Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4816234B2 - Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same - Google Patents

Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4816234B2
JP4816234B2 JP2006135096A JP2006135096A JP4816234B2 JP 4816234 B2 JP4816234 B2 JP 4816234B2 JP 2006135096 A JP2006135096 A JP 2006135096A JP 2006135096 A JP2006135096 A JP 2006135096A JP 4816234 B2 JP4816234 B2 JP 4816234B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
terminal
unbalanced
balanced
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006135096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007306475A (en
Inventor
和樹 岩下
博史 土屋
浩介 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP2006135096A priority Critical patent/JP4816234B2/en
Publication of JP2007306475A publication Critical patent/JP2007306475A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4816234B2 publication Critical patent/JP4816234B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、通信機器の技術分野に属するものであり、不平衡−平衡変換フィルタに関するもので、特に薄膜圧電共振器を用いた不平衡−平衡変換フィルタとそれを用いた送受切換器に関するものである。   The present invention belongs to the technical field of communication equipment and relates to an unbalance-balance conversion filter, and more particularly to an unbalance-balance conversion filter using a thin film piezoelectric resonator and a transmission / reception switch using the same. is there.

セルラ電話機のRF回路部には常に小型化が求められる。最近では、セルラ電話機に多様な機能を付与することが要望されており、その実現のためにはできるだけ多くのコンポーネントを組み込むことが好ましく、一方でセルラ電話機の大きさには制約があるので、結局、機器における専有面積(実装面積)及び高さの低減の要求が厳しく、従ってRF回路部を構成するコンポーネントについても専有面積が小さく、高さの低いものが求められている。   The RF circuit part of a cellular telephone is always required to be downsized. Recently, it has been demanded to add various functions to cellular phones, and it is preferable to incorporate as many components as possible in order to realize them, while the size of cellular phones is limited. Therefore, there is a strict demand for reduction of the exclusive area (mounting area) and height in the equipment, and therefore, components constituting the RF circuit portion are required to have a small exclusive area and a low height.

このような事情から、RF回路に使用される帯域通過フィルタとして、小型でかつ軽量化が可能である薄膜圧電共振器を用いた薄膜圧電フィルタが利用されるようになっている。前記のような薄膜圧電フィルタは、文献に示されているように半導体基板上に上下の電極で挟まれるように窒化アルミニウム(AlN)や酸化亜鉛(ZnO)等の圧電薄膜を形成し、且つ弾性波エネルギーが半導体基板中に漏洩しないように、その直下に空洞を設けた薄膜圧電共振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator:FBAR)からなるRFフィルタである。   Under such circumstances, a thin film piezoelectric filter using a thin film piezoelectric resonator that is small and can be reduced in weight is used as a band pass filter used in an RF circuit. The thin film piezoelectric filter as described above forms a piezoelectric thin film such as aluminum nitride (AlN) or zinc oxide (ZnO) so as to be sandwiched between upper and lower electrodes on a semiconductor substrate as shown in the literature, and is elastic. The RF filter is formed of a thin film bulk acoustic resonator (FBAR) in which a cavity is provided immediately below so that wave energy does not leak into the semiconductor substrate.

図6は、薄膜圧電共振器の一実施形態を示し、図6(a)は、その模式的平面図であり、図6(b)は図6(a)のX−X断面図である。図6の薄膜圧電共振器は、圧電薄膜と、該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極8および上部電極10とを有する。薄膜圧電共振器は、エアーギャップ4を有する基板6と、該基板6の上面上の端縁に周縁部が支持されて吊られた形態の圧電スタック12とを有する。該圧電共振器スタック12は、圧電薄膜(圧電体層)2と該圧電薄膜を挟むように形成された下部電極(下部電極層)8および上部電極(上部電極層)10とからなる。   FIG. 6 shows an embodiment of a thin film piezoelectric resonator, FIG. 6 (a) is a schematic plan view thereof, and FIG. 6 (b) is an XX cross-sectional view of FIG. 6 (a). The thin film piezoelectric resonator of FIG. 6 includes a piezoelectric thin film, and a lower electrode 8 and an upper electrode 10 formed so as to sandwich the piezoelectric thin film. The thin film piezoelectric resonator includes a substrate 6 having an air gap 4 and a piezoelectric stack 12 in a form in which a peripheral edge is supported on an edge on the upper surface of the substrate 6 and suspended. The piezoelectric resonator stack 12 includes a piezoelectric thin film (piezoelectric layer) 2, a lower electrode (lower electrode layer) 8 and an upper electrode (upper electrode layer) 10 formed so as to sandwich the piezoelectric thin film.

図8は従来の薄膜圧電フィルタの一実施形態である梯子型フィルタを、図9には従来の薄膜圧電フィルタの一実施形態である格子型フィルタを示している。図8に示した梯子型フィルは不平衡入力―不平衡出力であり、図9に示した格子型フィルタは平衡入力―平衡出力である。近年は平衡入出力端子を有するIC等の電子部品が主流となっているため、従来は不平衡入出力端子を有する梯子型薄膜圧電フィルタ後段と電子回路間に、バラン回路等の不平衡―平衡変換器を挿入した回路構成をとっていた。バラン回路を導入した場合、RF回路部全体の専有面積が大きくなり好ましくない。近年、薄膜圧電フィルタに不平衡―平衡変換器の機能を持たせた、いわゆる不平衡入力―平衡出力型の薄膜圧電フィルタ(以下、バランス型薄膜圧電フィルタという)の実用化が進められている。 FIG. 8 shows a ladder type filter which is an embodiment of a conventional thin film piezoelectric filter, and FIG. 9 shows a lattice type filter which is an embodiment of a conventional thin film piezoelectric filter. The ladder type filter shown in FIG. 8 is an unbalanced input-unbalanced output, and the lattice type filter shown in FIG. 9 is a balanced input-balanced output. In recent years, electronic components such as ICs with balanced input / output terminals have become the mainstream, so in the past, unbalanced-balanced balun circuits, etc., between the latter stage of ladder-type thin film piezoelectric filters having unbalanced input / output terminals and the electronic circuit. The circuit configuration was such that a converter was inserted. When the balun circuit is introduced, the exclusive area of the entire RF circuit section becomes large, which is not preferable. In recent years, a so-called unbalanced input-balanced output type thin film piezoelectric filter (hereinafter referred to as a balanced type thin film piezoelectric filter) in which a thin film piezoelectric filter has a function of an unbalanced-balanced converter has been put into practical use.

特許文献1および特許文献2には、梯子型フィルタと格子型フィルタを組み合わせることにより、不平衡―平衡変換機能を有するバランス型薄膜圧電フィルタが提案されている。図10(a)および(b)に示すように梯子型フィルタは、通過帯域近傍で、急峻な減衰特性を有しているが、通過帯域から離れた周波数帯域では、減衰特性が悪化する。一方、格子型フィルタは、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性は劣るものの、通過帯域から離れた周波数帯での減衰特性は優れている特長を有している。そのため、特許文献1および特許文献2に記載の薄膜圧電フィルタは、梯子型回路と格子型フィルタの中間的なフィルタ特性を示す。
Patent Documents 1 and 2 propose a balanced thin film piezoelectric filter having an unbalance-balance conversion function by combining a ladder filter and a lattice filter. As shown in FIGS. 10A and 10B, the ladder filter has a steep attenuation characteristic in the vicinity of the pass band, but the attenuation characteristic deteriorates in a frequency band away from the pass band. On the other hand, the lattice filter has a feature that the attenuation characteristic in the frequency band far from the pass band is excellent, although the steepness of the attenuation characteristic in the vicinity of the pass band is inferior. For this reason, the thin film piezoelectric filters described in Patent Document 1 and Patent Document 2 exhibit intermediate filter characteristics between a ladder circuit and a lattice filter.

米国特許第6,542,055号公報US Pat. No. 6,542,055 特表2004−519180公報Special table 2004-519180 gazette

特許文献1および特許文献2に記載の薄膜圧電フィルタは、梯子型フィルタと格子型フィルタの中間的なフィルタ特性を示すことから、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性は必ずしも十分ではなく、減衰特性の急峻性が重要視される通信システムには、適用できないという欠点を有している。   Since the thin film piezoelectric filters described in Patent Document 1 and Patent Document 2 show intermediate filter characteristics between a ladder filter and a lattice filter, the steepness of the attenuation characteristics in the vicinity of the passband is not always sufficient, and the attenuation characteristics However, it has a drawback that it cannot be applied to a communication system in which the steepness of the system is important.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、不平衡―平衡変換器の機能を有し、且つ、通過帯域近傍での減衰特性の急峻性が良好な小型の薄膜圧電フィルタを提供することを目的としたものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a small thin-film piezoelectric filter having a function of an unbalanced-balanced converter and having a good attenuation characteristic in the vicinity of the passband. It is for the purpose.

本発明は、直列共振器と並列共振器とが梯子型に接続された不平衡回路と平衡回路とを含む不平衡−平衡変換フィルタであって、前記不平衡回路は、第1の入力端子と第2の入力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記平衡回路は、第3の入力端子と第4の入力端子と第3の出力端子と第4の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記第1の出力端子は前記第3の入力端子に接続されており、前記第2の出力端子は前記第4の入力端子に接続されており、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子は、グランド端子に接続されており、前記第4の入力端子と前記グランド端子との間に、インダクタを有することを特徴とする不平衡−平衡変換フィルタに関する。
The present invention is an unbalanced-balanced conversion filter including an unbalanced circuit in which a series resonator and a parallel resonator are connected in a ladder form, and a balanced circuit, wherein the unbalanced circuit includes a first input terminal, A two-terminal pair network including a second input terminal, a first output terminal, and a second output terminal, wherein the balanced circuit includes a third input terminal, a fourth input terminal, and a third output terminal. And a fourth output terminal, wherein the first output terminal is connected to the third input terminal, and the second output terminal is connected to the fourth input terminal. The second input terminal and the second output terminal are connected to a ground terminal, and an inductor is provided between the fourth input terminal and the ground terminal. The present invention relates to an unbalanced-balanced conversion filter.

また、本発明は、前記不平衡回路と前記平衡回路とを構成する直列共振器および並列共振器が、薄膜圧電共振器であることを特徴とする前記不平衡−平衡変換フィルタに関する。   The present invention also relates to the unbalanced-balanced conversion filter, wherein the series resonator and the parallel resonator constituting the unbalanced circuit and the balanced circuit are thin film piezoelectric resonators.

また、本発明は、前記不平衡回路を構成する並列共振器と前記グランド端子との間にインダクタを有することを特徴とする前記不平衡−平衡変換フィルタに関する。   The present invention also relates to the unbalanced-balanced conversion filter, characterized in that an inductor is provided between the parallel resonator constituting the unbalanced circuit and the ground terminal.

また、本発明は、前記不平衡―平衡変換フィルタを受信フィルタに用いた送受切換器に関する。   The present invention also relates to a transmission / reception switch using the unbalance-balance conversion filter as a reception filter.

本発明によれば、直列共振器と並列共振器とが梯子型に接続された不平衡回路と平衡回路とを含む不平衡−平衡変換フィルタであって、前記不平衡回路は、第1の入力端子と第2の入力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記平衡回路は、第3の入力端子と第4の入力端子と第3の出力端子と第4の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記第1の出力端子は前記第3の入力端子に接続されており、前記第2の出力端子は前記第4の入力端子に接続されており、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子は、グランド端子に接続されており、前記第4の入力端子と前記グランド端子との間に、インダクタを有する不平衡−平衡変換フィルタとすることで、不平衡―平衡変換器の機能を有するとともに、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が良好なバランス型薄膜圧電フィルタを提供することができる。
According to the present invention, there is provided an unbalanced-balanced conversion filter including an unbalanced circuit and a balanced circuit in which a series resonator and a parallel resonator are connected in a ladder shape, and the unbalanced circuit has a first input. A two-terminal pair network including a terminal, a second input terminal, a first output terminal, and a second output terminal, wherein the balanced circuit includes a third input terminal, a fourth input terminal, and a third input terminal. A two-terminal network including an output terminal and a fourth output terminal, wherein the first output terminal is connected to the third input terminal, and the second output terminal is the fourth input terminal. The second input terminal and the second output terminal are connected to a ground terminal, and there is an unbalance having an inductor between the fourth input terminal and the ground terminal. -By using a balanced conversion filter, it has the function of an unbalanced-balanced converter. It can steepness of attenuation characteristics near the passband to provide a good balanced film piezoelectric filter.

本発明によれば、前記不平衡回路と前記平衡回路とを構成する直列共振器および並列共振器が、薄膜圧電共振器である前記不平衡―平衡変換フィルタとすることで、不平衡―平衡変換器の機能を有するとともに、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が良好なバランス型薄膜圧電フィルタを提供することができる。   According to the present invention, the series resonator and the parallel resonator constituting the unbalanced circuit and the balanced circuit are the unbalanced-balanced conversion filter that is a thin film piezoelectric resonator, so that the unbalanced-balanced conversion is achieved. It is possible to provide a balanced thin-film piezoelectric filter that has a function of a vessel and has a good steepness in the attenuation characteristic in the vicinity of the passband.

また、本発明によれば、前記不平衡回路を構成する並列共振器と前記グランド端子との間にインダクタを有する前記不平衡−平衡変換フィルタとすることで、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が良好なバランス型薄膜圧電フィルタを提供することができる   Further, according to the present invention, the unbalanced-balanced conversion filter having an inductor between the parallel resonator constituting the unbalanced circuit and the ground terminal makes the steepness of the attenuation characteristic near the passband. Can provide a good balance type thin film piezoelectric filter

また、本発明によれば、前記不平衡―平衡変換フィルタを受信フィルタに用いた送受切換器とすることで、受信出力側に不平衡―平衡変換器の機能を有するとともに、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が良好な送受切換器を提供することができる。   According to the present invention, the unbalance-balance conversion filter is used as a transmission / reception switch for the reception filter, so that the reception output side has the function of an unbalance-balance conversion and has an attenuation near the passband. It is possible to provide a transmission / reception switch with good characteristics steepness.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明は、不平衡―平衡変換器の機能を有し、且つ、通過帯域近傍での減衰特性の急峻性が良好な小型の薄膜圧電フィルタを提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a small-sized thin film piezoelectric filter having a function of an unbalanced-balanced converter and having a good steepness of attenuation characteristics in the vicinity of the pass band.

本発明のバランス型薄膜圧電フィルタは、直列共振器と並列共振器とが梯子型に接続された不平衡回路と平衡回路とを含む不平衡−平衡変換フィルタであって、前記不平衡回路は、第1の入力端子と第2の入力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記平衡回路は、第3の入力端子と第4の入力端子と第3の出力端子と第4の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記第1の出力端子は前記第3の入力端子に接続されており、前記第2の出力端子は前記第4の入力端子に接続されており、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子は、グランド端子に接続されており、前記第4の入力端子と前記グランド端子との間に、インダクタを有することを特徴とする不平衡―平衡変換フィルタとすることで、不平衡―平衡変換器の機能を有するとともに、通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が良好なバランス型薄膜圧電フィルタを提供することができる。 The balanced thin film piezoelectric filter of the present invention is an unbalanced-balanced conversion filter including an unbalanced circuit and a balanced circuit in which a series resonator and a parallel resonator are connected in a ladder shape, and the unbalanced circuit includes: A two-terminal pair network including a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, and a second output terminal, wherein the balanced circuit includes a third input terminal and a fourth input terminal. And a third output terminal and a fourth output terminal, wherein the first output terminal is connected to the third input terminal, and the second output terminal is The second input terminal and the second output terminal are connected to a ground terminal, and an inductor is connected between the fourth input terminal and the ground terminal. imbalance characterized by having a - with equilibrium conversion filter, not衡 - has a function of balanced converter can steepness of attenuation characteristics near the passband to provide a good balanced film piezoelectric filter.

図1は本発明のバランス型薄膜圧電フィルタの一実施形態を示しており、第1の入力端子101と第2の入力端子102と第1の出力端子103と第2の出力端子104とを備えた不平衡回路である梯子型フィルタ部110と、第3の入力端子105と第4の入力端子106と第3の出力端子107と第2の出力端子108とを備えている平衡回路である梯子型フィルタ部120を組み合わせた回路構成となっている。前記不平衡回路の第1の出力端子103は前記不平衡回路の第3の入力端子105と、前記不平衡回路の第2出力端子104は前記不平衡回路の第4の入力端子106と接続されている。また、前記第2の入力端子102と前記第2の出力端子104はグランド端子に接続されている。従って、入力端子101および102からなる入力端子は不平衡端子で、出力端子107および108からなる出力端子は平衡端子であることから、不平衡-平衡変換機能を有するバランス型フィルタとなる。   FIG. 1 shows an embodiment of a balanced thin film piezoelectric filter of the present invention, which includes a first input terminal 101, a second input terminal 102, a first output terminal 103, and a second output terminal 104. The ladder-type filter unit 110, which is an unbalanced circuit, and the ladder, which is a balanced circuit, includes a third input terminal 105, a fourth input terminal 106, a third output terminal 107, and a second output terminal 108. The circuit configuration is a combination of the mold filter unit 120. The first output terminal 103 of the unbalanced circuit is connected to the third input terminal 105 of the unbalanced circuit, and the second output terminal 104 of the unbalanced circuit is connected to the fourth input terminal 106 of the unbalanced circuit. ing. The second input terminal 102 and the second output terminal 104 are connected to a ground terminal. Therefore, the input terminal consisting of the input terminals 101 and 102 is an unbalanced terminal, and the output terminal consisting of the output terminals 107 and 108 is a balanced terminal, so that a balanced filter having an unbalanced-balanced conversion function is obtained.

不平衡回路である梯子型フィルタ部110は、直列共振器111、113と、並列共振器112、114から構成されており、並列共振器112、114は接地されている。本発明の不平衡回路である梯子型フィルタ部は、図1に記載された回路構成に限定されるものでは無く、直列共振器と並列共振器とからなる不平衡回路である梯子型フィルタであれば、本発明の効果を得ることができる。   The ladder filter unit 110, which is an unbalanced circuit, includes series resonators 111 and 113 and parallel resonators 112 and 114, and the parallel resonators 112 and 114 are grounded. The ladder type filter unit that is an unbalanced circuit of the present invention is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 1, and may be a ladder type filter that is an unbalanced circuit including a series resonator and a parallel resonator. Thus, the effects of the present invention can be obtained.

平衡回路である梯子型フィルタ部120は、直列共振器121、123と、並列共振器122、124から構成されている。本発明の平衡回路である梯子型フィルタ部120は、図1に記載された回路構成に限定されるものでは無く、直列共振器と並列共振器とからなる平衡回路である梯子型フィルタであれば、本発明の効果を得ることができる。   The ladder-type filter unit 120 that is a balanced circuit includes series resonators 121 and 123 and parallel resonators 122 and 124. The ladder type filter unit 120 that is a balanced circuit of the present invention is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 1, and may be any ladder type filter that is a balanced circuit composed of a series resonator and a parallel resonator. The effects of the present invention can be obtained.

本発明の梯子型フィルタ110および120を構成する直列共振器111、113、121、123と、並列共振器112、114、122、124は、例えば、図6(a)および(b)に示したような薄膜圧電共振器からなることが好ましい。薄膜圧電共振器は高い品質係数Q値を有することから、本発明の目的の一つである通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が優れているためである。   The series resonators 111, 113, 121, and 123 and the parallel resonators 112, 114, 122, and 124 that constitute the ladder filters 110 and 120 of the present invention are shown in FIGS. 6 (a) and (b), for example. Such a thin film piezoelectric resonator is preferably used. This is because the thin film piezoelectric resonator has a high quality factor Q value, and therefore, the steepness of the attenuation characteristic in the vicinity of the pass band, which is one of the objects of the present invention, is excellent.

図2は本発明のバランス型薄膜圧電フィルタの一実施形態を示している。第1の入力端子101と第2の入力端子102と第1の出力端子103と第2の出力端子104とを備えた不平衡回路である梯子型フィルタ部110と、第3の入力端子105と第4の入力端子106と第3の出力端子107と第4の出力端子108とを備えている平衡回路である梯子型フィルタ部120を組み合わせた回路構成となっている点は、図1の実施例と同様である。不平衡回路である梯子型フィルタ部110では、並列共振器112および114がインダクタ(131、132)を介してグランド端子に接続された構成となっているとともに、一方の平衡回路である梯子型フィルタ部120では、直列共振器123と並列共振器122の接続ノードがインダクタ133を介して第2の出力端子104に接続されている点が図1の実施形態とは異なっている。インダクタ(131、132、133)を介してグランド端子に接続することにより、通過帯域外に出現する減衰極を制御することが可能となる。   FIG. 2 shows an embodiment of a balanced thin film piezoelectric filter of the present invention. A ladder-type filter unit 110 that is an unbalanced circuit including a first input terminal 101, a second input terminal 102, a first output terminal 103, and a second output terminal 104; a third input terminal 105; The circuit configuration in which the ladder-type filter unit 120, which is a balanced circuit including the fourth input terminal 106, the third output terminal 107, and the fourth output terminal 108, is combined is shown in FIG. Similar to the example. In the ladder-type filter unit 110 that is an unbalanced circuit, the parallel resonators 112 and 114 are connected to the ground terminal via inductors (131, 132), and the ladder-type filter that is one balanced circuit. The unit 120 is different from the embodiment of FIG. 1 in that the connection node between the series resonator 123 and the parallel resonator 122 is connected to the second output terminal 104 via the inductor 133. By connecting to the ground terminal via the inductors (131, 132, 133), the attenuation pole appearing outside the passband can be controlled.

図1で示した実施形態と同様に、本発明の梯子型フィルタ部110および120の構成は図2に示した回路構成に限定されるものでは無く、不平衡回路である梯子型フィルタ部110を構成する並列共振器の少なくとも一つが、インダクタを介して接地されている場合、本発明の実施形態である。また、平衡回路である梯子型フィルタ部120を構成している直列共振器と並列共振器の接続ノードがインダクタを介して、前記梯子型フィルタ部110のグランド端子に接続されている出力端子(図2では出力端子104に相当する。)に接続されていることが、本発明の特徴である。   As in the embodiment shown in FIG. 1, the configuration of the ladder filter units 110 and 120 of the present invention is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 2, and the ladder filter unit 110, which is an unbalanced circuit, is provided. When at least one of the constituting parallel resonators is grounded via an inductor, it is an embodiment of the present invention. In addition, an output terminal (FIG. 5) is connected to a ground terminal of the ladder type filter unit 110 via a inductor at a connection node between the series resonator and the parallel resonator constituting the ladder type filter unit 120 which is a balanced circuit. 2 is equivalent to the output terminal 104)).

図3は本発明のバランス型薄膜圧電フィルタの一実施形態を示している。第1の入力端子101と第2の入力端子102と第1の出力端子103と第2の出力端子104とを備えた不平衡回路である梯子型フィルタ部110と、第3の入力端子105と第4の入力端子106と第3の出力端子107と第4の出力端子108とを備えている平衡回路である梯子型フィルタ部120を組み合わせた回路構成となっている点は、図1および図2の実施形態と同様である。また、不平衡回路である梯子型フィルタ110を構成している並列共振器がインダクタを介してグランド端子に接続されている点も図2と同様であるが、図3の実施形態では、複数の並列共振器(並列共振器112および114)が一つインダクタ141を介してグランド端子に接続されている点が、図2の実施形態とは異なる。このように、複数の並列共振器を一つのインダクタを介して接地させることにより、比較的小さなインダクタンスで通過帯域近傍の高周波数側に減衰極を出現させることが可能であり、フィルタの小型化に非常に有利である。   FIG. 3 shows an embodiment of the balanced thin film piezoelectric filter of the present invention. A ladder-type filter unit 110 that is an unbalanced circuit including a first input terminal 101, a second input terminal 102, a first output terminal 103, and a second output terminal 104; a third input terminal 105; 1 and FIG. 2 show that the circuit configuration is a combination of a ladder-type filter unit 120 that is a balanced circuit including a fourth input terminal 106, a third output terminal 107, and a fourth output terminal 108. This is the same as the second embodiment. Further, the parallel resonator constituting the ladder filter 110 which is an unbalanced circuit is connected to the ground terminal via the inductor, as in FIG. 2, but in the embodiment of FIG. 2 is different from the embodiment of FIG. 2 in that one parallel resonator (parallel resonators 112 and 114) is connected to the ground terminal via an inductor 141. Thus, by grounding a plurality of parallel resonators via a single inductor, it is possible to cause an attenuation pole to appear on the high frequency side in the vicinity of the passband with a relatively small inductance, thereby reducing the size of the filter. Very advantageous.

図1および図2で示した実施形態と同様に、本発明の梯子型フィルタ部110および120の構成は図3に示した回路構成に限定されるものでは無く、不平衡回路である梯子型フィルタ部110を構成する並列共振器の少なくとも2つが、同一のインダクタを介して接地されている場合、本発明の実施形態である   As in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the configuration of the ladder filter units 110 and 120 of the present invention is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 3, but a ladder filter that is an unbalanced circuit. When at least two of the parallel resonators constituting the unit 110 are grounded via the same inductor, this is an embodiment of the present invention.

図4は本発明の送受切換器の一実施形態を示している。受信フィルタ100は、第1の入力端子101と第2の入力端子102(図示せず)と第1の出力端子103(図示せず)と第2の出力端子104(図示せず)とを備えた不平衡回路である梯子型フィルタ部110と、第3の入力端子105(図示せず)と第4の入力端子106(図示せず)と第3の出力端子107と第4の出力端子108とを備えている平衡回路である梯子型フィルタ部120を組み合わせた回路構成となっている。また、アンテナ、受信フィルタ間には位相シフタを設置することにより、送信フィルタ200の特性劣化を抑制することができる。送信フィルタ200は、従来の梯子型回路で構成される不平衡回路である梯子型フィルタ200であり、送信入力ポートは不平衡入力となっている。このように、本発明の送受切換器では、受信ポートが平衡端子となり、且つ、送信ポートが不平衡端子の送受切換器とすることができる。   FIG. 4 shows an embodiment of the duplexer according to the present invention. The reception filter 100 includes a first input terminal 101, a second input terminal 102 (not shown), a first output terminal 103 (not shown), and a second output terminal 104 (not shown). A ladder filter unit 110, which is an unbalanced circuit, a third input terminal 105 (not shown), a fourth input terminal 106 (not shown), a third output terminal 107, and a fourth output terminal 108. The ladder-type filter unit 120, which is a balanced circuit including the circuit configuration, is combined. In addition, by installing a phase shifter between the antenna and the reception filter, it is possible to suppress deterioration in characteristics of the transmission filter 200. The transmission filter 200 is a ladder type filter 200 that is an unbalanced circuit composed of a conventional ladder type circuit, and the transmission input port is an unbalanced input. Thus, in the transmission / reception switching device of the present invention, the reception port can be a balanced terminal and the transmission port can be a transmission / reception switching device having an unbalanced terminal.

本発明では、受信フィルタとして、第1の入力端子101と第2の入力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とを備えた不平衡回路である梯子型フィルタ部110と、第3の入力端子と第4の入力端子と第3の出力端子107と第4の出力端子108とを備えている平衡回路である梯子型フィルタ部120を組み合わせた回路構成となっており、また、送信フィルタとして、梯子型フィルタを用いていることから通過帯域近傍の減衰特性が良好な送受切換器とすることができる。   In the present invention, as a reception filter, a ladder filter unit 110 that is an unbalanced circuit including a first input terminal 101, a second input terminal, a first output terminal, and a second output terminal; The ladder-type filter unit 120, which is a balanced circuit having an input terminal, a fourth input terminal, a third output terminal 107, and a fourth output terminal 108, is combined. Since a ladder-type filter is used as the filter, a transmission / reception switch with good attenuation characteristics in the vicinity of the passband can be obtained.

図1から図3で示した実施形態と同様に、本発明の送受切換器を構成する受信フィルタの梯子型フィルタ部110および120の構成は図4に示した回路構成に限定されるものでは無く、不平衡回路である梯子型フィルタ部110は直列共振器と並列共振器とからなる不平衡回路である梯子型フィルタであり、平衡回路である梯子型フィルタ部120は、直列共振器121、123と、並列共振器122、124から構成されている場合、本発明の実施形態である。また、図2から3に示したように並列共振器がインダクタを介して接地されているバランス型フィルタを受信フィルタに用いた場合も、本発明の実施形態に含まれる。   Similar to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the configuration of the ladder filter units 110 and 120 of the reception filter constituting the transmission / reception switch of the present invention is not limited to the circuit configuration shown in FIG. The ladder-type filter unit 110 that is an unbalanced circuit is a ladder-type filter that is an unbalanced circuit including a series resonator and a parallel resonator, and the ladder-type filter unit 120 that is a balanced circuit is a series resonator 121, 123. And the parallel resonators 122 and 124 is an embodiment of the present invention. In addition, the case where a balanced filter in which a parallel resonator is grounded via an inductor as shown in FIGS. 2 to 3 is used as a reception filter is also included in the embodiment of the present invention.

本発明の送受切換器を構成する直列共振器および並列共振器は、薄膜圧電共振器からなることが好ましい。薄膜圧電共振器の例として、例えば図6に示すような形態を挙げることができる。薄膜圧電共振器は高い品質係数Q値を有することから、本発明の目的の一つである通過帯域近傍の減衰特性の急峻性が優れているためである。   The series resonator and the parallel resonator constituting the transmission / reception switching device of the present invention are preferably formed of a thin film piezoelectric resonator. As an example of the thin film piezoelectric resonator, for example, a form as shown in FIG. This is because the thin film piezoelectric resonator has a high quality factor Q value, and therefore, the steepness of the attenuation characteristic in the vicinity of the pass band, which is one of the objects of the present invention, is excellent.

本発明の薄膜圧電フィルタを構成している薄膜圧電共振器の構成および材料は、従来の薄膜圧電共振器と同様な構成および材料を適用することができる。例えば、基板6はシリコン基板、ガリウム砒素基板、ガラス基板などからなるものでよく、エアーギャップ4は異方性湿式エッチング、RIE(Reactive Ion Etching)などの従来技術により形成することができる。圧電薄膜(圧電層)2は、例えば、酸化亜鉛(ZnO)や窒化アルミニウム(AlN)のような薄膜として製造できる圧電材料からなるものでよい。   As the configuration and material of the thin film piezoelectric resonator constituting the thin film piezoelectric filter of the present invention, the same configuration and material as those of the conventional thin film piezoelectric resonator can be applied. For example, the substrate 6 may be made of a silicon substrate, a gallium arsenide substrate, a glass substrate, or the like, and the air gap 4 can be formed by a conventional technique such as anisotropic wet etching or RIE (Reactive Ion Etching). The piezoelectric thin film (piezoelectric layer) 2 may be made of a piezoelectric material that can be manufactured as a thin film such as zinc oxide (ZnO) or aluminum nitride (AlN).

上記のような薄膜圧電共振器は次のようにして作製することができる。シリコンウェハなどの基板6上に湿式エッチング等の技術によりピット部を形成した後、CVD法等の成膜技術により犠牲層を形成する。その後、CMP法などの平坦化技術により基板表面を平坦化し、ピット内部にのみ犠牲層が堆積された基板とする。スパッタリング法、蒸着法などの成膜方法で下部電極8、圧電層2、上部電極10を成膜するとともに、湿式エッチング、RIE、リフトオフ法などのパターニング技術を用いて各層をパターニングする。この際、上部電極の中心部に上部電極を形成しない領域40を形成する。更に、前記パターニング技術を用いて、基板上面から犠牲層まで達する貫通孔30を形成した後、エッチング液にて犠牲層を除去する。これにより、ピット部はエアーギャップ4となる。   The thin film piezoelectric resonator as described above can be manufactured as follows. After a pit portion is formed on a substrate 6 such as a silicon wafer by a technique such as wet etching, a sacrificial layer is formed by a film forming technique such as a CVD method. Thereafter, the surface of the substrate is planarized by a planarization technique such as a CMP method to obtain a substrate on which a sacrificial layer is deposited only inside the pits. The lower electrode 8, the piezoelectric layer 2, and the upper electrode 10 are formed by a film forming method such as sputtering or vapor deposition, and each layer is patterned using a patterning technique such as wet etching, RIE, or lift-off. At this time, a region 40 where the upper electrode is not formed is formed at the center of the upper electrode. Further, after forming the through hole 30 reaching from the upper surface of the substrate to the sacrificial layer using the patterning technique, the sacrificial layer is removed with an etching solution. Thereby, the pit portion becomes the air gap 4.

図7には、薄膜圧電共振器の別の一実施形態を示す。エアーギャップ4の代わりに、音響反射層を設けている以外は、図6に示した実施形態と同様であり、本発明の薄膜圧電フィルタに用いられる薄膜圧電共振器として用いることができる。   FIG. 7 shows another embodiment of the thin film piezoelectric resonator. It is the same as the embodiment shown in FIG. 6 except that an acoustic reflection layer is provided in place of the air gap 4, and can be used as a thin film piezoelectric resonator used in the thin film piezoelectric filter of the present invention.

(実施例1)
図3に示す回路構成で、1900MHz帯のバランスフィルタを作製した。本実施例での各構成層の厚みは、下部電極をMoで厚み300nm、圧電層をAlNで厚み1300nm、上部電極をMoで厚み300nmとした。図5にこのようにして形成したバランス型薄膜圧電フィルタの振幅特性を示す。図5より明らかなように、通過帯域近傍の減衰特性は急峻であり、通過帯域と阻止帯域が近接している通信システムへの適用が可能である。
Example 1
A 1900 MHz band balance filter was fabricated with the circuit configuration shown in FIG. The thickness of each component layer in this example was set such that the lower electrode was made of Mo with a thickness of 300 nm, the piezoelectric layer was made of AlN with a thickness of 1300 nm, and the upper electrode was made of Mo with a thickness of 300 nm. FIG. 5 shows the amplitude characteristics of the balanced thin film piezoelectric filter formed as described above. As is clear from FIG. 5, the attenuation characteristic in the vicinity of the pass band is steep, and it can be applied to a communication system in which the pass band and the stop band are close to each other.

本発明の薄膜圧電フィルタの一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a thin film piezoelectric filter of the present invention. 本発明の薄膜圧電フィルタの一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a thin film piezoelectric filter of the present invention. 本発明の薄膜圧電フィルタの一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a thin film piezoelectric filter of the present invention. 本発明の送受切換器の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of a duplexer according to the present invention. 実施例1で得られた薄膜圧電フィルタの振幅特性を示す。The amplitude characteristic of the thin film piezoelectric filter obtained in Example 1 is shown. 薄膜圧電共振器の一実施形態を示す、(a)模式的平面図および(b)断面図である。It is (a) typical top view and (b) sectional view showing one embodiment of a thin film piezoelectric resonator. 薄膜圧電共振器の一実施形態を示す。1 illustrates one embodiment of a thin film piezoelectric resonator. 従来の梯子型回路フィルタを示す。1 shows a conventional ladder circuit filter. 従来の格子型回路フィルタを示す。1 shows a conventional lattice circuit filter. 従来の梯子型回路フィルタの振幅特性の、(a)狭帯域特性、(b)広帯域特性、を示す図である。It is a figure which shows (a) narrow-band characteristic and (b) wide-band characteristic of the amplitude characteristic of the conventional ladder type circuit filter.

符号の説明Explanation of symbols

2 圧電層
4 エアーギャップ
6 基板
8 下部電極
10 上部電極
12 圧電共振器スタック
14 音響インピーダンス変換器
30 犠牲層エッチング用貫通孔
100 受信フィルタ
101、104 不平衡入力端子
103、104 不平衡出力端子
105、106 平衡入力端子
107、108 平衡出力端子
110 不平衡回路である梯子型フィルタ部
120 平衡回路である梯子型フィルタ部
111、113、梯子型フィルタ部110を構成する直列共振器
112、114、梯子型フィルタ部110を構成する並列共振器
121、123、梯子型フィルタ部120を構成する直列共振器
122、124、梯子型フィルタ部120を構成する並列共振器
131、132、133、141、142 インダクタ
151、153、155 従来の梯子型フィルタを構成する直列共振器
152、154、156 従来の梯子型フィルタを構成する並列共振器
161、163 従来の格子型フィルタを構成する直列共振器
162、164 従来の格子型フィルタを構成する並列共振器
200 送信フィルタ
211、213、215、217 送信フィルタ200を構成する直列共振器
212、214、216、218 送信フィルタ200を構成する並列共振器
2 Piezoelectric layer 4 Air gap 6 Substrate 8 Lower electrode 10 Upper electrode 12 Piezoelectric resonator stack 14 Acoustic impedance converter 30 Sacrificial layer etching through hole 100 Reception filter 101, 104 Unbalanced input terminal 103, 104 Unbalanced output terminal 105, 106 Balanced input terminals 107 and 108 Balanced output terminal 110 Ladder type filter unit 120 which is an unbalanced circuit Ladder type filter units 111 and 113 which are balanced circuits, Series resonators 112 and 114 which constitute the ladder type filter unit 110, Ladder type Parallel resonators 121 and 123 constituting the filter unit 110, series resonators 122 and 124 constituting the ladder type filter unit 120, and parallel resonators 131, 132, 133, 141, and 142 constituting the ladder type filter unit 120 Inductor 151 , 153, 155 Conventional ladder filter Series Resonators 152, 154, and 156 Parallel Resonators 161 and 163 Constructing Conventional Ladder Filters Series Resonators 162 and 164 Constructing Conventional Grating Filters Parallel Resonators 200 Constructing Conventional Grating Filters Transmission filters 211, 213, 215, 217 Series resonators 212, 214, 216, 218 constituting transmission filter 200 Parallel resonators forming transmission filter 200

Claims (4)

直列共振器と並列共振器とが梯子型に接続された不平衡回路と平衡回路とを含む不平衡−平衡変換フィルタであって、前記不平衡回路は、第1の入力端子と第2の入力端子と第1の出力端子と第2の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記平衡回路は、第3の入力端子と第4の入力端子と第3の出力端子と第4の出力端子とを含む2端子対回路網であり、前記第1の出力端子は前記第3の入力端子に接続されており、前記第2の出力端子は前記第4の入力端子に接続されており、前記第2の入力端子と前記第2の出力端子は、グランド端子に接続されており、前記第4の入力端子と前記グランド端子との間に、インダクタを有することを特徴とする不平衡−平衡変換フィルタ。 An unbalanced-balanced conversion filter including an unbalanced circuit and a balanced circuit in which a series resonator and a parallel resonator are connected in a ladder shape, wherein the unbalanced circuit includes a first input terminal and a second input. A two-terminal network including a terminal, a first output terminal, and a second output terminal, wherein the balanced circuit includes a third input terminal, a fourth input terminal, a third output terminal, and a fourth output terminal. A two-terminal pair network including an output terminal, wherein the first output terminal is connected to the third input terminal, and the second output terminal is connected to the fourth input terminal. The second input terminal and the second output terminal are connected to a ground terminal, and an inductor is provided between the fourth input terminal and the ground terminal. Balance conversion filter. 前記不平衡回路と前記平衡回路とを構成する直列共振器および並列共振器が、薄膜圧電共振器であることを特徴とする請求項1記載の不平衡−平衡変換フィルタ。   2. The unbalanced-balanced conversion filter according to claim 1, wherein the series resonator and the parallel resonator constituting the unbalanced circuit and the balanced circuit are thin film piezoelectric resonators. 前記不平衡回路を構成する並列共振器と前記グランド端子との間にインダクタを有することを特徴とする請求項1記載の不平衡−平衡変換フィルタ。   2. The unbalanced-balanced conversion filter according to claim 1, further comprising an inductor between a parallel resonator constituting the unbalanced circuit and the ground terminal. 請求項1記載の不平衡−平衡変換フィルタを受信フィルタに用いた送受切換器。   A transmission / reception switching device using the unbalance-balance conversion filter according to claim 1 as a reception filter.
JP2006135096A 2006-05-15 2006-05-15 Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same Expired - Fee Related JP4816234B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006135096A JP4816234B2 (en) 2006-05-15 2006-05-15 Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006135096A JP4816234B2 (en) 2006-05-15 2006-05-15 Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007306475A JP2007306475A (en) 2007-11-22
JP4816234B2 true JP4816234B2 (en) 2011-11-16

Family

ID=38840012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006135096A Expired - Fee Related JP4816234B2 (en) 2006-05-15 2006-05-15 Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4816234B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9455685B2 (en) 2013-10-07 2016-09-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Acoustic filter with suppressed nonlinear characteristics

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022493A (en) * 1998-06-30 2000-01-21 Kyocera Corp Surface acoustic wave filter
US6462631B2 (en) * 2001-02-14 2002-10-08 Agilent Technologies, Inc. Passband filter having an asymmetrical filter response
JP4147817B2 (en) * 2002-05-23 2008-09-10 株式会社村田製作所 Piezoelectric filter and electronic component having the same
JP2004112277A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Murata Mfg Co Ltd Piezoelectric thin-film filter, branching filter, and communication machine
JP4390682B2 (en) * 2003-11-20 2009-12-24 パナソニック株式会社 Filter using piezoelectric resonator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9455685B2 (en) 2013-10-07 2016-09-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Acoustic filter with suppressed nonlinear characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007306475A (en) 2007-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4523637B2 (en) A duplexer based on coupled BAW resonators
KR100743555B1 (en) Transmitter filter arrangement for multiband mobile phone
KR100901954B1 (en) Bulk acoustic wave resonator with two piezoelectric layers as balun in filters and duplexers
US6518860B2 (en) BAW filters having different center frequencies on a single substrate and a method for providing same
US7825747B2 (en) Thin-film BAW filter, and a method for production of a thin-film BAW filter
CN104412268B (en) The Curve guide impeller of microwave acoustic wave filter
JP4326063B2 (en) Monolithic filter using thin film bulk acoustic wave device and minimal passive element to control the shape and width of passband response
US6472954B1 (en) Controlled effective coupling coefficients for film bulk acoustic resonators
US6741145B2 (en) Filter structure and arrangement comprising piezoelectric resonators
JP4468185B2 (en) Cavity filter structure with equal resonant frequency
US6741146B2 (en) Filter structure comprising piezoelectric resonators
JP2006513662A5 (en)
WO2022022438A1 (en) Filter designing method, filter, multiplexer, and communication device
JP5040172B2 (en) Thin film piezoelectric resonator and thin film piezoelectric filter
JP5128077B2 (en) Thin film piezoelectric resonator and thin film piezoelectric filter using the same
JP3940887B2 (en) A duplexer using a thin film piezoelectric resonator.
CN111342806B (en) Piezoelectric filter having lamb wave resonator, duplexer, and electronic device
JP4816234B2 (en) Unbalance-balance conversion filter and duplexer using the same
WO2004066495A1 (en) Circuit arrangement providing impedance transformation
WO2004066494A1 (en) Resonator filter structure with improved balance
Gilbert et al. An ultra-miniature, low cost single ended to differential filter for ISM band applications
Heinze et al. 3.8/spl times/3.8 mm/sup 2/PCS-CDMA duplexer incorporating thin film resonator technology
JP2006129131A (en) Balanced high-frequency filter, common utility antenna, and balanced high-frequency circuit
JPH09289434A (en) Balanced surface acoustic wave filter
CN115701686A (en) Acoustic wave filter, multiplexer and communication equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110517

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110713

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110802

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110815

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees