フィルタ、携帯端末及び電子部品
【課題】デジタル地上波TV電波に整合させた広い通過域を有して低損失になり、かつTV電波の帯域外における互いに接近した減衰域では急峻で大きな減衰量を得ることができ、そしてインダクタの使用個数を抑えられる弾性波フィルタを提供する。
【解決手段】信号路の同電位点に、複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなし、直列共振を起こす素子部を接続し、これら複数の素子部からなる素子部の組を前記信号路に複数段接続し、また互いに隣接する素子部の組の間における前記信号路に位相反転用のインダクタを設ける。更に、信号路に直列腕をなし、通過域よりも高域側に反共振点を有しかつ通過域に共振点を有する弾性波共振子を接続し、信号路に前記弾性波共振子と直列に設けられ、一端が当該弾性波共振子に接続されると共に、他端が入力ポートに接続されるか、または当該弾性波共振子に隣接する前記素子部の組の同電位点にインダクタを接続する。
【解決手段】信号路の同電位点に、複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなし、直列共振を起こす素子部を接続し、これら複数の素子部からなる素子部の組を前記信号路に複数段接続し、また互いに隣接する素子部の組の間における前記信号路に位相反転用のインダクタを設ける。更に、信号路に直列腕をなし、通過域よりも高域側に反共振点を有しかつ通過域に共振点を有する弾性波共振子を接続し、信号路に前記弾性波共振子と直列に設けられ、一端が当該弾性波共振子に接続されると共に、他端が入力ポートに接続されるか、または当該弾性波共振子に隣接する前記素子部の組の同電位点にインダクタを接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばSAW(surface acoustic wave:弾性表面波)フィルタなどのフィルタ及びこのフィルタを用いた例えばデジタル地上波TV受信機付き携帯端末並びにフィルタを用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
2003年より、日本国内のデジタル地上波放送が始まり、また2000年よりヨーロッパを初めとしてデジタル地上波放送のサービスが開始された。一方、携帯端末の普及と伴に、従来の携帯端末の電話機能に対してメール機能などの各種高付加価値のサービスが提供されるようになってきた。このような流れの中で、世界の携帯端末の製造メーカでは、これまでの携帯電話機能に加えて、デジタル地上波用TV放送の受信機能をもたせたデジタル地上波TV受信機付き携帯端末とすることで、デジタル地上波放送を受信するサービスを取り込むことが検討されている。
【0003】
この種の携帯端末向けデジタル地上波TVチューナーモジュールは、携帯端末向けであることにより、受信感度のようなチューナー本来の特性面の課題に加え、小消費電力・小型化・低背化が要求され、さらに送信電波が受信電波を妨害するのを防止することが要求される。
【0004】
図26にデジタル地上波TV受信機付き携帯端末の送受信部の構成図を示す。デジタルTV放送を受信可能な携帯端末では、音声(及びデータ)通信とTV放送の周波数帯の違いにより、デジタルTV放送を受信するためのアンテナ1と、音声(及びデータ)通信信号を送受信するためのアンテナ2の2本のアンテナが近接配置される。ここで、通常、デジタルTV放送波は微弱電波(−90dBm)のため、TVチューナーモジュール10の受信感度は非常に高く設計される。一方、携帯端末としての音声(及びデータ)を送信する音声送信部4の送信波はアンテナ2から非常に強い電波(約+30dBm)を発信している。このため、音声(及びデータ)通信の送信波はアンテナ1を介してTV放送のチューナーモジュール10まで到達し、TV放送の受信に妨害を与える。このため、デジタル地上波TV受信機付き携帯端末では、D/U比(Desired/Undesired:希望波とゴースト波の電力比)は120dB必要ともいわれている。
【0005】
ところで日本国内におけるデジタルTV放送の受信帯域はUHF(Ultra High Frequency)帯域470MHz〜770MHzであり、この受信帯域よりも低域側(低周波側)にアナログTV放送の送信帯域であるVHF(Very High Frequency)帯域170〜230MHzが存在する。また前記受信帯域よりも高域側(高周波側)に音声通信の送信帯域である824〜830MHz、898〜925MHz、1940〜1960MHzの送信帯域が存在する。図27は、デジタルTV放送の受信帯域と、アナログTV放送の送信帯域及び通信事業者が使用する音声通信の送信帯域とに夫々対応する通過域(通過帯域)と減衰域とを示す特性図である。
【0006】
既述のように、アンテナが近接配置され、送受信電波の帯域が互いに近接した場合、音声やデータ通信の送信電波がアンテナを介してデジタルTV放送受信アンテナに回り込み、TV放送の微弱な受信波に妨害を与える問題がある。また、アナログTV放送の送信電波についてもデジタルTV放送の微弱な受信波に妨害を与える問題がある。これらの妨害を避けるため、デジタルTV放送の受信アンテナの根元に、急峻な減衰量を持つフィルタを設けることが要求される。
【0007】
図28に、デジタル地上波用TVチューナーモジュールの受信系統の構成例を示す。BEF回路(バンド・エリミネーション・フィルタ回路)11は、携帯電話の送受信アンテナ(図示省略)から発射される送信電波周波数帯に急峻な抑圧(−50〜−60dB)特性をもち、アンテナ1で受信するデジタル地上波TV電波を低損失で取り込む。LCフィルタ12は、チップコイルやチップインダクタで構成され、送信電波周波数帯を抑圧(−20〜−40dB)する。バラン回路13は、送信電波周波数帯を抑圧(−10〜−20dB)しながらTV放送波を平衡−不平衡変換する。IC回路14は、変調波になるTV信号をベースバンドに変換する。
【0008】
BEF回路に要求される特性は、デジタルTV放送の受信帯域においては低損失であり(減衰量が小さく)、音声やデータ放送の送信帯域においては減衰が急峻でありかつ大きな減衰量が必要となる。BEF回路として一般に、コイルやキャパシタを使用した受動回路や誘電体の高いQ値を利用した誘電体フィルタ、また前記受動回路をパターン上に配置させ、更に焼結させるLTCCやHTCCのような積層チップ部品がある。しかし、携帯端末の中に実装されるモジュールにおいては、その実装面積とスペースは制限を受けることから、このような構成では限界がある。また、デジタルTV放送の受信帯域と音声やデータ放送の送信帯域は非常に近接しているため、急峻な減衰特性が必要であり、従来のフィルタ設計理論では、急峻度を上げるためには、フィルタの構成要素である共振回路を二段以上に接続させるため、通過域の損失は非常に大きなものとなる。
【0009】
そこで小消費電力・小型化・低背化を可能にするフィルタとして、SAW(弾性表面波)フィルタがある。しかしSAW共振子単体でSAWフィルタを構成するのでは広い通過域と大きな減衰量を得るのが難しい。一方、特許文献1には並列腕であるSAW共振子を、伝送路(信号路)に設けたインダクタを介して複数段接続する構成が記載されており、この手法を取り込めば、減衰量の小さな通過域とこの通過域に接近しかつ大きな減衰量が得られる減衰域とを確保することができる。図29は、7個の並列腕であるSAW共振子31と位相反転用の(位相を90度ずらすための)インダクタとを接続して構成したSAWフィルタであり、33は入力ポート、34は出力ポートを示している。
【0010】
824〜830MHzの減衰域を第1の減衰域、898〜925MHzの減衰域を第2の減衰域と呼ぶことにすると、7個のSAW共振子31のうちの3個について第1の減衰域にて並列共振するものを割り当て、残りの4個については第2の減衰域にて並列共振するものを割り当てている。図30はこの回路のフィルタ特性を示しており、受信帯域の高域側の減衰域においては優れたフィルタ特性が得られることが分かる。そしてこのSAWフィルタにおいては、SAW共振子31の接続段数を増やすことにより一応は大きな減衰量を確保することができる。
【0011】
ところでSAW共振子の接続段数を増やすとそれに伴いインダクタの数も増えるため、デバイスのサイズが次の理由により大きくなってしまう。インダクタを配線パターンにより作成しようとすると、大きなパターンを屈曲させかつ膜厚を大きくする必要があるため導体損失が大きくなり、Q値が低くなることから外付けのコイルを用いることが現実的である。図31は、外付けコイルを用いた場合のSAWフィルタの概略斜視図であり、35は配線基板、36はSAW共振子が形成されたSAWデバイス、37は外付けコイルである。この図から分かるように、外付けコイルの装着数が多くなるとデバイスのサイズが大きくなり、デバイスの小型化を阻む大きな要因になっている。
携帯端末は、機能の多様化などに伴ない、益々の小型化が要求されることから、SAWフィルタデバイスの一層の小型化を図ることのできる技術が要請されている。
更にまた、デジタルTV放送の受信帯域の低域側において減衰を確保することができておらず、このままではアナログTV放送の送信電波によって、デジタルTV放送の受信に少なからず悪影響を与えるおそれがある。
【特許文献1】特開2004−104799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明の目的は、要求される通過域においては低損失の特性を備えかつ通過域よりも高域の複数の減衰域では急峻で大きな減衰量を得ることができ、また通過域よりも低域においても減衰域を得ることができるフィルタを提供することにある。本発明の他の目的は、位相反転用のインダクタの使用個数を低減することができて小型化に寄与することができるフィルタを提供することにある。更に本発明の他の目的は、上記のフィルタを備えた携帯端末及び電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、通過域よりも高域側に複数の減衰域を形成するためのフィルタにおいて、
信号路の同電位点に、前記複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなし、直列共振を起こす素子部を接続したことと、
これら複数の素子部からなる素子部の組を前記信号路に複数段接続したことと、
互いに隣接する素子部の組の間における前記信号路に位相反転用のインダクタを設けたことと、
前記信号路に、直列腕をなし、前記通過域よりも高域側に反共振点を有しかつ通過域に共振点を有する弾性波共振子を接続したことと、
前記信号路に前記弾性波共振子と直列に設けられ、一端が当該弾性波共振子に接続されると共に、他端が入力ポートに接続されるか、または当該弾性波共振子に隣接する前記素子部の組の同電位点に接続されたインダクタと、を備えたことを特徴とする。
【0014】
前記弾性波共振子は複数設けられ、これら複数の弾性波共振子は互いに並列に接続されると共に夫々複数の減衰域に反共振点を有する。
【0015】
前記直列共振を起こす素子部の具体例としては、弾性波共振子、弾性表面波共振子、水晶共振子、圧電薄膜共振子、MEMS共振子、誘電体、及びコイルとコンデンサとからなる共振回路などを挙げることができる。
【0016】
本発明のフィルタは、例えばデジタル地上波テレビ放送用の受信帯域を通過域とし、携帯端末としての音声及び/またはデータの送信帯域を減衰域とする。
【0017】
また本発明の電子部品は、上記のフィルタを備えている。
【発明の効果】
【0018】
本発明は、通過域の高域側に複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなす、直列共振を起こす素子部をインダクタを介さずに信号路の同電位点に接続しているため、複数の減衰域の夫々に大きな減衰量が得られるが、互いに隣接している極(最も減衰しているポイント)間には、零(ゼロ)点に相当する領域が存在する。しかし本発明は、各々大きな減衰が要求される複数の減衰域に対応できる伝送特性を目的としているので、零点が存在してもその両側にて急峻に減衰する特性が得られればその目的は達成できる。
【0019】
そしてこのように同電位点に接続した素子部の組を信号路に複数段接続し、各段間には位相を反転させるためのインダクタを介在させて、各減衰域内においては零点が存在しないようにし、こうして素子部の組を複数段接続することで、より大きな減衰量を確保し、要求される伝送特性に対応できるようにしている。この結果、低損失の特性を備えかつ通過域の高域側の複数の減衰域では急峻で大きな減衰量を得ることができ、しかも位相反転用のインダクタの使用個数を低減することができてデバイスの小型化に寄与することができるという効果がある。更に、弾性波共振子を直列腕として設けると共にこの弾性波共振子にインダクタを直列に接続することで、通過域の低域側の減衰も確保している。また直列腕である前記弾性波共振子を複数設けて、互いに並列に接続すると共に、これら複数の弾性波共振子が夫々前記複数の減衰域に反共振点を持つようにすれば、より大きな減衰量が得られる。
【0020】
従って本発明のフィルタは例えば携帯端末に好適であり、またデジタル地上波テレビ放送用の受信帯域を通過域とし、携帯端末としての音声及び/またはデータの送信帯域を減衰域とする場合に極めて適しており、デジタル地上波TV受信機付き携帯端末のTVチューナーにおける送信電波及びアナログTV放送の送信電波がデジタルTV放送の受信波に妨害を与えるのを防止するのに好適となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】SAW共振子の等価回路を示す回路図、及びアドミタンスの周波数特性を示す特性図。
【図2】SAW共振子を1個用いたSAWフィルタを示す回路図。
【図3】図2のSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図4】2個のSAW共振子を同電位点に接続して構成したSAWフィルタの一例を示す回路図。
【図5】図4のSAWフィルタの伝送特性示す特性図。
【図6】直列共振回路をインダクタを介して2段に接続して構成したフィルタを示す回路図。
【図7】図6の回路におけるアドミタンスの周波数特性と伝送特性とを対応付けて示す説明図。
【図8】直列共振回路を同電位点に2段に接続して構成したフィルタを示す回路図。
【図9】図8の回路におけるアドミタンスの周波数特性と伝送特性とを対応付けて示す説明図。
【図10】2つのSAW共振子の組をインダクタを介して2段接続したSAWフィルタを示す回路図。
【図11】図10に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図12】上記の実施形態であるSAWフィルタと比較するための従来のSAWフィルタを示す回路図。
【図13】図12に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図14】本発明の実施の形態に係るSAWフィルタを示す回路図。
【図15】図14に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図16】SAW共振子を信号路に並列に接続し、インダクタを直列に接続したSAWフィルタを示す回路図。
【図17】図16に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図18】本発明の他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図19】図18に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図20】本発明の更に他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図21】図20に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図22】本発明の更に他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図23】図22に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図24】本発明の更に他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図25】図24に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図26】デジタル地上波TV受信機付き携帯端末の送受信部を示す構成図。
【図27】デジタル地上波用TVチューナーのBEF回路に要求される通過域及び減衰域を示す特性図。
【図28】デジタル地上波用TVチューナーモジュールの受信系統を示す構成図。
【図29】従来の手法により構成したSAWフィルタを示す回路図。
【図30】図29の回路により得られる伝送特性。
【図31】SAWフィルタの概観の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明の実施の形態に係るフィルタは図14に示しているが、先ず図14に示す構成に至った背景、及び既述の要請に見合った伝送特性が得られる理由などについて述べておく。図1(a)は、弾性波共振子であるSAW共振子の等価回路を示しており、図1(b)はSAW共振子の周波数に対するアドミタンス特性を示している。Rsは直列抵抗(動抵抗)、Lsは直列インダクタンス(動インダクタンス)、Csは直列容量(動容量)、Cdは電極容量(制動容量)、R0は外部抵抗である。SAW共振子はこのようなアドミタンス特性を有するため、図2に示すように各々終端インピーダンスが50Ωである入力ポート41と出力ポート42との間に、SAW共振子5を並列腕として設けることによりフィルタを構成すると、図3に示す伝送特性が得られる。
【0023】
図3中、P1は通過特性、P2は反射特性であり、SAW共振子5が短絡する周波数即ち直列共振周波数(共振点)において通過特性が最も落ち込んで極が形成され、またSAW共振子5がオープンになる周波数即ち並列共振周波数(反共振点)において反射特性が最も落ち込んで零点が形成される。図4は、互いに接近する2個の減衰域にて夫々急峻な減衰量が得られるように互いに異なる共振点が設定された2個のSAW共振子5、6を信号路の同電位点に並列腕として接続して構成したSAWフィルタである。図5は図4のSAWフィルタにおける伝送特性を示し、目的とする2つの減衰域において各々通過特性に極が存在すると共に、2つの極の間に反射特性の零点が存在することが分かる。即ちこの伝送特性は2つの減衰域の間に極めて低損失な領域が存在する。
【0024】
この理由についてSAW共振子の代わりに直列共振回路を用いて考察する。図6は並列腕をなす直列共振回路101、102であり、これら直列共振回路101、102の間の信号路には位相を反転させるためのインダクタ103が介在して設けられている。直列共振回路101、102の共振周波数は夫々f1(824MHz)及びf2(898MHz)に調整されている。この場合、各直列共振回路101(102)の周波数に対するアドミタンス特性は、図7の上段に示すように夫々Y1、Y2として表されるが、インダクタ103が介在しているため、アドミタンス特性Y2は反転し、このためフィルタ回路全体のアドミタンス特性はY0のように表される。従って図7の下段に示すように伝送特性においては周波数f1とf2との間が減衰しており、f1〜f2に至る帯域阻止フィルタが形成されることになる。
【0025】
これに対して、同様に共振周波数が調整された直列共振回路101、102を図8に示すように信号路の同電位点に並列腕として接続した場合には、各直列共振回路101、102の周波数に対するアドミタンス特性Y1、Y2は、図9の上段の左側に示すように表され、フィルタ回路全体におけるアドミタンス特性Y0は図9の右側に示すように表される。即ち、インダクタ103が介在しないのでアドミタンス特性Y2は反転せず、このため周波数f1、f2の間にアドミタンスがゼロになる周波数(零点)が存在し、従って伝送特性は図9の下段に示すように表される。即ち通過特性は周波数f1、f2において急峻に落ち込むがその間にゼロ点が存在し、このため帯域阻止フィルタとしては不都合がある。
【0026】
一方、既述の図27に示されるように、デジタルTV放送の受信帯域を通過域とし、通信事業者が使用する音声通信の送信帯域を減衰域とするためのフィルタに対しては、図9の伝送特性はむしろ都合がよいといえる。即ち、各々狭い帯域である複数の減衰域に対応するフィルタとしては、各減衰域に対応する複数のSAW共振子を信号路の同電位点に並列腕として接続することにより、目的とする伝送特性を得ることができると共にインダクタの使用個数を低減できる。例えば通過域の高域側に設けられる2つの狭い減衰域において大きな減衰量が要求される場合、その直列共振周波数が夫々前記2つの減衰域内に調整されている2つのSAW共振子が用いられる。
【0027】
しかしながら図4に示すように2つのSAW共振子5、6からなる組が一組だけの場合には減衰域において十分な減衰量を確保することができない。そこで、図10に示すように信号路の同電位点に接続した2個のSAW共振子の組を例えばコイルからなるインダクタ81を介して2段接続するようにしている。図10において、SAW共振子51、52はいずれも第1の減衰域(824〜830MHzの減衰域)において大きな減衰量を確保するためのものであり、SAW共振子61、62はいずれも第2の減衰域(898〜925MHzの減衰域)において大きな減衰量を確保するためのものである。従ってSAW共振子51、52の各直列共振周波数は第1の減衰域内に調整されているが、第1の減衰域から少し外れていてもよい。またSAW共振子61、62の各直列共振周波数は第2の減衰域内に調整されているが、第2の減衰域から少し外れていてもよい。そして第1の減衰域内に調整されているSAW共振子51、52の共振周波数は互いに異なるものとされ、また第2の減衰域内に調整されているSAW共振子61、62の共振周波数は互いに異なるものとされている。このように同一の減衰域内にて信号レベル(電力レベル)を減衰させるための2つのSAW共振子51、52(あるいは61、62)の共振周波数を互いに異ならせている理由は、狭いながらも要求される減衰域において減衰帯域を確保するためである。
【0028】
この実施の形態で用いられるSAW共振子は、直列共振を起こす素子部に相当する。またSAW共振子51、52及びSAW共振子61、62は、各々「共振子の組」に相当し、特許請求の範囲の用語と対応させると、「素子部の組」に相当する。このように「共振子の組」を2段接続することにより図11に示す伝送特性が得られる。図11中の括弧内の数字は、減衰に寄与したSAW共振子を示している。
【0029】
この伝送特性から分かるように図10の回路では、図4に示す1組の場合の伝送特性(図5参照)に比べて減衰域内にて大きな減衰量を確保できる。なお信号路における各段の間(SAW共振子51、52及びSAW共振子61、62の間)にはインダクタ81が設けられているが、このインダクタ81を設けないとSAW共振子51、52(あるいは61、62)により形成される各極の間に零点が形成されてしまう。従ってインダクタ81は、位相を反転させる役割を果たすものであり、更にまた第2の減衰域よりも高域側の信号レベルを減衰させる役割をも果たすものである。
【0030】
ここでSAW共振子51、52及びSAW共振子61、62を用い、従来の手法(特許文献1による手法)により回路を構成したSAWフィルタを図12に示す。この回路においては、SAW共振子51、52及びSAW共振子61、62の各々をインダクタ81、82及び83を介して接続している。図13は、図12の回路における伝送特性であり、図11の伝送特性と同等である。このことは、本発明のSAWフィルタの実施の形態である図10の回路によれば、従来の回路と同等の伝送特性を得ながら、インダクタの数を減らすことができるということである。
【0031】
しかし、以上に説明した図10の回路では、通過域の低域側である既述のアナログTV放送の送信帯域において減衰が不十分である。そこで本発明の実施形態では、図14に示すように、図10の回路に加え、弾性波共振子であるSAW共振子151、161を並列接続したSAW共振子の組と、SAW共振子152、162を並列接続した組と、を信号路に直列腕として接続している。既述のように、SAW共振子51、52の共振点(共振周波数)は、前記第1の減衰域に設定され、またSAW共振子61、62の共振点は、前記第2の減衰域に設定されている。そして、SAW共振点151、152の反共振点は第1の減衰域に設定され、またSAW共振点161、162の反共振点は第2の減衰域に設定されている。従って、図10の回路に比べて第1の減衰域及び第2の減衰機において大きな減衰量が得られる。
【0032】
また、前記SAW共振子151、161の組と入力ポート41との間にはインダクタ81が当該組に対して直列に接続されている。また前記SAW共振子152、162の組と出力ポート42との間にはインダクタ83が当該組に対して直列に接続されている。
【0033】
図15は、図14の回路の伝送特性を示す図であり、通過域(470〜770MHz)の高域側である第1の減衰域(824〜830MHz)及び第2の減衰域(898〜925MHz)で減衰特性が得られ、更に通過域の低域側である減衰域(170〜230MHz)においても減衰特性が得られることが分かる。図15に示す伝送特性において、通過域の高域側に急峻な2つの減衰域が得られる理由については既に述べたが、通過域の低域側にて減衰が得られる理由については図16(a)を参照にしながら述べる。今、各々通過域に共振点を持つSAW共振子151、161の並列回路を直列腕として信号路に設けた回路(図16(a)の回路からインダクタ81を除いた回路)を想定すると図16(b)の実線で示すように山形のバンドパスフィルタが得られ、通過域の高域側におけるSAW共振子151、161の各反共振点の位置にノッチが形成された特性となる。しかし、この伝送特性は通過域内における低域側が減衰してしまう。そこで、図16(a)に示すように、SAW共振子151、161の組に対して直列にインダクタ81を接続し、これにより図16(b)に示すように山形部分の低域側を点線の如く、いわば持ち上げた特性となるようにしている。なお、図17は図16の回路について実際に取得した伝送特性を示している。そして、図10に示す回路に図16に示す回路を組み込むにあたって、SAW共振子151、152の反共振点を第1の減衰域に、またSAW共振子161、162の反共振点を第2の減衰域に夫々設定することにより、図11に示した減衰域の減衰量よりも更に大きな減衰量が得られ、その結果伝送特性は図15に示すようになる。
【0034】
上述の実施の形態によれば、通過域の高域側の第1の減衰域及び第2の減衰域において急峻な減衰特性を得ることができることに加えて、通過域の低域側においても減衰特性を得ることができる。また、インダクタの数を少なくした状態で目的とする伝送特性を得ることができるため、インダクタは外付け部品であるコイルにより構成されることが得策であり、その場合部品のサイズが大きくなることから、インダクタの数を少なくできることはデバイスの小型化に寄与することができ、例えば携帯端末に組み込む弾性波フィルタとしては極めて好適である。
【0035】
ここで直列腕のSAW共振子の役割について述べる。図14の回路では、一方の組のSAW共振子151と他方の組のSAW共振子152とで第1の減衰域の急峻な減衰に寄与し、また一方の組のSAW共振子161と他方の組のSAW共振子162とで第2の減衰域の急峻な減衰に寄与しているが、直列腕の組は2組に限られず1組であってもよい。この場合には、第1の減衰域及び第2の減衰域に対する直列腕の組の寄与の度合いは、概略的な言い方をすれば半減する。また、直列腕のSAW共振子の組は通過域の低域側の減衰を確保するためのものなので、各SAW共振子の共振点が通過域にあり、反共振点が通過域よりも高域側にあれば、必ずしも反共振点が予定とする急峻な減衰域になくても良い。従って、直列腕のSAW共振子は、複数用いて並列に接続しなくても、一つだけ設けるようにしてもよい。しかし、このSAW共振子は図14に示す回路中、後述の実施の形態のように、急峻な減衰域の減衰に寄与するように反共振点を設定することが好ましい。
【0036】
図18は、本発明の他の実施の形態に係る回路を示しており、信号路における同電位点に接続された2つのSAW共振子の組がインダクタ82、83を介して3段に接続されている。SAW共振子51、52、53の共振周波数は、前記第1の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されており、またSAW共振子61、62、63の共振周波数は、前記第2の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されている。更に、SAW共振子151、161を並列に接続したSAW共振子の組を信号路に対して直列腕として設けている。SAW共振子151の反共振点は第1の減衰域に設定され、SAW共振子161の反共振点は第2の減衰域に設定されている。前記SAW共振子151、161の組とSAW共振子51、61の組との間には、これら組に対して直列にインダクタ81が接続されている。
【0037】
図19は、図18の回路の伝送特性を示し、第1の減衰域及び第2の減衰域の各々において、3つのSAW共振子51、52、53(61、62、63)に対応して3つの極が形成されていることがわかる。さらに、通過域の低域側においても減衰特性が得られていることがわかる。
【0038】
図20は、図18の回路において、インダクタ81を入力ポート41とSAW共振子151、161の組との間に接続したものであり、その他の部分は図18の回路と同じである。
【0039】
図21は、図20の回路の伝送特性を示したものであり、図18の回路と略同様の減衰特性を有しているが、通過域の損失はインダクタの電荷Q値に依存し、Q値の高いインダクタを信号路に接続するため、インダクタ81の接続位置は図18に示す位置の方が図20の接続位置よりも良いことが分かる。
【0040】
図22は、図18においてインダクタ81とSAW共振子151、161の組とからなる回路部分をSAW共振子51、61の組とインダクタ82との間に接続したものである。
【0041】
図23は、図22の回路の伝送特性を示しており、上述の実施形態と同様の減衰特性が得られることがわかる。
【0042】
図24は、本発明の更にまた他の実施の形態に係る回路を示している。この回路は、3つの減衰域において信号レベルを急峻に減衰させかつその減衰量を大きく確保しようとするものである。この回路においては、信号路における同電位点に接続された3つのSAW共振子の組がインダクタ82を介して2段に接続されている。これら3つの減衰域を第1の減衰域、第2の減衰域、第3の減衰域と呼ぶことにすると、SAW共振子51、52の共振周波数は、前記第1の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されており、またSAW共振子61、62の共振周波数は、前記第2の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されており、更にまたSAW共振子71、72の共振周波数は、前記第3の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されている。さらに、入力ポート41とSAW共振子51、61、71の組との間にインダクタ81と、SAW共振子151、161、171を並列に接続したSAW共振子の組と、がこの順番に接続している。SAW共振子151の反共振点は第1の減衰域に設定され、SAW共振子161の反共振点は第2の減衰域に設定され、SAW共振子171の反共振点は第3の減衰域に設定されている。
【0043】
図25は図24の回路の伝送特性を示し、第1の減衰域、第2の減衰域及び第3の減衰域の各々において、SAW共振子51、52、151(61、62、161)(71、72、171)に対応して3つの極が形成されていることがわかる。更に、通過域の低域側における減衰域においても減衰特性が得られることが分かる。
【0044】
以上の実施形態では、SAW共振子の並列腕の段数が2段の場合と3段の場合とを例に挙げているが、本発明はSAW共振子の並列腕の段数が4段以上であってもよい。
【符号の説明】
【0045】
1 デジタル地上波TV放送用アンテナ
2 携帯電話用アンテナ
10 TVチューナーモジュール
20 音声送信部
41 入力ポート
42 出力ポート
5、51〜54、61〜64、71、72
151、152、161、162、171
SAW共振子
81〜83 インダクタ
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばSAW(surface acoustic wave:弾性表面波)フィルタなどのフィルタ及びこのフィルタを用いた例えばデジタル地上波TV受信機付き携帯端末並びにフィルタを用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
2003年より、日本国内のデジタル地上波放送が始まり、また2000年よりヨーロッパを初めとしてデジタル地上波放送のサービスが開始された。一方、携帯端末の普及と伴に、従来の携帯端末の電話機能に対してメール機能などの各種高付加価値のサービスが提供されるようになってきた。このような流れの中で、世界の携帯端末の製造メーカでは、これまでの携帯電話機能に加えて、デジタル地上波用TV放送の受信機能をもたせたデジタル地上波TV受信機付き携帯端末とすることで、デジタル地上波放送を受信するサービスを取り込むことが検討されている。
【0003】
この種の携帯端末向けデジタル地上波TVチューナーモジュールは、携帯端末向けであることにより、受信感度のようなチューナー本来の特性面の課題に加え、小消費電力・小型化・低背化が要求され、さらに送信電波が受信電波を妨害するのを防止することが要求される。
【0004】
図26にデジタル地上波TV受信機付き携帯端末の送受信部の構成図を示す。デジタルTV放送を受信可能な携帯端末では、音声(及びデータ)通信とTV放送の周波数帯の違いにより、デジタルTV放送を受信するためのアンテナ1と、音声(及びデータ)通信信号を送受信するためのアンテナ2の2本のアンテナが近接配置される。ここで、通常、デジタルTV放送波は微弱電波(−90dBm)のため、TVチューナーモジュール10の受信感度は非常に高く設計される。一方、携帯端末としての音声(及びデータ)を送信する音声送信部4の送信波はアンテナ2から非常に強い電波(約+30dBm)を発信している。このため、音声(及びデータ)通信の送信波はアンテナ1を介してTV放送のチューナーモジュール10まで到達し、TV放送の受信に妨害を与える。このため、デジタル地上波TV受信機付き携帯端末では、D/U比(Desired/Undesired:希望波とゴースト波の電力比)は120dB必要ともいわれている。
【0005】
ところで日本国内におけるデジタルTV放送の受信帯域はUHF(Ultra High Frequency)帯域470MHz〜770MHzであり、この受信帯域よりも低域側(低周波側)にアナログTV放送の送信帯域であるVHF(Very High Frequency)帯域170〜230MHzが存在する。また前記受信帯域よりも高域側(高周波側)に音声通信の送信帯域である824〜830MHz、898〜925MHz、1940〜1960MHzの送信帯域が存在する。図27は、デジタルTV放送の受信帯域と、アナログTV放送の送信帯域及び通信事業者が使用する音声通信の送信帯域とに夫々対応する通過域(通過帯域)と減衰域とを示す特性図である。
【0006】
既述のように、アンテナが近接配置され、送受信電波の帯域が互いに近接した場合、音声やデータ通信の送信電波がアンテナを介してデジタルTV放送受信アンテナに回り込み、TV放送の微弱な受信波に妨害を与える問題がある。また、アナログTV放送の送信電波についてもデジタルTV放送の微弱な受信波に妨害を与える問題がある。これらの妨害を避けるため、デジタルTV放送の受信アンテナの根元に、急峻な減衰量を持つフィルタを設けることが要求される。
【0007】
図28に、デジタル地上波用TVチューナーモジュールの受信系統の構成例を示す。BEF回路(バンド・エリミネーション・フィルタ回路)11は、携帯電話の送受信アンテナ(図示省略)から発射される送信電波周波数帯に急峻な抑圧(−50〜−60dB)特性をもち、アンテナ1で受信するデジタル地上波TV電波を低損失で取り込む。LCフィルタ12は、チップコイルやチップインダクタで構成され、送信電波周波数帯を抑圧(−20〜−40dB)する。バラン回路13は、送信電波周波数帯を抑圧(−10〜−20dB)しながらTV放送波を平衡−不平衡変換する。IC回路14は、変調波になるTV信号をベースバンドに変換する。
【0008】
BEF回路に要求される特性は、デジタルTV放送の受信帯域においては低損失であり(減衰量が小さく)、音声やデータ放送の送信帯域においては減衰が急峻でありかつ大きな減衰量が必要となる。BEF回路として一般に、コイルやキャパシタを使用した受動回路や誘電体の高いQ値を利用した誘電体フィルタ、また前記受動回路をパターン上に配置させ、更に焼結させるLTCCやHTCCのような積層チップ部品がある。しかし、携帯端末の中に実装されるモジュールにおいては、その実装面積とスペースは制限を受けることから、このような構成では限界がある。また、デジタルTV放送の受信帯域と音声やデータ放送の送信帯域は非常に近接しているため、急峻な減衰特性が必要であり、従来のフィルタ設計理論では、急峻度を上げるためには、フィルタの構成要素である共振回路を二段以上に接続させるため、通過域の損失は非常に大きなものとなる。
【0009】
そこで小消費電力・小型化・低背化を可能にするフィルタとして、SAW(弾性表面波)フィルタがある。しかしSAW共振子単体でSAWフィルタを構成するのでは広い通過域と大きな減衰量を得るのが難しい。一方、特許文献1には並列腕であるSAW共振子を、伝送路(信号路)に設けたインダクタを介して複数段接続する構成が記載されており、この手法を取り込めば、減衰量の小さな通過域とこの通過域に接近しかつ大きな減衰量が得られる減衰域とを確保することができる。図29は、7個の並列腕であるSAW共振子31と位相反転用の(位相を90度ずらすための)インダクタとを接続して構成したSAWフィルタであり、33は入力ポート、34は出力ポートを示している。
【0010】
824〜830MHzの減衰域を第1の減衰域、898〜925MHzの減衰域を第2の減衰域と呼ぶことにすると、7個のSAW共振子31のうちの3個について第1の減衰域にて並列共振するものを割り当て、残りの4個については第2の減衰域にて並列共振するものを割り当てている。図30はこの回路のフィルタ特性を示しており、受信帯域の高域側の減衰域においては優れたフィルタ特性が得られることが分かる。そしてこのSAWフィルタにおいては、SAW共振子31の接続段数を増やすことにより一応は大きな減衰量を確保することができる。
【0011】
ところでSAW共振子の接続段数を増やすとそれに伴いインダクタの数も増えるため、デバイスのサイズが次の理由により大きくなってしまう。インダクタを配線パターンにより作成しようとすると、大きなパターンを屈曲させかつ膜厚を大きくする必要があるため導体損失が大きくなり、Q値が低くなることから外付けのコイルを用いることが現実的である。図31は、外付けコイルを用いた場合のSAWフィルタの概略斜視図であり、35は配線基板、36はSAW共振子が形成されたSAWデバイス、37は外付けコイルである。この図から分かるように、外付けコイルの装着数が多くなるとデバイスのサイズが大きくなり、デバイスの小型化を阻む大きな要因になっている。
携帯端末は、機能の多様化などに伴ない、益々の小型化が要求されることから、SAWフィルタデバイスの一層の小型化を図ることのできる技術が要請されている。
更にまた、デジタルTV放送の受信帯域の低域側において減衰を確保することができておらず、このままではアナログTV放送の送信電波によって、デジタルTV放送の受信に少なからず悪影響を与えるおそれがある。
【特許文献1】特開2004−104799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明の目的は、要求される通過域においては低損失の特性を備えかつ通過域よりも高域の複数の減衰域では急峻で大きな減衰量を得ることができ、また通過域よりも低域においても減衰域を得ることができるフィルタを提供することにある。本発明の他の目的は、位相反転用のインダクタの使用個数を低減することができて小型化に寄与することができるフィルタを提供することにある。更に本発明の他の目的は、上記のフィルタを備えた携帯端末及び電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、通過域よりも高域側に複数の減衰域を形成するためのフィルタにおいて、
信号路の同電位点に、前記複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなし、直列共振を起こす素子部を接続したことと、
これら複数の素子部からなる素子部の組を前記信号路に複数段接続したことと、
互いに隣接する素子部の組の間における前記信号路に位相反転用のインダクタを設けたことと、
前記信号路に、直列腕をなし、前記通過域よりも高域側に反共振点を有しかつ通過域に共振点を有する弾性波共振子を接続したことと、
前記信号路に前記弾性波共振子と直列に設けられ、一端が当該弾性波共振子に接続されると共に、他端が入力ポートに接続されるか、または当該弾性波共振子に隣接する前記素子部の組の同電位点に接続されたインダクタと、を備えたことを特徴とする。
【0014】
前記弾性波共振子は複数設けられ、これら複数の弾性波共振子は互いに並列に接続されると共に夫々複数の減衰域に反共振点を有する。
【0015】
前記直列共振を起こす素子部の具体例としては、弾性波共振子、弾性表面波共振子、水晶共振子、圧電薄膜共振子、MEMS共振子、誘電体、及びコイルとコンデンサとからなる共振回路などを挙げることができる。
【0016】
本発明のフィルタは、例えばデジタル地上波テレビ放送用の受信帯域を通過域とし、携帯端末としての音声及び/またはデータの送信帯域を減衰域とする。
【0017】
また本発明の電子部品は、上記のフィルタを備えている。
【発明の効果】
【0018】
本発明は、通過域の高域側に複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなす、直列共振を起こす素子部をインダクタを介さずに信号路の同電位点に接続しているため、複数の減衰域の夫々に大きな減衰量が得られるが、互いに隣接している極(最も減衰しているポイント)間には、零(ゼロ)点に相当する領域が存在する。しかし本発明は、各々大きな減衰が要求される複数の減衰域に対応できる伝送特性を目的としているので、零点が存在してもその両側にて急峻に減衰する特性が得られればその目的は達成できる。
【0019】
そしてこのように同電位点に接続した素子部の組を信号路に複数段接続し、各段間には位相を反転させるためのインダクタを介在させて、各減衰域内においては零点が存在しないようにし、こうして素子部の組を複数段接続することで、より大きな減衰量を確保し、要求される伝送特性に対応できるようにしている。この結果、低損失の特性を備えかつ通過域の高域側の複数の減衰域では急峻で大きな減衰量を得ることができ、しかも位相反転用のインダクタの使用個数を低減することができてデバイスの小型化に寄与することができるという効果がある。更に、弾性波共振子を直列腕として設けると共にこの弾性波共振子にインダクタを直列に接続することで、通過域の低域側の減衰も確保している。また直列腕である前記弾性波共振子を複数設けて、互いに並列に接続すると共に、これら複数の弾性波共振子が夫々前記複数の減衰域に反共振点を持つようにすれば、より大きな減衰量が得られる。
【0020】
従って本発明のフィルタは例えば携帯端末に好適であり、またデジタル地上波テレビ放送用の受信帯域を通過域とし、携帯端末としての音声及び/またはデータの送信帯域を減衰域とする場合に極めて適しており、デジタル地上波TV受信機付き携帯端末のTVチューナーにおける送信電波及びアナログTV放送の送信電波がデジタルTV放送の受信波に妨害を与えるのを防止するのに好適となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】SAW共振子の等価回路を示す回路図、及びアドミタンスの周波数特性を示す特性図。
【図2】SAW共振子を1個用いたSAWフィルタを示す回路図。
【図3】図2のSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図4】2個のSAW共振子を同電位点に接続して構成したSAWフィルタの一例を示す回路図。
【図5】図4のSAWフィルタの伝送特性示す特性図。
【図6】直列共振回路をインダクタを介して2段に接続して構成したフィルタを示す回路図。
【図7】図6の回路におけるアドミタンスの周波数特性と伝送特性とを対応付けて示す説明図。
【図8】直列共振回路を同電位点に2段に接続して構成したフィルタを示す回路図。
【図9】図8の回路におけるアドミタンスの周波数特性と伝送特性とを対応付けて示す説明図。
【図10】2つのSAW共振子の組をインダクタを介して2段接続したSAWフィルタを示す回路図。
【図11】図10に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図12】上記の実施形態であるSAWフィルタと比較するための従来のSAWフィルタを示す回路図。
【図13】図12に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図14】本発明の実施の形態に係るSAWフィルタを示す回路図。
【図15】図14に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図16】SAW共振子を信号路に並列に接続し、インダクタを直列に接続したSAWフィルタを示す回路図。
【図17】図16に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図18】本発明の他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図19】図18に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図20】本発明の更に他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図21】図20に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図22】本発明の更に他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図23】図22に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図24】本発明の更に他の実施形態であるSAWフィルタを示す回路図。
【図25】図24に示すSAWフィルタの伝送特性を示す特性図。
【図26】デジタル地上波TV受信機付き携帯端末の送受信部を示す構成図。
【図27】デジタル地上波用TVチューナーのBEF回路に要求される通過域及び減衰域を示す特性図。
【図28】デジタル地上波用TVチューナーモジュールの受信系統を示す構成図。
【図29】従来の手法により構成したSAWフィルタを示す回路図。
【図30】図29の回路により得られる伝送特性。
【図31】SAWフィルタの概観の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明の実施の形態に係るフィルタは図14に示しているが、先ず図14に示す構成に至った背景、及び既述の要請に見合った伝送特性が得られる理由などについて述べておく。図1(a)は、弾性波共振子であるSAW共振子の等価回路を示しており、図1(b)はSAW共振子の周波数に対するアドミタンス特性を示している。Rsは直列抵抗(動抵抗)、Lsは直列インダクタンス(動インダクタンス)、Csは直列容量(動容量)、Cdは電極容量(制動容量)、R0は外部抵抗である。SAW共振子はこのようなアドミタンス特性を有するため、図2に示すように各々終端インピーダンスが50Ωである入力ポート41と出力ポート42との間に、SAW共振子5を並列腕として設けることによりフィルタを構成すると、図3に示す伝送特性が得られる。
【0023】
図3中、P1は通過特性、P2は反射特性であり、SAW共振子5が短絡する周波数即ち直列共振周波数(共振点)において通過特性が最も落ち込んで極が形成され、またSAW共振子5がオープンになる周波数即ち並列共振周波数(反共振点)において反射特性が最も落ち込んで零点が形成される。図4は、互いに接近する2個の減衰域にて夫々急峻な減衰量が得られるように互いに異なる共振点が設定された2個のSAW共振子5、6を信号路の同電位点に並列腕として接続して構成したSAWフィルタである。図5は図4のSAWフィルタにおける伝送特性を示し、目的とする2つの減衰域において各々通過特性に極が存在すると共に、2つの極の間に反射特性の零点が存在することが分かる。即ちこの伝送特性は2つの減衰域の間に極めて低損失な領域が存在する。
【0024】
この理由についてSAW共振子の代わりに直列共振回路を用いて考察する。図6は並列腕をなす直列共振回路101、102であり、これら直列共振回路101、102の間の信号路には位相を反転させるためのインダクタ103が介在して設けられている。直列共振回路101、102の共振周波数は夫々f1(824MHz)及びf2(898MHz)に調整されている。この場合、各直列共振回路101(102)の周波数に対するアドミタンス特性は、図7の上段に示すように夫々Y1、Y2として表されるが、インダクタ103が介在しているため、アドミタンス特性Y2は反転し、このためフィルタ回路全体のアドミタンス特性はY0のように表される。従って図7の下段に示すように伝送特性においては周波数f1とf2との間が減衰しており、f1〜f2に至る帯域阻止フィルタが形成されることになる。
【0025】
これに対して、同様に共振周波数が調整された直列共振回路101、102を図8に示すように信号路の同電位点に並列腕として接続した場合には、各直列共振回路101、102の周波数に対するアドミタンス特性Y1、Y2は、図9の上段の左側に示すように表され、フィルタ回路全体におけるアドミタンス特性Y0は図9の右側に示すように表される。即ち、インダクタ103が介在しないのでアドミタンス特性Y2は反転せず、このため周波数f1、f2の間にアドミタンスがゼロになる周波数(零点)が存在し、従って伝送特性は図9の下段に示すように表される。即ち通過特性は周波数f1、f2において急峻に落ち込むがその間にゼロ点が存在し、このため帯域阻止フィルタとしては不都合がある。
【0026】
一方、既述の図27に示されるように、デジタルTV放送の受信帯域を通過域とし、通信事業者が使用する音声通信の送信帯域を減衰域とするためのフィルタに対しては、図9の伝送特性はむしろ都合がよいといえる。即ち、各々狭い帯域である複数の減衰域に対応するフィルタとしては、各減衰域に対応する複数のSAW共振子を信号路の同電位点に並列腕として接続することにより、目的とする伝送特性を得ることができると共にインダクタの使用個数を低減できる。例えば通過域の高域側に設けられる2つの狭い減衰域において大きな減衰量が要求される場合、その直列共振周波数が夫々前記2つの減衰域内に調整されている2つのSAW共振子が用いられる。
【0027】
しかしながら図4に示すように2つのSAW共振子5、6からなる組が一組だけの場合には減衰域において十分な減衰量を確保することができない。そこで、図10に示すように信号路の同電位点に接続した2個のSAW共振子の組を例えばコイルからなるインダクタ81を介して2段接続するようにしている。図10において、SAW共振子51、52はいずれも第1の減衰域(824〜830MHzの減衰域)において大きな減衰量を確保するためのものであり、SAW共振子61、62はいずれも第2の減衰域(898〜925MHzの減衰域)において大きな減衰量を確保するためのものである。従ってSAW共振子51、52の各直列共振周波数は第1の減衰域内に調整されているが、第1の減衰域から少し外れていてもよい。またSAW共振子61、62の各直列共振周波数は第2の減衰域内に調整されているが、第2の減衰域から少し外れていてもよい。そして第1の減衰域内に調整されているSAW共振子51、52の共振周波数は互いに異なるものとされ、また第2の減衰域内に調整されているSAW共振子61、62の共振周波数は互いに異なるものとされている。このように同一の減衰域内にて信号レベル(電力レベル)を減衰させるための2つのSAW共振子51、52(あるいは61、62)の共振周波数を互いに異ならせている理由は、狭いながらも要求される減衰域において減衰帯域を確保するためである。
【0028】
この実施の形態で用いられるSAW共振子は、直列共振を起こす素子部に相当する。またSAW共振子51、52及びSAW共振子61、62は、各々「共振子の組」に相当し、特許請求の範囲の用語と対応させると、「素子部の組」に相当する。このように「共振子の組」を2段接続することにより図11に示す伝送特性が得られる。図11中の括弧内の数字は、減衰に寄与したSAW共振子を示している。
【0029】
この伝送特性から分かるように図10の回路では、図4に示す1組の場合の伝送特性(図5参照)に比べて減衰域内にて大きな減衰量を確保できる。なお信号路における各段の間(SAW共振子51、52及びSAW共振子61、62の間)にはインダクタ81が設けられているが、このインダクタ81を設けないとSAW共振子51、52(あるいは61、62)により形成される各極の間に零点が形成されてしまう。従ってインダクタ81は、位相を反転させる役割を果たすものであり、更にまた第2の減衰域よりも高域側の信号レベルを減衰させる役割をも果たすものである。
【0030】
ここでSAW共振子51、52及びSAW共振子61、62を用い、従来の手法(特許文献1による手法)により回路を構成したSAWフィルタを図12に示す。この回路においては、SAW共振子51、52及びSAW共振子61、62の各々をインダクタ81、82及び83を介して接続している。図13は、図12の回路における伝送特性であり、図11の伝送特性と同等である。このことは、本発明のSAWフィルタの実施の形態である図10の回路によれば、従来の回路と同等の伝送特性を得ながら、インダクタの数を減らすことができるということである。
【0031】
しかし、以上に説明した図10の回路では、通過域の低域側である既述のアナログTV放送の送信帯域において減衰が不十分である。そこで本発明の実施形態では、図14に示すように、図10の回路に加え、弾性波共振子であるSAW共振子151、161を並列接続したSAW共振子の組と、SAW共振子152、162を並列接続した組と、を信号路に直列腕として接続している。既述のように、SAW共振子51、52の共振点(共振周波数)は、前記第1の減衰域に設定され、またSAW共振子61、62の共振点は、前記第2の減衰域に設定されている。そして、SAW共振点151、152の反共振点は第1の減衰域に設定され、またSAW共振点161、162の反共振点は第2の減衰域に設定されている。従って、図10の回路に比べて第1の減衰域及び第2の減衰機において大きな減衰量が得られる。
【0032】
また、前記SAW共振子151、161の組と入力ポート41との間にはインダクタ81が当該組に対して直列に接続されている。また前記SAW共振子152、162の組と出力ポート42との間にはインダクタ83が当該組に対して直列に接続されている。
【0033】
図15は、図14の回路の伝送特性を示す図であり、通過域(470〜770MHz)の高域側である第1の減衰域(824〜830MHz)及び第2の減衰域(898〜925MHz)で減衰特性が得られ、更に通過域の低域側である減衰域(170〜230MHz)においても減衰特性が得られることが分かる。図15に示す伝送特性において、通過域の高域側に急峻な2つの減衰域が得られる理由については既に述べたが、通過域の低域側にて減衰が得られる理由については図16(a)を参照にしながら述べる。今、各々通過域に共振点を持つSAW共振子151、161の並列回路を直列腕として信号路に設けた回路(図16(a)の回路からインダクタ81を除いた回路)を想定すると図16(b)の実線で示すように山形のバンドパスフィルタが得られ、通過域の高域側におけるSAW共振子151、161の各反共振点の位置にノッチが形成された特性となる。しかし、この伝送特性は通過域内における低域側が減衰してしまう。そこで、図16(a)に示すように、SAW共振子151、161の組に対して直列にインダクタ81を接続し、これにより図16(b)に示すように山形部分の低域側を点線の如く、いわば持ち上げた特性となるようにしている。なお、図17は図16の回路について実際に取得した伝送特性を示している。そして、図10に示す回路に図16に示す回路を組み込むにあたって、SAW共振子151、152の反共振点を第1の減衰域に、またSAW共振子161、162の反共振点を第2の減衰域に夫々設定することにより、図11に示した減衰域の減衰量よりも更に大きな減衰量が得られ、その結果伝送特性は図15に示すようになる。
【0034】
上述の実施の形態によれば、通過域の高域側の第1の減衰域及び第2の減衰域において急峻な減衰特性を得ることができることに加えて、通過域の低域側においても減衰特性を得ることができる。また、インダクタの数を少なくした状態で目的とする伝送特性を得ることができるため、インダクタは外付け部品であるコイルにより構成されることが得策であり、その場合部品のサイズが大きくなることから、インダクタの数を少なくできることはデバイスの小型化に寄与することができ、例えば携帯端末に組み込む弾性波フィルタとしては極めて好適である。
【0035】
ここで直列腕のSAW共振子の役割について述べる。図14の回路では、一方の組のSAW共振子151と他方の組のSAW共振子152とで第1の減衰域の急峻な減衰に寄与し、また一方の組のSAW共振子161と他方の組のSAW共振子162とで第2の減衰域の急峻な減衰に寄与しているが、直列腕の組は2組に限られず1組であってもよい。この場合には、第1の減衰域及び第2の減衰域に対する直列腕の組の寄与の度合いは、概略的な言い方をすれば半減する。また、直列腕のSAW共振子の組は通過域の低域側の減衰を確保するためのものなので、各SAW共振子の共振点が通過域にあり、反共振点が通過域よりも高域側にあれば、必ずしも反共振点が予定とする急峻な減衰域になくても良い。従って、直列腕のSAW共振子は、複数用いて並列に接続しなくても、一つだけ設けるようにしてもよい。しかし、このSAW共振子は図14に示す回路中、後述の実施の形態のように、急峻な減衰域の減衰に寄与するように反共振点を設定することが好ましい。
【0036】
図18は、本発明の他の実施の形態に係る回路を示しており、信号路における同電位点に接続された2つのSAW共振子の組がインダクタ82、83を介して3段に接続されている。SAW共振子51、52、53の共振周波数は、前記第1の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されており、またSAW共振子61、62、63の共振周波数は、前記第2の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されている。更に、SAW共振子151、161を並列に接続したSAW共振子の組を信号路に対して直列腕として設けている。SAW共振子151の反共振点は第1の減衰域に設定され、SAW共振子161の反共振点は第2の減衰域に設定されている。前記SAW共振子151、161の組とSAW共振子51、61の組との間には、これら組に対して直列にインダクタ81が接続されている。
【0037】
図19は、図18の回路の伝送特性を示し、第1の減衰域及び第2の減衰域の各々において、3つのSAW共振子51、52、53(61、62、63)に対応して3つの極が形成されていることがわかる。さらに、通過域の低域側においても減衰特性が得られていることがわかる。
【0038】
図20は、図18の回路において、インダクタ81を入力ポート41とSAW共振子151、161の組との間に接続したものであり、その他の部分は図18の回路と同じである。
【0039】
図21は、図20の回路の伝送特性を示したものであり、図18の回路と略同様の減衰特性を有しているが、通過域の損失はインダクタの電荷Q値に依存し、Q値の高いインダクタを信号路に接続するため、インダクタ81の接続位置は図18に示す位置の方が図20の接続位置よりも良いことが分かる。
【0040】
図22は、図18においてインダクタ81とSAW共振子151、161の組とからなる回路部分をSAW共振子51、61の組とインダクタ82との間に接続したものである。
【0041】
図23は、図22の回路の伝送特性を示しており、上述の実施形態と同様の減衰特性が得られることがわかる。
【0042】
図24は、本発明の更にまた他の実施の形態に係る回路を示している。この回路は、3つの減衰域において信号レベルを急峻に減衰させかつその減衰量を大きく確保しようとするものである。この回路においては、信号路における同電位点に接続された3つのSAW共振子の組がインダクタ82を介して2段に接続されている。これら3つの減衰域を第1の減衰域、第2の減衰域、第3の減衰域と呼ぶことにすると、SAW共振子51、52の共振周波数は、前記第1の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されており、またSAW共振子61、62の共振周波数は、前記第2の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されており、更にまたSAW共振子71、72の共振周波数は、前記第3の減衰域に対応する周波数であってかつ互いに異なる周波数に設定されている。さらに、入力ポート41とSAW共振子51、61、71の組との間にインダクタ81と、SAW共振子151、161、171を並列に接続したSAW共振子の組と、がこの順番に接続している。SAW共振子151の反共振点は第1の減衰域に設定され、SAW共振子161の反共振点は第2の減衰域に設定され、SAW共振子171の反共振点は第3の減衰域に設定されている。
【0043】
図25は図24の回路の伝送特性を示し、第1の減衰域、第2の減衰域及び第3の減衰域の各々において、SAW共振子51、52、151(61、62、161)(71、72、171)に対応して3つの極が形成されていることがわかる。更に、通過域の低域側における減衰域においても減衰特性が得られることが分かる。
【0044】
以上の実施形態では、SAW共振子の並列腕の段数が2段の場合と3段の場合とを例に挙げているが、本発明はSAW共振子の並列腕の段数が4段以上であってもよい。
【符号の説明】
【0045】
1 デジタル地上波TV放送用アンテナ
2 携帯電話用アンテナ
10 TVチューナーモジュール
20 音声送信部
41 入力ポート
42 出力ポート
5、51〜54、61〜64、71、72
151、152、161、162、171
SAW共振子
81〜83 インダクタ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通過域よりも高域側に複数の減衰域を形成するためのフィルタにおいて、
信号路の同電位点に、前記複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなし、直列共振を起こす素子部を接続したことと、
これら複数の素子部からなる素子部の組を前記信号路に複数段接続したことと、
互いに隣接する素子部の組の間における前記信号路に位相反転用のインダクタを設けたことと、
前記信号路に、直列腕をなし、前記通過域よりも高域側に反共振点を有しかつ通過域に共振点を有する弾性波共振子を接続したことと、
前記信号路に前記弾性波共振子と直列に設けられ、一端が当該弾性波共振子に接続されると共に、他端が入力ポートに接続されるか、または当該弾性波共振子に隣接する前記素子部の組の同電位点に接続されたインダクタと、を備えたことを特徴とするフィルタ。
【請求項2】
前記弾性波共振子は複数設けられ、これら複数の弾性波共振子は互いに並列に接続されると共に夫々複数の減衰域に反共振点を有することを特徴とする請求項1に記載のフィルタ。
【請求項3】
前記直列共振を起こす素子部は、弾性波共振子、弾性表面波共振子、水晶共振子、圧電薄膜共振子、MEMS共振子、誘電体、及びコイルとコンデンサとからなる共振回路から選択されたものであることを特徴とする請求項1または2記載のフィルタ。
【請求項4】
デジタル地上波テレビ放送用の受信帯域を通過域とし、携帯端末としての音声及び/またはデータの送信帯域を減衰域とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のフィルタ。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか一つに記載のフィルタを備えたことを特徴とする電子部品。
【請求項1】
通過域よりも高域側に複数の減衰域を形成するためのフィルタにおいて、
信号路の同電位点に、前記複数の減衰域を夫々形成するための複数の並列腕をなし、直列共振を起こす素子部を接続したことと、
これら複数の素子部からなる素子部の組を前記信号路に複数段接続したことと、
互いに隣接する素子部の組の間における前記信号路に位相反転用のインダクタを設けたことと、
前記信号路に、直列腕をなし、前記通過域よりも高域側に反共振点を有しかつ通過域に共振点を有する弾性波共振子を接続したことと、
前記信号路に前記弾性波共振子と直列に設けられ、一端が当該弾性波共振子に接続されると共に、他端が入力ポートに接続されるか、または当該弾性波共振子に隣接する前記素子部の組の同電位点に接続されたインダクタと、を備えたことを特徴とするフィルタ。
【請求項2】
前記弾性波共振子は複数設けられ、これら複数の弾性波共振子は互いに並列に接続されると共に夫々複数の減衰域に反共振点を有することを特徴とする請求項1に記載のフィルタ。
【請求項3】
前記直列共振を起こす素子部は、弾性波共振子、弾性表面波共振子、水晶共振子、圧電薄膜共振子、MEMS共振子、誘電体、及びコイルとコンデンサとからなる共振回路から選択されたものであることを特徴とする請求項1または2記載のフィルタ。
【請求項4】
デジタル地上波テレビ放送用の受信帯域を通過域とし、携帯端末としての音声及び/またはデータの送信帯域を減衰域とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のフィルタ。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか一つに記載のフィルタを備えたことを特徴とする電子部品。
【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16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【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16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【公開番号】特開2011−103593(P2011−103593A)
【公開日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−258251(P2009−258251)
【出願日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【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23年5月26日(2011.5.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【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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