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WO2018061949A1 - 弾性波フィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置 - Google Patents

弾性波フィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置 Download PDF

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WO2018061949A1
WO2018061949A1 PCT/JP2017/033977 JP2017033977W WO2018061949A1 WO 2018061949 A1 WO2018061949 A1 WO 2018061949A1 JP 2017033977 W JP2017033977 W JP 2017033977W WO 2018061949 A1 WO2018061949 A1 WO 2018061949A1
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WO
WIPO (PCT)
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parallel arm
inductor
parallel
switch
node
Prior art date
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PCT/JP2017/033977
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English (en)
French (fr)
Inventor
塚本 秀樹
浩司 野阪
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • H03H9/02102Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave filter device having a resonator, a multiplexer, a high frequency front end circuit, and a communication device.
  • an elastic wave filter device using an elastic wave is widely used for a band-pass filter disposed in a front end portion of a mobile communication device.
  • high-frequency front-end circuits and communication devices including a plurality of acoustic wave filter devices have been put into practical use in order to cope with the combination of multimode / multiband.
  • an elastic wave filter device corresponding to the multi-band, a parallel type resonance circuit (parallel arm resonator) of a ladder type filter composed of a bulk acoustic wave (BAW) resonator is used.
  • a configuration in which a pair of capacitors and switches connected in parallel is connected in series is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an elastic wave filter device constitutes a frequency variable type elastic wave filter device capable of varying the frequency of the pass band and the frequency of the attenuation band on the low pass band side according to the conduction and non-conduction of the switch.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an elastic wave filter device capable of widening the attenuation bandwidth when the passband frequency and the attenuation band frequency are switched to a low frequency.
  • the purpose is to provide.
  • an elastic wave filter device includes a first series arm resonance circuit provided on a path connecting a first input / output terminal and a second input / output terminal, Of the nodes on the path connecting the first input / output terminal and the second input / output terminal, the node is connected between the first node closer to the first input / output terminal than the first series arm resonance circuit and the ground. Of the nodes on the path connecting the first parallel arm resonance circuit and the first input / output terminal and the second input / output terminal, the second on the second input / output terminal side of the first series arm resonance circuit.
  • the resonant circuit includes a second parallel arm resonator connected to the second node and a pair of serially connected to the second parallel arm resonator between the second node and the ground and connected in parallel to each other.
  • the second impedance element and the second switch, and a second inductor provided in a path connecting the second node and the ground via the second switch, and an inductance value of the first inductor, Different from the inductance value of the second inductor.
  • the elastic wave filter device is formed by the first series arm resonance circuit, the first parallel arm resonance circuit, and the second parallel arm resonance circuit, and according to conduction and non-conduction of the first switch and the second switch. And a plurality of pass characteristics having different pass bands. For example, when the first switch and the second switch are conductive, the first impedance element and the second impedance element are short-circuited by the first switch and the second switch, and are not affected by the first impedance element and the second impedance element. A first pass characteristic is defined. On the other hand, when the first switch and the second switch are non-conductive, a second pass characteristic different from the first pass characteristic affected by the first impedance element and the second impedance element is defined.
  • the pass bands in the first pass characteristic and the second pass characteristic are formed by the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonance circuit and the anti-resonance frequency of the second parallel arm resonance circuit.
  • the pass band is formed by the anti-resonance frequencies of the first parallel arm resonator constituting the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm resonator constituting the second parallel arm resonance circuit.
  • the lower attenuation band of the pass band in the first pass characteristic and the second pass characteristic is formed by the resonance frequency of the first parallel arm resonance circuit and the resonance frequency of the second parallel arm resonance circuit.
  • the attenuation band is formed by the respective resonance frequencies of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator.
  • the amount of attenuation in the attenuation band increases as the resonance frequency of the first parallel arm resonance circuit (referred to as the first resonance frequency) approaches the resonance frequency of the second parallel arm resonance circuit (referred to as the second resonance frequency).
  • the bandwidth of the attenuation band becomes wider.
  • the resonance frequencies of the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator are close to each other or separated from each other. It is conceivable to design each resonator.
  • the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator are designed such that the respective anti-resonance frequencies form a desired pass band, the respective resonance frequencies can be adjusted to the desired frequencies. difficult.
  • the first impedance element and the second impedance element are capacitors, respectively, when the first switch and the second switch are switched from non-conduction to conduction, or the first impedance element and the second impedance element are In the case of an inductor, when the first switch and the second switch are switched from conducting to non-conducting, the first resonance frequency is shifted to the low frequency side according to the inductance value of the first inductor (referred to as the first inductance value).
  • the second resonance frequency shifts to the low frequency side according to the inductance value of the second inductor (referred to as the second inductance value).
  • each of the first resonance frequency and the second resonance frequency when the first switch and the second switch are conductive or non-conductive is set to a desired frequency.
  • a desired pass band can be formed by each anti-resonance frequency of the parallel arm resonator. Therefore, according to this aspect, when the frequency of the pass band and the frequency of the attenuation band are switched to a low frequency, the attenuation bandwidth can be widened.
  • the acoustic wave filter device may further include a third parallel arm resonant circuit connected in parallel to the first parallel arm resonant circuit between the first node and the ground, and the second node and the ground.
  • a fourth parallel arm resonant circuit connected in parallel to the second parallel arm resonant circuit, wherein the third parallel arm resonant circuit includes a third parallel arm resonator connected to the first node.
  • the fourth parallel arm resonator circuit includes a fourth parallel arm resonator connected to the second node, and a resonance frequency of the first parallel arm resonator is equal to that of the third parallel arm resonator.
  • the resonance frequency in the second parallel arm resonator may be different from the resonance frequency in the fourth parallel arm resonator.
  • At least one of the frequencies at which the impedance is minimized and at least one of the frequencies at which the impedance is maximized are shifted to the low frequency side or the high frequency side according to the conduction and non-conduction of the switch element. Therefore, in the first pass characteristic and the second pass characteristic, the attenuation slope defined by the frequency at which the impedance of these circuits is minimized and the frequency at which the impedance is maximized is maintained on the low frequency side or the high frequency side while maintaining the steepness. Will shift to. Therefore, according to this aspect, it is possible to switch the frequency of the pass band and the frequency of the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss in the pass band according to switching between conduction and non-conduction of the switch element. .
  • the resonance frequency in the first parallel arm resonator is higher than the resonance frequency in the third parallel arm resonator, and the resonance frequency in the second parallel arm resonator is the resonance frequency in the fourth parallel arm resonator. May be higher.
  • the frequency of the attenuation pole on the high side of the passband can be switched in accordance with switching between conduction and non-conduction of the switch element, and the tunable that can suppress an increase in insertion loss at the high end of the passband.
  • a filter can be provided.
  • the resonance frequency in the first parallel arm resonator is lower than the resonance frequency in the third parallel arm resonator, and the resonance frequency in the second parallel arm resonator is the resonance frequency in the fourth parallel arm resonator. May be lower.
  • the frequency of the attenuation pole on the low pass band side can be switched according to switching between conduction and non-conduction of the switch element, and an increase in insertion loss at the low pass band end can be suppressed.
  • a filter can be provided.
  • the third parallel arm resonance circuit further includes a pair of third impedance elements connected in series to the third parallel arm resonator between the first node and the ground and connected in parallel to each other. And a third inductor provided in a path connecting the first node and the ground via the third switch, and the fourth parallel arm resonant circuit further includes the second node A pair of the fourth impedance element and the fourth switch connected in series to the fourth parallel arm resonator between the ground and the ground, and the second node and the ground via the fourth switch. And a fourth inductor provided in a connecting path.
  • the frequency of the attenuation pole on the high side of the passband and the low side of the passband can be switched according to the switching of the conduction and non-conduction of the switch element, and the high end of the passband and the low passband.
  • a tunable filter that can suppress an increase in insertion loss at the band edge can be provided. For this reason, such a tunable filter can shift the center frequency while maintaining the bandwidth of the passband, for example.
  • the inductance value of the third inductor may be different from the inductance value of the fourth inductor.
  • the acoustic wave filter device may further include a third parallel arm resonator connected in parallel to the first parallel arm resonator between the first node and the ground, and the second node and the ground.
  • a fourth parallel arm resonator connected in parallel to the second parallel arm resonator, and the pair of first impedance element and first switch connected in parallel to each other includes the first parallel arm resonance
  • a pair of second impedance elements and a second switch connected in parallel to each other, and the second parallel arm resonator and the third parallel arm resonator are connected in series.
  • 4 parallel arm resonators are connected in series to a circuit connected in parallel, and the resonance frequency of the first parallel arm resonator is different from the resonance frequency of the third parallel arm resonator, and the second parallel arm resonator is Resonant circumference at The number may be different from the resonance frequency of the fourth parallel arm resonator.
  • the first inductor is a first wiring in a path connecting the first parallel arm resonator and the ground via the first switch
  • the second inductor is the second parallel arm resonator and the ground. May be a second wiring in a path connecting the two via the second switch.
  • the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator and the first switch and the second switch are mounted on the substrate as different parts
  • the first parallel arm resonator and the first switch are mounted on the substrate.
  • a second wiring for connecting the second parallel arm resonator and the second switch since the first wiring and the second wiring connecting the components can be used as the first inductor and the second inductor, the first inductor and the second inductor can be easily realized.
  • the length of the first wiring and the length of the second wiring may be different.
  • the first inductance value and the second inductance value can be easily made different by making the length of the first wiring and the length of the second wiring different.
  • the width of the first wiring and the width of the second wiring may be different.
  • the first inductance value and the second inductance value can be easily made different by making the line width of the first wiring different from the line width of the second wiring.
  • the first input / output terminal is a terminal to which power higher than the high frequency power input to the second input / output terminal is input, and the first impedance element and the second impedance element are capacitors,
  • the inductance value of the first inductor may be smaller than the inductance value of the second inductor.
  • an element closer to the first input / output terminal to which higher power is input than the high frequency power input to the second input / output terminal is closer to the higher frequency signal input to the first input / output terminal.
  • Power consumption due to is likely to increase. That is, the power consumption of the first switch in the first parallel arm resonance circuit connected to the first node close to the first input / output terminal tends to be large, and a switch with high power resistance is required as the first switch.
  • the first impedance element and the second impedance element are capacitors, the voltage applied to the first switch is proportional to the first inductance value. Therefore, by making the first inductance value smaller than the second inductance value, the voltage applied to the first switch is reduced, and the power consumption of the first switch can be reduced, so that the power durability characteristics can be improved.
  • the first input / output terminal is a terminal to which higher power than the high frequency power input to the second input / output terminal is input, and the first impedance element and the second impedance element are inductors,
  • the first inductor is connected between the first parallel arm resonator and a circuit in which the first impedance element and the first switch are connected in parallel, and the second inductor is connected to the second parallel arm.
  • the resonator is connected between a circuit in which the second impedance element and the second switch are connected in parallel, and the inductance value of the first inductor may be larger than the inductance value of the second inductor.
  • the first impedance element and the second impedance element are inductors, and the first inductor is connected between the first parallel arm resonator and a circuit in which the first impedance element and the first switch are connected in parallel
  • the voltage applied to one switch is inversely proportional to the first inductance value. Therefore, by making the first inductance value larger than the second inductance value, the voltage applied to the first switch is lowered, and the power consumption of the first switch can be reduced, so that the power durability characteristics can be improved.
  • the first input / output terminal is a terminal to which higher power than the high frequency power input to the second input / output terminal is input, and the first impedance element and the second impedance element are inductors,
  • the circuit in which the first inductor and the first switch are connected in series is connected in parallel to the first impedance element, and the circuit in which the second inductor and the second switch are connected in series is the second impedance.
  • the inductance value of the first inductor may be smaller than the inductance value of the second inductor.
  • the voltage applied to the first switch is the first Proportional to inductance value. Therefore, by making the first inductance value smaller than the second inductance value, the voltage applied to the first switch is reduced, and the power consumption of the first switch can be reduced, so that the power durability characteristics can be improved.
  • the acoustic wave filter device may further include a second series arm resonance circuit provided on a path connecting the first series arm resonance circuit and the second input / output terminal, and the first series arm resonance circuit.
  • a node provided on a path connecting to the second series arm resonance circuit; and a fifth parallel arm resonance circuit connected to a ground, wherein the second node is the second series arm resonance circuit.
  • a fifth parallel arm resonance circuit connected to a node between the first node and the second node, wherein the fifth parallel arm resonance circuit is connected to a node between the first node and the second node.
  • a pair of fifth impedance element and fifth switch connected in series to the fifth parallel arm resonator between the node and the ground and connected in parallel to each other, and the node and ground to the fifth switch 5th Inn provided on the route connecting via A Kuta and, wherein the fifth impedance element is a capacitor, inductance and an inductance value of the second inductor of the first inductor may be less than inductance of the fifth inductor.
  • the voltage applied to the first switch is proportional to the first inductance value
  • the voltage applied to the second switch is proportional to the second inductance value. Therefore, the power consumption of the first switch and the second switch can be reduced by making the first inductance value and the second inductance value smaller than the inductance value of the fifth inductor (referred to as the fifth inductance value).
  • the fifth inductance value it is possible to improve the power resistance performance or reduce the intermodulation distortion characteristics at the first input / output terminal and the second input / output terminal.
  • the acoustic wave filter device may further include a second series arm resonance circuit provided on a path connecting the first series arm resonance circuit and the second input / output terminal, and the first series arm resonance circuit.
  • a node provided on a path connecting to the second series arm resonance circuit; and a fifth parallel arm resonance circuit connected to a ground, wherein the second node is the second series arm resonance circuit.
  • a fifth parallel arm resonance circuit connected to a node between the first node and the second node, wherein the fifth parallel arm resonance circuit is connected to a node between the first node and the second node.
  • a pair of fifth impedance element and fifth switch connected in series to the fifth parallel arm resonator between the node and ground, and connected in parallel to each other; the node; the fifth impedance element;
  • the fifth switch is connected in parallel
  • a fifth inductor connected between the first inductor and the fifth inductor, wherein the fifth impedance element is an inductor, and an inductance value of the first inductor and an inductance value of the second inductor are the fifth inductor It may be larger than the inductance value.
  • the first impedance element, the second impedance element, and the fifth impedance element are inductors, and the first inductor is connected between the first parallel arm resonator and a circuit in which the first impedance element and the first switch are connected in parallel.
  • the voltage applied to the first switch is inversely proportional to the first inductance value.
  • the voltage applied to the second switch is inversely proportional to the second inductance value.
  • the power consumption of the first switch and the second switch can be reduced by making the first inductance value and the second inductance value larger than the fifth inductance value, the first input / output terminal and the second input value can be reduced. It is possible to improve the power durability performance at the output terminal or reduce the intermodulation distortion characteristics.
  • the acoustic wave filter device may further include a second series arm resonance circuit provided on a path connecting the first series arm resonance circuit and the second input / output terminal, and the first series arm resonance circuit.
  • a node provided on a path connecting to the second series arm resonance circuit; and a fifth parallel arm resonance circuit connected to a ground, wherein the second node is the second series arm resonance circuit.
  • a fifth parallel arm resonance circuit connected to a node between the first node and the second node, wherein the fifth parallel arm resonance circuit is connected to a node between the first node and the second node.
  • a fifth impedance element and a fifth switch connected in series to the fifth parallel arm resonator between the node and the ground and connected in parallel to each other; and a fifth connected in series to the fifth switch.
  • a fifth inductor, and the fifth switch The circuit in which the fifth inductor is connected in series is connected in parallel to the fifth impedance element, the fifth impedance element is an inductor, and the inductance value of the first inductor and the inductance value of the second inductor are: It may be smaller than the inductance value of the fifth inductor.
  • the first impedance element, the second impedance element, and the fifth impedance element are inductors, and a circuit in which the first inductor and the first switch are connected in series is connected in parallel to the first impedance element, and the second inductor and the second switch Are connected in parallel to the second impedance element, the voltage applied to the first switch is proportional to the first inductance value, and the voltage applied to the second switch is proportional to the second inductance value. Therefore, since the power consumption of the first switch and the second switch can be reduced by making the first inductance value and the second inductance value smaller than the fifth inductance value, the first input / output terminal and the second input It is possible to improve the power durability performance at the output terminal or reduce the intermodulation distortion characteristics.
  • a multiplexer includes a common terminal, a transmission terminal, and a reception terminal, a transmission filter provided on a path connecting the common terminal and the transmission terminal, and a path connecting the common terminal and the reception terminal
  • the power consumption increases as the element closer to the transmission terminal to which the high-frequency transmission signal is input. Therefore, as described above, the power consumption characteristics can be improved by minimizing the power consumption of the first switch.
  • the second input / output terminal that is the antenna shared terminal is a terminal that outputs a high-frequency transmission signal and also a terminal that receives a high-frequency reception signal, the second node close to the antenna shared terminal.
  • the intermodulation distortion generated in the second switch can be reduced by making the power consumption of the second switch smaller than the power consumption of the fifth switch as described above. That is, it is possible to provide a multiplexer giving the highest priority to the power handling capability of the transmission terminal, and to reduce the intermodulation distortion characteristics at the antenna shared terminal.
  • a multiplexer includes a common terminal, a transmission terminal, and a reception terminal, a transmission filter provided on a path connecting the common terminal and the transmission terminal, and a path connecting the common terminal and the reception terminal
  • the first input / output terminal that is an antenna shared terminal is a terminal that outputs a high-frequency transmission signal and also a terminal that receives a high-frequency reception signal.
  • the intermodulation distortion generated in the first switch can be reduced by making the power consumption of the first switch smaller than the power consumption of the fifth switch as described above. That is, it is possible to provide a multiplexer giving the highest priority to the power handling capability of the transmission terminal, and to reduce the intermodulation distortion characteristics at the antenna shared terminal.
  • a high-frequency front-end circuit includes the elastic wave filter device or the multiplexer described above and an amplifier circuit.
  • a communication device includes an RF signal processing circuit that processes a high-frequency signal transmitted and received by an antenna element, and the high-frequency signal that is transmitted between the antenna element and the RF signal processing circuit. And a high-frequency front-end circuit.
  • the attenuation bandwidth can be widened.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a filter according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a top view showing the component mounting surface of the wiring board on which the chip constituting the filter according to Embodiment 1 is mounted.
  • FIG. 2B is a top view showing a wiring layer of the wiring board on which the chip constituting the filter according to Embodiment 1 is mounted.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the structure of the resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the filter according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of a change in the bandwidth of the attenuation band when the inductance value of the first inductor is varied.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a filter according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a top view showing the component mounting surface of the wiring board on which the chip constituting the filter according to Embodiment 1 is mounted.
  • FIG. 2B is a top view
  • FIG. 6 is a graph showing filter characteristics when the inductance value of the first inductor of the filter of the first embodiment is changed.
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a filter according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a filter in application example 1 of the second embodiment.
  • FIG. 9A is a circuit configuration diagram of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 9B is a graph illustrating characteristics of a filter including the series arm resonator, the second parallel arm resonance circuit, and the fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 9A is a circuit configuration diagram of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 9B is a graph illustrating characteristics of a filter including the
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a filter in application example 2 of the second embodiment.
  • FIG. 11A is a circuit configuration diagram of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in application example 2 of the second embodiment.
  • FIG. 11B is a graph illustrating characteristics of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in application example 2 of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a circuit configuration diagram of a filter in application example 3 of the second embodiment.
  • 13A is a circuit configuration diagram of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 3 of Embodiment 2.
  • FIG. 11A is a circuit configuration diagram of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 3 of Embodiment 2.
  • FIG. 13B is a graph illustrating characteristics of a filter including a series arm resonator, a second parallel arm resonance circuit, and a fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 3 of Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 14 is a circuit configuration diagram of a filter in application example 4 of the second embodiment.
  • FIG. 15A is a circuit configuration diagram of a filter including a series arm resonator and a second parallel arm resonance circuit in Application Example 4 of Embodiment 2.
  • FIG. 15B is a graph illustrating characteristics of a filter including a series arm resonator and a second parallel arm resonance circuit in application example 4 of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a circuit configuration diagram of a multiplexer according to the third embodiment.
  • FIG. 17 is a graph showing filter characteristics of the filter of Embodiment 3 when the switch is on and off.
  • FIG. 18 is a configuration diagram of the high-frequency front-end circuit and its peripheral circuits according to the fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a configuration diagram of a high-frequency front end circuit according to a modification of the fourth embodiment.
  • pass band low band end means “the lowest frequency in the pass band”.
  • Passband high band end means “the highest frequency in the passband”.
  • pass band lower band side means “outside the pass band and lower frequency side than the pass band”.
  • passband high band side means “outside of the pass band and higher in frequency than the pass band”.
  • the “low frequency side” may be referred to as the “low frequency side” and the “high frequency side” may be referred to as the “high frequency side”.
  • the switch element will be described as an ideal element that has an infinite impedance when conducting (on) and zero impedance when non-conducting (off).
  • the switching element has a parasitic component such as a capacitive component in the non-conducting state, an inductor component in the conducting state, and a resistance component, and therefore slightly different from the characteristics using the switching element as the ideal element.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a filter 10 according to the first embodiment.
  • the filter 10 is a high-frequency filter circuit that is disposed, for example, in a front end portion of a multi-mode / multi-band mobile phone.
  • the filter 10 is built in a multi-band mobile phone that complies with a communication standard such as LTE (Long Term Evolution), and filters high-frequency signals that pass high-frequency signals in a predetermined band and interfere with communication. This is a band pass filter.
  • This filter 10 is an elastic wave filter device using an elastic wave resonator.
  • the filter 10 is a variable frequency filter (tunable filter) that can vary the passband.
  • the filter 10 includes a switch element, and the frequency of the passband is switched according to conduction and non-conduction of the switch element.
  • the switch element is turned on and off in accordance with a control signal from a control unit such as an RF signal processing circuit (RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit).
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • the filter 10 includes a series arm resonator s1, a parallel arm resonator p1, a capacitor C1, an inductor L1, and a switch SW1, a parallel arm resonator p2, a capacitor C2, an inductor L2, and a switch SW2. Is provided.
  • the series arm resonator s1 is a first series arm resonance circuit provided on a path connecting the input / output terminal 11m (first input / output terminal) and the input / output terminal 11n (second input / output terminal). That is, the series arm resonator s1 is a resonator provided on a path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n.
  • the input / output terminal 11m is a terminal to which higher power than the high frequency power input to the input / output terminal 11n is input.
  • the input / output terminal 11m is an input terminal to which a high frequency signal is input
  • the input / output terminal 11n is an output terminal to output a high frequency signal.
  • the series arm resonance circuit has a series arm resonator, and the series arm resonator has one or more elastic wave resonators.
  • the series arm resonance circuit may be a resonance circuit having a resonance frequency and an anti-resonance frequency constituted by an inductor and a capacitor, as represented by a BVD (Butterworth Van Dyke) model of a resonator.
  • the series arm resonance circuit is configured by one elastic wave resonator, but a longitudinally coupled resonator including an elastic wave resonator divided in series or in parallel and a plurality of elastic wave resonators. It may be.
  • the elastic wave resonator divided in series or in parallel is used, the power durability performance of the filter can be improved.
  • the parallel arm resonator p1 is connected to the first node (node x1 in FIG. 1) on the input / output terminal 11m side of the series arm resonator s1 among the nodes on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n.
  • the first parallel arm resonator is connected to the ground (reference terminal). That is, the parallel arm resonator p1 is a resonator provided in the parallel arm resonance circuit that connects the node x1 on the series arm and the ground.
  • the node x1 is a node on the input / output terminal 11m side in the series arm resonator s1.
  • the parallel arm resonator p2 is connected to a second node (node x2 in FIG. 1) on the input / output terminal 11n side of the series arm resonator s1 among the nodes on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n. It is the 2nd parallel arm resonator connected between grounds. That is, the parallel arm resonator p2 is a resonator provided in the parallel arm resonance circuit that connects the node x2 on the series arm and the ground.
  • the node x2 is a node on the input / output terminal 11n side in the series arm resonator s1.
  • a singular point where the impedance of the resonator or the resonance circuit is minimized (ideally a point where the impedance is 0) is referred to as a “resonance frequency”.
  • a singular point where the impedance is maximum (ideally a point where the impedance is infinite) is referred to as an “anti-resonance frequency”.
  • the series arm resonator s1 and the parallel arm resonators p1 and p2 are elastic wave resonators having a resonance frequency and an antiresonance frequency, and are a surface acoustic wave (SAW) resonator, a bulk acoustic wave (BAW: Bulk). It is composed of an acoustic wave (resonator) resonator or an FBAR (film bulk acoustic resonator).
  • the series arm resonator s1 and the parallel arm resonators p1 and p2 are surface acoustic wave resonators.
  • the filter 10 can be constituted by an IDT (InterDigital Transducer) electrode formed on a piezoelectric substrate, so that a small and low-profile filter circuit having a high steep passage characteristic can be realized.
  • the substrate having piezoelectricity is a substrate having piezoelectricity at least on the surface.
  • the substrate may include, for example, a piezoelectric thin film on the surface, a film having a different sound velocity from the piezoelectric thin film, and a laminated body such as a support substrate.
  • the substrate includes, for example, a laminate including a high sound speed support substrate and a piezoelectric thin film formed on the high sound speed support substrate, a high sound speed support substrate, and a low sound speed film formed on the high sound speed support substrate.
  • a laminate including a piezoelectric thin film formed on the film may be used. Note that the substrate may have piezoelectricity throughout the substrate.
  • the parallel arm resonators p1 and p2 are designed such that the anti-resonance frequency is located in the pass band of the filter 10 and the resonance frequency is located on the lower pass band side.
  • the series arm resonator s1 is designed so that the resonance frequency is located in the pass band of the filter 10 and the anti-resonance frequency is located on the high side of the pass band.
  • a pass band is formed by the anti-resonance frequency of each of the parallel arm resonators p1 and p2 and the resonance frequency of the series arm resonator s1, and the pass band is low by the respective resonance frequencies of the parallel arm resonators p1 and p2.
  • the attenuation pole on the side of the passband is formed at the antiresonance frequency of the series arm resonator s1.
  • the capacitor C1 is a first impedance element connected in series to the parallel arm resonator p1
  • the capacitor C2 is a second impedance element connected in series to the parallel arm resonator p2.
  • the frequency variable width of the attenuation pole on the lower band side of the pass band of the filter 10 depends on the constants of the capacitors C1 and C2. For example, the smaller the constants of the capacitors C1 and C2, the wider the frequency variable width. For this reason, the constants of the capacitors C1 and C2 can be appropriately determined according to the frequency specifications required for the filter 10. Further, the capacitors C1 and C2 may be variable capacitors such as a vari gap and a DTC (Digital Tunable Capacitor). As a result, the frequency variable width can be finely adjusted.
  • the impedance element is not limited to a capacitor, and may be an inductor, for example.
  • an inductor is used as the impedance element, the shift direction of the pass band when the switch element is conductive / non-conductive differs from that when a capacitor is used. Specifically, when the switching element is switched from the conductive state to the non-conductive state, the attenuation pole on the low frequency side of the pass band shifts to the high frequency side when a capacitor is used, and when the inductor is used. Shifts to the low frequency side.
  • the frequency variable width of the passband depends on the inductor constant. For example, the frequency variable width becomes wider as the inductor constant increases.
  • the constant of the inductor can be appropriately determined according to the frequency specification required for the filter 10.
  • the inductor may be a variable inductor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). As a result, the frequency variable width can be finely adjusted.
  • the switch SW1 is a first switch, and one terminal is connected to a connection node between the parallel arm resonator p1 and the capacitor C1, and the other terminal is connected to the ground, for example, an SPST (Single Pole Single Throw) type. It is a switch element.
  • the switch SW2 is a second switch, and is, for example, an SPST type switch element in which one terminal is connected to a connection node between the parallel arm resonator p2 and the capacitor C2, and the other terminal is connected to the ground.
  • the switches SW ⁇ b> 1 and SW ⁇ b> 2 are turned on or off by a control signal from a control unit (not shown), thereby turning these connection nodes and ground on or off.
  • the switches SW1 and SW2 may be FET (Field Effect Transistor) switches made of GaAs or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or diode switches.
  • FET Field Effect Transistor
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the capacitor C1 and the switch SW1 are connected in parallel to form a pair, and the pair of capacitor C1 and the switch SW1 are connected in series to the parallel arm resonator p1 between the node x1 and the ground.
  • the capacitor C2 and the switch SW2 are connected in parallel to form a pair, and the pair of capacitor C2 and switch SW2 are connected in series to the parallel arm resonator p2 between the node x2 and the ground. .
  • the inductor L1 is a first inductor provided in a path connecting the node x1 and the ground via the switch SW1.
  • a circuit in which the inductor L1 and the switch SW1 are connected in series is connected in parallel to the capacitor C1.
  • the inductor L1 is, for example, a wiring (first wiring) in a path connecting the parallel arm resonator p1 and the ground via the switch SW1.
  • the first wiring is a wiring that connects a connection node between the parallel arm resonator p1 and the capacitor C1 and the switch SW1.
  • the inductor L2 is a second inductor provided in a path connecting the node x2 and the ground via the switch SW2.
  • a circuit in which the inductor L2 and the switch SW2 are connected in series is connected in parallel to the capacitor C2.
  • the inductor L2 is, for example, a wiring (second wiring) in a path connecting the parallel arm resonator p2 and the ground via the switch SW2.
  • the second wiring is a wiring that connects the connection node between the parallel arm resonator p2 and the capacitor C2 and the switch SW2.
  • the inductance value of the inductor L1 (referred to as the first inductance value) is different from the inductance value of the inductor L2 (referred to as the second inductance value).
  • the first inductance value and the second inductance value are different because the length of the first wiring and the length of the second wiring are different.
  • the difference between the first inductance value and the second inductance value means that the difference between the first inductance value and the second inductance value is greater than 10%, for example.
  • the first inductance value of the inductor L1 in the first parallel arm resonance circuit connected to the node x1 close to the input / output terminal 11m that is the input terminal is smaller than the second inductance value.
  • the first inductance value is made smaller than the second inductance value by appropriately designing the length, width, or shape of the first wiring that is the inductor L1.
  • the parallel arm resonator p1, the capacitor C1, the switch SW1, and the inductor L1 are connected between the node x1 on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n (on the serial arm) and the ground.
  • a parallel arm resonance circuit is configured. That is, the first parallel arm resonance circuit is provided on one parallel arm that connects the series arm and the ground.
  • the parallel arm resonator p2, the capacitor C2, the switch SW2, and the inductor L2 are connected between the node x2 on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n (on the serial arm) and the ground.
  • a parallel arm resonance circuit is configured. That is, the second parallel arm resonance circuit is provided on another parallel arm that connects the series arm and the ground.
  • resonance frequency A singular point at which the combined impedance is maximum (ideally a point at which the impedance is infinite) is referred to as an “anti-resonance frequency”.
  • the parallel arm resonators p1 and p2 are designed such that the anti-resonance frequency is located in the pass band of the filter 10 and the resonance frequency is located on the lower pass band side.
  • the anti-resonance frequencies of the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm resonance circuit are located in the pass band, and the resonance frequencies of the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm resonance circuit are located on the low pass band side. .
  • a pass band is constituted by the anti-resonance frequency of each of the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm resonance circuit and the resonance frequency of the series arm resonator s1, and the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm
  • An attenuation pole on the low pass band side is formed at each resonance frequency of the resonance circuit.
  • the frequency at which the impedance is minimized shifts to the low frequency side or the high frequency side according to the conduction and non-conduction of the switches SW1 and SW2. That is, the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm resonance circuit can vary the frequency of the attenuation pole on the low frequency side of the pass band of the filter 10. This will be described later together with the characteristics of the filter 10.
  • Parallel arm resonators p1 and p2 and switches SW1 and SW2 are formed on separate chips. Specifically, as shown in FIG. 1, for example, the series arm resonator s1, the parallel arm resonators p1 and p2, and the capacitors C1 and C2 are formed of the same chip 12, and the switches SW1 and SW2 are the same.
  • the chip 13 is formed.
  • the chips 12 and 13 are provided on the wiring board 16 or inside the wiring board 16.
  • the inductor L1 (first wiring) and the inductor L2 (second wiring) are provided on or inside the wiring board 16 on which the chip 12 and the chip 13 are mounted. That is, since the filter 10 includes, for example, the chips 12 and 13 and the wiring board 16, the filter 10 can be reduced in size.
  • FIG. 2A is a top view showing the component mounting surface 17 of the wiring board 16 on which the chips 12 and 13 constituting the filter 10 according to Embodiment 1 are mounted.
  • 2B is a top view showing a wiring layer 18 of wiring that connects the chip 12 and the chip 13 of the wiring board 16 on which the chips 12 and 13 constituting the filter 10 according to Embodiment 1 are mounted.
  • chips 12 and 13 are mounted on a substrate. Since the chip 12 and the chip 13 are separate components, the chip 12 and the chip 13 are connected by wiring (for example, pattern wiring) as shown in FIG. 2B, for example.
  • wiring for example, pattern wiring
  • FIG. 2B the outer shape of the chips 12 and 13 and the terminals (bumps) of the chips 12 and 13 when the substrate is viewed from above are indicated by broken lines.
  • the terminal Port1 of the chip 12 corresponds to a connection node between the parallel arm resonator p1 and the capacitor C1
  • the terminal Port2 corresponds to a connection node between the parallel arm resonator p2 and the capacitor C2.
  • the terminal Port3 included in the chip 13 corresponds to a terminal at one end of the switch SW1 (terminal not on the ground side), and the terminal Port4 corresponds to a terminal at one end of the switch SW2 (terminal not on the ground side).
  • the wiring means, for example, that having an inductance component in the path from the parallel arm resonators p1 and p2 formed on the chip 12 to the switches SW1 and SW2 formed on the chip 13, and the wiring includes For example, wiring in the chips 12 and 13, bumps and via holes (through holes), and wiring and via holes in the wiring substrate 16 are included.
  • the first wiring is a wiring in the chip 12 or on the chip 12, a bump of the chip 12, a via hole of the wiring substrate 16 connected to the bump of the chip 12, a wiring in the path from the parallel arm resonator p ⁇ b> 1 to the switch SW ⁇ b> 1.
  • the second wiring is a wiring in the chip 12 or on the chip 12, a bump of the chip 12, a via hole of the wiring board 16 connected to the bump of the chip 12, in the path from the parallel arm resonator p2 to the switch SW2.
  • the first wiring which is the inductor L1
  • the second wiring as the inductor L2 is connected to the terminal Port2 and the terminal Port4, and is provided so that the second inductance value is larger than the first inductance value.
  • the first wiring and the second wiring have the same width, and the first wiring and the second wiring are formed in a single layer, so that the length of the first wiring is shorter than that of the second wiring. It has become.
  • the width of the first wiring is larger than that of the second wiring. Also good.
  • both the length and width of the first wiring and the second wiring may be changed, and the first wiring and the second wiring may be formed of a plurality of layers through, for example, through holes or via holes. .
  • first wiring and the second wiring are not limited to the pattern wiring but may be a wire or the like. Since the first wiring and the second wiring are wires, the resistance component and the parasitic capacitance are reduced, and the deterioration of the filter characteristics of the filter 10 can be suppressed.
  • the filter 10 when the filter 10 is constituted by a plurality of chips, wiring for connecting the plurality of chips can be used as an inductor.
  • At least one of the inductor L1 and the inductor L2 may be constituted by a chip inductor and mounted on the wiring board.
  • each resonator constituting the filter 10 will be described in more detail by paying attention to an arbitrary resonator. Since the other resonators have substantially the same structure as the arbitrary resonator, detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 3 is an example of a diagram schematically showing the structure of the resonator in the present embodiment, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view of (a).
  • the resonator shown in FIG. 3 is for explaining a typical structure of each resonator constituting the filter 10. For this reason, the number and length of electrode fingers constituting the IDT electrode of each resonator of the filter 10 are not limited to the number and length of electrode fingers of the IDT electrode shown in FIG.
  • illustration is abbreviate
  • the resonator includes an IDT electrode 101, a piezoelectric substrate 102 on which the IDT electrode 101 is formed, and a protective layer 103 that covers the IDT electrode 101.
  • IDT electrode 101 As shown in FIGS. 2A and 2B, the resonator includes an IDT electrode 101, a piezoelectric substrate 102 on which the IDT electrode 101 is formed, and a protective layer 103 that covers the IDT electrode 101.
  • protective layer 103 that covers the IDT electrode 101.
  • the comb-tooth electrode 101a includes a plurality of electrode fingers 110a that are parallel to each other and a bus bar electrode 111a that connects the plurality of electrode fingers 110a.
  • the comb-tooth electrode 101b includes a plurality of electrode fingers 110b that are parallel to each other and a bus bar electrode 111b that connects the plurality of electrode fingers 110b.
  • the plurality of electrode fingers 110a and 110b are formed along a direction orthogonal to the propagation direction.
  • each of the comb electrodes 101a and 101b may be referred to as an IDT electrode alone. However, in the following description, for the sake of convenience, it is assumed that one IDT electrode 101 is constituted by a pair of comb-tooth electrodes 101a and 101b.
  • the IDT electrode 101 composed of a plurality of electrode fingers 110a and 110b and bus bar electrodes 111a and 111b has a laminated structure of an adhesion layer 101g and a main electrode layer 101h. It has become.
  • the adhesion layer 101g is a layer for improving adhesion between the piezoelectric substrate 102 and the main electrode layer 101h, and Ti is used as a material, for example.
  • the film thickness of the adhesion layer 101g is, for example, 12 nm.
  • the main electrode layer 101h is made of, for example, Al containing 1% Cu.
  • the film thickness of the main electrode layer 101h is, for example, 162 nm.
  • the piezoelectric substrate 102 is a substrate on which the IDT electrode 101 is formed, and is made of, for example, LiTaO 3 piezoelectric single crystal, LiNbO 3 piezoelectric single crystal, KNbO 3 piezoelectric single crystal, crystal, or piezoelectric ceramic.
  • the protective layer 103 is formed to cover the comb electrodes 101a and 101b.
  • the protective layer 103 is a layer for the purpose of protecting the main electrode layer 101h from the external environment, adjusting frequency temperature characteristics, and improving moisture resistance, for example, a film mainly composed of silicon dioxide. .
  • each resonator which the filter 10 has is not limited to the structure described in FIG.
  • the IDT electrode 101 may not be a stacked structure of metal films but may be a single layer of metal films.
  • the materials constituting the adhesion layer 101g, the main electrode layer 101h, and the protective layer 103 are not limited to the materials described above.
  • the IDT electrode 101 may be made of, for example, a metal or an alloy such as Ti, Al, Cu, Pt, Au, Ag, or Pd, and is made of a plurality of laminated bodies made of the above metals or alloys. May be.
  • the protective layer 103 may not be formed.
  • the wavelength of the excited elastic wave is defined by the design parameters of the IDT electrode 101 and the like. That is, the resonance frequency and antiresonance frequency of the resonator are defined by the design parameters of the IDT electrode 101 and the like.
  • design parameters of the IDT electrode 101 that is, design parameters of the comb electrode 101a and the comb electrode 101b will be described.
  • the wavelength of the elastic wave is defined by the repetition period ⁇ of the plurality of electrode fingers 110a or 110b constituting the comb electrodes 101a and 101b shown in FIG.
  • the electrode pitch (electrode period) is 1 ⁇ 2 of the repetition period ⁇
  • the line width of the electrode fingers 110a and 110b constituting the comb electrodes 101a and 101b is W
  • the adjacent electrode fingers 110a and electrodes When the space width between the finger 110b is S, it is defined by (W + S).
  • the crossing width L of the IDT electrode 101 is obtained by viewing the electrode finger 110a of the comb-tooth electrode 101a and the electrode finger 110b of the comb-tooth electrode 101b from the propagation direction of the elastic wave.
  • the electrode duty is the line width occupation ratio of the plurality of electrode fingers 110a and 110b, and is the ratio of the line width to the sum of the line width and the space width of the plurality of electrode fingers 110a and 110b. , W / (W + S).
  • the film thickness of the IDT electrode 101 is the thickness h of the plurality of electrode fingers 110a and 110b.
  • Each capacitor constituting the filter 10 is constituted by, for example, comb-tooth electrodes having a plurality of electrode fingers in the propagation direction of the elastic wave, like the resonator.
  • Each capacitor may be constituted by, for example, a three-dimensional wiring in which two stacked wirings are used as counter electrodes and an insulating layer or a dielectric layer is provided between the counter electrodes.
  • FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the filter 10 according to the first embodiment. Specifically, FIG. 4 is a graph showing the filter characteristics of the filter 10 when the switches SW1 and SW2 are in a conductive state and in a non-conductive state.
  • the switch SW1 is non-conductive
  • the impedance characteristic of the first parallel arm resonance circuit is affected by the capacitor C1.
  • the switch SW2 is non-conductive
  • the impedance characteristic of the second parallel arm resonance circuit is affected by the capacitor C2.
  • the combined characteristic of the parallel arm resonator p2 and the capacitor C2 becomes the impedance characteristic of the second parallel arm resonance circuit.
  • the resonance frequencies of the parallel arm resonators p1 and p2 are fp1 and fp2, respectively.
  • the attenuation pole corresponding to the resonance frequency (referred to as the first resonance frequency) of the first parallel arm resonance circuit in the state where the switches SW1 and SW2 are non-conductive is the attenuation pole (attenuation pole A and A) shown in FIG. 4) and the attenuation pole corresponding to the resonance frequency of the second parallel arm resonance circuit (referred to as the second resonance frequency) is shown in FIG.
  • the other attenuation pole Therefore, an attenuation band on the low pass band side is formed by the attenuation poles A and B.
  • the impedance characteristic of the first parallel arm resonance circuit is a combination in which a parallel connection circuit of the capacitor C1 and the inductor L1 is connected in series to the parallel arm resonator p1.
  • a parallel connection circuit of the capacitor C1 and the inductor L1 is connected in series to the parallel arm resonator p1.
  • the impedance of the inductor L1 is sufficiently low with respect to the capacitor C1, the characteristic of the series circuit of the parallel arm resonator p1 and the inductor L1 is dominant as the characteristic of the first parallel arm resonance circuit.
  • the combined characteristic of the parallel arm resonator p1 and the inductor L1 is mainly the impedance characteristic of the first parallel arm resonance circuit, and one of the attenuation pole A and the attenuation pole B is in the low range. Shift to the side.
  • the attenuation pole B is shifted to the attenuation pole shown in a portion D in FIG.
  • the impedance characteristic of the second parallel arm resonance circuit is a composite characteristic in which the parallel connection circuit of the capacitor C2 and the inductor L2 is connected in series to the parallel arm resonator p2. become.
  • the impedance of the inductor L2 is sufficiently low with respect to the capacitor C2
  • the characteristic of the series circuit of the parallel arm resonator p2 and the inductor L2 is dominant as the characteristic of the second parallel arm resonance circuit.
  • the combined characteristic of the parallel arm resonator p2 and the inductor L2 is mainly the impedance characteristic of the second parallel arm resonance circuit, and the other attenuation pole is shifted to the low frequency side.
  • the other attenuation pole is the attenuation pole A
  • the attenuation pole A is shifted to the attenuation pole shown in a portion C in FIG.
  • the first resonance frequency is the resonance frequency in the combined characteristic of the parallel arm resonator p1 and the capacitor C1
  • the second resonance frequency is the resonance in the combined characteristic of the parallel arm resonator p1 and the capacitor C2.
  • the frequency becomes a second pass characteristic as the pass characteristic of the filter 10.
  • the first resonance frequency is mainly the resonance frequency in the combination characteristic of the parallel arm resonator p1 and the inductor L1
  • the second resonance frequency is mainly the combination of the parallel arm resonator p2 and the inductor L2.
  • the resonance frequency in the characteristic is obtained, and the first pass characteristic is obtained as the pass characteristic of the filter 10.
  • the first inductance value of the inductor L1 and the second inductance value of the inductor L2 when the switches SW1 and SW2 are in a conductive state, the first resonance frequency and the second resonance frequency are separated and the bandwidth of the attenuation band is increased.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of a change in the bandwidth (difference between the first resonance frequency and the second resonance frequency) of the attenuation band of 685 to 687 MHz when the first inductance value of the inductor L1 is varied. As shown in FIG. 5, it can be seen that the greater the change in the first inductance value (that is, the difference between the first inductance value and the second inductance value), the wider the bandwidth of the attenuation band.
  • FIG. 6 is a graph showing filter characteristics when the first inductance value of the inductor L1 of the filter 10 is changed.
  • FIG. 6 shows the filter characteristics when the switches SW1 and SW2 are conductive.
  • the filter characteristics when the switches SW1 and SW2 are non-conductive are the same as the filter characteristics indicated by the solid line in FIG.
  • the pass characteristic when the first inductance value is 2.5 nH is indicated by a solid line
  • the pass characteristic when the first inductance value is 5 nH is indicated by a broken line.
  • the bandwidth (the difference between the first resonance frequency and the second resonance frequency) of the attenuation band on the low pass band side when the first inductance value is 2.5 nH is narrow. It can be seen that a large attenuation is obtained.
  • the bandwidth of the attenuation band on the low pass band side when the first inductance value is 5 nH is wide. It can be seen that attenuation is secured in a wide band.
  • the resonance frequency (first resonance frequency) of the first parallel arm resonance circuit and the resonance frequency (second frequency) of the second parallel arm resonance circuit are further away.
  • the first resonance frequency is shifted to the low frequency side according to the inductance value (first inductance value) of the inductor L1 (first inductor)
  • the two resonance frequencies shift to the low frequency side according to the inductance value (second inductance value) of the inductor L2 (second inductor). That is, by making the first inductance value different from the second inductance value, each of the first resonance frequency and the second resonance frequency when the switches SW1 and SW2 are conductive can be set to desired frequencies.
  • the first resonance frequency and the second resonance frequency are separated and the bandwidth of the attenuation band is increased.
  • the first inductance value is smaller than the second inductance value.
  • the closer to the input / output terminal 11m to which higher power is input than the high-frequency power input to the input / output terminal 11n the greater the power consumed by the high-frequency signal input to the input / output terminal 11m . That is, the power consumption of the switch SW1 in the first parallel arm resonance circuit connected to the node x1 (first node) close to the input / output terminal 11m increases.
  • the first impedance element and the second impedance element are capacitors C1 and C2
  • the voltage applied to the switch SW1 is proportional to the first inductance value.
  • Equation 1 the voltage applied to the switch is Vsw, the current flowing through the parallel arm is Io, the inductance value of the parallel arm resonance circuit is La, and the capacitance value is Ca.
  • the first inductance value smaller than the second inductance value, the voltage applied to the switch SW1 is reduced, and the power consumption of the switch SW1 can be reduced, so that the power durability characteristics can be improved.
  • the circuit in which the inductor L1 and the switch SW1 are connected in series is also connected in parallel to the inductor that is the first impedance element.
  • the inductance value is preferably smaller than the inductance value of the inductor L2. Also in this case, the voltage applied to the switch SW1 is proportional to the first inductance value.
  • the inductor L1 is between the parallel arm resonator p1 and the circuit in which the inductor as the first impedance element and the switch SW1 are connected in parallel.
  • the inductance value of the inductor L1 is preferably larger than the inductance value of the inductor L2.
  • the voltage applied to the switch SW1 is inversely proportional to the first inductance value. Specifically, the following formulas 2 to 4 are established when each parallel arm resonator resonates. In Equation 2, the voltage applied to the switch is Vsw, the current flowing through the parallel arm is Io, and the impedance of the switch portion is Zsw.
  • the angular frequency is ⁇
  • the inductance value of the impedance element is L
  • the off-capacitance of the switch is C.
  • the inductance value of the parallel arm resonance circuit is La
  • the capacitance value is Ca.
  • the voltage applied to the switch SW1 is reduced by making the first inductance value larger than the second inductance value, and the power consumption of the switch SW1 can be reduced, so that the power resistance characteristics can be improved.
  • the inductor L1 is the first wiring in the path connecting the parallel arm resonator p1 and the ground via the switch SW1
  • the inductor L2 is the parallel arm resonator p2 and the ground.
  • the parallel arm resonators p1 and p2 and the switches SW1 and SW2 are mounted on the substrate as different components, the first wiring and the parallel arm resonance for connecting the parallel arm resonator p1 and the switch SW1 to the substrate.
  • a second wiring for connecting the child p2 and the switch SW2 is provided. That is, since the first wiring and the second wiring connecting the components can be used as the inductors L1 and L2, the inductors L1 and L2 can be easily realized.
  • the first inductance value and the second inductance value can be easily made different by appropriately designing the length, width, or shape of the first wiring and the second wiring. Can do.
  • the first inductance value of the inductor L1 and the second inductance value of the inductor L2 are different because the length of the first wiring and the length of the second wiring are different.
  • the first inductance value and the second inductance value may be different by changing the width of the first wiring (line width) and the width of the second wiring (line width).
  • the first inductance value of the inductor L1 in the first parallel arm resonance circuit connected to the node x1 close to the input / output terminal 11m as the input terminal is preferably smaller than the second inductance value. Therefore, the first inductance value can be made smaller than the second inductance value by making the line width of the first wiring as the inductor L1 larger than the line width of the second wiring as the inductor L2.
  • the first inductance value and the second inductance value can be easily made different.
  • the first wiring is a wiring that connects the connection node between the parallel arm resonator p1 and the capacitor C1 and the switch SW1
  • the second wiring is the parallel arm resonator p2 and the capacitor C2. It is assumed that the wiring connects the connection node to the switch SW2.
  • the first wiring may be a wiring that connects the parallel arm resonator p1 and the connection node between the switch SW1 and the capacitor C1
  • the second wiring is the parallel arm resonator p2, the switch SW2, and the like. It may be a wiring connecting the connection node with the capacitor C2.
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a filter 10A according to a modification of the first embodiment.
  • the series arm resonator s1, the parallel arm resonators p1 and p2, and the capacitors C1 and C2 are formed by the same chip 12, and the switches SW1 and SW2 are formed by the same chip 13. did.
  • the series arm resonator s1, the parallel arm resonators p1 and p2 are formed by the same chip 14, and the switches SW1 and SW2 and the capacitors C1 and C2 are formed by the same chip 15. It doesn't matter.
  • the first wiring that is the inductor L1 is a wiring that connects the parallel arm resonator p1 and the connection node of the switch SW1 and the capacitor C1
  • the second wiring that is the inductor L2 is the wiring connected to the parallel arm resonator p2. This is a wiring for connecting the switch SW2 and the connection node of the capacitor C2.
  • the first resonance frequency is the resonance frequency in the combined characteristic of the series circuit of the parallel arm resonator p1, the capacitor C1, and the inductor L1, and the second resonance frequency.
  • the second pass characteristic is obtained by the resonance frequency in the combined characteristic of the series circuit of the parallel arm resonator p2, the capacitor C2, and the inductor L2.
  • the first resonance frequency is mainly the resonance frequency in the combined characteristics of the parallel arm resonator p1 and the inductor L1
  • the second resonance frequency is mainly the parallel arm resonator p1.
  • the first pass characteristic is obtained by the resonance frequency in the combined characteristic with the inductor L2.
  • the first inductance value and the second inductance value are made different by appropriately adjusting the length, width or shape of the first wiring and the second wiring.
  • the filter (elastic wave filter device) according to the above-described embodiment and its modification is a tunable filter that can vary the passband.
  • Application examples of such a tunable filter as the filter according to the second embodiment will be described using application examples 1 to 4.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the filter 20A in the application example 1 of the second embodiment.
  • the filter 20A shown in FIG. 1 further includes a third parallel arm resonance circuit connected in parallel to the first parallel arm resonance circuit between the node x1 and the ground, and a node a fourth parallel arm resonance circuit connected in parallel to the second parallel arm resonance circuit between x2 and the ground.
  • the third parallel arm resonance circuit includes a parallel arm resonator p3 (third parallel arm resonator) connected to the node x1
  • the fourth parallel arm resonance circuit includes a fourth parallel arm resonance circuit connected to the node x2.
  • the resonance frequency (referred to as fp1) in the parallel arm resonator p1 is different from the resonance frequency (referred to as fp3) in the parallel arm resonator p3, and the resonance frequency (referred to as fp2) in the parallel arm resonator p2 is It differs from the resonance frequency (referred to as fp4) in the resonator p4.
  • fp1 is higher than fp3 and fp2 is higher than fp4.
  • the filter 200A that includes the series arm resonator s1, the second parallel arm resonance circuit, and the fourth parallel arm resonance circuit included in the filter 20A will be described.
  • FIG. 9A is a circuit configuration diagram of a filter 200A including the series arm resonator s1, the second parallel arm resonance circuit, and the fourth parallel arm resonance circuit in Application Example 1 of Embodiment 2.
  • illustration of the inductor L2 is omitted.
  • the frequency at which the impedance is minimized and the frequency at which the impedance is maximized are both shifted to the low frequency side or the high frequency side according to the conduction and non-conduction of the switch SW2.
  • FIG. 9B is a graph showing characteristics of the filter 200A in the application example 1 of the second embodiment.
  • (a) of the figure is a graph showing impedance characteristics of a single resonator (parallel arm resonators p2 and p4 and series arm resonator s1 respectively).
  • (B) of the figure shows a composite impedance characteristic of a parallel arm circuit (a circuit constituted by parallel arm resonators p2 and p4, a capacitor C2 and a switch SW2 in this application example) when the switch SW2 is conductive / nonconductive. It is a graph which compares and shows a synthetic characteristic.
  • impedance characteristics of the series arm resonator s1 are also shown.
  • FIG. 6C is a graph showing a comparison of filter characteristics when the switch SW2 is conductive / non-conductive.
  • the filter 200A When the switch SW2 is in a conductive state, the filter 200A has a pass band defined by the low-resonance antiresonance frequency of the two antiresonance frequencies of the parallel arm circuit and the resonance frequency of the series arm resonator s1.
  • the passband low band side pole (attenuation pole) is defined by the resonance frequency of p2, and the passband high band side pole (attenuation pole) by the resonance frequency of the parallel arm resonator p4 and the antiresonance frequency of the series arm resonator s1.
  • the switch SW2 when the switch SW2 is non-conductive, the impedance characteristics of the parallel arm circuit are affected by the capacitor C2. That is, in this state, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators p2 and p4) and the capacitor C2 becomes the impedance characteristic of the parallel arm circuit.
  • the anti-resonance frequency on the low band side and the resonance frequency on the high band side of the parallel arm circuit define an attenuation slope on the high band side of the pass band of the filter 200A. Therefore, as shown in (c) of the figure, when the switch SW2 is switched from conducting to non-conducting, the pass characteristic of the filter 200A maintains the steepness of the attenuation slope on the high side of the pass band from the first pass characteristic. However, it is switched to the second passing characteristic shifted to the high frequency side.
  • the filter 200A can switch the frequency of the attenuation pole on the high side of the passband according to the switching of the conduction and non-conduction of the switch SW2, and can suppress an increase in insertion loss at the high end of the passband. .
  • the switch 20A includes a series arm resonator s1, a first parallel arm resonance circuit, and a third parallel arm resonance circuit, and similarly to the filter 200A, the switches SW1 and SW2 are turned on and off. Accordingly, the frequency of the attenuation pole on the high side of the passband can be switched, and an increase in insertion loss at the high end of the passband can be suppressed.
  • the first inductance value and the second inductance value are made different from each other in the same manner as in the first embodiment.
  • the attenuation band can be widened or the attenuation can be increased.
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram of the filter 20B in application example 2 of the second embodiment.
  • the filter 20B shown in the figure is different from the filter 20A shown in FIG. 8 in that fp1 is lower than fp3 and fp2 is lower than fp4.
  • the filter 200B including the series arm resonator s1, the second parallel arm circuit, and the fourth parallel arm circuit included in the filter 20B will be described.
  • FIG. 11A is a circuit configuration diagram of a filter 200B in application example 2 of the second embodiment.
  • illustration of the inductor L2 is omitted.
  • circuit configuration of the filter 200B is the same as that in the filter 200A, description thereof is omitted (however, fp2 is lower than fp4).
  • FIG. 11B is a graph showing characteristics of the filter 200B in the application example 2 of the second embodiment. Specifically, (a) and (b) in the figure are graphs showing the impedance characteristics of a single resonator and the combined impedance characteristics of a parallel arm circuit, as in (a) and (b) of FIG. 9B. .
  • FIG. 6C is a graph showing a comparison of filter characteristics when the switch SW2 is conductive / non-conductive.
  • the anti-resonance frequency on the low frequency side and the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit define an attenuation slope on the low frequency side of the pass band of the filter 200B. Therefore, as shown in FIG. 5C, when the switch SW2 is switched from conduction to non-conduction, the pass characteristic of the filter 200B maintains the steepness of the attenuation slope on the low band side from the first pass characteristic. However, it is switched to the second passing characteristic shifted to the high frequency side. In other words, the filter 200B can switch the frequency of the attenuation pole on the low-passband side according to the switching of the conduction and non-conduction of the switch SW2, and can suppress an increase in insertion loss at the low-pass end of the passband. .
  • the switch 20B includes a series arm resonator s1, a first parallel arm resonance circuit, and a third parallel arm resonance circuit, and similarly to the filter 200B, the switches SW1 and SW2 are turned on and off. Accordingly, the frequency of the attenuation pole on the low pass band side can be switched, and an increase in insertion loss at the low pass band end can be suppressed.
  • the first inductance value and the second inductance value are made different from each other in the same manner as in the first embodiment.
  • the attenuation band can be widened or the attenuation can be increased.
  • FIG. 12 is a circuit configuration diagram of a filter 20C in application example 3 of the second embodiment.
  • the third parallel arm resonant circuit is further connected in series to the parallel arm resonator p3 between the parallel arm resonator p3 and the ground, and a pair of capacitors C3 (third impedance) connected in parallel to each other.
  • a switch SW3 third switch
  • an inductor L3 third inductor provided in a path connecting the parallel arm resonator p3 and the ground via the switch SW3.
  • the fourth parallel arm resonance circuit is further connected in series to the parallel arm resonator p4 between the parallel arm resonator p4 and the ground, and is also connected to each other in parallel with each other.
  • the inductor L3 is, for example, a wiring (third wiring) in a path connecting the parallel arm resonator p3 and the ground via the switch SW3.
  • the inductor L4 is, for example, a wiring (fourth wiring) in a path connecting the parallel arm resonator p4 and the ground via the switch SW4.
  • the inductance value of the inductor L3 (referred to as the third inductance value) is different from the inductance value of the inductor L4 (referred to as the fourth inductance value).
  • fp1 is different from fp3, and fp2 is different from fp4. In this application example, for example, fp1 is higher than fp3 and fp2 is higher than fp4.
  • the filter 200 ⁇ / b> C configured by the series arm resonator s ⁇ b> 1, the second parallel arm resonance circuit, and the fourth parallel arm resonance circuit provided in the filter 20 ⁇ / b> C will be described.
  • FIG. 13A is a circuit configuration diagram of a filter 200C in application example 3 of the second embodiment.
  • illustration of the inductors L2 and L4 is omitted.
  • the filter 200C shown in the figure shifts both the attenuation slopes of the passband high band side and the passband low band side.
  • FIG. 13B is a graph showing characteristics of the filter 200C in the application example 3 of the second embodiment. Specifically, (a) and (b) in the same figure are similar to (a) and (b) in FIG. 9B, the impedance characteristics of the resonator alone and the parallel arm circuit (in this application example, the parallel arm resonator). It is a graph showing the synthetic impedance characteristics of p2, p4, capacitors C2, C4 and a circuit composed of switches SW2, SW4.
  • FIG. 5C is a graph showing a comparison of filter characteristics when the switches SW2 and SW4 are both conductive / non-conductive.
  • the pass characteristic of the filter 200C is changed from the first pass characteristic to the pass band high band side and the pass band low band.
  • the attenuation slope on the side switches to the second passing characteristic shifted to the high frequency side while maintaining the steepness.
  • the filter 200C can switch the frequencies of the attenuation poles on the high side of the passband and the low side of the passband according to the switching of the conduction and non-conduction of the switches SW2 and SW4, and at the high end of the passband.
  • an increase in insertion loss at the low end of the passband can be suppressed. Therefore, for example, the filter 200C can shift the center frequency while maintaining the bandwidth.
  • the filter 200C does not have to make both the switches SW2 and SW4 conductive / non-conductive, and may individually make them conductive / non-conductive. However, when both the switches SW2 and SW4 are turned on / off, the number of control lines for controlling the switches SW2 and SW4 can be reduced, so that the configuration of the filter 200C can be simplified.
  • the high band end of the pass band can be varied according to the conduction and non-conduction of the switch SW2 connected in series to the parallel arm resonator p2, and the parallel arm resonance.
  • the low band end of the pass band can be varied according to the conduction and non-conduction of the switch SW4 connected in series to the child p4.
  • both the switches SW2 and SW4 conductive or non-conductive
  • both the low band end and high band end of the pass band can be shifted to the low band side or the high band side. That is, the center frequency of the pass band can be shifted to the low frequency side or the high frequency side.
  • both the low frequency end and the high frequency end of the pass band are widened or narrowed. Can be shifted. That is, the pass band width can be varied while making the center frequency of the pass band substantially constant.
  • one of the low band end and the high band end of the pass band is fixed and the other is set to the low band side. Or it can shift to the high frequency side. That is, the low band end or high band end of the pass band can be varied.
  • the second parallel arm resonance circuit and the fourth parallel arm resonance circuit include the capacitors C2 and C4 and the switches SW2 and SW4, the degree of freedom of changing the passband can be increased.
  • the filter configured by the series arm resonator s1, the first parallel arm resonance circuit, and the third parallel arm resonance circuit included in the filter 20C is switched between conduction and non-conduction of the switches SW1 to SW4 as in the filter 200C. Accordingly, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles on the high side of the passband and the low side of the passband, and to suppress an increase in insertion loss at the high end of the passband and the low end of the passband.
  • the first parallel arm resonance circuit and the third parallel arm resonance circuit include the capacitors C1 and C3 and the switches SW1 and SW3, the degree of freedom in changing the passband can be increased.
  • the first inductance value and the second inductance value are made different from each other, and the third inductance value and the fourth inductance value are changed.
  • the third inductance value and the fourth inductance value are changed.
  • FIG. 14 is a circuit configuration diagram of a filter 20D in application example 4 of the second embodiment.
  • the filter 20D shown in the figure has a pair of capacitors C1 and a switch SW1 connected in parallel to each other, and the parallel arm resonator p1 and the parallel arm resonator p3 are connected in parallel.
  • a difference is that a pair of capacitors C2 and a switch SW2 connected in series to the circuit and connected in parallel to each other are connected in series to a circuit in which the parallel arm resonator p2 and the parallel arm resonator p4 are connected in parallel.
  • a circuit in which a pair of capacitors C1 and a switch SW1 connected in parallel to each other is connected in series to a circuit in which a parallel arm resonator p1 and a parallel arm resonator p3 are connected in parallel is referred to as a first parallel arm resonance circuit.
  • a circuit in which a pair of capacitors C2 and a switch SW2 connected in parallel to each other is connected in series to a circuit in which the parallel arm resonator p2 and the parallel arm resonator p4 are connected in parallel is referred to as a second parallel arm resonance circuit.
  • the filter 200D including the series arm resonator s1 and the second parallel arm resonance circuit provided in the filter 20D will be described.
  • FIG. 15A is a circuit configuration diagram of a filter 200D according to application example 3 of the second embodiment.
  • FIG. 15B is a graph showing characteristics of the filter 200D in the application example 4 of the second embodiment. Specifically, (a) and (b) in the figure are graphs showing the impedance characteristics of a single resonator and the combined impedance characteristics of a parallel arm circuit, as in (a) and (b) of FIG. 9B. .
  • FIG. 6C is a graph showing a comparison of filter characteristics when the switch SW2 is conductive / non-conductive.
  • both the attenuation poles on both sides of the passband are shifted to the high frequency side from the first pass characteristic as in the filter 200D. Switch to the second pass characteristic.
  • the first inductance value and the second inductance value are made different from each other in the same manner as in the first embodiment.
  • the attenuation band can be widened or the attenuation can be increased.
  • the filter (elastic wave filter device) includes one first series arm resonance circuit (series arm resonator s1) and a node on the input / output terminal 11m side in the first series arm resonance circuit. a first parallel arm resonance circuit connected between x1 and the ground, and a second parallel arm resonance circuit connected between the node x2 on the input / output terminal 11n side of the first series arm resonance circuit and the ground.
  • the filter may include at least two series arm resonance circuits and at least three parallel arm resonance circuits respectively connected to different nodes in each series arm resonance circuit.
  • the series arm resonator s1 and the series arm resonator s2 as at least two series arm resonance circuits, and the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm as at least three parallel arm resonance circuits.
  • a filter 30 including a resonance circuit and a fifth parallel arm resonance circuit here, one fifth parallel arm resonance circuit
  • a duplexer may be configured by connecting a terminal at one end of the filter 30 and a terminal at one end of a filter having a pass band different from the pass band of the filter 30 through the phase shifter 60.
  • a duplexer 50 in which a terminal at one end of the filter 30 and a terminal at one end of the filter 40 having a pass band different from the pass band of the filter 30 are made into a common terminal via the phase shifter 60 will be described with reference to FIG. To do.
  • FIG. 16 is a circuit configuration diagram of the duplexer 50 according to the third embodiment.
  • the duplexer 50 shown in the figure further includes a filter 30 having a series arm resonator s2, a parallel arm resonator p5, a capacitor C5, an inductor L5, and a switch SW5, and a passband.
  • the duplexer includes a filter 40 having a frequency different from that of the filter 30 and a phase shifter 60.
  • the filter 30 is, for example, a transmission side filter, and the filter 40 is a reception side filter.
  • the input / output terminal 11m is a so-called transmission terminal to which a high-frequency transmission signal is input.
  • the input / output terminal 11n is a common terminal for the transmission side filter and the reception side filter, and is a so-called antenna shared terminal to which a high frequency transmission signal is output and a high frequency reception signal is input.
  • the input / output terminal 11l that is the other terminal of the filter 40 is an output terminal from which a high-frequency reception signal is output.
  • the duplexer 50 is a duplexer in which a terminal at one end of the transmission filter that is the filter 30 and a terminal at one end of the reception filter that is the filter 40 are connected via the phase shifter 60. May be connected via a switch or a circulator, or may be directly connected. In addition, when the terminal of each one end is connected via a switch, each pass band of the filter 30 and the filter 40 may overlap.
  • the series arm resonator s2 is a second series arm resonance circuit provided on a path connecting the series arm resonator s1 and the input / output terminal 11n. That is, the series arm resonator s2 is a resonator provided on the series arm connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n.
  • the series arm resonator s2 is provided on the most input / output terminal 11n side of at least two series arm resonance circuits (here, the series arm resonators s1 and s2).
  • the series arm is not limited to the series arm resonator s2, but may be provided with a series arm resonance circuit including one or more elastic wave resonators.
  • the series arm resonator s1 is provided closest to the input / output terminal 11m among the series arm resonators s1 and s2.
  • the node x1 is located on the input / output terminal 11m side of the series arm resonator s1, and the node x2 is located on the input / output terminal 11n side of the series arm resonator s2. That is, among the nodes on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n, the node x1 is the node closest to the input / output terminal 11m, and the node x2 is the node closest to the input / output terminal 11m.
  • the parallel arm resonator p5 is connected between the node (node x3 in FIG. 15) between the node x1 and the node x2 among the nodes on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n and the ground.
  • This is a fifth parallel arm resonator. That is, the parallel arm resonator p5 is a resonator provided on the parallel arm connecting the node x3 on the series arm and the ground.
  • the capacitor C5 is a fifth impedance element connected in series to the parallel arm resonator p5.
  • the switch SW5 is a fifth switch in which one terminal is connected to a connection node between the parallel arm resonator p5 and the capacitor C5, and the other terminal is connected to the ground.
  • the capacitor C5 and the switch SW5 are connected in parallel to form a pair, and the pair of capacitor C5 and the switch SW5 are connected to the parallel arm resonator p5 between the parallel arm resonator p5 and the ground. .
  • the inductor L5 is a fifth inductor provided in a path connecting the parallel arm resonator p5 and the ground via the switch SW5.
  • the inductor L5 is, for example, a wiring (fifth wiring) in a path connecting the parallel arm resonator p5 and the ground via the switch SW5.
  • the fifth wiring is a wiring that connects the connection node between the parallel arm resonator p5 and the capacitor C5 and the switch SW5.
  • the parallel arm resonator p5, the capacitor C5, the switch SW5, and the inductor L5 are connected between the node x3 on the path connecting the input / output terminal 11m and the input / output terminal 11n (on the serial arm) and the ground.
  • a parallel arm resonance circuit is configured. That is, the fifth parallel arm resonance circuit is provided on one parallel arm that connects the series arm and the ground.
  • the first inductance value and the second inductance value are smaller than the inductance value of the fifth inductor (referred to as the fifth inductance value). Further, the first inductance value of the inductor L1 in the first parallel arm resonance circuit connected to the node x1 close to the input / output terminal 11m that is the transmission terminal is smaller than the second inductance value. Specifically, the first inductance value becomes smaller than the second inductance value because the length of the first wiring that is the inductor L1 is shorter than the length of the second wiring that is the inductor L2.
  • the second inductance value of the inductor L2 in the second parallel arm resonance circuit connected to the node x2 close to the input / output terminal 11n that is the output terminal is smaller than the fifth inductance value.
  • the second inductance value becomes smaller than the fifth inductance value because the length of the second wiring that is the inductor L2 is shorter than the length of the fifth wiring that is the inductor L5.
  • the power consumption of the switch SW1 can be reduced by making the first inductance value smaller than the second inductance value, the power resistance characteristics from the transmission terminal can be improved.
  • a switch with low power resistance can be used as the switch SW1
  • the size can be reduced.
  • the distortion characteristic of the switch SW2 in the second parallel arm resonance circuit connected to the node x2 close to the input / output terminal 11n that is the antenna shared terminal is deteriorated, there is a problem that the intermodulation distortion is deteriorated.
  • the power consumption of the switch SW2 can be reduced by making the second inductance value smaller than the fifth inductance value, the intermodulation distortion can be reduced.
  • the frequency at which the impedance is minimized and the frequency at which the impedance is maximized are both shifted to the low frequency side or the high frequency side in accordance with the conduction and non-conduction of the switch SW5. That is, the fifth parallel arm resonance circuit can vary the passband of the filter 30 together with the first parallel arm resonance circuit and the second parallel arm resonance circuit.
  • FIG. 17 is a graph showing filter characteristics of the filter 30 according to the third embodiment when the switch is on and off. Note that when the switch is conductive means that the switches SW1, SW2, and SW5 are all in a conductive state, and when the switch is non-conductive means that the switches SW1, SW2, and SW5 are all in a non-conductive state.
  • the resonance frequencies of the parallel arm resonators p1, p2, and p5 are lower than the resonance frequencies of the series arm resonators s1 and s2, and the antiresonance frequencies of the parallel arm resonators p1, p2, and p5 are the series arm resonators. It is lower than the antiresonance frequency in s1 and s2.
  • Table 1 shows details of the resonance frequency and anti-resonance frequency of each resonator at this time.
  • fr represents a resonance frequency
  • fa represents an anti-resonance frequency.
  • Table 2 shows capacitance values of the capacitors C1, C2, and C5, and Table 3 shows inductance values of the inductors L1, L2, and L5.
  • circuit constants are examples, and the circuit constants of the capacitors C1, C2, and C5 and the inductors L1, L2, and L5 are not limited to these.
  • the first resonance frequency is mainly the resonance frequency in the combined characteristics of the parallel arm resonator p1 and the capacitor C1
  • the second resonance frequency is the parallel arm resonator.
  • 17 is the resonance frequency in the combined characteristic of p2 and capacitor C2
  • the fifth resonance frequency is the resonance frequency in the combined characteristic of parallel arm resonator p5 and capacitor C5, and the second pass characteristic indicated by the solid line in FIG. can get.
  • the first resonance frequency is the resonance frequency in the combined characteristics of the parallel arm resonator p1 and the inductor L1
  • the second resonance frequency is the parallel arm resonator p2.
  • the resonance frequency in the combined characteristic of the inductor L2 and the fifth resonance frequency becomes the resonant frequency in the combined characteristic of the parallel arm resonator p5 and the inductor L5, and the first pass characteristic indicated by the broken line in FIG. It is done.
  • the attenuation band on the lower side of the pass band can be widened. Further, when the attenuation band is formed by two attenuation poles, the attenuation amount between the two attenuation poles in the attenuation band is reduced. However, the attenuation band is formed by three attenuation poles. The bandwidth can be widened while suppressing a decrease in the amount of attenuation.
  • the second inductance value of the inductor L2 in the second parallel arm resonance circuit connected to the node x2 close to the input / output terminal 11n that is the antenna shared terminal may be smaller than the first inductance value.
  • the second inductance value is smaller than the first inductance value because the length of the second wiring that is the inductor L2 is shorter than the length of the first wiring that is the inductor L1.
  • the first inductance value of the inductor L1 in the first parallel arm resonance circuit connected to the node x1 close to the input / output terminal 11m that is the transmission terminal is smaller than the fifth inductance value.
  • the first inductance value becomes smaller than the fifth inductance value because the length of the first wiring as the inductor L1 is shorter than the length of the fifth wiring as the inductor L5.
  • Table 4 shows the inductance values of the inductors L1, L2, and L5 at this time.
  • the power consumption of the switch SW2 can be reduced by making the second inductance value smaller than the first inductance value, the intermodulation distortion can be reduced. Moreover, since the power consumption of switch SW1 can be made small by making a 1st inductance value smaller than a 5th inductance value, the power-proof characteristic from a transmission terminal can be improved. Alternatively, since a switch with low power resistance can be used as the switch SW1, the size can be reduced.
  • the inductor L1 and the switch SW1 are connected in series is connected in parallel to the inductor that is the first impedance element, and the inductor L2
  • the inductance value of the inductor L1 is preferably smaller than the inductance value of the inductor L2
  • the inductance value of the inductor L2 is preferably smaller than the inductance value of the inductor L5.
  • the voltage applied to the switch SW1 is proportional to the first inductance value
  • the voltage applied to the switch SW2 is proportional to the second inductance value.
  • the inductor L1 is a parallel arm resonator p1
  • the inductor that is the first impedance element and the switch SW1 are connected in parallel
  • the inductor L2 is connected between the parallel arm resonator p2 and a circuit in which the inductor and the switch SW2 as the second impedance element are connected in parallel
  • the inductor L5 is connected to the parallel arm resonator p5.
  • the inductance value of the inductor L1 is larger than the inductance value of the inductor L2, and the inductance value of the inductor L2 is the inductance value of the inductor L5. Greater than value It is preferable.
  • the voltage applied to the switch SW1 is inversely proportional to the first inductance value
  • the voltage applied to the switch SW2 is inversely proportional to the second inductance value.
  • the voltage applied to the switch SW1 is lowered by making the first inductance value larger than the second inductance value, and the voltage applied to the switch SW2 is lowered by making the second inductance value larger than the fifth inductance value. Since the power consumption of the switches SW1 and SW2 can be reduced, the power durability characteristics can be improved.
  • the input / output terminal 11m is connected to the transmission terminal, and the input / output terminal 11n is connected to the common terminal.
  • the input / output terminal 11n is connected to the transmission terminal and the input / output terminal 11m. May be connected to a common terminal.
  • the duplexer 50 is configured in which the terminal at one end of the filter 30 and the terminal at one end of the filter 40 are configured as a common terminal, but the terminal at each end of two or more filters is a common terminal.
  • a structured multiplexer may be configured.
  • a terminal at one end of each filter constituting the multiplexer may be directly connected, or may be connected via a phase shifter, a switch, or a circulator.
  • the pass bands of each filter may overlap.
  • the filter (elastic wave filter device) described in the above embodiments and modifications can be applied to a multiplexer, a high frequency front end circuit, and the like.
  • multiplexers duplexers, triplexers, quadplexers, etc.
  • the filter (elastic wave filter device) of the present invention both the filter unit described in the above embodiment and the modification and the multiplexer to which the filter is applied are the filter (elastic wave filter device) of the present invention.
  • FIG. 18 is a configuration diagram of the high-frequency front-end circuit 1 and its peripheral circuits according to the fourth embodiment.
  • a high-frequency front-end circuit 1 an antenna element 2, and an RF signal processing circuit (RFIC) 3 are shown.
  • the high frequency front end circuit 1 and the RFIC 3 constitute a communication device 4.
  • the antenna element 2, the high-frequency front end circuit 1, and the RFIC 3 are disposed, for example, in a front end portion of a mobile phone that supports multimode / multiband.
  • the antenna element 2 is a multiband antenna that transmits and receives a high-frequency signal and conforms to a communication standard such as LTE. Note that the antenna element 2 may not correspond to, for example, all the bands of the communication device 4 and may correspond to only a band of a low frequency band group or a high frequency band group. The antenna element 2 is not built in the communication device 4 and may be provided separately from the communication device 4.
  • the high frequency front end circuit 1 is a circuit that transmits a high frequency signal between the antenna element 2 and the RFIC 3. Specifically, the high-frequency front end circuit 1 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) output from the RFIC 3 to the antenna element 2 via the transmission-side signal path. The high-frequency front end circuit 1 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) received by the antenna element 2 to the RFIC 3 via the reception-side signal path.
  • a high-frequency signal here, a high-frequency transmission signal
  • the high-frequency front end circuit 1 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) received by the antenna element 2 to the RFIC 3 via the reception-side signal path.
  • the high-frequency front-end circuit 1 includes a duplexer 120, a transmission amplifier circuit 140, and a reception amplifier circuit 160.
  • the duplexer 120 is a multiplexer that includes a transmission-side filter 120Tx and a reception-side filter 120Rx, and includes the above-described elastic wave filter device in at least one of them.
  • the transmission-side filter 120Tx and the reception-side filter 120Rx have the antenna-side input / output terminals bundled together and connected to the antenna element 2, and the other terminals connected to the transmission amplifier circuit 140 or the reception amplifier circuit 160.
  • the transmission amplifier circuit 140 is a power amplifier that amplifies the power of the high-frequency transmission signal output from the RFIC 3.
  • the reception amplification circuit 160 is a low noise amplifier that amplifies the power of the high frequency reception signal received by the antenna element 2.
  • RFIC 3 is an RF signal processing circuit that processes high-frequency signals transmitted and received by the antenna element 2. Specifically, the RFIC 3 processes a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) input from the antenna element 2 via the reception-side signal path of the high-frequency front-end circuit 1 by down-conversion or the like, and performs the signal processing. The received signal generated in this way is output to a baseband signal processing circuit (not shown). Further, the RFIC 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit by up-conversion or the like, and transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) generated by the signal processing to the high-frequency front-end circuit 1. Output to the side signal path.
  • a high-frequency signal here, a high-frequency reception signal
  • the RFIC 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit by up-conversion or the like, and transmits a high-frequency signal (here, a high-
  • FIG. 19 is a configuration diagram of a high-frequency front end circuit 1A according to a modification of the fourth embodiment.
  • the high-frequency front end circuit 1A includes an antenna terminal ANT, transmission terminals Tx1 and Tx2, and reception terminals Rx1 and Rx2, and a switch group 110 including a plurality of switches in order from the antenna terminal ANT side.
  • the filter group 120A includes a plurality of filters, transmission-side switches 130A and 130B, reception-side switches 150A, 150B, and 150C, transmission amplification circuits 140A and 140B, and reception amplification circuits 160A and 160B.
  • the switch group 110 connects the antenna terminal ANT and a signal path corresponding to a predetermined band according to a control signal from a control unit (not shown), and includes, for example, a plurality of SPST type switches.
  • the number of signal paths connected to the antenna terminal ANT is not limited to one, and a plurality of signal paths may be used. That is, the high-frequency front end circuit 1A may support carrier aggregation.
  • the filter group 120A includes, for example, a plurality of filters (including a duplexer) having the following band in the pass band.
  • the band includes (i) Band 12 transmission band, (ii) Band 13 transmission band, (iii) Band 14 transmission band, (iv) Band 27 (or Band 26) transmission band, (v) Band 29 and Band 14 (or Band 12, Band 67 and Band 13) reception band, (vi-Tx) Band 68 and Band 28a (or Band 68 and Band 28b) transmission band, (vi-Rx) Band 68 and Band 28a (or Band 68 and Band 28b) reception band, vii-Tx) Band20 transmission band, (vii-Rx) Band20 reception band, (viii) Band27 (or Band26) reception band, (ix-Tx) Band8 transmission band, and (ix-Rx) Band8 Reception bandwidth.
  • the transmission-side switch 130A is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of transmission signal paths on the low band side and a common terminal connected to the transmission amplifier circuit 140A.
  • the transmission-side switch 130B is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of transmission-side signal paths on the high band side and a common terminal connected to the transmission amplifier circuit 140B.
  • These transmission-side switches 130A and 130B are switch circuits that are provided in the previous stage of the filter group 120A (here, the previous stage in the transmission-side signal path) and the connection state is switched according to a control signal from a control unit (not shown). .
  • the high-frequency signal (here, the high-frequency transmission signal) amplified by the transmission amplifier circuits 140A and 140B is output from the antenna terminal ANT to the antenna element 2 (see FIG. 18) via the predetermined filter of the filter group 120A. .
  • the reception side switch 150A is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of reception side signal paths on the low band side and a common terminal connected to the reception amplification circuit 160A.
  • the reception side switch 150B has a common terminal connected to a reception side signal path of a predetermined band (here, Band20), and two selection terminals connected to a common terminal of the reception side switch 150A and a common terminal of the reception side switch 150B. And a switch circuit.
  • the reception-side switch 150C is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of reception-side signal paths on the high band side and a common terminal connected to the reception amplification circuit 160B.
  • reception-side switches 150A to 150C are provided in the subsequent stage of the filter group 120A (here, the subsequent stage in the reception-side signal path), and the connection state is switched according to a control signal from a control unit (not shown).
  • the high-frequency signal here, the high-frequency reception signal
  • the antenna terminal ANT is amplified by the reception amplifier circuits 160A and 160B via the predetermined filter of the filter group 120A, and the RFIC3 is received from the reception terminals Rx1 and Rx2. (See FIG. 18).
  • the RFIC corresponding to the low band and the RFIC corresponding to the high band may be provided separately.
  • the transmission amplifier circuit 140A is a power amplifier that amplifies a low-band high-frequency transmission signal
  • the transmission amplifier circuit 140B is a power amplifier that amplifies a high-band high-frequency transmission signal.
  • the reception amplification circuit 160A is a low noise amplifier that amplifies the power of the low-band high-frequency reception signal
  • the reception amplification circuit 160B is a low-noise amplifier that amplifies the power of the high-band high-frequency reception signal.
  • the high-frequency front-end circuit 1A configured as described above includes (iv) a filter 20A according to Application Example 1 of Embodiment 2 as a filter having a transmission band of Band 27 (or Band 26) in the pass band. That is, the filter switches the pass band between the Band 27 transmission band and the Band 26 transmission band in accordance with the control signal.
  • the high-frequency front-end circuit 1A includes a filter 20B according to Application Example 2 of Embodiment 2 as a reception filter having a reception band of (vi-Rx) Band 68 and Band 28a (or Band 68 and Band 28b) in the pass band, (Vi-Tx)
  • a filter 20C according to the application example 3 of the second embodiment is provided as a transmission filter having transmission bands of Band68 and Band28a (or Band68 and Band28b) in the passband. That is, the duplexer constituted by the transmission filter and the reception filter switches the pass band between the transmission band of Band68 and Band28a and the transmission band of Band68 and Band28b according to the control signal, and the reception band of Band68 and Band28a and Band68. And the reception band of Band 28b.
  • the high-frequency front-end circuit 1A includes (viii) a filter 20B according to Application Example 2 of Embodiment 2 as a filter having a reception band of Band 27 (or Band 26) in the pass band. That is, the filter switches the pass band between the Band 27 transmission band and the Band 26 transmission band in accordance with the control signal.
  • a filter is provided for each band by including the filters 20A to 20C (elastic wave filter devices) according to the application examples 1 to 3 of the second embodiment. Since the number of filters can be reduced compared to the case, the size can be reduced.
  • the transmission-side switches 130A and 130B and the reception-side switches 150A to 150C (stages) provided in the front stage or the rear stage of the filter group 120A (a plurality of acoustic wave filter devices) Switch circuit).
  • the transmission amplifier circuits 140A and 140B or the reception amplifier circuits 160A and 160B amplifier circuits corresponding to a plurality of acoustic wave filter devices can be shared. Accordingly, the high-frequency front end circuit 1A can be reduced in size and cost.
  • the transmission side switches 130A and 130B and the reception side switches 150A to 150C may be provided. Further, the number of the transmission side switches 130A and 130B and the number of the reception side switches 150A to 150C are not limited to the above-described numbers. For example, one transmission side switch and one reception side switch are provided. It doesn't matter. Further, the number of selection terminals and the like of the transmission side switch and the reception side switch is not limited to this embodiment, and may be two each.
  • the configuration of the filter according to the first embodiment and its modification may be applied to at least one of the plurality of filters included in the filter group.
  • the communication device 4 including the above-described high-frequency front-end circuit and RFIC 3 (RF signal processing circuit) is also included in the present invention. According to such a communication device 4, it is possible to achieve low loss and high selectivity.
  • an inductor provided in a path connecting the parallel arm resonator, the ground, and the switch includes a connection node between the parallel arm resonator and the capacitor and a wiring that connects the switch, or the parallel arm resonator.
  • the wiring is not limited to the wiring connecting the switch and the connection node of the capacitor, and may be the wiring connecting the switch and the ground.
  • the length of the first wiring and the length of the second wiring may be different, and the line width of the first wiring and the line width of the second wiring may be different.
  • the long wiring is thicker than the short wiring. This is because the Q of the inductor deteriorates when the length of the wiring is long, but the deterioration of the Q of the inductor can be suppressed by increasing the line width of the wiring.
  • the inductance values of the inductors in the three parallel arm resonance circuits included in the filter 30 are different from each other, but in the at least two parallel arm resonance circuits of the three parallel arm resonance circuits. It is only necessary that the inductance values of the inductors are different from each other.
  • the filter 30 includes two series arm resonance circuits and three parallel arm resonance circuits.
  • the present invention is not limited thereto, and three or more series arm resonance circuits and four or more are provided.
  • the parallel arm resonance circuit may be provided.
  • a plurality of fifth parallel arm resonance circuits are connected to different nodes between the node x1 and the node x2, and the first inductance value and the second inductance value are the fifth inductance value in each fifth parallel arm resonance circuit. Greater than inductance value.
  • the fifth inductance value in each fifth parallel arm resonance circuit may be a different value or the same value as long as it is smaller than the first inductance value and the second inductance value. Further, it is only necessary that the inductance values of the inductors in at least two parallel arm resonance circuits among the four or more parallel arm resonance circuits are different from each other.
  • all of the above-described resonators or some of the resonators are not limited to elastic wave resonators using surface acoustic waves, and are configured by, for example, elastic wave resonators using bulk waves or boundary acoustic waves. It doesn't matter. That is, all or some of the above-described resonators may not be configured by the IDT electrode. Even an elastic wave filter device having such a resonator can widen the attenuation band or increase the attenuation when switching the pass band.
  • the multiplexer is composed of a transmission filter and a reception filter, but may be composed of only a transmission filter or only a reception filter.
  • an inductor or a capacitor may be connected between each component.
  • the inductor may include a wiring inductor formed by wiring that connects the components.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as small filters, multiplexers, front-end circuits and communication devices applicable to multiband systems.
  • RFIC radio frequency identification circuit
  • 10A, 20A to 20D, 30, 40, 200A to 200D Filter (elastic wave filter device) 11l input / output terminal 11m input / output terminal (first input / output terminal) 11n input / output terminal (second input / output terminal) 12 to 15 Chip 16 Wiring board 17 Component mounting surface 18 Wiring layer 50, 120 Duplexer (multiplexer) 60 Phaser 101 IDT electrodes 101a, 101b Comb electrode 101g Adhesion layer 101h Main electrode layer 102 Piezoelectric substrate 103 Protective layer 110a, 110b Electrode finger 111a, 111b Bus bar electrode 120A Filter group 120Rx Reception side filter 120Tx Transmission side filter 130A, 130B Transmission Side switch 140, 140A, 140B Transmission amplification circuit 150A to 150C Reception side switch 160, 160A, 160B Reception amplification circuit p1 to p5 Parallel arm resonator s1, s2 Series arm

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Abstract

フィルタ(10)は、直列腕共振子(s1)と、第1並列腕共振回路と、第2並列腕共振回路とを備え、第1並列腕共振回路は、ノード(x1)に接続された並列腕共振子(p1)と、並列腕共振子(p1)に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対のキャパシタ(C1)及びスイッチ(SW1)と、ノード(x1)とグランドとをスイッチ(SW1)を介して結ぶ経路に設けられたインダクタ(L1)とを有し、第2並列腕共振回路は、ノード(x2)に接続された並列腕共振子(p2)と、並列腕共振子(p2)に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対のキャパシタ(C2)及びスイッチ(SW2)と、ノード(x2)とグランドとをスイッチ(SW2)を介して結ぶ経路に設けられたインダクタ(L2)とを有し、インダクタ(L1)のインダクタンス値と、インダクタ(L2)のインダクタンス値とは異なる。

Description

弾性波フィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置
 本発明は、共振子を有する弾性波フィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路及び通信装置に関する。
 従来、移動体通信機のフロントエンド部に配置される帯域通過型フィルタなどに、弾性波を使用した弾性波フィルタ装置が広く用いられている。また、マルチモード/マルチバンドなどの複合化に対応すべく、複数の弾性波フィルタ装置を備えた高周波フロントエンド回路や通信装置が実用化されている。
 例えば、マルチバンド化に対応する弾性波フィルタ装置としては、バルク弾性波(BAW:Bulk Acoustic Wave)共振子で構成されたラダー型フィルタの並列腕共振回路(並列腕共振子)に対して、互いに並列に接続された一対のキャパシタ及びスイッチを直列接続する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような弾性波フィルタ装置は、スイッチの導通及び非導通に応じて通過帯域の周波数と通過帯域低域側の減衰帯域の周波数を可変できる周波数可変型の弾性波フィルタ装置を構成する。
米国特許出願公開第2009/0251235号明細書
 近年のマルチバンド化等への対応に伴い、スイッチの導通及び非導通に応じて通過帯域の周波数を可変する際に、減衰帯域の帯域幅についても可変することが求められている。
 しかしながら、上記従来の構成では、弾性波フィルタ装置の各並列腕における並列腕共振子とスイッチとを結ぶ経路のインダクタンス値がそれぞれ同じ場合、スイッチの切り替えによって、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数側に可変させた場合、減衰帯域の帯域幅が狭いと言う問題がある。
 そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数に切り替えた場合、減衰帯域幅を広くすることができる弾性波フィルタ装置等を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る弾性波フィルタ装置は、第1入出力端子と第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第1直列腕共振回路と、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードのうち、前記第1直列腕共振回路よりも前記1入出力端子側の第1ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振回路と、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードのうち、前記第1直列腕共振回路よりも前記第2入出力端子側の第2ノードとグランドとの間に接続された第2並列腕共振回路と、を備え、前記第1並列腕共振回路は、前記第1ノードに接続された第1並列腕共振子と、前記第1ノードとグランドとの間で前記第1並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第1インピーダンス素子及び第1スイッチと、前記第1ノードとグランドとを前記第1スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第1インダクタと、を有し、前記第2並列腕共振回路は、前記第2ノードに接続された第2並列腕共振子と、前記第2ノードとグランドとの間で前記第2並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第2インピーダンス素子及び第2スイッチと、前記第2ノードとグランドとを前記第2スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第2インダクタと、を有し、前記第1インダクタのインダクタンス値と、前記第2インダクタのインダクタンス値とは異なる。
 これによれば、弾性波フィルタ装置は、第1直列腕共振回路並びに第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路によって形成され、第1スイッチ及び第2スイッチの導通及び非導通に応じて、通過帯域が互いに異なる複数の通過特性を有する。例えば、第1スイッチ及び第2スイッチが導通の場合、第1スイッチ及び第2スイッチによって、第1インピーダンス素子及び第2インピーダンス素子が短絡され、第1インピーダンス素子及び第2インピーダンス素子の影響を受けない第1通過特性が規定される。一方、第1スイッチ及び第2スイッチが非導通の場合、第1インピーダンス素子及び第2インピーダンス素子の影響を受けた第1通過特性と異なる第2通過特性が規定される。また、第1通過特性及び第2通過特性における通過帯域は、第1並列腕共振回路の反共振周波数及び第2並列腕共振回路の反共振周波数により形成される。具体的には、当該通過帯域は、第1並列腕共振回路を構成する第1並列腕共振子及び第2並列腕共振回路を構成する第2並列腕共振子のそれぞれの反共振周波数により形成される。一方、第1通過特性及び第2通過特性における通過帯域の低域側の減衰帯域は、第1並列腕共振回路の共振周波数及び第2並列腕共振回路の共振周波数により形成される。具体的には、当該減衰帯域は、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子のそれぞれの共振周波数により形成される。
 例えば、第1並列腕共振回路の共振周波数(第1共振周波数と呼ぶ)と第2並列腕共振回路の共振周波数(第2共振周波数と呼ぶ)とが近づくほど当該減衰帯域の減衰量は大きくなり、第1共振周波数と第2共振周波数とが遠ざかるほど当該減衰帯域の帯域幅は広くなる。第1共振周波数と第2共振周波数とを近づけたり遠ざけたりするために、例えば、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子のそれぞれの共振周波数が近い周波数又は離れた周波数になるようにそれぞれの共振子を設計することが考えられる。しかしながら、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子は、それぞれの反共振周波数が所望の通過帯域を形成するように設計されるため、それぞれの共振周波数を所望の周波数に合わせこむことが難しい。
 ここで、第1インピーダンス素子と第2インピーダンス素子とがそれぞれキャパシタの場合に第1スイッチ及び第2スイッチが非導通から導通に切り替えられた場合、又は、第1インピーダンス素子と第2インピーダンス素子とがそれぞれインダクタの場合に第1スイッチ及び第2スイッチが導通から非導通に切り替えられた場合、第1共振周波数は第1インダクタのインダクタンス値(第1インダクタンス値と呼ぶ)に応じて低域側にシフトし、第2共振周波数は第2インダクタのインダクタンス値(第2インダクタンス値と呼ぶ)に応じて低域側にシフトすることになる。つまり、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせることで、第1スイッチ及び第2スイッチが導通又は非導通の時の第1共振周波数と第2共振周波数とのそれぞれを所望の周波数に設定できる。すなわち、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値との異ならせ方に応じて第1共振周波数と第2共振周波数とを近づけたり遠ざけたりすることができ、かつ、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子のそれぞれの反共振周波数により所望の通過帯域を形成できる。したがって、本態様によれば、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数に切り替えた場合、減衰帯域幅を広くすることができる。
 また、前記弾性波フィルタ装置は、さらに、前記第1ノードとグランドとの間で、前記第1並列腕共振回路に並列接続された第3並列腕共振回路と、前記第2ノードとグランドとの間で、前記第2並列腕共振回路に並列接続された第4並列腕共振回路と、を備え、前記第3並列腕共振回路は、前記第1ノードに接続された第3並列腕共振子を有し、前記第4並列腕共振回路は、前記第2ノードに接続された第4並列腕共振子を有し、前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数と異なり、前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数と異なっていてもよい。
 これによれば、並列接続された第1並列腕共振回路及び第3並列腕共振回路による並列回路、並びに、並列接続された第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路による並列回路のそれぞれにおいて、インピーダンスが極小となる周波数の少なくとも1つ及び極大となる周波数の少なくとも1つは、スイッチ素子の導通及び非導通に応じて低周波側又は高周波側に共にシフトする。よって、第1通過特性と第2通過特性とでは、これらの回路のインピーダンスが極小となる周波数と極大となる周波数とで規定される減衰スロープが、急峻度を維持しつつ低周波側又は高周波側にシフトすることになる。したがって、本態様によれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
 また、前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数よりも高く、前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数よりも高くてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制できるチューナブルフィルタを提供できる。
 また、前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数よりも低く、前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数よりも低くてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制できるチューナブルフィルタを提供できる。
 また、前記第3並列腕共振回路は、さらに、前記第1ノードとグランドとの間で前記第3並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第3インピーダンス素子及び第3スイッチと、前記第1ノードとグランドとを前記第3スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第3インダクタと、を有し、前記第4並列腕共振回路は、さらに、前記第2ノードとグランドとの間で前記第4並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第4インピーダンス素子及び第4スイッチと、前記第2ノードとグランドとを前記第4スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第4インダクタと、を有していてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域高域端及び通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制できるチューナブルフィルタを提供できる。このため、このようなチューナブルフィルタは、例えば、通過帯域の帯域幅を維持しつつ、中心周波数をシフトすることができる。
 また、前記第3インダクタのインダクタンス値と、前記第4インダクタのインダクタンス値とは異なっていてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の両方の減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。
 また、前記弾性波フィルタ装置は、さらに、前記第1ノードとグランドとの間で、前記第1並列腕共振子に並列接続された第3並列腕共振子と、前記第2ノードとグランドとの間で、前記第2並列腕共振子に並列接続された第4並列腕共振子と、を備え、前記互いに並列接続された一対の第1インピーダンス素子及び第1スイッチは、前記第1並列腕共振子と前記第3並列腕共振子とが並列接続された回路に対し直列接続され、前記互いに並列接続された一対の第2インピーダンス素子及び第2スイッチは、前記第2並列腕共振子と前記第4並列腕共振子とが並列接続された回路に対し直列接続され、前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数と異なり、前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数と異なっていてもよい。
 これによれば、スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域両側の極(減衰極)の周波数を共に切り替えることができるチューナブルフィルタを提供できる。
 また、前記第1インダクタは、前記第1並列腕共振子とグランドとを前記第1スイッチを介して結ぶ経路における第1配線であり、前記第2インダクタは、前記第2並列腕共振子とグランドとを前記第2スイッチを介して結ぶ経路における第2配線であってもよい。
 例えば、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子と第1スイッチ及び第2スイッチとがそれぞれ異なる部品として基板に実装される場合、当該基板には第1並列腕共振子と第1スイッチとを接続する第1配線及び第2並列腕共振子と第2スイッチとを接続する第2配線が設けられる。つまり、部品間を結ぶ第1配線及び第2配線を第1インダクタ及び第2インダクタとしても用いることができるため、容易に第1インダクタ及び第2インダクタを実現できる。
 また、前記第1配線の長さと前記第2配線の長さとが異なっていてもよい。
 これによれば、第1配線の長さと第2配線の長さとを異なる長さにすることで、容易に第1インダクタンス値と、第2インダクタンス値とを異ならせることができる。
 また、前記第1配線の幅と前記第2配線の幅とが異なっていてもよい。
 これによれば、第1配線のライン幅と第2配線のライン幅とを異なる幅にすることで、容易に第1インダクタンス値と、第2インダクタンス値とを異ならせることができる。
 また、前記第1入出力端子は、前記第2入出力端子に入力される高周波電力より高い電力が入力される端子であり、前記第1インピーダンス素子および前記第2インピーダンス素子は、キャパシタであり、前記第1インダクタのインダクタンス値は、前記第2インダクタのインダクタンス値よりも小さくてもよい。
 弾性波フィルタ装置を構成する素子のうち第2入出力端子に入力される高周波電力よりも高い電力が入力される第1入出力端子に近い素子ほど、第1入出力端子に入力される高周波信号による消費電力が大きくなりやすい。つまり、第1入出力端子に近い第1ノードに接続された第1並列腕共振回路における第1スイッチの消費電力は大きくなりやすく、第1スイッチとして耐電力の大きなスイッチが必要になってしまう。これに対して、第1インピーダンス素子および第2インピーダンス素子がキャパシタの場合、第1スイッチにかかる電圧は、第1インダクタンス値に比例する。したがって、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも小さくすることで第1スイッチにかかる電圧が低くなり、第1スイッチの消費電力を小さくすることができるため、耐電力特性を向上できる。
 また、前記第1入出力端子は、前記第2入出力端子に入力される高周波電力より高い電力が入力される端子であり、前記第1インピーダンス素子および前記第2インピーダンス素子は、インダクタであり、前記第1インダクタは、前記第1並列腕共振子と、前記第1インピーダンス素子及び前記第1スイッチが並列接続された回路と、の間に接続され、前記第2インダクタは、前記第2並列腕共振子と、前記第2インピーダンス素子及び前記第2スイッチが並列接続された回路と、の間に接続され、前記第1インダクタのインダクタンス値は、前記第2インダクタのインダクタンス値よりも大きくてもよい。
 第1インピーダンス素子および第2インピーダンス素子がインダクタであり、第1インダクタが第1並列腕共振子と、第1インピーダンス素子及び第1スイッチが並列接続された回路との間に接続される場合、第1スイッチにかかる電圧は、第1インダクタンス値に反比例する。したがって、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも大きくすることで第1スイッチにかかる電圧が低くなり、第1スイッチの消費電力を小さくすることができるため、耐電力特性を向上できる。
 また、前記第1入出力端子は、前記第2入出力端子に入力される高周波電力より高い電力が入力される端子であり、前記第1インピーダンス素子および前記第2インピーダンス素子は、インダクタであり、前記第1インダクタと前記第1スイッチとが直列接続された回路は、前記第1インピーダンス素子に並列接続され、前記第2インダクタと前記第2スイッチとが直列接続された回路は、前記第2インピーダンス素子に並列接続され、前記第1前記第1インダクタのインダクタンス値は、前記第2インダクタのインダクタンス値よりも小さくてもよい。
 第1インピーダンス素子および第2インピーダンス素子がインダクタであり、第1インダクタと第1スイッチとが直列接続された回路が第1インピーダンス素子に並列接続される場合、第1スイッチにかかる電圧は、第1インダクタンス値に比例する。したがって、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも小さくすることで第1スイッチにかかる電圧が低くなり、第1スイッチの消費電力を小さくすることができるため、耐電力特性を向上できる。
 また、前記弾性波フィルタ装置は、さらに、前記第1直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路と、前記第1直列腕共振回路と前記第2直列腕共振回路とを結ぶ経路上に設けられたノードと、グランドとに接続された第5並列腕共振回路と、を有し、前記第2ノードは、前記第2直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に位置し、前記第5並列腕共振回路は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間のノードに接続された第5並列腕共振子と、当該ノードとグランドとの間で前記第5並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第5インピーダンス素子及び第5スイッチと、当該ノードとグランドとを前記第5スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第5インダクタと、を有し、前記第5インピーダンス素子はキャパシタであり、前記第1インダクタのインダクタンス値及び前記第2インダクタのインダクタンス値は、前記第5インダクタのインダクタンス値より小さくてもよい。
 第1インピーダンス素子、第2インピーダンス素子および第5インピーダンス素子がキャパシタの場合、第1スイッチにかかる電圧は第1インダクタンス値に比例し、第2スイッチにかかる電圧は第2インダクタンス値に比例する。したがって、第1インダクタンス値及び第2インダクタンス値を第5インダクタのインダクタンス値(第5インダクタンス値と呼ぶ)よりも小さくすることで、第1スイッチ及び第2スイッチの消費電力を小さくすることができるため、第1入出力端子及び第2入出力端子での耐電力性能の向上又は相互変調歪特性の低減が可能となる。
 また、前記弾性波フィルタ装置は、さらに、前記第1直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路と、前記第1直列腕共振回路と前記第2直列腕共振回路とを結ぶ経路上に設けられたノードと、グランドとに接続された第5並列腕共振回路と、を有し、前記第2ノードは、前記第2直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に位置し、前記第5並列腕共振回路は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間のノードに接続された第5並列腕共振子と、当該ノードとグランドとの間で前記第5並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第5インピーダンス素子及び第5スイッチと、当該ノードと、前記第5インピーダンス素子及び前記第5スイッチが並列接続された回路と、の間に接続された第5インダクタと、を有し、前記第5インピーダンス素子は、インダクタであり、前記第1インダクタのインダクタンス値及び前記第2インダクタのインダクタンス値は、前記第5インダクタのインダクタンス値より大きくてもよい。
 第1インピーダンス素子、第2インピーダンス素子および第5インピーダンス素子がインダクタであり、第1インダクタが第1並列腕共振子と、第1インピーダンス素子及び第1スイッチが並列接続された回路との間に接続され、第2インダクタが第2並列腕共振子と、第2インピーダンス素子及び第2スイッチが並列接続された回路との間に接続される場合、第1スイッチにかかる電圧は第1インダクタンス値に反比例し、第2スイッチにかかる電圧は第2インダクタンス値に反比例する。したがって、第1インダクタンス値及び第2インダクタンス値を第5インダクタンス値よりも大きくすることで、第1スイッチ及び第2スイッチの消費電力を小さくすることができるため、第1入出力端子及び第2入出力端子での耐電力性能の向上又は相互変調歪特性の低減が可能となる。
 また、前記弾性波フィルタ装置は、さらに、前記第1直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路と、前記第1直列腕共振回路と前記第2直列腕共振回路とを結ぶ経路上に設けられたノードと、グランドとに接続された第5並列腕共振回路と、を有し、前記第2ノードは、前記第2直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に位置し、前記第5並列腕共振回路は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間のノードに接続された第5並列腕共振子と、当該ノードとグランドとの間で前記第5並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第5インピーダンス素子及び第5スイッチと、前記第5スイッチに直列接続された第5インダクタと、を有し、前記第5スイッチと前記第5インダクタが直列接続された回路は、前記第5インピーダンス素子に並列接続され、前記第5インピーダンス素子は、インダクタであり、前記第1インダクタのインダクタンス値及び前記第2インダクタのインダクタンス値は、前記第5インダクタのインダクタンス値より小さくてもよい。
 第1インピーダンス素子、第2インピーダンス素子および第5インピーダンス素子がインダクタであり、第1インダクタと第1スイッチとが直列接続された回路が第1インピーダンス素子に並列接続され、第2インダクタと第2スイッチとが直列接続された回路が第2インピーダンス素子に並列接続される場合、第1スイッチにかかる電圧は第1インダクタンス値に比例し、第2スイッチにかかる電圧は第2インダクタンス値に比例する。したがって、第1インダクタンス値及び第2インダクタンス値を第5インダクタンス値よりも小さくすることで、第1スイッチ及び第2スイッチの消費電力を小さくすることができるため、第1入出力端子及び第2入出力端子での耐電力性能の向上又は相互変調歪特性の低減が可能となる。
 本発明の一態様に係るマルチプレクサは、共通端子、送信端子および受信端子を備え、前記共通端子と送信端子とを結ぶ経路上に設けられた送信フィルタと、前記共通端子と受信端子とを結ぶ経路上に設けられた受信フィルタと、を有するマルチプレクサであって、前記送信フィルタは、上記の弾性波フィルタ装置であり、前記第1入出力端子は、前記送信端子に接続され、前記第2入出力端子は、前記共通端子に接続される。
 マルチプレクサにおいて高周波送信信号が入力される送信端子に近い素子ほど消費電力が大きくなるため、上述したように第1スイッチの消費電力を最も小さくすることで、耐電力特性を向上させることができる。また、本態様では、アンテナ共用端子である第2入出力端子は、高周波送信信号が出力される端子であると共に、高周波受信信号が入力される端子でもあるため、アンテナ共用端子に近い第2ノードに接続された第2並列腕共振回路における第2スイッチの消費電力が大きい場合、相互変調歪が悪化する問題がある。これに対して、上述したように第2スイッチの消費電力を第5スイッチの消費電力よりも小さくすることで、第2スイッチで発生する相互変調歪を低減できる。すなわち、送信端子の耐電力性能を最優先したマルチプレクサを提供できると共に、アンテナ共用端子での相互変調歪特性も低減できる。
 本発明の一態様に係るマルチプレクサは、共通端子、送信端子および受信端子を備え、前記共通端子と送信端子とを結ぶ経路上に設けられた送信フィルタと、前記共通端子と受信端子とを結ぶ経路上に設けられた受信フィルタと、を有するマルチプレクサであって、前記送信フィルタは、上記の弾性波フィルタ装置であり、前記第1入出力端子は、前記共通端子に接続され、前記第2入出力端子は、前記送信端子に接続される。
 マルチプレクサにおいて高周波送信信号が入力される送信端子に近い素子ほど消費電力が大きくなるため、上述したように第2スイッチの消費電力を最も小さくすることで、耐電力特性を向上させることができる。また、本態様では、アンテナ共用端子である第1入出力端子は、高周波送信信号が出力される端子であると共に、高周波受信信号が入力される端子でもあるため、アンテナ共用端子に近い第1ノードに接続された第1並列腕共振回路における第1スイッチの消費電力が大きい場合、相互変調歪が悪化する問題がある。これに対して、上述したように第1スイッチの消費電力を第5スイッチの消費電力よりも小さくすることで、第1スイッチで発生する相互変調歪を低減できる。すなわち、送信端子の耐電力性能を最優先したマルチプレクサを提供できると共に、アンテナ共用端子での相互変調歪特性も低減できる。
 また、本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上記の弾性波フィルタ装置、または、上記のマルチプレクサと、増幅回路と、を備える。
 これによれば、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数に切り替えた場合、減衰帯域幅を広くすることができる高周波フロントエンド回路を提供できる。
 また、本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する上記の高周波フロントエンド回路と、を備える。
 これによれば、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数に切り替えた場合、減衰帯域幅を広くすることができる通信装置を提供できる。
 本発明に係る弾性波フィルタ装置等によれば、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数に切り替えた場合、減衰帯域幅を広くすることができる。
図1は、実施の形態1に係るフィルタの回路構成図である。 図2Aは、実施の形態1に係るフィルタを構成するチップが搭載された配線基板の部品搭載面を示す上面図である。 図2Bは、実施の形態1に係るフィルタを構成するチップが搭載された配線基板の配線層を示す上面図である。 図3は、実施の形態1における共振子の構造を模式的に表す図である。 図4は、実施の形態1に係るフィルタの特性を表すグラフである。 図5は、第1インダクタのインダクタンス値を振った場合の減衰帯域の帯域幅の変化の一例を表すグラフである。 図6は、実施の形態1のフィルタの、第1インダクタのインダクタンス値を変えた時のフィルタ特性を表すグラフである。 図7は、実施の形態1の変形例に係るフィルタの回路構成図である。 図8は、実施の形態2の適用例1におけるフィルタの回路構成図である。 図9Aは、実施の形態2の適用例1における直列腕共振子、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタの回路構成図である。 図9Bは、実施の形態2の適用例1における直列腕共振子、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタの特性を表すグラフである。 図10は、実施の形態2の適用例2におけるフィルタの回路構成図である。 図11Aは、実施の形態2の適用例2における直列腕共振子、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタの回路構成図である。 図11Bは、実施の形態2の適用例2における直列腕共振子、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタの特性を表すグラフである。 図12は、実施の形態2の適用例3におけるフィルタの回路構成図である。 図13Aは、実施の形態2の適用例3における直列腕共振子、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタの回路構成図である。 図13Bは、実施の形態2の適用例3における直列腕共振子、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタの特性を表すグラフである。 図14は、実施の形態2の適用例4におけるフィルタの回路構成図である。 図15Aは、実施の形態2の適用例4における直列腕共振子及び第2並列腕共振回路により構成されるフィルタの回路構成図である。 図15Bは、実施の形態2の適用例4における直列腕共振子及び第2並列腕共振回路により構成されるフィルタの特性を表すグラフである。 図16は、実施の形態3に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図17は、実施の形態3のフィルタの、スイッチが導通時と非導通時とのフィルタ特性を表すグラフである。 図18は、実施の形態4に係る高周波フロントエンド回路及びその周辺回路の構成図である。 図19は、実施の形態4の変形例に係る高周波フロントエンド回路の構成図である。
 以下、本発明の実施の形態について、実施例及び図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
 また、以下において、「通過帯域低域端」は、「通過帯域内の最も低い周波数」を意味する。また、「通過帯域高域端」は、「通過帯域内の最も高い周波数」を意味する。また、以下において、「通過帯域低域側」は、「通過帯域外かつ通過帯域より低周波数側」を意味する。また「通過帯域高域側」は、「通過帯域外かつ通過帯域より高周波数側」を意味する。また、以下では、「低周波数側」を「低域側」と称し、「高周波数側」を「高域側」と称する場合がある。
 また、以下において、スイッチ素子は、導通(オン)の場合にはインピーダンスが無限大となり、非導通(オフ)の場合にはインピーダンスがゼロとなる理想素子として説明する。実際は、スイッチ素子には、非導通の場合の容量成分、導通の場合のインダクタ成分、及び、抵抗成分などの寄生成分があるため、理想素子としてのスイッチ素子を用いた特性とは、若干異なる。
 (実施の形態1)
 [1.フィルタの回路構成]
 図1は、実施の形態1に係るフィルタ10の回路構成図である。
 フィルタ10は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される、高周波フィルタ回路である。フィルタ10は、例えばLTE(Long Term Evolution)等の通信規格に準拠したマルチバンド対応の携帯電話に内蔵され、所定の帯域(Band)の高周波信号を通過し、通信に妨害になる高周波信号をフィルタリングするバンドパスフィルタである。このフィルタ10は、弾性波共振子を用いた弾性波フィルタ装置である。
 また、フィルタ10は、通過帯域を可変できる周波数可変型のフィルタ(チューナブルフィルタ)である。以下で説明するように、フィルタ10は、スイッチ素子を有し、当該スイッチ素子の導通及び非導通に応じて通過帯域の周波数が切り替えられる。ここで、スイッチ素子は、RF信号処理回路(RFIC:Radio Frequency Integrated Circuit)等の制御部からの制御信号にしたがって導通及び非導通となる。
 同図に示すように、フィルタ10は、直列腕共振子s1と、並列腕共振子p1、キャパシタC1、インダクタL1及びスイッチSW1と、並列腕共振子p2、キャパシタC2、インダクタL2及びスイッチSW2と、を備える。
 直列腕共振子s1は、入出力端子11m(第1入出力端子)と入出力端子11n(第2入出力端子)とを結ぶ経路上に設けられている第1直列腕共振回路である。つまり、直列腕共振子s1は、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上に設けられた共振子である。例えば、入出力端子11mは、入出力端子11nに入力される高周波電力より高い電力が入力される端子である。具体的には、入出力端子11mは高周波信号が入力される入力端子であり、入出力端子11nは高周波信号が出力される出力端子である。なお、直列腕共振回路は、直列腕共振子を有し、直列腕共振子は、1以上の弾性波共振子を有する。なお、直列腕共振回路は、共振子のBVD(Butterworth Van Dyke)モデルに代表されるように、インダクタおよびキャパシタで構成される、共振周波数および反共振周波数を有する共振回路であってもよい。本実施の形態では、当該直列腕共振回路は、1つの弾性波共振子によって構成されているが、直列または並列に分割された弾性波共振子、複数の弾性波共振子からなる縦結合共振器であってもよい。直列または並列に分割された弾性波共振子を用いた場合、フィルタの耐電力性能を向上できる。縦結合共振器を用いたフィルタの場合、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。
 並列腕共振子p1は、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上のノードのうち、直列腕共振子s1よりも入出力端子11m側の第1ノード(図1ではノードx1)とグランド(基準端子)との間に接続されている第1並列腕共振子である。つまり、並列腕共振子p1は、上記直列腕上のノードx1とグランドとを結ぶ並列腕共振回路に設けられた共振子である。なお、本実施の形態では、ノードx1は、直列腕共振子s1における入出力端子11m側のノードである。
 並列腕共振子p2は、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上のノードのうち、直列腕共振子s1よりも入出力端子11n側の第2ノード(図1ではノードx2)とグランドとの間に接続されている第2並列腕共振子である。つまり、並列腕共振子p2は、上記直列腕上のノードx2とグランドとを結ぶ並列腕共振回路に設けられた共振子である。なお、本実施の形態では、ノードx2は、直列腕共振子s1における入出力端子11n側のノードである。
 なお、以下では、便宜上、共振子または共振回路のインピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)を「共振周波数」と称する。また、インピーダンスが極大となる特異点(理想的にはインピーダンスが無限大となる点)を「反共振周波数」と称する。
 直列腕共振子s1、並列腕共振子p1及びp2は、共振周波数及び反共振周波数を有する弾性波共振子であり、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)共振子、バルク弾性波(BAW:Bulk Acoustic Wave)共振子又はFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)により構成される。ここでは、直列腕共振子s1、並列腕共振子p1及びp2を弾性表面波共振子とする。これにより、フィルタ10を、圧電性を有する基板上に形成されたIDT(InterDigital Transducer)電極により構成できるので、急峻度の高い通過特性を有する小型かつ低背のフィルタ回路を実現できる。なお、圧電性を有する基板は、少なくとも表面に圧電性を有する基板である。当該基板は、例えば、表面に圧電薄膜を備え、当該圧電薄膜と音速の異なる膜、および、支持基板などの積層体で構成されていてもよい。また、当該基板は、例えば、高音速支持基板と、高音速支持基板上に形成された圧電薄膜とを含む積層体、高音速支持基板と、高音速支持基板上に形成された低音速膜と、低音速膜上に形成された圧電薄膜とを含む積層体、または、支持基板と、支持基板上に形成された高音速膜と、高音速膜上に形成された低音速膜と、低音速膜上に形成された圧電薄膜とを含む積層体であってもよい。なお、当該基板は、基板全体に圧電性を有していてもよい。
 並列腕共振子p1及びp2は、フィルタ10の通過帯域内に反共振周波数が位置し、通過帯域低域側に共振周波数が位置するように設計されている。直列腕共振子s1は、フィルタ10の通過帯域内に共振周波数が位置し、通過帯域高域側に反共振周波数が位置するように設計されている。これにより、並列腕共振子p1及びp2のそれぞれの反共振周波数と直列腕共振子s1の共振周波数とで通過帯域が構成され、並列腕共振子p1及びp2のそれぞれの共振周波数で通過帯域低域側の減衰極が構成され、直列腕共振子s1の反共振周波数で通過帯域高域側の減衰極が構成される。
 本実施の形態では、キャパシタC1は、並列腕共振子p1に直列接続された第1インピーダンス素子であり、キャパシタC2は、並列腕共振子p2に直列接続された第2インピーダンス素子である。フィルタ10の通過帯域の低域側の減衰極の周波数可変幅はキャパシタC1及びC2の定数に依存し、例えばキャパシタC1及びC2の定数が小さいほど周波数可変幅が広くなる。このため、キャパシタC1及びC2の定数は、フィルタ10に要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。また、キャパシタC1及びC2は、バリギャップ及びDTC(Digital Tunable Capacitor)等の可変キャパシタであってもかまわない。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。
 なお、インピーダンス素子はキャパシタに限らず、例えばインダクタであってもかまわない。インピーダンス素子としてインダクタを用いた場合、キャパシタを用いた場合に比べて、スイッチ素子が導通/非導通の時の通過帯域のシフト方向が異なる。具体的には、スイッチ素子が導通状態から非導通状態に切り替えられることで通過帯域の低域側の減衰極は、キャパシタを用いた場合には高域側にシフトし、インダクタを用いた場合には低域側にシフトすることになる。また、通過帯域の周波数可変幅はインダクタの定数に依存し、例えばインダクタの定数が大きいほど周波数可変幅が広くなる。このため、インダクタの定数は、フィルタ10に要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。また、このとき、インダクタは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた可変インダクタであってもかまわない。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。
 スイッチSW1は、第1スイッチであり、一方の端子が並列腕共振子p1とキャパシタC1との接続ノードに接続され、他方の端子がグランドに接続された、例えばSPST(Single Pole Single Throw)型のスイッチ素子である。スイッチSW2は、第2スイッチであり、一方の端子が並列腕共振子p2とキャパシタC2との接続ノードに接続され、他方の端子がグランドに接続された、例えばSPST型のスイッチ素子である。スイッチSW1及びSW2は、制御部(図示せず)からの制御信号によって導通及び非導通が切り替えられることにより、これらの接続ノードとグランドとを導通又は非導通とする。
 例えば、スイッチSW1及びSW2は、GaAsもしくはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)からなるFET(Field Effect Transistor)スイッチ、又は、ダイオードスイッチが挙げられる。
 キャパシタC1とスイッチSW1とは互いに並列接続されることで対をなしており、一対のキャパシタC1及びスイッチSW1は、ノードx1とグランドとの間で並列腕共振子p1に直列接続されている。また、キャパシタC2とスイッチSW2とは互いに並列接続されることで対をなしており、一対のキャパシタC2及びスイッチSW2は、ノードx2とグランドとの間で並列腕共振子p2に直列接続されている。
 インダクタL1は、ノードx1とグランドとをスイッチSW1を介して結ぶ経路に設けられた第1インダクタである。インダクタL1とスイッチSW1とが直列接続された回路は、キャパシタC1に並列接続されている。インダクタL1は、例えば、並列腕共振子p1とグランドとをスイッチSW1を介して結ぶ経路における配線(第1配線)である。具体的には、第1配線は、並列腕共振子p1とキャパシタC1との接続ノードと、スイッチSW1とを接続する配線である。インダクタL2は、ノードx2とグランドとをスイッチSW2を介して結ぶ経路に設けられた第2インダクタである。インダクタL2とスイッチSW2とが直列接続された回路は、キャパシタC2に並列接続されている。インダクタL2は、例えば、並列腕共振子p2とグランドとをスイッチSW2を介して結ぶ経路における配線(第2配線)である。具体的には、第2配線は、並列腕共振子p2とキャパシタC2との接続ノードと、スイッチSW2とを接続する配線である。
 また、インダクタL1のインダクタンス値(第1インダクタンス値と呼ぶ)と、インダクタL2のインダクタンス値(第2インダクタンス値と呼ぶ)とは異なる。具体的には、第1配線の長さと第2配線の長さとが異なることで、第1インダクタンス値と、第2インダクタンス値とは異なっている。なお、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とが異なるとは、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値との差が例えば10%より大きいことを意味する。
 入力端子である入出力端子11mに近いノードx1に接続された第1並列腕共振回路におけるインダクタL1の第1インダクタンス値は、第2インダクタンス値よりも小さい。具体的には、インダクタL1である第1配線の長さ、幅又は形状を適宜設計することで、第2インダクタンス値より第1インダクタンス値を小さくする。
 並列腕共振子p1とキャパシタC1とスイッチSW1とインダクタL1とは、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上(直列腕上)のノードx1とグランドとの間に接続された第1並列腕共振回路を構成する。すなわち、当該第1並列腕共振回路は、直列腕とグランドとを結ぶ1つの並列腕に設けられている。並列腕共振子p2とキャパシタC2とスイッチSW2とインダクタL2とは、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上(直列腕上)のノードx2とグランドとの間に接続された第2並列腕共振回路を構成する。すなわち、当該第2並列腕共振回路は、直列腕とグランドとを結ぶ他の1つの並列腕に設けられている。
 なお、以下では、共振子単体に限らず共振子とインピーダンス素子とで構成される並列腕共振回路についても、便宜上、共振子とインピーダンス素子との合成インピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)を「共振周波数」と称する。また、当該合成インピーダンスが極大となる特異点(理想的にはインピーダンスが無限大となる点)を「反共振周波数」と称する。
 上述したように、並列腕共振子p1及びp2は、フィルタ10の通過帯域内に反共振周波数が位置し、通過帯域低域側に共振周波数が位置するように設計されているため、フィルタ10の通過帯域内に第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路の反共振周波数が位置し、通過帯域低域側に第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路の共振周波数が位置する。これにより、第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路のそれぞれの反共振周波数と直列腕共振子s1の共振周波数とで通過帯域が構成され、第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路のそれぞれの共振周波数で通過帯域低域側の減衰極が構成される。
 また、第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路では、スイッチSW1及びSW2の導通及び非導通に応じて、インピーダンスが極小となる周波数が、低域側又は高域側にシフトする。つまり、第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路は、フィルタ10の通過帯域の低域側の減衰極の周波数を可変できる。このことについては、フィルタ10の特性と併せて後述する。
 並列腕共振子p1及びp2とスイッチSW1及びSW2とは、それぞれ別チップで形成される。具体的には、図1に示すように、例えば、直列腕共振子s1、並列腕共振子p1及びp2、並びに、キャパシタC1及びC2は同一のチップ12で形成され、スイッチSW1及びSW2は、同一のチップ13で形成される。チップ12及び13は、配線基板16上又は配線基板16の内部に設けられる。インダクタL1(第1配線)及びインダクタL2(第2配線)は、チップ12とチップ13を搭載する配線基板16上又は配線基板16の内部に設けられる。つまり、フィルタ10は、例えばチップ12及び13並びに配線基板16により構成されるためフィルタ10の小型化を図ることができる。
 図2Aは、実施の形態1に係るフィルタ10を構成するチップ12及び13が搭載された配線基板16の部品搭載面17を示す上面図である。図2Bは、実施の形態1に係るフィルタ10を構成するチップ12及び13が搭載された配線基板16のチップ12とチップ13とを接続する配線の配線層18を示す上面図である。
 図2Aに示すように、チップ12及び13が基板に搭載されている。チップ12とチップ13とは別部品であるので、チップ12とチップ13とは配線(例えばパターン配線)により例えば図2Bに示すように接続される。なお、図2Bには、当該基板を上面視したときのチップ12及び13の外形、及び、チップ12及び13がそれぞれ有する端子(バンプ)を破線で表している。チップ12が有する端子Port1は、並列腕共振子p1とキャパシタC1との接続ノードに対応し、端子Port2は、並列腕共振子p2とキャパシタC2との接続ノードに対応する。チップ13が有する端子Port3は、スイッチSW1の一端の端子(グランド側ではない端子)に対応し、端子Port4は、スイッチSW2の一端の端子(グランド側ではない端子)に対応する。ここで配線とは、例えば、チップ12に形成された並列腕共振子p1及びp2からチップ13に形成されたスイッチSW1及びSW2までの経路においてインダクタンス成分を有するもののことを意味し、配線には、例えば、チップ12及び13における配線、バンプ及びビアホール(スルーホール)、並びに、配線基板16における配線及びビアホールが含まれる。したがって、第1配線は、並列腕共振子p1からスイッチSW1までの経路における、チップ12内若しくはチップ12上の配線、チップ12のバンプ、チップ12のバンプに接続された配線基板16のビアホール、配線基板16内若しくは配線基板16上の配線、チップ13のバンプに接続された配線基板16のビアホール、チップ13のバンプ、チップ13内若しくはチップ13上の配線を含む。同様に、第2配線は、並列腕共振子p2からスイッチSW2までの経路における、チップ12内若しくはチップ12上の配線、チップ12のバンプ、チップ12のバンプに接続された配線基板16のビアホール、配線基板16内若しくは配線基板16上の配線、チップ13のバンプに接続された配線基板16のビアホール、チップ13のバンプ、チップ13内若しくはチップ13上の配線を含む。
 図2Bに示すように、インダクタL1である第1配線は、端子Port1と端子Port3とに接続され、第1インダクタンス値が第2インダクタンス値より小さくなるように設けられている(引き回されている)。一方、インダクタL2である第2配線は、端子Port2と端子Port4とに接続され、第2インダクタンス値が第1インダクタンス値より大きくなるように設けられている。ここでは、例えば、第1配線と第2配線との幅が同じで、更に、第1配線と第2配線とが単層で形成されるため、第1配線の長さが第2配線より短くなっている。なお、第1配線と第2配線との長さが同じで、更に、第1配線と第2配線とが単層で形成される場合、第1配線の幅が第2配線より太くなっていてもよい。また、第1配線と第2配線との長さ及び幅の両方を変えてもよいし、第1配線と第2配線とが例えばスルーホール又はビアホールを介して複数の層で構成されてもよい。
 また、第1配線及び第2配線はパターン配線に限らず、ワイヤ等であってもよい。第1配線及び第2配線がワイヤであることで、抵抗成分及び寄生容量が小さくなり、フィルタ10のフィルタ特性の劣化を抑制できる。
 このように、フィルタ10が複数のチップによって構成される場合、当該複数のチップを接続するための配線をインダクタとして利用することができる。
 また、インダクタL1およびインダクタL2の少なくとも一方は、チップインダクタで構成し、配線基板上に搭載しても良い。
 [2.共振子構造]
 以下、フィルタ10を構成する各共振子の構造について、任意の共振子に着目してより詳細に説明する。なお、他の共振子については、当該任意の共振子と概ね同じ構造を有するため、詳細な説明を省略する。
 図3は、本実施の形態における共振子の構造を模式的に表す図の一例であり、(a)は平面図、(b)は(a)の断面図である。なお、図3に示された共振子は、フィルタ10を構成する各共振子の典型的な構造を説明するためのものである。このため、フィルタ10の各共振子のIDT電極を構成する電極指の本数や長さなどは、同図に示すIDT電極の電極指の本数や長さに限定されない。なお、同図では、共振子を構成する反射器については図示を省略している。
 同図の(a)及び(b)に示すように、共振子は、IDT電極101と、当該IDT電極101が形成された圧電基板102と、当該IDT電極101を覆う保護層103と、を備える。以下、これらの構成要素について、詳細に説明する。
 図3の(a)に示すように、圧電基板102の上には、IDT電極101を構成する互いに対向する一対の櫛歯電極101a及び101bが形成されている。櫛歯電極101aは、互いに平行な複数の電極指110aと、複数の電極指110aを接続するバスバー電極111aとで構成されている。また、櫛歯電極101bは、互いに平行な複数の電極指110bと、複数の電極指110bを接続するバスバー電極111bとで構成されている。複数の電極指110a及び110bは、伝搬方向と直交する方向に沿って形成されている。
 なお、櫛歯電極101a及び101bは、それぞれが単体でIDT電極と称される場合もある。ただし、以下では、便宜上、一対の櫛歯電極101a及び101bによって1つのIDT電極101が構成されているものとして説明する。
 また、複数の電極指110a及び110b、並びに、バスバー電極111a及び111bで構成されるIDT電極101は、図3の(b)に示すように、密着層101gと主電極層101hとの積層構造となっている。
 密着層101gは、圧電基板102と主電極層101hとの密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Tiが用いられる。密着層101gの膜厚は、例えば、12nmである。
 主電極層101hは、材料として、例えば、Cuを1%含有したAlが用いられる。主電極層101hの膜厚は、例えば162nmである。
 圧電基板102は、IDT電極101が形成された基板であり、例えば、LiTaO圧電単結晶、LiNbO圧電単結晶、KNbO圧電単結晶、水晶、又は圧電セラミックスからなる。
 保護層103は、櫛歯電極101a及び101bを覆うように形成されている。保護層103は、主電極層101hを外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、及び、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。
 なお、フィルタ10が有する各共振子の構造は、図3に記載された構造に限定されない。例えば、IDT電極101は、金属膜の積層構造でなく、金属膜の単層であってもよい。また、密着層101g、主電極層101h及び保護層103を構成する材料は、上述した材料に限定されない。また、IDT電極101は、例えば、Ti、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Pdなどの金属又は合金から構成されてもよく、上記の金属又は合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層103は、形成されていなくてもよい。
 以上のように構成された共振子(弾性波共振子)では、IDT電極101の設計パラメータ等によって、励振される弾性波の波長が規定される。つまり、IDT電極101の設計パラメータ等によって、共振子における共振周波数及び反共振周波数が規定される。以下、IDT電極101の設計パラメータ、すなわち櫛歯電極101a及び櫛歯電極101bの設計パラメータについて説明する。
 上記弾性波の波長は、図3に示す櫛歯電極101a及び101bを構成する複数の電極指110a又は110bの繰り返し周期λで規定される。また、電極ピッチ(電極周期)とは、当該繰り返し周期λの1/2であり、櫛歯電極101a及び101bを構成する電極指110a及び110bのライン幅をWとし、隣り合う電極指110aと電極指110bとの間のスペース幅をSとした場合、(W+S)で定義される。また、IDT電極101の交叉幅Lとは、図3の(a)に示すように、櫛歯電極101aの電極指110aと櫛歯電極101bの電極指110bとを弾性波の伝搬方向から見た場合の重複する電極指長さである。また、電極デューティ(デューティ比)は、複数の電極指110a及び110bのライン幅占有率であり、複数の電極指110a及び110bのライン幅とスペース幅との加算値に対する当該ライン幅の割合であり、W/(W+S)で定義される。また、対数とは、櫛歯電極101a及び101bのうち、対をなす電極指110a及び電極指110bの数であり、電極指110a及び電極指110bの総数の概ね半数である。例えば、対数をNとし、電極指110a及び電極指110bの総数をMとすると、M=2N+1を満たす。すなわち、櫛歯電極101a及び101bの一方の1つの電極指の先端部分と当該先端部分に対向する他方のバスバー電極とで挟まれる領域の数が0.5対に相当する。また、IDT電極101の膜厚とは、複数の電極指110a及び110bの厚みhである。
 フィルタ10を構成する各キャパシタは、例えば、共振子と同じように、弾性波の伝搬方向にある複数の電極指がある櫛歯電極により構成される。なお、各キャパシタは、例えば、積層された2つの配線を対向電極とし、当該対向電極間に絶縁体層若しくは誘電体層が設けられた立体配線により構成されてもよい。
 [3.フィルタ特性]
 次に、本実施の形態に係るフィルタ10のフィルタ特性について説明する。
 図4は、実施の形態1に係るフィルタ10の特性を表すグラフである。同図は、具体的には、スイッチSW1及びSW2が導通の状態のときと非導通の状態のときのフィルタ10のフィルタ特性を表すグラフである。スイッチSW1が非導通の状態のときには、第1並列腕共振回路のインピーダンス特性はキャパシタC1の影響を受ける特性となる。言い換えると、この状態では、並列腕共振子p1とキャパシタC1との合成特性が第1並列腕共振回路のインピーダンス特性となる。また、スイッチSW2が非導通の状態のときには、第2並列腕共振回路のインピーダンス特性はキャパシタC2の影響を受ける特性となる。言い換えると、この状態では、並列腕共振子p2とキャパシタC2との合成特性が第2並列腕共振回路のインピーダンス特性となる。
 フィルタ10では、並列腕共振子p1及びp2における共振周波数をそれぞれfp1及びfp2とする。スイッチSW1及びSW2が非導通の状態での第1並列腕共振回路の共振周波数(第1共振周波数と呼ぶ)に対応する減衰極は、図4中のA部分に示す減衰極(減衰極Aと呼ぶ)及び図4中のB部分に示す減衰極(減衰極Bと呼ぶ)の何れか一方であり、第2並列腕共振回路の共振周波数(第2共振周波数と呼ぶ)に対応する減衰極は、他方の減衰極となる。したがって、減衰極A及びBにより通過帯域低域側の減衰帯域が形成される。
 ここで、スイッチSW1及びSW2が導通の状態に切り替わると、第1並列腕共振回路のインピーダンス特性は、並列腕共振子p1に、キャパシタC1とインダクタL1との並列接続回路が、直列接続された合成特性になる。ここでは、キャパシタC1に対してインダクタL1のインピーダンスは十分に低いため、第1並列腕共振回路の特性としては、並列腕共振子p1とインダクタL1との直列回路の特性が支配的になる。言い換えると、この状態では、主に並列腕共振子p1とインダクタL1との合成特性が第1並列腕共振回路のインピーダンス特性となり、減衰極A及び減衰極Bの何れか一方の減衰極が低域側にシフトする。例えば、当該一方の減衰極が減衰極Bの場合、減衰極Bは、図4中のD部分に示す減衰極にシフトする。また、スイッチSW1及びSW2が導通の状態に切り替わると、第2並列腕共振回路のインピーダンス特性は、並列腕共振子p2に、キャパシタC2とインダクタL2との並列接続回路が、直列接続された合成特性になる。ここでは、キャパシタC2に対してインダクタL2のインピーダンスは十分に低いため、第2並列腕共振回路の特性としては、並列腕共振子p2とインダクタL2との直列回路の特性が支配的になる。言い換えると、この状態では、主に並列腕共振子p2とインダクタL2との合成特性が第2並列腕共振回路のインピーダンス特性となり、他方の減衰極が低域側にシフトする。例えば、当該他方の減衰極が減衰極Aの場合、減衰極Aは、図4中のC部分に示す減衰極にシフトする。
 スイッチSW1及びSW2が非導通の状態では、第1共振周波数は並列腕共振子p1とキャパシタC1の合成特性における共振周波数となり、第2共振周波数は並列腕共振子p1とキャパシタC2の合成特性における共振周波数となり、フィルタ10の通過特性として第2通過特性が得られる。スイッチSW1及びSW2が導通の状態では、第1共振周波数は主に並列腕共振子p1とインダクタL1の合成特性における共振周波数となり、第2共振周波数は主に並列腕共振子p2とインダクタL2の合成特性における共振周波数となり、フィルタ10の通過特性として第1通過特性が得られる。したがって、インダクタL1の第1インダクタンス値及びインダクタL2の第2インダクタンス値を調整することで、スイッチSW1及びSW2が導通の状態において、第1共振周波数と第2共振周波数とが遠ざかり減衰帯域の帯域幅が広がっている第1通過特性、もしくは、第1共振周波数と第2共振周波数とが近づき減衰帯域の減衰量が大きくなっている第1通過特性を構成できる。
 図5は、インダクタL1の第1インダクタンス値を振った場合の685~687MHzの減衰帯域の帯域幅(第1共振周波数と第2共振周波数の差)の変化の一例を表すグラフである。図5に示すように第1インダクタンス値の変化(すなわち第1インダクタンス値と第2インダクタンス値との差)が大きいほど減衰帯域の帯域幅が広くなることがわかる。
 図6は、フィルタ10の、インダクタL1の第1インダクタンス値を変えた時のフィルタ特性を表すグラフである。なお、図6は、スイッチSW1及びSW2が導通の状態でのフィルタ特性を示す。スイッチSW1及びSW2が非導通の状態でのフィルタ特性は、図4における実線で示すフィルタ特性と同じであるため図示を省略する。図6において、第1インダクタンス値を2.5nHとした時の通過特性を実線で示し、第1インダクタンス値を5nHとした時の通過特性を破線で示している。
 図6中の実線で示すように、第1インダクタンス値を2.5nHとした時の通過帯域低域側の減衰帯域の帯域幅(第1共振周波数と第2共振周波数との差)は狭いが、大きな減衰量が得られていることがわかる。一方、図6中の破線で示すように、第1インダクタンス値を5nHとした時の通過帯域低域側の減衰帯域の帯域幅(第1共振周波数と第2共振周波数との差)は広く、広帯域で減衰量が確保できていることがわかる。
 [4.効果等]
 以上説明したように、実施の形態1に係るフィルタ10(弾性波フィルタ装置)では、第1並列腕共振回路の共振周波数(第1共振周波数)と第2並列腕共振回路の共振周波数(第2共振周波数)とが近づくほど当該減衰帯域の減衰量は大きくなり、第1共振周波数と第2共振周波数とが遠ざかるほど当該減衰帯域の帯域幅は広くなる。
 ここで、スイッチSW1及びSW2が非導通から導通に切り替えられた場合、第1共振周波数はインダクタL1(第1インダクタ)のインダクタンス値(第1インダクタンス値)に応じて低域側にシフトし、第2共振周波数はインダクタL2(第2インダクタ)のインダクタンス値(第2インダクタンス値)に応じて低域側にシフトすることになる。つまり、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせることで、スイッチSW1及びSW2が導通の時の第1共振周波数と第2共振周波数とのそれぞれを所望の周波数に設定できる。すなわち、インダクタL1の第1インダクタンス値及びインダクタL2の第2インダクタンス値を調整することで、スイッチSW1及びSW2が導通の状態において、第1共振周波数と第2共振周波数とが遠ざかり減衰帯域の帯域幅が広がっている第1通過特性、もしくは、第1共振周波数と第2共振周波数とが近づき減衰帯域の減衰量が大きくなっている第1通過特性を構成できる。したがって、本態様によれば、通過帯域の周波数および減衰帯域の周波数を低周波数に切り替えた場合、減衰帯域幅を広くすることができる。
 また、実施の形態1に係るフィルタ10において、第1インダクタンス値は、第2インダクタンス値よりも小さい。フィルタ10を構成する素子のうち入出力端子11nに入力される高周波電力よりも高い電力が入力される入出力端子11mに近い素子ほど、入出力端子11mに入力される高周波信号による消費電力が大きい。つまり、入出力端子11mに近いノードx1(第1ノード)に接続された第1並列腕共振回路におけるスイッチSW1の消費電力は大きくなる。これに対して、第1インピーダンス素子および第2インピーダンス素子がキャパシタC1およびC2の場合、スイッチSW1にかかる電圧は、第1インダクタンス値に比例する。具体的には、各並列腕共振子の共振時には、以下の式1が成り立つためである。式1では、スイッチにかかる電圧をVsw、並列腕に流れる電流をIo、並列腕共振回路のインダクタンタンス値をLa、キャパシタンス値をCaとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 したがって、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも小さくすることでスイッチSW1にかかる電圧が低くなり、スイッチSW1の消費電力を小さくすることができるため、耐電力特性を向上できる。
 なお、第1インピーダンス素子および第2インピーダンス素子がインダクタである場合に、インダクタL1とスイッチSW1とが直列接続された回路が第1インピーダンス素子であるインダクタに並列接続されるときにも、インダクタL1のインダクタンス値は、インダクタL2のインダクタンス値よりも小さいことが好ましい。この場合にも、スイッチSW1にかかる電圧は、第1インダクタンス値に比例するためである。
 一方で、第1インピーダンス素子および第2インピーダンス素子がインダクタである場合に、インダクタL1が並列腕共振子p1と、第1インピーダンス素子であるインダクタ及びスイッチSW1が並列接続された回路と、の間に接続されるときには、インダクタL1のインダクタンス値は、インダクタL2のインダクタンス値よりも大きいことが好ましい。この場合、スイッチSW1にかかる電圧は、第1インダクタンス値に反比例する。具体的には、各並列腕共振子の共振時には、以下の式2~式4が成り立つためである。式2では、スイッチにかかる電圧をVsw、並列腕に流れる電流をIo、スイッチ部分のインピーダンスをZswとしている。式3では、角周波数をω、インピーダンス素子のインダクタンス値をL、スイッチのオフ容量をCとしている。式4では、並列腕共振回路のインダクタンタンス値をLa、キャパシタンス値をCaとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 したがって、この場合には、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも大きくすることでスイッチSW1にかかる電圧が低くなり、スイッチSW1の消費電力を小さくすることができるため、耐電力特性を向上できる。
 また、実施の形態1に係るフィルタ10において、インダクタL1は、並列腕共振子p1とグランドとをスイッチSW1を介して結ぶ経路における第1配線であり、インダクタL2は、並列腕共振子p2とグランドとをスイッチSW2を介して結ぶ経路における第2配線である。例えば、並列腕共振子p1及びp2とスイッチSW1及びSW2とがそれぞれ異なる部品として基板に実装される場合、当該基板には並列腕共振子p1とスイッチSW1とを接続する第1配線及び並列腕共振子p2とスイッチSW2とを接続する第2配線が設けられる。つまり、部品間を結ぶ第1配線及び第2配線をインダクタL1及びL2としても用いることができるため、容易にインダクタL1及びL2を実現できる。
 また、実施の形態1に係るフィルタ10において、第1配線及び第2配線の長さ、幅又は形状を適宜設計することで、容易に第1インダクタンス値と、第2インダクタンス値とを異ならせることができる。
 (実施の形態1の変形例)
 上記実施の形態では、第1配線の長さと第2配線の長さとが異なることで、インダクタL1の第1インダクタンス値と、インダクタL2の第2インダクタンス値とは異なるとした。しかし、第1配線の幅(ライン幅)と第2配線の幅(ライン幅)とを異ならせることで、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせてもかまわない。
 また、上述したように、入力端子である入出力端子11mに近いノードx1に接続された第1並列腕共振回路におけるインダクタL1の第1インダクタンス値は、第2インダクタンス値よりも小さいことが好ましい。そこで、インダクタL1である第1配線のライン幅を、インダクタL2である第2配線のライン幅よりも太くすることで、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも小さくできる。
 このように、第1配線のライン幅と第2配線のライン幅とを異なる幅にすることで、容易に第1インダクタンス値と、第2インダクタンス値とを異ならせることができる。
 また、上記実施の形態では、第1配線は、並列腕共振子p1とキャパシタC1との接続ノードと、スイッチSW1とを接続する配線であり、第2配線は、並列腕共振子p2とキャパシタC2との接続ノードと、スイッチSW2とを接続する配線であるとした。しかし、第1配線は、並列腕共振子p1と、スイッチSW1とキャパシタC1との接続ノードとを接続する配線であってもかまわず、第2配線は、並列腕共振子p2と、スイッチSW2とキャパシタC2との接続ノードとを接続する配線であってもかまわない。
 図7は、実施の形態1の変形例に係るフィルタ10Aの回路構成図である。
 上記実施の形態では、直列腕共振子s1、並列腕共振子p1及びp2、並びに、キャパシタC1及びC2は同一のチップ12で形成され、スイッチSW1及びSW2は、同一のチップ13で形成されるとした。しかし、図7に示すように、直列腕共振子s1、並列腕共振子p1及びp2が同一のチップ14で形成され、スイッチSW1及びSW2、並びに、キャパシタC1及びC2が同一のチップ15で形成されてもかまわない。この場合、インダクタL1である第1配線は、並列腕共振子p1と、スイッチSW1とキャパシタC1との接続ノードとを接続する配線となり、インダクタL2である第2配線は、並列腕共振子p2と、スイッチSW2とキャパシタC2との接続ノードとを接続する配線となる。
 この場合には、スイッチSW1及びSW2が非導通の状態では、第1共振周波数として並列腕共振子p1とキャパシタC1とインダクタL1との直列回路の合成特性における共振周波数、及び、第2共振周波数として並列腕共振子p2とキャパシタC2とインダクタL2との直列回路の合成特性における共振周波数により第2通過特性が得られる。一方、スイッチSW1及びSW2が導通の状態では、第1共振周波数として主に並列腕共振子p1とインダクタL1との合成特性における共振周波数、及び、第2共振周波数として主に並列腕共振子p1とインダクタL2との合成特性における共振周波数により第1通過特性が得られる。
 この場合であっても、第1配線及び第2配線の長さ、幅又は形状を適宜調整して、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせている。
 (実施の形態2)
 上記実施の形態及びその変形例に係るフィルタ(弾性波フィルタ装置)は、通過帯域を可変できるチューナブルフィルタである。実施の形態2に係るフィルタとして、このようなチューナブルフィルタの適用例について適用例1~4を用いて説明する。
 [適用例1]
 図8は、実施の形態2の適用例1におけるフィルタ20Aの回路構成図である。
 同図に示すフィルタ20Aは、図1に示したフィルタ10に比べて、さらに、ノードx1とグランドとの間で、第1並列腕共振回路に並列接続された第3並列腕共振回路と、ノードx2とグランドとの間で、第2並列腕共振回路に並列接続された第4並列腕共振回路と、を備える。第3並列腕共振回路は、ノードx1に接続された並列腕共振子p3(第3並列腕共振子)を有し、第4並列腕共振回路は、ノードx2に接続された第4並列腕共振子を有する。また、並列腕共振子p1における共振周波数(fp1と呼ぶ)は、並列腕共振子p3における共振周波数(fp3と呼ぶ)と異なり、並列腕共振子p2における共振周波数(fp2と呼ぶ)は、並列腕共振子p4における共振周波数(fp4と呼ぶ)と異なる。本適用例では、fp1はfp3よりも高く、fp2はfp4よりも高い。
 ここで、フィルタ20Aが備える、直列腕共振子s1、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタ200Aについて説明する。
 図9Aは、実施の形態2の適用例1における直列腕共振子s1、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタ200Aの回路構成図である。なお、図9Aでは、インダクタL2の図示を省略している。
 同図に示すフィルタ200Aでは、スイッチSW2の導通及び非導通に応じて、インピーダンスが極小となる周波数及び当該インピーダンスが極大となる周波数が、共に低域側または共に高域側にシフトする。
 図9Bは、実施の形態2の適用例1におけるフィルタ200Aの特性を表すグラフである。具体的には、同図の(a)は、共振子単体(並列腕共振子p2及びp4ならびに直列腕共振子s1それぞれ)のインピーダンス特性を表すグラフである。同図の(b)は、スイッチSW2が導通/非導通の時の並列腕回路(本適用例では並列腕共振子p2及びp4並びにキャパシタC2及びスイッチSW2で構成される回路)の合成インピーダンス特性(合成特性)を比較して表すグラフである。なお、同図には直列腕共振子s1のインピーダンス特性も併せて図示されている。同図の(c)は、スイッチSW2が導通/非導通の時のフィルタ特性を比較して表すグラフである。
 スイッチSW2が導通の状態では、フィルタ200Aは、並列腕回路の2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数と直列腕共振子s1の共振周波数によって通過帯域が規定され、並列腕共振子p2の共振周波数によって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、並列腕共振子p4の共振周波数及び直列腕共振子s1の反共振周波数によって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第1通過特性を有する。
 一方、スイッチSW2が非導通の状態では、並列腕回路のインピーダンス特性は、キャパシタC2の影響を受ける特性となる。つまり、この状態では、2つの並列腕共振子(並列腕共振子p2及びp4)とキャパシタC2との合成特性が並列腕回路のインピーダンス特性となる。
 本適用例では、スイッチSW2が非導通時には並列腕共振子p2のみにキャパシタC2が付加される。このため、同図の(b)の黒い矢印で示すように、スイッチSW2が導通から非導通に切り替わると、並列腕回路のインピーダンス特性(図中の並列腕の合成特性)において、2つの共振周波数のうち高域側の共振周波数、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。
 ここで、並列腕回路の低域側の反共振周波数と高域側の共振周波数とは、フィルタ200Aの通過帯域高域側の減衰スロープを規定する。したがって、同図の(c)に示すように、スイッチSW2が導通から非導通に切り替わることにより、フィルタ200Aの通過特性は、第1通過特性から通過帯域高域側の減衰スロープの急峻度を維持しつつ高域側にシフトした第2通過特性へと切り替わる。言い換えると、フィルタ200Aは、スイッチSW2の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制できる。
 なお、フィルタ20Aが備える、直列腕共振子s1、第1並列腕共振回路及び第3並列腕共振回路により構成されるフィルタについてもフィルタ200Aと同様に、スイッチSW1及びSW2の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制できる。
 このようなフィルタ200Aを含む複数段構成(ここでは2段構成)のフィルタ20Aであっても、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせることにより、実施の形態1と同様に、通過帯域を切り替える際に、減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。
 [適用例2]
 図10は、実施の形態2の適用例2におけるフィルタ20Bの回路構成図である。
 同図に示すフィルタ20Bは、図8に示したフィルタ20Aに比べて、fp1はfp3よりも低く、fp2はfp4よりも低い点が異なる。
 ここで、フィルタ20Bが備える、直列腕共振子s1、第2並列腕回路及び第4並列腕回路により構成されるフィルタ200Bについて説明する。
 図11Aは、実施の形態2の適用例2におけるフィルタ200Bの回路構成図である。なお、図11Aでは、インダクタL2の図示を省略している。
 フィルタ200Bの回路構成は、フィルタ200Aにおけるものと同じであるため、説明を省略する(ただし、fp2はfp4よりも低い)。
 図11Bは、実施の形態2の適用例2におけるフィルタ200Bの特性を表すグラフである。具体的には、同図の(a)及び(b)は、図9Bの(a)及び(b)と同様に、共振子単体のインピーダンス特性及び並列腕回路の合成インピーダンス特性を表すグラフである。同図の(c)は、スイッチSW2が導通/非導通の時のフィルタ特性を比較して表すグラフである。
 本適用例では、スイッチSW2が非導通時には並列腕共振子p2のみにキャパシタC2が付加される。このため、同図の(b)の黒い矢印で示すように、スイッチSW2が導通から非導通に切り替わると、並列腕回路のインピーダンス特性(図中の並列腕の合成特性)において、2つの共振周波数のうち低域側の共振周波数、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。
 ここで、並列腕回路の低域側の反共振周波数と低域側の共振周波数とは、フィルタ200Bの通過帯域低域側の減衰スロープを規定する。したがって、同図の(c)に示すように、スイッチSW2が導通から非導通に切り替わることにより、フィルタ200Bの通過特性は、第1通過特性から通過帯域低域側の減衰スロープの急峻度を維持しつつ高域側にシフトした第2通過特性へと切り替わる。言い換えると、フィルタ200Bは、スイッチSW2の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制できる。
 なお、フィルタ20Bが備える、直列腕共振子s1、第1並列腕共振回路及び第3並列腕共振回路により構成されるフィルタについてもフィルタ200Bと同様に、スイッチSW1及びSW2の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制できる。
 このようなフィルタ200Bを含む複数段構成(ここでは2段構成)のフィルタ20Bであっても、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせることにより、実施の形態1と同様に、通過帯域を切り替える際に、減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。
 [適用例3]
 図12は、実施の形態2の適用例3におけるフィルタ20Cの回路構成図である。
 フィルタ20Cでは、第3並列腕共振回路は、さらに、並列腕共振子p3とグランドとの間で並列腕共振子p3に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対のキャパシタC3(第3インピーダンス素子)及びスイッチSW3(第3スイッチ)と、並列腕共振子p3とグランドとをスイッチSW3を介して結ぶ経路に設けられたインダクタL3(第3インダクタ)と、を有する。また、フィルタ20Cでは、第4並列腕共振回路は、さらに、並列腕共振子p4とグランドとの間で並列腕共振子p4に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対のキャパシタC4(第4インピーダンス素子)及びスイッチSW4(第4スイッチ)と、並列腕共振子p3とグランドとをスイッチSW4を介して結ぶ経路に設けられたインダクタL4(第4インダクタ)と、を有する。インダクタL3は、例えば、並列腕共振子p3とグランドとをスイッチSW3を介して結ぶ経路における配線(第3配線)である。インダクタL4は、例えば、並列腕共振子p4とグランドとをスイッチSW4を介して結ぶ経路における配線(第4配線)である。インダクタL3のインダクタンス値(第3インダクタンス値と呼ぶ)とインダクタL4のインダクタンス値(第4インダクタンス値と呼ぶ)とは異なる。また、fp1はfp3と異なり、fp2はfp4と異なる。本適用例では、例えば、fp1はfp3よりも高く、fp2はfp4よりも高い。
 ここで、フィルタ20Cが備える、直列腕共振子s1、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路により構成されるフィルタ200Cについて説明する。
 図13Aは、実施の形態2の適用例3におけるフィルタ200Cの回路構成図である。なお、図13Aでは、インダクタL2及びL4の図示を省略している。同図に示すフィルタ200Cは、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープを共にシフトさせる。
 図13Bは、実施の形態2の適用例3におけるフィルタ200Cの特性を表すグラフである。具体的には、同図の(a)及び(b)は、図9Bの(a)及び(b)と同様に、共振子単体のインピーダンス特性及び並列腕回路(本適用例では並列腕共振子p2、p4、キャパシタC2、C4及びスイッチSW2、SW4で構成される回路)の合成インピーダンス特性を表すグラフである。同図の(c)は、スイッチSW2及びSW4が共に導通/非導通の時のフィルタ特性を比較して表すグラフである。
 本適用例では、スイッチSW2及びSW4共に非導通時には、並列腕共振子p2にはキャパシタC2が付加され、並列腕共振子p4にはキャパシタC4が付加される。このため、同図の(b)の黒い矢印で示すように、スイッチSW2及びSW4が導通から非導通に共に切り替わると、並列腕回路のインピーダンス特性(図中の並列腕の合成特性)において、2つの共振周波数の双方、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。
 したがって、同図の(c)に示すように、スイッチSW2及びSW4が共に導通から非導通に切り替わることにより、フィルタ200Cの通過特性は、第1通過特性から通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトした第2通過特性へと切り替わる。言い換えると、フィルタ200Cは、スイッチSW2及びSW4の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域高域端及び通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制できる。このため、例えば、フィルタ200Cは、帯域幅を維持しつつ、中心周波数をシフトすることができる。
 なお、フィルタ200Cは、スイッチSW2及びSW4を共に導通/非導通にしなくてもよく、これらを個別に導通/非導通にしてもかまわない。ただし、スイッチSW2及びSW4を共に導通/非導通にする場合、スイッチSW2及びSW4を制御する制御線の本数を削減できるため、フィルタ200Cの構成の簡素化が図られる。
 一方、これらを個別に導通/非導通にする場合、フィルタ200Cによって切り替え可能な通過帯域のバリエーションを増やすことができる。
 具体的には、fp2はfp4よりも高いため、並列腕共振子p2に直列接続されたスイッチSW2の導通及び非導通に応じて、通過帯域の高域端を可変することができ、並列腕共振子p4に直列接続されたスイッチSW4の導通及び非導通に応じて、通過帯域の低域端を可変することができる。
 したがって、スイッチSW2及びSW4を共に導通または共に非導通にすることにより、通過帯域の低域端及び高域端を共に低域側または高域側にシフトすることができる。すなわち、通過帯域の中心周波数を低域側または高域側にシフトすることができる。また、スイッチSW2及びSW4の一方を導通から非導通にするとともに他方を非導通から導通にすることにより、通過帯域の低域端及び高域端の双方をこれらの周波数差が広がるまたは狭まるようにシフトすることができる。すなわち、通過帯域の中心周波数を略一定にしつつ、通過帯域幅を可変することができる。また、スイッチSW2及びSW4の一方を導通または非導通とした状態で他方を導通及び非導通にすることにより、通過帯域の低域端及び高域端の一方を固定した状態で他方を低域側または高域側にシフトすることができる。すなわち、通過帯域の低域端または高域端を可変することができる。
 このように、第2並列腕共振回路及び第4並列腕共振回路がキャパシタC2及びC4並びにスイッチSW2及びSW4を有することにより、通過帯域を可変する自由度を高めることができる。
 なお、フィルタ20Cが備える、直列腕共振子s1、第1並列腕共振回路及び第3並列腕共振回路により構成されるフィルタについてもフィルタ200Cと同様に、スイッチSW1~SW4の導通及び非導通の切り替えに応じて、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることができるとともに、通過帯域高域端及び通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制できる。また、第1並列腕共振回路及び第3並列腕共振回路がキャパシタC1及びC3並びにスイッチSW1及びSW3を有することにより、通過帯域を可変する自由度を高めることができる。
 このようなフィルタ200Cを含む複数段構成(ここでは2段構成)のフィルタ20Cであっても、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせ、第3インダクタンス値と第4インダクタンス値とを異ならせることにより、通過帯域を切り替える際に、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の両方の減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。
 [適用例4]
 図14は、実施の形態2の適用例4におけるフィルタ20Dの回路構成図である。
 同図に示すフィルタ20Dは、図8に示したフィルタ20Aに比べて、互いに並列接続された一対のキャパシタC1及びスイッチSW1が、並列腕共振子p1と並列腕共振子p3とが並列接続された回路に対し直列接続され、互いに並列接続された一対のキャパシタC2及びスイッチSW2が、並列腕共振子p2と並列腕共振子p4とが並列接続された回路に対し直列接続されている点が異なる。ここでは、互いに並列接続された一対のキャパシタC1及びスイッチSW1が、並列腕共振子p1と並列腕共振子p3とが並列接続された回路に対し直列接続されている回路を第1並列腕共振回路とし、互いに並列接続された一対のキャパシタC2及びスイッチSW2が、並列腕共振子p2と並列腕共振子p4とが並列接続された回路に対し直列接続されている回路を第2並列腕共振回路とする。
 ここで、フィルタ20Dが備える、直列腕共振子s1及び第2並列腕共振回路により構成されるフィルタ200Dについて説明する。
 図15Aは、実施の形態2の適用例3におけるフィルタ200Dの回路構成図である。
 図15Bは、実施の形態2の適用例4におけるフィルタ200Dの特性を表すグラフである。具体的には、同図の(a)及び(b)は、図9Bの(a)及び(b)と同様に、共振子単体のインピーダンス特性及び並列腕回路の合成インピーダンス特性を表すグラフである。同図の(c)は、スイッチSW2が導通/非導通の時のフィルタ特性を比較して表すグラフである。
 本適用例では、スイッチSW2が非導通の時には並列接続された並列腕共振子p1及びp2に対してキャパシタC2が付加される。このため、同図の(b)の黒い矢印で示すように、スイッチSW2が導通から非導通に切り替わると、並列腕回路のインピーダンス特性(図中の並列腕の合成特性)において、2つの反共振周波数はいずれもシフトせずに、2つの共振周波数の双方が共に高域側にシフトする。
 したがって、同図の(c)に示すように、スイッチSW2が導通から非導通に切り替わることにより、フィルタ200Dの通過特性は、第1通過特性から通過帯域両側の減衰極が共に高域側にシフトした第2通過特性へと切り替わる。
 なお、フィルタ20Dが備える、直列腕共振子s1及び第1並列腕共振回路により構成されるフィルタについてもフィルタ200Dと同様に第1通過特性から通過帯域両側の減衰極が共に高域側にシフトした第2通過特性へと切り替わる。
 このようなフィルタ200Dを含む複数段構成(ここでは2段構成)のフィルタ20Dであっても、第1インダクタンス値と第2インダクタンス値とを異ならせることにより、実施の形態1と同様に、通過帯域を切り替える際に、減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。
 (実施の形態3)
 以上の実施の形態及び変形例では、フィルタ(弾性波フィルタ装置)は、1つの第1直列腕共振回路(直列腕共振子s1)と、第1直列腕共振回路における入出力端子11m側のノードx1とグランドとの間に接続された第1並列腕共振回路と、第1直列腕共振回路における入出力端子11n側のノードx2とグランドとの間に接続された第2並列腕共振回路とを備えるとした。しかし、フィルタ(弾性波フィルタ装置)は、少なくとも2つの直列腕共振回路と、各直列腕共振回路における互いに異なるノードにそれぞれ接続された少なくとも3つの並列腕共振回路とから構成されてもかまわない。実施の形態3では、例えば、少なくとも2つの直列腕共振回路として直列腕共振子s1及び直列腕共振子s2、並びに、少なくとも3つの並列腕共振回路として、第1並列腕共振回路、第2並列腕共振回路及び第5並列腕共振回路(ここでは1つの第5並列腕共振回路)を備えるフィルタ30について説明する。
 また、フィルタ30の一端の端子と、フィルタ30の通過帯域と異なる通過帯域のフィルタの一端の端子とが位相器60を介して共通端子化されてデュプレクサが構成されてもかまわない。ここで、フィルタ30の一端の端子と、フィルタ30の通過帯域と異なる通過帯域のフィルタ40の一端の端子とが位相器60を介して共通端子化されたデュプレクサ50について、図16を用いて説明する。
 図16は、実施の形態3に係るデュプレクサ50の回路構成図である。
 同図に示すデュプレクサ50は、図1に示したフィルタ10に比べて、さらに、直列腕共振子s2、並列腕共振子p5、キャパシタC5、インダクタL5及びスイッチSW5を有するフィルタ30と、通過帯域の周波数がフィルタ30と異なるフィルタ40と、位相器60とを備えるデュプレクサである。
 デュプレクサ50の構成では、フィルタ30は例えば送信側フィルタであり、フィルタ40は受信側フィルタである。入出力端子11mは高周波送信信号が入力されるいわゆる送信端子である。入出力端子11nは送信側フィルタと受信側フィルタとの共通端子であり、高周波送信信号が出力されると共に高周波受信信号が入力されるいわゆるアンテナ共用端子である。また、フィルタ40の他端の端子である入出力端子11lは、高周波受信信号が出力される出力端子である。
 ここでは、デュプレクサ50は、フィルタ30である送信フィルタの一端の端子と、フィルタ40である受信フィルタの一端の端子とが位相器60を介して接続されたデュプレクサであるが、それぞれの一端の端子は、スイッチ又はサーキュレータを介して接続されていても良いし、直接接続されても良い。なお、それぞれの一端の端子がスイッチを介して接続される場合は、フィルタ30及びフィルタ40のそれぞれの通過帯域が重なっていても良い。
 ここで、図1に示したフィルタ10に比べて、フィルタ30がさらに備える構成について説明する。直列腕共振子s2は、直列腕共振子s1と入出力端子11nとを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路である。つまり、直列腕共振子s2は、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ直列腕に設けられた共振子である。直列腕共振子s2は、少なくとも2つの直列腕共振回路(ここでは直列腕共振子s1及びs2)のうち最も入出力端子11n側に設けられる。なお、当該直列腕には、直列腕共振子s2に限らず、1以上の弾性波共振子からなる直列腕共振回路が設けられていればよい。
 なお、本実施の形態では、直列腕共振子s1は、直列腕共振子s1及びs2のうち最も入出力端子11m側に設けられる。また、ノードx1は、直列腕共振子s1における入出力端子11m側に位置し、ノードx2は、直列腕共振子s2における入出力端子11n側に位置する。つまり、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上のノードのうち、ノードx1は入出力端子11mに最も近いノードであり、ノードx2は入出力端子11mに最も近いノードである。
 並列腕共振子p5は、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上のノードのうち、ノードx1とノードx2との間のノード(図15ではノードx3)とグランドとの間に接続されている第5並列腕共振子である。つまり、並列腕共振子p5は、上記直列腕上のノードx3とグランドとを結ぶ並列腕に設けられた共振子である。
 本実施の形態では、キャパシタC5は、並列腕共振子p5に直列接続された第5インピーダンス素子である。
 スイッチSW5は、一方の端子が並列腕共振子p5とキャパシタC5との接続ノードに接続され、他方の端子がグランドに接続された第5スイッチである。
 キャパシタC5とスイッチSW5とは互いに並列接続されることで対をなしており、一対のキャパシタC5及びスイッチSW5は、並列腕共振子p5とグランドとの間で並列腕共振子p5に接続されている。
 インダクタL5は、並列腕共振子p5とグランドとをスイッチSW5を介して結ぶ経路に設けられた第5インダクタである。インダクタL5は、例えば、並列腕共振子p5とグランドとをスイッチSW5を介して結ぶ経路における配線(第5配線)である。具体的には、第5配線は、並列腕共振子p5とキャパシタC5との接続ノードと、スイッチSW5とを接続する配線である。
 並列腕共振子p5とキャパシタC5とスイッチSW5とインダクタL5とは、入出力端子11mと入出力端子11nとを結ぶ経路上(直列腕上)のノードx3とグランドとの間に接続された第5並列腕共振回路を構成する。すなわち、当該第5並列腕共振回路は、直列腕とグランドとを結ぶ1つの並列腕に設けられている。
 なお、第1インダクタンス値及び第2インダクタンス値は、第5インダクタのインダクタンス値(第5インダクタンス値と呼ぶ)より小さい。また、送信端子である入出力端子11mに近いノードx1に接続された第1並列腕共振回路におけるインダクタL1の第1インダクタンス値は、第2インダクタンス値よりも小さい。具体的には、インダクタL1である第1配線の長さが、インダクタL2である第2配線の長さよりも短いことで、第1インダクタンス値は、第2インダクタンス値よりも小さくなる。また、出力端子である入出力端子11nに近いノードx2に接続された第2並列腕共振回路におけるインダクタL2の第2インダクタンス値は、第5インダクタンス値よりも小さい。具体的には、インダクタL2である第2配線の長さが、インダクタL5である第5配線の長さよりも短いことで、第2インダクタンス値は、第5インダクタンス値よりも小さくなる。
 第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも小さくすることで、スイッチSW1の消費電力を小さくすることができるため、送信端子からの耐電力特性を向上できる。もしくは、スイッチSW1として耐電力の小さいスイッチを使用できるため小型化が可能になる。また、本態様では、アンテナ共用端子である入出力端子11nに近いノードx2に接続された第2並列腕共振回路におけるスイッチSW2の歪特性が劣化した場合、相互変調歪が悪化する問題がある。これに対して、第2インダクタンス値を第5インダクタンス値よりも小さくすることで、スイッチSW2の消費電力を小さくすることができるため、相互変調歪を低減できる。
 第5並列腕共振回路では、スイッチSW5の導通及び非導通に応じて、インピーダンスが極小となる周波数及び当該インピーダンスが極大となる周波数が、共に低域側又は共に高域側にシフトする。つまり、第5並列腕共振回路は、第1並列腕共振回路及び第2並列腕共振回路と共にフィルタ30の通過帯域を可変できる。
 次に、本実施の形態に係るフィルタ30のフィルタ特性について説明する。
 図17は、実施の形態3のフィルタ30の、スイッチが導通時と非導通時とのフィルタ特性を表すグラフである。なお、スイッチが導通時とは、スイッチSW1、SW2及びSW5が共に導通状態の時を意味し、スイッチが非導通時とは、スイッチSW1、SW2及びSW5が共に非導通状態の時を意味する。
 フィルタ30では、並列腕共振子p1、p2及びp5における共振周波数は、直列腕共振子s1及びs2における共振周波数より低く、並列腕共振子p1、p2及びp5における反共振周波数は、直列腕共振子s1及びs2における反共振周波数より低い。
 表1に、このときのそれぞれの共振子の共振周波数及び反共振周波数の詳細を示す。なお、表中のfrは共振周波数、faは反共振周波数を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 また、表2にキャパシタC1、C2及びC5の容量値を示し、表3にインダクタL1、L2及びL5のインダクタンス値を示す。なお、これらの回路定数は、一例であり、キャパシタC1、C2及びC5並びにインダクタL1、L2及びL5の回路定数は、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 スイッチSW1、SW2及びSW5が非導通状態のときには、上述したように、第1共振周波数は主に並列腕共振子p1とキャパシタC1の合成特性における共振周波数となり、第2共振周波数は並列腕共振子p2とキャパシタC2の合成特性における共振周波数となり、第5共振周波数は並列腕共振子p5とキャパシタC5の合成特性における共振周波数となり、フィルタ30の通過特性として図17の実線で示す第2通過特性が得られる。
 一方、スイッチSW1、SW2及びSW5が導通状態のときには、上述したように、第1共振周波数は並列腕共振子p1とインダクタL1の合成特性における共振周波数となり、第2共振周波数は並列腕共振子p2とインダクタL2の合成特性における共振周波数となり、第5共振周波数は並列腕共振子p5とインダクタL5の合成特性における共振周波数となり、フィルタ30の通過特性として図17の破線で示す第1通過特性が得られる。
 同図に示すように、スイッチSW1、SW2及びSW5が導通の状態では、通過帯域の低域側の減衰帯域を広くできる。また、減衰帯域が2つの減衰極により形成される場合、減衰帯域における2つ減衰極の間の減衰量が低下してしまうが、減衰帯域が3つの減衰極により形成されることで、減衰帯域の減衰量の低下を抑制しつつ帯域幅を広くすることができる。
 なお、例えば、アンテナ共用端子である入出力端子11nに近いノードx2に接続された第2並列腕共振回路におけるインダクタL2の第2インダクタンス値は、第1インダクタンス値よりも小さくてもよい。具体的には、インダクタL2である第2配線の長さが、インダクタL1である第1配線の長さよりも短いことで、第2インダクタンス値は、第1インダクタンス値よりも小さくなる。また、送信端子である入出力端子11mに近いノードx1に接続された第1並列腕共振回路におけるインダクタL1の第1インダクタンス値は、第5インダクタンス値よりも小さい。具体的には、インダクタL1である第1配線の長さが、インダクタL5である第5配線の長さよりも短いことで、第1インダクタンス値は、第5インダクタンス値よりも小さくなる。
 表4に、このときのインダクタL1、L2及びL5のインダクタンス値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 第2インダクタンス値を第1インダクタンス値よりも小さくすることで、スイッチSW2の消費電力を小さくすることができるため、相互変調歪を低減できる。また、第1インダクタンス値を第5インダクタンス値よりも小さくすることで、スイッチSW1の消費電力を小さくすることができるため、送信端子からの耐電力特性を向上できる。もしくは、スイッチSW1として耐電力の小さいスイッチを使用できるため小型化が可能になる。
 なお、第1インピーダンス素子、第2インピーダンス素子および第5インピーダンス素子がインダクタである場合に、インダクタL1とスイッチSW1とが直列接続された回路が第1インピーダンス素子であるインダクタに並列接続され、インダクタL2とスイッチSW2とが直列接続された回路が第2インピーダンス素子であるインダクタに並列接続され、インダクタL5とスイッチSW5とが直列接続された回路が第5インピーダンス素子であるインダクタに並列接続されるときにも、インダクタL1のインダクタンス値は、インダクタL2のインダクタンス値よりも小さく、インダクタL2のインダクタンス値は、インダクタL5のインダクタンス値よりも小さいことが好ましい。この場合にも、スイッチSW1にかかる電圧は、第1インダクタンス値に比例し、スイッチSW2にかかる電圧は、第2インダクタンス値に比例するためである。
 一方で、第1インピーダンス素子、第2インピーダンス素子および第5インピーダンス素子がインダクタである場合に、インダクタL1が並列腕共振子p1と、第1インピーダンス素子であるインダクタ及びスイッチSW1が並列接続された回路との間に接続され、インダクタL2が並列腕共振子p2と、第2インピーダンス素子であるインダクタ及びスイッチSW2が並列接続された回路との間に接続され、インダクタL5が並列腕共振子p5と、第5インピーダンス素子であるインダクタ及びスイッチSW5が並列接続された回路との間に接続されるときには、インダクタL1のインダクタンス値はインダクタL2のインダクタンス値よりも大きく、インダクタL2のインダクタンス値はインダクタL5のインダクタンス値よりも大きいことが好ましい。この場合には、スイッチSW1にかかる電圧は、第1インダクタンス値に反比例し、スイッチSW2にかかる電圧は、第2インダクタンス値に反比例するためである。よって、第1インダクタンス値を第2インダクタンス値よりも大きくすることでスイッチSW1にかかる電圧が低くなり、第2インダクタンス値を第5インダクタンス値よりも大きくすることでスイッチSW2にかかる電圧が低くなり、スイッチSW1およびSW2の消費電力を小さくすることができるため、耐電力特性を向上できる。
 なお、本実施の形態では、入出力端子11mは、送信端子に接続され、入出力端子11nは、共通端子に接続されたが、入出力端子11nは、送信端子に接続され、入出力端子11mは、共通端子に接続されてもよい。
 なお、本実施の形態では、フィルタ30の一端の端子と、フィルタ40の一端の端子とが共通端子化されたデュプレクサ50が構成されたが、2以上のフィルタのそれぞれの一端の端子が共通端子化されたマルチプレクサが構成されてもよい。マルチプレクサを構成する各フィルタの一端の端子は直接接続されてもよいし、位相器、スイッチ又はサーキュレータを介して接続されていても良い。なお、各フィルタの一端の端子がスイッチを介して接続される場合は、各フィルタの通過帯域が重なっていても良い。
 (実施の形態4)
 上記実施の形態及び変形例で説明したフィルタ(弾性波フィルタ装置)は、マルチプレクサ及び高周波フロントエンド回路等に適用することができる。なお、上記実施の形態及び変形例で説明したフィルタが適用されたマルチプレクサ(デュプレクサ、トリプレクサ又はクアッドプレクサ等)も、本発明のフィルタ(弾性波フィルタ装置)に含まれる。つまり、上記実施の形態及び変形例で説明したフィルタ単体、及び、当該フィルタが適用されたマルチプレクサのいずれも、本発明のフィルタ(弾性波フィルタ装置)とする。
 本実施の形態では、高周波フロントエンド回路について説明する。
 図18は、実施の形態4に係る高周波フロントエンド回路1及びその周辺回路の構成図である。同図には、高周波フロントエンド回路1と、アンテナ素子2と、RF信号処理回路(RFIC)3とが示されている。高周波フロントエンド回路1及びRFIC3は、通信装置4を構成している。アンテナ素子2、高周波フロントエンド回路1、及びRFIC3は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。
 アンテナ素子2は、高周波信号を送受信する、例えばLTE等の通信規格に準拠したマルチバンド対応のアンテナである。なお、アンテナ素子2は、例えば通信装置4の全バンドに対応しなくてもよく、低周波数帯域群又は高周波数帯域群のバンドのみに対応していてもかまわない。また、アンテナ素子2は、通信装置4に内蔵されておらず、通信装置4とは別に設けられていてもかまわない。
 高周波フロントエンド回路1は、アンテナ素子2とRFIC3との間で高周波信号を伝達する回路である。具体的には、高周波フロントエンド回路1は、RFIC3から出力された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を、送信側信号経路を介してアンテナ素子2に伝達する。また、高周波フロントエンド回路1は、アンテナ素子2で受信された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、受信側信号経路を介してRFIC3に伝達する。
 高周波フロントエンド回路1は、デュプレクサ120と、送信増幅回路140と、受信増幅回路160とを備える。
 デュプレクサ120は、送信側フィルタ120Tx及び受信側フィルタ120Rxを有し、これらの少なくとも一方に上記説明した弾性波フィルタ装置を備えるマルチプレクサである。送信側フィルタ120Tx及び受信側フィルタ120Rxは、アンテナ側の入出力端子が束ねられてアンテナ素子2に接続され、他の端子が送信増幅回路140又は受信増幅回路160に接続されている。
 送信増幅回路140は、RFIC3から出力された高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプである。
 受信増幅回路160は、アンテナ素子2で受信された高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプである。
 RFIC3は、アンテナ素子2で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、アンテナ素子2から高周波フロントエンド回路1の受信側信号経路を介して入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路(図示せず)へ出力する。また、RFIC3は、ベースバンド信号処理回路から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を高周波フロントエンド回路1の送信側信号経路に出力する。
 このような高周波フロントエンド回路1によれば、上記説明した弾性波フィルタ装置を備えることにより、通過帯域を切り替える際に、減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。このため、マルチバンドに対応する通信装置4に適用される高周波フロントエンド回路1として、特に有用である。
 (実施の形態4の変形例)
 上記実施の形態及び変形例で説明したフィルタ(弾性波フィルタ装置)は、実施の形態4に係る高周波フロントエンド回路1よりも、さらに使用バンド数が多いシステムに対応する高周波フロントエンド回路に適用することもできる。そこで、本変形例では、このような高周波フロントエンド回路について説明する。
 図19は、実施の形態4の変形例に係る高周波フロントエンド回路1Aの構成図である。
 同図に示すように、高周波フロントエンド回路1Aは、アンテナ端子ANTと送信端子Tx1及びTx2並びに受信端子Rx1及びRx2を備え、アンテナ端子ANT側から順に、複数のスイッチにより構成されるスイッチ群110と、複数のフィルタにより構成されるフィルタ群120Aと、送信側スイッチ130A及び130B並びに受信側スイッチ150A、150B及び150Cと、送信増幅回路140A及び140B並びに受信増幅回路160A及び160Bとを備える。
 スイッチ群110は、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって、アンテナ端子ANTと所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、複数のSPST型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ端子ANTと接続される信号経路は1つに限らず、複数であってもかまわない。つまり、高周波フロントエンド回路1Aは、キャリアアグリゲーションに対応してもかまわない。
 フィルタ群120Aは、例えば次の帯域を通過帯域に有する複数のフィルタ(デュプレクサを含む)によって構成される。具体的には、当該帯域は、(i)Band12の送信帯域、(ii)Band13の送信帯域、(iii)Band14の送信帯域、(iv)Band27(又はBand26)の送信帯域、(v)Band29及びBand14(又はBand12、Band67及びBand13)の受信帯域、(vi-Tx)Band68及びBand28a(又はBand68及びBand28b)の送信帯域、(vi-Rx)Band68及びBand28a(又はBand68及びBand28b)の受信帯域、(vii-Tx)Band20の送信帯域、(vii-Rx)Band20の受信帯域、(viii)Band27(又はBand26)の受信帯域、(ix-Tx)Band8の送信帯域、並びに、(ix-Rx)Band8の受信帯域、である。
 送信側スイッチ130Aは、ローバンド側の複数の送信側信号経路に接続された複数の選択端子と送信増幅回路140Aに接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。送信側スイッチ130Bは、ハイバンド側の複数の送信側信号経路に接続された複数の選択端子と送信増幅回路140Bに接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。これら送信側スイッチ130A及び130Bは、フィルタ群120Aの前段(ここでは送信側信号経路における前段)に設けられ、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって接続状態が切り替えられるスイッチ回路である。これにより、送信増幅回路140A及び140Bで増幅された高周波信号(ここでは高周波送信信号)は、フィルタ群120Aの所定のフィルタを介してアンテナ端子ANTからアンテナ素子2(図18参照)に出力される。
 受信側スイッチ150Aは、ローバンド側の複数の受信側信号経路に接続された複数の選択端子と受信増幅回路160Aに接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。受信側スイッチ150Bは、所定のバンド(ここではBand20)の受信側信号経路に接続された共通端子と、受信側スイッチ150Aの共通端子及び受信側スイッチ150Bの共通端子に接続された2つの選択端子とを有するスイッチ回路である。受信側スイッチ150Cは、ハイバンド側の複数の受信側信号経路に接続された複数の選択端子と受信増幅回路160Bに接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。これら受信側スイッチ150A~150Cは、フィルタ群120Aの後段(ここでは受信側信号経路における後段)に設けられ、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって接続状態が切り替えられる。これにより、アンテナ端子ANTに入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)は、フィルタ群120Aの所定のフィルタを介して、受信増幅回路160A及び160Bで増幅されて、受信端子Rx1及びRx2からRFIC3(図18参照)に出力される。なお、ローバンドに対応するRFICとハイバンドに対応するRFICとが個別に設けられていてもかまわない。
 送信増幅回路140Aは、ローバンドの高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプであり、送信増幅回路140Bは、ハイバンドの高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプである。
 受信増幅回路160Aは、ローバンドの高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプであり、受信増幅回路160Bは、ハイバンドの高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプである。
 このように構成された高周波フロントエンド回路1Aは、(iv)Band27(又はBand26)の送信帯域を通過帯域に有するフィルタとして、実施の形態2の適用例1に係るフィルタ20Aを備える。つまり、当該フィルタは、制御信号にしたがって、通過帯域を、Band27の送信帯域とBand26の送信帯域とで切り替える。
 また、高周波フロントエンド回路1Aは、(vi-Rx)Band68及びBand28a(又はBand68及びBand28b)の受信帯域を通過帯域に有する受信フィルタとして、実施の形態2の適用例2に係るフィルタ20Bを備え、(vi-Tx)Band68及びBand28a(又はBand68及びBand28b)の送信帯域を通過帯域に有する送信フィルタとして、実施の形態2の適用例3に係るフィルタ20Cを備える。つまり、当該送信フィルタ及び当該受信フィルタによって構成されるデュプレクサは、制御信号にしたがって、通過帯域を、Band68及びBand28aの送信帯域とBand68及びBand28bの送信帯域とで切り替え、Band68及びBand28aの受信帯域とBand68及びBand28bの受信帯域とで切り替える。
 また、高周波フロントエンド回路1Aは、(viii)Band27(又はBand26)の受信帯域を通過帯域に有するフィルタとして、実施の形態2の適用例2に係るフィルタ20Bを備える。つまり、当該フィルタは、制御信号にしたがって、通過帯域を、Band27の送信帯域とBand26の送信帯域とで切り替える。
 以上のように構成された高周波フロントエンド回路1Aによれば、上記実施の形態2の適用例1~3に係るフィルタ20A~20C(弾性波フィルタ装置)を備えることにより、バンドごとにフィルタを設ける場合に比べてフィルタの個数を削減できるため、小型化することができる。
 また、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路1Aによれば、フィルタ群120A(複数の弾性波フィルタ装置)の前段又は後段に設けられた送信側スイッチ130A及び130B並びに受信側スイッチ150A~150C(スイッチ回路)を備える。これにより、高周波信号が伝達される信号経路の一部を共通化することができる。よって、例えば、複数の弾性波フィルタ装置に対応する送信増幅回路140A及び140Bあるいは受信増幅回路160A及び160B(増幅回路)を共通化することができる。したがって、高周波フロントエンド回路1Aの小型化及び低コスト化が可能となる。
 なお、送信側スイッチ130A及び130B並びに受信側スイッチ150A~150Cは、少なくとも1つが設けられていればよい。また、送信側スイッチ130A及び130Bの個数、並びに、受信側スイッチ150A~150Cの個数は、上記説明した個数に限らず、例えば、1つの送信側スイッチと1つの受信側スイッチとが設けられていてもかまわない。また、送信側スイッチ及び受信側スイッチの選択端子等の個数も、本実施の形態に限らず、それぞれ2つであってもかまわない。
 また、フィルタ群に含まれる複数のフィルタのうち、少なくとも1つのフィルタに実施の形態1及びその変形例に係るフィルタの構成が適用されていてもかまわない。
 (その他の実施の形態)
 以上、本発明の実施の形態に係る弾性波フィルタ装置及び高周波フロントエンド回路について、実施の形態1~4及び変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。上記実施の形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る弾性波フィルタ装置及び高周波フロントエンド回路を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
 例えば、上述した高周波フロントエンド回路とRFIC3(RF信号処理回路)とを備える通信装置4も本発明に含まれる。このような通信装置4によれば、低ロス化と高選択度化を図ることができる。
 また、例えば、並列腕共振子とグランドとスイッチを介して結ぶ経路に設けられたインダクタは、並列腕共振子とキャパシタとの接続ノードと、スイッチとを接続する配線、又は、並列腕共振子と、スイッチとキャパシタとの接続ノードとを接続する配線に限らず、スイッチとグランドとを接続する配線であってもかまわない。
 また、例えば、第1配線の長さと第2配線の長さとが異なり、かつ、第1配線のライン幅と第2配線のライン幅とが、異なっていてもかまわない。この場合、長い配線の方が短い配線よりも太いことが好ましい。配線の長さが長いことでインダクタのQが劣化するが、配線のライン幅を太くすることでインダクタのQの劣化を抑制できるためである。
 また、例えば、実施の形態3では、フィルタ30が備える3つ並列腕共振回路におけるインダクタのインダクタンス値は互いに異なっていたが、当該3つ並列腕共振回路のうちの少なくとも2つの並列腕共振回路におけるインダクタのインダクタンス値が互いに異なっていればよい。
 また、例えば、実施の形態3では、フィルタ30は、2つの直列腕共振回路と3つの並列腕共振回路とを備えたが、これに限らず、3つ以上の直列腕共振回路と4つ以上の並列腕共振回路とを備えてもかまわない。この場合、ノードx1とノードx2との間の互いに異なるノードに複数の第5並列腕共振回路が接続され、第1インダクタンス値及び第2のインダクタンス値は、各第5並列腕共振回路における第5インダクタンス値より大きい。なお、各第5並列腕共振回路における第5インダクタンス値は、第1インダクタンス値及び第2のインダクタンス値よりも小さければ、互いに異なる値であっても、互いに同じ値であってもよい。また、4つ以上の並列腕共振回路のうち少なくとも2つの並列腕共振回路におけるインダクタのインダクタンス値が互いに異なっていればよい。
 また、上述した全ての共振子若しくは一部の共振子は、弾性表面波を用いた弾性波共振子に限らず、例えば、バルク波又は弾性境界波を用いた弾性波共振子によって構成されていてもかまわない。つまり、上述した全ての共振子若しくは一部の共振子は、IDT電極によって構成されていなくてもかまわない。このような共振子を有する弾性波フィルタ装置であっても、通過帯域を切り替える際に、減衰帯域の帯域幅を広くしたり減衰量を大きくしたりすることができる。
 また、上記の実施の形態では、マルチプレクサ(デュプレクサ)は、送信フィルタ及び受信フィルタから構成されたが、送信フィルタのみ、又は、受信フィルタのみから構成されてもよい。
 また、例えば、高周波フロントエンド回路又は通信装置において、各構成要素の間に、インダクタやキャパシタが接続されていてもかまわない。なお、当該インダクタには、各構成要素間を繋ぐ配線による配線インダクタが含まれてもよい。
 本発明は、マルチバンドシステムに適用できる小型のフィルタ、マルチプレクサ、フロントエンド回路及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
 1、1A  高周波フロントエンド回路
 2  アンテナ素子
 3  RFIC(RF信号処理回路)
 4  通信装置
 10、10A、20A~20D、30、40、200A~200D  フィルタ(弾性波フィルタ装置)
 11l  入出力端子
 11m  入出力端子(第1入出力端子)
 11n  入出力端子(第2入出力端子)
 12~15  チップ
 16  配線基板
 17  部品搭載面
 18  配線層
 50、120  デュプレクサ(マルチプレクサ)
 60 位相器
 101  IDT電極
 101a、101b  櫛歯電極
 101g  密着層
 101h  主電極層
 102  圧電基板
 103  保護層
 110a、110b  電極指
 111a、111b  バスバー電極
 120A  フィルタ群
 120Rx  受信側フィルタ
 120Tx  送信側フィルタ
 130A、130B  送信側スイッチ
 140、140A、140B  送信増幅回路
 150A~150C  受信側スイッチ
 160、160A、160B  受信増幅回路
 p1~p5  並列腕共振子
 s1、s2  直列腕共振子(直列腕共振回路)
 x1~x3  ノード
 C1~C5  キャパシタ(インピーダンス素子)
 L1~L5  インダクタ
 SW1~SW5  スイッチ(スイッチ素子)

Claims (20)

  1.  第1入出力端子と第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第1直列腕共振回路と、
     前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードのうち、前記第1直列腕共振回路よりも前記1入出力端子側の第1ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振回路と、
     前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードのうち、前記第1直列腕共振回路よりも前記第2入出力端子側の第2ノードとグランドとに接続された第2並列腕共振回路と、を備え、
     前記第1並列腕共振回路は、
      前記第1ノードに接続された第1並列腕共振子と、
      前記第1ノードとグランドとの間で前記第1並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第1インピーダンス素子及び第1スイッチと、
     前記第1ノードとグランドとを前記第1スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第1インダクタと、を有し、
     前記第2並列腕共振回路は、
      前記第2ノードに接続された第2並列腕共振子と、
      前記第2ノードとグランドとの間で前記第2並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第2インピーダンス素子及び第2スイッチと、
      前記第2ノードとグランドとを前記第2スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第2インダクタと、を有し、
     前記第1インダクタのインダクタンス値と、前記第2インダクタのインダクタンス値とは異なる、
     弾性波フィルタ装置。
  2.  前記弾性波フィルタ装置は、さらに、
      前記第1ノードとグランドとの間で、前記第1並列腕共振回路に並列接続された第3並列腕共振回路と、
      前記第2ノードとグランドとの間で、前記第2並列腕共振回路に並列接続された第4並列腕共振回路と、を備え、
     前記第3並列腕共振回路は、前記第1ノードに接続された第3並列腕共振子を有し、
     前記第4並列腕共振回路は、前記第2ノードに接続された第4並列腕共振子を有し、
     前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数と異なり、
     前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数と異なる、
     請求項1に記載の弾性波フィルタ装置。
  3.  前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数よりも高く、
     前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数よりも高い、
     請求項2に記載の弾性波フィルタ装置。
  4.  前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数よりも低く、
     前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数よりも低い、
     請求項2に記載の弾性波フィルタ装置。
  5.  前記第3並列腕共振回路は、さらに、
      前記第1ノードとグランドとの間で前記第3並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第3インピーダンス素子及び第3スイッチと、
      前記第1ノードとグランドとを前記第3スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第3インダクタと、を有し、
     前記第4並列腕共振回路は、さらに、
      前記第2ノードとグランドとの間で前記第4並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第4インピーダンス素子及び第4スイッチと、
      前記第2ノードとグランドとを前記第4スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第4インダクタと、を有する、
     請求項2~4のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置。
  6.  前記第3インダクタのインダクタンス値と、前記第4インダクタのインダクタンス値とは異なる、
     請求項5に記載の弾性波フィルタ装置。
  7.  前記弾性波フィルタ装置は、さらに、
      前記第1ノードとグランドとの間で、前記第1並列腕共振子に並列接続された第3並列腕共振子と、
      前記第2ノードとグランドとの間で、前記第2並列腕共振子に並列接続された第4並列腕共振子と、を備え、
     前記互いに並列接続された一対の第1インピーダンス素子及び第1スイッチは、前記第1並列腕共振子と前記第3並列腕共振子とが並列接続された回路に対し直列接続され、
     前記互いに並列接続された一対の第2インピーダンス素子及び第2スイッチは、前記第2並列腕共振子と前記第4並列腕共振子とが並列接続された回路に対し直列接続され、
     前記第1並列腕共振子における共振周波数は、前記第3並列腕共振子における共振周波数と異なり、
     前記第2並列腕共振子における共振周波数は、前記第4並列腕共振子における共振周波数と異なる、
     請求項1に記載の弾性波フィルタ装置。
  8.  前記第1インダクタは、前記第1並列腕共振子とグランドとを前記第1スイッチを介して結ぶ経路における第1配線であり、
     前記第2インダクタは、前記第2並列腕共振子とグランドとを前記第2スイッチを介して結ぶ経路における第2配線である、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置。
  9.  前記第1配線の長さと前記第2配線の長さとが異なる、
     請求項8に記載の弾性波フィルタ装置。
  10.  前記第1配線の幅と前記第2配線の幅とが異なる、
     請求項8又は9に記載の弾性波フィルタ装置。
  11.  前記第1入出力端子は、前記第2入出力端子に入力される高周波電力より高い電力が入力される端子であり、
     前記第1インピーダンス素子および前記第2インピーダンス素子は、キャパシタであり、
     前記第1インダクタのインダクタンス値は、前記第2インダクタのインダクタンス値よりも小さい、
     請求項1~10のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置。
  12.  前記第1入出力端子は、前記第2入出力端子に入力される高周波電力より高い電力が入力される端子であり、
     前記第1インピーダンス素子および前記第2インピーダンス素子は、インダクタであり、
     前記第1インダクタは、前記第1並列腕共振子と、前記第1インピーダンス素子及び前記第1スイッチが並列接続された回路と、の間に接続され、
     前記第2インダクタは、前記第2並列腕共振子と、前記第2インピーダンス素子及び前記第2スイッチが並列接続された回路と、の間に接続され、
     前記第1インダクタのインダクタンス値は、前記第2インダクタのインダクタンス値よりも大きい、
     請求項1~10のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置。
  13.  前記第1入出力端子は、前記第2入出力端子に入力される高周波電力より高い電力が入力される端子であり、
     前記第1インピーダンス素子および前記第2インピーダンス素子は、インダクタであり、
     前記第1インダクタと前記第1スイッチとが直列接続された回路は、前記第1インピーダンス素子に並列接続され、
     前記第2インダクタと前記第2スイッチとが直列接続された回路は、前記第2インピーダンス素子に並列接続され、
     前記第1インダクタのインダクタンス値は、前記第2インダクタのインダクタンス値よりも小さい、
     請求項1~10のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置。
  14.  前記弾性波フィルタ装置は、さらに、
      前記第1直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路と、
      前記第1直列腕共振回路と前記第2直列腕共振回路とを結ぶ経路上に設けられたノードと、グランドとに接続された第5並列腕共振回路と、を有し、
     前記第2ノードは、前記第2直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に位置し、
     前記第5並列腕共振回路は、
      前記第1ノードと前記第2ノードとの間のノードに接続された第5並列腕共振子と、
      当該ノードとグランドとの間で前記第5並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第5インピーダンス素子及び第5スイッチと、
      当該ノードとグランドとを前記第5スイッチを介して結ぶ経路に設けられた第5インダクタと、を有し、
     前記第5インピーダンス素子はキャパシタであり、
     前記第1インダクタのインダクタンス値及び前記第2インダクタのインダクタンス値は、前記第5インダクタのインダクタンス値より小さい、
     請求項11に記載の弾性波フィルタ装置。
  15.  前記弾性波フィルタ装置は、さらに、
      前記第1直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路と、
     前記第1直列腕共振回路と前記第2直列腕共振回路とを結ぶ経路上に設けられたノードと、グランドとに接続された第5並列腕共振回路と、を有し、
     前記第2ノードは、前記第2直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に位置し、
     前記第5並列腕共振回路は、
      前記第1ノードと前記第2ノードとの間のノードに接続された第5並列腕共振子と、
      当該ノードとグランドとの間で前記第5並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第5インピーダンス素子及び第5スイッチと、
      当該ノードと、前記第5インピーダンス素子及び前記第5スイッチが並列接続された回路と、の間に接続された第5インダクタと、を有し、
     前記第5インピーダンス素子は、インダクタであり、
     前記第1インダクタのインダクタンス値及び前記第2インダクタのインダクタンス値は、前記第5インダクタのインダクタンス値より大きい、
     請求項12に記載の弾性波フィルタ装置。
  16.  前記弾性波フィルタ装置は、さらに、
      前記第1直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に設けられた第2直列腕共振回路と、
      前記第1直列腕共振回路と前記第2直列腕共振回路とを結ぶ経路上に設けられたノードと、グランドとに接続された第5並列腕共振回路と、を有し、
     前記第2ノードは、前記第2直列腕共振回路と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上に位置し、
     前記第5並列腕共振回路は、
      前記第1ノードと前記第2ノードとの間のノードに接続された第5並列腕共振子と、
      当該ノードとグランドとの間で前記第5並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続された一対の第5インピーダンス素子及び第5スイッチと、
      前記第5スイッチに直列接続された第5インダクタと、を有し、
      前記第5スイッチと前記第5インダクタが直列接続された回路は、前記第5インピーダンス素子に並列接続され、
     前記第5インピーダンス素子は、インダクタであり、
     前記第1インダクタのインダクタンス値及び前記第2インダクタのインダクタンス値は、前記第5インダクタのインダクタンス値より小さい、
     請求項13に記載の弾性波フィルタ装置。
  17.  共通端子、送信端子および受信端子を備え、
     前記共通端子と送信端子とを結ぶ経路上に設けられた送信フィルタと、前記共通端子と受信端子とを結ぶ経路上に設けられた受信フィルタと、を有するマルチプレクサであって、
     前記送信フィルタは、請求項11~16のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置であり、
     前記第1入出力端子は、前記送信端子に接続され、
     前記第2入出力端子は、前記共通端子に接続される、
     マルチプレクサ。
  18.  共通端子、送信端子および受信端子を備え、
     前記共通端子と送信端子とを結ぶ経路上に設けられた送信フィルタと、前記共通端子と受信端子とを結ぶ経路上に設けられた受信フィルタと、を有するマルチプレクサであって、
     前記送信フィルタは、請求項11~16のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置であり、
     前記第1入出力端子は、前記共通端子に接続され、
     前記第2入出力端子は、前記送信端子に接続される、
     マルチプレクサ。
  19.  請求項1~16のいずれか1項に記載の弾性波フィルタ装置、または、請求項17または18に記載のマルチプレクサと、
     増幅回路と、を備える、
     高周波フロントエンド回路。
  20.  アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
     前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項19に記載の高周波フロントエンド回路と、を備える、
     通信装置。
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