(57)【要約】  複数のフィルタ装置を有する通信機器において、弾性波フィルタ装置を大型化させることなく、ＩＭＤの発生を抑制する。  弾性波フィルタ装置Ｆ２は、受信周波数帯の中心周波数がｆＦ２である弾性波フィルタ装置である。複数の並列腕１４〜１６は、直列腕１３の第１の直列腕共振子Ｓ１が設けられた部分よりも第２の信号端子１２側の部分に接続されている。複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４の第１の直列腕共振子Ｓ１以外の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ４には、第１の直列腕共振子Ｓ１の共振周波数よりも高い共振周波数を有する直列腕共振子が含まれる。第１の直列腕共振子Ｓ１の共振周波数は、ｆＦ２と等しい。
2012090559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信周波数帯の中心周波数がｆＦ２である弾性波フィルタ装置であって、
アンテナに接続される第１の信号端子と、
第２の信号端子と、
前記第１の信号端子と前記第２の信号端子とを接続している直列腕と、
前記直列腕において直列に接続されている複数の直列腕共振子と、
前記直列腕とグラウンド電位とを接続している複数の並列腕と、
前記複数の並列腕のそれぞれに設けられている並列腕共振子と、
を備え、
前記複数の直列腕共振子は、最も前記第１の信号端子側に位置する第１の直列腕共振子を含み、
前記複数の並列腕は、前記直列腕の前記第１の直列腕共振子が設けられた部分よりも前記第２の信号端子側の部分に接続されており、
前記複数の直列腕共振子の前記第１の直列腕共振子以外の直列腕共振子には、前記第１の直列腕共振子の共振周波数よりも高い共振周波数を有する直列腕共振子が含まれ、
前記第１の直列腕共振子の共振周波数がｆＦ２と等しい、弾性波フィルタ装置。
【請求項２】
ＧＰＳ信号受信用のフィルタ装置である、請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項３】
送信周波数帯がΔｆＦ１である第１のフィルタ装置と、
受信周波数帯がΔｆＦ２である第２の弾性波フィルタ装置と、
送信周波数帯がΔｆＦ３である第３のフィルタ装置と、
を備え、
ΔｆＦ１＞ΔｆＦ２＞ΔｆＦ３であり、
ΔｆＦ２がΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最小値よりも大きく、ΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最大値よりも小さい通信機器であって、
第２の弾性波フィルタ装置が、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置により構成されている、通信機器。
【請求項４】
前記第１のフィルタ装置は、ＷＬＡＮ用のフィルタ装置である、請求項３に記載の通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波フィルタ装置及びそれを備えた通信機器に関する。特に、本発明は、ラダー型の弾性波フィルタ装置及びそれを備えた通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの移動体通信機器の高機能化に伴い、移動体通信用弾性波フィルタ装置に加え、例えば、ＧＰＳ用やＷＬＡＮ（地域無線ネットワーク）用などの弾性波フィルタ装置が通信機器に搭載されることが多くなっている。【０００３】
このような複数の弾性波フィルタ装置を有する通信機器では、弾性波フィルタ装置自身が有する非線形効果によって、一部の弾性波フィルタ装置に相互変調歪み（ＩＭＤ：Ｉｎｔｅｒ  Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）が発生し、フィルタ特性が劣化する。例えば、ある弾性波フィルタ装置の信号と、他の弾性波フィルタ装置の信号とが、アンテナを介して、さらに他の弾性波フィルタ装置に入力されることがある。この場合、さらに他の弾性波フィルタ装置において、ある弾性波フィルタ装置の信号の周波数と他の弾性波フィルタ装置の信号の周波数との和もしくは差の組み合わせによる周波数に、合成された信号が生じる。その合成信号の周波数が、さらに他の弾性波フィルタ装置の通過帯域内にあった場合、さらに他の弾性波フィルタ装置のフィルタ特性が劣化する。具体的には、ＷＬＡＮ用弾性波フィルタ装置と、ＧＰＳ用弾性波フィルタ装置と、ＵＭＴＳ−ＢＡＮＤ５，６，８またはＧＳＭ９００、ＧＳＭ８５０等の移動体通信用弾性波フィルタ装置を有する通信機器では、ＷＬＡＮ用弾性波フィルタ装置の信号（２４００〜２５００ＭＨｚ）と、移動体通信用弾性波フィルタ装置の信号（８００〜１０００ＭＨｚ）との差が、ＧＰＳ用弾性波フィルタ装置の信号の中心周波数（１５７５，４２ＭＨｚ）と一致するため、ＧＰＳ用弾性波フィルタ装置では、ＩＭＤによるフィルタ特性の劣化が生じる。【０００４】
ＩＭＤの発生を抑制する方法としては、例えば下記の特許文献１に記載されているように、最もアンテナ側に位置している直列腕共振子を複数に分割する方法が挙げられる。フィルタの非線形効果は入力される電力との相関が強い。そのため、高電力の負荷がかかるほど、非線形効果が大きくなるので、ＩＭＤが発生しやすくなる。最もアンテナ側に位置している直列腕共振子を複数に分割することで、その直列腕共振子の面積を大きくでき、単位面積あたりの消費電力を低くできる。その結果、ＩＭＤの発生を抑制することができる。【０００５】
また、ＩＭＤの発生を抑制する別の方法としては、例えば下記の特許文献２に記載されているように、送信・受信フィルタと、アンテナとの間に並列にキャパシタとインダクタとを接続する方法も挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８５９８９号公報
【特許文献２】特開２００７−３３６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、直列腕共振子を複数に分割したり、キャパシタとインダクタとを並列接続したりすると、弾性波フィルタ装置が大型化してしまうという問題がある。【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、その目的は、複数の弾性波フィルタ部を有する弾性波フィルタ装置において、大型化させることなくＩＭＤの発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る弾性波フィルタ装置は、受信周波数帯の中心周波数がｆＦ２である弾性波フィルタ装置である。本発明に係る弾性波フィルタ装置は、アンテナに接続される第１の信号端子と、第２の信号端子と、直列腕と、複数の直列腕共振子と、複数の並列腕と、並列腕共振子とを備えている。直列腕は、第１の信号端子と第２の信号端子とを接続している。複数の直列腕共振子は、直列腕において直列に接続されている。複数の並列腕は、直列腕とグラウンド電位とを接続している。並列腕共振子は、複数の並列腕のそれぞれに設けられている。複数の直列腕共振子は、最も第１の信号端子側に位置する第１の直列腕共振子を含む。複数の並列腕は、直列腕の第１の直列腕共振子が設けられた部分よりも第２の信号端子側の部分に接続されている。複数の直列腕共振子の第１の直列腕共振子以外の直列腕共振子には、第１の直列腕共振子の共振周波数よりも高い共振周波数を有する直列腕共振子が含まれる。第１の直列腕共振子の共振周波数は、ｆＦ２と等しい。【００１０】
なお、本発明において、「弾性波」には、弾性表面波及び弾性境界波が含まれるものとする。このため、本発明においては、弾性波フィルタ装置には、弾性表面波フィルタ装置及び弾性境界波フィルタ装置が含まれる。【００１１】
共振周波数と受信周波数とが等しいとは、共振周波数が受信周波数の±２Ｍｚの範囲内にあることをいう。【００１２】
本発明に係る弾性波フィルタ装置のある特定の局面では、弾性波フィルタ装置は、ＧＰＳ信号受信用のフィルタ装置である。【００１３】
本発明に係る通信機器は、送信周波数帯がΔｆＦ１である第１のフィルタ装置と、受信周波数帯がΔｆＦ２である第２の弾性波フィルタ装置と、送信周波数帯がΔｆＦ３である第３のフィルタ装置とを備えている。ΔｆＦ１＞ΔｆＦ２＞ΔｆＦ３である。ΔｆＦ２は、ΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最小値よりも大きく、ΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最大値よりも小さい。第２の弾性波フィルタ装置は、上記本発明に係る弾性波フィルタ装置により構成されている。【００１４】
本発明に係る通信機器のある特定の局面では、第１のフィルタ装置は、ＷＬＡＮ用のフィルタ装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、弾性波フィルタ装置を大型化させることなく、ＩＭＤの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る通信機器の模式図である。
【図２】図２は、第２の弾性波フィルタ装置の略図的回路図である。
【図３】図３は、弾性表面波共振子の略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す通信機器１を例に挙げて説明する。但し、通信機器１は単なる例示である。本発明は、通信機器１に何ら限定されない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る通信機器の模式図である。図２は、本実施形態における第２のフィルタ装置に使用される弾性波フィルタ装置の略図的回路図である。図１に示すように、通信機器１は、互いに異なるアンテナに接続された複数のフィルタ装置Ｆ１〜Ｆ３を備えている。フィルタ装置Ｆ１の送信周波数帯は、ΔｆＦ１である。フィルタ装置Ｆ２の受信周波数帯は、ΔｆＦ２である。フィルタ装置Ｆ３の送信周波数帯は、ΔｆＦ３である。ここで、ΔｆＦ１、ΔｆＦ２及びΔｆＦ３は、下記の条件（１）及び（２）を満たしている。
【００１９】
（１）  ΔｆＦ１＞ΔｆＦ２＞ΔｆＦ３
（２）  （ΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最小値）＜ΔｆＦ２＜（ΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最大値）
具体的には、本実施形態では、フィルタ装置Ｆ１は、ＷＲＡＮ用のフィルタ装置である。このため、フィルタ装置Ｆ１の送信周波数帯ΔｆＦ１は、２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚである。フィルタ装置Ｆ２は、ＧＰＳ信号受信用のフィルタ装置である。このため、フィルタ装置Ｆ２の受信周波数帯ΔｆＦ２は、１５７５．４２ＭＨｚ±１．０２３ＭＨｚの範囲である。弾性波フィルタ装置Ｆ３は、移動体通信用のフィルタ装置である。より具体的には、フィルタ装置Ｆ３は、ＢＡＮＤ５，６または８のフィルタ装置である。このため、フィルタ装置Ｆ３の送信周波数帯ΔｆＦ３は、８００〜１０００ＭＨｚである。
【００２０】
このように、本実施形態では、上記条件（１）及び（２）が満たされるため、弾性波フィルタ装置Ｆ１の送信周波数帯ΔｆＦ１と弾性波フィルタ装置Ｆ３の送信周波数帯ΔｆＦ３との差がフィルタ装置Ｆ２の受信周波数ｆＦ２に相当し得る。よって、フィルタ装置Ｆ２が非線形効果を有する弾性表面波フィルタや圧電薄膜共振器フィルタ等の弾性波フィルタ装置である場合、フィルタ装置Ｆ１の送信信号と、フィルタ装置Ｆ３の送信信号とが弾性波フィルタ装置Ｆ２に流入すると、弾性波フィルタ装置Ｆ２の受信周波数帯ΔｆＦ２内にＩＭＤが発生して、受信感度が劣化する虞がある。
【００２１】
フィルタ装置Ｆ１，Ｆ３はフィルタ装置Ｆ２と同じ、弾性波フィルタ装置でもよいが、誘電体フィルタ装置やＬＣフィルタ装置等の他のフィルタ装置であってもよい。
【００２２】
弾性波フィルタ装置Ｆ２は、図２に示すようなラダー型の回路構成を有する。弾性波フィルタ装置Ｆ２は、アンテナに接続される入力信号端子１１と、後段に回路に接続される出力信号端子１２とを有する。入力信号端子１１と出力信号端子１２とは、直列腕１３によって接続されている。直列腕１３においては、複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４が直列に接続されている。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４のなかで、直列腕共振子Ｓ１が最も入力信号端子側に配置されており、最もアンテナに近い。直列腕１３とグラウンド電位とは、複数の並列腕１４〜１６によって接続されている。複数の並列腕１４〜１６のそれぞれには、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３が接続されている。なお、本発明において、直列腕共振子、並列腕共振子は一つの共振子により構成されていてもよく、一つの共振子として機能する複数の共振子により構成されていてもよい。
【００２３】
複数の並列腕１４〜１６は、直列腕共振子Ｓ１が接続されている部分よりも出力信号端子１２側の部分に接続されている。すなわち、直列腕１３の直列腕共振子Ｓ１が接続されている部分よりも入力信号端子１１側には、並列腕は接続されていない。
【００２４】
本実施形態において、直列腕共振子や並列腕共振子を構成している共振子は、図３に示す弾性表面波共振子２０により構成されている。弾性表面波共振子２０は、圧電基板２１と、圧電基板２１の上に形成されたＩＤＴ電極２２と、ＩＤＴ電極２２の両側にそれぞれ形成された、図示しない２つの反射器を備えている。圧電基板２１は、例えば、ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，または水晶により形成することができる。ＩＤＴ電極２２は、例えば、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＰｄからなる群から選ばれた金属、もしくは、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＰｄからなる群から選ばれた一種以上の金属を含む合金により形成することができる。ＩＤＴ電極２２は、上記金属や合金からなる複数の導電膜の積層体によっても構成することができる。
【００２５】
複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４のうち、直列腕共振子Ｓ１以外の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ４は、直列腕共振子Ｓ１の共振周波数よりも高い共振周波数を有している。ラダー型の回路構成の基本設計では、直列腕共振子の共振周波数及び並列腕共振子の反共振周波数を通過帯域の中心周波数と一致させる。しかし、実際には、基本設計だけで要求される減衰量の大きさや通過帯域の広さは実現できない。そこで、直列腕共振子の共振周波数または並列腕共振子の反共振周波数を通過帯域の中心周波数から外すことにより、所望のフィルタ特性を得ている。本実施形態においても、直列腕共振子Ｓ１以外の直列腕共振子Ｓ２〜Ｓ４は通過帯域の中心周波数より高い共振周波数を有している。これにより、通過帯域の高域側近傍における減衰量の増大が図られている。
【００２６】
本実施形態では、最もアンテナに近い直列腕共振子Ｓ１の共振周波数が、弾性波フィルタ装置Ｆ２の受信周波数帯の中心周波数ｆＦ２と等しい。このため、中心周波数ｆＦ２で直列腕共振子Ｓ１のインピーダンスが最も小さくなるため、消費電力が低減されている。従って、中心周波数ｆＦ２付近では、ＩＭＤの発生が抑制されている。
【００２７】
例えば、直列腕共振子が弾性表面波共振子であった場合、ＩＤＴ電極を複数に分割することによりＩＤＴ電極の単位面積あたりの消費電力を低下させることも考えられる。しかしながら、直列腕共振子を例えば２つに分割すると、直列腕共振子の面積が４倍になってしまう。このため、弾性波フィルタ装置が大型化してしまう。また、ＩＭＤの発生を抑制するためのインダクタやキャパシタを設けた場合も弾性波フィルタ装置が大型化してしまう。
【００２８】
それに対して、本実施形態では、直列腕共振子Ｓ１の共振周波数を弾性波フィルタ装置Ｆ２の受信周波数ｆＦ２と一致させることによりＩＤＴ電極の単位面積あたりの消費電力を低下させている。このため、直列腕共振子Ｓ１を分割する必要は必ずしもない。また、ＩＭＤ抑制用のインダクタやキャパシタを設ける必要は必ずしもない。従って、弾性波フィルタ装置Ｆ２を大型化させることなくＩＭＤの発生を効果的に抑制することができる。
【００２９】
以下、この効果を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
実施例１の弾性波フィルタ装置Ｆ２は、上記実施形態と同様に、図２に示す回路構成を有しており、共振子Ｓ１〜Ｓ４、Ｐ１〜Ｐ３は弾性表面波共振子である。共振子Ｓ１〜Ｓ４、Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ電極は、以下の設計パラメータで作製した。
【００３１】
（実施例１の設計パラメータ）
直列腕共振子のＩＤＴ電極の交差幅：
Ｓ１：３０μｍ、Ｓ２：３０μｍ、Ｓ３：３０μｍ、Ｓ４：１７４μｍ
並列腕共振子のＩＤＴ電極の交差幅：
Ｐ１：１６１μｍ、Ｐ２：１３８μｍ、Ｐ３：１７５μｍ
直列腕共振子のＩＤＴ電極の対数：
Ｓ１：７１対、Ｓ２：４３対、Ｓ３：４３対、Ｓ４：１１０対
並列腕共振子のＩＤＴ電極の対数：
Ｐ１：７２対、Ｐ２：７３対、Ｐ３：６８対
直列腕共振子のＩＤＴ電極の波長：
Ｓ１：２．４５３μｍ、Ｓ２：２．４４４μｍ、Ｓ３：２．４４６μｍ、
Ｓ４：２．４３８μｍ
並列腕共振子のＩＤＴ電極の波長：
Ｐ１：２．５３０μｍ、Ｐ２：２．５３４μｍ、Ｐ３：２．５３５μｍ
直列腕共振子のＩＤＴ電極のデューティ比：
Ｓ１：０．６、Ｓ２：０．６、Ｓ３：０．６μｍ、Ｓ４：０．６μｍ
並列腕共振子のＩＤＴ電極のデューティ比：
Ｐ１：０．７μｍ、Ｐ２：０．７μｍ、Ｐ３：０．７μｍ
実施例１では、直列腕共振子Ｓ１の共振周波数がＧＰＳの受信周波数帯の中心周波数と一致する１５７５．４２ＭＨｚに設定されている。他の直列腕共振子の共振周波数は、Ｓ２が１５８１．１０ＭＨｚであり、Ｓ３が１５８０.００ＭＨｚであり、Ｓ３が１５７９．３０ＭＨｚである。そして、直列腕共振子Ｓ１の共振周波数を１ＭＨｚずつ変化させ、ＩＭＤを測定した。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2012090559.tif 000003
【００３３】
表１から、直列腕共振子Ｓ１の共振周波数がＧＰＳの受信周波数帯の中心周波数である１５７５．４２ＭＨｚに近いほど、ＩＭＤの発生が抑制できていることがわかる。具体的には、１５７５．４２ＭＨｚ±２ＭＨｚの範囲でＩＭＤは−９１ｄＢｍ以下となり、ＩＭＤの発生を抑制できている。さらに、１５７５．４２ＭＨｚ±１ＭＨｚの範囲では、ＩＭＤは−９２ｄＢｍ以下となり、直列腕共振子Ｓ１の共振周波数を１５７５．４２ＭＨｚとして場合と同等に、ＩＭＤの発生を抑制できている。
【００３４】
なお、上記実施例１では、弾性波フィルタ装置が弾性表面波フィルタ装置である例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明に係る弾性波フィルタ装置は、弾性境界波フィルタ装置やバルク弾性波フィルタ装置であってもよい。本発明に係る通信機器は、弾性表面波を利用した通信機器であってもよいし、弾性境界波を利用した通信機器であってもよいし、バルク弾性波を利用した通信機器であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…通信機器
１１…第１の信号端子
１２…第２の信号端子
１３…直列腕
１４〜１６…並列腕
Ｆ１〜Ｆ３…弾性波フィルタ装置
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ４…直列腕共振子
【図１】
2012090559.tif 000004
【図２】
2012090559.tif 000005
【図３】
2012090559.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月18日(2013.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信周波数帯の中心周波数がｆＦ２である弾性波フィルタ装置であって、
アンテナに接続される第１の信号端子と、
第２の信号端子と、
前記第１の信号端子と前記第２の信号端子とを接続している直列腕と、
前記直列腕において直列に接続されている複数の直列腕共振子と、
前記直列腕とグラウンド電位とを接続している複数の並列腕と、
前記複数の並列腕のそれぞれに設けられている並列腕共振子と、
を備え、
前記複数の直列腕共振子は、最も前記第１の信号端子側に位置する第１の直列腕共振子を含み、
前記複数の並列腕は、前記直列腕の前記第１の直列腕共振子が設けられた部分よりも前記第２の信号端子側の部分に接続されており、
前記複数の直列腕共振子の前記第１の直列腕共振子以外の直列腕共振子には、前記第１の直列腕共振子の共振周波数よりも高い共振周波数を有する直列腕共振子が含まれ、
前記第１の直列腕共振子の共振周波数がｆＦ２と等しい、弾性波フィルタ装置。
【請求項２】
前記複数の直列腕共振子の前記第１の直列腕共振子以外の全ての前記直列腕共振子は、前記第１の直列腕共振子の共振周波数よりも高い共振周波数を有する、請求項１に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項３】
ＧＰＳ信号受信用のフィルタ装置である、請求項１または２に記載の弾性波フィルタ装置。
【請求項４】
送信周波数帯がΔｆＦ１である第１のフィルタ装置と、
受信周波数帯がΔｆＦ２である第２の弾性波フィルタ装置と、
送信周波数帯がΔｆＦ３である第３のフィルタ装置と、
を備え、
ΔｆＦ１＞ΔｆＦ２＞ΔｆＦ３であり、
ΔｆＦ２がΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最小値よりも大きく、ΔｆＦ１とΔｆＦ３との差の最大値よりも小さい通信機器であって、
第２の弾性波フィルタ装置が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波フィルタ装置により構成されている、通信機器。
【請求項５】
前記第１のフィルタ装置は、ＷＬＡＮ用のフィルタ装置である、請求項４に記載の通信機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る弾性波フィルタ装置のある特定の局面では、前記複数の直列腕共振子の前記第１の直列腕共振子以外の全ての前記直列腕共振子は、前記第１の直列腕共振子の共振周波数よりも高い共振周波数を有する。
また、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、弾性波フィルタ装置は、ＧＰＳ信号受信用のフィルタ装置である。
【国際調査報告】
2012090559.tif 000007
2012090559.tif 000008
2012090559.tif 000009
2012090559.tif 000010