DE69833466T2

DE69833466T2 - Filteranordnung mit akustischen Oberflächenwellen und mehreren Durchlassbändern

Info

Publication number: DE69833466T2
Application number: DE69833466T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Takatsuki-shi Taguchi; Kazuo Nara-shi Eda; Osamu Kyotanabe-shi Kawasaki; Shin-ichi Amagasaki-shi Seki; Keiji Settsu-shi Onishi; Hiroki Moriguchi-shi Sato
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2006-07-20
Also published as: DE69833466T8; EP0881763B1; EP0881763A2; US6043725A; EP0881763A3; DE69833466D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern.
Verwandte Technik der Erfindung
Das auf dem Prinzip akustischer Oberflächenwellen arbeitende Filter bzw. sogenannte Oberflächenwellen-Filter ist in verschiedenen Geräten, insbesondere in Mobilkommunikationsgeräten aufgrund seiner Merkmale der kleinen Größe und hohen Leistung zur Anwendung gekommen. Die Eigenschaften als Filter wurden weitgehend untersucht, wobei jedoch hauptsächlich Filter mit nur einem Durchlassband untersucht wurden, und nur wenige Untersuchungen bezüglich eines Filters mit mehreren Durchlassbändern durchgeführt wurden.
Beispielweise ist das, was in dem Japanischen Patentoffenlegung Nr. 5-167388 offenbart wird, ein Trennfilter, das von akustischen Oberflächenwellen Gebrauch macht. Die Japanischen Patentoffenlegung Nr. 9-98046 offenbart einen Aufbau eines Trennfilters, in welchem eine ein Tiefpassfilter verbindende Schaltung in dem Verbindungsteil jedes Filters erklärt wird. In der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 9-12138 wird ebenso eine in einem Verzweigungsfilter verwendete Schaltung beschrieben. Patent Abstract of Japan, Vol. 097, no. 608, 29. August 1998 und JP09 098046 offenbart ein Beispiel eines derartigen Filters.
In letzter Zeit wurde aufgrund des Fortschrittes in der Mobilkommunikation das Dienstfrequenzband auf den Bereich von Quasi-Mikrowellen angehoben. Da sich die Mobilkommunikation weiter verbreitet, tendiert auch der Dienstfrequenzbereich zu einer Erweiterung.
Jedoch kann die Nutzung des herkömmlichen Systems nicht beendet werden, und daher ist die Koexistenz von zwei Systemen erforderlich. Aus diesem Grund müssen zum Senden und Empfangen wenigstens zwei oder mehr Frequenzen verwendet werden. In diesem Falle sind ein Filter, ein Empfangsverstärker und ein Sendeverstärker für jede Frequenz erforderlich, das heißt, es sind in diesem Falle jeweils zwei Sätze erforderlich, wodurch der Schaltungsumfang vergrößert wird.
Da eine beiden Frequenzen entsprechende Schaltung, wenn beispielsweise der Empfangsverstärker gemeinsam genutzt wird, sind getrennte Filter für die einzelnen Frequenzen erforderlich. In einem derartigen Falle kann durch Umschalten dieser Filter mittels eines Schalters unter Verwendung eines Halbleiterelementes das geeignete Filter verwendet werden.
Auch in diesem Falle ist eine Energiequellenschaltung für das Halbleiterelement erforderlich und der Schaltungsumfang w ebenfalls erhöht.
In dem in der Japanischen Patenoffenlegung Nr. 5-167388 erläuterten Verfahren bei einem einseitigen Filter ein Induktor oder eine Phasendrehungsleitung zwischen der Signalleitung und Masse eingefügt, oder ein Kondensator in Reihe zu dem einseitigen Filter eingefügt. In der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 9-98046 wird eine ein Tiefpassfilter in dem Verbindungsteil jedes Filter verbindende Schaltung offenbart. In der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 9-121138 wird ein Trennfilter, das eine Phasenanpassungsschaltung hinzufügt, offenbart.
In jedem Falle führt jedoch, da das Schaltungselement mit niedrigerem Q als der Oberflächenwellen-Resonator verwendet wird, dieses schließlich zu einer Erhöhung des Einfügungsverlustes des Filters. Im Übrigen ist die als die Phasenanpassungsschaltung verwendete Übertragungsleitung abhängig von der Frequenz ziemlich lang, und der Vorteil der Verkleinerung damit verringert.
Natürlich bestehen die in den Trennfiltern erforderlichen vorstehenden Eigenschaften kurz gesagt darin, wie die beiden Filter ohne wechselseitige Interferenz der Eigenschaften der einzelnen Filter zu verbinden sind. In einem derartigen Trennfilter ist im übrigen, hinsichtlich eines beliebigen Filter von den zu verbindenden zwei Filtern, bei der Durch lassfrequenz dieses Filters die Impedanz des anderen Filters unendlich, und die Untersuchung erfolgte nur unter dem einen Gesichtspunkt einer solchen Konstruktion, dass die Impedanz des anderen Filter bei der Durchlassfrequenz nicht die Induktivitätskomponenten oder Kapazitätskomponenten enthalten kann.
Jedoch hat der nicht an der herkömmlichen festen Idee hängende Erfinder der vorliegenden Anmeldung entdeckt, dass die Anzahl von Elementen für die Anpassung verringert werden kann, indem unter einem anderen Gesichtspunkt konstruiert wird.
Das heißt, der neue Gesichtspunkt des Erfinders der vorliegenden Anmeldung besteht in einer Verbindung, indem zulassen wird, dass die Induktivitätskomponenten oder Kapazitätskomponenten in der Impedanz des einen Filters bei der Durchlassfrequenz dieses Filters enthalten sind. Zu diesem Zeitpunkt ist für dieses Filter bei dessen Durchlassfrequenz die Impedanz des anderen Filters ein bestimmter hoher Wert, jedoch nicht unendlich, wie in dem Falle nach dem Stand der Technik. Demzufolge wird, indem das andere Filter als ein Schaltelement mit der vorstehenden Impedanz berücksichtigt wird, die mit dem einen Filter verbunden wird, ein Anpassungselement mit dem anderen Filter verbunden, so dass der Effekt dieses Schaltungselementes im Wesentlichen ignoriert werden kann. Durch Einstellen des Wertes dieses Anpassungselementes können die Induktivitätskomponenten oder Kapazitätskomponenten, die als die Effekte des Schaltungselementes betrachtet werden, verringert oder entfernt werden. Somit kann unter Beibehaltung derselben Leistung, wie nach dem Stand der Technik die Anzahl der Anpassungselemente konsequent verringert werden. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung entdeckte auch, dass es manchmal nicht erforderlich ist, dass Anpassungselement mit dem anderen Filter wie vorstehend erwähnt zu verbinden, wenn der Wert der Komponente einen vernachlässigbaren Wert nach der Verbindung hat, indem man zulässt, dass Induktivitätskomponenten oder Kapazitätskomponenten enthalten sind.
In Anbetracht derartiger Probleme bei der Verbindung zwischen herkömmlichen Filtern ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern durch einen Aufbau zu realisieren, der die Anzahl von Anpassungselementen weiter begrenzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern der ersten Ausführungsform umfasst:
ein erstes Filter mit einem ersten Durchlassband, und ein zweites Filter mit einem zweiten Durchlassband, wobei wenigstens einer von deren Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen wechselseitig parallel geschaltet ist,
wobei das zweite Filter eine höhere Durchlassfrequenz als das erste Filter hat und ein Induktorelement in Reihe mit wenigstens einem Anschluss des ersten Filters geschaltet ist, wobei der Anschluss mit dem Anschluss des zweiten Filters verbunden ist.
Eine Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern der zweiten Erfindung gemäß der ersten Erfindung weist ferner ein Kondensatorelement auf, welches mit wenigstens einem Anschluss des zweiten Filters in Reihe geschaltet ist, wobei der Anschluss mit dem Anschluss des ersten Filters verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung gemäß der ersten und zweiten Erfindung ist eine Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern, wobei die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des ersten Filters alleine und/oder die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des zweiten Filters alleine niedriger als die Eingangs- und Ausgangsimpedanz ist, die in der Filterschaltung erforderlich ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Blockdarstellung eines Abzweigfilters, das in einer Filterschaltung in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
2 ist ein Smith-Diagramm, das die Eingangsimpedanz eines 900-MHz-Band-Filters in der Ausführungsform darstellt.
3 2 ist ein Smith-Diagramm, das die Eingangsimpedanz eines 1,8-GHz-Band-Filters in der Ausführungsform darstellt.
4(a) ist ein Schaltbild einer Reihenschaltung von Induktoren L1, L2 zu einem 900-MHz-Band-Filter F1 in der Ausführungsform.
4(b) ist ein Diagramm, das die Impedanzänderungen der in 4(a) dargestellten Schaltung zeigt.
5(a) ist ein Diagramm, das eine Filterschaltung durch eine Parallelverbindung eines ersten Filters und eines zweiten Filters in der Ausführungsform 1 darstellt.
5(b) ist ein Diagramm, das eine Impedanz bei einer Mittenfrequenz von jedem Durchlassband der Filter F1, F2 in der in 5(a) dargestellten Filterschaltung zeigt.
6(a) ist ein Schaltbild, das ein 900-MHz-Band-Filter 401 zeigt, mit welchem Induktoren L1, L2 in 5(a) verbunden sind.
6(b) ist eine äquivalente Schaltkreisdarstellung im 1,8-GHz-Band von dem Eingangsende der in 6(a) dargestellten Schaltung aus gesehen.
7(a) ist ein Schaltbild, das ein 1,8-GHz-Band-Filter 402 alleine darstellt.
7(b) ist ein äquivalentes Schaltbild im 900-MHz-Band von Eingangsende der in 7(a) dargestellten Schaltung aus gesehen.
8(a) ist ein äquivalentes Schaltbild im 900-MHz-Band der in 5(a) dargestellten Filterschaltung.
8(b) ist ein äquivalentes Schaltbild im 1,8-GHz-Band der in 5(a) dargestellten Filterschaltung.
9 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn die in der Ausführung dargestellten Filter 401, 402 alleine gemessen werden.
10 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 4,7 nH für die Induktorelemente 403-1, 403-2 in der in 5(a) der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
11 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 8,2 nH als Induktorelement in der in 5(a) der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
12 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 15 nH als Induktorelement in der in 5(a) der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
13 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 3 nH als Induktorelement in der in 5(a) der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
14 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 22 nH als Induktorelement in der in 5(a) der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
15 ist eine Gesamtansicht, welche die Durchlasskennlinie der in 5(a) dargestellten Filterschaltung zeigt.
16 ist ein Schaltbild, dass eine Filterschaltung durch Parallelschaltung eines erstes Filters und eines zweiten Filters in der Ausführungsform 2 darstellt.
17(a) ist ein Schaltbild aufgrund von Reihenschaltung von Kondensatoren 704-1, 704-2 zu einem 1,8-GHz-Band-Filter 702.
17(b) ist eine Darstellung, die Impedanzveränderungen der in 17(a) dargestellten Schaltung zeigt.
18(a) ist ein äquivalentes Schaltbild im 900-MHz-Band der in 16 dargestellten Filterschaltung.
18(b) ist ein Smith-Diagramm, das die Kennlinie der in 18(a) dargestellten äquivalenten Schaltung zeigt.
19(a) ist ein äquivalentes Schaltbild im 1,8-GHz-Band der in 16 dargestellten Filterschaltung.
19(b) ist ein Smith-Diagramm, das die Kennlinie der in 19(a) dargestellten äquivalenten Schaltung zeigt.
20 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 4,7 nH als Induktorelemente 703-1, 703-2 und 2 pF als Kondensatorelemente 704-1, 704-2 in der in 16 der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
21 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 4,7 nH als Induktorelement und 8 pF als Kondensatorelement in der in 16 der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
22 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 15 nH als Induktorelement und 2 pF als Kondensatorelement in der in 16 der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
23 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 15 nH als Induktorelement und 8 pF als Kondensatorelement in der in 16 der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
24 ist eine teilweise vergrößere Ansicht jedes Durchlassbandes, wenn ein Wert von 7 nH als Induktorelement und 3,5 pF als Kondensatorelement in der in 16 der Ausführungsform dargestellten Filterschaltung festgelegt wird.
25 ist eine Gesamtansicht, welche die Durchlasskennlinie der in 16 dargestellten Filterschaltung zeigt.
26 ist eine Vergleichsdarstellung der Impedanz im 2,4-GHz-Band und 1,7-GHz-Band eines ersten Filters, wenn der Durchlassfrequenzbereich des ersten Filters vom 800-MHz-Band auf das 900-MHz-Band geändert wird.
27 ist eine Vergleichsdarstellung der Impedanz im 800-MHz-Band und 900-MHz-Band eines zweiten Filters wenn der Durchlassfrequenzbereich des zweiten Filters vom 1,7-GHz-Band auf das 2,4-GHz-Band geändert wird.

105-1 bis 105-4: Oberflächenwellen-Resonator
401: 800-MHz-Band-Filter
402: 1,8-GHz-Band-Filter
403-1, 403-2: Induktorelement
404: Eingangsanschluss
405: Ausgangsanschluss
704-1, 704-2: Kapazitätselement

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun nachstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
(Ausführungsform 1)
Hierin wird eine Ausführungsform einer Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 5(a) ist ein Schaltbild, das eine Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern der Erfindung darstellt. 1 ist eine Blockdarstellung erster oder zweiter in der Filterschaltung in 5(a) verwendeter Filter.
In dieser Ausführungsform wurde als erstes Filter F1 ein Abzweigfilter unter Verwendung eines Oberflächenwellen-Resonators gemäß Darstellung in 1 verwendet. Die Mittenfrequenz des ersten Filters ist 900 MHz. Als zweites Filter F2 wurde ein Abzweig filter mit demselben Aufbau wie in 1 dargestellt verwendet. Die Mittenfrequenz des zweiten Filters ist 1,8 GHz. Hierin wird der Aufbau des in 1 dargestellten Abzweigfilters kurz beschrieben. In der Darstellung sind die Bezugszeichen 101, 102 Eingangs- und Ausgangsanschlüsse und 103 und 104 sind Masseanschlüsse. Die Bezugszeichen 105-1, 105-2, 105-3, 105-4 sind in Reihe zu den Signalleitungen geschaltete Oberflächenwellen-Resonatoren und 106-1, 106-2 sind zwischen den Signalleitungen und Masse angeschlossene Oberflächenwellen-Resonatoren.
Zuerst wird die Beziehung von Eingangs- und Ausgangsimpedanz der ersten und zweiten Filter beschrieben.
2 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanz des 900-MHz-Band-Filters (erstes Filter F1) darstellt.
In dem Diagramm ist der Punkt A die Impedanz des Durchlassbandes von 900 MHz und der Punkt B ist die Impedanz bei 1,8 GHz
3 ist ein Smith-Diagramm, das die Impedanz des 1,8-GHz-Band-Filters (zweites Filter F2) darstellt.
In dem Diagramm ist der Punkt C die Impedanz des Durchlassbandes von 1,8 GHz und der Punkt D ist die Impedanz bei 900 MHz.
Anschließend werden die Impedanzveränderungen analysiert, wenn die Induktoren L1, L2 mit dem Filter F1 von 900 MHz in Reihe geschaltet werden, wie es in 4(a) dargestellt ist.
In diesem Falle wird die Impedanz bei 900 MHz in dem Durchlassband des Filters F1 von dem Punkt A zu dem Punkt A' gemäß Darstellung in 4(b) verschoben und die Impedanz bei 1,8 GHz wird von dem Punkt B zu dem Punkt B' verschoben. Hierin sind der Punkt A und der Punkt B in 2 dargestellte Impedanzpunkte.
Unter Bezugnahme auf 5(a) bis 8(b) werden in 5(b) dargestellte Impedanzveränderungen analysiert. 5(a) ist ein Schaltbild der Parallelschaltung des Filters F2 zu der in 4(a) dargestellten Schaltung. 5(b) ist eine Darstellung, welche die Impedanz bei der Mittenfrequenz jedes Durchlassbandes der Filter F1, F2 in der in 5(a) dargestellten Filterschaltung zeigt.
In 5(a) ist das Bezugszeichen 401 ein 900-MHz-Band-Filter F1, 402 ist ein 1,8-GHz-Band-Filter F2, 403-1, 403-2 sind jeweils Induktoranschlüsse L1 bzw. L2, 404 ist ein Eingangsanschluss und 405 ist ein Ausgangsanschluss.
In 5(a) kann die äquivalente Schaltung in dem 1,8-GHz-Band von den Eingangsende des 900-MHz-Band-Filters 401 (siehe 6(a)) aus gesehen, mit welchem die Induktoren L1, L2 verbunden sind, so wie in 6(b) dargestellt betrachtet werden. Ebenso kann die äquivalente Schaltung in dem 900-MHz-Band nur von dem Eingangsende des 1,8-GHz-Band-Filters 402 (siehe 7(a)) aus gesehen, wie in 7(b) dargestellt betrachtet werden.
Der Grund einer derartigen Betrachtung wird nachstehend beschrieben.
Das heißt, die Impedanz außerhalb des Durchlassbandes jedes Filters wird wie im Punkt B in 2 in dem Falle des 900-MHz-Band-Filters 401 und wie im Punkt D in 3 in dem Falle des 1,8-GHz-Band-Filters 402 ausgedrückt. Der Punkt B in 2 wird zu dem Punkt B' verschoben, indem Induktoren 403-1, 403-2 in Reihe zu dem 900-MHz-Band-Filter 401 eingefügt werden. Hierin können, wenn versucht wird, eine derartige Impedanz des 900-MHz-Band-Filters 401 mit einer äquivalenten Schaltung, wie vorstehend erwähnt, zu ersetzen, da das Signal nicht in das 1,8-GHz-Band eintritt, das Eingangsende und Ausgangsende als nicht angeschlossen betrachtet werden, und es kann die Schaltung mit der Impedanz gemäß Darstellung durch den Punkt B' angenommen werden. Daher kann diese äquivalente Schaltung wie in 6(b) ausgedrückt werden.
Ebenso können in dem 1,8-GHz-Filter 402, da das Signal nicht in das 900-MHz-Band eintritt, das Eingangsende und das Ausgangsende als nicht angeschlossen betrachtet werden und es kann die Schaltung mit der Impedanz gemäß Darstellung durch den Punkt D angenommen werden. Daher kann diese äquivalente Schaltung wie in 7(b) ausgedrückt werden.
Somit werden die in 5(a) dargestellten äquivalenten Schaltungen in 900-MHz-Band und 1,8-GHz-Band jeweils so, wie sie in 8(a) und 8(b) dargestellt sind.
Bei einer Betrachtung in dieser Weise sollten in der in 5(a) dargestellten Schaltung unter der Annahme einer Messung von deren Eingangsende 404 zur Richtung des Ausgangsendes 405 hin, die Impedanzen bei 900 MHz und 1,8 GHz der Punkt A'', bzw. Punkt C'' sein. Hierin wurde als Ergebnis einer tatsächlichen Messung der Impedanz dieser Schaltung dasselbe Ergebnis wie in 5(b) dargestellt, erzielt. Somit wurde die Richtigkeit einer Betrachtung in dieser Weise sichergestellt.
Daher ist in der in 5(a) dargestellten Filterschaltung, wie es sich aus der Darstellung in 5(b) versteht (siehe Punkt A'' in dem Diagramm), die Schaltung so aufgebaut, dass sie es zulässt, dass die Impedanz des Filters 401 die Kapazitätskomponente bei der Durchlassmittenfrequenz von 900 MHz des Filters 401 mit enthält. In ähnlicher Weise enthält in der in 5(a) dargestellte Filterschaltung die Impedanz des Filters 402 bei der Durchlassmittenfrequenz von 1,8 GHz die Induktivitätskomponente.
Bevorzugt sollten die Induktivitätskomponente und Kapazitätskomponente so klein wie möglich sein. Demzufolge wurden die Werte der Induktionselemente 403-1, 403-2 die in einem derartigen Schaltungsaufbau verwendbar sind, speziell untersucht. Als Ergebnis wurden geeignete Werte in einem Bereich von 4,7 nH bis 15 nH gefunden.
Zuerst wurden als Induktorwerte der Elemente 403-1, 403-2, die in 5(a) dargestellt sind, drei Werte festgelegt, dass heißt, 4,7 nH, 8,2 nH und 15 nH. Für jeden festgelegten Wert wurden die Kennlinien des Durchlassbandes beider Filter 401, 402 in dem Schaltungsaufbau in 5(a) untersucht. Die Ergebnisse sind in teilweise vergrößerten Ansichten in den 10 bis 12 dargestellt. Im Übrigen ist 9 eine teilweise vergrößerte Ansicht von jedem Durchlassband aufgrund unabhängiger Messungen der Filter 401, 402, nicht in dem Zustand des in 5(a) dargestellten Schaltungsaufbaus. In jedem Diagramm sind die Bezugszeichen 1001, 2001, 3001, 4001 Kennliniendiagramme des 900-MHz-Bandes des Filters 401, und 1002, 2002, 3002, 4002 Kennliniendiagramme des 1,8-GHz-Bandes des Filters 402.
Wenn der Wert des Induktors 8,2 nH ist, wie es in 11 dargestellt ist, erkennt man, dass die erzielte Kennlinie nahezu dieselbe wie die Kennlinie jedes Filters alleine ist. Wenn der Wert des Induktors in einem Bereich von 4,7 nH bis 15 nH liegt, erkennt man, dass, obwohl die Kennlinie schlechter als die in 11 ist, das Filter in beiden Bändern von 900 MHz und 1,8 GHz (siehe 10, 12) funktioniert.
Wenn sich der Wert des Induktors außerhalb dieses Bereiches befindet, wie es in 13 und 14 dargestellt, verschlechtert sich die Kennlinie deutlich, so dass sie weit von einem praktischen Pegel weg liegt. Die Induktorwerte sind 3 nH bzw. 22 nH in 13 und 14. In jeder Darstellung sind die Bezugszeichen 5001, 6001 Kennliniendiagramme des 900-MHz-Bandes 401, und 5002, 6002 Kennliniendiagramme des 1,8-GHz-Bandes des Filters 402. Wie man aus diesen Kennlinien erkennt, sollte der Wert des Induktors kleiner sein, wenn die Kennlinie des 900-MHz-Bandes wichtiger ist und der Wert des Induktors sollte größer sein, wenn die Kennlinie des 1,8-GHz-Bandes wichtiger ist. Wenn der Wert des Induktors klein ist, sind die Verschiebungsbeträge von Punkt A zu Punkt A' und von Punkt B zum Punkt B' in 4(b) klein und der Wert des Induktors in 8(b) wird kleiner, und die Kennlinien im 900-MHz-Band ist ausgezeichnet, während sich die Kennlinie in 1,8-GHz-Band verschlechtert. Im Gegensatz dazu sind, wenn der Wert des Induktors groß ist, die beiden Verschiebungsbeträge von Punkt A zum Punkt A' und von Punkt B zum B' in 4(b) groß, und der Wert des Induktors in 8 wird größer und die Kennlinie in 900-MHz-Band verschlechtert sich, während die Kennlinie in 1,8-GHz-Band ausgezeichnet ist.
Demzufolge wird die Filterschaltung mit zwei Durchlassbändern in einem Aufbau mit einer kleinen Anzahl von Anpassungselementen realisiert.
15 ist eine Gesamtübersicht, welche die Kennlinie der in 5(a) dargestellten Filterschaltung zeigt. Wie man aus dem Diagramm erkennt, können gemäß dieser Filterschaltung zwei Signale mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig in einem Eingangssignal durchgelassen werden.
(Ausführungsform 2)
Eine weitere Ausführungsform einer Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Dieses dient zur Erläuterung des Schaltungsaufbaus für eine weitere Verbesserung der Kennlinie der in der Ausführungsform 1 dargestellten Filterschaltung.
Das heißt, dass, wie man aus der Ausführungsform 1 erkennt, eine Filterschaltung mit zwei Durchlassbändern aufgebaut werden kann. In diesem Falle stehen, wie es vorstehend erwähnt wurde, die Filterkennlinie des 900-MHz-Bandes und die Kennlinie des 1,8-GHz-Bandes in einer Kompromissbeziehung.
Ferner enthält in dem Aufbau der Filterschaltung in der Ausführungsform 1, wie es vorstehend erwähnt wurde, die Impedanz des Filters in der Durchlassmittenfrequenz die Kapazitätskomponente oder Induktivitätskomponente. Somit ist de Filtereigenschaft (siehe die Filterkennlinie 3002 des 1,8-GHz-Bandes in 11) nicht ausreichend.
In dieser Ausführungsform wurde andererseits, um eine solche Filterkennlinie weiter zu verbessern, wie es in 16 dargestellt ist, ein Induktor in Reihe zu dem ersten Filter geschaltet und ein Kondensator in Reihe zu dem zweiten Filter. Das heißt, in der Darstellung ist das Bezugszeichen 701 ein 800-MHz-Band-Filter, 702 ein 1,8-GHz-Band-Filter, 703 ein Induktorelement, 704 ein Kondensatorelement, 705 ein Eingangsanschluss und 706 ein Ausgangsanschluss.
Dessen Betriebsweise wird nachstehend im Detail beschrieben.
Wie es in der Ausführungsform 1 erläutert wurde, sind die Impedanzkennlinie des 900-MHz-Band-Filters 701 und die Impedanzkennlinie des 1,8-GHz-Band-Filters 702 so wie sie in 2 und 3 dargestellt sind. Die Impedanzänderung, wenn die Induktorelemente 703-1, 703-2 in Reihe mit dem 900-MHz-Filter 701 geschaltet werden, ist so wie sie in 4(b) dargestellt ist. Das heißt, die Impedanz in dem Durchlassband von 900 MHz wird von dem Punkt A zu dem Punkt A' verschoben und die Impedanz von 1,8 GHz wird von dem Punkt B zu dem Punkt B' verschoben.
Ferner ist, wenn wie es Darstellung in 17a dargestellt ist, die Kondensatoren 704-1, 704-2 in Reihe mit dem 1,8-GHz-Band-Filter 702 geschaltet werden, die Impedanzänderung wie folgt, wie man auf der Basis von 3 sieht. Das heißt, dass, wie es in 17(b) dargestellt ist, die Impedanz in dem 1,8-GHz-Band von dem Punkt C zu dem Punkt C-1 und die Impedanz in dem 900-MHz-Band von dem Punkt D zu dem Punkt D-1 verschoben wird.
Äquivalente Schaltungen im 900-MHz-Band und 1,8-GHz-Band, der in 16 dargestellten Filterschaltung können so wie sie in den 18(a) und 19(a) dargestellt sind, angenommen werden.
Das heißt, das Filter 702 in der in 16 dargestellten Filterschaltung kann als ein wie in 18(a) dargestellt geschaltetes Kapazitätselement in dem 900-MHz-Band berücksichtigt werden. Ebenso kann das Filter 701 in derselben Filterschaltung als ein wie in 19(a) dargestellt geschaltetes Induktorelement in dem 1,8-GHz-Band berücksichtigt werden. Smith-Diagramme zur Erläuterung der Kennlinie der in 18(a), 19(a) dargestellten äquivalenten Schaltungen, sind in den 18(b), 19(b) dargestellt.
Hierin wird in der in 18(a) dargestellten äquivalenten Schaltung die Impedanz in dem 900-MHz-Band unter Beachtung der Filterseite von jeder (durch die Bezugszeichen 811, 812, 813 angegebenen) in der Darstellung dargestellten Position nachstehend der Reihe nach beschrieben.
Zuerst ist die Impedanz des Filters 701 alleine nahezu äquivalent zu Impedanz, wie man sie aus der Position 811 auf der in 18(a) dargestellten äquivalenten Schaltung sieht ^und kann als Punkt A-2-1 in 18(b) ausgedrückt werden. Dieser ist derselbe wie der in 2 erwähnte.
Wenn man die mit dem Filter 701 verbundene Schaltung mit den Induktoren 703-1, 703-2 von der Eingangsseite betrachtet, ist die Impedanz nahezu äquivalent zu der Impedanz, wie man von der Position 812 der äquivalenten Schaltung in 18(a) sieht, und der Punkt A-2-1 ist an dem Punkt A-2-2 verschoben.
Ferner ist, von der Eingangsseite der Schaltung, die die Kondensatorelemente 704-1, 704-2 verbindet, aus betrachtet, die Impedanz äquivalent zu der Impedanz, wie man sie von der Position 813 der äquivalenten Schaltung in 18(a) sieht ist, und der Punkt A-2-2 ist zu dem Punkt A-2-3 verschoben.
Das was den Verschiebungsbetrag von dem Punkt A-2-2 zu dem Punkt A-2-3 bestimmt, ist der Wert der Kapazität gegenüber Masse in 18(a), das heißt, dass er durch das Filter 702 von 1,8 GHz und die Kapazitätselemente 704-1, 704-2 bestimmt wird.
Andererseits liegt der in 18(b) dargestellte Punkt A-2-4 ganz nahe an dem Punkt A-2-1 und ist als die den optimalen Wert darstellende Position bekannt.
Demzufolge kann durch Einstellen der Werte der Kapazitätselemente 704-1, 704-2 auf geeignete Werte der Verschiebungsbetrag von Punkt A-2-2 zum Punkt A-2-3 eingestellt werden und die optimale Position von A-2-4 erzielt werden. Die Überprüfung der Werte der Kapazitätselemente wird später diskutiert.
In der in 19(a) dargestellten äquivalenten Schaltung wird, wenn man die Filterseite von jeder in dem Diagramm dargestellten Position (Bezugszeichen 821, 822, 823) aus betrachtet, jede Impedanz in dem 1,8-GHz-Band der Reihe nach in derselben Weise wie vorstehend erläutert.
Das heißt, in 19(a) ist die Impedanz im 1,8-GHz-Band der Punkt C-2-1 durch das Filter 702 alleine, und wird durch die Verbindung mit den Kondensatoren zu dem Punkt C-2-2 verschoben und ferner durch die Verbindung mit dem 900-MHz-Filter 701 zu dem Punkt C-2-3 verschoben.
In diesem Falle ist, was den Verschiebungsbetrag von dem Punkt C-2-2 zu dem Punkt C-2-3 bestimmt, der Wert des Induktors gegenüber Masse in 19(a), das heißt, er wird durch das Filter 701 von 900 MHz und die Induktorelemente 703-1, 703-2 bestimmt.
Andererseits befindet sich der in 19(b) dargestellte Punkt C-2-4 unmittelbar bei dem Punkt C-2-1 und ist bekanntermaßen die Position, die den optimalen Wert darstellt.
Demzufolge kann durch Einstellen der Werte der Induktorelemente 703-1, 703-2 auf geeignete Werte, der Verschiebungsbetrag von dem Punkt C-2-2 zu dem Punkt C-2-3 angepasst werden, um die optimale Position von C-2-4 erhalten werden.
Daher findet man als Folge der Überprüfung der verschiedenen Werte der Induktorelemente 703-1, 703-2 und der Kapazitätselemente 704-1, 704-2 der in 16 dargestellten Filterschaltung gemäß Darstellung in 20 bis 24 einen verwendbaren Bereich von 4,7 nH bis 15 nH für Induktorwerte und von 2 pF bis 8 pF für Kapazitätswerte.
Hierin ist 20 eine Darstellung, welche die Filterkennlinie zeigt, wenn der Wert des Induktorelements 4,7 nH und der Wert des Kapazitätselements 2 pF ist. 21 ist eine Darstellung, welche die Filterkennlinie zeigt, wenn der Wert des Induktorelements 4,7 nH und der Wert des Kapazitätselements 8 pF ist. 22 ist eine Darstellung, welche die Filterkennlinie zeigt, wenn der Wert des Induktorelements 15 nH und der Wert des Kapazitätselements 2 pF ist. 23 ist eine Darstellung, welche die Filterkennlinie zeigt, wenn der Wert des Induktorelements 15 nH und der Wert des Kapazitätselements 8 pF ist. 24 ist eine Darstellung, welche die Filterkennlinie zeigt, wenn der Wert des Induktorelements 7 nH und der Wert des Kapazitätselements 3,5 pF ist.
In diesen Darstellungen sind mit Bezugszeichen 7001, 8001, 9001, 1011, 1101 bezeichnete Kurven Kennliniendiagramme des 900-MHz-Bandes der Filterschaltung in 16, und mit Bezugszeichen 7002, 8002, 9002, 1012, 1102 bezeichnete Kurven sind Kennliniendiagramme des 1,8-GHz-Bandes desselben Filters.
Man erkennt somit, dass die optimale Bedingung für die Filterkennlinien vorliegt, wenn der Induktorelementwert 7 nH und der Kapazitätselementwert 3,5 pF (siehe 24) ist.
Dieses erkennt man wie folgt durch Vergleiche der 11 und 24.
Das heißt, die Kennlinie des 900-MHz-Bandes der Filterschaltung in 16 (Bezugszeichen 1101 in 24) unterscheidet sich nicht so sehr von der Kennlinie der Filterschaltung in 5(a) (Bezugszeichen 3001 in 11). Jedoch ist die Kennlinie des 1,8-GHz-Bandes der Filterschaltung in 16 (Bezugszeichen 1102 in 24) im Vergleich zu der Kennlinie der Filterschaltung in 5(a) Bezugszeichen 3002 in 11) in der Breite des Durchlassbandes verbreitert und in der Filterleistung verbessert.
Andererseits erkennt man, wie man es ebenfalls aus 20 bis 23 erkennt, dass, wenn der Wert des Induktors 4,7 nH oder 15 nH ist, oder wenn der Wert des Kapazitätselements 2 pF oder 8 pF ist, obwohl die Filterkennlinie schlechter als die in 24 ist, das Filter sowohl in dem 900-MHz-Band, als auch dem 1,8-GHz-Band arbeitet. Außerhalb dieses Bereiches verschlechtert sich die Kennlinie deutlich und die Kennlinie ist nicht mehr brauchbar.
Wie man durch die Betrachtung einer derartigen Filterkennlinie erkennt, sollte der Wert des Induktors oder der Kapazität klein sein, wenn die 900-MHz-Bandkennlinie wichtiger ist, und der Wert des Induktors oder der Kapazität sollten groß sein, wenn die 1,8-GHz-Bandkennlinie wichtiger ist.
Das heißt, dass, wenn der Wert des Induktors oder der Kapazität klein ist, der Verschiebungsbetrag in dem in 18(b) dargestellten Smith-Diagramm von dem Punkt A-2-1 zu dem Punkt A-2-2 klein ist, und der Wert des Induktors in 19(a), 19(b) klein ist und die 900-MHz-Kennlinie ausgezeichnet ist, aber die 1,8-GHz-Kennlinie schlechter ist.
Im Gegensatz dazu ist, wenn der Wert des Induktors oder der Kapazität groß ist, der Verschiebungsbetrag in dem in 18(b) dargestellten Smith-Diagramm von dem Punkt A-2-1 zu A-2-2 groß und der Kapazitätswert in 18(a), 18(b) ist nicht geeignet und die 900-MHz-Kennlinie ist schlechter, während die 1,8-GHz-Kennlinie ausgezeichnet ist.
Somit erkennt man folgendes.
Wenn zwei Filter gemäß Darstellung in 16 verbunden werden, ist in dem Durchlassband des einen Filters die Impedanz des anderen Filters nicht unendlich. Demzufolge wird die Impedanz des anderen Filters so betrachtet, als ob ein bestimmtes Schaltungselement angeschlossen wäre. Unter Berücksichtigung der scheinbaren Kennlinie dieses Schaltelementes kann durch Anpassen der Werte der mit dem anderen Filter verbunde nen Schaltelemente (in 16 Induktorelemente 403-1, 403-2, oder Kapazitätselemente 704-1, 704-2), wenn die Impedanz des anderen Filters nicht unendlich ist, eine Filterschaltung, die dieselbe Filterkennlinie wie nach dem Stand der Technik zeigt, mit einer kleineren Anzahl von Elementen aufgebaut werden.
Ferner erkennt man, dass, wie es in den 26 und 27 dargestellt ist, wenn der Durchlassfrequenzbereich jedes Filter von 800-MHz-Band zum 900-MHz-Band oder vom 1,7 GHz-Band zum 2,4 GHz-Band verändert wird, sich die Impedanz nicht so sehr verändert. Daher kann, wenn sich die Durchlassfrequenz des Filters in diesem Bereich ändert, die vorstehende Beschreibung direkt angewendet werden. 26 ist ein Diagramm, das die Impedanz des ersten Filters (dargestellt durch den Punkt B2 in dem Diagramm) im 2,4 GHz-Band darstellt, indem der Durchlassfrequenzbereich des ersten Filters von 800-MHz-Band zum 900-MHz-Band verändert wird und das Durchlassfrequenzband des zweiten Filters von 1,7-GHz-Band zum 2,4-GHz-Band verändert wird. In dem Diagramm ist im Vergleich die Impedanz in 1,7-GHz-Band (angezeigt durch den Punkt B1) ebenfalls darstellt. 27 ist ein Diagramm, welches die Impedanz des zweiten Filters im 800-MHz-Band (dargestellt durch den Punkt B1) zeigt. In dem Diagramm ist zum Vergleich die Impedanz im 800-MHz (dargestellt durch den Punkt D1) zeigt. In dem Diagramm ist zum Vergleich die Impedanz im 900-MHz-Band (angezeigt durch den Punkt D) ebenfalls dargestellt.
25 ist eine Gesamtansicht, welche die Kennlinie der in 16 dargestellten Filterschaltung zeigt. Wie es aus dieser Darstellung erkennbar ist, können wie in der Ausführungsform 1 mit dieser Filterschaltung für ein Eingangssignal zwei Signale mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig durchgelassen werden.
Gemäß dem in 15 dargestellten die Ausführungsform 1 betreffenden Kennliniendiagramm findet man eine Glockenkurve 616 zwischen zwei Durchlassfrequenzen. Im Gegensatz ist in dem Kennliniendiagramm von 25 dieser Ausführungsform der entsprechende Abschnitt 880 zwischen zwei Durchlassfrequenzen relativ flach. Eine solche Glocke 660, wie sie in 15 dargestellt ist, ist für eine Systemkonfiguration nicht zu bevorzugen und dieser Punkt ist in der Filterschaltung in dieser Ausführungsform verbessert.
In der Ausführungsform ist die Filterschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang aufgebaut, jedoch nicht darauf beschränkt, da die Schaltung mit mehreren Eingängen oder Ausgängen aufgebaut werden kann, das heißt, dass die Schaltung kann aus einem Eingang und zwei Ausgängen oder aus zwei Eingängen und einem Ausgang bestehen kann. Durch Einfügen von Anpassungselementen in die Verbindungspunkte, wo die verschiedenen Filter verbunden sind, kann die Filterschaltung mit unterschiedlichen Durchlassfrequenzbändern durch eine kleine Anzahl von Elementen ebenso wie in der vorstehenden Ausführungsform realisiert werden.
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel einer Verwendung von Abzweig-Oberflächenwellenfiltern erläutert, ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern es kann beispielsweise in gleicher Weise auch ein so genanntes Längsmodusfilter angewendet werden, welches dieselbe Impedanz, wie in der Ausführungsform aufweist. Durch den Aufbau als Abzweigfilter wird die Impedanz insbesondere außerhalb des Bandes nicht so sehr verändert, und es kann in gleicher Weise angewendet werden, wenn der Aufbau anders ist.
Nicht nur bei dem Oberflächenwellenfilter, sondern auch bei einem dielektrischen Filter kann das Verfahren angewendet werden, sofern die Frequenzbeziehung und Impedanzbeziehung dieselben wie in der Ausführungsform sind.
In der Ausführungsform werden externe Teile als Induktoren und Kondensatoren verwendet, wobei jedoch diese Teile nicht auf dieses Beispiel beschränkt, auch intern aufgebaut sein können. Dass heißt, in einem solchen Falle können beispielsweise Kondensatorelemente oder Induktorelemente auf einem piezoelektrischen Substrat eines Oberflächenwellenfilters oder in einem das piezoelektrische Substrat aufnehmenden Gehäuse ausgebildet sind. Natürlich können das erste Filter und das zweite Filter in demselben Gehäuse enthalten sein.
In der Ausführungsform wird als das erste Filter und zweite Filter auch der nachstehende Fall erwähnt. Das heißt, es wird ein Filter verwendet, in welchem die Eingangs- und Ausgangsimpedanz jeder Durchlassfrequenz der zwei Filter individuell auf die Eingangs- und Ausgangsimpedanz abgestimmt ist, die in der durch Verbinden dieser Filter erzeugten Filterschaltung benötigt wird. Ohne Einschränkung darauf ist es beispielsweise möglich, dieses aufzubauen, indem man ein Filter verwendet, von dem die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des ersten Filter alleine und/oder des zweiten Filters alleine niedriger als die Eingangs- und Ausgangsimpedanz ist, die in der Filterschaltung erforderlich ist.
Beispielsweise ist, wie es in der Erläuterung von Ausführungsform 2 erwähnt wurde, in dem Falle der Filterschaltung die einen Induktor in Reihe zu dem ersten Filter schaltet, einen Kondensator in Reihe zu dem zweiten Filter schaltet und beide parallel schaltet (siehe 16), die Eingangs- und Ausgangsimpedanz im 900-MHz-Band und 1,8-GHz-Band so, wie sie in den 18(b), 19(b) dargestellt ist. Wie man aus diesen Darstellungen erkennt, ist die Impedanz an dem optimalen Anpassungspunkt der Eingangs- und Ausgangsimpedanz der im Filter 16 dargestellten Filterschaltung (siehe Punkt A-2-4 in 18(b), und Punkt C-2-1 in 19(b)) höher als die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der Filter 701, 702 alleine (siehe Punkt A-2-1 in 18(b) und Punkt C-2-1 in 19(b)). Daher kann durch vorausschauendes Berücksichtigen einer derartigen Verschiebungseigenschaft des optimalen Anpassungspunktes durch das Verbinden der zwei Filter, dieses unter Verwendung von Filtern 701, 702 aufgebaut werden, in welchen die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der Filter 701, 702 alleine niedriger als die die in der Filterschaltung erforderliche Eingangs- und Ausgangsimpedanz festgelegt ist. In einem solchen Aufbau stimmt, obwohl die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der Filter alleine nicht den erforderlichen Wert hat, die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der schließlich aufgebauten Filterschaltung mit dem erforderlichen Wert überein oder kann näher an den erforderlichen Wert eingestellt werden.
Somit wird gemäß der Erfindung die Anzahl von Anpassungselementen weiter verringert.

Claims

Filterschaltung, die mehrere Durchlassbänder hat, wobei es sich um eine Filterschaltung handelt, die ein erstes Filter (401) mit einem ersten Durchlassband und ein zweites Filter (402) mit einem zweiten Durchlassband umfasst, und wenigstens eine ihrer Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse parallel miteinander verbunden sind, wobei das zweite Filter (402) eine höhere Durchlassfrequenz hat als das erste Filter und ein Induktorelement (403-1, 403-2) in Reihe mit wenigstens einem Anschluss des ersten Filters (401) verbunden ist, und der Anschluss mit dem Anschluss des zweiten Filters (402) verbunden ist.
Filterschaltung mit einer Vielzahl von Durchlassbändern nach Anspruch 1, wobei ein Kondensatorelement (704-1, 704-2) in Reihe mit wenigstens einem Anschluss des zweiten Filters verbunden ist und der Anschluss mit dem Anschluss des ersten Filters verbunden ist.
Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Filter (401) und das zweite Filter (402) Oberflächenwellen-Filter sind.
Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern nach Anspruch 1, wobei die Durchlass-Mittenfrequenz des ersten Filters (401) das 800-MHz-Band oder 900-MHz-Band ist und die Durchlass-Mittenfrequenz des zweiten Filters (402) eines der Frequenzbänder vom 1,7-GHz-Band bis zum 2,4-GHz-Band ist, und der Wert des Induktorelementes (403), das in Reihe mit dem ersten Filter verbunden ist, einer der Werte von 4,7 nH bis 15 nH ist.
Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern nach Anspruch 2, wobei die Durchlass-Mittenfrequenz des ersten Filters (701) das 800-MHz-Band oder 900-MHz-Band ist und die Durchlass-Mittenfrequenz des Seitenfilters (702) eines der Frequenzbänder vom 1,7-GHz-Band bis zum 2,4-GHz-Band ist, und der Wert des Induktorelementes (703-1, 703-2), das in Reihe mit dem ersten Filter verbunden ist, einer der Werte von 4,7 nH bis 15 nH ist und die Kapazität des Kondensatorelementes (704-1, 704-2), das in Reihe mit dem zweiten Filter verbunden ist, einer der Werte von 2 pF bis 8 pF ist.
Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Filter und das zweite Filter (401, 402) Oberflächenwellen-Filter sind und in ein und demselben Gehäuse enthalten sind.
Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kondensatorelement (704-1) oder das Induktorelement (703-1) auf einem piezoelektrischen Substrat eines Oberflächenwellen-Filters oder in einem Gehäuse ausgebildet ist, das das piezoelektrische Substrat aufnimmt.
Filterschaltung mit mehreren Durchlassbändern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Eingangs- und die Ausgangsimpedanz des ersten Filters (701) allein und/oder die Eingangs- und Ausgangsimpedanz des zweiten Filters (702) allein niedriger ist als die Eingangs- und Ausgangsimpedanz, die in der Filterschaltung erforderlich sind.