バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器
【課題】 広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供する。
【解決手段】第１，第２，第３の共振器10，20，30を備え、第１，第３の共振器10，30は共振周波数ｆ１を有し、第２の共振器20はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有し、第１，第３の共振器10，30からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅ、奇モード共振周波数をｆｏとすると、ｆ２はｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２を含む通過帯域が形成されたバンドパスフィルタである。広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタである。
【解決手段】第１，第２，第３の共振器10，20，30を備え、第１，第３の共振器10，30は共振周波数ｆ１を有し、第２の共振器20はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有し、第１，第３の共振器10，30からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅ、奇モード共振周波数をｆｏとすると、ｆ２はｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２を含む通過帯域が形成されたバンドパスフィルタである。広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものであり、特に、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等の電子装置においては、特定の周波数の電気信号のみを通過させるバンドパスフィルタが用いられており、特に、同一の共振周波数を有する２つの共振器が電磁気的に結合された共振系における偶モード共振および奇モード共振を利用して、偶モード共振周波数および奇モード共振周波数を含む通過帯域を形成したバンドパスフィルタが広く用いられている。このようなバンドパスフィルタにおいては、２つの共振器間の電磁気的な結合の強さに応じて偶モード共振周波数と奇モード共振周波数との差が変化し、これによって通過帯域の幅が決定される（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平７−30303号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のバンドパスフィルタは、偶モード共振および奇モード共振の２つの共振ピークを利用して通過帯域を形成するため広帯域化には限界があった。また、同一の共振周波数を有する３つの共振器が電磁気的に結合された共振系における３つの共振モードによる３つの共振ピークを利用して通過帯域を形成したバンドパスフィルタも知られており、このようなバンドパスフィルタは更なる広帯域化が可能であるが、３つの共振ピークの周波数をそれぞれ任意に設定することは困難であり、通過帯域の設計の自由度が小さいものであった。
【０００４】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
相互に電磁気的に結合された第１の共振器，第２の共振器および第３の共振器を備え、前記第１の共振器および前記第３の共振器はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、前記第２の共振器はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有しており、前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、前記第２の共振器の共振周波数ｆ２はｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、前記第１の共振器に電気信号が入力され、前記第３の共振器から電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２を含む通過帯域が形成され、前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１であることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の無線通信モジュールは、上記本発明のバンドパスフィルタを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の無線通信機器は、上記本発明のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のバンドパスフィルタは、相互に電磁気的に結合された第１の共振器，第２の共振器および第３の共振器を備え、第１の共振器および第３の共振器はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、第２の共振器はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有しており、第１の共振器および第３の共振器からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、第１の共振器および第３の共振器からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、第２の共振器の共振周波数ｆ２は、ｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、第１の共振器に電気信号が入力され、第３の共振器から電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域が形成される。このような構成を備える本発明のバンドパスフィルタによれば、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２に位置する３つの共振ピークを用いて通過帯域を形成するので、広帯域なバンドパスフィルタを得ることができる。また、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２の３つの周波数を任意に設定することができるので、通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【０００９】
また、本発明のバンドパスフィルタは、第１の共振器と第２の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、第１の共振器と第２の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、第２の共振器と第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、第２の共振器と第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、第１の共振器と第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、第１の共振器と第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１となるようにされていることから、第１の共振器から直接第３の共振器へ伝達される電気信号と第１の共振器から第２の共振器を介して第３の共振器へ伝達される信号との間において、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２の間の周波数では位相反転が生じず、ｆ２よりも外側の周波数で位相反転が生じるので、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１０】
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、通信に使用する広い周波数帯域の全体に渡って損失が少ない本発明のバンドパスフィルタを通信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する通信信号の減衰が少なくなるので、感度が高い高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を示す等価回路図である。本例のバンドパスフィルタは、図１に示すように、第１の共振器10はインダクタＬ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃおよびキャパシタＣ10の直列回路で表されており、第２の共振器20はインダクタＬ２ａ，Ｌ２ｂおよびキャパシタＣ20の直列回路で表されており、第３の共振器30はインダクタＬ３ａ，Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃおよびキャパシタＣ30の直列回路で表されている。そして、第１の共振器10と第２の共振器20とは結合係数ｋ12で電磁気的に結合しており、第２の共振器20と第３の共振器30とは結合係数ｋ23で電磁気的に結合しており、第１の共振器10と第３の共振器30とは結合係数ｋ13で電磁気的に結合している。なお、ｋ12，ｋ23，ｋ13の符号が＋のときは誘導性の結合であること示し、ｋ12，ｋ23，ｋ13の符号が−のときは容量性の結合であることを示すものとする。また、入力端子01はインダクタＬinを介して接地されており、出力端子02はインダクタＬoutを介して接地されている。そして、第１の共振器10はインダクタＬinと電磁気的に結合しており、第３の共振器30はインダクタＬoutと電磁気的に結合している。
【００１３】
また、第１の共振器10および第３の共振器30はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、第２の共振器20はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有している。そして、第１の共振器10および第３の共振器30からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、第１の共振器10および第３の共振器30からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、第２の共振器20の共振周波数ｆ２は、ｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数となるように設定されている。すなわち、ｆ２は周波数軸上において、ｆｅおよびｆｏの間ではなく、ｆｅおよびｆｏの外側に位置する周波数である。そして、入力端子01からインダクタＬinを介して第１の共振器10に電気信号が入力され、第３の共振器30からインダクタＬoutを介して電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域が形成される。
【００１４】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２に位置する３つの共振ピークを用いて通過帯域を形成するので、広帯域なバンドパスフィルタを得ることができる。また、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２の３つの周波数を任意に設定することができるので、通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１５】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１となるようにされていることから、第１の共振器10から直接第３の共振器30へ伝達される電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される信号との間において、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２の間の周波数では位相反転が生じず、ｆ２よりも外側の周波数で位相反転が生じるので、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。なお、本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の共振器10と第２の共振器20との結合係数ｋ12、第２の共振器20と第３の共振器30との結合係数ｋ23および第１の共振器10と第３の共振器30との結合係数ｋ13の大きさ（絶対値）を実質的に全て等しく設定するのが望ましく、これによって良好な通過帯域を形成することが可能となる。
【００１６】
このような、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも外側の通過帯域外に減衰極を有する通過特性を得るための条件を、本発明者は種々の検討により導出したが、この効果が得られるメカニズムについては、本発明者が実施した一連の回路シミュレーションによる検討により、次のように推定される。
【００１７】
すなわち、本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の共振器10から直接第３の共振器30へ伝達される電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される信号とが存在する。ここで、第１の共振器10から直接第３の共振器30へ伝達される電気信号の伝達ルートは、第１の共振器10および第３の共振器30からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅおよび奇モード共振周波数をｆｏの外側に位置する周波数領域において、第１の共振器10と第３の共振器30とが主として誘導性の結合をしている場合にはインダクタと等価になり、第１の共振器10と第３の共振器30とが主として容量性の結合をしている場合にはキャパシタと等価になる。
【００１８】
そして、第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される電気信号の伝達ルートは、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合が、どちらも誘導性またはどちらも容量性の場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２よりも低周波側でインダクタと等価になり、ｆ２よりも高周波側でキャパシタと等価になる。また、第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される電気信号の伝達ルートは、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合の一方が誘導性の結合であり他方が容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２よりも低周波側でキャパシタと等価になり、ｆ２よりも高周波側でインダクタと等価になる。
【００１９】
これにより、例えば、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として誘導性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合が、どちらも誘導性の結合またはどちらも容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも高く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも高周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも高周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２０】
また、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として誘導性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合の一方が誘導性の結合であり他方が容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも低く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも低周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも低周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２１】
さらに、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として容量性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合が、どちらも誘導性の結合またはどちらも容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも低く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも低周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも低周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２２】
またさらに、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として容量性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合の一方が誘導性の結合であり他方が容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも高く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも高周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも高周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２３】
これらをまとめると、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１としたときに、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１となるようにすればよいことがわかる。
【００２４】
（実施の形態の第２の例）
図２は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を示す回路図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２５】
本例のバンドパスフィルタは、図１に示した一般的な等価回路における一つの具体的な回路の例を示すものである。本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30の全てが、一方端が接地された１／４波長線路で構成されている。そして、第１の共振器10と第２の共振器20との電磁気的な結合ｋ12がキャパシタＣ12で構成されており、第２の共振器20と第３の共振器30との電磁気的な結合ｋ23がキャパシタＣ23で構成されており、第１の共振器10と第３の共振器30との電磁気的な結合ｋ13がキャパシタＣ13で構成されている。また、入力端子01と第１の共振器10との結合ＱeinはキャパシタＣinで構成されており、出力端子02と第３の共振器30との結合ＱeoutはキャパシタＣoutで構成されている。また、第２の共振器20の長さは第１の共振器10および第２の共振器20の長さよりも長くされており、これによって、第２の共振器20の共振周波数ｆ２は第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも低くされている。
【００２６】
この様な構成を備える本例のバンドパスフィルタも、ｋ12，ｋ23およびｋ13の全てが容量性であり、ｆ２＜ｆ１であることから、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝−１×−１×−１×−１＝＋１となるようにされており、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では第１の共振器10から直接第３の共振器30に伝達された電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達された電気信号との間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも低周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも低周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２７】
（実施の形態の第３の例）
図３は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を示す回路図である。なお、本例においては前述した第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２８】
本例のバンドパスフィルタは、図３に示すように、入力端子01と第２の共振器20とがキャパシタＣ40を介して接続されており、第２の共振器20と出力端子02とがキャパシタＣ50を介して接続されており、入力端子01と出力端子02とがキャパシタＣ60を介して接続されている。
【００２９】
この様な構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、バンドパスフィルタの通過特性において、第１の共振器10から直接第３の共振器30に伝達された電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達された電気信号との間で位相の反転が生じることにより第２の共振器20の共振周波数ｆ２よりも低周波側に形成される減衰極よりもさらに低周波側に２つの減衰極を形成することができるため、通過帯域よりも低周波側の減衰特性がさらに優れたバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３０】
（実施の形態の第４の例）
図４は本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュール80および無線通信機器85の構成例を示すブロック図である。
【００３１】
本発明の無線通信モジュール80は、例えば、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号が処理されるＲＦ部82とを備えている。ＲＦ部82には前述の本発明のバンドパスフィルタ821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号をバンドパスフィルタ821によって減衰させている。
【００３２】
具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドＩＣ 811が配置され、ＲＦ部82にはバンドパスフィルタ821とベースバンド部81との間にＲＦ ＩＣ 822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。そして、無線通信モジュール80のバンドパスフィルタ821にアンテナ84を接続することによってＲＦ信号の送受信がなされる本発明の無線通信機器85が構成される。
【００３３】
このような構成を有する本発明の無線通信モジュール80および無線通信機器85によれば、通信に使用する広い周波数帯域の全体に渡って損失が少ない本発明のバンドパスフィルタ821を通信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタ821を通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるとともにノイズも減少する。このため、受信感度が向上するとともに送信信号および受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。よって受信感度が高く消費電力が少ない高性能な無線通信モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
【００３４】
（変形例）
本発明は前述した実施の形態の第１〜第４の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００３５】
例えば、前述した実施の形態の第２，第３の例においては、本発明のバンドパスフィルタを構成する第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30として１／４波長線路を利用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、マイクロストリップ線路やストリップ線路等を用いた１／２波長共振器およびリング共振器等の線路状共振器、デュアルモード方形共振器等ならびにデュアルモード円形共振器等の平面共振器や、円柱，直方体およびリング状等の形状を有する誘電体共振器ならびに同軸共振器等の立体共振器等を使用することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明のバンドパスフィルタの具体例について説明する。
【００３７】
図２に示した本発明の実施の形態の第２の例のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションによって算出した。第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30はストリップラインを用いて構成し、誘電体の比誘電率を18.7とし、上下の接地導体の間隔を１ｍｍとし、ストリップ線路の幅を0.2ｍｍとした。第１の共振器10および第３の共振器30を構成するストリップ線路の長さを5.4ｍｍとし、第２の共振器20を構成するストリップ線路の長さを6.85ｍｍとした。キャパシタＣin，Ｃoutはそれぞれ0.6ｐＦとし、キャパシタＣ12，Ｃ23およびＣ13はそれぞれ0.15ｐＦとした。
【００３８】
図５はそのシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は周波数，縦軸は減衰量を表しており、入力端子01をポート１、出力端子02をポート２としたときのバンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）および反射特性（Ｓ11）を示している。図５に示すグラフによれば、３つの共振ピークを用いて平坦で低損失な広い通過帯域が形成されているとともに、通過帯域よりも低周波側の通過帯域近傍に減衰極が形成されて減衰域から通過域にかけて急激に減衰量が変化する、優れたフィルタ特性が得られており、本発明の有効性が確認できる。
【００３９】
また、図３に示した本発明の実施の形態の第３の例のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションによって算出した。第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30はストリップラインを用いて構成し、誘電体の比誘電率を18.7とし、上下の接地導体の間隔を１ｍｍとし、ストリップ線路の幅を0.2ｍｍとした。第１の共振器10および第３の共振器30を構成するストリップ線路の長さを5.4ｍｍとし、第２の共振器20を構成するストリップ線路の長さを6.9ｍｍとした。キャパシタＣin，Ｃoutはそれぞれ0.6ｐＦとし、キャパシタＣ12，Ｃ23およびＣ13はそれぞれ0.15ｐＦとし、キャパシタＣ40，Ｃ50はそれぞれ0.02ｐＦとし、キャパシタＣ60は0.001ｐＦとした。
【００４０】
図６はそのシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は周波数，縦軸は減衰量を表しており、入力端子01をポート１、出力端子02をポート２としたときのバンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）および反射特性（Ｓ11）を示している。図６に示すグラフによれば、通過帯域よりも低周波側に更に２つの減衰極が形成されており、通過帯域よりも低周波側における減衰量が改善されて、さらに優れたフィルタ特性が得られていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を模式的に示す等価回路図である。
【図２】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を模式的に示す等価回路図である。
【図３】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を模式的に示す等価回路図である。
【図４】本発明のバンドパスフィルタを備える無線通信モジュールおよび無線通信機器の例を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例の電気特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例の電気特性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
10：第１の共振器
20：第２の共振器
30：第３の共振器
80：無線通信モジュール
81：ベースバンド部
82：ＲＦ部
84：アンテナ
85：無線通信機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものであり、特に、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等の電子装置においては、特定の周波数の電気信号のみを通過させるバンドパスフィルタが用いられており、特に、同一の共振周波数を有する２つの共振器が電磁気的に結合された共振系における偶モード共振および奇モード共振を利用して、偶モード共振周波数および奇モード共振周波数を含む通過帯域を形成したバンドパスフィルタが広く用いられている。このようなバンドパスフィルタにおいては、２つの共振器間の電磁気的な結合の強さに応じて偶モード共振周波数と奇モード共振周波数との差が変化し、これによって通過帯域の幅が決定される（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平７−30303号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のバンドパスフィルタは、偶モード共振および奇モード共振の２つの共振ピークを利用して通過帯域を形成するため広帯域化には限界があった。また、同一の共振周波数を有する３つの共振器が電磁気的に結合された共振系における３つの共振モードによる３つの共振ピークを利用して通過帯域を形成したバンドパスフィルタも知られており、このようなバンドパスフィルタは更なる広帯域化が可能であるが、３つの共振ピークの周波数をそれぞれ任意に設定することは困難であり、通過帯域の設計の自由度が小さいものであった。
【０００４】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
相互に電磁気的に結合された第１の共振器，第２の共振器および第３の共振器を備え、前記第１の共振器および前記第３の共振器はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、前記第２の共振器はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有しており、前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、前記第２の共振器の共振周波数ｆ２はｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、前記第１の共振器に電気信号が入力され、前記第３の共振器から電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２を含む通過帯域が形成され、前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１であることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の無線通信モジュールは、上記本発明のバンドパスフィルタを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の無線通信機器は、上記本発明のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のバンドパスフィルタは、相互に電磁気的に結合された第１の共振器，第２の共振器および第３の共振器を備え、第１の共振器および第３の共振器はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、第２の共振器はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有しており、第１の共振器および第３の共振器からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、第１の共振器および第３の共振器からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、第２の共振器の共振周波数ｆ２は、ｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、第１の共振器に電気信号が入力され、第３の共振器から電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域が形成される。このような構成を備える本発明のバンドパスフィルタによれば、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２に位置する３つの共振ピークを用いて通過帯域を形成するので、広帯域なバンドパスフィルタを得ることができる。また、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２の３つの周波数を任意に設定することができるので、通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【０００９】
また、本発明のバンドパスフィルタは、第１の共振器と第２の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、第１の共振器と第２の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、第２の共振器と第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、第２の共振器と第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、第１の共振器と第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、第１の共振器と第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１となるようにされていることから、第１の共振器から直接第３の共振器へ伝達される電気信号と第１の共振器から第２の共振器を介して第３の共振器へ伝達される信号との間において、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２の間の周波数では位相反転が生じず、ｆ２よりも外側の周波数で位相反転が生じるので、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１０】
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、通信に使用する広い周波数帯域の全体に渡って損失が少ない本発明のバンドパスフィルタを通信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する通信信号の減衰が少なくなるので、感度が高い高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を示す等価回路図である。本例のバンドパスフィルタは、図１に示すように、第１の共振器10はインダクタＬ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃおよびキャパシタＣ10の直列回路で表されており、第２の共振器20はインダクタＬ２ａ，Ｌ２ｂおよびキャパシタＣ20の直列回路で表されており、第３の共振器30はインダクタＬ３ａ，Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃおよびキャパシタＣ30の直列回路で表されている。そして、第１の共振器10と第２の共振器20とは結合係数ｋ12で電磁気的に結合しており、第２の共振器20と第３の共振器30とは結合係数ｋ23で電磁気的に結合しており、第１の共振器10と第３の共振器30とは結合係数ｋ13で電磁気的に結合している。なお、ｋ12，ｋ23，ｋ13の符号が＋のときは誘導性の結合であること示し、ｋ12，ｋ23，ｋ13の符号が−のときは容量性の結合であることを示すものとする。また、入力端子01はインダクタＬinを介して接地されており、出力端子02はインダクタＬoutを介して接地されている。そして、第１の共振器10はインダクタＬinと電磁気的に結合しており、第３の共振器30はインダクタＬoutと電磁気的に結合している。
【００１３】
また、第１の共振器10および第３の共振器30はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、第２の共振器20はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有している。そして、第１の共振器10および第３の共振器30からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、第１の共振器10および第３の共振器30からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、第２の共振器20の共振周波数ｆ２は、ｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数となるように設定されている。すなわち、ｆ２は周波数軸上において、ｆｅおよびｆｏの間ではなく、ｆｅおよびｆｏの外側に位置する周波数である。そして、入力端子01からインダクタＬinを介して第１の共振器10に電気信号が入力され、第３の共振器30からインダクタＬoutを介して電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域が形成される。
【００１４】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２に位置する３つの共振ピークを用いて通過帯域を形成するので、広帯域なバンドパスフィルタを得ることができる。また、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２の３つの周波数を任意に設定することができるので、通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１５】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１となるようにされていることから、第１の共振器10から直接第３の共振器30へ伝達される電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される信号との間において、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２の間の周波数では位相反転が生じず、ｆ２よりも外側の周波数で位相反転が生じるので、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。なお、本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の共振器10と第２の共振器20との結合係数ｋ12、第２の共振器20と第３の共振器30との結合係数ｋ23および第１の共振器10と第３の共振器30との結合係数ｋ13の大きさ（絶対値）を実質的に全て等しく設定するのが望ましく、これによって良好な通過帯域を形成することが可能となる。
【００１６】
このような、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも外側の通過帯域外に減衰極を有する通過特性を得るための条件を、本発明者は種々の検討により導出したが、この効果が得られるメカニズムについては、本発明者が実施した一連の回路シミュレーションによる検討により、次のように推定される。
【００１７】
すなわち、本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の共振器10から直接第３の共振器30へ伝達される電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される信号とが存在する。ここで、第１の共振器10から直接第３の共振器30へ伝達される電気信号の伝達ルートは、第１の共振器10および第３の共振器30からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅおよび奇モード共振周波数をｆｏの外側に位置する周波数領域において、第１の共振器10と第３の共振器30とが主として誘導性の結合をしている場合にはインダクタと等価になり、第１の共振器10と第３の共振器30とが主として容量性の結合をしている場合にはキャパシタと等価になる。
【００１８】
そして、第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される電気信号の伝達ルートは、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合が、どちらも誘導性またはどちらも容量性の場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２よりも低周波側でインダクタと等価になり、ｆ２よりも高周波側でキャパシタと等価になる。また、第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達される電気信号の伝達ルートは、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合の一方が誘導性の結合であり他方が容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２よりも低周波側でキャパシタと等価になり、ｆ２よりも高周波側でインダクタと等価になる。
【００１９】
これにより、例えば、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として誘導性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合が、どちらも誘導性の結合またはどちらも容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも高く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも高周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも高周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２０】
また、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として誘導性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合の一方が誘導性の結合であり他方が容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも低く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも低周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも低周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２１】
さらに、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として容量性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合が、どちらも誘導性の結合またはどちらも容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも低く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも低周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも低周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２２】
またさらに、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主として容量性の結合であり、第１の共振器10と第２の共振器20との主となる結合および第２の共振器20と第３の共振器30との主となる結合の一方が誘導性の結合であり他方が容量性の結合である場合には、第２の共振器20の共振周波数ｆ２を第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも高く設定することにより、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも高周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じることになる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも高周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２３】
これらをまとめると、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、第１の共振器10と第２の共振器20との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、第２の共振器20と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、第１の共振器10と第３の共振器30との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１としたときに、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１となるようにすればよいことがわかる。
【００２４】
（実施の形態の第２の例）
図２は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を示す回路図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２５】
本例のバンドパスフィルタは、図１に示した一般的な等価回路における一つの具体的な回路の例を示すものである。本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30の全てが、一方端が接地された１／４波長線路で構成されている。そして、第１の共振器10と第２の共振器20との電磁気的な結合ｋ12がキャパシタＣ12で構成されており、第２の共振器20と第３の共振器30との電磁気的な結合ｋ23がキャパシタＣ23で構成されており、第１の共振器10と第３の共振器30との電磁気的な結合ｋ13がキャパシタＣ13で構成されている。また、入力端子01と第１の共振器10との結合ＱeinはキャパシタＣinで構成されており、出力端子02と第３の共振器30との結合ＱeoutはキャパシタＣoutで構成されている。また、第２の共振器20の長さは第１の共振器10および第２の共振器20の長さよりも長くされており、これによって、第２の共振器20の共振周波数ｆ２は第１の共振器10および第２の共振器20の共振周波数ｆ１よりも低くされている。
【００２６】
この様な構成を備える本例のバンドパスフィルタも、ｋ12，ｋ23およびｋ13の全てが容量性であり、ｆ２＜ｆ１であることから、Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝−１×−１×−１×−１＝＋１となるようにされており、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内では第１の共振器10から直接第３の共振器30に伝達された電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達された電気信号との間で位相の反転が生じることはなく、ｆ２よりも低周波側において２つの信号伝達ルートを通過した電気信号の間で位相の反転が生じる。よって、ｆｅ，ｆｏおよびｆ２を含む通過帯域内には減衰極がなく、ｆ２よりも低周波側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２７】
（実施の形態の第３の例）
図３は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を示す回路図である。なお、本例においては前述した第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２８】
本例のバンドパスフィルタは、図３に示すように、入力端子01と第２の共振器20とがキャパシタＣ40を介して接続されており、第２の共振器20と出力端子02とがキャパシタＣ50を介して接続されており、入力端子01と出力端子02とがキャパシタＣ60を介して接続されている。
【００２９】
この様な構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、バンドパスフィルタの通過特性において、第１の共振器10から直接第３の共振器30に伝達された電気信号と第１の共振器10から第２の共振器20を介して第３の共振器30へ伝達された電気信号との間で位相の反転が生じることにより第２の共振器20の共振周波数ｆ２よりも低周波側に形成される減衰極よりもさらに低周波側に２つの減衰極を形成することができるため、通過帯域よりも低周波側の減衰特性がさらに優れたバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３０】
（実施の形態の第４の例）
図４は本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュール80および無線通信機器85の構成例を示すブロック図である。
【００３１】
本発明の無線通信モジュール80は、例えば、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号が処理されるＲＦ部82とを備えている。ＲＦ部82には前述の本発明のバンドパスフィルタ821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号をバンドパスフィルタ821によって減衰させている。
【００３２】
具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドＩＣ 811が配置され、ＲＦ部82にはバンドパスフィルタ821とベースバンド部81との間にＲＦ ＩＣ 822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。そして、無線通信モジュール80のバンドパスフィルタ821にアンテナ84を接続することによってＲＦ信号の送受信がなされる本発明の無線通信機器85が構成される。
【００３３】
このような構成を有する本発明の無線通信モジュール80および無線通信機器85によれば、通信に使用する広い周波数帯域の全体に渡って損失が少ない本発明のバンドパスフィルタ821を通信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタ821を通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるとともにノイズも減少する。このため、受信感度が向上するとともに送信信号および受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。よって受信感度が高く消費電力が少ない高性能な無線通信モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
【００３４】
（変形例）
本発明は前述した実施の形態の第１〜第４の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００３５】
例えば、前述した実施の形態の第２，第３の例においては、本発明のバンドパスフィルタを構成する第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30として１／４波長線路を利用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、マイクロストリップ線路やストリップ線路等を用いた１／２波長共振器およびリング共振器等の線路状共振器、デュアルモード方形共振器等ならびにデュアルモード円形共振器等の平面共振器や、円柱，直方体およびリング状等の形状を有する誘電体共振器ならびに同軸共振器等の立体共振器等を使用することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明のバンドパスフィルタの具体例について説明する。
【００３７】
図２に示した本発明の実施の形態の第２の例のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションによって算出した。第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30はストリップラインを用いて構成し、誘電体の比誘電率を18.7とし、上下の接地導体の間隔を１ｍｍとし、ストリップ線路の幅を0.2ｍｍとした。第１の共振器10および第３の共振器30を構成するストリップ線路の長さを5.4ｍｍとし、第２の共振器20を構成するストリップ線路の長さを6.85ｍｍとした。キャパシタＣin，Ｃoutはそれぞれ0.6ｐＦとし、キャパシタＣ12，Ｃ23およびＣ13はそれぞれ0.15ｐＦとした。
【００３８】
図５はそのシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は周波数，縦軸は減衰量を表しており、入力端子01をポート１、出力端子02をポート２としたときのバンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）および反射特性（Ｓ11）を示している。図５に示すグラフによれば、３つの共振ピークを用いて平坦で低損失な広い通過帯域が形成されているとともに、通過帯域よりも低周波側の通過帯域近傍に減衰極が形成されて減衰域から通過域にかけて急激に減衰量が変化する、優れたフィルタ特性が得られており、本発明の有効性が確認できる。
【００３９】
また、図３に示した本発明の実施の形態の第３の例のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションによって算出した。第１の共振器10，第２の共振器20および第３の共振器30はストリップラインを用いて構成し、誘電体の比誘電率を18.7とし、上下の接地導体の間隔を１ｍｍとし、ストリップ線路の幅を0.2ｍｍとした。第１の共振器10および第３の共振器30を構成するストリップ線路の長さを5.4ｍｍとし、第２の共振器20を構成するストリップ線路の長さを6.9ｍｍとした。キャパシタＣin，Ｃoutはそれぞれ0.6ｐＦとし、キャパシタＣ12，Ｃ23およびＣ13はそれぞれ0.15ｐＦとし、キャパシタＣ40，Ｃ50はそれぞれ0.02ｐＦとし、キャパシタＣ60は0.001ｐＦとした。
【００４０】
図６はそのシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は周波数，縦軸は減衰量を表しており、入力端子01をポート１、出力端子02をポート２としたときのバンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）および反射特性（Ｓ11）を示している。図６に示すグラフによれば、通過帯域よりも低周波側に更に２つの減衰極が形成されており、通過帯域よりも低周波側における減衰量が改善されて、さらに優れたフィルタ特性が得られていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を模式的に示す等価回路図である。
【図２】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を模式的に示す等価回路図である。
【図３】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を模式的に示す等価回路図である。
【図４】本発明のバンドパスフィルタを備える無線通信モジュールおよび無線通信機器の例を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例の電気特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例の電気特性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
10：第１の共振器
20：第２の共振器
30：第３の共振器
80：無線通信モジュール
81：ベースバンド部
82：ＲＦ部
84：アンテナ
85：無線通信機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に電磁気的に結合された第１の共振器，第２の共振器および第３の共振器を備え、
前記第１の共振器および前記第３の共振器はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、前記第２の共振器はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有しており、
前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、前記第２の共振器の共振周波数ｆ２はｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、前記第１の共振器に電気信号が入力され、前記第３の共振器から電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２を含む通過帯域が形成され、
前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、
Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１であることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のバンドパスフィルタを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする無線通信機器。
【請求項１】
相互に電磁気的に結合された第１の共振器，第２の共振器および第３の共振器を備え、
前記第１の共振器および前記第３の共振器はそれぞれ等しい共振周波数ｆ１を有し、前記第２の共振器はｆ１と異なる共振周波数ｆ２を有しており、
前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の偶モード共振周波数をｆｅとし、前記第１の共振器および前記第３の共振器からなる共振系の奇モード共振周波数をｆｏとすると、前記第２の共振器の共振周波数ｆ２はｆｅおよびｆｏの両方よりも低いかまたは高い周波数であり、前記第１の共振器に電気信号が入力され、前記第３の共振器から電気信号が出力されることによって、ｆｅ，ｆｏ，ｆ２を含む通過帯域が形成され、
前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ12）＝＋１、前記第１の共振器と前記第２の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ12）＝−１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ23）＝＋１、前記第２の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ23）＝−１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に誘導性であるときはＳ（ｋ13）＝＋１、前記第１の共振器と前記第３の共振器との結合が主に容量性であるときはＳ（ｋ13）＝−１、ｆ２＜ｆ１のときはＳ（δｆ）＝−１、ｆ２＞ｆ１のときはＳ（δｆ）＝＋１とすると、
Ｓ（ｋ12）×Ｓ（ｋ23）×Ｓ（ｋ13）×Ｓ（δｆ）＝＋１であることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のバンドパスフィルタを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする無線通信機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１０９５４９（Ｐ２０１０−１０９５４９Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７８１１５（Ｐ２００８−２７８１１５）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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