(57)【要約】【課題】簡素な構成で小型化・低コスト化を図るとともに、良好なフィルタ特性を保ったまま減衰特性を切り替えられるようにした減衰特性可変フィルタを提供する。【解決手段】２つの入出力端ＩＮ，ＯＵＴの間に線路を設け、その線路に対してトラップ用共振回路ＳＲをシャントに接続し、減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の一方端を共通接続し、その共通接続点と接地との間にスイッチ素子としてのダイオードＤ１，Ｄ２を挿入し、減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の他端を線路に接続する。また線路にはシリーズにキャパシタＣ１２，Ｃ２１、シャントにインダクタＬ１２を接続してハイパスフィルタ部ＨＰＦを構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの入出力端の間に線路を設け、
前記線路に対してトラップ用共振回路をシャントに接続し、
前記線路に対して複数の減衰特性調整用共振回路をシャントに接続し、
前記複数の減衰特性調整用共振回路の接地端側を共通に接続するとともに、該共通接続点と接地との間にスイッチ素子を接続し、または前記接地端側とは反対側の端部を共通に接続するとともに、該共通接続点と線路との間にスイッチ素子を接続したことを特徴とする減衰特性可変フィルタ。
【請求項２】
前記線路に対してシリーズにキャパシタを挿入し、前記線路に対してシャントにインダクタを接続して、当該キャパシタとインダクタとでハイパスフィルタ部を構成した請求項１に記載の減衰特性可変フィルタ。
【請求項３】
前記スイッチ素子はＦＥＴである請求項１または２に記載の減衰特性可変フィルタ。
【請求項４】
多層基板の表面に前記スイッチ素子を実装し、前記トラップ用共振回路および前記複数の減衰特性調整用共振回路を前記多層基板の表面に実装または内部に形成した請求項１〜４のうちいずれかに記載の減衰特性可変フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はスイッチ素子を用いて減衰特性を切り替えられるようにした減衰特性可変フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異なる周波数帯を利用する通信システムにおいて、各周波数帯に対応した通過帯域を有するフィルタを複数用意し、それらをスイッチにより切り替えるように構成した通信システムが特許文献１に示されている。この通信システムは、異なる特性を有するフィルタを通る２本の信号線路の入出力端それぞれにスイッチを配置し、スイッチを切り替えることによって通過帯域を変更するとともに、第１のフィルタの通過帯域周波数において所定の減衰特性を得るものである。
【０００３】
また、複数の共振器を伝送線路、インダクタおよびキャパシタで接続し、それらの素子値を調整することによって共振器の特性に縛られずに減衰特性と通過特性を設定できるようにした帯域通過フィルタおよび帯域阻止フィルタが特許文献２に示されている。
【０００４】
さらに、ダイオードやＦＥＴ等の電圧制御可能な切り替え素子を共振器に組み合わせ、それらを切り替えることによって２つの周波数帯域に対応したフィルタが特許文献３に示されている。
【０００５】
図１は特許文献３に示されているフィルタの構成例である。図１に示すように、各共振素子Ｒｅの一方端と接地との間にダイオードＤおよびコンデンサＣを接続し、隣接する共振素子Ｒｅの他方端同士をコンデンサＣａｂで接続している。また、それぞれコンデンサＣｅを介して入力端子ＩＮおよび出力端子ＯＵＴを設けている。コンデンサＣａｂは隣接する共振素子間を結合させるために作用し、このフィルタは全体として帯域通過フィルタとして作用する。
【特許文献１】特開平１０−２８９３４２号公報
【特許文献２】特許第３４８２９５７号公報
【特許文献３】特開２０００−１０１３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが特許文献１に示されているシステムでは、所定の減衰特性を得るために複数のフィルタを用意する必要があり、送受信モジュールが大型化したり、システム構成が複雑になったりする。また、複数の通信システムを１つの機器で使用する場合に、それらが使用する周波数が近接しているとき、通過帯域近傍の減衰量確保が重要になるが、そのような特性を得るためには所望の周波数を通過させるフィルタとは別に減衰特性を得るためのトラップ等の別の回路が必要となり、モジュールサイズが大きくなるという問題があった。
【０００７】
特許文献２に示されているフィルタでは、使用する素子の変更でフィルタ特性を調整できるが、電圧制御による瞬時の特性切り替えは不可能である。
【０００８】
さらに、特許文献３のフィルタでは、電圧制御により共振器の共振周波数を変化させるため、複数の共振器を使用する場合に各共振器に切り替え素子が必要であり、また特定の周波数帯域の減衰量を調整するという目的には適さない。
【０００９】
さらに特許文献２，３共により高い周波数帯域を通過させる安定したハイパス特性が得られない。そのため減衰帯域の高域側の周波数帯域を低損失で通過させ且つ減衰帯域での減衰量を大きく確保する必要のあるシステムには適合しにくいという問題があった。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、上述の問題を解消して簡素な構成で小型化・低コスト化を図るとともに、良好なフィルタ特性を保ったまま減衰特性を切り替えられるようにした減衰特性可変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】
【００１１】
この発明の減衰特性可変フィルタは次のように構成する。
（１）２つの入出力端の間に線路（信号伝搬路）を設け、前記線路に対してトラップ用共振回路をシャントに接続し、前記線路に対して複数の減衰特性調整用共振回路をシャントに接続し、前記複数の減衰特性調整用共振回路の接地端側を共通に接続するとともに、該共通接続点と接地との間にスイッチ素子を接続（配置）し、または前記接地端側とは反対側の端部を共通に接続するとともに、該共通接続点と線路との間にスイッチ素子を接続（配置）する。
【００１２】
（２）前記線路に対してシリーズにキャパシタを挿入し、前記線路に対してシャントにインダクタを接続して、当該キャパシタとインダクタとでハイパスフィルタ部を構成する。
【００１３】
（３）前記スイッチ素子はＦＥＴとする。
（４）多層基板の表面に前記スイッチ素子を実装し、前記トラップ用共振回路および前記複数の減衰特性調整用共振回路を前記多層基板の表面に実装または内部に形成する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）スイッチ素子のオン／オフによって、線路に対して等価的に複数の共振回路がシャントに接続される状態と線路から切り離される状態とが切り替えられるので、線路に対してシャントに接続したトラップ用共振回路による特性と、複数の減衰特性調整用共振回路とトラップ用共振回路との合成特性とを選択的に得ることができる。
【００１５】
また、全体に少ない部品点数で減衰特性可変フィルタが構成できるため小型化・低コスト化が図れる。
【００１６】
また、スイッチ素子を用いてフィルタの特性を変化させているため、特許文献１のように複数の経路やフィルタを構成する必要がなく、全体の素子数が低減できる。
【００１７】
また、特定周波数帯の減衰量を必要に応じて調整できるため、大きな減衰量が不要であるとき通過帯域での挿入損失を低減することができる。
【００１８】
また、単一のスイッチ素子を用いて特性を切り替えることができるので、そのスイッチ素子に対して単一の制御電圧を印加するバイアス回路を設ければよく、制御回路も簡素となり、全体の回路の小型化が図れる。
【００１９】
（２）線路に対してシリーズに挿入したキャパシタとシャントに接続したインダクタとでハイパスフィルタ部を構成することによって、減衰帯域の高域側の高周波帯域まで通過可能な特性が得られる。
【００２０】
（３）前記スイッチ素子としてＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を用いることにより、オン時に流れる電流を小さくでき低消費電力化およびそれに伴い小型化が可能となる。
【００２１】
（４）多層基板を用いて前記スイッチ素子、前記トラップ用共振回路および前記複数の減衰特性調整用共振回路を構成することによって、電子機器の回路基板へ表面実装可能な単一の小型の部品として容易に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る減衰特性可変フィルタについて図２〜図５を参照して説明する。
図２は第１の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの全体の回路図である。図２において２つの入出力端ＩＮ，ＯＵＴの間に線路（信号伝搬路）を設け、その線路に対して、インダクタＬｒｓとキャパシタＣｒｓとの直列回路からなるトラップ用共振回路ＳＲをシャントに接続している。
【００２３】
また、線路に対して２つの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２をシャントに接続している。これらの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２はＳＡＷ共振子Ｒｅ１，Ｒｅ２およびインダクタＬ１１，Ｌ２１の直列回路で構成している。
【００２４】
また、２つの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の接地端側を共通に接続するとともに、その共通接続点と接地との間に、スイッチ素子であるダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路を接続している。そして、このダイオードＤ１，Ｄ２に対してバイアス電圧（制御電圧）を印加する制御端子Ｖｃとの間に抵抗ＲおよびキャパシタＣｃからなるバイアス回路を構成している。
【００２５】
また、前記線路のトラップ用共振回路ＳＲと減衰特性調整用共振回路ＲＳ２との間にキャパシタＣ２１を挿入し、２つの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の間にキャパシタＣ１２を挿入している。そして、出力端ＯＵＴと接地との間にインダクタＬ１２をシャントに接続している。このシャント接続のインダクタＬ１２とシリーズ接続のキャパシタＣ１２，Ｃ２１とによってＬＣ構成のハイパスフィルタ部ＨＰＦを構成している。
【００２６】
図３（Ａ）は図２に示した回路においてダイオードＤ１，Ｄ２がオン状態であるときの等価回路、図３（Ｂ）は図２に示した回路においてダイオードＤ１，Ｄ２がオフ状態であるときの等価回路である。
【００２７】
図２に示した制御端子Ｖｃに所定の正電圧を印加することにより、ダイオードＤ１，Ｄ２が共にオンする。この状態でダイオードＤ１，Ｄ２のインダクタンス成分は減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２のインダクタＬ１１，Ｌ２１より十分に小さな値であるので、図３（Ａ）のように減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の接地端側が等価的に接地されたものとなる。
【００２８】
なお、このようにＳＡＷ共振子Ｒｅ１，Ｒｅ２に対して直列にインダクタＬ１１，Ｌ２１を接続して減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２のインダクタンス成分を増すことによって、１．３ＧＨｚ付近で発生する共振による通過特性の減衰を改善している。
【００２９】
図２に示した制御端子Ｖｃへの印加電圧が０Ｖまたは負電圧であれば、ダイオードＤ１，Ｄ２はオフ状態となり、ダイオードＤ１，Ｄ２が極めて小さなキャパシタンス成分と等価となり、図３（Ｂ）のように減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２は線路に対して接続されていない状態となる。
【００３０】
図４（Ａ）は図３（Ａ）に示した状態での通過特性、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）に示した状態での通過特性をそれぞれ示している。
【００３１】
図２に示したダイオードＤ１，Ｄ２がオフ状態のとき、線路に対してシャントに接続されているトラップ用共振回路ＳＲの作用により図４（Ｂ）に示すように、この例では０．７ＧＨｚに減衰極が生じ、０．８ＧＨｚからこの減衰極にかけて急峻な減衰特性を示し、また０．８ＧＨｚ以上の高域については挿入損失が極めて小さな特性を示す。
【００３２】
図２に示したダイオードＤ１，Ｄ２がオン状態のとき、線路に対してシャントに接続されたトラップ用共振回路ＳＲと減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２との３つの共振回路の作用が重ね合わされた特性となる。図４（Ａ）に示すように、トラップ用共振回路ＳＲと減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の減衰極は０．７ＧＨｚ付近で所定帯域幅をもって減衰極が生じる。そのため０．８ＧＨｚからこの減衰帯域にかけて、図４（Ｂ）に示した特性よりさらに急峻な減衰特性が得られている。０．８ＧＨｚ以上の帯域においては１．０〜１．７ＧＨｚにかけて挿入損失が増大する特性を示している。これは線路に対して複数の共振器をシャントに接続した結果である。
【００３３】
したがって、図４（Ｂ）のように、減衰帯域から高域側の広い帯域に亘って低挿入損失特性を得る場合にはダイオードＤ１，Ｄ２をオフし、減衰帯域幅を確保するとともに通過域から減衰域への急峻な特性を得るためにはダイオードＤ１，Ｄ２をオンすればよい。
【００３４】
なお、このように複数のダイオードを直列接続することによって、オフ時の等価的なキャパシタンス成分を小さくすることができ、ダイオードＤ１，Ｄ２のオン／オフによる周波数シフト量をより大きくすることができる。また、ダイオード１つあたりに印加される電圧の変動が小さくなるため、ハイパスフィルタ部ＨＰＦの高調波特性が改善される。
【００３５】
図５はこの第１の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの拡大外観斜視図である。この図５において多層基板１０の上面にはダイオードＤ１，Ｄ２、ＳＡＷ共振子Ｒｅ１，Ｒｅ２、インダクタＬ１１，Ｌ２１および抵抗Ｒをそれぞれ表面実装している。
【００３６】
多層基板１０の内部には、図２に示した残りのインダクタ、キャパシタをそれぞれ形成している。そして、多層基板１０の裏面に入出力端ＩＮ，ＯＵＴの端子、グランド端子および制御端子Ｖｃをそれぞれ形成している。なお、所望の特性が得られるのであれば、図２に示した残りのインダクタやキャパシタも表面実装してもよいし、あるいはインダクタＬ１１，Ｌ２１を多層基板１０の内部に形成しても構わない。
【００３７】
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。この例ではスイッチ素子としてＦＥＴを用いている。その後、減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の共通接続点と接地との間にＦＥＴ  Ｑを挿入し、そのゲートに、抵抗ＲおよびキャパシタＣｃからなるバイアス回路を接続している。
【００３８】
図６においてＦＥＴＱがＮチャンネルＦＥＴである場合、制御端子Ｖｃに所定の正電圧を印加することによりＦＥＴ  Ｑ１はオン状態となる。また制御端子Ｖｃの印加電圧を０Ｖまたは所定の負電圧とすることにより、ＦＥＴ  Ｑ１はオフ状態となる。Ｑ１がオン状態のとき、減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の接地端側は非常に小さなインダクタンス成分で接地されることになり、等価的に図３（Ａ）に示した状態となる。Ｑ１がオフ状態のとき、等価的に図３（Ｂ）に示した状態となる。したがって第１の実施形態の場合と同様に減衰帯域の中心周波数を制御電圧によって切り替えることができる。
【００３９】
このようにスイッチ素子としてＦＥＴを用いることにより、スイッチ素子オン・オフ制御のための電流値を極めて小さくでき、低消費電力化およびそれに伴い小型化が可能となる。
【００４０】
《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。第１の実施形態で図２に示した回路と異なり、減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の接地端側にそれぞれインダクタＬ１１，Ｌ２１を接続するとともに、接地端側とは反対側の端部を共通に接続し、その共通接続点と線路との間にスイッチ素子としてのダイオードＤを接続している。また、このダイオードＤとトラップ用共振回路ＳＲとの間に、線路に対してシリーズにキャパシタＣ２１を挿入している。さらに線路に対してシャントに接続したインダクタＬ１２と出力端ＯＵＴとの間にキャパシタＣ１２をシリーズに挿入している。
【００４１】
このようにスイッチ素子（ダイオードＤ）を接地側ではなく線路側に設けてもよい。
なおダイオードＤと接地との間に抵抗ＲおよびキャパシタＣｃからなるバイアス回路を設けている。制御端子Ｖｃに所定の正電圧を印加すると、抵抗Ｒ→ダイオードＤ→インダクタＬ１２の経路でバイアス電流が流れてダイオードＤがオンする。
【００４２】
また、この例では、シリーズに接続したキャパシタＣ２１，Ｃ１２およびシャントに接続したインダクタＬ１２によってハイパスフィルタ部ＨＰＦを構成している。このようにハイパスフィルタ部のキャパシタの挿入位置や数は第１〜第３の実施形態に限られるものではなく各種変形例が考えられる。またトラップ用共振回路ＳＲの接続位置も入力端ＩＮ側だけでなく出力端ＯＵＴ側であってもよく、線路上の所定の箇所にシャントに接続すればよい。
【００４３】
《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。第１〜第３の実施形態では、線路に対してシャントに接続する減衰特性調整用共振回路を２段としたが、この第４の実施形態ではそれを３段としたものである。
【００４４】
図８において、２つの入出力端ＩＮ，ＯＵＴの間に線路（信号伝搬路）を設け、その線路に対して、インダクタＬｒｓとキャパシタＣｒｓとの直列回路からなるトラップ用共振回路ＳＲをシャントに接続している。
【００４５】
また、線路に対して３つの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３をシャントに接続している。これらの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３はＳＡＷ共振子Ｒｅ１，Ｒｅ２，Ｒｅ３およびインダクタＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１の直列回路で構成している。
【００４６】
また、３つの減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の接地端側を共通に接続するとともに、その共通接続点と接地との間に、スイッチ素子であるダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路を接続している。そして、このダイオードＤ１，Ｄ２に対してバイアス電圧（制御電圧）を印加する制御端子Ｖｃとの間に抵抗ＲおよびキャパシタＣｃからなるバイアス回路を構成している。
【００４７】
また、前記線路のトラップ用共振回路ＳＲと減衰特性調整用共振回路ＲＳ２との間にキャパシタＣ２１を挿入し、減衰特性調整用共振回路ＲＳ１，ＲＳ２の間にキャパシタＣ１２を挿入し、減衰特性調整用共振回路ＲＳ２，ＲＳ３の間にキャパシタＣ１１を挿入している。そして、出力端ＯＵＴと接地との間にインダクタＬ１２をシャントに接続している。このシャント接続のインダクタＬ１２とシリーズ接続のキャパシタＣ２１，Ｃ１２，Ｃ１１とによってＬＣ構成のハイパスフィルタ部ＨＰＦを構成している。
【００４８】
このようにして減衰特性調整用共振回路を３つまたは３つ以上備える場合についても減衰帯域の特性（通過域から減衰域にかけての減衰カーブおよび減衰帯域幅）を切り替えることができる。
【００４９】
なお、減衰特性調整用共振回路に設ける共振子としてはＳＡＷ共振子以外にＢＡＷ共振子や誘電体共振器を用いてもよい。
【００５０】
また、共振子を用いずにトラップ用共振回路と同様なＬＣ共振回路を用いても構わない。さらにトラップ用共振回路と減衰特性調整用共振回路と線路との接続位置は所望の特性を得るために適宜変更してもよい。その際、シリーズ接続のキャパシタやシャント接続のインダクタの値を変更すれば、所定のフィルタ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】特許文献３に示されているフィルタの回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。
【図３】ダイオードのオン／オフ状態に応じた減衰特性可変フィルタの等価回路である。
【図４】図３に示した回路の通過特性を示す図である。
【図５】減衰特性可変フィルタの拡大外観斜視図である。
【図６】第２の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。
【図７】第３の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。
【図８】第４の実施形態に係る減衰特性可変フィルタの回路図である。
【符号の説明】
【００５２】
ＩＮ，ＯＵＴ−入出力端
ＳＲ−トラップ用共振回路
ＨＰＦ−ハイパスフィルタ部
ＲＳ１，ＲＳ２−減衰特性調整用共振回路
Ｒｅ１，Ｒｅ２−ＳＡＷ共振子
Ｄ１，Ｄ２−ダイオード（スイッチ素子）
【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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