KR20160087895A - 고주파 필터 - Google Patents

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KR20160087895A KR1020167016578A KR20167016578A KR20160087895A KR 20160087895 A KR20160087895 A KR 20160087895A KR 1020167016578 A KR1020167016578 A KR 1020167016578A KR 20167016578 A KR20167016578 A KR 20167016578A KR 20160087895 A KR20160087895 A KR 20160087895A
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마사카즈 타니
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

고주파 필터(10)는 제1 입출력 단자(P1), 제2 입출력 단자(P2), 주파수 가변형 필터(20) 및 주파수 고정형 필터(30)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20)와 주파수 고정형 필터(30)는 제1 입출력 단자(P1)와 제2 입출력 단자(P2) 사이에, 직렬로 접속되어 결합하고 있다. 주파수 가변형 필터(20)는 통과 영역과 감쇠 영역을 변화시킬 수 있는 필터이다. 주파수 고정형 필터(30)는 통과 영역과 감쇠 영역이 고정된 필터이다. 주파수 고정형 필터(30)의 통과 영역은 주파수 고정형 필터(30)가 실현하는 복수의 통과 영역과 적어도 일부가 겹치도록 설정되어 있다.

Description

고주파 필터 {HIGH-FREQUENCY FILTER}
본 발명은 공진자의 공진 주파수 및 반공진 주파수를 이용한 고주파 필터에 관한 것이다.
종래, 공진 주파수와 반공진 주파수를 갖는 공진자를 이용한 고주파 필터가 각종 고안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1, 2에는 압전 공진자를 이용하여 통과 특성이나 감쇠 특성 등의 필터 특성을 변화시키는 것이 가능한 고주파 필터가 기재되어 있다.
특허문헌 1, 2에 기재된 고주파 필터는 압전 공진자에 대해 가변 캐패시터를 직렬 접속이나 병렬 접속한 회로 구성을 갖는다. 그리고, 특허문헌 1, 2에 기재된 고주파 필터는 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조정함으로써, 압전 공진자와 가변 캐패시터를 포함하는 회로의 공진 주파수 및 반공진 주파수 중 적어도 어느 한쪽을 변화시켜, 필터 특성을 조정하고 있다. 필터 특성이란, 통과 특성이나 감쇠 특성 등이다.
일본 특허 공개 제2009-130831호 공보 일본 특허 제4053504호 명세서
그러나, 가변 캐패시터의 Q값은 압전 공진자의 Q값에 비교하여 낮으므로, 상술한 바와 같이 가변 캐패시터를 구비한 고주파 필터에서는, 가변 캐패시터를 이용하지 않는 형태와 비교하여, 통과 특성이나 감쇠 특성이 열화되기 쉽다는 문제가 발생한다.
한편, 가변 캐패시터를 이용하지 않으면, 통과 특성이나 감쇠 특성 등의 필터 특성을 조정할 수 없다.
본 발명의 목적은 필터 특성이 가변이고, 또한 우수한 필터 특성을 갖는 고주파 필터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 고주파 필터는 다음의 구성을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 고주파 필터는 주파수 가변형 필터와 주파수 고정형 필터를 구비한다. 주파수 가변형 필은 리액턴스 가변 수단을 갖고, 리액턴스 가변 수단을 조정함으로써 통과 영역과 감쇠 영역의 주파수가 조정 가능하다. 주파수 고정형 필터는 리액턴스 가변 수단을 갖지 않고, 통과 영역 및 감쇠 영역의 주파수가 고정되어 있다. 주파수 가변형 필터와 주파수 고정형 필터는 결합되어 있다. 주파수 고정형 필터의 통과 영역과 주파수 가변형 필터의 통과 영역의 적어도 일부는 겹쳐져 있다.
이 구성에서는 주파수 고정형 필터에 의해, 고주파 필터가 필터 처리하는 복수의 통신 밴드의 어느 하나의 필터 특성을 실현할 수 있다. 이에 의해, 모든 통신 밴드를 주파수 가변형 필터로 필터 처리하는 것보다도, 주파수 가변형 필터의 가변 범위를 좁게 할 수 있다. 주파수 가변형 필터는 가변 범위가 좁을수록, 필터 특성의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 주파수 고정형 필터는 주파수 가변형 필터와 비교하여 필터 특성이 우수하다. 따라서, 이 구성을 구비함으로써, 고주파 필터의 필터 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 주파수 가변형 필터는 가변 필터용의 공진자를 갖고, 주파수 고정형 필터는 고정 필터용의 공진자를 갖고, 리액턴스 가변 수단에 의해 해당 리액턴스 가변 수단과 공진자를 포함하는 공진 회로의 공진 주파수 또는 반공진 주파수가 조정됨으로써, 주파수 가변형 필터의 통과 영역 또는 감쇠 영역이 조정되는 것이 바람직하다.
이 구성에서는 각 필터가 공진자의 공진 주파수나 반공진 주파수를 이용하고 있으므로, 통과 영역과 감쇠 영역의 경계의 감쇠 특성을, 비교적 급준한 특성으로 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 리액턴스 가변 수단은 가변 필터용의 공진자에 병렬 접속된 인덕터와, 가변 필터용의 공진자에 직렬 접속된 가변 캐패시터를 구비하는 것이 바람직하다. 이 구성에서는 리액턴스 가변 수단의 기본 구성을 나타내고 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 주파수 고정형 필터의 통과 영역의 하한 주파수는 고주파 필터가 필터 처리하는 복수의 통신 밴드에 있어서의 가장 주파수 대역이 낮은 통신 밴드의 하한 주파수와 대략 동일한 것이 바람직하다. 이 경우, 고주파 필터에서는, 주파수 가변형 필터는 대역 통과 필터 또는 고역 통과 필터이면 된다.
이 구성에서는 복수의 통신 밴드 중, 가장 주파수 대역이 낮은 통신 밴드의 필터 특성이 주파수 고정형 필터를 이용하여 결정되고, 다른 통신 밴드의 필터 특성이 주파수 가변형 필터를 이용하여 결정된다. 이에 의해, 주파수 가변형 필터는 가장 주파수 대역이 낮은 통신 밴드의 하한 주파수의 결정에 기여할 필요가 없다. 따라서, 주파수 가변형 필터의 가변 범위를 좁게 할 수 있고, 필터 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 주파수 고정형 필터의 통과 영역의 상한 주파수는 고주파 필터가 필터 처리하는 복수의 통신 밴드에 있어서의 가장 주파수 대역이 높은 통신 밴드의 상한 주파수와 대략 동일한 것이 바람직하다. 이 경우, 고주파 필터에서는, 주파수 가변형 필터는 대역 통과 필터 또는 저역 통과 필터이면 된다.
이 구성에서는 복수의 통신 밴드 중, 가장 주파수 대역이 높은 통신 밴드의 필터 특성이 주파수 고정형 필터를 이용하여 결정되고, 다른 통신 밴드의 필터 특성이 주파수 가변형 필터를 이용하여 결정된다. 이에 의해, 주파수 가변형 필터는 가장 주파수 대역이 높은 통신 밴드의 상한 주파수의 결정에 기여할 필요가 없다. 따라서, 주파수 가변형 필터의 가변 범위를 좁게 할 수 있고, 필터 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 주파수 고정형 필터와 주파수 가변형 필터는 모두 저역 통과 필터여도 된다. 이 구성에서는 통과 대역의 상한 주파수 근방의 필터 특성을 열화시키지 않고, 상한 주파수를 변화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 리액턴스 가변 수단은 이 공진자에 병렬 접속된 인덕터와, 공진자와 인덕터의 병렬 회로에 직렬 접속된 가변 캐패시터를 구비하는 구성인 것이 바람직하다. 이 구성에서는 상기 저역 통과 필터를 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 주파수 고정형 필터와 주파수 가변형 필터는 모두 고역 통과 필터여도 된다. 이 구성에서는 통과 영역의 하한 주파수 근방의 필터 특성을 열화시키지 않고, 하한 주파수를 변화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 리액턴스 가변 수단은 공진자에 직렬 접속된 인덕터와, 공진자와 인덕터의 직렬 회로에 병렬 접속된 가변 캐패시터를 구비하는 것이 바람직하다. 이 구성에서는, 상기 고역 통과 필터를 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 주파수 가변 필터는 가변 필터용의 공진자를 갖고, 주파수 고정형 필터는 고정 필터용의 공진자를 갖고, 리액턴스 가변 수단은 주파수 가변형 필터의 주파수 고정형 필터에 대한 접속 형태를 절환하는 수단이며, 이 절환에 의해, 주파수 가변 필터와 주파수 고정 필터의 결합 상태를 변화시킴으로써, 통과 영역 및 감쇠 영역이 조정되는 구성이어도 된다. 이 구성에서는 간소한 회로 구성으로 필터 특성을 절환할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 리액턴스 가변 수단은 가변 필터용의 공진자에 병렬 접속된 인덕터와, 가변 필터용의 공진자에 병렬로 접속된 스위치 소자를 구비하고 있을 수도 있다. 이 구성에서는 리액턴스 가변 수단을 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 리액턴스 가변 수단은 가변 필터용의 공진자에 직렬 접속된 인덕터와, 가변 필터용의 공진자 및 직렬 접속된 인덕터에 병렬로 접속된 스위치 소자를 구비하고 있을 수도 있다. 이 구성에서는, 리액턴스 가변 수단을 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는, 리액턴스 가변 수단은 전송 라인과 그라운드 사이에 병렬 접속된 공진기 및 인덕터와, 공진기 및 인덕터의 병렬 회로와 전송 라인 사이에 접속된 스위치 소자를 구비하고 있을 수도 있다. 이 구성에서는, 리액턴스 가변 수단을 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 필터에서는 주파수 고정형 필터 및 주파수 가변형 필터 중 적어도 한쪽을, 복수개 구비하고 있을 수도 있다. 이 구성에서는 원하는 필터 특성을 보다 확실하게 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 필터 특성을 가변으로 하면서, 우수한 필터 특성을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 통과 특성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 통과 특성과, 비교예의 고주파 필터의 통과 특성을 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 주파수 고정형 필터의 통과 특성도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 주파수 가변형 필터의 주파수 가변 공진 회로(션트 접속된 주파수 가변 공진 회로)의 임피던스 특성도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 주파수 가변 공진 회로의 회로 구성예를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성 및 당해 통과 특성과 주파수 가변형 필터의 임피던스 특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성 및 당해 통과 특성과 주파수 가변형 필터의 임피던스 특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성 및 당해 통과 특성과 주파수 가변형 필터의 임피던스 특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 고주파 필터의 회로도이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 고주파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 18은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 20은 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면이다.
본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 고주파 필터(10)는 제1 입출력 단자 P1, 제2 입출력 단자 P2, 주파수 가변형 필터(20) 및 주파수 고정형 필터(30)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20)와 주파수 고정형 필터(30)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되고, 주파수 가변형 필터(20)와 주파수 고정형 필터(30)는 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(20)와 주파수 고정형 필터(30)의 결합에 의해, 고주파 필터(10)는 원하는 필터 특성(통과 특성 및 감쇠 특성)을 실현한다.
주파수 가변형 필터(20)는, 구체적인 회로 구성예는 후술하지만, 통과 영역의 주파수 범위와 감쇠 영역의 주파수 범위를 변화시킬 수 있는 필터이다. 이때, 주파수 가변형 필터(20)는 미리 결정한 주파수 범위 내에 있어서는, 이산적이지 않고, 통과 영역이나 감쇠 영역에 대해 임의의 주파수 대역을 설정할 수 있다. 즉, 간단히 각각에 통과 대역과 감쇠 대역의 주파수 범위가 고정이고, 상이한 통과 영역과 감쇠 영역을 갖는 복수의 필터를 이용하여, 이들 복수의 필터를 결합시키지 않고 직렬로 접속하거나, 또는 서로 독립된 필터 특성을 갖는 복수의 필터를 스위치로 절환하여 접속하는 필터와는 다르다.
주파수 고정형 필터(30)는, 구체적인 회로 구성예는 후술하지만, 통과 영역과 감쇠 영역이 고정된 필터이다. 주파수 고정형 필터(30)의 통과 영역의 주파수 범위는 주파수 가변형 필터(20)가 실현하는 복수의 통과 영역의 주파수 범위 중, 적게 하나와 겹치도록 설정되어 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 회로도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 주파수 가변형 필터(20)는 공진 회로(21, 22)를 구비한다. 공진 회로(21, 22)가 서로 결합함으로써, 주파수 가변형 필터(20)의 필터 특성이 결정된다. 공진 회로(21)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 고정형 필터(30) 사이에 접속되어 있다. 즉, 공진 회로(21)는 고주파 신호의 전송 라인에 대해 직렬로 접속되어 있다. 공진 회로(22)는 공진 회로(21)와 주파수 고정형 필터(30)를 접속하는 전송 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 즉, 공진 회로(22)는 전송 라인에 대해 병렬로 접속되어 있다.
공진 회로(21)는 압전 공진자(211), 인덕터(212, 213), 가변 캐패시터(214, 215)를 구비한다. 압전 공진자(211), 인덕터(213) 및 가변 캐패시터(215)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 고정형 필터(30) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 이때, 제1 입출력 단자 P1측으로부터, 압전 공진자(211), 인덕터(213), 가변 캐패시터(215)의 순으로 결합되어 있다. 인덕터(212)는 압전 공진자(211)에 병렬로 접속되어 있다. 가변 캐패시터(214)는 압전 공진자(211), 인덕터(213) 및 가변 캐패시터(215)의 직렬 회로에 대해 병렬로 결합되어 있다.
인덕터(212, 213)는 압전 공진자(211)의 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격에 대해, 공진 회로(21)의 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격을 신장하는 데 이용된다. 신장된 공진 주파수 및 반공진 주파수는 가변 캐패시터(214, 215)에 의해 조정 가능하다. 이들 인덕터(212, 213), 가변 캐패시터(214, 215)가 본 발명의 리액턴스 가변 수단에 상당한다. 또한, 인덕터(212, 213)는 공진 회로(21)에 필수의 구성은 아니고, 고주파 필터(10)가 대응하는 통신 밴드에 따라, 인덕터(212, 213)의 유무를 적절히 결정하면 된다.
공진 회로(22)는 압전 공진자(221), 인덕터(222, 223), 가변 캐패시터(223, 224)를 구비한다. 압전 공진자(221), 인덕터(223) 및 가변 캐패시터(225)는 전송 라인과 그라운드 사이에 직렬로 접속되어 있다. 이때, 그라운드측으로부터, 압전 공진자(221), 인덕터(223), 가변 캐패시터(225)의 순으로 접속되어 있다. 인덕터(222)는 압전 공진자(221)에 병렬로 접속되어 있다. 가변 캐패시터(224)는 압전 공진자(221)와 인덕터(223)의 직렬 회로에 대해 병렬로 접속되어 있다.
인덕터(222, 223)는 압전 공진자(221)의 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격에 대해, 공진 회로(22)의 공진 주파수와 반공진 주파수의 간격을 신장하는 데 이용된다. 신장된 공진 주파수 및 반공진 주파수는 가변 캐패시터(224, 225)에 의해 조정 가능하다. 이들 인덕터(222, 223), 가변 캐패시터(224, 225)가 본 발명의 리액턴스 가변 수단에 상당한다. 또한, 인덕터(222, 223)는 공진 회로(22)에 필수의 구성은 아니고, 고주파 필터(10)가 대응하는 통신 밴드에 따라, 인덕터(222, 223)의 유무를 적절히 결정하면 된다.
압전 공진자(211, 221)는 SAW 공진자나 BAW 공진자에 의해 실현된다. 예를 들어, SAW 공진자의 경우에는, 소정 커트(예를 들어, Y커트)가 이루어진 니오븀산리튬 기판의 표면에, IDT 전극을 형성함으로써 실현된다.
인덕터(212, 213, 221, 223)는, 예를 들어 압전 공진자(211, 221)를 실장하는 실장 기판에 형성한 전극 패턴이나, 실장 기판의 표면에 실장한 칩 부품에 의해 실현된다. 가변 캐패시터(214, 215, 224, 225)는, 예를 들어 압전 공진자(211, 221)를 실장하는 실장 기판의 표면에 실장한 칩 부품에 의해 실현된다.
이와 같은 구성에서는, 가변 캐패시터(214, 215)의 캐패시턴스를 조정함으로써, 공진 회로(21)의 임피던스 특성이 조정된다. 또한, 가변 캐패시터(224, 225)의 캐패시턴스를 조정함으로써, 공진 회로(22)의 임피던스 특성이 조정된다. 이와 같이 조정된 공진 회로(21, 22)의 임피던스 특성을 조합함으로써, 주파수 가변형 필터(20)로서의 원하는 필터 특성(통과 특성, 감쇠 특성 등)이 실현된다. 구체적으로는, 공진 회로(21)의 공진 주파수 및 공진 회로(22)의 부반공진 주파수에 의해 통과 영역을 형성하고, 공진 회로(21)의 반공진 주파수와 공진 회로(22)의 공진 주파수에 의해 감쇠 영역을 형성한다. 그리고, 이들 공진 회로(21, 22)의 공진 주파수, 반공진 주파수, 부반공진 주파수 등을 가변 캐패시터(214, 215, 224, 225)의 캐패시턴스에 의해 조정함으로써, 주파수 가변형 필터(20)의 통과 특성을 조정할 수 있다.
또한, 인덕터(212, 213, 222, 223)는, 소위, 신장의 인덕터라고 불리는 것이고, 이들 인덕터에 의해, 가변 캐패시터(214, 215, 224, 225)의 캐패시턴스에 의해 조정할 수 있는 주파수 폭을 넓게 설정할 수 있다. 즉, 인덕터(212, 213, 222, 223)를 구비함으로써, 공진 회로(21, 22)를 조정함으로써 얻어지는 주파수 가변형 필터(20)의 통과 특성의 선택 가능한 주파수 범위를 넓게 설정할 수 있다.
주파수 고정형 필터(30)는 압전 공진자(311, 312, 313) 및 인덕터(321, 322)를 구비한다.
압전 공진자(311, 312, 313)는 주파수 가변형 필터(20)와 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(321)는 압전 공진자(311)와 압전 공진자(312)를 접속하는 전송 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 인덕터(322)는 압전 공진자(312)와 압전 공진자(313)를 접속하는 전송 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이와 같이, 주파수 고정형 필터(30)는 가변 캐패시터를 갖고 있지 않다.
이와 같은 구성에 의해, 주파수 고정형 필터(30)는 통과 영역 및 감쇠 영역이 고정된 고역 통과 필터가 된다. 여기서, 압전 공진자(311, 312, 313) 및 인덕터(321, 322)의 소자값을 적절히 설정함으로써, 주파수 고정형 필터(30)의 통과 영역의 하한 주파수를, 고주파 필터(10)가 필터 처리하는 복수의 통신 밴드 중, 가장 낮은 주파수의 통신 밴드에 있어서의 통과 영역의 하한 주파수에 대략 일치시킨다. 또한, 주파수 고정형 필터(30)의 통과 영역의 하한 주파수란, 예를 들어 주파수 고정형 필터(30)의 통과 영역의 저주파수측의 컷오프 주파수이다. 마찬가지로, 고주파 필터(10)의 가장 낮은 주파수의 통신 밴드에 있어서의 통과 영역의 하한 주파수란, 예를 들어 고주파 필터(10)의 가장 낮은 주파수의 통신 밴드에 있어서의 통과 영역의 저주파수측의 컷오프 주파수이다.
이와 같이, 주파수 고정형 필터(30)를 설정함으로써, 주파수 가변형 필터(20)는 가장 낮은 주파수의 통신 밴드에 있어서의 통과 영역의 하한 주파수의 설정에는 기여시킬 필요가 없다. 따라서, 고주파 필터(10)가 필터 처리하는 모든 통신 밴드에 대응한 통과 영역이나 감쇠 영역을, 주파수 가변형 필터(20)만으로 설정하는 형태보다도, 주파수 가변형 필터(20)의 주파수를 가변시키는 범위를 좁게 할 수 있다. 이에 의해, 주파수 가변형 필터(20)의 필터 특성의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 주파수 고정형 필터(30)에는 Q값이 낮은 가변 캐패시터가 포함되어 있지 않으므로, 주파수 고정형 필터(30)가 대응하는 통신 밴드에 대해서는, 주파수 가변형 필터(20)보다도, 당해 통신 밴드에 대한 필터 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 통과 특성도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고주파 필터의 통과 특성과, 비교예의 고주파 필터의 통과 특성을 비교한 도면이고, 도 4의 (A)는 고주파 필터가 필터 처리하는 전주파수 대역의 특성도이고, 도 4의 (B)는 제1 통신 밴드를 확대한 특성도이다. 비교예의 고주파 필터는 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)에 있어서의 주파수 가변형 필터(20)에 의해서만 구성되는 필터이다.
도 3, 도 4에 있어서, 굵은 실선으로 나타내는 F1 특성은 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 제1 통신 밴드가 통과하도록 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조정했을 때의 특성이다. 굵은 점선으로 나타내는 F2 특성은 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 제2 통신 밴드가 통과하도록 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조정했을 때의 특성이다. 굵은 파선으로 나타내는 F3 특성은 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 제3 통신 밴드가 통과하도록 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조정했을 때의 특성이다. 제2 통신 밴드는 제1 통신 밴드보다도 통과 영역의 중심 주파수가 높고, 제3 통신 밴드는 제2 통신 밴드보다도 통과 영역의 중심 주파수가 높다. 또한, 도 3, 도 4에 있어서의 Bf1은 제1 통신 밴드의 통과 영역을 나타내고, Bf2는 제2 통신 밴드의 통과 영역을 나타내고, B3f는 제3 통신 밴드의 통과 영역을 나타낸다. 또한, 도 3, 도 4에 있어서의 f1L은 제1 통신 밴드의 통과 영역 Bf1의 하한 주파수를 나타낸다.
도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용함으로써, 제2 통신 밴드 및 제3 통신 밴드에 대한 필터 특성을 대략 동등 이상으로 유지할 수 있다. 여기서, 필터 특성이 동등 이상이란, 통과 영역에 있어서의 최저의 삽입 손실이 대략 동일하거나 작게 되어 있는 것을 의미한다.
그리고, 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용함으로써, 제1 통신 밴드에 대해서는, 특히 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 필터 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로는, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 고주파 필터(10)의 통과 영역 Bf1의 하한 주파수 f1L로부터 낮은 주파수측에의 소정의 삽입 손실(감쇠량)까지의 변화율 ΔI(f1L)는 비교예의 삽입 손실(감쇠량)의 변화율 ΔIp(f1L)보다도 커진다. 즉, 고주파 필터(10)에 있어서의 통과 영역 Bf1의 하한 주파수 f1L 부근의 감쇠 특성은 비교예의 감쇠 특성보다도 급준해진다.
또한, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 고주파 필터(10)의 통과 영역 Bf1에 있어서의 최저의 삽입 손실 ILL(Bf1)은 비교예의 통과 영역 Bf1에 있어서의 최저의 삽입 손실 ILLp(Bf1)보다도 작다. 즉, 고주파 필터(10)는 비교예보다도, 통과 영역 Bf1에 있어서, 보다 저손실로 고주파 신호를 전송할 수 있다.
이와 같은 필터 특성의 향상은 다음의 원리가 기여하고 있다. 도 5는 주파수 고정형 필터의 통과 특성도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30)는 고역 통과 필터이고, 통과 영역의 하한 주파수가, 상술한 통과 영역 Bf1의 하한 주파수 f1L에 대략 일치하고 있다. 그리고, 이 주파수 고정형 필터(30)는 통과 영역의 삽입 손실이 주파수 가변형 필터(20)만을 이용한 형태에서의 제1 통신 밴드 B1f의 삽입 손실보다도 작다. 이와 같은 주파수 고정형 필터(30)를 이용하여, 제1 통신 밴드 Bf1의 통과 영역의 형성에 기여시킴으로써, 상술한 도 3, 도 4에 도시한 바와 같은 우수한 필터 특성을 실현할 수 있다.
또한, 도 6은 주파수 가변형 필터의 공진 회로(접속 라인과 그라운드 사이에 접속된 공진 회로)의 임피던스 특성도이다. 도 6에 있어서, 도 3, 도 4와 마찬가지로, 굵은 실선으로 나타내는 F1 특성은 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 제1 통신 밴드를 대상으로 한 특성이다. 굵은 점선으로 나타내는 F2 특성은 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 제2 통신 밴드를 대상으로 한 특성이다. 굵은 파선으로 나타내는 F3 특성은 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 제3 통신 밴드를 대상으로 한 특성이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 공진 주파수의 가변 폭 Wvr은, 비교예를 이용한 형태에 있어서의 공진 주파수의 가변 폭 Wvrp보다도 좁다(Wvr<Wvrp). 또한, 고주파 필터(10)를 이용한 형태에 있어서의 반공진 주파수의 가변 폭 Wva는, 비교예를 이용한 형태에 있어서의 반공진 주파수의 가변 폭 Wvap보다도 좁다(Wva<Wvra). 이와 같이, 공진 주파수 및 반공진 주파수의 가변 폭이 좁아짐으로써, 가변 캐패시터의 용량값(캐패시턴스)의 가변 폭을 좁게 할 수 있다. 여기서, 예를 들어 가변 캐패시터를 BST(바륨ㆍ스트론튬ㆍ티타늄산염)나 디지털 튜닝 가능 콘덴서(DTC)에 의해 형성하는 경우 등에서는, 용량값의 가변 폭이 좁은 가변 캐패시터는 용량값의 가변 폭이 넓은 가변 캐패시터보다도 Q값이 높다. 이로 인해, 공진 회로의 Q를 향상시킬 수 있다. 따라서, 공진 회로에 기초하는 필터 특성이 향상되어, 상술한 도 3, 도 4에 도시한 바와 같은 우수한 필터 특성을 실현할 수 있다.
또한, 각 공진 회로(21, 22)는 상술한 구성으로 한정되지 않고, 도 7의 (A), (B)에 도시하는 구성이어도 된다. 도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 공진 회로의 회로 구성예를 도시하는 도면이다. 또한, 이하에서는, 공진 회로(21)의 파생예를 나타내지만, 공진 회로(22)에 대해서도 동일한 파생예를 실현할 수 있다.
먼저, 상술한 공진 회로(21)의 회로 구성을 공진 회로(22)에 적용할 수도 있고, 반대로 공진 회로(22)의 회로 구성을 공진 회로(21)에 적용할 수도 있다. 또한, 공진 회로(21, 22)는 동일한 회로 구성에서, 소자값을 다르게 할 수도 있다.
또한, 도 7의 (A)에 도시하는 공진 회로(21A)에서는, 인덕터(212)는 압전 공진자(211), 인덕터(213)의 직렬 회로에 대해 병렬로 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 공진 회로(21)와 동일하다. 또한, 도 7의 (B)에 도시하는 공진 회로(21B)에서는, 인덕터(212)는 압전 공진자(211), 인덕터(213)의 직렬 회로에 대해 병렬로 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 공진 회로(22)와 동일하다. 이와 같이, 압전 공진자(21)에 대해 직렬로 접속되는 인덕터와 가변 캐패시터 및 압전 공진자(21)에 대해 병렬로 접속되는 인덕터와 가변 캐패시터의 직렬 관계나 병렬 관계를 조정함으로써, 공진 회로의 공진 주파수나 반공진 주파수와, 주파수 가변형 필터가 필요로 하는 필터 특성에 적합하도록 설정할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 고역 통과 필터를 예로 나타냈지만, 저역 통과 필터나 대역 통과 필터를 이용할 수도 있다. 저역 통과 필터를 이용하는 경우에는, 저역 통과 필터의 통과 영역의 상한 주파수를, 상술한 통과 영역 Bf3의 상한 주파수에 대략 일치시키면 된다. 또한, 통과 영역의 상한 주파수란, 예를 들어 통과 영역의 고주파수측의 컷오프 주파수이다. 또한, 대역 통과 필터를 이용하는 경우, 대역 통과 필터의 통과 영역의 하한 주파수를, 어느 하나의 통신 밴드의 하한 주파수에 대략 일치시키거나, 대역 통과 필터의 통과 영역의 상한 주파수를, 어느 하나의 통신 밴드의 상한 주파수에 대략 일치시키면 된다.
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다. 도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성 및 당해 통과 특성과 주파수 가변형 필터를 구성하는 공진 회로의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 9에 있어서, 굵은 실선 및 굵은 점선은 고주파 필터의 통과 특성을 나타내고, 가는 파선 및 가는 일점 쇄선은 공진 회로의 임피던스 특성을 나타낸다.
도 8에 도시하는 고주파 필터(10C)는 주파수 가변형 필터(20C)와 주파수 고정형 필터(30C)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20C)와 주파수 고정형 필터(30C)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(20C)와 주파수 고정형 필터(30C)의 결합에 의해, 고주파 필터(10C)는 원하는 필터 특성(통과 특성 및 감쇠 특성)을 실현한다.
주파수 가변형 필터(20C)는 압전 공진자(221C), 인덕터(222C, 223C) 및 가변 캐패시터(225C)를 구비한다.
압전 공진자(221C), 인덕터(223C) 및 가변 캐패시터(225C)는 제2 입출력 단자 P2와 주파수 고정형 필터(30C)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 직렬로 접속되어 있다. 이때, 접속 라인측으로부터, 가변 캐패시터(225C), 인덕터(223C), 압전 공진자(221C)의 순으로 접속되어 있다. 인덕터(222C)는 압전 공진자(221C)에 병렬로 접속되어 있다. 인덕터(222C)는 인덕터(222C)와 압전 공진자(221C)를 포함하는 공진 회로에 있어서, 압전 공진자(221C)만으로는 생기지 않는 제2 반공진점을, 공진점의 저주파수측에 근접하여 형성하는 역할을 하고 있다. 이 제2 반공진점은 압전 공진자(221D)의 공진점의 저주파수측에 생기고, 본원 발명의 부반공진점에 상당한다.
그리고, 이 구성에서는 가변 캐패시터(225C)의 캐패시턴스를 변화시키면, 도 9의 일점 쇄선(캐패시턴스＝Cp1) 및 파선(캐패시턴스＝Cp2)으로 나타낸 바와 같이, 부반공진점의 주파수와 공진점의 주파수를 동일 정도로 변화시킬 수 있다.
여기서, 부반공진점의 주파수를 통과 영역의 상한 주파수의 결정에 기여시키고, 공진점의 주파수를 감쇠 영역의 결정에 기여시킴으로써, 주파수 가변형 필터(20C)는 통과 영역의 상한 주파수, 이 상한 주파수 근방의 통과 특성 및 감쇠 특성을 조정 가능한 저역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 고정형 필터(30C)는 압전 공진자(341C, 342C) 및 인덕터(431C)를 구비한다. 인덕터(431C)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(20C) 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(341C)는 인덕터(431C)와 제1 입출력 단자 P1을 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(342C)는 인덕터(431C)와 주파수 가변형 필터(20C)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 주파수 고정형 필터(30C)는 저역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 고정형 필터(30C)의 통과 영역의 상한 주파수와 주파수 가변형 필터(20C)의 통과 영역의 상한 주파수가 취할 수 있는 주파수 범위는 근접하고 있거나, 또는 주파수 고정형 필터(30C)의 통과 영역의 상한 주파수가 주파수 가변형 필터(20C)의 통과 영역의 상한 주파수가 취할 수 있는 주파수 범위 내에 포함되어 있다.
이상과 같은 구성으로 함으로써, 도 9의 굵은 점선(캐패시턴스＝Cp1) 및 굵은 실선(캐패시턴스＝Cp2)으로 나타낸 바와 같이, 통과 영역의 상한 주파수 부근에서의 감쇠의 급준도를 변화시키지 않고, 통과 영역의 주파수를 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 종래와 같이, 주파수 가변형 필터만으로 통과 영역 및 감쇠 영역을 변화시키는 것보다도, 필터 특성의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 주파수 가변형 필터(20C)를 구성하는 인덕터(223C)는 상술한 신장의 인덕터이고, 고주파 필터(10C)가 대응하는 통신 밴드에 따서 생략하는 것도 가능하다.
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다. 도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성 및 당해 통과 특성과 주파수 가변형 필터를 구성하는 공진 회로의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 11에 있어서, 굵은 실선 및 굵은 점선은 고주파 필터의 통과 특성을 나타내고, 가는 파선 및 가는 일점 쇄선은 공진 회로의 임피던스 특성을 나타낸다.
도 10에 도시하는 고주파 필터(10D)는 주파수 가변형 필터(20D)와 주파수 고정형 필터(30D)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20D)와 주파수 고정형 필터(30D)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(20D)와 주파수 고정형 필터(30D)의 결합에 의해, 고주파 필터(10D)는 원하는 필터 특성을 실현한다.
주파수 가변형 필터(20D)는 압전 공진자(211D), 인덕터(212D, 213D) 및 가변 캐패시터(215D)를 구비한다.
압전 공진자(211D) 및 인덕터(212D)는 제2 입출력 단자 P2와 주파수 고정형 필터(30D) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(213D)와 가변 캐패시터(215D)는 압전 공진자(211D) 및 인덕터(212D)의 직렬 회로에 병렬로 접속되어 있다. 인덕터(213D)는 인덕터(213D)와 압전 공진자(211D)를 포함하는 공진 회로에 있어서, 압전 공진자(221D)만으로는 생기지 않는 제2 공진점을, 반공진점의 고주파수측에 근접하여 형성하는 역할을 하고 있다. 이 제2 공진점은 압전 공진자(221D)의 반공진점의 고주파측에 생기고, 본원 발명의 부공진점에 상당한다.
그리고, 이 구성에서는 가변 캐패시터(215D)의 캐패시턴스를 변화시키면, 도 11의 일점 쇄선(캐패시턴스＝Cp3) 및 파선(캐패시턴스＝Cp4)으로 나타낸 바와 같이, 반공진점의 주파수와 부공진점의 주파수를 동일 정도로 변화시킬 수 있다.
여기서, 부공진점의 주파수를 통과 영역의 하한 주파수의 결정에 기여시키고, 반공진점의 주파수를 감쇠 영역의 결정에 기여시킴으로써, 주파수 가변형 필터(20D)는 통과 영역의 하한 주파수, 이 하한 주파수 근방의 통과 특성 및 감쇠 특성을 조정 가능한 고역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 고정형 필터(30D)는 압전 공진자(341D, 342D) 및 캐패시터(432D)를 구비한다. 캐패시터(432D)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(20D) 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(341D)는 캐패시터(432D)와 제1 입출력 단자 P1을 결합하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(342D)는 캐패시터(432D)와 주파수 가변형 필터(20D)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 주파수 고정형 필터(30D)는 고역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 고정형 필터(30D)의 통과 영역의 하한 주파수와 주파수 가변형 필터(20D)의 통과 영역의 하한 주파수가 취할 수 있는 주파수 범위는 근접하고 있거나, 또는 주파수 고정형 필터(30D)의 통과 영역의 하한 주파수가 주파수 가변형 필터(20D)의 통과 영역의 하한 주파수가 취할 수 있는 주파수 범위 내에 포함되어 있다.
이상과 같은 구성으로 함으로써, 도 11의 굵은 점선(캐패시턴스＝Cp3) 및 굵은 실선(캐패시턴스＝Cp4)으로 나타낸 바와 같이, 통과 영역의 하한 주파수 부근에서의 감쇠의 급준도를 변화시키지 않고, 통과 영역의 주파수를 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 종래와 같이, 주파수 가변형 필터만으로 통과 영역 및 감쇠 영역을 변화시키는 것보다도, 필터 특성의 열화를 억제할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다. 도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성 및 당해 통과 특성과 주파수 가변형 필터를 구성하는 공진 회로의 임피던스 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 13에 있어서, 굵은 실선 및 굵은 점선은 고주파 필터의 통과 특성을 나타내고, 가는 파선 및 가는 일점 쇄선은 공진 회로의 임피던스 특성을 나타낸다.
본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10E)는 제2 실시 형태에 관한 고주파 필터(10C)와 제3 실시 형태에 관한 고주파 필터(10D)를 조합한 구성을 포함한다.
도 12에 도시하는 고주파 필터(10E)는 주파수 가변형 필터(201E, 202E)와 주파수 고정형 필터(30E)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(201E, 202E)와 주파수 고정형 필터(30E)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(201E, 202E)와 주파수 고정형 필터(30E)의 결합에 의해, 고주파 필터(10E)는 원하는 필터 특성을 실현한다.
주파수 가변형 필터(201E)는 압전 공진자(221E), 인덕터(222E, 223E) 및 가변 캐패시터(225E)를 구비한다.
압전 공진자(221E), 인덕터(223E) 및 가변 캐패시터(225E)는 주파수 고정형 필터(30E)와 주파수 가변형 필터(202E)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(222E)는 압전 공진자(221E)에 병렬로 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 주파수 가변형 필터(201E)는 통과 영역의 상한 주파수, 이 상한 주파수 근방의 통과 특성 및 감쇠 특성을 조정 가능한 저역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 가변형 필터(202E)는 압전 공진자(211E), 인덕터(212E, 213E) 및 가변 캐패시터(215E)를 구비한다.
압전 공진자(211E) 및 인덕터(212E)는 제2 입출력 단자 P2와 주파수 가변형 필터(201E) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(213E)와 가변 캐패시터(215E)는 압전 공진자(211E) 및 인덕터(212E)의 직렬 회로에 병렬로 접속되어 있다.
이 구성에 의해, 주파수 가변형 필터(202E)는 통과 영역의 하한 주파수, 이 하한 주파수 근방의 통과 특성 및 감쇠 특성을 조정 가능한 고역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 고정형 필터(30E)는 압전 공진자(341E, 342E) 및 인덕터(431E)를 구비한다. 인덕터(431E)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(201E) 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(341E)는 인덕터(431E)와 제1 입출력 단자 P1을 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(342E)는 인덕터(431E)와 주파수 가변형 필터(201E)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 주파수 고정형 필터(30E)는 저역 통과 필터로서 기능한다.
주파수 고정형 필터(30E)의 통과 영역의 상한 주파수와 주파수 가변형 필터(201E)의 통과 영역의 상한 주파수가 취할 수 있는 주파수 범위는 근접하고 있거나, 또는 주파수 고정형 필터(30E)의 통과 영역의 상한 주파수가 주파수 가변형 필터(201E)의 통과 영역의 상한 주파수가 취할 수 있는 주파수 범위 내에 포함되어 있다. 이와 같은 구성을 포함하는 주파수 가변형 필터(201E, 202E) 및 주파수 고정형 필터(30E)를 구비함으로써, 대역 통과 필터를 구성할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 구성으로 함으로써, 도 13의 굵은 점선(캐패시턴스＝Cp5) 및 굵은 실선(캐패시턴스＝Cp6)으로 나타낸 바와 같이, 통과 영역의 상한 주파수 및 하한 주파수 부근에서의 감쇠의 급준도를 변화시키지 않고, 통과 영역의 주파수 대역 폭을 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 종래와 같이, 대역 통과형의 주파수 가변형 필터만으로 통과 영역 및 감쇠 영역을 변화시키는 것보다도, 필터 특성의 열화를 억제할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다.
도 14에 도시하는 고주파 필터(10F)는 주파수 가변형 필터(201F, 202F)와 주파수 고정형 필터(301F, 302F, 303F)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(201F, 202F)와 주파수 고정형 필터(301F, 302F, 303F)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이때, 제1 입출력 단자 P1측으로부터, 주파수 고정형 필터(301F), 주파수 가변형 필터(201F), 주파수 고정형 필터(302F), 주파수 가변형 필터(202F) 및 주파수 고정형 필터(303F)의 순으로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(201F, 202F)와 주파수 고정형 필터(301F, 302F, 303F)의 결합에 의해, 고주파 필터(10F)는 원하는 필터 특성을 실현한다.
주파수 가변형 필터(201F)는 압전 공진자(221F1), 인덕터(222F1) 및 가변 캐패시터(225F1)를 구비한다.
압전 공진자(221F1) 및 가변 캐패시터(225F1)는 주파수 고정형 필터(301F)와 주파수 고정형 필터(302F)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(222F1)는 압전 공진자(221F1)에 병렬로 접속되어 있다.
주파수 가변형 필터(202F)는 압전 공진자(221F2), 인덕터(222F2) 및 가변 캐패시터(225F2)를 구비한다.
압전 공진자(221F2) 및 가변 캐패시터(225F2)는 주파수 고정형 필터(302F)와 주파수 고정형 필터(303F)를 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(222F2)는 압전 공진자(221F2)에 병렬로 접속되어 있다.
주파수 고정형 필터(301F)는 압전 공진자(341F, 342F)를 구비한다. 압전 공진자(341F)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(201F) 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(342F)는 압전 공진자(341F)와 제1 입출력 단자 P1을 접속하는 접속 라인과 그라운드 사이에 접속되어 있다.
주파수 고정형 필터(302F)는 압전 공진자(343F)를 구비한다. 압전 공진자(343F)는 주파수 가변형 필터(201F)와 주파수 가변형 필터(202F) 사이에 접속되어 있다.
주파수 고정형 필터(303F)는 압전 공진자(344F)를 구비한다. 압전 공진자(344F)는 주파수 가변형 필터(203F)와 제2 입출력 단자 P2 사이에 접속되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 고주파 필터(10F)는 주파수 고정형 필터와 주파수 가변형 필터를 복수개씩 구비하고, 직렬로 접속시킨 구성을 포함한다.
이와 같은 구성이라도, 종래와 같이, 주파수 가변형 필터만으로 통과 영역 및 감쇠 영역을 변화시키는 것보다도, 필터 특성의 열화를 억제할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 고주파 필터의 회로도이다. 도 16은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 고주파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 16에 있어서, 굵은 실선은 스위치 소자를 단락한 상태의 필터 특성을 나타내고, 굵은 점선은 스위치를 개방한 상태의 필터 특성을 나타낸다. 가는 파선은 스위치를 개방한 상태의 주파수 가변형 필터의 필터 특성을 나타낸다.
도 15에 도시하는 고주파 필터(10G)는 주파수 가변형 필터(20G)와 주파수 고정형 필터(30G)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20G)와 주파수 고정형 필터(30G)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(20G)와 주파수 고정형 필터(30G)의 결합에 의해, 고주파 필터(10G)는 원하는 필터 특성을 실현한다.
주파수 가변형 필터(20G)는 압전 공진자(211G), 인덕터(212G) 및 스위치 소자(213G)를 구비한다. 인덕터(212G), 스위치 소자(213G)가 본 발명의 리액턴스 가변 수단에 상당한다.
압전 공진자(211G)는 제2 입출력 단자 P2와 주파수 고정형 필터(30G) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 인덕터(212G)는 압전 공진자(211G)에 병렬 접속되어 있다. 스위치 소자(213G)는 인덕터(212G)에 병렬 접속되어 있다.
스위치 소자(213G)가 개방인 경우, 주파수 가변형 필터(20G)는 압전 공진자(211G)와 인덕터(212G)의 병렬 회로에 의해 구성된다. 이에 의해, 도 16의 파선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 가변형 필터(20G)는 노치 필터로서 기능한다. 스위치 소자(213G)가 단락인 경우, 주파수 가변형 필터(20G)는 실질적으로 단락한 스위치 소자(213G)에 의해서만 구성된다.
주파수 고정형 필터(30G)는 압전 공진자(311G, 312G, 313G)를 구비한다. 압전 공진자(311G)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(20G) 사이에 직렬 접속되어 있다. 압전 공진자(312G)는 압전 공진자(211G)의 제1 입출력 단자 P1측의 단부와 그라운드 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(313G)는 압전 공진자(211G)의 주파수 가변형 필터(20G)측의 단부와 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 도 16의 실선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30G)는 대역 통과 필터로서 기능한다.
이 구성에 의해, 고주파 필터(10G)는 스위치 소자(213G)가 개방이라면, 주파수 고정형 필터(30G)를 포함하는 대역 통과 필터와, 주파수 가변형 필터(20G)를 포함하는 저역 통과 필터의 직렬 회로가 된다. 한편, 고주파 필터(10G)는 스위치 소자(213G)가 단락이라면, 실질적으로 주파수 고정형 필터(30G)를 포함하는 대역 통과 필터만을 포함한다.
이와 같은 구성에 있어서, 주파수 가변형 필터(20G)를 포함하는 저역 통과 필터의 통과 대역의 하한 주파수를, 주파수 고정형 필터(30G)를 포함하는 대역 통과 필터의 통과 대역의 하한 주파수보다도 높게 설정한다.
이에 의해, 스위치 소자(213G)가 개방이라면, 도 16의 점선으로 나타낸 바와 같이, 통과 대역의 하한 주파수가 주파수 가변형 필터(20G)를 구성하는 노치 필터에 의해 결정된다. 한편, 스위치 소자(213G)가 단락이라면, 도 16의 실선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30G)를 포함하는 대역 통과 필터의 필터 특성이, 그대로 고주파 필터(10G)의 필터 특성이 된다.
이와 같은 구성이라도, 상술한 각 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 가변 캐패시터 대신에, 스위치 소자를 이용하므로, 회로 구성을 간소화할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다. 도 18은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 18에 있어서, 굵은 실선은 스위치 소자를 단락한 상태의 필터 특성을 나타내고, 굵은 점선은 스위치를 개방한 상태의 필터 특성을 나타낸다. 가는 파선은 스위치를 개방한 상태의 주파수 가변형 필터의 필터 특성을 나타낸다.
도 17에 도시하는 고주파 필터(10H)는 주파수 가변형 필터(20H)와 주파수 고정형 필터(30H)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20H)와 주파수 고정형 필터(30H)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(20H)와 주파수 고정형 필터(30H)의 결합에 의해, 고주파 필터(10H)는 원하는 필터 특성을 실현한다.
주파수 가변형 필터(20H)는 압전 공진자(211H), 인덕터(212H) 및 스위치 소자(213H)를 구비한다. 인덕터(212H), 스위치 소자(213H)가 본 발명의 리액턴스 가변 수단에 상당한다.
압전 공진자(211H)와 인덕터(212H)는 제2 입출력 단자 P2와 주파수 고정형 필터(30H) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 스위치 소자(213H)는 압전 공진자(211H)와 인덕터(212H)의 직렬 회로에 대해 병렬 접속되어 있다.
스위치 소자(213H)가 개방인 경우, 주파수 가변형 필터(20H)는 압전 공진자(211H)와 인덕터(212H)의 직렬 회로에 의해 구성된다. 이에 의해, 도 18의 파선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 가변형 필터(20H)는 노치 필터로서 기능한다. 스위치 소자(213H)가 단락인 경우, 주파수 가변형 필터(20H)는 실질적으로 단락한 스위치 소자(213H)에 의해서만 구성된다.
주파수 고정형 필터(30H)는 압전 공진자(311H, 312H, 313H)를 구비한다. 압전 공진자(311H)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(20H) 사이에 직렬 접속되어 있다. 압전 공진자(312H)는 압전 공진자(211H)의 제1 입출력 단자 P1측의 단부와 그라운드 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(313H)는 압전 공진자(211H)의 주파수 가변형 필터(20H)측의 단부와 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 도 18의 실선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30H)는 대역 통과 필터로서 기능한다.
이 구성에 의해, 고주파 필터(10H)는 스위치 소자(213H)가 개방이라면, 주파수 고정형 필터(30H)를 포함하는 대역 통과 필터와, 주파수 가변형 필터(20H)를 포함하는 노치 필터의 직렬 회로가 된다. 한편, 고주파 필터(10H)는 스위치 소자(213H)가 단락이라면, 실질적으로 주파수 고정형 필터(30H)를 포함하는 대역 통과 필터만을 포함한다.
이와 같은 구성에 있어서, 주파수 가변형 필터(20H)를 포함하는 노치 필터의 감쇠 극주파수를, 주파수 고정형 필터(30H)를 포함하는 대역 통과 필터의 통과 대역의 하한 주파수보다도 높게 설정한다.
이에 의해, 스위치 소자(213H)가 개방이라면, 도 18의 점선으로 나타낸 바와 같이, 통과 대역의 하한 주파수는 주파수 가변형 필터(20H)를 구성하는 노치 필터에 의해 결정된다. 한편, 스위치 소자(213H)가 단락이라면, 도 18의 실선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30H)를 포함하는 대역 통과 필터의 필터 특성이, 그대로 고주파 필터(10H)의 필터 특성이 된다.
이와 같은 구성이라도, 상술한 각 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 가변 캐패시터 대신에, 스위치 소자를 이용하므로, 회로 구성을 간소화할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 고주파 필터에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 19는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 고주파 필터의 회로도이다. 도 20은 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 고주파 필터의 통과 특성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 20에 있어서, 굵은 실선은 스위치 소자를 개방한 상태의 필터 특성을 나타내고, 굵은 점선은 스위치를 단락한 상태의 필터 특성을 나타낸다. 가는 파선은 스위치를 단락한 상태의 주파수 가변형 필터의 필터 특성을 나타낸다.
도 19에 나타내는 고주파 필터(10I)는 주파수 가변형 필터(20I)와 주파수 고정형 필터(30I)를 구비한다. 주파수 가변형 필터(20I)와 주파수 고정형 필터(30I)는 제1 입출력 단자 P1과 제2 입출력 단자 P2 사이에 직렬로 접속되어, 결합하고 있다. 이들 주파수 가변형 필터(20I)와 주파수 고정형 필터(30I)의 결합에 의해, 고주파 필터(10I)는 원하는 필터 특성을 실현한다.
주파수 가변형 필터(20I)는 압전 공진자(211I), 인덕터(212I) 및 스위치 소자(213I)를 구비한다. 인덕터(212I), 스위치 소자(213I)가 본 발명의 리액턴스 가변 수단에 상당한다.
압전 공진자(211I)와 인덕터(212I)는 병렬 접속되어 있고, 이 병렬 회로의 한쪽 단부는 그라운드에 접속되어 있다. 이 병렬 회로의 다른 쪽 단부는 스위치 소자(213I)를 통해, 주파수 고정형 필터(30I)와 제2 입출력 단자 P2를 접속하는 전송 라인에 접속되어 있다.
스위치 소자(213H)가 단락인 경우, 주파수 가변형 필터(20I)는 압전 공진자(211H)와 인덕터(212H)의 병렬 회로가 전송 라인과 그라운드 사이에 접속되는 구성이 된다. 이에 의해, 도 20의 파선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 가변형 필터(20I)는 노치 필터로서 기능한다. 스위치 소자(213I)가 개방인 경우, 주파수 가변형 필터(20I)는 전송 라인에 접속되지 않는다.
주파수 고정형 필터(30I)는 압전 공진자(311I, 312I, 313I)를 구비한다. 압전 공진자(311I)는 제1 입출력 단자 P1과 주파수 가변형 필터(20I) 사이에 직렬 접속되어 있다. 압전 공진자(312I)는 압전 공진자(211I)의 제1 입출력 단자 P1측의 단부와 그라운드 사이에 접속되어 있다. 압전 공진자(313I)는 압전 공진자(211I)의 주파수 가변형 필터(20H)측의 단부와 그라운드 사이에 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 도 20의 실선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30I)는 대역 통과 필터로서 기능한다.
이 구성에 의해, 고주파 필터(10I)는 스위치 소자(213I)가 단락이라면, 주파수 고정형 필터(30I)를 포함하는 대역 통과 필터와, 주파수 가변형 필터(20I)를 포함하는 노치 필터의 직렬 회로가 된다. 한편, 고주파 필터(10I)는 스위치 소자(213I)가 단락이라면, 실질적으로 주파수 고정형 필터(30I)를 포함하는 대역 통과 필터만을 포함한다.
이와 같은 구성에 있어서, 주파수 가변형 필터(20I)를 포함하는 노치 필터의 감쇠 극주파수를, 주파수 고정형 필터(30I)를 포함하는 대역 통과 필터의 통과 대역의 상한 주파수보다도 낮게 설정한다.
이에 의해, 스위치 소자(213I)가 개방이라면, 도 20의 점선으로 나타낸 바와 같이, 통과 대역의 상한 주파수가 주파수 가변형 필터(20I)를 구성하는 노치 필터에 의해 결정된다. 한편, 스위치 소자(213I)가 단락이라면, 도 20의 실선으로 나타낸 바와 같이, 주파수 고정형 필터(30I)를 포함하는 대역 통과 필터의 필터 특성이, 그대로 고주파 필터(10I)의 필터 특성이 된다.
이와 같은 구성이라도, 상술한 각 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 가변 캐패시터 대신에, 스위치 소자를 이용하므로, 회로 구성을 간소화할 수 있다.
10, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H, 10I : 고주파 필터
20, 20C, 20D, 20G, 20H, 20I : 주파수 가변형 필터
30, 30C, 30D, 30G, 30H, 30I : 주파수 고정형 필터
21, 22 : 공진 회로
211, 211D, 211E, 221, 221C, 221F1, 221F2, 211G, 211H, 211I, 222E, 311, 311G, 312G, 313G, 311H, 312H, 313H, 311I, 312I, 313I, 312, 313, 341C, 342C, 341D, 342D, 341E, 342E, 341F, 342F, 343F, 344F : 압전 공진자
212, 213, 212D, 212E, 212G, 212H, 212I, 213D, 213E, 222, 223, 222C, 223C, 223E, 222F1, 222F2 : 인덕터(신장의 인덕터)
321, 322, 431C, 431E : 인덕터(주파수 고정형 필터용 인덕터)
214, 215, 215D, 215E, 224, 225, 225C, 225E, 225F1, 225F2 : 가변 캐패시터
213G, 213H, 213I : 스위치 소자
432D : 캐패시터(주파수 고정형 필터용 캐패시터)

Claims (16)

  1. 리액턴스 가변 수단을 갖고, 상기 리액턴스 가변 수단을 조정함으로써 통과 영역과 감쇠 영역의 주파수가 조정 가능한 주파수 가변형 필터와,
    상기 리액턴스 가변 수단을 갖지 않고, 통과 영역 및 감쇠 영역의 주파수가 고정되어 있는 주파수 고정형 필터를 구비하고,
    상기 주파수 가변형 필터와 상기 주파수 고정형 필터는 결합되어 있고,
    상기 주파수 고정형 필터의 통과 영역과 상기 주파수 가변형 필터의 통과 영역의 적어도 일부는 겹쳐져 있는, 고주파 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주파수 가변형 필터는 가변 필터용의 공진자를 갖고,
    상기 주파수 고정형 필터는 고정 필터용의 공진자를 갖고,
    상기 리액턴스 가변 수단에 의해 해당 리액턴스 가변 수단과 상기 공진자를 포함하는 공진 회로의 공진 주파수 또는 반공진 주파수가 조정됨으로써, 상기 주파수 가변형 필터의 통과 영역 또는 감쇠 영역이 조정되는 고주파 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 리액턴스 가변 수단은,
    상기 가변 필터용의 공진자에 병렬 접속된 인덕터와,
    상기 가변 필터용의 공진자에 직렬 접속된 가변 캐패시터를 구비하는 고주파 필터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수 고정형 필터의 통과 영역의 하한 주파수는, 고주파 필터가 필터 처리하는 복수의 통신 밴드에 있어서의 가장 주파수 대역이 낮은 통신 밴드의 하한 주파수와 대략 동일한 고주파 필터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주파수 고정형 필터는 대역 통과 필터 또는 고역 통과 필터인 고주파 필터.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수 고정형 필터의 통과 영역의 상한 주파수는 고주파 필터가 필터 처리하는 복수의 통신 밴드에 있어서의 가장 주파수 대역이 높은 통신 밴드의 상한 주파수와 대략 동일한 고주파 필터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주파수 가변형 필터는 대역 통과 필터 또는 저역 통과 필터인 고주파 필터.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주파수 고정형 필터와 상기 주파수 가변형 필터는 모두 저역 통과 필터인 고주파 필터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 리액턴스 가변 수단은,
    상기 가변 필터용의 공진자에 병렬 접속된 인덕터와,
    상기 가변 필터용의 공진자와 상기 인덕터의 병렬 회로에 대해 직렬 접속된 가변 캐패시터를 구비하는 고주파 필터.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주파수 고정형 필터와 상기 주파수 가변형 필터는 모두 고역 통과 필터인 고주파 필터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 리액턴스 가변 수단은,
    상기 가변 필터용의 공진자에 직렬 접속된 인덕터와,
    상기 가변 필터용의 공진자와 상기 인덕터의 직렬 회로에 대해 병렬 접속된 가변 캐패시터를 구비하는 고주파 필터.
  12. 제1항에 있어서, 상기 주파수 가변 필터는 가변 필터용의 공진자를 갖고,
    상기 주파수 고정형 필터는 고정 필터용의 공진자를 갖고,
    상기 리액턴스 가변 수단은 상기 주파수 가변형 필터의 상기 주파수 고정형 필터에 대한 접속 형태를 절환하는 수단이고, 이 절환에 의해, 상기 주파수 가변 필터와 상기 주파수 고정 필터의 결합 상태를 변화시킴으로써, 통과 영역 및 감쇠 영역이 조정되는 고주파 필터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 리액턴스 가변 수단은,
    상기 가변 필터용의 공진자에 병렬 접속된 인덕터와,
    상기 가변 필터용의 공진자에 병렬로 접속된 스위치 소자를 구비하는 고주파 필터.
  14. 제12항에 있어서, 상기 리액턴스 가변 수단은,
    상기 가변 필터용의 공진자에 직렬 접속된 인덕터와,
    상기 가변 필터용의 공진자 및 상기 직렬 접속된 인덕터에 병렬로 접속된 스위치 소자를 구비하는 고주파 필터.
  15. 제12항에 있어서, 상기 리액턴스 가변 수단은,
    전송 라인과 그라운드 사이에 병렬 접속된 공진기 및 인덕터와,
    해당 공진기 및 인덕터의 병렬 회로와 상기 전송 라인 사이에 접속된 스위치 소자를 구비하는 고주파 필터.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수 고정형 필터와 상기 주파수 가변형 필터 중 적어도 한쪽을, 복수개 구비하는 고주파 필터.
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