JP3839123B2 - 同調周波数可変フィルタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング通信の送受信機に用いられ、ホッピング周波数に対応して同調周波数を高速に切替えられるように構成された同調周波数可変フィルタに関し、特に、その切替回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周波数ホッピング通信機の送受信機に用いられている例えば２０〜７０ＭＨｚの高周波帯の同調周波数可変フィルタとして、ピンダイオード（ＰＩＮダイオード）などのスイッチ素子により同調容量を切替えて同調周波数を変えるように構成したフィルタが実用されている。
【０００３】
従来の同調周波数可変フィルタは、例えば、並列共振回路を構成する主同調回路に、容量値が互いに等しいかまたは異なる付加コンデンサとピンダイオードとの直列回路を複数個、並列に接続し、バイアス電流によって各並列アームのピンダイオードをオン／オフすることにより付加容量値を変えて同調周波数を変えるように構成されている。
【０００４】
図３は従来の同調周波数可変フィルタの部分構成例図であり、ｎ個の切替回路を有する１段の部分である。切替回路の数（ｎ）は８個の場合が多く、フィルタとしては、２〜３段の縦続接続構成が多い。
図において、Ｚ0 は等価的に主インダクタンスと主コンデンサの並列共振回路で構成された主同調回路であり、例えば、λ／４空胴共振器やヘリカル共振器などが用いられる。
Ｃ1 〜Ｃn は同調周波数を可変にするための付加コンデンサであり、ピンダイオードＤ11〜Ｄn1がオンのとき主同調回路Ｚ0 に並列に付加され、同調周波数が変化する。
【０００５】
Ｌ11〜Ｌn1はチョークコイルであり、バイアス電圧ＶB が印加されるとピンダイオードＤ11〜Ｄn1に直流が流れる。
Ｃ12〜Ｃn2は高周波バイパスコンデンサである。
ＶB は正または負のバイアス電圧であり、ピンダイオードＤ11〜Ｄn1をオン／オフする制御電圧である。
【０００６】
図４は従来の切替回路の説明図であり、（Ａ）は切替回路が１つのときの回路例図であり、（Ｂ）はそのピンダイオードＤ11がオンになったときのａ点の電圧Ｖa の特性例図である。
【０００７】
この回路の動作原理について説明する。
図５はピンダイオードの等価回路を示す。（Ａ）は逆バイアス時でスイッチはオフ状態、（Ｂ）は順方向電流を流しているオン状態を示す。ピンダイオードは理想スイッチとは異なり、完全なオン／オフとなっていないことがわかる。例えば、ピンダイオードがオフのときは等価容量Ｃp ＝１．5 pF、等価抵抗ｒp ＝１０００ｋΩであり、オンのときは等価抵抗ｒs ＝０．2 Ωである。
【０００８】
図４において、交流的に高いインピーダンスを有するチョークコイルＬ11を経てバイアス電圧ＶB がピンダイオードＤ11に与えられる。正のバイアス電圧のときは順方向の電流が流れピンダイオードＤ11は低抵抗ｒs を示す。また、負のバイアス電圧のときは、Ｄ11は高抵抗ｒp を示す。バイアス電圧ＶB の正負によりスイッチ素子Ｄ11のピンダイオードをオン／オフすることにより、コンデンサＣ1 の一端を接地させたり、開放したりする。
【０００９】
ピンダイオードに正のバイアス電圧を印加して順方向の電流を流すと、ピンダイオードの抵抗値が小さくなり付加コンデンサＣ1 の一端がアースされ、付加コンデンサＣ1 は主同調回路である並列共振回路Ｚ0 の付加容量として機能し同調周波数が下がる。
【００１０】
また、逆バイアスを与えてピンダイオードをオフにすると、ピンダイオードの抵抗値が大きくなり、付加コンデンサＣ1 の一端が開放状態になり、付加容量として機能せず同調周波数は並列共振回路Ｚ0 の共振周波数となる。
以上のような動作により、コンデンサ（容量値）を切替えて同調周波数を変えることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の同調周波数可変フィルタの問題点は、バイアス電圧ＶB の印加によってピンダイオードがオフになったとき、過度電流がコンデンサＣ1 に流れ、コンデンサＣ1 に電荷が溜まる。このため、次のような問題が生じる。
１）コンデンサＣ1 に−ＶB が印加された上に、フィルタに入力される交流電力に応じた電圧が共振回路Ｚ0 に発生し、図４（Ｂ）のようにコンデンサＣ1 のａ点には直流と交流が重畳された電圧が加わる。よって、ピンダイオードがオフになったときＣ1 に電荷が蓄積されるため、耐圧の大きいコンデンサが必要であり、高価である。
２）ピンダイオードＤ11がオフのときは、バイパスコンデンサＣ12と同調周波数可変用コンデンサＣ1 の合成容量に−ＶB が充電されている。よって、ピンダイオードＤ11がスイッチ動作するときの時定数は、合成容量に比例して大きくなり、この結果、切替時間がかかって切替速度が遅くなるという問題がある。
３）一般にコンデンサは、高圧の直流バイアスが加わると、電位差による物理的変化が起こり、わずかではあるが、コンデンサの容量値が変化する。この変化を起こす回路に交流信号が入力されると、相互変調歪の発生となり、特に、入力される高周波信号がディジタル変調方式の場合は、占有帯域を拡大することになり大きな問題となる。
【００１２】
さらに、電位が一方に片寄って与えられている本回路の例では、同じコンデンサを使ったとしても、その発生度合いの量が顕著である。従来回路の場合、コンデンサＣ1 にバイアス電圧が加わり、それに高周波信号が重畳されるので、コンデンサＣ1 の容量値が変化して歪みが生じやすいという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、切替速度が速く、付加コンデンサＣ1 の耐圧が低く、相互変調歪に対して影響のないコンデンサ切替回路を備えた同調周波数可変フィルタを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の同調周波数可変フィルタは、主インダクタンスと主コンデンサの並列共振回路からなる主同調回路と、該主同調回路に並列に接続して同調周波数を変えるための複数の付加コンデンサと、該複数の付加コンデンサのそれぞれに直列接続されたピンダイオードと該ピンダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス回路とからなる複数の直列回路によって構成された付加コンデンサ切替回路とが備えられ、前記バイアス電圧の極性を変えて前記ピンダイオードをオン／オフすることにより前記主同調回路に並列に接続する付加コンデンサによる付加容量を変化させて同調周波数を切替え変化させるように構成された同調周波数可変フィルタにおいて、
前記付加コンデンサ切替回路の前記直列回路のそれぞれは、前記付加コンデンサの一端は前記主同調回路の高電位側に接続され他端は前記ピンダイオードのカソード端子に接続され、該ピンダイオードのアノード端子はバイアス電圧印加端子に接続されるとともに交流的にバイパスコンデンサで接地され、前記付加コンデンサとピンダイオードとの接続点と接地との間にチョークコイルが接続されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明では、従来切替回路のチョークコイルの一端を接地に接続し、ピンダイオードＤ11に直接バイアス電圧ＶB を印加するようにしたことにより、切替速度が速く、コンデンサの耐圧が低くてよく、歪みに対する影響の少ないコンデンサ切替回路を備えた同調周波数可変フィルタを実現することができる。
【００１６】
図１は本発明の実施例を示す構成図であり、本発明の要部をなす切替回路を複数個用いた実施例である。この図ではフィルタの１段の部分を示したが、実際には複数段を縦続接続して用いられる。
図において、Ｚ0 は主インダクタンス素子と主コンデンサの並列共振回路を構成する主同調回路である。Ｃ1 〜Ｃn は同調周波数可変用の付加コンデンサである。Ｄ11〜Ｄn1は付加コンデンサＣ1 〜Ｃn を接地に対してオン／オフするピンダイオードである。Ｌ11〜Ｌn1はチョークコイルである。Ｃ12〜Ｃn2はバイパスコンデンサである。ＶB はバイアス電圧であり、スイッチ素子Ｄ11〜Ｄn1をオン／オフする正／負の制御電圧である。
【００１７】
本発明によるフィルタの同調周波数を変化させる動作原理は、制御電圧印加端子にそれぞれのバイアス電圧ＶB を与え、ピンダイオード（Ｄ11〜Ｄn1）をオン／オフすることにより、同調周波数可変用の付加コンデンサ（Ｃ1 〜Ｃn ）をオン／オフして付加容量値を変えて同調周波数を変化させる。制御電圧ＶB のｎ個の印加端子を個々に組み合わせれば、同調周波数を２n 種類に変化させることができる。
【００１８】
図２は図１の切替回路の説明図であり、（Ａ）は切替回路が１つのときの回路例図であり、（Ｂ）はそのピンダイオードＤ11がオンになったときのａ点の電圧Ｖa の特性例図である。
ＶB に正のバイアスを印加しピンダイオードＤ11に所定の順方向電流を流すと、コンデンサＣ1 は接地され同調周波数が下がる。ＶB に負のバイアス電圧を印加すると、ピンダイオードＤ11に逆バイアス電圧がかかって高抵抗を示し、コンデンサＣ1 は開放状態となり同調周波数が上がる。
【００１９】
ピンダイオードＤ11は、オン／オフに関わらず直流的にはＣ1 の両端とも接地されるため、従来回路のように、コンデンサＣ1 に直流電荷が蓄積されることがなく、このため、図２（Ｂ）に示すように、不要な過渡特性がなくなるため、切替速度が速く、コンデンサの耐圧は低くて済み、コンデンサの直流電圧印加による歪みの発生が少ない。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明を実施することにより、次の効果が得られる。
（１）同調周波数可変用の付加コンデンサＣ1 の耐電圧が低くてよい。
（２）切替時間が短くなり切替速度が速くなる。
（３）相互変調歪の発生をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路構成図である。
【図２】本発明の要部をなす切替回路例図である。
【図３】従来のフィルタ回路例図である。
【図４】従来の切替回路例図である。
【図５】ピンダイオードの等価回路図である。
【符号の説明】
Ｚ0 主インダクタンス素子と主コンデンサの主同調回路
Ｃ1 〜Ｃn 同調周波数可変用付加コンデンサ
Ｄ11〜Ｄn1 ピンダイオード
Ｃ12〜Ｃn2 バイパスコンデンサ
Ｌ11 チョークコイル
ＶB バイアス制御電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング通信の送受信機に用いられ、ホッピング周波数に対応して同調周波数を高速に切替えられるように構成された同調周波数可変フィルタに関し、特に、その切替回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周波数ホッピング通信機の送受信機に用いられている例えば２０〜７０ＭＨｚの高周波帯の同調周波数可変フィルタとして、ピンダイオード（ＰＩＮダイオード）などのスイッチ素子により同調容量を切替えて同調周波数を変えるように構成したフィルタが実用されている。
【０００３】
従来の同調周波数可変フィルタは、例えば、並列共振回路を構成する主同調回路に、容量値が互いに等しいかまたは異なる付加コンデンサとピンダイオードとの直列回路を複数個、並列に接続し、バイアス電流によって各並列アームのピンダイオードをオン／オフすることにより付加容量値を変えて同調周波数を変えるように構成されている。
【０００４】
図３は従来の同調周波数可変フィルタの部分構成例図であり、ｎ個の切替回路を有する１段の部分である。切替回路の数（ｎ）は８個の場合が多く、フィルタとしては、２〜３段の縦続接続構成が多い。
図において、Ｚ0 は等価的に主インダクタンスと主コンデンサの並列共振回路で構成された主同調回路であり、例えば、λ／４空胴共振器やヘリカル共振器などが用いられる。
Ｃ1 〜Ｃn は同調周波数を可変にするための付加コンデンサであり、ピンダイオードＤ11〜Ｄn1がオンのとき主同調回路Ｚ0 に並列に付加され、同調周波数が変化する。
【０００５】
Ｌ11〜Ｌn1はチョークコイルであり、バイアス電圧ＶB が印加されるとピンダイオードＤ11〜Ｄn1に直流が流れる。
Ｃ12〜Ｃn2は高周波バイパスコンデンサである。
ＶB は正または負のバイアス電圧であり、ピンダイオードＤ11〜Ｄn1をオン／オフする制御電圧である。
【０００６】
図４は従来の切替回路の説明図であり、（Ａ）は切替回路が１つのときの回路例図であり、（Ｂ）はそのピンダイオードＤ11がオンになったときのａ点の電圧Ｖa の特性例図である。
【０００７】
この回路の動作原理について説明する。
図５はピンダイオードの等価回路を示す。（Ａ）は逆バイアス時でスイッチはオフ状態、（Ｂ）は順方向電流を流しているオン状態を示す。ピンダイオードは理想スイッチとは異なり、完全なオン／オフとなっていないことがわかる。例えば、ピンダイオードがオフのときは等価容量Ｃp ＝１．5 pF、等価抵抗ｒp ＝１０００ｋΩであり、オンのときは等価抵抗ｒs ＝０．2 Ωである。
【０００８】
図４において、交流的に高いインピーダンスを有するチョークコイルＬ11を経てバイアス電圧ＶB がピンダイオードＤ11に与えられる。正のバイアス電圧のときは順方向の電流が流れピンダイオードＤ11は低抵抗ｒs を示す。また、負のバイアス電圧のときは、Ｄ11は高抵抗ｒp を示す。バイアス電圧ＶB の正負によりスイッチ素子Ｄ11のピンダイオードをオン／オフすることにより、コンデンサＣ1 の一端を接地させたり、開放したりする。
【０００９】
ピンダイオードに正のバイアス電圧を印加して順方向の電流を流すと、ピンダイオードの抵抗値が小さくなり付加コンデンサＣ1 の一端がアースされ、付加コンデンサＣ1 は主同調回路である並列共振回路Ｚ0 の付加容量として機能し同調周波数が下がる。
【００１０】
また、逆バイアスを与えてピンダイオードをオフにすると、ピンダイオードの抵抗値が大きくなり、付加コンデンサＣ1 の一端が開放状態になり、付加容量として機能せず同調周波数は並列共振回路Ｚ0 の共振周波数となる。
以上のような動作により、コンデンサ（容量値）を切替えて同調周波数を変えることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の同調周波数可変フィルタの問題点は、バイアス電圧ＶB の印加によってピンダイオードがオフになったとき、過度電流がコンデンサＣ1 に流れ、コンデンサＣ1 に電荷が溜まる。このため、次のような問題が生じる。
１）コンデンサＣ1 に−ＶB が印加された上に、フィルタに入力される交流電力に応じた電圧が共振回路Ｚ0 に発生し、図４（Ｂ）のようにコンデンサＣ1 のａ点には直流と交流が重畳された電圧が加わる。よって、ピンダイオードがオフになったときＣ1 に電荷が蓄積されるため、耐圧の大きいコンデンサが必要であり、高価である。
２）ピンダイオードＤ11がオフのときは、バイパスコンデンサＣ12と同調周波数可変用コンデンサＣ1 の合成容量に−ＶB が充電されている。よって、ピンダイオードＤ11がスイッチ動作するときの時定数は、合成容量に比例して大きくなり、この結果、切替時間がかかって切替速度が遅くなるという問題がある。
３）一般にコンデンサは、高圧の直流バイアスが加わると、電位差による物理的変化が起こり、わずかではあるが、コンデンサの容量値が変化する。この変化を起こす回路に交流信号が入力されると、相互変調歪の発生となり、特に、入力される高周波信号がディジタル変調方式の場合は、占有帯域を拡大することになり大きな問題となる。
【００１２】
さらに、電位が一方に片寄って与えられている本回路の例では、同じコンデンサを使ったとしても、その発生度合いの量が顕著である。従来回路の場合、コンデンサＣ1 にバイアス電圧が加わり、それに高周波信号が重畳されるので、コンデンサＣ1 の容量値が変化して歪みが生じやすいという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、切替速度が速く、付加コンデンサＣ1 の耐圧が低く、相互変調歪に対して影響のないコンデンサ切替回路を備えた同調周波数可変フィルタを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の同調周波数可変フィルタは、主インダクタンスと主コンデンサの並列共振回路からなる主同調回路と、該主同調回路に並列に接続して同調周波数を変えるための複数の付加コンデンサと、該複数の付加コンデンサのそれぞれに直列接続されたピンダイオードと該ピンダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス回路とからなる複数の直列回路によって構成された付加コンデンサ切替回路とが備えられ、前記バイアス電圧の極性を変えて前記ピンダイオードをオン／オフすることにより前記主同調回路に並列に接続する付加コンデンサによる付加容量を変化させて同調周波数を切替え変化させるように構成された同調周波数可変フィルタにおいて、
前記付加コンデンサ切替回路の前記直列回路のそれぞれは、前記付加コンデンサの一端は前記主同調回路の高電位側に接続され他端は前記ピンダイオードのカソード端子に接続され、該ピンダイオードのアノード端子はバイアス電圧印加端子に接続されるとともに交流的にバイパスコンデンサで接地され、前記付加コンデンサとピンダイオードとの接続点と接地との間にチョークコイルが接続されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明では、従来切替回路のチョークコイルの一端を接地に接続し、ピンダイオードＤ11に直接バイアス電圧ＶB を印加するようにしたことにより、切替速度が速く、コンデンサの耐圧が低くてよく、歪みに対する影響の少ないコンデンサ切替回路を備えた同調周波数可変フィルタを実現することができる。
【００１６】
図１は本発明の実施例を示す構成図であり、本発明の要部をなす切替回路を複数個用いた実施例である。この図ではフィルタの１段の部分を示したが、実際には複数段を縦続接続して用いられる。
図において、Ｚ0 は主インダクタンス素子と主コンデンサの並列共振回路を構成する主同調回路である。Ｃ1 〜Ｃn は同調周波数可変用の付加コンデンサである。Ｄ11〜Ｄn1は付加コンデンサＣ1 〜Ｃn を接地に対してオン／オフするピンダイオードである。Ｌ11〜Ｌn1はチョークコイルである。Ｃ12〜Ｃn2はバイパスコンデンサである。ＶB はバイアス電圧であり、スイッチ素子Ｄ11〜Ｄn1をオン／オフする正／負の制御電圧である。
【００１７】
本発明によるフィルタの同調周波数を変化させる動作原理は、制御電圧印加端子にそれぞれのバイアス電圧ＶB を与え、ピンダイオード（Ｄ11〜Ｄn1）をオン／オフすることにより、同調周波数可変用の付加コンデンサ（Ｃ1 〜Ｃn ）をオン／オフして付加容量値を変えて同調周波数を変化させる。制御電圧ＶB のｎ個の印加端子を個々に組み合わせれば、同調周波数を２n 種類に変化させることができる。
【００１８】
図２は図１の切替回路の説明図であり、（Ａ）は切替回路が１つのときの回路例図であり、（Ｂ）はそのピンダイオードＤ11がオンになったときのａ点の電圧Ｖa の特性例図である。
ＶB に正のバイアスを印加しピンダイオードＤ11に所定の順方向電流を流すと、コンデンサＣ1 は接地され同調周波数が下がる。ＶB に負のバイアス電圧を印加すると、ピンダイオードＤ11に逆バイアス電圧がかかって高抵抗を示し、コンデンサＣ1 は開放状態となり同調周波数が上がる。
【００１９】
ピンダイオードＤ11は、オン／オフに関わらず直流的にはＣ1 の両端とも接地されるため、従来回路のように、コンデンサＣ1 に直流電荷が蓄積されることがなく、このため、図２（Ｂ）に示すように、不要な過渡特性がなくなるため、切替速度が速く、コンデンサの耐圧は低くて済み、コンデンサの直流電圧印加による歪みの発生が少ない。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明を実施することにより、次の効果が得られる。
（１）同調周波数可変用の付加コンデンサＣ1 の耐電圧が低くてよい。
（２）切替時間が短くなり切替速度が速くなる。
（３）相互変調歪の発生をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路構成図である。
【図２】本発明の要部をなす切替回路例図である。
【図３】従来のフィルタ回路例図である。
【図４】従来の切替回路例図である。
【図５】ピンダイオードの等価回路図である。
【符号の説明】
Ｚ0 主インダクタンス素子と主コンデンサの主同調回路
Ｃ1 〜Ｃn 同調周波数可変用付加コンデンサ
Ｄ11〜Ｄn1 ピンダイオード
Ｃ12〜Ｃn2 バイパスコンデンサ
Ｌ11 チョークコイル
ＶB バイアス制御電圧
Claims (1)
- 主インダクタンスと主コンデンサの並列共振回路からなる主同調回路と、該主同調回路に並列に接続して同調周波数を変えるための複数の付加コンデンサと、該複数の付加コンデンサのそれぞれに直列接続されたピンダイオードと該ピンダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス回路とからなる複数の直列回路によって構成された付加コンデンサ切替回路とが備えられ、前記バイアス電圧の極性を変えて前記ピンダイオードをオン／オフすることにより前記主同調回路に並列に接続する付加コンデンサによる付加容量を変化させて同調周波数を切替え変化させるように構成された同調周波数可変フィルタにおいて、
前記付加コンデンサ切替回路の前記直列回路のそれぞれは、前記付加コンデンサの一端は前記主同調回路の高電位側に接続され他端は前記ピンダイオードのカソード端子に接続され、該ピンダイオードのアノード端子はバイアス電圧印加端子に接続されるとともに交流的にバイパスコンデンサで接地され、前記付加コンデンサとピンダイオードとの接続点と接地との間にチョークコイルが接続されていることを特徴とする同調周波数可変フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06173297A JP3839123B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 同調周波数可変フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06173297A JP3839123B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 同調周波数可変フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247839A JPH10247839A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3839123B2 true JP3839123B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=13179681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06173297A Expired - Fee Related JP3839123B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 同調周波数可変フィルタ |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3839123B2 (ja) |
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| CN113014220A (zh) * | 2019-12-18 | 2021-06-22 | 深圳市大富科技股份有限公司 | 一种通信设备及其滤波器 |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP06173297A patent/JP3839123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10247839A (ja) | 1998-09-14 |
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