專利名稱：高頻器件、濾波器、雙工器、通信模塊和通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及高頻器件、濾波器、雙工器、通信模塊和通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
JP2000-114917A和JP2002-359542A公開(kāi)了這樣的濾波器其通過(guò)用聲波諧振器 代替集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器(lumped constant bal皿)中包含的電容器，來(lái)實(shí)現(xiàn)平 衡濾波器的尺寸減小和成本降低。JP2000-114917A和JP2002-359542A公開(kāi)了平衡濾波器。
為了減小移動(dòng)電話終端的功耗，極需要移動(dòng)電話終端中包含的平衡濾波器具有較 低的插入損耗特性。為了實(shí)現(xiàn)圖7所示的平衡濾波器中的低損耗，需要減小梯形濾波器本 身的損耗，或減小集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的損耗。為了減小集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn) 換器的損耗，需要提高集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器中包含的電感器和電容器的Q值(品 質(zhì)因子)。但是，JP2000-114917A和JP2002-359542A都沒(méi)有公開(kāi)令人滿意的IDT電容器設(shè) 計(jì)以提高IDT電容器的Q值。因此難以利用具有高Q值的IDT電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)低損耗的平衡 濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的高頻器件是一種包括以下部件的高頻器件轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡 輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出；以及濾波電路，其連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出，其中，所述轉(zhuǎn)換 電路包括電感器和諧振器，所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述濾波電路的 通帶頻率。 本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將部分在以下的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且部分根據(jù)說(shuō)明 書而變得明了，或者可以通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐而獲知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)在所 附權(quán)利要求書中具體指出的要素和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。 應(yīng)該理解以上概述和以下詳述都僅是示例性和說(shuō)明性的，并且不對(duì)所要求保護(hù)的 本發(fā)明構(gòu)成限制。


圖1是梯形濾波器的電路圖。 圖2A是濾波器的電路圖。圖2B是聲表面波濾波器的平面圖。圖2C是圖2B中
z-z部分的剖視圖。 圖3A是濾波器的電路圖。圖3B是勒夫波(Love wave)濾波器的平面圖。圖3C 是圖3B中Z-Z部分的剖視圖。 圖4A是濾波器的電路圖。圖4B是彈性邊界波濾波器的平面圖。圖4C是圖4B中
z-z部分的剖視圖。 圖5是不平衡梯形濾波器和集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖6A 圖6D是集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的示例性變形的電路圖。
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圖7是包含具有諧振器的集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的梯形濾波器的電路圖。 圖8A是圖7所示的梯形濾波器的頻率特性的特性圖。圖8B是圖8A中Y部分的
放大圖。 圖9A是通過(guò)特性的頻率特性的特性圖。圖9B是電容器Q值的頻率特性的特性圖。 圖10是濾波器的通過(guò)特性和IDT電容器的通過(guò)特性的特性圖。 圖11是集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器和格形濾波器的電路圖。 圖12是集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器和梯形濾波器的電路圖。 圖13是集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器和不平衡梯形濾波器的電路圖。 圖14是不平衡梯形濾波器、集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器和格形濾波器的電路圖。 圖15是雙工器的電路圖。 圖16A 圖16D是匹配電路的電路圖。 圖17是雙工器的電路圖。 圖18是包含IDT電容器的諧振器的平面圖。 圖19是平衡濾波器的芯片布置的示意圖。 圖20是電感器芯片的示意圖。 圖21是平衡濾波器芯片的立體圖。 圖22是雙工器的電路圖。 圖23A是發(fā)送濾波器芯片的芯片布置的示意圖。圖23B是接收濾波器芯片的芯片 布置的示意圖。 圖24是平衡濾波器芯片的立體圖。 圖25是已經(jīng)安裝了平衡濾波器芯片的印刷基板的平面圖。 圖26是通信模塊的框圖。 圖27是通信設(shè)備的框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件是一種包括以下部件的高頻器件轉(zhuǎn)換電路，其將不
平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出；以及濾波電路，其連接到轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出，其中，轉(zhuǎn)換電路
包括電感器和諧振器，轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于濾波電路的通帶頻率。 根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件可以是例如以下的基于上述結(jié)構(gòu)的模式。 具體而言，一種結(jié)構(gòu)可以是，在高頻器件中，滿足關(guān)系FR > 1. 138XFUP， FUP是濾波
電路的通帶上端頻率，而FR是轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率。 此外，一種結(jié)構(gòu)可以是，在高頻器件中，濾波電路包括串聯(lián)連接到信號(hào)線的一個(gè)
或更多個(gè)串聯(lián)諧振器，以及并聯(lián)連接到信號(hào)線的一個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)諧振器，并且滿足關(guān)系 入皿> 1. 138X A。ap， A皿是該一個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)諧振器當(dāng)中具有最寬的柵節(jié)距的串聯(lián)諧
振器的柵節(jié)距，而A 。ap是轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的柵節(jié)距。 根據(jù)本實(shí)施方式的濾波器是一種包括以下部件的濾波器梯形濾波器，在該梯形 濾波器中多個(gè)諧振器以梯形結(jié)構(gòu)連接在不平衡輸入端子和不平衡輸出端子之間；轉(zhuǎn)換電 路，其包括平衡輸出端子、連接到梯形濾波器的不平衡輸出端子的不平衡輸入端子、以及連接在不平衡輸入端子和平衡輸出端子之間的電感器和諧振器；以及格形濾波器，其包括平 衡輸出端子、連接到轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出端子的平衡輸入端子、以及以格形結(jié)構(gòu)連接在平 衡輸入端子和平衡輸出端子之間的多個(gè)諧振器，其中，轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻 率高于梯形濾波器和格形濾波器的通帶頻率高。 根據(jù)本實(shí)施方式的雙工器是一種包括以下部件的雙工器接收濾波器，其從作為 輸入接收的接收信號(hào)提取預(yù)定頻帶中的信號(hào)；發(fā)送濾波器，其提取用于外部輸出的預(yù)定頻 帶中的信號(hào)；以及匹配電路，其匹配接收濾波器側(cè)的信號(hào)相位與發(fā)送濾波器側(cè)的信號(hào)相位， 其中，接收濾波器包括梯形濾波器，在該梯形濾波器中多個(gè)諧振器以梯形結(jié)構(gòu)連接在不平 衡輸入端子和不平衡輸出端子之間；轉(zhuǎn)換電路，其包括平衡輸出端子、連接到梯形濾波器的 不平衡輸出端子的不平衡輸入端子、以及連接在不平衡輸入端子和平衡輸出端子之間的電 感器和諧振器；以及格形濾波器，其包括平衡輸出端子、連接到轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出端子的 平衡輸入端子、以及以格形結(jié)構(gòu)連接在平衡輸入端子和平衡輸出端子之間的多個(gè)諧振器， 并且轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于梯形濾波器和格形濾波器的通帶頻率。
根據(jù)本發(fā)明的通信模塊是一種包括發(fā)送濾波器和接收濾波器的通信模塊，其中， 發(fā)送濾波器和接收濾波器中的至少一個(gè)包括轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出； 以及濾波電路，其連接到轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出，轉(zhuǎn)換電路包括電感器和諧振器，并且轉(zhuǎn)換電 路中包含的諧振器的諧振頻率高于濾波電路的通帶頻率。 根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備是一種包括發(fā)送濾波器和接收濾波器的通信設(shè)備，其中， 發(fā)送濾波器和接收濾波器中的至少一個(gè)包括轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出； 以及濾波電路，其連接到轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出，轉(zhuǎn)換電路包括電感器和諧振器，并且轉(zhuǎn)換電 路中包含的諧振器的諧振頻率高于濾波電路的通帶頻率。
(實(shí)施方式)
[1.高頻器件結(jié)構(gòu)] 圖i是梯形濾波器的電路圖。為了僅提取具有所需頻率的高頻信號(hào)，在移動(dòng)電話 終端中經(jīng)常使用聲波濾波器和雙工器。具體地說(shuō)，經(jīng)常使用如圖1所示的聲波諧振器RES 連接成梯形結(jié)構(gòu)的梯形濾波器。用作梯形濾波器中包含的聲波諧振器的諧振器的例子有如 圖2A 圖2C所示的聲表面波諧振器、如圖3A 圖3C所示的勒夫波諧振器、如圖4A 圖 4C所示的聲邊界波諧振器等。注意圖2A、3A和4A是諧振器的電路圖。圖2B、3B和4B是諧 振器的平面圖。圖2C是圖2B中Z-Z部分的剖視圖。圖3C是圖3B中Z-Z部分的剖視圖。 圖4C是圖4B中Z-Z部分的剖視圖。 圖2A 圖4C所示的諧振器的結(jié)構(gòu)是這樣的一對(duì)梳狀電極(IDT :內(nèi)部數(shù)字傳輸 (Inter Digital Transfer)) 104及其兩側(cè)的柵反射器105設(shè)置在由鉭酸鋰(LiTa03)、鈮酸 鋰(LiNb03)等制成的壓電基板101上。圖3A 圖3C所示的勒夫波諧振器是通過(guò)將諸如 Si(^的第一電介質(zhì)106沉積在IDT 104上而形成。圖4A 圖4C所示的彈性邊界波諧振 器是通過(guò)進(jìn)一步將諸如硅或氧化鋁的第二電介質(zhì)107沉積在第一電介質(zhì)106上而形成。圖 2A 圖4C所示的聲波諧振器在由IDT 104上傳播的聲波的速度V和構(gòu)成IDT 104的電極 的柵節(jié)距A確定的頻率上諧振。具體而言，聲波諧振器的諧振頻率FR能夠利用下式1粗 略計(jì)算。 FR二V/入 (1)
因此，在柵節(jié)距A增大時(shí)諧振頻率FR減小，而在柵節(jié)距A減小時(shí)諧振頻率FR增 大。 雖然圖l所示的梯形濾波器是不平衡輸入-不平衡輸出濾波器，但是存在期望移 動(dòng)電話終端中的濾波器或雙工器是不平衡輸入_平衡輸出濾波器或雙工器的情況。不平衡 輸入_平衡輸出濾波器通常被稱作"平衡濾波器"。 圖5是不平衡梯形濾波器和集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖6A 圖 6D是集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的示例性變形的電路圖。如圖5所示，使不平衡梯形濾 波器變成平衡濾波器的一個(gè)方法是將集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器4連接到不平衡梯形濾 波器2的輸出端子3。集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器4是包括電感器和電容器的平衡_不 平衡轉(zhuǎn)換器。如圖5所示，集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器4包括例如電容器Cl、電感器LI 和電感器L2。電容器C1串聯(lián)連接到一根信號(hào)線。電感器Ll連接在一根信號(hào)線與地之間。 電感器L2串聯(lián)連接到另一根信號(hào)線，電容C2連接在另一根信號(hào)線與地之間。第一輸出端 子5連接到該一根信號(hào)線，而第二輸出端子6連接到另一根信號(hào)線。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)使用 不平衡梯形濾波器的平衡濾波器。 注意集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器4不限于圖5所示的結(jié)構(gòu)，而可以由例如圖 6A 圖6D所示的電路實(shí)現(xiàn)。圖6A例示了一種集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器，其中，電容 器Cll與電感器L11和L12連接成"n "形，并且連接到第一輸出端子5，而電感器L13與電 容器C12和C13連接成"n "形，并且連接到第二輸出端子6。圖6B例示了一種集總常數(shù) 平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器，其中，電容器C21、 C22與電感器L21連接成"T"形，并且連接到第一 輸出端子5，而電感器L22與電容器C23和C24連接成"n "形，并且連接到第二輸出端子 6。圖6C例示了一種集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器，其中，電容器C31與電感器L31和L32 連接成"n "形，并且連接到第一輸出端子5，而電感器L33和L34與電容器C32連接成"T" 形，并且連接到第二輸出端子6。圖6D例示了一種集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器，其中，電 容器C41和C42與電感器L41連接成"T"形，并且連接到第一輸出端子5，而電感器L42和 L43與電容C43連接成"T"形，并且連接到第二輸出端子6。 圖7是包含具有諧振器的集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的梯形濾波器的電路圖。 如圖7所示，通過(guò)利用聲波諧振器RES1和RES2來(lái)實(shí)現(xiàn)集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器4中包 含的電容器，并且將聲波諧振器RES 1和RES2集成在聲波濾波器芯片上?？梢韵鳒p集總常 數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器中使用部分的安裝面積和數(shù)量，并且減小尺寸和降低成本。實(shí)際上， 與濾波器中使用的諧振器不同，可以在沒(méi)有反射器的情況下構(gòu)造用作電容器的聲波諧振器 RES1和RES2，因此在本發(fā)明的實(shí)施方式的說(shuō)明中將把用作電容器的聲波諧振器稱作"IDT 電容器"。 本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)圖7所示的傳統(tǒng)平衡濾波器中的IDT電容器的Q值進(jìn)行了詳細(xì) 的檢驗(yàn)。 首先，通過(guò)仿真檢查了集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器中包含的電容器的Q值對(duì)濾 波特性的影響。圖8A和圖8B例示了在圖5所示的電路中僅改變電容器的Q值時(shí)計(jì)算濾波 特性的結(jié)果。圖8B是圖8A中的Y部分的放大圖。 如圖8A和8B所示，將電容器的Q值依次設(shè)定為10、20、30、40和無(wú)窮大，并在各情 況下測(cè)量了濾波特性。雖然在抑制特性中沒(méi)有較大變化的跡象，但是可以看到通帶中的損耗變化。發(fā)現(xiàn)濾波器的損耗隨著電容器的Q值上升而減小，并且在Q值大約為40時(shí)損耗的
減小量飽和。換言之，發(fā)現(xiàn)為了獲得低損耗平衡濾波器，要求集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器
中包含的電容器的Q值為大約40，并且進(jìn)一步提升Q值的效果不明顯。依據(jù)這些計(jì)算結(jié)果，測(cè)量了實(shí)際聲表面波諧振器的電容器Q值。評(píng)價(jià)中使用的
聲表面波諧振器的規(guī)格如下IDT柵節(jié)距二 1.62ym，孔徑長(zhǎng)度(IDT電極的交叉寬度)=
19. 9 A ii m，且IDT對(duì)數(shù)=59. 5對(duì)。諧振器在42度Y切LiTa03基板上制造。 圖9A例示了在串聯(lián)連接了具有上述規(guī)格的諧振器的情況下測(cè)量的通過(guò)特性。如
圖9A所示，具有上述規(guī)格的諧振器的諧振頻率FR為2332MHz，而諧振器的反諧振頻率FA為
2405MHz。圖9B例示了具有上述規(guī)格的諧振器的電容器Q值的測(cè)量結(jié)果。如圖9B所示，發(fā)
現(xiàn)Q值在諧振頻率FR的附近為0。還發(fā)現(xiàn)Q值在大于或等于諧振頻率FR的頻率處非常低
(大約為10)。認(rèn)為在高于諧振頻率FR的頻率處，從IDT發(fā)射出體波(在壓電基板中輻射
的聲波)，并且這些波變成損耗，從而導(dǎo)致Q值的減小。相反，發(fā)現(xiàn)在低于諧振頻率FR的頻
率處，Q值隨著偏離諧振頻率FR而增大。Q值為40時(shí)的頻率F4。為2050MHz。認(rèn)為在小于
諧振頻率^。的頻率處，即使在具有上述規(guī)格的諧振器用作集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器中
的電容器的情況下，濾波器損耗也幾乎不會(huì)增大。 根據(jù)上述結(jié)果，F(xiàn)R和F4。之間的關(guān)系能夠概括為下式2。 FR = 1. 138XF4(I(2) 在考慮到實(shí)際的平衡濾波器時(shí)，電容器Q值必需為40以上時(shí)的頻率是濾波器通帶 頻率。假設(shè)濾波器通帶的上端頻率為FUP，如果IDT電容器的諧振頻率FR滿足下式3，則可 以確保濾波器通帶中的頻率處的IDT電容器Q值為40以上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗的平衡濾 波器。 FR > 1. 138XFUP (3) 圖10例示了式3中的頻率關(guān)系的圖示描述。在圖IO中，實(shí)線表示濾波器的通過(guò) 特性，而虛線表示濾波器中集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器中包含的IDT電容器的通過(guò)特性。 如圖lO所示，通過(guò)設(shè)置電路常數(shù)以使濾波器通帶的上端頻率Fup和IDT電容器的諧振頻率 FR具有1. 138倍以上的差異?？梢垣@得40以上的IDT電容器Q值，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗的 平衡濾波器。 現(xiàn)在用IDT電極的柵節(jié)距來(lái)表達(dá)式3。在梯形濾波器的情況下，決定濾波器通帶的 上端頻率的諧振器是具有最低諧振頻率的串聯(lián)諧振器，也就是說(shuō)，是具有最寬的柵節(jié)距的 串聯(lián)諧振器。假設(shè)具有最低諧振頻率的串聯(lián)諧振器的IDT柵節(jié)距為入皿，并假設(shè)IDT電容 器的柵節(jié)距為A 。ap，則根據(jù)式1和式3獲得下式4。
AIDT > 1. 138X Acap (4) 將IDT電容器柵節(jié)距A eap設(shè)置成滿足式4，能夠在濾波器通帶頻率上獲得40以上 的IDT電容器Q值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗的平衡濾波器。 雖然上述說(shuō)明基于針對(duì)這樣的聲表面波諧振器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該聲表面波諧振器在 42度Y切LiTa03基板上制造，并且其規(guī)格是柵節(jié)距A為1. 62 y m，孔徑長(zhǎng)度(IDT電極的 交叉寬度)為19.9A iim，并且IDT對(duì)的數(shù)量為59.5對(duì)，但是本發(fā)明的發(fā)明人也對(duì)其它諧振 器進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)。LiTa03基板的切角在Y切36度和48度之間變化，但是式2的關(guān)系 沒(méi)有變化。即使在諧振器的柵節(jié)距、孔徑長(zhǎng)度和IDT對(duì)數(shù)變化時(shí)，式2的關(guān)系也沒(méi)有變化。[ooee][2.平衡濾波器的示例性變形例] 根據(jù)本實(shí)施方式的IDT電容器不僅能夠應(yīng)用于圖7所示的平衡濾波器，還能夠應(yīng) 用于各種類型的平衡濾波器。 圖11例示了格形濾波器13與集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的平衡輸出側(cè)連 接的平衡濾波器。格形濾波器13包括連接到第一輸出端子14和集總常數(shù)平衡_不平衡 轉(zhuǎn)換器12的第一平衡輸出端子的第一信號(hào)線，以及連接到第二輸出端子15和集總常數(shù)平 衡-不平衡轉(zhuǎn)換器12的第二平衡輸出端子的第二信號(hào)線。格形濾波器13還包括連接到第 一信號(hào)線的串聯(lián)諧振器以及連接到第二信號(hào)線的串聯(lián)諧振器。格形濾波器13還包括連接 在第二輸出端子15和集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器12的第一平衡輸出端子之間的并聯(lián)諧 振器，和連接在第一輸出端子14和集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器12的第二平衡輸出端子 之間的并聯(lián)諧振器。在圖11中例示的平衡濾波器中，通過(guò)在集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器 12中包含本實(shí)施方式的IDT電容器RES1和RES2，可以實(shí)現(xiàn)低損耗的平衡濾波器。
圖12例示了平衡梯形濾波器16連接到集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的平衡 輸出側(cè)的平衡濾波器。平衡梯形濾波器16包括串聯(lián)連接到第一輸出端子14與集總常數(shù)平 衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的第一平衡輸出端子之間的第一信號(hào)線的多個(gè)串聯(lián)諧振器。平衡梯 形濾波器16包括串聯(lián)連接到第二輸出端子15與集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的第二 平衡輸出端子之間的第二信號(hào)線的多個(gè)串聯(lián)諧振器。平衡梯形濾波器16包括在第一信號(hào) 線和第二信號(hào)線之間并聯(lián)連接的多個(gè)并聯(lián)諧振器。在圖12例示的平衡濾波器中，通過(guò)在集 總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12中包含本實(shí)施方式的IDT電容器RES1和RES2，可以實(shí)現(xiàn)低 損耗的平衡濾波器。 圖13例示了不平衡梯形濾波器17連接到集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器12的平衡 輸出側(cè)的平衡濾波器。不平衡梯形濾波器17包括串聯(lián)連接到第一輸出端子14與集總常數(shù) 平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器12的第一平衡輸出端子之間的第一信號(hào)線的多個(gè)串聯(lián)諧振器。不平 衡梯形濾波器17包括串聯(lián)連接到第二輸出端子15與集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的 第二平衡輸出端子之間的第二信號(hào)線的多個(gè)串聯(lián)諧振器。不平衡梯形濾波器17包括在第 一信號(hào)線與地之間并聯(lián)連接的多個(gè)并聯(lián)諧振器。不平衡梯形濾波器17包括在第二信號(hào)線 與地之間連接的多個(gè)并聯(lián)諧振器。在圖13例示的平衡濾波器中，通過(guò)在集總常數(shù)平衡-不 平衡轉(zhuǎn)換器12中包含本實(shí)施方式的IDT電容器RES1和RES2，可以實(shí)現(xiàn)低損耗的平衡濾波 器。 圖14例示了不平衡梯形濾波器18連接到集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的不 平衡輸入側(cè)并且格形濾波器19連接到集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的平衡輸出側(cè)的平 衡濾波器。不平衡梯形濾波器18包括串聯(lián)連接到輸入端子11與集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn) 換器12的第一不平衡輸入端子之間的信號(hào)線的多個(gè)串聯(lián)諧振器和并聯(lián)連接在信號(hào)線與地 之間的并聯(lián)諧振器。格形濾波器19包括與第一輸出端子14和集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換 器12的第一平衡輸出端子之間的第一信號(hào)線串聯(lián)連接的串聯(lián)諧振器。格形濾波器19包括 串聯(lián)連接到第二輸出端子15與集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的第二平衡輸出端子之間 的第二信號(hào)線的串聯(lián)諧振器。格形濾波器19包括連接在第二輸出端子15與集總常數(shù)平 衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的第一平衡輸出端子之間的并聯(lián)諧振器。格形濾波器19包括連接在 第一輸出端子14與集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12的第二平衡輸出端子之間的并聯(lián)諧振器。在圖14例示的平衡濾波器中，通過(guò)在集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器12中包含本實(shí)施 方式的IDT電容器RES1和RES2，可以實(shí)現(xiàn)低損耗的平衡濾波器。
[3.雙工器結(jié)構(gòu)] 圖15是包括圖14所示的平衡濾波器的平衡雙工器的電路圖。圖15所示的平衡 雙工器包括天線端子21、匹配電路22、發(fā)送濾波器23、輸入端子24、接收濾波器25、第一輸 出端子29a和第二輸出端子29b。發(fā)送濾波器23由多個(gè)諧振器連接成梯形結(jié)構(gòu)的梯形濾波 器實(shí)現(xiàn)。接收濾波器25包括梯形濾波器26、集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器27和格形濾波 器28。集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器27是先前描述的將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出的電 路。集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器27包括電感器與IDT電容器RES1和RES2。
匹配電路22是匹配從發(fā)送濾波器23輸出的信號(hào)和輸入到接收濾波器25的信號(hào) 的相位的電路。匹配電路22可由圖16A 圖16D所示的任何一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)。圖16A例示 了由帶狀線(stripline)或微帶線(microstripline)實(shí)現(xiàn)的匹配電路。圖16B例示了電 感器L51與電容器C51和C52連接成"n "形的匹配電路。圖16C例示了電容器C53與電 感器L52和L53連接成"n "形的匹配電路。圖16D例示了由添加了并聯(lián)電感器L54的諧 振器RES 11實(shí)現(xiàn)的匹配電路。 圖17是包括圖13所示的平衡濾波器的平衡雙工器的電路圖。在圖17中，對(duì)與圖 15所示的平衡雙工器中相同的組成要素指定了相同的參考標(biāo)號(hào)并且省略了其詳細(xì)說(shuō)明。圖 17所示的結(jié)構(gòu)與圖15所示的結(jié)構(gòu)不同之處在于匹配電路的省略和接收濾波器的結(jié)構(gòu)。圖 17所示的接收濾波器30包括不平衡梯形濾波器。此外，圖17所示的雙工器在天線端子21 和接收濾波器30之間沒(méi)有匹配電路。作為替代，集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器27起匹配 電路的作用。 此外，本實(shí)施方式的IDT電容器不限于作為平衡濾波器中包含的集總常數(shù)平 衡-不平衡轉(zhuǎn)換器中的電容器，而是可以用作各種應(yīng)用的電容器。例如，圖18所示，可以相 對(duì)于聲波諧振器44并聯(lián)地連接IDT電容器45。 圖18是聲波諧振器和IDT電容器的平面圖。如圖18所示，聲波諧振器44包括一 對(duì)梳狀電極44a和柵反射器44b。聲波諧振器44的一個(gè)梳狀電極連接到輸入端子42，而 另一個(gè)梳狀電極連接到輸出端子43。此外，IDT電容器45連接到輸入端子42和輸出端子 43。 IDT電容器45由一對(duì)梳狀電極實(shí)現(xiàn)。 一般而言，通過(guò)相對(duì)于聲波諧振器并聯(lián)地連接電 容器，可以減小聲波諧振器的機(jī)電耦合系數(shù)。如圖18所示，通過(guò)將本實(shí)施方式的IDT電容 器45用作并聯(lián)連接到聲波諧振器44的電容器，可以減小機(jī)電耦合系數(shù)而不會(huì)增加損耗。
[4.濾波器芯片結(jié)構(gòu)]
(第一實(shí)施例) 以下說(shuō)明圖14所示的本實(shí)施方式的平衡濾波器的實(shí)施例。 圖19是圖14所示的平衡濾波器的濾波器芯片的布置圖。如圖19所示，濾波器芯 片包括單片壓電基板51上形成的輸入端子52、輸出端子53a和53b、梯形濾波器54、格形濾 波器55以及接地端子57。梯形濾波器54包括串聯(lián)諧振器58a和58b以及并聯(lián)諧振器58c、 58d和58e。格形濾波器55包括串聯(lián)諧振器58h、串聯(lián)諧振器58i、并聯(lián)諧振器58k和并聯(lián) 諧振器58j。集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器包括串聯(lián)電感器Ll、并聯(lián)電感器L2以及諧振器 58f和58g。集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的諧振器58f和58g起電容器的作用，并且可由
10本實(shí)施方式的IDT電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里，將圖19中IDT電容器(諧振器58f和58g)的柵 節(jié)距A 。ap設(shè)置成滿足式4。集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)電感器LI和L2連接到濾 波器芯片的外部。 圖20是包括圖19所示的集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)電感器LI和L2的 IPD(集成無(wú)源器件(Integrated Passive Device))電感器芯片的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖20 所示，電感器LI和L2各在石英基板61上包括第一螺旋線圈62、第二螺旋線圈63和焊盤 64。第一螺旋線圈62與圖19中的電感器L1對(duì)應(yīng)。第二螺旋線圈63與圖19中的電感器 L2對(duì)應(yīng)。 圖21例示了包含第一實(shí)施例的濾波器芯片的平衡雙工器的封裝結(jié)構(gòu)。如圖21所
示，通過(guò)在腔型陶瓷封裝74中用倒裝法安裝圖19所示的濾波器芯片73和圖20所示的IPD
電感器芯片72，并接著利用金屬蓋71進(jìn)行氣密密封，來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡雙工器。該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用改
善了集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的電容器Q值，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)在低損耗方面優(yōu)良的
平衡濾波器。(第二實(shí)施例) 圖22是第二實(shí)施例中的平衡雙工器的電路圖。圖22所示的平衡雙工器主要由圖 15所示的平衡雙工器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而圖15中的匹配電路由圖16C所示的電路實(shí)現(xiàn)。
圖23A例示了發(fā)送濾波器芯片的布置圖。如圖23A所示，發(fā)送濾波器芯片包括輸 入端子83a、四級(jí)梯形濾波器83b、輸出端子83c和接地端子83d。 圖23B例示了接收濾波器芯片的布置圖。如圖23B所示，接收濾波器芯片在單片 壓電基板81上包括梯形濾波器82b、格形濾波器82c和匹配電路諧振器82h。此外，作為集 總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的電容器，在同一芯片上形成了本實(shí)施方式的兩個(gè)IDT電容器 (諧振器82f和82g)。這里，將本實(shí)施方式的IDT電容器的柵節(jié)距A 。ap設(shè)置成滿足式4。 集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)電感器L82和L83連接到濾波器芯片的外部。
圖24例示了包括第二實(shí)施例的濾波器芯片的平衡雙工器的封裝結(jié)構(gòu)。如圖24所 示，通過(guò)在腔型陶瓷封裝94中用倒裝法安裝包括圖23A和圖23B所示平衡濾波器的接收濾 波器芯片92和發(fā)送濾波器芯片93，并接著利用金屬蓋91進(jìn)行氣密密封，從而封裝濾波器芯 片，來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡雙工器。 圖25是安裝了圖24所示的雙工器封裝的印刷基板的平面圖。如圖25所示，具有 圖24所示結(jié)構(gòu)的雙工器封裝96焊接安裝在印刷基板95上。此外，封裝匹配電路電感器 98a、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器串聯(lián)電感器98b和平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器并聯(lián)電感器98c由芯片電 感器實(shí)現(xiàn)，并且焊接安裝到印刷基板95上。在印刷基板95上還包括連接到天線的天線端 子97a、連接到接收電路的輸出端子97b和97c、連接到發(fā)送電路的輸入端子97d、以及接地 端子97e。該結(jié)構(gòu)的使用改善了集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器的電容器Q值，從而使得能夠 實(shí)現(xiàn)在低損耗方面優(yōu)良的雙工器封裝。
[5.通信模塊結(jié)構(gòu)] 圖26例示了包括根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件或?yàn)V波器的示例性通信模塊。如圖 26所示，雙工器162包括接收濾波器162a和發(fā)送濾波器162b。此外，接收濾波器162a連 接到例如與平衡輸出兼容的接收端子163a和163b。并且，發(fā)送濾波器162b經(jīng)由功率放大 器164連接到發(fā)送端子165。這里，雙工器162可由包括根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件或?yàn)V波器的雙工器實(shí)現(xiàn)。 在執(zhí)行接收操作時(shí)，接收濾波器162a經(jīng)由天線端子161接收到接收信號(hào)的輸入，
僅使預(yù)定頻帶的信號(hào)通過(guò)，并且經(jīng)由接收端子163a和163b向外部輸出該信號(hào)。此外，在執(zhí)
行發(fā)送操作時(shí)，發(fā)送濾波器162b從發(fā)送端子165接收由功率放大器164放大的發(fā)送信號(hào)的
輸入，僅使預(yù)定頻帶的信號(hào)通過(guò)，并且經(jīng)由天線端子161向外部輸出該信號(hào)。 通過(guò)在通信模塊中包含具有根據(jù)本發(fā)明的高頻器件和/或?yàn)V波器的雙工器，可以
實(shí)現(xiàn)低損耗的通信模塊。 注意圖26所示的通信模塊是示例性的，即使在具有其它形式的通信模塊中應(yīng)用 根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件，也能夠獲得同樣的效果。
[6.通信設(shè)備結(jié)構(gòu)] 圖27例示了作為包括根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件、濾波器、雙工器或者上述通 信模塊的通信設(shè)備的一個(gè)示例的移動(dòng)電話終端的RF模塊。此外，如圖27所示的結(jié)構(gòu)是 與GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System forMobile Communications))通信系統(tǒng)和 W-CDMA(寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access))通信系統(tǒng)兼容的移 動(dòng)電話終端的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式中的GSM通信系統(tǒng)與850MHz頻帶、950MHz頻帶、1. 8GHz頻 帶和1. 9GHz頻帶兼容。除圖27所示的結(jié)構(gòu)外，該移動(dòng)電話終端還包括麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和液 晶顯示器等，但是由于這些部件對(duì)于本實(shí)施方式的說(shuō)明不是必需的，因此從圖27中省略了 這些部件。雙工器173是包括根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件的雙工器。 首先，作為輸入，經(jīng)由天線171接收到接收信號(hào)，并且天線開(kāi)關(guān)電路172根據(jù)接收 信號(hào)的通信系統(tǒng)是W-CDMA還是GSM來(lái)選擇待對(duì)接收信號(hào)執(zhí)行操作的LSI 。如果輸入接收信 號(hào)與W-CDMA通信系統(tǒng)兼容，則天線開(kāi)關(guān)電路172執(zhí)行切換以將接收信號(hào)輸出到雙工器173。 輸入到雙工器173的接收信號(hào)被接收濾波器173a限制于預(yù)定頻帶，并且所得到的平衡接收 信號(hào)被輸出到低噪聲放大器(LNA)174。 LNA 174放大所輸入的接收信號(hào)，并將放大后的接 收信號(hào)輸出到LSI 176。在LSI 176中，根據(jù)輸入的接收信號(hào)執(zhí)行用于解調(diào)為音頻信號(hào)的處 理，并且控制移動(dòng)電話終端中的各單元的操作。 但是，在發(fā)送信號(hào)的情況下，LSI 176生成發(fā)送信號(hào)。所生成的發(fā)送信號(hào)被功率放 大器175放大并且輸出到發(fā)送濾波器173b。發(fā)送濾波器173b接收發(fā)送信號(hào)的輸入，并且僅 使預(yù)定頻帶的信號(hào)通過(guò)。從發(fā)送濾波器173b輸出的發(fā)送信號(hào)被輸出到天線開(kāi)關(guān)電路172， 接著經(jīng)由天線171向外部輸出。 如果輸入接收信號(hào)是與GSM通信系統(tǒng)兼容的信號(hào)，則天線開(kāi)關(guān)電路172根據(jù)輸入 接收信號(hào)的頻帶從接收濾波器177 180中選擇一個(gè)濾波器，并且將輸入接收信號(hào)輸出到 所選擇的濾波器。通過(guò)接收濾波器177 180中的一個(gè)濾波器限制接收信號(hào)的帶寬，接著 將其輸入到LSI 183。 LSI 183根據(jù)輸入的接收信號(hào)執(zhí)行用于解調(diào)為音頻信號(hào)的處理，并且 控制移動(dòng)電話終端中的各單元的操作。但是，在發(fā)送信號(hào)的情況下，LSI 183生成發(fā)送信號(hào)。 所生成的發(fā)送信號(hào)被功率放大器181或182放大，輸出到天線開(kāi)關(guān)電路172，接著經(jīng)由天線 171向外部輸出。 通過(guò)在通信設(shè)備中包含根據(jù)本實(shí)施方式的高頻器件、濾波器、雙工器或通信模塊，
可以實(shí)現(xiàn)低損耗的通信設(shè)備。 [7.實(shí)施方式的效果和其它備注]
根據(jù)本實(shí)施方式，在包含電容器的濾波器中，通過(guò)由諧振器(IDT電容器)實(shí)現(xiàn)電 容器并且將IDT電容器的諧振頻率設(shè)置成高于濾波器的通帶頻率，改善了電容器Q值，從而 能夠?qū)崿F(xiàn)在低損耗方面優(yōu)良的平衡濾波器。 此外，通過(guò)在濾波器或雙工器中包含的集總常數(shù)平衡_不平衡轉(zhuǎn)換器中包含起電
容器作用的諧振器(IDT電容器)，并將IDT電容器的諧振頻率設(shè)置成高于濾波器的通帶頻
率，改善了電容器Q值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在低損耗方面優(yōu)良的平衡濾波器。 在此引用的所有示例和條件用語(yǔ)旨在教示的目的，以輔助讀者理解本發(fā)明的原理
以及發(fā)明人對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)所作的貢獻(xiàn)，并且應(yīng)被理解為不限于這些具體引用的示例和條
件，并且說(shuō)明書中的這種示例的組織也不涉及對(duì)本發(fā)明的優(yōu)劣的展示。雖然詳細(xì)說(shuō)明了本
發(fā)明的實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種改
變、替換和變形。
1權(quán)利要求
一種高頻器件，該高頻器件包括轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出；以及濾波電路，其連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出，其中，所述轉(zhuǎn)換電路包括電感器和諧振器，并且所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述濾波電路的通帶頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻器件， 其中，滿足關(guān)系FR> 1. 138XFUP，F(xiàn)UP是所述濾波電路的通帶上端頻率，F(xiàn)R是所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻器件，其中，所述濾波電路包括串聯(lián)連接到信號(hào)線的一個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)諧振器，以及并聯(lián)連 接到所述信號(hào)線的一個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)諧振器，并且 滿足關(guān)系A(chǔ)IDT > 1. 138X入c印，入IDT是所述一個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)諧振器當(dāng)中具有最寬的柵節(jié)距的串聯(lián)諧振器的柵節(jié)距， 入。ap是所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的柵節(jié)距。
4. 一種濾波器，該濾波器包括梯形濾波器，在該梯形濾波器中多個(gè)諧振器以梯形結(jié)構(gòu)連接在不平衡輸入端子和不平 衡輸出端子之間；轉(zhuǎn)換電路，其包括平衡輸出端子、連接到所述梯形濾波器的不平衡輸出端子的不平衡 輸入端子、以及連接在所述不平衡輸入端子和所述平衡輸出端子之間的電感器和諧振器； 以及格形濾波器，其包括平衡輸出端子、連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出端子的平衡輸入 端子、以及以格形結(jié)構(gòu)連接在所述平衡輸入端子和所述平衡輸出端子之間的多個(gè)諧振器，其中，所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述梯形濾波器和所述格形濾波 器的通帶頻率。
5. —種雙工器，該雙工器包括 轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出；以及 濾波電路，其連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出， 其中，所述轉(zhuǎn)換電路包括電感器和諧振器，并且所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述濾波電路的通帶頻率。
6. —種雙工器，該雙工器包括接收濾波器，其從作為輸入接收的接收信號(hào)提取預(yù)定頻帶中的信號(hào)； 發(fā)送濾波器，其提取用于外部輸出的預(yù)定頻帶中的信號(hào)；以及匹配電路，其匹配所述接收濾波器側(cè)的信號(hào)相位與所述發(fā)送濾波器側(cè)的信號(hào)相位， 其中，所述接收濾波器包括梯形濾波器，在該梯形濾波器中多個(gè)諧振器以梯形結(jié)構(gòu)連接在不平衡輸入端子和不平 衡輸出端子之間；轉(zhuǎn)換電路，其包括平衡輸出端子、連接到所述梯形濾波器的不平衡輸出端子的不平衡 輸入端子、以及連接在所述不平衡輸入端子和所述平衡輸出端子之間的電感器和諧振器； 以及格形濾波器，其包括平衡輸出端子、連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出端子的平衡輸入 端子、以及以格形結(jié)構(gòu)連接在所述平衡輸入端子和所述平衡輸出端子之間的多個(gè)諧振器， 并且所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述梯形濾波器和所述格形濾波器的 通帶頻率。
7. —種通信模塊，該通信模塊包括發(fā)送濾波器和接收濾波器， 其中，所述發(fā)送濾波器和所述接收濾波器中的至少一個(gè)包括 轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出；以及 濾波電路，其連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出， 所述轉(zhuǎn)換電路包括電感器和諧振器，并且所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述濾波電路的通帶頻率。
8. —種通信設(shè)備，該通信設(shè)備包括發(fā)送濾波器和接收濾波器， 其中，所述發(fā)送濾波器和所述接收濾波器中的至少一個(gè)包括 轉(zhuǎn)換電路，其將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出；以及 濾波電路，其連接到所述轉(zhuǎn)換電路的平衡輸出，所述轉(zhuǎn)換電路包括電感器和諧振器，并且所述轉(zhuǎn)換電路中包含的諧振器的諧振頻率高于所述濾波電路的通帶頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高頻器件、濾波器、雙工器、通信模塊和通信設(shè)備。在高頻器件中，起電容器作用的諧振器(IDT電容器)被包含在濾波器或雙工器中包含的集總常數(shù)平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器中，并且，IDT電容器的諧振頻率被設(shè)置成高于濾波器的通帶頻率。這改善了電容器Q值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗的平衡濾波器。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK101795118SQ20091017490
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者上田政則, 井上將吾, 原基揚(yáng), 堤潤(rùn), 巖城匡郁, 松田隆志 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社