(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端と他方端とを結ぶ直列腕と、前記直列腕とグラウンド電位との間に接続されている複数の並列腕とを有し、
前記直列腕に設けられた複数の直列腕共振子と、前記複数の並列腕にそれぞれ設けられている複数の並列腕共振子とを備え、
１つの前記直列腕共振子と１つの前記並列腕共振子とを有するラダー型回路部が、前記一方端から前記他方端に向けてｎ個（ｎは２以上の整数）設けられており、前記ｎ個のラダー型回路部がミラー接続されており、
前記一方端のインピーダンスと、前記他方端のインピーダンスとが異なっている、ラダー型フィルタ。
【請求項２】
前記ｎ個のラダー型回路部において、ミラー接続されている隣り合うラダー型回路部のインピーダンスをＸａ及びＸｂとし、インピーダンスＸａのラダー型回路部が、インピーダンスＸｂのラダー型回路部よりも前記一方端側に位置しているとした場合、Ｘａ≦ＸｂまたはＸａ≧Ｘｂとされており、但し全てのラダー型回路部のインピーダンスは等しくされていない、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
【請求項３】
前記ｎ個のラダー型回路部のインピーダンスを、一方端側から他方端側に向かってＸａ、Ｘｂ、Ｘｃ、……Ｘｎとした場合、Ｘａ≦Ｘｂ≦Ｘｃ≦……≦ＸｎまたはＸａ≧Ｘｂ≧Ｘｃ≧……≧Ｘｎであり、但しＸａ＝Ｘｂ＝Ｘｃ＝……＝Ｘｎではない、請求項１に記載のラダー型フィルタ。
【請求項４】
前記一方端と前記他方端のうち少なくとも一方と前記グラウンド電位との間に接続されたインダクタをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
【請求項５】
前記一方端及び前記他方端のうち一方のインピーダンスが５０Ωである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
【請求項６】
前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が、弾性波共振子からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のラダー型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子を有するラダー型フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機のＲＦ段に、帯域通過型フィルタとしてラダー型フィルタが広く用いられている。ラダー型フィルタでは、損失の低減及び高帯域化を図ることができる。また、通過帯域近傍における減衰量を大きくすることができる。【０００３】
下記の特許文献１に記載のラダー型フィルタでは、１つの直列腕共振子と、１つの並列腕共振子とを有するラダー型回路部が多段接続されている。隣り合うラダー型回路部間における反射を抑制するために、隣り合うラダー型回路部の一方が、他方に対してミラー反転されているように接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０６５１９９  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラダー型フィルタなどの帯域通過型フィルタでは、入力端子及び出力端子のインピーダンスは、通常、５０Ωとされている。【０００６】
他方、携帯電話機のＲＦ段などの高周波回路において、上記ラダー型フィルタには、増幅素子、スイッチ、ＬＮＡなどの部品が接続される。そして、これらの周辺部品のインピーダンスは、５０Ωではないこともある。従って、このような周辺部品とのインピーダンス整合を図るために、インピーダンス整合回路を設ける必要があった。インピーダンス整合回路は、通常、インダクタと、コンデンサとを有する回路であり、一般的には、２素子や３素子の回路である。そのため、インピーダンス整合回路による損失が大きかった。また、実装面積も大きくなるという問題があった。【０００７】
本発明の目的は、インピーダンス整合用素子の数を少なくすることができ、それによって、インピーダンス整合用素子による損失の増大を抑制でき、かつ実装面積を小さくし得る、ラダー型フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るラダー型フィルタは、一方端と他方端とを結ぶ直列腕と、前記直列腕とグラウンド電位との間に接続されている複数の並列腕とを有し、前記直列腕に設けられた複数の直列腕共振子と、前記複数の並列腕にそれぞれ設けられている複数の並列腕共振子とを備え、１つの前記直列腕共振子と１つの前記並列腕共振子とを有するラダー型回路部が、前記一方端から前記他方端に向けてｎ個（ｎは２以上の整数）設けられており、前記ｎ個のラダー型回路部がミラー接続されており、前記一方端のインピーダンスと、前記他方端のインピーダンスとが異なっている。【０００９】
本発明に係るラダー型フィルタのある特定の局面では、前記ｎ個のラダー型回路部において、ミラー接続されている隣り合うラダー型回路部のインピーダンスをＸａ及びＸｂとし、インピーダンスＸａのラダー型回路部が、インピーダンスＸｂのラダー型回路部よりも前記一方端側に位置しているとした場合、Ｘａ≦ＸｂまたはＸａ≧Ｘｂとされており、但し全てのラダー型回路部のインピーダンスは等しくされていない。【００１０】
本発明に係るラダー型フィルタの他の特定の局面では、前記ｎ個のラダー型回路部のインピーダンスを、一方端側から他方端側に向かってＸａ、Ｘｂ、Ｘｃ、……Ｘｎとした場合、Ｘａ≦Ｘｂ≦Ｘｃ≦……≦ＸｎまたはＸａ≧Ｘｂ≧Ｘｃ≧……≧Ｘｎであり、但しＸａ＝Ｘｂ＝Ｘｃ＝……＝Ｘｎではない。【００１１】
本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、前記一方端と前記他方端のうち少なくとも一方と前記グラウンド電位との間に接続されたインダクタがさらに備えられている。【００１２】
本発明に係るラダー型フィルタの別の特定の局面では、前記一方端及び前記他方端のうち一方のインピーダンスが５０Ωである。【００１３】
本発明に係るラダー型フィルタのさらに他の特定の局面では、前記直列腕共振子及び前記並列腕共振子が、弾性波共振子からなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インピーダンス整合用素子の数を低減でき、従って、損失を小さくすることができ、かつ実装面積を低減し得るラダー型フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの回路図である。
【図２】図２は、実施例及び比較例のラダー型フィルタの通過特性を示す図である。
【図３】図３は、実施例及び比較例のラダー型フィルタの一方端としての入力端子側から見たインピーダンススミスチャートである。
【図４】図４は、実施例及び比較例のラダー型フィルタの他方端としての出力端子側から見たインピーダンススミスチャートである。
【図５】図５は、図１に示した回路図における隣り合うラダー型回路部の隣り合っている共振子を容量的に合成した場合の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るラダー型フィルタの回路図である。
【００１９】
ラダー型フィルタ１は、一方端としての入力端子９０１と、他方端としての出力端子９０２とを有する。入力端子９０１と出力端子９０２とを結ぶ直列腕において、複数の直列腕共振子１０１〜１０７が設けられている。また、直列腕とグラウンド電位とを結ぶ複数の並列腕において、各並列腕に１つの並列腕共振子が設けられている。図１では、７つの並列腕に、それぞれ、並列腕共振子２０１〜２０７が設けられている。
【００２０】
また、入力端子９０１とグラウンド電位との間に、インピーダンス整合用素子としてインダクタ３０１が接続されている。出力端子９０２とグラウンド電位との間にも、インピーダンス整合用素子としてインダクタ３０２が接続されている。
【００２１】
ラダー型フィルタ１では、１つの直列腕共振子と１つの並列腕共振子とを有するラダー型回路部が７段構成されている。例えば、１段目のラダー型回路部は、直列腕共振子１０１と並列腕共振子２０１とを有する。２段目のラダー型回路部は、並列腕共振子２０２と直列腕共振子１０２とを有する。この１段目と２段目のラダー型回路部とが隣り合っている部分では、１段目のラダー型回路部に対して２段目のラダー型回路部がミラー反転されている。このように、隣り合うラダー型回路部において、一方のラダー型回路部に対して他方のラダー型回路部がミラー反転された接続形態は、ミラー接続と称されている。ラダー型フィルタ１では、７段のラダー型回路部がミラー接続されている。
【００２２】
上記のようにミラー接続を用いているのは、特許文献１に記載のように、ラダー型回路部間における反射を抑制するためである。
【００２３】
本実施形態のラダー型フィルタ１の特徴は、一方端である入力端子９０１におけるインピーダンスと、他方端である出力端子９０２におけるインピーダンスとが異なっていることにある。前述したように、通常、ラダー型フィルタなどの帯域通過型フィルタでは、入力端子及び出力端子のインピーダンスは、５０Ωとされていた。従って、接続される周辺部品のインピーダンスが５０Ωと異なる場合、２素子や３素子を有するインピーダンス整合回路を用いてインピーダンス整合を図らねばならなかった。
【００２４】
これに対して、ラダー型フィルタ１では、入力端子９０１におけるインピーダンスと、出力端子９０２とにおけるインピーダンスとが異なっているため、すなわち５０Ωに統一されていないため、周辺部品のインピーダンスとのインピーダンス差を小さくすることができる。よって、インピーダンス整合回路におけるインピーダンス整合用素子の数を低減することができる。従って、入力端子９０１側では、必ずしも必要ではないが、１つのインダクタ３０１のみからなるインピーダンス整合回路が構成されている。同様に、出力端子９０２側においても、必ずしも必要ではないが、１つのインダクタ３０２のみからなるインピーダンス整合回路が構成されている。
【００２５】
上記のように、インピーダンス整合回路に必要なインピーダンス整合用素子の数を低減することができるので、インピーダンス整合回路による損失の増大を抑制することができる。また、インピーダンス整合回路が小さくなるため、ラダー型フィルタ１の実装面積も小さくすることができる。
【００２６】
好ましくは、ｎ個（ｎは２以上の整数）のラダー型回路部を有するラダー型フィルタにおいて、隣り合うラダー型回路部のインピーダンスをＸａ及びＸｂとし、インピーダンスＸａのラダー型回路部が、インピーダンスＸｂのラダー型回路部よりも一方端側に位置しているとした場合、Ｘａ≦ＸｂまたはＸａ≧Ｘｂとされている。この場合、全てのラダー型回路部のインピーダンスは等しくない。この好ましい構成の場合には、ラダー型フィルタ１において、一方端すなわち入力端子９０１側から、出力端子９０２側に向かうにつれて、インピーダンスが順次同等以下になっていき、あるいは順次同等以上になっていくことになる。従って、段間におけるインピーダンス差を小さくすることができる。よって、損失をより一層小さくすることができる。
【００２７】
なお、上記好ましい構成は、別の表現では、ｎ個のラダー型回路部のインピーダンスを、一方端側から他方端側に向かってＸａ、Ｘｂ、Ｘｃ、……Ｘｎとした場合、Ｘａ≦Ｘｂ≦Ｘｃ≦……≦ＸｎまたはＸａ≧Ｘｂ≧Ｘｃ≧……≧Ｘｎであり、但しＸａ＝Ｘｂ＝Ｘｃ＝……＝Ｘｎではないというように表される。
【００２８】
上記直列腕共振子１０１〜１０７及び並列腕共振子２０１〜２０７の物理的な構造自体は特に限定されるものではない。もっとも、好ましくは、直列腕共振子１０１〜１０７及び並列腕共振子２０１〜２０７は、弾性波共振子からなる。
【００２９】
ラダー型フィルタ１では、上記のようにインピーダンス整合を図りつつ、インピーダンス整合用素子数の低減により、損失を小さくすることができる。これを、以下の実施例及び比較例を例にとり、具体的に説明する。
【００３０】
上記実施形態の実施例として、Ｂａｎｄ４１用の帯域通過型フィルタとしてのラダー型フィルタ１を作製した。
【００３１】
直列腕共振子１０１〜１０７及び並列腕共振子２０１〜２０７の設計パラメータを下記の表１に示す。
【００３２】
【表１】
0006508430.tif 000002
【００３３】
上記実施例では、７段のラダー型回路部が、前述したようにミラー接続されている。従って、ラダー型回路部のインピーダンスは、入力端子９０１側から出力端子９０２側に向かって順に、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３……Ｘ７とした場合、Ｘ１≦Ｘ２≦Ｘ３≦……≦Ｘ７であり、但し、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝……＝Ｘ７ではないように構成されている。
【００３４】
比較例として、上記実施例と同様に７段のラダー型回路部が、ミラー接続されている比較例のラダー型フィルタを用意した。但し、比較例のラダー型フィルタでは、各段のインピーダンスを等しくした。また、上記実施例では、インダクタ３０１，３０２のインダクタンスは５ｎＨとした。比較例では、入力端子及び出力端子とグラウンド電位との間に接続されているインダクタのインダクタンスを５ｎＨとした。
【００３５】
図２は、上記実施例及び比較例のラダー型フィルタの通過特性を示す図である。実線が実施例の結果を、破線が比較例の結果を示す。
【００３６】
図２から明らかなように、通過帯域である２５４５ＭＨｚ〜２６５５ＭＨｚの実施例の通過特性は比較例とほぼ同等である。
【００３７】
図３及び図４は、上記実施例及び比較例のラダー型フィルタにおける一方端としての入力端子側から見たインピーダンススミスチャート及び他方端としての出力端子側から見たインピーダンススミスチャートを示す。
【００３８】
図３及び図４においても、実線が実施例の結果を、破線が比較例の結果を示す。そして、図３では、実施例及び比較例の双方のインピーダンスが約５０Ωであることがわかる。これに対して、図４では、実施例では、インピーダンスが５０Ωからずれており、約７０Ωとなっていることがわかる。なお、比較例では、図４においてもインピーダンスは約５０Ωとなっている。
【００３９】
上記のように、複数の直列腕共振子１０１〜１０７及び並列腕共振子２０１〜２０７の設計パラメータを調整することにより、各段のラダー型回路部のインピーダンスを容易に調整することができる。それによって、一方端である入力端子９０１側と、他方端である出力端子９０２側におけるインピーダンスを異ならせることができる。従って、接続される周辺部品のインピーダンスにおいて、入力端子９０１側及び出力端子９０２側のインピーダンスを調整することにより、インピーダンス差を小さくすることができる。よって、単一のインダクタ３０１やインダクタ３０２からなるインピーダンス整合回路を用いて、インピーダンス整合を図り得ることがわかる。
【００４０】
なお、図１では、直列腕共振子１０１〜１０７及び並列腕共振子２０１〜２０７が図示のように接続されていた。実際のラダー型フィルタの設計に際しては、隣り合う共振子同士の容量を合成するように回路を構成することも多い。
【００４１】
図５は、図１に示したラダー型フィルタ１において、隣り合うラダー型回路部の隣り合っている共振子を容量的に合成した場合の回路構成を示す図である。
【００４２】
すなわち、図５に示すラダー型フィルタ１Ａでは、直列腕共振子において、入力端子９０１側から出力端子９０２側に向かって直列腕共振子１０１、直列腕共振子１０２Ａ、直列腕共振子１０４Ａ及び直列腕共振子１０６Ａがこの順序で配置されている。また、並列腕共振子２０１Ａ，２０３Ａ，２０５Ａ及び並列腕共振子２０７が設けられている。直列腕共振子１０２Ａの容量は、図１のラダー型回路部における直列腕共振子１０２と直列腕共振子１０３の容量を合成したものに相当する。従って、直列腕共振子１０２Ａの容量は、直列腕共振子１０２及び直列腕共振子１０３の静電容量が同一であるとすると、直列腕共振子１０２の容量及び直列腕共振子１０３の容量の１／２とされている。
【００４３】
他方、並列腕共振子２０１Ａの容量は、図１のラダー型フィルタの並列腕共振子２０１の容量と並列腕共振子２０２の容量との合成容量となる。従って、並列腕共振子２０１及び並列腕共振子２０２の静電容量が同一であるとすると、並列腕共振子２０１Ａの容量は、並列腕共振子２０１や並列腕共振子２０２の容量の２倍となっている。
【００４４】
ラダー型フィルタ１Ａは、ラダー型フィルタ１において、段間において隣り合う直列腕共振子、例えば直列腕共振子１０２，１０３を合成し、直列腕共振子１０２Ａとし、さらに段間において隣り合う並列腕共振子、例えば並列腕共振子２０１，２０２を合成し、並列腕共振子２０１Ａとした構造に相当する。従って、図５では、１段目のラダー型回路部Ｃ１と２段目のラダー型回路部Ｃ２とにおいて、並列腕共振子２０１Ａが共有されている。同様に、直列腕共振子１０２Ａは、２段目のラダー型回路部Ｃ２と３段目のラダー型回路部とで共有されている。この場合、段間においてインピーダンスを異ならせるには、並列腕共振子２０１Ａの容量や、直列腕共振子１０２Ａの容量は、以下の式に従って求められる合成容量とすればよい。
【００４５】
直列腕共振子１０２Ａの容量＝（直列腕共振子１０２の容量×直列腕共振子１０３の容量）／（直列腕共振子１０２の容量＋直列腕共振子１０３の容量）
【００４６】
並列腕共振子２０１Ａの容量＝（並列腕共振子２０１の容量＋並列腕共振子２０２の容量）
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ…ラダー型フィルタ
１０１〜１０７…直列腕共振子
１０２Ａ，１０４Ａ，１０６Ａ…直列腕共振子
２０１〜２０７…並列腕共振子
２０１Ａ，２０３Ａ，２０５Ａ…並列腕共振子
３０１，３０２…インダクタ
９０１…入力端子
９０２…出力端子
Ｃ１，Ｃ２…ラダー型回路部
【図１】
0006508430.tif 000003
【図２】
0006508430.tif 000004
【図３】
0006508430.tif 000005
【図４】
0006508430.tif 000006
【図５】
0006508430.tif 000007