JP2015002375A - 分波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縦方向寸法を小さくでき、送信フィルタの設計の自由度を高め得る分波装置を提供する。【解決手段】圧電基板上に送信フィルタ２及び受信フィルタ３が構成されており、受信フィルタ３が、第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３を有し、第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３が、２段縦続接続構造を有し、第１Ａ，第２Ａ及び第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１５，１９，２３と、第１Ｂ，第２Ｂ及び第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１６，２０，２４とのうちの少なくとも一方側において、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのグラウンド電位に接続される端子同士を接続しており、グラウンド電位には接続されない仮想アース配線３１，３２，３３が備えられている、分波装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、２段縦続接続構造を有する複数の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を用いている、縦結合共振子型弾性波フィルタ装置を備える分波装置に関する。

移動体通信分野に適応される分波装置の一形態であるデュプレクサは、送信フィルタと受信フィルタとを有する。従来、受信フィルタとして、縦結合共振子型弾性波フィルタ装置が広く用いられている。下記の特許文献１では、受信フィルタとしての縦結合共振子型弾性波フィルタ装置は、第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有する。第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部では、それぞれ、２つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットが２段縦続接続されている。すなわち、上記受信フィルタは、２段２素子型の縦結合共振子型弾性波フィルタ装置である。

特開２０１２−２０５２１５号公報

近年、小型化を図るために、１つの圧電基板上に送信フィルタと受信フィルタとが構成されている分波装置の１つの形態であるデュプレクサが用いられてきている。このような構造では、受信フィルタとして、縦方向寸法が長い２段２素子型の上記縦結合共振子型弾性波フィルタを用いると、横方向にデッドスペースが生じる。また、送信フィルタの設計の自由度が低くなるという問題があった。

他方、縦結合共振子型弾性波フィルタからなる受信フィルタを、送信フィルタとを上記横方向に配置した場合には、互いの漏洩信号の影響により特性が劣化するおそれがある。

本発明の目的は、縦結合共振子型弾性波フィルタを用いており、縦方向寸法を小さくでき、送信フィルタの設計の自由度を高め得る分波装置を提供することにある。

本発明に係る分波装置は、圧電基板と、上記圧電基板上に構成されている受信フィルタと、上記圧電基板上に構成されている送信フィルタとを備える。

上記受信フィルタは、入力端子と、出力端子と、入力端子及び出力端子の少なくとも一方の側で直列または並列に接続されている第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部とを有する。

第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、それぞれ、第１Ａ〜第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、第１Ｂ〜第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとを２段縦続接続した構成を有する。また、各縦結合共振子型弾性波フィルタユニットがＩＤＴ電極を有する。

本発明では、上記第１Ａ，第２Ａ及び第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、上記第１Ｂ，第２Ｂ及び第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとのうち少なくとも一方側において、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続しており、グラウンド電位に接続されない仮想アース配線がさらに備えられている。また、受信フィルタの上記２段縦続接続における段間接続方向の延長上に上記送信フィルタが配置されている。

本発明に係る分波装置では、好ましくは、上記受信フィルタの出力端子が、一対の平衡受信端子であり、上記受信フィルタがバランス型の受信フィルタとされており、上記仮想アース配線が、上記一対の平衡受信端子に接続されているＩＤＴ電極のアース端子同士を電気的に接続している。

本発明に係る分波装置では、好ましくは、上記仮想アース配線が、上記第１Ａ，第２Ａ及び第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのうち少なくとも２つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子間を接続している第１の仮想アース配線と、上記第１Ｂ，第２Ｂ及び第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのうちの少なくとも２つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続している第２の仮想アース配線とを有する。

本発明に係る分波装置では、好ましくは、上記第１Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、上記第１Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとが、第１の段間接続配線および第２の段間接続配線によって、上記２段縦続接続されており、上記第１の段間接続配線を流れる信号と、上記第２の段間接続配線を流れる信号とが、互いに逆位相である。

本発明に係る分波装置は、縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを２段縦続接続した第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部を有するので、すなわち２段６素子構成を有する受信フィルタを用いているため、受信フィルタの縦方向寸法を小さくすることができる。また、受信フィルタの段間接続方向延長側に送信フィルタが配置されているため、分波装置の小型化を図ることができる。さらに、送信フィルタの設計の自由度を高めることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る分波装置の回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る分波装置の平面図である。 本発明の第１の実施形態及び比較例の分波装置における受信フィルタの減衰量の周波数特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る分波装置の回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る分波装置の回路図である。 比較例の分波装置の回路図である。 比較例の分波装置の平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサの回路図であり、図２はその模式的平面図である。

図１に示すように、分波装置１は送信フィルタ２と受信フィルタ３とを有する。図２に示すように分波装置１では、圧電基板４上に、上記送信フィルタ２と受信フィルタ３が構成されている。

図１に戻り、分波装置１は、アンテナ端子５と、アンテナ端子５に接続されている共通接続点６とを有する。共通接続点６と送信端子７との間に送信フィルタ２が接続されている。共通接続点６と第１，第２の平衡端子８，９との間に受信フィルタ３が接続されている。送信フィルタ２は特に限定されるわけではないが、本実施形態では、複数の弾性波共振子を有するラダー型フィルタである。より具体的には、送信フィルタ２は、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ７と、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３とを有する。

上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ７及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３は、１ポート型弾性波共振子からなる。１ポート型弾性波共振子は、周知のように、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性波伝搬方向両側に配置された一対の反射器とを有する。図２では、ＩＤＴ電極及び反射器が構成されている部分を、Ｘを矩形の枠で囲んだ形状により略図的に示してある。

受信フィルタ３は、共通接続点６側に接続されている１ポート型弾性波共振子を有する。弾性波共振子１０が設けられずともよい。

弾性波共振子１０の他端が共通接続点１４に接続されている。共通接続点１４に、第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３の入力端が接続されている。

本実施形態では、受信フィルタ３は入力端子としての共通接続点６と、出力端子としての第１，第２の平衡端子８，９を有する。第１，第２の平衡端子８，９間に、接地電位を介して電気的に直列に上記第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３が接続されている。この場合、入力端子としての共通接続点６側では、第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３は、共通接続点６に対して電気的に並列に接続されている。

本発明では、第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、入力端子及び出力端子の少なくとも一方の側で電気的に直列または並列に接続されておればよい。

第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３は、いずれも、３つの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを２段縦続接続してなる構成を有する。より具体的には、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１は、第１Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１５と、第１Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１６とを２段縦続接続した構成を有する。第１Ａ，第１Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１５，１６は、それぞれ、弾性波伝搬方向に沿って配置された３個のＩＤＴを有する。

図１では、この各ＩＤＴが矩形の形状で略図的に示されている。第１Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１５を例にとると、ＩＤＴ電極１５ａ〜１５ｃが弾性波伝搬方向に沿って配置されている。図１では図示を省略しているが、３個のＩＤＴ電極１５ａ〜１５ｃの弾性波伝搬方向両側に反射器が配置されている。それによって、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタユニットが構成されている。

第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１においては、第１Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１５と、第１Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１６とは、第１，第２の段間接続配線１７，１８により接続されている。第１の段間接続配線１７を流れる信号の位相と、第２の段間接続配線１８を流れる信号の位相とは逆とされている。

また、共通接続点１４は、ＩＤＴ電極１５ｂの一端に接続されており、ＩＤＴ電極１５ａの他端がグラウンド電位に接続されている。ＩＤＴ電極１５ａ，１５ｃの一端が、上記段間接続配線１７，１８にそれぞれ電気的に接続されている。

ＩＤＴ電極１５ａの他端はグラウンド電位に接続されている。ＩＤＴ電極１５ｃの他端は、後述する第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１２の第２Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１９のＩＤＴ電極１９ａに接続されている。第１Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１６も、弾性波伝搬方向に沿って配置されたＩＤＴ電極１６ａ〜１６ｃを有する。ＩＤＴ電極１６ａ，１６ｃの各一端が、上記第１，第２の段間接続配線１７，１８に接続されている。ＩＤＴ電極１６ａの他端はグラウンド電位に接続されている。ＩＤＴ電極１６ｂの一端が第１の平衡端子８に接続されている。ＩＤＴ電極１６ｂの他端としてのアース端子は、本発明の特徴となる仮想アース配線３１に接続されている。ＩＤＴ電極１６ｃの一端は、後述するＩＤＴ電極２０ａに接続されている。

第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１２及び第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３も、第１の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１と同様に構成されている。すなわち、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１２では、第２Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１９が、上記ＩＤＴ電極１９ａ〜１９ｃを有する。第２Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２０は、ＩＤＴ電極２０ａ〜２０ｃを有する。そして、第１，第２の段間接続配線２１，２２により縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１９と、縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２０とが電気的に接続されている。

第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１３においても、第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２３が３個のＩＤＴ電極２３ａ〜２３ｃを有する。第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２４が、３個のＩＤＴ電極２４ａ〜２４ｃを有する。第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２３と、第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２４とが、第１，第２の段間接続配線２５，２６により電気的に接続されている。

第２Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２０のＩＤＴ電極２０ｂは、弾性波伝搬方向に分割することにより構成された第１，第２の分割ＩＤＴ部（図示せず）を有する。第１の分割ＩＤＴ部が、第１の平衡端子８に接続されており、第２の分割ＩＤＴ部が第２の平衡端子９に接続されている。

また、第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２４のＩＤＴ電極２４ｂの一端が第２の平衡端子９に接続されている。

上記分波装置１の受信フィルタ３では、ＩＤＴ電極１６ｂ，２０ｂ及び２４ｂが、仮想アース配線３１により接続されている。すなわち、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニット１６，２０間において、ＩＤＴ電極１６ｂの端部とＩＤＴ電極２０ｂの端部とが、仮想アース配線３１により接続されている。同様に、隣り合う縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２０，２４間においては、グラウンド電位に接続される端部である、ＩＤＴ電極２０ｂの一端及びＩＤＴ電極２４ｂの一端が仮想アース配線３１により接続されている。

上記ＩＤＴ電極１６ｂ，２０ｂ，２４ｂのグラウンド電位に接続される側の端部とは、ＩＤＴ電極１６ｂ，２０ｂ，２４ｂのアース端子である。したがって、言い換えれば、ＩＤＴ電極１６ｂ，２０ｂ，２４ｂのアース端子は、グラウンド電位に接続されず、上記仮想アース配線３１により共通接続されている。

また、ＩＤＴ電極１５ｃ，１９ａの段間接続配線１８，２１に接続されているのと反対側の端部同士が、仮想アース配線３２に接続されており、ＩＤＴ電極１９ｃ，２３ａの段間接続配線２２，２５に接続されている側とは反対側の端部同士も仮想アース配線３２，３３に接続されている。

同様に、ＩＤＴ電極１６ｃとＩＤＴ電極２０ａの段間接続配線１８，２１に接続されている側とは反対側の端部も、仮想アース配線３４により接続されており、ＩＤＴ電極２０ｃとＩＤＴ電極２４ａの段間接続配線２２，２５に接続されている側とは反対側の端部同士も仮想アース配線３５により接続されている。

よって、グラウンド電位に接続しない構成であるため、すなわち、仮想アース配線３１，３２，３３を形成すればよいだけであるため、受信フィルタ３においては、段間接続方向の寸法を小さくすることができる。

上記のように、受信フィルタ３は、２段縦続接続構造を有する第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１〜１３では、段間接続方向寸法を小さくすることができる。図２に示すように、圧電基板４上において、受信フィルタ３が構成されている領域Ａの上記段間接続方向寸法は小さいことがわかる。したがって、送信フィルタ２を構成する領域を十分大きくすることができる。

上記のように、本実施形態では、受信フィルタ３が構成される領域Ａを小さくすることができるため、送信フィルタ２を大きな面積の領域において設計することができる。したがって、送信フィルタ２における挿入損失を小さくしたり、フィルタ特性を高めたりすることができる。あるいは、送信フィルタ２において、段数を大きくして耐電力性を高めることも可能となる。すなわち、送信フィルタ２の設計の自由度を大幅に高めることが可能となる。

なお、図１に戻り、ＩＤＴ電極１５ａ，１９ｂ，２３ｂは、グラウンド電位に接続される側の端部がグラウンド電位に接続されるように構成されている。もっとも、これらの端部についても、仮想アース配線により共通接続してもよい。ＩＤＴ電極１５ａ，２３ｃの一方端部も同様にグラウンド電位に接続されているが、仮想アース配線に接続されていてもよい。

図３は、上記実施形態の分波装置の受信フィルタ３の受信特性すなわち減衰量周波数特性を示す図である。実線が上記実施形態の受信特性を示す。破線は、比較例の受信特性を示す。

なお、比較例としては、図６及び図７に示す分波装置１０１を用意した。すなわち、図６に示す分波装置１０１は、送信フィルタ１０２と受信フィルタ１０３とを有する。送信フィルタ１０２は実施形態と同様に構成されている。受信フィルタ１０３は、１ポート型弾性波共振子１１０と、１ポート型弾性波共振子１１０の後段に接続されている３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１１，１１２とを有する。第１，第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１１１，１１２は、縦続接続されている。すなわち、ここでは２段２素子８構成の縦結合共振子型弾性波フィルタからなる受信フィルタ１０３が構成されている。

図７に示すように、このような受信フィルタ１０３が設けられている領域Ｂの段間接続方向とは直交する方向、すなわち横方向寸法は小さい。したがって、大きなデッドスペースＣ，Ｃが存在し、小型化が図れない。加えて、縦方向寸法はさほど小さくならない。したがって、送信フィルタ１０２の設計の自由度が低い。

なお、図３に破線で示すように、上記実施形態及び比較例の弾性波フィルタにおける受信特性はさほど変わらないことがわかる。

よって、上記実施形態の分波装置１では、小型化を図り、送信フィルタの設計の自由度を高めることができるだけでなく、受信特性も阻害されないことがわかる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る分波装置４０の回路図である。本実施形態では、第１の実施形態における仮想アース配線３２，３３が設けられておらず、ＩＤＴ電極１５ｃ，１９ａ，１９ｃ，２３ａのグラウンド電位に接続される側の端部が仮想アース配線ではなくグラウンド電位に接続されている。このように、受信フィルタ３の入力側において、上記仮想アース配線３２，３３を設けずともよい。ＩＤＴ電極１５ｃ，１９ａ，１９ｃ，２３ａがグラウンド電位に接続されているため、この場合には、アースを強化することができる。

また、上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、受信フィルタ３はバランス型のフィルタであったが、図５に示す第３の実施形態のように、受信フィルタ３をアンバランス型のフィルタとしてもよい。すなわち、図５に示す第３の実施形態のデュプレクサ４１では、第２の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１２における第２Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニット２０の中央のＩＤＴ電極２０ｂが分割されず、ＩＤＴ電極１６ｂ，２４ｂとともに共通接続され、不平衡端子である受信端子４２に接続されている。

このように、本発明に係る分波装置における受信フィルタはアンバランス型のフィルタであってもよい。なお、本発明において、弾性波フィルタは弾性表面波フィルタに限らず、弾性境界波フィルタであってもよい。

また、上記実施形態では、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを用いたが、５ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタユニットを用いてもよい。

１…分波装置
２…送信フィルタ
３…受信フィルタ
４…圧電基板
５…アンテナ端子
６…共通接続点
７…送信端子
８，９…平衡端子
１０…弾性波共振子
１１〜１３…縦結合共振子型弾性波フィルタ部
１４…共通接続点
１５…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
１５ａ〜１５ｃ…ＩＤＴ電極
１６…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
１６ａ〜１６ｃ…ＩＤＴ電極
１７，１８…段間接続配線
１９…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
１９ａ〜１９ｃ…ＩＤＴ電極
２０…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
２０ａ〜２０ｃ…ＩＤＴ電極
２１，２２…段間接続配線
２３…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
２３ａ〜２３ｃ…ＩＤＴ電極
２４…縦結合共振子型弾性波フィルタユニット
２４ａ〜２４ｃ…ＩＤＴ電極
２５，２６…段間接続配線
３１〜３５…仮想アース配線
４０，４１…分波装置
４２…受信端子
Ｐ１〜Ｐ３…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ７…直列腕共振子
１０１…分波装置
１０２…送信フィルタ
１０３…受信フィルタ
１１０…１ポート型弾性波共振子
１１１，１１２…縦結合共振子型弾性波フィルタ部

Claims (4)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に構成されている受信フィルタと、
   前記圧電基板上に構成されている送信フィルタとを備え、
   前記受信フィルタは、入力端子と、出力端子と、該入力端子及び該出力端子の少なくとも一方の側で電気的に直列または並列に接続されている第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部とを有し、
   前記第１〜第３の縦結合共振子型弾性波フィルタ部が、それぞれ、第１Ａ〜第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、第１Ｂ〜第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとを２段縦続接続した構成を有し、各前記縦結合共振子型弾性波フィルタユニットがＩＤＴ電極を有し、
   前記第１Ａ，第２Ａ及び第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、前記第１Ｂ，第２Ｂ及び第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとのうち少なくとも一方側において、隣り合う該縦結合共振子型弾性波フィルタユニットのアース端子同士を接続しており、かつグラウンド電位には接続されない仮想アース配線がさらに備えられており、
   前記受信フィルタの前記２段縦続接続における段間接続方向の延長上に前記送信フィルタが配置されている、分波装置。
2. 前記受信フィルタの出力端子が、一対の平衡受信端子であり、前記受信フィルタがバランス型の受信フィルタとされており、
   前記仮想アース配線が、前記一対の平衡受信端子に接続されているＩＤＴ電極のアース端子同士を電気的に接続している、請求項１に記載の分波装置。
3. 前記仮想アース配線が、前記第１Ａ，第２Ａ及び第３Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットの少なくとも２つにおいて、互いのアース端子を接続している第１の仮想アース配線と、
   前記第１Ｂ，第２Ｂ及び第３Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットの少なくとも２つにおいて、互いのアース端子同士を接続している第２の仮想アース配線とを有する、請求項１または２に記載の分波装置。
4. 前記第１Ａの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットと、前記第１Ｂの縦結合共振子型弾性波フィルタユニットとが、第１の段間接続配線および第２の段間接続配線によって、前記２段縦続接続されており、
   前記第１の段間接続配線を流れる信号と、前記第２の段間接続配線を流れる信号とが、互いに逆位相である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分波装置。

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