(57)【要約】  本発明は、制御信号として複雑な波形を用いることなくフィルタ特性を変更でき、また、デシメーションをせずに広い周波数空間を用いたフィルタ処理を行うことができるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置を提供することを目的とする。  サンプリングフィルタ装置１００は、制御部１４０と、複数の積分器１５０〜１５４と、複数のスイッチ１３０，１６０〜１６４，１７０〜１７４，１８０〜１８４と、複数の電圧電流変換部１２０〜１２３とを有している。１クロックで、入力される電流を複数の積分器１５０〜１５４のうち４つの積分器に蓄積するとともに、残りの１つの積分器から４クロック前から１クロック前に蓄積された電荷を加算して出力する。各クロックで積分器１５０〜１５４に電荷を蓄積する際に、入力される電流を切り換えることにより、出力する電荷に重み付けすることが可能となり、フィルタ特性が変化する。
2008050630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積分器からの出力に応じてフィルタ特性が決定されるサンプリングフィルタ装置であって、
入力電圧を所定の電流に変換するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電圧電流変換部と、
前記電圧電流変換部から出力される電流を積分して出力するＮ＋１個の積分器と、
前記Ｎ＋１個の積分器それぞれの入力段に設けたＮ＋１個の充電スイッチと、
前記Ｎ＋１個の積分器それぞれの出力段に設けたＮ＋１個の放電スイッチと、
前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続を切り換える切替スイッチと、
前記積分器毎に前記Ｎ＋１個の充電スイッチおよび前記Ｎ＋１個の放電スイッチのＯＮ／ＯＦＦのタイミングをそれぞれ制御するとともに、前記切替スイッチによる接続を切り換えるタイミングを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記Ｎ＋１個の積分器から選択されるＮ個の積分器への、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの電荷の充電と、前記Ｎ個の積分器以外の１個の積分器からの電荷の放電とが同時に実行されるように、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦのタイミングの制御を行うサンプリングフィルタ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続の切り換えが１クロック毎に行われるように、前記切替スイッチの接続を切り替えるタイミングを制御し、
前記制御手段は、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦの状態が１クロック毎に変化するように制御を行う請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項３】
ｚ-n（ｎは１以上の整数）は、ｎサンプル遅延した信号を示すものとし、
前記制御手段は、Ｎが偶数（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは１以上の整数）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ1倍〜ａM倍として、
伝達関数ｙが、ｙ＝ａ1＋ａ2ｚ-1＋・・・＋ａMｚ-M+1＋ａMｚ-M＋・・・＋ａ2ｚ-N+2＋ａ1ｚ-N+1となるよう制御し、Ｎが奇数（Ｎ＝２Ｍ＋１）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ1倍〜ａM+1倍として、伝達関数ｙが、ｙ＝ａ1＋ａ2ｚ-1＋・・・＋ａMｚ-M+1＋ａM+1ｚ-M＋ａMｚ-M-1＋・・・＋ａ2ｚ-N+2＋ａ1ｚ-N+1となるよう制御する請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換えることにより、前記積分器に入力される電荷量を切り換える制御を行う請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項５】
前記Ｎ個の電圧電流変換部は、異なる電圧−電流特性を有する請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項６】
前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチは、
前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、
前記制御手段からの信号に応答して、前記切換スイッチのＮ＋１個の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ＋１個のサンプリングスイッチと、を含むものである請求項２記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項７】
前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチは、
前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、
前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ個のサンプリングスイッチと、を含むものである請求項２記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項８】
アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行う請求項１から７のいずれか一項記載のサンプリングフィルタ装置と、
前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、
前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、
前記Ａ／Ｄ部でデジタル化された信号に対して、復調処理または復号処理を行うベースバンド部と、を有する無線通信装置。
【請求項９】
アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行うとともに、第１または第２の無線通信方式に対応して前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換え、前記複数の積分器に充電する電荷量を変更する請求項１から７のいずれか一項記載のサンプリングフィルタ装置と、
前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、
前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、
前記Ａ／Ｄ部の出力を前記第１または第２の無線通信方式に対応して切り換えるスイッチ部と、
前記第１の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第１のベースバンド部と、
前記第２の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第２のベースバンド部とを有する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積分器からの出力に応じてフィルタ特性が決定されるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信などの無線通信装置では、信号を時間的に離散化し周波数変換およびフィルタリングを行うサンプリングフィルタ装置が用いられる。従来のサンプリングフィルタ装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図８は、特許文献１に記載された従来のサンプリングフィルタ装置を示すものである。【０００３】
図８において、従来のサンプリングフィルタ装置は、スイッチ２Ａと、スイッチ２Ｂと、積分器３と、重み付けおよびサンプリング（Ｗ＆Ｓ）要素６と、制御信号発生器７とを有している。制御信号発生器７から生成されるクロックと、反転クロックと、Ｗ＆Ｓ信号と、リセット信号により、リセットとサンプリングとホールドの３つのプロセスを実行する。【０００４】
このサンプリングフィルタ装置のフィルタ特性は、重み関数により決定される。また、重み関数は、Ｗ＆Ｓ要素６とＷ＆Ｓ信号の組み合わせに依存し、Ｗ＆Ｓ信号は、例えば、３つの重み関数（一定、傾斜、ガウス）に対応する。Ｗ＆Ｓ要素６を通る信号電流は、サンプリング窓の外ではゼロであり、サンプリング窓の中では重み関数（一定、傾斜、ガウス）に従って重みが付けられる。このように、Ｗ＆Ｓ信号によりＷ＆Ｓ要素６の出力に重み付けを行うことにより、フィルタ特性を変更することが可能である。
【特許文献１】特表２００３−５１０９３３号公報（第３１頁、図２Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載の従来の方法では、フィルタ特性を変更するためのＷ＆Ｓ信号として、複雑な波形を用意する必要があった。また、この方法では、デシメーションが行われるため、出力信号の周波数空間が非常に狭くなってしまうという課題を有していた。【０００６】
すなわち、前記特許文献１のＷ＆Ｓ信号は、図９に示す波形になっており、クロック１〜ｎの間、Ｗ＆Ｓ信号のサンプリング段階に基づき、ｎクロック分の電流を積分すると、デシメーション比＝ｎのデシメーションが行われる。例えば、サンプリング周波数が１００Ｍｓｐｓの信号を１／４デシメーションすると、サンプリング周波数が２５Ｍｓｐｓになる。サンプリング定理に基づき、１００Ｍｓｐｓの場合は０〜５０ＭＨｚの信号、２５Ｍｓｐｓの場合は０〜１２．５ＭＨｚの信号をモニタすることができる。出力信号の周波数空間とは、このモニタすることが可能な周波数範囲のことを意味しており、デシメーションを行うとサンプリング周波数が低くなるので、周波数空間が狭くなってしまう。特に、前記特許文献１では、図１０のようにｎ＝８７０の例を示しており、サンプリング周波数が１／８７０倍になるので、周波数空間が非常に狭くなってしまう。【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、制御信号として複雑な波形を用いることなく、フィルタ特性を変更することができ、また、広い周波数空間を利用したフィルタ処理を行うことができるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のサンプリングフィルタ装置は、積分器からの出力に応じてフィルタ特性が決定されるサンプリングフィルタ装置であって、入力電圧を所定の電流に変換するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電圧電流変換部と、前記電圧電流変換部から出力される電流を積分して出力するＮ＋１個の積分器と、前記Ｎ＋１個の積分器のそれぞれ入力段に設けたＮ＋１個の充電スイッチと、前記Ｎ＋１個の積分器の出力段それぞれに設けたＮ＋１個の放電スイッチと、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続を切り換える切替スイッチと、前記積分器毎に前記Ｎ＋１個の充電スイッチおよび前記Ｎ＋１個の放電スイッチのＯＮ／ＯＦＦのタイミングをそれぞれ制御するとともに、前記切替スイッチによる接続を切り換えるタイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記Ｎ＋１個の積分器から選択されるＮ個の積分器への、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの電荷の充電と、前記Ｎ個の積分器以外の１個の積分器からの電荷の放電とが同時に実行されるように、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦのタイミングの制御を行うものである。【０００９】
本構成によれば、デシメーションを行わずにフィルタリングすることができるので、広い周波数空間を利用したフィルタリングを実現することが可能になる。また、本構成によれば、積分器からの出力を変更できるので、制御信号として複雑な波形を用いることなく、フィルタ特性を変更することができる。【００１０】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記制御手段が、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続の切り換えが１クロック毎に行われるように、前記切替スイッチの接続を切り替えるタイミングを制御し、前記制御手段が、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦの状態が１クロック毎に変化するように制御を行うものとしてもよい。【００１１】
本構成によれば、デシメーションを行わずにフィルタリングすることが可能なので、広い周波数空間を利用したフィルタリングを実現することが可能になる。【００１２】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、ｚ-n（ｎは１以上の整数）は、ｎサンプル遅延した信号を示すものとし、前記制御手段が、Ｎが偶数（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは１以上の整数）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ1倍〜ａM倍として、伝達関数ｙが、ｙ＝ａ1＋ａ2ｚ-1＋・・・＋ａMｚ-M+1＋ａMｚ-M＋・・・＋ａ2ｚ-N+2＋ａ1ｚ-N+1となるよう制御し、Ｎが奇数（Ｎ＝２Ｍ＋１）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ1倍〜ａM+1倍として、伝達関数ｙが、ｙ＝ａ1＋ａ2ｚ-1＋・・・＋ａMｚ-M+1＋ａM+1ｚ-M＋ａMｚ-M-1＋・・・＋ａ2ｚ-N+2＋ａ1ｚ-N+1となるよう制御するものとしてもよい。【００１３】
本構成によれば、デシメーションを行わないＮタップのＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ特性を実現することが可能になる。【００１４】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記制御手段が、前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換えることにより、前記積分器に入力される電荷量を切り換える制御を行うものとしてもよい。【００１５】
本構成によれば、回路構成を複雑にすることなくフィルタ特性を可変にすることが可能になる。【００１６】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記Ｎ個の電圧電流変換部が、異なる電圧−電流特性を有するものとしてもよい。【００１７】
本構成によれば、回路構成を複雑にすることなくフィルタ特性を可変にすることが可能になる。【００１８】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチは、前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、前記制御手段からの信号に応答して、前記切換スイッチのＮ＋１個の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ＋１個のサンプリングスイッチと、を含むものとしてもよい。【００１９】
本構成によれば、デシメーションを行わないＮタップのＦＩＲフィルタ特性を実現することが可能になる。【００２０】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチが、前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ個のサンプリングスイッチと、を含むものとしてもよい。【００２１】
本構成によれば、デシメーションを行わないＮタップのＦＩＲフィルタ特性を実現することが可能になる。【００２２】
また、本発明の無線通信装置は、アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行うサンプリングフィルタ装置と、前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、前記Ａ／Ｄ部でデジタル化された信号に対して、復調処理または復号処理を行うベースバンド部と、を有する。【００２３】
本構成によれば、サンプリングフィルタ装置を利用した無線通信装置を実現することが可能になる。【００２４】
また、本発明の無線通信装置は、アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行うとともに、第１または第２の無線通信方式に対応して前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換え、前記複数の積分器に充電する電荷量を変更する本発明のサンプリングフィルタ装置と、前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、前記Ａ／Ｄ部の出力を前記第１または第２の無線通信方式に対応して切り換えるスイッチ部と、前記第１の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第１のベースバンド部と、前記第２の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第２のベースバンド部とを有する。【００２５】
本構成によれば、サンプリングフィルタ装置を利用して複数の無線通信方式に応じたフィルタ特性に切り換えることができ、複数の無線通信方式に対応した無線通信装置を実現することが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のサンプリングフィルタ装置および無線通信装置によれば、制御信号を変化させる代わりに、コンデンサへの電荷のチャージ時に重み付けをして加算し、畳み込み演算を行う構成にすることにより、デシメーションをせずに広い周波数空間を利用したフィルタ処理を行い、また、複雑な制御部を必要としないでフィルタ特性を変更できるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における制御部の制御信号を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における電圧電流変換部の接続関係を示す表
【図４】本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置における周波数特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における無線通信装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における制御部の制御信号の他の例を示す図
【図７】本発明の実施の形態３における無線通信装置の構成を示すブロック図
【図８】従来のサンプリングフィルタ装置の構成を示すブロック図
【図９】従来のサンプリングフィルタ装置のＷ＆Ｓ信号を示す波形図
【図１０】従来のサンプリングフィルタ装置において周波数空間が狭くなることを説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置の他の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態１におけるサンプリングスイッチの接続関係の他の例を示す表
【図１３】本発明の実施の形態１における制御部の制御信号の他の例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態４における無線通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２８】
１００、２０１、３０１、４０１  サンプリングフィルタ装置
１１０  アンテナ
１２０、１２１、１２２、１２３  電圧電流変換部
１３０  切り替えスイッチ
１４０  制御部
１５０〜１５４  コンデンサ
１６０〜１６４  サンプリングスイッチ
１７０〜１７４  充電スイッチ
１８０〜１８４  放電スイッチ
２００、３００、４００  無線通信装置
２０２、３０２、４０２、４０８  バッファ部
２０３、３０３、４０３、４０５  Ａ／Ｄ部
２０４、３０４、３０６、４０４、４０６  ベースバンド部
３０７、４０７  スイッチ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、サンプリングフィルタ装置がＮ＝４タップのフィルタ特性を持つ場合について説明する。【００３１】
図１において、サンプリングフィルタ装置１００は、アンテナ１１０と、電圧電流変換部１２０〜１２３と、切り替えスイッチ１３０と、制御部１４０と、コンデンサ１５０〜１５４と、サンプリングスイッチ１６０〜１６４と、充電スイッチ１７０〜１７４と、放電スイッチ１８０〜１８４とを有している。【００３２】
アンテナ１１０は無線システムの無線周波数信号を受信する。図１には記載されていないが、アンテナ１１０で受信された無線周波数信号は、例えばフィルタなど、無線システムに対応した高周波信号処理を施され、電圧電流変換部１２０〜１２３に入力される。【００３３】
電圧電流変換部１２０〜１２３は、電圧の入力信号を電流に変換して出力する。例えば、トランスコンダクタンスアンプであり、各電圧電流変換部１２０〜１２３は、電圧−電流特性がそれぞれ異なっていてもよいし、同じであってもよい。本実施の形態では、電圧電流変換部１２０及び１２３の電圧−電流特性が同じであり、電圧電流変換部１２１及び１２２の電圧−電流特性が同じであり、電圧電流変換部１２０と１２１とでは、その電圧−電流特性が異なる例を示す。【００３４】
切り替えスイッチ１３０は、制御部１４０から入力される信号に基づき、サンプリングスイッチ１６０〜１６４の接続先を電圧電流変換部１２０〜１２３のいずれかに切り換える。サンプリングスイッチ１６０〜１６４は、制御部１４０から入力される信号に基づき、電圧電流変換部１２０〜１２３からそれぞれ入力される電流をサンプリングしてコンデンサ１５０〜１５４に出力する。【００３５】
コンデンサ１５０〜１５４は、それぞれ充電スイッチ１７０〜１７４を介してサンプリングスイッチ１６０〜１６４に接続されている。サンプリングスイッチ１６０〜１６４においてサンプリングされた電流に基づき、充電スイッチ１７０〜１７４がＯＮのときに、コンデンサ１５０〜１５４に電荷がチャージされ、チャージされた電荷は放電スイッチ１８０〜１８４がＯＮのときに出力される。【００３６】
充電スイッチ１７０〜１７４は、制御部１４０から入力される制御信号に基づき、コンデンサ１５０〜１５４に電荷をチャージするかチャージしないかを切り換える。放電スイッチ１８０〜１８４は、制御部１４０から入力される制御信号に基づき、コンデンサ１５０〜１５４にチャージされた電荷を出力するか出力しないかを切り換える。【００３７】
図２は各スイッチに対する制御信号を示しており、各スイッチのＯＮ、ＯＦＦのタイミングを表している。サンプリングスイッチ１６０〜１６４の動作周波数が１／Ｔ［Ｈｚ］の場合、タイミング１は０〜Ｔ［ｓ］、タイミング２はＴ〜２Ｔ［ｓ］、タイミングＬは（Ｌ−１）×Ｔ〜Ｌ×Ｔ［ｓ］の期間を示す。【００３８】
コンデンサ１５０〜１５４に電荷をチャージする場合、充電スイッチ１７０〜１７４に対する各制御信号のＯＮ期間は４Ｔ［ｓ］で、各制御信号がＯＮとなるタイミングはＴ［ｓ］ずつずれている。コンデンサ１５０〜１５４にチャージされた電荷を出力する場合、放電スイッチ１８０〜１８４に対する各制御信号のＯＮ期間はＴ［ｓ］で、各制御信号がＯＮとなるタイミングはＴ［ｓ］ずつずれている。【００３９】
図３は、各タイミングにおける電圧電流変換部１２０〜１２３とサンプリングスイッチ１６０〜１６４との接続関係を示している。制御部１４０は、図３の関係を満たすように切り替えスイッチ１３０を制御し、タイミング１〜５の制御を繰り返す。【００４０】
タイミング１では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６０、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６４、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６３、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６２とが接続され、充電スイッチ１７０、１７４、１７３、１７２をＯＮにして、コンデンサ１５０、１５４、１５３、１５２に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８１をＯＮにし、コンデンサ１５１にチャージされている電荷を出力する。【００４１】
すなわちタイミング１では、コンデンサ１５０に入力電圧のａ1倍の電荷（ａ1は電圧電流変換部１２０が入力電圧を電流に変換する係数：詳細は後述する）、コンデンサ１５４に入力電圧のａ2倍の電荷、コンデンサ１５３に入力電圧のａ3（＝ａ2）倍の電荷、コンデンサ１５２に入力電圧のａ4（＝ａ1）倍の電荷が充電される。このように、複数のコンデンサに異なる電荷量を同じタイミングで充電する。【００４２】
タイミング２では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６１、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６０、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６４、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６３とが接続され、充電スイッチ１７１、１７０、１７４、１７３をＯＮにして、コンデンサ１５１、１５０、１５４、１５３に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８２をＯＮにし、コンデンサ１５２にチャージされている電荷を出力する。【００４３】
タイミング３では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６２、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６１、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６０、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６４とが接続され、充電スイッチ１７２、１７１、１７０、１７４をＯＮにして、コンデンサ１５２、１５１、１５０、１５４に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８３をＯＮにし、コンデンサ１５３にチャージされている電荷を出力する。【００４４】
タイミング４では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６３、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６２、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６１、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６０とが接続され、充電スイッチ１７３、１７２、１７１、１７０をＯＮにして、コンデンサ１５３、１５２、１５１、１５０に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８４をＯＮにし、コンデンサ１５４にチャージされている電荷を出力する。【００４５】
タイミング５では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６４、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６３、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６２、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６１とが接続され、充電スイッチ１７４、１７３、１７２、１７１をＯＮにして、コンデンサ１５４、１５３、１５２、１５１に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８０をＯＮにし、コンデンサ１５０にチャージされている電荷を出力する。【００４６】
したがって、タイミング１では、タイミング−３（３クロック前）の信号をａ1倍したものと、タイミング−２の信号をａ2倍したものと、タイミング−１の信号をａ2倍したものと、タイミング０の信号をａ1倍したものとの合計がコンデンサ１５１から放電される。【００４７】
また、タイミング２では、タイミング−２の信号をａ1倍したものと、タイミング−１の信号をａ2倍したものと、タイミング０の信号をａ2倍したものと、タイミング１の信号をａ1倍したものとの合計がコンデンサ１５２から放電される。このように、複数のコンデンサから異なるタイミングで異なる電荷量が放電される。【００４８】
タイミング６以降は、タイミング１〜５を繰り返す。切り替えスイッチ１３０が各電圧電流変換部１２０〜１２３と各サンプリングスイッチ１６０〜１６４との接続を切り換えるタイミングは、各サンプリングスイッチ１６０〜１６４がＯＦＦのときに行う。例えば、タイミング１では、Ｔ／２〜Ｔ［ｓ］の間に行う。【００４９】
このように、各タイミングでは、５つのコンデンサのうち、４つのコンデンサに電荷をチャージすると同時に、残りの１つのコンデンサに過去の４タイミング分の期間にチャージされた電荷を出力する。電圧電流変換部１２０、１２３が入力電圧を電流に変換する係数をａ1、電圧電流変換部１２１、１２２が入力電圧を電流に変換する係数をａ2とすると、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数１）と表せる。【００５０】
【数１】
2008050630.tif 000003
【００５１】
ここで、ｙをｚの式で表現することは、ｙが離散時間系であることを示している。また、ｚ-1は、１サンプル遅延した信号を示す。したがって、サンプリングフィルタ装置１００の出力は、最新のサンプルをａ1倍したものと、１タイミング前のサンプル信号をａ2倍したものと、２タイミング前のサンプル信号をａ2倍したものと、３タイミング前のサンプル信号をａ1倍したものとを足したものであることを示している。【００５２】
図４の実線は、１／Ｔが２４００［ＭＨｚ］で、ａ1が０．１３６３、ａ2が０．３６３７の場合のフィルタ特性を示している。一方、点線はａ1の値とａ2の値とが同じ場合である。このように、ａ1とａ2の値を変えることで、フィルタの特性を変更させることが可能である。【００５３】
上記では、Ｎ＝４タップのフィルタ特性を持つサンプリングフィルタ装置の例として、電圧電流変換部を４個、サンプリングスイッチ、充電スイッチ、放電スイッチ、コンデンサをそれぞれ５個有する構成を示したが、これに限定されない。サンプリングフィルタ装置１００が、電圧電流変換部をＮ（Ｎは２以上の整数）個、サンプリングスイッチ、充電スイッチ、放電スイッチ、コンデンサをそれぞれＮ＋１個有する構成にすることにより、Ｎタップのフィルタ特性を持つサンプリングフィルタ装置を構成することが可能である。【００５４】
Ｎが偶数（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは１以上の整数）の場合、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数２）と表せる。【００５５】
【数２】
2008050630.tif 000004
【００５６】
Ｎが奇数（Ｎ＝２Ｍ＋１）の場合、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数３）と表せる。【００５７】
【数３】
2008050630.tif 000005
【００５８】
また、電圧電流変換部１２０〜１２３のダイナミックレンジが広い場合、電圧電流変換部１２０〜１２３の内部電圧を切り換えることによってコンデンサにチャージされる電荷量を変更する構成にすることにより、フィルタ特性を可変にすることも可能である。【００５９】
このように、実現したいタップ数と同じ数の電圧電流変換部を備え、タップ数より１つ多い数のコンデンサを備え、各コンデンサの充電、放電のタイミングを切り換える構成によれば、電荷をコンデンサにチャージする際に重み付けをして加算し、畳み込み演算を行う制御を行うことで、デシメーションせずに、広い周波数空間を利用したフィルタリング処理を行うことが可能である。また、制御信号として矩形波を用いることができ、複雑な波形の制御信号や複雑な制御部を必要とすることなくフィルタ特性を変更できる。【００６０】
なお、制御信号として矩形波ではなく正弦波でもよく、コンデンサ１５０〜１５４に電荷を充電する電圧電流変換部１２０〜１２３の順番も特に問わない（例えば、１２０→１２１→１２２→１２３ではなく、１２３→１２２→１２１→１２０でもよい）。【００６１】
また、図１１に示すように、切り替えスイッチ１３０が電圧電流変換部１２０〜１２３とサンプリングスイッチ１６０〜１６４との接続を切り替える代わりに、サンプリングスイッチ１６０〜１６３と充電スイッチ１７０〜１７４との接続を切り替える構成としてもよい。図１１に示す構成とすることにより、サンプリングスイッチを１つ減らすことが可能である。この場合、各タイミングにおけるサンプリングスイッチ１６０〜１６３と充電スイッチ１７０〜１７４との接続関係は図１２に示すようになる。制御部１４０は、図１２の関係を満たすように切り替えスイッチ１３０を制御し、タイミング１〜５の制御を繰り返す。
さらに、図１１の構成において、サンプリングスイッチ１６１及び１６２の制御信号に対して、サンプリングスイッチ１６０及び１６３の制御信号の位相を図１３のように１８０度ずらすことにより、係数ａ1を負の値とすることも可能である。ただし、例えば、サンプリングスイッチ１６０〜１６３がすべてＯＦＦになる期間を設けるなど、切り替えスイッチ１３０が接続を切り替えるタイミングを用意する必要がある。この場合、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数４）と表せる。【００６２】
【数４】
2008050630.tif 000006
【００６３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における無線通信装置の構成を示すブロック図である。図５において、無線通信装置２００は、サンプリングフィルタ部２０１と、バッファ部２０２と、Ａ／Ｄ部２０３と、ベースバンド部２０４とを有している。【００６４】
サンプリングフィルタ部２０１は、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置１００と同じ構成で同様の動作をし、アンテナ１１０より入力される無線周波数信号に対して離散化、フィルタ処理を行う。【００６５】
バッファ部２０２は、サンプリングフィルタ部２０１のコンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値を出力する。例えば、オペアンプで構成することが可能である。コンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値は、アンテナ１１０から入力された信号成分がサンプリングフィルタ部２０１でフィルタリングされた特性を持っており、コンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値の周波数特性が、図４に示したものになる。【００６６】
Ａ／Ｄ部２０３は、バッファ部２０２から入力される離散化されたアナログ信号をデジタル化する。ベースバンド部２０４は、Ａ／Ｄ部２０３から入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。【００６７】
すなわち、ベースバンド部２０４では、Ａ／Ｄ部２０３でデジタル化された信号に対して、復調処理、復号処理などを行う。かかる構成によれば、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置を無線通信装置に適用することが可能である。【００６８】
また、以上の説明では、デシメーションを行わない制御について示したが、各コンデンサの電圧値を出力するタイミングを制御することにより、デシメーション比を変更することも可能である。
図６は各スイッチに対する制御信号を示しており、各スイッチのＯＮ、ＯＦＦのタイミングを表している。図２とは、放電スイッチ１８０〜１８４のＯＮ、ＯＦＦタイミングが異なる。Ｎ＝４タップの場合、各コンデンサの電圧値を出力する際に、タイミング１でコンデンサ１５１の電圧値を読み取り、タイミング２ではコンデンサ１５２の電圧値を読み取らず、タイミング３でコンデンサ１５３の電圧値を読み取り、タイミング４でコンデンサ１５４の電圧値を読み取らず、タイミング５でコンデンサ１５０の電圧値を読み取り、タイミング６ではコンデンサ１５１の電圧値を読み取らず、タイミング７でコンデンサ１５２の電圧値を読み取り、タイミング８ではコンデンサ１５３の電圧値を読み取らず、タイミング９でコンデンサ１５４の電圧値を読み取り、タイミング１０ではコンデンサ１５０の電圧値を読み取らないという制御を繰り返すことにより、デシメーション比を２とすることができる。すなわち、デシメーションを行わない制御だけではなく、タイミング制御によってデシメーション比を変更することも可能である。ただし、例えば、各コンデンサに蓄積された電荷をリセットするスイッチを用意するなど、読み取らなかった電荷はリセットする必要がある。【００６９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における無線通信装置の構成を示すブロック図である。図７において、無線通信装置３００は、サンプリングフィルタ部３０１と、バッファ部３０２と、Ａ／Ｄ部３０３と、第１のベースバンド部３０４と、第２のベースバンド部３０６と、スイッチ３０７とを有している。【００７０】
サンプリングフィルタ部３０１は、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置１００と同じ構成で同様の動作をし、アンテナ１１０より入力される無線周波数信号に対して離散化、フィルタ処理を行い、さらに、電圧電流変換部１２０〜１２３の内部電圧を切り換えることによってコンデンサにチャージされる電荷量を変更することが可能である。【００７１】
バッファ部３０２は、バッファ部２０２と同様の機能を持ち、サンプリングフィルタ部３０１のコンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値を出力する。Ａ／Ｄ部３０３は、バッファ部３０２から入力される離散化されたアナログ信号をデジタル化する。第１のベースバンド部３０４は、第１の無線通信方式に対応し、Ａ／Ｄ部３０３からスイッチ３０７を介して入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。【００７２】
第２のベースバンド部３０６は、第２の無線通信方式に対応し、Ａ／Ｄ部３０３からスイッチ３０７を介して入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。【００７３】
スイッチ３０７は、Ａ／Ｄ部３０３の出力を、無線通信方式が第１の無線通信方式であるか、第２の無線通信方式であるかに対応して、第１のベースバンド部３０４または第２のベースバンド部３０６に入力する。
なお、本実施の形態では、Ａ／Ｄ部をスイッチ３０７の前段に配置したが、無線通信方式によっては、スイッチ３０７の後段に配置する構成も可能である。【００７４】
かかる構成によれば、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置のフィルタ特性を変えることにより、複数の無線通信方式に対応した無線通信装置に適用することが可能である。【００７５】
無線通信方式の例としては、例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式とＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式が挙げられる。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の帯域幅は約４ＭＨｚ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の帯域幅は約２０ＭＨｚなので、それぞれの方式に適したフィルタが必要となるが、本実施形態によれば、サンプリングフィルタ装置のフィルタ特性を可変にできるので、一つのフィルタで、両方式に対応することが可能となる。なお、第１の無線通信方式および第２の無線通信方式の例は特に問わない。また、サンプリングフィルタ部３０１は、無線通信方式に応じて使用する電圧電流変換部を切り替える構成にすることも可能である。【００７６】
（実施の形態４）
図１４は、本発明の実施の形態４における無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１４において、無線通信装置４００は、サンプリングフィルタ部４０１と、スイッチ４０７と、第１のバッファ部４０２と、第２のバッファ部４０８と、第１のＡ／Ｄ部４０３と、第２のＡ／Ｄ部４０５と、第１のベースバンド部４０４と、第２のベースバンド部４０６とを有している。【００７７】
サンプリングフィルタ部４０１は、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置１００と同じ構成で同様の動作をし、アンテナ１１０より入力される無線周波数信号に対して離散化、フィルタ処理を行う。
スイッチ４０７は、タイミングに応じて、サンプリングフィルタ部４０１の放電スイッチ１８０〜１８４の接続先を、第１のバッファ部４０２または第２のバッファ部４０８に切り替える。
第１のバッファ部４０２および第２のバッファ部４０８は、バッファ部２０２と同様の機能を持ち、サンプリングフィルタ部４０１のコンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値を出力する。
第１のＡ／Ｄ部４０３および第２のＡ／Ｄ部４０５は、それぞれ第１のバッファ部４０２および第２のバッファ部４０８から入力される離散化されたアナログ信号をデジタル化する。
第１のベースバンド部４０４および第２のベースバンド部４０６は、それぞれ第１のＡ／Ｄ部４０３および第２のＡ／Ｄ部４０５から入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。【００７８】
サンプリングフィルタ部４０１が図２と同様の制御信号で動作し、スイッチ４０７がサンプリングフィルタ部４０１の放電スイッチ１８０〜１８４の接続先を、１タイミング毎に第１のバッファ部４０２または第２のバッファ部４０８に交互に切り替える場合の動作を説明する。タイミング１でコンデンサ１５１の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング２でコンデンサ１５２の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング３でコンデンサ１５３の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング４でコンデンサ１５４の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング５でコンデンサ１５０の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング６でコンデンサ１５１の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング７でコンデンサ１５２の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング８でコンデンサ１５３の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング９でコンデンサ１５４の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング１０でコンデンサ１５０の電圧値をバッファ部４０８で読み取るという制御を繰り返すことにより、第１のバッファ部４０２、第２のバッファ部４０８からそれぞれ出力される信号は図６と同様の制御を行ったこととなる。すなわち、デシメーション比が２となる信号を、第１のベースバンド部４０４と第２のベースバンド部４０６で処理することができる。【００７９】
なお、本実施の形態では、放電スイッチ１８０〜１８４の接続先を切り替える構成としたが、各コンデンサに接続される放電スイッチを複数有する構成も可能である。また、ベースバンド部で処理する信号を、第１のバッファ部４０２と第２のバッファ部４０８から出力される信号から選択する構成とすることも可能である。さらに、デシメーション比が４となる信号を、４つのベースバンド部で処理する構成も可能である。
かかる構成によれば、分配による振幅のロスなく、複数のベースバンド部で受信信号を処理することが可能である。【００８０】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2006年10月23日出願の日本特許出願（特願2006−287307）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、制御信号を変化させる代わりにコンデンサへの電荷のチャージ時に重み付けをして加算し、畳み込み演算を行う構成にすることにより、デシメーションをせずに広い周波数空間を利用したフィルタリングを行い、また、複雑な制御部を必要としないでフィルタ特性を変更できるサンプリングフィルタ装置を提供できる効果を有し、無線通信装置のアナログ回路におけるフィルタ、ミキサなどとして有用である。
【図１】
2008050630.tif 000007
【図２】
2008050630.tif 000008
【図３】
2008050630.tif 000009
【図４】
2008050630.tif 000010
【図５】
2008050630.tif 000011
【図６】
2008050630.tif 000012
【図７】
2008050630.tif 000013
【図８】
2008050630.tif 000014
【図９】
2008050630.tif 000015
【図１０】
2008050630.tif 000016
【図１１】
2008050630.tif 000017
【図１２】
2008050630.tif 000018
【図１３】
2008050630.tif 000019
【図１４】
2008050630.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  サンプリングフィルタ装置および無線通信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積分器からの出力に応じてフィルタ特性が決定されるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信などの無線通信装置では、信号を時間的に離散化し周波数変換およびフィルタリングを行うサンプリングフィルタ装置が用いられる。従来のサンプリングフィルタ装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図８は、特許文献１に記載された従来のサンプリングフィルタ装置を示すものである。
【０００３】
図８において、従来のサンプリングフィルタ装置は、スイッチ２Ａと、スイッチ２Ｂと、積分器３と、重み付けおよびサンプリング（Ｗ＆Ｓ）要素６と、制御信号発生器７とを有している。制御信号発生器７から生成されるクロックと、反転クロックと、Ｗ＆Ｓ信号と、リセット信号により、リセットとサンプリングとホールドの３つのプロセスを実行する。
【０００４】
このサンプリングフィルタ装置のフィルタ特性は、重み関数により決定される。また、重み関数は、Ｗ＆Ｓ要素６とＷ＆Ｓ信号の組み合わせに依存し、Ｗ＆Ｓ信号は、例えば、３つの重み関数（一定、傾斜、ガウス）に対応する。Ｗ＆Ｓ要素６を通る信号電流は、サンプリング窓の外ではゼロであり、サンプリング窓の中では重み関数（一定、傾斜、ガウス）に従って重みが付けられる。このように、Ｗ＆Ｓ信号によりＷ＆Ｓ要素６の出力に重み付けを行うことにより、フィルタ特性を変更することが可能である。
【特許文献１】
特表２００３−５１０９３３号公報（第３１頁、図２Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載の従来の方法では、フィルタ特性を変更するためのＷ＆Ｓ信号として、複雑な波形を用意する必要があった。また、この方法では、デシメーションが行われるため、出力信号の周波数空間が非常に狭くなってしまうという課題を有していた。
【０００６】
すなわち、前記特許文献１のＷ＆Ｓ信号は、図９に示す波形になっており、クロック１〜ｎの間、Ｗ＆Ｓ信号のサンプリング段階に基づき、ｎクロック分の電流を積分すると、デシメーション比＝ｎのデシメーションが行われる。例えば、サンプリング周波数が１００Ｍｓｐｓの信号を１／４デシメーションすると、サンプリング周波数が２５Ｍｓｐｓになる。サンプリング定理に基づき、１００Ｍｓｐｓの場合は０〜５０ＭＨｚの信号、２５Ｍｓｐｓの場合は０〜１２．５ＭＨｚの信号をモニタすることができる。出力信号の周波数空間とは、このモニタすることが可能な周波数範囲のことを意味しており、デシメーションを行うとサンプリング周波数が低くなるので、周波数空間が狭くなってしまう。特に、前記特許文献１では、図１０のようにｎ＝８７０の例を示しており、サンプリング周波数が１／８７０倍になるので、周波数空間が非常に狭くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決するもので、制御信号として複雑な波形を用いることなく、フィルタ特性を変更することができ、また、広い周波数空間を利用したフィルタ処理を行うことができるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のサンプリングフィルタ装置は、積分器からの出力に応じてフィルタ特性が決定されるサンプリングフィルタ装置であって、入力電圧を所定の電流に変換するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電圧電流変換部と、前記電圧電流変換部から出力される電流を積分して出力するＮ＋１個の積分器と、前記Ｎ＋１個の積分器のそれぞれ入力段に設けたＮ＋１個の充電スイッチと、前記Ｎ＋１個の積分器の出力段それぞれに設けたＮ＋１個の放電スイッチと、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続を切り換える切替スイッチと、前記積分器毎に前記Ｎ＋１個の充電スイッチおよび前記Ｎ＋１個の放電スイッチのＯＮ／ＯＦＦのタイミングをそれぞれ制御するとともに、前記切替スイッチによる接続を切り換えるタイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記Ｎ＋１個の積分器から選択されるＮ個の積分器への、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの電荷の充電と、前記Ｎ個の積分器以外の１個の積分器からの電荷の放電とが同時に実行されるように、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦのタイミングの制御を行うものである。
【０００９】
本構成によれば、デシメーションを行わずにフィルタリングすることができるので、広い周波数空間を利用したフィルタリングを実現することが可能になる。また、本構成によれば、積分器からの出力を変更できるので、制御信号として複雑な波形を用いることなく、フィルタ特性を変更することができる。
【００１０】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記制御手段が、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続の切り換えが１クロック毎に行われるように、前記切替スイッチの接続を切り替えるタイミングを制御し、前記制御手段が、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦの状態が１クロック毎に変化するように制御を行うものとしてもよい。
【００１１】
本構成によれば、デシメーションを行わずにフィルタリングすることが可能なので、広い周波数空間を利用したフィルタリングを実現することが可能になる。
【００１２】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、ｚ−ｎ（ｎは１以上の整数）は、ｎサンプル遅延した信号を示すものとし、前記制御手段が、Ｎが偶数（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは１以上の整数）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ１倍〜ａＭ倍として、伝達関数ｙが、ｙ＝ａ１＋ａ２ｚ−１＋・・・＋ａＭｚ−Ｍ＋１＋ａＭｚ−Ｍ＋・・・＋ａ２ｚ−Ｎ＋２＋ａ１ｚ−Ｎ＋１となるよう制御し、Ｎが奇数（Ｎ＝２Ｍ＋１）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ１倍〜ａＭ＋１倍として、伝達関数ｙが、ｙ＝ａ１＋ａ２ｚ−１＋・・・＋ａＭｚ−Ｍ＋１＋ａＭ＋１ｚ−Ｍ＋ａＭｚ−Ｍ−１＋・・・＋ａ２ｚ−Ｎ＋２＋ａ１ｚ−Ｎ＋１となるよう制御するものとしてもよい。
【００１３】
本構成によれば、デシメーションを行わないＮタップのＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ特性を実現することが可能になる。
【００１４】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記制御手段が、前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換えることにより、前記積分器に入力される電荷量を切り換える制御を行うものとしてもよい。
【００１５】
本構成によれば、回路構成を複雑にすることなくフィルタ特性を可変にすることが可能になる。
【００１６】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記Ｎ個の電圧電流変換部が、異なる電圧−電流特性を有するものとしてもよい。
【００１７】
本構成によれば、回路構成を複雑にすることなくフィルタ特性を可変にすることが可能になる。
【００１８】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチは、前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、前記制御手段からの信号に応答して、前記切換スイッチのＮ＋１個の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ＋１個のサンプリングスイッチと、を含むものとしてもよい。
【００１９】
本構成によれば、デシメーションを行わないＮタップのＦＩＲフィルタ特性を実現することが可能になる。
【００２０】
また、本発明のサンプリングフィルタ装置は、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチが、前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ個のサンプリングスイッチと、を含むものとしてもよい。
【００２１】
本構成によれば、デシメーションを行わないＮタップのＦＩＲフィルタ特性を実現することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の無線通信装置は、アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行うサンプリングフィルタ装置と、前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、前記Ａ／Ｄ部でデジタル化された信号に対して、復調処理または復号処理を行うベースバンド部と、を有する。
【００２３】
本構成によれば、サンプリングフィルタ装置を利用した無線通信装置を実現することが可能になる。
【００２４】
また、本発明の無線通信装置は、アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行うとともに、第１または第２の無線通信方式に対応して前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換え、前記複数の積分器に充電する電荷量を変更する本発明のサンプリングフィルタ装置と、前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、前記Ａ／Ｄ部の出力を前記第１または第２の無線通信方式に対応して切り換えるスイッチ部と、前記第１の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第１のベースバンド部と、前記第２の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第２のベースバンド部とを有する。
【００２５】
本構成によれば、サンプリングフィルタ装置を利用して複数の無線通信方式に応じたフィルタ特性に切り換えることができ、複数の無線通信方式に対応した無線通信装置を実現することが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のサンプリングフィルタ装置および無線通信装置によれば、制御信号を変化させる代わりに、コンデンサへの電荷のチャージ時に重み付けをして加算し、畳み込み演算を行う構成にすることにより、デシメーションをせずに広い周波数空間を利用したフィルタ処理を行い、また、複雑な制御部を必要としないでフィルタ特性を変更できるサンプリングフィルタ装置および無線通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、サンプリングフィルタ装置がＮ＝４タップのフィルタ特性を持つ場合について説明する。
【００３１】
図１において、サンプリングフィルタ装置１００は、アンテナ１１０と、電圧電流変換部１２０〜１２３と、切り替えスイッチ１３０と、制御部１４０と、コンデンサ１５０〜１５４と、サンプリングスイッチ１６０〜１６４と、充電スイッチ１７０〜１７４と、放電スイッチ１８０〜１８４とを有している。
【００３２】
アンテナ１１０は無線システムの無線周波数信号を受信する。図１には記載されていないが、アンテナ１１０で受信された無線周波数信号は、例えばフィルタなど、無線システムに対応した高周波信号処理を施され、電圧電流変換部１２０〜１２３に入力される。
【００３３】
電圧電流変換部１２０〜１２３は、電圧の入力信号を電流に変換して出力する。例えば、トランスコンダクタンスアンプであり、各電圧電流変換部１２０〜１２３は、電圧−電流特性がそれぞれ異なっていてもよいし、同じであってもよい。本実施の形態では、電圧電流変換部１２０及び１２３の電圧−電流特性が同じであり、電圧電流変換部１２１及び１２２の電圧−電流特性が同じであり、電圧電流変換部１２０と１２１とでは、その電圧−電流特性が異なる例を示す。
【００３４】
切り替えスイッチ１３０は、制御部１４０から入力される信号に基づき、サンプリングスイッチ１６０〜１６４の接続先を電圧電流変換部１２０〜１２３のいずれかに切り換える。サンプリングスイッチ１６０〜１６４は、制御部１４０から入力される信号に基づき、電圧電流変換部１２０〜１２３からそれぞれ入力される電流をサンプリングしてコンデンサ１５０〜１５４に出力する。
【００３５】
コンデンサ１５０〜１５４は、それぞれ充電スイッチ１７０〜１７４を介してサンプリングスイッチ１６０〜１６４に接続されている。サンプリングスイッチ１６０〜１６４においてサンプリングされた電流に基づき、充電スイッチ１７０〜１７４がＯＮのときに、コンデンサ１５０〜１５４に電荷がチャージされ、チャージされた電荷は放電スイッチ１８０〜１８４がＯＮのときに出力される。
【００３６】
充電スイッチ１７０〜１７４は、制御部１４０から入力される制御信号に基づき、コンデンサ１５０〜１５４に電荷をチャージするかチャージしないかを切り換える。放電スイッチ１８０〜１８４は、制御部１４０から入力される制御信号に基づき、コンデンサ１５０〜１５４にチャージされた電荷を出力するか出力しないかを切り換える。
【００３７】
図２は各スイッチに対する制御信号を示しており、各スイッチのＯＮ、ＯＦＦのタイミングを表している。サンプリングスイッチ１６０〜１６４の動作周波数が１／Ｔ［Ｈｚ］の場合、タイミング１は０〜Ｔ［ｓ］、タイミング２はＴ〜２Ｔ［ｓ］、タイミングＬは（Ｌ−１）×Ｔ〜Ｌ×Ｔ［ｓ］の期間を示す。
【００３８】
コンデンサ１５０〜１５４に電荷をチャージする場合、充電スイッチ１７０〜１７４に対する各制御信号のＯＮ期間は４Ｔ［ｓ］で、各制御信号がＯＮとなるタイミングはＴ［ｓ］ずつずれている。コンデンサ１５０〜１５４にチャージされた電荷を出力する場合、放電スイッチ１８０〜１８４に対する各制御信号のＯＮ期間はＴ［ｓ］で、各制御信号がＯＮとなるタイミングはＴ［ｓ］ずつずれている。
【００３９】
図３は、各タイミングにおける電圧電流変換部１２０〜１２３とサンプリングスイッチ１６０〜１６４との接続関係を示している。制御部１４０は、図３の関係を満たすように切り替えスイッチ１３０を制御し、タイミング１〜５の制御を繰り返す。
【００４０】
タイミング１では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６０、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６４、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６３、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６２とが接続され、充電スイッチ１７０、１７４、１７３、１７２をＯＮにして、コンデンサ１５０、１５４、１５３、１５２に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８１をＯＮにし、コンデンサ１５１にチャージされている電荷を出力する。
【００４１】
すなわちタイミング１では、コンデンサ１５０に入力電圧のａ１倍の電荷（ａ１は電圧電流変換部１２０が入力電圧を電流に変換する係数：詳細は後述する）、コンデンサ１５４に入力電圧のａ２倍の電荷、コンデンサ１５３に入力電圧のａ３（＝ａ２）倍の電荷、コンデンサ１５２に入力電圧のａ４（＝ａ１）倍の電荷が充電される。このように、複数のコンデンサに異なる電荷量を同じタイミングで充電する。
【００４２】
タイミング２では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６１、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６０、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６４、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６３とが接続され、充電スイッチ１７１、１７０、１７４、１７３をＯＮにして、コンデンサ１５１、１５０、１５４、１５３に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８２をＯＮにし、コンデンサ１５２にチャージされている電荷を出力する。
【００４３】
タイミング３では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６２、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６１、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６０、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６４とが接続され、充電スイッチ１７２、１７１、１７０、１７４をＯＮにして、コンデンサ１５２、１５１、１５０、１５４に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８３をＯＮにし、コンデンサ１５３にチャージされている電荷を出力する。
【００４４】
タイミング４では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６３、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６２、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６１、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６０とが接続され、充電スイッチ１７３、１７２、１７１、１７０をＯＮにして、コンデンサ１５３、１５２、１５１、１５０に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８４をＯＮにし、コンデンサ１５４にチャージされている電荷を出力する。
【００４５】
タイミング５では、電圧電流変換部１２０とサンプリングスイッチ１６４、電圧電流変換部１２１とサンプリングスイッチ１６３、電圧電流変換部１２２とサンプリングスイッチ１６２、電圧電流変換部１２３とサンプリングスイッチ１６１とが接続され、充電スイッチ１７４、１７３、１７２、１７１をＯＮにして、コンデンサ１５４、１５３、１５２、１５１に電荷をチャージする。また、放電スイッチ１８０をＯＮにし、コンデンサ１５０にチャージされている電荷を出力する。
【００４６】
したがって、タイミング１では、タイミング−３（３クロック前）の信号をａ１倍したものと、タイミング−２の信号をａ２倍したものと、タイミング−１の信号をａ２倍したものと、タイミング０の信号をａ１倍したものとの合計がコンデンサ１５１から放電される。
【００４７】
また、タイミング２では、タイミング−２の信号をａ１倍したものと、タイミング−１の信号をａ２倍したものと、タイミング０の信号をａ２倍したものと、タイミング１の信号をａ１倍したものとの合計がコンデンサ１５２から放電される。このように、複数のコンデンサから異なるタイミングで異なる電荷量が放電される。
【００４８】
タイミング６以降は、タイミング１〜５を繰り返す。切り替えスイッチ１３０が各電圧電流変換部１２０〜１２３と各サンプリングスイッチ１６０〜１６４との接続を切り換えるタイミングは、各サンプリングスイッチ１６０〜１６４がＯＦＦのときに行う。例えば、タイミング１では、Ｔ／２〜Ｔ［ｓ］の間に行う。
【００４９】
このように、各タイミングでは、５つのコンデンサのうち、４つのコンデンサに電荷をチャージすると同時に、残りの１つのコンデンサに過去の４タイミング分の期間にチャージされた電荷を出力する。電圧電流変換部１２０、１２３が入力電圧を電流に変換する係数をａ１、電圧電流変換部１２１、１２２が入力電圧を電流に変換する係数をａ２とすると、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数１）と表せる。
【００５０】
【数１】
2008050630.tif 000021
【００５１】
ここで、ｙをｚの式で表現することは、ｙが離散時間系であることを示している。また、ｚ−１は、１サンプル遅延した信号を示す。したがって、サンプリングフィルタ装置１００の出力は、最新のサンプルをａ１倍したものと、１タイミング前のサンプル信号をａ２倍したものと、２タイミング前のサンプル信号をａ２倍したものと、３タイミング前のサンプル信号をａ１倍したものとを足したものであることを示している。
【００５２】
図４の実線は、１／Ｔが２４００［ＭＨｚ］で、ａ１が０．１３６３、ａ２が０．３６３７の場合のフィルタ特性を示している。一方、点線はａ１の値とａ２の値とが同じ場合である。このように、ａ１とａ２の値を変えることで、フィルタの特性を変更させることが可能である。
【００５３】
上記では、Ｎ＝４タップのフィルタ特性を持つサンプリングフィルタ装置の例として、電圧電流変換部を４個、サンプリングスイッチ、充電スイッチ、放電スイッチ、コンデンサをそれぞれ５個有する構成を示したが、これに限定されない。サンプリングフィルタ装置１００が、電圧電流変換部をＮ（Ｎは２以上の整数）個、サンプリングスイッチ、充電スイッチ、放電スイッチ、コンデンサをそれぞれＮ＋１個有する構成にすることにより、Ｎタップのフィルタ特性を持つサンプリングフィルタ装置を構成することが可能である。
【００５４】
Ｎが偶数（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは１以上の整数）の場合、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数２）と表せる。
【００５５】
【数２】
2008050630.tif 000022
【００５６】
Ｎが奇数（Ｎ＝２Ｍ＋１）の場合、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数３）と表せる。
【００５７】
【数３】
2008050630.tif 000023
【００５８】
また、電圧電流変換部１２０〜１２３のダイナミックレンジが広い場合、電圧電流変換部１２０〜１２３の内部電圧を切り換えることによってコンデンサにチャージされる電荷量を変更する構成にすることにより、フィルタ特性を可変にすることも可能である。
【００５９】
このように、実現したいタップ数と同じ数の電圧電流変換部を備え、タップ数より１つ多い数のコンデンサを備え、各コンデンサの充電、放電のタイミングを切り換える構成によれば、電荷をコンデンサにチャージする際に重み付けをして加算し、畳み込み演算を行う制御を行うことで、デシメーションせずに、広い周波数空間を利用したフィルタリング処理を行うことが可能である。また、制御信号として矩形波を用いることができ、複雑な波形の制御信号や複雑な制御部を必要とすることなくフィルタ特性を変更できる。
【００６０】
なお、制御信号として矩形波ではなく正弦波でもよく、コンデンサ１５０〜１５４に電荷を充電する電圧電流変換部１２０〜１２３の順番も特に問わない（例えば、１２０→１２１→１２２→１２３ではなく、１２３→１２２→１２１→１２０でもよい）。
【００６１】  また、図１１に示すように、切り替えスイッチ１３０が電圧電流変換部１２０〜１２３とサンプリングスイッチ１６０〜１６４との接続を切り替える代わりに、サンプリングスイッチ１６０〜１６３と充電スイッチ１７０〜１７４との接続を切り替える構成としてもよい。図１１に示す構成とすることにより、サンプリングスイッチを１つ減らすことが可能である。この場合、各タイミングにおけるサンプリングスイッチ１６０〜１６３と充電スイッチ１７０〜１７４との接続関係は図１２に示すようになる。制御部１４０は、図１２の関係を満たすように切り替えスイッチ１３０を制御し、タイミング１〜５の制御を繰り返す。
さらに、図１１の構成において、サンプリングスイッチ１６１及び１６２の制御信号に対して、サンプリングスイッチ１６０及び１６３の制御信号の位相を図１３のように１８０度ずらすことにより、係数ａ１を負の値とすることも可能である。ただし、例えば、サンプリングスイッチ１６０〜１６３がすべてＯＦＦになる期間を設けるなど、切り替えスイッチ１３０が接続を切り替えるタイミングを用意する必要がある。この場合、サンプリングフィルタ装置１００の伝達関数ｙは、（数４）と表せる。
【００６２】
【数４】
2008050630.tif 000024
【００６３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における無線通信装置の構成を示すブロック図である。図５において、無線通信装置２００は、サンプリングフィルタ部２０１と、バッファ部２０２と、Ａ／Ｄ部２０３と、ベースバンド部２０４とを有している。
【００６４】
サンプリングフィルタ部２０１は、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置１００と同じ構成で同様の動作をし、アンテナ１１０より入力される無線周波数信号に対して離散化、フィルタ処理を行う。
【００６５】
バッファ部２０２は、サンプリングフィルタ部２０１のコンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値を出力する。例えば、オペアンプで構成することが可能である。コンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値は、アンテナ１１０から入力された信号成分がサンプリングフィルタ部２０１でフィルタリングされた特性を持っており、コンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値の周波数特性が、図４に示したものになる。
【００６６】
Ａ／Ｄ部２０３は、バッファ部２０２から入力される離散化されたアナログ信号をデジタル化する。ベースバンド部２０４は、Ａ／Ｄ部２０３から入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。
【００６７】
すなわち、ベースバンド部２０４では、Ａ／Ｄ部２０３でデジタル化された信号に対して、復調処理、復号処理などを行う。かかる構成によれば、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置を無線通信装置に適用することが可能である。
【００６８】
また、以上の説明では、デシメーションを行わない制御について示したが、各コンデンサの電圧値を出力するタイミングを制御することにより、デシメーション比を変更することも可能である。
図６は各スイッチに対する制御信号を示しており、各スイッチのＯＮ、ＯＦＦのタイミングを表している。図２とは、放電スイッチ１８０〜１８４のＯＮ、ＯＦＦタイミングが異なる。Ｎ＝４タップの場合、各コンデンサの電圧値を出力する際に、タイミング１でコンデンサ１５１の電圧値を読み取り、タイミング２ではコンデンサ１５２の電圧値を読み取らず、タイミング３でコンデンサ１５３の電圧値を読み取り、タイミング４でコンデンサ１５４の電圧値を読み取らず、タイミング５でコンデンサ１５０の電圧値を読み取り、タイミング６ではコンデンサ１５１の電圧値を読み取らず、タイミング７でコンデンサ１５２の電圧値を読み取り、タイミング８ではコンデンサ１５３の電圧値を読み取らず、タイミング９でコンデンサ１５４の電圧値を読み取り、タイミング１０ではコンデンサ１５０の電圧値を読み取らないという制御を繰り返すことにより、デシメーション比を２とすることができる。すなわち、デシメーションを行わない制御だけではなく、タイミング制御によってデシメーション比を変更することも可能である。ただし、例えば、各コンデンサに蓄積された電荷をリセットするスイッチを用意するなど、読み取らなかった電荷はリセットする必要がある。
【００６９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における無線通信装置の構成を示すブロック図である。図７において、無線通信装置３００は、サンプリングフィルタ部３０１と、バッファ部３０２と、Ａ／Ｄ部３０３と、第１のベースバンド部３０４と、第２のベースバンド部３０６と、スイッチ３０７とを有している。
【００７０】
サンプリングフィルタ部３０１は、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置１００と同じ構成で同様の動作をし、アンテナ１１０より入力される無線周波数信号に対して離散化、フィルタ処理を行い、さらに、電圧電流変換部１２０〜１２３の内部電圧を切り換えることによってコンデンサにチャージされる電荷量を変更することが可能である。
【００７１】
バッファ部３０２は、バッファ部２０２と同様の機能を持ち、サンプリングフィルタ部３０１のコンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値を出力する。Ａ／Ｄ部３０３は、バッファ部３０２から入力される離散化されたアナログ信号をデジタル化する。第１のベースバンド部３０４は、第１の無線通信方式に対応し、Ａ／Ｄ部３０３からスイッチ３０７を介して入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。
【００７２】
第２のベースバンド部３０６は、第２の無線通信方式に対応し、Ａ／Ｄ部３０３からスイッチ３０７を介して入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。
【００７３】
スイッチ３０７は、Ａ／Ｄ部３０３の出力を、無線通信方式が第１の無線通信方式であるか、第２の無線通信方式であるかに対応して、第１のベースバンド部３０４または第２のベースバンド部３０６に入力する。
なお、本実施の形態では、Ａ／Ｄ部をスイッチ３０７の前段に配置したが、無線通信方式によっては、スイッチ３０７の後段に配置する構成も可能である。
【００７４】
かかる構成によれば、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置のフィルタ特性を変えることにより、複数の無線通信方式に対応した無線通信装置に適用することが可能である。
【００７５】
無線通信方式の例としては、例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式とＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式が挙げられる。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の帯域幅は約４ＭＨｚ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の帯域幅は約２０ＭＨｚなので、それぞれの方式に適したフィルタが必要となるが、本実施形態によれば、サンプリングフィルタ装置のフィルタ特性を可変にできるので、一つのフィルタで、両方式に対応することが可能となる。なお、第１の無線通信方式および第２の無線通信方式の例は特に問わない。また、サンプリングフィルタ部３０１は、無線通信方式に応じて使用する電圧電流変換部を切り替える構成にすることも可能である。
【００７６】
（実施の形態４）
図１４は、本発明の実施の形態４における無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１４において、無線通信装置４００は、サンプリングフィルタ部４０１と、スイッチ４０７と、第１のバッファ部４０２と、第２のバッファ部４０８と、第１のＡ／Ｄ部４０３と、第２のＡ／Ｄ部４０５と、第１のベースバンド部４０４と、第２のベースバンド部４０６とを有している。
【００７７】
サンプリングフィルタ部４０１は、実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置１００と同じ構成で同様の動作をし、アンテナ１１０より入力される無線周波数信号に対して離散化、フィルタ処理を行う。
スイッチ４０７は、タイミングに応じて、サンプリングフィルタ部４０１の放電スイッチ１８０〜１８４の接続先を、第１のバッファ部４０２または第２のバッファ部４０８に切り替える。
第１のバッファ部４０２および第２のバッファ部４０８は、バッファ部２０２と同様の機能を持ち、サンプリングフィルタ部４０１のコンデンサ１５０〜１５４の両端の電圧値を出力する。
第１のＡ／Ｄ部４０３および第２のＡ／Ｄ部４０５は、それぞれ第１のバッファ部４０２および第２のバッファ部４０８から入力される離散化されたアナログ信号をデジタル化する。
第１のベースバンド部４０４および第２のベースバンド部４０６は、それぞれ第１のＡ／Ｄ部４０３および第２のＡ／Ｄ部４０５から入力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行う。
【００７８】
サンプリングフィルタ部４０１が図２と同様の制御信号で動作し、スイッチ４０７がサンプリングフィルタ部４０１の放電スイッチ１８０〜１８４の接続先を、１タイミング毎に第１のバッファ部４０２または第２のバッファ部４０８に交互に切り替える場合の動作を説明する。タイミング１でコンデンサ１５１の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング２でコンデンサ１５２の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング３でコンデンサ１５３の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング４でコンデンサ１５４の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング５でコンデンサ１５０の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング６でコンデンサ１５１の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング７でコンデンサ１５２の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング８でコンデンサ１５３の電圧値をバッファ部４０８で読み取り、タイミング９でコンデンサ１５４の電圧値をバッファ部４０２で読み取り、タイミング１０でコンデンサ１５０の電圧値をバッファ部４０８で読み取るという制御を繰り返すことにより、第１のバッファ部４０２、第２のバッファ部４０８からそれぞれ出力される信号は図６と同様の制御を行ったこととなる。すなわち、デシメーション比が２となる信号を、第１のベースバンド部４０４と第２のベースバンド部４０６で処理することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、放電スイッチ１８０〜１８４の接続先を切り替える構成としたが、各コンデンサに接続される放電スイッチを複数有する構成も可能である。また、ベースバンド部で処理する信号を、第１のバッファ部４０２と第２のバッファ部４０８から出力される信号から選択する構成とすることも可能である。さらに、デシメーション比が４となる信号を、４つのベースバンド部で処理する構成も可能である。
かかる構成によれば、分配による振幅のロスなく、複数のベースバンド部で受信信号を処理することが可能である。
【００８０】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００６年１０月２３日出願の日本特許出願（特願２００６−２８７３０７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、制御信号を変化させる代わりにコンデンサへの電荷のチャージ時に重み付けをして加算し、畳み込み演算を行う構成にすることにより、デシメーションをせずに広い周波数空間を利用したフィルタリングを行い、また、複雑な制御部を必要としないでフィルタ特性を変更できるサンプリングフィルタ装置を提供できる効果を有し、無線通信装置のアナログ回路におけるフィルタ、ミキサなどとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における制御部の制御信号を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における電圧電流変換部の接続関係を示す表
【図４】本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置における周波数特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における無線通信装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における制御部の制御信号の他の例を示す図
【図７】本発明の実施の形態３における無線通信装置の構成を示すブロック図
【図８】従来のサンプリングフィルタ装置の構成を示すブロック図
【図９】従来のサンプリングフィルタ装置のＷ＆Ｓ信号を示す波形図
【図１０】従来のサンプリングフィルタ装置において周波数空間が狭くなることを説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態１におけるサンプリングフィルタ装置の他の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態１におけるサンプリングスイッチの接続関係の他の例を示す表
【図１３】本発明の実施の形態１における制御部の制御信号の他の例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態４における無線通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２８】
１００、２０１、３０１、４０１  サンプリングフィルタ装置
１１０  アンテナ
１２０、１２１、１２２、１２３  電圧電流変換部
１３０  切り替えスイッチ
１４０  制御部
１５０〜１５４  コンデンサ
１６０〜１６４  サンプリングスイッチ
１７０〜１７４  充電スイッチ
１８０〜１８４  放電スイッチ
２００、３００、４００  無線通信装置
２０２、３０２、４０２、４０８  バッファ部
２０３、３０３、４０３、４０５  Ａ／Ｄ部
２０４、３０４、３０６、４０４、４０６  ベースバンド部
３０７、４０７  スイッチ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積分器からの出力に応じてフィルタ特性が決定されるサンプリングフィルタ装置であって、
入力電圧を所定の電流に変換するＮ個（Ｎは２以上の整数）の電圧電流変換部と、
前記電圧電流変換部から出力される電流を積分して出力するＮ＋１個の積分器と、
前記Ｎ＋１個の積分器それぞれの入力段に設けたＮ＋１個の充電スイッチと、
前記Ｎ＋１個の積分器それぞれの出力段に設けたＮ＋１個の放電スイッチと、
前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続を切り換える切替スイッチと、
前記積分器毎に前記Ｎ＋１個の充電スイッチおよび前記Ｎ＋１個の放電スイッチのＯＮ／ＯＦＦのタイミングをそれぞれ制御するとともに、前記切替スイッチによる接続を切り換えるタイミングを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記Ｎ＋１個の積分器から選択されるＮ個の積分器への、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの電荷の充電と、前記Ｎ個の積分器以外の１個の積分器からの電荷の放電とが同時に実行されるように、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦのタイミングの制御を行うサンプリングフィルタ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の充電スイッチとの接続の切り換えが１クロック毎に行われるように、前記切替スイッチの接続を切り替えるタイミングを制御し、
前記制御手段は、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦの状態が１クロック毎に変化するように制御を行う請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項３】
ｚ−ｎ（ｎは１以上の整数）は、ｎサンプル遅延した信号を示すものとし、
前記制御手段は、Ｎが偶数（Ｎ＝２Ｍ、Ｍは１以上の整数）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ１倍〜ａＭ倍として、
伝達関数ｙが、ｙ＝ａ１＋ａ２ｚ−１＋・・・＋ａＭｚ−Ｍ＋１＋ａＭｚ−Ｍ＋・・・＋ａ２ｚ−Ｎ＋２＋ａ１ｚ−Ｎ＋１となるよう制御し、Ｎが奇数（Ｎ＝２Ｍ＋１）の場合、１クロックで前記複数の積分器が積分する電荷を入力電圧のａ１倍〜ａＭ＋１倍として、伝達関数ｙが、ｙ＝ａ１＋ａ２ｚ−１＋・・・＋ａＭｚ−Ｍ＋１＋ａＭ＋１ｚ−Ｍ＋ａＭｚ−Ｍ−１＋・・・＋ａ２ｚ−Ｎ＋２＋ａ１ｚ−Ｎ＋１となるよう制御する請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換えることにより、前記積分器に入力される電荷量を切り換える制御を行う請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項５】
前記Ｎ個の電圧電流変換部は、異なる電圧−電流特性を有する請求項１記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項６】
前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチは、
前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、
前記制御手段からの信号に応答して、前記切換スイッチのＮ＋１個の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ＋１個のサンプリングスイッチと、を含むものである請求項２記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項７】
前記Ｎ個の電圧電流変換部と前記Ｎ＋１個の積分器との接続を切り換えるスイッチは、
前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部からの入力をＮ＋１個の出力に切り換える切換スイッチと、
前記制御手段からの信号に応答して、前記Ｎ個の電圧電流変換部の出力をサンプリングし、前記Ｎ＋１個の積分器に供給するＮ個のサンプリングスイッチと、を含むものである請求項２記載のサンプリングフィルタ装置。
【請求項８】
アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行う請求項１から７のいずれか一項記載のサンプリングフィルタ装置と、
前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、
前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、
前記Ａ／Ｄ部でデジタル化された信号に対して、復調処理または復号処理を行うベースバンド部と、を有する無線通信装置。
【請求項９】
アンテナより入力される無線周波数信号に対して離散化およびフィルタ処理を行うとともに、第１または第２の無線通信方式に対応して前記電圧電流変換部の内部電圧を切り換え、前記複数の積分器に充電する電荷量を変更する請求項１から７のいずれか一項記載のサンプリングフィルタ装置と、
前記サンプリングフィルタ装置内における前記複数の積分器の両端の電圧値を出力するバッファ部と、
前記バッファ部から出力される離散化されたアナログ信号をデジタル化するＡ／Ｄ部と、
前記Ａ／Ｄ部の出力を前記第１または第２の無線通信方式に対応して切り換えるスイッチ部と、
前記第１の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第１のベースバンド部と、
前記第２の無線通信方式に対応し、前記Ａ／Ｄ部から前記スイッチ部を介して出力されるデジタル信号に対して復調処理または復号処理を行う第２のベースバンド部とを有する無線通信装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008050630.tif 000025
【図２】
2008050630.tif 000026
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2008050630.tif 000039
2008050630.tif 000040