(57)【要約】【課題】本発明はアイソレーション特性が良好な高周波フィルタを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の高周波フィルタは、不平衡の第１および第２の信号端子と、一対の平衡の第３の信号端子と、前記第１の信号端子と前記第２の信号端子の間に接続され、第１の通過帯域を有する第１のフィルタと、前記第１の信号端子と前記一対の第３の信号端子との間に接続され、前記第１の通過帯域と異なる第２の通過帯域を有する第２のフィルタとを備え、前記第１と第２のフィルタを経由して前記第２の信号端子と前記一対の第３の信号端子を結ぶ回路を主回路部としたとき、前記主回路部と並列接続になるように、前記第３の信号端子の一方と前記第２の信号端子との間に付加回路部を設け、前記付加回路部は前記第１または第２の通過帯域の中に前記主回路部と逆方向の位相成分を有する周波数領域を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不平衡の第１および第２の信号端子と、
一対の平衡の第３の信号端子と、
前記第１の信号端子と前記第２の信号端子の間に接続され、
第１の通過帯域を有する第１のフィルタと、
前記第１の信号端子と前記一対の第３の信号端子との間に接続され、
前記第１の通過帯域と異なる第２の通過帯域を有する第２のフィルタとを備え、
前記第１と第２のフィルタを経由して前記第２の信号端子と前記一対の第３の信号端子を結ぶ回路を主回路部としたとき、
前記主回路部と並列接続になるように、前記第３の信号端子の一方と前記第２の信号端子との間に付加回路部を設け、
前記付加回路部は前記第１または第２の通過帯域の中に前記主回路部と逆方向の位相成分を有する周波数領域を設けた高周波フィルタ。
【請求項２】
前記第１のフィルタを送信フィルタとし、前記第２のフィルタを受信フィルタとし、アンテナ共用器として動作する請求項１記載の高周波フィルタ。
【請求項３】
前記付加回路部において、前記周波数領域における通過特性の振幅レベルをシフトさせる素子を設けた請求項１記載の高周波フィルタ。
【請求項４】
前記第２のフィルタは、
前記第３の信号端子の一方に接続された同相の縦結合型共振器と、
前記第３の信号端子の他方に接続された逆相の縦結合型共振器とを有し、
前記付加回路部は前記逆相の縦結合型共振器が接続された側の第３の信号端子に接続された請求項１記載の高周波フィルタ。
【請求項５】
前記付加回路部は弾性波素子を用いたラダー回路部を有し、前記ラダー回路部と前記第２の信号端子との間に第１の容量素子を設け、前記ラダー回路部と前記第３の信号端子との間に第２の容量素子を設けた請求項１記載の高周波フィルタ。
【請求項６】
前記第１または第２のフィルタおよび前記付加回路部は、同一の圧電基板に形成された弾性波素子からなる請求項１記載の高周波フィルタ。
【請求項７】
前記ラダー回路部は、前記第２の通過帯域の中に共振周波数を有する直列腕共振器、または前記第２の通過帯域の中に反共振周波数を有する並列腕共振器を有する請求項５記載の高周波フィルタ。
【請求項８】
前記付加回路部において、前記周波数領域における位相をシフトさせる素子を設けた請求項１記載の高周波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器において使用される高周波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線装置においてアンテナ共用器として使用される従来の高周波フィルタを図７に示す。図７において、従来の高周波フィルタ４０は、圧電基板３１と送信フィルタ１１と受信フィルタ１２とアンテナ端子１３と不平衡の送信端子１４と一対の平衡の受信端子１５ａ、１５ｂとグランド１６とインダクタ１７を有する。送信フィルタ１１と受信フィルタ１２は圧電基板３１の上に形成されている。送信フィルタ１１は、アンテナ端子１３と送信端子１４との間に接続され、その信号ライン１８に直列に複数の直列腕共振器１９を有し、信号ライン１８とグランド１６との間に複数の並列腕共振器２０を有し、これらはラダー型フィルタを構成する。受信フィルタ１２は、アンテナ端子１３と一対の受信端子１５ａ、１５ｂとの間に、１個の一端子対共振器２１と、３個の同相の縦結合型共振器２２と１個の逆相の縦結合型共振器２３を有し、不平衡−平衡変換機能を有するバンドパスフィルタを構成する。なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７３３７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の高周波フィルタ４０は、送信端子１４と受信端子１５ａ、１５ｂの間のアイソレーションを十分確保することができず、受信帯域において十分な減衰量を獲得することが困難であった。
【０００５】
本発明は、共通の信号端子に複数のフィルタを有する高周波フィルタにおいて、各フィルタ間に良好なアイソレーションを確保することのできる高周波フィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本願発明は、不平衡の第１および第２の信号端子と、一対の平衡の第３の信号端子と、前記第１の信号端子と前記第２の信号端子の間に接続され、第１の通過帯域を有する第１のフィルタと、前記第１の信号端子と前記一対の第３の信号端子との間に接続され、前記第１の通過帯域と異なる第２の通過帯域を有する第２のフィルタとを備え、前記第１と第２のフィルタを経由して前記第２の信号端子と前記一対の第３の信号端子を結ぶ回路を主回路部としたとき、前記主回路部と並列接続になるように、前記第３の信号端子の一方と前記第２の信号端子との間に付加回路部を設け、前記付加回路部は前記第１または第２の通過帯域の中に前記主回路部と逆方向の位相成分を有する周波数領域を設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成としたことで本願発明は、阻止帯域において大きな減衰量を有する高周波フィルタを得ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態における高周波フィルタの回路図
【図２】同高周波フィルタの特性図
【図３】同高周波フィルタの特性図
【図４】同高周波フィルタの特性図
【図５】同高周波フィルタの特性図
【図６】同高周波フィルタの特性図
【図７】従来の高周波フィルタの回路図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態における高周波フィルタについて図を用いて説明する。なお、上述した従来の高周波フィルタと同様の構成については同じ符号を付して説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態における高周波フィルタの回路図である。図１において、本発明の高周波フィルタ１０は、送信フィルタ１１と受信フィルタ１２とアンテナ端子１３と不平衡の送信端子１４と一対の平衡の受信端子１５ａ、１５ｂとグランド１６とインダクタ１７を有し、無線装置（図示せず）においてアンテナ共用器として使用される。送信フィルタ１１は、アンテナ端子１３と送信端子１４との間に接続され、その信号ライン１８に直列に複数の直列腕共振器１９を有し、信号ライン１８とグランド１６との間に複数の並列腕共振器２０を有し、これらはラダー型フィルタを構成する。受信フィルタ１２は、アンテナ端子１３と一対の受信端子１５ａ、１５ｂとの間に、１個の一端子対共振器２１と３個の同相の縦結合型共振器２２と１個の逆相の縦結合型共振器２３を有し、不平衡−平衡変換機能を有するバンドパスフィルタを構成する。ここで、同相の縦結合型共振器２２は入力側の櫛電極の電極指と出力側の櫛電極の電極指の配置が同相の関係にあり、逆相の縦結合型共振器２３は入力側の櫛電極の電極指と出力側の櫛電極の電極指の配置が逆相の関係にある。送信フィルタ１１の送信帯域は８８０〜９１５ＭＨｚ、受信フィルタ１２の受信帯域は９２５〜９６０ＭＨｚである。上記した複数の直列腕共振器１９と複数の並列腕共振器２０と一端子対共振器２１と４個の縦結合型共振器２２、２３は、同一の圧電基板３１の上に形成した弾性表面波素子からなる。個々の直列腕共振器１９および個々の並列腕共振器２０および個々の同相の縦結合型共振器２２は、それぞれ異なる設計値を取りうる。
【００１１】
そして、本発明の高周波フィルタ１０は、送信フィルタ１１と受信フィルタ１２を経由して送信端子１４と一対の受信端子１５ａ、１５ｂを結ぶ回路を主回路部２４としたとき、主回路部２４と並列接続になるように、送信端子１４と逆相の縦結合型共振器２３に接続された側の受信端子１５ｂとの間に付加回路部２５を設け、付加回路部２５は受信帯域の中に、送信端子１４と受信端子１５ｂを結ぶ側の主回路部２４の位相と逆方向の位相成分を有する周波数領域を設けたものである。
【００１２】
付加回路部２５は、容量２６、２７と共振器２８、２９を用いて構成した。ここで、共振器２８、２９は主回路部２４の弾性波素子を形成したものと同じ圧電基板３１の上に電極によって形成した一端子対弾性表面波共振器であり、容量２６、２７も同じ圧電基板３１の上に電極によって形成したものである。容量２６と共振器２８と容量２７は、この順に送信端子１４と受信端子１５ｂの間に直列接続したものであり、共振器２９は、容量２６と共振器２８の接続部３０とグランド１６との間に接続したものである。これは、共振器２８を直列腕共振器とし、共振器２９を並列腕共振器とするラダー回路を容量２６と容量２７で挟んだ構成である。
【００１３】
付加回路部２５において、直列腕である共振器２８の共振周波数を９３７ＭＨｚ、反共振周波数を９７１ＭＨｚ、並列腕である共振器２９の共振周波数を９３２ＭＨｚ、反共振周波数を９６６ＭＨｚに設定することにより、受信帯域９２５〜９６０ＭＨｚの中に通過特性を有する周波数領域Ｓを形成した。この周波数領域Ｓの周波数範囲は９４５〜９６０ＭＨｚである。容量２６と容量２７は、周波数領域Ｓにおける付加回路部２５の通過特性の振幅レベルをシフトする素子であり、容量２６と容量２７の設計により、周波数領域Ｓにおける付加回路部２５の通過特性の振幅レベルを主回路部２４の通過特性の振幅レベルに近似させることを可能にする。そして、周波数領域Ｓにおいて、送信端子１４と受信端子１５ｂを結ぶ側の主回路部２４の位相と、付加回路部２５の位相を逆向きにしたことにより、付加回路部２５の振幅と主回路部２４の振幅が相殺し、送信端子１４と受信端子１５ｂの間のアイソレーション特性を向上できる。また、容量２６および容量２７により、付加回路部２５の位相を微調整することができる。また、容量２６および容量２７は、主回路部２４から付加回路部２５に流入する電流を抑制することにより、共振器２８、２９を破壊から保護する機能も併せ持つ。具体的には、容量２６と容量２７の静電容量を共振器２８の静電容量よりも小さな容量値に設定し、送信端子１４に近い容量２６を受信端子１５ｂに近い容量２７より小さな容量に設定したものである。
【００１４】
以上のように構成した高周波フィルタ１０は、付加回路部２５を設けることにより、送信端子１４と受信端子１５ｂの間を通過する信号レベルを周波数領域Ｓにおいて低減し、良好なアイソレーション特性が得られる。
【００１５】
次に、本発明の一実施の形態における高周波フィルタ１０の電気特性について、図２〜図６を用いて説明する。
【００１６】
図２は本発明の一実施の形態における高周波フィルタ１０の減衰量を示す図である。図２において実線は、高周波フィルタ１０において付加回路部２５が無い場合の送信端子１４と受信端子１５ｂを結ぶ主回路部２４の通過特性Ａであり、付加回路部２５が無い場合の送信端子１４と受信端子１５ｂとの間の高周波フィルタ１０のアイソレーション特性を示す。図２において破線は、付加回路部２５の通過特性Ｂを示す。図２に示すように、付加回路部２５の通過特性Ｂは、受信帯域において通過特性Ａに近似するように、周波数領域Ｓに矩形状の通過特性を設けたものである。この矩形状の通過特性は、共振器２８の共振周波数および反共振周波数と共振器２９の共振周波数および反共振周波数を設定することにより、その周波数帯域が受信帯域に入るように設計したものであり、容量２６と容量２７を設定することにより付加回路部２５の通過特性の振幅レベルが主回路部２４の通過特性の振幅レベルに近似できるように設計している。
【００１７】
図３は本発明の一実施の形態における高周波フィルタ１０の位相を示す図である。図３において実線は、高周波フィルタ１０において付加回路部２５が無い場合の送信端子１４から受信端子１５ｂに至る主回路部２４のみの位相特性Ｃである。図３において破線は、付加回路部２５の位相特性Ｄを示す。図３に示すように、付加回路部２５の位相特性Ｄは、受信帯域内の周波数領域Ｓにおいて位相特性Ｃと逆方向の位相特性にしたものである。ここで、位相特性が逆方向であるとは、−１８０度〜１８０度の範囲内で位相差の絶対値が９０度以上であり、位相をベクトルで表したときに逆方向のベクトル成分を有することをいう。
【００１８】
図４において実線は、送信端子１４と受信端子１５ａ、１５ｂの間の主回路部２４と付加回路部２５を含む高周波フィルタ１０の平衡動作時の通過特性Ｅであり、高周波フィルタ１０のアイソレーション特性を示す。図４において破線は、高周波フィルタ１０において送信フィルタ１１と受信フィルタ１２を経由した主回路部２４のみの通過特性Ｆであり、付加回路部２５が無い場合の高周波フィルタ１０のアイソレーション特性を示す。図４に示すように、高周波フィルタ１０のアイソレーション特性を示す通過特性Ｅは、主回路部２４のみのアイソレーション特性を示す通過特性Ｆよりも、受信帯域の特に周波数領域Ｓにおいて減衰量を大きくすることができ、付加回路部２５を設けることによりアイソレーション特性を良化したことがわかる。
【００１９】
図５において、実線は付加回路部２５を含む高周波フィルタ１０のアンテナ端子１３と受信端子１５ａ、１５ｂとの間の平衡動作の通過特性Ｇを示し、付加回路部２５がある場合の受信フィルタ１２の通過特性を示す。図５において、破線は、付加回路部２５が無い場合の高周波フィルタ１０のアンテナ端子１３と受信端子１５ａ、１５ｂとの間の平衡動作の通過特性Ｈを示し、付加回路部２５が無い場合の受信フィルタ１２の通過特性を示す。図５からわかるように、付加回路部２５がある場合と無い場合の受信フィルタ１２の通過特性Ｇ、Ｈを比較すると、付加回路部２５がある場合の通過特性Ｇのほうが８８０〜８８５ＭＨｚにおいて減衰量が良好であり、送信帯域におけるアイソレーションを改善している。
【００２０】
図６において、実線は付加回路部２５を含む高周波フィルタ１０のアンテナ端子１３と送信端子１４との間の通過特性Ｊを示し、付加回路部２５がある場合の送信フィルタ１１の通過特性を示す。図６において、破線は、付加回路部２５が無い場合の高周波フィルタ１０のアンテナ端子１３と送信端子１４との間の通過特性Ｋを示し、付加回路部２５が無い場合の送信フィルタ１１の通過特性を示す。図６からわかるように、付加回路部２５がある場合と無い場合の送信フィルタ１１の通過特性Ｊ、Ｋを比較すると、付加回路部２５がある場合の通過特性Ｊのほうが受信帯域において減衰量が良好であり、受信帯域におけるアイソレーションを改善している。
【００２１】
以上のように、本発明の一実施の形態における高周波フィルタは、不平衡の第１および第２の信号端子と、一対の平衡の第３の信号端子と、前記第１の信号端子と前記第２の信号端子の間に接続され、第１の通過帯域を有する第１のフィルタと、前記第１の信号端子と前記一対の第３の信号端子との間に接続され、前記第１の通過帯域と異なる第２の通過帯域を有する第２のフィルタとを備え、前記第１と第２のフィルタを経由して前記第２の信号端子と前記一対の第３の信号端子を結ぶ回路を主回路部としたとき、前記主回路部と並列接続になるように、前記第３の信号端子の一方と前記第２の信号端子との間に付加回路部を設け、前記付加回路部は前記第１または第２の通過帯域の中に前記主回路部と逆方向の位相成分を有する周波数領域を設けた構成を有する。これにより、この周波数領域における主回路部の通過特性の振幅を相殺して減衰を高めることができ、これによって、第１のフィルタと第２のフィルタの間のアイソレーションを大きく改善することができる。ここで、この周波数領域における主回路部と付加回路部との間の位相差の絶対値は、０度〜１８０度の範囲内において、１８０度が理想的である。しかし、位相差の絶対値が９０度以上であれば、位相をベクトルで表したときに逆方向のベクトル成分を有するため、通過特性の振幅を相殺してアイソレーションを高める効果を有する。
【００２２】
また、上記本発明の一実施の形態における高周波フィルタは、第１のフィルタを送信フィルタとし、第２のフィルタを受信フィルタとすることにより、アイソレーション特性の良好なアンテナ共用器を得ることができる。
【００２３】
また、上記本発明の一実施の形態における高周波フィルタは、主回路部の位相と付加回路部の位相を逆向きにした周波数領域Ｓにおいて、通過特性の振幅レベルをシフトさせる素子を付加回路部に設けたものであり、これによって、周波数領域Ｓにおける付加回路部の振幅を主回路部の振幅に近似させることが可能になる。特に、容量２６と容量２７の静電容量を共振器２８の静電容量よりも小さな容量値に設定し、送信端子１４に近い容量２６を受信端子１５ｂに近い容量２７より小さな容量に設定することにより、周波数領域Ｓにおける付加回路部の振幅を主回路部の振幅に合せこむことが可能になり、アイソレーション特性を向上する効果が高くなる。
【００２４】
また、上記本発明の一実施の形態における高周波フィルタは、第２のフィルタは、第３の信号端子の一方に接続された同相の縦結合型共振器と、第３の信号端子の他方に接続された逆相の縦結合型共振器とを有し、付加回路部を逆相の縦結合型共振器が接続された側の第３の信号端子に接続したことにより、付加回路部の位相と主回路部の位相を逆方向にすることができ、優れたアイソレーション特性を得ることができる。また、付加回路部に別途の位相反転機能を追加する必要が無く、回路構成を簡単にすることができる。
【００２５】
また、上記本発明の一実施の形態における高周波フィルタは、付加回路部は弾性波素子を用いたラダー回路部を有し、ラダー回路部と第２の信号端子との間に第１の容量素子を設け、ラダー回路部と前記第３の信号端子との間に第２の容量素子を設けたことにより、主回路部２４から流入する電流から共振器２８、２９を保護し、共振器２８、２９の破壊を防止することができる。
【００２６】
また、上記本発明の一実施の形態における高周波フィルタは、第１および第２のフィルタと付加回路部を、同一の圧電基板に形成された弾性波素子を有するものとしたことにより、温度変化による周波数特性の変化が第１または第２のフィルタと付加回路部の両方に同様に生じるため、温度変化があった場合でもアイソレーション特性の劣化を少なくすることができ、高周波フィルタに適用した場合には、温度変化に対するアイソレーション特性劣化の少ない高周波フィルタを得ることができるという効果が得られる。また、第１および第２のフィルタと付加回路部を、同一の圧電基板に形成することにより、アイソレーション特性の良好な小型の高周波フィルタを得ることができる。
【００２７】
なお、上記一実施の形態における高周波フィルタ１０において、送信フィルタ１１と受信フィルタ１２と共振器２８は、弾性表面波フィルタおよび弾性表面波共振器により構成したものであったが、送信フィルタ１１と受信フィルタ１２と共振器２８を、弾性境界波フィルタおよび弾性境界波共振器により構成しても良いものであり、実施の形態１における高周波フィルタ１０と同様にアイソレーション特性を向上することができるという効果を有する。
【００２８】
また、上記一実施の形態における高周波フィルタ１０では、受信帯域の中に周波数領域Ｓを設けることにより受信帯域でのアイソレーションを向上したが、同様に、送信帯域の中に周波数領域Ｓを設けることにより送信帯域でのアイソレーションを向上することもできる。
【００２９】
また、図１に示す高周波フィルタ１０において、インダクタ１７は圧電基板３１の上の回路内に配置したが、インダクタ１７は圧電基板３１の外に設けても良い。
【００３０】
また、本実施の形態では、共振器２８の共振周波数および反共振周波数と共振器２９の共振周波数および反共振周波数を設定することにより、その周波数帯域が受信帯域に入るように設計しているが、これはその周波数帯域が受信帯域に含まれる構成であれば本発明の効果が得られるものである。具体的には共振器２８の共振周波数、もしくは共振器２９の反共振周波数の一方が受信帯域に含まれればよい。
【００３１】
また、共振器２８、２９を２段のラダー型として説明したが、それ以上の数の構成でもかまわない。
【００３２】
また、送信帯域と受信帯域の周波数関係についてはこれに限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る高周波フィルタは、各種電子機器を構成する電子部品として有用である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  高周波フィルタ
１１  送信フィルタ
１２  受信フィルタ
１３  アンテナ端子
１４  送信端子
１５ａ、１５ｂ  受信端子
１６  グランド
１７  インダクタ
１９  直列腕共振器
２０  並列腕共振器
２２、２３  縦結合型共振器
２４  主回路部
２５  付加回路部
２６、２７  容量
２８、２９  共振器
３１  圧電基板
【図１】
2014183443.tif 000003
【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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