JP6638214B2 - Variable filter circuit and high frequency module - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ特性における通過帯域や減衰極の周波数を可変にした可変フィルタ回路、および、高周波モジュールに関する。 The present invention relates to a variable filter circuit in which the frequency of a pass band or an attenuation pole in a filter characteristic is variable, and a high-frequency module.
近年の通信装置は、様々な周波数帯域での通信を行うために複数のフィルタを備え、求められる周波数帯域に応じて使用するフィルタを切替えるようにしている。このため、一般的に、通信装置において通信を行う周波数帯域を増やすためには、より多くのフィルタを備える必要がある。しかしながら、多くのフィルタを備えようとすると、その分、多くの回路素子を必要とするので、回路が複雑化し、大型化してしまうことになる。そこで、比較的少ない回路素子で複数の周波数帯域に対応するために、通過帯域や減衰極の周波数を可変にした可変フィルタ回路が各種考案されている（例えば、特許文献１および２参照。）。 Recent communication apparatuses include a plurality of filters for performing communication in various frequency bands, and switch filters to be used in accordance with a required frequency band. Therefore, in general, in order to increase the frequency band in which communication is performed in the communication device, it is necessary to provide more filters. However, if a large number of filters are provided, a large number of circuit elements are required, resulting in a complicated and large circuit. In order to cope with a plurality of frequency bands with a relatively small number of circuit elements, various variable filter circuits in which the pass band and the frequency of the attenuation pole are variable have been devised (for example, see Patent Documents 1 and 2).
特許文献１および２に記載の可変フィルタ回路は、入出力端間にラダー型に接続した複数の共振子と、各共振子に直列または並列に接続した複数の可変キャパシタと、を備えている。各共振子に可変キャパシタを接続してなる共振回路では、可変キャパシタを制御することによって共振周波数や反共振周波数を調整することができる。このため、可変キャパシタを制御することにより、可変フィルタ回路における通過帯域や減衰極の周波数も調整することができる。 The variable filter circuits described in Patent Literatures 1 and 2 include a plurality of resonators connected in a ladder type between input and output terminals, and a plurality of variable capacitors connected in series or parallel to each resonator. In a resonance circuit in which a variable capacitor is connected to each resonator, the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitors. Therefore, by controlling the variable capacitor, the pass band and the frequency of the attenuation pole in the variable filter circuit can be adjusted.
しかしながら、従来の可変フィルタ回路では、各共振回路における共振周波数や反共振周波数を調整することができる周波数範囲（以下、可変幅という。）は、共振子の単体での共振周波数と反共振周波数との間の周波数範囲に限定される。この理由は、共振器に直列キャパシタを付加した場合は、共振点が高周波側へシフトし（ただし、反共振点より高周波になることはない）、共振器に並列キャパシタを付加した場合は、反共振点が低周波側へシフトする（ただし、共振点より低周波になることはない）からである。また、可変キャパシタ自体の制御可能なキャパシタンスの範囲も限定的である。この理由は、可変フィルタの可変幅は可変キャパシタの容量比によるところが大きいが、可変キャパシタの容量比は、Ｑ値、耐電圧等とトレードオフの関係にあるからである。これらのことにより、従来の可変フィルタ回路では、可変キャパシタの制御によって調整することができる通過帯域や減衰極の周波数範囲が比較的狭いという問題があった。 However, in the conventional variable filter circuit, the frequency range in which the resonance frequency and the anti-resonance frequency of each resonance circuit can be adjusted (hereinafter, referred to as variable width) is determined by the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the resonator alone. Are limited to the frequency range between The reason is that when a series capacitor is added to the resonator, the resonance point shifts to a higher frequency side (however, the frequency does not become higher than the anti-resonance point). When a parallel capacitor is added to the resonator, the resonance point becomes higher. This is because the resonance point shifts to a lower frequency side (however, the frequency does not become lower than the resonance point). Also, the range of the controllable capacitance of the variable capacitor itself is limited. This is because the variable width of the variable filter largely depends on the capacitance ratio of the variable capacitor, but the capacitance ratio of the variable capacitor has a trade-off relationship with the Q value, withstand voltage, and the like. For these reasons, the conventional variable filter circuit has a problem that the pass band and the frequency range of the attenuation pole that can be adjusted by controlling the variable capacitor are relatively narrow.
そこで、この問題への対処として、共振周波数と反共振周波数との間隔が広い共振子を可変フィルタ回路で用いることが考えられる。しかしながら、そのような共振子を可変フィルタ回路に用いると、共振子の共振Ｑが低いために、フィルタ特性において急峻な減衰性を実現することが難しくなる。 To cope with this problem, it is conceivable to use a resonator having a wide interval between the resonance frequency and the antiresonance frequency in the variable filter circuit. However, when such a resonator is used in a variable filter circuit, it is difficult to realize a steep damping property in filter characteristics because the resonance Q of the resonator is low.
そこで、本発明の目的は、通過帯域や減衰極の可変幅を広くする場合でも、フィルタ特性において急峻な減衰性を実現することができる可変フィルタ回路、および、高周波モジュールを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a variable filter circuit and a high-frequency module that can realize steep attenuation characteristics in filter characteristics even when a variable width of a pass band or an attenuation pole is widened.
この発明の可変フィルタ回路は、上述の目的を達成するために以下の構成を備える。また、この発明の高周波モジュールは、上述の目的を達成するために以下の構成と同等な構成を基板に備える。 A variable filter circuit according to the present invention has the following configuration to achieve the above object. Further, the high-frequency module of the present invention includes a substrate having a configuration equivalent to the following configuration to achieve the above object.
この発明に係る可変フィルタ回路は、共振周波数及び反共振周波数を有する共振子と、前記共振子に接続されたキャパシタンス回路と、を含む共振回路を備えている。前記キャパシタンス回路は、制御可能なキャパシタンスを有する可変キャパシタンス素子と、インダクタンスを有するインダクタンス素子と、を備えている。そして、キャパシタンス回路における可変キャパシタンス素子とインダクタンス素子との合成インピーダンスが容量性となるように、可変キャパシタンス素子のキャパシタンスとインダクタンス素子のインダクタンスとが設定されている。 A variable filter circuit according to the present invention includes a resonance circuit including a resonator having a resonance frequency and an anti-resonance frequency, and a capacitance circuit connected to the resonator. The capacitance circuit includes a variable capacitance element having a controllable capacitance and an inductance element having an inductance. Then, the capacitance of the variable capacitance element and the inductance of the inductance element are set such that the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit becomes capacitive.
この構成では、キャパシタンス回路を共振子に接続した共振回路において、可変キャパシタンス素子の制御によって、共振周波数や反共振周波数を周波数調整することができる。そして、可変キャパシタンス素子にインダクタンス素子を接続することで、可変キャパシタンス素子をそのまま共振子に接続する場合と比べて、共振子に接続されるキャパシタンスの制御可能な範囲を変化させることができる。そして、このことにより、共振周波数や反共振周波数の可変幅を拡げることが可能になる。このように共振周波数や反共振周波数の可変幅を拡げる場合でも、共振周波数と反共振周波数との間隔が広い共振子を可変フィルタ回路に用いる必要が無いので、急峻な減衰性を有するフィルタ特性が得られる。 With this configuration, in the resonance circuit in which the capacitance circuit is connected to the resonator, the frequency of the resonance frequency and the antiresonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitance element. By connecting the inductance element to the variable capacitance element, the controllable range of the capacitance connected to the resonator can be changed as compared with the case where the variable capacitance element is directly connected to the resonator. This makes it possible to increase the variable width of the resonance frequency and the anti-resonance frequency. Even when the variable width of the resonance frequency or the anti-resonance frequency is widened in this way, it is not necessary to use a resonator having a wide interval between the resonance frequency and the anti-resonance frequency in the variable filter circuit. can get.
上記可変フィルタ回路において、前記キャパシタンス回路は前記共振子に直列接続され、前記インダクタンス素子は前記可変キャパシタンス素子に並列接続されていてもよい。 In the variable filter circuit, the capacitance circuit may be connected in series to the resonator, and the inductance element may be connected in parallel to the variable capacitance element.
この構成では、第１の共振回路において、可変キャパシタンス素子の制御によって、共振周波数を周波数調整することができる。そして、インダクタンス素子を可変キャパシタンス素子に並列接続したキャパシタンス回路では、可変キャパシタンス素子自体よりも、キャパシタンスをより小さくできる。このことにより、該キャパシタンス回路を共振子に接続した共振回路では、共振周波数の可変幅を拡げられる。 With this configuration, in the first resonance circuit, the resonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitance element. Further, in a capacitance circuit in which an inductance element is connected in parallel to a variable capacitance element, the capacitance can be made smaller than that of the variable capacitance element itself. Thus, in the resonance circuit in which the capacitance circuit is connected to the resonator, the variable width of the resonance frequency can be increased.
また、上記可変フィルタ回路において、前記可変キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子との共振角周波数をωr、前記インダクタンス素子のインダクタンスをL、前記可変キャパシタンス素子のキャパシタンスをCとした場合に、L > 1 / ( ωr2 ×C )の条件式を満足することが好ましい。この条件式は、キャパシタンス回路における可変キャパシタンス素子とインダクタンス素子との合成インピーダンスが誘導性ではなく容量性を有する条件を示すものである。 In the variable filter circuit, when the resonance angular frequency of the variable capacitance element and the inductance element is ωr, the inductance of the inductance element is L, and the capacitance of the variable capacitance element is C, L> 1 / ( ωr 2 × C). This conditional expression indicates a condition in which the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit has a capacitance instead of an inductive one.
また、上記可変フィルタ回路において、前記共振回路は、入出力端子間とグランドとの間を繋ぐ経路に直列接続してもよい。 In the above-mentioned variable filter circuit, the resonance circuit may be connected in series to a path connecting between the input / output terminals and the ground.
この構成では、入出力端子間のフィルタ特性において、共振回路の共振周波数の近傍に周波数調整が可能な減衰極を設けることができる。また、共振回路の反共振周波数の近傍に通過帯域を設けることができる。 With this configuration, in the filter characteristics between the input and output terminals, an attenuation pole that can be adjusted in frequency can be provided near the resonance frequency of the resonance circuit. Further, a pass band can be provided near the anti-resonance frequency of the resonance circuit.
また、上記可変フィルタ回路において、前記キャパシタンス回路は前記共振子に並列接続され、前記インダクタンス素子を前記可変キャパシタンス素子に直列接続されていてもよい。 In the variable filter circuit, the capacitance circuit may be connected in parallel with the resonator, and the inductance element may be connected in series with the variable capacitance element.
この構成では、共振回路において、可変キャパシタンス素子の制御によって、反共振周波数を周波数調整することができる。そして、インダクタンス素子を可変キャパシタンス素子に直列接続したキャパシタンス回路では、可変キャパシタンス素子自体よりも、制御可能なキャパシタンスの範囲を広げられる。このことにより、該キャパシタンス回路を接続した共振回路では、反共振周波数の可変幅を拡げられる。 With this configuration, in the resonance circuit, the anti-resonance frequency can be adjusted by controlling the variable capacitance element. And, in the capacitance circuit in which the inductance element is connected in series with the variable capacitance element, the range of the controllable capacitance can be expanded more than the variable capacitance element itself. Thus, in the resonance circuit to which the capacitance circuit is connected, the variable width of the anti-resonance frequency can be increased.
また、上記可変フィルタ回路において、前記可変キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子との共振角周波数をωr、前記インダクタンス素子のインダクタンスをL、前記可変キャパシタンス素子のキャパシタンスをCとした場合に、L < 1 / ( ωr2 ×C )の条件式を満足することが好ましい。この条件式は、キャパシタンス回路における可変キャパシタンス素子とインダクタンス素子との合成インピーダンスが誘導性ではなく容量性を有する条件を示すものである。 In the variable filter circuit, when the resonance angular frequency of the variable capacitance element and the inductance element is ωr, the inductance of the inductance element is L, and the capacitance of the variable capacitance element is C, L <1 / ( ωr 2 × C). This conditional expression indicates a condition in which the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit has a capacitance instead of an inductive one.
また、前記インダクタンス素子のインダクタンスLが、L > 0.2［nH］の条件式を満足することが好ましい。この条件式は、コイルパターン電極やインダクタンス素子を一般的な工法を用いて形成する場合に、実用的なばらつきの範囲で実現できるインダクタンスの条件を示すものである。 Further, it is preferable that the inductance L of the inductance element satisfies a conditional expression of L> 0.2 [nH]. This conditional expression indicates a condition of inductance that can be realized within a practical range of variation when a coil pattern electrode and an inductance element are formed using a general method.
また、上記可変フィルタ回路において、前記共振回路は、入出力端子間を繋ぐ経路に直列接続されていてもよい。 Further, in the variable filter circuit, the resonance circuit may be connected in series to a path connecting the input / output terminals.
この構成では、入出力端子間のフィルタ特性において、共振回路の反共振周波数の近傍に周波数調整が可能な減衰極を設けることができる。また、共振回路の共振周波数の近傍に通過帯域を設けることができる。 With this configuration, in the filter characteristics between the input and output terminals, an attenuation pole that can be adjusted in frequency can be provided near the anti-resonance frequency of the resonance circuit. Further, a pass band can be provided near the resonance frequency of the resonance circuit.
また、上記可変フィルタ回路は、前記共振子に対して直列に接続され、かつ、前記キャパシタンス回路に対して直列に接続されている第１のインダクタンス回路を備えてもよい。 Further, the variable filter circuit may include a first inductance circuit connected in series to the resonator and connected in series to the capacitance circuit.
この構成では、共振子単体での共振周波数からより低周波数側に共振周波数を移すことができる。すなわち、共振子における共振周波数と反共振周波数との間隔を等価的に拡げることができる。このことにより、キャパシタンス回路と第１のインダクタンス回路とを共振子に接続した共振回路において、共振周波数や反共振周波数の可変幅を更に拡げることが可能になる。 With this configuration, the resonance frequency can be shifted from the resonance frequency of the resonator alone to a lower frequency side. That is, the interval between the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the resonator can be equivalently increased. Thus, in the resonance circuit in which the capacitance circuit and the first inductance circuit are connected to the resonator, the variable width of the resonance frequency and the anti-resonance frequency can be further increased.
また、上記可変フィルタ回路は、前記共振子に対して並列に接続され、かつ、前記キャパシタンス回路に対して直列に接続されている第２のインダクタンス回路を備えてもよい。 Further, the variable filter circuit may include a second inductance circuit connected in parallel with the resonator and connected in series with the capacitance circuit.
この構成では、共振子単体での反共振周波数からより高周波数側に反共振周波数を移すことができる。すなわち、共振子における共振周波数と反共振周波数との間隔を等価的に拡げることができる。このことにより、キャパシタンス回路と第２のインダクタンス回路とを共振子に接続した共振回路において、共振周波数や反共振周波数の可変幅を更に拡げることが可能になる。 With this configuration, the anti-resonance frequency can be shifted from the anti-resonance frequency of the resonator alone to a higher frequency side. That is, the interval between the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the resonator can be equivalently increased. Thus, in the resonance circuit in which the capacitance circuit and the second inductance circuit are connected to the resonator, it is possible to further increase the variable width of the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
この発明によれば、通過帯域や減衰極の可変幅を広くする場合でも、フィルタ特性において急峻な減衰性を実現することができる。 According to the present invention, steep attenuation in filter characteristics can be realized even when the variable width of the pass band or the attenuation pole is widened.
≪第１の実施形態≫
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波モジュール１を示す回路図である。高周波モジュール１は、プリント配線基板等として構成される基板２を備える。基板２は、図示していない内蔵部品や表面実装部品、内部配線パターンを備え、それらにより可変フィルタ回路１０を構成している。
<< 1st Embodiment >>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a high-frequency module 1 according to the first embodiment of the present invention. The high-frequency module 1 includes a substrate 2 configured as a printed wiring board or the like. The substrate 2 includes a built-in component, a surface mount component, and an internal wiring pattern (not shown), and constitutes the variable filter circuit 10 with them.
可変フィルタ回路１０は、ポートP1，P2，P3と、直列腕１１と、並列腕１２，１３とを備えている。ポートP1，P2は、可変フィルタ回路１０の入出力端である。ポートP3は、可変フィルタ回路１０のグランド接続端である。直列腕１１は、ポートP1とポートP2との間に直列に接続されている。並列腕１２は、共振回路を構成していて、ポートP1とポートP3との間に直列に接続されている。並列腕１３は、共振回路を構成していて、ポートP2とポートP3との間に直列に接続されている。 The variable filter circuit 10 has ports P1, P2, P3, a serial arm 11, and parallel arms 12, 13. The ports P1 and P2 are input / output terminals of the variable filter circuit 10. The port P3 is a ground connection end of the variable filter circuit 10. The serial arm 11 is connected in series between the port P1 and the port P2. The parallel arm 12 forms a resonance circuit, and is connected in series between the port P1 and the port P3. The parallel arm 13 forms a resonance circuit, and is connected in series between the port P2 and the port P3.
直列腕１１は、インダクタLs1を備えている。インダクタLs1は、ポートP1とポートP2との間に設けられ、その一端は並列腕１２の一端に接続され、他端は並列腕１３の一端に接続されている。 The series arm 11 includes an inductor Ls1. The inductor Ls1 is provided between the port P1 and the port P2, and one end is connected to one end of the parallel arm 12 and the other end is connected to one end of the parallel arm 13.
並列腕１２は、共振子Re_p1、キャパシタンス回路１４、第２のインダクタ（第１のインダクタンス回路）Ls_p1、および、第３のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Lp_p1、を備えている。キャパシタンス回路１４は、可変容量Cs_p1と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Lp1とを備えている。第１のインダクタLp1と可変容量Cs_p1とは並列に接続されている。キャパシタンス回路１４は、ポートP1に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p1の一端に接続されている。共振子Re_p1はポートP3に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p1の他端に接続されている。第３のインダクタLp_p1は、共振子Re_p1と並列に接続されており、一端を第２のインダクタLs_p1と共振子Re_p1との接続点に接続し、他端をポートP3に接続している。 The parallel arm 12 includes a resonator Re_p1, a capacitance circuit 14, a second inductor (first inductance circuit) Ls_p1, and a third inductor (second inductance circuit) Lp_p1. The capacitance circuit 14 includes a variable capacitance Cs_p1 and a first inductor (inductance element) Lp1. The first inductor Lp1 and the variable capacitance Cs_p1 are connected in parallel. The capacitance circuit 14 has one end connected to the port P1 and the other end connected to one end of the second inductor Ls_p1. One end of the resonator Re_p1 is connected to the port P3, and the other end is connected to the other end of the second inductor Ls_p1. The third inductor Lp_p1 is connected in parallel with the resonator Re_p1, one end is connected to a connection point between the second inductor Ls_p1 and the resonator Re_p1, and the other end is connected to the port P3.
並列腕１３は、共振子Re_p2、キャパシタンス回路１５、第２のインダクタ（第１のインダクタンス回路）Ls_p2、および、第３のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Lp_p2、を備えている。キャパシタンス回路１５は、可変容量Cs_p2と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Lp2とを備えている。第１のインダクタLp2と可変容量Cs_p2とは並列に接続されている。キャパシタンス回路１５は、ポートP2に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p2の一端に接続されている。共振子Re_p2はポートP3に一端が接続され、他端が第２のインダクタLs_p2の他端に接続されている。第３のインダクタLp_p2は、共振子Re_p2と並列に接続されており、一端を第２のインダクタLs_p2と共振子Re_p2との接続点に接続し、他端をポートP3に接続している。 The parallel arm 13 includes a resonator Re_p2, a capacitance circuit 15, a second inductor (first inductance circuit) Ls_p2, and a third inductor (second inductance circuit) Lp_p2. The capacitance circuit 15 includes a variable capacitance Cs_p2 and a first inductor (inductance element) Lp2. The first inductor Lp2 and the variable capacitance Cs_p2 are connected in parallel. The capacitance circuit 15 has one end connected to the port P2 and the other end connected to one end of the second inductor Ls_p2. One end of the resonator Re_p2 is connected to the port P3, and the other end is connected to the other end of the second inductor Ls_p2. The third inductor Lp_p2 is connected in parallel with the resonator Re_p2, has one end connected to a connection point between the second inductor Ls_p2 and the resonator Re_p2, and the other end connected to the port P3.
以下、並列腕１２における、第１乃至第３のインダクタの機能について説明する。 Hereinafter, the functions of the first to third inductors in the parallel arm 12 will be described.
図１（Ｂ）は、第２のインダクタLs_p1の概略の機能を説明するインピーダンス特性図である。 FIG. 1B is an impedance characteristic diagram illustrating a schematic function of the second inductor Ls_p1.
図１（Ｂ）中に示す破線は、共振子Re_p1の単体でのインピーダンス波形を示す。また、図１（Ｂ）中に示す一点鎖線は、第２のインダクタLs_p1の単体でのインピーダンス波形を示す。図１（Ｂ）中に示す実線は、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形を示す。 The dashed line shown in FIG. 1B shows the impedance waveform of the resonator Re_p1 alone. The dashed line in FIG. 1B indicates the impedance waveform of the second inductor Ls_p1 alone. The solid line shown in FIG. 1B shows a combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1.
共振子Re_p1のインピーダンス波形は、周波数の増加にしたがってマイナスの無限大からプラスの無限大にかけてインピーダンスが繰り返し変化し、マイナスおよびプラスの無限大の近傍では変化が急峻であり、インピーダンスが零の近傍では比較的なだらかに変化する。第２のインダクタLs_p1のインピーダンス波形は、周波数の増加にしたがってインピーダンスがプラスの領域で直線状に増加する。これらの波形において、インピーダンスが零となる周波数は共振周波数にあたり、インピーダンスが無限大となる周波数は反共振周波数にあたる。 In the impedance waveform of the resonator Re_p1, the impedance repeatedly changes from minus infinity to plus infinity as the frequency increases, and the change is steep near minus and plus infinities, and near zero. It changes relatively slowly. The impedance waveform of the second inductor Ls_p1 increases linearly in a region where the impedance is positive as the frequency increases. In these waveforms, the frequency at which the impedance becomes zero corresponds to the resonance frequency, and the frequency at which the impedance becomes infinite corresponds to the anti-resonance frequency.
これらの共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1とは直列接続されているために、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形は、共振子Re_p1のインピーダンス波形と第２のインダクタLs_p1のインピーダンス波形との単純な足し合わせとなる。このため、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形は、共振子Re_p1の単体でのインピーダンス波形と比べてインピーダンスがプラス側にシフトする波形となる。 Since the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1 are connected in series, the combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1 is equal to the impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1. This is a simple addition to the impedance waveform of FIG. For this reason, the combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1 is a waveform whose impedance shifts to the plus side as compared with the impedance waveform of the resonator Re_p1 alone.
したがって、共振子Re_p1と第２のインダクタLs_p1との合成のインピーダンス波形では、共振周波数が、共振子Re_p1の単体での共振周波数から低周波数側にシフトする。一方、反共振周波数は、共振子Re_p1の単体での反共振周波数から変化しない。また、反共振周波数の高周波数側では、共振子Re_p1の単体では生じていなかった副共振周波数が生じる。 Therefore, in the combined impedance waveform of the resonator Re_p1 and the second inductor Ls_p1, the resonance frequency shifts from the resonance frequency of the resonator Re_p1 alone to a lower frequency side. On the other hand, the anti-resonance frequency does not change from the anti-resonance frequency of the resonator Re_p1 alone. In addition, on the high frequency side of the anti-resonance frequency, a sub-resonance frequency that is not generated by the resonator Re_p1 alone occurs.
このように、第２のインダクタLs_p1は、並列腕１２において、共振子Re_p1の共振周波数を低周波数側にシフトさせる機能と、共振子Re_p1の反共振周波数の高周波数側に副共振周波数を生じさせる機能と、を有している。なお、並列腕１３においては、第２のインダクタLs_p2が同様の機能を有している。 As described above, the second inductor Ls_p1 has the function of shifting the resonance frequency of the resonator Re_p1 to the lower frequency side and the secondary resonance frequency on the higher frequency side of the antiresonance frequency of the resonator Re_p1 in the parallel arm 12. Function. In the parallel arm 13, the second inductor Ls_p2 has a similar function.
図１（Ｃ）は、第３のインダクタLp_p1の概略の機能を説明するアドミタンス特性図である。 FIG. 1C is an admittance characteristic diagram illustrating a schematic function of the third inductor Lp_p1.
図１（Ｃ）中に示す破線は、共振子Re_p1の単体でのアドミタンス波形を例示している。また、図１（Ｃ）中に示す一点鎖線は、第３のインダクタLp_p1の単体でのアドミタンス波形を例示している。図１（Ｃ）中に示す実線は、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形を例示している。 The dashed line shown in FIG. 1C illustrates an admittance waveform of the resonator Re_p1 alone. The dashed line in FIG. 1C illustrates an admittance waveform of the third inductor Lp_p1 alone. The solid line illustrated in FIG. 1C illustrates an admittance waveform of a combination of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1.
共振子Re_p1のアドミタンス波形も、周波数の増加にしたがってマイナスの無限大からプラスの無限大にかけてアドミタンスが繰り返し変化し、マイナスおよびプラスの無限大の近傍では変化が急峻であり、アドミタンスが零の近傍では比較的なだらかに変化する。第３のインダクタLp_p1のアドミタンス波形は、アドミタンスがマイナスの領域において、周波数の増加にしたがってアドミタンスの絶対値が急峻に減少し、アドミタンスがマイナスの一定値に近づくにつれ、変化がなだらかになる。これらの波形において、アドミタンスが零となる周波数は反共振周波数にあたり、アドミタンスが無限大となる周波数は共振周波数にあたる。 As for the admittance waveform of the resonator Re_p1, the admittance also changes repeatedly from minus infinity to plus infinity as the frequency increases, and the change is steep near minus and plus infinity, while the change is sharp near admittance zero. It changes relatively slowly. In the admittance waveform of the third inductor Lp_p1, in an area where the admittance is negative, the absolute value of the admittance sharply decreases as the frequency increases, and changes gradually as the admittance approaches a constant negative value. In these waveforms, the frequency at which admittance becomes zero corresponds to the anti-resonance frequency, and the frequency at which admittance becomes infinite corresponds to the resonance frequency.
これらの共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1とは並列接続されているために、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形は、共振子Re_p1のアドミタンス波形と第３のインダクタLp_p1のアドミタンス波形との単純な足し合わせとなる。このため、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形は、共振子Re_p1の単体でのアドミタンス波形と比べて、アドミタンスがマイナス側にシフトする波形となる。 Since the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1 are connected in parallel, the combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1 is equal to the admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1. This is a simple addition to the admittance waveform of For this reason, the combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1 is a waveform in which the admittance shifts to the negative side as compared with the admittance waveform of the resonator Re_p1 alone.
したがって、共振子Re_p1と第３のインダクタLp_p1との合成のアドミタンス波形では、反共振周波数は共振子Re_p1の単体での反共振周波数から高周波数側にシフトする。一方、共振周波数は、共振子Re_p1の単体での共振周波数から変化しない。また、共振周波数の低周波数側には、共振子Re_p1の単体では生じていなかった副反共振周波数が生じる。 Therefore, in the combined admittance waveform of the resonator Re_p1 and the third inductor Lp_p1, the anti-resonance frequency shifts from the anti-resonance frequency of the resonator Re_p1 alone to a higher frequency side. On the other hand, the resonance frequency does not change from the resonance frequency of the resonator Re_p1 alone. Further, on the low frequency side of the resonance frequency, a secondary anti-resonance frequency that does not occur in the resonator Re_p1 alone occurs.
このように、第３のインダクタLp_p1は、並列腕１２において、共振子Re_p1の反共振周波数を高周波数側にシフトさせる機能と、共振子Re_p1の共振周波数の低周波数側に副反共振周波数を生じさせる機能と、を有している。なお、並列腕１３においては、第３のインダクタLp_p2が同様の機能を有している。 As described above, the third inductor Lp_p1 has the function of shifting the anti-resonance frequency of the resonator Re_p1 to a higher frequency side in the parallel arm 12, and the secondary anti-resonance frequency on the lower frequency side of the resonance frequency of the resonator Re_p1. And a function to cause In the parallel arm 13, the third inductor Lp_p2 has a similar function.
以下、第１のインダクタLp1の機能を概略的に説明する。図２（Ａ）は、共振子Re_p1とキャパシタンス回路１４とからなる共振回路３の回路図である。 Hereinafter, the function of the first inductor Lp1 will be schematically described. FIG. 2A is a circuit diagram of the resonance circuit 3 including the resonator Re_p1 and the capacitance circuit 14.
可変容量Cs_p1が制御によって取りうるキャパシタンスは、理想的には零から無限大までであるが、現実的には、例えば２〜５ｐＦ程度の限定的な範囲でしか制御できない。そこで、ここでは、可変容量Cs_p1に対して第１のインダクタLp1を並列接続してキャパシタンス回路１４を構成し、このキャパシタンス回路１４を、共振子Re_p1に直列接続することにより、キャパシタンス回路１４が取りうるキャパシタンスの値の範囲を、可変容量Cs_p1単体で取りうるキャパシタンスの値の範囲から変換する。 The capacitance that the variable capacitor Cs_p1 can take under control is ideally from zero to infinity, but in reality, it can be controlled only within a limited range of, for example, about 2 to 5 pF. Therefore, here, the capacitance circuit 14 is configured by connecting the first inductor Lp1 in parallel to the variable capacitance Cs_p1 and configuring the capacitance circuit 14 in series with the resonator Re_p1. The range of the capacitance value is converted from the range of the capacitance value that can be taken by the variable capacitor Cs_p1 alone.
図２（Ｂ）は、共振回路３における共振周波数とキャパシタンスとの関係を例示するグラフである。なお、ここでは、キャパシタンスの制御範囲に限界が無いものと仮定したシミュレーションの結果をプロットしている。 FIG. 2B is a graph illustrating the relationship between the resonance frequency and the capacitance in the resonance circuit 3. Here, the result of a simulation assuming that the control range of the capacitance has no limit is plotted.
ここで示すように、共振回路３における共振周波数は、キャパシタンス回路１４のキャパシタンスの値に対して反比例するような非線形の変化を示す。すなわち、キャパシタンスの値が小さい領域では、キャパシタンスの増加に従い共振周波数が急峻に減少し、逆にキャパシタンスの値が大きい領域では、キャパシタンスの増加に従い共振周波数が緩やかに減少する。 As shown here, the resonance frequency in the resonance circuit 3 shows a non-linear change that is inversely proportional to the value of the capacitance of the capacitance circuit 14. That is, in a region where the capacitance value is small, the resonance frequency sharply decreases as the capacitance increases, and conversely, in a region where the capacitance value is large, the resonance frequency gradually decreases as the capacitance increases.
ここでは、キャパシタンス回路１４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cs_p1が単体で取りうる値の範囲から、より小さい値の側にずらす。すなわち、共振回路３の共振周波数がキャパシタンスの変化に対してより高感度に変化する領域を、キャパシタンス回路１４におけるキャパシタンスの制御範囲とする。このようにすることで、共振回路３における共振周波数の可変幅を拡げることができる。したがって、この共振回路３によれば、共振周波数の可変幅を拡げながらも、共振子Re_p1として共振Ｑが高いものを利用することが可能になり、可変フィルタ回路１０のフィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。 Here, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 14 can take is shifted from the range of values that the variable capacitor Cs_p1 can take alone to a smaller value. That is, a region in which the resonance frequency of the resonance circuit 3 changes with higher sensitivity to a change in capacitance is set as the capacitance control range of the capacitance circuit 14. By doing so, the variable width of the resonance frequency in the resonance circuit 3 can be increased. Therefore, according to the resonance circuit 3, it is possible to use a resonator having a high resonance Q as the resonator Re_p1 while widening the variable width of the resonance frequency, and to achieve high steepness in the filter characteristics of the variable filter circuit 10. It is possible to obtain.
図３は、共振回路３、および、比較例に係る共振回路３Ａ，３Ｂの実施例に係るインピーダンス波形図である。図３（Ａ）中には、比較例に係る共振回路３Ａとして、共振子Re_p1に単体の可変容量Cs_p1を直列接続した回路構成でのインピーダンス波形を例示している。図３（Ｂ）中には、比較例に係る共振回路３Ｂとして、共振子Re_p1に可変容量Cs_p1と第２のインダクタLs_p1とを直列接続した構成でのインピーダンス波形を例示している。図３（Ｃ）には、本実施形態に係る共振回路３でのインピーダンス波形を例示している。 FIG. 3 is an impedance waveform diagram according to an example of the resonance circuit 3 and the resonance circuits 3A and 3B according to the comparative example. FIG. 3A illustrates an impedance waveform in a circuit configuration in which a single variable capacitor Cs_p1 is connected in series to a resonator Re_p1 as a resonance circuit 3A according to a comparative example. FIG. 3B illustrates, as a resonance circuit 3B according to a comparative example, an impedance waveform in a configuration in which a variable capacitor Cs_p1 and a second inductor Ls_p1 are connected in series to a resonator Re_p1. FIG. 3C illustrates an impedance waveform in the resonance circuit 3 according to the present embodiment.
なお、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）のそれぞれには、可変容量Cs_p1のキャパシタンスを、10［pF］に設定した場合と、2［pF］に設定した場合とでのインピーダンス波形の変化を示している。 3 (A) to 3 (C) show changes in impedance waveforms when the capacitance of the variable capacitor Cs_p1 is set to 10 [pF] and when it is set to 2 [pF]. Is shown.
共振回路３，３Ａ，３Ｂのいずれにおいても、可変容量Cs_p1の制御によって、反共振周波数は替えずに共振周波数のみを周波数調整することができている。ただし、共振回路３，３Ａ，３Ｂのいずれのインピーダンス特性も、可変容量Cs_p1を同じように制御しているにもかかわらず、共振周波数の可変幅、および、共振周波数−反共振周波数間の周波数間隔、（急峻性と等価）が相違している。 In any of the resonance circuits 3, 3A, and 3B, the frequency of only the resonance frequency can be adjusted without changing the anti-resonance frequency by controlling the variable capacitance Cs_p1. However, the impedance characteristic of each of the resonance circuits 3, 3A, and 3B has the variable width of the resonance frequency and the frequency interval between the resonance frequency and the anti-resonance frequency despite the same control of the variable capacitance Cs_p1. , (Equivalent to steepness).
具体的には、可変幅の観点からは、可変容量Cs_p1のみ直列接続した共振回路３Ａ（fr'-fr=26MHz）が最も可変幅が狭く、可変容量Cs_p1とともに第２のインダクタLs_p1を直列接続した共振回路３Ｂ（fr'-fr=49MHz）、および、本実施形態に係る共振回路３（fr'-fr=34MHz）は比較的、可変幅が広い。 Specifically, from the viewpoint of the variable width, the resonance circuit 3A (fr'-fr = 26 MHz) in which only the variable capacitor Cs_p1 is connected in series has the narrowest variable width, and the second inductor Ls_p1 is connected in series with the variable capacitor Cs_p1. The resonance circuit 3B (fr'-fr = 49 MHz) and the resonance circuit 3 (fr'-fr = 34 MHz) according to the present embodiment have a relatively wide variable width.
一方、急峻性の観点からは、可変容量Cs_p1とともに第２のインダクタLs_p1を直列接続した共振回路３Ｂ（fa-fr｜fa-fr'=50〜99MHz）が最も急峻性が低く、可変容量Cs_p1のみ直列接続した共振回路３Ａ（fa-fr｜fa-fr'=38〜64MHz）、および、本実施形態に係る共振回路３（fa-fr｜fa-fr'=29〜63MHz）は比較的、急峻性が高い。なお、ここでの急峻性とは、共振点（fr ，fr’）と反共振点（fa）の間隔幅をいう。 On the other hand, from the viewpoint of steepness, the resonance circuit 3B (fa-fr | fa-fr '= 50 to 99 MHz) in which the second inductor Ls_p1 is connected in series with the variable capacitance Cs_p1 has the lowest steepness, and only the variable capacitance Cs_p1 The resonance circuit 3A (fa-fr | fa-fr '= 38 to 64 MHz) connected in series and the resonance circuit 3 (fa-fr | fa-fr' = 29 to 63 MHz) according to the present embodiment are relatively steep. High in nature. Here, the steepness means the width of the interval between the resonance point (fr, fr ') and the anti-resonance point (fa).
すなわち、可変容量Cs_p1のみ直列接続した共振回路３Ａにおいては、高い急峻性が得られる一方で、可変容量Cs_p1の制御による共振周波数の可変幅が狭くなっている。また、可変容量Cs_p1とともに第２のインダクタLs_p1を直列接続した共振回路３Ｂにおいては、共振回路３Ａと比べて、可変容量Cs_p1の制御による共振周波数の可変幅を拡げられるが、その一方で、急峻性が劣化している。一方、本実施形態に係る共振回路３においては、共振回路３Ａと比べ、急峻性がほとんど劣化することなく、可変容量Cs_p1の制御による共振周波数の可変幅を拡げられている。 That is, in the resonance circuit 3A in which only the variable capacitance Cs_p1 is connected in series, while a high steepness is obtained, the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitance Cs_p1 is narrow. Moreover, in the resonance circuit 3B in which the second inductor Ls_p1 is connected in series with the variable capacitance Cs_p1, the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitance Cs_p1 can be expanded as compared with the resonance circuit 3A, but on the other hand, the steepness Has deteriorated. On the other hand, in the resonance circuit 3 according to the present embodiment, the variable width of the resonance frequency by the control of the variable capacitance Cs_p1 is expanded without substantially deteriorating the steepness as compared with the resonance circuit 3A.
つまり、本実施形態において、急峻性はほとんど劣化することなく、可変容量の制御による共振周波数の可変幅を拡げられている理由は、以下である。キャパシタンス回路１４においてキャパシタンスの可変幅を変えるために、本実施形態では、可変容量Cs_p1に第１のインダクタLp1を並列接続している。可変容量Cs_p1に第１のインダクタLp1を並列接続した共振回路３では、共振点は動きやすく、反共振点は動きにくくなる。そのため、共振点を従来よりも反共振点の方向に近づければ、可変幅が広がり、急峻性は高まる。共振点を従来よりも反共振点の方向に近づけるための条件は、可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1とを合成インピーダンス化することと、合成インピーダンスが容量性となるように設定することである。可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1とを合成インピーダンス化することで、従来よりも可変幅が広がる。さらに、合成インピーダンスが容量性となるように設定することで、共振点を反共振点に近づけることができるからである。 That is, in the present embodiment, the reason why the variable width of the resonance frequency can be increased by controlling the variable capacitance without substantially deteriorating the steepness is as follows. In order to change the variable width of the capacitance in the capacitance circuit 14, in the present embodiment, the first inductor Lp1 is connected in parallel to the variable capacitor Cs_p1. In the resonance circuit 3 in which the first inductor Lp1 is connected in parallel to the variable capacitance Cs_p1, the resonance point moves easily, and the anti-resonance point hardly moves. Therefore, if the resonance point is closer to the direction of the anti-resonance point than in the related art, the variable width increases, and the steepness increases. Conditions for bringing the resonance point closer to the anti-resonance point than before are that the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 are made into a combined impedance and that the combined impedance is set to be capacitive. . By forming the variable capacitance Cs_p1 and the first inductor Lp1 into a combined impedance, the variable width becomes wider than before. Further, by setting the combined impedance to be capacitive, the resonance point can be made closer to the anti-resonance point.
このように、本実施形態に係る共振回路３では、共振周波数の可変幅を拡げつつ、高い急峻性を得ることができる。 As described above, in the resonance circuit 3 according to the present embodiment, high steepness can be obtained while widening the variable width of the resonance frequency.
図４（Ａ）は、比較例（可変フィルタ回路１０Ａ）のフィルタ特性を例示する特性図である。可変フィルタ回路１０Ａは、図１に示した可変フィルタ回路１０から第１のインダクタLp1，Lp2を省いた回路である。図４（Ｂ）は、図１に示した可変フィルタ回路１０のフィルタ特性を例示する特性図である。なお、ここでは、可変フィルタ回路１０，１０Ａそれぞれのフィルタ特性において、並列腕１２，１３における共振周波数を利用して減衰極を形成し、副反共振周波数を利用して通過帯域を形成した。したがって、可変フィルタ回路１０，１０Ａそれぞれのフィルタ特性は、通過帯域の高周波数側に急峻な減衰極が形成されるローパスフィルタ型の特性を有している。 FIG. 4A is a characteristic diagram illustrating the filter characteristics of the comparative example (variable filter circuit 10A). The variable filter circuit 10A is a circuit in which the first inductors Lp1 and Lp2 are omitted from the variable filter circuit 10 shown in FIG. FIG. 4B is a characteristic diagram illustrating a filter characteristic of the variable filter circuit 10 illustrated in FIG. Here, in the filter characteristics of the variable filter circuits 10 and 10A, the attenuation pole is formed by using the resonance frequency of the parallel arms 12 and 13, and the pass band is formed by using the secondary antiresonance frequency. Therefore, each of the variable filter circuits 10 and 10A has a filter characteristic of a low-pass filter type in which a steep attenuation pole is formed on the high frequency side of the pass band.
可変フィルタ回路１０，１０Ａそれぞれにおいて、可変容量Cp_p1，Cp_p2を制御して、それぞれのキャパシタンスを2pFと10pFとに調整し、3dB fHの変化量を可変幅と見做し、3dB fHと15fB fHの周波数差を急峻性と見做し、各々の回路における可変幅と急峻性とを測定した。 In each of the variable filter circuits 10 and 10A, the variable capacitances Cp_p1 and Cp_p2 are controlled to adjust the respective capacitances to 2pF and 10pF, and the amount of change of 3dB fH is regarded as a variable width, and 3dB fH and 15fB fH The frequency difference was regarded as steepness, and the variable width and steepness in each circuit were measured.
その結果、図４中に示すように可変フィルタ回路１０においては、可変フィルタ回路１０Ａからの急峻性の劣化は確認されず、一方で、可変幅については可変フィルタ回路１０Ａからの改善（拡大）が確認された。 As a result, as shown in FIG. 4, in the variable filter circuit 10, no deterioration in the steepness from the variable filter circuit 10A is confirmed, while the variable width is improved (enlarged) from the variable filter circuit 10A. confirmed.
このように、本実施形態に係る可変フィルタ回路１０においては、各並列腕１２，１３に設けた共振子Re_p1，Re_p2に対して、可変容量Cp_p1，Cp_p2を単体で直列接続するのではなく、可変容量Cp_p1，Cp_p2に第１のインダクタLp1，Lp2を並列接続したキャパシタンス回路１４，１５として直列接続することにより、急峻性の劣化を抑えつつ、可変幅を拡大することができる。 As described above, in the variable filter circuit 10 according to the present embodiment, the variable capacitors Cp_p1 and Cp_p2 are not connected to the resonators Re_p1 and Re_p2 provided in each of the parallel arms 12 and 13 in series, but are connected in series. By connecting the capacitances Cp_p1 and Cp_p2 in series as the capacitance circuits 14 and 15 in which the first inductors Lp1 and Lp2 are connected in parallel, it is possible to increase the variable width while suppressing sharpness deterioration.
次に、第１のインダクタLp1，Lp2の具体的な設定例について詳細に説明する。図５（Ａ）は、キャパシタンス回路１４のアドミタンス特性図である。 Next, a specific example of setting the first inductors Lp1 and Lp2 will be described in detail. FIG. 5A is an admittance characteristic diagram of the capacitance circuit 14.
各図中に示す破線は、可変容量Cs_p1（キャパシタンスＣ１，Ｃ２）や第１のインダクタLp1（インダクタンスＬ）の単体での特性を例示している。また、各図中に示す実線は、キャパシタンス回路１４の特性を例示している。 The broken lines in each figure illustrate the characteristics of the variable capacitor Cs_p1 (capacitance C1, C2) and the first inductor Lp1 (inductance L) alone. The solid line in each figure illustrates the characteristics of the capacitance circuit 14.
可変容量Cs_p1のアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、異なるキャパシタンスに可変容量Cs_p1を設定した場合のアドミタンス波形である。可変容量Cs_p1のアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、周波数の増加にしたがってアドミタンスがプラスの領域で増加する直線状である。一方、第１のインダクタLp1のアドミタンス波形（Ｌ）は、アドミタンスがマイナスの領域において、周波数の増加にしたがってアドミタンスの絶対値が急峻に減少し、アドミタンスがマイナスの一定値に近づくにつれ、変化がなだらかになる。 The admittance waveform (C1, C2) of the variable capacitance Cs_p1 is an admittance waveform when the variable capacitance Cs_p1 is set to a different capacitance. The admittance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cs_p1 is a linear shape in which the admittance increases in a positive region as the frequency increases. On the other hand, in the admittance waveform (L) of the first inductor Lp1, in an area where the admittance is negative, the absolute value of the admittance sharply decreases as the frequency increases, and changes gradually as the admittance approaches a negative constant value. become.
これらの可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1とは並列接続されているために、可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1との合成のアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、可変容量Cs_p1のアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）と第１のインダクタLp1のアドミタンス波形（Ｌ）との単純な足し合わせとなる。このため、可変容量Cs_p1と第１のインダクタLp1との合成のアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、第１のインダクタLp1の単体でのアドミタンス波形（Ｌ）と比べて、アドミタンスがプラス側にシフトし、所定の周波数でアドミタンスが零となって反共振が生じている。 Since the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 are connected in parallel, the combined admittance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 has an admittance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cs_p1. C1, C2) and the admittance waveform (L) of the first inductor Lp1. For this reason, the combined admittance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cs_p1 and the first inductor Lp1 shifts the admittance to the plus side as compared to the admittance waveform (L) of the first inductor Lp1 alone. At a predetermined frequency, the admittance becomes zero and anti-resonance occurs.
また、図５（Ｂ）は、キャパシタンス回路１４のインピーダンス特性図である。このキャパシタンス回路１４のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）において、反共振周波数よりも低周波数側では、キャパシタンス回路１４のインピーダンスはプラスとなって誘導性を持ち、反共振周波数よりも高周波数側では、キャパシタンス回路１４のインピーダンスがマイナスとなって容量性を持っている。 FIG. 5B is an impedance characteristic diagram of the capacitance circuit 14. In the impedance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 14, the impedance of the capacitance circuit 14 becomes positive on the lower frequency side than the anti-resonance frequency, and has inductive properties. The impedance of the circuit 14 is negative, and the circuit 14 is capacitive.
ここで、キャパシタンス回路１４の反共振の共振角周波数をωr、第１のインダクタLp1のインダクタンスをL、可変容量Cs_p1のキャパシタンスをCとすると、キャパシタンス回路１４の合成インピーダンスZは、
1 / Z = 1 / ( j×ω×L ) + j×ω×C =（ 1 - ω2×L×C ）/ ( j×ω×L )
とあらわすことができる。この合成インピーダンスが容量性となる条件は、
Z < 0
である。このため、キャパシタンス回路１４においては、
L > 1 / ( ωr2 ×C )
の条件式を満足する範囲内に、共振角周波数ωr、第１のインダクタLp1のインダクタンスL、可変容量Cs_p1のキャパシタンスCを設定することにより、キャパシタンス回路１４が全体としても容量性のインピーダンスを有することになる。このようなインピーダンスをキャパシタンス回路１４が有することにより、先に図２（Ｂ）で説明したように、キャパシタンス回路１４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cs_p1が単体で取りうる値の範囲から、より小さい値の側にずらし、共振周波数の可変幅を拡げつつ、フィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。
Here, assuming that the anti-resonance resonance angular frequency of the capacitance circuit 14 is ωr, the inductance of the first inductor Lp1 is L, and the capacitance of the variable capacitor Cs_p1 is C, the combined impedance Z of the capacitance circuit 14 is
1 / Z = 1 / (j × ω × L) + j × ω × C = (1-ω 2 × L × C) / (j × ω × L)
Can be represented. The conditions under which this combined impedance is capacitive are:
Z <0
It is. Therefore, in the capacitance circuit 14,
L> 1 / (ωr 2 × C)
By setting the resonance angular frequency ωr, the inductance L of the first inductor Lp1, and the capacitance C of the variable capacitor Cs_p1 within a range that satisfies the conditional expression, the capacitance circuit 14 has a capacitive impedance as a whole. become. Since the capacitance circuit 14 has such an impedance, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 14 can take is changed to the range of values that the variable capacitor Cs_p1 can take alone, as described above with reference to FIG. Therefore, it is possible to obtain high steepness in the filter characteristics while shifting to a smaller value side to increase the variable width of the resonance frequency.
なお、図５（Ｃ）は、キャパシタンス回路１４を共振子Re_p1に直列接続した共振回路３のインピーダンス特性図である。また、図５（Ｄ）は、比較対象に係る共振回路３Ａのインピーダンス特性図である。なお、比較対象に係る共振回路３Ａは、共振子Re_p1に可変容量Cs_p1のみを直列接続した回路である。 FIG. 5C is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 3 in which the capacitance circuit 14 is connected to the resonator Re_p1 in series. FIG. 5D is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 3A according to the comparative example. Note that the resonance circuit 3A according to the comparative example is a circuit in which only the variable capacitance Cs_p1 is connected in series to the resonator Re_p1.
先に示した図５（Ｂ）の、キャパシタンス回路１４のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、反共振周波数よりも高周波数側の近傍周波数においては、インピーダンスがマイナスの無限大から急峻に立ちあがっている。そして、反共振周波数よりも高周波数側の近傍周波数においては、２つのインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）のインピーダンスの差分が、２つのインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）のインピーダンスの差分に比べて、より大きくなっている。 In the impedance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 14 shown in FIG. 5B, the impedance rises sharply from minus infinity at a frequency near the anti-resonance frequency higher than the anti-resonance frequency. . Then, at a near frequency higher than the anti-resonance frequency, the difference between the impedances of the two impedance waveforms (L + C1, L + C2) is larger than the difference between the impedances of the two impedance waveforms (C1, C2). Has become.
このため、図５（Ｃ）に示す共振回路３のインピーダンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でも、キャパシタンス回路１４の反共振周波数よりも高周波数側の近傍周波数において、一方のインピーダンス波形が緩やかに立ち上がり、他方のインピーダンス波形が急峻に立ち上がるようになる。このことにより、２つのインピーダンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でインピーダンスが零になる周波数の差、すなわち、共振周波数の可変幅が広がることになる。 For this reason, in the impedance waveform (Re + L + C1, Re + L + C2) of the resonance circuit 3 shown in FIG. The impedance waveform rises steeply. As a result, the difference between the frequencies at which the impedance becomes zero between the two impedance waveforms (Re + L + C1, Re + L + C2), that is, the variable width of the resonance frequency increases.
このように、インピーダンス波形およびアドミタンス波形の観点からも、本実施形態に係る共振回路３のように、可変容量Cs_p1に第１のインダクタLp1を並列接続する構成の方が、可変容量Cs_p1単体を用いる構成よりも、共振周波数の可変幅を拡げられることがわかる。 Thus, also from the viewpoint of the impedance waveform and the admittance waveform, the configuration in which the first inductor Lp1 is connected in parallel to the variable capacitor Cs_p1 as in the resonance circuit 3 according to the present embodiment uses the variable capacitor Cs_p1 alone. It can be seen that the variable width of the resonance frequency can be increased as compared with the configuration.
≪第２の実施形態≫
図６は、本発明の第２の実施形態に係る可変フィルタ回路５０の回路図である。
<< 2nd Embodiment >>
FIG. 6 is a circuit diagram of a variable filter circuit 50 according to the second embodiment of the present invention.
可変フィルタ回路５０は、ポートP1，P2，P3と、並列腕５１と、直列腕５２，５３とを備えている。ポートP1，P2は、可変フィルタ回路５０の入出力端である。ポートP3は、可変フィルタ回路５０のグランド接続端である。直列腕５２，５３は、ポートP1とポートP2との間に直列に接続されていて、それぞれ共振回路を構成している。並列腕５１は、直列腕５２，５３の接続点ＡとポートP3との間に直列に接続されている。並列腕５１は、インダクタLp1を備えている。 The variable filter circuit 50 includes ports P1, P2, and P3, a parallel arm 51, and serial arms 52 and 53. The ports P1 and P2 are input / output terminals of the variable filter circuit 50. The port P3 is a ground connection end of the variable filter circuit 50. The series arms 52 and 53 are connected in series between the port P1 and the port P2, and each constitute a resonance circuit. The parallel arm 51 is connected in series between the connection point A of the serial arms 52 and 53 and the port P3. The parallel arm 51 includes an inductor Lp1.
直列腕５２は、共振子Re_s1、キャパシタンス回路５４、第２のインダクタ（第１のインダクタンス回路）Ls_s1、および、第３のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Lp_s1、を備えている。キャパシタンス回路５４は、可変容量Cp_s1と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Ls1とを備えている。第１のインダクタLs1と可変容量Cp_s1とは直列に接続されている。キャパシタンス回路５４は、ポートP1に一端が接続され、他端が直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。共振子Re_s1と第３のインダクタLp_s1とは並列に接続され、それぞれの一端がポートP1に接続され、それぞれの他端が第２のインダクタLs_s1の一端に接続されている。第２のインダクタLs_s1の他端は、直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。 The series arm 52 includes a resonator Re_s1, a capacitance circuit 54, a second inductor (first inductance circuit) Ls_s1, and a third inductor (second inductance circuit) Lp_s1. The capacitance circuit 54 includes a variable capacitance Cp_s1 and a first inductor (inductance element) Ls1. The first inductor Ls1 and the variable capacitance Cp_s1 are connected in series. The capacitance circuit 54 has one end connected to the port P1 and the other end connected to a connection point A between the series arms 52 and 53. The resonator Re_s1 and the third inductor Lp_s1 are connected in parallel, one end of each is connected to the port P1, and the other end is connected to one end of the second inductor Ls_s1. The other end of the second inductor Ls_s1 is connected to a connection point A between the series arms 52 and 53.
直列腕５３は、共振子Re_s2、キャパシタンス回路５５、第２のインダクタ（第２のインダクタンス回路）Ls_s2、および、第３のインダクタ（第３のインダクタンス回路）Lp_s2、を備えている。キャパシタンス回路５５は、可変容量Cp_s2と第１のインダクタ（インダクタンス素子）Ls2とを備えている。第１のインダクタLs2と可変容量Cp_s2とは直列に接続されている。キャパシタンス回路５５は、ポートP2に一端が接続され、他端が直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。共振子Re_s2と第３のインダクタLp_s2とは並列に接続され、それぞれの一端がポートP2に接続され、それぞれの他端が第２のインダクタLs_s2の一端に接続されている。第２のインダクタLs_s2の他端は、直列腕５２，５３の接続点Ａに接続されている。 The series arm 53 includes a resonator Re_s2, a capacitance circuit 55, a second inductor (second inductance circuit) Ls_s2, and a third inductor (third inductance circuit) Lp_s2. The capacitance circuit 55 includes a variable capacitance Cp_s2 and a first inductor (inductance element) Ls2. The first inductor Ls2 and the variable capacitance Cp_s2 are connected in series. The capacitance circuit 55 has one end connected to the port P2 and the other end connected to a connection point A between the series arms 52 and 53. The resonator Re_s2 and the third inductor Lp_s2 are connected in parallel, one end of each is connected to the port P2, and the other end is connected to one end of the second inductor Ls_s2. The other end of the second inductor Ls_s2 is connected to a connection point A between the series arms 52 and 53.
なお、第２のインダクタLs_s1，Ls_s2、および、第３のインダクタLp_s1，Lp_s2の機能は、第１の実施形態で説明した第２のインダクタLs_p1，Ls_p2や、第３のインダクタLp_p1，Lp_p2と同様であるため、ここでは説明は省く。 The functions of the second inductors Ls_s1, Ls_s2 and the third inductors Lp_s1, Lp_s2 are the same as those of the second inductors Ls_p1, Ls_p2 and the third inductors Lp_p1, Lp_p2 described in the first embodiment. Therefore, the description is omitted here.
以下、第１のインダクタLs1の機能を概略的に説明する。図７（Ａ）は、共振子Re_s1とキャパシタンス回路５４とからなる共振回路４の回路図である。 Hereinafter, the function of the first inductor Ls1 will be schematically described. FIG. 7A is a circuit diagram of the resonance circuit 4 including the resonator Re_s1 and the capacitance circuit 54.
ここでは、可変容量Cp_s1に対して第１のインダクタLs1を直列接続してキャパシタンス回路５４を構成し、このキャパシタンス回路５４を、共振子Re_s1に並列接続することにより、キャパシタンス回路５４が取りうるキャパシタンスの値の範囲を、可変容量Cp_s1単体で取りうるキャパシタンスの値の範囲から変換する。 Here, a first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1 to form a capacitance circuit 54. By connecting this capacitance circuit 54 in parallel with the resonator Re_s1, the capacitance of the capacitance circuit 54 can be reduced. The value range is converted from the capacitance value range that can be taken by the variable capacitor Cp_s1 alone.
図７（Ｂ）は、共振回路４における反共振周波数とキャパシタンスとの関係を例示するグラフである。なお、第１の実施形態において図２（Ｂ）で例示したものは、反共振周波数ではなく共振周波数とキャパシタンスとの関係である。 FIG. 7B is a graph illustrating the relationship between the anti-resonance frequency and the capacitance in the resonance circuit 4. Note that what is illustrated in FIG. 2B in the first embodiment is not the anti-resonance frequency but the relationship between the resonance frequency and the capacitance.
ここで示すように、共振回路４における反共振周波数は、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスの値に対して反比例するような非線形の変化を示す。すなわち、キャパシタンスの値が小さい領域では、キャパシタンスの増加に従い反共振周波数が急峻に減少し、逆にキャパシタンスの値が大きい領域では、キャパシタンスの増加に従い反共振周波数が緩やかに減少する。 As shown here, the anti-resonance frequency in the resonance circuit 4 shows a non-linear change that is inversely proportional to the value of the capacitance of the capacitance circuit 54. That is, in a region where the capacitance value is small, the anti-resonance frequency sharply decreases as the capacitance increases, and conversely, in a region where the capacitance value is large, the anti-resonance frequency gradually decreases as the capacitance increases.
ここでは、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cp_s1が単体で取りうる値の範囲から、より大きい値の側にずらす。このため、共振回路４の反共振周波数がキャパシタンスの変化に対してより低い感度でしか変化しない領域を、キャパシタンス回路５４におけるキャパシタンスの制御範囲とする。ただし、キャパシタンス回路５４の場合には、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスが取りうる値の範囲が、可変容量Cp_s1が単体で取りうる値の範囲よりも格段に広範囲になるため、このことにより、共振回路４における反共振周波数の可変幅を拡げることができる。したがって、この共振回路４によれば、反共振周波数の可変幅を拡げながらも、共振子Re_s1として共振Ｑが高いものを利用することが可能になり、可変フィルタ回路５０のフィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。 Here, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 54 can take is shifted from the range of values that the variable capacitor Cp_s1 can take alone to a larger value. Therefore, a region where the anti-resonance frequency of the resonance circuit 4 changes only with lower sensitivity to a change in capacitance is defined as a capacitance control range of the capacitance circuit 54. However, in the case of the capacitance circuit 54, the range of values that the capacitance of the capacitance circuit 54 can take is much wider than the range of values that the variable capacitor Cp_s1 can take alone, and as a result, the resonance circuit 4 , The variable width of the anti-resonance frequency can be increased. Therefore, according to the resonance circuit 4, it is possible to use a resonator having a high resonance Q as the resonator Re_s1 while widening the variable width of the anti-resonance frequency, and the filter characteristic of the variable filter circuit 50 has high steepness. Can be obtained.
図８（Ａ）は、比較例（可変フィルタ回路５０Ａ）のフィルタ特性を例示する特性図である。可変フィルタ回路５０Ａは、図６に示した可変フィルタ回路５０から第１のインダクタLs1，Ls2を省いた回路である。図８（Ｂ）は、図６に示した可変フィルタ回路５０のフィルタ特性を例示する特性図である。なお、ここでは、可変フィルタ回路５０，５０Ａそれぞれのフィルタ特性において、直列腕５２，５３における反共振周波数を利用して減衰極を形成し、副共振周波数を利用して通過帯域を形成した。したがって、可変フィルタ回路５０，５０Ａそれぞれのフィルタ特性は、通過帯域の低周波数側に急峻な減衰極が形成されるハイパスフィルタ型の特性を有している。 FIG. 8A is a characteristic diagram illustrating the filter characteristics of the comparative example (the variable filter circuit 50A). The variable filter circuit 50A is a circuit in which the first inductors Ls1 and Ls2 are omitted from the variable filter circuit 50 shown in FIG. FIG. 8B is a characteristic diagram illustrating a filter characteristic of the variable filter circuit 50 illustrated in FIG. Here, in the filter characteristics of the variable filter circuits 50 and 50A, the attenuation pole is formed using the anti-resonance frequency in the series arms 52 and 53, and the pass band is formed using the sub-resonance frequency. Therefore, each of the variable filter circuits 50 and 50A has a filter characteristic of a high-pass filter type in which a steep attenuation pole is formed on the low frequency side of the pass band.
可変フィルタ回路５０，５０Ａそれぞれにおいて、可変容量Cp_s1，Cp_s2を制御して、それぞれのキャパシタンスを2pFと10pFとに調整し急峻性と可変幅とを測定した。その結果、図８中に示すように可変フィルタ回路５０においては、可変フィルタ回路５０Ａからの急峻性の劣化は確認されず、一方で、可変幅については可変フィルタ回路５０Ａからの改善（拡大）が確認された。 In each of the variable filter circuits 50 and 50A, the variable capacitances Cp_s1 and Cp_s2 were controlled to adjust the respective capacitances to 2 pF and 10 pF, and the steepness and the variable width were measured. As a result, as shown in FIG. 8, in the variable filter circuit 50, no deterioration in the steepness from the variable filter circuit 50A is confirmed, while the variable width is improved (enlarged) from the variable filter circuit 50A. confirmed.
このように、本実施形態に係る可変フィルタ回路５０においては、各直列腕５２，５３に設けた共振子Re_s1，Re_s2に対して、可変容量Cp_s1，Cp_s2を単体で並列接続するのではなく、可変容量Cp_s1，Cp_s2に第１のインダクタLs1，Ls2を直列接続したキャパシタンス回路５４，５５として並列接続することにより、急峻性の劣化を抑えつつ、可変幅を拡大することができる。 As described above, in the variable filter circuit 50 according to the present embodiment, the variable capacitors Cp_s1 and Cp_s2 are not connected in parallel to the resonators Re_s1 and Re_s2 provided in the series arms 52 and 53, but are connected in parallel. By connecting the capacitances Cp_s1 and Cp_s2 in parallel as the capacitance circuits 54 and 55 in which the first inductors Ls1 and Ls2 are connected in series, it is possible to increase the variable width while suppressing the sharpness deterioration.
つまり、本実施形態において、急峻性はほとんど劣化することなく、可変容量の制御による共振周波数の可変幅を拡げられている理由は、以下である。キャパシタンス回路５４においてキャパシタンスの可変幅を変えるために、本実施形態では、可変容量Cp_s1に第１のインダクタLs1を直列接続している。可変容量Cp_s1に第１のインダクタLs1を直列接続した直列腕５２の共振回路では、反共振点は動きやすく、共振点は動きにくくなる。そのため、反共振点を従来よりも共振点の方向に近づければ、可変幅が広がり、急峻性は高まる。反共振点を従来よりも共振点の方向に近づけるための条件は、可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1とを合成インピーダンス化することと、合成インピーダンスが容量性となるように設定することである。可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1とを合成インピーダンス化することで、従来よりも可変幅が広がる。さらに、合成インピーダンスが容量性となるように設定することで、反共振点が共振点に近づく方向に動くからである。 That is, in the present embodiment, the reason why the variable width of the resonance frequency can be increased by controlling the variable capacitance without substantially deteriorating the steepness is as follows. In this embodiment, in order to change the variable width of the capacitance in the capacitance circuit 54, the first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1. In the resonance circuit of the series arm 52 in which the first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1, the anti-resonance point moves easily, and the resonance point hardly moves. Therefore, when the anti-resonance point is closer to the direction of the resonance point than before, the variable width is widened and the steepness is enhanced. Conditions for bringing the anti-resonance point closer to the direction of the resonance point than before are that the variable capacitance Cp_s1 and the first inductor Ls1 are made into a combined impedance and that the combined impedance is set to be capacitive. . By making the variable capacitance Cp_s1 and the first inductor Ls1 into a combined impedance, the variable width becomes wider than before. Further, by setting the combined impedance to be capacitive, the anti-resonance point moves in a direction approaching the resonance point.
次に、第１のインダクタLs1，Ls2の具体的な設定例について詳細に説明する。図９（Ａ）は、キャパシタンス回路５４のインピーダンス特性図である。 Next, a specific setting example of the first inductors Ls1 and Ls2 will be described in detail. FIG. 9A is an impedance characteristic diagram of the capacitance circuit 54.
各図中に示す破線は、可変容量Cp_s1（キャパシタンスＣ１，Ｃ２）や第１のインダクタLs1（インダクタンスＬ）の単体での特性を例示している。また、各図中に示す実線は、キャパシタンス回路５４の特性を例示している。 The broken lines shown in the figures illustrate the characteristics of the variable capacitor Cp_s1 (capacitances C1 and C2) and the first inductor Ls1 (inductance L) alone. The solid line in each figure illustrates the characteristics of the capacitance circuit 54.
第１のインダクタLs1のインピーダンス波形（Ｌ）は、周波数の増加にしたがってインピーダンスがプラスの領域で増加する直線状である。可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、異なるキャパシタンスに可変容量Cp_s1を設定した場合のインピーダンス波形である。可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）は、インピーダンスがマイナスの領域において、周波数の増加にしたがってインピーダンスの絶対値が急峻に減少し、インピーダンスがマイナスの一定値に近づくにつれ、変化がなだらかになる。 The impedance waveform (L) of the first inductor Ls1 has a linear shape in which the impedance increases in a positive region as the frequency increases. The impedance waveform (C1, C2) of the variable capacitance Cp_s1 is an impedance waveform when the variable capacitance Cp_s1 is set to a different capacitance. In the impedance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cp_s1, in an area where the impedance is negative, the absolute value of the impedance sharply decreases as the frequency increases, and changes gradually as the impedance approaches a negative constant value. .
これらの可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1とは直列接続されているために、可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1との合成のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）と第１のインダクタLs1のインピーダンス波形（Ｌ）との単純な足し合わせとなる。このため、可変容量Cp_s1と第１のインダクタLs1との合成のインピーダンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、可変容量Cp_s1のインピーダンス波形（Ｃ１，Ｃ２）と比べて、インピーダンスがプラス側にシフトし、所定の周波数でインピーダンスが零となって共振が生じている。 Since the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 are connected in series, the combined impedance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 is the impedance waveform (V) of the variable capacitor Cp_s1. C1, C2) and the impedance waveform (L) of the first inductor Ls1. Therefore, the impedance of the combined impedance waveform (L + C1, L + C2) of the variable capacitor Cp_s1 and the first inductor Ls1 is shifted to the plus side as compared with the impedance waveform (C1, C2) of the variable capacitor Cp_s1, and The impedance becomes zero at the frequency and resonance occurs.
また、図９（Ｂ）は、キャパシタンス回路５４のアドミタンス特性図である。このキャパシタンス回路５４のアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）において、共振周波数よりも低周波数側では、キャパシタンス回路５４のアドミタンスはプラスとなって容量性を持ち、共振周波数よりも高周波数側では、キャパシタンス回路５４のアドミタンスがマイナスとなって誘導性を持っている。 FIG. 9B is an admittance characteristic diagram of the capacitance circuit 54. In the admittance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 54, the admittance of the capacitance circuit 54 becomes positive on the frequency side lower than the resonance frequency, and has a capacitance. On the frequency side higher than the resonance frequency, the capacitance circuit 54 becomes Has negative admittance and is inductive.
ここで、キャパシタンス回路５４の共振の共振角周波数をωr、第１のインダクタLs1のインダクタンスをL、可変容量Cp_s1のキャパシタンスをCとすると、キャパシタンス回路５４の合成インピーダンスZは、
1 / Z = 1 / ( j×ω×L ) + j×ω×C =（ 1 - ω2×L×C ）/ ( j×ω×L )
とあらわすことができる。この合成インピーダンスが容量性となる条件は、
Z > 0
である。このため、キャパシタンス回路５４においては、
L < 1 / ( ωr2 ×C )
の条件式を満足する範囲内に、共振角周波数ωr、第１のインダクタLs1のインダクタンスL、可変容量Cp_s1のキャパシタンスCを設定することにより、キャパシタンス回路５４が全体としても容量性のインピーダンスを有することになる。このようなインピーダンスをキャパシタンス回路５４が有することにより、先に図７（Ｂ）で説明したように、キャパシタンス回路５４のキャパシタンスが取りうる値の範囲を、可変容量Cp_s1が単体で取りうる値の範囲から、より大きい値の側にずらし、共振周波数の可変幅を拡げつつ、フィルタ特性において高い急峻性を得ることが可能になる。なお、第１のインダクタLs1のインダクタンスLは、L > 0.2［nH］とするとより好ましく、これによりコイルパターン電極やインダクタンス素子を一般的な工法を用いて第１のインダクタLs1を形成する場合に、ばらつきを抑制してインダクタンスＬを実現できる。
Here, assuming that the resonance angular frequency of the resonance of the capacitance circuit 54 is ωr, the inductance of the first inductor Ls1 is L, and the capacitance of the variable capacitor Cp_s1 is C, the combined impedance Z of the capacitance circuit 54 is
1 / Z = 1 / (j × ω × L) + j × ω × C = (1-ω 2 × L × C) / (j × ω × L)
Can be represented. The conditions under which this combined impedance is capacitive are:
Z> 0
It is. Therefore, in the capacitance circuit 54,
L <1 / (ωr 2 × C)
By setting the resonance angular frequency ωr, the inductance L of the first inductor Ls1, and the capacitance C of the variable capacitor Cp_s1 within a range that satisfies the conditional expression, the capacitance circuit 54 has a capacitive impedance as a whole. become. Since the capacitance circuit 54 has such an impedance, the range of the value that the capacitance of the capacitance circuit 54 can take is changed to the range of the value that the variable capacitor Cp_s1 can take alone, as described above with reference to FIG. Therefore, it is possible to obtain high steepness in the filter characteristics while widening the variable width of the resonance frequency by shifting to a larger value side. It is more preferable that the inductance L of the first inductor Ls1 is L> 0.2 [nH]. Accordingly, when forming the first inductor Ls1 by using a general method for forming a coil pattern electrode or an inductance element, The inductance L can be realized by suppressing the variation.
図９（Ｃ）は、キャパシタンス回路５４を共振子Re_s1に並列接続した共振回路４のインピーダンス特性図である。また、図９（Ｄ）は、比較対象に係る共振回路４Ａのインピーダンス特性図である。なお、比較対象に係る共振回路４Ａは、共振子Re_s1に可変容量Cp_s1のみを並列接続した回路である。 FIG. 9C is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 4 in which the capacitance circuit 54 is connected in parallel to the resonator Re_s1. FIG. 9D is an impedance characteristic diagram of the resonance circuit 4A according to the comparative example. The resonance circuit 4A according to the comparative example is a circuit in which only the variable capacitance Cp_s1 is connected to the resonator Re_s1 in parallel.
先に示した図９（Ｂ）の、キャパシタンス回路５４の単体でのアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）は、共振周波数よりも低周波数側の近傍周波数においては、インピーダンスが無限大に向かって急峻に立ちあがっている。そして、共振周波数よりも低周波数側の近傍周波数においては、２つのアドミタンス波形（Ｌ＋Ｃ１，Ｌ＋Ｃ２）のアドミタンスの差分が、２つのアドミタンス波形（Ｃ１，Ｃ２）のアドミタンスの差分に比べて、より大きくなっている。 In the admittance waveform (L + C1, L + C2) of the capacitance circuit 54 alone shown in FIG. 9B, the impedance steeply rises toward infinity at a frequency lower than the resonance frequency. ing. Then, at a nearby frequency lower than the resonance frequency, the difference between the admittances of the two admittance waveforms (L + C1, L + C2) becomes larger than the difference between the admittances of the two admittance waveforms (C1, C2). ing.
このため、図９（Ｃ）に示す共振回路４のアドミタンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でも、キャパシタンス回路５４の共振周波数よりも低周波数側の近傍周波数において、一方のアドミタンス波形が緩やかに立ち上がり、他方のアドミタンス波形が急峻に立ち上がるようになる。このことにより、２つのアドミタンス波形（Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ１，Ｒｅ＋Ｌ＋Ｃ２）でアドミタンスが零になる周波数の差、すなわち、反共振周波数の可変幅が広がることになる。 Therefore, in the admittance waveform (Re + L + C1, Re + L + C2) of the resonance circuit 4 shown in FIG. 9C, one of the admittance waveforms rises gently at a nearby frequency lower than the resonance frequency of the capacitance circuit 54, and the other admittance waveform gradually rises. The admittance waveform rises sharply. As a result, the difference between the frequencies at which the admittance becomes zero in the two admittance waveforms (Re + L + C1, Re + L + C2), that is, the variable width of the anti-resonance frequency increases.
このように、インピーダンス波形およびアドミタンス波形の観点からも、本実施形態に係る共振回路４のように、可変容量Cp_s1に第１のインダクタLs1を直列接続する構成の方が、可変容量Cp_s1単体を用いる構成よりも、反共振周波数の可変幅を拡げられることを確認することができる。 Thus, also from the viewpoint of the impedance waveform and the admittance waveform, the configuration in which the first inductor Ls1 is connected in series to the variable capacitor Cp_s1 as in the resonance circuit 4 according to the present embodiment uses the variable capacitor Cp_s1 alone. It can be confirmed that the variable width of the anti-resonance frequency can be increased as compared with the configuration.
以上の各実施形態や各実施例に説明したように本発明は実施することができる。なお、本発明は、特許請求の範囲に記載に該当する構成であれば、上述の各実施形態や実施例で示した構成の他のどのような構成であっても実施することができる。 The present invention can be implemented as described in the above embodiments and examples. The present invention can be implemented in any configuration other than the configurations described in each of the above-described embodiments and examples as long as the configuration falls within the scope of the claims.
例えば、高周波モジュールは、可変フィルタ回路のみが基板に形成された可変フィルタ回路モジュールとして構成してもよく、その他の高周波信号処理に関する回路、例えばデュプレクサや、ダイプレクサ、アンプ等と一体に構成したアナログ信号処理モジュールとして構成してもよい。また、本発明の可変フィルタ回路は、基板に一体に形成してモジュール構成とする他、複数の部品間を接続して構成される信号処理装置とすることもできる。 For example, a high-frequency module may be configured as a variable filter circuit module in which only a variable filter circuit is formed on a substrate, and an analog signal integrated with other circuits related to high-frequency signal processing, such as a duplexer, a diplexer, and an amplifier. It may be configured as a processing module. Further, the variable filter circuit of the present invention may be formed as a module by integrally forming the variable filter circuit on a substrate, or may be a signal processing device configured by connecting a plurality of components.
Cs_p１，Cs_p２，Cp_s１，Cp_s２…可変容量
Lp1，Lp2，Ls1，Ls2…第１のインダクタ
Ls_p1，Ls_p2，Ls_s1，Ls_s2…第２のインダクタ
Lp_p1，Lp_p2，Lp_s1，Lp_s2…第１のインダクタ
Re_p1，Re_p2，Re_s1，Re_s2…共振子
１…高周波モジュール
２…基板
３，４…共振回路
１０，５０…可変フィルタ回路
１２，１３，５１…並列腕
１１，５２，５３…直列腕
１４，１５，５４，５５…キャパシタンス回路
Cs_p1, Cs_p2, Cp_s1, Cp_s2 ... variable capacity
Lp1, Lp2, Ls1, Ls2 ... first inductor
Ls_p1, Ls_p2, Ls_s1, Ls_s2 ... second inductor
Lp_p1, Lp_p2, Lp_s1, Lp_s2 ... first inductor
Re_p1, Re_p2, Re_s1, Re_s2... Resonator 1. High-frequency module 2. Substrates 3 and 4. Resonant circuits 10 and 50... Variable filter circuits 12, 13 and 51. 54, 55 ... capacitance circuit
Claims (4)
前記共振子に直列接続されたキャパシタンス回路と、
を含む共振回路を備えた、可変フィルタ回路であって、
前記キャパシタンス回路は、
制御可能なキャパシタンスを有する可変キャパシタンス素子と、
インダクタンスを有するインダクタンス素子、を備え、
前記インダクタンス素子は、前記可変キャパシタンス素子に並列接続されており、
さらに、前記可変キャパシタンス素子のキャパシタンスと前記インダクタンス素子のインダクタンスとは、前記キャパシタンス回路における前記可変キャパシタンス素子と前記インダクタンス素子との合成インピーダンスが誘導性にならず、容量性となるように設定されている、
可変フィルタ回路。 A resonator having a resonance frequency and an anti-resonance frequency connected in series to a path connecting the input / output terminals and the ground ,
A capacitance circuit connected in series with the resonator,
A variable filter circuit comprising a resonance circuit including:
The capacitance circuit includes:
A variable capacitance element having a controllable capacitance;
An inductance element having an inductance,
The inductance element is connected in parallel to the variable capacitance element,
Further, the capacitance of the variable capacitance element and the inductance of the inductance element are set such that the combined impedance of the variable capacitance element and the inductance element in the capacitance circuit is not inductive but capacitive. ,
Variable filter circuit.
請求項１に記載の可変フィルタ回路。 When the resonance angular frequency of the variable capacitance element and the inductance element is ωr, the inductance of the inductance element is L, and the capacitance of the variable capacitance element is C, a conditional expression of L> 1 / (ωr 2 × C) Satisfy
The variable filter circuit according to claim 1.
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