高频器件、滤波器、双工器、通信模块和通信设备
阅读：984发布：2023-02-28
专利汇可以提供高频器件、滤波器、双工器、通信模块和通信设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种高频器件、 滤波器 、双工器、通信模 块 和通信设备。在高频器件中，起电容器作用的 谐振器 (IDT电容器)被包含在滤波器或双工器中包含的集总常数平衡- 不平衡 转换器中，并且，IDT电容器的谐振 频率 被设置成高于滤波器的 通带 频率。这改善了电容器Q值，从而能够实现低损耗的平衡滤波器。，下面是高频器件、滤波器、双工器、通信模块和通信设备专利的具体信息内容。
1.一种高频器件，该高频器件包括：
转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及
滤波电路，其连接到所述转换电路的平衡输出，
其中，所述转换电路包括电感器和谐振器，并且
所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于所述滤波电路的通带频率，其中，满足关系FR>1.138×FUP，
FUP是所述滤波电路的通带上端频率，FR是所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的高频器件，
其中，所述滤波电路包括串联连接到信号线的一个或多个串联谐振器，以及并联连接到所述信号线的一个或多个并联谐振器，并且
满足关系λIDT>1.138×λcap，
λIDT是所述一个或多个串联谐振器当中具有最宽的栅节距的串联谐振器的栅节距，λcap是所述转换电路中包含的谐振器的栅节距。
3.一种滤波器，该滤波器包括：
梯形滤波器，在该梯形滤波器中多个谐振器以梯形结构连接在第一不平衡输入端子和不平衡输出端子之间；
转换电路，其包括第一平衡输出端子、连接到所述梯形滤波器的不平衡输出端子的第二不平衡输入端子、以及连接在所述第二不平衡输入端子和所述第一平衡输出端子之间的电感器和谐振器；以及
格形滤波器，其包括第二平衡输出端子、连接到所述转换电路的第一平衡输出端子的平衡输入端子、以及以格形结构连接在所述平衡输入端子和所述第二平衡输出端子之间的多个谐振器，
其中，所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于所述梯形滤波器和所述格形滤波器的通带频率。
4.一种双工器，该双工器包括：
转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及
滤波电路，其连接到所述转换电路的平衡输出，
其中，所述转换电路包括电感器和谐振器，并且
所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于所述滤波电路的通带频率，其中，满足关系FR>1.138×FUP，
FUP是所述滤波电路的通带上端频率，FR是所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率。
5.一种双工器，该双工器包括：
接收滤波器，其从作为输入接收的接收信号提取预定频带中的信号；
发送滤波器，其提取用于外部输出的预定频带中的信号；以及
匹配电路，其匹配所述接收滤波器侧的信号相位与所述发送滤波器侧的信号相位，其中，所述接收滤波器包括梯形滤波器、转换电路和格形滤波器：
在该梯形滤波器中多个谐振器以梯形结构连接在第一不平衡输入端子和不平衡输出端子之间；
所述转换电路包括第一平衡输出端子、连接到所述梯形滤波器的不平衡输出端子的第二不平衡输入端子、以及连接在所述第二不平衡输入端子和所述第一平衡输出端子之间的电感器和谐振器；
所述格形滤波器包括第二平衡输出端子、连接到所述转换电路的第一平衡输出端子的平衡输入端子、以及以格形结构连接在所述平衡输入端子和所述第二平衡输出端子之间的多个谐振器，并且
所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于所述梯形滤波器和所述格形滤波器的通带频率。
6.一种通信设备，该通信设备包括发送滤波器和接收滤波器，
其中，所述发送滤波器和所述接收滤波器中的至少一个包括：
转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及
滤波电路，其连接到所述转换电路的平衡输出，
所述转换电路包括电感器和谐振器，并且
所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于所述滤波电路的通带频率，其中，满足关系FR>1.138×FUP，
FUP是所述滤波电路的通带上端频率，FR是所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率。
高频器件、滤波器、双工器、通信模块和通信设备
技术领域
[0001] 本发明的公开内容涉及高频器件、滤波器、双工器、通信模块和通信设备。
背景技术
[0002] JP2000-114917A和JP2002-359542A公开了这样的滤波器：其通过用声波谐振器代替集总常数平衡-不平衡转换器(lumped constant balun)中包含的电容器，来实现平衡滤波器的尺寸减小和成本降低。JP2000-114917A和JP2002-359542A公开了平衡滤波器。
[0003] 为了减小移动电话终端的功耗，极需要移动电话终端中包含的平衡滤波器具有较低的插入损耗特性。为了实现图7所示的平衡滤波器中的低损耗，需要减小梯形滤波器本身的损耗，或减小集总常数平衡-不平衡转换器的损耗。为了减小集总常数平衡-不平衡转换器的损耗，需要提高集总常数平衡-不平衡转换器中包含的电感器和电容器的Q值(品质因子)。但是，JP2000-114917A和JP2002-359542A都没有公开令人满意的IDT电容器设计以提高IDT电容器的Q值。因此难以利用具有高Q值的IDT电容器来实现低损耗的平衡滤波器。
发明内容
[0004] 根据本发明的高频器件是一种包括以下部件的高频器件：转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及滤波电路，其连接到所述转换电路的平衡输出，其中，所述转换电路包括电感器和谐振器，所述转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于所述滤波电路的通带频率。
[0005] 本发明的其它目的和优点将部分在以下的说明书中进行阐述，并且部分根据说明书而变得明了，或者可以通过对本发明的实践而获知。本发明的目的和优点可以通过在所附权利要求书中具体指出的要素和组合来实现和获得。
[0007] 图1是梯形滤波器的电路图。
[0008] 图2A是滤波器的电路图。图2B是声表面波滤波器的平面图。图2C是图2B中Z-Z部分的剖视图。
[0009] 图3A是滤波器的电路图。图3B是勒夫波(Love wave)滤波器的平面图。图3C是图3B中Z-Z部分的剖视图。
[0010] 图4A是滤波器的电路图。图4B是弹性边界波滤波器的平面图。图4C是图4B中Z-Z部分的剖视图。
[0011] 图5是不平衡梯形滤波器和集总常数平衡-不平衡转换器的电路图。
[0012] 图6A～图6D是集总常数平衡-不平衡转换器的示例性变形的电路图。
[0013] 图7是包含具有谐振器的集总常数平衡-不平衡转换器的梯形滤波器的电路图。
[0014] 图8A是图7所示的梯形滤波器的频率特性的特性图。图8B是图8A中Y部分的放大图。
[0015] 图9A是通过特性的频率特性的特性图。图9B是电容器Q值的频率特性的特性图。
[0016] 图10是滤波器的通过特性和IDT电容器的通过特性的特性图。
[0017] 图11是集总常数平衡-不平衡转换器和格形滤波器的电路图。
[0018] 图12是集总常数平衡-不平衡转换器和梯形滤波器的电路图。
[0019] 图13是集总常数平衡-不平衡转换器和不平衡梯形滤波器的电路图。
[0020] 图14是不平衡梯形滤波器、集总常数平衡-不平衡转换器和格形滤波器的电路图。
[0021] 图15是双工器的电路图。
[0022] 图16A～图16D是匹配电路的电路图。
[0023] 图17是双工器的电路图。
[0024] 图18是包含IDT电容器的谐振器的平面图。
[0025] 图19是平衡滤波器的芯片布置的示意图。
[0026] 图20是电感器芯片的示意图。
[0027] 图21是平衡滤波器芯片的立体图。
[0028] 图22是双工器的电路图。
[0029] 图23A是发送滤波器芯片的芯片布置的示意图。图23B是接收滤波器芯片的芯片布置的示意图。
[0030] 图24是平衡滤波器芯片的立体图。
[0031] 图25是已经安装了平衡滤波器芯片的印刷基板的平面图。
[0032] 图26是通信模块的框图。
[0033] 图27是通信设备的框图。
具体实施方式
[0034] 根据本实施方式的高频器件是一种包括以下部件的高频器件：转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及滤波电路，其连接到转换电路的平衡输出，其中，转换电路包括电感器和谐振器，转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于滤波电路的通带频率。
[0035] 根据本实施方式的高频器件可以是例如以下的基于上述结构的模式。
[0036] 具体而言，一种结构可以是，在高频器件中，满足关系FR＞1.138×FUP，FUP是滤波电路的通带上端频率，而FR是转换电路中包含的谐振器的谐振频率。
[0037] 此外，一种结构可以是，在高频器件中，滤波电路包括串联连接到信号线的一个或更多个串联谐振器，以及并联连接到信号线的一个或更多个并联谐振器，并且满足关系λIDT＞1.138×λcap，λIDT是该一个或更多个串联谐振器当中具有最宽的栅节距的串联谐振器的栅节距，而λcap是转换电路中包含的谐振器的栅节距。
[0038] 根据本实施方式的滤波器是一种包括以下部件的滤波器：梯形滤波器，在该梯形滤波器中多个谐振器以梯形结构连接在不平衡输入端子和不平衡输出端子之间；转换电路，其包括平衡输出端子、连接到梯形滤波器的不平衡输出端子的不平衡输入端子、以及连接在不平衡输入端子和平衡输出端子之间的电感器和谐振器；以及格形滤波器，其包括平衡输出端子、连接到转换电路的平衡输出端子的平衡输入端子、以及以格形结构连接在平衡输入端子和平衡输出端子之间的多个谐振器，其中，转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于梯形滤波器和格形滤波器的通带频率高。
[0039] 根据本实施方式的双工器是一种包括以下部件的双工器：接收滤波器，其从作为输入接收的接收信号提取预定频带中的信号；发送滤波器，其提取用于外部输出的预定频带中的信号；以及匹配电路，其匹配接收滤波器侧的信号相位与发送滤波器侧的信号相位，其中，接收滤波器包括：梯形滤波器，在该梯形滤波器中多个谐振器以梯形结构连接在不平衡输入端子和不平衡输出端子之间；转换电路，其包括平衡输出端子、连接到梯形滤波器的不平衡输出端子的不平衡输入端子、以及连接在不平衡输入端子和平衡输出端子之间的电感器和谐振器；以及格形滤波器，其包括平衡输出端子、连接到转换电路的平衡输出端子的平衡输入端子、以及以格形结构连接在平衡输入端子和平衡输出端子之间的多个谐振器，并且转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于梯形滤波器和格形滤波器的通带频率。
[0040] 根据本发明的通信模块是一种包括发送滤波器和接收滤波器的通信模块，其中，发送滤波器和接收滤波器中的至少一个包括：转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及滤波电路，其连接到转换电路的平衡输出，转换电路包括电感器和谐振器，并且转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于滤波电路的通带频率。
[0041] 根据本发明的通信设备是一种包括发送滤波器和接收滤波器的通信设备，其中，发送滤波器和接收滤波器中的至少一个包括：转换电路，其将不平衡输入转换为平衡输出；以及滤波电路，其连接到转换电路的平衡输出，转换电路包括电感器和谐振器，并且转换电路中包含的谐振器的谐振频率高于滤波电路的通带频率。
[0042] (实施方式)
[0043] [1.高频器件结构]
[0044] 图1是梯形滤波器的电路图。为了仅提取具有所需频率的高频信号，在移动电话终端中经常使用声波滤波器和双工器。具体地说，经常使用如图1所示的声波谐振器RES连接成梯形结构的梯形滤波器。用作梯形滤波器中包含的声波谐振器的谐振器的例子有如图2A～图2C所示的声表面波谐振器、如图3A～图3C所示的勒夫波谐振器、如图4A～图4C所示的声边界波谐振器等。注意图2A、3A和4A是谐振器的电路图。图2B、3B和4B是谐振器的平面图。图2C是图2B中Z-Z部分的剖视图。图3C是图3B中Z-Z部分的剖视图。
图4C是图4B中Z-Z部分的剖视图。
图4C是图4B中Z-Z部分的剖视图。
[0045] 图2A～图4C所示的谐振器的结构是这样的：一对梳状电极(IDT：内部数字传输(Inter Digital Transfer))104及其两侧的栅反射器105设置在由钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)等制成的压电基板101上。图3A～图3C所示的勒夫波谐振器是通过将诸如SiO2的第一电介质106沉积在IDT 104上而形成。图4A～图4C所示的弹性边界波谐振器是通过进一步将诸如硅或氧化铝的第二电介质107沉积在第一电介质106上而形成。图2A～图4C所示的声波谐振器在由IDT 104上传播的声波的速度V和构成IDT 104的电极的栅节距λ确定的频率上谐振。具体而言，声波谐振器的谐振频率FR能够利用下式1粗略计算。
[0046] FR＝V/λ (1)
[0047] 因此，在栅节距λ增大时谐振频率FR减小，而在栅节距λ减小时谐振频率FR增大。
[0048] 虽然图1所示的梯形滤波器是不平衡输入-不平衡输出滤波器，但是存在期望移动电话终端中的滤波器或双工器是不平衡输入-平衡输出滤波器或双工器的情况。不平衡输入-平衡输出滤波器通常被称作“平衡滤波器”。
[0049] 图5是不平衡梯形滤波器和集总常数平衡-不平衡转换器的电路图。图6A～图6D是集总常数平衡-不平衡转换器的示例性变形的电路图。如图5所示，使不平衡梯形滤波器变成平衡滤波器的一个方法是将集总常数平衡-不平衡转换器4连接到不平衡梯形滤波器2的输出端子3。集总常数平衡-不平衡转换器4是包括电感器和电容器的平衡-不平衡转换器。如图5所示，集总常数平衡-不平衡转换器4包括例如电容器C1、电感器L1和电感器L2。电容器C1串联连接到一根信号线。电感器L1连接在一根信号线与地之间。
电感器L2串联连接到另一根信号线，电容C2连接在另一根信号线与地之间。第一输出端子5连接到该一根信号线，而第二输出端子6连接到另一根信号线。这使得能够实现使用不平衡梯形滤波器的平衡滤波器。
电感器L2串联连接到另一根信号线，电容C2连接在另一根信号线与地之间。第一输出端子5连接到该一根信号线，而第二输出端子6连接到另一根信号线。这使得能够实现使用不平衡梯形滤波器的平衡滤波器。
[0050] 注意集总常数平衡-不平衡转换器4不限于图5所示的结构，而可以由例如图6A～图6D所示的电路实现。图6A例示了一种集总常数平衡-不平衡转换器，其中，电容器C11与电感器L11和L12连接成“п”形，并且连接到第一输出端子5，而电感器L13与电容器C12和C13连接成“п”形，并且连接到第二输出端子6。图6B例示了一种集总常数平衡-不平衡转换器，其中，电容器C21、C22与电感器L21连接成“T”形，并且连接到第一输出端子5，而电感器L22与电容器C23和C24连接成“п”形，并且连接到第二输出端子
6。图6C例示了一种集总常数平衡-不平衡转换器，其中，电容器C31与电感器L31和L32连接成“п”形，并且连接到第一输出端子5，而电感器L33和L34与电容器C32连接成“T”形，并且连接到第二输出端子6。图6D例示了一种集总常数平衡-不平衡转换器，其中，电容器C41和C42与电感器L41连接成“T”形，并且连接到第一输出端子5，而电感器L42和L43与电容C43连接成“T”形，并且连接到第二输出端子6。
6。图6C例示了一种集总常数平衡-不平衡转换器，其中，电容器C31与电感器L31和L32连接成“п”形，并且连接到第一输出端子5，而电感器L33和L34与电容器C32连接成“T”形，并且连接到第二输出端子6。图6D例示了一种集总常数平衡-不平衡转换器，其中，电容器C41和C42与电感器L41连接成“T”形，并且连接到第一输出端子5，而电感器L42和L43与电容C43连接成“T”形，并且连接到第二输出端子6。
[0051] 图7是包含具有谐振器的集总常数平衡-不平衡转换器的梯形滤波器的电路图。如图7所示，通过利用声波谐振器RES1和RES2来实现集总常数平衡-不平衡转换器4中包含的电容器，并且将声波谐振器RES1和RES2集成在声波滤波器芯片上。可以削减集总常数平衡-不平衡转换器中使用部分的安装面积和数量，并且减小尺寸和降低成本。实际上，与滤波器中使用的谐振器不同，可以在没有反射器的情况下构造用作电容器的声波谐振器RES1和RES2，因此在本发明的实施方式的说明中将把用作电容器的声波谐振器称作“IDT电容器”。
[0052] 本发明的发明人对图7所示的传统平衡滤波器中的IDT电容器的Q值进行了详细的检验。
[0053] 首先，通过仿真检查了集总常数平衡-不平衡转换器中包含的电容器的Q值对滤波特性的影响。图8A和图8B例示了在图5所示的电路中仅改变电容器的Q值时计算滤波特性的结果。图8B是图8A中的Y部分的放大图。
[0054] 如图8A和8B所示，将电容器的Q值依次设定为10、20、30、40和无穷大，并在各情况下测量了滤波特性。虽然在抑制特性中没有较大变化的迹象，但是可以看到通带中的损耗变化。发现滤波器的损耗随着电容器的Q值上升而减小，并且在Q值大约为40时损耗的减小量饱和。换言之，发现为了获得低损耗平衡滤波器，要求集总常数平衡-不平衡转换器中包含的电容器的Q值为大约40，并且进一步提升Q值的效果不明显。
[0055] 依据这些计算结果，测量了实际声表面波谐振器的电容器Q值。评价中使用的声表面波谐振器的规格如下：IDT栅节距＝1.62μm，孔径长度(IDT电极的交叉宽度)＝19.9λμm，且IDT对数＝59.5对。谐振器在42度Y切LiTaO3基板上制造。
[0056] 图9A例示了在串联连接了具有上述规格的谐振器的情况下测量的通过特性。如图9A所示，具有上述规格的谐振器的谐振频率FR为2332MHz，而谐振器的反谐振频率FA为2405MHz。图9B例示了具有上述规格的谐振器的电容器Q值的测量结果。如图9B所示，发现Q值在谐振频率FR的附近为0。还发现Q值在大于或等于谐振频率FR的频率处非常低(大约为10)。认为在高于谐振频率FR的频率处，从IDT发射出体波(在压电基板中辐射的声波)，并且这些波变成损耗，从而导致Q值的减小。相反，发现在低于谐振频率FR的频率处，Q值随着偏离谐振频率FR而增大。Q值为40时的频率F40为2050MHz。认为在小于谐振频率F40的频率处，即使在具有上述规格的谐振器用作集总常数平衡-不平衡转换器中的电容器的情况下，滤波器损耗也几乎不会增大。
[0057] 根据上述结果，FR和F40之间的关系能够概括为下式2。
[0058] FR＝1.138×F40 (2)
[0059] 在考虑到实际的平衡滤波器时，电容器Q值必需为40以上时的频率是滤波器通带频率。假设滤波器通带的上端频率为FUP，如果IDT电容器的谐振频率FR满足下式3，则可以确保滤波器通带中的频率处的IDT电容器Q值为40以上，从而能够实现低损耗的平衡滤波器。
[0060] FR＞1.138×FUP (3)
[0061] 图10例示了式3中的频率关系的图示描述。在图10中，实线表示滤波器的通过特性，而虚线表示滤波器中集总常数平衡-不平衡转换器中包含的IDT电容器的通过特性。如图10所示，通过设置电路常数以使滤波器通带的上端频率FUP和IDT电容器的谐振频率FR具有1.138倍以上的差异。可以获得40以上的IDT电容器Q值，因此能够实现低损耗的平衡滤波器。
[0062] 现在用IDT电极的栅节距来表达式3。在梯形滤波器的情况下，决定滤波器通带的上端频率的谐振器是具有最低谐振频率的串联谐振器，也就是说，是具有最宽的栅节距的串联谐振器。假设具有最低谐振频率的串联谐振器的IDT栅节距为λIDT，并假设IDT电容器的栅节距为λcap，则根据式1和式3获得下式4。
[0063] λIDT＞1.138×λcap (4)
[0064] 将IDT电容器栅节距λcap设置成满足式4，能够在滤波器通带频率上获得40以上的IDT电容器Q值，从而能够实现低损耗的平衡滤波器。
[0065] 虽然上述说明基于针对这样的声表面波谐振器的实验数据，该声表面波谐振器在42度Y切LiTaO3基板上制造，并且其规格是栅节距λ为1.62μm，孔径长度(IDT电极的交叉宽度)为19.9λμm，并且IDT对的数量为59.5对，但是本发明的发明人也对其它谐振器进行了类似的实验。LiTaO3基板的切角在Y切36度和48度之间变化，但是式2的关系没有变化。即使在谐振器的栅节距、孔径长度和IDT对数变化时，式2的关系也没有变化。
[0066] [2.平衡滤波器的示例性变形例]
[0067] 根据本实施方式的IDT电容器不仅能够应用于图7所示的平衡滤波器，还能够应用于各种类型的平衡滤波器。
[0068] 图11例示了格形滤波器13与集总常数平衡-不平衡转换器12的平衡输出侧连接的平衡滤波器。格形滤波器13包括连接到第一输出端子14和集总常数平衡-不平衡转换器12的第一平衡输出端子的第一信号线，以及连接到第二输出端子15和集总常数平衡-不平衡转换器12的第二平衡输出端子的第二信号线。格形滤波器13还包括连接到第一信号线的串联谐振器以及连接到第二信号线的串联谐振器。格形滤波器13还包括连接在第二输出端子15和集总常数平衡-不平衡转换器12的第一平衡输出端子之间的并联谐振器，和连接在第一输出端子14和集总常数平衡-不平衡转换器12的第二平衡输出端子之间的并联谐振器。在图11中例示的平衡滤波器中，通过在集总常数平衡-不平衡转换器12中包含本实施方式的IDT电容器RES1和RES2，可以实现低损耗的平衡滤波器。
[0069] 图12例示了平衡梯形滤波器16连接到集总常数平衡-不平衡转换器12的平衡输出侧的平衡滤波器。平衡梯形滤波器16包括串联连接到第一输出端子14与集总常数平衡-不平衡转换器12的第一平衡输出端子之间的第一信号线的多个串联谐振器。平衡梯形滤波器16包括串联连接到第二输出端子15与集总常数平衡-不平衡转换器12的第二平衡输出端子之间的第二信号线的多个串联谐振器。平衡梯形滤波器16包括在第一信号线和第二信号线之间并联连接的多个并联谐振器。在图12例示的平衡滤波器中，通过在集总常数平衡-不平衡转换器12中包含本实施方式的IDT电容器RES1和RES2，可以实现低损耗的平衡滤波器。
[0070] 图13例示了不平衡梯形滤波器17连接到集总常数平衡-不平衡转换器12的平衡输出侧的平衡滤波器。不平衡梯形滤波器17包括串联连接到第一输出端子14与集总常数平衡-不平衡转换器12的第一平衡输出端子之间的第一信号线的多个串联谐振器。不平衡梯形滤波器17包括串联连接到第二输出端子15与集总常数平衡-不平衡转换器12的第二平衡输出端子之间的第二信号线的多个串联谐振器。不平衡梯形滤波器17包括在第一信号线与地之间并联连接的多个并联谐振器。不平衡梯形滤波器17包括在第二信号线与地之间连接的多个并联谐振器。在图13例示的平衡滤波器中，通过在集总常数平衡-不平衡转换器12中包含本实施方式的IDT电容器RES1和RES2，可以实现低损耗的平衡滤波器。
[0071] 图14例示了不平衡梯形滤波器18连接到集总常数平衡-不平衡转换器12的不平衡输入侧并且格形滤波器19连接到集总常数平衡-不平衡转换器12的平衡输出侧的平衡滤波器。不平衡梯形滤波器18包括串联连接到输入端子11与集总常数平衡-不平衡转换器12的第一不平衡输入端子之间的信号线的多个串联谐振器和并联连接在信号线与地之间的并联谐振器。格形滤波器19包括与第一输出端子14和集总常数平衡-不平衡转换器12的第一平衡输出端子之间的第一信号线串联连接的串联谐振器。格形滤波器19包括串联连接到第二输出端子15与集总常数平衡-不平衡转换器12的第二平衡输出端子之间的第二信号线的串联谐振器。格形滤波器19包括连接在第二输出端子15与集总常数平衡-不平衡转换器12的第一平衡输出端子之间的并联谐振器。格形滤波器19包括连接在第一输出端子14与集总常数平衡-不平衡转换器12的第二平衡输出端子之间的并联谐振器。在图14例示的平衡滤波器中，通过在集总常数平衡-不平衡转换器12中包含本实施方式的IDT电容器RES1和RES2，可以实现低损耗的平衡滤波器。
[0072] [3.双工器结构]
[0073] 图15是包括图14所示的平衡滤波器的平衡双工器的电路图。图15所示的平衡双工器包括天线端子21、匹配电路22、发送滤波器23、输入端子24、接收滤波器25、第一输出端子29a和第二输出端子29b。发送滤波器23由多个谐振器连接成梯形结构的梯形滤波器实现。接收滤波器25包括梯形滤波器26、集总常数平衡-不平衡转换器27和格形滤波器28。集总常数平衡-不平衡转换器27是先前描述的将不平衡输入转换为平衡输出的电路。集总常数平衡-不平衡转换器27包括电感器与IDT电容器RES1和RES2。
[0074] 匹配电路22是匹配从发送滤波器23输出的信号和输入到接收滤波器25的信号的相位的电路。匹配电路22可由图16A～图16D所示的任何一个电路实现。图16A例示了由带状线(stripline)或微带线(microstripline)实现的匹配电路。图16B例示了电感器L51与电容器C51和C52连接成“п”形的匹配电路。图16C例示了电容器C53与电感器L52和L53连接成“п”形的匹配电路。图16D例示了由添加了并联电感器L54的谐振器RES11实现的匹配电路。
[0075] 图17是包括图13所示的平衡滤波器的平衡双工器的电路图。在图17中，对与图15所示的平衡双工器中相同的组成要素指定了相同的参考标号并且省略了其详细说明。图
17所示的结构与图15所示的结构不同之处在于匹配电路的省略和接收滤波器的结构。图
17所示的接收滤波器30包括不平衡梯形滤波器。此外，图17所示的双工器在天线端子21和接收滤波器30之间没有匹配电路。作为替代，集总常数平衡-不平衡转换器27起匹配电路的作用。
17所示的结构与图15所示的结构不同之处在于匹配电路的省略和接收滤波器的结构。图
17所示的接收滤波器30包括不平衡梯形滤波器。此外，图17所示的双工器在天线端子21和接收滤波器30之间没有匹配电路。作为替代，集总常数平衡-不平衡转换器27起匹配电路的作用。
[0076] 此外，本实施方式的IDT电容器不限于作为平衡滤波器中包含的集总常数平衡-不平衡转换器中的电容器，而是可以用作各种应用的电容器。例如，图18所示，可以相对于声波谐振器44并联地连接IDT电容器45。
[0077] 图18是声波谐振器和IDT电容器的平面图。如图18所示，声波谐振器44包括一对梳状电极44a和栅反射器44b。声波谐振器44的一个梳状电极连接到输入端子42，而另一个梳状电极连接到输出端子43。此外，IDT电容器45连接到输入端子42和输出端子43。IDT电容器45由一对梳状电极实现。一般而言，通过相对于声波谐振器并联地连接电容器，可以减小声波谐振器的机电耦合系数。如图18所示，通过将本实施方式的IDT电容器45用作并联连接到声波谐振器44的电容器，可以减小机电耦合系数而不会增加损耗。
[0078] [4.滤波器芯片结构]
[0079] (第一实施例)
[0080] 以下说明图14所示的本实施方式的平衡滤波器的实施例。
[0081] 图19是图14所示的平衡滤波器的滤波器芯片的布置图。如图19所示，滤波器芯片包括单片压电基板51上形成的输入端子52、输出端子53a和53b、梯形滤波器54、格形滤波器55以及接地端子57。梯形滤波器54包括串联谐振器58a和58b以及并联谐振器58c、58d和58e。格形滤波器55包括串联谐振器58h、串联谐振器58i、并联谐振器58k和并联谐振器58j。集总常数平衡-不平衡转换器包括串联电感器L1、并联电感器L2以及谐振器
58f和58g。集总常数平衡-不平衡转换器的谐振器58f和58g起电容器的作用，并且可由本实施方式的IDT电容器来实现。这里，将图19中IDT电容器(谐振器58f和58g)的栅节距λcap设置成满足式4。集总常数平衡-不平衡转换器的两个电感器L1和L2连接到滤波器芯片的外部。
58f和58g。集总常数平衡-不平衡转换器的谐振器58f和58g起电容器的作用，并且可由本实施方式的IDT电容器来实现。这里，将图19中IDT电容器(谐振器58f和58g)的栅节距λcap设置成满足式4。集总常数平衡-不平衡转换器的两个电感器L1和L2连接到滤波器芯片的外部。
[0082] 图20是包括图19所示的集总常数平衡-不平衡转换器的两个电感器L1和L2的IPD(集成无源器件(Integrated Passive Device))电感器芯片的结构的示意图。如图20所示，电感器L1和L2各在石英基板61上包括第一螺旋线圈62、第二螺旋线圈63和焊盘64。第一螺旋线圈62与图19中的电感器L1对应。第二螺旋线圈63与图19中的电感器L2对应。
[0083] 图21例示了包含第一实施例的滤波器芯片的平衡双工器的封装结构。如图21所示，通过在腔型陶瓷封装74中用倒装法安装图19所示的滤波器芯片73和图20所示的IPD电感器芯片72，并接着利用金属盖71进行气密密封，来实现平衡双工器。该结构的应用改善了集总常数平衡-不平衡转换器的电容器Q值，从而使得能够实现在低损耗方面优良的平衡滤波器。
[0084] (第二实施例)
[0085] 图22是第二实施例中的平衡双工器的电路图。图22所示的平衡双工器主要由图15所示的平衡双工器来实现，而图15中的匹配电路由图16C所示的电路实现。
[0086] 图23A例示了发送滤波器芯片的布置图。如图23A所示，发送滤波器芯片包括输入端子83a、四级梯形滤波器83b、输出端子83c和接地端子83d。
[0087] 图23B例示了接收滤波器芯片的布置图。如图23B所示，接收滤波器芯片在单片压电基板81上包括梯形滤波器82b、格形滤波器82c和匹配电路谐振器82h。此外，作为集总常数平衡-不平衡转换器的电容器，在同一芯片上形成了本实施方式的两个IDT电容器(谐振器82f和82g)。这里，将本实施方式的IDT电容器的栅节距λcap设置成满足式4。集总常数平衡-不平衡转换器的两个电感器L82和L83连接到滤波器芯片的外部。
[0088] 图24例示了包括第二实施例的滤波器芯片的平衡双工器的封装结构。如图24所示，通过在腔型陶瓷封装94中用倒装法安装包括图23A和图23B所示平衡滤波器的接收滤波器芯片92和发送滤波器芯片93，并接着利用金属盖91进行气密密封，从而封装滤波器芯片，来实现平衡双工器。
[0089] 图25是安装了图24所示的双工器封装的印刷基板的平面图。如图25所示，具有图24所示结构的双工器封装96焊接安装在印刷基板95上。此外，封装匹配电路电感器98a、平衡-不平衡转换器串联电感器98b和平衡-不平衡转换器并联电感器98c由芯片电感器实现，并且焊接安装到印刷基板95上。在印刷基板95上还包括连接到天线的天线端子97a、连接到接收电路的输出端子97b和97c、连接到发送电路的输入端子97d、以及接地端子97e。该结构的使用改善了集总常数平衡-不平衡转换器的电容器Q值，从而使得能够实现在低损耗方面优良的双工器封装。
[0090] [5.通信模块结构]
[0091] 图26例示了包括根据本实施方式的高频器件或滤波器的示例性通信模块。如图26所示，双工器162包括接收滤波器162a和发送滤波器162b。此外，接收滤波器162a连接到例如与平衡输出兼容的接收端子163a和163b。并且，发送滤波器162b经由功率放大器164连接到发送端子165。这里，双工器162可由包括根据本实施方式的高频器件或滤波器的双工器实现。
[0092] 在执行接收操作时，接收滤波器162a经由天线端子161接收到接收信号的输入，仅使预定频带的信号通过，并且经由接收端子163a和163b向外部输出该信号。此外，在执行发送操作时，发送滤波器162b从发送端子165接收由功率放大器164放大的发送信号的输入，仅使预定频带的信号通过，并且经由天线端子161向外部输出该信号。
[0093] 通过在通信模块中包含具有根据本发明的高频器件和/或滤波器的双工器，可以实现低损耗的通信模块。
[0094] 注意图26所示的通信模块是示例性的，即使在具有其它形式的通信模块中应用根据本实施方式的高频器件，也能够获得同样的效果。
[0095] [6.通信设备结构]
[0096] 图27例示了作为包括根据本实施方式的高频器件、滤波器、双工器或者上述通信模块的通信设备的一个示例的移动电话终端的RF模块。此外，如图27所示的结构是与GSM(全球移动通信系统(Global System forMobile Communications))通信系统和W-CDMA(宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access))通信系统兼容的移动电话终端的结构。本实施方式中的GSM通信系统与850MHz频带、950MHz频带、1.8GHz频带和1.9GHz频带兼容。除图27所示的结构外，该移动电话终端还包括麦克风、扬声器和液晶显示器等，但是由于这些部件对于本实施方式的说明不是必需的，因此从图27中省略了这些部件。双工器173是包括根据本实施方式的高频器件的双工器。
[0097] 首先，作为输入，经由天线171接收到接收信号，并且天线开关电路172根据接收信号的通信系统是W-CDMA还是GSM来选择待对接收信号执行操作的LSI。如果输入接收信号与W-CDMA通信系统兼容，则天线开关电路172执行切换以将接收信号输出到双工器173。输入到双工器173的接收信号被接收滤波器173a限制于预定频带，并且所得到的平衡接收信号被输出到低噪声放大器(LNA)174。LNA 174放大所输入的接收信号，并将放大后的接收信号输出到LSI 176。在LSI 176中，根据输入的接收信号执行用于解调为音频信号的处理，并且控制移动电话终端中的各单元的操作。
[0098] 但是，在发送信号的情况下，LSI 176生成发送信号。所生成的发送信号被功率放大器175放大并且输出到发送滤波器173b。发送滤波器173b接收发送信号的输入，并且仅使预定频带的信号通过。从发送滤波器173b输出的发送信号被输出到天线开关电路172，接着经由天线171向外部输出。
[0099] 如果输入接收信号是与GSM通信系统兼容的信号，则天线开关电路172根据输入接收信号的频带从接收滤波器177～180中选择一个滤波器，并且将输入接收信号输出到所选择的滤波器。通过接收滤波器177～180中的一个滤波器限制接收信号的带宽，接着将其输入到LSI 183。LSI 183根据输入的接收信号执行用于解调为音频信号的处理，并且控制移动电话终端中的各单元的操作。但是，在发送信号的情况下，LSI 183生成发送信号。所生成的发送信号被功率放大器181或182放大，输出到天线开关电路172，接着经由天线
171向外部输出。
171向外部输出。
[0100] 通过在通信设备中包含根据本实施方式的高频器件、滤波器、双工器或通信模块，可以实现低损耗的通信设备。
[0101] [7.实施方式的效果和其它备注]
[0102] 根据本实施方式，在包含电容器的滤波器中，通过由谐振器(IDT电容器)实现电容器并且将IDT电容器的谐振频率设置成高于滤波器的通带频率，改善了电容器Q值，从而能够实现在低损耗方面优良的平衡滤波器。
[0103] 此外，通过在滤波器或双工器中包含的集总常数平衡-不平衡转换器中包含起电容器作用的谐振器(IDT电容器)，并将IDT电容器的谐振频率设置成高于滤波器的通带频率，改善了电容器Q值，从而能够实现在低损耗方面优良的平衡滤波器。
[0104] 在此引用的所有示例和条件用语旨在教示的目的，以辅助读者理解本发明的原理以及发明人对本领域的技术所作的贡献，并且应被理解为不限于这些具体引用的示例和条件，并且说明书中的这种示例的组织也不涉及对本发明的优劣的展示。虽然详细说明了本发明的实施方式，但是应当理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变、替换和变形。
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