(57)【要約】  【課題】  相互変調歪みが小さい電圧制御可変フィルタおよび通信装置を提供すること。  【解決手段】  分布定数型ＬＣ共振回路Ｄ１，Ｄ２の信号側端部に固定容量素子Ｃ３，Ｃ４を直列的に接続し、可変容量素子Ｃ１，Ｃ２を並列的に接続している。そして、これら可変容量素子に制御電圧の電界強度によって誘電体の誘電率を変化させた容量素子を用いる電圧制御可変フィルタとする。【選択図】  図１
2005109653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号側端部およびグランド側端部を有する分布定数型ＬＣ共振回路の複数と、前記複数の分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部同士を接続する結合回路と、該結合回路と前記分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部との間を接続するインピーダンス素子と、該インピーダンス素子と前記結合回路との接続部および前記分布定数型ＬＣ共振回路のグランド側端部の間を接続する、印加される電圧の電界強度によって誘電率が変化する誘電体層を備えた可変容量素子と、該可変容量素子に印加される制御電圧を供給する制御端子と、を備えたことを特徴とする電圧制御可変フィルタ。
【請求項２】
前記複数の分布定数型ＬＣ共振回路は、同軸型誘電体共振器、ストリップ線路およびマイクロストリップ線路のうちの少なくとも１種で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御可変フィルタ。
【請求項３】
アンテナと、送受信回路と、前記アンテナおよび前記送受信回路の間を接続する請求項１に記載の電圧制御可変フィルタとを備えてなることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
前記電圧制御可変フィルタは、該電圧制御可変フィルタを構成する前記制御端子から供給される前記制御電圧により、フィルタ通過帯域を送信信号の周波数帯域と受信信号の周波数帯域とに可変としたことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信信号および前記受信信号のいずれか少なくとも一方の周波数帯域が複数あることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機器に使用される高周波フィルタとして、直流制御電圧により誘電率が変化する誘電体層を有し、容量が大きく変化する薄膜コンデンサ（可変容量素子）によりフィルタ特性の切換えを行うことができる電圧制御可変フィルタに関するものである。また、この電圧制御可変フィルタを備えて構成される送受信号切換回路を備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の電圧制御可変フィルタの一例を示す等価回路図である。図３は、２つのＬＣ並列共振回路を有するフィルタを示している。
【０００３】
複数のＬＣ並列共振回路Ｄ１，Ｄ２は、１／４波長の先端短絡型の誘電体共振器などが例示でき、このＬＣ並列共振回路Ｄ１，Ｄ２に対して、可変容量ダイオードＸ１，Ｘ２と、コンデンサ（固定容量素子）Ｃ３，Ｃ４からなるインピーダンス回路との直列回路が、並列的に接続されている。また、可変容量ダイオードＸ１，Ｘ２には、それぞれ制御電圧を供給するためのＲＦ阻止用インダクタＬ１，Ｌ２が、上記可変容量ダイオードＸ１，Ｘ２に接続されている。また、ＬＣ並列共振回路Ｄ１、Ｄ２は、結合コンデンサＣ６を介して結合されており、外部回路を結合するための入力容量成分Ｃ５，Ｃ７を接続している。これにより、電圧制御可変フィルタを構成している（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平６−343002号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、図３に示す電圧制御型可変フィルタに用いている可変容量ダイオードＸ１，Ｘ２は、高周波での損失が大きいという問題点があった。また、ダイオードの非線形性による歪特性が大きいため、取扱い電力が小さい受信機や受信回路にしか用いられなかった。即ち、送信機や送信回路では、送信信号の出力が大きいため用いることができかった。
【０００５】
また、このような電圧制御型可変フィルタを、アンテナと送受信回路との間に配置した送受信号切換回路においては、相互変調歪信号によって周波数軸上に隣接して設定されたほかの通信チャンネル周波数の信号を妨害する等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の諸問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、低歪みの電圧制御可変フィルタを提供することであり、また低歪みの電圧制御可変フィルタを用いることにより、相互変調歪み信号の少ない送受信号切換回路を備えた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電圧制御可変フィルタは、１）信号側端部およびグランド側端部を有する分布定数型ＬＣ共振回路の複数と、前記複数の分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部同士を接続する結合回路と、該結合回路と前記分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部との間を接続するインピーダンス素子と、該インピーダンス素子と前記結合回路との接続部および前記分布定数型ＬＣ共振回路のグランド側端部の間を接続する、印加される電圧の電界強度によって誘電率が変化する誘電体層を備えた可変容量素子と、該可変容量素子に印加される制御電圧を供給する制御端子と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、２）上記１）において、前記複数の分布定数型ＬＣ共振回路は、同軸型誘電体共振器、ストリップ線路およびマイクロストリップ線路のうちの少なくとも１種で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の通信装置は、３）アンテナと、送受信回路と、前記アンテナおよび前記送受信回路の間を接続する上記１）請求項１に記載の電圧制御可変フィルタと、を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
また、４）上記３）において、前記電圧制御可変フィルタは、該電圧制御可変フィルタを構成する前記制御端子から供給される前記制御電圧により、フィルタ通過帯域を送信信号の周波数帯域と受信信号の周波数帯域とに可変としたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、５）上記４）において、前記送信信号および前記受信信号のいずれか少なくとも一方の周波数帯域が複数あることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記１）の電圧制御可変フィルタによれば、信号側端部およびグランド側端部を有する分布定数型ＬＣ共振回路の複数と、前記分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部を接続する結合回路と、該結合回路と前記分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部との間を接続するインピーダンス素子と、該インピーダンス素子と前記結合回路との接続線および前記分布定数型ＬＣ共振回路のグランド側端部の間を接続する、印加される電圧によって誘電率が変化する誘電体層を備えた可変容量素子と、該可変容量素子に印加される制御電圧を供給する制御端子とを備えたので、制御電圧の電界強度によって誘電体層の誘電率が変化する可変容量素子を用いることで、高周波でも損失を少なくすることができる。また、互いに結合しあう分布定数型ＬＣ並列回路の開放端側（信号側端部）にインピーダンス素子を、介し可変容量素子が接続されている。これにより、可変容量素子への電界強度が弱まる。このため、電圧制御可変フィルタの波形歪みが軽減し、相互変調歪み信号を抑えることができ、また、この電圧制御可変フィルタを備えて構成する送受信号切換回路においても相互変調歪信号を抑えられる。
【００１３】
また、上記２）の電圧制御可変フィルタによれば、上記１）において、前記複数の分布定数型ＬＣ共振回路は、同軸型誘電体共振器、ストリップ線路およびマイクロストリップ線路のうちの少なくとも１種で構成したので、分布定数型ＬＣ並列回路に、同軸型誘電体共振器を用いることにより、低損失、温度特性が安定な電圧制御可変フィルタが得られる。また、分布定数型ＬＣ並列回路に、マイクロストリップ線路、あるいは、ストリップ線路等を用いることにより、積層体（誘電体層，内部配線層）の形成時、一括的に形成できるため集積化が容易で、小型，低損失，温度特性が安定な電圧制御可変フィルタが得られる。
【００１４】
また、上記３）の通信装置によれば、アンテナと、送受信回路と、前記アンテナおよび前記送受信回路の間を接続する上記１）請求項１に記載の電圧制御可変フィルタとを備えてなるので、デュプレクサの構成が簡単であり、相互変調歪信号を少なくすることができる。
【００１５】
また、上記４）の通信装置によれば、上記３）において、前記電圧制御可変フィルタは、該電圧制御可変フィルタを構成する前記制御端子から供給される前記制御電圧により、フィルタ通過帯域を送信信号の周波数帯域と受信信号の周波数帯域とに可変させるようにしたので、デュアルバンド，トリプルバンド等の多通信方式に対応でき、相互変調歪信号を少なくすることができ、例えば第１の受信信号，第２の受信信号の選択性などが向上することになる。
【００１６】
さらに、上記５）の通信装置によれば、上記４）において、前記送信信号および前記受信信号のいずれか少なくとも一方の周波数帯域が複数あるので、さらに汎用性がありバラエティに富んだ優れた通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電圧制御型可変フィルタおよび通信装置について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の電圧制御可変フィルタの一例を示す等価回路図であり、このフィルタは、２つの分布定数型ＬＣ並列共振回路を有している。なお、３以上の分布定数型ＬＣ並列共振回路の信号側端部同士が結合回路を介して接続されていてもよい。後記するように、この電圧制御可変フィルタは、これら分布定数型ＬＣ共振回路の信号側端部との間を接続するインピーダンス素子と、このインピーダンス素子と結合回路との接続部および分布定数型ＬＣ共振回路のグランド側端部の間を接続する、印加される電圧の電界強度によって誘電率が変化する誘電体層を備えた可変容量素子と、この可変容量素子に印加される制御電圧を供給する制御端子とを備えている。また、分布定数型ＬＣ共振回路は、同軸型誘電体共振器、ストリップ線路およびマイクロストリップ線路のうちの少なくとも１種で構成されていることとする。
【００１９】
ここで、分布定数型ＬＣ並列共振回路Ｄ１，Ｄ２は、分布定数的に形成されるインダクタンス成分および容量成分を備えている。例えば、分布定数型ＬＣ並列共振回路Ｄ１，Ｄ２としては、同軸型誘電体共振器、マイクロストリップ線路やストリップ線路等を用いた共振器などが例示できる。
【００２０】
また、この分布定数型ＬＣ共振回路Ｄ１，Ｄ２は、フィルタとするために、両共振回路Ｄ１，Ｄ２の信号側端部にコンデンサ素子Ｃ３，Ｃ４を配置し、結合回路である結合コンデンサＣ６にて結合している。なお、結合コンデンサＣ６のかわりに、結合回路を容量成分およびインダクタンス成分の少なくとも一方を有する素子で結合しても構わない。
【００２１】
また、分布定数型共振器Ｄ１、コンデンサ素子Ｃ３および分布定数型共振器Ｄ２、コンデンサ素子Ｃ４に、並列になるように信号側端部とグランドの間に、制御電圧に応じて容量が変化する可変容量素子Ｃ１，Ｃ２が各々配置されている。なお、分布定数型ＬＣ共振回路Ｄ１，Ｄ２として、１／４波長先端短絡型の誘電体共振器のかわりに、３／４波長先端短絡型の誘電体共振器，１／２波長先端開放型の誘電体共振器等を用いても構わない。また、コンデンサ素子Ｃ３，Ｃ４のかわりに、インピーダンス素子としてインダクタ素子を用いても構わない。
【００２２】
また、制御電圧を各可変容量素子Ｃ１，Ｃ２にそれぞれ供給するための高周波信号阻止用インダクタ（ＲＦ阻止用素子）Ｌ１，Ｌ２が、上記可変容量素子Ｃ１，Ｃ２に接続されている。
【００２３】
また、外部回路を結合するために、入力信号端子ｉｎと近接する分布定数型ＬＣ共振回路Ｄ１、コンデンサ素子Ｃ３の信号側端部とを結合する入力容量成分Ｃ５が、また、出力信号端子Ｏｕｔと近接する分布定数型ＬＣ共振回路Ｄ２、コンデンサ素子Ｃ４の信号側端部とを結合する出力容量成分Ｃ７が夫々接続されて、電圧制御可変フィルタを構成している。
【００２４】
また、可変容量素子Ｃ１，Ｃ２は、例えば、支持基板上に第１の容量電極と、第２の容量電極と、誘電体層とから構成されている。支持基板には、低誘電率である絶縁基板を用いることにより、電界の支持基板への漏れを低減でき、制御電圧を効果的に誘電体層に印加することができるため、誘電体層の制御電圧に対する容量変化率を最大限に利用できる可変容量素子が得られる。第１および第２の容量電極には、Ａｕ，Ｐｔなどの貴金属を用いることにより、電極の低抵抗化が実現でき、損失の小さい可変容量素子が得られる。誘電体層には、（Ｂａｘ,Ｓｒ１−ｘ）ＴｉｙＯ３−ｚ（ただし、０＜ｘ＜１，ｚは酸素欠陥を考慮したものであり、０よりわずかに大きい値であって、１より十分に小さい値とする。）を用いることで、容量の変化率を大きくでき、高周波でも損失が小さい可変容量素子が得られる。
【００２５】
図２は、図１に示す電圧制御可変フィルタを用いた送受信号切換回路を備えた通信装置のブロック図である。この送受信号切換回路は、例えば移動体通信機器などのアンテナ部分に用いられ、アンテナで受けた信号から所定の周波数成分のみを抽出した信号を受信信号として受信回路に供給する。同時に、送信回路で形成された所定周波数の送信信号をアンテナより放つための回路である。このように、本発明の通信装置は、アンテナと、送受信回路と、アンテナおよび送受信回路の間を接続する電圧制御可変フィルタとを備えてなる。また、後記するように、電圧制御可変フィルタは、これを構成する制御端子から供給される制御電圧により、フィルタ通過帯域を送信信号の周波数帯域と受信信号の周波数帯域とに可変としている。また、送信信号および受信信号のいずれか少なくとも一方の周波数帯域が複数あってもよい。
【００２６】
図２において、上述の電圧制御可変フィルタＦは、アンテナＡＮＴと送受信回路ＲＸ／ＴＸとの間に配置されて構成されている。即ち、通過帯域は、電圧制御可変フィルタＦに供給する記制御電圧の値を制御することにより、フィルタ通過周波数を変化させることができる。
【００２７】
第１の態様では、同一通信システムの送信信号と受信信号とを制御電圧の電圧値を変化させて、電圧制御可変フィルタＦの通過帯域を、通信システムで決められている送信信号の周波数帯域と、受信信号の周波数帯域とに制御する構成とする。即ち、電圧制御可変フィルタＦにおいて、送信信号の周波数帯域を通過させ得る第１のフィルタの帯域特性と、受信信号の周波数帯域を通過させ得る第２のフィルタの帯域特性とで、両フィタル通過帯域が互いに重なり合うことがないようにフィルタ通過帯域を設定し、このフィルタ通過帯域となるように制御電圧の値を切り替える。
【００２８】
また、第２の態様では第１の通信システム，第２の通信システムのデュアルバンド通信システムに対応した送受信号切換回路である。第１の態様では、１つの通信システムの送信信号のフィルタ通過帯域と受信信号のフィルタ通過帯域との切換を行っているが、本態様では、制御電圧の電圧値を変化させて、第１の通信システムの受信信号のフィルタ周波数帯域と、第２の通信システムの受信信号のフィルタ周波数帯域とを制御する。即ち、電圧制御可変フィルタＦにおいて、第１の受信信号の周波数帯域を通過させ得る第１のフィルタの帯域特性と、第２の受信信号の周波数帯域を通過させ得る第２のフィルタの帯域特性とで、両フィタル通過帯域が互いに重なりあうことがないようにフィルタ通過帯域を設定し、このフィルタ通過帯域となるように制御電圧の値を切り替える。
【００２９】
また、第３の態様では第１の通信システム，第２の通信システムのデュアルバンド通信システムに対応した別の送受信号切換回路である。第２の態様では、第１の通信システムの第１の受信信号と第２の通信システムの受信信号との切換を行っているが、本態様では、制御電圧の電圧値を変化させて、第１の通信システムの送信信号のフィルタ周波数帯域と、第２の通信システムの送信信号のフィルタ周波数帯域とを制御する。即ち、電圧制御可変フィルタＦにおいて、第１の送信信号の周波数帯域を通過させ得る第１のフィルタの帯域特性と、第２の送信信号の周波数帯域を通過させ得る第２のフィルタの帯域特性とで、両フィタル通過帯域が互いに重なりあうことがないようにフィルタ通過帯域を設定し、このフィルタ通過帯域となるように制御電圧の値を切り替える。
【００３０】
なお、電圧制御可変フィルタの特性次第で、第１の態様，第２の態様，第３の態様のいずれかを、またこれらを同時に達成させることができ、送受信号切換回路を備えた通信装置の構成を極力簡素化させることができる。
【００３１】
かくして、本発明の電圧制御可変フィルタおよび通信装置によれば、低歪み電圧制御可変フィルタを実現できる。また、低歪み電圧制御可変フィルタを用いることにより、相互変調歪み信号の少ない送受信号切換回路を備えた優れた通信装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る電圧制御可変フィルタの等価回路図である。
【図２】本発明に係る送受信号切換回路を備えた通信装置のブロック図である。
【図３】従来の電圧制御可変フィルタの等価回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｃ１，Ｃ２・・・可変容量素子
Ｃ３，Ｃ４・・・固定容量素子
Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７・・・結合用コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２・・・分布定数型ＬＣ共振回路
Ｌ１，Ｌ２・・・ＲＦ阻止用インダクタ素子
Ｘ１，Ｘ２・・・可変容量ダイオード
Ｆ・・・電圧制御型フィルタ
【図１】
2005109653.tif 000003
【図２】
2005109653.tif 000004
【図３】
2005109653.tif 000005