(57)【要約】【課題】各種電気通信機器に使用される高周波フィルタにおいて、小型で高性能なフィルタを提供することを目的とする。【解決手段】外部回路１６，１７を接続する本発明のフィルタを構成するフィルタ回路１１は、圧電体と力学的共振器の結合系である圧電共振器１２を複数個、電気的に接続することによって構成され、圧電共振器１２の物理的特性より、従来のフィルタ合成法が適用可能であり、同一周波数帯の電気的高周波フィルタに比べ小型で、比較的低周波数帯においては低損失な特性を得ることが可能である。【選択図】  図１
2004274565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、２つの独立な電気的入出力ポートと、を有する圧電共振器を複数個有し、前記複数個の圧電共振器は、前記電気的入出力ポートを介して電気的に接続されていることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項２】
圧電体と力学的共振構造体とを用いて構成された力学的共振器と、２つの独立な電気的入出力ポートと、を有する圧電共振器を複数個有し、前記複数個の圧電共振器は、前記電気的入出力ポートを介して電気的に接続されていることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項３】
圧電共振器は、圧電体である２つの圧電薄膜と、力学的共振構造体である両端固定梁と、を用いて構成され、且つ、各々の前記圧電薄膜は、電気的入出力ポートとなる電極を有するとともに前記両端固定梁上に設けられていることを特徴とする請求項２記載の高周波フィルタ。
【請求項４】
２つの圧電薄膜は、それぞれ、両端固定梁上で且つ圧電共振器の不要な共振を抑圧する位置に配置されることを特徴とする請求項３記載の高周波フィルタ。
【請求項５】
２つの圧電薄膜は、それぞれ、圧電共振器の共振周波数の高調波を抑圧する位置に配置されることを特徴とする請求項４記載の高周波フィルタ。
【請求項６】
複数個の圧電共振器と、電気的入力に対応して少なくとも１つの圧電共振器の共振周波数を調整する調整手段と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の高周波フィルタ。
【請求項７】
調整手段は、電気的入力に対応して全ての圧電共振器の共振周波数の変化を等しくすることを特徴とする請求項６記載の高周波フィルタ。
【請求項８】
調整手段は、電気的入力に対応して各々の圧電共振器の共振周波数の変化をそれぞれ設定することを特徴とする請求項６記載の高周波フィルタ。
【請求項９】
調整手段は、片持ち梁を用いて構成されることを特徴とする請求項６から８のいずれか記載の高周波フィルタ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか記載の高周波フィルタを用いた通信機器。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか記載の高周波フィルタを用いた測定機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波フィルタは、例えば非特許文献１に記載されたものが知られており、現在、高周波回路に内蔵の平面フィルタとして頻繁に適用されている。以下に、図７を用いて従来の高周波フィルタについて説明する。
【０００３】
図７は従来の高周波フィルタの構造を示しており、７１は電気的共振器、７２，７３は入出力端である。
【０００４】
図７に示した従来の高周波フィルタは高周波基板上に形成される。ここで言う高周波基板は上下面が金属薄膜で覆われた誘電体平行平板であり、エッチングによりどちらか一方の面の導体薄膜に回路パターンを形成し、マイクロストリップ線路として動作させることにより平面型の高周波回路は構成される。電気的共振器７１は長手方向に高周波信号を伝送しうる両端開放のマイクロストリップ線路である。伝播波長に換算して線路長が約半波長に相当する周波数を基準周波数として、ほぼその整数倍の周波数において共振する電気的共振器として電気的共振器７１は動作する。
【０００５】
隣接する共振器は、伝播波長で換算して約４分の１波長の長さでオーバーラップしており、その領域で隣り合う電気的共振器７１は結合しており電気的エネルギーの交換を行っている。結合度は隣接する共振器の線路間隔によって決定され、フィルタ全体が所望の濾波特性を実現するよう、各共振器間の結合度，共振周波数は調整されている。結合度と共振周波数の選択は、古くから存在する容量・誘導量による梯子回路を基にした等価回路によるフィルタ合成法により与えられ、濾波特性が与えられるとそれに応じた結合度と共振周波数を求めることが可能である。
【０００６】
【非特許文献１】
小西良弘著、「マイクロ波回路の基礎とその応用  −基礎知識から新しい応用まで−」、総合電子出版社、１９９２年８月２０日、ｐ．３７０の付図１０．３
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この高周波フィルタにおいては、通信装置の小型・低価格化のためにフィルタの占有領域の縮小、および回路内フィルタ点数の削減が要求され、更に装置の高精度化の為にはより高い濾波特性が要求されている。
【０００８】
本発明は、設計性に富み小型で高い濾波特性を実現するとともに、濾波特性の周波数依存性を能動的に可変可能な高周波フィルタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、圧電体、あるいは圧電体と力学的（機械的）共振構造体とによる力学的（機械的）共振器と、２つの電気的入出力ポート（端子）と、を有する圧電共振体、すなわち圧電体と機械的共振体とが結合した圧電共振器を複数個、電気的入出力ポートを介して接続することによって高周波フィルタを構成したものである。
【００１０】
また、本発明は、機械的共振器の内部応力を可変させることによって、圧電共振器の共振周波数を全てに一斉に、あるいは各々独立に変化させることにより、濾波特性を自由に操作可能とするよう構成したものである。
【００１１】
これにより、設計性に富み小型で高い濾波特性を実現するとともに、濾波特性の周波数依存性を能動的に可変可能な高周波フィルタが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明は、圧電体、あるいは圧電体と力学的共振構造体とを用いて構成された力学的共振器と、２つの独立な電気的入出力ポートと、を有する圧電共振器を複数個有し、前記複数個の圧電共振器は、前記電気的入出力ポートを介して電気的に接続されていることを特徴とする高周波フィルタであり、損失が少なく不要信号の抑圧特性に優れた小型なフィルタを提供可能とするものである。
【００１３】
本発明の第２の発明は、圧電共振器が、圧電体である２つの圧電薄膜と、力学的共振構造体である両端固定梁と、を用いて構成され、且つ、各々の前記圧電薄膜が、電気的入出力ポートとなる電極を有するとともに前記両端固定梁上に設けられていることを特徴とする高周波フィルタであり、各々の前記圧電薄膜は膜内部に電界を生じさせるための電極を有するとともに、前記両端固定梁の撓みの大きい位置に設けられており、前記電極は電気的入出力ポートとして作用するもので、圧電共振器の共振周波数帯近傍の電気的振る舞いは、従来の分布乗数線路を用いた電気的共振器と同一であるため、設計法が確立している従来のフィルタ合成法が適用できるという特徴を有する。
【００１４】
本発明の第３の発明は、２つの圧電薄膜が、それぞれ、両端固定梁上で且つ圧電共振器の不要な共振を抑圧する位置に配置されることを特徴とし、特に、圧電共振器の共振周波数の高調波を抑圧する位置に配置されることを特徴とする高周波フィルタであり、従来から高周波フィルタ構成における問題となっている高次共振に依存する不必要な濾波特性の抑圧を可能にするもので、この不要な共振現象の抑圧構造を持たせた共振器を用いることによって、従来の高周波フィルタにおいては使用が困難であった高次共振の適用を可能にするという特徴を有する。
【００１５】
本発明の第４の発明は、複数個の圧電共振器と、電気的入力に対応して少なくとも１つの圧電共振器の共振周波数を調整する調整手段と、を有する高周波フィルタであり、これにより自由に濾波特性を変化させることが可能となるために、複数のフィルタを１つに統合するという特徴を有し、特に、調整手段は、電気的入力に対応して全ての圧電共振器の共振周波数の変化を等しくすることを特徴としてもよく、これにより中心周波数で規格化された比帯域に対する動作濾波特性は普遍のまま中心周波数が可変となるため、１つのフィルタでありながら同一帯域幅を有する複数チャンネルに対応可能であるという特徴を有し、あるいは、調整手段は、電気的入力に対応して各々の圧電共振器の共振周波数の変化をそれぞれ設定することを特徴としてもよく、これにより中心周波数の可変性に加え濾波特性をも可変可能にするという特徴を有するもので、また、調整手段は、片持ち梁を用いて構成されることを特徴とする高周波フィルタであり、これにより圧電共振器の共振周波数の制御性に富むという特徴を有する。
【００１６】
本発明の第５の発明は、上記いずれか記載の高周波フィルタを用いた通信機器または測定機器であり、上記の高周波フィルタを用いることで小型でかつ複数周波数帯を１つのフィルタで濾波可能であるため、フィルタ点数の削減が可能であり、小型で低価格に通信機器および測定機器を提供できるという特徴を有する。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１，図２，図４，図５，図６を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の高周波フィルタの回路ブロック図を示し、図１においてフィルタ回路１１は外部回路１６，１７間を伝送される信号に対して所望の濾波の作用を行うもので、２つの入出力ポートを有する圧電共振器１２を複数個、配線１３によって電気的に接続することによって構成されている。
【００１９】
図２は本発明の圧電共振器１２の具体的構成を示し、図２において２つの圧電体２２，２３は梁２１上に設けられており、圧電体２２に梁２１の共振周波数に一致する電気信号が印加された場合に圧電体２２は梁２１を励振する。それにより圧電体２３の内部に生じる力学的歪は圧電効果により圧電体２３において再び電気信号に変換される。
【００２０】
本実施の形態のように、電気的フィルタを構成する共振器として圧電共振器を適用することによって、従来の電気的フィルタの合成方法が適用可能であり、小型で低損失なフィルタが得られる。
【００２１】
（実施の形態２）
図４は、濾波特性は普遍のままで動作周波数が可変なフィルタを示し、図４において、圧電体４３は印加電圧に応じて片持ち梁４１を撓ませる作用を有する。また、複数個の圧電共振器１２から構成されるフィルタ４２は、片持ち梁４１上の歪の大きい位置に、圧電共振器１２の両端固定梁の中正面と片持ち梁の４１の中正面が一致しないように形成されている。
【００２２】
片持ち梁４１が撓んだ場合、各圧電共振器１２の両端固定梁に同じ内部応力が発生するため、圧電体４３に印加する電圧によって濾波特性は普遍のまま動作周波数が可変なフィルタが得られる。
【００２３】
なお、以上の説明では、圧電共振器１２の両端固定梁に応力を発生させる構造体として、片持ち梁で構成した例で説明したが、両端固定梁で構成しても同様に実施可能である。
【００２４】
更に、以上の説明では片持ち梁４１に歪を与える外力として圧電体を用いた例で説明したが、静電気的・磁気的力，磁歪，熱的撓みを用いても同様に実施可能である。
【００２５】
（実施の形態３）
図５は、濾波特性と動作周波数の両方とも可変可能なフィルタを示し、図５において、圧電共振器１２は、片持ち梁５１の歪みが最も大きく、片持ち梁５１の中正面と圧電共振器１２を構成する両端固定梁の中正面と一致しないように片持ち梁５１上に構成されており、圧電体５３に電圧印加することによって圧電共振器１２の共振周波数の可変が可能である。
【００２６】
本実施の形態におけるフィルタは、上記の各々共振周波数が可変な圧電共振器を電気的に接続することにより構成されているので、各共振器の圧電体５３に印加する電圧により動作周波数はもとより濾波特性が可変なフィルタが得られる。
【００２７】
なお、以上の説明では、圧電共振器１２の両端固定梁に応力を発生させる構造体として、片持ち梁で構成した例で説明したが、両端固定梁で構成しても同様に実施可能である。
【００２８】
更に、以上の説明では片持ち梁５１に歪を与える外力として圧電体を用いた例で説明したが、静電気的・磁気的力，磁歪，熱的撓みを用いても同様に実施可能である。
【００２９】
（実施の形態４）
図６において、通信機器あるいは測定機器６１は、内部に高周波回路６２と他の回路６３を内蔵しており両者は電気的に接続されている。高周波回路６２は各々異なる動作周波数を有する回路群６４とスイッチアレイ６５、および本発明の高周波フィルタ６６を含み、回路群６４はスイッチアレイ６５を通じて本発明の高周波フィルタ６６に電気的に接続されている。
【００３０】
本発明の高周波フィルタ６６によってフィルタ点数が減少するために、機器６１が小型で低価格に構成可能である。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００３２】
（実施例１）
図１は本発明の圧電共振器を用いたフィルタの構造を示す概略構成図である。図１において、１１はフィルタ回路，１２は圧電共振器、１３は配線である。また、１４，１５は入出力端、１６，１７は外部回路であり、フィルタ回路１１は入出力端１４，１５を通じて外部回路１６，１７と接続されている。各圧電共振器１２は配線１３によって電気的に接続されており、フィルタ回路１１は全体として所望の濾波特性を有した受動フィルタとして動作する。
【００３３】
なお、フィルタ回路１１が所望の濾波特性を実現するよう、圧電共振器１２は各々共振周波数が調整されている。また、配線１３は隣接する圧電共振器間以外に、離れた複数の圧電共振器を接続するためにも設けられている。
【００３４】
次に、本発明の圧電共振器を用いたフィルタを構成する圧電共振器１１の実施例について図２を参照しながら説明する。
【００３５】
図２は本発明の圧電共振器を用いたフィルタに使用される圧電共振器の構造を示す概略構成図である。図２において２１は梁であり、その両端が支持部に固定されており、例えば石英・シリコンのように機械的振動に対して損失の少ない素材より構成されている。２２および２３は梁２１上のたわみの大きい位置、すなわち、｜φ’ｊ（ｙ１）−φ’ｊ（ｙ２）｜が大きい位置に設けられた平行平板状の圧電体であり、各圧電体ともに梁との接合面とその面と対向した面に互いに電気的に絶縁された一対の電極が形成されている。
【００３６】
ところで、圧電体内部に電界が印加されると、圧電体内部にはそれに応じた機械的歪みが生成される。また、逆に圧電体に外力が加わることによって圧電体内部に機械的歪みが生じた場合、それに応じた電界が圧電体内部に生成され、圧電体に適切に電極を設けることによって電極間に電圧を生じさせることができる。
【００３７】
以上のことから、圧電体は電気的エネルギーと機械的エネルギーの変換素子として機能する。ゆえに、圧電体２２に高周波信号が印加されると圧電体２２内部に電界が形成され、圧電効果により信号と同一周波数で変動する機械的歪みが発生する。機械的共振体と圧電体の複合系である本発明の圧電共振器においては、入力信号の周波数が梁２１の固有振動数に一致する場合、梁全体が大きく共振するためにもう一方の圧電体２３内部に大きな力学的歪みが形成され、再び圧電効果によって電気信号に変換され出力される。
【００３８】
以上のように、圧電体２２に印加された高周波信号の周波数が圧電共振器の共振周波数に一致する場合は、もう一方の圧電体２３から同一周波数を持った高周波信号が出力されることになる。このことから、圧電共振器１１は機械的共振器であるにもかかわらず、２つの電気的入出力端を有する電気的共振器として動作することがわかる。
【００３９】
ところで、機械的振動，すなわち弾性波の波長は誘電体中を伝播する電磁波に比べて非常に短いために、本発明のフィルタは従来の分布定数線路型フィルタに比較し大幅な小型化が可能である。また、本発明の圧電共振器の共振特性は、主に空気抵抗および空気によるダンピングに依存しており、フィルタ全体を希ガス雰囲気中か減圧大気中に気密密閉することにより、良好な共振特性を実現することが出来る。ゆえに、本発明のフィルタをマイクロ波帯で使用することによって、従来の集中定数型フィルタに比べ飛躍的に小型で良好な通過特性を有するフィルタを実現することが可能となる。
【００４０】
なお、上記圧電共振器１２の説明において、圧電体２２，２３の素材・構成について言及しなかったが、圧電体の接合位置において良好に梁に撓みを発生させる歪モードが実現しさえすれば、どのような素材（例えば、ＰＺＴ、圧電セラミック等）・構成の圧電体を使用しても同等の効果が得られることは言うまでもない。
【００４１】
更に、上記圧電共振器１２の説明において、圧電体２２，２３は独立した圧電体であるとしたが、機械的歪は圧電体内部の電界の有無によって発生するため、図３（ａ），（ｂ）に示したように、梁２１全体に圧電体を積層し圧電体を挟むように形成された電極の両方を分割するか（（ａ）図参照）、上面裏面のどちらか一方を分割すること（（ｂ）図参照）によっても同等の効果が実現されることは言うまでもない。
【００４２】
以上、本発明の圧電共振器の動作について述べたが、それを用いてフィルタを構成するためには、圧電共振器用のフィルタ合成法が必要となることは言うまでもない。そこで、以下に２端子を有する圧電共振器を用いたフィルタ合成法について述べる。
【００４３】
図２において圧電体２２，２３の詳細構成にも依存するが、エネルギーの散逸がない場合においては、共振周波数帯近傍における圧電共振器１２の振る舞いは圧電方程式より近似的に次のように表すことが出来る。
【００４４】
【数１】
2004274565.tif 000003
【００４５】
【数２】
2004274565.tif 000004
【００４６】
ここで、Ｖｉは共振器への入力電圧、Ｖ０は共振器からの出力電圧を表す。両信号の比、すなわち伝達関数Ｔ（ω）は共振周波数ｆ（ω＝２πｆ）の関数であり、定数αは共振器の構造，圧電体の物性値，および出力端子に接続される外部付加に依存する定数である。また、ω０は共振器の共振周波数の２π倍を表す。
【００４７】
式（２）の伝達関数Ｔ（ω）を見ればわかるように、圧電共振器は共振周波数ω０で出力信号振幅値Ｖ０が無限大となる２位の極を有している。この関数形は、１個の容量成分と１個の誘導成分から構成される電気的共振器と同一であり、このことから通常の電気的フィルタと同一手法によって、圧電体共振器を用いたフィルタを構成することが可能であることがわかる。例えば、帯域通過フィルタを構成する場合、上記２ポート圧電共振器１２を直列にｎ個接続し梯子回路を形成することによって、最も単純な帯域通過フィルタを構成することができる。
【００４８】
今、接続されるｎ個の圧電共振器の共振周波数をωｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）とすると、式（１）と式（２）から、フィルタの伝達関数は以下のように表現される。
【００４９】
【数３】
2004274565.tif 000005
【００５０】
ゆえに、極の位置を決める共振周波数ωｉの分布を、例えばチェビシェフ型やバターワース型等に選べば、所望の伝播特性をもった梯子型回路による電気的フィルタと同等な帯域通過フィルタを圧電共振器によっても構成することが可能であることがわかる。
【００５１】
ところでフィルタを構成する場合、複数個の機械的共振器を力学的に結合させた連成振子を原理としたフィルタが存在する。そのような帯域通過フィルタの連成振子の合成法は力学的結合を摂動として扱うため、非常に弱い力学的結合が必要となる上に、特性が結合度の誤差に大きく左右されることから、所望の濾波特性を実現するような共振器間の力学的結合の実現は製作技術上非常に困難である。本発明のフィルタ合成は圧電共振器１２の電気的接続によって成されるために、既存のフィルタ合成法を使用することが可能であり上記困難は存在しないという利点を有する。
【００５２】
なお、上記説明では帯域通過フィルタを例にあげ圧電共振器を用いたフィルタ合成法を示したが、帯域阻止フィルタなどの他構造のフィルタや、梯子回路以外の電気回路で記述されるフィルタにおいても同様なフィルタ合成法が適用可能であることは言うまでもない。
【００５３】
また、上記フィルタ合成法は圧電共振器構造に依存せず、２つの電気的入出力端を有する共振器であれば全て成立することも言うまでもない。なぜならば、圧電体単体あるいは圧電体と機械的共振器の結合体はどのような構造のものも、その共振周波数近傍における電気的振る舞いはほぼ式（１），式（２）で近似することができる。このことから、内部構造によらず２つの電気的入出力端を備えた圧電共振器は電気的共振器と同値であるからである。
【００５４】
ただし、上記フィルタ合成において注意すべき点がある。それは通常の梯子型回路による電気的共振器を用いた帯域通過フィルタの伝達関数は式（３）の分子が１である点である。これは、通過周波数帯における外部回路との整合特性に依存しており、良好な整合の実現のためにはフィルタの入出力端から見てΠαｉが１に見えるように、入出力端に接続される回路のインピーダンスを調整するか、あるいはインピーダンス変成器を入出力端と外部回路の間に挿入するか、各共振器間に挿入する必要がある。
【００５５】
ただし、インピーダンス変成器で発生する損失が問題となるような周波数帯、あるいは回路構成においては、通常の高周波フィルタと同様に隣接する共振器間あるいは入出力端と共振器間の結合率の調整で整合を実現するほうが良い。圧電共振器においては、機械的エネルギーと電気的エネルギーの結合度を変えることにより結合率を変える場合と同様な作用をさせることが可能である。
【００５６】
結合度を調整する最も簡単な方法は、梁２１に対する圧電体２２，２３の大きさと位置を変えることである。今、梁の長手方向の位置をｙで表し、ｉ次共振運動時における梁２１の中正面の変位量をφｉ（ｙ）とする。圧電方程式によれば圧電体２２の２つのエッジ位置をｙ１，ｙ２とすると、次式（数４）のような、エッジ位置における変位量の１次微分係数の差の大きさが、機械的エネルギーと電気的エネルギーの結合度に比例するため、圧電体のエッジ位置を調整することにより結合度の調整が可能となる。
【００５７】
【数４】
2004274565.tif 000006
【００５８】
なお、上記の結合度調整法は圧電体２２のみの位置調整を例にとって説明したが、圧電体２２，２３どちらか一方のみの位置調整でも、あるいは両方の位置調整でも同様に行えることは言うまでもない。
【００５９】
上述の結合度調整法は、整合調整以外に通過特性の改善，および不要な通過特性の抑圧の為にも使用することが可能である。例えば帯域通過フィルタにおいて、阻止したい周波数帯に最も近い固有振動数に対する固有振動がｊ次であったとすると、次式（数５）を満足するように圧電体を配置すれば、その周波数帯の抑圧特性を飛躍的に向上させることが可能である。
【００６０】
【数５】
2004274565.tif 000007
【００６１】
一般に、分布定数線路を用いたフィルタは設計周波数帯の整数倍の周波数帯に高調波共振に起因する不要な通過特性を有する。本発明の圧電共振器を用いたフィルタも同様な振る舞いを示すが、阻止したい周波数帯において（５）式を満足する様に圧電体２２，２３を配置すれば、不要な通過特性の飛躍的な改善が可能となる。
【００６２】
また、一般に分布定数線路を用いたフィルタにおいて高調波共振の利用は技術的困難をともなう。ところが、本発明の圧電共振器においては、圧電体の位置のみで自由に抑圧すべき共振モードを選択することが可能である上に、圧電共振器毎に２つの圧電体各々で独立に異なる共振モードを抑圧可能であるため、ｎ個の圧電共振器から成るフィルタにおいては全部で２ｎ個の共振モードの抑圧が可能となることからかなりの自由度をもって高調波共振モードの利用が可能である。
【００６３】
分布定数線路内を伝播する電磁波の波長に比べて機械的振動の波長は短いため、通常の加工技術や素材を用いて機械的共振器を構成した場合には、作成可能な共振器の大きさから最低時の共振周波数は数１０ＭＨｚ帯に留まるが、上述のモード抑圧法を利用し高調波モードを使用することによって、周波数帯上限を更に向上させることが可能となる。
【００６４】
以上のように本発明によれば、機械的共振器と圧電体を結合させた２つの端子を有する圧電共振器を複数個電気に結合させることによって、設計性に富みかつ小型で高性能なフィルタを提供することが可能となる。
【００６５】
（実施例２）
次に、本発明のフィルタ第２の実施例について図４を用いて説明する。
【００６６】
図４は、本発明の第２の実施例における高周波フィルタの構造を示す概略構成図である。４１は片持ち梁であり、その上面には、実施例１で説明した両端固定梁と圧電体から構成される圧電共振器１２複数個から構成されるフィルタ４２が構成されている。なお、圧電共振器の両端固定梁の中正面と片持ち梁４１の中正面は一致しないように構成されている。４３は電極を有した圧電体であり、電極に通電することにより片持ち梁４１に撓みを生じさせる作用を有する。
【００６７】
以上のように構成された、本発明のフィルタの動作について以下に説明する。今、圧電体４３に電圧を印加することによって片持ち梁４１に撓みを生じさせたとする。片持ち梁４１と圧電共振器１２内の両端固定梁の中正面が一致していないことから、片持ち梁４１の撓みにより圧電共振器１２内の両端固定梁に引っ張り応力、あるいは圧縮応力が生じることになる。
【００６８】
一般に振動物体の内部応力は機械的共振器の共振周波数の変化を生じさせることになるが、図４のように、片持ち梁２１の長手方向と圧電共振器１２内の両端固定梁の長手方向が一致し、なおかつ、全てが片持ち梁４１の長手方向に対して圧電共振器１２が全て同じ位置に設けられているとき、全ての共振器の両端固定梁に生じる内部応力は等しいことから、片持ち梁４１の撓み量に対する全ての共振器の共振周波数変動は等しくなる。
【００６９】
ゆえに、圧電体４３に制御信号を与えることにより、フィルタの動作する中心周波数で規格化した比帯域に対する濾波特性は普遍のまま、自由に中心周波数帯を変化させることが可能となる。
【００７０】
以上のことから、本発明のフィルタは複数周波数帯のフィルタを１つにまとめることが可能であり、通常大きな空間的領域を占有するフィルタ点数を削減することが可能となり通信装置の小型化が図れるという利点を有する。
【００７１】
なお、本発明においては内部応力を発生させることにより機械的共振器の共振周波数を変化させることが動作原理であるため、片持ち梁４１が両端固定梁であっても同様な動作が実現可能であることはいうまでもない。
【００７２】
また、内部応力を発生させるための駆動力・構造がどのようなものであっても同様な作用を実現させることが可能であることも言うまでもない。例えば、静電気的引斥力，磁気的引斥力，磁歪，温度歪などの効果を用いても、方持ち梁４１の変位を生じさせることが可能であることは容易に分かる。
【００７３】
（実施例３）
次に、本発明のフィルタ第３の実施例について図５を用いて説明する。
【００７４】
図５において、５１は片持ち梁，５２は実施例１及び実施例２で説明した圧電共振器，５３は片持ち梁に力学的変位を発生させるための圧電体である。
【００７５】
第３の実施例におけるフィルタは、フィルタを構成する圧電共振器５２各々が力学的に独立な片持ち梁５１上に形成されており、圧電体５３に制御信号を印加することにより、各々独立に片持ち梁５１の変位が制御可能である。ゆえに、実施例２で述べた圧電共振器の共振周波数操作と同様、本実施例においても圧電体５３に対する制御信号により共振周波数の可変が可能である。
【００７６】
ただし、本実施例においては各圧電共振器５２の共振周波数は各々独立に操作が可能であるという特徴を有するため、本実施例の構成を用いることによって、実施例２では濾波特性の中心周波数のみ制御可能であったが更に濾波特性の自由な操作が可能となる。
【００７７】
なお、本発明においては内部応力を発生させることにより機械的共振器の共振周波数を変化させることが動作原理であるため、片持ち梁５１が両端固定梁であっても同様な動作が実現可能であることはいうまでもない。
【００７８】
また、内部応力を発生させるための駆動力・構造がどのようなものであっても同様な作用を実現させることが可能であることも言うまでもない。例えば、静電気的引斥力，磁界的引斥力，磁歪，温度歪などの効果を用いても、方持ち梁５１の変位を生じさせることは可能であることは容易に分かる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、設計性に富み、力学的振動の波長の短さからフィルタの小型化が得られ、力学的共振の良好な共振特性から高い濾波特性が得られるという有利な効果が得られる。
【００８０】
更に、圧電体などで変位量が自由に可変可能な片持ち梁などの表面に、上記フィルタ、あるいは圧電共振器各々を構成することにより共振周波数の操作が可能となるため、濾波特性を動的に変化させることが可能となり、本発明のフィルタ１個で複数のフィルタの作用を兼ねることができるため、通信機器や測定機器内のフィルタ点数が削減されるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による高周波フィルタの構成を示す回路ブロック図
【図２】本発明の一実施の形態による高周波フィルタの圧電共振器の概略構造を示す斜視図
【図３】（ａ）本発明の一実施例による圧電共振器の電極構造の一例を示す直上図
（ｂ）本発明の一実施例による圧電共振器の電極構造の他例を示す直上図
【図４】本発明の一実施の形態による濾波特性が可変可能なフィルタの概略構造を示す斜視図
【図５】本発明の一実施の形態による濾波特性が可変可能なフィルタのもう１つの例の概略構造を示す斜視図
【図６】本発明の一実施の形態による高周波フィルタを内蔵した通信機器あるいは測定機器の回路を示すブロック図
【図７】従来の平面型高周波フィルタの構成を示す回路レイアウト図
【符号の説明】
１１  フィルタ回路
１２  圧電共振器
１３  配線
１４，１５  入出力端
１６，１７  外部回路
【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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