JP5873307B2 - フィルタおよび分波器 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタおよび分波器に関し、例えばラダー型フィルタに関する。

弾性波共振器を用いたフィルタは、例えば無線機器等に用いられている。弾性波共振器としては、例えば弾性表面波共振器または圧電薄膜共振器がある。弾性波共振器を用いたラダー型フィルタは、バンドパスフィルタとして機能する。ラダー型フィルタにおいて、通過帯域以外の特定の周波数帯を抑圧する方法として、直列共振器に並列にインダクタを接続する方法がある（例えば特許文献１および２）。

特開平９−１６７９３７号公報 特開２００３−６９３８２号公報

しかしながら、特許文献１および２の方法では、得られる減衰特性は緩やかである。このため、ある特定の周波数帯において、一定の減衰量を確保することは難しい。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、特定の周波数において、一定量の減衰量を確保することを目的とする。

本発明は、入力端子と出力端子との間にラダー型に接続された複数の直列共振器および複数の並列共振器と、前記複数の直列共振器のうち少なくとも１つの直列共振器に並列に接続された第１インダクタと、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記複数の直列共振器と前記複数の並列共振器とが形成する通過帯域の低周波数側に共振周波数および反共振周波数を有する別の並列共振器と、を具備し、前記少なくとも１つの直列共振器と前記第１インダクタとにより形成された第１減衰極と、前記別の並列共振器の共振応答により形成された第２減衰極と、により減衰領域が形成されることを特徴とするフィルタである。本発明によれば、特定の周波数において、一定量の減衰量を確保することができる。

上記構成において、前記減衰領域は、前記第１減衰極と、前記第２減衰極と、前記別の並列共振器の副共振応答により形成された減衰極と、により形成される構成とすることができる。

上記構成において、前記少なくとも１つの直列共振器は単一の直列共振器であり、前記別の並列共振器は、単一の並列共振器である構成とすることができる。

前記別の並列共振器の少なくとも１つとグランドとの間に直列に接続された第２インダクタを具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記別の並列共振器の少なくとも１つは、他の前記複数の並列共振器より共振抵抗が大きい構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の並列共振器および前記別の並列共振器は、弾性表面波共振器であり、前記別の並列共振器の少なくとも１つは、前記複数の並列共振器とは、弾性波の伝搬方向が異なる構成とすることができる。

上記構成において、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記複数の直列共振器と前記複数の並列共振器とが形成する通過帯域の低周波数側に共振周波数および反共振周波数を有する別の直列共振器を具備し、前記減衰領域は、前記第１減衰極と、前記第２減衰極と、前記別の直列共振器の反共振応答により形成された第３減衰極と、により形成される構成とすることができる。

上記構成において、前記少なくとも１つの直列共振器は単一の直列共振器であり、前記別の直列共振器は、単一の直列共振器であり、前記別の並列共振器は、単一の並列共振器である構成とすることができる。

上記構成において、前記別の並列共振器の少なくとも１つは、共振周波数の低周波数側に副共振の共振周波数を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記別の並列共振器の少なくとも１つは、共振周波数の低周波数側に副共振の共振周波数を有し、前記副共振の共振周波数は、前記別の直列共振器の反共振周波数より高周波数側に位置する構成とすることができる。

上記構成において、前記別の並列共振器および前記別の直列共振器の少なくとも１つは、前記通過帯域を形成する共振器より共振抵抗が大きい構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の直列共振器、前記複数の並列共振器、前記別の並列共振器および前記別の直列共振器は、弾性表面波共振器であり、前記別の並列共振器および前記別の直列共振器の少なくとも１つは、前記通過帯域を形成する共振器とは、弾性波の伝搬方向が異なる構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の直列共振器および前記複数の並列共振器は、弾性表面波共振器である構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の直列共振器および前記複数の並列共振器は、圧電薄膜共振器である構成とすることができる。

本発明によれば、特定の周波数において、一定量の減衰量を確保することができる。

図１（ａ）は、弾性表面波共振器を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図２（ａ）は、ラブ波共振器の断面図、図２（ｂ）は、弾性境界波共振器の断面図である。 図３（ａ）は、圧電薄膜共振器を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図４は、弾性波共振器のアドミタンス特性を示す模式図である。 図５（ａ）は、直列共振器Ｓの回路図、図５（ｂ）は、並列共振器Ｐの回路図、図５（ｃ）は、直列共振器および並列共振器の通過特性を示す模式図である。 図６（ａ）は、複数段のラダー型フィルタの回路図、図６（ｂ）は、ラダー型フィルタの通過特性を示す模式図である。 図７は、２種類のラダー型フィルタの通過特性を示す模式図である。 図８（ａ）は、比較例１に係るラダー型フィルタの回路図、図８（ｂ）は、比較例１の通過特性を示す模式図である。 図９（ａ）は、実施例１に係るフィルタの回路図、図９（ｂ）は、減衰極付近の減衰特性を示す模式図である。 図１０（ａ）は、実施例１に係るフィルタの通過特性を示す模式図、図１０（ｂ）は、比較例２に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。 図１１（ａ）は、実施例１のシミュレーションに用いた分波器の回路図、図１１（ｂ）は、送信フィルタを形成したチップの上面図、図１１（ｃ）は、受信フィルタを形成したチップの上面図である。 図１２（ａ）は、実施例１に係る分波器の通過特性のシミュレーション結果を示す図である。１２（ｂ）は、実施例１と比較例２の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。 図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、減衰極１０が減衰極１４と１６との間に位置しない場合の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。 図１４は、副共振を有する共振器のアドミタンス特性を示す模式図である。 図１５（ａ）は、実施例２に係るフィルタの減衰極近傍の減衰特性を示す模式図、図１５（ｂ）は、実施例２に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。 図１６は、実施例２に係る分波器の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。 図１７（ａ）は実施例３に係るフィルタの回路図、図１７（ｂ）は、減衰極付近の減衰特性を示す模式図である。 図１８は、実施例３に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。 図１９は、実施例４に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。 図２０は、実施例４に係る分波器の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。 図２１は、送信フィルタを形成したチップの上面図である。 図２２（ａ）は実施例５に係るフィルタの回路図、図２２（ｂ）は、減衰極付近の減衰特性を示す模式図である。 図２３は、実施例５に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。 図２４は、実施例５に係る分波器の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。

まず、以下の実施例に用いられる弾性波共振器の例について説明する。図１（ａ）は、弾性表面波共振器を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）のように、タンタル酸リチウム（ＬＴ）またはニオブ酸リチウム（ＬＮ）等の圧電基板５０上にアルミニウムまたは銅等の金属膜５２が形成されている。金属膜５２により、反射器Ｒ０、ＩＤＴ（Interdigital
Transducer）ＩＤＴ０、入力端子Ｔｉｎおよび出力端子Ｔｏｕｔが形成されている。ＩＤＴは、２つのくし型電極５４を備えている。２つのくし型電極５４にはそれぞれ入力端子Ｔｉｎおよび出力端子Ｔｏｕｔが接続されている。入力端子Ｔｉｎおよび出力端子Ｔｏｕｔは例えばパッドである。ＩＤＴ０の伝搬方向の両側に反射器Ｒ０が配置されている。くし型電極５４および反射器Ｒ０は、弾性波の波長λに対応する間隔に配置された電極指を備えている。ＩＤＴ０により励振された弾性波は反射器Ｒ０により反射される。これにより、弾性表面波共振器は弾性波の波長λに対応する周波数において共振する。

図２（ａ）は、ラブ波共振器の断面図、図２（ｂ）は、弾性境界波共振器の断面図である。ラブ波共振器および弾性境界波共振器の平面図は、図２（ａ）と同じであり説明を省略する。図２（ａ）のように、ラブ波共振器においては、金属膜５２を覆うように誘電体膜５６が形成されている。誘電体膜５６としては、例えば酸化シリコン膜を用いることができる。図２（ｂ）のように、弾性境界波共振器においては、金属膜５２を覆うように誘電体膜５６が形成されている。さらに、誘電体膜５６上に誘電体膜５８が形成されている。誘電体膜５８は、例えば酸化アルミニウム膜である。弾性波を誘電体膜５６内に閉じ込めるため誘電体膜５８の音速は誘電体膜５６より速いことが好ましい。なお、ラブ波共振器および弾性境界波共振器は、弾性表面波共振器の一種である。

図３（ａ）は、圧電薄膜共振器を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）のように、例えばシリコン等の基板４０上に下部電極４２、窒化アルミニウム等の圧電膜４４、上部電極４６が順次積層されている。圧電膜４４を挟み上部電極４６と下部電極４２とが重なる領域が共振領域４７である。共振領域４７においては、上下方向に伝搬する弾性波が共振し共振器として機能する。共振領域４７の下方の基板４０には、空隙４８が形成されている。空隙４８は、基板４０と下部電極４２との間に形成されていてもよい。また、空隙４８の代わりに、弾性波を反射する音響多層膜が形成されていてもよい。

図４は、弾性波共振器のアドミタンス特性を示す模式図である。図４に示すように、弾性波共振子は、主共振周波数ｆｒ０および主反共振周波数ｆａ０を有する２重共振特性を有する。主反共振周波数ｆａ０は、主共振周波数ｆｒ０の高周波側近傍に形成される。

図５（ａ）は、直列共振器Ｓの回路図、図５（ｂ）は、並列共振器Ｐの回路図、図５（ｃ）は、直列共振器および並列共振器の通過特性を示す模式図である。図５（ａ）のように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に図４のようなアドミタンス特性を有する弾性波共振器が直列共振器Ｓとして接続されている。図５（ｂ）のように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列に図４のようなアドミタンス特性を有する弾性波共振器が並列共振器Ｐとして接続されている。

図５（ｃ）において、直列共振器Ｓの通過特性を実線、並列共振器Ｐの通過特性を破線で示している。図５（ｃ）のように、直列共振器Ｓは、共振周波数ｆｒｓと反共振周波数ｆａｓとの間を遷移周波数とするローパスフィルタとして機能する。並列共振器Ｐは、共振周波数ｆｒｐと反共振周波数ｆａｐとの間を遷移周波数とするハイパスフィルタとして機能する。直列共振器Ｓの共振周波数ｆｒｓと並列共振器Ｐの反共振周波数ｆａｐはほぼ一致するように設定される。直列共振器Ｓと並列共振器Ｐとを接続し、１段のラダー型フィルタとすることにより、バンドパスフィルタが形成される。

図６（ａ）は、複数段のラダー型フィルタの回路図、図６（ｂ）は、ラダー型フィルタの通過特性を示す模式図である。図６（ａ）に示すように、ラダー型フィルタは、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４と並列共振器Ｐ１〜Ｐ４を有している。直列共振器Ｓ１〜Ｓ４および並列共振器Ｐ１〜Ｐ４はラダー型に接続されている。例えば、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４は入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続されている。並列共振器Ｐ１〜Ｐ４は入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列に接続されている。図６（ｂ）に示すように、複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４と複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ４とにより通過帯域が形成される。通過帯域の両側に抑圧域が形成される。このように、複数段のラダー型フィルタにより、より抑圧度の高いバンドパスフィルタが形成される。

図７は、２種類のラダー型フィルタの通過特性を示す模式図である。図７を参照し、ラダー型フィルタの減衰域のパワー通過率は比較的平らである。このため、点線のように、減衰域における抑圧度を高くしようとすると、全体域の抑圧度を高くすることになる。このため、通過帯域の挿入損失が大きくなってしまう。

図８（ａ）は、比較例１に係るラダー型フィルタの回路図、図８（ｂ）は、比較例１の通過特性を示す模式図である。図８（ａ）に示すように、直列共振器Ｓ１に並列にインダクタＬ１を接続する。インダクタＬ１は、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の少なくとも１つに接続されていればよい。図８（ｂ）に示すように、直列共振器Ｓ１に並列にインダクタＬ１を電気的に接続することにより、通過帯域の挿入損失を大きく変えることなく、通過帯域の低周波数側の減衰域に減衰極１０、高周波数側の減衰域に減衰極１２が形成される。例えば、図８（ｂ）中の仕様２０を通過帯域の挿入損失の仕様、仕様２２を減衰量の仕様とする。仕様２０および仕様２２の幅は帯域、横線は挿入損失または減衰量の規格を示している。仕様２２は、例えば、他の通信方式の周波数帯に対する減衰量の仕様である。仕様２２は、減衰極１０を設けることで満たされているが、減衰極１０の減衰特性は緩やかであるため、仕様２２に対し余裕がない。または、仕様２２によっては、減衰極１０を設けただけでは、仕様２２を満たさない場合もありうる。以下に仕様２２に対し十分な減衰特性を有するフィルタの実施例を説明する。

図９（ａ）は、実施例１に係るフィルタの回路図、図９（ｂ）は、減衰極付近の減衰特性を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、実施例１に係るフィルタは、複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の少なくとも１つの直列共振器Ｓ３ａの共振特性を比較例と異ならせる。同様に、複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の少なくとも１つの並列共振器Ｐ３ａの共振特性を比較例と異ならせる。その他の構成は、比較例１の図８（ａ）と同じであり説明を省略する。

図９（ｂ）において、点線は直列共振器Ｓ１にインダクタＬ１（第１インダクタ）を並列に接続したことにより形成される減衰極１０を示している。実線および破線は、それぞれ直列共振器Ｓ３ａおよび並列共振器Ｐ３ａの通過特性を示している。直列共振器Ｓ３ａの共振周波数ｆｒｓ３および反共振周波数ｆａｓ３を減衰極１０の周波数ｆｇの低周波数側の近傍に設定する。一方、並列共振器Ｐ３ａの共振周波数ｆｒｐ３および反共振周波数ｆａｐ３を減衰極１０の周波数ｆｇの高周波数側の近傍に設定する。これにより、反共振周波数ｆａｓ３および共振周波数ｆｒｐ３に減衰極が形成される。フィルタの減衰特性は点線、実線および破線の波形を合成したものとなる。よって、反共振周波数ｆａｓ３と共振周波数ｆｒｐ３との間の減衰量が高くなる。

図１０（ａ）は、実施例１に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。図１０（ａ）において、破線は比較例１の通過特性を示している。実施例１においては、減衰極１０（第１減衰極）の低周波数側に直列共振器Ｓ３ａの反共振応答により形成されたる減衰極１４（第３減衰極）、減衰極１０の高周波数側に並列共振器Ｐ３ａの共振応答により形成された減衰極１６（第２減衰極）が形成され、減衰極１４と減衰極１６とに急激な変曲点が形成され、減衰極１４と減衰極１６との間が井戸型状の減衰特性となる。このため、減衰量の仕様２２に対し、十分余裕のある減衰特性とすることができる。

図１０（ｂ）は、比較例２に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。図１０（ｂ）に示すように、比較例２では、減衰極１０の低周波側に減衰極１４および１６を形成している。この場合、減衰極１４および１６近傍では減衰量が高くなるものの、減衰極１４と減衰極１６との間では減衰量は高くならない。このため、仕様２２を満足できない。このように、減衰極１０の低周波数側に減衰極１４を、高周波数側に減衰極１６を形成することが求められる。

次に、実施例１を用いた分波器のシミュレーション結果について説明する。図１１（ａ）は、実施例１のシミュレーションに用いた分波器の回路図、図１１（ｂ）は、送信フィルタを形成したチップの上面図、図１１（ｃ）は、受信フィルタを形成したチップの上面図である。図１１（ａ）を参照に、分波器１００は、ＷＣＤＭＡ（Wide-band
Code Division Multiple Access）のバンド１用であり、送信フィルタ３０と受信フィルタ３２を備えている。減衰域を要する周波数帯は、ＧＰＳ（Global
Positioning System）の帯域である。送信フィルタ３０はラダー型フィルタであり、共通端子Ｔａｎｔと送信端子Ｔｔｘとの間に接続されている。受信フィルタ３２は多重モード型フィルタであり、共通端子Ｔａｎｔと受信端子Ｔｒｘとの間に接続されている。送信フィルタ３０において、共通端子Ｔａｎｔと送信端子Ｔｔｘとの間に、直列共振器Ｓ１〜Ｓ５が直列に接続され、並列共振器Ｐ１〜Ｐ４が並列に接続されている。直列共振器Ｓ１には並列にインダクタＬ１が接続されている。直列共振器Ｓ３ａは、共振周波数として１４８５ＭＨｚを有し、減衰極１４を形成する。並列共振器Ｐ３ａは、共振周波数として、１６３０ＭＨｚを有し、減衰極１６を形成する。その他の直列共振器および並列共振器は通過帯域を形成するための共振特性を有する。インダクタＬ１のインダクタンスは２．８ｎＨである。共通端子Ｔａｎｔとグランドとの間にはインダクタＬ２が電気的に接続されている。インダクタＬ２は、整合回路として機能する。

図１１（ｂ）に示すように、ＬＴ基板６０上に、Ａｌ等からなる金属膜が形成されている。金属膜により、直列共振器Ｓ１〜Ｓ５および並列共振器Ｐ１〜Ｐ４、配線６４およびパッド６６が形成されている。各共振器は、表面弾性波共振器であり、ＩＤＴとＩＤＴの両側に形成された反射器Ｒ０とを有している。直列共振器Ｓ１〜Ｓ５は、共通パッドＡｎｔと送信パッドＴｘ間に直列に配線６４により電気的に接続されている。並列共振器Ｐ１〜Ｐ４は、グランドパッドＧｎｄと直列共振器間のノードとの間に配線６４により電気的に接続されている。

図１１（ｃ）に示すように、ＬＴ基板６０上にＡｌ等からなる金属膜が形成されている。金属膜により、ＩＤＴ２〜ＩＤＴ４、配線６４およびパッド６６が形成されている。反射器Ｒ０の間に、弾性波の伝搬方向にＩＤＴ２〜ＩＤＴ４が配列されている。受信パッドＲｘとグランドパッドＧｎｄとの間にＩＤＴ３が電気的に接続されている。共通パッドＡｎｔとグランドパッドＧｎｄとの間にＩＤＴ２およびＩＤＴ４がそれぞれ接続されている。

図１２（ａ）は、実施例１に係る分波器の通過特性のシミュレーション結果を示す図である。図１２（ａ）において、破線は受信フィルタ３２の通過特性、直線は送信フィルタ３０の通過特性を示している。帯域２１は、ＷＣＤＭＡのバンド１の送信帯域、帯域２３は、ＧＰＳ周波数帯域である。送信フィルタ３０の通過特性において、直列共振器Ｓ３ａによる応答２４および並列共振器Ｐ３ａによる応答２６が現れ、減衰極１４と１６との間に帯域２３を含むように井戸型状の減衰域が形成されている。

図１２（ｂ）は、実施例１と比較例２の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。比較例２においては、直列共振器Ｓ３ａと並列共振器Ｐ３ａを形成していない。比較例２においては、インダクタＬ１に起因する減衰極１０が形成される。一方、実施例１においては、減衰極１０、１４および１６により井戸型状の減衰域が形成される。これにより、実施例１においては、帯域２３内の減衰量を大きくできる。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、減衰極１０が減衰極１４と１６との間に位置しない場合の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。破線は、直列共振器Ｓ３ａおよび並列共振器Ｐ３ａを設けない場合、実線は、直列共振器Ｓ３ａおよび並列共振器Ｐ３ａを設けた場合である。図１３（ａ）においては、減衰極１４および１６が減衰極１０より低周波数側にある。この場合、井戸型状の減衰域は形成されず、帯域２３の減衰量は小さい。図１３（ｂ）においては、減衰極１４および１６が減衰極１０より高周波数側にある。この場合、帯域２３の減衰量は小さい。以上のように、減衰極１０が減衰極１４と１６との間に位置することが求められる。

実施例１によれば、複数の直列共振器Ｓ１〜Ｓ４の一部Ｓ３ａは、通過帯域の外であって減衰極１０の低周波数側に共振周波数ｆｒｓ３および反共振周波数ｆａｓ3を有する。一方、複数の並列共振器Ｐ１〜Ｐ４の一部Ｐ３ａは、通過帯域の外であって減衰極１０の高周波数側に共振周波数ｆｒｐ３および反共振周波数ｆａｐ３を有する。これにより、図１０（a）のように、減衰極１０近傍の減衰量を高くできる。

また、減衰極１０と減衰極１４と減衰極１６とのすそのが重なるように減衰領域が形成される。減衰領域は、例えば井戸型状に形成される。例えば、減衰極１０の周波数ｆｇにおいて、直列共振器Ｓ３ａにより減衰量が大きくなり、並列共振器Ｐ３ａにより減衰量がさらに大きくなる。これにより、仕様２２における減衰量の余裕をより大きくできる。

インダクタＬ１を並列に接続する直列共振器は、複数の直列共振器の少なくとも１つでよいが、実施例１のように単一の直列共振器Ｓ１でもよい。直列共振器Ｓ１以外の直列共振器でもよい。また、減衰極１４を形成する直列共振器は、複数の直列共振器の一部でよいが、実施例１のように単一の直列共振器Ｓ３ａでもよい。また、直列共振器Ｓ３ａ以外の直列共振器でもよい。さらに、減衰極１６を形成する並列共振器は、複数の並列共振器の一部でよいが、実施例１のように単一の並列共振器Ｐ３ａでもよい。また、並列共振器Ｐ３ａ以外の並列共振器でもよい。

減衰極１４および１６を形成する減衰極としては、通過帯域の高周波数側の減衰極１２でもよい。しかしながら、通過帯域の低周波数側の減衰極１０は減衰極１２に比べ、他の方法を用い減衰量を高くすることが難しい。よって、通過帯域の低周波数側の減衰極１０近傍に減衰極１４および１６を形成することが好ましい。

実施例２は、並列共振器Ｐ３ａの副共振を用いる例である。図１４は、副共振を有する共振器のアドミタンス特性を示す模式図である。図４と比較し、主共振の共振周波数ｆｒ０および反共振周波数ｆａ０の低周波数側に副共振の共振周波数ｆｒ１および反共振周波数ｆａ１が形成されている。副共振は、例えば主共振に対する不要応答である。弾性表面波共振器の場合、例えば対数を少なくする、または開口長を短くすることにより副共振を生成できる。圧電薄膜共振器の場合、例えば共振領域の面積を小さくすることにより副共振を生成できる。実施例２においては、実施例１の図９（ａ）の並列共振器Ｐ３ａに副共振を有する共振器を用いる。その他の構成は実施例２と同じであり説明を省略する。

図１５（ａ）は、実施例２に係るフィルタの減衰極近傍の減衰特性を示す模式図である。図１５（ａ）のように、実施例１の図９（ｂ）に比べ、減衰極１０の周波数ｆｇ近傍に副共振に起因した共振周波数ｆｒｐ３１の減衰極が形成される。

図１５（ｂ）は、実施例２に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。図１５（ｂ）において、破線は比較例１の通過特性を示している。図１５（ｂ）に示すように、減衰極１４と１６との間に、副共振に起因する減衰極１８が形成される。これにより、仕様２２に対する減衰特性の余裕をより大きくできる。

次に、実施例２を用いた分波器のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションした分波器の構成は、実施例１の図１１（ａ）から図１１（ｃ）に比べ、並列共振器Ｐ３ａが１５９５ＭＨｚに副共振の共振周波数を有する以外は同じである。

図１６は、実施例２に係る分波器の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションに用いた分波器の構成は、実施例１の図１１（ａ）から図１１（ｃ）と同じであり説明を省略する。図１６において、実線は、実施例２の通過特性、破線は、直列共振器Ｓ３ａおよび並列共振器Ｐ３ａを有しない送信フィルタの通過特性を示している。図１６に示すように、減衰極１４と１６と間に減衰極１８が形成されている。これにより、減衰域の減衰量が高くなっている。

実施例２によれば、並列共振器Ｐ３ａの共振周波数ｆｒｐの低周波数側に副共振の共振周波数ｆｒｐ３１を有する。これにより、図１５（ｂ）のように、減衰域の減衰量をより高くできる。なお、減衰極１６を形成する並列共振器Ｐ３ａが複数ある場合、その少なくとも１つの並列共振器が副共振の共振周波数を有すればよい。

また、副共振の共振周波数ｆｒｐ３１は、直列共振器Ｓ３ａ反共振周波数ｆａｓ３より高周波数側に位置することが好ましい。これにより、減衰極１８を減衰極１４と１６との間に形成できる。

実施例３は、並列共振器とグランドとの間にインダクタを有する例である。図１７（ａ）は実施例３に係るフィルタの回路図、図１７（ｂ）は、減衰極付近の減衰特性を示す模式図である。図１７（ａ）に示すように、並列共振器Ｐ３ａのグランド側とグランドとの間に直列にインダクタＬ３（第２インダクタ）が電気的に接続されている。その他の構成は実施例１の図９（ａ）と同じであり、説明を省略する。図１７（ｂ）に示すように、インダクタＬ３により並列共振器Ｐ３ａの共振周波数ｆｒｐ３と反共振周波数ｆａｐ３との間隔を広げることができる。このため、図９（ｂ）に比べ共振周波数ｆｒｐ３を減衰極１０の周波数ｆｇに近づけることができる。

図１８は、実施例３に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。図１８の示すように、インダクタＬ３により並列共振器Ｐ３ａの共振周波数が減衰極１０に近づいたため、井戸型状の減衰域の中央付近の減衰量を高くできる。

実施例３によれば、インダクタＬ３が並列共振器Ｐ３ａとグランドとの間に直列に接続されている。これにより、減衰域の減衰量をより高くできる。なお、減衰極１６を形成する並列共振器Ｐ３ａが複数ある場合、その少なくとも１つの並列共振器とグランドとの間にインダクタＬ３を接続すればよい。

実施例４は、並列共振器の共振抵抗を大きくする例である。実施例４に係るフィルタの回路図は実施例１の図９（ａ）と同じであり説明を省略する。実施例４においては、通過帯域を形成する並列共振器Ｐ１、Ｐ２およびＰ４に対し並列共振器Ｐ３ａの共振抵抗を大きくする。共振器の共振抵抗を大きくする方法として、弾性表面波共振器の場合、例えば反射器の対数を少なくする。例えば、圧電薄膜共振器の場合、共振領域の面積を小さくする。共振抵抗が大きくなると、共振点におけるＱ値が小さくなる。これにより、共振点におけるフライバックを小さくできる。

図１９は、実施例４に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。実施例１の図１０（ａ）に比べ、減衰極１６側の高周波数側２８における減衰量の低下が小さくなっている。

図２０は、実施例４に係る分波器の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションに用いた分波器の構成は、実施例１の図１１（ａ）から図１１（ｃ）と同じであり説明を省略する。図２０において、実線は、実施例４の通過特性、破線は、直列共振器Ｓ３ａおよび並列共振器Ｐ３ａを有しない送信フィルタの通過特性を示している。図２０に示すように、減衰極１６の高周波数側２８のフライバックが図１０（ａ）に比べ小さくなっている。

実施例４によれば、並列共振器Ｐ３ａは、他の複数の並列共振器より共振抵抗が大きい。これにより、共振点におけるフライバックを小さくできる。なお、減衰極１６を形成する並列共振器Ｐ３ａが複数ある場合、その少なくとも１つの並列共振器の共振抵抗が通過帯域を形成する並列共振器より大きければよい。また、直列共振器Ｓ３ａの共振抵抗を他の直列共振器より大きくすることにより、減衰極１４の低周波数側のフライバックを小さくすることもできる。すなわち、複数の並列共振器の一部Ｐ３ａおよび複数の直列共振器の一部Ｓ３ａの少なくとも１つは、通過帯域を形成する共振器より共振抵抗が大きいことが好ましい。

弾性表面波共振器を用いた場合について、図２１は、送信フィルタを形成したチップの上面図である。図２１においては、並列共振器Ｐ３の弾性波の伝搬方向が、通過帯域を形成する共振器の弾性波の伝搬方向と異なる。その他の構成は、図１１（ｂ）と同じであり説明を省略する。このように、直列共振器Ｓ３ａおよび並列共振器Ｐ３ａの少なくとも１つは、通過帯域を形成する共振器とは、弾性波の伝搬方向が異なっていてもよい。これにより、共振抵抗を大きくしフライバックを抑制できる。また、通過帯域を形成する共振器とは異なる音速および結合係数の弾性波を利用することができる。よって、減衰特性を設計する上での自由度を増すことができる。

実施例５は、並列共振器の副共振を用いる例である。図２２（ａ）は実施例５に係るフィルタの回路図、図２２（ｂ）は、減衰極付近の減衰特性を示す模式図である。図２２（ａ）を参照し、並列共振器Ｐ３ａは実施例２と同様に副共振を有する共振器である。一方、直列共振器Ｓ３は通過帯域を形成する共振器である。その他の構成は、実施例１の図９（ａ）と同じであり説明を省略する。図２２（ｂ）に示すように、並列共振器Ｐ３ａの共振周波数ｆｒｐ３は減衰極１０より高周波側に位置している。さらに、共振周波数ｆｒｐ３の低周波数側に並列共振器Ｐ３ａの副共振の共振周波数ｆｒｐ３１が位置している。実施例２の図１５（ａ）と比較し、直列共振器による減衰極は形成されていない。

図２３は、実施例５に係るフィルタの通過特性を示す模式図である。図２３において、破線は比較例１の通過特性を示している。図２３に示すように、減衰極１０および１６に、副共振応答により形成される減衰極１８（第３減衰極）が重なるように形成される。これにより、仕様２２に対する減衰特性の余裕をより大きくできる。

次に、実施例５を用いた分波器のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションした分波器の構成は、実施例１の図１１（ａ）から図１１（ｃ）に比べ、並列共振器Ｐ３ａが１５９５ＭＨｚに副共振の共振周波数を有する点および直列共振器Ｓ３ａを有しない点以外は同じである。

図２４は、実施例５に係る分波器の送信フィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。図２５において、実線は、実施例５の通過特性、破線は、並列共振器Ｐ３ａを有しない送信フィルタの通過特性を示している。図２４に示すように、減衰極１０と重なるように減衰極１８が形成されている。これにより、減衰域の減衰量が高くなっている。

実施例５のように、直列共振器Ｓ３ａは設けられておらず、並列共振器Ｐ３ａは、共振周波数の低周波数側に副共振の共振周波数を有していてもよい。これにより、実施例２のように直接共振器Ｓ３ａを設けなくとも、減衰特性を向上できる。なお、減衰極１６を形成する並列共振器Ｐ３ａが複数ある場合、その少なくとも１つの並列共振器が副共振の共振周波数を有すればよい。

さらに、減衰極１０と、減衰極１６と、減衰極１８とのすそのが重なるように減衰領域が形成されることが好ましい。これにより、減衰領域の減衰量をより大きくできる。

共振周波数ｆｒｐ３１の位置は減衰極１０の周波数ｆｇより低周波数側でも高周波数側でもよい。しかしながら、減衰極１０、１６および１８を重ね減衰域の減衰量をより大きくするためには、副共振の共振周波数ｆｒｐ３１は減衰極１０の周波数ｆｇより低周波側であることが好ましい。

さらに、減衰極１６を形成する並列共振器は、複数の並列共振器の一部でよいが、実施例５のように単一の並列共振器Ｐ３ａでもよい。また、減衰極１６を形成する並列共振器が複数の場合、副共振を有する並列共振器は、その少なくとも１つであればよい。

実施例３のように、並列共振器Ｐ３ａとグランドとの間に直列に接続されたインダクタＬ３を有してもよい。実施例４のように、並列共振器Ｐ３ａは、他の複数の並列共振器より共振抵抗が大きくてもよい。

図２１のように、並列共振器Ｐ３の弾性波の伝搬方向を通過帯域を形成する共振器の弾性波の伝搬方向と異ならせることもできる。

実施例１から実施例５において、共振器としては、図１（ａ）から図２（ｂ）において示した弾性表面波共振器を用いることができる。また、図３（ａ）および図３（ｂ）で示した圧電薄膜共振器を用いることもできる。

実施例１から５に係るフィルタは、分波器に用いることができる。例えば、送信フィルタが送信端子と共通端子との間に接続され、受信フィルタが受信端子と共通端子との間に接続された分波器において、受信フィルタおよび送信フィルタの少なくとも１つを実施例１から５のいずれかのフィルタとすることができる。さらに、移動体通信用の通信高周波モジュールに実施例１から５のいずれかのフィルタを用いることもできる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 減衰極
１４、１６、１８ 減衰極
３０ 受信フィルタ
３２ 送信フィルタ
Ｓ１〜Ｓ４ 直列共振器
Ｐ１〜Ｐ４ 並列共振器
Ｌ１〜Ｌ３ インダクタ

Claims (14)

1. 入力端子と出力端子との間にラダー型に接続された複数の直列共振器および複数の並列共振器と、
   前記複数の直列共振器のうち少なくとも１つの直列共振器に並列に接続された第１インダクタと、
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記複数の直列共振器と前記複数の並列共振器とが形成する通過帯域の低周波数側かつ前記少なくとも１つの直列共振器と前記第１インダクタとにより形成された第１減衰極の極値の高周波数側に共振周波数および反共振周波数を有する別の並列共振器と、
   を具備し、
   前記第１減衰極と、前記別の並列共振器の共振応答により形成された第２減衰極と、前記別の並列共振器の副共振応答により形成された減衰極と、により１つの減衰領域が形成され、
   前記別の並列共振器の副共振応答の共振周波数は、前記別の並列共振器の共振周波数の低周波数側に位置することを特徴とするフィルタ。
2. 前記少なくとも１つの直列共振器は単一の直列共振器であり、
   前記別の並列共振器は、単一の並列共振器であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
3. 前記別の並列共振器の少なくとも１つとグランドとの間に直列に接続された第２インダクタを具備することを特徴とする請求項１または２記載のフィルタ。
4. 前記別の並列共振器の少なくとも１つは、前記複数の並列共振器より共振抵抗が大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のフィルタ。
5. 前記複数の並列共振器および前記別の並列共振器は、弾性表面波共振器であり、
   前記別の並列共振器の少なくとも１つは、前記複数の並列共振器とは、弾性波の伝搬方向が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のフィルタ。
6. 入力端子と出力端子との間にラダー型に接続された複数の直列共振器および複数の並列共振器と、
   前記複数の直列共振器のうち少なくとも１つの直列共振器に並列に接続された第１インダクタと、
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記複数の直列共振器と前記複数の並列共振器とが形成する通過帯域の低周波数側かつ前記少なくとも１つの直列共振器と前記第１インダクタとにより形成された第１減衰極の極値の高周波数側に共振周波数および反共振周波数を有する別の並列共振器と、
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、前記複数の直列共振器と前記複数の並列共振器とが形成する通過帯域の低周波数側かつ前記第１減衰極の極値の低周波数側に共振周波数および反共振周波数を有する別の直列共振器と、
   を具備し、
   前記第１減衰極と、前記別の並列共振器の共振応答により形成された第２減衰極と、前記別の直列共振器の反共振応答により形成された第３減衰極と、により１つの減衰領域が形成されることを特徴とするフィルタ。
7. 前記少なくとも１つの直列共振器は単一の直列共振器であり、
   前記別の直列共振器は、単一の直列共振器であり、
   前記別の並列共振器は、単一の並列共振器であることを特徴とする請求項６記載のフィルタ。
8. 前記別の並列共振器の少なくとも１つは、共振周波数の低周波数側に副共振の共振周波数を有することを特徴とする請求項６または７記載のフィルタ。
9. 前記副共振の共振周波数は、前記別の直列共振器の反共振周波数より高周波数側に位置することを特徴とする請求項８記載のフィルタ。
10. 前記別の並列共振器および前記別の直列共振器の少なくとも１つは、前記通過帯域を形成する共振器より共振抵抗が大きいことを特徴とする請求項６または７記載のフィルタ。
11. 前記複数の直列共振器、前記複数の並列共振器、前記別の並列共振器および前記別の直列共振器は、弾性表面波共振器であり、
    前記別の並列共振器および前記別の直列共振器の少なくとも１つは、前記通過帯域を形成する共振器とは、弾性波の伝搬方向が異なることを特徴とする請求項６、７および９のいずれか一項記載のフィルタ。
12. 前記複数の直列共振器および前記複数の並列共振器は、弾性表面波共振器であることを特徴とする請求項１から４、および、６から１０のいずれか一項記載のフィルタ。
13. 前記複数の直列共振器および前記複数の並列共振器は、圧電薄膜共振器であることを特徴とする請求項１から４、および、６から１０のいずれか一項記載のフィルタ。
14. 請求項１から１３のいずれか一項記載のフィルタを含むことを特徴とする分波器。

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