JPH10242710A - フィルタ装置、デュプレクサおよびマルチプレクサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチ方式の共用器として用いるフィルタ
装置において、従来必要であった移相回路を構成するた
めのコイルやコンデンサおよび伝送線路などのフィルタ
を構成する素子以外の回路素子を不要として、装置の小
型化および低コスト化を図る。 【解決手段】 分布定数共振線路としての内導体４ａ〜
４ｆを誘電体ブロック１内に形成し、内導体４ｃ，４ｄ
とそれぞれ結合する結合用線路３ｂを設け、内導体４
ｃ，４ｄの開放端と外導体７との間にダイオードスイッ
チＤ１，Ｄ２を設け、これを選択的に導通させることに
よってフィルタの切り替えを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば移動体
通信などで使用される高周波機器に設けるフィルタ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば携帯電話システムにおいては、
近年のＴＤＭＡ方式の導入により、それまで同時送受信
からタイムスロット毎の送受間欠動作を行うものへと変
わっている。これに伴い、無線装置の初段に設けられる
送受共用のマイクロ波フィルタも、それまでは送信フィ
ルタと受信フィルタを合成回路により接続した送受共用
器の構造であったものが、スイッチにより送信フィルタ
と受信フィルタとを時分割的に切り替えるスイッチ方式
の送受共用器が使用されるようになっている。

【０００３】一般に、送信フィルタと受信フィルタの切
り替えをスイッチにより行った場合、送信回路から受信
回路への電波の回り込みは、スイッチ回路のアイソレー
ションにより、フィルタ単体の時よりも大きな減衰量が
得られる。従って、スイッチ方式の共用器に用いるフィ
ルタに対する要求減衰量特性は上記合成回路による接続
構造をもつ送受共用器に比べて緩くすることができる。
この事はフィルタをより小型で低コスト化できるという
利点を生む。

【０００４】上記スイッチ方式の送受共用器としては図
３１に示すものが用いられている。同図においてダイオ
ードＤ１，Ｄ２をスイッチ素子として用い、送信フィル
タと受信フィルタを切り替える。すなわち、切り替え信
号の電流入力により、ダイオードＤ１，Ｄ２が共に導通
し、送信フィルタを通った送信信号がＡＮＴ端子へ導か
れる。この送信信号はダイオードＤ２でアースへショー
トされるため、受信フィルタへは回り込まない。切り替
え信号の制御によりダイオードＤ１，Ｄ２が共に開放状
態となれば、受信信号が受信フィルタに導かれることに
なる。なお、Ｌ３は高周波チョークコイル、Ｃ２は高周
波信号短絡用コンデンサであり、この回路によって、切
り替え信号を制御する制御回路側へのＲＦ信号の伝搬を
阻止する。

【０００５】このようにダイオードによる切り替え部の
アイソレーションを高めるためには、ダイオードをシャ
ントに挿入する方法が有利である。ダイオードをシリー
ズに挿入した場合、オフ特性における残留容量により信
号の漏れが発生し、フィルタ間のアイソレーションが悪
化するためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイッ
チ素子を挿入し、そのスイッチ素子がショート状態にな
る回路を構成した場合、アンテナ端子から見たスイッチ
素子のインピーダンスが開放状態と見えるようにして、
使用するフィルタ側に与える特性面の影響を打ち消すた
めに、図３１に示したようにＬ１，Ｌ２，Ｃ１によるＬ
Ｃ回路による移相回路を付加したり、この部分にλｇ／
４の伝送線路を付加することにより、送信フィルタから
見たインピーダンスが略開放状態となるようにするため
の回路的工夫が必要であった。

【０００７】この発明の目的は、スイッチ方式の共用器
として用いるフィルタ装置において、従来必要であった
移相回路を構成するためのコイルやコンデンサおよび伝
送線路などのフィルタを構成する素子以外の回路素子を
不要として、装置の小型化および低コスト化を図ったフ
ィルタ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のフィルタ装置
は、上述した従来の移相回路を用いることなく、装置の
小型化および低コスト化を図るために、請求項１に記載
のとおり、少なくとも一端が開放された状態となる分布
定数共振線路をそれぞれ含む複数のフィルタと、その各
フィルタに含まれている少なくとも１つの分布定数共振
線路にそれぞれ結合する結合用線路、結合用電極または
結合用素子とを有するフィルタ装置であって、前記分布
定数共振線路の開放端を選択的に短絡状態にするスイッ
チを前記分布定数共振線路に付加する。

【０００９】上記フィルタ装置の構成例を図１に示す。
同図においてＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２１，Ｒ２
２，Ｒ２３はそれぞれ一端が開放された分布定数共振線
路、ｋ１１，ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ２１，ｋ２
２，ｋ２３，ｋ２４は隣接する分布定数共振線路間の結
合リアクタンスおよび入出力ポートと初段または最終段
との間の結合リアクタンスである。この例では、ポート
１とポート３との間にフィルタ１を構成し、ポート３と
ポート２との間にフィルタ２を構成している。そして、
分布定数共振線路Ｒ１３，Ｒ２１の開放端と接地との間
にダイオードスイッチ（以下単にスイッチと言う。）Ｄ
１，Ｄ２を接続している。なお、スイッチＤ１，Ｄ２に
関するバイアス電圧を印加する回路については省略して
いる。また、図中のスイッチＤ１，Ｄ２の向きは一例で
あり、このスイッチＤ１，Ｄ２の向きはバイアス電圧を
印加するバイアス回路の構成によって決まる。

【００１０】図１においてスイッチＤ２を開放状態と
し、スイッチＤ１を導通させると、分布定数共振線路Ｒ
１３は両端が短絡状態となり、所謂λ／２共振器として
動作する。他の分布定数共振線路はλ／４共振器として
作用するので、共振周波数は使用する周波数に対して２
倍となる。従って、使用する周波数帯では分布定数共振
線路Ｒ１３が非常に高いインピーダンス（非常に低いア
ドミタンス）として振る舞うことになる。一方、この状
態で分布定数共振線路Ｒ１３とポート３との間の結合リ
アクタンスｋ１４は、スイッチＤ１を介して直接接地さ
れたインピーダンスとして働き、実質的にはポート３か
らみた場合、フィルタ１はショートではなく、あるリア
クタンス成分を持つ回路として見えることになる。従っ
て、このリアクタンス成分を考慮してフィルタ２の設計
を行えば、フィルタ２はフィルタ１の影響を受けずに所
定の特性を維持することができる。これにより、フィル
タ２がポート３を入力ポート、ポート２を出力ポートと
するフィルタである場合、スイッチＤ１が導通状態のと
き、ポート３からの信号はフィルタ２を通過してポート
２へ出力され、ポート１へは出力されない。また、フィ
ルタ２がポート２を入力ポート、ポート３を出力ポート
とするフィルタである場合、スイッチＤ１が導通状態の
とき、ポート２からの信号はフィルタ２を通過してポー
ト３へ出力され、フィルタ１へは入力されない。

【００１１】上述したのとは全く逆に、スイッチＤ１を
開放状態とし、スイッチＤ２を導通させれば、フィルタ
１はフィルタ２の影響を受けずに用いることができる。

【００１２】上記フィルタ設計として、先ずフィルタ２
を設計する場合、ｋ１４が付加された状態でフィルタ２
が所望のフィルタ特性となるように設計を行えばよいわ
けであるから、ポート３と接地との間にリアクタンスｋ
１４が接続されている状態で、フィルタ２部分の各素子
値を微小量変動させて、所望の特性となるようにシミュ
レーションを繰り返して最適値を求めればよい。その結
果、分布定数共振線路Ｒ２１とポート３との間の結合リ
アクタンスｋ２１が定まるので、次にその値ｋ２１を固
定して、反対側のフィルタ１の各素子値を微小量変動さ
せて、同様にしてフィルタ１が所望の特性となるように
各素子値を求めればよい。

【００１３】上述の例では、一端短絡他端開放のλ／４
共振器が、スイッチの導通によって両端短絡のλ／２共
振器になる場合について述べたが、両端開放のλ／２共
振器が、スイッチの導通によって一端短絡他端開放のλ
／４共振器になる場合についても同様である。この場
合、スイッチの導通によって、共振周波数は使用する周
波数に対して１／２倍となり、使用する周波数帯ではス
イッチの導通した分布定数共振線路が非常に高いインピ
ーダンスとして振る舞うことになる。

【００１４】上述のフィルタ装置は、通常、スイッチが
開放状態で、そのスイッチの接続されている分布定数共
振線路が本来の共振線路として作用させるものであった
が、逆にスイッチの導通状態で通常の共振線路として作
用させるようにしてもよい。すなわち請求項２に記載の
とおり、少なくとも一端が短絡された分布定数共振線路
をそれぞれ含む複数のフィルタと、その各フィルタに含
まれている少なくとも１つの分布定数共振線路にそれぞ
れ結合する結合用線路、結合用電極または結合用素子と
を有するフィルタ装置であって、前記分布定数共振線路
の短絡端を選択的に開放状態にするスイッチを前記分布
定数共振線路に付加する。この構成により、分布定数共
振線路の他方の端部が短絡されている場合には、スイッ
チの開放によって、両端短絡のλ／２共振器から片端短
絡のλ／４共振器に切り替わり、共振周波数は１／２倍
に変化する。また、分布定数共振線路の他方の端部が開
放されている場合には、スイッチの開放によって、片端
短絡のλ／４共振器から両端開放のλ／２共振器に切り
替わり、共振周波数は２倍に変化する。いずれの場合で
も、スイッチの開放によって、使用する周波数帯におい
て非常に高いインピーダンスとして見えることになり、
スイッチが開放状態であるフィルタをそうでないフィル
タから実質上分離することができる。

【００１５】また、両端が短絡された分布定数共振線路
をそれぞれ含む複数のフィルタで構成する場合には、請
求項３に記載のとおり、分布定数共振線路の略中央を選
択的に短絡状態にするスイッチを付加する。このように
構成することによって、スイッチが開放状態であれば両
端短絡のλ／２共振器として作用するが、スイッチが導
通すれば分布定数共振線路の略中央が短絡端となるた
め、共振線路の線路長が半分になり、共振周波数が略２
倍となって、使用周波数帯域については非常に高いイン
ピーダンスとして振る舞うことになる。

【００１６】上記分布定数共振線路をそれぞれ含む複数
のフィルタを構成して、各フィルタの分布定数共振線路
にそれぞれ結合する結合用線路または結合用電極から見
て、実質的に所定のフィルタが単なるリアクタンス回路
として見えるように、またほとんど無視し得るようにす
るためには、請求項４に記載のとおり、結合用線路、結
合用電極または結合用素子から見て１段目の分布定数共
振線路にスイッチを設ければよい。

【００１７】また、このような複数のフィルタを備える
フィルタ装置は、一体的に設けたものに限らず、図２に
示すように複数のフィルタをマイクロストリップライン
などの伝送線路を介して共通のポートに接続する場合に
も、そのポートから見て１段目の分布定数共振線路にス
イッチを設ければよい。また、入出力を共用する結合用
線路または結合用電極は１つに限らず、たとえば図３に
示すように送受信のアンテナ共用端子ＡＮＴ１と２つの
アンテナ端子ＡＮＴ１，ＡＮＴ２からの受信信号をそれ
ぞれＲＸフィルタを介して出力するＲＸ端子を共用する
ような場合にも、ＡＮＴ１端子から見て１段目の分布定
数共振線路Ｒ１３，Ｒ２１にそれぞれスイッチＤ１，Ｄ
２を設け、またＲＸ端子から見てそれぞれ１段目の分布
定数共振線路Ｒ２２，Ｒ３２にスイッチＤ３，Ｄ４をそ
れぞれ設ければよい。そして送信時にはスイッチＤ２を
導通させて、送信信号がＲＸおよびＡＮＴ２へ出力され
ないようにし、受信時には、スイッチＤ３を導通させて
ＡＮＴ２からの信号をＲＸフィルタ２を介してＲＸ端子
へ出力するか、スイッチＤ４を導通させてアンテナ端子
ＡＮＴ１からの受信信号をＲＸフィルタ１を通してＲＸ
端子へ出力させるかを切り替える。この切り替えによっ
てアンテナダイバシティ動作させる。

【００１８】また、図４に示すように、１つのポートを
３つ以上のフィルタの入出力に共用する場合にも適用で
き、図４の場合、ポート４から見て各フィルタの１段目
の分布定数共振線路Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１にそれぞれ
スイッチＤ１，Ｄ２，Ｄ３を設ければよい。

【００１９】上述したように、結合用線路または結合用
電極から見て所定のフィルタを全くフィルタとして作用
させない場合には、結合用線路または結合用電極から見
て１段目の分布定数共振線路にスイッチを設ければよい
が、請求項５に記載のとおり、複数のフィルタの分布定
数共振線路のうち、結合用線路、結合用電極または結合
用素子から見て２段目の分布定数共振線路の開放端にス
イッチを設ければ、そのスイッチの制御によってフィル
タ特性を切り替えて利用できるようになる。たとえば図
５に示す例では、スイッチＤ１が開放状態の時、フィル
タ１は分布定数共振線路Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３による
３段の共振器から成る帯域通過フィルタとして作用する
が、スイッチＤ１が導通状態になると、分布定数共振線
路Ｒ１１の開放端がリアクタンスｋ１２を介して接地さ
れた状態となり、分布定数共振線路Ｒ１１および結合リ
アクタンスｋ１１が１段のトラップ回路（帯域阻止フィ
ルタ）として作用する。従って、その状態ではポート１
とポート２との間にフィルタ２による帯域通過フィルタ
に、上記１段のトラップ回路が付加されたフィルタ装置
として作用する。

【００２０】また、この発明は、複数のフィルタを構成
する分布定数共振線路のうち少なくとも１つを共用する
場合、請求項６に記載のとおり、その共用する分布定数
共振線路に前記結合用線路、結合用電極または結合用素
子を結合させる。たとえば図６に示すように、分布定数
共振線路Ｒ３を共用する場合、分布定数共振線路Ｒ１
１，Ｒ１２，Ｒ３の３段の共振器が１つのフィルタを構
成し、分布定数共振線路Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３の３段の
共振器が他の１つのフィルタを構成する。そして、この
場合にはポート３から見て２段目の分布定数共振線路Ｒ
１２，Ｒ２２にそれぞれスイッチＤ１，Ｄ２を設ける。
スイッチＤ１が導通状態の時、分布定数共振線路Ｒ３の
開放端と接地との間にリアクタンスｋ１３が接続される
ことになり、その状態でＲ２１，Ｒ２２，Ｒ３から成る
フィルタが所望の特性を有するように設計し、逆にスイ
ッチＤ２が導通状態の時、分布定数共振線路Ｒ３の開放
端と接地との間にリアクタンスｋ２３が接続されること
になり、その状態でＲ１１，Ｒ１２，Ｒ３から成るフィ
ルタが所望の特性を有するように設計すればよい。

【００２１】ここで、以上の各図で示したダイオードス
イッチに対するバイアス電圧供給回路の例を図７および
図８に示す。

【００２２】図７はバイアス電圧供給部分の回路図であ
り、（Ａ）の場合、ダイオードスイッチＤに直列にＤＣ
カットコンデンサＣ_C を接続し、ダイオードスイッチＤ
の両端にＬ，Ｃ_B から成るＲＦチョーク回路をそれぞれ
接続する。端子Ｔ_B −Ｔ_B 間に、ダイオードＤに対して
順方向バイアス電圧を印加すると、ダイオードスイッチ
Ｄが導通し、端子Ｔ１−Ｔ２間が高周波的に導通する。
また（Ｂ）の例では、ダイオードスイッチＤにＤＣカッ
トコンデンサＣ_C を接続し、他端を接地するとともに、
Ｌ，Ｃ_B から成るＲＦチョーク回路を接続し、端子Ｔ_B
にバイアス電圧を印加することによって、端子Ｔを高周
波的に接地（短絡）する。

【００２３】図８の（Ａ）に示す例では、端子Ｔ_B1，Ｔ
_B2にそれぞれバイアス電圧を選択的に印加することによ
ってスイッチＤ１，Ｄ２のいずれかを導通させる。また
（Ｂ）の例では、共通の端子Ｔ_B に正のバイアス電圧を
印加することによりスイッチＤ１を導通させ、負のバイ
アス電圧を印加することによってスイッチＤ２を導通さ
せる。

【００２４】さて、請求項１〜６に示したフィルタ装置
は、請求項７に記載のとおり、それぞれの分布定数共振
線路を誘電体ブロック内に形成した複数の内導体とする
ことによって、単一または複数の誘電体ブロックで構成
することができる。

【００２５】また、請求項１〜６に示したフィルタ装置
は、請求項８に記載のとおり、各分布定数共振線路を誘
電体同軸共振器で構成し、複数の誘電体同軸共振器を用
いて上記フィルタ装置を構成することができる。

【００２６】また、上記スイッチは請求項９に記載のと
おり、誘電体ブロックまたは誘電体同軸共振器に設けた
孔の内面に内導体を形成するとともに、その孔の内部ま
たは開口面にスイッチを取り付けることによって、フィ
ルタ装置にスイッチを一体化することができる。

【００２７】更に、請求項１０に記載のとおり、前記孔
の内部または開口面にスイッチと共にそのスイッチに対
するバイアス電圧印加用の素子を取り付ければ、バイア
ス電圧印加用の回路をも一体化することができる。

【００２８】また、請求項１１に記載のとおり、請求項
１〜６に示したフィルタ装置の分布定数共振線路を誘電
体板上のマイクロストリップラインで構成し、誘電体板
上にスイッチを実装すれば、スイッチ一体型のフィルタ
装置が得られる。

【００２９】更に請求項１２に記載のとおり、誘電体板
上にスイッチと共にバイアス電圧印加用の素子を取り付
ければ、バイアス電圧印加用回路をも含めた一体化が可
能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
フィルタ装置の構成を図９〜図１１を参照して説明す
る。

【００３１】図９はフィルタ装置の斜視図であり、六面
体形状の誘電体ブロック１に内導体形成孔２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ、結合用線路形成孔３ａ，３
ｂ，３ｃを設け、それぞれの内面に内導体４ａ，４ｂ，
４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ、および結合用線路５ａ，５
ｂ，５ｃを形成している。また、誘電体ブロック１の外
面には結合用線路５ａ，５ｂ，５ｃから連続する入出力
端子６ａ，６ｂ，６ｃを形成すると共に、これらの入出
力端子部分を除く略全面（六面）に外導体７を形成して
いる。内導体４ａ〜４ｆのそれぞれの一方の端部付近に
は導体削除部を設けて、内導体形成孔の一方の開口部を
短絡端、他方の開口部付近の上記導体削除部を開放端と
する、それぞれλ／４共振器として作用する分布定数共
振線路を構成している。また、これらの分布定数共振線
路はインタディジタル配置している。そして、内導体４
ｃ，４ｄの開放端と外導体７との間にスイッチＤ１，Ｄ
２を接続している。このスイッチＤ１，Ｄ２の向きは一
例であり、スイッチＤ１，Ｄ２の向きはバイアス電圧を
印加するバイアス回路の構成によって決まる。結合用線
路５ａは内導体４ａと分布結合し、結合用線路５ｃは内
導体４ｆと分布結合し、結合用線路５ｂは内導体４ｃ，
４ｄにそれぞれ分布結合する。

【００３２】この構成によって、入出力端子６ａ−６ｂ
間が、内導体４ａ，４ｂ，４ｃによる３段の共振器から
成る帯域通過フィルタとして作用し、入出力端子６ｂ−
６ｃ間が、内導体４ｄ，４ｅ，４ｆによる３段の共振器
から成る帯域通過フィルタとして作用する。すなわち全
体としてデュプレクサを構成する。ここで、端子６ａ−
６ｂ間を送信フィルタ、端子６ｂ−６ｃ間を受信フィル
タとすれば、端子６ｂをアンテナに接続し、端子６ａを
送信回路の出力部に接続し、端子６ｃを受信回路の入力
部に接続するアンテナ共用器として用いることができ
る。

【００３３】図１０は図９に示したフィルタ装置の等価
回路図である。スイッチＤ１，Ｄ２が共に開放状態であ
れば、（Ａ）に示すように表される。ここでＲａ，Ｒ
ｂ，Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒｅ，Ｒｆは、図１に示した内導体４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆによる共振器であ
る。スイッチＤ１が導通すると、共振器Ｒａ，Ｒｂ，Ｒ
ｃ部分の回路が無くなり、等価的には（Ｂ）に示すよう
になる。すなわち図９においてスイッチＤ１が導通する
と内導体４ｃは誘電体ブロック１の図における上下面の
外導体同士を連絡する単なるアース導体（シールド導
体）として作用し、結合用線路５ｂとの結合は実質上な
くなる。逆にスイッチＤ２を導通させると、図１０の
（Ｃ）に示すように共振器Ｒｄ，Ｒｅ，Ｒｆ部分の回路
がなくなる。

【００３４】因みに、図９に示した内導体４ｃ，４ｄと
結合用線路５ｂとの分布結合部分を等価回路で示せば図
１１の（Ａ）に示すようになり、スイッチＤ１が導通す
ると（Ｂ）に示すように表される。しかし図中の破線部
分はあくまでも等価回路表現であり、結合用の素子とし
て存在するわけではなく、図９に示した内導体４ｃがア
ース導体として作用し、結合用線路５ｂから見て４ｃの
位置にアース導体が存在する時の特性インピーダンスと
して図１１の（Ｂ）に示した破線部分が作用することに
なる。

【００３５】次に、第２の実施形態に係るフィルタ装置
の構成を図１２および図１３に示す。このフィルタ装置
は、誘電体ブロック１に内導体形成孔２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを設け、それぞれの内面に内導体
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを形成している。
また、誘電体ブロック１の外面には入出力端子６ａ，６
ｂ，６ｃを形成すると共に、これらの入出力端子部分を
除く略全面（六面）に外導体７を形成している。内導体
４ａ〜４ｆのそれぞれの一方の端部付近には導体削除部
を設けて、内導体形成孔の一方の開口部を短絡端、他方
の開口部付近の上記導体削除部を開放端とする、それぞ
れλ／４共振器として作用する分布定数共振線路を構成
している。また、これらの分布定数共振線路は各内導体
の削除部が同一方向になるように配列してコムライン結
合させている。これにより、入出力端子６ａ，６ｃと内
導体４ａ，４ｆの開放端付近とがそれぞれ容量結合し、
入出力端子６ｂが内導体４ｃ，４ｄの開放端付近とそれ
ぞれ容量結合する。そして、内導体４ｃ，４ｄの開放端
と外導体７との間にスイッチＤ１，Ｄ２を接続してい
る。

【００３６】図１３は図１２に示したフィルタ装置の等
価回路図である。ここでＲａ〜Ｒｆは図１２に示した内
導体４ａ〜４ｆによる共振器であり、隣接する共振器間
がそれぞれコムライン結合し、入出力端子との間が容量
結合することになる。ここでスイッチＤ１が導通する
と、入出力端子６ｂ−６ｃ間の３段の共振器が帯域通過
フィルタとして作用し、逆にスイッチＤ２が導通する
と、入出力端子６ａ−６ｂ間の３段の共振器が帯域通過
フィルタとして作用する。

【００３７】図１４は第３の実施形態に係るフィルタ装
置の斜視図である。この例では、誘電体ブロック１に内
導体形成孔２ａ〜２ｆを設け、その内面に内導体を形成
すると共に、誘電体ブロック１の図における上面に、各
内導体から連続する開放端電極８ａ〜８ｆを形成し、誘
電体ブロック１の図における上面に結合用電極９ａ，９
ｂ，９ｃを形成し、これらから連続して入出力端子６
ａ，６ｂ，６ｃを形成し、誘電体ブロック１の図におけ
る起立面と底面に外導体７を形成している。そして、開
放端電極８ｃ，８ｄと外導体との間にスイッチＤ１，Ｄ
２を接続している。この例では各内導体による共振器が
開放端電極間の静電容量により結合し、また入出力端子
と共振器間も開放端電極と結合用電極間の静電容量によ
り結合する。ここでスイッチＤ１が導通すると、結合用
電極９ｂおよび入出力端子６ｂから見て内導体形成孔２
ｃは単なるアース電極として作用し、入出力端子６ｂ−
６ｃ間の３段の共振器が帯域通過フィルタとして作用
し、逆にスイッチＤ２が導通すると、結合用電極９ｂお
よび入出力端子６ｂから見て内導体形成孔２ｄは単なる
アース電極として作用し、入出力端子６ａ−６ｂ間の３
段の共振器が帯域通過フィルタとして作用する。

【００３８】なお、図１４に示した例では誘電体ブロッ
クに結合用の静電容量を形成したが、チップコンデンサ
等の結合用素子を誘電体ブロックに直接取り付けてもよ
い。

【００３９】図１５は第４の実施形態に係るフィルタ装
置の断面図である。第１〜第３の実施形態では、各分布
定数共振線路がλ／４共振器として作用するものであっ
たが、この第４の実施形態では、両端開放のλ／２共振
器として作用する。すなわち図１５に示すように、誘電
体ブロック１に内導体形成孔および結合線路形成孔を設
けると共に、それらの内面に内導体４ａ〜４ｆおよび結
合用線路５ａ，５ｂ，５ｃを形成している。各内導体４
ａ〜４ｆの両端付近には導体削除部を設けて開放端とし
ている。また結合用線路５ａ，５ｂ，５ｃの端部にも導
体削除部を設けている。そして内導体４ｃ，４ｄの一方
の端部と外導体７との間にスイッチＤ１，Ｄ２を接続し
ている。

【００４０】図１６は図１５に示したフィルタ装置の等
価回路図である。同図においてＲａ〜Ｒｆは図１５に示
した内導体４ａ〜４ｆによる共振器である。スイッチＤ
１が導通すると共振器Ｒｃは一端開放他端短絡のλ／４
共振器として作用し、他の共振器に対して共振周波数は
１／２となって、結合用線路５ｂから見れば、共振器Ｒ
ｃは、使用する周波数帯では非常に高いインピーダンス
として振る舞うことになり、共振器Ｒａ〜Ｒｃはフィル
タとして作用しない。逆に、スイッチＤ２が導通すると
結合用線路５ｂから見て、共振器Ｒｄは、使用する周波
数帯では非常に高いインピーダンスまたは非常に低いア
ドミタンスとして振る舞うことになり、共振器Ｒｄ〜Ｒ
ｆはフィルタとして作用しない。

【００４１】次に、ダイオードスイッチの実装構造の例
を第５、第６、および第７の実施形態として図１７〜図
１９に示す。図１７の例では、内導体４の開放端付近に
ＤＣカットコンデンサＣ_C を取り付け、内導体形成孔２
の開口部付近とＤＣカットコンデンサＣ_C の他方の電極
との間に、内導体４の導体削除部を跨ぐようにダイオー
ドスイッチＤを取り付ける。そして、ダイオードスイッ
チＤとＤＣカットコンデンサＣ_C との接続部と、外導体
７（接地）との間にＬ，Ｃ_B から成るＲＦチョーク回路
を介してバイアス電圧を印加する。

【００４２】図１８に示す例では、内導体形成孔２の一
方の開口部を内導体４の開放端とし、この開放端と外導
体７との間にＤＣカットコンデンサＣ_C およびダイオー
ドスイッチＤを直列に実装する。そして図１７に示した
場合と同様に、ダイオードスイッチＤの両端にＲＦチョ
ーク回路を介してバイアス電圧を印加する。

【００４３】図１９に示す例では、内導体形成孔２の一
方の開口部を内導体４の開放端とし、内導体形成孔２の
開口部付近にＤＣカットコンデンサＣ_C を取り付け、外
導体７とコンデンサＣ_C の一方の電極との間にダイオー
ドスイッチＤを取り付ける。

【００４４】図２０は第８の実施形態に係るフィルタ装
置の概略斜視図である。同図において１１，１２は誘電
体ブロック内に２つの内導体形成孔を形成して成るモノ
ブロックタイプの誘電体フィルタであり、誘電体板１３
上にそれぞれ表面実装している。マイクロストリップ基
板１３の上面にはマイクロストリップ１４，１５，１６
を形成し、裏面には接地導体１７を形成している。マイ
クロストリップ１５は２つの誘電体フィルタ１１，１２
の入出力端子に接続され、これをアンテナ端子へ共に導
く。またマイクロストリップ１４，１６は誘電体フィル
タ１１，１２の他方の入出力端子に接続されて、ＲＸ端
子およびＴＸ端子へそれぞれ導く。そして、誘電体フィ
ルタ１１のアンテナ側の共振器を構成する内導体の内導
体形成孔内部の開放端と接地導体１７との間にスイッチ
Ｄ１，Ｄ２をそれぞれ接続している。ただし、同図にお
いてはＤＣカットコンデンサなどは省略している。

【００４５】次に、誘電体同軸共振器を用いたフィルタ
装置の例を第１０の実施形態として図２１および図２２
に示す。図２１において２１〜２６はそれぞれ誘電体同
軸共振器であり、その内導体形成孔に接続端子２７〜３
２をそれぞれ挿入している。３３は結合基板であり、図
における上面に結合用電極３４〜３９および入出力電極
４０，４１，４２をそれぞれ形成し、裏面に接地電極４
３を形成している。各誘電体同軸共振器の接続端子２７
〜３２は結合用電極３４〜３９にそれぞれ半田付けなど
により接続している。そして、接続端子２９，３０と誘
電体同軸共振器の外導体との間にスイッチＤ１，Ｄ２を
接続している。

【００４６】図２２は図２１に示したフィルタ装置の等
価回路図である。同図においてｋ１１〜ｋ１４，ｋ２１
〜ｋ２４は図２１に示した結合基板による結合リアクタ
ンス（コンデンサ）であり、隣接する共振器間が容量結
合している。今、スイッチＤ１を導通させると、等価回
路としては（Ｂ）に示すように、ＡＮＴ端子にｋ１４で
示すコンデンサが接続されることになり、ＡＮＴ端子と
ＲＸ端子間が受信フィルタとして作用する。逆に、スイ
ッチＤ２を導通させると、等価回路としては（Ｃ）に示
すように、ＡＮＴ端子にｋ２１で示すコンデンサが接続
されることになり、ＡＮＴ端子とＴＸ端子間が送信フィ
ルタとして作用する。なお、図９に示したように誘電体
ブロックに受信フィルタと送信フィルタを構成した場合
とは異なり、このように外部の結合リアクタンスを介し
て結合させた場合には、リアクタンスｋ１４，ｋ２１は
現実に存在するものとなる。

【００４７】なお、図２１に示した例では結合基板３３
にコンデンサを構成したが、結合用素子としてのチップ
コンデンサを結合基板に実装するか、誘電体同軸共振器
に直接取り付けて、共振器間を結合させるようにしても
よい。

【００４８】次に誘電体板を用いたフィルタ装置の例を
第１０の実施形態として図２３および図２４に示す。図
２３はその斜視図であり、誘電体板５１の図における上
面に共振電極５２ａ〜５２ｆ、入出力電極５３ａ，５３
ｂ，５３ｃなどを設け、誘電体板５１の上面から側面を
経由して下面側にかけて接地電極５４を形成している。
この構造によってコムライン型のマイクロストリップに
よる、入出力電極５３ｂを共用する２つの帯域通過フィ
ルタを構成している。誘電体板５１の上面には下面の接
地電極と導通するスルーホール電極５５ａ，５５ｂ、バ
イアス用電極５６ａ，５６ｂ、および共振電極５２ｃ，
５２ｄとスルーホール電極５５ａ，５５ｂとの間に位置
する補助電極をそれぞれ設けていて、共振電極５２ｃ，
５２ｄと補助電極との間にＤＣカットコンデンサＣ_C1，
Ｃ_C2を実装している。また補助電極とスルーホール電極
５５ａ，５５ｂとの間にはダイオードスイッチＤ１，Ｄ
２を実装している。更に補助電極とバイアス用電極５６
ａ，５６ｂとの間にはＲＦチョークコイル（チップコイ
ル）Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ実装している。

【００４９】図２４は上記フィルタ装置の等価回路図で
ある。ここでＲａ〜Ｒｆは図２３に示した共振電極５２
ａ〜５２ｆから成る共振器である。ここでバイアス用電
極５６ａに正のバイアス電圧を印加してＤ１を導通させ
ると、共振電極５２ｃは両端短絡の共振電極として振る
舞うため、入出力電極５３ｂと５３ａとの間は帯域通過
フィルタとしては作用せず、入出力電極５３ｂと５３ｃ
との間の帯域通過フィルタを選択的に用いることができ
る。逆に、バイアス用電極５６ｂに正のバイアス電圧を
印加してＤ２を導通させると、共振電極５２ｄは両端短
絡の共振電極として振る舞うため、入出力電極５３ｂと
５３ｃとの間は帯域通過フィルタとしては作用せず、入
出力電極５３ａと５３ｂとの間の帯域通過フィルタを選
択的に用いることができる。なお、図２４に示した構成
で、ＲＦチョーク回路のコンデンサも誘電体板５１の上
に実装してもよい。

【００５０】図２５は第１１の実施形態に係るフィルタ
装置の斜視図である。誘電体板５１の図における上面に
は共振電極５２ａ〜５２ｄ、入出力電極５３ａ〜５３
ｃ、スルーホール電極５５ａ，５５ｂ、およびバイアス
用電極５６ａ，５６ｂをそれぞれ形成していて、誘電体
板５１の図における下面には接地電極５４を形成してい
る。共振電極５２ｂ，５２ｃの一方端とスルーホール電
極５５ａ，５５ｂとの間にはダイオードスイッチＤ１，
Ｄ２を実装している。また同じく共振電極５２ｂ，５２
ｃの他方端とバイアス用電極５６ａ，５６ｂとの間にＲ
Ｆチョークコイル（チップコイル）Ｌ１，Ｌ２を実装し
ている。

【００５１】図２６は図２５に示したフィルタ装置の等
価回路図である。ここでＲａ〜Ｒｄは図２５に示した共
振電極５２ａ〜５２ｄによる共振器であり、それぞれλ
／２共振器として作用し、λ／４ずつ互いにずらして配
置することによって、隣接する共振器間の結合をとって
いる。今、バイアス用電極５６ａに正のバイアス電圧を
印加すると、スイッチＤ１が導通し、共振器Ｒｂが全体
としてλ／４共振器として作用することになり、入出力
電極５３ｂから共振器Ｒｂを見た場合に、使用周波数帯
におけるインピーダンスが非常に高くなり、入出力電極
５３ｂ−５３ｃ間のみを帯域通過フィルタとして用いる
ことができる。逆に、バイアス用電極５６ｂに正のバイ
アス電圧を印加すると、スイッチＤ２が導通し、共振器
Ｒｃが全体としてλ／４共振器として作用することにな
り、入出力電極５３ｂから共振器Ｒｂを見た場合に、使
用周波数帯におけるインピーダンスが非常に高くなり、
入出力電極５３ｂ−５３ａ間のみを帯域通過フィルタと
して用いることができる。

【００５２】図２７および図２８は第１２の実施形態に
係るフィルタ装置の斜視図および等価回路図である。誘
電体板５１の図における上面には共振電極５２ａ〜５２
ｆ、入出力電極５３ａ〜５３ｃ、スルーホール電極５５
ａ，５５ｂ、およびバイアス用電極５６ａ，５６ｂをそ
れぞれ形成していて、誘電体板５１の図における下面に
は接地電極５４を形成している。また各共振電極の両端
部にはスルーホールを形成していて、それぞれ短絡端と
している。このフィルタ装置の等価回路は図２８のよう
に表され、各共振器Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｅ，Ｒｆは両端短絡
のλ／２共振器として作用する。共振器Ｒｃ，Ｒｄはス
イッチＤ１，Ｄ２が開放状態であれば、λ／４共振器と
して作用し、スイッチＤ１，Ｄ２が導通状態であれば、
λ／２共振器として作用する。したがってバイアス用電
極５６ａに正のバイアス電圧を印加すると、共振器Ｒａ
〜Ｒｃがそれぞれλ／２共振器として作用し、入出力端
子５３ａ，５３ｂ間を３段の共振器からなる帯域通過フ
ィルタとして用いることができる。逆に、バイアス用電
極５６ｂに正のバイアス電圧を印加すると、共振器Ｒｄ
〜Ｒｆがそれぞれλ／２共振器として作用し、入出力端
子５３ｂ，５３ｃ間を３段の共振器からなる帯域通過フ
ィルタとして用いることができる。

【００５３】図２９および図３０は第１３の実施形態に
係るフィルタ装置の斜視図および等価回路図である。こ
のフィルタ装置は、図２９に示すように、誘電体板５１
の図における上面には共振電極５２ａ〜５２ｄ、入出力
電極５３ａ〜５３ｃ、スルーホール電極５５、およびバ
イアス用電極５６ａ，５６ｂをそれぞれ形成していて、
誘電体板５１の図における下面には接地電極５４を形成
している。また各共振電極の両端部にはスルーホールを
形成していて、それぞれ短絡端としている。このフィル
タ装置の等価回路は図３０のように表され、各共振器Ｒ
ａ〜Ｒｄは両端短絡のλ／２共振器として作用する。共
振器Ｒｂ，ＲｃはスイッチＤ１，Ｄ２が導通状態となれ
ば、共振電極の等価的に開放である中央位置が短絡され
て、共振器長が半分の共振器として作用する。したがっ
てバイアス用電極５６ａに正のバイアス電圧を印加する
と、入出力端子５３ａ，５３ｂ間はフィルタとして作用
せず、入出力端子５３ｂ，５３ｃ間を２段の共振器から
なる帯域通過フィルタとして選択的に用いることができ
る。逆に、バイアス用電極５６ｂに正のバイアス電圧を
印加すると、入出力端子５３ｃ，５３ｄ間はフィルタと
して作用せず、入出力端子５３ａ，５３ｂ間を２段の共
振器からなる帯域通過フィルタとして選択的に用いるこ
とができる。

【００５４】なお、上述した各実施形態では、デュプレ
クサとして作用するフィルタ装置について示したが、同
様にして図３や図４に示したように４つ以上の入出力部
のそれぞれの間にフィルタを設けてマルチプレクサを構
成することができる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１，２，３，４，１３，１４に係
る発明によれば、従来必要であった移相回路を構成する
ためのコイルやコンデンサおよび伝送線路などのフィル
タを構成する素子以外の回路素子が不要となり、装置の
小型化および低コスト化を図れる。

【００５６】請求項５に係る発明によれば、スイッチの
制御によってフィルタ特性を切り替えて利用できるよう
になり、少ない構成部品または構成要素で機能性の高い
フィルタ装置が得られる。

【００５７】請求項６に係る発明によれば、分布定数共
振線路を共用したものにおいても複数のフィルタを選択
的に用いることが可能となる。

【００５８】請求項７に係る発明によれば、誘電体ブロ
ックを用いて、複数のフィルタを選択的に使用できるフ
ィルタ装置が得られる。

【００５９】請求項８に係る発明によれば、複数の誘電
体同軸共振器を用いて、複数のフィルタを選択的に使用
できるフィルタ装置が得られる。

【００６０】請求項９，１０に係る発明によれば、ダイ
オードスイッチのようなスイッチ素子をフィルタ装置に
一体的に設けることができ、全体に容易に小型化できる
ようになる。

【００６１】請求項１１，１２に係る発明によれば、マ
イクロストリップラインを用いたフィルタ装置におい
て、ダイオードスイッチのようなスイッチ素子をフィル
タ装置に一体的に設けることができ、全体に容易に小型
化できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】主に請求項１および４に係るフィルタ装置の構
成例を示す図である。

【図２】主に請求項１および４に係るフィルタ装置の構
成例を示す図である。

【図３】主に請求項１および４に係るフィルタ装置の構
成例を示す図である。

【図４】主に請求項１および４に係るフィルタ装置の構
成例を示す図である。

【図５】主に請求項５に係るフィルタ装置の構成例を示
す図である。

【図６】主に請求項６に係るフィルタ装置の構成例を示
す図である。

【図７】ダイオードスイッチに対するバイアス電圧印加
回路の構成例を示す図である。

【図８】ダイオードスイッチに対するバイアス電圧印加
回路の構成例を示す図である。

【図９】第１の実施形態に係るフィルタ装置の斜視図で
ある。

【図１０】同フィルタ装置の等価回路図である。

【図１１】結合用線路に対する結合部分の等価回路図で
ある。

【図１２】第２の実施形態に係るフィルタ装置の斜視図
である。

【図１３】同フィルタ装置の等価回路図である。

【図１４】第３の実施形態に係るフィルタ装置の斜視図
である。

【図１５】第４の実施形態に係るフィルタ装置の断面図
である。

【図１６】第４の実施形態に係るフィルタ装置の等価回
路図である。

【図１７】第５の実施形態に係るフィルタ装置の断面図
である。

【図１８】第６の実施形態に係るフィルタ装置の断面図
である。

【図１９】第７の実施形態に係るフィルタ装置の断面図
である。

【図２０】第８の実施形態に係るフィルタ装置の斜視図
である。

【図２１】第９の実施形態に係るフィルタ装置の斜視図
である。

【図２２】第９の実施形態に係るフィルタ装置の等価回
路図である。

【図２３】第１０の実施形態に係るフィルタ装置の斜視
図である。

【図２４】第１０の実施形態に係るフィルタ装置の等価
回路図である。

【図２５】第１１の実施形態に係るフィルタ装置の斜視
図である。

【図２６】第１１の実施形態に係るフィルタ装置の等価
回路図である。

【図２７】第１２の実施形態に係るフィルタ装置の斜視
図である。

【図２８】第１２の実施形態に係るフィルタ装置の等価
回路図である。

【図２９】第１３の実施形態に係るフィルタ装置の斜視
図である。

【図３０】第１３の実施形態に係るフィルタ装置の等価
回路図である。

【図３１】従来のスイッチを用いたフィルタの切り替え
回路の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１−誘電体ブロック ２−内導体形成孔 ３−結合用線路形成孔 ４−内導体（分布定数共振線路） ５−結合用線路 ６−入出力端子 ７−外導体 ８−開放端電極 ９−結合用電極 １１，１２−誘電体フィルタ １３−マイクロストリップ基板 １４，１５，１６−マイクロストリップ １７−接地導体 ２１〜２６−誘電体同軸共振器 ２７〜３２−接続端子 ３３−結合基板 ３４〜３９−結合用電極 ４０，４１，４２−入出力電極 ４３−接地電極 ５１−誘電体板 ５２−共振電極（分布定数共振線路） ５３−入出力電極 ５４−接地電極 ５５−スルーホール電極 ５６−バイアス用電極 Ｄ−スイッチ（ダイオードスイッチ） Ｃ_C −ＤＣカットコンデンサ Ｃ_B −コンデンサ Ｌ−ＲＦチョークコイル

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端が開放された分布定数共
   振線路をそれぞれ含む複数のフィルタと、その各フィル
   タに含まれている少なくとも１つの分布定数共振線路に
   それぞれ結合する結合用線路、結合用電極または結合用
   素子とを有するフィルタ装置であって、前記分布定数共
   振線路の開放端を選択的に短絡状態にするスイッチを前
   記分布定数共振線路に付加したことを特徴とするフィル
   タ装置。
2. 【請求項２】 少なくとも一端が短絡された分布定数共
   振線路をそれぞれ含む複数のフィルタと、その各フィル
   タに含まれている少なくとも１つの分布定数共振線路に
   それぞれ結合する結合用線路、結合用電極または結合用
   素子とを有するフィルタ装置であって、前記分布定数共
   振線路の短絡端を選択的に開放状態にするスイッチを前
   記分布定数共振線路に付加したことを特徴とするフィル
   タ装置。
3. 【請求項３】 両端が短絡された分布定数共振線路をそ
   れぞれ含む複数のフィルタと、その各フィルタに含まれ
   ている少なくとも１つの分布定数共振線路にそれぞれ結
   合する結合用線路、結合用電極または結合用素子とを有
   するフィルタ装置であって、前記分布定数共振線路の略
   中央を選択的に短絡状態にするスイッチを前記分布定数
   共振線路に付加したことを特徴とするフィルタ装置。
4. 【請求項４】 前記複数のフィルタの分布定数共振線路
   のうち、前記結合用線路、結合用電極または結合用素子
   から見て１段目の分布定数共振線路に前記スイッチを設
   けたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項
   に記載のフィルタ装置。
5. 【請求項５】 前記複数のフィルタの分布定数共振線路
   のうち、前記結合用線路、結合用電極または結合用素子
   から見て２段目の分布定数共振線路の開放端に前記スイ
   ッチを設けたことを特徴とする請求項１〜３のうちいず
   れか１項に記載のフィルタ装置。
6. 【請求項６】 前記各フィルタの分布定数共振線路のう
   ち少なくとも１つの分布定数共振線路を共用し、該分布
   定数共振線路に前記結合用線路、結合用電極または結合
   用素子を結合させたことを特徴とする請求項１〜５のう
   ちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
7. 【請求項７】 誘電体ブロック内に形成した複数の内導
   体を前記分布定数共振線路としたことを特徴とする請求
   項１〜６のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
8. 【請求項８】 各々の誘電体ブロック内に内導体および
   外導体を形成してなる複数の誘電体同軸共振器を前記複
   数の分布定数共振線路としたことを特徴とする請求項１
   〜６のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
9. 【請求項９】 前記内導体を前記誘電体ブロックまたは
   前記誘電体同軸共振器内に設けた孔の内面に形成し、前
   記孔の内部または開口面に前記スイッチを取り付けたこ
   とを特徴とする請求項７または８に記載のフィルタ装
   置。
10. 【請求項１０】 前記孔の内部または開口面に前記スイ
    ッチとともに該スイッチに対するバイアス電圧印加用の
    素子を取り付けたことを特徴とする請求項９に記載のフ
    ィルタ装置。
11. 【請求項１１】 誘電体板に形成したマイクロストリッ
    プラインを前記分布定数共振線路とし、前記誘電体板上
    に前記スイッチを実装したことを特徴とする請求項１〜
    ６のうちいずれか１項に記載のフィルタ装置。
12. 【請求項１２】 前記誘電体板上に前記スイッチに対す
    るバイアス電圧印加用の素子を取り付けたことを特徴と
    する請求項１１に記載のフィルタ装置。
13. 【請求項１３】 １つの共用入出力部と２つの入出力部
    との間に請求項１〜１２のうちいずれかに記載のフィル
    タをそれぞれ設けたことを特徴とするデュプレクサ。
14. 【請求項１４】 ４つ以上の入出力部のそれぞれの間に
    請求項１〜１２のうちいずれかに記載のフィルタを設け
    たことを特徴とするマルチプレクサ。