JP2000022496A - 帯域調整型の帯域通過型フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通過帯域の特性がきわめて良好であり、しか
も、通過帯域幅を容易に調整することができると共に、
調整誤差が生じることのない帯域調整型の帯域通過型フ
ィルターを提供する。 【解決手段】 通過帯域付近の特性を、トラップフィル
ターである第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５によって
作る。第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の周波数位置
を、制御回路７を通して、制御回路７に入力される第１
の制御信号８に基づき第４の制御信号１１によって下記
（数７）のように制御し、これにより通過帯域幅を調整
する。 【数７】調整後の周波数＝調整前の周波数×調整率

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の信号処理に
用いられる帯域通過型フィルターに関し、さらに詳細に
は、通過帯域幅を調整することが可能な帯域調整型の帯
域通過型フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通過帯域幅が狭く、かつ、Ｑ（ク
オリティーファクター）の高い帯域通過型フィルター
（以下、必要に応じて『ＢＰＦ』と略記する。）を構成
する場合、図６に示すような方法が採られていた。すな
わち、Ｑの非常に高いＢＰＦと、図４（ａ）に示すよう
な鋭いピーキング特性を有するＱの高い低域通過型フィ
ルター（以下、必要に応じて『ＬＰＦ』と略記する。）
と、図４（ｂ）に示すような鋭いピーキング特性を有す
るＱの非常に高い高域通過型フィルター（以下、必要に
応じて『ＨＰＦ』と略記する。）とを使用し、それぞれ
を適正なＱと適正な周波数特性に合わせ込んで縦列に接
続することにより、急峻な低域通過特性を得、さらに、
Ｑの低いＨＰＦやＱの低いＬＰＦを適当に使用すること
により、通過帯域から離れた低域と高域の特性を整えて
いた。

【０００３】この場合、Ｑの高いフィルターとして、２
次のＬＰＦ、ＨＰＦがよく使用されるが、Ｑを高くする
と、図４に示すように、通過帯域とピーク点の利得差が
生じるため、ＧＡＩＮ配分を検討する手間が増えてしま
う。また、ＢＰＦ、ＨＰＦ、ＬＰＦのＱが高いときの通
過域の特性は、図７に示すように、丸みを帯びて尖った
形をしているため、近年要求されるような中心周波数付
近がやや平らな特性（図５参照）を実現することは非常
に困難である。また、図８のようにＱを調整して帯域幅
を調整すると、通過帯域の両サイドの周波数特性の裾も
変化するため、通過帯域幅を調整することができても、
フィルター全体の周波数特性が崩れてしまうという問題
点がある。

【０００４】そこで、図５に示すように、通過帯域の両
サイドにトラップフィルターを配置し、周波数特性上帯
域幅を決定する重み付けをこのトラップフィルターに多
くしておき、この両サイドのトラップフィルターの位置
（トラップ点周波数）を下記（数２）で示すように元の
周波数にオフセットを持たせる形で調整することによ
り、通過帯域幅を調整する方法が提案されている。

【０００５】

【数２】変更後の周波数＝変更前の周波数＋変更量（オ
フセット）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トラップ点周
波数の調整を、元の周波数にオフセットを持たせる形で
行うと、フィルターを構成している素子のばらつきに対
する調整後の周波数のばらつきが素子のばらつきに比例
しなくなり、フィルターのカットオフ周波数等を自動調
整する場合に調整誤差が生じてしまうという問題点があ
る。

【０００７】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、フィルター全体のＧ
ＡＩＮ配分が容易であると共に、通過帯域の特性がきわ
めて良好であり、しかも、通過帯域幅を容易に調整する
ことができると共に、調整誤差が生じることのない帯域
調整型の帯域通過型フィルターを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る帯域調整型の帯域通過型フィルターの
構成は、被処理信号を入出力する入出力端子と周波数特
性を制御するための制御信号を入力する制御信号入力端
子とを有する複数のアクティブフィルターが縦列に接続
された帯域調整型の帯域通過型フィルターであって、周
波数特性の通過帯域を挟み込むように通過帯域よりも低
域側と高域側にそれぞれ少なくとも１つのトラップフィ
ルターを配置し、前記トラップフィルターのトラップ点
周波数を下記（数３）のように制御することにより、通
過帯域幅を調整するようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【数３】調整後の周波数＝調整前の周波数×調整率 この構成によれば、Ｑを調整することなく、トラップフ
ィルターのトラップ点周波数の移動によって通過帯域幅
を調整するようにしているので、フィルター特性全体へ
の影響を抑えながら通過帯域幅を容易に調整することが
できると共に、良好な通過帯域の周波数特性を得ること
ができる。また、トラップフィルターのトラップ点周波
数が調整率を掛けた形で上記（数３）のように制御され
ることにより、フィルターを構成している素子のばらつ
きに対する調整後の周波数のばらつきが素子のばらつき
に比例することとなるので、素子ばらつき等による調整
誤差が生じることはない。

【００１０】また、前記本発明の帯域調整型の帯域通過
型フィルターの構成においては、トラップフィルター以
外のアクティブフィルターの一部に代えて周波数特性が
固定のフィルターが用いられていてもよい。

【００１１】また、前記本発明の帯域調整型の帯域通過
型フィルターの構成においては、通過帯域幅を調整する
トラップフィルターの一部に代えてトラップフィルター
以外の特性を有するアクティブフィルターが用いられて
いてもよい。

【００１２】尚、通過帯域幅を調整するためのトラップ
フィルターのトラップ点周波数の調整方向、調整量はそ
れぞれ任意である。また、構成内のすべてのフィルター
の特性は任意であり、構成上の位置も任意である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。図１は本発明の一実施の形
態における帯域調整型の帯域通過型フィルターを示す概
略構成図である。

【００１４】本実施の形態における帯域調整型の帯域通
過型フィルターは、以下のように構成されている。すな
わち、図１に示すように、信号の入力端子１ａと出力端
子と周波数特性を制御するための制御信号を入力する制
御信号入力端子とを有する第１のフィルター１と、第１
のフィルター１と同様の構成を有する第ｎ１のフィルタ
ー２と、同じく第１のフィルターと同様の構成を有する
第ｎ２のフィルター３と、同じく第１のフィルターと同
様の構成を有する第ｎ３のフィルター４と、同じく第１
のフィルターと同様の構成を有する第ｎ４のフィルター
５と、同じく第１のフィルターと同様の構成を有する第
ｎｍのフィルター６とが順次縦列に接続されて構成され
ている。尚、図１中、６ａは第ｎｍのフィルター６の出
力端子を示している。

【００１５】第１のフィルター１と第ｎｍのフィルター
６は、フィルター全体を制御する第１の制御信号８によ
ってその周波数位置が制御される。これにより、第１の
フィルター１には、図２（ａ）に示すようなＱの低いＨ
ＰＦの特性が与えられ、第ｎｍのフィルター６には、図
２（ｂ）に示すようなＱの低いＬＰＦの特性が与えられ
る。

【００１６】第ｎ１のフィルター２と第ｎ２のフィルタ
ー３は、制御回路７からの第２の制御信号９によってそ
の周波数位置が制御され、第ｎ３のフィルター４と第ｎ
４のフィルター５は、制御回路７からの第３の制御信号
１０によってその周波数位置が制御される。ここで、制
御回路７には第１の制御信号８が入力され、第４の制御
信号１１によって制御回路７が制御されることにより、
第１の制御信号８が第２の制御信号９と第３の制御信号
１０に変換される。すなわち、第ｎ１〜第ｎ４のフィル
ター２〜５は、制御回路７を通して、制御回路７に入力
される第１の制御信号８に基づき第４の制御信号１１に
よってその周波数位置が調整される。これにより、第ｎ
１〜第ｎ４のフィルター２〜５には、図２（ｃ）に示す
ようなトラップフィルターの特性が与えられる。

【００１７】次に、上記のような構成を有する帯域調整
型の帯域通過型フィルターの動作について説明する。フ
ィルターで処理されるべき信号（被処理信号）がフィル
ター外から第１のフィルター１の入力端子１ａに入力さ
れると、当該被処理信号は順次第ｎ１〜第ｎｍのフィル
ター２〜６に入力されて処理された後、第ｎｍのフィル
ター６の出力端子６ａからフィルターの外部に出力され
る。ここで、第１のフィルター１と第ｎｍのフィルター
６は、それぞれ図２（ａ）に示すようなＱの低いＨＰＦ
の特性と、図２（ｂ）に示すようなＱの低いＬＰＦの特
性を持ち、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５は、図２
（ｃ）に示すようなトラップフィルターの特性を持つの
で、フィルター全体の特性は、図２（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の特性を併せ持つ図３（ａ）に示すようなＢＰＦ
の特性となる。この場合、ＢＰＦとしての通過帯域付近
の特性は、トラップフィルターである第ｎ１〜第ｎ４の
フィルター２〜５によって作られる。第ｎ１〜第ｎ４の
フィルター２〜５は、制御回路７を通して、制御回路７
に入力される第１の制御信号８に基づき第４の制御信号
１１によってその周波数位置が調整され、第ｎ１及び第
ｎ２のフィルター２、３の組と第ｎ３及び第ｎ４のフィ
ルター４、５の組は、制御回路７からの制御方向がＢＰ
Ｆとしての通過帯域の中心周波数ｆｃに対して低い側と
高い側に対称的に制御される。

【００１８】第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の周波
数位置は、第４の制御信号１１によって下記（数４）の
ように制御される。

【００１９】

【数４】調整後の周波数＝調整前の周波数×調整率 すなわち、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の周波数
位置の制御量をα、第１の制御信号８が制御する周波数
をｆ、第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の制御後の
周波数をｆ１、第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５の
制御後の周波数をｆ２とすると、第ｎ１〜第ｎ４のフィ
ルター２〜５の周波数位置は下記（数５）のように制御
される。

【００２０】

【数５】ｆ１＝ｆ×１／α、ｆ２＝ｆ×α 制御回路７は、第１の制御信号８を、第１の制御信号８
が制御する周波数ｆがｆ１となるような制御信号に変換
し、第２の制御信号９として第ｎ１及び第ｎ２のフィル
ター２、３に出力する。そして、この第２の制御信号９
により、第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の周波数
位置が制御される。同様に、制御回路７は、第１の制御
信号８を、第１の制御信号８が制御する周波数ｆがｆ２
となるような制御信号に変換し、第３の制御信号１０と
して第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５に出力する。
そして、この第３の制御信号１０により、第ｎ３及び第
ｎ４のフィルター４、５の周波数位置が制御される。

【００２１】例えば、図３（ａ）において、通過帯域の
中心周波数ｆｃが４．５ＭＨｚ、第ｎ１のフィルター２
のＴＲＡＰ点周波数が３．５ＭＨｚ、第ｎ２のフィルタ
ー３のトラップ点周波数が４ＭＨｚ、第ｎ３のフィルタ
ー４のトラップ点周波数が５ＭＨｚ、第ｎ４のフィルタ
ー５のトラップ点周波数が５．５ＭＨｚにあり、第４の
制御信号１１がαを１．１に制御したとすると、上記
（数３）により、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の
トラップ点周波数の値は、それぞれ３．１８ＭＨｚ、
３．６４ＭＨｚ、５．５ＭＨｚ、６．０５ＭＨｚに移動
し、図３（ｂ）に示すように通過帯域幅が広がる。ま
た、この場合、通過帯域の周波数特性は、中心周波数ｆ
ｃ付近が平らな特性となる。

【００２２】以上のように、本実施の形態においては、
Ｑを調整することなく、トラップフィルターのトラップ
点周波数の移動によって通過帯域幅を調整するようにし
ているので、フィルター特性全体への影響を抑えながら
通過帯域幅を容易に調整することができると共に、良好
な通過帯域の周波数特性を得ることができる。また、ト
ラップフィルターのトラップ点周波数が調整率を掛けた
形で上記（数４）のように制御されることにより、フィ
ルターを構成している素子のばらつきに対する調整後の
周波数のばらつきが素子のばらつきに比例することとな
るので、素子ばらつき等による調整誤差が生じることは
ない。

【００２３】尚、上記実施の形態においては、通過帯域
を調整するトラップフィルター以外のフィルター（制御
回路７によって制御されないフィルター）として、Ｑの
低いＨＰＦの特性を持つ第１のフィルター１とＱの低い
ＬＰＦの特性を持つ第ｎｍのフィルター６をそれぞれ１
個だけ使用しているが、必ずしもこの構成に限定される
ものではない。Ｑの低いＨＰＦの特性を持つ第１のフィ
ルター１とＱの低いＬＰＦの特性を持つ第ｎｍのフィル
ター６をそれぞれ複数個使用してもよい。さらに、第１
のフィルター１、第ｎｍのフィルター６以外に、制御回
路７によって制御されないトラップフィルターを含んで
いてもよく、周波数特性が固定のフィルターを含んでい
てもよい。

【００２４】また、上記実施の形態においては、通過帯
域を調整するためのトラップフィルターとして、通過帯
域よりも低い位置に２つのフィルター（第ｎ１及び第ｎ
２のフィルター２、３）、通過帯域よりも高い位置に２
つのフィルター（第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、
５）を配置しているが、必ずしもこの構成に限定される
ものではなく、それぞれ１つのフィルター又は３つ以上
のフィルターを配置してもよい。また、通過帯域を調整
するためのフィルターとして、トラップフィルター以外
の特性を有するフィルターが含まれていてもよい。

【００２５】また、上記実施の形態においては、第ｎ１
及び第ｎ２のフィルター２、３は同時に同方向、同制御
率で制御され、また、第ｎ３及び第ｎ４のフィルター
４、５も同時に第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の
方向とは逆向きに同方向、同制御率で制御されている
が、必ずしもこの方式に限定されるものではない。制御
回路７に入力される第４の制御信号１１を複数にして、
すべて単独に制御してもよく、任意に組み合わせて制御
してもよく、それぞれ任意の制御率で制御してもよい。
また、制御回路７に入力される第４の制御信号１１は１
つにしておき、制御回路７の内部で下記（数６）のよう
に複数の制御率を作り出し、制御回路７で制御される複
数のフィルターをそれぞれ異なる制御率で制御してもよ
い。

【００２６】

【数６】ｆ１＝ｆ×α、ｆ２＝ｆ×１／α、・・・・、
ｆｎ＝ｆ×αｎ また、制御回路７自体を複数にして、複数の制御回路７
のすべてを同じ第４の制御信号１１によって制御しても
よく、また、複数の制御回路７のそれぞれを制御量の異
なる複数の第４の制御信号１１によって組み合わせて制
御してもよい。また、構成内のすべての各フィルターの
特性は任意であり、従って、次数も任意であり、構成上
の位置も任意である。また、制御回路７によって制御さ
れるフィルター（帯域幅を調整するためのフィルター）
として、トラップフィルター以外の他の特性を有するフ
ィルターが含まれていてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィルター全体のＧＡＩＮ配分が容易であると共に、通
過域の特性がきわめて良好であり、かつ、フィルター特
性全体への影響を抑えながら帯域幅を容易に調整するこ
とができると共に、素子ばらつき等による調整誤差が生
じることのない優れた帯域調整型の帯域通過型フィルタ
ーを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における帯域調整型の帯
域通過型フィルターを示す概略構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態における周波数特性の合
わせ込みを説明するための図である。

【図３】本発明の一実施の形態における周波数特性の合
わせ込みが完了した後の周波数特性を示す図である。

【図４】従来技術におけるＱの高い低域通過型フィルタ
ーと高域通過型フィルターを示す図である。

【図５】従来技術におけるトラップフィルターを用いた
通過帯域幅の調整方法を示す図である。

【図６】従来技術における周波数特性の合わせ込みを説
明するための図である。

【図７】従来技術におけるＱが高いときの通過帯域の特
性を示す図である。

【図８】従来技術におけるＱを調整して通過帯域幅を調
整した後の周波数特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 第１のフィルター ２ 第ｎ１のフィルター ３ 第ｎ２のフィルター ４ 第ｎ３のフィルター ５ 第ｎ４のフィルター ６ 第ｎｍのフィルター ７ 制御回路 ８ 第１の制御信号 ９ 第２の制御信号 １０ 第３の制御信号 １１ 第４の制御信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理信号を入出力する入出力端子と周
   波数特性を制御するための制御信号を入力する制御信号
   入力端子とを有する複数のアクティブフィルターが縦列
   に接続された帯域調整型の帯域通過型フィルターであっ
   て、周波数特性の通過帯域を挟み込むように通過帯域よ
   りも低域側と高域側にそれぞれ少なくとも１つのトラッ
   プフィルターを配置し、前記トラップフィルターのトラ
   ップ点周波数を下記（数１）のように制御することによ
   り、通過帯域幅を調整するようにしたことを特徴とする
   帯域調整型の帯域通過型フィルター。 【数１】調整後の周波数＝調整前の周波数×調整率
2. 【請求項２】 トラップフィルター以外のアクティブフ
   ィルターの一部に代えて周波数特性が固定のフィルター
   を用いた請求項１に記載の帯域調整型の帯域通過型フィ
   ルター。
3. 【請求項３】 通過帯域幅を調整するトラップフィルタ
   ーの一部に代えてトラップフィルター以外の特性を有す
   るアクティブフィルターを用いた請求項１に記載の帯域
   調整型の帯域通過型フィルター。