本發明涉及設定有規定的通帶的帶通濾波器以及具備該濾波器的濾波器模塊。
背景技術:
近年來,提供有與多模式,多頻帶對應的通信終端。在這樣的通信終端中搭載有僅使所希望的通信信號通過的帶通濾波器。例如,如圖11所示,提出有通過集總常數型的LC高通濾波器501和集總常數型的LC低通濾波器502串聯連接而形成的帶通濾波器500(例如參照專利文獻1)。具體而言,LC高通濾波器501由在連接輸入端子A51和輸出端子B51的路徑W51上串聯連接的2個電容器C51、C52、以及連接在電容器C51和電容器C52之間的路徑與接地電位之間的電感器L51形成。另外,LC低通濾波器502由在路徑W51上串聯連接的一個電感器L52、以及在電感器L52的兩端位置分別連接在路徑W51與接地電位之間的2個電容器C55以及C56形成。
而且,通過LC高通濾波器501與LC低通濾波器502串聯連接并設定規定的通帶來形成帶通濾波器500。通過這樣,能夠實現帶通濾波器500的通帶的寬帶化。另外,通過對LC高通濾波器501的電感器L51串聯地附加電容器C53,并對LC低通濾波器502的電感器L52并列地附加電容器C54,來調整帶通濾波器500的電路常量,可任意地設定帶通濾波器500的通帶特性。
專利文獻1:日本特開平9-181549號公報(第0008、0009段、圖1、2、摘要等)
然而,在與多模式、多頻帶對應的通信終端中,選擇性地使用各個頻帶不同的多個通信信號來進行通信。近年來,由于對各通信信號的每一個通信信號所分配的頻帶相互處于接近的趨勢,所以迫切期望具備更加陡峭的衰減特性的帶通濾波器。
技術實現要素:
本發明是鑒于上述課題而完成的,其目的在于提供一種改善衰減特性的帶通濾波器,并且提供一種具備該帶通濾波器的濾波器模塊。
為了實現上述目的,本發明的帶通濾波器的特征在于,該帶通濾波器具備:LC濾波器,其包含電感器和電容器;第一彈性波諧振器,其具有諧振頻率和反諧振頻率;以及第二彈性波諧振器,其具有諧振頻率和反諧振頻率,該帶通濾波器設定有規定的通帶,在這樣的帶通濾波器中,上述第一彈性波諧振器的諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方是位于比上述通帶靠低頻側的第一通阻帶內的第一衰減極點,上述第二彈性波諧振器的諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方是位于比上述通帶靠高頻側的第二通阻帶內的第二衰減極點,上述第一彈性波諧振器包含第一電極以及形成有上述第一電極的具有壓電性的第一基底基板,上述第二彈性波諧振器包含第二電極以及形成有上述第二電極的具有壓電性的第二基底基板,上述第一基底基板的種類與上述第二基底基板的種類相互不同,以及/或者,上述第一電極的結構與上述第二電極的結構相互不同。
在這樣構成的發明中,能夠更加陡峭地設定帶通濾波器的低頻側的衰減特性,并能夠更加陡峭地設定帶通濾波器的高頻側的衰減特性。
另外,就第一彈性波諧振器而言,為了得到其頻率特性,能夠以最佳的第一基底基板的種類以及第一電極的結構形成,就第二彈性波諧振器而言,為了得到其頻率特性,能夠以最佳的第二基底基板的種類以及第二電極的結構形成。因此,若與由在相同種類的基底基板上以相同的結構形成的電極形成頻率特性各不相同的第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器的情況相比較,能夠更加陡峭地形成由第一彈性波諧振器形成的第一衰減極點以及由第二彈性波諧振器形成的第二衰減極點。因此,能夠提供一種進一步改善了衰減特性的帶通濾波器。
此時,也可以為上述第一基底基板與上述第二基底基板的材料或機電耦合系數相互不同、或者上述第一電極與上述第二電極的形狀相互不同。
另外,也可以由上述第一彈性波諧振器、上述LC濾波器的上述電感器所包含的第一電感器、以及上述LC濾波器的上述電容器所包含的第一電容器構成具有上述第一通阻帶的LC高通濾波器,由上述第二彈性波諧振器、上述LC濾波器的上述電感器所包含的第二電感器、以及上述LC濾波器的上述電容器所包含的第二電容器構成具有上述第二通阻帶的LC低通濾波器,上述第一通阻帶的比上述第一衰減極點靠低頻側的衰減特性由上述第一電感器以及上述第一電容器設定,第二通阻帶的比上述第二衰減極點靠高頻側的衰減特性由上述第二電感器以及上述第二電容器設定,且上述LC高通濾波器以及上述LC低通濾波器串聯連接。
若這樣構成,則能夠將帶通濾波器的通帶設定為更寬的頻帶。另外,由于在通帶的低頻側的第一通阻帶,由LC高通濾波器的第一彈性波諧振器形成第一衰減極點,所以能夠改善第一通阻帶與通帶的邊界附近的衰減特性。而且,由于比第一衰減極點靠低頻側的衰減特性由LC高通濾波器的第一電感器以及第一電容器設定,所以能夠抑制比第一衰減極點靠低頻側的衰減特性的惡化。
另外,由于在通帶的高頻側的第二通阻帶,由LC低通濾波器的第二彈性波諧振器形成第二衰減極點,所以能夠改善第二通阻帶與通帶的邊界附近的衰減特性。而且,由于比第二衰減極點靠高頻側的衰減特性由LC低通濾波器的第二電感器以及第二電容器設定,所以能夠抑制比第二衰減極點靠高頻側的衰減特性的惡化。
另外,也可以為上述LC高通濾波器具備第一輸入端子、第一輸出端子、在連接上述第一輸入端子和上述第一輸出端子的第一路徑內串聯連接的多個上述第一電容器、以及連接在上述第一路徑與接地電位之間的至少一個上述第一電感器,在上述第一彈性波諧振器的比諧振頻率靠低頻側以及比反諧振頻率靠高頻側,利用上述第一彈性波諧振器的電容性形成至少一個上述第一電容器。
另外,也可以為上述LC低通濾波器具備第二輸入端子、第二輸出端子、在連接上述第二輸入端子和上述第二輸出端子的第二路徑內串聯連接的多個上述第二電感器、以及連接在上述第二路徑與接地電位之間的至少一個上述第二電容器,在上述第二彈性波諧振器的比諧振頻率靠低頻側以及比反諧振頻率靠高頻側,利用上述第二彈性波諧振器的電容性由上述第二彈性波諧振器形成至少一個上述第二電容器。
另外,也可以為具備輸入端子、輸出端子、在連接上述輸入端子和上述輸出端子的路徑內串聯連接的多個第三電容器、以及連接在上述路徑與接地電位之間的LC并聯諧振電路,至少一個上述第三電容器利用上述第一彈性波諧振器的電容性形成、或者構成上述LC并聯諧振電路的至少一個諧振電路用電容器利用上述第一彈性波諧振器或者上述第二彈性波諧振器的電容性形成。
另外,也可以為具備輸入端子、輸出端子、在連接上述輸入端子和上述輸出端子的路徑內串聯連接的多個第一彈性波諧振器、以及連接在上述路徑與接地電位之間的多個第二彈性波諧振器。
即使這樣構成,也能夠提供具有良好的衰減特性的帶通濾波器。
另外,也可以為在上述路徑內上述第一彈性波諧振器以及上述第二彈性波諧振器未串聯連接。
這樣,由于在連接輸入端子和輸出端子的路徑內未配置第二彈性波諧振器,所以能夠減少通帶中的插入損失。
另外,也可以為在連接上述輸入端子和上述輸出端子的路徑內串聯連接的上述多個第一彈性波諧振器的上述反諧振頻率是上述第一衰減極點,連接在上述路徑與接地電位之間的上述多個第二彈性波諧振器的上述諧振頻率是上述第二衰減極點。
這樣,能夠更加陡峭地設定帶通濾波器的低頻側的衰減特性,并能夠更加陡峭地設定帶通濾波器的高頻側的衰減特性。
另外,也可以為上述第一彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第二彈性波諧振器是壓電薄膜諧振器或者SMR型BAW諧振器。
另外,也可以為上述第一彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第二彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第一基底基板是鉭酸鋰壓電基板,上述第二基底基板是鈮酸鋰壓電基板。
另外,也可以為上述第一彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第二彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第一基底基板的切割角與上述第二基底基板的切割角不同。
另外,也可以為上述第一彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第二彈性波諧振器是SAW諧振器,構成上述第一彈性波諧振器的SAW諧振器的電極構造與構成上述第二彈性波諧振器的SAW諧振器的電極構造不同。
另外,也可以為上述第一彈性波諧振器是SAW諧振器,上述第二彈性波諧振器是SAW諧振器,構成上述第一彈性波諧振器的SAW諧振器的電極膜厚與構成上述第二彈性波諧振器的SAW諧振器的電極膜厚不同。
另外,本發明的濾波器模塊的特征在于,具備用于安裝上述第一基底基板以及上述第二基底基板的模塊基板。
在這樣構成的發明中,能夠提供具備實現了衰減特性的改善的帶通濾波器的濾波器模塊。
根據本發明,對于第一彈性波諧振器,能夠以最適合其頻率特性的第一基底基板的材料或者機電耦合系數以及最佳的第一電極的形狀來形成,對于第二彈性波諧振器,能夠以最適合其頻率特性的第二基底基板的材料或者機電耦合系數以及最佳的第二電極的形狀來形成。因此,若與在相同的材料或者機電耦合系數的基底基板上以相同的形狀的電極構成頻率特性各不相同的第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器的情況相比較,則能夠更加陡峭地形成由第一彈性波諧振器形成的第一衰減極點以及由第二彈性波諧振器形成的第二衰減極點,并能夠提供實現了衰減特性的改善的帶通濾波器。
附圖說明
圖1是表示本發明的第一實施方式的濾波器模塊的圖。
圖2是表示圖1的濾波器模塊所具備的帶通濾波器的電路圖。
圖3是表示圖2的帶通濾波器的通過特性的圖。
圖4是表示彈性波諧振器的頻率特性的圖。
圖5是表示LC高通濾波器的一個例子的電路圖。
圖6是表示LC低通濾波器的一個例子的電路圖。
圖7是表示第一實施方式的帶通濾波器以及比較例各自的頻率特性的圖。
圖8是表示本發明的第二實施方式的帶通濾波器的電路圖。
圖9是表示本發明的第三實施方式的帶通濾波器的電路圖。
圖10是表示圖9的帶通濾波器的通過特性的圖。
圖11是表示以往的帶通濾波器的圖。
具體實施方式
<第一實施方式>
參照圖1~圖6對本發明的濾波器模塊的第一實施方式進行說明。
此外,在圖1以及圖2中,僅圖示有本發明的主要結構,為了使說明簡單化,而省略其它結構的圖示。另外,對于在之后的說明中所參照的各附圖,與圖1以及圖2相同僅圖示有主要的結構,在以下的說明中省略其說明。
(濾波器模塊)
圖1以及圖2所示的濾波器模塊1例如形成為配置于緊接在移動電話、便攜式信息終端等通信移動終端所具備的天線元件后的前端模塊,該濾波器模塊1具備圖2所示的帶通濾波器100。在本實施方式中,濾波器模塊1具備模塊基板2、第一基底基板3、第二基底基板4、以及電感器、電容器等各種電路部件5。第一基底基板3、第二基底基板4、以及各種電路部件5安裝于設置在模塊基板2的安裝面2a上的安裝用的電極2b,經由設置于模塊基板2的布線電極6與形成于模塊基板2的背面的多個安裝用電極2c電連接。此外,在第一基底基板3上形成有構成第一彈性波諧振器的第一電極(圖示省略),在第二基底基板4上形成有構成第二彈性波諧振器的第二電極,對于該結構在后面進行詳細說明。
模塊基板2層疊多個電介質層而形成,由形成于各電介質層的導通孔導體以及面內導體圖案形成使安裝于模塊基板2的第一基底基板3、第二基底基板4、電路部件5電連接的布線電極6、安裝用電極2c等,它們相互電連接形成帶通濾波器100。此外,也可以由形成于各電介質層的面內導體圖案以及導通孔導體形成的容器、電感器等電路元件與第一基底基板3、第二基底基板4、各種電路部件5相互電連接,從而形成帶通濾波器100。
(帶通濾波器)
在本實施方式中,如圖3所示,帶通濾波器100設定規定的通帶PB。如圖2所示,帶通濾波器100具備LC高通濾波器101和LC低通濾波器102,上述LC高通濾波器101和LC低通濾波器102在連接輸入端子A和輸出端子B的路徑W上串聯連接,上述LC高通濾波器101在比通帶PB靠低頻側設定有第一通阻帶RB1,上述LC低通濾波器102在比通帶PB靠高頻側設定有第二通阻帶RB2。而且,通過LC高通濾波器101和LC低通濾波器102串聯連接,而形成設定有通帶PB以及第一通阻帶RB1、第二通阻帶RB2的帶通濾波器100。
LC高通濾波器101具備與LC低通濾波器102的第二輸出端子B2連接的第一輸入端子A1、與帶通濾波器100的輸出端子B連接的第一輸出端子B1、由形成于第一基底基板3的第一電極構成的多個第一彈性波諧振器S1~S5以及P1~P5、多個第一電感器L1~L4、和衰減特性調整用的電容器C1。另外,在連接第一輸入端子A1和第一輸出端子B1的第一路徑W1上,5個第一彈性波諧振器S1~S5串聯連接。在串聯連接的兩個第一彈性波諧振器之間、且第一路徑W1與接地電位之間,連接有多個第一電感器L1~L4。
另外,在第一電感器中的第一電感器L2與連結第一彈性波諧振器S2和S3的路徑之間串聯連接有第一彈性波諧振器P1。在第一電感器L3與連結第一彈性波諧振器S3和S4的路徑之間串聯連接有第一彈性波諧振器P2。在第一電感器L4與連結第一彈性波諧振器S4和S5的路徑之間串聯連接有第一彈性波諧振器P1。在第一電感器L1與連結第一彈性波諧振器S1和S2的路徑之間串聯連接有衰減特性調整用的電容器C1。另外,如圖3所示,各第一彈性波諧振器形成為在與第一通阻帶RB1的通帶PB的邊界附近即頻帶APL具有諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方。而且,如圖3所示,通過將多個第一彈性波諧振器的每一個第一彈性波諧振器的諧振頻率或反諧振頻率設為不同的值,能夠在頻帶APL形成第一衰減極點組。通過像這樣形成第一衰減極點組,能夠在第一通阻帶RB1的通帶PB附近形成具有所希望的衰減特性的頻帶。
另外,如圖4所示,第一彈性波諧振器在比其諧振頻率靠低頻側的頻帶作為電容性的元件發揮作用。因此,如圖3所示,比第一衰減極點組靠低頻側的頻帶AL中的高頻信號的衰減特性由各第一電感器、衰減特性調整用的電容器C1、作為電容性的元件來發揮作用的第一彈性波諧振器設定。
如上所述,由第一彈性波諧振器形成在LC高通濾波器101的第一路徑W1上串聯連接的本發明的“第一電容器”。
LC低通濾波器102具備:與帶通濾波器100的輸入端子A連接的第二輸入端子A2、與高通濾波器101的第一輸入端子A1連接的第二輸出端子B2、由形成于第二基底基板4的第二電極構成的多個第二彈性波諧振器P4~P8、第二電感器L10~L13、衰減特性調整用的電容器C2~C5、以及衰減特性調整用的電感器L5~L9。另外,在連接第二輸入端子A2和第二輸出端子B2的第二路徑W2上,四個第二電感器串聯連接,在串聯連接的兩個第二電感器之間、且第二路徑W2與接地電位之間,連接有第二彈性波諧振器P4~P8。
另外,第二彈性波諧振器P4~P8的每一個分別與衰減特性調整用的電感器L5~L9串聯連接。另外,第二電感器L10~L13的每一個分別與衰減特性調整用的電容器C2~C5并列連接。另外,如圖3所示,各第二彈性波諧振器形成為在與第二通阻帶RB2的通帶PB的邊界附近即頻帶APH具有諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方。而且,通過將多個第二彈性波諧振器的每一個第二彈性波諧振器的諧振頻率或反諧振頻率設為不同的值,能夠在頻帶APH形成第二衰減極點組。通過像這樣形成第二衰減極點組,能夠在第二通阻帶RB2的通帶PB附近形成具有所希望的衰減特性的頻帶。
另外,如圖4所示,第二彈性波諧振器在比其反諧振頻率靠高頻側的頻帶作為電容性的元件發揮作用。因此,如圖3所示,比第二衰減極點組靠高頻側的頻帶AH中的高頻信號的衰減特性由串聯連接的各第二電感器L10~L13、衰減特性調整用的電容器C2~C5、衰減特性調整用的電感器L5~L9、作為電容性的元件發揮作用的第二彈性波諧振器P4~P8設定。
如上所述,由第二彈性波諧振器P4~P8形成連接在LC低通濾波器102的第二路徑W2與接地電位之間的本發明的“第二電容器”。
此外,帶通濾波器100所具備的LC高通濾波器101以及LC低通濾波器102的結構并不限定于圖2所示的結構,例如,能夠使用圖5以及圖6所示的一般的LC高通濾波器201、LC低通濾波器202來形成帶通濾波器100。
如圖5所示,LC高通濾波器201具備在連接第一輸入端子A11和第一輸出端子B11的第一路徑W11上串聯連接的第一電容器C11~C14、和連接在第一路徑W11與接地電位之間的第一電感器L11~L13。另外,雖然在圖5中省略圖示,但至少一個第一電容器由第一彈性波諧振器形成(置換)。在彈性波諧振器是在壓電體的表面設置有IDT電極的表面聲波諧振器(SAW諧振器)的情況下,設定彈性波諧振器的電容性以便由彈性波諧振器中的壓電材料、梳形電極的電極指間距離、交叉寬度以及對數決定的靜電電容值與電容器的靜電電容值相等。或者,在彈性波諧振器是在壓電體的相互對置的表面設置有上部電極以及下部電極的體聲波諧振器(BAW諧振器)的情況下,設置BAW諧振器的電容性以便由彈性波諧振器中的壓電材料、上部電極以及下部電極的對置面積以及電極間距離決定的靜電電容值與電容器的靜電電容值相等。
如圖6所示,LC低通濾波器202具備在連接第二輸入端子A22和第二輸出端子B22的第二路徑W22上串聯連接的第二電感器L21以及L22、和連接在第二路徑W22與接地電位之間的第二電容器C21~C23。另外,雖然在圖6中省略圖示,但至少一個第二電容器由第二彈性波諧振器形成(置換)。
此外,在圖5以及圖6所示的LC高通濾波器201以及LC低通濾波器202中,也可以與圖2所示的電路同樣地,進一步附加衰減特性調整用的電容器、電感器。即,為了對圖5以及圖6所示的基本的LC高通濾波器201以及LC低通濾波器202的各自的衰減特性進行調整,分別對LC高通濾波器201以及LC低通濾波器202任意地附加衰減特性調整用的電容器、電感器來使電路結構變形,從而能夠形成圖2所示的LC高通濾波器101、LC低通濾波器102。
(諧振器)
接下來,對第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器進行詳細說明。此外,在以下的說明中,在進行第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器共用的說明的情況下,也有將第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器僅稱為“諧振器”的情況。
諧振器由利用了表面聲波(SAW:Surface Acoustic Wave)的SAW諧振器形成、或由利用了體聲波(BAW:Bulk Acoustic Wave)的壓電薄膜諧振器(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator,SMR:Solidly Mounted Resonator)形成、或由利用了邊界彈性波(Boundary Elastec wave)的諧振器形成。
另外,SAW諧振器由IDT電極(IDT:Interdigital Transducer:叉指式換能器)構成,該IDT電極包含形成于由水晶、鉭酸鋰(LiTaO3)、鈮酸鋰(LiNbO3)等形成的壓電基板的表面的一對梳形電極。另外,通過對壓電基板的材料、切割角、表面彈性波的行進方向等基板的種類進行變更,或對梳形電極的構造、膜厚等電極的結構進行變更,來調整SAW諧振器的頻率特性。另外,壓電薄膜諧振器通過將被上部電極以及下部電極夾成三明治狀的狀態的壓電性的薄膜配置于Si基板等的表面而構成。
而且,在本實施方式中,第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器根據各自的頻率特性形成為具備最佳的結構。即,就具有壓電性的第一基底基板3和具有壓電性的第二基底基板4而言,組合為材料或者機電耦合系數相互不同、以及第一電極與第二電極的形狀相互不同的結構。
對材料或者機電耦合系數相互不同的第一基底基板3以及第二基底基板4的組合的具體例、和第一彈性波諧振器(第一電極)以及第二彈性波諧振器(第二電極)的組合的具體例進行說明。
(1)基于基底基板的材料(材質)以及電極的結構(諧振器的種類)的組合
A.最適于第一通阻帶RB1的第一彈性波諧振器:SAW諧振器
最適于第二通阻帶RB2的第二彈性波諧振器:壓電薄膜諧振器
在A組合的情況下,在由衰減特性變動引起的影響較大的高頻側使用與SAW諧振器相比具有陡峭的衰減特性的壓電薄膜諧振器,從而得到帶通濾波器的通帶的高頻側的陡峭的衰減特性。進一步,在由衰減特性變動引起的影響較大的低頻側使用與壓電薄膜諧振器相比由諧振頻率以及反諧振頻率降低引起的諧振器的面積降低率較高的SAW諧振器,從而能夠使帶通濾波器小型化。
B.最適于第一通阻帶RB1的第一彈性波諧振器:SAW諧振器
最適于第二通阻帶RB2的第二彈性波諧振器:SMR型BAW諧振器
在B組合的情況下,壓電薄膜諧振器使用SMR型BAW諧振器,從而與FBAR型BAW諧振器相比,能夠省略在制造時形成形成有犧牲層的腔的工序,并且可得到良好的頻率溫度特性。
C.最適于第一通阻帶RB1的第一基底基板3:鉭酸鋰壓電基板
第一彈性波諧振器:SAW諧振器
最適于第二通阻帶RB2的第二基底基板4:鈮酸鋰壓電基板
第二彈性波諧振器:SAW諧振器
通過C組合,在低頻側使用鉭酸鋰壓電基板的SAW諧振器,在由衰減特性變動引起的影響較大的高頻側,利用SiO2覆蓋IDT電極而能夠使溫度特性變化穩定化的高頻側,使用鈮酸鋰壓電基板的以瑞利波為主波的SAW諧振器,從而溫度特性的穩定性較高,并得到帶通濾波器的通帶的高頻側的陡峭的衰減特性。在低頻側使用由高次模引起的高次諧波雜波的影響相對較小的鉭酸鋰壓電基板的SAW諧振器,從而能夠在帶通濾波器的通帶內抑制由高次模引起的影響,由于能夠不考慮高次模的影響地構成濾波器,所以濾波器的設計自由度升高。
D.最適于第一通阻帶RB1的第一基底基板3:鈮酸鋰壓電基板
第一彈性波諧振器:SAW諧振器
最適于第二通阻帶RB2的第二基底基板4:鉭酸鋰壓電基板
第二彈性波諧振器:SAW諧振器
在D組合的情況下,作為本發明的實施方式,在LC低通濾波器中,在連結輸入端子和輸出端子的路徑上相互以串聯的方式連接地設置的第一彈性波諧振器使用鈮酸鋰壓電基板的以瑞利波為主波的SAW諧振器。作為高頻側的第二彈性波諧振器使用鈮酸鋰壓電基板的以泄漏彈性波(漏波)為主波的SAW諧振器。作為比較例,對第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器使用在同一鈮酸鋰壓電基板設置有IDT電極的以泄漏彈性波(漏波)為主波的SAW諧振器。將本發明的實施方式與比較例的頻率特性示于圖7。本發明的實施方式與比較例相比,由于作為低頻側的第一諧振器因在諧振頻率的高頻側產生的體放射而受到的損失較小,在處于諧振頻率的高頻側的通帶作為Q較高的電容器發揮作用,所以能夠減小帶通濾波器的通帶的插入損失。進一步,在LC高通濾波器中,設置于對連結輸入端子和輸出端子的路徑與接地電位進行連結的路徑的高頻側的第二彈性波諧振器使用比鈮酸鋰壓電基板脆性低且損傷較少的鉭酸鋰壓電基板的SAW諧振器,從而能夠得到制造時的壓電基板的損傷較少的帶通濾波器。
(2)基于基底基板的形狀(制造方法)以及電極的形狀(電極構造、電極膜厚)的組合
E.由最適于第一通阻帶RB1的SAW諧振器形成的第一彈性波諧振器的第一基底基板3的切割角、與由最適于第二通阻帶RB2的SAW諧振器形成的第二彈性波諧振器的基底基板4的切割角不同。
在E組合的情況下,例如,作為低頻側的第一彈性波諧振器使用將電極指包含具有波長的約1.5%的厚度的Pt層和具有波長的約7%的厚度的Al層的IDT電極設置于切割角為127°旋轉Y切割-X傳播的鈮酸鋰壓電基板的以瑞利波為主波的SAW諧振器,作為高頻側的第二彈性波諧振器使用將電極指包含具有波長的約2.5%的厚度的Pt層和具有波長的約10%的厚度的Al層的IDT電極設置于-11°旋轉Y切割-X傳播的鈮酸鋰壓電基板的以漏波為主波的SAW諧振器。在該情況下,能夠在低頻側在通帶外抑制頻率的依存性,且因體波的影響帶來的通帶內的插入損失的減少。由于在高頻側,能夠利用較高的機電耦合系數在靜電電容較小的諧振器中確保衰減,所以通帶內的插入損失的減少較小。
F.形成最適于第一通阻帶RB1的第一彈性波諧振器的SAW諧振器的電極構造、與形成最適于第二通阻帶RB2的第二彈性波諧振器的SAW諧振器的電極構造不同。
在F組合的情況下,例如,作為低頻側的第一彈性波諧振器,使用將電極指包含具有波長的約1.5%的厚度的Pt層和具有波長的約7%的厚度的Al層的IDT電極設置于127°旋轉Y切割-X傳播的鈮酸鋰壓電基板的以漏波為主波的SAW諧振器。作為高頻側的第二彈性波諧振器,使用將電極指包含具有波長的約10%的厚度的Al層的IDT電極設置于64°旋轉Y切割-X傳播的鈮酸鋰壓電基板的以漏波為主波的SAW諧振器。在該情況下,若作為高頻側的第二彈性波諧振器使用以瑞利波為主波的具有陡峭的衰減特性的SAW諧振器,則通帶的高頻側的衰減特性陡峭,由于能夠將瑞利波中的主波的高次諧波配置于帶通濾波器的通帶外的高頻側的阻帶,所以能夠得到通帶外的頻率特性的變動較小的帶通濾波器。
G.形成最適于第一通阻帶RB1的第一彈性波諧振器的SAW諧振器的電極膜厚、與形成最適于第二通阻帶RB2的第二彈性波諧振器的SAW諧振器的電極膜厚不同。
在G組合的情況下,例如,作為低頻側的第一彈性波諧振器,使用將電極指包含具有波長的約11%的厚度的Al層的IDT電極設置于42°旋轉Y切割-X傳播的鉭酸鋰壓電基板的以漏波為主波的SAW諧振器,作為高頻側的第二彈性波諧振器,使用將電極指包含具有波長的約7%的厚度的Al層的IDT電極設置于42°旋轉Y切割-X傳播的鉭酸鋰壓電基板的以漏波為主波的具有陡峭的衰減特性的SAW諧振器。在該情況下,通帶的低頻側的第一諧振器使用IDT電極的厚度加厚的體放射的產生相對較少的諧振器,從而能夠減小通帶的插入損失的增加。在通帶的高頻側,能夠得到抑制由削薄了IDT電極的厚度的進入通帶內的SH波引起的波動的產生且通帶的頻率特性的變動較小的帶通濾波器。
此外,第一基底基板3以及第二基底基板4的材料、形狀的組合、和第一彈性波諧振器(第一電極)以及第二彈性波諧振器(第二電極)的形狀的組合并不限定于上述具體例。即,第一彈性波諧振器、第二彈性波諧振器分別根據頻率特性而形成為具備最佳的結構即可。
如上所述,在本實施方式中,由在比通帶PB靠低頻側的第一通阻帶RB1具有諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方的第一彈性波諧振器在第一通阻帶RB1形成第一衰減極點,所以能夠更加陡峭地設定帶通濾波器100的低頻側的衰減特性。另外,由在比通帶PB靠高頻側的第二通阻帶RB2具有諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方的第二彈性波諧振器在第二通阻帶RB2形成第二衰減極點,所以能夠更加陡峭地設定帶通濾波器100的高頻側的衰減特性。
另外,由于在第一基底基板3和第二基底基板4中,材料或者機電耦合系數相互不同、以及第一電極與第二電極的形狀相互不同,所以能夠起到如下的效果。即,對于第一彈性波諧振器,能夠以最適合其頻率特性的第一基底基板3的種類以及第一電極的結構來形成,對于第二彈性波諧振器,能夠以最適合其頻率特性的第二基底基板4的種類以及第二電極的結構來形成。
因此,若與對于頻率特性各不相同的第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器而言,在第一基底基板3和第二基底基板4上材料或者機電耦合系數相同,且第一電極和第二電極的形狀相同的情況相比較,則能夠更加陡峭地形成由第一彈性波諧振器形成的第一衰減極點以及由第二彈性波諧振器形成的第二衰減極點。因此,能夠提供進一步實現了衰減特性的改善的帶通濾波器100。
在將通帶外的高頻側設為SMR型BAW諧振器或者壓電薄膜諧振器,將通帶外的低頻側設為SAW諧振器的情況下,能夠使小型化,并提高衰減特性。
在將在通帶外的高頻側具有衰減極點的第二諧振器設為設置有被由SiO2構成的電介質層覆蓋的IDT電極的鈮酸鋰壓電基板,將通帶外的低頻側設為鉭酸鋰壓電基板的情況下,溫度特性提高。
另外,若僅由彈性波諧振器構成帶通濾波器,則與使用了集總常數型的電感器、電容器的LC濾波器相比較,存在通帶中的插入損失增大的問題。然而,如上所述,通過將LC濾波器的一部分電容器置換為彈性波諧振器來構成帶通濾波器100,能夠改善通過特性(插入損失)以及衰減特性雙方。
另外,由于LC高通濾波器101和LC低通濾波器102串聯連接地形成帶通濾波器100,所以能夠將帶通濾波器100的通帶PB設定為更寬的頻帶。
另外,利用LC高通濾波器101的第一彈性波諧振器,在第一通阻帶RB1與通帶PB的邊界附近形成第一衰減極點。而且,由于比第一衰減極點靠低頻側的衰減特性由LC高通濾波器101的第一電感器以及第一電容器設定,所以能夠抑制比第一衰減極點靠低頻側的衰減特性的惡化。
另外,利用LC低通濾波器102的第二彈性波諧振器,在第二通阻帶RB2與通帶PB的邊界附近形成第二衰減極點。而且,由于比第二衰減極點靠高頻側的衰減特性由LC低通濾波器102的第二電感器以及第二電容器設定,所以能夠抑制比第二衰減極點靠高頻側的衰減特性的惡化。
因此,能夠提供具備實現了衰減特性的改善的帶通濾波器100的濾波器模塊1。
另外,若輸入諧振頻率/反諧振頻率的高頻信號,則第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器激發。而且,若輸入的高頻信號的功率增大,則第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器的激發的振幅增大。因此,在由在通帶PB具有諧振頻率/反諧振頻率的彈性波諧振器形成的以往的彈性波濾波器中,由于激發的振幅增大所以存在彈性波諧振器的電極破壞的可能性,所以將輸入至彈性波濾波器的通帶PB的高頻信號的功率抑制在約1~2W(約30~33dBm)程度的大小。
另一方面,在上述實施方式中,第一彈性波諧振器的諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方是位于比通帶靠低頻側的第一通阻帶RB1內的第一衰減極點,上述第二彈性波諧振器的諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方是位于比通帶靠高頻側的第二通阻帶RB2內的第二衰減極點。如圖4所示,在低于諧振頻率的頻率、高于反諧振頻率的頻率下,第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器不激發,作為電容性的元件發揮作用。因此,若與以往的結構相比較,則即使在通帶PB輸入高功率的高頻信號,也能抑制各第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器激發,所以能夠防止各第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器的電極破壞。因此,能夠提高高功率的高頻信號的輸入特性,并能夠提高針對例如約5W(約37dBm)以上的大小的輸入功率的耐功率性。
另外,各個第一彈性波諧振器的諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方是位于比通帶靠低頻側的第一通阻帶RB1內的第一衰減極點,各個第二彈性波諧振器的諧振頻率以及反諧振頻率的至少一方是位于比通帶靠高頻側的第二通阻帶RB2內的第二衰減極點,從而能夠起到如下的效果。即,在通帶PB的低頻側的第一通阻帶RB1,由各第一彈性波諧振器的每一個第一彈性波諧振器的反諧振頻率形成衰減極點。因此,諧振頻率是低于反諧振頻率的頻率,所以各第一彈性波諧振器的每一個第一彈性波諧振器的諧振頻率都不與通帶PB重疊。
另外,在通帶PB的高頻側的第二通阻帶RB2,由各第二彈性波諧振器的每一個第二彈性波諧振器的諧振頻率形成衰減極點。因此,反諧振頻率是高于諧振頻率的頻率,所以各第二彈性波諧振器的每一個第二彈性波諧振器的反諧振頻率都不與通帶PB重疊。因此,各第一彈性波諧振器以及第二彈性波諧振器的每一個的諧振頻率/反諧振頻率都不與通帶PB重疊,所以能夠形成可更高效地承受高功率的輸入信號的帶通濾波器100。
<第二實施方式>
接下來,參照圖8,對本發明的第二實施方式進行說明。圖8是表示本發明的第二實施方式的帶通濾波器的電路圖。此外,對于與上述第一實施方式相同的結構,通過引用相同的附圖標記而省略其結構的說明。
如圖8所示,該實施方式的帶通濾波器300具備在連接輸入端子A31和輸出端子B31的路徑W31上串聯連接的第三電容器C31~C33、和連接在路徑W31與接地電位之間的兩個LC并聯諧振電路301、302。另外,也可以進一步對輸入端子A31和輸出端子B31附加輸入輸出用的電容器。
另外,為了在低頻側的第一通阻帶RB1形成第一衰減極點而將諧振電路用電容器置換成第一彈性波諧振器P32,而由諧振電路用電感器L32和第一彈性波諧振器P32形成LC并聯諧振電路301。另外,為了在高頻側的第二通阻帶RB2形成第二衰減極點而將諧振電路用電容器置換成第二彈性波諧振器P31,而由諧振電路用電感器L31和第二彈性波諧振器P31形成LC并聯諧振電路302。
這樣,由于在連接輸入端子A31和輸出端子B31的路徑W31上未串聯連接彈性波諧振器,所以能夠減少通帶PB中的插入損失。
<第三實施方式>
接下來,參照圖9以及圖10對本發明的第三實施方式進行說明。圖9是表示本發明的第三實施方式的帶通濾波器的電路圖,圖10是表示圖9的帶通濾波器的通過特性的圖。此外,對于與上述第一實施方式相同的結構,通過引用相同附圖標記而省略其結構的說明。
如圖9所示,該實施方式的帶通濾波器400具備在連接輸入端子A41和輸出端子B41的路徑W41上串聯連接的多個第一彈性波諧振器S41~S44、和連接在路徑W41與接地電位之間的多個第二彈性波諧振器P41~P46。另外,各第一彈性波諧振器S41~S44分別與特性調整用的電感器L41~L44并聯連接,各第二彈性波諧振器P41~P46分別與特性調整用的電感器L45~L49、L40串聯連接。另外,對輸入端子A41附加輸入輸出用的電容器C41。對輸出端子B41附加輸入輸出用的電容器C42。
另外,如圖10所示,串聯臂的各第一彈性波諧振器形成為在與第一通阻帶RB1的通帶PB的邊界附近即頻帶APL具有反諧振頻率。而且,通過將多個第一彈性波諧振器的每一個第一彈性波諧振器的反諧振頻率設為不同的值,如圖3所示,能夠在頻帶APL形成第一衰減極點組。通過像這樣形成第一衰減極點組,能夠在第一通阻帶RB1的通帶PB附近形成具有所希望的衰減特性的頻帶。
另外,如圖10所示,并聯臂的各第二彈性波諧振器形成為在與第二通阻帶RB2的通帶PB的邊界附近即頻帶APH具有諧振頻率。而且,通過將多個第二彈性波諧振器的每一個第二彈性波諧振器的諧振頻率設為不同的值,能夠在頻帶APH形成第二衰減極點組。通過像這樣形成第二衰減極點組,能夠在第二通阻帶RB2的通帶PB附近形成具有所希望的衰減特性的頻帶。
如上所述,由于在通帶PB諧振頻率/反諧振頻率不重疊,所以能夠提高針對通帶PB的高功率的信號輸入的耐性。另外,由于通帶PB的低頻側附近的第一衰減極點組由各第一彈性波諧振器的每一個第一彈性波諧振器的反諧振頻率形成,通帶PB的高頻側附近的第二衰減極點組由第二彈性諧振器的每一個第二彈性諧振器的諧振頻率形成,所以能夠提供陡峭性優異的帶通濾波器400。
此外,本發明并不限定于上述實施方式,只要不脫離其宗旨,除了上述的實施方式以外能夠進行各種變更,也可以對上述各實施方式所具備的結構任意地進行組合。另外,帶通濾波器的結構并不限定于上述例,只要是具備能夠利用用于在低頻側的第一通阻帶RB1形成第一衰減極點的第一彈性波諧振器、和用于在高頻側的第二通阻帶RB2形成第二衰減極點的第二彈性波諧振器的電路結構的帶通濾波器,帶通濾波器可以任意地構成。
另外,在圖8所示的帶通濾波器300中,為了在低頻側的第一通阻帶RB1形成第一衰減極點,也可以利用第一彈性波諧振器形成(置換)在路徑W31上串聯連接的第三電容器C31~C33、衰減特性調整用電容器、輸入輸出用的電容器中的至少一個。另外,也可以在路徑W31上還串聯連接衰減特性調整用的電感器。
另外,第一基底基板3以及第二基底基板4可以形成為所謂的WL-CSP(晶圓級芯片尺寸封裝)構造,也可以形成為將各個形成有諧振器的第一基底基板3、第二基底基板4安裝于封裝基板的CSP(芯片尺寸封裝)構造。
另外,也可以為用于在通帶PB的低頻側的第一通阻帶RB1形成第一衰減極點的第一彈性波諧振器僅在連接輸入端子和輸出端子的路徑上串聯連接,用于在通帶PB的高頻側的第二通阻帶RB2形成第二衰減極點的第二彈性波諧振器僅連接在連接輸入端子和輸出端子的路徑與接地電位之間。這樣,能夠更高效地提高輸入功率特性。
能夠將本發明廣泛地應用于設定有規定的通帶的帶通濾波器以及具備該濾波器的濾波器模塊。
附圖標記說明
1…濾波器模塊;2…模塊基板;3…第一基底基板;4…第二基底基板;100、300、400…帶通濾波器;101、201…LC高通濾波器;102、202…LC低通濾波器;301、302…LC并聯諧振電路;A、A31、A41…輸入端子;A1、A11…第一輸入端子;A2、A22…第二輸入端子;B、B31、B41…輸出端子;B1、B11…第一輸出端子;B2、B22…第二輸出端子;C11~C14、C51、C52…第一電容器;C21、C22、C23…第二電容器;C31、C32、C33…第三電容器;L1、L2、L3、L4、L11、L12、L13…第一電感器;L10、L11、L12、L13、L21、L22…第二電感器;S1~S5、P1~P3、P32、S41~S44…第一彈性波諧振器(第一電容器);P4~P8、P31、P41~P46…第二彈性波諧振器(第二電容器);PB…通帶;RB1…第一通阻帶;RB2…第二通阻帶;W、W31、W41…路徑;W1、W11…第一路徑;W2、W22…第二路徑。