JP2000323961A - 弾性表面波共振器を用いた帯域切替フィルタとそれを用いたアンテナ共用器 - Google Patents
弾性表面波共振器を用いた帯域切替フィルタとそれを用いたアンテナ共用器Info
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Abstract
面波共振器を用いた帯域切替フィルタとそれを用いたア
ンテナ共用器に関するものであり、小型化を目的とする
ものである。 【解決手段】 弾性表面波共振器11、スイッチング素
子13、インピ−ダンス素子12からなる共振回路を具
備し、1つのフィルタで異なる2つの帯域の何れか一方
だけを選択的に通過させる帯域切替フィルタであって、
スイッチング素子13の短絡/開放により、弾性表面波
共振器11とインピ−ダンス素子12との接続状態を切
替えて、弾性表面波共振器11の並列共振点を任意の他
の共振点に移動させることにより、共振回路の段数が削
減でき、フィルタ及びそれを使用したアンテナ共用器の
小型化が実現できる。
Description
いられる弾性表面波共振器を用いた帯域切替フィルタと
それを用いたアンテナ共用器に関するものである。
うな分布定数回路型共振器で形成されるのが一般的であ
り、通過帯域幅や減衰量に基づき共振器の段数やフィル
タ構成が決定されていた。
おいて問題となるのは、共振器の形状にフィルタ特性が
大きく依存するため小型化が困難なことにある。例えば
特開平10−150304号のごとく、分布定数回路型
共振器とスイッチング・ダイオ−ドを用いた帯域切替フ
ィルタの構成であっても、同様の問題が存在していた。
びそれを用いたアンテナ共用器において、小型化を図る
ことを目的とする。
に本発明の帯域切替フィルタは、異なる2つの帯域の何
れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる1つのフィ
ルタであって、少なくとも弾性表面波共振器、スイッチ
ング素子、インピ−ダンス素子で構成された共振回路を
使用し、上記弾性表面波共振器の2つの共振点の少なく
とも一方を上記スイッチング素子の開放/短絡により上
記弾性表面波共振器と上記インピ−ダンス素子との接続
状態を切替えて、任意の共振点に移動させることを特徴
とするものである。
帯域切替を行うことによりフィルタの段数を削減するこ
とができ、結果として帯域切替フィルタの小型化が実現
できる。また、この帯域切替フィルタを少なくとも1個
用いることにより、アンテナ共用器も小型化が実現でき
るものである。
て図1〜図21を用いて説明する。
施の形態の帯域切替フィルタの第1例の共振回路の回路
図、図3、図4は本発明の第1の実施の形態の帯域切替
フィルタに使用の第1例の共振回路の特性、図11は帯
域切替フィルタの回路図、図12はその特性を示してい
る。また図5から図10は第1の実施の形態の帯域切替
フィルタの共振回路の他の構成例とその特性を示してい
る。
11、インピ−ダンス素子12、スイッチング素子1
3、入力端子14、出力端子15、接地面16からな
る。入力端子14は出力端子15、インピ−ダンス素子
12の一方の端子、弾性表面波共振器11の一方の端子
に接続されている。インピ−ダンス素子12の他方の端
子はスイッチング素子13の一方の端子と接続され、ス
イッチング素子13の他方の端子は弾性表面波共振器1
1の他方の端子と接地面16に接続されている。
(a)に示すようにキャパシタンス素子11cとキャパ
シタンス素子11aとインダクタンス素子11bの並列
接続として表される。なお、図2(b)に示すごとく、
弾性表面波共振器11は記号11dで表し、以後特に断
りなく使用するものとする。
共振器11の並列共振周波数を任意の共振周波数に移動
させることができるのである。以下に図1に示す共振回
路の動作について説明する。
に示す。
共振回路のサセプタンスは図3のカ−ブ18aで示され
る。弾性表面波共振器11のQ値が無限大の際にはサセ
プタンス18aは漸近線19aとサセプタンスが零の水
平線との交点20a、並列共振周波数はサセプタンス1
8aとサセプタンスが零の水平線との交点21aとな
り、入力端子14から出力端子15を見た通過特性は図
4の周波数特性24aとなる。直列共振周波数20aは
減衰極26aとして図4に示される。
素子とし、上記共振回路のスイッチング素子13が短絡
状態の場合の共振回路のサセプタンスは、キャパシタン
ス素子のサセプタンス22aと弾性表面波共振器11の
サセプタンス18aの合成サセプタンス23aとなる。
この場合、共振回路の直列共振周波数では弾性表面波共
振器11のサセプタンス18aの絶対値が無限大である
から直列共振周波数に変化はなく、並列共振周波数はサ
セプタンス23aとサセプタンス零の水平線との交点2
1bとなる。即ち、スイッチング素子13が短絡の場合
の交点21bは開放の場合の交点21aより低い周波数
となる。よって通過特性は図4の周波数特性25aのご
とく、減衰極26aの周波数は変化せずに低域にシフト
するのである。
ルタの回路例を図11に、その周波数特性を図12に示
す。
ィルタであり、弾性表面波共振器11e、11f;イン
ピ−ダンス素子12b、12c;スイッチング素子13
a、13b;キャパシタンス素子33、34、35;入
力端子14、出力端子15、接地面16からなる。入力
端子14はキャパシタンス素子33の一方の端子と接続
され、キャパシタンス素子33の他方の端子はキャパシ
タンス素子34の一方の端子、弾性表面波共振器11e
の一方の端子、インピ−ダンス素子12bの一方の端子
と接続され、インピ−ダンス素子12bの他方の端子は
スイッチング素子13aの一方の端子と接続され、キャ
パシタンス素子34の他方の端子はキャパシタンス素子
35の一方の端子、弾性表面波共振器11fの一方の端
子、インピ−ダンス素子12cの一方の端子と接続さ
れ、インピ−ダンス素子12cの他方の端子はスイッチ
ング素子13bの一方の端子と接続され、キャパシタン
ス素子35の他方の端子は出力端子15と接続され、弾
性表面波共振器11e、11fとスイッチング素子13
a、13bの他方の端子は何れも接地面16に接続され
ている。
13a、13bを開放、或いは短絡することにより共振
回路の並列共振周波数が移動する。図12に示すよう
に、スイッチング素子13a、13bが開放時には、通
過帯域が40の周波数特性36が得られる。スイッチン
グ素子13a、13bが短絡時には、通過帯域が39の
周波数特性37が得られる。何れの場合も減衰極38は
変化しない。
けでなく、帯域切替フィルタにすることにより、通過帯
域39、40の両方の周波数特性をもったフィルタをよ
り少ない段数で実現できる。
振周波数を同時に移動させるには、図1の共振回路でキ
ャパシタンス素子17を入力端子14と出力端子15の
接続点と、弾性表面波共振器11とインピ−ダンス素子
12の接続点の間に挿入した構成とすればよい。この回
路を図5に示す。
入力端子14から出力端子15を見た通過特性を図7に
示す。図6で、スイッチング素子13が開放時の共振回
路のサセプタンスは細線カ−ブ18b、その際の漸近線
は細い垂直線19b、直列共振周波数は点20c、並列
共振周波数は点21cで示される。インピ−ダンス素子
12をキャパシタンス素子とした場合のサセプタンスは
細い直線22b、スイッチング素子13が短絡時の共振
回路のサセプタンスは太線カ−ブ23b、その際の漸近
線は太い垂直線19c、直列共振周波数は点20b、並
列共振周波数は点21dで示される。
素子開放時の周波数特性は細線カ−ブ24b、減衰極は
26b;短絡時の周波数特性は太線カ−ブ25b、減衰
極は26cとなる。その結果、通過帯域、減衰極共に他
の周波数に移動させることができる。
動させるには、入力端子14を出力端子15と弾性表面
波共振器11の一方の端子に接続し、弾性表面波共振器
11の他方の端子をインピ−ダンス素子12aの一方の
端子とスイッチング素子13の一方の端子に接続し、イ
ンピ−ダンス素子12aの他方の端子とスイッチング素
子13の他方の端子を共に接地面16に接続する構成と
すればよい。この回路を図8に示す。
図9に、入力端子14から出力端子15を見た通過特性
を図10に示す。図9で、スイッチング素子13が開放
時の共振回路のリアクタンスは細線カ−ブ27a、その
際の漸近線は太い垂直線28a、直列共振周波数は点3
2a、並列共振周波数は点29aであり、インピ−ダン
ス素子12aをインダクタンス素子とした場合のリアク
タンスは細い直線30aであり、スイッチング素子13
が短絡時の共振回路のリアクタンスは太線カ−ブ31
a、その際の漸近線は太い垂直線28a、直列共振周波
数は点32b、並列共振周波数は点29aで示される。
グ素子が開放時の周波数特性は細線カ−ブ24c、減衰
極は点26d、短絡時の周波数特性は太線カ−ブ25
c、減衰極は点26eとなる。その結果、減衰極を他の
周波数に移動させることができる。
実施形態による帯域切替フィルタに使用の第1例の共振
回路の回路図、図14、図15はその特性、図19は帯
域切替フィルタの回路図、図20はその特性を示す。ま
た図16、図17は本発明の第2の実施形態の帯域切替
フィルタの共振回路の他の回路構成例とその特性を示
す。ここで図13に示す本発明の第2の実施形態の帯域
切替フィルタに使用の共振回路は、基本的には図1に示
した構成と同じ構成であるので、同一構成部分には同一
番号を付して詳細な説明を省略する。
11、インピ−ダンス素子12d、スイッチング素子1
3、入力端子14、出力端子15からなる。入力端子1
4は弾性表面波共振器11の一方の端子とインピ−ダン
ス素子12dの一方の端子は共に接続され、インピ−ダ
ンス素子12dの他方の端子はスイッチング素子13の
一方の端子に接続され、スイッチング素子13の他方の
端子と弾性表面波共振器11の他方の端子は共に出力端
子15に接続されている。
波共振器11の並列共振周波数を任意の周波数に移動さ
せることができる。インピ−ダンス素子12dをキャパ
シタンス素子とした場合の共振回路の動作は、基本的に
は実施の形態1で説明した通りである。図14で、スイ
ッチング素子13が開放時の共振回路のサセプタンスは
細線カ−ブ18cで、その際の漸近線は細い垂直線19
dで、直列共振周波数は点20eで、並列共振周波数は
点21eで示される。インピ−ダンス素子12dをキャ
パシタンス素子とした場合のサセプタンスは細い直線2
2cで、スイッチング素子13が短絡時の共振回路のサ
セプタンスは太線カ−ブ23cで、その際の漸近線と直
列共振周波数は夫々細い垂直線19d、点20eで示さ
れ、スイッチング素子13の開放時と変わらないが、並
列共振周波数は点21fで示される。
グ素子13が開放時の通過周波数特性は細線カ−ブ24
dで、減衰極は点26fで、スイッチング素子13が短
絡時の周波数特性は太線カ−ブ25dで、減衰極は点2
6gで示される。その結果、減衰極を任意の周波数に移
動させることができる。
回路の接続が実施の形態1では並列であった(図1、
5、8)のに対し、第2の実施形態(図13)では直列
に接続されているため、第2の実施形態の通過特性(図
15)は第1の実施の形態(図4、7、10、12)と
異なっており、即ち減衰極26f、26gが通過帯域よ
り高い周波数となる。
ィルタの回路を図19に、周波数特性を図20に示す。
フィルタであり、弾性表面波共振器11g、11h;イ
ンピ−ダンス素子12f、12g;スイッチング素子1
3c、13d;入力端子14、出力端子15、伝送線路
41からなる。入力端子14は弾性表面波共振器11g
の一方の端子とスイッチング素子13cの一方の端子に
接続され、スイッチング素子13cの他方の端子はイン
ピ−ダンス素子12fの一方の端子に接続され、インピ
−ダンス素子12fの他方の端子は弾性表面波共振器1
1gの他方の端子と伝送線路41の一方の端子に接続さ
れている。伝送線路41の他方の端子は弾性表面波共振
器11hの一方の端子とスイッチング素子13dの一方
の端子に接続され、スイッチング素子13dの他方の端
子はインピ−ダンス素子12gの一方の端子に接続さ
れ、インピ−ダンス素子12gの他方の端子は弾性表面
波共振器11hの他方の端子と出力端子15に接続され
ている。
を開放、或いは短絡することにより共振回路の並列共振
周波数が移動するので、通過特性は図20に示すように
なる。スイッチング素子13c、13dが開放時には減
衰帯域が45となる周波数特性42が得られ、短絡時に
は減衰帯域が44となる周波数特性43が得られる。何
れの場合にも通過帯域は変化しない。
帯域切替フィルタを使用することにより、その減衰帯域
44、45の両方を減衰させる周波数特性のフィルタ
を、より少ない段数で実現でき、且つ接地電位の変動の
影響が受け難くなる。
動させるには、図16に示すように弾性表面波共振器1
1の一方の端子を入力端子14に接続し、弾性表面波共
振器11の他方の端子をインピ−ダンス素子12eの一
方の端子とスイッチング素子13の一方の端子の両方に
接続し、インピ−ダンス素子12eの他方の端子とスイ
ッチング素子13の他方の端子とを共に出力端子15に
接続する構成とすればよい。
に、入力端子14から出力端子15を見た通過特性を図
18に示す。図17で、スイッチング素子13が開放時
の共振回路のリアクタンスは細線カ−ブ27bで、その
際の漸近線は太い垂直線28bで、直列共振周波数は点
32cで、並列共振周波数は点29bで示される。イン
ピ−ダンス素子12eをインダクタンス素子とした場合
のリアクタンスは細い直線30bで、スイッチング素子
13が短絡時の共振回路のリアクタンスは太線カ−ブ3
1bで、その際の漸近線は太い垂直線28bで、直列共
振周波数は点32d、並列共振周波数は点29bで示さ
れる。
グ素子13が開放時の通過周波数特性は細線カ−ブ24
eで、減衰極は点26hで、スイッチング素子13が短
絡時の通過周波数特性は太線カ−ブ25eで、減衰極は
点26hで示される。その結果、減衰極の周波数を変化
させずに、通過帯域を任意に移動させることができる。
ィルタをアンテナ共用器に用いれば容易に小型化が可能
となる。
ar System)を例に図22〜24を参照して簡単に説明す
る。アンテナ共用器52は送信フィルタ52aと受信フ
ィルタ52bの2つの通過帯域の異なるフィルタで構成
されており、上記送信フィルタ52aはアンテナ51と
送信側回路53に、受信フィルタ52bはアンテナ51
と受信側回路54に夫々電気的に接続されている。
受信帯域周波数は1930MHz から1990MHz となっており、
従来のアンテナ共用器は図23に示すように、通過帯域
63、減衰帯域66を有する通過特性61の送信フィル
タ52a、通過帯域64、減衰帯域65を有する通過特
性62の受信フィルタ52bで構成される。
域から20MHz 離れた帯域を減衰させなければならないた
めフィルタの段数を多くし、急峻な減衰特性を確保する
必要がある。そのため送信フィルタ52a、受信フィル
タ52b共フィルタの形状が大きくなるのみならず、挿
入損失が大きくなり、特性劣化が避けられない。
と1885MHz から1910MHz 、受信帯域を1930MHz から1965
MHz と1965MHz から1990MHz の各々2つの帯域に分け、
本発明の帯域切替フィルタを用いる。
域63a、減衰帯域66aを有する通過特性61aと、
通過帯域63b、減衰帯域66bを有する通過特性61
bを切り替えることができる帯域切替フィルタを送信フ
ィルタに用い、通過帯域64a、減衰帯域65aを有す
る通過特性62aと、通過帯域64b、減衰帯域65b
を有する通過特性62bを切り替えることができる帯域
切替フィルタを受信フィルタに用いると、従来のアンテ
ナ共用器に用いるフィルタと比較して通過帯域が約半
分、減衰帯域は通過帯域から約2倍離れた帯域となり、
フィルタの段数が少なくて済むため小型化が実現できる
のである。
メカニカル・スイッチ46やPINダイオ−ド47、F
ET素子48などが考えられる。何れの場合でも2つの
端子を開放、或いは短絡させるように素子を配置する必
要があり、帯域切替フィルタでの消費電力やスイッチン
グに要する電流なども考慮して選定する必要がある。
ダンス素子が直列に接続されている場合は各素子を入れ
替えても構わないし、各素子を複数個接続しても構わな
い。
図8のような回路構成において、スイッチング素子13
と接地面16との間に更にインピ−ダンス素子を接続し
てもよい。
で異なる2つの帯域の何れか一方だけを選択的に通過又
は減衰させる帯域切替フィルタであって、少なくとも弾
性表面波共振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素
子で共振回路を構成し、上記スイッチング素子の開放、
或いは短絡により上記弾性表面波共振器と上記インピ−
ダンス素子との接続状態を切替えて、上記弾性表面波共
振器の2つの共振点の少なくとも一方を他の周波数に移
動させることを特徴とするものであり、これにより、共
振器の小型化のみならず、帯域切替を行うことによりフ
ィルタの段数を削減することができ、結果として帯域切
替フィルタの小型化が実現できるものである。
つの帯域の何れか一方だけを選択的に通過又は減衰させ
る帯域切替フィルタであって、少なくとも弾性表面波共
振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素子で共振回
路を構成し、上記弾性表面波共振器の一方の端子と上記
インピ−ダンス素子の一方の端子と上記スイッチング素
子の一方の端子が一緒に接続され、上記インピ−ダンス
素子の他方の端子と上記スイッチング素子の他方の端子
が接続されていることを特徴とするものであり、これに
より、上記弾性表面波共振器の直列共振点を移動、即ち
帯域切替を行うことにより、接地電位の微妙な変化に影
響されずに共振回路の小型化とフィルタの段数削減がで
き、その結果、帯域切替フィルタの小型化が実現できる
ものである。
ルタに使用の第1例の共振回路の回路図
す図
ルタに使用の第2例の共振回路の回路図
す図
ルタに使用の第3例の共振回路の回路図
す図
ィルタの回路図
ィルタに使用の第1例の共振回路の回路図
示す図
ィルタに使用の第2例の共振回路の回路図
示す図
ィルタの回路図
示す回路図
共用器の通過特性を示す図
セプタンス 19a〜19d 共振回路サセプタンスの漸近線 20a〜20e 共振回路の直列共振周波数 21a〜21f 共振回路の並列共振周波数 22a〜22c インピ−ダンス素子のサセプタンス 23a〜23c スイッチング素子短絡時の共振回路サ
セプタンス 24a〜24e スイッチング素子開放時の共振回路通
過特性 25a〜25e スイッチング素子短絡時の共振回路通
過特性 26a〜26h、38 減衰極 27a、27b スイッチング素子開放時の共振回路リ
アクタンス 28a、28b 共振回路リアクタンスの漸近線 29a、29b 共振回路の並列共振周波数 30a、30b インピ−ダンス素子のリアクタンス 31a、31b インピ−ダンス素子短絡時の共振回路
リアクタンス 32a〜32d 共振回路の直列共振周波数 36、42 スイッチング素子開放時の帯域切替フィル
タ特性 37、43 スイッチング素子短絡時の帯域切替フィル
タ特性 39、40 帯域切替フィルタの通過帯域 44、45 帯域切替フィルタの減衰帯域
Claims (12)
- 【請求項1】 1つのフィルタで異なる2つの帯域の何
れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる帯域切替フ
ィルタであって、少なくとも弾性表面波共振器、スイッ
チング素子、インピ−ダンス素子で前記帯域切替フィル
タの共振回路が構成され、前記弾性表面波共振器の2つ
の共振点の少なくとも一方を前記スイッチング素子の開
放/短絡により前記弾性表面波共振器と前記インピ−ダ
ンス素子との接続状態を切換えて、他の共振点に移動さ
せることを特徴とする帯域切替フィルタ。 - 【請求項2】 1つのフィルタで異なる2つの帯域の何
れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる帯域切替フ
ィルタであって、各々2つの端子を有する少なくとも弾
性表面波共振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素
子で共振回路が構成され、前記共振回路は、インピ−ダ
ンス素子とスイッチング素子との直列接続が弾性表面波
共振器と並列に接続されていることを特徴とする帯域切
替フィルタ。 - 【請求項3】 1つのフィルタで異なる2つの帯域の何
れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる帯域切替フ
ィルタであって、各々2つの端子を有する少なくとも弾
性表面波共振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素
子、キャパシタンス素子で共振回路が構成され、前記共
振回路は、インピ−ダンス素子とスイッチング素子の直
列接続が弾性表面波共振器と並列に接続された回路と、
キャパシタンス素子とが直列に接続されていることを特
徴とする帯域切替フィルタ。 - 【請求項4】 1つのフィルタで異なる2つの帯域の何
れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる帯域切替フ
ィルタであって、各々2つの端子を有する少なくとも弾
性表面波共振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素
子で共振回路が構成され、前記共振回路は、インピ−ダ
ンス素子とスイッチング素子の並列接続が弾性表面波共
振器と直列に接続されていることを特徴とする帯域切替
フィルタ。 - 【請求項5】 前記インピ−ダンス素子がキャパシタン
ス素子である請求項1記載の帯域切替フィルタ。 - 【請求項6】 前記インピ−ダンス素子がインダクタン
ス素子である請求項1記載の帯域切替フィルタ。 - 【請求項7】 前記スイッチング素子がPINダイオ−
ドである請求項1記載の帯域切替フィルタ。 - 【請求項8】 前記スイッチング素子がFET素子であ
る請求項1記載の帯域切替フィルタ。 - 【請求項9】 1つのフィルタで異なる2つの帯域の何
れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる帯域切替フ
ィルタであって、少なくとも何れかの帯域切替フィルタ
の共振回路は、少なくとも弾性表面波共振器、スイッチ
ング素子、インピ−ダンス素子で構成され、前記帯域切
替フィルタの入出力端子間に3個のキャパシタンス素子
が直列に挿入され、第1のキャパシタンス素子と第2の
キャパシタンス素子との接続点と接地面との間、及び第
2のキャパシタンス素子と第3のキャパシタンス素子と
の接続点と接地面との間に前記共振回路を各1個接続し
てπ(パイ)型フィルタを構成することを特徴とする帯
域切替フィルタ。 - 【請求項10】 1つのフィルタで異なる2つの帯域の
何れか一方だけを選択的に通過又は減衰させる帯域切替
フィルタであって、少なくとも何れかの帯域切替フィル
タの共振回路は、少なくとも弾性表面波共振器、スイッ
チング素子、インピ−ダンス素子で構成され、前記帯域
切替フィルタの入出力端子間に第1の共振回路、伝送線
路、第2の共振回路をその順に直列接続してフィルタを
構成することを特徴とする帯域切替フィルタ。 - 【請求項11】 周波数の異なる通過帯域を持つ2つの
帯域切替フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を
減衰させるアンテナ共用器であって、少なくとも何れか
の帯域切替フィルタの共振回路は、少なくとも弾性表面
波共振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素子で構
成され、前記弾性表面波共振器の2つの共振点の少なく
とも一方を前記スイッチング素子の開放/短絡により前
記弾性表面波共振器と前記インピ−ダンス素子との接続
状態を切替えて、他の共振点に移動させ、1つのフィル
タで異なる2つの帯域の何れか一方だけを選択的に通過
または減衰させる帯域切替フィルタを用いたアンテナ共
用器。 - 【請求項12】 周波数の異なる通過帯域を持つ2つの
帯域切替フィルタで構成され、お互い他方の通過帯域を
減衰させるアンテナ共用器であって、少なくとも何れか
の帯域切替フィルタの共振回路は、少なくとも弾性表面
波共振器、スイッチング素子、インピ−ダンス素子で構
成され、前記弾性表面波共振器の2つの共振点の少なく
とも一方を前記スイッチング素子の開放/短絡により前
記弾性表面波共振器と前記インピ−ダンス素子との接続
状態を切替えて、他の共振点に移動させ、1つのフィル
タで異なる2つの帯域の何れか一方だけを選択的に通過
または減衰させる帯域切替フィルタを用いて、前記帯域
切替フィルタを構成する弾性表面波共振器を同一パッケ
−ジ内に実装するアンテナ共用器。
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