(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体共振器にコンデンサを直列に接続した直列共振部を有するトラップ回路を備えたフィルタにおいて、
前記トラップ回路のアドミッタンスをそれぞれ実質的に０とする容量性リアクタンス素子と誘導性リアクタンス素子を、前記直列共振部に電気的に並列に接続し、前記容量性リアクタンス素子および前記誘導性リアクタンス素子のいずれか一方のリアクタンス素子に接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御したことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
複数の前記直列共振部が、誘導性素子および容量性素子のいずれかの素子で電気的に多段接続されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタに電気的に接続された請求項１に記載のフィルタとを備えたことを特徴とするフィルタ。
【請求項４】
前記直列共振部に電圧制御可能なリアクタンス素子が周波数シフト用コンデンサを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記スイッチング素子がＰＩＮダイオードまたは電界効果トランジスタのいずれか一つであることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記電圧制御可能なリアクタンス素子が可変容量ダイオードであることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６に記載のフィルタを備えたことを特徴とするアンテナ共用器。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６に記載のフィルタ、または、請求項７に記載のアンテナ共用器の少なくともいずれか一つを備えたことを特徴とする通信機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、マイクロ波帯で使用されるフィルタ、アンテナ共用器および通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、誘電体共振器を用いて構成されるトラップフィルタとして、図１３に示すものが知られている（特開昭６３−３０００３号公報参照）。このトラップフィルタ２０１は、入出力端子Ｐ１，Ｐ２間に、コンデンサＣ６１および誘電体共振器２０２からなる直列共振部２０３と、この直列共振部２０３に電気的に並列に接続されたリアクタンス素子２０４（図１３においては容量性リアクタンス素子であるコンデンサＣ６２が接続されている）を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトラップフィルタ２０１は、直列共振部２０３に並列に接続されるリアクタンス素子２０４によって、反共振周波数ｆａの位置が減衰極周波数の高周波側又は低周波側のいずれか一方の側に決められていた。つまり、リアクタンス素子２０４としてコンデンサ（容量性リアクタンス素子）を採用した場合には、反共振周波数ｆａの位置は減衰極周波数の高周波側に常に位置する（図１４の（Ａ）参照）。また、リアクタンス素子２０４としてインダクタ（誘導性リアクタンス素子）を採用した場合には、反共振周波数ｆａの位置は減衰極周波数の低周波側に常に位置する（図１４の（Ｂ）参照）。従って、従来のトラップフィルタ２０１は、反共振周波数ｆａの位置を減衰極周波数の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換える構成にはなっていなかった。
【０００４】
一方、従来より、図１５に示すように、減衰極を可変することができる帯域阻止フィルタ２１１が知られている。図１５において、２１２，２１３は特性インピーダンスを有する分布定数線路である。Ｃ７１，Ｃ７２は阻止域減衰量の大きさを決めるコンデンサである。Ｃ７３，Ｃ７４は二つの減衰極周波数をそれぞれ変更するための周波数シフト用コンデンサであり、分布定数線路２１２，２１３による誘導性リアクタンスを変える働きをする。Ｄ７１，Ｄ７２はＰＩＮダイオード、Ｌ７１，Ｌ７２はチョークコイル、Ｃ７５，Ｃ７６はバイパスコンデンサ、ｒ３１，ｒ３２は制御電圧供給用抵抗、Ｌ７４は結合コイル、Ｌ７３，Ｌ７５はコイルである。
【０００５】
そして、電圧制御用端子Ｖｃ１に正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ７１，Ｄ７２はＯＮ状態となる。これにより、周波数シフト用コンデンサＣ７３，Ｃ７４はＰＩＮダイオードＤ７１，Ｄ７２を介して接地され、二つの減衰極周波数はともに低くなる（図１６の実線２１５参照）。また、電圧制御用端子Ｖｃ１に負の電圧（又は０Ｖ）を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ７１，Ｄ７２はＯＦＦ状態になり、コンデンサＣ７３，Ｃ７４は開放状態となり、二つの減衰極周波数はともに高くなる（図１６の点線２１６参照）。
【０００６】
しかしながら、この帯域阻止フィルタ２１１は、電圧制御によって減衰極周波数を可変することができるが、通過域と減衰域の関係を大幅に変化させることはできなかった。つまり、従来の帯域阻止フィルタ２１１は、減衰域の位置を通過域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換える構成にはなっていなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、通過域と減衰域の関係を制御することができるフィルタ、アンテナ共用器および通信機装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係るフィルタは、誘電体共振器にコンデンサを直列に接続した直列共振部を有するトラップ回路を備えたフィルタであって、トラップ回路のアドミッタンスをそれぞれ実質的に０とする容量性リアクタンス素子と誘導性リアクタンス素子を、直列共振部に電気的に並列に接続し、容量性リアクタンス素子および誘導性リアクタンス素子のいずれか一方のリアクタンス素子に接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御したことを特徴とする。スイッチング素子としては、例えば、ＰＩＮダイオード、電界効果トランジスタなどが用いられる。電圧制御可能なリアクタンス素子としては、例えば可変容量ダイオードなどが用いられる。
【０００９】
スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、容量性リアクタンス素子および誘導性リアクタンス素子からなる並列リアクタンス素子回路が、容量性になったり、誘導性になったりする。つまり、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、反共振周波数ｆａの位置を減衰極周波数の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる。
【００１０】
また、直列共振部に、電圧制御可能なリアクタンス素子を周波数シフト用コンデンサを介して電気的に接続する。これにより、該リアクタンス素子を電圧制御してスイッチング動作させ、周波数シフト用コンデンサを接地したり、開放したりすることによって、トラップ回路の減衰極周波数が可変される。
【００１１】
さらに、複数の直列共振部を、誘導性素子および容量性素子のいずれかの素子で電気的に多段接続することにより、例えば、帯域阻止フィルタが構成される。この帯域阻止フィルタは、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、減衰域の位置を通過域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる構成になっている。
【００１２】
また、本発明に係るフィルタは、以下の特徴を有するフィルタ、つまり、直列共振部を有するトラップ回路を備えたフィルタであって、トラップ回路のアドミッタンスをそれぞれ実質的に０とする容量性リアクタンス素子と誘導性リアクタンス素子を、直列共振部に電気的に並列に接続し、容量性リアクタンス素子および誘導性リアクタンス素子のいずれか一方のリアクタンス素子に接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御したことを特徴とするフィルタに、帯域通過フィルタを電気的に接続したことを特徴とする。これにより、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、トラップ回路の減衰極の位置が帯域通過フィルタの通過域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる。
【００１３】
また、本発明に係るアンテナ共用器や通信機装置は、前述の特徴を有するフィルタの少なくともいずれか一つを備えることにより、設計の自由度を大きくかつ小型にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るフィルタ、アンテナ共用器および通信機装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態、図１〜図４］
第１実施形態は、トラップ付周波数可変帯域通過フィルタを例にして説明する。図１に示すように、トラップ付周波数可変帯域通過フィルタ１は、外部端子Ｐ１とＰ２の間に、３段の帯域通過フィルタ２に１段のトラップフィルタ３を電気的に接続したものである。
【００１６】
帯域通過フィルタ２は、共振器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を結合コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を介して電気的に接続している。共振器Ｒ１の開放端側には、周波数可変用コンデンサＣ５と電圧制御可能なリアクタンス素子であるＰＩＮダイオードＤ１の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ１のカソードを接地した状態で共振器Ｒ１に対して電気的に並列に接続している。同様に、共振器Ｒ２，Ｒ３の開放端側には、それぞれ周波数可変用コンデンサＣ６とＰＩＮダイオードＤ２の直列回路、並びに周波数可変用コンデンサＣ７とＰＩＮダイオードＤ３の直列回路が電気的に接続している。
【００１７】
トラップフィルタ３は、共振器Ｒ４と共振用コンデンサＣ８とで構成された直列共振部５を有している。この直列共振部５に対して、それぞれ並列に容量性リアクタンス素子（コンデンサ）Ｃ１０、並びに、誘導性リアクタンス素子（インダクタ）Ｌ１０とスイッチング素子であるＰＩＮダイオードＤ５の直列回路が接続している。
【００１８】
この容量性リアクタンス素子Ｃ１０と誘導性リアクタンス素子Ｌ１０は、トラップフィルタ３の負荷に起因するバンドパスフィルタ１の通過帯域特性の劣化を防止するためのものである。容量性リアクタンス素子Ｃ１０および誘導性リアクタンス素子Ｌ１０からなる並列リアクタンス素子回路６のリアクタンスＸと直列共振部５とで構成されるトラップ回路のアドミッタンスＹは、以下の（１）式で表される。
【００１９】
Ｙ＝１／｛ｉ（Ｚａ・ｔａｎθ−１／Ｃω）｝＋１／Ｘ…（１）
ただし、θ＝πω／２ωＲ
Ｚａ：直列共振部５のインピーダンス
ωＲ：共振器Ｒ４の共振周波数
Ｃ：光速
【００２０】
ここで、帯域通過フィルタ１の通過帯域特性の劣化を防止するためには、（１）式においてＹ＝０になるようにすればよい。すなわち、
Ｘ＝−ｉ｛Ｚａ・ｔａｎ（πω０／２ωＲ）−１／（Ｃω０）｝…（２）
の値のリアクタンス成分を直列共振部５に並列に接続すればよい。言い換えると、ω０において、直列共振部５が誘導性リアクタンスとして働くならば、リアクタンスＸを容量性にし、逆に、直列共振部５が容量性リアクタンスとして働くならば、リアクタンスＸを誘導性にすればよい。従って、直列共振部５による減衰極周波数が帯域通過フィルタ１の通過帯域よりも高周波側に存在する場合には、リアクタンスＸを誘導性にすればよく、通過帯域よりも低周波側に存在する場合には、リアクタンスＸを容量性にすればよいことがわかる。
【００２１】
共振器Ｒ４と共振用コンデンサＣ８の接続点には、周波数シフト用コンデンサＣ９と電圧制御可能なリアクタンス素子であるＰＩＮダイオードＤ４の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ４のカソードを接地した状態で共振器Ｒ４に対して並列に接続している。周波数シフト用コンデンサＣ９は、トラップフィルタ３の減衰特性の一つの減衰極周波数を変更するためのコンデンサである。
【００２２】
電圧制御用端子Ｖｃ１は、制御電圧供給用抵抗ｒ１およびコンデンサＣ１１とチョークコイルＬ１を介してＰＩＮダイオードＤ１のアノードに接続し、制御電圧供給用抵抗ｒ２およびコンデンサＣ１２とチョークコイルＬ２を介してＰＩＮダイオードＤ２のアノードに接続し、制御電圧供給用抵抗ｒ３およびコンデンサＣ１３とチョークコイルＬ３を介してＰＩＮダイオードＤ３のアノードに接続し、さらに、制御電圧供給用抵抗ｒ５およびコンデンサＣ１５とチョークコイルＬ５を介してＰＩＮダイオードＤ５のアノードに接続している。一方、電圧制御用端子Ｖｃ２は、制御電圧供給用抵抗ｒ４およびコンデンサＣ１４とチョークコイルＬ４を介してＰＩＮダイオードＤ４のアノードに接続している。
【００２３】
また、共振器Ｒ１〜Ｒ４には、例えば、図２に示すように、誘電体共振器が使用される。図２は共振器Ｒ１を代表例として示している。誘電体共振器Ｒ１〜Ｒ４は、ＴｉＯ２系のセラミック等の高誘電率材料で形成された筒状誘電体２１と、筒状誘電体２１の外周面に設けられた外導体２２と、筒状誘電体２１の内周面に設けられた内導体２３とで構成されている。外導体２２は、誘電体２１の一方の開口端面２１ａ（以下、開放側端面２１ａと記す）では、内導体２３から電気的に開放（分離）され、他方の開口端面２１ｂ（以下、短絡側端面２１ｂと記す）では、内導体２３に電気的に短絡（導通）されている。誘電体共振器Ｒ１は、開放側端面２１ａにおいて帯域可変用コンデンサＣ５とＰＩＮダイオードＤ１の直列回路が電気的に接続され、短絡側端面２１ｂにおいて外導体２２がグランドに接地されている。
【００２４】
次に、以上の構成からなるトラップ付周波数可変帯域通過フィルタ１の作用効果について説明する。
【００２５】
帯域通過フィルタ２の通過周波数は、周波数可変用コンデンサＣ５と共振器Ｒ１にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ６と共振器Ｒ２にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ７と共振器Ｒ３にて構成される共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。また、トラップフィルタ３の減衰極周波数は、周波数シフト用コンデンサＣ９と共振用コンデンサＣ８と共振器Ｒ４にて構成される共振系の共振周波数によって決まる。
【００２６】
電圧制御用端子Ｖｃ１に負電圧（または０Ｖ）を印加し、電圧制御用端子Ｖｃ２に正電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ５はＯＦＦ状態となり、ＰＩＮダイオードＤ４はＯＮ状態となる。これにより、帯域通過フィルタ２の周波数可変用コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７は開放状態となり、図３に示すように、通過周波数は高くなる。一方、トラップフィルタ３の周波数シフト用コンデンサＣ９はＰＩＮダイオードＤ４を経て接地され、減衰極周波数は低くなる。この減衰極周波数は、帯域通過フィルタ２の通過帯域に対して低い周波数になるように設定される。また、トラップフィルタ３の誘導性リアクタンス素子Ｌ１０は開放状態となるため、容量性リアクタンス素子Ｃ１０および誘導性リアクタンス素子Ｌ１０からなる並列リアクタンス素子回路６のリアクタンスＸが容量性になる。従って、トラップフィルタ３の反共振周波数ｆａの位置は減衰極周波数の高周波側に位置する（図１４の（Ａ）参照）。そして、このトラップフィルタ３の反共振周波数ｆａの位置は、帯域通過フィルタ２の通過帯域内となるように設定される。
【００２７】
逆に、電圧制御用端子Ｖｃ１に正電圧を印加し、電圧制御用端子Ｖｃ２に負電圧（または０Ｖ）を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ５はＯＮ状態となり、ＰＩＮダイオードＤ４はＯＦＦ状態となる。これにより、帯域通過フィルタ２の周波数可変用コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ７はＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３を経て接地され、図４に示すように、通過周波数は低くなる。一方、トラップフィルタ３の周波数シフト用コンデンサＣ９は開放状態となり、減衰極周波数は高くなる。この減衰極周波数は、帯域通過フィルタ２の通過帯域に対して高い周波数になるように設定される。また、トラップフィルタ３の誘導性リアクタンス素子Ｌ１０はＰＩＮダイオードＤ５を経て接地されるため、容量性リアクタンス素子Ｃ１０および誘導性リアクタンス素子Ｌ１０からなる並列リアクタンス素子回路６のリアクタンスＸが誘導性になる。従って、トラップフィルタ３の反共振周波数ｆａの位置は減衰極周波数の低周波側に位置する（図１４の（Ｂ）参照）。そして、このトラップフィルタ３の反共振周波数ｆａの位置は、帯域通過フィルタ２の通過帯域内となるように設定される。
【００２８】
以上のように、このトラップ付周波数可変帯域通過フィルタ１は、電圧制御によって通過周波数と減衰極周波数を可変することができ、減衰極周波数の位置を通過帯域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる構成になっている。
【００２９】
［第２実施形態、図５〜図７］
第２実施形態は、周波数可変帯域阻止フィルタを例にして説明する。図５に示すように、周波数可変帯域阻止フィルタ３１は、外部端子Ｐ１とＰ２の間に、共振器Ｒ１と共振用コンデンサＣ１１とで構成された直列共振部３２を有するトラップ回路と、共振器Ｒ２と共振用コンデンサＣ１２とで構成された直列共振部３３を有するトラップ回路とを結合コイルＬ１３を介して電気的に接続したものである。共振用コンデンサＣ１１，Ｃ１２は阻止域減衰量の大きさを決めるコンデンサである。
【００３０】
共振器Ｒ１の開放端側には、周波数シフト用コンデンサＣ１３と電圧制御可能なリアクタンス素子であるＰＩＮダイオードＤ１１の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ１１のカソードを接地した状態で共振器Ｒ１に対して電気的に接続している。同様に、共振器Ｒ２の開放端側には、周波数シフト用コンデンサＣ１４とＰＩＮダイオードＤ１２の直列回路が電気的に接続している。周波数シフト用コンデンサＣ１３，Ｃ１４は、フィルタ３１の減衰特性の二つの減衰極周波数をそれぞれ変更するためのコンデンサである。
【００３１】
さらに、直列共振部３２に対して、それぞれ電気的に並列に容量性リアクタンス素子（コンデンサ）Ｃ１７とスイッチング素子であるＰＩＮダイオードＤ１３の直列回路、並びに、誘導性リアクタンス素子（インダクタ）Ｌ１４が接続している。同様に、直列共振部３３に対して、それぞれ電気的に並列に容量性リアクタンス素子（コンデンサ）Ｃ１８とＰＩＮダイオードＤ１４の直列回路、並びに、誘導性リアクタンス素子（インダクタ）Ｌ１５が接続している。これら容量性リアクタンス素子Ｃ１７，Ｃ１８と誘導性リアクタンス素子Ｌ１４，Ｌ１５は、フィルタ３１の通過帯域特性の劣化を防止するためのものである。
【００３２】
ここに、容量性リアクタンス素子Ｃ１７および誘導性リアクタンス素子Ｌ１４からなる並列リアクタンス素子回路３４のリアクタンスＸ１と直列共振部３２とで構成されるトラップ回路のアドミッタンスＹ１は前記（１）式で表される。同様に、容量性リアクタンス素子Ｃ１８および誘導性リアクタンス素子Ｌ１５からなる並列リアクタンス素子回路３５のリアクタンスＸ２と直列共振部３３とで構成されるトラップ回路のアドミッタンスＹ２も前記（１）式で表される。そして、トラップ回路の負荷に起因するフィルタ３１の通過帯域特性の劣化を防止するため、Ｙ１＝０，Ｙ２＝０になるように設定している。
【００３３】
電圧制御用端子Ｖｃ１は、抵抗ｒ１とコンデンサＣ１５とチョークコイルＬ１１を介してＰＩＮダイオードＤ１１のアノードに接続し、抵抗ｒ２とコンデンサＣ１６とチョークコイルＬ１２を介してＰＩＮダイオードＤ１２のアノードに接続し、抵抗ｒ３とコンデンサＣ１９とチョークコイルＬ１６を介してＰＩＮダイオードＤ１３のアノードに接続し、抵抗ｒ４とコンデンサＣ２０とチョークコイルＬ１７を介してＰＩＮダイオードＤ１４のアノードに接続している。
【００３４】
次に、以上の構成からなる周波数可変帯域阻止フィルタ３１の作用効果について説明する。
【００３５】
フィルタ３１の二つの減衰極周波数は、共振器Ｒ１と共振用コンデンサＣ１１と周波数シフト用コンデンサＣ１３にて構成される共振系と、共振器Ｒ２と共振用コンデンサＣ１２と周波数シフト用コンデンサＣ１４にて構成される共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。
【００３６】
電圧制御用端子Ｖｃ１に正電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ１１〜Ｄ１４は全てＯＮ状態となる。これにより、周波数シフト用コンデンサＣ１３，Ｃ１４はＰＩＮダイオードＤ１１，Ｄ１２を経て接地され、二つの減衰極周波数はともに低くなる。また、容量性リアクタンス素子Ｃ１７はＰＩＮダイオードＤ１３を経て接地されるため、容量性リアクタンス素子Ｃ１７および誘導性リアクタンス素子Ｌ１４からなる並列リアクタンス素子回路３４のリアクタンスＸ１が容量性になる。同様に、容量性リアクタンス素子Ｃ１８はＰＩＮダイオードＤ１４を経て接地されるため、容量性リアクタンス素子Ｃ１８および誘導性リアクタンス素子Ｌ１５からなる並列リアクタンス素子回路３５のリアクタンスＸ２も容量性になる。従って、フィルタ３１の反共振周波数ｆａの位置は二つの減衰極周波数の高周波側に位置する（図１４の（Ａ）参照）。従って、図６に示すように、フィルタ３１の通過帯域は二つの減衰極周波数より高い周波数となる。
【００３７】
逆に、電圧制御用端子Ｖｃ１に負電圧（または０Ｖ）を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ１１〜Ｄ１４は全てＯＦＦ状態となる。これにより、周波数シフト用コンデンサＣ１３，Ｃ１４は開放状態となり、二つの減衰極周波数はともに高くなる。また、容量性リアクタンス素子Ｃ１７，Ｃ１８も開放状態となり、並列リアクタンス素子回路３４，３５のそれぞれのリアクタンスＸ１，Ｘ２が誘導性になる。従って、フィルタ３１の反共振周波数ｆａの位置は二つの減衰極周波数の低周波側に位置する（図１４の（Ｂ）参照）。従って、図７に示すように、フィルタ３１の通過帯域は二つの減衰極周波数より低い周波数となる。
【００３８】
以上のように、この周波数可変帯域阻止フィルタ３１は、電圧制御によって通過帯域と阻止帯域を可変することができ、阻止帯域の位置を通過帯域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる構成になっている。
【００３９】
［第３実施形態、図８〜図１０］
第３実施形態は、２種類の移動体通信、すなわち、Ｊ−ＣＤＭＡの携帯電話システムとＣＤＭＡ８００の携帯電話システムとに対応したアンテナ共用器を例にして説明する。図８に示すように、アンテナ共用器４１は、送信用端子Ｔｘとアンテナ用端子ＡＮＴの間に送信側回路４２が電気的に接続し、受信用端子Ｒｘとアンテナ用端子ＡＮＴの間に受信側回路４３が電気的に接続している。
【００４０】
送信側回路４２は、共振器Ｒ１と共振用コンデンサＣ２１とで構成された直列共振部４４を有するトラップ回路と、共振器Ｒ２と共振用コンデンサＣ２２とで構成された直列共振部４５を有するトラップ回路とを結合コイルＬ２１を介して電気的に接続してなる周波数可変帯域阻止フィルタ回路である。
【００４１】
共振器Ｒ１の開放端側には、周波数シフト用コンデンサＣ２３とＰＩＮダイオードＤ２１の直列回路、周波数シフト用コンデンサＣ２４とＰＩＮダイオードＤ２２の直列回路、並びに、周波数シフト用コンデンサＣ２５とＰＩＮダイオードＤ２３の直列回路が接続している。同様に、共振器Ｒ２の開放端側には、周波数シフト用コンデンサＣ２６とＰＩＮダイオードＤ２４の直列回路、周波数シフト用コンデンサＣ２７とＰＩＮダイオードＤ２５の直列回路、並びに、周波数シフト用コンデンサＣ２８とＰＩＮダイオードＤ２６の直列回路が接続している。
【００４２】
さらに、直列共振部４４に対して、それぞれ電気的に並列に容量性リアクタンス素子（コンデンサ）Ｃ２９とＰＩＮダイオードＤ２７の直列回路、並びに、誘導性リアクタンス素子（インダクタ）Ｌ２８が接続している。同様に、直列共振部４５に対して、それぞれ電気的に並列に容量性リアクタンス素子（コンデンサ）Ｃ３０とＰＩＮダイオードＤ２８の直列回路、並びに、誘導性リアクタンス素子（インダクタ）Ｌ２９が接続している。
【００４３】
ここに、容量性リアクタンス素子Ｃ２９および誘導性リアクタンス素子Ｌ２８からなる並列リアクタンス素子回路のリアクタンスＸ１と直列共振部４４とで構成されるトラップ回路のアドミッタンスＹ１は前記（１）式で表される。同様に、容量性リアクタンス素子Ｃ３０および誘導性リアクタンス素子Ｌ２９からなる並列リアクタンス素子回路のリアクタンスＸ２と直列共振部４５とで構成されるトラップ回路のアドミッタンスＹ２も前記（１）式で表される。そして、トラップ回路の負荷に起因する送信側回路４２の通過帯域特性の劣化を防止するため、Ｙ１＝０，Ｙ２＝０になるように設定している。
【００４４】
電圧制御用端子Ｖｃ１〜Ｖｃ８は、それぞれチョークコイルＬ２２〜Ｌ２７，Ｌ３０，Ｌ３１を介してＰＩＮダイオードＤ２１〜Ｄ２８のアノードに電気的に接続している。なお、制御電圧供給用抵抗及びバイパスコンデンサは図示していない。
【００４５】
この周波数可変帯域阻止フィルタ回路からなる送信側回路４２は、電圧制御によって通過帯域と減衰極周波数を可変することができ、減衰極周波数の位置を通過帯域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる構成になっている。
【００４６】
一方、受信側回路４３は、共振器Ｒ３〜Ｒ５を結合コンデンサＣ４９，Ｃ４５，Ｃ４６，Ｃ４７を介して電気的に接続して構成した３段の帯域通過フィルタ回路と、共振器Ｒ６と共振用コンデンサＣ４０とで構成された直列共振部４６を有するトラップ回路とを、電気的に接続したトラップ付周波数可変帯域通過フィルタ回路である。
【００４７】
共振器Ｒ３の開放端側には、周波数可変用コンデンサＣ３１とＰＩＮダイオードＤ２９の直列回路、周波数可変用コンデンサＣ３２とＰＩＮダイオードＤ３０の直列回路、並びに、周波数可変用コンデンサＣ３３とＰＩＮダイオードＤ３１の直列回路が接続している。同様にして、共振器Ｒ４、Ｒ５の開放端側に、周波数可変用コンデンサＣ３４〜Ｃ３９とＰＩＮダイオードＤ３２〜Ｄ３７が接続される。
【００４８】
トラップ回路の共振器Ｒ６の開放端側には、周波数シフト用コンデンサＣ４１とＰＩＮダイオードＤ３８の直列回路、周波数シフト用コンデンサＣ４２とＰＩＮダイオードＤ３９の直列回路、並びに、周波数シフト用コンデンサＣ４３とＰＩＮダイオードＤ４０の直列回路が接続している。
【００４９】
さらに、直列共振部４６に対して、それぞれ電気的に並列に容量性リアクタンス素子（コンデンサ）Ｃ４４、並びに、誘導性リアクタンス素子（インダクタ）Ｌ４４とＰＩＮダイオードＤ４１の直列回路が接続している。ここに、容量性リアクタンス素子Ｃ４４および誘導性リアクタンス素子Ｌ４４からなる並列リアクタンス素子回路のリアクタンスＸ３と直列共振部４６とで構成されるトラップ回路のアドミッタンスＹ３は前記（１）式で表される。そして、トラップ回路の負荷に起因する受信側回路４３の通過帯域特性の劣化を防止するため、Ｙ３＝０になるように設定している。
【００５０】
電圧制御用端子Ｖｃ９〜Ｖｃ２１は、それぞれチョークコイルＬ３２〜Ｌ４３，Ｌ４５を介してＰＩＮダイオードＤ２９〜Ｄ４１のアノードに電気的に接続している。なお、制御電圧供給用抵抗及びバイパスコンデンサは図示していない。このトラップ付周波数可変帯域通過フィルタ回路からなる受信側回路４３は、電圧制御によって通過帯域と減衰極周波数を可変することができ、減衰極周波数の位置を通過帯域の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切換えることができる構成になっている。
【００５１】
次に、以上の構成からなるアンテナ共用器４１の作用効果について説明する。このアンテナ共用器４１は、図示しない送信回路系から送信用端子Ｔｘに入った送信信号を送信側回路４２を介してアンテナ用端子ＡＮＴから出力するとともに、アンテナ用端子ＡＮＴから入った受信信号を受信側回路４３を介して受信端子Ｒｘから図示しない受信回路系に出力する。
【００５２】
本第３実施形態では、Ｊ−ＣＤＭＡの携帯電話システムとＣＤＭＡ８００の携帯電話システムのそれぞれの周波数帯域を、以下の表１のように２分割した。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
そして、このアンテナ共用器４１の電圧制御用端子Ｖｃ１〜Ｖｃ２１のそれぞれに、以下の表２に示すような組み合わせで正電圧や負電圧（または０Ｖ）を印加する。なお、表２中において、数字「１」は正電圧を印加し、数字「０」は負電圧（または０Ｖ）を印加するという意味である。
【００５５】
【表２】
0003633476.tif 000003
【００５６】
例えば、アンテナ共用器４１がＪ−ＣＤＭＡの携帯電話システムの高域側で稼動する場合には、電圧制御用端子Ｖｃ２，Ｖｃ５，Ｖｃ１０，Ｖｃ１３，Ｖｃ１６，Ｖｃ２１に正電圧が印加され、残りの電圧制御用端子には負電圧（または０Ｖ）が印加される。このように、アンテナ共用器４１は、電圧制御によってコンデンサＣ２３〜Ｃ４３やインダクタＬ４４を接地したり、開放したりすることによって、四つの相異なる通過帯域特性をもつことができる。図９は送信側回路４２の周波数特性を示すグラフであり、図１０は受信側回路４３の周波数特性を示すグラフである。図９および図１０において、実線５１，５２はそれぞれＣＤＭＡ８００の携帯電話システムの高域側および低域側の場合を表示しており、実線５３，５４はそれぞれＪ−ＣＤＭＡの携帯電話システムの高域側および低域側の場合を表示している。
【００５７】
［第４実施形態、図１１］
図１１に示すように、第４実施形態は、図８に示した前記第３実施形態のアンテナ共用器４１において、電圧制御可能なリアクタンス素子であるＰＩＮダイオードＤ２１〜Ｄ２６，Ｄ２９〜Ｄ４０の替わりに可変容量ダイオードを使用し、部品点数の低減化を図ったものである。
【００５８】
可変容量ダイオードＤ５１〜Ｄ５６は、一般に、逆方向電圧が高いほどアノード−カソード間容量が小さくなる特性を有している。そこで、このアンテナ共用器６１の電圧制御用端子Ｖｃ１〜Ｖｃ５のそれぞれに、以下の表３に示すような組み合わせで電圧を印加することにより、前記第３実施形態のアンテナ共用器４１と同様の周波数特性を得ることができる。なお、表３中において、数字「１」は正電圧を印加し、数字「０」は負電圧（または０Ｖ）を印加するという意味である。そして、電圧Ｖ１〜Ｖ４は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４の関係を有している。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
［第５実施形態、図１２］
第５実施形態は、本発明に係る通信機装置の一実施形態を示すもので、携帯電話を例にして説明する。
【００６１】
図１２は携帯電話１５０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図１２において、１５２はアンテナ素子、１５３はデュプレクサ、１６１は送信側アイソレータ、１６２は送信側増幅器、１６３は送信側段間用バンドパスフィルタ、１６４は送信側ミキサ、１６５は受信側増幅器、１６６は受信側段間用バンドパスフィルタ、１６７は受信側ミキサ、１６８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１６９はローカル用バンドパスフィルタである。
【００６２】
ここに、デュプレクサ１５３として、例えば、前記第３および第４実施形態のアンテナ共用器４１，６１を使用することができる。また、送信及び受信側段間用バンドパスフィルタ１６３，１６６並びにローカル用バンドパスフィルタ１６９として、例えば第１および第２実施形態のフィルタ１，３１を使用することができる。アンテナ共用器４１やフィルタ１等を実装することにより、ＲＦ部分の設計の自由度を向上させるとともに、小型の携帯電話を実現することができる。
【００６３】
［他の実施形態］
なお、本発明に係るフィルタ、アンテナ共用器および通信機装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。電圧制御可能なリアクタンス素子やスイッチング素子として、ＰＩＮダイオードの他に、電界効果トランジスタや可変容量ダイオードなどを用いてもよい。
【００６４】
また、誘電体共振器は、前記実施形態のように一つの誘電体ブロックに一つの内導体孔を設けた構造のもの（つまり、一つの誘電体ブロック内に一つの共振器を形成したもの）だけでなく、一つの誘電体ブロックに二つ以上の内導体孔を設けた構造のもの（つまり、一つの誘電体ブロック内に二つ以上の共振器を形成したもの）であってもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、容量性リアクタンス素子および誘導性リアクタンス素子からなる並列リアクタンス素子回路が、容量性になったり、誘導性になったりする。つまり、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、反共振周波数ｆａの位置を減衰極周波数の高周波側および低周波側のいずれにも自由に切り換えることができる。この結果、通過域と減衰域の関係を制御することができるフィルタが得られ、設計の自由度が大きくかつ小型のアンテナ共用器や通信機装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィルタの一実施形態を示す電気回路図。
【図２】図１に示したフィルタに使用される共振器の一例を示す断面図。
【図３】図１に示したフィルタの作用を説明するための周波数特性を示すグラフ。
【図４】図１に示したフィルタの作用を説明するための周波数特性を示すグラフ。
【図５】本発明に係るフィルタの別の実施形態を示す電気回路図。
【図６】図５に示したフィルタの作用を説明するための周波数特性を示すグラフ。
【図７】図５に示したフィルタの作用を説明するための周波数特性を示すグラフ。
【図８】本発明に係るアンテナ共用器の一実施形態を示す電気回路図。
【図９】図８に示したアンテナ共用器の送信側回路の周波数特性を示すグラフ。
【図１０】図８に示したアンテナ共用器の受信側回路の周波数特性を示すグラフ。
【図１１】本発明に係るアンテナ共用器の別の実施形態を示す電気回路図。
【図１２】本発明に係る通信機装置の一実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１３】従来のトラップフィルタを示す電気回路図。
【図１４】図１３に示したトラップフィルタの周波数特性を示すグラフ。
【図１５】従来の帯域阻止フィルタを示す電気回路図。
【図１６】図１５に示した帯域阻止フィルタの周波数特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…トラップ付周波数可変帯域通過フィルタ
２…帯域通過フィルタ
３…トラップフィルタ
５…直列共振部
３１…周波数可変帯域阻止フィルタ
３２，３３…直列共振部
４１，６１…アンテナ共用器
４４，４５，４６…直列共振部
Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ２９〜Ｄ４０…ＰＩＮダイオード（電圧制御可能なリアクタンス素子）
Ｃ１０，Ｃ１７，Ｃ１８，Ｃ２９，Ｃ３０，Ｃ４４…容量性リアクタンス素子
Ｌ１０，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ２８，Ｌ２９，Ｌ４４…誘導性リアクタンス素子
Ｄ５，Ｄ１３，Ｄ１４，Ｄ２７，Ｄ２８，Ｄ４１…ＰＩＮダイオード（スイッチング素子）
Ｄ５１〜Ｄ５６…可変容量ダイオード（電圧制御可能なリアクタンス素子）
Ｒ１〜Ｒ６…共振器
Ｔｘ…送信用端子
Ｒｘ…受信用端子
ＡＮＴ…アンテナ用端子
１５０…携帯電話
１５３…デュプレクサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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