发送滤波器电路以及复合滤波器装置

技术领域

本发明涉及发送滤波器电路以及复合滤波器装置。

背景技术

在便携式电话等移动通信机中，为了终端的小型化，有时在发送信号的发送以及接收信号的接收时使用公共的天线。在这样的天线连接将发送信号和接收信号分开的双工器。作为双工器的一个例子，例如，在下述专利文献1公开了如下的梯型滤波器电路，即，通过将具有固有的谐振频率以及反谐振频率的多个谐振器连接为梯型，从而使给定的频带的信号通过，并使其它频带的信号衰减。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/088680号

在谐振器中，有时例如由于在发送信号混入具有与发送信号的频率比较靠近的频率的干扰波，从而基于发送信号和该干扰波而产生三阶交调失真。例如，在接收频带比发送频带高的情况下，该三阶交调失真出现在接收频带内，由此该三阶交调失真对于接收频带而言成为噪声，有可能导致接收灵敏度的劣化。

关于这一点，例如在上述专利文献1公开的梯型滤波器电路中，对于三阶交调失真并未考虑。

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于这样的情形而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制三阶交调失真的发送滤波器电路以及复合滤波器装置。

用于解决课题的技术方案

为了达到这样的目的，本发明的一个方面涉及的发送滤波器电路具备：输入端子，被供给发送信号；输出端子，与天线连接；多个串联臂谐振器，串联连接在输入端子与输出端子之间的线路，并包含最靠近输出端子的第1串联臂谐振器以及从输出端子起为第二个的第2串联臂谐振器；以及并联臂谐振器，一端与第1串联臂谐振器和第2串联臂谐振器的连接点连接，在另一端被供给基准电位，第1串联臂谐振器的谐振频率比第2串联臂谐振器的谐振频率高。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够抑制三阶交调失真的发送滤波器电路以及复合滤波器装置。

附图说明

图1是示出包含本发明的第1实施方式涉及的发送滤波器电路的前端电路的结构例的图。

图2是用于对在谐振器中可能产生的三阶交调失真进行说明的图。

图3是示出谐振频率相互不同的谐振器中的阻抗特性的曲线图。

图4是示出在本发明的第1实施方式以及比较例涉及的发送滤波器电路中产生的三阶交调失真的仿真结果的曲线图。

图5是示出本发明的第1实施方式以及比较例涉及的发送滤波器电路中的衰减特性的仿真结果的曲线图。

图6是示出包含本发明的第2实施方式涉及的发送滤波器电路的前端电路的结构例的图。

图7是示出在本发明的第1实施方式以及第2实施方式涉及的发送滤波器电路中产生的三阶交调失真的仿真结果的曲线图。

图8是示出在本发明的第1变形例以及比较例涉及的发送滤波器电路中产生的三阶交调失真的仿真结果的曲线图。

图9是示出本发明的第1变形例以及比较例涉及的发送滤波器电路中的衰减特性的仿真结果的曲线图。

附图标记说明

100、100A：前端电路；

10、10A：发送滤波器电路；

20：接收滤波器电路；

30：天线；

T1、T2：输入端子；

T3、T4：输出端子；

T5：天线端子；

U1：线路；

S1～S4、S2a、S2b：串联臂谐振器；

P1～P3：并联臂谐振器。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对同一要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。

图1是示出包含本发明的第1实施方式涉及的发送滤波器电路的前端电路的结构例的图。本实施方式涉及的前端电路100例如用于便携式电话等移动通信机。

如图1所示，前端电路100例如具备发送滤波器电路10、接收滤波器电路20、输入端子T1、T2、以及输出端子T3、T4。前端电路100经由天线端子T5与天线30连接。

在移动通信机经由一个天线30进行无线频率(RF：Radio Frequency，射频)信号的发送以及接收的情况下，发送滤波器电路10以及接收滤波器电路20构成将发送信号和接收信号分开的分波器。分波器例如也可以是具备多个滤波器电路并将多个频带的信号分开的复合滤波器装置。复合滤波器装置例如包含将两个滤波器电路复合的双工器、将三个滤波器电路复合的三工器、将四个滤波器电路复合的四工器、或者将八个滤波器电路复合的八工器等。在本实施方式中，以包含两个滤波器电路(发送滤波器电路10以及接收滤波器电路20)的双工器为例进行说明。

在发送滤波器电路10，经由输入端子T1被供给从发送电路(未图示)输出的发送信号。发送滤波器电路10具有如下的功能，即，从输入端子T1到输出端子T3使给定的频带的信号通过，并使其它频带的信号衰减。通过了发送滤波器电路10的发送信号经由输出端子T3以及天线端子T5从天线30发送到基站。另外，关于输出端子T3和天线端子T5，也可以代替分别独立地设置而由天线端子T5兼作为输出端子T3。另外，发送信号是频率比后述的接收信号低的信号。

本实施方式中的发送滤波器电路10是将多个谐振器串联以及并联地连接的梯型滤波器。具体地，发送滤波器电路10具备四个串联臂谐振器S1～S4和三个并联臂谐振器P1～P3。这些谐振器的数目分别是一个例子，并不限定于此。串联臂谐振器S1～S4以及并联臂谐振器P1～P3的元件没有特别限定，例如，可以是声表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)滤波器、压电薄膜谐振器等的滤波器、或者体弹性波(BAW：Bulk Acoustic Wave，体声波)滤波器等。

四个串联臂谐振器S1～S4按靠近天线30侧的顺序分别串联连接在将输入端子T1和输出端子T3连结的线路U1。三个并联臂谐振器P1～P3按靠近天线30侧的顺序分别并联地连接为从线路U1分岔。三个并联臂谐振器P1～P3的一端分别与串联臂谐振器S1和串联臂谐振器S2的连接点、串联臂谐振器S2和串联臂谐振器S3的连接点、以及串联臂谐振器S3和串联臂谐振器S4的连接点连接，在另一端被供给基准电位(例如，接地电位)。

在接收滤波器电路20，经由天线端子T5以及输入端子T2被供给天线30从基站接收的接收信号。接收滤波器电路20具有如下的功能，即，从输入端子T2到输出端子T4使给定的频带的信号通过，并使其它频带的信号衰减。通过了接收滤波器电路20的接收信号经由输出端子T4供给到接收电路(未图示)。另外，关于输入端子T2和天线端子T5，也可以代替分别独立地设置而由天线端子T5兼作为输入端子T2。

在图1中，作为接收滤波器电路20的一个例子，示出了与发送滤波器电路10同样地将多个谐振器连接为梯型的结构。本结构与发送滤波器电路10相同，因此省略详细的说明。另外，接收滤波器电路20的结构并不限定于此，例如，也可以是包含纵向耦合型谐振器的结构。

发送滤波器电路10的通过频带和接收滤波器电路20的通过频带没有特别限定，但是是相互不同的频带。例如，在前端电路100对LTE(Long Term Evolution，长期演进)的通信标准的Band1的信号进行收发的情况下，发送滤波器电路10的通过频带是作为Band1的发送频带的1920MHz～1980MHz，接收滤波器电路20的通过频带是作为Band1的接收频带的2110MHz～2170MHz。在该情况下，与发送滤波器电路10的通过频带相比，接收滤波器电路20的通过频带的频率更高。另外，前端电路100收发的信号的频段并不限定于此，也可以是包含Band8、Band26、以及Band30等的其它频段。此外，也可以是，与接收滤波器电路20的通过频带相比，发送滤波器电路10的通过频带的频率更高。

上述的前端电路100具备的各构成要素可以作为模块而形成在相同的芯片，或者也可以形成在不同的芯片。

在发送滤波器电路10，有时除了从输入端子T1供给的发送信号以外，例如还会从天线30经由天线端子T5被供给比较靠近该发送信号的频率的干扰波(所谓的干扰信号)。在发送滤波器电路10包含的各谐振器中，有时基于这些发送信号和干扰波而产生三阶交调失真。参照图2对三阶交调失真进行说明。

图2是用于对在谐振器中可能产生的三阶交调失真进行说明的图。一般来说，若比较接近的频率f

例如，以Band1为例进行说明，将从输入端子T1供给到发送滤波器电路10的发送信号的频带Tx(1920MHz～1980MHz)包含的频率设为f

此时，由发送信号和干扰波产生的三阶交调失真的频率(2f

关于这一点，在本实施方式中，通过对发送滤波器电路10具备的各谐振器的谐振频率的关系性进行设计，从而抑制该三阶交调失真。具体地，在发送滤波器电路10中，设计为多个串联臂谐振器S1～S4中的最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1(第1串联臂谐振器)的谐振频率比从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2(第2串联臂谐振器)的谐振频率高。另外，例如，若将梳形电极(IDT：Interdigital Transducer，叉指换能器)的间距设为λ，将构成SAW滤波器的压电基板中的声速设为v，则SAW滤波器的谐振频率f

图3是示出谐振频率相互不同的谐振器中的阻抗特性的曲线图。在同图所示的曲线图中，横轴示出频率，纵轴示出阻抗。

对谐振频率相对高的串联谐振器的阻抗特性200和谐振频率相对低的串联谐振器的阻抗特性210进行比较。它们均被设计为谐振频率位于发送信号的频带Tx的附近。若着眼于产生三阶交调失真的干扰波的频带2Tx-Rx，则如图3所示，与阻抗特性210的谐振器相比，阻抗特性200的谐振器在该频带中的阻抗更高。即，与谐振频率低的谐振器相比，谐振频率高的谐振器更不易使干扰波通过。

虽然从天线30混入到发送滤波器电路10的干扰波在通过发送滤波器电路10包含的多个谐振器的过程中会被衰减某种程度，但是混入到最靠近输出端子T3(即，最靠近天线30)的谐振器的干扰波的电平最大。因此，通过将最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的谐振频率设定得比从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2的谐振频率高，从而变得容易抑制干扰波的侵入。

图4是示出在本发明的第1实施方式以及比较例涉及的发送滤波器电路中产生的三阶交调失真的仿真结果的曲线图。所谓比较例，是如下的结构，即，与从输出端子起为第二个的串联臂谐振器的谐振频率相比，最靠近输出端子的串联臂谐振器的谐振频率更低。在本仿真中，作为一个例子，假想了发送滤波器电路10构成对应于Band30(发送频带：2305MHz～2315MHz、接收频带：2350MHz～2360MHz)的双工器的情况。将各谐振器的谐振频率示于以下的表1(单位为MHz)。在图4所示的曲线图中，横轴示出信号的频率(MHz)，纵轴示出三阶交调失真(IMD：Intermodulation Distortion)(dBm)。

[表1]

根据图4可知，在作为Band30的接收频带的2350MHz～2360MHz中，本实施方式涉及的发送滤波器电路10与比较例相比，三阶交调失真降低了4dB～6dB左右。

图5是示出本发明的第1实施方式以及比较例涉及的发送滤波器电路中的衰减特性的仿真结果的曲线图。本仿真中的各条件与图4所示的仿真相同。在图5所示的曲线图中，横轴示出信号的频率(MHz)，纵轴示出信号的衰减特性(dB)。衰减特性300、310分别是以10dB单位表示了第1实施方式以及比较例的结果的曲线图(参照左侧的纵轴的刻度)，衰减特性320、330分别是以1dB单位表示了第1实施方式以及比较例的结果的曲线图(参照右侧的纵轴的刻度)。边界线M1～M4分别示出Band30中的发送频带的下限值以及上限值、和接收频带的下限值以及上限值。

根据图5，在本实施方式涉及的发送滤波器电路10中，在应使其通过的发送频带中，与比较例相比特别是在高频侧可观察到稍微的损耗，但是没有大的特性的变化。像这样，若使最靠近输出端子的串联臂谐振器的谐振频率比从输出端子起为第二个的串联臂谐振器的谐振频率高，则通带中的插入损耗有可能变差，因此通常不采用本结构。然而，如图5所示，本发明的发明人们通过仿真发现：即使采用本结构，插入损耗的变差也不是对信号的发送造成影响的程度。另外，在本实施方式涉及的发送滤波器电路10中，虽然应使其衰减的接收频带中的衰减电平与比较例相比稍差，但是并不是接收性能大幅变差的程度。

如上所述，在本实施方式涉及的发送滤波器电路10中，最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的谐振频率比从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2的谐振频率高。由此，能够使成为产生三阶交调失真的原因的干扰波在最靠近输出端子T3的串联臂谐振器中大幅衰减。因此，能够抑制三阶交调失真。

在此，例如也可以考虑如下方法，即，通过对最靠近输出端子的串联臂谐振器进行分割，从而使三阶交调失真降低。所谓对串联臂谐振器进行分割，是指在相邻的并联臂谐振器之间设置多个串联臂谐振器，且合成了该多个串联臂谐振器的特性与分割之前的串联臂谐振器的特性一致。可认为，通过对串联臂谐振器进行分割，从而各谐振器中的能量密度下降，因此三阶交调失真降低。然而，最靠近输出端子的串联臂谐振器一般来说电容值比较大，因此由分割该串联臂谐振器而造成的电路面积的增大会成为问题。关于这一点，根据本实施方式，与对最靠近输出端子的串联臂谐振器进行分割的结构相比，能够在抑制电路面积的增大的同时抑制三阶交调失真。

另外，四个串联臂谐振器S1～S4的谐振频率的高低的顺序没有特别限定，在本实施方式中，例如，按谐振频率高的顺序成为S3＞S1＞S2＞S4。即，从输出端子T3起为第3个的串联臂谐振器S3(第3串联臂谐振器)的谐振频率比最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的谐振频率高。也可以说，发送滤波器电路10在比从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2靠输入端子T1侧具备谐振频率最高的串联臂谐振器S3。例如，在像Band30那样发送频带与接收频带的间隔比较窄且频段的相对带宽相对于谐振器的相对带宽小的情况下，通带内的阻抗容易变成电感性。因此，在本实施方式中，通过使串联臂谐振器S3的谐振频率比其它串联臂谐振器的谐振频率高，从而使该通带内的阻抗从电感性恢复为电容性，防止阻抗的不匹配。通过获得阻抗匹配，从而可抑制由信号的反射造成的损耗，可抑制发送滤波器电路10的插入损耗的劣化。

另外，虽然在上述的实施方式中，示出了发送滤波器电路应用于双工器的例子，但是应用发送滤波器电路的结构并不限定于双工器，也可以是形成在与接收滤波器电路不同的芯片的滤波器电路。在该情况下，若发送滤波器电路10的输出端子T3经由天线端子T5与接收滤波器电路的输入端子连接，则三阶交调失真也会成为问题，因此本实施方式也适当地发挥功能。

图6是示出包含本发明的第2实施方式涉及的发送滤波器电路的前端电路的结构例的图。另外，在第2实施方式中，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，关于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。

如图6所示，第2实施方式涉及的前端电路100A与上述的前端电路100相比，发送滤波器电路10A的结构不同。发送滤波器电路10A代替从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2而具备被分割为两个的串联臂谐振器S2a、S2b。

谐振器具有给定的静电电容，在将串联臂谐振器分割为例如两个的情况下，为了得到与分割前相同程度的电容值，各谐振器的电容需要变成两倍，因此被分割的两个元件的面积的合计变成分割前的4倍。

在按照二端子对电路中的镜像阻抗来设计梯型电路的情况下，最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的电容值变得比第二个串联臂谐振器S2的电容值大，例如成为两倍左右。本实施方式通过对从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2进行分割，从而与对最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1进行分割的结构相比，能够在抑制元件面积的增大的同时进一步抑制三阶交调失真。

另外，串联臂谐振器S2的分割数没有特别限定，也可以不是两个。此外，也可以是，除从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2以外，或者代替该串联臂谐振器S2，对其它串联臂谐振器进行分割。也可以对最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1进行分割，只要与最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的分割数相比，从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2的分割数更多即可。

图7是示出在本发明的第1实施方式以及第2实施方式涉及的发送滤波器电路中产生的三阶交调失真的仿真结果的曲线图。关于发送滤波器电路作为对象的频带，与图4所示的仿真相同。将各谐振器的谐振频率示于以下的表2(单位为MHz)。第2实施方式中的串联臂谐振器S2a、S2b的谐振频率均为2294MHz。在图7所示的曲线图中，横轴示出信号的频率(MHz)，纵轴示出三阶交调失真(dBm)。

[表2]

根据图7可知，在作为Band30的接收频带的2350MHz～2360MHz中，第2实施方式与第1实施方式相比，将三阶交调失真进一步抑制了5dB～8dB左右。

作为能够与上述第1实施方式以及第2实施方式进行组合的第1变形例，例如，最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的电容值也可以比从输出端子T3起为第二个的串联臂谐振器S2的电容值小。若谐振器的电容值小，则一般来说阻抗变高。由于最靠近输出端子T3的串联臂谐振器S1的电容值比较小，从而应使其衰减的干扰波的频带中的阻抗上升，与上述的第1实施方式同样地，变得容易抑制干扰波的侵入。另外，只要在对串联臂谐振器S1、串联臂谐振器S2进行分割的情况下，被分割的多个谐振器的合成电容值满足上述的大小关系即可。

图8是示出在本发明的第1变形例以及比较例涉及的发送滤波器电路中产生的三阶交调失真的仿真结果的曲线图。本仿真中的比较例以及各条件与图4中的比较例以及各条件相同。第1变形例是如下的结构，即，各谐振器的谐振频率与比较例相同，串联臂谐振器S1的电容值比串联臂谐振器S2的电容值小。

根据图8可知，在作为Band30的接收频带的2350MHz～2360MHz中，本变形例涉及的发送滤波器电路与比较例相比，三阶交调失真降低了4dB～7dB左右。

图9是示出本发明的第1变形例以及比较例涉及的发送滤波器电路中的衰减特性的仿真结果的曲线图。本仿真中的各条件与图8中的仿真相同。在图9所示的曲线图中，衰减特性400、410分别是以10dB单位表示了第1变形例以及比较例的结果的曲线图(参照左侧的纵轴的刻度)，衰减特性420、430分别是以1dB单位表示了第1变形例以及比较例的结果的曲线图(参照右侧的纵轴的刻度)。

根据图9可知，在本变形例涉及的发送滤波器电路中，也与上述的第1实施方式同样地，在应使其通过的发送频带中，与比较例相比，特别是在高频侧可观察到稍微的损耗，但是没有大的特性的变化。

像这样，通过使串联臂谐振器S1的电容值比串联臂谐振器S2的电容值小，从而也能够抑制三阶交调失真。另外，在本变形例中，关于串联臂谐振器S1的谐振频率和串联臂谐振器S2的谐振频率，哪个高都可以。

作为能够与上述第1实施方式、第2实施方式、以及第1变形例进行组合的第2变形例，例如也可以是，最靠近输出端子T3的并联臂谐振器P1的电容值比从输出端子T3起为第一个以及第二个的串联臂谐振器S1、S2各自的电容值大。若谐振器的电容值大，则一般来说阻抗变低。由于并联臂谐振器P1的电容值比较大，从而应使其衰减的干扰波的频带中的阻抗下降，变得更容易使干扰波流到地(ground)。由此，不但能够进一步抑制干扰波的侵入，而且能够抑制三阶交调失真。

另外，在第1变形例以及第2变形例中说明的、通过对谐振器的电容值进行调整而抑制三阶交调失真的结构也可以以不与第1实施方式以及第2实施方式组合的方式实施。

以上，对本发明的例示性的实施方式进行了说明。发送滤波器电路10、10A具备：输入端子T1，被供给发送信号；输出端子T3，与天线30连接；多个串联臂谐振器，串联连接在输入端子T1与输出端子T3之间的线路U1，并包含最靠近输出端子T3的第1串联臂谐振器以及从输出端子T3起为第二个的第2串联臂谐振器；以及并联臂谐振器，一端与第1串联臂谐振器和第2串联臂谐振器的连接点连接，在另一端被供给基准电位，第1串联臂谐振器的谐振频率比第2串联臂谐振器的谐振频率高。由此，能够使成为产生三阶交调失真的原因的干扰波在最靠近输出端子T3的串联臂谐振器中大幅衰减。因此，能够抑制三阶交调失真。例如，在发送信号的频带比接收信号的频带低的情况下，能够抑制在接收信号的频带产生的三阶交调失真。

在发送滤波器电路10A中，第2串联臂谐振器的分割数比第1串联臂谐振器的分割数多。由此，与对最靠近输出端子T3的第1串联臂谐振器进行分割的结构相比，能够在抑制元件面积的增大的同时进一步抑制三阶交调失真。

在发送滤波器电路10、10A中，多个串联臂谐振器还包含设置在比第2串联臂谐振器靠输入端子T1侧的第3串联臂谐振器，第3串联臂谐振器的谐振频率比第1串联臂谐振器的谐振频率高。由此，发送滤波器电路10的通带中的阻抗从电感性恢复为电容性，从而可获得多个串联臂谐振器中的阻抗匹配，因此可抑制由信号的反射造成的损耗，可抑制发送滤波器电路10、10A的插入损耗的劣化。

在发送滤波器电路10、10A中，第1串联臂谐振器的电容值也可以比第2串联臂谐振器的电容值小。由此，能够在最靠近输出端子T3的串联臂谐振器中使干扰波大幅衰减，因此能够抑制三阶交调失真。

在发送滤波器电路10、10A中，并联臂谐振器的电容值比第1串联臂谐振器以及第2串联臂谐振器各自的电容值大。由此，并联臂谐振器在应使其衰减的干扰波的频带中的阻抗下降，变得更容易使干扰波流到地。因此，不但能够进一步抑制干扰波的侵入，而且能够进一步抑制三阶交调失真。

以上说明的各实施方式用于使本发明容易理解，并非用于对本发明进行限定解释。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更或改良，并且本发明还包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当地施加了设计变更的实施方式，只要具备本发明的特征，就包含于本发明的范围。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸，能够适当地进行变更。此外，只要在技术上可行，各实施方式具备的各要素就能够进行组合，将它们进行了组合的实施方式只要包含本发明的特征，就包含于本发明的范围。