JPH01194707A - 能動低域フィルタ装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、−殻内には電子工学に関し、特に、ＧＨ２領
域の信号をフィルタするための、成分が少数である経済
的な低減フィルタに関する。本発明は、海軍省により裁
定された契約第Ｆ２９６０１−８５−Ｃ−００２２号の
下で政府の後援により行なわれたものである。政府は本
発明においである権利を有する。

［従来の技術１ 無線周波（ＲＦ）信号と局部発振信号とを混合するため
のミクサ回路は、中間周波出力と局部発揚周波出力とを
発生する。局部発振信号はフィルタされて除去され、中
間周波数のみが残されなくてはならない。集積回路に基
づ〈従来の代表的な方法は、５００　ＭＨｚより低い周
波数をカットオフするための能動フィルタ回路網の一部
として演算増幅器を用い、かつ５ＱＱＮＨｚより高い周
波数用の受動フィルタを用いる方法であった。両回路と
も２ＧＨｚより低い周波数において大きい領域を必要と
する。

本発明の回路はモノリシツクヒ化ガリウムチップ内に組
込まれるので、集積回路の歩どまりを増大せしめ、製造
経費を減少せしめるためには、成分数をできるだけ少な
くすることが望ましい。さらに、能動フィルタは５００
　ＭＨｚを超える周波数における利得および分離を劣化
せしめる。事実、多くの演算増幅器は、５００　Ｍｌ（
ｚを超える周波数に対しては一定の特性を有せず、従っ
てこの周波数を超えると予想しえない結果を与える。従
って、もし局部発振周波数が演算増幅器の周波数能力を
超えると、能動低域フィルタの、局部発振器をフィルタ
して所望の中間周波数（ＩＦ）を残す能力は（理想的応
答から遠い）極めて劣った°ものとなる。

本発明の回路に信号を供給するミクサは、１　、５７５
ＧｌｌｚのＲＦを１．４０１ＧＨｚの局部発振周波数と
混合するので、その出力信号は１７４ＭＨｚのＩＦ倍信
号１．４０１Ｇｔｌｚの局部発振信号とが合成されたも
のになる。

本発明の回路は、単一の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ
）および関連のキャパシタおよび抵抗の諸成分を用いる
ことによって、良好な高周波分離、成分の少数化、およ
びチップ全体が必要とする面積の狭小化、の諸要求を達
成している。

本発明の目的は、高周波領域において使用するための改
良された能動低域フィルタを提供することである。

本発明の他の開目的および諸利点は、以下の説明および
特許請求の範囲によって明らかにされる。

［実施例］ 第１図において、ミクサ１ｏは導線１２上にＲＦ入力信
号を、また導線１４上に局部発振（Ｌ、Ｏ，）信号を受
ける。混合後の中間周波および局部発振信号は、導線１
６を経て低域フィルタ１８へ供給され、局部発振信号を
除去されるので、低域フィルタから出力１１２０上へは
ＩＦ倍信号みが供給される。

第２図には、第１図のブロック１８の局部発振器の従来
技術における設計が示されており、この低域フィルタの
能動素子は演算増幅器である。第２図において、入力信
号は導線２５上から１対の抵抗２７および２９を経て演
算増幅器３１の入力に供給される。増幅Ｂ３１の入力と
接地３５との間には、キャパシタ３３が接続されている
。増幅器３１の出力は、帰還キャパシタ３７を経て抵抗
２７および２９間の接続点に帰還接続されていると同時
に、出力信号を出力環ＩＩＪ３９上へ供給するのにも用
いられている。

第３図において、デュアルゲートＦＥＴ５０は、し、０
．用第１人力５２およびＲ，Ｆ、用第２人力５４を有す
る。抵抗５６は導線５４を負電源電位に接続する。ゲー
ト導線５４はまた、抵抗５８を経て、ＦＥＴ５０のドレ
インと、他のＦＥＴ６０のソース導線とに接続されてい
る。ＦＥＴ６０のゲートは、ＦＥＴ６０のソースに直接
接続されている。ＦＥＴ６０のドレインは正電源電位６
２に接続されている。キャパシタ６４は、ＦＥＴ５０の
ドレインと接続点６６との間に接続されている。抵抗６
８は、接続点６６と接地７０との間に接続されている。

１対の抵抗７２および７４は、接続点６６とＦＥＴ７６
のゲートとの間に接続されている。ＦＥＴ７６のドレイ
ンは、前に６２で示したものと同じでよい正電源電位に
接続されている。ＦＥＴ７６のソースは、出力導［１７
８に接続されている。キャパシタ８０は、出力導線７８
と、前述の抵抗７２および７４の間の接続点との間に接
続されている。キャパシタ８２は、ＦＥＴ７６のゲート
と接地７０との間に接続されている。

抵抗８４は、出力導線７８と接地７０との間に接続され
ている。

第２図には、能動低域フィルタの従来技術における回路
が示されている。情報は能動フィルタに関する多くの出
版物に見出され、その１つとしては、Ｈｏｕｇｈｔｏｎ
　ＨｉＨｌｉｎ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎ
ｙから出版され、１９７４年に版権が取得された、Ａｒ
ａｉＢｕｄａｋ著［Ｐａ５ｓｉｖｅ　ａｎｄ　Ａｃｔｉ
ｖｅ　ＮｅｔｗｏｒｋＡｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　５ｙ
ｎｔｈｅｓｉｓＪがある。第２図に示されている形式の
低域フィルタに関する情報は、第３２３ページから記載
されており、理想的な低域フィルタは、これも理想的な
ものでなくてはならない増幅器３１のような演算増幅器
を必要とする。

理想的演算増幅器の条件は、同じ書物の第１９０ベージ
に示されている。この理想的演算増幅器は、無限大の入
力インピーダンスと、無限大の利得と、ゼロの出力イン
ピーダンスと、をもだなくてはならない。理想的増幅器
３１においては、演算増幅器の利得の値は帰還によって
１に整定されている。

実際には演算増幅器は理想的なものではなく、理想的増
幅器は近似されつるのみである。しかし、それでも演算
増幅器は、同ループ状態にあるとき極めて高い利得（通
常１．０００より大）を有し、また高い入力インピーダ
ンス（通常５０オームの線路インピーダンスより遥かに
大）と、極めて低い出力インピーダンス（これも通常の
線路インピーダンスに比して）とを有する。

いま、第２図の従来技術の回路を用いた場合の問題は、
演算増幅器の周波数領域が１．４ＧＨｚの局部発振周波
数まで達しないことである。従って、第２図の回路は、
局部発振周波数における高度の減衰を与えない。本発明
に関連して使用されたミクサ、および入手しうる他の多
くのミクサに対する動作上の要求は、大きい局部発振信
号を出力することで、これはもし許容しつるレベルまで
減衰せしめられなければ、次の回路をひどく劣化させる
可能性がある。

必要な周波数領域を有する公知の演算増幅器が見出され
なかったため、また、インダクタンスおよび他のりアク
タンス性インピーダンスを用いた受動フィルタを組込み
うるほと物理的に大きい集積回路チップを作ることは望
ましくなかったために、第３図の単一ＦＥＦ能動フィル
タが発明された。

動作において、第３図のＦＥＴ７６は、第２図の演算増
幅器３１の代わりになる。主たる相違点は、このＦＥＴ
回路が、演算増幅器の与ええなかった、１７５ＭＨｚか
ら１，４Ｇ）ＩＺまでの周波数領域にわたり実質的に一
定な利得を与えること、ＦＥＴ増幅回路がソース接地構
造によって動作せしめられるために利得が１より小にな
ること、および出力インピーダンスが極めて低くはない
こと、である。入力ゲートから出力導線７８までのＦＥ
Ｔの利得は、１実施例において０．６から０．３までの
付近にあった。出力インピーダンスは約５０オームであ
った。このような着想は、もちろん、能動フィルタ内に
用いられる能動要素の形式に関する従来技術の教示を完
全にくつがえすものである。そのわけは、利得が無限大
でないだけでなく、事実１より小であるからである。換
言すれば、それは低域フィルタの増幅器部分に対する３
つの要求のうちの１つだけを満たしているに過ぎない。

すなわち、その入力インピーダンスは高い。

要約すると、本発明の回路は、第３図の抵抗６８から始
まって第３図のキャパシタ８０に至る回路を含み、１よ
り小さい電圧利得を有するモードであって高入力インピ
ーダンスと適度の低出力インピーダンスとの実現を助長
する該モードで動作するＦＥＴなどのソリッドステート
装置を用いた能動低域フィルタを含む。コレクタ、エミ
ッタトランジスタの場合には、それはエミッタホロワモ
ードであり、ＦＥＴの場合には、それはソースホロワま
たはソース接地モードである。

能動要素が高利得および適度の出力インピーダンスをも
たないと、能＃Ｊ要素が高利得および低出力インピーダ
ンスを有する場合よりもフィルタ作用の品質は低下する
ことがわかっているが、回路の空間的大きさが節約でき
ることは回路のある応用面において、フィルタ作用の品
質低下を相殺する以上の意味をもつ。実際上は、理想的
増幅器を有する第２図の能動フィルタの通常帯域におけ
る電圧利得は一２ｄＢより小である。これは、受動フィ
ルタの場合も同様である。第３図のフィルタの通過帯域
における電圧利得は（１実施例において）−４から一５
ｄＢであることが測定された。

以上においては、１より小さい電圧利得を有する能動要
素を用いて能動低域フィルタが設計されている、本発明
の１実施例が説明されたが、本発明は説明されたこの特
定の実施例によって限定されるものではなく、特許請求
の範囲によって定められた本発明の範囲によってのみ限
定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ミクサと組合せて使用されている本発明の装
置のブロック図、第２図は、従来技術の能動低域フィル
タの構造図、第３図は、第１図内のブロックの構造図で
ある。 符号の説明 １０・・・ミクサ、　　　１８・・・低域フィルタ、５
０・・・デュアルゲートＦＥＴ１ ６０．７６−ＦＥＴ、６２　・Ｉ電′ａ電位、７０・・
・接地、　　　　　７２，７４．８４・・・抵抗、７８
・・・出力導線、　’８０．８２・・・キャパシタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）能動低域フィルタ装置であつて、 フィルタされるべき入力信号を供給するための信号入力
   第１装置と、 信号入力装置と、信号出力端子第３および第４装置とを
   含むソリッドステート電流増幅第２装置と、 該第２装置の、１より小である電圧利得を与えるために
   用いられる前記信号出力端子第３装置に接続された抵抗
   第５装置と、 前記第３装置に接続されフィルタされた出力信号を供給
   するためのフィルタ済み信号出力第６装置と、 前記第５装置と前記第２装置の前記信号出力端子第４装
   置との直列接続体の両端に接続された電源第７装置と、 前記第１装置と、前記第２装置の前記信号入力装置との
   間に接続された、中間タップを有する抵抗第８装置と、 前記第６装置と、該第８装置の該中間タップとの間に接
   続された容量帰還第９装置と、 前記第２装置の前記信号入力装置と、前記第７装置の端
   子との間に接続された容量性第１０装置と、 を組合せて含む能動低域フィルタ装置。
2. （２）能動低域フィルタ装置であつて、 フィルタされるべき入力信号を供給するための信号入力
   第１装置と、 ゲート装置、ソース装置、およびドレイン装置を有する
   ＦＥＴ第２装置と、 該第２装置の該ソース装置に接続された抵抗第３装置と
   、 前記第２装置の前記ソース装置に接続されフィルタされ
   た出力信号を供給するためのフィルタ済み信号出力第４
   装置と、 前記ＦＥＴ第２装置と前記抵抗第３装置との直列接続体
   の両端に前記ドレイン装置を経て接続された電源第５装
   置と、 前記第１装置と、前記第２装置の前記ゲート装置との間
   に接続された、中間タップを有する抵抗第６装置と、 前記ソース装置と、該第６装置の該中間タップとの間に
   接続された容量帰還第７装置と、前記第２装置の前記ゲ
   ート装置と、前記第５装置に接続された前記第３装置の
   端部との間に接続された容量性第８装置と、 を組合せて含む能動低域フィルタ装置。
3. （３）単一ソリッドステートチップ上のモノリシック信
   号ミクサおよび能動低域フィルタ装置であつて、 低域フィルタされるべき出力第１信号を供給するための
   双ゲートミクサ第１装置と、 ゲート装置、ソース装置、およびドレイン装置を有する
   ＦＥＴ第２装置と、 該第２装置の該ソース装置に接続された抵抗第３装置と
   、 前記第２装置の前記ソース装置に接続され低域フィルタ
   された出力信号を供給するためのフィルタ済み信号出力
   第４装置と、 前記ＦＥＴ第２装置と前記抵抗第３装置との直列接続体
   の両端に前記ドレイン装置を経て接続された電源第５装
   置と、 前記第１装置と、前記第２装置の前記ゲート装置との間
   に接続された、中間タップを有する抵抗第６装置と、 前記ソース装置と、該第６装置の該中間タップとの間に
   接続された容量帰還第７装置と、前記第２装置の前記ゲ
   ート装置と、前記第５装置に接続された前記第３装置の
   端部との間に接続された容量性第８装置と、 を組合せて含む能動低域フィルタ装置。
4. （４）能動低域フィルタ装置であつて、 入力装置と出力装置とを有する信号増幅第１装置であつ
   て、１より小である電圧利得を有し、かつ通過せしめら
   れるべき信号周波数および排除されるべき信号周波数の
   双方の主要領域にわたつて比較的に一定な入力インピー
   ダンスを有する、前記信号増幅第１装置と、該第１装置
   の前記出力装置に接続され該第１装置の前記入力装置に
   出力信号を帰還するようにされた容量帰還第２装置と、 該第２装置と、前記第１の前記入力装置とに接続された
   抵抗−容量入力インピーダンス第３装置であつて、通過
   せしめられるべき信号および排除せられるべき信号の双
   方を供給する信号源に対し大きい入力負荷インピーダン
   スを保持する作用を有すると共に、前記第１装置の前記
   入力装置へ通過せしめられるべき信号と、前記出力帰還
   信号との双方を表わす信号を供給するようになつている
   、前記抵抗−容量入力インピーダンス第３装置と、 を組合せて含む能動低域フィルタ装置。