(57)【要約】  送信信号と受信信号とをフィルタ処理するための送信共振素子と受信共振素子とで構成される送受切換器。共振素子は、入力電気信号から音波信号を発生させるための第一BAW共振部と、音波信号を遅延させるための第一音響遅延部と、一方の端部で遅延音波信号を受信し、その遅延音波信号を電気信号へ変換するための中間BAW共振部とを有する。電気結合によって、中間BAW共振部の別の端部に電気信号が発生し、他方の端部に更なる音波信号を発生させる。共振器は、更に、更なる音波信号を遅延させるための第二遅延部と、遅延された更なる音波信号から出力電気信号を生成するための第二BAW共振部とで構成される。送受切換器は、携帯電話のトランシーバに用いられる。
2007529940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置に用いられる送受切換器であって、
前記通信装置は、
通信信号を伝送するためのアンテナと、
前記通信信号を送信するために前記アンテナに動作可能に接続された送信経路と、
前記通信信号を受信するために前記アンテナに動作可能に接続された受信経路と、
を備え、前記送受切換器は、
前記送信経路の前記通信信号にフィルタ処理を施すために該送信経路に配置された第一結合共振素子と、
前記受信経路の前記通信信号にフィルタ処理を施すために該受信経路に配置された第二結合共振素子と、
前記受信経路に配置され前記第二結合共振素子に動作可能に接続された移相器と、
を備え、前記第一と第二の結合共振素子はそれぞれが
対応経路の前記通経信号を受信するための入力端および該対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、
前記入力端に動作可能に接続されて、前記受信信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、
前記音波信号に応じて遅延音波信号を提供するための第一遅延部と、
第一端部と第二端部とを備え、該第一端部の前記遅延音波信号に応じて、該遅延音波信号を表す電気信号を前記第一と第二の端部で生成して、該第二端部に更なる音波信号を発生させるための中間共振部と、
前記更なる音波信号に応じて更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、
前記出力端に動作可能に接続されて、前記更なる遅延音波信号に応じて該出力端にフィルタ処理信号を供給するための第二共振部と、
を具備することを特徴とする送受切換器。
【請求項２】
前記移相器は前記第二結合共振素子と前記アンテナとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項３】
前記送信経路に配置され前記第一結合共振素子に動作可能に接続された更なる移相器を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の送受切換器。
【請求項４】
前記更なる移相器は前記第一結合共振素子と前記アンテナとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項５】
前記第一結合共振素子は前記移相器と前記アンテナとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項６】
前記第一結合共振素子の前記入力端は入力端子二個を備え、
前記第一結合共振素子の前記出力端は出力端子二個を備え、
前記二個の入力端子の一方と前記二個の出力端子の一方とは動作可能となるようにグラウンドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項７】
前記第二結合共振素子の前記入力端は入力端子二個を備え、
前記二個の入力端子の一方は、動作可能となるようにグラウンドに接続されて単／平衡変換を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項８】
前記第一結合共振素子の前記入力端は入力端子二個を備え、
前記第一結合共振素子の前記出力端は出力端子二個を備え、
前記二個の入力端子の一方と前記二個の出力端子の一方とは動作可能となるようにグラウンドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項９】
前記第一と第二の共振部はバルク超音波素子であることを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項１０】
前記移相器と前記更なる移相器とはそれぞれが送信線を備えることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項１１】
前記移相器と前記更なる移相器とはそれぞれが一つ以上の塊成分を備えることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項１２】
前記更なる前記移相器は第一共振素子に統合された一つ以上の塊成分を備えることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項１３】
対応経路の信号を受信するための入力端および該対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、
前記入力端に動作可能に接続されて、受信した信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、
前記音波信号に応じて遅延音波信号を提供する第一遅延部と、
第一端部と第二端部とを備え、該第一端部の前記遅延音波信号に応じて、該遅延音波信号を表す電気信号を前記第一と第二の端部で生成し、該第二端部に更なる音波信号を発生させる中間共振部と、
前記更なる音波信号に応じて前記更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、
前記出力端に動作可能に接続され、前記更なる遅延音波信号に応じて前記出力端へフィルタ処理信号を供給するための第二共振部と、
を具備することを特徴とする結合共振素子。
【請求項１４】
更に基板を備え、
前記中間共振部は、
前記基板上に配置された第一電極と、
前記第一電極上に配置された圧電層と、
前記圧電層上に配置された第二電極であって、第一端部と第二端部とを備えた第二電極とを備え、
前記第一遅延部は前記第二電極の前記第一端部上に配置され、
前記第二遅延部は前記第二電極の前記第二端部上に配置され、
前記第一共振部は前記第一遅延部上に配置され、
前記第二共振部は前記第二遅延部上に配置される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１５】
前記第一と第二の共振部はそれぞれが一対の電極と該一対の電極の間に配置された更なる圧電層とを備えることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１６】
更に、前記中間共振部に隣接して前記第一電極と前記基板との間に配置された音響ミラーを備えることを特徴とする請求項１４に記載の結合共振素子。
【請求項１７】
前記第一と第二の遅延部はそれぞれが複数の誘電物質を備えることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１８】
前記第一と第二の遅延部はそれぞれが二酸化珪素層とタングステン層とを有する構造体を備えることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１９】
前記入力端は入力端子二個を備え、該二個の入力端子の一方は非音響位相シフト部品に動作可能に接続されることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項２０】
前記二個の入力端子の他方は動作可能となるようにグラウンドに接続されることを特徴とする請求項１９に記載の結合共振素子。
【請求項２１】
前記第一共振部は第一共振周波数を有し、前記第二共振部は前記第一共振周波数とはやや異なる第二共振を有すことを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項２２】
通信信号を伝送するためのアンテナポートと、
送信ポートと受信ポートとを備えたトランシーバと、
送受切換器と、
を有する通信装置であって、
前記送受切換器は、
送信経路の信号にフィルタ処理を施すために前記アンテナポートと前記送信ポートとの間の該送信経路に配置された第一結合共振素子と、
受信経路の信号にフィルタ処理を施すために前記アンテナポートと前記受信ポートとの間の該受信経路に配置された第二結合共振素子と、
前記受信経路に配置され前記第二結合共振素子に動作可能に接続された移相器と、
を備え、
前記第一と第二の結合共振素子はそれぞれが
対応経路の信号を受信するための入力端および該対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、
前記入力端に動作可能に接続され、受信された信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、
前記音波信号に応じて遅延音波信号を提供するための第一遅延部と、
第一端部と第二端部とを備え、該第一端部の前記遅延音波信号に応じて、該遅延音波信号を表す電気信号を第一と第二の端部で生成し、前記第二端部に更なる音波信号を発生させるための中間共振部と、
前記更なる音波信号に応じて更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、
前記出力端に動作可能に接続され、前記更なる遅延音波信号に応じて前記出力端へフィルタ処理信号を供給する第二共振部と、
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項２３】
前記送受切換器は、前記送信経路に配置され前記第一結合共振素子に動作可能に接続された更なる移相器を更に備えることを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２４】
携帯端末を備える請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２５】
前記第一と第二の結合素子における前記第一と第二の遅延部はそれぞれが二酸化珪素層とタングステン層とを有する構造体を備えることを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２６】
前記第一結合共振素子は単／単構成をもち、前記第二結合共振素子は単／平衡変換機能をもつことを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ねバルク超音波共振器およびフィルタに係わり、より詳細にはフィルタに用いられるバルク超音波平衡不平衡変成器と送受切換器とに係わる。
【背景技術】
【０００２】
バルク超音波(BAW)素子は、概して、電極として作用する二枚の電子伝導層の間に圧電層が挟まれたもので構成されることは周知のとおりである。高周波(RF)信号がこの素子に印加されると、圧電層に機械的な波が発生する。基本的な共振は、機械的な波の波長が圧電層の厚さのおよそ二倍になったときに生じる。BAW素子の共振周波数は他の要因も依存するが、圧電層の厚さが共振周波数を決定する顕著な要因である。圧電層の厚さが削減されると、共振周波数は増加する。BAW素子は、伝統的に水晶板の上に形成されてきた。一般的に、この形成方法を用いて高共振周波数素子を実現するのは困難である。受動基板物質上に薄膜層を溶着することによってBAW素子を形成する場合、共振周波数を0.5〜10GHzの範囲にまで拡張できる。この種のBAW素子は、普通、薄膜バルク超音波共振器あるいはFBARと呼ばれる。基本的にFBARは二種類ある。すなわち、BAW共振器とスタック結晶フィルタ(SCF)とである。SCFは、普通、圧電層二個以上と電極三個以上とを有する。電極は幾つかが接地される。二種類の素子の相違点は主に構造にある。普通FBARを組合せて使用し通過帯域フィルタあるいは阻止帯域フィルタを実現する。直列FBARと並列あるいは分岐FBARとの組合せで所謂はしごフィルタの一部分が完成する。はしごフィルタについては、例えば、エラ(Ella)（米国特許第6,081,171号。ここではエラ'171と呼ぶ）に記述がある。エラ'171に記載の通り、FBARベース素子は、普通、不動態化層と呼ばれる保護層を一個以上備えている。典型的なFBARベース素子を図1の(a)〜(d)に示す。図1の(a)〜(d)に示すように、FBAR素子は、基板501と下部電極507と圧電層509と上部電極511とで構成される。電極と圧電層とは音響共振部を構成する。FBAR素子は、更に、膜層505を有する。図1の(a)に示すように、エッチング穴503が基板501に形成され大気インターフェイスが実現され、共振部を基板501から分離する。代替的には、図1の(b)に示すように、エッチングピット502を基板501上に実現させてもよい。また、図1の(c)に示すように、共振部と基板とを分離させる犠牲層506を実現させることも可能である。また、図1の(d)に示すように、下部電極507と基板501との間に音響鏡521を形成して、音波を反射して共振器に戻すようにすることも可能である。基板は、シリコン(Si)か二酸化珪素(SiO2)かガリウム砒素(GaAs)かガラスかセラミック物質かで作成される。下部電極と上部電極とは、金(Au)かモリブデン(Mo)かタングステン(W)か銅(Cu)かニッケル(Ni)かチタン(Ti)かニオブ(Nb)か銀(Ag)かタンタル(Ta)かコバルト(Co)かアルミニウム(Al)かタングステンとアルミニウムなどの金属の組合せかで作成される。圧電層130は、酸化亜鉛(ZnO)か硫化亜鉛(ZnS)か窒化アルミニウム(AlN)かタンタル酸リチウム(LiTaO3)か所謂ジルコン酸チタン酸ランタン鉛(lead lanthanum zirconate titanate)族の物質かで作成される。更に、SiO2かSi3N4かポリイミドなどの誘電物質で作成される不動態化層は、電気絶縁体として圧電層を保護するために使用される。ブリッジ型BAW素子の犠牲層506は、図1の(c)に示すように、普通、素子の下方に大気インターフェイスを形成するために、最終形成段階においてエッチングで取除かれる。鏡型BAW素子では、図1の(d)に示すように、音響鏡521が普通四分の一波長分の厚さの高音響インピーダンス物質と低音響インピーダンス物質の���から成る層数個で構成される。ブリッジ型BAW素子と鏡型BAW素子とは当技術分野では周知のものである。
【０００３】
また、不平衡入出力ポートを備えたはしごフィルタ構造あるは平衡ポートを備えたはしごフィルタ構造にインピーダンス成分フィルタを形成するためにFBARが使用されることは当技術分野では周知の通りである。適用例によっては、フィルタ内で不平衡入力を平衡出力へ（あるいは、その逆に）変更するので好都合である。基本的には、上記の構造では図2に示すように共振器対がベースになっている。図示のように、第一共振器620は音波を発生させ、第二共振器630は受信部として動作する。共振器は電気的に接続されないので、一方を不平衡素子として接続し他方を平衡素子か不平衡素子かのどちらかとして使用することができる。図2に示すように、第一共振器620は信号入力用の不平衡ポート622を提供する。一方、第二共振器630は平衡信号入力用のポートを二個632と634提供する。図示のように、参照番号610と640とは表面弾性波素子用の反射器と音響鏡を示す。圧電層二つが互いの上面に重ねられた構造のBAW素子に対して同様の原理を採用可能である。このような構造ならば、不平衡／平衡変換を実行することが可能である。この構造をフィルタあるいは送受切換器の一部として使用できる。その構造を実現する方法の一つが「GPS用高性能スタック水晶フィルタと広帯域適用例」（ケイ・エム・ラーキン、ジェイ・ベルシック、ジェイ・エフ・マクドナルド、ケイ・ティ・マックアロン、IEEE2001超音波シンポジウム資料3E-6、2001年10月9日（以降ラーキンと呼ぶ）に記載されている。図3は、ラーキンに記載の結合共振フィルタ(CRF)である。図3に示すように、CRFは、下部電極507と下部圧電層508と渡り電極511と複数の結合層512と接地電極513と上部圧電層509と二個の上部電極531と532とで構成される。CRFは、第一垂直共振部対541と第二垂直共振部対542とを備えている。各垂直対は一極フィルタとして動作する。直列状態で二つの垂直対は二極フィルタとして動作する。CRFは、音響鏡521によって分離された基板501上に形成される。
【０００４】
エラ等（米国特許第6.670，866号B2。以降エラ'866と呼ぶ）は、共振器二個とそれらの間に挟まれた絶縁層とを備えたBAW素子を開示した。図4に示すように、BAW素子20は、基板30上に形成され、第一電極40と、第一圧電層42と、素子接地12に接続された第二電極44と、第三電極60と、第二電極44と第三電極60との間の絶縁層50と、第二圧電層62と、第四電極64とで構成される。第一電極40と第一圧電層42と第二電極44とが互いに重なる領域で第一共振部92が形成される。第三電極60と第二圧電層62と第四電極64とが互いに重なる領域で第二共振部94が形成される。バルク超音波素子20は、共振周波数とその共振周波数に特徴的な音波波長λとを示す。第一と第二の圧電層42と62の厚さは実質的にλ/2に等しい。更に、素子20は、音響鏡34が第一電極40と基板30との間に形成され、音波を反射して第一共振部92へ戻す。図4に示すように、第一電極40の断面は、平衡不平衡変成器10（図5参照）の信号入力端14に露出され接続点として用いられる。同様に、第二電極44の断面は、素子接地12に露出され接続点として使用される。第一共振部92と第二共振部94とが重なる領域70は、バルク超音波素子20の活性領域を画定する。素子20は第一信号出力端16と第二信号出力端18とを備える。
【０００５】
エラ'866では、更に、低帯域幅条件が課せられた適用例に使用される平衡不平衡変成器が開示されている。図5に示すように、平衡不平衡変成器10は、図4のバルク超音波素子20と同様に全く同一の層スタック二個21と21’を備えている。しかし、層スタック21’の第一電極40’と第三電極60‘および層スタック20の第二電極44と第三電極60とは、接地12に接続される。更に、層スタック21’の第二電極44’は、層スタック21の第一電極40に接続され、信号入力端14として使用される。層スタック21の上部電極64は第一信号出力端16として使用され、層スタック21’の上部電極64’は第二信号出力端18として使用される。この二重構造では、上方の圧電層62と62’の下方の電極60と60‘は接地されるので、補正容量は必要ない。この静電遮蔽効果は、第一と第二の信号出力端16と18とに対称インピーダンスを実現する。絶縁層50と50’の寄生容量は信号入力端14に平行である。寄生容量は、素子の帯域幅を幾分低下させるが対称性を害することは無い。交差接続された入力電極40と44’は、スタック21とスタック21’における音波間に完全に180°の位相を生成する。
【０００６】
エラ'866には、更に、不平衡ポート一個と平衡ポート二個を備えたフィルタの一部として平衡不平衡変成器10が使用されることが開示されている。図6に示すように、平衡不平衡変成器10二個をはしごフィルタ150に結合して送受切換器201を形成する。図6では、移相器242がフィルタ整合に使用される。同様に、図7に示すように、平衡不平衡変成器10二個をはしごフィルタ150とはしごフィルタ250とに結合して送受切換器203を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
また、図8に示すように、単端はしごフィルタと移相器とを用いて簡単な送受切換器を形成することも可能である。同図に示すように、単端はしごフィルタ260をTx用に使用し別の単端はしごフィルタ262をRx用に使用する。しかし、コイルなどのインダクタンス部品の幾つかをTxフィルタ内の分岐共振部の幾つかと直列に接続して、自然な切欠きをずらしてRx周波数に一致させることが必要である。コイルは、送受切換器に更なる損失を生じさせるばかりでなく、共振周波数をより高くして単端フィルタの全帯域外減衰を劣化させる。Rx経路における帯域外減衰を低下させるために、図9に示すように、完全平衡Rxフィルタと単端Txフィルタとを組み合わせることは可能である。図9に示すように、完全平衡Rxフィルタ270を（直列）接続された平衡不平衡変成器対に接続する。この方法の問題点は、アンテナポートで平衡不平衡変成器に付随する損失がTx経路に損失を発生させる原因になる点である。Tx経路にはインダクタンスによる帯域外劣化という問題もある。
【０００８】
上記の不都合が発生しない簡単な送受切換器を提供することが好都合であり望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、送受切換器の送信経路に一つの結合共振フィルタを使用し受信経路に別の結合共振フィルタを使用する。送信経路の結合共振フィルタは単端入力ポートと単端出力ポートとを備え、受信経路の結合共振フィルタは単／平衡変換機能を備えている。
【００１０】
このように、本発明の第一の曲面によれば、通信装置に使用する送受切換器が提供される。通信装置は、通信信号を伝送するためのアンテナと、通信信号を送信するためにアンテナに動作可能に接続される送信経路と、通信信号を受信するためにアンテナに動作可能に接続される受信経路と、を有する。送受切換器は、送信経路の通信信号にフィルタ処理を施すために送信経路に配置された第一結合共振素子と、受信経路の通信信号にフィルタ処理を施すために受信経路に配置された第二結合共振素子と、受信経路に配置され第二結合共振素子に動作可能に接続された移相器とを有する。前記第一と第二の結合共振素子はそれぞれ、対応経路の通信信号を受信するための入力端および対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、入力端に動作可能に接続されて、受信信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、音波信号に応じて遅延音波信号を提供するための第一遅延部と、第一端部と第二端部とを備え、第一端部の遅延音波信号に応じて、遅延音波信号を表す電気信号を第一と第二の端部で生成し、第二端部に更なる音波信号を発生させるための中間共振部、更なる音波信号に応じて、更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、出力端に動作可能に接続され、更なる遅延音波信号に応じてフィルタ処理信号を出力端に供給するための第二共振部と、を有する。
【００１１】
本発明によれば、移相器は第二結合共振素子とアンテナとの間に配置される。
【００１２】
本発明によれば、通信装置は、送信経路に配置され第一結合共振素子に動作可能に接続された更なる移相器を有する。ここで、更なる移相器は、第一結合共振素子とアンテナとの間に配置される。
【００１３】
あるいは、第一結合共振素子は、更なる移相器とアンテナとの間に配置される。
【００１４】
本発明によれば、第一結合共振素子の入力端は入力端子二個を有し、第一結合共振素子の出力端は出力端子二個を有する。また、二個の入力端子の一方と二個の出力端子の一方とは動作可能となるようにグラウンドに接続される。
【００１５】
本発明によれば、第二結合共振部の入力端は入力端子二個で構成され、二個の入力端子の一方は動作可能となるようにグラウンドに接続されて、単／平衡変換が達成される。
【００１６】
本発明によれば、第一と第二の共振部はバルク超音波素子である。第一と第二の遅延部はそれぞれが送信線か一つ以上の塊成分を有する。これらの非音響遅延部は結合共振素子に統合される。
【００１７】
本発明の第二曲面によれば、結合共振素子が提供される。結合共振素子は、対応経路で信号を受信するための入力端と、対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、入力端に動作可能に接続されて、受信した信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、音波信号に応じて遅延音波信号を提供する第一遅延部と、第一端部と第二端部とを備え、第一端部の遅延音波信号に応じて、遅延音波信号を表す電気信号を第一と第二の端部で生成して、更なる音波信号を第二端部に発生させるための中間共振部と、更なる音波信号に応じて、更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、出力端に動作可能に接続されて、更なる遅延音波信号に応じてフィルタ処理信号を出力端に供給するための第二共振部と、を有する。
【００１８】
本発明によれば、共振素子は基板を備え、中間共振部は、基板上に配置された第一電極と、第一電極上に配置された圧電層と、圧電層上に配置された第二電極であって、第一と第二の端部を備えた第二電極と、を有する。ここで、第一遅延部は第二電極の第一端部上に配置され、第二遅延部は第二電極の第二端部上に配置され、第一共振部は第一遅延部上に配置され、第二共振部は第二遅延部上に配置される。
【００１９】
本発明によれば、第一と第二の共振部はそれぞれが一対の電極とその一対の電極の間に配置された更なる圧電層とを有する。
【００２０】
本発明によれば、共振素子は、音響ミラーが中間共振部に隣接して第一電極と基板との間に配置される。
【００２１】
第一と第二の遅延部はそれぞれが複数の誘電物質かまたは二酸化珪素層とタングステン層を有する構造体を有する。
【００２２】
本発明によれば、入力端は入力端子二個を有し、二個の入力端子の一方は動作可能となるようにグラウンドに接続され、他方は選択的に位相シフト部品に接続される。
【００２３】
本発明によれば、第一共振部は第一共振周波数を有し、第二共振部は第一共振周波数とはやや異なる第二共振を有する。
【００２４】
本発明の第三曲面によれば、通信装置が提供される。通信装置は、通信信号を伝送するためのアンテナポートと、送信ポートと受信ポートとを備えたトランシーバと、送受切換器と、を有する。送受切換器は、送信経路の信号にフィルタ処理を施すためにアンテナポートと送信ポートとの間の送信経路に配置された第一結合共振素子と、受信経路の信号にフィルタ処理を施すためにアンテナポートと受信ポートとの間の受信経路に配置された第二結合共振装置と、受信経路に配置され、第二結合共振素子に適切に作用するように接続された移相器と、を有する。前記第一と第二の結合共振素子はそれぞれが、対応経路の信号を受信するための入力端および対応経路へフィルタ処理信号を供給するための出力端と、入力端に動作可能に接続されて受信された信号を表す音波信号を提供するための第一共振部と、音波信号に応じて遅延音波信号を提供するための第一遅延部と、第一端部と第二端部とを備え、第一端部の遅延音波信号に応じて、遅延音波信号を表す電気信号を第一と第二の端部で生成して、第二端部に更なる音波信号を発生させるための中間共振器と、更なる音波信号に応じて、更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、出力端に動作可能に接続されて、更なる遅延音波信号に応じて出力端へフィルタ処理信号を供給するための第二共振部と、を有する。
【００２５】
本発明によれば、第一結合共振素子は単／単構成を持ち、第二結合共振素子は単／平衡変換機能を持つ。
【００２６】
本発明によれば、送受切換器は、送信経路に配置され第一結合共振素子に動作可能に接続された更なる移相器を更に有する。
【００２７】
本発明によれば、移相器と更なる移相器はそれぞれが送信線か塊成分かで構成され、共振素子に統合されることもある。
【００２８】
通信装置は携帯端末や通報器などである。
【００２９】
本発明は、図10〜13を用いての説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に係わる送受切換器は結合BAW共振素子をベースとする。結合共振素子を図10に示す。結合共振素子700は、結合共振フィルタ(CRF)710が別のCRF720に結合されている。図10に示すように、共振素子700は、基板730と下部共振部740と第一遅延部752と第二遅延部754と第一上部共振部760と第二上部共振部770とで構成される。下部共振部740は、下部電極742と上部電極746と電極742と746との間に配置された圧電層744とで構成される。第一遅延部752と第二遅延部754とは、下部共振部740の上面に別個に配置されるが、異なる誘電物質の層複数個で構成される。第一遅延部752と第二遅延部754との構造は、例えば、SiO2/W/SiO2である。第一上部共振部760は、第一遅延部752の上面に配置されるが、下部電極762と上部電極766とそれらの間の圧電層764とで構成される。第二上部共振部770は、第一遅延部754の上面に配置されるが、下部電極772と上部電極776とそれらの間の圧電層774とで構成される。共振素子700は、空洞のある音響反射膜（図1の(a)参照）か犠牲層（図1の(c)参照）か下部共振部740の下の音響鏡734かで構成される。上部共振部の一方は信号入力ポートとして使用され、他方は信号出力ポートとして使用される。図10に示すように、電極766と762とは端子72と74とに接続され、電極776と772とは端子76と78とに接続される。第一上部共振部760が端子72と74を通過する電気信号で音波を励起するために使用される場合、音波は第一遅延部752を介して下部共振部740に伝播する。下部共振部740において、圧電層744の音波は電気信号へ変換される。電極742や746の電気信号は、音波へ再変換されて第二遅延部754を介して第二上部共振部770へ伝播する。共振部770において、音波は端子76や78の電気信号に戻される。CRF710とCRF720とにおける音響励起とそれらの間の電気結合とを図11に示す。第一上部共振部760と第二上部共振部770とは典型的にはやや異なる共振周波数を示し、通過帯域応答が規定される。
【００３１】
共振素子700は、本発明によれば、図12aに示す送受切換器に用いられる。図示のように、送受切換器800は、Tx部分とRx部分とが別個にTxポートとRxポートとに接続されている。Rx部分においては、共振素子700は、端子74が接地に接続されているので単／平衡フィルタとして用いられる。共振器700は移相器810を介して共通アンテナポートに接続される。Tx部分においては、共振素子700’は、端子74’と端子78’の両方が接地に接続されているので単／単フィルタとして用いられる。共振器700’は移相器810’を介して共通アンテナポートに接続される。移相器810と810’とは、送信線かインダクタやコイルなどの塊成分かで作成される。移相器810や810’は対応共振素子700や700’に統合される。更に、移相器810’は、図12bに示すように、共振素子700’とTxポートとの間に配置される。図12cに示すように、Tx部分の移相器810’を省略することは可能である。Tx部分とRx部分との間の保護周波数帯域幅次第で、送受切換器800はW-CDMAトランシーバかCDMAトランシーバかに用いることができる。
【００３２】
送受切換器800は、本発明によれば、図13に示すように、携帯電話などの通信装置に用いることができる。図示のように、送受切換器800は、通信装置1内のトランシーバ900のRxポートとTxポートとに適切に作用するように接続される。
【００３３】
共振素子700は、図10に示すように、CRFが二段になっているがCRFを二段以上に配置してもよいので留意する。同様に、Rx部分の共振素子700と共振素子700’とについては、トランシーバの周波数選択性条件次第で他のCRF段階などの同様な共振素子に結合することができる。必要に応じて、図6と図7に示す移相器242と同様な移相器を一個以上の整合用に使用することができる。移相器は、塊成分（インダクタやコイルなど）か送受切換器基板上のマイクロストリップ線かをベースとする。マイクロストリップ線とは、例えば、有機積層体やLTCC（低温コファイアセラミック）などである。
【００３４】
送受切換器は、本発明によれば、通過帯域のはるか外部での帯域外減衰が非常に改良されている点で従来の送受切換器より勝っている。また、磁気平衡不平衡変成器が完全平衡Rx部分に必要ないので、Rx経路とTx経路の両方で観察される損失が低減される。本発明によれば、送受切換器においてはインピーダンスレベル変換が可能である点にも留意する。
【００３５】
本発明について優先的実施例に関連付けて説明してきたが、当業者ならば、形態やディテールにおける変更点や省略や偏差は上記のものもその他のものも本発明の範囲から逸脱することなく達成できることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】典型的なバルク超音波素子を示す図であり、図1の(a)は、貫通穴が形成されて膜の大気インターフェイスが提供される基板上に共振部と膜とが形成された典型的なバルク超音波素子を示す断面図であり、図1の(b)は、一部分がエッチングされ膜の大気インターフェイスが提供される基板上に共振部と膜とが形成された典型的なバルク超音波素子を示す断面図であり、図1の(c)は、共振部と膜とが基板上に形成され、かつ犠牲層が膜と基板との間に形成されている典型的なバルク超音波素子を示す断面図であり、図1の(d)は、共振部と膜とが基板上に形成され、かつ音響ミラーが基板と共振部の下部電極との間に形成されている典型的なバルク超音波素子を示す断面図である。
【図２】不平衡信号を平衡信号へ変換するために共振器が二個使われている従来技術の構成を示す概略図である。
【図３】結晶フィルタ共振部二個が水平に間隔を置いて並べられている結合共振フィルタの従来技術の構成を示す断面図である。
【図４】信号入力ポート一個と信号出力ポート二個とを備えた従来技術の平衡不平衡変成器を示す概略図である。
【図５】フィルタスタック二個を備えた従来技術の平衡不平衡変成器を示す概略図である。
【図６】トランシーバフィルタのそれぞれが平衡不平衡変成器と格子フィルタ部とを備えている従来技術の送受切換器を示すブロック図である。
【図７】一方のトランシーバフィルタは平衡不平衡変成器が格子フィルタ部に結合され、他方のトランシーバフィルタは平衡不平衡変成器が格子フィルタに結合されている従来技術の送受切換器を示すブロック図である。
【図８】単端フィルタ二個を備えた従来技術の送受切換器を示すブロック図である。
【図９】単端フィルタと完全平衡フィルタとを備えた従来技術の送受切換器を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係わる結合BAW共振器を示す概略図である。
【図１１】結合BAW共振器における音響電気結合を示すブロック図である。
【図１２ａ】本発明の実施例に係わる送受切換器を示すブロック図である。
【図１２ｂ】本発明の別の実施例に係わる送受切換器を示すブロック図である。
【図１２ｃ】本発明の更に別の実施例に係わる送受切換器を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係わる送受切換器を備えた通信装置を示す概略図である。
【図１】
2007529940.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【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】
通信装置に用いられる送受切換器であって、
前記通信装置は、
通信信号を伝送するためのアンテナと、
前記通信信号を送信するために前記アンテナに動作可能に接続された送信経路と、
前記通信信号を受信するために前記アンテナに動作可能に接続された受信経路と、
を備え、前記送受切換器は、
前記送信経路の前記通信信号にフィルタ処理を施すために該送信経路に配置された第一結合共振素子と、
前記受信経路の前記通信信号にフィルタ処理を施すために該受信経路に配置された第二結合共振素子と、
前記受信経路に配置され前記第二結合共振素子に動作可能に接続された移相器と、
を備え、前記第一と第二の結合共振素子はそれぞれが
対応経路の前記通経信号を受信するための入力端および該対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、
前記入力端に動作可能に接続されて、前記受信信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、
前記音波信号に応じて遅延音波信号を提供するための第一遅延部と、
第一端部と第二端部とを備え、該第一端部の前記遅延音波信号に応じて、該遅延音波信号を表す電気信号を前記第一と第二の端部で生成して、該第二端部に更なる音波信号を発生させるための中間共振部と、
前記第一遅延部に間隔をもって配置され、前記更なる音波信号に応じて更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、
前記出力端に動作可能に接続されて、前記更なる遅延音波信号に応じて該出力端にフィルタ処理信号を供給するための第二共振部と、
を具備することを特徴とする送受切換器。
【請求項２】
前記移相器は前記第二結合共振素子と前記アンテナとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項３】
前記送信経路に配置され前記第一結合共振素子に動作可能に接続された更なる移相器を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の送受切換器。
【請求項４】
前記更なる移相器は前記第一結合共振素子と前記アンテナとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項５】
前記第一結合共振素子は前記移相器と前記アンテナとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項６】
前記第一結合共振素子の前記入力端は入力端子二個を備え、
前記第一結合共振素子の前記出力端は出力端子二個を備え、
前記二個の入力端子の一方と前記二個の出力端子の一方とは動作可能となるようにグラウンドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項７】
前記第二結合共振素子の前記入力端は入力端子二個を備え、
前記二個の入力端子の一方は、動作可能となるようにグラウンドに接続されて単／平衡変換を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項８】
前記第一結合共振素子の前記入力端は入力端子二個を備え、
前記第一結合共振素子の前記出力端は出力端子二個を備え、
前記二個の入力端子の一方と前記二個の出力端子の一方とは動作可能となるようにグラウンドに接続される、
ことを特徴とする請求項７に記載の送受切換器。
【請求項９】
前記第一と第二の共振部はバルク超音波素子であることを特徴とする請求項１に記載の送受切換器。
【請求項１０】
前記移相器と前記更なる移相器とはそれぞれが送信線を備えることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項１１】
前記移相器と前記更なる移相器とはそれぞれが一つ以上の塊成分を備えることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項１２】
前記更なる前記移相器は第一共振素子に統合された一つ以上の塊成分を備えることを特徴とする請求項３に記載の送受切換器。
【請求項１３】
対応経路の信号を受信するための入力端および該対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、
前記入力端に動作可能に接続されて、受信した信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、
前記音波信号に応じて遅延音波信号を提供する第一遅延部と、
第一端部と第二端部とを備え、該第一端部の前記遅延音波信号に応じて、該遅延音波信号を表す電気信号を前記第一と第二の端部で生成し、該第二端部に更なる音波信号を発生させる中間共振部と、
前記第一遅延部に間隔をもって配置され、前記更なる音波信号に応じて前記更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、
前記出力端に動作可能に接続され、前記更なる遅延音波信号に応じて前記出力端へフィルタ処理信号を供給するための第二共振部と、
を具備することを特徴とする結合共振素子。
【請求項１４】
更に基板を備え、
前記中間共振部は、
前記基板上に配置された第一電極と、
前記第一電極上に配置された圧電層と、
前記圧電層上に配置された第二電極であって、第一端部と第二端部とを備えた第二電極とを備え、
前記第一遅延部は前記第二電極の前記第一端部上に配置され、
前記第二遅延部は前記第二電極の前記第二端部上に配置され、
前記第一共振部は前記第一遅延部上に配置され、
前記第二共振部は前記第二遅延部上に配置される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１５】
前記第一と第二の共振部はそれぞれが一対の電極と該一対の電極の間に配置された更なる圧電層とを備えることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１６】
更に、前記中間共振部に隣接して前記第一電極と前記基板との間に配置された音響ミラーを備えることを特徴とする請求項１４に記載の結合共振素子。
【請求項１７】
前記第一と第二の遅延部はそれぞれが複数の誘電物質を備えることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１８】
前記第一と第二の遅延部はそれぞれが二酸化珪素層とタングステン層とを有する構造体を備えることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項１９】
前記入力端は入力端子二個を備え、該二個の入力端子の一方は非音響位相シフト部品に動作可能に接続されることを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項２０】
前記二個の入力端子の他方は動作可能となるようにグラウンドに接続されることを特徴とする請求項１９に記載の結合共振素子。
【請求項２１】
前記第一共振部は第一共振周波数を有し、前記第二共振部は前記第一共振周波数とはやや異なる第二共振を有すことを特徴とする請求項１３に記載の結合共振素子。
【請求項２２】
通信信号を伝送するためのアンテナポートと、
送信ポートと受信ポートとを備えたトランシーバと、
送受切換器と、
を有する通信装置であって、
前記送受切換器は、
送信経路の信号にフィルタ処理を施すために前記アンテナポートと前記送信ポートとの間の該送信経路に配置された第一結合共振素子と、
受信経路の信号にフィルタ処理を施すために前記アンテナポートと前記受信ポートとの間の該受信経路に配置された第二結合共振素子と、
前記受信経路に配置され前記第二結合共振素子に動作可能に接続された移相器と、
を備え、
前記第一と第二の結合共振素子はそれぞれが
対応経路の信号を受信するための入力端および該対応経路にフィルタ処理信号を供給するための出力端と、
前記入力端に動作可能に接続され、受信された信号を表す音波信号を提供する第一共振部と、
前記音波信号に応じて遅延音波信号を提供するための第一遅延部と、
第一端部と第二端部とを備え、該第一端部の前記遅延音波信号に応じて、該遅延音波信号を表す電気信号を第一と第二の端部で生成し、前記第二端部に更なる音波信号を発生させるための中間共振部と、
前記第一遅延部に間隔をもって配置され、前記更なる音波信号に応じて更なる遅延音波信号を提供するための第二遅延部と、
前記出力端に動作可能に接続され、前記更なる遅延音波信号に応じて前記出力端へフィルタ処理信号を供給する第二共振部と、
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項２３】
前記送受切換器は、前記送信経路に配置され前記第一結合共振素子に動作可能に接続された更なる移相器を更に備えることを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２４】
携帯端末を備える請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２５】
前記第一と第二の結合素子における前記第一と第二の遅延部はそれぞれが二酸化珪素層とタングステン層とを有する構造体を備えることを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【請求項２６】
前記第一結合共振素子は単／単構成をもち、前記第二結合共振素子は単／平衡変換機能をもつことを特徴とする請求項２２に記載の通信装置。
【国際調査報告】
2007529940.tif 000018
2007529940.tif 000019
2007529940.tif 000020