(57)【要約】本発明は、２つのピエゾ電気層（２，５）を持つ装置とフィルタとして当該装置を操作する方法とに関する。前記装置の前記２つのピエゾ電気層（２，５）の一つ（２）は、電極（３）と中間電極（４）との間に位置し、前記２つのピエゾ電気層（２，５）の他の一つ（５）は前記中間電極（４）と他の電極（６）との間に位置して、バルク音響波共振器が形成される。前記電極（３）、前記他の電極（６）及び前記中間電極（４）は、前記２つのピエゾ電気層（２，５）のうちの少なくとも１つへ高周波信号を与えるための回路手段に接続され、当該回路手段が一つのスイッチング状態にあるとき前記バルク音響波共振器が少なくとも一つの共振周波数を持ち、前記回路手段が他のスイッチング状態にあるとき前記バルク音響波共振器が前記少なくとも一つの共振周波数とは異なる少なくとも一つの他の共振周波数を持つ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのピエゾ電気層の一つは、電極と中間電極との間に設けられ、前記２つのピエゾ電気層の他の一つは前記中間電極と他の電極との間に設けられて、バルク音響波共振器が形成される、２つのピエゾ電気層を持つ装置において、前記電極、前記他の電極及び前記中間電極は、前記２つのピエゾ電気層のうちの少なくとも１つへ高周波信号を与えるための回路手段に接続され、当該回路手段が一つのスイッチング状態にあるとき前記バルク音響波共振器が少なくとも一つの共振周波数を持ち、前記回路手段が他のスイッチング状態にあるとき前記バルク音響波共振器が前記少なくとも一つの共振周波数とは異なる少なくとも一つの他の共振周波数を持つ、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記一つのスイッチング状態と前記他のスイッチング状態との間をスイッチングする前記回路手段が、能動電子素子を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記一つのスイッチング状態と前記他のスイッチング状態との間をスイッチングする前記回路手段が、マイクロ機械スイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記２つのピエゾ電気層が高い電気機械結合定数を持つ物質から作られることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記２つのピエゾ電気層が、AlN, ZnO, KNbO3, 又はランタンがドープされたジルコン酸塩−チタン酸塩（チタネイト）(PbLayZrxTi1-xO3) (0＜x＜1; 0＜y＜0.2)から作られることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の一つ又は幾つかの装置により特徴付けられるフィルタ装置。
【請求項７】
２つの周波数帯域の間をスイッチ可能なデュプレクサフィルタが前記幾つかの装置により形成されることを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記幾つかの装置の少なくとも２つを有するＴｘブランチと前記幾つかの装置のうち少なくとも２つの他の装置を有するＲｘブランチとにより特徴付けられる請求項７に記載のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波フィルタ用の装置の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタ装置は、例えば、２つのピエゾ電気層及び３つの電極を持つ層状装置を有するフィルタ装置を開示する米国特許第５９１０７５６号から知られている。２つのピエゾ電気層の第１の層は、前記３つの電極のうちの一番目の下の電極と２番目の真中の電極との間に位置する。２つのピエゾ電気層の第２の層は、前記３つの電極のうちの真中の電極と３番目の上の電極との間に位置する。前記真中の電極が、接地されている。このアセンブリは、例えばモバイルの無線電話のフィルタ装置として用いられる従来のピエゾ電気バルク音響波共振器（BAWR）である。この既知のフィルタ装置は常に、斯様なアプリケーションにおいて単一の周波数帯域における受信／送信用に形成されている。したがって、例えばＧＳＭ９００規格(GSM = Global System Mobile)  に適用される高周波フィルタが使用される。しかしながら、ＤＣＳ−１８００規格( DCS = Digital Cellular System)のためには他のフィルタ装置が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
幾つかの周波数帯域に使用できるフィルタ装置のためのピエゾ電気層に基づく装置を提供し、当該フィルタ装置を動作する方法を提供することが、本発明の目的である。
【０００４】
本発明によると、この目的は、独立請求項１により達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明により達成される従来技術を凌駕する本質的利点は、層状装置において何ら変更することなく幾つかの周波数帯域に対してピエゾ電気層を持つ層状装置の利用の可能性を提供できることである。種々の周波数帯域での受信及び送信を可能にするフィルタ装置のための層状装置を使用することは、簡易で安価な態様で回路手段により可能である。斯様なフィルタの送信／受信装置、例えばモバイル無線電話に組み込むことは、必要とされる電子部品における低減された支出を導く。種々の周波数帯域での使用のために送信／受信装置を構成するために、特定の周波数帯域各々に個別に対応する幾つかのフィルタを使用することがもはや必要ではない。
【０００６】
本発明の有益な他の実施例は、１つのスイッチング状態と他のスイッチング状態との間をスイッチングするための回路手段が能動電子部品を有することを提供する。これらのスイッチング状態間をスイッチングするための信頼性のある可能性は、それにより回路技術に関して低い支出で提供できることである。
【０００７】
電子部品の高度な集積化を達成するために好ましい本発明の実施例は、１つのスイッチング状態と他のスイッチング状態との間をスイッチングするための回路手段が、マイクロ機械スイッチを有することを提供する。
【０００８】
周波数帯域間の簡易な切換えは、２つのピエゾ電気層が高電気機械結合定数を持つ物質から作られるという本発明の有利な他の実施例で達成される。高電気機械結合定数を持つ物質として有利に用いられる物質は、窒化アルミニウム（AlN）、酸化亜鉛（ZnO）、ランタンがドープされたジルコン酸塩−チタン酸塩（チタネイト）(PbLayZrxTi1-xO3)  (0＜x＜1; 0＜y＜0.2)、若しくはニオブ酸塩カリウム（KNbO3）、又は高電気機械結合定数を持つ他のピエゾ電気物質若しくは強誘電物質である。
【０００９】
２つの周波数帯域の間をスイッチ可能であって２つの帯域のバルク音響波共振器を有するデュプレクサフィルタが２つのピエゾ電気層と３つの電極とを持つ層状装置に基づいて構成される。Tx及びRxブランチ（branch）は、幾つかの層状装置の好適な相互接続により、異なる周波数帯域（例えば９００ＭＨｚ及び１８００ＭＨｚ）に合わせられる。
【００１０】
本発明は、図及び実施例を参照してより詳細に説明されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、ピエゾ電気層２が上部電極３と中間電極４との間に位置された層状装置１を示す。他のピエゾ電気層５は、中間電極４と下部電極６との間にある。
【００１２】
層状装置１は、適切な接続を介して上部電極３及び／又は中間電極４及び／又は下部電極６に接続された回路手段を利用したバルク音響波共振器（bulk acoustic wave resonator, ＢＡＷＲ）として用いることができる。図２によると、図２の層状装置１により形成されるフィルタ装置が第１の共振周波数を持つ前記層状装置の第１の状態を生成することは、上部電極３及び下部電極６を介して高周波信号の導くことにより可能である。第１の共振周波数は、図２の右側で図的に示された粒子的（部分的）たわみにより特徴付けられる。これは、例えば９００ＭＨｚ帯域に対する共振周波数でもよい。
【００１３】
図３及び４は、層状装置１に対する回路の可能性を示し、結果としてこれにより形成されたバルク音響波共振器は電極３，４及び／又は６を介した適当な信号の導入を通じて異なる周波数帯域、例えば１８００ＭＨｚ周波数帯域での共振周波数により特徴付けられる。
【００１４】
図３では、中間電極４及び下部電極６は、入力されるべき信号の信号源に接続される。層状装置１で生成された定常波が、図３に概略的に示される。上部電極３、中間電極４及び下部電極６が図４に示される態様で入力信号の信号源に接続されるとき、同様な型式の定常波が生じる。
【００１５】
用いられるスイッチの数から独立して、層状装置１は、フィルタとして用いられる層状装置１が図２に従う定常波により特徴付けられる動作状態と、フィルタとして用いられる層状装置１が図３又は４に従う定常波により特徴付けられる他の動作状態との間の切換えにより、スイッチングされてもよい。よって、層状装置１により形成されるフィルタ装置は、１つ又は幾つかのスイッチの動作を専ら通じて、層状装置における如何なる変更もなしに幾つかの周波数帯域に対して使用できる。このために用いられるスイッチは、例えば、シリコン技術に通常基づいたマイクロ機械スイッチでもよい。斯様なスイッチは、またＭＥＭマイクロスイッチとも呼ばれる。
【００１６】
ピエゾ電気層２，５に用いられる高電磁結合定数を持つ、特に好適な物質は、窒化アルミニウム（AlN）、酸化亜鉛（ZnO）、ランタンがドープされたジルコン酸塩−チタン酸塩（チタネイト）(PbLayZrxTi1-xO3) (0＜x＜1; 0＜y＜0.2)、ニオブ酸塩カリウム（KNbO3）、又は高電磁結合定数を持つ他のピエゾ電気物質若しくは強誘電物質である。この物質の高電磁結合定数は、非常に大きな帯域幅がこれにより可能となるようなアプリケーションに対して有利である。ピエゾ電気層は、以下の物質から形成されてもよい。La,Mn,Fe,Sb,Sr,Niのドーパント又はこれらのドーパントの組合せと共に又はなしに、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Sc1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Zn1/3Nb2/3)1-x-y(Mn1/2Nb1/2)xTiyO3-(0＜x＜1, 0＜y＜1),  Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3, Sr3TaGa3Si2O14,  K(Sr1-xBax)2Nb5O15(0＜x＜1), Na(Sr1-xBax)2Nb5O15(0＜x＜1), BaTiO3, (K1-xNax)NbO3(0＜x＜1), (Bi, Na, K, Pb, Ba)TiO3, (Bi, Na)TiO3, Bi7Ti4NbO21, (K1-xNax)NbO3-(Bi, Na, K, Pb, Ba)TiO3(0＜x＜1), a(BixNa1-xTiO3-b(KNbO3-c)1/2(Bi2O3-Sc2O3)(0＜x＜1, a+b+c=1), (BaaSrbCac)TixZr1-xO3(0＜x＜1, a+b+c=1), (BaaSrbLac)Bi4Ti4O15(a+b+c=1), Bi4Ti3O12, LiNbO3, La3Ga5.5Nb0.5O14, La3Ga5SiO14, La3Ga5.5Ta0.5O14, and PbZrxTi1-xO3(0＜x＜1)
【００１７】
図５は、図１による層状装置により各々形成される幾つかの２−帯域バルク音響波共振器１０，１１，１２，１３の組合せを示す。複数の２−帯域バルク音響波共振器１０，１１，１２，１３の各中間電極１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ及び各他の電極１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂは、各スイッチ１４，１５，１６，１７に接続される。複数の２−帯域バルク音響波共振器の装置は、アンテナＡに接続される。フィルタ装置の送信ブランチ（Ｔｘ）及び受信ブランチ（Ｒｘ）が、２−帯域バルク音響波共振器１０，１１，１２，１３（デュプレクサ機能）により形成される。フィルタ装置は、２つの周波数帯域間で切換えられ、すなわち、フィルタ装置はデュプレクサフィルタ機能も持つ。図５によるとある周波数帯域内でフィルタ装置を動作させるために、全スイッチ１４，１５，１６及び１７は、スイッチ位置“１”にあるべきである。スイッチ１４，１５，１６及び１７が異なるスイッチ位置“２”にあるとき、フィルタ装置は異なる周波数帯域で動作される。
【００１８】
詳細な説明、図面及び請求項で説明されて開示された本発明の特徴は、個別的に重要であり、種々の実施例における本発明の実施のためにどのような組合せにおいても重要である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】２つのピエゾ電気層と３つの電極とを持つ層状装置を概略的に示す。
【図２】１つの周波数帯域に対する図１の層状装置のための回路を示す。
【図３】異なる周波数帯域に対する図１の層状装置のための回路を示す。
【図４】他の周波数帯域に対する図１の層状装置のための他の回路の可能性を示す。
【図５】フィルタ装置に関連した幾つかの２帯域バルク音響波共振器の相互接続を概略的に示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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