JP7328751B2 - ハイパスフィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents
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Description
本発明は、ハイパスフィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば弾性波共振器を有するハイパスフィルタおよびマルチプレクサに関する。
キャパシタおよびインダクタにより形成されたＬＣ回路に、弾性波共振器を設けるハイパスフィルタが知られている（例えば特許文献１、２）。
しかしながら、特許文献１および２のハイパスフィルタでは、通過帯域と素子帯域との間の遷移領域における減衰量の急峻性が十分ではない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、急峻性を向上させることを目的とする。
本発明は、通過帯域を有するハイパスフィルタであって、入力端子と出力端子との間に位置する第１ノードと第２ノードとを接続する第１経路上に両方の端子が接続された１または複数のキャパシタと、一端が前記第１経路に接続され、他端がグランドに接続された１または複数のインダクタと、前記第１ノードと前記第２ノードとの間において前記第１経路と並列に接続され前記第１ノードと前記第２ノードとを接続する第２経路上に両方の端子が接続された１または複数の第１弾性波共振器と、一端が前記第２経路に接続され、他端がグランドに接続された１または複数の第２弾性波共振器と、を備え、前記１または複数の第２弾性波共振器の共振周波数は前記通過帯域より低く、前記１または複数の第２弾性波共振器の反共振周波数および前記１または複数の第１弾性波共振器の共振周波数は前記通過帯域内に位置し、前記１または複数の第２弾性波共振器の一端は、前記第１経路に接続されず、または、前記第２経路を介してのみ前記第１経路に接続されるハイパスフィルタである。
上記構成において、前記１または複数の第２弾性波共振器の共振周波数は、前記１または複数のキャパシタ、前記１または複数のインダクタおよび前記１または複数の第１弾性波共振器により形成される１または複数の減衰極のうち最も高い周波数より高い構成とすることができる。
上記構成において、前記１または複数の第１弾性波共振器は単一の第１弾性波共振器であり、前記１または複数の第２弾性波共振器は単一の第２弾性波共振器である構成とすることができる。
上記構成において、前記１または複数の第２弾性波共振器は、複数設けられ、前記複数の第２弾性波共振器は互いに共振周波数が同じであり互いに反共振周波数が同じである構成とすることができる。
上記構成において、前記１または複数の第１弾性波共振器は、複数設けられ、前記複数の第１弾性波共振器は互いに共振周波数が同じであり互いに反共振周波数が同じである構成とすることができる。
上記構成において、前記１または複数の第１弾性波共振器および前記１または複数の第２弾性波共振器は圧電薄膜共振器または弾性表面波共振器である構成とすることができる。
本発明は、上記ハイパスフィルタを含むマルチプレクサである。
本発明によれば、急峻性を向上させることができる。
まず、比較例および実施例に用いられる弾性波共振器について説明する。図１（ａ）は、比較例および実施例に用いられる弾性表面波共振器の平面図である。図１（ａ）に示すように、圧電基板２０の上面にＩＤＴ（Interdigital Transducer）２５と反射器２６が設けられている。ＩＤＴ２５は、互いに対向する１対の櫛型電極２４を有する。櫛型電極２４は、複数の電極指２２と複数の電極指２２を接続するバスバー２３とを有する。反射器２６は、ＩＤＴ２５の電極指２２の配列する方向における両側に設けられている。ＩＤＴ２５が圧電基板２０に弾性表面波を励振する。弾性表面波共振器は、１ポート共振器として構成される。圧電基板２０は、例えば、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板または水晶基板である。圧電基板２０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、水晶基板またはシリコン基板等の支持基板上に接合されていてもよい。さらに、圧電基板２０と支持基板との間に酸化シリコンまたは窒化アルミニウム等の絶縁体層を設けてもよい。ＩＤＴ２５および反射器２６は例えばアルミニウム膜、銅膜またはモリブデン膜により形成される。圧電基板２０上にＩＤＴ２５および反射器２６を覆うように保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。
図１（ｂ）は、比較例および実施例に用いられる圧電薄膜共振器の断面図である。図１（ｂ）に示すように、基板３０上に圧電膜３４が設けられている。圧電膜３４を挟むように下部電極３２および上部電極３６が設けられている。下部電極３２と基板３０との間に空隙３８が形成されている。圧電膜３４の少なくとも一部を挟み下部電極３２と上部電極３６とが対向する領域が共振領域３５である。共振領域３５内の下部電極３２および上部電極３６は圧電膜３４内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。圧電薄膜共振器は、１ポート共振器として構成される。基板３０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、ガラス基板、水晶基板またはシリコン基板である。下部電極３２および上部電極３６は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜３４は例えば窒化アルミニウム膜である。空隙３８の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。
［比較例１］
図２（ａ）は、比較例１に係るハイパスフィルタの回路図である。図２（ａ）に示すように、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０はキャパシタＣ１からＣ３、インダクタＬ１および弾性波共振器Ｒ１を備えている。キャパシタＣ１およびＣ２は端子Ｔ１とＴ２との間に直列に接続されている。インダクタＬ１の一端は、キャパシタＣ１とＣ２との間のノードＮ３に接続され、他端はグランドに接続されている。キャパシタＣ３はインダクタＬ１に並列に接続されている。弾性波共振器Ｒ１はノードＮ１とＮ２との間においてキャパシタＣ１とＣ２に並列に接続されている。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１を含む。
図２（ａ）は、比較例１に係るハイパスフィルタの回路図である。図２（ａ）に示すように、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０はキャパシタＣ１からＣ３、インダクタＬ１および弾性波共振器Ｒ１を備えている。キャパシタＣ１およびＣ２は端子Ｔ１とＴ２との間に直列に接続されている。インダクタＬ１の一端は、キャパシタＣ１とＣ２との間のノードＮ３に接続され、他端はグランドに接続されている。キャパシタＣ３はインダクタＬ１に並列に接続されている。弾性波共振器Ｒ１はノードＮ１とＮ２との間においてキャパシタＣ１とＣ２に並列に接続されている。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１を含む。
比較例１のＨＰＦ１０の端子Ｔ１とＴ２との間の通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
キャパシタＣ１からＣ３のキャパシタンス
Ｃ１：０．２３ｐＦ
Ｃ２：０．２３ｐＦ
Ｃ３：０．２１ｐＦ
インダクタＬ１のインダクタンス
Ｌ１：１．０５ｎＨ
弾性波共振器Ｒ１の構造：図１（ｂ）で示した圧電薄膜共振器
基板３０：シリコン基板
下部電極３２：厚さが６０ｎｍのルテニウム膜
圧電膜３４：厚さが４００ｎｍの窒化アルミニウム膜
上部電極３６：厚さが６０ｎｍのルテニウム膜
弾性波共振器Ｒ１の特性
共振周波数ｆｒ：５４３１ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ：５５８５ＭＨｚ
キャパシタＣ１からＣ３のキャパシタンス
Ｃ１：０．２３ｐＦ
Ｃ２：０．２３ｐＦ
Ｃ３：０．２１ｐＦ
インダクタＬ１のインダクタンス
Ｌ１：１．０５ｎＨ
弾性波共振器Ｒ１の構造：図１（ｂ）で示した圧電薄膜共振器
基板３０：シリコン基板
下部電極３２：厚さが６０ｎｍのルテニウム膜
圧電膜３４：厚さが４００ｎｍの窒化アルミニウム膜
上部電極３６：厚さが６０ｎｍのルテニウム膜
弾性波共振器Ｒ１の特性
共振周波数ｆｒ：５４３１ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ：５５８５ＭＨｚ
図２（ｂ）は、比較例１に係るハイパスフィルタの通過特性を示す図である。ＨＰＦ１０および弾性波共振器回路１２の通過帯域を示している。図２（ｂ）に示すように、弾性波共振器Ｒ１の共振周波数ｆｒはＨＰＦ１０の通過帯域の低周波数端付近に位置している。弾性波共振器Ｒ１の反共振周波数ｆａはＨＰＦ１０の通過帯域内に位置するが、通過帯域内にスプリアスは発生していない。通過帯域の低周波数側に減衰極Ａ１（５２８７ＭＨｚ）およびＡ２（４９７７ＭＨｚ）が形成されている。
ＨＰＦ１０の減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数はそれぞれ５４１３ＭＨｚおよび５３２３ＭＨｚであり、その差は約９０ＭＨｚである。減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数差を遷移幅とする。比較例１では遷移幅は９０ＭＨｚである。
比較例１における減衰極Ａ１およびＡ２について調べた。図３（ａ）は、比較例１における弾性波共振器のリアクタンス成分の周波数特性を示す図である。リアクタンス成分が正では容量性であり、負では誘導性である。図３（ａ）に示すように、弾性波共振器Ｒ１のリアクタンス成分は周波数に依存する。共振周波数と反共振周波数との間ではリアクタンス成分は負となる。その他の周波数では、リアクタンス成分は正となり弾性波共振器Ｒ１は等価的にキャパシタとみなせる。減衰極Ａ１およびＡ２における弾性波共振器Ｒ１のキャパシタンスは、それぞれ０．２７３ｐＦおよび０．１７４ｐＦである。
図３（ｂ）は、比較例１におけるハイパスフィルタの弾性波共振器をキャパシタとした等価回路である。図３（ｂ）に示すように、弾性波共振器Ｒ１を等価的にキャパシタＣＣとした。等価キャパシタＣＣのキャパシタンスを減衰極Ａ１における弾性波共振器Ｒ１のキャパシタンスである０．２７３ｐＦとし、ＨＰＦ１０の通過特性をシミュレーションした。また、キャパシタＣＣのキャパシタンスを減衰極Ａ２における弾性波共振器Ｒ１のキャパシタンスである０．１７４ｐＦとし、ＨＰＦ１０の通過特性をシミュレーションした。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、比較例１において等価キャパシタを０．２７３ｐＦおよび０．１７４ｐＦとしたときの通過特性を示す図である。図４（ａ）に示すように、ＣＣを０．２７３ｐＦとすると、５２８４ＭＨｚに減衰極Ａ１´が形成される。これは減衰極Ａ１の５２８７ＭＨｚとほぼ一致する。図４（ｂ）に示すように、ＣＣを０．１７４ｐＦとすると、４９７１ＭＨｚに減衰極Ａ２´が形成される。これは減衰極Ａ２の４９７７ＭＨｚとほぼ一致する。
以上のように、比較例１の減衰極Ａ１およびＡ２は弾性波共振器Ｒ１が関連した減衰極であり、キャパシタＣ１からＣ３、インダクタＬ１および弾性波共振器Ｒ１により形成される減衰極と考えられる。
比較例１では、通過帯域にスプリアスは発生しないが、遷移幅が９０ＭＨｚと広い。
［比較例２］
比較例２では、弾性波共振器Ｒ１を直列に２つ接続しかつ共振周波数を異ならせた。図５（ａ）は、比較例２に係るハイパスフィルタの回路図である。図５（ａ）に示すように、比較例２では、比較例１の弾性波共振器Ｒ１を直列に分割し弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂとした。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを含む。
比較例２では、弾性波共振器Ｒ１を直列に２つ接続しかつ共振周波数を異ならせた。図５（ａ）は、比較例２に係るハイパスフィルタの回路図である。図５（ａ）に示すように、比較例２では、比較例１の弾性波共振器Ｒ１を直列に分割し弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂとした。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを含む。
比較例２のＨＰＦ１０の端子Ｔ１とＴ２との間の通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３９５ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５５３０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４５５ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は比較例１と同じである。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３９５ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５５３０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４５５ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は比較例１と同じである。
図５（ｂ）は、比較例２に係るハイパスフィルタの通過特性を示す図である。ＨＰＦ１０および弾性波共振器回路１２の通過帯域を示している。図５（ｂ）に示すように、通過帯域内に周波数が５５５７ＭＨｚのスプリアスＢ１が形成される。スプリアスＢ１は２つの弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂの反共振周波数ｆａ１およびｆａ２に起因すると考えられる。通過帯域の低周波数側に減衰極Ａ１（５２２８ＭＨｚ）およびＡ２（５０１７ＭＨｚ）が形成されている。
ＨＰＦ１０の減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数はそれぞれ５３８０ＭＨｚおよび５２８１ＭＨｚであり、その差は約９９ＭＨｚである。比較例２では、通過帯域にスプリアスＢ１が形成され、かつ遷移幅が比較例１より広くなる。
［比較例３］
比較例３では、弾性波共振器Ｒ１を並列に２つ接続しかつ共振周波数を異ならせた。図６（ａ）は、比較例３に係るハイパスフィルタの回路図である。図６（ａ）に示すように、比較例３では、比較例１の弾性波共振器Ｒ１を並列に２つ接続し弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂとした。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを含む。
比較例３では、弾性波共振器Ｒ１を並列に２つ接続しかつ共振周波数を異ならせた。図６（ａ）は、比較例３に係るハイパスフィルタの回路図である。図６（ａ）に示すように、比較例３では、比較例１の弾性波共振器Ｒ１を並列に２つ接続し弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂとした。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを含む。
比較例３のＨＰＦ１０の端子Ｔ１とＴ２との間の通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３１７ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５３６０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４３０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５５２ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は比較例１と同じである。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３１７ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５３６０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４３０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５５２ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は比較例１と同じである。
図６（ｂ）は、比較例３に係るハイパスフィルタの通過特性を示す図である。ＨＰＦ１０および弾性波共振器回路１２の通過帯域を示している。図６（ｂ）に示すように、通過帯域内にスプリアスＢ２が形成される。スプリアスＢ２は共振周波数ｆｒ１およびｆｒ２に起因すると考えられる。通過帯域の低周波数側に減衰極Ａ１（５１９６ＭＨｚ）およびＡ２（４９０８ＭＨｚ）が形成されている。
ＨＰＦ１０の減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数はそれぞれ５３０８ＭＨｚおよび５２３５ＭＨｚであり、その差は約７３ＭＨｚである。比較例３では、遷移幅が比較例１より狭くなるものの通過帯域内にスプリアスＢ２が形成される。
以上のように、比較例１から３では、遷移幅を狭くしかつ通過帯域内のスプリアスを抑制することができない。特に、一般的なセルラーバンドよりも周波数の高い周波数帯域、例えばＥ－ＵＴＲＡ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access）で規定されたバンド４６（５１５０ＭＨｚから５９２５ＭＨｚ）、５Ｇ ＮＲ（New Radio）で規定されたＮ７７（３３００ＭＨｚから４２００ＭＨｚ）、Ｎ７９（４４００ＭＨｚから５０００ＭＨｚ）などの３ＧＨｚから６ＧＨｚ帯におけるフィルタの遷移幅を狭くすることが求められる。以下、遷移幅を狭くしかつ通過帯域内のスプリアスを抑制することができる実施例について説明する。
図７（ａ）は、実施例１に係るハイパスフィルタの回路図である。図７（ａ）に示すように、実施例１では、ノードＮ１とＮ２との間においてキャパシタＣ１およびＣ２と並列に弾性波共振器Ｒ１ｂが接続されている。ノードＮ１はキャパシタＣ１の端子Ｔ１側のノードであり、ノードＮ２はキャパシタＣ２の端子Ｔ２側のノードである。弾性波共振器Ｒ１ａの一端はノードＮ４に接続され、他端はグランドに接続されている。ノードＮ４は弾性波共振器Ｒ１ｂとノードＮ１との間のノードである。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｂを含む。その他の構成は比較例１と同じであり説明を省略する。
実施例１のＨＰＦ１０の端子Ｔ１とＴ２との間の通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５４４０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は比較例１と同じである。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５４４０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は比較例１と同じである。
図７（ｂ）は、実施例１に係るハイパスフィルタの通過特性を示す図である。ＨＰＦ１０および弾性波共振器回路１２の通過帯域を示している。図７（ｂ）に示すように、弾性波共振器Ｒ１ａの共振周波数ｆｒ１を弾性波共振器Ｒ１ｂの反共振周波数ｆａ２より低くする。弾性波共振器Ｒ１ａの反共振周波数ｆａ１と弾性波共振器Ｒ１ｂの共振周波数ｆｒ２とをほぼ同じにする。これにより、弾性波共振器回路１２はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の通過特性となる。
ＨＰＦ１０の通過帯域の低周波数側に減衰極Ａ１（５２８７ＭＨｚ）およびＡ２（４９７８ＭＨｚ）が形成されている。さらに、減衰極Ａ１とＨＰＦ１０の通過帯域との間に減衰極Ａ３（５３６４ＭＨｚ）が形成される。減衰極Ａ３の周波数は、弾性波共振器Ｒ１ａの共振周波数ｆｒ１に一致している。これにより、減衰極Ａ３は、共振周波数ｆｒ１に起因する減衰極と考えられる。ＨＰＦ１０の通過帯域には弾性波共振器Ｒ１ｂの反共振周波数ｆａ２に起因するスプリアスが生成されていない。
ＨＰＦ１０の減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数はそれぞれ５４００ＭＨｚおよび５３７５ＭＨｚであり、その差は約２５ＭＨｚである。実施例１では、遷移幅が比較例１から３より大幅に小さくなり、かつ通過帯域内のスプリアスの生成が抑制される。
実施例１において、遷移幅が小さくなる理由は減衰極Ａ３が形成されるためと考えられる。通過帯域内のスプリアスが抑制される理由は、比較例１と同様にノードＮ１とＮ２との間に互いに共振周波数および反共振周波数が異なる弾性波共振器が接続されていないためと考える。つまり、弾性波共振器Ｒ１ｂが比較例２および３のように異なる共振周波数および反共振周波数を有する２つの弾性波共振器で構成されていないためと考えられる。
［実施例１の変形例１］
図８は、実施例１の変形例１に係るハイパスフィルタの回路図である。図８に示すように、実施例１の変形例１では、弾性波共振器Ｒ１ａの一端はノードＮ５に接続され他端はグランドに接続されている。ノードＮ５は、弾性波共振器Ｒ１ｂとノードＮ２との間のノードである。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。実施例１の変形例１のように、弾性波共振器Ｒ１ｂは、ノードＮ４に接続されていてもよいし、ノードＮ５に接続されていてもよい。
図８は、実施例１の変形例１に係るハイパスフィルタの回路図である。図８に示すように、実施例１の変形例１では、弾性波共振器Ｒ１ａの一端はノードＮ５に接続され他端はグランドに接続されている。ノードＮ５は、弾性波共振器Ｒ１ｂとノードＮ２との間のノードである。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。実施例１の変形例１のように、弾性波共振器Ｒ１ｂは、ノードＮ４に接続されていてもよいし、ノードＮ５に接続されていてもよい。
図９（ａ）は、実施例２に係るハイパスフィルタの回路図である。図９（ａ）に示すように、実施例２では、弾性波共振器Ｒ１ｂおよびＲ１ｃは、ノードＮ１とＮ２との間で互いに直列にかつキャパシタＣ１およびＣ２と並列に接続されている。弾性波共振器Ｒ１ａの一端はノードＮ６に接続され他端はグランドに接続されている。ノードＮ６は弾性波共振器Ｒ１ｂとＲ１ｃとの間のノードである。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃを含む。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例２のＨＰＦ１０の端子Ｔ１とＴ２との間の通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
キャパシタＣ１からＣ３のキャパシタンス
Ｃ１：０．２０５ｐＦ
Ｃ２：０．１９ｐＦ
Ｃ３：０．１９ｐＦ
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５４４０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｃの特性
共振周波数ｆｒ３：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ３：５５９０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は実施例１と同じである。
キャパシタＣ１からＣ３のキャパシタンス
Ｃ１：０．２０５ｐＦ
Ｃ２：０．１９ｐＦ
Ｃ３：０．１９ｐＦ
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５４４０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｃの特性
共振周波数ｆｒ３：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ３：５５９０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は実施例１と同じである。
図９（ｂ）は、実施例２に係るハイパスフィルタの通過特性を示す図である。ＨＰＦ１０および弾性波共振器回路１２の通過帯域を示している。図９（ｂ）に示すように、弾性波共振器回路１２はＢＰＦの通過特性となる。
ＨＰＦ１０の通過帯域の低周波数側に減衰極Ａ１（５１９５ＭＨｚ）、Ａ２（５１４０ＭＨｚ）およびＡ３（５３３０ＭＨｚ）が形成されている。減衰極Ａ３の周波数は、弾性波共振器Ｒ１ａの共振周波数ｆｒ１とほぼ同じである。ＨＰＦ１０の通過帯域には弾性波共振器Ｒ１ｂおよびＲ１ｃの反共振周波数ｆａ２およびＦａ３に起因するスプリアスが生成されていない。
ＨＰＦ１０の減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数はそれぞれ５３８６ＭＨｚおよび５３５６ＭＨｚであり、その差は約３０ＭＨｚである。実施例２では、実施例１と同様に遷移幅が狭くなり、かつ通過帯域内のスプリアスの生成が抑制される。
実施例２のように、ノードＮ１とＮ２との間に直列に接続された弾性波共振器Ｒ１ｂおよびＲ１ｃは複数でもよい。弾性波共振器Ｒ１ｂおよびＲ１ｃの共振周波数ｆｒ２およびｆｒ３は通過帯域内にスプリアスが形成されない程度に略同じであり、反共振周波数ｆａ２およびｆａ３は通過帯域内にスプリアスが形成されない程度に略同じであることが好ましい。
図１０（ａ）は、実施例３に係るハイパスフィルタの回路図である。図１０（ａ）に示すように、実施例３では、弾性波共振器Ｒ１ｂは、ノードＮ１とＮ２との間でキャパシタＣ１およびＣ２と並列に接続されている。弾性波共振器Ｒ１ａの一端はノードＮ４に接続され他端はグランドに接続されている。弾性波共振器Ｒ１ｃの一端はノードＮ５に接続され他端はグランドに接続されている。弾性波共振器回路１２は弾性波共振器Ｒ１ａからＲ１ｃを含む。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例３のＨＰＦ１０の端子Ｔ１とＴ２との間の通過特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５４４０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｃの特性
共振周波数ｆｒ３：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ３：５４４０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は実施例１と同じである。
弾性波共振器Ｒ１ａの特性
共振周波数ｆｒ１：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ１：５４４０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｂの特性
共振周波数ｆｒ２：５４４０ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ２：５５９０ＭＨｚ
弾性波共振器Ｒ１ｃの特性
共振周波数ｆｒ３：５３６４ＭＨｚ
反共振周波数ｆａ３：５４４０ＭＨｚ
その他のシミュレーション条件は実施例１と同じである。
図１０（ｂ）は、実施例３に係るハイパスフィルタの通過特性を示す図である。ＨＰＦ１０および弾性波共振器回路１２の通過帯域を示している。図１０（ｂ）に示すように、弾性波共振器回路１２はＢＰＦの通過特性となる。
ＨＰＦ１０の通過帯域の低周波数側に減衰極Ａ１（５２８７ＭＨｚ）、Ａ２（４９７８ＭＨｚ）およびＡ３（５３６２ＭＨｚ）が形成されている。減衰極Ａ３の周波数は、弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｃの共振周波数ｆｒ１およびｆｒ３とほぼ同じである。ＨＰＦ１０の通過帯域には弾性波共振器Ｒ１ｂの反共振周波数ｆａ２に起因するスプリアスが生成されていない。
ＨＰＦ１０の減衰量が－１０ｄＢと－３０ｄＢとの周波数はそれぞれ５４０５ＭＨｚおよび５３８６ＭＨｚであり、その差は約１９ＭＨｚである。実施例３では、実施例１と同様に遷移幅が狭くなり、かつ通過帯域内のスプリアスの生成が抑制される。
実施例３のように、ノードＮ１とＮ２との間にシャントに接続された弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｃは複数でもよい。弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｃの共振周波数ｆｒ１およびｆｒ３は通過帯域内にスプリアスが形成されない程度に略同じであり、反共振周波数ｆａ１およびｆａ３は通過帯域内にスプリアスが形成されない程度に略同じであることが好ましい。
実施例１から３では、Ｃ－Ｌ－ＣのＴ型ＨＰＦを例に説明したが、Ｌ－Ｃ－Ｌのπ型ＨＰＦでもよい。端子Ｔ１とＴ２との間に直列に接続されたキャパシタは１または複数であればよい。端子Ｔ１とＴ２との間も経路に並列に接続されたインダクタは１または複数であればよい。キャパシタＣ３は接続されていなくてもよい。
実施例１から３によれば、１または複数のキャパシタＣ１およびＣ２は、端子Ｔ１（入力端子）と端子Ｔ２（出力端子）との間の第１経路に直列に接続されている。つまり、１または複数のキャパシタＣ１およびＣ２は第１経路上に両方の端子が接続されている。１または複数のインダクタＬ１の一端は第１経路に接続され他端はグランドに接続されている。１または複数の弾性波共振器Ｒ１ｂ（第１弾性波共振器）は、端子Ｔ１とＴ２との間において第１経路と並列に接続された第２経路に直列に接続されている。つまり、１または複数の弾性波共振器Ｒ１ｂは第２経路上に両方の端子が接続されている。１または複数の弾性波共振器Ｒ１ａ（第２弾性波共振器）は、一端が第２経路に接続され、他端がグランドに接続されている。これにより、実施例１から３のように、比較例１から３に比べ、遷移幅を狭くできる。すなわち、ハイパスフィルタの通過帯域と抑圧帯域との間の遷移領域における減衰量の急峻性を向上させることができる。さらに、比較例２および３のような通過帯域内のスプリアスを抑制できる。
弾性波共振器Ｒ１ａの共振周波数ｆｒ１はＨＰＦ１０の通過帯域より低い。これにより、ＨＰＦ１０の遷移幅を狭くできる。
弾性波共振器Ｒ１ｂの反共振周波数ｆａ２はＨＰＦ１０の通過帯域内に位置する。これにより、ＨＰＦ１０の遷移幅を狭くできる。
弾性波共振器Ｒ１ａの反共振周波数ｆａ１および弾性波共振器Ｒ１ｂの共振周波数ｆｒ２はＨＰＦ１０の通過帯域内に位置する。これにより、反共振周波数ｆａ１および共振周波数ｆｒ２で通過帯域を形成でき、ｆａ１およびｆｒ２とｆｒ１との差により遷移幅を形成できる。よって、ＨＰＦ１０の遷移幅を狭くできる。
弾性波共振器Ｒ１ａの共振周波数ｆｒ１は、キャパシタＣ１からＣ３、インダクタＬ１および弾性波共振器Ｒ１ｂにより形成される１または複数の減衰極Ａ１およびＡ２のうち最も高い周波数より高い。これにより、減衰極Ａ１と共振周波数ｆｒ１に起因する減衰極Ａ３により減衰域を形成できる。
実施例１のように、１または複数の第１弾性波共振器は単一の弾性波共振器Ｒ１ｂであり、１または複数の第２弾性波共振器は単一の弾性波共振器Ｒ１ａである。これにより、弾性波共振器Ｒ１ｂの共振周波数ｆｒ２および反共振周波数ｆａ２は各々単一であり、弾性波共振器Ｒ１ａの共振周波数ｆｒ１および反共振周波数ｆａ１は各々単一である。よって、比較例２および３のようなＨＰＦ１０の通過帯域内のスプリアスを抑制できる。
実施例２のように、複数の第２弾性波共振器Ｒ１ｂおよびＲ１ｃは、互いに共振周波数が略同じであり互いに反共振周波数が略同じである。これにより、比較例２および３のような共振周波数および／または反共振周波数が異なることに起因するＨＰＦ１０の通過帯域内のスプリアスを抑制できる。
実施例３のように、複数の第１弾性波共振器Ｒ１ａおよびＲ１ｃは、互いに共振周波数が略同じであり互いに反共振周波数が略同じである。これにより、比較例２および３のような共振周波数および／または反共振周波数が異なることに起因するＨＰＦ１０の通過帯域内のスプリアスを抑制できる。
図１１は、実施例４に係るダイプレクサの回路図である。図１１に示すように、共通端子ＴＡと端子ＴＨとの間にＨＰＦ１４が接続されている。ＨＰＦ１４は、実施例１から３のＨＰＦ１０である。共通端子ＴＡと端子ＴＬとの間にローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６が接続されている。ＨＰＦ１４は、共通端子ＴＡまたは端子ＴＨから入力された高周波信号のうち通過帯域の信号を端子ＴＨまたは共通端子ＴＡに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。ＬＰＦ１６は、共通端子ＴＡまたは端子ＴＬから入力された高周波信号のうち通過帯域の信号を端子ＴＬまたは共通端子ＴＡに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。ＬＰＦ１６の代わりにＢＰＦが接続されていてもよい。
マルチプレクサとしてダイプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０、１４ ＨＰＦ
１２ 弾性波共振器回路
１６ ＬＰＦ
１２ 弾性波共振器回路
１６ ＬＰＦ
Claims (7)
- 通過帯域を有するハイパスフィルタであって、
入力端子と出力端子との間に位置する第１ノードと第２ノードとを接続する第１経路上に両方の端子が接続された１または複数のキャパシタと、
一端が前記第１経路に接続され、他端がグランドに接続された１または複数のインダクタと、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間において前記第１経路と並列に接続され前記第１ノードと前記第２ノードとを接続する第２経路上に両方の端子が接続された１または複数の第１弾性波共振器と、
一端が前記第２経路に接続され、他端がグランドに接続された１または複数の第２弾性波共振器と、
を備え、
前記１または複数の第２弾性波共振器の共振周波数は前記通過帯域より低く、
前記１または複数の第２弾性波共振器の反共振周波数および前記１または複数の第１弾性波共振器の共振周波数は前記通過帯域内に位置し、
前記１または複数の第２弾性波共振器の一端は、前記第１経路に接続されず、または、前記第２経路を介してのみ前記第１経路に接続されるハイパスフィルタ。 - 前記１または複数の第２弾性波共振器の共振周波数は、前記１または複数のキャパシタ、前記１または複数のインダクタおよび前記１または複数の第１弾性波共振器により形成される１または複数の減衰極のうち最も高い周波数より高い請求項１に記載のハイパスフィルタ。
- 前記１または複数の第１弾性波共振器は単一の第１弾性波共振器であり、前記１または複数の第２弾性波共振器は単一の第２弾性波共振器である請求項２に記載のハイパスフィルタ。
- 前記１または複数の第２弾性波共振器は、複数設けられ、前記複数の第２弾性波共振器は互いに共振周波数が同じであり互いに反共振周波数が同じである請求項２に記載のハイパスフィルタ。
- 前記１または複数の第１弾性波共振器は、複数設けられ、前記複数の第１弾性波共振器は互いに共振周波数が同じであり互いに反共振周波数が同じである請求項２に記載のハイパスフィルタ。
- 前記１または複数の第１弾性波共振器および前記１または複数の第２弾性波共振器は圧電薄膜共振器または弾性表面波共振器である請求項１から５のいずれか一項に記載のハイパスフィルタ。
- 請求項１から６のいずれか一項に記載のハイパスフィルタを含むマルチプレクサ。
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