JPWO2013005264A1 - 可変フィルタ装置および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変フィルタの通過帯域の中心周波数と共に通過帯幅も可変にする。【解決手段】可変フィルタ装置は、信号線路に直列に接続され、可変容量とインダクタンスとを含み、直列共振器を構成する第１の直列アームと、第１の直列アームの両側において、信号線路と接地間に接続された第１、第２の並列アームであって、それぞれ可変容量とインダクタンスとを含み、接地された直列共振器を構成する第１、第２の並列アームと、を有し、第１の直列アームが通過帯域の中心周波数を規定し、第１、第２の並列アームが通過帯域を挟む減衰極を規定する。

Description

本発明は、高周波信号の帯域通過に用いられる可変フィルタ装置、およびそれを用いた通信装置に関する。

図６Ａ〜６Ｄは、帯域通過に用いられる、従来のバンドパスフィルタを説明するための等価回路図及び特性を示すグラフである。高周波通信においては、特定の周波数帯の信号のみを選択的に通過させるバンドパスフィルタを用いる用途がある。バンドパスフィルタの特性は、まず、通過帯域の中心周波数と通過帯域幅と規定される。

図６Ａは、複数の直列共振器を、信号線路に直列に接続したバンドパスフィルタを示す。通過帯域を規定する直列共振器ＳＲ_ｉ、ＳＲ_ｉ＋１、ＳＲ_ｉ＋２、．．．が電気長(λ／４)×ｎの結合部Ｚ_ｉ，Ｚ_ｉ＋１、．．．を介して、信号線路に直列に接続されている。各直列共振器ＳＲは、容量ＣとインダクタンスＬの直列接続を含み、概略的に図６Ｂに示す透過特性を有する。複数段の直列共振器を接続すると、特性はそれらを乗じたものとなる。中心周波数と通過帯域幅が同一の直列共振器を直列に接続すると、中心周波数、通過帯域幅は変わらず、急峻性が増加する。但し通過損失も増加する。

図６Ｃは、複数の並列共振器ＰＲ_１〜ＰＲ_ｎを電気長(λ／４)×ｎの結合部Ｚ_１〜Ｚ_ｎ−１を介して、信号線路に並列（信号線路と設置間）に接続した構成である。信号線路に並列に接続した並列共振器も、図６Ｂに示す特性を有する。図６Ｄは、複数の並列共振器と複数の直列共振器とを交互に接続したラダー構成である。図６Ｃ，６Ｄの回路は、バンドパスフィルタの特性を示し、Ｑ値と段数に依存して急峻性が決まることは、図６Ａの直列共振器の場合と同様である。なお、電気長(λ／２)の共振器は(λ／４)×ｎの条件を満たし、結合部となることができる。ラダー構成の場合、信号線路に直列に接続した直列共振器にとっては信号線路に並列に接続した並列共振器が結合部を構成し、信号線路に並列に接続した並列共振器にとっては信号線路に直列に接続した直列共振器が結合部を構成する。

近年、携帯電話をはじめとする移動体通信（モバイル通信）の市場が拡大するとともに、そのサービスの高機能化が進展している。移動体通信に利用される周波数帯は、次第にギガヘルツ（ＧＨｚ）以上の高い周波数帯にシフトし、しかも多チャンネル化される傾向がある。また、ソフトウェアによって、通信システムを変更するソフトウェア無線（ＳＤＲ：software-defined-radio）の将来的な導入の可能性も盛んに検討されている。ソフトウェア無線を実現するには、回路特性の大幅な調整可能範囲が望まれる。

図７は、従来の周波数可変フィルタ１００ｊを示す回路図である。周波数可変フィルタ１００ｊは、複数のチャンネルフィルタ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…、およびスイッチ１０２ａ，１０２ｂを有する。スイッチ１０２ａ，１０２ｂを切り換えることによってチャンネルフィルタ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…のいずれかを選択し、周波数帯域を切り換える。入力端子１０３から入力される高周波信号は、選択されたチャンネルフィルタ１０１に応じたフィルタリングが行われ、出力端子１０４から出力される。

この周波数可変フィルタ１００ｊは、チャンネル数分のチャンネルフィルタを有する。多チャンネルとすると、チャネルフィルタ数が増加して、構成が複雑となり、サイズとコストも増加する。ソフトウエア無線の実現可能性も低い。

近年、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）を用いた小型の周波数可変フィルタが注目されている。ＭＥＭＳ技術を利用したＭＥＭＳデバイス（マイクロマシンデバイス）は、高いＱ（クオリティファクタ）が得られ、高い周波数帯域の可変フィルタへの適用が可能である（特許文献１、２、非特許文献１、２、３）。また、ＭＥＭＳデバイスは、小型でありかつ低損失であるため、ＣＰＷ（coplanar
waveguide）分布定数共振器にしばしば用いられる。

非特許文献３には、三段の分布定数線路をＭＥＭＳデバイスによる複数の可変キャパシタが跨ぐ構造のフィルタが開示されている。このフィルタにおいて、ＭＥＭＳデバイスの駆動電極に制御電圧Ｖｂを印加して可変キャパシタを変位させ、分布定数線路との間のギャップを変化させ、静電容量を変化させる。静電容量の変化によって、フィルタの通過帯域が変化する。従来のフィルタは、通過帯域の中心周波数を可変することは可能であるが、通過帯域幅を大きく変化させることはできない。

バンドパスフィルタにおいて、通過帯域の中心周波数、帯域幅と共に、通過帯域の急峻性が要求されることも多い。共振器のＱ値を高くし、共振器の段数を増加することにより、急峻性を高めることができる。但し、段数を増やすと、通過損失が増大し、実用に耐えなくなることも多い。周波数可変範囲を広く取るためには、構成が複雑化し易い。

特開２００８−２７８１４７号公報 特開２０１０−２２０１３９号公報

D. Peroulis et al,"Tunable LumpedComponents with Applications to Reconfigurable MEMS Filters", 2001 IEEE MTT-S Digest, p341-344 E. Fourn et al, "MEMS SwitchableInterdigital Coplanar Filter", IEEE Trans. MicrowaveTheory Tech., vol. 51, NO.1 p320-324, January 2003 A. A. Tamijani et al, "Miniature and TunableFilters Using MEMS Capacitors ", IEEE Trans. MicrowaveTheory Tech., vol. 51, NO.7, p1878-1885, July 2003

本発明の1つの目的は、通過帯域の中心周波数とともに通過帯域幅を調整することのできるフィルタ、および通信装置を提供することである。

１実施形態によれば、
信号線路に直列に接続され、可変容量とインダクタンスとを含み、直列共振器を構成する第１の直列アームと、
前記信号線路の前記第１の直列アームの両側において、前記信号線路と接地間に接続された第１、第２の並列アームであって、それぞれ可変容量とインダクタンスとを含み、接地された直列共振器を構成する第１、第２の並列アームと、
を有し、前記第１の直列アームが通過帯域の中心周波数を規定し、前記第１、第２の並列アームが前記通過帯域を挟む減衰極を規定する、可変フィルタ装置
が提供される。

通過帯域の中心周波数とともに、通過帯域幅を調整することができる。

図１Ａ〜１Ｅは、実施例による、通信装置のブロック図、可変フィルタのブロック図、アームＳＡないしＰＡのそれぞれの構成例を示す等価回路図、フィルタの特性を概略的に示すグラフである。 図２Ａ、２Ｂは、実施例1による可変フィルタのエレメント１、エレメント２を示す等価回路図であり、図２Ｃ，２Ｄはエレメント１、エレメント２の組み合わせで形成される可変フィルタの等価回路である。 図３Ａ、３Ｂは、実施例１により形成した可変フィルタの特性の例を示すグラフである。 図４Ａは、実施例２による、図２Ｄに示す可変フィルタの直列共振器を分布定数線路に置き換えた可変フィルタの等価回路図であり、図４Ｂ，４Ｃは分布定数線路の構成例を示す断面図である。 図５Ａは、ＭＥＭＳを用いた可変容量の例を示す断面図、図５Ｂはバラクタダイオードを可変容量として用いた回路の等価回路図、図５Ｃはキャパシタアレイとスイッチを含む回路を可変容量として用いた回路の等価回路図である。 従来技術によるバンドパスフィルタを説明するための等価回路図及び特性を示すグラフである。 従来技術による周波数可変フィルタの等価回路図である。

図１Ａは、実施例による、通信装置を概略的に示す。制御回路ＣＴＬは、受信帯域の中心周波数と帯域幅に従って、データベースＤＢからパラメータを選択し、可変バンドパスフィルタＶＢＰを制御する。アンテナＡｎｔから入力した高周波信号は、可変バンドパスフィルタＶＢＰにおいて所望の周波数帯域が選択され、増幅器Ａｍｐで増幅される。増幅された高周波信号は、ミキサＭｉｘで周波数をコンバートし、アナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄにおいてアナログ信号からデジタル信号に変換され、デジタルシグナルプロセッサＤＳＰにおいて信号処理される。得られたデジタル信号は種々の目的に利用される。

図１Ｂは、可変バンドパスフィルタＶＢＰに用いられる可変フィルタのブロック図である。信号線路に直列アームＳＡ１，ＳＡ２、．．．が直列に接続されている。直列アームＳＡのそれぞれの両端と接地との間に並列アームＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３、．．．が接続されている。直列アームＳＡ１の両端には並列アームＰＡ１，ＰＡ２が接続され、直列アームＳＡ２の両端には並列アームＰＡ２とＰＡ３が接続されている。直列アームＳＡ１，ＳＡ２、．．．は、それぞれ、例えば図１Ｃまたは図１Ｄに示すような可変容量ＶＣとインダクタンスＬの直列接続を含み、直列共振器を構成する。各直列共振器は、図６Ｂに示すような透過特性を有する。可変容量ＶＣを変化させることにより、通過帯域の中心周波数を変化させることができる。図１Ｃと図１Ｄの直列共振器は可変容量とインダクタンスの接続順序が入れ替わっているのみであり、回路的には等価である。

並列アームＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３は、それぞれ、図１Ｃまたは図１Ｄに示すような、可変容量ＶＣとインダクタンスＬの直列接続を含み、接地された直列共振器を構成する。即ち、並列アームＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，．．．は、信号線路を特定周波数で接地し、減衰極を形成する機能を有する。

図１Ｅは、１つの直列アームＳＡとその両側の並列アームＰＡが構成する基本フィルタ構成の特性を示す。直列アームＳＡによって中心周波数ｆ_０の通過帯域が形成され、並列アームＰＡによって、通過帯域の上下、周波数ｆ_Ｈ，ｆ_Ｌに減衰極が形成される。以下、減衰極をｆ_Ｈ，ｆ_Ｌと呼ぶことがある。並列アームＰＡの可変容量ＶＣを変化させることにより、減衰極ｆ_Ｈ，ｆ_Ｌの周波数を変化させることができる。減衰極ｆ_Ｈ，ｆ_Ｌの変化によって通過帯域の帯域幅Ｗを可変に設定できる。

図１Ｂに示すように、任意数の直列アームＳＡを信号線路に直列に接続し、各直列アームの両側と接地との間に並列アームＰＡを接続できる。直列アームの数は１でもよい。この場合、図１Ｂの直列アームＳＡ２，並列アームＰＡ３は省略される。複数の直列アームＳＡを信号線路に直列に接続すると、バンドパスフィルタの周波数選択性が増強される。複数の直列アームに対して、その間の並列アームＰＡが(λ／４)×２＝（λ／２）の結合部を形成する。複数の並列アームＰＡに対して、その間の直列アームＳＡも(λ／４)×２＝（λ／２）の結合部を形成する。直列アーム両側に接地された直列共振器を含む並列アームを接続することで、通過周波数帯域の上下に減衰極ｆ_Ｈ，ｆ_Ｌを形成できる。通過帯域幅を制御できると共に、急峻性を与えることができる。

図２Ａ、２Ｂは、実施例１による、フィルタ用の２つのエレメントを示す。図２Ａは、信号線路に直列に２つの可変キャパシタＣ_０，Ｃ_１が接続され、可変キャパシタＣ_０，Ｃ_１の相互接続点と接地との間に並列アームとして、可変容量Ｃ_２とインダクタンスＬ_２の直列接続が接続されたキャパシティブエレメントＣＥを示す。直列アームの可変容量Ｃ_０，Ｃ_１は、共振周波数の設定に用いられる。Ｃ_０，Ｃ_１は、可変である。可変容量Ｃ_２とインダクタンスＬ_２の直列接続は、直列共振器を構成し、信号線路に対し減衰極を形成する並列アームを規定する。

図２Ｂは、信号線路に直列に２つのインダクタンスＬ_０，Ｌ_１が接続され、インダクタンスＬ_０，Ｌ_１の相互接続点と接地との間に並列アームとして、可変容量Ｃ_３とインダクタンスＬ_３の直列接続が接続されたインダクティブエレメントＬＥを示す。インダクタンスＬ_０，Ｌ_１は、例えば等しい値を有するが、異なる値でもよい。可変容量Ｃ_３とインダクタンスＬ_３の直列接続は、直列共振器を構成し、信号線路に対し減衰極を形成する並列アームを規定する。

図２Ａ，２Ｂに示したエレメントＣＥ，ＬＥを交互に接続することにより、バンドパスフィルタを構成することができる。エレメントＣＥ，ＬＥの順序、数は、目的に応じて、任意に設定できる。キャパシティブエレメントＣＥ、インダクティブエレメントＬＥを、交互に接続することにより、接地に接続されたＬＣ並列共振器を結合部として、信号線路に直列に複数のＬＣ直列共振器を形成することができる。

図２Ｃは、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴ間に、３つのエレメントＥｍ１、Ｅｍ２，Ｅｍ３を接続したフィルタであり、エレメントＥｍ１，エレメントＥｍ２，エレメントＥｍ３は、それぞれキャパシティブエレメントＣＥ，インダクティブエレメントＬＥ，キャパシティブエレメントＣＥで形成されている。エレメントＥｍ３のキャパシティブエレメントは左右反転されている。エレメントＥｍ１の出力側可変容量Ｃ_１とエレメントＥｍ２の入力側インダクタンスＬ_０が直列共振器を構成し、さらにエレメントＥｍ２の出力側インダクタンスＬ_１とエレメントＥｍ３の入力側可変容量Ｃ_１が直列共振器を構成する。

インダクタンスＬ_０，Ｌ_１、２つの容量Ｃ_１が等しい場合、中心周波数の等しい２段のバンドパスフィルタが構成され、通過帯域が規定される。例えば、中心周波数ｆ_０の通過帯域が規定される。エレメントＥｍ１、Ｅｍ３の並列アームに含まれる、Ｃ_２，Ｌ_２の直列共振器が１つの減衰極、例えばｆ_Ｈ，を規定し、エレメントＥｍ２の並列アームに含まれる、Ｃ_３，Ｌ_３の直列共振器が他の１つの減衰極、例えばｆ_Ｌを規定する。中心周波数ｆ_０に対して減衰極ｆ_Ｈ，ｆ_Ｌを適切に配置することにより、所望の帯域幅を得る。

図２Ｄは、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴ間に、３つのエレメントＥｍ１、Ｅｍ２，Ｅｍ３を接続したフィルタであり、エレメントＥｍ１，エレメントＥｍ２，エレメントＥｍ３は、それぞれインダクティブエレメントＬＥ，キャパシティブエレメントＣＥ、インダクティブエレメントＬＥで形成されている。図２Ｃと同様に、信号線路に直列に中心周波数の等しい２つのＬＣ直列共振器を接続できる。並列アームは２つのＬ_２Ｃ_２直列共振器と１つのＬ_３Ｃ_３直列共振器を構成する。Ｌ_２Ｃ_２、Ｌ_３Ｃ_３の選択は自由である。高周波側の急峻性を望む場合はＬ_２Ｃ_２によりｆ_Ｈを規定し、Ｌ_３Ｃ_３によりｆ_Ｌを規定すればよい。

なお、フィルタのエレメント接続段数は３に限らない。２でもよく４以上としてもよい。並列アームにおけるＬとＣの順序は交換してもよい。信号線路再外側の直列アームにおける外側のＬまたはＣは省略することができる。例えば、可変バンドパスフィルタの段数は２〜１０段とし、インダクタンスＬは０．２ｎＨ〜３０ｎＨ、キャパシタンスＣは０．２ｐＦ〜１００ｐＦとする。

図３Ａは、図２Ｃの構成において、減衰極形成用直列共振器の可変容量Ｃ_２，Ｃ_３を調整して減衰極ｆ_Ｈ，ｆ_Ｌの周波数を変化させた時の通過帯域幅の変化を示すグラフである。

図３Ｂは、図２Ｃの構成において、可変容量Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３のキャパシタンスを変化させた時の、可変バンドパスフィルタの通過特性の変化を示すグラフである。横軸が周波数をＧＨｚで示し、縦軸が通過率を単位ｄＢで示す。１例において、通過帯域の中心周波数は、約４．４ＧＨｚから約２．０６ＧＨｚまで変化している。

図４Ａは、図２Ｃの構成において、ＬＣ直列共振器を分布定数線路に置き換えた構成を示す。直列アームの２つのＬＣ直列共振器が２つの可変分布定数線路ＤＬ１に置換され、並列アームのエレメントＥｍ１，Ｅｍ３のＬＣ直列共振器がそれぞれ可変分布定数線路ＤＬ２（＋可変容量）に置換され、並列アームのエレメントＥｍ２のＬＣ直列共振器が可変分布定数線路ＤＬ３（＋可変容量）に置換されている。分布定数線路は、伝送線路に分布容量を形成して、構成することができる。

図４Ｂは、分布容量線路の構成例を示す断面図である。誘電体基板２０の上に例えば銅製の伝送線路Ｌが形成される。伝送線路Ｌは、底部が両側に張り出して上部より幅広くされ、張り出し部上方に可変キャパシタＶＣの可動電極ＭＥを収容する空間を確保している。伝送線路Ｌの張り出し部が、可変キャパシタＶＣの固定電極ＦＥを構成する。可変容量は、線路に沿って任意数形成する。張り出し部上面には、絶縁層２７が形成され、短絡防止と実効誘電率向上の機能を果たす。絶縁層は、無機絶縁材料で形成しても有機絶縁材料で形成してもよい。場合によって、絶縁層はなくてもよい。このような構造は、例えば外郭を規定する開口を備えたレジストパターンを用いた２回のメッキ工程を利用して作成することができる。

可動電極ＭＥは、誘電体基板２０上に形成された、例えば銅製の片持ち梁構造ＣＬに支持される。片持ち梁ＣＬの先端が可動電極ＭＥを構成すると考えることもできる。このような構造は、例えば立体形状を有する開口を備えたレジストパターンを用いたメッキ工程で作成することができる。外郭を規定する開口を備えたレジストパターンを用いた２回のメッキ工程で形成してもよい。誘電体基板２０上の、片持ち梁ＣＬの可動部下方に、駆動電極ＤＥが形成される。駆動電極は、例えば伝送線路の張り出し部と同時に作成することができる。伝送線路とは別の金属材料を別の工程で形成してもよい。この場合はスパッタリング等別のプロセスを用いてもよい。

誘電体基板２０は、セラミックス層２１の上にＡｇ等で形成され、接地層となる導電金属層２２を配置し、その上にさらにセラミックス層２３を形成した構成を有する。このような構造は、セラミックスグリーンシート層、導電層(配線層)、セラミックスグリーンシート層を位置合わせして積層し、焼結することにより形成することができる。セラミックス層には層間接続用の金属ビアや、高周波信号のＤＣ駆動パスへの漏れを防ぐための高インピダンス抵抗ビアが形成されている。セラミックスの誘電率は約３から約１００の範囲で選択できる。片持ち梁ＣＬの支持部下方、駆動電極の下方には、ビア導電体が埋め込まれる。片持ち梁ＣＬは接地層２２に接続され、駆動電極ＤＥは貫通ビア導電体２５を介して、誘電体基板２０裏面に形成された端子２６に接続される。誘電体基板の裏面にＲＦ信号、ＤＣ駆動信号を入力、出力するためのパッドを形成してもよい。これらのパッドは基板内部の金属ビアと高インピダンス抵抗ビアを介して、基板表面にある構造体や基板内部の配線と接続する。

図４Ｂの構成においては可動電極ＭＥは接地層に接続されている。駆動電極ＤＥに１０Ｖ〜１００Ｖ程度の直流電圧を印加する。静電引力により、可動電極ＭＥは固定電極ＦＥに引き寄せられる。伝送線路Ｌの電気長は可変キャパシタＶＣの可変容量と伝送線路Ｌの回路定数によって決まる。可変容量を大きくすると電気長を長くすることができる。

図４Ｃは（両持ち）梁構造の可変キャパシタの構成例を示す。誘電体基板２０上に一対の柱状導電支持部ＰＬが形成され、その間に梁構造の可動電極ＭＥが形成される。可動電極ＭＥの下方の誘電体基板２０上に伝送線路Ｌが配置される。伝送線路Ｌの両側の誘電体基板２０上に駆動電極ＤＥが形成される。伝送線路Ｌ、および駆動電極ＤＥの上には誘電体層２７，２９が形成される。伝送線路Ｌ、および駆動電極ＤＥの上に誘電体層２７，２９が無くてもよい。誘電体基板２０内の構成は図４Ｂの構成と同様である。

バンドパスフィルタを構成する可変容量は、ＭＥＭＳキャパシタ、バラクタダイオード、キャパシタアレイとスイッチ群等の種々の形態で実現することができる。

図５Ａは、信号通路中に接続される可変キャパシタＶＣの構成例を示す断面図である。誘電体基板２０上に、底部に張り出し電極を有する下電極線路Ｌ０１、頂部に張り出し電極を有する上電極線路Ｌ０２が張り出し電極部をオーバラップさせて、可変キャパシタを形成する。上電極線路Ｌ０２の張り出し電極下方には駆動電極ＤＥが形成される。下電極線路Ｌ０１の張り出し電極上面には絶縁膜２８が形成されている。駆動電極ＤＥは貫通ビア導電体２５を介して、誘電体基板２０裏面の端子２６に接続されている。上電極線路Ｌ０１の張り出し電極は片持ち梁構造であり、駆動電極に直流電圧を印加して静電引力を発生させることにより下方に変位する。

図５Ｂは、バラクタを用いた可変キャパシタを示す。バラクタダイオードＢＤは逆バイアス下で容量を変化させる。逆バイアスを印加するためのインダクタＬ１１，Ｌ１２がバラクタＢＤの正極、負極に接続される。バラクタを通過して高周波信号を流し、直流バイアス電圧は遮断するためのキャパシタＣ１１，Ｃ１２がバラクタＢＤの正極、負極に接続される。

図５Ｃは、キャパシタアレイとスイッチ群を用いた可変容量を示す。キャパシタＣとスイッチＳが直列に接続され、スイッチ付きキャパシタアレイを形成している。入力端子ＩＮにキャパシタＣｊ１〜Ｃｊ５，Ｃｋ１〜Ｃｋ５の入力端子に接続され、スイッチＳｊ１〜Ｓｊ５，Ｓｋ１〜Ｓｋ５の他端が出力端子ＯＵＴに接続されている。任意のスイッチＳを閉じる(接続する)と、対応するキャパシタが入力端子ＩＮ，出力端子ＯＵＴ間に並列接続される。キャパシタの容量値、個数は自由に選択できる。

以上実施例に沿って説明したが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。例えば、セラミックス基板に換え、ガラスエポキシ基板を用いることも可能である。また、上記実施例のフィルタの両側ないし片側にさらに他の形態のフィルタ（バンドパスフィルタband
pass filter,ローパスフィルタlow pass filter,ハイパスフィルタhigh pass filter,ノッチフィルタnotch
filter等）を接続してもよい。その他、種々の変更、置換、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。

Ａｎｔ アンテナ、
ＶＢＰ 可変バンドパスフィルタ、
Ａｍｐ 増幅器、
Ｍｉｘ ミキサ、
Ａ／Ｄ アナログーデジタル変換器、
ＤＳＰ デジタルシグナルプロセッサ、
ＣＴＬ 制御回路、
ＤＢ データベース、
ＳＡ 直列アーム、
ＰＡ 並列アーム、
ＶＣ 可変キャパシタ、
Ｌ インダクタンス、
Ｃ 容量、
ＣＥ キャパシティブエレメント、
ＬＥ インダクティブエレメント、
Ｅｍ エレメント、
ＩＮ 入力端子、
ＯＵＴ 出力端子、
ＤＬ 分布定数線路、
ＭＥ 可動電極、
ＦＥ 固定電極、
ＤＥ 駆動電極、
ＣＬ 片持ち梁構造、
２０ 誘電体基板、
２１、２３ セラミックス層、
２２ 接地層、
２５ 貫通ビア導電体、
２６ 端子、
２７，２８，２９ 絶縁膜、
ＰＬ 柱状導電支持部、
ＢＤ バラクタダイオード、
Ｓ スイッチ。

図６Ｃは、複数の並列共振器ＰＲ_１〜ＰＲ_ｎを電気長(λ／４)×ｎの結合部Ｚ_１〜Ｚ_ｎ−１を介して、信号線路に並列（信号線路と接地間）に接続した構成である。信号線路に並列に接続した並列共振器も、図６Ｂに示す特性を有する。図６Ｄは、複数の並列共振器と複数の直列共振器とを交互に接続したラダー構成である。図６Ｃ，６Ｄの回路は、バンドパスフィルタの特性を示し、Ｑ値と段数に依存して急峻性が決まることは、図６Ａの直列共振器の場合と同様である。なお、電気長(λ／２)の共振器は(λ／４)×ｎの条件を満たし、結合部となることができる。ラダー構成の場合、信号線路に直列に接続した直列共振器にとっては信号線路に並列に接続した並列共振器が結合部を構成し、信号線路に並列に接続した並列共振器にとっては信号線路に直列に接続した直列共振器が結合部を構成する。

三段の分布定数線路をＭＥＭＳデバイスによる複数の可変キャパシタが跨ぐ構造のフィルタが開示されている（例えば非特許文献３）。このフィルタにおいて、ＭＥＭＳデバイスの駆動電極に制御電圧Ｖｂを印加して可変キャパシタを変位させ、分布定数線路との間のギャップを変化させ、静電容量を変化させる。静電容量の変化によって、フィルタの通過帯域が変化する。従来のフィルタは、通過帯域の中心周波数を可変することは可能であるが、通過帯域幅を大きく変化させることはできない。

Claims (12)

1. 信号線路に直列に接続され、共振周波数可変の可変直列共振器を構成する第１の直列アームと、
   前記信号線路の前記第１の直列アームの両側において、前記信号線路と接地間に接続された第１、第２の並列アームであって、共振周波数可変の可変直列共振器を構成する第１、第２の並列アームと、
   を有し、前記可変直列共振器の各々は、可変容量とインダクタンスとの直列接続か、可変分布定数線路を含む可変フィルタ装置。
2. 前記第１の直列アームが通過帯域の中心周波数を規定し、前記第１、第２の並列アームが前記通過帯域を挟む減衰極を規定する、請求項１記載の可変フィルタ装置。
3. 前記第１の直列アーム、前記第１、第２の並列アームの各々が、可変容量とインダクタンスとの直列接続を含む、請求項１記載の可変フィルタ装置。
4. 前記第１の直列アームと直列に、前記第１又は第２の並列アームを介して、信号線路に直列に接続され、可変容量とインダクタンスとの直列接続を含み、共振周波数可変の可変直列共振器を構成する第２の直列アームと、
   前記信号線路の前記第２の直列アームの外側において、前記信号線路と接地間に接続された第３の並列アームであって、可変容量とインダクタンスとの直列接続を含み、共振周波数可変の可変直列共振器を構成する第３の並列アームと、
   を更に有する、請求項３記載の可変フィルタ装置。
5. 前記第２の直列アームが前記第１の直列アームと共に、通過帯域の中心周波数を規定し、前記第３の並列アームが前記第１、第２の並列アームと共に、通過帯域を挟む減衰極を規定する、請求項４記載の可変フィルタ装置。
6. 前記直列共振器の少なくとも１つが可変分布定数線路を含む請求項１記載の可変フィルタ装置。
7. 前記可変分布定数線路が、伝送線路と、前記伝送線路を一方の電極とし、前記接地に接続された対向電極を他方の電極とする可変キャパシタとを含む、請求項６記載の可変フィルタ装置。
8. 信号線路に直列に接続され、可変容量とインダクタンスとを含み、直列共振器を構成する第１の直列アームと、
   前記信号線路の前記第１の直列アームの両側において、前記信号線路と接地間に接続された第１、第２の並列アームであって、それぞれ可変容量とインダクタンスとを含み、接地された直列共振器を構成する第１、第２の並列アームと、
   を有する可変フィルタ装置。
9. 直列接続された第１、第２の可変容量と、前記第１、第２の可変容量の相互接続点と接地との間に接続され、第３の可変容量と第１のインダクタンスとの直列接続を含む第１の直列共振器と、を有する第１のフィルタエレメントと；
   直列接続された第２、第３のインダクタンスと、前記第２、第３のインダクタンスの相互接続点と接地との間に接続され、第４の可変容量と第４のインダクタンスとの直列接続を含む第２の直列共振器と、を有する第２のフィルタエレメントと；
   を含み、
   前記第１のフィルタエレメントの前記第１、第２の可変容量の一方と、前記第２のフィルタエレメントの前記第２、第３のインダクタンスの一方とが直列接続され、第３の直列共振器を構成する可変フィルタ装置。
10. 前記第１のフィルタエレメントの前記第１、第２の可変容量の他方と直列接続され、直列接続された第５、第６のインダクタンスと、前記第５、第６のインダクタンスの相互接続点と接地との間に接続され、第５の可変容量と第７のインダクタンスとの直列接続を含む第４の直列共振器と、を有する第３のフィルタエレメント；
    前記第２のフィルタエレメントの前記第２、第３のインダクタンスの他方と直列接続され、直列接続された第６、第７の可変容量と、前記第６、第７の可変容量の相互接続点と接地との間に接続され、第８の可変容量と第８のインダクタンスとの直列接続を含む第５の直列共振器と、を有する第４のフィルタエレメント；
    の少なくとも一方をさらに有する請求項９記載の可変フィルタ装置。
11. アンテナと、
    前記アンテナに接続された信号線路と、
    前記信号線路に接続された可変バンドパスフィルタと、
    を含み、前記可変バンドパスフィルタは、
    前記信号線路に直列に接続され、共振周波数可変の可変直列共振器を構成する第１の直列アームと、
    前記信号線路の前記第１の直列アームの両側において、前記信号線路と接地間に接続された第１、第２の並列アームであって、共振周波数可変の可変直列共振器を構成する第１、第２の並列アームと、
    を有し、前記可変直列共振器の各々は、可変容量とインダクタンスとの直列接続か、可変分布定数線路を含む通信装置。
12. 通過帯域の中心周波数と帯域幅に応じて、複数組の制御パラメータを記憶するメモリと、
    前記メモリを介して、前記可変バンドパスフィルタを制御する制御回路と、
    をさらに有する請求項１１記載の通信装置。

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