(57)【要約】【課題】広い可変周波数範囲を実現できるチューナブルフィルタを提供すること。【解決手段】固定の共振周波数ｆｒｓを有する直列腕共振器と、固定の共振周波数ｆｒｐを有する並列腕共振器と、前記直列腕共振器、及び前記並列腕共振器に接続されたバリアブルキャパシタとを備えるチューナブルフィルタが提供される。このチューナブルフィルタは、前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１である。【選択図】図７
2009130831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定の共振周波数ｆｒｓを有する直列腕共振器と、
固定の共振周波数ｆｒｐを有する並列腕共振器と、
前記直列腕共振器、及び前記並列腕共振器に接続されたバリアブルキャパシタと、
を備え、
前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１であることを特徴とする、チューナブルフィルタ。
【請求項２】
前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０２５＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１であることを特徴とする、請求項１に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項３】
前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０７＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．０８であることを特徴とする、請求項２に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項４】
１の前記直列腕共振器、１の前記並列腕共振器、及び前記バリアブルキャパシタにより形成される基本区間が２以上接続されて複数段に形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のチューナブルフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューナブルフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の通信規格又は通信モードに対応する移動体通信システムの開発が進められている。その移動体通信システムにおいて、搭載されるフィルタデバイスは複数の帯域に対応した複数のフィルタからなるフィルタバンクを備え、求められる周波数帯域毎に使用するフィルタを切替えるようになっている。例えば、欧州の第３世代移動体通信システムであるＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）において利用されるＤＣＳ／ＲＸモードの場合、移動体端末に搭載されるフィルタの通過帯域は、１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚに設定される。同様に、ＰＣＳ／ＲＸモードの場合、フィルタの通過帯域は、１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚに設定される。また、２．１ＧＨｚ帯を用いるＷ−ＣＤＭＡ方式の場合、フィルタの通過帯域は、２１１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚに設定される。しかしながら、フィルタバンクによるデバイスは、当然にデバイスサイズが大きくなることや、切換制御が複雑化するなどの問題点を有しているため、これらのモード／方式で要求される通過帯域の切り替えを実現するために、広い可変通過帯域を有するチューナブルフィルタが求められている。
【０００３】
通過帯域が可変なフィルタに関し、例えば、下記の特許文献１には、ラダー型のバリアブルフィルタが記載されている。同文献に記載のバリアブルフィルタは、バリアブルキャパシタ、又はインダクタ素子の回路定数をモニタリングし、当該回路定数に関する情報に基づいてバリアブルキャパシタの容量を制御するフィードバック構成に特徴がある。つまり、フィードバックに基づいて容量制御することにより、通過帯域を可変している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１７８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の通信規格に適応できる次世代無線通信（Ｍｕｌｔｉ−ｂａｎｄ  Ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ無線等）のＲＦフロントエンドに用いるフィルタには、通過帯域の広い可変範囲を実現するための工夫が必要である。そのため、広い帯域幅、急峻な遮断特性、広い周波数可変範囲を有するチューナブルフィルタの実現が切に求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、通過帯域の可変周波数範囲を広く維持することが可能な、新規かつ改良されたチューナブル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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、固定の共振周波数ｆｒｓを有する直列腕共振器と、固定の共振周波数ｆｒｐを有する並列腕共振器と、前記直列腕共振器、及び前記並列腕共振器に接続されたバリアブルキャパシタとを備えたチューナブルフィルタが提供される。特に、当該チューナブルフィルタは、前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１であってもよい。
【０００８】
また、前記チューナブルフィルタは、前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０２５＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１であってもよい。
【０００９】
また、前記チューナブルフィルタは、前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが１．０７＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．０８であってもよい。
【００１０】
また、前記チューナブルフィルタは、１の前記直列腕共振器、１の前記並列腕共振器、及び前記バリアブルキャパシタにより形成される基本区間が２以上接続されて複数段に形成されていてもよい。但し、各基本区間において、前記直列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｓと前記並列腕共振器が有する固定の共振周波数ｆｒｐとの比ｆｒｓ／ｆｒｐが、１．０＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１、１．０２５＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．１、或いは、１．０７＜ｆｒｓ／ｆｒｐ＜１．０８であってもよい。また、複数の基本区画の全てで、前記のいずれかの範囲に属する比ｆｒｓ／ｆｒｐが共通に設定されていてもよいし、或いは、個々の基本区画毎に前記のいずれかの範囲に属する比ｆｒｓ／ｆｒｐが設定されていてもよい。もちろん、複数の基本区画の一部のみが前記のいずれかの範囲に属する比ｆｒｓ／ｆｒｐであってもよい。
【００１１】
上記のように、直列腕共振器の固定された共振周波数ｆｒｓと並列腕共振器の固定された共振周波数ｆｒｐとの比率が上記のように設定されることで、所定の通過特性（低損失）を維持しつつ、広い可変周波数範囲を実現することができる。特に、上記の共振周波数比率の範囲は、この比率の上昇に伴う可変周波数範囲の減少が考慮されたものである。つまり、上限値を上記の通りに規定することで所定の通過特性を維持しつつ、広い可変周波数範囲の実現しているのである。例えば、上記技術は、複数の通信規格で規定される通信帯域をカバーすることが可能な移動体端末又は基地局に適用されうる。また、上記共振器の構成は、例えば、表面弾性波デバイスや弾性境界波デバイス等を利用して実現することも可能である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、通過帯域の広い可変周波数範囲を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
［梯子型フィルタの周波数特性］
まず、本発明に係る実施形態について説明するに先立ち、以下で説明する実施形態の技術的事項に関係する梯子型フィルタの周波数特性について簡単に説明する。
【００１５】
図１に梯子型のフィルタ１０の回路構成を示す。図１に示すように、フィルタ１０は、当該回路構成の中で直列腕、及び並列腕を成す複数の共振器（直列腕共振器１２、並列腕共振器１４）により構成される。また、直列腕共振器１２、及び並列腕共振器１４は、例えば、図１の符号１６に示すように、並列接続された２つのキャパシタ（Ｃ０，Ｃ１）と、当該キャパシタの一方（Ｃ１）に直列接続されたインダクタ素子（Ｌ１）とにより形成される。尚、符号１６の回路構成は、説明の都合上、非常に簡略化して表現されたものである。従って、実際には抵抗成分や他の成分を含んでいる点に注意されたい。また、以下の実施形態において説明される共振器の構成は、これに限定されるものではない。
【００１６】
例えば、端子１から端子１’に周波数ｆのＲＦ信号を印加し、その周波数ｆを増加させる場合を考える。ＲＦ信号の周波数ｆが増加すると、図１の符号１６の回路構成で説明される共振器が共振状態となり、交流的に導通状態になる。以下の説明において、この共振周波数ｆｒを共振点と呼ぶ場合がある。さらに周波数ｆを増加させると、図１の符号１６の回路構成で説明される共振器が反共振状態となり、高インピーダンスの状態になる。そのため、この共振周波数ｆａ付近でＲＦ信号の減衰極が形成される。以下の説明において、この共振周波数ｆａを反共振点、又は反共振周波数と呼ぶ場合がある。
【００１７】
さらに、バンドパス特性を得るため、符号１６の回路構成を直列腕、及び並列腕として図１に示したフィルタ１０のような回路を組成する。この回路構成によると、図２に示すようなアドミッタンス特性、及び通過特性が得られる。但し、良好な通過特性や急峻な遮断特性を得るために直列腕共振器１２の共振周波数（ｆｒｓ）と並列腕共振器１４の反共振周波数（ｆａｐ）とが一致するように設定されている。
【００１８】
例えば、入力端子から印加されたＲＦ信号の周波数ｆを上昇させる場合について考える。この周波数ｆが並列腕共振器１４の共振周波数（ｆｒｐ）に到達すると、並列腕共振器１４が共振状態となり、そのインピーダンスが０になる。すると、並列腕共振器１４が短絡され、出力端子にＲＦ信号が到達しなくなる。その結果、並列腕共振器１４の共振周波数ｆｒｐで低周波数側の減衰極が形成される。
【００１９】
さらにＲＦ信号の周波数を上昇させ、並列腕共振器１４の反共振周波数ｆａｐに到達すると、並列腕共振器１４が反共振状態となり、高インピーダンスの状態になる。また、直列腕共振器１２の共振周波数ｆｒｓと並列腕共振器１４の反共振周波数ｆａｐとが一致しているため、直列腕共振器１２が共振状態となって導通状態となる。さらにＲＦ信号の周波数ｆを上昇させ、直列腕共振器１２の反共振周波数（ｆａｓ）に到達すると、直列腕共振器１２が反共振状態となり、高インピーダンスの状態になる。そのため、出力端子に対するＲＦ信号の伝達が阻止され、直列腕共振器１２の反共振周波数ｆａｓで高周波数側の減衰極が形成される。
【００２０】
以上説明した原理に基づき、図２に示すような通過特性が得られる。上記の説明を踏まえ、以下、本発明に係る実施形態について説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
まず、図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るチューナブルフィルタ１００の構成、及び可変周波数範囲の制御方法について説明する。図３は、本実施形態に係るチューナブルフィルタ１００の構成を示す説明図である。
【００２２】
図３に示すように、チューナブルフィルタ１００は、可変直列腕共振器１０２と、可変並列腕共振器１０４とにより構成される。また、可変直列腕共振器１０２は、バリアブルキャパシタ１０２２、１０２４と、共振器１０２６とにより構成される。さらに、可変並列腕共振器１０４は、バリアブルキャパシタ１０４２、１０４４と、共振器１０４６とにより構成される。尚、共振器１０２６は、直列腕共振器の一例である。また、共振器１０４６は、並列腕共振器の一例である。
【００２３】
図３に示すように、バリアブルキャパシタ１０２２は、共振器１０２６に対して直列に接続されている。バリアブルキャパシタ１０２４は、共振器１０２６に対して並列に接続されている。また、バリアブルキャパシタ１０４２は、共振器１０４６に対して直列に接続されている。バリアブルキャパシタ１０４４は、共振器１０４６に対して並列に接続されている。尚、バリアブルキャパシタ１０２２、１０２４、１０４２、１０４４は、例えば、図示しない制御手段により容量が制御される。
【００２４】
（可変直列腕共振器１０２）
可変直列腕共振器１０２は、チューナブルフィルタ１００の直列腕を成し、可変の共振周波数ｆｒｓ’、及び可変の反共振周波数ｆａｓ’を有する。可変直列腕共振器１０２を構成する共振器１０２６は、固定の共振周波数ｆｒｓ、及び固定の反共振周波数ｆａｓを有する。また、バリアブルキャパシタ１０２２、１０２４の容量をそれぞれＣｓｓ、Ｃｓｐと表記する。尚、共振器１０２６は、固定の共振周波数ｆｒｓ、及び固定の反共振周波数ｆａｓを有する共振器であれば足り、上記の符号１６で示した構成に限定されない。
【００２５】
尚、可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’は、バリアブルキャパシタ１０２２の容量Ｃｓｓが増加するに連れて増加する。一方、可変直列腕共振器１０２の反共振周波数ｆａｓ’は、バリアブルキャパシタ１０２４の容量Ｃｓｐが増加するに連れて減少する。但し、共振器１０２６の共振周波数ｆｒｓ、及び反共振周波数ｆａｓはバリアブルキャパシタ１０２２、１０２４の容量変化に関わらず変化しない点に注意されたい。
【００２６】
（可変並列腕共振器１０４）
可変並列腕共振器１０４は、チューナブルフィルタ１００の並列腕を成し、可変の共振周波数ｆｒｐ’、及び可変の反共振周波数ｆａｐ’を有する。可変並列腕共振器１０４を構成する共振器１０４６は、固定の共振周波数ｆｒｐ、及び固定の反共振周波数ｆａｐを有する。また、バリアブルキャパシタ１０２２、１０２４の容量をそれぞれＣｐｓ、Ｃｐｐと表記する。尚、共振器１０４６は、固定の共振周波数ｆｒｐ、及び固定の反共振周波数ｆａｐを有する共振器であれば足り、上記の符号１６で示した構成に限定されない。
【００２７】
尚、可変並列腕共振器１０４の共振周波数ｆｒｐ’は、バリアブルキャパシタ１０４２の容量Ｃｐｓが増加するに連れて増加する。一方、可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’は、バリアブルキャパシタ１０４４の容量Ｃｐｐが増加するに連れて減少する。但し、共振器１０４６の共振周波数ｆｒｐ、及び反共振周波数ｆａｐはバリアブルキャパシタ１０４２、１０４４の容量変化に関わらず変化しない点に注意されたい。
【００２８】
（通過帯域特性について）
上記の通り、チューナブルフィルタ１００は、可変直列腕共振器１０２、及び可変並列腕共振器１０４が有する共振特性を可変することができる。そこで、既に説明したフィルタ１０の通過特性に関する知識を踏まえ、チューナブルフィルタ１００の通過特性について説明する。
【００２９】
チューナブルフィルタ１００の通過帯域は、可変直列腕共振器１０２、及び可変並列腕共振器１０４の共振特性を可変することにより調整することが可能である。このとき、通過帯域は、可変並列腕共振器１０４の共振周波数ｆｒｐ’と、可変直列腕共振器１０２の反共振周波数ｆａｓ’との間に形成される。但し、可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’、及び可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’に通過特性（減衰量）が依存するため、共振器１０２６、１０４６の共振周波数ｆｒｓ，ｆｒｐ及び反共振周波数ｆａｓ，ｆａｐの設定値が重要になる。以下、この点について説明する。
【００３０】
まず、図４を参照しながら、チューナブルフィルタ１００の通過特性について説明する。図４は、チューナブルフィルタ１００のアドミッタンス特性、及び通過特性を示す説明図である。尚、周波数の減少方向をＡ方向、増加方向をＢ方向と表記する。また、図中の鎖線は、可変並列腕共振器１０４のアドミッタンス特性を表す。一点鎖線は、可変直列腕共振器１０２のアドミッタンス特性を表す。さらに、図中の実線は、チューナブルフィルタ１００によるＲＦ信号の通過特性を表す。
【００３１】
図４には、Ｃａｓｅ１として、共振器１０２６の固定の共振周波数ｆｒｓと、共振器１０４６の固定の共振周波数ｆｒｐとが一致するように調整された場合（ｆｒｓ＝ｆｒｐ）のアドミッタンス特性、及び通過特性が示されている。また、Ｃａｓｅ２として、可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’と、可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’とが一致するように調整された場合（ｆｒｓ’＝ｆａｐ’）のアドミッタンス特性、及び通過特性が示されている。
【００３２】
まず、Ｃａｓｅ１（ｆｒｓ＝ｆｒｐ）に注目する。可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’は、バリアブルキャパシタ１０２２の容量Ｃｓｓを増加させることにより、Ｂ方向にシフトさせることができる。同様に、バリアブルキャパシタ１０４２の容量Ｃｐｓを増加させることによって可変並列腕共振器１０４の共振周波数ｆｒｐ’もＢ方向にシフトさせることができる。また、バリアブルキャパシタ１０２４の容量Ｃｓｐを減少させることによって可変直列腕共振器１０２の反共振周波数ｆａｓ’をＡ方向にシフトさせることができる。同様に、バリアブルキャパシタ１０４４の容量Ｃｐｐを減少させることによって可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆｒｓ’をＡ方向にシフトさせることができる。
【００３３】
そのため、Ｃａｓｅ１のように、共振器１０４６の固定の共振周波数ｆｒｐと、共振器１０２６の固定の共振周波数ｆｒｓとを一致させると、広い周波数範囲にわたって可変直列腕共振器１０２、及び可変並列腕共振器１０４の共振／反共振周波数を可変することができる。このことは、低損失のチューナブルフィルタを実現するためには、通過帯域の中心周波数付近で可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’と可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’とを一致させる必要があるが、可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’、及び可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’の可変周波数範囲が広く調整できることで、通過帯域の中心周波数の可変範囲を広く調整できることを示している。その一例として、図中のＣａｓｅ２は、共振周波数ｆｒｓ’と反共振周波数ｆａｐ’とが一致するように調整した後の状態を示したものである。
【００３４】
また、可変直列腕共振器１０２の反共振周波数ｆａｓ’及び／又は可変並列腕共振器１０４の共振周波数ｆｒｐ’を調整することで、通過帯域の帯域幅を調整することができる。ここで、通過帯域とは通過時の損失が２ｄＢ以下の値をとる周波数帯域のことをいう。また、帯域幅とは、通過帯域の幅のことをいう。
【００３５】
上記と比較するために再び図２に注目する。既に述べたように、図２は、固定の共振周波数及び反共振周波数がｆｒｓ＝ｆａｐの状態を示したものである。これは従来より用いられている梯子型フィルタの一般的な設定である。図２のように、共振器１０４６の固定の反共振周波数ｆａｐと、共振器１０２６の固定の共振周波数ｆｒｓとが一致している場合、可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’は周波数の大きくなる方向（図４のＢ方向に対応）にしかシフトできず、可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’は周波数が小さくなる方向（図４のＡ方向に対応）にしかシフトできない。
【００３６】
そのため、本実施形態のように通過帯域の中心周波数付近で可変直列腕共振器１０２の共振周波数ｆｒｓ’と可変並列腕共振器１０４の反共振周波数ｆａｐ’とを一致させて調整することができない。尚、それぞれの共振周波数、反共振周波数を調整することで、通過スペクトルの中心周波数を調整することは可能かもしれないが、その通過損失は非常に大きなものとなる。つまり、低損失の通過帯域に関する実効的な可変周波数範囲が非常に限定されてしまうのである。
【００３７】
このように、通過帯域の可変周波数範囲は、所定値以下の損失量が実現される実効的な可変周波数範囲でなければならない。そこで、共振器１０２６の共振周波数ｆｒｓ、及び共振器１０４６の共振周波数ｆｒｐの関係に注目して更なる考察を進める。
【００３８】
ところで、通過帯域の可変周波数範囲は、上記以外のパラメータにも依存する場合がある。例えば、通過帯域の可変周波数範囲は、共振器の結合係数Ｋ２を大きくすることで広げることができる。しかしながら、共振器の結合係数Ｋ２を大きくすると、遮断特性が劣化してしまう。また、結合係数Ｋ２が大きい共振器が非常に限定されているという問題もある。そこで、現実的な状況下で良好な特性が得られる条件について考察する。
【００３９】
（固定の共振周波数比に対する依存性）
まず、図５及び図６を比較しながら、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）に応じた通過帯域の可変周波数範囲の変化について述べる。図５は、直列腕共振器１０２６の共振周波数ｆｒｓと並列腕共振器１０４６の共振周波数ｆｒｐとが一致する場合（共振周波数比ｆｒｓ／ｆｒｐ＝１．０の場合）の通過帯域の可変周波数範囲を示す説明図である。一方、図６は、共振周波数比が１．０７５の場合における通過帯域の可変周波数範囲を示す説明図である。
【００４０】
図５の例（ｆｒｓ／ｆｒｐ＝１．０）では、通過帯域の可変周波数範囲が約１３．１％程度の幅を有している。一方、図６の例（ｆｒｓ／ｆｒｐ＝１．０７５）では、通過帯域の可変周波数範囲が約１９．９％程度の幅を有している。つまり、可変直列腕共振器１０２の反共振周波数ｆａｐ’や可変並列腕共振器１０４の共振周波数ｆｒｓ’の可変周波数範囲を最大限広げる条件（図４：Ｃａｓｅ１を参照）よりも、その範囲をやや狭める方が実効的な可変周波数範囲を広げることができるという結果が得られたことになる。ここで、図中にＴｕｎｉｎｇ  Ｒａｎｇｅとして記載した可変周波数範囲とは、特定の規格化された帯域幅（以下、帯域幅ＢＷと表記する。）で通過帯域を変化させた際に、最も低周波数側に位置する通過帯域の２ｄＢにおける最低周波数と、最も高周波数側に位置する通過帯域の２ｄＢにおける最高周波数との周波数差を２ＧＨｚで規格化したものである。また、上記の帯域幅ＢＷとは、帯域幅を通過帯域の中心周波数で規格化したものである。
【００４１】
そこで、可変周波数範囲の共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）依存性について、より詳細な評価を行った。その結果を図７に示す。
【００４２】
図７は、可変周波数範囲の共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）特性を示す説明図である。尚、帯域幅ＢＷに対する依存性があるため、図７には、通常の帯域幅ＢＷ＝６％の条件に加えて、帯域幅ＢＷ＝４％、１０％の条件に関する評価結果も示されている。また、図７の結果は、共振器の結合係数Ｋ２＝４１％の条件下で評価されたものである。
【００４３】
図７を参照すると、所定の共振周波数比に至るまで、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）が増加するにつれて可変周波数範囲が拡大していることが分かる。しかしながら、所定の共振周波数比を超えると、急速に可変周波数範囲が縮小することが分かる。
【００４４】
例えば、帯域幅ＢＷ＝６％の場合（実線）、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）＝１．０７５を超えたところ（Ｐ１）で可変周波数範囲が急速に縮小している。帯域幅ＢＷ＝４％の場合（一点鎖線）も同様に、Ｐ１以降、急激に可変周波数範囲が縮小している。さらに、帯域幅ＢＷ＝１０％の場合（鎖線）、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）＝１．１を超えたところ（Ｐ２）で可変周波数範囲が縮小している。
【００４５】
このように、帯域幅ＢＷに依存するものの、少なくとも帯域幅ＢＷ＝４％、６％、１０％の場合に、所定の共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を超えたところから、可変周波数範囲が縮小してしまうことが分かる。そのため、所望の実効的な可変周波数範囲を維持するためには、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を所定の範囲内に設定する必要がある。
【００４６】
例えば、帯域幅ＢＷ＝１０％の場合、可変周波数範囲が増加する範囲Ｗ１に共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を制限することが好ましい。また、この条件では、図中に示された全ての帯域幅ＢＷについて、約１０％以上の可変周波数範囲が維持されている。このとき、範囲Ｗ１は、１．０≦ｆｒｓ／ｆｒｐ≦１．１である。
【００４７】
他の例として、実用的な帯域幅ＢＷ＝６％を想定し、約１３％以上の可変周波数範囲が維持できる範囲Ｗ２に共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を制限することが好ましいと考えられる。このとき、範囲Ｗ２は、１．０２５≦ｆｒｓ／ｆｒｐ≦１．１である。また、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を１．０５≦ｆｒｓ／ｆｒｐ≦１．０８の範囲に設定すると、帯域幅４％〜１０％の全ての条件で１５％以上の可変周波数範囲が確保できるため、さらに好ましいと考えられる。
【００４８】
また、既に述べたＵＭＴＳの３方式をカバーするためには、少なくとも１８．４％程度の可変周波数範囲が要求される。この条件を満たすためには、例えば、実用的な帯域幅ＢＷ＝６％を想定して、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を範囲Ｗ３の中に納まるように設定することが好ましい。尚、範囲Ｗ３は、１．０７≦ｆｒｓ／ｆｒｐ≦１．０８である。
【００４９】
以上の評価結果は、共振器の結合係数Ｋ２＝４１％の条件下で得られたものである。上記の特性は、共振器の結合係数Ｋ２に若干依存する。そのため、結合係数Ｋ２＝５３％の条件下で評価した結果も示した（図８）。図８は、共振器の結合係数Ｋ２＝５３％の場合における可変周波数範囲の共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）特性である。
【００５０】
図８を参照すると、共振器の結合係数Ｋ２が５３％の場合であっても、各可変周波数範囲の共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）特性は図７の場合と同様の傾向を示しており、ある共振周波数比でピーク（Ｐ１、Ｐ２）が見られる場合がある。
【００５１】
帯域幅ＢＷ＝６％について範囲Ｗ１〜Ｗ３の特性を参照すると、共振器の結合係数Ｋ２＝５３％の場合、範囲Ｗ２に含まれるように共振周波数比が設定された条件下において、ＵＭＴＳの３方式をカバーするために必要な１８．４％程度の可変周波数範囲をほぼ超えていることが分かる。誤差を考慮しても、共振周波数比（ｆｒｓ／ｆｒｐ）を１．０２５≦ｆｒｓ／ｆｒｐ≦１．０８の範囲に設定すれば、ほぼ確実に３方式をカバーすることが可能になる。
【００５２】
既に述べた通り、共振器の結合係数Ｋ２が増加するにつれて可変周波数範囲が増加するため、上記のような結果が得られる。従って、結合係数Ｋ２＝４１％の条件下で好適な範囲Ｗ１〜Ｗ３を満たすように設定すれば、結合係数Ｋ２≧４１％の条件下で可変周波数範囲に関する所望の特性が得られる。尚、上記のような結合係数を実現可能な共振器としては、例えば、ＫＮｂＯ３を用いた弾性境界波素子（特願２００７−２５２９２５号）、公知の弾性表面波素子等が挙げられる。
【００５３】
以上、本実施形態に係るチューナブルフィルタ１００の回路構成、及び可変周波数範囲の制御方法について説明した。上記の特性は、図３に示した一区画の構成に関するものであり、これを多段接続した梯子型のチューナブルフィルタに構成を拡張してもよい。以下、第２実施形態として、当該拡張に係る技術について述べる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
次に、図９を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るチューナブルフィルタ２００の構成、及び可変周波数範囲の制御方法について説明する。図９は、本実施形態に係るチューナブルフィルタ２００の構成を示す説明図である。尚、本実施形態は、上記の第１実施形態に係るチューナブルフィルタ１００を多段構成に拡張したものである。従って、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については詳細な説明を省略する。
【００５５】
図９に示すように、チューナブルフィルタ２００は、可変直列腕共振器１０２、２０２と、可変並列腕共振器１０４、２０４とにより構成される。また、可変直列腕共振器１０２は、バリアブルキャパシタ１０２２、１０２４と、共振器１０２６とにより構成される。可変直列腕共振器２０２は、バリアブルキャパシタ２０２２、２０２４と、共振器２０２６とにより構成される。さらに、可変並列腕共振器１０４は、バリアブルキャパシタ１０４２、１０４４と、共振器１０４６とにより構成される。可変並列腕共振器２０４は、バリアブルキャパシタ２０４２、２０４４と、共振器２０４６とにより構成される。尚、共振器１０２６、２０２６は、直列腕共振器の一例である。また、共振器１０４６、２０４６は、並列腕共振器の一例である。さらに、１の可変直列腕共振器、及び１の可変並列腕共振器で構成される単位を基本区間と表現する。
【００５６】
尚、上記の第１実施形態と同様の理由から、共振器１０２６が有する固定の共振周波数ｆｒｓ１と共振器１０４６が有する固定の共振周波数ｆｒｐ１との比ｆｒｓ１／ｆｒｐ１が、１．０＜ｆｒｓ１／ｆｒｐ１＜１．１、１．０２５＜ｆｒｓ１／ｆｒｐ１＜１．１、或いは、１．０７＜ｆｒｓ１／ｆｒｐ１＜１．０８であることが好ましい。さらに、共振器２０２６が有する固定の共振周波数ｆｒｓ２と共振器２０４６が有する固定の共振周波数ｆｒｐ２との比ｆｒｓ２／ｆｒｐ２が、１．０＜ｆｒｓ２／ｆｒｐ２＜１．１、１．０２５＜ｆｒｓ２／ｆｒｐ２＜１．１、或いは、１．０７＜ｆｒｓ２／ｆｒｐ２＜１．０８であることが好ましい。
【００５７】
図９に示すように、バリアブルキャパシタ２０２２は、共振器２０２６に対して直列に接続されている。バリアブルキャパシタ２０２４は、共振器２０２６に対して並列に接続されている。また、バリアブルキャパシタ２０４２は、共振器２０４６に対して直列に接続されている。バリアブルキャパシタ２０４４は、共振器２０４６に対して並列に接続されている。尚、バリアブルキャパシタ１０２２、１０２４、１０４２、１０４４、２０２２、２０２４、２０４２、２０４４の容量は、図示しない制御手段により制御される。
【００５８】
（チューナブルフィルタ２００の周波数特性）
次に、図１０を参照しながら、本実施形態に係るチューナブルフィルタ２００の周波数特性について説明する。図１０は、本実施形態に係るチューナブルフィルタ２００の周波数特性を示す説明図である。
【００５９】
基本的には、上記の第１実施形態と同様であるが、可変周波数範囲を決定する共振点、反共振点の位置が異なる。図９に示した構成の場合、共振器１０４６の固定の共振周波数ｆｒｓ（１０４）と共振器２０２６の固定の反共振周波数ｆａｐ（２０２）との間が可変周波数範囲ＴＲ１となる。図１０には、可変直列腕共振器１０２と可変並列腕共振器１０４とにより実現される可変周波数範囲ＴＲ２、及び、可変直列腕共振器２０２と可変並列腕共振器２０４とにより実現される可変周波数範囲ＴＲ３も示した。当然、これらの可変周波数範囲ＴＲ２、ＴＲ３に比べて多段構成の可変周波数範囲ＴＲ１の方が広い範囲となる。従って、上記の第１実施形態で示した範囲Ｗ１〜Ｗ３の条件を適用すれば、当然に所望の可変周波数範囲を確保することができるようになる。
【００６０】
（変形例）
本実施形態に係るチューナブルフィルタ２００を変形して、図１１に示すチューナブルフィルタ３００のような構成にすることも可能である。図１１は、本実施形態の変形例に係るチューナブルフィルタ３００の構成を示す説明図である。基本的な構成要素はチューナブルフィルタ２００と実質的に同一であるが、可変直列腕共振器１０２、２０２、及び可変並列腕共振器１０４、２０４の並び順が変更されている。チューナブルフィルタ３００のように、可変直列腕共振器１０２、２０２、及び可変並列腕共振器１０４、２０４の並び順が変更されていても、例えば、図１０に示すような通過特性と実質的に同一の特性が得られるため、こうした変形例も本実施形態の技術的範囲に含まれる。当然、可変直列腕共振器１０２、２０２、及び可変並列腕共振器１０４、２０４の並び順を他の順序に変更しても実質的に同一であるし、基本区間を３段以上接続する変形例も本実施形態の技術的範囲に含まれる。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】梯子型チューナブルフィルタの構成を示す説明図である。
【図２】梯子型チューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るチューナブルフィルタを示す説明図である。
【図４】同実施形態に係るチューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係るチューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係るチューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係るチューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図８】同実施形態に係るチューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るチューナブルフィルタを示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係るチューナブルフィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図１１】同実施形態の変形例に係るチューナブルフィルタを示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００、３００    チューナブルフィルタ
１０２、２０２    可変直列腕共振器
１０４、２０４    可変並列腕共振器
１０２２、１０２４、１０４２、１０４４、２０２２、２０２４、２０４２、２０４４    バリアブルキャパシタ
１０２６、１０４６、２０２６、２０４６    共振器
【図１】
2009130831.tif 000003
【図２】
2009130831.tif 000004
【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】
2009130831.tif 000009
【図８】
2009130831.tif 000010
【図９】
2009130831.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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