(57)【要約】【課題】簡易な構成で信号の遮断帯域を変化可能な帯域可変フィルタを得る。【解決手段】並行して配置された第１伝送線路１ａおよび第２伝送線路１ｂからなる結合回路２を備え、結合回路２の入力端子Ｐ１に入力された信号が結合回路２の通過端子Ｐ２から出力される帯域可変フィルタであって、一端が接地され、他端が結合回路２の結合端子Ｐ３に接続された可変容量素子３をさらに備え、結合回路２のアイソレーション端子Ｐ４が接地されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並行して配置された第１伝送線路および第２伝送線路からなる結合回路を備え、前記結合回路の入力端子に入力された信号が前記結合回路の通過端子から出力される帯域可変フィルタであって、
一端が接地され、他端が前記結合回路の結合端子に接続された第１可変容量素子をさらに備え、
前記結合回路のアイソレーション端子が接地された
ことを特徴とする帯域可変フィルタ。
【請求項２】
前記アイソレーション端子を接地することに代えて、前記アイソレーション端子に先端開放スタブを接続したことを特徴とする請求項１に記載の帯域可変フィルタ。
【請求項３】
前記結合端子と前記第１可変容量素子との間に接続された第３伝送線路をさらに備え、
前記アイソレーション端子を接地することに代えて、前記アイソレーション端子を開放した
ことを特徴とする請求項１に記載の帯域可変フィルタ。
【請求項４】
前記結合端子と前記第１可変容量素子との間に接続された第３伝送線路をさらに備え、
前記アイソレーション端子が、第２可変容量素子を介して接地された
ことを特徴とする請求項１に記載の帯域可変フィルタ。
【請求項５】
前記第１可変容量素子は、バラクタダイオードであり、
所望の遮断帯域に応じて前記バラクタダイオードの容量値を制御する制御手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の帯域可変フィルタ。
【請求項６】
前記第１可変容量素子は、半導体素子であることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の帯域可変フィルタ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された少なくとも１つの帯域可変フィルタと、帯域通過フィルタとを組み合わせたことを特徴とする帯域可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば通信装置やレーダ装置に使用され、信号の遮断帯域を変化させることができる帯域可変フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の帯域遮断フィルタは、並行して配置され、互いに電磁結合する第１伝送線路および第２伝送線路からなる結合回路により構成されている。第１伝送線路の入力端子（結合回路の入力端子）から入力された信号は、出力端子（結合回路の通過端子）から出力される。第２伝送線路の一端（結合回路の結合端子）は接地されており、他端側（結合回路のアイソレーション端子側）は開放されている。
【０００３】
このような帯域遮断フィルタにおいて、第２伝送線路の電気長を、所望の遮断帯域の信号についてπ／２の奇数倍とすることにより、第１伝送線路と第２伝送線路とが共振し、結合回路の入力端子と通過端子との間を伝送する所望の遮断帯域の信号が遮断される（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Noyan Kinayman, M.I.Aksun, “Modern Microwave Circuits” Artech House Publishers, February 28, 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の帯域可変フィルタは、第２伝送線路の電気長が固定長なので、遮断帯域を変化させることができず、所望の遮断帯域が変化した場合に、信号を遮断することができなくなるという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で信号の遮断帯域を変化させることができる帯域可変フィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る帯域可変フィルタは、並行して配置された第１伝送線路および第２伝送線路からなる結合回路を備え、結合回路の入力端子に入力された信号が結合回路の通過端子から出力される帯域可変フィルタであって、一端が接地され、他端が結合回路の結合端子に接続された第１可変容量素子をさらに備え、結合回路のアイソレーション端子が接地されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る帯域可変フィルタによれば、結合回路の結合端子には、第１可変容量素子の一端が接続され、第１可変容量素子の他端が接地されているとともに、結合回路のアイソレーション端子が接地されている。
そのため、簡易な構成で信号の遮断帯域を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
【図２】図１に示した帯域可変フィルタの通過特性の計算例を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
【図５】図４に示した帯域可変フィルタの通過特性の計算例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
【図７】図６に示した帯域可変フィルタの通過特性の計算例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
【図１０】図９に示した帯域可変フィルタの通過特性を、帯域通過フィルタのみの通過特性とともに示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の帯域可変フィルタの好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
図１において、この帯域可変フィルタは、並行して配置され、互いに電磁結合する第１伝送線路１ａおよび第２伝送線路１ｂからなる結合回路２を備えている。結合回路２の端部には、それぞれ入力端子Ｐ１、通過端子Ｐ２、結合端子Ｐ３およびアイソレーション端子Ｐ４が設けられている。
【００１２】
ここで、結合回路２は、任意の中心周波数の信号（高周波信号）に対して、電気長がπ／２（λ／４）の奇数倍となるように構成されている。また、結合端子Ｐ３には、可変容量素子３（第１可変容量素子）の一端が接続され、可変容量素子３の他端は、グランド４ａに接地されている。また、アイソレーション端子Ｐ４は、グランド４ｂに接地されている。
【００１３】
続いて、上記構成の帯域可変フィルタの動作について説明する。
この帯域可変フィルタにおいて、入力端子Ｐ１に入力された信号は、通過端子Ｐ２から出力される。このとき、第２伝送線路１ｂの電気長が、所望の遮断帯域の信号についてπ／２の奇数倍となれば、第１伝送線路１ａと第２伝送線路１ｂとが共振し、入力端子Ｐ１と通過端子Ｐ２との間を伝送する所望の遮断帯域の信号が遮断される。
【００１４】
ここで、可変容量素子３の容量値を変化させることにより、第２伝送線路１ｂの見かけ上の電気長が変化するので、共振周波数が変化する結果、信号の遮断帯域を変化させることができる。具体的には、可変容量素子３の容量値を小さくすることにより、遮断帯域を高周波側にシフトすることができ、可変容量素子３の容量値を大きくすることにより、遮断帯域を低周波側にシフトすることができる。
【００１５】
図２は、図１に示した帯域可変フィルタの通過特性の計算例を示す説明図である。
図２より、可変容量素子３の容量値を変化させることによって、信号の遮断帯域を変化させることができることが分かる。
【００１６】
以上のように、実施の形態１によれば、結合回路の結合端子には、第１可変容量素子の一端が接続され、第１可変容量素子の他端が接地されているとともに、結合回路のアイソレーション端子が接地されている。
そのため、簡易な構成で信号の遮断帯域を変化させることができる。
【００１７】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
図３において、アイソレーション端子Ｐ４には、先端開放スタブ５が接続されている。その他の構成は、上述した図１と同様なので、説明を省略する。
【００１８】
この帯域可変フィルタにおいて、所望の遮断帯域における先端開放スタブ５の電気長をπ／２とすると、アイソレーション端子Ｐ４は等価的に短絡される。そのため、所望の遮断帯域において、上記実施の形態１と同様に、アイソレーション端子Ｐ４が接地されているとみなすことができ、この実施の形態２の帯域可変フィルタは、上記実施の形態１の帯域可変フィルタと同等の動作をする。
【００１９】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
図４において、結合端子Ｐ３は、開放されている。また、アイソレーション端子Ｐ４には、第３伝送線路６の一端が接続され、第３伝送線路６の他端には、可変容量素子３の一端が接続され、可変容量素子３の他端は、グランド４ｂに接地されている。その他の構成は、上述した図１と同様なので、説明を省略する。
【００２０】
続いて、上記構成の帯域可変フィルタの動作について説明する。
この帯域可変フィルタにおいて、所望の遮断帯域における第３伝送線路６の電気長をπ／２とすると、可変容量素子３の容量値を変化させることにより、第３伝送線路６（アイソレーション端子Ｐ４からグランド４ｂまで）の見かけ上の電気長が変化する。そのため、共振周波数が変化する結果、信号の遮断帯域を変化させることができる。
【００２１】
図５は、図４に示した帯域可変フィルタの通過特性の計算例を示す説明図である。
図５より、可変容量素子３の容量値を変化させることによって、信号の遮断帯域を変化させることができることが分かる。
【００２２】
なお、この実施の形態３において、図１に示した結合端子Ｐ３と可変容量素子３との間に第３伝送線路を接続し、アイソレーション端子Ｐ４を開放してもよい。
この場合も、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
図６において、結合端子Ｐ３には、可変容量素子３ａ（第１可変容量素子）の一端が接続され、可変容量素子３ａの他端は、グランド４ａに接地されている。
【００２４】
また、アイソレーション端子Ｐ４には、第３伝送線路６の一端が接続され、第３伝送線路６の他端には、可変容量素子３ｂ（第２可変容量素子）の一端が接続され、可変容量素子３ｂの他端は、グランド４ｂに接地されている。その他の構成は、上述した図１と同様なので、説明を省略する。
【００２５】
続いて、上記構成の帯域可変フィルタの動作について説明する。
この帯域可変フィルタにおいて、所望の遮断帯域における第３伝送線路６の電気長をπ／２とすると、可変容量素子３ｂの容量値を変化させることにより、第３伝送線路６（アイソレーション端子Ｐ４からグランド４ｂまで）の見かけ上の電気長が変化する。そのため、共振周波数が変化する結果、信号の遮断帯域を変化させることができる。
【００２６】
さらに、上記実施の形態１で説明したように、可変容量素子３ａの容量値を変化させることにより、第２伝送線路１ｂの見かけ上の電気長が変化するので、共振周波数が変化する結果、信号の遮断帯域を変化させることができる。
ここで、可変容量素子３ａの容量値の変化と可変容量素子３ｂの容量値の変化とを組み合わせることにより、遮断帯域の変化幅を拡大することができる。
【００２７】
図７は、図６に示した帯域可変フィルタの通過特性の計算例を示す説明図である。
図６より、可変容量素子３ａの容量値の変化と可変容量素子３ｂの容量値の変化とを組み合わせることによって、遮断帯域の変化幅を拡大することができることが分かる。
なお、図７の計算例では、可変容量素子３ａと可変容量素子３ｂとが互いに同じ容量値である場合の例を示したが、異なる容量値であっても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
なお、この実施の形態４において、アイソレーション端子Ｐ４と可変容量素子３ｂとの間に第３伝送線路を接続することに代えて、結合端子Ｐ３と可変容量素子３ａとの間に第３伝送線路を接続してもよい。
この場合も、上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
図８において、結合端子Ｐ３には、バラクタダイオード７（第１可変容量素子）の一端が接続され、バラクタダイオード７の他端には、ＤＣカットコンデンサ８の一端が接続され、ＤＣカットコンデンサ８の他端は、グランド４ａに接地されている。また、バラクタダイオード７とＤＣカットコンデンサ８との接続点には、抵抗９を介して制御端子Ｐ５が設けられている。その他の構成は、上述した図１と同様なので、説明を省略する。
【００３０】
すなわち、この実施の形態５の帯域可変フィルタは、上記実施の形態１の帯域可変フィルタにおいて、可変容量素子３をバラクタダイオード７とするとともに、所望の遮断帯域に応じてバラクタダイオード７の容量値を制御するための、制御端子Ｐ５、ＤＣカットコンデンサ８および抵抗９からなるバイアス回路を付加したものである。
【００３１】
この帯域可変フィルタにおいて、バラクタダイオード７は、制御端子Ｐ５に印加される制御電圧に応じて、容量値が変化される。このとき、入力端子Ｐ１に入力された信号に対して、ＤＣカットコンデンサ８は短絡、抵抗９は開放となるように素子値が設定される。これにより、この実施の形態５の帯域可変フィルタは、上記実施の形態１の帯域可変フィルタと同等の動作をする。
【００３２】
なお、この実施の形態５では、可変容量素子としてバラクタダイオード７を用いた場合の例を示したが、これに限定されず、電界効果トランジスタやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子を用いた場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、上記実施の形態４の帯域可変フィルタにおいて、可変容量素子３ａおよび可変容量素子３ｂをそれぞれバラクタダイオードとするとともに、各バラクタダイオードを制御するためのバイアス回路をそれぞれ付加してもよい。
この場合も、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係る帯域可変フィルタを示す回路図である。
図９において、この帯域可変フィルタは、互いに反転して配置された上記実施の形態１に係る２つの帯域可変フィルタの通過端子Ｐ２間に、帯域通過フィルタ１０が接続された構成を有している。
【００３５】
すなわち、この実施の形態６の帯域可変フィルタは、上記実施の形態１に係る２つの帯域可変フィルタと、帯域通過フィルタ１０とを縦続接続したものであり、全体として、所望の通過帯域の信号を通過させる帯域通過フィルタとして機能する。なお、帯域通過フィルタ１０は、通過帯域が固定のものであってもよいし、通過帯域を変化させることができる帯域可変通過フィルタであってもよい。
【００３６】
所望の通過帯域の信号を通過させる帯域可変フィルタとしては、例えば特開２００５−９４４５３号公報（以下、「従来文献１」と称する）に開示された帯域可変フィルタが知られている。従来文献１に開示された帯域可変フィルタは、互いに電磁結合する２本の伝送線路からなる結合回路と、結合回路の通過端子およびアイソレーション端子にそれぞれ一端が接続され、他端が接地された２つの可変容量素子とを備えている。
【００３７】
この帯域可変フィルタは、可変容量素子に印加するバイアス電圧を制御して容量を変化させることにより、結合回路の入力端子と結合端子との間を通過する信号の通過帯域を変化させている。
しかしながら、従来文献１に開示された帯域可変フィルタでは、一般的に、通過帯域近傍の周波数における減衰量が十分でなく、不要な信号が通過されるという問題がある。
【００３８】
これに対して、この実施の形態６の帯域可変フィルタは、上記実施の形態１に係る２つの帯域可変フィルタにおける所望の遮断帯域を、それぞれ帯域通過フィルタ１０における所望の通過帯域の低周波側および高周波側の近傍に設定することにより、通過帯域近傍の周波数において、信号を十分に減衰させることができる。
【００３９】
図１０は、図９に示した帯域可変フィルタの通過特性（実線）を、帯域通過フィルタ１０のみの通過特性（破線）とともに示す説明図である。
図１０より、この発明の実施の形態６に係る帯域可変フィルタによれば、帯域通過フィルタ１０のみでは十分な減衰量が得られない通過帯域近傍の周波数においても、十分な減衰量を得ることができる。
【００４０】
また、帯域通過フィルタ１０の両側に接続された各帯域可変フィルタの可変容量素子３の容量値を調整することにより、各帯域可変フィルタの入力端子Ｐ１と帯域通過フィルタ１０との結合度を調整することができる。その結果、帯域可変フィルタの通過帯域幅を調整することもできる。
【００４１】
なお、この実施の形態６では、帯域可変フィルタの遮断帯域を、それぞれ帯域通過フィルタ１０における所望の通過帯域の低周波側および高周波側の両方に設定した場合の例を示した。しかしながら、これに限定されず、帯域通過フィルタ１０に接続される帯域可変フィルタを１つのみとし、帯域可変フィルタの遮断帯域を、帯域通過フィルタ１０における所望の通過帯域の低周波側および高周波側の何れか一方のみに設定してもよい。
この場合も、従来文献１に開示された帯域可変フィルタと比較して、通過帯域近傍の周波数における信号を十分に減衰させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ  第１伝送線路、１ｂ  第２伝送線路、２  結合回路、３、３ａ  可変容量素子（第１可変容量素子）、３ｂ  可変容量素子（第２可変容量素子）、４ａ、４ｂ  グランド、５  先端開放スタブ、６  第３伝送線路、７  バラクタダイオード（第１可変容量素子）、８  カットコンデンサ、９  抵抗、１０  帯域通過フィルタ、Ｐ１  入力端子、Ｐ２  通過端子、Ｐ３  結合端子、Ｐ４  アイソレーション端子、Ｐ５  制御端子。
【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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