(57)【要約】      （修正有）【課題】２個の共振インダクタの間の磁界結合を、安定に維持するとともに、小型かつ少部品で実現する並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタを提供する。【解決手段】複同調器は、共振インダクタ（固定）と共振コンデンサ（可変）とを並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させる。前記共振インダクタは、複同調器における減衰特性と挿入損失との間のトレードオフが最適化されるように、前記共振インダクタの巻き付け角度θｒ１、θｒ２を固定角度に規定しているボビンＢを介して、低透磁率を有する共通のトロイダルコアＣに巻き付けられる。ボビンＢは、複同調器における減衰特性と挿入損失との間のトレードオフが最適化されるように、前記共振インダクタの巻き付け工程において、前記共振インダクタの間のギャップ角度θｇを固定角度に規定している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定インダクタンスを有する共振インダクタと可変キャパシタンスを有する共振コンデンサとを並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器を備え、
２個の前記共振インダクタは、巻き付け角度を規定可能な機構を有するボビンを介して、所定の透磁率を有する共通のトロイダルコアに巻き付けられ、
さらに前記ボビンは、２個の前記共振インダクタの間のギャップ角度を規定可能な機構を有する、
ことを特徴とする可変バンドパスフィルタ。
【請求項２】
２個の前記共振インダクタは、前記複同調器における減衰特性と挿入損失との間のトレードオフが最適化されるように、前記ボビンを介して、低透磁率を有する前記共通のトロイダルコアに巻き付けられ、
さらに前記ボビンは、前記複同調器における減衰特性と挿入損失との間のトレードオフが最適化されるように、２個の前記共振インダクタの巻き付け工程において、２個の前記共振インダクタの間のギャップ角度を規定可能な機構を有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の可変バンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記共通のトロイダルコアの断面積に対する前記ボビンの巻き付け部分の断面積の比率は、前記複同調器における挿入損失が最適化されるように設定されている、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の可変バンドパスフィルタ。
【請求項４】
固定インダクタンスを有し前記複同調器の入力側及び出力側のインピーダンスをそれぞれ変換する２個のインピーダンス変換インダクタをさらに備え、
各々の前記インピーダンス変換インダクタは、各々の前記共振インダクタ及び前記ボビンを介して、前記共通のトロイダルコアに巻き付けられ、
各々の前記インピーダンス変換インダクタの巻き付け角度は、各々の前記共振インダクタの巻き付け角度と重なり合い、各々の前記共振インダクタの巻き付け角度より小さい、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の可変バンドパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複同調器を備える可変バンドパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
帯域通過フィルタとして、共振インダクタと共振コンデンサとを並列に備える複数の同調回路を互いに磁界結合させた複同調器を備えるものが、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０２７６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、２個の共振インダクタの間の磁界結合を調整するために、空間距離を調整する方法や結合窓付きの金属遮蔽板等を配置する方法を採用していた。よって、空間距離の調整ずれや金属遮蔽板等の寸法ずれにより、２個の共振インダクタの間の磁界結合を、安定に維持することができないとともに、小型かつ少部品で実現することができなかった。
【０００５】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、２個の共振インダクタの間の磁界結合を、安定に維持するとともに、小型かつ少部品で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、２個の共振インダクタは、２個の共振インダクタの巻き付け角度を固定角度に規定しているボビンを介して、共通のトロイダルコアに巻き付けられることとした。そして、ボビンは、２個の共振インダクタの巻き付け工程において、２個の共振インダクタの間のギャップ角度を固定角度に規定しているようにした。
【発明の効果】
【０００７】
このように、本開示は、並列共振を用いる同調回路を備える可変バンドパスフィルタにおいて、２個の共振インダクタの間の磁界結合を、安定に維持するとともに、小型かつ少部品で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の可変バンドパスフィルタの構成を示す図である。
【図２】本開示のボビンの構造を示す図である。
【図３】本開示のインダクタの巻き付け方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００１０】
本開示の可変バンドパスフィルタの構成を図１に示す。可変バンドパスフィルタは、複同調器及び２個のインピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２を備える。複同調器は、固定インダクタンスを有する共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２と可変キャパシタンスを有する共振コンデンサＣｒ１、Ｃｒ２とを並列にそれぞれ備える２個の同調回路を互いに磁界結合させる。２個のインピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２は、固定インダクタンスを有し複同調器の入力側及び出力側のインピーダンスをそれぞれ変換する。
【００１１】
図１及び図３において、インピーダンス変換インダクタＬｔ１は、ａ端及びａ’端を有する。共振インダクタＬｒ１は、ｂ端及びｂ’端を有する。共振インダクタＬｒ２は、ｃ端及びｃ’端を有する。インピーダンス変換インダクタＬｔ２は、ｄ端及びｄ’端を有する。
【００１２】
複同調器における減衰特性と挿入損失との間のトレードオフを最適化するためには、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋｒ）を疎結合（例えば、ｋｒ〜０．１）にすることが望ましい。ここで、「トレードオフの最適化」は、両方の特性を最適化することのみならず、一方の特性を犠牲にしても他方の特性を優先することも意味する。
【００１３】
複同調器の入力側及び出力側のインピーダンスの変換比率を適切に設定するためには、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合（結合係数ｋｔ１）及びインピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合（結合係数ｋｔ２）を密結合（例えば、ｋｔ１〜ｋｔ２〜０．７）にすることが望ましい。
【００１４】
可変バンドパスフィルタにおいて、ノッチの発生を防止するためには、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合の結合係数及びインピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋｒより小さくすることが望ましい。
【００１５】
可変バンドパスフィルタにおいて、減衰特性の劣化を防止するためには、インピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋｒより小さくすることが望ましい。
【００１６】
本開示のボビンの構造を図２に示す。ボビンＢは、巻き付け部Ｂ１１、Ｂ１２及び仕切り部Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６を備え、分割線Ｂ１７において分割可能である。ボビンＢは、管内においてトロイダルコアＣを収容可能である。
【００１７】
ボビンＢのトロイダルコアＣへの装着方法として、以下の方法がある。第１の方法として、分割線Ｂ１７において分割されたボビンＢの間に、トロイダルコアＣをそのまま挟み込み、ボビンＢを分割線Ｂ１７において結合する。第２の方法として、直径方向に沿って切断されたボビンＢの管内に、切断されたトロイダルコアＣを差し込み、ボビンＢ及びトロイダルコアＣを接着する。
【００１８】
ここで、ボビンＢは、トロイダルコアＣに対して、固定されている。つまり、仕切り部Ｂ１３、Ｂ１５の間の角度及び仕切り部Ｂ１４、Ｂ１６の間の角度は、固定されている。そして、仕切り部Ｂ１３、Ｂ１４の間の巻き付け部Ｂ１１の角度及び仕切り部Ｂ１５、Ｂ１６の間の巻き付け部Ｂ１２の角度も、固定されている。
【００１９】
さらに、巻き付け部Ｂ１１、Ｂ１２の断面積は、トロイダルコアＣの断面積と比べて、小さくなっている。つまり、巻き付け部Ｂ１１、Ｂ１２の管壁の厚さは、トロイダルコアＣの断面の大きさと比べて、薄くなっている。これは、複同調器における挿入損失を最適化するためである。ここで、「挿入損失の最適化」は、挿入損失をできるかぎり小さくすることのみならず、挿入損失を所望の規格に満足させることを意味する。なお、本実施形態では、トロイダルコアＣの断面積に対する巻き付け部Ｂ１１、Ｂ１２の断面積の比率は、およそ２０％〜３０％の程度としている。
【００２０】
本開示のインダクタの巻き付け方法を図３に示す。共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２は、巻き付け部Ｂ１１、Ｂ１２を介して、共通のトロイダルコアＣに巻き付けられる。トロイダルコアＣの比透磁率μｒは、１又は１０のオーダーである。共振インダクタＬｒ１の巻き付け角度は、仕切り部Ｂ１３、Ｂ１４の間の固定角度θｒ１に規定されている。共振インダクタＬｒ２の巻き付け角度は、仕切り部Ｂ１５、Ｂ１６の間の固定角度θｒ２に規定されている。共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間のギャップ角度θｇは、仕切り部Ｂ１３、Ｂ１５の間の固定角度又は仕切り部Ｂ１４、Ｂ１６の間の固定角度に規定されている。
【００２１】
ここで、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋｒ）を疎結合（例えば、ｋｒ〜０．１）にするように、トロイダルコアＣの比透磁率μｒ、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の巻き付け角度θｒ１、θｒ２及び共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の固定ギャップ角度θｇを設定することが望ましい。そして、トロイダルコアＣの比透磁率μｒは、１又は１０のオーダーであるため、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の巻き付け角度θｒ１、θｒ２は、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の固定ギャップ角度θｇより、十分に大きいことが望ましい。
【００２２】
共振インダクタＬｒ１のｂ端及びｂ’端は、仕切り部Ｂ１３、Ｂ１４に設けられた配線孔に差し込まれる。共振インダクタＬｒ２のｃ端及びｃ’端は、仕切り部Ｂ１５、Ｂ１６に設けられた配線孔に差し込まれる。共振インダクタＬｒ１のｂ端及びｂ’端並びに共振インダクタＬｒ２のｃ端及びｃ’端は、結合係数の測定装置に接続される。
【００２３】
ここで、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋｒ）は、比誘電率μｒのばらつき及び共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の巻き付け方等に応じて、比透磁率μｒ、固定角度θｒ１、θｒ２及び固定ギャップ角度θｇによって決まる所望の疎結合から若干ずれることがある。しかし、可変バンドパスフィルタの回路設計で高精度が求められなければ、結合係数ｋｒが所望の疎結合と比べて所定の誤差内であれば足りるため、トロイダルコアＣを取り替えなくてもよく、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２を巻き直さなくてもよい。
【００２４】
インピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２は、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２及び巻き付け部Ｂ１１、Ｂ１２を介して、共通のトロイダルコアＣに巻き付けられる。インピーダンス変換インダクタＬｔ１の巻き付け角度θｔ１は、共振インダクタＬｒ１の巻き付け角度θｒ１より小さく、共振インダクタＬｒ１の巻き付け角度θｒ１のほぼ中間に設けられる。インピーダンス変換インダクタＬｔ２の巻き付け角度θｔ２は、共振インダクタＬｒ２の巻き付け角度θｒ２より小さく、共振インダクタＬｒ２の巻き付け角度θｒ２のほぼ中間に設けられる。
【００２５】
ここで、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合（結合係数ｋｔ１）を密結合（例えば、ｋｔ１〜０．７）にするように、インピーダンス変換インダクタＬｔ１の巻き付け角度θｔ１を設定することが望ましい。そして、インピーダンス変換インダクタＬｔ１及び共振インダクタＬｒ１は、低透磁率のトロイダルコアＣに巻き付けられるものの、インピーダンス変換インダクタＬｔ１の巻き付け角度θｔ１は、共振インダクタＬｒ１の巻き付け角度θｒ１に重なり合う。よって、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合（結合係数ｋｔ１）を密結合にすることができる。
【００２６】
同様に、インピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合（結合係数ｋｔ２）を密結合（例えば、ｋｔ２〜０．７）にするように、インピーダンス変換インダクタＬｔ２の巻き付け角度θｔ２を設定することが望ましい。そして、インピーダンス変換インダクタＬｔ２及び共振インダクタＬｒ２は、低透磁率のトロイダルコアＣに巻き付けられるものの、インピーダンス変換インダクタＬｔ２の巻き付け角度θｔ２は、共振インダクタＬｒ２の巻き付け角度θｒ２に重なり合う。よって、インピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合（結合係数ｋｔ２）を密結合にすることができる。
【００２７】
インピーダンス変換インダクタＬｔ１のａ端及びａ’端は、仕切り部Ｂ１３、Ｂ１４に設けられた配線孔に差し込まれる。インピーダンス変換インダクタＬｔ２のｄ端及びｄ’端は、仕切り部Ｂ１５、Ｂ１６に設けられた配線孔に差し込まれる。共振インダクタＬｒ１のｂ端及びｂ’端並びにインピーダンス変換インダクタＬｔ１のａ端及びａ’端は、結合係数の測定装置に接続される。共振インダクタＬｒ２のｃ端及びｃ’端並びにインピーダンス変換インダクタＬｔ２のｄ端及びｄ’端は、結合係数の測定装置に接続される。
【００２８】
ここで、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合（結合係数ｋｔ１）と、インピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合（結合係数ｋｔ２）は、比誘電率μｒのばらつき及びインピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２の巻き付け方等に応じて、所望の密結合から若干ずれることがある。そこで、結合係数ｋｔ１、ｋｔ２が所望の密結合になるように、インピーダンス整合回路が備えるインピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２以外の可変インダクタを調整する。
【００２９】
このように、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合（結合係数ｋｒ）、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合（結合係数ｋｔ１）及びインピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合（結合係数ｋｔ２）を、安定に維持するとともに、小型かつ少部品で実現することができる。
【００３０】
そして、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ２は、低透磁率のトロイダルコアＣに巻き付けられるうえに、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ２との間のギャップ角度は、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間のギャップ角度θｇ（固定ギャップ角度θｇが維持されている。）より大きい。よって、インピーダンス変換インダクタＬｔ１と共振インダクタＬｒ２との間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋｒより小さくすることができる。
【００３１】
同様に、インピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ１は、低透磁率のトロイダルコアＣに巻き付けられるうえに、インピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ１との間のギャップ角度は、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間のギャップ角度θｇ（固定ギャップ角度θｇが維持されている。）より大きい。よって、インピーダンス変換インダクタＬｔ２と共振インダクタＬｒ１との間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋｒより小さくすることができる。
【００３２】
さらに、インピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２は、低透磁率のトロイダルコアＣに巻き付けられるうえに、インピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２の間のギャップ角度は、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間のギャップ角度θｇ（固定ギャップ角度θｇが維持されている。）より大きい。よって、インピーダンス変換インダクタＬｔ１、Ｌｔ２の間の磁界結合の結合係数を、共振インダクタＬｒ１、Ｌｒ２の間の磁界結合の結合係数ｋｒより小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本開示の可変バンドパスフィルタは、送受信のフロントエンド等に適用することができ、所定の帯域幅を透過させるのみならず、インピーダンスを整合させることもできる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｌｒ１、Ｌｒ２：共振インダクタ、Ｃｒ１、Ｃｒ２：共振コンデンサ、Ｌｔ１、Ｌｔ２：インピーダンス変換インダクタ、Ｃ：トロイダルコア、Ｂ：ボビン、Ｂ１１、Ｂ１２：巻き付け部、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６：仕切り部、Ｂ１７：分割線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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