JP2020182089A - フィルタ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ特性を向上させること。【解決手段】第１端子と、第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間に接続され、第１通過帯域を有する第１フィルタと、前記第１端子と前記第２端子との間において前記第１フィルタと並列接続され、前記第１通過帯域と重ならない第２通過帯域を有する第２フィルタと、前記第１フィルタと、前記第１端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第１ノードと、の間に接続され、前記第１ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第１移相回路と、を備えるフィルタ回路。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタ回路に関し、例えば複数のフィルタを有するフィルタ回路に関する。

キャパシタおよびインダクタにより形成された共振回路に、弾性波共振器を設けることで、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）およびハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を形成することが知られている（例えば特許文献１、２）。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）とハイパスフィルタを並列接続することで、バンドストップフィルタとすることが知られている（例えば特許文献３）。

特開２０１８−１２９６８０号公報 特開２０１８−１２９６８３号公報 特開２０１０−５３０１５３号公報

２つの通過帯域の間に阻止帯域を有するノッチフィルタにおいては、通過帯域の損失を小さくし、阻止帯域の減衰量を大きくすることが求められている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、フィルタ特性を向上させることを目的とする。

本発明は、第１端子と、第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間に接続され、第１通過帯域を有する第１フィルタと、前記第１端子と前記第２端子との間において前記第１フィルタと並列接続され、前記第１通過帯域と重ならない第２通過帯域を有する第２フィルタと、前記第１フィルタと、前記第１端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第１ノードと、の間に接続され、前記第１ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第１移相回路と、を備えるフィルタ回路である。

上記構成において、前記第２フィルタと前記第１ノードとの間に接続され、前記第１ノードからみた前記第１通過帯域における反射特性を、前記第２フィルタとの間のノードから前記第２フィルタをみたときの前記第１通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第２移相回路を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第１フィルタと、前記第２端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第２ノードと、の間に接続され、前記第２ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第３移相回路を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第１フィルタと、前記第２端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第２ノードと、の間に接続され、前記第２ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第３移相回路と、前記第２フィルタと前記第２ノードとの間に接続され、前記第２ノードからみた前記第１通過帯域における反射特性を、前記第２フィルタとの間のノードから前記第２フィルタをみたときの前記第１通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第４移相回路と、
を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第１ノードから前記第１移相回路をみたときの前記第１通過帯域における反射特性は略基準インピーダンスである構成とすることができる。

上記構成において、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタのいずれか一方はローパスフィルタであり、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの他方はハイパスフィルタである構成とすることができる。

上記構成において、前記フィルタ回路は、前記第１通過帯域と前記第２通過帯域との間に阻止帯域を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記第１フィルタは、前記第１端子と前記第２端子の間に接続された第１並列共振回路と、一端が前記第１並列共振回路に接続され他端が接地された第１弾性波共振器と、を備え、前記第２フィルタは、前記第１端子と前記第２端子の間に接続された第２並列共振回路と、一端が前記第２並列共振回路に接続され他端が接地された第２弾性波共振器と、を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記第１弾性波共振器が形成する第１減衰極は、前記第１並列共振回路が形成する第２減衰極と、前記第１通過帯域との間に位置し、前記第２弾性波共振器が形成する第３減衰極は、前記第２並列共振回路が形成する第４減衰極と、前記第２通過帯域との間に位置する構成とすることができる。

本発明によれば、フィルタ特性を向上させることができる。

図１は、実施例１に係るフィルタ回路の回路図である。 図２は、実施例１におけるフィルタ回路の回路図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器の例を示す平面図および断面図である。 図４は、比較例１におけるフィルタ回路の回路図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれフィルタ１０および１２の通過特性を示す図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、比較例１における反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。 図７（ａ）は、比較例１に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図７（ｂ）は、反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１における反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。 図９（ａ）は、実施例１に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図９（ｂ）は、反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。 図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例１の変形例１における移相回路の回路図である。 図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、実施例１の変形例１における反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。 図１２（ａ）は、実施例１に変形例１に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図１２（ｂ）は、反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。 図１３は、実施例１の変形例２におけるフィルタ回路の回路図である。 図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施例１の変形例２における反射特性Ｓ１１およびＳ２２を示すスミスチャートである。 図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例１の変形例２における反射特性Ｓ１１およびＳ２２を示すスミスチャートである。 図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、実施例１の変形例２におけるフィルタ単体の通過特性Ｓ２１を示す図である。 図１７（ａ）は、実施例１に変形例２に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図１７（ｂ）は、反射特性Ｓ１１およびＳ２２を示すスミスチャートである。 図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、実施例１の変形例３におけるフィルタの回路図である。

以下、図面を参照し実施例について説明する。

図１は、実施例１に係るフィルタ回路の回路図である。図１に示すように、端子Ｔ１とＴ２との間にフィルタ１０と１２とが並列接続されている。フィルタ１０と１２が結合するノードはＮ１およびＮ２である。ノードＮ１とフィルタ１０との間に移相回路１３が接続されている。ノードＮ２とフィルタ１０との間に移相回路１４が接続されている。ノードＮ１とフィルタ１２との間に移相回路１５が接続されている。ノードＮ２とフィルタ１２との間に移相回路１６が接続されている。フィルタ１０は、通過帯域Ｐａｓｓ１のＬＰＦであり、フィルタ１２は通過帯域Ｐａｓｓ２のＨＰＦである。通過帯域Ｐａｓｓ２は通過帯域Ｐａｓｓ１より高く、通過帯域Ｐａｓｓ１と重なっていない。通過帯域Ｐａｓｓ１とＰａｓｓ２との間が阻止帯域となる。

移相回路１３および１４は、フィルタ１２の通過帯域Ｐａｓｓ２におけるそれぞれ端子Ｔ１およびＴ２からフィルタ１０をみた反射特性を略オープンとする。移相回路１５および１６は、フィルタ１０の通過帯域Ｐａｓｓ１におけるそれぞれ端子Ｔ１およびＴ２からフィルタ１２をみた反射特性を略オープンとする。

［シミュレーション１］
実施例１および比較例１に係るフィルタ回路の通過特性および反射特性をシミュレーションした。図２は、実施例１におけるフィルタ回路の回路図である。

図２に示すように、フィルタ１０は、並列共振回路２０と弾性波共振器Ｒ１を備えている。並列共振回路２０は、キャパシタＣ１１、Ｃ１２およびインダクタＬ１１を備えている。キャパシタＣ１１およびＣ１２は、ノードＮ１１とＮ１２との間に直列接続されている。インダクタＬ１１は、ノードＮ１１とＮ１２との間においてキャパシタＣ１１とＣ１２に並列接続されている。弾性波共振器Ｒ１の一端はキャパシタＣ１１とＣ１２との間のノードＮ１３に接続され、他端は接地されている。

フィルタ１２は、並列共振回路２２、インダクタＬ２２、Ｌ２３および弾性波共振器Ｒ２を備えている。並列共振回路２２は、キャパシタＣ２１、Ｃ２２およびインダクタＬ２１を備えている。キャパシタＣ２１およびＣ２２は、ノードＮ２１とＮ２２との間に直列接続されている。インダクタＬ２１は、ノードＮ２１とＮ２２との間においてキャパシタＣ２１とＣ２２に並列接続されている。弾性波共振器Ｒ２の一端はキャパシタＣ２１とＣ２２との間のノードＮ２３に接続され、他端は接地されている。インダクタＬ２２およびＬ２３の一端はそれぞれノードＮ１とＮ２１との間のノードおよびノードＮ２とＮ２２との間のノードに接続され、他端は接地されている。その他の回路は図１と同じであり説明を省略する。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器の例を示す平面図および断面図である。図３（ａ）は、弾性波共振器が弾性表面波共振器の例である。基板３０上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）４０と反射器４２が形成されている。ＩＤＴ４０は、互いに対向する１対の櫛型電極４０ａを有する。櫛型電極４０ａは、複数の電極指４０ｂと複数の電極指４０ｂを接続するバスバー４０ｃとを有する。反射器４２は、ＩＤＴ４０の両側に設けられている。ＩＤＴ４０が基板３０に弾性表面波を励振する。基板３０は例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板等の圧電基板である。基板３０は、支持基板に圧電基板が接合された複合基板でもよい。支持基板は例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、水晶基板またはシリコン基板である。圧電基板と支持基板との間に酸化シリコン膜または酸化アルミニウム膜等の絶縁膜が設けられていてもよい。ＩＤＴ４０および反射器４２は例えばアルミニウム膜または銅膜により形成される。基板３０上にＩＤＴ４０および反射器４２を覆うように保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。

図３（ｂ）は、実施例１における弾性波共振器が圧電薄膜共振器の例である。基板３０上に圧電膜４６が設けられている。圧電膜４６を挟むように下部電極４４および上部電極４８が設けられている。下部電極４４と基板３０との間に空隙４５が形成されている。圧電膜４６の少なくとも一部を挟み下部電極４４と上部電極４８とが対向する領域が共振領域である。共振領域内の下部電極４４および上部電極４８は圧電膜４６内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。基板３０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、ガラス基板、水晶基板またはシリコン基板である。下部電極４４および上部電極４８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜４６は例えば窒化アルミニウム膜である。空隙４５の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。

図４は、比較例１におけるフィルタ回路の回路図である。図４に示すように、比較例１では、移相回路１３から１６が接続されていない。その他の構成は実施例１の図２と同じであり説明を省略する。

［フィルタ１０、１２のシミュレーション］
まず、フィルタ１０単体およびフィルタ１２単体の通過特性Ｓ２１をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
フィルタ１０：
Ｃ１１＝４．５６ｐＦ、Ｃ１２＝４．５６ｐＦ、Ｌ１１＝３．４ｎＨ
弾性波共振器Ｒ１：圧電薄膜共振器
共振周波数：１５４０ＭＨｚ、静電容量：１．８ｐＦ
フィルタ１２
Ｃ２１＝９．０ｐＦ、Ｃ２２＝９．０ｐＦ、Ｌ２１＝３．１ｎＨ、Ｌ２２＝４ｎＨ、Ｌ２３＝４ｎＨ
弾性波共振器Ｒ２：圧電薄膜共振器
共振周波数：１６８０ＭＨｚ、静電容量：２．２ｐＦ

図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれフィルタ１０および１２の通過特性を示す図である。図５（ａ）に示すように、フィルタ１０では、０．５ＧＨｚから１．５１ＧＨｚの帯域が通過帯域Ｐａｓｓ１である。約１．９５ＧＨｚの減衰極Ａ１２は主に並列共振回路２０が形成する減衰極である。約１．５５ＧＨｚの減衰極Ａ１１は主に弾性波共振器Ｒ１が形成する減衰極である。通過帯域Ｐａｓｓ１と減衰極Ａ１２との間に減衰極Ａ１１を設けることで通過帯域Ｐａｓｓ１と阻止帯域の間の減衰量の変化を急峻にできる。

図５（ｂ）に示すように、フィルタ１２では、１．７１ＧＨｚから２．７ＧＨｚの帯域が通過帯域Ｐａｓｓ２である。約１．４ＧＨｚの減衰極Ａ２２は主に並列共振回路２２が形成する減衰極である。約１．６５ＧＨｚの減衰極Ａ２１は主に弾性波共振器Ｒ２が形成する減衰極である。１ＧＨｚ以下の帯域の減衰Ａ２３は主にインダクタＬ２２およびＬ２３による減衰である。通過帯域Ｐａｓｓ２と減衰極Ａ２２との間に減衰極Ａ２１を設けることで通過帯域Ｐａｓｓ２と阻止帯域の間の減衰量の変化を急峻にできる。

［比較例１のシミュレーション］
比較例１における通過特性および反射特性をシミュレーションした。シミュレーション条件はフィルタ１０および１２のシミュレーションと同じである。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、比較例１における反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。図６（ａ）は、比較例１においてノードＮ１からフィルタ１０をみた反射特性Ｓ１１を示し、図６（ｂ）は、ノードＮ１からフィルタ１２をみた反射特性Ｓ１１を示す。フィルタ１０は対称（すなわちノードＮ１からフィルタ１０をみた特性とノードＮ２からフィルタ１０をみた特性が対称）なため、ノードＮ２からフィルタ１２をみた反射特性Ｓ２２は反射特性Ｓ１１と同じである。フィルタ１２についてもＳ１１とＳ２２とは同じである。周波数の走査範囲は０．５ＧＨｚから２．７ＧＨｚである。

極座標で表すとスミスチャートの中心は動径が０であり、スミスチャートの外周は動径が１である。スミスチャートの円の右端と中心を結ぶ直線上では位相（偏角）が０°であり、スミスチャートの円の上端の位相は＋９０°であり、下端では位相は−９０°である。円の上部および下部は位相がそれぞれ正および負である。反射特性Ｓ１１を基準インピーダンス（例えば５０Ω）で規格化した複素数で表すと、スミスチャートの右端と左端を結ぶ直線上ではＳ１１の虚部は０である。左端はＳ１１の実部は０であり、右端はＳ１１の実部は無限大である。円の上部および下部はＳ１１の虚部がそれぞれ正および負である。円の右側の外周付近では、Ｓ１１の絶対値は無限大に近く、ほぼオープンである。

スミスチャートの円の中心付近の領域５０では、Ｓ１１の実部が基準インピーダンス（５０Ω）付近である。領域５０に位置する周波数の信号はフィルタ１０で反射されずフィルタ１０を通過する。スミスチャートの円の右側の外周付近の領域５２は、Ｓ１１の大きさが無限大に近い。領域５２に位置する周波数の信号はフィルタ１０により反射され、フィルタ１０を通過しない。フィルタ１０の通過帯域Ｐａｓｓ１は領域５０に位置し、フィルタ１２の通過帯域Ｐａｓｓ２は領域５２に位置すると、通過帯域Ｐａｓｓ１の高周波信号はフィルタ１０を通過し、通過帯域Ｐａｓｓ２の高周波信号はフィルタ１０に反射される。

図６（ａ）では、１．５１ＧＨｚ以下の通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１は領域５０に位置している。通過帯域Ｐａｓｓ２のうち１．７１ＧＨｚ付近のＳ１１の位相は０°に近くオープンに近いが、２．６９ＧＨｚ付近のＳ１１は領域５２より負側に位相が回っている。通過帯域Ｐａｓｓ２の中心周波数付近ではＳ１１の位相は負である。このため、通過帯域Ｐａｓｓ２の高周波信号の一部はフィルタ１０での反射が小さい。通過帯域Ｐａｓｓ２の高周波信号のフィルタ１０での反射が小さいと、高周波信号がフィルタ１０に漏れるため、フィルタ１２の損失が低下する。

図６（ｂ）に示すように、１．７１ＧＨｚ以上の通過帯域Ｐａｓｓ２におけるＳ１１は領域５０に位置しているが、通過帯域Ｐａｓｓ１の全体においてＳ１１は領域５２より正側に位相が回っている。このため、通過帯域Ｐａｓｓ１の低周波信号（すなわち通過帯域Ｐａｓｓ２に比べ周波数の低い高周波信号）の一部のフィルタ１２での反射は小さい。通過帯域Ｐａｓｓ１の低周波信号のフィルタ１２での反射が小さいと、低周波信号がフィルタ１２に漏れるため、フィルタ１０の損失が低下する。

図７（ａ）は、比較例１に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図７（ｂ）は、反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。図７（ａ）は端子Ｔ１からＴ２の通過特性Ｓ２１であり、図７（ｂ）は、端子Ｔ１からフィルタ１０および１２をみたＳ１１である。フィルタ１０および１２は各々対称なため、端子Ｔ２からみた反射特性Ｓ２２はＳ１１と同じである。

図７（ａ）に示すように、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２における損失が大きくなっている。図７（ｂ）に示すように、１．５１ＧＨｚ以下の通過帯域Ｐａｓｓ１および１．７１ＧＨｚ以上の通過帯域Ｐａｓｓ２におけるＳ１１は領域５０の外側に位置している。１．５１ＧＨｚと１．７１ＧＨｚの間の周波数におけるＳ１１は領域５０に位置している。

図６（ａ）および図６（ｂ）のように、ノードＮ１からフィルタ１０をみたときの通過帯域Ｐａｓｓ２とノードＮ１からフィルタ１２をみたときの通過帯域Ｐａｓｓ１のＳ１１が領域５２から外れているため、比較例１のフィルタ回路では通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２における損失が大きくなると考えられる。

［実施例１のシミュレーション］
実施例１における通過特性および反射特性をシミュレーションした。移相回路１３から１６を理想的な移相回路とし、移相回路１３から１６の移相量を以下とした。
移相回路１３および１４：＋２５°
移相回路１５および１６：−５５°
その他のシミュレーション条件はフィルタ１０および１２のシミュレーションと同じである。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例１における反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。図８（ａ）は、実施例１においてノードＮ１から移相回路１３およびフィルタ１０をみた反射特性Ｓ１１を示し、図８（ｂ）は、ノードＮ１から移相回路１５およびフィルタ１２をみた反射特性Ｓ１１を示す。フィルタ１０および１２は各々対称なため、ノードＮ２からみた反射特性Ｓ２２はＳ１１と同じである。周波数の走査範囲は０．５ＧＨｚから２．７ＧＨｚである。

図８（ａ）に示すように、１．５１ＧＨｚ以下の通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１は領域５０に位置している。比較例１の図６（ａ）に比べ、移相回路１３によりＳ１１の位相を正に回転させたため、通過帯域Ｐａｓｓ２の中心周波数付近のＳ１１の位相は０°に近づき、通過帯域Ｐａｓｓ２全体のＳ１１の位置が領域５２内に移動している。

図８（ｂ）に示すように、１．７１ＧＨｚ以上の通過帯域Ｐａｓｓ２におけるＳ１１は領域５０に位置している。比較例１の図６（ｂ）に比べ、移相回路１５によりＳ１１の位相を負に回転させたため、通過帯域Ｐａｓｓ１の中心周波数付近のＳ１１の位相は０°に近づき、通過帯域Ｐａｓｓ１全体のＳ１１の位置が領域５２内に移動している。

図９（ａ）は、実施例１に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図９（ｂ）は、反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。図９（ａ）は端子Ｔ１からＴ２の通過特性Ｓ２１であり、図９（ｂ）は、端子Ｔ１からフィルタ１０および１２をみたＳ１１である。フィルタ１０および１２は各々対称なため、端子Ｔ２からみた反射特性Ｓ２２はＳ１１と同じである。

図９（ａ）に示すように、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２における損失が比較例１の図７（ａ）に比べ非常に小さくなっている。通過帯域Ｐａｓｓ１とＰａｓｓ２との間の阻止帯域の減衰量は大きい。通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２と阻止帯域との間の減衰量の変化は急峻である。図９（ｂ）に示すように、１．５１ＧＨｚ以下の通過帯域Ｐａｓｓ１および１．７１ＧＨｚ以上の通過帯域Ｐａｓｓ２におけるＳ１１は領域５０内に位置している。

実施例１では、移相回路１３は通過帯域Ｐａｓｓ２におけるノードＮ１から移相回路１３をみた反射特性Ｓ１１を領域５２となるように位相を回転させる。移相回路１５は通過帯域Ｐａｓｓ１におけるノードＮ１から移相回路１５をみた反射特性Ｓ１１を領域５２となるように位相を回転させる。これにより、通過帯域Ｐａｓｓ２の高周波信号の移相回路１３での反射が大きくフィルタ１０に漏れる高周波信号は小さい。通過帯域Ｐａｓｓ１の低周波信号の移相回路１５での反射が大きく、フィルタ１２に漏れる高周波信号が小さい。よって、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２におけるフィルタ回路の損失を抑制できる。

［実施例１の変形例１のシミュレーション］
実施例１の変形例１では、移相回路１３から１６を具体的な回路として、通過特性および反射特性のシミュレーションを行った。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例１の変形例１における移相回路の回路図である。図１０（ａ）は移相回路１３および１４の回路図、図１０（ｂ）は、移相回路１５および１６の回路図である。

図１０（ａ）に示すように、移相回路１３および１４は、ＬＣＬπ型回路である。端子Ｔ３とＴ４との間にキャパシタＣ３１が接続され、インダクタＬ３１およびＬ３２はキャパシタＣ３１の両端でシャント接続されている。移相回路１３では端子Ｔ３およびＴ４はそれぞれノードＮ１およびフィルタ１０に接続されている。移相回路１４では端子Ｔ３およびＴ４はそれぞれノードＮ２およびフィルタ１０に接続されている。

図１０（ｂ）に示すように、移相回路１５および１６は、ＣＬＣπ型回路である。端子Ｔ５とＴ６との間にインダクタＬ４１が接続され、キャパシタＣ４１およびＣ４２はインダクタＬ４１の両端でシャント接続されている。移相回路１５では端子Ｔ５およびＴ６はそれぞれノードＮ１およびフィルタ１２に接続されている。移相回路１６では端子Ｔ５およびＴ６はそれぞれノードＮ２およびフィルタ１２に接続されている。

シミュレーション条件は以下である。
移相回路１３および１４：
Ｃ３１＝４ｐＦ、Ｌ３１＝２４ｎＨ、Ｌ３２＝１９ｎＨ
移相回路１５および１６
Ｃ４１＝２ｐＦ、Ｃ４２＝２．４ｐＦ、Ｌ４１＝４．５ｎＨ
フィルタ１０および１２の条件はフィルタ１０および１２のシミュレーションと同じである。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、実施例１の変形例１における反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。図１１（ａ）は、実施例１の変形例１においてノードＮ１から移相回路１３およびフィルタ１０をみた反射特性Ｓ１１を示し、図１１（ｂ）は、ノードＮ１から移相回路１５およびフィルタ１２をみた反射特性Ｓ１１を示す。

図１１（ａ）に示すように、１．５１ＧＨｚ以下の通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１は領域５０に位置している。比較例１の図６（ａ）に対し、移相回路１３および１４によりＳ１１の位相を正に回転させたため、通過帯域Ｐａｓｓ２の中心周波数付近の位相は０°に近づき、Ｓ１１はオープンに近づいている。通過帯域Ｐａｓｓ２全体のＳ１１は領域５２に位置している。

図１１（ｂ）に示すように、１．７１ＧＨｚ以上の通過帯域Ｐａｓｓ２におけるＳ１１は領域５０に位置している。比較例１の図６（ｂ）に対し、移相回路１５および１６によりＳ１１の位相を負に回転させたため通過帯域Ｐａｓｓ１の中央付近におけるＳ１１は領域５２内に位置している。通過帯域Ｐａｓｓ１の両端（０．５ＧＨｚおよび１．５１ＧＨｚ）付近ではＳ１１は領域５２から外れている。通過帯域Ｐａｓｓ１のうちＳ１１が領域５２内に位置する帯域が比較例１の図６（ｂ）より大きい。

図１２（ａ）は、実施例１に変形例１に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図１２（ｂ）は、反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。図１２（ａ）は端子Ｔ１からＴ２の通過特性Ｓ２１であり、図１２（ｂ）は、端子Ｔ１からフィルタ１０および１２をみたＳ１１である。フィルタ１０および１２は各々対称なため、端子Ｔ２からみた反射特性Ｓ２２はＳ１１と同じである。

図１２（ａ）に示すように、通過帯域Ｐａｓｓ１を１ＧＨｚから１．５１ＧＨｚ、Ｐａｓｓ２を１．７１ＧＨｚから２．１ＧＨｚとすると、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２における損失は比較例１の図７（ａ）より小さい。

図１２（ｂ）に示すように、周波数が１．５１ＧＨｚ付近および１．７１ＧＨｚ付近におけるＳ１１は領域５０付近に位置している。１．５１ＧＨｚと１．７１ＧＨｚの間の周波数では領域５０から外れている。周波数が０．５ＧＨｚ付近および２．７ＧＨｚ付近におけるＳ１１は領域５０から離れている。比較例１の図７（ｂ）より、１．５１ＧＨｚ以下である通過帯域Ｐａｓｓ１および１．７１ＧＨｚ以上である通過帯域Ｐａｓｓ２を領域５０に近づけることができる。

実施例１の変形例１では、実施例１のように移相回路１３から１６を理想的な回路とした場合に比べると、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２における損失を抑制できないものの移相回路１３から１６を設けない比較例１に比べると、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２の損失を抑制できる。

［実施例１の変形例２のシミュレーション］
実施例１およびその変形例１では、フィルタ１０および１２ともに端子Ｔ１からみた特性と端子Ｔ２からみた特性が対称の場合の例であった。実施例１の変形例２は、フィルタ１０および１２ともに端子Ｔ１からみた特性と端子Ｔ２からみた特性が非対称の場合の例である。

図１３は、実施例１の変形例２におけるフィルタ回路の回路図である。図１３に示すように、ノードＮ１２と移相回路１４との間にキャパシタＣ１３が接続されている。ノードＮ１１にインダクタＬ２１がシャント接続されている。その他の接続関係は実施例１と同じである。

実施例１の変形例２のシミュレーション条件は以下がある。
フィルタ１０
Ｃ１１＝７ｐＦ、Ｃ１２＝２．２ｐＦ、Ｃ１３＝５ｐＦ、Ｌ１１＝３．９ｎＨ、Ｌ２１＝１５ｎＨ
弾性波共振器Ｒ１：圧電薄膜共振器
共振周波数：１５４０ＭＨｚ、静電容量：１．８ｐＦ
フィルタ１２
Ｃ２１＝１１ｐＦ、Ｃ２２＝７．３ｐＦ、Ｌ２１＝３．２ｎＨ、Ｌ２２＝３．８ｎＨ、Ｌ２３＝３．９ｎＨ
弾性波共振器Ｒ２：圧電薄膜共振器
共振周波数：１６８０ＭＨｚ、静電容量：２．２ｐＦ
移相回路１３：
Ｃ３１＝４．１ｐＦ、Ｌ３１＝２２ｎＨ、Ｌ３２＝３３ｎＨ
移相回路１４：
Ｃ３１＝５．７ｐＦ、Ｌ３１＝２５ｎＨ、Ｌ３２＝２５ｎＨ
移相回路１５
Ｃ４１＝１．９ｐＦ、Ｃ４２＝２．２ｐＦ、Ｌ４１＝４．７ｎＨ
移相回路１６
Ｃ４１＝２．１ｐＦ、Ｃ４２＝２．１ｐＦ、Ｌ４１＝４．７ｎＨ

図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施例１の変形例２における反射特性Ｓ１１およびＳ２２を示すスミスチャートである。図１４（ａ）は、移相回路１３を設けずにノードＮ１からフィルタ１０をみた反射特性Ｓ１１、および移相回路１４を設けずにノードＮ２からフィルタ１０をみた反射特性Ｓ２２のスミスチャートであり、図１４（ｂ）は、ノードＮ１から移相回路１３をみた反射特性Ｓ１１、およびノードＮ２から移相回路１４をみた反射特性Ｓ２２である。

図１４（ａ）に示すように、１ＧＨｚから１．５１ＧＨｚの通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１およびＳ２２はいずれも領域５０に位置する。１．７１ＧＨｚから２．１ＧＨｚの通過帯域Ｐａｓｓ２のＳ１１およびＳ２２は領域５２から外れている部分がある。

図１４（ｂ）に示すように、通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１およびＳ２２はいずれも領域５０に位置する。図１４（ａ）に対し、移相回路１３および１４によりＳ１１およびＳ２２の位相を正に回転させている。通過帯域Ｐａｓｓ２のＳ１１およびＳ２２は領域５２から外れている部分がある。

図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例１の変形例２における反射特性Ｓ１１およびＳ２２を示すスミスチャートである。図１５（ａ）は、移相回路１５を設けずにノードＮ１からフィルタ１２をみた反射特性Ｓ１１、および移相回路１６を設けずにノードＮ２からフィルタ１２をみた反射特性Ｓ２２のスミスチャートであり、図１５（ｂ）は、ノードＮ１から移相回路１５をみた反射特性Ｓ１１、およびノードＮ２から移相回路１６をみた反射特性Ｓ２２である。

図１５（ａ）に示すように、１．７１ＧＨｚから２．１ＧＨｚの通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１およびＳ２２はいずれも領域５０に位置する。１ＧＨｚから１．５１ＧＨｚの通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１およびＳ２２の位相が正であり、通過帯域Ｐａｓｓ１におけるＳ１１およびＳ２２は領域５２から大きく外れている。

図１５（ｂ）に示すように、通過帯域Ｐａｓｓ２におけるＳ１１およびＳ２２はいずれも領域５０に位置する。図１４（ｂ）に対し、移相回路１５および１６によりＳ１１およびＳ２２の位相を正に回転させており、通過帯域Ｐａｓｓ１の中心周波数におけるＳ１１およびＳ２２の位相は０°に近づいている。通過帯域Ｐａｓｓ１のうちＳ１１が領域５２内に位置する帯域が図１４（ａ）より大きい。

図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、実施例１の変形例２におけるフィルタ単体の通過特性Ｓ２１を示す図である。図１６（ａ）は、フィルタ１０単体の通過特性を示す、図１６（ｂ）は、フィルタ１２単体の通過特性を示す。

図１６（ａ）に示すように、フィルタ１０では、主に並列共振回路２０が形成する減衰極Ａ１２と通過帯域Ｐａｓｓ１との間に主に弾性波共振器Ｒ１が形成する減衰極Ａ１１が位置する。これにより、通過帯域Ｐａｓｓ１と阻止帯域との間の減衰量の急峻性を大きくできる。

図１６（ｂ）に示すように、フィルタ１２では、主に並列共振回路２２が形成する減衰極Ａ２２と通過帯域Ｐａｓｓ２との間に主に弾性波共振器Ｒ２が形成する減衰極Ａ２１が位置する。これにより、通過帯域Ｐａｓｓ２と阻止帯域との間の減衰量の急峻性を大きくできる。以上のように、フィルタ１０および１２は非対称でもよい。

図１７（ａ）は、実施例１に変形例２に係るフィルタ回路の通過特性Ｓ２１を示す図、図１７（ｂ）は、反射特性Ｓ１１およびＳ２２を示すスミスチャートである。図１７（ａ）は端子Ｔ１からＴ２の通過特性Ｓ２１であり、図１７（ｂ）は、端子Ｔ１およびＴ２からフィルタ１０および１２をみたＳ１１およびＳ２２である。

図１７（ａ）に示すように、１ＧＨｚから１．５１ＧＨｚの通過帯域Ｐａｓｓ１と１．７１ＧＨｚから２．１ＧＨｚの通過帯域Ｐａｓｓ２における損失を小さくできる。

図１７（ｂ）に示すように、周波数が１．７１ＧＨｚ付近ではＳ１１およびＳ２２は領域５０付近に位置している。１．５１ＧＨｚ付近ではＳ１１およびＳ２２は領域５０から外れているが領域５０に近づいている。

実施例１の変形例２のように、端子Ｔ１からフィルタ１０をみたときと端子Ｔ２からフィルタ１０をみたときが非対称であり、端子Ｔ１からフィルタ１２をみたときと端子Ｔ２からフィルタ１２をみたときが非対称であっても、移相回路１３から１６を適宜設定することで、通過帯域Ｐａｓｓ１およびＰａｓｓ２の損失を抑制できる。

移相回路１３から１６としてπ型回路を例に説明したが移相回路１３から１６はＴ型回路でもよく、キャパシタおよびインダクタの個数およびキャパシタンスおよびインダクタンスは適宜設定できる。また、移相回路１３から１６の少なくとも１つが設けられていればよい。

［実施例１の変形例３］

図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、実施例１の変形例３におけるフィルタの回路図である。図１８（ａ）に示すように、フィルタ１１では、端子Ｔ７と端子Ｔ８との間に直列共振器Ｓ１からＳ６が直列に接続され、並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ６および並列共振器Ｐ１からＰ４は弾性波共振器である。直列共振器Ｓ１からＳ６および並列共振器Ｐ１からＰ４は破線１７に対し対称な特性である。すなわち、端子Ｔ７からフィルタ１１をみた高周波特性と、端子Ｔ８からフィルタ１１をみた高周波特性は等価である。

図１８（ｂ）に示すように、フィルタ１１ａでは、端子Ｔ７と端子Ｔ８との間に直列共振器Ｓ１からＳ４が直列に接続され、並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。端子Ｔ７からフィルタ１１ａを見た高周波特性と端子Ｔ８からフィルタ１１ａをみた高周波特性は等価でない。フィルタ１１および１１ａの直列共振器および並列共振器の個数は任意に設定できる。フィルタ１０および１２は多重モード型フィルタでもよい。

実施例１およびその変形例１から２において、フィルタ１０および１２の少なくとも一方をフィルタ１１または１１ａとしてもよい。このように、フィルタ１０および１２はＬＣ回路で構成されていてもよいし、弾性波共振器で構成されていてもよい。フィルタ１０および１２の少なくとも一方はバンドパスフィルタでもよい。

実施例１およびその変形例によれば、フィルタ１０（第１フィルタ）は、端子Ｔ１（第１端子）と端子Ｔ２（第２端子）との間に接続され、通過帯域Ｐａｓｓ１（第１通過帯域）を有する。フィルタ１２（第２フィルタ）は、端子Ｔ１とＴ２との間においてフィルタ１０と並列接続され、通過帯域Ｐａｓｓ１と重ならない通過帯域Ｐａｓｓ２（第２通過帯域）を有する。移相回路１３（第１移相回路）は、フィルタ１０とノードＮ１（端子Ｔ１とフィルタ１０と２０とが分岐する第１ノード）の間に接続されている。

図６（ａ）と図８（ａ）のように、移相回路１３は、ノードＮ１から移相回路１３をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ１１を、移相回路１３とフィルタ１０との間のノードからフィルタ１０をみたときの通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ１１よりオープンに近づける。これにより、移相回路１３はノードＮ１からフィルタ１０に向かう通過帯域Ｐａｓｓ２の高周波信号の反射を大きくできる。よって、フィルタ１２の通過帯域Ｐａｓｓ２における損失を抑制できる。

ノードＮ１から移相回路１３をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ１１を、移相回路１３とフィルタ１０との間のノードからフィルタ１０をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ１１よりオープンに近づけるとは、通過帯域Ｐａｓｓ２の少なくとも一部において、ノードＮ１から移相回路１３をみた反射特性Ｓ１１を、移相回路１３とフィルタ１０との間のノードからフィルタ１０をみた反射特性Ｓ１１よりオープンに近づける（すなわちＳ１１の位相を０°に近づける）ことである。例えば、通過帯域Ｐａｓｓ２の中心周波数において、ノードＮ１から移相回路１３をみた反射特性Ｓ１１を、移相回路１３とフィルタ１０との間のノードからフィルタ１０をみた反射特性Ｓ１１よりオープンに近づければよい。他の移相回路１４から１６においても同様である。

移相回路１５（第２移相回路）は、フィルタ１２とノードＮ１の間に接続されている。図６（ｂ）と図８（ｂ）のように、移相回路１５は、ノードＮ１から移相回路１５をみた通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ１１を、移相回路１５とフィルタ１２との間のノードからフィルタ１２をみたときの通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ１１よりオープンに近づける。これにより、移相回路１５はノードＮ１からフィルタ１２に向かう通過帯域Ｐａｓｓ１の高周波信号の反射を大きくできる。よって、フィルタ１０の通過帯域Ｐａｓｓ１における損失を抑制できる。

移相回路１４（第３移相回路）は、フィルタ１０と、ノードＮ２（端子Ｔ２とフィルタ１０と１２とが分岐する第２ノード）と、の間に接続されている。移相回路１４は、ノードＮ２から移相回路１４をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ２２を、移相回路１４とフィルタ１０との間のノードからフィルタ１０をみたときの通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ２２よりオープンに近づける。これにより、移相回路１４はノードＮ２からフィルタ１０に向かう通過帯域Ｐａｓｓ２の高周波信号の反射を大きくできる。よって、フィルタ１２の通過帯域Ｐａｓｓ２における損失を抑制できる。

移相回路１６（第４移相回路）はフィルタ１２とノードＮ２との間に接続されている。移相回路１６は、ノードＮ２から移相回路１６をみた通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ２２を、移相回路１６とフィルタ１２との間のノードからフィルタ１２をみたときの通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ２２よりオープンに近づける。これにより、移相回路１６はノードＮ２からフィルタ１２に向かう通過帯域Ｐａｓｓ１の高周波信号の反射を大きくできる。よって、フィルタ１０の通過帯域Ｐａｓｓ１における損失を抑制できる。

ノードＮ１から移相回路１３をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ１１は略オープンであり、ノードＮ１から移相回路１５をみた通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ１１は略オープンであり、ノードＮ２から移相回路１５をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ２２は略オープンであり、ノードＮ２から移相回路１６をみた通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ２２は略オープンであることが好ましい。

反射特性が略オープンとは、スミスチャートを極座標で表したとき、動径が０．５以上かつ位相（偏角）が−９０°以上かつ＋９０°以下の範囲であり、例えば、動径が０．７以上かつ位相（偏角）が−６０°以上かつ＋６０°以下の範囲である。

ノードＮ１から移相回路１３をみた通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ１１は略基準インピーダンスであり、ノードＮ１から移相回路１５をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ１１は略基準インピーダンスであり、ノードＮ２から移相回路１４をみた通過帯域Ｐａｓｓ１における反射特性Ｓ２２は略基準インピーダンスであり、ノードＮ２から移相回路１６をみた通過帯域Ｐａｓｓ２における反射特性Ｓ２２は略基準インピーダンスであることが好ましい。

反射特性が略基準インピーダンスとは、スミスチャートを極座標で表したとき、動径が０．５以下の範囲であり、例えば、動径が０．３以下の範囲である。

フィルタ１０はローパスフィルタであり、フィルタ１２はハイパスフィルタである。これにより、ノッチフィルタを実現できる。また、通過帯域Ｐａｓｓ１とＰａｓｓ２との間に阻止帯域を有することで、ノッチフィルタを実現できる。

フィルタ１０は、端子Ｔ１とＴ２の間に接続された並列共振回路２０（第１並列共振回路）と、一端が並列共振回路２０に接続され他端が接地された弾性波共振器Ｒ１（第１弾性波共振器）と、を備える。フィルタ１２は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２の間に接続された並列共振回路２２（第２並列共振回路）と、一端が並列共振回路２２に接続され他端が接地された弾性波共振器Ｒ２（第２弾性波共振器）と、を備える。これにより、通過帯域Ｐａｓｓ１と阻止帯域との間の減衰量の変化を急峻にでき、通過帯域Ｐａｓｓ２と阻止帯域との間の減衰量の変化を急峻にできる。

図５（ａ）のように、弾性波共振器Ｒ１が形成する減衰極Ａ１１（第１減衰極）は、並列共振回路２０が形成する減衰極Ａ１２（第２減衰極）と、通過帯域Ｐａｓｓ１との間に位置する。図５（ｂ）のように、弾性波共振器Ｒ２が形成する減衰極Ａ２１（第３減衰極）は、並列共振回路２２が形成する減衰極Ａ２２（第４減衰極）と、通過帯域Ｐａｓｓ２との間に位置する。これにより、通過帯域Ｐａｓｓ１と阻止帯域との間の減衰量の変化をより急峻にでき、通過帯域Ｐａｓｓ２と阻止帯域との間の減衰量の変化をより急峻にできる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１２ フィルタ
２０、２２ 並列共振回路

Claims (9)

1. 第１端子と、
   第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子との間に接続され、第１通過帯域を有する第１フィルタと、
   前記第１端子と前記第２端子との間において前記第１フィルタと並列接続され、前記第１通過帯域と重ならない第２通過帯域を有する第２フィルタと、
   前記第１フィルタと、前記第１端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第１ノードと、の間に接続され、前記第１ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第１移相回路と、
   を備えるフィルタ回路。
2. 前記第２フィルタと前記第１ノードとの間に接続され、前記第１ノードからみた前記第１通過帯域における反射特性を、前記第２フィルタとの間のノードから前記第２フィルタをみたときの前記第１通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第２移相回路を備える請求項１に記載のフィルタ回路。
3. 前記第１フィルタと、前記第２端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第２ノードと、の間に接続され、前記第２ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第３移相回路を備える請求項１または２に記載のフィルタ回路。
4. 前記第１フィルタと、前記第２端子と前記第１フィルタと前記第２フィルタとが分岐する第２ノードと、の間に接続され、前記第２ノードからみた前記第２通過帯域における反射特性を、前記第１フィルタとの間のノードから前記第１フィルタをみたときの前記第２通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第３移相回路と、
   前記第２フィルタと前記第２ノードとの間に接続され、前記第２ノードからみた前記第１通過帯域における反射特性を、前記第２フィルタとの間のノードから前記第２フィルタをみたときの前記第１通過帯域における反射特性よりオープンに近づける第４移相回路と、
   を備える請求項２に記載のフィルタ回路。
5. 前記第１ノードから前記第１移相回路をみたときの前記第１通過帯域における反射特性は略基準インピーダンスである請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
6. 前記第１フィルタおよび前記第２フィルタのいずれか一方はローパスフィルタであり、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの他方はハイパスフィルタである請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
7. 前記フィルタ回路は、前記第１通過帯域と前記第２通過帯域との間に阻止帯域を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
8. 前記第１フィルタは、前記第１端子と前記第２端子の間に接続された第１並列共振回路と、一端が前記第１並列共振回路に接続され他端が接地された第１弾性波共振器と、を備え、
   前記第２フィルタは、前記第１端子と前記第２端子の間に接続された第２並列共振回路と、一端が前記第２並列共振回路に接続され他端が接地された第２弾性波共振器と、を備える請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
9. 前記第１弾性波共振器が形成する第１減衰極は、前記第１並列共振回路が形成する第２減衰極と、前記第１通過帯域との間に位置し、
   前記第２弾性波共振器が形成する第３減衰極は、前記第２並列共振回路が形成する第４減衰極と、前記第２通過帯域との間に位置する請求項８に記載のフィルタ回路。

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