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WO2018151218A1 - 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、および通信装置 - Google Patents

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、および通信装置 Download PDF

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WO2018151218A1
WO2018151218A1 PCT/JP2018/005281 JP2018005281W WO2018151218A1 WO 2018151218 A1 WO2018151218 A1 WO 2018151218A1 JP 2018005281 W JP2018005281 W JP 2018005281W WO 2018151218 A1 WO2018151218 A1 WO 2018151218A1
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WO
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frequency
arm resonator
circuit
resonance
filter
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PCT/JP2018/005281
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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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    • H04B1/40Circuits

Definitions

  • the present invention relates to a filter device having a resonator, a multiplexer, a high-frequency front-end circuit, and a communication device.
  • the filter placed in the front-end part of the mobile communication device has a suitable passband width, steepness at the end of the passband, and attenuation bandwidth. It is required to adjust.
  • Patent Document 1 discloses a configuration of a surface acoustic wave element that realizes a band-pass filter.
  • the high frequency filter described in Patent Document 1 has a series arm resonator and a parallel arm resonator, and an insulating material layer is provided between the IDT electrode of the series arm resonator and the piezoelectric substrate.
  • the IDT electrode of the parallel arm resonator provided is directly formed on the piezoelectric substrate. According to this, by making the frequency difference between the resonance frequency and anti-resonance frequency of the series arm resonator smaller than that of the parallel arm resonator, the steepness between the passband and the attenuation band and the sufficient attenuation amount can be obtained. It is possible to have
  • the frequency difference of the parallel arm resonator is larger than that of the series arm resonator.
  • a filter device having a series arm resonator and a parallel arm resonator if the frequency difference of the parallel arm resonator is larger than that of the series arm resonator, there is a problem that the steepness on the low frequency side of the passband is deteriorated.
  • the series arm resonator and the parallel arm resonator are elastic wave resonators, bulk wave loss occurs in a high frequency region of the antiresonance frequency of the series arm resonator.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and reduces reflection loss on the higher frequency side than the pass band while ensuring steepness between the pass band and the attenuation band. It is an object of the present invention to provide a filter device, a multiplexer, a high-frequency front-end circuit, and a communication device that can be used.
  • a filter device includes a series arm resonance circuit connected between a first input / output terminal and a second input / output terminal, and the first input / output terminal.
  • a parallel arm resonance circuit connected to a node on the path connecting to the second input / output terminal and the ground, the anti-resonance frequency on the lowest frequency side among the one or more anti-resonance frequencies of the resonance circuit;
  • a value obtained by dividing a frequency difference from the lowest resonance frequency of one or more resonance frequencies of the resonance circuit by the resonance frequency is defined as a specific bandwidth of the resonance circuit, and the anti-resonance frequency of the resonator and the resonance frequency
  • the series arm resonant circuit has a ratio wider than the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit.
  • a first series arm resonator having bandwidth and a front Comprising a first capacitor
  • the series arm resonance circuit includes the first series arm resonator having a wider specific bandwidth than the parallel arm resonance circuit, and the first capacitor connected to the first series arm resonator. Therefore, the specific bandwidth of the series arm resonant circuit is narrower than the specific bandwidth of the first series arm resonator. For this reason, the steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the high frequency side of the pass band can be ensured as compared with the filter constituted by the first series arm resonator and the parallel arm resonance circuit.
  • the specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit is narrower than that of the first series arm resonator, it is possible to ensure steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the low frequency side of the pass band. . For this reason, steepness between the pass band and the attenuation band can be secured.
  • the high-frequency signal input from the first input / output terminal or the second input / output terminal is distributed by the first series arm resonator and the first capacitor, it is higher than the anti-resonance frequency of the series arm resonance circuit.
  • the Q value of the capacitance component of the series arm resonance circuit on the frequency side can be improved. For this reason, it becomes possible to reduce the reflection loss on the higher frequency side than the pass band of the filter device.
  • the specific bandwidth of the series arm resonant circuit and the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit may be approximately the same.
  • the passband and attenuation at both ends of the passband are approximately the same as the frequency difference between the passband low frequency end and the passband low frequency side attenuation pole and the frequency difference between the passband high frequency end and the passband high frequency side attenuation pole.
  • a filter with high steepness between the bands can be configured.
  • the first series arm resonator may be an acoustic wave resonator having an IDT electrode including a plurality of electrode fingers formed on a substrate having piezoelectricity at least in part.
  • the first series arm resonator can be reduced in size, so that the filter device can be reduced in size and cost.
  • the acoustic wave resonator since the acoustic wave resonator generally exhibits a high Q characteristic, it is possible to reduce the loss and the selectivity of the filter device.
  • the first capacitor includes the substrate and a first comb capacitance electrode formed of a plurality of electrode fingers formed on the substrate, and the plurality of capacitors constituting the first comb capacitance electrode.
  • the pitch of the electrode fingers may be narrower than the pitch of the plurality of electrode fingers constituting the first series arm resonator.
  • the self-resonant frequency shifts to the higher frequency side as the pitch of the electrode fingers constituting the first capacitor is narrower.
  • the self-resonant frequency is a singular point where the Q value (capacitance Q) of the capacitive element locally decreases.
  • the pitch of the electrode fingers of the first comb-teeth capacitive electrode is made narrower than the pitch of the electrode fingers of the first series arm resonator, and the self-resonant frequency of the first capacitor is driven higher than the pass band of the high-frequency filter.
  • the Q value of the first capacitor in the pass band can be increased. Therefore, loss in the passband can be suppressed.
  • the film thickness of the plurality of electrode fingers in the first comb-teeth capacitive electrode may be equal to or less than the film thickness of the plurality of electrode fingers in the first series arm resonator.
  • the pitch of the electrode fingers is limited by the film thickness of the electrode fingers.
  • the pitch of the electrode fingers in the first capacitor can be made narrower by making the film thickness of the electrode fingers in the first capacitor smaller than the film thickness of the electrode fingers in the first series arm resonator.
  • the electrode can be made small, and it is easy to ensure both the Q value at the resonance frequency and antiresonance frequency of the first series arm resonator and the Q value of the first capacitor. Therefore, the loss in the pass band can be reduced by reducing the size of the filter device and securing both the Q value of the first series arm resonator and the Q value of the first capacitor.
  • first series arm resonator may be connected on the path, and the first capacitor may be connected in parallel to the first series arm resonator.
  • the first series arm resonator is connected to the path, and the series arm resonance circuit further includes a first impedance element connected in series to the first series arm resonator, A circuit in which one series arm resonator and the first impedance element are connected in series and the first capacitor are connected in parallel, and the first impedance element may be either a second capacitor or an inductor. Good.
  • the first series arm resonator is connected to the path, and the series arm resonance circuit further includes a first impedance element connected in series to the first series arm resonator, and the first impedance element.
  • a first switch connected in series to a capacitor, a circuit in which the first series arm resonator and the first impedance element are connected in series, and a circuit in which the first capacitor and the first switch are connected in series Are connected in parallel, and the first impedance element may be either a second capacitor or an inductor.
  • the series arm resonance circuit may further include a second switch connected in parallel to the first impedance element.
  • the first series arm resonator is connected to the path, and the series arm resonance circuit further includes a first switch connected in series to the first capacitor, and the first series arm resonance.
  • a child and a circuit in which the first capacitor and the first switch are connected in series may be connected in parallel.
  • the parallel arm resonance circuit includes a first parallel arm resonator connected between the node and the ground, and a specific bandwidth of the first parallel arm resonator is equal to that of the first series arm resonator.
  • the resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than the resonance frequency of the first series arm resonator, and the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is less than the first series arm resonator. It may be lower than the antiresonance frequency of the arm resonator.
  • the parallel arm resonance circuit includes a first parallel arm resonator connected between the node and the ground, and a third capacitor connected in series to the first parallel arm resonator.
  • the specific bandwidth of one parallel arm resonator is the same as or narrower than that of the first series arm resonator, and the resonance frequency of the first parallel arm resonator is greater than the resonance frequency of the first series arm resonator.
  • the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator may be lower than the anti-resonance frequency of the first series arm resonator.
  • the parallel arm resonance circuit includes a first parallel arm resonator connected between the node and the ground, and is connected to the first parallel arm resonator.
  • the parallel arm resonance circuit has a resonance frequency and anti-resonance.
  • a first frequency variable circuit configured to vary at least one of the frequencies, wherein the first frequency variable circuit includes a third capacitor connected in series to the first parallel arm resonator and a first capacitor connected in parallel to the third capacitor.
  • a specific bandwidth of the first parallel arm resonator is the same as or narrower than a specific bandwidth of the first series arm resonator, and a resonance frequency of the first parallel arm resonator is
  • the resonance frequency of the first series arm resonator may be lower than the resonance frequency of the first series arm resonator, and the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator may be lower than the resonance frequency of the first series arm resonator.
  • the parallel arm resonance circuit further includes a second parallel arm resonator connected between the node and the ground, the second parallel arm resonator, the first parallel arm resonator, and the first parallel arm resonator.
  • a circuit in which one frequency variable circuit is connected in series is connected in parallel, and a specific bandwidth of the second parallel arm resonator is the same as or narrower than a specific bandwidth of the first serial arm resonator, and the second parallel arm
  • the resonance frequency of the resonator is higher than the resonance frequency of the first parallel arm resonator, and the anti-resonance frequency of the second parallel arm resonator is higher than the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator. Good.
  • the cut-off frequency on the low frequency side of the pass band and the attenuation on the low frequency side of the pass band are reduced by switching the conductive state and non-conductive state of the third switch while reducing the reflection loss on the high frequency side of the pass band.
  • the frequency of the pole can be varied. Therefore, it is possible to vary the frequency on the low frequency side of the passband without increasing the insertion loss at the low end of the passband.
  • the parallel arm resonant circuit includes a first parallel arm resonator connected between the node and the ground, a second parallel arm resonator connected between the node and the ground, and the second A second frequency variable circuit connected to a parallel arm resonator and configured to vary at least one of a resonance frequency and an antiresonance frequency of the parallel arm resonance circuit, and the second frequency variable circuit includes the second parallel arm resonance.
  • the circuit connected in series is connected in parallel, and the specific bandwidth of the first parallel arm resonator is the same as or narrower than the specific bandwidth of the first series arm resonator, and the resonance frequency of the first parallel arm resonator Is the first series arm resonator
  • the resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than the vibration frequency
  • the anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than the anti-resonance frequency of the first series arm resonator
  • the specific bandwidth of the second parallel arm resonator is
  • the resonance frequency of the second parallel arm resonator is higher than the resonance frequency of the first parallel arm resonator
  • the antiresonance of the second parallel arm resonator is the same or narrower than the specific bandwidth of the series arm resonator.
  • the cut-off frequency on the high frequency side of the pass band and the high frequency side of the pass band can be reduced by switching the conductive state and non-conductive state of the fourth switch while reducing the reflection loss on the high frequency side of the pass band.
  • the frequency of the attenuation pole can be varied. Therefore, it is possible to vary the frequency on the high frequency side of the pass band without increasing the insertion loss at the high end of the pass band.
  • Each of the first series arm resonator and the first parallel arm resonator is an acoustic wave resonator having an IDT electrode composed of a plurality of electrode fingers formed on a substrate having piezoelectricity at least partially.
  • a film may be formed.
  • the specific bandwidth of the first series arm resonator and the first parallel arm resonator can be set by adjusting the film thickness of the first adjustment film.
  • the film thickness of the first adjustment film of the first series arm resonator is set to the first parallel thickness. What is necessary is just to make it smaller than the film thickness of the 1st adjustment film
  • Each of the first series arm resonator and the first parallel arm resonator is an acoustic wave resonator having an IDT electrode composed of a plurality of electrode fingers formed on a substrate having piezoelectricity at least partially.
  • a second adjustment film for adjusting the specific bandwidth is formed so as to cover at least the IDT electrode of the first parallel arm resonator among the first series arm resonator and the first parallel arm resonator. It may be.
  • the specific bandwidth of the first series arm resonator and the first parallel arm resonator can be set by adjusting the film thickness of the second adjustment film.
  • the film thickness of the second adjustment film of the first series arm resonator is set to the first parallel thickness. What is necessary is just to make it smaller than the film thickness of the 2nd adjustment film
  • a multiplexer includes a common terminal, the filter device described above, and a first filter having a pass band on a higher frequency side than the pass band of the filter device, The input / output terminal and the first filter may be connected to the common terminal.
  • the filter device whose pass band is on the low frequency side, it is possible to reduce reflection loss on the high frequency side of the pass band. Since the pass band of the first filter connected to the filter device at the common terminal is on the higher frequency side than the pass band of the filter device, the insertion loss of the first filter can be reduced.
  • the filter device further includes one or more elastic wave resonators, and the series arm resonance circuit is connected to the common terminal without passing through the one or more elastic wave resonators and the parallel arm resonance circuit. May be.
  • the reflection loss on the higher frequency side than the pass band when the filter device is viewed from the common terminal can be minimized, the insertion loss of the first filter can be effectively reduced.
  • the filter device wherein a common terminal and the first input / output terminal are connected to the common terminal, and a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is the A first filter connected to a common terminal; a third terminal; a first selection terminal; and a second selection terminal, wherein the first selection terminal is connected to the second input / output terminal, and the second selection terminal is A switch circuit connected to the second terminal, for switching the connection between the third terminal and the first selection terminal, and the connection between the third terminal and the second selection terminal, and the first filter
  • the passband has a higher frequency than the passband of the filter device
  • the filter device further includes one or more elastic wave resonators
  • the series arm resonance circuit includes the one or more elastic wave resonators and Via the parallel arm resonance circuit Ku, connected to said common terminal, when the third terminal and the first selection terminal is not connected, the first switch may be made conductive.
  • the series arm resonance circuit when the first switch is in a conductive state, the series arm resonance circuit is distributed in power between the first series arm resonator and the first capacitor, and has a higher frequency than the antiresonance frequency of the series arm resonance circuit.
  • the Q value of the capacitive component of the series arm resonance circuit on the side can be improved. For this reason, even when the filter device is not selected by the switch circuit, the insertion loss in the pass band of the first filter is reduced.
  • the high-frequency front-end circuit may include the above-described filter device and an amplifier circuit connected to the filter device.
  • a high-frequency front-end circuit including a filter device in which reflection loss on a higher frequency side than the pass band is reduced while ensuring steepness between the pass band and the attenuation band.
  • 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.
  • a high-frequency front-end circuit as described.
  • a communication device including a filter device in which the reflection loss on the higher frequency side than the pass band is reduced while ensuring the steepness between the pass band and the attenuation band.
  • the reflection loss on the higher frequency side than the pass band is reduced while ensuring the steepness between the pass band and the attenuation band. It becomes possible to do.
  • FIG. 1A is a circuit block diagram of a filter device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a circuit configuration diagram of the filter device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1C is a circuit configuration diagram of a filter device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 2A is a graph illustrating pass characteristics and impedance characteristics of the filter devices according to the first and second embodiments.
  • FIG. 2B is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of the filter devices according to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 2C is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of the filter devices according to Comparative Examples 3 and 4.
  • FIG. 3 is a graph showing impedance characteristics and capacitance Q value of the series arm resonance circuit.
  • FIG. 4A is a graph comparing transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 4B is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 1 and Comparative Example 2.
  • FIG. 4C is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 1 and Comparative Example 3.
  • FIG. 4D is a graph comparing transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 1 and Comparative Example 4.
  • FIG. 5A is a graph comparing transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 2 and Comparative Example 1.
  • FIG. 5B is a graph comparing transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 2 and Comparative Example 2.
  • FIG. 5C is a graph comparing transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 2 and Comparative Example 3.
  • FIG. 5D is a graph comparing transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to Example 2 and Comparative Example 4.
  • FIG. 6 is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filter devices according to the first and second embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an electrode structure of the filter device according to the first embodiment.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the electrode film and the surrounding structure in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of another example of the electrode film and the surrounding structure in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 8C is a cross-sectional view of still another example of the electrode film and the surrounding structure in the first exemplary embodiment.
  • FIG. 9A is a graph showing the relationship between the electrode finger pitch of the comb tooth capacitance and the capacitance value in a typical example.
  • FIG. 9B is a graph showing the relationship between the electrode finger pitch of the comb tooth capacitance and the capacitance Q in a typical example.
  • FIG. 10A is a graph showing the relationship between the film thickness of the comb tooth capacitance and the capacitance value in a typical example.
  • FIG. 10B is a graph showing the relationship between the film thickness of the comb-teeth capacity and the capacity Q in a typical example.
  • FIG. 11A is a graph showing the relationship between the electrode duty of a comb-tooth capacity and the capacity value in a typical example.
  • FIG. 11B is a graph showing the relationship between the electrode duty of the comb-teeth capacity and the capacity Q in a typical example.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the impedance of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the thickness of the second adjustment film and the impedance of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 16 is a circuit configuration diagram of the filter device according to the second embodiment.
  • FIG. 17A is a diagram illustrating an equivalent circuit model of a resonator and a resonance characteristic thereof.
  • FIG. 17B is a diagram illustrating an equivalent circuit model and its resonance characteristics when an impedance element is connected in series to the resonator.
  • FIG. 18 is a graph showing the impedance characteristics of the series arm resonance circuit of the filter according to the second embodiment (Example 3).
  • FIG. 19 is a graph showing the pass characteristics and impedance characteristics of the filter according to the second embodiment (Example 3).
  • FIG. 20 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • FIG. 21 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • FIG. 22 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 2 (Example 5) of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter according to Modification 2 (Example 5) of the second embodiment.
  • FIG. 24 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 3 (Example 6) of the second embodiment.
  • FIG. 25 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter according to Modification 3 (Example 6) of the second embodiment.
  • FIG. 26A is a circuit configuration diagram of a filter device according to Embodiment 3 (Example 7).
  • FIG. 26B is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 1 (Example 8) of the third embodiment.
  • FIG. 27 is a graph showing the pass characteristics and impedance characteristics of the filter device according to Embodiment 3 (Example 7) and Modification 1 (Example 8).
  • FIG. 28 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 2 (Example 9) of the third embodiment.
  • FIG. 29 is a graph showing the pass characteristics of the filter device according to Modification 2 (Example 9) of the third embodiment.
  • FIG. 30 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 3 (Example 10) of the third embodiment.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an equivalent circuit model of two resonators connected in parallel and a resonance characteristic thereof.
  • FIG. 32 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of the filter device according to Modification 3 (Example 10) of the third embodiment.
  • FIG. 33 is a graph comparing the pass characteristics and impedance characteristics of the filter devices according to Modification 1 (Example 8) and Modification 3 (Example 10) of the third embodiment.
  • FIG. 34 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 4 (Example 11) of the third embodiment.
  • FIG. 35 is a graph showing pass characteristics of the filter device according to Modification 4 (Example 11) of the third embodiment.
  • FIG. 36 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 5 (Example 12) of the third embodiment.
  • FIG. 37 is a graph showing pass characteristics of the filter device according to Modification 5 (Example 12) of the third embodiment.
  • FIG. 34 is a graph comparing the pass characteristics and impedance characteristics of the filter devices according to Modification 1 (Example 8) and Modification 3 (Example 10) of the third embodiment.
  • FIG. 34 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 4 (Example 11) of the third
  • FIG. 38 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 6 (Example 13) of the third embodiment.
  • FIG. 39 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of the filter device according to Modification 6 (Example 13) of the third embodiment.
  • FIG. 40 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 7 (Example 14) of the third embodiment.
  • FIG. 41 is a graph showing the pass characteristics of the filter device according to Modification 7 (Example 14) of the third embodiment.
  • FIG. 42 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 8 (Example 15) of the third embodiment.
  • FIG. 43 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of the filter device according to Modification 8 (Example 15) of the third embodiment.
  • FIG. 40 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 7 (Example 14) of the third embodiment.
  • FIG. 41 is a graph showing the pass characteristics of the filter device according to Modification
  • FIG. 44 is a circuit configuration diagram of a filter device according to Modification 9 (Example 16) of the third embodiment.
  • FIG. 45 is a graph showing pass characteristics of the filter device according to Modification 9 (Example 16) of the third embodiment.
  • FIG. 46A is a circuit configuration diagram of the filter device according to Embodiment 4 (Example 17).
  • FIG. 46B is a plan view illustrating the structure of the filter device according to Embodiment 4 (Example 17).
  • FIG. 47A is a circuit configuration diagram of a filter device applied to a multiplexer according to Embodiment 5 (Example 18).
  • FIG. 47B is a circuit configuration diagram of the multiplexer according to Embodiment 5 (Example 18).
  • FIG. 48A is a circuit configuration diagram of a filter applied to the multiplexer according to the comparative example 5.
  • FIG. 48B is a circuit configuration diagram of a multiplexer according to Comparative Example 5.
  • FIG. 49 is a graph comparing the transmission characteristics and reflection characteristics of the filter device according to Embodiment 5 (Example 18) and the filter according to Comparative Example 5.
  • FIG. 50 is a graph comparing pass characteristics of the multiplexer according to the fifth embodiment (Example 18) and the multiplexer according to Comparative Example 5.
  • FIG. 51 is a graph comparing resonance characteristics and capacitance Q values of the filter device according to the fifth embodiment (Example 18) and the filter according to Comparative Example 5.
  • FIG. 52 is a circuit configuration diagram of a multiplexer according to a modification (Example 19) of the fifth embodiment.
  • FIG. 53 is a configuration diagram of a communication apparatus and its peripheral circuits according to the sixth 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 resonance frequency in the resonator or circuit is a resonance frequency for forming an attenuation pole in the pass band of the filter including the resonator or the circuit or in the vicinity of the pass band unless otherwise specified.
  • it is the frequency of a “resonance point” that is a singular point where the impedance of the circuit is minimized (ideally a point where the impedance is 0).
  • the anti-resonance frequency in the resonator or circuit is an anti-resonance frequency for forming an attenuation pole near the passband or the passband of the filter including the resonator or the circuit, unless otherwise specified.
  • This is the frequency of the “anti-resonance point”, which is a singular point where the impedance of the resonator or the circuit becomes maximum (ideally, the point where the impedance becomes infinite).
  • the series arm circuit and the parallel arm circuit are defined as follows.
  • the serial arm circuit is a circuit arranged between the first input / output terminal or the second input / output terminal and the node on the path to which the parallel arm circuit is connected, or one parallel arm circuit is connected.
  • a circuit arranged between one node on the path and another node on the path to which another parallel arm circuit is connected.
  • the parallel arm circuit is a circuit arranged between one node on the path connecting the first input / output terminal and the second input / output terminal and the ground.
  • the series arm resonance circuit is a circuit arranged between the first input / output terminal or the second input / output terminal and the node on the path to which the parallel arm circuit is connected, or one parallel arm circuit is connected.
  • a circuit arranged between one node on the path to be connected and another node on the path to which another parallel arm circuit is connected, the circuit having a resonance frequency and an anti-resonance frequency. is there.
  • the parallel arm resonance circuit is a circuit arranged between one node on the path connecting the first input / output terminal and the second input / output terminal and the ground and having a resonance frequency and an anti-resonance frequency. is there.
  • FIG. 1A is a circuit block diagram of filter 10 according to the first exemplary embodiment.
  • the filter 10 shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12.
  • the serial arm resonance circuit 11 is connected between the input / output terminal 110 (first input / output terminal) and the input / output terminal 120 (second input / output terminal).
  • the parallel arm resonance circuit 12 is connected to the node x1 on the path connecting the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and the ground (reference terminal).
  • FIG. 1B is a circuit configuration diagram of the filter 10A according to the first embodiment.
  • a filter 10 ⁇ / b> A shown in the figure is an example of a specific circuit configuration of the filter 10.
  • the filter 10A includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11 includes a series arm resonator s1a and a capacitor C1s.
  • the series arm resonator s1a is a first series arm resonator connected between the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and having a specific bandwidth wider than that of the parallel arm resonant circuit 12.
  • the specific bandwidth is a value obtained by dividing the frequency difference (fa ⁇ fr) between the anti-resonance frequency fa and the resonance frequency fr of the resonance circuit or the resonator by the resonance frequency fr ((fa ⁇ fr) / fr) ( Or a percentage thereof).
  • the resonance circuit that is one of the series arm resonance circuit and the parallel arm resonance circuit, when there are one or more anti-resonance frequencies (anti-resonance points) and one or more resonance frequencies (resonance points), the resonance circuit Is the frequency difference between the anti-resonance frequency on the lowest frequency side among the one or more anti-resonance frequencies of the resonance circuit and the resonance frequency on the lowest frequency side among the one or more resonance frequencies of the resonance circuit. Is divided by the resonance frequency.
  • the capacitor C1s is a first capacitor connected in parallel to the series arm resonator s1a.
  • the series arm resonator s1a may be configured by a plurality of elastic wave resonators, and includes, for example, a plurality of split resonators in which one elastic wave resonator is divided in series. Further, the series arm resonator s1a may be configured by an LC resonance circuit having a resonance frequency and an anti-resonance frequency instead of the elastic wave resonator.
  • the parallel arm resonance circuit 12 may be a circuit having a resonance frequency and an anti-resonance frequency, and the circuit configuration is not particularly limited.
  • the parallel arm resonance circuit 12 may be constituted by, for example, an elastic wave resonator, or may be constituted by an LC resonance circuit having a resonance frequency and an anti-resonance frequency instead of the elastic wave resonator.
  • the capacitive element constituting the LC resonance circuit is formed on the piezoelectric substrate.
  • a bulk wave loss described later occurs.
  • FIG. 1C is a circuit configuration diagram of a filter 10B according to a modification of the first embodiment.
  • the filter 10B shown in the figure is an example of a specific circuit configuration of the filter 10.
  • the filter 10B includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11 includes a series arm resonator s1b and a capacitor C2s.
  • the series arm resonator s1b is a first series arm resonator connected between the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and having a specific bandwidth wider than the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit 12.
  • the capacitor C2s is a first capacitor connected in series to the series arm resonator s1b.
  • the series arm resonance circuit 11 includes the first series arm resonators (s1a and s1b) having a wider specific bandwidth than the parallel arm resonance circuit 12, and Since it is comprised with the 1st capacitor
  • the specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit 12 is narrower than that of the first series arm resonator, a steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the low frequency side of the pass band is ensured. it can. Furthermore, since the high-frequency signal input from the input / output terminal 110 or 120 is power-distributed by the first series arm resonator and the first capacitor, the series is on the higher frequency side than the anti-resonance frequency of the series arm resonance circuit 11. The capacitance Q value of the arm resonance circuit 11 can be improved. For this reason, it becomes possible to reduce the reflection loss on the higher frequency side than the pass band of the filter 10 (filters 10A and 10B).
  • FIG. 2A is a graph showing pass characteristics of the filters (10A and 10B) according to the first embodiment (Examples 1 and 2) and impedance characteristics of the resonator and the resonance circuit.
  • 2A shows the pass characteristics of the filter 10A according to the first embodiment and the impedance characteristics of the resonator and the resonance circuit.
  • FIG. 2B shows the pass characteristics of the filter 10B according to the second embodiment. Characteristics and impedance characteristics of the resonator and the resonant circuit are shown.
  • FIG. 2B is a graph showing the pass characteristics of the filters according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 and the impedance characteristics of the resonator and the resonant circuit.
  • FIG. 2A shows the pass characteristics of the filter according to Comparative Example 1 and The impedance characteristics of the resonator and the resonance circuit are shown, and (b) shows the pass characteristics of the filter according to Comparative Example 2 and the impedance characteristics of the resonator and the resonance circuit.
  • FIG. 2C is a graph showing the pass characteristics of the filters according to Comparative Example 3 and Comparative Example 4 and the impedance characteristics of the resonator and the resonant circuit.
  • FIG. 2A shows the pass characteristics of the filter according to Comparative Example 3 and The impedance characteristics of the resonator and the resonance circuit are shown, and (b) shows the pass characteristics of the filter according to Comparative Example 4 and the impedance characteristics of the resonator and the resonance circuit.
  • the parallel arm resonance circuit is assumed to be composed of one parallel arm resonator.
  • Table 1 shows resonance frequencies, antiresonance frequencies, specific bandwidths, and capacitance values of the filters according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the parallel arm resonance circuit has a resonance frequency Frp at which the impedance
  • the series arm resonance circuit has a resonance frequency Frs at which the impedance
  • the anti-resonance frequency Fap of the parallel arm resonance circuit and the resonance frequency Frs of the series arm resonance circuit are brought close to each other.
  • an attenuation pole is formed at the resonance frequency Frp where the impedance of the parallel arm resonance circuit approaches 0, and the vicinity of the resonance frequency Frp is a low-frequency side blocking area.
  • the impedance of the parallel arm resonance circuit increases near the antiresonance frequency Fap, and the impedance of the series arm resonance circuit approaches 0 near the resonance frequency Frs.
  • a pass band is formed in the signal path from the input / output terminal 110 to the input / output terminal 120.
  • the passband is constituted by the anti-resonance frequency Fap of the parallel arm resonance circuit and the resonance frequency Frs of the series arm resonance circuit
  • the attenuation pole on the low passband side is constituted by the resonance frequency Frp of the parallel arm resonance circuit
  • the anti-resonance frequency Fas of the series arm resonance circuit constitutes an attenuation pole on the high side of the passband.
  • the filter 10A according to the first embodiment includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11 is a series arm resonator connected in parallel.
  • the parallel arm resonance circuit 12 includes a parallel arm resonator p1a.
  • FIG. 3 is a graph showing the impedance characteristics and capacitance Q value of the series arm resonance circuit.
  • a series arm resonator s1 and a capacitor Cs that are connected in parallel and that constitute a series arm resonance circuit are shown.
  • the capacitance value of the capacitor Cs is increased with respect to the resonance frequency frs and the antiresonance frequency fas of the series arm resonator s1
  • the antiresonance frequency Fas of the series arm resonance circuit is increased. Shift to the low frequency side. For this reason, as the capacitance value of the capacitor Cs is increased, the specific bandwidth ((Fas ⁇ Frs) / Frs) of the series arm resonance circuit becomes narrower.
  • the specific bandwidth ((fas1-frs1) / frs1) of the series arm resonator s1a is equal to the specific bandwidth ((Fap1-Frp1) of the parallel arm resonant circuit 12. ) / Frp1).
  • the series arm resonance circuit 11 includes the series arm resonator s1a and the capacitor C1s connected in parallel, the specific bandwidth ((Fas1-Frs1) / Frs1) of the series arm resonance circuit 11 is the series arm. It becomes narrower than the specific bandwidth of the resonator s1a ((fas1-frs1) / frs1).
  • the filter 10A according to the first embodiment has a steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the high frequency side of the pass band, as compared with the filter including the series arm resonator s1a and the parallel arm resonance circuit 12. ) Can be secured.
  • the specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit 12 is narrower than that of the series arm resonator s1a, it is possible to secure steepness (clearance) between the passband and the attenuation band on the low frequency side of the passband. .
  • the frequency difference between the passband low frequency end and the passband low frequency side attenuation pole And a filter with high steepness between the passband and the attenuation band at both ends of the passband, in which the frequency difference between the high-frequency end of the passband and the frequency difference between the attenuation poles on the high-frequency side of the passband approximately matches.
  • the capacitor Cs having no bulk wave loss in the frequency band higher than the antiresonance frequency is connected in parallel to the series resonator s1, so that the input high frequency This is because the signal is distributed between the series arm resonator s1 and the capacitor Cs, so that the capacitance Q value of the series arm resonator s1 on the higher frequency side than the antiresonance frequency of the series arm resonance circuit 11 is improved. Since the capacitance Q value on the higher frequency side than the anti-resonance frequency of the series arm resonance circuit 11 is improved, the reflection loss on the higher frequency side than the pass band of the filter 10A can be reduced.
  • the filter 10B according to the second embodiment includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11 is a series arm resonator connected in series. s1b and capacitor C2s, and parallel arm resonance circuit 12 has parallel arm resonator p1b.
  • the specific bandwidth ((fas1-frs1) / frs1) of the series arm resonator s1b is wider than the specific bandwidth ((Fap1-Frp1) / Frp1) of the parallel arm resonant circuit 12. .
  • the filter 10B according to the second embodiment has a steepness between the passband and the attenuation band on the high frequency side of the passband, compared to the filter configured by the series arm resonator s1b and the parallel arm resonance circuit 12 ( Can be secured.
  • the specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit 12 is narrower than that of the series arm resonator s1b, it is possible to secure steepness (clearance) between the passband and the attenuation band on the low frequency side of the passband. .
  • the high-frequency signal input from the input / output terminal 110 or 120 is distributed by the series arm resonator s1b and the capacitor C2s by the capacitor C2s connected in series.
  • the capacitance Q value of the series arm resonator s1b on the higher frequency side than the antiresonance frequency of the series arm resonance circuit 11 is improved.
  • the capacitance Q value of the series arm resonance circuit 11 increases in the frequency band higher than the pass band. Since the capacitance Q value on the higher frequency side than the anti-resonance frequency of the series arm resonance circuit 11 is improved, the reflection loss on the higher frequency side than the pass band of the filter 10B can be reduced.
  • the filter which concerns on the comparative example 1 is comprised by the serial arm resonator s2a and the parallel arm resonator p2a.
  • the specific bandwidth of the series arm resonator s2a (fas2-frs2) / frs2) and the specific bandwidth of the parallel arm resonator p2a ((fap2-frp2) / frp2) are approximately.
  • the specific band widths of the series arm resonator s2a and the parallel arm resonator p2a are both equal to the parallel arm resonators p1a and p1b according to the first and second embodiments.
  • the filter according to the comparative example 2 includes a series arm resonator s2b and a parallel arm resonator p2b.
  • the specific bandwidth of the series arm resonator s2b ((fas2-frs2) / frs2)
  • the specific bandwidth of the parallel arm resonator p2b ((fap2-frp2) / frp2) are Both are substantially equal and wider than each specific bandwidth according to Comparative Example 1.
  • the filter which concerns on the comparative example 3 is comprised by the serial arm resonator s2c and the parallel arm resonator p2c.
  • the specific bandwidth ((fas2-frs2) / frs2) of the series arm resonator s2c is narrower than the specific bandwidth ((fap2-frp2) / frp2) of the parallel arm resonator p2c. .
  • the filter according to the comparative example 4 includes a series arm resonator s2d and a parallel arm resonator p2d.
  • the specific bandwidth ((fas2-frs2) / frs2) of the series arm resonator s2d is wider than the specific bandwidth ((fap2-frp2) / frp2) of the parallel arm resonator p2d. .
  • FIG. 4A is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 1 and Comparative Example 1.
  • 4A to 5D shows the pass characteristics of the filter, (b) shows the insertion loss in the passband of the filter, and (c) shows the reflection loss of the filter and the filter loss. The capacitance Q value is shown.
  • the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the series arm resonance circuit and the parallel arm resonance circuit are substantially equal.
  • the steepness between the pass band and the attenuation band and the insertion loss in the pass characteristic are substantially the same.
  • the filter capacity Q value of the filter 10A according to the first embodiment is larger.
  • the series arm resonator s1a is characterized in that it has a bulk wave loss in the frequency region on the high frequency side of the antiresonance frequency, and the Q value for the capacitive component is lowered.
  • the capacitance C value of the capacitor C1s does not deteriorate in the frequency region.
  • the high-frequency signal input to the filter is power-distributed by the series arm resonator s1a and the capacitor C1s, so that the filter 10A according to the first embodiment has the above frequency range than the filter according to the first comparative example.
  • the capacitance Q value at the reflection loss on the higher frequency side than the pass band is reduced.
  • FIG. 4B is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 1 and Comparative Example 2.
  • the filter according to Comparative Example 2 has a wider relative bandwidth of the series arm resonant circuit and the parallel arm resonant circuit than the filter 10A according to Example 1. Therefore, although the insertion loss in the pass band is good as shown in (b) of the figure, the steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band is shown in (a) of the figure. ) Is getting worse.
  • the filter according to Comparative Example 2 is closer to the high frequency side of the pass band constituted by the antiresonance frequency of the series arm resonance circuit. Since the attenuation pole is at a high frequency, the reflection loss is reduced as compared with the filter 10A according to the first embodiment.
  • the filter capacity Q value of the filter according to the first embodiment is larger in the filter 10A according to the first embodiment, and is higher than the filter according to the second comparative example. The reflection loss in the frequency side band is reduced.
  • FIG. 4C is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 1 and Comparative Example 3.
  • the filter according to Comparative Example 3 has the same specific bandwidth of the series arm resonance circuit as compared with the filter 10A according to Example 1, but the specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit is wide. For this reason, as shown in (b) of the figure, although the insertion loss in the passband is almost equal, as shown in (a) of the figure, the passband and attenuation band on the low frequency side of the passband The sharpness (crime) during the period has deteriorated.
  • the filter 10A according to the first embodiment has a larger capacity Q value of the filter in the frequency band on the high frequency side of the pass band. This is because the high-frequency signal input to the filter is distributed by the series arm resonator s1a and the capacitor C1s. Accordingly, the reflection loss on the higher frequency side of the passband is reduced in the filter 10A according to the first embodiment than in the filter according to the third comparative example.
  • FIG. 4D is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 1 and Comparative Example 4.
  • the filter according to Comparative Example 4 has the same specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit as compared with the filter 10A according to Example 1, but the specific bandwidth of the series arm resonance circuit is wide. For this reason, as shown in (b) of the figure, although the insertion loss in the passband is almost equal, as shown in (a) of the figure, the passband and attenuation band on the high frequency side of the passband The sharpness (crime) during the period has deteriorated.
  • the filter according to Comparative Example 4 is closer to the pass band high frequency side constituted by the anti-resonance frequency of the series arm resonance circuit. Since the attenuation pole is at a high frequency, the reflection loss is reduced as compared with the filter 10A according to the first embodiment.
  • the filter capacity Q value of the filter according to the first embodiment is larger in the filter 10A according to the first embodiment, and is higher than the filter according to the fourth comparative example. The reflection loss in the frequency side band is reduced.
  • FIG. 5A is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of filters according to Example 2 and Comparative Example 1.
  • the resonance frequency, anti-resonance frequency, and specific bandwidth of the series arm resonance circuit and the parallel arm resonance circuit are substantially equal.
  • the steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band is the same.
  • the insertion loss of the passband is reduced in the filter according to Comparative Example 1. This is because the resonance frequency of the series arm resonance circuit constituting the pass band of the filter according to the first embodiment is shifted to a high frequency by the capacitor C2s because the resonance frequency of the series arm resonator is shifted to a high frequency by the capacitor C2s. This is because the resonance frequency Q is reduced and the insertion loss of the passband is increased.
  • the capacity Q value of the filter is larger in the filter 10B according to the second embodiment.
  • the series arm resonator s1b is characterized in that it has a bulk wave loss in the frequency region on the high frequency side of the anti-resonance frequency, and the Q value for the capacitive component is lowered.
  • the capacitance C value of the capacitor C2s does not deteriorate in the frequency range.
  • the high-frequency signal input to the filter is power-distributed by the series arm resonator s1b and the capacitor C2s, so that the filter 10B according to the second embodiment has the above frequency region than the filter according to the first comparative example.
  • the capacitance Q value at the reflection loss on the higher frequency side than the pass band is reduced.
  • FIG. 5B is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 2 and Comparative Example 2.
  • the filter according to Comparative Example 2 has a wider relative bandwidth of the series arm resonance circuit and the parallel arm resonance circuit than the filter 10B according to Example 2. Therefore, although the insertion loss in the pass band is good as shown in (b) of the figure, the steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band is shown in (a) of the figure. ) Is getting worse.
  • the filter according to Comparative Example 2 is closer to the high frequency side of the pass band constituted by the antiresonance frequency of the series arm resonance circuit. Since the attenuation pole is at a high frequency, the reflection loss is reduced as compared with the filter 10B according to the second embodiment.
  • the filter 10B according to the second embodiment has a larger capacity Q value of the filter, which is higher than the filter according to the second comparative example. The reflection loss in the frequency side band is reduced.
  • FIG. 5C is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 2 and Comparative Example 3.
  • the filter according to Comparative Example 3 has the same specific bandwidth of the series arm resonance circuit as compared with the filter 10B according to Example 2, but the specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit is wide. Therefore, although the insertion loss in the pass band is good as shown in (b) of the figure, the pass band and the attenuation band on the low frequency side of the pass band are shown in (a) of the figure. The steepness (crime) between them has deteriorated.
  • the filter 10B according to the second embodiment has a larger capacity Q value of the filter in the frequency band higher than the pass band. This is because the high-frequency signal input to the filter is power-distributed by the series arm resonator s1b and the capacitor C2s. Accordingly, the reflection loss on the higher frequency side of the passband is reduced in the filter 10B according to the second embodiment than in the filter according to the third comparative example.
  • FIG. 5D is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to Example 2 and Comparative Example 4.
  • the filter according to Comparative Example 4 has the same specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit as compared with the filter 10B according to Example 2, but the specific bandwidth of the series arm resonance circuit is wide. Therefore, although the insertion loss in the pass band is good as shown in (b) of the figure, the pass band and attenuation band on the high frequency side of the pass band are shown in (a) of the figure. The steepness (crime) between them has deteriorated.
  • the filter according to Comparative Example 4 is closer to the pass band high frequency side constituted by the anti-resonance frequency of the series arm resonance circuit. Since the attenuation pole is at a high frequency, the reflection loss is reduced as compared with the filter 10B according to the second embodiment.
  • the capacitance Q value of the series arm resonance circuit is larger in the filter 10B according to the second embodiment, and from the pass band than in the filter according to the fourth comparative example. The reflection loss in the distant high frequency side band is reduced.
  • FIG. 6 is a graph comparing the transmission characteristics, reflection characteristics, and capacitance Q values of the filters according to the first and second embodiments.
  • the attenuation characteristics outside the passband are the same in the filter 10A according to the first embodiment and the filter 10B according to the second embodiment.
  • the filter 10A according to the first embodiment is reduced more than the filter 10B according to the second embodiment.
  • the filter Q in the frequency band higher than the pass band is larger in the filter 10A according to the first embodiment than the filter 10B according to the second embodiment.
  • the steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the high pass band side can be ensured.
  • steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the low frequency side of the pass band can be ensured. Furthermore, it becomes possible to reduce the reflection loss on the higher frequency side than the pass band.
  • the filter 10A according to the first embodiment has a better insertion loss in the pass band than the filter 10B according to the second embodiment, and the reflection loss in the frequency band higher than the pass band is reduced.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the electrode structure of the filter 10A according to the first embodiment. Specifically, (a) in the figure is a plan view, (b) in the figure is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in (a), and (c) in the figure is the same. It is sectional drawing in the BB 'line
  • the electrode structure shown in FIG. 7 is for explaining a typical structure of the series arm resonator s1a constituting the filter 10A, the parallel arm resonator p1a, and the comb-tooth capacitive electrode constituting the capacitor C1s. Is.
  • the number and the length of the electrode fingers constituting the IDT electrode and the comb-teeth capacitive electrode of each resonator of the filter 10A are not limited to the number and the length of the electrode fingers shown in FIG.
  • the filter 10B according to the second embodiment is different only in the connection relationship of the capacitor C2s, and the electrode structure of the filter 10A shown in FIG. 7 is applied.
  • each resonator constituting the filter 10A is, for example, an elastic wave resonator using an elastic wave.
  • the filter 10A can be constituted by the IDT electrodes formed on the piezoelectric substrate 102, so that a small and low-profile filter circuit having a high steep passage characteristic can be realized.
  • the series arm resonator s1a includes an IDT electrode 111, a pair of reflectors 112, and a piezoelectric substrate 102.
  • the parallel arm resonator p1a includes an IDT electrode 121, a pair of reflectors 122, and a piezoelectric substrate 102.
  • the IDT electrode 111 of the series arm resonator s1a and the IDT electrode 121 of the parallel arm resonator p1a are constituted by an electrode film 101, and the electrode film 101 is a piezoelectric substrate. 102 is formed.
  • IDT electrodes 111 and 121 each have a plurality of electrode fingers and a pair of bus bar electrodes arranged to face each other across the plurality of electrode fingers, and the plurality of electrode fingers are connected to one of the pair of bus bar electrodes. It is configured by being alternately connected to the other.
  • the plurality of electrode fingers are formed along a direction orthogonal to the propagation direction of the elastic wave, and are periodically formed along the propagation direction.
  • the wavelength of the excited elastic wave is defined by the design parameters of the IDT electrodes 111 and 121 and the like.
  • design parameters of the IDT electrode 111 will be described.
  • the wavelength of the elastic wave is defined by the repetition period ⁇ s1 of electrode fingers connected to one bus bar electrode among the plurality of electrode fingers.
  • the crossing width Ls1 of the IDT electrode 111 is an overlapping electrode finger length when the electrode finger connected to one of the bus bar electrodes and the electrode finger connected to the other are viewed from the propagation direction of the elastic wave. That's it.
  • the electrode duty is the line width occupancy ratio of the plurality of electrode fingers, and the ratio of the line width to the sum of the line width and the space width of the plurality of electrode fingers, that is, Ws1 / (Ws1 + Ss1). ). That is, the electrode duty is defined by the ratio of the width of the plurality of electrode fingers to the electrode finger pitch (the pitch of the plurality of electrode fingers), that is, Ws1 / Ps1.
  • the film thickness of the electrode finger is the thickness Ts1 of the electrode film 101 that forms the electrode finger. Further, the capacitance C 0 of the acoustic wave resonator is expressed by the following formula 1.
  • ⁇ 0 is a dielectric constant in a vacuum
  • ⁇ r is a dielectric constant of the piezoelectric substrate 102.
  • the capacitor C1s is composed of a piezoelectric substrate 102 and a comb capacitance electrode formed on the piezoelectric substrate 102.
  • the comb-tooth capacitive electrode is composed of a plurality of electrode fingers.
  • the comb-teeth capacitive electrode is composed of an electrode film 101 like the IDT electrode 111. That is, the comb-tooth capacitive electrode constituting the capacitor C1s is formed on the same piezoelectric substrate 102 as the IDT electrode 111 constituting the series arm resonator s1a.
  • the comb-teeth capacitive electrode and the IDT electrode 111 may be formed on different piezoelectric substrates.
  • the comb-teeth capacitive electrode has a plurality of electrode fingers and a pair of bus bar electrodes arranged so as to face each other with the plurality of electrode fingers interposed therebetween, and the plurality of electrode fingers are one and the other of the set of bus bar electrodes. Are alternately connected to each other.
  • the plurality of electrode fingers are formed along the propagation direction of the elastic wave, and are periodically formed along a direction orthogonal to the propagation direction.
  • characteristics such as a capacitance value and a Q value are defined by the design parameters of the comb-teeth capacitive electrode.
  • design parameters of the comb-tooth capacitive electrode will be described.
  • the electrode duty (duty ratio) is the line width occupation ratio of the plurality of electrode fingers, and the ratio of the line width to the sum of the line width and the space width of the plurality of electrode fingers, that is, Wc1 / (Wc1 + Sc1). Defined by That is, the electrode duty is defined by the ratio of the width of the plurality of electrode fingers to the pitch of the plurality of electrode fingers, that is, Wc1 / Pc1.
  • the film thickness of the electrode finger is the thickness Tc1 of the electrode film 101 that forms the electrode finger.
  • the capacitance C C comb capacitor electrode represented by the formula 2 below.
  • ⁇ 0 is the dielectric constant in vacuum
  • ⁇ r is the dielectric constant of the substrate 102 having piezoelectricity.
  • the electrode finger pitch of the capacitor C1s is narrower than the electrode finger pitch of the series arm resonator s1a. That is, Pc1 ⁇ Ps1 is satisfied.
  • the film thickness of the plurality of electrode fingers in the capacitor C1s is thinner than the film thickness of the plurality of electrode fingers in the series arm resonator s1a. That is, Tc1 ⁇ Ts1 is satisfied.
  • the film thickness Tc1 of the electrode finger is preferably 40% or less (that is, Tc1 ⁇ 0.40 ⁇ Pc1) with respect to the electrode finger pitch Pc1.
  • the film thickness Ts1 of the electrode fingers is preferably 40% or less (that is, Ts1 ⁇ 0.40 ⁇ Ps1) with respect to the electrode finger pitch Ps1.
  • the lower limit of the film thickness Tc1 is not particularly limited, but is, for example, 15% or more of the electrode finger pitch Pc1 (that is, 0.15 ⁇ Pc1 ⁇ Tc1).
  • the lower limit of the film thickness Ts1 is not particularly limited, but is, for example, 15% or more of the electrode finger pitch Ps1 (that is, 0.15 ⁇ Ps1 ⁇ Ts1).
  • the electrode duty of the capacitor C1s is preferably larger than the electrode duty of the series arm resonator s1a. That is, it is preferable that the capacitor C1s and the series arm resonator s1a satisfy Wc1 / Pc1> Ws1 / Ps1.
  • the electrode finger pitch, the film thickness, the electrode duty, and the like are not necessarily uniform, and are not uniform due to variations due to manufacturing processes and the like. Or may be non-uniform due to adjustment of characteristics or the like. For this reason, the capacitor C1s and the series arm resonator s1a may not satisfy the relationship between the electrode finger pitch, the film thickness, the electrode duty, and the like described above in part of the comb-tooth electrode and the IDT electrode.
  • the above-described relationship between the electrode finger pitch, the film thickness, and the electrode duty between the capacitor C1s and the series arm resonator s1a may be substantially satisfied.
  • the average value of the capacitor C1s and the series arm resonator s1a As long as it is established with the average value of.
  • the structure of the electrode finger of the IDT electrode 111 and the electrode finger of the comb-teeth capacity electrode will be described including the structure of the piezoelectric substrate 102 on which the electrode finger is formed and a protective layer (described later).
  • the electrode finger of the IDT electrode 111 and the electrode finger of the comb-teeth capacitive electrode are configured by the common electrode film 101 except for the difference in film thickness. Or the like may be formed of different electrode films.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a first example of the electrode film 101 constituting the electrode finger of the IDT electrode 111 and the electrode finger of the comb-teeth capacitive electrode in Embodiment 1 and the surrounding structure.
  • the electrode film 101 includes, in order from the piezoelectric substrate 102 side, a metal film 211 made of NiCr, a metal film 212 made of Pt, a metal film 213 made of Ti, and a metal made of AlCu.
  • a film 214 and a metal film 215 made of Ti are stacked.
  • the piezoelectric substrate 102 is made of LiNbO 3 piezoelectric single crystal.
  • the piezoelectric substrate 102 may be a substrate having piezoelectricity at least in part.
  • a piezoelectric thin film piezoelectric body
  • the piezoelectric thin film may have a sound velocity different from that of the piezoelectric thin film and a laminated body such as a support substrate.
  • the piezoelectric substrate 102 may have piezoelectricity over the entire substrate.
  • the piezoelectric substrate 102 is a piezoelectric substrate composed of a single piezoelectric layer.
  • the electrode film 101 is covered with a second adjustment film that protects the electrode film 101 from the external environment and adjusts the specific bandwidth (electromechanical coupling coefficient) of the series arm resonator s1a and the parallel arm resonator p1a. It may be.
  • the second adjustment film is formed by laminating a protective layer 103 made of SiO 2 and a protective layer 104 made of SiN in this order from the piezoelectric substrate 102 side.
  • the second adjustment film also has functions such as adjusting the frequency temperature characteristics and improving the moisture resistance.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a second example of the electrode film 101 constituting the electrode finger of the IDT electrode 111 and the electrode finger of the comb-teeth capacitive electrode in Embodiment 1 and the surrounding structure.
  • a first adjustment film 103a for adjusting the specific bandwidth (electromechanical coupling coefficient) of the series arm resonator s1a and the parallel arm resonator p1a. It may be provided.
  • the first adjustment film 103a is made of, for example, of SiO 2.
  • the specific bandwidth (electromechanical coupling coefficient) of the series arm resonator s1a or the parallel arm resonator p1a is decreased. it can.
  • the thickness of the second adjustment film (protective layer 103 + 104) is increased, the specific bandwidth (electromechanical coupling coefficient) of the series arm resonator s1a or the parallel arm resonator p1a can be reduced.
  • the structure of the electrode film 101 is not limited to the structure shown in FIGS. 8A and 8B, and may be the structure shown in FIG. 8C.
  • the electrode film 101 shown in the figure is formed by the metal film 213 and the metal film 214 described above.
  • the piezoelectric substrate 102 is made of LiTaO 3 piezoelectric single crystal.
  • a protective layer 103b having a thickness smaller than that of the protective layer 103 described above is provided.
  • the structure of the electrode film 101 which forms the electrode finger of the IDT electrode 111 and the electrode finger of a comb-tooth capacity electrode is not restricted to these.
  • the electrode film 101 may not be a stacked structure of metal films but may be a single layer of metal films.
  • the material which comprises each metal film and each protective layer is not limited to the material mentioned above.
  • the electrode film 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 piezoelectric substrate 102 may be made of, for example, KNbO 3 piezoelectric single crystal, crystal, or piezoelectric ceramic.
  • the configuration of the protective layer and the adjustment film of the specific bandwidth is not limited to the above-described configuration, and for example, a dielectric or insulating material such as SiO 2 , SiN, AlN, polyimide, or a laminate thereof. It may be composed of body. Further, the protective layers 103 and 104 may not be formed.
  • the filter 10A according to the first embodiment has both the Q value of the series arm resonator s1a and the Q value of the capacitor C1s when the electrode finger pitch and the film thickness of the series arm resonator s1a and the capacitor C1s satisfy the above relationship. The effect of ensuring can be produced.
  • FIG. 9A is a graph showing the relationship between the capacitor electrode finger pitch Pc1 and the capacitance value in a typical example.
  • FIG. 9B is a graph showing the relationship between the electrode finger pitch Pc1 and the Q value (capacitance Q) of the capacitor in a typical example. Specifically, these figures show frequency characteristics when the electrode finger pitch Pc1 is set to 0.75, 1.75, 2.50, 4.00 (all in ⁇ m). .
  • the capacitance value referred to here is a capacitance value (capacitance value) in a low frequency range where the influence of the self-resonance of the capacitor can be almost ignored.
  • the Q value (capacitance Q) of the capacitor decreases as the frequency increases, but locally decreases at the self-resonant frequency. For this reason, the Q value of the capacitor in the pass band can be increased by narrowing the electrode finger pitch Pc1 and driving the self-resonant frequency of the comb-tooth capacitance to a higher frequency side than the pass band of the filter 10A.
  • the wider the electrode finger pitch Pc1 the more the self-resonant frequency of the capacitor shifts to the low frequency side.
  • the frequency of the self-resonant frequency may coincide with the resonant frequency or anti-resonant frequency of the series arm resonator s1a connected to the capacitor without passing through another elastic wave resonator. That is, the resonance frequency or anti-resonance frequency of the series arm resonator s1a may coincide with the frequency at which the capacitance Q is locally reduced.
  • the resonance frequency or anti-resonance frequency obtained by the combination characteristic of the series arm resonator s1a and the capacitor is lowered due to the lowering of the Q value of the capacitor, so that it is difficult to secure the required Q value. It becomes. Therefore, by synthesizing the series arm resonator s1a and the capacitor C1s by narrowing the electrode finger pitch Pc1 and driving the self-resonance frequency of the capacitor C1s higher than the resonance frequency and antiresonance frequency of the series arm resonator s1a.
  • the Q value at the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be secured by suppressing the decrease in the Q value at the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
  • the filter including the capacitor C1s can be reduced in size and space.
  • FIG. 10A is a graph showing the relationship between the film thickness Tc1 of the electrode finger of the capacitor C1s and the capacitance value in a typical example.
  • FIG. 10B is a graph showing the relationship between the film thickness Tc1 of the electrode finger of the capacitor C1s and the capacitance Q in a typical example. Specifically, these figures show frequency characteristics when the ratio of the film thickness Tc1 to the electrode finger pitch Pc1 is 0.15, 0.20, 0.25, and 0.30.
  • the film thickness Tc1 of the electrode finger may be appropriately determined from the viewpoint of manufacturing.
  • the upper limit of the electrode finger film thickness Tc1 is limited by the electrode finger pitch Pc1 for manufacturing reasons, and specifically, it should be designed to be 40% or less of the electrode finger pitch Pc1.
  • the film thickness Tc1 is made too thick, the variation of the line width Wc1 of the electrode finger becomes large, and if the film thickness Tc1 is made too thin, the resistance of the electrode finger becomes large, so the film thickness Tc1 is 20% of the electrode finger pitch Pc1. It is preferable to be before and after. Here, around 20% includes not only 20% but also an error range of about several percent.
  • FIG. 11A is a graph showing the relationship between the film thickness Tc1 of the electrode finger of the capacitor C1s and the capacitance value in a typical example.
  • FIG. 11B is a graph showing the relationship between the film thickness Tc1 of the electrode finger of the capacitor C1s and the capacitance Q in a typical example. Specifically, these figures show frequency characteristics when the electrode duty is 0.40, 0.50, 0.60, and 0.70.
  • the capacity value increases as the electrode duty increases.
  • FIG. 11B there is no noticeable change in the capacitance Q even if the electrode duty is changed.
  • the comb-tooth capacity can be reduced in size and space because the capacitance value per unit area can be increased by increasing the electrode duty.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the thickness of the first adjustment film constituting the electrode structure and the impedance of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 12 shows the frequency characteristics of the resonance impedance of the acoustic wave resonator when the film thickness of the first adjustment film 103a shown in FIG. 8B is changed.
  • a ⁇ 10 ° Y-cut LiNbO 3 substrate was used as the piezoelectric substrate 102, and the film thickness of the IDT electrode was 595 nm.
  • FIG. 13 shows the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the resonance frequency fr.
  • the middle part of FIG. 13 shows the film thickness of the first adjustment film and the anti-resonance frequency fa. The relationship is shown, and in the lower part of FIG. 13, the relationship between the film thickness of the first adjustment film and the specific bandwidth BWR is shown.
  • the anti-resonance frequency fa hardly moves, and the resonance frequency fr shifts. More specifically, as shown in FIG. 13, as the thickness of the first adjustment film is increased, the resonance frequency fr is shifted to the higher frequency side, and the specific bandwidth BWR is reduced.
  • the filter 10A according to the first embodiment as a configuration in which the specific bandwidth of the series arm resonator s1a is larger than the specific bandwidth of the parallel arm resonator p1a, (1) IDT of the series arm resonator s1a The first adjustment film in the electrode is made thinner than the first adjustment film in the IDT electrode of the parallel arm resonator p1a, or (2) the first adjustment film is not formed on the IDT electrode of the series arm resonator s1a. It is done.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the thickness of the second adjustment film constituting the electrode structure and the impedance of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the acoustic wave resonator.
  • FIG. 14 shows the frequency characteristics of the resonance impedance of the acoustic wave resonator when the thickness of the second adjustment film (protective layer 103 + 104) shown in FIGS. 8A and 8B is changed.
  • a -10 ° Y-cut LiNbO 3 substrate was used as the piezoelectric substrate 102, and the film thickness of the IDT electrode was 595 nm.
  • FIG. 15 shows the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the resonance frequency fr.
  • the middle part of FIG. 15 shows the film thickness of the second adjustment film and the anti-resonance frequency fa. The relationship is shown, and the lower part of FIG. 15 shows the relationship between the film thickness of the second adjustment film and the specific bandwidth BWR.
  • the anti-resonance frequency fa and the resonance frequency fr are shifted. More specifically, as shown in FIG. 15, as the thickness of the second adjustment film is increased, the resonance frequency fr shifts to the higher frequency side and the antiresonance frequency fa shifts to the lower frequency side. The specific bandwidth BWR is reduced.
  • the filter 10A according to the first embodiment as a configuration in which the specific bandwidth of the series arm resonator s1a is larger than the specific bandwidth of the parallel arm resonator p1a, (1) IDT of the series arm resonator s1a The second adjustment film in the electrode is made thinner than the second adjustment film in the IDT electrode of the parallel arm resonator p1a, or (2) the second adjustment film is not formed on the IDT electrode of the series arm resonator s1a. It is done.
  • the first adjustment film and the second adjustment film may be appropriately set according to the required filter characteristics.
  • the second adjustment film since the second adjustment film also has a function of increasing frequency temperature characteristics and moisture resistance, it is set in consideration of the frequency temperature characteristics and moisture resistance necessary for the required filter, and the specific bandwidth This adjustment may be determined mainly by the presence / absence of the first adjustment film and the film thickness.
  • the filter according to the first embodiment has a series arm resonance circuit in which a series arm resonator and a capacitor are connected in parallel, in the present embodiment, circuit elements other than the series arm resonator and the capacitor. A filter having a series arm resonance circuit to which is added will be described.
  • FIG. 16 is a circuit configuration diagram of a filter 10D according to the second embodiment.
  • the filter 10D shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11D and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11D includes a series arm resonator s1, a capacitor C1, and an impedance element z1.
  • the filter 10D shown in the figure differs from the filter 10A according to the first embodiment only in having an impedance element z1.
  • the description of the filter 10D according to the present embodiment is omitted with respect to the same points as the filter 10A according to the first embodiment, and different points from the filter 10A according to the first embodiment are mainly described.
  • the series arm resonator s1 is a first series arm resonator connected between the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and having a specific bandwidth wider than the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit 12.
  • the impedance element z1 is a first impedance element connected in series to the series arm resonator s1, and is exemplified by a capacitor (second capacitor) or an inductor.
  • the capacitor C1 is a first capacitor connected in parallel to a circuit in which the series arm resonator s1 and the impedance element z1 are connected in series.
  • the filter 10 similarly to the filter 10 according to the first embodiment, it is possible to reduce the reflection loss on the higher frequency side than the pass band while ensuring the steepness between the pass band and the attenuation band. Furthermore, the pass band width or the attenuation band can be adjusted by appropriately selecting the impedance element.
  • FIG. 17A is a diagram illustrating an equivalent circuit model of one resonator and its resonance characteristics.
  • the resonator can be represented by a series circuit of a capacitor C 1 and the inductor L 1 parallel circuit of the (series connection circuit) and a capacitor C 0 (parallel connection circuit).
  • the capacitor C 0 is the capacitance of the resonator.
  • the resonance frequency fr of the resonator is defined by a series circuit of the capacitor C 1 and the inductor L 1, and is a frequency at which the impedance of the equivalent circuit is 0.
  • the antiresonance frequency fa of the resonator is a frequency at which the admittance Y of the equivalent circuit becomes 0, the equation 5 is obtained by solving the equation 5.
  • the anti-resonance frequency fa appears on the higher frequency side than the resonance frequency fr.
  • the resonator has one resonance frequency and one anti-resonance frequency positioned higher than the resonance frequency.
  • 17B is a diagram showing an equivalent circuit model and its resonant characteristics when the impedance element X 1 to resonators are connected in series.
  • the resonator can be represented by a parallel circuit of the series circuit and the capacitor C 0 of the capacitor C 1 and the inductor L 1.
  • the capacitor C 0 is the capacitance of the resonator.
  • a parallel circuit of the impedance element X 1 and the switch SW is connected.
  • the resonance characteristics of the equivalent circuit will be described for the case where the switch SW is on. If the switch SW is on, the impedance element X 1 becomes a short circuit, the resonance frequency fr_on and anti-resonance frequency fa_on, respectively, the resonance frequency of the resonator alone in FIGS. 17A fr and the same next as the anti-resonance frequency fa, the formula 7 And represented by Equation 8.
  • the impedance elements X 1 be a capacitor, and will be described separately in the case of (2) the impedance element X 1 is an inductor.
  • the anti-resonance frequency fa_off1 when the switch SW is off is the same as the anti-resonance frequency fa_on when the switch SW is on, and is expressed by Expression 11.
  • fr_off2L is a resonance frequency on the low frequency side when the switch SW is off
  • fr_off2H is a resonance frequency on the high frequency side when the switch SW is off.
  • the anti-resonance frequency fa_off2 when the switch SW is off is the same as the anti-resonance frequency fa_on when the switch SW is on, and is expressed by Expression 14.
  • Impedance element X 1 is the case of the capacitor Ct has a configuration in which capacitor Ct to the capacitor C 0 in the equivalent circuit model of FIG. 17A are connected in parallel. Therefore, the resonance frequency in this case is represented by an expression in which C 0 in Expression 7 is replaced with a combined capacitance (C 0 + Ct) of the capacitor C 0 and the capacitor Ct, and matches the resonance frequency of the resonator alone. I understand that. Further, it can be seen from Equation 8 that the antiresonance frequency in this case shifts to a lower frequency side than the antiresonance frequency of the single resonator.
  • FIG. 18 is a graph showing impedance characteristics of the series arm resonance circuit 11D of the filter 10D according to the second embodiment (Example 3).
  • the upper part of the figure shows the resonance characteristics when the impedance element z1 is a capacitor, and the lower part shows the resonance characteristics when the impedance element z1 is an inductor.
  • the resonance frequency Frs of the series arm resonance circuit is expressed by the above equation 10, and the resonance frequency Frs becomes smaller as the capacitance value of the second capacitor becomes smaller. Shifts to the high frequency side.
  • the anti-resonance frequency Fas is omitted because the derivation of the above equation is complicated, but the anti-resonance frequency Fas shifts to a higher frequency side as the capacitance value of the second capacitor decreases.
  • the resonance frequency Frs of the series arm resonance circuit is expressed by Equation 13 in the resonance analysis, and the resonance frequency Frs increases as the inductance value of the inductor increases. Shifts to the low frequency side.
  • the anti-resonance frequency Fas is omitted because the derivation of the expression in the resonance analysis becomes complicated, but the anti-resonance frequency Fas shifts to the lower frequency side as the inductance value of the inductor increases.
  • FIG. 19 is a graph showing the pass characteristics and impedance characteristics of the filter 10D according to the second embodiment (Example 3).
  • the upper part of the figure shows the pass characteristics of the filter 10D when the impedance element z1 is not provided, when the impedance element z1 is a capacitor, and when the impedance element z1 is an inductor, and the middle part shows the impedance element z1. If not, the resonance characteristics (impedance characteristics) of the series arm resonance circuit 11D and the parallel arm resonance circuit 12 when the impedance element z1 is a capacitor and when the impedance element z1 is an inductor are shown.
  • the resonance characteristics (impedance characteristics) of the series arm resonator s1 and the parallel arm resonance circuit 12 when z1 is absent, when the impedance element z1 is a capacitor, and when the impedance element z1 is an inductor are shown.
  • Table 2 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, capacitance value, and inductance value of the filter 10D according to Example 3.
  • the specific bandwidth of the series arm resonance circuit 11D varies depending on the configuration of the impedance element z1. Compared with the case where the impedance element z1 is not provided, the specific bandwidth is small when the impedance element z1 is a capacitor, and the specific bandwidth is large when the impedance element z1 is an inductor.
  • the resonance frequency and antiresonance frequency of the series arm resonance circuit 11D and the parallel arm resonance circuit 12 are as shown in FIG. It has been adjusted as shown below.
  • the attenuation pole on the high frequency side of the pass band can be shifted by appropriately selecting the impedance element, so that the pass band width or the attenuation band can be adjusted. Become.
  • FIG. 20 is a circuit configuration diagram of a filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • the filter 10E shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11E and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11E includes a series arm resonator s1, a capacitor C1, and a switch SW1.
  • the filter 10E shown in the figure differs from the filter 10A according to the first embodiment only in having a switch SW1.
  • the description of the filter 10E according to the present modified example is omitted with respect to the same points as the filter 10A according to the first embodiment, and different points from the filter 10A according to the first embodiment are mainly described.
  • the series arm resonator s1 is a first series arm resonator connected between the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and having a specific bandwidth wider than the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit 12.
  • the capacitor C1 is a first capacitor connected to the series arm resonator s1.
  • the switch SW1 is a first switch connected in series with the capacitor C1.
  • the series arm resonator s1 and the circuit in which the capacitor C1 and the switch SW1 are connected in series are connected in parallel.
  • FIG. 21 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • the upper part of the figure shows the pass characteristic of the filter 10E with respect to the on / off state of the switch SW1
  • the middle part shows the resonance characteristic of the series arm resonance circuit 11E with respect to the on / off state of the switch SW1
  • the lower part of FIG. The reflection characteristic of the filter 10E with respect to turning on and off of the switch SW1 is shown.
  • Table 3 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, and capacitance value of the filter 10E according to Example 4.
  • the circuit configuration when the switch SW1 is turned on (conductive state), the circuit configuration is the same as that of the filter 10A according to the first embodiment (Example 1), and as shown in FIG.
  • the characteristics, resonance characteristics, and reflection characteristics are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 2A (a) and FIG. That is, when the switch SW1 is turned on, steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the low frequency side and high frequency side of the pass band can be ensured. Further, it is possible to reduce the reflection loss on the higher frequency side than the pass band.
  • FIG. 22 is a circuit configuration diagram of a filter 10F according to Modification 2 (Example 5) of the second embodiment.
  • the filter 10F shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11F and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11F includes a series arm resonator s1, a capacitor C1, an impedance element z1, and a switch SW2. Is provided.
  • the filter 10F shown in the figure differs from the filter 10D according to the second embodiment (Example 3) only in that it has a switch SW2.
  • the description of the filter 10F according to the present modification is omitted with respect to the same points as the filter 10D according to the second embodiment (Example 3), and different points are mainly described.
  • the series arm resonator s1 is a first series arm resonator connected between the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and having a specific bandwidth wider than the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit 12.
  • the capacitor C1 is a first capacitor connected to the series arm resonator s1.
  • the impedance element z1 is a first impedance element connected in series to the series arm resonator s1, and is exemplified by a capacitor (second capacitor) or an inductor.
  • the switch SW2 is a second switch connected in parallel to the impedance element z1.
  • FIG. 23 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter 10F according to Modification 2 (Example 5) of the second embodiment.
  • the upper part of the figure shows the pass characteristic of the filter 10F with respect to the on / off state of the switch SW2
  • the middle part shows the resonance characteristic of the series arm resonance circuit 11F with respect to the on / off state of the switch SW2
  • the lower part of FIG. The reflection characteristic of the filter 10F with respect to turning on and off of the switch SW2 is shown.
  • the impedance element z1 is a capacitor.
  • Table 4 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, and capacitance value of the filter 10F according to Example 5.
  • the circuit configuration when the switch SW2 is turned on, the circuit configuration is the same as that of the filter 10A according to the first embodiment, and the pass characteristics, resonance characteristics, and reflection characteristics are also shown in FIG. This is the same as the characteristics of Example 1 shown in (a) of 2A and FIG. That is, when the switch SW2 is turned on, steepness (clearance) between the pass band and the attenuation band on the low frequency side and high frequency side of the pass band can be ensured. Further, it is possible to reduce the reflection loss on the higher frequency side than the pass band.
  • the circuit configuration is the same as that of the filter 10D according to the second embodiment (Example 3) (impedance element z1 is a capacitor), and as shown in FIG.
  • the characteristics and reflection characteristics are the same as the characteristics (z1: capacitor) of the third embodiment shown in FIG. That is, compared with the case where the switch SW2 is in the ON state, as shown in the upper part of FIG. 23, the attenuation pole on the high frequency side of the passband shifts to the low frequency side, and as shown in the lower part of FIG. The effect of reducing reflection loss on the higher frequency side than the pass band is maintained.
  • FIG. 24 is a circuit configuration diagram of a filter 10G according to Modification 3 (Example 6) of the second embodiment.
  • the filter 10G shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11G and a parallel arm resonance circuit 12, and the series arm resonance circuit 11G includes a series arm resonator s1, a capacitor C1, an impedance element z1, a switch SW1, and a switch SW1. SW2.
  • the filter 10G shown in the figure differs from the filter 10D according to Embodiment 2 (Example 3) only in that it has switches SW1 and SW2.
  • the description of the filter 10G according to this modification will be omitted, with the same points as the filter 10D according to the second embodiment (Example 3) being omitted.
  • the series arm resonator s1 is a first series arm resonator connected between the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and having a specific bandwidth wider than the specific bandwidth of the parallel arm resonant circuit 12.
  • the capacitor C1 is a first capacitor connected to the series arm resonator s1.
  • the impedance element z1 is a first impedance element connected in series to the series arm resonator s1, and is exemplified by a capacitor (second capacitor) or an inductor.
  • the switch SW1 is a first switch connected in series with the capacitor C1.
  • the switch SW2 is a second switch connected in parallel to the impedance element z1.
  • FIG. 25 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter 10G according to Modification 3 (Example 6) of the second embodiment.
  • the pass characteristic of the filter 10G with respect to the on / off of the switch SW1 / SW2 is shown, and in the middle part, the resonance characteristic of the series arm resonance circuit 11G with respect to the on / off of the switch SW1 / SW2 is shown.
  • the lower part shows the reflection characteristics of the filter 10G with respect to the on / off of the switches SW1 / SW2.
  • the impedance element z1 is a capacitor.
  • Table 5 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, and capacitance value of the filter 10G according to Example 6.
  • the circuit configuration when the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned on, the circuit configuration is the same as that of the filter 10A according to the first embodiment.
  • the circuit configuration when the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off, the circuit configuration is the same as that of the filter 10D according to the second embodiment (Example 3).
  • the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on, the circuit configuration is the same as that of the filter according to the comparative example 4.
  • the switch SW1 when the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned off, the circuit configuration is the same as that of the filter 10B according to the second embodiment.
  • the filters according to the first and second embodiments have the parallel arm resonance circuit configured by one parallel arm resonator, but in the present embodiment, circuit elements other than the parallel arm resonator are added.
  • a filter having a parallel arm resonance circuit will be described.
  • FIG. 26A is a circuit configuration diagram of a filter 10HA according to the third embodiment (Example 7).
  • the filter 10HA shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12HA.
  • the series arm resonance circuit 11 includes a series arm resonator s1 and a capacitor C1.
  • the parallel arm resonance circuit 12HA includes a parallel arm resonator p1 and a capacitor C3.
  • the filter 10HA shown in the figure is different in the circuit configuration of the parallel arm resonance circuit 12HA from the filter 10A according to the first embodiment.
  • the description of the filter 10HA according to the present embodiment will be omitted while omitting the same points as the filter 10A according to the first embodiment, and different points will be mainly described.
  • the parallel arm resonator p1 is connected between the node x1 on the path connecting the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and the ground, and has a specific bandwidth that is the same as or smaller than the specific bandwidth of the series arm resonator s1. It is the 1st parallel arm resonator which has.
  • the capacitor C3 is a third capacitor connected in series to the parallel arm resonator p1.
  • the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1 is lower than the resonance frequency frs1 of the series arm resonator, and the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator p1 is lower than the antiresonance frequency fas1 of the series arm resonator s1.
  • the parallel arm resonance circuit 12HA is a circuit in which the parallel arm resonator p1 and the capacitor C3 are connected in series, the resonance frequency of the resonance circuit 12HA is higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator p1. Because of the shift, the specific bandwidth of the resonance circuit 12HA becomes narrower than the specific bandwidth of the parallel arm resonator p1.
  • the capacitor C3 included in the parallel arm resonance circuit 12HA can further enhance the steepness between the pass band and the attenuation band on the low pass band side.
  • FIG. 26B is a circuit configuration diagram of a filter 10HB according to Modification 1 (Example 8) of the third embodiment.
  • the filter 10HB shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12HB.
  • the filter 10HB according to Modification 1 (Example 8) differs from the filter 10HA according to Embodiment 3 (Example 7) in that it includes a switch SW3 connected in parallel to the capacitor C3. That is, the filter 10HB has the same circuit configuration as the filter 10HA when the switch SW3 is in the off state, and has the same circuit configuration as the filter 10A according to the first embodiment when the switch SW3 is in the on state.
  • the capacitor C3 and the switch SW3 are frequency variable circuits connected to the parallel arm resonator p1.
  • the constant of the capacitor C3 can be appropriately determined according to the frequency specifications required for the filters 10HA and 10HB. Further, the capacitor C3 may be a variable capacitor such as a varicap and a DTC (Digitally Tunable Capacitor).
  • FIG. 27 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of the filter 10HA according to the third embodiment (Example 7) and the filter 10HB according to the first modification (Embodiment 8) of the third embodiment.
  • the capacitor C3 is short-circuited when the switch SW3 is on, and has the same characteristics as when the capacitor C3 is not present.
  • the upper part of the figure shows the pass characteristics of the filter 10HA and the filter 10HB with respect to the capacitance value of the capacitor C3, the middle part shows the resonance characteristic of the parallel arm resonance circuit 12HA with respect to the capacitance value of the capacitor C3, and the lower part.
  • the resonance characteristics of the series arm resonance circuit 11 (and the series arm resonator s1 alone) are shown.
  • the change of the pass characteristic and the impedance characteristic when the capacitance value of the capacitor C3 is changed is displayed in an overlapping manner, the anti-resonance frequencies of the parallel arm resonance circuits 12HA and 12HB constituting the pass band coincide with each other.
  • the resonance frequency and antiresonance frequency of the parallel arm resonator p1 are changed in accordance with the change in the capacitance value of the capacitor C3.
  • Table 6 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, and capacitance value of the filter 10HA according to Example 7.
  • the capacitor C3 is connected in series to the parallel arm resonator p1, thereby shifting the attenuation pole on the low frequency side of the passband as illustrated in the upper stage of FIG. . That is, the steepness between the pass band and the attenuation band on the low frequency side of the pass band can be adjusted.
  • the filter 10HB according to the eighth embodiment, it is possible to configure a variable filter that varies the attenuation pole on the low frequency side of the passband by switching the switch SW3 on and off.
  • FIG. 28 is a circuit configuration diagram of a filter 10J according to Modification 2 (Example 9) of the third embodiment.
  • the filter 10J shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11E and a parallel arm resonance circuit 12HB.
  • the filter 10J shown in the figure differs from the filter 10HB according to Modification 1 (Example 8) of the third embodiment only in that the series arm resonance circuit has a switch SW1.
  • the series arm resonance circuit 11E included in the filter 10J has the same configuration as that of the filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • the filter 10J has a frequency variable circuit 12V, and includes a capacitor C3 and a switch SW3 connected in parallel to the capacitor C3.
  • the frequency variable circuit 12V is a first frequency variable circuit that is connected to the parallel arm resonator p1 and varies at least one of the resonance frequency and the antiresonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12HB.
  • the reflection loss on the higher frequency side than the pass band is reduced while ensuring the steepness between the pass band and the attenuation band. Can be reduced.
  • FIG. 29 is a graph showing the pass characteristics of the filter 10J according to Modification 2 (Example 9) of the third embodiment. As shown in the figure, according to the filter 10J, by individually switching the switches SW1 and SW3, the frequency of the attenuation poles on the low frequency side of the passband and the high frequency side of the passband and between the passband and the attenuation band are shown. It is possible to configure a frequency variable filter whose steepness can be varied independently.
  • FIG. 30 is a circuit configuration diagram of a filter 10K according to Modification 3 (Example 10) of the third embodiment.
  • the filter 10K shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12K.
  • the filter 10J shown in the figure is configured only in that the parallel arm resonance circuit 12K further includes a parallel arm resonator p2 as compared with the filter 10HB according to Modification 1 (Example 8) of the third embodiment.
  • the description of the filter 10K according to the present modified example will be omitted with the same points as the filter 10HB according to the modified example 1 (Example 8) of the third embodiment omitted, and different points will be mainly described.
  • the parallel arm resonator p1 is connected between the node x1 on the path connecting the input / output terminal 110 and the input / output terminal 120 and the ground, and has a specific bandwidth that is the same as or smaller than the specific bandwidth of the series arm resonator s1. It is the 1st parallel arm resonator which has.
  • the parallel arm resonator p2 is a second parallel arm resonator connected between the node x1 and the ground.
  • the resonance frequency of the parallel arm resonator p2 is higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator p1, and the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator p2 is higher than the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator p1.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an equivalent circuit model of two resonators connected in parallel and a resonance characteristic thereof.
  • This figure shows a model in which the resonators res1 and res2 are connected in parallel.
  • Resonator res1 is represented by a parallel circuit of the series circuit and the capacitor C 01 of the capacitor C 1 and the inductor L 1
  • resonator res2 is parallel with the series circuit and the capacitor C 02 of the capacitor C 2 and the inductor L 2 It can be represented by a circuit.
  • the capacitors C 01 and C 02 are the capacitances of the resonators res1 and res2, respectively.
  • the resonance frequency fr1 and fr2 like how to obtain the resonance frequency of the resonator alone (Formula 3 and Formula 4), respectively, the capacitor C 1 and the inductor L 1 resonant frequency of the series circuit, and is determined as the resonance frequency of the series circuit of the capacitor C 2 and the inductor L 2. That is, the resonance frequency fr1 and fr2, respectively, the series circuit of the capacitor C 1 and the inductor L 1, and is defined by a series circuit of the capacitor C 2 and the inductor L 2, of formula 15.
  • the two resonance frequencies fr1 and fr2 represented by the equivalent circuit are substantially equal to the resonance frequency fr_res1 of the resonator res1 and the resonance frequency fr_res2 of the resonator res2, respectively.
  • the anti-resonance frequency of the equivalent circuit is a frequency at which the admittance Y of the equivalent circuit becomes 0, by solving Equation 16, two anti-resonance frequencies (fa1, fa2) are obtained as shown in Equation 17. I understand that I have it.
  • the antiresonance frequencies fa1 and fa2 obtained by the above equation 16 are different from the antiresonance frequencies of the resonator alone obtained by the equation 5 (shown as fa_res1 and fa_res2 in the graph of FIG. 31). Further, the antiresonance frequency fa1 derived from Expression 16 is lower than the antiresonance frequency fa_res1 of the resonator res1 alone, and the antiresonance frequency fa2 is lower than the antiresonance frequency fa_res2 of the resonator res2 alone.
  • Equations 24 and 25 are obtained by solving Equations 22 and 23.
  • Equations 30 and 31 are obtained by solving Equations 28 and 29.
  • Equations 34 and 35 are obtained by solving Equations 32 and 33.
  • FIG. 32 is a graph showing pass characteristics and impedance characteristics of a filter 10K according to Modification 3 (Example 10) of the third embodiment.
  • the upper part of the figure shows the pass characteristic of the filter 10K with respect to the on / off state of the switch SW3
  • the middle part shows the resonance characteristic of the parallel arm resonance circuit 12K with respect to the on / off state of the switch SW3
  • the lower part of FIG. The resonance characteristics of the series arm resonance circuit 11 (and the series arm resonator s1 alone) are shown.
  • FIG. 33 is a graph comparing the pass characteristics and impedance characteristics of the filter 10HB according to Modification 1 (Example 8) of the third embodiment and the filter 10K according to Modification 3 (Example 10).
  • Table 7 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, and capacitance value of the filter 10K according to Example 10.
  • the parallel arm resonance circuit 12K has two resonance frequencies (resonance frequencies Frp1L and Frp1H) and two antiresonance frequencies (antiresonance frequencies Fap1L and Fap1H).
  • the resonance frequencies Frp1L and Frp1H are expressed by the above equation 15, and the resonance frequencies Frp1L and Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12K are the same as the resonance frequency of the parallel arm resonator p1 and the resonance frequency of the parallel arm resonator p2, respectively. .
  • the anti-resonance frequencies Fap1L and Fap1H of the parallel arm resonance circuit 12K are expressed by the above equation 16, which is lower than the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator p1, and the anti-resonance frequency Fap1H of the parallel arm resonance circuit 12K is parallel. It becomes lower than the antiresonance frequency of the arm resonator p2.
  • the resonance frequency Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12K is expressed by the above equation 25 and is the same as the resonance frequency of the parallel arm resonator p2, and the resonance frequency Frp1L of the parallel arm resonance circuit 12K is expressed by the above equation 24. , Shift to a higher frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator p1. Further, the anti-resonance frequencies Fap1L and Fap1H are expressed by the above equation 27. The anti-resonance frequency Fap1L is higher than the resonance frequency Frp1L and lower than the resonance frequency Frp1H, and the anti-resonance frequency Fap1H is higher than the resonance frequency Frp1H. .
  • both the resonance frequency Frp1L constituting the attenuation pole on the low frequency side of the passband and the anti-resonance frequency Fap1L constituting the passband are switched by switching the switch SW3 on and off. For this reason, both the frequency of the attenuation pole on the low frequency side of the passband and the cutoff frequency on the low frequency side of the passband are switched to a low frequency or a high frequency. The frequency can be changed without deteriorating the loss in the passband.
  • the capacitor C3 is connected in series to the parallel arm resonator p1, so that the attenuation pole on the low frequency side of the passband can be shifted as shown in the upper stage of FIG. . That is, the steepness between the pass band and the attenuation band on the low frequency side of the pass band can be adjusted.
  • the parallel arm resonance circuit 12HB is counteracted by switching the switch SW3 on and off.
  • the resonance frequency does not change.
  • the filter 10K according to the tenth embodiment when the switch SW3 is turned on, the anti-resonance frequency Fap1L of the parallel arm resonance circuit 12K is shifted to the low frequency side.
  • the anti-resonance frequency Fap1L constituting the passband is compared with the filter 10HB according to the first modification of the third embodiment (Example 8). Since the frequency can be varied, the cut-off frequency on the low pass band side can be varied, and a frequency variable filter can be configured by switching the switch SW3 without increasing the insertion loss on the low pass band side.
  • FIG. 34 is a circuit configuration diagram of a filter 10L according to Modification 4 (Example 11) of the third embodiment.
  • the filter 10L shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11E and a parallel arm resonance circuit 12K.
  • the filter 10L shown in the figure differs from the filter 10K according to Modification 3 (Example 10) of the third embodiment only in that the series arm resonance circuit has a switch SW1.
  • the series arm resonance circuit 11E included in the filter 10L has the same configuration as that of the filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • FIG. 35 is a graph illustrating pass characteristics of a filter 10L according to Modification 4 (Example 11) of the third embodiment. As shown in the figure, according to the filter 10L, by switching the switches SW1 and SW3 individually, the attenuation poles on the low frequency side of the passband and the high frequency side of the passband and the steepness between the passband and the attenuation band are shown. It is possible to configure a variable filter that can be independently varied.
  • FIG. 36 is a circuit configuration diagram of a filter 10M according to Modification 5 (Example 12) of the third embodiment.
  • the filter 10M shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11E and a parallel arm resonance circuit 12M.
  • the filter 10M shown in the figure is different from the filter 10L according to Modification 4 (Example 11) of the third embodiment only in that the parallel arm resonance circuit 12M further includes a switch SW4. .
  • the series arm resonance circuit 11E included in the filter 10M has the same configuration as the filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • the description of the filter 10M according to this modification will be omitted, with the same points as the filter 10L according to Modification 4 (Example 11) of the third embodiment omitted, and different points will be mainly described.
  • the parallel arm resonance circuit 12M includes parallel arm resonators p1 and p2, a capacitor C3, and switches SW3 and SW4.
  • the switch SW4 is a fourth switch connected in series with the parallel arm resonator p2.
  • FIG. 37 is a graph showing the pass characteristics of the filter 10M according to Modification 5 (Example 12) of the third embodiment.
  • the parallel arm resonance circuit 12M is a series circuit of the parallel arm resonator p1 and the capacitor C3, and the parallel arm resonance circuit 12M is a single circuit represented by Equation 10. It has a resonance frequency Frp1, and the resonance frequency appears on the higher frequency side than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1.
  • the parallel arm resonance circuit 12M has one antiresonance frequency Fap1 represented by Expression 11, and the antiresonance frequency is the same as the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator p1.
  • the parallel arm resonance circuit 12M is a circuit having only the parallel arm resonator p1, and the parallel arm resonance circuit 12M has one resonance frequency Frp1 represented by Expression 4.
  • the resonance frequency is the same as the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1.
  • the parallel arm resonance circuit 12M has one anti-resonance frequency Fap1 represented by Expression 6, and the anti-resonance frequency is the same as the anti-resonance frequency fap1 of the parallel arm resonator p1.
  • the parallel arm resonance circuit 12M becomes a parallel circuit of the parallel arm resonator p1 and the series circuit of the capacitor C3 and the parallel arm resonator p2, and the parallel arm resonance circuit 12M.
  • Equation 24 and Equation 25 the resonance frequencies expressed by Equation 24 and Equation 25.
  • the resonance frequency Frp1L on the low frequency side appears higher than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1
  • the resonance frequency Frp1H on the high frequency side is the resonance of the parallel arm resonator p2. It becomes the same frequency as the frequency frp2.
  • the parallel arm resonance circuit 12M has two anti-resonance frequencies expressed by Expression 27.
  • the anti-resonance frequency Fap1L on the low frequency side appears between the two resonance frequencies of the parallel arm resonance circuit 12M, and the anti-resonance frequency Fap1H on the high frequency side of the parallel arm resonance circuit 12M. It appears on the higher frequency side than the resonance frequency Frp1H on the higher frequency side.
  • the parallel arm resonance circuit 12M is a parallel circuit of the parallel arm resonator p1 and the parallel arm resonator p2, and the parallel arm resonance circuit 12M is expressed by Expression 15. Having two resonant frequencies. Of these two resonance frequencies, the resonance frequency Frp1L on the low frequency side is the same frequency as the parallel arm resonator p1, and the resonance frequency Frp1H on the high frequency side is the same frequency as the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator p2. On the other hand, the parallel arm resonance circuit 12M has two anti-resonance frequencies expressed by Expression 17.
  • the anti-resonance frequency Fap1L on the low frequency side appears between the two resonance frequencies of the parallel arm resonance circuit 12M, and the anti-resonance frequency Fap1H on the high frequency side of the parallel arm resonance circuit 12M. It appears on the higher frequency side than the resonance frequency Frp1H on the higher frequency side.
  • the filter 10M switches the switches SW1, SW3, and SW4 individually to switch the passband low frequency side and the passband high frequency side. It is possible to configure a variable filter in which the steepness between the attenuation pole and the pass band and the attenuation band can be varied independently.
  • FIG. 38 is a circuit configuration diagram of a filter 10N according to Modification 6 (Example 13) of the third embodiment.
  • the filter 10N shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12N.
  • the filter 10N shown in the figure is different from the filter 10M according to Modification 5 (Example 12) of the third embodiment in that the series arm resonance circuit 11 does not include the switch SW1, and The only difference is that the parallel arm resonance circuit 12N further includes a capacitor C4.
  • the description of the filter 10N according to this modification will be omitted, with the same points as the filter 10M according to Modification 5 (Example 12) of the third embodiment omitted, and different points will be mainly described.
  • the series arm resonance circuit 11 includes a series arm resonator s1 and a capacitor C1.
  • the parallel arm resonance circuit 12N includes parallel arm resonators p1 and p2, capacitors C3 and C4, and switches SW3 and SW4.
  • the capacitor C4 is a fourth capacitor connected in parallel with the switch SW4.
  • the filter 10N has a first frequency variable circuit and a second frequency variable circuit.
  • the first frequency variable circuit includes a capacitor C3 and a switch SW3 connected in parallel to the capacitor C3.
  • the second frequency variable circuit includes a capacitor C4 and a switch SW4 connected in parallel to the capacitor C4.
  • the first frequency variable circuit is a first frequency variable circuit that is connected to the parallel arm resonator p1 and varies at least one of the resonance frequency and the antiresonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12N.
  • the second frequency variable circuit is a first frequency variable circuit that is connected to the parallel arm resonator p2 and varies at least one of the resonance frequency and the antiresonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12N.
  • FIG. 39 is a graph showing the pass characteristics of the filter 10N according to Modification 6 (Example 13) of the third embodiment.
  • the first stage of the figure shows the pass characteristic of the filter 10N with respect to the on / off of the switch SW3 / SW4, and the second stage shows the resonance characteristic of the parallel arm resonance circuit 12N with respect to the on / off of the switch SW3 / SW4.
  • the third stage and the fourth stage show the resonance characteristics of the parallel arm resonator and the series arm resonance circuit 11 (and the series arm resonator s1 alone), respectively.
  • Table 8 shows the resonance frequency, antiresonance frequency, specific bandwidth, and capacitance value of the filter 10N according to Example 13.
  • an attenuation pole (one) on the low frequency side of the passband is formed by the low frequency resonance frequency Frp1L of the two resonance frequencies of the parallel arm resonance circuit 12N.
  • a pass band is formed by the anti-resonance frequency Fap1L on the low frequency side of the two anti-resonance frequencies of the parallel arm resonance circuit 12N and the resonance frequency Frs1 of the series arm resonance circuit 11.
  • the resonance frequency Frp1 on the high frequency side and the anti-resonance frequency Fas1 of the series arm resonance circuit 11 cause the attenuation poles (two) on the high frequency side of the passband. It is formed.
  • the parallel arm resonance circuit 12N includes a series circuit of the parallel arm resonator p1 and the capacitor C3 and a series circuit of the parallel arm resonator p2 and the capacitor C4 connected in parallel.
  • the parallel arm resonance circuit 12N has two resonance frequencies expressed by Expression 30 and Expression 31. Of these two resonance frequencies, the resonance frequency Frp1L on the low frequency side appears on the higher frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator p1, and the resonance frequency Frp1H on the high frequency side is the resonance frequency of the parallel arm resonator p2. Appears on the higher frequency side.
  • the parallel arm resonance circuit 12N has two anti-resonance frequencies expressed by Expression 37.
  • the anti-resonance frequency Fap1L on the lower frequency side appears between the resonance frequencies Frp1L and Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12N, and the anti-resonance frequency Fap1H is the resonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12N. Appears on the higher frequency side than Frp1H.
  • the parallel arm resonance circuit 12N is a circuit in which the parallel arm resonator p1, the series circuit of the parallel arm resonator p2, and the capacitor C4 are connected in parallel.
  • the resonance circuit 12N has two resonance frequencies represented by Expression 20 and Expression 21. Of these two resonance frequencies, the resonance frequency Frp1L on the low frequency side is the same as the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1, and the resonance frequency Frp1H on the high frequency side is higher than the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator p2. Appears on the high frequency side.
  • the parallel arm resonance circuit 12N has two anti-resonance frequencies expressed by Expression 27.
  • the anti-resonance frequency Fap1L on the lower frequency side appears between the resonance frequencies Frp1L and Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12N, and the anti-resonance frequency Fap1H is the resonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12N. Appears on the higher frequency side than Frp1H.
  • the parallel arm resonance circuit 12N is a circuit in which the parallel arm resonator p1 and the series circuit of the capacitor C3 and the parallel arm resonator p2 are connected in parallel.
  • the resonance circuit 12N has two resonance frequencies expressed by Expression 24 and Expression 25. Of these two resonance frequencies, the resonance frequency Frp1L on the low frequency side appears higher than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1, and the resonance frequency Frp1H on the high frequency side is the resonance of the parallel arm resonator p2. It becomes the same frequency as the frequency frp2.
  • the parallel arm resonance circuit 12N has two anti-resonance frequencies expressed by Expression 27.
  • the anti-resonance frequency Fap1L on the lower frequency side appears between the resonance frequencies Frp1L and Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12N, and the anti-resonance frequency Fap1H is the resonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12N. Appears on the higher frequency side than Frp1H.
  • the parallel arm resonance circuit 12N is a circuit in which the parallel arm resonator p1 and the parallel arm resonator p2 are connected in parallel. It has two resonance frequencies represented by 15. Of these two resonance frequencies, the resonance frequency Frp1L on the low frequency side is the same as the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator p1, and the resonance frequency Frp1H on the high frequency side is the same as the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator p2. It becomes frequency. On the other hand, the parallel arm resonance circuit 12N has two anti-resonance frequencies expressed by Expression 17.
  • the anti-resonance frequency Fap1L on the lower frequency side appears between the resonance frequencies Frp1L and Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12N, and the anti-resonance frequency Fap1H is the resonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12N. Appears on the higher frequency side than Frp1H.
  • the switch SW3 is switched on and off, whereby the attenuation pole on the low frequency side of the passband and the low end of the passband are switched.
  • the resonance frequency Frp1L and the antiresonance frequency Fap1L of the parallel arm resonance circuit 12N that affect the insertion loss are variable.
  • the resonance frequency Frp1H and the antiresonance frequency Fap1L of the parallel arm resonance circuit 12N that affect the attenuation pole on the high frequency side of the passband and the insertion loss at the low pass end of the passband are variable.
  • both the anti-resonance frequency Fap1L that defines the passband and the resonance frequencies Frp1L and Frp1H that define the attenuation pole are varied by switching the switches SW3 and SW4. This makes it possible to configure a frequency variable filter by switching the switches SW3 and SW4 without increasing the insertion loss in the passband.
  • FIG. 40 is a circuit configuration diagram of a filter 10P according to Modification 7 (Example 14) of the third embodiment.
  • the filter 10P shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11E and a parallel arm resonance circuit 12N.
  • the filter 10P shown in the figure differs from the filter 10N according to Modification 6 (Example 13) of the third embodiment only in that the series arm resonance circuit has the switch SW1.
  • the series arm resonance circuit 11E included in the filter 10P has the same configuration as that of the filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • FIG. 41 is a graph showing the pass characteristics of the filter 10P according to Modification 7 (Example 14) of the third embodiment.
  • the filter 10J by individually switching the switches SW1, SW3, and SW4, the attenuation poles on the low frequency side of the passband and the high frequency side of the passband and between the passband and the attenuation band are shown. It is possible to configure a variable filter whose steepness can be varied independently. Further, it is possible to configure a variable frequency filter by switching the switches SW1, SW3 and SW4 without increasing the insertion loss in the passband.
  • FIG. 42 is a circuit configuration diagram of a filter 10Q according to Modification 8 (Example 15) of the third embodiment.
  • the filter 10Q shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11 and a parallel arm resonance circuit 12Q.
  • the filter 10Q shown in the figure is that the parallel arm resonance circuit 12Q does not include the capacitor C3 and the switch SW3.
  • the configuration is different. That is, the circuit configuration of the filter 10Q according to the present modification is the same as the circuit configuration when the switch SW3 of the filter 10N according to the modification 6 is in the on state.
  • the filter 10Q has a second frequency variable circuit, and the second frequency variable circuit includes a capacitor C4 and a switch SW4 connected in parallel to the capacitor C4.
  • the second frequency variable circuit is a second frequency variable circuit that is connected to the parallel arm resonator p2 and varies at least one of the resonance frequency and the antiresonance frequency of the parallel arm resonance circuit 12Q.
  • FIG. 43 is a graph illustrating pass characteristics of the filter 10Q according to Modification 8 (Example 15) of the third embodiment.
  • the upper part of the figure shows the pass characteristic of the filter 10Q with respect to the on / off state of the switch SW4, and the lower part shows the resonance characteristic of the parallel arm resonance circuit 12Q with respect to the on / off state of the switch SW4.
  • the pass characteristics and resonance characteristics shown in FIG. 43 are the same as the pass characteristics and resonance characteristics when the switch SW3 is in the ON state among the pass characteristics and resonance characteristics of the filter 10N shown in FIG.
  • the resonance frequency Frp1H of the parallel arm resonance circuit 12Q that affects the attenuation pole on the high passband side and the insertion loss at the high end of the passband is affected.
  • the antiresonance frequency Fap1L is variable. This makes it possible to configure a variable frequency filter by switching the switch SW4 without increasing the insertion loss at the high end of the passband.
  • FIG. 44 is a circuit configuration diagram of a filter 10R according to Modification 9 (Example 16) of the third embodiment.
  • the filter 10R shown in the figure includes a series arm resonance circuit 11E and a parallel arm resonance circuit 12Q.
  • the filter 10R shown in the figure differs from the filter 10R according to the modification 8 (Example 15) of the third embodiment only in that the series arm resonance circuit has the switch SW1.
  • the series arm resonance circuit 11E included in the filter 10R has the same configuration as that of the filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • FIG. 45 is a graph illustrating pass characteristics of a filter 10R according to Modification 9 (Example 16) of the third embodiment.
  • the filter 10R by switching the switches SW1 and SW4 individually, the attenuation poles on the low frequency side of the passband and the high frequency side of the passband and the steepness between the passband and the attenuation band are shown. It is possible to configure a variable filter that can be independently varied. Further, it is possible to configure a variable frequency filter by switching the switches SW1 and SW4 without increasing the insertion loss at the high end of the passband.
  • FIG. 46A is a circuit configuration diagram of a filter 10S according to Embodiment 4 (Example 17).
  • the filter 10S shown in the figure includes a plurality of series arm resonance circuits (the present ones) provided on a path connecting the input / output terminal 110 (first input / output terminal) and the input / output terminal 120 (second input / output terminal).
  • a ladder type constituted by four series arm resonance circuits 210s, 220s, 230s, and 240s) and one or more parallel arm resonance circuits (three parallel arm resonance circuits 210p, 220p, and 230p in this embodiment). This is a filter circuit.
  • the filter 10S includes four series arm resonators s1 to s4, and further includes parallel arm resonators p1, p2, and p3, switches SW11, SW12, SW41, and SW42, and capacitors C11, C12,
  • This is a frequency variable type bandpass filter having a plurality of bands as passbands and having C41 and C42.
  • the numbers of series arm resonance circuits and parallel arm resonance circuits are not limited to the above numbers.
  • the series arm resonance circuit 210s provided closest to the input / output terminal 110 and the series arm resonance provided closest to the input / output terminal 120.
  • the circuit 240s corresponds to the series arm resonance circuit 11G of the filter 10G according to any one of the first to third embodiments (here, the third modification of the second embodiment (example 6)). Therefore, the switches SW11 and SW41 correspond to the switch SW1 of the series arm resonance circuit 11G, the switches SW12 and SW42 correspond to the switch SW2 of the series arm resonance circuit 11G, and the capacitors C11 and C41 correspond to the capacitor C1 of the series arm resonance circuit 11G.
  • the capacitors C12 and C42 correspond to the capacitor C2 of the series arm resonance circuit 11G.
  • the parallel arm resonance circuits 210p, 220p, and 230p correspond to the parallel arm resonance circuit 12 of the filter according to the first to third embodiments.
  • the parallel arm resonators p 1, p 2 and p 3 correspond to the parallel arm resonator p 1 of the parallel arm resonance circuit 12. That is, the filter 10S is provided with a configuration corresponding to the filter 10G according to Modification 3 (Example 6) of the second embodiment closest to the input / output terminal 110, and the embodiment closest to the input / output terminal 120 is provided.
  • a configuration corresponding to the filter 10G according to the second modification 3 (Example 6) is provided.
  • the configuration of the filter 10S is not limited to this.
  • at least one of the plurality of series arm resonance circuits corresponds to the series arm resonance circuit according to any of the first to third embodiments, and the series arm resonance circuit provided closest to one input / output terminal. Only the series arm resonance circuit according to any one of the first to third embodiments may be used, or a series arm circuit different from the series arm resonance circuit provided closest to the input / output terminal may be used. 3 may correspond to any one of the series arm resonance circuits.
  • a parallel arm resonance circuit that connects a node on the path between the input / output terminal (the input / output terminal 110 or the input / output terminal 120) and the series arm resonance circuit provided closest to the input / output terminal to the ground is provided. It does not matter even if it is done. Further, the parallel arm resonance circuit may have a frequency variable circuit.
  • the filter 10S configured as described above includes the configuration of any one of the first to third embodiments, the steepness between the passband and the attenuation band is ensured and the higher frequency side than the passband is ensured. To reduce reflection loss.
  • FIG. 46B is a plan view illustrating the structure of the filter 10S according to Embodiment 4 (Example 17).
  • a plurality of resonators (series arm resonators s1 to s4 and parallel arm resonators p1 to p3) and capacitors C11 and C41 are composed of a single resonator package 41 (
  • the other elements (switches SW11, SW12, SW41, and SW42) and capacitors C12 and C42 are formed of packages 42a and 42b different from the resonator package 41, and these packages.
  • 41, 42 a and 42 b are mounted on the wiring board 43. That is, the resonator and the switch are formed in separate packages.
  • the packages 41, 42a and 42b have surface electrodes (also referred to as circles, “lands” or “pads” in FIG. 46B) for mounting the packages 41, 42a and 42b on the wiring board 43 on the bottom surface.
  • surface electrodes also referred to as circles, “lands” or “pads” in FIG. 46B
  • circuit elements and wirings configured in each package are schematically shown, and the surface electrodes on the bottom surface of the packages 41, 42a, and 42b are illustrated.
  • the wiring board 43 has external connection electrodes (circles in FIG. 46B) that constitute the input / output terminals 110 and 120, respectively.
  • This external connection electrode is, for example, a surface electrode for mounting the wiring board 43 on a mother board or the like, a connector for connecting the wiring board 43 and another electronic component, or another electronic component mounted on the wiring board 43 If it is, it is a part of the pattern wiring that connects the other electronic component and the package 42a or 42b.
  • the switch SW11 and the switch SW12 are connected to the input / output terminal 110 as the common terminal 421 of the package 42a.
  • the other terminal of the switch SW12 is connected to the second terminal 423 of the package 42a.
  • the other terminal of the switch SW11 is connected to the first terminal 422 of the package 42a.
  • the capacitor C12 is connected in parallel with the switch SW12.
  • the package 42b is connected to the input / output terminal 120 as a common terminal 426 of the package 42b after sharing one terminal of the switch SW41 and the switch SW42.
  • the other terminal of the switch SW41 is connected to the second terminal 428 of the package 42b.
  • the other terminal of the switch SW42 is connected to the first terminal 427 of the package 42b.
  • the capacitor C42 is connected in parallel with the switch SW42.
  • the capacitor C11 is connected between the first terminal 411 of the package 41 and the node N1, and the series arm resonator s1 is connected between the second terminal 412 of the package 41 and the node N1. Is done.
  • a series arm resonance circuit 220s (series arm resonator s2) is connected between the node N1 and the node N2 of the package 41, and a series arm resonance circuit 230s (series arm resonator s3) is connected between the node N2 and the node N3. ) Is connected.
  • the series arm resonator s4 is connected between the third terminal 413 of the package 41 and the node N3, and the capacitor C14 is connected between the fourth terminal 414 of the package 41 and the node N3.
  • the parallel arm resonance circuit 210p (parallel arm resonator p1) is connected between the node N1 and the ground terminal of the package 41, and the parallel arm resonance circuit 220p (parallel arm resonator p2) is connected between the node N2 and the ground terminal.
  • a parallel arm resonance circuit 230p (parallel arm resonator p3) is connected between the node N3 and the ground terminal.
  • the wiring substrate 43 connects the first terminal 422 of the package 42a and the first terminal 411 of the package 41, connects the second terminal 423 of the package 42a and the second terminal 412 of the package 41, and connects the first terminal of the package 42b. 427 and the third terminal 413 of the package 41 are connected, and the second terminal 428 of the package 42b and the fourth terminal 414 of the package 41 are connected.
  • the packages 42a and 42b including the switch and the package 41 including the resonator group are used.
  • the switch is closer to one of the input / output terminals than the resonator group, the number of terminals of the resonator package 41 and the switch packages 42a and 42c can be reduced. Miniaturization is achieved.
  • At least one of the parallel arm resonators p1 to p3 may be provided separately from the resonator package, and the switches SW11, SW12, SW41, SW42, and the capacitor C11. , C12, C41, and C42 may be packaged in a combination different from the above.
  • FIG. 47A is a circuit configuration diagram of a filter 10C applied to the multiplexer 50 according to the fifth embodiment (Example 18), and FIG. 47B is a circuit configuration diagram of the multiplexer 50 according to the fifth embodiment.
  • the multiplexer 50 shown in FIG. 47B includes an LTE standard Band (12 + 13) Rx filter 10C, a Band5Rx filter 20, and a matching inductor 30.
  • the filter 10C is connected to the common terminal 110c and the input / output terminal 120
  • the filter 20 is connected to the common terminal 110c and the input / output terminal 130.
  • the filters 10C and 20 may not be directly connected to the common terminal 110c.
  • a branch circuit such as a switch, a phase circuit, or a divider (divider) capable of obtaining one or more conductive states between the common terminal 110c and the filters 10C and 20, the filters 10C and 20
  • the common terminal 110c may be indirectly connected.
  • the filter 10C includes a plurality of series arm resonance circuits provided on a path connecting the input / output terminal 110 (first input / output terminal) and the input / output terminal 120 (second input / output terminal).
  • a circuit composed of series arm resonance circuits 11a and 11b and series arm resonator s13), and one or more parallel arm resonance circuits is a ladder type filter circuit.
  • the filter 10C is a band-pass filter that includes three series arm resonators s11 to s13, and further includes three parallel arm resonators p11 to p13, and capacitors C11 and C12.
  • the numbers of series arm resonance circuits and parallel arm resonance circuits are not limited to the above numbers.
  • the series arm resonance circuits 11a and 11b constituting the filter 10C have the same configuration as the series arm resonance circuit 11 of the filter 10A according to the first embodiment, and the parallel arm resonator p11 constituting the filter 10C is:
  • the configuration is the same as that of the parallel arm resonator p1a of the filter 10A according to the first embodiment.
  • the series arm resonators s11 and s12 of the filter 10C correspond to the series arm resonator s1a of the filter 10A, respectively
  • the capacitors C11 and C12 of the filter 10C correspond to the capacitor C1s of the filter 10A, respectively.
  • the filter 10C only needs to include the configuration of the filter according to any of Embodiments 1 to 3.
  • the filter 20 is a first filter having a pass band on the higher frequency side than the pass band of the filter 10C.
  • FIG. 48A is a circuit configuration diagram of a filter 500C applied to the multiplexer 550 according to the comparative example 5
  • FIG. 48B is a circuit configuration diagram of the multiplexer 550 according to the comparative example 5.
  • the multiplexer 550 shown in FIG. 48B includes an LTE standard Band (12 + 13) Rx filter 500 C, a Band 5 Rx filter 20, and a matching inductor 30.
  • the filter 500C is connected to the common terminal 110c and the input / output terminal 120
  • the filter 20 is connected to the common terminal 110c and the input / output terminal 130.
  • the filter 500C includes a plurality of series arm resonators provided on a path connecting the input / output terminal 110 (first input / output terminal) and the input / output terminal 120 (second input / output terminal).
  • This is a ladder type filter circuit composed of s21 to s23 and a plurality of parallel arm resonators p21 to p23.
  • the series arm resonators s21 to s23 constituting the filter 500C have the same configuration as the series arm resonator s2a of the filter according to the comparative example 1, respectively, and the parallel arm resonators p21 to p21 constituting the filter 500C.
  • Each of p23 has the same configuration as the parallel arm resonator p2b of the filter according to Comparative Example 1.
  • the filter 20 is a filter having a pass band on the higher frequency side than the pass band of the filter 500C.
  • FIG. 49 is a graph comparing the transmission characteristics and reflection characteristics of the filter 10C according to the fifth embodiment (Example 18) and the filter 500C according to the comparative example 5.
  • the filter 10C according to the eighteenth embodiment includes the filter 10A according to the first embodiment and the filter 500C according to the comparative example 5 includes the filter according to the first comparative example, the series arm resonance circuit
  • the resonance frequency, antiresonance frequency, and specific bandwidth of the parallel arm resonance circuit are substantially the same, and as shown in the upper left and right sides of FIG. 49, the steepness between the passband and the attenuation band and The insertion loss in the passband is almost the same.
  • the filter 10C according to the example 18 has a reduced reflection loss.
  • the resonator generates a bulk wave loss in a higher frequency band than the antiresonance frequency of the series arm resonator, and deteriorates the reflection loss in the frequency band.
  • the capacitor has no loss such as deterioration of the capacitance Q at the frequency. Therefore, in the filter 10C, the high-frequency signal input to the filter 10C is distributed by the series arm resonator s11 and the capacitor C11, and is also distributed by the series arm resonator s12 and the capacitor C12. This is because the influence of the bulk wave loss of the child is reduced.
  • FIG. 50 is a graph comparing the pass characteristics of the multiplexer 50 according to the fifth embodiment (Example 18) and the multiplexer 550 according to the comparative example 5.
  • the pass characteristics of the filter 500C in the state connected at 110c (Comparative Example 5) are substantially the same level.
  • the in-band insertion loss of the filter 20 in the state where the two filters 10C and 20 are connected by the common terminal 110c was 1.717 dB (869 MHz) and 2.526 dB (894 MHz).
  • the in-band insertion loss of the filter 20 in the state where the two filters 500C and 20 are connected by the common terminal 110c was 1.790 dB (869 MHz) and 2.607 dB (894 MHz). That is, in the multiplexer 50 according to the eighteenth embodiment, the insertion loss on the filter 20 side is improved by 0.07 to 0.08 dB.
  • FIG. 51 is a graph comparing resonance characteristics and capacitance Q values of the filter 10C according to the fifth embodiment (Example 18) and the filter according to Comparative Example 5.
  • the resonance characteristics of the series arm resonance circuit and the series arm resonator according to Example 18 and Comparative Example 5 are compared.
  • the anti-resonance Q value at the anti-resonance frequency is higher than the series arm resonance circuit 11a according to the eighteenth embodiment in the series arm resonance circuit 511a (series arm resonator s21).
  • the anti-resonance frequency defines the attenuation pole of the filter, it hardly affects the pass characteristics of the filter.
  • the resonance Q value at the resonance frequency constituting the pass band is the same in the series arm resonance circuit 11a according to the eighteenth embodiment and the series arm resonance circuit 511a (series arm resonator s21) according to the comparative example 5, In-band insertion loss is at the same level.
  • the filter 10C according to the eighteenth embodiment has a reduced reflection loss and an improved insertion loss of the filter 20 having the band as a pass band.
  • the filter 10S according to the fourth embodiment can be applied to a multiplexer.
  • the filter 10S according to Embodiment 4 (Example 17) may be applied instead of the filter 10C shown in FIG. 47B.
  • the filter 10S is a frequency variable type band pass filter having a plurality of bands as pass bands. According to this, in the filter 10S, the steepness (clearance) between the passband and the attenuation band on the low frequency side and the high frequency side of the passband is changed by switching the switches SW11, SW12, SW41, and SW42 between the on state and the off state. ) And the reflection loss on the higher frequency side than the passband can be reduced. Since the series arm resonance circuit 210s is connected to the common terminal 110c without passing through one or more other acoustic wave resonators, the series arm resonance circuit 210s is higher than the passband when the filter 10S is viewed from the common terminal 110c. Since the reflection loss on the frequency side can be minimized, the insertion loss of the filter 20 can be effectively reduced. On the other hand, if there is another elastic wave resonator on the common terminal 110c side, the reflection loss due to the bulk wave loss is increased.
  • FIG. 52 is a circuit configuration diagram of a multiplexer 60 according to a modification (Example 19) of the fifth embodiment.
  • the multiplexer 60 shown in the figure includes a filter 10T, a filter 20, a switch circuit 35, and a matching inductor 30.
  • the filter 10T is connected to the common terminal 110c and the input / output terminal 120
  • the filter 20 is connected to the common terminal 110c and the input / output terminal 130.
  • the filter 10T includes a plurality of series arm resonance circuits (a circuit constituted by a series arm resonance circuit 11E and series arm resonators s12 and s13 in this modification) provided on a path connecting the common terminal 110c and the input / output terminal 120. ) And one or more parallel arm resonance circuits (three parallel arm resonators p11, p12, and p13 in this modification).
  • the filter 10T is a band-pass filter that includes three series arm resonators s1, s12, and s13, and further includes three parallel arm resonators p11 to p13 and a capacitor C11.
  • the numbers of series arm resonance circuits and parallel arm resonance circuits are not limited to the above numbers.
  • the series arm resonance circuit 11E configuring the filter 10T has the same configuration as the series arm resonance circuit 11E of the filter 10E according to the first modification of the second embodiment (Example 4), and also configures the filter 10T.
  • the parallel arm resonator p11 to be configured has the same configuration as the parallel arm resonator p1 of the filter 10E according to Modification 1 (Example 4) of the second embodiment.
  • the capacitor C11 of the filter 10T corresponds to the capacitor C1 of the filter 10E
  • the switch SW1 of the filter 10T corresponds to the switch SW1 of the filter 10E.
  • the series arm resonance circuit 11E of the filter 10T is connected to the common terminal 110c without passing through another series arm circuit.
  • the filter 10T only needs to include a configuration of a filter having a configuration in which the switch SW1 is connected in series to the capacitor C11, such as the filters 10G, 10J, 10L, 10M, 10P, and 10R in the second or third embodiment.
  • the filter 20 is a first filter having a pass band on the higher frequency side than the pass band of the filter 10T.
  • the filters 10T and 20 may not be directly connected to the common terminal 110c.
  • a branch circuit such as a switch, a phase circuit, or a divider (divider) that can obtain one or more conductive states is arranged, so that the filters 10T and 20
  • the common terminal 110c may be indirectly connected.
  • the switch circuit 35 has a third terminal, a first selection terminal, and a second selection terminal.
  • the first selection terminal is connected to the input / output terminal 120
  • the second selection terminal is connected to the input / output terminal 130 (second terminal).
  • It is a SPDT (Single Pole Double Throw) type switch circuit that is connected and switches the connection between the third terminal and the first selection terminal and the connection between the third terminal and the second selection terminal.
  • the pass band of the filter 10T is shifted to the low frequency side as compared with the case where the switch SW1 is in the off state. For this reason, even when the filter 10T is not selected by the switch circuit 35, the high-frequency signal leaking to the filter 20 via the switch circuit 35 can be suppressed as compared with the case where the filter 10T is selected. Therefore, even if the filter 10T is not selected, the insertion loss in the passband of the filter 20 is reduced.
  • FIG. 53 is a configuration diagram of the communication apparatus 300 according to the sixth embodiment.
  • the communication device 300 includes a switch group 310 constituted by a plurality of switches, a filter group 320 constituted by a plurality of filters, a matching circuit 330, reception side switches 341, 342 and 343.
  • RFIC RF signal processing circuit
  • BBIC baseband signal processing circuit
  • ANT antenna element
  • the antenna element (ANT) may not be built in the communication device 300.
  • the switch group 310 connects the antenna element (ANT) and a signal path corresponding to a predetermined band in accordance with a control signal from a control unit (not shown), and is configured by a plurality of SPST type switches, for example.
  • An SPnT type switch in which one or more switches are turned on. Note that the number of signal paths connected to the antenna element (ANT) is not limited to one, and a plurality of signal paths may be used. That is, the communication apparatus 300 may support carrier aggregation.
  • the filter group 320 is composed of, for example, a plurality of filters (including a duplexer) having the following band in the pass band.
  • the band includes (i) Band 29 or Band 12 or Band 67 or Band 13 or Band 14 reception band, (ii) Band 28 reception band, (iii) Band 20 reception band, (iv) Band 27 reception band, ( v) Band 26 reception band, (vi) Band 8 reception band.
  • the matching circuit 330 is composed of, for example, an inductor and a capacitor, and is selected when two or more of the above-described filters (i) to (vi) are selected at the same time (corresponding to carrier aggregation). It is.
  • the transmission-side switch 331 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 341.
  • the transmission side switch 332 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 amplification circuit 342.
  • These transmission-side switches 331 and 332 are switch circuits that are provided in the previous stage of the filter group 320 (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 signals here, the high-frequency transmission signals
  • the transmission amplifier circuits 341 and 342 are output to the antenna element (ANT) through the predetermined filter of the filter group 320.
  • the reception side switch 341 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 351.
  • the reception side switch 342 includes a common terminal connected to a reception side signal path of a predetermined band (here, Band 20), and two selection terminals connected to a selection terminal of the reception side switch 341 and a selection terminal of the reception side switch 343. And a switch circuit.
  • the reception-side switch 343 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 352.
  • reception-side switches 341 to 343 are provided in the subsequent stage of the filter group 320 (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 element ANT
  • the RF signal processing circuit RFIC
  • an RF signal processing circuit (RFIC) corresponding to the low band and an RF signal processing circuit (RFIC) corresponding to the high band may be provided separately.
  • the reception amplification circuit 351 is a low noise amplifier that amplifies the power of the low-band high-frequency reception signal
  • the reception amplification circuit 352 is a low-noise amplifier that amplifies the power of the high-band high-frequency reception signal.
  • the RF signal processing circuit is a circuit that processes a high-frequency signal transmitted and received by the antenna element (ANT). Specifically, the RF signal processing circuit (RFIC) processes a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) input from the antenna element (ANT) via the reception-side signal path by down-conversion, etc. A reception signal generated by the signal processing is output to a baseband signal processing circuit (BBIC).
  • the RF signal processing circuit (RFIC) processes the transmission signal input from the baseband signal processing circuit (BBIC) by up-conversion and the like, and generates a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) generated by the signal processing. ) To the transmitting side signal path.
  • the communication device 300 configured as described above includes the filter according to any one of the first to third embodiments as at least one of the filters having the reception bands (i) to (vi) in the pass band. That is, the filter switches the pass band according to the control signal.
  • the switch group 310, the filter group 320, the matching circuit 330, the reception side switches 341 to 343, the reception amplification circuits 351 and 352, and the control unit include a high frequency front end circuit. Constitute.
  • control unit is not shown in FIG. 53, an RF signal processing circuit (RFIC) may be included, or a switch IC may be configured with each switch controlled by the control unit. Good.
  • RFIC RF signal processing circuit
  • the steepness between the passband and the attenuation band is ensured by including any of the filters according to the first to third embodiments.
  • the high-frequency front-end circuit includes receiving-side switches 341 to 343 (switch circuits) provided at the front stage or the rear stage of the filter group 320 (a plurality of high-frequency filter circuits).
  • receiving-side switches 341 to 343 switch circuits
  • the high-frequency filter circuit includes receiving-side switches 341 to 343 (switch circuits) provided at the front stage or the rear stage of the filter group 320 (a plurality of high-frequency filter circuits).
  • reception side switches 341 to 343 may be provided. Further, the number of the reception side switches 341 to 343 is not limited to the number described above, and for example, one reception side switch may be provided. In addition, the number of selection terminals and the like of the reception side switch is not limited to this embodiment, and may be two each.
  • the high-frequency front having only the transmission-side signal path or both the reception-side signal path and the transmission-side signal path is not configured only by the reception-side signal path as in the communication device 300 according to the present embodiment. It may be an end circuit and a communication device.
  • the filter device, the multiplexer, the high frequency front end circuit, and the communication device according to the embodiments of the present invention have been described with reference to the first to sixth embodiments and the modifications.
  • the front-end circuit and the communication device are not limited to the above-described embodiment and modification examples.
  • the present invention includes various types of modified examples, filter devices of the present disclosure, multiplexers, high-frequency front-end circuits, and communication devices.
  • the piezoelectric substrate 102 in the case where the acoustic wave filter is configured includes a high sound speed support substrate, a low sound speed film, and a piezoelectric film stacked in this order. It may be a laminated structure.
  • the piezoelectric film may be, for example, a 50 ° Y-cut X-propagating LiTaO 3 piezoelectric single crystal or a piezoelectric ceramic (a lithium tantalate single crystal cut along a plane whose axis is rotated by 50 ° from the Y axis with the X axis as the central axis, Alternatively, it is made of ceramic and is made of a single crystal or ceramic in which an elastic wave propagates in the X-axis direction.
  • the thickness of the piezoelectric film is 3.5 ⁇ or less, where ⁇ is a wavelength determined by the electrode finger pitch of the IDT electrode.
  • the high sound velocity support substrate is a substrate that supports the low sound velocity film, the piezoelectric film, and the electrode film 101.
  • the high-sonic support substrate is a substrate in which the acoustic velocity of bulk waves in the high-sonic support substrate is higher than that of elastic waves such as surface waves and boundary waves propagating through the piezoelectric film. It functions in such a way that it is confined in the portion where the sonic film is laminated and does not leak below the high sonic support substrate.
  • the high sound speed support substrate is, for example, a silicon substrate and has a thickness of, for example, 120 ⁇ m.
  • the low acoustic velocity film is a membrane in which the acoustic velocity of the bulk wave in the low acoustic velocity film is lower than that of the elastic wave propagating through the piezoelectric membrane, and is disposed between the piezoelectric membrane and the high acoustic velocity support substrate. Due to this structure and the property that the energy is concentrated in a medium having essentially low acoustic velocity, the leakage of elastic wave energy to the outside of the IDT electrode is suppressed.
  • the low acoustic velocity film is, for example, a film mainly composed of silicon dioxide and has a thickness of, for example, 670 nm.
  • the Q value at the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be significantly increased as compared with a structure in which the piezoelectric substrate 102 is used as a single layer. That is, since an acoustic wave resonator having a high Q value can be configured, a filter with a small insertion loss can be configured using the acoustic wave resonator.
  • the high-sonic support substrate has a structure in which a support substrate and a high-sonic film in which the acoustic velocity of the propagating bulk wave is higher than that of elastic waves such as surface waves and boundary waves propagating through the piezoelectric film are laminated. You may do it.
  • the support substrate is a piezoelectric material such as sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, crystal, alumina, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, mullite, steatite, forsterite, etc.
  • the high sound velocity film includes various materials such as aluminum nitride, aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, DLC film or diamond, a medium mainly composed of the above materials, and a medium mainly composed of a mixture of the above materials. High sound velocity material can be used.
  • the switches SW1 to SW4 are SPST (Single Pole Single Throw) type switch elements, for example.
  • the switches SW1 to SW4 are turned on and off by a control signal from the control unit, whereby the respective connection nodes are turned on or off.
  • switches SW1 to SW4 examples include a FET (Field Effect Transistor) switch made of GaAs or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a diode switch.
  • FET Field Effect Transistor
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • diode switch As a result, each of the switches SW1 to SW4 can be constituted by one FET switch or diode switch, so that the filter can be reduced in size.
  • an inductance element and a capacitance element are connected between the input / output terminals and the common terminal. May be. Furthermore, an inductance component due to wiring connecting each circuit element may be included.
  • the present invention is applied to a communication device such as a mobile phone as a small filter device, a multiplexer, a high-frequency front-end circuit, and a communication device that can be applied to a multiband and multimode system that uses a plurality of adjacent bands simultaneously or exclusively. Widely available.

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Abstract

フィルタ(10)は、入出力端子(110)および(120)の間に接続された直列腕共振回路(11)と、入出力端子(110)および(120)を結ぶ経路上のノード(x1)とグランドとの間に接続された並列腕共振回路(12)とを備え、直列腕共振回路(11)は、並列腕共振回路(12)の比帯域幅より広い比帯域幅を有する直列腕共振子(s1)と、直列腕共振子(s1)に接続されたコンデンサ(C1)とを備える。

Description

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、および通信装置
 本発明は、共振子を有するフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置に関する。
 移動体通信機のフロントエンド部に配置されるフィルタには、マルチモード/マルチバンドに使用されるバンドの組み合わせに応じて、通過帯域幅、通過帯域端の急峻度、および減衰帯域幅などを適宜調整することが要求されている。
 特許文献1には、バンドパスフィルタを実現する弾性表面波素子の構成が開示されている。具体的には、特許文献1に記載された高周波フィルタは、直列腕共振子および並列腕共振子を有し、直列腕共振子のIDT電極と圧電性基板との間には絶縁性材料層が設けられ、並列腕共振子のIDT電極は圧電性基板に直接形成される構成となっている。これによれば、直列腕共振子の共振周波数と反共振周波数との周波数差を、並列腕共振子に比べて小さくすることで、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性および十分な減衰量を有することが可能であるとしている。
特開2005-260909号公報
 しかしながら、特許文献1に開示された高周波フィルタでは、直列腕共振子に比べて並列腕共振子の周波数差が大きくなる。直列腕共振子および並列腕共振子を有するフィルタ装置において、直列腕共振子に比べて並列腕共振子の周波数差が大きいと、通過帯域低周波数側の急峻性が悪くなるという問題がある。また、上記直列腕共振子および並列腕共振子が、弾性波共振子である場合、直列腕共振子の反共振周波数の高周波領域において、バルク波損失が発生する。この弾性波共振子を、通過帯域周波数の異なる複数のフィルタが共通端子で接続されたマルチプレクサの通過帯域周波数の低い側のフィルタに適用した場合、上記高周波領域において当該弾性波共振子の反射損失が悪化し、上記通過帯域周波数の低いフィルタより通過帯域周波数の高いフィルタの挿入損失を増大させてしまうという問題がある。
 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、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減することが可能なフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置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フィルタ装置は、第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕共振回路と、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およびグランドに接続された並列腕共振回路と、を備え、共振回路の1以上の反共振周波数のうち最も低周波数側の反共振周波数と、当該共振回路の1以上の共振周波数のうち最も低周波数側の共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を、当該共振回路の比帯域幅と定義し、共振子の反共振周波数と当該共振子の共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を、当該共振子の比帯域幅と定義した場合、前記直列腕共振回路は、前記並列腕共振回路の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子と、前記第1直列腕共振子に接続された第1コンデンサと、を備える。
 上記構成によれば、直列腕共振回路は、並列腕共振回路よりも比帯域幅の広い第1直列腕共振子と、当該第1直列腕共振子に接続された第1コンデンサとで構成されるので、直列腕共振回路の比帯域幅は、第1直列腕共振子の比帯域幅よりも狭くなる。このため、第1直列腕共振子と並列腕共振回路とで構成されたフィルタよりも、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、並列腕共振回路の比帯域幅は、第1直列腕共振子の比帯域幅よりも狭いため、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。このため、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保できる。さらに、第1入出力端子または第2入出力端子から入力される高周波信号が、第1直列腕共振子と第1コンデンサとで電力分配されるので、直列腕共振回路の反共振周波数よりも高周波数側における直列腕共振回路の容量成分のQ値を向上させることができる。このため、フィルタ装置の通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
 また、前記直列腕共振回路の比帯域幅と、前記並列腕共振回路の比帯域幅とは、概略一致していてもよい。
 これにより、通過帯域低周波端および通過帯域低周波数側減衰極の周波数差と、通過帯域高周波端および通過帯域高周波数側減衰極の周波数差とが概略一致した、通過帯域両端における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性の高いフィルタが構成できる。
 また、前記第1直列腕共振子は、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する弾性波共振子であってもよい。
 これにより、第1直列腕共振子を小型化できるので、フィルタ装置の小型化および低コスト化が可能となる。また、弾性波共振子は、一般的に高Qの特性を示すため、フィルタ装置の低ロス化、高選択度化が可能となる。
 また、前記第1コンデンサは、前記基板と、当該基板上に形成された複数の電極指からなる第1櫛歯容量電極とで構成されており、前記第1櫛歯容量電極を構成する複数の電極指のピッチは、前記第1直列腕共振子を構成する複数の電極指のピッチより狭くてもよい。
 第1コンデンサを構成する電極指のピッチが狭いほど、自己共振周波数が高周波数側にシフトする。ここで、自己共振周波数とは、容量素子のQ値(容量Q)が局所的に低下する特異点である。このため、第1櫛歯容量電極の電極指のピッチを第1直列腕共振子の電極指のピッチより狭くして第1コンデンサの自己共振周波数を高周波フィルタの通過帯域より高域側に追いやることにより、当該通過帯域における第1コンデンサのQ値を高めることができる。よって、通過帯域内のロスを抑制することができる。
 また、前記第1櫛歯容量電極における複数の電極指の膜厚は、前記第1直列腕共振子における複数の電極指の膜厚以下であってもよい。
 製造上の理由から、電極指のピッチは当該電極指の膜厚によって制限される。このため、第1コンデンサにおける電極指の膜厚を第1直列腕共振子における電極指の膜厚より薄くすることによって、第1コンデンサにおける電極指のピッチをより狭くできるので、第1櫛歯容量電極を小型にできるとともに、第1直列腕共振子の共振周波数と反共振周波数におけるQ値および第1コンデンサのQ値の双方を確保しやすくなる。よって、フィルタ装置のサイズを小型化するとともに、第1直列腕共振子のQ値および第1コンデンサのQ値の双方を確保することにより通過帯域内のロスを低減することができる。
 また、前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、前記第1コンデンサは、前記第1直列腕共振子に並列接続されていてもよい。
 これにより、通過帯域高周波数側および低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保でき、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減できるとともに、通過帯域内の挿入損失を低減できる。さらに、直列腕共振回路の小型化が可能となる。
 また、前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、前記直列腕共振回路は、さらに、前記第1直列腕共振子に直列接続された第1インピーダンス素子を備え、前記第1直列腕共振子および前記第1インピーダンス素子が直列接続された回路と、前記第1コンデンサとは並列接続されており、前記第1インピーダンス素子は、第2コンデンサおよびインダクタのいずれかであってもよい。
 これにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域幅または減衰帯域の調整が可能となる。
 また、前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、前記直列腕共振回路は、さらに、前記第1直列腕共振子に直列接続された第1インピーダンス素子と、前記第1コンデンサに直列接続された第1スイッチと、を備え、前記第1直列腕共振子および前記第1インピーダンス素子が直列接続された回路と、前記第1コンデンサおよび前記第1スイッチが直列接続された回路とは並列接続されており、前記第1インピーダンス素子は、第2コンデンサおよびインダクタのいずれかであってもよい。
 これによれば、第1スイッチの導通状態および非導通状態の切り替えにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を可変することが可能となる。
 また、前記直列腕共振回路は、さらに、前記第1インピーダンス素子に並列接続された第2スイッチを備えてもよい。
 これによれば、第2スイッチの導通状態および非導通状態の切り替えにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を可変することが可能となる。
 また、前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、前記直列腕共振回路は、さらに、前記第1コンデンサに直列接続された第1スイッチを備え、前記第1直列腕共振子と、前記第1コンデンサおよび前記第1スイッチが直列接続された回路とは並列接続されていてもよい。
 これによれば、第1スイッチの導通状態および非導通状態の切り替えにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を可変することが可能となる。
 また、前記並列腕共振回路は、前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子を備え、前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅より狭く、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低くてもよい。
 これにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保できる。
 また、前記並列腕共振回路は、前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子と、前記第1並列腕共振子に直列接続された第3コンデンサと、を備え、前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低くてもよい。
 これにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保できる。
 また、前記並列腕共振回路は、前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子と、前記第1並列腕共振子に接続され、前記並列腕共振回路の共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第1周波数可変回路を備え、前記第1周波数可変回路は、前記第1並列腕共振子に直列接続された第3コンデンサと、前記第3コンデンサに並列接続された第3スイッチと、を備え、前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低くてもよい。
 これにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、第3スイッチの導通状態および非導通状態の切り換えにより、通過帯域低周波数側の減衰極の周波数を可変することが可能となる。
 また、前記並列腕共振回路は、さらに、前記ノードとグランドとの間に接続された第2並列腕共振子を備え、前記第2並列腕共振子と、前記第1並列腕共振子および前記第1周波数可変回路が直列接続された回路とは並列接続され、前記第2並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、前記第2並列腕共振子の共振周波数は、前記第1並列腕共振子の共振周波数より高く、かつ、前記第2並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1並列腕共振子の反共振周波数より高くてもよい。
 これにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、第3スイッチの導通状態および非導通状態の切り換えにより、通過帯域低周波数側のカットオフ周波数、および、通過帯域低周波数側の減衰極の周波数を可変できる。よって、通過帯域低域端の挿入損失を増大させることなく、通過帯域低周波数側の周波数可変が可能となる。
 また、前記並列腕共振回路は、前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子と、前記ノードとグランドとの間に接続された第2並列腕共振子と、前記第2並列腕共振子に接続され、前記並列腕共振回路の共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第2周波数可変回路と、を備え、前記第2周波数可変回路は、前記第2並列腕共振子に直列接続された第4コンデンサと、前記第4コンデンサと並列接続された第4スイッチと、を備え、前記第1並列腕共振子と、前記第2並列腕共振子および前記第4コンデンサが直列接続された回路とは並列接続され、前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第2並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、前記第2並列腕共振子の共振周波数は、前記第1並列腕共振子の共振周波数より高く、かつ、前記第2並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1並列腕共振子の反共振周波数より高くてもよい。
 これによれば、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、第4スイッチの導通状態および非導通状態の切り換えにより、通過帯域高周波数側のカットオフ周波数、および、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を可変できる。よって、通過帯域高域端の挿入損失を増大させることなく、通過帯域高周波数側の周波数可変が可能となる。
 また、前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子は、それぞれ、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する弾性波共振子であり、前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子のうち少なくとも前記第1並列腕共振子の前記IDT電極と前記基板との間には、前記比帯域幅を調整する第1調整膜が形成されていてもよい。
 これにより、第1直列腕共振子および第1並列腕共振子の比帯域幅を第1調整膜の膜厚調整により設定することが可能となる。例えば、第1直列腕共振子の比帯域幅を第1並列腕共振子の比帯域幅よりも大きく設定したい場合には、第1直列腕共振子の第1調整膜の膜厚を第1並列腕共振子の第1調整膜の膜厚よりも小さくすればよい。
 また、前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子は、それぞれ、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する弾性波共振子であり、前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子のうち少なくとも前記第1並列腕共振子の前記IDT電極を覆うように、前記比帯域幅を調整する第2調整膜が形成されていてもよい。
 これにより、第1直列腕共振子および第1並列腕共振子の比帯域幅を第2調整膜の膜厚調整により設定することが可能となる。例えば、第1直列腕共振子の比帯域幅を第1並列腕共振子の比帯域幅よりも大きく設定したい場合には、第1直列腕共振子の第2調整膜の膜厚を第1並列腕共振子の第2調整膜の膜厚よりも小さくすればよい。
 また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、共通端子と、上記記載のフィルタ装置と、前記フィルタ装置の通過帯域よりも高周波数側の通過帯域を有する第1フィルタと、を備え、前記第1入出力端子および前記第1フィルタは、前記共通端子に接続されていてもよい。
 通過帯域が低周波数側であるフィルタ装置によれば、当該通過帯域の高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。このフィルタ装置と共通端子で接続された第1フィルタの通過帯域は、フィルタ装置の通過帯域よりも高周波数側にあるので、第1フィルタの挿入損失を低減できる。
 また、前記フィルタ装置は、さらに、1以上の弾性波共振子を備え、前記直列腕共振回路は、前記1以上の弾性波共振子および前記並列腕共振回路を介することなく、前記共通端子に接続されていてもよい。
 これによれば、共通端子からフィルタ装置を見た場合の、通過帯域よりも高周波数側の反射損失を最小にできるので、第1フィルタの挿入損失を効果的に低減できる。
 また、共通端子と、前記第1入出力端子が前記共通端子に接続された、請求項8または10に記載のフィルタ装置と、第1端子および第2端子を有し、前記第1端子が前記共通端子に接続された第1フィルタと、第3端子、第1選択端子および第2選択端子を有し、前記第1選択端子が前記第2入出力端子に接続され、前記第2選択端子が前記第2端子に接続され、前記第3端子と前記第1選択端子との接続、および、前記第3端子と前記第2選択端子との接続を切り替えるスイッチ回路と、を備え、前記第1フィルタの通過帯域は、前記フィルタ装置の通過帯域よりも周波数が高く、前記フィルタ装置は、さらに、1以上の弾性波共振子を備え、前記直列腕共振回路は、前記1以上の弾性波共振子および前記並列腕共振回路を介することなく、前記共通端子に接続され、前記第3端子と前記第1選択端子とが接続されていない場合、前記第1スイッチは導通状態となっていてもよい。
 上記構成によれば、第1スイッチが導通状態の場合には、直列腕共振回路は第1直列腕共振子と第1コンデンサとで電力分配され、直列腕共振回路の反共振周波数よりも高周波数側における直列腕共振回路の容量成分のQ値を向上できる。このため、スイッチ回路によりフィルタ装置が選択されていない場合であっても、第1フィルタの通過帯域内の挿入損失が低減される。
 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、上記記載のフィルタ装置と、前記フィルタ装置に接続された増幅回路と、を備えてもよい。
 これにより、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失が低減されたフィルタ装置を備えた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記載の高周波フロントエンド回路と、を備える。
 これにより、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失が低減されたフィルタ装置を備えた通信装置を提供できる。
 本発明に係るフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置によれば、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
図1Aは、実施の形態1に係るフィルタ装置の回路ブロック図である。 図1Bは、実施の形態1に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図1Cは、実施の形態1の変形例に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図2Aは、実施例1および2に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図2Bは、比較例1および2に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図2Cは、比較例3および4に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図3は、直列腕共振回路のインピーダンス特性および容量Q値を表すグラフである。 図4Aは、実施例1および比較例1に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図4Bは、実施例1および比較例2に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図4Cは、実施例1および比較例3に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図4Dは、実施例1および比較例4に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図5Aは、実施例2および比較例1に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図5Bは、実施例2および比較例2に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図5Cは、実施例2および比較例3に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図5Dは、実施例2および比較例4に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図6は、実施例1および実施例2に係るフィルタ装置の通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。 図7は、実施の形態1に係るフィルタ装置の電極構造を模式的に表す図である。 図8Aは、実施の形態1における電極膜及びその周囲の構造の断面図である。 図8Bは、実施の形態1における電極膜及びその周囲の構造の他の一例の断面図である。 図8Cは、実施の形態1における電極膜及びその周囲の構造のさらに他の一例の断面図である。 図9Aは、典型例において、櫛歯容量の電極指ピッチと容量値との関連を表すグラフである。 図9Bは、典型例において、櫛歯容量の電極指ピッチと容量Qとの関連を表すグラフである。 図10Aは、典型例において、櫛歯容量の膜厚と容量値との関連を表すグラフである。 図10Bは、典型例において、櫛歯容量の膜厚と容量Qとの関連を表すグラフである。 図11Aは、典型例において、櫛歯容量の電極デューティと容量値との関連を表すグラフである。 図11Bは、典型例において、櫛歯容量の電極デューティと容量Qとの関連を表すグラフである。 図12は、第1調整膜の膜厚と弾性波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。 図13は、第1調整膜の膜厚と弾性波共振子の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅との関係を表すグラフである。 図14は、第2調整膜の膜厚と弾性波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。 図15は、第2調整膜の膜厚と弾性波共振子の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅との関係を表すグラフである。 図16は、実施の形態2に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図17Aは、共振子の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図17Bは、共振子にインピーダンス素子が直列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図18は、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタの直列腕共振回路のインピーダンス特性を表すグラフである。 図19は、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図20は、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図21は、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図22は、実施の形態2の変形例2(実施例5)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図23は、実施の形態2の変形例2(実施例5)に係るフィルタの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図24は、実施の形態2の変形例3(実施例6)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図25は、実施の形態2の変形例3(実施例6)に係るフィルタの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図26Aは、実施の形態3(実施例7)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図26Bは、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図27は、実施の形態3(実施例7)および変形例1(実施例8)に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図28は、実施の形態3の変形例2(実施例9)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図29は、実施の形態3の変形例2(実施例9)に係るフィルタ装置の通過特性を表すグラフである。 図30は、実施の形態3の変形例3(実施例10)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図31は、並列接続された2つの共振子の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。 図32は、実施の形態3の変形例3(実施例10)に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図33は、実施の形態3の変形例1(実施例8)および変形例3(実施例10)に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を比較したグラフである。 図34は、実施の形態3の変形例4(実施例11)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図35は、実施の形態3の変形例4(実施例11)に係るフィルタ装置の通過特性を表すグラフである。 図36は、実施の形態3の変形例5(実施例12)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図37は、実施の形態3の変形例5(実施例12)に係るフィルタ装置の通過特性を表すグラフである。 図38は、実施の形態3の変形例6(実施例13)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図39は、実施の形態3の変形例6(実施例13)に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図40は、実施の形態3の変形例7(実施例14)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図41は、実施の形態3の変形例7(実施例14)に係るフィルタ装置の通過特性を表すグラフである。 図42は、実施の形態3の変形例8(実施例15)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図43は、実施の形態3の変形例8(実施例15)に係るフィルタ装置の通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。 図44は、実施の形態3の変形例9(実施例16)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図45は、実施の形態3の変形例9(実施例16)に係るフィルタ装置の通過特性を表すグラフである。 図46Aは、実施の形態4(実施例17)に係るフィルタ装置の回路構成図である。 図46Bは、実施の形態4(実施例17)に係るフィルタ装置の構造を説明する平面図である。 図47Aは、実施の形態5(実施例18)に係るマルチプレクサに適用されるフィルタ装置の回路構成図である。 図47Bは、実施の形態5(実施例18)に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図48Aは、比較例5に係るマルチプレクサに適用されるフィルタの回路構成図である。 図48Bは、比較例5に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図49は、実施の形態5(実施例18)に係るフィルタ装置および比較例5に係るフィルタの通過特性および反射特性を比較したグラフである。 図50は、実施の形態5(実施例18)に係るマルチプレクサおよび比較例5に係るマルチプレクサの通過特性を比較したグラフである。 図51は、実施の形態5(実施例18)に係るフィルタ装置および比較例5に係るフィルタの共振特性および容量Q値を比較したグラフである。 図52は、実施の形態5の変形例(実施例19)に係るマルチプレクサの回路構成図である。 図53は、実施の形態6に係る通信装置およびその周辺回路の構成図である。
 以下、本発明の実施の形態について、実施例およ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、いずれも包括的また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、構成要素の配置および接続形態などは、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、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、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また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、共振子または回路における共振周波数とは、特に断りの無い限り、当該共振子または当該回路を含むフィルタの通過帯域または通過帯域近傍の減衰極を形成するための共振周波数であり、当該共振子または当該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)である「共振点」の周波数である。
 また、共振子または回路における反共振周波数とは、特に断りの無い限り、当該共振子または当該回路を含むフィルタの通過帯域または通過帯域近傍の減衰極を形成するための反共振周波数であり、当該共振子または当該回路の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)である「反共振点」の周波数である。
 なお、以下の実施の形態において、直列腕回路および並列腕回路は、以下のように定義される。
 直列腕回路は、第1入出力端子または第2入出力端子と、並列腕回路が接続される上記経路上のノードと、の間に配置された回路、または、一の並列腕回路が接続される上記経路上の一のノードと、他の並列腕回路が接続される上記経路上の他のノードと、の間に配置された回路である。
 並列腕回路は、第1入出力端子および第2入出力端子を結ぶ経路上の一のノードと、グランドと、の間に配置された回路である。
 直列腕共振回路は、第1入出力端子または第2入出力端子と、並列腕回路が接続される上記経路上のノードと、の間に配置された回路、または、一の並列腕回路が接続される上記経路上の一のノードと、他の並列腕回路が接続される上記経路上の他のノードと、の間に配置された回路であって、共振周波数と反共振周波数を有する回路である。
 並列腕共振回路は、第1入出力端子および第2入出力端子を結ぶ経路上の一のノードと、グランドと、の間に配置された回路あって、共振周波数と反共振周波数を有する回路である。
 (実施の形態1)
 [1.1 フィルタ10の構成]
 図1Aは、実施の形態1に係るフィルタ10の回路ブロック図である。同図に示されたフィルタ10は、直列腕共振回路11と、並列腕共振回路12と、を備える。
 直列腕共振回路11は、入出力端子110(第1入出力端子)と入出力端子120(第2入出力端子)との間に接続されている。
 並列腕共振回路12は、入出力端子110と入出力端子120とを結ぶ経路上のノードx1およびグランド(基準端子)に接続されている。
 図1Bは、実施の形態1に係るフィルタ10Aの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Aは、フィルタ10の具体的回路構成の一例である。同図に示すように、フィルタ10Aは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12を備え、直列腕共振回路11は、直列腕共振子s1aと、コンデンサC1sと、を備える。
 直列腕共振子s1aは、入出力端子110と入出力端子120との間に接続され、並列腕共振回路12の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子である。
 ここで、比帯域幅とは、共振回路または共振子の反共振周波数faと共振周波数frとの周波数差(fa-fr)を共振周波数frで除した値((fa-fr)/fr)(またはその百分率)として定義される。なお、直列腕共振回路および並列腕共振回路のいずれかである共振回路において、反共振周波数(反共振点)が1以上存在し、共振周波数(共振点)が1以上存在する場合、当該共振回路の比帯域幅は、当該共振回路の1以上の反共振周波数のうち最も低周波数側の反共振周波数と、当該共振回路の1以上の共振周波数のうち最も低周波数側の共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値として定義される。
 コンデンサC1sは、直列腕共振子s1aに並列接続された第1コンデンサである。
 なお、直列腕共振子s1aは、複数の弾性波共振子によって構成されていてもよく、例えば、1つの弾性波共振子が直列分割等された複数の分割共振子が含まれる。また、直列腕共振子s1aは、弾性波共振子でなく、共振周波数および反共振周波数を有するLC共振回路で構成されていてもよい。
 並列腕共振回路12は、共振周波数および反共振周波数を有する回路であればよく、回路構成は特に限定されない。並列腕共振回路12は、例えば、弾性波共振子で構成されていてもよく、また、弾性波共振子でなく共振周波数および反共振周波数を有するLC共振回路で構成されていてもよい。
 なお、直列腕共振子s1aおよび並列腕共振回路12の少なくともいずれかが上記LC共振回路の場合であっても、当該LC共振回路を構成する容量素子が、圧電性を有する基板上に形成された櫛歯容量で形成されている場合、後述するバルク波損失が発生する。
 図1Cは、実施の形態1の変形例に係るフィルタ10Bの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Bは、フィルタ10の具体的回路構成の一例である。同図に示すように、フィルタ10Bは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12を備え、直列腕共振回路11は、直列腕共振子s1bと、コンデンサC2sと、を備える。
 直列腕共振子s1bは、入出力端子110と入出力端子120との間に接続され、並列腕共振回路12の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子である。
 コンデンサC2sは、直列腕共振子s1bに直列接続された第1コンデンサである。
 実施の形態1に係るフィルタ10(フィルタ10Aおよび10B)によれば、直列腕共振回路11は、並列腕共振回路12よりも比帯域幅の広い第1直列腕共振子(s1aおよびs1b)と、当該第1直列腕共振子に接続された第1コンデンサ(C1sおよびC2s)とで構成されるので、直列腕共振回路11の比帯域幅は、第1直列腕共振子の比帯域幅よりも狭くなる。このため、第1直列腕共振子と並列腕共振回路12とで構成されたフィルタよりも、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、並列腕共振回路12の比帯域幅は、第1直列腕共振子の比帯域幅よりも狭いため、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。さらに、入出力端子110または120から入力される高周波信号が、第1直列腕共振子と第1コンデンサとで電力分配されるので、直列腕共振回路11の反共振周波数よりも高周波数側における直列腕共振回路11の容量Q値を向上させることができる。このため、フィルタ10(フィルタ10Aおよび10B)の通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
 [1.2 フィルタの通過特性]
 図2Aは、実施の形態1(実施例1および実施例2)に係るフィルタ(10Aおよび10B)の通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性を表すグラフである。図2Aの(a)には、実施例1に係るフィルタ10Aの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性が示され、図2Aの(b)には、実施例2に係るフィルタ10Bの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性が示されている。
 また、図2Bは、比較例1および比較例2に係るフィルタの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性を表すグラフであり、(a)には、比較例1に係るフィルタの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性が示され、(b)には、比較例2に係るフィルタの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性が示されている。
 また、図2Cは、比較例3および比較例4に係るフィルタの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性を表すグラフであり、(a)には、比較例3に係るフィルタの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性が示され、(b)には、比較例4に係るフィルタの通過特性および共振子と共振回路のインピーダンス特性が示されている。
 なお、実施例1、2、および比較例1~4において、並列腕共振回路は1つの並列腕共振子で構成されているものとしている。
 表1に、実施例1、2、および比較例1~4に係るフィルタの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ここで、まず、直列腕共振回路と並列腕共振回路とで構成されたラダー型のバンドパスフィルタについて共振周波数および反共振周波数とフィルタ特性との関係を説明しておく。
 並列腕共振回路は、インピーダンス|Z|が極小となる共振周波数Frpおよびインピーダンス|Z|が極大となる反共振周波数Fap(>Frp)を有している。また、直列腕共振回路は、インピーダンス|Z|が極小となる共振周波数Frs、および、インピーダンス|Z|が極大となる反共振周波数Fas(>Frs>Frp)を有している。ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕共振回路の反共振周波数Fapと直列腕共振回路の共振周波数Frsとを近接させる。これにより、並列腕共振回路のインピーダンスが0に近づく共振周波数Frpに減衰極が構成され、共振周波数Frp近傍は、低周波数側阻止域となる。また、これより周波数が高くなると、反共振周波数Fap近傍で並列腕共振回路のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数Frs近傍で直列腕共振回路のインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数Fapと共振周波数Frsの近傍では、入出力端子110から入出力端子120への信号経路において通過帯域となる。さらに、周波数が高くなり、反共振周波数Fas近傍になると、直列腕共振回路のインピーダンスが高くなる反共振周波数Fasに減衰極が構成され、反共振周波数Fap近傍は、高周波数側阻止域となる。つまり、並列腕共振回路の反共振周波数Fap、および、直列腕共振回路の共振周波数Frsによって通過帯域が構成され、並列腕共振回路の共振周波数Frpによって通過帯域低域側の減衰極が構成され、直列腕共振回路の反共振周波数Fasによって通過帯域高域側の減衰極が構成される。
  [1.2.1 実施例1に係るフィルタ10Aの通過特性]
 図2Aの(a)に示すように、実施例1に係るフィルタ10Aは、直列腕共振回路11と並列腕共振回路12とで構成され、直列腕共振回路11は並列接続された直列腕共振子s1aおよびコンデンサC1sを有し、並列腕共振回路12は並列腕共振子p1aを有している。
 図3は、直列腕共振回路のインピーダンス特性および容量Q値を表すグラフである。同図の左側には、直列腕共振回路を構成する、互いに並列接続された直列腕共振子s1およびコンデンサCsが示されている。図3の右上側のグラフに示すように、直列腕共振子s1の共振周波数frsおよび反共振周波数fasに対して、コンデンサCsの容量値を大きくするにつれ、直列腕共振回路の反共振周波数Fasが低周波数側へシフトする。このため、コンデンサCsの容量値を大きくするにつれ、直列腕共振回路の比帯域幅((Fas-Frs)/Frs)は、狭くなる。
 このため、図2Aの(a)のグラフに示すように、直列腕共振子s1aの比帯域幅((fas1-frs1)/frs1)は、並列腕共振回路12の比帯域幅((Fap1-Frp1)/Frp1)よりも広い。また、直列腕共振回路11は、並列接続された直列腕共振子s1aおよびコンデンサC1sで構成されているため、直列腕共振回路11の比帯域幅((Fas1-Frs1)/Frs1)は、直列腕共振子s1aの比帯域幅((fas1-frs1)/frs1)よりも狭くなる。
 よって、実施例1に係るフィルタ10Aは、直列腕共振子s1aと並列腕共振回路12とで構成されるフィルタよりも、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、並列腕共振回路12の比帯域幅は、直列腕共振子s1aの比帯域幅よりも狭いため、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)も確保できる。言い換えると、直列腕共振回路11の比帯域幅と、並列腕共振回路12の比帯域幅とは、概略一致させることができるので、通過帯域低周波端および通過帯域低周波数側減衰極の周波数差と、通過帯域高周波端および通過帯域高周波数側減衰極の周波数差とが概略一致した、通過帯域両端における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性の高いフィルタを構成できる。
 また、図3の右下側のグラフに示すように、コンデンサCsの容量値を大きくするにつれ、通過帯域より高周波数側(図3では0.85GHz以上の帯域)の周波数帯域では、直列腕共振回路の容量Q値が大きくなる。直列腕共振子s1において、反共振周波数の高周波数側帯域においてバルク波損失が発生する。これに対して、本実施の形態に係る直列腕共振回路では、反共振周波数よりも高周波数側帯域においてバルク波損失のないコンデンサCsを直列共振子s1に並列接続していることで、入力高周波信号が直列腕共振子s1とコンデンサCsとで電力分配されるため、直列腕共振回路11の反共振周波数よりも高周波数側における直列腕共振子s1の容量Q値が向上したためである。この直列腕共振回路11の反共振周波数よりも高周波数側における容量Q値が向上したことで、フィルタ10Aの通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
 なお、弾性波共振子の反共振周波数の高周波数側のストップバンド高域において、機械エネルギーが基板内に放射し、当該弾性表面波共振子の等価抵抗が大きくなるという、いわゆるバルク波損失が発生する。また、圧電性基板上に形成した櫛歯電極などの容量素子においても、自己共振周波数より高周波数領域で同様のバルク波損失が発生する。
  [1.2.2 実施例2に係るフィルタ10Bの通過特性]
 図2Aの(b)に示すように、実施例2に係るフィルタ10Bは、直列腕共振回路11と並列腕共振回路12とで構成され、直列腕共振回路11は直列接続された直列腕共振子s1bおよびコンデンサC2sを有し、並列腕共振回路12は並列腕共振子p1bを有している。同図のグラフに示すように、直列腕共振子s1bの比帯域幅((fas1-frs1)/frs1)は、並列腕共振回路12の比帯域幅((Fap1-Frp1)/Frp1)よりも広い。また、直列腕共振回路11は、直列接続された直列腕共振子s1bおよびコンデンサC2sで構成されているため、直列腕共振回路11の比帯域幅((Fas1-Frs1)/Frs1)は、直列腕共振子s1bの比帯域幅((fas1-frs1)/frs1)よりも狭くなる。このため、実施例2に係るフィルタ10Bは、直列腕共振子s1bと並列腕共振回路12とで構成されるフィルタよりも、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、並列腕共振回路12の比帯域幅は、直列腕共振子s1bの比帯域幅よりも狭いため、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)も確保できる。
 また、実施例2に係るフィルタ10Bにおいても、直列接続されたコンデンサC2sにより、入出力端子110または120から入力される高周波信号が、直列腕共振子s1bとコンデンサC2sとで電力分配されるため、直列腕共振回路11の反共振周波数よりも高周波数側における直列腕共振子s1bの容量Q値が向上する。これにより、通過帯域より高周波数側の周波数帯域では、直列腕共振回路11の容量Q値が大きくなる。この直列腕共振回路11の反共振周波数よりも高周波数側における容量Q値が向上したことで、フィルタ10Bの通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
  [1.2.3 比較例1に係るフィルタの通過特性]
 図2Bの(a)に示すように、比較例1に係るフィルタは、直列腕共振子s2aと並列腕共振子p2aとで構成されている。同図のグラフに示すように、直列腕共振子s2aの比帯域幅((fas2-frs2)/frs2)と、並列腕共振子p2aの比帯域幅((fap2-frp2)/frp2)とは略等しく、直列腕共振子s2aおよび並列腕共振子p2aの比帯域幅は、ともに、実施例1および2に係る並列腕共振子p1aおよびp1bと等しい。
  [1.2.4 比較例2に係るフィルタの通過特性]
 図2Bの(b)に示すように、比較例2に係るフィルタは、直列腕共振子s2bと並列腕共振子p2bとで構成されている。同図のグラフに示すように、直列腕共振子s2bの比帯域幅((fas2-frs2)/frs2)と、並列腕共振子p2bの比帯域幅((fap2-frp2)/frp2)とは、略等しく、比較例1に係る各比帯域幅と比べてともに広い。
  [1.2.5 比較例3に係るフィルタの通過特性]
 図2Cの(a)に示すように、比較例3に係るフィルタは、直列腕共振子s2cと並列腕共振子p2cとで構成されている。同図のグラフに示すように、直列腕共振子s2cの比帯域幅((fas2-frs2)/frs2)は、並列腕共振子p2cの比帯域幅((fap2-frp2)/frp2)よりも狭い。
  [1.2.6 比較例4に係るフィルタの通過特性]
 図2Cの(b)に示すように、比較例4に係るフィルタは、直列腕共振子s2dと並列腕共振子p2dとで構成されている。同図のグラフに示すように、直列腕共振子s2dの比帯域幅((fas2-frs2)/frs2)は、並列腕共振子p2dの比帯域幅((fap2-frp2)/frp2)よりも広い。
  [1.2.7 実施例1および比較例1に係るフィルタの特性比較]
 図4Aは、実施例1および比較例1に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。なお、図4A~図5Dでは、(a)にはフィルタの通過特性が示され、(b)にはフィルタの通過帯域内挿入損失が示され、(c)にはフィルタの反射損失およびフィルタの容量Q値が示されている。
 実施例1および比較例1に係るフィルタでは、直列腕共振回路および並列腕共振回路の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅は、ほぼ同等となっているため、同図の(a)および(b)に示すように、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性および通過特性内の挿入損失は、ほぼ同等なものとなっている。
 これに対して、同図の(c)に示すように、通過帯域の高周波数側の周波数帯域において、フィルタの容量Q値は、実施例1に係るフィルタ10Aの方が大きくなっている。直列腕共振子s1aは、反共振周波数の高周波数側の周波数領域で、バルク波損失があり、容量性分のQ値が低下する特徴がある。一方、コンデンサC1sは、上記周波数領域で容量Q値の悪化はない。このため、フィルタに入力される高周波信号が、直列腕共振子s1aとコンデンサC1sとで電力分配されることにより、実施例1に係るフィルタ10Aのほうが、比較例1に係るフィルタよりも上記周波数領域における容量Q値が向上したことで、通過帯域より高周波数側での反射損失が低減されている。
  [1.2.8 実施例1および比較例2に係るフィルタの特性比較]
 図4Bは、実施例1および比較例2に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 比較例2に係るフィルタは、実施例1に係るフィルタ10Aと比較して、直列腕共振回路および並列腕共振回路の比帯域幅が、ともに広い。このため、同図の(b)に示すように、通過帯域内の挿入損失は良好であるものの、同図の(a)に示すように、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)が悪化している。
 また、同図の(c)に示すように、通過帯域近傍の高周波数側帯域では、比較例2に係るフィルタのほうが、直列腕共振回路の反共振周波数で構成される通過帯域高周波数側の減衰極が高周波数にあるため、実施例1に係るフィルタ10Aよりも反射損失が低減されている。一方、通過帯域から離れた高周波数側帯域では、フィルタの容量Q値は、実施例1に係るフィルタ10Aの方が大きくなっており、比較例2に係るフィルタよりも、通過帯域から離れた高周波数側帯域での反射損失が低減されている。
  [1.2.9 実施例1および比較例3に係るフィルタの特性比較]
 図4Cは、実施例1および比較例3に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 比較例3に係るフィルタは、実施例1に係るフィルタ10Aと比較して、直列腕共振回路の比帯域幅が同等であるが、並列腕共振回路の比帯域幅が広い。このため、同図の(b)に示すように、通過帯域内の挿入損失はほぼ同等であるものの、同図の(a)に示すように、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)が悪化している。
 また、同図の(c)に示すように、通過帯域の高周波数側の周波数帯域において、フィルタの容量Q値は、実施例1に係るフィルタ10Aの方が大きくなっている。これは、フィルタに入力される高周波信号が、直列腕共振子s1aとコンデンサC1sとで電力分配されることによるものである。これにより、実施例1に係るフィルタ10Aのほうが、比較例3に係るフィルタよりも、通過帯域より高周波数側での反射損失が低減されている。
  [1.2.10 実施例1および比較例4に係るフィルタの特性比較]
 図4Dは、実施例1および比較例4に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 比較例4に係るフィルタは、実施例1に係るフィルタ10Aと比較して、並列腕共振回路の比帯域幅が同等であるが、直列腕共振回路の比帯域幅が広い。このため、同図の(b)に示すように、通過帯域内の挿入損失はほぼ同等であるものの、同図の(a)に示すように、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)が悪化している。
 また、同図の(c)に示すように、通過帯域近傍の高周波数側帯域では、比較例4に係るフィルタのほうが、直列腕共振回路の反共振周波数で構成される通過帯域高周波数側の減衰極が高周波数にあるため、実施例1に係るフィルタ10Aよりも反射損失が低減されている。一方、通過帯域から離れた高周波数側帯域では、フィルタの容量Q値は、実施例1に係るフィルタ10Aの方が大きくなっており、比較例4に係るフィルタよりも、通過帯域から離れた高周波数側帯域での反射損失が低減されている。
  [1.2.11 実施例2および比較例1に係るフィルタの特性比較]
 図5Aは、実施例2および比較例1に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 実施例2および比較例1に係るフィルタでは、直列腕共振回路および並列腕共振回路の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅は、ほぼ同等となっているため、同図の(a)に示すように、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)は同等となっている。また、同図の(b)に示すように、通過帯域の挿入損失は比較例1に係るフィルタでのほうが低減されている。これは、実施例1に係るフィルタの通過帯域を構成する直列腕共振回路の共振周波数は、直列腕共振子の共振周波数をコンデンサC2sによって高周波数にシフトしているため、コンデンサC2sの抵抗成分によって共振周波数のQが低下し、通過帯域の挿入損失が増加しているためである。
 これに対して、同図の(c)に示すように、通過帯域の高周波数側の周波数帯域において、フィルタの容量Q値は、実施例2に係るフィルタ10Bの方が大きくなっている。直列腕共振子s1bは、反共振周波数の高周波数側の周波数領域で、バルク波損失があり、容量性分のQ値が低下する特徴がある。一方、コンデンサC2sは、上記周波数領域で容量Q値の悪化はない。このため、フィルタに入力される高周波信号が、直列腕共振子s1bとコンデンサC2sとで電力分配されることにより、実施例2に係るフィルタ10Bのほうが、比較例1に係るフィルタよりも上記周波数領域における容量Q値が向上したことで、通過帯域より高周波数側での反射損失が低減されている。
  [1.2.12 実施例2および比較例2に係るフィルタの特性比較]
 図5Bは、実施例2および比較例2に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 比較例2に係るフィルタは、実施例2に係るフィルタ10Bと比較して、直列腕共振回路および並列腕共振回路の比帯域幅が、ともに広い。このため、同図の(b)に示すように、通過帯域内の挿入損失は良好であるものの、同図の(a)に示すように、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)が悪化している。
 また、同図の(c)に示すように、通過帯域近傍の高周波数側帯域では、比較例2に係るフィルタのほうが、直列腕共振回路の反共振周波数で構成される通過帯域高周波数側の減衰極が高周波数にあるため、実施例2に係るフィルタ10Bよりも反射損失が低減されている。一方、通過帯域から離れた高周波数側帯域では、フィルタの容量Q値は、実施例2に係るフィルタ10Bの方が大きくなっており、比較例2に係るフィルタよりも、通過帯域から離れた高周波数側帯域での反射損失が低減されている。
  [1.2.13 実施例2および比較例3に係るフィルタの特性比較]
 図5Cは、実施例2および比較例3に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 比較例3に係るフィルタは、実施例2に係るフィルタ10Bと比較して、直列腕共振回路の比帯域幅が同等であるが、並列腕共振回路の比帯域幅が広い。このため、同図の(b)に示すように、通過帯域内の挿入損失は良好であるものの、同図の(a)に示すように、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)が悪化している。
 また、同図の(c)に示すように、通過帯域よりも高周波数側の周波数帯域において、フィルタの容量Q値は、実施例2に係るフィルタ10Bの方が大きくなっている。これは、フィルタに入力される高周波信号が、直列腕共振子s1bとコンデンサC2sとで電力分配されることによるものである。これにより、実施例2に係るフィルタ10Bのほうが、比較例3に係るフィルタよりも、通過帯域より高周波数側での反射損失が低減されている。
  [1.2.14 実施例2および比較例4に係るフィルタの特性比較]
 図5Dは、実施例2および比較例4に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 比較例4に係るフィルタは、実施例2に係るフィルタ10Bと比較して、並列腕共振回路の比帯域幅が同等であるが、直列腕共振回路の比帯域幅が広い。このため、同図の(b)に示すように、通過帯域内の挿入損失は良好であるものの、同図の(a)に示すように、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)が悪化している。
 また、同図の(c)に示すように、通過帯域近傍の高周波数側帯域では、比較例4に係るフィルタのほうが、直列腕共振回路の反共振周波数で構成される通過帯域高周波数側の減衰極が高周波数にあるため、実施例2に係るフィルタ10Bよりも反射損失が低減されている。一方、通過帯域から離れた高周波数側帯域では、直列腕共振回路の容量Q値は、実施例2に係るフィルタ10Bの方が大きくなっており、比較例4に係るフィルタよりも、通過帯域から離れた高周波数側帯域での反射損失が低減されている。
  [1.2.15 実施例1および実施例2に係るフィルタの特性比較]
 図6は、実施例1および実施例2に係るフィルタの通過特性、反射特性および容量Q値を比較したグラフである。
 同図の左上側のグラフに示すように、実施例1に係るフィルタ10Aおよび実施例2に係るフィルタ10Bにおいて、通過帯域外の減衰特性については同等である。これに対して、同図の左下側のグラフに示すように、通過帯域内の挿入損失については、実施例1に係るフィルタ10Aのほうが実施例2に係るフィルタ10Bよりも低減されている。さらに、同図の右側のグラフに示すように、通過帯域より高周波数側の周波数帯域におけるフィルタの容量Q値については、実施例1に係るフィルタ10Aのほうが実施例2に係るフィルタ10Bよりも大きくなっており、これにより反射損失が低減されている。
 以上、実施例1に係るフィルタ10Aおよび実施例2に係るフィルタ10Bによれば、通過帯域高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。さらに、通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
 なお、実施例1に係るフィルタ10Aのほうが、実施例2に係るフィルタ10Bよりも通過帯域の挿入損失が良好であり、通過帯域より高周波数側の周波数帯域における反射損失が低減される。
 [1.3 フィルタ10の構造]
 図7は、実施例1に係るフィルタ10Aの電極構造を模式的に表す図である。具体的には、同図の(a)は平面図であり、同図の(b)は同図の(a)のA-A’線における断面図であり、同図の(c)は同図の(a)のB-B’線における断面図である。なお、図7に示された電極構造は、フィルタ10Aを構成する直列腕共振子s1a、並列腕共振子p1a、および、コンデンサC1sを構成する櫛歯容量電極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10Aの各共振子のIDT電極および櫛歯容量電極を構成する電極指の本数や長さなどは、同図に示す電極指の本数や長さに限定されない。また、実施例2に係るフィルタ10Bについても、コンデンサC2sの接続関係が異なるだけであり、図7に示されたフィルタ10Aの電極構造が適用される。
 図7に示すように、フィルタ10Aを構成する各共振子は、例えば、弾性波を用いた弾性波共振子である。これにより、フィルタ10Aを、圧電基板102に形成されたIDT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。
 直列腕共振子s1aは、IDT電極111、1組の反射器112、および圧電基板102によって構成されている。並列腕共振子p1aは、IDT電極121、1組の反射器122、および圧電基板102によって構成されている。
 図7の(a)および(b)に示すように、直列腕共振子s1aのIDT電極111および並列腕共振子p1aのIDT電極121は、電極膜101によって構成され、当該電極膜101は圧電基板102上に形成されている。
 IDT電極111および121は、複数の電極指と、当該複数の電極指を挟んで対向して配置された1組のバスバー電極とを有し、複数の電極指が1組のバスバー電極の一方と他方に対して交互に接続されることにより構成されている。ここで、複数の電極指は、弾性波の伝搬方向と直交する方向に沿って形成され、当該伝搬方向に沿って周期的に形成されている。
 このように構成された直列腕共振子s1aおよび並列腕共振子p1aでは、IDT電極111および121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。以下、IDT電極111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、複数の電極指のうち1つのバスバー電極に接続された電極指の繰り返し周期λs1で規定される。また、電極指ピッチ(複数の電極指のピッチ、すなわち電極指周期)Ps1とは、当該繰り返し周期λs1の1/2であり、電極指のライン幅をWs1とし、隣り合う電極指の間のスペース幅をSs1とした場合、Ps1=(Ws1+Ss1)で定義される。また、IDT電極111の交叉幅Ls1とは、1組のバスバー電極の一方に接続された電極指と他方に接続された電極指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)とは、複数の電極指のライン幅占有率であり、当該複数の電極指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、つまりWs1/(Ws1+Ss1)で定義される。すなわち、電極デューティは、電極指ピッチ(複数の電極指のピッチ)に対する複数の電極指の幅の比、つまりWs1/Ps1で定義される。また、対数とは、対をなす電極指の数であり、電極指の総数の概ね半数である。例えば、対数をNs1とし、電極指の総数をMs1とすると、Ms1=2Ns1+1を満たす。また、電極指の膜厚とは、当該電極指を形成する電極膜101の厚みTs1である。また、弾性波共振子の静電容量Cは、以下の式1で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 なお、εは真空中の誘電率、εrは圧電基板102の誘電率である。
 次に、コンデンサC1sの構造について、説明する。
 コンデンサC1sは、圧電基板102と圧電基板102上に形成された櫛歯容量電極とで構成されている。櫛歯容量電極は、複数の電極指で構成されている。図7の(a)および(c)に示すように、櫛歯容量電極は、IDT電極111と同様に電極膜101によって構成されている。つまり、コンデンサC1sを構成する櫛歯容量電極は、直列腕共振子s1aを構成するIDT電極111と同一の圧電基板102上に形成されている。なお、櫛歯容量電極とIDT電極111とは、互いに異なる圧電基板上に形成されていてもかまわない。
 櫛歯容量電極は、複数の電極指と、当該複数の電極指を挟んで対向して配置された1組のバスバー電極とを有し、複数の電極指が1組のバスバー電極の一方と他方に対して交互に接続されることにより構成されている。ここで、複数の電極指は、弾性波の伝搬方向に沿って形成され、当該伝搬方向と直交する方向に沿って周期的に形成されている。
 このように構成されたコンデンサC1sでは、櫛歯容量電極の設計パラメータ等によって、容量値およびQ値等の特性が規定される。以下、櫛歯容量電極の設計パラメータについて説明する。
 櫛歯容量電極の電極指ピッチ(電極指のピッチ、すなわち電極指周期)Pc1とは、電極指のライン幅をWc1とし、隣り合う電極指の間のスペース幅をSc1とした場合、Pc1=Wc1+Sc1で定義される。また、電極デューティ(デューティ比)とは、複数の電極指のライン幅占有率であり、複数の電極指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、つまりWc1/(Wc1+Sc1)で定義される。すなわち、電極デューティは、複数の電極指のピッチに対する複数の電極指の幅の比、つまりWc1/Pc1で定義される。また、対数とは、対をなす電極指の数であり、電極指の総数の概ね半数である。例えば、対数をNc1とし、電極指の総数をMc1とすると、Mc1=2Nc1+1を満たす。また、電極指の膜厚とは、電極指を形成する電極膜101の厚みTc1である。また、櫛歯容量電極の静電容量Cは、以下の式2で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 なお、εは真空中の誘電率、εrは圧電性を有する基板102の誘電率である。
 次いで、コンデンサC1sを構成する櫛歯容量電極と、コンデンサC1sと接続される直列腕共振子s1aのIDT電極111の設計パラメータについて、比較して説明する。
 コンデンサC1sの電極指ピッチは、直列腕共振子s1aの電極指ピッチより狭い。つまり、Pc1<Ps1を満たす。ここで、コンデンサC1sにおける複数の電極指のピッチは、直列腕共振子s1aにおける複数の電極指のピッチの80パーセント以下(すなわちPc1≦0.8×Ps1=0.4×λs1)であることが好ましい。
 また、コンデンサC1sにおける複数の電極指の膜厚は、直列腕共振子s1aにおける複数の電極指の膜厚より薄い。つまり、Tc1<Ts1を満たす。ここで、製造上の理由から、コンデンサC1sにおいて、電極指の膜厚Tc1は電極指ピッチPc1に対して40%以下(すなわちTc1≦0.40×Pc1)であることが好ましい。また、同様の理由から、直列腕共振子s1aにおいて、電極指の膜厚Ts1は電極指ピッチPs1に対して40%以下(すなわちTs1≦0.40×Ps1)であることが好ましい。また、膜厚Tc1の下限については特に限定されないが、例えば、電極指ピッチPc1の15%以上(すなわち0.15×Pc1≦Tc1)である。同様に、膜厚Ts1の下限についても特に限定されないが、例えば、電極指ピッチPs1の15%以上(すなわち0.15×Ps1≦Ts1)である。
 また、コンデンサC1sの電極デューティは、直列腕共振子s1aの電極デューティより大きいことが好ましい。つまり、コンデンサC1sおよび直列腕共振子s1aは、Wc1/Pc1>Ws1/Ps1を満たすことが好ましい。このような構成にすることにより、櫛歯容量電極の単位面積当たりの容量値を大きくすることができるので、小型化および省スペース化が図られる。
 なお、各素子(直列腕共振子s1a、並列腕共振子p1a、およびコンデンサC1s)において、電極指ピッチ、膜厚および電極デューティ等は、均一とは限らず、製造プロセス等によるばらつきによって不均一となっている、あるいは、特性等の調整のために不均一となっている場合がある。このため、コンデンサC1sと直列腕共振子s1aとは、これらを構成する櫛歯電極およびIDT電極の一部が上述した電極指ピッチ、膜厚および電極デューティ等の関係を満たさない場合もある。つまり、コンデンサC1sと直列腕共振子s1aとの間の上述した電極指ピッチ、膜厚および電極デューティの関係は、概ね成立していればよく、例えば、コンデンサC1sの平均値と直列腕共振子s1aの平均値との間で成立していればよい。
 [1.4 電極指の詳細構造]
 次に、IDT電極111の電極指および櫛歯容量電極の電極指の構造について、当該電極指が形成される圧電基板102および保護層(後述する)の構成も含めて説明する。なお、本実施の形態では、IDT電極111の電極指および櫛歯容量電極の電極指とは、膜厚が異なる点を除いて共通の電極膜101によって構成されているが、これらは構造または組成等が互いに異なる電極膜によって構成されていてもかまわない。
 図8Aは、実施の形態1におけるIDT電極111の電極指および櫛歯容量電極の電極指を構成する電極膜101およびその周囲の構造の第1例を表す断面図である。
 同図に示すように、本実施の形態では、電極膜101は、圧電基板102側から順に、NiCrからなる金属膜211、Ptからなる金属膜212、Tiからなる金属膜213、AlCuからなる金属膜214、および、Tiからなる金属膜215が積層されることによって形成されている。
 このとき、圧電基板102は、LiNbO圧電単結晶からなる。なお、圧電基板102は、少なくとも一部に圧電性を有する基板であればよい。例えば、表面に圧電薄膜(圧電体)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、圧電基板102は、基板全体に圧電性を有していても良い。この場合、圧電基板102は、圧電体層一層からなる圧電基板である。
 また、電極膜101は、当該電極膜101を外部環境から保護するとともに、直列腕共振子s1aおよび並列腕共振子p1aの比帯域幅(電気機械結合係数)を調整する第2調整膜によって覆われていてもよい。当該第2調整膜は、本実施の形態では、圧電基板102側から順に、SiOからなる保護層103、および、SiNからなる保護層104が積層されることにより形成されている。また、第2調整膜は、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどの機能も有する。
 また、図8Bは、実施の形態1におけるIDT電極111の電極指および櫛歯容量電極の電極指を構成する電極膜101およびその周囲の構造の第2例を表す断面図である。同図に示すように、電極膜101と圧電基板102との間には、直列腕共振子s1aおよび並列腕共振子p1aの比帯域幅(電気機械結合係数)を調整する第1調整膜103aが設けられていてもよい。第1調整膜103aは、例えば、SiOからなる。
 図8Aおよび図8Bに示された電極指構造において、第1調整膜103aの膜厚を厚くするほど、直列腕共振子s1aまたは並列腕共振子p1aの比帯域幅(電気機械結合係数)を小さくできる。また、第2調整膜(保護層103+104)の膜厚を厚くするほど、直列腕共振子s1aまたは並列腕共振子p1aの比帯域幅(電気機械結合係数)を小さくできる。
 また、電極膜101の構造は、図8A及び図8Bの構造に限定されず、図8Cの構造であってもよい。同図に示す電極膜101は、上述した金属膜213および金属膜214によって形成されている。
 このとき、圧電基板102は、LiTaO圧電単結晶からなる。また、上述した保護層103よりも膜厚の薄い保護層103bが設けられている。
 なお、これらの構成は一例であり、IDT電極111の電極指および櫛歯容量電極の電極指を形成する電極膜101の構成は、これらに限らない。例えば、電極膜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、各金属膜及び各保護層を構成する材料は、上述した材料に限定されない。また、電極膜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、圧電基板102は、例えば、KNbO圧電単結晶、水晶、または圧電セラミックスからなってもかまわない。また、保護層および比帯域幅(電気機械結合係数)の調整膜の構成は、上述の構成に限らず、例えば、SiO、SiN、AlN、ポリイミド、もしくはこれらの積層体などの誘電体もしくは絶縁体で構成されてもかまわない。また、保護層103及び104は、形成されていなくてもよい。
 [1.5 コンデンサC1sの特性]
 実施例1に係るフィルタ10Aは、直列腕共振子s1a、コンデンサC1sの電極指ピッチおよび膜厚が上述の関係を満たすことにより、直列腕共振子s1aのQ値およびコンデンサC1sのQ値の双方を確保するという効果を奏することができる。
 これは、コンデンサC1sの特性が設計パラメータに依存することによる。そこで、以下、上記効果が奏される理由について、典型例のコンデンサを用いて説明する。
  [1.5.1 電極指ピッチとの関連]
 まず、典型例のコンデンサについて、電極指ピッチと特性との関連について説明する。なお、このとき、電極指ピッチ以外の設計パラメータは一定であり、電極デューティは0.60(すなわち、Wc1/Pc1=0.60)であり、電極指ピッチに対する膜厚の比率は0.20(すなわち、Tc1=0.20×Pc1)である。
 図9Aは、典型例において、コンデンサの電極指ピッチPc1と容量値との関連を表すグラフである。図9Bは、典型例において、コンデンサの電極指ピッチPc1とQ値(容量Q)との関連を表すグラフである。具体的には、これらの図には、電極指ピッチPc1を、0.75、1.75、2.50、4.00(いずれも単位はμm)とした場合の周波数特性が表されている。
 図9Aに示すように、電極指ピッチPc1を変えても容量値はほとんど変わらない。なお、ここで言う容量値とは、コンデンサの自己共振による影響をほぼ無視できる低域の周波数領域における容量値(静電容量値)である。
 一方、図9Aに示すように、コンデンサは、電極指ピッチPc1が狭いほど、自己共振周波数が高域側にシフトする。このとき、図9Bに示すように、コンデンサのQ値(容量Q)は、概ね周波数が高くなるにつれて低下するものの、自己共振周波数では局所的に低下する。このため、電極指ピッチPc1を狭くして櫛歯容量の自己共振周波数をフィルタ10Aの通過帯域より高域側に追いやることにより、当該通過帯域におけるコンデンサのQ値を高めることができる。
 言い換えると、電極指ピッチPc1が広いほど、コンデンサの自己共振周波数は低域側にシフトする。このため、当該自己共振周波数の周波数が他の弾性波共振子を介することなくコンデンサと接続される直列腕共振子s1aの共振周波数または反共振周波数の周波数と一致する場合がある。つまり、直列腕共振子s1aの共振周波数または反共振周波数の周波数と容量Qが局所的に低下する周波数とが一致する場合がある。この場合、直列腕共振子s1aとコンデンサとの合成特性で得られる共振周波数または反共振周波数は、コンデンサのQ値の低下によってQ値が低下してしまうため、要求されるQ値の確保が困難となる。このため、電極指ピッチPc1を狭くしてコンデンサC1sの自己共振周波数を直列腕共振子s1aの共振周波数および反共振周波数より高域側に追いやることにより、直列腕共振子s1aとコンデンサC1sとの合成特性の共振周波数と反共振周波数におけるQ値の低下を抑制して、要求される共振周波数と反共振周波数におけるQ値を確保することができる。
 また、当然のことながら、電極指ピッチPc1が狭いほど容量値を維持したままコンデンサC1sのサイズを小型化できるため、コンデンサC1sを備えるフィルタ等の小型化及び省スペース化が図られる。
  [1.5.2 電極指の膜厚との関連]
 次に、典型例のコンデンサC1sについて、電極指の膜厚と特性との関連について説明する。なお、このとき、電極指の膜厚以外の設計パラメータは一定であり、電極デューティは0.60(すなわち、Wc1/Pc1=0.60)であり、電極指ピッチPc1は2.50μmである。
 図10Aは、典型例において、コンデンサC1sの電極指の膜厚Tc1と容量値との関連を表すグラフである。図10Bは、典型例において、コンデンサC1sの電極指の膜厚Tc1と容量Qとの関連を表すグラフである。具体的には、これらの図には、電極指ピッチPc1に対する膜厚Tc1の比率を、0.15、0.20、0.25、0.30とした場合の周波数特性が表されている。
 これらの図に示すように、電極指の膜厚Tc1を変えても容量値および容量Qのいずれについても、目立った変化はない。よって、電極指の膜厚Tc1は、製造上の観点から適宜決定されればよい。
 これに関して、電極指の膜厚Tc1は、製造上の理由から、電極指ピッチPc1によって上限が制限され、具体的には電極指ピッチPc1の40%以下で設計される必要がある。ただし、膜厚Tc1を厚くし過ぎると電極指のライン幅Wc1のばらつきが大きくなり、膜厚Tc1を薄くし過ぎると電極指の抵抗が大きくなるため、膜厚Tc1は電極指ピッチPc1の20%前後であることが好ましい。ここで、20%前後には、20%に限らず、数%程度の誤差範囲も含まれる。
  [1.5.3 電極デューティとの関連]
 次に、典型例のコンデンサC1sについて、電極デューティ(デューティ比)と特性との関連について説明する。なお、このとき、電極デューティ以外の設計パラメータは一定であり、電極指ピッチPc1は2.50μmであり、電極指ピッチに対する膜厚の比率は0.20(すなわち、Tc1=0.20×Pc1)である。
 図11Aは、典型例において、コンデンサC1sの電極指の膜厚Tc1と容量値との関連を表すグラフである。図11Bは、典型例において、コンデンサC1sの電極指の膜厚Tc1と容量Qとの関連を表すグラフである。具体的には、これらの図には、電極デューティを、0.40、0.50、0.60、0.70とした場合の周波数特性が表されている。
 図11Aに示すように、電極デューティが大きいほど容量値は大きくなる。一方、図11Bに示すように、電極デューティを変えても容量Qには、目立った変化はない。
 よって、櫛歯容量は、電極デューティを大きくすることにより単位面積当たりの容量値を大きくすることができるため、小型化及び省スペース化が図られる。
 [1.6 比帯域幅の調整]
 次に、弾性波共振子構造を有する直列腕共振子および並列腕共振子の比帯域幅BWRの調整について説明する。
 図12は、電極構造を構成する第1調整膜の膜厚と弾性波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。また、図13は、第1調整膜の膜厚と弾性波共振子の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅との関係を表すグラフである。図12には、図8Bに示された第1調整膜103aの膜厚を変化させた場合の弾性波共振子の共振インピーダンスの周波数特性が示されている。なお、このとき、圧電基板102としては、-10°YカットLiNbO基板を用い、IDT電極膜厚を595nmとした。また、図13の上段には、第1調整膜の膜厚と共振周波数frとの関係が示されており、図13の中段には、第1調整膜の膜厚と反共振周波数faとの関係が示されており、図13の下段には、第1調整膜の膜厚と、比帯域幅BWRとの関係が示されている。
 図12に示すように、第1調整膜の膜厚を変化させると、反共振周波数faは殆ど動かず、共振周波数frがシフトする。より具体的には、図13に示すように、第1調整膜の膜厚を厚くするほど共振周波数frは高周波数側へシフトし、比帯域幅BWRは小さくなる。
 以上の結果より、実施例1に係るフィルタ10Aにおいて、直列腕共振子s1aの比帯域幅を並列腕共振子p1aの比帯域幅よりも大きくする構成として、(1)直列腕共振子s1aのIDT電極における第1調整膜を、並列腕共振子p1aのIDT電極における第1調整膜よりも薄くする、または、(2)直列腕共振子s1aのIDT電極に第1調整膜を形成しない、が挙げられる。
 図14は、電極構造を構成する第2調整膜の膜厚と弾性波共振子のインピーダンスとの関係を表すグラフである。また、図15は、第2調整膜の膜厚と弾性波共振子の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅との関係を表すグラフである。図14には、図8Aおよび図8Bに示された第2調整膜(保護層103+104)の膜厚を変化させた場合の弾性波共振子の共振インピーダンスの周波数特性が示されている。なお、このとき、圧電基板102としては、-10°YカットLiNbO3基板を用い、IDT電極膜厚を595nmとした。また、図15の上段には、第2調整膜の膜厚と共振周波数frとの関係が示されており、図15の中段には、第2調整膜の膜厚と反共振周波数faとの関係が示されており、図15の下段には、第2調整膜の膜厚と、比帯域幅BWRとの関係が示されている。
 図14に示すように、第2調整膜の膜厚を変化させると、反共振周波数faおよび共振周波数frがシフトする。より具体的には、図15に示すように、第2調整膜の膜厚を厚くするほど共振周波数frは高周波数側へシフトし、かつ、反共振周波数faは低周波数側へシフトするため、比帯域幅BWRは小さくなる。
 以上の結果より、実施例1に係るフィルタ10Aにおいて、直列腕共振子s1aの比帯域幅を並列腕共振子p1aの比帯域幅よりも大きくする構成として、(1)直列腕共振子s1aのIDT電極における第2調整膜を、並列腕共振子p1aのIDT電極における第2調整膜よりも薄くする、または、(2)直列腕共振子s1aのIDT電極に第2調整膜を形成しない、が挙げられる。
 以上より、第1調整膜および第2調整膜は、要求されるフィルタ特性に応じて適宜設定されればよい。具体的には、例えば、第2調整膜は周波数温度特性および耐湿性を高めるなどの機能も有するため、要求されるフィルタに必要な周波数温度特性および耐湿性を考慮して設定し、比帯域幅の調整は、主として第1調整膜の有無および膜厚によって決定すればよい。
 (実施の形態2)
 実施の形態1に係るフィルタは、直列腕共振子とコンデンサとが並列接続された直列腕共振回路を有していたが、本実施の形態では、上記直列腕共振子および上記コンデンサ以外の回路素子が付加された直列腕共振回路を有するフィルタについて説明する。
 [2.1 フィルタ10Dの構成]
 図16は、実施の形態2に係るフィルタ10Dの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Dは、直列腕共振回路11Dおよび並列腕共振回路12を備え、直列腕共振回路11Dは、直列腕共振子s1と、コンデンサC1と、インピーダンス素子z1とを備える。同図に示されたフィルタ10Dは、実施例1に係るフィルタ10Aと比較して、インピーダンス素子z1を有する点のみが構成として異なる。以下、本実施の形態に係るフィルタ10Dについて、実施例1に係るフィルタ10Aと同じ点は説明を省略し、実施例1に係るフィルタ10Aと異なる点を中心に説明する。
 直列腕共振子s1は、入出力端子110と入出力端子120との間に接続され、並列腕共振回路12の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子である。
 インピーダンス素子z1は、直列腕共振子s1に直列接続された第1インピーダンス素子であり、コンデンサ(第2コンデンサ)またはインダクタが例示される。
 コンデンサC1は、直列腕共振子s1およびインピーダンス素子z1が直列接続された回路に並列接続された第1コンデンサである。
 上記構成によれば、実施の形態1に係るフィルタ10と同様に、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減できる。さらに、インピーダンス素子を適宜選択することにより、通過帯域幅または減衰帯域を調整することが可能となる。
 [2.2 共振解析]
 ここで、フィルタ10Dの共振特性について、等価回路を用いて説明しておく。
  [2.2.1 共振子単体]
 まず、共振子単体の共振特性について説明する。
 図17Aは、1つの共振子の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。同図に示すように、共振子は、コンデンサC及びインダクタLの直列回路(直列接続回路)とコンデンサCとの並列回路(並列接続回路)で表すことができる。ここで、コンデンサCは、共振子の静電容量である。
 上記等価回路において、共振子の共振周波数frは、コンデンサCとインダクタLとの直列回路で規定され、上記等価回路のインピーダンスが0となる周波数であることから、式3を解くことにより、式4で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 また、共振子の反共振周波数faは、上記等価回路のアドミッタンスYが0となる周波数であることから、式5を解くことにより、式6で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 上記式4及び式6より、図17Aの右側グラフに示すように、反共振周波数faは、共振周波数frよりも高周波数側に出現する。
 つまり、共振子は、1つの共振周波数と、当該共振周波数よりも高周波数側に位置する1つの反共振周波数と、を持つ。
  [2.2.2 共振子にインピーダンス素子を直列接続]
 次に、共振子にインピーダンス素子が直列接続された場合の共振特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。
 図17Bは、共振子にインピーダンス素子Xが直列接続された場合の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。同図に示すように、共振子は、コンデンサCおよびインダクタLの直列回路とコンデンサCとの並列回路で表すことができる。ここで、コンデンサCは、共振子の静電容量である。また、共振子に対して、インピーダンス素子XとスイッチSWとの並列回路が接続されている。なお、図17Bに示された等価回路モデルにおいて、スイッチSWは、オフ(非導通状態)の場合に容量成分がゼロ(すなわちインピーダンスが無限大)となり、オン(導通状態)の場合に抵抗成分がゼロ(すなわちインピーダンスがゼロ)となる理想的なスイッチとして扱う。
 まず、スイッチSWがオンの場合について、上記等価回路の共振特性を説明する。スイッチSWがオンの場合、インピーダンス素子Xは短絡となるため、共振周波数fr_on及び反共振周波数fa_onは、それぞれ、図17Aにおける共振子単体の共振周波数fr及び反共振周波数faと同じとなり、式7及び式8で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 次に、スイッチSWがオフの場合については、(1)インピーダンス素子Xがコンデンサである場合、及び、(2)インピーダンス素子Xがインダクタである場合に分けて説明する。
 (1)インピーダンス素子XがコンデンサCtである場合
 スイッチSWがオフの場合の共振周波数fr_off1は、上記等価回路のインピーダンスZが0となる周波数であることから、式9を解くことにより、式10で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 一方、スイッチSWがオフの場合の反共振周波数fa_off1は、スイッチSWがオンの場合の反共振周波数fa_onと同じであり、式11で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 式7、式8、式10、および式11より、インピーダンス素子Xがコンデンサである場合、図17Bの右側グラフに示すように、スイッチSWのオンおよびオフの切り替えによらず、反共振周波数fa_on及びfa_off1は一致している。一方、共振周波数については、スイッチSWのオン時(fr_on)に比べて、スイッチSWのオフ時(fr_off1)には、高周波数側へシフトすることが解る。
 (2)インピーダンス素子XがインダクタLtである場合
 スイッチSWがオフの場合の共振周波数fr_off2は、上記等価回路のインピーダンスZが0となる周波数であることから、式12を解くことにより、式13で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 式13において、fr_off2LはスイッチSWがオフの場合の低周波数側の共振周波数であり、fr_off2HはスイッチSWがオフの場合の高周波数側の共振周波数である。
 一方、スイッチSWがオフの場合の反共振周波数fa_off2は、スイッチSWがオンの場合の反共振周波数fa_onと同じであり、式14で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 式7、式8、式13、及び式14より、インピーダンス素子Xがインダクタである場合、図17Bの右側グラフに示すように、スイッチSWのオン及びオフの切り替えによらず、反共振周波数fa_on及びfa_off2は一致している。一方、共振周波数については、スイッチSWのオン時(fr_on)に比べて、スイッチSWのオフ時(fr_off2L)は、低周波数側へシフトするとともに、(fr_off2H)が追加されることが解る。
  [2.2.3 共振子にインピーダンス素子を並列接続]
 次に、共振子にインピーダンス素子が並列接続された場合の共振特性について、説明しておく。なお、ここでは、インピーダンス素子がコンデンサCtである場合について説明し、インピーダンス素子がインダクタである場合については、説明を省略する。また、この場合の等価回路モデルは、図17Aに示した共振子の等価回路モデルに対してコンデンサCtを並列接続するに過ぎないため、簡略化して詳細する。
 インピーダンス素子XがコンデンサCtである場合には、図17Aに示した等価回路モデルにおいてコンデンサCにコンデンサCtが並列接続される構成となる。したがってこの場合の共振周波数は、式7のCがコンデンサCとコンデンサCtとの合成容量(C+Ct)に置換された式で示されることになり、共振子単体の共振周波数と一致することが解る。また、式8から、この場合の反共振周波数は、共振子単体の反共振周波数に比べ、低周波数側へシフトすることが解る。
 [2.3 フィルタ10Dの通過特性]
 まず、フィルタ10Dの直列腕共振回路11Dの共振特性について説明する。
 図18は、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dの直列腕共振回路11Dのインピーダンス特性を表すグラフである。同図の上段には、インピーダンス素子z1がコンデンサである場合の共振特性が示され、下段には、インピーダンス素子z1がインダクタである場合の共振特性が示されている。
 同図の上段に示すように、インピーダンス素子z1が第2コンデンサである場合、直列腕共振回路の共振周波数Frsは、上記式10で表され、第2コンデンサの容量値が小さくなるほど、共振周波数Frsが高周波数側へシフトする。反共振周波数Fasに関しては、上記のような式の導出が複雑になるため省略するが、第2コンデンサの容量値が小さくなるほど、反共振周波数Fasが高周波数側へシフトする。
 一方、同図の下段に示すように、インピーダンス素子z1がインダクタである場合、直列腕共振回路の共振周波数Frsは上記共振解析の式13で表され、インダクタのインダクタンス値が大きくなるほど、共振周波数Frsが低周波数側へシフトする。反共振周波数Fasに関しては、共振解析での式の導出が複雑になるため省略するが、インダクタのインダクタンス値が大きくなるほど、反共振周波数Fasが低周波数側へシフトする。
 図19は、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。同図の上段には、インピーダンス素子z1がない場合、インピーダンス素子z1がコンデンサである場合、およびインピーダンス素子z1がインダクタである場合のフィルタ10Dの通過特性が示され、中段には、インピーダンス素子z1がない場合、インピーダンス素子z1がコンデンサである場合、およびインピーダンス素子z1がインダクタである場合の直列腕共振回路11Dおよび並列腕共振回路12の共振特性(インピーダンス特性)が示され、下段には、インピーダンス素子z1がない場合、インピーダンス素子z1がコンデンサである場合、およびインピーダンス素子z1がインダクタである場合の直列腕共振子s1ならびに並列腕共振回路12の共振特性(インピーダンス特性)が示されている。
 表2に、実施例3に係るフィルタ10Dの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、容量値およびインダクタンス値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 図19の中段に示すように、インピーダンス素子z1の構成により、直列腕共振回路11Dの比帯域幅が変化する。インピーダンス素子z1がない場合と比較して、インピーダンス素子z1がコンデンサの場合、比帯域幅は小さくなり、インピーダンス素子z1がインダクタの場合、比帯域幅は大きくなる。なお、直列腕共振回路11Dおよび並列腕共振回路12の共振周波数および反共振周波数を、図19の中段のように調整するため、直列腕共振子s1の共振周波数および反共振周波数は、図19の下段のように調整されている。
 これにより、図19の上段に示すように、インピーダンス素子を適宜選択することにより、通過帯域高周波数側の減衰極をシフトさせることができるので、通過帯域幅または減衰帯域を調整することが可能となる。
 [2.4 変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eの構成]
 図20は、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Eは、直列腕共振回路11Eおよび並列腕共振回路12を備え、直列腕共振回路11Eは、直列腕共振子s1と、コンデンサC1と、スイッチSW1とを備える。同図に示されたフィルタ10Eは、実施例1に係るフィルタ10Aと比較して、スイッチSW1を有する点のみが構成として異なる。以下、本変形例に係るフィルタ10Eについて、実施例1に係るフィルタ10Aと同じ点は説明を省略し、実施例1に係るフィルタ10Aと異なる点を中心に説明する。
 直列腕共振子s1は、入出力端子110と入出力端子120との間に接続され、並列腕共振回路12の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子である。
 コンデンサC1は、直列腕共振子s1に接続された第1コンデンサである。
 スイッチSW1は、コンデンサC1と直列接続された第1スイッチである。
 直列腕共振子s1と、コンデンサC1およびスイッチSW1が直列接続された回路とは、並列接続されている。
 [2.5 変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eの通過特性]
 図21は、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。同図の上段には、スイッチSW1のオンおよびオフに対するフィルタ10Eの通過特性が示され、中段には、スイッチSW1のオンおよびオフに対する直列腕共振回路11Eの共振特性が示され、下段には、スイッチSW1のオンおよびオフに対するフィルタ10Eの反射特性が示されている。
 表3に、実施例4に係るフィルタ10Eの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 図20に示された回路において、スイッチSW1をオン(導通状態)とした場合には、実施の形態1(実施例1)に係るフィルタ10Aと同じ回路構成となり、図21に示すように、通過特性、共振特性および反射特性も図2Aの(a)および図4に示された実施例1の特性と同様となる。つまり、スイッチSW1をオン状態とした場合には、通過帯域低周波数側および高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
 一方、スイッチSW1をオフ(非導通状態)とした場合には、図21の中段に示すように、直列腕共振回路11Eの反共振周波数Fas1が高周波数側へシフトすることで、通過帯域高周波数側の減衰極が高周波数側へシフトする。このため、直列腕共振回路11Eの比帯域幅が大きくなるため、図21の上段に示すように、通過帯域よりも高周波数側の帯域における減衰量が大きくなる。これにより、図21の下段に示すように、通過帯域よりも高周波数側の反射損失が、スイッチSW1がオン状態である場合と比較して、低減する。
 これによれば、スイッチSW1のオンおよびオフの切り替えにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を可変することが可能となる。
 [2.6 変形例2(実施例5)に係るフィルタ10Fの構成]
 図22は、実施の形態2の変形例2(実施例5)に係るフィルタ10Fの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Fは、直列腕共振回路11Fおよび並列腕共振回路12を備え、直列腕共振回路11Fは、直列腕共振子s1と、コンデンサC1と、インピーダンス素子z1と、スイッチSW2とを備える。同図に示されたフィルタ10Fは、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dと比較して、スイッチSW2を有する点のみが構成として異なる。以下、本変形例に係るフィルタ10Fについて、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 直列腕共振子s1は、入出力端子110と入出力端子120との間に接続され、並列腕共振回路12の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子である。
 コンデンサC1は、直列腕共振子s1に接続された第1コンデンサである。
 インピーダンス素子z1は、直列腕共振子s1に直列接続された第1インピーダンス素子であり、コンデンサ(第2コンデンサ)またはインダクタが例示される。
 スイッチSW2は、インピーダンス素子z1に並列接続された第2スイッチである。
 直列腕共振子s1およびインピーダンス素子z1が直列接続された回路と、コンデンサC1とは、並列接続されている。
 [2.7 変形例2(実施例5)に係るフィルタ10Fの通過特性]
 図23は、実施の形態2の変形例2(実施例5)に係るフィルタ10Fの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。同図の上段には、スイッチSW2のオンおよびオフに対するフィルタ10Fの通過特性が示され、中段には、スイッチSW2のオンおよびオフに対する直列腕共振回路11Fの共振特性が示され、下段には、スイッチSW2のオンおよびオフに対するフィルタ10Fの反射特性が示されている。なお、本変形例では、インピーダンス素子z1をコンデンサとしている。
 表4に、実施例5に係るフィルタ10Fの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 図22に示された回路において、スイッチSW2をオン状態とした場合には、実施例1に係るフィルタ10Aと同じ回路構成となり、図23に示すように、通過特性、共振特性および反射特性も図2Aの(a)および図4に示された実施例1の特性と同様となる。つまり、スイッチSW2をオン状態とした場合には、通過帯域低周波数側および高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保できる。また、通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。
 一方、スイッチSW2をオフ状態とした場合には、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10D(インピーダンス素子z1がコンデンサ)と同じ回路構成となり、図23に示すように、通過特性、共振特性および反射特性も図19に示された実施例3の特性(z1:コンデンサ)と同様となる。つまり、スイッチSW2がオン状態である場合と比較して、図23の上段に示すように、通過帯域高周波数側の減衰極が低周波数側へシフトするとともに、図23の下段に示すように、通過帯域よりも高周波数側の反射損失が低減する効果を維持している。
 これによれば、スイッチSW2の導通状態および非導通状態の切り替えにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を可変することが可能となる。
 [2.8 変形例3(実施例6)に係るフィルタ10Gの構成]
 図24は、実施の形態2の変形例3(実施例6)に係るフィルタ10Gの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Gは、直列腕共振回路11Gおよび並列腕共振回路12を備え、直列腕共振回路11Gは、直列腕共振子s1と、コンデンサC1と、インピーダンス素子z1と、スイッチSW1およびSW2とを備える。同図に示されたフィルタ10Gは、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dと比較して、スイッチSW1およびSW2を有する点のみが構成として異なる。以下、本変形例に係るフィルタ10Gについて、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 直列腕共振子s1は、入出力端子110と入出力端子120との間に接続され、並列腕共振回路12の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子である。
 コンデンサC1は、直列腕共振子s1に接続された第1コンデンサである。
 インピーダンス素子z1は、直列腕共振子s1に直列接続された第1インピーダンス素子であり、コンデンサ(第2コンデンサ)またはインダクタが例示される。
 スイッチSW1は、コンデンサC1に直列接続された第1スイッチである。
 スイッチSW2は、インピーダンス素子z1に並列接続された第2スイッチである。
 直列腕共振子s1およびインピーダンス素子z1が直列接続された回路と、コンデンサC1およびスイッチSW1が直列接続された回路とは、並列接続されている。
 [2.9 変形例3(実施例6)に係るフィルタ10Gの通過特性]
 図25は、実施の形態2の変形例3(実施例6)に係るフィルタ10Gの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。同図の上段には、スイッチSW1/SW2のオンおよびオフに対するフィルタ10Gの通過特性が示され、中段には、スイッチSW1/SW2のオンおよびオフに対する直列腕共振回路11Gの共振特性が示され、下段には、スイッチSW1/SW2のオンおよびオフに対するフィルタ10Gの反射特性が示されている。なお、本変形例では、インピーダンス素子z1をコンデンサとしている。
 表5に、実施例6に係るフィルタ10Gの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 図24に示された回路において、スイッチSW1をオン状態かつスイッチSW2をオン状態とした場合には、実施例1に係るフィルタ10Aと同じ回路構成となる。また、スイッチSW1をオン状態かつスイッチSW2をオフ状態とした場合には、実施の形態2(実施例3)に係るフィルタ10Dと同じ回路構成となる。また、スイッチSW1をオフ状態かつスイッチSW2をオン状態とした場合には、比較例4に係るフィルタと同じ回路構成となる。また、スイッチSW1をオフ状態かつスイッチSW2をオフ状態とした場合には、実施例2に係るフィルタ10Bと同じ回路構成となる。つまり、スイッチSW1およびSW2のオン状態およびオフ状態の切り替えにより、通過帯域低周波数側および高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保でき、また、通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。また、図25の上段に示すように、スイッチSW1およびSW2のオン状態およびオフ状態の切り替えにより、通過帯域の高周波数側の反射損失を低減しつつ、通過帯域高周波数側の減衰極の周波数を調整することが可能となる。
 (実施の形態3)
 実施の形態1および2に係るフィルタは、1つの並列腕共振子で構成された並列腕共振回路を有していたが、本実施の形態では、上記並列腕共振子以外の回路素子が付加された並列腕共振回路を有するフィルタについて説明する。
 [3.1 フィルタ10HAおよび10HBの構成]
 図26Aは、実施の形態3(実施例7)に係るフィルタ10HAの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10HAは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12HAを備える。直列腕共振回路11は、直列腕共振子s1と、コンデンサC1と、を備える。並列腕共振回路12HAは、並列腕共振子p1と、コンデンサC3と、を備える。同図に示されたフィルタ10HAは、実施例1に係るフィルタ10Aと比較して、並列腕共振回路12HAの回路構成が異なる。以下、本実施の形態に係るフィルタ10HAについて、実施例1に係るフィルタ10Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 並列腕共振子p1は、入出力端子110と入出力端子120とを結ぶ経路上のノードx1とグランドとの間に接続され、直列腕共振子s1の比帯域幅と同じまたは小さい比帯域幅を有する第1並列腕共振子である。
 コンデンサC3は、並列腕共振子p1に直列接続された第3コンデンサである。
 ここで、並列腕共振子p1の共振周波数frp1は、直列腕共振子の共振周波数frs1より低く、かつ、並列腕共振子p1の反共振周波数fap1は、直列腕共振子s1の反共振周波数fas1より低い。また、並列腕共振回路12HAは、並列腕共振子p1とコンデンサC3とが直列接続された回路であるため、並列腕共振子p1の共振周波数に対して、共振回路12HAの共振周波数は高周波数にシフトするため、共振回路12HAの比帯域幅は、並列腕共振子p1の比帯域幅より狭くなる。
 上記構成によれば、実施例1に係るフィルタ10と同様に、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減できる。特に、並列腕共振回路12HAが有するコンデンサC3により、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性をより高めることが可能となる。
 また、図26Bは、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10HBは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12HBを備える。変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBは、実施の形態3(実施例7)に係るフィルタ10HAと比較して、コンデンサC3に並列接続されたスイッチSW3を有する点が構成として異なる。つまり、フィルタ10HBは、スイッチSW3がオフ状態である場合には、フィルタ10HAと同じ回路構成となり、スイッチSW3がオン状態である場合には、実施例1に係るフィルタ10Aと同じ回路構成となる。コンデンサC3とスイッチSW3とは、並列腕共振子p1に接続された周波数可変回路である。
 なお、コンデンサC3の定数は、フィルタ10HAおよび10HB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、コンデンサC3は、バリキャップ及びDTC(Digitally Tunable Capacitor)等の可変コンデンサであってもかまわない。
 [3.2 フィルタ10HAおよび10HBの通過特性]
 図27は、実施の形態3(実施例7)に係るフィルタ10HAおよび実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。なお、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBにおいては、スイッチSW3がオンの場合にコンデンサC3が短絡され、コンデンサC3が無い場合と同じ特性になる。
 同図の上段には、コンデンサC3の容量値に対するフィルタ10HAおよびフィルタ10HBの通過特性が示され、中段には、コンデンサC3の容量値に対する並列腕共振回路12HAの共振特性が示され、下段には、直列腕共振回路11(および直列腕共振子s1単体)の共振特性が示されている。なお、コンデンサC3の容量値を変化させた時の通過特性およびインピーダンス特性の変化を重ねて表示しているが、通過帯域を構成する並列腕共振回路12HA、12HBの反共振周波数が一致するように、コンデンサC3の容量値の変化に合わせて並列腕共振子p1の共振周波数および反共振周波数を変化させている。
 表6に、実施例7に係るフィルタ10HAの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 実施例7に係るフィルタ10HAによれば、並列腕共振子p1にコンデンサC3が直列接続されることで、図27の上段に示すように、通過帯域低周波数側の減衰極をシフトさせることができる。つまり、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を調整できる。
 また、実施例8に係るフィルタ10HBによれば、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えにより通過帯域低周波数側の減衰極を可変する可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.3 変形例2(実施例9)に係るフィルタ10Jの構成]
 図28は、実施の形態3の変形例2(実施例9)に係るフィルタ10Jの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Jは、直列腕共振回路11Eおよび並列腕共振回路12HBを備える。同図に示されたフィルタ10Jは、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBと比較して、直列腕共振回路がスイッチSW1を有する点のみが構成として異なる。フィルタ10Jが有する直列腕共振回路11Eは、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eと同じ構成である。
 フィルタ10Jは、周波数可変回路12Vを有し、コンデンサC3と、コンデンサC3に並列接続されたスイッチSW3とを備える。周波数可変回路12Vは、並列腕共振子p1に接続され、並列腕共振回路12HBの共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第1周波数可変回路である。
 上記構成によれば、実施の形態3の変形例1に係るフィルタ10HBと同様に、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減できる。
 [3.4 変形例2(実施例9)に係るフィルタ10Jの通過特性]
 図29は、実施の形態3の変形例2(実施例9)に係るフィルタ10Jの通過特性を表すグラフである。同図に示すように、フィルタ10Jによれば、スイッチSW1およびSW3を個別に切り替えることにより、通過帯域低周波数側および通過帯域高周波数側の減衰極の周波数および通過帯域と減衰帯域との間の急峻性が独立して可変する周波数可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.5 変形例3(実施例10)に係るフィルタ10Kの構成]
 図30は、実施の形態3の変形例3(実施例10)に係るフィルタ10Kの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Kは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12Kを備える。同図に示されたフィルタ10Jは、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBと比較して、並列腕共振回路12Kがさらに並列腕共振子p2を有する点のみが構成として異なる。以下、本変形例に係るフィルタ10Kについて、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 並列腕共振子p1は、入出力端子110と入出力端子120とを結ぶ経路上のノードx1とグランドとの間に接続され、直列腕共振子s1の比帯域幅と同じまたは小さい比帯域幅を有する第1並列腕共振子である。
 並列腕共振子p2は、ノードx1とグランドとの間に接続された第2並列腕共振子である。
 並列腕共振子p1およびスイッチSW3が直列接続された回路と、並列腕共振子p2とは、ノードx1およびグランドの間に並列接続されている。
 並列腕共振子p2の共振周波数は、並列腕共振子p1の共振周波数より高く、かつ、並列腕共振子p2の反共振周波数は、並列腕共振子p1の反共振周波数より高い。
 [3.6 共振解析(2つの共振子が並列接続)]
 ここで、2つの共振子が並列接続された場合の特性について、等価回路モデルを用いて説明しておく。
 図31は、並列接続された2つの共振子の等価回路モデル及びその共振特性を表す図である。同図には、共振子res1およびres2が並列接続されたモデルが示されている。共振子res1は、コンデンサCおよびインダクタLの直列回路とコンデンサC01との並列回路で表わされ、共振子res2は、コンデンサCおよびインダクタLの直列回路とコンデンサC02との並列回路で表すことができる。ここで、コンデンサC01およびC02は、それぞれ、共振子res1およびres2の静電容量である。これら2つの共振子res1およびres2で構成された共振回路は、図31左下に示された等価回路で表される。つまり、上記共振回路は、コンデンサCおよびインダクタLの直列回路と、コンデンサCおよびインダクタLの直列回路と、コンデンサC(=C01+C02)との並列回路で表わされる。
 上記等価回路において、2つの共振周波数が規定され、共振周波数fr1およびfr2は、共振子単体の共振周波数の求め方(式3および式4)と同様に、それぞれ、コンデンサCとインダクタLとの直列回路の共振周波数、および、コンデンサCとインダクタLとの直列回路の共振周波数として求められる。すなわち、共振周波数fr1およびfr2は、それぞれ、コンデンサCとインダクタLとの直列回路、および、コンデンサCとインダクタLとの直列回路で規定され、式15で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 つまり、上記等価回路で表される2つの共振周波数fr1、fr2は、それぞれ、共振子res1の共振周波数fr_res1及び共振子res2の共振周波数fr_res2と略等しい。
 また、上記等価回路の反共振周波数は、上記等価回路のアドミッタンスYが0となる周波数であることから、式16を解くことにより、式17のように2つの反共振周波数(fa1、fa2)を有することが解る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
 上記式16により得られる反共振周波数fa1、fa2は、式5により得られる共振子単体の反共振周波数(図31のグラフではfa_res1、fa_res2として表示)と異なることが解る。また、式16から導出される反共振周波数fa1は、共振子res1単体の反共振周波数fa_res1よりも低く、反共振周波数fa2は、共振子res2単体の反共振周波数fa_res2よりも低くなる。
 さらに、共振子res1およびres2にコンデンサ(周波数可変回路)が直列接続されたモデルについて解析する。
 まず、共振子res2にコンデンサCxが直列接続された構成、つまり、共振子res1と共振子res2およびコンデンサCxの直列回路とが並列接続された回路(回路A)を想定する。
 (i)共振子res1の共振周波数frres1<共振子res2の共振周波数frres2の場合、回路Aの2つの共振周波数FrL(低周波数側)およびFrH(高周波数側)は、回路Aのインピーダンスが0となる周波数であることから、式18および式19を解くことにより、式20および式21で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 (ii)共振周波数frres1>共振周波数frres2の場合、回路Aの2つの共振周波数FrL(低周波数側)およびFrH(高周波数側)は、回路Aのインピーダンスが0となる周波数であることから、式22および式23を解くことにより、式24および式25で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 (iii)また、回路Aの2つの反共振周波数FaL(低周波数側)およびFaH(高周波数側)は、回路AのアドミッタンスYaが0となる周波数であることから、式26を解くことにより、式27で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 次に、共振子res2にコンデンサCxが直列接続され、共振子res1にコンデンサCyが直列接続された構成、つまり、共振子res1およびコンデンサCyの直列回路と、共振子res2およびコンデンサCxの直列回路とが並列接続された回路(回路B)を想定する。
 (iv)共振周波数frres1<共振周波数frres2の場合、回路Bの2つの共振周波数FrL(低周波数側)およびFrH(高周波数側)は、回路Bのインピーダンスが0となる周波数であることから、式28および式29を解くことにより、式30および式31で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 (v)共振周波数frres1>共振周波数frres2の場合、回路Bの2つの共振周波数FrL(低周波数側)およびFrH(高周波数側)は、回路Bのインピーダンスが0となる周波数であることから、式32および式33を解くことにより、式34および式35で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
 (vi)また、回路Bの2つの反共振周波数FaL(低周波数側)およびFaH(高周波数側)は、回路BのアドミッタンスYaが0となる周波数であることから、式36を解くことにより、式37で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
 [3.7 変形例3(実施例10)に係るフィルタ10Kの通過特性]
 図32は、実施の形態3の変形例3(実施例10)に係るフィルタ10Kの通過特性およびインピーダンス特性を表すグラフである。同図の上段には、スイッチSW3のオンおよびオフに対するフィルタ10Kの通過特性が示され、中段には、スイッチSW3のオンおよびオフに対する並列腕共振回路12Kの共振特性が示され、下段には、直列腕共振回路11(および直列腕共振子s1単体)の共振特性が示されている。
 また、図33は、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBおよび変形例3(実施例10)に係るフィルタ10Kの通過特性およびインピーダンス特性を比較したグラフである。
 表7に、実施例10に係るフィルタ10Kの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 上述した共振解析に基づき、本変形例に係るフィルタ10Kにおいて、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えに応じて並列腕共振回路12Kの共振特性がシフトすることが説明される。
 すなわち、スイッチSW3がオンの場合には、並列腕共振子p1と並列腕共振子p2とが並列接続される。このため、並列腕共振回路12Kは、2つの共振周波数(共振周波数Frp1LおよびFrp1H)と2つの反共振周波数(反共振周波数Fap1LおよびFap1H)と、を持つ。共振周波数Frp1L、Frp1Hは、上記式15で表され、並列腕共振回路12Kの共振周波数Frp1LおよびFrp1Hは、それぞれ、並列腕共振子p1の共振周波数および並列腕共振子p2の共振周波数と同じとなる。また、並列腕共振回路12Kの反共振周波数Fap1L、Fap1Hは、上記式16で表され、並列腕共振子p1の反共振周波数よりも低くなり、並列腕共振回路12Kの反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振子p2の反共振周波数よりも低くなる。
 一方、スイッチSW3がオフの場合には、並列腕共振子p2に対して並列腕共振子p1およびコンデンサC3が直列接続された回路が並列に接続される。このため、並列腕共振回路12Kの共振周波数Frp1Hは、上記式25で表され、並列腕共振子p2の共振周波数と同じとなり、並列腕共振回路12Kの共振周波数Frp1Lは、上記式24で表され、並列腕共振子p1の共振周波数よりも高周波数側にシフトする。また、反共振周波数Fap1L、Fap1Hは、上記式27で表され、反共振周波数Fap1Lは、共振周波数Frp1Lよりも高く共振周波数Frp1Hよりも低くなり、反共振周波数Fap1Hは、共振周波数Frp1Hよりも高くなる。
 ここで、通過帯域低周波数側の減衰極を構成する共振周波数Frp1Lと、通過帯域を構成する反共振周波数Fap1Lは、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えによってともに周波数が切り替わる。そのため、通過帯域低周波数側の減衰極の周波数と通過帯域低域側のカットオフ周波数がともに、低周波数もしくは高周波数に切り替わるため、該減衰極近傍の減衰帯域と通過帯域の両方を低周波数もしくは高周波数に切り替えることができ、通過帯域内のロスを悪化させることなく、周波数可変ができる。
 実施例10に係るフィルタ10Kによれば、並列腕共振子p1にコンデンサC3が直列接続されることで、図32の上段に示すように、通過帯域低周波数側の減衰極をシフトさせることができる。つまり、通過帯域低周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を調整できる。また、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えにより通過帯域低周波数側の減衰極を可変する可変フィルタを構成することが可能となる。
 さらに、図33の右側上段のグラフに示すように、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBでは、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えにより、並列腕共振回路12HBの反共振周波数は変化しない。これに対して、実施例10に係るフィルタ10Kでは、スイッチSW3がオン状態となる場合、並列腕共振回路12Kの反共振周波数Fap1Lが低周波数側へシフトする。これにより、図33の右側上段および右側中段のグラフに示すように、実施の形態3の変形例1(実施例8)に係るフィルタ10HBと比較して、通過帯域を構成する反共振周波数Fap1Lの周波数を可変できるため、通過帯域低周波数側のカットオフ周波数を可変でき、通過帯域低域側の挿入損失を増大させることなく、スイッチSW3の切り替えによる周波数可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.8 変形例4(実施例11)に係るフィルタ10Lの構成]
 図34は、実施の形態3の変形例4(実施例11)に係るフィルタ10Lの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Lは、直列腕共振回路11Eおよび並列腕共振回路12Kを備える。同図に示されたフィルタ10Lは、実施の形態3の変形例3(実施例10)に係るフィルタ10Kと比較して、直列腕共振回路がスイッチSW1を有する点のみが構成として異なる。フィルタ10Lが有する直列腕共振回路11Eは、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eと同じ構成である。
 上記構成によれば、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えにより、通過帯域低域側の挿入損失を増大させることなく、通過帯域低周波数側の減衰極を可変する可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.9 変形例4(実施例11)に係るフィルタ10Lの通過特性]
 図35は、実施の形態3の変形例4(実施例11)に係るフィルタ10Lの通過特性を表すグラフである。同図に示すように、フィルタ10Lによれば、スイッチSW1およびSW3を個別に切り替えることにより、通過帯域低周波数側および通過帯域高周波数側の減衰極および通過帯域と減衰帯域との間の急峻性が独立して可変する可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.10 変形例5(実施例12)に係るフィルタ10Mの構成]
 図36は、実施の形態3の変形例5(実施例12)に係るフィルタ10Mの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Mは、直列腕共振回路11Eおよび並列腕共振回路12Mを備える。同図に示されたフィルタ10Mは、実施の形態3の変形例4(実施例11)に係るフィルタ10Lと比較して、並列腕共振回路12Mが、さらにスイッチSW4を有する点のみが構成として異なる。フィルタ10Mが有する直列腕共振回路11Eは、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eと同じ構成である。以下、本変形例に係るフィルタ10Mについて、実施の形態3の変形例4(実施例11)に係るフィルタ10Lと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 並列腕共振回路12Mは、並列腕共振子p1およびp2と、コンデンサC3と、スイッチSW3およびSW4と、を備える。
 スイッチSW4は、並列腕共振子p2と直列接続された第4スイッチである。
 [3.11 変形例5(実施例12)に係るフィルタ10Mの通過特性]
 図37は、実施の形態3の変形例5(実施例12)に係るフィルタ10Mの通過特性を表すグラフである。
 まず、スイッチSW3がオフかつスイッチSW4がオフの場合、並列腕共振回路12Mは、並列腕共振子p1とコンデンサC3との直列回路となり、並列腕共振回路12Mは、式10で表される1つの共振周波数Frp1を有し、当該共振周波数は、並列腕共振子p1の共振周波数frp1よりも高周波数側へ出現する。一方、並列腕共振回路12Mは、式11で表される1つの反共振周波数Fap1を有し、当該反共振周波数は、並列腕共振子p1の反共振周波数fap1と同じ周波数となる。
 次に、スイッチSW3がオンかつスイッチSW4がオフの場合、並列腕共振回路12Mは、並列腕共振子p1のみの回路となり、並列腕共振回路12Mは、式4で表される1つの共振周波数Frp1を有し、当該共振周波数は、並列腕共振子p1の共振周波数frp1と同じ周波数となる。一方、並列腕共振回路12Mは、式6で表される1つの反共振周波数Fap1を有し、当該反共振周波数は、並列腕共振子p1の反共振周波数fap1と同じ周波数となる。
 次に、スイッチSW3がオフかつスイッチSW4がオンの場合、並列腕共振回路12Mは、並列腕共振子p1およびコンデンサC3の直列回路と並列腕共振子p2との並列回路となり、並列腕共振回路12Mは、式24および式25で表される2つの共振周波数を有する。この2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lは、並列腕共振子p1の共振周波数frp1よりも高周波数側へ出現し、高周波数側の共振周波数Frp1Hは、並列腕共振子p2の共振周波数frp2と同じ周波数となる。一方、並列腕共振回路12Mは、式27で表される2つの反共振周波数を有する。この2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lは、並列腕共振回路12Mの2つの共振周波数の間に出現し、高周波数側の反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振回路12Mの高周波数側の共振周波数Frp1Hよりも高周波数側に出現する。
 次に、スイッチSW3がオンかつスイッチSW4がオンの場合、並列腕共振回路12Mは、並列腕共振子p1と並列腕共振子p2との並列回路となり、並列腕共振回路12Mは、式15で表される2つの共振周波数を有する。この2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lは、並列腕共振子p1と同じ周波数となり、高周波数側の共振周波数Frp1Hは、並列腕共振子p2の共振周波数frp2と同じ周波数となる。一方、並列腕共振回路12Mは、式17で表される2つの反共振周波数を有する。この2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lは、並列腕共振回路12Mの2つの共振周波数の間に出現し、高周波数側の反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振回路12Mの高周波数側の共振周波数Frp1Hよりも高周波数側に出現する。
 以上に示されたスイッチのオンおよびオフの切り替えにより、図37に示すように、フィルタ10Mは、スイッチSW1、SW3およびSW4を個別に切り替えることにより、通過帯域低周波数側および通過帯域高周波数側の減衰極および通過帯域と減衰帯域との間の急峻性が独立して可変する可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.12 変形例6(実施例13)に係るフィルタ10Nの構成]
 図38は、実施の形態3の変形例6(実施例13)に係るフィルタ10Nの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Nは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12Nを備える。同図に示されたフィルタ10Nは、実施の形態3の変形例5(実施例12)に係るフィルタ10Mと比較して、直列腕共振回路11が、スイッチSW1を有していない点、および、並列腕共振回路12Nが、さらにコンデンサC4を有する点のみが構成として異なる。以下、本変形例に係るフィルタ10Nについて、実施の形態3の変形例5(実施例12)に係るフィルタ10Mと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
 直列腕共振回路11は、直列腕共振子s1と、コンデンサC1と、を備える。
 並列腕共振回路12Nは、並列腕共振子p1およびp2と、コンデンサC3およびC4と、スイッチSW3およびSW4と、を備える。
 コンデンサC4は、スイッチSW4と並列接続された第4コンデンサである。
 フィルタ10Nは、第1周波数可変回路および第2周波数可変回路を有する。第1周波数可変回路は、コンデンサC3と、コンデンサC3に並列接続されたスイッチSW3とを備える。第2周波数可変回路は、コンデンサC4と、コンデンサC4に並列接続されたスイッチSW4とを備える。第1周波数可変回路は、並列腕共振子p1に接続され、並列腕共振回路12Nの共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第1周波数可変回路である。第2周波数可変回路は、並列腕共振子p2に接続され、並列腕共振回路12Nの共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第1周波数可変回路である。
 [3.13 変形例6(実施例13)に係るフィルタ10Nの通過特性]
 図39は、実施の形態3の変形例6(実施例13)に係るフィルタ10Nの通過特性を表すグラフである。同図の第1段には、スイッチSW3/SW4のオンおよびオフに対するフィルタ10Nの通過特性が示され、第2段には、スイッチSW3/SW4のオンおよびオフに対する並列腕共振回路12Nの共振特性が示され、第3段および第4段には、それぞれ、並列腕共振子、ならびに、直列腕共振回路11(および直列腕共振子s1単体)の共振特性が示されている。
 表8に、実施例13に係るフィルタ10Nの共振周波数、反共振周波数、比帯域幅、および容量値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 本変形例に係るフィルタ10Nでは、並列腕共振回路12Nが有する2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lにより、通過帯域低周波数側の減衰極(1つ)が形成される。また、並列腕共振回路12Nが有する2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lおよび直列腕共振回路11の共振周波数Frs1により、通過帯域が形成される。また、並列腕共振回路12Nが有する2つの共振周波数のうち高周波数側の共振周波数Frp1、および、直列腕共振回路11の反共振周波数Fas1により、通過帯域高周波数側の減衰極(2つ)が形成される。
 まず、スイッチSW3がオフかつスイッチSW4がオフの場合、並列腕共振回路12Nは、並列腕共振子p1およびコンデンサC3の直列回路と並列腕共振子p2およびコンデンサC4の直列回路とが並列接続された回路となり、並列腕共振回路12Nは、式30および式31で表される2つの共振周波数を有する。この2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lは、並列腕共振子p1の共振周波数よりも高周波数側へ出現し、高周波数側の共振周波数Frp1Hは、並列腕共振子p2の共振周波数よりも高周波数側へ出現する。一方、並列腕共振回路12Nは、式37で表される2つの反共振周波数を有する。この2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1LとFrp1Hとの間に出現し、反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1Hよりも高周波数側へ出現する。
 次に、スイッチSW3がオンかつスイッチSW4がオフの場合、並列腕共振回路12Nは、並列腕共振子p1と並列腕共振子p2およびコンデンサC4の直列回路とが並列接続された回路となり、並列腕共振回路12Nは、式20および式21で表される2つの共振周波数を有する。この2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lは、並列腕共振子p1の共振周波数frp1と同じ周波数となり、高周波数側の共振周波数Frp1Hは、並列腕共振子p2の共振周波数frp2よりも高周波数側へ出現する。一方、並列腕共振回路12Nは、式27で表される2つの反共振周波数を有する。この2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1LとFrp1Hとの間に出現し、反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1Hよりも高周波数側へ出現する。
 次に、スイッチSW3がオフかつスイッチSW4がオンの場合、並列腕共振回路12Nは、並列腕共振子p1およびコンデンサC3の直列回路と並列腕共振子p2とが並列接続された回路となり、並列腕共振回路12Nは、式24および式25で表される2つの共振周波数を有する。この2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lは、並列腕共振子p1の共振周波数frp1よりも高周波数側へ出現し、高周波数側の共振周波数Frp1Hは、並列腕共振子p2の共振周波数frp2と同じ周波数となる。一方、並列腕共振回路12Nは、式27で表される2つの反共振周波数を有する。この2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1LとFrp1Hとの間に出現し、反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1Hよりも高周波数側へ出現する。
 次に、スイッチSW3がオンかつスイッチSW4がオンの場合、並列腕共振回路12Nは、並列腕共振子p1と並列腕共振子p2とが並列接続された回路となり、並列腕共振回路12Nは、式15で表される2つの共振周波数を有する。この2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数Frp1Lは、並列腕共振子p1の共振周波数frp1と同じ周波数となり、高周波数側の共振周波数Frp1Hは、並列腕共振子p2の共振周波数frp2と同じ周波数となる。一方、並列腕共振回路12Nは、式17で表される2つの反共振周波数を有する。この2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数Fap1Lは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1LとFrp1Hとの間に出現し、反共振周波数Fap1Hは、並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1Hよりも高周波数側へ出現する。
 以上に示されたスイッチのオンおよびオフの切り替えにより、図39の第2段に示すように、スイッチSW3のオンおよびオフの切り替えにより、通過帯域低周波数側の減衰極および通過帯域低域端の挿入損失に影響する並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1Lおよび反共振周波数Fap1Lが可変する。また、スイッチSW4のオンおよびオフの切り替えにより、通過帯域高周波数側の減衰極および通過帯域低域端の挿入損失に影響する並列腕共振回路12Nの共振周波数Frp1Hおよび反共振周波数Fap1Lが可変する。すなわち、通過帯域を規定する反共振周波数Fap1Lならびに、減衰極を規定する共振周波数Frp1LおよびFrp1Hの双方が、スイッチSW3およびSW4の切り替えにより可変する。これにより、通過帯域内の挿入損失を増大させることなく、スイッチSW3およびSW4の切り替えによる周波数可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.14 変形例7(実施例14)に係るフィルタ10Pの構成]
 図40は、実施の形態3の変形例7(実施例14)に係るフィルタ10Pの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Pは、直列腕共振回路11Eおよび並列腕共振回路12Nを備える。同図に示されたフィルタ10Pは、実施の形態3の変形例6(実施例13)に係るフィルタ10Nと比較して、直列腕共振回路がスイッチSW1を有する点のみが構成として異なる。フィルタ10Pが有する直列腕共振回路11Eは、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eと同じ構成である。
 [3.15 変形例7(実施例14)に係るフィルタ10Pの通過特性]
 図41は、実施の形態3の変形例7(実施例14)に係るフィルタ10Pの通過特性を表すグラフである。同図に示すように、フィルタ10Jによれば、スイッチSW1、SW3およびSW4を個別に切り替えることにより、通過帯域低周波数側および通過帯域高周波数側の減衰極および通過帯域と減衰帯域との間の急峻性が独立して可変する可変フィルタを構成することが可能となる。また、通過帯域内の挿入損失を増大させることなく、スイッチSW1、SW3およびSW4の切り替えによる周波数可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.16 変形例8(実施例15)に係るフィルタ10Qの構成]
 図42は、実施の形態3の変形例8(実施例15)に係るフィルタ10Qの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Qは、直列腕共振回路11および並列腕共振回路12Qを備える。同図に示されたフィルタ10Qは、実施の形態3の変形例6(実施例13)に係るフィルタ10Nと比較して、並列腕共振回路12QがコンデンサC3およびスイッチSW3を有していない点が構成として異なる。つまり、本変形例に係るフィルタ10Qの回路構成は、変形例6に係るフィルタ10NのスイッチSW3がオン状態である場合の回路構成と同じである。
 フィルタ10Qは、第2周波数可変回路を有し、第2周波数可変回路は、コンデンサC4と、コンデンサC4に並列接続されたスイッチSW4とを備える。第2周波数可変回路は、並列腕共振子p2に接続され、並列腕共振回路12Qの共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第2周波数可変回路である。
 [3.17 変形例8(実施例15)に係るフィルタ10Qの通過特性]
 図43は、実施の形態3の変形例8(実施例15)に係るフィルタ10Qの通過特性を表すグラフである。
 同図の上段には、スイッチSW4のオンおよびオフに対するフィルタ10Qの通過特性が示され、下段には、スイッチSW4のオンおよびオフに対する並列腕共振回路12Qの共振特性が示されている。図43に示された通過特性および共振特性は、図39に示されたフィルタ10Nの通過特性および共振特性のうち、スイッチSW3がオン状態である場合の通過特性および共振特性と同じである。
 つまり、図43の下段に示すように、スイッチSW4のオンおよびオフの切り替えにより、通過帯域高周波数側の減衰極および通過帯域高域端の挿入損失に影響する並列腕共振回路12Qの共振周波数Frp1Hおよび反共振周波数Fap1Lが可変する。これにより、通過帯域高域端の挿入損失を増大させることなく、スイッチSW4の切り替えによる周波数可変フィルタを構成することが可能となる。
 [3.18 変形例9(実施例16)に係るフィルタ10Rの構成]
 図44は、実施の形態3の変形例9(実施例16)に係るフィルタ10Rの回路構成図である。同図に示されたフィルタ10Rは、直列腕共振回路11Eおよび並列腕共振回路12Qを備える。同図に示されたフィルタ10Rは、実施の形態3の変形例8(実施例15)に係るフィルタ10Rと比較して、直列腕共振回路がスイッチSW1を有する点のみが構成として異なる。フィルタ10Rが有する直列腕共振回路11Eは、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eと同じ構成である。
 [3.19 変形例9(実施例16)に係るフィルタ10Rの通過特性]
 図45は、実施の形態3の変形例9(実施例16)に係るフィルタ10Rの通過特性を表すグラフである。同図に示すように、フィルタ10Rによれば、スイッチSW1およびSW4を個別に切り替えることにより、通過帯域低周波数側および通過帯域高周波数側の減衰極および通過帯域と減衰帯域との間の急峻性が独立して可変する可変フィルタを構成することが可能となる。また、通過帯域高域端の挿入損失を増大させることなく、スイッチSW1およびSW4の切り替えによる周波数可変フィルタを構成することが可能となる。
 (実施の形態4)
 以上説明した高周波フィルタの構成は、複数の直列腕共振子を有する構成に適用されてもかまわない。そこで、本実施の形態では、このような高周波フィルタについて、実施例実施例17を用いて説明する。
 [4.1 構成]
 図46Aは、実施の形態4(実施例17)に係るフィルタ10Sの回路構成図である。
 同図に示されたフィルタ10Sは、入出力端子110(第1入出力端子)と入出力端子120(第2入出力端子)とを結ぶ経路上に設けられた複数の直列腕共振回路(本実施例では4つの直列腕共振回路210s、220s、230s、240s)、および、1以上の並列腕共振回路(本実施例では3つの並列腕共振回路210p、220p、230p)によって構成されたラダー型のフィルタ回路である。具体的には、フィルタ10Sは、4つの直列腕共振子s1~s4を有し、さらに、並列腕共振子p1、p2、p3と、スイッチSW11、SW12、SW41、SW42と、コンデンサC11、C12、C41、C42と、を有する、複数のバンドを通過帯域とする周波数可変型のバンドパスフィルタである。なお、直列腕共振回路および並列腕共振回路の数は、上記の数に限定されない。
 ここで、直列腕共振回路210s、220s、230s、240sのうち、入出力端子110の最も近くに設けられた直列腕共振回路210s、および、入出力端子120の最も近くに設けられた直列腕共振回路240sは、上記実施の形態1~3のいずれか(ここでは実施の形態2の変形例3(実施例6))に係るフィルタ10Gの直列腕共振回路11Gに相当する。よって、スイッチSW11、SW41は直列腕共振回路11GのスイッチSW1に相当し、スイッチSW12、SW42は直列腕共振回路11GのスイッチSW2に相当し、コンデンサC11、C41は直列腕共振回路11GのコンデンサC1に相当し、コンデンサC12、C42は直列腕共振回路11GのコンデンサC2に相当する。また、並列腕共振回路210p、220p、230pは、実施の形態1~3に係るフィルタの並列腕共振回路12に相当する。このため、並列腕共振子p1、p2、p3は並列腕共振回路12の並列腕共振子p1に相当する。つまり、フィルタ10Sは、入出力端子110の最も近くに実施の形態2の変形例3(実施例6)に係るフィルタ10Gに相当する構成が設けられ、入出力端子120の最も近くに実施の形態2の変形例3(実施例6)に係るフィルタ10Gに相当する構成が設けられている。
 なお、フィルタ10Sの構成はこれに限らない。例えば、複数の直列腕共振回路は、少なくとも1つが上記実施の形態1~3のいずれかの直列腕共振回路に相当すればよく、一方の入出力端子の最も近くに設けられた直列腕共振回路のみが実施の形態1~3のいずれかの直列腕共振回路に相当してもかまわないし、入出力端子の最も近くに設けられた直列腕共振回路と異なる直列腕回路も、実施の形態1~3のいずれかの直列腕共振回路に相当してもかまわない。
 また、入出力端子(入出力端子110または入出力端子120)と当該入出力端子の最も近くに設けられた直列腕共振回路との経路上のノードとグランドとを接続する並列腕共振回路が設けられていてもかまわない。さらにこの並列腕共振回路が周波数可変回路を有していてもかまわない。
 このように構成されたフィルタ10Sは、実施の形態1~3のいずれかのフィルタの構成を含むため、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失を低減する。
 [4.2 構造]
 図46Bは実施の形態4(実施例17)に係るフィルタ10Sの構造を説明する平面図である。
 同図に示すように、本実施例では、複数の共振子(直列腕共振子s1~s4および並列腕共振子p1~p3)とコンデンサC11およびC41とは、1つの共振子用のパッケージ41(チップ)で構成され、他の素子(スイッチSW11、SW12、SW41、SW42)と、コンデンサC12およびC42とは、共振子用のパッケージ41とは別のパッケージ42a、42bで構成されており、これらパッケージ41、42aおよび42bは、配線基板43上に搭載されている。つまり、共振子と、スイッチは別のパッケージに形成されている。
 パッケージ41、42aおよび42bは、当該パッケージ41、42aおよび42bを配線基板43に実装するための表面電極(図46B中の丸印、「ランド」または「パッド」とも言う)を底面に有する。なお、図46Bでは、簡明のため、各パッケージに構成された回路素子及び配線を模式的に示し、パッケージ41、42aおよび42bの内部を透過してその底面の表面電極を図示している。
 また、配線基板43は、入出力端子110および入出力端子120のそれぞれを構成する外部接続電極(図46B中の丸印)を有する。この外部接続電極は、例えば、配線基板43をマザー基板等に実装するための表面電極、配線基板43と他の電子部品とを接続するコネクタ、あるいは、配線基板43上に他の電子部品が搭載されている場合には当該他の電子部品とパッケージ42aまたはパッケージ42bとを接続するパターン配線の一部である。
 同図から明らかなように、パッケージ42aにおいては、スイッチSW11とスイッチSW12の一方端子同士を共通化した上で、パッケージ42aの共通端子421として、入出力端子110と接続されている。また、スイッチSW12の他方端子は、パッケージ42aの第2端子423に接続されている。さらに、スイッチSW11の他方端子は、パッケージ42aの第1端子422に接続されている。なお、コンデンサC12は、スイッチSW12と並列接続されている。
 パッケージ42bにおいては、スイッチSW41とスイッチSW42の一方端子同士を共通化した上で、パッケージ42bの共通端子426として、入出力端子120と接続されている。また、スイッチSW41の他方端子は、パッケージ42bの第2端子428に接続されている。さらに、スイッチSW42の他方端子は、パッケージ42bの第1端子427に接続されている。なお、コンデンサC42は、スイッチSW42と並列接続されている。
 共振子用のパッケージ41においては、パッケージ41の第1端子411とノードN1との間にコンデンサC11が接続され、パッケージ41の第2端子412とノードN1との間に直列腕共振子s1が接続される。また、パッケージ41のノードN1とノードN2との間に直列腕共振回路220s(直列腕共振子s2)が接続され、ノードN2とノードN3との間に直列腕共振回路230s(直列腕共振子s3)が接続される。また、パッケージ41の第3端子413とノードN3との間に直列腕共振子s4が接続され、パッケージ41の第4端子414とノードN3との間にコンデンサC14が接続される。また、パッケージ41のノードN1とグランド端子との間に並列腕共振回路210p(並列腕共振子p1)が接続され、ノードN2とグランド端子との間に並列腕共振回路220p(並列腕共振子p2)が接続され、ノードN3とグランド端子との間に並列腕共振回路230p(並列腕共振子p3)が接続される。
 配線基板43は、パッケージ42aの第1端子422とパッケージ41の第1端子411とを接続し、パッケージ42aの第2端子423とパッケージ41の第2端子412を接続し、パッケージ42bの第1端子427とパッケージ41の第3端子413とを接続し、パッケージ42bの第2端子428とパッケージ41の第4端子414とを接続している。このように、直列腕に設けられたスイッチの一方端子が入出力端子110、120の一方に接続されている場合には、スイッチを含むパッケージ42aおよび42bと、共振子群を含むパッケージ41とに分けた場合、スイッチが共振子群よりも入出力端子の一方に近い位置にあるので、共振子用のパッケージ41ならびにスイッチ用のパッケージ42aおよび42cの端子数を削減することができ、フィルタ10Sの小型化が図られる。
 なお、図46Aに示す回路構成において、少なくとも1つの並列腕共振子p1~p3は、共振子用のパッケージとは別に設けられていても構わないし、スイッチSW11、SW12、SW41、SW42と、コンデンサC11、C12、C41、C42とは、上記と異なる組み合わせでパッケージ化されていてもかまわない。
 (実施の形態5)
 [5.1 実施例18に係るマルチプレクサの回路構成]
 本実施の形態では、実施の形態1~4に係る高周波フィルタを、送信側フィルタまたは受信側フィルタに適用したマルチプレクサ(デュプレクサ)について説明する。
 図47Aは、実施の形態5(実施例18)に係るマルチプレクサ50に適用されるフィルタ10Cの回路構成図であり、図47Bは、実施の形態5に係るマルチプレクサ50の回路構成図である。図47Bに示されたマルチプレクサ50は、LTE規格のBand(12+13)Rx用のフィルタ10Cと、Band5Rx用のフィルタ20と、整合用インダクタ30とを備える。フィルタ10Cは、共通端子110cおよび入出力端子120に接続され、フィルタ20は、共通端子110cおよび入出力端子130に接続されている。
 なお、フィルタ10Cおよび20は、共通端子110cに直接接続されていなくてもよい。例えば、共通端子110cとフィルタ10Cおよび20との間に、1以上の導通状態が得られるスイッチ、位相回路または分配器(デバイダ)のような分岐回路が配置されることで、フィルタ10Cおよび20と共通端子110cとが間接的に接続されていてもよい。
 フィルタ10Cは、図47Aにも示すように、入出力端子110(第1入出力端子)と入出力端子120(第2入出力端子)とを結ぶ経路上に設けられた複数の直列腕共振回路(本実施の形態では直列腕共振回路11aおよび11bならびに直列腕共振子s13で構成された回路)、および、1以上の並列腕共振回路(本実施の形例では3つの並列腕共振子p11、p12、p13)によって構成されたラダー型のフィルタ回路である。具体的には、フィルタ10Cは、3つの直列腕共振子s11~s13を有し、さらに、3つの並列腕共振子p11~p13と、コンデンサC11およびC12と、を有するバンドパスフィルタである。なお、直列腕共振回路および並列腕共振回路の数は、上記の数に限定されない。
 ここで、フィルタ10Cを構成する直列腕共振回路11aおよび11bは、実施例1に係るフィルタ10Aの直列腕共振回路11と同じ構成であり、また、フィルタ10Cを構成する並列腕共振子p11は、実施例1に係るフィルタ10Aの並列腕共振子p1aと同じ構成である。具体的には、フィルタ10Cの直列腕共振子s11およびs12は、それぞれ、フィルタ10Aの直列腕共振子s1aに相当し、フィルタ10CのコンデンサC11およびC12は、それぞれ、フィルタ10AのコンデンサC1sに相当する。なお、フィルタ10Cは、実施の形態1~3のいずれかに係るフィルタの構成を含んでいればよい。
 フィルタ20は、フィルタ10Cの通過帯域よりも高周波数側の通過帯域を有する第1フィルタである。
 [5.2 比較例5に係るマルチプレクサの回路構成]
 図48Aは、比較例5に係るマルチプレクサ550に適用されるフィルタ500Cの回路構成図であり、図48Bは、比較例5に係るマルチプレクサ550の回路構成図である。図48Bに示されたマルチプレクサ550は、LTE規格のBand(12+13)Rx用のフィルタ500Cと、Band5Rx用のフィルタ20と、整合用インダクタ30とを備える。フィルタ500Cは、共通端子110cおよび入出力端子120に接続され、フィルタ20は、共通端子110cおよび入出力端子130に接続されている。
 フィルタ500Cは、図48Aにも示すように、入出力端子110(第1入出力端子)と入出力端子120(第2入出力端子)とを結ぶ経路上に設けられた複数の直列腕共振子s21~s23および複数の並列腕共振子p21~p23によって構成されたラダー型のフィルタ回路である。
 ここで、フィルタ500Cを構成する直列腕共振子s21~s23は、それぞれ、比較例1に係るフィルタの直列腕共振子s2aと同じ構成であり、また、フィルタ500Cを構成する並列腕共振子p21~p23は、それぞれ、比較例1に係るフィルタの並列腕共振子p2bと同じ構成である。フィルタ20は、フィルタ500Cの通過帯域よりも高周波数側の通過帯域を有するフィルタである。
 [5.3 実施例18および比較例5に係るマルチプレクサの特性比較]
 まず、マルチプレクサ50および550を構成するフィルタ10Cおよび500Cの単体特性を比較する。
 図49は、実施の形態5(実施例18)に係るフィルタ10Cおよび比較例5に係るフィルタ500Cの通過特性および反射特性を比較したグラフである。
 実施例18に係るフィルタ10Cが実施例1に係るフィルタ10Aで構成されていること、および、比較例5に係るフィルタ500Cが比較例1に係るフィルタで構成されていることから、直列腕共振回路および並列腕共振回路の共振周波数、反共振周波数、および比帯域幅は、ほぼ同等となっており、図49の左上段および右側に示すように、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性および通過帯域内の挿入損失は、ほぼ同等なものとなっている。
 これに対して、同図の左下段に示すように、通過帯域の高周波数側の周波数帯域において、実施例18に係るフィルタ10Cの方が、反射損失が低減されている。共振子は、直列腕共振子の反共振周波数よりも高周波数側帯域で、バルク波損失が発生し該周波数帯域での反射損失を悪化させる。一方、コンデンサは、該周波数で容量Qの悪化などの損失がない。よって、フィルタ10Cでは、フィルタ10Cに入力される高周波信号が、直列腕共振子s11とコンデンサC11とで電力分配され、また、直列腕共振子s12とコンデンサC12とで電力分配されることで、共振子のバルク波損失の影響が低減されることによるものである。
 図50は、実施の形態5(実施例18)に係るマルチプレクサ50および比較例5に係るマルチプレクサ550の通過特性を比較したグラフである。同図の右側上段の拡大図に示すように、2つのフィルタ10Cおよび20が共通端子110cで接続された状態(実施例18)におけるフィルタ10Cの通過特性と、2つのフィルタ500Cおよび20が共通端子110cで接続された状態(比較例5)におけるフィルタ500Cの通過特性とは、ほぼ同等レベルである。
 一方、2つのフィルタ10Cおよび20が共通端子110cで接続された状態(実施例18)におけるフィルタ20の帯域内挿入損失は、1.717dB(869MHz)および2.526dB(894MHz)であったのに対して、2つのフィルタ500Cおよび20が共通端子110cで接続された状態(比較例5)におけるフィルタ20の帯域内挿入損失は、1.790dB(869MHz)および2.607dB(894MHz)であった。つまり、実施例18に係るマルチプレクサ50のほうが、フィルタ20側の挿入損失が、0.07~0.08dB改善されている。
 図51は、実施の形態5(実施例18)に係るフィルタ10Cおよび比較例5に係るフィルタの共振特性および容量Q値を比較したグラフである。
 同図の上段には、実施例18および比較例5に係る直列腕共振回路および直列腕共振子の共振特性が比較されている。同図の右側拡大図に示すように、反共振周波数における反共振Q値は、実施例18に係る直列腕共振回路11aよりも比較例5に係る直列腕共振回路511a(直列腕共振子s21)のほうが高いが、当該反共振周波数はフィルタの減衰極を規定するものであるため、フィルタの通過特性にはほとんど影響しない。また、通過帯域を構成する共振周波数における共振Q値は、実施例18に係る直列腕共振回路11aと比較例5に係る直列腕共振回路511a(直列腕共振子s21)とで同等であり、通過帯域内の挿入損失は同レベルである。
 これに対して、同図の下段に示すように、実施例18に係る直列腕共振回路11aでは、反共振周波数よりも高周波数側帯域では、直列腕共振子s11およびs21の単体と比較して、容量Q値が向上している。これは、実施例18に係る直列腕共振回路11aでは、反共振周波数よりも高周波数側帯域においてバルク波損失のないコンデンサC11を直列共振子s11に並列接続しているため、入力された高周波信号が電力分配され、直列腕共振回路11aの上記帯域における実効的な容量Q値が向上したものと解される。これにより、実施例18に係るフィルタ10Cの方が、反射損失が低減され、当該帯域を通過帯域とするフィルタ20の挿入損失が改善されたものと解される。
 [5.4 実施の形態4に係るフィルタ10Sのマルチプレクサへの適用例]
 なお、実施の形態4(実施例17)に係るフィルタ10Sは、マルチプレクサに適用することができる。例えば、実施の形態4(実施例17)に係るフィルタ10Sを、図47Bに示されたフィルタ10Cに代わりに適用してもよい。
 フィルタ10Sは、複数のバンドを通過帯域とする周波数可変型のバンドパスフィルタである。これによれば、フィルタ10Sにおいて、スイッチSW11、SW12、SW41、SW42のオン状態およびオフ状態の切り替えにより、通過帯域低周波数側および高周波数側における通過帯域と減衰帯域との間の急峻性(キレ)を確保でき、また、通過帯域より高周波数側での反射損失を低減することが可能となる。また、直列腕共振回路210sは、1以上の他の弾性波共振子を介することなく、共通端子110cに接続されているので、共通端子110cからフィルタ10Sを見た場合の、通過帯域よりも高周波数側の反射損失を最小にできるので、フィルタ20の挿入損失を効果的に低減できる。一方、共通端子110c側に他の弾性波共振子があると、バルク波損失に起因した反射損失を増大させてしまう。
 [5.5 変形例(実施例19)に係るマルチプレクサ60]
 図52は、実施の形態5の変形例(実施例19)に係るマルチプレクサ60の回路構成図である。同図に示されたマルチプレクサ60は、フィルタ10Tと、フィルタ20と、スイッチ回路35と、整合用インダクタ30とを備える。フィルタ10Tは、共通端子110cおよび入出力端子120に接続され、フィルタ20は、共通端子110cおよび入出力端子130に接続されている。
 フィルタ10Tは、共通端子110cと入出力端子120とを結ぶ経路上に設けられた複数の直列腕共振回路(本変形例では直列腕共振回路11Eならびに直列腕共振子s12およびs13で構成された回路)、および、1以上の並列腕共振回路(本変形例では3つの並列腕共振子p11、p12、p13)によって構成されたラダー型のフィルタ回路である。具体的には、フィルタ10Tは、3つの直列腕共振子s1、s12およびs13を有し、さらに、3つの並列腕共振子p11~p13と、コンデンサC11と、を有するバンドパスフィルタである。なお、直列腕共振回路および並列腕共振回路の数は、上記の数に限定されない。
 ここで、フィルタ10Tを構成する直列腕共振回路11Eは、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eの直列腕共振回路11Eと同じ構成であり、また、フィルタ10Tを構成する並列腕共振子p11は、実施の形態2の変形例1(実施例4)に係るフィルタ10Eの並列腕共振子p1と同じ構成である。また、フィルタ10TのコンデンサC11は、フィルタ10EのコンデンサC1に相当し、フィルタ10TのスイッチSW1は、フィルタ10EのスイッチSW1に相当する。また、フィルタ10Tの直列腕共振回路11Eは、他の直列腕回路を介することなく、共通端子110cに接続されている。なお、フィルタ10Tは、実施の形態2または3におけるフィルタ10G、10J、10L、10M、10P、10Rなど、コンデンサC11にスイッチSW1が直列接続された構成を有するフィルタの構成を含んでいればよい。
 フィルタ20は、フィルタ10Tの通過帯域よりも高周波数側の通過帯域を有する第1フィルタである。
 なお、フィルタ10Tおよび20は、共通端子110cに直接接続されていなくてもよい。例えば、共通端子110cとフィルタ10Tおよび20との間に、1以上の導通状態が得られるスイッチ、位相回路または分配器(デバイダ)のような分岐回路が配置されることで、フィルタ10Tおよび20と共通端子110cとが間接的に接続されていてもよい。
 スイッチ回路35は、第3端子、第1選択端子および第2選択端子を有し、第1選択端子が入出力端子120に接続され、第2選択端子が入出力端子130(第2端子)に接続され、第3端子と第1選択端子との接続、および、第3端子と第2選択端子との接続を切り替えるSPDT(Single Pole Double Throw)型のスイッチ回路である。
 上記構成において、第3端子と第1選択端子とが接続されていない(フィルタ10Tが選択されていない)場合、スイッチSW1はオン状態となっている。
 上記構成によれば、スイッチSW1がオン状態の場合には、スイッチSW1がオフ状態の場合と比較して、フィルタ10Tの通過帯域は低周波数側へシフトする。このため、スイッチ回路35によりフィルタ10Tが選択されていない場合であっても、フィルタ10Tが選択されている場合と比較して、スイッチ回路35を介してフィルタ20へ漏洩する高周波信号を抑制できる。よって、フィルタ10Tが未選択の場合であっても、フィルタ20の通過帯域内の挿入損失が低減される。
 (実施の形態6)
 以上の実施の形態1~5で説明したフィルタおよびマルチプレクサは、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、本実施の形態では、このような高周波フロントエンド回路および通信装置について説明する。
 図53は、実施の形態6に係る通信装置300の構成図である。
 同図に示すように、通信装置300は、複数のスイッチにより構成されるスイッチ群310と、複数のフィルタにより構成されるフィルタ群320と、整合回路330と、受信側スイッチ341、342および343と、受信増幅回路351および352と、RF信号処理回路(RFIC)と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)と、アンテナ素子(ANT)と、を備える。なお、アンテナ素子(ANT)は、通信装置300に内蔵されていなくてもよい。
 スイッチ群310は、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって、アンテナ素子(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SPnT型のスイッチであり、1以上のスイッチが導通される。なお、アンテナ素子(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、通信装置300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320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)Band29またはBand12またはBand67またはBand13またはBand14の受信帯域、(ii)Band28の受信帯域、(iii)Band20の受信帯域、(iv)Band27の受信帯域、(v)Band26の受信帯域、(vi)Band8の受信帯域、である。
 整合回路330は、例えば、インダクタおよびコンデンサで構成されており、上述した(i)~(vi)のフィルタのうち2以上のフィルタが同時に選択された場合(キャリアアグリゲーション対応)に選択される整合回路である。
 送信側スイッチ331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341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332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342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331および332は、フィルタ群320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341および342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320の所定のフィルタを介してアンテナ素子(ANT)に出力される。
 受信側スイッチ341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351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342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341の選択端子および受信側スイッチ343の選択端子に接続された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343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352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341~343は、フィルタ群320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、アンテナ素子(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320の所定のフィルタを介して、受信増幅回路351および352で増幅されて、RF信号処理回路(RFIC)に出力される。なお、ローバンドに対応するRF信号処理回路(RFIC)とハイバンドに対応するRF信号処理回路(RFIC)とが個別に設けられていてもかまわない。
 受信増幅回路351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352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。
 RF信号処理回路(RFIC)は、アンテナ素子(ANT)で送受信される高周波信号を処理する回路である。具体的には、RF信号処理回路(RFIC)は、アンテナ素子(ANT)から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(BBIC)へ出力する。また、RF信号処理回路(RFIC)は、ベースバンド信号処理回路(BBIC)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)を送信側信号経路に出力する。
 このように構成された通信装置300は、上記(i)~(vi)の受信帯域を通過帯域に有するフィルタの少なくとも1つとして、実施の形態1~3のいずれかに係るフィルタを備える。つまり、当該フィルタは、制御信号にしたがって、通過帯域を切り替える。
 なお、通信装置300のうち、スイッチ群310と、フィルタ群320と、整合回路330と、受信側スイッチ341~343と、受信増幅回路351および352と、上記制御部とは、高周波フロントエンド回路を構成する。
 ここで、上記制御部は、図53には図示していないが、RF信号処理回路(RFIC)が有していてもよいし、制御部が制御する各スイッチとともにスイッチICを構成していてもよい。
 以上のように構成された高周波フロントエンド回路および通信装置300によれば、上記実施の形態1~3に係るフィルタのいずれかを備えることにより、通過帯域と減衰帯域との間の急峻性を確保しつつ、通過帯域よりも高周波数側での反射損失が低減されたフィルタを備えた高周波フロントエンド回路および通信装置を提供できる。
 また、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路によれば、フィルタ群320(複数の高周波フィルタ回路)の前段または後段に設けられた受信側スイッチ341~343(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、複数の高周波フィルタ回路に対応する受信増幅回路351および352(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の小型化および低コスト化が可能となる。
 なお、受信側スイッチ341~343は、少なくとも1つが設けられていればよい。また、受信側スイッチ341~343の個数は、上記説明した個数に限らず、例えば、1つの受信側スイッチが設けられていてもかまわない。また、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、本実施の形態に係る通信装置300のように受信側信号経路のみで構成されるのではなく、送信側信号経路のみ、または、受信側信号経路および送信側信号経路の双方を有する高周波フロントエンド回路および通信装置であってもよい。
 (その他の実施の形態など)
 以上、本発明の実施の形態に係るフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置について、実施の形態1~6および変形例を挙げて説明したが、本発明のフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態およ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、本開示のフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
 また、上記実施の形態1~6およびその変形例に係るフィルタにおいて、弾性波フィルタを構成する場合の圧電基板102は、高音速支持基板と、低音速膜と、圧電膜とがこの順で積層された積層構造であってもよい。圧電膜は、例えば、50°YカットX伝搬LiTaO圧電単結晶または圧電セラミックス(X軸を中心軸としてY軸から50°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶、またはセラミックスであって、X軸方向に弾性波が伝搬する単結晶またはセラミックス)からなる。圧電膜は、例えば、IDT電極の電極指ピッチで定まる波長をλとしたときに、厚みが3.5λ以下である。高音速支持基板は、低音速膜、圧電膜ならびに電極膜101を支持する基板である。高音速支持基板は、さらに、圧電膜を伝搬する表面波や境界波等の弾性波よりも、高音速支持基板中のバルク波の音速が高速となる基板であり、弾性波を圧電膜および低音速膜が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板は、例えば、シリコン基板であり、厚みは、例えば120μmである。低音速膜は、圧電膜を伝搬する弾性波よりも、低音速膜中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電膜と高音速支持基板との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性波エネルギーのIDT電極外への漏れが抑制される。低音速膜は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜であり、厚みは、例えば670nmである。この積層構造によれば、圧電基板102を単層で使用している構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるQ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Q値が高い弾性波共振子を構成し得るので、当該弾性波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
 なお、高音速支持基板は、支持基板と、圧電膜を伝搬する表面波や境界波等の弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチュウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体またはシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、DLC膜またはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
 また、スイッチSW1~SW4は、例えばSPST(Single Pole Single Throw)型のスイッチ素子である。スイッチSW1~SW4は、制御部からの制御信号によってオンおよびオフが切り替えられることにより、当該それぞれの接続ノードを導通状態または非導通状態とする。
 スイッチSW1~SW4は、例えば、GaAsもしくはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)からなるFET(Field Effect Transistor)スイッチ、または、ダイオードスイッチが挙げられる。これにより、スイッチSW1~SW4のそれぞれを、1つのFETスイッチまたはダイオードスイッチにより構成できるので、フィルタを小型化することができる。
 また、上記実施の形態1~6およびその変形例に係るフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置において、さらに、各入出力端子および共通端子の間に、インダクタンス素子やキャパシタンス素子が接続されていてもよい。さらに、各回路素子を接続する配線によるインダクタンス成分を有してもよい。
 本発明は、近接する複数のバンドを同時または排他的に使用するマルチバンドおよびマルチモードシステムに適用できる小型のフィルタ装置、マルチプレクサ、高周波フロントエンド回路、および通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
 10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10HA、10HB、10J、10K、10L、10M、10N、10P、10Q、10R、10S、10T、20、500C  フィルタ
 11、11a、11b、11D、11E、11F、11G、210s、220s、230s、240s、511a、511b  直列腕共振回路
 12、12HA、12HB、12K、12M、12N、12Q、210p、220p、230p  並列腕共振回路
 30  整合用インダクタ
 35  スイッチ回路
 41、42a、42b  パッケージ
 43  配線基板
 50、60、550  マルチプレクサ
 101  電極膜
 102  圧電基板
 103、103b、104  保護層
 103a  第1調整膜
 110、120、130  入出力端子
 110c、421、426  共通端子
 111、121  IDT電極
 112、122  反射器
 211、212、213、214、215  金属膜
 300  通信装置
 310  スイッチ群
 320  フィルタ群
 330  整合回路
 341、342、343  受信側スイッチ
 351、352  受信増幅回路
 411、422、427  第1端子
 412、423、428  第2端子
 413  第3端子
 414  第4端子
 C1、C11、C12、C1s、C2、C2s、C3、C4、C41、C42  コンデンサ
 p1、p11、p12、p13、p1a、p1b、p2、p3  並列腕共振子
 s1、s11、s12、s13、s1a、s1b、s2、s3、s4  直列腕共振子
 SW1、SW11、SW12、SW2、SW3、SW4、SW41、SW42  スイッチ
 z1  インピーダンス素子

Claims (22)

  1.  第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕共振回路と、
     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およびグランドに接続された並列腕共振回路と、を備え、
     共振回路の1以上の反共振周波数のうち最も低周波数側の反共振周波数と、当該共振回路の1以上の共振周波数のうち最も低周波数側の共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を、当該共振回路の比帯域幅と定義し、
     共振子の反共振周波数と当該共振子の共振周波数との周波数差を当該共振周波数で除した値を、当該共振子の比帯域幅と定義した場合、
     前記直列腕共振回路は、
      前記並列腕共振回路の比帯域幅より広い比帯域幅を有する第1直列腕共振子と、
      前記第1直列腕共振子に接続された第1コンデンサと、を備える、
     フィルタ装置。
  2.  前記直列腕共振回路の比帯域幅と、前記並列腕共振回路の比帯域幅とは、概略一致している
     請求項1に記載のフィルタ装置。
  3.  前記第1直列腕共振子は、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する弾性波共振子である、
     請求項1または2に記載のフィルタ装置。
  4.  前記第1コンデンサは、前記基板と、当該基板上に形成された複数の電極指からなる第1櫛歯容量電極とで構成されており、
     前記第1櫛歯容量電極を構成する複数の電極指のピッチは、前記第1直列腕共振子を構成する複数の電極指のピッチより狭い、
     請求項3に記載のフィルタ装置。
  5.  前記第1櫛歯容量電極における複数の電極指の膜厚は、前記第1直列腕共振子における複数の電極指の膜厚以下である、
     請求項4に記載のフィルタ装置。
  6.  前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、
     前記第1コンデンサは、前記第1直列腕共振子に並列接続されている、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  7.  前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、
     前記直列腕共振回路は、さらに、
     前記第1直列腕共振子に直列接続された第1インピーダンス素子を備え、
     前記第1直列腕共振子および前記第1インピーダンス素子が直列接続された回路と、前記第1コンデンサとは並列接続されており、
     前記第1インピーダンス素子は、第2コンデンサおよびインダクタのいずれかである、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  8.  前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、
     前記直列腕共振回路は、さらに、
     前記第1直列腕共振子に直列接続された第1インピーダンス素子と、
     前記第1コンデンサに直列接続された第1スイッチと、を備え、
     前記第1直列腕共振子および前記第1インピーダンス素子が直列接続された回路と、前記第1コンデンサおよび前記第1スイッチが直列接続された回路とは並列接続されており、
     前記第1インピーダンス素子は、第2コンデンサおよびインダクタのいずれかである、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  9.  前記直列腕共振回路は、さらに、
     前記第1インピーダンス素子に並列接続された第2スイッチを備える、
     請求項7または8に記載のフィルタ装置。
  10.  前記第1直列腕共振子は、前記経路上に接続されており、
     前記直列腕共振回路は、さらに、
     前記第1コンデンサに直列接続された第1スイッチを備え、
     前記第1直列腕共振子と、前記第1コンデンサおよび前記第1スイッチが直列接続された回路とは並列接続されている、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  11.  前記並列腕共振回路は、
     前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子を備え、
     前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅より狭く、
     前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低い、
     請求項1~10のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  12.  前記並列腕共振回路は、
     前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子と、
     前記第1並列腕共振子に直列接続された第3コンデンサと、を備え、
     前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、
     前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低い、
     請求項1~10のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  13.  前記並列腕共振回路は、
     前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子と、
     前記第1並列腕共振子に接続され、前記並列腕共振回路の共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第1周波数可変回路を備え、
     前記第1周波数可変回路は、
      前記第1並列腕共振子に直列接続された第3コンデンサと、
      前記第3コンデンサに並列接続された第3スイッチと、を備え、
     前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、
     前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低い、
     請求項1~10のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  14.  前記並列腕共振回路は、さらに、
     前記ノードとグランドとの間に接続された第2並列腕共振子を備え、
     前記第2並列腕共振子と、前記第1並列腕共振子および前記第1周波数可変回路が直列接続された回路とは並列接続され、
     前記第2並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、
     前記第2並列腕共振子の共振周波数は、前記第1並列腕共振子の共振周波数より高く、かつ、前記第2並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1並列腕共振子の反共振周波数より高い、
     請求項13に記載のフィルタ装置。
  15.  前記並列腕共振回路は、
     前記ノードとグランドとの間に接続された第1並列腕共振子と、
     前記ノードとグランドとの間に接続された第2並列腕共振子と、
     前記第2並列腕共振子に接続され、前記並列腕共振回路の共振周波数および反共振周波数の少なくとも一方を可変する第2周波数可変回路と、を備え、
     前記第2周波数可変回路は、
     前記第2並列腕共振子に直列接続された第4コンデンサと、
     前記第4コンデンサと並列接続された第4スイッチと、を備え、
     前記第1並列腕共振子と、前記第2並列腕共振子および前記第4コンデンサが直列接続された回路とは並列接続され、
     前記第1並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、
     前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第1直列腕共振子の共振周波数より低く、かつ、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1直列腕共振子の反共振周波数より低く、
     前記第2並列腕共振子の比帯域幅は、前記第1直列腕共振子の比帯域幅と同じまたは狭く、
     前記第2並列腕共振子の共振周波数は、前記第1並列腕共振子の共振周波数より高く、かつ、前記第2並列腕共振子の反共振周波数は、前記第1並列腕共振子の反共振周波数より高い、
     請求項1~10のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  16.  前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子は、それぞれ、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する弾性波共振子であり、
     前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子のうち少なくとも前記第1並列腕共振子の前記IDT電極と前記基板との間には、前記比帯域幅を調整する第1調整膜が形成されている、
     請求項11~15のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  17.  前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子は、それぞれ、少なくとも一部に圧電性を有する基板上に形成された複数の電極指からなるIDT電極を有する弾性波共振子であり、
     前記第1直列腕共振子および前記第1並列腕共振子のうち少なくとも前記第1並列腕共振子の前記IDT電極を覆うように、前記比帯域幅を調整する第2調整膜が形成されている、
     請求項11~16のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  18.  共通端子と、
     請求項1~17のいずれか1項に記載のフィルタ装置と、
     前記フィルタ装置の通過帯域よりも高周波数側の通過帯域を有する第1フィルタと、を備え、
     前記第1入出力端子および前記第1フィルタは、前記共通端子に接続されている、
     マルチプレクサ。
  19.  前記フィルタ装置は、さらに、1以上の弾性波共振子を備え、
     前記直列腕共振回路は、前記1以上の弾性波共振子および前記並列腕共振回路を介することなく、前記共通端子に接続されている、
     請求項18に記載のマルチプレクサ。
  20.  共通端子と、
     前記第1入出力端子が前記共通端子に接続された、請求項8または10に記載のフィルタ装置と、
     第1端子および第2端子を有し、前記第1端子が前記共通端子に接続された第1フィルタと、
     第3端子、第1選択端子および第2選択端子を有し、前記第1選択端子が前記第2入出力端子に接続され、前記第2選択端子が前記第2端子に接続され、前記第3端子と前記第1選択端子との接続、および、前記第3端子と前記第2選択端子との接続を切り替えるスイッチ回路と、を備え、
     前記第1フィルタの通過帯域は、前記フィルタ装置の通過帯域よりも周波数が高く、
     前記フィルタ装置は、さらに、1以上の弾性波共振子を備え、
     前記直列腕共振回路は、前記1以上の弾性波共振子および前記並列腕共振回路を介することなく、前記共通端子に接続され、
     前記第3端子と前記第1選択端子とが接続されていない場合、前記第1スイッチは導通状態となっている、
     マルチプレクサ。
  21.  請求項1~17のいずれか1項に記載のフィルタ装置と、
     前記フィルタ装置に接続された増幅回路と、を備える、
     高周波フロントエンド回路。
  22.  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21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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