JP2013239839A

JP2013239839A - Tunable filter

Info

Publication number: JP2013239839A
Application number: JP2012110793A
Authority: JP
Inventors: Michio Kadota; 道雄門田; Tetsuya Kimura; 哲也木村; Hideji Tanaka; 秀治田中; Masaki Esashi; 正喜江刺; Kiyonari Hashimoto; 研也橋本; Mao Inaba; 真央稲葉
Original assignee: Tohoku University NUC; Chiba University NUC; Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Chiba University NUC; Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: JP5816592B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tunable filter that inexpensively and compactly reduces the number of variable elements for changing characteristics.SOLUTION: A tunable filter 1 has a resonator section 4 and a series variable reactance element 5 connected in series on a signal path connecting an input terminal 2 and an output terminal 3 to constitute a first circuit element, and has a parallel variable reactance element 6 connected to the first circuit element. The resonator section 4 comprises either an n-tuple mode resonator (n is an integer of two or greater) or a plurality of resonators.

Description

本発明は、フィルタ特性を変化させ得るチューナブルフィルタに関し、特に、複数の共振子またはｎ重モード共振子（ｎは２以上の整数）を有するチューナブルフィルタに関する。 The present invention relates to a tunable filter capable of changing filter characteristics, and more particularly to a tunable filter having a plurality of resonators or n-fold mode resonators (n is an integer of 2 or more).

従来、フィルタ特性を可変し得るチューナブルフィルタが種々提案されている。例えば下記の特許文献１には、図１３に示すチューナブルフィルタ１００１が開示されている。チューナブルフィルタ１００１はラダー型の回路構成を有する。より具体的には、入力端子と出力端子とを結ぶ直列腕に直列回路部１００２，１００３が互いに直列に接続されている。また直列腕とグラウンド電位との間に、それぞれ、並列回路部１０１２，１０１３が接続されている。 Conventionally, various tunable filters whose filter characteristics can be varied have been proposed. For example, Patent Document 1 below discloses a tunable filter 1001 shown in FIG. The tunable filter 1001 has a ladder type circuit configuration. More specifically, the series circuit portions 1002 and 1003 are connected in series to the series arm connecting the input terminal and the output terminal. Further, parallel circuit portions 1012 and 1013 are connected between the series arm and the ground potential, respectively.

直列回路部１００２は、共振子１００４と共振子１００４に直列に接続された直列可変容量素子１００５とを有する。また、共振子１００４に並列に並列可変容量素子１００６が接続されている。直列回路部１００３も直列回路部１００２と同様に構成されている。並列回路部１０１２においても、共振子１０１４に直列に直列可変容量素子１０１５が接続されている。また、共振子１０１４に並列に並列可変容量素子１０１６が接続されている。並列回路部１０１３は並列回路部１０１２と同様に構成されている。 The series circuit unit 1002 includes a resonator 1004 and a series variable capacitance element 1005 connected to the resonator 1004 in series. A parallel variable capacitance element 1006 is connected in parallel to the resonator 1004. The series circuit unit 1003 is configured similarly to the series circuit unit 1002. Also in the parallel circuit unit 1012, a series variable capacitance element 1015 is connected in series with the resonator 1014. A parallel variable capacitance element 1016 is connected to the resonator 1014 in parallel. The parallel circuit unit 1013 is configured in the same manner as the parallel circuit unit 1012.

特開２００９−１３０８３１号公報JP 2009-130831 A

チューナブルフィルタ１００１では、直列可変容量素子１００５，１０１５及び並列可変容量素子１００６，１０１６の容量を変化させることにより、フィルタ特性を調整し得るとされている。 The tunable filter 1001 can adjust the filter characteristics by changing the capacitances of the series variable capacitance elements 1005 and 1015 and the parallel variable capacitance elements 1006 and 1016.

しかしながら、各回路部において、多数の可変容量素子を必要としていた。より具体的には、例えば１つの共振子１００４を有する直列回路部１００２では、一つの共振子１００４に対し、直列可変容量素子１００５及び並列可変容量素子１００６の２個の可変容量素子を必要としていた。同様に、並列回路部１０１２においても、１つの共振子１０１４に対し、２個の可変容量素子が必要であった。そのため、可変容量素子の数が非常に多かった。その結果、チューナブルフィルタ１００１では、回路を構成する素子のレイアウトが複雑であり、かつ大面積になるという問題があった。加えて、多数の可変容量素子をそれぞれ複雑に制御する必要があった。従って、チューナブルフィルタ１００１だけでなく、チューナブルフィルタを動作させるための制御回路も複雑であり、コストが高くつくという問題があった。 However, each circuit unit requires a large number of variable capacitance elements. More specifically, for example, a series circuit unit 1002 having one resonator 1004 requires two variable capacitance elements, that is, a series variable capacitance element 1005 and a parallel variable capacitance element 1006 for one resonator 1004. . Similarly, in the parallel circuit unit 1012, two variable capacitance elements are required for one resonator 1014. Therefore, the number of variable capacitance elements is very large. As a result, the tunable filter 1001 has a problem that the layout of elements constituting the circuit is complicated and has a large area. In addition, it is necessary to control a large number of variable capacitance elements in a complicated manner. Therefore, not only the tunable filter 1001 but also the control circuit for operating the tunable filter is complicated, and there is a problem that the cost is high.

本発明の目的は、特性を変化させるための可変素子の数を減らすことができ、コストの低減及び小型化を図り得るチューナブルフィルタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a tunable filter that can reduce the number of variable elements for changing characteristics and can reduce cost and size.

本発明の第１のチューナブルフィルタは、入力端子と、出力端子とを結ぶ信号経路において直列に接続された共振子部と直列可変リアクタンス素子とを有する第１の回路要素と、前記第１の回路要素に並列に接続されている並列可変リアクタンス素子とを備え、前記共振子部がｎ重モード共振子（ｎは２以上の整数）及び複数の共振子のうちの一方からなる。 The first tunable filter of the present invention includes a first circuit element having a resonator unit and a series variable reactance element connected in series in a signal path connecting an input terminal and an output terminal, and the first circuit element A parallel variable reactance element connected in parallel to the circuit element, and the resonator unit is composed of one of an n-fold mode resonator (n is an integer of 2 or more) and a plurality of resonators.

本発明の第２のチューナブルフィルタは、入力端子と出力端子とを結ぶ信号経路とグラウンド電位との間に接続されている第２の回路要素と、前記第２の回路要素に直列に接続されている直列可変リアクタンス素子とを備え、前記第２の回路要素が、ｎ重モード共振子（ｎは２以上の整数）及び複数の共振子のうちの一方からなる共振子部と、該共振子部に並列に接続されている並列可変リアクタンス素子とを有する。 A second tunable filter according to the present invention is connected in series to a second circuit element connected between a signal path connecting an input terminal and an output terminal and a ground potential, and the second circuit element. And the second circuit element includes an n-fold mode resonator (n is an integer of 2 or more) and a resonator unit including one of a plurality of resonators, and the resonator. And a parallel variable reactance element connected in parallel to the unit.

本発明のある特定の局面では、上記第１のチューナブルフィルタと、第１のチューナブルフィルタの信号経路とグラウンド電位との間に接続された上記第２のチューナブルフィルタとを備える。この場合には、フィルタの通過帯域幅をより効果的に調整することができる。 One specific aspect of the present invention includes the first tunable filter, and the second tunable filter connected between a signal path of the first tunable filter and a ground potential. In this case, the pass bandwidth of the filter can be adjusted more effectively.

本発明に係るチューナブルフィルタの他の特定の局面では、前記第１のチューナブルフィルタ及び第２のチューナブルフィルタを有する回路構成が、前記入力端子から前記出力端子に向かって複数段設けられている。この場合には、通過帯域外における減衰量を改善することができる。また、通過帯域における減衰特性を平坦化することができ、通過帯域端部における遮断特性を大幅に改善することができる。 In another specific aspect of the tunable filter according to the present invention, a plurality of stages of circuit configurations including the first tunable filter and the second tunable filter are provided from the input terminal to the output terminal. Yes. In this case, the amount of attenuation outside the passband can be improved. Moreover, the attenuation characteristic in the pass band can be flattened, and the cutoff characteristic at the end of the pass band can be greatly improved.

本発明に係るさらに他の特定の局面では、共振子部を構成している共振子が弾性波共振子である。この場合には、チューナブルフィルタの小型化を進めることができる。 In still another specific aspect according to the present invention, the resonator constituting the resonator unit is an acoustic wave resonator. In this case, the size of the tunable filter can be reduced.

本発明に係るチューナブルフィルタのさらに別の特定の局面では、上記可変リアクタンス素子が可変容量素子である。 In still another specific aspect of the tunable filter according to the present invention, the variable reactance element is a variable capacitance element.

この場合、好ましくは、可変容量素子はＭＥＭＳ構造を有する。その場合には、可変容量素子の小型化を図ることができる。 In this case, preferably, the variable capacitance element has a MEMS structure. In that case, the variable capacitance element can be reduced in size.

本発明に係るチューナブルフィルタにおいて、上記ｎ重モード共振子を用いる場合、ｎ重モード共振子としては、横結合共振子を用いることができる。 In the tunable filter according to the present invention, when the n-fold mode resonator is used, a laterally coupled resonator can be used as the n-fold mode resonator.

本発明の第１のチューナブルフィルタでは、共振子部全体に直列可変リアクタンス素子及び並列可変リアクタンス素子が接続されているため、共振子部を構成している個々の共振子に直列可変リアクタンス素子及び並列可変リアクタンス素子を接続する必要がない。ｎ重モード共振子を用いた場合には、共振子部における共振子の数を少なくすることができる。よって、全体として必要な可変リアクタンス素子の数を低減することができる。 In the first tunable filter of the present invention, since the series variable reactance element and the parallel variable reactance element are connected to the entire resonator section, the series variable reactance element and the individual resonators constituting the resonator section are connected to each other. There is no need to connect a parallel variable reactance element. When an n-fold mode resonator is used, the number of resonators in the resonator portion can be reduced. Therefore, the number of variable reactance elements required as a whole can be reduced.

第２の発明のチューナブルフィルタでは、共振子部全体に並列可変リアクタンス素子及び直列可変リアクタンス素子が接続されているため、共振子部を構成している個々の共振子ごとに並列可変リアクタンス素子及び直列可変リアクタンス素子を接続する必要がない。そのため、チューナブルフィルタに必要な可変リアクタンス素子の数を低減することができる。 In the tunable filter according to the second aspect of the invention, since the parallel variable reactance element and the series variable reactance element are connected to the entire resonator portion, the parallel variable reactance element and the individual variable resonators constituting the resonator portion There is no need to connect a series variable reactance element. Therefore, the number of variable reactance elements necessary for the tunable filter can be reduced.

よって、第１及び第２のチューナブルフィルタでは、可変リアクタンス素子の数を減らすことができ、コストの低減及び小型化を図ることができる。 Therefore, in the first and second tunable filters, the number of variable reactance elements can be reduced, and the cost and size can be reduced.

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図であり、（ｂ）は、弾性表面波共振子の構造を示す略図的平面図である。(A) is a circuit diagram of a tunable filter according to the first embodiment of the present invention, and (b) is a schematic plan view showing the structure of a surface acoustic wave resonator. 第１の実施形態のチューナブルフィルタにおいて、直列可変容量素子を固定し、並列可変容量素子の容量を変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。In the tunable filter of 1st Embodiment, it is a figure which shows the change of a filter characteristic at the time of fixing a series variable capacitance element and changing the capacity | capacitance of a parallel variable capacitance element. 第１の実施形態のチューナブルフィルタにおいて、並列可変容量素子の容量を固定し、直列可変容量素子の容量を変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。In the tunable filter of 1st Embodiment, it is a figure which shows the change of the filter characteristic at the time of fixing the capacity | capacitance of a parallel variable capacitance element and changing the capacity | capacitance of a series variable capacitance element. 本発明の第２の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。It is a circuit diagram of a tunable filter concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第２の実施形態のチューナブルフィルタにおいて、直列可変容量素子を固定し、並列可変容量素子の容量を変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。In the tunable filter of 2nd Embodiment, it is a figure which shows the change of a filter characteristic at the time of fixing a series variable capacitance element and changing the capacity | capacitance of a parallel variable capacitance element. 第２の実施形態のチューナブルフィルタにおいて、並列可変容量素子の容量を固定し、直列可変容量素子の容量を変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。In the tunable filter of 2nd Embodiment, it is a figure which shows the change of the filter characteristic at the time of fixing the capacity | capacitance of a parallel variable capacitance element and changing the capacity | capacitance of a series variable capacitance element. 本発明の第３の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。It is a circuit diagram of the tunable filter which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 第３の実施形態のチューナブルフィルタにおいて、第１のチューナブルフィルタの並列可変容量素子及び第２のチューナブルフィルタの直列可変容量素子の容量を変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。In the tunable filter of 3rd Embodiment, it is a figure which shows the change of the filter characteristic at the time of changing the capacity | capacitance of the parallel variable capacitance element of a 1st tunable filter, and the serial variable capacitance element of a 2nd tunable filter. is there. 本発明の第４の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。It is a circuit diagram of a tunable filter concerning a 4th embodiment of the present invention. 第４の実施形態のチューナブルフィルタにおいて、フィルタの段数を変化させた場合のフィルタ特性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the filter characteristic at the time of changing the number of stages of a filter in the tunable filter of 4th Embodiment. 可変リアクタンス素子としての可変インダクタンス素子を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the variable inductance element as a variable reactance element. （ａ）はＭＥＭＳ構造を有する可変容量素子の一例を示す略図的斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、容量を変化させる機構を説明するための各断面図である。(A) is a schematic perspective view showing an example of a variable capacitance element having a MEMS structure, and (b) and (c) are cross-sectional views for explaining a mechanism for changing a capacitance. 従来のチューナブルフィルタの回路図である。It is a circuit diagram of the conventional tunable filter.

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。チューナブルフィルタ１は、入力端子２と出力端子３とを有する。入力端子２と出力端子３とを結ぶ信号経路において、共振子部４と直列可変リアクタンス素子としての直列可変容量素子５とが接続されている。共振子部４は、２個のシングルモードの共振子Ｒ１，Ｒ２を有する。共振子Ｒ１と共振子Ｒ２とは直列に接続されている。また、上記共振子部４と直列可変容量素子５とが直列に接続されている部分を第１の回路要素とする。この第１の回路要素に並列に、並列可変容量素子６が接続されている。 FIG. 1A is a circuit diagram of a tunable filter according to the first embodiment of the present invention. The tunable filter 1 has an input terminal 2 and an output terminal 3. In the signal path connecting the input terminal 2 and the output terminal 3, the resonator unit 4 and the series variable capacitance element 5 as a series variable reactance element are connected. The resonator unit 4 includes two single-mode resonators R1 and R2. The resonator R1 and the resonator R2 are connected in series. A portion where the resonator unit 4 and the series variable capacitance element 5 are connected in series is defined as a first circuit element. A parallel variable capacitance element 6 is connected in parallel with the first circuit element.

チューナブルフィルタ１では、複数の共振子Ｒ１，Ｒ２により共振子部４が構成されている。しかしながら、可変容量リアクタンス素子として必要な素子は、１個の直列可変容量素子５と、１個の並列可変容量素子６である。すなわち、共振子部４全体に対し、１個の直列可変容量素子５及び１個の並列可変容量素子６が接続されている。 In the tunable filter 1, a resonator unit 4 is configured by a plurality of resonators R1 and R2. However, the elements required as variable capacitance reactance elements are one serial variable capacitance element 5 and one parallel variable capacitance element 6. That is, one series variable capacitance element 5 and one parallel variable capacitance element 6 are connected to the entire resonator unit 4.

言い換えれば、１つの共振子Ｒ１に直列可変容量素子及び並列可変容量素子の２個の可変容量素子を接続する必要がない。従って、従来のチューナブルフィルタ１００１に比べて、必要な可変容量素子の数を低減することができる。よって、可変容量素子の数を低減することができるので、小型化及びコストの低減を図ることができる。加えて、可変容量素子を制御するための制御回路の簡略化も図ることができる。上記のように、可変容量素子の数が少ないが、フィルタ特性を効果的に変化させ得ることを、図２及び図３を参照して説明する。 In other words, it is not necessary to connect two variable capacitance elements, a series variable capacitance element and a parallel variable capacitance element, to one resonator R1. Therefore, the number of necessary variable capacitance elements can be reduced as compared with the conventional tunable filter 1001. Therefore, since the number of variable capacitance elements can be reduced, size reduction and cost reduction can be achieved. In addition, the control circuit for controlling the variable capacitance element can be simplified. As described above, the fact that the number of variable capacitance elements is small but the filter characteristics can be effectively changed will be described with reference to FIGS.

上記実施形態において、共振子Ｒ１，Ｒ２として、以下のものを用いた。 In the above embodiment, the following were used as the resonators R1 and R2.

共振子Ｒ１，Ｒ２の仕様：図１（ｂ）に示すように、１５°ＹＸ−ＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板１１上にＩＤＴ電極１２及び反射器１３，１４を形成した構造のものを用いた。ＩＤＴ電極１２の電極指の対数＝６７、交差幅＝５１λとした。反射器１３，１４の電極指の対数＝１０本。ＩＤＴ電極１２及び反射器１３，１４は、Ｃｕからなり、その膜厚は２３０ｎｍとした。共振子Ｒ１の共振周波数は８２２ＭＨz、共振子Ｒ２の共振周波数は９２２ＭＨzとした。 Specifications of resonators R1 and R2: As shown in FIG. 1B, a structure in which an IDT electrode 12 and reflectors 13 and 14 are formed on a piezoelectric substrate 11 made of 15 ° YX-LiNbO ₃ was used. The number of electrode fingers of the IDT electrode 12 is 67, and the crossing width is 51λ. The number of electrode fingers of the reflectors 13 and 14 = 10. The IDT electrode 12 and the reflectors 13 and 14 are made of Cu and have a film thickness of 230 nm. The resonance frequency of the resonator R1 was 822 MHz, and the resonance frequency of the resonator R2 was 922 MHz.

直列可変容量素子５：ＭＥＭＳ構造を有するコンデンサを用いた。 Series variable capacitance element 5: A capacitor having a MEMS structure was used.

並列可変容量素子６：ＭＥＭＳ構造を有するコンデンサを用いた。 Parallel variable capacitance element 6: A capacitor having a MEMS structure was used.

図２では、直列可変容量素子５の静電容量を６ｐＦに固定した。並列可変容量素子６の静電容量を０．２ｐＦ、０．４ｐＦまたは０．６ｐＦと変化させた。 In FIG. 2, the capacitance of the series variable capacitance element 5 is fixed to 6 pF. The capacitance of the parallel variable capacitance element 6 was changed to 0.2 pF, 0.4 pF, or 0.6 pF.

図２から明らかなように、並列可変容量素子６の静電容量を変化させても、通過帯域の中心周波数は１ＧＨｚ付近にあり、一定である。しかも、並列可変容量素子６の静電容量を０．２ｐＦ、０．４ｐＦまたは０．６ｐＦと変化させた場合、減衰極の位置は、１０１４ＭＨｚ、１０１８ＭＨｚ、１０２３ＭＨｚと変化させ得ることがわかる。従って、通過帯域の帯域幅を変化させ得ることがわかる。 As is clear from FIG. 2, even if the capacitance of the parallel variable capacitance element 6 is changed, the center frequency of the pass band is in the vicinity of 1 GHz and is constant. In addition, when the capacitance of the parallel variable capacitance element 6 is changed to 0.2 pF, 0.4 pF, or 0.6 pF, the position of the attenuation pole can be changed to 1014 MHz, 1018 MHz, and 1023 MHz. Therefore, it can be seen that the passband bandwidth can be changed.

図３は、逆に、並列可変容量素子６の静電容量を０．２ｐＦに固定し、直列可変容量素子５の静電容量を２ｐＦ、４ｐＦまたは６ｐＦと変化させた場合のフィルタ特性を示す。図３から明らかなように、直列可変容量素子５の静電容量を変化させても、チューナブルフィルタ１の高域側の減衰極は１０２５ＭＨｚとほぼ一定である。これに対して、直列可変容量素子５の静電容量が２ｐＦ、４ｐＦまたは６ｐＦと変化させると、中心周波数は１００４ＭＨｚ、１００２ＭＨｚまたは１０００ＭＨｚと変化させることができる。すなわち、通過帯域幅を一定のまま中心周波数を変化させ得ることがわかる。 FIG. 3 shows the filter characteristics when the capacitance of the parallel variable capacitance element 6 is fixed to 0.2 pF and the capacitance of the series variable capacitance element 5 is changed to 2 pF, 4 pF, or 6 pF. As is apparent from FIG. 3, even if the capacitance of the series variable capacitance element 5 is changed, the attenuation pole on the high frequency side of the tunable filter 1 is substantially constant at 1025 MHz. On the other hand, when the capacitance of the series variable capacitance element 5 is changed to 2 pF, 4 pF, or 6 pF, the center frequency can be changed to 1004 MHz, 1002 MHz, or 1000 MHz. That is, it can be seen that the center frequency can be changed while the passband width is constant.

図２及び図３の結果から、チューナブルフィルタ１では、直列可変容量素子５及び並列可変容量素子６の容量を制御することにより、中心周波数及び帯域幅を任意に調整し得ることがわかる。 2 and 3, it can be seen that the tunable filter 1 can arbitrarily adjust the center frequency and the bandwidth by controlling the capacitances of the series variable capacitance element 5 and the parallel variable capacitance element 6.

図４は、本発明の第２の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。チューナブルフィルタ２１は、入力端子２２と出力端子２３とを有する。入力端子２２と出力端子２３とを結ぶ信号経路とグラウンド電位との間に、共振子部２４及び直列可変容量素子２５が互いに直列に接続されている。また、共振子部２４に並列に並列可変容量素子２６が接続されている。共振子部２４と並列可変容量素子２６とが並列接続されている回路部分を第２の回路要素とする。第２の回路要素に直列に上記直列可変容量素子２５が接続されている。 FIG. 4 is a circuit diagram of a tunable filter according to the second embodiment of the present invention. The tunable filter 21 has an input terminal 22 and an output terminal 23. The resonator unit 24 and the series variable capacitance element 25 are connected in series between a signal path connecting the input terminal 22 and the output terminal 23 and the ground potential. A parallel variable capacitance element 26 is connected to the resonator unit 24 in parallel. A circuit portion in which the resonator unit 24 and the parallel variable capacitance element 26 are connected in parallel is defined as a second circuit element. The series variable capacitance element 25 is connected in series to the second circuit element.

共振子部２４は、共振子Ｒ１Ａと共振子Ｒ２Ａとを並列に接続した構成を有する。 The resonator unit 24 has a configuration in which a resonator R1A and a resonator R2A are connected in parallel.

共振子Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａは、第１の実施形態と同様に、シングルモードの共振子である。直列可変容量素子２５及び並列可変容量素子２６は、ＢａＳｒＴｉＯ_３誘電体を用いた可変コンデンサである。このような可変コンデンサの構造は、従来よりよく知られているものである。 The resonators R1A and R2A are single mode resonators as in the first embodiment. The series variable capacitance element 25 and the parallel variable capacitance element 26 are variable capacitors using a BaSrTiO ₃ dielectric. Such a variable capacitor structure is well known in the art.

図４から明らかなように、本実施形態においても、複数の共振子Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａが並列に接続されている共振子部２４全体に対し、１個の並列可変容量素子２６及び１個の直列可変容量素子２５が接続されている。従って、共振子Ｒ１Ａ及び共振子Ｒ２Ａのそれぞれに、２個の可変容量素子を接続する必要はない。よって、チューナブルフィルタ２１においても、可変容量素子の数を低減することができる。従って、コストの低減及び小型化を図ることができる。 As is apparent from FIG. 4, also in this embodiment, one parallel variable capacitance element 26 and one series variable are provided for the entire resonator unit 24 in which the plurality of resonators R1A and R2A are connected in parallel. A capacitive element 25 is connected. Therefore, it is not necessary to connect two variable capacitance elements to each of the resonator R1A and the resonator R2A. Therefore, also in the tunable filter 21, the number of variable capacitance elements can be reduced. Therefore, cost reduction and size reduction can be achieved.

図５及び図６にチューナブルフィルタ２１のフィルタ特性を示す。 5 and 6 show the filter characteristics of the tunable filter 21. FIG.

用いた共振子Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａの仕様は、共振周波数以外は第１の実施形態と同様とした。なお、共振子Ｒ１Ａの共振周波数を９７０ＭＨｚ、共振子Ｒ２Ａの共振周波数を１０７０ＭＨｚとした。 The specifications of the resonators R1A and R2A used were the same as those of the first embodiment except for the resonance frequency. The resonance frequency of the resonator R1A was 970 MHz, and the resonance frequency of the resonator R2A was 1070 MHz.

直列可変容量素子２５及び並列可変容量素子２６の静電容量は以下の通りとした。 The capacitances of the series variable capacitance element 25 and the parallel variable capacitance element 26 were as follows.

図５では、並列可変容量素子２６の静電容量を１ｐＦに固定した。直列可変容量素子２５の静電容量を２０ｐＦ、４０ｐＦまたは６０ｐＦと変化させた。 In FIG. 5, the capacitance of the parallel variable capacitance element 26 is fixed to 1 pF. The capacitance of the series variable capacitance element 25 was changed to 20 pF, 40 pF, or 60 pF.

図５から明らかなように、直列可変容量素子２５の静電容量を変化させても、通過帯域の中心周波数は１ＧＨｚとほぼ一定である。これに対して、直列可変容量素子２５の静電容量を２０ｐＦ、４０ｐＦまたは６０ｐＦと変化させた場合、減衰極の位置は９８５ＭＨｚ、９８１ＭＨｚ、９７８ＭＨｚとさせることができた。従って、中心周波数を一定とし、通過帯域の帯域幅を変化させ得ることがわかる。 As is apparent from FIG. 5, even if the capacitance of the series variable capacitance element 25 is changed, the center frequency of the pass band is almost constant at 1 GHz. On the other hand, when the capacitance of the series variable capacitance element 25 was changed to 20 pF, 40 pF or 60 pF, the position of the attenuation pole could be 985 MHz, 981 MHz, and 978 MHz. Therefore, it can be seen that the center frequency can be fixed and the bandwidth of the pass band can be changed.

図６は、逆に、直列可変容量素子２５の静電容量を６０ｐＦに固定した。並列可変容量素子２６の静電容量を、それぞれ、１ｐＦ、３ｐＦまたは５ｐＦと変化させた。図６から明らかなように、並列可変容量素子２６の静電容量を変化させても、低域側の減衰極の一部は９７８ＭＨｚとほぼ一定である。これに対して、並列可変容量素子２６の静電容量を１ｐＦ、３ｐＦまたは５ｐＦと変化させた場合、フィルタの中心周波数は、１０００ＭＨｚ、９９７ＭＨｚまたは９９５ＭＨｚと変化していることがわかる。すなわち、通過帯域の帯域幅を一定としたまま中心周波数のみを変化させ得ることがわかる。 In FIG. 6, conversely, the capacitance of the series variable capacitance element 25 is fixed to 60 pF. The capacitance of the parallel variable capacitance element 26 was changed to 1 pF, 3 pF, or 5 pF, respectively. As is apparent from FIG. 6, even if the capacitance of the parallel variable capacitance element 26 is changed, a part of the attenuation pole on the low frequency side is substantially constant at 978 MHz. In contrast, when the capacitance of the parallel variable capacitance element 26 is changed to 1 pF, 3 pF, or 5 pF, it can be seen that the center frequency of the filter changes to 1000 MHz, 997 MHz, or 995 MHz. That is, it can be seen that only the center frequency can be changed while the passband bandwidth is kept constant.

よって、チューナブルフィルタ２１においても、直列可変容量素子２５及び並列可変容量素子２６の制限容量を任意に制御することにより、中心周波数及び帯域幅を任意に調整し得ることがわかる。 Therefore, it can be seen that also in the tunable filter 21, the center frequency and the bandwidth can be arbitrarily adjusted by arbitrarily controlling the limiting capacitances of the series variable capacitance element 25 and the parallel variable capacitance element 26.

図７は、本発明の第３の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。第３の実施形態のチューナブルフィルタ３１は、入力端子３２と出力端子３３とを有する。入力端子３２と出力端子３３とを結ぶ信号経路に、図１に示したチューナブルフィルタ１が構成されている。また、この信号経路とグラウンド電位との間に図４に示した第２のチューナブルフィルタ２１が構成されている。すなわち、チューナブルフィルタ３１は、第１のチューナブルフィルタ１と第２のチューナブルフィルタ２１とを上記のように接続した構造を有する。このように第１のチューナブルフィルタと第２のチューナブルフィルタとを入出力間において、それぞれ直列及び並列に接続させてもよい。 FIG. 7 is a circuit diagram of a tunable filter according to the third embodiment of the present invention. The tunable filter 31 of the third embodiment has an input terminal 32 and an output terminal 33. The tunable filter 1 shown in FIG. 1 is configured in a signal path connecting the input terminal 32 and the output terminal 33. Further, the second tunable filter 21 shown in FIG. 4 is formed between the signal path and the ground potential. That is, the tunable filter 31 has a structure in which the first tunable filter 1 and the second tunable filter 21 are connected as described above. In this way, the first tunable filter and the second tunable filter may be connected in series and in parallel between the input and output.

図８は、チューナブルフィルタ３１のフィルタ特性を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the filter characteristics of the tunable filter 31.

なお、共振子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａの構成は以下の通りとした。 The configurations of the resonators R1, R2, R1A, and R2A were as follows.

チューナブルフィルタ１，２１の場合と同様に、１５°ＹＸ−ＬｉＮｂＯ_３基板上にＩＤＴ電極及び反射器を形成した。すなわち、１ポート型弾性表面波共振子を構成した。電極材料については、第１の実施形態の場合と同様とした。共振子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａの共振周波数は、それぞれ、９２２ＭＨｚ、８２２ＭＨｚ、１０７０ＭＨｚ、９７０ＭＨｚとなるようにＩＤＴ電極の電極指ピッチを調整した。 As in the case of the tunable filters 1 and 21, an IDT electrode and a reflector were formed on a 15 ° YX-LiNbO ₃ substrate. That is, a 1-port surface acoustic wave resonator was formed. The electrode material was the same as in the case of the first embodiment. The electrode finger pitch of the IDT electrode was adjusted so that the resonance frequencies of the resonators R1, R2, R1A, and R2A were 922 MHz, 822 MHz, 1070 MHz, and 970 MHz, respectively.

可変容量素子としての直列可変容量素子５及び並列可変容量素子６、直列可変容量素子２５及び並列可変容量素子２６は、第２の実施形態の場合と同様に、ＢａＳｒＴｉＯ_３誘電体を用いた可変コンデンサで構成した。 The series variable capacitance element 5 and the parallel variable capacitance element 6 as the variable capacitance elements, the series variable capacitance element 25 and the parallel variable capacitance element 26 are the variable capacitors using the BaSrTiO ₃ dielectric as in the second embodiment. Consists of.

図８に示すフィルタ特性では、第１のチューナブルフィルタ１における直列可変容量素子５の静電容量を６ｐＦに固定した。また、第２のチューナブルフィルタ２１における並列可変容量素子２６の静電容量を１ｐＦに固定した。これに対して、並列可変容量素子６の静電容量Ｃｐ及び直列可変容量素子２５の静電容量Ｃｓを以下のように変化させた。 In the filter characteristics shown in FIG. 8, the capacitance of the series variable capacitance element 5 in the first tunable filter 1 is fixed to 6 pF. In addition, the capacitance of the parallel variable capacitance element 26 in the second tunable filter 21 was fixed to 1 pF. In contrast, the capacitance Cp of the parallel variable capacitance element 6 and the capacitance Cs of the series variable capacitance element 25 were changed as follows.

１）並列可変容量素子６の静電容量Ｃｐ＝０．２ｐＦかつ直列可変容量素子２５の静電容量Ｃｓ＝６０ｐＦ
２）並列可変容量素子６の静電容量Ｃｐ＝０．４ｐＦかつ直列可変容量素子２５の静電容量Ｃｓ＝４０ｐＦ
３）並列可変容量素子６の静電容量Ｃｐ＝０．６ｐＦかつ直列可変容量素子２５の静電容量Ｃｓ＝２０ｐＦ 1) Capacitance Cp = 0.2 pF of parallel variable capacitance element 6 and capacitance Cs = 60 pF of series variable capacitance element 25
2) Capacitance Cp = 0.4 pF of parallel variable capacitance element 6 and capacitance Cs = 40 pF of series variable capacitance element 25
3) Capacitance Cp of parallel variable capacitance element 6 = 0.6 pF and capacitance Cs of series variable capacitance element 25 = 20 pF

図８から明らかなように、並列可変容量素子６及び直列可変容量素子２５の静電容量を変化させても、通過帯域の中心周波数は１ＧＨｚとほぼ一定である。これに対して、通過帯域低域側の減衰極の位置は、上記１）、２）または３）の場合それぞれ、９７８ＭＨｚ、９８１ＭＨｚ、９８５ＭＨｚとなり、高域側の減衰極の位置はそれぞれ、１０２３ＭＨｚ、１０１８ＭＨｚ、１０１４ＭＨｚと変化した。従って、通過帯域幅を大幅に変化させ得ることがわかる。 As is apparent from FIG. 8, even if the capacitances of the parallel variable capacitance element 6 and the series variable capacitance element 25 are changed, the center frequency of the pass band is almost constant at 1 GHz. On the other hand, the positions of the attenuation poles on the low pass band side are 978 MHz, 981 MHz, and 985 MHz in the cases 1), 2), and 3), respectively, and the positions of the attenuation poles on the high band side are 1023 MHz, respectively. It changed to 1018 MHz and 1014 MHz. Therefore, it can be seen that the passband width can be changed greatly.

図９は、本発明の第４の実施形態に係るチューナブルフィルタの回路図である。第４の実施形態のチューナブルフィルタ４１は、入力端子４２と出力端子４３とを有する。入力端子４２と出力端子４３との間において、第１のチューナブルフィルタ１と第２のチューナブルフィルタ２１とが接続されている回路構成が複数段設けられている。従って、第３の実施形態と同一の部分については同一の参照番号を付することにより、第３の実施形態を援用することとする。 FIG. 9 is a circuit diagram of a tunable filter according to the fourth embodiment of the present invention. The tunable filter 41 of the fourth embodiment has an input terminal 42 and an output terminal 43. Between the input terminal 42 and the output terminal 43, a plurality of stages of circuit configurations in which the first tunable filter 1 and the second tunable filter 21 are connected are provided. Accordingly, the same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the third embodiment is incorporated.

上記のように、第３の実施形態の回路構成を複数段接続してもよい。それによって、帯域外減衰量の拡大を図ることができる。また通過帯域におけるフィルタ特性の平坦化を図ることができる。さらに、通過帯域の遮断特性を大幅に改善することができる。これを図１０を参照して説明する。図１０では、第１のチューナブルフィルタ１及び第２のチューナブルフィルタ２１の仕様は、第３の実施形態の場合の１）と同様とした。図１０の実線は第３の実施形態の回路構成を２段接続した場合の結果を示す。破線及び一点鎖線は、それぞれ、第３の実施形態の回路構成を３段及び４段接続した場合のフィルタ特性を示す。 As described above, the circuit configuration of the third embodiment may be connected in a plurality of stages. As a result, the out-of-band attenuation can be increased. Further, the filter characteristics in the pass band can be flattened. Furthermore, the cutoff characteristic of the pass band can be greatly improved. This will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the specifications of the first tunable filter 1 and the second tunable filter 21 are the same as 1) in the case of the third embodiment. The solid line in FIG. 10 shows the result when the circuit configuration of the third embodiment is connected in two stages. A broken line and an alternate long and short dash line indicate filter characteristics when the circuit configuration of the third embodiment is connected in three stages and four stages, respectively.

図１０から明らかなように、フィルタの段数を高めることにより、帯域外減衰量を改善し得ることがわかる。また、通過帯域におけるフィルタ特性の平坦化も図られている。さらに、通過帯域端部の遮断特性も大幅に改善されていることがわかる。 As can be seen from FIG. 10, the out-of-band attenuation can be improved by increasing the number of stages of the filter. Also, the filter characteristics in the passband are flattened. Furthermore, it can be seen that the cutoff characteristic at the end of the passband is greatly improved.

上述してきた実施形態では、可変リアクタンス素子として可変容量素子を用いたが、本発明では、図１１に等価回路で示す可変インダンクタンス素子５１を可変リアクタンス素子として用いてもよい。 In the embodiment described above, a variable capacitance element is used as a variable reactance element. However, in the present invention, a variable inductance element 51 shown by an equivalent circuit in FIG. 11 may be used as a variable reactance element.

また、上記可変容量素子を用いる場合、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すＭＥＭＳ構造の可変コンデンサを好適に用いることができる。図１２（ａ）に示すように、可変容量素子５２は、電極間距離を変化させるための可動電極５２ａを有する。図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、可動電極５２ａを固定電極５２ｂに向かって移動させることにより、容量を変化させることができる。ＭＥＭＳ構造を利用して、可変容量素子の集積化、小型化及び薄型化を図ることができる。 In addition, when the variable capacitance element is used, a variable capacitor having a MEMS structure shown in FIGS. 12A to 12C can be preferably used. As shown in FIG. 12A, the variable capacitance element 52 has a movable electrode 52a for changing the inter-electrode distance. As shown in FIGS. 12B and 12C, the capacitance can be changed by moving the movable electrode 52a toward the fixed electrode 52b. Utilizing the MEMS structure, the variable capacitance elements can be integrated, miniaturized, and thinned.

さらに、上述してきた実施形態では、第１のチューナブルフィルタ及び第２のチューナブルフィルタにおいて、共振子部はシングルモードの共振子を２個直列腕した構造を有していた。この場合、共振子の数は３以上であってもよい。 Furthermore, in the embodiment described above, in the first tunable filter and the second tunable filter, the resonator unit has a structure in which two single-mode resonators are connected in series. In this case, the number of resonators may be three or more.

さらに、シングルモードの共振子を２個直列に接続した構造は、周知の２重モード共振子１つと等価であることが知られている。従って、第１〜第４の実施形態の各共振子部は、２つの共振子を直列接続した構造に代えて、１つの２重モード共振子を用いて構成してもよい。 Furthermore, it is known that a structure in which two single-mode resonators are connected in series is equivalent to one known dual-mode resonator. Therefore, each resonator unit of the first to fourth embodiments may be configured using one double mode resonator instead of the structure in which two resonators are connected in series.

なお、本発明においては、ｎ重モード共振子は横結合共振子型のフィルタであってもよい。 In the present invention, the n-fold mode resonator may be a laterally coupled resonator type filter.

また、本発明においては、上記共振子部を構成するに用いられる多重モード共振子は２重モード共振子に限定されるものではない。一般に、ｎ重モード共振子は共振子ｎ個と等価である。この場合ｎは整数。従って、本発明における共振子部における２つ以上の共振子を用いた構成は、ｎが２以上の整数であるｎ重モード共振子を用いて構成してもよい。 In the present invention, the multimode resonator used to constitute the resonator section is not limited to the dual mode resonator. In general, an n-fold mode resonator is equivalent to n resonators. In this case, n is an integer. Therefore, the configuration using two or more resonators in the resonator section according to the present invention may be configured using an n-fold mode resonator in which n is an integer of 2 or more.

上記ｎ重モード共振子を用いた場合、シングルモードの共振を複数直列接続した場合に比べ、より一層の小型化を図ることができる。 When the n-fold mode resonator is used, the size can be further reduced as compared with the case where a plurality of single mode resonances are connected in series.

１…第１のチューナブルフィルタ
２…入力端子
３…出力端子
４…共振子部
５…直列可変容量素子
６…並列可変容量素子
１１…圧電基板
１２…ＩＤＴ電極
１３，１４…反射器
２１…第２のチューナブルフィルタ
２２…入力端子
２３…出力端子
２４…共振子部
２５…直列可変容量素子
２６…並列可変容量素子
３１…チューナブルフィルタ
３２…入力端子
３３…出力端子
４１…チューナブルフィルタ
４２…入力端子
４３…出力端子
５１…可変インダクタンス素子
５２…可変容量素子
５２ａ…可動電極
５２ｂ…固定電極
Ｒ１，Ｒ２…共振子
Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａ…共振子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st tunable filter 2 ... Input terminal 3 ... Output terminal 4 ... Resonator part 5 ... Series variable capacitance element 6 ... Parallel variable capacitance element 11 ... Piezoelectric substrate 12 ... IDT electrodes 13, 14 ... Reflector 21 ... First Two tunable filters 22 ... input terminal 23 ... output terminal 24 ... resonator section 25 ... series variable capacitance element 26 ... parallel variable capacitance element 31 ... tunable filter 32 ... input terminal 33 ... output terminal 41 ... tunable filter 42 ... Input terminal 43 ... Output terminal 51 ... Variable inductance element 52 ... Variable capacitance element 52a ... Movable electrode 52b ... Fixed electrodes R1, R2 ... Resonators R1A, R2A ... Resonators

Claims

A first circuit element having a resonator unit and a series variable reactance element connected in series in a signal path connecting the input terminal and the output terminal;
A parallel variable reactance element connected in parallel to the first circuit element, wherein the resonator unit is formed of one of an n-fold mode resonator (n is an integer of 2 or more) and a plurality of resonators. , Tunable filter.

A second circuit element connected between a signal path connecting the input terminal and the output terminal and the ground potential;
A series variable reactance element connected in series to the second circuit element;
The second circuit element includes an n-fold mode resonator (n is an integer of 2 or more) and a resonator unit including one of a plurality of resonators, and a parallel variable connected in parallel to the resonator unit. A tunable filter having a reactance element.

3. The tunable filter according to claim 1, wherein the tunable filter is connected between a first tunable filter comprising the tunable filter according to claim 1 and a signal path of the first tunable filter and a ground potential. A tunable filter comprising a second tunable filter comprising a filter.

The tunable filter according to claim 3, wherein a plurality of stages of circuit configurations including the first tunable filter and the second tunable filter are provided from the input terminal to the output terminal.

The tunable filter according to claim 1, wherein the resonator constituting the resonator unit is an elastic wave resonator.

The tunable filter according to claim 1, wherein the variable reactance element is a variable capacitance element.

The tunable filter according to claim 6, wherein the variable capacitance element has a MEMS structure.

The tunable filter according to claim 1, wherein the n-fold mode resonator is a laterally coupled resonator.