KR100280611B1 - 탄성표면파장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 탄성 표면파 장치는, 제 1 및 제 2 SAW 필터 및 제 1, 제 2 및 제 3 SAW 공진자를 포함하고 있다. 제 1 SAW 필터는, 제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 주파수 영역에 있는 제 1 통과대역를 가지고 있으며, 제 2 SAW 필터는, 제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 주파수 영역 보다 낮은 제 2 주파수 영역에 있는 제 2 통과대역를 가지고 있다. 제 2 SAW 필터의 제 2 말단은, 제 1 SAW 필터의 제 2 말단에 병렬로 접속되어, 접속점을 형성한다. 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은 제 1 SAW 필터의 제 2 말단과 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 제 1 SAW 필터의 제 1 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는다. 제 3의 1-포트의 SAW 공진자는 제 2 SAW 필터의 제 2 말단과 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 제 2 SAW 필터의 제 2 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는다.

Description

탄성 표면파 장치{Surface acoustic wave device}
본 발명은 상호 접속된 복수개의 탄성 표면파(surface acoustic wave: SAW) 필터들을 포함하는 탄성 표면파 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 2개 이상의 통과대역을 가진 필터를 형성하여, 예를 들어 이동 통신장치 또는 이와 유사한 장치 등에 특히 적합하게 이용되는 탄성 표면파 장치에 관한 것이다.
최근에는, 이동 통신장치의 다기능화가 요구되고 있다. 따라서, 2개 이상의 통신 시스템을 가지고 있는 다대역 휴대 전화가 개발되고 있다. 이러한 복수개의 통신 시스템을 갖은 휴대 전화를 설치하기 위해서는, 2개 이상의 통과대역을 갖은 대역필터가 필요하다. 그러나, 저손실로 대역폭이 충분히 광범위한 복수개의 통신 시스템을 갖은 필터를 단일 부품으로 설치하는 것이 어렵다.
이런 이유로, 복수개의 대역필터들을 조합하여 1개의 부품으로 구성함으로써, 2개 이상의 통과대역을 갖은 필터 장치의 구성이 시도되고 있다.
예를 들어, 일본 공개공보 7-66679호에는, 복수개의 대역필터들을 조합하여 구성한 디플렉서(diplexer)가 개시되어 있다. 이 선행기술에 개시된 디플렉서 1의 구성을 개략적으로 도 1에 도시한다.
도 1에 도시된 바와같이, 입력단자 IN1, IN2에, 통과대역이 상대적으로 높은 주파수 영역에 있는 제 1 대역필터 2와, 통과대역이 상대적으로 낮은 주파수 영역에 있는 제 2 대역필터 3이 접속되어 있다. 제 1 및 제 2 대역필터 2, 3의 출력단자는, 접속점 4에 접속되어 있다. 적어도 제 2 대역필터 3은 SAW 필터를 사용하여 구성된다.
제 2 대역필터 3에 적어도 1-포트의 SAW 공진자 5가 직렬로 접속되어 있다. 1-포트의 SAW 공진자 5의 반공진 주파수는, 제 1 대역필터 2의 통과대역 내에 또는 제 1 및 제 2 대역필터 2, 3의 통과대역들 사이에 위치되어 있다. 또한, 제 1 대역필터 2에 임피던스 정합용 전송선로 6이 직렬로 접속되어 있다. 1-포트의 SAW 공진자 5를 사용함으로써, 통과대역이 상대적으로 낮은 주파수 영역에 있는 제 2 대역필터 3의 고주파측에서의 감쇠량이 증가된다. 이러한 배열로, 제 2 대역필터 3측의 임피던스 정합용 외부회로를 간단화시키는 것이 가능하다.
디플렉서 1을 단일 부품으로 구성하여도, 필요한 전기 길이를 갖은 전송선로를 형성하기 위해서는 큰 공간이 필요하게 되어, 디플렉서의 전체 크기가 매우 커지는 문제점이 있다. 또한, SAW 장치에 사용하는 패키지에 디플렉서 1을 구성하는 경우에는, 전송선로 6의 폭을 극단적으로 세분화시켜야 한다. 그 결과, 전송선로 6의 길이 증가로 인한 저항 손실에 의해 삽입 손실이 악화되는 문제가 발생한다. 또한, 패키지 부품의 면적 또는 높이가 과도하게 커져서, 가격이 상승하며, 이러한 부품으로 구성된 전자 장치가 대형화되는 문제가 있다.
도 2는 2개 이상의 통과대역을 갖은 종래 필터 장치의 또 다른 예를 도시한다. 1997 IEIC(Institute of Electronics, Information and Communication Engineers) General Conference의 회보에서, A-11-19, p294에 기재된 SAW 장치 11은, 통과대역이 상대적으로 높은 주파수 영역에 있는 제 1 SAW 필터 12와, 통과대역이 상대적으로 낮은 주파수 영역에 있는 제 2 SAW 필터 13으로 구성되어 있다. 제 1 및 제 2 SAW 필터 12, 13은 출력측이 접속점 14에 접속되어 있다. 또한, 입력단자 IN1, IN2와 출력단자 OUT도 설치되어 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 SAW 필터 12, 13은, 출력단자측의 접속점 14와, 입력단자 IN1, IN2와의 사이에서 병렬로 접속되어 있다. 제 1 및 제 2 SAW 필터 12, 13과 접속점 14와의 사이에는, 1-포트의 SAW 공진자 15, 16이 각각 직렬로 접속되어 있다. 또한, 1-포트의 SAW 공진자 15와 접속점 14와의 사이에는, 커패시터 17이 직렬로 접속되어 있다.
제 1 SAW 필터 12의 출력단자측에 위치된 1-포트의 SAW 공진자 15 및 커패시터 17은, 상대방 필터, 즉 제 2 SAW 필터 13의 임피던스를 높게 하도록 설치된다. 이것은, 제 1 및 제 2 SAW 필터 12, 13의 삽입 손실의 악화를 억제하며, 제 1 SAW 필터 12의 통과대역의 고주파측에서의 감쇠량을 크게한다.
제 1 및 제 2 SAW 필터 12, 13, 1-포트의 SAW 공진자 15, 16 및 커패시터 17를 단일 압전기판 상에 배치하여도, 상술한 효과를 이루기 위해, 커패시터 17이 충분한 정전용량을 얻기 위해서는, 압전기판 상에서 큰 면적이 필요하다. 또한, 동일 압전기판 상에 또 다른 SAW 필터 13에 어떠한 영향도 미치지 않게, 커패시터 17를 구성해야만 하는데, 그 결과, SAW 필터, 공진자 등의 배치가 복잡해진다. 따라서, 임피던스 정합용 전송선로를 사용할 필요가 없어도, 탄성 표면파 장치의 칩 크기를 감소시키는 데에는 한계가 있다.
또한, 제 2 SAW 필터 13의 삽입 손실를 저하시키기 위해 커패시터 17의 용량을 감소시킬 때, 통과대역에서의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성이 악화되는 문제가 발생한다.
상술한 문제점들을 해소하기 위해서, 본 발명의 바람직한 구현예들은 임피던스 정합용 전송선로의 설치없이 삽입 손실과 VSWR 특성이 우수하며, 2개 이상의 통과대역을 갖은, 소형의 SAW 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 탄성 표면파 장치는, 제 1 및 제 2 SAW 필터 및 제 1, 제 2 및 제 3 SAW 공진자를 포함하고 있다. 제 1 SAW 필터는, 제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 주파수 영역에 있는 제 1 통과대역를 가지고 있으며, 제 2 SAW 필터는, 제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 주파수 영역 보다 낮은 제 2 주파수 영역에 있는 제 2 통과대역를 가지고 있다. 상기한 제 2 SAW 필터의 제 2 말단은, 상기한 제 1 SAW 필터의 제 2 말단에 병렬로 접속되어, 접속점을 형성한다. 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은 상기한 제 1 SAW 필터의 제 2 말단과 상기한 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 제 1 SAW 필터의 제 1 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는다. 제 3의 1-포트의 SAW 공진자는 상기한 제 2 SAW 필터의 제 2 말단과 상기한 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 제 2 SAW 필터의 제 2 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는다.
제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은, 바람직하게, 각각이 인터디지탈 트랜스듀서(interdigital transducer)를 포함하고 있으며, 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 인터디지탈 트랜스듀서에 의해 여기된 탄성 표면파의 파장은, 바람직하게, 제 2의 1-포트의 SAW 공진자의 인터디지탈 트랜스듀서에 의해 여기된 파장과 다르다.
제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은, 각각이 복수개의 전극지를 가지고 있는 한쌍의 반사기를 포함하며, 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 전극지의 개수는, 바람직하게, 제 2의1-포트의 SAW 공진자의 전극지의 개수와 다르다.
제 1 및 제 2 SAW 필터 및 제 1, 제 2 및 제 3의 1-포트의 SAW 공진자가 단일 압전기판 상에 형성되는 경우에, 탄성 표면파 장치는 단일 압전기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해, 본 발명에서는 여러 형태의 도면과 특히 바람직한 구현예들을 도시하고 기술하겠지만, 본 발명이 도시된 특정한 배열과 기술로만 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
도 1은 종래 탄성 표면파 장치를 도시하는 회로도이다.
도 2는 종래의 또 다른 탄성 표면파 장치를 도시하는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치의 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치의 구체적인 구성예를 보여주는 도식적인 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 탄성 표면파 장치가 패키지 내에 수납되는 구성을 설명하는 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 1 SAW 필터의 주파수-진폭 특성을 보여주는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 1 SAW 필터의 입력측과 출력측의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
도 8은 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 2 SAW 필터의 주파수-진폭 특성을 보여주는 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 2 SAW 필터의 입력측과 출력측의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
도 10은 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 주파수-진폭 특성을 보여주는 그래프이다.
도 11은 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 1 SAW 필터측에서의 주파수-진폭 특성 및 VSWR을 보여주는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 1 SAW 필터측의 입력단자과 출력단자의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
도 13은 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치의 제 2 SAW 필터측에서의 주파수-진폭 특성 및 VSWR을 보여주는 그래프이다.
도 14는 비교예로, 탄성 표면파 장치의 제 1 SAW 필터측에서의 주파수-진폭 특성 및 VSWR을 보여주는 그래프이다.
도 15는 비교예로, 탄성 표면파 장치의 제 2 SAW 필터측에서의 주파수-진폭 특성 및 VSWR을 보여주는 그래프이다.
도 16은 도 2에 도시된 탄성 표면파 장치에서 제 1 SAW 필터측의 통과대역 근방에서 주파수-진폭 특성 및 VSWR을 보여주는 그래프이다.
도 17a 및 도 17b는 도 2에 도시된 탄성 표면파 장치에서, 제 1 SAW 필터의 출력측에, 1-포트의 SAW 공진자가 접속되며, 또한 커패시터가 직렬로 접속되는 경우의 통과대역의 내부와 외부에서의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
도 18은 주파수 특성이 다른 두 개의 1-포트의 SAW 공진자에서 도 3에 도시된 바람직한 구현예에 따른 제 1 SAW 필터의 주파수-진폭 특성 및 VSWR을 보여주는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따른 통신 장치를 도시한다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
21 … 탄성 표면파 장치 22 … 제 1 SAW 필터
23 … 제 2 SAW 필터 25 … 제 3의 1-포트의 SAW 공진자
26 … 제 1의 1-포트의 SAW 공진자 27 … 제 2의 1-포트의 SAW 공진자
IN1, IN2… 입력단자 OUT … 출력단자
이하, 본 발명의 바람직한 구현예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치의 회로도이다. 탄성 표면파 장치 21은, 통과대역이 서로 다른 제 1 SAW 필터 22와 제 2 SAW 필터 23의 각 출력측이 접속점 24에 접속되는 구성과 배열을 가지고 있다. 보다 상세히하면, 입력단자 IN1에는, 통과대역이 제 1 주파수 영역에 있는 제 1 SAW 필터 22가 접속되어 있으며, 입력단자 IN2에는, 통과대역이 제 1 주파수 영역 보다 낮은 제 2 주파수 영역에 있는 제 2 SAW 필터 23이 접속되어 있다.
제 1 SAW 필터 22와 접속점 24와의 사이에는, 제 1의 1-포트의 SAW 공진자 26 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자 27이 직렬로 접속되어 있다. 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자 26, 27은, 제 1 SAW 필터 22의 통과대역 보다 높은 반공진 주파수를 가지고 있다. 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자 26, 27은, 바람직하게, 동일한 주파수 특성을 가지고 있다. 유사하게, 제 2 SAW 필터 23과 접속점 24와의 사이에는, 제 3의 1-포트의 SAW 공진자 25가 직렬로 접속되어 있다. 제 3의 1-포트의 SAW 공진자 25도 또한, 제 2 SAW 필터 23의 통과대역 보다 높은 반공진 주파수를 가지고 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치의 구체적인 구성을 보여주는 도식적인 평면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 탄성 표면파 장치를 패키지 내에 수납하는 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 탄성 표면파 장치 21은 실질적인 직사각형 형상의 압전기판 31을 포함하고 있다. 압전기판 31은, 티탄산 지르코네이트납계 세라믹 등의 압전 세라믹, 또는 수정, LiTaO3, LiNbO3등의 압전 단결정으로 구성될 수 있다. 바람직한 본 구현예에서는, 36。 Y-X LiTaO3기판으로 구성된 압전기판 31을 사용한다.
압전기판 31 상에는, 도전막으로 형성한 입력단자 IN1, IN2를 배치하며, 입력단자 IN1에는, 제 1 SAW 필터 22가 접속되어 있다. 보다 상세히하면, 제 1 SAW 필터 22는, 3개의 인터디지탈 트랜스듀서(interdigital transducer: IDT) 22a∼22c를 가지고 있다. 3개의 IDT 22a∼22c 중에서 중앙에 위치된 IDT 22b의 한쪽의 빗형상의 전극은 입력단자 IN1에 접속되며, IDT 22b의 다른쪽의 빗전극은 접지된다. 또한, IDT 22a, 22c의 각 한쪽의 빗전극은 접지되며, 다른쪽의 빗전극은 접속점 32에 접속된다. IDT 22a∼22c가 위치된 영역의 표면파 전파 방향의 양측에는, 반사기 22d, 22e가 설치되어 있다.
입력단자 IN2에는, 제 2 SAW 필터 23이 접속되어 있다. 제 2 SAW 필터 23도, 또한 3개의 IDT 23a∼23c를 가지고 있다. 3개의 IDT 23a∼23c 중에서 중앙에 위치된 IDT 23b의 한쪽의 빗형상의 전극은 접지되어 있으며, IDT 23b의 다른쪽의 빗전극은 SAW 공진자 25에 접속되어 있다. 또한, IDT 23a, 23c의 각 한쪽의 빗전극은 접지되며, 다른쪽의 빗전극은 접속점 33에 접속된다. 접속점 33은 입력단자 IN2에 접속되어 있다. IDT 23a∼23c가 위치된 영역의 표면파 전파 방향의 양측에는, 반사기 23d, 23e가 설치되어 있다.
접속점 32와 접속점 24와의 사이에는 1-포트의 SAW 공진자 26, 27이 직렬로 접속되어 있다. 1-포트의 SAW 공진자 26은 IDT 26a, 및 IDT 26a의 표면파 전파 방향의 양측에 배치된 반사기 26b, 26c를 가지고 있다. 1-포트의 SAW 공진자 27도, 유사하게, IDT 27a, 및 IDT 27a의 양측에 배치된 반사기 27b, 27c를 가지고 있다. 1-포트의 SAW 공진자 26의 한단은 접속점 32에 접속되며, 1-포트의 SAW 공진자 27의 한단은 접속점 24에 접속되어 있다.
또한, 제 2 SAW 필터 23의 IDT 23b의 한쪽의 빗전극과 접속점 24와의 사이에 1-포트의 SAW 공진자 25가 접속되어 있다. 1-포트의 SAW 공진자 25는 중앙에 배치된 IDT 25a, 및 IDT 25a의 양측에 배치된 반사기 25b, 25c를 가지고 있다. 접속점 24는, 출력단자 OUT에 접속되어 있다.
제 1 및 제 2 SAW 필터 22, 23, 1-포트의 SAW 공진자 25∼27, 입력단자 IN1, IN2및 출력단자 OUT 모두는, 바람직하게, 압전기판 31 상에서 Al 등의 도전성 재료를 패턴하여 형성된다.
이러한 방법으로, 단일의 압전기판 31 상에 상술한 바람직한 구현예의 단자들을 구성함으로써, 복수개의 통과대역을 가진 탄성 표면파 장치 21의 소형화를 용이하게 이룰 수 있다. 또한, Al 등의 도전성 재료를 압전기판 31 상에 패턴함으로써 각종 전극들을 동시에 형성하는 것이 가능하기 때문에, 제조공정이 매우 용이하게 된다. 따라서, 제조가도 상당히 절감된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 탄성 표면파 장치 21은, 통상의 탄성 표면파 필터와 동일한 방법으로 패키지 내에 배치될 수 있다. 탄성 표면파 장치 21이, 바람직하게, 절연성 세라믹으로 구성된 패키지 35 내에 수납되어, 칩 또는 부품 34에 합치된다. 패키지 35는, 절연성 세라믹으로 구성된 세라믹 기판 35a 상에 실질적으로 직사각형인 프레임 부재(frame member) 35b, 35c를 적층하여, 바람직하게 구성된 본체 35d를 가지고 있다. 본체 35d의 개구 35e 내에 탄성 표면파 장치 21이 배치되어, 세라믹 기판 35a에 고정되어 있다. 탄성 표면파 장치 21의 입력단자 IN1, IN2, 출력단자 OUT 및 접지 전위에 접속된 전극들(도 4에서 대각선으로 표현된 전극들)은, 외부 부품과의 접속을 위해 본딩 와이어 36a, 36b 등에 의해 전극들에 전기적으로 접속되어 있다. 개구 35e는, 바람직하게, 금속으로 구성된 커버 부재 37에 의해 덮여있다.
도 5로부터, 바람직한 본 구현예의 탄성 표면파 장치 21이, 종래 탄성 표면파 장치를 패키지화 시키기 위해 구성된 패키지 35를 사용하여, 통상의 탄성 표면파 장치와 동일한 방법으로 패키지 내장형 전자부품으로 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
이하에서, 탄성 표면파 장치 21의 특성을, 주파수-진폭 특성과 임피던스 특성을 참조하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 구현예의 한 실시예에서, 제 1 SAW 필터 22의 통과대역은, 바람직하게, 약 870∼885㎒이며, 제 1 SAW 필터 22의 통과대역의 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도 6에 도시한다. 도 7a 및 7b는 제 1 SAW 필터 22의 입력측 및 출력측 각각에서의 임피던스 스미스 챠트(impedance smith chart)를 도시한다.
제 2 SAW 필터 23의 통과대역은, 바람직하게, 약 810∼828㎒이며, 제 2 SAW 필터 23의 통과대역의 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도 8에 도시한다. 도 9a 및 9b는 제 2 SAW 필터 23의 입력측 및 출력측 각각에서의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
1-포트의 SAW 공진자 26과 1-포트의 SAW 공진자 27은 유사하게 구성되며, 1-포트의 SAW 공진자 26의 주파수-진폭 특성을 대표하여 도 10에 도시한다.
도 11은, 바람직한 본 구현예의 제 1 SAW 필터 22측에서 통과대역 근방에서의 주파수-진폭 특성 및 VSWR를 도시하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 SAW 필터 22에는 1-포트의 SAW 공진자 26, 27이 직렬로 접속되어 있다. 접속점 24와 접지 전위와의 사이에는, 10nH 임피던스 정합용 인덕턴스 소자(inductance device for impedance matching) 28이 바람직하게 접속되어 있다. 또한, 제 2 SAW 필터 23의 입력측은 50Ω의 저항으로 종단되어 있다.
도 12a 및 12b는 제 1 SAW 필터 22측의 입력측 및 출력측 각각의 통과대역 근방에서의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
도 13은 제 2 SAW 필터 23측의 통과대역 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도시하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 SAW 필터 23에는 제 3의 1-포트의 SAW 공진자 25가 직렬로 접속되어 있다. 병렬 접속점 24와 접지와의 사이에는, 10nH 임피던스 정합용 인덕턴스 소자 28이 바람직하게 접속되어 있다. 또한, 제 1 SAW 필터 22의 입력측은 50Ω의 저항으로 종단되어 있다.
도 6, 8, 10 및 11의 파선에 의해 표현된 주파수-진폭 특성을 종축의 우측에 표현된 크기에 따라 확대하였다는 것을 알 수 있다.
제 1 SAW 필터 22만의 출력측 임피던스 스미스 챠트를 도시하는 도 7b와 1-포트의 SAW 공진자 26, 27과 접속된 제 1 SAW 필터 22의 출력측 임피던스 스미스 챠트를 도시하는 도 12b를 비교하면, 약 810∼828㎒에서의 임피던스가 높다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제 1 SAW 필터 22와 1-포트의 SAW 공진자 26, 27의 효과적인 직렬 접속이, 약 810∼828㎒의 범위에서 제 2 SAW 필터 23의 통과대역 내에 있는 신호가 전송되는 것을 금지한다. 이것은, 제 2 SAW 필터 23측에서 양호한 통과대역 특성과 감쇠 특성을 얻는다는 것을 나타낸 도 13으로부터 확인된다.
또한, 탄성 표면파 장치 21의 도 11, 12a, 12b 및 13에 도시된 상술한 필터 특성은, 본 발명의 바람직한 구현예와 비교예와의 비교를 통해 설명되어, 본 발명의 바람직한 구현예의 탄성 표면파 장치 21의 필터 특성의 개선이 보다 확실하게 이해될 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 바람직한 구현예들과의 비교를 위한 비교예의 탄성 표면파 장치의 통과대역의 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도시한다. 상세히하면, 이 비교 목적용 탄성 표면파 장치는, 제 1 SAW 필터 22의 출력단과 제 2 SAW 필터 23의 출력단이 직접 직렬로 접속되는 구성을 가지고 있다. 도 14 및 도 15는 제 1 SAW 필터 22와 제 2 SAW 필터 23 각각의 통과대역의 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도시한다. 제 1 및 제 2 SAW 필터의 접속점과 접지와의 사이에는, 10nH 임피던스 정합용 인덕턴스 소자가 접속되어 있다. 또한, 제 1 SAW 필터 22 또는 제 2 SAW 필터 23의 입력측은, 다른 필터의 주파수-진폭 특성을 측정할 때, 50Ω의 저항으로 종단되어 있다.
도 11 및 도 14의 비교를 통해, 도 14에 도시된 주파수-진폭 특성에서는 제 1 SAW 필터 22의 삽입 손실의 악화는 적지만, 통과대역에서의 VSWR은 크며, 통과대역의 고주파측에서의 감쇠량은 적다는 것을 확실히 알 수 있다.
또한, 도 13 및 도 15의 비교를 통해, 도 15에서는 제 2 SAW 필터 23에서의 삽입 손실이 크다는 것을 확실히 알 수 있다.
상술한 설명으로부터, 본 발명의 바람직한 구현예의 탄성 표면파 장치에 따르면, 제 2 SAW 필터의 통과대역에서 제 1 SAW 필터의 임피던스는 제 1의 1-포트의 SAW 공진자에 의해 증가되며, 제 1 SAW 필터의 통과대역에서 제 2 SAW 필터의 임피던스는 제 2의 1-포트의 SAW 공진자에 의해 증가된다. 그러므로, 제 1 및 제 2 SAW 필터의 삽입 손실의 저하는 억제되며, 각 통과대역의 고주파측에서의 감쇠량도 증가된다. 또한, 통과대역에서의 삽입 손실과 VSWR의 악화를 억제하는 것이 가능하다.
도 16은, 도 2에 도시된 종래 탄성 표면파 장치 11의 제 1 SAW 필터 12측에서 통과대역의 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도시한다. 병렬 접속점 14와 접지 전위와의 사이에는, 10nH 임피던스 정합용 인덕턴스 소자 18이 접속되어 있으며, 제 2 SAW 필터 13의 입력측도 또한 50Ω의 저항으로 종단되어 있다. 도 17a 및 도 17b는, 직렬 커패시터 17의 용량이 5.5㎊인 1-포트의 SAW 공진자 16의 입력측과 출력측 각각의 통과대역의 근방에서의 임피던스 스미스 챠트를 도시한다.
도 11 및 도 16으로부터, SAW 필터와 커패시터를 사용했던 종래 실시예와 비교하여, 1-포트의 SAW 공진자만을 사용한 도 3에 도시된 바람직한 본 구현예의 탄성 표면파 장치에서는, 삽입 손실이 동일 수준 이하로 억제될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 바람직한 본 구현예의 탄성 표면파 장치에서는, 통과대역에서의 VSWR이 종래 실시예와 비교하여 적으며, 그 차이는 0.5이다. 또한, 도 11에 도시된 바람직한 본 구현예의 탄성 표면파 장치의 주파수-진폭 특성에서는, 통과대역의 고주파측에서 감쇠량이 도 16에 도시된 종래 실시예의 경우와 비교하여 약 3㏈ 많다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 17b는, 1-포트의 SAW 공진자 16과 커패시터 17을 접속한 결과, 약 810㎒∼828㎒에서의 임피던스가, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도 12b에 도시된 임피던스 스미스 챠트의 경우와 유사하게, 높다는 것을 보여준다. 그러나, 도 17b에 도시된 임피던스 스미스 챠트는, 통과대역의 임피던스가 도 12b에 도시된 임피던스 스미스 챠트의 경우와 비교하여 50Ω의 순저항(pure resistance)으로부터 용량 임피던스쪽으로 크게 이동된다는 것을 나타낸다.
상술한 설명으로부터, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치는, 압전기판의 큰 면적을 필요로 하는 커패시터를 사용하지 않고도 표면 보다 통과대역에서의 삽입 손실과 VSWR의 악화의 개선을 상당히 크게 이룬다.
본 발명의 바람직한 구현예의 상술한 실시예에서는, SAW 공진자 26, 27이 동일한 특성을 가지고 있지만, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 탄성 표면파 장치 21의 필터 특성을 한층 더 개선시키기 위해서는, SAW 공진자 26, 27이 다른 특성을 가질 수 있다.
도 14는, SAW 공진자 26, 27의 특성이 도 3에 도시된 탄성 표면파 장치 21과 다른 경우에, 제 1 SAW 필터측의 통과대역 근방에서의 주파수-진폭 특성을 도시한다. 보다 상세히하면, 1-포트의 SAW 공진자 26, 27 중의 하나의 IDT에 의해 여기된 탄성 표면파의 파장은 다른 1-포트의 SAW 공진자의 IDT에 의해 여기된 파장과 다르며, 1-포트의 SAW 공진자 26, 27 간의 파장 차이는 2.5㎒로 설정된다.
도 14 및 도 10으로부터, 도 14에서는 통과대역 내의 리플(ripple)이 도 10과 비교하여 저하된다는 것을 알 수 있다. 1-포트의 SAW 공진자에서는, IDT의 양측에 설치된 반사기의 영향으로 제 1 SAW 필터 22의 통과대역 내에서 리플이 발생한다. 동일한 특성을 갖은 1-포트의 SAW 공진자 26, 27이 직렬로 접속되어, 2단계로 구성될 때, 이 리플은 보다 강하게 나타난다. 이것을 극복하기 위해서, 도 14에 도시된 변형예에서는, 1-포트의 SAW 공진자 26, 27의 IDT에 의해 여기된 탄성 표면파의 파장을 서로 다르게 설정함으로써, 1-포트의 SAW 공진자 26에 의해 발생된 상술한 리플의 주파수가, 1-포트의 SAW 공진자 27에 의해 발생된 리플의 주파수에 대해 이동되어, 통과대역에서의 리플이 저하된다. 여기된 탄성 표면파의 파장은 1-포트의 SAW 공진자 26, 27의 IDT의 전극지의 간격 및/또는 폭을 조절함으로써 변경된다. 이 변형 실시예에서는, 1-포트의 SAW 공진자 26, 27에서 여기된 탄성 표면파들의 파장들이 다르지만, 이 차이를 대신하여, 또는 이 차이에 더하여, 1-포트의 SAW 공진자 26의 반사기의 전극지의 개수를 1-포트의 SAW 공진자 27의 반사기의 전극지의 개수와 다르게 할 수 있으며, 유사하게, 통과대역에서의 리플이 저하될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예의 탄성 표면파 장치는 두 개의 서로 다른 주파수대역 내의 신호를 수신 및/또는 송신하는 각종 통신장치에 적당하게 적용될 수 있다. 도 19는 본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따른 이러한 통신장치의 한 예를 도시한다. 도 19에 도시된 통신장치 41은 안테나 42, 탄성 표면파 장치 21 및 제 1 및 제 2 회로 45, 46을 포함하고 있다. 탄성 표면파 장치 21은 바람직하게 도 3에 도시된 탄성 표면파 장치 21과 동일하며, 탄성 표면파 장치 21의 접속점 24는 전송선로 43을 통해 안테나 42에 접속된다. 제 1 및 제 2 회로 45, 46은 수신회로 또는 송신회로가 되며, 제 2 SAW 필터 23, 22에 각각 접속된다. 제 1 및 제 2 회로 45, 46 둘다가, 수신회로 또는 송신회로가 되는 경우에, 통신장치 41은 이중 대역 수신기 또는 송신기가 된다. 제 1 및 제 2 회로 45, 46 중의 하나가 송신회로가 되는 경우에, 다른 하나는 수신회로가 되며, 통신장치 41은 트랜시버(tranceiver)가 된다.
이제까지의 설명으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 임피던스 정합용 전송선로의 설치없이 삽입 손실과 VSWR 특성이 우수하며, 2개 이상의 통과대역을 갖은, 소형의 SAW 장치를 제공한다.
이제까지, 본 발명의 바람직한 구현예를 도시하고 기술하였지만, 본 발명은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형, 변화될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 하기에서 청구될 청구범위를 벗어나지 않는 한 제한되지 않는다는 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 주파수 영역에 있는 제 1 통과대역를 가지고 있는 제 1 SAW(surface acoustic wave) 필터;
    제 1 말단, 상기한 제 1 SAW 필터의 제 2 말단에 병렬로 접속되어 접속점을 형성하는 제 2 말단 및 상기한 제 1 주파수 영역 보다 낮은 제 2 주파수 영역에 있는 제 2 통과대역를 가지고 있는 제 2 SAW 필터;
    상기한 제 1 SAW 필터의 제 2 말단과 상기한 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 상기한 제 1 SAW 필터의 제 1 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들; 및
    상기한 제 2 SAW 필터의 제 2 말단과 상기한 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 상기한 제 2 SAW 필터의 제 2 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는 제 3의 1-포트의 SAW 공진자를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은, 각각이 인터디지탈 트랜스듀서(interdigital transducer)를 포함하며, 상기한 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 의해 여기된 탄성 표면파의 파장은, 상기한 제 2의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 의해 여기된 파장과 다름을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은, 각각이 복수개의 전극지를 가지고 있는 한쌍의 반사기를 포함하며, 상기한 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 전극지의 개수는, 상기한 제 2의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 전극지의 개수와 다름을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2 SAW 필터 및 상기한 제 1, 제 2 및 제 3의 1-포트의 SAW 공진자가 배치되는 단일 압전기판을 더 포함함을 특징으로 하는 탄성 표면파 장치.
  5. 제 1 말단, 제 2 말단 및 제 1 주파수 영역에 있는 제 1 통과대역를 가지고 있는 제 1 SAW 필터; 제 1 말단, 상기한 제 1 SAW 필터의 상기한 제 2 말단에 병렬로 접속되어 접속점을 형성하는 제 2 말단 및 상기한 제 1 주파수 영역 보다 낮은 제 2 주파수 영역에 있는 제 2 통과대역를 가지고 있는 제 2 SAW 필터; 상기한 제 1 SAW 필터의 제 2 말단과 상기한 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 상기한 제 1 SAW 필터의 제 1 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들; 및 상기한 제 2 SAW 필터의 제 2 말단과 상기한 접속점과의 사이에서 직렬로 접속되며, 상기한 제 2 SAW 필터의 제 2 통과대역의 주파수 보다 높은 반공진 주파수를 갖는 제 3의 1-포트의 SAW 공진자를 포함하는 탄성 표면파 장치;
    상기한 탄성 표면파 장치의 접속점에 접속되는 안테나; 및
    상기한 탄성 표면파 장치의 제 1 SAW 필터의 제 2 말단과 제 2 SAW 필터의 제 2 말단에 각각 접속되어, 수신회로와 송신회로 중의 하나가 되는 제 1 및 제 2 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은, 각각이 인터디지탈 트랜스듀서를 포함하며, 상기한 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 의해 여기된 탄성 표면파의 파장은, 상기한 제 2의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 인터디지탈 트랜스듀서에 의해 여기된 파장과 다름을 특징으로 하는 통신장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2의 1-포트의 SAW 공진자들은, 각각이 복수개의 전극지를 가지고 있는 한쌍의 반사기를 포함하며, 상기한 제 1의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 전극지의 개수는, 상기한 제 2의 1-포트의 SAW 공진자의 상기한 전극지의 개수와 다름을 특징으로 하는 통신장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기한 제 1 및 제 2 SAW 필터 및 상기한 제 1, 제 2 및 제 3의 1-포트의 SAW 공진자가 배치되는 단일 압전기판을 더 포함함을 특징으로 하는 통신장치.
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