JP5039115B2 - 可変共振器、可変フィルタ - Google Patents

Description

この発明は、可変共振器、可変フィルタに関する。

特許文献１に、共振周波数の共振周波数の変更と帯域幅の変更とを独立に行うことができる可変共振器が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。

この可変共振器は、図１８に示すように、環状の線路部１と、環状の線路部１に接続された３個以上の可変リアクタンス手段２と、環状の線路部１に接続された複数のスイッチ３とを含む。可変リアクタンス手段２は環状の線路部１の周方向に沿って等間隔に接続されており、スイッチ３は環状の線路部１に異なる位置で接続されている。

可変リアクタンス手段２のリアクタンス値を代えると共振周波数を変えることができ、オンにするスイッチ３を変えると帯域幅を変えることができる。

特開２００８−２０６０７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された可変共振器は、スイッチ３として、アイソレーション特性が高いスイッチを用いる必要があり、安価に生産することができないという課題があった。

スイッチに代えて、並列共振回路を用いる。

スイッチに代えて並列共振回路を用いることにより、従来よりも安価に可変共振器及び可変フィルタを生産することができる。

この発明による可変共振器を例示する図。 並列共振回路を例示する図。 可変共振器を例示する図。 図３の可変共振器のスミスチャート。 図３の可変共振器の周波数特性を示す図。 図３の可変共振器のスミスチャート。 図３の可変共振器の周波数特性を示す図。 Ｃｏｎを変化させたときの可変共振器の周波数特性を示す図。 並列共振回路の変形例を示す図。 図９の並列共振回路を用いた可変共振器の周波数特性を示す図。 図９の並列共振回路を用いた可変共振器の周波数特性を示す図。 図９の並列共振回路を用いた可変共振器の周波数特性を示す図。 並列共振回路の変形例を示す図。 可変共振器の変形例を示す図。 可変共振器の変形例を示す図。 可変共振器の変形例を示す図。 可変共振器の変形例を示す図。 従来の可変共振器を示す図。

図１に、マイクロストリップ線路を用いた可変共振器の一実施形態を示す。

この可変共振器は、閉路である環状の線路部１と、特性を変更可能な少なくとも２つの並列共振回路４と、Ｎ個（ＮはＮ≧３を満たす整数）の可変リアクタンス手段２とを含む。

線路部１は、誘電体基板の一方の面上に金属などの導体で形成される。誘電体基板は、線路部１が設けられる面とは反対側の面（裏面と云うことにする。）に接地導体が金属等の導電体で形成される。

線路部１は、所望の共振周波数において２π即ち３６０°位相変化する長さ、つまり共振周波数における１波長もしくはその整数倍である長さの環状線路である。図１の可変共振器では、円形の環状線路として例示している。なお、ここでの環状とは、いわゆる単純閉曲線のことである。つまり、線路部１は、始点と終点とが一致し且つ途中で自分自身と交わることのない線路である。

ここで「長さ」は、環状線路の周長のことであり、線路上の或る位置から一周して当該位置に戻るまでの長さである。

ここで「所望の共振周波数」は、一般的に共振器に要求される性能の一要素であり、任意の設計事項である。なお、可変共振器は、交流回路において用いることができ、対象とする共振周波数に格別の限定は無いが、例えば共振周波数を１００ｋＨｚ以上の高周波数とする場合に有用である。

線路部１は均一な特性インピーダンスを持つ線路とするのが望ましい。「均一の特性インピーダンスを持つ」とは、環状の線路部１を周方向の任意の長さで切断したとき、いずれの切断片においても同じ特性インピーダンスであることをいう。厳密に完全に同じ特性インピーダンスにすることは必須の技術事項ではなく、実用上の観点からはほぼ同じ特性インピーダンスとなるように線路部１を作製すれば足りる。線路部１の周方向に直交する方向を線路部１の幅と称せば、例えば、誘電体基板の比誘電率が均一である場合には、どの部分でもほぼ同じ幅の線路部１とすることで、線路部１は均一な特性インピーダンスを持つ。

インピーダンスＺをＺ＝Ｒ＋ｊＸ（ｊは虚数単位）と表すとすると、可変リアクタンス手段２は、理想的には、可変リアクタンス手段そのもののインピーダンスＺ_ＬについてＲ＝０且つＸを変更可能な可変リアクタンス手段である。現実的にはＲ≠０であるが、本発明の基本的な原理には影響がない。可変リアクタンス手段２の具体例としては、バリアブルキャパシタ、可変インダクタ、伝送線路などの回路素子、これらのうち同種のものを複数組み合わせた回路、これらのうち異種のものを複数組み合わせた回路などが挙げられる。後述するように、可変リアクタンス手段２として、並列共振回路４と同じ回路を用いてもよい。

Ｎ個の可変リアクタンス手段２はそれぞれ、同じ若しくはほぼ同じリアクタンス値を取ることが可能なものである必要がある。ここで、「ほぼ同じ」リアクタンス値を取ることができればよい、換言すれば、Ｎ個の可変リアクタンス手段２をそれぞれ完全に同じリアクタンス値とすることを設計条件として厳格には要求しないことの理由は、Ｎ個の可変リアクタンス手段２それぞれのリアクタンス値が完全に同じではなくても、共振周波数に少しのずれが生じて一定にはならないものの（要するに所望の共振周波数を維持できない。）、この程度のずれであれば帯域幅に吸収されるので、実用上何ら問題が生じないことにある。以下では、この意味を含んだ技術事項として、Ｎ個の可変リアクタンス手段２はそれぞれ、同じリアクタンス値を取ることが可能なものであるとする。

Ｎ個の可変リアクタンス手段２はそれぞれ、線路部１の周方向に関して、１波長あるいはその整数倍が線路部１の周長に相当する共振周波数において等電気長の間隔で、線路部１に電気的に分岐回路として接続されている。実際の設計では、１波長あるいはその整数倍が線路部１の周長に相当する共振周波数を、例えば、各可変リアクタンス手段２が接続されていない可変共振器の共振周波数とすればよい。誘電体基板の比誘電率が均一である場合には、等電気長間隔は、物理長の等間隔に一致する。このような場合であって且つ線路部１が円形の場合では、Ｎ個の可変リアクタンス手段２はそれぞれ、線路部１の中心Ｏと隣り合う任意の可変リアクタンス手段２の各接続位置とがなす中心角が３６０°をＮで除した角度となる間隔で線路部１に接続されている（図１参照）。

図１に示す例では、各可変リアクタンス手段２の、線路部１に接続されている端部とは反対側の端部は、例えば誘電体基板の裏面に設けられた接地導体に電気的に接続されることで接地されている。ただし、可変リアクタンス手段２を例えば伝送線路を用いて構成することができるから、可変リアクタンス手段２の、線路部１に接続されている端部とは反対側の端部を接地することは必須ではない。

可変リアクタンス手段２のリアクタンス値を変えることにより、共振周波数を変えることができる。その詳細は、特許文献１を参照のこと
並列共振回路４は、所望の周波数において並列共振する、すなわちその所望の周波数においてインピーダンスが無限大となり、かつ、その共振周波数を変化することが可能な回路である。並列共振回路４の具体的な例として、可変容量４ａと誘導性をもつリアクタンス素子４ｂとを並列接続した回路を図２に示す。図２の並列共振回路の主な機能は、例えば可変容量４ａの容量値を変えることによりリアクタンス値を変えて、所望の周波数において、並列共振回路の入力インピーダンスを無限大もしくはそれに近いインピーダンスにしたり、無限大もしくはそれに近いインピーダンスから変更することである。無限大もしくはそれに近いインピーダンスの時、並列共振回路は開放状態のスイッチに相当する。無限大もしくはそれに近いインピーダンス以外のときは、オン状態もしくはそれに近い状態のスイッチに相当する。なお、図２のように複数の回路素子が並列接続されている回路以外にも、所望の周波数で並列共振する回路を並列共振回路４として利用可能である。例えば図１３（ｇ）の回路を並列共振回路４として用いることができる。

並列共振回路４の一端は、線路部１に互いに異なる位置で電気的に接続されている。並列共振回路４の他端は、例えば誘電体基板の裏面に設けられた接地導体に接続されている。ただし、並列共振回路４を例えば伝送線路を用いて構成することができるから、並列共振回路４の、線路部１に接続されている端部とは反対側の端部を接地することは必須ではない。

並列共振回路４の一端が線路部１に電気的に接続されている位置は、所望の帯域幅を得ることができるように適宜が決められる。可変リアクタンス手段２が接続されている位置に並列共振回路４を接続してもよい。

可変容量４ａの容量値を変化させて、異なる位置に配置された並列共振回路４のインピーダンスを∞と∞以外とに変化させることにより、帯域幅を変えることができる。

図１の例では、可変共振器は、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２を結ぶ伝送線路５に分岐回路として接続されており、接続点６で給電される。可変共振器と伝送線路５を含めて可変フィルタと呼ぶ。

図３は当該共振器の特性を示すための回路構成の一例である。可変リアクタンス手段２として可変容量Ｃｒを用い、並列共振回路４の誘導性のリアクタンス素子４ｂとしてインダクタを用い、そのインダクタンスは１ｎＨとする。円環状である線路部１の長さは５ＧＨｚにおける１波長とし、その特性インピーダンスは５０Ωとする。３つの並列共振回路４を、接続点６から１８０°離れた位置から時計回りにそれぞれ１０°、３０°、６０°の位置に接続する。１０°の位置に接続された並列共振回路４を並列共振回路４１とし、３０°の位置に接続された並列共振回路４を並列共振回路４２とし、６０°の位置に接続された並列共振回路４を並列共振回路４３とする。

例えば、まず共振周波数を５ＧＨｚとし、帯域幅を変えたい場合、可変リアクタンス手段２の可変容量Ｃｒを０ｐＦと設定する。並列共振回路４１，４２，４３は、開放状態のスイッチに相当させるものについては、誘導性を有するリアクタンス素子４ｂと並列共振するように可変容量４ａの容量値を定める。

図４に並列共振回路４１，４２，４３のインピーダンスをスミスチャート上に示す。５ＧＨｚの共振周波数の場合、インダクタが１ｎＨとすると、可変容量の容量値をおよそ１ｐＦとすると図４（ａ）の通りインピーダンスがおよそ無限大となる。便宜上並列共振回路４１，４２，４３を開放状態のスイッチに相当させる場合の可変容量４ａの容量値をＣｏｆｆで代表する。図４（ａ）の場合はＣｏｆｆとして１ｐＦが適しているといえる。一方、オン状態に相当させる際の並列共振回路４１，４２，４３の可変容量の容量値をＣｏｎとすれば、Ｃｏｎを１０ｐＦとしたとき、図４（ｂ）から、５ＧＨｚにおける並列共振回路４１，４２，４３のインピーダンスは０に近く、オン状態のスイッチに近い特性を示すことがわかる。

オン状態に相当させる並列共振回路を１つ選び、その並列共振回路の可変容量の容量値をＣｏｎとし、他の並列共振回路は開放状態に相当するよう並列共振回路の可変容量の容量値をＣｏｆｆにする。オン状態に相当させる並列共振回路を変えることで図５に示すとおり、共振周波数一定のまま帯域幅を変えることができる。図５の実線は、並列共振回路４１の可変容量の容量値Ｃ_１０°をＣｏｎとし、他の並列共振回路４２，４３の可変容量の容量値Ｃ_３０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆとした場合の、Ｐｏｒｔ１から入力した信号がＰｏｒｔ２へと伝達する際の信号の伝達係数である。同様に、破線は、並列共振回路４２の可変容量の容量値Ｃ_３０°をＣｏｎとし、他の並列共振回路４１，４３の可変容量の容量値Ｃ_１０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆとした場合の伝達係数であり、一点鎖線は、並列共振回路４３の可変容量の容量値Ｃ_６０°をＣｏｎとし、他の並列共振回路４１，４２の可変容量の容量値Ｃ_１０°＝Ｃ_３０°＝Ｃｏｆｆとした場合の伝達係数である。

次に、共振周波数が４．２ＧＨｚ、可変リアクタンス手段２の容量値Ｃｒが０．５ｐＦ、インダクタが１ｎＨである場合を考える。この場合、並列共振回路４１，４２，４３の可変容量の容量値を１．４３とすると、図６（ａ）の通り各並列共振回路４１，４２，４３のインピーダンスがおよそ無限大となる。また、並列共振回路４１，４２，４３の可変容量の容量値を１０ｐＦとすると、図６（ｂ）の通り各並列共振回路４１，４２，４３のインピーダンスはおよそ０となる。このように、この場合、Ｃｏｆｆ＝１．４３ｐＦとなり、Ｃｏｎ＝１０ｐＦとなる。

この場合において、並列共振回路４１，４２，４３の容量値を変化させたときの伝達係数を図７に示す。図７の実線は、並列共振回路４１の可変容量の容量値Ｃ_１０°をＣｏｎとし、他の並列共振回路４２，４３の可変容量の容量値Ｃ_３０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆとした場合の、Ｐｏｒｔ１から入力した信号がＰｏｒｔ２へと伝達する際の信号の伝達係数である。同様に、破線は、並列共振回路４２の可変容量の容量値Ｃ_３０°をＣｏｎとし、他の並列共振回路４１，４３の可変容量の容量値Ｃ_１０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆとした場合の伝達係数であり、一点鎖線は、並列共振回路４３の可変容量の容量値Ｃ_６０°をＣｏｎとし、他の並列共振回路４１，４２の可変容量の容量値Ｃ_１０°＝Ｃ_３０°＝Ｃｏｆｆとした場合の伝達係数である。

このように、並列共振回路の可変容量の容量値を変化させることにより、帯域幅を変化させることができることがわかる。その原理は特許文献１と同様であるためここでは省略する。

ＣｒとＣｏｆｆを固定したままでＣｏｎの値を変えることにより、すなわちオン状態に相当させる並列共振回路の可変容量の容量値を変化させることにより、共振周波数の低域側近傍の減衰量を大きくすることができる。具体的には、オン状態に相当させる、並列共振回路の中の何れか１つの並列共振回路の可変容量の容量値を下げると、共振周波数の低域側の減衰極の周波数と、共振周波数の高域側の減衰極の周波数とを高くすることができる。

例えば、図３の可変共振器においてＣｒを０ｐＦとして共振周波数を５ＧＨｚとし、Ｃ_３０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆとして、Ｃｏｎの値を１０ｐＦとした場合の伝達係数と、Ｃｏｎを３ｐＦとした場合の伝達係数とを図５に示す。図８に例示するように、Ｃｏｎが１０ｐＦのときは図５に実線で示したのと同様に共振周波数を挟んでほぼ対称的な周波数特性を示すが、Ｃｏｎが３ｐＦのときは、Ｃｏｎが１０ｐＦの時と比べて、減衰極の周波数が高くなり、共振周波数の低域側近傍の減衰量が大きくなっていることが分かる。このようにＣｏｎの容量値を適切に設定することで、周波数特性を例えば低域側に減衰量が大きくなるよう偏らせることが可能である。

並列共振回路４として、図９のように伝送線路を含む並列共振回路を用いてもよい。この並列共振回路は図３で用いた共振回路回路に、５ＧＨｚにおいて２５°となる伝送線路を直列に挿入したものである。なおこの伝送線路の長さは所望の特性になるよう設定するもので、特に２５°である必要は無い。伝送線路を用いることにより、所望の周波数特性を持つ並列共振回路を容易に構成することができる。伝送線路を用いて並列共振回路を構成しても、Ｃｏｎの値を変化させることにより、減衰極の周波数を変化させて、共振周波数の低域側及び高域側近傍の減衰量を変化させることができる。このような特性は、可変共振器を用いて送受共用器を構成する際に有利となる。

図１０は、図３の可変共振器においてＣｒを０ｐＦとして共振周波数を５ＧＨｚとし、Ｃ_３０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆ＝０．７ｐＦとして、Ｃ_１０°＝Ｃｏｎの値を１．８ｐＦとした場合の伝達係数である。図１１は、図３の可変共振器においてＣｒを０ｐＦとして共振周波数を５ＧＨｚとし、Ｃ_３０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆ＝０．７ｐＦとして、Ｃ_１０°＝Ｃｏｎの値を２．２ｐＦとした場合の伝達係数である。図１２は、図３の可変共振器においてＣｒを０ｐＦとして共振周波数を５ＧＨｚとし、Ｃ_３０°＝Ｃ_６０°＝Ｃｏｆｆ＝０．７ｐＦとして、Ｃ_１０°＝Ｃｏｎの値を３ｐＦとした場合の伝達係数である。

図１０から図１２に示すように、伝送線路を用いた並列共振回路においても、オン状態に相当させる、並列共振回路の中の何れか１つの並列共振回路の可変容量の容量値を下げると、共振周波数の低域側の減衰極の周波数と、共振周波数の高域側の減衰極の周波数とを高くすることができ、共振周波数の低域側及び高域側近傍の減衰量を変化させることができる。

並列共振回路４として、図１３（ａ）から（ｇ）に例示する回路を用いても良い。図１３（ａ）は、誘導性をもつリアクタンス素子４ｂと固定容量４ｄとを直列接続した回路と、可変容量４ａとを並列接続した回路である。図１３（ｂ）は、可変容量４ａと誘導性をもつリアクタンス素子４ｂとを直列接続した回路と、誘導性をもつ別のリアクタンス素子４ｂとを並列接続した回路である。図１３（ｃ）は、可変容量４ａと伝送線路４ｃとを並列接続した回路回路である。図１３（ｄ）は、可変容量４ａと伝送線路４ｃとを並列接続した回路と、別の伝送線路４ｃとを直列接続した回路である。図１３（ｅ）は、線路部１の一方の側に伝送線路４ｃを接続し、線路部１の他方の側に別の伝送線路４ｃと可変容量４ａとを直列接続してた回路である。このように、線路部１の一方の側と他方の側に、換言すれば線路部１の内側と外側に、並列共振回路４を構成する回路素子を分散して配置してもよい。これにより、可変共振器、可変フィルタの設計の自由度が増す。図１３（ｅ）の並列共振回路において、可変容量４ａに接続されている伝送線路４ａの長さを０としても問題ない。すなわち、図１３（ｆ）のように、線路部１の一方の側に伝送線路４ｃを接続し、線路部１の他方の側に伝送線路４ｃを介さずに可変容量４ａを直接接続してもよい。図１３（ｇ）は、伝送線路４ｃと可変容量４ａを直列接続した回路である。図１３（ｇ）のように回路構成上は２つの素子を直列に接続した回路でも、所望の周波数において並列共振するため、並列共振回路として利用できる。

なお、並列共振回路４としては、図２、図１３に例示したものに限らず、並列共振回路をオフ状態としたい際には、所望の周波数において並列共振現象を利用してインピーダンスを最大にし、オン状態としたい際には所望の周波数において並列共振現象を起こさないよう、可変容量にて設定可能とする回路を用いることができる。

図１４に例示するように、可変リアクタンス手段２を配置してもよい。図１４の可変共振器では、Ｍ個（Ｍは、４以上の偶数である。）の可変リアクタンス手段２が、線路部１に電気的に分岐回路として接続されている。詳しくは、１波長あるいはその整数倍が線路部１の周長に相当する共振周波数で、Ｍ／２−１個の可変リアクタンス手段２がそれぞれ、線路部１上で任意に定めた或る位置Ｋ１から線路部１の一周分の電気長の半分の位置Ｋ２まで、時計回りで線路部１の周方向に沿って等電気長の間隔で接続されている。但し、ここで等電気長間隔とは、位置Ｋ１および位置Ｋ２には可変リアクタンス手段２を設けないとした条件での等電気長間隔を意味する。同様に、残りの可変リアクタンス手段２のうちＭ／２−１個の可変リアクタンス手段２がそれぞれ、位置Ｋ１から位置Ｋ２まで、反時計周りで線路部１の周方向に沿って等電気長の間隔で接続されている。但し、ここでの等電気長間隔も、既述のとおり、位置Ｋ１および位置Ｋ２には可変リアクタンス手段２を設けないとした条件での等電気長間隔を意味する。そして、残りの２個の可変リアクタンス手段２が、位置Ｋ２に接続されている。ここで「時計回り」「反時計回り」とは、図の紙面の表から見た場合の周回方向を云うものとする（以下同様）。可変共振器と同様に、実際の設計では、１波長あるいはその整数倍が線路部１の周長に相当する共振周波数を、例えば、各可変リアクタンス手段２が接続されていない可変共振器の共振周波数とすればよい。

誘電体基板の比誘電率が均一である場合には、等電気長間隔は、物理長の等間隔に一致する。このような場合では、線路部１上で任意に定めた或る位置Ｋ（位置Ｋ１に相当する。）から線路部１の周方向に沿って線路部１の周長Ｌの半分の位置（位置Ｋ２に相当する。）まで、Ｍ／２個の可変リアクタンス手段２がそれぞれ、位置Ｋ１から時計回りに線路部１に沿って（Ｌ／Ｍ）×ｍ（ｍは、１≦ｍ≦Ｍ／２を満たす整数）の距離だけ離れた位置に接続され、同様に、位置Ｋから線路部１の周方向に沿って周長Ｌの半分の位置Ｋ２まで、残りのＭ／２個の可変リアクタンス手段２がそれぞれ、位置Ｋ１から反時計回りに線路部１に沿って（Ｌ／Ｍ）×ｍ（ｍは、１≦ｍ≦Ｍ／２を満たす整数）の距離だけ離れた位置に接続されている。つまり、位置Ｋ１には可変リアクタンス手段２は接続されず、位置Ｋ１から時計回りあるいは反時計回りに線路部１に沿って（Ｌ／Ｍ）×Ｍ／２の距離だけ離れた位置には２個の可変リアクタンス手段２が接続されている。

特に線路部１が円形の場合では、Ｍ個の可変リアクタンス手段２が、線路部１の中心Ｏから見て、線路部１上で任意に定めた或る位置Ｋから線路部１の経路に沿って時計回りに３６０°をＭで除した角度のｍ倍だけ離れた位置と、位置Ｋから線路部１の経路に沿って反時計回りに３６０°をＭで除した角度のｍ倍だけ離れた位置に接続している。このとき、位置Ｋから線路部１の経路に沿って時計回りに３６０°をＭで除した角度のＭ／２倍だけ離れた位置と、線路部１の経路に沿って反時計回りに３６０°をＭで除した角度のＭ／２倍だけ離れた位置は一致し、この位置に２個の可変リアクタンス手段２が接続されている（Ｍ＝４の場合について、図１４の破線囲み部αを参照）。図１４に示す例では、各可変リアクタンス手段２の線路部１に接続されている端部とは反対側の端部は、例えば接地導体に電気的に接続されることで接地されている。

２個の可変リアクタンス手段２が接続されている位置Ｋ２、例えば図２の破線囲み部αで示した部分については、当該位置に電気的に接続している２個の可変リアクタンス手段２を１個の可変リアクタンス手段２’に置換した構成に変更することが出来る（例えば図１４の破線囲み部βを参照）。このとき、この１個の可変リアクタンス手段２’のリアクタンス値は、２個の可変リアクタンス手段２の合成リアクタンスに対応するから、当該位置以外の位置に電気的に接続された各可変リアクタンス手段２のリアクタンス値の半分の値に設定されることに留意しなければならない。この場合、当然であるが、可変リアクタンス手段２の総数はＭ−１個になる。

また、図１５、図１６のように、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２を結ぶ伝送線路５に対して直列に可変共振器を接続することにより可変フィルタを構成してもよい。

上述の可変共振器およびその同類構造では、可変リアクタンス手段２は環状の線路部１に対して電気的に接続されているが、図１７に示すように、可変リアクタンス手段２が環状の線路部１に接続される位置で環状の線路部１を切断して複数の線路に分割し（図では線路１ａ、１ｂ、１ｃに相当する。）、各切断部位で可変リアクタンス手段２を、各線路間に直列に電気的に接続する構成としてもよい。

切断前の線路部１の周長は、切断後の各線路の長さの合計と同じである。図１７に示す例では、各線路１ａ、１ｂ、１ｃの線路長は同じであり、その合計は環状の線路部１の周長Ｌに等しい。図１７では省略しているが、並列共振回路４は、上記と同様に、所望の帯域幅が得られるように線路部１に対する接続位置が設定され、切断後の各線路でもその接続位置は変わらない。従って、各線路では、並列共振回路が接続されない線路がある場合もある。

見方を変えれば、図１７に示す可変共振器は、各線路と各可変リアクタンス手段２とで環状の可変共振器を構成したものである。つまり、ここでは各線路１ａ、１ｂ、１ｃを、可変リアクタンス手段２が環状の線路部１に接続される位置で環状の線路部１を切断して得られる線路としたが、一般的には、Ｎ個（ＮはＮ≧３を満たす整数）の線路を用いるとしてよく、これらを環状に配置して、各線路間に、１個の可変リアクタンス手段２を直列に電気的接続することで、環状の可変共振器となる。なお、各線路の線路長は、１波長あるいはその整数倍が各線路の線路長の合計に相当する共振周波数において電気長で等しいものであればよい。誘電体基板の比誘電率が均一である場合には、電気長ではなく物理長を基準にして構成することができる。

並列共振回路４は、回路内の可変容量により当該並列共振回路の入力インピーダンスの内リアクタンス分を変化させることが可能であるため、可変リアクタンス手段２として利用可能である。言い換えれば、並列共振回路４及び可変リアクタンス手段２として同一の回路を用いることができる。これにより、半導体生産技術のように同じものを大量かつ安価に生産することを得意とする技術との親和性が高くなり、可変共振器、可変フィルタを安価かつ大量に生産することができる。

この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、これまでの実施形態はマイクロストリップ線路構造を用いて示されてきたが、このような線路構造に限定する趣旨ではなく、コプレーナ導波路等他の線路構造を用いてもよい。

１ 線路部
２ 可変リアクタンス手段
３ スイッチ
４ 並列共振回路
４ａ 可変容量
４ｂ リアクタンス素子
４ｃ 伝送線路
４ｄ 固定容量
４１，４２，４３ 並列共振回路
５ 伝送線路
６ 接続点

Claims (8)

1. １つ又は複数の線路で環状に構成された線路部と、
   特性を変更可能な少なくとも２つの並列共振回路と、
   リアクタンス値を変更可能な少なくとも３つの可変リアクタンス手段と、を含み、
   各上記並列共振回路の一端は、その一端が上記線路部にそれぞれ異なる位置で電気的に接続されており、
   各上記可変リアクタンス手段が、共振周波数での電気長に基づく所定間隔で上記線路部に電気的に接続されており、
   上記並列共振回路は、リアクタンス値を変更可能であり、
   上記可変リアクタンス手段は、上記並列共振回路と同じ回路である、
   ことを特徴とする可変共振器。
2. 請求項１の可変共振器において、
   上記線路部は一つの環状線路であり、
   上記環状線路の周方向に沿って、１波長あるいはその整数倍が上記環状線路の周長に相当する共振周波数での電気長に基づく所定間隔で、各上記可変リアクタンス手段が分岐回路として上記環状線路に電気的に接続されている、
   ことを特徴とする可変共振器。
3. 請求項２の可変共振器において、
   各上記可変リアクタンス手段は、それぞれ同じリアクタンス値に設定可能であり、等電気長間隔で上記環状線路に接続されている、
   ことを特徴とする可変共振器。
4. 請求項２の可変共振器において、
   Ｍを４以上の偶数として、上記可変リアクタンス手段の総数はＭ個であり、
   各上記可変リアクタンス手段は、それぞれ同じリアクタンス値に設定可能であり、
   Ｍ／２−１個の上記可変リアクタンス手段がそれぞれ、上記環状線路上で任意に定めた或る位置Ｋ１から上記環状線路の一周分の電気長の半分の位置Ｋ２までの間を時計回りに等電気長間隔に分割するように、上記位置Ｋ１および上記位置Ｋ２を除いて、上記環状線路に接続され、
   Ｍ／２−１個の上記可変リアクタンス手段がそれぞれ、上記位置Ｋ１から上記位置Ｋ２までの間を反時計周りに等電気長間隔に分割するように、上記位置Ｋ１および上記位置Ｋ２を除いて、上記環状線路に接続され、
   ２個の上記可変リアクタンス手段が、上記環状線路の上記位置Ｋ２に接続されている、
   ことを特徴とする可変共振器。
5. 請求項２の可変共振器において、
   Ｍを４以上の偶数として、上記可変リアクタンス手段の総数はＭ−１個であり、
   上記可変リアクタンス手段のうちＭ−２個の各可変リアクタンス手段（以下、第一可変リアクタンス手段という。）は、それぞれ同じリアクタンス値に設定可能であり、残りの１個の可変リアクタンス手段（以下、第二可変リアクタンス手段という。）は、各上記第一可変リアクタンス手段のリアクタンス値の半分の値に設定可能であり、
   Ｍ／２−１個の上記第一可変リアクタンス手段がそれぞれ、上記環状線路上で任意に定めた或る位置Ｋ１から上記環状線路の一周分の電気長の半分の位置Ｋ２までの間を時計回りに等電気長間隔に分割するように、上記位置Ｋ１および上記位置Ｋ２を除いて、上記環状線路に接続され、
   Ｍ／２−１個の上記第一可変リアクタンス手段がそれぞれ、上記位置Ｋ１から上記位置Ｋ２までの間を反時計周りに等電気長間隔に分割するように、上記位置Ｋ１および上記位置Ｋ２を除いて、上記環状線路に接続され、
   上記第二可変リアクタンス手段が、上記環状線路の上記位置Ｋ２に接続されている、
   ことを特徴とする可変共振器。
6. 請求項１の可変共振器において、
   上記線路部は、少なくとも３個の線路で構成され、
   各上記並列共振回路は、その一端が上記線路のうちいずれか一つにそれぞれ異なる部位で電気的に接続されており、
   各上記線路は、１波長あるいはその整数倍が各上記線路の線路長の合計に相当する共振周波数で所定の電気長を持ち、
   各上記線路間に、少なくとも１個の上記可変リアクタンス手段が直列に電気的接続されている、
   ことを特徴とする可変共振器。
7. 請求項６の可変共振器において、
   Ｎを３以上の整数として、上記線路の総数はＮ個であり、上記可変リアクタンス手段の総数はＮ個であり、
   各上記可変リアクタンス手段は、それぞれ同じリアクタンス値に設定可能であり、
   各上記線路は等しい電気長を持ち、
   各上記線路間に、１個の上記可変リアクタンス手段が接続されている、
   ことを特徴とする可変共振器。
8. 請求項１から７の何れかの可変共振器と、
   伝送線路と、を含み、
   上記可変共振器と上記伝送線路とは電気的に接続されている、
   ことを特徴とする可変フィルタ。

Images