JP2008085653A - 帯域通過型フィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、帯域通過型フィルタに関し、簡素な構成で周波数や帯域幅を連続的に変更することにある。
【解決手段】入力信号を2分配する分配器24と、分配器24により分配された一方の信号をカットオフ周波数f1で低域通過させる第1の低域通過フィルタ28と、第1の低域通過フィルタ28から出力される信号を位相が180°ずれるように変換する位相器30と、分配器24により分配された他方の信号と位相器30から出力される信号とを合成する混合器32と、混合器32から出力される信号を、第1の低域通過フィルタ28のカットオフ周波数f1よりも高いカットオフ周波数f2にて低域通過させる第2の低域通過フィルタ34と、を備える。また、第1及び第2の低域通過フィルタ28,34をそれぞれ、独立してカットオフ周波数の変更が可能な低域通過フィルタとする。
【選択図】図1
【解決手段】入力信号を2分配する分配器24と、分配器24により分配された一方の信号をカットオフ周波数f1で低域通過させる第1の低域通過フィルタ28と、第1の低域通過フィルタ28から出力される信号を位相が180°ずれるように変換する位相器30と、分配器24により分配された他方の信号と位相器30から出力される信号とを合成する混合器32と、混合器32から出力される信号を、第1の低域通過フィルタ28のカットオフ周波数f1よりも高いカットオフ周波数f2にて低域通過させる第2の低域通過フィルタ34と、を備える。また、第1及び第2の低域通過フィルタ28,34をそれぞれ、独立してカットオフ周波数の変更が可能な低域通過フィルタとする。
【選択図】図1
Description
本発明は、帯域通過型フィルタに係り、特に、周波数や帯域幅を連続的に可変するうえで好適な帯域通過型フィルタに関する。
従来、カットオフ周波数の調整が可能な帯域通過型フィルタが知られている(例えば、特許文献1参照)。この帯域通過型フィルタには、複数の電流源が設けられている。このフィルタにおいては、電流源の電流値が変更されることにより、そのカットオフ周波数が調整されるようになっている。
特開平1−169704号公報
しかし、上記従来の帯域通過型フィルタでは、カットオフ周波数の調整を行うために、電流値を変更可能な電流源を設けることが必要となるため、そのフィルタ自体の構成が複雑化しかつ大型化してしまう不都合が生ずる。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で周波数や帯域幅の連続的な変更が可能な帯域通過型フィルタを提供することを目的とする。
上記の目的は、入力信号を2分配する分配手段と、前記分配手段により分配された一方の信号を低域通過させる第1の低域通過フィルタと、前記分配手段により分配された他方の信号と前記第1の低域通過フィルタから出力される信号とを逆相にて合成する混合器と、前記混合器から出力される信号を、前記第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数にて低域通過させる第2の低域通過フィルタと、を備える帯域通過型フィルタにより達成される。
この態様の発明において、第1の低域通過フィルタから出力される低域通過した信号と分配手段により分配された他方の信号とが混合器において逆相にて合成されると、両信号は打ち消しあうため、合成後の信号レベルは、第1の低域通過フィルタを通過した周波数帯においては微小となる一方、その周波数帯以外の周波数帯においては維持される。第2の低域通過フィルタは、第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数を有するため、上記した混合器の合成後かつ第2の低域通過フィルタの通過後の信号は、第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数から第2の低域通過フィルタのカットオフ周波数までの周波数範囲の信号成分のみとなる。従って、第1及び第2の低域通過フィルタのカットオフ周波数がそれぞれ独立して変更可能であれば、簡素な構成で帯域通過型フィルタの周波数や帯域幅の連続的な変更を実現することができる。
また、上記の目的は、入力信号を低域通過させる第1の低域通過フィルタと、前記第1の低域通過フィルタから出力される信号をディジタル信号に量子化する第1のA/D変換器と、入力信号を前記第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数にて低域通過させる第2の低域通過フィルタと、前記第2の低域通過フィルタから出力される信号をディジタル信号に量子化する第2のA/D変換器と、前記第2のA/D変換器の出力から前記第1のA/D変換器の出力を減算する減算手段と、を備える帯域通過型フィルタにより達成される。
この態様の発明において、第1の低域通過フィルタから出力される低域通過した信号を第1のA/D変換器により量子化したディジタル信号が、第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数を有する第2の低域通過フィルタから出力される低域通過した信号を第2のA/D変換器により量子化したディジタル信号から減算されると、第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数から第2の低域通過フィルタのカットオフ周波数までの周波数範囲以外の周波数のサンプリング要素は打ち消され、減算手段による減算後の信号は上記した周波数範囲の信号成分のみとなる。従って、第1及び第2の低域通過フィルタのカットオフ周波数がそれぞれ独立して変更可能であれば、簡素な構成で帯域通過型フィルタの周波数や帯域幅の連続的な変更を実現することができる。
この場合、上記した帯域通過型フィルタにおいて、前記第1及び第2の低域通過フィルタはそれぞれ、独立してカットオフ周波数の変更が可能な低域通過フィルタであることとすればよい。
更に、上記の目的は、2つの低域通過フィルタを備え、該2つの低域通過フィルタのカットオフ周波数を通過周波数の下限値及び上限値として用いた帯域通過型フィルタであって、前記2つの低域通過フィルタのカットオフ周波数をそれぞれ独立して変更可能とした帯域通過型フィルタにより達成される。
この態様の発明において、カットオフ周波数を帯域通過型フィルタの通過周波数の下限値及び上限値とする2つの低域通過フィルタのカットオフ周波数は、それぞれ独立して変更可能とされている。このため、簡素な構成で帯域通過型フィルタの周波数や帯域幅の連続的な変更を実現することができる。
本発明によれば、簡素な構成で帯域通過型フィルタの周波数や帯域幅を連続的に変更することができる。
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施例である帯域通過型フィルタ10の構成図を示す。また、図2は、本実施例の帯域通過型フィルタ10を備える受信機12の構成図を示す。本実施例の帯域通過型フィルタ(以下、BPFと称す)10は、例えば車両などに搭載される受信機12に設けられている。
受信機12は、受信アンテナ14と、受信アンテナ14に接続するアンプ16と、ローカル発振器18と、アンプ16及びローカル発振器18に接続するミキサ20と、ミキサ20に接続するBPF10と、BPF10に接続するA/D変換器22と、を備えている。アンプ16は、受信アンテナ14に受信される信号を増幅してミキサ20に供給する。ローカル発振器18は、所望の受信周波数よりも所定の周波数(例えば10.7MHz)だけ高い局部発振信号を生成しミキサ20に供給する。ミキサ20は、アンプ16で増幅された信号をローカル発振器18による局部発振信号を用いて中間周波数の信号に周波数変換する。A/D変換器22は、BPF10を通過した周波数の信号を所定のサンプリングクロックでディジタル信号に変換する。
BPF10は、ミキサ20の出力に接続する分配器24を備えている。分配器24は、ミキサ20から入力される入力信号を2つの系統26a,26bに分配する。一方の系統26a上には、第1の低域通過フィルタ(以下、第1のLPFと称す)28及び位相器30が直列に設けられている。第1のLPF28は、後述の如く所定のカットオフ周波数f1を有しており、分配器24から系統26aに流れた入力信号についてかかるカットオフ周波数f1よりも低い周波数を通過させる。位相器30は、第1のLPF28を通過した信号を位相が180°ずれるように変換する。
系統26a側の位相器30には、混合器32が接続されている。混合器32は、また、系統26b側の分配器24にも直接に接続されている。混合器32には、位相器30からの信号、及び、分配器24に入力されたミキサ20からの信号が入力される。混合器32は、入力された両信号を合成する。混合器32には、第2の低域通過フィルタ(以下、第2のLPFと称す)34が接続されている。第2のLPF34は、後述の如く所定のカットオフ周波数f2を有しており、混合器32から入力された入力信号についてかかるカットオフ周波数f2よりも低い周波数を通過させる。尚、このカットオフ周波数f2は、常に、上記した第1のLPF28の有するカットオフ周波数f1よりも高い周波数になるように設定されている。
第2のLPF34には、上記したA/D変換器22が接続されている。A/D変換器22は、第2のLPF34を通過した信号すなわちBPF10を通過した信号を所定のサンプリングクロックでアナログ信号からディジタル信号に変換して量子化する。A/D変換器22による量子化により得られた信号は、以後の受信処理に用いられる。
図3(A)は本実施例のBPF10が備える第1及び第2のLPF28,34の具体的な構成を、また、図3(B)はその特性を、それぞれ示す。本実施例において、第1及び第2のLPF28,34はそれぞれ、図3(A)に示す如く、入力と出力との間に直列的に接続する抵抗36と、出力とアースとの間に接続するコンデンサ38と、により構成されている。
抵抗36は、トリマ抵抗やピンダイオードなどの抵抗値を可変できる抵抗である。第1のLPF28の抵抗36と第2のLPF34の抵抗36とは、互いに独立してその抵抗値を可変できるようになっている。また、コンデンサ38は、トリマコンデンサやバリキャップなどのコンデンサ容量を可変できるコンデンサである。第1のLPF28のコンデンサ38と第2のLPF34のコンデンサ38とは、互いに独立してそのコンデンサ容量を可変できるようになっている。LPF28,34の抵抗36及びコンデンサ38の各パラメータが変更されると、図3(B)に示す如く、LPF28,34におけるカットオフ周波数が変更され、LPFとしての特性が可変される。
尚、第1及び第2のLPF28,34の抵抗36及びコンデンサ38の各パラメータは、カットオフ周波数f1,f2がそれぞれ予め定められた所定範囲内の周波数になるように設定されると共に、上記の如く第2のLPF34のカットオフ周波数f2が常に第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも高い周波数になるように設定される。
次に、図4を参照して、本実施例のBPF10の作用について説明する。図4は、本実施例のBPF10の各部位における周波数−利得特性を表した図を示す。本実施例において、受信機12の受信アンテナ14に受信された信号は、ミキサ20で周波数変換された後、BPF10の分配器24に入力される。
本実施例のBPF10において、分配器24に入力された信号は、一方の系統26aと他方の系統26bとに分配される。分配器24から一方の系統26aに流通した信号は、第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも高い周波数のときは、その第1のLPF28に遮断される。一方、第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも低い周波数のときは、その第1のLPF28を通過し位相器30に供給される。位相器30に供給された信号は、位相が180°ずれるように位相変換される。
位相器30で位相変換された信号、及び、分配器24から他方の系統26bに流通した信号は、それぞれ混合器32に供給され合成される。混合器32に合成される両信号は、その混合器32において互いに逆相で合成される。かかる合成が行われると、第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも低い周波数においては混合器32での合成後の信号のレベルが微小となる一方、第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも高い周波数においては混合器32での合成後の信号のレベルが大きい状態に維持される。
混合器32の出力信号は、第2のLPF34に供給される。第2のLPF34に供給された信号は、第2のLPF34のカットオフ周波数f2よりも高い周波数のときは、その第2のLPF34に遮断される一方、第2のLPF34のカットオフ周波数f2よりも低い周波数のときは、その第2のLPF34を通過する。
第2のLPF34のカットオフ周波数f2は、常に第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも高くなるように設定されている。このため、BPF10に入力した信号は、第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも低い周波数及び第2のLPF34のカットオフ周波数f2よりも高い周波数においてはそのレベルが微小となってBPF10に遮断される一方、第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも高くかつ第2のLPF34のカットオフ周波数f2よりも低い周波数においてはそのレベルが維持されてBPF10を通過することとなる。
従って、本実施例のBPF10によれば、分配器24、第1のLPF28、位相器30、混合器32、及び第2のLPF34を用いることにより、第1のLPF28の有するカットオフ周波数f1から第2のLPF34の有するカットオフ周波数f2までの範囲の周波数の信号成分のみを通過させて出力することが可能となっている。BPF10から出力された信号は、A/D変換器22によりディジタル信号に変換されて量子化され、受信処理される。
また、本実施例において、上記した第1のLPF28及び第2のLPF34は、そのカットオフ周波数f1,f2がそれぞれ予め定められた所定範囲内の周波数になり、かつ、第2のLPF34のカットオフ周波数f2が常に第1のLPF28のカットオフ周波数f1よりも高い周波数になるように設定されるが、それぞれ独立して、抵抗36やコンデンサ38の各パラメータとしての抵抗値やコンデンサ容量が可変されることが可能となっており、カットオフ周波数f1,f2が可変されるようになっている。
このように、本実施例においては、第1及び第2のLPF28,34のカットオフ周波数f1,f2をそれぞれ独立して可変にすることで、周波数f1〜f2及び帯域幅を連続可変可能なBPF10を実現することが可能となっており、簡素な構成でBPF10の周波数や帯域幅を連続的に変更することが可能となっている。
尚、上記の第1実施例においては、分配器24が特許請求の範囲に記載した「分配手段」に、第1のLPF28が特許請求の範囲に記載した「第1の低域通過フィルタ」及び「低域通過フィルタ」に、混合器32が特許請求の範囲に記載した「混合器」に、第2のLPF34が特許請求の範囲に記載した「第2の低域通過フィルタ」及び「低域通過フィルタ」に、それぞれ相当している。
図5は、本発明の第2実施例である帯域通過型フィルタ(以下、BPFと称す)100の構成図を示す。尚、以下、本実施例において、上記した第1実施例の図1乃至図3に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。本実施例のBPF100は、例えば車両などに搭載される受信機102に設けられている。
受信機102は、受信アンテナ14と、アンプ16と、ローカル発振器18と、ミキサ20と、を備えている。BPF100は、ミキサ20の出力に接続する分配器104を備えている。分配器104は、ミキサ20から入力される入力信号を2つの系統106a,106bに分配する。
一方の系統106a上には、第1の低域通過フィルタ(以下、第1のLPFと称す)108が設けられている。第1のLPF108は、後述の如く所定のカットオフ周波数f1を有しており、分配器104から系統106aに流れた入力信号についてかかるカットオフ周波数f1よりも低い周波数を通過させる。また、他方の系統106b上には、第2の低域通過フィルタ(以下、第2のLPFと称す)110が設けられている。第2のLPF110は、後述の如く所定のカットオフ周波数f2を有しており、分配器104から系統106bに流れた入力信号についてかかるカットオフ周波数f2よりも低い周波数を通過させる。尚、このカットオフ周波数f2は、常に、上記した第1のLPF108の有するカットオフ周波数f1よりも高い周波数になるように設定されている。
第1のLPF108には、第1のA/D変換器112が接続されている。第1のA/D変換器112は、第1のLPF108を通過した周波数の信号を所定のサンプリングクロックでアナログ信号からディジタル信号に変換して量子化する。また、第2のLPF110には、第2のA/D変換器114が接続されている。第2のA/D変換器114は、第2のLPF110を通過した周波数の信号を所定のサンプリングクロックでアナログ信号からディジタル信号に変換して量子化する。
第1のA/D変換器112及び第2のA/D変換器114には、減算器116が接続されている。減算器116は、第2のA/D変換器114の出力であるディジタル信号を第1のA/D変換器112の出力であるディジタル信号から減算する処理を行う。減算器116による減算により得られた信号は、以後の受信処理に用いられる。
本実施例において、第1及び第2のLPF108,110はそれぞれ、入力と出力との間に直列的に接続する抵抗36と、出力とアースとの間に接続するコンデンサ38と、により構成されている。抵抗36は、トリマ抵抗やピンダイオードなどの抵抗値を可変できる抵抗である。第1のLPF108の抵抗36と第2のLPF110の抵抗36とは、互いに独立してその抵抗値を可変できるようになっている。また、コンデンサ38は、トリマコンデンサやバリキャップなどのコンデンサ容量を可変できるコンデンサである。第1のLPF108のコンデンサ38と第2のLPF110のコンデンサ38とは、互いに独立してそのコンデンサ容量を可変できるようになっている。LPF108,110の抵抗36及びコンデンサ38の各パラメータが変更されると、LPF108,110におけるカットオフ周波数が変更され、LPFとしての特性が可変される。
尚、第1及び第2のLPF108,110の抵抗36及びコンデンサ38の各パラメータは、カットオフ周波数f1,f2がそれぞれ予め定められた所定範囲内の周波数になるように設定されると共に、上記の如く第2のLPF110のカットオフ周波数f2が常に第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも高い周波数になるように設定される。
次に、図6を参照して、本実施例のBPF100の作用について説明する。図6は、本実施例のBPF100の作用を説明するための図を示す。本実施例において、受信機12の受信アンテナ14に受信される信号は、ミキサ20で周波数変換された後、BPF100の分配器104に入力される。
本実施例のBPF100において、分配器104に入力された信号は、一方の系統106aと他方の系統106bとに分配される。分配器104から一方の系統106aに流通した信号は、第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも高い周波数のときは、その第1のLPF108に遮断され、一方、第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも低い周波数のときは、その第1のLPF108を通過し第1のA/D変換器112に供給される。第1のA/D変換器112に供給された信号は、第1のA/D変換器112によりディジタル信号に変換されて量子化される。
また、分配器104から他方の系統106bに流通した信号は、第2のLPF110のカットオフ周波数f2よりも高い周波数のときは、その第2のLPF110に遮断され、一方、第2のLPF110のカットオフ周波数f2よりも低い周波数のときは、その第2のLPF110を通過し第2のA/D変換器114に供給される。第2のLPF110に供給された信号は、第2のA/D変換器114によりディジタル信号に変換されて量子化される。
第1のA/D変換器112で量子化されたディジタル信号、及び、第2のA/D変換器114で量子化されたディジタル信号は、それぞれ減算器116に供給される。減算器116による減算は、第1のA/D変換器112の出力であるディジタル信号から第2のA/D変換器114の出力であるディジタル信号を減算することにより実現される。
第2のLPF110のカットオフ周波数f2は、常に第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも高くなるように設定されている。このため、BPF100に入力した信号は、第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも低い周波数及び第2のLPF110のカットオフ周波数f2よりも高い周波数においてはその信号成分が打ち消されて、BPF100に遮断される一方、第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも高くかつ第2のLPF110のカットオフ周波数f2よりも低い周波数においてはその信号成分が維持されてBPF100を通過することとなる(図6参照)。
従って、本実施例のBPF100によれば、第1のLPF108、第2のLPF110、第1のA/D変換器112、第2のA/D変換器114、及び減算器116を用いることにより、第1のLPF108の有するカットオフ周波数f1から第2のLPF110の有するカットオフ周波数f2までの範囲の周波数の信号成分のみを通過させて抽出することが可能となっている。BPF100から抽出された量子化後の信号は、受信処理される。
また、本実施例において、上記した第1のLPF108及び第2のLPF110は、そのカットオフ周波数f1,f2がそれぞれ予め定められた所定範囲内の周波数になり、かつ、第2のLPF110のカットオフ周波数f2が常に第1のLPF108のカットオフ周波数f1よりも高い周波数になるように設定されるが、それぞれ独立して、抵抗36やコンデンサ38の各パラメータとしての抵抗値やコンデンサ容量が可変されることが可能となっており、カットオフ周波数f1,f2が可変されるようになっている。
このように、本実施例においては、第1及び第2のLPF108,110のカットオフ周波数f1,f2をそれぞれ独立して可変にすることで、周波数f1〜f2及び帯域幅を連続可変可能なBPF100を実現することが可能となっており、簡素な構成でBPF100の周波数や帯域幅を連続的に変更することが可能となっている。
更に、本実施例においては、周波数f1〜f2及び帯域幅を連続可変可能なBPF100を実現するのに、2つのA/D変換器112,114を設けることが必要であるが、一方、上記した第1実施例の如く第1のLPF28を通過した信号について位相を180°ずらす位相器30を設けることは不要であり、ディジタル信号の演算(減算器116による減算)で十分である。このため、本実施例によれば、BPFひいては受信機の小型化・簡素化を図ることが可能となっている。
尚、上記の第2実施例においては、第1のLPF108が特許請求の範囲に記載した「第1の低域通過フィルタ」及び「低域通過フィルタ」に、第1のA/D変換器112が特許請求の範囲に記載した「第1のA/D変換器」に、第2のLPF110が特許請求の範囲に記載した「第2の低域通過フィルタ」及び「低域通過フィルタ」に、第2のA/D変換器114が特許請求の範囲に記載した「第2のA/D変換器」に、減算器116が特許請求の範囲に記載した「減算手段」に、それぞれ相当している。
10,100 帯域通過型フィルタ(BPF)
12,102 受信機
24,104 分配器
28,108 第1の低域通過フィルタ(第1のLPF)
30 位相器
32 混合器
34,110 第2の低域通過フィルタ(第2のLPF)
112 第1のA/D変換器
114 第2のA/D変換器
116 減算器
12,102 受信機
24,104 分配器
28,108 第1の低域通過フィルタ(第1のLPF)
30 位相器
32 混合器
34,110 第2の低域通過フィルタ(第2のLPF)
112 第1のA/D変換器
114 第2のA/D変換器
116 減算器
Claims (4)
- 入力信号を2分配する分配手段と、
前記分配手段により分配された一方の信号を低域通過させる第1の低域通過フィルタと、
前記分配手段により分配された他方の信号と前記第1の低域通過フィルタから出力される信号とを逆相にて合成する混合器と、
前記混合器から出力される信号を、前記第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数にて低域通過させる第2の低域通過フィルタと、
を備えることを特徴とする帯域通過型フィルタ。 - 入力信号を低域通過させる第1の低域通過フィルタと、
前記第1の低域通過フィルタから出力される信号をディジタル信号に量子化する第1のA/D変換器と、
入力信号を前記第1の低域通過フィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数にて低域通過させる第2の低域通過フィルタと、
前記第2の低域通過フィルタから出力される信号をディジタル信号に量子化する第2のA/D変換器と、
前記第2のA/D変換器の出力から前記第1のA/D変換器の出力を減算する減算手段と、
を備えることを特徴とする帯域通過型フィルタ。 - 前記第1及び第2の低域通過フィルタはそれぞれ、独立してカットオフ周波数の変更が可能な低域通過フィルタであることを特徴とする請求項1又は2記載の帯域通過型フィルタ。
- 2つの低域通過フィルタを備え、該2つの低域通過フィルタのカットオフ周波数を通過周波数の下限値及び上限値として用いた帯域通過型フィルタであって、
前記2つの低域通過フィルタのカットオフ周波数をそれぞれ独立して変更可能としたことを特徴とする帯域通過型フィルタ。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
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