JP5172454B2 - フィルタ、デュプレクサおよび通信機器 - Google Patents
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Description
[概略構成]
図1は、第1の実施の形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。このデュプレクサは、平衡−不平衡変換器5(以下、変換回路5と称する)、受信フィルタ6および送信フィルタ7を備える。シングル型端子(シングルエンド)であるアンテナ端子(共通端子)Antは、送信フィルタ7および変換回路5に接続されている。変換回路5は、アンテナ端子Antを介して入力されたシングル信号(受信信号)をバランス信号に変換して出力する素子である。したがって、変換回路5の入力端子は1系統であるシングル端子で構成され、出力端子は2系統であるバランス端子(端子1、端子2)で構成されている。
図2は、受信フィルタ6が、2つのシングルエンド型フィルタを備えるバランス入出力型フィルタである場合の構成例を示す図である。図2に示す例では、端子1−端子3間にシングルエンド型フィルタ61(以下、フィルタ61と称する)が接続され、端子2−端子4間にシングルエンド型フィルタ62(以下、フィルタ62と称する)が接続される。このようなバランス入出力型フィルタにおいて経路K1と経路K2の周波数伝達特性を互いに異ならせるためには、フィルタ61、62各々の周波数伝達特性を互いに異ならせればよい。
次に、アンテナ端子Ant−受信端子Rx1、Rx2間の特性が改善するような、フィルタ6の共振器の配置構成または特性値を計算する方法の一例を説明する。図9は、このような計算を実行する設計システムの構成例を示す図である。図9に示す設計システム20は、UI部21、記録部22、初期設定部23、シミュレータ24、評価部25、最適化部26および設計変更部27を備える。
図11は、第2の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図11において、図3と同様の回路素子には、同じ番号を付す。図11に示す例では、フィルタ61とフィルタ62aの共振器の配置構成が異なっている。すなわち、フィルタ61は、4段のラダー型フィルタであるのに対し、フィルタ62aは3段のラダー型フィルタである。このように、ラダー型フィルタの段数が異なると、周波数伝達特性も異なる。
図12は、第3の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図12において、図3と同様の回路素子には、同じ番号を付す。図12に示す例では、受信フィルタ6として、バランス型ラダーフィルタ6bが用いられている。すなわち、端子1−端子3間に直列共振器L1−S1〜S4が接続され、端子2−端子4間に直列共振器L2−S1〜4が接続されている。さらに、端子1−端子3の線路上のノードと、端子2−端子4の線路上のノードを、それぞれ繋ぐ並列共振器P1〜P4が設けられている。バランス型ラダーフィルタ6bでは、端子1からn番目の直列共振器と端子2からn番目の直列共振器(例えば、n=3の場合は、共振器L1−S3とL2−S3)の周波数伝達特性を互いに異なるようにすればよい。(nは1、2、3、4のうち少なくとも1つの値で成立すればよい。)なお、nの値およびn番目の直列共振器の適切な特性値は、例えば、図10に示した処理により決定することができる。これにより、デュプレクサにおいて、通過特性および/またはバランス特性を改善することができる。
図13は、第4の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図13において、図3と同様の回路素子には同じ番号を付す。図13に示す例では、受信フィルタ6として、バランス型ラティスフィルタ6cが用いられている。
また、複数の並列共振器P1〜P6のいずれか1つの周波数伝達特性を、他の並列共振器の周波数伝達特性と異なるようにしてもよい。このようにしても、端子1−端子3間の周波数特性と端子2−端子4間の周波数特性とを異ならせることができる。
図14は、第5の実施形態におけるデュプレクサの回路構成を示す図である。図14において、同様の回路素子には同じ番号を付す。図14に示す例では、受信フィルタ6dは、端子1−端子3間に接続されたダブルモード型フィルタ61dと、端子2−端子4間に接続されたダブルモード型フィルタ62dにより形成される。ダブルモード型フィルタは、弾性表面波や弾性境界波を用いたフィルタである。
上記第1〜第5の実施形態では、受信フィルタ6を、バランス入出力型フィルタで構成する場合について説明した。これらと同様に、送信フィルタ7も、バランス入出力型フィルタで構成されてもよい。図16は、送信フィルタ7も、バランス入出力型フィルタで構成される場合の回路構成を示す図である。
本実施形態は、上記の第1〜第5の実施形態で示したデュプレクサを備える通信機器である。
端子1および端子2を含むバランス型入力端子、および端子3および端子4を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、
前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の2つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子1および端子2へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子3および端子4から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、
前記フィルタ部において、前記端子1と前記端子3との間の周波数伝達特性と、前記端子2と前記端子4との間の周波数伝達特性とが、互いに異なることを特徴とするフィルタ。
前記フィルタ部において、前記端子1−端子3間にシングルエンド型フィルタ1が接続され、前記端子2−端子4間にシングルエンド型フィルタ2が接続されており、シングルエンド型フィルタ1とシングルエンド型フィルタ2の周波数伝達特性が互いに異なる、付記1に記載のフィルタ。
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも1組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる、付記2に記載のフィルタ。
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2は、櫛形電極を有するIDTおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも1組の共振器対は、櫛形電極の対数、開口長並びにIDTおよび反射器の周期の少なくとも1つが互いに異なる、付記3に記載のフィルタ。
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2は、圧電薄膜共振器により構成され、
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも1組の共振器対は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さの少なくとも1つが互いに異なる、付記3に記載のフィルタ。
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2は、入力IDTおよび出力IDTを備える弾性表面波または弾性境界波を用いたダブルモード型フィルタであり、
前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2において、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも1組の共振器対は、入力IDTの対数、出力IDTの対数、入出力IDTの開口長、並びにIDTおよび反射器部の周期のうち少なくとも1つが互いに異なる、付記3に記載のフィルタ。
前記フィルタ部は、前記端子1と前記端子3との間および前記端子2と前記端子4の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子1と前記端子3との間の線路上のノードと、前記端子2と前記端子4の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、
前記端子1からn番目の直列共振器および前記端子2からn番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる、付記1に記載のフィルタ。
前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するIDTおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記端子1からn番目の直列共振器と前記端子2からn番目の直列共振器は、櫛形電極の対数、開口長並びにIDTおよび反射器の周期の少なくとも1つが互いに異なる、付記7に記載のフィルタ。
前記バランスフィルタは、圧電薄膜共振器から構成され、前記端子1からn番目の直列共振器と前記端子2からn番目の直列共振器は、圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも1つが互いに異なる、付記7に記載のフィルタ。
前記フィルタ部は、前記端子1と前記端子3との間および前記端子2と前記端子4の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子1と前記端子3との間の線路上のノードと、前記端子2と前記端子4の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、
前記複数の並列共振器のうち少なくとも1つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる、付記1に記載のフィルタ。
前記バランスフィルタは、櫛形電極を有するIDTおよび反射器を含む弾性表面波共振器または弾性境界波共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも1つは、他の並列共振器と櫛形電極の対数、開口長並びにIDTおよび反射器の周期のうち少なくとも1つが異なる、付記10に記載のフィルタ。
前記バランスフィルタは圧電薄膜共振器により構成され、前記複数の並列共振器のうち少なくとも1つは、他の並列共振器と圧電薄膜共振器の形状、面積および圧電薄膜共振器を構成する膜の厚さのうち少なくとも1つが異なる、付記10に記載のフィルタ。
共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、
前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、
前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも1つが、付記1〜5のいずれか1項に記載のフィルタである、デュプレクサ。
付記6に記載のデュプレクサを備える通信機器。
コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、
シングル型端子と端子1および端子2を含むバランス型端子A1との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子A1と端子3および端子4を含むバランス型端子A2との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子1−前記端子3間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子2−前記端子4間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、
前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子1−前記端子3間の経路における共振器と前記端子2−前記端子4間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、
前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子A2との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、
前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む、フィルタ設計方法。
6 受信フィルタ
6b バランス型ラダーフィルタ
6c バランス型ラティスフィルタ
6d 受信フィルタ
7 送信フィルタ
20 設計システム
21 UI部
22 記録部
23 初期設定部
24 シミュレータ
25 評価部
26 最適化部
27 設計変更部
Claims (8)
- 端子1および端子2を含むバランス型入力端子、および端子3および端子4を含むバランス型出力端子を備え、前記バランス型入力端子から入力されたバランス信号のうち、通過帯域の信号を通過させて前記バランス型出力端子から出力するフィルタ部と、
前記フィルタ部のバランス型入力端子とシングル型端子との間に接続され、前記シングル型端子から入力された信号を互いに逆移相の2つの信号に分けて前記バランス型入力端子の端子1および端子2へそれぞれ入力する平衡−不平衡変換器、あるいは、前記バランス型出力端子とシングル型端子との間に接続され、前記バランス型出力端子の端子3および端子4から出力されたバランス信号を合成して前記シングル型端子に出力する平衡−不平衡変換器を備え、
前記フィルタ部において、前記端子1と前記端子3との間の周波数伝達特性と、前記端子2と前記端子4との間の周波数伝達特性とが、互いに異なることを特徴とするフィルタ。 - 前記フィルタ部において、前記端子1−端子3間にシングルエンド型フィルタ1が接続され、前記端子2−端子4間にシングルエンド型フィルタ2が接続されており、シングルエンド型フィルタ1とシングルエンド型フィルタ2の周波数伝達特性が互いに異なる、請求項1に記載のフィルタ。
- 前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2は、ラダー型フィルタであり、前記シングルエンド型フィルタ1および前記シングルエンド型フィルタ2において、共振器の配置構成が互いに異なるか、あるいは、共振器の配置構成が同じで、相対応する共振器対のうち少なくとも1組の共振器対は共振周波数または静電容量が互いに異なる、請求項2に記載のフィルタ。
- 前記フィルタ部は、前記端子1と前記端子3との間および前記端子2と前記端子4の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子1と前記端子3との間の線路上のノードと、前記端子2と前記端子4の間の線路上のノードとの間に接続された並列共振器とを含むラダー型またはラティス型のバランスフィルタであり、
前記端子1からn番目の直列共振器および前記端子2からn番目の直列共振器においては、共振周波数または静電容量が互いに異なる、請求項1に記載のフィルタ。 - 前記フィルタ部は、前記端子1と前記端子3との間および前記端子2と前記端子4の間に、それぞれ直列に接続された直列共振器と、前記端子1と前記端子3との間の線路上のノードと、前記端子2と前記端子4の間の線路上のノードとの間に接続された複数の並列共振器とを含むラティス型のバランスフィルタであり、
前記複数の並列共振器のうち少なくとも1つは、他の並列共振器と共振周波数または静電容量が異なる、請求項1に記載のフィルタ。 - 共通端子と、送信端子と、受信端子とを有するデュプレクサであって、
前記共通端子と前記送信端子との間に接続される送信フィルタと、
前記共通端子と前記受信端子との間に接続される受信フィルタとを備え、
前記送信フィルタおよび前記受信フィルタのうち少なくとも1つが、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルタである、デュプレクサ。 - 請求項6に記載のデュプレクサを備える通信機器。
- コンピュータが、フィルタを構成する共振器の最適な配置構成および特性値を算出するフィルタ設計方法であって、
シングル型端子と端子1および端子2を含むバランス型端子A1との間に接続された平衡−非平衡変換回路と、前記バランス型端子A1と端子3および端子4を含むバランス型端子A2との間に接続され、複数の共振器を備えるフィルタ回路を表す回路設計データであって、前記端子1−前記端子3間の経路における共振器の配置構成および特性値と、前記端子2−前記端子4間の経路における共振器の配置構成および特性値とが等しい回路設計データを、前記コンピュータがアクセス可能な記録部に格納する設定工程と、
前記記録部に格納された前記回路設計データが示す前記共振器の配置構成または特性値を、前記端子1−前記端子3間の経路における共振器と前記端子2−前記端子4間の経路における共振器とで異なるように変更する変更工程と、
前記変更工程で変更された前記回路設計データを前記記録部から読み出して、前記シングル型端子と前記バランス型端子A2との間の周波数伝達特性を計算するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で計算された周波数伝達特性から評価データを生成する評価工程と、
前記評価工程で生成される評価データに基づいて、前記共振器の特性値変更の仕方を決定して前記変更工程を実行し、さらに、前記シミュレーション工程および評価工程を繰り返すことにより、前記共振器の最適な配置構成および最適な特性値を算出する最適化工程とを含む、フィルタ設計方法。
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