WO2023090250A1 - フィルタ装置、アンテナ装置、およびアンテナモジュール - Google Patents

フィルタ装置、アンテナ装置、およびアンテナモジュール Download PDF

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WO2023090250A1
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filter device
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capacitor
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真也 立花
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株式会社村田製作所
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
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    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H5/00One-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H5/02One-port networks comprising only passive electrical elements as network components without voltage- or current-dependent elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0115Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/09Filters comprising mutual inductance
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/175Series LC in series path

Definitions

  • the present disclosure relates to a filter device, an antenna device, and an antenna module, and more specifically to techniques for reducing signal loss.
  • a filter device such as a band-stop filter or a band-pass filter is provided in the high-frequency circuit.
  • a filter device provided in a high frequency circuit there is a filter device disclosed in Japanese Patent No. 6531824 (Patent Document 1).
  • the filter device disclosed in Patent Document 1 includes a first inductor and a first capacitor forming a first series circuit, and a second inductor connected in parallel to the first series circuit.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and the purpose thereof is to reduce signal loss in a frequency band lower than the attenuation band of parallel resonance in a filter device for high frequency signals. .
  • a filter device includes a first series resonator that series-resonates at a first resonance frequency by a first inductor and a first capacitor that is connected in series with the first inductor, a second inductor, and a second inductor. and a second series resonator that series-resonates at a second resonance frequency with the second capacitor connected in series with.
  • a first series resonator and a second series resonator are connected in parallel and parallel-resonate at a third resonance frequency, the second resonance frequency being lower than the first resonance frequency, and the third resonance frequency being equal to the first resonance frequency. frequency and the second resonant frequency.
  • the first series resonator, the second inductor, and the second capacitor perform series resonance at the first resonance frequency by the first inductor and the first capacitor at the second resonance frequency.
  • a second series resonator that performs series resonance wherein the first series resonator and the second series resonator are connected in parallel and configured to parallel-resonate at a third resonance frequency in a third frequency band.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of reactance characteristics of the filter device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of insertion loss of the filter device according to Embodiment 1;
  • FIG. 8A and 8B are a circuit diagram and an equivalent circuit diagram of a filter device according to Embodiment 2;
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of reactance characteristics of a filter device according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of insertion loss of the filter device according to Embodiment 2;
  • FIG. 7 is an enlarged view along the vertical axis of the area shown in FIG. 6;
  • FIG. 7 is an enlarged view along the vertical axis of the area shown in FIG. 6;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of reactance characteristics of a filter device according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of insertion loss of the filter device according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is an enlarged view along the vertical axis of the area shown in FIG. 9;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of reactance characteristics of a filter device according to Modification 1 of Embodiment 2;
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a filter device according to Modification 2 of Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of reactance characteristics of a filter device according to Modification 2 of Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of insertion loss of a filter device according to Modification 2 of Embodiment 2;
  • FIG. 17 is an enlarged view along the vertical axis of the area shown in FIG. 16; It is a figure which shows the structure of the antenna apparatus in another modification.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an antenna module according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is an external view of an antenna module according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a filter device according to Embodiment 4;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding an inductor;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding an inductor;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding an inductor;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding an inductor;
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a filter device according to Embodiment 5;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding a capacitor;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding a capacitor;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding a capacitor;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding a capacitor;
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an antenna device 1000 according to Embodiment 1.
  • Antenna device 1000 includes a feeding circuit RF1, a filter device 100, and an antenna 155.
  • FIG. Antenna device 1000 is installed in, for example, a mobile terminal such as a mobile phone, a smart phone, or a tablet, or a communication device such as a personal computer having a communication function.
  • the feeding circuit RF1 supplies the antenna 155 with a high-frequency signal in the f1-band frequency band and a high-frequency signal in the f2-band frequency band.
  • the antenna 155 can radiate into the air, as radio waves, the f1 band high frequency signal and the f2 band high frequency signal supplied from the feeding circuit RF1.
  • the frequency band of the f1 band is, for example, the 5 GHz band (5.15-5.7 GHz) of Wi-Fi (registered trademark).
  • the frequency band of the f2 band is, for example, the 2.4 GHz band (2.4-2.5 GHz) of Wi-Fi (registered trademark).
  • Antenna 155 is, for example, a monopole antenna.
  • the filter device 100 is a trap filter that prevents passage of high-frequency signals in a specific frequency band and attenuates them.
  • Filter device 100 is also referred to as a band-eliminating filter.
  • the filter device 100 according to Embodiment 1 is configured to attenuate high frequency signals in the f3 frequency band.
  • the frequency band of the f3 band includes, for example, 5G-NR (New Radio) n77 (3.3-4.2 GHz) and n78 (3.3-3.8 GHz).
  • the f1 band to the f3 band are adjacent frequency bands. Whether or not frequency bands are contiguous can be determined using the bandwidth and the center frequency for that bandwidth. For example, if the bandwidth between the frequency edge of the f1 band and the frequency edge of the f2 band and the ratio of the center frequency to the bandwidth are within a predetermined range, it is determined that the f1 band and the f2 band are close to each other. It should be noted that other methods may be used to determine whether or not the frequency bands are close to each other.
  • the f1 band and the f2 band are passbands
  • the f3 band is an attenuation band.
  • the filter device 100 shown in FIG. 1 has a terminal P1 and a terminal P2.
  • the terminal P1 is a terminal for connecting the filter device 100 to the transmission line on the power supply circuit RF1 side.
  • Terminal P2 is a terminal for connecting filter device 100 to a transmission line on the antenna 155 side.
  • the terminal P1 When the feed circuit RF1 supplies a high frequency signal to the antenna 155 through the filter device 100, the terminal P1 becomes an input terminal and the terminal P2 becomes an output terminal.
  • the terminal P1 When the high-frequency signal received by the antenna 155 is transmitted to the circuit on the power supply circuit RF1 side through the filter device 100, the terminal P1 becomes an output terminal and the terminal P2 becomes an input terminal.
  • the filter device 100 does not have a ground electrode, does not need to consider the influence of the wiring pattern, and can be easily mounted on each device.
  • the filter device 100 includes an inductor L1, a capacitor C1, an inductor L2, and a capacitor C2 as shown in FIG.
  • the LC series resonator RC1 is an LC series resonator formed by connecting an inductor L1 and a capacitor C1 in series.
  • the LC series resonator RC2 is an LC series resonator formed by connecting an inductor L2 and a capacitor C2 in series.
  • the LC series resonator RC1 and the LC series resonator RC2 are connected in parallel.
  • the LC parallel resonator RC3 is an LC parallel resonator formed by connecting the LC series resonator RC1 and the LC series resonator RC2 in parallel.
  • LC series resonator RC1, LC series resonator RC2, and LC parallel resonator RC3 are arranged between terminal P1 and terminal P2.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of reactance characteristics of the filter device 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of insertion loss of filter device 100 according to the first embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • the line Ln1 indicates the reactance characteristic of the filter device 100 of the first embodiment
  • the line Ln2 indicates the reactance characteristic of the comparative filter device.
  • the filter device to be compared has a configuration in which an inductor L2 is connected in parallel to an LC series resonator composed of an inductor L1 and a capacitor C1.
  • the filter device 100 was simulated with an inductor L1 of 1.4 nH, an inductor L2 of 3.98 nH, a capacitor C1 of 0.6 pF, and a capacitor C2 of 1.1 pF.
  • a comparison filter device was simulated with an inductor L1 of 2.6 nH, an inductor L2 of 3.98 nH, and a capacitor C1 of 0.32 pF.
  • the filter device to be compared has a series resonance frequency F1 of 5.5 GHz in the passband (f1 band) and a parallel resonance frequency F3 of 3.5 GHz in the attenuation band (f3 band). Become. However, in the comparative filter device, the reactance cannot be zero at frequencies lower than the parallel resonance frequency F3.
  • the series resonance frequency F1 of the passband (f1 band) is 5.5 GHz
  • the series resonance frequency F2 of the passband (f2 band) is 2.4 GHz
  • the parallel resonance frequency F3 of (f3 band) is 3.5 GHz.
  • the reactance can be made 0 at the frequency F2 lower than the parallel resonance frequency F3.
  • the line Ln3 indicates the insertion loss of the filter device 100 of the first embodiment
  • the line Ln4 indicates the insertion loss of the comparative filter device.
  • the insertion loss at frequency F2 decreases from the value at point a in the comparison filter device to the value at point b in filter device 100 .
  • the filter device 100 can reduce signal loss at the frequency F2 lower than the parallel resonance frequency F3.
  • the filter device 100 is provided in an antenna device 1000 capable of emitting the series resonance frequency F1 and the series resonance frequency F2 as resonance frequencies. Thereby, the antenna device 1000 can appropriately transmit and receive signals in the passband (f1 band) and the passband (f2 band).
  • FIG. 4 is a circuit diagram and an equivalent circuit diagram of filter device 110 according to the second embodiment.
  • the filter device 110 of the second embodiment has the configuration of the filter device of the first embodiment except that the inductor L1 and the inductor L2 are magnetically coupled to each other. Same as 100.
  • Filter device 110 generates mutual inductance M between inductor L1 and inductor L2.
  • the filter device 110 is an additive circuit in which the winding directions of the coils forming the inductor L1 and the inductor L2 are opposite to each other.
  • the equivalent circuit diagram shown in FIG. 4(B) shows an equivalent circuit diagram of the circuit of the filter device 110 shown in FIG. 4(A).
  • mutual inductance +M and mutual inductance -M are shown on the paths.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of reactance characteristics of the filter device 110 according to the second embodiment.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of insertion loss of filter device 110 according to the second embodiment.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • FIG. 7 is an enlarged view along the vertical axis of region Rg1 shown in FIG.
  • the line Ln5 indicates the reactance characteristics of the filter device 100 without magnetic coupling according to the first embodiment
  • the line Ln6 indicates the reactance characteristics of the filter device 110 with magnetic coupling according to the second embodiment. is indicated by line Ln7.
  • Filter device 110 generates mutual inductance M due to magnetic coupling.
  • the filter device 100 without magnetic coupling according to the first embodiment is simulated with an inductor L1 of 1.4 nH, an inductor L2 of 3.98 nH, a capacitor C1 of 0.6 pF, and a capacitor C2 of 1.1 pF. rice field.
  • the filter device 110 with magnetic coupling according to the second embodiment has an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, a coupling coefficient k of 0.5,
  • a simulation was performed with a mutual inductance M of 0.88 nH.
  • a comparison filter device was simulated with an inductor L1 of 2.6 nH, an inductor L2 of 3.98 nH, and a capacitor C1 of 0.32 pF.
  • the filter device to be compared has a series resonance frequency F1 of 5.5 GHz in the pass band (f1 band) and a parallel resonance frequency F3 of 3.5 GHz in the attenuation band (f3 band). Become. However, in the comparative filter device, the reactance cannot be zero at frequencies lower than the parallel resonance frequency F3.
  • the series resonance frequency F1 in the passband (f1 band) is 5.5 GHz
  • the series resonance frequency F2 in the passband (f2 band) is 5.5 GHz.
  • the parallel resonance frequency F3 of the attenuation band (f3 band) is 3.5 GHz.
  • the reactance can be zero at frequency F2 lower than parallel resonance frequency F3.
  • the line Ln8 indicates the insertion loss of the filter device 100 of the first embodiment
  • the line Ln9 indicates the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln9 indicates the insertion loss of the comparison filter device. Ln10.
  • filter device 100 and filter device 110 have series resonance frequency F2, and thus can suppress insertion loss near series resonance frequency F2 compared to the comparison filter device. That is, filter device 100 and filter device 110 can realize a narrow-band filter device in which the attenuation characteristic changes sharply in the vicinity of parallel resonance frequency F3 compared to the comparison filter device.
  • FIG. 7 shows a waveform in which the vertical axis (insertion loss) direction of the region Rg1 shown in FIG. 6 is enlarged.
  • the ratio in the horizontal axis (frequency) direction in FIG. 6 is the same as in FIG. 5, and only the ratio in the vertical axis (insertion loss) direction is enlarged.
  • the attenuation characteristic of the line Ln9 of the filter device 110 changes steeper in the vicinity of the parallel resonance frequency F3 than the line Ln8 of the filter device 100 does.
  • the filter device 110 generates the mutual inductance M, so that the signal loss in the broadband d2 around the passband (f1 band) of the series resonance frequency F1 can be reduced more than the filter device 100 without magnetic coupling.
  • signal loss can be reduced in the wide band d1 around the passband (f2 band) of the series resonance frequency F2.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of reactance characteristics of the filter device 110 according to the second embodiment.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of insertion loss of filter device 110 according to the second embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • FIG. 10 is an enlarged view along the vertical axis of region Rg2 shown in FIG.
  • the line Ln11 indicates the reactance characteristics of the filter device 100 without magnetic coupling
  • the line Ln12 indicates the reactance characteristics of the filter device 110 with magnetic coupling according to the second embodiment.
  • the filter device 100 was simulated with an inductor L1 of 0.8 nH, an inductor L2 of 2.3 nH, a capacitor C1 of 1.1 pF, and a capacitor C2 of 1.8 pF.
  • the filter device 110 is simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, a coupling coefficient k of 0.5, and a mutual inductance M of 0.88 nH. did
  • filter device 100 and filter device 110 have a passband (f1 band) series resonance frequency F1 of 5.5 GHz and a passband (f2 band) series resonance frequency F2 of 5.5 GHz. is 2.4 GHz, and the parallel resonance frequency F3 of the attenuation band (f3 band) is 3.5 GHz.
  • the line Ln13 indicates the insertion loss of the filter device 100
  • the line Ln14 indicates the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment.
  • filter device 100 and filter device 110 have the same level of reactance at parallel resonance frequency F3 as indicated by point c.
  • FIG. 10 shows a waveform in which the vertical axis (insertion loss) direction of region Rg2 shown in FIG. 9 is enlarged.
  • the ratio in the horizontal axis (frequency) direction in FIG. 10 is the same as in FIG. 9, and only the ratio in the vertical axis (insertion loss) direction is enlarged.
  • the line Ln14 of the filter device 110 has a steeper attenuation characteristic near the parallel resonance frequency F3 than the line Ln13 of the filter device 100 does.
  • the filter device 110 reduces the signal loss in the broadband d2 around the passband (f1 band) of the series resonance frequency F1 more than the filter device 100 by magnetic coupling.
  • signal loss can be reduced in a wide band d1 around the passband (f2 band) of the series resonance frequency F2.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of reactance characteristics of the filter device according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 11 the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of insertion loss of the filter device according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 12 the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • FIG. 13 is an enlarged view along the vertical axis of region Rg3 shown in FIG.
  • FIGS. 11 to 13 are diagrams in which the pass band (f1 band) of the series resonance frequency F1 is set to an extremely high frequency by making the inductor L1 smaller than in FIGS. 5 to 7 above.
  • the line Ln15 indicates the reactance characteristic of the filter device 110 according to the second embodiment
  • the line Ln16 indicates the reactance characteristic of the filter device according to the first modification of the second embodiment.
  • the filter device 110 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5.
  • the filter device of Modification 1 was simulated with an inductor L1 of 0.01 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 4.6 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.0.
  • the filter device of Modification 1 has a series resonance frequency F1 of 23.5 GHz in the passband (f1 band) and a series resonance frequency F2 of 2.5 GHz in the passband (f2 band). 4 GHz, and the parallel resonance frequency F3 of the attenuation band (f3 band) is 3.5 GHz.
  • the series resonance frequency F2 and the parallel resonance frequency F3 are made the same while the series resonance frequency Only the frequency of frequency F1 can be changed.
  • the line Ln17 indicates the insertion loss of the filter device 110
  • the line Ln18 indicates the insertion loss of the filter device of the first modification.
  • the series resonance frequency F1 is set to a very high frequency.
  • FIG. 13 shows a waveform in which the vertical axis (insertion loss) direction of region Rg3 shown in FIG. 12 is enlarged.
  • the ratio in the horizontal axis (frequency) direction in FIG. 13 is the same as in FIG. 12, and only the ratio in the vertical axis (insertion loss) direction is enlarged.
  • the line Ln18 of the filter device of Modification 1 is closer to the passband (f2 band) of the series resonance frequency F2 which is lower than the line Ln17 of the filter device 110 with respect to the parallel resonance frequency F3.
  • Signal loss is reduced in the wide band d1.
  • the filter device of Modification 1 when there is no need to set a passband near the high side of the attenuation band (f3 band), signal loss is prevented on the other side (for example, the low side). can be lowered.
  • FIG. 14 is a circuit diagram of filter device 150 according to Modification 2 of Embodiment 2. As shown in FIG. 14, in a filter device 150 of Modification 2 of Embodiment 2, inductor L1 and inductor L2 are magnetically coupled to each other, and mutual inductance M occurs. Filter device 150 is a depolarizing circuit in which coils forming inductor L1 and inductor L2 are wound in the same direction.
  • the equivalent circuit diagram of the filter device 150 of Modification 2 is a diagram in which the mutual inductance +M shown on the path in FIG. 4B is -M and the mutual inductance -M is +M.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of reactance characteristics of the filter device 150 according to Modification 2 of Embodiment 2.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the insertion loss of filter device 150 in Modification 2 of Embodiment 2.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • FIG. 17 is an enlarged view along the vertical axis of region Rg5 shown in FIG.
  • the line Ln23 indicates the reactance characteristics of the additive filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln24 indicates the reactance characteristics of the depolarized filter device 150 of the second modification of the second embodiment.
  • the filter device 110 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5.
  • Filter device 150 of modification 2 was simulated with inductor L1 of 3.1 nH, inductor L2 of 0.4 nH, capacitor C1 of 1.3 pF, capacitor C2 of 2.9 pF, and coupling coefficient k of 0.5.
  • filter device 110 and filter device 150 of modification 2 have series resonance frequency F1 in the passband (f1 band) of 5.5 GHz and passband ( The series resonance frequency F2 in the f2 band) is 2.4 GHz, and the parallel resonance frequency F3 in the attenuation band (f3 band) is 3.5 GHz.
  • the reactance can be reduced to 0 at the frequency F2 lower than the parallel resonance frequency F3.
  • the line Ln25 indicates the insertion loss of the filter device 110
  • the line Ln26 indicates the insertion loss of the filter device 150 of the second modification.
  • the additive filter device 110 has a steeper attenuation characteristic near the parallel resonance frequency F3 than the depolarized filter device 150 of Modification 2. It is a variable narrow band filter device.
  • FIG. 17 shows a waveform in which the vertical axis (insertion loss) direction of region Rg5 shown in FIG. 16 is enlarged.
  • the ratio in the horizontal axis (frequency) direction in FIG. 17 is the same as in FIG. 16, and only the ratio in the vertical axis (insertion loss) direction is enlarged.
  • the line Ln25 of the additive filter device 110 has a steeper attenuation characteristic in the band d1 near the parallel resonance frequency F3 than the line Ln26 of the depolarized filter device 150 of the second modification. ing. However, it can be said that the filter device 150 of Modification 2 has a wider attenuation characteristic in the vicinity of the parallel resonance frequency F3 than that of the filter device 110 .
  • the line Ln26 of the depolarizing filter device 150 of Modification 2 is in a band farther from the parallel resonance frequency F3 than the line Ln25 of the additive filter device 110 (a band higher than F1, or F2 band), the signal loss is reduced. In this way, even if the filter device has the same structure, the characteristics are different depending on whether the filter is additive or depolar. A circuit designer can design additive or depolarizing circuits according to desired characteristics.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of an antenna device 2000 in another modified example.
  • Antenna device 2000 includes a feeding circuit RF1, a filter device 200, and an antenna 155.
  • FIG. Antenna device 2000 differs from antenna device 1000 of the first embodiment in the configuration of the filter device.
  • the filter device 200 includes an inductor L1, a capacitor C1, an inductor L2, and a capacitor C2 as shown in FIG.
  • the LC series resonator RC1 is an LC series resonator formed by connecting an inductor L1 and a capacitor C1 in series.
  • LC series resonator RC2 is an LC series resonator formed by connecting capacitor C2 and inductor L2 in series.
  • filter device 200 has a structure in which the positions of inductor L2 and capacitor C2 are switched. A structure in which the inductor L1 and the capacitor C1 are interchanged may be used.
  • FIG. 19 is a diagram showing the configuration of antenna module 4000 according to the third embodiment.
  • Antenna module 4000 includes antenna device 1000 and antenna device 3000 .
  • Antenna device 3000 includes a feeding circuit RF2 and an antenna 165 .
  • Antenna module 4000 is installed in, for example, a mobile terminal such as a mobile phone, a smart phone, or a tablet, or a communication device such as a personal computer having a communication function.
  • Feed circuit RF2 of antenna device 3000 supplies antenna 165 with a high-frequency signal in the frequency band of the f3 band.
  • the antenna 165 can radiate into the air the f3-band high-frequency signal supplied from the feeder circuit RF2 as radio waves.
  • the filter device 100 is provided to remove high frequency signals in the f3 band that can become noise in the antenna device 1000 by increasing insertion loss due to parallel resonance.
  • the antenna 155 and the antenna 165 are mounted on the same substrate 170. Although the antennas 155 and 165 are provided on the same substrate 170 in FIG. 19, they may be provided on different substrates as long as they are provided in the same antenna module 4000 .
  • the filter device 100 of the antenna device 1000 can suppress the influence of the antenna device 3000. Therefore, in the antenna module 4000, the antenna device 1000 and the antenna device 3000 can be arranged close to each other. As a measure of proximity, the case where the characteristics of the antenna device 1000 are changed as the influence of the antenna device 3000 is shown.
  • FIG. 20 is an external view of the antenna module 4000 of Embodiment 3.
  • the antenna module 4000 includes an antenna device 1000 and an antenna device 3000 as shown in FIG.
  • Antenna device 1000 includes antenna 155, which is a monopole antenna, filter device 100, and feeding circuit RF1.
  • Antenna device 3000 includes antenna 165, which is a monopole antenna, and feeding circuit RF2.
  • the antennas 155 and 165 are not limited to monopole antennas, and may be inverted F-type antennas, loop antennas, array antennas, or the like.
  • Antenna 155 is connected to feeder circuit RF1 through filter device 100 .
  • Antenna 165 is connected to feeder circuit RF2.
  • the antenna module 4000 can radiate radio waves in the f1 band, f2 band, and f3 band.
  • the antenna module 4000 includes an antenna device 1000 capable of radiating f1-band and f2-band radio waves, and an antenna device 3000 capable of radiating f3-band radio waves.
  • the filter device described above has been described as being designed in consideration of only the inductor L1, the inductor L2, the capacitor C1, and the capacitor C2.
  • the parasitic inductance as the inductor L1 or the inductor L2
  • use the parasitic capacitance component of the inductor element itself as the capacitor or use the parasitic inductance component of the capacitor element as the inductor.
  • the filter device described above may be provided with a matching circuit for impedance matching at the positions of the terminals P1 and P2, and a switch for connecting and switching paths.
  • the filter device described above may be configured as an integrated component. As a result, the filter device does not need to consider the influence of the wiring pattern, and can be easily mounted on each device.
  • an LC series resonator RC1 is formed by connecting an inductor L1 and a capacitor C1 in series
  • an LC series resonator RC1 is formed by connecting an inductor L2 and a capacitor C2 in series.
  • the LC parallel resonator formed by connecting the LC series resonator RC2 and the LC series resonator RC2 in parallel has been described.
  • filter device 110 in which inductor L1 and inductor L2 are magnetically coupled to each other as shown in FIG. 4A in filter device 100 of the first embodiment has been described.
  • a filter device 300 in which an inductor is provided in parallel with the filter device 110 of the second embodiment will be described.
  • FIG. 21 is a circuit diagram of filter device 300 according to the fourth embodiment.
  • Filter device 300 includes inductor L1, inductor L2, inductor L3, capacitor C1, and capacitor C2, as shown in FIG.
  • Inductors L1 and L2 are magnetically coupled to each other, but inductor L3 (third inductor) is not magnetically coupled to inductors L1 and L2.
  • the filter device before adding inductor L3 corresponds to filter device 110 of the second embodiment.
  • filter device 300 of the fourth embodiment the same components as those of filter device 100 of the first embodiment and filter device 110 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated. Further, in the antenna device 1000 of the first embodiment, the filter device 300 of the fourth embodiment may be used instead of the filter device 100.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding the inductor L3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • the graph of FIG. 22(a) is an example of reactance characteristics of the filter device 110 of the second embodiment before adding the inductor L3.
  • the graph of FIG. 22(b) is an example of reactance characteristics of the filter device 300 of the fourth embodiment after adding the inductor L3.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding inductor L3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • the graph of FIG. 23(a) is an example of the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment before adding the inductor L3.
  • the graph of FIG. 23(b) is an example of the insertion loss of the filter device 300 of the fourth embodiment after adding the inductor L3.
  • the line Ln31 indicates the reactance characteristic of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln32 indicates the reactance characteristic of the filter device 300 of the fourth embodiment
  • the line Ln33 indicates the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln34 indicates the insertion loss of the filter device 300 of the fourth embodiment.
  • the filter device 110 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5.
  • the filter device 300 is simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, an inductor L3 of 1.6 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5. gone. That is, filter device 300 has the same values as filter device 110 except for the value of inductor L3.
  • the filter device 300 can add a new parallel resonance frequency F4 to the C region by connecting the inductor L3 in parallel.
  • the parallel resonance frequency F3 is shifted to F3' to the high frequency side of the graph.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding inductor L3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • the graph of FIG. 24(a) is an example of reactance characteristics of the filter device 110 of the second embodiment before adding the inductor L3.
  • the graph of FIG. 24(b) is an example of reactance characteristics of the filter device 300 of the fourth embodiment after adding the inductor L3.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding inductor L3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • the graph of FIG. 25(a) is an example of the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment before adding the inductor L3.
  • the graph of FIG. 25(b) is an example of the insertion loss of the filter device 300 of the fourth embodiment after adding the inductor L3.
  • the reactance characteristic of the filter device 110 of the second embodiment is indicated by line Ln31
  • the reactance characteristic of the filter device 300 of the fourth embodiment is indicated by line Ln35
  • the line Ln33 indicates the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln36 indicates the insertion loss of the filter device 300 of the fourth embodiment.
  • the filter device 110 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5.
  • the filter device 300 is simulated with an inductor L1 of 1.4 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, an inductor L3 of 1.5 nH, a capacitor C1 of 0.86 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5. gone. That is, filter device 300 changes the values of inductor L1, inductor L3, and capacitor C2 from those of filter device 110.
  • the filter device 300 adjusts each numerical value to obtain a series resonance frequency F1 in the passband (f1 band), a series resonance frequency F2 in the passband (f2 band), an attenuation band (
  • the parallel resonance frequency F3 of the f3 band) can be made the same as the frequency of the filter device 110, and the parallel resonance frequency F4 of the attenuation band (f4 band) can be added.
  • the filter device 300 can increase the attenuation band in the C region by providing the inductor L3 in parallel. can be a trap filter.
  • an LC series resonator RC1 is formed by connecting an inductor L1 and a capacitor C1 in series
  • an LC series resonator RC1 is formed by connecting an inductor L2 and a capacitor C2 in series.
  • the LC parallel resonator formed by connecting the LC series resonator RC2 and the LC series resonator RC2 in parallel has been described.
  • filter device 110 in which inductor L1 and inductor L2 are magnetically coupled to each other as shown in FIG. 4A in filter device 100 of the first embodiment has been described.
  • a filter device 400 in which a capacitor is provided in parallel with the filter device 110 of the second embodiment will be described.
  • FIG. 26 is a circuit diagram of filter device 400 according to the fifth embodiment.
  • Filter device 400 includes inductor L1, inductor L2, capacitor C1, capacitor C2, and capacitor C3 (third capacitor) as shown in FIG. Inductor L1 and inductor L2 are magnetically coupled to each other.
  • the filter device before adding capacitor C3 corresponds to filter device 110 of the second embodiment.
  • filter device 400 of the fifth embodiment the same components as those of filter device 100 of the first embodiment and filter device 110 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated. Further, in the antenna device 1000 of the first embodiment, the filter device 400 of the fifth embodiment may be used instead of the filter device 100.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding the capacitor C3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • the graph of FIG. 27(a) is an example of reactance characteristics of the filter device 110 of the second embodiment before adding the capacitor C3.
  • the graph of FIG. 27(b) is an example of reactance characteristics of the filter device 400 of the fifth embodiment after adding the capacitor C3.
  • FIG. 28 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding the capacitor C3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • the graph of FIG. 28(a) is an example of the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment before adding the capacitor C3.
  • the graph of FIG. 28(b) is an example of the insertion loss of the filter device 400 of Embodiment 5 after adding the capacitor C3.
  • the line Ln41 indicates the reactance characteristic of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln42 indicates the reactance characteristic of the filter device 400 of the fifth embodiment
  • the line Ln43 indicates the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln44 indicates the insertion loss of the filter device 400 of the fifth embodiment.
  • the filter device 110 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5.
  • the filter device 400 is simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, a capacitor C3 of 01.55 pF, and a coupling coefficient k of 0.5. gone. That is, filter device 400 has the same values as filter device 110 except for the value of capacitor C3.
  • the filter device 400 can add a new parallel resonance frequency F5 to the L-domain by connecting the capacitor C3 in parallel.
  • the parallel resonance frequency F3 is shifted to F3'' to the low frequency side of the graph.
  • the parallel resonance frequency F3 can be shifted to the low frequency side.
  • each numerical value should be adjusted. The adjustment of each numerical value will be described with reference to FIGS. 29 and 30.
  • FIG. 29 is a diagram showing an example of changes in reactance characteristics before and after adding the capacitor C3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is reactance.
  • the upper graph in FIG. 29 is an example of reactance characteristics of filter device 110 of the second embodiment before adding capacitor C3.
  • the lower graph in FIG. 29 is an example of reactance characteristics of filter device 400 of the fourth embodiment after adding capacitor C3.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example of changes in insertion loss before and after adding the capacitor C3.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is insertion loss.
  • the upper graph in FIG. 30 is an example of the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment before adding the capacitor C3.
  • the lower graph in FIG. 30 is an example of the insertion loss of the filter device 400 of Embodiment 5 after adding the capacitor C3.
  • the line Ln41 indicates the reactance characteristic of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln45 indicates the reactance characteristic of the filter device 400 of the fifth embodiment
  • the line Ln43 indicates the insertion loss of the filter device 110 of the second embodiment
  • the line Ln46 indicates the insertion loss of the filter device 400 of the fifth embodiment.
  • the filter device 110 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 1.0 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 3.8 pF, and a coupling coefficient k of 0.5.
  • the filter device 400 was simulated with an inductor L1 of 3.1 nH, an inductor L2 of 0.38 nH, a capacitor C1 of 0.4 pF, a capacitor C2 of 10 pF, a capacitor C3 of 1.6 pF, and a coupling coefficient k of 0.5. . That is, filter device 400 changes the values of inductor L2, capacitor C2, and capacitor C3 from those of filter device 110.
  • the filter device 400 adjusts each numerical value to obtain a series resonance frequency F1 in the passband (f1 band), a series resonance frequency F2 in the passband (f2 band), an attenuation band (
  • the parallel resonance frequency F3 of the f3 band) can be made the same as the frequency of the filter device 110, and the parallel resonance frequency F5 of the attenuation band (f5 band) can be added.
  • the filter device 400 can increase the attenuation band in the L-characteristic region by providing the capacitor C3 in parallel, and even if the attenuation band is increased by partially adjusting each numerical value, the purpose can be met.
  • the filter device 110 may have a configuration in which an inductor L3 is added in parallel, and a capacitor C3 is connected in parallel to the inductor L3. In such cases, attenuation bands can be added in the C- and L-characteristic regions. Further, the filter device 110 may be integrated with the inductor L3 and the capacitor C3, or the parallel resonance frequency of the filter device 110 may be adjusted using an inductor element or a capacitor element different from the filter device 110. good. Separation from the filter element 110 makes it easy to adjust the frequency reflecting the characteristics of each individual when incorporated into the antenna device 1000 .

Landscapes

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Abstract

フィルタ装置(100)は、インダクタ(L1)と、キャパシタ(C1)と、により直列共振周波数(F1)で直列共振するLC直列共振器(RC1)と、インダクタ(L2)と、キャパシタ(C2)と、により直列共振周波数(F2)で直列共振するLC直列共振器(RC2)と、を備える。フィルタ装置(100)は、LC直列共振器(RC1)とLC直列共振器(RC2)とが並列に接続され、並列共振周波数(F3)で並列共振する。直列共振周波数(F2)は、直列共振周波数(F1)よりも低く、並列共振周波数(F3)は、直列共振周波数(F1)と直列共振周波数(F2)との間である。

Description

フィルタ装置、アンテナ装置、およびアンテナモジュール
 本開示は、フィルタ装置、アンテナ装置、およびアンテナモジュールに関し、より特定的には、信号のロスを低減するための技術に関する。
 高周波回路には、帯域阻止フィルタや帯域通過フィルタなどのフィルタ装置が設けられる。高周波回路に設けられるフィルタ装置の一例として、特許第6531824号公報(特許文献1)のフィルタ装置がある。特許文献1に開示されているフィルタ装置は、第1直列回路を構成する第1インダクタおよび第1キャパシタと、第1直列回路に並列接続される第2インダクタとを備える。
特許第6531824号公報
 特許文献1のフィルタ装置では、並列共振の減衰帯域よりも低い周波数において、第2インダクタを単体で用いる場合よりもリアクタンス特性が増大してしまう。これにより、特許文献1のフィルタ装置では、インピーダンスのズレによる信号のロスが発生する。
 本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は高周波信号におけるフィルタ装置において、並列共振の減衰帯域よりも低い周波数帯での信号のロスを低減することである。
 本開示に従うフィルタ装置は、第1インダクタと、第1インダクタと直列に接続される第1キャパシタと、により第1共振周波数で直列共振する第1直列共振器と、第2インダクタと、第2インダクタと直列に接続される第2キャパシタと、により第2共振周波数で直列共振する第2直列共振器と、を備える。第1直列共振器と第2直列共振器とが並列に接続され、第3共振周波数で並列共振し、第2共振周波数は、第1共振周波数よりも低く、第3共振周波数は、第1共振周波数と第2共振周波数との間である。
 本開示によるフィルタ装置においては、第1インダクタと、第1キャパシタと、により第1共振周波数で直列共振する第1直列共振器と、第2インダクタと、第2キャパシタと、により第2共振周波数で直列共振する第2直列共振器と、を備え、第1直列共振器と第2直列共振器とが並列に接続され、第3周波数帯の第3共振周波数で並列共振するように構成される。このような構成とすることによって、並列共振の減衰帯域よりも低い周波数帯での信号のロスを低減することができる。
実施の形態1におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 実施の形態1におけるフィルタ装置のリアクタンス特性の一例を示す図である。 実施の形態1におけるフィルタ装置の挿入損失の一例を示す図である。 実施の形態2におけるフィルタ装置の回路図および等価回路図である。 実施の形態2におけるフィルタ装置のリアクタンス特性の一例を示す図である。 実施の形態2におけるフィルタ装置の挿入損失の一例を示す図である。 図6に示す領域の縦軸拡大図である。 実施の形態2におけるフィルタ装置のリアクタンス特性の一例を示す図である。 実施の形態2におけるフィルタ装置の挿入損失の一例を示す図である。 図9に示す領域の縦軸拡大図である。 実施の形態2の変形例1におけるフィルタ装置のリアクタンス特性の一例を示す図である。 実施の形態2の変形例1におけるフィルタ装置の挿入損失の一例を示す図である。 図12に示す領域の縦軸拡大図である。 実施の形態2の変形例2におけるフィルタ装置の回路図である。 実施の形態2の変形例2におけるフィルタ装置のリアクタンス特性の一例を示す図である。 実施の形態2の変形例2におけるフィルタ装置の挿入損失の一例を示す図である。 図16に示す領域の縦軸拡大図である。 その他の変形例におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 実施の形態3のアンテナモジュールの構成を示す図である。 実施の形態3のアンテナモジュールの外観図である。 実施の形態4におけるフィルタ装置の回路図である。 インダクタを追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。 インダクタを追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。 インダクタを追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。 インダクタを追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。 実施の形態5におけるフィルタ装置の回路図である。 キャパシタを追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。 キャパシタを追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。 キャパシタを追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。 キャパシタを追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 [実施の形態1]
 <アンテナ装置の基本構成>
 図1は、実施の形態1におけるアンテナ装置1000の構成を示す図である。アンテナ装置1000は、給電回路RF1と、フィルタ装置100と、アンテナ155とを含む。アンテナ装置1000は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどの通信装置に搭載される。
 給電回路RF1は、f1帯の周波数帯域の高周波信号、およびf2帯の周波数帯域の高周波信号をアンテナ155に供給する。アンテナ155は、給電回路RF1から供給されたf1帯の高周波信号、およびf2帯の高周波信号を電波として空気中に放射可能である。f1帯の周波数帯域は、たとえば、Wi-Fi(登録商標)の5GHz帯(5.15-5.7GHz)である。f2帯の周波数帯域は、たとえば、Wi-Fi(登録商標)の2.4GHz帯(2.4-2.5GHz)である。アンテナ155は、たとえば、モノポールアンテナである。
 フィルタ装置100は、特定の周波数帯の高周波信号の通過を妨げ、減衰させるトラップフィルタである。フィルタ装置100は、バンドエリミネートフィルタとも称される。実施の形態1におけるフィルタ装置100は、f3帯の周波数帯域の高周波信号を減衰させるように構成されている。f3帯の周波数帯域は、たとえば、5G-NR(New Radio)のn77(3.3-4.2GHz)、n78(3.3-3.8GHz)を含む帯域である。
 f1帯~f3帯は、近接する周波数帯域である。周波数帯域が近接するか否かは、帯域幅とその帯域幅に対する中心周波数を用いて定めることができる。たとえば、f1帯の周波数端とf2帯の周波数端との帯域幅とその帯域幅に対する中心周波数の比が所定の範囲内にある場合、f1帯とf2帯とが近接していると判断する。なお、その他の手法によって、周波数帯域が近接しているか否かを定めてもよい。フィルタ装置100において、f1帯およびf2帯が通過帯域であり、f3帯が減衰帯域である。
 図1に示すフィルタ装置100は、端子P1および端子P2を有している。端子P1は、フィルタ装置100を給電回路RF1側の伝送線路と接続するための端子である。端子P2は、フィルタ装置100をアンテナ155側の伝送線路と接続するための端子である。
 給電回路RF1がフィルタ装置100を介して高周波信号をアンテナ155に供給する場合、端子P1は入力端子となり、端子P2は出力端子となる。アンテナ155が受信した高周波信号がフィルタ装置100を介して給電回路RF1側の回路に伝達される場合、端子P1は出力端子となり、端子P2は入力端子となる。フィルタ装置100は、接地電極を有さず、配線パターンの影響を考慮する必要がなく、各機器への実装を容易にすることができる。
 フィルタ装置100は、図1に示すようにインダクタL1、キャパシタC1、インダクタL2、キャパシタC2を含む。LC直列共振器RC1は、インダクタL1とキャパシタC1とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器である。LC直列共振器RC2は、インダクタL2とキャパシタC2とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器である。
 LC直列共振器RC1とLC直列共振器RC2とは、並列に接続される。LC並列共振器RC3は、LC直列共振器RC1とLC直列共振器RC2とが並列接続されることによって形成されるLC並列共振器である。LC直列共振器RC1、LC直列共振器RC2、およびLC並列共振器RC3は、端子P1と端子P2との間に配置される。
 図2は、実施の形態1におけるフィルタ装置100のリアクタンス特性の一例を示す図である。図2において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図3は、実施の形態1におけるフィルタ装置100の挿入損失の一例を示す図である。図3において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。
 図2において、実施の形態1のフィルタ装置100のリアクタンス特性が線Ln1で示され、比較対象のフィルタ装置のリアクタンス特性が線Ln2で示されている。なお、比較対象のフィルタ装置は、図示していないが、インダクタL1とキャパシタC1とで構成されるLC直列共振器に対してインダクタL2が並列接続された構成である。
 具体的に、フィルタ装置100は、インダクタL1を1.4nH、インダクタL2を3.98nH、キャパシタC1を0.6pF、キャパシタC2を1.1pFとしとしてシミュレーションを行った。比較対象のフィルタ装置は、インダクタL1を2.6nH、インダクタL2を3.98nH、キャパシタC1を0.32pFとしてシミュレーションを行った。
 図2の線Ln2に示すように、比較対象のフィルタ装置は、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は、5.5GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。しかしながら、比較対象のフィルタ装置では、並列共振周波数F3よりも低い周波数においてリアクタンスを0とすることができない。
 それに対し、フィルタ装置100は、線Ln1のように、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は、5.5GHz、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2は、2.4GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。このように、フィルタ装置100では、並列共振周波数F3よりも低い周波数F2においてリアクタンスを0とすることができる。
 図3において、実施の形態1のフィルタ装置100の挿入損失が線Ln3で示され、比較対象のフィルタ装置の挿入損失が線Ln4で示されている。図3に示すように、周波数F2における挿入損失は、比較対象のフィルタ装置における点aの値からフィルタ装置100の点bの値へと信号のロスが減少していることが分かる。このように、フィルタ装置100では、並列共振周波数F3よりも低い周波数F2において信号のロスを低減することができる。
 フィルタ装置100は、直列共振周波数F1と直列共振周波数F2とを共振周波数として放射可能なアンテナ装置1000に設けられている。これにより、アンテナ装置1000は、通過帯域(f1帯)、および通過帯域(f2帯)の信号を適切に送受信することができる。
 [実施の形態2]
 <フィルタ装置の基本構成>
 図4は、実施の形態2におけるフィルタ装置110の回路図および等価回路図である。図4(A)に示す回路図のように、実施の形態2のフィルタ装置110は、インダクタL1とインダクタL2とが互いに磁気結合をしている点以外の構成は、実施の形態1のフィルタ装置100と同じである。フィルタ装置110は、インダクタL1とインダクタL2との間に、相互インダクタンスMが発生する。フィルタ装置110は、インダクタL1とインダクタL2とを構成するコイルの巻き方向が逆である加極性の回路である。
 図4(B)に示す等価回路図は、図4(A)に示すフィルタ装置110の回路の等価回路図を示している。図4(B)においては、経路上に相互インダクタンス+M、相互インダクタンス-Mがそれぞれ示されている。
 図5は、実施の形態2におけるフィルタ装置110のリアクタンス特性の一例を示す図である。図5において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図6は、実施の形態2におけるフィルタ装置110の挿入損失の一例を示す図である。図6において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図7は、図6に示す領域Rg1の縦軸拡大図である。
 図5において、実施の形態1の磁気結合なしのフィルタ装置100のリアクタンス特性が線Ln5で示され、実施の形態2の磁気結合ありのフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln6で示され、比較対象のフィルタ装置のリアクタンス特性が線Ln7で示されている。フィルタ装置110は、磁気結合により相互インダクタンスMが発生する。
 具体的に、実施の形態1の磁気結合なしのフィルタ装置100は、インダクタL1を1.4nH、インダクタL2を3.98nH、キャパシタC1を0.6pF、キャパシタC2を1.1pFとしとしてシミュレーションを行った。実施の形態2の磁気結合ありのフィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5、相互インダクタンスMを0.88nHとしてシミュレーションを行った。比較対象のフィルタ装置は、インダクタL1を2.6nH、インダクタL2を3.98nH、キャパシタC1を0.32pFとしてシミュレーションを行った。
 図5の線Ln7に示すように、比較対象のフィルタ装置は、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は、5.5GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。しかしながら、比較対象のフィルタ装置では、並列共振周波数F3よりも低い周波数においてリアクタンスを0とすることができない。
 それに対し、フィルタ装置100、およびフィルタ装置110では、線Ln5、線Ln6に示すように、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は5.5GHz、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2は2.4GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。このように、フィルタ装置100、およびフィルタ装置110では、並列共振周波数F3よりも低い周波数F2においてリアクタンスを0とすることができる。
 図6において、実施の形態1のフィルタ装置100の挿入損失が線Ln8で示され、実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失が線Ln9で示され、比較対象のフィルタ装置の挿入損失が線Ln10で示されている。図6に示すように、フィルタ装置100、およびフィルタ装置110は、直列共振周波数F2を持つことで比較対象のフィルタ装置に比べて直列共振周波数F2付近での挿入損失が抑制することができる。すなわち、フィルタ装置100、およびフィルタ装置110は、比較対象のフィルタ装置に比べて並列共振周波数F3の近傍において減衰特性が急峻に変化する狭帯域なフィルタ装置を実現することができる。
 図7では、図6に示す領域Rg1の縦軸(挿入損失)方向が拡大された波形が示されている。各線Ln8、Ln9の違いをわかりやすくするため、図6における横軸(周波数)方向の比率は、図5と同様であり、縦軸(挿入損失)方向の比率のみ拡大されている。
 図7に示すように、フィルタ装置110の線Ln9は、フィルタ装置100の線Ln8よりも並列共振周波数F3の近傍において減衰特性が急峻に変化している。このように、フィルタ装置110は、相互インダクタンスMが発生することにより、磁気結合なしのフィルタ装置100よりも直列共振周波数F1の通過帯域(f1帯)周辺の広帯域d2において信号のロスを低下することができるとともに、直列共振周波数F2の通過帯域(f2帯)周辺の広帯域d1において信号のロスを低下することができる。
 次に、並列共振周波数F3における挿入損失が同等となるL値C値の組み合わせで再度比較を行なった場合について説明する。図8~図10は、上記の図5~図7と比較し、磁気結合なしのフィルタ装置100の減衰帯域のリアクタンス、挿入損失が、磁気結合ありのフィルタ装置110の減衰帯域のリアクタンス、挿入損失と同水準となるようにインダクタL1の値を小さくした図である。
 図8は、実施の形態2におけるフィルタ装置110のリアクタンス特性の一例を示す図である。図8において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図9は、実施の形態2におけるフィルタ装置110の挿入損失の一例を示す図である。図9において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図10は、図9に示す領域Rg2の縦軸拡大図である。
 図8において、磁気結合なしのフィルタ装置100のリアクタンス特性が線Ln11で示され、実施の形態2の磁気結合ありのフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln12で示されている。
 具体的に、フィルタ装置100は、インダクタL1を0.8nH、インダクタL2を2.3nH、キャパシタC1を1.1pF、キャパシタC2を1.8pFとしとしてシミュレーションを行った。フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5、相互インダクタンスMを0.88nHとしてシミュレーションを行った。
 図8の線Ln11、線Ln12に示すように、フィルタ装置100、およびフィルタ装置110は、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は5.5GHz、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2は2.4GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。
 図9において、フィルタ装置100の挿入損失が線Ln13で示され、実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失が線Ln14で示されている。図9に示すように、フィルタ装置100、およびフィルタ装置110は、並列共振周波数F3のリアクタンスが点cのように同水準となっている。
 図10では、図9に示す領域Rg2の縦軸(挿入損失)方向が拡大された波形が示されている。各線Ln13、Ln14の違いをわかりやすくするため、図10における横軸(周波数)方向の比率は、図9と同様であり、縦軸(挿入損失)方向の比率のみ拡大されている。
 図10に示すように、フィルタ装置110の線Ln14は、フィルタ装置100の線Ln13よりも並列共振周波数F3の近傍において減衰特性が急峻に変化している。これにより、挿入損失が同水準である場合においても、磁気結合させることによって、フィルタ装置110は、フィルタ装置100よりも直列共振周波数F1の通過帯域(f1帯)周辺の広帯域d2において信号のロスを低下することができるとともに、直列共振周波数F2の通過帯域(f2帯)周辺の広帯域d1において信号のロスを低下することができる。
 [実施の形態2の変形例1]
 実施の形態2の変形例1では、実施の形態2と比較し、並列共振周波数F3に近い周波数帯で直列共振周波数F1の通過帯域(f1帯)を設定する必要が無い場合について説明する。
 図11は、実施の形態2の変形例1におけるフィルタ装置のリアクタンス特性の一例を示す図である。図11において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図12は、実施の形態2の変形例1におけるフィルタ装置の挿入損失の一例を示す図である。図12において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図13は、図12に示す領域Rg3の縦軸拡大図である。ここで、図11~図13は、上記の図5~図7と比較し、インダクタL1を小さくすることにより直列共振周波数F1の通過帯域(f1帯)を極めて高い周波数に設定した図である。
 図11において、実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln15で示され、実施の形態2の変形例1のフィルタ装置のリアクタンス特性が線Ln16で示されている。
 具体的に、フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。変形例1のフィルタ装置は、インダクタL1を0.01nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を4.6pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.0としとしてシミュレーションを行った。
 図11の線Ln16に示すように、変形例1のフィルタ装置は、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は、23.5GHz、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2は、2.4GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。このように、減衰帯域(f3帯)の高い側の近くで通過帯域を設定する必要がない場合、インダクタの値を小さくすることにより、直列共振周波数F2、並列共振周波数F3を同じにしつつ直列共振周波数F1の周波数のみを変えることができる。
 図12において、フィルタ装置110の挿入損失が線Ln17で示され、変形例1のフィルタ装置の挿入損失が線Ln18で示されている。図12に示す変形例1のフィルタ装置は、直列共振周波数F1が極めて高い周波数に設定されている。
 図13では、図12に示す領域Rg3の縦軸(挿入損失)方向が拡大された波形が示されている。各線Ln17、Ln18の違いをわかりやすくするため、図13における横軸(周波数)方向の比率は、図12と同様であり、縦軸(挿入損失)方向の比率のみ拡大されている。
 図13に示すように、変形例1のフィルタ装置の線Ln18は、フィルタ装置110の線Ln17よりも並列共振周波数F3に対して低い側である直列共振周波数F2の通過帯域(f2帯)周辺の広帯域d1において信号のロスが少なくなっている。このように、変形例1のフィルタ装置によれば、減衰帯域(f3帯)の高い側の近くで通過帯域を設定する必要がない場合に、他方側(たとえば、低い側)で信号のロスを低下させることができる。
 [実施の形態2の変形例2]
 <フィルタ装置の基本構成>
 図14は、実施の形態2の変形例2におけるフィルタ装置150の回路図である。図14に示す回路図のように、実施の形態2の変形例2のフィルタ装置150は、インダクタL1とインダクタL2とが互いに磁気結合をし、インダクタL1とインダクタL2との間に、相互インダクタンスMが発生する。フィルタ装置150は、インダクタL1とインダクタL2とを構成するコイルの巻き方向が同じである減極性の回路である。
 変形例2のフィルタ装置150における等価回路図は、図示を省略するが、図4(B)の経路上に示される相互インダクタンス+Mを-M、相互インダクタンス-Mを+Mとした図となる。
 図15は、実施の形態2の変形例2におけるフィルタ装置150のリアクタンス特性の一例を示す図である。図15において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図16は、実施の形態2の変形例2におけるフィルタ装置150の挿入損失の一例を示す図である。図16において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図17は、図16に示す領域Rg5の縦軸拡大図である。
 図15において、実施の形態2の加極性のフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln23で示され、実施の形態2の変形例2の減極性のフィルタ装置150のリアクタンス特性が線Ln24で示されている。
 具体的に、フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。変形例2のフィルタ装置150は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を0.4nH、キャパシタC1を1.3pF、キャパシタC2を2.9pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。
 図15に示すように、フィルタ装置110、および変形例2のフィルタ装置150は、線Ln23、線Ln24のように、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1は、5.5GHz、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2は、2.4GHz、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3は3.5GHzとなる。このように、フィルタ装置110、および変形例2のフィルタ装置150では、並列共振周波数F3よりも低い周波数F2においてリアクタンスを0とすることができる。
 図16において、フィルタ装置110の挿入損失が線Ln25で示され、変形例2のフィルタ装置150の挿入損失が線Ln26で示されている。図16の点aから点bへの矢印に示すように、加極性のフィルタ装置110の方が、変形例2の減極性のフィルタ装置150よりも並列共振周波数F3の近傍において減衰特性が急峻に変化する狭帯域なフィルタ装置となっている。
 図17では、図16に示す領域Rg5の縦軸(挿入損失)方向が拡大された波形が示されている。各線Ln25、Ln26の違いをわかりやすくするため、図17における横軸(周波数)方向の比率は、図16と同様であり、縦軸(挿入損失)方向の比率のみ拡大されている。
 図17に示すように、加極性のフィルタ装置110の線Ln25は、変形例2の減極性のフィルタ装置150の線Ln26よりも並列共振周波数F3の近傍の帯域d1において減衰特性が急峻に変化している。しかしながら、変形例2のフィルタ装置150は、フィルタ装置110のと比較して並列共振周波数F3の近傍において幅広い減衰特性を有するともいえる。
 図17に示すように、変形例2の減極性のフィルタ装置150の線Ln26は、加極性のフィルタ装置110の線Ln25よりも並列共振周波数F3から離れた帯域(F1よりも高い帯域、あるいはF2よりも帯域)において信号のロスが低下している。このように、同じ構造のフィルタ装置であっても加極性であるか減極性であるかの違いにより特性に差が生じる。回路の設計者は、求める特性を考慮して加極性または減極性の回路を設計することができる。
 [その他の変形例]
 図18は、その他の変形例におけるアンテナ装置2000の構成を示す図である。アンテナ装置2000は、給電回路RF1と、フィルタ装置200と、アンテナ155とを含む。アンテナ装置2000は、実施の形態1のアンテナ装置1000と比較し、フィルタ装置の構成が異なる。
 フィルタ装置200は、図18に示すようにインダクタL1、キャパシタC1、インダクタL2、キャパシタC2を含む。LC直列共振器RC1は、インダクタL1とキャパシタC1とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器である。LC直列共振器RC2は、キャパシタC2とインダクタL2とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器である。フィルタ装置200は、フィルタ装置100と比較し、インダクタL2とキャパシタC2との位置が入れ替わった構造である。なお、インダクタL1とキャパシタC1とが入れ替わった構造であってもよい。
 [実施の形態3]
 図19は、実施の形態3のアンテナモジュール4000の構成を示す図である。アンテナモジュール4000は、アンテナ装置1000およびアンテナ装置3000を含む。アンテナ装置3000は、給電回路RF2とアンテナ165とを含む。アンテナモジュール4000は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどの通信装置に搭載される。
 アンテナ装置1000の構成は、実施の形態1の構成と同じであるので説明を省略する。アンテナ装置3000の給電回路RF2は、f3帯の周波数帯域の高周波信号をアンテナ165に供給する。アンテナ165は、給電回路RF2から供給されたf3帯の高周波信号を電波として、空気中に放射可能である。
 アンテナ装置1000において、同一のアンテナモジュール4000内に設けられているアンテナ装置3000から放射されるf3帯の高周波信号は、ノイズとなり得る。そのため、フィルタ装置100は、アンテナ装置1000においてノイズとなり得るf3帯の高周波信号を、並列共振による挿入損失を増大させることで取り除くために設けられている。
 アンテナ155およびアンテナ165は、同一の基板170に搭載されている。なお、図19では、アンテナ155およびアンテナ165は、同一の基板170に設けられているが、同一のアンテナモジュール4000内に設けられていれば、異なる基板に設けられていてもよい。
 アンテナモジュール4000では、アンテナ装置1000のフィルタ装置100によりアンテナ装置3000の影響を抑制することができる。このため、アンテナモジュール4000では、アンテナ装置1000とアンテナ装置3000とを近接して配置することができる。近接の目安としては、アンテナ装置3000の影響としてアンテナ装置1000の特性に変化がある場合を示す。
 図20は、実施の形態3のアンテナモジュール4000の外観図である。アンテナモジュール4000は、図20に示すようにアンテナ装置1000と、アンテナ装置3000とを備える。アンテナ装置1000は、モノポールアンテナであるアンテナ155と、フィルタ装置100と、給電回路RF1とを含む。アンテナ装置3000は、モノポールアンテナであるアンテナ165と、給電回路RF2とを含む。アンテナ155,165は、モノポールアンテナに限定されず、逆F型アンテナ、ループアンテナ、アレイアンテナなどであってもよい。アンテナ155はフィルタ装置100を介して給電回路RF1と接続する。アンテナ165は給電回路RF2と接続する。
 アンテナモジュール4000は、f1帯、f2帯、およびf3帯の電波を放射可能である。アンテナモジュール4000は、f1帯およびf2帯の電波を放射可能であるアンテナ装置1000と、f3帯の電波を放射可能であるアンテナ装置3000と、を備える。
 なお、上述したフィルタ装置は、インダクタL1、インダクタL2、キャパシタC1、キャパシタC2のみを考慮して設計されるものとして説明した。しかしながら、実際のフィルタ装置では、浮遊容量、寄生インダクタンスなどを加味して設計する必要がある。また、寄生インダクタンスをインダクタL1やインダクタL2として使用したり、インダクタ素子自身が持つ寄生容量成分をキャパシタとして使用したり、キャパシタ素子が持つ寄生インダクタンス成分をインダクタとして使用したりすることも可能である。
 上述したフィルタ装置は、端子P1および端子P2の位置にインピーダンスの整合を取るための整合回路、経路を結合して切り換えるためのスイッチを設けてもよい。
 上述したフィルタ装置は、一体化された部品として構成されるようにしてもよい。これにより、フィルタ装置は、配線パターンの影響を考慮する必要がなく、各機器への実装を容易にすることができる。
 [実施の形態4]
 実施の形態1では、図1に示すように、インダクタL1とキャパシタC1とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器RC1と、インダクタL2とキャパシタC2とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器RC2と、が並列接続されることによって形成されるLC並列共振器について説明した。実施の形態2では、実施の形態1のフィルタ装置100において図4(A)に示すように、インダクタL1とインダクタL2とが互いに磁気結合するフィルタ装置110について説明した。実施の形態4では、実施の形態2のフィルタ装置110に対して並列にインダクタを設けたフィルタ装置300について説明する。
 図21は、実施の形態4におけるフィルタ装置300の回路図である。フィルタ装置300は、図21に示すようにインダクタL1、インダクタL2、インダクタL3、キャパシタC1、キャパシタC2を含む。インダクタL1とインダクタL2とは、互いに磁気結合をしているが、インダクタL3(第3インダクタ)は、インダクタL1およびインダクタL2と磁気結合していない。インダクタL3を追加する前のフィルタ装置は、実施の形態2のフィルタ装置110に対応する。なお、実施の形態4のフィルタ装置300において、実施の形態1のフィルタ装置100および実施の形態2のフィルタ装置110と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。また、実施の形態1のアンテナ装置1000において、フィルタ装置100の代わりに実施の形態4のフィルタ装置300を用いてもよい。
 図22は、インダクタL3を追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。図22において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図22(a)のグラフは、インダクタL3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性の一例である。図22(b)のグラフは、インダクタL3を追加した後の実施の形態4のフィルタ装置300のリアクタンス特性の一例である。
 図23は、インダクタL3を追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。図23において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図23(a)のグラフは、インダクタL3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失の一例である。図23(b)のグラフは、インダクタL3を追加した後の実施の形態4のフィルタ装置300の挿入損失の一例である。
 図22において、実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln31で示され、実施の形態4のフィルタ装置300のリアクタンス特性が線Ln32で示されている。図23において、実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失が線Ln33で示され、実施の形態4のフィルタ装置300の挿入損失が線Ln34で示されている。具体的に、フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。フィルタ装置300は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、インダクタL3を1.6nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。つまり、フィルタ装置300は、インダクタL3の値以外は、フィルタ装置110の値と同じである。
 図22および図23に示すように、フィルタ装置300は、インダクタL3を並列接続することで、新たな並列共振周波数F4をC性領域に追加することができる。ここで、フィルタ装置300は、フィルタ装置110と比較して並列共振周波数F3がF3’へとグラフの高周波側へシフトしている。このように、フィルタ装置110に並列に磁界結合しないインダクタL3を加えることで、並列共振周波数F3を高周波側へシフトすることが可能となる。一方、このような高周波側へのシフトを抑制しながら新たな並列共振周波数F4を追加するには、各数値を調整すればよい。各数値の調整について、図24、図25を用いて説明する。
 図24は、インダクタL3を追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。図24において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図24(a)のグラフは、インダクタL3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性の一例である。図24(b)のグラフは、インダクタL3を追加した後の実施の形態4のフィルタ装置300のリアクタンス特性の一例である。
 図25は、インダクタL3を追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。図25において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図25(a)のグラフは、インダクタL3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失の一例である。図25(b)のグラフは、インダクタL3を追加した後の実施の形態4のフィルタ装置300の挿入損失の一例である。
 図24において、実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln31で示され、実施の形態4のフィルタ装置300のリアクタンス特性が線Ln35で示されている。図25において、実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失が線Ln33で示され、実施の形態4のフィルタ装置300の挿入損失が線Ln36で示されている。具体的に、フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。フィルタ装置300は、インダクタL1を1.4nH、インダクタL2を1.0nH、インダクタL3を1.5nH、キャパシタC1を0.86pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。つまり、フィルタ装置300は、インダクタL1、インダクタL3、およびキャパシタC2の値をフィルタ装置110の値から変更している。
 図24および図25に示すように、フィルタ装置300は、各数値を調整することにより、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3をフィルタ装置110の周波数と同様にすることができるとともに、減衰帯域(f4帯)の並列共振周波数F4を追加することができる。このように、フィルタ装置300は、インダクタL3を並列に設けることによりC性領域に減衰帯域を増やすことができるとともに、各数値を一部調整することによって、減衰帯域を増やしたとしても目的に応じたトラップフィルタとすることができる。
 [実施の形態5]
 実施の形態1では、図1に示すように、インダクタL1とキャパシタC1とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器RC1と、インダクタL2とキャパシタC2とが直列接続されることによって形成されるLC直列共振器RC2と、が並列接続されることによって形成されるLC並列共振器について説明した。実施の形態2では、実施の形態1のフィルタ装置100において図4(A)に示すように、インダクタL1とインダクタL2とが互いに磁気結合するフィルタ装置110について説明した。実施の形態5では、実施の形態2のフィルタ装置110に対して並列にキャパシタを設けたフィルタ装置400について説明する。
 図26は、実施の形態5におけるフィルタ装置400の回路図である。フィルタ装置400は、図26に示すようにインダクタL1、インダクタL2、キャパシタC1、キャパシタC2、キャパシタC3(第3キャパシタ)を含む。インダクタL1とインダクタL2とは、互いに磁気結合をしている。キャパシタC3を追加する前のフィルタ装置は、実施の形態2のフィルタ装置110に対応する。なお、実施の形態5のフィルタ装置400において、実施の形態1のフィルタ装置100および実施の形態2のフィルタ装置110と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を繰り返さない。また、実施の形態1のアンテナ装置1000において、フィルタ装置100の代わりに実施の形態5のフィルタ装置400を用いてもよい。
 図27は、キャパシタC3を追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。図27において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図27(a)のグラフは、キャパシタC3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性の一例である。図27(b)のグラフは、キャパシタC3を追加した後の実施の形態5のフィルタ装置400のリアクタンス特性の一例である。
 図28は、キャパシタC3を追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。図28において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図28(a)のグラフは、キャパシタC3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失の一例である。図28(b)のグラフは、キャパシタC3を追加した後の実施の形態5のフィルタ装置400の挿入損失の一例である。
 図27において、実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln41で示され、実施の形態5のフィルタ装置400のリアクタンス特性が線Ln42で示されている。図28において、実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失が線Ln43で示され、実施の形態5のフィルタ装置400の挿入損失が線Ln44で示されている。具体的に、フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。フィルタ装置400は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、キャパシタC3を01.55pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。つまり、フィルタ装置400は、キャパシタC3の値以外は、フィルタ装置110の値と同じである。
 図27および図28に示すように、フィルタ装置400は、キャパシタC3を並列接続することで、新たな並列共振周波数F5をL性領域に追加することができる。ここで、フィルタ装置400は、フィルタ装置110と比較して並列共振周波数F3がF3’’へとグラフの低周波側へシフトしている。このように、フィルタ装置110に並列にキャパシタC3を追加することで、並列共振周波数F3を低周波側へシフトさせることができる。一方、このような並列共振周波数F3のシフトを抑制しながら新たな並列共振周波数F5を追加するには、各数値を調整すればよい。各数値の調整について、図29、図30を用いて説明する。
 図29は、キャパシタC3を追加する前後におけるリアクタンス特性の変化の一例を示す図である。図29において、横軸は周波数、縦軸はリアクタンスである。図29の上側のグラフは、キャパシタC3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性の一例である。図29の下側のグラフは、キャパシタC3を追加した後の実施の形態4のフィルタ装置400のリアクタンス特性の一例である。
 図30は、キャパシタC3を追加する前後における挿入損失の変化の一例を示す図である。図30において、横軸は周波数、縦軸は挿入損失である。図30の上側のグラフは、キャパシタC3を追加する前の実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失の一例である。図30の下側のグラフは、キャパシタC3を追加した後の実施の形態5のフィルタ装置400の挿入損失の一例である。
 図29において、実施の形態2のフィルタ装置110のリアクタンス特性が線Ln41で示され、実施の形態5のフィルタ装置400のリアクタンス特性が線Ln45で示されている。図30において、実施の形態2のフィルタ装置110の挿入損失が線Ln43で示され、実施の形態5のフィルタ装置400の挿入損失が線Ln46で示されている。具体的に、フィルタ装置110は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を1.0nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を3.8pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。フィルタ装置400は、インダクタL1を3.1nH、インダクタL2を0.38nH、キャパシタC1を0.4pF、キャパシタC2を10pF、キャパシタC3を1.6pF、結合係数kを0.5としてシミュレーションを行った。つまり、フィルタ装置400は、インダクタL2、キャパシタC2、およびキャパシタC3の値をフィルタ装置110の値から変更している。
 図29および図30に示すように、フィルタ装置400は、各数値を調整することにより、通過帯域(f1帯)の直列共振周波数F1、通過帯域(f2帯)の直列共振周波数F2、減衰帯域(f3帯)の並列共振周波数F3をフィルタ装置110の周波数と同様にすることができるとともに、減衰帯域(f5帯)の並列共振周波数F5を追加することができる。このように、フィルタ装置400は、キャパシタC3を並列に設けることによりL性領域に減衰帯域を増やすことができるとともに、各数値を一部調整することによって、減衰帯域を増やしたとしても目的に応じたトラップフィルタとすることができる。
 なお、フィルタ装置110には、インダクタL3を並列に追加するとともに、さらにキャパシタC3をインダクタL3に対して並列に接続する構成としてもよい。このような場合、C性領域およびL性領域において減衰帯域を追加することができる。また、フィルタ装置110にインダクタL3やキャパシタC3を組み込んだ一体型としてもよいし、フィルタ素子110とは別のインダクタ素子やキャパシタ素子を用いて、フィルタ素子110の並列共振周波数の調整を行ってもよい。フィルタ素子110と分けることで、アンテナ装置1000に組み込んだ時の個体ごとの特徴を反映した周波数の調整が容易となる。
 今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 100,110,150,200 フィルタ装置、155,165 アンテナ、170 基板、1000,2000,3000 アンテナ装置、4000 アンテナモジュール、C1,C2 キャパシタ、L1,L2 インダクタ、P1,P2 端子、RC1,RC2 直列共振器、RC3 並列共振器、RF1,RF2 給電回路。

Claims (11)

  1.  第1インダクタと、前記第1インダクタと直列に接続される第1キャパシタと、により第1共振周波数で直列共振する第1直列共振器と、
     第2インダクタと、前記第2インダクタと直列に接続される第2キャパシタと、により第2共振周波数で直列共振する第2直列共振器と、を備え、
     前記第1直列共振器と前記第2直列共振器とが並列に接続され、第3共振周波数で並列共振し、
     前記第2共振周波数は、前記第1共振周波数よりも低く、
     前記第3共振周波数は、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数との間である、フィルタ装置。
  2.  前記第1インダクタと前記第2インダクタとは、互いに磁気結合する、請求項1に記載のフィルタ装置。
  3.  前記第1インダクタと前記第2インダクタとは、互いに加極性結合をする、請求項2に記載のフィルタ装置。
  4.  前記第1インダクタと前記第2インダクタとは、互いに減極性結合をする、請求項2に記載のフィルタ装置。
  5.  前記第1インダクタは、寄生インダクタンスである、請求項1に記載のフィルタ装置。
  6.  前記フィルタ装置は、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数とを共振周波数として放射可能なアンテナ装置に設けられる、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  7.  前記フィルタ装置は、一体化された部品として構成されている、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  8.  前記第1直列共振器および前記第2直列共振器にさらに並列に接続された第3キャパシタもしくは第3インダクタを備える、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のフィルタ装置。
  9.  前記第1直列共振器および前記第2直列共振器にさらに並列に接続された第3キャパシタもしくは第3インダクタを備え、
     前記フィルタ装置は、前記第1直列共振器の一端および前記第2直列共振器の一端と接続される入力端子と、前記第1直列共振器の他端および前記第2直列共振器の他端と接続される出力端子と、を含み、
     前記第3キャパシタまたは前記第3インダクタは、前記入力端子と前記出力端子との間において別素子として接続される、請求項7に記載のフィルタ装置。
  10.  高周波信号を入出力する第1給電回路と、
     前記第1共振周波数と前記第2共振周波数とを共振周波数として放射可能な第1アンテナと、
     前記第1給電回路と前記第1アンテナとの間に配置される請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のフィルタ装置と、を備える、アンテナ装置。
  11.  第1アンテナ装置と、第2アンテナ装置とを備えるアンテナモジュールであって、
     前記第1アンテナ装置は、
      高周波信号を入出力する第1給電回路と、
      第1共振周波数と第2共振周波数とを共振周波数として放射可能な第1アンテナと、
      前記第1給電回路と前記第1アンテナとの間に配置されるフィルタ装置と、を備え、
     前記フィルタ装置は、
      第1周波数帯の通過帯域と、前記第1周波数帯よりも低い第2周波数帯の通過帯域と、前記第1周波数帯と前記第2周波数帯との間の第3周波数帯の減衰帯域と、を有し、
      第1インダクタと、前記第1インダクタと直列に接続される第1キャパシタと、により前記第1周波数帯の前記第1共振周波数で直列共振する第1直列共振器と、
      第2インダクタと、前記第2インダクタと直列に接続される第2キャパシタと、により前記第2周波数帯の前記第2共振周波数で直列共振する第2直列共振器と、を備え、
      前記第1直列共振器と前記第2直列共振器とが並列に接続され、前記第3周波数帯の第3共振周波数で並列共振し、
     前記第2アンテナ装置は、
      高周波信号を入出力する第2給電回路と、
      前記第3共振周波数を共振周波数として放射可能な第2アンテナと、を備え、
     前記第1アンテナ装置と前記第2アンテナ装置とが近接して配置される、アンテナモジュール。
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