WO2016076093A1 - フィルタ回路、rfフロントエンド回路、および、通信装置 - Google Patents

フィルタ回路、rfフロントエンド回路、および、通信装置 Download PDF

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堀田篤
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株式会社村田製作所
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    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2250/00Indexing scheme relating to dual- or multi-band filters

Definitions

  • the present invention relates to a filter circuit having variable pass characteristics, an RF front-end circuit using the filter circuit, and a communication device using the RF front-end circuit.
  • a filter corresponding to each communication signal may be provided (for example, see Patent Document 1).
  • a large number of filters are required, and there is a problem that the front end circuit becomes complicated and large. Therefore, in order to suppress the circuit scale of the front-end circuit, a variable filter with variable filter characteristics is sometimes used in the front-end circuit (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Literature 3 describes a system that performs wireless communication using a TV white space.
  • Wireless communication using TV white space means that a frequency band used for television broadcasting is released, an empty channel (free communication channel) that uses the frequency band for wireless communication and is not used for television broadcasting. Is used for wireless communication.
  • the wireless communication device performs wireless communication by using an empty communication channel in a television broadcast communication band assigned by the database.
  • the present invention provides a filter circuit, an RF front-end circuit, and a communication device that can increase the attenuation level in a frequency band adjacent to the pass band while adjusting the pass band to a desired communication signal. Objective.
  • the filter circuit of the present invention includes a fixed filter having a pass band that overlaps a frequency band corresponding to a predetermined communication signal, a frequency band having a variable frequency stop band, and adjacent to the frequency band corresponding to the predetermined communication signal. Is included in the frequency variable range of the stop band, and the fixed filter and the variable filter are connected in series.
  • the attenuation level in the frequency band adjacent to the frequency band can be increased.
  • the filter circuit is connected to a nonlinear element such as an amplifier
  • the distortion component of the communication signal is superimposed on the frequency band adjacent to the frequency band of the predetermined communication signal due to the distortion of the communication signal generated by the nonlinear element.
  • the stop band of the variable filter as described above, the distortion component can be sufficiently attenuated in the filter circuit.
  • the pass band of the fixed filter has a wider bandwidth than the frequency band corresponding to the predetermined communication signal, and the stop band of the variable filter has a narrower bandwidth than the pass band of the fixed filter. preferable.
  • the filter circuit according to the present invention includes, as the variable filter, a first variable filter and a second variable filter, and the first variable filter has a frequency variable range of a stop band and the predetermined communication signal.
  • the second variable filter includes a frequency band adjacent to the high frequency side of the corresponding frequency band, and the second variable filter has a frequency adjacent to the low frequency side of the frequency band corresponding to the predetermined communication signal in the frequency variable range of the stop band. It is preferable to include a band.
  • the steepness can be enhanced on both the high frequency side and the low frequency side of the pass band of the filter circuit.
  • the first variable filter has a steepness on the low frequency side of the stop band higher than that on the high frequency side
  • the second variable filter has a steepness on the high frequency side of the stop band on the low frequency side. It is preferably higher than the steepness.
  • the steepness can be further enhanced on both the high frequency side and the low frequency side of the pass band of the filter circuit.
  • the pass band of the fixed filter includes a frequency band corresponding to a plurality of communication signals
  • the stop band of the first variable filter is a frequency adjacent to the high frequency side of the frequency band corresponding to each of the plurality of communication signals. It is preferable that the frequency is variable over a band, and the stop band of the second variable filter is variable over a frequency band adjacent to the low frequency side of the frequency band corresponding to each of the plurality of communication signals. .
  • the pass band of the filter circuit can be switched to the frequency band corresponding to each communication signal by adjusting the stop band of the first variable filter and the second variable filter.
  • the filter circuit according to the present invention includes a plurality of the fixed filters having different passband center frequencies, and a switch that selects any one of the plurality of fixed filters and connects to the variable filter. It is preferable to provide.
  • the filter circuit can be adapted to a very large number of communication signals, and even when the passband bandwidth is very narrow, the frequency variable range of the passband in the filter circuit can be extremely widened. become.
  • the filter circuit according to the present invention corresponds to a system in which an empty channel is selected from a plurality of channels within a specific frequency band and wireless communication of the communication signal is performed.
  • the system is a wireless communication system using a TV white space
  • the specific frequency band is a frequency band used in television broadcasting
  • the channel is a channel used in television broadcasting.
  • the fixed filter preferably has a pass band extending over two or more channels, and the variable filter is preferably frequency variable in the pass band.
  • the communication signal of the channel selected within the specific frequency band is allowed to pass through without being attenuated, and the communication signal of the channel adjacent to the channel can be effectively attenuated.
  • An RF front end circuit includes the filter circuit described above, an antenna connection end provided on one end side of the filter circuit, and a signal processing circuit connection end provided on the other end side of the filter circuit. It is preferable to provide.
  • the communication device preferably includes the above-described RF front-end circuit, an antenna connected to the antenna connection end, and a signal processing circuit connected to the signal processing circuit connection end.
  • the attenuation level in the frequency band adjacent to the frequency band of the communication signal while the frequency band corresponding to the predetermined communication signal is set as the pass band of the filter circuit. Can be increased.
  • FIG. 1A is a block diagram of a filter circuit 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the filter circuit 1 includes a fixed filter 2 and a variable filter 3.
  • the fixed filter 2 is a filter with fixed frequency characteristics.
  • the variable filter 3 is a filter with variable frequency characteristics.
  • the fixed filter 2 and the variable filter 3 are connected in series between the port P1 and the port P2.
  • the fixed filter 2 and the variable filter 3 can be configured by an LC filter, a SAW filter, a dielectric filter, or the like configured by combining electrode patterns and passive elements.
  • the variable filter 3 can be configured by including a variable reactance element such as a variable capacitor.
  • FIG. 1B is a pass characteristic diagram illustrating a schematic characteristic of the filter circuit 1 according to the first embodiment of the invention.
  • the solid line shown in FIG. 1B is a schematic pass characteristic IL1 of the filter circuit 1.
  • a dotted line shown in FIG. 1B is a schematic pass characteristic IL2 of the fixed filter 2.
  • a wavy line shown in FIG. 1B is a schematic pass characteristic IL3 of the variable filter 3.
  • the frequency band of the communication signal associated with the filter circuit 1 is of a specification that is adjacent to the frequency band of other communication signals.
  • An example will be described in which the variable filter 3 is adjusted to select the nth frequency band from among a plurality of adjacent frequency bands.
  • the pass characteristic IL2 of the fixed filter 2 has a passband that is approximately the same as or slightly wider than the nth frequency band CH (n) and overlaps the frequency band CH (n).
  • the pass characteristic IL3 of the variable filter 3 has a stop band whose center frequency is variable.
  • the stop band in the pass characteristic IL3 has a narrower bandwidth than the pass band of the fixed filter 2, and the center frequency can be adjusted in the vicinity of the pass band of the fixed filter 2.
  • the pass characteristic IL1 of the filter circuit 1 configured as described above increases the attenuation level in the frequency band outside the frequency band CH (n) by adjusting the variable filter 3 while setting the frequency band CH (n) as the pass band. be able to.
  • the stop band of the variable filter 3 has its center frequency such that the entire width of the stop band overlaps with the frequency band CH (n ⁇ 1) adjacent to the frequency band CH (n). Is adjusted.
  • the pass characteristic IL1 of the filter circuit 1 has a high steepness from the frequency band CH (n) to the frequency band CH (n-1), and the frequency band CH (n) is used as the pass band.
  • the attenuation level in the frequency band CH (n ⁇ 1) adjacent to (n) can be increased.
  • the stop band of the variable filter 3 is matched to the frequency band adjacent to the pass band, a non-linear element such as an amplifier is temporarily connected to the filter circuit 1, and the communication signal in the frequency band CH (n) is distorted by the non-linear element. Even when a distortion component is generated in the frequency band CH (n ⁇ 1), the distortion component can be sufficiently attenuated by the filter circuit 1.
  • the filter circuit 1 can be configured.
  • the pass band of the fixed filter 2 is set to the same bandwidth as the frequency band CH (n), but the pass band of the fixed filter 2 is much larger than the frequency band CH (n).
  • it is configured not to connect only one variable filter 3 to the fixed filter 2 but to connect a plurality of variable filters, and the stop band of at least one variable filter is set to the frequency of the communication signal. While adjusting to the frequency band adjacent to the band, the stop band of another variable filter may be adjusted to the spurious generated in the pass band of the fixed filter 2.
  • FIG. 2A is a block diagram of a filter circuit 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • the filter circuit 1 ⁇ / b> A includes a fixed filter 2, a first variable filter 3, and a second variable filter 4.
  • the fixed filter 2, the first variable filter 3, and the second variable filter 4 are connected in series between the port P1 and the port P2.
  • FIG. 2B is a pass characteristic diagram illustrating a schematic characteristic of the filter circuit 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • a solid line shown in FIG. 2B is a schematic pass characteristic IL1A of the filter circuit 1A.
  • a dotted line shown in FIG. 2B is a schematic pass characteristic IL2A of the fixed filter 2.
  • a wavy line shown in FIG. 2B is a schematic pass characteristic IL3A of the first variable filter 3.
  • a chain line shown in FIG. 2B is a schematic pass characteristic IL4A of the second variable filter 4.
  • the pass characteristic IL2A of the fixed filter 2 has a passband that is approximately the same as or slightly wider than the nth frequency band CH (n) and overlaps the frequency band CH (n).
  • the pass characteristic IL3A of the first variable filter 3 and the pass characteristic IL4A of the second variable filter 4 are narrower than the pass band of the fixed filter 2 and have a stop band whose center frequency is variable.
  • the stop band in the pass characteristic IL3A can be adjusted in the vicinity of the high frequency side of the pass band of the fixed filter 2, and the stop band in the pass characteristic IL4A is centered near the low frequency side of the pass band of the fixed filter 2. The frequency can be adjusted.
  • the frequency band CH (n) can be adjusted by adjusting the first variable filter 3 or the second variable filter 4 while setting the frequency band CH (n) as the pass band.
  • the attenuation level can be increased in a frequency band that is out of the range.
  • the stop band of the first variable filter 3 has a full stop band width in the frequency band CH (n + 1 ⁇ ⁇ ) adjacent to the high frequency side of the frequency band CH (n).
  • the center frequency is adjusted to overlap.
  • the stop band of the second variable filter 4 is adjusted so that the entire width of the stop band overlaps with the frequency band CH (n ⁇ 1) adjacent to the low frequency side of the frequency band CH (n). ing.
  • the pass characteristic IL1A of the filter circuit 1A increases the steepness from the frequency band CH (n) to the frequency band CH (n-1) on the low frequency side while using the frequency band CH (n) as the pass band.
  • the steepness from the frequency band CH (n) to the frequency band CH (n + 1) on the high frequency side can be increased.
  • the filter circuit 1A is temporarily connected to an amplifier or the like. Even when a nonlinear element is connected and the communication signal in the frequency band CH (n) is distorted by the nonlinear element, a distortion component is generated in the frequency band CH (n-1) or frequency band CH (n + 1). These distortion components can be sufficiently attenuated by the circuit 1A.
  • FIG. 2C is a pass characteristic diagram illustrating a typical characteristic according to another setting example of the filter circuit 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • the solid line shown in FIG. 2C is a schematic pass characteristic IL1A 'of the filter circuit 1A.
  • a dotted line shown in FIG. 2C is a schematic pass characteristic IL2A ′ of the fixed filter 2.
  • a wavy line shown in FIG. 2C is a schematic pass characteristic IL3A ′ of the first variable filter 3.
  • a chain line shown in FIG. 2C is a schematic pass characteristic IL4A ′ of the second variable filter 4.
  • the pass characteristic IL2A ′ of the fixed filter 2 is expressed by the (n ⁇ 1) th frequency band CH (n ⁇ 1), the nth frequency band CH (n), and the (n + 1) th frequency band CH (n + 1) has a wide passband.
  • the pass characteristic IL3A 'of the first variable filter 3 and the pass characteristic IL4A' of the second variable filter 4 are narrower than the pass band of the fixed filter 2 and have a stop band whose center frequency is variable.
  • the stop band in the pass characteristic IL3A ′ can be adjusted in the vicinity of the high frequency side of the pass band of the fixed filter 2, and the stop band in the pass characteristic IL4A ′ is near the low frequency side of the pass band of the fixed filter 2.
  • the center frequency can be adjusted.
  • the frequency band CH (n ⁇ 1), the frequency band CH (n), or the frequency is adjusted by adjusting the first variable filter 3 or the second variable filter 4.
  • Band CH (n + 1) can be selected as the pass band.
  • the attenuation level can be increased in the frequency band adjacent to the selected frequency band by the first variable filter 3 or the second variable filter 4.
  • the fixed filter 2 included in the filter circuit 1A is configured as, for example, a SAW filter having a band-pass type pass characteristic.
  • the fixed filter 2 can also be configured as an LC filter including an inductance and a capacitance, a dielectric filter including a dielectric resonator, and the like.
  • FIG. 3A is a circuit diagram illustrating a configuration example of the first variable filter 3.
  • FIG. 3B is a circuit diagram showing a configuration example of the second variable filter 4.
  • the first variable filter 3 includes a series arm 11 and parallel arms 14 and 15.
  • the second variable filter 4 includes a series arm 13 and parallel arms 16 and 17.
  • the serial arms 11 and 13 are each connected in series with respect to the signal line.
  • the parallel arms 14 and 15 have one end connected to both ends of the series arm 11 and the other end connected to the ground.
  • the parallel arms 16 and 17 have one end connected to both ends of the series arm 13 and the other end connected to the ground. Therefore, the first variable filter 3 and the second variable filter 4 are each configured as a ⁇ -type circuit. Note that the first variable filter 3 and the second variable filter 4 are indirectly or directly connected to each other via a matching circuit.
  • the series arm 11 includes an inductor Ls1.
  • the serial arm 13 includes a capacitor Cs1.
  • the inductor Ls1 and the capacitor Cs1 are each connected in series with the signal line.
  • the parallel arm 14 includes a resonator Re_p1, an inductor Lp1, and a variable capacitor Cc1.
  • the variable capacitor Cc1 has one end connected to the inductor Ls1 and the other end connected to the inductor Lp1.
  • the inductor Lp1 has one end connected to the variable capacitor Cc1 and the other end connected to the resonator Re_p1.
  • the resonator Re_p1 has one end connected to the inductor Lp1 and the other end connected to the ground terminal. That is, the resonator Re_p1, the inductor Lp1, and the variable capacitor Cc1 are connected in series between one end of the inductor Ls1 and the ground terminal.
  • the parallel arm 15 includes a resonator Re_p2, an inductor Lp2, and a variable capacitor Cc2.
  • the variable capacitor Cc2 has one end connected to the inductor Ls1 and the other end connected to the inductor Lp2.
  • the inductor Lp2 has one end connected to the variable capacitor Cc2 and the other end connected to the resonator Re_p2.
  • the resonator Re_p2 has one end connected to the inductor Lp2 and the other end connected to the ground terminal. That is, the resonator Re_p2, the inductor Lp2, and the variable capacitor Cc2 are connected in series between the other end of the inductor Ls1 and the ground terminal.
  • the parallel arm 16 includes a resonator Re_p3, an inductor Lp3, and a variable capacitor Cc3.
  • the variable capacitor Cc3 has one end connected to the capacitor Cs1 and the other end connected to the inductor Lp3.
  • the inductor Lp3 has one end connected to the variable capacitor Cc3 and the other end connected to the resonator Re_p3.
  • the resonator Re_p3 has one end connected to the inductor Lp3 and the other end connected to the ground terminal. That is, the resonator Re_p3, the inductor Lp3, and the variable capacitor Cc3 are connected in series between one end of the capacitor Cs1 and the ground terminal.
  • the parallel arm 17 includes a resonator Re_p4, an inductor Lp4, and a variable capacitor Cc4.
  • the variable capacitor Cc4 has one end connected to the capacitor Cs1 and the other end connected to the inductor Lp4.
  • the inductor Lp4 has one end connected to the variable capacitor Cc4 and the other end connected to the resonator Re_p4.
  • the resonator Re_p4 has one end connected to the inductor Lp4 and the other end connected to the ground terminal. That is, the resonator Re_p4, the inductor Lp4, and the variable capacitor Cc4 are connected in series between the other end of the capacitor Cs1 and the ground terminal.
  • piezoelectric resonators such as SAW resonators and BAW resonators, dielectric coaxial resonators, LC resonance circuits, and the like can be used.
  • variable capacitors Cc1, Cc2, Cc3, and Cc4 a circuit or an element having a variable inductance can be used. The elements and characteristics of the inductor Ls1, the capacitor Cs1, and the inductors Lp1, Lp2, Lp3, and Lp4 can be set appropriately.
  • FIG. 4 (A) is an impedance characteristic diagram in a connection circuit between the resonator and the reactance element.
  • the solid line in FIG. 4A indicates the impedance characteristic Im1B in the connection circuit between the inductor Ls1 and the resonator Re_p1 or the resonator Re_p2.
  • the dotted line in FIG. 4A indicates the impedance characteristic Im2B in the connection circuit between the capacitor Cs1 and the resonator Re_p3 or the resonator Re_p4.
  • a new anti-resonance point Sfa can be generated on the low frequency side of the resonance point Mfr as in the impedance characteristic Im1B by appropriately adjusting the inductor Ls1.
  • the antiresonance point Mfa can be generated on the high frequency side of the resonance point Mfr as in the impedance characteristic Im2B by appropriately adjusting the capacitor Cs1.
  • FIG. 4B shows the pass characteristics of the first variable filter 3 and the second variable filter 4 when the variable capacitors Cc1, Cc2, Cc3, Cc4 and the inductors Lp1, Lp2, Lp3, Lp4 are omitted.
  • FIG. The solid line in FIG. 4B indicates the pass characteristic IL1B in the first variable filter 3.
  • the dotted line in FIG. 4B indicates the pass characteristic IL2B in the second variable filter 4.
  • the pass characteristic IL1B of the first variable filter 3 has a stop band and a pass band on the low frequency side of the stop band, and the attenuation from the pass band on the low frequency side of the stop band to the stop band is steep. It is a characteristic.
  • the pass characteristic IL2B of the second variable filter 4 has a stop band and a pass band on the high frequency side of the stop band, and the attenuation from the pass band on the high frequency side of the stop band to the stop band. It has a steep characteristic.
  • the first variable filter 3 or the second variable filter 4 is configured as a ⁇ -type circuit, and the reactance elements provided in the series arms 11 and 13 are appropriately set to be capacitive or inductive, thereby preventing the stop band.
  • the high frequency side or the low frequency side can be set to a steep attenuation characteristic. Therefore, in the filter circuit 1A, the first variable filter 3 that generates the stop band on the high frequency side of the pass band is provided with the inductive reactance in the series arm that has high steepness on the pass band side of the stop band, that is, on the low frequency side.
  • the second variable filter 4 that generates a stop band on the low frequency side of the pass band is provided with a capacitive reactance on the series arm that has high steepness on the pass band side of the stop band, that is, on the high frequency side.
  • the inductor Ls1 may be employed as the inductor Ls1 as long as it has inductive reactance in the vicinity of the set stop band.
  • the resonator since the resonator has inductive reactance in the frequency band between the resonance point and the anti-resonance point, the resonator has such a characteristic that the set stop band is the frequency band between the resonance point and the anti-resonance point. May be used.
  • the capacitor Cs1 another circuit element may be adopted as long as it has a capacitive reactance in the vicinity of the set stop band.
  • the resonator has capacitive reactance in a frequency band that deviates from the frequency band between the resonance point and the anti-resonance point, so that the set stop band deviates from the frequency band between the resonance point and the anti-resonance point.
  • a characteristic resonator may be used.
  • FIG. 5A is an impedance characteristic diagram in a connection circuit between the inductor Lp1 and the resonator Re_p1.
  • a dotted line in FIG. 5A represents the impedance characteristic Im1C of the resonator Re_p1.
  • the solid line in FIG. 5A is the impedance characteristic Im2C in the connection circuit between the inductor Lp1 and the resonator Re_p1.
  • the antiresonance point Mfa is the same.
  • the resonance point Mfr of the impedance characteristic Im2C is moved to a lower frequency side than the resonance point Mfr of the impedance characteristic Im1C.
  • the inductor Lp1 has a function of moving the resonance point Mfr of the resonator Re_p1 to a lower frequency side in the impedance characteristic to widen the frequency interval between the resonance point Mfr and the antiresonance point Mfa. is doing.
  • the resonance point Mfr of the resonators Re_p2, Re_p3, and Re_p4 is moved to a lower frequency side, and the frequency interval between the resonance point Mfr and the antiresonance point Mfa is set.
  • variable capacitors Cc1, Cc2, Cc3, and Cc4 in the first variable filter 3 and the second variable filter 4 will be described.
  • FIG. 5B is an impedance characteristic diagram of a connection circuit of the variable capacitor Cc1, the inductor Lp1, and the resonator Re_p1. Impedance characteristics Im2D, Im3D, and Im4D indicated by solid lines in FIG. 5B are set so that the capacitance of the variable capacitor Cc1 decreases in the order of description.
  • the frequency of the anti-resonance point Mfa is the same, but the frequency of the resonance point Mfr is closer to the anti-resonance point Mfa as the capacitance of the variable capacitor Cc1 is smaller, and on the higher frequency side. Come to be located.
  • FIG. 5C is a pass characteristic diagram of the first variable filter 3.
  • Pass characteristics IL2D, IL3D, and IL4D indicated by solid lines in FIG. 5C are set so that the capacitances of the variable capacitors Cc1 and Cc2 become smaller in the order of description.
  • the stop band moves to the high frequency side as the capacitances of the variable capacitors Cc1 and Cc2 become smaller.
  • the stop band cannot be adjusted to a high frequency side beyond a predetermined frequency. This is because in the impedance characteristic, the frequency of the resonance point Mfr cannot be adjusted to the high frequency side beyond the frequency of the anti-resonance point Mfa, and the frequency variable range of the stop band does not have variable capacitors Cc1 and Cc2.
  • the band is limited to the band between the resonance point Mfr and the antiresonance point Mfa. Therefore, as described with reference to FIG. 5A, an inductor is connected in series with the resonator so that the band between the resonance point Mfr and the antiresonance point Mfa is widened.
  • the variable range can be widened.
  • variable capacitors Cc1 and Cc2 have a function of moving the resonance points Mfr and stop bands of the resonators Re_p1 and Re_p2 to the higher frequency side.
  • the above-described changes in impedance characteristics and pass characteristics also occur in the second variable filter 4. That is, also in the second variable filter 4, as the capacitances of the variable capacitors Cc3 and Cc4 become smaller, the stop band moves to the high frequency side, and the variable capacitors Cc3 and Cc4 have the resonators Re_p3 and Re_p4. The resonance point Mfr and the stop band are moved to a higher frequency side.
  • FIG. 6A is a pass characteristic diagram illustrating the pass characteristics of the filter circuit 1A and each filter.
  • FIG. 6B is a pass characteristic diagram showing the vicinity of the passband of the filter circuit 1A in an enlarged manner. It is a pass characteristic figure which illustrates the pass characteristic of filter circuit 1A and each filter.
  • the solid line in FIG. 6A indicates the pass characteristic IL3E of the filter circuit 1A.
  • the dotted line in FIG. 6A indicates a pass characteristic IL2E obtained by combining the pass characteristic of the first variable filter 3 and the pass characteristic of the second variable filter 4.
  • the broken line in FIG. 6A shows the pass characteristic IL1E by the fixed filter 2.
  • the stop band is the frequency band CH (n + 1) and the frequency band CH (n -1mm) is adjusted to overlap. Therefore, the pass characteristic IL1E of the filter circuit 1A also increases the steepness from the frequency band CH (n) to the frequency band CH (n-1) on the low frequency side while using the frequency band CH (n) as the pass band. At the same time, the steepness from the frequency band CH (n) to the frequency band CH (n + 1) on the high frequency side can be enhanced.
  • the filter circuit 1A by controlling the variable capacitors Cc1, Cc2, Cc3, and Cc4, the stopbands on the high frequency side and the low frequency side of the passband can be adjusted.
  • the bandwidth of the passband and the center frequency can be controlled.
  • the capacitor Cs1 and the inductor Ls1 the steepness of the attenuation characteristic can be increased on the low frequency side and the high frequency side of the pass band.
  • the inductors Lp1, Lp2, Lp3, and Lp4 the frequency variable range of the stop band can be expanded. Further, if the filter circuit 1A is configured in this way, the total number of variable capacitors can be suppressed in the entire circuit, and the circuit scale can be suppressed.
  • FIG. 7A is a circuit diagram showing a filter circuit 1B according to the third embodiment of the present invention.
  • the filter circuit 1B includes a plurality of fixed filters 2B, a first variable filter 3, a second variable filter 4, and a switch 5B.
  • the plurality of fixed filters 2B have different frequency bands as pass bands.
  • the switch 5B selects one of the plurality of fixed filters 2B and connects it to the variable filter 3 and the variable filter 4.
  • FIG. 7B is a conceptual diagram illustrating the function of the switch 5B of the filter circuit 1B.
  • the plurality of fixed filters 2B are fixed filters 21 having a pass band in the frequency band CH1 and the frequency band CH2 of the frequency bands CH1, CH2, CH3, and CH4 divided from the low frequency side to the high frequency side.
  • a fixed filter 22 having a frequency band CH3 and a frequency band CH4 as a pass band.
  • the filter circuit 1B When the filter circuit 1B is controlled so that only the frequency band CH1 becomes the pass band, the fixed filter 21 is selected by the switch 5B, and the stop band is set on the high frequency side of the frequency band CH1 by the control of the variable filter 3. It is adjusted to be adjacent. In addition, by the control of the variable filter 4, the stop band is adjusted to be adjacent to the low frequency side of the frequency band CH1. As a result, the filter circuit 1B uses only the frequency band CH1 as a pass band, and steep attenuation characteristics are obtained on both the high frequency side and the low frequency side of the frequency band CH1.
  • the filter circuit 1B When the filter circuit 1B is controlled so that only the frequency band CH2 becomes the pass band, the fixed filter 21 is selected by the switch 5B, and the stop band is set on the high frequency side of the frequency band CH2 by the control of the variable filter 3. It is adjusted to be adjacent. Further, the control of the variable filter 4 adjusts the stop band to be adjacent to the low frequency side of the frequency band CH2. As a result, the filter circuit 1B uses only the frequency band CH2 as a pass band, and a steep attenuation characteristic is obtained on both the high frequency side and the low frequency side of the frequency band CH2.
  • the filter circuit 1B When the filter circuit 1B is controlled so that only the frequency band CH3 becomes the pass band, the fixed filter 22 is selected by the switch 5B, and the stop band is set on the high frequency side of the frequency band CH3 by the control of the variable filter 3. It is adjusted to be adjacent. Further, the control of the variable filter 4 adjusts the stop band to be adjacent to the low frequency side of the frequency band CH3. As a result, the filter circuit 1B uses only the frequency band CH3 as a pass band, and a steep attenuation characteristic is obtained on both the high frequency side and the low frequency side of the frequency band CH3.
  • the filter circuit 1B When the filter circuit 1B is controlled so as to pass only the frequency band CH4, the fixed filter 22 is selected by the switch 5B, and the stop band is set on the high frequency side of the frequency band CH4 by the control of the variable filter 3. It is adjusted to be adjacent. Further, the control of the variable filter 4 adjusts the stop band to be adjacent to the low frequency side of the frequency band CH4. As a result, the filter circuit 1B uses only the frequency band CH4 as a pass band, and steep attenuation characteristics are obtained on both the high frequency side and the low frequency side of the frequency band CH4.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing the communication device 100 and the RF front end circuit 50 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the communication device 100 includes an antenna matching circuit 51, an RF front end circuit 50, a receiving circuit 59, a transmitting circuit 60, and a channel determining unit 64.
  • the RF front end circuit 50 includes an antenna connection end Pant, a reception circuit connection end (signal processing circuit connection end) Prx, and a transmission circuit connection end (signal processing circuit connection end) Ptx.
  • the antenna matching circuit 51 is connected between the antenna ANT and the antenna connection end Pant.
  • the antenna ANT is used for both transmission and reception, and the RF front end circuit 50 has a function of demultiplexing the transmission signal and the reception signal to the reception circuit connection terminal Prx or the transmission circuit connection terminal Ptx.
  • the reception circuit 59 is connected to the reception circuit connection terminal Prx, and performs signal processing on the reception signal.
  • the transmission circuit 60 is connected to the transmission circuit connection end Ptx, and performs signal processing on the transmission signal.
  • the reception circuit 59 and the transmission circuit 60 correspond to the signal processing circuit in this embodiment.
  • the RF front end circuit 50 includes a variable filter circuit 1C, a demultiplexing circuit 54, a reception side amplification circuit 57, and a transmission side amplification circuit 58.
  • the filter circuit 1C is used here as an antenna tuner, has the same configuration as the filter circuit shown in the above-described embodiment, and has a function of selecting a communication band (channel) of a transmission signal and a reception signal.
  • the demultiplexing circuit 54 is a single or complex circuit such as a duplexer, a diplexer, a circulator, or a switchplexer, and has a function of demultiplexing a transmission signal and a reception signal.
  • the reception side amplification circuit 57 is a low noise amplifier, for example, and has a function of amplifying the reception signal.
  • the transmission side amplification circuit 58 is a power amplifier, for example, and has a function of amplifying a transmission signal.
  • the RF front end circuit 50 may be configured by omitting some or all of the components of the branching circuit 54, the transmission side amplification circuit 58, and the reception side amplification circuit 57.
  • the channel determination unit 64 acquires a map of empty channels from an external database or the like, and detects an empty channel based on the map.
  • the channel determination unit 64 selects at least one of the unused communication channels, and sets the selected channel in the transmission circuit 60, the reception circuit 59, and the variable filter circuit 1C.
  • the transmission circuit 60 generates a baseband transmission signal, modulates it to the frequency signal of the channel set by the channel determination unit 64, and outputs it to the RF front end circuit 50.
  • the reception circuit 59 converts the reception signal output from the RF front-end circuit 50 into a baseband signal by the local signal based on the channel set by the channel determination unit 64 and performs double tone.
  • an internal variable filter is adjusted so that a channel adjacent to the channel set by the channel determination unit 64 becomes a stop band.
  • the wireless device 100 and the RF front-end circuit 50 can transmit and receive communication signals using a vacant channel in a communication band constituted by a plurality of channels.
  • the RF front end circuit 50 transmits and receives communication signals based on the TV white space specifications.
  • a television broadcast UHF band that is, a communication band from 470 [MHz] to 790 [MHz], each of which is a TV among a plurality of channels having a frequency bandwidth of 6 [MHz].
  • a channel to which no John broadcast signal is transmitted is used as an empty channel.
  • the communication device 100 and the RF front end circuit 50 of the present invention can be configured. Since the filter circuit 10 can control the frequency band as the pass band, and can increase the attenuation and steepness at the low frequency side of the selected pass band and / or near frequencies on the high frequency side.
  • the communication device 100 and the RF front-end circuit 50 are configured so that, even in a TV white space where a plurality of communication bands (channels) exist adjacent to each other, an empty channel is prevented while preventing interference with communication signals of adjacent channels. Can be used for communication.
  • the present invention can be implemented. It should be noted that the present invention can be implemented with any configuration other than the configurations shown in the above embodiments and modifications as long as the configuration falls within the scope of the claims.
  • the specific circuit configuration of the variable filter 3 may be a configuration other than that described above.

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Abstract

 所望の通信信号に通過帯域を合わせつつ、通過帯域から外れた任意の周波数帯域での減衰レベルを高めることができる、フィルタ回路を提供する。所定の通信信号に対応する周波数帯域よりも広く前記通信信号に対応する周波数帯域に重なる通過帯域を有する固定フィルタ(2)と、前記固定フィルタの通過帯域よりも狭く周波数可変な阻止帯域を有する可変フィルタ(3)と、を備え、前記固定フィルタ(2)と前記可変フィルタ(3)とが直列に接続された、フィルタ回路(1)。

Description

フィルタ回路、RFフロントエンド回路、および、通信装置
 本発明は、通過特性が可変なフィルタ回路と、そのフィルタ回路を用いたRFフロントエンド回路と、そのRFフロントエンド回路を用いる通信装置と、に関する。
 通信装置のフロントエンド回路では、周波数帯域が異なる複数の通信信号を取り扱うために、通信信号毎に対応するフィルタが設けられることがあった(例えば特許文献1参照。)。このような場合、多数の通信信号に対応するためには多数のフィルタが必要となり、フロントエンド回路が複雑化および大型化してしまうという問題があった。そこで、フロントエンド回路の回路規模を抑制するため、フィルタ特性が可変な可変フィルタがフロントエンド回路で利用されることがあった(例えば特許文献2参照。)。
 また、現在、無線通信に利用する周波数帯域の有効利用のための技術が各種考案されている。例えば、特許文献3には、TVホワイトスペースを利用して無線通信を行うシステムが記載されている。
 TVホワイトスペースを利用した無線通信とは、テレビジョン放送に使用されていた周波数帯域が開放され、当該周波数帯域を無線通信に利用し、テレビジョン放送で使用していない空きチャンネル(空き通信チャンネル)を無線通信に利用するものである。無線通信デバイスは、データベースによって割り当てられた、テレビジョン放送の通信バンドにおける空き通信チャンネルを用いて、無線通信を行う。
特開平6-232793号公報 特開2009-130831号公報 特開2013-90165号公報
 従来の可変フィルタでは、所望の通信信号に対応する周波数帯域に通過帯域を合わせるようにフィルタ特性を調整することができても、その通過帯域と隣り合う周波数帯域において、減衰レベルを必要とされる水準に調整することが、必ずしもできなかった。
 例えば、TVホワイトスペースを利用した無線通信システムにおいては、システムで使用する特定の周波数帯域の中にある複数の通信チャンネルは、非常に近い周波数に近接している。このため、TVホワイトスペースを利用する無線通信システムの可変フィルタ(アンテナチューナ)では、選択される通信チャンネルに隣接する通信チャンネルにおいて、高い減衰レベルを実現する必要があるが、従来の可変フィルタでは、このような減衰特性を実現することは難しかった。
 そこで、本発明は、所望の通信信号に通過帯域を合わせつつ、その通過帯域と隣り合う周波数帯域での減衰レベルを高めることができる、フィルタ回路、RFフロントエンド回路、および、通信装置の提供を目的とする。
 この発明のフィルタ回路は、所定の通信信号に対応する周波数帯域に重なる通過帯域を有する固定フィルタと、周波数可変な阻止帯域を有し、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域に隣り合う周波数帯域を前記阻止帯域の周波数可変範囲に含む可変フィルタと、を備え、前記固定フィルタと前記可変フィルタとが直列に接続されている。
 この構成では、所定の通信信号の周波数帯域をフィルタ回路の通過帯域としつつ、その周波数帯域に隣り合う周波数帯域での減衰レベルを高めることができる。例えば、フィルタ回路がアンプ等の非線形素子に接続されると、非線形素子で生じる通信信号の歪みによって、所定の通信信号の周波数帯域に隣り合う周波数帯域に通信信号の歪み成分が重畳することになる。しかしながら、上記のように可変フィルタの阻止帯域を調整することで、フィルタ回路において歪み成分を十分に減衰させることが可能になる。
 前記固定フィルタの通過帯域は、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域よりも広い帯域幅を有し、前記可変フィルタの阻止帯域は、前記固定フィルタの通過帯域よりも狭い帯域幅を有することが好ましい。
 この構成では、固定フィルタの広帯域な特性を可変フィルタの狭帯域な特性で補正して、所望の特性を容易に実現することができる。
 この発明に係るフィルタ回路は、前記可変フィルタとして、第1の可変フィルタと第2の可変フィルタとを備え、前記第1の可変フィルタは、阻止帯域の周波数可変範囲に、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域の高周波数側に隣り合う周波数帯域を含み、前記第2の可変フィルタは、阻止帯域の周波数可変範囲に、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域の低周波数側に隣り合う周波数帯域を含むことが好ましい。
 この構成では、フィルタ回路の通過帯域の高周波数側と低周波数側の両側で急峻性を高めることができる。
 前記第1の可変フィルタは、阻止帯域の低周波数側の急峻性が高周波数側の急峻性よりも高く、前記第2の可変フィルタは、阻止帯域の高周波数側の急峻性が低周波数側の急峻性よりも高いことが好ましい。
 この構成では、フィルタ回路の通過帯域の高周波数側と低周波数側との両側で急峻性を更に高めることができる。
 前記固定フィルタの通過帯域は、複数の通信信号に対応する周波数帯域を含み、前記第1の可変フィルタの阻止帯域は、前記複数の通信信号それぞれが対応する周波数帯域の高周波数側に隣り合う周波数帯域に渡って周波数可変であり、前記第2の可変フィルタの阻止帯域は、前記複数の通信信号それぞれが対応する周波数帯域の低周波数側に隣り合う周波数帯域に渡って周波数可変であることが好ましい。
 この構成では、第1の可変フィルタと第2の可変フィルタとの阻止帯域の調整によって、フィルタ回路の通過帯域を各通信信号に対応する周波数帯域に切り替えることができる。このことにより、フィルタ回路が対応すべき通信信号が多数であっても、回路規模を抑制することができる。
 この発明に係るフィルタ回路は、通過帯域の中心周波数が相違する複数の前記固定フィルタと、前記複数の固定フィルタのうちのいずれか一つを選択して、前記可変フィルタに接続するスイッチと、を備えることが好ましい。
 この構成では、フィルタ回路を極めて多数の通信信号に対応させることが可能になり、通過帯域の帯域幅が非常に狭い場合にも、フィルタ回路における通過帯域の周波数可変範囲を極めて広くすることが可能になる。
 この発明に係るフィルタ回路は、特定の周波数帯域内にある複数のチャンネルの中から空きチャンネルを選択して、前記通信信号の無線通信を行うシステムに対応することが好ましい。特には、前記システムは、TVホワイトスペースを利用した無線通信システムであり、特定の周波数帯域はテレビジョン放送で使用される周波数帯域であり、チャンネルはテレビジョン放送で使用されるチャンネルであることが好ましい。また、固定フィルタは、2以上のチャンネルにわたる通過帯域を有し、可変フィルタは、当該通過帯域で周波数可変であることが好ましい。
 これにより、特定の周波数帯域内において選択するチャンネルの通信信号を減衰させずに通過させ、そのチャンネルに隣接するチャンネルの通信信号を効果的に減衰させることができる。
 この発明に係るRFフロントエンド回路は、上述したフィルタ回路と、前記フィルタ回路の一端側に設けられたアンテナ接続端と、前記フィルタ回路の他端側に設けられた信号処理回路接続端と、を備えることが好ましい。
 この発明に係る通信装置は、上述したRFフロントエンド回路と、前記アンテナ接続端に接続されたアンテナと、前記信号処理回路接続端に接続された信号処理回路と、を備えることが好ましい。
 本発明によれば、固定フィルタと可変フィルタとを併用することによって、所定の通信信号に対応する周波数帯域をフィルタ回路の通過帯域としつつ、通信信号の周波数帯域と隣り合う周波数帯域での減衰レベルを高めることができる。
第1の実施形態に係るフィルタ回路のブロック図および模式的な特性図である。 第2の実施形態に係るフィルタ回路のブロック図および模式的な特性図である。 実施例に係る可変フィルタの回路図である。 実施例に係る可変フィルタの機能を説明する特性図である。 実施例に係る可変フィルタの機能を説明する特性図である。 実施例に係るフィルタ回路の通過特性図である。 第3の実施形態に係るフィルタ回路のブロック図および模式的な特性図である。 第4の実施形態に係る通信装置およびRFフロントエンド回路の回路図である。
 以下、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
≪第1の実施形態≫
 図1(A)は、本発明の第1の実施形態に係るフィルタ回路1のブロック図である。
 フィルタ回路1は、固定フィルタ2と可変フィルタ3とを備えている。固定フィルタ2は、周波数特性が固定されたフィルタである。可変フィルタ3は、周波数特性が可変なフィルタである。固定フィルタ2と可変フィルタ3とは、ポートP1とポートP2との間で直列に接続されている。固定フィルタ2や可変フィルタ3は、電極パターンや受動素子を組み合わせて構成されるLCフィルタやSAWフィルタ、誘電体フィルタなどで構成することができる。可変フィルタ3は可変容量等の可変リアクタンス素子を備えることで構成することができる。
 図1(B)は、本発明の第1の実施形態に係るフィルタ回路1の模式的な特性を例示する通過特性図である。図1(B)中に示す実線はフィルタ回路1の模式的な通過特性IL1である。図1(B)中に示す点線は固定フィルタ2の模式的な通過特性IL2である。図1(B)中に示す波線は可変フィルタ3の模式的な通過特性IL3である。
 以下の説明では、フィルタ回路1を対応させる通信信号の周波数帯域は、他の通信信号の周波数帯域と複数隣り合うような仕様のものとする。そして、可変フィルタ3を調整することにより、複数の隣り合う周波数帯域のうち第n番目の周波数帯域を選択する場合を例に説明する。
 ここでは、固定フィルタ2の通過特性IL2は、第n番目の周波数帯域CH(n )と同程度または若干広い帯域幅であり、周波数帯域CH(n )に重なる通過帯域を有している。可変フィルタ3の通過特性IL3は、中心周波数が可変な阻止帯域を有している。通過特性IL3における阻止帯域は、固定フィルタ2の通過帯域よりも狭い帯域幅を有し、固定フィルタ2の通過帯域の付近で中心周波数を調整可能である。
 このように構成されたフィルタ回路1の通過特性IL1は、周波数帯域CH(n )を通過帯域としつつ、可変フィルタ3の調整によって、周波数帯域CH(n )から外れた周波数帯域で減衰レベルを高めることができる。
 例えば、図1(B)中の例示では、可変フィルタ3の阻止帯域は、周波数帯域CH(n )に隣り合う周波数帯域CH(n-1 )に阻止帯域の全幅が重なるように、その中心周波数を調整している。これにより、フィルタ回路1の通過特性IL1は、周波数帯域CH(n )から周波数帯域CH(n-1 )にかけての急峻性が高くなり、周波数帯域CH(n )を通過帯域としながら、周波数帯域CH(n )と隣り合う周波数帯域CH(n-1 )での減衰レベルを高くすることができる。
 このように、通過帯域に隣り合う周波数帯域に可変フィルタ3の阻止帯域を合わせれば、仮にフィルタ回路1にアンプ等の非線形素子が接続され、非線形素子で周波数帯域CH(n )の通信信号が歪んで周波数帯域CH(n-1 )に歪み成分が生じるような場合にも、フィルタ回路1でその歪み成分を十分に減衰させることができる。
 以上のように、本実施形態に係るフィルタ回路1は構成することができる。なお、ここでは、固定フィルタ2の通過帯域を周波数帯域CH(n )と同程度の帯域幅に設定する例を示したが、固定フィルタ2の通過帯域は、周波数帯域CH(n )よりも大幅に広くてもよく、複数の周波数帯域(チャンネル)に渡って広がるように設定してもよい。その場合には、固定フィルタ2に対して可変フィルタ3を一つのみ接続するのではなく、複数の可変フィルタを接続するように構成し、少なくとも一つの可変フィルタの阻止帯域を、通信信号の周波数帯域と隣り合う周波数帯域に合わせこむとともに、別の可変フィルタの阻止帯域を、固定フィルタ2の通過帯域内に発生するスプリアスに対して合わせこむようにしてもよい。
≪第2の実施形態≫
 図2(A)は、本発明の第2の実施形態に係るフィルタ回路1Aのブロック図である。
 フィルタ回路1Aは、固定フィルタ2と、第1の可変フィルタ3と、第2の可変フィルタ4とを備えている。固定フィルタ2と第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4とは、ポートP1とポートP2との間で直列に接続されている。
 図2(B)は、本発明の第2の実施形態に係るフィルタ回路1Aの模式的な特性を例示する通過特性図である。図2(B)中に示す実線はフィルタ回路1Aの模式的な通過特性IL1Aである。図2(B)中に示す点線は固定フィルタ2の模式的な通過特性IL2Aである。図2(B)中に示す波線は第1の可変フィルタ3の模式的な通過特性IL3Aである。図2(B)中に示す一点鎖線は第2の可変フィルタ4の模式的な通過特性IL4Aである。
 ここで固定フィルタ2の通過特性IL2Aは、第n番目の周波数帯域CH(n )と同程度または若干広い帯域幅であり、周波数帯域CH(n )に重なる通過帯域を有している。第1の可変フィルタ3の通過特性IL3Aおよび第2の可変フィルタ4の通過特性IL4Aは、固定フィルタ2の通過帯域よりも狭く、中心周波数が可変な阻止帯域を有している。また、通過特性IL3Aにおける阻止帯域は、固定フィルタ2の通過帯域の高周波側付近で中心周波数を調整可能であり、通過特性IL4Aにおける阻止帯域は、固定フィルタ2の通過帯域の低周波側付近で中心周波数を調整可能である。
 このように構成されたフィルタ回路1Aの通過特性IL1Aでも、周波数帯域CH(n )を通過帯域としつつ、第1の可変フィルタ3または第2の可変フィルタ4の調整によって、周波数帯域CH(n )から外れた周波数帯域で減衰レベルを高めることができる。
 例えば、図2(B)中の例示では、第1の可変フィルタ3の阻止帯域は、周波数帯域CH(n )の高周波数側に隣り合う周波数帯域CH(n+1 )に阻止帯域の全幅が重なるように、その中心周波数を調整している。また、第2の可変フィルタ4の阻止帯域は、周波数帯域CH(n )の低周波数側に隣り合う周波数帯域CH(n-1 )に阻止帯域の全幅が重なるように、その中心周波数を調整している。これにより、フィルタ回路1Aの通過特性IL1Aは、周波数帯域CH(n )を通過帯域としながら、周波数帯域CH(n )から低周波数側の周波数帯域CH(n-1 )にかけての急峻性を高めるとともに、周波数帯域CH(n )から高周波数側の周波数帯域CH(n+1 )にかけての急峻性を高めることができる。
 このように、通過帯域の低周波数側と高周波数側とに隣り合う周波数帯域に第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4との阻止帯域を合わせれば、仮にフィルタ回路1Aにアンプ等の非線形素子が接続され、非線形素子で周波数帯域CH(n )の通信信号が歪んで周波数帯域CH(n-1 )や周波数帯域CH(n+1 )に歪み成分が生じるような場合にも、フィルタ回路1Aでそれらの歪み成分を十分に減衰させることができる。
 また、図2(C)は、本発明の第2の実施形態に係るフィルタ回路1Aの別の設定例に係る模式的な特性を例示する通過特性図である。図2(C)中に示す実線はフィルタ回路1Aの模式的な通過特性IL1A’である。図2(C)中に示す点線は固定フィルタ2の模式的な通過特性IL2A’である。図2(C)中に示す波線は第1の可変フィルタ3の模式的な通過特性IL3A’である。図2(C)中に示す一点鎖線は第2の可変フィルタ4の模式的な通過特性IL4A’である。
 ここで固定フィルタ2の通過特性IL2A’は、第n-1番目の周波数帯域CH(n-1 )、第n番目の周波数帯域CH(n )、および、第n+1番目の周波数帯域CH(n+1 )に渡る広い帯域幅の通過帯域を有している。第1の可変フィルタ3の通過特性IL3A’および第2の可変フィルタ4の通過特性IL4A’は、固定フィルタ2の通過帯域よりも狭く、中心周波数が可変な阻止帯域を有している。また、通過特性IL3A’における阻止帯域は、固定フィルタ2の通過帯域の高周波側付近で中心周波数を調整可能であり、通過特性IL4A’における阻止帯域は、固定フィルタ2の通過帯域の低周波側付近で中心周波数を調整可能である。
 このように構成されたフィルタ回路1Aの通過特性IL1A’では、第1の可変フィルタ3または第2の可変フィルタ4の調整によって、周波数帯域CH(n-1 )または周波数帯域CH(n )あるいは周波数帯域CH(n+1 )を通過帯域として選択することができる。そして、第1の可変フィルタ3または第2の可変フィルタ4によって、選択された周波数帯域に隣接する周波数帯域で減衰レベルを高めることができる。
 次に、本実施形態のフィルタ回路1Aのより詳細な実施例について説明する。
 フィルタ回路1Aが備える固定フィルタ2は、例えば帯域通過型の通過特性を有するSAWフィルタとして構成される。なお、固定フィルタ2は、その他にも、インダクタンスとキャパシタンスとで構成されるLCフィルタや、誘電体共振子から構成される誘電体フィルタ等として構成することもできる。
 また、フィルタ回路1Aが備える第1の可変フィルタ3および第2の可変フィルタ4は、次のような回路構成を有する。図3(A)は、第1の可変フィルタ3の構成例を示す回路図である。また、図3(B)は、第2の可変フィルタ4の構成例を示す回路図である。
 第1の可変フィルタ3は、直列腕11と並列腕14,15とを備えている。また、第2の可変フィルタ4は、直列腕13と並列腕16,17とを備えている。直列腕11,13は、それぞれ信号ラインに対して直列に接続されている。並列腕14,15は、一端側が直列腕11の両端にそれぞれ接続され、他端側がグランドに接続されている。並列腕16,17は、一端側が直列腕13の両端にそれぞれ接続され、他端側がグランドに接続されている。したがって、第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4とは、それぞれπ型回路として構成されている。なお、第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4とは、互いの間が、整合回路を介して間接的にまたは直接的に接続される。
 直列腕11はインダクタLs1を備えている。直列腕13はキャパシタCs1を備えている。インダクタLs1とキャパシタCs1とは、それぞれ信号ラインに対して直列に接続されている。
 並列腕14は、共振子Re_p1とインダクタLp1と可変容量Cc1とを備えている。可変容量Cc1は、インダクタLs1に一端が接続され、インダクタLp1に他端が接続されている。インダクタLp1は、可変容量Cc1に一端が接続され、共振子Re_p1に他端が接続されている。共振子Re_p1は、インダクタLp1に一端が接続され、グランド端子に他端が接続されている。すなわち、共振子Re_p1とインダクタLp1と可変容量Cc1とは、インダクタLs1の一端とグランド端子との間に直列に接続されている。
 並列腕15は、共振子Re_p2とインダクタLp2と可変容量Cc2とを備えている。可変容量Cc2は、インダクタLs1に一端が接続され、インダクタLp2に他端が接続されている。インダクタLp2は、可変容量Cc2に一端が接続され、共振子Re_p2に他端が接続されている。共振子Re_p2は、インダクタLp2に一端が接続され、グランド端子に他端が接続されている。すなわち、共振子Re_p2とインダクタLp2と可変容量Cc2とは、インダクタLs1の他端とグランド端子との間で直列に接続されている。
 並列腕16は、共振子Re_p3とインダクタLp3と可変容量Cc3とを備えている。可変容量Cc3は、キャパシタCs1に一端が接続され、インダクタLp3に他端が接続されている。インダクタLp3は、可変容量Cc3に一端が接続され、共振子Re_p3に他端が接続されている。共振子Re_p3は、インダクタLp3に一端が接続され、グランド端子に他端が接続されている。すなわち、共振子Re_p3とインダクタLp3と可変容量Cc3とは、キャパシタCs1の一端とグランド端子との間に直列に接続されている。
 並列腕17は、共振子Re_p4とインダクタLp4と可変容量Cc4とを備えている。可変容量Cc4は、キャパシタCs1に一端が接続され、インダクタLp4に他端が接続されている。インダクタLp4は、可変容量Cc4に一端が接続され、共振子Re_p4に他端が接続されている。共振子Re_p4は、インダクタLp4に一端が接続され、グランド端子に他端が接続されている。すなわち、共振子Re_p4とインダクタLp4と可変容量Cc4とは、キャパシタCs1の他端とグランド端子との間に直列に接続されている。
 なお、共振子Re_p1,Re_p2,Re_p3,Re_p4としては、SAW共振子やBAW共振子といった圧電共振子、誘電体同軸共振子、LC共振回路等を用いることができる。また、可変容量Cc1,Cc2,Cc3,Cc4は、可変なインダクタンスを有する回路や素子を用いることもできる。また、インダクタLs1、キャパシタCs1、および、インダクタLp1,Lp2,Lp3,Lp4の素子や特性は適宜の設定とすることができる。
 ここで、第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4とにおける直列腕のリアクタンス素子(キャパシタCs1およびインダクタLs1)の概略の機能を説明する。以下の説明では、共振子Re_p1と共振子Re_p2とが同じ共振特性を有し、共振子Re_p3と共振子Re_p4とが同じ共振特性を有するものとする。
 図4(A)は、共振子とリアクタンス素子との接続回路でのインピーダンス特性図である。図4(A)中の実線はインダクタLs1と共振子Re_p1または共振子Re_p2との接続回路におけるインピーダンス特性Im1Bを示している。また、図4(A)中の点線は、キャパシタCs1と共振子Re_p3または共振子Re_p4との接続回路におけるインピーダンス特性Im2Bを示している。
 共振子にインダクタLs1を接続すると、インダクタLs1を適切に調整することで、インピーダンス特性Im1Bのように、共振点Mfrの低周波数側に新たな反共振点Sfaを生じさせることができる。一方、共振子にキャパシタCs1を接続すると、キャパシタCs1を適切に調整することで、インピーダンス特性Im2Bのように、共振点Mfrの高周波数側に反共振点Mfaを生じさせることができる。
 図4(B)は、可変容量Cc1,Cc2,Cc3,Cc4およびインダクタLp1,Lp2,Lp3,Lp4を省いた場合の第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4との通過特性を示す通過特性図である。図4(B)中の実線は第1の可変フィルタ3における通過特性IL1Bを示している。また、図4(B)中の点線は、第2の可変フィルタ4における通過特性IL2Bを示している。
 第1の可変フィルタ3の通過特性IL1Bは、阻止帯域と、阻止帯域の低周波数側の通過帯域と、を有し、阻止帯域の低周波数側の通過帯域から当該阻止帯域にかけての減衰が急峻な特性となっている。一方、第2の可変フィルタ4の通過特性IL2Bは、阻止帯域と、阻止帯域の高周波数側の通過帯域と、を有し、阻止帯域の高周波数側の通過帯域から当該阻止帯域にかけての減衰が急峻な特性となっている。
 このように、第1の可変フィルタ3や第2の可変フィルタ4をπ型回路として構成し、その直列腕11,13に設けるリアクタンス素子を容量性または誘導性に適宜設定することにより、阻止帯域の高周波数側または低周波数側を急峻な減衰特性に設定することができる。したがって、フィルタ回路1Aでは、通過帯域の高周波数側に阻止帯域を生じさせる第1の可変フィルタ3を、阻止帯域の通過帯域側、すなわち低周波数側で急峻性が高い、直列腕に誘導性リアクタンスを挿入した構成とし、通過帯域の低周波数側に阻止帯域を生じさせる第2の可変フィルタ4を、阻止帯域の通過帯域側、すなわち高周波数側で急峻性が高い、直列腕に容量性リアクタンスを挿入した構成とすることで、通過帯域の低周波数側および高周波数側の両側で急峻性を高めることができる。
 なお、インダクタLs1は、設定する阻止帯域の近傍で誘導性リアクタンスを有するものであれば別の回路素子を採用することもできる。たとえば、共振子は共振点と反共振点との間の周波数帯域では誘導性リアクタンスを有するので、設定する阻止帯域が共振点と反共振点との間の周波数帯域となるような特性の共振子を用いてもよい。また、キャパシタCs1は、設定する阻止帯域の近傍で容量性リアクタンスを有するものであれば別の回路素子を採用することもできる。たとえば、共振子は共振点と反共振点との間の周波数帯域から外れる周波数帯域では容量性リアクタンスを有するので、設定する阻止帯域が共振点と反共振点との間の周波数帯域から外れるような特性の共振子を用いてもよい。
 次に、第1の可変フィルタ3および第2の可変フィルタ4におけるインダクタLp1,Lp2,Lp3,Lp4の概略の機能を説明する。
 図5(A)は、インダクタLp1と共振子Re_p1との接続回路でのインピーダンス特性図である。図5(A)中の点線は、共振子Re_p1のインピーダンス特性Im1Cである。また、図5(A)中の実線は、インダクタLp1と共振子Re_p1との接続回路でのインピーダンス特性Im2Cである。
 図5(A)に示すようにインダクタLp1を設けた共振子Re_p1のインピーダンス特性Im2Cと、インダクタLp1を省いた共振子Re_p1のインピーダンス特性Im1Cとを比較すると、反共振点Mfaは同じであるが、インピーダンス特性Im2Cの共振点Mfrは、インピーダンス特性Im1Cでの共振点Mfrよりも、より低周波数側に移動している。
 このように、インダクタLp1は、インピーダンス特性において、共振子Re_p1の共振点Mfrをより低周波数側に移動させて、共振点Mfrと反共振点Mfaとの間の周波数間隔を広げるような機能を有している。インダクタLp2,Lp3,Lp4も同様に、インピーダンス特性において、共振子Re_p2,Re_p3,Re_p4の共振点Mfrをより低周波数側に移動させて、共振点Mfrと反共振点Mfaとの間の周波数間隔を広げるような機能を有している。
 次に、第1の可変フィルタ3および第2の可変フィルタ4における可変容量Cc1,Cc2,Cc3,Cc4の概略の機能を説明する。
 図5(B)は、可変容量Cc1とインダクタLp1と共振子Re_p1との接続回路のインピーダンス特性図である。図5(B)中に実線で示すインピーダンス特性Im2D,Im3D,Im4Dは、可変容量Cc1のキャパシタンスを記載順に小さくなるように設定している。
 インピーダンス特性Im2D,Im3D,Im4Dでは、反共振点Mfaの周波数が同じであるが、共振点Mfrの周波数は、可変容量Cc1のキャパシタンスが小さいほど、反共振点Mfaに接近し、より高周波数側に位置するようになる。
 図5(C)は、第1の可変フィルタ3の通過特性図である。図5(C)中に実線で示す通過特性IL2D,IL3D,IL4Dは、可変容量Cc1,Cc2のキャパシタンスを記載順に小さくなるように設定している。通過特性IL2D,IL3D,IL4Dは、可変容量Cc1,Cc2のキャパシタンスが小さくなるに連れて、阻止帯域が高周波数側に移動する。
 ただし、可変容量Cc1,Cc2のキャパシタンスを極めて小さくなるように制御したとしても、阻止帯域は所定の周波数を超えて高周波数側に調整することはできない。これは、インピーダンス特性において、共振点Mfrの周波数を反共振点Mfaの周波数を超えて高周波数側に調整することはできないためであり、阻止帯域の周波数可変範囲は、可変容量Cc1,Cc2が無い場合の共振点Mfrと反共振点Mfaとの間の帯域に制限されることになる。したがって、図5(A)にて説明したように共振子に対して直列にインダクタを接続して共振点Mfrと反共振点Mfaとの間の帯域を広帯域化しておくことで、阻止帯域の周波数可変範囲を広帯域化することができる。
 上記したように、第1の可変フィルタ3において、可変容量Cc1,Cc2は、共振子Re_p1,Re_p2の共振点Mfrや阻止帯域をより高周波数側に移動させるような機能を有している。なお、上記したようなインピーダンス特性および通過特性の変化は、第2の可変フィルタ4においても同様に生じる。すなわち、第2の可変フィルタ4においても、可変容量Cc3,Cc4のキャパシタンスが小さくなるに連れて、阻止帯域が高周波数側に移動することになり、可変容量Cc3,Cc4は、共振子Re_p3,Re_p4の共振点Mfrや阻止帯域をより高周波数側に移動させるような機能を有している。
 図6(A)は、フィルタ回路1Aおよび各フィルタの通過特性を例示する通過特性図である。図6(B)は、フィルタ回路1Aの通過帯域の近傍を拡大して示す通過特性図である。フィルタ回路1Aおよび各フィルタの通過特性を例示する通過特性図である。図6(A)中の実線はフィルタ回路1Aの通過特性IL3Eを示している。また、図6(A)中の点線は、第1の可変フィルタ3の通過特性と第2の可変フィルタ4の通過特性とを合成した通過特性IL2Eを示している。また、図6(A)中の破線は、固定フィルタ2による通過特性IL1Eを示している。
 ここで、第1の可変フィルタ3および第2の可変フィルタ4による合成の通過特性IL2Eにおいて、阻止帯域を周波数帯域CH(n )と隣り合う周波数帯域CH(n+1 )および周波数帯域CH(n-1 )に重なるように調整している。したがって、やはり、フィルタ回路1Aの通過特性IL1Eは、周波数帯域CH(n )を通過帯域としながら、周波数帯域CH(n )から低周波数側の周波数帯域CH(n-1 )にかけての急峻性を高めるとともに、周波数帯域CH(n )から高周波数側の周波数帯域CH(n+1 )にかけての急峻性を高めることができている。
 以上に説明したように、本実施形態に係るフィルタ回路1Aでは、可変容量Cc1,Cc2,Cc3,Cc4をそれぞれ制御することにより、通過帯域の高周波数側および低周波数側の阻止帯域を調整でき、通過帯域の帯域幅と中心周波数とを制御することができる。また、キャパシタCs1やインダクタLs1を設けることで、通過帯域の低周波数側や高周波数側で減衰特性の急峻さを高めた状態とすることができる。また、インダクタLp1,Lp2,Lp3,Lp4を設けることで、阻止帯域の周波数可変範囲を拡げることができる。また、このようにフィルタ回路1Aを構成すると、回路全体で可変容量の総数を抑制することができ、回路規模を抑制することができる。
≪第3の実施形態≫
 図7(A)は、本発明の第3の実施形態に係るフィルタ回路1Bを示す回路図である。
 フィルタ回路1Bは、複数の固定フィルタ2Bと第1の可変フィルタ3と第2の可変フィルタ4とスイッチ5Bとを備えている。複数の固定フィルタ2Bは、それぞれ異なる周波数帯域を通過帯域とするものである。スイッチ5Bは、複数の固定フィルタ2Bからいずれか一つを選択して、可変フィルタ3と可変フィルタ4とに接続するものである。
 図7(B)は、該フィルタ回路1Bのスイッチ5Bの機能を説明する概念図である。
 以下の説明では、複数の固定フィルタ2Bは、低周波数側から高周波数側に区画される周波数帯域CH1,CH2,CH3,CH4のうちの周波数帯域CH1および周波数帯域CH2を通過帯域とする固定フィルタ21と、周波数帯域CH3および周波数帯域CH4を通過帯域とする固定フィルタ22とを含むものとする。
 フィルタ回路1Bが周波数帯域CH1のみを通過帯域となるように制御される際には、スイッチ5Bにより固定フィルタ21が選択され、可変フィルタ3の制御により、周波数帯域CH1の高周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。また、可変フィルタ4の制御により、周波数帯域CH1の低周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。これにより、フィルタ回路1Bが周波数帯域CH1のみを通過帯域とするものになり、周波数帯域CH1の高周波数側と低周波数側との両側で急峻な減衰特性が得られる。
 フィルタ回路1Bが周波数帯域CH2のみを通過帯域となるように制御される際には、スイッチ5Bにより固定フィルタ21が選択され、可変フィルタ3の制御により、周波数帯域CH2の高周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。また、可変フィルタ4の制御により、周波数帯域CH2の低周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。これにより、フィルタ回路1Bが周波数帯域CH2のみを通過帯域とするものになり、周波数帯域CH2の高周波数側と低周波数側との両側で急峻な減衰特性が得られる。
 フィルタ回路1Bが周波数帯域CH3のみを通過帯域となるように制御される際には、スイッチ5Bにより固定フィルタ22が選択され、可変フィルタ3の制御により、周波数帯域CH3の高周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。また、可変フィルタ4の制御により、周波数帯域CH3の低周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。これにより、フィルタ回路1Bが周波数帯域CH3のみを通過帯域とするものになり、周波数帯域CH3の高周波数側と低周波数側との両側で急峻な減衰特性が得られる。
 フィルタ回路1Bが周波数帯域CH4のみを通過帯域となるように制御される際には、スイッチ5Bにより固定フィルタ22が選択され、可変フィルタ3の制御により、周波数帯域CH4の高周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。また、可変フィルタ4の制御により、周波数帯域CH4の低周波数側に阻止帯域が隣り合うように調整される。これにより、フィルタ回路1Bが周波数帯域CH4のみを通過帯域とするものになり、周波数帯域CH4の高周波数側と低周波数側との両側で急峻な減衰特性が得られる。
≪第4の実施形態≫
 図8は、本発明の第4の実施形態に係る通信装置100およびRFフロントエンド回路50を示す回路図である。
 通信装置100は、アンテナ整合回路51と、RFフロントエンド回路50と、受信回路59と、送信回路60と、チャンネル決定部64と、を備えている。
 RFフロントエンド回路50は、アンテナ接続端Pantと、受信回路接続端(信号処理回路接続端)Prxと、送信回路接続端(信号処理回路接続端)Ptxとを備えている。アンテナ整合回路51は、アンテナANTとアンテナ接続端Pantとの間に接続されている。アンテナANTは、ここでは送受兼用であり、RFフロントエンド回路50は、送信信号と受信信号とを、受信回路接続端Prxまたは送信回路接続端Ptxに分波する機能を有している。受信回路59は、受信回路接続端Prxに接続されていて、受信信号を信号処理する。送信回路60は、送信回路接続端Ptxに接続されていて、送信信号を信号処理する。受信回路59と送信回路60とは、この実施形態における信号処理回路にあたるものである。
 RFフロントエンド回路50は、可変フィルタ回路1Cと、分波回路54と、受信側増幅回路57と、送信側増幅回路58と、を備えている。フィルタ回路1Cは、ここではアンテナチューナーとして利用されており、前述の実施形態で示したフィルタ回路と同様な構成を備え、送信信号および受信信号の通信帯域(チャンネル)を選択する機能を有している。分波回路54は、デュプレクサ、ダイプレクサ、サーキュレータ、スイッチプレクサなどの単体または複合回路であり、送信信号と受信信号とを分波する機能を有している。受信側増幅回路57は例えばローノイズアンプであり、受信信号を増幅する機能を有している。送信側増幅回路58は例えばパワーアンプであり、送信信号を増幅する機能を有している。なお、RFフロントエンド回路50は、分波回路54、送信側増幅回路58、および、受信側増幅回路57の一部もしくは全部の構成要素を省略して構成することもできる。
 チャンネル決定部64は、外部のデータベース等から空きチャンネルのマップを取得し、当該マップに基づいて空きチャンネルを検出する。チャンネル決定部64は、空き通信チャンネルの少なくとも1つを選択し、選択したチャンネルを送信回路60と受信回路59と可変フィルタ回路1Cとに設定する。送信回路60は、ベースバンドの送信信号を生成し、チャンネル決定部64から設定されたチャンネルの周波数信号に変調してRFフロントエンド回路50に出力する。受信回路59は、チャンネル決定部64から設定されたチャンネルに基づくローカル信号によって、RFフロントエンド回路50から出力される受信信号をベースバンドの信号に変換して複調する。可変フィルタ回路1Cは、チャンネル決定部64から設定されたチャンネルに隣接するチャンネルが阻止帯域となるように、内部の可変フィルタが調整される。
 これにより、無線装置100およびRFフロントエンド回路50は、複数のチャンネルによって構成される通信バンドにおいて、空きチャンネルを利用して通信信号を送受信することができる。例えば、RFフロントエンド回路50は、TVホワイトスペースの仕様に基づいて通信信号を送受信する。TVホワイトスペースの仕様では、テレビジョン放送のUHF帯、すなわち、470[MHz]から790[MHz]の通信バンドに設定した、それぞれに周波数帯域幅が6[MHz]の複数のチャンネルの内、テレビジョン放送の信号が伝送されていないチャンネルを空きチャンネルとして利用する。
 このように、本発明の通信装置100およびRFフロントエンド回路50は構成することができる。フィルタ回路10は、通過帯域とする周波数帯域を制御することができる上に、選択した通過帯域の低周波数側または/および高周波数側の近傍周波数における減衰性・急峻性を高めることができるために、これらの通信装置100およびRFフロントエンド回路50は、複数の通信帯域(チャンネル)が隣接して存在するTVホワイトスペースであっても、隣接するチャンネルの通信信号との干渉を防ぎながら、空きチャンネルを利用して通信することができる。
 以上の各実施形態に説明したように本発明は実施することができる。なお、本発明は、特許請求の範囲の記載に該当する構成であれば、上述の各実施形態や変形例で示した構成の他のどのような構成であっても実施することができる。例えば、可変フィルタ3の具体的な回路構成は上述した以外の構成であってもよい。
1,1A,1B…フィルタ回路
2,2B,21,22…固定フィルタ
3…第1の可変フィルタ
4…第2の可変フィルタ
5B…スイッチ
11,13…直列腕
14,15,16,17…並列腕
50…RFフロントエンド回路
51…アンテナ整合回路
54…分波回路
57…受信側増幅回路
58…送信側増幅回路
59…受信回路
60…送信回路
64…チャンネル決定部
100…通信装置

Claims (11)

  1.  所定の通信信号に対応する周波数帯域に重なる通過帯域を有する固定フィルタと、
     周波数可変な阻止帯域を有し、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域と隣り合う周波数帯域を前記阻止帯域の周波数可変範囲に含む可変フィルタと、
     を備え、
     前記固定フィルタと前記可変フィルタとが直列に接続された、
     フィルタ回路。
  2.  前記固定フィルタの通過帯域は、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域よりも広い帯域幅を有し、
     前記可変フィルタの阻止帯域は、前記固定フィルタの通過帯域よりも狭い帯域幅を有する、
     請求項1に記載のフィルタ回路。
  3.  前記可変フィルタとして、第1の可変フィルタと第2の可変フィルタとを備え、
     前記第1の可変フィルタは、阻止帯域の周波数可変範囲に、前記所定の通信信号に対応する周波数帯域の低周波数側に隣り合う周波数帯域を含み、
     前記第2の可変フィルタは、阻止帯域の周波数可変範囲に、前記固定フィルタの通過帯域の高周波数側に隣り合う周波数帯域を含む、
     請求項1または請求項2に記載のフィルタ回路。
  4.  前記第1の可変フィルタは、阻止帯域の高周波数側の急峻性が低周波数側の急峻性よりも高く、
     前記第2の可変フィルタは、阻止帯域の低周波数側の急峻性が高周波数側の急峻性よりも高い、
     請求項3に記載のフィルタ回路。
  5.  前記固定フィルタの通過帯域は、複数の通信信号に対応する周波数帯域を含み、
     前記第1の可変フィルタの阻止帯域は、前記複数の通信信号それぞれが対応する周波数帯域の低周波数側に隣り合う周波数帯域に渡って周波数可変であり、
     前記第2の可変フィルタの阻止帯域は、前記複数の通信信号それぞれが対応する周波数帯域の高周波数側に隣り合う周波数帯域に渡って周波数可変である、
     請求項3または請求項4に記載のフィルタ回路。
  6.  通過帯域が相違する複数の前記固定フィルタと、前記複数の固定フィルタのうちのいずれか一つを選択して、前記可変フィルタに接続するスイッチと、を備える、
     請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のフィルタ回路。
  7.  前記固定フィルタは、2以上のチャンネルにわたる通過帯域を有し、
     前記可変フィルタは、当該通過帯域で周波数可変である、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のフィルタ回路。
  8.  特定の周波数帯域内にある複数のチャンネルの中から空きチャンネルを選択して、前記通信信号の無線通信を行うシステムに対応する、請求項7に記載のフィルタ回路。
  9.  前記システムは、TVホワイトスペースを利用した無線通信システムであり、
     前記特定の周波数帯域はテレビジョン放送で使用される周波数帯域であり、
     前記チャンネルはテレビジョン放送で使用されるチャンネルである、請求項7または8に記載のフィルタ回路。
  10.  請求項1乃至9のいずれかに記載のフィルタ回路と、
     前記フィルタ回路の一端側に設けられたアンテナ接続端と、
     前記フィルタ回路の他端側に設けられた信号処理回路接続端と、
     を備えるRFフロントエンド回路。
  11.  請求項10に記載のRFフロントエンド回路と、
     前記アンテナ接続端に接続されたアンテナと、
     前記信号処理回路接続端に接続された信号処理回路と、
     を備える通信装置。
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