CN101388655B - 信号选择装置 - Google Patents

Abstract

本发明的信号选择装置包括：两个输入输出端口；多个谐振部分；多个阻抗变换部分；以及控制部分。谐振部分具有：其长度为谐振频率的一个波长或为谐振频率的波长的整数倍长度的环状导体；以及其一端连接到所述环状导体的不同部位，另一端连接到接地导体的多个开关。控制部分对开关的状态进行控制。各个谐振部分串联配置在两个输入输出端口之间。阻抗变换部分的两端的阻抗变换部分配置在输入输出端口和谐振部分之间，剩余的阻抗变换部分配置在谐振部分之间。

Description

信号选择装置

技术领域

本发明涉及在发送、接收或发送接收信息时使用的信号选择装置。

背景技术

在使用了电波的无线通信领域中，通过从许多信号之中取出特定频率的信号，从而区分必要的信号和不必要的信号。实现这种功能的滤波器由谐振器和阻抗变换电路构成，被装载在许多无线装置上。这种滤波器不能变更设计参数即中心频率和带宽等。因此，在使用的中心频率和带宽之间的组合为多个的无线通信装置中，包括中心频率和带宽之间的组合之数目的滤波器，由开关等选择所使用的滤波器。例如，在非专利文献1(DoCoMoテクニカルジヤ—ナルVol.14，No.2，pp.31-37.)中，公开了包括多个滤波器，由开关选择所使用的滤波器的技术。

在非专利文献1所公开的技术的情况下，存在以下问题：随着中心频率和带宽之间的组合之数目增大，电路面积、部件数目增大。本发明的目的是，通过控制谐振器和阻抗变换电路的特性，实现能够适当地变更中心频率和带宽的滤波器，即使是使用的中心频率和带宽之间的组合为多个的情况下，也使滤波器的数目少。

发明内容

本发明的信号选择装置包括：两个输入输出端口；多个谐振部分；多个阻抗变换部分；以及控制部分。谐振部分具有环状导体和多个开关，环状导体的长度为谐振频率的一个波长或为该谐振频率的波长的整数倍长度，开关的一端连接到所述环状导体的不同部位，另一端连接到接地导体。控制部分控制开关的状态。各个谐振部分串联配置在两个输入输出端口之间。阻抗变换部分的两端的阻抗变换部分配置在输入输出端口和谐振部分之间，剩余的阻抗变换部分配置在谐振部分之间。即，阻抗变换部分的数目比谐振部分的数目多一个。阻抗变换部分调整外部和谐振部分之间或各个谐振部分之间的阻抗。环状导体意味着其端部之间被连接的导体(传输路径)，而不是限定形状的导体。即，形状不限于圆形，当然也可以是多边形或其他形状。

阻抗变换部分也可以变更特性。这种情况下，控制部分还控制阻抗变换部分的特性。特别是在谐振部分为奇数个的情况下，也可以在信号选择装置起作用的频率下，使所有的阻抗变换部分的特性相同。此外，在谐振部分为偶数个的情况下(阻抗变换部分为奇数个)，也可以控制仅被配置在正中间的阻抗变换部分与其他阻抗变换部分为不同的特性。

环状导体上也可以等间隔地连接三个以上的可变电抗部件。这种情况下，控制部分也控制可变电抗部件的特性。

也可以将一个以上的分支部分配置在阻抗变换部分和谐振部分之间，将切换(switch)部分配置在一个输入输出端口和阻抗变换部分之间。这种情况下，可以进行切换，以选择一个分支部分，并且该分支部分和切换部分之间被连接。

根据本发明，具有环状导体和开关的谐振部分能够保持与谐振频率较高的独立性而自由地变更电纳斜率参数。因此，使形成所要求的特性的设计容易。此外，通过改变谐振部分的电纳斜率参数，还可以使带宽、以及频带内和频带外的特性变化。

而且，在谐振部分具有设置了合适的间隔而连接到环状导体的可变电抗部件的情况下，信号选择装置对于带宽、以及频带内和频带外的特性维持较高的独立性，从而可以变更中心频率。此外，在可以变更阻抗变换电路的特性时，信号选择装置容易更合适地调整带宽、以及频带内和频带外的特性。

此外，在具有分支部分和切换部分时，可以变更谐振器的数目。即，可以更灵活地调整带宽、以及频带内和频带外的特性。

附图说明

图1是表示实施例1的信号选择装置的功能结构例子的图。

图2A是表示谐振部分的结构的图。

图2B是表示无损耗传输线路模型的图。

图3是表示谐振器单体中的电纳斜率参数和θ之间关系的图。

图4是表示谐振部分和阻抗变换部分的局部的图。

图5是用于说明普通的J型反相器(inverter)的特性的结构图。

图6是表示实施例2的信号选择装置的功能结构例子的图。

图7是表示在求出了接地的位置的情况下的信号选择装置的频率特性的图。

图8是表示实施例3的信号选择装置的功能结构例子的图。

图9是表示包括了四个谐振部分和五个阻抗变换部分的情况下的谐振部分和阻抗变换部分的局部的图。

图10是表示实施例4的信号选择装置的功能结构例子的图。

图11是表示变更了可变电抗部件的配置的结构例子的图。

图12是表示实施例5的信号选择装置的功能结构例子的图。

图13是表示实施例6的信号选择装置的功能结构例子的图。

图14是表示实施例7的信号选择装置的功能结构例子的图。

图15是表示实施例8的信号选择装置的功能结构例子的图。

图16A是表示将特性阻抗为Z，长度为谐振频率下四分之一波长的传输线路作为阻抗变换部分的例子的图。

图16B是表示将电容器作为阻抗变换部分的例子的图。

图16C是表示将线圈作为阻抗变换部分的例子的图。

图16D是表示将进行了电磁感应耦合的线路作为阻抗变换部分的例子的图。

图16E是表示将从图16A至图16D的组合作为阻抗变换部分的例子的图。

图17A是表示将特性阻抗为Z，长度为谐振频率下四分之一波长的传输线路上并联连接了可变电容器的部分作为特性可变的阻抗变换部分的例子的图。

图17B是表示将可变电容器作为特性可变的阻抗变换部分的例子的图。

图17C是表示将可变线圈作为特性可变的阻抗变换部分的例子的图。

图17D是表示将可变地电磁耦合的线路作为特性可变的阻抗变换部分的例子的图。

图17E是表示将长度为谐振频率下四分之一波长的特性阻抗(characteristic impedance)不同的两种传输线路切换的部分，作为特性可变的阻抗变换部分的例子的图。

图17F是表示将特性阻抗相同、长度为不同谐振频率下四分之一波长的两种传输线路切换的部分，作为特性可变的阻抗变换部分的例子的图。

图18A是表示将被短路的开关作为串联连接了环状导体情况下的开关的例子的图。

图18B是表示将通过传输线路而被短路的开关作为串联连接了环状导体的情况下的开关的例子的图。

图18C是表示将使末端为开路状态的传输线路连接的开关作为串联连接了环状导体的情况下的开关的例子的图。

图19A是表示实施例1、实施例2、实施例8的控制部分的功能结构例子的图。

图19B是表示实施例3的控制部分的功能结构例子的图。

图19C是表示实施例4的控制部分的功能结构例子的图。

图20A是表示实施例1、实施例2的控制部分的其他的功能结构例子的图。

图20B是表示实施例3的控制部分的另一个功能结构例子的图。

图20C是表示实施例4的控制部分的另一个功能结构例子的图。

图21A是表示处理部件由运算单元、存储单元、控制单元构成的例子的图。

图21B是表示处理部件由检索单元、存储单元、控制单元构成的例子的图。

具体实施方式

(实施例1)

图1表示实施例1的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置100包括：两个输入输出端口111、112；N个谐振部分120₁～120_N；N+1个阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1；以及控制部分140。谐振部分120_n(其中，n表示可取范围内的任意的整数。这种情况下，n为1～N的整数)具有：其长度为谐振频率的一个波长或为该谐振频率的波长的整数倍长度的环状导体121_n；以及其一端连接到环状导体121_n的不同部位，另一端连接到接地导体的M个开关122_n-1～122_n-M。控制部分140控制N×M个开关122₁-1～122_N-M的状态。各个谐振部分120₁～120_N串联配置在两个输入输出端口之间。阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1，其两端的阻抗变换部分130_0，1、130_N，N+1配置在输入输出端口和谐振部分之间，剩余的阻抗变换部分130_1，2～130_N-1，N配置在谐振部分之间。例如，阻抗变换部分130_n，n+1(其中，如上述那样，n表示可取范围内的任意的整数。这种情况下，n为0～N的整数)配置在谐振部分120_n和谐振部分120_n+1之间，调整谐振部分120_n和谐振部分120_n+1之间的阻抗。阻抗变换部分130_0，1调整输入输出端口111侧的外部和谐振部分120₁之间的阻抗。阻抗变换部分130_N，N+1调整谐振部分120_N和输入输出端口112侧的外部之间的阻抗。再有，环状导体121_n意味着其端部之间被连接的导体(传输路径)，没有限定形状。即，图1中被表示圆环状，但形状不限于圆环状，当然也可以为多边形或其他形状。

图2A表示谐振部分120_n的结构。图2B表示谐振部分120_n的无损耗传输线路模型。Z_in是来自P点的谐振部分120_n的输入阻抗。通过求图2A的开关122_n-3为导通状态时的图2B的模型的输入阻抗Z_in，说明谐振部分120_n的作用。在谐振频率f_r中，传输线路121_n-1在电长度(electrical length)为π时成为特性阻抗为Z₁的线路，传输线路121_n-2在电长度为θ时成为特性阻抗为Z₂的线路，传输线路121_n-3在电长度为(π-θ)时成为特性阻抗为Z₃的线路。即，将各个传输线路121_n-1、121_n-2、121_n-3的电长度全部相加时为2π(即360°)。图2B的传输线路121_n-1和传输线路121_n-2组成的路径P_A表示从图2A的P点至开关122_n-3为止的逆时针的路径。图2B的传输线路121_n-3组成的路径P_B表示从图2A的P点至开关122_n--3为止的顺时针的路径。Z_L表示从开关122_n-3至接地为止的阻抗。

此时，输入阻抗Z_in由算式(1)表示。j为虚数单位。

$Z_{\mathrm{in}}=\frac{y_{22}+y_L}{y_{11}(y_{22}+Y_L)-y_{12}{y}_{21}}---\left(1\right)$

其中

y₁₁＝-jY₂cotθ+jY₃cotθ

y₁₂＝-jY₂cscθ+jY₃cscθ

y₂₁＝-jY₂cscθ+jY₃cscθ

y₂₂＝-jY₂cotθ+jY₃cotθ

Y₂＝1/Z₂，Y₃＝1/Z₃，Y_L＝1/Z_L

其中，L为环状导体的长度，θ＝x/L×2π(rad)。从算式(1)可知，在Y₂＝Y₃时，Z_in在θ为0或π的整数倍以外时为无限大。此外，在θ为0或π的整数倍时，Z_in＝Z_L。即，线路长度(物理长度)x改变时，在其长度换算为谐振频率下的电长度时为0或π的整数倍以外的情况下，谐振频率为一定。下面，图3表示Z₁、Z₂、Z₃为50Ω的情况下的谐振器单体中的电纳斜率参数和θ之间的关系。再有，电纳斜率参数b根据以下算式求得。

$b=\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{d\ω}}{|}_{{\mathrm{\ω}}_0}---\left(2\right)$

其中，B＝Im(Y_in)

Y_in＝1/Z_in

从该图可知，通过改变θ的值，即改变处于导通状态的开关，可以变更电纳斜率参数b而不改变谐振频率。此外，从算式(2)可知，电纳斜率参数b表示导纳的虚数部分对于频率的变化程度。电纳斜率参数b较大时，对相对谐振频率的差频，导纳较大地改变。因此，例如在利用了并联谐振的带通滤波器中，带宽变窄。此外，后面将进行论述，根据该电纳斜率参数b决定频带内(in-band)和频带外(out-band)的特性。即，通过谐振部分，可以变更带宽、以及频带内和频带外的特性，并且，通过变更电纳斜率参数b，将中心频率保持一定，同时可以变更带宽。

至此，论述了改变滤波器的带宽、以及频带内和频带外的特性的原理。实际上，就改变带宽、以及频带内和频带外的特性来说，需要从许多开关中适当地选择处于导通状态的开关122_n-m(其中，m表示可取范围内的任意的整数。这种情况下，m为1～M的整数)。在图1所示的信号选择装置100中，控制部分140选择处于导通状态的开关122_n-m。控制部分140为了选择合适的开关122_n-m，需要考虑处于导通状态的开关122_n-m的位置和谐振部分120_n的电纳斜率参数b之间的关系、电纳斜率参数b和信号选择装置100的特性之间的关系。关于开关122_n-m的位置和电纳斜率参数b之间的关系，已经用图3进行了说明。这里，说明电纳斜率参数b和信号选择装置100的特性之间的关系。

图4是表示图1的谐振部分和阻抗变换部分的局部的图。有N个谐振部分120₁～120_N、N+1个阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1。阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1，如下那样配置在输入输出端口111、112之间。阻抗变换部分130_0，1配置在输入输出端口111和谐振部分120₁之间，阻抗变换部分130_N，N+1配置在输入输出端口112和谐振部分120_N之间，剩余的阻抗变换部分130_1，2～130_N-1，N配置在谐振部分之间。导纳911、912是输入输出端口111、112的端口导纳(port admittance)。阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1将所连接的结构部分(例如电路或元件)的阻抗变换为与其倒数成比例的阻抗。信号选择装置100中使用的谐振部分120_n的环状导体121_n并联连接到将阻抗变换部分130_n-1，n和阻抗变换部分130_n，n+1连接的传输线路。这种情况下的阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1被称为导纳反相器或J型反相器。图5是用于说明普通的J型反相器的特性的结构图。该图的J型反相器的特性用下式表示。

$Y=\frac{J^2}{Y^{,}}---\left(3\right)$

即，J型反相器的导纳参数J是决定在J型反相器反转了导纳后达到多少倍的系数。

阻抗变换部分130_n-1，n的导纳参数J_n-1，n使用带宽(部分带宽)、频带内和频带外的特性，如以下算式表示。

$J_{\mathrm{0,1}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{Gb}}_{1}w}{g_0{g}_1}}---\left(4\right)$

$J_{n-1,n}=w\sqrt{\frac{b_{n-1}{b}_n}{g_{n-1}{g}_n}}---\left(5\right)$

$J_{N,N+1}=\sqrt{\frac{{\mathrm{Gb}}_{N}w}{g_N{g}_{N+1}}}---\left(6\right)$

其中，G是端口导纳，b_n是第n谐振部分120_n的电纳斜率参数。w是信号选择装置100的部分带宽，g_n是原型(original)低通滤波器的元件(element)值，它们决定信号选择装置100的带宽、以及频带内和频带外的特性。这些参数满足算式(4)～(6)的关系时，信号选择装置100具有期望的特性。这些参数之中，部分带宽w和原型低通滤波器的元件值g_n由作为目标的信号选择装置100的特性来决定。端口导纳G由信号选择装置100的前级、后级的电路决定。因此，调整导纳参数J_n-1，n或电纳斜率参数b_n，从而满足算式(4)～(6)即可。

在以往的信号选择装置(滤波器)中，不能自由地变更电纳斜率参数b_n。因此，需要在决定了部分带宽w和原型低通滤波器的元件值g_n后，将电纳斜率参数b_n固定，设计满足算式(4)～(6)的导纳参数J_n-1，n。此外，在以往，常常使用电容器作为J型反相器。但是，在变更电容器的电容值而使带宽等改变的情况下，J型反相器的工作频率也改变。即，由于中心频率也会改变，所以难以进行满足算式(4)～(6)的J型反相器的设计。

相反，在本发明的信号选择装置100的情况下，由于包括使用了环状导体121_n的谐振部分120_n，所以可以自由地变更电纳斜率参数b_n。即，通过使谐振部分120_n的电纳斜率参数b_n改变，可以改变信号选择装置100的特性。因此，在设计信号选择装置100时，决定部分带宽w和原型低通滤波器的元件值g_n，根据阻抗变换部分130_n-1，n的电路特性而求阻抗变换部分130_n-1，n(J型反相器)的导纳参数J_n-1，n。然后，从开关122_n-1～122_n-M中选择处于导通状态的开关，以成为算式(4)～(6)成立的电纳斜率参数b_n。即，由于在J型反相器的设计时不需要考虑满足算式(4)～(6)的条件，所以设计容易。

而且，在变更带宽、以及频带内和频带外的特性时，配合要求的特性来变更处于导通状态的开关122₁-1～122_N-M即可。此时，由于谐振部分120_n的谐振频率是一定的，导纳参数J_n-1，n也不改变，所以可以将中心频率保持一定。再有，开关实际上为有限个数，所以可取的电纳斜率参数b_n是离散的。因此，必然选择可获得与所需的电纳斜率参数b_n最接近的值的开关122₁-1～122_N-M。

如上所述，实施例1的信号选择装置，具有环状导体和开关的谐振部分可以保持与谐振频率较高的独立性而自由地变更电纳斜率参数。因此，容易进行使信号选择装置达到要求的特性的设计。此外，通过改变谐振部分的电纳斜率参数，还可以改变带宽、特性。

(实施例2)

在实施例1中，一般性地说明了本发明的信号选择装置。在本实施例中，具体地说明。图6是表示实施例2的信号选择装置的功能结构例子的图。信号选择装置200包括：输入输出端口211、212；三个谐振部分220₁～220₃；四个阻抗变换部分230_0，1～230_3，4；控制部分240。谐振部分220_n具有环状导体221_n。再有，谐振部分220_n与实施例1同样，也具有开关，但在图6中将其省略。输入输出端口211、212的端口阻抗为50Ω。谐振部分220_n的谐振频率为5GHz，环状导体221_n的特性阻抗为50Ω。为了便于说明，假设取代选择导通状态的开关而使连接到谐振器的接地的位置改变。开关的位置如图那样用θ₁～θ₃表示。阻抗变换部分230_0，1～230_3，4为传输线路，特性阻抗为50Ω，长度为在5GHz时的波长的四分之一。此时，阻抗变换部分230_0，1～230_3，4的导纳参数为0.02S。此外，由于端口阻抗为50Ω，所以端口导纳为0.02S。

下面，具体地表示在要切换信号选择装置200的作为目标的特性时，如何变更开关的位置θ₁～θ₃。例如，将信号选择装置200的作为目标的特性设为巴特沃思特性(Butterworth characteristics)的部分带宽(fractional bandwidth)为3％、巴特沃思特性的部分带宽为5％、以及契比雪夫特性(Chebyshevcharacteristics)(0.1dB的波动)的部分带宽为3％的三类。再有，无论作为哪个目标的特性，中心频率都设为5GHz。

首先，考虑两个巴特沃思特性。巴特沃思特性的情况下，三个谐振部分220₁～220₃的原型低通滤波器的元件值g₀～g₄分别为1、1、2、1、1。部分带宽分别为0.03(3％)和0.05(5％)，所以使用算式(4)～(6)求电纳斜率参数b₁～b₃时，部分带宽为3％时，b₁＝0.67、b₂＝1.33、b₃＝0.67。部分带宽为5％时，b₁＝0.4、b₂＝0.8、b₃＝0.4。接着，求满足它们的接地的位置θ₁～θ₃。电纳斜率参数b₁～b₃和接地的位置θ₁～θ₃被表示在算式(2)和图3中。使用图3求接地的位置θ₁～θ₃时，在部分带宽为3％的情况下，接地的位置θ₁～θ₃大约为18°、13°、18°。在部分带宽为5％的情况下，接地的位置θ₁～θ₃大约为23°、16°、23°。

下面，考虑部分带宽为3％的契比雪夫特性的情况。在0.1dB波动的契比雪夫特性的情况下，三个谐振部分220₁～220₃的原型低通滤波器的元件值g₀～g₄分别为1、1.0315、1.1474、1.0315、1。部分带宽为0.03(3％)，所以使用算式(4)～(6)求电纳斜率参数b₁～b₃时，b₁＝0.69、b₂＝0.76、b₃＝0.69。根据图3，用于获得这些电纳斜率参数的接地的位置θ₁～θ₃大约为17°、17°、17°。

图7表示在求出了接地的位置的情况下的信号选择装置200的频率特性。通过这样变更接地的位置，可以切换3％的巴特沃思特性的部分带宽、5％的巴特沃思的部分带宽、以及3％的契比雪夫特性(0.1dB波动(ripple))的部分带宽。即，可知通过选择导通状态的开关，能够变更频带内和频带外的特性。再有，也可以不这样使用图而解析地求接地的位置。

(实施例3)

在实施例2中，所有的阻抗变换部分的特性相同并且不变。于是，只要使所有的阻抗变换部分相同，则容易设计、制作。但是，不需要必须设为相同并且不变，也可以不完全相同，并可变。图8表示实施例3的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置300包括：两个输入输出端口311、312；N个谐振部分320₁～320_N；N+1个的特性可变的阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1；以及控制部分340。再有，在图8中，使所有的阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1的特性可变，但也能够仅使特定的一个阻抗变换部分的特性可变。谐振部分320_n具有：其长度为谐振频率的一个波长或为该谐振频率的波长的整数倍长度的环状导体321_n；以及其一端连接到环状导体321_n的不同部位，另一端连接到接地导体的M个开关322_n-1～322_n-M。控制部分340控制N×M个开关322₁-1～322_N-M的状态，以及阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1的特性。各个谐振部分320₁～320_N串联配置在两个输入输出端口之间。阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1，其两端的阻抗变换部分330_0，1、330_N，N+1配置在输入输出端口和谐振部分之间，剩余的阻抗变换部分330_1，2～330_N-1，N配置在谐振部分之间。图8的结构的情况下，设计的自由度提高，容易设定为期望的滤波器特性。再有，在后述的两个例子中，必需使阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1(J型反相器)的特性可变。

第1例子是使用了偶数个的谐振部分的情况。这里，说明使用了四个谐振部分、五个阻抗变换部分的信号选择装置。图9是表示图8的信号选择装置300包括四个谐振部分和五个阻抗变换部分的情况下的谐振部分和阻抗变换部分的局部的图。例如，设计由四个谐振部分320₁～320₄组成的信号选择装置300具有中心频率为5GHz、部分带宽为5％、0.1dB波动的契比雪夫特性。首先，原型低通滤波器的元件值g₀～g₅分别为1、1.1088、1.3061、1.7703、0.8180、1.3554。部分带宽为0.05。在实施例2中，所有的阻抗变换部分(J型反相器)都是特性阻抗为50Ω的四分之一波长线路，所以将导纳参数设为0.02S而求出各个电纳斜率参数b_n。但是，在由四个谐振部分组成的信号选择装置的情况下，在代入完全相同的导纳参数时，没有满足算式(4)～(6)的关系的解。这是因为在偶数级的契比雪夫特性的情况下，原型低通滤波器的元件值g_n不是对称的值。换句话说，在从开头看完了值的情况和从末尾看完了值的情况中，原型低通滤波器的元件值g_n不为相同的数字的序列。因此，为了完全满足算式(4)～(6)的关系，必须使至少一个阻抗变换部分的导纳参数与其他阻抗变换部分不同。再有，在巴特沃思特性中原型低通滤波器的元件值的序列一定对称，所以所有的阻抗变换部分的导纳参数也可以相同。

即，在包括偶数个谐振部分的信号选择装置中，在切换契比雪夫特性和巴特沃思特性的情况下，必须使至少一个阻抗变换部分可变。此外，设为可变的阻抗变换部分在哪里都可以。但是，由于可以扩大可变范围，所以使中央的阻抗变换部分可变是合适的。用图9详细地说明其理由。首先，在使最靠近输入输出端口的阻抗变换部分330_4，5可变时，为了达到部分带宽为5％、0.1dB波动的契比雪夫特性，导纳参数为0.017，电纳斜率参数b₁～b₄分别为b₁＝0.444、b₂＝0.522、b₃＝0.708、b₄＝0.327。其次，在使一个内侧的阻抗变换部分330_3，4可变时，导纳参数为0.023，电纳斜率参数b₁～b₄分别为b₁＝0.444、b₂＝0.522、b₃＝0.708、b₄＝0.443。在使中央的阻抗变换部分330_2，3可变时，导纳参数为0.017，电纳斜率参数b₁～b₄分别为b₁＝0.444、b₂＝0.522、b₃＝0.522、b₄＝0.443。可知与使阻抗变换部分330_4，5或阻抗变换部分330_3，4可变时的电纳斜率参数b₁～b₄相比，使中央的阻抗变换部分330_2，3可变时的电纳斜率参数b₁～b₄的偏差较少。谐振部分320₁～320₄的电纳斜率参数b₁～b₄因接地的位置而变化，在θ为90°时获得最大值。但是，该值由构成谐振器的环状的线路的特性阻抗决定，所以例如在由特性阻抗固定的线路构成了谐振部分的情况下，其最大值在设计时决定并且不能变更。如果电纳斜率参数b₁～b₄的偏差狭小，则可以扩宽该谐振部分能够适用的范围。因此，在使中央的阻抗变换部分330_2，3可变的情况下，可变范围最宽。

如上所述，实施例3的信号选择装置可以获得与实施例1同样的效果，同时可以获得增强设计的自由度的效果、可以在包括偶数个谐振部分的信号选择装置中契比雪夫特性和巴特沃思特性上进行切换的效果。

(实施例4)

在实施例3中，说明了需要使阻抗变换部分的特性可变的第一种情况。在本实施例中说明第二种情况。图10表示实施例4的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置400包括：两个输入输出端口411、412；N个谐振部分420₁～420_N；N+1个的特性可变的阻抗变换部分430_0，1～430_N，N+1；以及控制部分440。谐振部分420_n具有：其长度为谐振频率的一个波长或为该谐振频率的波长的整数倍长度的环状导体421_n；其一端连接到环状导体421_n的不同部位，另一端连接到接地导体的M个开关422_n-1～422_n-M；以及按等间隔连接到环状导体421_n的三个可变电抗部件423_n-1～423_n-3。控制部分440控制N×M个开关422₁-1～422_N-M的状态、阻抗变换部分430_0，1～430_N，N+1的特性、以及可变电抗部件423₁-1～423_N-3的特性。各个谐振部分420₁～420_N串联配置在两个输入输出端口之间。阻抗变换部分430_0，1～430_N，N+1，其两端的阻抗变换部分430_0，1、430_N，N+1配置在输入输出端口和谐振部分之间，剩余的阻抗变换部分430_1，2～430_N-1，N配置在谐振部分之间。再有，在本实施例的情况下，如果环状导体421_n的特性阻抗一样，则容易设计。

信号选择装置400的谐振部分420_n包括等间隔地连接到环状导体421_n的三个可变电抗部件423_n-1～423_n-3。由此，信号选择装置400可以保持较高的独立性来变更谐振频率和零点。再有，在改变谐振频率的情况下，需要在各自的谐振频率下使阻抗适当地改变，所以阻抗变换部分430_0，1～430_N，N+1也必须可变。

于是，通过谐振部分具有设置合适的间隔而连接到环状导体上的可变电抗部件，可以对于带宽、以及频带内和频带外的特性维持较高的独立性而变更中心频率。进而通过可变的阻抗变换电路，可合适地调整带宽、以及频带内和频带外的特性。

再有，在本实施例中表示了具有三个可变电抗部件的情况，但即使是具有四个以上的可变电抗部件的情况，也可获得相同的效果。

图11中表示将图10的可变电抗部件变更为没有等间隔配置的结构例子。即使是图11所示的结构，如果适当设计可变电抗部件的配置和电抗，则可以变更中心频率、带宽、以及频带内和频带外的频率特性。例如，如果是信号选择装置400’的情况，则使可变电抗部件423_n-2的电抗为可变电抗部件423_n-1、423_n-3的1/2即可。于是，即使改变可变电抗部件的配置，也可获得与信号选择装置400同样的效果。此外，即使是信号选择装置400’，也不需要将可变电抗部件限定为三个，即使是四个以上的可变电抗部件，也可获得同样的效果。

(实施例5)

图12表示实施例5的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置500是在实施例1的信号选择装置100中追加了N-1个分支部分和切换部分的结构。即，信号选择装置500包括：两个输入输出端口511、512；N个谐振部分120₁～120_N；N+1个阻抗变换部分130_0，1～130_N，N+1；控制部分540；N-1个分支部分530_1，2～530_N-1，N；以及切换部分550。分支部分530_n，n+1有三个端子，切换规定的端子(一个)和其他端子(两个)之间的连接状态。切换部分550具有N+1个端子，切换规定的端子(一个)和其他端子(N个)之间的连接状态。切换部分550的规定的端子连接到输入输出端口512，其他端子中的一个端子连接到阻抗变换部分130_N，N+1(配置在输入输出端口512和阻抗变换部分130_N，N+1之间)。分支部分530_n，n+1的规定的端子连接到阻抗变换部分130_n，n+1(输入输出端口511侧)，其他端子中的一个端子连接到谐振部分120_n+1(配置在阻抗变换部分130_n，n+1和谐振部分120_n+1之间)。分支部分530_n，n+1的其他端子中的一个端子连接到切换部分550的其他端子中的一个端子。控制部分540控制N×M个开关122₁-1～122_N-M的状态、分支部分530_1，2～530_N-1，N的连接状态、以及切换部分550的连接状态。

例如，在所有的分支部分530_n，n+1为连接阻抗变换部分130_n，n+1和谐振部分120_n+1的状态，切换部分550为连接阻抗变换部分130_N，N+1和输入输出端口512的状态的情况下，信号选择装置500作为具有N个谐振器的信号选择装置进行动作。在一个分支部分530_n，n+1为连接阻抗变换部分130_n，n+1和切换部分550的状态，切换部分550为连接阻抗变换部分130_n，n+1和输入输出端口512的状态的情况下，信号选择装置500作为具有n个谐振器的信号选择装置进行动作。即，通过对连接哪个分支部分530_n，n+1和切换部分550进行控制，可以变更谐振器的数目。因此，可以更灵活地调整带宽、以及频带内和频带外的频率特性。

(实施例6)

图13表示实施例6的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置600是在实施例3的信号选择装置300中追加了N-1个分支部分630_1，2～630_N-1，N和切换部分650的结构。分支部分630_1，2～630_N-1，N和切换部分650之间的连接方法、控制方法、效果与实施例5相同。

(实施例7)

图14表示实施例7的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置700是在实施例4的信号选择装置400中追加了N-1个分支部分730_1，2～730_N-1，N和切换部分750的结构。分支部分730_1，2～730_N-1，N和切换部分750之间的连接方法、控制方法、效果与实施例5相同。

(实施例8)

从实施例1到实施例7中，环状导体相对于信号线被并联连接。在本实施例中，表示将其串联连接的例子。图15表示本实施例的信号选择装置的功能结构例子。信号选择装置800是将实施例1的信号选择装置100的谐振部分120₁～120_N置换为谐振部分820₁～820_N的信号选择装置。谐振部分820_n具有：其长度为谐振频率的一个波长或为该谐振频率的波长的整数倍长度的环状导体821_n；以及其一端连接到环状导体821_n的不同部位，另一端连接到接地导体的M个开关822_n-1～822_n-M。谐振部分820_n内的两个信号线连接到环状导体821_n上隔开谐振频率的波长的二分之一波长的整数倍的位置。即，连接到在电长度仅隔开π的整数倍的位置。此外，开关822_n-m不必限定为使其被简单地短路的开关，可以是通过具有某个线路长度的传输线路而使其被短路的开关，也可以是使其连接末端为开路状态的传输线路的开关。

在图2中，设θ＝0，阻抗Z_L的部分作为信号线时，相当于谐振部分820_n。在图2的说明中，说明了如果θ＝0，则在谐振器120_n的谐振频率下阻抗Z_L与输入阻抗Z_in相等。这以意味着如果阻抗Z_L不短路而成为信号线，则在谐振频率中传播信号，产生作为滤波器的功能(信号选择的功能)。于是，在串联连接了环状导体821_n时，所有的开关822_n-m为关断(OFF)状态的路径为谐振频率的波长的二分之一波长的整数倍，所以不对谐振部分820_n的频率特性产生影响。因此，只有存在导通(ON)状态的开关822_n-m的路径对谐振部分820_n的频率特性产生影响。这方面是与谐振部分120_n的频率特性不同的方面。

于是，即使是信号选择装置800，也与实施例1的信号选择装置100同样，具有环状导体和开关的谐振部分能够保持与谐振频率较高的独立性而自由地变更电纳斜率参数。因此，容易进行用于使信号选择装置达到要求的特性的设计。此外，通过改变谐振部分的电纳斜率参数，还可以改变带宽、以及频带内和频带外的特性。再有，在串联连接了环状导体的情况下，实际上一般使用电抗斜率参数(与电纳斜率参数一对一关系的参数)来设计谐振部分。

图15所示的信号选择装置800，是将实施例1的信号选择装置100的谐振部分120₁～120_N置换为谐振部分820₁～820_N的信号选择装置，但在实施例2至实施例7所示的信号选择装置200、300、400、400’、500、600、700中，也可以使用谐振部分820₁～820_N。这种情况下，也可以获得同样的效果。

结构部分的具体例子

最后，说明最好用什么电路或元件形成实施例1至实施例8所示的各个结构部分。

作为本发明的信号选择装置所使用的阻抗变换部分，如图16A至图16E所示，可有

·特性阻抗为Z，成为谐振频率下四分之一波长的长度的传输线路(图16A)、

·电容器(图16B)、

·线圈(图16C)、

·电磁感应耦合的线路(图16D)、

·它们的组合(图16E)等。

此外，作为可变阻抗变换电路，如图17A至图17F所示，可有

·在特性阻抗为Z，成为谐振频率下四分之一波长的长度的传输线路上并联连接了可变电容器的传输线路(图17A)、

·可变电容器(图17B)、

·可变线圈(图17C)、

·可变地电磁耦合的线路(图17D)、

·将有谐振频率下四分之一波长的长度，特性阻抗不同的两种传输线路切换的两种传输线路(图17E)、

·将特性阻抗相同，成为不同的谐振频率下四分之一波长的长度的两种传输线路切换的两种传输线路(图17F)等。但是，不限于这里所示的电路的例子。此外，关于本发明的信号选择装置所使用的谐振部分，至此使用了圆环状的线路，但并不因此而限定于圆环状的线路，即使是圆环以外的环状的结构也可以。

图18A至图18C表示连接到环状导体的开关的结构例子。作为开关的种类，例如有

·被短路的开关(图18A)、

·通过传输线路而被短路的开关(图18B)、

·使其连接末端为开路状态的传输线路的开关(图18C)。再有，可以对每个开关改变其种类，也可以改变传输线路的长度。此外，也可以使用传输线路的长度可变的开关。而且，也可以是与电容器或线圈等连接的开关。

图19A至图19C表示控制部分的功能结构例子。图19A是实施例1、实施例2、实施例8的控制部分140、240、840的功能结构例子。解码器141、241、841切换被预置的多个状态。解码器141、241、841被输入用于指定状态的信号时，对开关控制部件142、242、842发出指示，使其选择与该状态对应的开关而成为导通状态。开关控制部件142、242、842根据该指示而对谐振部分120₁～120_N、220₁～220₃、820₁～820_N的开关状态进行控制。图19B表示实施例3的控制部分340的功能结构例子。解码器341除了解码器141、241、841的功能以外，还控制阻抗变换部分的特性。解码器341也根据输入信号而对阻抗变换部分控制部件343发出指示。阻抗变换部分控制部件343根据指示而改变阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1的特性。图19C表示实施例4的控制部分440的功能结构例子。解码器441除了具有解码器341的功能以外，还控制可变电抗部件的特性。解码器441还根据输入信号而对可变电抗部件控制部件444发出指示。可变电抗部件控制部件444根据指示而改变可变电抗部件的特性。此外，在图19A至图19C的各个图中虚线所示的分支部分控制部件548、648、748和切换部分控制部件549、649、749是在如实施例5至实施例7那样包括了分支部分和切换部分的情况下所追加的结构部件。这种情况下，控制部分还控制分支部分和切换部分。因此，解码器141、241、341、441、841还根据输入信号而对分支部分控制部件548、648、748和切换部分控制部件549、649、749发出指示。分支部分控制部件548、648、748和切换部分控制部件549、649、749根据指示而改变分支部分和切换部分的连接状态。

图20A至图20C表示控制部分的其他的功能结构例子。图20A表示实施例1、实施例2的控制部分140、240的功能结构例子。处理部件145、245作为输入信号接收带宽w、以及频带内和频带外特性(巴特沃思特性、或契比雪夫特性的波动为多少dB等)。处理部件145、245从输入信号求使哪个开关为导通状态，对开关控制部件146、246发出指示。开关控制部件146、246根据该指示而对谐振部分120₁～120_N、220₁～220₃的开关状态进行控制。图20B表示实施例3的控制部分340的功能结构例子。处理部件345除了具有处理部件145、245的功能以外，还控制阻抗变换部分的特性。处理部件345从输入信号求如何改变阻抗变换部分的特性，还对阻抗变换部分控制部件347发出指示。阻抗变换部分控制部件347根据指示而改变阻抗变换部分330_0，1～330_N，N+1的特性。图20C表示实施例4的控制部分440的功能结构例子。处理部件445除了具有处理部件345的功能以外，还对可变电抗部件的特性进行控制。在对处理部件445的输入信号中，还包含中心频率的信息。处理部件445从输入信号求如何改变可变电抗部件的特性，还对可变电抗部件控制部件448发出指示。可变电抗部件控制部件448根据指示而改变可变电抗部件的特性。此外，在图20A至图20C的各个图中虚线所示的分支部分控制部件548、648、748和切换部分控制部件549、649、749是在如实施例5至实施例7那样包括了分支部分和切换部分的情况下所追加的结构部件。处理部件145、245、345、445、845还根据输入信号而对分支部分控制部件548、648、748和切换部分控制部件549、649、749发出指示。分支部分控制部件548、648、748和切换部分控制部件549、649、749根据指示而改变分支部分和切换部分的连接状态。

图21A和图21B表示处理部件的功能结构例子。图21A表示由运算单元、存储单元、控制单元构成的例子。运算单元1451使用带宽、频带内和频带外的特性等信息，基于算式(4)～(6)，求电纳斜率参数。然后，运算单元1451根据该电纳斜率参数而求θ。进而，运算单元1451利用存储单元1452中存储的开关的位置信息等，选择与该θ最接近的开关，并对控制单元1453发出指示，以使该开关为导通状态。控制单元1453根据这种指示，对开关控制部件、阻抗变换部分控制部件、可变电抗部件控制部件、分支部分控制部件、切换部分控制部件进行控制。图21B表示由检索单元、存储单元、控制单元构成的例子。这种情况下，在存储单元1455中，例如存储了查找表(LookupTable)。检索单元1454从查找表搜索与输入信号所指示的条件最接近的条件，获得此时的开关、阻抗控制部分、可变电抗部件、分支部分控制部件、切换部分控制部件的状态信息。然后，对控制单元1456发出指示。此外，也可考虑将图21A和图21B组合。例如，还有在输入信号所指示的条件从查找表中找到时，利用该条件，而未找到时进行运算的方法。

作为用于控制其特性可变的阻抗变换部分的阻抗变换部分控制部件，也可以使用以下所述的电路。在使特性阻抗离散地变化的阻抗变换部分的情况下(例如，使用多个开关来控制特性的情况)，作为阻抗变换部分控制部件，也可以使用数字可变阻抗变换电路控制电路。此外，在使特性阻抗连续地变化的阻抗变换部分的情况下(例如，用采用了二极管的可变电抗器的情况)，作为阻抗变换部分控制部件，也可以使用D/A转换器那样的可变阻抗变换电路控制电路。对于它们来说，可变电抗部件控制部件也是同样的。

Claims (8)

1.一种信号选择装置，包括：

两个输入输出端口；

N个谐振部分，具有环状导体和多个开关，环状导体的长度为谐振频率的一个波长或为该谐振频率的波长的整数倍长度，各个开关的一端连接到所述环状导体的不同部位，另一端连接到接地导体；

N+1个阻抗变换部分，调整阻抗；以及

控制部分，控制所述多个开关的状态，

N为2以上的整数，

在两个所述输入输出端口之间，交替并串联地配置所述N+1个阻抗变换部分和所述N个谐振部分。

2.如权利要求1所述的信号选择装置，其中，

所述多个阻抗变换部分中的至少一个能够变更特性，

所述控制部分也控制能够变更特性的所述至少一个阻抗变换部分的特性。

3.如权利要求1所述的信号选择装置，其中，

所述多个谐振部分的数目为奇数个，

所述多个阻抗变换部分的特性是相同的。

4.如权利要求3所述的信号选择装置，其中，

所述多个阻抗变换部分能够变更特性，

所述控制部分能够使所述多个阻抗变换部分的特性保持相同并进行控制。

5.如权利要求1所述的信号选择装置，其中，

所述多个谐振部分的数目为偶数个，

所述多个阻抗变换部分中的至少一个能够变更特性，

所述控制部分也控制能够变更特性的所述至少一个阻抗变换部分的特性。

6.如权利要求5所述的信号选择装置，其中，

在能够变更特性的所述至少一个阻抗变换部分中，包含被配置在所述多个阻抗变换部分的正中间的阻抗变换部分。

7.如权利要求2、4至6的任何一项所述的信号选择装置，其中，

所述多个谐振部分还具有连接到所述环状导体的三个以上的可变电抗部件，

所述控制部分也控制所述三个以上的可变电抗部件的状态。

8.如权利要求1所述的信号选择装置，其中，还包括：

N-1个的分支部分，分别具有第1端子、第2端子和第3端子，并分别切换第1端子和其他端子之间的连接状态；以及

切换部分，其具有第1端子至第N+1端子，并切换第1端子和其他端子之间的连接状态，

将所述输入输出端口的其中一个作为第1输入输出端口，另一个作为第2输入输出端口，

所述阻抗变换部分有N+1个，所述谐振部分有N个，

所述切换部分为，第1端子连接到第2输入输出端口，第N+1端子连接到所述多个阻抗变换部分中的位于第2输入输出端口侧端的阻抗变换部分，

第n个分支部分被配置在从第1输入输出端口侧起第n+1个阻抗变换部分和第n+1个谐振部分之间，所述第n个分支部分的第1端子与第n+1个阻抗变换部分连接，所述第n个分支部分的第2端子与第n+1个谐振部分连接，所述第n个分支部分的第3端子连接到所述切换部分的第n+1端子，

所述控制部分也可以控制所述分支部分和所述切换部分之间的连接状态，

其中，N是2以上的整数，n是1以上且N-1以下的整数。

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