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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022155499
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】広帯域幅共振回路
(51)【国際特許分類】
H03H 7/09 20060101AFI20221005BHJP
H03H 7/01 20060101ALI20221005BHJP
【ＦＩ】
H03H7/09 Z
H03H7/01 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022028206
(22)【出願日】2022-02-25
(31)【優先権主張番号】63/167,712
(32)【優先日】2021-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/412,764
(32)【優先日】2021-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】517216431
【氏名又は名称】コルボ ユーエス インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100135703
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 英隆
(72)【発明者】
【氏名】クラ，ナディム
【テーマコード（参考）】
5J024
【Ｆターム（参考）】
5J024AA01
5J024AA10
5J024BA01
5J024BA03
5J024CA01
5J024CA02
5J024CA06
5J024DA01
5J024DA25
5J024DA35
5J024EA03
5J024EA05
5J024KA01
(57)【要約】
【課題】広帯域幅共振回路を提供する。
【解決手段】本明細書に開示される実施形態では、広帯域幅共振回路は、負の共振回路に並列に結合された正の共振回路を含む。正の共振回路および負の共振回路を、広帯域幅にわたって特定のインピーダンス特性を全体として呈するように構成することができる。その結果、広帯域幅共振回路を利用して、広帯域幅信号フィルタ回路などにおける多様な広帯域幅アプリケーションをサポートすることが可能である。
【選択図】図１
【解決手段】本明細書に開示される実施形態では、広帯域幅共振回路は、負の共振回路に並列に結合された正の共振回路を含む。正の共振回路および負の共振回路を、広帯域幅にわたって特定のインピーダンス特性を全体として呈するように構成することができる。その結果、広帯域幅共振回路を利用して、広帯域幅信号フィルタ回路などにおける多様な広帯域幅アプリケーションをサポートすることが可能である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
広帯域幅共振回路であって、
第１のノードおよび第２のノードと、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合された正の共振回路であって、前記正の共振回路が、共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、正の共振回路と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合され、かつ前記正の共振回路に並列の負の共振回路であって、前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、負の共振回路と、を備える、広帯域幅共振回路。
第１のノードおよび第２のノードと、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合された正の共振回路であって、前記正の共振回路が、共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、正の共振回路と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合され、かつ前記正の共振回路に並列の負の共振回路であって、前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、負の共振回路と、を備える、広帯域幅共振回路。
【請求項2】
前記正の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されており、
前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の広帯域幅共振回路。
前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項3】
前記正の共振回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に正のインダクタンスと直列の正のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されており、
前記負の共振回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に等価な負のインダクタンスと直列の等価な負のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の広帯域幅共振回路。
前記負の共振回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に等価な負のインダクタンスと直列の等価な負のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項4】
前記等価な負のキャパシタンスの絶対値が、前記正のキャパシタンスに等しく、
前記等価な負のインダクタンスの絶対値が、前記正のインダクタンスに等しい、請求項３に記載の広帯域幅共振回路。
前記等価な負のインダクタンスの絶対値が、前記正のインダクタンスに等しい、請求項３に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項5】
前記正の共振回路が、前記正のキャパシタンスを有し、かつ前記正のインダクタンスを有するインダクタと直列に結合されたキャパシタを備える、請求項３に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項6】
前記負の共振回路が、動作周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記等価な負のインダクタンスと直列の前記等価な負のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項３に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項7】
前記動作周波数が、前記共振周波数よりも低く、
前記負の共振回路が、前記共振周波数よりも低域で、かつ前記動作周波数よりも高域で、前記それぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項６に記載の広帯域幅共振回路。
前記負の共振回路が、前記共振周波数よりも低域で、かつ前記動作周波数よりも高域で、前記それぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項６に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項8】
前記負の共振回路が、
前記第１のノードと中央ノードとの間に結合された第１のインダクタと、
前記中央ノードと前記第２のノードとの間に結合された第２のインダクタと、
前記中央ノードとグラウンドとの間に結合された調整可能なキャパシタと、を備え、
前記第１のインダクタ、前記第２のインダクタ、および前記調整可能なキャパシタが全体として、前記等価な負のキャパシタンスを、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記等価な負のインダクタンスと直列に呈出するように構成されている、請求項６に記載の広帯域幅共振回路。
前記第１のノードと中央ノードとの間に結合された第１のインダクタと、
前記中央ノードと前記第２のノードとの間に結合された第２のインダクタと、
前記中央ノードとグラウンドとの間に結合された調整可能なキャパシタと、を備え、
前記第１のインダクタ、前記第２のインダクタ、および前記調整可能なキャパシタが全体として、前記等価な負のキャパシタンスを、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記等価な負のインダクタンスと直列に呈出するように構成されている、請求項６に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項9】
前記動作周波数が、
と近似され、
前記等価な負のキャパシタンスが、
と近似され、
前記等価な負のインダクタンスが、
と近似され、
式中、
Ｌが、前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタのそれぞれのインダクタンスを表し、
Ｋが、前記第１のインダクタと前記第２のインダクタとの間の結合係数を表し、
Ｃ０が、前記調整可能なキャパシタのそれぞれのキャパシタンスを表す、請求項８に記載の広帯域幅共振回路。
【数1】
前記等価な負のキャパシタンスが、
【数2】
前記等価な負のインダクタンスが、
【数3】
式中、
Ｌが、前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタのそれぞれのインダクタンスを表し、
Ｋが、前記第１のインダクタと前記第２のインダクタとの間の結合係数を表し、
Ｃ０が、前記調整可能なキャパシタのそれぞれのキャパシタンスを表す、請求項８に記載の広帯域幅共振回路。
【請求項10】
広帯域幅信号フィルタ回路であって、
広帯域幅共振回路であって、
第１のノードおよび第２のノードと、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合された正の共振回路であって、前記正の共振回路が、共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、正の共振回路と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合され、かつ前記正の共振回路に並列の負の共振回路であって、前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、負の共振回路と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合された負荷回路と、を備える、広帯域幅共振回路を備える、広帯域幅信号フィルタ回路。
広帯域幅共振回路であって、
第１のノードおよび第２のノードと、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合された正の共振回路であって、前記正の共振回路が、共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、正の共振回路と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合され、かつ前記正の共振回路に並列の負の共振回路であって、前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、負の共振回路と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に結合された負荷回路と、を備える、広帯域幅共振回路を備える、広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項11】
前記広帯域幅共振回路と直列に結合された第２の広帯域幅共振回路をさらに備え、前記第２の広帯域幅共振回路が、
前記第２のノードおよび第４のノードに結合された第３のノードと、
前記第３のノードと前記第４のノードとの間に結合された第２の正の共振回路であって、前記第２の正の共振回路が、第２の共振周波数で共振して、前記第２の共振周波数よりも低域で前記第３のノードと前記第４のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、第２の正の共振回路と、
前記第３のノードと前記第４のノードとの間に結合され、かつ前記第２の正の共振回路に並列の第２の負の共振回路であって、前記第２の負の共振回路が、前記第２の共振周波数で共振して、前記第２の共振周波数よりも高域で前記第３のノードと前記第４のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、第２の負の共振回路と、を備える、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
前記第２のノードおよび第４のノードに結合された第３のノードと、
前記第３のノードと前記第４のノードとの間に結合された第２の正の共振回路であって、前記第２の正の共振回路が、第２の共振周波数で共振して、前記第２の共振周波数よりも低域で前記第３のノードと前記第４のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、第２の正の共振回路と、
前記第３のノードと前記第４のノードとの間に結合され、かつ前記第２の正の共振回路に並列の第２の負の共振回路であって、前記第２の負の共振回路が、前記第２の共振周波数で共振して、前記第２の共振周波数よりも高域で前記第３のノードと前記第４のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている、第２の負の共振回路と、を備える、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項12】
前記負荷回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記広帯域幅共振回路と直列に結合されている、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項13】
前記負荷回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記広帯域幅共振回路に並列に結合されている、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項14】
前記正の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されており、
前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
前記負の共振回路が、前記共振周波数で共振して、前記共振周波数よりも低域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項15】
前記正の共振回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に正のインダクタンスと直列の正のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されており、
前記負の共振回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に等価な負のインダクタンスと直列の等価な負のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
前記負の共振回路が、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に等価な負のインダクタンスと直列の等価な負のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項16】
前記等価な負のキャパシタンスの絶対値が、前記正のキャパシタンスに等しく、
前記等価な負のインダクタンスの絶対値が、前記正のインダクタンスに等しい、請求項１５に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
前記等価な負のインダクタンスの絶対値が、前記正のインダクタンスに等しい、請求項１５に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項17】
前記正の共振回路が、前記正のキャパシタンスを有し、かつ前記正のインダクタンスを有するインダクタと直列に結合されたキャパシタを備える、請求項１５に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項18】
前記負の共振回路が、動作周波数よりも高域で前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記等価な負のインダクタンスと直列の前記等価な負のキャパシタンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１５に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項19】
前記動作周波数が、前記共振周波数よりも低く、
前記負の共振回路が、前記共振周波数よりも低域で、かつ前記動作周波数よりも高域で、前記それぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１８に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
前記負の共振回路が、前記共振周波数よりも低域で、かつ前記動作周波数よりも高域で、前記それぞれのより高いインピーダンスを呈出するようにさらに構成されている、請求項１８に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【請求項20】
前記負の共振回路が、
前記第１のノードと中央ノードとの間に結合された第１のインダクタと、
前記中央ノードと前記第２のノードとの間に結合された第２のインダクタと、
前記中央ノードとグラウンドとの間に結合された調整可能なキャパシタと、を備え、
前記第１のインダクタ、前記第２のインダクタ、および前記調整可能なキャパシタが全体として、前記等価な負のキャパシタンスを、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記等価な負のインダクタンスと直列に呈出するように構成されている、請求項１５に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
前記第１のノードと中央ノードとの間に結合された第１のインダクタと、
前記中央ノードと前記第２のノードとの間に結合された第２のインダクタと、
前記中央ノードとグラウンドとの間に結合された調整可能なキャパシタと、を備え、
前記第１のインダクタ、前記第２のインダクタ、および前記調整可能なキャパシタが全体として、前記等価な負のキャパシタンスを、前記第１のノードと前記第２のノードとの間に前記等価な負のインダクタンスと直列に呈出するように構成されている、請求項１５に記載の広帯域幅信号フィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本出願は、２０２１年３月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／１６７，７１２号の利益を主張し、その開示は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年３月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／１６７，７１２号の利益を主張し、その開示は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示の技術は、概して、共振回路、より具体的には、インダクタキャパシタ（ＬＣ）共振回路に関する。
【背景技術】
【0003】
現在の社会では、無線デバイスがますます一般的になっている。これらの無線デバイスの普及は、部分的には、多様な無線技術（例えば、ワイドエリア、ローカルエリア、および近距離無線技術）に基づいて、および多様な周波数帯域（例えば、認可帯域および無認可帯域）で、多様なアプリケーションをサポートするために、そのようなデバイス上で現在可能にされている多くの機能によって推進されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
絶えず増加する周波数帯の数、およびより高い性能への要求は、極めて困難なフィルタリング要求を投げかける。これらの要求は、無線デバイスの複雑さを高揚させ続けるが、それに基づいた信号フィルタのフットプリントを低減し、性能（例えば、帯域幅）を改善することが常に必要である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
詳細な説明に開示される態様は、広帯域幅共振回路を含む。本明細書に開示される実施形態では、広帯域幅共振回路は、負の共振回路に並列に結合された正の共振回路を含む。正の共振回路および負の共振回路を、広帯域幅にわたって特定のインピーダンス特性を全体として呈するように構成することができる。その結果、広帯域幅共振回路を利用して、広帯域幅信号フィルタ回路などにおける多様な広帯域幅アプリケーションをサポートすることが可能である。
【0006】
一態様では、広帯域幅共振回路を提供する。広帯域幅共振回路は、第１のノードおよび第２のノードを含む。広帯域幅共振回路はまた、第１のノードと第２のノードとの間に結合された正の共振回路を含む。正の共振回路は、共振周波数で共振して、共振周波数よりも低域で第１のノードと第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するように構成されている。広帯域幅共振回路はまた、第１のノードと第２のノードとの間に結合され、かつ正の共振回路に並列の負の共振回路を含む。負の共振回路は、共振周波数で共振して、共振周波数よりも高域で第１のノードと第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている。
【0007】
別の態様では、広帯域幅信号フィルタ回路を提供する。広帯域幅信号フィルタ回路は、広帯域幅共振回路を含む。広帯域幅共振回路は、第１のノードおよび第２のノードを含む。広帯域幅共振回路はまた、第１のノードと第２のノードとの間に結合された正の共振回路を含む。正の共振回路は、共振周波数で共振して、共振周波数よりも低域で第１のノードと第２のノードとの間にそれぞれのより高いインピーダンスを呈出するように構成されている。広帯域幅共振回路はまた、第１のノードと第２のノードとの間に結合され、かつ正の共振回路に並列の負の共振回路を含む。負の共振回路は、共振周波数で共振して、共振周波数よりも高域で第１のノードと第２のノードとの間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている。広帯域幅信号フィルタ回路はまた、第１のノードと第２のノードとの間に結合された負荷回路を含む。
【0008】
当業者は、本開示の範囲を認識し、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を読んだ後、その追加の態様を了得するであろう。
【0009】
本明細書に組み込まれ、この一部を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの態様を例示し、説明とともに、本開示の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】負の共振回路に並列に結合された正の共振回路を含む例示的な等価共振回路の概略図である。
【図3】特定のインピーダンス特性を呈するように本開示の実施形態に従って構成された、例示的な広帯域幅共振回路の概略図である。
【図6】本開示の代替実施形態に従って構成された例示的な広帯域幅共振回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に説明される実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするために必要な情報を表し、実施形態を実施するための最良のモードを例示する。添付の図面に照らして以下の説明を読むと、当業者は、本開示の概念を理解するであろうし、本明細書で特に扱われない、これらの概念の適用を認知するであろう。これらの概念および適用は、本開示および添付の特許請求の範囲の範囲内にあることを理解されたい。
【0012】
様々な要素を記載するために第１、第２などの用語が本明細書で使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるものではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素と別の要素を区別するためにのみ使用される。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と称することが可能であり、同様に、第２の要素を第１の要素と称することが可能である。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連付けられた列挙項目のうちの１つ以上の任意のおよびすべての組み合わせを含む。
【0013】
層、領域、または基板などの要素が、別の要素の「上に（ｏｎ）」あるか、または「上に（ｏｎｔｏ）」延在すると称される場合、それは、他の要素の直接上にあるか、もしくは他の要素の直接上に延在することができ、または介在要素が存在する場合もあることが理解されよう。対照的に、要素が、別の要素の「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」あるか、または「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎｔｏ）」延在すると称される場合、介在要素は存在しない。同じく、層、領域、または基板などの要素が、別の要素の「上に（ｏｖｅｒ）」あるか、または「上に（ｏｖｅｒ）」延在すると称される場合、それは、他の要素の直接上にあるか、もしくは他の要素の直接上に延在することができ、または介在要素が存在する場合もあることが理解されよう。対照的に、要素が、別の要素の「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ）」あるか、または「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ）」延在すると称される場合、介在要素は存在しない。要素が別の要素に「接続されて」いるか、または「結合されて」いると称される場合、他の要素に直接接続されているか、もしくは結合されていることができ、または介在要素が存在する場合があることも理解されよう。対照的に、要素が、別の要素に「直接接続されて」いるか、または「直接上結合されて」いると称される場合、介在要素は存在しない。
【0014】
「下方の」または「上方の」または「上側の」または「下側の」または「水平の」または「垂直の」などの相対的な用語が、図に例示されるように、ある要素、層、または領域と別の要素、層、または領域との関係を記載するために本明細書で使用される場合がある。これらの用語および上記で論じた用語は、図に描示された配向に加えて、デバイスの種々の配向を包含することが意図されていることが理解されよう。
【0015】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を記載する目的でのものであり、本開示を限定することは意図されていない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別途明確に示さない限り、複数形も含むことが意図されている。本明細書で使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在もしくは追加を排除しないことがさらに理解されよう。
【0016】
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（専門用語および科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者に一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書および関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるものであり、本明細書において明示的にそのように定義されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解されよう。
【0017】
詳細な説明に開示される態様は、広帯域幅共振回路を含む。本明細書に開示される実施形態では、広帯域幅共振回路は、負の共振回路に並列に結合された正の共振回路を含む。正の共振回路および負の共振回路を、広帯域幅にわたって特定のインピーダンス特性を全体として呈するように構成することができる。その結果、広帯域幅共振回路を利用して、広帯域幅信号フィルタ回路などにおける多様な広帯域幅アプリケーションをサポートすることが可能である。
【0018】
図１は、第１のノード１６と第２のノード１８との間に負の共振回路１４に並列に結合された正の共振回路１２を含む例示的な等価共振回路１０の概略図である。非限定的な例では、正の共振回路１２および負の共振回路１４の各々は、インダクタキャパシタ（ＬＣ）共振回路である。より具体的には、正の共振回路１２は、正のインダクタＬ１（正のインダクタンスＬ１）と直列に結合された正のキャパシタＣ１（正のキャパシタンスＣ１を有する）を含む。負の共振回路１４は、負のインダクタ－Ｌ１（負のインダクタンス－Ｌ１）と直列に結合された負のキャパシタ－Ｃ１（負のキャパシタンス－Ｃ１を有する）を含む。以下で詳細に論じるように、等価共振回路１０は、広帯域幅にわたって特定のインピーダンス特性を呈することができ、したがって、広帯域幅信号フィルタ、インピーダンスインバータなどを含むが、これに限定されない、多様な広帯域幅アプリケーションに等価共振回路１０を採用することが可能となる。
【0019】
しかしながら、負のキャパシタンス－Ｃ１を有する負のキャパシタンス－Ｃ１と、負のインダクタンス－Ｌ１を有する負のインダクタ－Ｌ１と、を実回路で提供することは困難であり得る。したがって、負の共振回路１４に負のキャパシタンス－Ｃ１および負のインダクタンス－Ｌ１を提供するための代替の方法を探索することが必要である。図２Ａ～図２Ｃで論じるように、インダクタネットワークに基づいて、負の共振回路１４に負のキャパシタンス－Ｃ１および負のインダクタンス－Ｌ１を提供することが可能である。
【0020】
図２Ａは、図１の等価共振回路１０に負のキャパシタンス－Ｃ１および負のインダクタンス－Ｌ１を提供するために利用され得るインダクタネットワーク２０の概略図である。図１と図２Ａとの間の共通の要素は、共通の要素番号を伴ってその中に示されており、本明細書では再記載されない。
【0021】
非限定的な例では、インダクタネットワーク２０は、第１のインダクタ２２、第２のインダクタ２４、および調整可能なキャパシタ２６を含む。第１のインダクタ２２は、第１のノード１６と中央ノード２８との間に結合されている。第２のインダクタ２４は、中央ノード２８と第２のノード１８との間に結合されている。調整可能なキャパシタ２６は、中央ノード２８とグラウンド（ＧＮＤ）との間に結合されている。第１のインダクタ２２および第２のインダクタ２４は各々、インダクタンスＬを有し、結合係数Ｋ（０＜Ｋ＜１）に基づいて相互インダクタンスＭを全体として提供する。調整可能なキャパシタ２６を、キャパシタンスＣ０を提供するように調整することができる。
【0022】
【0023】
等価電気ネットワーク３０では、第１のインダクタ２２および第２のインダクタ２４の各々は、インダクタンスＬ＊（１＋Ｋ）を有することができる。等価電気ネットワーク３０は、中央ノード２８と調整可能なキャパシタ２６との間に結合されている第３のインダクタ３２をさらに含む。第３のインダクタ３２は、－Ｌ＊Ｋに等しいインダクタンスを有する。
【0024】
等価電気ネットワーク３０を、Ｔ型ネットワークから、図１の等価共振回路１０の、負のキャパシタ－Ｃ１に等価な負のキャパシタと負のインダクタ－Ｌ１に等価な負のインダクタとを呈出するπ型ネットワークに変換することができる。これに関して、図２Ｃは、等価な負のキャパシタＣＮＥＧおよび等価な負のインダクタＬＮＥＧを呈出する例示的なπ型ネットワーク３４の概略図である。図２Ｂと図２Ｃとの間の共通の要素は、共通の要素番号を伴ってその中に示されており、本明細書では再記載されない。
【0025】
図２Ｃに示されるように、等価な負のキャパシタＣＮＥＧ（等価な負のキャパシタンスＣＮＥＧを有する）は、ノードＮ１とＮ２との間で等価な負のインダクタＬＮＥＧ（等価な負のインダクタンスＬＮＥＧを有する）と直列に結合されている。π型ネットワーク３４はまた、ノードＮ１とＮ３との間、ならびにノードＮ２とＮ３との間に、等価な正のキャパシタＣＰＯＳと直列に結合された等価な正のインダクタＬＰＯＳを含む。等価な正のインダクタＬＰＯＳは、Ｌ（１－Ｋ）のインダクタンスを有し、等価な正のキャパシタＣＰＯＳは、１／２Ｃ０のキャパシタンスを有する。
【0026】
π型ネットワーク３４を、動作周波数ｆｏｐｅｒよりも高域で等価な負のキャパシタンスＣＮＥＧおよび等価な負のインダクタンスＬＮＥＧを提供するように変える（例えば、Ｌ、Ｃ０および／またはＫに基づいて）ことができる。非限定的な例では、動作周波数ｆｏｐｅｒ、等価な負のキャパシタンスＣＮＥＧ、および等価な負のインダクタンスＬＮＥＧを、以下の式（式１．１、１．２、および１．３）に従って近似することができる。
【0027】
【数1】
【数2】
【数3】
【0028】
π型ネットワーク３４が、動作周波数ｆｏｐｅｒよりも高域で等価な負のキャパシタンスＣＮＥＧ、および等価な負のインダクタンスＬＮＥＧを提供することができることを考慮すると、図２Ａのインダクタネットワーク２０を使用して、図１の等価共振回路１０に、負のキャパシタンス－Ｃ１を有する負のキャパシタ－Ｃ１と負のインダクタンス－Ｌ１を有する負のインダクタ－Ｌ１とを提供することが可能であることになる。
【0029】
図３は、図１の正の共振回路１２に従って構成された正の共振回路３８と、図２Ａのインダクタネットワーク２０に従って構成された負の共振回路４０と、を含む例示的な広帯域幅共振回路３６の概略図である。図１、図２Ａ、および図３の間の共通の要素は、共通の要素番号を伴ってその中に示されており、本明細書では再記載されない。
【0030】
式（式１．２および１．３）に示されるように、等価な負のキャパシタンスＣＮＥＧの絶対値および等価な負のインダクタンスＬＮＥＧの絶対値をそれぞれ正のキャパシタンスＣ１および正のインダクタンスＬ１に等しくすることができるように、Ｌ、Ｃ０および／またはＫに基づいて負の共振回路４０を調整することが可能である（｜ＣＮＥＧ｜＝Ｃ１および｜ＬＮＥＧ｜＝Ｌ１）。したがって、正の共振回路３８および負の共振回路４０は、両方とも共振周波数ｆＲＥＳで共振して、広帯域幅にわたって特定のインピーダンス特性を呈出することができる。その結果、広帯域幅信号フィルタ回路、インピーダンスインバータなどにおける多様な広帯域幅アプリケーションのために、広帯域幅共振回路３６を利用することが可能である。
【0031】
図４は、広帯域幅ＢＷにわたって図３の広帯域幅共振回路３６が呈するインピーダンス特性の例示的な説明図を提供するグラフ図である。図４に示されるグラフ図は、第１のインピーダンス曲線４２、第２のインピーダンス曲線４４、第３のインピーダンス曲線４６、および第４のインピーダンス曲線４８を含む。
【0032】
第１のインピーダンス曲線４２は、図３の正の共振回路３８が呈するインピーダンス特性を例示している。示されるように、正の共振回路３８は、共振周波数ｆＲＥＳで共振して、共振周波数ｆＲＥＳよりも低域でそれぞれのより低いインピーダンスＺＰＬを呈出し、共振周波数ｆＲＥＳよりも高域でそれぞれのより高いインピーダンスＺＰＨを呈出する。
【0033】
第２のインピーダンス曲線４４は、図３の負の共振回路４０が呈するインピーダンス特性を例示している。示されるように、負の共振回路４０は、共振周波数ｆＲＥＳで共振して、共振周波数ｆＲＥＳよりも低域でそれぞれのより高いインピーダンスＺＮＨを呈出し、共振周波数ｆＲＥＳよりも高域でそれぞれのより低いインピーダンスＺＮＬを呈出する。先に図２Ａ～図２Ｃで論じたように、インダクタネットワーク２０は、共振周波数ｆＲＥＳよりも低い動作周波数ｆｏｐｅｒよりも高域で等価な負のキャパシタンスＣＮＥＧおよび等価な負のインダクタンスＬＮＥＧのみを提供することができる。したがって、負の共振回路４０は、動作周波数ｆｏｐｅｒと共振周波数ｆＲＥＳとの間にそれぞれのより高いインピーダンスＺＮＨのみを呈出することができる。
【0034】
第３のインピーダンス曲線４６は、広帯域幅ＢＷにわたる正の共振回路３８と負の共振回路４０との間の相殺するインピーダンス特性の全体的な影響を示す。
【0035】
第４のインピーダンス曲線４８は、広帯域幅ＢＷにわたる図３の広帯域幅共振回路３６の全体的なフィルタリング性能を例示している。具体的には、広帯域幅共振回路３６は、動作周波数ｆｏｐｅｒよりも低域の信号を通過させ、動作周波数ｆｏｐｅｒよりも高域の信号を遮断することができる。したがって、広帯域幅共振回路３６を利用して、帯域通過または帯域阻止信号フィルタを提供することができる。
【0036】
図５Ａは、図３の広帯域幅共振回路３６に基づいて広帯域幅帯域阻止フィルタとして動作するように構成された、例示的な広帯域幅信号フィルタ回路５０の概略図である。図３と図５Ａとの間の共通の要素は、共通の要素番号を伴ってその中に示されており、本明細書では再記載されない。
【0037】
広帯域幅信号フィルタ回路５０は、第１のノード１６と第２のノード１８との間の広帯域幅共振回路３６と直列に結合された負荷回路５２を含む。先の図４での議論によれば、広帯域幅信号フィルタ回路５０は、動作周波数ｆｏｐｅｒよりも高域で広帯域幅ＢＷにわたって信号を遮断するための広帯域幅帯域阻止信号フィルタとして機能することができる。
【0038】
図５Ｂは、図３の広帯域幅共振回路３６に基づいて広帯域幅帯域通過フィルタとして動作するように構成された、例示的な広帯域幅信号フィルタ回路５４の概略図である。図３と図５Ｂとの間の共通の要素は、共通の要素番号を伴ってその中に示されており、本明細書では再記載されない。
【0039】
広帯域幅信号フィルタ回路５４は、第１のノード１６と第２のノード１８との間の広帯域幅共振回路３６に並列に結合された負荷回路５６を含む。先の図４での議論によれば、広帯域幅信号フィルタ回路５４は、動作周波数ｆｏｐｅｒよりも高域で広帯域幅ＢＷにわたって信号がグラウンドに分流されるのを阻止するための広帯域幅帯域通過信号フィルタとして機能することができる。
【0040】
図３の広帯域幅共振回路３６を、２つ以上の広帯域幅で動作するように適合させることができる。これに関して、図６は、本開示の代替実施形態に従って構成された例示的な広帯域幅共振回路５８の概略図である。図３と図６との間の共通の要素は、共通の要素番号を伴ってその中に示されており、本明細書では再記載されない。
【0041】
広帯域幅共振回路５８は、広帯域幅共振回路３６と直列に結合された第２の広帯域幅共振回路６０を含む。第２の広帯域幅共振回路６０は、第２のノード１８および第４のノード６４に結合された第３のノード６２を含む。非限定的な例では、第３のノード６２を、結合インピーダンスＺＣＯＵＰを有する結合回路６６を介して第２のノード１８に結合することができる。
【0042】
第２の広帯域幅共振回路６０は、第２の正の共振回路３８’および第２の負の共振回路４０’を含む。第２の正の共振回路３８’は、第３のノード６２と第４のノード６４との間に結合されている。第２の正の共振回路３８’は、第２の共振周波数ｆ’ＲＥＳで共振して、第２の共振周波数ｆ’ＲＥＳよりも低域で第３のノード６２と第４のノード６４との間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている。第２の負の共振回路４０’は、第３のノード６２と第４のノード６４との間に、かつ第２の正の共振回路３８’に並列に結合されている。第２の負の共振回路４０’は、第２の共振周波数ｆ’ＲＥＳで共振して、第２の共振周波数ｆ’ＲＥＳよりも高域で第３のノード６２と第４のノード６４との間にそれぞれのより低いインピーダンスを呈出するように構成されている。
【0043】
広帯域幅共振回路３６と同じく、第２の広帯域幅共振回路６０は、図１の正の共振回路１２を第２の正の共振回路３８’として利用し、かつ図２Ａのインダクタネットワーク２０を第２の負の共振回路４０’として利用するように構成されている。よって、第２の広帯域幅共振回路６０は、広帯域幅共振回路３６と同じ原理に基づいて動作するように構成されている。
【0044】
しかしながら、理解できるように、第２の広帯域幅共振回路６０のＬ、Ｃ０、およびＫを、広帯域幅共振回路３６のＬ、Ｃ０、およびＫとは独立に決定することができる。これに関して、第２の広帯域幅共振回路６０の第２の共振周波数ｆ’ＲＥＳは、広帯域幅共振回路３６の共振周波数ｆＲＥＳとは異なってもよいし、同一であってもよい。
【0045】
当業者は、本開示の実施形態に対する改善および修正を認知するであろう。すべてのそのような改善および修正は、本明細書に開示される概念および以下の特許請求の範囲の範囲内で考慮される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【外国語明細書】