ部３ａ，３ｂ間の境界とは異なっていてもよい。
第２の実施形態の複合フィルタ装置２１は、その他の点については、第１の実施形態の複合フィルタ装置１と同様である。従って、同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。
図８は、第３の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。第３の実施形態の複合フィルタ装置３１では、第１の帯域通過型フィルタ３において、第１のフィルタ部３ａと第２のフィルタ部３ｂとの間にスイッチ３ｃが設けられている。このように、第１の帯域通過型フィルタ３において、第１のフィルタ部３ａと第２のフィルタ部３ｂとの間にスイッチや容量結合部などの他の素子が配置されていてもよい。
図９は、本発明の第４の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。第４の実施形態の複合フィルタ装置４１は、第１の実施形態の複合フィルタ装置１と同様に、第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６を有する。第１の帯域通過型フィルタ３が、本発明に係る弾性波フィルタ装置の一実施形態に相当し、複合フィルタ装置４１が、本発明に係る複合フィルタ装置の一実施形態に相当する。
本実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域が、２４９６ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚであり、第２の帯域通過型フィルタ４の通過帯域が、１４７５．９ＭＨｚ〜２０２５ＭＨｚであり、第３の帯域通過型フィルタ５の通過帯域が、２１１０ＭＨｚ〜２２００ＭＨｚであり、第４の帯域通過型フィルタ６の通過帯域が、２３００ＭＨｚ〜２３７０ＭＨｚである。従って、第１の実施形態の場合と比べて、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域と第２の帯域通過型フィルタ４の通過帯域との周波数の高低が逆の順序となっている。
第１の帯域通過型フィルタ３は、第１のフィルタ部３ａと、第２のフィルタ部３ｂとを有する。第１のフィルタ部３ａは、第１の実施形態における第１のフィルタ部３ａと同様に構成されている。
異なるところは、第２のフィルタ部３ｂが、弾性波共振子からなる直列腕共振子Ｓ３〜Ｓ５、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３及びインダクタＬ１を有することに加えて、シャント型のインダクタＬ１１，Ｌ１２を有していることにある。
インダクタＬ１１は、直列腕と基準電位との間に接続されている。すなわち、直列腕共振子Ｓ４，Ｓ５を結んでいる直列腕部分と基準電位との間に接続されている。また、インダクタＬ１２は、直列腕共振子Ｓ５と端子７とを結んでいる直列腕部分と基準電位との間に接続されている。
その他の構成は、第１の帯域通過型フィルタ３は、第１の実施形態の第１の帯域通過型フィルタ３と同様である。
本実施形態においても、比帯域が最も小さい弾性波共振子を、第２のフィルタ部３ｂが有している。そして、第１のフィルタ部３ａに比べて、第２のフィルタ部３ｂの比帯域が小さくなっており、通過帯域近傍における減衰量は、第２のフィルタ部３ｂにおいて、第１のフィルタ部３ａよりも大きくされている。
そして、インダクタＬ１，Ｌ２が設けられていることにより、第２のフィルタ部３ｂにおける比帯域の拡大が図られている。加えて、第１のフィルタ部３ａは、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列腕共振子Ｐ１を有し、この第１のフィルタ部３ａにおいて、ＬＣ共振周波数以上の高域側における減衰量が十分に大きくされている。
さらに、本実施形態では、インダクタＬ１１，Ｌ１２が接続されていることによって、第１の通過帯域よりも低い周波数側において、十分な減衰量が確保されている。従って、第２の通過帯域における減衰量が十分大きくされている。
本実施形態では、インダクタＬ１１，Ｌ１２が接続されているため、通過帯域の拡大が図られている。他方、第１のフィルタ部３ａにおいては、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列腕共振子Ｐ１を構成している弾性波共振子の比帯域が大きい。また、インダクタＬ１１，Ｌ１２などが設けられていないため、第２の通過帯域における反射損失は小さい。従って、複合フィルタ装置４１においても、第１の帯域通過型フィルタ３において広帯域化を図ることができ、しかも第２の帯域通過型フィルタ４において、挿入損失を改善することができる。
なお、第１の帯域通過型フィルタ３において、本実施形態では、インダクタＬ１が設けられていたが、インダクタＬ１は設けられずともよい。また、本実施形態においても、第２のフィルタ部３ｂにおいてインダクタＬ１が設けられている場合、第１のフィルタ部３ａ側にも並列腕共振子Ｐ１と基準電位との間に接続されるインダクタを設けてもよい。その場合には、第１のフィルタ部３ａにおいて基準電位に接続されるインダクタのインダクタンス値は、第２のフィルタ部３ｂにおけるインダクタＬ１のインダクタンス値よりも小さいことが望ましい。
図１０は、第４の実施形態における第１，第２のフィルタ部のＳ１２パラメータの周波数特性を示す図である。図１１は、第４の実施形態における第１のフィルタ部及び第２のフィルタ部のアンテナ端子からみた反射損失を示す図である。図１０及び図１１において、実線が第１のフィルタ部３ａの結果を示し、破線が第２のフィルタ部３ｂの結果を示す。図１０から明らかなように、第１の帯域通過型フィルタ３の通過帯域である２４９６ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚの帯域において、減衰量が十分小さくされていることがわかる。また、隣接する減衰帯域である２４０２ＭＨｚ〜２４７２ＭＨｚ、及び相手方フィルタである第２の帯域通過型フィルタ４の第２の通過帯域である１４７５．９ＭＨｚ〜２０２５ＭＨｚにおいて、十分減衰量が大きくされていることがわかる。
図１０から明らかなように、第２のフィルタ部３ｂでは、通過帯域近傍における減衰量が十分大きくされている。従って、通過帯域近傍における減衰特性が改善されている。
他方、実線で示すように、第１のフィルタ部３ａのフィルタ特性では、通過帯域よりも低域側における減衰量が十分大きくされている。また、図１１に示すように、第２の通過帯域における反射損失が小さくされている。従って、第２の帯域通過型フィルタ４における第２の通過帯域における挿入損失を改善し得ることがわかる。
図１２は、第５の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。
第５の実施形態の複合フィルタ装置５１では、第１のフィルタ部３ａが、インダクタＬ１３を有している。すなわち、第１のフィルタ部３ａにおいて、直列腕と基準電位との間にインダクタＬ１３が接続されている。複合フィルタ装置５１のその他の構成は、複合フィルタ装置４１と同様である。
本実施形態のように、第１のフィルタ部３ａにおいても、直列腕と基準電位との間にインダクタＬ１３を接続してもよい。この場合、インダクタＬ１３のインダクタンス値は、好ましくは、第２のフィルタ部３ｂ内に設けられているインダクタＬ１１，Ｌ１２のインダクタンス値よりも大きいことが望ましい。それによって、通過帯域から離れた低域側における減衰量を十分に小さくすることができる。
図１３は、第６の実施形態に係る複合フィルタ装置の回路図である。複合フィルタ装置６１では、第１の帯域通過型フィルタ３において、第１のフィルタ部３Ａが、ＬＣフィルタからなることを除いては、第１の実施形態の複合フィルタ装置１と同様に構成されている。第１のフィルタ部３Ａは、直列腕において、互いに直列に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を有する。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間の直列腕部分と基準電位との間に、それぞれ、インダクタＬ２１及びコンデンサＣ４が接続されている。また、コンデンサＣ２とコンデンサＣ３との間の直列腕部分と基準電位との間に、インダクタＬ２２及びコンデンサＣ５がそれぞれ接続されている。このように、第１の帯域通過型フィルタ３において、第１のフィルタ部として、ＬＣフィルタからなる第１のフィルタ部３Ａを用いてもよい。
なお、ＬＣフィルタからなる第１のフィルタ部３Ａの回路構成は、少なくとも１つのコンデンサと、少なくとも１つのインダクタとを有する限り、目的とするフィルタ特性において適宜変更することができる。
なお、第１〜第６の実施形態では、第１〜第４の帯域通過型フィルタ３〜６がアンテナ端子２に接続されていたが、接続される帯域通過型フィルタの個数はこれに限定されず、５個以上の帯域通過型フィルタが一端側で束ねられていてもよく、２個または３個の帯域通過型フィルタが一端側で束ねられていてもよい。
１…複合フィルタ装置
２…アンテナ端子
３〜６…第１〜第４の帯域通過型フィルタ
３ａ，３Ａ…第１のフィルタ部
３ｂ…第２のフィルタ部
３ｃ…スイッチ
７…端子
２１…複合フィルタ装置
２２，２３…第１，第２の弾性波チップ
３１，４１，５１，６１…複合フィルタ装置
Ｃ１〜Ｃ５…コンデンサ
Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１，Ｌ２２…インダクタ
Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ１Ａ，Ｐ１１〜Ｐ１３，Ｐ２１〜Ｐ２３，Ｐ３１〜Ｐ３３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ５，Ｓ２Ａ，Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４…直列腕共振子

Claims (20)

  1. 少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第１のフィルタ部と、
    前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とを備え、
    前記第２のフィルタ部の比帯域が、前記第１のフィルタ部の比帯域よりも小さく、
    前記第１のフィルタ部が、前記並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタを有し、または有さず、
    前記第２のフィルタ部が、少なくとも１つの前記並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタを有し、
    前記並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタのうち、最もインダクタンス値が大きいインダクタが、前記第２のフィルタ部に含まれている、弾性波フィルタ装置。
  2. 前記弾性波フィルタ装置と共通接続される他の帯域通過型フィルタまたは他のシステムの送信帯域または受信帯域のうち、前記弾性波フィルタ装置の通過帯域に周波数が最も近い前記送信帯域または前記受信帯域における、前記第２のフィルタ部の減衰量が前記第１のフィルタ部の減衰量よりも大きい、請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
  3. 前記第１のフィルタ部及び前記第２のフィルタ部がそれぞれ、少なくとも１つの並列腕共振子と基準電位との間に接続されているインダクタを有し、前記第１，第２のフィルタ部において、前記並列腕共振子と前記基準電位との間に接続されているインダクタのうち、インダクタンス値が最も大きいインダクタを、前記第２のフィルタ部が有する、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置。
  4. 前記第２のフィルタ部に設けられている前記インダクタのいずれのインダクタンス値も、前記第１のフィルタ部に設けられている前記インダクタのいずれのインダクタンス値よりも大きい、請求項３に記載の弾性波フィルタ装置。
  5. 前記第２のフィルタ部に設けられている前記インダクタのうち、前記第１のフィルタ部から最も遠い側に設けられているインダクタのインダクタンス値が最も大きい、請求項３または４に記載の弾性波フィルタ装置。
  6. 前記第１，第２のフィルタ部において、前記第２のフィルタ部が、比帯域が最も小さい弾性波共振子を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  7. 他の帯域通過型フィルタまたは他のシステムと共通接続され、通過帯域を有する弾性波フィルタ装置であって、
    ラダー型回路を有する、第１のフィルタ部と、
    前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とを備え、
    前記第２のフィルタ部において、直列腕と基準電位との間に接続されたインダクタをさらに備え、
    前記第２のフィルタ部の比帯域が、前記第１のフィルタ部の比帯域よりも小さく、
    共通接続される前記他の帯域通過型フィルタまたは前記他のシステムの送信帯域または受信帯域のうち、前記通過帯域に周波数が最も近い前記送信帯域または前記受信帯域における、前記第２のフィルタ部の減衰量が前記第１のフィルタ部の減衰量よりも大きく、
    前記第１のフィルタ部が、弾性波共振子からなる前記ラダー型回路を有する、弾性波フィルタ装置。
  8. 前記第１，第２のフィルタ部において、前記第２のフィルタ部が、比帯域が最も小さい弾性波共振子を有する、請求項７に記載の弾性波フィルタ装置。
  9. 他の帯域通過型フィルタまたは他のシステムと共通接続され、通過帯域を有する弾性波フィルタ装置であって、
    ラダー型回路を有する、第１のフィルタ部と、
    前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とを備え、
    前記第２のフィルタ部において、直列腕と基準電位との間に接続されたインダクタをさらに備え、
    前記第２のフィルタ部の比帯域が、前記第１のフィルタ部の比帯域よりも小さく、
    共通接続される前記他の帯域通過型フィルタまたは前記他のシステムの送信帯域または受信帯域のうち、前記通過帯域に周波数が最も近い前記送信帯域または前記受信帯域における、前記第２のフィルタ部の減衰量が前記第１のフィルタ部の減衰量よりも大きく、
    前記第１のフィルタ部が、直列腕と前記基準電位との間に接続されているインダクタを有しない、弾性波フィルタ装置。
  10. 他の帯域通過型フィルタまたは他のシステムと共通接続され、通過帯域を有する弾性波フィルタ装置であって、
    ラダー型回路を有する、第１のフィルタ部と、
    前記第１のフィルタ部に接続されており、少なくとも１つの直列腕共振子及び少なくとも１つの並列腕共振子を含むラダー型回路を有し、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が弾性波共振子からなる、第２のフィルタ部とを備え、
    前記第２のフィルタ部において、直列腕と基準電位との間に接続されたインダクタをさらに備え、
    前記第２のフィルタ部の比帯域が、前記第１のフィルタ部の比帯域よりも小さく、
    共通接続される前記他の帯域通過型フィルタまたは前記他のシステムの送信帯域または受信帯域のうち、前記通過帯域に周波数が最も近い前記送信帯域または前記受信帯域における、前記第２のフィルタ部の減衰量が前記第１のフィルタ部の減衰量よりも大きく、
    前記第１のフィルタ部が、前記直列腕と前記基準電位との間に、他の素子を介さず接続されているインダクタを有し、
    前記第１，第２のフィルタ部において、前記直列腕と前記基準電位との間に接続されているインダクタのうち、インダクタンス値が最も大きいインダクタを、前記第１のフィルタ部が有する、弾性波フィルタ装置。
  11. 前記第１のフィルタ部において、前記直列腕と前記基準電位との間に、他の素子を介さず接続されているいずれのインダクタのインダクタンス値も、前記第２のフィルタ部において、前記直列腕と前記基準電位との間に、他の素子を介さず接続されているいずれのインダクタのインダクタンス値よりも大きい、請求項１０に記載の弾性波フィルタ装置。
  12. 前記第１のフィルタ部が、少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つのコンデンサとを有するＬＣフィルタである、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  13. 前記第１のフィルタ部が、弾性波共振子からなる前記ラダー型回路を有し、
    前記第１のフィルタ部に設けられている前記弾性波共振子の比帯域のいずれもが、前記第２のフィルタ部に設けられている前記弾性波共振子の比帯域よりも大きい、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  14. 前記第１，第２のフィルタ部が、弾性表面波フィルタである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  15. 前記第１のフィルタ部が、弾性波共振子からなる前記ラダー型回路を有し、
    前記第１のフィルタ部で用いられる弾性波のモードと、前記第２のフィルタ部で用いられる弾性波のモードとが異なる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  16. 前記第１，第２のフィルタ部が、圧電体と、前記圧電体上に設けられた電極とを有し、前記電極の材料、前記圧電体の材料、前記圧電体の前記材料の組成比、前記圧電体の結晶方位並びに前記圧電体のカット角のうち少なくとも１つにおいて、前記第１のフィルタ部と前記第２のフィルタ部とが異なっている、請求項１〜１１及び１３〜１５のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  17. 前記第１，第２のフィルタ部が、圧電体と、前記圧電体上に設けられた電極と、前記電極を覆うように設けられた誘電体膜とを備え、前記電極の厚み及び前記誘電体膜の厚みのうち少なくとも一方において、前記第１のフィルタ部と前記第２のフィルタ部とが異なっている、請求項１〜１１及び１３〜１６のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置。
  18. 一端において共通接続されている複数の帯域通過型フィルタを備え、
    前記複数の帯域通過型フィルタが、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置を含み、かつ第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタとを有し、
    前記第２の通過帯域が前記第１の通過帯域よりも高周波数側に位置している、複合フィルタ装置。
  19. 一端において共通接続されている複数の帯域通過型フィルタを備え、
    前記複数の帯域通過型フィルタが、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置を含み、かつ第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタとを有し、
    前記第２の通過帯域が前記第１の通過帯域よりも低周波数側に位置している、複合フィルタ装置。
  20. 一端において共通接続されている複数の帯域通過型フィルタを備え、
    前記複数の帯域通過型フィルタが、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置を含み、かつ第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタとを有する、複合フィルタ装置。
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