(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートと出力ポートとの間に直列に構成された複数のカップリングインダクタの対称の回路によって、および、前記複数のカップリングインダクタに関連する複数の直列ＬＣ共振器によって形成される、カットオフ周波数を有する選択性アクティブローパスフィルタであって、
前記複数の直列ＬＣ共振器のうちの直列ＬＣ共振器は、前記複数の直列ＬＣ共振器のうちの他の直列ＬＣ共振器に対して前記対称の回路の中央に位置し、カットオフ周波数に最も近い周波数で共振し、
前記対称の回路は、前記ローパスフィルタが単一負性抵抗を有するように、前記回路の中央において前記直列ＬＣ共振器と直列に、ただ１つの単一負性抵抗を備えた、前記選択性アクティブローパスフィルタ。
【請求項２】
前記負性抵抗は、前記カットオフ周波数に最も近い周波数で共振する前記直列ＬＣ共振器の前記インダクタの寄生抵抗より大きい値を有する、請求項１に記載の選択性アクティブローパスフィルタ。
【請求項３】
前記アクティブローパスフィルタは、擬似楕円型の応答を示す１１次のフィルタである、請求項２に記載の選択性アクティブローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択性アクティブローパスフィルタ及びアクティブローパスフィルタの選択度を改善する方法に関する。本発明は、マルチモード、マルチスタンダード、例えばセルラフォン（ＧＳＭ、ＵＭＴＳ等）システム、地上波デジタルテレビジョン受信機（ＤＶＢ−Ｈ／Ｔ）システム及びローカルネットワーク（ＷＬＡＮ  ａ／ｂ／ｇ）にアクセスするシステムを統合した固定／移動端末を設計するためのマルチ無線フロントエンド（Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｏｎｔ−Ｅｎｄ、ＭＲＦＥ）プロジェクトのフレームワークに係る。
【背景技術】
【０００２】
技術的な観点からすると、このように種々のアクセスモードを単一の通信対象に集約することは、特に、各モードの動作周波数帯が互いに近接しているために生じる共存の問題を含んでいる。
【０００３】
本発明は、より特定的には、２つの帯域を離隔するためのフィルタデバイスがシステムに設けられていない場合に、図１に示すように、８９０〜９１５ＭＨｚの帯域内で伝送されるＧＳＭ信号がＤＶＢ−Ｈ／Ｔ受信に確実に干渉してその品質を劣化させるであろうことが明らかである、ＤＶＢ−Ｈ／Ｔ標準及びＧＳＭ標準の共存に関するものである。
【０００４】
このような場合、帯域幅に関しての非常に厳しい仕様により、超選択性アクティブローパスフィルタの使用が必然的に要求される。もちろん、このフィルタは、８６２ＭＨｚ以上のカットオフ周波数を有し、８９０〜９１５ＭＨｚのＧＳＭ周波数帯を少なくとも２０ｄＢで阻止しなければならない。事前の解析によれば、１１次のフィルタを使用しかつ疑似楕円型の応答を有することのみがこのような目的を達成可能にする。
【０００５】
このフィルタ用のネットワーク（回路）が図１に示されている。このフィルタの統合体は、自動的に、対称の回路構造となる。この回路は、
・入力端子Ｅ及び出力端子Ｓ間に直列接続された６つのカップリングインダクタ２×Ｌ１、２×Ｌ２、２×Ｌ３と、
・これらカップリングインダクタ及び接地間に挿入された５つのＬ／Ｃ直列共振素子２×Ｌｒ１／Ｃｒ１、２×Ｌｒ２／Ｃｒ２、１×Ｌｒ３／Ｃｒ３とを備えている。これらＬ／Ｃ直列共振素子は、フィルタのカットオフ周波数に非常に近い周波数で共振し、これによってフィルタの選択度を劇的に高めることを可能にする伝送零点を作り出す。
【０００６】
この幅のフィルタ用として推奨されるこの回路統合方法を実現する場合、各素子の値は以下のようになる、
・カップリングインダクタ、Ｌ１＝１．５ｎＨ、Ｌ２＝１０ｎＨ、Ｌ３＝９．１ｎＨ、
・Ｌ／Ｃ直列共振素子のインダクタ及びキャパシタ、Ｌｒ１＝１１ｎＨ、Ｌｒ２＝７．５ｎＨ、Ｌｒ３＝６．８ｎＨ、Ｃｒ１＝２．２ｐＦ、Ｃｒ２＝３ｐＦ、Ｃｒ３＝３．３ｐＦ。
【０００７】
Ｌ／Ｃ素子の共振周波数は重要である。カットオフ周波数に最も近い伝送零点を得ることが可能なＬ／Ｃ共振器が回路の両端に位置している。この場合は、周波数Ｆｒ１＝１０２３ＭＨｚで共振する２つのＬｒ１／Ｃｒ１である。２つの他のＬ／Ｃ共振器は、周波数Ｆｒ２＝１０６１ＭＨｚ及びＦｒ３＝１０６２ＭＨｚで共振する。
【０００８】
図２は理想のＬ／Ｃ素子としてシミュレートした伝送応答を示している。この場合、カットオフ周波数Ｆｃはポイントｍ１で示される８６０ＭＨｚ付近であり、ポイントｍ２から示される４０ｄＢより大きいＧＳＭ帯域が阻止されることが分かるであろう。これら素子としては、例えば村田製作所から提供されるＬＱＷ１５シリーズのインダクタ及びＧＲＭ１５シリーズのキャパシタのようなＳＭＣ（表面実装素子）が通常用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実際には、寄生要素を考慮に入れると、カットオフ周波数Ｆｃの近傍で、挿入損失が大幅に悪化する。この悪化は、主に、インダクタの寄生直列抵抗（巻線型ＳＭＣインダクタで典型的には約１Ω）によるものであり、これはインダクタのクオリティファクタＱＦを低下させ、従って、挿入損失及び選択度に関してフィルタの性能を低下させる。図２は回路のＬ／Ｃ素子の寄生要素を考慮した場合のシミュレートしたフィルタの性能を示しており、同図から、カットオフ周波数Ｆｃにおける挿入損失が悪化していることが分かる。この損失は、１３ｄＢより大きくなっている。
【００１０】
従って本発明の目的は、これらの問題点を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、カットオフ周波数Ｆｃを有していると共に、入力ポート及び出力ポート間に直列に設けられたカップリングインダクタを備えたＬ／Ｃ共振素子の対称回路により形成されたローパスフィルタの選択度を改善する方法からなる。この選択度を改善する方法は、カットオフ周波数Ｆｃに最も近い周波数で共振する共振素子を回路の中央に配置するステップと、負性素子ＲＮをこの共振素子と直列に挿入するステップと、ローパスフィルタを動作帯域内に整合するために、回路のＬ／Ｃ共振素子の各要素の値を最適化するステップとを備えている。
【００１２】
これにより、本発明は、ＤＶＢ−Ｈ／Ｔ標準及びＧＳＭ標準の共存による問題点を解消できるという効果を有している。
【００１３】
本発明は、さらに、インダクタＬ及びＬ／Ｃ共振器の回路によって形成される、カットオフ周波数Ｆｃの選択性アクティブローパスフィルタに関している。ここで、回路の中央に、カットオフ周波数Ｆｃに最も近い周波数で共振する共振素子と直列の負性素子ＲＮを備えている。
【００１４】
好ましくは、負性抵抗の値が、カップリングインダクタの寄生抵抗の値より大きい。
【００１５】
本発明の変更態様によれば、アクティブローパスフィルタが、疑似楕円型の応答を示す１１次のフィルタである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ただ１つの負性抵抗を用いることにより、フィルタのサイズを抑えることができ、コスト及び電力消費量を低減化することができる。さらに、電気的に安定している機能により、フィルタを無条件で受信システムに挿入することができる。
【００１７】
上述した本発明の構成及び作用効果、さらには他の構成及び作用効果は、添付図面を参照した以下の記載からより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】前述した、従来技術によるローパスフィルタを示す図である。
【図２】前述した、寄生要素を考慮した場合の、ローパスフィルタのシミュレートした応答曲線を示す図である。
【図３】複数の負性抵抗を備えたアクティブローパスフィルタの回路を示す図である。
【図４】単一の負性抵抗を回路の一方の端に備えたアクティブローパスフィルタの回路を示す図である。
【図５】単一の負性抵抗を回路の中央に備えた本発明によるアクティブローパスフィルタの回路を示す図である。
【図６】本発明によるアクティブローパスフィルタのシミュレートした応答曲線を示す図である。
【図７】負性抵抗の接続形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
説明を簡単にするため、以下の図面においては、同一の機能を果たす要素については同一の参照符号を使用する。
【００２０】
最も重大な意味を持つ寄生抵抗は、伝送零点をカットオフ周波数Ｆｃ近傍に生成可能とするインダクタＬｒの寄生抵抗、より特定的には、前述したように、キャパシタＣｒ１と直列に接続されておりカットオフ周波数Ｆｃの最も近くに伝送零点を作り出すことができるインダクタＬｒ１の寄生抵抗である。
【００２１】
ここで提案するデザインは、疑似楕円ローパス型の応答により、伝送される不要なＧＳＭ帯域が阻止され、これにより、４７０〜８６２ＭＨｚの全ＤＶＢ帯域が干渉可能性から保護され得るアクティブフィルタリング技術を使用することに基づく。
【００２２】
アクティブフィルタは、主としてトランジスタのようなアクティブ素子を備えたフィルタであると定義される。アクティブフィルタは、パッシブ素子に特有の損失を補償できることから、挿入損失及び達成可能な選択度に関してパッシブフィルタより高い性能を得ることができる。しかしながら、フィルタ内のアクティブ素子は、例えば電気的安定性、装置ノイズ、アクティブ素子の非直線性、及び電力消費性においていくつかの問題点を有している。
【００２３】
ローパス回路の特定の場合において、インダクタの損失は、負性抵抗を生成してこのインダクタの寄生抵抗を補償する直列のアクティブ回路を用いることによって補償される。
【００２４】
極端な場合、理想ローパスフィルタの性能を回復するべく、各Ｌ／Ｃ素子に負性抵抗が付加されるべきであろう。即ち、１１極フィルタについて図３に示すように全部で５つの抵抗ＲＮ１、ＲＮ２、ＲＮ３、ＲＮ４及びＲＮ５を付加する必要があるであろう。しかしながら、この場合、フィルタのコスト、サイズ及びその電力消費率が大幅に増大してしまう。
【００２５】
図４は他の解決方法を表わしている。この方法は、キャパシタＣｒ１に直列接続されておりカットオフ周波数Ｆｃに最も近い伝送零点を作り出すことを可能とする２つのインダクタＬｒ１の１つに、特に、直列に接続された単一の負性抵抗を単に導入するものである。さらに、負性抵抗ＲＮ１をインダクタ単独の寄生抵抗より高い値とすることにより、この負性抵抗は、カットオフ周波数Ｆｃ近傍における回路の全損失を実質的に補償することができる。
【００２６】
例えば、通常は１つ又は２つのバイポーラトランジスタ構造で設計される、〜−７Ωの負性抵抗ＲＮは、〜１Ωの寄生抵抗値を補償することができる。
【００２７】
図７はこのような負性抵抗の接続形態を示している。トランジスタのポート１及び２は、それらのベースに接続されている。各トランジスタのコレクタは、反対側のトランジスタのバースに接続されている。バイアス電圧がエミッタの共通点に印加される。負性抵抗として、他の多くの回路がシミュレート可能である。
【００２８】
シミュレーションの結果、このフィルタは、特にこのフィルタがＤＶＢ−Ｈ／Ｔ受信機システムに挿入された場合に、電気的不安定性の発生源となる可能性がある。
【００２９】
通常使用されるフィルタ回路の初期構造、特にこの回路内のＬ／Ｃ共振器の位置に戻り、フィルタのカットオフ周波数Ｆｃ近傍で共振しているＬ／Ｃ共振器のうち、回路の一方の端に位置している１つのＬ／Ｃ共振器を回路の中央に移動させ、このＬ／Ｃ共振器と直列に負性抵抗を挿入することにより、上述した不安定性の問題も解決する。この負性抵抗の値は、回路の全損失を補償するために１つのインダクタ単独の寄生抵抗値より高い値とする必要があり、また、回路の他のＬ及びＣ要素の値は、フィルタを動作帯域内に再整合させるために、再度最適化する必要がある。
【００３０】
図５は、単一の負性抵抗を回路の中央に備えたこのようなアクティブローパスフィルタを示している。このアクティブローパスフィルタは、入力ポートであるポート１と出力ポートであるポート２との間に直列に接続された６つのカップリングインダクタを備えている。共振素子のうち、フィルタのカットオフ周波数Ｆｃに最も近い周波数で共振する１つの共振素子Ｌｒ１／Ｃｒ１が、フィルタの中央に挿入されるように、５つの共振素子が配置されている。負性抵抗ＲＮ１が、この共振素子Ｌｒ１／Ｃｒ１に直列に挿入されている。
【００３１】
２つの共振素子Ｌｒ２／Ｃｒ２及びＬｒ４／Ｃｒ４が中央の共振素子の両側にそれぞれ配置されており、共振素子Ｌｒ３／Ｃｒ３及びＬｒ５／Ｃｒ５がフィルタの両端にそれぞれ接続されている。
【００３２】
次いで、共振素子の値が、所望の選択度及び整合性能が得られるように最適化される。
【００３３】
単一の負性抵抗を正しい配置で付加することにより、最も重要な意味を持つインダクタの寄生抵抗が補償可能となり、通常使用される初期フィルタ回路が改善されてフィルタを無条件に安定化できる。
【００３４】
図６は本発明におけるアクティブローパスフィルタのシミュレートした応答曲線を示している。同図より、不要なＧＳＭ帯域の減衰が４０ｄＢを越えていることが分かる。この曲線のポイントｍ２は、周波数８９０ＭＨｚでの−４３．７１ｄＢの減衰に相当している。ポイントｍ１は、周波数８６０ＭＨｚでの−０．３３ｄＢの損失を表わしている。このように、挿入損失は非常に低い状態となっている。
【００３５】
さらに、このフィルタ装置は、フィルタの２つのポートにおけるシミュレートされた反射パラメータが負であるため、完全に電気的に安定している。
【００３６】
このようにして得られるフィルタは、ＤＶＢ−Ｈ／Ｔ帯域の挿入損失と、不要なＧＳＭ帯域の阻止とに関して満足できる性能を示している。動作周波数が比較的低い（＜１ＧＨｚ）用途において、このＬ／Ｃ素子は、フィルタの小型特性を保持するために独立した素子（又は局在の、ＳＭＣ型の）であるが、その概念は他の技術、特にこれらＬ／Ｃ素子が例えば伝送線路等のより高い周波数の用途の分散型素子で形成されている場合、に適用可能である。
【００３７】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００３８】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌｒ１、Ｌｒ２、Ｌｒ３、Ｌｒ４。Ｌｒ５  インダクタ
Ｃｒ１、Ｃｒ２、Ｃｒ３、Ｃｒ４、Ｃｒ５  キャパシタ
ＲＮ１、ＲＮ２、ＲＮ３、ＲＮ４、ＲＮ５  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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