WO2023080142A1 - フィルタデバイス - Google Patents
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
Definitions
- the present invention relates to a filter device using series arm resonators and parallel arm resonators.
- Patent Document 1 describes a filter.
- the filter described in Patent Document 1 includes a plurality of series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators.
- a plurality of series arm resonators and a plurality of parallel arm resonators are connected in a ladder configuration.
- Each of the multiple parallel arm resonators is individually connected between the signal line and the ground. At this time, inductors are individually connected in series to the plurality of parallel arm resonators.
- the filter characteristics are affected by the quality factor of the inductor, and the filter characteristics deteriorate. More specifically, the characteristics on the low frequency side of the passband are degraded.
- an object of the present invention is to provide a filter device capable of improving characteristics on the low-pass band side.
- a filter device of the present invention includes at least one series arm resonator, a plurality of parallel arm resonators, and a capacitor. At least one series arm resonator is connected in series with the signal line and has a first end and a second end. A plurality of parallel arm resonators are connected between the signal line and the ground.
- the plurality of parallel arm resonators includes a first parallel arm resonator and a second parallel arm resonator.
- the first parallel arm resonator is connected to the first end side of the series arm resonator.
- the second parallel arm resonator is connected to the second end side of the series arm resonator.
- the first parallel arm resonator has a third parallel arm resonator and a fourth parallel arm resonator each connected to the first end.
- the third parallel arm resonator is directly connected to ground.
- the fourth parallel arm resonator is connected to ground through a capacitor.
- a series circuit consisting of the fourth parallel arm resonator and the capacitor and a parallel circuit of the third parallel arm resonator are connected between the signal line and the ground.
- the frequency difference between the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the parallel arm resonance circuit formed by this parallel circuit is made smaller than the frequency difference between the resonance frequency and the anti-resonance frequency when a single parallel arm resonator is used. can.
- the resonance frequency and the anti-resonance frequency it is possible to bring them close to the passband of the filter device.
- the characteristics on the low frequency side of the passband can be improved.
- FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the filter device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a graph showing pass characteristics (S12) of the filter device according to the first embodiment and the comparative example.
- FIG. 3 is a graph showing an enlarged frequency band including the passband in the pass characteristics shown in FIG.
- FIG. 4 is an enlarged graph of the attenuation characteristic on the low-pass side of the passband of the filter device according to the first embodiment.
- FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the filter device according to the second embodiment.
- FIG. 6 is a graph showing pass characteristics (S12) of the filter device according to the second embodiment and the comparative example.
- FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the filter device according to the first embodiment.
- filter device 10 includes series arm resonator 201 , series arm resonator 202 , parallel arm resonator 301 , parallel arm resonator 302 , and capacitor 40 .
- Parallel arm resonator 301 is composed of parallel arm resonator 3011 and parallel arm resonator 3012 .
- Parallel arm resonator 302 is composed of parallel arm resonator 3021 and parallel arm resonator 3022 .
- the filter device 10 has an input/output terminal P1, an input/output terminal P2, a signal line 111, a signal line 112, and a ground.
- the filter device 10 is formed of, for example, a piezoelectric substrate and a circuit substrate.
- the capacitor 40 is formed by an IDT electrode formed on the piezoelectric substrate.
- the input/output terminal P1, the input/output terminal P2, the signal line 111, the signal line 112, and the ground are formed by electrode patterns formed on the piezoelectric substrate or circuit substrate.
- the series arm resonator 201 and the series arm resonator 202 are connected in series between the input/output terminal P1 and the input/output terminal P2.
- the series arm resonator 201 and the series arm resonator 202 are connected in series to the signal line connecting the input/output terminal P1 and the input/output terminal P2.
- a portion of the signal line that connects the input/output terminal P1 and the series arm resonator 201 is the signal line 111 .
- a portion of the signal line that connects the input/output terminal P2 and the series arm resonator 202 is the signal line 112 .
- the end of the series arm resonator 201 connected to the signal line 111 and the end of the series arm resonator 202 connected to the signal line 112 correspond to the "first end of the series arm resonator" and the "series arm resonator” of the present invention, respectively. "the second end of the resonator".
- the parallel arm resonator 301 is set so that desired resonance characteristics are obtained by the parallel arm resonator 3011 and the parallel arm resonator 3012 .
- parallel arm resonator 301 is divided into parallel arm resonator 3011 and parallel arm resonator 3012 .
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 3011 and the resonance frequency of the parallel arm resonator 3012 are the same. It should be noted that the same frequency here includes the range of frequency difference due to manufacturing error.
- the parallel arm resonator 301 is connected between the signal line 111 and the ground. More specifically, one end of parallel arm resonator 3011 is connected to signal line 111, and the other end of parallel arm resonator 3011 is directly connected to the ground. One end of parallel arm resonator 3012 is connected to signal line 111 , and the other end of parallel arm resonator 3012 is directly connected to ground through capacitor 40 . Direct connection to the ground means connection to the ground without passing through a capacitor, and this definition is the same in the following description.
- the parallel arm resonator 302 is set so that desired resonance characteristics are obtained by the parallel arm resonator 3021 and the parallel arm resonator 3022 .
- parallel arm resonator 302 is divided into parallel arm resonator 3021 and parallel arm resonator 3022 .
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 3021 and the resonance frequency of the parallel arm resonator 3022 are the same. It should be noted that the same frequency here includes the range of frequency difference due to manufacturing error.
- the parallel arm resonator 302 is connected between the signal line 112 and the ground. More specifically, one end of parallel arm resonator 3021 is connected to signal line 112, and the other end of parallel arm resonator 3021 is directly connected to the ground. One end of parallel arm resonator 3022 is connected to signal line 112 , and the other end of parallel arm resonator 3022 is directly connected to ground through capacitor 40 .
- the signal line 111 side of the series arm resonator 201 is grounded by a series circuit (first parallel arm resonance circuit) of the parallel arm resonator 3011 and a series circuit of the parallel arm resonator 3012 and the capacitor 40 . be.
- the signal line 112 side of the series arm resonator 202 is grounded by a parallel circuit (second parallel arm resonance circuit) of the series circuit of the parallel arm resonator 3022 and the capacitor 40 and the parallel arm resonator 3021. be.
- the filter device 10 has a configuration in which the series arm resonator 201 and the series arm resonator 202 are connected in series to the signal line connecting the input/output terminal P1 and the input/output terminal P2. Further, in the filter device 10, the side of the input/output terminal P1 (signal line 111) of the series arm resonator 201 is grounded by the first parallel arm resonance circuit (parallel arm resonator 3011, parallel arm resonator 3012, and capacitor 40).
- the filter device 10 comprising a configuration connected to the Further, in the filter device 10, the side of the input/output terminal P2 (the signal line 112) of the series arm resonator 202 is connected to the second parallel arm resonance circuit (the parallel arm resonator 3021, the parallel arm resonator 3022, and the capacitor 40). connected to ground by .
- the parallel arm resonator 301 corresponds to the "first parallel arm resonator” of the present invention and the parallel arm resonator 302 corresponds to the "second parallel arm resonator” of the present invention
- the parallel arm resonator 3011 corresponds to the "third parallel arm resonator” of the present invention
- the parallel arm resonator 3012 corresponds to the "fourth parallel arm resonator” of the present invention
- the parallel arm resonator 3021 corresponds to the present invention.
- It corresponds to the "fifth parallel arm resonator” of the invention
- the parallel arm resonator 3022 corresponds to the "sixth parallel arm resonator” of the invention.
- the parallel arm resonator 301 corresponds to the "second parallel arm resonator” of the invention and the parallel arm resonator 302 corresponds to the "first parallel arm resonator” of the invention
- the parallel arm resonator 3011 corresponds to the "fifth parallel arm resonator” of the present invention
- the parallel arm resonator 3012 corresponds to the "sixth parallel arm resonator” of the present invention
- the parallel arm resonator 3021 corresponds to the "third parallel arm resonator” of the present invention.
- the parallel arm resonator 3022 corresponds to the "fourth parallel arm resonator” of the present invention.
- FIG. 2 is a graph showing pass characteristics (S12) of the filter device according to the first embodiment and the comparative example.
- the solid line indicates the characteristics of the present invention (filter device 10)
- the dashed line indicates the characteristics of the comparative example.
- FIG. 3 is a graph showing an enlarged frequency band including the passband in the pass characteristics shown in FIG.
- the comparative example does not include the configuration in which the parallel resonant element is divided as in the present invention, and does not include the capacitor 40 . That is, the comparative example has a configuration in which independent parallel arm resonators are connected between the signal lines on both sides of the series arm resonator and the ground.
- the pass band in the pass characteristic of the filter device 10 is set.
- the attenuation characteristic on the high frequency side of the passband of the filter device 10 is set by the anti-resonance frequencies of the multiple series arm resonators 201 and 202 .
- the attenuation characteristic on the low-pass side of the passband of filter device 10 is set by the resonance frequencies of multiple parallel arm resonators 3011 , 3012 , 3021 , and 3022 and the capacitance of capacitor 40 .
- the filter device 10 by providing the filter device 10 with the circuit configuration described above, the attenuation on the low-frequency side of the passband becomes steeper than in the comparative example, as indicated by the thick arrows in FIGS. 2 and 3 . That is, the amount of change in attenuation with respect to the amount of change in frequency increases.
- FIG. 4 is an enlarged graph of the attenuation characteristic on the low-pass side of the passband of the filter device according to the first embodiment.
- the first parallel arm resonance circuit which is the parallel circuit of the series circuit of the parallel arm resonator 3012 and the capacitor 40 and the parallel arm resonator 3011, is connected to one of the series arm resonators 201 and 202.
- filter device 10 has a second parallel arm resonance circuit, which is a parallel circuit of parallel arm resonator 3021 and a series circuit of parallel arm resonator 3022 and capacitor 40, on the other end side of series arm resonators 201 and 202. Prepare.
- the capacitance connected in parallel to the parallel arm resonators 3011 and 3021 can be increased.
- the Q values of the first parallel arm resonant circuit and the second parallel arm resonant circuit can be increased. Therefore, the steepness of the attenuation pole formed by the first parallel arm resonant circuit and the second parallel arm resonant circuit can be improved.
- the frequencies of the attenuation poles of the first parallel-arm resonant circuit and the second parallel-arm resonant circuit can be brought closer to the passband.
- the filter device 10 can sharpen the attenuation characteristic on the low-pass side of the passband. Therefore, the filter device 10 can improve attenuation characteristics on the low-pass side of the passband.
- the capacitor 40 is connected in series with the parallel arm resonator 3012 and the capacitor 40 is connected in series with the parallel arm resonator 3022 .
- the frequency difference between the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator 3012 can be reduced.
- the attenuation poles of the first parallel-arm resonant circuit and the second parallel-arm resonant circuit become steep, and the filter device 10 can improve the attenuation characteristic on the low-pass side of the passband.
- the capacitor 40 is formed using IDT electrodes, like the plurality of series arm resonators and the plurality of parallel arm resonators. That is, it is formed by the capacitance generated in the IDT electrodes facing each other. Therefore, the capacitor 40 can generate resonance depending on the direction in which the IDT electrodes are formed with respect to the piezoelectric substrate. In this case, the resonance frequency of the capacitor 40 should be lower than the resonance frequencies of the parallel arm resonators 3011 , 3012 , 3021 and 3022 . As a result, the filter device 10 can more reliably achieve the desired attenuation characteristics described above.
- FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the filter device according to the second embodiment.
- FIG. 6 is a graph showing pass characteristics (S12) of the filter device according to the second embodiment and the comparative example.
- the solid line indicates the characteristics of the present invention (filter device 10A), and the dashed line indicates the characteristics of the comparative example.
- the filter device 10A according to the second embodiment differs from the filter device 10 according to the first embodiment in that more series arm resonators and parallel arm resonators are provided. .
- the filter device 10A includes a plurality of series arm resonators 201A-210A, a plurality of parallel arm resonators 301A-306A, and a capacitor 40A.
- a plurality of series arm resonators 201A-210A are connected in series between the input/output terminal P1 and the input/output terminal P2.
- the plurality of series arm resonators 201A to 210A are composed of a series arm resonator 201A, a series arm resonator 202A, a series arm resonator 203A, a series arm resonator 204A, a series arm resonator 203A, a series arm resonator 204A,
- the series arm resonator 205A, the series arm resonator 206A, the series arm resonator 207A, the series arm resonator 208A, the series arm resonator 209A, and the series arm resonator 210A are connected in this order.
- the parallel arm resonator 301A is connected between the signal line connecting the input/output terminal P1 and the series arm resonator 201A and the ground.
- the parallel arm resonator 301A is directly connected to ground.
- the parallel arm resonator 302A includes a parallel arm resonator 3021A and a parallel arm resonator 3022A.
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 3021A and the resonance frequency of the parallel arm resonator 3022A are the same. That is, the parallel arm resonator 302A is divided into a parallel arm resonator 3021A and a parallel arm resonator 3022A.
- the parallel arm resonator 3021A is connected between the signal line connecting the series arm resonators 201A and 202A and the ground.
- the parallel arm resonator 3021A is directly connected to ground.
- the parallel arm resonator 3022A is connected between the ground and the signal line connecting the series arm resonators 201A and 202A.
- Parallel arm resonator 3022A is connected to ground through capacitor 40A.
- the parallel arm resonator 303A includes a parallel arm resonator 3031A and a parallel arm resonator 3032A.
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 3031A and the resonance frequency of the parallel arm resonator 3032A are the same. That is, the parallel arm resonator 303A is divided into a parallel arm resonator 3031A and a parallel arm resonator 3032A.
- the parallel arm resonator 3031A is connected between the signal line connecting the series arm resonators 202A and 203A and the ground.
- the parallel arm resonator 3031A is directly connected to ground.
- the parallel arm resonator 3032A is connected between the signal line connecting the series arm resonator 202A and the series arm resonator 203A and the ground. Parallel arm resonator 3032A is connected to ground through capacitor 40A.
- the parallel arm resonator 304A is connected between the ground and the signal line that connects the series arm resonators 204A and 205A.
- the parallel arm resonator 304A is directly connected to ground.
- the parallel arm resonators 305A and 306A are connected between the signal line connecting the series arm resonators 206A and 207A and the ground.
- the parallel arm resonator 305A and the parallel arm resonator 306A are connected in series, the parallel arm resonator 305A is directly connected to the signal line, and the parallel arm resonator 306A is directly connected to the ground.
- the resonance frequencies of the plurality of series arm resonators 201A-210A and the plurality of parallel arm resonators 301A-306A are appropriately set so as to obtain the desired characteristics of the filter device 10A.
- the resonance frequency of the capacitor 40A is appropriately set so that the desired characteristics of the filter device 10A can be obtained.
- the portion made up of the capacitor 40A has the same effects as the filter device 10 according to the first embodiment.
- the filter device 10A can realize pass characteristics as shown in FIG. 6, and can improve the attenuation characteristics on the low-frequency side of the pass band.
- the resonance frequencies of the parallel arm resonators 302A (parallel arm resonators 3021A and 3022A) and the parallel arm resonators 303A (parallel arm resonators 3031A and 3032A) are equal to the resonance frequencies of the parallel arm resonators 301A, 304A, 305A and 306A. higher than the frequency. That is, the resonance frequencies of the parallel arm resonator 302A (parallel arm resonators 3021A and 3022A) and the parallel arm resonator 303A (parallel arm resonators 3031A and 3032A) are the resonance frequencies of the parallel arm resonators 301A, 304A, 305A and 306A. closer to the passband of filter device 10A than As a result, the filter device 10A can more reliably improve the attenuation characteristics on the low-pass side of the passband.
- the parallel arm resonators 302A and 303A correspond to the "first parallel arm resonator” and the "second parallel arm resonator” of the present invention, respectively.
- the resonator 3031A corresponds to the "third parallel arm resonator” and the “fifth parallel arm resonator” of the present invention, respectively, and the parallel arm resonator 3022A and the parallel arm resonator 3032A respectively correspond to the "fourth parallel arm resonator” of the present invention.
- the parallel arm resonators 301A, 304A, 305A and 306A correspond to the "seventh parallel arm resonator" of the present invention.
- the circuit configuration shown in FIG. 5 described above is an example, and the circuit configuration corresponding to the filter device 10 (for example, in the case of the filter device 10A, the series arm resonator 202A and the parallel arm resonator 302A (parallel arm resonator 3021A) and parallel arm resonator 3022A), parallel arm resonator 303A (parallel arm resonator 3031A and parallel arm resonator 3032A), and a portion consisting of capacitor 40A), other series arm resonators and
- the configuration of the parallel arm resonator can be appropriately set so as to achieve desired characteristics as a filter device.
- the parallel arm resonators on both sides of the series arm resonator are divided.
- the parallel arm resonator on the first end side of the series arm resonator is divided and the parallel arm resonator on the second end side is not divided, or the parallel arm resonator on the second end side of the series arm resonator is divided.
- a configuration in which the parallel arm resonator is divided and the parallel arm resonator on the first end side is not divided can produce the same effect.
- the capacitors 40 and 40A have a structure in which the IDT electrodes are formed on the piezoelectric body.
- the capacitors 40 and 40A can also be formed by chip-type electronic components mounted on a circuit board, flat plate electrode patterns formed on the circuit board, or the like.
- the capacitance range of the capacitors 40 and 40A can be widened. Therefore, more diverse filter characteristics can be realized, and the filter devices 10 and 10A can more reliably improve the attenuation characteristics on the low-pass side of the passband.
- 10, 10A filter devices 40, 40A: capacitors 111, 112: signal lines 201, 201A, 202, 202A, 203A, 204A, 205A, 206A, 207A, 208A, 209A, 210A: series arm resonators 301, 301A, 302 , 302A, 303A, 304A, 305A, 306A, 3011, 3012, 3012, 3021, 3021A, 3022, 3022A, 3031A, 3032A: parallel arm resonators P1, P2: input/output terminals
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Abstract
並列腕共振子(301)は、並列腕共振子(3011)と並列腕共振子(3012)とを備える。並列腕共振子(301)は、直列腕共振子(201)の第1端側に接続される。並列腕共振子(302)は、直列腕共振子(202)の第2端側に接続される。並列腕共振子(301)は、それぞれが第1端に接続する並列腕共振子(3011)と並列腕共振子(3012)とを有する。並列腕共振子(3011)は、グランドに直接接続される。並列腕共振子(3012)は、キャパシタ(40)を通じてグランドに接続される。並列腕共振子(302)は、それぞれが第2端に接続する並列腕共振子(3021)と並列腕共振子(3022)とを有する。並列腕共振子(3021)は、グランドに直接接続される。並列腕共振子(3022)は、キャパシタ(40)を通じてグランドに接続される。
Description
本発明は、直列腕共振子と並列腕共振子とを用いたフィルタデバイスに関する。
特許文献1には、フィルタが記載されている。特許文献1に記載のフィルタは、複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子を備える。複数の直列腕共振子と複数の並列腕共振子は、ラダー型に接続されている。
複数の並列腕共振子は、それぞれが個別に、信号線路とグランドとの間に接続されている。この際、複数の並列腕共振子には、それぞれ個別にインダクタが直列接続されている。
しかしながら、特許文献1のフィルタのような構成では、インダクタの品質係数によってフィルタ特性が影響を受け、フィルタ特性が劣化してしまうことがあった。より具体的には、通過帯域の低域側の特性が劣化してしまう。
したがって、本発明の目的は、通過帯域の低域側の特性を向上可能なフィルタデバイスを提供することにある。
この発明のフィルタデバイスは、少なくとも1つの直列腕共振子、複数の並列腕共振子、および、キャパシタを備える。少なくとも1つの直列腕共振子は、信号線路に直列に接続され、第1端および第2端を備える。複数の並列腕共振子は、信号線路とグランドとの間に接続される。
複数の並列腕共振子は、第1並列腕共振子と第2並列腕共振子とを備える。第1並列腕共振子は、直列腕共振子の第1端側に接続される。第2並列腕共振子は、直列腕共振子の第2端側に接続される。第1並列腕共振子は、それぞれが第1端に接続する第3並列腕共振子と第4並列腕共振子とを有する。第3並列腕共振子は、グランドに直接接続される。第4並列腕共振子は、キャパシタを通じてグランドに接続される。
この構成では、第4並列腕共振子およびキャパシタからなる直列回路と第3並列腕共振子との並列回路が信号線路とグランドとの間に接続される。これにより、この並列回路によって形成される並列腕共振回路の共振周波数と***振周波数の周波数差を、単独の並列腕共振子を用いた場合の共振周波数と***振周波数との周波数差よりも小さくできる。また、共振周波数と***振周波数とを調整できることで、フィルタデバイスの通過帯域に近づけることができる。
この発明によれば、通過帯域の低域側の特性を向上できる。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係るフィルタデバイスについて、図を参照して説明する。
本発明の第1の実施形態に係るフィルタデバイスについて、図を参照して説明する。
(フィルタデバイス10の構成)
図1は、第1の実施形態に係るフィルタデバイスの等価回路図である。図1に示すように、フィルタデバイス10は、直列腕共振子201、直列腕共振子202、並列腕共振子301、並列腕共振子302、および、キャパシタ40を備える。並列腕共振子301は、並列腕共振子3011および並列腕共振子3012によって構成される。並列腕共振子302は、並列腕共振子3021および並列腕共振子3022によって構成される。フィルタデバイス10は、入出力端子P1、入出力端子P2、信号線路111、信号線路112、および、グランドを備える。
図1は、第1の実施形態に係るフィルタデバイスの等価回路図である。図1に示すように、フィルタデバイス10は、直列腕共振子201、直列腕共振子202、並列腕共振子301、並列腕共振子302、および、キャパシタ40を備える。並列腕共振子301は、並列腕共振子3011および並列腕共振子3012によって構成される。並列腕共振子302は、並列腕共振子3021および並列腕共振子3022によって構成される。フィルタデバイス10は、入出力端子P1、入出力端子P2、信号線路111、信号線路112、および、グランドを備える。
フィルタデバイス10は、例えば、圧電基板と回路基板とによって形成される。直列腕共振子201、直列腕共振子202、並列腕共振子301(並列腕共振子3011、並列腕共振子3012)、並列腕共振子302(並列腕共振子3021、並列腕共振子3022)、および、キャパシタ40は、圧電基板に形成されたIDT電極によって形成される。入出力端子P1、入出力端子P2、信号線路111、信号線路112、および、グランドは、圧電基板または回路基板に形成された電極パターンによって形成される。
直列腕共振子201および直列腕共振子202は、入出力端子P1と入出力端子P2との間に直列接続される。言い換えれば、直列腕共振子201および直列腕共振子202は、入出力端子P1と入出力端子P2とを接続する信号線路に対して、直列に接続される。
信号線路における入出力端子P1と直列腕共振子201とを接続する部分が、信号線路111である。信号線路における入出力端子P2と直列腕共振子202とを接続する部分が、信号線路112である。直列腕共振子201における信号線路111に接続する端と、直列腕共振子202における信号線路112に接続する端とが、それぞれに本発明の「直列腕共振子の第1端」と「直列腕共振子の第2端」とに対応する。
並列腕共振子301は、並列腕共振子3011と並列腕共振子3012とによって所望の共振特性が得られるように設定されている。言い換えれば、並列腕共振子301は、並列腕共振子3011と並列腕共振子3012とに分割されている。並列腕共振子3011の共振周波数と並列腕共振子3012の共振周波数は同じである。なお、ここでの周波数が同じとは製造誤差による周波数差の範囲内を含む。
並列腕共振子301は、信号線路111とグランドとの間に接続される。より具体的には、並列腕共振子3011の一方端は、信号線路111に接続され、並列腕共振子3011の他方端は、グランドに直接接続される。並列腕共振子3012の一方端は、信号線路111に接続され、並列腕共振子3012の他方端は、キャパシタ40を通じてグランドに直接接続される。なお、グランドに直接接続されるとは、キャパシタを通じることなくグランドに接続されることを意味し、以下の説明においても、この定義は同じである。
並列腕共振子302は、並列腕共振子3021と並列腕共振子3022とによって所望の共振特性が得られるように設定されている。言い換えれば、並列腕共振子302は、並列腕共振子3021と並列腕共振子3022とに分割されている。並列腕共振子3021の共振周波数と並列腕共振子3022の共振周波数は同じである。なお、ここでの周波数が同じとは製造誤差による周波数差の範囲内を含む。
並列腕共振子302は、信号線路112とグランドとの間に接続される。より具体的には、並列腕共振子3021の一方端は、信号線路112に接続され、並列腕共振子3021の他方端は、グランドに直接接続される。並列腕共振子3022の一方端は、信号線路112に接続され、並列腕共振子3022の他方端は、キャパシタ40を通じてグランドに直接接続される。
この構成では、並列腕共振子3012の他方端と並列腕共振子3022の他方端とは、接続され、このノードがキャパシタ40を通じてグランドに接続される。
そして、直列腕共振子201における信号線路111側は、並列腕共振子3012およびキャパシタ40の直列回路と、並列腕共振子3011との並列回路(第1並列腕共振回路)によって、グランドに接続される。また、直列腕共振子202における信号線路112側は、並列腕共振子3022およびキャパシタ40の直列回路と、並列腕共振子3021との並列回路(第2並列腕共振回路)によって、グランドに接続される。
この構成によって、フィルタデバイス10は、入出力端子P1と入出力端子P2とを接続する信号線路に対して、直列腕共振子201および直列腕共振子202が直列接続された構成を備える。さらに、フィルタデバイス10は、直列腕共振子201の入出力端子P1側(信号線路111)側が第1並列腕共振回路(並列腕共振子3011、並列腕共振子3012、および、キャパシタ40)によってグランドに接続された構成を備える。また、さらに、フィルタデバイス10は、直列腕共振子202の入出力端子P2側(信号線路112)側が第2並列腕共振回路(並列腕共振子3021、並列腕共振子3022、および、キャパシタ40)によってグランドに接続された構成を備える。
なお、この構成では、例えば、並列腕共振子301が本発明の「第1並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子302が本発明の「第2並列腕共振子」に対応すれば、並列腕共振子3011が本発明の「第3並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3012が本発明の「第4並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3021が本発明の「第5並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3022が本発明の「第6並列腕共振子」に対応する。
一方、並列腕共振子301が本発明の「第2並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子302が本発明の「第1並列腕共振子」に対応すれば、並列腕共振子3011が本発明の「第5並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3012が本発明の「第6並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3021が本発明の「第3並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3022が本発明の「第4並列腕共振子」に対応する。
(フィルタデバイス10の特性)
図2は、第1の実施形態に係るフィルタデバイスおよび比較例の通過特性(S12)を示すグラフである。図2において、実線は本願発明(フィルタデバイス10)の特性を示し、破線は比較例の特性を示す。図3は、図2に示す通過特性における通過帯域を含む周波数帯域を拡大したグラフである。なお、比較例は、本願発明のような並列共振素子を分割した構成を備えず、キャパシタ40を備えない構成である。すなわち、比較例は、直列腕共振子の両側の信号線路とグランドとの間に、それぞれ単独の並列腕共振子を接続した構成である。
図2は、第1の実施形態に係るフィルタデバイスおよび比較例の通過特性(S12)を示すグラフである。図2において、実線は本願発明(フィルタデバイス10)の特性を示し、破線は比較例の特性を示す。図3は、図2に示す通過特性における通過帯域を含む周波数帯域を拡大したグラフである。なお、比較例は、本願発明のような並列共振素子を分割した構成を備えず、キャパシタ40を備えない構成である。すなわち、比較例は、直列腕共振子の両側の信号線路とグランドとの間に、それぞれ単独の並列腕共振子を接続した構成である。
フィルタデバイス10が上述の構成を備えることによって、図2、図3に示すような通過特性を実現できる。
まず、基本的な特性として、フィルタデバイス10の通過特性における通過帯域は、複数の直列腕共振子201、202の共振周波数および複数の並列腕共振子3011、3012、3021、3022の***振周波数によって設定される。フィルタデバイス10の通過帯域の高域側の減衰特性は、複数の直列腕共振子201、202の***振周波数によって設定される。フィルタデバイス10の通過帯域の低域側の減衰特性は、複数の並列腕共振子3011、3012、3021、3022の共振周波数およびキャパシタ40のキャパシタンスによって設定される。
ここで、フィルタデバイス10が上述の回路構成を備えることによって、図2、図3の太矢印に示すように、比較例と比べて、通過帯域の低域側の減衰が急峻になる。すなわち、周波数の変化量に対する減衰量の変化量が大きくなる。
これは、次に示す理由による。図4は、第1の実施形態に係るフィルタデバイスの通過帯域の低域側の減衰特性を拡大したグラフである。
上述のように、フィルタデバイス10は、並列腕共振子3012およびキャパシタ40の直列回路と並列腕共振子3011との並列回路である第1並列腕共振回路を、直列腕共振子201、202の一方端側に備える。また、フィルタデバイス10は、並列腕共振子3022およびキャパシタ40の直列回路と並列腕共振子3021との並列回路である第2並列腕共振回路を、直列腕共振子201、202の他方端側に備える。
このような構成によって、並列腕共振子3011、3021に並列接続されるキャパシタンスを大きくすることができる。これにより、第1並列腕共振回路および第2並列腕共振回路のQ値を大きくできる。したがって、第1並列腕共振回路および第2並列腕共振回路によって形成される減衰極の急峻性を向上できる。また、図4の矢印に示すように、第1並列腕共振回路および第2並列腕共振回路による減衰極の周波数を通過帯域に近づけることができる。この結果、フィルタデバイス10は、通過帯域の低域側の減衰特性を急峻にできる。したがって、フィルタデバイス10は、通過帯域の低域側の減衰特性を向上できる。
さらに、フィルタデバイス10は、並列腕共振子3012にキャパシタ40が直列接続され、並列腕共振子3022にキャパシタ40が直列接続されている。これにより、図4に示すように、並列腕共振子3012の共振周波数と***振周波数との周波数差を小さくできる。この結果、第1並列腕共振回路と第2並列腕共振回路による減衰極が急峻になり、フィルタデバイス10は、通過帯域の低域側の減衰特性を向上できる。
なお、キャパシタ40は、複数の直列腕共振子、および、複数の並列腕共振子と同様に、IDT電極を用いて形成される。すなわち、互いに対向するIDT電極に発生する容量によって形成される。このため、キャパシタ40は、圧電基板に対するIDT電極の形成方向によって、共振を生じさせることができる。この場合、キャパシタ40の共振周波数は、並列腕共振子3011、3012、3021、3022の共振周波数よりも低くするとよい。これにより、フィルタデバイス10は、上述の所望の減衰特性を、より確実に実現できる。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係るフィルタデバイスについて、図を参照して説明する。図5は、第2の実施形態に係るフィルタデバイスの等価回路図である。図6は、第2の実施形態に係るフィルタデバイスおよび比較例の通過特性(S12)を示すグラフである。図6において、実線は本願発明(フィルタデバイス10A)の特性を示し、破線は比較例の特性を示す。
本発明の第2の実施形態に係るフィルタデバイスについて、図を参照して説明する。図5は、第2の実施形態に係るフィルタデバイスの等価回路図である。図6は、第2の実施形態に係るフィルタデバイスおよび比較例の通過特性(S12)を示すグラフである。図6において、実線は本願発明(フィルタデバイス10A)の特性を示し、破線は比較例の特性を示す。
図5に示すように、第2の実施形態に係るフィルタデバイス10Aは、第1の実施形態に係るフィルタデバイス10に対して、より多くの直列腕共振子および並列腕共振子を備える点で異なる。
フィルタデバイス10Aは、複数の直列腕共振子201A-210A、複数の並列腕共振子301A-306A、および、キャパシタ40Aを備える。
複数の直列腕共振子201A-210Aは、入出力端子P1と入出力端子P2との間に直列接続される。複数の直列腕共振子201A-210Aは、入出力端子P1側から入出力端子P2側に向けて、直列腕共振子201A、直列腕共振子202A、直列腕共振子203A、直列腕共振子204A、直列腕共振子205A、直列腕共振子206A、直列腕共振子207A、直列腕共振子208A、直列腕共振子209A、直列腕共振子210Aの順に接続される。
並列腕共振子301Aは、入出力端子P1と直列腕共振子201Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子301Aは、グランドに直接接続される。
並列腕共振子302Aは、並列腕共振子3021Aと並列腕共振子3022Aとを備える。並列腕共振子3021Aの共振周波数と並列腕共振子3022Aの共振周波数とは同じである。すなわち、並列腕共振子302Aは、並列腕共振子3021Aと並列腕共振子3022Aとに分割されている。
並列腕共振子3021Aは、直列腕共振子201Aと直列腕共振子202Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子3021Aは、グランドに直接接続される。
並列腕共振子3022Aは、直列腕共振子201Aと直列腕共振子202Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子3022Aは、キャパシタ40Aを通じてグランドに接続される。
並列腕共振子303Aは、並列腕共振子3031Aと並列腕共振子3032Aとを備える。並列腕共振子3031Aの共振周波数と並列腕共振子3032Aの共振周波数とは同じである。すなわち、並列腕共振子303Aは、並列腕共振子3031Aと並列腕共振子3032Aとに分割されている。
並列腕共振子3031Aは、直列腕共振子202Aと直列腕共振子203Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子3031Aは、グランドに直接接続される。
並列腕共振子3032Aは、直列腕共振子202Aと直列腕共振子203Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子3032Aは、キャパシタ40Aを通じてグランドに接続される。
並列腕共振子304Aは、直列腕共振子204Aと直列腕共振子205Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子304Aは、グランドに直接接続される。
並列腕共振子305Aと並列腕共振子306Aとは、直列腕共振子206Aと直列腕共振子207Aとを接続する信号線路とグランドとの間に接続される。並列腕共振子305Aと並列腕共振子306Aとは、直列に接続され、並列腕共振子305Aは、信号ラインに直接接続され、並列腕共振子306Aは、グランドに直接接続される。
このような構成によって、複数の直列腕共振子201A-210Aおよび複数の並列腕共振子301A-306Aの共振周波数を、フィルタデバイス10Aとして所望する特性が得られるように、それぞれ適宜設定する。また、キャパシタ40Aの共振周波数を、フィルタデバイス10Aとして所望する特性が得られるように適宜設定する。
この構成において、直列腕共振子202A、並列腕共振子302A(並列腕共振子3021Aおよび並列腕共振子3022A)、並列腕共振子303A(並列腕共振子3031Aおよび並列腕共振子3032A)、および、キャパシタ40Aからなる部分が、第1の実施形態に係るフィルタデバイス10と同様の作用効果を奏する。
そして、フィルタデバイス10Aは、この構成を備えることによって、図6に示すような通過特性を実現でき、通過帯域の低域側の減衰特性を向上できる。
この際、並列腕共振子302A(並列腕共振子3021A、3022A)、並列腕共振子303A(並列腕共振子3031A、3032A)の共振周波数は、並列腕共振子301A、304A、305A、306Aの共振周波数よりも高い。すなわち、並列腕共振子302A(並列腕共振子3021A、3022A)、並列腕共振子303A(並列腕共振子3031A、3032A)の共振周波数は、並列腕共振子301A、304A、305A、306Aの共振周波数よりも、フィルタデバイス10Aの通過帯域に近い。これにより、フィルタデバイス10Aは、通過帯域の低域側の減衰特性を、より確実に向上できる。
なお、フィルタデバイス10Aにおいては、並列腕共振子302A、303Aが、それぞれ本発明の「第1並列腕共振子」および「第2並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3021A、並列腕共振子3031Aが、それぞれ本発明の「第3並列腕共振子」および「第5並列腕共振子」に対応し、並列腕共振子3022A、並列腕共振子3032Aが、それぞれ本発明の「第4並列腕共振子」および「第6並列腕共振子」に対応する。そして、並列腕共振子301A、304A、305A、306Aが、本発明の「第7並列腕共振子」に対応する。
なお、上述の図5に示す回路構成は一例であり、フィルタデバイス10に対応する回路構成(例えば、フィルタデバイス10Aであれば、直列腕共振子202A、並列腕共振子302A(並列腕共振子3021Aおよび並列腕共振子3022A)、並列腕共振子303A(並列腕共振子3031Aおよび並列腕共振子3032A)、および、キャパシタ40Aからなる部分)を少なくとも有していれば、他の直列腕共振子および並列腕共振子の構成は、フィルタデバイスとして所望する特性を実現できるように、適宜設定できる。
また、上述の各実施形態の構成では、直列腕共振子の両側の並列腕共振子を分割する態様を示した。しかしながら、直列腕共振子の第1端側の並列腕共振子を分割し、第2端側の並列腕共振子を分割しない、または、直列腕共振子の第2端側の並列腕共振子を分割し、第1端側の並列腕共振子を分割しない構成としても、同様の作用効果を奏することが可能である。
また、上述の説明では、キャパシタ40、40Aが圧電体にIDT電極を形成した構造からなる場合を説明した。しかしながら、キャパシタ40、40Aは、回路基板に実装されたチップ型の電子部品や、回路基板に形成された平板状の電極パターン等によって形成することも可能である。このように、キャパシタ40、40Aを各種の形状で形成することによって、キャパシタ40、40Aのキャパシタンスの範囲を広くできる。したがって、より多様なフィルタ特性を実現でき、フィルタデバイス10、10Aは、通過帯域の低域側の減衰特性を、より確実に向上できる。
10、10A:フィルタデバイス
40、40A:キャパシタ
111、112:信号線路
201、201A、202、202A、203A、204A、205A、206A、207A、208A、209A、210A:直列腕共振子
301、301A、302、302A、303A、304A、305A、306A、3011、3012、3012、3021、3021A、3022、3022A、3031A、3032A:並列腕共振子
P1、P2:入出力端子
40、40A:キャパシタ
111、112:信号線路
201、201A、202、202A、203A、204A、205A、206A、207A、208A、209A、210A:直列腕共振子
301、301A、302、302A、303A、304A、305A、306A、3011、3012、3012、3021、3021A、3022、3022A、3031A、3032A:並列腕共振子
P1、P2:入出力端子
Claims (9)
- 信号線路に直列に接続され、第1端および第2端を備える少なくとも1つの直列腕共振子と、
前記信号線路とグランドとの間に接続された複数の並列腕共振子と、
キャパシタと、
を備え、
前記複数の並列腕共振子は、
前記直列腕共振子の前記第1端側に接続される第1並列腕共振子と、
前記直列腕共振子の前記第2端側に接続される第2並列腕共振子と、
を備え、
前記第1並列腕共振子は、
それぞれが前記第1端に接続する第3並列腕共振子と第4並列腕共振子とを有し、
前記第3並列腕共振子は、前記グランドに直接接続され、
前記第4並列腕共振子は、前記キャパシタを通じて前記グランドに接続される、
フィルタデバイス。 - 前記第2並列腕共振子は、
それぞれが前記第2端に接続する第5並列腕共振子と第6並列腕共振子とを有し、
前記第5並列腕共振子は、前記グランドに直接接続され、
前記第6並列腕共振子は、前記キャパシタを通じて前記グランドに接続される、
請求項1に記載のフィルタデバイス。 - 前記第1並列腕共振子および前記第2並列腕共振子とは異なる第7並列腕共振子を備え、
前記第3並列腕共振子および前記第4並列腕共振子の共振周波数は、フィルタデバイスの通過帯域よりも低く、前記第7並列腕共振子の共振周波数よりも高い、
請求項1または請求項2に記載のフィルタデバイス。 - 前記第1並列腕共振子および前記第2並列腕共振子とは異なる第7並列腕共振子を備え、
前記第3並列腕共振子、前記第4並列腕共振子、前記第5並列腕共振子、および、前記第6並列腕共振子の共振周波数は、フィルタデバイスの通過帯域よりも低く、前記第7並列腕共振子の共振周波数よりも高い、
請求項2に記載のフィルタデバイス。 - 前記第3並列腕共振子の共振周波数と前記第4並列腕共振子の共振周波数とは同じである、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のフィルタデバイス。 - 前記キャパシタは共振周波数を有する構造からなり、
前記キャパシタの共振周波数は、前記第3並列腕共振子および前記第4並列腕共振子の共振周波数よりも低い、
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のフィルタデバイス。 - 前記第3並列腕共振子の共振周波数と前記第4並列腕共振子の共振周波数とは同じであり、
前記第5並列腕共振子の共振周波数と前記第6並列腕共振子の共振周波数とは同じである、
請求項2または請求項4に記載のフィルタデバイス。 - 前記キャパシタは共振周波数を有する構造からなり、
前記キャパシタの共振周波数は、前記第3並列腕共振子、前記第4並列腕共振子、前記第5並列腕共振子、および、前記第6並列腕共振子の共振周波数よりも低い、
請求項2、請求項4、および、請求項7のいずれかに記載のフィルタデバイス。 - 前記直列腕共振子、前記複数の並列腕共振子、および、前記キャパシタは、IDT電極を用いて形成される、
請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のフィルタデバイス。
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
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