デュプレクサの受信側フィルタ及びデュプレクサ
【課題】外部への電界や磁界の漏出を抑えることのできるデュプレクサの受信側フィルタ及びデュプレクサを提供すること。
【解決手段】圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、この受信側フィルタの周囲を囲むように、交差指状電極の接地電極側に接続されたシールド電極を配置することにより、受信側フィルタから外部に漏出する電界や磁界を当該シールド電極によりショートさせる。
【解決手段】圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、この受信側フィルタの周囲を囲むように、交差指状電極の接地電極側に接続されたシールド電極を配置することにより、受信側フィルタから外部に漏出する電界や磁界を当該シールド電極によりショートさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば携帯端末などに適用されるデュプレクサの受信側フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、受信側出力に平衡出力を有する弾性波デュプレクサの所用が高まっている。その理由は、受信側フィルタの後段に用いられる受信信号の処理回路として、平衡入力を用いるものが多くなってきたからである。この場合、弾性波デュプレクサの回路として、送信側回路に弾性波共振子を直列−並列に数段接続したラダー型フィルタを用い、受信側回路には不平衡−平衡変換機能を持つ縦結合共振器型フィルタを用いることが一般的である。図13及び図14は、従来のデュプレクサの一例を示すものであり、5は弾性波共振子、10は圧電基板、11はラダー型フィルタ(送信側フィルタ)、12はバランス接続縦結合共振器型フィルタ12aを例えば2つ接続した受信側フィルタ、13は移相器、14は入出力ポート、15は送信入力ポート、16は平衡出力ポートである。
【0003】
このようなデュプレクサにおいて、フィルタ11、12間のアイソレーション特性を良好に保つためには、フィルタ11、12間の物理的距離を離すか、フィルタ11、12を個別のチップとして分割するか、または図15に示すようにフィルタ11、12間に金属シールド100を付加する等の対処が必要であった。しかしながらこれらの方法では、デバイス寸法が大きくなる、フィルタ11、12が2分割されることにより制作工数及びコストが大きくなる等の問題点に加えて、これらの対処をしても所望通りのアイソレーション特性が得られないといった欠点があった。後述の図6に示すように、図14のデュプレクサでは830MHz付近の送信帯域にフィルタ11、12間の電磁結合に起因する膨らみが発生しており、減衰量が実力値として54dBしか得られておらず、これは近年の携帯端末用デュプレクサとしては性能不足である。
特許文献1には、表面波を用いたSAWフィルタについて記載されているが、上記の課題については何ら検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−209456(図1、図8)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、縦結合共振器型フィルタにて不平衡−平衡変換機能を実現する受信側フィルタを備えたデュプレクサにおいて、アイソレーション特性を改善することのできる受信側フィルタ及びデュプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の受信側フィルタは、
圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、
前記縦結合共振器型フィルタを囲むように設けられると共に接地電極に接続されたシールド用電極を備えたことを特徴とする。
上述の受信側フィルタは、具体的な態様としては以下のように構成しても良い。
シールド用電極は前記不平衡入力信号路が設けられている領域は開口している構成。
前記縦結合共振器型フィルタは、前記不平衡入力信号路が入力側に接続された第1の縦結合共振器型フィルタと、この第1の縦結合共振器型フィルタの出力側にその入力側が接続され、前記平衡出力ポートが出力側に接続された第2の縦結合共振器型フィルタと、を備えている構成。
【0007】
本発明のデュプレクサは、
弾性波共振子を含む送信回路と、上述の受信側フィルタを含む受信回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、この受信側フィルタの周囲を囲むように設けられると共に接地電極に接続されたシールド電極を配置しているので、受信側フィルタから外部に漏出する電界や磁界を当該シールド電極によりショートさせることができる。従って、この受信側フィルタを用いたデュプレクサでは、送信入力ポートへの前記電界や磁界の影響を抑えることができるので、良好なアイソレーション特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示した平面図である。
【図2】上記のデュプレクサを構成するIDT電極を概略的に示した平面図である。
【図3】上記のデュプレクサにおける作用を模式的に示した模式図である。
【図4】上記のデュプレクサにおける作用を模式的に示した模式図である。
【図5】上記のデュプレクサにより得られるアイソレーション特性の一例を示す特性図である。
【図6】従来のデュプレクサにおいて得られるアイソレーション特性を示す特性図である。
【図7】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図8】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図9】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図10】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図11】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図12】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図13】デュプレクサを概略的に示した概略図である。
【図14】従来のデュプレクサを示す平面図である。
【図15】従来のデュプレクサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施の形態であるデュプレクサ(弾性波共用器)1について、図1を参照して説明する。このデュプレクサ1は、例えばLiTaO3やLiNbO3あるいは水晶などの圧電体からなる圧電基板10上に形成されており、既述の図13にも示すように、信号の送受信を行う共通の入出力ポート14と、入出力ポート14に対して信号を送信する送信回路である送信側フィルタ11と、この入出力ポート14を介して信号を受信する受信回路である受信側フィルタ12と、を備えている。そして、信号路30を介して入出力ポート14とフィルタ11、12とが夫々接続されている。これらのフィルタ11、12は、弾性波の伝搬方向(図1中左右方向)において夫々左側及び右側に配置されている。この圧電基板10は、図示しないモジュール基板上に配置されており、このモジュール基板には、各々のフィルタ11、12を接地するための接地電極である接地ポート17、18及び入出力ポート14と接続される図示しないアンテナポートが設けられている。尚、判別しやすいように、フィルタ11、12などにはハッチングを付してある。
【0011】
このデュプレクサ1は、例えば圧電基板10の全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を形成し、次いでフォトリソグラフィーによりフィルタ11、12や後述のシールド電極50の周囲の領域の金属膜を例えばエッチングすることにより形成されている。従って、フィルタ11、12やシールド電極50は、同じ膜厚例えば0.1〜1.0μm程度となっている。
上記の送信側フィルタ11は、例えば中心周波数が836.5MHzの送信信号をフィルタ処理して、装置内の図示しない送信処理部から入出力ポート14に送信するためのフィルタであり、弾性波共振子5をラダー型に接続したフィルタにより構成されている。具体的には、この送信側フィルタ11は、各々が弾性波共振子5からなる3つの直列腕31a〜31cが直列信号路33を介して入出力ポート14側からこの順番で直列に接続されると共に、直列腕31a、31b間及び直列腕31b、31c間において同様に弾性波共振子5からなる並列腕32a、32bが並列信号路34を介して夫々並列に接続されて、T型5段の回路が構成されている。
【0012】
これらの直列腕31a〜31c及び並列腕32a、32bは、各々図2に示すように、交差指状電極であるIDT(インターディジタルトランスデューサ)電極23と、このIDT電極23の両側に配置された2つの反射器26、26と、からなる弾性波共振子5により構成されている。このIDT電極23は、弾性波の伝搬方向に平行に配置された2本のバスバー21、21と、これらのバスバー21、21から互いに交差するように櫛歯状に伸びる複数本の電極指22と、により構成されている。また反射器26は、同様に弾性波の伝搬方向に平行に配置された2本のグレーティングバスバー25、25と、これらのグレーティングバスバー25、25を接続するように伸びる複数本のグレーティング電極24と、により構成されている。そして、上記の直列信号路33及び並列信号路34により、各々のIDT電極23のバスバー21、21同士が接続されている。また、直列腕31cの2つのバスバー21、21のうち直列腕31b(入出力ポート14)の反対側のバスバー21は、圧電基板10の端部領域まで伸び出して、図示しない送信処理部から信号が入力される送信入力ポート15をなしている。並列腕32a、32bの2つのバスバー21、21のうち直列信号路33とは反対側のバスバー21は、既述の接地ポート17に接続されている。尚、図2では電極指22やグレーティング電極24の本数を省略して描画している。
【0013】
次に、本発明の受信側フィルタ12について説明する。この受信側フィルタ12と入出力ポート14との間には、送信側フィルタ11から入出力ポート14に向けて送信される信号が受信側フィルタ12へ回り込まないように、弾性波共振子5からなる移相器13が介設されている。受信側フィルタ12は、周波数が例えば881.5MHzの受信信号をフィルタ処理(周波数選択)して装置内の図示しない受信処理部に出力するフィルタであり、2つの縦結合共振器型フィルタ41、41により構成されている。これらの縦結合共振器型フィルタ41、41は、弾性波の伝搬方向に対して直交するように手前側及び奥側に各々配置されており、各々弾性波の伝搬方向に沿って配置された複数のIDT電極23と、これらのIDT電極23を両側から挟むように設けられた2つの反射器26、26と、により構成されている。
【0014】
これらの縦結合共振器型フィルタ41、41のうちの一方例えば入出力ポート14に近接する奥側の縦結合共振器型フィルタ41を第1の縦結合共振器型フィルタ41a、他方の(手前側の)縦結合共振器型フィルタ41を第2の縦結合共振器型フィルタ41bとすると、第1の縦結合共振器型フィルタ41a及び第2の縦結合共振器型フィルタ41bは、例えば夫々3つ及び4つのIDT電極23を備えている。
【0015】
第1の縦結合共振器型フィルタ41aの中央のIDT電極23の奥側のバスバー21には、入出力ポート14(移相器13)から伸びる不平衡入力信号路30aが接続されており、この信号路30aを介して不平衡(アンバランス)信号が第1の縦結合共振器型フィルタ41aに入力されることになる。また、両側のIDT電極23の手前側のバスバー21、21には、第2の縦結合共振器型フィルタ41bに向かって伸びる信号路30b、30bが各々接続されている。中央のIDT電極23の手前側のバスバー21には、例えばボンディングワイヤなどによりこの圧電基板10の上方領域を介して既述の接地ポート18に接続される接地用電極42が形成されている。また、両側のIDT電極23、23の奥側のバスバー21、21には、後述のシールド電極50が接続されている。
【0016】
第2の縦結合共振器型フィルタ41bの両側のIDT電極23の奥側のバスバー21、21には、第1の縦結合共振器型フィルタ41aから伸びる信号路30b、30bが接続されており、これらのIDT電極23、23の手前側のバスバー21、21には、既述のシールド電極50が各々接続されている。また、第2の縦結合共振器型フィルタ41bの中央寄りの2つのIDT電極23、23は、奥側のバスバー21、21同士が接続されており、手前側のバスバー21、21には各々入出力ポート14に受信される信号を図示しない受信処理部に出力する平衡(バランス)出力ポート16、16が夫々接続されている。この受信側フィルタ12においては、2つの平衡出力ポート16、16から各々取り出される信号の振幅がほぼ等しく、且つ位相がほぼ180°ずれるように、縦結合共振器型フィルタ41a、41bにおけるIDT電極23の電極指22の本数などが調整されている。
【0017】
既述のシールド電極50は、第1の縦結合共振器型フィルタ41aの両側のIDT電極23、23の奥側のバスバー21、21から、第1の縦結合共振器型フィルタ41aと移相器13との間の信号路30aに沿うように奥側に伸びると共に、第1の縦結合共振器型フィルタ41a及び第2の縦結合共振器型フィルタ41bの側方側(受信側フィルタ12の外側)の領域を回り込んで手前側に伸び出して、第2の縦結合共振器型フィルタ41bの両側のIDT電極23、23の手前側のバスバー21、21を介して第2の縦結合共振器型フィルタ41bの手前側において連結されている。そして、この第2の縦結合共振器型フィルタ41bの手前側において、このシールド電極50は、平衡出力ポート16、16に接触しないように、奥側が矩形に窪んで凹部60をなしている。この凹部60におけるシールド電極50の幅寸法Lは、例えば10μm〜100μm好ましくは100μm程度以上となっている。シールド電極50は、幅寸法Lが周方向に亘ってこの凹部60と同じかあるいかそれ以上となるように形成されている。
【0018】
そのため、フィルタ41a、41bは、信号路30aとこの信号路30aの両側の領域とを除いて全周に亘ってシールド電極50により囲まれていることになる。また、このシールド電極50は、既述の接地ポート18に接続されており、外形が概略矩形となるように配置されている。この例では、フィルタ41a、41bの夫々の2つの反射器26、26のグレーティングバスバー25、25にシールド電極50が接続されており、従ってこれらの反射器26、26は、フィルタ41a、41bの両側のIDT電極23、23に近接するシールド電極50において、複数本のスリットが形成された形状をなしている。
【0019】
次に、上述の実施の形態の作用について説明する。送信用の信号は、送信入力ポート15から送信側フィルタ11を介して入出力ポート14に送られて、図示しないアンテナから送波される。一方、当該アンテナで受信した信号は、入出力ポート14及び移相器13を経て、不平衡入力ポートである信号路30aから受信側フィルタ12に入り、平衡信号として平衡出力ポート16、16に出力され、図示しない信号処理部に送られる。この時、例えば受信側フィルタ12を構成するIDT電極23の電極指22や信号路30a、30bあるいは平衡出力ポート16、16から電界や磁界が生じて、この電界や磁界が当該受信側フィルタ12の外側領域に漏出しようとする。しかし、この受信側フィルタ11の周囲には、接地ポート18に接地されたシールド電極50が形成されており、図3に示すように、この電磁界がシールド電極50を介して接地ポート18に流れていくので、受信側フィルタ12の外部例えば送信側フィルタ11への電界や磁界の漏出が抑えられる。従って、送信入力ポート15では受信側フィルタ12において生じた電界や磁界の影響が小さく抑えられることになり、つまりアイソレーション特性が良好になる。
【0020】
ここで、受信側フィルタ12が不平衡信号を出力するタイプのものであれば、シールド電極50を設けた場合には、図4(b)に示すように、入出力ポート14からシールド電極50を経由して不平衡出力200へ直接伝達する信号が発生する場合があるので、アイソレーション特性が悪くなる。一方、受信側フィルタ12が本発明のように平衡信号を出力するタイプのものであれば、同図(a)に示すように平衡出力(平衡出力ポート16、16)に信号が直接到達したとしても、ポート16、16の差動出力が取られるので、この信号がキャンセルされてアイソレーション特性の劣化は実質起こらない。
【0021】
このデュプレクサ1において実際に得られたアイソレーション特性を図5に示し、従来の図14に示すデュプレクサにて得られたアイソレーション特性を図6に示す。これらの図5及び図6から、本発明のデュプレクサ1では、従来よりもアイソレーション特性が改善されていることが分かる。具体的には、870MHz付近のピーク強度が従来よりも小さくなっており、また850MHz付近では従来は54dB程度であったアイソレーション特性が60dB程度まで大きく改善されていることが分かる。
【0022】
上述の実施の形態によれば、受信側フィルタ12の周囲を囲むように、接地されたシールド電極50を配置しているので、受信側フィルタ12から外部に漏出する不要電界や不要磁界を当該シールド電極50によりショートさせることができる。従って、この受信側フィルタ12を用いたデュプレクサ1では、送信入力ポート15への前記不要放射の影響を抑えることができるので、良好なアイソレーション特性を得ることができる。
そのため、フィルタ11、12を近接配置させることができるので、デュプレクサ1の小型化を図ることができる。
【0023】
上記の例では、既述の接地用電極42を接地ポート18に直接接続するようにしたが、シールド電極50に接続しても良い。また、縦結合共振器型フィルタ41a、41bの夫々における両側のIDT電極23では、信号路30bの接続されていないバスバー21をシールド電極50に接続したが、シールド電極50を介さずに例えばボンディングワイヤなどにより接地ポート18に直接接続しても良いし、接地ポート18とは別の接地ポートに直接接続しても良い。
【0024】
上記の例においては、信号路30aの両側の領域を除いて受信側フィルタ12の全周を囲むようにシールド電極50を設けたが、受信側フィルタ12にて発生する電界や磁界が送信入力ポート15へ回り込むことが抑えられる程度に囲めば良く、例えば図7に示すように、シールド電極50の途中に例えばスリット状の開口部51を形成しても良い。このような場合においても、送信入力ポート15へ回り込む電界や磁界の影響を抑えることができる。この開口部51としては、送信入力ポート15へ回り込む電界や磁界の影響を抑えるためには、例えば受信側フィルタ12の周囲の60%程度以上がシールド電極50により囲まれるように形成すれば良い。尚、この図7では、接地ポート17、18の記載を省略している。以降の図についても同様である。
【0025】
また、以上の例では、シールド電極50と移相器13及び第1の縦結合共振器型フィルタ41aを接続する信号路30aとの間に隙間を設けたが、図8に示すように、信号路30aを奥側と手前側とに間隙52を介して離間させて配置すると共に、この間隙52を介して左右のシールド電極50を接続し、圧電基板10(間隙52)の上方領域を介して例えばボンディングワイヤ53などにより移相器13と第1の縦結合共振器型フィルタ41aとを接続するようにしても良い。このようにシールド電極50を配置することにより、受信側フィルタ12は全周に亘ってシールド電極50により囲まれることになるので、送信入力ポート15に回り込む電界や磁界を更に小さく抑えることができる。尚、この図8においては移相器13及び第1の縦結合共振器型フィルタ41aを模式的に描画している。
【0026】
更に、シールド電極50と反射器26とを接続するようにしたが、図9に示すように、シールド電極50と反射器26との間に隙間を設けて、反射器26をいわばフロート状態に配置しても良い。また、受信側フィルタ12としては、2つの縦結合共振器型フィルタ41、41を配置する例以外にも、図10に示すように、1つだけを配置しても良いし、または3つ(3段)以上接続しても良い。更にまた、図11に示すように、例えば受信側フィルタ12の回路の一部として、例えば弾性波共振子5などからなる補助用弾性波共振子55を配置しても良い。この場合には、補助用弾性波共振子55の2つのバスバー21、21のうち一方のバスバー21をシールド電極50に接続してもよい。この補助用弾性波共振子55は、例えばフィルタの帯域外減衰量を改善するためのものである。尚、この図11中56は、信号路30aから補助用弾性波共振子55に分岐される並列配線である。このように、シールド電極50を補助用弾性波共振子55の接地ポートとして用いることで、別途アース用の配線を引き回す必要がなくなるのでデュプレクサ1の小型化を図ることができる。
【0027】
また、上記の各例においては、フィルタ11、12を1つの圧電基板10上に形成したが、図12に示すように、各々圧電基板10a、10b上に個別に形成しても良い。この場合には、例えば図示しないモジュール基板上あるいは電子部品上にフィルタ11、12(圧電基板10a、10b)が各々配置されてデュプレクサ1が構成されることになる。更に、送信側フィルタ11として弾性表面波を利用した弾性波共振子5を用いたが、例えばFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)やSMR(Solid Mounted Resonator)などの薄膜バルク波を用いた弾性波共振子を使用しても良い。また、圧電基板10としては、圧電作用を持つ基板であれば良く、例えば圧電性を持つ基板あるいは圧電性を持たない基板上に圧電薄膜を形成したものを用いても良いし、圧電薄膜を複数積層した積層基板やこの積層基板に非圧電薄膜を介在させた複合薄膜基板などであっても良い。
【符号の説明】
【0028】
1 デュプレクサ
5 弾性波共振子
10 圧電基板
11 送信側フィルタ
12 受信側フィルタ
14 入出力ポート
15 送信入力ポート
16 平衡出力ポート
18 接地ポート
30 信号路
41 縦結合共振器型フィルタ
50 シールド電極
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば携帯端末などに適用されるデュプレクサの受信側フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、受信側出力に平衡出力を有する弾性波デュプレクサの所用が高まっている。その理由は、受信側フィルタの後段に用いられる受信信号の処理回路として、平衡入力を用いるものが多くなってきたからである。この場合、弾性波デュプレクサの回路として、送信側回路に弾性波共振子を直列−並列に数段接続したラダー型フィルタを用い、受信側回路には不平衡−平衡変換機能を持つ縦結合共振器型フィルタを用いることが一般的である。図13及び図14は、従来のデュプレクサの一例を示すものであり、5は弾性波共振子、10は圧電基板、11はラダー型フィルタ(送信側フィルタ)、12はバランス接続縦結合共振器型フィルタ12aを例えば2つ接続した受信側フィルタ、13は移相器、14は入出力ポート、15は送信入力ポート、16は平衡出力ポートである。
【0003】
このようなデュプレクサにおいて、フィルタ11、12間のアイソレーション特性を良好に保つためには、フィルタ11、12間の物理的距離を離すか、フィルタ11、12を個別のチップとして分割するか、または図15に示すようにフィルタ11、12間に金属シールド100を付加する等の対処が必要であった。しかしながらこれらの方法では、デバイス寸法が大きくなる、フィルタ11、12が2分割されることにより制作工数及びコストが大きくなる等の問題点に加えて、これらの対処をしても所望通りのアイソレーション特性が得られないといった欠点があった。後述の図6に示すように、図14のデュプレクサでは830MHz付近の送信帯域にフィルタ11、12間の電磁結合に起因する膨らみが発生しており、減衰量が実力値として54dBしか得られておらず、これは近年の携帯端末用デュプレクサとしては性能不足である。
特許文献1には、表面波を用いたSAWフィルタについて記載されているが、上記の課題については何ら検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−209456(図1、図8)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、縦結合共振器型フィルタにて不平衡−平衡変換機能を実現する受信側フィルタを備えたデュプレクサにおいて、アイソレーション特性を改善することのできる受信側フィルタ及びデュプレクサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の受信側フィルタは、
圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、
前記縦結合共振器型フィルタを囲むように設けられると共に接地電極に接続されたシールド用電極を備えたことを特徴とする。
上述の受信側フィルタは、具体的な態様としては以下のように構成しても良い。
シールド用電極は前記不平衡入力信号路が設けられている領域は開口している構成。
前記縦結合共振器型フィルタは、前記不平衡入力信号路が入力側に接続された第1の縦結合共振器型フィルタと、この第1の縦結合共振器型フィルタの出力側にその入力側が接続され、前記平衡出力ポートが出力側に接続された第2の縦結合共振器型フィルタと、を備えている構成。
【0007】
本発明のデュプレクサは、
弾性波共振子を含む送信回路と、上述の受信側フィルタを含む受信回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、この受信側フィルタの周囲を囲むように設けられると共に接地電極に接続されたシールド電極を配置しているので、受信側フィルタから外部に漏出する電界や磁界を当該シールド電極によりショートさせることができる。従って、この受信側フィルタを用いたデュプレクサでは、送信入力ポートへの前記電界や磁界の影響を抑えることができるので、良好なアイソレーション特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態に係るデュプレクサの構成例を示した平面図である。
【図2】上記のデュプレクサを構成するIDT電極を概略的に示した平面図である。
【図3】上記のデュプレクサにおける作用を模式的に示した模式図である。
【図4】上記のデュプレクサにおける作用を模式的に示した模式図である。
【図5】上記のデュプレクサにより得られるアイソレーション特性の一例を示す特性図である。
【図6】従来のデュプレクサにおいて得られるアイソレーション特性を示す特性図である。
【図7】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図8】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図9】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図10】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図11】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図12】上記のデュプレクサの他の例を概略的に示した平面図である。
【図13】デュプレクサを概略的に示した概略図である。
【図14】従来のデュプレクサを示す平面図である。
【図15】従来のデュプレクサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施の形態であるデュプレクサ(弾性波共用器)1について、図1を参照して説明する。このデュプレクサ1は、例えばLiTaO3やLiNbO3あるいは水晶などの圧電体からなる圧電基板10上に形成されており、既述の図13にも示すように、信号の送受信を行う共通の入出力ポート14と、入出力ポート14に対して信号を送信する送信回路である送信側フィルタ11と、この入出力ポート14を介して信号を受信する受信回路である受信側フィルタ12と、を備えている。そして、信号路30を介して入出力ポート14とフィルタ11、12とが夫々接続されている。これらのフィルタ11、12は、弾性波の伝搬方向(図1中左右方向)において夫々左側及び右側に配置されている。この圧電基板10は、図示しないモジュール基板上に配置されており、このモジュール基板には、各々のフィルタ11、12を接地するための接地電極である接地ポート17、18及び入出力ポート14と接続される図示しないアンテナポートが設けられている。尚、判別しやすいように、フィルタ11、12などにはハッチングを付してある。
【0011】
このデュプレクサ1は、例えば圧電基板10の全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を形成し、次いでフォトリソグラフィーによりフィルタ11、12や後述のシールド電極50の周囲の領域の金属膜を例えばエッチングすることにより形成されている。従って、フィルタ11、12やシールド電極50は、同じ膜厚例えば0.1〜1.0μm程度となっている。
上記の送信側フィルタ11は、例えば中心周波数が836.5MHzの送信信号をフィルタ処理して、装置内の図示しない送信処理部から入出力ポート14に送信するためのフィルタであり、弾性波共振子5をラダー型に接続したフィルタにより構成されている。具体的には、この送信側フィルタ11は、各々が弾性波共振子5からなる3つの直列腕31a〜31cが直列信号路33を介して入出力ポート14側からこの順番で直列に接続されると共に、直列腕31a、31b間及び直列腕31b、31c間において同様に弾性波共振子5からなる並列腕32a、32bが並列信号路34を介して夫々並列に接続されて、T型5段の回路が構成されている。
【0012】
これらの直列腕31a〜31c及び並列腕32a、32bは、各々図2に示すように、交差指状電極であるIDT(インターディジタルトランスデューサ)電極23と、このIDT電極23の両側に配置された2つの反射器26、26と、からなる弾性波共振子5により構成されている。このIDT電極23は、弾性波の伝搬方向に平行に配置された2本のバスバー21、21と、これらのバスバー21、21から互いに交差するように櫛歯状に伸びる複数本の電極指22と、により構成されている。また反射器26は、同様に弾性波の伝搬方向に平行に配置された2本のグレーティングバスバー25、25と、これらのグレーティングバスバー25、25を接続するように伸びる複数本のグレーティング電極24と、により構成されている。そして、上記の直列信号路33及び並列信号路34により、各々のIDT電極23のバスバー21、21同士が接続されている。また、直列腕31cの2つのバスバー21、21のうち直列腕31b(入出力ポート14)の反対側のバスバー21は、圧電基板10の端部領域まで伸び出して、図示しない送信処理部から信号が入力される送信入力ポート15をなしている。並列腕32a、32bの2つのバスバー21、21のうち直列信号路33とは反対側のバスバー21は、既述の接地ポート17に接続されている。尚、図2では電極指22やグレーティング電極24の本数を省略して描画している。
【0013】
次に、本発明の受信側フィルタ12について説明する。この受信側フィルタ12と入出力ポート14との間には、送信側フィルタ11から入出力ポート14に向けて送信される信号が受信側フィルタ12へ回り込まないように、弾性波共振子5からなる移相器13が介設されている。受信側フィルタ12は、周波数が例えば881.5MHzの受信信号をフィルタ処理(周波数選択)して装置内の図示しない受信処理部に出力するフィルタであり、2つの縦結合共振器型フィルタ41、41により構成されている。これらの縦結合共振器型フィルタ41、41は、弾性波の伝搬方向に対して直交するように手前側及び奥側に各々配置されており、各々弾性波の伝搬方向に沿って配置された複数のIDT電極23と、これらのIDT電極23を両側から挟むように設けられた2つの反射器26、26と、により構成されている。
【0014】
これらの縦結合共振器型フィルタ41、41のうちの一方例えば入出力ポート14に近接する奥側の縦結合共振器型フィルタ41を第1の縦結合共振器型フィルタ41a、他方の(手前側の)縦結合共振器型フィルタ41を第2の縦結合共振器型フィルタ41bとすると、第1の縦結合共振器型フィルタ41a及び第2の縦結合共振器型フィルタ41bは、例えば夫々3つ及び4つのIDT電極23を備えている。
【0015】
第1の縦結合共振器型フィルタ41aの中央のIDT電極23の奥側のバスバー21には、入出力ポート14(移相器13)から伸びる不平衡入力信号路30aが接続されており、この信号路30aを介して不平衡(アンバランス)信号が第1の縦結合共振器型フィルタ41aに入力されることになる。また、両側のIDT電極23の手前側のバスバー21、21には、第2の縦結合共振器型フィルタ41bに向かって伸びる信号路30b、30bが各々接続されている。中央のIDT電極23の手前側のバスバー21には、例えばボンディングワイヤなどによりこの圧電基板10の上方領域を介して既述の接地ポート18に接続される接地用電極42が形成されている。また、両側のIDT電極23、23の奥側のバスバー21、21には、後述のシールド電極50が接続されている。
【0016】
第2の縦結合共振器型フィルタ41bの両側のIDT電極23の奥側のバスバー21、21には、第1の縦結合共振器型フィルタ41aから伸びる信号路30b、30bが接続されており、これらのIDT電極23、23の手前側のバスバー21、21には、既述のシールド電極50が各々接続されている。また、第2の縦結合共振器型フィルタ41bの中央寄りの2つのIDT電極23、23は、奥側のバスバー21、21同士が接続されており、手前側のバスバー21、21には各々入出力ポート14に受信される信号を図示しない受信処理部に出力する平衡(バランス)出力ポート16、16が夫々接続されている。この受信側フィルタ12においては、2つの平衡出力ポート16、16から各々取り出される信号の振幅がほぼ等しく、且つ位相がほぼ180°ずれるように、縦結合共振器型フィルタ41a、41bにおけるIDT電極23の電極指22の本数などが調整されている。
【0017】
既述のシールド電極50は、第1の縦結合共振器型フィルタ41aの両側のIDT電極23、23の奥側のバスバー21、21から、第1の縦結合共振器型フィルタ41aと移相器13との間の信号路30aに沿うように奥側に伸びると共に、第1の縦結合共振器型フィルタ41a及び第2の縦結合共振器型フィルタ41bの側方側(受信側フィルタ12の外側)の領域を回り込んで手前側に伸び出して、第2の縦結合共振器型フィルタ41bの両側のIDT電極23、23の手前側のバスバー21、21を介して第2の縦結合共振器型フィルタ41bの手前側において連結されている。そして、この第2の縦結合共振器型フィルタ41bの手前側において、このシールド電極50は、平衡出力ポート16、16に接触しないように、奥側が矩形に窪んで凹部60をなしている。この凹部60におけるシールド電極50の幅寸法Lは、例えば10μm〜100μm好ましくは100μm程度以上となっている。シールド電極50は、幅寸法Lが周方向に亘ってこの凹部60と同じかあるいかそれ以上となるように形成されている。
【0018】
そのため、フィルタ41a、41bは、信号路30aとこの信号路30aの両側の領域とを除いて全周に亘ってシールド電極50により囲まれていることになる。また、このシールド電極50は、既述の接地ポート18に接続されており、外形が概略矩形となるように配置されている。この例では、フィルタ41a、41bの夫々の2つの反射器26、26のグレーティングバスバー25、25にシールド電極50が接続されており、従ってこれらの反射器26、26は、フィルタ41a、41bの両側のIDT電極23、23に近接するシールド電極50において、複数本のスリットが形成された形状をなしている。
【0019】
次に、上述の実施の形態の作用について説明する。送信用の信号は、送信入力ポート15から送信側フィルタ11を介して入出力ポート14に送られて、図示しないアンテナから送波される。一方、当該アンテナで受信した信号は、入出力ポート14及び移相器13を経て、不平衡入力ポートである信号路30aから受信側フィルタ12に入り、平衡信号として平衡出力ポート16、16に出力され、図示しない信号処理部に送られる。この時、例えば受信側フィルタ12を構成するIDT電極23の電極指22や信号路30a、30bあるいは平衡出力ポート16、16から電界や磁界が生じて、この電界や磁界が当該受信側フィルタ12の外側領域に漏出しようとする。しかし、この受信側フィルタ11の周囲には、接地ポート18に接地されたシールド電極50が形成されており、図3に示すように、この電磁界がシールド電極50を介して接地ポート18に流れていくので、受信側フィルタ12の外部例えば送信側フィルタ11への電界や磁界の漏出が抑えられる。従って、送信入力ポート15では受信側フィルタ12において生じた電界や磁界の影響が小さく抑えられることになり、つまりアイソレーション特性が良好になる。
【0020】
ここで、受信側フィルタ12が不平衡信号を出力するタイプのものであれば、シールド電極50を設けた場合には、図4(b)に示すように、入出力ポート14からシールド電極50を経由して不平衡出力200へ直接伝達する信号が発生する場合があるので、アイソレーション特性が悪くなる。一方、受信側フィルタ12が本発明のように平衡信号を出力するタイプのものであれば、同図(a)に示すように平衡出力(平衡出力ポート16、16)に信号が直接到達したとしても、ポート16、16の差動出力が取られるので、この信号がキャンセルされてアイソレーション特性の劣化は実質起こらない。
【0021】
このデュプレクサ1において実際に得られたアイソレーション特性を図5に示し、従来の図14に示すデュプレクサにて得られたアイソレーション特性を図6に示す。これらの図5及び図6から、本発明のデュプレクサ1では、従来よりもアイソレーション特性が改善されていることが分かる。具体的には、870MHz付近のピーク強度が従来よりも小さくなっており、また850MHz付近では従来は54dB程度であったアイソレーション特性が60dB程度まで大きく改善されていることが分かる。
【0022】
上述の実施の形態によれば、受信側フィルタ12の周囲を囲むように、接地されたシールド電極50を配置しているので、受信側フィルタ12から外部に漏出する不要電界や不要磁界を当該シールド電極50によりショートさせることができる。従って、この受信側フィルタ12を用いたデュプレクサ1では、送信入力ポート15への前記不要放射の影響を抑えることができるので、良好なアイソレーション特性を得ることができる。
そのため、フィルタ11、12を近接配置させることができるので、デュプレクサ1の小型化を図ることができる。
【0023】
上記の例では、既述の接地用電極42を接地ポート18に直接接続するようにしたが、シールド電極50に接続しても良い。また、縦結合共振器型フィルタ41a、41bの夫々における両側のIDT電極23では、信号路30bの接続されていないバスバー21をシールド電極50に接続したが、シールド電極50を介さずに例えばボンディングワイヤなどにより接地ポート18に直接接続しても良いし、接地ポート18とは別の接地ポートに直接接続しても良い。
【0024】
上記の例においては、信号路30aの両側の領域を除いて受信側フィルタ12の全周を囲むようにシールド電極50を設けたが、受信側フィルタ12にて発生する電界や磁界が送信入力ポート15へ回り込むことが抑えられる程度に囲めば良く、例えば図7に示すように、シールド電極50の途中に例えばスリット状の開口部51を形成しても良い。このような場合においても、送信入力ポート15へ回り込む電界や磁界の影響を抑えることができる。この開口部51としては、送信入力ポート15へ回り込む電界や磁界の影響を抑えるためには、例えば受信側フィルタ12の周囲の60%程度以上がシールド電極50により囲まれるように形成すれば良い。尚、この図7では、接地ポート17、18の記載を省略している。以降の図についても同様である。
【0025】
また、以上の例では、シールド電極50と移相器13及び第1の縦結合共振器型フィルタ41aを接続する信号路30aとの間に隙間を設けたが、図8に示すように、信号路30aを奥側と手前側とに間隙52を介して離間させて配置すると共に、この間隙52を介して左右のシールド電極50を接続し、圧電基板10(間隙52)の上方領域を介して例えばボンディングワイヤ53などにより移相器13と第1の縦結合共振器型フィルタ41aとを接続するようにしても良い。このようにシールド電極50を配置することにより、受信側フィルタ12は全周に亘ってシールド電極50により囲まれることになるので、送信入力ポート15に回り込む電界や磁界を更に小さく抑えることができる。尚、この図8においては移相器13及び第1の縦結合共振器型フィルタ41aを模式的に描画している。
【0026】
更に、シールド電極50と反射器26とを接続するようにしたが、図9に示すように、シールド電極50と反射器26との間に隙間を設けて、反射器26をいわばフロート状態に配置しても良い。また、受信側フィルタ12としては、2つの縦結合共振器型フィルタ41、41を配置する例以外にも、図10に示すように、1つだけを配置しても良いし、または3つ(3段)以上接続しても良い。更にまた、図11に示すように、例えば受信側フィルタ12の回路の一部として、例えば弾性波共振子5などからなる補助用弾性波共振子55を配置しても良い。この場合には、補助用弾性波共振子55の2つのバスバー21、21のうち一方のバスバー21をシールド電極50に接続してもよい。この補助用弾性波共振子55は、例えばフィルタの帯域外減衰量を改善するためのものである。尚、この図11中56は、信号路30aから補助用弾性波共振子55に分岐される並列配線である。このように、シールド電極50を補助用弾性波共振子55の接地ポートとして用いることで、別途アース用の配線を引き回す必要がなくなるのでデュプレクサ1の小型化を図ることができる。
【0027】
また、上記の各例においては、フィルタ11、12を1つの圧電基板10上に形成したが、図12に示すように、各々圧電基板10a、10b上に個別に形成しても良い。この場合には、例えば図示しないモジュール基板上あるいは電子部品上にフィルタ11、12(圧電基板10a、10b)が各々配置されてデュプレクサ1が構成されることになる。更に、送信側フィルタ11として弾性表面波を利用した弾性波共振子5を用いたが、例えばFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)やSMR(Solid Mounted Resonator)などの薄膜バルク波を用いた弾性波共振子を使用しても良い。また、圧電基板10としては、圧電作用を持つ基板であれば良く、例えば圧電性を持つ基板あるいは圧電性を持たない基板上に圧電薄膜を形成したものを用いても良いし、圧電薄膜を複数積層した積層基板やこの積層基板に非圧電薄膜を介在させた複合薄膜基板などであっても良い。
【符号の説明】
【0028】
1 デュプレクサ
5 弾性波共振子
10 圧電基板
11 送信側フィルタ
12 受信側フィルタ
14 入出力ポート
15 送信入力ポート
16 平衡出力ポート
18 接地ポート
30 信号路
41 縦結合共振器型フィルタ
50 シールド電極
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、
前記縦結合共振器型フィルタを囲むように設けられると共に接地電極に接続されたシールド用電極を備えたことを特徴とする受信側フィルタ。
【請求項2】
シールド用電極は、前記不平衡入力信号路が設けられている領域は開口していることを特徴とする請求項1に記載の受信側フィルタ。
【請求項3】
前記縦結合共振器型フィルタは、前記不平衡入力信号路が入力側に接続された第1の縦結合共振器型フィルタと、この第1の縦結合共振器型フィルタの出力側にその入力側が接続され、前記平衡出力ポートが出力側に接続された第2の縦結合共振器型フィルタと、を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の受信側フィルタ。
【請求項4】
弾性波共振子を含む送信回路と、請求項1ないし3のいずれか一つに記載の受信側フィルタを含む受信回路と、を備えたことを特徴とするデュプレクサ。
【請求項1】
圧電基板上に各々形成された交差指状電極及び反射器を含む縦結合共振器型フィルタと、この縦結合共振器型フィルタの入力側及び出力側に夫々設けられた不平衡入力信号路及び平衡出力ポートと、を備え、デュプレクサの受信側に用いられる受信側フィルタにおいて、
前記縦結合共振器型フィルタを囲むように設けられると共に接地電極に接続されたシールド用電極を備えたことを特徴とする受信側フィルタ。
【請求項2】
シールド用電極は、前記不平衡入力信号路が設けられている領域は開口していることを特徴とする請求項1に記載の受信側フィルタ。
【請求項3】
前記縦結合共振器型フィルタは、前記不平衡入力信号路が入力側に接続された第1の縦結合共振器型フィルタと、この第1の縦結合共振器型フィルタの出力側にその入力側が接続され、前記平衡出力ポートが出力側に接続された第2の縦結合共振器型フィルタと、を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の受信側フィルタ。
【請求項4】
弾性波共振子を含む送信回路と、請求項1ないし3のいずれか一つに記載の受信側フィルタを含む受信回路と、を備えたことを特徴とするデュプレクサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2010−178306(P2010−178306A)
【公開日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−21839(P2009−21839)
【出願日】平成21年2月2日(2009.2.2)
【出願人】(000232483)日本電波工業株式会社 (1,148)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年2月2日(2009.2.2)
【出願人】(000232483)日本電波工業株式会社 (1,148)
【Fターム(参考)】
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