JP6651331B2 - 周波数可変フィルタ装置および共振器 - Google Patents

Description

本発明は、通過周波数帯域を変更可能なフィルタ装置に関するものである。

例えば、送受信周波数を頻繁に切り替える周波数ホッピング通信の送受信器で用いられる周波数可変フィルタ装置が知られている（特許文献１参照）。このような周波数可変フィルタ装置は、通過周波数帯域を高速で（例えば数百回／秒）切り替えることが要求されるもので、共振器としては半同軸共振器を用いて構成していた。

特開平１１−２３４０９１号公報

上述したような周波数可変フィルタ装置では、通過周波数帯域が高くなるにつれて、共振器の長さを短くする必要がある。例えば、１．４ＧＨｚから２．３ＧＨｚを可変範囲とするフィルタでは、共振器の長さが２．５ｍｍと短くなる。高周波化すると共振器はさらに短くなるので、周波数切替え用の部品の接続が困難となる。共振器として半同軸共振器を用いる場合、実用的には３ＧＨｚ程度までしか対応できないと予想される。

本発明の目的は、高い通過周波数帯域にも対応することのできる周波数可変フィルタ装置を提供することである。

上記課題を解決するための、本願発明の周波数可変フィルタ装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
特定の周波数帯域の信号を通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部に対し、通過周波数帯域を切り替えるための切替信号を供給する切替信号供給部とを備え、
前記フィルタ部は、
マイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された入力側共振パターンと、
前記入力側共振パターンの長辺とその長辺が隣接し、マイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された出力側共振パターンと、
前記入力側共振パターンに導通し、当該フィルタ部へ信号が入力される高周波信号入力部と、
前記出力側共振パターンに導通し、当該フィルタ部から信号が出力される高周波信号出力部と、
前記入力側共振パターンに接続され、前記入力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第１の接地切替部と、
前記出力側共振パターンに接続され、前記出力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第２の接地切替部とを備えることを特徴とする周波数可変フィルタ装置。

また、本願発明の共振器の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
マイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された入力側共振パターンと、
前記入力側共振パターンの長辺とその長辺が隣接し、マイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された出力側共振パターンと、
前記入力側共振パターンに導通し、信号が入力される高周波信号入力部と、
前記出力側共振パターンに導通し、信号が出力される高周波信号出力部と、
前記入力側共振パターンに接続され、前記入力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第１の接地切替部と、
前記出力側共振パターンに接続され、前記出力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第２の接地切替部とを備えることを特徴とする共振器。

上記構成によれば、高い通過周波数帯域にも対応することができる。

本発明の第１実施形態に係る周波数可変フィルタ装置の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る切替信号生成部の構成図である。 本発明の第１実施形態に係るフィルタ部の構成図である。 本発明の第１実施例に係るフィルタ特性を示す図である。 本発明の第２実施例に係るフィルタ特性を示す図である。 本発明の第３実施例に係るフィルタ特性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るフィルタ部の構成図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る周波数可変フィルタ装置の構成図である。図１に示すように、第１実施形態の周波数可変フィルタ装置１は、切替信号供給部１０と共振回路（フィルタ部）２０とを含むように構成される。フィルタ部２０は、高周波信号入力部２１ａから入力された高周波信号Ｓ１を構成する周波数のうち、特定の周波数帯域の信号を通過させて、高周波信号Ｓ２として高周波信号出力部２５ａから出力するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。

切替信号供給部１０は、フィルタ部２０に対し、通過周波数帯域を切り替えるための切替信号１２ａ（１）・・・１２ａ（ｎ）の内の１つを供給するもので、フィルタ部２０に対し、それぞれ、切替信号１２ａ（１）・・・１２ａ（ｎ）を生成して供給する複数の切替信号生成部１２（１）・・・１２（ｎ）と、複数の切替信号生成部１２（１）・・・１２（ｎ）のうち、どの切替信号生成部１２から切替信号１２ａを供給するのかを制御する制御部１１とを含むように構成される。ｎは、正の整数である。切替信号生成部１２（１）・・・１２（ｎ）を代表させて説明する場合は、切替信号生成部１２と称し、切替信号１２ａ（１）・・・１２ａ（ｎ）を代表させて説明する場合は、切替信号１２ａと称する。

制御部１１は、複数の切替信号生成部１２（１）・・・１２（ｎ）のうち、１つに対してのみ、切替信号１２ａを供給するよう制御するか、または、複数の切替信号生成部１２（１）・・・１２（ｎ）の、いずれにも切替信号１２ａを供給しないよう制御する。つまり、切替信号供給部１０は、フィルタ部２０に対し、切替信号１２ａ（１）・・・１２ａ（ｎ）のうち１つを供給するか、または、いずれも供給しない。フィルタ部２０は、切替信号１２ａ（１）・・・１２ａ（ｎ）のうち１つを受信するか、または、いずれも受信しないかであり、これにより、（ｎ＋１）通りの通過周波数帯域を切り替える。

切替信号生成部１２は、図１の例では複数（ｎ個）であるが、１つとすることも可能である。切替信号生成部１２が１つの場合は、切替信号生成部１２からの切替信号１２ａがある場合と、ない場合との２通りの場合が生じ、フィルタ部２０は、切替信号１２ａがある場合とない場合に応じて、２通りの通過周波数帯域に切り替え制御される。

図２は、本発明の第１実施形態に係る切替信号生成部の構成図である。
図２に示すように、切替信号生成部１２は、切替信号生成部１２の入力をＴＴＬレベルの信号に変換するバッファと、後述するフィルタ部２０が備えるＰＩＮダイオードへ順方向電流を流すスイッチとして動作するトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のベース電流を制限する抵抗器Ｒ１と、トランジスタＱ１のベース電流を安定させるための抵抗器Ｒ２と、上記順方向電流を制限する抵抗器Ｒ３と、切替信号生成部１２の出力を逆電圧に接地させるスイッチとして動作するトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のベース電圧を安定させる抵抗器Ｒ４と、逆電圧出力時に電流を制限する抵抗器Ｒ５と、トランジスタＱ２の接地状態を制限するコンデンサＣ１とから構成されている。

ＰＩＮダイオードは、よく知られているように、ＰＮ接合の間にＩ層を挟み込んだ３層構造のダイオードであり、順方向電流を変化させると、順方向の高周波直列抵抗が変化する。

切替信号生成部１２において、入力がＬｏ状態であるときは、トランジスタＱ１がオンとなり、トランジスタＱ２がオフとなって、フィルタ部２０が備えるＰＩＮダイオードへ、抵抗器Ｒ３により制限された順方向電流が出力される。また、入力がＨｉ状態であるときは、トランジスタＱ１がオフとなり、トランジスタＱ２がオンとなって、コンデンサＣ１が飽和するまでは、電流が接地されるため、外部への電流の出力がなく、コンデンサＣ１が飽和すると、抵抗器Ｒ５を介して逆電圧による電流が出力される。

すなわち、切替信号生成部１２において、制御部１１からの信号がＬｏ状態であるときは、当該切替信号生成部１２に接続されたフィルタ部２０へ、当該フィルタ部２０の通過周波数を特定の周波数とするための切替信号１２ａを供給する。また、制御部１１からの信号がＨｉ状態であるときは、当該切替信号生成部１２に接続されたフィルタ部２０へ切替信号１２ａを供給しない。

図３は、本発明の第１実施形態に係るフィルタ部の構成図である。
本実施形態のフィルタ部２０は、半同軸共振器ではなくて、半波長のマイクロストリップ線路（Micro Strip Line）で構成される共振器を用いる。マイクロストリップ線路は、よく知られているように、基板の表面に線状の導体箔を形成し裏面に導体箔を形成した板状誘電体の構造を持ち電磁波を伝達する伝送路である。これにより、半同軸共振器を用いる場合に比べて、フィルタ部２０の物理的な大きさを大きくできるので、周波数切替え用の部品を容易に接続することができる。例えば、テフロン基板のマイクロストリップ線路を用いる場合は、３ＧＨｚにおける共振器の長さを約３０ｍｍとすることができ、共振器が小さくなりすぎる問題を解決できる。

また、周波数切替えは、共振器を構成するコンデンサの容量を切り替えるのではなく、共振器のマイクロストリップ線路における対ＧＮＤ（GROUND：接地）への短絡点を変化させることにより実現する。共振器における短絡点を変化させる、つまり、マイクロストリップ線路の接地点を変化させることで、共振器の電気的な長さ（電気長）を変え、共振周波数を変化させる。こうすることにより、共振器を長く（大きく）構成しやすくなり、また、共振周波数を切り替える回路が簡素になり高周波化しやすくなる、という効果がある。

図３に示すように、本実施形態の例では、フィルタ部２０は、テフロン基板３０に形成されたマイクロストリップ線路で構成される共振器により実現される。テフロン基板３０の外径を図３の一点鎖線で示す。図３は、テフロン基板３０の表面（おもて面）を示す。テフロン基板３０の裏面には、おもて面にマイクロストリップ線路の信号伝送パターンを構成できるよう、少なくとも上記信号伝送パターンの裏面相当部位にＧＮＤ（接地）パターンが形成されている、例えば、ほぼ裏面全体にＧＮＤ（接地）パターンを形成してもよい。テフロン基板３０の厚さは、例えば、本実施形態の例では０．５ｍｍである。また、マイクロストリップ線路を構成する導体は、例えば、１８μｍの厚さの銅箔に１８μｍの厚さの金メッキが施されて形成される。

概略構成としては、本実施形態のフィルタ部２０は、高周波信号入力部２１ａと、信号導入パターン２１と、入力側共振パターン２２と、接合パターン２３と、出力側共振パターン２４と、信号導出パターン２５と、高周波信号出力部２５ａとを備える。信号導入パターン２１と、入力側共振パターン２２と、接合パターン２３と、出力側共振パターン２４と、信号導出パターン２５は、いずれも、マイクロストリップ線路として構成される。

高周波信号入力部２１ａには、フィルタ部２０がフィルタリングする対象の高周波信号Ｓ１が、特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルを介して入力される。高周波信号入力部２１ａは、信号導入パターン２１を介して、入力側共振パターン２２と電気的に導通している。

高周波信号出力部２５ａからは、フィルタ部２０がフィルタリングした後の高周波信号Ｓ２が、特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルを介して出力される。高周波信号出力部２５ａは、信号導出パターン２５を介して、出力側共振パターン２４と電気的に導通している。

信号導入パターン２１は、高周波信号入力部２１ａに入力された高周波信号を、入力側共振パターン２２へ伝える。入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４は、両者の長手方向（図３のＹ方向）の長さ（図３のｃ）で決まる共振周波数により定まる周波数帯域の高周波信号を、接合パターン２３を介して、入力側共振パターン２２から出力側共振パターン２４へ伝える。信号導出パターン２５は、入力側共振パターン２２から出力側共振パターン２４へ伝えられた高周波信号を、高周波信号出力部２５ａへ伝える。

入力側共振パターン２２は、図３のＹ方向に長い略長方形であり、長辺２２ａ，２２ｂ、短辺２２ｃ，２２ｄを有する。入力側共振パターン２２の長手方向における両端部は、それぞれ１カ所以上のバイアホールＶＨにより、テフロン基板３０の裏面ＧＮＤ（接地）パターンに接続されている。図３の例では、入力側共振パターン２２の両端部は、それぞれ２カ所のバイアホールＶＨにより、裏面ＧＮＤパターンに接続されている。

出力側共振パターン２４は、図３のＹ方向に長い略長方形であり、長辺２４ａ，２４ｂ、短辺２４ｃ，２４ｄを有する。長辺２４ａは、入力側共振パターン２２の長辺２２ｂと隣接している。出力側共振パターン２４の長手方向における両端部は、それぞれ１カ所以上のバイアホールＶＨにより、テフロン基板３０の裏面ＧＮＤ（接地）パターンに接続されている。図３の例では、入力側共振パターン２４の両端部は、それぞれ２カ所のバイアホールＶＨにより、裏面ＧＮＤパターンに接続されている。

入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の幅（短辺の長さ＝Ｘ方向の長さ、図３のｄ）は、いずれも２ｍｍ前後であり、３ＧＨｚ付近におけるマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、つまり、３ＧＨｚ付近における入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の特性インピーダンスを２０Ωとしている。この幅ｄは、後述するＰＩＮダイオードを半田付けできるように設定されている。また、この幅ｄは、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の特性インピーダンスを決めるもので、変えることも可能である。

また、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の長さ（長辺の長さ、図３のｃ）は、いずれも３０ｍｍ前後、つまり、３ＧＨｚ付近においてテフロン内を伝搬する電波の１／２波長の長さとしている。この長さｃは、フィルタ部２０の共振周波数、つまり通過周波数に関係するものである。

信号導入パターン２１は、図３のＸ方向に長い略長方形であり、入力側共振パターン２２の長辺２２ａに接続されている。信号導出パターン２５は、図３のＸ方向に長い略長方形であり、出力側共振パターン２４の長辺２４ｂに接続されている。

信号導入パターン２１と信号導出パターン２５については、それぞれの幅（Ｙ方向の長さ、図３のａ）は、いずれも１ｍｍ前後である。幅ａが１ｍｍ前後でテフロン基板３０の厚さが０．５ｍｍの場合、３ＧＨｚ付近における信号導入パターン２１と信号導出パターン２５の特性インピーダンスは５０Ωとなる。こうして、信号導入パターン２１と信号導出パターン２５の特性インピーダンスを、同軸ケーブルの特性インピーダンスに合わせている。

信号導入パターン２１と信号導出パターン２５の、それぞれの長さ（Ｘ方向の長さ、図３のｂ）、つまり、高周波信号入力部２１ａから入力側共振パターン２２の長辺２２ａに至る長さと、高周波信号出力部２５ａから出力側共振パターン２４の長辺２４ｂに至る長さは、いずれも、任意長としてよい。

本実施形態では、後述する接地切替部２２ｋや２４ｋを構成する部品を、同一の（１枚の）テフロン基板３０に実装するために、テフロン基板３０のＸ方向の長さを、部品実装に必要な長さとしている。こうすることにより、接地切替部２２ｋや２４ｋを容易に設置することができる。なお、接地切替部２２ｋや２４ｋを、このテフロン基板３０に実装しないで、他の方法（例えば直接配線で接続）により設置することも可能である。

信号導入パターン２１が入力側共振パターン２２の長辺２２ａと繋がる位置と、入力側共振パターン２２の短辺２２ｄとの間のＹ方向における距離（図３のｈ３）は、フィルタ部２０の入力インピーダンスを決定するもので、本実施形態では６ｍｍ前後（電気長４０ｐｓ：ピコ秒）であり、入力インピーダンスを５０Ωとしている。電気長とは、上述したように、電気的な長さであり、電子回路の配線の長さを信号の遅延時間で表わしたものである。

信号導出パターン２５が出力側共振パターン２４の長辺２４ｂと繋がる位置と、出力側共振パターン２４の短辺２４ｄとの間のＹ方向における距離も上記ｈ３と同じであり、この距離は、フィルタ部２０の出力インピーダンスを決定するもので、本実施形態では、出力インピーダンスを５０Ωとしている。

また、本実施形態では、入力側共振パターン２２の短辺２２ｃや出力側共振パターン２４の短辺２４ｃと、接合パターン２３の中心との間のＹ方向における距離（図３のｈ１）は、１５ｍｍ前後（電気長８０ｐｓ）であり、信号導入パターン２１や信号導出パターン２５と、接合パターン２３の中心との間のＹ方向における距離（図３のｈ２）は、１１ｍｍ前後（電気長６０ｐｓ）である。

入力側共振パターン２２の長辺２２ｂと出力側共振パターン２４の長辺２４ａは、互いに対向するよう隣接して配置されており、また、互いに平行である。接合パターン２３は、長辺２２ｂと長辺２４ａとを接続する。

入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４との間の距離（図３のｆ、詳しくは、長辺２２ｂと長辺２４ａとの間の距離）は、つまり、接合パターン２３のＸ方向の長さは、５ｍｍ前後（電気長３０ｐｓ）である。接合パターン２３の幅（Ｙ方向の長さ、図３のｅ）は、０．３〜０．５ｍｍ前後であり、３ＧＨｚ付近における接合パターン２３の特性インピーダンスを１５０Ωとしている。接合パターン２３のＹ方向の位置を変えることにより、フィルタ部２０の通過帯域幅を変えることができる。例えば、接合パターン２３の位置を上方向（Ｙ１方向）にずらすと、通過帯域幅は広くなる。

入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の上部には、それぞれ、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４に接続され、フィルタ部２０が通過させる周波数帯域を切り替えるための切替信号１２ａが入力されて、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４が接地する接地点（高周波における接地点）を切り替える接地切替部２２ｋと接地切替部２４ｋが設けられている。

接地切替部２２ｋと接地切替部２４ｋは、図３の例では、それぞれ、ｎ個の接地切替部２２ｋ（１）〜２２ｋ（ｎ）と、接地切替部２４ｋ（１）〜２４ｋ（ｎ）とを含む。ｎは、切替信号生成部１２や切替信号１２ａの数と同じ数であり、上述したように、ｎ＝１とすることも可能である。接地切替部２２ｋ（１）〜２２ｋ（ｎ）を代表させて説明する場合は、接地切替部２２ｋと称し、接地切替部２４ｋ（１）〜２４ｋ（ｎ）を代表させて説明する場合は、接地切替部２４ｋと称する。

図３で対向する位置にある接地切替部２２ｋと接地切替部２４ｋには、同一の切替信号１２ａが入力される。例えば、接地切替部２２ｋ（１）と接地切替部２４ｋ（１）には、切替信号１２ａ（１）が入力され、接地切替部２２ｋ（２）と接地切替部２４ｋ（２）には、切替信号１２ａ（２）が入力され、同様にして、接地切替部２２ｋ（ｎ）と接地切替部２４ｋ（ｎ）には、切替信号１２ａ（ｎ）が入力される。したがって、接地切替部２２ｋと接地切替部２４ｋが含む接地切替部の数ｎは、同数となるように設定される。

接地切替部２２ｋ（１）は、カソードが入力側共振パターン２２の接続点Ｂ１１に接続されたＰＩＮダイオードＤ１１と、ＰＩＮダイオードＤ１１のアノードに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサＣ１１と、ＰＩＮダイオードＤ１１のアノードに接続された切替端子Ｔ１１とを備える。切替端子Ｔ１１には、フィルタ部２０の通過周波数帯域を切り替える切替信号１２ａ（１）が入力される。

接地切替部２２ｋ（２）は、カソードが入力側共振パターン２２の接続点Ｂ１２に接続されたＰＩＮダイオードＤ１２と、ＰＩＮダイオードＤ１２のアノードに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサＣ１２と、ＰＩＮダイオードＤ１２のアノードに接続された切替端子Ｔ１２とを備える。切替端子Ｔ１２には、フィルタ部２０の通過周波数帯域を切り替える切替信号１２ａ（２）が入力される。

接地切替部２２ｋ（ｎ）は、カソードが入力側共振パターン２２の接続点Ｂ１ｎに接続されたＰＩＮダイオードＤ１ｎと、ＰＩＮダイオードＤ１ｎのアノードに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサＣ１ｎと、ＰＩＮダイオードＤ１ｎのアノードに接続された切替端子Ｔ１ｎとを備える。切替端子Ｔ１ｎには、フィルタ部２０の通過周波数帯域を切り替える切替信号１２ａ（ｎ）が入力される。

同様にして、接地切替部２４ｋ（１）は、カソードが出力側共振パターン２４の接続点Ｂ２１に接続されたＰＩＮダイオードＤ２１と、ＰＩＮダイオードＤ２１のアノードに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサＣ２１と、ＰＩＮダイオードＤ２１のアノードに接続された切替端子Ｔ２１とを備える。切替端子Ｔ２１には、切替信号１２ａ（１）が入力される。

接地切替部２４ｋ（２）は、カソードが出力側共振パターン２４の接続点Ｂ２２に接続されたＰＩＮダイオードＤ２２と、ＰＩＮダイオードＤ２２のアノードに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサＣ２２と、ＰＩＮダイオードＤ２２のアノードに接続された切替端子Ｔ２２とを備える。切替端子Ｔ２２には、切替信号１２ａ（２）が入力される。

接地切替部２４ｋ（ｎ）は、カソードが出力側共振パターン２４の接続点Ｂ２ｎに接続されたＰＩＮダイオードＤ２ｎと、ＰＩＮダイオードＤ２ｎのアノードに一端が接続され、他端が接地されたコンデンサＣ２ｎと、ＰＩＮダイオードＤ２ｎのアノードに接続された切替端子Ｔ２ｎとを備える。切替端子Ｔ２ｎには、切替信号１２ａ（ｎ）が入力される。

接続点Ｂ１１〜Ｂ１ｎとＢ２１〜Ｂ２ｎは、それぞれ、ＰＩＮダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎのカソードとＰＩＮダイオードＤ２１〜Ｄ２ｎのカソードが、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４に、例えば半田付けで接続される点である。切替端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎ、Ｔ２１〜Ｔ２ｎは、それぞれ、切替信号生成部１２（１）〜１２（ｎ）からの出力信号線と、例えば半田付けで接続される。詳しくは、切替端子Ｔ１１，Ｔ２１が切替信号生成部１２（１）と接続され、切替端子Ｔ１２，Ｔ２２が切替信号生成部１２（２）と接続され、以下同様にして、切替端子Ｔ１ｎ，Ｔ２ｎが切替信号生成部１２（ｎ）と接続される。

本実施形態では、ＰＩＮダイオードＤ１１〜Ｄ１ｎ、Ｄ２１〜Ｄ２ｎ、コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎ、Ｃ２１〜Ｃ２ｎ、切替端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎ、Ｔ２１〜Ｔ２ｎは、チップ部品であり、同一のテフロン基板３０に実装され半田付けされる。そして、テフロン基板３０に実装された切替端子Ｔ１１〜Ｔ１ｎ、Ｔ２１〜Ｔ２ｎに対し、それぞれ、切替信号生成部１２（１）〜１２（ｎ）からの出力信号線が半田付けされる。

入力側共振パターン２２の短辺２２ｃと接続点Ｂ１１との間のＹ方向における距離（図３のｇ）は、本実施形態の例では、例えば電気長が１０ｐｓに設定される。また、入力側共振パターン２２上において隣接する接続点（例えば、Ｂ１１とＢ１２）間のＹ方向における距離（例えば、図３のｃ１−ｃ２）は、同様に、例えば電気長が１０ｐｓに設定される。ｃ１は、入力側共振パターン２２の短辺２２ｄと接続点Ｂ１１との間のＹ方向における距離であり、ｃ２は、入力側共振パターン２２の短辺２２ｄと接続点Ｂ１２との間のＹ方向における距離である。

こうして、例えば、接地切替部２２ｋ（１）の切替端子Ｔ１１と、接地切替部２４ｋ（１）の切替端子Ｔ２１とに対し、切替信号生成部１２（１）から切替信号１２ａ（１）が入力されると、接続点Ｂ１１とＢ２１とが高周波的に接地される。すなわち、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が、図３のｃ１となる。

また、例えば、接地切替部２２ｋ（２）の切替端子Ｔ１２と、接地切替部２４ｋ（２）の切替端子Ｔ２２とに対し、切替信号生成部１２（２）から切替信号１２ａ（２）が入力されると、接続点Ｂ１２とＢ２２とが高周波的に接地される。すなわち、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が、図３のｃ２となる。

なお、切替信号生成部１２（１）〜１２（ｎ）のいずれからも切替信号１２ａが出力されない場合は、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が、図３のｃとなる。入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が短いほど、フィルタ部２０を通過する周波数は高くなる。

図４は、本発明の第１実施例に係るフィルタ特性を示す図である。
第１実施例においては、入力側共振パターン２２の短辺２２ｃや出力側共振パターン２４の短辺２４ｃと、接合パターン２３の中心との間のＹ方向における電気長（図３のｈ１）を、８０ｐｓ（厚さ０．５ｍｍのテフロン基板上で１５ｍｍ前後）としている。すなわち、切替信号生成部１２（１）〜１２（ｎ）のいずれからも切替信号１２ａが出力されない場合であり、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が、図３のｃとなる場合である。

図４において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は、４１がフィルタ部２０の通過特性、４２が反射特性を示す。図４で示されるように、第１実施例においては、通過中心周波数が約２．９ＧＨｚであり、２．６〜３．２ＧＨｚ付近において、通過特性が良好となり、反射が少ない。

図５は、本発明の第２実施例に係るフィルタ特性を示す図である。
第２実施例においては、図３のｈ１の電気長を７０ｐｓ（厚さ０．５ｍｍのテフロン基板上で１３ｍｍ前後）としている。すなわち、切替信号生成部１２（１）から切替信号１２ａ（１）が出力されて、接続点Ｂ１１とＢ２１とが接地される場合であり、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が、図３のｃ１となる場合である。

図５において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は、５１がフィルタ部２０の通過特性、５２が反射特性を示す。図５で示されるように、第２実施例においては、通過中心周波数が約３．１ＧＨｚであり、２．９〜３．４ＧＨｚ付近において、通過特性が良好となり、反射が少ない。

図６は、本発明の第３実施例に係るフィルタ特性を示す図である。
第３実施例においては、図３のｈ１の電気長を６０ｐｓ（厚さ０．５ｍｍのテフロン基板上で１１ｍｍ前後）としている。すなわち、切替信号生成部１２（２）から切替信号１２ａ（２）が出力されて、接続点Ｂ１２とＢ２２とが接地される場合であり、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４の電気長が、図３のｃ２となる場合である。

図６において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は、６１がフィルタ部２０の通過特性、６２が反射特性を示す。図６で示されるように、第３実施例においては、通過中心周波数が約３．３ＧＨｚであり、３．２〜３．５ＧＨｚ付近において、通過特性が良好となり、反射が少ない。

第１実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
（Ａ１）マイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された入力側共振パターンと、入力側共振パターンと隣接しマイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された出力側共振パターンと、入力側共振パターンに導通する高周波信号入力部と、出力側共振パターンに導通する高周波信号出力部と、入力側共振パターンに接続され、入力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第１の接地切替部と、出力側共振パターンに接続され、出力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第２の接地切替部とを備えるように、周波数可変フィルタ装置を構成したので、周波数切替え用部品の実装を容易にし、高い通過周波数帯域にも対応することができる。
（Ａ２）第１の接地切替部は、切替信号がアノードに入力されカソードが入力側共振パターンに接続された第１のＰＩＮダイオードと、第１のＰＩＮダイオードのアノードに一端が接続され他端が接地された第１のコンデンサとを含み、第２の接地切替部は、切替信号がアノードに入力されカソードが出力側共振パターンに接続された第２のＰＩＮダイオードと、第２のＰＩＮダイオードのアノードに一端が接続され他端が接地された第２のコンデンサとを含むように構成したので、共振周波数を切り替える回路が簡素化され、高周波化し易くなる。
（Ａ３）入力側共振パターンと出力側共振パターンとが、マイクロストリップ線路で接続されるように構成したので、入力側共振パターンと出力側共振パターンとの間隔を極端に小さくしなくて済み、入力側共振パターンと出力側共振パターンを製造し易い。
（Ａ４）入力側共振パターンと高周波信号入力部との間に、マイクロストリップ線路で構成される信号導入パターンが設けられ、出力側共振パターンと高周波信号出力部との間に、マイクロストリップ線路で構成される信号導出パターンが設けられるよう構成したので、周波数切替え用部品の実装がより容易となる。
（Ａ５）入力側共振パターンと、出力側共振パターンと、第１の切替端子と、第２の切替端子と、第１のＰＩＮダイオードと、第２のＰＩＮダイオードと、第１のコンデンサと、第２のコンデンサとを、同一の基板に実装するように構成したので、共振回路を容易に構成できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る周波数可変フィルタ装置の構成は、第１実施形態と同様、図１で示される。ただし、フィルタ部２０の構成が、第１実施形態と一部異なる。他の構成は、第１実施形態と同様である。

図７は、本発明の第２実施形態に係るフィルタ部の構成図である。第２実施形態のフィルタ部２０が、第１実施形態のフィルタ部２０と異なる点は、接合パターン２３を削除した点と、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４との間の距離（図３のｆ）を短くして、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４とを互いにより接近させた点である。第１実施形態では、ｆは５ｍｍ前後であったが、第２実施形態では、ｆは１ｍｍ以下とする。これら以外の点は、第１実施形態のフィルタ部２０と同様である。図を分かり易くするため、図７では、接地切替部２２ｋ、２４ｋの図示を省略している。

このように、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４とを、マイクロストリップ線路（接合パターン２３）で物理的に接続しなくても、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４とを第１実施形態よりも接近させることにより、入力側共振パターン２２と出力側共振パターン２４とを電磁結合させることができる。

第２実施形態によっても、周波数切替え用部品の実装を容易にし、高い通過周波数帯域にも対応することができる。

以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１…周波数可変フィルタ装置、１０…切替信号供給部、１１…制御部、１２…切替信号生成部、１２ａ…切替信号、２０…共振器（フィルタ部）、２１…信号導入パターン、２１ａ…高周波信号入力部、２２…入力側共振パターン、２２ａ…長辺、２２ｂ…長辺、２２ｃ…短辺、２２ｄ…短辺、２２ｋ…接地切替部、２３…接合パターン、２４…出力側共振パターン、２４ａ…長辺、２４ｂ…長辺、２４ｃ…短辺、２４ｄ…短辺、２４ｋ…接地切替部、２５…信号導出パターン、２５ａ…高周波信号出力部、３０…テフロン基板、Ｂ１１〜Ｂ１ｎ，Ｂ２１〜Ｂ２ｎ…接続点、Ｔ１１〜Ｔ１ｎ，Ｔ２１〜Ｔ２ｎ…切替端子。

Claims (4)

1. 特定の周波数帯域の信号を通過させるフィルタ部と、
   前記フィルタ部に対し、通過周波数帯域を切り替えるための切替信号を供給する切替信号供給部とを備え、
   前記フィルタ部は、
   板状誘電体の構造を持ち電磁波を伝達するマイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された入力側共振パターンと、
   前記入力側共振パターンの長辺とその長辺が隣接し、板状誘電体の構造を持ち電磁波を伝達するマイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された出力側共振パターンと、
   前記入力側共振パターンに導通し、当該フィルタ部へ信号が入力される高周波信号入力部と、
   前記出力側共振パターンに導通し、当該フィルタ部から信号が出力される高周波信号出力部と、
   前記入力側共振パターンに接続され、前記入力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第１の接地切替部と、
   前記出力側共振パターンに接続され、前記出力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第２の接地切替部とを備え、
   前記第１の接地切替部は、前記切替信号がアノードに入力され、カソードが前記入力側共振パターンに接続された第１のＰＩＮダイオードと、前記第１のＰＩＮダイオードの前記アノードに一端が接続され、他端が接地された第１のコンデンサとを含み、
   前記第２の接地切替部は、前記切替信号がアノードに入力され、カソードが前記出力側共振パターンに接続された第２のＰＩＮダイオードと、前記第２のＰＩＮダイオードの前記アノードに一端が接続され、他端が接地された第２のコンデンサとを含むことを特徴とする周波数可変フィルタ装置。
2. 請求項１に記載した周波数可変フィルタ装置であって、
   前記入力側共振パターンと、前記出力側共振パターンと、前記第１のＰＩＮダイオードと、前記第２のＰＩＮダイオードと、前記第１のコンデンサと、前記第２のコンデンサとが、同一の基板に実装されたことを特徴とする周波数可変フィルタ装置。
3. 板状誘電体の構造を持ち電磁波を伝達するマイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された入力側共振パターンと、
   前記入力側共振パターンの長辺とその長辺が隣接し、板状誘電体の構造を持ち電磁波を伝達するマイクロストリップ線路で構成され、その長手方向の両端が接地された出力側共振パターンと、
   前記入力側共振パターンに導通し、信号が入力される高周波信号入力部と、
   前記出力側共振パターンに導通し、信号が出力される高周波信号出力部と、
   前記入力側共振パターンに接続され、前記入力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第１の接地切替部と、
   前記出力側共振パターンに接続され、前記出力側共振パターンが接地する接地点を切り替えるための第２の接地切替部とを備え、
   前記第１の接地切替部は、切替信号がアノードに入力され、カソードが前記入力側共振パターンに接続された第１のＰＩＮダイオードと、前記第１のＰＩＮダイオードの前記アノードに一端が接続され、他端が接地された第１のコンデンサとを含み、
   前記第２の接地切替部は、前記切替信号がアノードに入力され、カソードが前記出力側共振パターンに接続された第２のＰＩＮダイオードと、前記第２のＰＩＮダイオードの前記アノードに一端が接続され、他端が接地された第２のコンデンサとを含むことを特徴とする共振器。
4. 請求項３に記載した共振器であって、
   前記入力側共振パターンと、前記出力側共振パターンと、前記第１のＰＩＮダイオードと、前記第２のＰＩＮダイオードと、前記第１のコンデンサと、前記第２のコンデンサとが、同一の基板に実装されたことを特徴とする共振器。

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