特許 6900580 ＲＦフィルタおよびＲＦフィルタを設計する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6900580

(24)【登録日】2021年6月18日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】ＲＦフィルタおよびＲＦフィルタを設計する方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/54 20060101AFI20210628BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20210628BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20210628BHJP

   H03H 7/075 20060101ALI20210628BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/54 Z

   H03H9/17 F

   H03H9/64 Z

   H03H7/075 Z

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-543699(P2020-543699)

(86)(22)【出願日】2018年10月12日

(65)【公表番号】特表2021-500838(P2021-500838A)

(43)【公表日】2021年1月7日

(86)【国際出願番号】EP2018077905

(87)【国際公開番号】WO2019081232

(87)【国際公開日】20190502

【審査請求日】2021年1月5日

(31)【優先権主張番号】62/576,537

(32)【優先日】2017年10月24日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520142767

【氏名又は名称】アールエフ３６０・ヨーロップ・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】ガブリリュック、オレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】シェベリョーウ、ミコラ

(72)【発明者】

【氏名】コマカ、ペトロ

(72)【発明者】

【氏名】セフスキー、ゲオルギー

(72)【発明者】

【氏名】チャルニャコフ、アレキサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ウォン、ワイ・サン

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１８３３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０１３６５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１７３２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１０４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／５４

Ｈ０３Ｈ ７／０７５

Ｈ０３Ｈ ９／１７

Ｈ０３Ｈ ９／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦフィルタであって、
第１のポートと、
第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間の信号経路と、
前記信号経路において電気的に直列に接続された複数の直列共振器と、
複数のシャント経路と、ここにおいて、各シャント経路が、前記信号経路を接地に電気的に接続する、
前記複数のシャント経路の各シャント経路において電気的に接続されたそれぞれの並列共振器と
を備え、ここにおいて、
前記複数の直列共振器のうちの少なくとも１つの直列共振器は、電気音響共振器であり、
前記複数のシャント経路のうちの少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器は、音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的な直列接続を備え、前記音響的にアクティブな共振器は、前記複数のシャント経路のうちの別のシャント経路における別の並列共振器よりも高い共振周波数を有し、前記離調コイルは、前記少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器の共振周波数を、前記音響的にアクティブな共振器の前記より高い共振周波数よりも低くなるように同調させるインダクタンス値を有する、
ＲＦフィルタ。

【請求項2】

前記複数の直列共振器の全ての直列共振器が、電気音響共振器である、請求項１に記載のＲＦフィルタ。

【請求項3】

前記複数のシャント経路の各々におけるそれぞれの並列共振器または前記複数の直列共振器のいずれかのうちの少なくとも１つは、音響的にアクティブであり、キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}を有し、キャパシタンスＣ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}の音響的に非アクティブなキャパシタの置換えであり、
前記キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}は、０．５Ｃ_{ｉｎaｃｔｉｖｅ}〜２．０Ｃ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}である、請求項１に記載のＲＦフィルタ。

【請求項4】

各電気音響共振器は、ＢＡＷ共振器またはＳＡＷ共振器である、請求項１に記載のＲＦフィルタ。

【請求項5】

前記少なくとも１つのシャント経路は、第１のシャント経路であり、前記ＲＦフィルタは、
前記複数のシャント経路のうちの第２のシャント経路における前記並列共振器、または
前記複数の直列共振器のうちの少なくとも１つの直列共振器
のうちの少なくとも１つを形成するＬＣ共振回路をさらに備える、請求項１に記載のＲＦフィルタ。

【請求項6】

前記ＲＦフィルタは、第１の通過帯域を提供する、請求項１に記載のＲＦフィルタ。

【請求項7】

前記第１の通過帯域は、３ＧＨｚ以上の中心周波数を有する、請求項６に記載のＲＦフィルタ。

【請求項8】

前記ＲＦフィルタは、中心周波数≧３ＧＨｚを有する第２の通過帯域を提供する、請求項６に記載のＲＦフィルタ。

【請求項9】

バルク波が、通過帯域外の周波数範囲において挿入損失を増大させる、請求項１に記載のＲＦフィルタ。

【請求項10】

ＲＦフィルタを形成する方法であって、
第１のポートと、第２のポートと、前記第１のポートと前記第２のポートとの間の信号経路とを設けるステップと、
複数のシャント経路を設けるステップと、各シャント経路は前記信号経路を接地に電気的に接続し、
前記複数のシャント経路の各シャント経路において、それぞれの並列共振器を電気的に接続するステップと、前記複数のシャント経路のうちの少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器は、音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的な直列接続を備え、
前記複数のシャント経路のうちの別のシャント経路における別の並列共振器より高い共振周波数を有するように、前記音響的にアクティブな共振器を形成するステップと、
前記離調コイルのインダクタンス値で、前記少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器の共振周波数を、前記音響的にアクティブな共振器の前記より高い共振周波数よりも低い周波数に同調させるステップと、
を備える方法。

【請求項11】

前記少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器のバルク波は、前記ＲＦフィルタの帯域外抑制を増大させるために使用される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

ＲＦフィルタであって、
第１のポートと、
第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間の信号経路と、
前記信号経路において電気的に直列に接続された複数の直列共振器と、
複数のシャント経路と、ここにおいて、前記複数のシャント経路の各々が、前記信号経路を接地に電気的に接続する、
前記複数のシャント経路の各シャント経路において電気的に接続されたそれぞれの並列共振器と
を備え、ここにおいて、
前記複数の直列共振器のうちの少なくとも１つの直列共振器は、電気音響共振器であり、
前記複数のシャント経路のうちの少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器は、音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的な直列接続を備え、
前記音響的にアクティブな共振器のバルク波は、前記ＲＦフィルタの通過帯域外の周波数範囲において挿入損失を増大させる、
ＲＦフィルタ。

【請求項13】

前記音響的にアクティブな共振器は、前記複数のシャント経路のうちの別のシャント経路における別の並列共振器よりも高い共振周波数を有し、前記離調コイルは、前記少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器の共振周波数を、前記音響的にアクティブな共振器の前記より高い共振周波数よりも低く同調させるインダクタンス値を有する、請求項１２に記載のＲＦフィルタ。

【請求項14】

ＲＦフィルタであって、
第１のポートと、
第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間の信号経路と、
前記信号経路において電気的に直列に接続された複数の直列共振器と、
複数のシャント経路と、ここにおいて、各シャント経路が、前記信号経路を接地に電気的に接続する、
前記複数のシャント経路の各シャント経路において電気的に接続されたそれぞれの並列共振器と
を備え、ここにおいて、
前記複数の直列共振器のうちの少なくとも１つの直列共振器は、電気音響共振器であり、
前記複数のシャント経路のうちの少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器は、音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的な直列接続を備え、前記音響的にアクティブな共振器は、前記ＲＦフィルタの通過帯域外であるより高い共振周波数を有し、前記離調コイルは、前記少なくとも１つのシャント経路における前記並列共振器の共振周波数を、前記音響的にアクティブな共振器の前記より高い共振周波数よりも低くなるように同調させるインダクタンス値を有する、
ＲＦフィルタ。

【請求項15】

前記音響的にアクティブな共振器のバルク波は、前記通過帯域外の周波数範囲において抑制を増大させる、請求項１４に記載のＲＦフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦフィルタおよびそのようなフィルタを設計する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＦフィルタは、基地局または端末デバイスなどのモバイル通信機器において使用され得る。ＲＦフィルタは、望ましくない周波数範囲の望ましくないＲＦ信号から、１つまたは複数の望ましい周波数範囲からの望ましいＲＦ信号を選択するために使用される。それ故に、ＲＦフィルタは、望ましい周波数に対しては低い挿入損失を有し、望ましくない周波数に対しては高い除去（high rejection）を有する。

【0003】

一般に、挿入損失は可能な限り低く、帯域外抑制は可能な限り高くあるべきである。これらの周波数範囲間の通過帯域のスカート（pass band skirts）は、可能な限り急峻であるべきである。さらに、望ましい周波数範囲に対して通過帯域の広い帯域幅を提供する可能性が、ある特定の用途において望まれる。

【0004】

既知のフィルタは、ＬＣ構造からなる共振器を使用する。ＬＣ構造は、誘導性素子（Ｌ）および容量性素子（Ｃ）を備える。これらの素子は、１つまたは複数の層からなる誘電材料における構造化されたメタライゼーションとして実現され得る。このようなフィルタは、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス）材料または積層材料を利用して実現され得る。さらに、このようなフィルタは、ＩＰＤ（ＩＰＤ＝集積型パッシブデバイス）技術を利用して実現され得る。

【0005】

さらに、電気音響共振器を備えるＲＦフィルタが知られている。電気音響共振器は、急峻な通過帯域のスカートを可能にする。

【0006】

最後に、ＬＣ素子と電気音響共振器との組合せは、例えば、ＷＯ２００６／０３２３６６ Ａ１から知られている。

【0007】

しかしながら、ワイヤレス通信に利用可能なＲＦ周波数の数の現在の増加傾向は、既知のＲＦフィルタの使用を問題のあるものにする。具体的には、より高いＲＦ周波数範囲、例えば、３ＧＨｚを超える周波数では、既知のフィルタが、アイソレーション、挿入損失、帯域幅、通過帯域のスカート、および通過帯域外の減衰に関して今後の（upcoming）フィルタ仕様に準拠しないので、既知のＲＦフィルタのパフォーマンスは劣化する。

【0008】

したがって、特に、３ＧＨｚを超えるより高い周波数での、広い帯域幅、通過帯域における低減された減衰、増大された除去、およびより急峻なフィルタのスカートを可能にする、改善されたＲＦフィルタが必要とされる。

【発明の概要】

【0009】

それ故に、独立請求項は、改善されたＲＦフィルタおよび改善されたＲＦフィルタを設計する方法を提供する。

【0010】

従属請求項は、好ましい実施形態を提供する。

【0011】

ＲＦフィルタは、第１のポートと第２のポートとを備える。さらに、ＲＦフィルタは、例えば、第１のポートを第２のポートと電気的に接続する、第１のポートと第２のポートとの間の信号経路を有する。さらに、ＲＦフィルタは、信号経路において電気的に直列に接続された複数の２つ以上の直列共振器を備える。加えて、フィルタは、複数の２つ以上のシャント経路を有する。各シャント経路は、信号経路を接地に電気的に接続する。さらに、フィルタは、各シャント経路において電気的に接続された１つの並列共振器を備える。少なくとも１つの直列共振器は、電気音響共振器である。少なくとも１つの並列共振器は、１つの音響的に非アクティブなキャパシタ、または音響的にアクティブな共振器（acoustically active resonator）と離調コイル（de-tuning coil）との電気的接続を備える。

【0012】

ＲＦフィルタの中心的な態様は、電気音響共振器がより高い周波数では問題になるという洞察に基づく。

【0013】

電気音響共振器は、ＢＡＷ共振器（ＢＡＷ＝バルク弾性波（bulk acoustic wave））、ＳＡＷ共振器（ＳＡＷ＝表面弾性波（surface acoustic wave））、またはＧＢＡＷ共振器（ＧＢＡＷ＝誘導バルク弾性波（guided bulk acoustic wave））であり得る。このような電気音響共振器において、圧電効果は、ＲＦ信号と音波との間で変換するために利用される。それ故に、共振器は、電極構造と圧電材料とを有する。ＳＡＷ共振器では、電極構造は、相互嵌合型くし状構造（interdigitated comb-like structure）における圧電材料の上面に配置される。このような構造の隣接する電極指の中心は、主に、圧電材料の上面（top side）において伝搬する、対応する音波の波長の半分λ／２を決定する。

【0014】

ＢＡＷ共振器では、圧電材料は、下部電極と上部電極との間に挟まれている。共振構造は、下部電極の下の空洞によって、または下部電極の下に音響ミラーを配置することによって、その環境から減結合（decoupled）され得る。下部電極と上部電極との間の距離は、主に、圧電材料内を伝搬する、対応する音波の波長の半分λ／２を決定する。

【0015】

このような共振器における望ましくないスプリアス励起、例えば、ＳＡＷ共振器におけるバルク波は、対応する共振器のパフォーマンスを劣化させ、したがって、特に、３ＧＨｚを超える高い周波数において、対応するＲＦフィルタのパフォーマンスを劣化させることが分かった。これらの望ましくない効果は、対応するフィルタの伝送特性（transmission characteristics）を劣化させる。したがって、既知のＲＦフィルタは、３ＧＨｚを超える中心周波数を有する周波数帯域に関する周波数需要との互換性がない。

【0016】

しかしながら、バルク波損失のような、このような望ましくない寄生効果は、さらなる帯域外抑制改善のためのプラスの効果に転じ得ることが分かった。

【0017】

具体的には、通過帯域におけるバルク波損失などの寄生効果は、主にシャント経路におけるシャント共振器によって引き起こされ得ることが分かった。例えば、はしご形類似構造（ladder-type like structures）の、シャント共振器の共振周波数は、通常、直列共振器のものよりも低い周波数に位置する。したがって、これらの効果の対応する周波数は、対応する通過帯域の周波数にはるかに近く、または通過帯域内にさえ位置する。

【0018】

したがって、少なくとも１つのシャント共振器、複数のシャント共振器、または全てのシャント共振器を、キャパシタ、または電気音響共振器と追加の離調コイルとの組合せに置き換えることによって、フィルタのパフォーマンスを大幅に改善し得る。

【0019】

直列共振器は、述べられた寄生効果によって引き起こされる妨害（disturbances）を受けにくい。したがって、直列共振器の置換えは可能であるが、必ずしも必要ではない。これに応じて、１つまたは複数あるいは全ての直列共振器が、フィルタ構造において維持され得る。

【0020】

これに応じて、ＲＦフィルタは、はしご形構造またははしご形類似構造を有することが可能になる。はしご形構造では、シャント経路において直列共振器と並列共振器とを備える基本素子は、電気的に直列に接続される。次いで、全ての直列共振器は、信号経路において電気的に直列に接続され、複数のシャント共振器は、信号経路を接地に電気的に接続するいくつかのシャント経路のうちの対応する１つにおいて電気的に接続される。

【0021】

結果として、専門用語は次の通りである：直列共振器は、信号（すなわち、直列）経路において電気的に接続される。シャント共振器は、信号経路と接地との間のシャント経路において電気的に接続される。共振器、例えば、直列共振器または並列共振器（シャント共振器と同義語）は、例えば、ＬＣ構造を備える、音響的に非アクティブな共振器、または上述されたような電気音響的にアクティブな共振器であり得る。ＬＣ構造は、容量性素子と誘導性素子の直列接続、または誘導性素子と容量性素子の並列接続を備え得る。

【0022】

上述の少なくとも１つの並列共振器は、述べられた音響的にアクティブな共振器と離調コイルとを備えることが可能である。音響的にアクティブな共振器および離調コイルは、電気的に直列に接続され得る。

【0023】

ＲＦフィルタを既知のＲＦフィルタと区別するこの構成は、望ましくない寄生効果を有益な効果に変換することを可能にする。この構成により、例えば、スプリアス励起の、特性周波数（characteristic frequencies）は、励起が望ましくない周波数範囲から、励起が害を及ぼさない周波数範囲にシフトされ得る。好ましい実施形態では、特性周波数は、励起がフィルタの正常な動作を妨害しない周波数範囲だけでなく、励起がフィルタ特性の改善に役立つ周波数範囲にもシフトされる。

【0024】

１個、２個、３個以上、または全ての直列共振器が、電気音響共振器であることが可能である。

【0025】

上述の少なくとも１つの並列共振器を除いて、他の全ての並列共振器が電気音響的にアクティブな共振器であることが可能である。しかしながら、フィルタトポロジは、電気音響的にアクティブな共振器が、音響的に非アクティブなキャパシタによって、または電気音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの上述の組合せによってのいずれかで置き換えられる、１つより多くのシャント経路を備え得る。

【0026】

ＲＦフィルタは、キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}を有する音響的にアクティブな共振器によって置き換えられ得る、シャントまたは直列経路におけるキャパシタンスＣ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}の音響的に非アクティブなキャパシタを備えることが可能である。音響的にアクティブな共振器のキャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}は、０．５Ｃ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}〜２．０Ｃ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}である。

【0027】

したがって、ＲＦフィルタは、シャント経路または信号経路において、キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}を有する音響的にアクティブな並列共振器を、同じシャント経路または信号経路におけるキャパシタンスＣ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}の音響的に非アクティブなキャパシタの代わりに備えることが可能である。音響的にアクティブな共振器のキャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}は、０．５Ｃ_{ｉｎaｃｔｉｖｅ}〜２．０Ｃ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}である。

【0028】

好ましい実施形態では、キャパシタンスＣ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}は、キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}に（ほぼ）等しい。

【0029】

（存在する場合）述べられたシャント経路において離調コイルと組み合わされた電気音響共振器、またはＲＦフィルタの複数のまたは各電気音響共振器は、ＢＡＷ共振器またはＳＡＷ共振器であることが可能である。

【0030】

特に、ＳＡＷ共振器は、フィルタの電気特性を向上させるために周波数においてシフトされ得る、通常は望ましくないと見なされるバルク波モードの固有特性を提供する。

【0031】

音響的に非アクティブである共振器は、ＬＣ共振回路を備えることが可能である。

【0032】

ＬＣ共振回路では、容量性素子と誘導性素子が、電気的に並列または直列に接続され得、またはＬＣ共振回路が、並列または直列に接続され得る。

【0033】

ＲＦフィルタは、第１の通過帯域を提供することが可能である。

【0034】

さらに、ＲＦフィルタは、第１の通過帯域に加えて第２の通過帯域を提供することが可能である。

【0035】

さらに、（唯一の通過帯域であり得る）第１の通過帯域、または（２つの通過帯域を有するフィルタのケースでは）第１の通過帯域もしくは第２の通過帯域が、３ＧＨｚ以上の中心周波数を有することが可能である。

【0036】

また、ＲＦフィルタは、２つの通過帯域を提供し、両方の通過帯域が、３ＧＨｚ以上の中心周波数を有することが可能である。

【0037】

ＲＦフィルタは、音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的接続を備える並列共振器を有することが可能である。さらに、音響的にアクティブな共振器の共振周波数は、別のシャント経路の共振器の共振周波数よりも高い周波数に同調される。さらに、離調コイルは、音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的接続の共振周波数を、（上方にシフトされた共振周波数を有する（with））音響的にアクティブな共振器の共振周波数よりも低い周波数に同調させる。

【0038】

さらに、バルク波は、通過帯域外の周波数範囲において抑制を増大させることが可能である。

【0039】

上述の処置は、望ましくないスプリアスモードの有害な影響を回避するだけでなく、特定の有利な周波数位置において、そのようなモードを利用することによって、フィルタの特性をさらに向上させる可能性を提供する：対応する寄生効果が発生する電気音響共振器は、通常、共振周波数および反共振周波数を有し、例えば、望ましくないバルク波モードは、反共振周波数を超える周波数において、電気音響共振器の周波数応答を妨害する。電気音響共振器を同調させて、その特性周波数をより高い周波数値（フィルタの通過帯域外）にシフトさせることによって、共振周波数を上昇させ、反共振周波数を上昇させ、通常は望ましくないとみなされるモードの周波数もまた、より高い周波数にシフトされる。共振器の同調は、望ましくないモードの特性周波数が、高い抑制が望まれる周波数にシフトされるように実行され得る。

【0040】

しかしながら、電気音響共振器全体としては、この特定の構成では使用されることができず、これは、その共振周波数が（さらなる処置なしでは）高すぎるからである。追加の離調コイルは、望ましくないモードの特性周波数に関して共振器の共振周波数を選択的に下げ得る。したがって、電気音響共振器と離調コイルとの組合せは、非同調の電気音響共振器の元の共振周波数に等しいかまたはほぼ等しい共振周波数を有し得る。これに応じて、離調コイルと組み合わされた、その同調状態にある電気音響共振器が、フィルタトポロジにおいて使用され得るとともに、望ましくないモードの特性周波数は、周波数シフトされたままになる。

【0041】

したがって、個々の共振器、例えば、ＳＡＷ共振器またはＢＡＷ共振器を、それらの寄生損失領域もまた、可能な通過帯域から離れたより高い周波数に、好ましくは高い減衰が必要とされる領域に移動されるように、より高い周波数に同調させ、離調コイルを介して、同調された共振器の共振周波数をさらに離調することによって、共振周波数はシフトし戻されるとともに、寄生モードはより高い所望の周波数にとどまる。

【0042】

これに応じて、ＲＦフィルタを設計する方法は、以下のステップを備える：
−第１のポートと、第２のポートと、第１のポートと第２のポートとの間の信号経路とを設けること、
−信号経路を接地に電気的に接続するシャント経路を設けること、
−シャント経路において、並列電気音響共振器と離調コイルとを電気的に接続すること、
−電気音響共振器をより高い共振周波数に同調させること、
−電気音響共振器と離調コイルとの電気的接続の共振周波数を、電気音響共振器の共振周波数よりも低い周波数に同調させること。

【0043】

さらに、電気音響共振器のバルク波は、ＲＦフィルタの帯域外抑制を増大させるために使用されることが可能である。

【0044】

したがって、共振器の音響的に非アクティブなキャパシタを、キャパシタの音響的にアクティブな共振器の組合せに置き換えることによって、または共振器を、より高い周波数に同調され、組合せをより低い周波数に同調するための離調コイルによって後続される共振器の組合せに置き換えることによって、スプリアスモードによる望ましくない効果が防止されるフィルタ特性だけではない。さらに、スプリアスモードが発生しないフィルタと比較して改善された特性（properties）を有するフィルタ特性（filter characteristics）が得られる。

【0045】

さらに加えて、ＲＦフィルタは、第１のポートと第２のポートとの間の信号経路において電気的に直列に接続されたローパスを備えることが可能である。

【0046】

本ＲＦフィルタの中心的な態様および好ましい実施形態の詳細は、添付の概略図に示される。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】図１は、ＲＦフィルタの可能な等価回路図を示す。

【図2】図２は、さらなるフィルタ素子を含む等価回路図を示す。

【図3】図３は、１つより多くの直列電気音響共振器を有するフィルタトポロジを示す。

【図4】図４は、電気音響共振器の等価回路図を示す。

【図5】図５は、電気音響共振器を同調させ、離調コイルを介して同調を戻す（tuning back）動作原理を例示する。

【図6】図６は、ローパスフィルタをさらに電気的に接続する可能性を例示する。

【図7】図７は、ローパスフィルタの可能なインプリメンテーションを示す。

【図8】図８は、ローパスフィルタを含むＲＦフィルタの周波数依存特性を例示する。

【図9】図９は、ローパスフィルタなしのＲＦフィルタのパフォーマンスを例示する。

【図10】図１０は、ローパスフィルタのパフォーマンスを含む、ＲＦフィルタのパフォーマンスを例示する。

【詳細な説明】

【0048】

図１は、ＲＦフィルタＦの可能なインプリメンテーションを示す。フィルタＦは、第１のポートＰ１と第２のポートＰ２とを有する。信号経路ＳＰは、第１のポートＰ１と第２のポートＰ２との間に配置され、第１のポートＰ１を第２のポートＰ２に電気的に接続する。信号経路において、直列共振器ＲＳは、電気的に直列に接続される。一方の直列共振器ＲＳは、電気音響的にアクティブな共振器ＥＡＲである。他方の直列共振器ＲＳは、直列に接続されたキャパシタンス素子とインダクタンス素子とを備えるＬＣ共振器ＬＣＲである。

【0049】

図１に示されるフィルタＦのフィルタトポロジは、信号経路ＳＰを接地に電気的に接続する３つのシャント経路を有する。第１のポートＰ１の視点から見た第１のシャント経路において、並列共振器ＲＰおよび離調コイルＤＴＣは、電気的に直列に接続される。したがって、シャント経路ＰＳは、第１のポートＰ１を接地に電気的に接続する。

【0050】

第１のポートＰ１および第２のポートＰ２の各々は、外部環境からのＲＦ信号を受信するために設けられた入力ポートであり得ることに留意されたい。この場合、それぞれの他のポートは、フィルタリングされたＲＦ信号を外部回路環境に送信するために設けられた出力ポートである。２つの他のシャント経路ＰＳには、ＬＣ共振器ＬＣＲとして実現されているそれぞれのさらなる共振器Ｒが配置される。

【0051】

電気音響並列共振器ＲＰに接続された離調コイルＤＴＣは、はしご形類似構造のシャント経路において存在し得る従来の誘導性素子とは異なることに留意されたい。従来の誘導性素子は、接地への不可避の外部接続、例えば、バンプ接続として実現され得、それらのインダクタンス値は、スプリアスモードおよび寄生効果を考慮せずにフィルタ特性が最適化されるように選択される。対照的に、離調コイルＤＴＣのインダクタンス値は、単独で考慮される共振器に適用される周波数シフトと比較して、同じ絶対値だが反対方向の周波数シフトが得られるように選択される。

【0052】

図２は、フィルタにおいてキャパシタンス素子およびインダクタンス素子などのさらなる電気部品を配置する可能性を例示する。直列素子とシャント経路とを備えるはしご形構成の基本素子に加えて、信号経路における２つのさらなるインダクタンス素子、さらなるシャント経路におけるさらなるインダクタンス素子、および追加のインダクタンス素子に並列な２つのさらなるキャパシタンス素子が可能である。信号経路ＳＰにおける２つのインダクタンス素子は、電気的に直列に接続される。２つのキャパシタンス素子の各々は、信号経路においてそれぞれのインダクタンス素子に並列に電気的に接続される。追加のシャント経路は、キャパシタンス素子とインダクタンス素子との直列接続を備える。追加のシャント経路におけるキャパシタンス素子の一方の電極は、信号経路における各インダクタンス素子の一方の電極と、信号経路におけるインダクタンス素子に並列なキャパシタンス素子の各々の一方の電極とに電気的に接続される。

【0053】

図３は、信号経路ＳＰにおける各共振器が、電気音響共振器として実現される可能性を例示する。

【0054】

少なくとも１つのシャント経路は、離調コイルと組み合わせた電気音響共振器を備える。残りのシャント経路、または残りのシャント経路の一部には、電気音響共振器またはＬＣ共振器が備わり得る。

【0055】

図４は、電気音響共振器ＥＡＲの等価回路図を例示する。電気音響共振器ＥＡＲは、インダクタンス素子とキャパシタンス素子とを含む直列接続に並列なキャパシタンス素子の並列接続とみなされ得る。

【0056】

図５は、ＲＦフィルタの中心的な態様を例示する：曲線１は、従来の電気音響共振器の周波数依存行列要素Ｙ_１１を示す。従来の共振器は、共振周波数と、共振周波数よりわずかに高い周波数における反共振周波数とを有する。ＢＷとして示される周波数範囲において、例えば、バルク波によって引き起こされる、寄生効果が発生し得る。

【0057】

第１のステップにおいて、電気音響共振器は、特性周波数をより高い周波数位置にシフトすることによって離調される。これに応じて、曲線２は、シフトされた共振周波数、反共振周波数および寄生周波数（ＢＷ）を示す。好ましくは、電気音響共振器は、寄生効果の周波数が、望ましくない励起がフィルタの正常な機能を損なわない周波数位置に、または、好ましくは、望ましくない効果がフィルタ特性の向上に寄与し得る周波数位置にシフトされるように離調される。

【0058】

最後に、第２のステップにおいて、特性共振周波数は、主に寄生効果の周波数位置をそれらの好ましい位置に維持しながら、離調コイルを利用してシフトし戻される。

【0059】

結果として、寄生効果は、周波数特性をさらに損なうことはなく、周波数特性の向上に寄与し、共振周波数と共振周波数とを分離することによって、場合によっては（possibly）、より広い帯域幅が得られ得る。

【0060】

図６は、第１のポートＰ１と第２のポートＰ２との間にローパスフィルタＬＰＦを配置する可能性を例示する。他の回路素子は、１つまたは２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタＢＰＦを確立する。

【0061】

図７は、可能なローパスフィルタＬＰＦの等価回路図を例示する。ローパスフィルタＬＰＦは、電気的に直列に接続された２つのインダクタンス素子を有し得る。信号経路におけるインダクタンス素子の各インダクタンス素子に対して、１つのキャパシタンス素子が、対応するインダクタンス素子に並列に設けられる。さらに、信号経路を接地に電気的に接続する３つのシャント経路が設けられる。各シャント経路において、１つのキャパシタンス素子が電気的に接続される。３つ全てのシャント経路が、単一のさらなるシャントインダクタンス素子を利用して、接地接続にシャントされる。

【0062】

図８は、反射減衰量（ＲＬ：return loss）と、図７に示されたようなトポロジを有するフィルタの反射減衰量ＲＬとを例示する。

【0063】

図９は、ローパスフィルタＬＰＦの効果を考慮せずに、図６のトポロジに対応するＲＦフィルタの周波数応答を例示する。第１のシャント経路および第３のシャント経路からの電気音響共振器と対応する離調コイルとの組合せの共振周波数は、共振１において一致するように選択される。真ん中のシャント経路の電気音響共振器と離調コイルとの組合せの共振周波数は、共振３と一致するように選択される。

【0064】

シャント経路における共振は、対応するフィルタの挿入損失における極（poles）に対応する。したがって、共振１は極２を生じ、共振３は極４を生じる。５ＧＨｚを超える周波数範囲では、破線の楕円は、現時点ではフィルタ特性を改善するのに役立っている、以前は望ましくなかったが、現時点では好ましい寄生効果の位置を示す。

【0065】

これに応じて、図１０は、図６に示されたフィルタトポロジのフィルタ特性を例示するとともに、ローパスフィルタの効果もまた考慮される。通過帯域における低い挿入損失および通過帯域外の高い減衰に関する必要なフィルタ要件が満たされる。

【0066】

ＲＦフィルタも、ＲＦフィルタを設計するための方法も、提示された主題事項およびその技術的特徴によって限定されない。さらなるフィルタ素子を備えるＲＦフィルタおよびさらなる設計ステップを備えるＲＦフィルタを設計するための方法も含まれる。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［実施例１］
ＲＦフィルタであって、
−第１のポートおよび第２のポートと、
−前記第１のポートと前記第２のポートとの間の信号経路と、
−前記信号経路において電気的に直列に接続された複数の２つ以上の直列共振器と、
−各々が前記信号経路を接地に電気的に接続する、複数の２つ以上のシャント経路と、
−各シャント経路において電気的に接続された１つの並列共振器と
を備え、ここにおいて、
−少なくとも１つの直列共振器は、電気音響共振器であり、
−少なくとも１つの並列共振器は、１つの音響的に非アクティブなキャパシタ、または音響的にアクティブな共振器と離調コイルとの電気的接続を備える、
ＲＦフィルタ。
［実施例２］
電気的に直列に接続された前記音響的にアクティブな共振器と前記離調コイルとを備える、先行する実施例に記載のＲＦフィルタ。
［実施例３］
全ての直列共振器が、電気音響共振器である、先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例４］
−同じシャント経路または前記信号経路におけるキャパシタンスＣ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}の音響的に非アクティブなキャパシタの代わりに、シャント経路または前記信号経路において、前記キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}を有する音響的にアクティブな並列共振器
を備え、ここにおいて、
−前記音響的にアクティブな共振器の前記キャパシタンスＣ_{ａｃｔｉｖｅ}は、０．５Ｃ_{ｉｎa
ｃｔｉｖｅ}〜２．０Ｃ_{ｉｎａｃｔｉｖｅ}である、先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例５］
各電気音響共振器は、ＢＡＷ共振器またはＳＡＷ共振器である、先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例６］
音響的に非アクティブである共振器は、ＬＣ共振回路を備える、先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例７］
第１の通過帯域を提供する、先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例８］
前記通過帯域は、中心周波数≧３ＧＨｚを有する、先行する実施例に記載のＲＦフィルタ。
［実施例９］
中心周波数≧３ＧＨｚを有する第２の通過帯域を提供する、２つの先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例１０］
−前記並列共振器は、前記音響的にアクティブな共振器と前記離調コイルとの前記電気的接続を備え、
−前記音響的にアクティブな共振器の前記共振周波数は、別のシャント経路の共振器の共振周波数よりも高い周波数に同調され、
−前記離調コイルは、前記音響的にアクティブな共振器と前記離調コイルとの前記電気的接続の前記共振周波数を、前記音響的にアクティブな共振器の前記共振周波数よりも低い周波数に同調させる、
先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例１１］
バルク波が、通過帯域外の周波数範囲において前記挿入損失を増大させる、先行する実施例のうちの一項に記載のＲＦフィルタ。
［実施例１２］
ＲＦフィルタを設計する方法であって、
−第１のポートと、第２のポートと、前記第１のポートと前記第２のポートとの間の信号経路とを設けるステップと、
−前記信号経路を接地に電気的に接続するシャント経路を設けるステップと、
−前記シャント経路において、並列電気音響共振器と離調コイルとを電気的に接続するステップと、
−前記電気音響共振器をより高い共振周波数に同調させるステップと、
−前記電気音響共振器と前記離調コイルとの前記電気的接続の共振周波数を、前記電気音響共振器の前記共振周波数よりも低い周波数に同調させるステップと
を備える方法。
［実施例１３］
前記電気音響共振器のバルク波は、前記ＲＦフィルタの帯域外抑制を増大させるために使用される、先行する実施例に記載の方法。

【参照符号のリスト】

【0067】

ＤＴＣ： 離調コイル
ＥＡＲ： 電気音響共振器
ｆ： 周波数
Ｆ： ＲＦフィルタ
ＩＬ： 挿入損失
ＩＳ： アイソレーション
ＬＣＲ： ＬＣ共振器
ＬＰＦ： ローパスフィルタ
Ｐ１： 第１のポート
Ｐ２： 第２のポート
ＰＳ： シャント経路
Ｒ： 共振器
ＲＬ： 反射減衰量
ＲＰ： 並列共振器
ＲＳ： 直列共振器
ＳＰ： 信号経路
Ｙ_１１： 行列要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】