DE10248493A1

DE10248493A1 - Verzweigungsfilter und Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE10248493A1
Application number: DE10248493A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshige Muramatsu
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2003-05-08
Also published as: KR100485735B1; US6756864B2; US20030090338A1; CN1258939C; CN1437423A; JP2003198325A; KR20030033113A; JP4000960B2

Abstract

Ein Verzweigungsfilter umfaßt ein Empfangs-Oberflächenwellenfilter und ein Sende-Oberflächenfilter, die auf einem Mehrschichtkeramiksubstrat befestigt sind. Das Verzweigungsfilter umfaßt ferner zumindest ein Anpassungselement und ein Tiefpaßfilter, die in dem Mehrschichtkeramiksubstrat gebildet sind. Das Anpassungselement ist mit dem Empfangs-Oberflächenfilter verbunden, wobei das Tiefpaßfilter mit dem Sende-Oberflächenwellenfilter verbunden ist. Die Masse des Tiefpaßfilters ist in dem Mehrschichtkeramiksubstrat von den Massen der anderen Schaltungselemente getrennt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verzweigungsfilter, bei dem Oberflächenwellenfilter auf einem Mehrschichtkeramiksubstrat angeordnet sind, das als ein Gehäuse dient, und auf eine Kommunikationsvorrichtung, die das Verzweigungsfilter beinhaltet.

Ein Verzweigungsfilter ist eine elektrische Komponente, die in einem tragbaren Telefon oder dergleichen zwischen eine Antenne und einen Sende-Leistungsverstärker geschaltet ist. Da das Verzweigungsfilter weiter miniaturisiert werden kann, wenn das Durchlaßband desselben höher wird, ist ein Verzweigungsfilter unter Verwendung eines Oberflächenfilters (SAW-Filters) bekannt. Das Verzweigungsfilter erfordert eine sendeseitige Streucharakteristik, d. h. eine Fähigkeit eines Entfernens zweiter und dritter harmonischer Signale, die unerwünschte Signale sind, die durch einen Leistungsverstärker erzeugt werden, wobei der Bedarf nach dieser Anforderung zunehmend stärker ist.

Unter diesem Umstand wurden, um die Streucharakteristik zu verbessern, einige Erfindungen vorgeschlagen, bei denen ein Filter, das durch LC-Elemente gebildet ist, mit einem Sende-SAW-Filter zur Verwendung in einem Verzweigungsfilter verbunden ist. Beispiele umfassen einen Duplexer, der in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. H6-90128 (Patentdokument 1) offenbart ist, und ein Verzweigungsfilter, das in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. H9-98046 (Patentdokument 2) offenbart ist.

Inzwischen wird ein Ansatz, der häufig zum Realisieren einer Hochfrequenz-Analogschaltung verwendet wird, in Transistor Gijutsu (Transistortechnologie), Juni 1987 (CQ Publishing Co. Ltd.; Kein-Patent-Dokument 1) besprochen.

Bei diesem Ansatz ist eine Masseschicht, die eine "Massenebene" genannt wird, die eine große Fläche und ein stabiles Potential aufweist, in einer Schaltung vorgesehen, wobei die Massen von Schaltungselementen alle mit der Masseebene verbunden sind.

Dieser Ansatz gilt für den Fall von Verzweigungsfiltern und wird häufig auf Verzweigungsfilter angewendet. So sind die Massen von SAW-Filtern, einem Anpassungsfilter und einem Filter, das durch LC-Elemente gebildet ist, mit einer Masseschicht verbunden, die in einem Mehrschichtkeramiksubstrat vorgesehen ist.
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H6-90128 (Veröffentlichungsdatum: 29. März 1994)
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H9-98046 (Veröffentlichungsdatum: 8. April 1997)
Kein-Patent-Dokument: Transistor Gijutsu, Ausgabe vom Juni 1987

Herkömmlicherweise werden für eine Verbesserung einer sendeseitigen Streucharakteristik optimale Entwurfsbedingungen durch ein Einstellen der Charakteristika von SAW-Filtern, einem Anpassungselement und einem Filter, das durch LC- Elemente gebildet ist, bestimmt.

Wenn eine weitere Verbesserung notwendig ist, muß jedoch in der Realität ein Ansatz, durch den Charakteristika des Durchlaßbandes eines Sende-SAW-Filters oder eines Empfangs- SAW-Filters geopfert werden, eingeschlagen werden, was dahingehend zu einem Problem führt, daß eine Verbesserung einer sendeseitigen Streucharakteristik eingeschränkt ist.

Für eine Verbesserung der Streucharakteristik sind die folgenden zwei möglichen Ansätze verfügbar. Der erste Ansatz besteht darin, die Streucharakteristik durch ein Erhöhen eines Kapazitätsverhältnisses, d. h. des Verhältnisses der Bewegungskapazität zu der Nebenschlußkapazität des IDT in dem Sende-SAW-Filter, zu verbessern. Mit diesem Ansatz wird jedoch natürlich auch die Durchlaßbandcharakteristik des Sende-SAW-Filters beeinträchtigt. Um eine Impedanzanpassung in dem Durchlaßband zu erzielen, ist es außerdem nötig, das Kapazitätsverhältnis innerhalb eines bestimmten Bereichs zu entwerfen, wobei ein Erhöhen des Kapazitätsverhältnisses jedoch bewirkt, daß das Durchlaßband kapazitiv wird, was den VSWR-Verlust nachteilig beeinträchtigt. Der zweite Ansatz besteht darin, die Dämpfung bei zweiten und dritten Harmonischen durch ein Erhöhen der Nebenschlußkapazität eines Tiefpaßfilters zu erhöhen. Mit diesem Ansatz wird jedoch der Gewinn des Tiefpaßfilters in dem Durchlaßband eines Sende-SAW-Filters verschlechtert, wodurch ein erhöhter Verlust in dem Sende-SAW-Filter resultiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verzweigungsfilter oder eine Kommunikationsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, eine sendeseitige Streucharakteristik zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verzweigungsfilter gemäß Anspruch 1 oder eine Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst.

Um die vorangegangenen Unzulänglichkeiten zu überwinden, liefert ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verzweigungsfilter. Das Verzweigungsfilter umfaßt ein Empfangs-SAW-Filter, ein Sende-SAW-Filter und zumindest ein Anpassungselement, das mit dem Empfangs-SAW-Filter verbunden ist. Das Verzweigungsfilter umfaßt ferner ein Filter, das zumindest entweder ein Induktivitätselement oder ein Kapazitätselement aufweist. Das Filter ist außerdem mit dem Sende-SAW-Filter verbunden. Die Masse des Filters ist separat von den Massen der anderen Schaltungselemente vorgesehen.

Mit dieser Anordnung kann, da das Verzweigungsfilter ein Empfangs-SAW-Filter, ein Sende-SAW-Filter und das zumindest eine Anpassungselement, das mit dem Empfangs-SAW-Filter verbunden ist, umfaßt, das Verzweigungsfilter gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Verzweigungsfilterfunktion aufweisen. Zusätzlich kann, da die Masse des Filters, das zumindest entweder ein Induktivitätselement oder ein Kapazitätselement aufweist, separat von den Massen der anderen Schaltungselemente vorgesehen ist, das Verzweigungsfilter diese sendeseitige Streucharakteristik verbessern, ohne die Inband-Charakteristika des Sende-SAW-Filters oder des Empfangs-SAW-Filters zu verschlechtern.

Zusätzlich kann, da das Verzweigungsfilter das Filter umfaßt, das mit dem Sende-SAW-Filter verbunden ist, diese Anordnung die sendeseitige Streucharakteristik verbessern. Ferner kann ein vollständiges Trennen der Masse des Filters von den Massen der anderen Schaltungselemente und ein Bereitstellen eines externen Anschlusses, der nur für die Masse des Filters verwendet wird, die sendeseitige Streucharakteristik weiter verbessern.

Als ein Ergebnis ist es mit dieser Anordnung möglich, ein Verzweigungsfilter zu schaffen, das eine verbesserte sendeseitige Streucharakteristik aufweist, ohne die empfangs- und sendeseitige Bandcharakteristika zu beeinträchtigen.

Vorzugsweise ist das Filter, das zumindest entweder ein Induktivitätselement oder ein Kapazitätselement aufweist, ein Tiefpaßfilter, das eine π-Typ-Schaltung aufweist. In der π- Typ-Schaltung sind Kapazitätselemente mit entsprechenden gegenüberliegenden Enden von Induktivitätselementen verbunden, wobei die Induktivitätselemente in Serie miteinander geschaltet sind, wobei die Kapazitätselemente jeweils mit Masse verbunden sind, und wobei ein weiteres Kapazitätselement parallel zu den Induktivitätselementen geschaltet ist.

Alternativ kann das Filter, das zumindest entweder ein Induktivitätselement oder ein Kapazitätselement aufweist, ein Tiefpaßfilter sein, das zwei Induktivitätselemente, die in Serie miteinander geschaltet sind, und eine Serienschaltung umfaßt, bei der ein Kapazitätselement und ein Induktivitätselement in Serie miteinander geschaltet sind, wobei ein Ende der Serienschaltung zwischen die beiden Induktivitätselemente geschaltet ist.

Wenn das Tiefpaßfilter, das eine der obigen Konfigurationen aufweist, verwendet wird, kann das Tiefpaßfilter konfiguriert sein, um eine Welligkeit in der Filtercharakteristik aufzuweisen, wobei ein Anpassen der Welligkeit an das Durchlaßband des Sende-SAW-Filters eine Verschlechterung der Durchlaßbandcharakteristik des Sende-SAW-Filters unterdrücken kann.

Vorzugsweise sind das Empfangs-SAW-Filter und das Sende- SAW-Filter auf einem Keramiksubstrat vorgesehen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Verzweigungsfilter zu schaffen, das in seiner Robustheit überlegen und einfach zu handhaben ist.

Vorzugsweise weist das Keramiksubstrat eine Mehrschichtstruktur auf. Mit dieser Anordnung können das Anpassungselement und das Filter, das das Tiefpaßfilter sein kann, in dem Mehrschichtsubstrat gebildet sein, wodurch eine Miniaturisierung des Verzweigungsfilters ermöglicht wird.

Vorzugsweise ist das Filter, das das Tiefpaßfilter sein kann, in dem Mehrschichtkeramiksubstrat gebildet. Diese Anordnung kann die Herstellung des Verzweigungsfilters verglichen mit dem Fall erleichtern, in dem das Filter extern vorgesehen ist. Zusätzlich können das Sende-SAW-Filter und das Filter, das das Tiefpaßfilter sein kann, in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sein, wodurch zu einer Verbesserung der sendeseitigen Streucharakteristik beigetragen wird.

Vorzugsweise sind die Masse des Empfangs-SAW-Filters und die Masse des Sende-SAW-Filters voneinander getrennt.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert eine Kommunikationsvorrichtung. Die Kommunikationsvorrichtung umfaßt das oben beschriebene Verzweigungsfilter. Da die Kommunikationsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verzweigungsfilter mit einer verbesserten sendeseitigen Streucharakteristik aufweist, kann diese Anordnung die Kommunikationscharakteristik verbessern.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Verzweigungsfilters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches Schaltungsdiagramm, das darstellt, wie die Masseelektroden des Verzweigungsfilters des ersten Ausführungsbeispiels verbunden sind;
Fig. 3 ein schematisches Schaltungsdiagramm, das darstellt, wie die Masseelektroden eines Verzweigungsfilters des Stands der Technik verbunden sind;
Fig. 4 einen Graphen, der die Bandcharakteristika der Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung und des Verzweigungsfilters des Stands der Technik zeigt;
Fig. 5 einen Graphen, der die sendeseitigen Streucharakteristika der Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung und des Stands der Technik zeigt;
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines Verzweigungsfilters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Mehrschichtkeramiksubstrates des Verzweigungsfilters des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 8A und 8B Schaltungsblockdiagramme der Verzweigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 8A ein Tiefpaßfilter des ersten Ausführungsbeispiels zeigt und Fig. 8B ein Tiefpaßfilter einer Modifizierung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 9 eine Draufsicht einer ersten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 10 eine Draufsicht einer zweiten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 11 eine Draufsicht einer dritten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 12 eine Draufsicht einer vierten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 13 eine Draufsicht einer fünften dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 14 eine Draufsicht einer sechsten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 15 eine Draufsicht einer siebten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 16 eine Draufsicht einer achten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 17 eine Draufsicht einer neunten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 18 eine Draufsicht einer zehnten dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 19 eine Draufsicht einer elften dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates;
Fig. 20 eine Draufsicht einer zwölften dielektrischen Schicht des Mehrschichtkeramiksubstrates; und
Fig. 21 ein Schaltungsblockdiagramm, das einen Hauptteil einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Verzweigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten in Verbindung mit Ausführungsbeispielen derselben Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 20 beschrieben. Bei einem Verzweigungsfilter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind auf einer Oberfläche eines Mehrschichtkeramiksubstrates 1 ein Empfangs-Oberflächenwellenfilter (im folgenden als ein "Rx-SAW-Filter" bezeichnet) 2 und ein Sende-Oberflächenwellenfilter (im folgenden als ein "Tx-SAW-Filter" bezeichnet) 3 durch ein Flip-Chip- Kontaktieren oder dergleichen befestigt und sind elektrisch mit Lötmittel, Goldhügeln 5 oder dergleichen mit dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1 verbunden.
Dieses Verzweigungsfilter ist mit einem Verschlußbauglied 4, das aus einem Harz, Metall oder dergleichen hergestellt ist, zum vollständigen Bedecken und hermetischen Abdichten des Rx-SAW-Filters 2 und des Tx-SAW-Filters 3 versehen. Die SAW-Filter 2 und 3 liefern außerdem einen Verzweigungsfilterabschnitt, der eine Verzweigungsfilterfunktion aufweist.
Jedes der SAW-Filter 2 und 3 weist auf einem piezoelektrischen Substrat einen oder eine Mehrzahl von Interdigitalwandlern (im folgenden einfach als "IDT" bezeichnet) und zwei Reflektoren auf, die den IDT von zwei Richtungen sandwichartig umgeben, d. h. die entlang der Richtung angeordnet sind, in der sich eine akustische Oberflächenwelle (im folgenden einfach als eine "SAW" bezeichnet) ausbreitet.
Der IDT ist aus einem Metalldünnfilm gebildet, der Aluminium oder dergleichen enthält, und dient als ein SAW- Umwandler. Insbesondere wandelt der IDT ein elektrisches Eingangs-(Wechsel-)Signal in eine SAW-Energie um, bewirkt, daß sich die SAW über das piezoelektrische Substrat ausbreitet, und wandelt die ausgebreitete SAW in ein elektrisches Signal zur Ausgabe um. Die Reflektoren haben eine Funktion eines Zurückreflektierens der ausgebreiteten SAW in die Richtung, von der sich dieselbe ausgebreitet hat.
Bei einem derartigen IDT können die Signalumwandlungscharakteristik und/oder das Durchlaßband desselben durch ein Einstellen der Länge und/oder der Breite jedes Fingers der Interdigitalelektroden, der Beabstandung zwischen zwei benachbarten Fingern jeder Interdigitalelektrode und/oder der Interdigitalbreite, die die Länge der ineinander verzahnten Abschnitte gegenüberliegender Interdigitalfinger darstellt, wenn die Interdigitalelektroden kombiniert sind, eingestellt werden. In den Reflektoren andererseits kann die Reflexionscharakteristik durch ein Einstellen der Breite oder Beabstandung der Elektrodenfinger jedes Reflektors eingestellt werden.
Auf dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1 sind ein Antennenanschluß 11, ein Rx-Anschluß 12 zum Empfang und ein Tx- Anschluß 13 zum Senden entlang der Peripherie einer Oberfläche gegenüber der Oberfläche vorgesehen, auf der das Rx- SAW-Filter 2 und das Tx-SAW-Filter 3 vorgesehen sind.
Zusätzlich umfaßt das Mehrschichtkeramiksubstrat 1 eine innere Masseschicht 6-1 und eine äußere Masseschicht 6-2, die separat voneinander vorgesehen sind, wobei die innere Masseschicht 6-1 mit einem externen Rx-Masseanschluß 7-1 verbunden ist und die äußere Masseschicht 6-2 mit einem Tx- Masseanschluß 7-2 verbunden ist. Der externe Rx-Masseanschluß 7-1 und der externe Tx-Masseanschluß 7-2 sind mit einem externen Masseanschluß 7-3 für eine Antenne (ANT) auf einer gedruckten Schaltungsplatine oder dergleichen verbunden, an der das Mehrschichtkeramiksubstrat 1 befestigt ist, d. h. an einem anderen Ort als auf dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1.
In dem Verzweigungsfilter umfaßt das Mehrschichtkeramiksubstrat 1 ein Anpassungselement 8 für eine Impedanzanpassung zwischen dem Antennenanschluß 11 und dem Rx-SAW-Filter 2. Das Anpassungselement 8 ist mit Mikrostreifenleitungen konfiguriert, die als Induktivitätselemente dienen, wie später beschrieben wird.
Ferner umfaßt in dem Verzweigungsfilter das Mehrschichtkeramiksubstrat 1 ein Tiefpaßfilter 9 zwischen dem Tx-SAW- Filter 3 und dem Tx-Anschluß 13. Das Tiefpaßfilter 9 ist durch LC-Elemente gebildet und dämpft Signale, die Frequenzen aufweisen, die das Durchlaßband des Tx-SAW-Filters 3 übersteigen.
Es ist vorzuziehen, daß das Tiefpaßfilter 9 konfiguriert ist, um eine Welligkeit in der Tiefpaßfiltercharakteristik aufzuweisen, derart, daß die Welligkeit eingestellt ist, um mit dem Durchlaßband des Tx-SAW-Filters 3 übereinzustimmen. Mit dieser Anordnung führt die Bereitstellung des Tiefpaßfilters 9 zu keiner Verschlechterung der Durchlaßbandcharakteristik des Tx-SAW-Filters 3.
Das Tiefpaßfilter 9 kann so wie das konfiguriert sein, das in Fig. 8A gezeigt ist. Dies bedeutet, daß das Tiefpaßfilter in Fig. 8A eine π-Typ-Schaltung ist, bei der Kapazitätselemente 9b und 9c mit entsprechenden gegenüberliegenden Enden von in Serie geschalteten Induktivitätselementen L₁ und L₂ verbunden sind und ebenfalls jeweils mit Masse verbunden sind. Bei diesem Tiefpaßfilter ist ein weiteres Kapazitätselement 9a parallel zu den in Serie geschalteten Induktivitätselementen L₁ und L₂ geschaltet. Es wird darauf verwiesen, daß die π-Typ-Schaltung nicht auf die obenbeschriebene π-Typ-Schaltung dritter Ordnung beschränkt ist und eine Schaltung fünfter oder sechster Ordnung sein kann.
Das Tiefpaßfilter 9 jedoch ist nicht auf die in Fig. 8A gezeigte Konfiguration beschränkt. Wie z. B. in Fig. 8B gezeigt ist, kann ein Tiefpaßfilter in der Form einer T-Typ- Schaltung verwendet werden. Bei diesem Tiefpaßfilter sind ein Kapazitätselement 9f und ein Induktivitätselement 9g in Serie miteinander geschaltet, wobei ein Ende der in Serie geschalteten Elemente 9f und 9g zwischen zwei Induktivitätselemente 9d und 9e geschaltet ist, die in Serie miteinander geschaltet sind.
Bei dem Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung ist die Masse des Tiefpaßfilters 9 in dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1 von den inneren Masseschichten 6-1 und 6-2 der anderen Schaltungselemente, wie z. B. des Rx-SAW-Filters 2, des Tx-SAW-Filters 3 und des Anpassungselements 8, getrennt. Ferner ist die Masse des Tiefpaßfilters 9 mit einem externen Masseanschluß 10 verbunden, der nur für das Tiefpaßfilter 9 verwendet wird und an dem unteren Abschnitt des Mehrschichtkeramiksubstrates 1 separat von den externen Masseanschlüssen 7-1 und 7-2 vorgesehen ist.
Während in Fig. 1 zur Bequemlichkeit der Darstellung ein Beispiel, in dem das Sende-SAW-Filter und das Empfangs-SAW- Filter separat vorgesehen sind, dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall anwendbar, in dem ein Sende-SAW-Filter und das Empfangs-SAW-Filter in einen Chip integriert sind.
Fig. 2 stellt dar, wie die Masseelektroden des Verzweigungsfilters gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind, wobei Fig. 3 darstellt, wie die Masseelektroden eines typischen Verzweigungsfilters des Stands der Technik verbunden sind. In dem Verzweigungsfilter des Stands der Technik, das in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Massen der SAW- Filter 22 und 23, eines Anpassungselementes 28 und eines Tiefpaßfilters 29 mit einer Masseschicht 26 verbunden, die in einem Mehrschichtkeramiksubstrat 21 vorgesehen ist, wobei die Masseschicht 26 ferner mit einem externen Masseanschluß 27 verbunden ist, der an der Unterseite des Mehrschichtkeramiksubstrates 21 vorgesehen ist.
Im Gegensatz dazu ist gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Masse des Tiefpaßfilters 9 separat von den Massen der anderen Schaltungselemente in dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1 vorgesehen, das als ein Gehäuse dient. Dies kann die elektrische Interferenz zwischen der Masse des Tiefpaßfilters 9 und den anderen Massen reduzieren, wodurch eine Verbesserung der sendeseitigen Streucharakteristik gegenüber der Konfiguration des Standes der Technik ermöglicht wird.
Fig. 4 zeigt ein Ergebnis, das durch einen Vergleich zwischen den Einfügungsverlusten der Bänder (einem Sendeband von 824 bis 849 MHz und einem Empfangsband von 869 bis 894 MHz) des Verzweigungsfilters der vorliegenden Erfindung und eines Beispiels eines Verzweigungsfilters des Stands der Technik erzielt wird. In der Figur stellt die durchgezogene Linie das Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung dar, wobei die unterbrochene Linie das Verzweigungsfilter des Stands der Technik darstellt. Es ist ersichtlich, daß die Konfiguration der vorliegenden Erfindung keine Inband- Charakteristik-Veränderung, d. h. Verschlechterung des Einfügungsverlustes und die entsprechende Dämpfung in sowohl dem Sendeband (des Tx-SAW-Filters 3) als auch dem Empfangsband (des Rx-SAW-Filters 2), zeigt.
Fig. 5 zeigt Streucharakteristika der Sendebänder des Verzweigungsfilters der vorliegenden Erfindung und des Verzweigungsfilters des Stands der Technik: In der Figur stellt die durchgezogene Linie das Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung dar und die unterbrochene Linie stellt das Verzweigungsfilter des Standes der Technik dar. In der Praxis können eine zweite Harmonische (1.648 bis 1.698 MHz) und eine dritte Harmonische (2.472 bis 2.574 MHz) ein Problem bewirken. Wie gezeigt kann jedoch die Konfiguration der vorliegenden Erfindung die Streuantwort in der zweiten Harmonischen von 33 auf 40 dB verbessern und kann außerdem die Streuantwort in der dritten Harmonischen von 15 auf 18 dB verbessern. Diese Ergebnisse zeigen, daß die vorliegende Erfindung die Streucharakteristika verbessern kann, ohne das Sende- und Empfangsband des Verzweigungsfilters zu beeinträchtigen.
Ein Verzweigungsfilter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, weist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Mehrschichtsubstrat 15 einen Hohlraum 15a zum Unterbringen der SAW-Filter 2 und 3 auf. Die SAW-Filter 2 und 3 sind in dem Hohlraum 15a durch ein Flip- Chip-Kontaktieren oder dergleichen befestigt und sind elektrisch mit Lötmittel, Goldhügeln 5 oder dergleichen mit dem Mehrschichtkeramiksubstrat 15 verbunden. Die SAW-Filter 2 und 3 sind hermetisch in dem Hohlraum 15a durch einen Deckel 14 abgedichtet. Die anderen Konfigurationen des Verzweigungsfilters des zweiten Ausführungsbeispiels sind analog zu denen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die gleichen Bezugszeichen ähnliche Abschnitte und ähnliche Elemente bezeichnen, und wobei die Beschreibungen derselben weggelassen werden.
Die Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem das Mehrschichtkeramiksubstrat 15 den Hohlraum 15a zum Unterbringen der SAW-Filter 2 und 3 aufweist, kann auch auf einen Fall angewendet werden, in dem die SAW-Filter 2 und 3 mit einem Haftmittel oder dergleichen an dem Mehrschichtkeramiksubstrat 15 befestigt sind und elektrisch durch ein Drahtbonden mit demselben verbunden sind.
Die Mehrschichtkeramiksubstrate 1 und 15 werden nun beschrieben. Da die Mehrschichtkeramiksubstrate 1 und 15 die gleiche Mehrschichtstruktur aufweisen, wird nur eine Beschreibung des Mehrschichtkeramiksubstrates 1 gegeben.
Das Mehrschichtkeramiksubstrat 1 weist ein Tiefpaßfilter 9 auf, das z. B. die Konfiguration aufweist, die in Fig. 8A gezeigt ist. Insbesondere umfaßt dieses Tiefpaßfilter 9 die in Serie geschalteten Spulen (Induktivitätselemente) L₁ und L₂, den Kondensator (Kapazitätselement) 9A, der parallel zu den Spulen L₁ und L₂ geschaltet ist, und die Kondensatoren (Kapazitätselemente) 9b und 9c, bei denen jeweils ein Ende mit Masse verbunden ist. Das andere Ende des Kondensators 9b ist mit einem Anschluß, benachbart zu dem Tx-SAW-Filter 3, der Spulen L₁ und L₂ verbunden. Das andere Ende des Kondensators 9c ist mit einem Anschluß, benachbart zu dem Tx- Anschluß 13, der Spulen L₁ und L₂ verbunden.
Das Mehrschichtkeramiksubstrat 1 weist in der Dickenrichtung z. B. 12 Schichten auf, d. h. eine erste bis zwölfte dielektrische Schicht 1a bis Im, zwischen denen Leiterschichtstrukturen, die aus Kupfer oder Wolfram hergestellt sind, vorgesehen sind.
Die dielektrischen Schichten 1a bis 1m sind jeweils durch ein Bilden einer Leiterschichtstruktur auf einer Oberfläche einer im wesentlichen rechteckigen Grünschicht gebildet, die aus einem isolierenden Material, einschließlich eines Keramikoxids, wie z. B. Al₂O₃, durch ein Drucken oder dergleichen hergestellt ist. Die resultierenden Grünschichten werden dann aufeinander in der Dickenrichtung gestapelt und gefeuert, wodurch das Mehrschichtsubstrat 1 geschaffen wird.
Durchgangslöcher, die in den dielektrischen Schichten 1a bis 1m in der Dickenrichtung des Stapels derselben und Seitenabschnitten der dielektrischen Schichten 1a bis 1m vorgesehen sind, liefern elektrische Verbindungen zwischen den dielektrischen Schichten 1a bis 1m. In diesem Fall kann die Anzahl von Schichten des Mehrschichtkeramiksubstrates 1 abhängig von der Form und/oder dem Typ des Anpassungselementes 8 und/oder des Tiefpaßfilters 9 verändert werden.
Die Fig. 9 bis 20 sind jeweils Draufsichten, die die zwölf dielektrischen Schichten 1a bis 1m des Mehrschichtkeramiksubstrates 1 darstellen, wobei jede Schicht eine Leiterschichtstruktur aufweist, die sich von den anderen unterscheidet.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, weist die erste dielektrische Schicht 1a entlang der Peripherie derselben den Antennenanschluß (ANT) 11, den Rx-Anschluß 12, den Tx-Anschluß 13 sowie die äußeren Masse-(Gnd-)Anschlüsse 7-1, 7-2 und 10 auf, die zwischen denselben vorgesehen sind.
Der Antennen-(ANT-)Anschluß 11 ist in der Mitte einer langseitigen Kante der ersten dielektrischen Schicht 1a vorgesehen. Der Rx-Anschluß 12 ist in der Mitte einer kurzseitigen Kante der ersten dielektrischen Schicht 1a vorgesehen. Der Tx-Anschluß 13 ist in der Mitte einer kurzseitigen Kante gegenüber der Kante vorgesehen, an der der Rx- Anschluß 12 vorgesehen ist. Die externen Massenanschlüsse 10 für das Tiefpaßfilter 9 sind benachbart zu dem Tx- Anschluß 13 angeordnet.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weist die zweite dielektrische Schicht 1b auf in etwa der Hälfte des Oberflächenbereichs derselben benachbart zu dem Tx-Anschluß 13 eine innere Masseschicht (b) für die Kondenstoren 9b und 9c des Tiefpaßfilters 9 auf. Die innere Masseschicht (b) ist mit den externen Masseanschlüssen 10 über entsprechende Kontaktpunkte I verbunden. Die zweite dielektrische Schicht 1b weist in einer anderen Region als der inneren Masseschicht (b) eine erste innere Masseschicht 6-1 für das Rx-SAW-Filter 2 und das Anpassungselement 8 auf. Die erste innere Masseschicht 6-1 ist auf etwa der Hälfte des Oberflächenbereichs der zweiten dielektrischen Schicht 1b gebildet.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, weist die dritte dielektrische Schicht 1c an einer Position, die der inneren Masseschicht (b) zugewandt ist, eine interne Leiterschicht (a) für den Kondensator 9b und eine interne Leiterschicht (d) für den Kondensator 9c auf. Die interne Leiterschicht (d) ist mit dem Tx-Anschluß 13 verbunden, wobei die interne Leiterschicht (a) mit dem Tx-SAW-Filter 3 durch ein Durchgangsloch 1n verbunden ist.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, weist die vierte dielektrische Schicht 1d eine weitere innere Masseschicht (b) an einer Position, die der internen Leiterschicht (d) zugewandt ist, und eine interne Leiterschicht (c) an einer Position auf, die der internen Leiterschicht (a) zugewandt ist.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, weist die fünfte dielektrische Schicht 1d, benachbart zu dem Rx-Anschluß, eine Mikrostreifenleitung 8a auf, die einen Abschnitt des Anpassungselementes 8 ist. Die Mikrostreifenleitung 8a ist so gebogen, um eine ausreichende Leitungslänge anzubringen. So ist die Mikrostreifenleitung 8a in einer anderen Region als einer Region gebildet, die der Position zugewandt ist, an der das Tiefpaßfilter 9 gebildet ist. Ein Ende der Mikrostreifenleitung 8a ist mit dem ANT-Anschluß verbunden. Das andere Ende der Mikrostreifenleitung 8a ist durch ein Durchgangsloch 1p mit einer Mikrostreifenleitung 8b einer anderen Schicht, d. h. der Schicht 1i, was später beschrieben wird, verbunden.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, weist die sechste dielektrische Schicht 1f eine zweite innere Masseschicht 6-1 an einer Position auf, die der ersten inneren Masseschicht 6-1 der zweiten dielektrischen Schicht 1b zugewandt ist. So ist die Mikrostreifenleitung 8a, die vorher beschrieben wurde, sandwichartig zwischen der ersten inneren Masseschicht 6-1 und der zweiten inneren Masseschicht 6-1 in der Dickenrichtung des Mehrschichtkeramiksubstrates 1 angeordnet.
Wie in Fig. 15 gezeigt ist, weist die siebte dielektrische Schicht 1g die oben erwähnte Spule L₂ benachbart zu dem Tx- Anschluß auf. Die Spule L₂ ist in einer Oberflächenregion hergestellt, die der Position zugewandt ist, an der die innere Masseschicht (b) der zweiten dielektrischen Schicht 1b gebildet ist. Ein Ende der Spule L₂ ist mit dem Tx-Anschluß verbunden, wobei das andere Ende derselben durch ein Durchgangsloch 1q mit der Spule L₁ einer anderen Schicht, d. h. der achten dielektrischen Schicht 1h, was später beschrieben wird, verbunden ist.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, weist die achte dielektrische Schicht 1h die Spule L₁ auf, die so vorgesehen ist, um sich entlang der Position zu winden, an der die Spule L₂ gebildet ist. Ein Ende der Spule L₁ ist durch das Durchgangsloch 1q mit der Spule L₂ verbunden, wobei das andere Ende derselben mit dem Eingang des Tx-SAW-Filters 3 durch das Durchgangsloch 1n verbunden ist.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, weist die neunte dielektrische Schicht 1i einen weiteren Mikrostreifen 8b des Anpassungselements 8 an einer Position auf, die der Mikrostreifenleitung 8a zugewandt ist. Ein Ende der Mikrostreifenleitung 8b ist mit der Mikrostreifenleitung 8a durch das Durchgangsloch 1p verbunden, wobei das andere Ende derselben durch ein Durchgangsloch 1t mit dem Eingang des Rx-SAW-Filters 2 verbunden ist.
Wie in Fig. 18 gezeigt ist, weist die zehnte dielektrische Schicht 1j eine dritte innere Masseschicht 6-1 benachbart zu dem Rx-Anschluß auf. Diese dritte innere Masseschicht 6- 1 der zehnten dielektrischen Schicht 1j und die zweite innere Masseschicht 6-1 der sechsten dielektrischen Schicht 1f umgeben die oben erwähnte Mikrostreifenleitung 8b sandwichartig in der Dickenrichtung des Mehrschichtkeramiksubstrates 1.
Wie in Fig. 19 gezeigt ist, weist die elfte dielektrische Schicht 1k eine Ausgangsleitung 1u für das Rx-SAW-Filter 2 auf. Ein Ende der Ausgangsleitung 1u ist mit dem Ausgangsanschluß des Rx-SAW-Filters 2 verbunden, wobei das andere Ende derselben mit einem Durchgangsloch 1s verbunden ist. Eine Eingangsleitung 1v für das Rx-SAW-Filter 2 ist an einem Ende mit dem Eingangsanschluß des Rx-SAW-Filters 2 verbunden, wobei das andere Ende desselben mit dem Durchgangsloch 1t verbunden ist.
Eine Ausgangsleitung 1w für das Tx-SAW-Filter 3 ist an einem Ende mit dem Ausgangsanschluß des Tx-SAW-Filters 3 verbunden, wobei das andere Ende derselben mit einem Durchgangsloch 1r verbunden ist. Eine Eingangsleitung 1x für das Tx-SAW-Filter 3 ist an einem Ende mit dem Eingangsanschluß des Tx-SAW-Filters 3 verbunden, wobei das andere Ende desselben mit dem Durchgangsloch 1n verbunden ist.
Wie in Fig. 20 gezeigt ist, weist die zwölfte dielektrische Schicht 1m einen Abschirmring 1y, der entlang der Peripherie des Mehrschichtkeramiksubstrates 1 gebildet ist, zum Verhindern einer elektromagnetischen Interferenz zwischen dem Rx-SAW-Filter 2 und dem Tx-SAW-Filter 3 auf. Der Abschirmring 1y ist mit der dritten inneren Masseschicht 6-1, die an der elften dielektrischen Schicht 1k gebildet ist, durch Durchgangslöcher 1z verbunden.
Auf diese Weise sind das Anpassungselement 8 und das Tiefpaßfilter 9 an Positionen vorgesehen, an denen dieselben einander in der Dickenrichtung nicht zugewandt sind. Als ein Ergebnis kann diese Anordnung einen Vorteil weiter verbessern, der durch ein Trennen der Masse des Tiefpaßfilters 9 und der Massen der anderen Elemente in dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1, das als ein Gehäuse dient, erzielt wird.
Zusätzlich sind das Anpassungselement 8 und das Tiefpaßfilter 9 an voneinander unterschiedlichen Schichten vorgesehen. Diese Anordnung kann ebenfalls den Vorteil verbessern, der durch ein Trennen der Masse des Tiefpaßfilters 9 und der Massen der anderen Elemente in dem Mehrschichtkeramiksubstrat 1, das als ein Gehäuse dient, erzielt wird. Das Tiefpaßfilter 9 in der obigen Konfiguration ist unter Verwendung von sowohl den Induktivitätselementen als auch den Kapazitätselementen konfiguriert, kann jedoch auch unter Verwendung eines der beiden Typen von Elementen konfiguriert sein.
Eine Kommunikationsvorrichtung 100, die das Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung beinhaltet, wird nun bezugnehmend auf Fig. 21 beschrieben. Die Kommunikationsvorrichtung 100 weist einen Empfänger (Rx-Seite) zum Empfang und einen Sender (Tx-Seite) zum Senden auf. Der Empfänger umfaßt eine Antenne 101, ein Antenne-Duplexer/HF-Top-(bzw. Hochpaß-)Filter 102, einen Verstärker 103, ein Rx- Zwischenstufenfilter 104, einen Mischer 105, ein erstes Zf- Filter 106, einen Mischer 107, ein zweites Zf-Filter 108, einen Lokalsynthetisierer eines ersten und zweiten Signals 111, einen TCXO (Quarzoszillator mit Temperaturkompensation) 112, einen Teiler 113 und ein lokales Filter 114. Es ist vorzuziehen, daß das Rx-Zwischenstufenfilter 104 symmetrische Signale an den Mischer 105 sendet, wie in Fig. 21 durch Doppellinien dargestellt ist, um die Stabilität desselben zu sichern.
Der Sender (Tx-Seite) der Kommunikationsvorrichtung 100 verwendet die Antenne 101 und das Antenne-Duplexer/HF-Top- Filter 102 gemeinsam mit dem obenbeschriebenen Empfänger und umfaßt ferner ein Tx-Zf-Filter 121, einen Mischer 122, ein Tx-Zwischenstufenfilter 123, einen Verstärker 124, ein Kopplungselement 125, ein Trennglied 126 und eine APC (automatische Leistungssteuerung) 127.
Das Verzweigungsfilter gemäß einem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist vorzugsweise auf das Antenne- Duplexer/HF-Top-Filter 102 anwendbar.
Folglich kann, da das Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung multifunktionaler und miniaturisierter ist sowie eine verbesserte Sendecharakteristik aufweist, die Kommunikationsvorrichtung, die das Verzweigungsfilter der vorliegenden Erfindung beinhaltet, eine verbesserte Sende/Empfangs-Funktion und eine Größenreduktion erzielen.

Claims

1. Verzweigungsfilter mit folgenden Merkmalen:
einem Empfangs-Oberflächenwellenfilter (2);
einem Sende-Oberflächenwellenfilter (3);
zumindest einem Anpassungselement (8), das mit dem Empfangs-Oberflächenwellenfilter (2) verbunden ist; und
einem Filter (9), das zumindest entweder ein Induktivitätselement oder ein Kapazitätselement aufweist, wobei das Filter mit dem Sende-Oberflächenwellenfilter (3) verbunden ist,
wobei die Masse des Filters separat von den Massen der anderen Schaltungselemente vorgesehen ist.

2. Verzweigungsfilter gemäß Anspruch 1, bei dem das Filter (9) ein Tiefpaßfilter ist, das eine π-Typ-Schaltung aufweist, bei der Kapazitätselemente (9b, 9c) mit entsprechenden gegenüberliegenden Enden von Induktivitätselementen (L₁, L₂) verbunden sind, wobei die Induktivitätselemente in Serie miteinander geschaltet sind, wobei die Kapazitätselemente jeweils mit Masse verbunden sind, und wobei ein weiteres Kapazitätselement (9a) parallel zu den Induktivitätselementen (L₁, L₂) geschaltet ist.

3. Verzweigungsfilter gemäß Anspruch 1, bei dem das Filter (9) ein Tiefpaßfilter ist, das zwei Induktivitätselemente, die in Serie miteinander geschaltet sind, und eine Serienschaltung umfaßt, bei der ein Kapazitätselement und ein Induktivitätselement in Serie miteinander geschaltet sind, wobei ein Ende der Serienschaltung zwischen die beiden Induktivitätselemente geschaltet ist.

4. Verzweigungsfilter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Empfangs-Oberflächenwellenfilter (2) und das Sende-Oberflächenwellenfilter (3) auf einem Keramiksubstrat (1; 15) vorgesehen sind.

5. Verzweigungsfilter gemäß Anspruch 5, bei dem das Keramiksubstrat (1; 15) eine Mehrschichtstruktur aufweist.

6. Verzweigungsfilter gemäß Anspruch 5, bei dem das Filter (9) in dem Mehrschichtkeramiksubstrat vorgesehen ist.

7. Verzweigungsfilter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Masse des Empfangs-Oberflächenwellenfilters (2) und die Masse des Sende-Oberflächenwellenfilters (3) voneinander getrennt sind.

8. Kommunikationsvorrichtung, die das Verzweigungsfilter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.