JP2022013726A - 相互結合インダクタを備えたチューニング可能フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】相互結合インダクタを備えたチューニング可能フィルタを提供する。【解決手段】チューニング可能フィルタ４０は、複数の相互結合インダクタＬ１、Ｌ２と、相互結合インダクタの少なくとも一つに電気的に接続されるチューニング可能インピーダンス回路４２と、を含む。チューニング可能インピーダンス回路４２は、スイッチの状態を変化させることによって、チューニング可能フィルタ４０の周波数応答における少なくとも２つのノッチを調整し、無線周波数信号をフィルタリングする。【選択図】図４

Description

優先権出願の相互参照
本願とともに提出された出願データシートにおいて外国又は国内の優先権主張が特定される任意の及びすべての出願が、米国特許規則セクション１．５７により、ここに参照として組み入れられる。本願は、「相互結合インダクタを備えたチューニング可能フィルタ」との名称の２０２０年６月３０日に出願された米国仮出願第６３／０４６，１８４号、及び「相互結合インダクタを備えたチューニング可能フィルタ」との名称の２０２０年８月２７日に出願された米国仮出願第６３／０７１，２６１号の優先権の利益を主張し、これらの開示はそれぞれ、全体がここに参照により組み入れられる。

本開示の実施形態は、無線周波数信号のような信号をフィルタリングするべく配列されるフィルタに関する。

広範囲の周波数の信号を送信及び／又は受信するべく無線周波数（ＲＦ）通信システムを使用することができる。例えば、ＲＦ通信システムは、周波数レンジ１（ＦＲ１）における第５世代（５Ｇ）セルラー通信のための約４１０メガヘルツ（ＭＨｚ）～約７．１２５ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲のような、約３０ｋＨｚ～約３００ＧＨｚの周波数範囲にあるＲＦ信号を無線通信するべく使用することができる。

ＲＦ通信システムは、携帯電話機、タブレット、基地局、ネットワークアクセスポイント、顧客宅内機器（ＣＰＥ）、ラップトップ及びウェアラブル電子機器を制限なしに含み得る。

所定のアプリケーションにおいて、ＲＦ通信システムは、複数のＲＦ信号を同時に処理することができる。かかるＲＦ通信システムにおいては、高調波阻止が強力なフィルタが望ましい。高調波阻止が強力なフィルタは、様々なアプリケーションにおいて望ましい。

特許請求の範囲に記載のイノベーションはそれぞれが、いくつかの側面を有し、その単独の一つのみが、その所望の属性に対して関与するわけではない。ここで、特許請求の範囲を制限することなく、本開示のいくつかの卓越した特徴の概要が記載される。

本開示の一側面は、阻止がチューニング可能なチューニング可能フィルタである。チューニング可能フィルタは、第１インダクタと、第１インダクタと相互に結合する第２インダクタと、第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能インピーダンス回路とを含む。チューニング可能インピーダンス回路はスイッチを含み、当該スイッチの状態を変化させることによりチューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも２つのノッチを調整するように構成される。チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される。

スイッチは、選択的にキャパシタの一端を第１インダクタに電気的に結合するように配列することができる。チューニング可能インピーダンス回路は、第２キャパシタの一端を第１インダクタに選択的かつ電気的に結合するように配列される第２スイッチを含み得る。

所定のアプリケーションにおいて、スイッチの状態を変化させることにより、周波数応答における少なくとも３つのノッチの位置を調整することができる。

チューニング可能フィルタの周波数応答におけるノッチの位置は少なくとも、チューニング可能インピーダンス回路の状態、及び第１インダクタと第２インダクタとの相互結合に基づき得る。

チューニング可能インピーダンス回路は、チューニング可能キャパシタンス回路を含んでよい。チューニング可能キャパシタンス回路は、第１インダクタと第２インダクタとの間のノードにシャントキャパシタンスを与えることができる。代替的に、チューニング可能キャパシタンス回路は、第１インダクタと並列してよい。チューニング可能キャパシタンス回路はまた、第２インダクタと直列してよい。チューニング可能フィルタはさらに、第２インダクタと並列の第２チューニング可能キャパシタンス回路を含んでよい。

第１インダクタは第２インダクタと直列してよく、第１キャパシタンスを第１インダクタと並列してよく、第２キャパシタンスを第２インダクタと並列としてよい。チューニング可能フィルタはさらに、第１インダクタと第２インダクタとの間に結合されるシャントキャパシタを含んでよい。チューニング可能インピーダンス回路は、第１キャパシタンスを与えるように構成され得る。

第１インダクタは直列インダクタとしてよく、第２インダクタはシャントインダクタとしてよい。チューニング可能インピーダンス回路は、第１インダクタに並列なチューニング可能キャパシタンス回路を含んでよい。チューニング可能フィルタはさらに、第１インダクタに直列なインダクタ・キャパシタ回路を含んでよい。インダクタ・キャパシタ回路は第３インダクタを含んでよく、第３インダクタは、第１インダクタ又は第２インダクタの少なくとも一方と相互結合されてよい。

少なくとも２つのノッチは、高調波阻止を与え得る。

本開示の他側面は、無線周波数信号をフィルタリングする方法である。方法は、第１状態にあるチューニング可能フィルタによって第１無線周波数信号をフィルタリングすることと、第１無線周波数信号のフィルタの後に、当該チューニング可能フィルタのチューニング可能インピーダンス回路のスイッチの状態を第１状態から第２状態に変化させて当該チューニング可能フィルタの周波数応答の、高調波に対応する少なくとも２つのノッチの位置を調整することであって、当該チューニング可能フィルタは相互結合インダクタ及びチューニング可能インピーダンス回路を含み、当該チューニング可能インピーダンス回路は当該相互結合インダクタに電気的に接続されることと、当該チューニング可能フィルタが第２状態にある間に当該チューニング可能フィルタによって第２無線周波数信号をフィルタリングすることとを含む。

所定のアプリケーションにおいて、スイッチの状態を変化させることにより、チューニング可能フィルタの周波数応答の少なくとも３つのノッチを調整することができる。

本開示の他側面は、チューニング可能フィルタと、当該チューニング可能フィルタによりフィルタリングされた無線周波数信号を送信するべく構成されるアンテナとを含む無線通信デバイスである。チューニング可能フィルタは、第１インダクタと、第１インダクタと相互に結合する第２インダクタと、第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能インピーダンス回路とを含む。チューニング可能インピーダンス回路はスイッチを含み、当該スイッチの状態を変化させることによりチューニング可能フィルタの周波数ドメインにおける少なくとも２つのノッチを調整するように構成される。

無線通信デバイスはアンテナスイッチを含み、チューニング可能フィルタを当該アンテナスイッチとアンテナとの間に結合してよい。

無線通信デバイスは電力増幅器及び帯域選択スイッチを含んでよく、チューニング可能フィルタを当該電力増幅器と帯域選択スイッチとの間に結合してよい。

本開示の他側面は、高調波を阻止するチューニング可能フィルタである。チューニング可能フィルタは、第１インダクタと、第１インダクタと相互に結合する第２インダクタと、第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能キャパシタンス回路とを含む。チューニング可能キャパシタンス回路は、少なくとも２×２^Ｎ高調波のためのチューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべく、チューニング可能キャパシタンス回路の実効キャパシタンスを調整するように構成されるＮ個のスイッチを含む。ここで、Ｎは１よりも大きな正の整数である。チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される。

Ｎ個のスイッチは、少なくとも３×２^Ｎ高調波のためのチューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべくチューニング可能となるように構成することができる。

チューニング可能キャパシタンス回路は、第１インダクタに並列してよい。チューニング可能フィルタはさらに、第２インダクタに並列なキャパシタンスと、第１インダクタと第２インダクタとの間のシャントキャパシタンスとを含んでよく、第１インダクタは第２インダクタに直列である。

複数のスイッチのうち第１スイッチの状態を変化させることにより、チューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも２つのノッチの位置を変えることができる。複数のスイッチのうち第１スイッチの状態を変化させることにより、チューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも３つのノッチの位置を変えることができる。

第２インダクタはシャントインダクタとしてよい。チューニング可能キャパシタンス回路は、第１インダクタと並列してよい。チューニング可能フィルタはさらに、第２インダクタに直列なシャントキャパシタを含んでよく、シャントキャパシタは、第２インダクタを経由して第１インダクタに電気的に接続される。

３×２^Ｎ高調波は、少なくとも一つの第２高調波、及び少なくとも一つの第３高調波を含んでよい。２×２^Ｎ高調波は、第５世代ニューラジオ動作帯域に関連付けられる少なくとも一つの高調波を含んでよい。２×２^Ｎ高調波は、第５世代ニューラジオ動作帯域に関連付けられる少なくとも一つの高調波と、第４世代ロングタームエボリューション動作帯域に関連付けられる少なくとも一つの高調波とを含んでよい。

本開示の他の側面は、チューニング可能フィルタを含む無線周波数フロントエンドと、当該無線周波数フロントエンドと通信するアンテナとを含む無線通信デバイスである。チューニング可能フィルタは、第１インダクタと、第１インダクタと相互に結合する第２インダクタと、第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能キャパシタンス回路とを含む。チューニング可能キャパシタンス回路は、少なくとも２×２^Ｎ高調波のためのチューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべく、チューニング可能キャパシタンス回路の実効キャパシタンスを調整するように構成されるＮ個のスイッチを含む。ここで、Ｎは１よりも大きな正の整数である。チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される。

アンテナは、チューニング可能フィルタによってフィルタリングされた無線周波数信号を送信するように配列することができる。Ｎは少なくとも４としてよい。

無線周波数フロントエンドはアンテナスイッチを含み、チューニング可能フィルタを当該アンテナスイッチとアンテナとの間に結合してよい。

無線周波数フロントエンドは電力増幅器及び帯域選択スイッチを含んでよく、チューニング可能フィルタを当該電力増幅器と帯域選択スイッチとの間に結合してよい。

無線通信デバイスは、二重接続を実装するように構成してよく、チューニング可能フィルタは、当該二重接続のための阻止を与えるように構成してよい。無線通信デバイスは、キャリアアグリゲーションを実装するように構成してよく、チューニング可能フィルタは、キャリアアグリゲーションのための阻止を与えるように構成される。

本開示の他側面は、アンテナスイッチ、アンテナポート、及び当該アンテナスイッチと当該アンテナポートとの間の信号経路に結合されたチューニング可能フィルタを含む無線周波数システムである。チューニング可能フィルタは、第１インダクタと、第１インダクタと相互に結合する第２インダクタと、第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能キャパシタンス回路とを含む。チューニング可能キャパシタンス回路は、少なくとも２×２^Ｎ高調波のためのチューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべく、チューニング可能キャパシタンス回路の実効キャパシタンスを調整するように構成されるＮ個のスイッチを含む。ここで、Ｎは１よりも大きな正の整数である。チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される。

本開示をまとめる目的で本イノベーションの所定の側面、利点及び新規な特徴が、ここに記載されてきた。理解すべきことだが、かかる利点のすべてが必ずしも、本発明の任意の特定実施形態によって達成できるわけではない。よって、本イノベーションは、ここに教示される一つの利点又は一群の利点を、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成することなく、達成又は最適化する態様で、具体化し又は実行することができる。

ここで、本開示の実施形態が、添付図面を参照する非限定的な例を介して記載される。

通信ネットワークの一例の模式的な図である。 キャリアアグリゲーションを使用する通信リンクの一例の模式的な図である。 図２Ａの通信リンクのためのアップリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。 図２Ａの通信リンクのためのダウンリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。 二重接続ネットワークトポロジーの一例の図である。 一実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 他実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 他実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 他実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 他実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 他実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 図８Ｂのフィルタの周波数応答のグラフである。 一実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 ２つの相互結合インダクタ間の結合係数対距離のグラフである。 第１設計例に係る図９のチューニング可能フィルタの高調波ノッチの位置を示すシミュレーションのグラフである。 第２設計例に係る図９のチューニング可能フィルタの高調波ノッチの位置を示すシミュレーションのグラフである。 一実施形態に係るチューニング可能フィルタの模式的な図である。 第３設計例に係る図１３のチューニング可能フィルタの高調波ノッチの位置を示すシミュレーションのグラフである。 一実施形態に係るチューニング可能フィルタを備える無線周波数システムの模式的なブロック図である。 他実施形態に係るチューニング可能フィルタを備える無線周波数システムの模式的なブロック図である。 携帯デバイスの一実施形態の模式的な図である。

所定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な記載を表す。しかしながら、ここに記載のイノベーションは、例えば特許請求の範囲によって画定され及びカバーされる多数の異なる態様で具体化することができる。本記載において、同じ参照番号が同一の又は機能的に類似の要素を示し得る図面が参照される。理解されることだが、図面に示される要素は必ずしも縮尺どおりではない。さらに理解されることだが、所定の実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素を含んでよく、及び／又は図面に示される要素の部分集合を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴のいずれかの適切な組み合わせを組み入れてよい。ここに与えられる見出しは、便宜のためにすぎず、必ずしも特許請求の意味又は範囲に影響を与えることを意図するわけではない。

国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、国際的な無線スペクトルの使用を含む情報通信技術に関する世界的な問題に責任を負う国連（ＵＮ）の専門機関である。

第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）は、電波産業協会（ＡＲＩＢ）、電気通信技術委員会（ＴＴＣ）、中国通信規格協会（ＣＣＳＡ）、米国電気通信業界ソリューション協会（ＡＴＩＳ）、電気通信技術協会（ＴＴＡ）、欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）、インド電気通信標準化協会（ＴＳＤＳＩ）のような、世界中の電気通信標準化団体のグループ間の共同作業である。

３ＧＰＰは、ＩＴＵの範囲内で作業をすることにより、例えば、第２世代（２Ｇ）技術（例えば、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標）及びエンハンスドデータレートフォーＧＳＭエボリューション（ＥＤＧＥ）を含む）、第３世代（３Ｇ）技術（例えばユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）及び高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ））、及び第４世代（４Ｇ）技術（例えばロングタームエボリューション（ＬＴＥ）及びＬＴＥアドバンスト）を含む様々な移動体通信技術に関する技術仕様を開発及び維持する。

３ＧＰＰにより管理される技術仕様は、仕様リリースによって拡張及び改訂され得る。仕様リリースは多数年にわたることがあり、幅広い新機能及び進化の仕様を定め得る。

一例において、３ＧＰＰは、リリース１０においてＬＴＥのためのキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を導入した。最初は２つのダウンリンクキャリアが導入されたが、３ＧＰＰは、リリース１４において５つまでのダウンリンクキャリアと３つまでのアップリンクキャリアとを含むようにキャリアアグリゲーションを拡張した。３ＧＰＰのリリースが与えた新機能及び進化の他例は、ライセンスアシスタントアクセス（ＬＡＡ）、拡張ＬＡＡ（ｅＬＡＡ）、狭帯域インターネットオブシングス（ＮＢ－ＩＯＴ）、ビークルトゥエブリシング（Ｖ２Ｘ）、及びハイパワーユーザー機器（ＨＰＵＥ）を含むがこれらに限られない。

３ＧＰＰは、リリース１５において第５世代（５Ｇ）技術のフェーズ１を導入し終え、現在はリリース１６において５Ｇ技術のフェーズ２を導入している。その後の３ＧＰＰリリースは、５Ｇテクノロジをさらに進化及び拡張させてゆく。５Ｇ技術はまた、ここでは５Ｇニューラジオ（ＮＲ）とも称する。

５Ｇ ＮＲは、ミリ波スペクトルによる通信、ビームフォーミング能力、高スペクトル効率波形、低レイテンシ通信、多重ラジオヌメロロジ、及び／又は非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）のような様々な機能をサポートしており、又はサポートする計画である。かかるＲＦ機能はネットワークに柔軟性を与えてユーザデータレートを高めるにもかかわらず、かかる特徴をサポートすることにより、一定数の技術的な困難性が提起され得る。

ここでの教示は、ＬＴＥアドバンスト、ＬＴＥアドバンストプロ及び／又は５Ｇ ＮＲのようなアドバンストセルラー技術を使用する通信システムを含むがこれらに限られない多種多様な通信システムに適用可能である。

高調波阻止

第５世代（５Ｇ）ニューラジオ（ＮＲ）技術によれば、高調波阻止仕様を満たすことが益々困難になりつつある。統合又は集積すればするほど、多くの帯域の信号が同時に生成されるようになる。様々なアプリケーションにおいて、様々な５Ｇ ＮＲ高調波仕様を満たすフィルタのためのさらなるチューニング可能性が望まれる。かかるアプリケーションの例は、キャリアアグリゲーションアプリケーション、二重接続アプリケーション、５Ｇ ＮＲ ＦＲ１信号と５Ｇ ＮＲ ＦＲ２信号とが共存するアプリケーション、及び他の共存アプリケーション等を含む。

いくつかのソリューションには、高調波阻止をチューニングするスイッチが含まれる。かかるソリューションにおいて、一つのスイッチが、２つの高調波状態、典型的には２つの帯域間のスイッチング、を制御し得る。かかる技術によれば、Ｎ個のスイッチが２^Ｎ個までの高調波状態を制御し得る。多くの帯域が存在するので、所望の高調波阻止を実装するためには、相対的に多数のスイッチが使用され得る。当該相対的に多数のスイッチは、実装するのにコストがかかる。

本開示の側面は、相互結合インダクタ及びチューニング可能インピーダンス回路を含むフィルタに関する。チューニング可能インピーダンス回路は、当該チューニング可能インピーダンス回路が与えるキャパシタンスを調整するべく、選択的かつ電気的にそれぞれのキャパシタを結合するように配列されるスイッチを含み得る。Ｎ個のスイッチを相互結合インダクタと一緒に使用することにより、フィルタは、Ｍ×２^Ｎ高調波状態を実現することができる。ここで、Ｎは正の整数であり、Ｍは２以上の正の整数であり、Ｍは各帯域のための関心高調波の数である。所定のアプリケーションにおいて、Ｍは、チューニング可能フィルタにおいてインダクタ対同士間の相互結合数よりも１だけ多い数に対応し得る。

ここに開示されるフィルタは有利なことに、高調波チューニング可能状態を増やすべく誘導性相互結合を使用する。ここに開示されるフィルタは、従前の設計と比べ、同じ数のチューニング可能高調波状態のためのスイッチダイ面積及び／又はコストを低減することができる。

ここに開示されるフィルタは、任意の適切な高調波をフィルタリングすることができる。例えば、ここに開示されるフィルタは、以下の高調波、すなわち第２高調波、第３高調波、第４高調波、第５高調波、第６高調波等の一以上をフィルタリングすることができる。かかる高調波は同時に、ここに開示される原理及び利点に係るフィルタによって阻止され得る。

高調波阻止を参照して実施形態が説明されるが、ここに開示されるフィルタの任意の適切な原理及び利点は、任意の適切な帯域外阻止及び／又はノッチフィルタリングを与えるために使用することができる。

通信ネットワーク

図１は、通信ネットワーク１０の一例の模式的な図である。通信ネットワーク１０は、マクロセル基地局１、携帯デバイス２、スモールセル基地局３、及び静止無線デバイス４を含む。

図１に示される通信ネットワーク１０は、例えば４Ｇ ＬＴＥ、５Ｇ ＮＲ、及びＷｉ－Ｆｉのような無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を含む様々な技術を使用する通信をサポートする。通信ネットワーク１０において、二重接続には、携帯デバイス２との４Ｇ ＬＴＥ及び５Ｇ ＮＲ同時通信を実装することができる。サポートされる通信技術の様々な例が与えられているにもかかわらず、通信ネットワーク１０は、多種多様な通信技術をサポートするべく適合することできる。

通信ネットワーク１０の様々な通信リンクが図１に描かれている。通信リンクは、例えば周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）及び／又は時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）を含む多種多様な方法で二重化することができる。ＦＤＤは、信号送信と信号受信とで異なる周波数を使用するタイプの無線周波数通信である。ＦＤＤは、高データレート及び低レイテンシのような一定数の利点を与えることができる。これとは対照的に、ＴＤＤは、信号送信と信号受信とでほぼ同じ周波数を使用して送信と受信とが時間で切り替わるタイプの無線周波数通信である。ＴＤＤは、スペクトルの効率的な使用、及び送信方向と受信方向との間でのスループットの可変配分のような一定数の利点を与えることができる。

図１に示されるように、携帯デバイス２は、４Ｇ ＬＴＥ技術と５Ｇ ＮＲ技術との組み合わせを使用する通信リンクを経由してマクロセル基地局１と通信する。携帯デバイス２はまた、スモールセル基地局３とも通信する。図示される例において、携帯デバイス２とスモールセル基地局３とは、５Ｇ ＮＲ技術、４Ｇ ＬＴＥ技術及びＷｉ－Ｆｉ技術を使用する通信リンクを経由して通信する。所定の実装例において、拡張ライセンスアシストアクセス（ｅＬＡＡ）が、一以上のライセンスされた周波数キャリア（例えばライセンスされた４Ｇ ＬＴＥ周波数及び／又は５Ｇ ＮＲ周波数）を、一以上のライセンスされていないキャリア（例えばライセンスされていないＷｉ－Ｆｉ周波数）と集約するべく使用される。

所定の実装例において、携帯デバイス２は、５Ｇ ＮＲ技術を使用することにより、周波数レンジ１（ＦＲ１）内の一以上の周波数帯域を介して、及び／又はＦＲ１を超過する一以上の周波数帯域を介してマクロセル基地局２及びスモールセル基地局３と通信する。ＦＲ１内の一以上の周波数帯域は、６ＧＨｚ未満としてよい。例えば、無線通信は、ＦＲ１、周波数レンジ２（ＦＲ２）、又はこれらの組み合わせを利用することができる。一実施形態において、携帯デバイス２は、ＨＰＵＥ電力クラス仕様をサポートする。

例示されるスモールセル基地局３もまた、静止無線デバイス４と通信する。スモールセル基地局３は例えば、５Ｇ ＮＲ技術を使用してのブロードバンドサービスを与えるべく使用することができる。所定の実装例において、スモールセル基地局３は、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数範囲にある一以上のミリメートル波周波数帯域を介して、及び／又は２４ＧＨｚ～３０ＧＨｚの周波数範囲にある上側センチメートル波周波数帯域を介して、静止無線デバイス４と通信する。

所定の実装例において、スモールセル基地局３は、ビームフォーミングを使用して静止無線デバイス４と通信する。例えば、ビームフォーミングは、ミリメートル波周波数を介した通信に関連付けられた高損失のような経路損失を克服するべく、信号強度を集中させるために使用することができる。

図１の通信ネットワーク１０は、マクロセル基地局１及びスモールセル基地局３を含む。所定の実装例において、スモールセル基地局３は、マクロセル基地局１と比べ、相対的に低電力、短範囲、及び／又は数少ない同時ユーザにより動作することができる。スモールセル基地局３はまた、フェムトセル、ピコセル又はマイクロセルと称してもよい。

通信ネットワーク１０が２つの基地局を含むように示されるにもかかわらず、通信ネットワーク１０は、これよりも多い又は少ない基地局及び／又は他タイプの基地局を含むように実装してよい。図１に示されるように、これらの基地局は、無線バックホールを与えるべく無線通信を使用して互いに通信し合うことができる。付加的又は代替的に、基地局は、有線リンク及び／又は光リンクを使用して互いに通信し合うこともできる。

図１の通信ネットワーク１０は、一つの携帯デバイス及び一つの静止無線デバイスを含むように示される。携帯デバイス２及び静止無線デバイス４は、ユーザデバイス又はユーザ機器（ＵＥ）の２つの例を示す。通信ネットワーク１０が２つのユーザデバイスを含むように示されるにもかかわらず、通信ネットワーク１０は、これよりも多い又は少ないユーザデバイス及び／又は他のタイプのユーザデバイスと通信するべく使用することができる。例えば、ユーザデバイスは、携帯電話機、タブレット、ラップトップ、ＩｏＴデバイス、ウェアラブル電子機器、及び／又は多種多様な他の通信デバイスを含み得る。

通信ネットワーク１０のユーザデバイスは、多種多様な態様で、利用可能なネットワークリソース（例えば利用可能な周波数スペクトル）を共有し得る。

一例において、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）が、周波数帯域を多数の周波数キャリアに分割するべく使用される。付加的に、一以上のキャリアが、特定のユーザに割り当てられる。ＦＤＭＡの例は、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ－ＦＤＭＡ）及び直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）を含むがこれらに限られない。ＯＦＤＭＡは、利用可能な帯域幅を、多数の相互直交狭帯域サブキャリアに細分化するマルチキャリア技術であり、これは異なるユーザに別個に割り当てることができる。

共有アクセスの他の例は、周波数リソースを使用する特定のタイムスロットにユーザが割り当てられる時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、各ユーザデバイスに一意の符号を割り当てることにより周波数リソースが異なるユーザ間で共有される符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、空間分割により共有アクセスを与えるべくビームフォーミングが使用される空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）、及び多重アクセスを目的として電力ドメインが使用される非直交多元接続（ＮＯＭＡ）を含むが、これらに限定されない。例えば、ＮＯＭＡは、同じ周波数、時間及び／又は符号ではあるが、異なる電力レベルにある多数のユーザに対応するように使用することができる。

拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）は、ＬＴＥネットワークの増大するシステム容量のための技術を言及する。例えば、ｅＭＢＢは、少なくとも１０Ｇｂｐｓの、各ユーザデバイスのための最小１００Ｍｂｐｓのピークデータレートでの通信を言及することができる。超高信頼性低レイテンシ通信（ｕＲＬＬＣ）は、例えば２ミリ秒未満の非常に低いレイテンシで通信する技術を言及する。ｕＲＬＬＣは、自律運転アプリケーション及び／又は遠隔手術アプリケーションのようなミッションクリティカルな通信を目的として使用され得る．大規模機械型通信（ｍＭＴＣ）は、インターネットオブシングス（ＩｏＴ）アプリケーションに関連付けられるもののような、日常的なオブジェクトへの無線接続に関連付けられる低コストかつ低データレートの通信を言及する。

図１の通信ネットワーク１０は、ｅＭＢＢ、ｕＲＬＬＣ及び／又はｍＭＴＣを含むがこれらに限られない多種多様なアドバンスト通信機能をサポートするべく使用することができる。

（例えば基地局とユーザデバイスとの間の）通信リンクのピークデータレートは、様々な因子に依存する。例えば、ピークデータレートは、チャネル帯域幅、変調次数、コンポーネントキャリアの数、及び／又は通信に使用されるアンテナの数による影響を受ける。

例えば、所定の実装例において、通信リンクのデータレートは、Ｍ＊Ｂ＊ｌｏｇ_２（１＋Ｓ／Ｎ）にほぼ等しくなり得る。ここで、Ｍは通信チャネルの数であり、Ｂはチャネル帯域幅であり、Ｓ／Ｎは信号対雑音比（ＳＮＲ）である。

したがって、通信リンクのデータレートは、（例えば多数のアンテナを使用して送受信する）通信チャネルの数が増加することにより、広い帯域幅を使用することにより（例えばキャリアをアグリゲーションすることにより）、及び／又はＳＮＲを改善することにより（例えば送信電力を増加させることにより及び／又は受信感度を改善することにより）、増加し得る。

５Ｇ ＮＲ通信システムは、データレート及び／又は通信性能を向上させるべく多種多様な技術を用いることができる。

キャリアアグリゲーション

図２Ａは、キャリアアグリゲーションを使用する通信リンクの一例の模式的な図である。キャリアアグリゲーションは、多数の周波数キャリアを介した通信をサポートし、ひいてはフラグメント化されたスペクトル割り当てを利用してユーザデータレートを増加かつネットワーク容量を向上させることにより、通信リンクの帯域幅を広げるように使用することができる。キャリアアグリゲーションは、高調波阻止の課題を提示し得る。ここに開示されるフィルタは、キャリアアグリゲーションアプリケーションにおいて高調波阻止を与えるように実装することができる。ここに開示される無線周波数フロントエンドアーキテクチャは、二重接続アプリケーションに実装することができる。

図示の例において、通信リンクは、基地局２１と携帯デバイス２２との間に設けられる。図２Ａに示されるように、通信リンクは、基地局２１から携帯デバイス２２へのＲＦ通信に使用されるダウンリンクチャネルと、携帯デバイス２２から基地局２１へのＲＦ通信に使用されるアップリンクチャネルとを含む。

図２ＡがＦＤＤ通信の文脈におけるキャリアアグリゲーションを示すにもかかわらず、キャリアアグリゲーションはまた、ＴＤＤ通信にも使用することができる。

所定の実装例において、通信リンクは、ダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルのために非対称データレートを与えることができる。例えば、通信リンクは、携帯デバイスへのマルチメディアコンテンツの高速ストリーミングを有効にするべく相対的に高いダウンリンクデータレートをサポートする一方で携帯デバイスからクラウドへのデータアップロードに対しては相対的に遅いデータレートを与えるように使用することができる。

図示される例において、基地局２１と携帯デバイス２２とは、通信リンクの帯域幅を選択的に増加させるべく使用することができるキャリアアグリゲーションを介して通信する。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内の隣接キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションはまた、不連続であってもよく、共通の帯域内の又は異なる帯域における周波数が分離されたキャリアを含んでもよい。

図２Ａに示される例において、アップリンクチャネルは、３つの集約されたコンポーネントキャリアｆ_ＵＬ１、ｆ_ＵＬ２及びｆ_ＵＬ３を含む。付加的に、ダウンリンクチャネルは、５つの集約されたコンポーネントキャリアｆ_ＤＬ１、ｆ_ＤＬ２、ｆ_ＤＬ３、ｆ_ＤＬ４及びｆ_ＤＬ５を含む。コンポーネントキャリアアグリゲーションの一例が示されるにもかかわらず、アップリンク及び／又はダウンリンクを目的としてこれよりも多い又は少ないキャリアが集約されてよい。さらに、集約されるキャリアの数は、所望のアップリンク及びダウンリンクデータレートを達成するべく経時的に変化させることができる。

例えば、特定の携帯デバイスに関するアップリンク及び／又はダウンリンク通信のために集約されるキャリアの数は、経時的に変わり得る。例えば、集約されるキャリアの数は、デバイスが通信ネットワークを通るように移動するにつれて、及び／又はネットワークの使用法が経時的に変化するにつれて、変化し得る。

図２Ｂは、図２Ａの通信リンクのためのアップリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。図２Ｂは、３つのタイプのキャリアアグリゲーションを模式的に描く第１キャリアアグリゲーションシナリオ３１、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３２、及び第３キャリアアグリゲーションシナリオ３３を含む。

キャリアアグリゲーションシナリオ３１～３３は、第１コンポーネントキャリアｆ_ＵＬ１、ａ第２コンポーネントキャリアｆ_ＵＬ２、及び第３コンポーネントキャリアｆ_ＵＬ３のための、異なるスペクトル割り当てを示す。図２Ｂが、３つのコンポーネントキャリアを集約する文脈で説明されるにもかかわらず、キャリアアグリゲーションは、これよりも多い又は少ないキャリアを集約するべく使用されてよい。さらに、アップリンクの文脈において示されるにもかかわらず、アグリゲーション（集約）シナリオはまた、ダウンリンクにも適用可能である。

第１キャリアアグリゲーションシナリオ３１は、周波数が隣接して共通周波数帯域にあるコンポーネントキャリアが集約される帯域内連続キャリアアグリゲーションを示す。例えば、第１キャリアアグリゲーションシナリオ３１は、連続しかつ第１周波数帯域ＢＡＮＤ１内に配置されたコンポーネントキャリアｆ_ＵＬ１、ｆ_ＵＬ２及びｆ_ＵＬ３の集約を描く。

図１３Ｂを参照し続けると、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３２は、帯域内不連続キャリアアグリゲーションを示す。ここで、周波数が非隣接であるが共通周波数帯域内にある２つ以上のコンポーネントキャリアが集約されている。例えば、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３２は、不連続であるが第１周波数帯域ＢＡＮＤ１内に配置されたコンポーネントキャリアｆ_ＵＬ１、ｆ_ＵＬ２及びｆ_ＵＬ３の集約を描く。

第３キャリアアグリゲーションシナリオ３３は、帯域内不連続キャリアアグリゲーションを示す。ここで、周波数が非隣接であり多周波数帯域にあるコンポーネントキャリアが集約される。例えば、第３キャリアアグリゲーションシナリオ３３は、第１周波数帯域ＢＡＮＤ１のコンポーネントキャリアｆ_ＵＬ１及びｆ_ＵＬ２と、第２周波数帯域ＢＡＮＤ２のコンポーネントキャリアｆ_ＵＬ３との集約を描く。

図２Ｃは、図２Ａの通信リンクのためのダウンリンクキャリアアグリゲーションの様々な例を示す。これらの例は、第１コンポーネントキャリアｆ_ＤＬ１、第２コンポーネントキャリアｆ_ＤＬ２、第３コンポーネントキャリアｆ_ＤＬ３、第４コンポーネントキャリアｆ_ＤＬ４、及び第５コンポーネントキャリアｆ_ＤＬ５の異なるスペクトル割り当てのための、様々なキャリアアグリゲーションシナリオ３４～３８を描く。図２Ｃが、５つのコンポーネントキャリアを集約する文脈で説明されるにもかかわらず、キャリアアグリゲーションは、これよりも多い又は少ないキャリアを集約するべく使用されてよい。さらに、ダウンリンクの文脈において示されるにもかかわらず、アグリゲーション（集約）シナリオはまた、アップリンクにも適用可能である。

第１キャリアアグリゲーションシナリオ３４は、連続して同じ周波数帯域内に配置されるコンポーネントキャリアの集約を描く。付加的に、第２キャリアアグリゲーションシナリオ３５及び第３キャリアアグリゲーションシナリオ３６は、不連続であるが同じ周波数帯域内に配置される集約の２つの例を示す。さらに、第４キャリアアグリゲーションシナリオ３７及び第５キャリアアグリゲーションシナリオ３８は、周波数が非隣接であり多周波帯域にあるコンポーネントキャリアが集約されるアグリゲーションの２つの例を示す。一定数の集約されたコンポーネントキャリアが増加するにつれ、可能なキャリアアグリゲーションシナリオの複雑性も増加する。

図２Ａ～２Ｃを参照すると、キャリアアグリゲーションにおいて使用される個々のコンポーネントキャリアが、様々な周波数を有し、例えば同じ帯域又は多数の帯域の周波数キャリアを含み得る。付加的に、キャリアアグリゲーションは、個々のコンポーネントキャリアがほぼ同じ帯域幅となる実装例に、及び個々のコンポーネントキャリアが異なる帯域幅を有する実装例に、適用可能である。

所定の通信ネットワークが、特定のユーザデバイスに、アップリンク用のプライマリコンポーネントキャリア（ＰＣＣ）又はアンカーキャリアと、ダウンリンク用のＰＣＣとを割り当てる。付加的に、携帯デバイスがアップリンク又はダウンリンク用に単数周波数キャリアを使用して通信する場合、ユーザデバイスは、ＰＣＣを使用して通信する。アップリンク通信用の帯域幅を向上させるべく、アップリンクＰＣＣを、一つ以上のアップリンクセカンダリコンポーネントキャリア（ＳＣＣ）と集約させることができる。付加的に、ダウンリンク通信用の帯域幅を向上させるべく、ダウンリンクＰＣＣを、一つ以上のダウンリンクＳＣＣと集約させることができる。

所定の実装例において、通信ネットワークが、各コンポーネントキャリアに対してネットワークセルを与える。付加的に、プライマリセルはＰＣＣを使用して動作し得る一方、セカンダリセルはＳＣＣを使用して動作し得る。プライマリセル及びセカンダリセルは、例えば、キャリアの周波数及び／又はネットワーク環境の差異に起因して、異なるカバレッジエリアを有する。

認可支援アクセス（ＬＡＡ）とは、移動体通信事業者に関連付けられた認可済み周波数キャリアが、Ｗｉ－Ｆｉのような未認可スペクトルの周波数キャリアとともに集約されるダウンリンクキャリアアグリゲーションを称する。ＬＡＡは、通信リンクに関連付けられた制御及び信号伝達の情報を搬送する認可済みスペクトルにおけるダウンリンクＰＣＣを用いる一方、未認可スペクトルは、利用可能なときに広いダウンリンク帯域幅を目的として集約される。ＬＡＡは、セカンダリキャリアの動的調整によってＷｉ－Ｆｉユーザを回避するように、及び／又はＷｉ－Ｆｉユーザと共存するように、動作することができる。拡張認可支援アクセス（ｅＬＡＡ）とは、ダウンリンク及びアップリンク双方の認可済み及び未認可スペクトルを集約するＬＡＡの進化形を称する。

二重接続

５Ｇ ＮＲエアインタフェイス規格の導入に伴い、３ＧＰＰは、遷移を容易にするべく５Ｇ規格及び４Ｇ規格の同時動作を許容している。このモードは、非スタンドアロン（Ｎｏｎ－Ｓｔａｎｄ－Ａｌｏｎｅ）（ＮＳＡ）５Ｇ動作又はＥ－ＵＴＲＡＮニューラジオ（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）二重接続（Ｄｕａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）（ＥＮ－ＤＣ）とも称し、４Ｇキャリア及び５Ｇキャリアの双方がユーザ機器（ＵＥ）から同時に送信されることに関与する。ＥＮ－ＤＣは、高調波阻止の課題を提示し得る。ここに開示されるフィルタは、二重接続アプリケーションにおいて高調波阻止を与えるように実装することができる。ここに開示される無線周波数フロントエンドアーキテクチャは、二重接続アプリケーションに実装することができる。

所定のＥＮ－ＤＣアプリケーションにおいて、二重接続ＮＳＡは、既存の４Ｇコアネットワークに５Ｇシステムをオーバーレイすることに関与する。かかるアプリケーションにおける二重接続に対し、制御及び基地局とＵＥとの間の同期が４Ｇネットワークによって行うことができる一方、５Ｇネットワークは、４Ｇアンカーへとテザリングされた相補的な無線アクセスネットワークである。４Ｇアンカーは、５Ｇデータ／制御のオーバーレイによって既存の４Ｇネットワークに接続することができる。

図３は、二重接続ネットワークトポロジーの一例の図である。このアーキテクチャは、サービス提供の連続性と５Ｇセルの漸進的展開とを確保するべくＬＴＥレガシーカバレッジを活用することができる。ＵＥ３０は、ＬＴＥキャリア及びＮＲキャリアの二重アップリンクを同時に送信することができる。ＵＥ３０は、アップリンクＬＴＥキャリアＴｘ１をｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）３１に送信する一方、アップリンクＮＲキャリアＴｘ２をｇＮｏｄｅＢ（ｇＮＢ）３２に送信することにより二重接続を実装することができる。図３のネットワークトポロジーの一例において、アップリンクキャリアＴｘ１、Ｔｘ２及び／又はダウンリンクキャリアＲｘ１、Ｒｘ２の任意の適切な組み合わせを、無線リンクを介して同時に送信することができる。ｅＮＢ３１は、進化型パケットコア（ＥＰＣのようなコアネットワークとの接続を与えることができる。ｇＮＢ３２は、ｅＮＢ３１を介してコアネットワークと通信することができる。コントロールプレーンデータをＵＥ３０とｅＮＢ３１との間で無線通信することができる。ｅＮＢ３１はまた、コントロールプレーンデータをｇＮＢ３２に通信することもできる。

図３の二重接続トポロジーの一例において、規格帯域と無線アクセス技術（例えばＦＤＤ、ＴＤＤ、ＳＵＬ、ＳＤＬ）との任意の適切な組み合わせを無線で送受信することができる。これは、ＵＥ３０において機能する多数の別個のラジオ及び帯域を有することに関し、技術的な課題を提示し得る。ＴＤＤ ＬＴＥアンカーポイントによると、ネットワーク動作は、動作モードがＴｘ１／Ｔｘ２及びＲｘ１／Ｒｘ２に制限される場合に同期となり、Ｔｘ１／Ｔｘ２、Ｔｘ１／Ｒｘ２、Ｒｘ１／Ｔｘ２、Ｒｘ１／Ｒｘ２に関与し得る場合に非同期となる。ＬＴＥアンカーが周波数分割二重（ＦＤＤ）キャリアであるとき、ＴＤＤ／ＦＤＤ帯域内動作は、Ｔｘ１／Ｒｘ１／Ｔｘ２とＴｘ１／Ｒｘ１／Ｒｘ２とに同時に関与し得る。

高調波を阻止するチューニング可能フィルタ

様々なチューニング可能フィルタに高調波阻止を実装することができる。チューニング可能フィルタの実施形態の例が、図４～図１４を参照して説明される。これらのチューニング可能フィルタ例の特徴の任意の適切な組み合わせを、互いに一緒に実装することができる。

５Ｇ ＮＲ及び他のアプリケーションにおいて、高調波阻止を満たすことが困難となり得る。フィルタのために付加的なチューニング可能性を与えることにより、かかる高調波阻止仕様を満たすことが補助される。ここに開示される実施形態は、様々な高調波のためのチューニング可能性を与えるべく少なくとも一つのチューニング可能インピーダンス回路と相互結合インダクタとを有するフィルタに関する。相互結合インダクタと一以上のスイッチを有する少なくとも一つのチューニング可能インピーダンス回路とを備えるフィルタにより、相互結合インダクタなしの同様のフィルタよりも多くの高調波阻止が得られる。これにより、相互結合インダクタなしの従前の設計と比べ、チューニング可能インピーダンス回路に含まれるスイッチの数に関する多数の高調波のためのチューニング可能性が得られる。ここに開示されるフィルタの実施形態において、相互誘導結合ゆえに、相互結合なしの同様のフィルタと比べて２倍又は３倍もの多くの高調波状態を達成することができる。ここに開示される原理及び利点は、チューニング可能インピーダンス回路に含まれるスイッチの数よりも多くの数の高調波に適用することができる。ここに開示される原理及び利点は、高調波阻止に限られることなく、適切な任意の他の帯域外阻止及び／又はノッチフィルタにも適用することができる。

図４は、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ４０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ４０は、第１ポートＰ_１と第２ポートＰ_２との間を伝播する無線周波数信号フィルタリングするように配列される。チューニング可能フィルタ４０は低域通過フィルタとしてよい。図示のように、チューニング可能フィルタ４０は、チューニング可能インピーダンス回路４２、インダクタ及びキャパシタを含む。インダクタのインダクタンス、及びキャパシタのキャパシタンスによって、チューニング可能フィルタ４０の周波数応答を設定することができる。この設定は、高調波阻止のための周波数応答において、どの周波数が通過するのか、及びノッチがどこに存在するのかを含む。

チューニング可能フィルタ４０のインダクタは、第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２を含む。第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２は互いに直列にされる。第１インダクタＬ_１と第２インダクタＬ_２とは互いに相互結合される。相互接続は、磁気結合又は相互誘導結合とも称することがある。第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２は結合係数Ｋを有する。ここに開示されるチューニング可能フィルタ４０及び／又は一以上の他のチューニング可能フィルタのインダクタは、一以上の表面実装技術（ＳＭＴ）インダクタ、基板（例えば積層材基板）上の及び／又は内に埋め込まれた一以上のコイル、一以上のオンダイインダクタ（例えば、チューニング可能インピーダンス回路におけるスイッチと同じダイ上の一以上のインダクタ）、一以上の一体型パッシブデバイス（ＩＰＤ）インダクタ等、又はこれらの任意の適切な組み合わせのような、任意の適切なインダクタを含み得る。

チューニング可能フィルタ４０のキャパシタは、チューニング可能インピーダンス回路４２のキャパシタＣ_１１、Ｃ_１２、…、Ｃ_１Ｎと、キャパシタＣ_２及びＣ_３とを含む。ここに開示されるチューニング可能フィルタ４０及び／又は一以上の他のチューニング可能フィルタのキャパシタは、一以上の表面実装技術（ＳＭＴ）キャパシタ、一以上のオンダイキャパシタ（例えば、チューニング可能キャパシタンス回路におけるスイッチと同じダイ上の一以上のキャパシタ）、一以上のＩＰＤキャパシタ等、又はこれらの任意の適切な組み合わせのような、任意の適切なキャパシタを含み得る。

チューニング可能フィルタ４０において、チューニング可能インピーダンス回路４２はチューニング可能キャパシタンス回路である。チューニング可能インピーダンス回路４２は、チューニング可能フィルタ４０において第１インダクタＬ_１と並列である。チューニング可能インピーダンス回路４２は、チューニング可能フィルタ４０において第２インダクタＬ_２と直列である。チューニング可能インピーダンス回路４２は、複数のキャパシタＣ_１１、Ｃ_１２、…、Ｃ_１Ｎを含む。これらのキャパシタはそれぞれが、スイッチＳ_１１、Ｓ_１２、…、Ｓ_１Ｎそれぞれと直列に配列される。スイッチＳ_１１、Ｓ_１２、…、Ｓ_１Ｎはそれぞれが、キャパシタＣ_１１、Ｃ_１２、…、Ｃ_１Ｎそれぞれの一端を第１インダクタＬ_１に選択的かつ電気的に結合する。したがって、スイッチＳ_１１、Ｓ_１２、…、Ｓ_１Ｎはそれぞれが、キャパシタＣ_１１、Ｃ_１２、…、Ｃ_１Ｎそれぞれを、第１インダクタＬ_１と並列になるように選択的かつ電気的に結合する。第１インダクタＬ_１と並列になるように電気的に結合される単数又は複数のキャパシタが、チューニング可能インピーダンス回路４２の一特定状態に対する実効キャパシタンスを設定する。

ここに開示される実施形態がチューニング可能キャパシタンス回路を含み得るにもかかわらず、ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、チューニング可能インピーダンス回路に適用することができる。かかるチューニング可能インピーダンス回路は、チューニング可能インダクタンス回路を含み得る。複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含むフィルタの任意の適切なインダクタを、チューニング可能インダクタンス回路が高調波阻止をチューニングすることによって、実装することができる。高調波を阻止するいくつかのチューニング可能フィルタは、一以上のチューニング可能キャパシタンス回路、及び一以上のチューニング可能インダクタンス回路を含み得る。

チューニング可能フィルタ４０は、高調波阻止を与えるように配列される。チューニング可能フィルタ４０の周波数応答における高調波ノッチの位置を、チューニング可能インピーダンス回路４２の状態に基づいてチューニングすることができる。例えば、スイッチＳ_１１を閉にすることによって、キャパシタＣ_１１を第１インダクタＬ_１に並列するように結合することができる。これによって、チューニング可能インピーダンス回路４２により与えられる実効キャパシタンスと、高調波阻止のためのチューニング可能フィルタ４０の周波数ドメインにおけるノッチ位置とが変化する。相互結合インダクタＬ_１及びＬ_２によって、チューニング可能インピーダンス回路４２のスイッチをトグルすることで、周波数応答において、相互結合インダクタなしの同様のフィルタよりも多くのノッチの位置を調整することができる。

図示のチューニング可能フィルタ４０は、Ｔネットワークを含む。Ｔネットワークは、第１インダクタＬ_１及びチューニング可能インピーダンス回路４２を含む第１並列インダクタ・キャパシタ回路と、シャントキャパシタＣ３と、第２インダクタＬ_２及びキャパシタＣ_２を含む第２並列インダクタ・キャパシタ回路とを含む。ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、任意の他の適切なフィルタトポロジーに適用してよい。

図５は、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ５０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ５０は、図４のチューニング可能フィルタ４０と同様であるが、付加的な並列インダクタ・キャパシタ回路及び付加的なシャントキャパシタが含まれる点が異なる。付加的な並列インダクタ・キャパシタ回路は、第３インダクタＬ_３及びキャパシタＣ_４を含む。付加的なシャントキャパシタＣ_５は、付加的なインダクタ・キャパシタ回路と第１インダクタＬ_１との間に結合される。図５に示されるように、第１インダクタＬ_１は、第２インダクタＬ_２及び第３インダクタＬ_３の双方に相互結合される。第１インダクタＬ_１と第２インダクタＬ_２とは結合係数Ｋ_１２を有する。第１インダクタＬ_１と第３インダクタＬ_３とは結合係数Ｋ_３１を有する。チューニング可能フィルタ５０におけるチューニング可能インピーダンス４２のスイッチの状態を変化させることにより、チューニング可能フィルタ５０の相互誘導結合を有するチューニング可能フィルタ５０の周波数応答における高調波に対応する３つのノッチの位置を変化させることができる。

図６は、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ６０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ６０は、図５のチューニング可能フィルタ５０と同様であるが、各並列インダクタ・キャパシタ回路が、対応するチューニング可能インピーダンス回路を含み、複数のインダクタそれぞれが互いに相互結合している点が異なる。図６が３つの並列インダクタ・キャパシタ回路を含むにもかかわらず、任意の適切な数のインダクタ・キャパシタ回路を実装してよい。

図６に示されるように、チューニング可能インピーダンス回路４２、５２及び６２はそれぞれが、対応するインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３と並列に配列される。これらのチューニング可能インピーダンス回路４２、５２及び６２はそれぞれが、対応するインダクタＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３と並列する実効キャパシタンスを調整し得る。

チューニング可能インピーダンス回路５２は、チューニング可能フィルタ６０において第２インダクタＬ_２と並列する。チューニング可能インピーダンス回路５２は、複数のキャパシタＣ_１１、Ｃ_１２、…、Ｃ_１Ｎを含む。これらのキャパシタはそれぞれが、スイッチＳ_１１、Ｓ_１２、…、Ｓ_１Ｎそれぞれと直列に配列される。スイッチＳ_２１、Ｓ_２２、…、Ｓ_２Ｎはそれぞれが、対応するキャパシタＣ_２１、Ｃ_２２、…、Ｃ_２Ｎを第２インダクタＬ_２に選択的かつ電気的に結合し得る。したがって、スイッチＳ_２１、Ｓ_２２、…、Ｓ_２Ｎはそれぞれが、キャパシタＣ_２１、Ｃ_２２、…、Ｃ_２Ｎそれぞれを、第２インダクタＬ_２と並列になるように選択的かつ電気的に結合し得る。

チューニング可能インピーダンス回路６２は、チューニング可能フィルタ６０において第３インダクタＬ_３と並列する。チューニング可能インピーダンス回路６２は、複数のキャパシタＣ_４１、Ｃ_４２、…、Ｃ_４Ｎを含む。これらのキャパシタはそれぞれが、スイッチＳ_４１、Ｓ_４２、…、Ｓ_４Ｎそれぞれと直列に配列される。スイッチＳ_４１、Ｓ_４２、…、Ｓ_４Ｎはそれぞれが、対応するキャパシタＣ_４１、Ｃ_４２、…、Ｃ_４Ｎを第３インダクタＬ_３に選択的かつ電気的に結合し得る。したがって、スイッチＳ_４１、Ｓ_４２、…、Ｓ_４Ｎはそれぞれが、キャパシタＣ_４１、Ｃ_４２、…、Ｃ_４Ｎそれぞれを、第３インダクタＬ_３と並列になるように選択的かつ電気的に結合し得る。

チューニング可能フィルタ６０において、第１インダクタＬ_１と第２インダクタＬ_２とは結合係数Ｋ_１２を有し、第２インダクタＬ_２と第３インダクタＬ_３とは結合係数Ｋ_２３を有し、第１インダクタＬ_１と第３インダクタＬ_３とは結合係数Ｋ_１３を有する。互いに相互結合されるインダクタＬ_１及びＬ_３は、チューニング可能フィルタ６０において、チューニング可能フィルタ５０に対する付加的な相互結合を与える。

図７は、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ７０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ７０は、図６のチューニング可能フィルタ６０と同様であるが、シャントキャパシタＣ_３及びＣ_５が、チューニング可能インピーダンス回路７２及び７４それぞれによって実装される点が異なる。図７は、ここに開示される原理及び利点が高次フィルタに適用されることを示す。

チューニング可能インピーダンス回路７２は、複数のキャパシタＣ_３１、Ｃ_３２、…、Ｃ_３Ｎを含む。これらのキャパシタはそれぞれが、スイッチＳ_３１、Ｓ_３２、…、Ｓ_３Ｎそれぞれと直列に配列される。スイッチＳ_３１、Ｓ_３２、…、Ｓ_３Ｎそれぞれが、対応するキャパシタＣ_３１、Ｃ_３２、…、Ｃ_３Ｎを、第１インダクタＬ_１と第１インダクタＬ_２との間のノードに選択的かつ電気的に結合し得る。したがって、スイッチＳ_３１、Ｓ_３２、…、Ｓ_３Ｎはそれぞれが、対応するキャパシタＣ_３１、Ｃ_３２、…、Ｃ_３Ｎをシャントに選択的かつ電気的に結合し得る。

チューニング可能インピーダンス回路７４は、複数のキャパシタＣ_５１、Ｃ_５２、…、Ｃ_５Ｎを含む。これらのキャパシタはそれぞれが、スイッチＳ_５１、Ｓ_５２、…、Ｓ_５Ｎそれぞれと直列に配列される。スイッチＳ_５１、Ｓ_５２、…、Ｓ_５Ｎそれぞれが、対応するキャパシタＣ_５１、Ｃ_５２、…、Ｃ_５Ｎを、第２インダクタＬ_２と第３インダクタＬ_３との間のノードに選択的かつ電気的に結合し得る。したがって、スイッチＳ_５１、Ｓ_５２、…、Ｓ_５Ｎそれぞれが、対応するキャパシタＣ_５１、Ｃ_５２、…、Ｃ_５Ｎを、ノードとグランドとの間に選択的かつ電気的に結合し得る。

図７は、直列及び／又はシャントキャパシタがチューニング可能インピーダンス回路によって実装され得ることを示す。所定のアプリケーションにおいて、フィルタの、一以上のキャパシタを、一以上のチューニング可能キャパシタンス回路によって実装することができる一方、当該フィルタの、一以上のキャパシタを、チューニング可能ではない固定キャパシタによって実装することもできる。チューニング可能フィルタの任意の適切なキャパシタを、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に係るチューニング可能キャパシタンス回路によって実装することができる。代替的又は付加的に、チューニング可能フィルタの任意の適切なインダクタを、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に係るチューニング可能インダクタンス回路によって実装することができる。チューニング可能インピーダンス回路によりキャパシタンス及び／又はインダクタンスを調整することによって、チューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングすることができる。

所定のアプリケーションにおいて、単数又は複数のインダクタを、単数又は複数のシャントキャパシタに直列となるように含めることによって一以上の高調波トラップを形成してもよい。かかるシャントインダクタは、一以上の直列インダクタと相互結合され得る。図８Ａは、シャントキャパシタに直列に配列されるシャントインダクタの一例を示す。ここで、シャントインダクタは、直列する複数のインダクタに相互結合される。

図８Ａは、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ８０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ８０は、図４のチューニング可能フィルタ４０と同様であるが、シャントキャパシタＣ_３に直列なシャントインダクタＬ_Ｓが含まれる点が異なる。シャントインダクタＬ_Ｓは、第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２に相互結合される。第１インダクタＬ_１とシャントインダクタＬ_Ｓとは結合係数Ｋ_１Ｓを有する。第２インダクタＬ_２とシャントインダクタＬ_Ｓとは結合係数Ｋ_２Ｓを有する。

図８Ｂは、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ８０’の模式的な図である。チューニング可能フィルタ８０’は、図８Ａのチューニング可能フィルタ８０と同様であるが、第２インダクタＬ_２及び第２キャパシタＣ_２が含まれない点が異なる。チューニング可能フィルタ８０’は、チューニング可能フィルタ８０におけるインピーダンスが０の第２インダクタＬ_２及びインピーダンスが０の第２キャパシタＣ_２と等価である。チューニング可能フィルタ８０において、第２インダクタＬ_２及び第２キャパシタＣ_２はそれぞれが、非ゼロのインピーダンスを有する。

図８Ｃは、図８Ｂのチューニング可能フィルタ８０’の周波数応答のグラフである。グラフは、対応するキャパシタＣ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_１３及びＣ_１４にそれぞれが直列にされる４つのスイッチＳ_１１、Ｓ_１２、Ｓ_１３及びＳ_１４を有するチューニング可能キャパシタンス回路を含むチューニング可能フィルタ８０’に対応する。一例として、周波数応答が図８Ｃに示されるチューニング可能フィルタ８０’は、以下の高調波阻止を与えることができる。すなわち、バンド８の第２高調波、バンド８の第３高調波、バンド１２の第３高調波、バンド１３／バンド１４の第２高調波、バンド２０／バンド２６の第３高調波、バンド２８の第２高調波、バンド２８の第３高調波、及びバンド７１の第３高調波である。図８Ｃにおける周波数応答に対応するチューニング可能フィルタ８０’は、チューニング可能キャパシタンス回路４２の実効キャパシタンスＣ１が高調波仕様をカバーするべくスイッチされるときに２つのノッチを反対方向に動かすように設計される。

図９は、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ９０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ９０は、図４のチューニング可能フィルタ４０と同様であるが、チューニング可能フィルタ９０は、チューニング可能インピーダンス回路４２の代わりにチューニング可能インピーダンス回路９２を有する点が異なる。チューニング可能インピーダンス回路９２は、実効キャパシタンスＣ１を与える。チューニング可能インピーダンス回路９２は、第１インダクタＬ_１と並列するキャパシタンスを調整するように配列される任意の適切なチューニング可能インピーダンス回路としてよい。一例として、チューニング可能インピーダンス回路９２は、チューニング可能インピーダンス回路４２であってよい。他例として、チューニング可能インピーダンス回路９２は、印加電圧に基づいてキャパシタンスを変化させるバラクタを含むチューニング可能インピーダンス回路としてよい。技術的説明及び実施形態の例を、図９を参照して述べる。

理論に縛られるわけではないが、チューニング可能フィルタ９０の理的な説明を述べる。帯域設計に対し、ω_Ｃが中心角周波数である。第１キャパシタＣ_１及び第２キャパシタＣ_２のキャパシタンスを無視し、チューニング可能フィルタ９０のポートＰ_１及びＰ_２双方に対してＺ_０＝５０Ωを仮定すると、第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２のインダクタンスは双方ともＬに等しくなり、このとき、式１による第３キャパシタＣ_３のキャパシタンスＣ_３が同時共役整合に対応する。

式２によれば高調波ノッチωを見出すことができる。

第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２それぞれに対して適切な結合係数Ｋを選択することにより、第１キャパシタＣ_１（及び／又は第２キャパシタＣ_２及び／又は第３キャパシタＣ_３）のキャパシタンスを、双方の高調波ノッチが所望の周波数に調整されるようにチューニングすることができる。代替的又は付加的に、第１インダクタＬ_１のインダクタンス及び／又は第２インダクタＬ_２のインダクタンスを、双方の高調波ノッチが所望の周波数に調整されるようにチューニングすることもできる。チューニング可能フィルタ９０のインダクタ・キャパシタタンクはまた、いくつかの他の周波数において共振するように設計することができるので、これらのノッチは、基本周波数の倍数以外の周波数に存在し得る。

我々は式３によりσを定義する。

ここで、

である。

δ＝０の場合、２つのノッチが無限に離間する。δ＝１の場合の場合、２つのノッチは重なる。関数σ（δ）は、同じ［０，１］のドメイン及び範囲を有する単調増加の滑らかな関数である。

ω_±の式から以下が導かれる。

第２キャパシタ及び第３キャパシタＣ_２、Ｃ_３のキャパシタンスを固定し、第１インダクタ及び第２インダクタＬ_１、Ｌ_２のインダクタンスを固定しているとすると、第１キャパシタＣ_１のキャパシタンス、並びに第１インダクタ及び第２インダクタＬ_１、Ｌ_２間の相互結合Ｍは、設計変数として残る。第１キャパシタのキャパシタンスがＣ_１＝０の場合、式４からσ＝δ＝０を得る。σ＝１の解を求めると、以下を得る。

これは以下のように書き直すことができる。

第２次近似に対してＭ^２＜＜Ｌ_１Ｌ_２を仮定すると、式６の判別式を以下のように得る。

これは、適切なＭを選択することによって、

が０から１の任意の値となるように設計することができることを意味する。したがって、複数のノッチを理論的に、互いに対する周波数ドメイン内の任意位置に配置することができる。

式３からのσが、第２キャパシタＣ_２の任意のキャパシタンスに対して固定されていると仮定すると、相互結合Ｍと第１キャパシタＣ_１のキャパシタンスとを決定することができる。

式４から以下を得る。

式８は以下のように書き直すことができる。

第１キャパシタＣ_１のキャパシタンスが未知であれば、式９は、以下の判別式を有する（Ｍ^２＜＜Ｌ_１Ｌ_２を仮定であると仮定）。

（１－σ）Ｌ_２Ｃ_２＞ＭＣ_３となるようにＭが選択される限り、第１キャパシタＣ_１のキャパシタンスが特定のσを満たす２つの（正の）解が存在する。当該２つの解は、以下の式１１から見出すことができる。

実際には、第１キャパシタＣ_１のキャパシタンスがＣ_１－からＣ_１＋まで変化する場合、

はほぼ一定のままであると予測できる。これは、以下に記載される変動分析に一致する。

であれば、以下の導関数を決定することができる。

したがって、

であれば、２つのノッチはともに、第１キャパシタＣ_１のキャパシタンスが増加することによってシフトダウンする。加えて、

ではあるが０に近い場合、第１キャパシタＣ_１のキャパシタンスをＣ_１－からＣ_１＋まで掃引してもσ（又はδ）は、ほとんど変化しないことが予測される。さらに、

の場合、Ｃ_１を増加させると、ω_＋がシフトダウンする一方でω_－がシフトアップ又はシフトアップし得る。周波数ドメインにおいて２つのノッチが反対方向にシフトするケースは、帯域外阻止を与える様々なアプリケーションに実装することができる。

チューニング可能フィルタ９０の第１インダクタＬ_１と第２インダクタＬ_２との結合係数が調査された。図１０は、第１インダクタＬ_１と第２インダクタＬ_２との間の距離に対する結合係数のグラフである。インダクタの相互結合は、２つの相対的に近くに配置されたＳＭＴインダクタを使用して実現することができる。他例として、インダクタの相互結合は、積層材又はオンダイでの２つの適切に整列して埋め込められたコイルによって実現することができる。図１０は、チューニング可能フィルタ９０の第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２の一実施形態における結合係数の振幅のプロットである。ここで、第１インダクタＬ_１及び第２インダクタＬ_２はそれぞれが、２．７ナノヘンリー（ｎＨ）のインダクタンスを有していた。図１０は、インダクタの物理的レイアウトが相互結合に影響を及ぼし、特にインダクタ間の距離が相互結合に影響を及ぼし得ることを示す。相互結合インダクタの幾何学形状もまた相互結合に影響を及ぼし得る。

結合係数はまた、相互結合インダクタの極性に依存するのが典型的である。一つの相互結合インダクタの極性を切り替えることにより、結合係数の符号を（例えば正から負へ又は負から正へ）スイッチングすることができる。図面に示されるインダクタの黒丸は、これらのインダクタの極性を示す。

ここで、図９のチューニング可能フィルタ９０の第１設計例を説明する。この例では、チューニング可能フィルタ９０は、チューニング可能インピーダンス回路９２の２つの異なる実効キャパシタンス値にスイッチングすることによる２つの動作周波数（１ＧＨｚ及び０．９ＧＨｚ）を有する。各状態が、２ｆｏ阻止＞２５デシベル（ｄＢ）及び３ｆｏ阻止＞３５ｄＢを有する。ここで、２ｆｏ阻止は第２高調波阻止であり、３ｆｏ阻止は第３高調波阻止である。第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２は、この例では２０となる一定の品質係数（Ｑ）を有すると仮定される。チューニング可能インピーダンス回路９２は、１ＧＨｚで動作するときに第１実効キャパシタンスＣ_１Ａが与えられ、０．９ＧＨｚで動作するときに第２実効キャパシタンスＣ_１Ｂが与えられるように調整可能及び／又はスイッチング可能である。これらの性能仕様を達成するべく、チューニング可能フィルタ９０は、以下の表１に示される値を有するコンポーネントを含み得る。

図１１は、第１設計例に従って設計された図９のチューニング可能フィルタ９０の高調波ノッチの位置を示すシミュレーションのグラフである。図１１の第１曲線は、１ＧＨｚでの動作に対する第２高調波及び第３高調波のノッチの位置を示す。図１１の第２曲線は、０．９ＧＨｚでの動作に対する第２高調波及び第３高調波のノッチの位置を示す。これらの曲線は、２つの異なる動作周波数に対してチューニング可能インピーダンス回路９２の実効キャパシタンスを変化させることによって変化するチューニング可能フィルタ９０の周波数応答における２つのノッチの位置を示す。したがって、チューニング可能インピーダンス回路９２が、チューニング可能インピーダンス回路９２の状態を変化させるように、キャパシタの一端を第１インダクタＬ_１に選択的かつ電気的に結合するべく配列されるスイッチを含む。スイッチの状態が変化すると、チューニング可能フィルタ９０の周波数応答における２つのノッチの位置が変化し得る。

ここで、図９のチューニング可能フィルタ９０の第２設計例を説明する。この例では、チューニング可能フィルタ９０は、チューニング可能インピーダンス回路９２の３つの異なる実効キャパシタンス値にスイッチングすることによる３つの動作周波数（１ＧＨｚ、０．９ＧＨｚ及び０．８ＧＨｚ）を有する。各状態が、２ｆｏ阻止＞２５ｄＢ及び３ｆｏ阻止＞３５ｄＢを有する。インダクタＬ_１及びＬ_２は、この例では２０となる一定のＱを有すると仮定される。チューニング可能インピーダンス回路９２は、１ＧＨｚで動作するときに第１実効キャパシタンスＣ_１Ａが与えられ、０．９ＧＨｚで動作するときに第２実効キャパシタンスＣ_１Ｂが与えられ、０．８ＧＨｚで動作するときに第３実効キャパシタンスＣ_１Ｃが与えられるように調整可能及び／又はスイッチング可能である。これらの性能仕様を達成するべく、チューニング可能フィルタ９０は、以下の表２に示される値を有するコンポーネントを含み得る。

図１２は、第２設計例に従って設計された図９のチューニング可能フィルタ９０の高調波ノッチの位置を示すシミュレーションのグラフである。図１２の第１曲線は、１ＧＨｚでの動作に対する第２高調波及び第３高調波のノッチの位置を示す。図１２の第２曲線は、０．９ＧＨｚでの動作に対する第２高調波及び第３高調波のノッチの位置を示す。図１２の第３曲線は、０．８ＧＨｚでの動作に対する第２高調波及び第３高調波のノッチの位置を示す。これらの曲線は、３つの異なる動作周波数に対してチューニング可能インピーダンス回路９２の実効キャパシタンスを変化させることによって変化するチューニング可能フィルタ９０の周波数応答における２つのノッチの位置を示す。したがって、チューニング可能インピーダンス回路９２が、チューニング可能インピーダンス回路９２の状態を変化させるように、キャパシタの一端を第１インダクタＬ_１に選択的かつ電気的に結合するべく配列されるスイッチを含む。スイッチの状態が変化すると、チューニング可能フィルタ９０の周波数応答における２つのノッチの位置が変化し得る。

図１３は、一実施形態に係るチューニング可能フィルタ１３０の模式的な図である。チューニング可能フィルタ１３０は、図５のチューニング可能フィルタ５０と同様であるが、チューニング可能フィルタ１３０は、チューニング可能インピーダンス回路４２の代わりにチューニング可能インピーダンス回路９２を有する点が異なる。

ここで、チューニング可能フィルタ１３０を参照して第３設計例を説明する。この例では、チューニング可能フィルタ１３０は、チューニング可能インピーダンス回路９２の２つの異なる実効キャパシタンス値にスイッチングすることによる２つの動作周波数（１ＧＨｚ及び０．９ＧＨｚ）を有する。各状態が、２ｆｏ阻止＞３０ｄＢ、３ｆｏ阻止＞５０ｄＢ、及び４ｆｏ阻止＞６０ｄＢを有する。ここで、２ｆｏ阻止は第２高調波阻止であり、３ｆｏは第３高調波阻止であり、４ｆｏは第４高調波阻止である。インダクタＬ_１及びＬ_２は、この例では２０となる一定のＱを有すると仮定される。チューニング可能インピーダンス回路９２は、１ＧＨｚで動作するときに第１実効キャパシタンスＣ_１Ａが与えられ、０．９ＧＨｚで動作するときに第２実効キャパシタンスＣ_１Ｂが与えられるように調整可能及び／又はスイッチング可能である。これらの性能仕様を達成するべく、チューニング可能フィルタ１３０は、以下の表３Ａ及び表３Ｂに示される値を有するコンポーネントを含み得る。

図１４は、第３設計例に従って設計された図１３のチューニング可能フィルタ１３０の高調波ノッチの位置を示すシミュレーションのグラフである。図１４の第１曲線は、１ＧＨｚでの動作に対する第２高調波、第３高調波及び第４高調波のノッチの位置を示す。図１４の第２曲線は、０．９ＧＨｚでの動作に対する第２高調波、第３高調波及び第４高調波のノッチの位置を示す。これらの曲線は、２つの異なる動作周波数に対してチューニング可能インピーダンス回路９２の実効キャパシタンスを変化させることによって変化するチューニング可能フィルタ１３０の周波数応答における３つノッチの位置を示す。

Ｎ個のスイッチによってＭｘ２Ｎ高調波状態を実現するフィルタ設計が開示される。ここで、Ｍは２以上の整数である。ここに開示されるフィルタ設計は、高調波チューニング可能状態を増やすべく誘導性相互結合を使用する。Ｍ＝２による設計例（設計例１及び設計例２）、及びＭ＝３（設計例３）が記載される。ここに開示される実施形態が低域通過フィルタに関連するにもかかわらず、ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、高域通過フィルタ及び／又は帯域通過フィルタ及び／又は帯域阻止フィルタのような他のタイプのフィルタに対して実装することができる。

ここに開示される原理及び利点は、様々なフィルタに実装することができる。例えば、ここに開示されるフィルタは、受動インピーダンス素子を含む非弾性フィルタとしてもよく、当該非弾性フィルタに含まれてもよい。他例として、ここに開示されるフィルタは、所定のアプリケーションにおいて一以上の弾性波共振器とともに誘導性コンポーネント及び容量性コンポーネントを含むハイブリッドフィルタに含まれてもよい。例えば、誘導性コンポーネント及び容量性コンポーネントは、かかるハイブリッドフィルタの通過帯域又は阻止帯域を設定することができ、一以上の弾性波共振器は、ハイブリッドフィルタに対して一以上の相対的に急峻な帯域エッジを達成することができる。

チューニング可能フィルタを有する無線周波数システム

ここに開示されるチューニング可能フィルタは、無線周波数フロントエンドのような無線周波数システムに含めることができる。ここに開示される任意の適切な原理及び利点に係るチューニング可能フィルタは、ここに開示されるフィルタにより与えられる高調波阻止から利益を受け得るシステムにおいて任意の適切な位置に実装することができる。

図１５Ａは、チューニング可能フィルタ１５２を有する無線周波数システム１５０の模式的なブロック図である。図１５Ａに示されるように、チューニング可能フィルタ１５２は、アンテナスイッチ１５４とアンテナ１５５との間に結合される。チューニング可能フィルタ１５２は、アンテナスイッチ１５４とアンテナ１５５との間を伝播する無線周波数信号に対して高調波阻止を与えるべく、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。

図１５Ｂは、チューニング可能フィルタ１５７を有する無線周波数システム１５６の模式的なブロック図である。図１５Ｂに示されるように、チューニング可能フィルタ１５７は、電力増幅器１５８と帯域選択スイッチ１５９との間に結合される。帯域選択スイッチ１５９は、電力増幅器１５８の出力を、特定の動作帯域に対する無線周波数信号経路に電気的に接続することができる。かかる無線周波数信号経路は、動作帯域に対応する通過帯域を有する帯域通過フィルタを含み得る。帯域選択スイッチ１５９は、チューニング可能フィルタ１５７を、選択された無線周波数信号経路に選択可能に電気的に接続することができる多投スイッチの一例である。チューニング可能フィルタ１５７は、電力増幅器１５８の出力と帯域選択スイッチ１５９との間を伝播する無線周波数信号に対して高調波阻止を与えるべく、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。

無線通信デバイス

ここに開示されるチューニング可能フィルタは、携帯デバイスのような無線通信デバイスに含めることができる。ここに開示される任意の適切な原理及び利点に係る一以上のチューニング可能フィルタを、任意の適切な無線通信デバイスに実装することができる。かかる無線通信デバイスの一例が、図１６を参照して説明される。

図１６は、携帯デバイス８００の一実施形態の模式的な図である。携帯デバイス８００は、ベース帯域システム８０１、送受信器８０２、フロントエンドシステム８０３、アンテナ８０４、電力管理システム８０５、メモリ８０６、ユーザインタフェイス８０７及び電池８０８を含む。

携帯デバイス８００は、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ（ＬＴＥ、ＬＴＥアドバンスト及びＬＴＥアドバンストプロを含む）、５Ｇ ＮＲ、ＷＬＡＮ（例えばＷｉ－Ｆｉ）、ＷＰＡＮ（例えばブルートゥース（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標））、ＷＭＡＮ（例えばＷｉＭａｘ）、及び／又はＧＰＳ技術を含むがこれらに限られない多種多様な通信技術を使用して通信するべく使用することができる。

送受信器８０２は、送信のためのＲＦ信号を発生させ、アンテナ８０４から受信した入来ＲＦ信号を処理する。理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連付けられた様々な機能は、送受信器８０２として図１６にまとめて表される一以上のコンポーネントによって達成することができる。一例において、所定タイプのＲＦ信号を扱うべく別個のコンポーネント（例えば別個の回路又はダイ）を設けることができる。

フロントエンドシステム８０３は、アンテナ８０４に送信され及び／又はアンテナ８０４から受信される信号のコンディショニングを支援する。図示の実施形態において、フロントエンドシステム８０３は、アンテナチューニング回路８１０、電力増幅器（ＰＡ）８１１、低雑音増幅器（ＬＮＡ）８１２、フィルタ８１３、スイッチ８１４、及び信号分割／結合回路８１５を含む。しかしながら、他の実装例も可能である。フィルタ８１３は、ここに開示される実施形態の一以上の特徴を含む高調波阻止を有する一以上のチューニング可能フィルタを含み得る。

例えば、フロントエンドシステム８０３は、送信のための信号増幅、受信信号の増幅、信号のフィルタリング、異なる帯域間のスイッチング、異なる電力モード間のスイッチング、送信モード及び受信モード間のスイッチング、信号のデュプレクシング、信号のマルチプレクシング（例えばダイプレクシング又はトライプレクシング）、又はこれらの何らかの組み合わせを含むがこれらに限られない一定数の機能を与えることができる。

所定の実装例において、携帯デバイス８００はキャリアアグリゲーションをサポートするので、ピークデータレートを増加させる柔軟性が得られる。キャリアアグリゲーションは、周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）及び時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）の双方に使用することができ、複数のキャリア又はチャネルを集約するべく使用され得る。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内の隣接キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションはまた、不連続であってもよく、共通の帯域内の又は異なる帯域における周波数が分離されたキャリアを含んでもよい。

アンテナ８０４は、多種多様なタイプの通信のために使用されるアンテナを含み得る。例えば、アンテナアレイ８０４は、多種多様な周波数及び通信規格に関連付けられた信号を送信及び／又は受信するアンテナを含み得る。

所定の実装例において、アンテナ８０４は、ＭＩＭＯ通信及び／又はスイッチトダイバーシティ通信をサポートする。例えば、ＭＩＭＯ通信は、単数の無線周波数チャネルを経由して多数のデータストリームを通信するべく多数のアンテナを使用する。ＭＩＭＯ通信は、高い信号対雑音比、符号化の改善、及び／又は無線環境の空間的なマルチプレクシング差異に起因する信号干渉の低減による利益を受ける。スイッチトダイバーシティとは、特定のアンテナが特定の時刻に動作するべく選択される通信を称する。例えば、観測されたビットエラーレート及び／又は信号強度インジケータのような様々な因子に基づいて一群のアンテナから特定のアンテナを選択するべく、スイッチを使用することができる。

携帯デバイス８００は、所定の実装例において、ビームフォーミングとともに動作し得る。例えば、フロントエンドシステム８０３は、アンテナ８０４を使用した信号の送信及び／又は受信を目的としてビームのフォーメーション及び指向性を与えるべく、制御可能利得を有する増幅器、及び制御可能位相を有する位相シフタを含む。例えば、信号送信の文脈において、アンテナ８０４に与えられる送信信号の振幅及び位相は、アンテナ８０４から放射された信号が、建設的及び破壊的干渉を使用して組み合わされ、所与の方向に伝播する信号強度のビーム状の品質を示す集約送信信号を生成するように制御される。信号受信の文脈において、振幅及び位相は、信号が特定の方向からアンテナ８０４に到着しているときに多くの信号エネルギーが受信されるように制御される。所定の実装例において、アンテナ８０４は、ビームフォーミングを向上させるべく複数のアンテナ素子の一以上のアレイを含む。

ベース帯域システム８０１は、音声及びデータのような様々なユーザ入出力（Ｉ／Ｏ）の処理を容易にするべくユーザインタフェイス８０７に結合される。ベース帯域システム８０１は、送受信器８０２が送信のためにＲＦ信号を生成する送信信号のデジタル表現を送受信器８０２に与える。ベース帯域システム８０１はまた、送受信器８０２により与えられる受信信号のデジタル表現を処理する。図１６に示されるように、ベース帯域システム８０１は、携帯デバイス８００の動作を容易にするべくメモリ８０６に結合される。

メモリ８０６は、携帯デバイス８００の動作を容易にするべく、及び／又はユーザ情報の格納を与えるべく、データ及び／又は命令を格納することのような、多種多様な目的のために使用することができる。

電力管理システム８０５は、携帯デバイス８００の一定数の電力管理機能を与える。所定の実装例において、電力管理システム８０５は８１１の供給電圧を制御するＰＡ供給制御回路を含む。例えば、電力管理システム８０５は、電力付加効率（ＰＡＥ）のような効率を改善するべく、当該電力増幅器の一つ以上に与えられる供給電圧を変化させるように構成することができる。

図１６に示されるように、電力管理システム８０５は、電池８０８から電池電圧を受信する。電池８０８は、携帯デバイス８００において使用される任意の適切な電池であってよく、例えばリチウムイオン電池を含む。

アプリケーション、用語、及びむすび

上述された実施形態のいずれもが、セルラーハンドセットのような携帯デバイスに関連して実装することができる。実施形態の原理及び利点は、ここに説明される実施形態のいずれかから有益となり得る任意のアップリンク無線通信デバイスのような、任意のシステム又は装置によって使用することができる。ここでの教示は、様々なシステムに適用可能である。本開示が実施形態例を含むにもかかわらず、ここに説明される教示は、様々な構造に適用することができる。ここに説明される原理及び利点はいずれも、約４５０ＭＨｚから８．５ＧＨｚの範囲のような、約３０ｋＨｚから３００ＧＨｚの範囲にある周波数を有する信号を処理するべく構成されたＲＦ回路に関連して実装することができる。ここに開示されるチューニング可能フィルタは、例えば５Ｇ ＮＲ仕様のＦＲ２内にある周波数のような、ミリメートル波周波数までの及びミリメートル波周波数を含む周波数のＲＦ信号をフィルタリングすることができる。

本開示の複数の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。電子デバイスの例は、消費者用電子製品、パッケージ状無線周波数モジュールのような消費者用電子製品の部品、無線周波数フィルタダイ、アップリンク無線通信デバイス、無線通信インフラストラクチャ、電子試験機器等を含むがこれらに限られない。電子デバイスの例は、スマートフォンのような携帯型電話機、スマートウォッチ又はイヤーピースのような装着可能コンピューティングデバイス、電話機、テレビ、コンピュータモニタ、コンピュータ、モデム、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、電子レンジ、冷蔵庫、自動車電子システムのような車載電子システム、産業ロボットのようなロボット、インターネットオブシングスデバイス、ステレオシステム、デジタル音楽プレーヤー、ラジオ、デジタルカメラのようなカメラ、携帯型メモリーチップ、洗濯機又は乾燥機のような家庭電化製品、周辺デバイス、腕時計、置時計等を含むがこれらに限られない。さらに、電子デバイスは未完成の製品も含んでよい。

本明細書及び特許請求の範囲全体にわたり、文脈上そうでないことが示されない限り、「備える」、「含む」、「包含する」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「～を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」等のようなここに記載の条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用の文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又は状態を含む一方で他の実施形態がこれらを含まないことを伝えるように意図される。ここで一般に使用される単語「結合」は、直接接続されるか又は一以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。同様に、ここで一般に使用される単語「接続」は、直接接続されるか又は一以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。加えて、単語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の単語は、本願において使用される場合、本願全体を言及し、本願の任意の固有部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数を使用する上述の詳細な説明における用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。

所定の実施形態が記載されてきたが、これらの実施形態は、例により提示されたにすぎないので、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規なフィルタ、無線通信デバイス、装置、方法、及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載されるフィルタ、無線通信デバイス、装置、方法、及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更は、本開示の要旨から逸脱することなく行うことができる。例えば、複数のブロックが所与の配列で提示されるが、代替実施形態は、異なる部品及び／又は回路トポロジーで同様の機能を果たすことができ、いくつかのブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。上述した様々な実施形態の要素及び工程の任意の適切な組み合わせを、さらなる実施形態を与えるように組み合わせることができる。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。

Claims (40)

1. 阻止がチューニング可能なチューニング可能フィルタであって、
   第１インダクタと、
   前記第１インダクタに相互結合される第２インダクタと、
   前記第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能インピーダンス回路と
   を含み、
   前記チューニング可能インピーダンス回路はスイッチを含み、
   前記スイッチの状態を変化させることによって前記チューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも２つのノッチを調整するように構成され、
   前記チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される、チューニング可能フィルタ。
2. 前記スイッチは、キャパシタの一端を前記第１インダクタに選択的かつ電気的に結合するべく配列される、請求項１のチューニング可能フィルタ。
3. 前記チューニング可能インピーダンス回路は、第２キャパシタの一端を前記第１インダクタに選択的かつ電気的に結合するべく配列する第２スイッチを含む、請求項２のチューニング可能フィルタ。
4. 前記スイッチの状態を変化させることによって、前記チューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも３つのノッチの位置が調整される、請求項１のチューニング可能フィルタ。
5. 前記チューニング可能インピーダンス回路はチューニング可能キャパシタンス回路を含む、請求項１のチューニング可能フィルタ。
6. 前記チューニング可能キャパシタンス回路は前記第１インダクタと並列である、請求項５のチューニング可能フィルタ。
7. 前記第１インダクタは前記第２インダクタと直列である、請求項６のチューニング可能フィルタ。
8. 前記第２インダクタと並列な第２チューニング可能キャパシタンス回路をさらに含む、請求項７のチューニング可能フィルタ。
9. 前記チューニング可能キャパシタンス回路は、前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間のノードにシャントキャパシタンスを与えるように配列される、請求項５のチューニング可能フィルタ。
10. 前記第１インダクタは前記第２インダクタと直列であり、
    第１キャパシタンスが前記第１インダクタに並列に存在し、
    第２キャパシタンスが前記第２インダクタに並列に存在する、請求項１のチューニング可能フィルタ。
11. 前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間に結合されるシャントキャパシタをさらに含む、請求項１０のチューニング可能フィルタ。
12. 前記チューニング可能インピーダンス回路は、前記第１キャパシタンスを与えるように構成される、請求項１１のチューニング可能フィルタ。
13. 前記第１インダクタは直列インダクタであり、
    前記第２インダクタはシャントインダクタである、請求項１のチューニング可能フィルタ。
14. 前記チューニング可能インピーダンス回路は、前記第１インダクタに並列なチューニング可能キャパシタンス回路を含む、請求項１３のチューニング可能フィルタ。
15. 前記第１インダクタに直列なインダクタ・キャパシタ回路を含む、請求項１４のチューニング可能フィルタ。
16. 前記インダクタ・キャパシタ回路は第３インダクタを含み、
    前記第３インダクタは、前記第１インダクタ又は前記第２インダクタの少なくとも一方に相互結合される、請求項１５のチューニング可能フィルタ。
17. 前記少なくとも２つのノッチは高調波阻止を与える、請求項１のチューニング可能フィルタ。
18. 無線周波数信号をフィルタリングする方法であって、
    第１状態にあるチューニング可能フィルタにより第１無線周波数信号をフィルタリングすることと、
    前記第１無線周波数信号をフィルタリングした後に、前記チューニング可能フィルタのチューニング可能インピーダンス回路のスイッチの状態を前記第１状態から第２状態に変化させることにより、前記チューニング可能フィルタの周波数応答の、高調波に対応する少なくとも２つのノッチを調整することであって、前記チューニング可能フィルタは相互結合インダクタ、及び前記チューニング可能インピーダンス回路を含み、前記チューニング可能インピーダンス回路は前記相互結合インダクタに電気的に接続されることと、
    前記チューニング可能フィルタが前記第２状態にある間に、前記チューニング可能フィルタによって第２無線周波数信号をフィルタリングすることと
    を含む、方法。
19. 前記スイッチの状態を変化させることにより、前記チューニング可能フィルタの周波数応答の少なくとも３つのノッチが調整される、請求項１８の方法。
20. 無線通信デバイスであって、
    第１インダクタ、前記第１インダクタに相互結合される第２インダクタ、及び前記第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能インピーダンス回路を含むチューニング可能フィルタであって、前記チューニング可能インピーダンス回路はスイッチを含み、前記スイッチの状態を変化させることによって前記チューニング可能フィルタの周波数ドメインにおける少なくとも２つのノッチを調整するように構成される、チューニング可能フィルタと、
    前記チューニング可能フィルタによってフィルタリングされた無線周波数信号を送信するように構成されるアンテナと
    を含む、無線通信デバイス。
21. 高調波阻止を有するチューニング可能フィルタであって、
    第１インダクタと、
    前記第１インダクタに相互結合される第２インダクタと、
    前記第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能キャパシタンス回路と
    を含み、
    前記チューニング可能キャパシタンス回路は、少なくとも２×２^Ｎ高調波に対して前記チューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべく、前記チューニング可能キャパシタンス回路の実効キャパシタンスを調整するように構成されるＮ個のスイッチを含み、
    Ｎは、１よりも大きな正の整数であり、
    前記チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される、チューニング可能フィルタ。
22. 前記Ｎ個のスイッチは、少なくとも３×２^Ｎ高調波に対して前記チューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするように構成される、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
23. 前記チューニング可能キャパシタンス回路は前記第１インダクタと並列である、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
24. 前記第２インダクタに並列なキャパシタンスと、
    前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間のシャントキャパシタンスと
    をさらに含み、
    前記第１インダクタは前記第２インダクタと直列である、請求項２３のチューニング可能フィルタ。
25. 前記複数のスイッチの第１スイッチの状態を変化させることにより、前記チューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも２つのノッチの位置が変化する、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
26. 前記複数のスイッチの第１スイッチの状態を変化させることにより、前記チューニング可能フィルタの周波数応答における少なくとも３つのノッチの位置が変化する、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
27. 前記第２インダクタはシャントインダクタである、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
28. 前記チューニング可能キャパシタンス回路は前記第１インダクタと並列である、請求項２７のチューニング可能フィルタ。
29. 前記第２インダクタに直列なシャントキャパシタをさらに含み、
    前記シャントキャパシタは、前記第２インダクタを経由して前記第１インダクタに電気的に接続される、請求項２８のチューニング可能フィルタ。
30. 前記２×２^Ｎ高調波は、少なくとも一つの第２高調波、及び少なくとも一つの第３高調波を含む、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
31. 前記２×２^Ｎ高調波は、第５世代ニューラジオ動作帯域に関連付けられる少なくとも一つの高調波を含む、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
32. 前記２×２^Ｎ高調波は、第５世代ニューラジオ動作帯域に関連付けられる少なくとも一つの高調波、及び第４世代ロングタームエボリューション動作帯域に関連付けられる少なくとも一つ高調波を含む、請求項２１のチューニング可能フィルタ。
33. 無線通信デバイスであって、
    チューニング可能フィルタを含む無線周波数フロントエンドと、
    前記無線周波数フロントエンドと通信するアンテナと
    を含み、
    前記チューニング可能フィルタは、第１インダクタ、前記第１インダクタに相互結合される第２インダクタ、及び前記第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能キャパシタンス回路を含み、
    前記チューニング可能キャパシタンス回路は、少なくとも２×２^Ｎ高調波に対して前記チューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべく、前記チューニング可能キャパシタンス回路の実効キャパシタンスを調整するように構成されるＮ個のスイッチを含み、
    Ｎは、１よりも大きな正の整数であり、
    前記チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される、無線通信デバイス。
34. 前記アンテナは、前記チューニング可能フィルタによってフィルタリングされた無線周波数信号を送信するように配列される、請求項３３の無線通信デバイス。
35. 前記無線周波数フロントエンドはアンテナスイッチを含み、
    前記チューニング可能フィルタは、前記アンテナスイッチと前記アンテナとの間に結合される、請求項３３の無線通信デバイス。
36. 前記無線周波数フロントエンドは、電力増幅器及び帯域選択スイッチを含み、
    前記チューニング可能フィルタは、前記電力増幅器と前記帯域選択スイッチとの間に結合される、請求項３３の無線通信デバイス。
37. 前記無線通信デバイスは二重接続を実装するように構成され、
    前記チューニング可能フィルタは前記二重接続のための阻止を与えるように構成される、請求項３３の無線通信デバイス。
38. 前記無線通信デバイスはキャリアアグリゲーションを実装するように構成され、
    前記チューニング可能フィルタは前記キャリアアグリゲーションのための阻止を与えるように構成される、請求項３３の無線通信デバイス。
39. Ｎは少なくとも４である、請求項３３の無線通信デバイス。
40. 無線周波数システムであって、
    アンテナスイッチと、
    第１インダクタ、前記第１インダクタに相互結合される第２インダクタ、及び前記第１インダクタに電気的に接続されるチューニング可能キャパシタンス回路を含むチューニング可能フィルタと、
    アンテナポートと
    を含み、
    前記チューニング可能キャパシタンス回路は、少なくとも２×２^Ｎ高調波に対して前記チューニング可能フィルタの高調波阻止をチューニングするべく、前記チューニング可能キャパシタンス回路の実効キャパシタンスを調整するように構成されるＮ個のスイッチを含み、
    Ｎは、１よりも大きな正の整数であり、
    前記チューニング可能フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列され、
    前記チューニング可能フィルタは、前記アンテナスイッチと前記アンテナポートとの間の信号経路に結合される、無線周波数システム。

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