フィルタ、デュープレクサ、通信モジュール、通信装置
【課題】アンバランス−バランス変換を行うフィルタをＦＢＡＲで実現する。
【解決手段】主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、主トランスデューサと副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている。主トランスデューサ及び副トランスデューサと結合トランスデューサとの間には、音響カプラー膜１１が備わる。
【解決手段】主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、主トランスデューサと副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている。主トランスデューサ及び副トランスデューサと結合トランスデューサとの間には、音響カプラー膜１１が備わる。
【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】
近年、圧電材料を用いた弾性表面波（ＳＡＷ）や圧電薄膜の厚み振動波を用いた共振器（ＦＢＡＲ）を複数組み合わせることにより、特定の周波数帯の電気信号のみを通過させる特徴を持った高周波通信用のフィルタ素子が開発されている。ＳＡＷ共振器やＦＢＡＲを利用したフィルタ部品は、他の誘電体フィルタやセラミックフィルタに比して外形サイズが小さく、かつ急峻なロールオフ特性を持つため、小型で、狭い比帯域幅が要求される携帯電話等の移動体通信部品に適している。ＳＡＷ、ＦＢＡＲのラダー型フィルタを用いた応用部品として、デュープレクサがある。デュープレクサは、送受信機能を持ち送信と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。近年、特にデュープレクサでは送信フィルタはアンバランス型、受信フィルタはアンバランス入力、バランス出力で、その出力インピーダンスは１００Ω等が要求されており、入力インピーダンスより高いインピーダンスとなる。
【０００３】
特許文献１は、アンバランス−バランス変換及び入出力変換が可能な多重モード型ＳＡＷフィルタを開示している。特許文献２は、アンバランス−バランス変換が可能なＭＥＭＳ共振器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８３４２５号公報
【特許文献２】特開２００５−０９４５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１及び２には、アンバランス−バランス変換が可能なＦＢＡＲは開示されていない。したがって、特許文献１及び２に開示されている構成では、高Ｑのフィルタを実現することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示するフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本願の開示によれば、アンバランス−バランス変換を行うフィルタをＦＢＡＲで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施の形態にかかるバランスフィルタの平面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図
【図１Ｃ】図１Ａに示すバランスフィルタの等価回路図
【図２Ａ】実施例１にかかるバランスフィルタの平面図
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図
【図２Ｃ】図２ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図３】実施例２にかかるバランスフィルタの平面図
【図４Ａ】実施例３にかかるバランスフィルタの平面図
【図４Ｂ】図４ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図
【図４Ｃ】図４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図５Ａ】実施例４にかかるバランスフィルタの平面図
【図５Ｂ】図５ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図
【図５Ｃ】図５ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図６】図６Ａ〜図６Ｇは、キャビティ型ＦＢＡＲを備えたバランスフィルタの製造工程を示す断面図
【図７】図７Ａ〜図７Ｆは、エアギャップ型ＦＢＡＲを備えたバランスフィルタの製造工程を示す断面図
【図８】デュープレクサのブロック図
【図９】通信モジュールのブロック図
【図１０】通信装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
〔１．フィルタの構成〕
図１Ａ〜図１Ｃは、インピーダンス変換型バランスフィルタ（以下、バランスフィルタと称する）の図であり、本実施の形態を説明するための図である。図１Ａは、バランスフィルタの平面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。図１Ｃは、図１Ａに示すバランスフィルタの等価回路である。図１Ａ〜図１Ｃに示すバランスフィルタの基本構造は、ＦＢＡＲの構造を有するトランスデューサと音響カプラー膜とを厚み方向に堆積したCoupled Resonator Filter（ＣＲＦ）構造である。
【００１０】
図１Ａ〜図１Ｃに示すバランスフィルタは、入力側の上部電極１０１ａ、１０１ｂ、出力側の上部電極１０１ｃ、１０１ｄ、第１の圧電膜１０２ａ〜１０２ｄ、下部電極１０３ａ〜１０３ｄ、カップリング層１０４、上部電極１０５ａ、１０５ｂ、第２の圧電膜１０６、下部電極１０７、基板１０９、入力端子１１０、第１の出力端子１１１ａ、第２の出力端子１１１ｂを備えている。第１の圧電膜１０２ａ〜１０２ｄ及び第２の圧電膜１０６は、例えばＡｌＮで形成することができる。上部電極１０１ａ〜１０１ｄ、１０５ａ、１０５ｂおよび下部電極１０３ａ〜１０３ｄ、１０７は、例えばルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）などで形成することができる。カップリング層１０４は、入力トランスデューサ（後述）及び出力トランスデューサ（後述）と結合トランスデューサ（後述）とを機械的に結合する層であり、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。上部電極１０１ａ，１０１ｂ、第１の圧電膜１０２、および下部電極１０３は、入力トランスデューサ（主トランスデューサの一例）として機能する。上部電極１０１ｃ，１０１ｄ、第１の圧電膜１０２、および下部電極１０３は、出力トランスデューサ（副トランスデューサの一例）として機能する。第２の圧電膜１０６、上部電極１０５、および下部電極１０７は、結合トランスデューサとして機能する。
【００１１】
図１Ａ〜図１Ｃに示すバランスフィルタにおいて、入力トランスデューサ及び出力トランスデューサが結合トランスデューサを介して、カスケード接続されている。入力端子１１０には、２つの上部電極１０１ａ及び１０１ｂが並列接続されている。そのため、入力端子１１０のインピーダンス（Ｚｉｎ）は上部電極１０１ａ及び１０１ｂの個々のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）に対して、
Ｚｉｎ＝Ｚ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２） ・・・（式１）
となる。一方、出力側は、上部電極１０１ｃに出力端子１１１ａが接続され、上部電極１０１ｄに出力端子１１１ｂが接続されている。したがって、出力端子１１１ａ及び１１１ｂから見れば、そのインピーダンス（Ｚｏｕｔ）は、個々の出力端子１１１ａ及び１１１ｂのインピーダンス（Ｚ３、Ｚ４）に対して、
Ｚｏｕｔ＝Ｚ３＋Ｚ４ ・・・（式２）
となる。例えば、上部電極１０１ａ〜１０１ｄの個々のインピーダンスがそれぞれ１００Ωであれば、入力インピーダンスは上記式１に基づき５０Ωとなり、出力インピーダンスは上記式２に基づき２００Ωとなる。
【００１２】
以下、上記インピーダンス変換型バランスフィルタのさらに詳細な実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図２Ａは、実施例１にかかるインピーダンス変換型バランスフィルタの平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図である、図２Ｃは、図２ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。
【００１４】
実施例１にかかるバランスフィルタは、上部電極１、４、５、６、７、下部電極２、３、８、基板９、音響カプラー膜１１、第１の圧電膜１２、第２の圧電膜１３を備えている。基板９は、下部電極８に接している面に空隙１０が形成されている。空隙１０は、励振効率を上げるためのものである。下部電極８は、基板９における空隙１０に重なる位置に形成されている。第２の圧電膜１３は、下部電極８及び基板９の上に形成されている。上部電極６及び上部電極７は、第２の圧電膜１３の上に形成されている。上部電極６及び上部電極７は、第２の圧電膜１３の上面において面方向に並んで配されている。音響カプラー膜１１は、上部電極６、上部電極７、および第２の圧電膜１３の上に形成されている。下部電極２及び３は、音響カプラー膜１１の上に形成されている。下部電極２及び３は、音響カプラー膜１１の上面において面方向に並んで配されている。第１の圧電膜１２は、下部電極２、３、および音響カプラー膜１１の上に形成されている。上部電極１及び５は、第１の圧電膜１２の上に形成されている。上部電極１及び５は、第１の圧電膜１２の上面において面方向に並んで配されている。上部電極１と下部電極２は、第１の圧電膜１２を挟んで対向している。
【００１５】
上部電極５と下部電極３は、第１の圧電膜１２を挟んで対向している。上部電極６と下部電極８は、第２の圧電膜１３を挟んで対向している。上部電極７と下部電極８は、第２の圧電膜１３を挟んで対向している。第１の圧電膜１２、第２の圧電膜１３は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で形成することが好ましい。上部電極１、４、５、下部電極２、３、上部電極６、上部電極７、下部電極８は、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の高音響インピーダンス材料で形成することが好ましい。
【００１６】
音響カプラー膜１１は、入力トランスデューサ及び出力トランスデューサと結合トランスデューサとの間で振動を伝搬可能なように両者を機械的に結合する膜である。音響カプラー膜１１は、他の層を形成する膜の材料に比べて比較的密度及びヤング率が小さい（音響インピーダンスが小さい）材料でかつ絶縁性が優れた材料で形成することが好ましい。音響カプラー膜１１は、例えば有機ポリマー材料やＳｉＯ２など半導体層間絶縁膜として採用される材料で形成することが好ましい。他の層は、第１の圧電膜１２又は第２の圧電膜１３である。
【００１７】
第１の圧電膜１２を挟んで上部電極１と下部電極２とが対向する領域Ｅ１は、ＦＢＡＲの入力側の励振部（アクティブエリア）である。第１の圧電膜１２を挟んで上部電極４と下部電極３とが対向する領域Ｅ２は、ＦＢＡＲの出力側の励振部（アクティブエリア）である。第１の圧電膜１２を挟んで上部電極５と下部電極３とが対向する領域Ｅ３は、ＦＢＡＲの出力側の励振部（アクティブエリア）である。励振部Ｅ１において励振された弾性波は、音響カプラー膜１１を介して、上部電極６、第２の圧電膜１３、下部電極８等を含むトランスデューサ部へ伝達される。下部電極８は、電気的に出力端直下まで接続されているため、再び音響カプラー膜１１を介して出力側の励振部Ｅ２及びＥ３を励振させることができる。図２Ａ及び図２Ｃに示すように、上部電極４と上部電極５とは分離されており、バランス出力が可能である。なお、励振部Ｅ１〜Ｅ３の面積を調整することにより、インピーダンスを調整することができる。例えば、図２Ａに示すバランスフィルタでは、励振部Ｅ１の面積、励振部Ｅ２及びＥ３の面積を調整することにより、入出力のインピーダンスを調整することが可能である。
【００１８】
なお、図２Ｂに示すように、上部電極６及び上部電極７とペアになる下部電極８は、本実施例では共通電極としているが、上部電極６側と上部電極７とで分離配置した電極に置換することができる。
【００１９】
また、下部電極２及び３、上部電極６、上部電極７を接地することで、入出力間の浮遊容量の低減、アイソレーションの確保が容易となる。
【００２０】
図２Ａ〜図２Ｃに示すバランスフィルタは、上記式（１）及び（２）で表すインピーダンス変換が可能である。また、励振部の面積を調整することにより、入出力のインピーダンス比を変更することができる。
【００２１】
なお、本実施例では、基板９に空隙１０を有する例を挙げたが、空隙１０に代えて基板９に音響ミラー構造を備えた構成としても良い。また、本実施例では、基板９に空隙１０を形成するキャビティ型のフィルタ構造としたが、基板９と下部電極８との間に空隙を形成するエアギャップ型のフィルタ構造としてもよい。
【００２２】
（実施例２）
図３は、実施例２にかかるバランスフィルタの平面図である。図３において、図２Ａ〜図２Ｃに示すバランスフィルタの構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。
【００２３】
実施例２にかかるバランスフィルタと実施例１にかかるバランスフィルタとの違いは、入力側の励振部が２つの励振部Ｅ１１及びＥ１２に分割され、励振部Ｅ１１及びＥ１２が並列接続されている点である。バランスフィルタの動作及び断面構造は、実施例１にかかるバランスフィルタと同様である。
【００２４】
実施例２にかかるバランスフィルタによれば、上記式（１）及び（２）で表すインピーダンス変換が可能である。すなわち、上部電極１における励振部Ｅ１１を形成している領域のインピーダンスＺ１と、上部電極１における励振部Ｅ１２を形成している領域のインピーダンスＺ２とを上記式１に代入することにより、入力インピーダンスＺｉｎを算出することができる。また、上部電極４におけるインピーダンスＺ３と上部電極５におけるインピーダンスＺ４を上記式２に代入することにより、出力インピーダンスＺｏｕｔを算出することができる。なお、入出力のインピーダンス比は、基本的には励振部の面積で変更することができる。
【００２５】
（実施例３）
図４Ａは、実施例３にかかるバランスフィルタの平面図である。図４Ｂは、図４ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図である。図４Ｃは、図４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。図４Ａ〜図４Ｃにおいて、図２Ａ〜図２Ｃに示すバランスフィルタの構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。
【００２６】
実施例３にかかるバランスフィルタと実施例１にかかるバランスフィルタとの違いは、第１の圧電膜１２上における上部電極４及び５の配置である。実施例１にかかるバランスフィルタは、図２Ａに示すように上部電極１の延伸方向と上部電極４及び５の延伸方向とがほぼ同一方向となるように上部電極１、４、５が配されていたが、実施例３にかかるバランスフィルタは、図４Ａに示すように上部電極１の延伸方向と上部電極４及び５の延伸方向とを略直交させている。なお、実施例３にかかるバランスフィルタの動作及び基本的な断面構造は、実施例１にかかるバランスフィルタと同様である。
【００２７】
（実施例４）
図５Ａは、実施例４にかかるバランスフィルタの平面図である。図５Ｂは、図５ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図である。図５Ｃは、図５ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。
【００２８】
実施例４にかかるバランスフィルタは、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、基板９の上に、基板９側から順に上部電極１４及び１５、第２の圧電膜１３、上部電極６、音響カプラー膜１１、下部電極２、第１の圧電膜１２、上部電極１が積層されている。上部電極１４及び１５は、それぞれ実施例１等に示す上部電極４及び５に相当する。実施例４にかかるバランスフィルタは、電気信号を入力するための上部電極１と、電気信号を取り出すための上部電極１４及び１５とが、厚さ方向に積層されている構造である。
【００２９】
入力側の励振部Ｅ１（上部電極１、第１の圧電膜１２、下部電極２の対向領域）において励振された弾性波は、音響カプラー膜１１を介して、上部電極６、第２の圧電膜１３、および上部電極１４及び１５を含む出力トランスデューサへ伝達される。出力トランスデューサに伝達された弾性波は、再び電気信号に変換されて上部電極１４及び１５から出力される。
【００３０】
実施例４にかかるバランスフィルタは、上部電極１と上部電極１４及び１５とを厚さ方向に積層したことにより、基板９上における占有面積を小さくすることができるので、フィルタ全体として小型化が可能である。
【００３１】
また、実施例４にかかるバランスフィルタにおいて、下部電極２を接地することで、入出力間の浮遊容量が低減でき、アイソレーションの確保が容易となる。
【００３２】
なお、実施例４では、基板９の上に、基板９側から順に出力トランスデューサ、音響カプラー膜１１、入力トランスデューサが積層されている構成としたが、基板９側から順に入力トランスデューサ、音響カプラー膜１１、出力トランスデューサが積層されている構成としてもよい。
【００３３】
〔２．バランスフィルタの製造方法〕
図６Ａ〜図６Ｇは、実施例１にかかるバランスフィルタの製造工程を示す断面図である。つまり、図６Ａ〜図６Ｇは、キャビティ型ＦＢＡＲの構造を備えたバランスフィルタの製造工程を示す。
【００３４】
まず、図６Ａに示すように、シリコンからなる基板９を準備する。次に、図６Ｂに示すように、基板９の上面に空隙１０を形成する。空隙１０は、例えばドライエッチングにより形成することができる。次に、図６Ｃに示すように、空隙１０に、犠牲層１６を形成する。次に、図６Ｄに示すように、基板９及び犠牲層１６の上部に、下部電極８、第２の圧電膜１３、上部電極６及び７を順に形成する。上部電極６及び７、下部電極８は、例えばＲｕで形成することができる。第２の圧電膜１３は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図６Ｅに示すように、上部電極６及び７、第２の圧電膜１３の上部に、音響カプラー膜１１を形成する。音響カプラー膜１１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。次に、図６Ｆに示すように、音響カプラー膜１１の上部に、下部電極２及び３、第１の圧電膜１２、上部電極１、４、５を形成する。上部電極１、４、５、下部電極２及び３は、例えばＲｕで形成することができる。第１の圧電膜１２は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図６Ｇに示すように、犠牲層１６をウェットエッチングなどで除去し、空隙１０を形成する。以上により、実施例１にかかるバランスフィルタが完成する。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｆは、エアギャップ型ＦＢＡＲを備えたフィルタの製造工程を示す断面図である。なお、エアギャップ型ＦＢＡＲとは、キャビティ型のＦＢＡＲのように基板に空隙（凹部）を形成せず、基板とその上部の電極との間に空隙が形成されているＦＢＡＲのことである。
【００３６】
まず、図７Ａに示すように、シリコンからなる基板９を準備する。次に、図７Ｂに示すように、基板９の上面に犠牲層１６を形成する。次に、図７Ｃに示すように、基板９及び犠牲層１６の上部に、下部電極８、第２の圧電膜１３、上部電極６及び７を順に形成する。上部電極６及び７、下部電極８は、例えばＲｕで形成することができる。第２の圧電膜１３は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図７Ｄに示すように、上部電極６及び７、第２の圧電膜１３の上部に、音響カプラー膜１１を形成する。音響カプラー膜１１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。次に、図７Ｅに示すように、音響カプラー膜１１の上部に、下部電極２及び３、第１の圧電膜１２、上部電極１、４、５を形成する。上部電極１、４、５、下部電極２及び３は、例えばＲｕで形成することができる。第１の圧電膜１２は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図７Ｆに示すように、犠牲層１６をウェットエッチングなどで除去し、空隙１０を形成する。以上により、エアギャップ型のＦＢＡＲの構造を有するバランスフィルタが完成する。
【００３７】
〔３．デュープレクサの構成〕
携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）には、デュープレクサが搭載されている。デュープレクサは、通信電波などの送信機能及び受信機能を持ち、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【００３８】
図８は、本実施の形態のバランスフィルタを備えたデュープレクサの構成を示す。デュープレクサ５２は、位相整合回路５３、受信フィルタ５４、および送信フィルタ５５を備えている。位相整合回路５３は、送信フィルタ５５から出力される送信信号が受信フィルタ５４側に流れ込むのを防ぐために、受信フィルタ５４のインピーダンスの位相を調整するための素子である。また、位相整合回路５３には、アンテナ５１が接続されている。受信フィルタ５４は、アンテナ５１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みを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、受信フィルタ５４には、出力端子５６が接続されている。送信フィルタ５５は、入力端子５７を介して入力される送信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、送信フィルタ５５には、入力端子５７が接続されている。ここで、受信フィルタ５４には、本実施の形態におけるバランスフィルタが含まれている。
【００３９】
〔４．通信モジュールの構成〕
図９は、本実施の形態にかかるデュープレクサを備えた通信モジュールの一例を示す。図９に示すように、デュープレクサ５２は、受信フィルタ５４と送信フィルタ５５とを備えている。また、受信フィルタ５４には、例えばバランス出力に対応した受信端子５６が接続されている。また、送信フィルタ５５は、パワーアンプ７４を介して送信端子５７に接続している。ここで、受信フィルタ５４は、本実施の形態にかかるバランスフィルタを備えている。
【００４０】
受信動作を行う際、受信フィルタ５４は、アンテナ端子６１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５６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５５は、送信端子５７から入力されてパワーアンプ７４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６１から外部へ出力する。
【００４１】
なお、図９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デュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４２】
〔５．通信装置の構成〕
図１０は、本実施の形態にかかるデュープレクサ、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１０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１０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、デュープレクサ５２における受信フィルタ５４は、本実施の形態にかかるバランスフィルタを備えている。
【００４３】
まず、アンテナ７１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７２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５２に出力するように切り換える。デュープレクサ５２に入力される受信信号は、受信フィルタ５４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ＬＮＡ７３に出力される。ＬＮＡ７３は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７５に出力する。ＬＳＩ７５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。
【００４４】
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７５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７４で増幅されて送信フィルタ５５に入力される。送信フィルタ５５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５５から出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００４５】
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７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７６〜７９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７６〜７９のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８２に入力される。ＬＳＩ８２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、ＬＳＩ８２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８０または８１で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００４６】
なお、図１０に示す通信装置の構成は一例であり、他の形態の通信装置に本実施の形態にかかるデュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４７】
〔６．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、アンバランス−バランス変換を行うフィルタをＦＢＡＲで実現することにより、高Ｑのフィルタを実現することができる。
【００４８】
また、入力トランスデューサの励振部の面積と、出力トランスデューサの励振部の面積とを調整することにより、インピーダンスを調整することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態における上部電極１、下部電極２、および第１の圧電膜１２で形成されるトランスデューサは、本発明の主トランスデューサの一例である。本実施の形態における上部電極４、５、下部電極３、および第１の圧電膜１２で形成されるトランスデューサは、本発明の副トランスデューサの一例である。本実施の形態における上部電極６、上部電極７、および第２の圧電膜１３で形成されるトランスデューサは、本発明の結合トランスデューサの一例である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
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】
【００５１】
１、４、５、６、７ 上部電極
２、３、８ 下部電極
９ 基板
１１ 音響カプラー膜
１２ 第１の圧電膜
１３ 第２の圧電膜
【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】
近年、圧電材料を用いた弾性表面波（ＳＡＷ）や圧電薄膜の厚み振動波を用いた共振器（ＦＢＡＲ）を複数組み合わせることにより、特定の周波数帯の電気信号のみを通過させる特徴を持った高周波通信用のフィルタ素子が開発されている。ＳＡＷ共振器やＦＢＡＲを利用したフィルタ部品は、他の誘電体フィルタやセラミックフィルタに比して外形サイズが小さく、かつ急峻なロールオフ特性を持つため、小型で、狭い比帯域幅が要求される携帯電話等の移動体通信部品に適している。ＳＡＷ、ＦＢＡＲのラダー型フィルタを用いた応用部品として、デュープレクサがある。デュープレクサは、送受信機能を持ち送信と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。近年、特にデュープレクサでは送信フィルタはアンバランス型、受信フィルタはアンバランス入力、バランス出力で、その出力インピーダンスは１００Ω等が要求されており、入力インピーダンスより高いインピーダンスとなる。
【０００３】
特許文献１は、アンバランス−バランス変換及び入出力変換が可能な多重モード型ＳＡＷフィルタを開示している。特許文献２は、アンバランス−バランス変換が可能なＭＥＭＳ共振器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８３４２５号公報
【特許文献２】特開２００５−０９４５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１及び２には、アンバランス−バランス変換が可能なＦＢＡＲは開示されていない。したがって、特許文献１及び２に開示されている構成では、高Ｑのフィルタを実現することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示するフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本願の開示によれば、アンバランス−バランス変換を行うフィルタをＦＢＡＲで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施の形態にかかるバランスフィルタの平面図
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図
【図１Ｃ】図１Ａに示すバランスフィルタの等価回路図
【図２Ａ】実施例１にかかるバランスフィルタの平面図
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図
【図２Ｃ】図２ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図３】実施例２にかかるバランスフィルタの平面図
【図４Ａ】実施例３にかかるバランスフィルタの平面図
【図４Ｂ】図４ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図
【図４Ｃ】図４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図５Ａ】実施例４にかかるバランスフィルタの平面図
【図５Ｂ】図５ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図
【図５Ｃ】図５ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図
【図６】図６Ａ〜図６Ｇは、キャビティ型ＦＢＡＲを備えたバランスフィルタの製造工程を示す断面図
【図７】図７Ａ〜図７Ｆは、エアギャップ型ＦＢＡＲを備えたバランスフィルタの製造工程を示す断面図
【図８】デュープレクサのブロック図
【図９】通信モジュールのブロック図
【図１０】通信装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
〔１．フィルタの構成〕
図１Ａ〜図１Ｃは、インピーダンス変換型バランスフィルタ（以下、バランスフィルタと称する）の図であり、本実施の形態を説明するための図である。図１Ａは、バランスフィルタの平面図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ−Ａ部の断面図である。図１Ｃは、図１Ａに示すバランスフィルタの等価回路である。図１Ａ〜図１Ｃに示すバランスフィルタの基本構造は、ＦＢＡＲの構造を有するトランスデューサと音響カプラー膜とを厚み方向に堆積したCoupled Resonator Filter（ＣＲＦ）構造である。
【００１０】
図１Ａ〜図１Ｃに示すバランスフィルタは、入力側の上部電極１０１ａ、１０１ｂ、出力側の上部電極１０１ｃ、１０１ｄ、第１の圧電膜１０２ａ〜１０２ｄ、下部電極１０３ａ〜１０３ｄ、カップリング層１０４、上部電極１０５ａ、１０５ｂ、第２の圧電膜１０６、下部電極１０７、基板１０９、入力端子１１０、第１の出力端子１１１ａ、第２の出力端子１１１ｂを備えている。第１の圧電膜１０２ａ〜１０２ｄ及び第２の圧電膜１０６は、例えばＡｌＮで形成することができる。上部電極１０１ａ〜１０１ｄ、１０５ａ、１０５ｂおよび下部電極１０３ａ〜１０３ｄ、１０７は、例えばルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）などで形成することができる。カップリング層１０４は、入力トランスデューサ（後述）及び出力トランスデューサ（後述）と結合トランスデューサ（後述）とを機械的に結合する層であり、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。上部電極１０１ａ，１０１ｂ、第１の圧電膜１０２、および下部電極１０３は、入力トランスデューサ（主トランスデューサの一例）として機能する。上部電極１０１ｃ，１０１ｄ、第１の圧電膜１０２、および下部電極１０３は、出力トランスデューサ（副トランスデューサの一例）として機能する。第２の圧電膜１０６、上部電極１０５、および下部電極１０７は、結合トランスデューサとして機能する。
【００１１】
図１Ａ〜図１Ｃに示すバランスフィルタにおいて、入力トランスデューサ及び出力トランスデューサが結合トランスデューサを介して、カスケード接続されている。入力端子１１０には、２つの上部電極１０１ａ及び１０１ｂが並列接続されている。そのため、入力端子１１０のインピーダンス（Ｚｉｎ）は上部電極１０１ａ及び１０１ｂの個々のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）に対して、
Ｚｉｎ＝Ｚ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２） ・・・（式１）
となる。一方、出力側は、上部電極１０１ｃに出力端子１１１ａが接続され、上部電極１０１ｄに出力端子１１１ｂが接続されている。したがって、出力端子１１１ａ及び１１１ｂから見れば、そのインピーダンス（Ｚｏｕｔ）は、個々の出力端子１１１ａ及び１１１ｂのインピーダンス（Ｚ３、Ｚ４）に対して、
Ｚｏｕｔ＝Ｚ３＋Ｚ４ ・・・（式２）
となる。例えば、上部電極１０１ａ〜１０１ｄの個々のインピーダンスがそれぞれ１００Ωであれば、入力インピーダンスは上記式１に基づき５０Ωとなり、出力インピーダンスは上記式２に基づき２００Ωとなる。
【００１２】
以下、上記インピーダンス変換型バランスフィルタのさらに詳細な実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図２Ａは、実施例１にかかるインピーダンス変換型バランスフィルタの平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図である、図２Ｃは、図２ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。
【００１４】
実施例１にかかるバランスフィルタは、上部電極１、４、５、６、７、下部電極２、３、８、基板９、音響カプラー膜１１、第１の圧電膜１２、第２の圧電膜１３を備えている。基板９は、下部電極８に接している面に空隙１０が形成されている。空隙１０は、励振効率を上げるためのものである。下部電極８は、基板９における空隙１０に重なる位置に形成されている。第２の圧電膜１３は、下部電極８及び基板９の上に形成されている。上部電極６及び上部電極７は、第２の圧電膜１３の上に形成されている。上部電極６及び上部電極７は、第２の圧電膜１３の上面において面方向に並んで配されている。音響カプラー膜１１は、上部電極６、上部電極７、および第２の圧電膜１３の上に形成されている。下部電極２及び３は、音響カプラー膜１１の上に形成されている。下部電極２及び３は、音響カプラー膜１１の上面において面方向に並んで配されている。第１の圧電膜１２は、下部電極２、３、および音響カプラー膜１１の上に形成されている。上部電極１及び５は、第１の圧電膜１２の上に形成されている。上部電極１及び５は、第１の圧電膜１２の上面において面方向に並んで配されている。上部電極１と下部電極２は、第１の圧電膜１２を挟んで対向している。
【００１５】
上部電極５と下部電極３は、第１の圧電膜１２を挟んで対向している。上部電極６と下部電極８は、第２の圧電膜１３を挟んで対向している。上部電極７と下部電極８は、第２の圧電膜１３を挟んで対向している。第１の圧電膜１２、第２の圧電膜１３は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で形成することが好ましい。上部電極１、４、５、下部電極２、３、上部電極６、上部電極７、下部電極８は、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の高音響インピーダンス材料で形成することが好ましい。
【００１６】
音響カプラー膜１１は、入力トランスデューサ及び出力トランスデューサと結合トランスデューサとの間で振動を伝搬可能なように両者を機械的に結合する膜である。音響カプラー膜１１は、他の層を形成する膜の材料に比べて比較的密度及びヤング率が小さい（音響インピーダンスが小さい）材料でかつ絶縁性が優れた材料で形成することが好ましい。音響カプラー膜１１は、例えば有機ポリマー材料やＳｉＯ２など半導体層間絶縁膜として採用される材料で形成することが好ましい。他の層は、第１の圧電膜１２又は第２の圧電膜１３である。
【００１７】
第１の圧電膜１２を挟んで上部電極１と下部電極２とが対向する領域Ｅ１は、ＦＢＡＲの入力側の励振部（アクティブエリア）である。第１の圧電膜１２を挟んで上部電極４と下部電極３とが対向する領域Ｅ２は、ＦＢＡＲの出力側の励振部（アクティブエリア）である。第１の圧電膜１２を挟んで上部電極５と下部電極３とが対向する領域Ｅ３は、ＦＢＡＲの出力側の励振部（アクティブエリア）である。励振部Ｅ１において励振された弾性波は、音響カプラー膜１１を介して、上部電極６、第２の圧電膜１３、下部電極８等を含むトランスデューサ部へ伝達される。下部電極８は、電気的に出力端直下まで接続されているため、再び音響カプラー膜１１を介して出力側の励振部Ｅ２及びＥ３を励振させることができる。図２Ａ及び図２Ｃに示すように、上部電極４と上部電極５とは分離されており、バランス出力が可能である。なお、励振部Ｅ１〜Ｅ３の面積を調整することにより、インピーダンスを調整することができる。例えば、図２Ａに示すバランスフィルタでは、励振部Ｅ１の面積、励振部Ｅ２及びＥ３の面積を調整することにより、入出力のインピーダンスを調整することが可能である。
【００１８】
なお、図２Ｂに示すように、上部電極６及び上部電極７とペアになる下部電極８は、本実施例では共通電極としているが、上部電極６側と上部電極７とで分離配置した電極に置換することができる。
【００１９】
また、下部電極２及び３、上部電極６、上部電極７を接地することで、入出力間の浮遊容量の低減、アイソレーションの確保が容易となる。
【００２０】
図２Ａ〜図２Ｃに示すバランスフィルタは、上記式（１）及び（２）で表すインピーダンス変換が可能である。また、励振部の面積を調整することにより、入出力のインピーダンス比を変更することができる。
【００２１】
なお、本実施例では、基板９に空隙１０を有する例を挙げたが、空隙１０に代えて基板９に音響ミラー構造を備えた構成としても良い。また、本実施例では、基板９に空隙１０を形成するキャビティ型のフィルタ構造としたが、基板９と下部電極８との間に空隙を形成するエアギャップ型のフィルタ構造としてもよい。
【００２２】
（実施例２）
図３は、実施例２にかかるバランスフィルタの平面図である。図３において、図２Ａ〜図２Ｃに示すバランスフィルタの構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。
【００２３】
実施例２にかかるバランスフィルタと実施例１にかかるバランスフィルタとの違いは、入力側の励振部が２つの励振部Ｅ１１及びＥ１２に分割され、励振部Ｅ１１及びＥ１２が並列接続されている点である。バランスフィルタの動作及び断面構造は、実施例１にかかるバランスフィルタと同様である。
【００２４】
実施例２にかかるバランスフィルタによれば、上記式（１）及び（２）で表すインピーダンス変換が可能である。すなわち、上部電極１における励振部Ｅ１１を形成している領域のインピーダンスＺ１と、上部電極１における励振部Ｅ１２を形成している領域のインピーダンスＺ２とを上記式１に代入することにより、入力インピーダンスＺｉｎを算出することができる。また、上部電極４におけるインピーダンスＺ３と上部電極５におけるインピーダンスＺ４を上記式２に代入することにより、出力インピーダンスＺｏｕｔを算出することができる。なお、入出力のインピーダンス比は、基本的には励振部の面積で変更することができる。
【００２５】
（実施例３）
図４Ａは、実施例３にかかるバランスフィルタの平面図である。図４Ｂは、図４ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図である。図４Ｃは、図４ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。図４Ａ〜図４Ｃにおいて、図２Ａ〜図２Ｃに示すバランスフィルタの構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付与して詳細な説明は省略する。
【００２６】
実施例３にかかるバランスフィルタと実施例１にかかるバランスフィルタとの違いは、第１の圧電膜１２上における上部電極４及び５の配置である。実施例１にかかるバランスフィルタは、図２Ａに示すように上部電極１の延伸方向と上部電極４及び５の延伸方向とがほぼ同一方向となるように上部電極１、４、５が配されていたが、実施例３にかかるバランスフィルタは、図４Ａに示すように上部電極１の延伸方向と上部電極４及び５の延伸方向とを略直交させている。なお、実施例３にかかるバランスフィルタの動作及び基本的な断面構造は、実施例１にかかるバランスフィルタと同様である。
【００２７】
（実施例４）
図５Ａは、実施例４にかかるバランスフィルタの平面図である。図５Ｂは、図５ＡにおけるＸ−Ｘ部の断面図である。図５Ｃは、図５ＡにおけるＹ−Ｙ部の断面図である。
【００２８】
実施例４にかかるバランスフィルタは、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、基板９の上に、基板９側から順に上部電極１４及び１５、第２の圧電膜１３、上部電極６、音響カプラー膜１１、下部電極２、第１の圧電膜１２、上部電極１が積層されている。上部電極１４及び１５は、それぞれ実施例１等に示す上部電極４及び５に相当する。実施例４にかかるバランスフィルタは、電気信号を入力するための上部電極１と、電気信号を取り出すための上部電極１４及び１５とが、厚さ方向に積層されている構造である。
【００２９】
入力側の励振部Ｅ１（上部電極１、第１の圧電膜１２、下部電極２の対向領域）において励振された弾性波は、音響カプラー膜１１を介して、上部電極６、第２の圧電膜１３、および上部電極１４及び１５を含む出力トランスデューサへ伝達される。出力トランスデューサに伝達された弾性波は、再び電気信号に変換されて上部電極１４及び１５から出力される。
【００３０】
実施例４にかかるバランスフィルタは、上部電極１と上部電極１４及び１５とを厚さ方向に積層したことにより、基板９上における占有面積を小さくすることができるので、フィルタ全体として小型化が可能である。
【００３１】
また、実施例４にかかるバランスフィルタにおいて、下部電極２を接地することで、入出力間の浮遊容量が低減でき、アイソレーションの確保が容易となる。
【００３２】
なお、実施例４では、基板９の上に、基板９側から順に出力トランスデューサ、音響カプラー膜１１、入力トランスデューサが積層されている構成としたが、基板９側から順に入力トランスデューサ、音響カプラー膜１１、出力トランスデューサが積層されている構成としてもよい。
【００３３】
〔２．バランスフィルタの製造方法〕
図６Ａ〜図６Ｇは、実施例１にかかるバランスフィルタの製造工程を示す断面図である。つまり、図６Ａ〜図６Ｇは、キャビティ型ＦＢＡＲの構造を備えたバランスフィルタの製造工程を示す。
【００３４】
まず、図６Ａに示すように、シリコンからなる基板９を準備する。次に、図６Ｂに示すように、基板９の上面に空隙１０を形成する。空隙１０は、例えばドライエッチングにより形成することができる。次に、図６Ｃに示すように、空隙１０に、犠牲層１６を形成する。次に、図６Ｄに示すように、基板９及び犠牲層１６の上部に、下部電極８、第２の圧電膜１３、上部電極６及び７を順に形成する。上部電極６及び７、下部電極８は、例えばＲｕで形成することができる。第２の圧電膜１３は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図６Ｅに示すように、上部電極６及び７、第２の圧電膜１３の上部に、音響カプラー膜１１を形成する。音響カプラー膜１１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。次に、図６Ｆに示すように、音響カプラー膜１１の上部に、下部電極２及び３、第１の圧電膜１２、上部電極１、４、５を形成する。上部電極１、４、５、下部電極２及び３は、例えばＲｕで形成することができる。第１の圧電膜１２は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図６Ｇに示すように、犠牲層１６をウェットエッチングなどで除去し、空隙１０を形成する。以上により、実施例１にかかるバランスフィルタが完成する。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｆは、エアギャップ型ＦＢＡＲを備えたフィルタの製造工程を示す断面図である。なお、エアギャップ型ＦＢＡＲとは、キャビティ型のＦＢＡＲのように基板に空隙（凹部）を形成せず、基板とその上部の電極との間に空隙が形成されているＦＢＡＲのことである。
【００３６】
まず、図７Ａに示すように、シリコンからなる基板９を準備する。次に、図７Ｂに示すように、基板９の上面に犠牲層１６を形成する。次に、図７Ｃに示すように、基板９及び犠牲層１６の上部に、下部電極８、第２の圧電膜１３、上部電極６及び７を順に形成する。上部電極６及び７、下部電極８は、例えばＲｕで形成することができる。第２の圧電膜１３は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図７Ｄに示すように、上部電極６及び７、第２の圧電膜１３の上部に、音響カプラー膜１１を形成する。音響カプラー膜１１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。次に、図７Ｅに示すように、音響カプラー膜１１の上部に、下部電極２及び３、第１の圧電膜１２、上部電極１、４、５を形成する。上部電極１、４、５、下部電極２及び３は、例えばＲｕで形成することができる。第１の圧電膜１２は、例えばＡｌＮで形成することができる。次に、図７Ｆに示すように、犠牲層１６をウェットエッチングなどで除去し、空隙１０を形成する。以上により、エアギャップ型のＦＢＡＲの構造を有するバランスフィルタが完成する。
【００３７】
〔３．デュープレクサの構成〕
携帯電話端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末、無線ＬＡＮシステムなどの移動体通信（高周波無線通信）には、デュープレクサが搭載されている。デュープレクサは、通信電波などの送信機能及び受信機能を持ち、送信信号と受信信号の周波数が異なる無線装置において用いられる。
【００３８】
図８は、本実施の形態のバランスフィルタを備えたデュープレクサの構成を示す。デュープレクサ５２は、位相整合回路５３、受信フィルタ５４、および送信フィルタ５５を備えている。位相整合回路５３は、送信フィルタ５５から出力される送信信号が受信フィルタ５４側に流れ込むのを防ぐために、受信フィルタ５４のインピーダンスの位相を調整するための素子である。また、位相整合回路５３には、アンテナ５１が接続されている。受信フィルタ５４は、アンテナ５１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みを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、受信フィルタ５４には、出力端子５６が接続されている。送信フィルタ５５は、入力端子５７を介して入力される送信信号のうち、所定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタで構成されている。また、送信フィルタ５５には、入力端子５７が接続されている。ここで、受信フィルタ５４には、本実施の形態におけるバランスフィルタが含まれている。
【００３９】
〔４．通信モジュールの構成〕
図９は、本実施の形態にかかるデュープレクサを備えた通信モジュールの一例を示す。図９に示すように、デュープレクサ５２は、受信フィルタ５４と送信フィルタ５５とを備えている。また、受信フィルタ５４には、例えばバランス出力に対応した受信端子５６が接続されている。また、送信フィルタ５５は、パワーアンプ７４を介して送信端子５７に接続している。ここで、受信フィルタ５４は、本実施の形態にかかるバランスフィルタを備えている。
【００４０】
受信動作を行う際、受信フィルタ５４は、アンテナ端子６１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５６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５５は、送信端子５７から入力されてパワーアンプ７４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６１から外部へ出力する。
【００４１】
なお、図９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デュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４２】
〔５．通信装置の構成〕
図１０は、本実施の形態にかかるデュープレクサ、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１０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１０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、デュープレクサ５２における受信フィルタ５４は、本実施の形態にかかるバランスフィルタを備えている。
【００４３】
まず、アンテナ７１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７２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５２に出力するように切り換える。デュープレクサ５２に入力される受信信号は、受信フィルタ５４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ＬＮＡ７３に出力される。ＬＮＡ７３は、入力される受信信号を増幅し、ＬＳＩ７５に出力する。ＬＳＩ７５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。
【００４４】
一方、信号を送信する場合は、ＬＳＩ７５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７４で増幅されて送信フィルタ５５に入力される。送信フィルタ５５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５５から出力される送信信号は、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００４５】
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７２は、周波数帯域に応じて受信フィルタ７６〜７９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７６〜７９のうちいずれか一つで帯域制限された受信信号は、ＬＳＩ８２に入力される。ＬＳＩ８２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、ＬＳＩ８２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８０または８１で増幅されて、アンテナスイッチ回路７２を介してアンテナ７１から外部に出力される。
【００４６】
なお、図１０に示す通信装置の構成は一例であり、他の形態の通信装置に本実施の形態にかかるデュープレクサを搭載しても、同様の効果が得られる。
【００４７】
〔６．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、アンバランス−バランス変換を行うフィルタをＦＢＡＲで実現することにより、高Ｑのフィルタを実現することができる。
【００４８】
また、入力トランスデューサの励振部の面積と、出力トランスデューサの励振部の面積とを調整することにより、インピーダンスを調整することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態における上部電極１、下部電極２、および第１の圧電膜１２で形成されるトランスデューサは、本発明の主トランスデューサの一例である。本実施の形態における上部電極４、５、下部電極３、および第１の圧電膜１２で形成されるトランスデューサは、本発明の副トランスデューサの一例である。本実施の形態における上部電極６、上部電極７、および第２の圧電膜１３で形成されるトランスデューサは、本発明の結合トランスデューサの一例である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
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】
【００５１】
１、４、５、６、７ 上部電極
２、３、８ 下部電極
９ 基板
１１ 音響カプラー膜
１２ 第１の圧電膜
１３ 第２の圧電膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主端子に接続されている主トランスデューサと、
複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、フィルタ。
【請求項２】
前記主トランスデューサ及び前記副トランスデューサと前記結合トランスデューサとの間にカップリング層を有する、請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
前記結合トランスデューサは、上部電極と、前記上部電極の下方に配されている下部電極と、前記上部電極と前記下部電極とに挟まれている圧電膜とを備え、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとは、前記結合トランスデューサの前記上部電極上に配されている、請求項１記載のフィルタ。
【請求項４】
前記主トランスデューサの励振部の面積と前記副トランスデューサの励振部の面積とが異なる、請求項１記載のフィルタ。
【請求項５】
主端子に接続されている主トランスデューサと、
複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとの間に配されているカップリング層とを備え、
前記カップリング層は、一方の面に前記主トランスデューサが接合され、他方の面に前記副トランスデューサが接合されている、フィルタ。
【請求項６】
主端子に接続されている主トランスデューサと、
複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合するカップリング層とを備えている、フィルタ。
【請求項７】
主フィルタと副フィルタとを備えているデュープレクサであって、
前記主フィルタ及び前記副フィルタのうち少なくともいずれか一方のフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、デュープレクサ。
【請求項８】
主フィルタと副フィルタとを備えている通信モジュールであって、
前記主フィルタ及び前記副フィルタのうち少なくともいずれか一方のフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、通信モジュール。
【請求項９】
主フィルタと副フィルタとを備えている通信装置であって、
前記主フィルタ及び前記副フィルタのうち少なくともいずれか一方のフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、通信装置。
【請求項１】
主端子に接続されている主トランスデューサと、
複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、フィルタ。
【請求項２】
前記主トランスデューサ及び前記副トランスデューサと前記結合トランスデューサとの間にカップリング層を有する、請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
前記結合トランスデューサは、上部電極と、前記上部電極の下方に配されている下部電極と、前記上部電極と前記下部電極とに挟まれている圧電膜とを備え、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとは、前記結合トランスデューサの前記上部電極上に配されている、請求項１記載のフィルタ。
【請求項４】
前記主トランスデューサの励振部の面積と前記副トランスデューサの励振部の面積とが異なる、請求項１記載のフィルタ。
【請求項５】
主端子に接続されている主トランスデューサと、
複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとの間に配されているカップリング層とを備え、
前記カップリング層は、一方の面に前記主トランスデューサが接合され、他方の面に前記副トランスデューサが接合されている、フィルタ。
【請求項６】
主端子に接続されている主トランスデューサと、
複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、
前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合するカップリング層とを備えている、フィルタ。
【請求項７】
主フィルタと副フィルタとを備えているデュープレクサであって、
前記主フィルタ及び前記副フィルタのうち少なくともいずれか一方のフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、デュープレクサ。
【請求項８】
主フィルタと副フィルタとを備えている通信モジュールであって、
前記主フィルタ及び前記副フィルタのうち少なくともいずれか一方のフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、通信モジュール。
【請求項９】
主フィルタと副フィルタとを備えている通信装置であって、
前記主フィルタ及び前記副フィルタのうち少なくともいずれか一方のフィルタは、主端子に接続されている主トランスデューサと、複数の副端子に接続されている副トランスデューサと、前記主トランスデューサと前記副トランスデューサとを機械的に結合する結合トランスデューサとを備えている、通信装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７６７４４（Ｐ２０１１−１７６７４４Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０６５３（Ｐ２０１０−４０６５３）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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