(57)【要約】  高い方の周波数帯域を通過帯域とする帯域通過型フィルタへのセザワ波の応答による悪影響を効果的に抑制することができる、複合フィルタ装置を提供する。  キャリアアグリゲーションで用いられ、アンテナ共通端子１４に接続されており、第１の通過帯域を有する第１の帯域通過型フィルタ２と、第１の通過帯域よりも周波数が高い第２の通過帯域を有する第２の帯域通過型フィルタ３とを備え、第１の帯域通過型フィルタ２が、ＬｉＮｂＯ３基板と、ＬｉＮｂＯ３基板上において、第１の帯域通過型フィルタ２を構成しているＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、第１の帯域通過型フィルタ２は、少なくとも１以上の弾性波共振子で構成されており、ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、弾性波共振子におけるセザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である、複合フィルタ装置１。
2017159409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアアグリゲーションで用いられる複合フィルタ装置であって、
アンテナに接続されるアンテナ共通端子と、
前記アンテナ共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、
前記アンテナ共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１の帯域通過型フィルタは、ＬｉＮｂＯ３基板と、
前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられており、前記第１の帯域通過型フィルタを構成しているＩＤＴ電極と、
前記ＬｉＮｂＯ３基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、
前記第１の帯域通過型フィルタは、少なくとも１以上の弾性波共振子で構成されており、
前記ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、前記弾性波共振子における、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である、複合フィルタ装置。
【請求項２】
前記第１の帯域通過型フィルタが、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り、
前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうちの少なくとも１つが前記弾性波共振子からなる、請求項１に記載の複合フィルタ装置。
【請求項３】
前記直列腕共振子のうちの少なくとも１つが前記弾性波共振子からなる、請求項２に記載の複合フィルタ装置。
【請求項４】
前記ラダー型フィルタが前記アンテナ共通端子に接続されており、前記アンテナ共通端子に最も近い前記直列腕共振子が前記弾性波共振子からなる、請求項２又は３に記載の複合フィルタ装置。
【請求項５】
前記第１の帯域通過型フィルタは、前記ラダー型フィルタに接続されている縦結合共振子型弾性波フィルタをさらに有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項６】
前記縦結合共振子型弾性波フィルタが、前記ラダー型フィルタの前記アンテナ共通端子とは逆の側に接続されている、請求項５に記載の複合フィルタ装置。
【請求項７】
前記第１の帯域通過型フィルタが、前記弾性波共振子としての縦結合共振子型弾性波フィルタの前記ラダー型フィルタとは逆の側に接続されている他のラダー型フィルタをさらに有する、請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記第１の帯域通過型フィルタの、前記アンテナ共通端子とは逆の側に、第３の帯域通過型フィルタがさらに接続されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項９】
前記第１の帯域通過型フィルタが、前記弾性波共振子としての縦結合共振子型弾性波フィルタを有する、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記ＩＤＴ電極が、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＭｏのうち一種の金属を主体とする第１の金属膜を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１１】
前記第１の金属膜上に積層されており、前記第１の金属膜より電気抵抗が低い、第２の金属膜を有する、請求項１０に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１２】
前記第２の金属膜が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる、請求項１１に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１３】
前記第１の帯域通過型フィルタと、前記第２の帯域通過型フィルタとが、同一の圧電基板上に形成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１４】
キャリアアグリゲーションで用いられる複合フィルタ装置であって、アンテナに接続されるアンテナ共通端子と、
前記アンテナ共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、
前記アンテナ共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１の帯域通過型フィルタは、前記第１の通過帯域を構成しているフィルタ部と、前記フィルタ部の前記アンテナ共通端子側に接続されている弾性波共振子とを有し、前記フィルタ部及び前記弾性波共振子は、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられているＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、
前記弾性波共振子は、前記ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、該弾性波共振子における、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である、複合フィルタ装置。
【請求項１５】
前記アンテナ共通端子に接続されている複数のデュプレクサを有し、前記各デュプレクサが、受信フィルタ及び送信フィルタを有し、前記第１及び第２の帯域通過型フィルタが、前記複数のデュプレクサの内のいずれかの送信フィルタまたは受信フィルタである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬｉＮｂＯ３基板上にＩＤＴ電極が設けられており、レイリー波を利用している複合フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１に記載のデュプレクサでは、アンテナ端子に、送信フィルタ及び受信フィルタが接続されている。送信フィルタは、ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用している。この送信フィルタは、複数の弾性波共振子を有するラダー型フィルタからなる。各弾性波共振子のＩＤＴ電極を覆うように、ＳｉＯ２膜が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、携帯電話などにおいては、キャリアアグリゲーションシステムが用いられてきている。キャリアアグリゲーションシステムでは、周波数帯域が異なる少なくとも２つの帯域通過型フィルタが、共通のアンテナ端子に接続されている。【０００５】
特許文献１に記載のようなレイリー波を利用した従来の帯域通過型フィルタをデュプレクサとして使用する場合には問題とならない。しかしながら、特許文献１に記載のようなレイリー波を利用した従来の帯域通過型フィルタを、上記キャリアアグリゲーションシステムなどに用いた場合、レイリー波の高次モードであるセザワ波がレイリー波の周波数のおよそ１．２倍の周波数付近に出現する。このセザワ波の応答が不要波となって、周波数帯域が高い方の帯域通過型フィルタに悪影響を与える可能性があった。【０００６】
本発明の目的は、高い方の周波数帯域を通過帯域とする帯域通過型フィルタへのセザワ波の応答による悪影響を効果的に抑制することができる、複合フィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る複合フィルタ装置は、キャリアアグリゲーションで用いられる複合フィルタ装置であって、アンテナに接続されるアンテナ共通端子と、前記アンテナ共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、前記アンテナ共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、を備え、前記第１の帯域通過型フィルタは、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられており、前記第１の帯域通過型フィルタを構成しているＩＤＴ電極と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、前記第１の帯域通過型フィルタは、少なくとも１以上の弾性波共振子で構成されており、前記ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、前記弾性波共振子における、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である。【０００８】
本発明に係る複合フィルタ装置のある特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタが、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り、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうちの少なくとも１つが前記弾性波共振子からなる。【０００９】
本発明に係る複合フィルタ装置のある特定の局面では、前記直列腕共振子のうちの少なくとも１つが前記弾性波共振子からなる。【００１０】
本発明に係る複合フィルタ装置の別の特定の局面によれば、前記ラダー型フィルタが前記アンテナ共通端子に接続されており、前記アンテナ共通端子に最も近い前記直列腕共振子が前記弾性波共振子からなる。【００１１】
本発明に係る複合フィルタ装置の他の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタは、前記ラダー型フィルタに接続されている縦結合共振子型弾性波フィルタをさらに有する。【００１２】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記縦結合共振子型弾性波フィルタが、前記ラダー型フィルタの前記アンテナ共通端子とは逆の側に接続されている。【００１３】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタは、前記弾性波共振子としての前記縦結合共振子型弾性波フィルタの前記ラダー型フィルタとは逆の側に接続されている他のラダー型フィルタをさらに有する。【００１４】
本発明に係る複合フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタの、前記アンテナ共通端子とは逆の側に、第３の通過帯域を有する、第３の帯域通過型フィルタがさらに接続されている。【００１５】
本発明に係る複合フィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタが、前記弾性波共振子としての縦結合共振子型弾性波フィルタを有する。【００１６】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＭｏのうち一種の金属を主体とする第１の金属膜を有する。【００１７】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の金属膜上に積層されており、前記第１の金属膜より電気抵抗が低い、第２の金属膜を有する。【００１８】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第２の金属膜が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる。【００１９】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の帯域通過型フィルタと、前記第２の帯域通過型フィルタとが、同一の圧電基板上に形成されている。【００２０】
本発明に係る複合フィルタ装置の他の広い局面によれば、キャリアアグリゲーションで用いられる複合フィルタ装置であって、アンテナに接続されるアンテナ共通端子と、前記アンテナ共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、前記アンテナ共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、を備え、前記第１の帯域通過型フィルタは、前記第１の通過帯域を構成しているフィルタ部と、前記フィルタ部の前記アンテナ共通端子側に接続されている弾性波共振子とを有し、前記フィルタ部及び前記弾性波共振子は、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられているＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、前記弾性波共振子は、前記ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、該弾性波共振子における、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である、複合フィルタ装置が提供される。【００２１】
本発明に係る複合フィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記アンテナ共通端子に接続されている複数のデュプレクサを有し、前記各デュプレクサが、受信フィルタ及び送信フィルタを有し、前記第１及び第２の帯域通過型フィルタが、前記複数のデュプレクサの内のいずれかの送信フィルタまたは受信フィルタである。この場合には、例えばキャリアアグリゲーション用複合フィルタ装置において、第１の帯域通過型フィルタの減衰特性において、セザワ波の影響を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る複合フィルタ装置によれば、高い方の周波数帯域を通過帯域とする帯域通過型フィルタへのセザワ波の応答による悪影響を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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を示す回路図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態で用いられている弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図及び該弾性波共振子のＬｉＮｂＯ３基板の主面に対して速い横波の伝搬する深さ方向角度ψ（°）を説明するための模式的部分切欠正面断面図である。
【図３】図３は、速い横波の基板深さ方向角度ψ（°）と、速い横波音速との関係を示す図である。
【図４】図４は、速い横波の基板平面方向に沿う音速の逆数１／ＶＸと、基板深さ方向に沿う音速の逆数１／ＶＹとの関係を示す図である。
【図５】図５は、ＬｉＮｂＯ３基板のオイラー角（０°，θ，ψ）におけるθを１８°、２８°、３８°、４５°、５０°、５８°と変化させた場合の、基板平面方向に沿う音速の逆数１／ＶＸと、基板深さ方向に沿う音速の逆数１／ＶＹとの関係を示す図である。
【図６】図６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７】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反射特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態としての複合フィルタ装置の略図的回路図である。
【図９】図９は、本発明の複合フィルタ装置におけるＩＤＴ電極の変形例を説明するための略図的部分正面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の複合フィルタ装置に用いられる弾性波共振子の一実施例の位相特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態としての複合フィルタ装置の略図的回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。本実施形態の複合フィルタ装置１は、キャリアアグリゲーションシステムに用いられるものである。
【００２７】
図１に示すように、複合フィルタ装置１は、第１〜第４の帯域通過型フィルタ２〜５を有する。図１では、第３，第４の帯域通過型フィルタ４，５をブロックで略図的に示す。第１〜第４の帯域通過型フィルタ２〜５は、複数のキャリア、すなわち通信方式に対応するために設けられている。
【００２８】
複合フィルタ装置１は、第１の帯域通過型フィルタとしての第１の帯域通過型フィルタ２と、第２の帯域通過型フィルタとしての第２の帯域通過型フィルタ３とを有する。複合フィルタ装置１は、アンテナ端子１１を有する。アンテナ端子１１に、アンテナ共通端子１４が接続されている。アンテナ共通端子１４と基準電位との間にインピーダンス整合用インダクタＬが接続されている。
【００２９】
第１〜第４の帯域通過型フィルタ２〜５のうち、第１の帯域通過型フィルタ２は、あるＢａｎｄの受信フィルタを構成しており、第２の帯域通過型フィルタ３は、第１の帯域通過型フィルタ２とは異なるＢａｎｄの受信フィルタを構成している。第１の帯域通過型フィルタ２としての受信フィルタの通過帯域よりも、第２の帯域通過型フィルタ３である受信フィルタの通過帯域が高くされている。第３，第４の帯域通過型フィルタ４，５は、第１の帯域通過型フィルタ２と第２の帯域通過型フィルタ３のどちらとも異なるＢａｎｄの受信フィルタである。
【００３０】
アンテナ共通端子１４と受信端子１２との間に第１の帯域通過型フィルタ２が接続されている。アンテナ共通端子１４と受信端子１３との間に第２の帯域通過型フィルタ３が接続されている。
【００３１】
なお、第１の帯域通過型フィルタ２の通過帯域よりも、第２の帯域通過型フィルタ３の通過帯域が高周波数側にある。
【００３２】
本実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ２は、複数の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６と、複数の並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３とを有する。複数の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び複数の並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３は、いずれも、弾性波共振子からなる。直列腕共振子Ｓ１１を代表して、上記特定の弾性波共振子の構造を説明する。第１の帯域通過型フィルタ２は、ＬｉＮｂＯ３基板上にＩＤＴ電極及びＳｉＯ２膜を積層した構造を有する。ＬｉＮｂＯ３基板上を伝搬するレイリー波が利用されている。
【００３３】
本実施形態の特徴は、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３が、以下に述べる特定の弾性波共振子からなることにあり、それによってセザワ波の影響が効果的に抑制されている。これを、より詳細に説明する。
【００３４】
図２（ａ）は、第１の帯域通過型フィルタ２の直列腕共振子Ｓ１１を構成している弾性波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。図２（ａ）に示すように、ＩＤＴ電極２１の弾性波伝搬方向両側に反射器２２，２３が設けられている。それによって、１ポート型弾性波共振子が構成されている。
【００３５】
図２（ｂ）は、１ポート型弾性波共振子におけるＬｉＮｂＯ３基板を伝搬する速い横波の深さ方向角度ψを説明するための模式的部分切欠正面断面図である。図２（ｂ）に示すように、ＬｉＮｂＯ３基板２４上にＩＤＴ電極２５が設けられている。ＩＤＴ電極２５を覆うようにＳｉＯ２膜２６が積層されている。ＳｉＯ２膜２６を積層することにより、周波数温度係数の絶対値を小さくすることができる。
【００３６】
そして、ＩＤＴ電極２５に交流電圧を印加すると、レイリー波などの弾性波が励振される。この場合、レイリー波だけでなく、その高次モードであるセザワ波も励振されることになる。他方、速い横波も励振される。速い横波すなわちバルク波は、ＬｉＮｂＯ３基板２４の主面２４ａからＬｉＮｂＯ３基板２４内に向かって伝搬する。ここで、速い横波のＬｉＮｂＯ３基板２４の主面２４ａに対する深さ方向角度ψを図２（ｂ）に示すように定義する。すなわち、速い横波が矢印方向に伝搬する場合、その深さ方向角度ψは、速い横波の進行方向と、ＬｉＮｂＯ３基板２４の主面２４ａとの間の角度となる。図３は、速い横波の上記基板深さ方向角度ψと、速い横波音速との関係を示す図である。図３から明らかなように、速い横波音速は、基板深さ方向角度ψが０°付近で速くなっている。さらに、速い横波音速は、基板深さ方向角度ψが０°から４０°に向かうにつれ、遅くなっている。
【００３７】
図３で示した深さ方向角度ψと、速い横波音速との関係に基づき、速い横波音速の逆音速面を計算した。図４に、この逆音速面の計算結果を示す。図２(ｂ)に示すように、ＬｉＮｂＯ３基板２４の主面２４ａにおいて、弾性波が励振される方向をＸとし、ＬｉＮｂＯ３基板２４の深さ方向をＹとする。図４の横軸は、上記基板平面方向において基板平面方向に沿う音速の逆数１／ＶＸを示し、縦軸は、上記基板の深さ方向に沿う音速の逆数１／ＶＹを示す。ここで、１／ＶＸおよび１／ＶＹは、図３で示した速い横波音速Ｖの逆数１／Ｖと、上記深さ方向角度ψとにより求められる。すなわち、（１／Ｖ）及びψにより、下記の１／ＶＸ及び１／ＶＹが求められる。
【００３８】
１／ＶＸ＝（１／Ｖ）×ｃｏｓψ°
【００３９】
１／ＶＹ＝（１／Ｖ）×ｓｉｎψ°
【００４０】
上記１／ＶＸが上記速い横波の上記主面２４ａ方向の音速の逆数となり、１／ＶＹが、主面２４ａに直交する方向の音速の逆数となる。上記１／ＶＸ及び１／ＶＹをそれぞれＸ座標、Ｙ座標とすることにより、図４に示すように、逆音速面を描くことができる。図４から明らかなように、オイラー角（０°，４６．５°，ψ）では、速い横波の逆音速面は円形とはなっておらず、そのため、ψ＝１９°のときに主面２４ａに沿う方向の音速の逆数１／ＶＸが最も大きくなっている。すなわちψ＝１９°のときに主面２４ａに沿う方向の音速が最も遅くなる。このことから、セザワ波が速い横波にカットオフされるのは、ψ＝１９°のときの音速の基板平面方向成分の音速よりもセザワ波音速が速くなる場合であることがわかった。そしてそのカットオフが生じる音速ＶＸは、ψ＝１９°のときの速い横波音速Ｖが４３９０．２ｍ／秒であることから、
１／ＶＸ＝（１／Ｖ）×ｃｏｓ１９°＝（１／４３９０．２）×ｃｏｓ１９°  =  １／４６４３．２。
【００４１】
従って、
ＶＸ＝４６４３．２
となる。つまり、セザワ波による不要波のレスポンスを効率的に抑制し得るためには、セザワ波の音速Ｖｓを４６４３．２  ｍ／秒より速くすれば良いことがわかった。
【００４２】
図５は、オイラー角（０°，θ，ψ）のθを、１８°、２８°、３８°、４５°、５０°または５８°とした場合の逆音速面を示す図である。図５から明らかなように、オイラー角のθを１８°〜５８°の間で変化させたとしても、いずれのオイラー角においても、逆音速面の形状は円形になっていない。また、いずれのオイラー角においても、深さ方向角度ψが１９°の場合にピークを有する形状となっていることがわかる。従って、θが１８°〜５８°の間のいずれのθでも、ψ＝１９°のときの速い横波の主面２４ａに沿う方向の音速ＶＸよりもセザワ波の音速Ｖｓが速くなったときに、セザワ波がＬｉＮｂＯ３基板へ漏洩することがわかる。つまり、θ＝１８°〜５８°の範囲では、セザワ波の音速を、基板の速い横波の、深さ方向に最も遅い音速以上とすることで効率的にセザワ波によるスプリアスを抑制し得る。
【００４３】
従って、θ＝１８°〜５８°の範囲のどのオイラー角のＬｉＮｂＯ３を用いた場合でも、弾性波共振子におけるセザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上とすることにより、本発明に従って、セザワ波の影響を効果的に抑制することができる。
【００４４】
上記実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ２において、複数の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３が、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒よりも速い弾性波共振子からなる。よって、第１の帯域通過型フィルタ２において、セザワ波の応答の影響を効果的に抑制し得ることがわかる。このように、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３の全てが、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒よりも高い弾性波共振子からなることが望ましい。もっとも、直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３のうちの少なくとも１個が、上記セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒よりも高い弾性波共振子により構成されておれば、本発明に従って、セザワ波の影響を効果的に抑制することは可能である。
【００４５】
なお、セザワ波が複数の周波数位置に応答を有する場合、あるいはセザワ波の応答がある周波数域を有する場合には、セザワ波の応答の周波数は、複合フィルタ装置の入力端子側の反射特性が最大になる周波数とする。
【００４６】
他方、アンテナ共通端子１４及びアンテナ端子１１に最も近い直列腕共振子Ｓ１６が、上記のように、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上であることが望ましい。これは、複合フィルタ装置１においては、アンテナ共通端子１４及びアンテナ端子１１に、第１の帯域通過型フィルタ２と、第２の帯域通過型フィルタ３とが共通接続されている。従って、束ねたときの相手帯域への影響が最も大きいアンテナ共通端子１４やアンテナ端子１１に最も近い直列腕共振子Ｓ１６において、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上であることが効果的である。それによって、第２の帯域通過型フィルタ３への影響や、第２の帯域通過型フィルタ３から第１の帯域通過型フィルタ２への影響を効果的に抑制することができる。
【００４７】
図１に示すように、第２の帯域通過型フィルタ３では、５ＩＤＴ型の弾性波フィルタ部６ａ，６ｂを有する縦結合共振子型弾性波フィルタ６が用いられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ６は、ラダー型フィルタ９のアンテナ共通端子１４とは反対側に接続されている。ラダー型フィルタ９は、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を有する。
【００４８】
第２の帯域通過型フィルタ３においても、好ましくは、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上であることが望ましい。すなわち、縦結合共振子型弾性波フィルタ６及び直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２の少なくとも１つにおいて、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上であることが望ましい。好ましくは、アンテナ共通端子１４に最も近い直列腕共振子Ｓ１において、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上であることが望ましい。
【００４９】
また、第２の帯域通過型フィルタ３は、上記縦結合共振子型弾性波フィルタ６のみを有していてもよい。本発明においては、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である弾性波共振子は、弾性表面波共振子だけでなく、縦結合共振子型弾性波フィルタをも含むものとする。従って、本発明の複合フィルタ装置における第１の帯域通過型フィルタは、縦結合共振子型弾性波フィルタのみを有するものであってもよい。また、図１に示す複合フィルタ装置１では、第２の帯域通過型フィルタ３よりも、さらに通過帯域が高い第３の帯域通過型フィルタ４がアンテナ共通端子１４に接続されている。従って、この第２の帯域通過型フィルタ３と第３の帯域通過型フィルタ４との間において、第２の帯域通過型フィルタ３における弾性波共振子において、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上とされることが好ましい。それによって、第２の帯域通過型フィルタ３から第３の帯域通過型フィルタ４への影響を効果的に抑制することができる。すなわち、キャリアアグリゲーションシステムなどに用いられる、３以上の帯域通過型フィルタを有する複合フィルタ装置１においては、好ましくは、帯域通過型フィルタを構成している弾性波共振子のセザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上とすることが望ましい。
【００５０】
なお、本発明においては、複数の弾性波共振子を有する帯域通過型フィルタの場合には、少なくとも１つの弾性波共振子において、上記セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上であればよい。また、上記のように、縦結合共振子型弾性波フィルタの場合には、縦結合共振子型弾性波フィルタにおいて、セザワ波の音速は４６４３．２ｍ／秒以上であればよい。
【００５１】
ところで、上記セザワ波の音速Ｖｓは、弾性波共振子や縦結合共振子型弾性波フィルタにおけるＩＤＴ電極の電極指ピッチで定まる波長λと、セザワ波の周波数Ｆｓによって、Ｖｓ＝λ×Ｆｓとして決定することができる。ここで、電極指ピッチで定まる波長λは、ＩＤＴ電極の電極指ピッチが当該ＩＤＴ電極の全体にわたり一定でない場合には、最も大きな電極指ピッチにおける波長をλとすればよい。
【００５２】
なお、上記第１の実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ２の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６を構成している弾性波共振子において、セザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上としたが、本発明は、様々な帯域通過型のフィルタ装置に適用することができる。
【００５３】
図６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。複合フィルタ装置３１は、アンテナ共通端子３２を有する。アンテナ共通端子３２に、第１の帯域通過型フィルタ３１Ａ、第２の帯域通過型フィルタ３１Ｂ及び第３の帯域通過型フィルタ３１Ｃが接続されている。第１の帯域通過型フィルタ３１Ａは、Ｂａｎｄ３の受信フィルタである。第１の帯域通過型フィルタ３１Ａでは、アンテナ共通端子３２と受信端子３３との間に、縦結合共振子型弾性波フィルタ３４が接続されている。縦結合共振子型弾性波フィルタ３４とアンテナ共通端子３２との間に、ラダー型フィルタ３５が接続されている。ラダー型フィルタ３５は、直列腕共振子Ｓ３１，Ｓ３２と並列腕共振子Ｐ３１とを有する。第１の帯域通過型フィルタ３１Ａでは、縦結合共振子型弾性波フィルタ３４と、ラダー型フィルタ３５とにより通過帯域が構成されている。また、縦結合共振子型弾性波フィルタ３４と受信端子３３との間に、直列腕共振子Ｓ３３及び並列腕共振子Ｐ３２が設けられている。この直列腕共振子Ｓ３３及び並列腕共振子Ｐ３２により、通過帯域の調整が図られている。
【００５４】
このような複合フィルタ装置３１の反射特性を図７に示す。この複合フィルタ装置３１における第１の帯域通過型フィルタ３１ＡはＢａｎｄ３の受信フィルタであり、Ａで示す部分が通過帯域である。また、Ｂで示す帯域が高次モードの帯域である。図７においては、直列腕共振子Ｓ３３及び並列腕共振子Ｐ３２において、高次モードの音速を、４５２６．８ｍ／秒、４６３５．４ｍ／秒、４６５６．９４５ｍ／秒または４６５５．６４６ｍ／秒とした場合の反射特性が示されている。
【００５５】
図７から明らかなように、高次モードの音速が４６５６．９４５ｍ／秒や４６５５．６４６ｍ／秒と、４６４３．２ｍ／秒以上とされている場合、高次モードが生じる帯域において、縦結合共振子型弾性波フィルタにおける応答がほとんど現れていない。
【００５６】
もっとも、好ましくは、上記直列腕共振子Ｓ３１，Ｓ３２による応答や並列腕共振子Ｐ３１による応答も抑制することが望ましい。従って、その場合には、直列腕共振子Ｓ３１，Ｓ３２及び並列腕共振子Ｐ３１においても、セザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上とすることが望ましい。
【００５７】
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略図的回路図である。複合フィルタ装置５１は、キャリアアグリゲーション用複合フィルタ装置である。この複合フィルタ装置５１は、共通端子としてのアンテナ端子５２を有する。アンテナ端子５２に、複数のデュプレクサ５３〜５７が接続されている。各デュプレクサ５３〜５７は、それぞれ、送信フィルタ５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａと、受信フィルタ５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂとを有する。このような複合フィルタ装置５１においても、いずれかの送信フィルタ５３ａ〜５７ａを本発明に従って、第１の帯域通過型フィルタとし、残りの送信フィルタまたは受信フィルタのうち少なくとも１つを本発明の第２の帯域通過型フィルタとしてもよい。すなわち、共通端子であるアンテナ端子５２に接続されている複数の帯域通過型フィルタのいずれか１つを第１の帯域通過型フィルタとし、他の帯域通過型フィルタのうちの少なくとも１つを第２の帯域通過型フィルタとしてもよい。それによって第１の帯域通過型フィルタにおけるセザワ波による応答を抑制することができ、第１の帯域通過型フィルタと共通接続している第２の帯域通過型フィルタにおいても、セザワ波による応答の影響を効果的に抑制することができる。
【００５８】
また、図１１に示す第４の実施形態のように、第１の帯域通過型フィルタ２は、フィルタ部２Ａと、フィルタ部２Ａのアンテナ共通端子側に接続されている弾性波共振子４２とを有していてもよい。ここでは、フィルタ部２Ａは、直列腕共振子Ｓ４１，Ｓ４２及び並列腕共振子Ｐ４１，Ｐ４２を有するラダー型フィルタである。このフィルタ部２Ａが、第１の通過帯域を構成している。弾性波共振子４２は、第１の通過帯域を構成するものではない共振子である。フィルタ部２Ａ及び弾性波共振子４２は、第１〜第３の実施形態と同様に、ＬｉＮｂＯ３基板と、ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられたＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備える。このような積層構造を有する弾性波共振子により、直列腕共振子Ｓ４１，Ｓ４２及び並列腕共振子Ｐ４１，Ｐ４２が構成されている。弾性波共振子４２も同様の積層構造を有する。もっとも、フィルタ部２Ａは、他の構造を有するものであってもよい。
【００５９】
他方、弾性波共振子４２は、ＬｉＮｂＯ３基板、ＩＤＴ電極及び酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜の積層構造を有するだけでなく、レイリー波を利用しており、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上とされている。従って、第４の実施形態においても、弾性波共振子４２が設けられているため、第１〜第３の実施形態と同様に、セザワ波の応答による悪影響を抑制することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態ではＩＤＴ電極は、Ｗからなるが、他の金属を用いてもよい。好ましくは、ＩＤＴ電極は、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＭｏのうち１種の金属膜を主体とする第１の金属膜を有することが望ましい。その場合には、レイリー波による良好なフィルタ特性を得ることができる。なお、金属を主体とするとは、当該金属のみからなるものに限らず、当該金属を５０重量％以上含む合金をも含むことを意味する。
【００６１】
また、図９に示すように、第１の金属膜６１上に、第１の金属膜６１よりも電気抵抗が低い第２の金属膜６２が積層されていてもよい。この場合には、損失を効果的に低めることができる。このような第２の金属膜６２の材料としては、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金が好ましい。
【００６２】
前述したように、第１の実施形態〜第３の実施形態において、弾性波共振子におけるセザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上とすることにより、セザワ波の応答による悪影響を抑制することができる。このようなセザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上とするには、弾性波共振子における電極の材料や膜厚等を調整することにより、達成し得る。図１０は、ＩＤＴ電極がＷからなる場合の具体的な実施例の弾性波共振子の位相特性を示す図である。本実施例では、オイラー角（０°，３８°，０°）のＬｉＮｂＯ３基板上に、波長規格化膜厚が３％のＷ膜上に波長規格化膜厚が１０％のＡｌ膜が積層されている。そして、Ｗ膜及びＡｌ膜よりなるＩＤＴ電極を覆うように、ＬｉＮｂＯ３基板上に、波長規格化膜厚が２５％のＳｉＯ２膜が積層されている。さらに、ＳｉＯ２膜上に、波長規格化膜厚が１％であるＳｉＮ膜が積層されている。図１０に矢印Ｄで示すように、このような積層構造の弾性波共振子における位相特性では、セザワ波による応答は非常に小さい。
【００６３】
また、第１の実施形態では、ＳｉＯ２膜２６がＩＤＴ電極２５を覆うように設けられていたが、ＳｉＯ２膜以外の酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜を用いることができる。酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とは、ＳｉＯ２に限らず、ＳｉＯｘ（ｘは整数）を５０重量％以上含む誘電体材料からなる膜であってもよいことを意味する。
【００６４】
なお、本発明の複合フィルタ装置は、アンテナ共通端子に接続される第１，第２の帯域通過型フィルタを備える限り、そのフィルタ装置の具体的な形態は特に限定されない。従って、本発明によれば、複合フィルタ装置を含む、デュプレクサ、マルチプレクサ、デュアルフィルタ、キャリアアグリゲーション回路、高周波フロントエンド回路や高周波フロントエンドモジュール、携帯電話やスマートフォン等の通信装置等が提供され得る。
【符号の説明】
【００６５】
１…複合フィルタ装置
２…第１の帯域通過型フィルタ
２Ａ…フィルタ部
３…第２の帯域通過型フィルタ
４…第３の帯域通過型フィルタ
５…第４の帯域通過型フィルタ
６…縦結合共振子型弾性波フィルタ
６ａ，６ｂ…弾性波フィルタ部
９…ラダー型フィルタ
１１…アンテナ端子
１２、１３…受信端子
１４…アンテナ共通端子
２１，２５…ＩＤＴ電極
２２，２３…反射器
２４…ＬｉＮｂＯ３基板
２４ａ，２４ｂ…主面
２６…ＳｉＯ２膜
３１…複合フィルタ装置
３２…アンテナ共通端子
３３…受信端子
３４…縦結合共振子型弾性波フィルタ
３５…ラダー型フィルタ
５１…複合フィルタ装置
５２…アンテナ端子
５３〜５７…デュプレクサ
５３ａ〜５７ａ…送信フィルタ
５３ｂ〜５７ｂ…受信フィルタ
６１…第１の金属膜
６２…第２の金属膜
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１〜Ｐ１３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２…並列腕共振子
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ３１〜Ｓ３３，Ｓ４１，Ｓ４２…直列腕共振子
【図１】
2017159409.tif 000003
【図２】
2017159409.tif 000004
【図３】
2017159409.tif 000005
【図４】
2017159409.tif 000006
【図５】
2017159409.tif 000007
【図６】
2017159409.tif 000008
【図７】
2017159409.tif 000009
【図８】
2017159409.tif 000010
【図９】
2017159409.tif 000011
【図１０】
2017159409.tif 000012
【図１１】
2017159409.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月22日(2018.6.22)
【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】
キャリアアグリゲーションで用いられる複合フィルタ装置であって、
アンテナに接続されるアンテナ共通端子と、
前記アンテナ共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、
前記アンテナ共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１の帯域通過型フィルタは、ＬｉＮｂＯ３基板と、
前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられており、前記第１の帯域通過型フィルタを構成しているＩＤＴ電極と、
前記ＬｉＮｂＯ３基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆う酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、
前記第１の帯域通過型フィルタは、少なくとも１以上の弾性波共振子で構成されており、
前記ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、前記弾性波共振子における、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である、複合フィルタ装置。
【請求項２】
前記第１の帯域通過型フィルタが、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り、
前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子のうちの少なくとも１つが前記弾性波共振子からなる、請求項１に記載の複合フィルタ装置。
【請求項３】
前記直列腕共振子のうちの少なくとも１つが前記弾性波共振子からなる、請求項２に記載の複合フィルタ装置。
【請求項４】
前記ラダー型フィルタが前記アンテナ共通端子に接続されており、前記アンテナ共通端子に最も近い前記直列腕共振子が前記弾性波共振子からなる、請求項２又は３に記載の複合フィルタ装置。
【請求項５】
前記第１の帯域通過型フィルタは、前記ラダー型フィルタに接続されている縦結合共振子型弾性波フィルタをさらに有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項６】
前記縦結合共振子型弾性波フィルタが、前記ラダー型フィルタの前記アンテナ共通端子とは逆の側に接続されている、請求項５に記載の複合フィルタ装置。
【請求項７】
前記第１の帯域通過型フィルタが、前記弾性波共振子としての縦結合共振子型弾性波フィルタの前記ラダー型フィルタとは逆の側に接続されている他のラダー型フィルタをさらに有する、請求項６に記載の複合フィルタ装置。
【請求項８】
前記第１の帯域通過型フィルタの、前記アンテナ共通端子とは逆の側に、第３の帯域通過型フィルタがさらに接続されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項９】
前記第１の帯域通過型フィルタが、前記弾性波共振子としての縦結合共振子型弾性波フィルタを有する、請求項１に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１０】
前記ＩＤＴ電極が、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＭｏのうち一種の金属を主体とする第１の金属膜を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１１】
前記第１の金属膜上に積層されており、前記第１の金属膜より電気抵抗が低い、第２の金属膜を有する、請求項１０に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１２】
前記第２の金属膜が、ＡｌまたはＡｌを主体とする合金からなる、請求項１１に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１３】
前記第１の帯域通過型フィルタと、前記第２の帯域通過型フィルタとが、同一の圧電基板上に形成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【請求項１４】
キャリアアグリゲーションで用いられる複合フィルタ装置であって、アンテナに接続されるアンテナ共通端子と、
前記アンテナ共通端子に接続されており、第１の通過帯域を有する、第１の帯域通過型フィルタと、
前記アンテナ共通端子に接続されており、前記第１の通過帯域よりも周波数が高い、第２の通過帯域を有する、第２の帯域通過型フィルタと、
を備え、
前記第１の帯域通過型フィルタは、前記第１の通過帯域を構成しているフィルタ部と、前記フィルタ部の前記アンテナ共通端子側に接続されている弾性波共振子とを有し、前記フィルタ部及び前記弾性波共振子は、ＬｉＮｂＯ３基板と、前記ＬｉＮｂＯ３基板上に設けられているＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜とを備え、
前記弾性波共振子は、前記ＬｉＮｂＯ３基板を伝搬するレイリー波を利用しており、該弾性波共振子における、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である、複合フィルタ装置。
【請求項１５】
前記アンテナ共通端子に接続されている複数のデュプレクサを有し、前記各デュプレクサが、受信フィルタ及び送信フィルタを有し、前記第１及び第２の帯域通過型フィルタが、前記複数のデュプレクサの内のいずれかの送信フィルタまたは受信フィルタである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の複合フィルタ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本実施形態では、第１の帯域通過型フィルタ２は、複数の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６と、複数の並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３とを有する。複数の直列腕共振子Ｓ１１〜Ｓ１６及び複数の並列腕共振子Ｐ１１〜Ｐ１３は、いずれも、弾性波共振子からなる。直列腕共振子Ｓ１１を代表して、下記特定の弾性波共振子の構造を説明する。第１の帯域通過型フィルタ２は、ＬｉＮｂＯ３基板上にＩＤＴ電極及びＳｉＯ２膜を積層した構造を有する。ＬｉＮｂＯ３基板上を伝搬するレイリー波が利用されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上記１／ＶＸが上記速い横波の上記主面２４ａ方向の音速の逆数となり、１／ＶＹが、主面２４ａに直交する方向の音速の逆数となる。上記１／ＶＸ及び１／ＶＹをそれぞれＸ座標、Ｙ座標とすることにより、図４に示すように、逆音速面を描くことができる。図４から明らかなように、オイラー角（０°，４６．５°，ψ）では、速い横波の逆音速面は円形とはなっておらず、そのため、ψ＝１９°のときに主面２４ａに沿う方向の音速の逆数１／ＶＸが最も大きくなっている。すなわちψ＝１９°のときに主面２４ａに沿う方向の音速が最も遅くなる。このことから、セザワ波が速い横波にカットオフされるのは、ψ＝１９°のときの速い横波の基板平面方向成分の音速よりもセザワ波音速が速くなる場合であることがわかった。そしてそのカットオフが生じる音速ＶＸは、ψ＝１９°のときの速い横波音速Ｖが４３９０．２ｍ／秒であることから、
１／ＶＸ＝（１／Ｖ）×ｃｏｓ１９°＝（１／４３９０．２）×ｃｏｓ１９°  =  １／４６４３．２。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、第２の帯域通過型フィルタ３は、上記縦結合共振子型弾性波フィルタ６のみを有していてもよい。本発明においては、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上である弾性波共振子は、弾性表面波共振子だけでなく、縦結合共振子型弾性波フィルタをも含むものとする。従って、本発明の複合フィルタ装置における第２の帯域通過型フィルタは、縦結合共振子型弾性波フィルタのみを有するものであってもよい。また、図１に示す複合フィルタ装置１では、第２の帯域通過型フィルタ３よりも、さらに通過帯域が高い第３の帯域通過型フィルタ４がアンテナ共通端子１４に接続されている。従って、この第２の帯域通過型フィルタ３と第３の帯域通過型フィルタ４との間において、第２の帯域通過型フィルタ３における弾性波共振子において、セザワ波の音速が４６４３．２ｍ／秒以上とされることが好ましい。それによって、第２の帯域通過型フィルタ３から第３の帯域通過型フィルタ４への影響を効果的に抑制することができる。すなわち、キャリアアグリゲーションシステムなどに用いられる、３以上の帯域通過型フィルタを有する複合フィルタ装置１においては、好ましくは、帯域通過型フィルタを構成している弾性波共振子のセザワ波の音速を４６４３．２ｍ／秒以上とすることが望ましい。
【国際調査報告】
2017159409.tif 000014
2017159409.tif 000015
2017159409.tif 000016
2017159409.tif 000017