(57)【要約】  広帯域フィルタ設計のためのシステムおよび方法は、電気的に並列に結合された２ポート圧電共振器を備える。共振回路は、第１の構成から形成された第１の圧電共振器と、第２の構成から形成された第２の圧電共振器であって、その結果、第１および第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の圧電共振器とを備える。第１の圧電共振器および第２の圧電共振器は、電気的に並列に結合される。第１および第２の圧電共振器は、圧電共振器の横寸法によってそれぞれ制御される異なる共振周波数を有する。
2015502086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構成から形成された第１の圧電共振器と、
第２の構成から形成された第２の圧電共振器であって、その結果、前記第２の圧電共振器が前記第１の圧電共振器に結合され、前記第１および前記第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の圧電共振器と
を備える、共振回路。
【請求項２】
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、請求項１に記載の共振回路。
【請求項３】
前記結合するステップが、前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを電気的に並列に結合するステップを含む、請求項１に記載の共振回路。
【請求項４】
前記第１および前記第２の圧電共振器の共振周波数が、それらのそれぞれの横寸法によって制御される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項５】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で、前記第１の圧電共振器および前記第２の圧電共振器と並列に結合された、前記第１の構成の１つまたは複数の圧電共振器と前記第２の構成の１つまたは複数の圧電共振器とをさらに備える、請求項１に記載の共振回路。
【請求項６】
１つまたは複数の個別の共振回路にカスケード接続される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項７】
インダクタおよび／またはキャパシタをさらに備える、請求項１に記載の共振回路。
【請求項８】
前記第１および前記第２の圧電共振器が、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、およびＰＺＴのうちの１つから形成される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項９】
広帯域フィルタ内に統合される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項１０】
少なくとも１つの半導体ダイ内に統合される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項１１】
セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータから成る群から選択されるデバイス内に統合される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項１２】
共振回路を形成する方法であって、
第１の構成の第１の圧電共振器を形成するステップと、
第２の構成の第２の圧電共振器を形成するステップであって、前記第１および前記第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、形成するステップと、
前記第１の圧電共振器を前記第２の圧電共振器に結合するステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを結合するステップが、前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを電気的に並列に結合するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の圧電共振器の第１の横寸法によって前記第１の圧電共振器の共振周波数を制御するステップと、前記第２の圧電共振器の第２の横寸法によって前記第２の圧電共振器の前記共振周波数を制御するステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で、前記第１の圧電共振器および前記第２の圧電共振器と並列に、前記第１の構成の１つまたは複数の圧電共振器と前記第２の構成の１つまたは複数の圧電共振器とを結合するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記共振回路を１つまたは複数の個別の共振回路とカスケード接続するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
インダクタおよび／またはキャパシタを前記共振回路に電気的に結合するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
ＡｌＮ、ＺｎＯ、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、およびＰＺＴのうちの１つから前記圧電共振器を形成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記共振回路を広帯域フィルタ内に統合するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
第１の構成から形成された第１の共振手段と、
第２の構成から形成された第２の共振手段であって、その結果、前記第２の共振手段が前記第１の共振手段に結合され、前記第１および前記第２の共振手段の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の共振手段と
を備える、システム。
【請求項２２】
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１および前記第２の共振手段の共振周波数が、前記第１および前記第２の共振手段のそれぞれの横寸法によって制御される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で並列に結合された、１つまたは複数の第１の共振手段と１つまたは複数の第２の共振手段とをさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
１つまたは複数の共振回路にカスケード接続される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
広帯域フィルタ内に統合される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
少なくとも１つの半導体ダイ内に統合される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２８】
セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなる群から選択されるデバイス内に統合される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
共振回路を形成する方法であって、
第１の構成の第１の圧電共振器を形成するためのステップと、
第２の構成の第２の圧電共振器を形成するためのステップであって、前記第１および前記第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、形成するためのステップと、
前記第１の圧電共振器を前記第２の圧電共振器に結合するためのステップと
を含む、方法。
【請求項３０】
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを結合するためのステップが、前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを電気的に並列に結合するためのステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の圧電共振器の第１の横寸法によって前記第１の圧電共振器の共振周波数を制御するためのステップと、前記第２の圧電共振器の第２の横寸法によって前記第２の圧電共振器の前記共振周波数を制御するためのステップとを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で、前記第１の圧電共振器および前記第２の圧電共振器と並列に、前記第１の構成の１つまたは複数の圧電共振器と前記第２の構成の１つまたは複数の圧電共振器とを結合するためのステップをさらに備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記共振回路を１つまたは複数の個別の共振回路とカスケード接続するためのステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記共振回路を広帯域フィルタ内に統合するためのステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示する実施形態は、共振器を使用する広帯域フィルタを対象とする。より詳細には、例示的な実施形態は、電気的に並列に結合された２ポート圧電共振器を備える広帯域フィルタ設計を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
圧電共振器は、機械エネルギーを電気エネルギーに、またはその逆に変換するためのものとして当技術分野で知られている。機械エネルギーは、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＰＺＴなどの圧電材料における振動の形態で表され得る。振動は、所望の周波数の電気信号に変換され得る。圧電共振器は、様々なアプリケーションを見出す。たとえば、共振器は、集積回路内でクロックパルスを発生するために使用され得る。圧電共振器はまた、所望の周波数の信号を選択的にフィルタリングするためにフィルタ内で使用するように構成され得る。
【０００３】
広帯域フィルタは、一般的に、所望の範囲／帯域の周波数がフィルタを通過することを選択的に許容し、すべての他の周波数を拒絶するために使用される。したがって、広帯域信号の周波数応答は、許容周波数の範囲／帯域にわたる高／オン状態およびそれ以外の周波数にわたる低／オフ状態によって特徴づけられる。周波数応答は、許容周波数の帯域にわたって滑らかな直線であり、それにより、フィルタが、均一な増幅および最小ひずみで許容周波数のこの帯域を効果的に通し得ることが望ましい。
【０００４】
単一の圧電共振器の周波数応答に関して、鋭いピークが、共振器の特定の共振周波数において発生する。図１を参照すると、単一の圧電共振器の周波数応答が示されている。図示のように、周波数応答は、９００ＭＨｚの共振周波数近傍の周波数にわたって徐々に低くなる。したがって、一般に、分離における単一の圧電共振器は、対応する共振周波数を通すようにのみ理想的に適合され得る。
【０００５】
広帯域フィルタ設計の品質を評価するために、いくつかのパラメータが、当技術分野において一般的に使用される。電気機械結合係数（ｋｔ２）は、圧電共振器において機械エネルギーと電気エネルギーとの間のエネルギー変換効率の数値尺度を表すために使用されるパラメータである。別のパラメータ、Ｑ値（Ｑ）は、その共振周波数に対する共振器の帯域幅を特徴付けるために使用される。一般に、より高いＱは、より低いエネルギー損失率を示す。言い換えれば、高いＱの共振器は、共振周波数の周りでの高い振幅とより大きい安定性とを示す。
【０００６】
広帯域フィルタに対する従来の設計は、バルク音波（ＢＡＷ）共振器を含み得る。ＢＡＷフィルタは、異なる共振周波数の２つ以上の圧電ＢＡＷ共振器を結合することによって形成され得、それにより、膜バルク音波共振器（ＦＢＡＲ）共振モードなど、少数の共振モードにおいて大きい値の電気機械結合係数（ｋｔ２）を使用することによって、平坦で広い通過帯域が形成され得る。当技術分野で知られているラダーフィルタトポロジーは、一般的に、ＢＡＷフィルタのそのような従来の設計に対して使用される。これらのトポロジーでは、大きいｋｔ２の特性が、少数の共振モードに対して広帯域フィルタの設計を制約し、したがって、動作周波数の範囲を制限する。単一のチップ上で複数の動作周波数を実現するために、圧電輪郭モード共振器が探求されてきたが、これらの設計は、小さいｋｔ２の特性に限定される。しかしながら、特定の共振器技術に対して小さいｋｔ２を示す広帯域フィルタに対するＢＡＷ共振器またはフィルタトポロジーのための設計は知られていない。
【０００７】
さらに、共振器はまた、生成された電気パルスの方向に対する、誘起された振動の方向に基づいて特徴付けられる。次に図２を参照すると、従来の圧電共振器、圧電共振器２００の「ｄ３１」共振モードが示されている。ｄ３１共振モードは、圧電共振器２００の励起モードを指し、垂直（Ｚ）方向に印加された電気信号が圧電共振器２００の共振振動をもたらし、横（Ｘ）方向における信号発生のために使用される。ｄ３１モードにおける共振周波数は、横方向における圧電共振器２００の寸法「Ｗ」によって管理される。対応して、横方向圧電係数すなわちｄ３１係数は、共振器の横寸法Ｗに関する周波数応答特性の尺度である。
【０００８】
図２の圧電共振器２００に関して同様に示す共振の第２のモードは、「ｄ３３」共振モードである。ｄ３３共振モードは、垂直（Ｚ）方向に印加された電気信号が、同一方向、すなわち垂直（Ｚ）方向の共振振動をもたらす励起モードを指す。したがって、ｄ３３モードにおける共振周波数は、圧電共振器２００の縦寸法「Ｔ」によって管理される。対応して、ｄ３３係数は、共振器の縦寸法Ｔに関する周波数応答特性の尺度である。
【０００９】
ｄ３１モードにおいてＡｌＮなどの材料を利用する従来技術の単一の圧電共振器に関して、横方向圧電係数ｄ３１は不十分であり、通常、対応するｄ３３係数の値の３分の１程度である。したがって、ＡｌＮを使用する横振動を有する圧電共振器は、不十分な電気機械結合係数ｋｔ２を示す。したがって、ｄ３１モード共振器は、低い運動抵抗と低いフィルタ挿入損失とをもたらす高いＱ値Ｑなどの特徴にもかかわらず、広帯域フィルタアプリケーションに理想的に適合することはない。しかしながら、ｄ３３モード共振器は、製作当たりまたはウエハ当たりに単一の動作周波数を有するように限定されるので、ｄ３３モード共振器もまた理想的ではない。
【００１０】
上記で説明したＡｌＮとは対照的に、ｄ３１モードにおいてＺｎＯおよびＰＺＴなどの材料を利用する従来技術の単一の圧電共振器に関して、改善された横方向圧電係数ｄ３１および電気機械結合係数ｋｔ２が観測される。したがって、ＺｎＯおよびＰＺＴなどの材料は、広帯域フィルタアプリケーションに、より良好に適合され得る。しかしながら、ＺｎＯおよびＰＺＴから形成される共振器は、低いＱ値Ｑを示し、対応して高い運動抵抗と高いフィルタ挿入損失とを示す。
【００１１】
別の知られている共振器設計は、基板上圧電構成を伴う。ＡｌＮ、ＺｎＯ、およびＰＺＴなどの圧電材料が、Ｓｉおよびダイヤモンドなどの非圧電基板上に形成される。基板上圧電構成では、圧電共振器のボディは、主に非圧電基板である。したがって、有効な電気機械結合係数ｋｔ２は非常に低く、そのため、広帯域フィルタアプリケーションには好ましくない。
【００１２】
さらに別の知られている共振器設計には、たとえば、参照により本明細書に組み込まれるＰ．Ｄ．ＢｒａｄｌｅｙらのＩＵＳ  ２００２で開示されている、ＡｌＮ、ＺｎＯ、およびＰＺＴなどの材料から形成される膜バルク音波共振器（ＦＢＡＲ）が含まれる。膜バルク音波共振器の欠点には、共振周波数が圧電膜の厚さによって決定され、そのことで、ウエハ当たり（チップ当たり）に単一のフィルタ共振周波数をもたらす結果となることが含まれる。前に論じたように、異なる帯域に対する広帯域フィルタは、異なる圧電層厚さを有する複数のウエハ／製作を必要とする。したがって、ＦＢＡＲは、単一のチップ上にマルチ帯域／マルチモードのフィルタを必要とするデバイスにおいては適切に使用され得ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、前述の欠点を克服する圧電共振器を使用する広帯域フィルタ設計が、当技術分野において必要とされている。言い換えれば、複数の動作周波数にわたって構成可能であり、低いｋｔ２を示し、かつ滑らかで十分に定義された通過帯域を有する圧電共振器を単一のチップ上に有する広帯域フィルタが、当技術分野において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の例示的な実施形態は、電気的に並列に結合された２ポート圧電共振器を備える広帯域フィルタ設計のためのシステムおよび方法を対象とする。
【００１５】
たとえば、例示的な実施形態は、第１の構成から形成された第１の圧電共振器と、第２の構成から形成された第２の圧電共振器であって、その結果、第２の圧電共振器が第１の圧電共振器に結合され、第１および第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の圧電共振器とを備える共振回路を対象とする。
【００１６】
別の例示的な実施形態は、第１の構成の第１の圧電共振器を形成するステップと、第２の構成の第２の圧電共振器を形成するステップであって、第１および第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、形成するステップと、第１の圧電共振器を第２の圧電共振器に結合するステップとを含む共振回路を形成する方法を対象とする。
【００１７】
さらに別の例示的な実施形態は、第１の構成の第１の圧電共振器を形成するためのステップと、第２の構成の第２の圧電共振器を形成するためのステップであって、第１および第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、形成するためのステップと、第１の圧電共振器を第２の圧電共振器に結合するためのステップとを含む共振回路を形成する方法を対象とする。
【００１８】
別の例示的な実施形態は、第１の構成から形成された第１の共振手段と、第２の構成から形成された第２の共振手段であって、その結果、第２の共振手段が第１の共振手段に結合され、第１および第２の共振手段の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の共振手段とを備えるシステムを対象とする。
【００１９】
添付の図面は、本発明の実施形態の説明を助けるために提示され、実施形態の限定ではなく、実施形態の例示のためのみに提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】単一の圧電共振器の周波数応答を示す図である。
【図２】従来の圧電１ポート共振器におけるｄ３１およびｄ３３の共振モードを示す図である。
【図３】例示的な実施形態によるマルチフィンガー共振器３００を示す図である。
【図４】並列に結合された交互の第１および第２の構成の、２つ以上のマルチフィンガー２ポート共振器を備える共振回路４００を示す図である。
【図５Ａ】図４の共振回路４００の有効な周波数応答を示す図である。
【図５Ｂ】通過帯域を平坦にするように整合するインダクタを有する共振回路の周波数応答を示す図である。
【図６】並列に結合された交互の第１および第２の構成の２つ以上のマルチフィンガー共振器と、インダクタなどの追加の回路要素とを備える共振回路６００を示す図である。
【図７】２つ以上のカスケード接続共振回路を備える共振回路７００を示す図である。
【図８】例示的な実施形態による、共振回路を形成するための方法のフローチャート図である。
【図９】本開示の実施形態が有利に用いられ得る例示的なワイヤレス通信システム９００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の特定の実施形態を対象とする以下の説明および関連する図面で、本発明の態様を開示する。本発明の範囲から逸脱することなく代替的な実施形態を考案することができる。さらに、本発明の関連する詳細を不明瞭にしないように、本発明のよく知られている要素は詳細に記載されないか、または省略される。
【００２２】
「例示的な」という語は、「例、実例、または具体例としての役割を果たすこと」を意味するように本明細書において用いられている。本明細書で「例示的」として説明されるいかなる実施形態であれ、必ずしも他の実施形態よりも好ましい、または有利であると解釈すべきわけではない。同様に、「本発明の実施形態」という用語は、本発明のすべての実施形態が、論じられた特徴、利点または動作モードを含むことを必要としない。
【００２３】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態の説明のみを目的とするものであり、本発明の実施形態を限定するものではない。本明細書で使用する単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別段に明確に示すのでなければ、複数形をも含むものとする。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という用語は、本明細書で使用される場合、記述する特徴、整数、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を明示するものであって、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００２４】
さらに、多くの実施形態が、たとえばコンピューティングデバイスの要素によって実施すべき、一連のアクションに関して説明される。本明細書で説明する様々なアクションは、特定の回路（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））によって、１つまたは複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって、あるいは両方の組合せによって実行され得ることを認識されよう。さらに、本明細書で説明するこれらの一連のアクションは、実行時に、関連するプロセッサに本明細書で説明する機能性を実施させるコンピュータ命令の対応するセットを記憶した、任意の形式のコンピュータ可読記憶媒体内で全体として具現化されるものと見なすことができる。したがって、本発明の様々な態様は、特許請求する主題の範囲内にすべて入ることが企図されているいくつかの異なる形式で具現化され得る。さらに、本明細書で説明する実施形態ごとに、任意のそのような実施形態の対応する形式について、本明細書では、たとえば、記載のアクションを実行する「ように構成された論理」として説明することがある。
【００２５】
例示的な実施形態は、従来技術の圧電共振器に関する前述の問題を回避する。例示的な構成は、横共振（ｌａｔｅｒａｌ  ｒｅｓｏｎａｔｉｏｎ）を有し、高Ｑの特性を有し、比較的低いｋｔ２であり、滑らかで十分に定義された通過帯域周波数応答の圧電共振器を使用する広帯域フィルタを含み得る。
【００２６】
次に図３を参照すると、１ポートマルチフィンガー共振器３００が示されている。図２に関して前述したように、圧電共振器２００の横寸法Ｗは、共振周波数を管理する。マルチフィンガー共振器３００は、３０２、３０４、３０６および３０８など、２つ以上のフィンガーまたは個別の圧電共振素子を備え得る。圧電共振素子３０２〜３０８を単一の構造に統合することによって、マルチフィンガー共振器３００の幅、およびそれに応じて共振周波数が、調整され得る。図示のように、マルチフィンガー共振器３００は、圧電共振素子３０２〜３０８に対する入力および接地に結合される交互のポートを上部および下部に有するように構成され得る。入力「ｉｎ」端子および接地「ｇｎｄ」端子は、結合して電気的ポートを形成し、それにより、マルチフィンガー共振器３００を１ポートデバイスにする。他の実施形態では、選択された端子を入力ポートとして構成し、選択された他の電極を出力ポートとして構成することによって、２ポート共振器が構築され得る。以下の入力ポートおよび出力ポートの構成に関して説明するように、マルチフィンガー共振器の位相が、適切に調整され得る。
【００２７】
異なるポート構成を有する２つ以上のマルチフィンガー２ポート共振器が、広帯域フィルタアプリケーションにおいて使用するために、並列に結合され得る。構成は、出力ポートが互いに位相が外れており（すなわち、１８０度の位相差があり）、一方で入力ポートが同一端子に一緒に結合されている回路トポロジーを含み得る。実施形態は、より滑らかで有効な広帯域周波数応答を与えるために、交互のポート構成を有するマルチフィンガー２ポート共振器を備える共振回路を含み得る。さらに、インダクタ整合を与えるためのインダクタなどの回路要素を追加することで、広帯域フィルタトポロジーの周波数応答の通過帯域が滑らかになる。
【００２８】
次に図４を参照すると、２つの構成における圧電共振素子を有する共振回路４００が説明される。２つの構成のポートは、２つの構成の出力が、同一入力において１８０度の位相差を有するように調整される。圧電共振素子は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＰＺＴ、およびニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの圧電材料から形成され得る。圧電共振素子は、共振回路４００の有効な電気機械結合ｋｔ２が最大化され得るように、ｄ３１とｄ３３の両方の共振モードを組み合わせることによって励起され得る。
【００２９】
引き続き図４を参照すると、共振回路４００は、並列に結合されたｎ個の２ポートマルチフィンガー共振器４０２１〜４０２ｎを備える。ｎ個のマルチフィンガー共振器４０２１〜４０２ｎのそれぞれは、少なくとも２つの、第１の構成および第２の構成の２ポート構成のうちの１つから形成され得る。第１および第２の構成は、第１および第２の構成の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有するように選択され得る。図示の実施形態では、第１の構成は、マルチフィンガー共振器の上部（第１の上部）に交互の入力ポートおよび出力ポートを備え、かつ接地に結合されたマルチフィンガー共振器の下部（第１の下部）をさらに備える。図４に示すように、奇数番号のマルチフィンガー共振器４０２１は、第１の構成に属し、共振周波数ｆ１を有する。
【００３０】
対応して、第２の構成は、上部（第２の上部）に入力ポートを、下部（第２の下部）に出力ポートを備え得る。入力ポートおよび出力ポートに対する接地接続は、それぞれ、入力ポートおよび出力ポートの反対側から引き出され得る。図４に示すように、偶数番号のマルチフィンガー共振器４０２２は、第２の構成に属し、共振周波数ｆ２を有する。ｆ１およびｆ２が１８０度の位相差を有することは、当業者には認識されよう。
【００３１】
再び図４を参照すると、ｎ個のマルチフィンガー共振器４０２１〜４０２ｎは、共振回路４００の有効な周波数応答内でピークと谷とが正規化され得るように、交互の第１および第２の構成によって並列に配置され得る。マルチフィンガー共振器４０２１〜４０２ｎのそれぞれの共振周波数は、ｎ個のマルチフィンガー共振器のそれぞれの幅Ｗ１〜Ｗｎを制御することによって変更され得る。したがって、図４に関して上記で説明した方式で構成される共振回路４００は、図５Ａに示す周波数応答を有する広帯域フィルタを生成することができる。図５Ａに示すように、周波数応答は、周波数ｆ１〜ｆｎの範囲にわたる通過帯域を含む。共振回路４００は、改善された周波数応答特性を有し得るが、周波数応答は、依然として、小さいピークおよび谷を含むことがある。
【００３２】
したがって、例示的な実施形態は、滑らかな周波数応答を生成するために追加の回路要素を備えることがある。図６を参照すると、共振回路６００は、インダクタ６０２、６０４、６０６および６０８などの追加の回路要素を備える。共振回路６００は、図５Ｂに示す滑らかな通過帯域周波数応答を生成することができる。キャパシタが、同様に、周波数応答に影響を与えるために適切に含まれ得る。
【００３３】
次に図７を参照すると、さらに別の例示的な実施形態が示されており、共振回路４００または共振回路６００などの共振回路から形成されたｍ個の共振回路７０２１〜７０２ｍが、滑らかな周波数応答特性を有する広帯域フィルタを形成するためにカスケード接続され得る。
【００３４】
したがって、例示的な実施形態は、並列のマルチフィンガー共振器の配置を備え得る。さらに、実施形態は、マルチフィンガー共振器が少なくとも２つの２ポート構成のうちの１つから形成され得る配置を含み得る。そのような例示的な実施形態は、従来技術の圧電共振器に関連する問題を回避し得、滑らかなで十分に定義された周波数応答特性を有する広帯域フィルタアプリケーションのために使用され得る。例示的な実施形態は、低いｋｔ２の２ポート共振器を有する滑らかな広帯域フィルタ応答を提供することがあるが、いくつかの実施形態は、同様に、高いｋｔ２と高Ｑとを有する改善された性能を示し得る。
【００３５】
実施形態は、本明細書で開示するプロセス、機能および／またはアルゴリズムを実行するための様々な方法を含むことが諒解されよう。たとえば、図８に示すように、実施形態は、第１の構成から第１の圧電共振器（たとえば、第１の下部が接地に結合され、第１の上部が交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された、第１の構成における図４のマルチフィンガー２ポート共振器４０２１）を形成するステップ−ブロック８０２と、第１および第２の圧電共振器の出力が同一入力に対して１８０度の位相差を有する第２の構成から第２の圧電共振器（たとえば、第２の下部が接地と出力ポートとに交互に結合され、第２の上部が入力ポートと接地とに交互に結合される、第２の構成における図４のマルチフィンガー２ポート共振器４０２２）を形成するステップ−ブロック８０４と、第１の圧電共振器を第２の圧電共振器に結合するステップ−ブロック８０６と、を含む共振器を形成するための方法を含み得る。
【００３６】
情報および信号は、多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表すことができることを当業者は諒解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【００３７】
さらに、本明細書で開示した実施形態に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装できることを、当業者は諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本発明の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
【００３８】
本明細書で開示した実施形態と関連して説明した方法、シーケンス、および／またはアルゴリズムは、直接、ハードウェアで、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで、またはその２つの組合せで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に常駐し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。
【００３９】
したがって、本発明の実施形態は、共振器を形成するための方法を具現化するコンピュータ可読媒体を含み得る。したがって、本発明は、示される例に限定されず、本明細書で説明される機能を実行するための任意の手段が、本発明の実施形態に含まれる。
【００４０】
図９は、本開示の実施形態が有利に用いられ得る例示的なワイヤレス通信システム９００を示している。説明のために、図９は、３つの遠隔ユニット９２０、９３０、９５０および２つの基地局９４０を示す。図９では、ワイヤレスローカルループシステムにおいて、遠隔ユニット９２０は携帯電話として示され、遠隔ユニット９３０はポータブルコンピュータとして示され、遠隔ユニット９５０は固定ロケーション遠隔ユニットとして示されている。たとえば、遠隔ユニットは、携帯電話、ハンドヘルドパーソナル通信システム（ＰＣＳ）ユニット、個人情報端末のようなポータブルデータユニット、ＧＰＳ対応デバイス、ナビゲーションデバイス、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、メータ読取り機器のような固定ロケーションデータユニット、またはデータもしくはコンピュータ命令の記憶もしくは取り出しを行う任意の他のデバイス、あるいはそれらの任意の組合せであってよい。図９は、本開示の教示による遠隔ユニットを示すが、本開示は、これらの例示的な示されたユニットに限定されない。本開示の実施形態は、試験および特性評価のための、メモリおよびオンチップ回路を含む能動的な集積回路を含む、任意のデバイスにおいて適切に利用され得る。
【００４１】
前述の開示されたデバイスおよび方法は、通常、コンピュータ可読媒体に保存されるＧＤＳＩＩおよびＧＥＲＢＥＲコンピュータファイルとなるように、設計され構成される。次いでこれらのファイルは、これらのファイルに基づいてデバイスを製造する製造担当者に与えられる。得られる製品は半導体ウエハであり、このウエハは次いで、半導体ダイに切断され、半導体チップにパッケージングされる。次いで、このチップが、上で説明されたデバイスで利用される。
【００４２】
上記の開示は本発明の例示的な実施形態を示すが、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更および修正を行えることに留意されたい。本明細書で説明した本発明の実施形態による方法クレームの機能、ステップおよび／またはアクションは、特定の順序で実行されなくてもよい。さらに、本発明の要素は、単数形で説明または特許請求されていることがあるが、単数形に限定することが明示的に述べられていない限り、複数形が企図される。
【符号の説明】
【００４３】
２００  圧電共振器
３００  マルチフィンガー共振器
３０２、３０４、３０６、３０８  圧電共振素子
４００  共振回路
４０２１〜４０２ｎ  ２ポートマルチフィンガー共振器
６００  共振回路
６０２、６０４、６０６、６０８  インダクタ
７００  共振回路
７０２１〜７０２ｍ  共振回路
９００  ワイヤレス通信システム
９２０、９３０、９５０  リモートユニット
９４０  基地局
【図１】
2015502086.tif 000003
【図２】
2015502086.tif 000004
【図３】
2015502086.tif 000005
【図４】
2015502086.tif 000006
【図５Ａ】
2015502086.tif 000007
【図５Ｂ】
2015502086.tif 000008
【図６】
2015502086.tif 000009
【図７】
2015502086.tif 000010
【図８】
2015502086.tif 000011
【図９】
2015502086.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月8日(2014.5.8)
【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】
第１の構成から形成された第１の圧電共振器と、
第２の構成から形成された第２の圧電共振器であって、その結果、前記第２の圧電共振器が前記第１の圧電共振器に結合され、前記第１および前記第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の圧電共振器と
を備え、
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、共振回路。
【請求項２】
前記結合するステップが、前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを電気的に並列に結合するステップを含む、請求項１に記載の共振回路。
【請求項３】
前記第１および前記第２の圧電共振器の共振周波数が、それらのそれぞれの横寸法によって制御される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項４】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で、前記第１の圧電共振器および前記第２の圧電共振器と並列に結合された、前記第１の構成の１つまたは複数の圧電共振器と前記第２の構成の１つまたは複数の圧電共振器とをさらに備える、請求項１に記載の共振回路。
【請求項５】
１つまたは複数の個別の共振回路にカスケード接続される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項６】
インダクタおよび／またはキャパシタをさらに備える、請求項１に記載の共振回路。
【請求項７】
前記第１および前記第２の圧電共振器が、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、およびＰＺＴのうちの１つから形成される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項８】
広帯域フィルタ内に統合される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項９】
少なくとも１つの半導体ダイ内に統合される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項１０】
セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータから成る群から選択されるデバイス内に統合される、請求項１に記載の共振回路。
【請求項１１】
共振回路を形成する方法であって、
第１の構成の第１の圧電共振器を形成するステップと、
第２の構成の第２の圧電共振器を形成するステップであって、前記第１および前記第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、形成するステップと、
前記第１の圧電共振器を前記第２の圧電共振器に結合するステップとを含み、
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、方法。
【請求項１２】
前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを結合するステップが、前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを電気的に並列に結合するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の圧電共振器の第１の横寸法によって前記第１の圧電共振器の共振周波数を制御するステップと、前記第２の圧電共振器の第２の横寸法によって前記第２の圧電共振器の前記共振周波数を制御するステップとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で、前記第１の圧電共振器および前記第２の圧電共振器と並列に、前記第１の構成の１つまたは複数の圧電共振器と前記第２の構成の１つまたは複数の圧電共振器とを結合するステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記共振回路を１つまたは複数の個別の共振回路とカスケード接続するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
インダクタおよび／またはキャパシタを前記共振回路に電気的に結合するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
ＡｌＮ、ＺｎＯ、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、およびＰＺＴのうちの１つから前記圧電共振器を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記共振回路を広帯域フィルタ内に統合するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
第１の構成から形成された第１の共振手段と、
第２の構成から形成された第２の共振手段であって、その結果、前記第２の共振手段が前記第１の共振手段に結合され、前記第１および前記第２の共振手段の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、第２の共振手段とを備え、
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、システム。
【請求項２０】
前記第１および前記第２の共振手段の共振周波数が、前記第１および前記第２の共振手段のそれぞれの横寸法によって制御される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で並列に結合された、１つまたは複数の第１の共振手段と１つまたは複数の第２の共振手段とをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
１つまたは複数の共振回路にカスケード接続される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
広帯域フィルタ内に統合される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
少なくとも１つの半導体ダイ内に統合される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなる群から選択されるデバイス内に統合される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２６】
共振回路を形成する方法であって、
第１の構成の第１の圧電共振器を形成するための段階と、
第２の構成の第２の圧電共振器を形成するための段階であって、前記第１および前記第２の圧電共振器の出力が、同一入力に対して１８０度の位相差を有する、形成するための段階と、
前記第１の圧電共振器を前記第２の圧電共振器に結合するための段階とを含み、
前記第１の構成が、接地に結合された第１の下部と、交互の入力ポートおよび出力ポートに結合された第１の上部とを備え、
前記第２の構成が、交互の入力ポートおよび接地に結合された第２の上部と、交互の出力ポートおよび接地に結合された第２の下部とを備える、方法。
【請求項２７】
前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを結合するためのステップが、前記第１の圧電共振器と前記第２の圧電共振器とを電気的に並列に結合するためのステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の圧電共振器の第１の横寸法によって前記第１の圧電共振器の共振周波数を制御するためのステップと、前記第２の圧電共振器の第２の横寸法によって前記第２の圧電共振器の前記共振周波数を制御するためのステップとを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の構成および前記第２の構成の交互配置で、前記第１の圧電共振器および前記第２の圧電共振器と並列に、前記第１の構成の１つまたは複数の圧電共振器と前記第２の構成の１つまたは複数の圧電共振器とを結合するためのステップをさらに備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記共振回路を１つまたは複数の個別の共振回路とカスケード接続するためのステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記共振回路を広帯域フィルタ内に統合するためのステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【国際調査報告】
2015502086.tif 000013
2015502086.tif 000014