JP6703854B2

JP6703854B2 - 可変バンドパスフィルタ

Info

Publication number: JP6703854B2
Application number: JP2016026865A
Authority: JP
Inventors: 聡横野; 千葉　隆; 隆千葉; 誠幸足立; 山下　和郎; 和郎山下
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: JP2017147542A

Description

本発明は、複同調器を備える可変バンドパスフィルタに関する。

帯域通過フィルタとして、共振インダクタと共振コンデンサを並列に備える複数の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器を備えるものが、特許文献１に開示されている。

特開２０１４−０２７６９０号公報

しかし、共振インダクタ同士の間の磁界結合を調整するために、空間距離を調整する方法や結合窓付きの金属遮蔽板等を配置する方法を採用していた。よって、空間距離の調整ずれや金属遮蔽板等の寸法ずれにより、共振インダクタ同士の間の磁界結合を、安定に維持することができないとともに、小型かつ少部品で実現することができなかった。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、共振インダクタ同士の間の磁界結合を、安定に維持するとともに小型かつ少部品で実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、（１）２個の共振インダクタが、複同調器における減衰特性と挿入損失の間のトレードオフが最適化されるように、低透磁率を有する共通のトロイダルコアに巻き付けられるとともに、（２）共通のトロイダルコアの断面を囲み込むメタルリングが、２個の共振インダクタの固定インダクタンスがほぼ等しくなるように、２個の共振インダクタが巻き付けられない２か所の領域のうち角度の大きい領域に配置される。

このように、本発明は、並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、共振インダクタ同士の間の磁界結合を、安定に維持するとともに小型かつ少部品で実現することができる。

本発明の磁界結合を示す図である。本発明のトロイダルコアを示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。

本発明の磁界結合を図１に示す。可変バンドパスフィルタは、固定インダクタンスを有する共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２と可変キャパシタンスを有する共振コンデンサＣ_ｒ１、Ｃ_ｒ２を並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器を備える。

図１及び図２（本発明のトロイダルコアを示す。）において、共振インダクタＬ_ｒ１は、ａ端及びａ’端を有する。共振インダクタＬ_ｒ２は、ｂ端及びｂ’端を有する。

複同調器における減衰特性と挿入損失の間のトレードオフを最適化するためには、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｒ）を疎結合（例えば、ｋ_ｒ〜０．１）にすることが望ましい。ここで、「トレードオフの最適化」は、両方の特性を最適化することのみならず、一方の特性を犠牲にしても他方の特性を優先することも意味する。

複数の同調回路の並列共振周波数（ｆ_０１＝１／２π√（Ｌ_ｒ１Ｃ_ｒ１）、ｆ_０２＝１／２π√（Ｌ_ｒ２Ｃ_ｒ２））を等しくするためには、第１段階として、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の固定インダクタンスの間でばらつきを抑えて、第２段階として、共振コンデンサＣ_ｒ１、Ｃ_ｒ２の可変キャパシタンスを個別に可変に設定する。

本発明のトロイダルコアを図２に示す。共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２は、共通のトロイダルコア１に巻き付けられる。トロイダルコア１の比透磁率は、１又は１０のオーダーである。共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の巻き角度は、それぞれ、θ_ｒ１、θ_ｒ２である。共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度は、θ_ｇ１、θ_ｇ２（θ_ｇ１＞θ_ｇ２）である。

トロイダルコア１の断面を取り囲むメタルリング２は、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度のうち、より大きいギャップ角度θ_ｇ１の領域に配置される。メタルリング２の材質は、例えば、スティール、ステンレス、アルミニウム又は銅等であり、リング形状への曲げ加工を行いやすくトロイダルコア１を傷つけないものであることが望ましい。

低透磁率のトロイダルコア１の比透磁率は、上述したように１又は１０のオーダーであるため、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋ_ｒ）を疎結合にするときであっても、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の巻き角度θ_ｒ１、θ_ｒ２は、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度θ_ｇ１、θ_ｇ２より、十分に大きいことが望ましい。

図１における第１段階では、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２で発生する磁束がメタルリング２で発生する渦電流により遮蔽される電磁誘導を利用する。（１）共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度のうち、より小さいギャップ角度θ_ｇ２の領域を調整することにより、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合を調整したうえで、（２）共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度のうち、より大きいギャップ角度θ_ｇ１の領域でメタルリング２を移動させることにより、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間の磁界結合に影響することなく、共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のばらつきを抑えることができる。

つまり、メタルリング２を共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度θ_ｇ１の中間に配置したときに、Ｌ_ｒ１＞Ｌ_ｒ２であったときには、メタルリング２を図２における左回りに少しずつ移動させて、共振インダクタＬ_ｒ１へと近づけて、共振インダクタＬ_ｒ２から遠ざけて、Ｌ_ｒ１〜Ｌ_ｒ２とすればよい。一方で、メタルリング２を共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間のギャップ角度θ_ｇ１の中間に配置したときに、Ｌ_ｒ１＜Ｌ_ｒ２であったときには、メタルリング２を図２における右回りに少しずつ移動させて、共振インダクタＬ_ｒ１から遠ざけて、共振インダクタＬ_ｒ２へと近づけて、Ｌ_ｒ１〜Ｌ_ｒ２とすればよい。

図１における第２段階では、共振コンデンサＣ_ｒ１、Ｃ_ｒ２の可変キャパシタンスを個別に可変に設定する。つまり、メタルリング２を共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間で調整した後でも、ｆ_０１＞ｆ_０２であったときには、Ｃ_ｒ１〜Ｃ_ｒ２の状態からＣ_ｒ１＞Ｃ_ｒ２の状態へと設定を変更して、ｆ_０１＝ｆ_０２とすればよい。一方で、メタルリング２を共振インダクタＬ_ｒ１、Ｌ_ｒ２の間で調整した後でも、ｆ_０１＜ｆ_０２であったときには、Ｃ_ｒ１〜Ｃ_ｒ２の状態からＣ_ｒ１＜Ｃ_ｒ２の状態へと設定を変更して、ｆ_０１＝ｆ_０２とすればよい。

本発明の可変バンドパスフィルタは、送受信のフロントエンド等に適用することができ、所定の帯域幅を透過させるのみならず、インピーダンスを整合させることもできる。

Ｌ_ｒ１、Ｌ_ｒ２：共振インダクタ、Ｃ_ｒ１、Ｃ_ｒ２：共振コンデンサ、１：トロイダルコア、２：メタルリング

Claims

共振インダクタと可変キャパシタンスを有する共振コンデンサを並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器を備え、
２個の前記共振インダクタが、１以上１００未満の比透磁率を有する共通のトロイダルコアに巻き付けられるとともに、２個の前記共振インダクタの前記共通のトロイダルコアへの巻き範囲の間に、２個の前記共振インダクタが前記共通のトロイダルコアに巻き付けられないギャップ範囲が設けられ、
前記共通のトロイダルコアの断面を囲み込むメタルリングが、２個の前記共振インダクタのインダクタンスがほぼ等しくなるように、２個の前記共振インダクタが巻き付けられない２か所の領域のうち範囲の広い領域に配置される、
ことを特徴とする可変バンドパスフィルタ。
２個の前記共振コンデンサの可変キャパシタンスは、２個の前記同調回路の並列共振周波数がほぼ等しくなるように、個別に可変に設定される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の可変バンドパスフィルタ。