JPH05503409A - 能動フィルタ回路 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 能動フィルタ回路 発明の背景 本発明は、一般にフィルタ回路に関し、さらに詳しくは、印加される信号の所望 の周波数の信号成分を通過させる可変または選択可能な帯域幅を有する、集積回 路上に設けられた能動フィルタに関する。

信号の所望の信号成分を通過させ、信号の不要な信号成分を濾波するフィルタ回 路の設計およびその利用は周知である。例えば、帯域通過、帯域除波、低域通過 、広域通過およびそれらの組み合わせを行なうフィルタ回路はどれも周知である 。このようなフィルタ回路またはその組み合わせは、フィルタ回路に印加される 信号の信号成分を通過（あるいは除波）する電気回路の一部を形成する。

従来、フィルタ回路は当初、コイル（すなわちインダクタ）、変成器およびコン デンサからなる受動フィルタ素子によって構成されていた。このような阻止は、 極めて正確なフィルタ特性を有するフィルタ回路を形成するために有利に利用さ れた。しかし、このような従来のフィルタ素子は高価であり、大きかった。

フィルタ回路が一部を形成する電気回路は、通信システムの一部を構成する電気 回路を含む。通信システムは、情報信号が伝送される伝送チャンネルによって相 互接続される少なくとも送信機と受信器とによって構成される。送信機、受信器 および他の通信システム回路は小型化が進み、製造業者間では価格競争が激しく なっている。フィルタ回路はこのような装置の一部を形成するので、フィルタ回 路も同様に小型化が進み、価格競争が激しくなっている。

従って、従来の素子によって構成されるフィルタよりも小型で、製造コストの低 いフィルタ回路が開発されている。

例えば、一部の能動フィルタ回路素子は、小型で、かつ製造コストの低い集積回 路内で具現することができる。

上記のように、フィルタ回路は通信システムによって利用される電気回路の一部 を構成する場合が多い。一つの特定の種類の通信システムである無線通信システ ムは、無線周波チャンネルによって相互接続される送信機と受信器とによって構 成される。無線周波チャンネル上で情報信号を送信するためには、情報信号は変 調という処理によって無線周波の電磁波に重畳される。この無線周波電磁波は、 無線周波チャンネルを定める周波数範囲内の特性周波数を有する。

搬送波という無線周波電磁波は、情報信号によって変調されると、変調情報信号 と呼ばれる。変調情報信号は、自由空間中に伝送され、送信機と受信器との間で 情報を伝送することができる。搬送波と情報信号とを組み合わせることにより、 変調情報信号を生成する変調方法が開発されている。このような変調方法には、 例えば、振幅変調（ＡＭ）。

周波数変調（ＦＭ）、位相変調（ＰＭ）および複合変調（ＣＭ）などがある。

無線通信システムの一部を形成する受信器は、送信機によって生成され、無線周 波チャンネルを介して送信される変調情報信号を受信する。受信器は、無線周波 電磁波上に変調された情報信号を検出、あるいは復元する回路を含む。

このような回路は復調回路と呼ばれ、情報信号を検出あるいは復元する処理を復 調という。一般に、受信器は無線周波変調情報信号の周波数を変換する回路をさ らに含み、復調回路の適正動作を可能にする。一般に、このような回路は変調情 報信号を低周波数に変換し、これをダウンコンバート回路という。

さらに、受信器は、受信器によって受信される信号の信号成分を通過させる通過 帯域を形成するフィルタ回路を含む同調回路を内蔵している。受信ダウンコンバ ート回路および受信復調回路は、不要信号の通過を阻止するフィルタ回路もさら に内蔵している。

変調情報信号が伝送される広範囲の周波数は、電磁周波スペクトルという。規制 当局は電磁周波スペクトルを周波数帯域に分割し、周波数帯域を変調情報信号が 伝送される伝送チャンネルに分割している。このような規制により、同時に伝送 される信号間の干渉は最小限に押さえらる。

例えば、８００ＭＨｚから９００ＭＨ２まで延びる電磁周波スペクトルの１００ ＭＨｚ帯域の部分は、米国では無線電話通信用に割り当てられている。セルフ通 信システムで用いられる無線電話装置は、この周波数帯域内の周波数で無線周波 変調情報信号を送受信する。

多くの基地局がセルラ通信システムのインフラストラフチャを形成している。基 地局は、変調情報信号を送受信する回路を内蔵している。エリア内で互いに離れ た場所に基地局を配置することにより、それぞれの基地局付近に位置する無線電 話装置から変調情報信号を送受信することで、２装置間の双方向通信が可能にな る。エリア内の互いに離れた場所に基地局を適切に配置することによって、基地 局の少なくとも一つがそのエリア内の任意の位置にある無線電話装置の送受信範 囲内に入る。基地局に隣接するエリアの一部は「セル」と呼ばれ、各基地局は一 つのセルを定める。複数の基地局のそれぞれによって規定される複数のセルは、 エリア全体においてセルラ通信システムを形成する。

異なる伝送チャンネル上で（すなわち、異なる伝送周波数で）、多くの変調情報 信号を同時に伝送することができるが、各変調情報信号は割り当てられた周波数 帯域、すなわち伝送チャンネルの有限部分を占め、割り当てられた周波数帯域の 限られた数の伝送チャンネルしか同時伝送用に利用できない。

セルラ通信システムの普及の結果、多くの場合において、割り当てられた周波数 帯域のすべての有効伝送チャンネルが利用し尽くされてきている。その結果、無 線電話通信用に割り当てられた周波数帯域をより有効に利用するためのさまざま な提唱がなされている。周波数帯域を有効利用することにより、無線電話通信シ ステムの情報伝送容量が増加する。他の目的のために割り当てられた電磁周波ス ペクトルの他の周波数帯域をさらに有効に利用するためのさまざまな提言が同様 に行なわれている。

変調情報信号は、搬送波の周波数を中心とする、あるいはその付近の周波数帯域 において拡散される。変調情報信号が拡散されるこの周波数の範囲は、信号の帯 域幅という。

セルラ通信用に割り当てられた周波数帯が分割されている無線周波伝送チャンネ ルの帯域幅は、隣接伝送チャンネル上で同時に伝送される変調情報信号が重複し ない大きさでなければならない。しかし、伝送チャンネルは、変調情報信号全体 を伝送するために十分であり、かつ、信号が伝送チャンネル上で伝送される際に 信号のある特定の周波数ドリフト量を許容するほど十分な広さでなければならな い。

すなわち、伝送チャンネル帯域幅を定めるチャンネル間隔は、一つまたはそれ以 上の信号が周波数ドリフトを示す隣接チャンネルにおいて、同時伝送された変調 情報信号の周波数ドリフトを許容するほど大きくなければならない。

伝送チャンネル上に変調情報信号を生成し、送信する送信機の送信回路は、チャ ンネル帯域幅よりも若干率さい信号を生成する。隣接チャンネル上で伝送される 信号のかなりの（伝送信号の帯域幅の割合としての）周波数ドリフトが存在する 場合にも、８Ｍチャンネル上で信号の同時伝送ができるほどチャンネル帯域幅は 十分広い。

送信信号の信号帯域幅を低減し、送信信号の周波数ドリフトを最小限に押さえる ための商業的に可能な方法および装置が開発され、実現されるにつれて、信号が 送信される伝送チャンネルの帯域幅は狭くできる。伝送チャンネルの帯域幅を狭 くすることにより、セルラ通信用に割り当てられた周波数帯などの周波数帯域と してより多くの伝送チャンネルを定めることができる。例えば、米国では、８２ ４Ｍ　Ｈｚから８４９ＭＨｚまでの周波数帯域の部分は、無線電話装置から基地 局への変調情報信号の伝送用に割り当てられている。８６９ＭＨｚから８９４Ｍ Ｈｚまでの周波数帯域の第２部分は、基地局から無線電話装置への変調情報信号 の伝送用に割り当てられている。割り当てられた周波数帯域の第１および第２部 分の伝送チャンネルのそれぞれは、３０ｋＨｚの帯域幅である。伝送チャンネル の帯域幅の大きさを３０ｋＨｚから１５ｋＨｚに縮小することにより、特定エリ ア内のセルラ通信システムの容量は２倍になる。従来の大きさの伝送チャンネル は広帯域チャンネルといい、縮小サイズの伝送チャンネルは狭帯域チャンネルと いう。

しかし、伝送チャンネル帯域幅を縮小することは、インフラストラフチャ（すな わち、基地局）のみならず、かかるシステムで運用される無線電話装置も変更す る必要がある。このようにインフラストラフチャを変更することはかなりの資金 を投入する必要があるので、現在あるいは近い将来に十分利用される予定のセル ラ通信システムのみを変更することにより、多くの伝送チャンネルを設ける必要 がある。しかし、既存のセルラ通信システムおよび容量が増加されるセルラ通信 システムの両方において無線電話装置の動作を可能にするためには、無線電話装 置は既存のシステムまたは拡大容量のシステムのいずれにおいても動作可能にす る回路を内蔵しなければならない。

既存のシステムと拡大容量のシステムの両方において一つの無線装置の動作を可 能にするためには、通常帯域幅の信号または縮小帯域幅の信号の受信を可能にす る回路を必要とする。最も簡単なところでは、このような無線装置は、それぞれ が異なる帯域幅の通過帯域（すなわち、広帯域幅と狭帯域幅の両方）を有する別 々のフィルタ回路を具備して設計することができる。一方または他方のフィルタ 回路は、例えば、無線電話装置が配置されているシステムに応じて、あるいは伝 送される信号の帯域幅に応じて動作する。

しかし、無線装置の小型化が進んでいるので、別のフィルタ回路を利用すると、 無線装置をさらに小型化することは制限される。そのため、通常帯域幅の変調情 報信号または狭帯域幅の変調情報信号を通過させることのできる単一のフィルタ 回路は有利である。

従って、最小寸法のフィルタ回路であって、従来のセルラ通信システムまたは拡 大容量のセルラ通信システムにおいて生成される信号の帯域幅に相当する帯域幅 の変調情報信号の受信を可能にするフィルタ回路を有する無線電話構造が必要に なる。

発明の概要 従って、本発明の目的は、第１帯域輻または第２帯域輻の信号の受信を可能にす る可変通過帯域を有するフィルタ回路を提供することである。

本発明の別の目的は、広帯域信号および狭帯域信号の両方の受信を可能にする無 線電話装置用の可変通過帯域を有するフィルタ回路を提供することである。

さらに、本発明の目的は、集積回路上に配置された可変帯域幅を有する能動フィ ルタ回路を提供することである。

本発明に従って、受信信号の信号成分を通過させるべく動作する可変帯域幅を有 する能動フィルタ回路が開示される。このフィルタ回路は集積回路上に配置され 、所望の帯域幅内の周波数を有する受信信号の信号成分を通過させる高域カット オフ周波数と低域カットオフ周波数とを有する所望の帯域幅の少なくとも一つの 通過帯域を定めるフィルタによって構成される。

図面の簡単な説明 本発明は以下の図面を参照することによってさらに良く理解されよう。

第１Ａ図および第１Ｂ図は、周波数の関数として表した一般的な変調情報信号の グラフである。

第２図は、電磁周波数スペクトルの一部によって構成されるセルラ通信用に割り 当てられた周波数帯域の複数の隣接伝送チャンネルのグラフである。

第３図は、セルラ通信システムの隣接チャンネル上の変調情報信号の同時伝送を 示す、第２図と同様なグラフであり、従来のセルラ通信システムを表す帯域幅の 信号はこの図の左側に示され、拡大容量のセルラ通信システムにおいて生成され る信号を表す信号はこの図の右側に示されている。

第４図は、伝送チャンネル上で伝送される変調情報信号を表すグラフであ利、雑 音または他の好ましくない信号が隣接する周波数において現われている。

第５図は、回路素子の値によって決定される値の帯域幅およびカットオフ周波数 の通過帯域を形成するＬＣフィルタ回路の回路図である。

第６図は、第５図と同様であるが、回路素子を構成するトランスコンダクタンス 素子とコンデンサとを有するフィルタ回路の回路図である。

第７図は、第６図のフィルタが一部を構成する本発明の無線電話装置のブロック 図である。

好適な実施例の説明 第１Ａ図において、概して参照番号１０で記される変調情報信号は、周波数の関 数としてプロットされている。縦軸１４上で電圧単位の信号１０の振幅は、横軸 １８上のヘルツ単位の周波数の関数として表されている。信号１ｏは、情報信号 を前記の変調方法の一つ、例えば、ＡＭ、ＦＭ。

ＰＭまたはＣＭ方法によって変調することによって形成された信号を表す。

このような変調方法の一つによって生成された信号１０などの変調情報信号のエ ネルギは、特定周波数の中心周波数ｆ、を中心にしているのが一般的である。は とんどの場合、中心周波数は搬送周波数である。変調された情報信号、すなわち 信号１０は、中心周波数ｆｃを中心にして対称的である。点線で表されている縦 る線２２は中心周波数ｆｅによって定義され、これを中心とする信号１０の対称 性を示している。

信号１０の帯域幅は、矢印２６の長さによって表される。

信号１０などの変調情報信号を受信する受信回路は、この変調情報信号の帯域幅 と少なくとも同じ広さの通過帯域を有するフィルタ回路を内蔵し、歪の無い形で 情報信号を復元する。無線周波数信号の伝送に関連する周波数ドリフトにより、 受信器のフィルタ回路の帯域幅は伝送信号の帯域幅より大きいのが一般的である 。

第１Ｂ図のグラフは、変調情報信号１０が周波数の関数としてプロットされてい る第１Ａ図と同様である。縦軸１４上で電圧単位の信号ＩＯの振幅は、横軸１８ 上のヘルツ単位の周波数の関数として表されている。第１Ｂ図のグラフは、信号 １０の帯域幅内に含まれる周波数に近似した周波数によって特徴づけられる信号 ３０も示している。信号３０は、例えば、スプリアス雑音信号を表しているか、 あるいは信号１０が伝送されているが、周波数ドリフトが生じている伝送チャン ネルに隣接した伝送チャンネル上で伝送される変調情報信号を表す。図示のため 、信号３０の振幅は信号１０の振幅よりも大きい。また、信号３０は信号１０の 振幅に等しいか、あるいはそれよりも小さくてもよ理想的には、信号ｌＯを受信 すべく構成された受信器は、歪の無い形で信号１０を受信するが、信号３０のよ うな不要信号の通過を阻止する帯域幅の通過帯域を有するフィルタ回路を内蔵す る。しかし、前述のように、受信器のフィルタ回路の通過帯域は、伝送信号の大 きな周波数ドリフトが生じても信号全体を歪みの無い形で通過させるために、変 調情報信号（ここでは、信号１０）の帯域幅よりも太きいのが一般的である。こ のような拡大帯域幅は、第１ＢＩＮにおいて矢印３４によって表される。矢印３ ４によって示される帯域幅に相当する通過帯域を有するフィルタ回路は、歪の無 い形で信号１０を通過させることができるが、第１Ｂ図に示される信号３０の一 部のような不要信号も通過させてしまう。第１Ｂ図に示されるように、不要信号 が信号１０の振幅に対してかなりの振幅を有する場合（ここで、信号３０は信号 工０の振幅よりも大きい振幅を有する）、受信器によって復元される信号は、不 要信号またはその一部によって発生されるかなりの干渉を含む。従って、必要に 応じてフィルタ回路の通過帯域の帯域幅を小さくして、変調情報信号付近の周波 数に位置する不要信号の通過を阻止することが望ましい。

第２図のグラフには、セルラ通信用に割り当てられた周波数帯域の一部を表す周 波数帯域の一部が示されている。

第１図のグラフと同様に、縦軸３８はボルト単位で、横軸４２はヘルツ単位であ る。前述のように、セルラ通信用に割り当てられた周波数帯域の一部は伝送チャ ンネルに分割され、一つの信号は一度に任意のまたはすべての伝送チャンネル上 で伝送され、同時に伝送される信号の重複を防ぐ。

１ｊｌＩ接するまたは他の伝送チャンネル上で伝送される信号は、同時に伝送で きることはもちろんである。

第２図は、参照番号４６，５０，５４，５８．６２によって表されるこのような ５本の伝送チャンネルを示す。第２ｒＸＪにおいて、各伝送チャンネル４６〜６ ２は３０ｋＨｚの帯域幅を有する。このような帯域幅は、既存の米国セルラ通信 システムの伝送チャンネル用に定められた帯域幅に対応する。他のセルラ通信シ ステムに定められた伝送チャンネルも、他の伝送チャンネル帯域幅を適切に置き 換えることで、同様に示すことができる。例えば、既存の日本セルラ通信システ ムで定められた伝送チャンネルは２５ｋＨ２の帯域幅を有する。他のチャンネル 化された通信システムも、周波数の境界を適切に置き換えることにより同様に説 明することができる。

３０ｋＨｚ間隔で１かれた縦線は、伝送チャンネル４６〜６２の隣接チャンネル 間の境界を示す。第１Ａ図および第１Ｂ図の信号１０のような変調情報信号は、 チャンネル４６〜６２のそれぞれにおいて伝送される信号の帯域幅が隣接伝送チ ャンネルで伝送される信号と重複する大きさでない限り、任意のまたはすべての 伝送チャンネル４６〜６２上で同時に伝送することができる。

同時伝送信号の重複を防ぐためだけでなく、受信フィルタ回路の通過帯域は、多 くの場合、伝送チャンネルの帯域幅に相当する大きさであるため、伝送信号の帯 域幅の制御は必要である。伝送チャンネルの一つで伝送される信号の帯域幅が大 きすぎる場合、あるいは信号の周波数ドリフトにより伝送信号が部分的にあるい は全体的にフィルタ回路の通過帯域を越える場合、受信器によって復調される信 号は歪む。

信号６６．７０は、第２図のチャンネル４６．５０内にそれぞれ位置している。

信号６６．７０は、第１Ａ、ＩＢ図の信号１０と波形および帯域幅の点で類似し ており、従来の送信機によって生成され、送信される変調情報信号を表す。さら に第２図では、伝送チャンネル５４の境界内に信号７４が示されている。信号７ ４は、新型の送信機によって生成され、送信される変調情報信号を示し、信号６ ６゜７０の帯域幅の半分の大きさの帯域幅を有する。小さい帯域幅の信号を伝送 する方法および装置はこれまでにも入手可能であったが、技術的な改善によりこ のような狭帯域幅の信号を送信できる商業的に可能な送信機の製造が可能になっ ている。

従来、セルラ通信用に割り当てられた周波数帯域の伝送チャンネル、例えば第２ 図の伝送チャンネル４６〜６２、のチャンネル帯域幅を定めるチャンネル間隔は 、商業的に可能な技術を利用する送信機が伝送チャンネルの帯域幅よりも小さい 帯域幅のチャンネルを送信できるように定められていた。しかし、図示のように 、新型の現在商業的に可能な送信機によって生成され、送信される信号の帯域幅 条件により、セルラ通信用に割り当てられた周波数帯域の各チャンネルの多くの 部分を未使用にすることができる。しかし、割り当てられた周波数帯域のチャン ネルの帯域幅を再び定めて、一部またはすべてのチャンネルの帯域幅を低減する ことにより、割り当てられた周波数帯域においてより多くのチャンネルを定める ことができるようになる。そして、より多くの信号がより多くの伝送チャンネル 上で同時に送信することができ、それによりセルラ通信システムの伝送容量を増 加することができる。

第３図は、第２図と同様な座標系を定めるグラフであり、縦軸３８はボルト単位 であり、横軸４２はヘルツ単位である。第２図と同様に、第３図の伝送チャンネ ルは縦線によって表される境界を有する。第３図の左側は、第２図の伝送チャン ネル４６〜６２の帯域幅と同様な帯域幅の伝送チャンネル７８．８２を示す。第 ２図の信号６６．７０の帯域幅と同様な帯域幅の信号８６．９０は、従来の構造 の送信機によって生成され、送信される信号を表す。しかし、第３図の右側は、 伝送チャンネル７８．８２の帯域幅の半分の帯域幅の４本の伝送チャンネル９４ ，９８，１０２゜１０６を示す。チャンネル９４〜１０６上で送信されるのは信 号１１０，１１４，１１８，１２２である。信号１１０〜１２２は、第２図の信 号７４の帯域幅と同様な帯域幅を有し、従って、信号８６．９０の帯域幅の半分 の大きさの帯域幅を有する。第３図のグラフの左側と右側を比較することにより 、伝送チャンネルおよびこのチャンネル上で伝送される信号が従来のシステムの 伝送チャンネルの半分の大きさであるシステムにおいて２倍の数の信号が同時に 伝送できることがわかる。

第３図の右側のチャンネルの数は左側のチャンネルの倍数であるので、この図の 右側のチャンネル間隔は左側のチャンネル間隔と整合性がある。従って、セルラ 通信システムは、２つ以上の帯域幅の伝送チャンネルを定めることのできるシス テムを構成することができる。別の倍数（例えば、３の倍数）のチャンネルも既 存のシステムと整合性のあるシステムを同様に定めることができることに留意さ れ伝送信号の情報信号部を正しく復元するため、無線電話受信回路は所望の信号 のみを通過させるフィルタ回路を内蔵しなければならない。前述のように、信号 が送信される伝送チャンネルの帯域幅に相当する通過帯域を有するフィルタ回路 を受信器は内蔵しているので、従来のシステムまたは高容量のシステムで動作可 能な無線電話装置の受信器は、従来のシステムの伝送チャンネルの帯域幅に相当 する通過帯域と、高容量システムに対応する帯域幅の通過帯域を有するフィルタ 回路を必要とする。無線電話装置などの電子装置の小型化が進んでいるので、可 変帯域幅の通過帯域を形成することのできる単一のフィルタ回路を有する無線電 話構造を有することが望ましい。

第４図は、変調情報信号１３０が伝送される一つの伝送チャンネル１２６を示す 。信号１３０に周波数において隣接しているのは、雑音信号１３４である。信号 １３４の一部は、伝送チャンネル１２６の帯域幅内にある。可変通過帯域を形成 することのできるフィルタ回路を有する無線電話構造は、伝送チャンネル１２６ の通過帯域によって定められる周波数範囲内の周波数を有する雑音信号１３４の 部分を通過させないようにフィルタの通過帯域を低減することができるので、さ らに有利である。すなわち、フィルタ回路の通過帯域は、雑音成分がある場合に はその雑音成分の通過を阻止するように調整または微調整することができる。

第５図の回路図において、概して参照番号１．５０で記されるＬＣフィルタ回路 が示されている。フィルタ回路１５０は、並列に接続されたコンデンサ１５４， １５８，１６２．１６６によって形成され、コンデンサ１５４，１５８の第１の 側はインダクタ１７０を介して接続され、コンデンサ１５８，１６２の第１の側 はインダクタ１７４を介して接続され、コンデンサ１６２，１６６の第１の側は インダクタ１７８を介して相互接続されている。コンデンサ１８２は、コンデン サ１５４，１５８の第１の側の間でインダクタ１７０と並列に接続されている。

コンデンサ１５４〜１６６の第２の側は互いに適切に接続され、図示のように接 地されていることが好ましい。さらに、フィルタ回路１５０は、抵抗１９０と並 列に接続され、がっ、コンデンサ１５４〜１６６の並列接続と並列に接続された 電流源１８６を示す。電流源１８６は、無線電話装置によって受信される広帯域 受信信号をあられす。第５図のフィルタ回路１５０は、コンデンサ１６６に並列 接続された抵抗１９４をさらに含み、この両端で出力電圧が測定される。フィル タ回路１５０は、コンデンサ１５４〜１６６．１８２およびインダクタ１７０〜 １７８の値によって決まる周波数帯域幅の通過帯域を形成する。フィルタ回路１ ５０の通過帯域は、その素子の値を変えることによって変更できることはもちろ んである。

第６図の回路図において、概して参照番号２５０で記されるフィルタ回路１５０ に相当する回路が示されいる。等価フィルタ回路２５０は、コンデンサおよびト ランスコンダクタンス素子によって形成される回路素子によって構成される。等 価フィルタ回路２５０のトランスコンダクタンス素子は、以下で詳細に説明する 理由から、第５図のフィルタ回路１５０のインダクタ１７０〜１７８の代わりに 代用される。第５図のフィルタ回路１５０のコンデンサ１５４〜１６６．１８２ と同様に、等価フィルタ回路２５０は並列に接続されたコンデンサ２５４，２５ ８，２６２，２６６を含む。コンデンサ２５４，２５６の第１の側に接続してい るのはコンデンサ２８２である。コンデンサ２５４〜２６６の第２の側は適切に 接続され、図示のように接地電位に接続されるのが好ましい。

トランスコンダクタンス素子２８６，２９０の出力は、ノード２９４　（これに はコンデンサ２５４，２８２の第１の側が接続されている）に結合されている。

トランスコンダクタンス素子２８６の負の入力およびトランスコンダクタンス素 子２９８の正の入力は、ノード２９４にさらに結合されている。トランスコンダ クタンス素子２９８の負の入力は、トランスコンダクタンス素子３０６の正の入 力およびトランスコンダクタンス素子３１０の出力と同様に、ノード３０２に結 合されている（さらに、コンデンサ２８２の第２の側およびコンデンサ２５８の 第１の側もそこに結合されている）。同様に、トランスコンダクタンス素子３０ ６の負の入力は、トランスコンダクタンス素子３１８の正の入力およびトランス コンダクタンス素子３２２の出力と同様に、ノード３１４に結合されている（さ らに、コンデンサ２６２の第１の側はノード３１４に結合されている）。トラン スコンダクタンス素子３１８の負の人力は、トランスコンダクタンス素子３３０ の出力および入力と同様に、ノード３２６に結合されている。

トランスコンダクタンス素子２８６，２９０の正の入力は直接接地されており、 トランスコンダクタンス素子２９０の負の人力は、トランスコンダクタンス素子 ３１０の正の入力と同様に、コンデンサ３３４を介して接地されている。トラン スコンダクタンス素子３１０の負の入力は、トランスコンダクタンス素子３２２ の正の入力と同様に、コンデンサ３４２を介して接地されている。トランスコン ダクタンス３２２の負の入力は、トランスコンダクタンス素子３３０の正の入力 と同様に、コンデンサ３３８を介して接地されている。トランスコンダクタンス 素子２９８，３０６．３１８の出力は、コンデンサ３３４，３３８，３４２を介 して接地されている。

等価フィルタ回路２５０の素子でしてトランスコンダクタンス素子を利用するこ とは、トランスコンダクタンス素子は容易に集積回路に配置することができるた め有利である。さらに、トランスコンダクタンス素子の特性は容易に変更して、 これらの素子によって形成される等価フィルタ回路２５０の、例えば通過帯域を 変更することができる。

第６図のフィルタ回路２５０は電流源３５０も示し、この電流源３５０は、第６ 図のＮａ源１８６と同様に、無線電話受信器によって受信される広帯域受信信号 に相当する。

本発明の本実施例に従ってフィルタ回路２５０が配置される集積回路には、発振 器も配置され、この発振器もトランスコンダクタンス素子によって構成される。

単−集積回路上の素子、特にトランスコンダクタンス素子の間のトラッキングは 、周知の現象である。フィルタ回路２５０の一部を形成するトランスコンダクタ ンス素子と発振器の一部を形成するトランスコンダクタンス素子との間のこのよ うなトラッキングは、フィルタ回路２５０によって構成されるフィルタの通過帯 域の相対周波数および集積回路上位に配置された発振器の発振周波数を、外部水 晶発振器のような同一外部基準で維持するために有利に利用することができる。

それにより、フィルタ回路２５０によって構成される通過帯域のカットオフ周波 数は正確に制御することがで適切な制御信号はフィルタ回路２５０のトランスコ ンダクタンス素子に印加され、フィルタ回路の通過帯域を変えて、第３図に示す 従来のセルラ通信システムの伝送チャンネル７８．８２のような伝送チャンネル の帯域幅内の信号を通過させるか、あるいは第３図の伝送チャンネル９４〜１０ ６のような高容量セルラ通信システムの伝送チャンネルに相当する帯域幅の通過 帯域にすることができる。フィルタ回路２５０の通過帯域の実際の帯域幅の変更 （すなわち微調整）は、第４図の信号１３０のような所望の信号を二層波数上で 隣接する第４図の雑音信号１３４のような雑音の存在に応答して調整することも できる。このような雑音の存在は、例えば、信号十雑音と雑音との比および歪み （一般にあ５ＩＮＡＤ信号という信号）または従来のＲ５５Ｉ信号を測定し監視 することによって指示することができ、これらの信号の生成は当技術において周 知である。

第７図のブロック因において、概して参照番号４００によって記される、本発明 の教授に従って構成された無線電話装置が示されている。この図の機能ブロック を具現する実際の回路は、一つまたはそれ以上の回路板上に配置されるか、ある いは従来の無線電話装置ハウジング内に収容し無線電話装置４００は、トランス コンダクタンス素子およびコンデンサによって構成され、所望の帯域幅の通過帯 域の可変フィルタを形成する能動フィルタ回路を利用している。このようなフィ ルタ回路を利用することにより、無線電話装置４００の動作は従来のセルラ通信 システムにおいて、あるいは高容量のセルラ通信システムにおいて送信される信 号を受信することが可能になる。ここでは送信機４０４により表される基地局に よって送信される送信信号は、無線電話アンテナ４０８によって受信される。

アンテナ４０８は、受信信号をライン４１２を介してブリセレクタ／フィルタ４ １６に送る。ブリセレクタ／フィルタ４１６は、目的の帯域内の周波数のすべて を通過させる通過帯域を有する超広帯域フィルタであることが好ましい。フィル タ４１６は、ライン４２０上に濾波信号を生成し、この信号はミキサ４２４に送 られる。ミキサ４２４は、ライン４２８を介して注入フィルタ（ｉｎｊｅｃｔｉ ｏｎ　ｆｉｌｔｅｒ）　４３２から発振信号を受け取り、このフィルタ４３２に は発振器４４０からライン４３６を介して発振入力信号が与えられる。発振器４ ４０は、発振器４４４の発振周波数と周波数同期され、この発振器４４４は、例 えば水晶発振器によって構成されてもよい。発振器４４０およびフィルタ４３２ は共に、従来の位相同期ループの一部を構成する。ミキサ４２４は、ライン４４ ８上にダウンコンバート信号（一般に第１中間周波すなわちＩＦ信号という）を 発生し、これはフィルタ４５２に与えられる。フィルタ４５２は、図示のように モノリシック水晶広帯域フィルタ（一般に第１中間周波すなわちＩＦフィルタと いう）であることが好フィルタ４５２は、ライン４５６上に濾波信号を発生し、 この信号は増幅器４６０に与えられる。増幅器４６０はライン４５６上で与えら れた信号を増幅し、増幅信号をライン４６４上に発生する。ライン４６４はミキ サ４６８の人力に結合され、このミキサ４６８はライン４７２を介して発振器４ ７６から入力も受け取る。前述のように、発振器４７６は集積回路上に配置され ることが好ましく、このような集積回路は第７図において点線のブロック４８０ で示されている。発振器４７６の発振周波数は、ライン４８４による発振器間の 接続によって発振器４４４の発振に同期される。ミキサ４６８は、ライン４８８ 上に合成された信号を発生し、これはフィルタ４９２に与えられる。第２中間周 波フィルタというフィルタ４９２は、＃！６図の等価フィルタ回路と同様であり 、発振器４７６と同じ集積回路（点線のブロック４８０によって示される）に配 置される。

フィルタ４９２への制御信号入力はライン４９６，５００゜５０４によって示さ れ、これらはフィルタ４９２の帯域幅を選択するための外部入力信号に相当し、 従来のセルラ通信システムまたは高容量のシステムによって送信される信号、５ ＩＮＡＤ信号およびＲ５Ｓ　Ｉ信号をそれぞれ通過させる。前記のように、ライ ン５００，５０４上で与えられる５ＩＮＡＤおよびＲ５５Ｉ信号は、フィルタ４ ９２の通過帯域の帯域幅を微調整する。フィルタ４９２はライン５０８上で濾波 信号を発生し、これはリミタ５１２に与えられる。リミタ５１２はライン５１６ 上に電圧制限信号を発生し、これは復調器５２０に与えられる。復調器５２０は 、与えられた信号を復調して、ライン５２４上に出力を与える従来の復調回路に よって構成される。

ライン４９６上で与えられる信号は、例えば、信号がある値よりもφさい場合に フィルタを第１の帯域幅にし、信号がこのある値よりも大きい場合に第２帯域輻 にすることができる。さらに、ライン４９６を介してフィルタ４９２に与えられ る信号の値に応答゛して、３つ（またはそれ以上）の異なる帯域幅のフィルタ通 過帯域を形成することができる。例えば、ライン４９６上の信号が第ルベルより も低い場合、狭帯域フィルタが選択され、ライン４９６上の信号が第２レベルよ りも大きい場合、広帯域フィルタが選択され、ライン４９６上の信号が第ルベル と第２レベルとの間にある場合、広帯域フィルタの帯域幅よりも狭いが、狭帯域 フィルタの帯域幅よりも広い帯域幅の通過帯域を有する中間帯域フィルタが選択 される。

フィルタ４９２の通過帯域の帯域幅は可変であるので、一つの集積回路上に配置 される単一のフィルタ回路を用し）で、従来のセルラ通信システムまたは高容量 のセルラ通信システムの送信機によって発生される信号の受信を行なうことがで きる。信号劣化や雑音に伴う他の問題を最小限に押さえるため通過帯域の帯域幅 を微調整することは、ライン５００，５０４上に５ＩＮＡＤおよびＲ５５Ｉ信号 を印加することによって容易になる。さらに、単一の集積回路４８０上に配置さ れる発振器４７６およびフィルタ４９２のトランスコンダクタンス素子のトラッ キングによって、フィルタ４９２の通過帯域の帯域幅を定める実際のカットオフ 周波数の精度は制御できる。

さまざまな図面の好適な実施例と共に本発明について説明してきたが、同様な実 施例も利用でき、本発明から逸脱せずに本発明の同じ機能を実施するため修正や 追加できることはもちろんである。従って、本発明な一つの実施例に限定されず 、添付のクレームの範囲で解釈すべきである。

ＦＩＧ、ＩＡ ＦｌγＺＩＢ Ｆｌ（λ３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩｏ、６ 要約書 トランスコンダクタンス素子を含む能動フィルタ素子によって構成される一つの 集積回路に配置された無線電話装置用のフィルタ回路。このフィルタの通過帯域 の帯域幅は可変であり、第１帯域幅または第２帯域幅の信号を通過させ、例えば 、従来のセルラ通信システムまたは高容量のセルフ通信システムで生成された信 号を通過させる。フィルタの通過帯域の帯域幅を微調整することにより、受信情 報信号に周波数上で隣接する雑音信号を阻止することができる。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．受信信号の信号成分を通過させるべく動作する可変通過帯域を有し、集積回 路上に配置される能動フィルタ回路であって、高域カットオフ周波数と低域カッ トオフ周波数とを有する所望の帯域幅の少なくとも一つの通過帯域を定めるフィ ルタを形成して、前記所望の帯域幅内の周波数を有する受信信号の信号成分を通 過させる通過手段と、前記通過手段によって形成されるフィルタの通過帯域の所 望の帯域幅を制御信号の印加に応答して選択する選択手段とによって構成される ことを特徴とする能動フィルタ回路。
2. ２．前記フィルタはトランスコンダクタンス素子によって構成されることを特徴 とする請求項１記載の能動フィルタ回路。
3. ３．前記集積回路上に配置される発振器を形成し、既知の値の発振周波数を有す る発振信号を発生する手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２ 記載の能動フィルタ回路。
4. ４．前記フィルタを構成する前記トランスコンダクタンス素子の値は、前記発振 器によって発生される前記発振信号の前記発振周波数をトラッキングすることを 特徴とする請求項３記載の能動フィルタ回路。
5. ５．前記フィルタおよび前記発振器は、一つの集積回路チップ上に配置されるこ とを特徴とする請求項４記載の能動フィルタ回路。
6. ６．前記選択手段に印加される前記制御信号は、前記受信信号の信号強度を示す ことを特徴とする請求項１記載の能動フィルタ回路。
7. ７．前記選択手段に印加される前記制御信号は、雑音成分を除く受信信号の大き さと雑音成分を含む受信信号の大きさとの比率を求めることによって得られる信 号／雑音比の値を示すことを特徴とする請求項１記載の能動フィルタ回路。
8. ８．前記選択手段に印加される前記制御信号は、前記受信信号の一部を構成する 情報信号の帯域幅を示すことを特徴とする請求項１記載の能動フィルタ回路。
9. ９．前記通過手段によって構成される前記フィルタは、第１周波数帯域幅内の受 信信号の信号成分または第２周波数帯域幅内の受信信号の信号成分を通過させる べく動作することを特徴とする請求項８記載の能動フイルタ回路。
10. １０．前記制御信号が所定の値よりも小さい値の場合に、前記フィルタは前記第 １周波数帯域内の前記受信信号の信号成分を通過させ、かつ、前記制御信号がこ の所定の値よりも大きい値の場合に、前記フィルタは前記第２周波数帯域幅内の 前記受信信号の信号成分を通過させることを特徴とする請求項９記載の能動フィ ルタ回路。