JP3329278B2 - 周波数可変型フィルタ、デュプレクサ及び通信機装置 - Google Patents
周波数可変型フィルタ、デュプレクサ及び通信機装置Info
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Description
帯で使用される周波数可変型フィルタ、デュプレクサ及
び通信機装置に関する。
システムに対応する機能を持った携帯電話端末機が実用
化されている。代表的なものでは、GSM(Globa
l System for Mobile)とDCS
(Digital Communication Sy
stem)のデュアルバンド(Dual−Band)シ
ステムが知られている。
れるフィルタとして、特開平9−8505号公報記載の
誘電体フィルタが提案されている。この誘電体フィルタ
は、λ/4同軸共振器の基本共振モードと高次共振モー
ドとを利用したものである。例えば、基本共振モードで
900MHz帯域を通過(あるいは減衰)させるフィル
タ特性と、3次共振モードで1800MHz帯域を通過
(あるいは減衰)させるフィルタ特性とを一つのフィル
タが有する。このとき、3次共振モードの周波数は、誘
電体共振器の内導体径や外導体サイズを開放端側と短絡
端側とで異ならせてステップ構造とすることにより、必
らずしも基本共振モードの周波数の3倍に設定する必要
がない。
帯電話端末機は、1入力1出力であるため、基本共振モ
ードを利用したフィルタ特性と3次共振モードを利用し
たフィルタ特性とが同時に得られる。従って、このフィ
ルタを、例えばGSMシステムとDCSシステムのデュ
アルバンドシステムに対応する携帯電話端末機に使用し
た場合、900MHz帯のGSMシステムの信号のみ通
過させ、その他の周波数の信号を減衰させたい場合で
も、1800MHz帯のDCSシステムの信号も同時に
通過してしまう。
たフィルタとDCSシステムに対応したフィルタとを個
別に製作し、この二つのフィルタを電気的に接続して合
成することも考えられる。しかしながら、この場合に
は、フィルタが大型化するという新たな問題が生じる。
システムに対応でき、一方のシステムの信号と他方のシ
ステムの信号とをそれぞれ独立して通過又は減衰するこ
とができる周波数可変型フィルタ、デュプレクサ及び通
信機装置を提供することにある。
するため、本発明に係る周波数可変型フィルタは、第1
のシステムと第2のシステムのデュアルバンドシステム
に用いられる周波数可変型フィルタであって、 (a)電圧制御端子と、 (b)少なくとも一つの共振器と、 (c)前記電圧制御端子に供給される制御電圧によって
制御可能なリアクタンス素子とを備え、 (d)前記電圧制御端子に第1の制御電圧を供給したと
きには、前記共振器の基本共振モードを利用した第1の
システムのフィルタとなり、前記電圧制御端子に第2の
制御電圧を供給したときには、前記共振器の基本共振モ
ードの高次共振モードを利用した第2のシステムのフィ
ルタとなり、 (e)前記電圧制御端子に第1の制御電圧を供給して第
1のシステムに対応したときには、前記高次共振モード
の共振器を含む共振系の共振周波数が第2のシステムの
通過周波数帯域外となり、前記電圧制御端子に第2の制
御電圧を供給して第2のシステムに対応したときには、
前記基本共振モードの共振器を含む共振系の共振周波数
が第1のシステムの通過周波数帯域外となること、 を特
徴とする。
帯域阻止フィルタ等である。リアクタンス素子として
は、PINダイオードや可変容量ダイオード等が用いら
れる。そして、共振器には、誘電体共振器が使用され
る。より具体的には、例えば、共振器にインダクタ及び
コンデンサのいずれか一つを介してPINダイオードを
電気的に接続し、第1の制御電圧として正電圧を採用
し、かつ、第2の制御電圧として0Vは負電圧のいずれ
か一方を採用している。あるいは、第1の制御電圧とし
て0V又は負電圧のいずれか一方を採用し、かつ、第2
制御電圧として正電圧を採用している。
域通過フィルタである場合、電圧制御端子に第1の制御
電圧を供給したときには、共振器の基本共振モードの信
号のみがフィルタを通過し、基本共振モードの高次共振
モードの信号は減衰するため、第1のフィルタは基本共
振モードを利用した帯域通過フィルタとして作用する。
そして、電圧制御端子に第2の制御電圧を供給したとき
には、共振器の基本共振モードの高次共振モードの信号
のみがフィルタを通過し、基本共振モードの信号は減衰
するため、第2のフィルタは基本共振モードの高次共振
モードを利用した帯域通過フィルタとして作用する。こ
のように、電圧制御端子に供給する制御電圧を切り換え
ることで、基本共振モードの信号と高次共振モードの信
号をそれぞれ独立して通過させることができる。
機装置は、前述の特徴を有する周波数可変型フィルタの
うちいずれか一つを備えることにより、小型軽量化を図
ることができる。
フィルタ、デュプレクサ及び通信機装置の実施形態につ
いて添付図面を参照して説明する。
波数可変型帯域通過フィルタ1の回路構成を示すもので
ある。周波数可変型帯域通過フィルタ1は、共振回路を
3段結合させたもので、共振器4と共振器5と共振器6
がそれぞれ結合用コンデンサC11,C12を介して電
気的に接続している。共振器4は外部端子2に結合コン
デンサC10を介して電気的に接続され、共振器6は外
部端子3に結合コンデンサC13を介して電気的に接続
されている。
端には、帯域可変用コンデンサC7と、リアクタンス素
子であるPINダイオードD4の直列回路が、PINダ
イオードD4のカソードを接地した状態で、共振器4に
対して電気的に並列に接続している。共振器5の一端は
グランドに接地され、他端には、帯域可変用コンデンサ
C8とPINダイオードD5の直列回路が、PINダイ
オードD5のカソードを接地した状態で、共振器5に対
して電気的に並列に接続している。共振器6の一端はグ
ランドに接地され、他端には、帯域可変用コンデンサC
9とPINダイオードD6の直列回路が、PINダイオ
ードD6のカソードを接地した状態で、共振器6に対し
て電気的に並列に接続している。
用抵抗R15及びコンデンサC15とチョークコイルL
4を介してPINダイオードD4のアノードと帯域可変
用コンデンサC7の中間接続点に電気的に接続し、制御
電圧供給用抵抗R15及びコンデンサC15とチョーク
コイルL5を介してPINダイオードD5のアノードと
帯域可変用コンデンサC8の中間接続点に電気的に接続
し、さらに、制御電圧供給用抵抗R15及びコンデンサ
C15とチョークコイルL6を介してPINダイオード
D6のアノードと帯域可変用コンデンサC9の中間接続
点に電気的に接続している。
示すように、λ/4同軸誘電体共振器が使用される。図
2は共振器4を代表例として示している。誘電体共振器
4〜6は、TiO2系のセラミック等の高誘電率材料で
形成された筒状誘電体21と、筒状誘電体21の外周面
に設けられた外導体22と、筒状誘電体21の内周面に
設けられた内導体23とで構成されている。外導体22
は、誘電体21の一方の開口端面21a(以下、開放側
端面21aと記す)では、内導体23から電気的に開放
(分離)され、他方の開口端面21b(以下、短絡側端
面21bと記す)では、内導体23に電気的に短絡(導
通)されている。誘電体共振器4は、開放側端面21a
において、帯域可変用コンデンサC7とPINダイオー
ドD4の直列回路が、帯域可変用コンデンサC7の一端
を内導体23に接続しかつPINダイオードD4のカソ
ードをグランドに接続した状態で電気的に接続され、短
絡側端面21bにおいて外導体22がグランドに接地さ
れている。
ンデンサC7と共振器4にて構成される共振系と、帯域
可変用コンデンサC8と共振器5にて構成される共振系
と、帯域可変用コンデンサC9と共振器6にて構成され
る共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。つま
り、共振器4〜6のインピーダンス値やインダクタンス
値、並びに、帯域可変用コンデンサC7〜C9の容量値
は、フィルタ1が基本共振モードで利用できると共に、
高次共振モード(第1実施形態の場合は、3次共振モー
ド)にも利用することができるように設定されている。
圧として正の電圧を印加すると、PINダイオードD4
〜D6はON状態となる。従って、帯域可変用コンデン
サC7〜C9はPINダイオードD4〜D6を経てそれ
ぞれ接地され、フィルタ1の基本共振モード及び3次共
振モードの通過周波数がそれぞれ低くなる。逆に、制御
電圧として負の電圧を印加すると、PINダイオードD
4〜D6はOFF状態となる。なお、負電圧を印加する
替わりに、電圧制御端子CONT1に制御電圧を供給す
るコントロール回路を100KΩ以上の高インピーダン
スにし、電圧制御端子CONT1に電圧が印加されない
ようにすることで、制御電圧を0VにしてPINダイオ
ードD4〜D6をOFF状態にしてもよい。これによ
り、帯域可変用コンデンサC7〜C9は開放状態とな
り、フィルタ1の基本共振モード及び3次共振モードの
通過周波数が高くなる。このように、フィルタ1は、電
圧制御によって帯域可変用コンデンサC7〜C9を接地
したり開放したりすることによって、二つの異なる通過
帯域を持つことができる。
信周波数は、図3に示すように、935〜960MHz
(中心周波数=947.5MHz)であり、DCSシス
テムに割り当てられる受信周波数は1805〜1880
MHz(中心周波数=1842.5MHz)である。そ
こで、電圧制御端子CONT1に正電圧を印加してPI
NダイオードD4〜D6をON状態にし、フィルタ1の
基本共振モード及び3次共振モードの通過周波数が低く
なったとき、基本共振モードの共振器4〜6を含む共振
系の共振周波数をGSMシステムの受信周波数と等しく
なるように設定する(図3の実線参照)。このとき、3
次共振モードの共振器4〜6を含む共振系の共振周波数
をDCSシステムの受信周波数より少し低めに設定す
る。この設定は、共振器4〜6のインピーダンス値やイ
ンダクタンス値、並びに帯域可変用コンデンサC7〜C
9の容量値を適宜変えて行なう。こうして、フィルタ1
は共振器4〜6の基本共振モードを利用した帯域通過フ
ィルタとなり、GSMシステムの受信周波数を通過させ
ることができる。一方、3次共振モードの信号(DCS
システムの受信信号)は減衰する。
印加してPINダイオードD4〜D6をOFF状態に
し、フィルタ1の基本モード及び3次共振モードの通過
周波数が高くなったときには、3次共振モードの共振器
4〜6を含む共振系の共振周波数とDCSシステムの受
信周波数とが等しくなると共に、基本共振モードの共振
器4〜6を含む共振系の共振周波数はGSMシステムの
受信周波数より少し高めになる(図3の点線参照)。こ
うして、フィルタ1は共振器4〜6の3次共振モードを
利用した帯域通過フィルタとなり、DCSシステムの受
信周波数を通過させることができる。このとき、基本共
振モードの信号(GSMシステムの受信信号)は減衰す
る。
CONT1に供給する制御電圧の切り換えに合わせてG
SMシステムとDCSシステムを切り換えることによ
り、GSMシステムの受信信号とDCSシステムの受信
信号とをそれぞれ独立して通過させることができる。
変型帯域阻止フィルタ31の回路構成を示すものであ
る。周波数可変型帯域阻止フィルタ31は、外部端子3
2と33の間に共振回路を2段結合させたものである。
つまり、共振器34及び共振用コンデンサC34の直列
共振回路と、共振器35及び共振用コンデンサC35の
直列共振回路とが、結合用コイルL1を介して電気的に
接続している。共振用コンデンサC34,C35は阻止
域減衰の大きさを決めるコンデンサである。さらに、こ
れら二つの直列共振回数に対して、それぞれ電気的に並
列にコンデンサC38,C39が接続している。
間接続点には、帯域可変用コンデンサC36を介して、
リアクタンス素子である可変容量ダイオードD32がア
ノードを接地した状態で共振器34に対して電気的に並
列に接続している。共振器35と共振用コンデンサC3
5の中間接続点には、帯域可変用コンデンサC37を介
して、可変容量ダイオードD33がアノードを接地した
状態で共振器35に対して電気的に並列に接続してい
る。帯域可変用コンデンサC36,C37は、減衰特性
の二つの減衰極周波数をそれぞれ変更するためのコンデ
ンサである。
用抵抗R32及びコンデンサC32とチョークコイルL
2を介して可変容量ダイオードD32のカソードと帯域
可変用コンデンサC36の中間接続点に電気的に接続
し、抵抗R32及びコンデンサC32とチョークコイル
L3を介して可変容量ダイオードD33のカソードと帯
域可変用コンデンサC37の中間接続点に電気的に接続
している。
用コンデンサC36と共振用コンデンサC34と共振器
34にて構成される共振系と、帯域可変用コンデンサC
37と共振用コンデンサC35と共振器35にて構成さ
れる共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。つ
まり、共振器34,35のインピーダンス値やインダク
タンス値、並びに、帯域可変用コンデンサC36,C3
7の容量値は、フィルタ31が基本共振モードで利用で
きると共に、高次共振モード(第2実施形態の場合は、
3次共振モード)にも利用することができるように設定
されている。
圧として正の電圧を印加すると、可変容量ダイオードD
32,D33はON状態となる。従って、帯域可変用コ
ンデンサC36,C37は可変容量ダイオードD32,
D33を経てそれぞれ接地され、フィルタ31の基本共
振モード及び3次共振モードの通過周波数がそれぞれ低
くなる。逆に、制御電圧として負の電圧を印加すると、
可変容量ダイオードD32,D33はOFF状態とな
る。これにより、帯域可変用コンデンサC36,C37
は開放状態となり、フィルタ31の基本共振モード及び
3次共振モードの通過周波数が高くなる。
よって帯域可変用コンデンサC36,C37を接地した
り開放したりすることによって、二つの異なるトラップ
帯域を持つことができる。そこで、このフィルタ31
は、前記第1実施形態のフィルタ1と同様に、電圧制御
端子CONT1に供給する制御電圧の切り換えに合わせ
て二つの通信システムを切り換えることにより、二つの
通信システムの信号をそれぞれ独立してトラップさせる
ことができる。
本発明に係るデュプレクサ(アンテナ共用器)の一実施
形態を示すものである。図5に示すように、デュプレク
サ41は、送信端子Txとアンテナ端子ANTの間に送
信フィルタ42が電気的に接続し、受信端子Rxとアン
テナ端子ANTの間に受信フィルタ43が電気的に接続
している。ここに、送信フィルタ42や受信フィルタ4
3として、前記第1又は第2実施形態の周波数可変型フ
ィルタ1,31を使用することができる。このフィルタ
1,31を実装することにより、デュアルバンドシステ
ムに対応でき、一方のシステムの信号と他方のシステム
の信号とそれぞれ独立して通過させることができるデュ
プレクサ41を実現することができる。
本発明に係る通信機装置の一実施形態を示すもので、携
帯電話を例にして説明する。図6は携帯電話50のRF
送受信部分の電気回路ブロック図である。図6におい
て、51はアンテナ素子、52はアンテナ共用器、53
は受信回路、54は送信回路である。ここに、アンテナ
共用器52として、前記第3実施形態のデュプレクサ4
1を使用することができる。このデュプレクサ41を実
装することにより、携帯電話50の雑音特性等の通信品
質を向上させることができる。
数可変型フィルタ、デュプレクサ及び通信機装置は前記
実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で
種々に変更することができる。特に、前記第1実施形態
の周波数可変型帯域通過フィルタ1において、電圧制御
端子CONT1に正電圧を印加して、フィルタ1の基本
モード及び3次共振モードの通過周波数が低くなったと
きに、3次共振モードの共振器4〜6を含む共振系の共
振周波数がDCSシステムの受信周波数と等しくなるよ
うに設定してもよい(図7の実線参照)。このとき、基
本共振モードの共振器4〜6を含む共振系の共振周波数
をGSMシステムの受信周波数より少し低めに設定す
る。こうして、フィルタ1は共振器4〜6の3次共振モ
ードを利用した帯域通過フィルタとなり、DCSシステ
ムの受信周波数を通過させることができる。一方、基本
共振モードの信号(GSMシステムの受信信号)は減衰
する。
を印加して、フィルタ1の基本モード及び3次共振モー
ドの通過周波数が高くなったときには、基本共振モード
の共振器4〜6を含む共振系の共振周波数とGSMシス
テムの受信周波数とが等しくなると共に、3次共振モー
ドの共振器4〜6を含む共振系の共振周波数はDCSシ
ステムの受信周波数より少し高めになる(図7の点線参
照)。こうして、フィルタ1は共振器4〜6の基本共振
モードを利用した帯域通過フィルタとなり、GSMシス
テムの受信周波数を通過させることができる。このと
き、3次共振モードの信号(DCSシステムの受信信
号)は減衰する。
よれば、共振器の基本共振モードと高次共振モードを使
用して、電圧制御端子に供給する制御電圧の切り換えに
合わせて二つの通信システムを切り換えることにより、
二つの通信システムの信号をそれぞれ独立して通過させ
たり、あるいは減衰させることができる。
形態を示す電気回路図。
る共振器の一例を示す断面図。
特性説明図。
形態を示す電気回路図。
ブロック図。
ロック図。
明図。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1のシステムと第2のシステムのデュ
アルバンドシステムに用いられる周波数可変型フィルタ
において、 電圧制御端子と、 少なくとも一つの共振器と、 前記電圧制御端子に供給される制御電圧によって制御可
能なリアクタンス素子とを備え、 前記電圧制御端子に第1の制御電圧を供給したときに
は、前記共振器の基本共振モードを利用した第1のシス
テムのフィルタとなり、前記電圧制御端子に第2の制御
電圧を供給したときには、前記共振器の基本共振モード
の高次共振モードを利用した第2のシステムのフィルタ
となり、 前記電圧制御端子に第1の制御電圧を供給して第1のシ
ステムに対応したときには、前記高次共振モードの共振
器を含む共振系の共振周波数が第2のシステムの通過周
波数帯域外となり、前記電圧制御端子に第2の制御電圧
を供給して第2のシステムに対応したときには、前記基
本共振モードの共振器を含む共振系の共振周波数が第1
のシステムの通過周波数帯域外と なること、 を特徴とする周波数可変型フィルタ。 - 【請求項2】 前記リアクタンス素子がPINダイオー
ドであることを特徴とする請求項1記載の周波数可変型
フィルタ。 - 【請求項3】 前記リアクタンス素子が可変容量ダイオ
ードであることを特徴とする請求項1記載の周波数可変
型フィルタ。 - 【請求項4】 前記共振器にインダクタ及びコンデンサ
のいずれか一つを介して前記PINダイオードを電気的
に接続し、前記第1の制御電圧が正電圧であり、前記第
2の制御電圧が0V及び負電圧のいずれか一方であるこ
とを特徴とする請求項2記載の周波数可変型フィルタ。 - 【請求項5】 前記共振器にインダクタ及びコンデンサ
のいずれか一つを介して前記PINダイオードを電気的
に接続し、前記第1の制御電圧が0V及び負電圧のいず
れか一方であり、前記第2の制御電圧が正電圧であるこ
とを特徴とする請求項2記載の周波数可変型フィルタ。 - 【請求項6】 前記共振器が誘電体共振器であることを
特徴とする請求項1ないし請求項5記載の周波数可変型
フィルタ。 - 【請求項7】 請求項1ないし請求項6記載の周波数可
変型フィルタの少なくともいずれか一つを備えたことを
特徴とするデュプレクサ。 - 【請求項8】 請求項1ないし請求項6記載の周波数可
変型フィルタ、又は、請求項7記載のデュプレクサの少
なくともいずれか一つを備えたことを特徴とする通信機
装置。
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-
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