特開 2022-173148 無線周波数フロントエンド素子に整合する入出力インピーダンスを有する横方向励起フィルムバルク音響共振器マトリックスフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022173148

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】無線周波数フロントエンド素子に整合する入出力インピーダンスを有する横方向励起フィルムバルク音響共振器マトリックスフィルタ

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/46 20060101AFI20221110BHJP

   H03H 9/72 20060101ALI20221110BHJP

   H03H 9/25 20060101ALI20221110BHJP

   H03H 9/70 20060101ALI20221110BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20221110BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20221110BHJP

   H04B 1/00 20060101ALI20221110BHJP

   H04B 1/18 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

H03H7/46 A

H03H9/72

H03H9/25 Z

H03H9/70

H03H9/17 F

H03H9/54 Z

H04B1/00 257

H04B1/18 A

【審査請求】有

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022076570

(22)【出願日】2022-05-06

(31)【優先権主張番号】63/185,454

(32)【優先日】2021-05-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/494,677

(32)【優先日】2021-10-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】514326649

【氏名又は名称】レゾナント インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＳＯＮＡＮＴ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(72)【発明者】

【氏名】ギエット アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】フェンツィ ニール

(72)【発明者】

【氏名】エディ マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ガルシア ブライアント

【テーマコード（参考）】

5J097

5J108

5K062

【Ｆターム（参考）】

5J097AA01

5J097BB15

5J097CC05

5J097KK03

5J097KK04

5J097KK09

5J097KK10

5J097LL07

5J108AA07

5J108BB01

5J108CC04

5J108CC11

5J108DD02

5J108EE03

5J108EE04

5J108EE07

5J108EE13

5J108JJ01

5K062AA09

5K062AC01

5K062AD04

5K062AE02

5K062BC03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】損失を低減した、より高い周波数及び帯域幅での使用に適したマトリックスフィルタダイプレクサを提供する。
【解決手段】アンテナポート（共通フィルタポートＦＰ１）、受信ポートＦＰ２及び送信ポートＦＰ３を有するマトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、受信ポートとアンテナポートとの間に結合される。送信マトリックスフィルタは、アンテナポートと送信ポートとの間に結合される。受信ポートのインピーダンスは、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２２５の入力インピーダンスと整合し、送信ポートのインピーダンスは電力増幅器（ＰＡ）１２２０の出力インピーダンスと整合し、アンテナポートのインピーダンスはアンテナ１２０５のインピーダンスと整合する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信ポートとアンテナポートの間に結合された受信マトリックスフィルタと、
前記アンテナポートと送信ポートの間に結合された送信マトリックスフィルタと、
を備える、マトリックスフィルタダイプレクサであって、
前記受信ポートのインピーダンスは低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合し、
前記送信ポートのインピーダンスは電力増幅器（ＰＡ）の出力インピーダンスと整合し、
前記アンテナポートのインピーダンスはアンテナのインピーダンスと整合する、マトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項2】

前記受信ポートのインピーダンスは、ＲＦ受信機の低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合したフィルタ出力ポートの３００Ωであり、
前記送信ポートのインピーダンスは、ＲＦ送信機の電力増幅器（ＰＡ）の出力インピーダンスと整合したフィルタ出力ポートの４Ωであり、
前記アンテナポートのインピーダンスは、無線周波数（ＲＦ）アンテナのインピーダンスと整合したフィルタ入力ポートの５０Ωである、
請求項１に記載のマトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項3】

前記受信マトリックスフィルタ及び前記送信マトリックスフィルタは、
前記フィルタアンテナポートとそれぞれのフィルタ出力ポートとの間に接続された２つ以上のサブフィルタであって、各サブフィルタがｎ個の横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）直列素子とｎ－１個のコンデンサシャント素子を有するラダー回路を備え、前記サブフィルタの次数であるｎは２より大きい整数である、２つ以上のサブフィルタ
をそれぞれ含む、請求項１に記載のマトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項4】

前記２つ以上のサブフィルタが非隣接通過帯域を有し、前記非隣接通過帯域のそれぞれが１つのサブフィルタのみの通過帯域である、請求項３に記載のマトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項5】

前記２つ以上のサブフィルタのそれぞれは、前記マトリックスフィルタの入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって分離された非隣接通過帯域を有する、請求項３に記載のマトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項6】

前記ＸＢＡＲ直列素子が、第一のサブフィルタポートに接続された第一の端部ＸＢＡＲと、第二のサブフィルタポートに接続された第二の端部ＸＢＡＲと、前記第一及び第二の端部音響共振器の間に接続された１つ以上の中間ＸＢＡＲとを含む、請求項３に記載のマトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項7】

前記送信ポート又は前記アンテナポートに印加される無線周波数信号が、前記ＸＢＡＲ直列素子の一次剪断音響モードを励起する、請求項３に記載のマトリックスフィルタダイプレクサ。

【請求項8】

第一及び第二の受信ポートとアンテナポートとの間に結合された第一及び第二の受信マトリックスフィルタと、
前記アンテナポートと第一及び第二の送信ポートとの間に結合された第一及び第二の送信マトリックスフィルタと、
を備える、マトリックスフィルタマルチプレクサであって、
前記第一及び第二の受信ポートのインピーダンスは、低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合し、
前記第一及び第二の送信ポートのインピーダンスは、電力増幅器の出力インピーダンスと整合し、
前記アンテナポートのインピーダンスは、アンテナのインピーダンスと整合する、
マトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項9】

前記第一及び第二の受信ポートのインピーダンスは、第一及び第二のＲＦ受信機の低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合したフィルタ出力ポートの３００Ωであり、
前記第一及び第二の送信ポートのインピーダンスは、第一及び第二のＲＦ送信機の電力増幅器（ＰＡ）の出力インピーダンスと整合したフィルタ出力ポートの４Ωであり、
前記アンテナポートのインピーダンスは、無線周波数（ＲＦ）アンテナのインピーダンスと整合したフィルタ入力ポートの５０Ωである、
請求項８に記載のマトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項10】

前記第一及び第二の受信マトリックスフィルタ及び前記第一及び第二の送信マトリックスフィルタは、
前記フィルタアンテナポートとそれぞれのフィルタ出力ポートとの間に接続された２つ以上のサブフィルタであって、各サブフィルタがｎ個の横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）直列素子とｎ－１個のコンデンサシャント素子を有するラダー回路を備え、前記サブフィルタの次数であるｎは２より大きい整数である、２つ以上のサブフィルタ
をそれぞれ含む、請求項８に記載のマトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項11】

前記２つ以上のサブフィルタが非隣接通過帯域を有し、前記非隣接通過帯域のそれぞれが１つのサブフィルタのみの通過帯域である、請求項１０に記載のマトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項12】

前記２つ以上のサブフィルタのそれぞれは、前記マトリックスフィルタの入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって分離された非隣接通過帯域を有する、請求項１０に記載のマトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項13】

前記ＸＢＡＲ直列素子が、第一のサブフィルタポートに接続された第一の端部ＸＢＡＲと、第二のサブフィルタポートに接続された第二の端部ＸＢＡＲと、前記第一及び第二の端部音響共振器の間に接続された１つ以上の中間ＸＢＡＲとを含む、請求項１０に記載のマトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項14】

前記第一の送信ポート、前記第二の送信ポート、又は前記アンテナポートのうちの１つに印加される無線周波数信号が、前記ＸＢＡＲ直列素子における一次剪断音響モードを励起する、請求項１０に記載のマトリックスフィルタマルチプレクサ。

【請求項15】

フィルタ入力ポートと、
前記フィルタ入力ポートとそれぞれのフィルタ出力ポートの間に接続された２つ以上のサブフィルタであって、各サブフィルタは、ｎ個の横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）直列素子とｎ－１個のコンデンサシャント素子を有するラダー回路を備え、前記サブフィルタの次数であるｎは、２以上の整数である、２つ以上のサブフィルタと、
を備える、マトリックスフィルタであって、
前記それぞれのフィルタ出力ポートのうちの第一の複数のインピーダンスが低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合し、
前記それぞれのフィルタ出力ポートのうちの第二の複数のインピーダンスが電力増幅器の出力インピーダンスと整合し、
前記入力ポートのインピーダンスがアンテナのインピーダンスと整合する、マトリックスフィルタ。

【請求項16】

前記２つ以上のサブフィルタが非隣接通過帯域を有し、前記非隣接通過帯域のそれぞれが１つのサブフィルタのみの通過帯域である、請求項１５に記載のフィルタ。

【請求項17】

前記２つ以上のサブフィルタのそれぞれは、前記マトリックスフィルタの入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって分離された非隣接通過帯域を有する、請求項１５に記載のフィルタ。

【請求項18】

前記２つ以上のサブフィルタのうちの１つだけが、前記フィルタ入力ポートとそれぞれのフィルタ出力ポートとの間に接続されるように選択され、かつ、いずれの単一のサブフィルタの入出力伝達関数も、他のサブフィルタの入出力伝達関数と、両フィルタの伝達関数Ｓ２１が－２０ｄＢを上回る周波数において、交差しない、請求項１５に記載のフィルタ。

【請求項19】

前記フィルタ入力ポートと前記それぞれのフィルタ出力ポートの間のサブフィルタの接続は、前記非隣接通過帯域の１つ以上を選択するためにスイッチ切り替え可能である、請求項１５に記載のフィルタ。

【請求項20】

アンテナと３つの受信機との間に結合されたマトリックストリプレクサを備える３バンドダイバーシチ受信機であって、前記トリプレクサは、
第一のフィルタポートと第一の受信機に結合された第二のフィルタポートの間に結合された第一のサブフィルタと、
前記第一のフィルタポートと第二の受信機に結合された第三のフィルタポートとの間に結合された第二のサブフィルタと、
前記第一のフィルタポートと第三の受信機に結合された第四のフィルタポートとの間に結合された第三のサブフィルタと、
を備え、
各サブフィルタが、少なくとも３つの横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）直列素子及び少なくとも２つのコンデンサシャント素子を有するラダー回路を備え、
前記第二、第三及び第四のフィルタポートのインピーダンスは、それぞれの低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合し、
前記第一のフィルタポートのインピーダンスは、アンテナのインピーダンスと整合する、３バンドダイバーシチ受信機。

【請求項21】

前記３つのサブフィルタのそれぞれは、前記マトリックスフィルタの入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって他の３つのサブフィルタの全ての前記通過帯域から分離された非隣接通過帯域を有する、請求項２０に記載のフィルタ。

【請求項22】

前記ＸＢＡＲ直列素子のそれぞれは、第一のサブフィルタポートと第二のサブフィルタポートとの間に直列に接続され、
前記シャントコンデンサのそれぞれは、接地と前記ＸＢＡＲ直列素子のそれぞれのペアの間のノードとの間に接続されている、請求項２０に記載のフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（著作権及びトレードドレスの通知）
本特許文書の開示の一部分は、著作権の保護を受ける材料を含む。本特許文書は、所有者のトレードドレスである事項又はトレードドレスとなり得る事項を図示及び／又は記載することができる。権及びトレードドレスの所有者は、その特許開示が米国特許商標庁の特許出願書類又は記録内にあるので、当該特許開示を任意の者が複製することに異議はないが、それ以外は何であれ、全ての著作権及びトレードドレス権を保有するものである。

【0002】

（関連出願情報）
本特許は、２０２１年５月７日に出願された、「ＭＡＴＲＩＸ ＦＩＬＴＥＲ ＷＩＴＨ ＲＦＦＥ ＭＡＴＣＨＩＮＧ」と題する仮特許出願第６３／１８５，４５４号の優先権を主張し、その内容は参照によりここに組み込まれるものとする。

【0003】

本特許は、２０２１年４月２７日に出願された「ＭＡＴＲＩＸ ＦＩＬＴＥＲ ＷＩＴＨ ＲＦＦＥ ＭＡＴＣＨＩＮＧ」と題する仮特許出願第６３／１８０，０８４号の優先権を主張して、２０２１年７月９日に出願された「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ－ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ ＭＡＴＲＩＸ ＦＩＬＴＥＲＳ ＷＩＴＨ ＮＯＮＣＯＮＴＩＧＵＯＵＳ ＰＡＳＳＢＡＮＤ」と題する一部継続出願第１７／３７２，１１４号であり、かつ２０２０年１０月５日に出願された「ＭＡＴＲＩＸ ＸＢＡＲ ＦＩＬＴＥＲ」と題する仮特許出願第６３／０８７，７８９号の優先権を主張して、２０２０年１２月１４日に出願された「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ－ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ ＭＡＴＲＩＸ ＦＩＬＴＥＲＳ ＷＩＴＨ ＮＯＮＣＯＮＴＩＧＵＯＵＳ ＰＡＳＳＢＡＮＤ」と題する継続出願第１７／１２１，７２４号で、２０２０年１２月１５日に出願された「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ－ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ ＭＡＴＲＩＸ ＦＩＬＴＥＲＳ ＷＩＴＨ ＮＯＮＣＯＮＴＩＧＵＯＵＳ ＰＡＳＳＢＡＮＤ」と題する一部継続出願第１７／１２２，９８６号でもある、２０２１年７月１２日に出願された「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ－ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ ＭＡＴＲＩＸ ＦＩＬＴＥＲＳ ＷＩＴＨ ＳＷＩＴＣＨＥＳ ＩＮ ＰＡＲＡＬＬＥＬ ＷＩＴＨ ＳＵＢ－ＦＩＬＴＥＲ ＳＨＵＮＴ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲＳ」と題する一部継続出願第１７／３７３，４２７号である。

【0004】

本開示は、弾性波共振器を用いた無線周波フィルタに関し、特に通信機器に使用するためのフィルタに関する。

【背景技術】

【0005】

無線周波（ＲＦ）フィルタは、一部の周波数を通過させ、他の周波数を阻止させるように構成された２ポートデバイスであり、「通過」は比較的低い信号損失で送信することを意味し、「阻止」はブロックすること又は大幅に減衰させることを意味する。フィルタを通過する周波数の範囲は、フィルタの「通過帯域」と呼ばれる。このようなフィルタによって阻止される周波数の範囲は、フィルタの「阻止帯域」と呼ばれる。一般的なＲＦフィルタは、少なくとも１つの通過帯域と、少なくとも１つの阻止帯域を有する。通過帯域又は阻止帯域の特定の要件は、特定の用途に依存する。例えば、「通過帯域」は、フィルタの挿入損失が１ｄＢ、２ｄＢ、又は３ｄＢなどの定義された値よりも良好な周波数範囲として定義されてもよい。「阻止帯域」は、フィルタの拒否が用途に応じて２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、又はそれ以上などの定義された値よりも大きい周波数範囲として定義されてもよい。

【0006】

ＲＦフィルタは、情報が無線リンクを介して送信される通信システムで使用されている。例えば、ＲＦフィルタは、セルラーベースステーション、携帯電話及びコンピューティングデバイス、衛星トランシーバ及び地上局、ＩｏＴ（モノのインターネット）デバイス、ラップトップコンピュータ及びタブレット、固定ポイント無線リンク、及び他の通信システムのＲＦフロントエンドで見られる。ＲＦフィルタは、レーダ、電子及び情報戦システムでも使用されている。

【0007】

ＲＦフィルタは、通常、特定の用途ごとに、挿入損失、拒否、絶縁、電力処理、直線性、サイズ及びコストなどの性能パラメータ間の最良の妥協点を実現するために多くの設計上のトレードオフを必要とする。特定の設計及び製造方法と機能強化は、これらの要件の１つ又は幾つかを同時に実現できる。

【0008】

無線システムにおけるＲＦフィルタの性能の強化は、システム性能に幅広い影響を与える可能性がある。ＲＦフィルタの改善を活用して、セルサイズの拡大、バッテリ寿命の延長、データレートの向上、ネットワーク容量の拡大、コストの削減、セキュリティの強化、信頼性の向上などのシステム性能の改善を実現できる。これらの改善は、無線システムの多くのレベルで、例えば、ＲＦモジュール、ＲＦトランシーバ、モバイル又は固定サブシステム、又はネットワークレベルなどで、個別でも、組み合わせてでも実現できる。

【0009】

現在の通信システム用の高性能ＲＦフィルタは、一般に、表面弾性波（ＳＡＷ）共振器、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器、フィルムバルク弾性波共振器（ＦＢＡＲ）、及びその他のタイプの音響共振器を含む弾性波共振器を組み込んでいる。しかしながら、これらの既存技術は、将来の通信ネットワークで提案されているより高い周波数及び帯域幅での使用には適していない。

【0010】

通信チャネルの帯域幅をより広くしたいという要望は、必然的に高い周波数の通信帯域を使用することになる。モバイル電話ネットワークの無線アクセス技術は、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）（登録商標）によって標準化されてきた。第五世代（５Ｇ）モバイルネットワークの無線アクセス技術は、５Ｇ ＮＲ（ｎｅｗ ｒａｄｉｏ）規格で定義されている。５Ｇ ＮＲ規格では、いくつかの新しい通信帯域が定義されている。この新しい通信帯域のうちの２つが、３３００ＭＨｚ～４２００ＭＨｚの周波数帯域を使用するｎ７７と、４４００ＭＨｚ～５０００ＭＨｚの周波数帯域を使用するｎ７９である。帯域ｎ７７及び帯域ｎ７９は両方とも時分割多重（ＴＤＤ）を採用しており、帯域ｎ７７及び／又は帯域ｎ７９で動作する通信機器は、アップリンクとダウンリンクの両方の送信で同じ周波数を使用する。帯域ｎ７７と帯域ｎ７９のバンドパスフィルタは、通信機器の送信電力に対応できるものでなければならない。５ＧＨｚ及び６ＧＨｚのＷｉＦｉ帯域も高い周波数と広い帯域を必要とする。５Ｇ ＮＲ規格では、２４．２５ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数を有するミリ波通信帯域も定義されている。

【0011】

横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）は、マイクロ波フィルタに使用するための音響共振器構造である。ＸＢＡＲは、「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ」と題する特許文献１に記載されている。ＸＢＡＲ共振器は、単結晶圧電材料の薄い浮遊層又はダイアフラム上に形成されたインターデジタル変換器（ＩＤＴ）を含む。ＩＤＴは、第一のバスバーから延びる第一のセットの平行フィンガと、第二のバスバーから延びる第二のセットの平行フィンガとを含む。第一及び第二の平行フィンガは、インターリーブされている。ＩＤＴに印加されたマイクロ波信号により、圧電ダイアフラムに剪断一次弾性波が励起される。ＸＢＡＲ共振器は、非常に高い電気機械的結合と高い周波数性能を提供する。ＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルタ、バンドパスフィルタ、デュプレクサ、マルチプレクサなど、様々なＲＦフィルタに使用することができる。ＸＢＡＲは、３ＧＨｚを超える周波数を有する通信帯域用フィルタで使用するのに非常に適している。マトリックスＸＢＡＲフィルタは、１ＧＨｚ～３ＧＨｚの周波数のフィルタにも適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】米国特許第１０４９１２９１号明細書

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）の概略平面図、２つの概略断面図、及び詳細断面図を含む。

【図2A】音響共振器の等価回路モデルである。

【図2B】理想的な音響共振器のアドミタンスのグラフである。

【図2C】音響共振器の回路記号である。

【図3A】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用するマトリックスフィルタの概略図である。

【図3B】図３Ａのサブフィルタの概略図である。

【図4】サブフィルタの共振周波数を示す図３Ａのフィルタの実施形態の性能のグラフである。

【図5】サブフィルタの通過帯域周波数を示す図３Ａのフィルタの実施形態の性能のグラフである。

【図6】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用するマトリックスダイプレクサの概略図である。

【図7】図６のスイッチドダイプレクサの実施形態の入出力伝達関数のグラフである。

【図8】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用するマトリックストリプレクサの概略図である。

【図9】図８のトリプレクサの実施形態の入出力伝達関数のグラフである。

【図10A】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用する再構成可能なスイッチドマトリックスフィルタの概略図である。

【図10B】図１０Ａの１つのタイプのサブフィルタ及びスイッチモジュールの概略図である。

【図10C】図１０Ａの別のタイプのサブフィルタ及びスイッチモジュールの概略図である。

【図11】図１０Ａの再構成可能なスイッチドマトリックスフィルタの実施形態の２つの構成の入出力伝達関数のグラフである。

【図12】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する周波数分割二重（ＦＤＤ）無線機の概略ブロック図である。

【図13】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有するマトリックストリプレクサを使用する３バンドダイバーシチ受信機のブロック図である。

【図14】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有するマトリックス多重化フィルタを使用するデュアルバンド周波数分割無線機のブロック図である。

【図15A】無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用するマトリックスフィルタの概略図である。

【図15B】図１５Ａの第一の実施例に対する特定のコンポーネント特性を示す。

【図15C】図１５Ａの第二の実施例に対する特定のコンポーネント特性を示す。

【0014】

この説明全体を通して、図に表示される要素には、３桁又は４桁の参照番号が割り当てられる。ここで、下２桁は要素に固有であり、上１桁又は上２桁は要素が最初に導入された図番号である。図と共に説明されていない要素は、同じ参照番号を有する前述の要素と同じ特性及び機能を有すると推定され得る。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（装置の説明）
横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）は、マイクロ波フィルタに使用するための音響共振器構造である。ＸＢＡＲは、「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ」と題する特許文献１に記載されており、その記載は、その全体が参照により、本明細書に組み込まれる。ＸＢＡＲ共振器は、圧電材料の薄い浮遊層又はダイアフラム上に形成されたインターデジタル変換器（ＩＤＴ）を有する導体パターンを備える。ＩＤＴは２つのバスバーを有し、バスバーは、それぞれ１セットのフィンガに取り付けられており、２セットのフィンガは、共振器が装着された基板に形成されたキャビティを介してダイアフラム上にインターリーブされる。ダイアフラムはキャビティにまたがっており、前面側及び／又は背面側の誘電体層を含んでもよい。ＩＤＴに印加されたマイクロ波信号は、圧電ダイアフラムに剪断一次音響波を励起し、音響エネルギーは、ＩＤＴによって発生した電界の方向に対して直交又は横断する層の表面に対して実質的に垂直に流れるようになる。ＸＢＡＲ共振器は、非常に高い電気機械的結合と高い周波数性能を提供する。

【0016】

マトリックスフィルタは、小型のＸＢＡＲ共振器を用いて様々な低周波フィルタを実装することができるフィルタアーキテクチャである。マトリックスフィルタのサブフィルタでは、低周波の非隣接バンドパスフィルタリングを実現することができる。このようなバンドパスサブフィルタは、ＸＢＡＲ直列素子とコンデンサシャント素子によるラダーフィルタ回路を有する。以下では、アンテナ（Ａｎｔ）、電力増幅器（ＰＡ）、低雑音増幅器（ＬＮ）などの無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子にインピーダンス整合するために、マトリックスフィルタの入力及び／又は出力インピーダンスを広い範囲に設定することで、改善されたＸＢＡＲ共振器、フィルタ及び製造技術について説明する。マトリックスフィルタはＲＦＦＥとインピーダンス整合しているため、外部からのインピーダンス整合やスイッチングが不要である。

【0017】

図１は、横方向励起フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）１００の簡略化された概略上面図、直交断面図、及び詳細断面図を示す。共振器１００などのＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルタ、バンドパスフィルタ、デュプレクサ、及びマルチプレクサを含む様々なＲＦフィルタで使用してもよい。ＸＢＡＲは、周波数が３ＧＨｚを超える通信帯域のフィルタでの使用に特に適している。この特許に記載されるマトリックスＸＢＡＲフィルタは、１ＧＨｚ以上の周波数にも適している。

【0018】

ＸＢＡＲ１００は、それぞれ平行な前面１１２及び背面１１４を有する圧電板１１０の表面上に形成された薄膜導体パターンから構成される。圧電板は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ケイ酸ランタンガリウム、窒化ガリウム、又は窒化アルミニウムなどの圧電材料の薄い単結晶層である。圧電板は、前面と背面に対するＸ、Ｙ、Ｚ結晶軸の配向が既知で一貫しているようにカットされる。圧電板は、Ｚカット（つまり、Ｚ軸は前面１１２及び背面１１４に垂直である）、回転Ｚカット、又は回転ＹＸカットのいずれであってもよいＸＢＡＲは、他の結晶学的配向を有する圧電板上に製造されてもよい。

【0019】

圧電板１１０の背面１１４は、基板に形成されたキャビティ１４０にまたがるダイアフラム１１５を形成する圧電板１１０の部分を除いて、基板１２０の表面に取り付けられている。キャビティにまたがる圧電板の部分は、マイクロフォンのダイアフラムに物理的に類似しているため、本明細書では「ダイアフラム」１１５と呼ばれる。図１に示すように、ダイアフラム１１５は、キャビティ１４０の周囲１４５の全ての周りで圧電板１１０の残りの部分と隣接している。この文脈において、「隣接している（ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）」とは、「介在物なしで連続的に接続されている」ことを意味する。他の構成では、ダイアフラム１１５は、キャビティ１４０の周囲１４５の少なくとも５０％の周りで圧電板と隣接していてもよい。

【0020】

基板１２０は、圧電板１１０に機械的支持を提供する。基板１２０は、例えば、シリコン、サファイア、石英、若しくは他の何らかの材料、又は材料の組み合わせであってもよい。圧電板１１０は、ウェーハボンディングプロセスを用いて基板１２０に結合してもよい。あるいは、圧電板１１０は、基板１２０上に成長させても、他の何らかの方法で基板に取り付けてもよい。圧電板１１０は、基板に直接取り付けても、あるいは１つ以上の中間材料層を介して基板１２０に取り付けてもよい（図１に図示せず）。

【0021】

「キャビティ」は、「中実体内の空いた空間」という従来の意味を有する。キャビティ１４０は、（断面Ａ－Ａ及び断面Ｂ－Ｂに示すように）基板１２０を完全に貫通する穴であってもよいし、ダイアフラム１１５の下の基板１２０の凹部であってもよい。キャビティ１４０は、例えば、圧電板１１０と基板１２０とが取り付け合わされる前又は後に、基板１２０を選択的にエッチングすることによって形成されてもよい。

【0022】

ＸＢＡＲ１００の導体パターンは、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）１３０を含む。ＩＤＴ１３０は、第一のバスバー１３２から延びるフィンガ１３６などの第一の複数の平行なフィンガと、第二のバスバー１３４から延びる第二の複数のフィンガとを含む。第一及び第二の複数の平行なフィンガは、インターリーブされる。インターリーブされたフィンガは、一般にＩＤＴの「アパーチャ」と呼ばれる距離ＡＰにわたって重なり合う。ＩＤＴ１３０の最側のフィンガ間の中心間距離Ｌは、ＩＤＴの「長さ」である。

【0023】

第一及び第二のバスバー１３２、１３４は、ＸＢＡＲ１００の端子として機能する。ＩＤＴ１３０の２つのバスバー１３２、１３４の間に印加される無線周波数又はマイクロ波信号は、圧電板１１０内の一次音響モードを励起する。ＸＢＡＲの一次音響モードは、音響エネルギーが圧電板１１０の表面に実質的に直交する方向に沿って伝播するバルク剪断モードであり、これはまた、ＩＤＴフィンガによって生成された電界の方向に垂直又は横方向である。したがって、ＸＢＡＲは、横方向励起フィルムバルク波共振器と見なされる。

【0024】

ＩＤＴ１３０は、少なくともＩＤＴ１３０のフィンガがキャビティ１４０にまたがっている、又はその上に懸架されているダイアフラム１１５上に配置されるように、圧電板１１０上に配置される。図１に示すように、キャビティ１２５は、アパーチャＡＰ及びＩＤＴ１３０の長さＬよりも広い範囲を有する長方形の形状を有する。ＸＢＡＲのキャビティは、正多角形又は不等辺多角形など、様々な形状をしていてもよい。ＸＢＡＲのキャビティは、辺の数が４つを上回っても、下回ってもよく、それらの辺は直線であっても、曲線であってもよい。

【0025】

詳細断面図（詳細Ｃ）は、圧電板１１０の表面上の２つのＩＤＴフィンガ１３６ａ、１３６ｂを示す。寸法ｐはＩＤＴの「ピッチ」であり、寸法ｗはＩＤＴフィンガの幅又は「マーク」である。誘電体層１５０は、ＩＤＴフィンガの間に、また任意にその上に（ＩＤＴフィンガ１３６ａを参照）形成されてもよい。誘電体層１５０は、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素などの非圧電性誘電体材料であってもよい。誘電体層１５０は、２つ以上の材料の複数の層で形成されてもよい。ＩＤＴフィンガ１３６ａ及び１３６ｂは、アルミニウム、銅、ベリリウム、金、タングステン、モリブデン、それらの合金及び組み合わせ、又は何らかの他の導電材料であってもよい。フィンガと圧電板１１０との間の接着を改善するため、及び／又はフィンガを不動態化又はカプセル化するため、及び／又はパワーハンドリングを改善するために、フィンガの下及び／又は上、及び／又はフィンガ内の層として、クロム又はチタンなどの他の金属の薄い（導体の総厚に対しての）層が形成されてもよい。ＩＤＴ１３０のバスバーは、フィンガと同じ材料で作られても、異なる材料で作られてもよい。

【0026】

図１の提示を容易にするために、ＩＤＴフィンガの幾何学的ピッチ及び幅は、ＸＢＡＲの長さ（寸法Ｌ）及びアパーチャ（寸法ＡＰ）に関して著しく誇張されている。一般的なＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に１０を超える平行なフィンガを有する。ＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に数百、場合によっては数千の平行なフィンガを有してもよい。同様に、断面図のフィンガの太さは、著しく誇張されている。

【0027】

剪断弾性波共振に基づく音響共振器は、現在の最先端の表面弾性波（ＳＡＷ）、フィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）及び、ソリッドマウント共振器バルク弾性波（ＳＭＲ ＢＡＷ）デバイスよりも優れた性能を達成できる。特に、剪断波ＸＢＡＲ共振の圧電結合は、他の音響共振器と比較して高くすることができる（＞２０％）。高い圧電結合によって、かなりの帯域幅を有する様々なタイプのマイクロ波及びミリ波フィルタの設計と実装が可能になる。

【0028】

ＸＢＡＲを含む音響共振器の基本的な挙動は、図２Ａに示すようなＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ Ｖａｎ Ｄｙｋｅ（ＢＶＤ）回路モデルを用いて一般的に説明される。ＢＶＤ回路モデルは、運動アームと静的アームとから構成される。運動アームは、運動インダクタンスＬ_ｍ、運動容量Ｃ_ｍ、及び抵抗Ｒ_ｍを含む。静的アームには、静電容量Ｃ_０と抵抗Ｒ_０が含まれる。ＢＶＤモデルは音響共振器の挙動を完全に記述するものではないが、バンドパスフィルタ、デュプレクサ、マルチプレクサ（マルチプレクサは複数の通過帯域がある３つ以上の入力ポート又は出力ポートを有するフィルタ）の設計に使用される２つの主共振をモデル化するには適している。

【0029】

ＢＶＤモデルの第一の主共振は、運動インダクタンスＬ_ｍと運動容量Ｃ_ｍの直列結合によって生じる運動共振である。ＢＶＤモデルの第二の主共振は、運動インダクタンスＬ_ｍ、運動容量Ｃ_ｍ、及び静電容量Ｃ_０の組み合わせによって生じる反共振である。無損失共振器（Ｒ_ｍ＝Ｒ_０＝０）では、運動共振の周波数Ｆ_ｒは、

【数1】

で与えられる。反共振の周波数Ｆ_ａは、

【数2】

で与えられる。ここで、γ＝Ｃ_０／Ｃ_ｍは共振器構造、圧電材料の種類及び結晶軸の配向に依存する。

【0030】

図２Ｂは、理論的な無損失音響共振器のアドミタンスの大きさである。具体的には、実線の曲線２１０は、周波数の関数として音響共振器のアドミタンスの大きさをプロットしたものである。音響共振器は、共振器のアドミタンスが無限大に近づく共振周波数において、共振２１２を有する。この共振は、図２ＡのＢＶＤモデルにおける運動インダクタンスＬ_ｍと運動容量Ｃ_ｍの直列結合に起因する。また、音響共振器は、共振器のアドミタンスがゼロに近づく反共振２１４を示す。反共振は、運動インダクタンスＬ_ｍ、運動容量Ｃ_ｍ、及び静電容量Ｃ_０の組み合わせによって引き起こされる。無損失共振器（Ｒ_ｍ＝Ｒ_０＝０）において、共振の周波数Ｆ_ｒは、

【数3】

で与えられる。反共振の周波数Ｆ_ａは、

【数4】

で与えられる。

【0031】

過度に簡略化すると、無損失音響共振器は、共振周波数２１２で短絡し、反共振周波数２１４で開回路であると考えることができる。図２Ｂの共振周波数及び反共振周波数は代表的なものであり、音響共振器は他の周波数に対して設計することもできる。

【0032】

図２Ｃは、ＸＢＡＲなどの音響共振器の回路記号を示す。この記号は、以降の図のフィルタの概略図において、各音響共振器を指定するために使用される。

【0033】

図３Ａは、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を用いたマトリックスフィルタ３００の概略図である。マトリックスフィルタ３００は、第一のフィルタポート（ＦＰ１）と第二のフィルタポート（ＦＰ２）との間に並列に接続されたｎ個のサブフィルタ３２０－１、３２０－２、３２０－ｎのアレイ３１０を含み、ｎは１より大きい整数である。サブフィルタ３２０－１、３２０－２、３２０－ｎは、非隣接通過帯域を有しており、その結果、マトリックスフィルタ３００の帯域幅が構成サブフィルタの帯域幅の合計に等しくない代わりに、マトリックスフィルタ３００の入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって分離された３つの別々の独立した通過帯域を有するようになっている。この特許の後続の実施例では、ｎ＝３である。ｎは、マトリックスフィルタ３００に所望の非隣接通過帯域を提供するために、必要に応じて３より小さくすることも、３より大きくすることができる。いくつかの実施実施例では、ｎ個のサブフィルタ３２０－１、３２０－２、３２０－ｎは、１つ以上のＸＢＡＲを含んでもよい。フィルタ３００及び／又はサブフィルタは、５Ｇ ＮＲ規格によって定義された周波数帯域を通過させるＲＦフィルタであってもよい。

【0034】

サブフィルタのアレイ３１０は、好ましくはＸＢＡＲであるが、必ずしもＸＢＡＲでない音響共振器ＸＬ１及びＸＨ１によってＦＰ１端で終端される。サブフィルタのアレイ３１０は、好ましくはＸＢＡＲであるが、必ずしもＸＢＡＲでないＦＰ２端で音響共振器ＸＬ２及びＸＨ２によって終端される。音響共振器ＸＬ１、ＸＬ２、ＸＨ１、及びＸＨ２は、それらのそれぞれの共振周波数で「伝送ゼロ」を生成する。「伝送ゼロ」は、フィルタ３００の入出力伝達関数が非常に低い（音響共振器ＸＬ１、ＸＬ２、ＸＨ１、ＸＨ２がロスレスであればゼロとなる）周波数である。ゼロ伝送は、音響共振器の１つ以上が接地に対して非常に低いインピーダンスを生成することによって引き起こされる可能性があり、したがって、この構成では、音響共振器が基本的に接地に対して短絡であるので、サブフィルタはフィルタリングコンポーネントとして除去され、サブフィルタが伝送ゼロ周波数の間にフィルタ３００に影響を及ぼさない。典型的には、ＸＬ１及びＸＬ２の共振周波数は等しく、ＸＨ１及びＸＨ２の共振周波数は等しいが、必ずしもそうではない。音響共振器ＸＬ１、ＸＬ２の共振周波数は、フィルタ通過帯域の低端に隣接する伝送ゼロ点を提供するように選択される。ＸＬ１及びＸＬ２は、共振周波数がフィルタ通過帯域の低端に近いので、「低端共振器」と呼ばれることがある。音響共振器ＸＬ１及びＸＬ２は、フィルタのポートにおけるインピーダンスを所望のインピーダンス値に整合させるのに役立つシャントインダクタンスとしても機能する。この特許の後続の実施例では、フィルタの各ポートにおけるインピーダンスは、ＲＦアンテナに接続される場合には５０Ω、ＲＦ送信機のような電力増幅器に接続される場合には４Ω、ＲＦ受信機のような低雑音増幅器に接続される場合には３００Ωと整合させることができる。これらの実施形態の具体的な実施例は、図１５Ａ～Ｃで与えられる。他の場合、インピーダンスは、２０、１００又は１０００Ωなど、所望により他の値であってもよい。音響共振器ＸＨ１、ＸＨ２の共振周波数は、フィルタ通過帯域の高端又はそれ以上で伝送ゼロを提供するように選択される。ＸＨ１及びＸＨ２は、共振周波数がフィルタ通過帯域の高端に近いため、「高端共振器」と呼ばれることがある。高端共振器ＸＨ１及びＸＨ２は、これらの高端周波数で信号の相対的な振幅を通過させないサブフィルタを有するフィルタなど、全てのマトリックスフィルタにおいて必要でない場合がある。

【0035】

図３Ｂは、フィルタ３００のサブフィルタ３２０－１、３２０－２、３２０－ｎのそれぞれに適したサブフィルタ３５０の概略図である。サブフィルタ３５０は、ＦＰ１に接続可能な第一のサブフィルタポート（ＳＰ１）とＦＰ２に接続可能な第二のサブフィルタポート（ＳＰ２）との間に直列に接続された３つの音響共振器ＸＡ，ＸＢ，ＸＣを含む。音響共振器ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、好ましくはＸＢＡＲであるが、必ずしもそうでなくてもよい。サブフィルタ３５０は、２つのカップリングコンデンサＣＡ、ＣＢを含み、これらのそれぞれは、接地と、音響共振器のうちの２つの間のそれぞれのノードとの間に接続される。サブフィルタ３５０に３つの音響共振器が含まれることは、例示的なものある。サブフィルタは、ｍ個の音響共振器を有していてもよく、ｍは１より大きい整数である。ｍ個の音響共振器を有するサブフィルタは、ｍ－１個のカップリングコンデンサを含む。サブフィルタのｍ個の音響共振器は、サブフィルタの２つのポートＳＰ１及びＳＰ２の間に直列に接続され、ｍ－１個のカップリングコンデンサのそれぞれは、接地とｍ個の音響共振器からのそれぞれの音響共振器の対の間のノードとの間に接続される。

【0036】

他のタイプの音響共振器と比較して、ＸＢＡＲは、非常に高い電気機械的結合を有する（このことは、共振周波数と反共振周波数の間に大きな差をもたらす）が、単位面積当たりの静電容量が低い。図３Ａ及び図３Ｂに示すようなマトリックスフィルタアーキテクチャは、高い共振器容量を必要とせずに、ＸＢＡＲの高い電気機械的結合を利用するものである。

【0037】

図４は、音響共振器の全てに対してＸＢＡＲを使用して実装されたマトリックスフィルタの例示的な実施形態の性能４０５のグラフ４００である。グラフ４００における性能４０５は、３つの非隣接通過帯域サブフィルタ１、２及び３を有するフィルタ３００の伝達関数Ｓ２１の性能であってよい。具体的には、性能４０５は、実線４１０、破線４２０及び点線４３０を含み、これらは、フィルタのＦＰ１からＦＰ２への伝達関数であるＳ２１を周波数の関数としてプロットしたものであり、線４１０、４２０及び４３０のそれぞれは、それぞれ非隣接通過帯域サブフィルタ１、２及び３に関するものである。すなわち、実線４１０は、フィルタのサブフィルタ１に対するＦＰ１からＦＰ２への分離伝達関数Ｓ２１を、周波数の関数として、かつ共振周波数ＳＦ１と分離してプロットしたものである。破線４２０は、フィルタのサブフィルタ２に対するＦＰ１からＦＰ２への分離伝達関数Ｓ２１を、周波数の関数として、かつ共振周波数ＳＦ２を分離してプロットしたものである。点線４３０は、フィルタのサブフィルタ３に対するＦＰ１からＦＰ２への分離伝達関数Ｓ２１を、周波数の関数として、かつ共振周波数ＳＦ３を分離してプロットしたものである。例示的なフィルタは非対称であるため、実線４１０、破線４２０、点線４３０は、Ｓ１２のプロットではない。

【0038】

図５は、図４に性能が示された図３Ａのフィルタの例示的なマトリックスフィルタ内のサブフィルタの通過帯域周波数のグラフ５００である。グラフ５００の一例は、ＬＴＥ帯域３、１、及び７（低周波から高周波まで）の受信周波数に対して、通過帯域が－３ｄＢ以上と定義されるものであってよい。具体的には、Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３は、それぞれサブフィルタ１、サブフィルタ２、サブフィルタ３の入出力伝達関数の大きさの－３ｄＢ以上の通過帯域の周波数である。通過帯域Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３は、隣接する通過帯域の各ペアが、マトリックスフィルタの入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満である阻止帯域で分離されるため、非隣接である。例えば、通過帯域Ｐ１及びＰ２は、そのペアが、マトリックスフィルタ３００の入出力伝達関数Ｓ２１が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域ＳＢ１によって分離されるため、非隣接である。また、通過帯域Ｐ２及びＰ３は、そのペアが、マトリックスフィルタ３００の入出力伝達関数Ｓ２１が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域ＳＢ２によって分離されるため、非隣接である。

【0039】

図４及び図５のマトリックスフィルタは、入力及び出力ＲＦ通信信号に対して多数の通過帯域を提供するためにスイッチ切替可能な入力ポートと出力ポートとの間の接続を有する３つのサブフィルタを含む。各サブフィルタは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、３つのＸＢＡＲを含んでもよい。他の場合では、２つ、４つ、５つ、又は最大１０個のサブフィルタがあってもよい。また、各サブフィルタは、４つ以上のＸＢＡＲと２つのカップリングコンデンサを含んでもよい。いくつかのサブフィルタは、ｍ個の音響共振器（ｍ＝４、５、６又は最大１０）と、図３Ｂについて注記したように、対応するｍ－１個のカップリングコンデンサを有してもよい。この実施例及び全ての後続の実施例において、フィルタ性能は、ＸＢＡＲに対するＢＶＤモデル（図２Ａ）を用いて、フィルタをシミュレーションすることによって決定された。３つのサブフィルタに関する本明細書の概念は、２つだけ、又は４つまで、５つまで、あるいはサイズ及び配線の複雑さの考慮によって決まる任意の数まで拡張できることを理解することができる。

【0040】

例示的なフィルタの入出力伝達関数は、図４に示すように、３つのサブフィルタの入出力伝達関数のベクトル和であり、ここで、３つのサブフィルタは、非隣接通過帯域を有する。非隣接通過帯域とは、いずれの単一のサブフィルタの入出力伝達関数も他のサブフィルタの入出力伝達関数と、両フィルタの伝達関数Ｓ２１が－２０ｄＢを上回る周波数において、交差しないことを意味してもよい。このため、サブフィルタ１とサブフィルタ２の入出力伝達関数は、（ａ）両フィルタのＳ２１が－２０ｄＢを上回ることがなく、（ｂ）両フィルタの入出力伝達関数の位相が実質的に等しい２ＧＨｚ直下の周波数で交差している。この文脈で、「上回ることがない」とは、フィルタ通過帯域範囲（この場合は１．５～３ＧＨｚ）内でマトリックスフィルタの異なるサブフィルタの伝達関数によってサブフィルタの伝達関数のいずれかに好ましくない変動が生じない程度に十分に下回ることを意味する。「上回ることがない」定量的な値は、フィルタの用途によって異なる可能性がある。同様の要件は、サブフィルタ２にも、サブフィルタ３にも適用される。４つ以上のサブフィルタを有するマトリックスフィルタでも，同様の要件が、サブフィルタの（周波数的に）隣接する全てのペアに適用される。

【0041】

いくつかの場合において、「隣接」通過帯域マトリックスフィルタは、２つ以上のサブフィルタの通過帯域の合計である通過帯域を有するマトリックスフィルタを説明し、「非隣接」通過帯域マトリックスフィルタは、各通過帯域が１つのサブフィルタのみの通過帯域となるマトリックスフィルタを説明する。いくつかのスイッチドマトリックスフィルタでは、「非隣接」のサブフィルタの通過帯域は隣接しないか、又は－２０ｄＢを上回るところで重ならない。また、マトリックスフィルタは、一部のサブフィルタが隣接し、他のサブフィルタが非隣接である場合もある。例えば、隣接するサブフィルタの少なくとも１ペアの通過帯域間に、少なくとも１つの阻止帯域を有するフィルタであってもよい。

【0042】

一例では、最低通過帯域の非隣接通過帯域サブフィルタ１は、ＬＴＥ帯域Ｒｘ３であり、３つの共振器と２つのカップリングコンデンサを有する。ここで、中間通過帯域の非隣接通過帯域サブフィルタ２は、ＬＴＥ帯域Ｒｘ１であり、５つの共振器と４つのカップリングコンデンサを有する。最高通過帯域の非隣接通過帯域サブフィルタ３は、ＬＴＥ帯域Ｒｘ７であり、サブフィルタは、４つの共振器と３つのカップリングコンデンサを有する。このフィルタは、１つ以上のＸＬ共振器と、０以上のＸＨ共振器を有してもよい。

【0043】

例示的なマトリックスフィルタは、ＦＰ１及びＦＰ２におけるインピーダンスが異なるという点で非対称である。ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナのインピーダンスと整合させるためにフィルタ入力ポートの５０Ωであってもよい。ポートＦＰ２におけるインピーダンスは、フィルタ３００が送信フィルタとして使用される場合のように、ＲＦ送信機のような電力増幅器の出力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの４Ωであってもよい。別の態様では、ポートＦＰ２におけるインピーダンスは、フィルタ３００が受信フィルタとして使用される場合のように、ＲＦ受信機のような低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの３００Ωであってもよい。垂直の一点鎖線は、例示的なマトリックスフィルタ内のＸＢＡＲの共振周波数を識別する。「ＸＬ」とラベル付けされた線は、共振器ＸＬ１及びＸＬ２の共振周波数を識別し、フィルタ通過帯域の低端に隣接している。同様に、「ＸＨ」とラベル付けされた線は、共振器ＸＨ１及びＸＨ２の共振周波数を識別し、フィルタ通過帯域の高端に隣接している。図４において「ＳＦ１」とラベル付けされた２つの線は、サブフィルタ１内のＸＢＡＲの共振周波数を分離して識別する。図５において「ＰＢＦ１」とラベル付けされた２つの線は、サブフィルタ１内のＸＢＡＲの通過帯域周波数を分離して識別する。共振周波数の両方が通過帯域の中心より低いことに注意されたい。これは、共振器とコンデンサを直列に接続した場合の共振周波数が、共振器を分離した場合の共振周波数よりも高くなるためである。同様に、「ＳＦ２」とラベル付けされた２つの線は、サブフィルタ２内のＸＢＡＲの共振周波数を識別し、「ＳＦ３」とラベル付けされた２つの線は、サブフィルタ３内のＸＢＡＲの共振周波数を識別する。同様に、図４において「ＳＦ２」とラベル付けされた２つの線は、共振周波数を識別し、図５において「ＰＢＦ２」とラベル付けされた２つの線は、サブフィルタ２内のＸＢＡＲの通過帯域周波数を識別する。最後に、図４において「ＳＦ３」とラベル付けされた２つの線は、共振周波数を識別し、図５において「ＰＢＦ３」とラベル付けされた２つの線は、サブフィルタ３内のＸＢＡＲの通過帯域周波数を識別する。

【0044】

図６は、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有するダイプレクサとして構成されたマトリックスフィルタ６００の概略図である。マトリックスフィルタ６００は、３つのサブフィルタ６２０－１、６２０－２、６２０－ｎのアレイ６１０を含む。サブフィルタ１ ６２０－１は、第一のフィルタポート（ＦＰ１）と第二のフィルタポート（ＦＰ２）との間に接続される。サブフィルタ２ ６２０－２及びサブフィルタ３ ６２０－３は、ＦＰ１と第三のフィルタポート（ＦＰ３）との間に並列に接続される。ＦＰ１はダイプレクサの共通又は入力ポートであり、ＦＰ２及びＦＰ３は分岐又は出力ポートである。サブフィルタのアレイ６１０は、前述したように、ＸＢＡＲ ＸＬ及びＸＨによって両端が終端されている。

【0045】

図７は、図６のマトリックスフィルタダイプレクサ６００の一例の性能７０５のグラフ７００である。この例では、ＸＬ、ＸＨ、及び３つのサブフィルタは、図３Ａのマトリックスフィルタ３００の対応する要素と同じである。図７において、７１０の下の実線４１０は、ＦＰ１からＦＰ２への伝達関数Ｓ２１を、周波数の関数としてプロットしたものである。７２０の下の破線４２０及び点線４３０は、ＦＰ１からＦＰ３への伝達関数Ｓ３１を、周波数の関数としてプロットしたものである。例示的なフィルタは非対称であるため、７１０の下の実線４１０、及び７２０の下の破線４２０と点線４３０は、それぞれＳ１２及びＳ１３のプロットではない。スイッチドマトリックスフィルタ６００は、例示的なものである。ほとんどの用途において、ダイプレクサは、共通又は入力ポートと２つの分岐ポートとの間に、同じ数（２つ、３つ又はそれ以上）のサブフィルタを並列に有することになる。

【0046】

ＦＰ１は、マトリックスフィルタダイプレクサ６００の共通又は入力ポートと見なすことができる。ＦＰ２は、「低帯域」ポートと見なされ、ＦＰ３は「高帯域」ポートと見なすことができる。マトリックスフィルタダイプレクサが周波数分割二重無線機で使用される場合、ＦＰ２及びＦＰ３の一方は、ダイプレクサの受信又は出力ポートであってもよく、ＦＰ２及びＦＰ３の他方は、受信及び送信用に割り当てられた周波数に応じてダイプレクサの送信又は出力ポートであってもよい。

【0047】

フィルタ６００の変形例である第二のダイプレクサの構成では、サブフィルタ１ ６２０－１とサブフィルタ２ ６２０－２とは、ＦＰ１とＦＰ２との間に並列接続される。ここで、サブフィルタ３ ６２０－３は、ＦＰ１とＦＰ３との間に接続される。この場合、マトリックスフィルタダイプレクサの一例の性能のグラフは、周波数の関数として、Ｓ２１のプロットとして実線４１０及び破線４２０を、Ｓ３１のプロットとして点線４３０を有する。

【0048】

フィルタ６００の変形例である第三のダイプレクサの構成では、サブフィルタ１ ６２０－１とサブフィルタ３ ６２０－３とは、ＦＰ１とＦＰ２との間に並列接続される。ここで、サブフィルタ２ ６２０－２は、ＦＰ１とＦＰ３との間に接続される。この場合、スイッチドマトリックスフィルタダイプレクサの一例の性能のグラフは、周波数の関数として、Ｓ２１のプロットとして実線４１０及び点線４３０を、Ｓ３１のプロットとして破線４２０を有する。

【0049】

ダイプレクサフィルタ６００及び２つの変形例は、分岐ポートＦＰ２又はＦＰ３のいずれか一方をフィルタの出力として選択又はスイッチ切替することができるので、スイッチドマトリックスフィルタである。例えば、入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタの接続は、入力及び出力ＲＦ通信信号用の多数の通過帯域を提供するために、スイッチ切替することができる。プロセッサ（図示せず）は、分岐ポート選択を提供するように、フィルタ６００内のスイッチの動作に結合されてもよく、これを制御してもよい。

【0050】

ダイプレクサフィルタ６００の構成のいずれかにおいて、ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナのインピーダンスと整合させるためにフィルタ入力ポートの５０Ωであってもよい。ポートＦＰ２及びＦＰ３のそれぞれにおけるインピーダンスは、ＲＦ送信機のような電力増幅器の出力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの４Ωであってもよく、又はＲＦ受信機のような低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの３００Ωであってもよい。場合によっては、ポートＦＰ２のインピーダンスはＦＰ３のインピーダンスと同じになる。また、異なることもある。

【0051】

図８は、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用するマトリックストリプレクサフィルタ８００の概略図である。マトリックスフィルタ８００は、３つのサブフィルタ８２０－１、８２０－２、８２０－ｎのアレイ８１０を含む。サブフィルタ１ ８２０－１は、第一のフィルタポート（ＦＰ１）と第二のフィルタポート（ＦＰ２）の間に接続される。サブフィルタ２ ８２０－２は、ＦＰ１と第三のフィルタポート（ＦＰ３）の間に接続される。サブフィルタ３ ８２０－３は、ＦＰ１と第四のフィルタポート（ＦＰ４）の間に接続される。サブフィルタのアレイ８１０は、前述したように、ＸＢＡＲ ＸＬ及びＸＨによって両端が終端されている。ＦＰ１はマルチプレクサの共通又は入力ポートであり、ＦＰ２、ＦＰ３、及びＦＰ４はマルチプレクサの分岐又は出力ポートである。マルチプレクサには、３つ以上の分岐ポートがあってもよい。２つの分岐ポートを有するマルチプレクサは、一般に「ダイプレクサ」と呼ばれ、３つの分岐ポートを有するマルチプレクサは、「トリプレクサ」と呼ばれることがある。

【0052】

図９は、図８のトリプレクサフィルタ８００の実施形態の機能の一例の性能のグラフ９００である。この例では、ＸＬ、ＸＨ、及び３つのサブフィルタは、図３Ａのマトリックスフィルタ３００の対応する要素と同じである。図９において、９１０の下の実線は、ＦＰ１からＦＰ２への伝達関数Ｓ２１を、周波数の関数としてプロットしたものである。９２０の下の破線は、ＦＰ１からＦＰ３への伝達関数Ｓ３１を、周波数の関数としてプロットしたものである。３９０の下の点線は、ＦＰ１からＦＰ４への伝達関数Ｓ４１を、周波数の関数としてプロットしたものである。例示的なフィルタは非対称であるので、９１０の下の実線、９２０の下の破線、及び９３０の下の点線は、それぞれＳ１２、Ｓ１３、及びＳ１４のプロットではない。

【0053】

ＦＰ１は、マトリックスフィルタの共通ポート又は入力ポートと見なしてもよい。ＦＰ２は「低帯域」ポートと見なしてもよく、ＦＰ３は「中帯域」ポートと見なしてもよく、ＦＰ４は「高帯域」ポートと見なしてもよい。マトリックスフィルタが周波数分割複信（ＦＤＤ）無線機で使用される場合、受信と送信に割り当てられた周波数に応じて、ＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４の１つが受信又は出力ポートであってもよく、ＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４の別のものが送信又は出力ポートであってもよい。他の場合、ＦＤＤ無線機では、ＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４のうちの２つが受信又は出力ポートであってもよく、ＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４のうちの他の１つが送信又は出力ポートであってもよく、あるいは、その逆であってもよい。

【0054】

フィルタ８００の変形例である追加のマルチプレクサ構成では、サブフィルタ１ ８２０－１、サブフィルタ２ ８２０－２、及びサブフィルタ３ ８２０－３のいずれか１つ以上が、ＦＰ１とＦＰ２、ＦＰ３及び／又はＦＰ４との間で並列接続されてもよい。この場合、マトリックスフィルタダイプレクサの一例の性能のグラフは、周波数の関数として、Ｓ２１、Ｓ３１及び／又はＳ４１のプロットとして、実線４１０、破線４２０、及び／又は点線４３０の対応するものを有する。

【0055】

ポートＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４のいずれか１つ以上をフィルタの出力として選択又はスイッチ切替することができるので、マルチプレクサフィルタ８００及び２つの変形例は、スイッチドマトリックスフィルタであってもよい。例えば、入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタの接続は、入力及び出力ＲＦ通信信号用の多数の通過帯域を提供するために、スイッチ切替することができる。一例では、ＬＴＥ帯域３、１、７用の３つのサブフィルタを有するスイッチドＸＢＡＲマトリックスフィルタは、７つの可能な状態全て（１のみ、３のみ、７のみ、１＋３、１＋７、３＋７、及び１＋３＋７）に対して構成可能なマルチ通過帯域再構成可能フィルタを提供する。このフィルタは、スイッチの位置及びフィルタがインダクタを必要としないことなど、マトリックスアーキテクチャによって、損失が低い。プロセッサ（図示せず）は、サブフィルタ及びポートＦＰ２、ＦＰ３及びＦＰ４を選択するように、フィルタ８００内のスイッチの動作に結合されてもよく、これを制御してもよい。

【0056】

トリプレクサフィルタ８００の構成のいずれかにおいて、ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナのインピーダンスと整合させるためにフィルタ入力ポートの５０Ωであってもよい。ポートＦＰ２、ＦＰ３、及びＦＰ４のそれぞれにおけるインピーダンスは、ＲＦ送信機のような電力増幅器の出力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの４Ωであってもよく、又はＲＦ受信機のような低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの３００Ωであってもよい。場合によっては、ポートＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４の全てにおけるインピーダンスは、同じである。他の場合には、それら３つのポートのうちの１つにおけるインピーダンスは、他の２つにおけるインピーダンスとは異なる。

【0057】

図１０Ａは、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有するＸＢＡＲを使用する再構成可能なスイッチドマトリックスフィルタ１０００の概略図である。再構成可能なスイッチドマトリックスフィルタ１０００は、第一のフィルタポート（ＦＰ１）と第二のフィルタポート（ＦＰ２）との間に並列接続されたｎ個のサブフィルタ／スイッチ回路１０２０－１、１０２０－２、１０２０－ｎのアレイ１０１０を含み、ｎは１より大きい整数である。後続の実施例では、ｎ＝３である。他の実施例では、再構成可能なマトリックスフィルタ１０００に所望の帯域幅を提供するために、必要に応じてｎを３より大きくすることができる。各サブフィルタ／スイッチ回路は、選択的に有効化（すなわち、ＦＰ１とＦＰ２との間に接続）又は無効化（すなわち、ＦＰ１とＦＰ２との間に接続しない）することができる非隣接バンドパスフィルタとして機能する。サブフィルタ／スイッチ回路のアレイ１０１０は、前述したように、両端がＸＢＡＲ ＸＬ及びＸＨによって終端されている。

【0058】

サブフィルタ／スイッチ回路１０２０－１、１０２０－２、１０２０－ｎは、非隣接通過帯域を有しており、その結果、全てのサブフィルタ／スイッチモジュールが有効化されたときのマトリックスフィルタ１０００の帯域幅が、構成サブフィルタの帯域幅の合計に等しくない代わりに、マトリックスフィルタ３００の入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって分離された３つの別々の独立した通過帯域を有するようになっている。１つ以上のサブフィルタ／スイッチ回路を無効にして、マトリックスフィルタに所望の非隣接通過帯域を提供するために、マトリックスフィルタの帯域幅を調整することも、あるいは、全体の通過帯域内にノッチ又は阻止帯域を挿入することもできる。フィルタ１０００及び／又はサブフィルタは、５Ｇ ＮＲ規格によって定義された周波数帯域を通過させるＲＦフィルタであってもよい。

【0059】

図１０Ｂは、図１０Ａのサブフィルタ／スイッチ回路１０２０－１、１０２０－２、及び１０２０－ｎに適したサブフィルタ／スイッチ回路１０５０の概略図である。サブフィルタ／スイッチ回路１０５０は、第一のサブフィルタポート（ＳＰ１）と第二のサブフィルタポート（ＳＰ２）との間に直列に配置された３つの音響共振器Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３と、隣接する音響共振器間の接合部から接地に接続されたカップリングコンデンサＣ１、Ｃ２とを含む。サブフィルタ／スイッチ回路１０５０に３つの音響共振器を含むことは例示的なものであり、サブフィルタ／スイッチ回路は、４つ以上の音響共振器を有してもよい。サブフィルタ／スイッチ回路が４つ以上の音響共振器を含む場合、カップリングコンデンサの数は、音響共振器の数より１つ少なくなる。音響共振器Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は、好ましくはＸＢＡＲであるが、必ずしもそうでなくてもよい。

【0060】

サブフィルタ／スイッチ回路１０５０は、音響共振器Ｘ２と直列に接続されたスイッチＳＷを含む。スイッチＳＷを閉じると、サブフィルタ／スイッチ回路は、先行例のいずれかにおいて使用するのに適したサブフィルタとして動作する。この場合、入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタ／スイッチ回路の接続は、そのサブフィルタの通過帯域を入出力ＲＦ通信信号に提供するためにスイッチインされる。スイッチＳＷを開くと、サブフィルタ／スイッチ回路はＳＰ１、ＳＰ２に対して適切なインピーダンスを提示するが、オープン回路の入出力伝達関数を有する。この場合、入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタ／スイッチ回路の接続がスイッチアウトされ、入出力ＲＦ通信信号に対してそのサブフィルタの通過帯域が提供されることはない。サブフィルタ／スイッチ回路が４つ以上の音響共振器を含む場合、スイッチは、２つのサブフィルタポートに接続された２つの音響共振器以外の音響共振器のいずれかと直列に接続されていてもよい。言い換えれば、スイッチは、共振器の列の中央にある「中央の音響共振器」のいずれかと直列であってもよいが、列の両端にある２つの「端の音響共振器」ではない。いくつかの場合において、フィルタ１０００は、共通の出力ポートＦＰ２に接続されたその全てのサブフィルタのそれぞれの出力ポートＳＰ２を有すると説明することができる。

【0061】

図１０Ｃは、図１０Ａのサブフィルタ／スイッチ回路１０２０－１、１０２０－２、及び１０２０－ｎに適したサブフィルタ／スイッチ回路１０７５の概略図である。サブフィルタ／スイッチ回路１０７５は、第一のサブフィルタポート（ＳＰ１）と第二のサブフィルタポート（ＳＰ２）との間に直列に配置された３つの音響共振器Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３と、隣接する音響共振器間の接合部から接地に接続されたカップリングコンデンサＣ１、Ｃ２とを含む。サブフィルタ／スイッチ回路１０７５に３つの音響共振器を含むことは例示的なものであり、サブフィルタ／スイッチ回路は、４つ以上の音響共振器を有してもよい。サブフィルタ／スイッチ回路が４つ以上の音響共振器を含む場合、カップリングコンデンサの数は、音響共振器の数より１つ少なくなる。音響共振器Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は、好ましくはＸＢＡＲであるが、必ずしもそうでなくてもよい。

【0062】

サブフィルタ／スイッチ回路１０７５は、第一のシャントコンデンサＣ１と並列のスイッチＳＷ１と、最後のシャントコンデンサＣ２と並列のスイッチＳＷ２とを含む。スイッチＳＷ１及びＳＷ２が開いているとき、サブフィルタ／スイッチ回路は、先行例のいずれかにおいて使用するのに適したサブフィルタとして動作する。この場合、入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタ／スイッチ回路の接続は、そのサブフィルタの通過帯域を入出力ＲＦ通信信号に提供するためにスイッチインされる。スイッチＳＷ１及びＳＷ２が閉じているとき、サブフィルタ／スイッチ回路は、ＳＰ１，ＳＰ２に対して適切なインピーダンスを提示するが，入出力伝達関数は開回路を有する。この場合、入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタ／スイッチ回路の接続がスイッチアウトされ、入出力ＲＦ通信信号に対してそのサブフィルタの通過帯域が提供されることはない。図１０ＢのスイッチＳＷの代わりに、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を用いて、入力ポートと出力ポートとの間で特定のサブフィルタをスイッチ切替えするようにしてもよい。

【0063】

サブフィルタ／スイッチ回路が３つ以上のシャントコンデンサを含むとき、スイッチは、２つのサブフィルタポートに接続された音響共振器にすぐ隣接する２つのシャントコンデンサと並列である。言い換えれば、スイッチは、共振器の列の真ん中ではなく、列の両端にある２つの「端の音響共振器」のすぐ内側にある「最初のシャントコンデンサ」と「最後のシャントコンデンサ」と並列に配置される。例えば、第一のスイッチは、フィルタ入力ポートにすぐ隣接するＸＢＡＲ直列素子と入力ポートから遠いＸＢＡＲ直列素子の間にある最初のコンデンサシャント素子と並列に配置され、第二のスイッチは、フィルタ出力ポートにすぐ隣接するＸＢＡＲ直列素子と出力ポートから遠いＸＢＡＲ直列素子の間にある最後のコンデンサシャント素子と並列に配置される。

【0064】

図１１は、図１０の再構成可能なスイッチドマトリックスフィルタ１０００の一例の性能１１０５のグラフ１１００である。この例では、ＸＬ、ＸＨ、及び３つのサブフィルタ／スイッチ回路内のコンポーネントは、図３Ａのマトリックスフィルタ３００の対応する要素と同じである。図１１において、１１１０の下の実線は、サブフィルタ／スイッチ回路１が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路２及び３が無効である場合のフィルタのポート１からポート２への伝達関数であるＳ２１を周波数の関数としてプロットしたものである。１１２０の下の破線は、サブフィルタ／スイッチ回路２が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路１及び３が無効である場合の周波数の関数としてのＳ２１のプロットである。１１３０の下の破線は、サブフィルタ／スイッチ回路３が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路１及び２が無効である場合の周波数の関数としてのＳ２１のプロットである。１１１０と１１３０の下の２つの曲線の和は、図示していないが容易に想定されるように、サブフィルタ／スイッチ回路１及び３が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路２が無効である場合の周波数の関数としてのポート１からポート２への伝達関数である。１１１０と１１２０の下の２つの曲線の和は、サブフィルタ／スイッチ回路１及び２が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路３が無効である場合の周波数の関数としてのポート１からポート２への伝達関数である。１１１０と１１３０の下の２つの曲線の和は、サブフィルタ／スイッチ回路１及び３が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路２が無効である場合の周波数の関数としてのポート１からポート２への伝達関数である。１１２０と１１３０の下の２つの曲線の和は、サブフィルタ／スイッチ回路２及び３が有効であり、サブフィルタ／スイッチ回路１が無効である場合の周波数の関数としてのポート１からポート２への伝達関数である。１１１０、１１２０、１１３０の下の３つの曲線の和は、サブフィルタ／スイッチ回路１、２、３が有効である場合の周波数の関数としてのポート１からポート２への伝達関数である。オープン回路の入出力伝達関数は、サブフィルタ／スイッチ回路１、２、３の全てが無効である場合の周波数の関数としてのポート１からポート２への伝達関数である。．２つのサブフィルタ／スイッチ回路の様々な組み合わせを有効にすることで、合計８つの異なるフィルタ構成が可能である。プロセッサ（図示せず）は、サブフィルタを選択するように、フィルタ１０００、１０５０及び／又は１０７５内のスイッチの動作に結合されてもよく、これを制御してもよい。

【0065】

フィルタ１０００、１０５０及び／又は１０７５の構成のいずれかにおいて、ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナのインピーダンスと整合させるためにフィルタ入力ポートの５０Ωであってもよい。ポートＦＰ２におけるインピーダンスは、ＲＦ送信機のような電力増幅器の出力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの４Ωであってもよく、又はＲＦ受信機のような低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合させるためにフィルタ出力ポートの３００Ωであってもよい。

【0066】

フィルタ１０００、１０５０及び／又は１０７５の入力ポートと出力ポートとの間のサブフィルタ／スイッチ回路接続は、ポートＦＰ２における所望の通過帯域及び所望のインピーダンスを選択するためにスイッチ切り替えられることが可能である。例えば、図１０ＢのスイッチＳＷは、送信機からの送信信号に対する所望の通過帯域と、送信機の電力増幅器の出力インピーダンスと整合する所望のインピーダンスとを有するフィルタ１０００のサブフィルタ１０５０の１つを選択するために使用することができる。また、図１０ＢのスイッチＳＷは、アンテナからの受信信号を受信機に送るための所望の通過帯域と、受信機の低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合する所望のインピーダンスとを有するフィルタ１０００のサブフィルタ１０５０の１つを選択するために使用することができる。また、図１０ＣのスイッチＳＷ１及びＳＷ２は、スイッチＳＷについて注記したように、所望の通過帯域及び所望のインピーダンスを有するフィルタ１０００のサブフィルタ１０７５の１つを選択するために使用することができる。

【0067】

図１２は、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入力及び出力インピーダンスを有する周波数分割二重（ＦＤＤ）無線機１２００の概略ブロック図である。ＦＤＤ無線機は、定義された通信帯域を有する異なる周波数範囲で送受信する。送信及び受信周波数範囲は、典型的には隣接しているが、必ずしもそうである必要はない。無線機１２００は、アンテナ１２０５と、アンテナ１２０５に接続するように構成された共通フィルタポートＦＰ１と、送信機１２２０の出力ポートＯｕｔに結合された送信フィルタポートＦＰ３と、受信機１２２５の入力ポートＩｎに結合された受信フィルタポートＦＰ２を有するマトリックスフィルタダイプレクサ１２１０と、を含む。

【0068】

無線機１２００は、指定された通信帯域で動作するように構成される。マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、ＦＰ１とＦＰ２との間に結合された受信フィルタと、ＦＰ１とＦＰ３との間に結合された送信フィルタとを含む。受信フィルタは、１つ以上の受信サブフィルタを含んでもよい。送信フィルタは、１つ以上の送信サブフィルタを含んでもよい。送信フィルタは、送信機１２２０によって生成されるＲＦ電力に適合していなければならない。マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、ＸＢＡＲであり得る音響共振器を用いて実装されてもよい。

【0069】

マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、図３Ａ～Ｂのマトリックスフィルタ３００のうちの２つと同様であってもよい。ここで、フィルタ３００のそれぞれは、送信フィルタ又は受信フィルタであり、送信フィルタ又は受信フィルタのそれぞれについて、同数のサブフィルタがスイッチインされている。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１はフィルタ３００のＦＰ１であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の送信ポートＦＰ３は、フィルタ３００の送信フィルタバージョンのポートＦＰ２であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の受信ポートＦＰ２は、フィルタ３００の受信フィルタバージョンのポートＦＰ２である。２つのフィルタ３００は、異なる通過帯域を有していてもよい。この場合、ポートＦＰ１は、２つのフィルタ３００に共通であってもよい。

【0070】

マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、図６のマトリックスダイプレクサ６００と同様であってもよく、送信フィルタ及び受信フィルタのサブフィルタの数が等しい。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１はマトリックスダイプレクサ６００のＦＰ１であり、送信又は出力ポートＦＰ３はマトリックスダイプレクサ６００のＦＰ２又はＦＰ３のいずれか一方であってもよく、受信又は出力ポートＦＰ２はマトリックスダイプレクサ６００のＦＰ２及びＦＰ３の他方であってもよい。

【0071】

別の場合、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、図８のマトリックストリプレクサフィルタ８００と同様であってもよく、送信フィルタ及び受信フィルタのサブフィルタの数が等しい。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１はマトリックストリプレクサ８００のＦＰ１であり、送信又は出力ポートＦＰ３はマトリックストリプレクサ８００のＦＰ２、ＦＰ３又はＦＰ４のいずれかであってもよく、受信又は出力ポートＦＰ２はマトリックストリプレクサ８００のＦＰ２、ＦＰ３又はＦＰ４のその他のいずれかであってもよい。

【0072】

また、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、図１０Ａ～Ｃのマトリックスフィルタ１０００のうちの２つと同様であってもよい。ここで、フィルタ１０００のそれぞれは、送信フィルタ又は受信フィルタであり、その送信フィルタ又は受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされている。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１は、マトリックスフィルタ１０００のそれぞれのＦＰ１であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の送信ポートＦＰ３は、マトリックスフィルタ１０００のサブフィルタのスイッチ切替えに基づく送信フィルタバージョンのフィルタ１０００のポートＦＰ２であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の受信ポートＦＰ２は、マトリックスフィルタ１０００のサブフィルタのスイッチ切替えに基づく受信フィルタバージョンのフィルタ１０００のポートＦＰ２である。この場合、ポートＦＰ１は、２つのフィルタ１０００に共通であってもよい。

【0073】

また、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０は、フィルタ３００、６００、８００及び１０００のうちの２つの組み合わせと同様であってもよく、送信フィルタ又は受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされていることが考えられる。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０のポートＦＰ１は共通ポートであり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の送信ポートＦＰ３は送信ポートであり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の受信ポートＦＰ２は、フィルタ３００、６００、８００及び１０００のいずれか１つの受信ポートである。この場合、ポートＦＰ１は、フィルタの組み合わせに共通であってもよい。

【0074】

フィルタ１２１０の構成のいずれかにおいて、ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナ１２０５のインピーダンスと整合するように５０Ωである。ポートＦＰ３におけるインピーダンスは、ＲＦ送信機１２２０の電力増幅器（ＰＡ）の出力インピーダンスと整合する。例えば、ポートＦＰ３におけるインピーダンスは、約４Ωであってよい。ポートＦＰ２におけるインピーダンスは、ＲＦ受信機１２２５の低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合する。ポートＦＰ２におけるインピーダンスは、ＬＮＡの雑音指数を最小化するインピーダンスであってもよい。インピーダンスは、例えば、約３００Ωであってもよい。

【0075】

図１３は、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有するマトリックストリプレクサを使用する３バンドダイバーシチ受信機１３００の概略ブロック図である。３バンドダイバーシチ受信機無線は、３つの通信帯域に対応する３つの異なる周波数帯域で受信する。受信機１３００は、アンテナ１３０５と、アンテナ１３０５に接続するように構成された共通フィルタポートＦＰ１を有するマトリックスフィルタトリプレクサ１３１０と、受信機１３２０の入力ポートＩｎ１に結合された第一の出力又は受信フィルタポートＦＰ２と、受信機１３２５の入力ポートＩｎ２に結合された第二の出力又は受信フィルタポートＦＰ３と、受信機１３３０の入力ポートＩｎ３に結合された第三の出力又は受信フィルタポートＦＰ４と、を含む。

【0076】

受信機１３００は、指定された通信帯域で動作するように構成される。マトリックスフィルタトリプレンザ１３１０は、ＦＰ１とＦＰ２、ＦＰ１とＦＰ３、及びＦＰ１とＦ４のそれぞれの間に結合された受信フィルタを含む。受信フィルタは、非隣接通過帯域受信サブフィルタを含む。マトリックスフィルタトリプレンザ１３１０は、ＸＢＡＲであり得る音響共振器を用いて実装されてもよい。

【0077】

マトリックスフィルタトリプレンザ１３１０は、図３Ａ～Ｂのマトリックスフィルタ３００のうちの３つと同様であってよい。ここで、フィルタ３００のそれぞれは、受信フィルタであり、その受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされている。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１は、フィルタ３００のそれぞれのＦＰ１であり、マトリックスフィルタトリプレクサ１３１０のＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４ポートは、フィルタ３００の受信フィルタバージョン３つのそれぞれのＦＰ２であってもよい。３つのフィルタ３００は、異なる通過帯域を有していてもよい。この場合、ポートＦＰ１は、３つのフィルタ３００に共通であってもよい。

【0078】

マトリックスフィルタトリプレクサ１３１０は、図８のマトリックストリプレクサ８００であってもよい。マトリックスフィルタトリプレクサ１３１０のＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３及びＦＰ４ポートは、マトリックスマルチプレクサ８００のＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３及びＦＰ４ポートであってもよい。

【0079】

別の場合、マトリックスフィルタトリプルプレクサ１３１０は、図１０Ａ～Ｃの再構成可能スイッチドフィルタ１０００の３つと同様であってよく、それぞれ３つの受信フィルタに同数のサブフィルタを有する。マトリックスフィルタトリプレンザ１３１０のＦＰ１ポートは、３つの再構成可能スイッチドフィルタ１０００のＦＰ１であってもよく、マトリックスフィルタトリプレンザ１３１０のＦＰ２、ＦＰ３及びＦＰ４ポートは、３つの再構成可能スイッチドフィルタ１０００のそれぞれのＦＰ２であってもよく、３つのフィルタ１０００は、３つのマトリックスフィルタ１０００のサブフィルタへのスイッチ切替えに基づいて異なる通過帯域を有してもよい。この場合、ポートＦＰ１は、３つのフィルタ１０００に共通であってもよい。

【0080】

また、マトリックスフィルタトリプレクサ１３１０は、フィルタ６００、８００、１０００のうちの任意の３つの組み合わせと同様であってもよく、受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされていることが考えられる。ここで、マトリックスフィルタトリプレクサ１３１０のポートＦＰ１は共通ポートであり、マトリックスフィルタトリプレクサ１３１０のポートＦＰ２、ＦＰ３及び／又はＦＰ４のそれぞれは、フィルタ６００、８００及び１０００のうちの１つの受信ポートである。この場合、ポートＦＰ１は、フィルタの組み合わせに共通であってもよい。

【0081】

フィルタ１３１０の構成のいずれかにおいて、ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナ１３０５のインピーダンスと整合するフィルタ入力ポートの５０Ωである。ポートＦＰ２、ＦＰ３及びＦＰ４におけるインピーダンスは、それぞれＲＦ受信機１３２０、１３２５及び１３３０のそれぞれの低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合する。各ポートＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４におけるインピーダンスは、それぞれのＬＮＡの雑音指数を最小化するインピーダンスであってもよい。各ポートにおけるインピーダンスは、例えば、約３００Ωであってもよい。３つのポートにおけるインピーダンスは、ＲＦ受信機１３２０、１３２５、１３３０のＬＮＡの特性に対応するように異なっていてもよい。

【0082】

図１４は、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有するマトリックス多重化フィルタを使用するデュアル帯域周波数分割無線機の概略ブロック図である。無線機１４００は、通信帯域が定義された異なる周波数帯域で送受信する。送信及び受信周波数範囲は、典型的には隣接しているが、必ずしもそうである必要はない。無線機１４００は、アンテナ１４０５と、アンテナ１４０５に接続するように構成された共通フィルタポートＦＰ１を有するマトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０と、送信機１４２０及び１４２５の出力ポートＯｕｔ１及びＯｕｔ２にそれぞれ結合された送信フィルタポートＦＰ２及びＦＰ３と、受信機１４３０及び１４３５の入力ポートＩｎ１及びＩｎ２にそれぞれ結合された受信フィルタポートＦＰ４及びＦＰ５とを含む。

【0083】

無線機１４００は、指定された通信帯域で動作するように構成される。マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、ＦＰ１とＦＰ２の間に結合された第一の送信フィルタ、ＦＰ１とＦＰ３の間に結合された第二の送信フィルタ、ＦＰ１とＦＰ４の間に結合された第一の受信フィルタ、及びＦＰ１とＦＰ５の間に結合された第二の受信フィルタを含む。送信フィルタは、１つ以上の送信サブフィルタを含んでもよい。受信フィルタは、１つ以上の受信サブフィルタを含んでもよい。送信フィルタは、送信機１４２０及び１４２５によって生成されるＲＦ電力に適合する。マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、ＸＢＡＲであり得る音響共振器を用いて実装されてもよい。

【0084】

マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、図３Ａ～Ｂのマトリックスフィルタ３００の４つと同様であってよい。ここで、フィルタ３００のそれぞれは、送信フィルタ又は受信フィルタであり、その送信フィルタ又は受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされている。ここで、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０の共通フィルタポートＦＰ１はフィルタ３００のＦＰ１であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の送信ポートＦＰ２及びＦＰ３はフィルタ３００の送信フィルタバージョンのポートＦＰ２であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の受信ポートＦＰ４及びＦＰ５は、フィルタ３００の受信フィルタバージョンのポートＦＰ２である。送信フィルタ３００及び受信フィルタ３００のペアは、異なる通過帯域を有してもよい。この場合、ポートＦＰ１は、４つのフィルタ３００に共通であってもよい。

【0085】

マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、図６のマトリックスダイプレクサ６００の２つと同様であってもよく、送信フィルタと受信フィルタのサブフィルタの数が等しい。ここで、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０の共通フィルタポートＦＰ１は、２つのマトリックスダイプレクサ６００のＦＰ１であり、送信又は出力ポートＦＰ２及びＦＰ３は、２つのマトリックスダイプレクサ６００のＦＰ２又はＦＰ３のいずれか一方でもよく、受信又は出力ポートＦＰ４及びＦＰ５は、２つのマトリックスダイプレクサ６００のＦＰ２及びＦＰ３の他方でもいい。フィルタ６００の送信フィルタと受信フィルタのペアは、異なる通過帯域を有してもよい。この場合、ポートＦＰ１は、４つのフィルタ６００に共通であってもよい。

【0086】

別の場合、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、送信フィルタ及び受信フィルタとして３つのサブフィルタの代わりに４つのサブフィルタ（例えば、クワッドプレクサ）を有する図８のマトリックストリプレクサフィルタ８００と同様でもよい。このフィルタは、他のサブフィルタと同様なサブフィルタ４（図示せず）を追加するが、入力ポートＦＰ１に接続され、出力ポートＦＰ５を有する。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１はマトリックストリプレクサ８００のＦＰ１であり、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の送信又は出力ポートＦＰ２及びＦＰ３はマトリックストリプレクサ８００のＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４又はＦＰ５のいずれか２つであってもよく、受信又は出力ポートＦＰ４及びＦＰ５はマトリックストリプレクサ８００のＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４又はＦＰ５の他の２つでもよい。フィルタ６００の送信フィルタと受信フィルタのペアは、異なる通過帯域を有してもよい。

【0087】

また、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、図１０Ａ～Ｃのマトリックスフィルタ１０００の４つと同様であってもよい。ここで、フィルタ１０００のそれぞれは、送信フィルタ又は受信フィルタであり、その送信フィルタ又は受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされている。ここで、マトリックスフィルタダイプレクサ１２１０の共通フィルタポートＦＰ１は、フィルタ１０００のそれぞれのＦＰ１であり、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０の送信ポートＦＰ２及びＦＰ３は、マトリックスフィルタ１０００のサブフィルタのスイッチ切り替えに基づく送信フィルタバージョンのフィルタ１０００のポートＦＰ２であり、マトリックスフィルタマルチプレクサ１２１０の受信ポートＦＰ４及びＦＰ５は、マトリックスフィルタ１０００のサブフィルタのスイッチ切り替えに基づく受信フィルタバージョンのフィルタ１０００のポートＦＰ２である。フィルタ１０００の送信フィルタと受信フィルタのペアは、異なる通過帯域を有してもよい。この場合、ポートＦＰ１は、４つのフィルタ１０００に共通であってもよい。

【0088】

また、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０は、フィルタ３００、６００、８００及び１０００の２つ又は４つの組み合わせと同様であってもよく、送信フィルタ又は受信フィルタのそれぞれに対して、同数のサブフィルタがスイッチインされていることが考えられる。ここで、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０のポートＦＰ１は共通ポートであり、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０の送信ポートＦＰ２及びＦＰ３はそれぞれ送信フィルタの送信ポートであり、マトリックスフィルタマルチプレクサ１４１０の受信ポートＦＰ４及びＦＰ５はそれぞれフィルタ３００、６００、８００、１０００のうちの１つである受信フィルタの受信ポートである。この場合、ポートＦＰ１は、フィルタの組み合わせに共通であってもよい。

【0089】

フィルタ１４１０の構成のいずれかにおいて、ポートＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナ１４０５のインピーダンスと整合したフィルタ入力ポートの５０Ωである。ポートＦＰ２及びＦＰ３のそれぞれにおけるインピーダンスは、それぞれＲＦ送信機１４２０及び１４２５の電力増幅器（ＰＡ）の出力インピーダンスと整合する。ポートＦＰ４及びＦＰ５のそれぞれにおけるインピーダンスは、それぞれＲＦ受信機１４３０及び１４３５の低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合する。

【0090】

マルチプレクサ１４１０の４つの送受信フィルタは、様々な周波数帯域で送受信することができる。例えば、マトリックスマルチプレクサフィルタ１４１０内の４つの送受信フィルタのそれぞれは、別々のバンドパスを使用することになる。図１４の例では、ＦＰ１とＦＰ２との間の送信フィルタ、及びＦＰ１とＦＰ４との間の受信フィルタは、ＬＴＥ帯域１のアップリンク及びダウンリンクの周波数を通過させ、ＦＰ１とＦＰ３との間の送信フィルタ、及びＦＰ１とＦＰ５との間の受信フィルタは、ＬＴＥ帯域３のアップリンク及びダウンリンクの周波数を通過させることができる。具体的には、ＦＰ１とＦＰ２との間の送信フィルタは、１９００～１９８０ＭＨｚのＬＴＥ帯域１ Ｔｘ用の周波数を通過させ、ＦＰ１とＦＰ４との間の受信フィルタは、２１１０～２１７０ＭＨｚのＬＴＥ帯域１ Ｒｘ用の周波数を通過させ、ＦＰ１とＦＰ３との間の送信フィルタは、１７１０～１７８５ＭＨｚのＬＴＥ帯域３ Ｔｘ用の周波数を通過させ、ＦＰ１とＦＰ５との間の受信フィルタは、１８０５～１８８０ＭＨｚのＬＴＥ帯域１ Ｒｘ用の周波数を通過させる。

【0091】

図１５Ａは、無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子に整合する入出力インピーダンスを有する音響共振器を使用するマトリックスフィルタ１５００の概略図である。図１５Ａは、図３Ａ～Ｂの具体例である。マトリックスフィルタ１５００は、入力フィルタポート（ＦＰ１）と出力フィルタポート（ＦＰ２）との間に並列に接続された３つのサブフィルタ１５２０－１、１５２０－２、及び１５２０－３のアレイ１５１０を含む。サブフィルタ１５２０－１、１５２０－２、１５２０－３は、非隣接通過帯域を有しており、その結果、マトリックスフィルタ１５００の帯域幅が構成サブフィルタの帯域幅の合計に等しくない代わりに、マトリックスフィルタ１５００の入出力伝達関数が－２０ｄＢ未満であるところに存在する阻止帯域によって分離された３つの別々の独立した通過帯域を有するようになっている。

【0092】

フィルタ１５００及び／又はサブフィルタ１５２０－１、１５２０－２、及び１５２０－３のそれぞれは、５Ｇ ＮＲ規格によって定義された周波数帯域を通過するＲＦフィルタであってもよい。サブフィルタのアレイ１５１０は、入力又はＦＰ１端及び出力又はＦＰ２端において、フィルタ３００について注記したように「伝送ゼロ」を生成する音響共振器によって終端される。

【0093】

サブフィルタ１５２０－１、１５２０－２、及び１５２０－３のそれぞれは、ＦＰ１とＦＰ１との間に直列に接続された３つの音響共振器ＸＡ、ＸＢ、ＸＣを含む。音響共振器ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは、好ましくはＸＢＡＲであるが、必ずしもそうでなくてもよい。各サブフィルタは、２つのカップリングコンデンサＣＡ、ＣＢを含み、これらのそれぞれは、接地と音響共振器の２つの間のそれぞれのノードとの間に接続される。フィルタ１５００の音響共振器ＸＬ１及びＸＬ２は、フィルタのポートにおけるインピーダンスを所望のインピーダンス値に整合させるのを助けるために、シャントインダクタンスとしても機能する。

【0094】

フィルタ１５００は、５０Ωの入力ポートＦＰ１インピーダンスと、４Ω又は３００Ωのいずれかの出力ポートＦＰ２インピーダンスを有する。ＦＰ１におけるインピーダンスは、ＲＦアンテナに接続される場合、５０Ωと整合してもよい。ＦＰ２のインピーダンスは、ＲＦ送信機のような電力増幅器に接続される場合は４Ωに、ＲＦ受信機のような低雑音増幅器に接続される場合は３００Ωと整合してもよい。ＦＰ２を低雑音増幅器やＲＦ受信機に接続する場合など、ＦＰ１を入力ポート、ＦＰ２を出力ポートとして説明したが、これを逆にしてもよい。サブフィルタ１５２０－１、１５２０－２、及び１５２０－３は、本明細書に記載したように、それぞれ様々な周波数帯域を通過させてもよい。場合によっては、それぞれが、図４～５、７、９、及び１１～１４のいずれかについて注記したように、別個の通過帯域を使用してもよい。

【0095】

図１５Ｂは、入力ポートＦＰ１インピーダンスが５０Ω、出力ポートＦＰ２インピーダンスが４Ωの図１５Ａの第一の実施例に対する特定のコンポーネント特性を示す。この場合、ＦＰ１は、ＲＦアンテナに接続されたときに５０Ωと整合し、ＦＰ２におけるインピーダンスは、ＲＦ送信機のような電力増幅器に接続されたときに４Ωと整合してもよい。図１５Ｂの特性は、最大の容量（共振器「Ｘ」Ｃ０値及びカップリングコンデンサ「Ｃ」Ｃ０値）がＦＰ１付近のものよりも４ΩポートＦＰ２付近であることを示した。例えば、Ｘ３共振器の容量は、Ｘ１共振器又はＸ２共振器よりも大きい。また、Ｃ２コンデンサの容量は、Ｃ１コンデンサの容量よりも大きい。最後に、Ｈ２及びＬ２共振器の容量は、Ｈ１及びＬ１共振器の容量よりも大きい。フィルタ１５００の図１５Ｂの例の通過帯域は、５０Ωと整合したＦＰ１及び４Ωに整合されたＦＰ２について本明細書で指摘したように、様々な通過帯域周波数のいずれであってもよい。

【0096】

図１５Ｃは、入力ポートＦＰ２インピーダンスが３００Ω、出力ポートＦＰ１インピーダンスが５０Ωの図１５Ａの第二の実施例に対する特定のコンポーネント特性を示す。この場合、ＦＰ１は、ＲＦアンテナに接続されたときに５０Ωと整合してもよく、ＦＰ２でのインピーダンスは、ＲＦ受信機のような低雑音増幅器に接続されたときに３００Ωと整合してもよい。図１５Ｂの特性は、最大の容量（共振器「Ｘ」Ｃ０値、カップリングコンデンサ「Ｃ」Ｃ０値）がＦＰ２付近のものよりも５０ΩポートＦＰ１付近であることを示した。例えば、Ｘ１共振器のキャパシタンスは、Ｘ２共振器又はＸ３共振器よりも大きい。また、Ｃ１コンデンサの容量は、Ｃ２コンデンサの容量よりも大きい。最後に、Ｈ１及びＬ１共振器の容量は、Ｈ２及びＬ２共振器の容量より大きい。フィルタ１５００の図１５Ｃの例の通過帯域は、５０Ωと整合したＦＰ１及び３００Ωと整合したＦＰ２について本明細書で指摘したように、様々な通過帯域周波数のいずれであってもよい。

【0097】

本明細書の特定の実施形態では、ポートＦＰ１は、本明細書のマトリックスフィルタの入力ポートと出力ポートとの間の送信又は受信フィルタの共通又はフィルタ入力ポートとして記載されてもよい。ポートＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４又はＦＰ５は、このポートのインピーダンスがＲＦ送信機などの電力増幅器の出力インピーダンスと整合する場合、本明細書のマトリックスフィルタの入力と出力ポートとの間の送信フィルタの送信又はフィルタ出力ポートとして記載されてもよい。ポートＦＰ２、ＦＰ３、ＦＰ４又はＦＰ５は、このポートのインピーダンスがＲＦ受信機などの低雑音増幅器の入力インピーダンスと整合する場合、本明細書のマトリックスフィルタの入力と出力ポートとの間の送信フィルタの受信又はフィルタ出力ポートとして記載されてもよい。

【0098】

いくつかの実施形態において、５０Ω、４Ω及び３００Ωのような本明細書のインピーダンス値の記述は、ＲＦＦＥの要件を満たすために大幅に変化してもよい。本明細書における説明は、インピーダンスが、ＲＦアンテナのインピーダンスと整合する５０Ω、低雑音増幅器（ＬＮＡ）の入力インピーダンスと整合する３００Ω、及び電力増幅器（ＰＡ）の出力インピーダンスと整合する４Ωであり得ることを含むが、様々な他のインピーダンスがアンテナ、ＬＮＡ及び／又はＰＡと整合するために用いられてもよいことを理解することが可能である。

【0099】

本明細書のマトリックスフィルタの重要な利点は、アンテナ（Ａｎｔ）、電力増幅器（ＰＡ）、低雑音増幅器（ＬＮ）などの無線周波数フロントエンド（ＲＦＦＥ）素子との整合を提供するためにフィルタの入力及び／又は出力インピーダンスを広い範囲で設定する能力である。ＲＦＦＥとのインピーダンス整合により、本マトリックスフィルタは、Ａｎｔ、受信機ＬＮＡ、送信機ＰＡからの雑音指数を最小化する入出力インピーダンスを有する。マトリックスフィルタはＲＦＦＥとインピーダンス整合しているため、外部でのインピーダンス整合又はスイッチングが不要となる。さらに、フィルタ３００、６００、８００及び／又は１０００、無線機１２００及び／又は１４００、及び受信機１３００のような本明細書の音響共振器マトリックスフィルタのトポロジーは、フィルタ内の共振器のサイズを低減し、したがって、フィルタのための構成要素と製造のコストを下げ、フィルタの入力及び出力におけるインピーダンス整合に対して達成可能なインピーダンス変換を有するフィルタを提供し、任意の整合インダクタなしで出力接続ＬＮＡの最小騒音指数に対して整合するフィルタを提供してもよい。

【0100】

（結びのコメント）
この説明全体を通して、示される実施形態及び実施例は、開示又は特許請求される装置及び手順に対する制限ではなく、模範と見なされるべきである。本明細書に提示される実施例の多くは、方法動作又はシステム要素の特定の組み合わせを含むが、それらの動作及びそれらの要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることもできることを理解されたい。フローチャートに関しては、ステップを追加することも、より少なくすることもでき、示されているステップを組み合わせて、あるいはさらに改良して、本明細書に記載の方法を達成してもよい。一実施形態に関連してのみ論じられる動作、要素、及び特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図するものではない。

【0101】

本明細書で使用される場合、「複数」は２つ以上を意味する。本明細書で使用される場合、アイテムの「セット」は、そのようなアイテムの１つ以上を含み得る。本明細書で使用される場合、書面による説明又は特許請求の範囲において、「備える」、「含む」、「携える」、「有する」、「含有する」、「関与する」などの用語は、オープンエンドであると理解されるべきであり、つまり、含むが、限定されないことを意味する。クレームに関して、それぞれ「からなる」及び「本質的にからなる」の移行句のみが、クローズエンド又はセミクローズエンドの移行句である。クレーム要素を変更するためのクレームでの「第一」、「第二」、「第三」などの序数詞の使用は、それ自体では、１つのクレーム要素の他のクレーム要素に対するいかなる優先性、優先順位、又は順序、又は方法の動作が実行される時間的な順序を意味するものではなく、クレーム要素を区別するために、特定の名称を有する１つのクレーム要素を同じ名称を有する別の要素から区別するためのラベルとしてのみ使用される（ただし、序数詞を使用するため）。本明細書で使用される場合、「及び／又は」は、列挙されたアイテムが代替物であることを意味するが、その代替物は、列挙されたアイテムの任意の組み合わせも含む。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【外国語明細書】