WO2014064987A1 - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

　広帯域化及び通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大を図り得るフィルタ装置を提供する。　入力端子２と出力端子３とを結ぶ線路とグラウンド電位との間に、第１のインダクタンスを含む第１のＬＣ並列共振回路７が接続されており、線路とグラウンド電位との間に、第２のインダクタンスを含む第２のＬＣ並列共振回路９が接続されており、第１のＬＣ並列共振回路７の端部と、第２のＬＣ並列共振回路９の端部との間に接続されている少なくとも１つの弾性波共振子２１がさらに備えられており、第１のＬＣ並列共振回路７、第２のＬＣ並列共振回路９及び少なくとも１つの弾性波共振子２１の容量性を利用したＬＣフィルタとしての減衰量周波数特性と弾性波共振子の減衰量周波数特性とが利用されている、フィルタ装置１。

Description

フィルタ装置

　本発明は、帯域通過型のフィルタ装置に関し、より詳細には、ＬＣ並列共振回路と弾性波共振子とを用いたフィルタ装置に関する。

　従来、移動体通信機などのバンドパスフィルタとして、様々なフィルタ装置が提案されている。この種のフィルタ装置の通過帯域は、広帯域であることが求められることが多い。

　下記の特許文献１では、通過帯域の広帯域化を図り得るバンドパスフィルタ装置が開示されている。特許文献１に記載のバンドパスフィルタ装置では、ハイパスフィルタ回路と、ローパスフィルタ回路とが直列に接続されている。ハイパスフィルタ回路は、ハイパス用弾性表面波共振子と、ハイパス用弾性表面波共振子に並列に接続されたハイパス用インダクタンス素子とを有する。他方、ローパスフィルタ回路は、直列腕に配置されており、一端がハイパスフィルタ回路の端部に接続されている第１の弾性表面波共振子を有する。

　第１の弾性表面波共振子の前記一端とグラウンド電位との間に第２の弾性表面波共振子が接続されておりかつ第２の弾性波共振子に並列にローパス用インダクタンス素子が接続されている。さらに、上記第１の弾性表面波共振子の他端とグラウンド電位との間にも、第２の弾性表面波共振子が接続されている。この第２の弾性表面波共振子にも、並列にローパス用インダクタンス素子が接続されている。

　また、下記の特許文献２には、デジタル地上波ＴＶ電波帯域において広い通過帯域を有するＳＡＷフィルタが開示されている。特許文献２には、入力端と出力端とを結ぶ直列腕に２個の直列腕共振子が設けられている。この２個の直列腕共振子間に、該２個の直列腕共振子と直列に共振周波数／反共振周波数移動用インダクタンスが接続されている。

　また、入力端とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に並列腕共振子が配置されている。この並列腕共振子に並列にインダクタンス素子が接続されている。同様に、出力端とグラウンド電位とを結ぶ並列腕にも並列腕共振子が設けられている。この並列腕共振子にも並列にインダクタンス素子が接続されている。

　上記並列腕共振子に接続されているインダクタンス素子は、並列腕共振子による共振周波数及び反共振周波数を移動させるために設けられている。

特開２０１１－２３４１９１号公報 特開２００７－２０２１３６号公報

　特許文献１や特許文献２では、上記のように、入力端子と出力端子とを結ぶ線路、言い換えれば直列腕に配置されている弾性表面波共振子、あるいは、線路とグラウンド電位とを結ぶ並列腕に配置されている弾性表面波共振子の共振周波数または反共振周波数が調整され得る。それによって、広帯域化や減衰特性の改善が図られている。

　しかしながら、このような弾性表面波共振子を用いたバンドパスフィルタでは、より一層の通過帯域の広帯域化を図ることが困難であった。例えば、ラダー型回路では、並列腕共振子の共振周波数と、直列腕共振子の反共振周波数とにより、低域側及び高域側の減衰極が構成される。従って、広帯域化を図るには、両者を遠ざければよい。しかしながら、低域側の減衰極と高域側の減衰極との間の周波数差を大きくすると、通過帯域中央における減衰量が大きくなるという問題があった。従って、広帯域化に限界があった。

　さらに、上記ラダー型のフィルタ装置では、減衰極よりも離れた減衰帯域における減衰量が充分大きくないという問題もあった。

　本発明の目的は、より一層の広帯域化を図ることができ、しかも通過帯域から離れた減衰域における減衰量を充分大きくすることが可能なフィルタ装置を提供する。

　本発明に係るフィルタ装置は、入力端子と出力端子とを有し、前記入力端子と前記出力端子とを結ぶ線路と、前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第１のインダクタンスを含む第１のＬＣ並列共振回路と、前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第２のインダクタンスを含む第２のＬＣ並列共振回路と、前記第１のＬＣ並列共振回路の前記線路側にある端部と、前記第２のＬＣ並列共振回路の前記線路側にある端部との間に接続されている少なくとも１つの弾性波共振子とを備え、前記少なくとも１つの弾性波共振子の容量性によって前記第１，第２のＬＣ並列共振回路を電気的に結合した構成であり、前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路と前記少なくとも１つの弾性波共振子の容量性によって構成されるＬＣフィルタとしての減衰量周波数特性と、前記弾性波共振子の反共振点によって構成される減衰量周波数特性とが組み合わされている。

　本発明の別の広い局面によれば、入力端子と出力端子とを有し、前記入力端子と前記出力端子とに接続される線路と、前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第１のインダクタンスを含み、第１の並列共振周波数を有する第１のＬＣ並列共振回路と、前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第２のインダクタンスを含み、第２の並列共振周波数を有する第２のＬＣ並列共振回路と、前記第１のＬＣ並列共振回路の前記線路側の端部と、前記第２のＬＣ並列共振回路の前記線路側の端部とに接続されている、少なくとも１つの弾性波共振子を含むフィルタ回路とを備える。ここでは、前記第１のＬＣ並列共振回路の第１の共振特性と、前記第２のＬＣ並列共振回路の第２の共振特性と、前記少なくとも１つの弾性波共振子の容量性とによって、前記第１及び第２の共振特性を電気的に結合させ、ＬＣフィルタとしての通過帯域特性が構成されている。前記ＬＣフィルタの通過帯域は、前記少なくとも１つの弾性波共振子の反共振周波数より低いまたは共振周波数より高い周波数領域に配置され、かつ前記ＬＣフィルタの通過帯域内に前記第１の並列共振周波数と前記第２の並列共振周波数が配置されており、前記少なくとも１つの弾性波共振子を含むフィルタ回路の減衰極が、前記ＬＣフィルタの通過帯域外の減衰域に配置されている。

　本発明に係るフィルタ装置のある特定の局面では、前記第１のＬＣ並列共振回路中の第１のインダクタンスと、前記第２のＬＣ並列共振回路中の第２のインダクタンスとが磁気結合している。

　本発明に係るフィルタ装置の他の特定の局面では、前記第１のＬＣ並列共振回路と、前記第２のＬＣ並列共振回路との間に接続されている少なくとも１つの弾性波共振子が、複数の弾性波共振子であり、該複数の弾性波共振子がラダー型フィルタ回路を構成している。

　本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路が、それぞれ、前記第１及び第２のインダクタンスと、前記第１及び第２のインダクタンスに並列に接続された第２及び第３の弾性波共振子とからなり、該第２及び第３の弾性波共振子の容量性により前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路の容量が構成されている。

　本発明に係るフィルタ装置の別の特定の局面では、前記第１のＬＣ並列共振回路の第１のインダクタンスと、前記第２のＬＣ並列共振回路の第２のインダクタンスとが磁気結合している回路部分が、前記第１のインダクタンス及び前記第２のインダクタンスと、前記第１のインダクタンス及び前記第２のインダクタンスの各一端を接続している第３のインダクタンスとを有するΔ型回路により構成されている。

　本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のＬＣ並列共振回路の第１のインダクタンスと、前記第２のＬＣ並列共振回路の第２のインダクタンスとが磁気結合している回路部分が、前記第１のインダクタンス及び第２のインダクタンスを兼ねている共通インダクタンスと、共通インダクタンスのグラウンド電位とは反対側の端部と入力端子との間の接続点に接続された第４のインダクタンスと、該接続点と出力端子との間に接続された第５のインダクタンスとを有する三素子Ｙ型回路により構成されている。

　本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路における第１のインダクタンス及び第２のインダクタンスが、複数のインダクタンスに直列分割されている。

　本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１のＬＣ並列共振回路及び第２のＬＣ並列共振回路において、前記第１及び第２の容量が、それぞれ、直列に接続された複数の弾性波共振子からなる。

　本発明に係るフィルタ装置のさらに他の特定の局面では、前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路のうち少なくとも一方のＬＣ並列共振回路のグラウンド電位側端部と、グラウンド電位との間に、第６のインダクタンスが接続されている。

　本発明のフィルタ装置において、上記弾性波共振子としては、弾性表面波共振子を好適に用いることができる。もっとも、弾性波共振子は、バルク弾性波を利用した共振子であってもよい。さらに、弾性境界波を利用した弾性境界波共振子を用いてもよい。

　本発明に係るフィルタ装置によれば、広い通過帯域を得ることができ、しかも通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量を充分大きくすることができる。さらに、通過帯域近傍における減衰量を充分な大きさとすることができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るフィルタ装置の回路図及び弾性表面波共振子の電極構造を示す模式的平面図である。 図２（ａ）は、第１の実施形態に係るフィルタ装置の概略ブロック図、図２（ｂ）は、該実施形態のフィルタ装置がＬＣフィルタとして動作する場合の概略ブロック図、図２（ｃ）は、該実施形態のフィルタ装置の入出力端子を結ぶ線路に配置された弾性波共振子として動作する場合の概略ブロック図である。 図２Ａ（ａ）は、弾性波共振子２１を容量とした場合の従来のＬＣフィルタの減衰量周波数特性と、弾性波共振子の減衰量周波数特性を示す図であり、図２Ａ（ｂ）は、第１の実施形態のフィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。図２Ａ（ｃ）は、第１の実施形態のフィルタ装置で負の磁気結合させた場合の減衰量周波数特性を示す図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図５（ａ）はラダー型回路部分及びＬＣフィルタ部分の減衰量周波数特性を説明するための図であり、図５（ｂ）は第３の実施形態のフィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図であり、図５（ｃ）は第３の実施形態で正の磁気結合させた場合のフィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図であり、図５（ｄ）は第３の実施形態で負の磁気結合させた場合のフィルタ装置の減衰量周波数特性を示す図である。 図６は、本発明の第４の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図７は、本発明の第３の実施形態の変形例に係るフィルタ装置の回路図である。 図８は、図７に示した変形例の減衰量周波数特性を示す図である。 図９は、本発明の第５の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図１０は、本発明の第６の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図１１は、本発明の第７の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図１２は、本発明の第８の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図１３は、本発明の第９の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。 図１４は、本発明の第１０の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

　図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。

　フィルタ装置１は、入力端子２と出力端子３とを有する。入力端子２と弾性波共振子２１との間の接続点５と、グラウンド電位との間に、第１のＬＣ並列共振回路７が接続されている。第１のＬＣ並列共振回路７は、インダクタンスＬ１と、インダクタンスＬ１に並列に接続されている容量Ｃ１とを有する。

　出力端子３と弾性波共振子２１との間の接続点６と、グラウンド電位との間に、第２のＬＣ並列共振回路９が接続されている。第２のＬＣ並列共振回路９は、インダクタンスＬ２と、インダクタンスＬ２に並列に接続されている容量Ｃ２とを有する。

　第１のＬＣ並列共振回路７の入力端子２側の端部と、第２のＬＣ並列共振回路９の出力端子３側の端部との間に弾性波共振子２１が接続され、フィルタ回路が形成されている。本実施形態では、１つの弾性波共振子２１が接続されている。第１及び第２のＬＣ並列共振子回路の共振点がフィルタ装置１の通過帯域の中心周波数付近に配置されている。

　なお、弾性波共振子が１つではなく複数の弾性波共振子が接続されていてもよい。その場合、複数の弾性波共振子の接続態様は特に限定されない。

　本実施形態では、弾性波共振子２１は弾性表面波共振子からなる。図１（ｂ）に弾性表面波共振子からなる弾性波共振子２１の電極構造を模式的に示す。弾性波共振子２１は、ＩＤＴ電極２２と、ＩＤＴ電極２２の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器２３，２４とを有する。なお、弾性波共振子２１の電極構造は特に限定されるものではないが、このような通常の１ポート型弾性表面波共振子を好適に用いることができる。なお、反射器２３，２４は、１ポート型弾性表面波共振子への特性要求に応じて省略することが可能である。

　好ましくは、上記インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２とが、図１（ａ）において破線Ｍで示すように磁気結合していることが望ましい。磁気結合していると、入力端子２と出力端子３とに接続される線路に磁気結合によるインダクタンスが接続された回路と等価になる。すなわち、この回路上等価なインダクタンスが、弾性波共振子２１と並列に接続された回路と等価になる。従って、磁気結合によって、弾性波共振子２１が、主に容量性として動作する周波数領域では、ＬＣ並列共振回路が構成される回路と等価になる。上記容量性として動作する周波数領域とは、弾性波共振子の共振周波数と反共振周波数、及び弾性波共振子の共振周波数と反共振周波数の間の周波数領域以外の周波数領域である。弾性波共振子２１が主に容量性として動作する周波数領域において、上記ＬＣ並列共振回路が構成されることになるため、後述の図５（ｃ）の破線Ａ１、図５（ｄ）の破線Ａ２で示すように通過帯域から離れた減衰域部分に該ＬＣ並列共振回路による共振周波数による減衰極を形成することができる。従って、通過帯域から離れた減衰域における減衰量のより一層の拡大を図ることができる。

　図２及び図２Ａをも参照して、本発明のフィルタ装置１において、広帯域化、通過帯域近傍における減衰量の拡大、通過帯域から離れた減衰域における減衰量の拡大を図り得ることを説明する。

　図２の（ａ）は、図１に示した第１の実施形態に係るフィルタ装置の概略ブロック図である。概略ブロック図で示すと、入力端子２と出力端子３とを結ぶ線路とグラウンド電位との間に、第１のＬＣ並列共振回路７が接続されている。また、第１のＬＣ並列共振回路７よりも出力端子３側において、上記入力端子２と出力端子３とを結ぶ線路とグラウンド電位との間に第２のＬＣ並列共振回路９が接続されていることになる。そして、第１のＬＣ並列共振回路７と第２のＬＣ並列共振回路９とが上記線路に接続されているそれぞれの接続点の間において、弾性波共振子２１が接続されている。

　ところで、弾性波共振子２１の周波数特性は、共振周波数と反共振周波数との間の周波数領域においては主に誘導性を示し、共振周波数より低い周波数領域及び反共振周波数より高い周波数領域では主に容量性を示す。従って、弾性波共振子２１が容量性を示す周波数領域では、フィルタ装置１のブロック図は図２（ｂ）に相当する。すなわち、弾性波共振子２１が主に容量性である周波数領域においては、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９と容量Ｃとが図示のように接続されているＬＣフィルタが構成される。図２Ａ（ａ）の実線は、上記ＬＣフィルタの減衰量周波数特性を示す。ＬＣフィルタでは、弾性表面波共振子を複数用いたラダー型フィルタに比べ、広い通過帯域を得ることができる。すなわち、インダクタンス及び容量の値を調整し、通過帯域を広げた場合であっても、通過帯域中央において減衰量が増大し難い。

　もっとも、図２Ａ（ａ）の実線で示すように、ＬＣフィルタでは、通過帯域から通過帯域外にかけての減衰特性の傾きがゆるやかである。

　本実施形態では、上記弾性波共振子２１が設けられている。この弾性波共振子２１の共振周波数は、前述した通り、フィルタ装置１の通過帯域内にある。そして、反共振周波数が、減衰量を拡大したい部分、より具体的には通過帯域よりも高域側の減衰域内であって、通過帯域の近傍に位置している。

　他方、上記弾性波共振子２１は、共振周波数と反共振周波数との間では主に誘導性を示す。図２Ａの（ａ）における破線で示す減衰量周波数特性は、この弾性波共振子２１の共振周波数と反共振周波数とを含む周波数領域での特性である。上記のような周波数特性を利用してＬＣフィルタと弾性共振子２１とが組み合わせた本実施形態のフィルタ装置１では、図２Ａ（ａ）の実線で示す減衰量周波数特性と破線で示す減衰量周波数特性とを併せ持つ減衰量周波数特性を有することになる。従って、図２Ａ（ｂ）で示す本実施形態のフィルタ装置１の減衰量周波数特性が得られる。すなわち、入力端子２と出力端子３との間に接続された上記弾性波共振子２１は、図２Ａ（ａ）の破線で示した反共振周波数を有し、図２Ａ（ｂ）に示した所定の周波数に応じて減衰量周波数が変化するように構成された図２（ｃ）に示すフィルタ回路として弾性波共振子２１の減衰量周波数特性が利用される。

　本実施形態では、弾性波による共振現象を利用した弾性波共振子２１の所定の周波数に応じて反共振点を有して変化するフィルタ特性によって、ＬＣ並列共振回路が構成されるＬＣフィルタの減衰特性を、図２Ａ（ａ）で実線に示したＬＣフィルタの減衰特性より急峻にすることができる。従って、フィルタ装置１では、図２Ａ（ｂ）に示したように通過帯域高域側における減衰特性を急峻化させることができる。さらに、通過帯域近傍における減衰域の減衰量の拡大を図ることができる。これは、弾性波共振子２１の反共振周波数におけるインピーダンス特性による。

　加えて、弾性波共振子２１は、図２Ａ（ａ）の破線で示す部分から明らかなように、減衰極を形成する反共振周波数より高域側に周波数が遠ざかると弾性波共振子２１の減衰量が減少する。そのため、弾性波共振子を有するラダー型フィルタなどでは、通過帯域から離れた減衰域における減衰量が充分小さくならないという問題があった。これに対して、本実施形態では、上記ＬＣフィルタのフィルタ特性を利用しているため、通過帯域から離れた減衰域における減衰量の拡大を図ることができる。ＬＣフィルタのフィルタ特性では、通過帯域から離れた減衰域において減衰量が大きい。従って、本実施形態では、通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大も図り得る。

　なお、フィルタ装置の所定の周波数帯域の最小の信号強度Ａと、Ａから連続する信号強度Ｂとの関係が、１０Ｌｏｇ_１０Ｂ／Ａで算出して－３［ｄＢ］より小さな値になるまでの周波数領域を通過帯域とし、－３［ｄＢ］以下の値の周波数領域を減衰帯域とすればよい。信号強度はフィルタ装置の電圧値から演算できる。

　上記のように本実施形態のフィルタ装置１は、ＬＣフィルタにより広い通過帯域及び通過帯域から離れた減衰帯域の拡大を図ることができ、弾性波共振子２１を用いて通過帯域近傍の減衰量の拡大を図ることができる構成を有する。すなわち、本実施形態のフィルタ装置１は、ＬＣフィルタと弾性波共振子の特性の双方の長所が互いに阻害されずに利用できる構成を備えている。

　上記実施形態では、弾性波共振子２１の反共振周波数ｆａが、上記ＬＣフィルタで構成される通過帯域の高域側端部よりも高周波側に位置している。それによって、通過帯域高域側の減衰特性の急峻性が高められている。このように、通過帯域高域側の減衰特性の急峻性を高めるには、通過帯域高域側端部近傍に減衰極を設けるために、反共振周波数ｆａを、減衰極を形成したい位置に設定すればよい。言い換えれば、ｆａ＞ｆｈ＞ｆ０（ただし、ｆｈは通過帯域高域側端部の周波数、ｆ０はＬＣフィルタで構成される通過帯域の中心周波数を意味する）であれば、通過帯域高域側の急峻性を高めることができる。

　なお、第１のＬＣ並列共振回路７の第１のＬＣ共振周波数及び第２のＬＣ並列共振回路９の第２のＬＣ共振周波数のそれぞれに対応するＬＣ共振回路の通過帯域の中心周波数をそれぞれｆ１，ｆ２としたとき、ｆ０とｆ１とｆ２とが近接することが好ましく、ｆ０＝ｆ１＝ｆ２であることが好ましい。もっとも、必ずしも中心周波数ｆ１と中心周波数ｆ２とは等しい必要はない。

　また、上記とは異なり、通過帯域低域側における減衰特性の急峻性を高めるには、弾性波共振子２１の反共振周波数ｆａが通過帯域低域側の端部近傍の減衰域に位置しておればよい。それによって、通過帯域低域側の近傍の減衰域において減衰特性の急峻性を図ることができる。この場合、反共振周波数ｆａがｆｌ（通過帯域低域側の端部の周波数）よりも低ければよい。

　図１（ａ）に示すＬＣ並列共振回路において、第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２により所定の磁気結合が実施されると、図２Ａ（ｃ）に示すように減衰極が通過帯域外の高域側に発生して、減衰量が拡大する。このフィルタ装置１で実施した磁気結合によるフィルタ特性は、フィルタ回路に並列に等価インダクタを接続した回路のフィルタ特性と置き換えることができる。この等価インダクタと弾性波共振子の容量性とのＬＣ並列共振で発生した減衰極によって、図２Ａ（ｃ）に示す通過帯域外の高域側の減数量を拡大できると考えられる。

　図３は、本発明の第２の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。フィルタ装置５１は、第１の実施形態のフィルタ装置１と同様に、第１のＬＣ並列共振回路７及び第２のＬＣ並列共振回路９及び弾性波共振子２１を有する。

　異なるところは、第１の実施形態の容量Ｃ１，Ｃ２に代えて、第２，第３の弾性波共振子Ｐ１，Ｐ２が用いられていることにある。弾性波共振子Ｐ１，Ｐ２の共振周波数は、通過帯域低域側にあり、反共振周波数は通過帯域内にある。弾性波共振子Ｐ１，Ｐ２及び弾性波共振子２１は、共振周波数より低域側と反共振周波数より高域側の周波数帯では主に容量性として作用する。従って、本実施形態においても、弾性波共振子Ｐ１，Ｐ２の共振周波数と反共振周波数の間以外の周波数帯では第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９によるＬＣフィルタのフィルタ特性が得られる。また、それに加えて、弾性波共振子Ｐ１，Ｐ２，２１によるフィルタ特性も同時に得られる。よって、第１の実施形態と同様に、１）広帯域化、２）通過帯域近傍における減衰量の拡大及び３）通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大を図ることができる。第２の実施形態においても、好ましくは、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２とが矢印Ｍで示すように磁気結合していることが望ましい。

　図４は、本発明の第３の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。フィルタ装置６１では、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９は第２の実施形態と同様に構成されている。従って同一部分は同一参照を付することにより、その説明を省略する。

　第２の実施形態に比べ第３の実施形態が異なるところは、弾性波共振子２１に代えて、ラダー型フィルタ回路６２が接続されていることにある。ラダー型フィルタ回路６２は、入力端子２と出力端子３とを結ぶ直列腕に配置された複数の直列腕共振子Ｓ１１～Ｓ１ｎ（ただし、ｎは正の整数）と、並列腕共振子Ｐ１１～Ｐ１ｍ（ただしｍは正の整数）とを有する。

　このように、第１のＬＣ並列共振回路７と、第２のＬＣ並列共振回路９との間には、複数の弾性波共振子を接続してもよく、本実施形態のように複数の弾性波共振子によりラダー型フィルタ回路６２を構成することが望ましい。

　本実施形態では、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９によるＬＣフィルタのフィルタ特性を利用している。図２Ａ（ａ）の実線は、図２（ａ）の概略ブロック図に示した弾性波共振子２１が容量である従来のＬＣフィルタの減衰量周波数特性を示し、図５（ａ）の破線は、ラダー型フィルタ回路６２のフィルタ特性を示す。図５（ｂ）は、複数の弾性波共振子によりラダー型フィルタ回路６２を備える本実施形態のフィルタ装置の減衰量周波数特性を示す。図５（ｂ）と図５（ａ）とで減衰量周波数特性を比較すると、本実施形態では、１）広帯域化を図ることができ、及び３）通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大を図ることができることが分かる。

　加えて、ラダー型フィルタ回路６２を有するため、通過帯域近傍における減衰量の拡大を図ることができる。より具体的には、ラダー型フィルタ回路６２の並列腕共振子Ｐ１１～Ｐ１ｍの共振周波数をフィルタ装置６１の通過帯域外の低域側に位置する減衰極に一致させ、反共振周波数をフィルタ装置６１の通過帯域内に位置させる。直列腕共振子Ｓ１１～Ｓ１ｎの共振周波数をフィルタ装置６１の通過帯域内の高域側に位置させ、反共振周波数を通過帯域外の高域側に位置する減衰極とする。それによって、図５（ａ）の実線で示すラダー型フィルタ回路６２の減衰量周波数特性としてフィルタ装置６１の通過帯域の低域側端部及び高域側端部近傍の周波数帯域に減衰極を有するラダー型フィルタ回路６２を得ることができる。また、並列腕共振子の反共振周波数より低く、かつ直列腕共振子の共振周波数より高い周波数帯域では、ラダー型フィルタ回路６２の並列腕及び直列腕共振子の容量性と、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９との構成によって得られるＬＣフィルタとしてのフィルタ特性を利用して、中央部の減衰量が小さく通過帯域が広いフィルタ装置６１を得ることができる。

　従って、フィルタ装置６１の構成によれば、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９のフィルタ特性と、所定の周波数帯域に減衰極を有するラダー型フィルタ回路６２のフィルタ特性とを組み合わせることによって、図５（ｂ）に示す通過帯域の中心周波数が約２．６ＧＨｚであり、通過帯域の帯域幅が約２００ＭＨｚであり、通過帯域の低域側近傍の約２．４ＧＨＺで減衰量が約３０ｄＢであり、通過帯域の高域側近傍の約２．８ＧＨＺで減衰量が約５０ｄＢである減衰量周波数特性が得られる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、本実施形態では、１）広帯域化、２）通過帯域近傍における減衰量の拡大及び３）通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大を図ることができる。

　さらに、本発明の第３の実施形態の変形例において、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２とが正の磁気結合された場合、図５（ｃ）の破線Ａ１に示されるように、フィルタ装置の通過帯域外の低域側に磁気結合による減衰極を配置させることができる。また、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２とが負の磁気結合された場合、図５（ｄ）の破線Ａ２に示されるように、フィルタ装置の通過帯域の高域側に磁気結合による減衰極を配置させることができる。この通過帯域外の低域側または高域側に配置された磁気結合による減衰極によって通過帯域外の減衰量が磁気結合されてない場合より一層拡大できる。なお、インダクタンスＬ１に角周波数ωの電流Ｉ１が流れると、相互インダクタンスによってインダクタンスＬ１の近傍に配置されたインダクタンスＬ２に角周波数ωの電流Ｉ２が発生する。インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２との間に、発生する磁束が互いに強め合う相互関係が成り立つとき、すなわち、インダクタンスＬ１の電圧Ｖ１としてインダクタンスＬ２の電圧Ｖ２とすれば、下式１、下式２においてＭの値が正となるときを正の磁気結合とする。これに対して、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２との間に、発生する磁束を互いに弱め合う相互関係が成り立つとき、すなわち、下記式１、下記式２においてＭの値が負になるときを負の磁気結合とする。

　Ｖ１＝ｊωＬ１Ｉ１＋ｊωＭＩ２（式１）
　Ｖ２＝ｊωＭＩ１＋ｊωＬ２Ｉ２（式２）

　図６は、本発明の第４の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。フィルタ装置７１は、入力端子２に接続された第１のＬＣ並列共振回路７と、出力端子３に接続された第２のＬＣ並列共振回路９とを有する。加えて、第１のＬＣ並列共振回路７と、第２のＬＣ並列共振回路９との間に、ラダー型フィルタ回路７２が接続されている。ラダー型フィルタ回路７２は、複数の直列腕共振子Ｓ２１～Ｓ２ｎ（ただし、ｎは正の整数）と、複数の並列腕共振子Ｐ２１～Ｐ２ｍ（ただし、ｍは正の整数）とを有する。本実施形態においても、第１のＬＣ並列共振回路７及び第２のＬＣ並列共振回路９は第３の実施形態と同様に構成されている。またラダー型フィルタ回路７２もラダー型フィルタ回路６２と同様に構成されている。

　加えて、本実施形態では、直列腕共振子Ｓ２２と直列腕共振子Ｓ２３との間との接続点ｎ１とグラウンド電位との間に第３のＬＣ並列共振回路７３が接続されている。第３のＬＣ並列共振回路７３は、インダクタンスＬｘと、インダクタンスＬｘと並列に接続された弾性波共振子Ｐ３とを有する。

　本実施形態では、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９だけでなく、第３のＬＣ並列共振回路７３をも用いて、ＬＣフィルタとしてのフィルタ特性が得られている。このように、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９に加え、さらに、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９間にグラウンド電位との間に接続された１以上の第３のＬＣ並列共振回路７３を接続してもよい。

　本実施形態においては、ラダー型フィルタ回路７２の並列腕共振子Ｐ２１～Ｐ２ｍの共振周波数により低域側の減衰極が構成される。また、直列腕共振子Ｓ２１～Ｓ２ｎの反共振周波数により高域側の減衰極が構成される。

　従って、本実施形態においても、１）広帯域化、２）通過帯域近傍における減衰量の拡大及び３）通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大を図り得る。

　なお、上記とは逆に、ラダー型フィルタ回路７２の並列腕共振子Ｐ２１～Ｐ２ｍの共振周波数により高域側の減衰極を構成し、直列腕共振子Ｓ２１～Ｓ２ｎの反共振周波数により低域側の減衰極を構成してもよい。

　なお、本実施形態においても、好ましくは、矢印Ｍで示すように、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬｘとが磁気結合していることが望ましく、さらにインダクタンスＬｘとインダクタンスＬ２とが磁気結合していることが望ましい。それによって、図５（ｃ）の破線Ａ１、図５（ｄ）の破線Ａ２で示したような減衰極を通過帯域から離れた位置に形成することができ、通過帯域から離れた位置における減衰量を磁気結合されていない場合より一層拡大することができる。

　図７は、上記第３の実施形態の変形例の回路図である。本変形例のフィルタ装置６１Ａにおいて、図４と同一部分については同一の参照番号を付することによりその説明を省略する。本変形例のフィルタ装置６１Ａは、ラダー型フィルタ回路６２Ａが直列腕共振子Ｓ１１～Ｓ１３と、並列腕共振子Ｐ１１，Ｐ１２と有する。また、入力端子２と第１のＬＣ並列共振回路７との間に、弾性波共振子６３が接続されている。出力端子３と第２のＬＣ並列共振回路９との間にも弾性波共振子６４が接続されている。弾性波共振子６３，６４は、通過帯域よりも高域側に反共振周波数を有する。それによって、通過帯域高域側における減衰量の拡大を図ることが可能とされている。また、フィルタ装置６１Ａのインピーダンスを調整する機能をも有する。

　また、第１のＬＣ並列共振回路７と、第２のＬＣ並列共振回路９との間にインダクタンスＬ３が接続されている。加えて、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２が磁気結合している。

　図８は、本変形例のフィルタ装置６１Ａの減衰量周波数特性を示す図である。本変形例では、ＵＭＴＳのＢＡＮＤ４１規格を満足するフィルタとして用いられるフィルタ特性が実現されている。この場合、通過帯域は２４９６～２６９０ＭＨｚであり、大きな減衰量を確保したい帯域は、ＩＭＳ２．４ＧＨｚ帯の２４００～２４７３ＭＨｚと、ＵＭＴＳ帯である８００～２１７０ＭＨｚとなる。図８から明らかなように、広帯域化、通過帯域近傍における減衰量の拡大を図ることが可能とされている。

　さらに、上記弾性波共振子６３，６４が設けられているため、図８の矢印Ｗで示す位置に減衰極が現れており、それによって通過帯域から離れた位置の減衰量の拡大が図られているとともに、フィルタ回路のインピーダンス調整を図ることができる。

　また、通過帯域より低域側では、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２との磁気結合による等価インダクタンスと、インダクタンスＬ３と、ラダー型回路の容量成分との共振によって発生する共振周波数Ｆｘが矢印Ｘで示す位置に現れている。従って、矢印Ｘで現される位置において減衰量の拡大が図られている。

　図９は、本発明の第５の実施形態に係るフィルタ装置の回路図である。第５の実施形態のフィルタ装置８１は、第３の実施形態のフィルタ装置６１の変形例に相当する。第３の実施形態６１と異なるところは、第１のインダクタンスＬ１及び第２のインダクタンスＬ２が、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９間に接続されている第３のインダクタンスＬ３に接続されていることにある。すなわち、第３のインダクタンスＬ３の一端がインダクタンスＬ１の一端に、インダクタンスＬ３の他端がインダクタンスＬ２の一端に接続されている。それによって、Δ（ｄｅｌｔａ）型回路が構成されている。

　このように、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２を磁気結合させる代わりに、第３のインダクタンスＬ３を接続してもよい。すなわち、第１及び第２のインダクタンスＬ１，Ｌ２を磁気結合している回路と等価なΔ型回路を用いてもよい。

　図１０は、本発明の第６の実施形態に係るフィルタ装置を示す回路図である。本実施形態のフィルタ装置９１も、第３の実施形態のフィルタ装置６１の変形例に相当する。フィルタ装置９１では、第１のインダクタンスＬ１と第２のインダクタンスＬ２が共通化され、共通インダクタンスＬ０が用いられている。すなわち、弾性波共振子Ｐ１とインダクタンスＬ０とにより第１のＬＣ並列共振回路７が構成され、インダクタンスＬ０と弾性波共振子Ｐ２とにより第２のＬＣ並列共振回路９が構成されていることになる。そして、インダクタンスＬ０と入力端子との間に第４のインダクタンスＬ４が接続されている。インダクタンスＬ０の一端と出力端子との間に第５のインダクタンスＬ５が接続されている。ここでは、インダクタンスＬ０，Ｌ４，Ｌ５が三素子Ｙ型回路を構成している。このようなＹ型回路は、インダクタンスＬ１，Ｌ２が磁気結合している回路と等価である。すなわち、インダクタンスＬ０，Ｌ４，Ｌ５によるＹ型回路を、図９に示したΔ型回路の代わりに用いてもよい。

　図９及び図１０に示したフィルタ装置８１，９１においても、第３の実施形態のフィルタ装置６１と同様に、１）広帯域化、２）通過帯域近傍における減衰量の拡大及び３）通過帯域から離れた減衰帯域における減衰量の拡大を図ることができる。しかも、磁気結合効果と同様の効果が果されるため、通過帯域近傍における減衰量をΔ型回路または三素子Ｙ型回路が形成されない場合より一層拡大することができる。

　図１１～図１４は本発明の第７～第１０の実施形態に係る各フィルタ装置の回路図である。これらのフィルタ装置も、図４に示した第３の実施形態のフィルタ装置６１の変形例に相当する。従って、異なる部分のみを説明することとする。

　図１１に示すフィルタ装置１０１では、第１のＬＣ並列共振回路７及び第２のＬＣ並列共振回路９において、インダクタンスＬ１及びインダクタンスＬ２が、それぞれ直列分割されている。具体的には、インダクタンスＬ１が直列分割され、インダクタンスＬ１ａとインダクタンスＬ１ｂとが直列に接続されている構成とされている。同様に、第２のＬＣ並列共振回路９においても、インダクタンスＬ２ａとＬ２ｂとが直列接続されている。

　そして、入力端子２が、インダクタンスＬ１ａとインダクタンスＬ１ｂとの間の接続点ｎ２に接続されている。同様に、出力端子３がインダクタンスＬ２ａとインダクタンスＬ２ｂとの間の接続点ｎ３に接続されている。このように、本発明においては、第１及び第２のインダクタンスＬ１，Ｌ２は直列分割されていてもよい。

　同様に、図１２に示すフィルタ装置１１１のように、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９における弾性波共振子が直列分割されていてもよい。図１２では、第１のＬＣ並列共振回路７において、弾性波共振子Ｐ１ａと弾性波共振子Ｐ１ｂとが互いに直列に接続されている。弾性波共振子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ間の接続点ｎ４と入力端子２とが接続されている。同様に、第２のＬＣ並列共振回路９においても、弾性波共振子が直列分割されている。すなわち、弾性波共振子Ｐ２ａと弾性波共振子Ｐ２ｂとが直列に接続されている。弾性波共振子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ間の接続点ｎ５と出力端子３とが電気的に接続されている。

　図１３に示すフィルタ装置１２１では、第１のＬＣ並列共振回路７において、弾性波共振子Ｐ１及びインダクタンスＬ１のグラウンド電位側端部とグラウンド電位との間に、第６のインダクタンスＬ６としてインダクタンスＬ２１が接続されている。同様に、第２のＬＣ並列共振回路９においても、弾性波共振子Ｐ２及びインダクタンスＬ２のグラウンド電位側端部とグラウンド電位との間に、インダクタンスＬ６としてインダクタンスＬ２２が接続されている。このように、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９において、並列回路部分のグラウンド電位側端部とグラウンド電位との間にさらにインダクタンスＬ２１，Ｌ２２を接続してもよい。それによって、通過帯域近傍における減衰量をより一層拡大することができる。

　図１４に示すフィルタ装置１３１では、第１のＬＣ並列共振回路７及び第２のＬＣ並列共振回路９のグラウンド電位側端部が共通接続されている。この共通接続点ｎ６とグラウンド電位との間に第６のインダクタンスＬ６としてインダクタンスＬ２３が接続されている。インダクタンスＬ２３の接続により通過帯域近傍における減衰量をより一層拡大することができる。

　なお、第１～第１０の実施形態では、第１のＬＣ並列共振回路７のインダクタンスと、第２のＬＣ並列共振回路９のインダクタンスとは磁気結合されていたが、必ずしも磁気結合されておらずともよい。

　また、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９に用いる弾性波共振子についても、弾性表面波共振子に限らず、弾性境界波共振子やバルク弾性波を利用した共振子などを用いてもよい。

　さらに、第２～第１０の実施形態において、第１の実施形態と同様に、第１及び第２のＬＣ並列共振回路７，９における弾性波共振子に代えて、第１の実施形態のように容量Ｃを用いてもよい。その場合にも、ＬＣフィルタのフィルタ特性と、第１及び第２のＬＣ並列共振回路間に接続されている少なくとも１つの弾性波共振子による通過帯域近傍における減衰量の拡大を図ることができる。

１…フィルタ装置
２…入力端子
３…出力端子
５，６…接続点
７…第１のＬＣ並列共振回路
９…第２のＬＣ並列共振回路
２１…弾性波共振子
２２…ＩＤＴ電極
２３，２４…反射器
５１，６１，６１Ａ，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１…フィルタ装置
６２，６２Ａ，７２…ラダー型フィルタ回路
６３，６４…弾性波共振子
７３…第３のＬＣ並列共振回路
Ｃ１，Ｃ２…容量
Ｌ１，Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ…第１のインダクタンス
Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ…第２のインダクタンス
Ｌ３～Ｌ６…第３～第６のインダクタンス
Ｌ２１～Ｌ２３…インダクタンス
Ｐ１，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３…弾性波共振子
Ｐ１１～Ｐ１ｍ，Ｐ２１～Ｐ２ｍ…並列腕共振子
Ｓ１１～Ｓ１ｎ，Ｓ２１～Ｓ２ｎ…直列腕共振子

Claims (12)

1. 　入力端子と、
   　出力端子と、
   　前記入力端子と前記出力端子とを結ぶ線路と、
   　前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第１のインダクタンスを含む第１のＬＣ並列共振回路と、
   　前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第２のインダクタンスを含む第２のＬＣ並列共振回路と、
   　前記第１のＬＣ並列共振回路の前記線路側の端部と、前記第２のＬＣ並列共振回路の前記線路側の端部との間に接続されている少なくとも１つの弾性波共振子とを備え、
   　前記少なくとも１つの弾性波共振子の容量性によって前記第１，第２のＬＣ並列共振回路を電気的に結合した構成であり、
   　前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路と前記少なくとも１つの弾性波共振子の容量性によって構成されるＬＣフィルタとしての減衰量周波数特性と、
   　前記弾性波共振子の反共振点によって構成される減衰量周波数特性とが組み合わされている、フィルタ装置。
2. 　入力端子と、
   　出力端子と、
   　前記入力端子と前記出力端子とに接続される線路と、
   　前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第１のインダクタンスを含み、第１の並列共振周波数を有する第１のＬＣ並列共振回路と、
   　前記線路とグラウンド電位との間に接続されており、第２のインダクタンスを含み、第２の並列共振周波数を有する第２のＬＣ並列共振回路と、
   　前記第１のＬＣ並列共振回路の前記線路側の端部と、前記第２のＬＣ並列共振回路の前記線路側の端部とに接続されている、少なくとも１つの弾性波共振子を含むフィルタ回路とを備え、
   　前記第１のＬＣ並列共振回路の第１の共振特性と、
   　前記第２のＬＣ並列共振回路の第２の共振特性と、
   　前記少なくとも１つの弾性波共振子の容量性とによって、前記第１及び第２の共振特性を電気的に結合させ、ＬＣフィルタとしての通過帯域特性が構成されており、
   　前記ＬＣフィルタの通過帯域は、前記少なくとも１つの弾性波共振子の反共振周波数より低いまたは共振周波数より高い周波数領域に配置され、かつ前記ＬＣフィルタの通過帯域内に前記第１の並列共振周波数と前記第２の並列共振周波数が配置されており、
   　前記少なくとも１つの弾性波共振子を含むフィルタ回路の減衰極が、前記ＬＣフィルタの通過帯域外の減衰域に配置されている、フィルタ装置。
3. 　前記第１のＬＣ並列共振回路に含まれる第１のインダクタンスと、前記第２のＬＣ並列共振回路に含まれる第２のインダクタンスとが磁気結合している、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
4. 　前記第１のＬＣ並列共振回路と、前記第２のＬＣ並列共振回路との間に接続されている前記少なくとも１つの弾性波共振子が、複数の弾性波共振子であり、該複数の弾性波共振子がラダー型フィルタ回路を構成している、請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
5. 　前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路が、それぞれ、前記第１及び第２のインダクタンスと、前記第１及び第２のインダクタンスに並列に接続された第２及び第３の弾性波共振子とからなり、該第２及び第３の弾性波共振子の容量性により前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路の容量が構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
6. 　前記第１のＬＣ並列共振回路の第１のインダクタンスと、前記第２のＬＣ並列共振回路の第２のインダクタンスとが磁気結合している回路部分が、前記第１のインダクタンスと、前記第２のインダクタンスと、前記第１のインダクタンス及び前記第２のインダクタンスの各一端を接続している第３のインダクタンスとを有するΔ型回路により構成されている、請求項３に記載のフィルタ装置。
7. 　前記第１のＬＣ並列共振回路の第１のインダクタンスと、前記第２のＬＣ並列共振回路の第２のインダクタンスとが磁気結合している回路部分が、前記第１のインダクタンス及び前記第２のインダクタンスを兼ねている共通インダクタンスと、該共通インダクタンスのグラウンド電位とは反対側の端部と前記入力端子との間の接続点に接続された第４のインダクタンスと、該接続点と前記出力端子との間に接続された第５のインダクタンスとを有する三素子Ｙ型回路により構成されている、請求項３に記載のフィルタ装置。
8. 　前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路における第１のインダクタンス及び第２のインダクタンスが、複数のインダクタンスに直列分割されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
9. 　前記第１のＬＣ並列共振回路及び第２のＬＣ並列共振回路において、前記第１及び第２の容量が、それぞれ、直列に接続された複数の弾性波共振子からなる、請求項１～８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
10. 　前記第１及び第２のＬＣ並列共振回路のうち少なくとも一方のＬＣ並列共振回路のグラウンド電位側端部と、グラウンド電位との間に、第６のインダクタンスが接続されている、請求項１～９のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
11. 　前記弾性波共振子が、弾性表面波共振子である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
12. 　前記弾性波共振子が、バルク弾性波を利用した共振子である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。

Images