JP2017147541A

JP2017147541A - 可変バンドパスフィルタ

Info

Publication number: JP2017147541A
Application number: JP2016026863A
Authority: JP
Inventors: 聡横野; Satoshi Yokono; 千葉　隆; Takashi Chiba; 隆千葉; 誠幸足立; Masayuki Adachi; 山下　和郎; Kazuo Yamashita; 和郎山下
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: JP6703853B2

Abstract

【課題】並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、共振インダクタとインピーダンス変換用のインダクタの間の磁界結合を、安定に維持するとともに小型かつ少部品で実現する。【解決手段】本発明は、（１）固定インダクタンスを有する共振インダクタＬｒと可変キャパシタンスを有する共振コンデンサＣｒを並列に備える同調回路と、（２）固定インダクタンスを有し同調回路の入力側又は出力側のインピーダンスを変換するインピーダンス変換インダクタＬｔと、を備え、（３）共振インダクタＬｒ及びインピーダンス変換インダクタＬｔは、巻き角度が互いに重なり合うように、共通のトロイダルコア１に巻き付けられ、（４）インピーダンス変換インダクタＬｔの巻き角度θｔは、共振インダクタＬｒの巻き角度θｒより小さい、ことを特徴とする可変バンドパスフィルタである。【選択図】図２

Description

本発明は、複同調器を備える可変バンドパスフィルタに関する。

帯域通過フィルタとして、共振インダクタと共振コンデンサを並列に備える複数の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器を備えるものが、特許文献１に開示されている。

特開２０１４−０２７６９０号公報

しかし、共振インダクタとインピーダンス変換用のインダクタの間の磁界結合を調整するために、空間距離を調整する方法や結合窓付きの金属遮蔽板等を配置する方法を採用していた。よって、空間距離の調整ずれや金属遮蔽板等の寸法ずれにより、共振インダクタとインピーダンス変換用のインダクタの間の磁界結合を、安定に維持することができないとともに、小型かつ少部品で実現することができなかった。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、共振インダクタとインピーダンス変換用のインダクタの間の磁界結合を、安定に維持するとともに小型かつ少部品で実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、（１）共振インダクタ及びインピーダンス変換用のインダクタが、巻き角度が互いに重なり合うように、共通のトロイダルコアに巻き付けられるとともに、（２）インピーダンス変換用のインダクタの共通のトロイダルコアへの巻き角度が、共振インダクタの共通のトロイダルコアへの巻き角度より小さくなるようにした。

このように、本発明は、並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、共振インダクタとインピーダンス変換用のインダクタの間の磁界結合を、安定に維持するとともに小型かつ少部品で実現することができる。

第１実施形態の磁界結合を示す図である。第１実施形態のトロイダルコアを示す図である。第２実施形態の磁界結合を示す図である。第２実施形態のトロイダルコアを示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態の磁界結合を図１に示す。可変バンドパスフィルタは、（１）固定インダクタンスを有する共振インダクタＬ_ｒと可変キャパシタンスを有する共振コンデンサＣ_ｒを並列に備える同調回路と、（２）固定インダクタンスを有し同調回路の入力側又は出力側のインピーダンスを変換するインピーダンス変換インダクタＬ_ｔと、を備える。

図１及び図２において、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔは、ａ端及びａ’端を有する。共振インダクタＬ_ｒは、ｂ端及びｂ’端を有する。

同調回路の入力側又は出力側のインピーダンスの変換比率を適切に設定するためには、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔと共振インダクタＬ_ｒの間の磁界結合（結合係数ｋ_ｔ）を密結合（例えば、ｋ_ｔ〜０．７）にすることが望ましい。

第１実施形態のトロイダルコアを図２に示す。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔは、共振インダクタＬ_ｒと重なり合うように、共通のトロイダルコア１に巻き付けられる。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔの巻き角度θ_ｔは、共振インダクタＬ_ｒの巻き角度θ_ｒより小さく、共振インダクタＬ_ｒの巻き角度θ_ｒのほぼ中間に設けられる。

このように、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔの巻き角度θ_ｔは、共振インダクタＬ_ｒの巻き角度θ_ｒに重なり合うため、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔと共振インダクタＬ_ｒの間の磁界結合（結合係数ｋ_ｔ）を密結合にすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の磁界結合を図３に示す。可変バンドパスフィルタは、（１）固定インダクタンスを有する共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２と可変キャパシタンスを有する共振コンデンサＣ_ｒ１、Ｃ_ｒ２を並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器と、（２）固定インダクタンスを有し複同調器の入力側及び出力側のインピーダンスをそれぞれ変換する２個のインピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１、Ｌ_ｔ２と、を備える。

図３及び図４において、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１は、ｃ端及びｃ’端を有する。共振インダクタＬ_ｒ１は、ｄ端及びｄ’端を有する。共振インダクタＬ_ｒ２は、ｅ端及びｅ’端を有する。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２は、ｆ端及びｆ’端を有する。

複同調器における減衰特性と挿入損失の間のトレードオフを最適化するためには、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｒ）を疎結合（例えば、ｋ_ｒ〜０．１）にすることが望ましい。ここで、「トレードオフの最適化」は、両方の特性を最適化することのみならず、一方の特性を犠牲にしても他方の特性を優先することも意味する。

複同調器の入力側及び出力側のインピーダンスの変換比率を適切に設定するためには、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１と共振インダクタＬ_ｒ１の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｔ１）及びインピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２と共振インダクタＬ_ｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｔ２）を密結合（例えば、ｋ_ｔ１〜ｋ_ｔ２〜０．７）にすることが望ましい。

可変バンドパスフィルタにおいて、ノッチの発生を防止するためには、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１と共振インダクタＬ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数及びインピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２と共振インダクタＬ_ｒ１の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋ_ｒより小さくすることが望ましい。

可変バンドパスフィルタにおいて、減衰特性の劣化を防止するためには、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１、Ｌ_ｔ２の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋ_ｒより小さくすることが望ましい。

第２実施形態のトロイダルコアを図４に示す。共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２は、共通のトロイダルコア１に巻き付けられる。トロイダルコア１の比透磁率は、１又は１０のオーダーである。共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の巻き角度は、それぞれ、θ_ｒ１、θ_ｒ２である。共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間には、ギャップ角度が設けられる。

インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１は、共振インダクタＬ_ｒ１と重なり合うように、共通のトロイダルコア１に巻き付けられる。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１の巻き角度θ_ｔ１は、共振インダクタＬ_ｒ１の巻き角度θ_ｒ１より小さく、共振インダクタＬ_ｒ１の巻き角度θ_ｒ１のほぼ中間に設けられる。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２は、共振インダクタＬ_ｒ２と重なり合うように、共通のトロイダルコア１に巻き付けられる。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２の巻き角度θ_ｔ２は、共振インダクタＬ_ｒ２の巻き角度θ_ｒ２より小さく、共振インダクタＬ_ｒ２の巻き角度θ_ｒ２のほぼ中間に設けられる。

低透磁率のトロイダルコア１の比透磁率は、上述したように１又は１０のオーダーであるため、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｒ）を疎結合にするときであっても、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の巻き角度θ_ｒ１、θ_ｒ２は、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度より、十分に大きいことが望ましい。

インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１及び共振インダクタＬ_ｒ１は、低透磁率のトロイダルコア１に巻き付けられるものの、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１の巻き角度θ_ｔ１は、共振インダクタＬ_ｒ１の巻き角度θ_ｒ１に重なり合うため、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１と共振インダクタＬ_ｒ１の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｔ１）を密結合にすることができる。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２及び共振インダクタＬ_ｒ２は、低透磁率のトロイダルコア１に巻き付けられるものの、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２の巻き角度θ_ｔ２は、共振インダクタＬ_ｒ２の巻き角度θ_ｒ２に重なり合うため、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２と共振インダクタＬ_ｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｔ２）を密結合にすることができる。

インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１と共振インダクタＬ_ｒ２は、低透磁率のトロイダルコア１に巻き付けられるうえに、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１と共振インダクタＬ_ｒ２の間のギャップ角度は、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度より大きいため、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１と共振インダクタＬ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋ_ｒより小さくすることができる。インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２と共振インダクタＬ_ｒ１は、低透磁率のトロイダルコア１に巻き付けられるうえに、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２と共振インダクタＬ_ｒ１の間のギャップ角度は、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度より大きいため、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ２と共振インダクタＬ_ｒ１の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋ_ｒより小さくすることができる。

インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１、Ｌ_ｔ２は、低透磁率のトロイダルコア１に巻き付けられるうえに、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１、Ｌ_ｔ２の間のギャップ角度は、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度より大きいため、インピーダンス変換インダクタＬ_ｔ１、Ｌ_ｔ２の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋ_ｒより小さくすることができる。

本発明の可変バンドパスフィルタは、送受信のフロントエンド等に適用することができ、所定の帯域幅を透過させるのみならず、インピーダンスを整合させることもできる。

Ｌ_ｒ、Ｌ_ｒ１、Ｌ_ｒ２：共振インダクタ、Ｃ_ｒ、Ｃ_ｒ１、Ｃ_ｒ２：共振コンデンサ、Ｌ_ｔ、Ｌ_ｔ１、Ｌ_ｔ２：インピーダンス変換インダクタ、１：トロイダルコア

Claims

固定インダクタンスを有する共振インダクタと可変キャパシタンスを有する共振コンデンサを並列に備える同調回路と、固定インダクタンスを有し前記同調回路の入力側又は出力側のインピーダンスを変換するインピーダンス変換インダクタと、を備え、
前記共振インダクタ及び前記インピーダンス変換インダクタは、巻き角度が互いに重なり合うように、共通のトロイダルコアに巻き付けられ、
前記インピーダンス変換インダクタの前記共通のトロイダルコアへの巻き角度は、前記共振インダクタの前記共通のトロイダルコアへの巻き角度より小さい、
ことを特徴とする可変バンドパスフィルタ。
固定インダクタンスを有する共振インダクタと可変キャパシタンスを有する共振コンデンサを並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器と、固定インダクタンスを有し前記複同調器の入力側及び出力側のインピーダンスをそれぞれ変換する２個のインピーダンス変換インダクタと、を備え、
２個の前記共振インダクタは、前記複同調器における減衰特性と挿入損失の間のトレードオフが最適化されるように、低透磁率を有する共通のトロイダルコアに巻き付けられ、
各々の前記共振インダクタ及び各々の前記インピーダンス変換インダクタは、巻き角度が互いに重なり合うように、前記共通のトロイダルコアに巻き付けられ、
各々の前記インピーダンス変換インダクタの前記共通のトロイダルコアへの巻き角度は、各々の前記共振インダクタの前記共通のトロイダルコアへの巻き角度より小さい、
ことを特徴とする可変バンドパスフィルタ。