JPH11205066A - フィルタ - Google Patents

フィルタ

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JPH11205066A
JPH11205066A JP10004880A JP488098A JPH11205066A JP H11205066 A JPH11205066 A JP H11205066A JP 10004880 A JP10004880 A JP 10004880A JP 488098 A JP488098 A JP 488098A JP H11205066 A JPH11205066 A JP H11205066A
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JP
Japan
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filter
pin diode
resonator
transmission line
capacitor
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JP10004880A
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English (en)
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Kouji Furuya
孝治 降谷
Norio Nakajima
規巨 中島
Ken Tonegawa
謙 利根川
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits
    • H04B1/50Circuits using different frequencies for the two directions of communication
    • H04B1/52Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa
    • H04B1/525Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa with means for reducing leakage of transmitter signal into the receiver
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0123Frequency selective two-port networks comprising distributed impedance elements together with lumped impedance elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1758Series LC in shunt or branch path
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1791Combined LC in shunt or branch path

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的近接した複数の周波数帯域の高周波信
号に対応できる小形のフィルタを提供する。 【解決手段】 フィルタ10は、インダクタンス素子で
ある伝送線路L11と、キャパシタンス素子であるコン
デンサC11と、オープンスタブからなる共振器RES
11と、スイッチング素子であるピンダイオードPD1
1と、チョークコイルCC11,CC12とで構成され
る。そして、入力端子INと出力端子OUTとの間に、
伝送線路L11、コンデンサC11、共振器RES11
及びピンダイオードPD11からなるLC共振回路11
が接続される。また、伝送線路L11とピンダイオード
PD11のアノードとの接続点には、チョークコイルC
C11を介して、コントロール端子Vcc1が、コンデ
ンサC11とピンダイオードPD11のカソードとの接
続点には、チョークコイルCC12を介して、コントロ
ール端子Vcc2が、それぞれ接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機、例
えば複数の周波数帯域に対応する携帯電話器等に用いら
れるフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、900MHz帯のGSM(Global
System for Mobile communications)と1.8GHz帯
のDCS(Digital Cellular System)のように2つの移
動体通信の周波数帯域が比較的近接している場合には、
2つの移動体通信で1つのアンテナを共用させることが
行われている。図10は、従来の異なる周波数帯域を備
える移動体通信でアンテナを共用する構成を示すブロッ
ク図である。図10において、51はアンテナ、52は
デュプレクサ、53はGSM側スイッチ、54はDCS
側スイッチを示す。GSM側スイッチ53の第1の端子
53aには、デュプレクサ52を介してアンテナ51が
接続され、第2、第3の端子53b,53cには、GS
Mの送信回路TxgsmとGSMの受信回路Rxgsm
と、がそれぞれ接続される。また、DCS側スイッチ5
4の第1の端子54aには、デュプレクサ52を介して
アンテナ51が接続され、第2、第3の端子54b,5
4cには、DCSの送信回路TxdcsとDCSの受信
回路Rxdcsと、がそれぞれ接続される。そして、デ
ュプレクサ52によりGSMとDCSとの周波数帯域に
分け、GSM側スイッチ53及びDCS側スイッチ54
で送受信を切り換える。これにより、1つのアンテナ5
1で、GSM及びDCSの2つの移動体通信において送
受信が可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アンテナを共用する構成においては、1つのアンテナに
デュプレクサを介してGSM側スイッチ及びDCS側ス
イッチが接続され、それらのスイッチを介して、送信回
路及び受信回路が接続されていたため、構成部材が増加
するという問題があった。その結果、それらを搭載する
移動体通信機の小型化が困難であるという問題があっ
た。
【0004】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであり、比較的近接した複数の周波数
帯域の高周波信号に対応できる小形のフィルタを提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明のフィルタは、少なくとも1つのインダク
タンス素子と、少なくとも1つの共振器と、少なくとも
1つのスイッチング素子とを備えることを特徴とする。
【0006】また、前記インダクタンス素子、前記共振
器及び前記スイッチング素子が複数の誘電体層を積層し
てなる積層体に内蔵、あるいは搭載されることを特徴と
する。
【0007】また、前記共振器が、オープンスタブから
なることを特徴とする。
【0008】本発明のフィルタによれば、インダクタン
ス素子、共振器及びスイッチング素子を備えているた
め、スイッチング素子に印加する電圧を制御することに
より、インダクタンス素子、共振器及びスイッチング素
子で構成される回路の等価回路を変えることができ、そ
の結果、フィルタを通過する高周波信号の周波数帯域を
変えることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図1に、本発明に係るフィルタの第1
の実施例の回路図を示す。フィルタ10は、低域通過フ
ィルタであり、インダクタンス素子である伝送線路L1
1と、オープンスタブからなる共振器RES11と、ス
イッチング素子であるピンダイオードPD11と、コン
デンサC11と、チョークコイルCC11と、抵抗R1
1とで構成される。
【0010】そして、ピンダイオードPD11及び共振
器RES11が、第1のポートP1と第2のポートP2
との間でT型接続され、ピンダイオードPD11に伝送
線路L11とコンデンサC11とからなる直列回路が並
列接続される。
【0011】また、伝送線路L11とピンダイオードP
D11のアノードとの接続点には、チョークコイルCC
11を介して、コントロール端子Vcc1が接続され
る。さらに、コンデンサC11とピンダイオードPD1
1のカソードとの接続点には、抵抗R11を介して、コ
ントロール端子Vcc2が接続される。
【0012】この際、コンデンサC11は、直流電流
が、伝送線路L11へ流れるのを防ぐ役目をしている。
また、チョークコイルCC11、抵抗R11は、ピンダ
イオードPD11に電圧を印加した際に、高周波信号
が、コントロール端子Vcc1,Vcc2へ漏れるのを
防ぐ役目をしている。特に、抵抗R11では、消費電流
を抑えることもできる。
【0013】図2に、図1のフィルタ10の斜視図を示
す。フィルタ10は、積層体11を含み、積層体11に
は、伝送線路L11を構成するストリップ導体(図示せ
ず)、コンデンサC11を構成するコンデンサ電極(図
示せず)、共振器RES11を構成するストリップ導体
(図示せず)、及びチョークコイルCC11を構成する
ストリップ導体(図示せず)が内蔵され、積層体11の
一方主面である上面には、ピンダイオードPD11及び
抵抗R11が搭載される。
【0014】また、積層体11の上面から側面を経て下
面に達するように、6個の外部電極Ta〜Tfが形成さ
れる。これらの外部電極Ta〜Tfのうち、3つの外部
電極Ta〜Tcは積層体11の一端側に形成され、他の
3つの外部電極Td〜Tfは積層体11の他端側に形成
される。そして、外部電極Taは第1のポートP1、外
部端子Tb,Teはグランド端子、外部電極Tcは第2
のポートP2、外部電極Td,TfはピンダイオードP
Dへの印加電圧を制御するためのコントロール端子Vc
c1,Vcc2、となる。
【0015】図3(a)〜図3(h)、図4(a)〜図
4(f)に、フィルタ10の積層体11を構成する各誘
電体層の上面図及び下面図を示す。積層体11は、第1
〜第13の誘電体層11a〜11mを上から順次積層す
ることにより形成される。
【0016】第1の誘電体層11aには、積層体11の
上面に搭載されるピンダイオードPD11及び抵抗R1
1を実装するためのランドLa1〜La4がそれぞれ印
刷され、形成される。また、第2〜第5の誘電体層11
b〜11eの上面には、導体層からなるコンデンサ電極
Cp1〜Cp4がそれぞれ印刷され、形成される。さら
に、第6〜第8、第10及び第11の誘電体層11f〜
11h,11j,11kの上面には、導体層からなるス
トリップ電極Lp1〜Lp9がそれぞれ印刷され、形成
される。
【0017】また、第9及び第13の誘電体層11i,
11mの上面には、導体層からなるグランド電極Gp
1,Gp2がそれぞれ印刷され、形成される。さらに、
第13の誘電体層11mの下面(図4(f))には、第
1、第2のポートP1,P2となる外部端子Ta,Tc
(図2)、グランド端子となる外部端子Tb,Te(図
2)及びコントロール端子となる外部端子Td,Tf
(図2)がそれぞれ印刷され、形成される。さらに、第
1〜第12の誘電体層11a〜11lには、所定の位置
に、コンデンサ電極Cp1〜Cp4、ストリップ電極L
p1〜Lp9及びグランド電極Gp1,Gp2を接続す
るためのビアホール電極VHa〜VHlが設けられる。
【0018】そして、コンデンサ電極Cp1〜Cp4で
コンデンサC11(図1)を形成する。また、ストリッ
プ電極Lp1,Lp3,Lp5で伝送線路L11(図
1)を、ストリップ電極Lp7〜Lp9で共振器RES
11(図1)を、ストリップ電極Lp2,Lp4,Lp
6でチョークコイルCC11(図1)を、それぞれ形成
する。
【0019】ここで、上記の構成のフィルタ10の動作
について説明する。フィルタ10のピンダイオードPD
11がオンの場合(Vcc1=3V、Vcc2=0V)
の等価回路は、ピンダイオードPD11がショートとな
るため、図5(a)のようになる。したがって、伝送線
路L11、共振器RES11及びピンダイオードPD1
1からなる回路は、共振器RES11のみで構成される
こととなり、共振器RES11の長さの4倍の波長を有
する高周波信号を遮断することができる。
【0020】一方、フィルタ10のピンダイオードPD
11がオフの場合(Vcc1=0V、Vcc2=3V)
の等価回路は、ピンダイオードPD11がオープンとな
るため、図5(b)のようになる。したがって、伝送線
路L11、共振器RES11及びピンダイオードPD1
1からなる回路は、伝送線路L11及びピンダイオード
PD11で構成されるLC共振回路となり、そのLC共
振回路の共振周波数を有する高周波信号を遮断すること
ができる。
【0021】以上のような構成で、ピンダイオードPD
11をオン、オフすることにより、フィルタ10を通過
する高周波信号の周波数帯域を変えることができる。
【0022】図6に、フィルタ10の通過特性を示す。
なお、図6中において、実線はピンダイオードPD11
がオンの場合、破線はピンダイオードPD11がオフの
場合を示す。この図から、ピンダイオードPD11が
オンの場合には、900MHzの高周波信号を通過させ
ることができる、ピンダイオードPD11がオフの場
合には、1.8GHzの高周波信号を通過させることが
できる、ことが明らかである。
【0023】ここで、上述のフィルタ10を、比較的近
接した2つの周波数帯域、例えば900MHz帯の携帯
電話システムであるGSM(Global System for Mobile
communications)と、1.8GHz帯の携帯電話システ
ムであるDCS(Dynamic Cell System)とにおいて、そ
の送信部Txに応用する場合の一例を図7に示す。
【0024】アンテナ1は、同軸スイッチやPINダイ
オードからなるスイッチ2の第1の端子2aに接続さ
れ、送信部Tx、受信部Rxは、スイッチ2の第2、第
3の端子2b,2c、すなわち送信用端子、受信用端子
にそれぞれ接続される。この際、送信部Txにおいて、
フィルタ10の一方端子がスイッチ2の第2の端子2b
に、他方端子が900MHz帯のGSM及び1.8GH
z帯のDCSで共用される高出力増幅器PAに接続され
る。
【0025】上記のような構成で、2つの異なる周波数
領域、例えば、フィルタ10のピンダイオードPD11
がオンの場合には、GSMの周波数である900MHz
の送信信号のみを通過させ、フィルタ10のピンダイオ
ードPD11がオフの場合には、DCSの周波数である
1.8GHzの送信信号を通過させることができる。
【0026】すなわち、900MHz帯のGSMと、
1.8GHz帯のDCSとの高周波信号を分配、結合す
ることができ、2つの周波数帯において送信が可能とな
る。
【0027】したがって、比較的近接した2つの周波数
帯域である900MHz帯のGSMと1.8GHz帯の
DCSとにおいて、アンテナ、送信側の高出力増幅器を
共用することができる。
【0028】上述のような第1の実施例のフィルタによ
れば、ピンダイオードの印加電圧を変え、ピンダイオー
ドをオン、オフすることにより、伝送線路、共振器及び
ピンダイオードからなる回路の等価回路を変えることが
できる。したがって、低域通過フィルタであるフィルタ
を通過する高周波信号の周波数帯域を変えることができ
るため、1つのフィルタで、異なる周波数帯域を有する
2つの高周波信号に対応することができる。これに伴な
い、このフィルタを搭載した移動体通信機の小型化が可
能となる。
【0029】また、共振器が、オープンスタブからなる
ため、ピンダイオードの寄生インダクタンスの影響を受
けず、挿入損失の減衰を大きくとることができる。
【0030】さらに、図2に示すように、フィルタを積
層体で構成した場合には、フィルタを構成する伝送線路
を積層体に内蔵でき、その結果、フィルタの小型化が可
能となる。
【0031】図8に、本発明に係るフィルタの第2の実
施例の回路図を示す。このフィルタ20は、低域通過フ
ィルタであり、インダクタンス素子である伝送線路L2
1〜L23と、オープンスタブからなる共振器RES2
1,RES22と、スイッチング素子であるピンダイオ
ードPD21,PD22と、コンデンサC21,C22
と、チョークコイルCC21,CC22と、抵抗R2
1,R22とで構成される。
【0032】そして、ピンダイオードPD21及び共振
器RES21、並びにピンダイオードPD22及び共振
器RES22が、それぞれ第1のポートP1と第2のポ
ートP2との間でπ型接続され、ピンダイオードPD2
1に伝送線路L21とコンデンサC21とからなる直列
回路が、ピンダイオードPD22に伝送線路L22とコ
ンデンサC22とからなる直列回路が、それぞれ並列接
続される。
【0033】また、伝送線路L21とピンダイオードP
D21のアノードとの接続点及び伝送線路L22とピン
ダイオードPD22のアノードとの接続点には、チョー
クコイルCC21,CC22を介して、コントロール端
子Vcc1が接続される。さらに、コンデンサC22と
ピンダイオードPD22のカソードとの接続点には、抵
抗R21,R22を介して、コントロール端子Vcc2
が接続される。
【0034】なお、ピンダイオードPD21のアノード
とピンダイオードPD22のアノードとは、伝送線路L
23を介して接続されている。すなわち、フィルタ20
は、第1のポートP1と第2のポートP2との間に、第
1の実施例のフィルタ10(図1)が、伝送線路L23
を介して直列接続されたものである。
【0035】この際、コンデンサC21,C22は、直
流電流が、伝送線路L21,L22へ流れるのを防ぐ役
目をしている。また、チョークコイルCC21,CC2
2、抵抗R21,R22は、ピンダイオードPD21,
PD22に電圧を印加した際に、高周波信号が、コント
ロール端子Vcc1,Vcc2へ漏れるのを防ぐ役目を
している。特に、抵抗R21,R22では、消費電流を
抑えることもできる。
【0036】図9に、フィルタ20の通過特性を示す。
なお、図9中において、実線はピンダイオードPD2
1,PD22がオンの場合(Vcc1=3V、Vcc2
=0V)、破線はピンダイオードPD21,PD22が
オフの場合(Vcc1=0V、Vcc2=3V)を示
す。この図から、ピンダイオードPD21,PD22
がオンの場合には、900MHzの高周波信号を通過さ
せることができる、ピンダイオードPD21,PD2
2がオフの場合には、1.8GHzの高周波信号を通過
させることができる、ことが明らかである。
【0037】すなわち、フィルタ20(図7)の構成
で、ピンダイオードPD21,PD22をオン、オフす
ることにより、フィルタ20を通過する高周波信号の周
波数帯域を変えることができる。
【0038】上述のような第2の実施例のフィルタによ
れば、共振器を2つにしているため、共振器が1つであ
る第1の実施例のフィルタ(図1)と比較して、挿入損
失の減衰をより大きくすることができる。すなわち、共
振器が多いほど挿入損失の減衰が大きくなるということ
である。
【0039】なお、上記の第1及び第2の実施例におい
て、フィルタが低域通過フィルタの場合を示したが、高
域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ
など、インダクタンス素子、共振器及びスイッチング素
子を備えるフィルタであれば本発明の範囲内にあるとい
える。
【0040】また、スイッチング素子としてピンダイオ
ードを用いる場合について説明したが、バリキャップダ
イオード、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジ
スタ等でも同様の効果が得られる。
【0041】さらに、コントロール端子が、チョークコ
イルあるいは抵抗を介して接続される場合に説明した
が、ピンダイオードの電圧を印加する際に、高周波信号
が、コントロール端子へ漏れるのを防ぐことができれば
どのような素子でもよい。
【0042】また、インダクタンス素子及びキャパシタ
ンス素子を誘電体層を積層してなる積層体に内蔵する場
合について説明したが、チップ部品を用いて積層体に搭
載してもよい。
【0043】さらに、スイッチング素子を積層体に搭載
する場合について説明したが、積層体の内部にキャビテ
ィ等を形成して、そのキャビティ等を介して、スイッチ
ング素子を積層体に内蔵してもよい。
【0044】また、本発明のフィルタが、GSMとDC
Sとの組み合わせに使用される場合について説明した
が、その使用は、GSMとDCSとの組み合わせに限定
されるものではなく、例えば、GSMとDCS(Digital
Cellular System)との組み合わせ、GSMとPCS(Pe
rsonal Communication Services)との組み合わせ、AM
PS(Advanced Mobile Phone Services)とPCSとの組
み合わせ、GSMとDECT(Digital European Cordle
ss Telephone)との組み合わせ、PDCとPHS(Person
al Handy-phone System)との組み合わせ、などの使用す
ることができる。
【0045】
【発明の効果】請求項1のフィルタによれば、インダク
タンス素子、共振器及びスイッチング素子を備えるた
め、スイッチング素子に印加する電圧を制御することに
より、インダクタンス素子、共振器及びスイッチング素
子からなる回路の等価回路を変えることができる。した
がって、フィルタを通過する高周波信号の周波数帯域を
変えることができるため、1つのフィルタで、異なる周
波数帯域を有する2つの高周波信号に対応することがで
きる。これに伴ない、このフィルタを搭載した移動体通
信機の小型化が可能となる。
【0046】また、このフィルタを、比較的近接した複
数の周波数帯域の移動体通信機に用いることにより、ア
ンテナ、送信側の高出力増幅器を共用することができ
る。
【0047】請求項2のフィルタによれば、フィルタを
積層体で構成するため、フィルタを構成するインダクタ
ンス素子、キャパシタンス素子及びスイッチング素子を
積層体に内蔵あるいは搭載できる。したがって、フィル
タの小型化が可能となる。
【0048】請求項3のフィルタによれば、共振器が、
オープンスタブからなるため、ピンダイオードの寄生イ
ンダクタンスの影響を受けず、挿入損失の減衰を大きく
とることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフィルタの第1の実施例の回路図
である。
【図2】図1のフィルタの斜視図である。
【図3】図2のフィルタの積層体を構成する(a)第1
の誘電体層〜(h)第8の誘電体層の上面図である。
【図4】図2のフィルタの積層体を構成する(a)第9
の誘電体層〜(e)第13の誘電体層の上面図及び
(f)第13の誘電体層の下面図である。
【図5】図1のフィルタのピンダイオードを(a)オン
した場合の等価回路図、(b)オフした場合の等価回路
図である。
【図6】図1のフィルタの周波数特性を示す図である。
【図7】図1のフィルタを用いて、異なる周波数帯域の
各移動体通信機でアンテナを共用する構成を示すブロッ
ク図である。
【図8】本発明に係るフィルタの第2の実施例の回路図
である。
【図9】図8のフィルタの周波数特性を示す図である。
【図10】従来の異なる周波数帯域の各移動体通信機で
アンテナを共用する構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10,20 フィルタ(低域通過フィルタ) 11 積層体 11a〜11m 誘電体層 L11,L21,L22 インダクタンス素子(伝
送線路) RES11,RES21,RES22 共振器(オ
ープンスタブ) PD11,PD21,PD22 スイッチング素子
(ピンダイオード)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのインダクタンス素子
    と、少なくとも1つの共振器と、少なくとも1つのスイ
    ッチング素子とを備えることを特徴とするフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記インダクタンス素子、前記共振器及
    び前記スイッチング素子が複数の誘電体層を積層してな
    る積層体に内蔵、あるいは搭載されることを特徴とする
    請求項1に記載のフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記共振器が、オープンスタブであるこ
    とを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載のフィ
    ルタ。
JP10004880A 1998-01-13 1998-01-13 フィルタ Pending JPH11205066A (ja)

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