JP2016219867A - Variable filter circuit, and high frequency module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルタ特性における通過帯域や減衰極の周波数を可変にした可変フィルタ回路、および、高周波モジュールに関する。 The present invention relates to a variable filter circuit in which a pass band and an attenuation pole frequency in filter characteristics are variable, and a high frequency module.
近年の通信装置は、様々な周波数帯域での通信を行うために複数のフィルタを備え、求められる周波数帯域に応じて使用するフィルタを切替えるようにしている。このため、一般的に、通信装置において通信を行う周波数帯域を増やすためには、より多くのフィルタを備える必要がある。しかしながら、多くのフィルタを備えようとすると、その分、多くの回路素子を必要とするので、回路が複雑化し、大型化してしまうことになる。そこで、比較的少ない回路素子で複数の周波数帯域に対応するために、通過帯域や減衰極の周波数を可変にした可変フィルタ回路が各種考案されている（例えば、特許文献１および２参照。）。 Recent communication apparatuses are provided with a plurality of filters for performing communication in various frequency bands, and the filters to be used are switched according to the required frequency band. For this reason, in general, in order to increase the frequency band for communication in the communication device, it is necessary to provide more filters. However, if a large number of filters are provided, a large number of circuit elements are required, which complicates and enlarges the circuit. Accordingly, various types of variable filter circuits have been devised in which the pass band and the frequency of the attenuation pole are variable in order to cope with a plurality of frequency bands with relatively few circuit elements (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献１および２に記載の可変フィルタ回路は、入出力端間にラダー型に接続した複数の共振子と、各共振子に直列または並列に接続した複数の可変キャパシタと、を備えている。各共振子に可変キャパシタを接続してなる共振回路では、可変キャパシタを制御することによって共振周波数や反共振周波数を調整することができる。このため、可変キャパシタを制御することにより、可変フィルタ回路における通過帯域や減衰極の周波数も調整することができる。 The variable filter circuits described in Patent Documents 1 and 2 include a plurality of resonators connected in a ladder shape between input and output terminals, and a plurality of variable capacitors connected in series or in parallel to each resonator. In a resonance circuit in which a variable capacitor is connected to each resonator, the resonance frequency and anti-resonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitor. Therefore, by controlling the variable capacitor, it is possible to adjust the passband and attenuation pole frequency in the variable filter circuit.
しかしながら、従来の可変フィルタ回路では、各共振回路における共振周波数や反共振周波数を調整することができる周波数範囲（以下、可変幅という。）は、共振子の単体での共振周波数と反共振周波数との間の周波数範囲に限定される。この理由は、共振器に直列キャパシタを付加した場合は、共振点が高周波側へシフトし（ただし、反共振点より高周波になることはない）、共振器に並列キャパシタを付加した場合は、反共振点が低周波側へシフトする（ただし、共振点より低周波になることはない）からである。また、可変キャパシタ自体の制御可能なキャパシタンスの範囲も限定的である。この理由は、可変フィルタの可変幅は可変キャパシタの容量比によるところが大きいが、可変キャパシタの容量比は、Ｑ値、耐電圧等とトレードオフの関係にあるからである。これらのことにより、従来の可変フィルタ回路では、可変キャパシタの制御によって調整することができる通過帯域や減衰極の周波数範囲が比較的狭いという問題があった。 However, in the conventional variable filter circuit, the frequency range in which the resonance frequency and antiresonance frequency in each resonance circuit can be adjusted (hereinafter referred to as variable width) is the resonance frequency and antiresonance frequency of the resonator alone. Is limited to the frequency range between. The reason for this is that when a series capacitor is added to the resonator, the resonance point shifts to the high frequency side (however, the frequency does not become higher than the antiresonance point). This is because the resonance point shifts to the low frequency side (however, the frequency does not become lower than the resonance point). Also, the range of the controllable capacitance of the variable capacitor itself is limited. The reason for this is that the variable width of the variable filter largely depends on the capacitance ratio of the variable capacitor, but the capacitance ratio of the variable capacitor is in a trade-off relationship with the Q value, withstand voltage, and the like. For these reasons, the conventional variable filter circuit has a problem that the passband and the frequency range of the attenuation pole that can be adjusted by controlling the variable capacitor are relatively narrow.
そこで、この問題への対処として、共振周波数と反共振周波数との間隔が広い共振子を可変フィルタ回路で用いることが考えられる。しかしながら、そのような共振子を可変フィルタ回路に用いると、共振子の共振Ｑが低いために、フィルタ特性において急峻な減衰性を実現することが難しくなる。 Therefore, as a countermeasure to this problem, it is conceivable to use a resonator having a wide interval between the resonance frequency and the antiresonance frequency in the variable filter circuit. However, when such a resonator is used in a variable filter circuit, since the resonance Q of the resonator is low, it is difficult to realize steep attenuation in the filter characteristics.
そこで、本発明の目的は、通過帯域や減衰極の可変幅を広くする場合でも、フィルタ特性において急峻な減衰性を実現することができる可変フィルタ回路、および、高周波モジュールを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable filter circuit and a high-frequency module that can realize steep attenuation in filter characteristics even when the pass band and the variable width of the attenuation pole are widened.
この発明の可変フィルタ回路は、上述の目的を達成するために以下の構成を備える。また、この発明の高周波モジュールは、上述の目的を達成するために以下の構成と同等な構成を基板に備える。 The variable filter circuit of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object. Further, the high frequency module of the present invention includes a substrate having a configuration equivalent to the following configuration in order to achieve the above-described object.
この発明に係る可変フィルタ回路は、共振周波数及び反共振周波数を有する共振子と、前記共振子に接続されたキャパシタンス回路と、を含む共振回路を備えている。前記キャパシタンス回路は、制御可能なキャパシタンスを有する可変キャパシタンス素子と、インダクタンスを有するインダクタンス素子と、を備えている。そして、キャパシタンス回路における可変キャパシタンス素子とインダクタンス素子との合成インピーダンスが容量性となるように、可変キャパシタンス素子のキャパシタンスとインダクタンス素子のインダクタンスとが設定されている。 The variable filter circuit according to the present invention includes a resonance circuit including a resonator having a resonance frequency and an anti-resonance frequency, and a capacitance circuit connected to the resonator. The capacitance circuit includes a variable capacitance element having a controllable capacitance and an inductance element having an inductance. Then, the capacitance of the variable capacitance element and the inductance of the inductance element are set so that the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit is capacitive.
この構成では、キャパシタンス回路を共振子に接続した共振回路において、可変キャパシタンス素子の制御によって、共振周波数や反共振周波数を周波数調整することができる。そして、可変キャパシタンス素子にインダクタンス素子を接続することで、可変キャパシタンス素子をそのまま共振子に接続する場合と比べて、共振子に接続されるキャパシタンスの制御可能な範囲を変化させることができる。そして、このことにより、共振周波数や反共振周波数の可変幅を拡げることが可能になる。このように共振周波数や反共振周波数の可変幅を拡げる場合でも、共振周波数と反共振周波数との間隔が広い共振子を可変フィルタ回路に用いる必要が無いので、急峻な減衰性を有するフィルタ特性が得られる。 In this configuration, in the resonance circuit in which the capacitance circuit is connected to the resonator, the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitance element. By connecting the inductance element to the variable capacitance element, the controllable range of the capacitance connected to the resonator can be changed as compared with the case where the variable capacitance element is directly connected to the resonator. As a result, the variable range of the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be expanded. Thus, even when the variable width of the resonance frequency and the anti-resonance frequency is expanded, it is not necessary to use a resonator having a wide interval between the resonance frequency and the anti-resonance frequency in the variable filter circuit. can get.
上記可変フィルタ回路において、前記キャパシタンス回路は前記共振子に直列接続され、前記インダクタンス素子は前記可変キャパシタンス素子に並列接続されていてもよい。 In the variable filter circuit, the capacitance circuit may be connected in series to the resonator, and the inductance element may be connected in parallel to the variable capacitance element.
この構成では、第１の共振回路において、可変キャパシタンス素子の制御によって、共振周波数を周波数調整することができる。そして、インダクタンス素子を可変キャパシタンス素子に並列接続したキャパシタンス回路では、可変キャパシタンス素子自体よりも、キャパシタンスをより小さくできる。このことにより、該キャパシタンス回路を共振子に接続した共振回路では、共振周波数の可変幅を拡げられる。 In this configuration, in the first resonance circuit, the resonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitance element. In a capacitance circuit in which an inductance element is connected in parallel to a variable capacitance element, the capacitance can be made smaller than that of the variable capacitance element itself. As a result, in the resonance circuit in which the capacitance circuit is connected to the resonator, the variable range of the resonance frequency can be expanded.
また、上記可変フィルタ回路において、前記可変キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子との共振角周波数をωr、前記インダクタンス素子のインダクタンスをL、前記可変キャパシタンス素子のキャパシタンスをCとした場合に、L > 1 / ( ωr2 ×C )の条件式を満足することが好ましい。この条件式は、キャパシタンス回路における可変キャパシタンス素子とインダクタンス素子との合成インピーダンスが誘導性ではなく容量性を有する条件を示すものである。 In the variable filter circuit, when the resonance angular frequency of the variable capacitance element and the inductance element is ωr, the inductance of the inductance element is L, and the capacitance of the variable capacitance element is C, L> 1 / ( It is preferable that the conditional expression of ωr 2 × C) is satisfied. This conditional expression shows the condition that the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit is not inductive but capacitive.
また、上記可変フィルタ回路において、前記共振回路は、入出力端子間とグランドとの間を繋ぐ経路に直列接続してもよい。 In the variable filter circuit, the resonance circuit may be connected in series to a path connecting the input / output terminals and the ground.
この構成では、入出力端子間のフィルタ特性において、共振回路の共振周波数の近傍に周波数調整が可能な減衰極を設けることができる。また、共振回路の反共振周波数の近傍に通過帯域を設けることができる。 In this configuration, an attenuation pole capable of frequency adjustment can be provided in the vicinity of the resonance frequency of the resonance circuit in the filter characteristics between the input and output terminals. In addition, a pass band can be provided in the vicinity of the anti-resonance frequency of the resonance circuit.
また、上記可変フィルタ回路において、前記キャパシタンス回路は前記共振子に並列接続され、前記インダクタンス素子を前記可変キャパシタンス素子に直列接続されていてもよい。 In the variable filter circuit, the capacitance circuit may be connected in parallel to the resonator, and the inductance element may be connected in series to the variable capacitance element.
この構成では、共振回路において、可変キャパシタンス素子の制御によって、反共振周波数を周波数調整することができる。そして、インダクタンス素子を可変キャパシタンス素子に直列接続したキャパシタンス回路では、可変キャパシタンス素子自体よりも、制御可能なキャパシタンスの範囲を広げられる。このことにより、該キャパシタンス回路を接続した共振回路では、反共振周波数の可変幅を拡げられる。 In this configuration, in the resonance circuit, the antiresonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitance element. In a capacitance circuit in which an inductance element is connected in series to a variable capacitance element, the range of controllable capacitance can be expanded compared to the variable capacitance element itself. As a result, in the resonance circuit to which the capacitance circuit is connected, the variable width of the anti-resonance frequency can be expanded.
また、上記可変フィルタ回路において、前記可変キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子との共振角周波数をωr、前記インダクタンス素子のインダクタンスをL、前記可変キャパシタンス素子のキャパシタンスをCとした場合に、L < 1 / ( ωr2 ×C )の条件式を満足することが好ましい。この条件式は、キャパシタンス回路における可変キャパシタンス素子とインダクタンス素子との合成インピーダンスが誘導性ではなく容量性を有する条件を示すものである。 In the variable filter circuit, when the resonance angular frequency of the variable capacitance element and the inductance element is ωr, the inductance of the inductance element is L, and the capacitance of the variable capacitance element is C, L <1 / ( It is preferable that the conditional expression of ωr 2 × C) is satisfied. This conditional expression shows the condition that the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit is not inductive but capacitive.
また、前記インダクタンス素子のインダクタンスLが、L > 0.2［nH］の条件式を満足することが好ましい。この条件式は、コイルパターン電極やインダクタンス素子を一般的な工法を用いて形成する場合に、実用的なばらつきの範囲で実現できるインダクタンスの条件を示すものである。 Further, it is preferable that the inductance L of the inductance element satisfies a conditional expression of L> 0.2 [nH]. This conditional expression indicates an inductance condition that can be realized within a practical variation range when the coil pattern electrode and the inductance element are formed using a general construction method.
また、上記可変フィルタ回路において、前記共振回路は、入出力端子間を繋ぐ経路に直列接続されていてもよい。 In the variable filter circuit, the resonance circuit may be connected in series to a path connecting the input / output terminals.
この構成では、入出力端子間のフィルタ特性において、共振回路の反共振周波数の近傍に周波数調整が可能な減衰極を設けることができる。また、共振回路の共振周波数の近傍に通過帯域を設けることができる。 In this configuration, an attenuation pole capable of frequency adjustment can be provided in the vicinity of the antiresonance frequency of the resonance circuit in the filter characteristics between the input and output terminals. Further, a pass band can be provided in the vicinity of the resonance frequency of the resonance circuit.
また、上記可変フィルタ回路は、前記共振子に対して直列に接続され、かつ、前記キャパシタンス回路に対して直列に接続されている第１のインダクタンス回路を備えてもよい。 The variable filter circuit may include a first inductance circuit connected in series to the resonator and connected in series to the capacitance circuit.
この構成では、共振子単体での共振周波数からより低周波数側に共振周波数を移すことができる。すなわち、共振子における共振周波数と反共振周波数との間隔を等価的に拡げることができる。このことにより、キャパシタンス回路と第１のインダクタンス回路とを共振子に接続した共振回路において、共振周波数や反共振周波数の可変幅を更に拡げることが可能になる。 In this configuration, the resonance frequency can be shifted to a lower frequency side from the resonance frequency of the single resonator. That is, the interval between the resonance frequency and the antiresonance frequency in the resonator can be expanded equivalently. As a result, in the resonance circuit in which the capacitance circuit and the first inductance circuit are connected to the resonator, the variable width of the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be further expanded.
また、上記可変フィルタ回路は、前記共振子に対して並列に接続され、かつ、前記キャパシタンス回路に対して直列に接続されている第２のインダクタンス回路を備えてもよい。 The variable filter circuit may include a second inductance circuit connected in parallel to the resonator and connected in series to the capacitance circuit.
この構成では、共振子単体での反共振周波数からより高周波数側に反共振周波数を移すことができる。すなわち、共振子における共振周波数と反共振周波数との間隔を等価的に拡げることができる。このことにより、キャパシタンス回路と第２のインダクタンス回路とを共振子に接続した共振回路において、共振周波数や反共振周波数の可変幅を更に拡げることが可能になる。 In this configuration, the anti-resonance frequency can be shifted from the anti-resonance frequency of the resonator alone to a higher frequency side. That is, the interval between the resonance frequency and the antiresonance frequency in the resonator can be expanded equivalently. As a result, in the resonance circuit in which the capacitance circuit and the second inductance circuit are connected to the resonator, the variable width of the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be further expanded.
この発明によれば、通過帯域や減衰極の可変幅を広くする場合でも、フィルタ特性において急峻な減衰性を実現することができる。 According to the present invention, even when the pass band and the variable width of the attenuation pole are widened, steep attenuation can be realized in the filter characteristics.
≪第１の実施形態≫
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波モジュール１を示す回路図である。高周波モジュール１は、プリント配線基板等として構成される基板２を備える。基板２は、図示していない内蔵部品や表面実装部品、内部配線パターンを備え、それらにより可変フィルタ回路１０を構成している。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a high-frequency module 1 according to the first embodiment of the present invention. The high frequency module 1 includes a substrate 2 configured as a printed wiring board or the like. The substrate 2 includes built-in components, surface mount components, and internal wiring patterns (not shown), and the variable filter circuit 10 is configured by these components.
可変フィルタ回路１０は、ポートP1，P2，P3と、直列腕１１と、並列腕１２，１３とを備えている。ポートP1，P2は、可変フィルタ回路１０の入出力端である。ポートP3は、可変フィルタ回路１０のグランド接続端である。直列腕１１は、ポートP1とポートP2との間に直列に接続されている。並列腕１２は、共振回路を構成していて、ポートP1とポートP3との間に直列に接続されている。並列腕１３は、共振回路を構成していて、ポートP2とポートP3との間に直列に接続されている。 The variable filter circuit 10 includes ports P1, P2, and P3, a serial arm 11, and parallel arms 12 and 13. Ports P 1 and P 2 are input / output terminals of the variable filter circuit 10. The port P3 is a ground connection end of the variable filter circuit 10. The serial arm 11 is connected in series between the port P1 and the port P2. The parallel arm 12 forms a resonance circuit and is connected in series between the port P1 and the port P3. The parallel arm 13 forms a resonance circuit, and is connected in series between the port P2 and the port P3.
直列腕１１は、インダクタLs1を備えている。インダクタLs1は、ポートP1とポートP2との間に設けられ、その一端は並列腕１２の一端に接続され、他端は並列腕１３の一端に接続されている。 The serial arm 11 includes an inductor Ls1. The inductor Ls1 is provided between the port P1 and the port P2, and has one end connected to one end of the parallel arm 12 and the other end connected to one end of the parallel arm 13.
並列腕１２は、共振子Re_p1、キャパシタンス回路１４、第２のインダクタ（第１のインダクタンス回路）Ls_p1、および、第３のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Lp_p1、を備えている。キャパシタンス回路１４は、可変容量Cs_p1と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Lp1とを備えている。第１のインダクタLp1と可変容量Cs_p1とは並列に接続されている。キャパシタンス回路１４は、ポートP1に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p1の一端に接続されている。共振子Re_p1はポートP3に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p1の他端に接続されている。第３のインダクタLp_p1は、共振子Re_p1と並列に接続されており、一端を第２のインダクタLs_p1と共振子Re_p1との接続点に接続し、他端をポートP3に接続している。 The parallel arm 12 includes a resonator Re_p1, a capacitance circuit 14, a second inductor (first inductance circuit) Ls_p1, and a third inductor (second inductance circuit) Lp_p1. The capacitance circuit 14 includes a variable capacitor Cs_p1 and a first inductor (inductance element) Lp1. The first inductor Lp1 and the variable capacitor Cs_p1 are connected in parallel. The capacitance circuit 14 has one end connected to the port P1 and the other end connected to one end of the second inductor Ls_p1. The resonator Re_p1 has one end connected to the port P3 and the other end connected to the other end of the second inductor Ls_p1. The third inductor Lp_p1 is connected in parallel with the resonator Re_p1, and one end is connected to the connection point between the second inductor Ls_p1 and the resonator Re_p1, and the other end is connected to the port P3.
並列腕１３は、共振子Re_p2、キャパシタンス回路１５、第２のインダクタ（第１のインダクタンス回路）Ls_p2、および、第３のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Lp_p2、を備えている。キャパシタンス回路１５は、可変容量Cs_p2と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Lp2とを備えている。第１のインダクタLp2と可変容量Cs_p2とは並列に接続されている。キャパシタンス回路１５は、ポートP2に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p2の一端に接続されている。共振子Re_p2はポートP3に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p2の他端に接続されている。第３のインダクタLp_p2は、共振子Re_p2と並列に接続されており、一端を第２のインダクタLs_p2と共振子Re_p2との接続点に接続し、他端をポートP3に接続している。 The parallel arm 13 includes a resonator Re_p2, a capacitance circuit 15, a second inductor (first inductance circuit) Ls_p2, and a third inductor (second inductance circuit) Lp_p2. The capacitance circuit 15 includes a variable capacitor Cs_p2 and a first inductor (inductance element) Lp2. The first inductor Lp2 and the variable capacitor Cs_p2 are connected in parallel. The capacitance circuit 15 has one end connected to the port P2 and the other end connected to one end of the second inductor Ls_p2. The resonator Re_p2 has one end connected to the port P3 and the other end connected to the other end of the second inductor Ls_p2. The third inductor Lp_p2 is connected in parallel with the resonator Re_p2, and one end is connected to the connection point between the second inductor Ls_p2 and the resonator Re_p2, and the other end is connected to the port P3.
以下、並列腕１２における、第１乃至第３のインダクタの機能について説明する。 Hereinafter, functions of the first to third inductors in the parallel arm 12 will be described.
図１（Ｂ）は、第２のインダクタLs_p1の概略の機能を説明するインピーダンス特性図である。 FIG. 1B is an impedance characteristic diagram illustrating a schematic function of the second inductor Ls_p1.
図１（Ｂ）中に示す破線は、共振子Re_p1の単体でのインピーダンス波形を示す。また、図１（Ｂ）中に示す一点鎖線は、第２のインダクタLs_p1の単体でのインピーダンス波形を示す。図１（Ｂ）中に示す実線は、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形を示す。 A broken line shown in FIG. 1B indicates an impedance waveform of the resonator Re_p1 alone. Also, the alternate long and short dash line in FIG. 1B shows the impedance waveform of the second inductor Ls_p1 alone. A solid line in FIG. 1B shows a combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1.
共振子Re_p1のインピーダンス波形は、周波数の増加にしたがってマイナスの無限大からプラスの無限大にかけてインピーダンスが繰り返し変化し、マイナスおよびプラスの無限大の近傍では変化が急峻であり、インピーダンスが零の近傍では比較的なだらかに変化する。第２のインダクタLs_p1のインピーダンス波形は、周波数の増加にしたがってインピーダンスがプラスの領域で直線状に増加する。これらの波形において、インピーダンスが零となる周波数は共振周波数にあたり、インピーダンスが無限大となる周波数は反共振周波数にあたる。 The impedance waveform of the resonator Re_p1 changes repeatedly from minus infinity to plus infinity as the frequency increases, and the change is steep near minus and plus infinity, and when the impedance is near zero. It changes comparatively slowly. The impedance waveform of the second inductor Ls_p1 increases linearly in a region where the impedance is positive as the frequency increases. In these waveforms, the frequency at which the impedance is zero corresponds to the resonance frequency, and the frequency at which the impedance is infinite corresponds to the anti-resonance frequency.
これらの共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1とは直列接続されているために、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形は、共振子Re_p1のインピーダンス波形と第２のインダクタLs_p1のインピーダンス波形との単純な足し合わせとなる。このため、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形は、共振子Re_p1の単体でのインピーダンス波形と比べてインピーダンスがプラス側にシフトする波形となる。 Since the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1 are connected in series, the combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1 is the impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1. This is a simple addition to the impedance waveform. For this reason, the combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1 is a waveform in which the impedance is shifted to the plus side compared to the impedance waveform of the resonator Re_p1 alone.
したがって、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形では、共振周波数が、共振子Re_p1の単体での共振周波数から低周波数側にシフトする。一方、反共振周波数は、共振子Re_p1の単体での反共振周波数から変化しない。また、反共振周波数の高周波数側では、共振子Re_p1の単体では生じていなかった副共振周波数が生じる。 Accordingly, in the combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1, the resonance frequency shifts from the resonance frequency of the resonator Re_p1 alone to the low frequency side. On the other hand, the antiresonance frequency does not change from the antiresonance frequency of the single resonator Re_p1. Further, on the high frequency side of the anti-resonance frequency, a sub-resonance frequency that does not occur in the single resonator Re_p1 occurs.
このように、第２のインダクタLs_p1は、並列腕１２において、共振子Re_p1の共振周波数を低周波数側にシフトさせる機能と、共振子Re_p1の反共振周波数の高周波数側に副共振周波数を生じさせる機能と、を有している。なお、並列腕１３においては、第２のインダクタLs_p2が同様の機能を有している。 As described above, the second inductor Ls_p1 causes the parallel arm 12 to shift the resonance frequency of the resonator Re_p1 to the low frequency side and to generate the sub-resonance frequency on the high frequency side of the antiresonance frequency of the resonator Re_p1. And has a function. In the parallel arm 13, the second inductor Ls_p2 has a similar function.
図１（Ｃ）は、第３のインダクタLp_p1の概略の機能を説明するアドミタンス特性図である。 FIG. 1C is an admittance characteristic diagram illustrating a schematic function of the third inductor Lp_p1.
図１（Ｃ）中に示す破線は、共振子Re_p1の単体でのアドミタンス波形を例示している。また、図１（Ｃ）中に示す一点鎖線は、第３のインダクタLp_p1の単体でのアドミタンス波形を例示している。図１（Ｃ）中に示す実線は、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形を例示している。 A broken line shown in FIG. 1C illustrates an admittance waveform of the resonator Re_p1 alone. In addition, the alternate long and short dash line in FIG. 1C illustrates an admittance waveform of the third inductor Lp_p1 alone. A solid line shown in FIG. 1C illustrates a combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1.
共振子Re_p1のアドミタンス波形も、周波数の増加にしたがってマイナスの無限大からプラスの無限大にかけてアドミタンスが繰り返し変化し、マイナスおよびプラスの無限大の近傍では変化が急峻であり、アドミタンスが零の近傍では比較的なだらかに変化する。第３のインダクタLp_p1のアドミタンス波形は、アドミタンスがマイナスの領域において、周波数の増加にしたがってアドミタンスの絶対値が急峻に減少し、アドミタンスがマイナスの一定値に近づくにつれ、変化がなだらかになる。これらの波形において、アドミタンスが零となる周波数は反共振周波数にあたり、アドミタンスが無限大となる周波数は共振周波数にあたる。 The admittance waveform of the resonator Re_p1 also changes admittance repeatedly from minus infinity to plus infinity as the frequency increases, and the change is steep in the vicinity of minus and plus infinity, and in the vicinity of zero admittance. It changes comparatively slowly. In the admittance waveform of the third inductor Lp_p1, the absolute value of the admittance sharply decreases as the frequency increases in a region where the admittance is negative, and changes gradually as the admittance approaches a constant negative value. In these waveforms, the frequency at which the admittance is zero corresponds to the antiresonance frequency, and the frequency at which the admittance is infinite corresponds to the resonance frequency.
これらの共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1とは並列接続されているために、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形は、共振子Re_p1のアドミタンス波形と第３のインダクタLp_p1のアドミタンス波形との単純な足し合わせとなる。このため、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形は、共振子Re_p1の単体でのアドミタンス波形と比べて、アドミタンスがマイナス側にシフトする波形となる。 Since the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1 are connected in parallel, the combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1 is the admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1. This is a simple addition to the admittance waveform. For this reason, the combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1 is a waveform in which the admittance is shifted to the minus side compared to the admittance waveform of the resonator Re_p1 alone.
したがって、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形では、反共振周波数は共振子Re_p1の単体での反共振周波数から高周波数側にシフトする。一方、共振周波数は、共振子Re_p1の単体での共振周波数から変化しない。また、共振周波数の低周波数側には、共振子Re_p1の単体では生じていなかった副反共振周波数が生じる。 Therefore, in the combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1, the antiresonance frequency shifts from the antiresonance frequency of the single resonator Re_p1 to the high frequency side. On the other hand, the resonance frequency does not change from the resonance frequency of the single resonator Re_p1. Further, on the low frequency side of the resonance frequency, a sub-antiresonance frequency that has not occurred in the single resonator Re_p1 is generated.
このように、第３のインダクタLp_p1は、並列腕１２において、共振子Re_p1の反共振周波数を高周波数側にシフトさせる機能と、共振子Re_p1の共振周波数の低周波数側に副反共振周波数を生じさせる機能と、を有している。なお、並列腕１３においては、第３のインダクタLp_p2が同様の機能を有している。 Thus, in the parallel arm 12, the third inductor Lp_p1 has a function of shifting the antiresonance frequency of the resonator Re_p1 to the high frequency side and a sub antiresonance frequency on the low frequency side of the resonance frequency of the resonator Re_p1. And a function to make it. In the parallel arm 13, the third inductor Lp_p2 has a similar function.
以下、第１のインダクタLp1の機能を概略的に説明する。図２（Ａ）は、共振子Re_p1とキャパシタンス回路１４とからなる共振回路３の回路図である。 Hereinafter, the function of the first inductor Lp1 will be schematically described. FIG. 2A is a circuit diagram of the resonance circuit 3 including the resonator Re_p 1 and the capacitance circuit 14.
可変容量Cs_p1が制御によって取りうるキャパシタンスは、理想的には零から無限大までであるが、現実的には、例えば２〜５ｐＦ程度の限定的な範囲でしか制御できない。そこで、ここでは、可変容量Cs_p1に対して第１のインダクタLp1を並列接続してキャパシタンス回路１４を構成し、このキャパシタンス回路１４を、共振子Re_p1に直列接続することにより、キャパシタンス回路１４が取りうるキャパシタンスの値の範囲を、可変容量Cs_p1単体で取りうるキャパシタンスの値の範囲から変換する。 Although the capacitance that can be taken by the variable capacitor Cs_p1 is ideally from zero to infinity, it can be controlled only within a limited range of, for example, about 2 to 5 pF. Therefore, here, the capacitance circuit 14 can be obtained by connecting the first inductor Lp1 in parallel to the variable capacitor Cs_p1 to form the capacitance circuit 14 and connecting the capacitance circuit 14 in series to the resonator Re_p1. The capacitance value range is converted from the capacitance value range that can be taken by the variable capacitor Cs_p1 alone.
図２（Ｂ）は、共振回路３における共振周波数とキャパシタンスとの関係を例示するグラフである。なお、ここでは、キャパシタンスの制御範囲に限界が無いものと仮定したシミュレーションの結果をプロットしている。 FIG. 2B is a graph illustrating the relationship between the resonance frequency and the capacitance in the resonance circuit 3. Here, the results of simulation assuming that there is no limit in the capacitance control range are plotted.
ここで示すように、共振回路３における共振周波数は、キャパシタンス回路１４のキャパシタンスの値に対して反比例するような非線形の変化を示す。すなわち、キャパシタンスの値が小さい領域では、キャパシタンスの増加に従い共振周波数が急峻に減少し、逆にキャパシタンスの値が大きい領域では、キャパシタンスの増加に従い共振周波数が緩やかに減少する。 As shown here, the resonance frequency in the resonance circuit 3 exhibits a nonlinear change that is inversely proportional to the capacitance value of the capacitance circuit 14. That is, in a region where the capacitance value is small, the resonance frequency decreases sharply as the capacitance increases, and conversely, in a region where the capacitance value is large, the resonance frequency decreases gradually as the capacitance increases.
ここでは、キャパシタンス回路１４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cs_p1が単体で取りうる値の範囲から、より小さい値の側にずらす。すなわち、共振回路３の共振周波数がキャパシタンスの変化に対してより高感度に変化する領域を、キャパシタンス回路１４におけるキャパシタンスの制御範囲とする。このようにすることで、共振回路３における共振周波数の可変幅を拡げることができる。したがって、この共振回路３によれば、共振周波数の可変幅を拡げながらも、共振子Re_p1として共振Ｑが高いものを利用することが可能になり、可変フィルタ回路１０のフィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。 Here, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 14 can take is shifted from the range of values that the variable capacitor Cs_p1 can take alone to a smaller value side. That is, a region where the resonance frequency of the resonance circuit 3 changes with higher sensitivity to the change in capacitance is set as a capacitance control range in the capacitance circuit 14. By doing so, the variable width of the resonance frequency in the resonance circuit 3 can be expanded. Therefore, according to the resonance circuit 3, it is possible to use a resonator having a high resonance Q as the resonator Re_p1 while widening the variable range of the resonance frequency, and the filter characteristics of the variable filter circuit 10 have high steepness. It becomes possible to obtain.
図３は、共振回路３、および、比較例に係る共振回路３Ａ，３Ｂの実施例に係るインピーダンス波形図である。図３（Ａ）中には、比較例に係る共振回路３Ａとして、共振子Re_p1に単体の可変容量Cs_p1を直列接続した回路構成でのインピーダンス波形を例示している。図３（Ｂ）中には、比較例に係る共振回路３Ｂとして、共振子Re_p1に可変容量Cs_p1と第２のインダクタLs_p1とを直列接続した構成でのインピーダンス波形を例示している。図３（Ｃ）には、本実施形態に係る共振回路３でのインピーダンス波形を例示している。 FIG. 3 is an impedance waveform diagram according to the embodiment of the resonance circuit 3 and the resonance circuits 3A and 3B according to the comparative example. FIG. 3A illustrates an impedance waveform in a circuit configuration in which a single variable capacitor Cs_p1 is connected in series to a resonator Re_p1, as the resonance circuit 3A according to the comparative example. FIG. 3B illustrates an impedance waveform in a configuration in which a variable capacitor Cs_p1 and a second inductor Ls_p1 are connected in series to a resonator Re_p1 as a resonance circuit 3B according to a comparative example. FIG. 3C illustrates an impedance waveform in the resonance circuit 3 according to the present embodiment.
なお、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）のそれぞれには、可変容量Cs_p1のキャパシタンスを、10［pF］に設定した場合と、2［pF］に設定した場合とでのインピーダンス波形の変化を示している。 In each of FIGS. 3A to 3C, there is a change in impedance waveform between the case where the capacitance of the variable capacitor Cs_p1 is set to 10 [pF] and the case where it is set to 2 [pF]. Is shown.
共振回路３，３Ａ，３Ｂのいずれにおいても、可変容量Cs_p1の制御によって、反共振周波数は替えずに共振周波数のみを周波数調整することができている。ただし、共振回路３，３Ａ，３Ｂのいずれのインピーダンス特性も、可変容量Cs_p1を同じように制御しているにもかかわらず、共振周波数の可変幅、および、共振周波数−反共振周波数間の周波数間隔、（急峻性と等価）が相違している。 In any of the resonance circuits 3, 3 </ b> A, and 3 </ b> B, only the resonance frequency can be adjusted without changing the antiresonance frequency by controlling the variable capacitor Cs_p <b> 1. However, in any of the impedance characteristics of the resonance circuits 3, 3A, 3B, the variable width of the resonance frequency and the frequency interval between the resonance frequency and the anti-resonance frequency are controlled even though the variable capacitor Cs_p1 is controlled in the same manner. , (Equivalent to steepness).
具体的には、可変幅の観点からは、可変容量Cs_p1のみ直列接続した共振回路３Ａ（fr'-fr=26MHz）が最も可変幅が狭く、可変容量Cs_p1とともに第２のインダクタLs_p1を直列接続した共振回路３Ｂ（fr'-fr=49MHz）、および、本実施形態に係る共振回路３（fr'-fr=34MHz）は比較的、可変幅が広い。 Specifically, from the viewpoint of the variable width, the resonance circuit 3A (fr'-fr = 26 MHz) in which only the variable capacitor Cs_p1 is connected in series has the narrowest variable width, and the second inductor Ls_p1 is connected in series with the variable capacitor Cs_p1. The resonance circuit 3B (fr′−fr = 49 MHz) and the resonance circuit 3 (fr′−fr = 34 MHz) according to the present embodiment have a relatively wide variable width.
一方、急峻性の観点からは、可変容量Cs_p1とともに第２のインダクタLs_p1を直列接続した共振回路３Ｂ（fa-fr｜fa-fr'=50〜99MHz）が最も急峻性が低く、可変容量Cs_p1のみ直列接続した共振回路３Ａ（fa-fr｜fa-fr'=38〜64MHz）、および、本実施形態に係る共振回路３（fa-fr｜fa-fr'=29〜63MHz）は比較的、急峻性が高い。なお、ここでの急峻性とは、共振点（fr ，fr’）と反共振点（fa）の間隔幅をいう。 On the other hand, from the viewpoint of steepness, the resonance circuit 3B (fa-fr | fa-fr '= 50 to 99 MHz) in which the second inductor Ls_p1 is connected in series with the variable capacitor Cs_p1 has the lowest steepness, and only the variable capacitor Cs_p1 The resonance circuit 3A (fa-fr | fa-fr '= 38 to 64 MHz) connected in series and the resonance circuit 3 (fa-fr | fa-fr' = 29 to 63 MHz) according to this embodiment are relatively steep. High nature. Here, the steepness refers to the interval width between the resonance points (fr, fr ′) and the antiresonance point (fa).
すなわち、可変容量Cs_p1のみ直列接続した共振回路３Ａにおいては、高い急峻性が得られる一方で、可変容量Cs_p1の制御による共振周波数の可変幅が狭くなっている。また、可変容量Cs_p1とともに第２のインダクタLs_p1を直列接続した共振回路３Ｂにおいては、共振回路３Ａと比べて、可変容量Cs_p1の制御による共振周波数の可変幅を拡げられるが、その一方で、急峻性が劣化している。一方、本実施形態に係る共振回路３においては、共振回路３Ａと比べ、急峻性がほとんど劣化することなく、可変容量Cs_p1の制御による共振周波数の可変幅を拡げられている。 That is, in the resonance circuit 3A in which only the variable capacitor Cs_p1 is connected in series, high steepness is obtained, while the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitor Cs_p1 is narrow. In addition, in the resonance circuit 3B in which the second inductor Ls_p1 is connected in series with the variable capacitor Cs_p1, the variable range of the resonance frequency can be expanded by controlling the variable capacitor Cs_p1, compared to the resonance circuit 3A. Has deteriorated. On the other hand, in the resonance circuit 3 according to the present embodiment, the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitor Cs_p1 is widened with almost no steep deterioration as compared with the resonance circuit 3A.
つまり、本実施形態において、急峻性はほとんど劣化することなく、可変容量の制御による共振周波数の可変幅を拡げられている理由は、以下である。キャパシタンス回路１４においてキャパシタンスの可変幅を変えるために、本実施形態では、可変容量Cs_p1に第１のインダクタLp1を並列接続している。可変容量Cs_p1に第１のインダクタLp1を並列接続した共振回路３では、共振点は動きやすく、反共振点は動きにくくなる。そのため、共振点を従来よりも反共振点の方向に近づければ、可変幅が広がり、急峻性は高まる。共振点を従来よりも反共振点の方向に近づけるための条件は、可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1とを合成インピーダンス化することと、合成インピーダンスが容量性となるように設定することである。可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1とを合成インピーダンス化することで、従来よりも可変幅が広がる。さらに、合成インピーダンスが容量性となるように設定することで、共振点を反共振点に近づけることができるからである。 That is, in the present embodiment, the reason why the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitance is expanded without substantially deteriorating the steepness is as follows. In order to change the variable width of the capacitance in the capacitance circuit 14, in the present embodiment, the first inductor Lp1 is connected in parallel to the variable capacitor Cs_p1. In the resonance circuit 3 in which the first inductor Lp1 is connected in parallel to the variable capacitor Cs_p1, the resonance point is easy to move and the anti-resonance point is difficult to move. Therefore, if the resonance point is closer to the anti-resonance point than before, the variable width is widened and the steepness is increased. The condition for bringing the resonance point closer to the antiresonance point than before is to make the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 into a combined impedance and to set the combined impedance to be capacitive. . By making the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 into a combined impedance, the variable width is expanded as compared with the conventional case. Furthermore, the resonance point can be brought close to the anti-resonance point by setting the combined impedance to be capacitive.
このように、本実施形態に係る共振回路３では、共振周波数の可変幅を拡げつつ、高い急峻性を得ることができる。 Thus, in the resonance circuit 3 according to the present embodiment, high steepness can be obtained while widening the variable range of the resonance frequency.
図４（Ａ）は、比較例（可変フィルタ回路１０Ａ）のフィルタ特性を例示する特性図である。可変フィルタ回路１０Ａは、図１に示した可変フィルタ回路１０から第１のインダクタLp1，Lp2を省いた回路である。図４（Ｂ）は、図１に示した可変フィルタ回路１０のフィルタ特性を例示する特性図である。なお、ここでは、可変フィルタ回路１０，１０Ａそれぞれのフィルタ特性において、並列腕１２，１３における共振周波数を利用して減衰極を形成し、副反共振周波数を利用して通過帯域を形成した。したがって、可変フィルタ回路１０，１０Ａそれぞれのフィルタ特性は、通過帯域の高周波数側に急峻な減衰極が形成されるローパスフィルタ型の特性を有している。 FIG. 4A is a characteristic diagram illustrating the filter characteristics of the comparative example (variable filter circuit 10A). The variable filter circuit 10A is a circuit in which the first inductors Lp1 and Lp2 are omitted from the variable filter circuit 10 shown in FIG. FIG. 4B is a characteristic diagram illustrating the filter characteristics of the variable filter circuit 10 illustrated in FIG. Here, in the filter characteristics of the variable filter circuits 10 and 10A, the attenuation pole is formed using the resonance frequency in the parallel arms 12 and 13, and the passband is formed using the sub-antiresonance frequency. Therefore, the filter characteristics of the variable filter circuits 10 and 10A each have a low-pass filter type characteristic in which a steep attenuation pole is formed on the high frequency side of the pass band.
可変フィルタ回路１０，１０Ａそれぞれにおいて、可変容量Cp_p1，Cp_p2を制御して、それぞれのキャパシタンスを2pFと10pFとに調整し、3dB fHの変化量を可変幅と見做し、3dB fHと15fB fHの周波数差を急峻性と見做し、各々の回路における可変幅と急峻性とを測定した。 In each of the variable filter circuits 10 and 10A, the variable capacitors Cp_p1 and Cp_p2 are controlled so that the respective capacitances are adjusted to 2 pF and 10 pF, and the amount of change of 3 dB fH is regarded as a variable width, and 3 dB fH and 15 fB fH. The frequency difference was regarded as steepness, and the variable width and steepness in each circuit were measured.
その結果、図４中に示すように可変フィルタ回路１０においては、可変フィルタ回路１０Ａからの急峻性の劣化は確認されず、一方で、可変幅については可変フィルタ回路１０Ａからの改善（拡大）が確認された。 As a result, as shown in FIG. 4, in the variable filter circuit 10, the deterioration of the steepness from the variable filter circuit 10 </ b> A is not confirmed, while the variable width is improved (enlarged) from the variable filter circuit 10 </ b> A. confirmed.
このように、本実施形態に係る可変フィルタ回路１０においては、各並列腕１２，１３に設けた共振子Re_p1，Re_p2に対して、可変容量Cp_p1，Cp_p2を単体で直列接続するのではなく、可変容量Cp_p1，Cp_p2に第１のインダクタLp1，Lp2を並列接続したキャパシタンス回路１４，１５として直列接続することにより、急峻性の劣化を抑えつつ、可変幅を拡大することができる。 Thus, in the variable filter circuit 10 according to the present embodiment, the variable capacitors Cp_p1 and Cp_p2 are not connected in series to the resonators Re_p1 and Re_p2 provided in the parallel arms 12 and 13, but are variable. By connecting the capacitors Cp_p1 and Cp_p2 in series as the capacitance circuits 14 and 15 in which the first inductors Lp1 and Lp2 are connected in parallel, the variable width can be expanded while suppressing the deterioration of steepness.
次に、第１のインダクタLp1，Lp2の具体的な設定例について詳細に説明する。図５（Ａ）は、キャパシタンス回路１４のアドミタンス特性図である。 Next, a specific setting example of the first inductors Lp1 and Lp2 will be described in detail. FIG. 5A is an admittance characteristic diagram of the capacitance circuit 14.
各図中に示す破線は、可変容量Cs_p1（キャパシタンスＣ１，Ｃ２）や第１のインダクタLp1（インダクタンスＬ）の単体での特性を例示している。また、各図中に示す実線は、キャパシタンス回路１４の特性を例示している。 The broken lines shown in each figure illustrate the characteristics of the variable capacitor Cs_p1 (capacitances C1 and C2) and the first inductor Lp1 (inductance L) alone. Moreover, the solid line shown in each figure has illustrated the characteristic of the capacitance circuit 14. FIG.
可変容量Cs_p1のアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、異なるキャパシタンスに可変容量Cs_p1を設定した場合のアドミタンス波形である。可変容量Cs_p1のアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、周波数の増加にしたがってアドミタンスがプラスの領域で増加する直線状である。一方、第１のインダクタLp1のアドミタンス波形（Ｌ）は、アドミタンスがマイナスの領域において、周波数の増加にしたがってアドミタンスの絶対値が急峻に減少し、アドミタンスがマイナスの一定値に近づくにつれ、変化がなだらかになる。 The admittance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cs_p1 is an admittance waveform when the variable capacitor Cs_p1 is set to a different capacitance. The admittance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cs_p1 has a linear shape in which the admittance increases in a positive region as the frequency increases. On the other hand, in the admittance waveform (L) of the first inductor Lp1, the absolute value of the admittance sharply decreases as the frequency increases in a region where the admittance is negative, and changes gradually as the admittance approaches a constant negative value. become.
これらの可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1とは並列接続されているために、可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1との合成のアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、可変容量Cs_p1のアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）と第１のインダクタLp1のアドミタンス波形（Ｌ）との単純な足し合わせとなる。このため、可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1との合成のアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、第１のインダクタLp1の単体でのアドミタンス波形（Ｌ）と比べて、アドミタンスがプラス側にシフトし、所定の周波数でアドミタンスが零となって反共振が生じている。 Since the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 are connected in parallel, the combined admittance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 is an admittance waveform of the variable capacitor Cs_p1 ( C1, C2) and the admittance waveform (L) of the first inductor Lp1 are simply added. Therefore, the admittance waveform (L + C1, L + C2) composed of the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 is shifted to the plus side compared to the admittance waveform (L) of the first inductor Lp1 alone. The admittance becomes zero at a predetermined frequency and anti-resonance occurs.
また、図５（Ｂ）は、キャパシタンス回路１４のインピーダンス特性図である。このキャパシタンス回路１４のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）において、反共振周波数よりも低周波数側では、キャパシタンス回路１４のインピーダンスはプラスとなって誘導性を持ち、反共振周波数よりも高周波数側では、キャパシタンス回路１４のインピーダンスがマイナスとなって容量性を持っている。 FIG. 5B is an impedance characteristic diagram of the capacitance circuit 14. In the impedance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 14, the impedance of the capacitance circuit 14 is positive and inductive on the lower frequency side than the anti-resonance frequency, and the capacitance is higher on the higher frequency side than the anti-resonance frequency. The impedance of the circuit 14 is negative and has capacitance.
ここで、キャパシタンス回路１４の反共振の共振角周波数をωr、第１のインダクタLp1のインダクタンスをL、可変容量Cs_p1のキャパシタンスをCとすると、キャパシタンス回路１４の合成インピーダンスZは、
1 / Z = 1 / ( j×ω×L ) + j×ω×C =（ 1 - ω2×L×C ）/ ( j×ω×L )
とあらわすことができる。この合成インピーダンスが容量性となる条件は、
Z < 0
である。このため、キャパシタンス回路１４においては、
L > 1 / ( ωr2 ×C )
の条件式を満足する範囲内に、共振角周波数ωr、第１のインダクタLp1のインダクタンスL、可変容量Cs_p1のキャパシタンスCを設定することにより、キャパシタンス回路１４が全体としても容量性のインピーダンスを有することになる。このようなインピーダンスをキャパシタンス回路１４が有することにより、先に図２（Ｂ）で説明したように、キャパシタンス回路１４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cs_p1が単体で取りうる値の範囲から、より小さい値の側にずらし、共振周波数の可変幅を拡げつつ、フィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。
Here, when the resonance angular frequency of the anti-resonance of the capacitance circuit 14 is ωr, the inductance of the first inductor Lp1 is L, and the capacitance of the variable capacitor Cs_p1 is C, the combined impedance Z of the capacitance circuit 14 is
1 / Z = 1 / (j × ω × L) + j × ω × C = (1-ω 2 × L × C) / (j × ω × L)
It can be expressed. The condition for this combined impedance to be capacitive is:
Z <0
It is. For this reason, in the capacitance circuit 14,
L> 1 / (ωr 2 × C)
By setting the resonance angular frequency ωr, the inductance L of the first inductor Lp1, and the capacitance C of the variable capacitor Cs_p1 within the range satisfying the conditional expression, the capacitance circuit 14 has a capacitive impedance as a whole. become. Since the capacitance circuit 14 has such an impedance, as described above with reference to FIG. 2B, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 14 can take is the range of values that the variable capacitor Cs_p1 can take alone. Therefore, it is possible to obtain high steepness in the filter characteristics while shifting to a smaller value side and widening the variable range of the resonance frequency.
なお、図５（Ｃ）は、キャパシタンス回路１４を共振子Re_p1に直列接続した共振回路３のインピーダンス特性図である。また、図５（Ｄ）は、比較対象に係る共振回路３Ａのインピーダンス特性図である。なお、比較対象に係る共振回路３Ａは、共振子Re_p1に可変容量Cs_p1のみを直列接続した回路である。 FIG. 5C is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 3 in which the capacitance circuit 14 is connected in series to the resonator Re_p1. FIG. 5D is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 3A according to the comparison target. The resonant circuit 3A according to the comparison target is a circuit in which only the variable capacitor Cs_p1 is connected in series to the resonator Re_p1.
先に示した図５（Ｂ）の、キャパシタンス回路１４のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、反共振周波数よりも高周波数側の近傍周波数においては、インピーダンスがマイナスの無限大から急峻に立ちあがっている。そして、反共振周波数よりも高周波数側の近傍周波数においては、２つのインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）のインピーダンスの差分が、２つのインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）のインピーダンスの差分に比べて、より大きくなっている。 The impedance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 14 shown in FIG. 5B shown above rises steeply from infinity where the impedance is negative at a frequency close to the anti-resonance frequency. . And, in the vicinity frequency higher than the anti-resonance frequency, the impedance difference between the two impedance waveforms (L + C1, L + C2) is larger than the impedance difference between the two impedance waveforms (C1, C2). It has become.
このため、図５（Ｃ）に示す共振回路３のインピーダンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でも、キャパシタンス回路１４の反共振周波数よりも高周波数側の近傍周波数において、一方のインピーダンス波形が緩やかに立ち上がり、他方のインピーダンス波形が急峻に立ち上がるようになる。このことにより、２つのインピーダンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でインピーダンスが零になる周波数の差、すなわち、共振周波数の可変幅が広がることになる。 For this reason, even in the impedance waveform (Re + L + C1, Re + L + C2) of the resonance circuit 3 shown in FIG. 5C, one impedance waveform gradually rises at a frequency close to the anti-resonance frequency of the capacitance circuit 14, and the other The impedance waveform rises steeply. As a result, the difference between the frequencies at which the impedance becomes zero in the two impedance waveforms (Re + L + C1, Re + L + C2), that is, the variable range of the resonance frequency is widened.
このように、インピーダンス波形およびアドミタンス波形の観点からも、本実施形態に係る共振回路３のように、可変容量Cs_p1に第１のインダクタLp1を並列接続する構成の方が、可変容量Cs_p1単体を用いる構成よりも、共振周波数の可変幅を拡げられることがわかる。 Thus, also from the viewpoint of the impedance waveform and the admittance waveform, the configuration in which the first inductor Lp1 is connected in parallel to the variable capacitor Cs_p1 uses the variable capacitor Cs_p1 alone as in the resonance circuit 3 according to the present embodiment. It can be seen that the variable range of the resonance frequency can be expanded rather than the configuration.
≪第２の実施形態≫
図６は、本発明の第２の実施形態に係る可変フィルタ回路５０の回路図である。
<< Second Embodiment >>
FIG. 6 is a circuit diagram of a variable filter circuit 50 according to the second embodiment of the present invention.
可変フィルタ回路５０は、ポートP1，P2，P3と、並列腕５１と、直列腕５２，５３とを備えている。ポートP1，P2は、可変フィルタ回路５０の入出力端である。ポートP3は、可変フィルタ回路５０のグランド接続端である。直列腕５２，５３は、ポートP1とポートP2との間に直列に接続されていて、それぞれ共振回路を構成している。並列腕５１は、直列腕５２，５３の接続点ＡとポートP3との間に直列に接続されている。並列腕５１は、インダクタLp1を備えている。 The variable filter circuit 50 includes ports P1, P2, and P3, a parallel arm 51, and serial arms 52 and 53. The ports P1 and P2 are input / output terminals of the variable filter circuit 50. The port P3 is a ground connection end of the variable filter circuit 50. The serial arms 52 and 53 are connected in series between the port P1 and the port P2, and constitute a resonance circuit. The parallel arm 51 is connected in series between the connection point A of the series arms 52 and 53 and the port P3. The parallel arm 51 includes an inductor Lp1.
直列腕５２は、共振子Re_s1、キャパシタンス回路５４、第２のインダクタ（第１のインダクタンス回路）Ls_s1、および、第３のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Lp_s1、を備えている。キャパシタンス回路５４は、可変容量Cp_s1と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Ls1とを備えている。第１のインダクタLs1と可変容量Cp_s1とは直列に接続されている。キャパシタンス回路５４は、ポートP1に一端が接続され、他端が直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。共振子Re_s1と第３のインダクタLp_s1とは並列に接続され、それぞれの一端がポートP1に接続され、それぞれの他端が第２のインダクタLs_s1の一端に接続されている。第２のインダクタLs_s1の他端は、直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。 The series arm 52 includes a resonator Re_s1, a capacitance circuit 54, a second inductor (first inductance circuit) Ls_s1, and a third inductor (second inductance circuit) Lp_s1. The capacitance circuit 54 includes a variable capacitor Cp_s1 and a first inductor (inductance element) Ls1. The first inductor Ls1 and the variable capacitor Cp_s1 are connected in series. The capacitance circuit 54 has one end connected to the port P1 and the other end connected to the connection point A of the series arms 52 and 53. The resonator Re_s1 and the third inductor Lp_s1 are connected in parallel, one end of each is connected to the port P1, and the other end is connected to one end of the second inductor Ls_s1. The other end of the second inductor Ls_s1 is connected to the connection point A of the series arms 52 and 53.
直列腕５３は、共振子Re_s2、キャパシタンス回路５５、第２のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Ls_s2、および、第３のインダクタ（第３のインダクタンス回路）Lp_s2、を備えている。キャパシタンス回路５５は、可変容量Cp_s2と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Ls2とを備えている。第１のインダクタLs2と可変容量Cp_s2とは直列に接続されている。キャパシタンス回路５５は、ポートP2に一端が接続され、他端が直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。共振子Re_s2と第３のインダクタLp_s2とは並列に接続され、それぞれの一端がポートP2に接続され、それぞれの他端が第２のインダクタLs_s2の一端に接続されている。第２のインダクタLs_s2の他端は、直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。 The series arm 53 includes a resonator Re_s2, a capacitance circuit 55, a second inductor (second inductance circuit) Ls_s2, and a third inductor (third inductance circuit) Lp_s2. The capacitance circuit 55 includes a variable capacitor Cp_s2 and a first inductor (inductance element) Ls2. The first inductor Ls2 and the variable capacitor Cp_s2 are connected in series. The capacitance circuit 55 has one end connected to the port P2 and the other end connected to the connection point A of the series arms 52 and 53. The resonator Re_s2 and the third inductor Lp_s2 are connected in parallel, one end of each is connected to the port P2, and the other end is connected to one end of the second inductor Ls_s2. The other end of the second inductor Ls_s2 is connected to the connection point A of the series arms 52 and 53.
なお、第２のインダクタLs_s1，Ls_s2、および、第３のインダクタLp_s1，Lp_s2の機能は、第１の実施形態で説明した第２のインダクタLs_p1，Ls_p2や、第３のインダクタLp_p1，Lp_p2と同様であるため、ここでは説明は省く。 The functions of the second inductors Ls_s1 and Ls_s2 and the third inductors Lp_s1 and Lp_s2 are the same as those of the second inductors Ls_p1 and Ls_p2 and the third inductors Lp_p1 and Lp_p2 described in the first embodiment. Therefore, the explanation is omitted here.
以下、第１のインダクタLs1の機能を概略的に説明する。図７（Ａ）は、共振子Re_s1とキャパシタンス回路５４とからなる共振回路４の回路図である。 Hereinafter, the function of the first inductor Ls1 will be schematically described. FIG. 7A is a circuit diagram of the resonance circuit 4 including the resonator Re_s1 and the capacitance circuit 54.
ここでは、可変容量Cp_s1に対して第１のインダクタLs1を直列接続してキャパシタンス回路５４を構成し、このキャパシタンス回路５４を、共振子Re_s1に並列接続することにより、キャパシタンス回路５４が取りうるキャパシタンスの値の範囲を、可変容量Cp_s1単体で取りうるキャパシタンスの値の範囲から変換する。 Here, the capacitance circuit 54 is configured by connecting the first inductor Ls1 in series to the variable capacitance Cp_s1, and by connecting this capacitance circuit 54 in parallel to the resonator Re_s1, the capacitance of the capacitance circuit 54 can take. The value range is converted from the capacitance value range that can be taken by the variable capacitor Cp_s1 alone.
図７（Ｂ）は、共振回路４における反共振周波数とキャパシタンスとの関係を例示するグラフである。なお、第１の実施形態において図２（Ｂ）で例示したものは、反共振周波数ではなく共振周波数とキャパシタンスとの関係である。 FIG. 7B is a graph illustrating the relationship between the anti-resonance frequency and the capacitance in the resonance circuit 4. In addition, what was illustrated in FIG. 2B in the first embodiment is not the antiresonance frequency but the relationship between the resonance frequency and the capacitance.
ここで示すように、共振回路４における反共振周波数は、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスの値に対して反比例するような非線形の変化を示す。すなわち、キャパシタンスの値が小さい領域では、キャパシタンスの増加に従い反共振周波数が急峻に減少し、逆にキャパシタンスの値が大きい領域では、キャパシタンスの増加に従い反共振周波数が緩やかに減少する。 As shown here, the anti-resonance frequency in the resonance circuit 4 exhibits a non-linear change that is inversely proportional to the capacitance value of the capacitance circuit 54. That is, in the region where the capacitance value is small, the anti-resonance frequency sharply decreases as the capacitance increases, and conversely, in the region where the capacitance value is large, the anti-resonance frequency decreases gradually as the capacitance increases.
ここでは、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cp_s1が単体で取りうる値の範囲から、より大きい値の側にずらす。このため、共振回路４の反共振周波数がキャパシタンスの変化に対してより低い感度でしか変化しない領域を、キャパシタンス回路５４におけるキャパシタンスの制御範囲とする。ただし、キャパシタンス回路５４の場合には、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスが取りうる値の範囲が、可変容量Cp_s1が単体で取りうる値の範囲よりも格段に広範囲になるため、このことにより、共振回路４における反共振周波数の可変幅を拡げることができる。したがって、この共振回路４によれば、反共振周波数の可変幅を拡げながらも、共振子Re_s1として共振Ｑが高いものを利用することが可能になり、可変フィルタ回路５０のフィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。 Here, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 54 can take is shifted from the range of values that the variable capacitor Cp_s1 can take alone to a larger value side. For this reason, a region in which the anti-resonance frequency of the resonance circuit 4 changes only with a lower sensitivity to a change in capacitance is set as a capacitance control range in the capacitance circuit 54. However, in the case of the capacitance circuit 54, the range of the value that the capacitance of the capacitance circuit 54 can take is much wider than the range of the value that the variable capacitor Cp_s1 can take, and thus, the resonance circuit 4 The variable range of the anti-resonance frequency in can be expanded. Therefore, according to the resonance circuit 4, it is possible to use a resonator having a high resonance Q as the resonator Re_s1 while widening the variable width of the anti-resonance frequency, and high steepness in the filter characteristics of the variable filter circuit 50. Can be obtained.
図８（Ａ）は、比較例（可変フィルタ回路５０Ａ）のフィルタ特性を例示する特性図である。可変フィルタ回路５０Ａは、図６に示した可変フィルタ回路５０から第１のインダクタLs1，Ls2を省いた回路である。図８（Ｂ）は、図６に示した可変フィルタ回路５０のフィルタ特性を例示する特性図である。なお、ここでは、可変フィルタ回路５０，５０Ａそれぞれのフィルタ特性において、直列腕５２，５３における反共振周波数を利用して減衰極を形成し、副共振周波数を利用して通過帯域を形成した。したがって、可変フィルタ回路５０，５０Ａそれぞれのフィルタ特性は、通過帯域の低周波数側に急峻な減衰極が形成されるハイパスフィルタ型の特性を有している。 FIG. 8A is a characteristic diagram illustrating the filter characteristics of the comparative example (variable filter circuit 50A). The variable filter circuit 50A is a circuit in which the first inductors Ls1 and Ls2 are omitted from the variable filter circuit 50 shown in FIG. FIG. 8B is a characteristic diagram illustrating the filter characteristics of the variable filter circuit 50 illustrated in FIG. Here, in the filter characteristics of the variable filter circuits 50 and 50A, the attenuation pole is formed using the anti-resonance frequency in the series arms 52 and 53, and the passband is formed using the sub-resonance frequency. Therefore, the filter characteristics of the variable filter circuits 50 and 50A each have a high-pass filter type characteristic in which a steep attenuation pole is formed on the low frequency side of the pass band.
可変フィルタ回路５０，５０Ａそれぞれにおいて、可変容量Cp_s1，Cp_s2を制御して、それぞれのキャパシタンスを2pFと10pFとに調整し急峻性と可変幅とを測定した。その結果、図８中に示すように可変フィルタ回路５０においては、可変フィルタ回路５０Ａからの急峻性の劣化は確認されず、一方で、可変幅については可変フィルタ回路５０Ａからの改善（拡大）が確認された。 In each of the variable filter circuits 50 and 50A, the variable capacitors Cp_s1 and Cp_s2 were controlled, the respective capacitances were adjusted to 2 pF and 10 pF, and the steepness and the variable width were measured. As a result, as shown in FIG. 8, in the variable filter circuit 50, the deterioration of the steepness from the variable filter circuit 50A is not confirmed, while the variable width is improved (enlarged) from the variable filter circuit 50A. confirmed.
このように、本実施形態に係る可変フィルタ回路５０においては、各直列腕５２，５３に設けた共振子Re_s1，Re_s2に対して、可変容量Cp_s1，Cp_s2を単体で並列接続するのではなく、可変容量Cp_s1，Cp_s2に第１のインダクタLs1，Ls2を直列接続したキャパシタンス回路５４，５５として並列接続することにより、急峻性の劣化を抑えつつ、可変幅を拡大することができる。 As described above, in the variable filter circuit 50 according to the present embodiment, the variable capacitors Cp_s1 and Cp_s2 are not connected in parallel to the resonators Re_s1 and Re_s2 provided in the series arms 52 and 53, but are variable. By connecting the capacitors Cp_s1 and Cp_s2 in parallel as the capacitance circuits 54 and 55 in which the first inductors Ls1 and Ls2 are connected in series, the variable width can be expanded while suppressing the deterioration of steepness.
つまり、本実施形態において、急峻性はほとんど劣化することなく、可変容量の制御による共振周波数の可変幅を拡げられている理由は、以下である。キャパシタンス回路５４においてキャパシタンスの可変幅を変えるために、本実施形態では、可変容量Cp_s1に第１のインダクタLs1を直列接続している。可変容量Cp_s1に第１のインダクタLs1を直列接続した直列腕５２の共振回路では、反共振点は動きやすく、共振点は動きにくくなる。そのため、反共振点を従来よりも共振点の方向に近づければ、可変幅が広がり、急峻性は高まる。反共振点を従来よりも共振点の方向に近づけるための条件は、可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1とを合成インピーダンス化することと、合成インピーダンスが容量性となるように設定することである。可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1とを合成インピーダンス化することで、従来よりも可変幅が広がる。さらに、合成インピーダンスが容量性となるように設定することで、反共振点が共振点に近づく方向に動くからである。 That is, in the present embodiment, the reason why the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitance is expanded without substantially deteriorating the steepness is as follows. In this embodiment, in order to change the variable width of the capacitance in the capacitance circuit 54, the first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1. In the resonance circuit of the series arm 52 in which the first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1, the antiresonance point is easy to move and the resonance point is difficult to move. Therefore, if the anti-resonance point is closer to the resonance point than in the prior art, the variable width is widened and the steepness is increased. The condition for bringing the antiresonance point closer to the resonance point than before is to make the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 into a combined impedance and to set the combined impedance to be capacitive. . By making the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 into a combined impedance, the variable width is expanded as compared with the conventional case. Furthermore, by setting the synthetic impedance to be capacitive, the antiresonance point moves in a direction approaching the resonance point.
次に、第１のインダクタLs1，Ls2の具体的な設定例について詳細に説明する。図９（Ａ）は、キャパシタンス回路５４のインピーダンス特性図である。 Next, a specific setting example of the first inductors Ls1 and Ls2 will be described in detail. FIG. 9A is an impedance characteristic diagram of the capacitance circuit 54.
各図中に示す破線は、可変容量Cp_s1（キャパシタンスＣ１，Ｃ２）や第１のインダクタLs1（インダクタンスＬ）の単体での特性を例示している。また、各図中に示す実線は、キャパシタンス回路５４の特性を例示している。 The broken lines shown in each figure illustrate the characteristics of the variable capacitor Cp_s1 (capacitances C1 and C2) and the first inductor Ls1 (inductance L) alone. Moreover, the solid line shown in each figure has illustrated the characteristic of the capacitance circuit 54. FIG.
第１のインダクタLs1のインピーダンス波形（Ｌ）は、周波数の増加にしたがってインピーダンスがプラスの領域で増加する直線状である。可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、異なるキャパシタンスに可変容量Cp_s1を設定した場合のインピーダンス波形である。可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、インピーダンスがマイナスの領域において、周波数の増加にしたがってインピーダンスの絶対値が急峻に減少し、インピーダンスがマイナスの一定値に近づくにつれ、変化がなだらかになる。 The impedance waveform (L) of the first inductor Ls1 has a linear shape in which the impedance increases in a positive region as the frequency increases. The impedance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cp_s1 is an impedance waveform when the variable capacitor Cp_s1 is set to a different capacitance. In the impedance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cp_s1, the absolute value of the impedance sharply decreases as the frequency increases in a region where the impedance is negative, and changes gradually as the impedance approaches a constant negative value. .
これらの可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1とは直列接続されているために、可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1との合成のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）と第１のインダクタLs1のインピーダンス波形（Ｌ）との単純な足し合わせとなる。このため、可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1との合成のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）と比べて、インピーダンスがプラス側にシフトし、所定の周波数でインピーダンスが零となって共振が生じている。 Since the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 are connected in series, the combined impedance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 is the impedance waveform of the variable capacitor Cp_s1 ( C1, C2) and the impedance waveform (L) of the first inductor Ls1 are simply added. For this reason, the impedance waveform (L + C1, L + C2) of the composite of the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 shifts to the plus side compared to the impedance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cp_s1, and has a predetermined value. Resonance occurs with the impedance becoming zero at frequency.
また、図９（Ｂ）は、キャパシタンス回路５４のアドミタンス特性図である。このキャパシタンス回路５４のアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）において、共振周波数よりも低周波数側では、キャパシタンス回路５４のアドミタンスはプラスとなって容量性を持ち、共振周波数よりも高周波数側では、キャパシタンス回路５４のアドミタンスがマイナスとなって誘導性を持っている。 FIG. 9B is an admittance characteristic diagram of the capacitance circuit 54. In the admittance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 54, the admittance of the capacitance circuit 54 is positive when the frequency is lower than the resonance frequency, and has capacitance, and the capacitance circuit 54 is higher than the resonance frequency. The admittance is negative and has inductivity.
ここで、キャパシタンス回路５４の共振の共振角周波数をωr、第１のインダクタLs1のインダクタンスをL、可変容量Cp_s1のキャパシタンスをCとすると、キャパシタンス回路５４の合成インピーダンスZは、
1 / Z = 1 / ( j×ω×L ) + j×ω×C =（ 1 - ω2×L×C ）/ ( j×ω×L )
とあらわすことができる。この合成インピーダンスが容量性となる条件は、
Z > 0
である。このため、キャパシタンス回路５４においては、
L < 1 / ( ωr2 ×C )
の条件式を満足する範囲内に、共振角周波数ωr、第１のインダクタLs1のインダクタンスL、可変容量Cp_s1のキャパシタンスCを設定することにより、キャパシタンス回路５４が全体としても容量性のインピーダンスを有することになる。このようなインピーダンスをキャパシタンス回路５４が有することにより、先に図７（Ｂ）で説明したように、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cp_s1が単体で取りうる値の範囲から、より大きい値の側にずらし、共振周波数の可変幅を拡げつつ、フィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。なお、第１のインダクタLs1のインダクタンスLは、L > 0.2［nH］とするとより好ましく、これによりコイルパターン電極やインダクタンス素子を一般的な工法を用いて第１のインダクタLs1を形成する場合に、ばらつきを抑制してインダクタンスＬを実現できる。
Here, when the resonance angular frequency of resonance of the capacitance circuit 54 is ωr, the inductance of the first inductor Ls1 is L, and the capacitance of the variable capacitor Cp_s1 is C, the combined impedance Z of the capacitance circuit 54 is
1 / Z = 1 / (j × ω × L) + j × ω × C = (1-ω 2 × L × C) / (j × ω × L)
It can be expressed. The condition for this combined impedance to be capacitive is:
Z> 0
It is. Therefore, in the capacitance circuit 54,
L <1 / (ωr 2 × C)
By setting the resonance angular frequency ωr, the inductance L of the first inductor Ls1, and the capacitance C of the variable capacitor Cp_s1 within a range that satisfies the conditional expression, the capacitance circuit 54 has a capacitive impedance as a whole. become. Since the capacitance circuit 54 has such an impedance, as described above with reference to FIG. 7B, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 54 can take is the range of values that the variable capacitor Cp_s1 can take alone. Therefore, it is possible to obtain high steepness in the filter characteristics while shifting to a larger value side and widening the variable range of the resonance frequency. The inductance L of the first inductor Ls1 is more preferably L> 0.2 [nH]. With this, when the first inductor Ls1 is formed by using a general construction method with a coil pattern electrode and an inductance element, The inductance L can be realized while suppressing variations.
図９（Ｃ）は、キャパシタンス回路５４を共振子Re_s1に並列接続した共振回路４のインピーダンス特性図である。また、図９（Ｄ）は、比較対象に係る共振回路４Ａのインピーダンス特性図である。なお、比較対象に係る共振回路４Ａは、共振子Re_s1に可変容量Cp_s1のみを並列接続した回路である。 FIG. 9C is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 4 in which the capacitance circuit 54 is connected in parallel to the resonator Re_s1. FIG. 9D is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 4A according to the comparison target. The resonance circuit 4A according to the comparison target is a circuit in which only the variable capacitor Cp_s1 is connected in parallel to the resonator Re_s1.
先に示した図９（Ｂ）の、キャパシタンス回路５４の単体でのアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、共振周波数よりも低周波数側の近傍周波数においては、インピーダンスが無限大に向かって急峻に立ちあがっている。そして、共振周波数よりも低周波数側の近傍周波数においては、２つのアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）のアドミタンスの差分が、２つのアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）のアドミタンスの差分に比べて、より大きくなっている。 In the admittance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 54 alone shown in FIG. 9B, the impedance rises steeply toward infinity at a frequency lower than the resonance frequency. ing. Then, at a nearby frequency on the lower frequency side than the resonance frequency, the difference between the admittances of the two admittance waveforms (L + C1, L + C2) is larger than the difference between the admittances of the two admittance waveforms (C1, C2). ing.
このため、図９（Ｃ）に示す共振回路４のアドミタンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でも、キャパシタンス回路５４の共振周波数よりも低周波数側の近傍周波数において、一方のアドミタンス波形が緩やかに立ち上がり、他方のアドミタンス波形が急峻に立ち上がるようになる。このことにより、２つのアドミタンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でアドミタンスが零になる周波数の差、すなわち、反共振周波数の可変幅が広がることになる。 Therefore, even in the admittance waveform (Re + L + C1, Re + L + C2) of the resonance circuit 4 shown in FIG. 9C, one admittance waveform rises gently in the vicinity of the frequency lower than the resonance frequency of the capacitance circuit 54, and the other The admittance waveform rises sharply. As a result, the difference in frequency at which the admittance becomes zero in the two admittance waveforms (Re + L + C1, Re + L + C2), that is, the variable width of the anti-resonance frequency is widened.
このように、インピーダンス波形およびアドミタンス波形の観点からも、本実施形態に係る共振回路４のように、可変容量Cp_s1に第１のインダクタLs1を直列接続する構成の方が、可変容量Cp_s1単体を用いる構成よりも、反共振周波数の可変幅を拡げられることを確認することができる。 Thus, also from the viewpoint of the impedance waveform and the admittance waveform, the configuration in which the first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1 as in the resonance circuit 4 according to the present embodiment uses the variable capacitor Cp_s1 alone. It can be confirmed that the variable width of the anti-resonance frequency can be expanded rather than the configuration.
以上の各実施形態や各実施例に説明したように本発明は実施することができる。なお、本発明は、特許請求の範囲に記載に該当する構成であれば、上述の各実施形態や実施例で示した構成の他のどのような構成であっても実施することができる。 As described in the above embodiments and examples, the present invention can be implemented. It should be noted that the present invention can be implemented by any other configuration as long as the configuration falls within the scope of the claims, as long as the configuration is shown in the above-described embodiments and examples.
例えば、高周波モジュールは、可変フィルタ回路のみが基板に形成された可変フィルタ回路モジュールとして構成してもよく、その他の高周波信号処理に関する回路、例えばデュプレクサや、ダイプレクサ、アンプ等と一体に構成したアナログ信号処理モジュールとして構成してもよい。また、本発明の可変フィルタ回路は、基板に一体に形成してモジュール構成とする他、複数の部品間を接続して構成される信号処理装置とすることもできる。 For example, the high-frequency module may be configured as a variable filter circuit module in which only the variable filter circuit is formed on the substrate, or an analog signal configured integrally with other circuits related to high-frequency signal processing, such as a duplexer, a diplexer, and an amplifier. You may comprise as a processing module. Moreover, the variable filter circuit of the present invention can be a signal processing device configured by connecting a plurality of components in addition to a module configuration formed integrally with a substrate.
Cs_p１，Cs_p２，Cp_s１，Cp_s２…可変容量
Lp1，Lp2，Ls1，Ls2…第１のインダクタ
Ls_p1，Ls_p2，Ls_s1，Ls_s2…第２のインダクタ
Lp_p1，Lp_p2，Lp_s1，Lp_s2…第１のインダクタ
Re_p1，Re_p2，Re_s1，Re_s2…共振子
１…高周波モジュール
２…基板
３，４…共振回路
１０，５０…可変フィルタ回路
１２，１３，５１…並列腕
１１，５２，５３…直列腕
１４，１５，５４，５５…キャパシタンス回路
Cs_p1, Cs_p2, Cp_s1, Cp_s2 ... Variable capacitance
Lp1, Lp2, Ls1, Ls2 ... 1st inductor
Ls_p1, Ls_p2, Ls_s1, Ls_s2 ... second inductor
Lp_p1, Lp_p2, Lp_s1, Lp_s2 ... first inductor
Re_p1, Re_p2, Re_s1, Re_s2 ... resonator 1 ... high frequency module 2 ... substrates 3, 4 ... resonance circuits 10, 50 ... variable filter circuits 12, 13, 51 ... parallel arms 11, 52, 53 ... series arms 14,15, 54, 55 ... capacitance circuit
Claims (11)
前記共振子に接続されたキャパシタンス回路と、
を含む共振回路を備えた、可変フィルタ回路であって、
前記キャパシタンス回路は、
制御可能なキャパシタンスを有する可変キャパシタンス素子と、
インダクタンスを有するインダクタンス素子、を備え、
さらに、前記キャパシタンス回路における前記可変キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子との合成インピーダンスが容量性となるように、前記可変キャパシタンス素子のキャパシタンスと前記インダクタンス素子のインダクタンスとが設定されている、
可変フィルタ回路。 A resonator having a resonant frequency and an anti-resonant frequency;
A capacitance circuit connected to the resonator;
A variable filter circuit including a resonance circuit including:
The capacitance circuit is:
A variable capacitance element having a controllable capacitance;
An inductance element having inductance,
Furthermore, the capacitance of the variable capacitance element and the inductance of the inductance element are set so that the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit is capacitive.
Variable filter circuit.
前記インダクタンス素子は、前記可変キャパシタンス素子に並列接続されている、
請求項１に記載の可変フィルタ回路。 The capacitance circuit is connected in series to the resonator,
The inductance element is connected in parallel to the variable capacitance element,
The variable filter circuit according to claim 1.
請求項２に記載の可変フィルタ回路。 .Omega.r the resonance angular frequency of the variable capacitance element and the inductance element, the inductance of the inductance element L, and the capacitance of the variable capacitance element when the C, L> 1 / (ωr 2 × C) Condition of Satisfy,
The variable filter circuit according to claim 2.
請求項２または請求項３に記載の可変フィルタ回路。 The resonant circuit is connected in series to a path connecting the input / output terminals and the ground.
The variable filter circuit according to claim 2 or 3.
前記インダクタンス素子は、前記可変キャパシタンス素子に直列接続されている、
請求項１に記載の可変フィルタ回路。 The capacitance circuit is connected in parallel to the resonator,
The inductance element is connected in series to the variable capacitance element,
The variable filter circuit according to claim 1.
請求項５に記載の可変フィルタ回路。 Said variable capacitance element and .omega.r the resonance angular frequency of the inductance element, the inductance of the inductance element L, and the capacitance of the variable capacitance element when the C, L <1 / (ωr 2 × C) Condition of Satisfy,
The variable filter circuit according to claim 5.
請求項６に記載の可変フィルタ回路。 The inductance L of the inductance element satisfies the conditional expression of L> 0.2 [nH].
The variable filter circuit according to claim 6.
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の可変フィルタ回路。 The resonant circuit is connected in series to a path connecting the input and output terminals.
The variable filter circuit according to claim 5.
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