WO2017204347A1 - 高周波フィルタ装置、及び、通信装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high frequency filter device and a communication device.
- a tunable filter capable of varying the pass band has been developed to cope with the combination of multi-mode / multi-band mobile communication devices.
- Examples of such a tunable filter include a singular point (resonance point) where the impedance is minimal (ideally 0) and a singular point (antiresonance point) where the impedance is maximal (ideally infinite).
- a singular point where the impedance is minimal (ideally 0)
- a singular point antiresonance point
- the impedance is maximal (ideally infinite).
- a ladder-type filter structure using a resonator having a structure a configuration is known in which the frequency of a singular point is varied using a variable capacitor (see, for example, Patent Document 1).
- a diode or FET Field Effect Toranistor
- a diode or FET Field Effect Toranistor
- a configuration in which a diode or FET is connected is known (for example, see Patent Document 2). According to such a configuration, the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole can be varied by controlling the bias voltage applied to these diodes or FETs.
- JP 2013-66250 A Japanese Patent Laid-Open No. 6-318836
- the characteristic impedance can be changed by the change of the electric characteristic in the tunable filter. For this reason, the insertion loss in the pass band may increase (loss will deteriorate).
- the present invention has been made to solve the above-described problem, and can suppress the increase in insertion loss in the pass band and switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole.
- An object of the present invention is to provide a high-frequency filter device and a communication device.
- a high-frequency filter device includes a first switch element, and a high-frequency filter circuit that switches a pass band according to conduction and non-conduction of the first switch element;
- An impedance matching circuit that is arranged at least one of a front stage and a rear stage of the high-frequency filter circuit, has a second switch element, and switches an element value for impedance matching according to conduction and non-conduction of the second switch element;
- the first switch element and the second switch element are synchronized with each other in switching timing of conduction and non-conduction.
- the conduction and non-conduction of the first switch element are switched in order to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole
- the conduction and non-conduction are switched in synchronization with the first switch element.
- the element value of the impedance matching circuit is switched by the second switch element. For this reason, even if the impedance of the high-frequency filter circuit changes due to the switching of the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole, the impedance matching circuit does not change the impedance after the change of the high-frequency filter circuit and a predetermined impedance. Can be matched. Therefore, it is possible to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole while suppressing an increase in insertion loss in the pass band.
- a control line that is provided in common to the high-frequency filter circuit and the impedance matching circuit and that transmits a control signal for switching between conduction and non-conduction of the first and second switch elements may be provided.
- control line is provided in common for the high frequency filter circuit and the impedance matching circuit, the circuit configuration can be simplified.
- both the first and second switch elements may be conductive or non-conductive.
- both the first and second switch elements are conductive or non-conductive, they can be incorporated in a common switch IC.
- one of the first and second switch elements may be conductive and the other may be non-conductive, or the one may be non-conductive and the other conductive.
- the high frequency filter circuit further includes a third switch element, and a pass band is switched according to conduction and non-conduction of the third switch element, and the impedance matching circuit further includes a fourth switch element. Then, the element value for impedance matching is switched according to the conduction and non-conduction of the fourth switch element, and the switching timing of conduction and non-conduction of the third switch element and the fourth switch element is synchronized with each other.
- the switching timing of conduction and non-conduction of the first and second switch elements and the switching timing of conduction and non-conduction of the third and fourth switch elements may be independent of each other. .
- the conduction and non-conduction of the second switch element and the fourth switch element can be adjusted while finely adjusting the pass characteristics of the high-frequency filter circuit by appropriately selecting the conduction and non-conduction of the first switch element and the third switch element. It is possible to obtain impedance matching by appropriately selecting.
- the impedance matching circuit may be connected to a common connection point where the high-frequency filter circuit and another high-frequency filter circuit are connected.
- the impedance matching circuit can be shared by a plurality of high frequency filter circuits, the high frequency filter device can be reduced in size and cost.
- the high-frequency filter circuit is on a path connecting the series arm circuit connected between the first input / output terminal and the second input / output terminal, and the first input / output terminal and the second input / output terminal.
- a parallel arm circuit connected to a node and a ground, wherein the parallel arm circuit includes a first circuit having a first parallel arm resonator; a parallel circuit connected to the first circuit; and a second parallel arm resonance. And at least one of the first circuit and the second circuit further includes the first parallel arm resonator or the second parallel arm resonance in the one circuit.
- a frequency variable circuit having an impedance element and a first switch element connected in series to each other and connected in parallel to each other, wherein the second parallel arm resonator has a resonance frequency of the first parallel arm resonator Different resonant frequencies and the first average And the anti-resonance frequency different from the anti-resonance frequency of the arm resonators, may be to have.
- an attenuation pole on the low band side of the passband is constituted by the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit, and an attenuation pole on the high band side of the passband is formed by the resonance frequency on the high frequency side of the parallel arm circuit.
- the passband is configured by the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit and the series arm circuit.
- At least one resonance frequency of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and at least two counter-currents are switched by switching between conduction and non-conduction of the first switch element.
- Both at least one anti-resonance frequency among the resonance frequencies can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the passband and the frequency of the attenuation pole can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to this aspect, it is possible to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole while suppressing the deterioration of the loss at the frequency at the end of the pass band.
- a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the second parallel arm resonator, and an anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is an anti-resonance of the second parallel arm resonator.
- the first circuit may not have the frequency variable circuit, and the second circuit may have the frequency variable circuit.
- the resonance frequency on the high frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and the reaction frequency on the low frequency side of at least two anti-resonance frequencies can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the high passband and the frequency of the attenuation pole on the high passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to this aspect, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles at the high end of the passband and the high end of the passband while suppressing an increase in insertion loss at the high end of the passband.
- a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the second parallel arm resonator, and an anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is an anti-resonance of the second parallel arm resonator.
- the frequency may be lower than the frequency, and the first circuit may include the frequency variable circuit, and the second circuit may not include the frequency variable circuit.
- the resonance frequency on the low frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit and the reaction frequency on the low frequency side of at least two anti-resonance frequencies can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the low end of the passband and the frequency of the attenuation pole on the low passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the present aspect, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles at the passband low band end and the passband low band side while suppressing an increase in insertion loss at the passband low band end.
- a resonance frequency of the first parallel arm resonator is lower than a resonance frequency of the second parallel arm resonator
- an anti-resonance frequency of the first parallel arm resonator is an anti-resonance of the second parallel arm resonator.
- the frequency may be lower than the frequency
- each of the first circuit and the second circuit may include the frequency variable circuit.
- the parallel arm circuit includes a parallel arm resonator and an impedance circuit connected in series to the parallel arm resonator, and the impedance circuit is one of an inductor and a capacitor.
- the first series circuit constituted by may be connected in parallel to the first impedance element.
- the impedance of the impedance circuit is switched.
- the impedance circuit when the first switch element is conductive is impedance by a parallel circuit of the inductor and the capacitor. Has a maximum frequency. Therefore, the parallel arm circuit when the first switch element is conductive has two resonance frequencies including a resonance frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator.
- the resonance frequency can be arranged on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator, so that it is sufficient in the attenuation band lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator. A sufficient amount of attenuation can be ensured.
- the first impedance element may be a capacitor
- the second impedance element may be an inductor
- the impedance circuit when the first switch element is conductive is a circuit in which the inductor and the capacitor are connected in parallel, and has an impedance characteristic having a frequency at which the impedance is maximized. Therefore, the parallel arm circuit when the first switch element is conductive has two resonance frequencies including the resonance frequency on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator.
- the impedance circuit when the first switch element is non-conductive is a circuit having only a capacitor, it has a capacitive impedance. Therefore, the parallel arm circuit when the first switch element is non-conductive has only one resonance frequency on the higher frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator and on the lower frequency side than the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator.
- the resonance frequency and the number of resonance frequencies of the parallel arm circuit can be switched according to switching between conduction and non-conduction of the first switch element, the frequency of the attenuation pole and the number of attenuation poles can be switched. . Furthermore, when the first switch element is conductive, a sufficient amount of attenuation can be ensured in an attenuation band having a frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator.
- the first impedance element may be an inductor
- the second impedance element may be a capacitor
- the impedance circuit when the first switch element is conductive is a circuit in which the inductor and the capacitor are connected in parallel, and the impedance characteristic has the maximum frequency. Therefore, the parallel arm circuit when the first switch element is conductive has two resonance frequencies including the resonance frequency on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator.
- the impedance circuit when the first switch element is non-conductive is an inductor-only circuit, and therefore has an inductive impedance. Therefore, the parallel arm circuit when the first switch element is non-conductive has a resonance frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator and a resonance frequency higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator. There are a total of two resonance frequencies.
- the frequency of the attenuation pole can be switched according to switching between conduction and non-conduction of the first switch element. Furthermore, when the first switch element is conductive, a sufficient amount of attenuation can be ensured in an attenuation band having a frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator.
- control unit that controls conduction and non-conduction of the first switch element and the second switch element may be provided.
- the communication device includes an RF signal processing circuit that processes a high-frequency signal transmitted and received by an antenna element, and the above-described high-frequency signal that is transmitted between the antenna element and the RF signal processing circuit.
- One of the high-frequency filter devices One of the high-frequency filter devices.
- the high-frequency filter device and the like it is possible to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole while suppressing an increase in insertion loss in the pass band.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a communication apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the filter module according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a Smith chart showing the impedance at the input / output terminals of the filter module according to the first embodiment.
- 4A is a graph showing pass characteristics of the filter module according to Embodiment 1.
- FIG. 4B is an enlarged graph of the main part of FIG. 4A.
- FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a filter module according to a comparative example.
- FIG. 6 is a Smith chart showing the impedance at the input / output terminals of the filter module according to the comparative example.
- FIG. 7A is a graph showing pass characteristics of a filter module according to a comparative example.
- FIG. 7B is an enlarged graph of the main part of FIG. 7A.
- 8A is an external perspective view of the filter module according to Embodiment 1.
- FIG. 8B is a cross-sectional view of the filter module according to Embodiment 1.
- FIG. 9 is a diagram conceptually showing the mounting configuration of the filter module according to the first embodiment.
- FIG. 10A is a diagram illustrating a correspondence relationship between control signals and switch states according to Embodiment 1.
- FIG. 10B is a diagram illustrating a modification of the correspondence relationship between the control signal and the switch state according to Embodiment 1.
- FIG. 11A is a circuit configuration diagram of Modification 1 of the impedance matching circuit according to Embodiment 1.
- 11B is a circuit configuration diagram of Modification Example 2 of the impedance matching circuit according to Embodiment 1.
- FIG. 11C is a circuit configuration diagram of Modification 3 of the impedance matching circuit according to Embodiment 1.
- 12A is a circuit configuration diagram of Modification 1 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- FIG. 12B is a circuit configuration diagram of Modification Example 2 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- FIG. 12C is a circuit configuration diagram of Modification Example 3 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- FIG. 12D is a circuit configuration diagram of Modification Example 4 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- FIG. 13 is a circuit configuration diagram of a filter module according to a modification of the first embodiment.
- FIG. 14A is a circuit configuration diagram of a filter circuit according to the second embodiment.
- FIG. 14B is a circuit configuration diagram of a filter circuit according to Modification 1 of Embodiment 2.
- FIG. 14C is a circuit configuration diagram of a filter circuit according to Modification 2 of Embodiment 2.
- FIG. 15A is a circuit configuration diagram of a filter circuit according to Embodiment 3.
- FIG. 15B is a circuit configuration diagram of a filter circuit according to a modification of the third embodiment.
- FIG. 16 is a configuration diagram of a high-frequency front-end circuit according to the fourth embodiment.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a communication device 4 according to the first embodiment.
- the communication device 4 includes an antenna element 1, a high-frequency front end circuit 2, and an RF signal processing circuit (RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit) 3.
- the communication device 4 is, for example, a multimode / multiband mobile phone.
- the antenna element 1, the high frequency front end circuit 2 and the RFIC 3 are disposed, for example, in the front end portion of the mobile phone.
- the antenna element 1 is a multiband-compatible antenna used in, for example, LTE, which transmits and receives high-frequency signals. Note that the antenna element 1 may not correspond to all bands of the communication device 4, for example, and may correspond to only a band of a low frequency band group or a high frequency band group. The antenna element 1 may not be built in the communication device 4.
- the high frequency front end circuit 2 is a circuit that transmits a high frequency signal between the antenna element 1 and the RFIC 3. Specifically, the high-frequency front-end circuit 2 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) output from the RFIC 3 to the antenna element 1 via a transmission-side signal path that connects the transmission terminal Tx and the antenna terminal ANT. To do. The high-frequency front end circuit 2 transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) received by the antenna element 1 to the RFIC 3 via a reception-side signal path connecting the antenna terminal ANT and the reception terminal Rx. The detailed configuration of the high frequency front end circuit 2 will be described later.
- the RFIC 3 is an RF signal processing circuit that processes high-frequency signals transmitted and received by the antenna element 1. Specifically, the RFIC 3 processes a high-frequency signal (here, a high-frequency reception signal) input from the antenna element 1 via the reception-side signal path of the high-frequency front-end circuit 2 by down-conversion or the like, and performs the signal processing. The received signal generated in this way is output to a baseband signal processing circuit (not shown). Further, the RFIC 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit by up-conversion or the like, and transmits a high-frequency signal (here, a high-frequency transmission signal) generated by the signal processing to the high-frequency front-end circuit 2. Output to the side signal path.
- a high-frequency signal here, a high-frequency reception signal
- the received signal generated in this way is output to a baseband signal processing circuit (not shown).
- the RFIC 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit by up
- the high-frequency front end circuit 2 includes an impedance matching circuit 21, filter circuits 22 and 23, a transmission amplifier circuit 24, a reception amplifier circuit 26, and a control unit 27.
- the impedance matching circuit 21 and the filter circuits 22 and 23 constitute a filter module 20 that is a high-frequency filter device.
- the high-frequency front-end circuit 2 only needs to include the filter module 20, and may not include at least one of the transmission amplifier circuit 24, the reception amplifier circuit 26, and the control unit 27.
- the filter module 20 only needs to include a tunable filter (filter circuit 22 in the present embodiment) having a frequency variable function among the filter circuits 22 and 23, and is a fixed filter that is a filter having no frequency variable function. (In this embodiment, the filter circuit 23) may not be provided.
- the impedance matching circuit 21 is a variable impedance matching circuit capable of changing an element value (at least one of an impedance value and an admittance value) for impedance matching, and is a front stage or a rear stage (here, a rear stage) of the filter circuit 22 (high frequency filter circuit). ). That is, the impedance matching circuit 21 is a circuit that performs impedance matching between the impedance of the filter circuit 22 and a predetermined impedance (for example, 50 ⁇ ) (that is, adjusts the impedance of the filter circuit 22 to the predetermined impedance).
- a predetermined impedance for example, 50 ⁇
- the impedance matching circuit 21 is connected to a common connection point N to which the filter circuit 22 and the filter circuit 23 are connected. That is, the impedance matching circuit 21 is disposed in common with the filter circuits 22 and 23, and further performs impedance matching between the impedance of the filter circuit 23 and a predetermined impedance. Specifically, the impedance matching circuit 21 is arranged in a path in which a transmission side signal path passing through the filter circuit 22 and a reception side signal path passing through the filter circuit 23 are bundled. That is, the impedance matching circuit 21 is disposed at the subsequent stage of the filter circuit 22 and is disposed at the preceding stage of the filter circuit 23. Details of the impedance matching circuit 21 will be described later.
- the arrangement position of the impedance matching circuit 21 is not limited to this.
- the impedance matching circuit 21 may be individually disposed only in the filter circuit 22.
- the impedance matching circuit 21 is disposed between the filter circuit 22 and a node where the transmission side signal path and the reception side signal path are bundled. It doesn't matter.
- the impedance matching circuit 21 may be disposed between the transmission amplifier circuit 24 and the filter circuit 22.
- the output impedance of the transmission amplifier circuit 24 is generally lower than 50 ⁇ (for example, 3 ⁇ ), so that the impedance matching circuit 21 has an impedance (in this case, input impedance) of the filter circuit 22 and 50 ⁇ . Matching with the lower output impedance may be taken.
- “matching (impedance matching)” includes not only making impedances completely match but also making impedances substantially match, for example, including that VSWR is within a range of 2.2 or less.
- the filter circuit 22 is a tunable filter whose passband changes to the first passband or the second passband. That is, the filter circuit 22 is configured to be able to form a first pass characteristic and a second pass characteristic having different pass bands.
- the filter circuit 22 is a transmission filter whose first passband is a transmission band of BandA1 and whose second passband is a transmission band of BandA2, and is provided in the transmission-side signal path. The detailed configuration of the filter circuit 22 will be described later.
- the filter circuit 23 is a filter having a fixed pass band.
- the filter circuit 23 is a reception filter whose passband is BandA2 and BandA2 reception band, and is provided in the reception-side signal path.
- the filter circuit 23 may also be a tunable filter whose pass band changes, like the filter circuit 22.
- the transmission amplifier circuit 24 is a power amplifier that amplifies the power of the high-frequency transmission signal output from the RFIC 3, and is provided between the filter circuit 22 and the transmission terminal Tx in the present embodiment.
- the reception amplification circuit 26 is a low noise amplifier that amplifies the power of the high frequency reception signal received by the antenna element 1, and is provided between the filter circuit 23 and the reception terminal Rx in the present embodiment.
- the control unit 27 controls conduction (ON) and non-conduction (OFF) of each switch included in the filter module 20 (high-frequency filter device) based on a used frequency band. Specifically, the control unit 27 switches on and off of each switch according to the control signal ⁇ ctrl, whereby the impedance of the impedance matching circuit 21 and the frequency of the pass band of the filter circuit 22, or the frequency of at least one attenuation pole Switch. That is, the filter module 20 is provided in common to the filter circuit 22 (high-frequency filter circuit) and the impedance matching circuit 21, and the switch (first switch element) of the filter circuit 22 and the switch (second switch element) of the impedance matching circuit 21. ) Is provided with a control line 271 for transmitting a control signal ⁇ ctrl for switching between conduction and non-conduction.
- the high-frequency front-end circuit 2 configured in this way transmits a high-frequency signal by appropriately switching the impedance of the impedance matching circuit 21 and the passband of the filter circuit 22 in accordance with the control signal ⁇ ctrl from the control unit 27.
- FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the filter module 20 according to the present embodiment.
- Band 28a has a reception band of 758-788 [MHz] and a transmission band of 703-733 [MHz].
- Band 28b has a reception band of 773-803 [MHz] and a transmission band of 718-748 [MHz].
- the reception band (Rx) and transmission band (Tx) of each band for example, “Band28aTx band” for the Band28a transmission band (Tx), the reception band or transmission band added to the end of the band name. May be described in a simplified manner.
- the filter circuit 22 is configured as a tunable filter that can switch the pass band to either the Band 28aTx band or the Band 28bTx band.
- the filter circuit 22 is a high-frequency filter circuit that includes switches 221SW and 224SW (first switch elements) and whose pass band is switched according to on (conduction) and off (non-conduction) of the switches 221SW and 224SW.
- the filter circuit 22 only needs to have at least one first switch element.
- the filter circuit 22 includes, as a basic configuration, series arm resonators (four series arm resonators 221s to 224s in this embodiment) and parallel arm resonators (four parallel arm resonances in this embodiment). And a ladder type filter structure composed of children 221p to 224p).
- the filter circuit 22 is added in series with at least one parallel arm resonator (in this embodiment, two parallel arm resonators 221p and 224p) as an additional configuration added to the basic configuration in order to vary the passband. It has a connected capacitor (capacitors 221C and 224C in this embodiment) and a switch connected in parallel to the capacitor (switches 221SW and 224SW in this embodiment).
- the filter circuit 22 further includes an inductor 225L for adjusting the phase and the like on the transmission terminal 120 side.
- ladder type filter structure constituting the filter circuit 22 is not limited to four stages, and may be, for example, one stage.
- the pass band is defined by the impedance characteristics of the series arm resonators 221s to 224s and the impedance characteristics of the parallel arm resonators 221p to 224p.
- the filter circuit 22 passes the Band 28aTx defined by the prime characteristics (single characteristics) of the parallel arm resonators 221p and 224p.
- the filter characteristics are as follows.
- the pass band is defined by the impedance characteristics of the series arm resonators 221s to 224s and the combined impedance characteristics of the parallel arm resonators 221p to 224p and the capacitors 221C and 224C.
- the capacitors 221C and 224C are added to the parallel arm resonators 221p and 224p, so that the impedance of the capacitors 221C and 224C affects the impedance of the filter circuit 22.
- the filter circuit 22 depends on the combined characteristics of the parallel arm resonator 221p and the capacitor 221C and the combined characteristics of the parallel arm resonator 224p and the capacitor 224C. Has filter characteristics.
- the resonance frequency is shifted to the high frequency side as compared with the original characteristic of the parallel arm resonator 221p.
- the combined characteristics of the parallel arm resonator 224p and the capacitor 224C have a resonance frequency shifted to the high frequency side compared to the original characteristics of the parallel arm resonator 224p.
- the anti-resonance frequency fap of the parallel arm resonator and the resonance frequency frs of the series arm resonator constituting the same stage are brought close to each other.
- the vicinity of the resonance frequency frp of the parallel arm resonator becomes the low-frequency side stop band of the bandpass filter.
- the vicinity of the anti-resonance frequency fap of the parallel arm resonator and the resonance frequency frs of the series arm resonator is a signal passband of the bandpass filter.
- the vicinity of the anti-resonance frequency fas of the series arm resonator is a high-frequency side blocking region of the bandpass filter.
- the filter circuit 22 when the switches 221SW and 224SW are off, the low pass band is cut off compared to when the switches 221SW and 224SW are on (that is, the low pass end of the pass band is shifted to the high band side). And) has a filter characteristic with Band28bTx as a pass band. That is, it is possible to attenuate a so-called DTV band (470-710 MHz) high-frequency signal allocated to digital television broadcasting in Japan.
- DTV band 470-710 MHz
- the filter circuit 22 can switch the passband to either the Band28aTx band (first passband) or the Band28bTx band (second passband) depending on whether the switches 221SW and 224SW are turned on or off. .
- the filter circuit 22 only needs to be able to switch the frequency of a plurality of passbands or the frequency of at least one attenuation pole. For example, the frequency of three or more passbands or the frequency of at least one attenuation pole can be selected. You can switch. Further, the at least one attenuation pole whose frequency is switched by the filter circuit 22 is not limited to the attenuation pole in the vicinity of the pass band, and may be an attenuation pole sufficiently separated from the pass band.
- the filter circuit 23 on the reception side is a fixed filter that has no frequency variable function and does not switch the passband. That is, the reception-side filter circuit 23 is a filter whose pass band is a band covering the Band 28aRx band and the Band 28bRx band.
- the filter circuit 23 is a circuit in which a longitudinally coupled filter structure is added to a ladder type filter structure, and includes series arm resonators 231s to 233s, a parallel arm resonator 231p, and a longitudinally coupled resonator.
- 250 is a high frequency filter circuit.
- the parallel arm resonator 231p is connected to a node between the series arm resonator 231s and the series arm resonator 232s.
- the longitudinally coupled resonator 250 is connected between the series arm resonator 232s and the series arm resonator 233s.
- Each resonator of the filter circuits 22 and 23 is a resonator using a surface acoustic wave.
- the filter circuits 22 and 23 can be constituted by IDT (InterDigital Transducer) electrodes formed on the piezoelectric substrate, so that a small and low-profile filter circuit having a high steepness and a passing characteristic can be realized.
- IDT InterDigital Transducer
- the vertically coupled filter structure is generally not used as the transmission-side filter circuit 22 because of its low power durability.
- the filter circuit 22 on the transmission side may have a vertically coupled filter structure, or the filter circuit 23 on the reception side may have a ladder type filter structure.
- each resonator (series arm resonator and parallel arm resonator) of the filter circuits 22 and 23 may be constituted by a plurality of divided resonators in which one acoustic wave resonator is divided in series.
- each resonator of the filter circuits 22 and 23 may not be a surface acoustic wave resonator but may be a resonator using BAW (Bulk Acoustic Wave).
- the filter circuits 22 and 23 are not limited to a configuration having a resonator having a frequency at which the impedance is minimum (ideally 0) and a frequency at which the impedance is maximum (ideally infinite).
- An LC resonance filter or a dielectric filter may be used.
- the impedance matching circuit 21 is configured to be able to vary the element value for impedance matching, and switches the impedance value according to the impedance change of the filter circuit 22.
- the impedance matching circuit 21 includes inductors 211L and 212L (impedance elements) and a switch 212SW.
- the inductors 211L and 212L are arranged in a path that shunts a signal path that transmits a high-frequency signal and the ground.
- the inductor 211L is a so-called shunt connection type impedance element in which one terminal is connected to a signal path for transmitting a high-frequency signal and the other terminal is connected to the ground.
- the inductor 212L and the switch 212SW are connected in series and arranged in the path to be shunted. In this embodiment, one terminal of the inductor 212L is connected to a signal path for transmitting a high frequency.
- the impedance matching circuit 21 configured in this way, when the switch 212SW is on, the inductor 211L and the inductor 212L are connected in parallel. Therefore, at this time, the entire impedance matching circuit 21 has a combined inductance value of the inductor 211L and the inductor 212L as an element value.
- the susceptance component of the admittance varies depending on whether the switch 212SW is on or off.
- the filter module 20 configured as described above operates as follows in accordance with the control signal ⁇ ctrl from the control unit 27.
- both the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 and the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 are turned on (conductive state).
- both the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 and the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 are turned off (non-conductive state).
- the switch timings of the switches 221SW and 224SW (first switch element) and the switch 212SW (second switch element) are ON (conducting) and OFF (non-conducting) are synchronized with each other.
- the switches 221SW and 224SW and the switch 212SW are all on (that is, both the first switch element and the second switch element are on), or are both off (that is, both the first switch element and the second switch element are off). It becomes.
- FIG. 3 is a Smith chart showing the impedance at the input / output terminal (here, the antenna terminal 110) of the filter module 20.
- FIG. 4A is a graph showing the pass characteristic of the filter module 20, and
- FIG. 4B is an enlarged graph of the main part of FIG. 4A.
- 4A and 4B show the insertion loss of the transmission signal path as the pass characteristic of the filter module 20, and specifically, the signal is output from the antenna terminal 110 with respect to the intensity of the signal input to the transmission terminal 120.
- the signal intensity ratio (in dB) is shown.
- the pass characteristics shown in FIG. 3, FIG. 4A, and FIG. 4B are obtained when the pass band of the filter circuit 22 is switched as compared with the filter module using the impedance matching circuit in which the element value is fixed (here, the pass band is In the case of switching from Band28bTx to Band28aTx), good characteristics are exhibited.
- the pass band is In the case of switching from Band28bTx to Band28aTx
- good characteristics are exhibited.
- a comparative example will be used as a reference.
- the filter module 90 shown in the figure includes an impedance matching circuit 91 in which element values are fixed, instead of the impedance matching circuit 21 of the filter module 20 shown in FIG.
- the impedance matching circuit 91 is different from the impedance matching circuit 21 in that the inductors 212L and 212SW are not provided. That is, the filter module 90 according to the comparative example includes the impedance matching circuit 91 having a fixed element value for impedance matching.
- FIG. 6, FIG. 7A and FIG. 7B are graphs showing pass characteristics of the filter module 90 of the comparative example, and the problem of the filter module 90 of the comparative example is shown.
- FIG. 6 is a Smith chart showing the impedance at the input / output terminal (here, the antenna terminal 110) of the filter module 90.
- FIG. 7A is a graph showing the pass characteristics of the filter module 90, and
- FIG. 7B is an enlarged graph of the main part of FIG. 7A.
- the impedance at the antenna terminal 110 is Smith in the passband. It is located at the center of the chart (ie, near 50 ⁇ ). That is, in this case, the impedance matching circuit 91 can perform impedance matching so that the impedance at the antenna terminal 110 becomes a predetermined impedance (here, 50 ⁇ ).
- the impedance at the antenna terminal 110 is inductively shifted from the center of the Smith chart in the passband. . That is, in this case, the impedance matching circuit 91 cannot achieve impedance matching.
- the impedance at the antenna terminal 110 deviates from the predetermined impedance.
- the insertion loss in the passband may increase (loss becomes worse).
- the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 are off, the insertion loss is increased at the lower end of the pass band.
- the filter module 20 according to the present embodiment has a passband compared to the filter module 90 according to the comparative example.
- the increase in the insertion loss is suppressed.
- an increase in insertion loss is suppressed at the low band end of the pass band. That is, according to the filter module 20 according to the present embodiment, it is possible to switch the band 28aTx and the band 28bTx while suppressing an increase in insertion loss in the band.
- FIG. 8A is an external perspective view of the filter module 20 according to Embodiment 1.
- FIG. 8B is a cross-sectional view of the filter module 20 according to Embodiment 1, and specifically, is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 8A.
- FIG. 8A a component that is transmitted through the sealing member 35 and sealed by the sealing member 35 is illustrated.
- the module substrate 31 is, for example, an LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) substrate that incorporates an element having a relatively small element value among inductors and capacitors constituting the filter module 20 and wiring constituting the filter module 20. .
- LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
- the switch IC 32 is a chip component that incorporates the switches (212SW, 221SW, and 224SW) that constitute the filter module 20, and is turned on and off according to a control signal input to a control terminal Pctrl (see FIG. 9 described later), for example. It incorporates multiple SPST type switches that can be switched.
- the resonator package 33A incorporates a resonator that constitutes the filter circuit 22 on the transmission side.
- the resonator package 33 ⁇ / b> B incorporates a resonator constituting the reception-side filter circuit 23.
- the resonator packages 33A and 33B are composed of, for example, a piezoelectric substrate and an IDT electrode.
- the chip parts 34A and 34B are elements having relatively large element values among the inductors and capacitors constituting the filter module 20.
- the sealing member 35 is, for example, a resin that seals components arranged on the module substrate 31.
- the filter module 20 since the filter module 20 according to the present embodiment has a stack structure, the mounting area can be saved. Note that the filter module 20 is not limited to a stack structure, and for example, some components may be mounted on a board different from the module board 31.
- FIG. 9 is a diagram conceptually showing the mounting configuration of the filter module 20 according to the present embodiment.
- a plan view (upper stage) and a cross-sectional view (lower stage) of the module substrate 31 and the switch IC 32 are shown.
- the inductors 211L and 212L are constituted by, for example, a spiral planar coil pattern built in the module substrate 31.
- each coil pattern corresponding to each of the inductors 211L and 212L is formed in the same layer.
- the coil patterns of the inductors 211L and 212L are not limited to the pattern shape shown in FIG.
- a spiral coil pattern formed over a plurality of layers constituting the module substrate 31 may be used, or a coil pattern formed along a direction perpendicular to the main surface of the substrate may be used.
- the number of turns of the coil pattern is also arbitrary.
- the coil patterns may not be formed in the same layer but may be formed in different layers, and may overlap each other when the module substrate 31 is viewed in plan.
- the capacitors 221C and 224C are composed of, for example, a pair of opposed planar electrodes built in the module substrate 31.
- the switch IC 32 has a plurality of switches (five switches in the figure) and a control terminal Pctrl. That is, the switch IC 32 includes a plurality of switches including the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 and the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22.
- the control terminal Pctrl is connected to a control line 271 that transmits a control signal ⁇ ctrl from the control unit 27. Accordingly, the switch IC switches on and off the plurality of switches in accordance with the control signal ⁇ ctrl.
- FIG. 10A is a diagram illustrating a correspondence relationship between the control signal ⁇ ctrl and the states of the switches 212SW, 221SW, and 224SW according to the embodiment.
- the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 and the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 are turned on or off all at once according to the control signal ⁇ ctrl. As shown in FIG. 10A, for example, the control signal ⁇ ctrl Turns on when High and turns off when Low.
- the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 and the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 need only be synchronized in the timing of turning on or off, and when one is on, the other may be off.
- FIG. 10B is a diagram illustrating a modified example of the correspondence relationship between the control signal ⁇ ctrl and the states of the switches 212, 221SW, and 224SW according to the embodiment.
- the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 when the control signal ⁇ ctrl is High, the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 is turned on, the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 are turned off, and the impedance when the control signal ⁇ ctrl is Low.
- the switch 212SW of the matching circuit 21 may be off and the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22 may be on.
- Such a configuration is achieved, for example, when the filter module 20 includes a first switch IC that includes the switch 212SW of the impedance matching circuit 21 and a second switch IC that includes the switches 221SW and 224SW of the filter circuit 22. . That is, the first and second switch ICs are switched on and off in accordance with the same control signal ⁇ ctrl, and the polarity of the first switch IC and the second switch IC is inverted. ing.
- the switches 221SW and 224SW (first switch element) and the switch 212SW (second switch element) are The switching timing of conduction and non-conduction is synchronized with each other.
- the conduction and non-conduction of the switches 221SW and 224SW are switched to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole, the conduction and non-conduction are switched in synchronization with the switches 221SW and 224SW.
- the element value of the impedance matching circuit 21 is switched by the switch 212SW. For this reason, even if the impedance of the filter circuit 22 (high frequency filter circuit) changes with the switching of the pass band, the impedance matching circuit 21 can match the impedance after the change of the filter circuit 22 with a predetermined impedance. it can. Therefore, it is possible to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole while suppressing an increase in insertion loss in the pass band.
- control line 271 is provided in common for the filter circuit 22 (high frequency filter circuit) and the impedance matching circuit 21, the circuit configuration can be simplified.
- switches 221SW and 224SW and the switch 212SW are both conductive or non-conductive, they can be incorporated in a common switch IC.
- the impedance matching circuit 21 is arranged in a path in which a plurality of signal paths are bundled, the impedance matching circuit 21 can be shared by a plurality of filter circuits (in the embodiment, two filter circuits 22 and 23). Therefore, the high-frequency front end circuit 2 (specifically, the filter module 20) can be reduced in size and cost.
- the configurations of the impedance matching circuit 21 and the tunable filter (the filter circuit 22 in the above description) constituting the filter module 20 are not limited to the above-described configurations, and the required specifications such as the passband and electrical characteristics of the filter module 20 are described. Depending on the case, it can be designed appropriately. Accordingly, various modifications of the impedance matching circuit 21 and the tunable filter will be described below.
- 11A to 11C are circuit configuration diagrams of modified examples 1 to 3 of the impedance matching circuit according to the first exemplary embodiment.
- FIG. 11A is a circuit configuration diagram of Modification 1 of the impedance matching circuit according to Embodiment 1.
- the impedance matching circuit 21A shown in the figure has a capacitor 212C instead of the inductor 212L, as compared with the impedance matching circuit 21 shown in FIG.
- FIG. 11B is a circuit configuration diagram of Modification 2 of the impedance matching circuit according to Embodiment 1.
- the impedance matching circuit 21B shown in the figure has inductors 211L and 212L connected in series, and a path connecting the input / output terminal 202 and the input / output terminal 204 and the ground. They are connected in series.
- FIG. 11C is a circuit configuration diagram of Modification 3 of the impedance matching circuit according to Embodiment 1.
- the impedance matching circuit 21C shown in the figure has capacitors 211C and 212C connected in series, and a path connecting the input / output terminal 202 and the input / output terminal 204 and the ground. They are connected in series.
- a switch 212SW is connected in parallel to the capacitor 212C.
- an inductor 211L is connected in series to a path connecting the input / output terminal 202 and the input / output terminal 204.
- any of the impedance matching circuits 21A to 21C configured as described above can vary the element value for impedance matching (here, the susceptance component of the admittance value) in accordance with the on / off of the switch 212SW. it can. Therefore, similar to the impedance matching circuit 21 described above, impedance matching can be achieved even when the impedance of the filter circuit 22 is variable.
- the reactance component can be moved inductively by connecting the inductor 211L (impedance element) in series with the path connecting the input / output terminal 202 and the input / output terminal 204.
- each of the filter circuits 22A, 22B, 22D, and 22E shown in FIGS. 12A to 12D have impedance elements for changing the passband at each stage of the ladder type filter structure, compared to the filter circuit 22 shown in FIG.
- a switch (first switch element) is provided. That is, each of the filter circuits 22A, 22B, 22D, and 22E includes a parallel arm resonator and a path between the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground in each stage of the ladder type filter structure. It has an impedance element connected in series and a switch connected in parallel to the impedance element, or an impedance element connected in parallel to the parallel arm resonator and a switch connected in series to the impedance element.
- FIG. 12A is a circuit configuration diagram of Modification Example 1 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- the filter circuit 22A shown in the same figure has capacitors 221C to 224C (impedance elements) connected in series with the parallel arm resonators 221p to 224p at each stage of the ladder type filter structure.
- switches 221SW to 224SW connected in parallel to the capacitors 221C to 224C.
- FIG. 12B is a circuit configuration diagram of Modification Example 2 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- the filter circuit 22B shown in the figure has inductors 221L to 224L (impedance elements) instead of the capacitors 221C to 224C, as compared with the filter circuit 22A shown in FIG. 12A.
- the passband low band side can be expanded (that is, the passband low band end is shifted to the low band side) compared to when the switches 221SW to 224SW are on.
- FIG. 12C is a circuit configuration diagram of Modification 3 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- the filter circuit 22D shown in the figure has resonators 221pa to 224pa (impedance elements) instead of the capacitors 221C to 224C, as compared with the filter circuit 22A shown in FIG. 12A.
- the switches 221SW to 224SW are off, the attenuation pole on the low pass band side is shifted to the high side and the attenuation pole is set on the high side of the pass band, compared to when the switches 221SW to 224SW are on. It is also possible to add attenuation and obtain attenuation on the high side of the passband.
- FIG. 12D is a circuit configuration diagram of Modification Example 4 of the filter circuit according to Embodiment 1.
- the filter circuit 22E shown in FIG. 12A has parallel arm resonators 221p to 224p other impedance elements in each stage of the ladder type filter structure instead of the capacitors 221C to 224C.
- the resonators 221pa to 224pa (impedance elements) and the switches 221SW to 224SW that are connected to the ground without being connected to each other and connected in series are connected in parallel to the parallel arm resonators 221p to 224p.
- the resonators 221pa to 224pa whose resonance frequency is higher than that of the parallel arm resonators 221p to 224p in each stage, when the switches 221SW to 224SW are turned on, the pole (attenuation pole) on the high side of the passband is resonated. It can be defined by the resonance frequency of the children 221pa to 224pa. For this reason, it is possible to cut the pass band high band side (that is, shift the pass band high band end to the low band side) as compared with the case where the switches 221SW to 224SW are off.
- each of the switches 221SW and 224SW (first switch element) of the filter circuit 22 and the switch 212SW (second switch element) of the impedance matching circuit 21 are on (conductive) and off (nonconductive). The switching timings of these were synchronized with each other.
- the switch 221SW and the switch 212SW are synchronized in the switching timing, but the switch SW224 is not synchronized in the switching timing, and the impedance matching circuit further includes the switch SW224 and the switch A switch that synchronizes the switching timing is provided.
- FIG. 13 is a circuit configuration diagram of a filter module 20A according to a modification of the first embodiment.
- the filter module 20A shown in the figure is different in the configuration of the impedance matching circuit 21A from the filter module 20 shown in FIG.
- the impedance matching circuit 21A further includes a switch 213SW (fourth switch element) compared to the impedance matching circuit 21, and the element value for impedance matching is switched according to the ON / OFF state of the switch 213SW.
- the impedance matching circuit 21A includes an inductor 213L and a switch 213SW (fourth switch element) connected in series between a path through which a high-frequency signal is transmitted and the ground. .
- the switch 221SW (first switch element) of the filter circuit 22 and the switch 212SW (second switch element) of the impedance matching circuit 21A are turned on and off according to the control signal ⁇ ctrl1 from the control unit 27. That is, the switch timings of the switch 221SW and the switch 212SW are on (conduction) and off (non-conduction).
- the control signal ⁇ ctrl1 is transmitted by the control line 271 similarly to the control signal ⁇ ctrl of the above embodiment.
- the switch 224SW of the filter circuit 22 (third switch element) and the switch 214SW (fourth switch element) of the impedance matching circuit 21A are turned on and off according to the control signal ⁇ ctrl2 from the control unit 27. That is, the switch timings of the switch 224SW and the switch 214SW are turned on (conducting) and off (non-conducting) in synchronization with each other.
- the control signal ⁇ ctrl2 is transmitted through a control line 272 different from the control line 271 through which the control signal ⁇ ctrl is transmitted.
- the switch 221SW (first switch element) and the switch 212SW (second switch element) are turned on and off
- the switch 224SW (third switch element) and the switch 213SW (fourth switch element) are turned on and off.
- These switching timings are independent of each other. That is, the filter module 20A includes a control line 272 that is provided in common to the filter circuit 22 and the impedance matching circuit 21A and transmits a control signal for switching on and off of the switch 224SW and the switch 214SW.
- the pass characteristic of the filter circuit 22 can be finely adjusted by appropriately selecting ON / OFF of the switches 221SW (first switch element) and 224SW (third switch element).
- impedance matching can be achieved by appropriately selecting conduction and non-conduction of the switch 212SW (second switch element) and the switch 213SW (fourth switch element).
- the filter circuit 22 includes switches 221SW (first switch element) and 224SW (third switch element) that are turned on and off at mutually independent timings, so that the pass band is changed to the Band 28aTx band (first pass band). ) And the Band28bTx band (second pass band). That is, the filter module 20A can be applied to a system using a larger number of bands.
- the impedance matching circuit 21A since the impedance matching circuit 21A has a switch 213SW (fourth switch element) that is turned on and off in synchronization with the switch 224SW (third switch element), the filter circuit 22 changes the passband to the Band28aTx band and the Band28bTx band. Impedance matching can be achieved even when switching to a different band.
- the impedance elements constituting the impedance matching circuit are not limited to the shunt connection type, and may be inserted in series in a signal path for transmitting a high-frequency signal.
- the inductors 211L and 212L may be connected in series with each other and inserted into the signal path, and the switch 212SW may be connected in parallel with one inductor 211L.
- the reactance of the impedance varies depending on whether the switch 212SW is on or off. Therefore, as in the first embodiment and its modification, impedance matching can be achieved even if the impedance of the filter circuit 22 (high-frequency filter circuit) changes as the passband is switched.
- the inductance value of the inductor 211L is L1 and the inductance value of the inductor 212L is L2
- two inductance values of L1 and (L1 + L2) can be selected by two inductors. That is, a large inductor having an inductance value of (L1 + L2) is not required, and the inductance value can be appropriately selected by two inductors having an inductance value smaller than (L1 + L2). Therefore, it is possible to achieve impedance matching even if the impedance of the filter circuit 22 changes while reducing the size of the circuit.
- the high frequency filter circuit includes a series arm resonator connected between the first input / output terminal and the second input / output terminal, and the first input / output terminal and the second input / output terminal.
- a parallel arm circuit connected between a node on the path to be connected and the ground.
- each of the parallel arm circuits is connected between the node and the ground, and has a first parallel arm resonator having a first resonance frequency and a second resonance frequency higher than the first resonance frequency.
- a second parallel arm resonator, and an impedance element and a switch element each connected in series to at least one of the first and second parallel arm resonators between the node and the ground and connected in parallel to each other Equivalent to the first switch element in the first embodiment and its modification).
- FIG. 14A is a circuit configuration diagram of a filter circuit 122A according to the second embodiment.
- the filter circuit 122A shown in the figure includes a series arm resonator 22s, parallel arm resonators 22p1 and 22p2, a switch 22SW, and a capacitor 22C.
- the series arm resonator 22s is an example of a series arm circuit connected between the input / output terminal 22m (first input / output terminal) and the input / output terminal 22n (second input / output terminal). That is, the series arm resonator 22s is a resonator provided on the series arm connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n.
- the series arm circuit is not limited to this, and may be a resonance circuit including a plurality of resonators such as a longitudinally coupled resonator. Furthermore, the series arm circuit is not limited to the resonance circuit, and may be an impedance element such as an inductor or a capacitor.
- the parallel arm resonators 22p1 and 22p2, the capacitor 22C, and the switch 22SW are connected between the node x on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n (on the serial arm) and the ground.
- 120A is configured. That is, the parallel arm circuit 120A is provided in one parallel arm that connects the series arm and the ground. Therefore, the filter circuit 122A has a filter structure including one series arm circuit constituted by the series arm resonator 22s and one parallel arm circuit 120A.
- the parallel arm circuit 120A has at least two resonance frequencies and at least two anti-resonance frequencies, and at least one resonance frequency and at least one anti-resonance frequency depending on whether the switch 22SW is on (conductive) or off (non-conductive).
- the resonance frequencies are both shifted to the low frequency side or to the high frequency side.
- the parallel arm circuit 120A includes a first circuit 10a having a parallel arm resonator 22p1, and a second circuit 20a connected in parallel to the first circuit 10a and having a parallel arm resonator 22p2.
- At least one of the first circuit 10a and the second circuit 20a further includes a impedance element and a first switch element connected in series to the parallel arm resonator 22p1 or 22p2 in the circuit and connected in parallel to each other. It has a variable circuit.
- the frequency variable circuit configured as described above is configured to switch at least on and off of the switch 22SW so that at least one resonance frequency of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120A and at least two counter frequencies in the parallel arm circuit 120A. At least one anti-resonance frequency among the resonance frequencies is shifted to the low frequency side or the high frequency side.
- the first circuit 10a does not have a frequency variable circuit
- the second circuit 20a has a frequency variable circuit 22T.
- the frequency variable circuit 22T includes a capacitor 22C and a switch 22SW as the impedance element and the first switch element connected in parallel to each other.
- the frequency variable circuit 22T is connected between the parallel arm resonator and the ground. That is, the parallel arm resonator is connected to the node x side, and the frequency variable circuit 22T is connected to the ground side.
- this connection order is not particularly limited, and may be reversed. However, if the connection order is reversed, the loss in the passband of the filter circuit 122A becomes worse.
- the parallel arm resonator is formed on a resonator chip (package) together with other acoustic wave resonators, an increase in the number of terminals of the chip causes an increase in chip size. For this reason, it is preferable that they are connected in the connection order of the present embodiment from the viewpoint of filter characteristics and miniaturization.
- the parallel arm resonator 22p1 is a first parallel arm resonator that is a resonator connected between the node x on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground (reference terminal). That is, in the present embodiment, the first circuit 10a is configured by only the parallel arm resonator 22p1.
- the parallel arm resonator 22p2 is a second parallel arm resonator which is a resonator connected between the node x on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground (reference terminal).
- the parallel arm resonator 22p2 and the switch 22SW and the capacitor 22C constitute a second circuit 20a connected in parallel to the first circuit 10a. That is, in the present embodiment, the second circuit 20a includes the parallel arm resonator 22p1, the switch 22SW, and the capacitor 22C.
- the parallel arm resonator 22p2 has a resonance frequency different from the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 and an antiresonance frequency different from the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1.
- the first resonance frequency that is the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the second resonance frequency that is the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2, and the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1. Is lower than the anti-resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2.
- the “resonance frequency” is a frequency at which the impedance is minimized
- the “anti-resonance frequency” is a frequency at which the impedance is maximized.
- the capacitor 22C is an impedance element connected in series to the parallel arm resonator 22p2.
- the frequency variable width of the pass band of the filter circuit 122A depends on the element value of the capacitor 22C. For example, the smaller the element value of the capacitor 22C, the wider the frequency variable width. Therefore, the element value of the capacitor 22C can be determined as appropriate according to the frequency specification required for the filter circuit 122A.
- the capacitor 22C may be a variable capacitor such as a variable gap and a DTC (Digitally Tunable Capacitor).
- the switch 22SW is, for example, a SPST (Single Pole Single Throw) type first switch element in which one terminal is connected to a connection node between the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C and the other terminal is connected to the ground. .
- the switch 22SW switches between conduction (on) and non-conduction (off) according to the control signal ⁇ ctrl from the control unit 27, so that the connection node and the ground are brought into conduction or non-conduction.
- the switch 22SW may be a FET (Field Effect Transistor) switch made of GaAs or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a diode switch.
- the switch 22SW can be configured by one FET switch or diode switch, and thus the filter circuit 122A can be reduced in size. In other words, since a switch using a semiconductor is small, the filter circuit 122A can be miniaturized.
- the frequency at which the impedance is minimized and the frequency at which the impedance is maximized are both on the low frequency side or on the high frequency side depending on whether the switch 22SW is on (conductive) or off (nonconductive). shift. This will be described later together with the pass characteristic of the filter circuit 122A.
- each resonator (series arm resonator 22s, parallel arm resonators 22p1 and 22p2) constituting the filter circuit 122A is a resonator using a surface acoustic wave.
- the filter circuit 122A can be configured by an IDT (InterDigital Transducer) electrode formed on the piezoelectric substrate, so that a small and low-profile filter circuit having a high steep passage characteristic can be realized.
- each resonator of the filter circuit 122A may not be a surface acoustic wave resonator but may be a resonator using BAW (Bulk Acoustic Wave). That is, each resonator has a “resonance point” that is a singular point where the impedance is minimal (ideally a point where the impedance is 0) and a singular point where the impedance is maximal (ideally an infinite value). It is only necessary to have an “anti-resonance point”.
- the impedance characteristics of a single resonator will be described.
- the singular point where the impedance is minimal ideally the point where the impedance is 0
- the resonance point and its frequency will be referred to as “resonance”.
- frequency A singular point where the impedance is maximum (ideally a point where the impedance is infinite) is called an “anti-resonance point”, and its frequency is called an “anti-resonance frequency”.
- the series arm resonator 22s, the parallel arm resonator 22p1, and the parallel arm resonator 22p2 have the following impedance characteristics.
- the parallel arm resonator 22p1 has a resonance frequency frp1 and an anti-resonance frequency fap1 (at this time, frp1 ⁇ fap1 is satisfied).
- the parallel arm resonator 22p2 has a resonance frequency frp2 and an anti-resonance frequency fap2 (at this time, frp1 ⁇ frp2 ⁇ fap2 is satisfied).
- the series arm resonator 22s has a resonance frequency frs and an anti-resonance frequency fas (at this time, frs ⁇ fas and frp1 ⁇ frs ⁇ frp2 are satisfied).
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A is a characteristic that is not affected by the capacitor 22C. That is, in this state, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) becomes the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A.
- the parallel arm circuit 120A has the following impedance characteristics.
- the parallel arm circuit 120A has two anti-resonance frequencies fa1on and fa2on (at this time, fr1on ⁇ fa1on ⁇ fr2on ⁇ fa2on, fa1on ⁇ fap1, and fa2on ⁇ fap2 are satisfied). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120A is (i) a frequency between the resonance frequencies of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 constituting the parallel arm circuit 120A, and (ii) two parallel arm resonators 22p1 and 22p2. At a frequency between the anti-resonance frequencies.
- the reason that fa1on ⁇ fap1 is that the parallel arm resonator 22p2 acts as a parallel capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p1 in the frequency band near the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1.
- the reason that fa2on ⁇ fap2 is that the parallel arm resonator 22p1 acts as a parallel capacitor on the parallel arm resonator 22p2 in the frequency band near the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
- the switch 22SW when the switch 22SW is turned on, in the parallel arm circuit 120A, as the frequency increases from the resonance frequency frp1 at which the parallel arm resonator 22p1 resonates and approaches the antiresonance frequency fap1, the resonator (in this case, the parallel arm circuit 120A). Resonance between the resonator 22p1) and the capacitor (here, the parallel arm resonator 22p2) occurs. In other words, using a conceptual equivalent circuit of the parallel arm circuit 120A, an LC series circuit constituting a resonator (parallel arm resonator 22p1), a capacitor connected in parallel thereto, and a parallel connection to the resonator are connected. Resonance occurs with the capacitor (parallel arm resonator 22p2).
- the impedance becomes maximum (anti-resonance) at a frequency (fa1on) lower than the anti-resonance frequency fap1.
- the impedance becomes maximum at the frequency (fa2on) lower than the antiresonance frequency fap2 (antiresonance).
- the anti-resonance frequency fa1on of the parallel arm circuit 120A and the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s are brought close to each other.
- the switch 22SW is on, the vicinity of the resonance frequency fr1on where the impedance of the parallel arm circuit 120A approaches 0 becomes a low-frequency side inhibition region.
- the impedance of the parallel arm circuit 120A increases near the antiresonance frequency fa1on, and the impedance of the series arm resonator 22s approaches 0 near the resonance frequency frs.
- the filter circuit 122A when the switch 22SW is on, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1on and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low pass band side is defined by the resonance frequency fr1on. It has a first pass characteristic in which the pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by fr2on and the antiresonance frequency fas.
- the anti-resonance frequency fa2on of the parallel arm circuit 120A has a large influence on the pass characteristic (here, the first pass characteristic) of the filter circuit 122A due to the high impedance of the series arm resonator 22s at the frequency. Absent.
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A is affected by the capacitor 22C. That is, in this state, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) and the capacitor 22C is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120A.
- the parallel arm circuit 120A has the following impedance characteristics.
- the parallel arm circuit 120A has two resonance frequencies fr1off and fr2off and two anti-resonance frequencies fa1off and fa2off (where fr1off ⁇ fa1off ⁇ fr2off ⁇ fa2off, fa1off ⁇ fap1, frp2 ⁇ fr2off, and fa2off, and fa2off Meet). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120A is minimal at (i) the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 constituting the parallel arm circuit 120A and (ii) a frequency higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2. Become.
- the impedance of the parallel arm circuit 120A is (i) a frequency between the resonance frequencies of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 constituting the parallel arm circuit 120A, and (ii) two parallel arm resonators 22p1 and 22p2. At a frequency between the anti-resonance frequencies.
- the reason that fa1off ⁇ fap1 is that the parallel arm resonator 22p2 acts as a capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p1 in the frequency band near the antiresonant frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1.
- frp2 ⁇ fr2off is satisfied is that resonance between the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C occurs in a frequency band near the resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2.
- fa2off ⁇ fap2 is that the parallel arm resonator 22p1 acts as a capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p2 in the frequency band near the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
- the switch 22SW when the switch 22SW is off, in the parallel arm circuit 120A, as the frequency increases from the resonance frequency frp1 at which the parallel arm resonator 22p1 resonates and approaches the antiresonance frequency fap1, the resonator (in this case, the parallel arm circuit 120A). Resonance between the resonator 22p1) and the capacitor (here, the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C) occurs.
- an LC series circuit constituting a resonator (parallel arm resonator 22p1), a capacitor connected in parallel thereto, and a parallel connection to the resonator are connected.
- Resonance occurs with the capacitors (parallel arm resonator 22p2 and capacitor 22C). For this reason, in the parallel arm circuit 120A, the impedance becomes maximum (anti-resonance) at a frequency (fa1off) lower than the anti-resonance frequency fap1.
- the impedance becomes maximum at the frequency (fa2off) lower than the antiresonance frequency fap2 (antiresonance).
- the frequency increases from the antiresonance frequency fa1off and approaches the resonance frequency frp2
- resonance between the parallel arm resonator 22p2 and the capacitor 22C occurs.
- an LC series circuit constituting a resonator (parallel arm resonator 22p2), a capacitor connected in parallel thereto, and a parallel connection to the resonator are connected. Resonance with the formed capacitor (capacitor 22C) occurs. For this reason, in the parallel arm circuit, the impedance is minimized (resonance) at a frequency (fr2off) higher than the resonance frequency frp2.
- the anti-resonance frequency fa1off of the parallel arm circuit 120A and the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s are brought close to each other.
- the switch 22SW is off, the vicinity of the resonance frequency fr1off where the impedance of the parallel arm circuit 120A approaches 0 becomes a low-frequency side inhibition region.
- the impedance of the parallel arm circuit 120A increases near the antiresonance frequency fa1off, and the impedance of the series arm resonator 22s approaches 0 near the resonance frequency frs.
- the filter circuit 122A when the switch 22SW is off, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1off and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low passband side is defined by the resonance frequency fr1off. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by fr2off and the antiresonance frequency fas.
- the anti-resonance frequency fa2off of the parallel arm circuit is similar to the anti-resonance frequency fa2on described above, because the impedance of the series arm resonator 22s at that frequency is high, so that the pass characteristic of the filter circuit 122A (here, the second pass) (Characteristics) is not greatly affected.
- the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120A change as follows. That is, in the parallel arm circuit 120A, the resonance frequency on the high frequency side of the two resonance frequencies and the anti-resonance frequency on the low frequency side of the two anti-resonance frequencies are both shifted to the high frequency side.
- the resonance frequency on the high frequency side of the two resonance frequencies shifts from fr2on to fr2off to the high frequency side.
- the anti-resonance frequency on the low frequency side shifts from fa1on to fa1off to the high frequency side.
- the anti-resonance point on the low band side and the resonance point on the high band side of the parallel arm circuit 120A define the attenuation slope on the high band side of the pass band of the filter circuit 122A. Shift to the band side. Therefore, when the switch 22SW is switched from on to off, the pass characteristic of the filter circuit 122A is shifted to the high band side while the attenuation slope on the high band band side maintains the steepness. In other words, the filter circuit 122A can shift the attenuation pole on the high pass band side to the high band side while suppressing the increase in insertion loss at the high band end of the pass band.
- an attenuation pole on the low band side is formed by the resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit 120A
- attenuation on the high band side is formed by the resonance frequency on the high frequency side of the parallel arm circuit 120A.
- a pole is configured, and a pass band is configured by the anti-resonance frequency on the low frequency side of the parallel arm circuit 120A and the resonance frequency of the series arm circuit (here, the series arm resonator 22s).
- switching the switch 22SW on and off causes at least one resonance frequency of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120A and at least two counter-currents. Both at least one anti-resonance frequency among the resonance frequencies can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the passband and the frequency of the attenuation pole can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the filter circuit 122A, it is possible to switch the frequencies of the pass band and the attenuation band while suppressing an increase in insertion loss at the end of the pass band.
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2, and the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p2.
- the first circuit 10a does not have the frequency variable circuit 22T, and the second circuit 20a has the frequency variable circuit 22T.
- the resonance frequency on the high frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120A and the antiresonance frequency on the low frequency side of at least two antiresonance frequencies. Can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the end of the high passband and the frequency of the attenuation pole on the high passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the filter circuit 122A, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles at the high end of the passband and the high end of the passband while suppressing an increase in insertion loss at the high end of the passband.
- FIG. 14B is a circuit configuration diagram of a filter circuit 122B according to the first modification of the second embodiment.
- the filter circuit 122B shown in the figure is different from the filter circuit 122A shown in FIG. 14A in that the capacitor 22C and the switch 22SW are connected in series only to the parallel arm resonator 22p1. That is, in this modification, only the parallel arm resonator 22p1 of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 is connected in series with the frequency variable circuit 22T.
- the first circuit 10d has the frequency variable circuit 22T
- the second circuit 20d does not have the frequency variable circuit 22T, and is configured only by the parallel arm resonator 22p2.
- the capacitor 22C and the switch 22SW are connected in series to the parallel arm resonator 22p1 between the node x1 and the ground, and specifically, connected in series between the ground and the parallel arm resonator 22p1. Yes.
- the capacitor 22C and the switch 22SW may be connected in series between the node x and the parallel arm resonator 22p1.
- the capacitor 22C is an impedance element connected in series to the parallel arm resonator 22p1 in this modification.
- the frequency variable width of the pass band of the filter circuit 122B depends on the element value of the capacitor 22C. For example, the smaller the element value of the capacitor 22C, the wider the frequency variable width. Therefore, the element value of the capacitor 22C can be determined as appropriate according to the frequency specification required for the filter circuit 122B.
- the parallel arm resonators 22p1 and 22p2, the capacitor 22C, and the switch 22SW are connected between a node on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground. 120D is configured.
- the pass characteristic of the filter circuit 122B configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching the switch 22SW on and off according to the control signal.
- the impedance characteristics of the resonator alone are the same as the characteristics described in the filter circuit 122A, the description thereof will be omitted below, and the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120D will be mainly described.
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D is a characteristic that is not affected by the capacitor 22C. That is, in this state, similarly to the characteristic described in the filter circuit 122A, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) becomes the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D.
- the filter circuit 122B has the same first pass characteristic as the filter circuit 122A.
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D is affected by the capacitor 22C. That is, in this state, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) and the capacitor 22C is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120D.
- the parallel arm circuit 120D has the following impedance characteristics.
- the parallel arm circuit 120D has two resonance frequencies fr1off and fr2off and two anti-resonance frequencies fa1off and fa2off (where fr1off ⁇ fa1off ⁇ fr2off ⁇ fa2off, fa1off ⁇ fap1, frp1 ⁇ frp1off, and f2p Meet). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120D is (i) a frequency higher than the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 constituting the parallel arm circuit 120D, and (ii) a resonance frequency frp2 of the parallel arm resonator 22p2. Minimal.
- the impedance of the parallel arm circuit 120D is (i) a frequency between the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1 and the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p2 constituting the parallel arm circuit 120D, and (ii) It becomes a maximum at a frequency between the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p1 and the antiresonance frequency fap2 of the parallel arm resonator 22p2.
- the reason that fa1off ⁇ fap1 is that the parallel arm resonator 22p2 acts as a parallel capacitor with respect to the parallel arm resonator 22p1 in the frequency band near the antiresonance frequency fap1 of the parallel arm resonator 22p2.
- the reason that frp1 ⁇ fr1off is satisfied is that resonance between the parallel arm resonator 22p1 and the capacitor 22C occurs in a frequency band near the resonance frequency frp1 of the parallel arm resonator 22p1.
- the reason why fa2off ⁇ fap2 is that the combined characteristic of the parallel arm resonator 22p1 and the capacitor 22C acts as a parallel capacitor on the parallel arm resonator 22p2.
- the specific mechanism is the same as that of the above-described parallel arm circuit 120A, except that the configuration acting as a resonator and the configuration acting as a capacitor are replaced by the parallel arm resonator 22p1 and the parallel arm resonator 22p2. Since it is the same, description is abbreviate
- the filter circuit 122B has a passband defined by the anti-resonance frequency fa1off and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low-passband side is defined by the resonance frequency fr1off. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by fr2off and the antiresonance frequency fas.
- the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120D change as follows. That is, in the parallel arm circuit 120D, the low frequency side resonance frequency of the two resonance frequencies and the low frequency side antiresonance frequency of the two antiresonance frequencies are both shifted to the high frequency side.
- the parallel arm resonator 22p1 is connected in series to the capacitor 22C and the switch 22SW, so that the low-frequency resonance frequency of the two resonance frequencies shifts from fr1on to fr1off to the high-frequency side. Further, the anti-resonance frequency on the low frequency side shifts from fa1on to fa1off to the high frequency side.
- the low-frequency side anti-resonance point and the low-frequency side resonance point of the parallel arm circuit 120D define the attenuation slope on the low-frequency side of the pass band of the filter circuit 122B. Shift to the band side. Therefore, when the switch 22SW is switched from on to off, the pass characteristic of the filter circuit 122B is shifted to the high band side while the attenuation slope on the low band side maintains the steepness. In other words, the filter circuit 122B shifts the passband low band end to the high band side while suppressing an increase in insertion loss at the low band band end while shifting the attenuation pole on the low band side to the high band side. Can be made.
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2, and the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p2.
- the first circuit 10d has a frequency variable circuit 22T, and the second circuit 20d does not have the frequency variable circuit 22T.
- the resonance frequency on the low frequency side of at least two resonance frequencies in the parallel arm circuit 120D and the antiresonance frequency on the low frequency side of at least two antiresonance frequencies. Can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, both the frequency at the low end of the passband and the frequency of the attenuation pole on the low passband side can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Therefore, according to the filter circuit 122B, it is possible to switch the frequencies of the attenuation poles at the passband low band end and the passband low band side while suppressing an increase in insertion loss at the passband low band end.
- a filter that can switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole may shift both the attenuation slopes of the pass band high band side and the pass band low band side. Therefore, such a filter will be described as a second modification of the filter according to the second embodiment.
- FIG. 14C is a circuit configuration diagram of a filter circuit 122C according to the second modification of the second embodiment.
- the filter circuit 122C shown in FIG. are different from each other in that they are connected in series to the corresponding parallel arm resonators 22p1 and 22p2.
- the parallel arm circuit 120E is connected in series to one of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 (one of the first and second parallel arm resonators, here the parallel arm resonator 22p1), and is connected in parallel to each other.
- the capacitor 22C1 (impedance element) and the switch 22SW1 (first switch element) are included.
- the parallel arm circuit 120E is connected in series to the other of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 (the other of the first and second parallel arm resonators, here the parallel arm resonator 22p2), and is connected in parallel to each other.
- the capacitor 22C2 (impedance element) and the switch 22SW2 (first switch element) are included.
- the capacitor 22C1 and the switch 22SW1 in the present modification correspond to the capacitor 22C and the switch 22SW of the filter circuit 122A described above. Therefore, the capacitor 22C1 and the switch 22SW1 constitute a frequency variable circuit 22Ta corresponding to the frequency variable circuit 22T in the filter circuit 122B.
- each of the first circuit 10e and the second circuit 20e has a frequency variable circuit.
- the first circuit 10e has a frequency variable circuit 22Ta
- the second circuit 20e has a frequency variable.
- a variable circuit 22Tb is provided.
- the first circuit 10e corresponds to the first circuit 10d in the filter circuit 122B
- the second circuit 20e corresponds to the second circuit 20a in the filter circuit 22A. Therefore, a detailed description of the first circuit 10e and the second circuit 20e is omitted.
- the pass characteristic of the filter circuit 122C configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching on and off the switches 22SW1 and 22SW2 in accordance with the control signal.
- the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120E are characteristics that are not affected by the capacitors 22C1 and 22C2. That is, in this state, similarly to the characteristic described in the filter circuit 122A, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) becomes the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120E.
- the filter circuit 122C has the same first pass characteristics as when the switch 22SW of the filter circuit 122A is on and when the switch 22SW of the filter circuit 122B is on.
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120E is a characteristic affected by the capacitors 22C1 and 22C2. That is, in this case, the combined characteristic of the two parallel arm resonators (parallel arm resonators 22p1 and 22p2) and the capacitors 22C1 and 22C2 is the impedance characteristic of the parallel arm circuit 120E.
- the parallel arm circuit 120E has the following impedance characteristics.
- the parallel arm circuit 120E has two resonance frequencies fr1off and fr2off and two anti-resonance frequencies fa1off and fa2off (where fr1off ⁇ fa1off ⁇ fr2off ⁇ fa2off, fa1off ⁇ fap1, frp1 ⁇ frp1off, rrp2 , Fa2off ⁇ fap2 is satisfied). That is, the impedance of the parallel arm circuit 120E is (i) at a frequency higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 constituting the parallel arm circuit 120E and (ii) at a frequency higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2. , Become the minimum.
- the impedance of the parallel arm circuit 120E is the frequency between the resonance frequencies of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 constituting the parallel arm circuit 120E, and (ii) the two parallel arm resonators 22p1 and 22p2 At a frequency between the anti-resonance frequencies.
- the filter circuit 122C when the switch 22SW is OFF, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fa1off and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low passband side is defined by the resonance frequency fr1off. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by fr2off and the antiresonance frequency fas.
- the impedance characteristics of the parallel arm circuit 120E change as follows. That is, in the parallel arm circuit 120E, both the two resonance frequencies and the anti-resonance frequency on the low frequency side of the two anti-resonance frequencies are shifted to the high frequency side.
- both of the two resonance frequencies shift to the high frequency side.
- the anti-resonance frequency on the low frequency side shifts to the high frequency side.
- the anti-resonance point on the low band side and the resonance point on the high band side of the parallel arm circuit define the attenuation slope on the high band side of the pass band of the filter circuit 122C. Shift to the side. Further, the anti-resonance point on the low frequency side and the resonance point on the low frequency side of the parallel arm circuit define the attenuation slope on the low frequency side of the pass band of the filter circuit 122C. Shift to. Therefore, when both the switches 22SW1 and 22SW2 are switched from on to off, the pass characteristic of the filter circuit 122C shifts to the high band side while maintaining the steepness of the attenuation slopes on the high band side and low band side of the pass band. Will do.
- the filter circuit 122C suppresses an increase in insertion loss at the high end of the passband and the low end of the passband while shifting the attenuation poles at the high end of the passband and the low pass side.
- the high end of the pass band and the low end of the pass band can be shifted to the high band side. Therefore, for example, the filter circuit 122C can shift the center frequency while maintaining the bandwidth.
- the filter circuit 122C does not need to turn on and off both the switches 22SW1 and 22SW2, and may individually turn them on and off. However, when both the switches 22SW1 and 22SW2 are turned on and off, the number of control lines for controlling the switches 22SW1 and 22SW2 can be reduced, so that the configuration of the filter circuit 122C can be simplified.
- the high band end of the pass band is variable according to the on / off state of the switch 22SW1 connected in series to the parallel arm resonator 22p1 (first parallel arm resonator). can do.
- the low band end of the pass band can be varied according to the on / off state of the switch 22SW2 connected in series to the parallel arm resonator 22p2 (second parallel arm resonator). it can.
- both the low band end and the high band end of the pass band can be shifted to the low band side or the high band side by turning on and off both the switches 22SW1 and 22SW2. That is, the center frequency of the pass band can be shifted to the low frequency side or the high frequency side. Further, by turning one of the switches 22SW1 and 22SW2 from on to off and the other from off to on, both the low-frequency end and the high-frequency end of the pass band are shifted so that these frequency differences are widened or narrowed. be able to. That is, the pass band width can be varied while making the center frequency of the pass band substantially constant.
- the other of the low band end and the high band end of the passband is fixed and the other is connected to the low band side or the high band. Can be shifted to the side. That is, the low band end or high band end of the pass band can be varied.
- the degree of freedom of changing the passband can be increased.
- the filter circuit 122C even in the filter circuit 122C according to this modification, the frequency of the pass band and the attenuation band is switched while suppressing the increase of the insertion loss at the end of the pass band, similarly to the filter circuits 122A and 122B described above. Is possible.
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p2
- the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is lower than the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p2.
- Each of the first circuit 10e and the second circuit 20e includes a frequency variable circuit (the frequency variable circuit 22Ta in the first circuit 10e and the frequency variable circuit 22Tb in the second circuit 20e).
- the switch 22SW2 in the second circuit 20e it is possible to switch the frequency at the high end of the passband and the attenuation pole on the high passband side, and the switch 22SW1 in the first circuit 10e.
- the switch 22SW1 in the first circuit 10e By switching on and off, it is possible to switch the frequency at the lower end of the passband and the attenuation pole on the lower passband side. Therefore, according to the filter circuit 122C, the increase of the insertion loss at the end of the passband is suppressed, the frequencies of the attenuation poles at the low end of the passband and the low passband, the high end of the passband, and the high end of the passband. It is possible to switch both the frequency of the attenuation pole on the side.
- the filter circuits 122A, 122B, and 122C high frequency filter circuit
- the series arm resonator 22s and the parallel arm circuit parallel arm circuits 120A and 120D).
- 120E and has first and second pass characteristics having different pass bands depending on whether the switch 22SW (first switch element) is on (conductive) or off (non-conductive).
- the switch 22SW first switch element
- the first pass characteristic is defined by the impedance that is not affected by the capacitor 22C (impedance element).
- the switch 22SW is off
- the second pass characteristic different from the first pass characteristic is defined by the impedance affected by the capacitor 22C.
- the parallel arm circuit parallel arm circuits 120A, 120D and 120E
- at least one of the frequencies at which the impedance is minimized and at least one of the frequencies at which the impedance is maximized are low frequencies in accordance with the on / off state of the switch 22SW. Shift to the high or high frequency side. Therefore, in the first pass characteristic and the second pass characteristic, the attenuation slope defined by the frequency at which the impedance of the parallel arm circuit is minimized and the frequency at which the impedance is maximized is maintained on the low frequency side or the high frequency side while maintaining the steepness. Will shift to.
- the filter circuits 122A, 122B, and 122C according to the present embodiment and the modified examples 1 and 2 it is possible to suppress the deterioration of the loss at the frequency at the end of the passband, and at least one of the passband frequencies. It is possible to switch the frequency of the attenuation pole.
- the filter circuit 122A according to the present embodiment, only the parallel arm resonator 22p2 (second parallel arm resonator) is connected in series with the capacitor 22C and the switch 22SW, so that the high frequency band of the passband is obtained.
- the end can be varied.
- the parallel arm circuit 120A has two points at which the impedance reflecting the resonance frequency of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 (first and second parallel arm resonators) is minimized. (Here fr1on and fr2on) and a maximum point between them (here fa1on).
- the parallel arm circuit 120A is such that only the parallel arm resonator 22p2 is connected in series with the capacitor 22C.
- fr2off and the maximum point (fa1off here) shift to the high frequency side.
- the second pass characteristic has a higher attenuation slope on the high side defined by the high side frequency at which the impedance of the parallel arm circuit 120A is minimum and the maximum frequency than the first pass characteristic. It will shift to the band side. Therefore, according to the filter circuit 122A according to the present embodiment, it is possible to vary the high band end of the pass band while suppressing the deterioration of the loss at the frequency of the pass band high band end.
- the filter circuit 122B according to the first modification of the present embodiment, only the parallel arm resonator 22p1 (first parallel arm resonator) is connected in series with the capacitor 22C and the switch 22SW.
- the low end of the band can be varied.
- the parallel arm circuit 120D has two points at which the impedance reflecting the resonance frequency of the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 (first and second parallel arm resonators) is minimized. (Here fr1on and fr2on) and a maximum point between them (here fa1on).
- the parallel arm circuit 120A is such that only the parallel arm resonator 22p1 is connected in series with the capacitor 22C.
- fr1off and the maximum point (here fa1off) shift to the high frequency side.
- the second pass characteristic has a higher low-side attenuation slope defined by the low-frequency side frequency and the maximum frequency where the impedance of the parallel arm circuit 120A is minimum than the first pass characteristic. It will shift to the band side. Therefore, according to the filter circuit 122B according to the first modification of the present embodiment, it is possible to vary the low band end of the pass band while suppressing the deterioration of the loss at the frequency of the low band end band.
- the capacitors 22C1 and 22C2 (impedance elements) to which the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 (first and second parallel arm resonators) respectively correspond.
- switches 22SW1 and 22SW2 first switch elements are connected in series, so that deterioration of loss at the frequency of the passband edge is suppressed, and each of the low band end and high band edge of the passband is varied. be able to. Therefore, according to the filter circuit 122C according to the second modification of the present embodiment, the center frequency of the passband can be varied, the passband width can be varied, or both can be performed.
- the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p1 is the resonance of the series arm resonator 22s.
- a band-pass filter can be configured.
- the series arm resonator 22s and the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 are respectively a surface acoustic wave filter and a BAW ( It is preferably one of elastic wave filters using Bulk Acoustic Wave).
- a BAW It is preferably one of elastic wave filters using Bulk Acoustic Wave.
- each of the series arm resonator 22s and the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 can be reduced in size, so that the filter circuits 122A, 122B, and 122C can be reduced in size and cost.
- a surface acoustic wave filter and an acoustic wave filter using a BAW generally exhibit high Q characteristics (characteristics having a high Q value), so that low loss and high selectivity can be achieved.
- the switch 22SW (first switch element) is an FET switch or a diode switch made of GaAs or CMOS. Is preferred. Thereby, since the switch 22SW can be reduced in size, the filter circuits 122A, 122B and 122C can be reduced in size and cost.
- the capacitor C22 is preferably a variable capacitor. As a result, the frequency variable width can be finely adjusted.
- the parallel arm resonators 22p1 and 22p2 are connected in series and connected in parallel to the switch 22SW.
- the capacitor has been described as an example of the impedance element to be performed.
- such an impedance element is not limited to a capacitor, and may be an inductor.
- the frequency variable width of the pass band depends on the element value of the inductor, and for example, the frequency variable width becomes wider as the inductor element value increases. For this reason, the element value of the inductor can be appropriately determined according to the frequency specification required for the filter circuit. Further, the inductor may be a variable inductor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). As a result, the frequency variable width can be finely adjusted.
- MEMS Micro Electro Mechanical Systems
- the filter circuit configured in this way differs from the filter circuit 122A in the shift direction of the attenuation slope when the switch 22SW is turned on and off. Specifically, in the second pass characteristic that is a characteristic when the switch 22SW is off, the attenuation slope is shifted to the low frequency side as compared with the first pass characteristic that is a characteristic when the switch 22SW is on. Even with such a configuration, it is possible to vary the high band end of the pass band while suppressing deterioration of loss at the frequency of the pass band end.
- an inductor may be provided instead of each of the capacitors in the first and second modifications of the second embodiment.
- an inductor may be provided instead of only one of the two capacitors 22C1 and 22C2 in the second modification of the second embodiment.
- each of the parallel arm circuits constituting two or more filter structures among the plurality of filter structures has a first parallel arm resonator, a second parallel arm resonator, and a first switch element.
- the attenuation amount (stop region attenuation amount) can be increased by having a multi-stage filter structure.
- the number of stages of the filter circuit is not limited to three, and may be two or four or more.
- the parallel arm circuits at all stages of the filter circuit may have the same configuration as the parallel arm circuit in the second embodiment.
- the parallel arm circuits of all the stages may have the same configuration (for example, the same configuration as the parallel arm circuit 120E), or the parallel arm circuit of any stage is different from the parallel arm circuits of the other stages. (For example, the same configuration as the parallel arm circuit 120D) may be used.
- the filter circuit may have a configuration in which a longitudinally coupled resonator is added to the ladder filter structure according to the second embodiment.
- the longitudinally coupled resonator is a longitudinally coupled filter circuit disposed between the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n, and includes, for example, three IDTs and reflectors disposed at both ends thereof. ing.
- the position where the longitudinally coupled resonator 250 is disposed may be on the input / output terminal 22m side of the ladder type filter structure, or may be on the input / output terminal 22n side of the ladder type filter structure.
- the filter circuit configured as described above, by adding a longitudinally coupled resonator, it becomes possible to adapt to required filter characteristics such as attenuation enhancement.
- the high frequency filter circuit includes a series arm resonator connected between the first input / output terminal and the second input / output terminal, and the first input / output terminal and the second input / output terminal.
- a parallel arm resonator connected between a node on the connecting path and the ground, and a first impedance element that is one of an inductor and a capacitor and is connected in series to the parallel arm resonator between the node and the ground;
- a second impedance element which is the other of the inductor and the capacitor, and a switch element connected in series to the second impedance element.
- the first series circuit constituted by the second impedance element and the first switch element is connected in parallel to the first impedance element.
- FIG. 15A is a circuit configuration diagram of a filter circuit 122D according to the third embodiment.
- the filter circuit 122D shown in the figure includes a series arm resonator 22s, a parallel arm resonator 22p, a switch 22SW, a capacitor 22C, and an inductor 22L.
- the serial arm resonator 22s is connected between the input / output terminal 22m (first input / output terminal) and the input / output terminal 22n (second input / output terminal). That is, the series arm resonator 22s is a resonator provided on the series arm connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n. In the present embodiment, the series arm resonator 22s constitutes a series arm circuit connected between the input / output terminal 22m (first input / output terminal) and the input / output terminal 22n (second input / output terminal).
- the parallel arm resonator 22p is connected between a node (node x1 in FIG. 15A) on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n and the ground (reference terminal). That is, the parallel arm resonator 22p is a resonator provided on the parallel arm connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n.
- the capacitor 22C is a first impedance element connected in series to the parallel arm resonator 22p between the parallel arm resonator 22p and the ground. That is, the capacitor 22C has one terminal connected to the ground-side terminal of the parallel arm resonator 22p and the other terminal connected to the ground.
- the switch 22SW has one terminal connected to a connection node (node x2 in FIG. 15A) between the parallel arm resonator 22p and the capacitor 22C (first impedance element), and the other terminal connected to the inductor 22L (second impedance element).
- a connection node node x2 in FIG. 15A
- the switch 22SW is connected or disconnected between the connection node and the inductor 22L by switching between conduction (on) and non-conduction (off) by the control signal ⁇ ctrl from the control unit 27.
- the switch 22SW may be a FET (Field Effect Transistor) switch made of GaAs or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a diode switch.
- the switch 22SW can be configured by one FET switch or a diode switch, and thus the filter circuit 122D can be reduced in size.
- the inductor 22L is a second impedance element having one terminal connected to the other terminal of the switch 22SW and the other terminal connected to the ground.
- the switch 22SW and the inductor 22L are connected in parallel with the capacitor 22C while being connected in series. Therefore, the parallel arm resonator 22p is connected in series with the capacitor 22C when the switch 22SW is off, and is connected in series with the LC parallel resonance circuit configured by the capacitor 22C and the inductor 22L when the switch 22SW is on. Become.
- the frequency variable width of the pass band of the filter circuit 122D depends on the element values of the capacitor 22C and the inductor 22L.
- the smaller the element value of the capacitor 22C the wider the frequency variable width toward the high frequency side, and the inductor 22L.
- the larger the element value is, the wider the frequency variable width to the low frequency side. Therefore, the element values of the capacitor 22C and the inductor 22L can be appropriately determined according to the frequency specifications required for the filter circuit 122D.
- the capacitor 22C may be a variable capacitor such as a variable gap and a DTC (Digitally Tunable Capacitor).
- the inductor 22L may be a variable inductor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). As a result, the frequency variable width can be finely adjusted. Only one of the capacitor 22C and the inductor 22L may be a variable impedance element (variable capacitor or variable inductor).
- the parallel arm resonator 22p, the capacitor 22C, the switch 22SW, and the inductor 22L are a parallel arm circuit connected to the node x1 on the path connecting the input / output terminal 22m and the input / output terminal 22n (on the serial arm) and the ground. 12 is configured. That is, the parallel arm circuit 12 is provided in one parallel arm that connects the series arm and the ground, the parallel arm resonator 22p connected to any one node x1 of the series arm, and the parallel arm resonance. It is constituted by an impedance element, a switch element and the like connected to the series arm via the child 22.
- the parallel arm circuit 12 includes a parallel arm resonator 22p and an impedance circuit 13 connected in series to the parallel arm resonator 22p.
- the impedance circuit 13 is in series with the capacitor 22C, which is one of the first impedance elements that are one of the inductor and the capacitor, the inductor 22L, which is one of the second impedance elements that is the other of the inductor and the capacitor, and the inductor 22L.
- Connected switch 22SW Connected switch 22SW.
- the first series circuit 14 configured by the inductor 22L and the switch 22SW is connected in parallel to the capacitor 22C.
- the filter circuit 122D configured as described above has a one-stage ladder-type filter structure including one series arm circuit (here, the series arm resonator 22s) and one parallel arm circuit 12. Yes.
- the combined impedance of the parallel arm circuit 12 is such that the frequency at which the impedance is minimized shifts to the low frequency side or the high frequency side according to the on (conducting) and off (non-conducting) of the switch 22SW. This will be described later together with the pass characteristic of the filter circuit 122D.
- each resonator (series arm resonator 22s and parallel arm resonator 22p) constituting the filter circuit 122D is a resonator using a surface acoustic wave.
- the filter circuit 122D can be configured by an IDT (InterDigital Transducer) electrode formed on the piezoelectric substrate, so that a small and low-profile filter circuit having a high steep passage characteristic can be realized.
- the pass characteristic of the filter circuit 122D configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching the switch 22SW on and off in accordance with the control signal ⁇ ctrl. Therefore, the pass characteristics of the filter circuit 122D will be described below together with the state of the switch 22SW.
- a singular point where the impedance is minimized (ideally, the point where the impedance is 0) is “ It is called “resonance point” and its frequency is called “resonance frequency”.
- a singular point where the impedance is maximum (ideally a point where the impedance is infinite) is called an “anti-resonance point”, and its frequency is called an “anti-resonance frequency”.
- the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p have the following impedance characteristics.
- the parallel arm resonator 22p has a resonance frequency frp and an antiresonance frequency fap (at this time, frp ⁇ fap is satisfied).
- the series arm resonator 22s has a resonance frequency frs and an anti-resonance frequency fas (at this time, frs ⁇ fas and frp ⁇ frs are satisfied).
- the impedance characteristic of the filter circuit 122D is a combination of the impedance characteristic of the series arm resonator 22s and the impedance characteristic of the parallel arm circuit 12 in which the parallel arm resonator 22p and the capacitor 22C are connected in series. Impedance characteristics.
- the switch 22SW when the switch 22SW is off (when the first switch element is non-conductive), the combined impedance of the parallel arm resonator 22p and the capacitor C22 (first impedance element) is minimal.
- the resonance frequency frpoff of the parallel arm circuit 12 is positioned higher than the frequency (the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p) at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized.
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 12 is a combined impedance characteristic of the parallel arm resonator 22p and the capacitor 22C. Therefore, the resonance frequency frpoff of the parallel arm circuit 12 at this time is higher than the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p. Further, the anti-resonance frequency faoff of the parallel arm circuit 12 at this time substantially matches the anti-resonance frequency fap of the parallel arm resonator 22p.
- the anti-resonance frequency fpoff of the parallel arm circuit 12 and the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s are brought close to each other.
- the switch 22SW is off, the vicinity of the resonance frequency frpoff where the impedance of the parallel arm circuit 12 approaches 0 is a low-frequency-side blocking area.
- the impedance of the parallel arm circuit 12 becomes high in the vicinity of the anti-resonance frequency fappoff, and the impedance of the series arm resonator 22s approaches 0 in the vicinity of the resonance frequency frs.
- the filter circuit 122D when the switch 22SW is OFF, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fpoff and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low-pass band side is defined by the resonance frequency frpoff. It has a first pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the frequency fas. For this reason, the first pass characteristic is such that the pole on the low pass band side shifts to the high pass side compared to the pass characteristic of the basic filter structure composed only of the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p. To do. Therefore, when the switch 22SW is OFF, the filter circuit 122D can narrow the pass band width by shifting the low band end of the pass band to the high band side as compared with the basic filter structure.
- the impedance characteristic of the filter circuit 122D is that the impedance characteristic of the series arm resonator 22s and the LC parallel resonance circuit including the capacitor 22C and the inductor 22L are connected in series to the parallel arm resonator 22p.
- the impedance characteristics of the parallel arm circuit 12 are combined.
- the switch 22SW when the switch 22SW is on (when the first switch element is conductive), the parallel arm resonator 22p, the capacitor C22, the inductor L22 (first and second impedance elements), Is a frequency lower than the frequency at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized (the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p).
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 12 is a combined impedance characteristic of the parallel arm resonator 22p and the LC parallel resonance circuit. Therefore, the resonance frequency of the parallel arm circuit 12 at this time (i.e., Frpon) becomes a frequency corresponding to the resonance frequency f LC of the resonance frequency frp and LC parallel resonance circuit of the parallel arm resonator 22p, specifically, f LC is frpon becomes lower than frp higher than frp, frpon is higher than frp and f LC is less than frp.
- LC parallel resonance circuit, the resonance frequency f LC is configured to be higher than frp, Frpon has a lower frequency side than frp.
- the anti-resonance frequency faon of the parallel arm circuit 12 at this time substantially coincides with the anti-resonance frequency fap of the parallel arm resonator 22p.
- the anti-resonance frequency fapon of the parallel arm circuit 12 and the resonance frequency frs of the series arm resonator 22s are brought close to each other.
- the switch 22SW is on, the vicinity of the resonance frequency frpon where the impedance of the parallel arm circuit 12 approaches 0 becomes a low frequency side blocking region. If the frequency is higher than this, the impedance of the parallel arm circuit 12 becomes high near the antiresonance frequency fapon, and the impedance of the series arm resonator 22s approaches 0 near the resonance frequency frs.
- the filter circuit 122D has a pass band defined by the anti-resonance frequency fapon and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low pass band side is defined by the resonance frequency frpon. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the frequency fas.
- the resonance frequency frpon is lower than the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p.
- the second pass characteristic is such that the pole on the low pass band side shifts to the low pass side compared to the pass characteristic of the basic filter structure composed of only the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p. Can do. Accordingly, when the switch 22SW is on, the filter circuit 122D can widen the pass band by shifting the low band end of the pass band to the low band side as compared with the basic filter structure.
- the impedance circuit 13 is switched because the impedance circuit 13 is switched between connection and non-connection in accordance with the on / off state of the switch 22SW.
- the impedance circuit 13 when the switch 22SW is on is the inductor 22L and the capacitor 22C.
- the parallel circuit has a frequency with a maximum impedance. Therefore, the parallel arm circuit 12 when the switch 22SW is on has two resonance frequencies including a resonance frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p.
- the resonance frequency can be arranged on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p. Therefore, in the attenuation band lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p. Sufficient attenuation can be ensured.
- the first impedance element is a capacitor 22C
- the second impedance element is an inductor 22L.
- the impedance circuit 13 when the switch 22SW is on is a circuit in which the inductor 22L and the capacitor 22C are connected in parallel, and has impedance characteristics having a frequency at which the impedance is maximized. Therefore, the parallel arm circuit 12 when the switch 22SW is on has two resonance frequencies including a resonance frequency on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p.
- the impedance circuit 13 when the switch 22SW is OFF is a circuit having only the capacitor 22C, it has a capacitive impedance. Therefore, the parallel arm circuit 12 when the switch 22SW is off has only one resonance frequency on the higher frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p and on the lower frequency side than the antiresonance frequency of the parallel arm resonator 22p.
- the resonance frequency and the number of resonance frequencies of the parallel arm circuit 12 can be switched according to switching of the switch 22SW on and off, the frequency of the attenuation pole and the number of attenuation poles can be switched. Further, when the switch 22SW is on, a sufficient amount of attenuation can be ensured in an attenuation band having a frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p.
- FIG. 15B is a circuit configuration diagram of a filter circuit 122E according to a modification of the third embodiment.
- the filter circuit 122E shown in the figure is different from the filter circuit 122D shown in FIG. 15A in that a capacitor and an inductor are interchanged.
- the description of the same points as the filter circuit 122D according to the third embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.
- the inductor 22L is a first impedance element connected in series to the parallel arm resonator 22p between the parallel arm resonator 22p and the ground.
- the inductor 22L has one terminal connected to the ground-side terminal of the parallel arm resonator 22p and the other terminal connected to the ground.
- the capacitor 22C is a second impedance element in which one terminal is connected to the other terminal of the switch 22SW and the other terminal is connected to the ground.
- the switch 22SW and the capacitor 22C are connected in parallel with the inductor 22L in a state of being connected in series. Therefore, the parallel arm resonator 22p is connected in series with the inductor 22L when the switch 22SW is off, and when the switch 22SW is on, the parallel LC resonator 22p is configured as an LC parallel composed of the inductor 22L and the capacitor 22C, as in the third embodiment. It will be connected in series with the resonant circuit.
- the pass characteristic of the filter circuit 122E configured as described above is switched between the first pass characteristic and the second pass characteristic by switching the switch 22SW on and off according to the control signal.
- the impedance characteristic of the single resonator is the same as the characteristic described in the filter circuit 122D, the description thereof will be omitted below.
- the impedance characteristic of the filter circuit 122E is a combination of the impedance characteristic of the series arm resonator 22s and the impedance characteristic of the parallel arm circuit 12D when the parallel arm resonator 22p and the inductor 22L are connected in series. Impedance characteristics.
- the switch 22SW when the switch 22SW is off (when the first switch element is non-conductive), the combined impedance of the parallel arm resonator 22p and the inductor 22L (first impedance element) is minimal.
- the resonance frequency frpoff of the parallel arm circuit is located in a lower range than the frequency at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized (the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p).
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 12D including the parallel arm resonator 22p and the inductor 22L is a combined impedance characteristic of the parallel arm resonator 22p and the inductor 22L. Accordingly, the resonance frequency frpoff of the parallel arm circuit at this time is lower than the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p.
- the anti-resonance frequency faoff of the parallel arm circuit at this time substantially matches the anti-resonance frequency fap of the parallel arm resonator 22p.
- the filter circuit 122E when the switch 22SW is OFF, has a pass band defined by the anti-resonance frequency fpoff and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low-pass band side is defined by the resonance frequency frpoff. It has a first pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the frequency fas. For this reason, the first pass characteristic is such that the pole on the low band side of the pass band is shifted to the low band side as compared with the pass characteristic of the basic filter structure including only the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p. To do. Therefore, when the switch 22SW is OFF, the filter circuit 122E can widen the pass band width by shifting the low band end of the pass band to the low band side as compared with the basic filter structure.
- the impedance characteristics of the filter circuit 122E are the impedance characteristics of the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p connected in series to the LC parallel resonance circuit including the capacitor 22C and the inductor 22L.
- the impedance characteristic of the parallel arm circuit 12D including the parallel arm resonator 22p and the LC parallel resonance circuit is a combined impedance characteristic of the parallel arm resonator 22p and the LC parallel resonance circuit. It becomes. Therefore, the resonance frequency of the parallel arm circuit 12D at this time (i.e., Frpon) becomes a frequency corresponding to the resonance frequency f LC of the resonance frequency frp and LC parallel resonance circuit of the parallel arm resonator 22p, specifically, f LC is Frpon becomes lower than frp higher than frp, Frpon is higher than frp and f LC is less than frp.
- the resonance frequency f LC is configured to be lower than the frp
- Frpon has a higher frequency than frp.
- the anti-resonance frequency faon of the parallel arm circuit 12D at this time substantially matches the anti-resonance frequency fap of the parallel arm resonator 22p.
- the filter circuit 122E when the switch 22SW is on, the filter circuit 122E has a pass band defined by the anti-resonance frequency fapon and the resonance frequency frs, and a pole (attenuation pole) on the low pass band side by the resonance frequency frpon. It has a second pass characteristic in which a pole (attenuation pole) on the high side of the passband is defined by the frequency fas.
- the resonance frequency frpon is higher than the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p.
- the second pass characteristic is such that the pole on the low band side of the pass band shifts to the high band side as compared with the pass characteristic of the basic filter structure composed only of the series arm resonator 22s and the parallel arm resonator 22p. Can do. Therefore, when the switch 22SW is on, the filter circuit 122E can narrow the pass band width by shifting the low band end of the pass band to the high band side as compared with the basic filter structure.
- the resonance frequency can be arranged on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p, similarly to the filter circuit 122D described above. A sufficient amount of attenuation can be ensured in the attenuation band at a frequency lower than the resonance frequency.
- the first impedance element is an inductor 22L
- the second impedance element is a capacitor 22C.
- the impedance circuit 13D when the switch 22SW is on is a circuit in which the inductor 22L and the capacitor 22C are connected in parallel, and the impedance characteristic has a maximum frequency. Therefore, the parallel arm circuit 12D when the switch 22SW is on has two resonance frequencies including the resonance frequency on the lower frequency side than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p.
- the impedance circuit 13D when the switch 22SW is OFF is a circuit having only the inductor 22L, it has an inductive impedance. Therefore, the parallel arm circuit 12D when the switch 22SW is off has a resonance frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p and a resonance frequency higher than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p. There are a total of two resonance frequencies.
- the frequency of the attenuation pole can be switched according to switching of the switch 22SW on and off. Further, when the switch 22SW is on, a sufficient amount of attenuation can be ensured in an attenuation band having a frequency lower than the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p.
- the first impedance element (capacitor 22C in the third embodiment, capacitor 22C in the third embodiment, and the modification example) is connected in series to the parallel arm resonator 22p.
- Inductor 22L), switch 22SW (first switch element) whose one terminal is connected to a connection node (node x2 in FIG. 15A) between parallel arm resonator 22p and the first impedance element, and the other terminal of switch 22SW
- a second impedance element (inductor 22L in the third embodiment, capacitor 22C in the modification) connected to the first impedance element.
- the second impedance element is connected to or disconnected from the parallel arm resonator 22p depending on whether the switch 22SW is on (conductive) or off (nonconductive), so that the impedance added to the parallel arm resonator 22p. Is variable. Therefore, the frequency at which the impedance of the parallel arm between the node on the path connecting the input / output terminal 22m (first input / output terminal) and the input / output terminal 22n (second input / output terminal) and the ground is minimized (described above). Then, the resonance frequency of the parallel arm circuit is variable.
- the pole (attenuation pole) on the low side of the passband defined by the frequency at which the impedance of the parallel arm is minimized varies depending on whether the switch 22SW is on or off, and the low end of the passband is Can be variable.
- the first impedance element is one of an inductor and a capacitor
- the second impedance element is the other
- the following two states can be realized simply by switching on and off one switch 22SW. It becomes possible.
- the first state is positioned on the low frequency side of the resonance frequency of the parallel arm resonator 22p; It is possible to realize the second state that is positioned on the high frequency side. Therefore, the frequency variable width at the lower end of the pass band can be widened according to whether the switch 22SW is turned on or off. That is, according to the filter circuits 122D and 122E according to the present embodiment and the modification thereof, it is possible to reduce the size and widen the frequency variable width of the attenuation poles on the passband and passband low band sides.
- the first impedance element is the capacitor 22C
- the second impedance element is the inductor 22L.
- turning on the switch 22SW shifts the low band end of the passband and the attenuation pole on the low passband side to the low band side, and turning off the switch 22SW passes the low band end and the passband of the passband.
- the attenuation pole on the low band side can be shifted to the high band side.
- a capacitor has a higher Q value than an inductor.
- the Q value of the parallel arm when the switch 22SW is on can be increased.
- the steepness of the attenuation slope on the low pass band side when the switch 22SW is OFF can be increased.
- the filter circuit 122D when the switch 22SW is on, the frequency at which the combined impedance of the parallel arm resonator 22p and the first and second impedance elements is minimized (in the above description, the parallel arm The resonance frequency frpon of the circuit is located in a lower range than the frequency at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized (that is, the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p).
- the switch 22SW is off (when the first switch element is non-conductive)
- the frequency at which the combined impedance of the parallel arm resonator 22p and the first impedance element is minimized (in the above description, the parallel arm circuit).
- the parallel arm resonator 22p is located higher than the frequency at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized (that is, the resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p).
- the frequency variable width of the attenuation pole on the low band end of the pass band and the low band side of the pass band can be widened between the first pass band and the second pass band that are switched according to the ON / OFF of the switch 22SW.
- the first impedance element is the inductor 22L
- the second impedance element is the capacitor 22C.
- turning on the switch 22SW shifts the low band end of the pass band and the attenuation pole on the low pass band side to the high band side, and turning off the switch 22SW passes the low band end and the pass band.
- the attenuation pole on the low band side can be shifted to the low band side.
- the filter circuit 122E when the switch 22SW is on (when the first switch element is in a conductive state), the parallel arm resonator 22p, the inductor L22, and the capacitor C22
- the frequency at which the combined impedance with the (first and second impedance elements) is minimized is the frequency at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized (resonant frequency of the parallel arm resonator 22p). frp).
- the switch 22SW when the switch 22SW is OFF (when the first switch element is non-conductive), the frequency (parallel arm) at which the combined impedance of the parallel arm resonator 22p and the inductor 22L (first impedance element) is minimized.
- the resonance frequency frpoff of the circuit is located lower than the frequency at which the impedance of the parallel arm resonator 22p is minimized (resonance frequency frp of the parallel arm resonator 22p).
- the frequency variable width of the attenuation pole on the low band end of the pass band and the low band side of the pass band can be widened between the first pass band and the second pass band that are switched according to the ON / OFF of the switch 22SW.
- the parallel arm circuit is a first series circuit composed of a first switch element and a second impedance element (first series circuit 14 in the third embodiment, a modification thereof).
- first series circuit 14 in the third embodiment, a modification thereof In the example, one first series circuit 14D) is described.
- the parallel arm circuit may include a plurality of the first series circuits. As a result, the conduction and non-conduction of the first switch elements of the plurality of first series circuits is appropriately selected, so that the attenuation pole on the low pass band side can be finely adjusted.
- the switching timing of conduction and non-conduction of the first switch element included in one first series circuit, and the switching timing of conduction and non-conduction of the first switch element included in the other first series circuit May be synchronized with each other or may be independent of each other.
- a second series circuit composed of first switch elements and third impedance elements is further provided. It does not matter if it is added. Thereby, it is possible to finely adjust the attenuation pole on the low side of the passband by appropriately selecting conduction and non-conduction of the first switch element of the second series circuit.
- an inductor may be used as the first and third impedance elements, and a capacitor may be used as the second impedance element.
- the switching timing of conduction and non-conduction of the first switch element included in the second series circuit and the switching timing of conduction and non-conduction of the other first switch elements may be synchronized with each other. Or they may be independent of each other.
- connection order of the impedance circuit and the parallel arm resonator 22p in the third embodiment and its modification, the impedance circuit is connected between the parallel arm resonator 22p and the ground. That is, the parallel arm resonator 22p is connected to the node x1 side, and the impedance circuit is connected to the ground side.
- this connection order is not particularly limited, and may be reversed. However, if the connection order is reversed, the loss in the passband of the filter circuit becomes worse.
- the parallel arm resonator 22p is formed on a resonator chip (package) together with other acoustic wave resonators, an increase in the number of terminals of the chip causes an increase in chip size. For this reason, from the viewpoint of filter characteristics and miniaturization, it is preferable that the connections are made in the connection order of the third embodiment and its modifications.
- a filter having a multi-stage ladder type filter structure can be applied to, for example, a diversity tunable filter corresponding to the reception bands of LTE standard Band11, Band21, and Band32.
- the filter module having the configuration described in the first to third embodiments and the modifications thereof is a high frequency front end circuit corresponding to a system having a larger number of bands used than the high frequency front end circuit 2 according to the first embodiment. It can also be applied. Therefore, in the present embodiment, such a high-frequency front end circuit will be described.
- FIG. 16 is a configuration diagram of the high-frequency front-end circuit 2L according to the fourth embodiment.
- the high-frequency front-end circuit 2L includes an antenna terminal ANT connected to the antenna element 1 and reception terminals Rx1 to Rx3.
- the diplexer 10 and impedance matching circuits 211 and 212 are sequentially arranged from the antenna terminal ANT side.
- switch groups 210a and 210b each including a plurality of switches, a filter group 220 including a plurality of filters, reception-side switches 251 and 253, and reception amplification circuits 261 to 263.
- the diplexer 10 is a duplexer that demultiplexes a high frequency signal on the low band side (here, a high frequency reception signal) and a high frequency signal on the high band side (here, a high frequency reception signal).
- the impedance matching circuit 211 is an impedance matching circuit in which element values for impedance matching are fixed.
- the impedance matching circuit 212 is any one of the above-described impedance matching circuits that includes a switch (second switch element) and switches an element value for impedance matching in accordance with turning on and off of the switch.
- Each of the switch groups 210a and 210b connects the antenna terminal ANT and a signal path corresponding to a predetermined band according to a control signal from a control unit (not shown), and is configured by, for example, a plurality of SPST type switches. Is done.
- the number of signal paths connected to the antenna terminal ANT is not limited to one, and a plurality of signal paths may be used. That is, the high frequency front end circuit 2L may support carrier aggregation.
- each of the switch groups 210a and 210b may be configured by SPnT type switches.
- the filter group 220 includes, for example, a plurality of filters having the following band in the pass band.
- the band includes (i) Band 28 reception band, (ii) Band 20 reception band, (iii) Band 26 reception band, (iv) Band 6 reception band, (v) Band 11 (or Band 21 or Band 32). ) Reception band, (vi) Band3 reception band, (vii) Band2 reception band, (viii) Band4 reception band, (ix) Band1 reception band, (x) Band30 reception band, and (xi) Band 7 reception band.
- the reception side switch 251 is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of reception side signal paths on the low band side and a common terminal connected to the reception amplification circuit 261.
- the reception side switch 253 is a switch circuit having a plurality of selection terminals connected to a plurality of reception side signal paths on the high band side and a common terminal connected to the reception amplification circuit 263.
- These reception-side switches 251 and 253 are provided in the subsequent stage of the filter group 220 (here, the subsequent stage in the reception-side signal path), and the connection state is switched according to a control signal from a control unit (not shown).
- the high-frequency signal (here, the high-frequency reception signal) input to the antenna terminal ANT is amplified by the reception amplification circuits 261 to 263 via the predetermined filter of the filter group 220, and the RFIC3 is received from the reception terminals Rx1 to Rx3. (See FIG. 1). Note that the RFIC corresponding to the low band and the RFIC corresponding to the high band may be provided separately.
- the reception amplification circuit 261 is a low noise amplifier that amplifies the power of a low-band high-frequency reception signal
- the reception amplification circuit 262 is a low-noise amplifier that amplifies the power of the high-frequency reception signal of Band 11 (or Band 21 or Band 32)
- the reception amplification circuit 263 Is a low-noise amplifier that amplifies the power of a high-band high-frequency received signal.
- the high-frequency front-end circuit 2L configured as described above has a switch (first switch element) as a filter having a reception band of (v) Band 11 (or Band 21 or Band 32) in the pass band, A filter that switches the passband to any of the Band11Rx band, the Band21Rx band, and the Band32Rx band according to the off state is provided.
- the switch timing of the filter (first switch element) and the switch (second switch element) of the impedance matching circuit 212 are synchronized with each other in the ON (conducting) and OFF (non-conducting) switching timings.
- the high frequency front end circuit 2L configured as described above, it is possible to switch the frequency of the pass band or the frequency of at least one attenuation pole while suppressing an increase in insertion loss in the pass band.
- the reception side switches 251 and 253 switch circuits provided in the front stage or the rear stage of the filter group 220 (a plurality of high frequency filter circuits) are provided.
- a part of the signal path through which the high-frequency signal is transmitted can be shared. Therefore, for example, reception amplifier circuits 261 and 262 (amplifier circuits) corresponding to a plurality of high frequency filter circuits can be shared. Accordingly, the high-frequency front end circuit 2L can be reduced in size and cost.
- the receiving side switches 251 and 253 are provided.
- the number of selection terminals and the like of the reception side switches 251 and 253 is not limited to this embodiment, and may be two or more.
- the high-frequency filter device according to the present invention has been described with reference to the embodiment and the modification.
- the high-frequency filter device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment and the modification.
- the present invention is not limited to the high frequency filter device as described above, and includes a communication device having these high frequency filter devices.
- control unit 27 may be realized as an integrated circuit IC or LSI (Large Scale Integration).
- the method of circuit integration may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
- An FPGA Field Programmable Gate Array
- reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
- integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology.
- an inductor or a capacitor may be connected between each terminal such as an input / output terminal and a ground terminal, or a resistance element, etc. Circuit elements other than the inductor and the capacitor may be added. Or in a high frequency filter apparatus or a communication apparatus, between each component, an inductor, a capacitor, a wiring inductor by wiring which connects each component, and a capacitor between wiring patterns may be included.
- the parallel arm circuit may have a plurality of parallel arm resonators including the first parallel arm resonator and the second parallel arm resonator.
- the number may be 3 or more.
- the parallel arm circuit may not be connected to the node on the input / output terminal 22m side of the series arm resonator 22s, and the input of the series arm resonator 22s may be omitted. It may be connected to a node on the output terminal 22n side.
- the frequency interval (resonator bandwidth of the series arm resonator) between the resonance point and the antiresonance point of the series arm resonator alone, and the first and second parallel arm resonators alone are used.
- the magnitude relationship between the frequency interval between the resonance point and the antiresonance point (resonator bandwidth of the parallel arm resonator) is not particularly limited.
- the parallel arm resonator and the series arm resonator have substantially the same resonator bandwidth, or the parallel arm resonator has a wider resonator bandwidth than the series arm resonator. It is preferable.
- substantially equal includes not only completely equal but also substantially equal.
- first and second parallel arm resonators for example, a parallel arm resonator connected in series with the impedance element
- first and second parallel arm resonators are satisfied.
- control unit 27 may be built in the RFIC 3 (RF signal processing circuit) or may be built in the filter module.
- the filter module described above may be applied to a filter module having only one high-frequency filter circuit, not to a multiplexer having a plurality of high-frequency filter circuits.
- the multiplexer may be a duplexer in which the above-described high-frequency filter circuit is applied to both the transmission filter and the reception filter.
- the multiplexer is not limited to a duplexer, and may be a triplexer including three high-frequency filter circuits, for example. Further, the multiplexer is not limited to the configuration including the transmission side filter and the reception side filter, and may be configured to include a plurality of reception side filters.
- the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as high-frequency filter devices and communication devices that can be applied to the front-end part of multiband and multimode systems.
Landscapes
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Abstract
フィルタモジュール(20)は、スイッチ(221SW及び224SW)を有し、当該スイッチ(221SW及び224SW)の導通及び非導通に応じて通過帯域が切り替わるフィルタ回路(22)と、フィルタ回路(22)の前段及び後段の少なくとも一方に配置され、スイッチ(212SW)を有し、当該スイッチ(212SW)の導通及び非導通に応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わるインピーダンス整合回路(21)と、を備え、スイッチ(221SW及び224SW)とスイッチ(212SW)とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期している。
Description
本発明は、高周波フィルタ装置、及び、通信装置に関する。
従来、移動体通信機のマルチモード/マルチバンドなどの複合化に対応すべく、通過帯域を可変できるチューナブルフィルタ(周波数可変フィルタ)が開発されている。
このようなチューナブルフィルタとしては、例えば、インピーダンスが極小(理想的には0)となる特異点(共振点)及びインピーダンスが極大(理想的には無限大)となる特異点(反共振点)を有する共振器を用いたラダー型のフィルタ構造において、可変キャパシタを用いて特異点の周波数を可変させる構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、例えば、複数のLC並列共振回路を有するフィルタ回路において、少なくとも1つのLC並列共振回路と並列にダイオードもしくはFET(Field Efect Toransistor)を接続し、他の少なくとも1つのLC並列共振回路と直列にダイオードもしくはFETを接続する構成が知られている(例えば、特許文献2参照)。このような構成によれば、これらダイオードもしくはFETに印加するバイアス電圧を制御することにより、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を可変することができる。
このようなチューナブルフィルタにおいて、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を可変させた場合、チューナブルフィルタ内の電気特性の変化によって特性インピーダンスが変化し得る。このため、通過帯域内の挿入損失が増大(ロスが悪化)する場合がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能な高周波フィルタ装置及び通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波フィルタ装置は、第1スイッチ素子を有し、当該第1スイッチ素子の導通及び非導通に応じて通過帯域が切り替わる高周波フィルタ回路と、前記高周波フィルタ回路の前段及び後段の少なくとも一方に配置され、第2スイッチ素子を有し、当該第2スイッチ素子の導通及び非導通に応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わるインピーダンス整合回路と、を備え、前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期している。
これにより、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えるために第1スイッチ素子の導通及び非導通が切り替えられると、当該第1スイッチ素子と同期して導通及び非導通が切り替わる第2スイッチ素子によって、インピーダンス整合回路の素子値が切り替わる。このため、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数の切り替えに伴って高周波フィルタ回路のインピーダンスが変化しても、インピーダンス整合回路は高周波フィルタ回路の変化後のインピーダンスと所定のインピーダンスとの整合をとることができる。したがって、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
また、さらに、前記高周波フィルタ回路と前記インピーダンス整合回路とに共通に設けられ、前記第1及び前記第2スイッチ素子の導通及び非導通を切り替える制御信号を伝達する制御線を備えてもよい。
このように、制御線が高周波フィルタ回路とインピーダンス整合回路とに共通に設けられていることから、回路構成の簡素化が図られる。
また、前記第1及び前記第2スイッチ素子は、双方が導通または双方が非導通となってもよい。
このように、第1及び第2スイッチ素子は、双方が導通または双方が非導通となることから、これらを共通のスイッチICに内蔵することができる。
また、前記第1及び前記第2スイッチ素子は、一方が導通かつ他方が非導通となる、または、当該一方が非導通かつ当該他方が導通となってもよい。
また、前記高周波フィルタ回路は、さらに、第3スイッチ素子を有し、当該第3スイッチ素子の導通及び非導通に応じて通過帯域が切り替わり、前記インピーダンス整合回路は、さらに、第4スイッチ素子を有し、当該第4スイッチ素子の導通及び非導通に応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わり、前記第3スイッチ素子と前記第4スイッチ素子とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期しており、前記第1及び前記第2スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングと、前記第3及び前記第4スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングとは、互いに独立していてもよい。
これにより、第1スイッチ素子及び第3スイッチ素子の導通及び非導通を適宜選択することにより高周波フィルタ回路の通過特性をより細かく調整しつつ、第2スイッチ素子及び第4スイッチ素子の導通及び非導通を適宜選択することによりインピーダンス整合をとることが可能となる。
また、前記インピーダンス整合回路は、前記高周波フィルタ回路と他の高周波フィルタ回路とが接続される共通接続点に接続されていてもよい。
これにより、複数の高周波フィルタ回路でインピーダンス整合回路を共有できるため、高周波フィルタ装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
また、前記高周波フィルタ回路は、第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕回路と、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドに接続された並列腕回路と、を備え、前記並列腕回路は、第1並列腕共振子を有する第1回路と、前記第1回路に並列接続され、かつ、第2並列腕共振子を有する、第2回路と、を有し、前記第1回路及び前記第2回路の少なくとも一方の回路は、さらに、前記一方の回路における前記第1並列腕共振子または前記第2並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及び前記第1スイッチ素子を有する周波数可変回路を有し、前記第2並列腕共振子は、前記第1並列腕共振子の共振周波数と異なる共振周波数と、前記第1並列腕共振子の反共振周波数と異なる反共振周波数と、を有することにしてもよい。
これに関し、高周波フィルタ回路では、並列腕回路の低周波数側の共振周波数によって通過帯域低域側の減衰極が構成され、並列腕回路の高周波数側の共振周波数によって通過帯域高域側の減衰極が構成され、並列腕回路の低周波数側の反共振周波数と直列腕回路によって通過帯域が構成される。
本態様によれば、上記並列腕回路の構成により、第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域端の周波数と減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本態様によれば、通過帯域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
また、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第1回路は前記周波数可変回路を有さず、前記第2回路は前記周波数可変回路を有することにしてもよい。
これによれば、第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうち高周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域高域端の周波数と通過帯域高域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本態様によれば、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
また、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第1回路は前記周波数可変回路を有し、前記第2回路は前記周波数可変回路を有さないことにしてもよい。
これによれば、第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、並列腕回路における少なくとも2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域低域端の周波数と通過帯域低域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、本態様によれば、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
また、前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、前記第1回路及び前記第2回路の各々が、前記周波数可変回路を有することにしてもよい。
これによれば、第2回路における第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、通過帯域高域端の周波数及び通過帯域高域側の減衰極を切り替えることが可能となり、第1回路における第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えによって、通過帯域低域端の周波数及び通過帯域低域側の減衰極を切り替えることが可能となる。したがって、本態様によれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数と、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数と、の双方を切り替えることが可能となる。
また、第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕回路と、前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドとに接続された並列腕回路と、を備え、前記並列腕回路は、並列腕共振子と、前記並列腕共振子に直列接続されたインピーダンス回路とを備え、前記インピーダンス回路は、インダクタ及びキャパシタの一方である第1インピーダンス素子と、インダクタ及びキャパシタの他方である第2インピーダンス素子と、前記第2インピーダンス素子に直列接続された前記第1スイッチ素子と、を備え、前記第2インピーダンス素子及び前記第1スイッチ素子によって構成される第1直列回路は、前記第1インピーダンス素子に並列接続されていてもよい。
これにより、第1スイッチ素子の導通及び非導通に応じて、インピーダンス回路において第2インピーダンス素子の接続及び非接続が切り替わるため、インピーダンス回路のインピーダンスが切り替わる。また、第1インピーダンス素子はインダクタ及びキャパシタの一方であり、第2インピーダンス素子はインダクタ及びキャパシタの他方であるため、第1スイッチ素子が導通の場合のインピーダンス回路は、インダクタとキャパシタの並列回路によってインピーダンスが極大の周波数を有する。そのため、第1スイッチ素子が導通の場合の並列腕回路は、並列腕共振子の共振周波数より低い共振周波数を含む2つの共振周波数を有する。
したがって、第1スイッチ素子が導通の場合の並列腕回路では、並列腕共振子の共振周波数より低周波数側に共振周波数を配置できるため、並列腕共振子の共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
また、前記第1インピーダンス素子がキャパシタ、かつ、前記第2インピーダンス素子がインダクタであってもよい。
これにより、第1スイッチ素子が導通の場合のインピーダンス回路は、インダクタとキャパシタとが並列接続された回路となり、インピーダンスが極大となる周波数を有するインピーダンス特性となる。そのため、第1スイッチ素子が導通の場合の並列腕回路は、並列腕共振子の共振周波数より低周波数側の共振周波数を含む2つの共振周波数を有する。
一方、第1スイッチ素子が非導通の場合のインピーダンス回路は、キャパシタのみの回路となるため、容量性のインピーダンスを有する。そのため、第1スイッチ素子が非導通の場合の並列腕回路は、並列腕共振子の共振周波数より高周波数側かつ並列腕共振子の反共振周波数より低周波数側に1つの共振周波数のみを有する。
したがって、第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、並列腕回路の共振周波数と共振周波数の数とを切り替えることができるため、減衰極の周波数及び減衰極の数を切り替えることができる。さらに、第1スイッチ素子が導通の場合において、並列腕共振子の共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
また、前記第1インピーダンス素子がインダクタ、かつ、前記第2インピーダンス素子がキャパシタであってもよい。
これにより、第1スイッチ素子が導通の場合のインピーダンス回路は、インダクタとキャパシタとが並列接続された回路となり、インピーダンスが極大の周波数を有するインピーダンス特性となる。そのため、第1スイッチ素子が導通の場合の並列腕回路は、並列腕共振子の共振周波数より低周波数側の共振周波数を含む2つの共振周波数を有する。
一方、第1スイッチ素子が非導通の場合のインピーダンス回路は、インダクタのみの回路となるため、誘導性のインピーダンスとなる。そのため、第1スイッチ素子が非導通の場合の並列腕回路は、並列腕共振子の共振周波数より低周波数側の共振周波数と、並列腕共振子の共振周波数より高周波数側の共振周波数との、計2つの共振周波数を有する。
したがって、第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えに応じて、減衰極の周波数を切り替えることができる。さらに、第1スイッチ素子が導通の場合において、並列腕共振子の共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
また、さらに、前記第1スイッチ素子及び前記第2スイッチ素子の導通及び非導通を制御する制御部を備えてもよい。
これにより、マルチバンドに対応する高周波フィルタ装置を簡素化及び小型化することができる。
また、本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する上述したいずれかの高周波フィルタ装置と、を備える。
これにより、マルチバンドに対応する通信装置を簡素化及び小型化することができる。
本発明に係る高周波フィルタ装置等によれば、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能なとなる。
以下、本発明の実施の形態について、実施例及び図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。
(実施の形態1)
[1.1 通信装置の回路構成]
図1は、実施の形態1に係る通信装置4の構成図である。同図に示すように、通信装置4は、アンテナ素子1と、高周波フロントエンド回路2と、RF信号処理回路(RFIC:Radio Frequency Integrated Circuit)3と、を備える。通信装置4は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の携帯電話である。アンテナ素子1、高周波フロントエンド回路2及びRFIC3は、例えば、当該携帯電話のフロントエンド部に配置される。
[1.1 通信装置の回路構成]
図1は、実施の形態1に係る通信装置4の構成図である。同図に示すように、通信装置4は、アンテナ素子1と、高周波フロントエンド回路2と、RF信号処理回路(RFIC:Radio Frequency Integrated Circuit)3と、を備える。通信装置4は、例えば、マルチモード/マルチバンド対応の携帯電話である。アンテナ素子1、高周波フロントエンド回路2及びRFIC3は、例えば、当該携帯電話のフロントエンド部に配置される。
アンテナ素子1は、高周波信号を送受信する、例えばLTEで用いられるマルチバンド対応のアンテナである。なお、アンテナ素子1は、例えば通信装置4の全バンドに対応しなくてもよく、低周波数帯域群または高周波数帯域群のバンドのみに対応していてもかまわない。また、アンテナ素子1は、通信装置4に内蔵されていなくてもかまわない。
高周波フロントエンド回路2は、アンテナ素子1とRFIC3との間で高周波信号を伝達する回路である。具体的には、高周波フロントエンド回路2は、RFIC3から出力された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を、送信端子Txとアンテナ端子ANTとを結ぶ送信側信号経路を介してアンテナ素子1に伝達する。また、高周波フロントエンド回路2は、アンテナ素子1で受信された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、アンテナ端子ANTと受信端子Rxとを結ぶ受信側信号経路を介してRFIC3に伝達する。なお、高周波フロントエンド回路2の詳細な構成については、後述する。
RFIC3は、アンテナ素子1で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、アンテナ素子1から高周波フロントエンド回路2の受信側信号経路を介して入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路(図示せず)へ出力する。また、RFIC3は、ベースバンド信号処理回路から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を高周波フロントエンド回路2の送信側信号経路に出力する。
[1.2 高周波フロントエンド回路の構成]
次に、高周波フロントエンド回路2の詳細な構成について説明する。
次に、高周波フロントエンド回路2の詳細な構成について説明する。
図1に示すように、高周波フロントエンド回路2は、インピーダンス整合回路21と、フィルタ回路22及び23と、送信増幅回路24と、受信増幅回路26と、制御部27と、を備える。インピーダンス整合回路21と、フィルタ回路22及び23とは、高周波フィルタ装置であるフィルタモジュール20を構成している。
なお、高周波フロントエンド回路2は、フィルタモジュール20を備えていればよく、送信増幅回路24、受信増幅回路26及び制御部27の少なくとも1つを備えていなくてもかまわない。また、フィルタモジュール20は、フィルタ回路22及び23のうち周波数可変機能を有するチューナブルフィルタ(本実施の形態ではフィルタ回路22)を備えていればよく、周波数可変機能の無いフィルタであるフィックスドフィルタ(本実施の形態ではフィルタ回路23)を備えていなくてもかまわない。
インピーダンス整合回路21は、インピーダンス整合をとるための素子値(インピーダンス値及びアドミッタンス値の少なくとも一方)を可変できる可変インピーダンス整合回路であり、フィルタ回路22(高周波フィルタ回路)の前段または後段(ここでは後段)に配置されている。つまり、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22のインピーダンスと所定のインピーダンス(例えば50Ω)とのインピーダンス整合をとる(すなわち、フィルタ回路22のインピーダンスを所定のインピーダンスに合わせ込む)回路である。
本実施の形態では、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22とフィルタ回路23とが接続される共通接続点Nに接続されている。すなわち、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22及び23に共通に配置され、さらに、フィルタ回路23のインピーダンスと所定のインピーダンスとのインピーダンス整合をとる。具体的には、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22を経由する送信側信号経路とフィルタ回路23を経由する受信側信号経路とが束ねられた経路に配置されている。つまり、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22の後段に配置され、フィルタ回路23の前段に配置されている。このインピーダンス整合回路21の詳細については、後述する。
なお、インピーダンス整合回路21の配置位置は、これに限らない。例えば、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22のみに個別に配置されていてもよく、例えば、送信側信号経路と受信側信号経路とが束ねられるノードとフィルタ回路22との間に配置されていてもかまわない。また、例えば、インピーダンス整合回路21は、送信増幅回路24とフィルタ回路22との間に配置されていてもかまわない。このような位置に配置さる場合、一般的に、送信増幅回路24の出力インピーダンスは50Ωより低くなる(例えば3Ω)ため、インピーダンス整合回路21は、フィルタ回路22のインピーダンス(ここでは入力インピーダンス)と50Ωより低い上記出力インピーダンスとの整合をとってもかまわない。また、「整合(インピーダンス整合)をとる」とは、インピーダンスを完全に一致させることだけでなく、インピーダンスを概ね一致させることも含み、例えばVSWRが2.2以下の範囲に収めることも含む。
フィルタ回路22は、通過帯域が第1通過帯域または第2通過帯域に変化するチューナブルフィルタである。つまり、フィルタ回路22は、通過帯域が互いに異なる第1通過特性及び第2通過特性を形成可能に構成されている。本実施の形態では、フィルタ回路22は、第1通過帯域がBandA1の送信帯域かつ第2通過帯域がBandA2の送信帯域の送信用フィルタであり、送信側信号経路に設けられている。なお、フィルタ回路22の詳細な構成については、後述する。
フィルタ回路23は、通過帯域が固定のフィルタである。本実施の形態では、フィルタ回路23は、通過帯域がBandA2及びBandA2受信帯域の受信用フィルタであり、受信側信号経路に設けられている。なお、フィルタ回路23についても、フィルタ回路22と同様に、通過帯域が変化するチューナブルフィルタであってもかまわない。
送信増幅回路24は、RFIC3から出力された高周波送信信号を電力増幅するパワーアンプであり、本実施の形態では、フィルタ回路22と送信端子Txとの間に設けられている。
受信増幅回路26は、アンテナ素子1で受信された高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプであり、本実施の形態では、フィルタ回路23と受信端子Rxとの間に設けられている。
制御部27は、使用される周波数帯域(バンド)に基づいて、フィルタモジュール20(高周波フィルタ装置)が有する各スイッチの導通(オン)及び非導通(オフ)を制御する。具体的には、制御部27は、制御信号φctrlによって各スイッチのオン及びオフを切り替えることにより、インピーダンス整合回路21のインピーダンス及びフィルタ回路22の通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替える。つまり、フィルタモジュール20は、フィルタ回路22(高周波フィルタ回路)とインピーダンス整合回路21とに共通に設けられ、フィルタ回路22のスイッチ(第1スイッチ素子)及びインピーダンス整合回路21のスイッチ(第2スイッチ素子)の導通及び非導通を切り替える制御信号φctrlを伝達する制御線271を備える。
このように構成された高周波フロントエンド回路2は、制御部27からの制御信号φctrlにしたがって、インピーダンス整合回路21のインピーダンス及びフィルタ回路22の通過帯域を適宜切り替えて高周波信号を伝達する。
[1.3 フィルタモジュールの回路構成]
以下、インピーダンス整合回路21とフィルタ回路22及び23とで構成されるフィルタモジュール20の回路構成について、LTE(Long Term Evolution)に対応し、3GPP(Third Generation Partnership Project)にて規定されたBand(周波数帯域)(以下ではBand28aのTx及びBand28bのTx)に対応したフィルタ回路構成を例に、図2を用いて説明する。
以下、インピーダンス整合回路21とフィルタ回路22及び23とで構成されるフィルタモジュール20の回路構成について、LTE(Long Term Evolution)に対応し、3GPP(Third Generation Partnership Project)にて規定されたBand(周波数帯域)(以下ではBand28aのTx及びBand28bのTx)に対応したフィルタ回路構成を例に、図2を用いて説明する。
図2は、本実施の形態に係るフィルタモジュール20の回路構成図である。
まず、各バンドに割り当てられた周波数帯域について説明する。
Band28aは、受信帯域が758-788[MHz]、送信帯域が703-733[MHz]である。Band28bは、受信帯域が773-803[MHz]、送信帯域が718-748[MHz]である。以下、各バンドの受信帯域(Rx)及び送信帯域(Tx)を、例えばBand28aの送信帯域(Tx)については「Band28aTx帯」のように、バンド名とその末尾に付加された受信帯域または送信帯域を示す文言とで簡略化して記載する場合がある。
[1.3.1 フィルタ回路(チューナブルフィルタ)の回路構成]
これらのバンドは、例えば、排他的に使用される。このため、本実施の形態に係るフィルタ回路22は、通過帯域を、Band28aTx帯及びBand28bTx帯のいずれかに切り替えることができるチューナブルフィルタとして構成されている。
これらのバンドは、例えば、排他的に使用される。このため、本実施の形態に係るフィルタ回路22は、通過帯域を、Band28aTx帯及びBand28bTx帯のいずれかに切り替えることができるチューナブルフィルタとして構成されている。
フィルタ回路22は、スイッチ221SW及び224SW(第1スイッチ素子)を有し、当該スイッチ221SW及び224SWのオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて通過帯域が切り替わる高周波フィルタ回路である。なお、フィルタ回路22は、少なくとも1つの第1スイッチ素子を有していればよい。
具体的には、フィルタ回路22は、基本構成として、直列腕共振子(本実施の形態では4つの直列腕共振子221s~224s)と並列腕共振子(本実施の形態では4つの並列腕共振子221p~224p)とで構成されるラダー型のフィルタ構造を有する。また、フィルタ回路22は、通過帯域を可変するために基本構成に付加される付加構成として、少なくとも1つの並列腕共振子(本実施の形態では2つの並列腕共振子221p及び224p)と直列に接続されたキャパシタ(本実施の形態ではキャパシタ221C及び224C)と、当該キャパシタに並列に接続されたスイッチ(本実施の形態ではスイッチ221SW及び224SW)と、を有する。また、本実施の形態では、フィルタ回路22はさらに、位相等を調整するためのインダクタ225Lを送信端子120側に有する。
なお、フィルタ回路22を構成するラダー型のフィルタ構造は、4段に限らず、例えば1段であってもかまわない。
このように構成されたフィルタ回路22では、スイッチ221SW及び224SWがオンの場合、直列腕共振子221s~224sのインピーダンス特性と並列腕共振子221p~224pのインピーダンス特性によって通過帯域が規定される。
具体的には、スイッチ221SW及び224SWオンの場合、並列腕共振子221p及び224pがグランドと接続されるため、キャパシタ221C及び224Cのインピーダンスがフィルタ回路22のインピーダンスに影響をおよぼさないことになる。つまり、このとき、キャパシタ221C及び224Cが無効化された状態となるため、フィルタ回路22は、並列腕共振子221p及び224pの素の特性(単体での特性)によって規定される、Band28aTxを通過帯域とするフィルタ特性を有する。
一方、スイッチ221SW及び224SWがオフの場合、直列腕共振子221s~224sのインピーダンス特性と並列腕共振子221p~224p及びキャパシタ221C及び224Cの合成特性のインピーダンス特性によって通過帯域が規定される。
具体的には、スイッチ221SW及び224SWがオフの場合、並列腕共振子221p及び224pにキャパシタ221C及び224Cが付加されるため、キャパシタ221C及び224Cのインピーダンスがフィルタ回路22のインピーダンスに影響をおよぼすことになる。つまり、このとき、キャパシタ221C及び224Cが有効化された状態となるため、フィルタ回路22は、並列腕共振子221pとキャパシタ221Cの合成特性及び並列腕共振子224pとキャパシタ224Cの合成特性によって依存するフィルタ特性を有する。
ここで、並列腕共振子221pとキャパシタ221Cの合成特性は、並列腕共振子221pの素の特性に比べ、共振周波数が高域側にシフトしている。並列腕共振子224pとキャパシタ224Cの合成特性も同様に、並列腕共振子224pの素の特性に比べ、共振周波数が高域側にシフトしている。
一般的に、ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、同じ段を構成する並列腕共振子の反共振周波数fapと直列腕共振子の共振周波数frsとを近接させる。これにより、並列腕共振子の共振周波数frp近傍が、バンドパスフィルタの低周波側阻止域となる。また、並列腕共振子の反共振周波数fap及び直列腕共振子の共振周波数frsの近傍が、バンドパスフィルタの信号通過域となる。また、直列腕共振子の反共振周波数fas近傍が、バンドパスフィルタの高周波側阻止域となる。
したがって、フィルタ回路22は、スイッチ221SW及び224SWがオフの場合、スイッチ221SW及び224SWがオンの場合に比べて、通過帯域低域側が削られて(すなわち通過帯域低域端が高域側にシフトして)Band28bTxを通過帯域とするフィルタ特性を有する。つまり、日本国においてデジタルテレビ放送に割り当てられている、いわゆるDTV帯(470-710MHz)の高周波信号を減衰することができる。
このように、フィルタ回路22は、スイッチ221SW及び224SWのオン及びオフに応じて、通過帯域を、Band28aTx帯(第1通過帯域)及びBand28bTx帯(第2通過帯域)のいずれかに切り替えることができる。
なお、フィルタ回路22は、複数の通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることができればよく、例えば、3以上の通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えてもかまわない。また、フィルタ回路22が周波数を切り替える少なくとも1つの減衰極は、通過帯域近傍の減衰極に限らず、通過帯域から十分離れた減衰極であってもかまわない。
[1.3.2 フィルタ回路(フィックスドフィルタ)の回路構成]
本実施の形態では、受信側のフィルタ回路23は、周波数可変機能が無く通過帯域が切り替わらないフィックスドフィルタである。つまり、受信側のフィルタ回路23は、Band28aRx帯及びBand28bRx帯を包む帯域を通過帯域とするフィルタである。
本実施の形態では、受信側のフィルタ回路23は、周波数可変機能が無く通過帯域が切り替わらないフィックスドフィルタである。つまり、受信側のフィルタ回路23は、Band28aRx帯及びBand28bRx帯を包む帯域を通過帯域とするフィルタである。
具体的には、フィルタ回路23は、ラダー型のフィルタ構造に縦結合型のフィルタ構造が付加された回路であり、直列腕共振子231s~233sと、並列腕共振子231pと、縦結合共振器250とを備える高周波フィルタ回路である。並列腕共振子231pは、直列腕共振子231sと直列腕共振子232sとの間のノードに接続されている。縦結合共振器250は、直列腕共振子232sと直列腕共振子233sとの間に接続されている。
フィルタ回路22及び23の各共振子は、弾性表面波を用いた共振子である。これにより、フィルタ回路22及び23を、圧電基板上に形成されたIDT(InterDigital Transducer)電極により構成できるので、急峻度の高い通過特性を有する小型かつ低背のフィルタ回路を実現できる。
なお、一般的に縦結合型のフィルタ構造は耐電力性能が低いため送信側のフィルタ回路22としては用いられないことが好ましい。しかし、送信側のフィルタ回路22が縦結合型のフィルタ構造を有してもかまわないし、受信側のフィルタ回路23がラダー型のフィルタ構造を有してもかまわない。
また、フィルタ回路22及び23の各共振子(直列腕共振子及び並列腕共振子)は、1つの弾性波共振子が直列分割等された複数の分割共振子によって構成されていてもかまわない。
また、フィルタ回路22及び23の各共振子は、弾性表面波共振子でなくてもよく、BAW(Bulk Acoustic Wave)を用いた共振子であってもよい。また、フィルタ回路22及び23は、インピーダンスが極小(理想的には0)となる周波数、及び、インピーダンスが極大(理想的には無限大)となる周波数をもつ共振子を有する構成に限らず、LC共振フィルタまたは誘電体フィルタであってもかまわない。
[1.3.3 インピーダンス整合回路の回路構成]
以上のように構成されたフィルタ回路22は、通過帯域が切り替えられた場合に、フィルタ回路22の電気特性の変化によってインピーダンスが変化し得る。そこで、本実施の形態に係るインピーダンス整合回路21は、インピーダンス整合をとるための素子値を可変可能に構成され、フィルタ回路22のインピーダンス変化に応じてインピーダンス値を切り替える。
以上のように構成されたフィルタ回路22は、通過帯域が切り替えられた場合に、フィルタ回路22の電気特性の変化によってインピーダンスが変化し得る。そこで、本実施の形態に係るインピーダンス整合回路21は、インピーダンス整合をとるための素子値を可変可能に構成され、フィルタ回路22のインピーダンス変化に応じてインピーダンス値を切り替える。
具体的には、インピーダンス整合回路21は、インダクタ211L及び212L(インピーダンス素子)と、スイッチ212SWと、を有する。インダクタ211L及び212Lは、高周波信号を伝送する信号経路とグランドとをシャントする経路に配置されている。インダクタ211Lは、一方の端子が高周波信号を伝送する信号経路に接続され、他方の端子がグランドに接続された、いわゆるシャント接続型のインピーダンス素子である。インダクタ212Lとスイッチ212SWとは、直列接続されて上記シャントする経路に配置されており、本実施の形態では、インダクタ212Lの一方の端子が高周波を伝送する信号経路に接続されている。
このように構成されたインピーダンス整合回路21では、スイッチ212SWがオンの場合、インダクタ211Lとインダクタ212Lとが並列接続されることになる。よって、このとき、インピーダンス整合回路21全体は、素子値として、インダクタ211Lとインダクタ212Lとの合成インダクタンス値を有する。
一方、インピーダンス整合回路21では、スイッチ212SWがオンの場合、素子値として、インダクタ211Lの素のインダクタンス値(インダクタ211L単体でのインダクタンス値)を有する。
このように、インピーダンス整合回路21は、スイッチ212SWのオン及びオフに応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わることにより、フィルタ回路22のインピーダンスが可変した場合にも、インピーダンス整合をとることができる。
具体的には、インピーダンス整合回路21は、入出力端子間を結ぶ経路(図2では、アンテナ端子110と送信端子120及び受信端子130とを結ぶ経路)とグランドとの間に直列接続されたインダクタ211L(インピーダンス素子)と、当該インダクタ211Lと並列接続され、かつ、互いに直列接続されたインダクタ212L(インピーダンス素子)及びスイッチ212SW(第2スイッチ素子)と、を備える。
これにより、インピーダンス整合回路21は、スイッチ212SWがオンの場合とオフの場合とで、アドミッタンスについてサセプタンス成分が可変することになる。
[1.4 フィルタモジュールの動作]
以上のように構成されたフィルタモジュール20は、制御部27からの制御信号φctrlにしたがって、次のように動作する。
以上のように構成されたフィルタモジュール20は、制御部27からの制御信号φctrlにしたがって、次のように動作する。
本実施の形態では、制御信号φctrlがハイレベルの場合に、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SW及びフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWのいずれもオン(導通状態)となる。一方、制御信号φctrlがローレベルの場合、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SW及びフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWのいずれもオフ(非導通状態)となる。
つまり、スイッチ221SW及び224SW(第1スイッチ素子)とスイッチ212SW(第2スイッチ素子)とは、オン(導通)及びオフ(非導通)の切り替えタイミングが互いに同期しており、本実施の形態では、スイッチ221SW及び224SWとスイッチ212SWは、いずれもオン(すなわち第1スイッチ素子及び第2スイッチ素子の双方がオン)、または、いずれもオフ(すなわち第1スイッチ素子及び第2スイッチ素子の双方がオフ)となる。
ここで、「同期している」とは、タイミングが完全に一致している場合だけでなく、制御線271の配線引き回しによる遅延時間によって、タイミングがわずかにずれる場合も含む。
図3、図4A及び図4Bは、このときのフィルタモジュール20の通過特性を示すグラフである。具体的には、図3は、フィルタモジュール20の入出力端子(ここではアンテナ端子110)でのインピーダンスを示すスミスチャートである。図4Aは、フィルタモジュール20の通過特性を示すグラフであり、図4Bは、図4Aの要部を拡大したグラフである。
なお、図4A及び図4Bでは、フィルタモジュール20の通過特性として、送信信号経路の挿入損失を示しており、具体的には、送信端子120に入力された信号の強度に対するアンテナ端子110から出力された信号の強度比(dB表示)が示されている。
これらの事項は、特に言及しない限り、以降の図でも同様である。
図3、図4A及び図4Bに示す通過特性は、素子値が固定されたインピーダンス整合回路を用いたフィルタモジュールに比べて、フィルタ回路22の通過帯域が切り替えられた場合(ここでは、通過帯域がBand28bTxからBand28aTxに切り替えられた場合)において、良好な特性を示す。このことの理解を容易にするために、参考として、比較例を用いて説明する。
図5は、比較例に係るフィルタモジュール90の回路構成図である。
同図に示すフィルタモジュール90は、図2に示すフィルタモジュール20のインピーダンス整合回路21に代わり、素子値が固定されたインピーダンス整合回路91を備える。インピーダンス整合回路91は、インピーダンス整合回路21に比べて、インダクタ212L及び212SWが設けられていない点が異なる。つまり、比較例に係るフィルタモジュール90は、インピーダンス整合をとるための素子値が固定のインピーダンス整合回路91を有する。
図6、図7A及び図7Bは、比較例のフィルタモジュール90の通過特性を示すグラフであり、比較例のフィルタモジュール90の問題が示されている。具体的には、図6は、フィルタモジュール90の入出力端子(ここではアンテナ端子110)でのインピーダンスを示すスミスチャートである。図7Aは、フィルタモジュール90の通過特性を示すグラフであり、図7Bは、図7Aの要部を拡大したグラフである。
図6に示すように、比較例に係るフィルタモジュール90では、フィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWがオフの場合(すなわち、通過帯域がBand28bTxの場合)、アンテナ端子110におけるインピーダンスは、通過帯域においてスミスチャートの中心部(すなわち50Ω近傍)に位置している。つまり、この場合、インピーダンス整合回路91は、アンテナ端子110におけるインピーダンスが所定のインピーダンス(ここでは50Ω)になるように、インピーダンス整合をとることができている。一方、フィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWがオンの場合(すなわち、通過帯域がBand28aTxの場合)、アンテナ端子110におけるインピーダンスは、通過帯域においてスミスチャートの中心部から誘導性にずれて位置している。つまり、この場合、インピーダンス整合回路91は、インピーダンス整合をとることができていない。
このように、比較例に係るフィルタモジュール90では、通過帯域の切り替えに伴ってフィルタ回路22のインピーダンスが変化したときに、アンテナ端子110におけるインピーダンスが所定のインピーダンスからずれてしまう。
その結果、図7A及び図7Bに示すように、比較例に係るフィルタモジュール90では、通過帯域内の挿入損失が増大(ロスが悪化)する場合がある。具体的には、図7Bに示すように、フィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWがオフの場合、通過帯域の低域端において挿入損失が増大している。
これに対して、図4A及び図4Bと図7A及び図7Bとを比較して分かるように、本実施の形態に係るフィルタモジュール20によれば、比較例に係るフィルタモジュール90に比べ、通過帯域内の挿入損失の増大が抑制されている。具体的には、図4Bと図7Bとを比較して分かるように、本実施の形態に係るフィルタモジュール20によれば、通過帯域の低域端において挿入損失の増大が抑制されている。つまり、本実施の形態に係るフィルタモジュール20によれば、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域をBand28aTxと、Band28bTxとを切り替えることができる。
[1.5 フィルタモジュールの実装構成]
次に、本実施の形態に係るフィルタモジュール20の構造の一例について説明する。
次に、本実施の形態に係るフィルタモジュール20の構造の一例について説明する。
図8Aは、実施の形態1に係るフィルタモジュール20の外観斜視図である。図8Bは、実施の形態1に係るフィルタモジュール20の断面図であり、具体的には、図8AのVIII-VIII線における断面図である。なお、図8Aでは、封止部材35を透過して、封止部材35によって封止された部品を図示している。
これらの図に示されるように、フィルタモジュール20は、モジュール基板31、スイッチIC(Integrated Circuit)32、共振子用パッケージ33A及び33B、チップ部品34A及び34B、ならびに、封止部材35を備える。フィルタモジュール20は、本実施の形態では、スイッチIC32、共振子用パッケージ33A及び33B、ならびに、チップ部品34A及び34Bが、モジュール基板31上に配置されたスタック構造を有する。
モジュール基板31は、フィルタモジュール20を構成するインダクタ及びキャパシタのうち比較的素子値が小さい素子、及び、フィルタモジュール20を構成する配線を内蔵する、例えばLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)基板である。
スイッチIC32は、フィルタモジュール20を構成するスイッチ(212SW、221SW及び224SW)を内蔵するチップ部品であり、例えば、制御端子Pctrl(後述する図9参照)に入力される制御信号にしたがってオン及びオフが切り替えられる複数のSPST型のスイッチを内蔵する。
共振子用パッケージ33Aは、送信側のフィルタ回路22を構成する共振子を内蔵する。共振子用パッケージ33Bは、受信側のフィルタ回路23を構成する共振子を内蔵する。共振子用パッケージ33A及び33Bは、例えば、圧電基板及びIDT電極等で構成されている。
チップ部品34A及び34Bは、フィルタモジュール20を構成するインダクタ及びキャパシタのうち比較的素子値が大きい素子である。
封止部材35は、モジュール基板31上に配置された部品を封止する、例えば樹脂である。
このように本実施の形態に係るフィルタモジュール20は、スタック構造を有するため、実装面積の省スペース化を図ることができる。なお、フィルタモジュール20はスタック構造に限らず、例えば、一部の部品がモジュール基板31とは異なる基板に実装されていてもかまわない。
図9は、本実施の形態に係るフィルタモジュール20の実装構成を概念的に示す図である。同図には、モジュール基板31及びスイッチIC32の平面図(上段)及び断面図(下段)が示されている。
同図に示すように、インダクタ211L及び212Lは、例えば、モジュール基板31に内蔵された、スパイラル状の平面コイルパターンで構成されている。また、インダクタ211L及び212Lのそれぞれに対応した各コイルパターンは、同一層内に形成されている。
なお、インダクタ211L及び212Lのコイルパターンは、図9に示されたパターン形状に限定されない。モジュール基板31を構成する複数の層にわたって形成されたらせん状のコイルパターンであってもよいし、基板主面に垂直な方向に沿って形成されたコイルパターンであってもよい。また、コイルパターンのターン数も任意である。さらに、各コイルパターンは、同一層内に形成されておらず、異なる層に形成されてもよく、モジュール基板31を平面視した場合に互いに重複していてもよい。
また、同図に示すように、キャパシタ221C及び224Cは、例えば、モジュール基板31に内蔵された、対向する一対の平面電極で構成されている。
また、図9に示すように、スイッチIC32は複数のスイッチ(同図では5つのスイッチ)と制御端子Pctrlとを有する。つまり、スイッチIC32は、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SWと、フィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWを含む複数のスイッチを内蔵する。制御端子Pctrlは、制御部27からの制御信号φctrlを伝達する制御線271と接続されている。これにより、スイッチICは、制御信号φctrlにしたがって、複数のスイッチのオン及びオフを切り替える。
図10Aは、実施の形態に係る制御信号φctrlとスイッチ212SW、221SW及び224SWの状態との対応関係を示す図である。
本実施の形態では、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SWとフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWとは、制御信号φctrlにしたがって一斉にオンまたはオフし、図10Aに示すように、例えば、制御信号φctrlがHighの場合にオンとなり、Lowの場合にオフとなる。
なお、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SWとフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWとは、オンまたはオフするタイミングが同期していればよく、一方がオンの場合に他方がオフであってもかまわない。
図10Bは、実施の形態に係る制御信号φctrlとスイッチ212、221SW及び224SWの状態との対応関係の変形例を示す図である。
同図に示すように、例えば、制御信号φctrlがHighの場合に、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SWがオンかつフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWがオフとなり、制御信号φctrlがLowの場合に、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SWがオフかつフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWがオンとなってもかまわない。
このような構成は、例えば、フィルタモジュール20が、インピーダンス整合回路21のスイッチ212SWを内蔵する第1スイッチICとフィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SWを内蔵する第2スイッチICとを備えることにより果たされる。つまり、第1及び第2スイッチICは、同一の制御信号φctrlにしたがってスイッチのオン及びオフが切り替えられ、第1スイッチICのスイッチと第2スイッチICのスイッチとはオン及びオフする極性が反転している。
[1.6 効果等]
以上のように、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路2(具体的にはフィルタモジュール20)によれば、スイッチ221SW及び224SW(第1スイッチ素子)とスイッチ212SW(第2スイッチ素子)とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期している。
以上のように、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路2(具体的にはフィルタモジュール20)によれば、スイッチ221SW及び224SW(第1スイッチ素子)とスイッチ212SW(第2スイッチ素子)とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期している。
これにより、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えるためにスイッチ221SW及び224SWの導通及び非導通が切り替えられると、当該スイッチ221SW及び224SWと同期して導通及び非導通が切り替わるスイッチ212SWによって、インピーダンス整合回路21の素子値が切り替わる。このため、通過帯域の切り替えに伴ってフィルタ回路22(高周波フィルタ回路)のインピーダンスが変化しても、インピーダンス整合回路21はフィルタ回路22の変化後のインピーダンスと所定のインピーダンスとの整合をとることができる。したがって、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
また、制御線271がフィルタ回路22(高周波フィルタ回路)とインピーダンス整合回路21とに共通に設けられていることから、回路構成の簡素化が図られる。
また、スイッチ221SW及び224SWとスイッチ212SWとは、双方が導通または双方が非導通となることから、これらを共通のスイッチICに内蔵することができる。
また、インピーダンス整合回路21が複数の信号経路が束ねられた経路に配置されていることから、複数のフィルタ回路(実施の形態では、2つのフィルタ回路22及び23)でインピーダンス整合回路21を共有できるため、高周波フロントエンド回路2(具体的にはフィルタモジュール20)の小型化及び低コスト化が可能となる。
なお、フィルタモジュール20を構成するインピーダンス整合回路21及びチューナブルフィルタ(上記説明ではフィルタ回路22)の構成は、上記説明した構成に限らず、当該フィルタモジュール20の通過帯域及び電気特性等の要求仕様に応じて、適宜設計され得る。そこで、以下、インピーダンス整合回路21及びチューナブルフィルタの各種変形例について、説明する。
[1.7 インピーダンス整合回路の変形例]
図11A~図11Cは、実施の形態1におけるインピーダンス整合回路の変形例1~3の回路構成図である。
図11A~図11Cは、実施の形態1におけるインピーダンス整合回路の変形例1~3の回路構成図である。
図11Aは、実施の形態1におけるインピーダンス整合回路の変形例1の回路構成図である。同図に示すインピーダンス整合回路21Aは、図2に示したインピーダンス整合回路21に比べて、インダクタ212Lに代わりキャパシタ212Cを有する。
図11Bは、実施の形態1におけるインピーダンス整合回路の変形例2の回路構成図である。同図に示すインピーダンス整合回路21Bは、図2に示したインピーダンス整合回路21に比べて、インダクタ211L及び212Lが直列接続されて、入出力端子202と入出力端子204とを結ぶ経路とグランドとの間に直列接続されている。
図11Cは、実施の形態1におけるインピーダンス整合回路の変形例3の回路構成図である。同図に示すインピーダンス整合回路21Cは、図2に示したインピーダンス整合回路21に比べて、キャパシタ211C及び212Cが直列接続されて、入出力端子202と入出力端子204とを結ぶ経路とグランドとの間に直列接続されている。また、スイッチ212SWがキャパシタ212Cに並列接続されている。また、さらに、入出力端子202と入出力端子204とを結ぶ経路にインダクタ211Lが直列接続されている。
このように構成されたインピーダンス整合回路21A~21Cのいずれによっても、スイッチ212SWのオン及びオフに応じて、インピーダンス整合をとるための素子値(ここでは、アドミッタンス値のサセプタンス成分)を可変することができる。よって、上述したインピーダンス整合回路21と同様に、フィルタ回路22のインピーダンスが可変した場合にも、インピーダンス整合をとることができる。
また、インピーダンス整合回路21Cによれば、入出力端子202と入出力端子204とを結ぶ経路にインダクタ211L(インピーダンス素子)が直列接続されていることにより、リアクタンス成分を誘導性に動かすことができる。
[1.8 フィルタ回路の変形例]
図12A~図12Dは、実施の形態1におけるフィルタ回路の変形例1~4の回路構成図である。
図12A~図12Dは、実施の形態1におけるフィルタ回路の変形例1~4の回路構成図である。
図12A~図12Dに示すフィルタ回路22A、22B、22D及び22Eは、図2に示したフィルタ回路22に比べて、ラダー型のフィルタ構造の各段に、通過帯域を可変するためのインピーダンス素子及びスイッチ(第1スイッチ素子)が設けられている。つまり、フィルタ回路22A、22B、22D及び22Eのそれぞれは、ラダー型のフィルタ構造の各段において、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路とグランドとの間に、並列腕共振子と直列接続されたインピーダンス素子及び当該インピーダンス素子に並列接続されたスイッチを有する、または、並列腕共振子と並列接続されたインピーダンス素子及び当該インピーダンス素子に直列接続されたスイッチを有する。
図12Aは、実施の形態1におけるフィルタ回路の変形例1の回路構成図である。同図に示すフィルタ回路22Aは、図2に示したフィルタ回路22に比べて、ラダー型のフィルタ構造の各段において、並列腕共振子221p~224pと直列接続されたキャパシタ221C~224C(インピーダンス素子)、及び、キャパシタ221C~224Cに並列接続されたスイッチ221SW~224SWを有する。これにより、スイッチ221SW~224SWがオフの場合において通過帯域低域側の阻止域における減衰量を大きくすることができる。
図12Bは、実施の形態1におけるフィルタ回路の変形例2の回路構成図である。同図に示すフィルタ回路22Bは、図12Aに示したフィルタ回路22Aに比べて、キャパシタ221C~224Cに代わりインダクタ221L~224L(インピーダンス素子)を有する。これにより、スイッチ221SW~224SWがオフの場合、スイッチ221SW~224SWがオンの場合に比べて、通過帯域低域側を広げる(すなわち通過帯域低域端を低域側にシフトする)ことができる。
図12Cは、実施の形態1におけるフィルタ回路の変形例3の回路構成図である。同図に示すフィルタ回路22Dは、図12Aに示したフィルタ回路22Aに比べて、キャパシタ221C~224Cに代わり共振子221pa~224pa(インピーダンス素子)を有する。これにより、スイッチ221SW~224SWがオフの場合、スイッチ221SW~224SWがオンの場合に比べて、通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトすると共に、通過帯域高域側に減衰極を追加することができ、通過帯域高域側の減衰を得ることも可能になる。
図12Dは、実施の形態1におけるフィルタ回路の変形例4の回路構成図である。同図に示すフィルタ回路22Eは、図12Aに示したフィルタ回路22Aに比べて、キャパシタ221C~224Cに代わり、ラダー型のフィルタ構造の各段において、並列腕共振子221p~224pが他のインピーダンス素子を介さずにグランドに接続され、直列接続された共振子221pa~224pa(インピーダンス素子)及びスイッチ221SW~224SWが並列腕共振子221p~224pに並列接続されている。これにより、各段において並列腕共振子221p~224pより共振周波数が高い共振子221pa~224paを設けることにより、スイッチ221SW~224SWがオンの場合、通過帯域高域側の極(減衰極)が共振子221pa~224paの共振周波数によって規定され得る。このため、スイッチ221SW~224SWがオフの場合に比べて、通過帯域高域側を削る(すなわち通過帯域高域端を低域側にシフトする)ことが可能となる。
(実施の形態1の変形例)
上記実施の形態1では、フィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SW(第1スイッチ素子)のそれぞれとインピーダンス整合回路21のスイッチ212SW(第2スイッチ素子)とは、オン(導通)及びオフ(非導通)の切り替えタイミングが互いに同期していた。これに対し、本実施の形態では、スイッチ221SWとスイッチ212SWとは当該切り替えタイミングが同期しているものの、スイッチSW224は当該切り替えタイミングが同期しておらず、インピーダンス整合回路がさらに、スイッチSW224と当該切り替えタイミングが同期するスイッチを備える。
上記実施の形態1では、フィルタ回路22のスイッチ221SW及び224SW(第1スイッチ素子)のそれぞれとインピーダンス整合回路21のスイッチ212SW(第2スイッチ素子)とは、オン(導通)及びオフ(非導通)の切り替えタイミングが互いに同期していた。これに対し、本実施の形態では、スイッチ221SWとスイッチ212SWとは当該切り替えタイミングが同期しているものの、スイッチSW224は当該切り替えタイミングが同期しておらず、インピーダンス整合回路がさらに、スイッチSW224と当該切り替えタイミングが同期するスイッチを備える。
図13は、実施の形態1の変形例に係るフィルタモジュール20Aの回路構成図である。
同図に示すフィルタモジュール20Aは、図2のフィルタモジュール20に比べて、インピーダンス整合回路21Aの構成が異なる。
インピーダンス整合回路21Aは、インピーダンス整合回路21に比べて、さらに、スイッチ213SW(第4スイッチ素子)を有し、スイッチ213SWのオン及びオフに応じて、インピーダンス整合をとるための素子値が切り替わる。具体的には、インピーダンス整合回路21Aは、インピーダンス整合回路21に比べて、高周波信号が伝達される経路とグランドとの間に、直列接続されたインダクタ213L及びスイッチ213SW(第4スイッチ素子)を有する。
本変形例では、フィルタ回路22のスイッチ221SW(第1スイッチ素子)とインピーダンス整合回路21Aのスイッチ212SW(第2スイッチ素子)とは、制御部27からの制御信号φctrl1にしたがってオン及びオフする。つまり、スイッチ221SWとスイッチ212SWとは、オン(導通)及びオフ(非導通)の切り替えタイミングが互いに同期している。ここで、制御信号φctrl1は、上記実施の形態の制御信号φctrlと同様に、制御線271によって伝達される。
また、フィルタ回路22のスイッチ224SWは(第3スイッチ素子)とインピーダンス整合回路21Aのスイッチ214SW(第4スイッチ素子)とは、制御部27からの制御信号φctrl2にしたがってオン及びオフする。つまり、スイッチ224SWとスイッチ214SWとは、オン(導通)及びオフ(非導通)の切り替えタイミングが互いに同期している。ここで、制御信号φctrl2は、制御信号φctrlが伝達される制御線271とは異なる制御線272によって伝達される。言い換えると、スイッチ221SW(第1スイッチ素子)及びスイッチ212SW(第2スイッチ素子)のオン及びオフの切り替えタイミングと、スイッチ224SW(第3スイッチ素子)及びスイッチ213SW(第4スイッチ素子)のオン及びオフの切り替えタイミングとは、互いに独立している。つまり、フィルタモジュール20Aは、フィルタ回路22とインピーダンス整合回路21Aとに共通に設けられ、スイッチ224SW及びスイッチ214SWのオン及びオフを切り替える制御信号を伝達する制御線272を備える。
このように構成されたフィルタモジュール20Aによれば、スイッチ221SW(第1スイッチ素子)及び224SW(第3スイッチ素子)のオン及びオフを適宜選択することによりフィルタ回路22の通過特性をより細かく調整しつつ、スイッチ212SW(第2スイッチ素子)及びスイッチ213SW(第4スイッチ素子)の導通及び非導通を適宜選択することによりインピーダンス整合をとることが可能となる。
具体的には、フィルタ回路22が互いに独立のタイミングでオン及びオフするスイッチ221SW(第1スイッチ素子)及び224SW(第3スイッチ素子)を有することにより、通過帯域を、Band28aTx帯(第1通過帯域)及びBand28bTx帯(第2通過帯域)とは異なる帯域に切り替えることができる。つまり、フィルタモジュール20Aを、より多くのバンドを用いるシステムに適用することができる。また、インピーダンス整合回路21Aがスイッチ224SW(第3スイッチ素子)に同期してオン及びオフするスイッチ213SW(第4スイッチ素子)を有することにより、フィルタ回路22が、通過帯域を、Band28aTx帯及びBand28bTx帯とは異なる帯域に切り替えた場合であっても、インピーダンス整合をとることが可能となる。
なお、インピーダンス整合回路を構成するインピーダンス素子は、シャント接続型に限らず、高周波信号を伝送する信号経路に直列に挿入されていてもかまわない。例えば、インダクタ211L及び212Lは互いに直列接続されて当該信号経路に挿入され、スイッチ212SWが一方のインダクタ211Lと並列接続されていてもかまわない。
この構成によれば、スイッチ212SWがオンの場合とオフの場合とで、インピーダンスについてリアクタンスが可変することになる。よって、実施の形態1及びその変形例と同様に、通過帯域の切り替えに伴ってフィルタ回路22(高周波フィルタ回路)のインピーダンスが変化しても、インピーダンス整合をとることができる。また、例えば、インダクタ211Lのインダクタンス値をL1、インダクタ212Lのインダクタンス値をL2とすると、2つのインダクタで、L1及び(L1+L2)という2通りのインダクタンス値を選択することが可能となる。つまり、(L1+L2)のインダクタンス値を有する大きなインダクタを必要とせず、(L1+L2)よりも小さなインダクタンス値を有する2つのインダクタにより、インダクタンス値を適宜選択することが可能となる。よって、回路を小型化しつつ、フィルタ回路22のインピーダンスが変化してもインピーダンス整合をとることが可能となる。
(実施の形態2)
ところで、スイッチのオン及びオフに応じて通過帯域を可変できるチューナブルフィルタ(周波数可変フィルタ)では、減衰スロープの急峻度が低下して通過帯域端において挿入損失が増大する場合がある。
ところで、スイッチのオン及びオフに応じて通過帯域を可変できるチューナブルフィルタ(周波数可変フィルタ)では、減衰スロープの急峻度が低下して通過帯域端において挿入損失が増大する場合がある。
そこで、本実施の形態に係る高周波フィルタ回路は、第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕共振子と、第1入出力端子と第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドとの間に接続された並列腕回路と、を備える。ここで、並列腕回路は、それぞれがノードとグランドとの間に接続され、第1の共振周波数を有する第1並列腕共振子、及び、第1の共振周波数より高い第2の共振周波数を有する第2並列腕共振子と、それぞれがノードとグランドとの間で第1及び第2並列腕共振子の少なくとも一方に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及びスイッチ素子(上記実施の形態1及びその変形例における第1スイッチ素子に相当)と、を有する。
[2.1 フィルタ(チューナブルフィルタ)の構成]
図14Aは、実施の形態2に係るフィルタ回路122Aの回路構成図である。同図に示されたフィルタ回路122Aは、直列腕共振子22sと、並列腕共振子22p1及び22p2と、スイッチ22SWと、キャパシタ22Cと、を備える。
図14Aは、実施の形態2に係るフィルタ回路122Aの回路構成図である。同図に示されたフィルタ回路122Aは、直列腕共振子22sと、並列腕共振子22p1及び22p2と、スイッチ22SWと、キャパシタ22Cと、を備える。
直列腕共振子22sは、入出力端子22m(第1入出力端子)と入出力端子22n(第2入出力端子)との間に接続された直列腕回路の一例である。つまり、直列腕共振子22sは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ直列腕に設けられた共振子である。
なお、直列腕回路は、これに限らず、縦結合共振器等の複数の共振子で構成された共振回路であってもかまわない。さらには、直列腕回路は、共振回路に限らず、インダクタまたはキャパシタ等のインピーダンス素子であってもかまわない。
並列腕共振子22p1及び22p2とキャパシタ22Cとスイッチ22SWとは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上(直列腕上)のノードxとグランドとの間に接続された並列腕回路120Aを構成する。すなわち、当該並列腕回路120Aは、直列腕とグランドとを結ぶ1つの並列腕に設けられている。よって、フィルタ回路122Aは、直列腕共振子22sで構成される1つの直列腕回路と、1つの並列腕回路120Aと、を備えるフィルタ構造を有している。
この並列腕回路120Aは、少なくとも2つの共振周波数と少なくとも2つの反共振周波数を有し、スイッチ22SWのオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、少なくとも1つの共振周波数及び少なくとも1つの反共振周波数が、共に低域側または共に高域側にシフトする。
具体的には、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p1を有する第1回路10aと、第1回路10aに並列接続され、かつ、並列腕共振子22p2を有する第2回路20aと、を備える。第1回路10a及び第2回路20aの少なくとも一方の回路は、さらに、当該回路における並列腕共振子22p1または22p2に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及び第1スイッチ素子を有する周波数可変回路を有する。このように構成された周波数可変回路は、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトさせる。
本実施の形態では、第1回路10aは周波数可変回路を有さず、第2回路20aは周波数可変回路22Tを有する。周波数可変回路22Tは、上記互いに並列接続されたインピーダンス素子及び第1スイッチ素子として、それぞれ、キャパシタ22C及びスイッチ22SWを有する。
周波数可変回路22Tと並列腕共振子(ここでは並列腕共振子22p2)との接続順序に関し、本実施の形態では、周波数可変回路22Tが並列腕共振子とグランドとの間に接続されている。つまり、並列腕共振子がノードx側に接続され、周波数可変回路22Tがグランド側に接続されている。しかし、この接続順序は特に限定されず、逆であってもかまわない。ただし、接続順序を逆にすると、フィルタ回路122Aの通過帯域内のロスが悪くなる。また、並列腕共振子が他の弾性波共振子とともに共振子用のチップ(パッケージ)に形成されている場合に、当該チップの端子数の増加によってチップサイズの大型化を招く。このため、フィルタ特性及び小型化の観点からは、本実施の形態の接続順序で接続されていることが好ましい。
並列腕共振子22p1は、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上のノードxとグランド(基準端子)との間に接続された共振子である第1並列腕共振子である。つまり、本実施の形態では、第1回路10aは、並列腕共振子22p1のみで構成されている。
並列腕共振子22p2は、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上のノードxとグランド(基準端子)との間に接続された共振子である第2並列腕共振子である。本実施の形態では、並列腕共振子22p2は、スイッチ22SW及びキャパシタ22Cとともに、上記第1回路10aに並列接続された第2回路20aを構成する。つまり、本実施の形態では、第2回路20aは、並列腕共振子22p1、スイッチ22SW及びキャパシタ22Cで構成されている。
並列腕共振子22p2は、並列腕共振子22p1の共振周波数と異なる共振周波数と、並列腕共振子22p1の反共振周波数と異なる反共振周波数と、を有する。本実施の形態では、並列腕共振子22p1の共振周波数である第1の共振周波数は、並列腕共振子22p2の共振周波数である第2の共振周波数より低く、並列腕共振子22p1の反共振周波数は、並列腕共振子22p2の反共振周波数より低い。「共振周波数」とは、インピーダンスが極小となる周波数であり、「反共振周波数」とは、インピーダンスが極大となる周波数である。
キャパシタ22Cは、本実施の形態では、並列腕共振子22p2に直列接続されたインピーダンス素子である。フィルタ回路122Aの通過帯域の周波数可変幅はキャパシタ22Cの素子値に依存し、例えばキャパシタ22Cの素子値が小さいほど周波数可変幅が広くなる。このため、キャパシタ22Cの素子値は、フィルタ回路122Aに要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。また、キャパシタ22Cは、バリギャップ及びDTC(Digitally Tunable Capacitor)等の可変キャパシタであってもかまわない。
スイッチ22SWは、一方の端子が並列腕共振子22p2とキャパシタ22Cとの接続ノードに接続され、他方の端子がグランドに接続された、例えばSPST(Single Pole Single Throw)型の第1スイッチ素子である。スイッチ22SWは、制御部27からの制御信号φctrlによって導通(オン)及び非導通(オフ)が切り替えられることにより、当該接続ノードとグランドとを導通または非導通とする。
例えば、スイッチ22SWは、GaAsもしくはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)からなるFET(Field Effect Transistor)スイッチ、または、ダイオードスイッチが挙げられる。これにより、スイッチ22SWを、1つのFETスイッチまたはダイオードスイッチにより構成できるので、フィルタ回路122Aを小型化することができる。言い換えると、半導体を用いたスイッチは小型であるため、フィルタ回路122Aを小型化することができる。
この並列腕回路120Aは、スイッチ22SWのオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、インピーダンスが極小となる周波数及び当該インピーダンスが極大となる周波数が、共に低域側または共に高域側にシフトする。このことについては、フィルタ回路122Aの通過特性と併せて後述する。
ここで、本実施の形態では、フィルタ回路122Aを構成する各共振子(直列腕共振子22s、並列腕共振子22p1及び22p2)は、弾性表面波を用いた共振子である。これにより、フィルタ回路122Aを、圧電基板上に形成されたIDT(InterDigital Transducer)電極により構成できるので、急峻度の高い通過特性を有する小型かつ低背のフィルタ回路を実現できる。
なお、フィルタ回路122Aの各共振子は、弾性表面波共振子でなくてもよく、BAW(Bulk Acoustic Wave)を用いた共振子であってもよい。つまり、各共振子は、インピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)である「共振点」、及び、インピーダンスが極大となる特異点(理想的には無限大となる点)である「反共振点」を有していればよい。
[2.2 フィルタ(チューナブルフィルタ)の通過特性]
以上のように構成されたフィルタ回路122Aの通過特性は、制御信号φctrlにしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。
以上のように構成されたフィルタ回路122Aの通過特性は、制御信号φctrlにしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。
まず、共振子単体でのインピーダンス特性について、説明する。なお、以下では、共振子に限らず並列腕回路についても、便宜上、インピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)を「共振点」と称し、その周波数を「共振周波数」と称する。また、インピーダンスが極大となる特異点(理想的にはインピーダンスが無限大となる点)を「反共振点」と称し、その周波数を「反共振周波数」と称する。
直列腕共振子22s、並列腕共振子22p1及び並列腕共振子22p2は、次のようなインピーダンス特性を有する。具体的には、並列腕共振子22p1は、共振周波数frp1及び反共振周波数fap1を有する(このとき、frp1<fap1を満たす)。並列腕共振子22p2は、共振周波数frp2及び反共振周波数fap2を有する(このとき、frp1<frp2<fap2を満たす)。直列腕共振子22sは、共振周波数frs及び反共振周波数fasを有する(このとき、frs<fasかつfrp1<frs<frp2を満たす)。
次に、並列腕回路120Aのインピーダンス特性について、説明する。
スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aのインピーダンス特性は、キャパシタ22Cの影響を受けない特性となる。つまり、この状態では、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)の合成特性が並列腕回路120Aのインピーダンス特性となる。
具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aは、次のようなインピーダンス特性を有する。
並列腕回路120Aは、2つの共振周波数fr1on及びfr2onを有する(このとき、fr1on=frp1、fr2on=frp2を満たす)。つまり、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数より高い周波数において、極小となる。
また、並列腕回路120Aは、2つの反共振周波数fa1on及びfa2onを有する(このとき、fr1on<fa1on<fr2on<fa2on、かつ、fa1on<fap1、かつ、fa2on<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1及び22p2の共振周波数の間の周波数、及び、(ii)2つの並列腕共振子22p1及び22p2の反共振周波数の間の周波数において、極大となる。
ここで、fa1on<fap1となる理由は、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1に対して、並列腕共振子22p2が並列キャパシタとして作用するためである。また、fa2on<fap2となる理由は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p2に対して並列腕共振子22p1が並列キャパシタとして作用するためである。
具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aでは、並列腕共振子22p1が共振する共振周波数frp1から周波数が高くなって反共振周波数fap1に近づくにつれて、共振子(ここでは並列腕共振子22p1)とキャパシタ(ここでは並列腕共振子22p2)との共振が起きる。つまり、並列腕回路120Aの概念的な等価回路を用いて説明すると、共振子(並列腕共振子22p1)を構成するLC直列回路及びこれに並列接続されたキャパシタと、当該共振子に並列に接続されたキャパシタ(並列腕共振子22p2)との共振が起きる。このため、並列腕回路120Aでは、反共振周波数fap1よりも低い周波数(fa1on)において、インピーダンスが極大となる(反共振)。同様のメカニズムにより、共振周波数frp2から周波数が高くなって反共振周波数fap2に近づくときにも、反共振周波数fap2よりも低い周波数(fa2on)において、インピーダンスが極大となる(反共振)。
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕回路120Aの反共振周波数fa1onと直列腕共振子22sの共振周波数frsとを近接させる。これにより、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づく共振周波数fr1on近傍は、低周波側阻止域となる。また、これより周波数が高くなると、反共振周波数fa1on近傍で並列腕回路120Aのインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数frs近傍で直列腕共振子22sのインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数fa1on及び共振周波数frsの近傍では、入出力端子22mから入出力端子22nへの信号経路(直列腕)における信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、共振周波数fr2on及び反共振周波数fas近傍になると、直列腕共振子22sのインピーダンスが高くなり、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づくため高周波側阻止域となる。
つまり、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ回路122Aは、反共振周波数fa1on及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1onによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2on及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第1通過特性を有する。
なお、並列腕回路120Aの反共振周波数fa2onについては、当該周波数における直列腕共振子22sのインピーダンスが高いことにより、フィルタ回路122Aの通過特性(ここでは第1通過特性)に対して大きな影響を与えない。
一方、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aのインピーダンス特性は、キャパシタ22Cの影響を受ける特性となる。つまり、この状態では、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)とキャパシタ22Cとの合成特性が並列腕回路120Aのインピーダンス特性となる。
具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aは、次のようなインピーダンス特性を有する。
並列腕回路120Aは、2つの共振周波数fr1off及びfr2offと2つの反共振周波数fa1off及びfa2offとを有する(このとき、fr1off<fa1off<fr2off<fa2off、fa1off<fap1、frp2<fr2off、かつ、fa2off<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数より高い周波数において、極小となる。また、並列腕回路120Aのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Aを構成する並列腕共振子22p1及び22p2の共振周波数の間の周波数、及び、(ii)2つの並列腕共振子22p1及び22p2の反共振周波数の間の周波数において、極大となる。
ここで、fa1off<fap1となる理由は、並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1に対して並列腕共振子22p2がキャパシタとして作用するためである。また、frp2<fr2offとなる理由は、並列腕共振子22p2の共振周波数frp2近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p2とキャパシタ22Cとの共振が起きることによる。また、fa2off<fap2となる理由は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p2に対して並列腕共振子22p1がキャパシタとして作用するためである。
具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aでは、並列腕共振子22p1が共振する共振周波数frp1から周波数が高くなって反共振周波数fap1に近づくにつれて、共振子(ここでは並列腕共振子22p1)とキャパシタ(ここでは並列腕共振子22p2及びキャパシタ22C)との共振が起きる。つまり、並列腕回路120Aの概念的な等価回路を用いて説明すると、共振子(並列腕共振子22p1)を構成するLC直列回路及びこれに並列接続されたキャパシタと、当該共振子に並列に接続されたキャパシタ(並列腕共振子22p2及びキャパシタ22C)との共振が起きる。このため、並列腕回路120Aでは、反共振周波数fap1よりも低い周波数(fa1off)において、インピーダンスが極大となる(反共振)。同様のメカニズムにより、共振周波数frp2から周波数が高くなって反共振周波数fap2に近づくときにも、反共振周波数fap2よりも低い周波数(fa2off)において、インピーダンスが極大となる(反共振)。また、反共振周波数fa1offから周波数が高くなって共振周波数frp2に近づくにつれて、並列腕共振子22p2とキャパシタ22Cとの共振が起きる。つまり、並列腕回路120Aの概念的な等価回路を用いて説明すると、共振子(並列腕共振子22p2)を構成するLC直列回路及びこれに並列接続されたキャパシタと、当該共振子に並列に接続されたキャパシタ(キャパシタ22C)との共振が起きる。このため、並列腕回路では、共振周波数frp2よりも高い周波数(fr2off)において、インピーダンスが極小となる(共振)。
このとき、スイッチ22SWがオフの場合とオンの場合とで低域側の反共振周波数を比べると、fa1on<fa1offを満たす。これは、スイッチ22SWがオフの場合には、オンの場合に比べて、キャパシタ22Cの影響により並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1からの周波数可変幅が狭くなることによる。
また、スイッチ22SWがオフの場合とオンの場合とで高域側の共振周波数を比べると、fr2on<fr2offを満たす。これは、スイッチ22SWがオフの場合には、オンの場合に比べて、キャパシタ22Cの影響により上述したように、fr2on(=frp2)<fr2offとなることによる。
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕回路120Aの反共振周波数fa1offと直列腕共振子22sの共振周波数frsとを近接させる。これにより、スイッチ22SWがオフの場合には、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づく共振周波数fr1off近傍は、低周波側阻止域となる。また、これより周波数が高くなると、反共振周波数fa1off近傍で並列腕回路120Aのインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数frs近傍で直列腕共振子22sのインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsの近傍では、入出力端子22mから入出力端子22nへの信号経路(直列腕)における信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、共振周波数fr2off及び反共振周波数fas近傍になると、直列腕共振子22sのインピーダンスが高くなり、並列腕回路120Aのインピーダンスが0に近づくため、高周波側阻止域となる。
つまり、スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Aは、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1offによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2off及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。
なお、並列腕回路の反共振周波数fa2offについては、上述した反共振周波数fa2onと同様に、当該周波数における直列腕共振子22sのインピーダンスが高いことにより、フィルタ回路122Aの通過特性(ここでは第2通過特性)に対して大きな影響を与えない。
以上のようなインピーダンス特性により、スイッチ22SWをオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Aのインピーダンス特性が次のように変化する。すなわち、並列腕回路120Aは、2つの共振周波数のうち高域側の共振周波数、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。本実施の形態では、並列腕共振子22p2のみがキャパシタ22C及びスイッチ22SWに直列接続されているため、2つの共振周波数のうち高域側の共振周波数がfr2onからfr2offへと高域側にシフトする。また、低域側の反共振周波数がfa1onからfa1offへと高域側にシフトする。
ここで、並列腕回路120Aの低域側の反共振点と高域側の共振点とは、フィルタ回路122Aの通過帯域高域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。したがって、スイッチ22SWがオンからオフに切り替わることにより、フィルタ回路122Aの通過特性は、通過帯域高域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトすることになる。言い換えると、フィルタ回路122Aは、通過帯域高域側の減衰極を高域側にシフトさせつつ、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しながら高域側にシフトさせることができる。
すなわち、フィルタ回路122Aでは、並列腕回路120Aの低周波数側の共振周波数によって通過帯域低域側の減衰極が構成され、並列腕回路120Aの高周波数側の共振周波数によって通過帯域高域側の減衰極が構成され、並列腕回路120Aの低周波数側の反共振周波数と直列腕回路(ここでは直列腕共振子22s)の共振周波数によって通過帯域が構成される。
フィルタ回路122Aによれば、上記並列腕回路120Aの構成により、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの共振周波数のうちの少なくとも1つの共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち少なくとも1つの反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域端の周波数と減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、フィルタ回路122Aによれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
具体的には、並列腕共振子22p1の共振周波数は、並列腕共振子22p2の共振周波数より低く、並列腕共振子22p1の反共振周波数は、並列腕共振子22p2の反共振周波数より低い。また、第1回路10aは周波数可変回路22Tを有さず、第2回路20aは周波数可変回路22Tを有する。
これによれば、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Aにおける少なくとも2つの共振周波数のうち高周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域高域端の周波数と通過帯域高域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、フィルタ回路122Aによれば、通過帯域高域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
[2.3 フィルタ(チューナブルフィルタ)の変形例1]
ここまで、並列腕共振子22p1及び22p2のうち並列腕共振子22p2のみがキャパシタ22C及びスイッチ22SWと直列接続されることにより、通過帯域高域側の減衰スロープをシフトさせて通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えるフィルタについて説明した。しかし、同様の技術は、通過帯域低域側の減衰スロープをシフトさせて通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えるフィルタに適用することもできる。そこで、実施の形態2に係るフィルタの変形例1として、このようなフィルタについて説明する。
ここまで、並列腕共振子22p1及び22p2のうち並列腕共振子22p2のみがキャパシタ22C及びスイッチ22SWと直列接続されることにより、通過帯域高域側の減衰スロープをシフトさせて通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えるフィルタについて説明した。しかし、同様の技術は、通過帯域低域側の減衰スロープをシフトさせて通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えるフィルタに適用することもできる。そこで、実施の形態2に係るフィルタの変形例1として、このようなフィルタについて説明する。
図14Bは、実施の形態2の変形例1に係るフィルタ回路122Bの回路構成図である。同図に示すフィルタ回路122Bは、図14Aに示したフィルタ回路122Aに比べて、キャパシタ22C及びスイッチ22SWが並列腕共振子22p1のみに直列接続されている点が異なる。つまり、本変形例では、並列腕共振子22p1及び22p2のうち並列腕共振子22p1のみが周波数可変回路22Tと直列接続されている。言い換えると、本変形例では、第1回路10dは周波数可変回路22Tを有し、第2回路20dは周波数可変回路22Tを有さずに並列腕共振子22p2のみで構成されている。
以下、実施の形態2に係るフィルタ回路122Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
本変形例では、キャパシタ22C及びスイッチ22SWは、ノードx1とグランドとの間で並列腕共振子22p1に直列接続され、具体的には、グランドと並列腕共振子22p1との間で直列接続されている。なお、キャパシタ22C及びスイッチ22SWは、ノードxと並列腕共振子22p1との間で直列接続されていてもよい。
キャパシタ22Cは、本変形例では、並列腕共振子22p1に直列接続されたインピーダンス素子である。フィルタ回路122Bの通過帯域の周波数可変幅はキャパシタ22Cの素子値に依存し、例えばキャパシタ22Cの素子値が小さいほど周波数可変幅が広くなる。このため、キャパシタ22Cの素子値は、フィルタ回路122Bに要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。
本変形例では、並列腕共振子22p1及び22p2とキャパシタ22Cとスイッチ22SWとは、入出力端子22mと入出力端子22nとを接続する経路上のノードとグランドとの間に接続された並列腕回路120Dを構成する。
以上のように構成されたフィルタ回路122Bの通過特性は、制御信号にしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。
ここで、共振子単体でのインピーダンス特性は、フィルタ回路122Aで説明した特性と同様のため、以下ではその説明を省略し、主に並列腕回路120Dのインピーダンス特性について説明する。
スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Dのインピーダンス特性は、キャパシタ22Cの影響を受けない特性となる。つまり、この状態では、フィルタ回路122Aで説明した特性と同様に、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)の合成特性が並列腕回路120Dのインピーダンス特性となる。
つまり、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ回路122Bは、フィルタ回路122Aと同様の第1通過特性を有する。
一方、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Dのインピーダンス特性は、キャパシタ22Cの影響を受ける特性となる。つまり、この状態では、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)とキャパシタ22Cとの合成特性が並列腕回路120Dのインピーダンス特性となる。
具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Dは、次のようなインピーダンス特性を有する。
並列腕回路120Dは、2つの共振周波数fr1off及びfr2offと2つの反共振周波数fa1off及びfa2offとを有する(このとき、fr1off<fa1off<fr2off<fa2off、fa1off<fap1、frp1<frp1off、かつ、fa2off<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Dのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Dを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1より高い周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数frp2において、極小となる。また、並列腕回路120Dのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Dを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数frp1と並列腕共振子22p2の共振周波数frp1の間の周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p1の反共振周波数fap1と並列腕共振子22p2の反共振周波数fap2の間の周波数において、極大となる。
ここで、fa1off<fap1となる理由は、並列腕共振子22p2の反共振周波数fap1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1に対して並列腕共振子22p2が並列キャパシタとして作用するためである。また、frp1<fr1offとなる理由は、並列腕共振子22p1の共振周波数frp1近傍の周波数帯域において、並列腕共振子22p1とキャパシタ22Cとの共振が起きることによる。また、fa2off<fap2となる理由は、並列腕共振子22p2に対して、並列腕共振子22p1とキャパシタ22Cの合成特性が並列キャパシタとして作用するためである。
なお、具体的なメカニズムについては、共振子として作用する構成とキャパシタとして作用する構成とが並列腕共振子22p1と並列腕共振子22p2とで入れ替わる点を除き、上述した並列腕回路120Aの場合と同様であるため、説明を省略する。
つまり、スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Bは、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1offによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2off及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。
スイッチ22SWをオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Dのインピーダンス特性が次のように変化する。すなわち、並列腕回路120Dは、2つの共振周波数のうち低域側の共振周波数、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。本変形例では、並列腕共振子22p1のみがキャパシタ22C及びスイッチ22SWに直列接続されているため、2つの共振周波数のうち低域側の共振周波数がfr1onからfr1offへと高域側にシフトする。また、低域側の反共振周波数がfa1onからfa1offへと高域側にシフトする。
ここで、並列腕回路120Dの低域側の反共振点と低域側の共振点とは、フィルタ回路122Bの通過帯域低域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。したがって、スイッチ22SWがオンからオフに切り替わることにより、フィルタ回路122Bの通過特性は、通過帯域低域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトすることになる。言い換えると、フィルタ回路122Bは、通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトさせつつ、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しながら通過帯域低域端を高域側にシフトさせることができる。
すなわち、本変形例に係るフィルタ回路122Bであっても、上記説明したフィルタ回路122Aと同様に、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
具体的には、並列腕共振子22p1の共振周波数は、並列腕共振子22p2の共振周波数より低く、並列腕共振子22p1の反共振周波数は、並列腕共振子22p2の反共振周波数より低い。また、第1回路10dは周波数可変回路22Tを有し、第2回路20dは周波数可変回路22Tを有さない。
これによれば、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えによって、並列腕回路120Dにおける少なくとも2つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数と、少なくとも2つの反共振周波数のうち低周波数側の反共振周波数とを、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。そのため、通過帯域低域端の周波数と通過帯域低域側の減衰極の周波数を、共に、低周波数側または高周波数側にシフトすることができる。したがって、フィルタ回路122Bによれば、通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
[2.4 フィルタ(チューナブルフィルタ)の変形例2]
また、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替え可能なフィルタは、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープを共にシフトさせてもかまわない。そこで、そこで、実施の形態2に係るフィルタの変形例2として、このようなフィルタについて説明する。
また、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替え可能なフィルタは、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープを共にシフトさせてもかまわない。そこで、そこで、実施の形態2に係るフィルタの変形例2として、このようなフィルタについて説明する。
図14Cは、実施の形態2の変形例2に係るフィルタ回路122Cの回路構成図である。同図に示すフィルタ回路122Cは、図14Aに示したフィルタ回路122A及び図14Bに示したフィルタ回路122Bに比べて、キャパシタ22C1及び22C2ならびにスイッチ22SW1及び22SW2が、2つの並列腕共振子22p1及び22p2のそれぞれに対応して設けられ、対応する並列腕共振子22p1及び22p2に直列接続されている点が異なる。
つまり、並列腕回路120Eは、並列腕共振子22p1及び22p2の一方(第1及び第2並列腕共振子の一方、ここでは並列腕共振子22p1)に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたキャパシタ22C1(インピーダンス素子)及びスイッチ22SW1(第1スイッチ素子)を有する。さらに、並列腕回路120Eは、並列腕共振子22p1及び22p2の他方(第1及び第2並列腕共振子の他方、ここでは並列腕共振子22p2)に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたキャパシタ22C2(インピーダンス素子)及びスイッチ22SW2(第1スイッチ素子)を有する。
ここで、本変形例におけるキャパシタ22C1及びスイッチ22SW1は、上述したフィルタ回路122Aのキャパシタ22C及びスイッチ22SWに相当する。よって、キャパシタ22C1及びスイッチ22SW1は、上記フィルタ回路122Bにおける周波数可変回路22Tに相当する周波数可変回路22Taを構成する。
したがって、本変形例では、第1回路10e及び第2回路20eの各々が周波数可変回路を有し、具体的には、第1回路10eが周波数可変回路22Taを有し、第2回路20eが周波数可変回路22Tbを有する。なお、第1回路10eは上記フィルタ回路122Bにおける第1回路10dに相当し、第2回路20eは上記フィルタ回路22Aにおける第2回路20aに相当する。このため、第1回路10e及び第2回路20eの詳細についての説明を省略する。
以上のように構成されたフィルタ回路122Cの通過特性は、制御信号にしたがってスイッチ22SW1及び22SW2のオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。
スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンの場合、並列腕回路120Eのインピーダンス特性は、キャパシタ22C1及び22C2の影響を受けない特性となる。つまり、この状態では、フィルタ回路122Aで説明した特性と同様に、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)の合成特性が並列腕回路120Eのインピーダンス特性となる。
つまり、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンの場合、フィルタ回路122Cは、フィルタ回路122Aのスイッチ22SWがオンの場合及びフィルタ回路122Bのスイッチ22SWがオンの場合と同様の第1通過特性を有する。
一方、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合、並列腕回路120Eのインピーダンス特性は、キャパシタ22C1及び22C2の影響を受ける特性となる。つまり、この場合、2つの並列腕共振子(並列腕共振子22p1及び22p2)とキャパシタ22C1及び22C2との合成特性が並列腕回路120Eのインピーダンス特性となる。
具体的には、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオフの場合、並列腕回路120Eは、次のようなインピーダンス特性を有する。
並列腕回路120Eは、2つの共振周波数fr1off及びfr2offと2つの反共振周波数fa1off及びfa2offとを有する(このとき、fr1off<fa1off<fr2off<fa2off、fa1off<fap1、frp1<frp1off、frp2<frp2off、かつ、fa2off<fap2を満たす)。つまり、並列腕回路120Eのインピーダンスは、(i)当該並列腕回路120Eを構成する並列腕共振子22p1の共振周波数より高い周波数、及び、(ii)並列腕共振子22p2の共振周波数より高い周波数において、極小となる。また、(i)並列腕回路120Eのインピーダンスは、当該並列腕回路120Eを構成する並列腕共振子22p1及び22p2の共振周波数の間の周波数、及び、(ii)2つの並列腕共振子22p1及び22p2の反共振周波数の間の周波数において、極大となる。
なお、これらの理由及び具体的なメカニズムについては、上述した並列腕回路120A及び120Dの場合と同様であるため、説明を省略する。
つまり、スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Cは、反共振周波数fa1off及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数fr1offによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、共振周波数fr2off及び反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。
スイッチ22SW1及び22SW2を共にオンからオフに切り替えると、並列腕回路120Eのインピーダンス特性が次のように変化する。すなわち、並列腕回路120Eは、2つの共振周波数の双方、及び、2つの反共振周波数のうち低域側の反共振周波数が、共に高域側にシフトする。本実施の形態では、並列腕共振子22p1及び22p2がキャパシタ22C1及び22C2に直列接続されているため、2つの共振周波数の双方が高域側にシフトする。また、低域側の反共振周波数が高域側にシフトする。
ここで、並列腕回路の低域側の反共振点と高域側の共振点とは、フィルタ回路122Cの通過帯域高域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。また、並列腕回路の低域側の反共振点と低域側の共振点とは、フィルタ回路122Cの通過帯域低域側の減衰スロープを規定し、上述したように、これらは共に高域側にシフトする。したがって、スイッチ22SW1及び22SW2が共にオンからオフに切り替わることにより、フィルタ回路122Cの通過特性は、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰スロープが急峻度を維持しつつ高域側にシフトすることになる。言い換えると、フィルタ回路122Cは、通過帯域高域側及び通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトさせつつ、通過帯域高域端及び通過帯域低域端の挿入損失の増大を抑制しながら通過帯域高域端及び通過帯域低域端を高域側にシフトさせることができる。このため、例えば、フィルタ回路122Cは、帯域幅を維持しつつ、中心周波数をシフトすることができる。
なお、フィルタ回路122Cは、スイッチ22SW1及び22SW2を共にオン及びオフしなくてもよく、これらを個別にオン及びオフしてもかまわない。ただし、スイッチ22SW1及び22SW2を共にオン及びオフする場合、スイッチ22SW1及び22SW2を制御する制御線の本数を削減できるため、フィルタ回路122Cの構成の簡素化が図られる。
一方、これらを個別にオン及びオフする場合、フィルタ回路122Cによって切り替え可能な通過帯域のバリエーションを増やすことができる。
具体的には、フィルタ回路122Aについて説明したように、並列腕共振子22p1(第1並列腕共振子)に直列接続されたスイッチ22SW1のオン及びオフに応じて、通過帯域の高域端を可変することができる。また、フィルタ回路122Bについて説明したように、並列腕共振子22p2(第2並列腕共振子)に直列接続されたスイッチ22SW2のオン及びオフに応じて、通過帯域の低域端を可変することができる。
したがって、スイッチ22SW1及び22SW2を共にオンまたは共にオフすることにより、通過帯域の低域端及び高域端を共に低域側または高域側にシフトすることができる。すなわち、通過帯域の中心周波数を低域側または高域側にシフトすることができる。また、スイッチ22SW1及び22SW2の一方をオンからオフにするとともに他方をオフからオンにすることにより、通過帯域の低域端及び高域端の双方をこれらの周波数差が広がるまたは狭まるようにシフトすることができる。すなわち、通過帯域の中心周波数を略一定にしつつ、通過帯域幅を可変することができる。また、スイッチ22SW1及び22SW2の一方をオンまたはオフとした状態で他方をオン及びオフすることにより、通過帯域の低域端及び高域端の一方を固定した状態で他方を低域側または高域側にシフトすることができる。すなわち、通過帯域の低域端または高域端を可変することができる。
このように、キャパシタ22C1及び22C2及びスイッチ22SW1及び22SW2を有することにより、通過帯域を可変する自由度を高めることができる。
すなわち、本変形例に係るフィルタ回路122Cであっても、上記説明したフィルタ回路122A及び122Bと同様に、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域及び減衰帯域の周波数を切り替えることが可能となる。
具体的には、並列腕共振子22p1の共振周波数は、並列腕共振子22p2の共振周波数より低く、並列腕共振子22p1の反共振周波数は、並列腕共振子22p2の反共振周波数より低い。また、第1回路10e及び第2回路20eの各々が、周波数可変回路(第1回路10eでは周波数可変回路22Ta、第2回路20eでは周波数可変回路22Tb)を有する。
これによれば、第2回路20eにおけるスイッチ22SW2のオン及びオフの切り替えによって、通過帯域高域端の周波数及び通過帯域高域側の減衰極を切り替えることが可能となり、第1回路10eにおけるスイッチ22SW1のオン及びオフの切り替えによって、通過帯域低域端の周波数及び通過帯域低域側の減衰極を切り替えることが可能となる。したがって、フィルタ回路122Cによれば、通過帯域端の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域低域端及び通過帯域低域側の減衰極の周波数と、通過帯域高域端及び通過帯域高域側の減衰極の周波数と、の双方を切り替えることが可能となる。
[2.5 効果等]
以上のように、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122C(高周波フィルタ回路)によれば、直列腕共振子22s及び並列腕回路(並列腕回路120A、120D及び120E)によって形成され、スイッチ22SW(第1スイッチ素子)のオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、通過帯域が互いに異なる第1及び第2通過特性を有する。具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、キャパシタ22C(インピーダンス素子)の影響を受けないインピーダンスにより第1通過特性が規定される。一方、スイッチ22SWがオフの場合、キャパシタ22Cの影響を受けたインピーダンスにより、第1通過特性と異なる第2通過特性が規定される。ここで、並列腕回路(並列腕回路120A、120D及び120E)において、インピーダンスが極小となる周波数の少なくとも1つ及び極大となる周波数の少なくとも1つは、スイッチ22SWのオン及びオフに応じて低周波側または高周波側に共にシフトする。よって、第1通過特性と第2通過特性とでは、並列腕回路のインピーダンスが極小となる周波数と極大となる周波数とで規定される減衰スロープが、急峻度を維持しつつ低周波側または高周波側にシフトすることになる。したがって、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122Cによれば、通過帯域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
以上のように、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122C(高周波フィルタ回路)によれば、直列腕共振子22s及び並列腕回路(並列腕回路120A、120D及び120E)によって形成され、スイッチ22SW(第1スイッチ素子)のオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、通過帯域が互いに異なる第1及び第2通過特性を有する。具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、キャパシタ22C(インピーダンス素子)の影響を受けないインピーダンスにより第1通過特性が規定される。一方、スイッチ22SWがオフの場合、キャパシタ22Cの影響を受けたインピーダンスにより、第1通過特性と異なる第2通過特性が規定される。ここで、並列腕回路(並列腕回路120A、120D及び120E)において、インピーダンスが極小となる周波数の少なくとも1つ及び極大となる周波数の少なくとも1つは、スイッチ22SWのオン及びオフに応じて低周波側または高周波側に共にシフトする。よって、第1通過特性と第2通過特性とでは、並列腕回路のインピーダンスが極小となる周波数と極大となる周波数とで規定される減衰スロープが、急峻度を維持しつつ低周波側または高周波側にシフトすることになる。したがって、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122Cによれば、通過帯域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることが可能となる。
また、本実施の形態に係るフィルタ回路122Aによれば、並列腕共振子22p2(第2並列腕共振子)のみが、キャパシタ22C及びスイッチ22SWと直列接続されていることにより、通過帯域の高域端を可変することができる。具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p1及び22p2(第1及び第2並列腕共振子)の共振周波数を反映したインピーダンスが極小となる2つの点(ここではfr1on及びfr2on)と、その間の極大となる点(ここではfa1on)を有する。一方、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p2のみがキャパシタ22Cと直列接続されることになるため、インピーダンスが極小となる2つの点のうち高域側の点(ここではfr2off)と上記の極大となる点(ここではfa1off)とが高域側にシフトすることになる。これにより、第2通過特性は、第1通過特性に比べて、並列腕回路120Aのインピーダンスが極小となる高域側の周波数と極大となる周波数とで規定される高域側の減衰スロープが高域側にシフトすることになる。したがって、本実施の形態に係るフィルタ回路122Aによれば、通過帯域高域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の高域端を可変することができる。
また、本実施の形態の変形例1に係るフィルタ回路122Bによれば、並列腕共振子22p1(第1並列腕共振子)のみが、キャパシタ22C及びスイッチ22SWと直列接続されていることにより、通過帯域の低域端を可変することができる。具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路120Dは、並列腕共振子22p1及び22p2(第1及び第2並列腕共振子)の共振周波数を反映したインピーダンスが極小となる2つの点(ここではfr1on及びfr2on)と、その間の極大となる点(ここではfa1on)を有する。一方、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路120Aは、並列腕共振子22p1のみがキャパシタ22Cと直列接続されることになるため、インピーダンスが極小となる2つの点のうち低域側の点(ここではfr1off)と上記の極大となる点(ここではfa1off)とが高域側にシフトすることになる。これにより、第2通過特性は、第1通過特性に比べて、並列腕回路120Aのインピーダンスが極小となる低域側の周波数と極大となる周波数とで規定される低域側の減衰スロープが高域側にシフトすることになる。したがって、本実施の形態の変形例1に係るフィルタ回路122Bによれば、通過帯域低域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の低域端を可変することができる。
また、本実施の形態の変形例2に係るフィルタ回路122Cによれば、並列腕共振子22p1及び22p2(第1及び前記第2並列腕共振子)のそれぞれが対応するキャパシタ22C1及び22C2(インピーダンス素子)及びスイッチ22SW1及び22SW2(第1スイッチ素子)と直列接続されていることにより、通過帯域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の低域端及び高域端のそれぞれを可変することができる。したがって、本実施の形態の変形例2に係るフィルタ回路122Cによれば、通過帯域の中心周波数を可変する、もしくは、通過帯域幅を可変する、あるいはこれら双方を行うことができる。
また、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122Cによれば、並列腕共振子22p1(第1並列腕共振子)の共振周波数が直列腕共振子22sの共振周波数よりも低いことにより、帯域通過型のフィルタを構成することができる。
また、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122Cによれば、直列腕共振子22sならびに並列腕共振子22p1及び22p2のそれぞれは、弾性表面波フィルタ及びBAW(Bulk Acoustic Wave)を用いた弾性波フィルタのいずれかであることが好ましい。これにより、直列腕共振子22sならびに並列腕共振子22p1及び22p2のそれぞれを小型化できるので、フィルタ回路122A、122B及び122Cの小型化及び低コスト化が可能となる。また、弾性表面波フィルタ及びBAWを用いた弾性波フィルタは、一般的に高Qの特性(Q値の高い特性)を示すため、低ロス化、高選択度化が可能となる。
また、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122Cによれば、スイッチ22SW(第1スイッチ素子)はGaAsもしくはCMOSからなるFETスイッチ、または、ダイオードスイッチであることが好ましい。これにより、スイッチ22SWを小型化できるので、フィルタ回路122A、122B及び122Cの小型化及び低コスト化が可能となる。
また、本実施の形態及びその変形例1及び2に係るフィルタ回路122A、122B及び122Cによれば、キャパシタC22(インピーダンス素子)は、可変キャパシタであることが好ましい。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。
なお、上記実施の形態2及びその変形例1及び2では、並列腕共振子22p1及び22p2(第1及び前記第2並列腕共振子)の少なくとも一方に直列接続され、かつ、スイッチ22SWと並列接続されるインピーダンス素子として、キャパシタを例に説明した。しかし、このようなインピーダンス素子はキャパシタに限らず、インダクタであってもかまわない。
このようなフィルタ回路によれば、通過帯域の周波数可変幅はインダクタの素子値に依存し、例えばインダクタの素子値が大きいほど周波数可変幅が広くなる。このため、インダクタの素子値は、フィルタ回路に要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。また、インダクタは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた可変インダクタであってもかまわない。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。
このように構成されたフィルタ回路は、フィルタ回路122Aに比べて、スイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられた時の減衰スロープのシフト方向が異なる。具体的には、スイッチ22SWがオフの場合の特性である第2通過特性は、スイッチ22SWがオンの場合の特性である第1通過特性に比べて、減衰スロープが低域側にシフトする。このような構成であっても、通過帯域端の周波数におけるロスの悪化を抑制しつつ、通過帯域の高域端を可変することができる。
なお、上記実施の形態2の変形例1及び2におけるキャパシタのそれぞれに代わり、インダクタを設けてもかまわない。あるいは、上記の実施の形態2の変形例2における2つのキャパシタ22C1及び22C2の一方のみに代わり、インダクタを設けてもかまわない。
また、同様の技術は、複数段のラダー型のフィルタ構造についても適用することもできる。具体的には、複数段のフィルタ構造のうち2段以上のフィルタ構造を構成する並列腕回路のそれぞれが、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子と第1スイッチ素子とを有する。
これにより、フィルタ回路全体の通過特性をより細かく調整することが可能となるため、第1スイッチ素子の導通及び非導通が適宜選択されることにより、適切な帯域に切り替えることができる。また、複数段のフィルタ構造を有することにより、減衰量(阻止域減衰量)を増大することができる。
なお、フィルタ回路の段数は、3段に限らず、2段もしくは4段以上であってもかまわない。
なお、フィルタ回路の全ての段の並列腕回路を、実施の形態2における並列腕回路と同様の構成としてもかまわない。このとき、全ての段の並列腕回路が同じ構成(例えば、並列腕回路120Eと同様の構成)であってもよいし、任意の段の並列腕回路が他の段の並列腕回路と異なる構成(例えば、並列腕回路120Dと同様の構成)であってもよい。
また、同様の技術は、縦結合型のフィルタ構造を有するフィルタについても適用することもできる。つまり、フィルタ回路は、実施の形態2に係るラダー型のフィルタ構造に縦結合共振器が付加された構成を有してもかまわない。
ここで、縦結合共振器は、入出力端子22mと入出力端子22nとの間に配置された縦結合型フィルタ回路であり、例えば3つのIDTとその両端に配置された反射器とで構成されている。なお、縦結合共振器250が配置される位置は、ラダー型のフィルタ構造の入出力端子22m側であってもかまわないし、ラダー型のフィルタ構造の入出力端子22n側であってもかまわない。
以上のように構成されたフィルタ回路によれば、縦結合共振器が付加されることにより、減衰強化等の要求されるフィルタ特性に適応することが可能となる。
(実施の形態3)
ところで、チューナブルフィルタ回路では、通過帯域の周波数可変幅(周波数のシフト量)が、スイッチのオン及びオフに応じて並列腕共振子と接続または非接続とされるインピーダンス素子の素子値によって制約される。よって、周波数可変幅を広げるためには、複数のインピーダンス素子を設け、当該複数のインピーダンス素子と並列腕共振子とを選択的に接続するスイッチを設ける構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、スイッチの個数の増加によって、高周波フィルタ回路の小型化が妨げられるという別の問題が生じ得る。
ところで、チューナブルフィルタ回路では、通過帯域の周波数可変幅(周波数のシフト量)が、スイッチのオン及びオフに応じて並列腕共振子と接続または非接続とされるインピーダンス素子の素子値によって制約される。よって、周波数可変幅を広げるためには、複数のインピーダンス素子を設け、当該複数のインピーダンス素子と並列腕共振子とを選択的に接続するスイッチを設ける構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、スイッチの個数の増加によって、高周波フィルタ回路の小型化が妨げられるという別の問題が生じ得る。
そこで、本実施の形態に係る高周波フィルタ回路は、第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕共振子と、第1入出力端子と第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドとの間に接続された並列腕共振子と、インダクタ及びキャパシタの一方であって、ノードとグランドとの間で並列腕共振子に直列接続された第1インピーダンス素子と、インダクタ及びキャパシタの他方である第2インピーダンス素子と、第2インピーダンス素子に直列接続されたスイッチ素子と、を備える。ここで、第2インピーダンス素子及び第1スイッチ素子によって構成される第1直列回路は、第1インピーダンス素子に並列接続されている。
[3.1 フィルタ(チューナブルフィルタ)の構成]
図15Aは、実施の形態3に係るフィルタ回路122Dの回路構成図である。同図に示されたフィルタ回路122Dは、直列腕共振子22sと、並列腕共振子22pと、スイッチ22SWと、キャパシタ22Cと、インダクタ22Lと、を備える。
図15Aは、実施の形態3に係るフィルタ回路122Dの回路構成図である。同図に示されたフィルタ回路122Dは、直列腕共振子22sと、並列腕共振子22pと、スイッチ22SWと、キャパシタ22Cと、インダクタ22Lと、を備える。
直列腕共振子22sは、入出力端子22m(第1入出力端子)と入出力端子22n(第2入出力端子)との間に接続されている。つまり、直列腕共振子22sは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ直列腕に設けられた共振子である。本実施の形態では、直列腕共振子22sは、入出力端子22m(第1入出力端子)と入出力端子22n(第2入出力端子)との間に接続された直列腕回路を構成する。
並列腕共振子22pは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上のノード(図15Aではノードx1)とグランド(基準端子)との間に接続されている。つまり、並列腕共振子22pは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ並列腕に設けられた共振子である。
キャパシタ22Cは、並列腕共振子22pとグランドとの間で並列腕共振子22pに直列接続された第1インピーダンス素子である。つまり、キャパシタ22Cは、一方の端子が並列腕共振子22pのグランド側の端子と接続され、他方の端子がグランドに接続されている。
スイッチ22SWは、一方の端子が並列腕共振子22pとキャパシタ22C(第1インピーダンス素子)との接続ノード(図15Aではノードx2)に接続され、他方の端子がインダクタ22L(第2インピーダンス素子)の一方の端子に接続された、例えばSPST(Single Pole Single Throw)型の第1スイッチ素子である。スイッチ22SWは、制御部27からの制御信号φctrlによって導通(オン)及び非導通(オフ)が切り替えられることにより、当該接続ノードとインダクタ22Lとを接続または非接続とする。
例えば、スイッチ22SWは、GaAsもしくはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)からなるFET(Field Effect Transistor)スイッチ、または、ダイオードスイッチが挙げられる。これにより、スイッチ22SWを、1つのFETスイッチまたはダイオードスイッチにより構成できるので、フィルタ回路122Dを小型化することができる。
インダクタ22Lは、一方の端子がスイッチ22SWの他方の端子に接続され、他方の端子がグランドに接続された第2インピーダンス素子である。
つまり、これらスイッチ22SWとインダクタ22Lとは、直列接続された状態で、キャパシタ22Cと並列接続されていることになる。したがって、並列腕共振子22pは、スイッチ22SWがオフの場合にキャパシタ22Cと直列接続され、スイッチ22SWがオンの場合にキャパシタ22C及びインダクタ22Lによって構成されるLC並列共振回路と直列接続されることになる。
ここで、フィルタ回路122Dの通過帯域の周波数可変幅はキャパシタ22C及びインダクタ22Lの素子値に依存し、例えば、キャパシタ22Cの素子値が小さいほど高域側への周波数可変幅が広くなり、インダクタ22Lの素子値が大きいほど低域側への周波数可変幅が広くなる。このため、キャパシタ22C及びインダクタ22Lの素子値は、フィルタ回路122Dに要求される周波数仕様に応じて、適宜決定され得る。
また、キャパシタ22Cは、バリギャップ及びDTC(Digitally Tunable Capacitor)等の可変キャパシタであってもかまわない。また、インダクタ22Lは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた可変インダクタであってもかまわない。これにより、周波数可変幅を細かく調整することが可能となる。なお、キャパシタ22C及びインダクタ22Lは、一方のみが可変インピーダンス素子(可変キャパシタまたは可変インダクタ)であってもかまわない。
これら並列腕共振子22pとキャパシタ22Cとスイッチ22SWとインダクタ22Lとは、入出力端子22mと入出力端子22nとを結ぶ経路上(直列腕上)のノードx1とグランドとに接続された並列腕回路12を構成する。すなわち、並列腕回路12は、直列腕とグランドとを結ぶ1つの並列腕に設けられており、直列腕の任意の1つのノードx1に接続された並列腕共振子22p、ならびに、この並列腕共振子22を介して直列腕に接続されるインピーダンス素子及びスイッチ素子等によって構成される。
言い換えると、並列腕回路12は、並列腕共振子22pと、並列腕共振子22pに直列接続されたインピーダンス回路13と、を備える。ここで、インピーダンス回路13は、インダクタ及びキャパシタの一方である第1インピーダンス素子の一方であるキャパシタ22Cと、インダクタ及びキャパシタの他方である第2インピーダンス素子の一方であるインダクタ22Lと、インダクタ22Lに直列接続されたスイッチ22SWと、を備える。また、インダクタ22L及びスイッチ22SWによって構成される第1直列回路14は、キャパシタ22Cに並列接続されている。
このように構成された、フィルタ回路122Dは、1つの直列腕回路(ここでは直列腕共振子22s)と1つの並列腕回路12とで構成された1段のラダー型のフィルタ構造を有している。
この並列腕回路12の合成インピーダンスは、スイッチ22SWのオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、インピーダンスが極小となる周波数が低域側または高域側にシフトする。このことについては、フィルタ回路122Dの通過特性と併せて後述する。
ここで、本実施の形態では、フィルタ回路122Dを構成する各共振子(直列腕共振子22s、並列腕共振子22p)は、弾性表面波を用いた共振子である。これにより、フィルタ回路122Dを、圧電基板上に形成されたIDT(InterDigital Transducer)電極により構成できるので、急峻度の高い通過特性を有する小型かつ低背のフィルタ回路を実現できる。
以上のように構成されたフィルタ回路122Dの通過特性は、制御信号φctrlにしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。そこで、以下、スイッチ22SWの状態と併せてフィルタ回路122Dの通過特性について説明する。
まず、共振子単体でのインピーダンス特性について、説明する。なお、以下では、共振子単体でのインピーダンスに限らずフィルタ回路122Dを構成する素子の合成インピーダンスについても、便宜上、インピーダンスが極小となる特異点(理想的にはインピーダンスが0となる点)を「共振点」と称し、その周波数を「共振周波数」と称する。また、インピーダンスが極大となる特異点(理想的にはインピーダンスが無限大となる点)を「反共振点」と称し、その周波数を「反共振周波数」と称する。
同図に示すように、直列腕共振子22s及び並列腕共振子22pは、次のようなインピーダンス特性を有する。具体的には、並列腕共振子22pは、共振周波数frp及び反共振周波数fapを有する(このとき、frp<fapを満たす)。直列腕共振子22sは、共振周波数frs及び反共振周波数fasを有する(このとき、frs<fasかつfrp<frsを満たす)。
スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Dのインピーダンス特性は、直列腕共振子22sのインピーダンス特性と、並列腕共振子22p及びキャパシタ22Cが直列接続された並列腕回路12のインピーダンス特性とが合成されたインピーダンス特性となる。
よって、本実施の形態では、スイッチ22SWがオフの場合(第1スイッチ素子が非導通状態である場合)には、並列腕共振子22pとキャパシタC22(第1インピーダンス素子)との合成インピーダンスが極小となる周波数(並列腕回路12の共振周波数frpoff)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも高域に位置する。
具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路12のインピーダンス特性は、並列腕共振子22pとキャパシタ22Cとの合成インピーダンス特性となる。よって、このときの並列腕回路12の共振周波数frpoffは、並列腕共振子22pの共振周波数frpより高域側となる。また、このときの並列腕回路12の反共振周波数faoffは、並列腕共振子22pの反共振周波数fapと略一致する。
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕回路12の反共振周波数fapoffと直列腕共振子22sの共振周波数frsとを近接させる。これにより、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕回路12のインピーダンスが0に近づく共振周波数frpoff近傍は、低周波側阻止域となる。また、これより周波数が高いと、反共振周波数fapoff近傍で並列腕回路12のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数frs近傍で直列腕共振子22sのインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数fapoff及び共振周波数frsの近傍では、入出力端子22mから入出力端子22nへの信号経路(直列腕)における信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、反共振周波数fas近傍になると、直列腕共振子22sのインピーダンスが高くなり、高周波側阻止域となる。
つまり、スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Dは、反共振周波数fapoff及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数frpoffによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第1通過特性を有する。このため、第1通過特性は、直列腕共振子22s及び並列腕共振子22pのみで構成される基本的なフィルタ構造の通過特性に比べて、通過帯域低域側の極が高域側へシフトする。したがって、フィルタ回路122Dは、スイッチ22SWがオフの場合、基本的なフィルタ構造に比べて、通過帯域の低域端を高域側にシフトさせて通過帯域幅を狭くすることができる。
一方、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ回路122Dのインピーダンス特性は、直列腕共振子22sのインピーダンス特性と、並列腕共振子22pに対してキャパシタ22C及びインダクタ22LからなるLC並列共振回路が直列接続された並列腕回路12のインピーダンス特性とが合成されたインピーダンス特性となる。
よって、本実施の形態では、スイッチ22SWがオンの場合(第1スイッチ素子が導通状態である場合)には、並列腕共振子22pとキャパシタC22及びインダクタL22(第1及び第2インピーダンス素子)との合成インピーダンスが極小となる周波数(並列腕回路12の共振周波数frpon)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも低域に位置する。
具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路12のインピーダンス特性は、並列腕共振子22pとLC並列共振回路との合成インピーダンス特性となる。よって、このときの並列腕回路12の共振周波数(つまり、frpon)は、並列腕共振子22pの共振周波数frp及びLC並列共振回路の共振周波数fLCに応じた周波数となり、具体的には、fLCがfrpより高いとfrponがfrpより低くなり、fLCがfrpより低いとfrponがfrpより高くなる。本実施の形態では、LC並列共振回路は、共振周波数fLCがfrpより高くなるように構成されているため、frponはfrpより低域側となっている。ここで、LC並列共振回路の共振周波数fLCは、キャパシタ22CのキャパシタンスをCとし、インダクタ22LのインダクタンスをLとすると、fLC=1/(2π√(LC))で表される。また、このときの並列腕回路12の反共振周波数faonは、並列腕共振子22pの反共振周波数fapと略一致する。
ラダー型の共振子によりバンドパスフィルタを構成するにあたり、並列腕回路12の反共振周波数faponと直列腕共振子22sの共振周波数frsとを近接させる。これにより、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕回路12のインピーダンスが0に近づく共振周波数frpon近傍は、低周波側阻止域となる。また、これより周波数が高いと、反共振周波数fapon近傍で並列腕回路12のインピーダンスが高くなり、かつ、共振周波数frs近傍で直列腕共振子22sのインピーダンスが0に近づく。これにより、反共振周波数fapon及び共振周波数frsの近傍では、入出力端子22mから入出力端子22nへの信号経路(直列腕)における信号通過域となる。さらに、周波数が高くなり、反共振周波数fas近傍になると、直列腕共振子22sのインピーダンスが高くなり、高周波側阻止域となる。
つまり、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ回路122Dは、反共振周波数fapon及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数frponによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。ここで、上述したように、fLC>frpであれば、共振周波数frponは並列腕共振子22pの共振周波数frpよりも低くなる。このため、第2通過特性は、直列腕共振子22s及び並列腕共振子22pのみで構成される基本的なフィルタ構造の通過特性に比べて、通過帯域低域側の極が低域側へシフトし得る。したがって、フィルタ回路122Dは、スイッチ22SWがオンの場合、基本的なフィルタ構造に比べて、通過帯域の低域端を低域側にシフトさせて通過帯域幅を広くすることが可能となる。
すなわち、フィルタ回路122Dによれば、スイッチ22SWのオン及びオフに応じて、インピーダンス回路13において第2インピーダンス素子の接続及び非接続が切り替わるため、インピーダンス回路13のインピーダンスが切り替わる。また、第1インピーダンス素子はインダクタ22L及びキャパシタ22Cの一方であり、第2インピーダンス素子はインダクタ22L及びキャパシタ22Cの他方であるため、スイッチ22SWがオンの場合のインピーダンス回路13は、インダクタ22Lとキャパシタ22Cの並列回路によってインピーダンスが極大の周波数を有する。そのため、スイッチ22SWがオンの場合の並列腕回路12は、並列腕共振子22pの共振周波数より低い共振周波数を含む2つの共振周波数を有する。
したがって、スイッチ22SWがオンの場合の並列腕回路12では、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数側に共振周波数を配置できるため、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
具体的には、第1インピーダンス素子がキャパシタ22C、かつ、第2インピーダンス素子がインダクタ22Lである。
これにより、スイッチ22SWがオンの場合のインピーダンス回路13は、インダクタ22Lとキャパシタ22Cとが並列接続された回路となり、インピーダンスが極大となる周波数を有するインピーダンス特性となる。そのため、スイッチ22SWがオンの場合の並列腕回路12は、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数側の共振周波数を含む2つの共振周波数を有する。
一方、スイッチ22SWがオフの場合のインピーダンス回路13は、キャパシタ22Cのみの回路となるため、容量性のインピーダンスを有する。そのため、スイッチ22SWがオフの場合の並列腕回路12は、並列腕共振子22pの共振周波数より高周波数側かつ並列腕共振子22pの反共振周波数より低周波数側に1つの共振周波数のみを有する。
したがって、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えに応じて、並列腕回路12の共振周波数と共振周波数の数とを切り替えることができるため、減衰極の周波数及び減衰極の数を切り替えることができる。さらに、スイッチ22SWがオンの場合において、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
[3.2 フィルタ(チューナブルフィルタ)の変形例]
ここまで、第1インピーダンス素子としてキャパシタを用いて、第2インピーダンス素子としてインダクタを用いた構成を例に説明した。しかし、これらの関係は逆であってもかまわない。そこで、本実施の形態に係るフィルタの変形例として、このようなフィルタについて説明する。
ここまで、第1インピーダンス素子としてキャパシタを用いて、第2インピーダンス素子としてインダクタを用いた構成を例に説明した。しかし、これらの関係は逆であってもかまわない。そこで、本実施の形態に係るフィルタの変形例として、このようなフィルタについて説明する。
図15Bは、実施の形態3の変形例に係るフィルタ回路122Eの回路構成図である。同図に示すフィルタ回路122Eは、図15Aに示したフィルタ回路122Dに比べて、キャパシタとインダクタとが入れ替わっている点が異なる。以下、実施の形態3に係るフィルタ回路122Dと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
インダクタ22Lは、本変形例では、並列腕共振子22pとグランドとの間で並列腕共振子22pに直列接続された第1インピーダンス素子である。つまり、インダクタ22Lは、一方の端子が並列腕共振子22pのグランド側の端子と接続され、他方の端子がグランドに接続されている。
キャパシタ22Cは、本変形例では、一方の端子がスイッチ22SWの他方の端子に接続され、他方の端子がグランドに接続された第2インピーダンス素子である。
つまり、本変形例では、これらスイッチ22SWとキャパシタ22Cとは、直列接続された状態で、インダクタ22Lと並列接続されていることになる。したがって、並列腕共振子22pは、スイッチ22SWがオフの場合にインダクタ22Lと直列接続され、スイッチ22SWがオンの場合に、実施の形態3と同様に、インダクタ22L及びキャパシタ22Cによって構成されるLC並列共振回路と直列接続されることになる。
以上のように構成されたフィルタ回路122Eの通過特性は、制御信号にしたがってスイッチ22SWのオン及びオフが切り替えられることにより、第1通過特性と第2通過特性とが切り替えられる。
ここで、共振子単体でのインピーダンス特性は、フィルタ回路122Dで説明した特性と同様のため、以下ではその説明を省略する。
スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Eのインピーダンス特性は、直列腕共振子22sのインピーダンス特性と、並列腕共振子22p及びインダクタ22Lが直列接続された場合における並列腕回路12Dのインピーダンス特性とが合成されたインピーダンス特性となる。
よって、本変形例では、スイッチ22SWがオフの場合(第1スイッチ素子が非導通状態である場合)には、並列腕共振子22pとインダクタ22L(第1インピーダンス素子)との合成インピーダンスが極小となる周波数(並列腕回路の共振周波数frpoff)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも低域に位置する。
具体的には、スイッチ22SWがオフの場合、並列腕共振子22p及びインダクタ22Lで構成される並列腕回路12Dのインピーダンス特性は、並列腕共振子22pとインダクタ22Lとの合成インピーダンス特性となる。よって、このときの並列腕回路の共振周波数frpoffは、並列腕共振子22pの共振周波数frpより低域側となる。また、このときの並列腕回路の反共振周波数faoffは、並列腕共振子22pの反共振周波数fapと略一致する。
つまり、スイッチ22SWがオフの場合、フィルタ回路122Eは、反共振周波数fapoff及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数frpoffによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第1通過特性を有する。このため、第1通過特性は、直列腕共振子22s及び並列腕共振子22pのみで構成される基本的なフィルタ構造の通過特性に比べて、通過帯域低域側の極が低域側へシフトする。したがって、フィルタ回路122Eは、スイッチ22SWがオフの場合、基本的なフィルタ構造に比べて、通過帯域の低域端を低域側にシフトさせて通過帯域幅を広くすることができる。
一方、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ回路122Eのインピーダンス特性は、直列腕共振子22sのインピーダンス特性と、並列腕共振子22pにキャパシタ22C及びインダクタ22LからなるLC並列共振回路が直列接続された場合における並列腕回路12Dのインピーダンス特性とが合成されたインピーダンス特性となる。
よって、本変形例では、スイッチ22SWがオンの場合(第1スイッチ素子が導通状態である場合)には、並列腕共振子22pとインダクタL22及びキャパシタC22(第1及び第2インピーダンス素子)との合成インピーダンスが極小となる周波数(並列腕回路の共振周波数frpon)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも高域に位置する。
具体的には、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕共振子22p及びLC並列共振回路で構成される並列腕回路12Dのインピーダンス特性は、並列腕共振子22pとLC並列共振回路との合成インピーダンス特性となる。よって、このときの並列腕回路12Dの共振周波数(つまり、frpon)は、並列腕共振子22pの共振周波数frp及びLC並列共振回路の共振周波数fLCに応じた周波数となり、具体的には、fLCがfrpより高いとfrponがfrpより低くなり、fLCがfrpより低いとfrponがfrpより高くなる。本変形例では、LC並列共振回路は、共振周波数fLCがfrpより低くなるように構成されているため、frponはfrpより高域側となっている。ここで、LC並列共振回路の共振周波数fLCは、実施の形態3と同様に、fLC=1/(2π√(LC))で表される。また、このときの並列腕回路12Dの反共振周波数faonは、並列腕共振子22pの反共振周波数fapと略一致する。
つまり、スイッチ22SWがオンの場合、フィルタ回路122Eは、反共振周波数fapon及び共振周波数frsによって通過帯域が規定され、共振周波数frponによって通過帯域低域側の極(減衰極)が規定され、反共振周波数fasによって通過帯域高域側の極(減衰極)が規定される、第2通過特性を有する。ここで、上述したように、fLC<frpであれば、共振周波数frponは並列腕共振子22pの共振周波数frpよりも高くなる。このため、第2通過特性は、直列腕共振子22s及び並列腕共振子22pのみで構成される基本的なフィルタ構造の通過特性に比べて、通過帯域低域側の極が高域側へシフトし得る。したがって、フィルタ回路122Eは、スイッチ22SWがオンの場合、基本的なフィルタ構造に比べて、通過帯域の低域端を高域側にシフトさせて通過帯域幅を狭くすることが可能となる。
すなわち、本変形例に係るフィルタ回路122Eであっても、上記説明したフィルタ回路122Dと同様に、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数側に共振周波数を配置できるため、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
具体的には、第1インピーダンス素子がインダクタ22L、かつ、第2インピーダンス素子がキャパシタ22Cである。
これにより、スイッチ22SWがオンの場合のインピーダンス回路13Dは、インダクタ22Lとキャパシタ22Cとが並列接続された回路となり、インピーダンスが極大の周波数を有するインピーダンス特性となる。そのため、スイッチ22SWがオンの場合の並列腕回路12Dは、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数側の共振周波数を含む2つの共振周波数を有する。
一方、スイッチ22SWがオフの場合のインピーダンス回路13Dは、インダクタ22Lのみの回路となるため、誘導性のインピーダンスとなる。そのため、スイッチ22SWがオフの場合の並列腕回路12Dは、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数側の共振周波数と、並列腕共振子22pの共振周波数より高周波数側の共振周波数との、計2つの共振周波数を有する。
したがって、スイッチ22SWのオン及びオフの切り替えに応じて、減衰極の周波数を切り替えることができる。さらに、スイッチ22SWがオンの場合において、並列腕共振子22pの共振周波数より低周波数の減衰帯域において十分な減衰量を確保することができる。
[3.3 効果等]
以上、実施の形態3及びその変形例に係るフィルタ回路122D及び122E(高周波フィルタ回路)について、説明した。以下では、このようなフィルタ回路122D及び122Eによって奏される効果について、説明する。
以上、実施の形態3及びその変形例に係るフィルタ回路122D及び122E(高周波フィルタ回路)について、説明した。以下では、このようなフィルタ回路122D及び122Eによって奏される効果について、説明する。
本実施の形態及びその変形例に係るフィルタ回路122D及び122E(高周波フィルタ回路)によれば、並列腕共振子22pに直列接続された第1インピーダンス素子(実施の形態3ではキャパシタ22C、変形例ではインダクタ22L)と、一方の端子が並列腕共振子22pと第1インピーダンス素子との接続ノード(図15Aではノードx2)に接続されたスイッチ22SW(第1スイッチ素子)と、スイッチ22SWの他方の端子に接続された第2インピーダンス素子(実施の形態3ではインダクタ22L、変形例ではキャパシタ22C)と、を備える。
これにより、スイッチ22SWのオン(導通)及びオフ(非導通)に応じて、第2インピーダンス素子が並列腕共振子22pに接続または非接続とされるため、並列腕共振子22pに付加されるインピーダンスが可変する。よって、入出力端子22m(第1入出力端子)と入出力端子22n(第2入出力端子)とを結ぶ経路上のノードとグランドとの間の並列腕のインピーダンスが極小となる周波数(上記説明では並列腕回路の共振周波数)が可変する。このため、並列腕のインピーダンスが極小となる周波数によって規定される通過帯域低域側の極(減衰極)がスイッチ22SWのオン及びオフに応じて可変することになり、通過帯域の低域端を可変することができる。
ここで、第1インピーダンス素子はインダクタ及びキャパシタの一方であり、第2インピーダンス素子はその他方であるため、1つのスイッチ22SWのオン及びオフを切り替えるだけで、次の2つの状態を実現することが可能となる。具体的には、通過帯域低域側の減衰極を規定する周波数である並列腕のインピーダンスが極小となる周波数について、並列腕共振子22pの共振周波数よりも低域側に位置させる第1状態と、高域側に位置させる第2状態とを実現することが可能となる。よって、スイッチ22SWのオン及びオフに応じて、通過帯域の低域端の周波数可変幅を広げることが可能となる。つまり、本実施の形態及びその変形例に係るフィルタ回路122D及び122Eによれば、小型化かつ通過帯域と通過帯域低域側の減衰極の周波数可変幅を広げることが可能となる。
また、本実施の形態に係るフィルタ回路122Dによれば、第1インピーダンス素子がキャパシタ22C、かつ、第2インピーダンス素子がインダクタ22Lである。
これにより、スイッチ22SWをオンにすることで通過帯域の低域端と通過帯域低域側の減衰極を低域側にシフトさせ、スイッチ22SWをオフにすることで通過帯域の低域端と通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトさせることができる。また、一般的に、キャパシタはインダクタよりもQ値が高い。このため、第1インピーダンス素子がキャパシタ22Cであることにより、スイッチ22SWがオンの場合における並列腕のQ値を高めることができる。これにより、スイッチ22SWがオフの場合における通過帯域低域側の減衰スロープの急峻度を高めることができる。
また、本実施の形態に係るフィルタ回路122Dによれば、スイッチ22SWがオンの場合、並列腕共振子22pと第1及び第2インピーダンス素子との合成インピーダンスが極小となる周波数(上記説明では並列腕回路の共振周波数frpon)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(すなわち並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも低域に位置する。一方、スイッチ22SWがオフの場合(第1スイッチ素子が非導通状態である場合)には、並列腕共振子22pと第1インピーダンス素子との合成インピーダンスが極小となる周波数(上記説明では並列腕回路の共振周波数frpoff)が、上記並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(すなわち並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも高域に位置する。
これにより、スイッチ22SWのオン及びオフに応じて切り替わる第1通過帯域と第2通過帯域とで、通過帯域の低域端と通過帯域低域側の減衰極の周波数可変幅を広げることができる。
また、本実施の形態の変形例に係るフィルタ回路122Eによれば、第1インピーダンス素子がインダクタ22L、かつ、第2インピーダンス素子がキャパシタ22Cである。
これにより、スイッチ22SWをオンにすることで通過帯域の低域端と通過帯域低域側の減衰極を高域側にシフトさせ、スイッチ22SWをオフにすることで通過帯域の低域端と通過帯域低域側の減衰極を低域側にシフトさせることができる。また、第1インピーダンス素子がキャパシタ、かつ、第2インピーダンス素子がインダクタの場合に比べて、スイッチ22SWがオフの場合における通過帯域のロスを低減することができる。
また、本実施の形態の変形例に係るフィルタ回路122Eによれば、スイッチ22SWがオンの場合(第1スイッチ素子が導通状態である場合)には、並列腕共振子22pとインダクタL22及びキャパシタC22(第1及び第2インピーダンス素子)との合成インピーダンスが極小となる周波数(並列腕回路の共振周波数frpon)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも高域に位置する。一方、スイッチ22SWがオフの場合(第1スイッチ素子が非導通状態である場合)には、並列腕共振子22pとインダクタ22L(第1インピーダンス素子)との合成インピーダンスが極小となる周波数(並列腕回路の共振周波数frpoff)が、並列腕共振子22pのインピーダンスが極小となる周波数(並列腕共振子22pの共振周波数frp)よりも低域に位置する。
これにより、スイッチ22SWのオン及びオフに応じて切り替わる第1通過帯域と第2通過帯域とで、通過帯域の低域端と通過帯域低域側の減衰極の周波数可変幅を広げることができる。
なお、上記実施の形態3及びその変形例では、並列腕回路が、第1スイッチ素子と第2インピーダンス素子とで構成される第1直列回路(実施の形態3では第1直列回路14、その変形例では第1直列回路14D)を1つ備えるについて説明した。しかし、並列腕回路は、当該第1直列回路を複数備えてもかまわない。これにより、複数の第1直列回路の第1スイッチ素子の導通及び非導通が適宜選択されることにより、通過帯域低域側の減衰極を細かく調整することが可能となる。このとき、一の第1直列回路に含まれる第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングと、他の一の第1直列回路に含まれる第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングとは、互いに同期していてもかまわないし、互いに独立していてもかまわない。
また、第1スイッチ素子と第2インピーダンス素子とで構成される第1直列回路を複数備えるフィルタ回路に対して、さらに、第1スイッチ素子と第3インピーダンス素子とで構成される第2直列回路を付加してもかまわない。これにより、第2直列回路の第1スイッチ素子の導通及び非導通が適宜選択されることにより、通過帯域低域側の減衰極を細かく調整することが可能となる。なお、このような構成において、第1及び第3インピーダンス素子としてインダクタを用い、第2インピーダンス素子としてキャパシタを用いてもかまわない。また、このとき、第2直列回路に含まれる第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングと、他の第1スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングとは、互いに同期していてもかまわないし、互いに独立していてもかまわない。
また、インピーダンス回路と並列腕共振子22pとの接続順序に関し、上記実施の形態3及びその変形例では、インピーダンス回路が並列腕共振子22pとグランドとの間に接続されている。つまり、並列腕共振子22pがノードx1側に接続され、インピーダンス回路がグランド側に接続されている。しかし、この接続順序は特に限定されず、逆であってもかまわない。ただし、接続順序を逆にすると、フィルタ回路の通過帯域内のロスが悪くなる。また、並列腕共振子22pが他の弾性波共振子とともに共振子用のチップ(パッケージ)に形成されている場合に、当該チップの端子数の増加によってチップサイズの大型化を招く。このため、フィルタ特性及び小型化の観点からは、上記実施の形態3及びその変形例の接続順序で接続されていることが好ましい。
また、同様の技術は、複数段のラダー型のフィルタ構造についても適用することもできる。複数段のラダー型のフィルタ構造を有するフィルタは、例えば、LTE規格のBand11、Band21及びBand32それぞれの受信帯域に対応するダイバーシティ用チューナブルフィルタに適用することができる。
(実施の形態4)
実施の形態1~3及びそれらの変形例で説明した構成を有するフィルタモジュールは、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路2よりも、さらに使用バンド数が多いシステムに対応する高周波フロントエンド回路に適用することもできる。そこで、本実施の形態では、このような高周波フロントエンド回路について説明する。
実施の形態1~3及びそれらの変形例で説明した構成を有するフィルタモジュールは、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路2よりも、さらに使用バンド数が多いシステムに対応する高周波フロントエンド回路に適用することもできる。そこで、本実施の形態では、このような高周波フロントエンド回路について説明する。
図16は、実施の形態4に係る高周波フロントエンド回路2Lの構成図である。
同図に示すように、高周波フロントエンド回路2Lは、アンテナ素子1に接続されるアンテナ端子ANTと受信端子Rx1~Rx3を備え、アンテナ端子ANT側から順に、ダイプレクサ10と、インピーダンス整合回路211及び212と、複数のスイッチにより構成されるスイッチ群210a及び210bと、複数のフィルタにより構成されるフィルタ群220と、受信側スイッチ251及び253と、受信増幅回路261~263と、を備える。
ダイプレクサ10は、ローバンド側の高周波信号(ここでは高周波受信信号)とハイバンド側の高周波信号(ここでは高周波受信信号)とを分波する分波器である。
インピーダンス整合回路211は、インピーダンス整合をとるための素子値が固定されたインピーダンス整合回路である。インピーダンス整合回路212は、スイッチ(第2スイッチ素子)を有し、当該スイッチのオン及びオフに応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わる、上述したいずれかのインピーダンス整合回路である。
スイッチ群210a及び210bの各々は、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって、アンテナ端子ANTと所定のバンドに対応する信号経路とを接続し、例えば、複数のSPST型のスイッチによって構成される。なお、アンテナ端子ANTと接続される信号経路は1つに限らず、複数であってもかまわない。つまり、高周波フロントエンド回路2Lは、キャリアアグリゲーションに対応してもかまわない。また、スイッチ群210a及び210bの各々は、SPnT型のスイッチによって構成されていてもかまわない。
フィルタ群220は、例えば次の帯域を通過帯域に有する複数のフィルタによって構成される。具体的には、当該帯域は、(i)Band28の受信帯域、(ii)Band20の受信帯域、(iii)Band26の受信帯域、(iv)Band6の受信帯域、(v)Band11(またはBand21またはBand32)の受信帯域、(vi)Band3の受信帯域、(vii)Band2の受信帯域、(viii)Band4の受信帯域、(ix)Band1の受信帯域、(x)Band30の受信帯域、ならびに、(xi)Band7の受信帯域、である。
受信側スイッチ251は、ローバンド側の複数の受信側信号経路に接続された複数の選択端子と受信増幅回路261に接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。受信側スイッチ253は、ハイバンド側の複数の受信側信号経路に接続された複数の選択端子と受信増幅回路263に接続された共通端子とを有するスイッチ回路である。これら受信側スイッチ251及び253は、フィルタ群220の後段(ここでは受信側信号経路における後段)に設けられ、制御部(図示せず)からの制御信号にしたがって接続状態が切り替えられる。これにより、アンテナ端子ANTに入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)は、フィルタ群220の所定のフィルタを介して、受信増幅回路261~263で増幅されて、受信端子Rx1~Rx3からRFIC3(図1参照)に出力される。なお、ローバンドに対応するRFICとハイバンドに対応するRFICとが個別に設けられていてもかまわない。
受信増幅回路261は、ローバンドの高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプであり、受信増幅回路262は、Band11(またはBand21またはBand32)の高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプであり、受信増幅回路263は、ハイバンドの高周波受信信号を電力増幅するローノイズアンプである。
このように構成された高周波フロントエンド回路2Lは、(v)Band11(またはBand21またはBand32)の受信帯域を通過帯域に有するフィルタとして、スイッチ(第1スイッチ素子)を有し、当該スイッチのオン及びオフに応じて、通過帯域をBand11Rx帯、Band21Rx帯及びBand32Rx帯のいずれかに切り替えるフィルタを備える。
ここで、当該フィルタのスイッチ(第1スイッチ素子)とインピーダンス整合回路212のスイッチ(第2スイッチ素子)とは、オン(導通)及びオフ(非導通)の切替タイミングが互いに同期している。
以上のように構成された高周波フロントエンド回路2Lによれば、通過帯域内の挿入損失の増大を抑制しつつ、通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数を切り替えることができる。
また、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路2Lによれば、フィルタ群220(複数の高周波フィルタ回路)の前段または後段に設けられた受信側スイッチ251及び253(スイッチ回路)を備える。これにより、高周波信号が伝達される信号経路の一部を共通化することができる。よって、例えば、複数の高周波フィルタ回路に対応する受信増幅回路261及び262(増幅回路)を共通化することができる。したがって、高周波フロントエンド回路2Lの小型化及び低コスト化が可能となる。
なお、受信側スイッチ251及び253は、少なくとも1つが設けられていればよい。また、受信側スイッチ251及び253の選択端子等の個数は、本実施の形態に限らず、2以上であればよい。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明に係る高周波フィルタ装置について、実施の形態及び変形例を挙げて説明したが、本発明の高周波フィルタ装置は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。上記実施の形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の高周波フィルタ装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明に係る高周波フィルタ装置について、実施の形態及び変形例を挙げて説明したが、本発明の高周波フィルタ装置は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。上記実施の形態及び変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の高周波フィルタ装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
また、本発明は、上記のような高周波フィルタ装置に限られず、これらの高周波フィルタ装置を有する通信装置も含まれる。
また、本発明に係る制御部27は、集積回路であるIC、LSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。また、集積回路化の手法は、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、上記実施の形態及び変形例に係るインピーダンス整合回路及びフィルタ回路において、さらに、入出力端子及び接地端子などの各端子の間に、インダクタやキャパシタが接続されていてもよいし、抵抗素子などのインダクタ及びキャパシタ以外の回路素子が付加されていてもよい。あるいは、高周波フィルタ装置または通信装置において、各構成要素の間に、インダクタやキャパシタ、各構成要素間を繋ぐ配線による配線インダクタ、配線パターン間のキャパシタが含まれてもよい。
また、上記実施の形態2において、例えば、並列腕回路は、第1並列腕共振子及び第2並列腕共振子を含む複数の並列腕共振子を有していればよく、並列腕共振子の個数は3以上であってもかまわない。
また、上記実施の形態2及び実施の形態3において、例えば、並列腕回路は、直列腕共振子22sの入出力端子22m側のノードと接続されていなくてもよく、直列腕共振子22sの入出力端子22n側のノードと接続されていてもかまわない。
また、上記実施の形態2において、直列腕共振子単体での共振点と反共振点との周波数間隔(直列腕共振子の共振子帯域幅)と、第1及び第2並列腕共振子単体での共振点と反共振点との周波数間隔(並列腕共振子の共振子帯域幅)との大小関係は特に限定されない。ただし、周波数可変幅を拡大する観点からは、並列腕共振子と直列腕共振子とで共振子帯域幅が略等しい、もしくは、並列腕共振子が直列腕共振子よりも共振子帯域幅が広いことが好ましい。ここで、「略等しい」とは、完全に等しいことだけでなく、実質的に等しいことも含まれる。なお、このことは、第1及び第2並列腕共振子の一方(例えば、インピーダンス素子と直列接続されている並列腕共振子)についてのみ成立していてもかまわないし、第1及び第2並列腕共振子の双方について成立していてもかまわない。
また、制御部27は、RFIC3(RF信号処理回路)に内蔵されていてもよいし、あるいは、フィルタモジュールに内蔵されていてもよい。
また、例えば、上記説明したフィルタモジュールは、複数の高周波フィルタ回路を有するマルチプレクサに適用されず、1つの高周波フィルタ回路のみを有するフィルタモジュールに適用されてもかまわない。
また、例えば、マルチプレクサは、送信フィルタ及び受信フィルタの双方に上記説明した高周波フィルタ回路を適用したデュプレクサであってもかまわない。
なお、マルチプレクサとしては、デュプレクサに限らず、例えば3つの高周波フィルタ回路を備えるトリプレクサ等であってもかまわない。また、マルチプレクサは、送信側フィルタと受信側フィルタとを備える構成に限らず、複数の受信側フィルタを備える構成であってもかまわない。
本発明は、マルチバンド及びマルチモードシステムのフロントエンド部に適用できる高周波フィルタ装置及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
1 アンテナ素子
2、2L 高周波フロントエンド回路
3 RFIC(RF信号処理回路)
4 通信装置
10 ダイプレクサ
10a、10d、10e 第1回路
12、12D、120A、120D、120E 並列腕回路
13、13D インピーダンス回路
14、14D 第1直列回路
20、20A、90 フィルタモジュール(高周波フィルタ装置)
20a、20d、20e 第2回路
21、21A~21C、121A~121F インピーダンス整合回路
22、23、22A、22B、22D、22E、122A~122E フィルタ回路(高周波フィルタ回路)
22C、22C1、22C2、211C、212C、221C~224C キャパシタ(インピーダンス素子)
22L、211L~213L、221L~224L、225L インダクタ(インピーダンス素子)
22m 入出力端子(第1入出力端子)
22n 入出力端子(第2入出力端子)
22p、22p1、22p2、221p~224p、221pa~224pa、231p221p2、222p1、222p2、223p 並列腕共振子
22SW、22SW1、22SW2、212SW、221SW~224SW スイッチ(スイッチ素子)
22s、221s~224s、231s~233s 直列腕共振子
22T、22Ta、22Tb 周波数可変回路
24 送信増幅回路
26、261~263 受信増幅回路
31 モジュール基板
32 スイッチIC
33A、33B 共振子用パッケージ
34A、34B チップ部品
120、Tx 送信端子
130、Rx、Rx1~Rx3 受信端子
202、204 入出力端子
210a、210b スイッチ群
220 フィルタ群
251、253 受信側スイッチ(スイッチ回路)
250 縦結合共振器
271、272 制御線
ANT アンテナ端子
N 共通接続点
2、2L 高周波フロントエンド回路
3 RFIC(RF信号処理回路)
4 通信装置
10 ダイプレクサ
10a、10d、10e 第1回路
12、12D、120A、120D、120E 並列腕回路
13、13D インピーダンス回路
14、14D 第1直列回路
20、20A、90 フィルタモジュール(高周波フィルタ装置)
20a、20d、20e 第2回路
21、21A~21C、121A~121F インピーダンス整合回路
22、23、22A、22B、22D、22E、122A~122E フィルタ回路(高周波フィルタ回路)
22C、22C1、22C2、211C、212C、221C~224C キャパシタ(インピーダンス素子)
22L、211L~213L、221L~224L、225L インダクタ(インピーダンス素子)
22m 入出力端子(第1入出力端子)
22n 入出力端子(第2入出力端子)
22p、22p1、22p2、221p~224p、221pa~224pa、231p221p2、222p1、222p2、223p 並列腕共振子
22SW、22SW1、22SW2、212SW、221SW~224SW スイッチ(スイッチ素子)
22s、221s~224s、231s~233s 直列腕共振子
22T、22Ta、22Tb 周波数可変回路
24 送信増幅回路
26、261~263 受信増幅回路
31 モジュール基板
32 スイッチIC
33A、33B 共振子用パッケージ
34A、34B チップ部品
120、Tx 送信端子
130、Rx、Rx1~Rx3 受信端子
202、204 入出力端子
210a、210b スイッチ群
220 フィルタ群
251、253 受信側スイッチ(スイッチ回路)
250 縦結合共振器
271、272 制御線
ANT アンテナ端子
N 共通接続点
Claims (15)
- 第1スイッチ素子を有し、当該第1スイッチ素子の導通及び非導通に応じて通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数が切り替わる高周波フィルタ回路と、
前記高周波フィルタ回路の前段及び後段の少なくとも一方に配置され、第2スイッチ素子を有し、当該第2スイッチ素子の導通及び非導通に応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わるインピーダンス整合回路と、を備え、
前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期している、
高周波フィルタ装置。 - さらに、前記高周波フィルタ回路と前記インピーダンス整合回路とに共通に設けられ、前記第1及び前記第2スイッチ素子の導通及び非導通を切り替える制御信号を伝達する制御線を備える、
請求項1に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1及び前記第2スイッチ素子は、双方が導通または双方が非導通となる、
請求項1または2に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1及び前記第2スイッチ素子は、一方が導通かつ他方が非導通となる、または、当該一方が非導通かつ当該他方が導通となる、
請求項1または2に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記高周波フィルタ回路は、さらに、第3スイッチ素子を有し、当該第3スイッチ素子の導通及び非導通に応じて通過帯域の周波数、または、少なくとも1つの減衰極の周波数が切り替わり、
前記インピーダンス整合回路は、さらに、第4スイッチ素子を有し、当該第4スイッチ素子の導通及び非導通に応じてインピーダンス整合をとるための素子値が切り替わり、
前記第3スイッチ素子と前記第4スイッチ素子とは、導通及び非導通の切り替えタイミングが互いに同期しており、
前記第1及び前記第2スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングと、前記第3及び前記第4スイッチ素子の導通及び非導通の切り替えタイミングとは、互いに独立している、
請求項1~4のいずれか1項に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記インピーダンス整合回路は、前記高周波フィルタ回路と他の高周波フィルタ回路とが接続される共通接続点に接続されている、
請求項1~5のいずれか1項に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記高周波フィルタ回路は、
第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕回路と、
前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドに接続された並列腕回路と、
を備え、
前記並列腕回路は、
第1並列腕共振子を有する第1回路と、
前記第1回路に並列接続され、かつ、第2並列腕共振子を有する、第2回路と、
を有し、
前記第1回路及び前記第2回路の少なくとも一方の回路は、さらに、
前記一方の回路における前記第1並列腕共振子または前記第2並列腕共振子に直列接続され、かつ、互いに並列接続されたインピーダンス素子及び前記第1スイッチ素子を有する周波数可変回路を有し、
前記第2並列腕共振子は、
前記第1並列腕共振子の共振周波数と異なる共振周波数と、
前記第1並列腕共振子の反共振周波数と異なる反共振周波数と、
を有する、
請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、
前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、
前記第1回路は前記周波数可変回路を有さず、前記第2回路は前記周波数可変回路を有する、
請求項7に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、
前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、
前記第1回路は前記周波数可変回路を有し、前記第2回路は前記周波数可変回路を有さない、
請求項7に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1並列腕共振子の共振周波数は、前記第2並列腕共振子の共振周波数より低く、
前記第1並列腕共振子の反共振周波数は、前記第2並列腕共振子の反共振周波数より低く、
前記第1回路及び前記第2回路の各々が、前記周波数可変回路を有する、
請求項7に記載の高周波フィルタ装置。 - 第1入出力端子と第2入出力端子との間に接続された直列腕回路と、
前記第1入出力端子と前記第2入出力端子とを結ぶ経路上のノードとグランドとに接続された並列腕回路と、を備え、
前記並列腕回路は、
並列腕共振子と、前記並列腕共振子に直列接続されたインピーダンス回路とを備え、
前記インピーダンス回路は、
インダクタ及びキャパシタの一方である第1インピーダンス素子と、
インダクタ及びキャパシタの他方である第2インピーダンス素子と、
前記第2インピーダンス素子に直列接続された前記第1スイッチ素子と、を備え、
前記第2インピーダンス素子及び前記第1スイッチ素子によって構成される第1直列回路は、前記第1インピーダンス素子に並列接続されている、
請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1インピーダンス素子がキャパシタ、かつ、前記第2インピーダンス素子がインダクタである、
請求項11に記載の高周波フィルタ装置。 - 前記第1インピーダンス素子がインダクタ、かつ、前記第2インピーダンス素子がキャパシタである、
請求項11に記載の高周波フィルタ装置。 - さらに、前記第1スイッチ素子及び前記第2スイッチ素子の導通及び非導通を制御する制御部を備える、
請求項1~13のいずれか1項に記載の高周波フィルタ装置。 - アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項14に記載の高周波フィルタ装置と、を備える、
通信装置。
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