(57)【要約】【課題】低損失を維持しつつ、広帯域特性を有する小型で安価なフィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置を提供する。【解決手段】少なくとも一つの直列共振器と少なくとも一つの並列共振器とを備えたフィルタであって、前記並列共振器のうち少なくとも一つの並列共振器Ｐ１１に直列にインダクタンスＬ１１が接続され、インダクタンスＬ１１が直列接続されている並列共振器Ｐ１１の共振周波数が、前記直列共振器の共振周波数以上である。前記フィルタを備える、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置【選択図】図５Ａ
2011096245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの直列共振器と、
少なくとも一つの並列共振器と、
前記並列共振器のうち少なくとも一つの並列共振器に直列に接続されるインダクタンスを有し、
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の反共振周波数が、前記直列共振器のうち少なくとも一つの直列共振器の反共振周波数以上である、フィルタ。
【請求項２】
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の共振周波数は、前記インダクタンスによって、他の並列共振器のうち少なくとも１つの並列共振器の共振周波数以下に周波数移動されている、請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
複数の直列共振器の共振周波数が互いに異なる周波数を有する場合、
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の反共振周波数は、前記複数の直列共振器の中で最も低い共振周波数を有する直列共振器の反共振周波数以上である、請求項１記載のフィルタ。
【請求項４】
複数の並列共振器の共振周波数が互いに異なる周波数を有する場合、
前記インダクタンスによって周波数移動される並列共振器の共振周波数は、前記複数の並列共振器の中で最も高い共振周波数を有する並列共振器の共振周波数以下である、請求項２記載のフィルタ。
【請求項５】
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の膜構成および膜厚が、前記直列共振器の膜構成および膜厚と同じである、請求項１記載のフィルタ。
【請求項６】
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の反共振周波数と、共振周波数との間にフィルタの通過帯域が含まれる、請求項１記載のフィルタ。
【請求項７】
送信フィルタと受信フィルタとを備え、
前記受信フィルタは、請求項１〜６のうちいずれか一つに記載のフィルタである、デュープレクサ。
【請求項８】
少なくとも一つの直列共振器と、
少なくとも一つの並列共振器と、
前記並列共振器のうち少なくとも一つの並列共振器に直列に接続されるインダクタンスを有し、
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の反共振周波数が、前記直列共振器のうち少なくとも一つの直列共振器の反共振周波数以上であるフィルタを備えた、通信モジュール。
【請求項９】
少なくとも一つの直列共振器と、
少なくとも一つの並列共振器と、
前記並列共振器のうち少なくとも一つの並列共振器に直列に接続されるインダクタンスを有し、
前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の反共振周波数が、前記直列共振器のうち少なくとも一つの直列共振器の反共振周波数以上であるフィルタを備えた、通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示は、フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される無線機器の急速な普及により、デュープレクサへの需要は急速に拡大している。特に小型で高い急峻性を有する弾性波素子を用いたデュープレクサへの需要は旺盛である。【０００３】
デュープレクサは、送信フィルタと受信フィルタとを備えている。送信フィルタ及び受信フィルタには、低損失化、高抑圧化、広帯域化が求められている。特に、フィルタの広帯域化は、近年の大容量ならびに高速通信の要求から、強く要望されている。【０００４】
弾性波素子を用いてフィルタを実現する手法として、ラダー型フィルタが広く用いられている。ラダー型フィルタは、共振周波数の異なる複数の共振器を梯子状に結線した高周波フィルタである。【０００５】
ラダー型フィルタを広帯域化するには、共振器にインダクタンスを接続することで共振周波数を低周波側にシフトさせることが原理的に可能である。これによって、共振周波数と反共振周波数の差を見かけ上、拡張することができ、広帯域化が図れる。特許文献１は、直列共振器および並列共振器それぞれにインダクタンスを直列接続することで共振周波数と反共振周波数の差を拡張し、中間帯域に劣化を生じさせずに通過特性を広帯域化することができる構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２６２１２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、特許文献１が開示している構成は、各共振器にインダクタンスを接続する構成であるため、フィルタの多段化に伴って多くのインダクタンスを備える必要があり、フィルタチップの小型化の妨げとなる。並列共振器にのみインダクタンスを接続することで、チップの小型化と両立することは可能であるが、この場合、広帯域化は直列共振器の共振周波数と反共振周波数の差で制限されてしまい、十分な広帯域化を図ることが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示は、少なくとも一つの直列共振器と、少なくとも一つの並列共振器と、前記並列共振器のうち少なくとも一つの並列共振器に直列に接続されるインダクタンスを有し、前記インダクタンスが直列接続されている並列共振器の反共振周波数が、前記直列共振器のうち少なくとも一つの直列共振器の反共振周波数以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本願によれば、広帯域特性を有する小型なフィルタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】直列共振器の回路図
【図１Ｂ】並列共振器の回路図
【図１Ｃ】共振器の周波数特性を示す特性図
【図２Ａ】ラダー型フィルタの回路図
【図２Ｂ】共振器の周波数特性を示す特性図
【図３Ａ】ラダー型フィルタの回路図
【図３Ｂ】ラダー型フィルタの回路図
【図４Ａ】共振器の周波数特性を示す特性図
【図４Ｂ】共振器の減衰特性を示す特性図
【図４Ｃ】共振器の反射特性を示す特性図
【図４Ｄ】共振器の周波数特性を示す特性図
【図４Ｅ】共振器の減衰特性を示す特性図
【図４Ｆ】共振器の反射特性を示す特性図
【図４Ｇ】共振器の周波数特性を示す特性図
【図４Ｈ】共振器の減衰特性を示す特性図
【図４Ｉ】共振器の反射特性を示す特性図
【図５Ａ】実施の形態にかかるデュープレクサの回路図
【図５Ｂ】比較例のデュープレクサの回路図
【図６Ａ】共振器の周波数特性を示す特性図
【図６Ｂ】共振器の減衰特性を示す特性図
【図７】受信フィルタの通過特性を示す特性図
【図８】実施の形態にかかるデュープレクサを備えたＲＦモジュールのブロック図
【図９Ａ】送信フィルタの具体構成を示す模式図
【図９Ｂ】受信フィルタの具体構成を示す模式図
【図１０Ａ】送信フィルタの具体構成を示す模式図
【図１０Ｂ】受信フィルタの具体構成を示す模式図
【図１１Ａ】圧電薄膜共振器の平面図
【図１１Ｂ】図１１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図
【図１２Ａ】圧電薄膜共振器の平面図
【図１２Ｂ】図１２ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図
【図１２Ｃ】圧電薄膜共振器の断面図
【図１２Ｄ】圧電薄膜共振器の断面図
【図１３Ａ】デュープレクサの具体構成を示す模式図
【図１３Ｂ】デュープレクサモジュールの具体構成を示す模式図
【図１４】デュープレクサモジュールの具体構成を示す分解斜視図
【図１５Ａ】デュープレクサモジュールの具体構成を示す模式図
【図１５Ｂ】デュープレクサモジュールの具体構成を示す模式図
【図１５Ｃ】デュープレクサモジュールの具体構成を示す模式図
【図１６】チップインダクタの模式図
【図１７】デュープレクサモジュールの具体構成を示す分解斜視図
【図１８】通信モジュールのブロック図
【図１９】通信装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
〔１．フィルタ、デュープレクサの構成〕
図１Ａは、ラダー型フィルタにおける直列共振器の回路図である。図１Ｂは、ラダー型フィルタにおける並列共振器の回路図である。図１Ｃは、直列共振器及び並列共振器の周波数特性を示す。図１Ｃにおける実線は、図１Ａに示す直列共振器Ｓの周波数特性である。破線は、図１Ｂに示す並列共振器Ｐの周波数特性である。
【００１２】
図１Ｃに示すように、直列共振器Ｓは、共振周波数ｆrsと反共振周波数ｆasとを有する。並列共振器Ｐは、共振周波数ｆrpと反共振周波数ｆapとを有する。ここで、並列共振器Ｐの反共振周波数ｆapと直列共振器Ｓの共振周波数ｆrsとがほぼ同じ値を有するとき、図２Ａに示すように直列共振器Ｓを直列腕（入力端子Ｔinと出力端子Ｔoutとの間に接続されている信号線）に配し、並列共振器Ｐを並列腕（直列腕とグランドとの間に接続されている信号線）に配することで、図２Ｂに示すようなフィルタ特性を有するフィルタを実現することができる。
【００１３】
図３Ａに示すように、ラダー型フィルタは、図２Ａに示す一対（一つの直列共振器と一つの並列共振器との組み合わせ）の梯子型回路が、多段（Ｇ１〜Ｇ４）に接続されている。図３Ａに示すラダー型フィルタは、直列腕に容量Ｃｓを有する直列共振器Ｓ１〜Ｓ４が接続され、並列腕に容量Ｃｐを有する並列共振器Ｐ１〜Ｐ４が接続されている。このとき、梯子型回路は、各段間における反射を防ぐため、図３Ａに示すようにミラー反転させた形で接続される。例えば、第１段Ｇ１の梯子型回路の直列腕における並列腕とのノードの次段には、第２段Ｇ２の梯子型回路の並列腕とのノードが配されている。また、第２段Ｇ２の直列共振器Ｓ２の次段には、第３段Ｇ３の直列共振器Ｓ３が接続されている。第３段Ｇ３及び第４段Ｇ４も同様の接続関係を有するように接続されている。
【００１４】
図３Ａに示すように梯子型回路を多段接続すると、直列腕において同種の共振器が直列接続されている箇所と並列腕において同種の共振器が並列接続されている箇所とが存在する。実際のラダー型フィルタは、フィルタ回路を小型化するために、これらの共振器は一つの共振器として容量的に合成される。図３Ｂは、隣り合う共振器が容量的に合成されているラダー型フィルタの回路図である。図３Ａにおける直列共振器Ｓ２及びＳ３は、図３Ｂに示すように、各容量Ｃｓが合成された容量Ｃｓ／２を有する直列共振器Ｓ５に置換可能である。また、図３Ａにおける並列共振器Ｐ１及びＰ２は、図３Ｂに示すように、各容量Ｃｐが合成された容量２Ｃｐを有する並列共振器Ｐ５に置換可能である。また、図３Ａにおける並列共振器Ｐ３及びＰ４は、図３Ｂに示すように、各容量Ｃｐが合成された容量２Ｃｐを有する並列共振器Ｐ６に置換可能である。
【００１５】
図４Ａは、直列共振器（周波数特性ＶS1）と並列共振器（周波数特性ＶP1）の周波数差を拡張する前の周波数特性である。図４Ｂは、図４Ａに示す周波数特性を有する共振器を含むフィルタの減衰特性である。図４Ｃは、図４Ａに示す周波数特性を有する共振器を含むフィルタの反射特性である。図４Ｄは、図４Ａに示す周波数特性に比べて、直列共振器の共振周波数及び反共振周波数と並列共振器の共振周波数と反共振周波数との周波数差を拡張したときの周波数特性を示す。図４Ｅは、図４Ｄに示す周波数特性を有する共振器を含むフィルタの減衰特性である。図４Ｆは、図４Ｄに示す周波数特性を有する共振器を含むフィルタの反射特性である。図４Ｇは、図４Ｄに示す周波数特性に比べて、直列共振器及び並列共振器の共振周波数を低周波側へシフトさせたときの周波数特性を示す。図４Ｈは、図４Ｇに示す周波数特性を有する共振器を含むフィルタの減衰特性である。図４Ｉは、図４Ｇに示す周波数特性を有する共振器を含むフィルタの反射特性である。
【００１６】
ラダー型フィルタにおいて、通過帯域を広帯域化するためには、直列共振器と並列共振器の周波数差を拡張すればよい。例えば、図４Ａ〜図４Ｃに示す特性を有するフィルタにおいて、図４Ａの特性ＶS1を有する直列共振器を図４Ｄの特性ＶS2を有する直列共振器に置き換え、図４Ａの特性ＶP1を有する並列共振器を図４Ｄの特性ＶP2を有する並列共振器に置き換える。しかし、この手法では、インピーダンス整合が確保できなくなり、図４Ｅ及び図４Ｆに示すように通過帯域の略中央の帯域において入力損失が大きく劣化してしまう。
【００１７】
共振器の共振周波数と反共振周波数の差は、共振器自身の結合係数によって決定される。したがって、直列共振器と並列共振器の周波数差を単純に拡張するだけでは、フィルタ特性を低損失化するのは困難である。
【００１８】
そこで、共振器にインダクタンスを接続することで、共振周波数を低周波側にシフトさせることが原理的に可能である。これによって、共振周波数と反共振周波数の差を見かけ上、拡張できる。例えば、直列共振器および並列共振器それぞれにインダクタンスを直列接続し、共振周波数と反共振周波数の差を拡張すれば、共振器の周波数特性は図４Ｇに示すようになる。このような共振器でフィルタを作成すれば、図４Ｈ及び図４Ｉに示すように周波数帯域の略中央の帯域に劣化を生じせしめずに、広帯域な特性を得ることが可能である。
【００１９】
しかしながら、共振器にインダクタンスを接続して広帯域化を図る手法では、各共振器にインダクタンスを接続する構成であるため、フィルタの多段化に伴って多くのインダクタンスを備える必要があり、フィルタチップの小型化の妨げとなる。並列共振器にのみインダクタンスを接続することで、チップの小型化と両立することは可能であるが、この場合、広帯域化は直列共振器の共振周波数と反共振周波数の差で制限されてしまい、十分な広帯域化を図ることが困難となる。
【００２０】
（実施例１）
図５Ａは、実施例１にかかるデュープレクサの回路図を示す。図５Ａに示すデュープレクサは、送信フィルタ１と受信フィルタ２とを備えている。送信フィルタ１及び受信フィルタ２は、ラダー型フィルタを含む。受信フィルタ２は、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４、並列共振器Ｐ１〜Ｐ４、インダクタンスＬ１〜Ｌ３を含む。送信フィルタ１の出力側及び受信フィルタ２の入力側は、アンテナＡｎｔに接続されている。送信フィルタ１は、入力側が送信端子Ｔｘに接続されている。受信フィルタ２は、出力側が受信端子Ｒｘに接続されている。ここでは、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４及び並列共振器Ｐ１〜Ｐ４は、例えば、窒化アルミニウムを圧電膜として使用している圧電薄膜共振器で実現することができる。
【００２１】
図５Ａに示す受信フィルタ２は、並列共振器Ｐ１１及びインダクタンスＬ１１をさらに備える。並列共振器Ｐ１１は、並列腕に接続される。並列共振器Ｐ１１の反共振周波数は、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の反共振周波数と一致する。インダクタンスＬ１１は、並列共振器Ｐ１１に直列接続されている。並列共振器Ｐ１１の共振周波数は、インダクタンスＬ１１を直列接続することによって、並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の共振周波数より低い値となるように調整される。なお、図５Ｂに示す受信フィルタ１０２は、比較例であり、図５Ａの構成から並列共振器Ｐ１１及びインダクタンスＬ１１を除去した構成である。
【００２２】
図６Ａは、図５Ａにおける直列共振器Ｓ１〜Ｓ４および並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の周波数特性と、インダクタンスＬ１１が接続された並列共振器Ｐ１１の周波数特性とを示す。図６Ｂは、図６Ａに示す特性を有する共振器を備えたフィルタの減衰特性を示す。図６Ａにおいて、特性ＶS11は、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の周波数特性である。特性ＶP11は、並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の周波数特性である。特性ＶP12は、並列共振器Ｐ１１の周波数特性である。図６Ａに示すように、フィルタの通過帯域は、インダクタンスＬ１１が直列接続されている並列共振器Ｐ１１の共振周波数ｆrp1と反共振周波数ｆap1との間に包括されている。共振周波数ｆrp1と反共振周波数ｆap1とに挟まれている周波数帯は、共振器において反射係数の位相が０度から１８０度まで変化する領域である。したがって、並列共振器Ｐ１１とインダクタンスＬ１１とを接続した二端子素子は、共振周波数ｆrp1と反共振周波数ｆap1とに挟まれている周波数帯において、インピーダンス整合器として動作する。これにより、図６Ａにおける通過帯域の略中央の帯域においてインピーダンスを整合することができるようになるため、図６Ｂに示すように通過帯域の略中央の周波数帯域の劣化を抑えることができる。
【００２３】
図７は、受信フィルタの通過特性を示す。図７において、実線は図５Ａに示す受信フィルタ２（実施例）の受信特性を示す。破線は図５Ｂに示す受信フィルタ（比較例）の受信特性を示す。すなわち、実線は、並列共振器Ｐ１１およびインダクタンスＬ１１がインピーダンス整合器として追加されている受信フィルタの特性である。図７における横軸は、受信フィルタの中心周波数で正規化している。ここで、一例として、フィルタの比帯域は６％である。受信フィルタ２にインピーダンス整合器を追加することで、図７に示すように、通過帯域の略中央でのインピーダンスの不整合が改善され、比帯域６％の帯域幅においても、十分に平滑なフィルタ特性を実現することができる。
ここで、例えば、並列共振器Ｐ１１の静電容量を2.3pF、インダクタンスＬ１１を3nHと設定し、Ｐ１１とＬ１１とを直列接続した並列腕の共振点を正規化周波数にて0.511、反共振点を1.033と設定することができる。反共振点はフィルタを構成する直列共振子の反共振点と一致させ、共振点は通過帯域に対して十分に低い周波数に配することができる。このため、フィルタの通過帯域において、並列共振器Ｐ１１は、単なるリアクタンス素子として機能し、インピーダンス整合素子としてのみ機能する。
【００２４】
なお、本実施例では、並列共振器Ｐ１１の反共振周波数は、他の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の反共振周波数と一致する構成としているが、並列共振器Ｐ１１の反共振周波数は他の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の反共振周波数より高くてもよい。この場合でも、並列共振器Ｐ１１の共振周波数と反共振周波数との間にフィルタの通過帯域を包括することができる。なお、構成層の厚みによって共振周波数が制御される圧電薄膜共振器では、フィルタに含まれる共振器を別個に周波数調整することが難しい。そのため、並列共振器Ｐ１１の反共振器周波数は、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の反共振周波数と一致させ、インダクタンスＬ１１によって並列共振器Ｐ１１の共振周波数を周波数移動させる構成の方が、製作工程上有利といえる。
【００２５】
また、本実施例では、共振器は圧電薄膜共振器で実現しているが、弾性表面波素子、Ｌｏｖｅ波素子、Ｌａｍｂ波素子のいずれであっても同様の考察が成り立つ。弾性表面波素子、Ｌｏｖｅ波素子、Ｌａｍｂ波素子は、ＩＤＴ（InterDigital
Transducer）電極のピッチを変えることで、周波数を調整することができる。ＩＤＴのピッチによって周波数が制御される共振器では、圧電薄膜共振器のように構成層の厚さによる周波数調整上の制約を受けない。この場合、フィルタの通過帯域の高周波端を定義するのは直列共振器の中で最も低い共振周波数を有する共振器の反共振周波数なので、インピーダンス整合用の並列共振器Ｐ１１の反共振周波数は、直列共振器の中で最も低い共振周波数を有する共振器の反共振周波数と一致させるか、もしくはそれ以上に調整することが好ましい。また、フィルタの通過帯域の低周波端を定義するのは並列共振器の中で最も高い共振周波数を有する共振器の共振周波数なので、インピーダンス整合用の並列共振器Ｐ１１の共振周波数は、並列共振器の中で最も高い共振周波数を有する共振器の共振周波数と一致させるか、もしくはそれ以下に調整することが好ましい。
【００２６】
また、本実施例では、図５Ａに示すようにデュープレクサを挙げて説明しているが、受信フィルタを単体の場合も、本実施例で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、本実施例では、図５Ａに示すようにラダー型フィルタを挙げて説明しているが、直列共振器と並列共振器とを格子状に接続するラティス型フィルタにおいても、本実施例で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
なお、複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の共振周波数が互いに異なる周波数を有する場合、インダクタンスＬ１１が直列接続されている並列共振器Ｐ１１の反共振周波数は、複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の中で最も低い共振周波数を有する直列共振器の反共振周波数以上とすることが好ましい。
【００２９】
また、複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の共振周波数が互いに異なる周波数を有する場合、インダクタンスＬ１１によって周波数移動される並列共振器Ｐ１１の共振周波数は、複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の中で最も高い共振周波数を有する並列共振器の共振周波数以下とすることが好ましい。
【００３０】
図８は、本実施の形態にかかるデュープレクサを備えたＲＦモジュールの一例である。図８に示すＲＦモジュールは、スイッチモジュール２０２（SW Module）、デュープレクサバンクモジュール２０３（Duplexer Bank
Module）、および増幅器モジュール２０４（AMP Module）を備えている。デュープレクサバンクモジュール２０３は、複数のデュープレクサ２０３ａ〜２０３ｃを備えている。スイッチモジュール２０２は、アンテナ２０１ａ及び２０１ｂに接続されている。スイッチモジュール２０２は、デュープレクサバンクモジュール２０３に含まれている複数のデュープレクサ２０３ａ〜２０３ｃを適宜選択して、送信信号や受信信号の交信を行う。図８において、デュープレクサはデュープレクサバンクモジュール２０３の一部としているが、例えば、デュープレクサを増幅器モジュール２０４やスイッチモジュール２０２と組み合わせてモジュール化することもできる。
【００３１】
（実施例２）
図９Ａは、図５Ａに示す送信フィルタチップの具体構成例を示す模式図である。図９Ｂは、図５Ａにおける受信フィルタチップの具体構成例を示す模式図である。デュープレクサに含まれる送信フィルタ及び受信フィルタは、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、別個のフィルタチップとして形成することができる。図９Ａに示す送信フィルタチップに含まれる直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４、並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２４、インダクタンスＬ２１は、図５Ａに示す符号と同一符号を付与し、図５Ａに示す構成と図９Ａに示す構成との整合性を図っている。また、図９Ｂに示す受信フィルタチップに含まれる直列共振器Ｓ１〜Ｓ４、並列共振器Ｐ１〜Ｐ４、インダクタンスＬ１〜Ｌ３、並列共振器Ｐ１１、インダクタンスＬ１１は、図５Ａに示す符号と同一符号を付与し、図５Ａに示す構成と図９Ｂに示す構成との整合性を図っている。
【００３２】
なお、図９Ａ及び図９Ｂにおいて、インダクタンスＬ１〜Ｌ３、Ｌ２１は、外部部品、もしくはパッケージまたはモジュール基板上の配線で実現することができる。図９Ａ及び図９Ｂに示すフィルタチップは、シリコン基板２０上に圧電薄膜共振器を作製することで形成される。
【００３３】
また、フィルタチップは、弾性表面波素子で実現することができる。図１０Ａは、共振器を弾性表面波素子で実現した送信フィルタチップの模式図である。図１０Ｂは、共振器を弾性表面波素子で実現した受信フィルタチップの模式図である。図１０Ａに示す送信フィルタチップに含まれる直列共振器Ｓ２１〜Ｓ２４、並列共振器Ｐ２１〜Ｐ２４、インダクタンスＬ２１は、図５Ａに示す符号と同一符号を付与し、図５Ａに示す構成と図１０Ａに示す構成との整合性を図っている。また、図１０Ｂに示す受信フィルタチップに含まれる直列共振器Ｓ１〜Ｓ４、並列共振器Ｐ１〜Ｐ４、インダクタンスＬ１〜Ｌ３、並列共振器Ｐ１１、インダクタンスＬ１１は、図５Ａに示す符号と同一符号を付与し、図５Ａに示す構成と図１０Ｂに示す構成との整合性を図っている。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すフィルタチップは、圧電基板２１上にアルミニウム（Ａｌ）を配線することで形成されている。
【００３４】
図１１Ａは、圧電薄膜共振器の具体構成を示す平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、圧電薄膜共振器は、基板３１と、基板３１上に形成されている下部電極３３と、下部電極３３上に形成されている圧電膜３４と、圧電膜３４上に形成されている上部電極３２とを備えている。基板３１において、上部電極３２と下部電極３３とが重なり合う領域には、空隙３５が形成されている。
【００３５】
図１２Ａは、圧電薄膜共振器の他例の具体構成を示す平面図である。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、圧電薄膜共振器は、基板４１と、基板４１上に形成されている下部電極４３と、下部電極４３上に形成されている圧電膜４４と、圧電膜４４上に形成されている上部電極４２とを備えている。基板４１において、上部電極４２と下部電極４３とが重なり合う領域には、空隙４５が形成されている。図１２Ｃは、図１２Ｂに示す圧電薄膜共振器において、基板４１に空隙４５が形成されておらず、基板５１と下部電極５３との間に空隙５５が形成されている圧電薄膜共振器の断面図である。図１２Ｃに示す圧電薄膜共振器は、基板５１、上部電極５２、下部電極５３、圧電膜５４を備えている。図１２Ｄは、図１２Ｂに示す圧電薄膜共振器において、空隙４５に代えて反射膜６５が形成されている圧電薄膜共振器の断面図である。図１２Ｄに示す圧電薄膜共振器は、基板６１、上部電極６２、下部電極６３、圧電膜６４、反射膜６５を備えている。
【００３６】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、デュープレクサの具体構成を示す模式図である。フィルタチップは、機械的に駆動する部位を有するため、気密封止されることが望ましい。気密封止構造は、受信フィルタチップと送信フィルタチップとが個別に気密封止されていてもよいし、デュープレクサパッケージとして受信フィルタチップと送信フィルタチップとがまとめて気密封止されていてもよい。図１３Ａは、基板７１の上に、送信フィルタパッケージ７１、受信フィルタパッケージ７２、インダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ２１が実装されている形態を示す。図１３Ｂは、基板７１の上に、デュープレクサパッケージ７４、インダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ２１が実装されている形態を示す。デュープレクサパッケージ７４は、送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６を内蔵している。
【００３７】
図１４は、気密封止構造を有するデュープレクサパッケージの分解斜視図である。図１４に示すように、デュープレクサパッケージは、セラミックパッケージ７７におけるキャビティ７７ａ内に、送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６がフリップチップボンディングにより実装されている。セラミックパッケージ７７に略平板状の金属キャップ７８を溶接することで、キャビティ７７ａを封止することができる。
【００３８】
図１５Ａは、樹脂モールディングにより気密封止されているデュープレクサパッケージの断面図である。図１５Ａに示すデュープレクサパッケージは、セラミックパッケージ７７上に送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６がフリップチップボンディングにより実装されている。送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６は、樹脂モールド７８により覆われている。これにより、送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６を気密封止することができる。
【００３９】
図１５Ｂは、金属モールディングにより気密封止されているデュープレクサパッケージの断面図である。図１５Ｂに示すデュープレクサパッケージは、セラミックパッケージ７７上に送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６がフリップチップボンディングにより実装されている。送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６は、金属モールド７９により周囲が囲まれ、上部がメタルリッド８０により封止されている。これにより、送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６を気密封止することができる。
【００４０】
図１５Ｃは、樹脂モールディング及び金属モールディングにより気密封止されているデュープレクサパッケージの断面図である。図１５Ｃに示すデュープレクサパッケージは、セラミックパッケージ７７上に送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６がフリップチップボンディングにより実装されている。送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６は、樹脂モールド８２により覆われている。樹脂モールド８２は、メタルコーティング材により覆われている。これにより、送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６を気密封止することができる。
【００４１】
なお、図１４、図１５Ａ〜図１５Ｃに示す気密封止構造は一例であって、少なくとも送信フィルタチップと受信フィルタチップとを気密封止することができれば、他の構造を採用してもよい。
【００４２】
図１６は、インダクタンスの実装形態の一例を示す模式図である。図１６に示すインダクタンスは、基板８３の上に、チップインダクタで形成されている６つのインダクタンスＬ１〜Ｌ３、Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ２２が形成されている。インダクタＬ１は、両端がパッド８４ａ及び８４ｂに接続されている。インダクタＬ２は、両端がパッド８４ｃ及び８４ｄに接続されている。インダクタＬ３は、両端がパッド８４ｅ及び８４ｆに接続されている。インダクタＬ１１は、両端がパッド８４ｇ及び８４ｈに接続されている。インダクタＬ２１は、両端がパッド８４ｉ及び８４ｊに接続されている。インダクタＬ２２は、両端がパッド８４ｋ及び８４ｍに接続されている。なお、インダクタンスの集積手法としては、チップインダクタに限らない。インダクタンスは、チップ部品である必要は無い。インダクタンスは、パッケージ上もしくは基板上の配線を用いて形成することができる。
【００４３】
また、インダクタンスは、図１７に示すように、基板上に作成されるＩＰＤ (Integrated Passive
Device）８５を用いても作成することができる。ＩＰＤは、機械的に脆弱な部位を有するため、パッケージ内部に収納されることが望ましい。図１７に示すデュープレクサパッケージ７４は、送信フィルタチップ７５及び受信フィルタチップ７６とともに、ＩＰＤ８５がセラミックパッケージ７７内に気密封止される構成である。
【００４４】
〔２．通信モジュールの構成〕
図１８は、本実施の形態にかかるフィルタを備えた通信モジュールの一例を示す。図１８に示すように、デュープレクサ１６２は、受信フィルタ１６２ａと送信フィルタ１６２ｂとを備えている。また、受信フィルタ１６２ａには、例えばバランス出力に対応した受信端子１６３ａ及び１６３ｂが接続されている。また、送信フィルタ１６２ｂは、パワーアンプ１６４を介して送信端子６５に接続している。ここで、受信フィルタ１６２ａは、本実施の形態にかかるフィルタを備えている。
【００４５】
受信動作を行う際、受信フィルタ１６２ａは、アンテナ端子１６１を介して入力される受信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、受信端子１６３ａ及び１６３ｂから外部へ出力する。また、送信動作を行う際、送信フィルタ１６２ｂは、送信端子１６５から入力されてパワーアンプ１６４で増幅された送信信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、アンテナ端子１６１から外部へ出力する。
【００４６】
本実施の形態にかかるフィルタを通信モジュールに備えることで、低損失を維持しつつ、広帯域特性を有する小型で安価な通信モジュールを実現することができる。
【００４７】
なお、図１８に示す通信モジュールの構成は一例であり、他の形態の通信モジュールに本実施の形態にかかるフィルタを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４８】
〔３．通信装置の構成〕
図１９は、本実施の形態にかかるフィルタ、または前述の通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のＲＦブロックを示す。また、図１９に示す通信装置は、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）通信方式及びＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるＧＳＭ通信方式は、８５０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯に対応している。また、携帯電話端末は、図１９に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ１７３ａ、７７〜８０は、本実施の形態にかかるフィルタの構造を備えている。
【００４９】
まず、アンテナ１７１を介して入力される受信信号は、その通信方式がＷ−ＣＤＭＡかＧＳＭかによってアンテナスイッチ回路１７２で、動作の対象とするＬＳＩを選択する。入力される受信信号がＷ−ＣＤＭＡ通信方式に対応している場合は、受信信号をデュープレクサ１７３に出力するように切り換える。デュープレクサ１７３に入力される受信信号は、受信フィルタ１７３ａで所定の周波数帯域に制限されて、バランス型の受信信号がＬＮＡ１７４に出力される。ＬＮＡ１７４は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ１７６に出力する。ＬＳＩ１７６では、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御したりする。
【００５０】
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ１７６は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ１７５で増幅されて送信フィルタ１７３ｂに入力される。送信フィルタ１７３ｂは、入力される送信信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。送信フィルタ１７３ｂから出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路１７２を介してアンテナ１７１から外部に出力される。
【００５１】
また、入力される受信信号がＧＳＭ通信方式に対応した信号である場合は、アンテナスイッチ回路１７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ１７７〜１８０のうちいずれか一つを選択し、受信信号を出力する。受信フィルタ１７７〜１８０のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ１８３に入力される。ＬＳＩ１８３は、入力される受信信号に基づいて音声信号への復調処理を行ったり、携帯電話端末内の各部を動作制御したりする。一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ１８３は送信信号を生成する。生成された送信信号は、パワーアンプ１８１または１８２で増幅されて、アンテナスイッチ回路１７２を介してアンテナ１７１から外部に出力される。
【００５２】
本実施の形態にかかるフィルタ、または通信モジュールを通信装置に備えることで、低損失を維持しつつ、広帯域特性を有する小型で安価な通信装置を実現することができる。
【００５３】
〔４．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、低損失を維持しつつ、広帯域特性を有する小型で安価なフィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置を実現することができる。具体的には、受信フィルタにおいて、直列腕に並列に並列共振器Ｐ１１を追加し、さらにその並列共振器Ｐ１１にインダクタンスＬ１１を直列接続する。さらに、並列共振器Ｐ１１の共振周波数は、フィルタ内における他の直列共振器の共振周波数と一致させるとともに、他の並列共振器の共振周波数よりも低い値としている。これにより、フィルタの通過帯域を、並列共振器Ｐ１１の共振周波数と反共振周波数との間に包括できるため、低損失を維持しつつ、広帯域化を図ることができる。
【００５４】
また、フィルタに備わる複数の共振器毎にインダクタンスを接続しなくてよいため、小型で安価なフィルタを実現できる。
【００５５】
また、本実施の形態における直列共振器Ｓ１〜Ｓ４は、本発明の直列共振器の一例である。本実施の形態における並列共振器Ｐ１〜Ｐ４は、本発明の並列共振器の一例である。本実施の形態におけるインダクタンスＬ１１は、本発明のインダクタンスの一例である。本実施の形態における並列共振器Ｐ１１は、本発明のインダクタンスが直列接続されている並列共振器の一例である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本願は、フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１  送信フィルタ
２  受信フィルタ
Ｐ１１  共振器
Ｌ１１  インダクタンス
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2011096245.tif 000013
【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
2011096245.tif 000015
【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
2011096245.tif 000017
【図４Ｉ】
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【図５Ａ】
2011096245.tif 000019
【図５Ｂ】
2011096245.tif 000020
【図６Ａ】
2011096245.tif 000021
【図６Ｂ】
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【図７】
2011096245.tif 000023
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2011096245.tif 000026
【図１０Ａ】
2011096245.tif 000027
【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2011096245.tif 000030
【図１２Ａ】
2011096245.tif 000031
【図１２Ｂ】
2011096245.tif 000032
【図１２Ｃ】
2011096245.tif 000033
【図１２Ｄ】
2011096245.tif 000034
【図１３Ａ】
2011096245.tif 000035
【図１３Ｂ】
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【図１４】
2011096245.tif 000037
【図１５Ａ】
2011096245.tif 000038
【図１５Ｂ】
2011096245.tif 000039
【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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2011096245.tif 000046
2011096245.tif 000047
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