JP4070116B2

JP4070116B2 - Bandwidth variable filter

Info

Publication number: JP4070116B2
Application number: JP2003080825A
Authority: JP
Inventors: 浩光内田; 新樹大野; 守▲泰▼ 宮▲崎▼; 勉遠藤; 明臣佐藤; 正人佐藤; 隆司石井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004289632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変キャパシタを含む複数の共振回路と、各共振回路の間に挿入された複数の伝送線路とからなる帯域可変フィルタに関し、特に可変キャパシタを有効に用いることにより、フィルタ特性の劣化を招くことなく大きな帯域可変範囲を実現した帯域可変フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の帯域可変フィルタにおいて、帯域可変フィルタの共振回路を構成する可変キャパシタは、共振回路のみに用いられており、各共振回路間を接続する回路には用いられていない（たとえば、非特許文献１参照）。
上記従来の帯域可変フィルタにおいて、共振回路は、各一端が短絡（接地）された並列の先端短絡スタブと、各先端短絡スタブの他端に接続された可変キャパシタと、各可変キャパシタに一端が接続されて他端が開放された並列の先端開放スタブとにより構成されている。
また、両端部に位置する先端短絡スタブの側面には、入出力線路が配設されており、各入出力線路と両端の先端短絡スタブとの間、および隣接する各先端短絡スタブの間は、いずれも結合線路として電磁的に結合し、近似的にＪインバータ回路（後述する）と見なすことができる。
【０００３】
上記帯域可変フィルタは、等価的に、可変キャパシタおよび固定インダクタからなる並列の共振回路と見なされ、各共振回路の間、または入出力端子と共振回路との間に、Ｊインバータが挿入された構成と見なされる。
このとき、並列共振回路の共振周波数の近傍は、帯域可変フィルタの通過域となり、Ｊインバータの値により、通過帯域幅および通過域での反射特性が定められる。
【０００４】
このように、共振回路およびＪインバータ回路で構成される帯域可変フィルタにおいて、可変キャパシタは、共振回路のみに用いられており、Ｊインバータ回路には用いていない。
また、実際の帯域可変フィルタ回路に用いられる結合線路などのＪインバータ回路は、或る周波数のみにおいて理想Ｊインバータと厳密に等価と見なることができるが、それ以外の周波数においては理想Ｊインバータと見なすことができなくなる。
【０００５】
通常の帯域通過フィルタにおいては、共振回路の共振周波数と、Ｊインバータ回路が理想Ｊインバータと等価となる周波数とを一致させているが、上記のように、共振回路に可変キャパシタを導入してその共振周波数（フィルタ通過周波数）を大きく変化させた場合には、Ｊインバータ回路の特性が理想的なＪインバータ特性からずれることになる。
【０００６】
【非特許文献１】
「ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｕｎａｂｌｅＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＦｉｌｔｅｒｓｗｉｔｈａＣｏｎｓｔａｎｔＦｒａｃｔｉｏｎａｌＢａｎｄＷｉｄｔｈ」（２００１年、ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ：Ｉ．Ｖｅｎｄｉｋほか）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の帯域可変フィルタは以上のように、Ｊインバータ回路に可変キャパシタが用いられておらず、また、或る周波数以外ではＪインバータ回路が理想Ｊインバータと見なせなくなることから、共振回路に可変キャパシタを導入してフィルタの通過周波数を変化させた場合に、Ｊインバータ回路の特性が理想的なＪインバータ特性からずれるので、通過域反射特性などのフィルタ特性の劣化を招き、実質的な帯域可変範囲が小さくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、共振回路およびＪインバータ回路の両方に可変キャパシタを用いて、共振回路の共振周波数と、Ｊインバータ回路が理想Ｊインバータとして動作する周波数とを常に一致させることにより、通過域反射特性の劣化を招くことなく大きな帯域可変範囲を実現した帯域可変フィルタを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る帯域可変フィルタは、第１の可変キャパシタを含む複数の共振回路と、各共振回路の間に挿入された複数の伝送線路と、各伝送線路の両端に接続され且つ一方が接地された第２の可変キャパシタとを備え、第２の可変キャパシタは、複数の伝送線路に対して、直列関係とならないように、接地側のみに接続されたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図であり、各共振回路の間に伝送線路が挿入された構成を示している。
図１において、帯域可変フィルタは、複数の可変キャパシタ１ａ、１ｂと、各共振回路（破線ブロック参照）の可変キャパシタ１ａに並列接続された固定インダクタ２（インダクタンスＬ_１、Ｌ_２）と、各共振回路の間を結合する伝送線路３（アドミッタンスＹ_１、Ｙ_２、Ｙ_３）とを備えている。
【００１１】
可変キャパシタは、各共振回路を構成する可変キャパシタ１ａ（キャパシタンスＣ_１、Ｃ_２）と、各伝送線路３の両端に接続され且つ一方が接地された可変キャパシタ１ｂ（キャパシタンスＣｉｎｖ_１、Ｃｉｎｖ_２、Ｃｉｎｖ_３）とを含む。
図１においては、伝送線路３の両端に、固定キャパシタではなく可変キャパシタ１ｂを接続した点のみが従来回路と異なる。
【００１２】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による帯域可変フィルタの動作について説明する。
前述のように、帯域通過フィルタは、並列の共振回路と伝送線路（理想Ｊインバータ）２とにより構成され、さらに、可変キャパシタ１ａ、１ｂが用いられている。
ここで、理想ＪインバータのＦ行列は、以下の式（１）のように表される。
【００１３】
【数１】

【００１４】
一方、特性アドミタンスＹｏ、電気長θの伝送線路のＦ’行列は、以下の式（１）のように表される。
【００１５】
【数２】

【００１６】
式（２）において、Ｊ＝Ｙｏ、θ＝９０［ｄｅｇ］としたときに、式（１）および（２）は一致する。
したがって、帯域通過フィルタにおいては、通過周波数でθ＝９０［ｄｅｇ］となるように、共振回路間の伝送線路３の長さが定められる。
【００１７】
しかし、帯域可変フィルタの通過周波数を変化させた場合に、仮に、θ≠９０［ｄｅｇ］となって、伝送線路３が理想Ｊインバータとして機能しなくなると、所望のフィルタ特性が得られなくなり、実質的可変範囲は、θ≒９０［ｄｅｇ］と見なせる範囲（ごく限られた範囲）のみとなってしまう。
【００１８】
上記問題を解決するために、図２に示すように、伝送線路Ｙｏの両端にキャパシタＣｉｎｖを装荷した回路を用いる。
図２に示す回路のＦ’’行列は、角周波数をωとして、キャパシタＣｉｎｖを、以下の式（３）のように、
Ｃｉｎｖ＝Ｙｏ／（ωｔａｎθ）（３）
とした場合、以下の式（４）のように表される。
【００１９】
【数３】

【００２０】
上記式（４）より、伝送線路Ｙｏは、Ｊ＝Ｙｏ／ｓｉｎθの理想Ｊインバータと等価になることが分かる。
したがって、キャパシタＣｉｎｖを可変キャパシタとして、そのキャパシタンスを上記式（３）で与えることにより、図２に示す回路は、所望の周波数ωにて理想Ｊインバータとして動作する。
図１に示す帯域可変フィルタは、可変キャパシタ１ａおよび固定インダクタ２からなる可変の共振回路と、図２に示すＪインバータ回路とにより構成されており、共振回路の可変キャパシタ１ａとＪインバータ回路内の可変キャパシタ１ｂとを連動的に変化させることにより、共振回路の共振周波数と、Ｊインバータ回路が理想Ｊインバータとして動作する周波数とを常に一致させることができる。
【００２１】
このように、帯域可変フィルタを構成する共振回路の共振周波数と、伝送線路３に可変キャパシタ１ｂを装荷したＪインバータ回路が理想Ｊインバータとして動作する周波数とを一致させながら且つ連動的に変化させることができるので、フィルタ特性の劣化を招くことなく広範な帯域可変範囲を有する帯域可変フィルタを実現することができる。
【００２２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、各伝送線路３の両端に可変キャパシタ１ｂのみを接続したが、第２の可変キャパシタに対して並列接続され且つ一方が接地されたインダクタを設けてもよい。
図３は各伝送線路１３の両端に可変キャパシタ１１ｂを追加接続したこの発明の実施の形態２による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図である。
図３において、可変キャパシタ１１ａ、１１ｂ、固定インダクタ１２ａおよび伝送線路１３は、それぞれ、前述（図１参照）の可変キャパシタ１ａ、１ｂ、固定インダクタ２および伝送線路３と同様のものである。
【００２３】
この場合、各伝送線路１３の両端に接続された可変キャパシタ１１ｂには、さらに、固定インダクタ１２ｂ（インダクタンスＬｉｎｖ_１、Ｌｉｎｖ_２、Ｌｉｎｖ_３）が並列接続されている。
すなわち、伝送線路１３の両端には、可変キャパシタ１１ｂのみではなく、可変キャパシタ１１ｂおよび固定インダクタからなる並列回路が接続されている。図２に示したＪインバータ回路は、キャパシタＣｉｎｖをキャパシタＣｉｎｖおよび固定インダクタＬｉｎｖからなる並列回路に置換したとしても、各回路定数値を適切に選ぶことにより理想Ｊインバータとして動作するので、図３の帯域可変フィルタは、前述と同様の動作を呈する。
【００２４】
また、図１のように伝送線路１３と地板との間に装荷された可変キャパシタ１ｂは低域通過特性を呈するが、図３のように、可変キャパシタ１１ｂおよび固定インダクタ１２ｂからなる並列回路に置換した場合には、帯域通過特性を呈するので、図３の帯域可変フィルタ回路は、前述（図１参照）の場合に比べてさらに優れた帯域外減衰特性を呈することになる。
したがって、フィルタ特性の劣化を招くことなく広範な帯域可変範囲が得られるとともに、フィルタを構成するＪインバータ回路が帯域通過特性を呈するためより優れた帯域外減衰特性を有する可変フィルタを得ることができる。
【００２５】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１（図１）では、各伝送線路３の両端に可変キャパシタ１ｂのみを接続したが、帯域可変フィルタの入力端または出力端に位置する伝送線路に対して、さらに第３の可変キャパシタを接続してもよい。
図４はこの発明の実施の形態３による帯域可変フィルタを示す回路構成図であり、帯域可変フィルタの入力端（または、出力端）に位置する伝送線路２３に対して、さらに第３の可変キャパシタ２１ｃを接続した場合を示している。
【００２６】
図４において、可変キャパシタ２１ａ、２１ｂ、固定インダクタ２２および伝送線路２３は、それぞれ、前述（図１参照）の可変キャパシタ１ａ、１ｂ、固定インダクタ２および伝送線路３と同様のものである。
この場合、入力端の伝送線路２３は、直列接続された２つの線路（アドミッタンスＹ１）からなり、これらの接続点には、可変キャパシタ２１ｃが接続されている。
【００２７】
図４において、フィルタの入力端（または、出力端）に位置する伝送線路２３（Ｊインバータ回路）に対して、伝送線路２３内にさらに可変キャパシタ２１ｃが装荷されており、可変キャパシタ２１ｃのキャパシタンスＣｉｎｖ_１１は、必要に応じて適宜調整される。
【００２８】
図４内の可変キャパシタ２１ｃを調整することにより、入力端（または、出力端）からみた帯域可変フィルタの入力インピーダンスの微調整が可能となるので、フィルタ通過周波数を変化させた場合に生じ得る通過域反射特性などの劣化を適宜補償することができる。
したがって、フィルタ特性の劣化を招くことなく広範な帯域可変範囲を有する可変フィルタを実現することができる。
【００２９】
ここでは、可変キャパシタ２１ｃのみを追加したが、可変キャパシタ２１ｃに対して、さらに固定インダクタ（図示せず）を並列接続してもよい。
また、図１の回路構成に可変キャパシタ２１ｃを追加したが、図３の回路構成に適用することもできる。
【００３０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３では、複数の可変キャパシタを個別に設けたが、複数の可変キャパシタのうち、互いに隣接するもの同士を共通化してもよい。
図５は互いに隣接する可変キャパシタを共通化したこの発明の実施の形態４による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図である。
【００３１】
図５において、可変キャパシタ３１ａ、３１ｂ、固定インダクタ３２および伝送線路３３は、それぞれ、前述（図１参照）の可変キャパシタ１ａ、１ｂ、固定インダクタ２および伝送線路３と同様のものである。
この場合、各伝送線路３３の可変キャパシタは、共振回路内の可変キャパシタ３１ａと共通化されており、入力端および出力端に隣接するもの以外は、省略されている。
【００３２】
図５のように、共振回路および伝送線路３３（Ｊインバータ）に接続される各可変キャパシタのうち、互いに隣接して並列接続された可変キャパシタを共通化することにより、共通化した可変キャパシタ３１ａのキャパシタンスＣ_１は、各々の和からなる１個のキャパシタ３１ａに集約される。
これにより、帯域可変フィルタ内の可変キャパシタの個数を削減することができ、したがって、フィルタ特性の劣化を招くことなく広範な帯域可変範囲を有する可変フィルタを、さらに少ない回路素子数で得ることができる。
【００３３】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４では、各可変キャパシタおよび伝送線路の具体例について言及しなかったが、たとえば、可変キャパシタとしてバラクタダイオードを用い、伝送線路としてマイクロストリップ線路、サスペンデッド線路またはコプレーナ線路を用いてもよい。
図６は可変キャパシタおよび伝送線路の具体的に構成したこの発明の実施の形態５による帯域可変フィルタを示す平面図である。また、図７は図６内のＡ−Ａ線による側断面図である。
【００３４】
図６および図７において、帯域可変フィルタは、誘電体基板４０と、可変キャパシタを構成するバラクタダイオード４１と、誘電体基板４０およびバラクタダイオード４１を実装する金属製キャリア５０とを備えている。
誘電体基板４０上には、高インピーダンスのマイクロストリップ線路４２と、低インピーダンスのマイクロストリップ線路４３とが形成されている。
マイクロストリップ線路４２の一端は、マイクロストリップ線路４３に接続されており、マイクロストリップ線路４２の他端には、接地用のスルーホール４５が形成されている。
【００３５】
他のマイクロストリップ線路４３には、薄膜抵抗パターン４６を介してバイアス印加用端子４７が形成されている。
また、各マイクロストリップ線路４３の間には、直流阻止用のキャパシタ４８が形成されている。
さらに、バラクタダイオード４１は、ボンディングワイヤ４９を介して、誘電体基板４０上のマイクロストリップ線路４３に接続されている。
【００３６】
マイクロストリップ線路４２の一端は、スルーホール４５を介して接地されることにより、先端短絡スタブを形成している。
また、バラクタダイオード４１は、上下面に電極を有しており、上面電極は、ボンディングワイヤ４９を介してマイクロストリップ線路４３に接続され、裏面電極は、金属製キャリア５０の地板に接続されている。
【００３７】
図６および図７において、バラクタダイオード４１は可変キャパシタとして機能し、マイクロストリップ線路４２およびスルーホール４５からなる先端短絡スタブは、固定インダクタとして機能する。
一方、バラクタダイオード４１のキャパシタンスは、バラクタダイオード４１に対する印加電圧に応じて変化するので、バラクタダイオード４１は、薄膜抵抗パターン４６を介して電圧が印加されることにより、可変キャパシタとして機能する。
なお、薄膜抵抗パターン４６は、ＲＦチョークとして機能し、固定インダクタで代用することもできる。
また、マイクロストリップ線路４２、４３に代えて、サスペンデッド線路またはコプレーナ線路（図示せず）を用いてもよい。
【００３８】
上記構成において、直流阻止用のキャパシタ４８は、ボンディングワイヤ４９を介して各バラクタダイオード４１に接続されており、各バラクタダイオード４１への印加電圧を独立に制御するので、本質的に前述と同一の構成となる。
このように、バラクタダイオード４１を可変キャパシタとして用い、マイクロストリップ線路４２、４３を伝送線路として用いることにより、共振回路の共振周波数と、伝送線路に可変キャパシタを装荷したＪインバータ回路が理想Ｊインバータとして動作する周波数とを一致させながら且つ連動的に変化できるので、フィルタ特性の劣化を招くことなく広範な帯域可変範囲を有する帯域可変フィルタを実現することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第１の可変キャパシタを含む複数の共振回路と、各共振回路の間に挿入された複数の伝送線路と、各伝送線路の両端に接続され且つ一方が接地された第２の可変キャパシタとを備え、第２の可変キャパシタは、複数の伝送線路に対して、直列関係とならないように、接地側のみに接続さているので、共振回路およびＪインバータ回路の両方に可変キャパシタを用いて、共振回路の共振周波数と、Ｊインバータ回路が理想Ｊインバータとして動作する周波数とを常に一致させることにより、通過域反射特性の劣化を招くことなく大きな帯域可変範囲を実現した帯域可変フィルタが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による伝送線路および可変キャパシタからなるＪインバータを示す回路構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４による帯域可変フィルタの等価回路を示す回路構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５による帯域可変フィルタの具体的構成例を示す平明図である。
【図７】図６内のＡ−Ａ線による側断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１ａ、３１ｂ可変キャパシタ、２、１２ａ、１２ｂ、２２、３２固定インダクタ、３、１３、２３、３３伝送線路、４１バラクタダイオード、４２、４３マイクロストリップ線路、４６薄膜抵抗パターン、４８キャパシタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a band-variable filter including a plurality of resonance circuits including variable capacitors and a plurality of transmission lines inserted between the resonance circuits, and in particular, by effectively using the variable capacitors, the filter characteristics are deteriorated. The present invention relates to a band variable filter that realizes a large band variable range without incurring.
[0002]
[Prior art]
In the conventional variable band filter, the variable capacitor constituting the resonance circuit of the variable band filter is used only for the resonance circuit, and is not used for a circuit connecting the resonance circuits (for example, Non-Patent Document 1). reference).
In the above conventional variable band filter, the resonance circuit includes a parallel tip short-circuited stub in which one end is short-circuited (grounded), a variable capacitor connected to the other end of each tip short-circuited stub, and one end connected to each variable capacitor. And a parallel open end stub whose other end is open.
In addition, input / output lines are arranged on the side surfaces of the tip short-circuit stubs located at both ends, and between each input / output line and the tip short-circuit stubs at both ends, and between adjacent tip short-circuit stubs, Both are electromagnetically coupled as a coupled line and can be approximately regarded as a J inverter circuit (described later).
[0003]
The band variable filter is equivalently regarded as a parallel resonance circuit including a variable capacitor and a fixed inductor, and has a configuration in which a J inverter is inserted between each resonance circuit or between an input / output terminal and a resonance circuit. Is considered.
At this time, the vicinity of the resonant frequency of the parallel resonant circuit is the pass band of the band variable filter, and the pass bandwidth and the reflection characteristics in the pass band are determined by the value of the J inverter.
[0004]
As described above, in the band-variable filter including the resonance circuit and the J inverter circuit, the variable capacitor is used only for the resonance circuit and not for the J inverter circuit.
In addition, a J inverter circuit such as a coupled line used in an actual variable band filter circuit can be considered to be strictly equivalent to an ideal J inverter only at a certain frequency, but it can be regarded as an ideal J inverter at other frequencies. Cannot be considered.
[0005]
In a normal band-pass filter, the resonance frequency of the resonance circuit and the frequency at which the J inverter circuit is equivalent to the ideal J inverter are made to coincide with each other. When the resonance frequency (filter passing frequency) is changed greatly, the characteristic of the J inverter circuit deviates from the ideal J inverter characteristic.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
“Design of Tunable Ferroelectric Filters with a Constant Fractional Band Width” (2001, IEEE International Microwave Conference: I. Vendik et al.).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional variable bandwidth filter does not use a variable capacitor in the J inverter circuit, and the J inverter circuit cannot be regarded as an ideal J inverter at a frequency other than a certain frequency. When the filter is used to change the pass frequency of the filter, the characteristics of the J inverter circuit deviate from the ideal J inverter characteristics. There was a problem that would become smaller.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The variable capacitor is used for both the resonance circuit and the J inverter circuit, and the resonance frequency of the resonance circuit and the J inverter circuit operate as an ideal J inverter. An object of the present invention is to obtain a variable band filter that realizes a large variable band range without causing deterioration of the passband reflection characteristics by always matching the frequency to be matched.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The band-variable filter according to the present invention includes a plurality of resonance circuits including a first variable capacitor, a plurality of transmission lines inserted between the resonance circuits, and both ends of each transmission line and one of which is grounded. The second variable capacitor is connected only to the ground side so as not to be in series with the plurality of transmission lines .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of a band-variable filter according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a configuration in which a transmission line is inserted between each resonance circuit.
In FIG. 1, the variable band filter includes a plurality of

variable capacitors

1a and 1b, a fixed inductor 2 (inductances L ₁ and L ₂ ) connected in parallel to the variable capacitor 1a of each resonance circuit (see broken line block), and each resonance. A transmission line 3 (admittances Y ₁ , Y ₂ , Y ₃ ) for coupling between the circuits is provided.
[0011]
The variable capacitor includes a variable capacitor 1a (capacitances C ₁ and C ₂ ) constituting each resonance circuit, and a variable capacitor 1b (capacitances Cinv ₁ , Cinv ₂ , and Cinv) connected to both ends of each transmission line 3 and grounded at _one end. ₃ ).
FIG. 1 differs from the conventional circuit only in that a variable capacitor 1b is connected to both ends of the transmission line 3 instead of a fixed capacitor.
[0012]
Next, the operation of the variable bandwidth filter according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
As described above, the band-pass filter is configured by the parallel resonance circuit and the transmission line (ideal J inverter) 2 and further uses the

variable capacitors

1a and 1b.
Here, the F matrix of the ideal J inverter is expressed as the following equation (1).
[0013]
[Expression 1]

[0014]
On the other hand, the F ′ matrix of the transmission line having the characteristic admittance Yo and the electrical length θ is expressed as the following Expression (1).
[0015]
[Expression 2]

[0016]
In the formula (2), when J = Yo and θ = 90 [deg], the formulas (1) and (2) match.
Therefore, in the band pass filter, the length of the transmission line 3 between the resonance circuits is determined so that θ = 90 [deg] in the pass frequency.
[0017]
However, when the pass frequency of the band-variable filter is changed, if θ ≠ 90 [deg] and the transmission line 3 does not function as an ideal J inverter, a desired filter characteristic cannot be obtained. The target variable range is only a range that can be regarded as θ≈90 [deg] (a very limited range).
[0018]
In order to solve the above problem, as shown in FIG. 2, a circuit in which a capacitor Cinv is loaded at both ends of the transmission line Yo is used.
In the F ″ matrix of the circuit shown in FIG. 2, the angular frequency is ω, and the capacitor Cinv is expressed by the following equation (3):
Cinv = Yo / (ω tan θ) (3)
Is expressed as the following formula (4).
[0019]
[Equation 3]

[0020]
From the above equation (4), it can be seen that the transmission line Yo is equivalent to an ideal J inverter of J = Yo / sin θ.
Accordingly, the circuit shown in FIG. 2 operates as an ideal J inverter at a desired frequency ω by using the capacitor Cinv as a variable capacitor and giving the capacitance by the above equation (3).
The band-variable filter shown in FIG. 1 includes a variable resonance circuit composed of a variable capacitor 1a and a fixed inductor 2, and a J inverter circuit shown in FIG. 2. The variable capacitor 1a of the resonance circuit and the J inverter circuit By changing the variable capacitor 1b in an interlocking manner, the resonance frequency of the resonance circuit and the frequency at which the J inverter circuit operates as an ideal J inverter can always be matched.
[0021]
In this way, the resonance frequency of the resonance circuit constituting the band variable filter and the frequency at which the J inverter circuit loaded with the variable capacitor 1b on the transmission line 3 operates as an ideal J inverter are changed in an interlocking manner. Therefore, a variable band filter having a wide variable band range can be realized without causing deterioration of the filter characteristics.
[0022]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment (FIG. 1), only the variable capacitor 1b is connected to both ends of each transmission line 3, but an inductor connected in parallel to the second variable capacitor and grounded on one side is provided. Also good.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of the band variable filter according to the second embodiment of the present invention in which a variable capacitor 11b is additionally connected to both ends of each transmission line 13. In FIG.
In FIG. 3,

variable capacitors

11a and 11b, fixed inductor 12a and transmission line 13 are the same as

variable capacitors

1a and 1b, fixed inductor 2 and transmission line 3 described above (see FIG. 1), respectively.
[0023]
In this case, a fixed inductor 12b (inductances Linv ₁ , Linv ₂ , Linv ₃ ) is further connected in parallel to the variable capacitors 11 b connected to both ends of each transmission line 13.
That is, not only the variable capacitor 11b but also a parallel circuit including the variable capacitor 11b and the fixed inductor is connected to both ends of the transmission line 13. The J inverter circuit shown in FIG. 2 operates as an ideal J inverter by appropriately selecting each circuit constant value even if the capacitor Cinv is replaced with a parallel circuit composed of the capacitor Cinv and the fixed inductor Linv. The variable band filter exhibits the same operation as described above.
[0024]
Further, the variable capacitor 1b loaded between the transmission line 13 and the ground plane as shown in FIG. 1 exhibits low-pass characteristics, but is replaced with a parallel circuit composed of the variable capacitor 11b and the fixed inductor 12b as shown in FIG. In this case, since the band pass characteristic is exhibited, the band variable filter circuit of FIG. 3 exhibits a further excellent out-of-band attenuation characteristic as compared with the case described above (see FIG. 1).
Accordingly, a wide band variable range can be obtained without causing deterioration of the filter characteristics, and a variable filter having better out-of-band attenuation characteristics can be obtained because the J inverter circuit constituting the filter exhibits band pass characteristics. .
[0025]
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment (FIG. 1), only the variable capacitor 1b is connected to both ends of each transmission line 3. However, the transmission line located at the input end or output end of the band-variable filter is further connected to a third line. A variable capacitor may be connected.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a band variable filter according to Embodiment 3 of the present invention. A third variable capacitor is further provided for the transmission line 23 located at the input end (or output end) of the band variable filter. The case where 21c is connected is shown.
[0026]
In FIG. 4,

variable capacitors

21a and 21b, fixed inductor 22 and transmission line 23 are the same as

variable capacitors

1a and 1b, fixed inductor 2 and transmission line 3 described above (see FIG. 1), respectively.
In this case, the transmission line 23 at the input end includes two lines (admittance Y1) connected in series, and a variable capacitor 21c is connected to these connection points.
[0027]
In FIG. 4, a variable capacitor 21c is further loaded in the transmission line 23 with respect to the transmission line 23 (J inverter circuit) located at the input end (or output end) of the filter, and the capacitance Cinv of the variable capacitor 21c. ₁₁ is adjusted as needed.
[0028]
By adjusting the variable capacitor 21c in FIG. 4, fine adjustment of the input impedance of the band-variable filter viewed from the input end (or output end) becomes possible, so that the pass that can occur when the filter pass frequency is changed. It is possible to appropriately compensate for deterioration such as area reflection characteristics.
Therefore, a variable filter having a wide band variable range can be realized without causing deterioration of the filter characteristics.
[0029]
Although only the variable capacitor 21c is added here, a fixed inductor (not shown) may be further connected in parallel to the variable capacitor 21c.
Further, although the variable capacitor 21c is added to the circuit configuration of FIG. 1, it can also be applied to the circuit configuration of FIG.
[0030]
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, a plurality of variable capacitors are individually provided. However, adjacent ones of the plurality of variable capacitors may be shared.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of the band variable filter according to the fourth embodiment of the present invention in which variable capacitors adjacent to each other are shared.
[0031]
In FIG. 5, the

variable capacitors

31a and 31b, the fixed inductor 32, and the transmission line 33 are the same as the

variable capacitors

1a and 1b, the fixed inductor 2 and the transmission line 3 described above (see FIG. 1), respectively.
In this case, the variable capacitor of each transmission line 33 is shared with the variable capacitor 31a in the resonance circuit, and components other than those adjacent to the input end and the output end are omitted.
[0032]
As shown in FIG. 5, among the variable capacitors connected to the resonance circuit and the transmission line 33 (J inverter), the variable capacitors connected in parallel and adjacent to each other are shared, so that the variable capacitor 31 a can be shared. the capacitance C ₁ is aggregated into one capacitor 31a that is a sum of each.
As a result, the number of variable capacitors in the band variable filter can be reduced, and therefore, a variable filter having a wide band variable range can be obtained with a smaller number of circuit elements without deteriorating the filter characteristics. .
[0033]
Embodiment 5. FIG.
In the first to fourth embodiments, specific examples of each variable capacitor and transmission line are not mentioned. For example, a varactor diode is used as a variable capacitor, and a microstrip line, a suspended line, or a coplanar line is used as a transmission line. It may be used.
FIG. 6 is a plan view showing a variable band filter according to Embodiment 5 of the present invention, which is specifically configured with a variable capacitor and a transmission line. FIG. 7 is a side sectional view taken along line AA in FIG.
[0034]
6 and 7, the variable band filter includes a dielectric substrate 40, a varactor diode 41 constituting a variable capacitor, and a metal carrier 50 on which the dielectric substrate 40 and the varactor diode 41 are mounted.
A high impedance microstrip line 42 and a low impedance microstrip line 43 are formed on the dielectric substrate 40.
One end of the microstrip line 42 is connected to the microstrip line 43, and a grounding through hole 45 is formed at the other end of the microstrip line 42.
[0035]
On the other microstrip line 43, a bias application terminal 47 is formed via a thin film resistor pattern 46.
A DC blocking capacitor 48 is formed between the microstrip lines 43.
Further, the varactor diode 41 is connected to the microstrip line 43 on the dielectric substrate 40 through a bonding wire 49.
[0036]
One end of the microstrip line 42 is grounded through the through hole 45 to form a tip short-circuit stub.
The varactor diode 41 has electrodes on the upper and lower surfaces, the upper surface electrode is connected to the microstrip line 43 via the bonding wire 49, and the back surface electrode is connected to the ground plane of the metal carrier 50. .
[0037]
6 and 7, the varactor diode 41 functions as a variable capacitor, and the tip short-circuited stub composed of the microstrip line 42 and the through hole 45 functions as a fixed inductor.
On the other hand, since the capacitance of the varactor diode 41 changes according to the voltage applied to the varactor diode 41, the varactor diode 41 functions as a variable capacitor when a voltage is applied through the thin film resistor pattern 46.
The thin film resistor pattern 46 functions as an RF choke and can be replaced with a fixed inductor.
Further, instead of the

microstrip lines

42 and 43, a suspended line or a coplanar line (not shown) may be used.
[0038]
In the above configuration, the direct current blocking capacitor 48 is connected to each varactor diode 41 via the bonding wire 49, and controls the voltage applied to each varactor diode 41 independently. It becomes composition.
Thus, by using the varactor diode 41 as a variable capacitor and using the

microstrip lines

42 and 43 as a transmission line, the resonance frequency of the resonance circuit and the J inverter circuit loaded with the variable capacitor on the transmission line are used as ideal J inverters. Since the operating frequency can be changed in conjunction with the operating frequency, a variable band filter having a wide variable band range can be realized without causing deterioration of the filter characteristics.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plurality of resonance circuits including the first variable capacitor, the plurality of transmission lines inserted between the resonance circuits, and one end connected to both ends of each transmission line. A second variable capacitor that is grounded , and the second variable capacitor is connected only to the ground side so as not to be in series relation to the plurality of transmission lines. Using a variable capacitor for both, the resonance frequency of the resonance circuit and the frequency at which the J inverter circuit operates as an ideal J inverter are always matched to achieve a large variable band range without deteriorating the passband reflection characteristics. There is an effect that the obtained band-variable filter can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of a band variable filter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a J inverter composed of a transmission line and a variable capacitor according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of a band variable filter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of a band variable filter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing an equivalent circuit of a band variable filter according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plain view showing a specific configuration example of a band variable filter according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a side sectional view taken along line AA in FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 11a, 11b, 21a, 21b, 21c, 31a, 31b Variable capacitor, 2, 12a, 12b, 22, 32 Fixed inductor, 3, 13, 23, 33 Transmission line, 41 Varactor diode, 42, 43 micro Strip line, 46 thin film resistor pattern, 48 capacitor.

Claims

A plurality of resonant circuits including a first variable capacitor;
A plurality of transmission lines inserted between the resonant circuits;
A second variable capacitor connected to both ends of each transmission line and one of which is grounded ;
The band variable filter according to claim 1, wherein the second variable capacitor is connected only to a ground side so as not to be in series relation with the plurality of transmission lines .

The band-variable filter according to claim 1, further comprising an inductor connected in parallel to the second variable capacitor.

The third variable capacitor is further connected to a transmission line located at an input end or an output end of the band variable filter among the plurality of transmission lines. Bandwidth variable filter.

The band-variable filter according to claim 3, further comprising an inductor connected in parallel to the third variable capacitor.

The band-variable filter according to claim 1 or 2, wherein adjacent ones of the first and second variable capacitors are shared.

5. The band-variable filter according to claim 3, wherein adjacent ones of the first to third variable capacitors are shared. 6.

Using varactor diodes as the first and second variable capacitors,
6. The band variable filter according to claim 1, wherein a microstrip line, a suspended line, or a coplanar line is used as the transmission line.

A varactor diode is used as the first to third variable capacitors,
The band-variable filter according to claim 3, 4 or 6, wherein a microstrip line, a suspended line, or a coplanar line is used as the transmission line.