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JP3230623B2 - 複合フィルタ - Google Patents

複合フィルタ

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JP3230623B2
JP3230623B2 JP15213193A JP15213193A JP3230623B2 JP 3230623 B2 JP3230623 B2 JP 3230623B2 JP 15213193 A JP15213193 A JP 15213193A JP 15213193 A JP15213193 A JP 15213193A JP 3230623 B2 JP3230623 B2 JP 3230623B2
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JP
Japan
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acoustic wave
surface acoustic
resonance circuit
dielectric
composite filter
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博美 谷津田
寛明 飯島
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Japan Radio Co Ltd
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Japan Radio Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/72Networks using surface acoustic waves

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば移動体通信装置
に搭載されるフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】通信装置には、各種のフィルタが搭載さ
れる。搭載されるフィルタの種類を特性によって分類し
た場合、帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ、高域通
過フィルタ、帯域阻止フィルタ等に分類される。また、
構成方法により分類した場合、LCフィルタ、誘電体フ
ィルタ、弾性表面波フィルタ等に分類できる。
【0003】これらのフィルタのうち誘電体フィルタ
は、通常、1/4波長共振を利用した並列共振子を用い
て構成されるフィルタである。この共振子、すなわち誘
電体共振子の等価回路は、図4においてDRで示される
ように並列共振回路である。この図においては、誘電体
共振子DRの等価容量及びインダクタンスと並列に抵抗
が描かれている。この抵抗は、誘電体共振子DRのQを
表している。
【0004】例えば誘電体共振子DRに直列に容量素子
を直列接続し、これを並列腕に配置すると、誘電体
共振子DRの等価インダクタンスと容量素子Cの容量
が直列共振するから、帯域阻止フィルタが得られる。こ
の帯域阻止フィルタの特性は、図5に示されるように容
量素子Cの容量値に依存する。この図の特性は、図4
に示されるように、誘導素子Lm1及びLm2並びに容
量素子Cm1及びC から構成される整合回路を介し
て計算したものである。また、比較のために共振周波数
を同一値に調整しつつ、容量素子Cの容量値を(a)
1.5pF、(b)5.48pFとして、2種類の構成
について計算を行ってる。この図から明らかなように、
容量素子Cの容量値が小さいほど急峻なカットオフが
得られ、大きいほど阻止帯域減衰量が大きくなる。
【0005】このように、誘電体フィルタの利点として
は、共振子を並列腕に配置するため通過帯域での挿入損
失を1dB程度と低くすることができること、阻止帯域
での減衰量を大きくできることがある。逆に、欠点とし
ては、Qが200〜300程度と低いため急峻な特性を
実現しにくいこと、従って直列容量との関係を考慮しつ
つフィルタを設計する必要があることがある。
【0006】また、通信装置において使用し得るフィル
タのうち弾性表面波フィルタは、圧電体の表面における
弾性表面波共振を利用したフィルタである。すなわち、
圧電体の表面に形成された電極によって弾性表面波を励
振して、共振を発生させる。弾性表面波共振子の等価回
路は、図6に示されるような回路構成となる。従って、
この弾性表面波共振子を直列腕に設けることにより、帯
域阻止特性が得られる。弾性表面波フィルタの利点とし
ては、急峻な特性が得られることがある。欠点として
は、帯域幅が狭いことがある。
【0007】図7には、フィルタに対して要求される特
性の一例が示されている。例えば移動体通信装置の分波
回路、すなわち送信周波数と受信周波数を分離する回路
においては、この図に示されるように、送信周波数での
減衰が小さく、受信周波数での減衰が大きく、さらにカ
ットオフが急峻な送信側フィルタが必要である。急峻な
特性が必要となるのは、送信周波数と受信周波数が近接
しているためである。
【0008】このような要求仕様を誘電体フィルタによ
って実現しようとする場合、例えば図8及び図9に示さ
れるような回路構成とする必要がある。この図に示され
る回路は、並列腕に配置された3個の誘電体共振子DR
〜DR、これに直列接続された容量素子CS〜C
、直列腕に配置された誘導素子L〜L及び並列
腕に配置された容量素子C〜Cから構成されてい
る。
【0009】このような構成を採用する場合、容量素子
CS〜CSの容量を大きくする。すなわち、直列容
量値が大きいほど阻止帯域の減衰量が大きいことに着目
し、容量素子CS〜CSの容量を大きくした上で、
不足するカットオフ特性については複数個の共振子の使
用により補う。
【0010】また、図7のような要求仕様を弾性表面波
フィルタによって実現しようとする場合、例えば図10
に示されるような回路構成とする必要がある。この図に
おいて、SAW〜SAWは弾性表面波共振子であ
り、これら4個の弾性表面波共振子SAW〜SAW
は直列腕において縦続接続されている。また、Cj11
〜Cj42は、各弾性表面波共振子SAW〜SAW
の電極浮遊容量である。さらに、Cp1及びCp2は図
示しないパッケージのパッドと弾性表面波共振子SAW
、SAWの間の浮遊容量、Lp1及びLp2はパッ
ドと弾性表面波共振子SAW、SAWの間の浮遊イ
ンダクタンスである。
【0011】この構成の場合、各弾性表面波共振子SA
〜SAWの共振周波数を、互いに少しずつ異なる
周波数とする。これによって、阻止帯域幅が狭いことを
補う。しかし、図10の回路の特性を整合回路を介して
測定した図11から明らかなように、4個の弾性表面波
共振子では十分な帯域幅を確保できない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】この様に、通過帯域で
の減衰が小さく、阻止帯域での減衰が大きく、さらにカ
ットオフが急峻なフィルタが要求されている場合、これ
を誘電体フィルタとして実現しようとすると、急峻な特
性を得るべく多数の誘電体共振子を使用しなければなら
くなる。また、弾性表面波フィルタとして実現しようと
すると、阻止帯域幅を確保すべく多数の弾性表面波共振
子を使用しなければならくなる。また、直列腕における
多数の共振子の使用は、挿入損失の増大、耐電力性の劣
化につながる。
【0013】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、多数の共振子の使
用、ひいては構成の肥大を招くことなく、通過帯域での
減衰が小さく、阻止帯域での減衰が大きく、さらにカッ
トオフが急峻なフィルタを実現することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の複合フィルタは、直列腕に配置され
帯域阻止特性を有する弾性表面波共振回路と、並列腕に
配置され所定周波数で直列共振する誘電体共振回路と、
を備え、誘電体共振回路によって阻止帯域減衰を、弾性
表面波共振回路によって遮断を、それぞれ実現すること
を特徴とする。
【0015】また、本発明の複合フィルタは、弾性表面
波共振回路が、互いに共振周波数が異なり縦続接続され
た複数の弾性表面波共振子を含むことを特徴とする。
【0016】本発明の複合フィルタは、複数の表面弾性
波共振子が1個のパッケージ内に収納されることを特徴
とする。
【0017】本発明の複合フィルタは、誘電体共振回路
が、所定周波数で誘導素子として機能する誘電体素子
と、この誘電体素子と直列接続された容量素子と、を含
むことを特徴とする。
【0018】本発明の複合フィルタは、移動体通信用送
信信号を瀘波してアンテナ側に供給することを特徴とす
る。
【0019】本発明の通信装置は、本発明の複合フィル
タを備え、この複合フィルタによって信号を瀘波するこ
とを特徴とする。
【0020】そして、本発明の複合フィルタの設計方法
は、並列腕に誘電体共振回路を、直列腕に弾性表面波共
振回路を、それぞれ配置すると共に、誘電体共振回路の
直列容量を比較的大きく設定して阻止帯域減衰量を大き
くし、弾性表面波共振回路を構成する弾性表面波共振子
の個数を少なく設定して挿入損失を小さくすることを特
徴とする。
【0021】
【作用】本発明の複合フィルタにおいては、弾性表面波
共振回路が直列腕に、誘電体共振回路が並列腕に、それ
ぞれ配置される。誘電体共振回路は阻止帯域減衰特性
を、弾性表面波共振回路は遮断特性を、それぞれ担う。
従って、通過帯域での減衰が小さく、阻止帯域での減衰
が大きく、さらにカットオフが急峻なフィルタが実現さ
れる。その際、多数の共振子を使用する必要がないか
ら、形状寸法も小型になる。
【0022】また、弾性表面波共振回路は、例えば、互
いに共振周波数が異なり縦続接続された複数の弾性表面
波共振子から構成できる。このようにすれば、帯域幅が
広くなる。その際、共振子の個数は少なくて済む。さら
に、複数の表面弾性波共振子を1個のパッケージ内に収
納すれば、より小型になる。また、誘電体共振回路は、
誘電体素子及びこれに直列接続した容量素子から構成で
きる。
【0023】本発明の複合フィルタは、各種通信装置に
おいて信号の瀘波に使用できる。例えば、移動体通信用
送信信号を瀘波してアンテナ側に供給するためのフィル
タに使用できる。すなわち、この種のフィルタを、要求
使用を十分に実現しつつ、小型に構成できる。
【0024】そして、本発明の複合フィルタの設計方法
においては、並列腕に誘電体共振回路が、直列腕に弾性
表面波共振回路が、それぞれ配置される。これと共に、
誘電体共振回路の直列容量が比較的大きく設定され、こ
れによって阻止帯域減衰量が大きく設定される。また、
弾性表面波共振回路を構成する弾性表面波共振子の個数
が少なく設定され、これにより挿入損失が小さくされ
る。
【0025】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。図4乃至図11に示される従来例と同
様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【0026】図1には、本発明の第1実施例に係る複合
フィルタの構成が示されている。この図に示される複合
フィルタは、その並列腕に、誘電体共振子DR及び直列
容量素子Cを備えている。また、直列腕には4個の弾
性表面波共振子から構成される弾性表面波ブロック10
を備えている。誘電体共振子DRは、先に述べた図4と
同様の構成を有しており、また、弾性表面波ブロック1
0は図10と同様の構成を有している。容量素子C11
及びC12と誘導素子L11及びL12は、整合回路と
しての機能と、ローパスフィルタとしての機能を兼ね備
えている。
【0027】図2には、この実施例の挿入損失特性が示
されている。この図に示されるように、阻止帯域におけ
る減衰量は50dB程度、通過帯域内の損失が0.5d
B〜1.0dB程度という良好な特性が実現されてい
る。このように、本実施例においては、良好なカットオ
フ特性及び大きな減衰量が得られる。
【0028】このような特性が得られるのは、誘電体共
振子及び弾性表面波共振子それぞれの利点が効果的に発
揮されるからである。すなわち、弾性表面波共振子のみ
を用いてフィルタを構成した場合と異なり、誘電体共振
子DRを用いて阻止帯域減衰量を確保できるから、弾性
表面波共振子の縦続接続段数を少なくすることができ
る。また、誘電体共振子DRのみによる構成と異なり、
弾性表面波ブロック10によりカットオフ特性を確保す
ることができるため直列容量素子Cの容量値を大きく
でき、その結果効果的な阻止帯域減衰量の確保が可能と
なる。また、本実施例に係るフィルタを移動体通信装置
の送信用フィルタとして使用する場合には、大電力が伝
送される通過帯域において弾性表面波ブロック10は単
なるコンデンサとして動作し弾性波へのエネルギー変換
が行われないため、耐電力性に優れたフィルタが得られ
る。
【0029】図3には、本発明の第2実施例に係る複合
フィルタの構成が示されている。この図に示されるよう
に、2個の弾性表面波ブロック10−1及び10−2を
直列腕に配置しても構わない。誘電体ブロック12は、
前述の誘電体共振子DR及び直列容量素子Cを含む構
成である。また、弾性表面波ブロック10−1と10−
2は単一のパッケージ14に収納する。
【0030】このような構成とすると、すなわち単一パ
ッケージ内に複数の弾性表面波ブロック10−1及び1
0−2を収納する構成とすると、装置構成をより小型化
することができる。また、各弾性表面波ブロック10−
1,10−2内に複数個の弾性表面波共振子を封入する
ようにすれば、阻止帯域幅を好適に広げることができ
る。
【0031】なお、以上の説明においては、通過帯域が
阻止帯域よりも高域側にある場合について説明したが、
通過帯域が阻止帯域よりも低域側にある場合について
も、同様の思想により複合フィルタを設計することがで
き同様の効果を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性表面波共振回路を直列腕に、誘電体共振回路を並列
腕に、それぞれ配置し、誘電体共振回路で阻止帯域減衰
特性を、弾性表面波共振回路で遮断特性を、それぞれ実
現するようにしたため、通過帯域での減衰が小さく、阻
止帯域での減衰が大きく、さらにカットオフが急峻なフ
ィルタを、小型に実現できる。従って、各種通信装置に
適し特に移動体通信用送信信号の瀘波に適するフィルタ
が得られる。すなわち、この種のフィルタを、要求使用
を十分に実現しつつ、小型に構成できる。
【0033】また、弾性表面波共振回路を、互いに共振
周波数が異なる複数の弾性表面波共振子を縦続接続した
構成としたため、帯域幅を広くしつつ、共振子の個数を
少なくできる。さらに、複数の表面弾性波共振子を1個
のパッケージ内に収納したため、より小型になる。ま
た、誘電体共振回路は、誘電体素子及びこれに直列接続
した容量素子から構成できる。
【0034】そして、本発明の複合フィルタの設計方法
によれば、並列腕に誘電体共振回路を、直列腕に弾性表
面波共振回路を、それぞれ配置し、誘電体共振回路の直
列容量を比較的大きく設定しているため、阻止帯域減衰
量を大きくすることができる。また、弾性表面波共振回
路を構成する弾性表面波共振子の個数を少なく設定して
いるため、これにより挿入損失を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る複合フィルタの構成
を示すブロック図である。
【図2】第1実施例の挿入損失特性を示す特性図であ
る。
【図3】本発明の第2実施例に係る複合フィルタの構成
を示すブロック図である。
【図4】誘電体共振子の等価回路構成を示す等価回路図
である。
【図5】誘電体共振子の挿入損失特性を示す特性図であ
る。
【図6】弾性表面波共振子の等価回路構成を示す等価回
路図である。
【図7】要求仕様の一例を示す図である。
【図8】第1従来例に係るフィルタの構成を示す回路図
である。
【図9】第1従来例の等価回路構成を示す等価回路図で
ある。
【図10】第2従来例に係るフィルタの構成を示す回路
図である。
【図11】第2従来例の挿入損失特性を示す特性図であ
る。
【符号の説明】
DR 誘電体共振子 C 直列容量素子 10,10−1,10−2 弾性表面波ブロック 12 誘電体ブロック 14 パッケージ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/64 H01P 1/202

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直列腕に配置され帯域阻止特性を有する
    弾性表面波共振回路と、 並列腕に配置され所定周波数で直列共振する誘電体共振
    回路と、 を備え、 誘電体共振回路によって阻止帯域減衰を、弾性表面波共
    振回路によって遮断を、それぞれ実現することを特徴と
    する複合フィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の複合フィルタにおいて、 弾性表面波共振回路が、互いに共振周波数が異なり縦続
    接続された複数の弾性表面波共振子を含むことを特徴と
    する複合フィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の複合フィルタにおいて、 複数の表面弾性波共振子が1個のパッケージ内に収納さ
    れることを特徴とする複合フィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の複合フィルタにおいて、 誘電体共振回路が、所定周波数で誘導素子として機能す
    る誘電体素子と、この誘電体素子と直列接続された容量
    素子と、を含むことを特徴とする複合フィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の複合フィルタにおいて、 移動体通信用送信信号を瀘波してアンテナ側に供給する
    ことを特徴とする複合フィルタ。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の複合フィルタを備え、こ
    の複合フィルタによって信号を瀘波することを特徴とす
    る通信装置。
  7. 【請求項7】 並列腕に誘電体共振回路を、直列腕に弾
    性表面波共振回路を、それぞれ配置すると共に、誘電体
    共振回路の直列容量を比較的大きく設定して阻止帯域減
    衰量を大きくし、弾性表面波共振回路を構成する弾性表
    面波共振子の個数を少なく設定して挿入損失を小さくす
    ることを特徴とする複合フィルタの設計方法。
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CN109075771B (zh) * 2016-04-08 2022-08-16 谐振公司 射频滤波器,高选择性三工器和通信设备

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