JPH08204487A - 有極形フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共振器の個数を低減して、しかも損失歪みを
抑制し、急峻な減衰特性を有する携帯電話の小形化、高
性能化及び高信頼度化を図り得る有極形フィルタを提供
する。 【構成】 複数の共振器により構成される有極形フィル
タにおいて、減衰極周波数の配置において、遮断周波数
に近い極周波数（ｆ_p1，ｆ_p2，ｆ_p3）を、ｆ _p1は８９
４．０ＭＨｚ，ｆ_p2は８６９．０ＭＨｚ，ｆ_p3は８８
３．０ＭＨｚとし回路の内部に挿入し、通過帯域の損失
特性を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話用フィルタ
（有極形フィルタ）の回路構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
「マイクロ波回路の基礎とその応用」小西 良弘著、総
合電子出版社、１９９０年８月発行に開示されるものが
あった。携帯電話の小形化、高性能化に伴い、携帯電話
用フィルタとして、減衰特性における有限周波数の減衰
量が無限大周波数点を持つ有極形特性が要求される場合
が増加している。

【０００３】この要求に対して、従来は設計及び試作の
容易さから、図５に示すように、極を持つ回路、つまり
有極回路１及び有極回路２を（λ_g ／４）線路３で結合
する回路が基本回路として主に用いられている。すなわ
ち、携帯電話用フィルタにおいて、多くの無限大周波数
点を必要とする減衰規格の場合、図５の基本回路の縦続
接続により実現されている。

【０００４】図５において、有極回路１（Ｄ₁ ）と有極
回路２（Ｄ₂ ）を（λ_g ／４）線路３で結合する回路は
通過帯域が近似的に狭い場合、キャパシタとインダクタ
に置換した回路が用いられる。なお、図５において、有
極回路１は、キャパシタＣ_S1と、キャパシタＣ₂ とイン
ダクタンスＬ₂ の並列回路が直列に接続された回路構成
であり、有極回路２は、キャパシタＣ_S2と、キャパシタ
Ｃ₃ とインダクタンスＬ₃ の並列回路が直列に接続され
た回路構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の有極形フィルタの回路構成では、急峻な減衰特
性が要求される場合は、多くの共振器が必要となり、特
に、損失歪みが増加し、携帯電話の小形化、高性能化及
び高信頼度化の大きな障害となっている。本発明は、上
記問題点を除去し、共振器の個数を低減して、しかも損
失歪みを抑制し、急峻な減衰特性を有する携帯電話の小
形化、高性能化及び高信頼度化を図り得る有極形フィル
タを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）複数の共振器により構成される有極形フィルタに
おいて、減衰極周波数の配置において、遮断周波数に近
い極周波数を回路の内部に挿入し、通過帯域の損失特性
を低減するようにしたものである。

【０００７】（２）上記（１）記載の有極形フィルタに
おいて、極周波数（ｆ_p1，ｆ_p2，ｆ _p3）を、ｆ_p1は８９
４．０ＭＨｚ，ｆ_p2は８６９．０ＭＨｚ，ｆ_p3は８８
３．０ＭＨｚとするようにしたものである。

【０００８】

【作用】携帯電話の小形化、高性能化及び高信頼度化に
伴い、携帯電話用フィルタにおいて急峻な減衰特性を必
要とする有極形フィルタが要求される場合が増加してい
る。この有極形フィルタにおいて、極周波数の配置順序
により特性、特に、通過帯域の損失特性が変化すること
が知られている。

【０００９】本発明によれば、この極周波数の配置を通
過帯域の損失特性がより小さくなるように構成すること
である。すなわち、遮断周波数に近い極周波数を回路の
内部に挿入し、極周波数（ｆ_p1，ｆ_p2，ｆ_p3）を（ｆ_p1
＝８９４．０ＭＨｚ，ｆ_p2＝８６９．０ＭＨｚ，ｆ_p3＝
８８３．０ＭＨｚ）にすることにより、共振器の個数を
低減して、しかも通過帯域の損失歪みを抑制し、急峻な
減衰特性を有する携帯電話の小形化、高性能化及び高信
頼度化を図ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の実施例を示す有極形フィル
タの回路図である。本実施例は通過帯域が８２４．０〜
８４９．０ＭＨｚ、減衰帯域が８６９．０〜８９４．０
ＭＨｚのＡＭＰＳ方式用携帯電話の送信用フィルタの例
である。

【００１１】図１において、Ｌ₁ は１０ｎＨ、Ｃ₂₁は
０．９８ｐＦ、Ｌ₂ は７１．９ｎＨ、Ｃ₂₂は０．３５ｐ
Ｆ、Ｌ₃ は１５ｎＨ、Ｃ₄₁は０．４６ｐＦ、Ｌ₄ は７
９．１ｎＨ、Ｃ₄₂は無し、Ｌ₅ は１５ｎＨ、Ｃ₆₁は０．
７８ｐＦ、Ｌ₆ は１０４．６ｎＨ、Ｃ₆₂は０．３５ｐ
Ｆ、Ｌ₇ は１０ｎＨである。この図において、極周波数
（ｆ_p1，ｆ_p2，ｆ_p3）を（ｆ_p1＝８９４．０ＭＨｚ，ｆ
_p2＝８６９．０ＭＨｚ，ｆ_p3＝８８３．０ＭＨｚ）にす
ることにより、従来のような極周波数、（ｆ_p1＝８６
９．０ＭＨｚ，ｆ_p2＝８９４．０ＭＨｚ，ｆ_p3＝８８
３．０ＭＨｚ）よりも、通過帯域の損失特性がより小さ
くなるように構成する。すなわち、本発明の特徴は通過
帯域に最も近い極周波数回路を回路の内部に入れること
である。

【００１２】ここで、ｆ_p1＝〔Ｌ₂ Ｃ₂₁Ｃ₂₂／（Ｃ₂₁＋
Ｃ₂₂）〕^-0.5 ｆ_p2＝〔Ｌ₄ Ｃ₄₁Ｃ₄₂／（Ｃ₄₁＋Ｃ₄₂）〕^-0.5 ｆ_p3＝〔Ｌ₆ Ｃ₆₁Ｃ₆₂／（Ｃ₆₁＋Ｃ₆₂）〕^-0.5 図１の回路構成及び素子値での減衰特性を表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１に示すように、８２４ＭＨｚにおいて
０．５２ｄＢ、８４９ＭＨｚにおいて１．７２ｄＢ、８
６９〜８９４ＭＨｚにおいて３３．２ｄＢである。図２
は本発明のＬＣ有極形フィルタの回路構成図、図３は図
２のＬＣ有極形フィルタの基本回路分解図である。図３
における各基本区間の特性を表２に示す。

【００１５】

【表２】

【００１６】表２に示すように、減衰特性は、８２４Ｍ
Ｈｚにおいて、ＮＯ．１区間では、０．７６ｄＢ、Ｎ
Ｏ．２区間では、０．６１ｄＢ、ＮＯ．３区間では、
０．９ｄＢであり、８４９ＭＨｚにおいて、ＮＯ．１区
間では、０．９９ｄＢ、ＮＯ．２区間では、５．１８ｄ
Ｂ、ＮＯ．３区間では、１．０５ｄＢであり、極周波数
はＮＯ．１区間では、８４９ＭＨｚ、ＮＯ．２区間で
は、８６９ＭＨｚ、ＮＯ．３区間では、８８３ＭＨｚで
あり、極減衰量はＮＯ．１区間では、２２．４ｄＢ、Ｎ
Ｏ．２区間では、２７．２ｄＢ、ＮＯ．３区間では、１
８．９ｄＢである。

【００１７】また、素子値としては、等価ＬはＮＯ．１
区間では、７１．９ｎＨ、ＮＯ．２区間では、７９．１
ｎＨ、ＮＯ．３区間では、１０４．６ｎＨであり、Ｑは
ＮＯ．１区間では、３９９、ＮＯ．２区間では、７７
８、ＮＯ．３区間では、３３１である。ここで、ｆ＝８
４９．０ＭＨｚに着目する。各基本区間の損失量に比べ
て全体の回路での損失量が少ないことが表１から分か
る。

【００１８】この動作原理を説明する。図１の回路を図
２に示すように基本回路に分解して本発明の原理を示
す。まず、基本回路をｎ個縦続接続した場合を考える。
図４において、基本回路と全体回路の間には、式（１）
の関係が存在する。ここで、Θは動作伝搬定数であり、
Θの実数部が振幅特性、Θの虚数部が位相特性を示す。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】ｒ₀ ＝（Ｚ₁₁−Ｚ_S ）／（Ｚ₁₁＋Ｚ_S ）＝
始端の反射係数、 ｒ_n ＝（Ｚ_r −Ｚ_n2）／（Ｚ_r ＋Ｚ_n2）＝終端の反射係
数 上記式（２）をｎ＝１，２，３の場合について求める
と、式（３），式（４），式（５）になる。

【００２２】

【数３】

【００２３】

【数４】

【００２４】ここで、各基本区間の反射による項
（π₁ ，π₂ ，π₃ ）について注目する。

【００２５】

【数５】

【００２６】ここで、説明を簡単にするため複合線路の
場合を考える。電源と整合している線路ＮＯ．１と、整
合した負荷を持つ線路ＮＯ．３との間に、これらと特性
インピーダンスの異なる線路ＮＯ．２が挿入されている
と考える。これは、ｎ＝３の場合で、ｒ₀ ＝０，ｒ₃ ＝
０であって、

【００２７】

【数６】

【００２８】ｒ₁ ，ｒ₂ は１より小さいから、式（６）
は式（７）となる。

【００２９】

【数７】

【００３０】ここで、図２の有極形フィルタの回路構成
について考察する。すなわち、図３（２）の基本回路に
ついて検討する。この回路の映像伝搬定数Θ、開放イン
ピーダンスＺ_1f、及び短絡インピーダンスＺ_1Sはそれぞ
れ式（８）、式（９）、式（１０）で与えられる。 ｔａｎｈ（Θ）＝Ｋ² …（８） Ｋ² ＝Ｚ_1S／Ｚ_1f …（９） Ｚ_1S＝ＳＬ₃₂（ここでＬ₃₂＝Ｌ₅₁） …（１０） Ｚ_1f＝２〔１＋Ｓ² Ｃ₄ （Ｌ₃₂＋２Ｌ₄ ）／２〕／ＳＣ₄ …（１１） Θ＝α＋ｊβ ここで式（７）の最後項に注目する。

【００３１】

【数８】

【００３２】すなわち、式（１２）の第１項Ｋ₇ （ｒ）
が振幅歪み、第２項Ｋ₇ （Ｉ）が位相歪みになるので、
ここでは第１項のみに注目する。式（１２）の第１項Ｋ
₇ （ｒ）に着目し、Ｋ₇ （ｒ）（すなわち振幅歪み）が
負になるβの範囲に注目する。したがって、βが４５°
＜β＜９０°のβの範囲で負の振幅歪みとなり、有極形
フィルタの振幅歪みは軽減される。

【００３３】式（１２）の位相特性β（ω）は式（１
３）で与えられる。 β（ω）＝２ｔａｎ^-1Ｋ₁₁ ² …（１３） Ｋ₁₁ ² ＝ω² 〔（Ｌ₃₂Ｃ₄ ／２）／（１−ω² ／
ω₁ ²）〕， ω₁ ²＝２／〔Ｃ₄ （Ｌ₃₂＋２Ｌ₄ ）〕 式（１３）において、β（ω）が４５°になるＫ₁₁は、 Ｋ₁₁＝１．０ である。この場合の角周波数をω₂ とすると、このω₂
は式（１４）で与えられる。

【００３４】 ω₂ ²＝２／〔Ｃ₄ （２Ｌ₃₂＋２Ｌ₄ ）〕 …（１４） ここで、Ｌ₃₂＝１０．０ｎＨ，２Ｌ₄ ＝１４３．８ｎ
Ｈ，Ｃ₄ ／２＝０．２２７４ｐＦとすると、ω₂ は、 ω₂ ＝０．５１８１４１×１０¹⁰，ｆ₂ ＝８２４．６４
６ＭＨｚ となる。また、ω₁ は、 ω₁ ＝０．５３４６９６×１０¹⁰，ｆ₁ ＝８５０．９７
４ＭＨｚ となる。振幅歪みｋ₇ （ｒ）〔式（１７）のｋ
₇ （ｒ）〕は式（１５）で与えられる。

【００３５】 ｋ₇ （ｒ）＝ｒ₁ ｒ₂ ＣＯＳ（２β） …（１５） このｋ₇ （ｒ）はｆ₂ ＝８２４．６４６〜ｆ₁ ＝８５
０．９７４ＭＨｚの周波数範囲において負になる。すな
わち、利得となり損失特性は小さくなる。図４の実施例
のｒ₁ ，ｒ₂ を評価の基となる各基本区間の影像インピ
ーダンスを表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３において、極周波数は、ＮＯ．１区間
では、８９４ＭＨｚ、ＮＯ．２区間では、８６９ＭＨ
ｚ、ＮＯ．３区間では、８８３ＭＨｚであり、影像イン
ピーダンスは、ＮＯ．１区間では、Ｚ₁₁＝２１３．０２
（１−１．３３８２ｆ² ）^0.5、ＮＯ．２区間では、Ｚ
₂₂＝１５３．５６（１−１．３６６１ｆ² ）^0.5 、Ｎ
Ｏ．３区間では、Ｚ₃₃＝２５２．７２（１−１．３４３
９ｆ² ）^0.5 である。

【００３８】また、ｆ₁ は、ＮＯ．１区間では、８６
４．４４、ＮＯ．２区間では、８３０．５２、ＮＯ．３
区間では、８６２．６１、ｆ₂ は、ＮＯ．１区間では、
８３７．６４、ＮＯ．２区間では、７９６．７４、Ｎ
Ｏ．３区間では、８５８．４６、ｆ＝８４９ＭＨｚ影像
Ｉｎは、ＮＯ．１区間では、４０．０９３１、ＮＯ．２
区間では、１９．０１５７、ＮＯ．３区間では、４４．
９２１８である。

【００３９】式（１５）のｒ₁ ，ｒ₂ は、ｒ₁ ＝（Ｚ₂₂
−Ｚ₁₁）／（Ｚ₂₂＋Ｚ₁₁），ｒ₂ ＝（Ｚ₃₃−Ｚ₂₂）／
（Ｚ₃₃＋Ｚ₂₂）で与えられるので、ｆ＝０においては、
ｒ₁ ＝０．１１０５６４，ｒ₂ ＝−０．０２５５６４と
なる。第２実施例において、極周波数の配置順序による
ｆ＝８４９ＭＨｚのＫ₇ （ｒ）の違いを表４に示す。

【００４０】

【表４】

【００４１】すなわち、表４の組み合わせ（１），
（２），（３）の損失特性を、それぞれα_r1r2（１），
α_r1r2（２）及びα_r1r2（３）とすれば、下記の値にな
る。ｆ＝８４９ＭＨｚにおいて、 α_r1r2（１）＝−８．６８６×０．１４３２３２＝−１．２４４（ｄＢ） α_r1r2（２）＝−８．６８６×０．０１５９３８＝−０．１３８（ｄＢ） α_r1r2（３）＝−８．６８６×０．０２２０１０＝−０．１９１（ｄＢ） の利得になることが分かる。

【００４２】また、この実施例の各基本区間のｆ＝８４
９ＭＨｚにおける影像位相量（β）を表５に示す。

【００４３】

【表５】

【００４４】表５において、極周波数は、ＮＯ．１区間
では、８９４ＭＨｚ、ＮＯ．２区間では、８６９ＭＨ
ｚ、ＮＯ．３区間では、８８３ＭＨｚであり、Ｌ₀ はＮ
Ｏ．１区間では、１０ｎＨ、ＮＯ．２区間では、１０ｎ
Ｈ、ＮＯ．３区間では、１０ｎＨであり、Ｌ₁ はＮＯ．
１区間では、１４３．８ｎＨ、ＮＯ．２区間では、１５
８．２ｎＨ、ＮＯ．３区間では、２０９．２ｎＨであ
り、Ｃ₁ はＮＯ．１区間では、０．２２０３９７ｐＦ、
ＮＯ．２区間では、０．２１２０２８ｐＦ、ＮＯ．３区
間では、０．１５５３ｐＦである。

【００４５】また、影像位相量はＮＯ．１区間では、１
０６．１４７、ＮＯ．２区間では、１７７．４１７、Ｎ
Ｏ．３区間では、９９．８３１９であり、ＣＯＳ（２
β）はＮＯ．１区間では、−０．８４５３１８、ＮＯ．
２区間では、０．９９５９４６、ＮＯ．３区間では、−
０．９４１６８３である。このように、本発明による極
周波数の配置にすれば、通過帯域の損失特性が大幅に小
さくなることが表４の組み合わせ（１）から分かる。

【００４６】上記したように、本発明は、極周波数の配
置を通過帯域の損失特性がより小さくなるように構成す
ることにより、共振器の個数を低減して、しかも損失歪
みを抑制し、急峻な減衰特性を有する携帯電話の小形
化、高性能化及び高信頼度化を図ることができる。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを
本発明の範囲から排除するものではない。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、共振器の個数を低減して、しかも通過帯域の損
失歪みを抑制し、急峻な減衰特性を有する携帯電話の小
形化、高性能化及び高信頼度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す有極形フィルタの回路図
である。

【図２】本発明の実施例を示すＬＣ有極形フィルタの回
路構成図である。

【図３】図２のＬＣ有極形フィルタの基本回路分解図で
ある。

【図４】本発明の動作を説明するための回路の縦続接続
図である。

【図５】従来の有極形フィルタの回路図である。

【符号の説明】

ｆ_p1，ｆ_p2，ｆ_p3 極周波数

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の共振器により構成される有極形フ
   ィルタにおいて、減衰極周波数の配置において、遮断周
   波数に近い極周波数を回路の内部に挿入し、通過帯域の
   損失特性を低減することを特徴とする有極形フィルタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の有極形フィルタにおい
   て、極周波数（ｆ_p1，ｆ_p2，ｆ_p3）をｆ_p1は８９４．０
   ＭＨｚ，ｆ_p2は８６９．０ＭＨｚ，ｆ_p3は８８３．０Ｍ
   Ｈｚとしてなる有極形フィルタ。