JPH01144714A - 可変帯域幅帯域通過濾波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は例えば通信機器などで用いる可変帯域幅帯域通
過濾波器に関する。

〈発明の概要〉 本発明は可変容量ダイオードと圧電素子とを用いて構成
したヤーマン型の可変帯域幅帯域通過濾波器に関する。

〈従来の技術〉 通信、測定機器等の分野では、帯域通過型濾波器（Ｂａ
ｎｄ　Ｐａ５ｓ　Ｆｉｌｔｅｒ、　　以下ＢＰＦと記す
。）を使うことが多い。それらは−船釣には、中心周波
数、帯域幅等の諸特性が全て固定されている。

しかし、例えば受信機の選択度を変えたい場合などでは
、帯域幅を変えられるＢＰＦが望まれｊＯこのような目
的で、例えば第３図及び第４図に示すような技術が公知
となっている（特公昭５６−５１６４８号公報、特開昭
６１−１３５２１４号公報参照）。しかし、同図のよう
に並列共振回路を用いる場合、一般に通常のコイル及び
コンデンサからなる共振回路を構成しなければならない
。

従って、それらの素子のＱ値の低さのため、ＢＰＦの帯
域幅と中心周波数の比も最小０．５％程度であった０ 他方、狭帯域濾波器としては、水晶片を用いたものに代
表される圧電素子濾波器が一般的であるが、それらはい
ずれも帯域幅が固定されていた。

また第５図に示した回路が同一発明者により共に提案さ
れているが、これは帯域幅を変えると同時に通過域の振
幅伝送量も変わってしまうため、一部の用途にしか向か
なかった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、通信、測定機器等ではしばしばその選択度を
変えるために種々の帯域幅のＢＰＦが必要となる。そし
てそのような機器類では、一般に鋭い選択度が要求され
ることが多い。このような場合、従来は必要な選択度の
個数だけＢＰＦも用意しなければならなかった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明では以上を解決するために、可変容量ダイオード
及び圧電素子を用い、電気信号により帯域幅を制御でき
るヤーマン型の濾波器に利得もしくは減衰量可変手段６
を接続した可変帯域幅帯域通過濾波器を用いる。

〈実施例〉 第１図は本発明を用いたＢＰＦ回路の実施例であり、圧
電素子の一部である水晶振動子を、また利得もしくは減
衰量可変手段１６に電圧制御型減衰器（以下減衰器と記
す）を用いた例である。第１図においてｌは中間タップ
を持つ巻数比ｌ：２の平衡不平衡変成器、２は水晶振動
子、５は高入力インピーダンス増幅器、６．８はコンデ
ンサ、７は中間タップ付き変成器、９．１０は可変容量
ダイオード、１１．１２は高周波チョークコイル、１（
，１４は直流防止用コンデンサ、１５は帯域幅を表す電
気信号を、可変容量ダイオード９．ＩＯの制御に用いる
電圧へ変換する変換器、１６は利得もしくは減衰量可変
手段、１７は帯域幅を表す電気信号を、利得もしくは減
衰量可変手段１６を制御する電気信号に変える変換器、
２０は入力端子、２１は出力端子、２２はヤーマン濾波
器出力端子、２３．２４は帯域幅制御電圧端子、２５は
帯域幅を表す電気信号入力端子、２６は利得もしくは減
衰量制御電圧端子、８０は電源端子である。

次に第１図に示したＢＰＦ回路の動作を説明する。

本回路はいわゆるヤーマン型濾波器を構成している。す
なわち入力端子２０に信号を加えると、ヤーマン濾波器
出力端子２２には、水晶振動子２の電気回路等価定数、
及び可変容量ダイオード９゜１０の容量値で主に決まる
帯域幅を通った信号が現れる。ここで可変容量ダイオー
ド９，１０への印加電圧を変化させることによってその
容量を変え、その作用によりＢＰＦの帯域幅を変えるこ
とができる。それを高入力インピーダンス増幅器５に加
え適当に増幅したところで、コンデンサ６及び中間タッ
プ付き変成器７からなる共振回路兼インピーダンス変換
回路を通して出力端子２１より所望の信号を得る。第２
図はこのＢＰＦの通過帯域付近の振幅伝送特性を示すも
のである。最大伝送量から８ｄＢ降下した点間の周波数
幅である、いわゆる３ｄＢ帯域幅を０．２ｋから０．６
ｋＨｚまで変えたところを示す。一般に可変容量ダイオ
ード９．１０の容量値を小さくすると、帯域幅は狭く、
逆に大きくすると広くなる。高入力インピーダンスの増
幅器５を使う理由は、ヤーマン濾波器端子２２を低イン
ピーダンスを介して接地した場合ヤーマン濾波器のＱが
下がる可能性があるからである。

ところで最終段のインピーダンス変換器に共振作用を持
たせ、ＢＰＦの役割を担わせている理由について説明す
る。一般に圧電素子のひとつであろ水晶振動子は基本モ
ード振動以外に奇数倍モード振動をする。すなわち周波
数ｆｏで共振する水晶振動子ならば３ｆｏ　、５ｆｏ　
、７ｆｏ・・・の周波数でも共振する。従って水晶振動
子２及び可変容量ダイオード９．１０のみを周波数選択
手段とした場合、他の次数のモードを励振する周波数も
伝送する可能性がある。そこで、そのことを防止するた
めに、五〇値は低いが、共振付近から遠い周波数帯域で
は大きな減衰量を示す共振作用を、出力インピーダンス
変換器に持たせ、不要な次数モードによる伝送を防いで
いる。ここで、個別部品のコンデンサ、コイルなどを用
いて作った共振回路では、水晶ＢＰＦ程度のＱは実現で
きない。すなわち′ＷＪ２図に示すような帯域幅が１ｋ
Ｈｚ以下のＢＰＦは作り得ない。またここで、そのよう
な大きなＱ値を実現できるならば、その前段のヤーマン
型濾波器は必要ない。一方、第１図に示す例のＢＰＦの
場合Ｑ＝３０（１度が限界であるため、その３ｄＢ帯域
幅は９．５８６８ＭＨｚ７３００ζ３２ｋＨｚ程度であ
る。他方、先に記した、希望する奇数倍モード振動をす
る周波数まで伝送しては不都合であるため、少なくとも
中心周波数と、その隣接した奇数倍モードの周波数との
中間あたりに阻止域を必要とする。すなわちＱ＝０．５
となる。従って、このＢＰＦの作用を持ったインピーダ
ンス変換器のＱは、上限として理想的には前段にあるヤ
ーマン型濾波器の半分程度、現実には３００程度、また
下限として０．５となる。

ここで、変換器１５の役割を以下に記す。すなわち、例
えば端子２５の帯域幅を表す電気信号入力が帯域幅に比
例した電圧だとする。しかし、その電圧を直接、帯域幅
制御電圧端子２３．２４に印加しても本回路は正常にＢ
ＰＦとして働かない。

なぜなら、一般に可変容量ダイオードへの逆方向電圧と
その容量とは直線関係になく、また本回路の場合可変容
量ダイオード９．ｌＯの容量と帯域幅との間も直線関係
がないためである。けれども帯域幅を定めれば一意的に
、可変容量ダイオード９．１０のとるべき容量は与えら
れ、それゆえそれに印加すべき電圧も自ずから、一意的
に定まる。

すなわち帯域幅を定めれば、帯域幅制御端子２３．２４
の電圧が一意的に定まる。従ってこの場合、変換器１５
には帯域幅を表す電圧から、先の電圧へ変換する機能を
持たせる必要がある。

次に減衰器１６及び変換器１７の役割を以下に記す。例
えば、やはり上記と同じく帯域幅を表す電気信号が帯域
幅に比例した電圧だとする。一方、本ＢＰＦの場合、減
衰器の減衰量を一定にして帯域幅のみを変えると、振幅
伝送量の最大値も変わる。このとき帯域幅とその最大値
との積がほぼ一定であるという間係があるが、厳密には
一定ではない。他方、減衰器も制御電圧とその減衰量と
が必ず直線関係にあるとはいえない。従って、−船釣に
は端子２５の帯域幅制御電圧と端子２６の減衰器制御電
圧とは直線関係にはないが、帯域幅が決まれば必要とす
る減衰量が一意的に決まり端子２６の減衰器制御電圧も
定まる。そこで変換器１７には帯域幅を表す電圧から、
先の電圧へ変換する機能を持たせる必要がある。

以上の方法は帯域幅を表す信号がアナログ信号の場合で
ある。もしそれがディジタル信号の場合はディジタル・
アナログ変換等の回路技法を付加する必要があるが、他
は、上記と同様な考え方で変換器１５及び１７を実現で
きる。

〈発明の効果〉 この発明は通常の水晶ＢＰＦ程度の高いＱ値を保ちなが
ら、帯域幅を連続的もしくは連続的とみなせる程度に電
圧で制御でき、かつ通過域の振幅伝送量を一定にできる
ＢＰＦを提供できる。

そして、通信機器等において、帯域通過濾波器は、不要
波の除去を行うために多用されるが、通過帯域幅ヲ変え
られることは、それらの機器ひいては系全体の自由度を
増し、大きな効果を得ることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を示す１実施例の回路図、第２図は同
実施例の振幅伝送特性図、第３図及び第４図は従来例を
示す回路図、第５図は同一発明者により提案された先願
の回路図である。 ２・・・圧電素子（水晶振動子）、９．１０−・可変容
量ダイオード、１６・・・利得もしくは減衰量可変手段
、１７・・・変換器。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）内　　　　
　　　　　　　　　　　　　％Ｎ乍　費

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．可変容量ダイオード及び圧電素子を用い、電気信号
   により帯域幅を制御できるヤーマン型の濾波器に利得も
   しくは減衰量可変手段を接続した可変帯域幅帯域通過濾
   波器。