(57)【要約】【課題】    外部信号によって共振器の動作条件を変えることによって、中心周波数可変特性或いは帯域幅可変特性を有し、また、低挿入損失特性を有する共振器並列接続型のフィルタ回路及びこのフィルタ回路を備えた無線通信システムを提供することにある。【解決手段】  フィルタ回路においては、入力信号が入力端子から入力され、入力端子及び出力端子間に並列接続される複数の共振器に供給される。共振器の夫々には、共振器を個別に制御する制御信号発生器が設けられ、共振器を異なる共振周波数並びに所定の共振位相で制御信号発生器が共振させる。制御信号発生器は、制御部によって制御されて所望の周波数範囲の出力信号が出力端子から出力される。【選択図】  図１
2007174438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に制御する制御信号発生器であって、前記共振器を異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振させる制御信号発生器、及び
前記制御信号発生器を制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる設定部、
を具備することを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
隣り合う共振周波数を有する前記共振器は、当該共振器からの共振出力信号に（１８０度±３０度＋３６０×ｎ）（ｎは整数）の範囲内の位相差を与えることを特徴とする請求項１のフィルタ回路。
【請求項３】
前記制御信号発生器は、前記共振器の共振周波数、共振位相及び結合係数の少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１又は２のフィルタ回路。
【請求項４】
前記入力端子及び出力端子、前記共振器及び前記制御信号発生器が同一半導体基板に形成され、前記共振器がＭＥＭＳ構造を有することを特徴とする請求項１又は２のフィルタ回路。
【請求項５】
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続され、異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に動作状態或いは非動作状態に切り替えるスイッチ、及び
前記スイッチを個別に制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備することを特徴とするフィルタ回路。
【請求項６】
前記スイッチは、前記共振器を非動作状態に切り替える際には、前記共振器が接続される信号線が当該信号線の開成を含むインピーダンスに接続され、前記制御部が共振動作する共振器数を変更できることを特徴とする請求項５のフィルタ回路。
【請求項７】
前記制御部は、共振状態の共振器の群を２つ以上の帯域に分けて動作させ、分けられた帯域の間では、当該帯域で互いに近接する共振器は、当該共振器からの共振出力信号に（１８０度±３０度＋３６０×ｎ）（ｎは整数）の範囲内の位相差を与えることを特徴とする請求項５のフィルタ回路。
【請求項８】
前記入力端子及び出力端子、前記共振器及び前記制御信号発生器が同一半導体基板に形成され、前記共振器及び前記スイッチがＭＥＭＳ構造を有することを特徴とする請求項５のフィルタ回路。
【請求項９】
高周波信号を増幅する増幅器と、
周波数変換するミキサと、
アンテナと、
前記増幅器、ミキサ、アンテナのいずれかの間に接続されている
フィルタ回路であって、
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に制御する制御信号発生器であって、前記共振器を異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振させる制御信号発生器、及び
前記制御信号発生器を制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備するフィルタ回路と、
から構成されることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
高周波信号を増幅する増幅器と、
周波数変換するミキサと、
アンテナと、
前記増幅器、ミキサ、アンテナのいずれかの間に接続されている
フィルタ回路であって、
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続され、異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に動作状態或いは非動作状態に切り替えるスイッチ、及び
前記スイッチを個別に制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備するフィルタ回路と、
から構成される無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フィルタ回路及びフィルタを備えた無線通信システムに係り、特に、周波数帯域を制限するＭＥＭＳフィルタ回路及びこのＭＥＭＳフィルタ回路を備えた無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルタ回路として非特許文献１に開示されているように入出力端子間に共振回路が従属接続（共振回路が直列配置）された回路が知られている。一般的に、共振回路の等価回路は、インダクタＬ及びキャパシタＣから成り、フィルタ回路で生ずる損失をも考慮する場合には、抵抗も等価回路に追加される。抵抗が無い場合の共振回路の共振周波数は、通常、下記式で与えられる。
【０００３】
f0=1/sqrt(L*C)
ここで、Ｌ、Ｃは、夫々共振回路のインダクタンス及びキャパシタンスを示している。
【０００４】
共振回路が従属接続されているフィルタ回路では、夫々の共振回路の結合量を表す共振器間の結合係数(m2, m3)及び入出力部で共振回路を励振する量を表す外部Q(m1, m4)の値が適切に定められて、フィルタ回路としての通過周波数範囲並びに阻止域減衰量を決定することができる。
【０００５】
実際のフィルタ回路は、立体回路、分布定数回路、或いは、集中定数回路で構成される。立体回路で構成された共振回路は、金属空洞でフィルタが構成され、或いは、金属円筒内に誘電体が配置されて構成される。また、分布定数回路で構成されるフィルタ回路は、マイクロストリップライン或いは平面的配線で作られた共振回路で構成される。更に、集中定数回路で構成されるフィルタ回路では、インダクタ及びキャパシタ等の回路定数で構成される。一般的に、フィルタのサイズは、立体回路、分布定数回路、集中定数回路の順に小さく構成することができる。しかし、フィルタのサイズが減少されるに伴い、フィルタ回路における損失が大きくなってしまう。共振器を従属接続するフィルタ回路では、全ての共振回路をエネルギが通過しなければならないことから、損失低下のために、回路規模を大きくして低損失な共振回路を実現している。
【０００６】
また、信号エネルギが全ての共振回路を通過しないフィルタ回路を構成する方法として、非特許文献２に開示されるように共振回路を並列接続するフィルタ回路が知られている。このように共振回路が並列配置されたフィルタ回路においては、入力された電力は、各共振回路に電力分配されることから、信号エネルギは、１つの共振器のみの通過損失となり、フィルタ全体としての損失を下げることができる。共振器を並列接続するためには、各共振器は、異なる共振周波数を有するように構成され、隣り合う共振周波数を有する共振器が互いに逆相で信号を出力するように入力信号を検波して合成することでフィルタ特性を実現している。
【０００７】
しかし、このようなフィルタ回路を実現するためには、従来のフィルタ回路では、自由振動子を用いて共振させているために逆相検波手段或いは特許文献１に開示されるような遅延回路を用いた逆相合成手段が必要とされる。半導体上にフィルタ回路が作られる場合には、逆相検波手段を作りこむことは困難であり、また遅延回路を作ることは損失の面から不利となってしまう問題がある。また、フィルタ特性の中心周波数或いは帯域幅を可変するためには、共振器の共振周波数のほかに結合係数まで可変させる必要があり、可変させる機構が複雑になる問題がある。一般的なチェビシェフ型フィルタを構成する共振器数がｋ（ｋ：整数）の場合、調整数は、（２ｋ＋１）個必要となる。さらに複雑な結合を持つ楕円関数型フィルタ回路等ではさらに調整数が多くなる。
【特許文献１】特開平２００１−３４５６０１
【非特許文献１】James Brank, et al., ”RF MEMS-based tunable filters,” International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, Vol. 11, Issue 5, pp. 276-284, Sept.  2001
【非特許文献２】電子情報通信学会：MW82-54
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上述べたように、従来、共振回路を従属接続することによって構成されるフィルタ回路では、多くの共振器を信号が通過するために信号経路が長くなり損失が大きくなる問題がある。また、フィルタ特性の中心周波数や帯域幅を可変するためには、多くのパラメータの変更が必要とされ、複雑な制御機構が必要となる問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に制御する制御信号発生器であって、前記共振器を異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振させる制御信号発生器、及び
前記制御信号発生器を制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備することを特徴とするフィルタ回路が提供される。
【００１０】
また、この発明によれば、
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続され、異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に動作状態或いは非動作状態に切り替えるスイッチ、及び
前記スイッチを個別に制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備することを特徴とするフィルタ回路が提供される。
【００１１】
更に、この発明によれば、
高周波信号を増幅する１つ以上複数の増幅器、
周波数変換する１つ以上複数のミキサ、
１つ以上複数のアンテナ、
前記増幅器、ミキサ、アンテナのいずれかの間に接続されている
フィルタ回路であって、
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子と、
この入力端子及び出力端子間に並列接続される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に制御する制御信号発生器であって、前記共振器を異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振させる制御信号発生器、及び
前記制御信号発生器を制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備するフィルタ回路と、
から構成されることを特徴とする無線通信装置が提供される。
【００１２】
更にまた、この発明によれば、
高周波信号を増幅する増幅器と、
周波数変換するミキサと、
アンテナと、
前記増幅器、ミキサ、アンテナのいずれかの間に接続されている
フィルタ回路であって、
入力信号が入力される入力端子及び出力信号が出力される出力端子、
この入力端子及び出力端子間に並列接続され、異なる共振周波数並びに所定の共振位相で共振される複数の共振器、
前記共振器の夫々を個別に動作状態或いは非動作状態に切り替えるスイッチ、及び
前記スイッチを個別に制御して所望の周波数範囲の前記出力信号を出力端子から出力させる制御部、
を具備するフィルタ回路と、
から構成される無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
並列接続される各共振回路に電力を分配し、再び電力を合成することで、信号が１つの共振回路のみを通過するために低損失なフィルタ回路に構成することができる。また、フィルタ回路の中心周波数可変或いは帯域幅可変が共振器の共振周波数の可変或いは共振動作共振器数の変更で実現できることから、フィルタ回路を構成する共振器数がｋ（整数）の場合、調整する数もｋ個と少なくすることが可能となる。このような構成によれば、低損失特性を有する中心周波数及び帯域幅可変機能を有するフィルタ回路を実現する等ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係るＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)フィルタ回路を説明する。
【００１５】
図１は、この発明の第１の実施例に係るＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)の構造を有するフィルタの回路（ＭＥＭＳフィルタの回路と称する
。）を示している。
【００１６】
この図１に示されるフィルタ回路は、夫々異なる共振周波数f1, f2, …, f4を有する４個の共振器１０１が入力端子１０４及び出力端子１０５間に並列接続されて構成される。各共振器１０１は、制御信号を発生する制御信号発生器１０２を備え、この制御信号発生器１０２は、制御部１０３からの設定信号で制御されて各共振器１０１が制御信号発生器１０２によって所定の共振特性に設定される。
【００１７】
図１に示されるフィルタ回路では、共振器１０１が共振周波数の順序（f1＜f2＜ｆ3＜ f4或いはf1＞f2＞ｆ3＞ f4）で配列された場合、その奇数番目と偶数番目の共振器１０１は、共振器１０１からの出力信号が互いに(１８０±３０）+３６０×ｊ度（ｊは自然数）の範囲の位相差の関係を有するように共振される。図１においては、共振器１０１からの出力信号の位相の関係について、区別する為に、共振周波数fi（iは自然数）の前に符号（−）を付している。符号（−）が付された共振器１０１は、隣接する共振器１０１との間で出力信号に位相差が与えられることを表している。図１においては、便宜上、偶数番目の共振器１０１にマイナス符号（−）を付して隣接する共振器１０１（奇数番目の共振器１０１）との間で位相差“(１８０±３０）+３６０×ｊ度”の位相差を出力信号に与えている。
【００１８】
共振位相を変える具体的な一例としては、共振器と0/180度のデジィタル可変位相器の組み合わせによって実現できる。このとき制御信号は可変位相器への切り替え電圧であり、制御部は電圧発生装置となる。また、アナログ可変位相器を用いることで、周波数可変にも対応可能となる。
【００１９】
また、各共振器１０１は、制御部１０３からの設定信号に依存して制御信号発生器１０２からの制御信号で共振器１０１の共振周波数、共振位相、結合値が設定され、制御部１０３からの設定信号が変更されると、共振器１０１の共振周波数、共振位相、結合値が変更されて動作される。この３つパラメータ（共振周波数、共振位相、結合値）は、通常、全てが変更されず、フィルタ特性に必要なパラメータのみが変更されて所定値が与えられる。
【００２０】
共振器１０１として、外部からの制御信号で共振特性を可変できるＭＥＭＳを用いた共振器１０１を用いることで、半導体回路の一部として他の回路との共存も可能となり、１つの半導体チップ内に通信システムに必要な回路を作りこむＳＯＣ（System On Chip）等にも利用することが可能である。
【００２１】
図２は、図１に示すフィルタ回路の信号通過特性を示している。図２に示されるように、各共振器１０１からの出力信号の周波数の間隔は、各共振器の結合値によって定まり、結合値を変更することで周波数間隔を等間隔にすることもできる。図１に示すフィルタ回路が急峻なフィルタ特性を必要とする場合には、周波数間隔が不等間隔に設定した方が少ない共振器１０１で急峻なフィルタ特性を実現することができる。
【００２２】
次に、図３を参照して、図１に示される共振器並列接続型のフィルタ回路の動作原理の説明をする。図３は、説明の便宜の為に最も単純な回路としての２つの共振器から構成されるフィルタ回路の等価回路を示している。
【００２３】
図３に示すフィルタ回路は、共振周波数ｆ１を有する共振器２０５及び共振周波数ｆ２を有する共振器２０５，２０６が入力端子２０１及び出力端子２０２間に並列に接続されて構成されている。各共振器２０５，２０６は、同一の結合係数値(m1,m2)で結合されているものとする。より詳細には、図３に示すフィルタ回路では、共振周波数ｆ１を有する１つの共振器２０５は、入力端子２０１に接続された入力側インダクタとキャパシタに接続された第１のインダクタとが結合係数m1で結合され、出力端子２０１に接続された出力側インダクタとキャパシタに接続された第２のインダクタとが結合係数m1で結合されている。また、同様に、共振周波数ｆ2を有する他方の共振器２０６は、入力端子２０１に接続された入力側インダクタとキャパシタに接続された第１のインダクタとが結合係数m2で結合され、出力端子２０１に接続された出力側インダクタとキャパシタに接続された第２のインダクタとが結合係数m2で結合されている。
【００２４】
図３に示されるようなフィルタ回路では、入力信号が入力端子２０１を介してフィルタ回路２０５，２０６に供給されると、フィルタ回路２０５，２０６からは、夫々共振周波数ｆ1,ｆ2を有する出力信号が出力され、合成された出力信号が出力端子２０２から出力される。
【００２５】
図４は、共振周波数ｆ２を有する共振器２０６からの出力信号が共振周波数ｆ1を有する共振器２０５からの出力信号に対して位相差１８０度（逆相）が与えられている場合における図３に示すフィルタ回路における通過周波数特性を示している。また、図５は、共振周波数ｆ２を有する共振器２０６からの出力信号が共振周波数ｆ1を有する共振器２０５からの出力信号に対して位相差０度（同相）が与えられている場合における図３に示すフィルタ回路における通過周波数特性を示している。
【００２６】
２つの共振器２０５，２０６からの出力信号の位相差が１８０度の場合には、図４に示すように各共振回路２０５、２０６単体の周波数レスポンス３０３の和として周波数特性３０２が得られる。しかし、２つの共振器２０５，２０６からの出力信号が０度の場合には、図５に示すように各共振回路２０５、２０６単体の周波数レスポンス３０３の差として周波数特性３０４が得られる。周波数レスポンス３０３に見られる周波数ｆ１と周波数ｆ２の間のリップルは、周波数ｆ１と周波数ｆ２の間隔及び各共振回路１０３、１０５の相互結合ｍ１、ｍ２を適当な値に設定することによりフィルタ波形に求められるリップル量を調整することができる。このように相互結合ｍ１、ｍ２によって周波数帯域内におけるリップル量を調整することができる。また、共振回路２０５、２０６でフィルタ回路を構成する場合には、共振回路２０５、２０６の周波数レスポンスを和合成して、フィルタ回路に所望の通過帯域を与えることができる。
【００２７】
図６は、図１に示すフィルタ回路を一般化した等価回路を示している。この図６に示すフィルタ回路は、Ｌ個（Ｌは整数）の共振器２０５〜２０７が並列接続されて構成されている。この図６に示されるフィルタ回路においては、共振周波数f1, f2, …, fL（Lは自然数）を有する共振器２０５，２０６，２０７が結合係数ｍL1、ｍL2で結合され、入力端子２０１からの電力が分配部２０３により各共振器２０５，２０６，２０７に分配される。各共振器２０５，２０６，２０７を通過した電力は、合成部２０４により合成され、出力端子２０２から出力される。
【００２８】
図７には、図６に示されたフィルタ回路が６個（Ｌ＝６）の共振器２０５〜２０７で構成される場合におけるフィルタ回路の通過周波数特性Ｓ２１及び反射周波数特性Ｓ１１が示されている。図７に示されるような通過特性Ｓ２１及び反射特性Ｓ１１を得るためには、フィルタ回路には、１８０度の理想伝送線路が用いられ、結合回路はキャパシタを３つ用いたJインバータにより構成される。ここで、１８０度の理想線路を用いて共振器２０５〜２０７からの出力信号に位相差が与えられる。
【００２９】
図８は、この位相差を与えるための１８０度の理想線路の位相角に対するフィルタ特性の挿入損失ＩＬ及び帯域内リップルＲＰの値を示している。一般的にフィルタは、理想回路での挿入損失ＩＬ（実際には反射損）は０．１ｄB以下にすることが望ましい。図８に示す結果より３０度の位相差範囲内であることが必要となる。理想線路の位置及び値によって+３０度の場合も存在するため、±３０度の位相差範囲内であることが好ましい。
【００３０】
図９は、この発明の第２の実施例に係るフィルタ回路の等価回路を示している。図９に示されるフィルタ回路においては、入力端子２０１と出力端子２０２との間にＬ個の共振器２０５，２０６，２０７が並列接続され、入力端子２０１と各共振器２０５，２０６，２０７との間にスイッチ２０８が夫々接続され、このスイッチ２０８は、制御部１０３からの制御信号で夫々がオン／オフされる。図９に示すフィルタ回路では、並列化されている共振器２０５，２０６，２０７がスイッチ２０８によって個別に動作を停止させることができる。この図９に示されるフィルタ回路では、共振動作する共振器２０５，２０６，２０７の数を制御部１０３からの信号で変更することが可能であり、共振器２０５，２０６，２０７の数Ｌを変えることによってフィルタ回路の通過特性を変えることができる。
【００３１】
尚、共振器２０５，２０６，２０７を停止する状態では、信号線が短絡以外のインピーダンス（開成を含む。）となる機能を有し、共振動作する共振器数を制御部１０３から変更できれば良い。
【００３２】
図１０及び図１１には、図９に示されるようにスイッチ２０８を備えたフィルタ回路が４つ（Ｌ＝４）の共振器２０５，２０６，２０７で構成されるフィルタ回路における具体的な計算結果がグラフとして示されている。図１０及び図１１は、このフィルタ回路における反射特性Ｓ１１及び通過特性Ｓ１２を示している。４つの共振器の共振周波数f1、f2、f3、f4は、夫々f1=1.9880GHz、f2=1.9957GHz、f3=2.0042GHz、f4=2.0120GHzに設定され、各共振器における結合値ｍは、全て0.0025に定められている。図１０及び図１１において、実線Ｇ１は、４つのスイッチ２０８の全てがオンとされた場合におけるグラフをしめし、破線Ｇ２は、第１のスイッチ２０８がオフとされ、他の３つのスイッチ２０８がオンとされた場合のグラフを示している。また、一点鎖線Ｇ３は、第１及び第２のスイッチ２０８がオフされ、他の２つのスイッチがオンとされた場合のグラフを示している。
【００３３】
図１０及び図１１に示されるように、４つ共振器で構成されるフィルタ回路では、図７に示された６つの共振器で構成されたフィルタ回路のグラフとの比較から明らかなように、周波数帯域がより狭い周波数帯域のフィルタとなっていることを理解できる。また、４つのスイッチ２０８の全てがオンとされたフィルタ回路では、実線Ｇ１で示されるように１つ又は２つのスイッチ２０８がオフされたフィルタ回路の周波数帯域の特性（破線又は一点鎖線で示されるグラフＧ２，Ｇ３）に比べて周波数帯域が広く、オフされるスイッチ２０８が増加するに従って周波数帯域の特性が次第に狭小となることを理解することができる。
【００３４】
このようにフィルタを通過させる信号帯域にあわせて動作させる共振器２０５，２０６，２０７の数を変えることで周波数帯域幅の可変を実現することが可能となる。従来の共振器を従属接続していたフィルタ回路では、周波数帯域幅を変更するには、各共振器の結合係数ｍを変える必要があり、多くのパラメータが調整されることが要求される。しかしながら、図６に示されるフィルタ回路では、変更するパラメータがｋ段の共振器数のチェビシェフフィルタの場合（ｋ／２ｋ＋１）の調整数となり、少ない数の調整で帯域幅可変を実現できる。また、楕円関数型フィルタのような複雑な結合を有するフィルタと比較した場合には、さらに少ない数の調整箇所となる。
【００３５】
図１２は、図９に示したフィルタ回路の変形例に係るフィルタ回路が示されている。図１２に示されるフィルタ回路では、入力端子２０１と各共振器２０５，２０６，２０７との間に接続されるスイッチ２０８―１に加えて出力端子２０２と各共振器２０５，２０６，２０７との間にスイッチ２０８―２が夫々接続されている。各共振器２０５，２０６，２０７に接続されるスイッチ２０８―１，２０９−２のペアは、制御部１０３からの制御信号で夫々が同期してオン／オフされる。図１２に示されるフィルタ回路によれば、確実に共振器２０５をスイッチ２０８―１，２０９−２のペアにより作動停止とすることができる。
【００３６】
図１３は、図１に示したフィルタ回路の第１の具体例を示している。図１３に示されるフィルタ回路は、夫々制御信号発生器１０２を備えた１６個の共振器１０１から構成されている。図１３に示すフィルタ回路では、第１〜第４の並列配列回路が入力端子１０４と出力端子１０５との間に並列に接続されている。第１〜第４の並列配列回路は、夫々互いに並列に接続された４つの共振器１０１で構成されている。各共振器１０１は、制御信号発生器１０２からの制御信号でその共振周波数ｆ１〜ｆ１６、共振位相、結合値が設定される。
【００３７】
この図１３に示されるフィルタ回路においては、全ての共振器１０１が動作されると、図１４に示す通過周波数特性３０１を実現することができる。各共振器１０１は、共振周波数の順番に並べてもランダムに並べても同じ特性を実現することが可能となる。
【００３８】
次に、図１５は、図１３に示されるフィルタ回路において、１６個の半分に相当する第１〜第８の共振器１０１（第１及び第２の並列配列回路内の共振器）が動作される例が示されている。この図１５に示す回路においては、動作される共振器１０１（第１及び第２の並列配列回路内の共振器）が実線で示され、非動作の共振器１０１（第３及び第４の並列配列回路内の共振器）が破線で示されている。共振器１０１の動作及び非動作の選択は、制御部１０３によって設定される。
【００３９】
図１５に示されるように半分、即ち、８個の共振器１０１（第１及び第２の並列配列回路内の共振器１０１）が動作されるフィルタ回路では、図１６に示されるような通過周波数特性３０１が得られる。図１６には、図１５に示されるフィルタ回路の周波数特性が実線で示され、図１４に示される全ての共振器１０１が動作される場合における通過周波数特性の消失した曲線が破線で示されている。図１６と図１４との比較から明らかなように、図１５に示されるフィルタ回路の周波数特性は、図１３に示されるフィルタ回路の周波数特性に比べて通過帯域の幅が略半分となっていることを理解することができる。
【００４０】
図１７は、図１３に示されるフィルタ回路において、破線で示すように第５〜第１２の共振器１０１（第２及び第３の並列配列回路内の共振器１０１）が非動作に設定され、実線で示されるように第１〜第４の共振器１０（第１の並列配列回路内の共振器１０１）及び第１３から第１６の共振器１０１（第３の並列配列回路内の共振器１０１）が動作され、第１〜第４の共振器１０１（第１の並列配列回路内の共振器１０１）からの出力信号に対して第１３〜第１６の共振器１０１（第４の並列配列回路内の共振器１０１）からの出力信号が１８０度の逆相に設定されて共振されている。
【００４１】
図１８は、図１７に示すように動作されるフィルタ回路の通過周波数特性を示している。図１８に示すように、第４番及び第１３の共振器１０１が同相となるため２つの帯域に分けられたフィルタ回路として動作させることができる。また、共振器１０１を逆相動作に設定できない場合には、図１９に破線で示すように第５〜第１１の共振器１０１及び第１６の共振器１０１を停止させ、他の共振器１０１を動作させることによって、図２０に示すように図１８と同一の通過周波数特性を実現することができる。
【００４２】
図２１及び図２２を参照して上述したフィルタ回路を無線通信システムに応用した実施例を説明する。
【００４３】
図２１は、無線通信システムの送信部を概略的に示している。送信すべきデータ５００は、信号処理回路５０１に入力され、信号処理回路５０１において、データ５００は、ディジタル−アナログ変換され、符号化及び変調等の処理が施されてベースバンド或いは中間周波数 (Intermediate Frequency；ＩＦ)帯の送信信号が生成される。信号処理回路５０１からの送信信号は、周波数変換器（ミキサ）５０２に入力され、ローカル信号発生器５０３からのローカル信号と乗算されることによって、無線周波数 (Radio Frequency；ＲＦ)帯の信号に周波数変換、即ち、アップコンバートされる。
【００４４】
ミキサ５０２から出力されるＲＦ信号は、電力増幅器５０４によって増幅された後、帯域制限フィルタ（送信フィルタ）５０５に入力され、このフィルタ５０５で帯域制限を受けて不要な周波数成分が除去された後、アンテナ５０６に供給される。ここで、帯域制限フィルタ５０５には、上述した説明に係るフィルタ回路を用いることができる。
【００４５】
図２２は、無線通信システムの受信部を概略的に示している。アンテナで受信した信号は、帯域制限フィルタ（受信フィルタ）５０８に入力され、このフィルタ５０８で帯域制限を受けて不要な周波数成分が除去された後、低雑音増幅器５０７に入力される。低雑音増幅器５０７で増幅された後、ミキサ５０２に入力され、ローカル信号と乗算されることによって、ベースバンド或いは中間周波数に変換される。低い周波数となったミキサ５０２からの信号は、信号処理回路５０１に入力され、復調処理が施されることにより、受信データ５０９を出力する。図２２に示される受信部の帯域制限フィルタ５０８には、上述した説明に係るフィルタ回路を用いることができる。
【００４６】
図１に示される共振器１０１及び制御信号発生器１０２は、図２３に示すように同一の半導体基板６０１上に形成することができる。共振器１０１は、ＭＥＭＳ構造で形成される。即ち、共振器１０１においては、半導体基板６０１に形成された窪み６０７内に固定側電極６０６が固定されて設けられ、この固定側電極６０６に対向して可動電極６０２が窪み６０７内に配置されている。可動電極６０２は、半導体基板上６０１に支持固定された圧電素子（図示せず）によって支持され、圧電素子を駆動する一対の電極（図示せず）によって圧電素子が変形されることによって、可動電極６０２が固定側電極６０６に向けて移動或いは固定側電極６０６から離れる方向に移動される。従って、可動電極６０２及び固定側電極６０６との間に可変キャパシタが形成される。この可変キャパシタは、図３或いは図６に示されるように半導体基板６０１上に形成されたインダクタ（図示せず）に接続され、このインダクタを介して入力端子２０１及び出力端子２０２に接続されている。
【００４７】
圧電素子を駆動する一対の電極は、電圧源（図示せず）及び制御信号発生器１０２としてのトランジスタ回路７００に接続されている。このトランジスタ回路７００は、一例としてＦＥＴ構造を有し、基板６０１にソース領域７０１並びにドレイン領域７０２が形成され、また、この基板６０１上のソース領域７０１及びドレイン領域７０２間にゲート領域７０３が形成されている。ソース領域７０１及びドレイン領域７０２上には、ソース電極６０３及びドレイン領域６０５が設けられ、ゲート領域７０３上には、ゲート酸化膜（図示せず）を介してゲート電極６０４が接続されている。ゲート電極６０４は、制御部１０３に接続され、制御信号に応じて図２３に示すトランジスタ構造が動作され、電圧源から可変電圧が圧電素子を駆動する一対の電極に印加される。従って、一対の電極に印加された可変電圧に応じて圧電素子が作動して可動電極６０２及び固定側電極６０６間のキャパシタが調整される。共振回路１０１のキャパシタが調整されることによって共振回路１０１のパラメータが設定され、設定されたパラメータで既に説明したように共振回路１０１が動作される。
【００４８】
図９に示される共振器２０５〜２０７及びスイッチ２０８は、同様に図２４に示すように同一の半導体基板６０１上に形成することができる。共振器１０１は、ＭＥＭＳ構造で形成される。このＭＥＭＳ構造の共振器２０５は、図２３に示される構造と同様であるので、その説明は、省略する。スイッチ２０８は、同様にＭＥＭＳ構造で形成される。即ち、基板６０１に窪み７０６が形成され、この窪み７０６内に固定側スイッチ接点６０８が形成され、この固定側スイッチ接点６０８が共振器１０１を構成する可変電極６０２或いは固定側電極６０６に電気的に接続される。この固定側接点６０８に対向して可動端子６１０が窪み７０６内に配置される。このスイッチ部２０８の可動端子６１０は、半導体基板上６０１に支持固定された圧電素子（図示せず）によって支持され、圧電素子を駆動する一対の電極（図示せず）によって圧電素子が変形されることによって、可動端子６１０が固定側端子６０８に向けて移動して固定側端子６１０に電気的且つ機械的に接続されてスイッチ２０８がオンされる。従って、可動端子６１０と共振器２０５の電極６０２，６０６の一方との間に接続された電圧源（図示せず）から電圧が共振器２０５の電極６０２，６０６間に印加される。その結果、共振器２０５が作動して可動電極６０２及び固定側電極６０６間のキャパシタに依存してこの共振器２０５が動作される。可動端子６１０が固定側端子６０８から離間されて固定側端子６１０と可動端子６１０とが電気的且つ機械的に解放されてスイッチ２０８がオフされると、共振器１０１の電極６０２，６０６間への電圧印加が停止され、共振器２０５の動作が停止される。
【００４９】
尚、図２３及び２４に示される半導体基板６０１には、共振器１０１、２０５及びトランジスタ部７００或いはスイッチ２０８が形成されてフィルタ回路５０５、５０８が半導体基板６０１に形成されるのみならず、図２１或いは図２２に示されるフィルタ回路５０５、５０８以外の他の１又は複数の回路、例えば、増幅回路５０４、５０７が形成されても良いことは明らかである。また、図２３及び図２４に示されるＭＥＭＳ構造は、一例であって、他の構造の半導体装置でＭＥＭＳ構造が形成されても良いことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の一実施例に係るフィルタ回路を概略的に示す回路図である。
【図２】図1に示したフィルタ回路の周波数レスポンス特性を示すグラフである。
【図３】図１に示したフィルタ回路の動作原理を示す為に回路構成を簡略化して示す回路図である。
【図４】図３に示したフィルタ回路において逆相動作される場合の周波数レスポンス特性を示すグラフである。
【図５】図３に示したフィルタ回路において同相動作される場合の周波数レスポンス特性を示すグラフである。
【図６】この発明の一実施例に係る複数の共振回路が並列接続されたフィルタ回路を示す等価回路図である。
【図７】図６に示したフィルタ回路から具体的な計算で得られた周波数特性を示すグラフである。
【図８】図６に示したフィルタ回路における遅延位相角に対する挿入損失とリップルの特性図を示すグラフである。
【図９】この発明の他の実施例に係るフィルタ回路を概略的に示す回路図である。
【図１０】図９に示したフィルタ回路から具体的な計算で得られた周波数特性を示すグラフである。
【図１１】図９に示したフィルタ回路から具体的な計算で得られた周波数特性を示すグラフである。
【図１２】図９に示したフィルタ回路の変形例に係るフィルタ回路を概略的に示す回路図である。
【図１３】この発明の更に他の実施例に係るフィルタ回路を概略的に示す回路図である。
【図１４】図1３に示したフィルタ回路における周波数レスポンス特性を示すグラフである。
【図１５】図1３に示したフィルタ回路におけるある動作例を示す回路図である。
【図１６】図1５に示したフィルタ回路における周波数レスポンス特性を示すグラフである。
【図１７】図1３に示したフィルタ回路における他の動作例を示す回路図である。
【図１８】図1７に示したフィルタ回路における周波数レスポンス特性を示すグラフである。
【図１９】図1３に示したフィルタ回路における更に他の動作例を示す回路図である。
【図２０】図1９に示したフィルタ回路における他の動作例を示す回路図である。
【図２１】図１から図２０に示されたフィルタ回路を組み込んだ無線通信システムの送信部を示すブロック図である。
【図２２】図１から図２０に示されたフィルタ回路を組み込んだ無線通信システムの受信部を示すブロック図である。
【図２３】図１に示される共振器及び制御信号発生部をＭＥＭＳ構造として半導体基板に作成した半導体装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図２４】図９に示される共振器及びスイッチをＭＥＭＳ構造として半導体基板に作成した半導体装置の一例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０１…共振手段、１０２…共振手段の動作を決める信号出力手段、１０３…制御部、１０４…入力端子、１０５…出力端子、３０１…フィルタ回路の周波数レスポンス、２０１…入力端子、２０２…出力端子、２０３…電力分配手段、２０４…電力合成手段、２０５…ｆ1周波数で共振する共振回路、２０６…ｆ2周波数で共振する共振回路、３０２…２つの共振回路の電力合成した周波数レスポンス、３０３…共振回路の周波数レスポンス、２０７…ｆ3周波数で共振する共振回路、２０８…スイッチ回路、２０９…ｆ0周波数で共振する共振回路、２１０…遅延回路、５０１・・・信号処理回路、５０２・・・周波数変換器、５０３・・・ローカル信号発生器、５０４・・・電力増幅器、５０５・・・帯域制限フィルタ、５０６・・・アンテナ、５０７・・・低雑音増幅器、５０８・・・帯域制限フィルタ、６０１・・・半導体基板、６０７，７０６・・・窪み
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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