(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号をそのまま伝送するスルーライン（２５ｂ）と、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ（２５ａ１〜２５ａｎ）からなるバンドパスフィルタ群（２５）とを有する周波数可変用フィルタ（２１）と、
入力された信号をそのまま伝送するスルーライン（２６ｂ，２７ｂ）と、複数のローパスフィルタ（２６ａ１〜２６ａｎ）からなるローパスフィルタ群（２６）と、複数のハイパスフィルタ（２７ａ１〜２７ａｎ）からなるハイパスフィルタ群（２７）とを有する周波数帯域幅変動用フィルタ（２２）と、
前記周波数可変用フィルタ及び前記周波数帯域幅変動用フィルタから前記スルーラインを含む所定のフィルタを選択するように、設定周波数に応じて接点が切替制御される切替部（２３）とを備えたことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
入力された信号をそのまま伝送するスルーライン（４５ｂ）と、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ（４５ａ１〜４５ａｎ）からなるバンドパスフィルタ群（４５）とを有する周波数可変用フィルタ（４１）と、
前記周波数可変用フィルタからの信号をＩＦ帯の信号に周波数変換する周波数変換部（４２）と、
前記周波数可変用フィルタから所定のバンドパスフィルタを選択するように、設定周波数に応じて接点が切替制御される切替部（４３）とを備えたことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフィルタ装置（２）又は請求項２に記載のフィルタ装置（４）の何れかを選択するように切替制御される切替部（５）を備えたことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項４】
入力された信号をそのまま伝送するスルーライン（２５ｂ，２６ｂ，２７ｂ）と、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ（２５ａ１〜２５ａｎ）と、複数のローパスフィルタ（２６ａ１〜２６ａｎ）と、複数のハイパスフィルタ（２７ａ１〜２７ａｎ）とを選択的に組み合わせて被測定信号の通過帯域を制限するステップを含むことを特徴とするフィルタ方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかのフィルタ装置を用い、該フィルタ装置から出力される被測定信号の周波数分析や波形観測を行う測定装置（３）を備えたことを特徴とする測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号の帯域を制限するフィルタ装置及びフィルタ方法に関するとともに、前記フィルタ装置を用いて入力信号の測定（例えば周波数分析や波形観測など）を行う測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から受信した被測定信号の分析を行う信号分析装置（例えばスペクトラムアナライザ）には、本来の受信対象の信号の他にイメージレスポンスや増幅器が有する非線形歪みによる不要信号の受信を防ぐために、入力回路にプリセレクタ装置を使用している。
【０００３】
ところで、上述したプリセレクタ装置において、例えば１ＧＨｚくらいまでの周波数範囲で通過帯域が選択的に可変できる従来のフィルタ装置としては、周波数同調のものも知られているが、一般的にはＬＣ回路で構成することが多い。
【０００４】
このＬＣ回路で構成される従来のフィルタ装置としては、例えば特許文献１に開示されるバンドパスフィルタが公知である。この特許文献１に開示されるバンドパスフィルタは、ダイオードをスイッチング素子として用い、１つのバンドパスフィルタのＬＣの構成要素をダイオードで切り替えることにより、複数の通過帯域を選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１８８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示される従来のバンドパスフィルタでは、急峻な特性を得ることができなかった。しかも、ダイオードが、高レベルの高周波信号（ＲＦ）入力時に歪みが発生し、高ダイナミックレンジが要求されるスペクトラムアナライザ等の測定装置に使用するのには適さないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、急峻な特性を得ることができ、高ダイナミックレンジが要求される測定に適したフィルタ装置及び該装置を用いた測定システム並びにフィルタ方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載されたフィルタ装置は、入力された信号をそのまま伝送するスルーライン２５ｂと、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ２５ａ１〜２５ａｎからなるバンドパスフィルタ群２５とを有する周波数可変用フィルタ２１と、
入力された信号をそのまま伝送するスルーライン２６ｂ，２７ｂと、複数のローパスフィルタ２６ａ１〜２６ａｎからなるローパスフィルタ群２６と、複数のハイパスフィルタ２７ａ１〜２７ａｎからなるハイパスフィルタ群２７とを有する周波数帯域幅変動用フィルタ２２と、
前記周波数可変用フィルタ及び前記周波数帯域幅変動用フィルタから前記スルーラインを含む所定のフィルタを選択するように、設定周波数に応じて接点が切替制御される切替部２３とを備えたことを特徴とする。
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載されたフィルタ装置は、入力された信号をそのまま伝送するスルーライン４５ｂと、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ４５ａ１〜４５ａｎからなるバンドパスフィルタ群４５とを有する周波数可変用フィルタ４１と、
前記周波数可変用フィルタからの信号をＩＦ帯の信号に周波数変換する周波数変換部４２と、
前記周波数可変用フィルタから所定のバンドパスフィルタを選択するように、設定周波数に応じて接点が切替制御される切替部４３とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載されたフィルタ装置は、請求項１に記載のフィルタ装置２又は請求項２に記載のフィルタ装置４の何れかを選択するように切替制御される切替部５を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載されたフィルタ方法は、入力された信号をそのまま伝送するスルーライン２５ｂ，２６ｂ，２７ｂと、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ２５ａ１〜２５ａｎと、複数のローパスフィルタ２６ａ１〜２６ａｎと、複数のハイパスフィルタ２７ａ１〜２７ａｎとを選択的に組み合わせて被測定信号の通過帯域を制限するステップを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載された測定システムは、請求項１〜３の何れかのフィルタ装置を用い、該フィルタ装置から出力される被測定信号の周波数分析や波形観測を行う測定装置３を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、急峻な特性を得ることができ、高ダイナミックレンジが要求される測定に適したフィルタ装置を提供し、入力信号を所望する帯域に制限して周波数分析や波形観測を行うことができる。
【００１４】
ＲＦ帯の入力信号を設定周波数に応じて選択されたバンドパスフィルタを通過させてＩＦ帯の信号に周波数変換し、ＩＦ帯の信号から更に通過帯域を制限する構成とすれば、ＲＦ帯の入力信号をＩＦ帯に周波数変換し、狭帯域で所望の信号を見ることができる。
【００１５】
第１フィルタ装置と第２フィルタ装置とを選択的に切り替える構成とすれば、設定周波数や用途に応じて最適なフィルタ装置を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るフィルタ装置を含む測定システムの第１実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るフィルタ装置に用いられるバンドパスフィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図３】本発明に係るフィルタ装置に用いられるバンドパスフィルタの周波数特性の他の一例を示す図である。
【図４】本発明に係るフィルタ装置に用いられるバンドパスフィルタの周波数特性の他の一例を示す図である。
【図５】本発明に係るフィルタ装置に用いられるローパスフィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図６】本発明に係るフィルタ装置に用いられるハイパスフィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図７】本発明に係るフィルタ装置によって選択的に得られる出力信号の周波数特性の一例を示す図である。
【図８】本発明に係るフィルタ装置によって選択的に得られる出力信号の周波数特性の他の一例を示す図である。
【図９】本発明に係るフィルタ装置によって選択的に得られる出力信号の周波数特性の他の一例を示す図である。
【図１０】本発明に係るフィルタ装置を含む測定システムの第２実施の形態を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係るフィルタ装置を含む測定システムの第３実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれる。
【００１８】
図１は本発明に係るフィルタ装置を含む測定システムの第１実施の形態を示すブロック図、図２〜図４は本発明に係るフィルタ装置に用いられる複数のバンドパスフィルタの周波数特性の各例を示す図、図５は本発明に係るフィルタ装置に用いられるローパスフィルタの周波数特性の一例を示す図、図６は本発明に係るフィルタ装置に用いられるハイパスフィルタの周波数特性の一例を示す図、図７〜図９は本発明に係るフィルタ装置によって選択的に得られる出力信号の周波数特性の各例を示す図、図１０は本発明に係るフィルタ装置を含む測定システムの第２実施の形態を示すブロック図、図１１は本発明に係るフィルタ装置を含む測定システムの第３実施の形態を示すブロック図である。
【００１９】
本発明に係るフィルタ装置は、例えば１ＧＨｚくらいまでの周波数範囲で通過帯域が選択的に可変できるプリセレクタ装置の可変フィルタに適したものであり、特に、急峻な特性を得るため、中心周波数が固定のＬＣ回路（受動素子）による他段のフィルタを用い、設定周波数に応じて周波数を変えるＬＣの可変フィルタを構成している。
【００２０】
図１に示すように、第１実施の形態の測定システム１（１Ａ）は、第１フィルタ装置２と測定装置３から構成される。また、第１フィルタ装置２は、周波数可変用フィルタ２１、周波数帯域幅変動用フィルタ２２、切替部２３、制御部２４を備えて概略構成される。
【００２１】
まず、第１フィルタ装置２の各構成について説明する。周波数可変用フィルタ２１は、必要な範囲の周波数のみを通し、他の周波数を減衰させるべく、中心周波数が固定のＬＣ回路で構成されるバンドパスフィルタ群２５からなる。バンドパスフィルタ群２５は、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ２５ａ１，２５ａ２，２５ａ３，・・・，２５ａｎで構成される。なお、本例のバンドパスフィルタ群２５は、入力された信号をそのまま伝送するスルーライン２５ｂを含むものとしている。
【００２２】
下記表１〜表３及び図２〜図４は、上記バンドパスフィルタ群２５の一部を構成するバンドパスフィルタ２５ａ１，２５ａ２，２５ａ３の周波数特性の各例を示している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
周波数帯域幅変動用フィルタ２２は、周波数帯域幅を変動させるもので、ローパスフィルタ群２６とハイパスフィルタ群２７との組み合わせで構成される。ローパスフィルタ群２６は、低周波を良く通し、遮断周波数より高い周波数を減衰させる複数のローパスフィルタ２６ａ１，２６ａ２，２６ａ３，・・・，２６ａｎで構成される。各ローパスフィルタ２６ａ１，２６ａ２，２６ａ３，・・・，２６ａｎは、入力信号に並列するコンデンサと入力信号に直列する抵抗器から構成される。なお、本例のローパスフィルタ群２６は、入力された信号をそのまま伝送するスルーライン２６ｂを含むものとしている。
【００２７】
下記表４及び図５は、上記ローパスフィルタ群２６の一部を構成するローパスフィルタ２６ａ１の周波数特性の一例を示している。
【００２８】
【表４】
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【００２９】
ハイパスフィルタ群２７は、高周波を良く通し、遮断周波数より低い周波数の帯域を減衰させる複数のハイパスフィルタ２７ａ１，２７ａ２，２７ａ３，・・・，２７ａｎで構成される。各ハイパスフィルタ２７ａ１，２７ａ２，２７ａ３，・・・，２７ａｎは、入力信号に並列する抵抗器と入力信号に直列するコンデンサから構成される。なお、本例のハイパスフィルタ群２７は、入力された信号をそのまま伝送するスルーライン２７ｂを含むものとしている。
【００３０】
下記表５及び図６は、上記ハイパスフィルタ群２７の一部を構成するハイパスフィルタ２７ａ１の周波数特性の一例を示している。
【００３１】
【表５】
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【００３２】
切替部２３は、図１に示すように、被測定信号が入力される入力端子２８とローパスフィルタ群２６との間に配置される切替部２３ａと、ローパスフィルタ群２６とバンドパスフィルタ群２５との間に配置される切替部２３ｂと、バンドパスフィルタ群２５とハイパスフィルタ群２７との間に配置される切替部２３ｃと、ハイパスフィルタ群２７と出力端子２９との間に配置される切替部２３ｄからなる。これら切替部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、例えば流れる電流を制御部２４から制御することで開閉される機械的な接点を有する電磁リレーなどで構成される。
【００３３】
制御部２４は、入力端子２８に入力される信号の設定周波数に合わせて所望のフィルタが選択されるべく切替部２３（２３ａ〜２３ｄ）の接点を開閉制御している。
【００３４】
測定装置３は、出力端子２９から入力される信号の周波数分析を行うスペクトラムアナライザや信号の波形を観測するオシロスコープなどで構成される。
【００３５】
上述した第１実施の形態の測定システムでは、入力端子２８に入力されるＲＦ帯の被測定信号の設定周波数に応じて所望のフィルタ（スルーラインを含む）を選択するべく、制御部２４により切替部２３（２３ａ〜２３ｄ）の接点を開閉制御すると、選択されたフィルタ（スルーラインを含む）を通過した信号が出力端子２９を介して測定装置３に入力される。
【００３６】
具体的には、例えばローパスフィルタ群２６：スルーライン、バンドパスフィルタ群２５：バンドパスフィルタ２５ａ３、ハイパスフィルタ群２７：スルーラインをそれぞれ選択するように、制御部２４により切替部２３の接点が開閉制御されると、図７に示す周波数特性の信号が出力端子２９を介して測定装置３に入力される。
【００３７】
また、ローパスフィルタ群２６：ローパスフィルタ２６ａ１、バンドパスフィルタ群２５：バンドパスフィルタ２５ａ３、ハイパスフィルタ群２７：スルーラインをそれぞれ選択するように、制御部２４により切替部２３の接点が開閉制御されると、図８に示す周波数特性の信号が出力端子２９を介して測定装置３に入力される。
【００３８】
さらに、ローパスフィルタ群２６：スルーライン、バンドパスフィルタ群２５：バンドパスフィルタ２５ａ３、ハイパスフィルタ群２７：ハイパスフィルタ２７ａ１をそれぞれ選択するように、制御部２４により切替部２３の接点が開閉制御されると、図９に示す周波数特性の信号が出力端子２９を介して測定装置３に入力される。
【００３９】
以上のようにして、所望の信号が出力端子２９を介して測定装置３に入力されると、信号の周波数分析や波形の観測が測定装置３で行われる。
【００４０】
次に、第２実施の形態の測定システムについて図１０を参照しながら説明する。図１０に示すように、第２実施の形態の測定システム１（１Ｂ）は、第２フィルタ装置４と測定装置３から構成される。また、第２フィルタ装置４は、周波数可変用フィルタ４１、周波数変換部４２、切替部４３、制御部４４を備えて概略構成される。
【００４１】
周波数可変用フィルタ４１は、第１実施の形態と同様に、必要な範囲の周波数のみを通し、他の周波数を減衰させるべく、中心周波数が固定のＬＣ回路で構成されるバンドパスフィルタ群４５からなる。バンドパスフィルタ群４５は、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタ４５ａ１，４５ａ２，４５ａ３，・・・，４５ａｎで構成される。
【００４２】
周波数変換部４２は、周波数可変用フィルタ４１からの信号をＩＦ帯の信号に周波数変換するもので、局部発振器４２ａ、混合器４２ｂ、ＩＦフィルタ４２ｃを備えて構成される。
【００４３】
局部発振器４２ａは、制御部４４の制御により、被測定信号の所望とするＩＦ帯の周波数に合わせた周波数固定の信号を発振出力している。
【００４４】
混合器４２ｂは、周波数可変用フィルタ４１からの信号と、局部発振器４２ａからの信号とを混合し、この混合によって得られる中間周波数のＩＦ信号をＩＦフィルタ４２ｃに出力している。
【００４５】
ＩＦフィルタ４２ｃは、混合器４２ｂで混合された中間周波数のＩＦ信号に対し、狭帯域の帯域制限を行って出力端子２９に出力している。
【００４６】
切替部４３は、図１０に示すように、被測定信号が入力される入力端子２８とバンドパスフィルタ群４５との間に配置される切替部４３ａと、バンドパスフィルタ群４５と混合器４２ｂとの間に配置される切替部４３ｂからなる。これら切替部４３ａ，４３ｂは、例えば流れる電流を制御部４４から制御することで開閉される機械的な接点を有する電磁リレーなどで構成される。
【００４７】
制御部４４は、入力端子２８に入力される被測定信号の設定周波数に合わせてバンドパスフィルタ群４５から所望のフィルタが選択されるべく切替部４３（４３ａ，４３ｂ）の接点を開閉制御している。
【００４８】
測定装置３は、出力端子２９から出力される信号の周波数分析を行うスペクトラムアナライザや信号の波形を観測するオシロスコープなどで構成される。
【００４９】
上述した第２実施の形態の測定システム１Ｂでは、入力端子２８に入力される被測定信号の設定周波数に応じて切替部４３（４３ａ，４３ｂ）の接点が制御部４４により開閉制御されると、周波数可変用フィルタ４１のバンドパスフィルタ群４５の中から所望のバンドパスフィルタ（４５ａ１〜４５ａｎ，４５ｂの何れか）が選択される。入力端子２８から入力された被測定信号は、選択されたバンドパスフィルタ（４５ａ１〜４５ａｎ，４５ｂの何れか）を通過して周波数変換部４２に入力される。周波数変換部４２は、入力された信号をＩＦ帯の信号に周波数変換し、中間周波数のＩＦ信号の帯域制限を行う。そして、このＩＦ信号の帯域制限がなされた信号は、出力端子２９を介して測定装置３に入力され、信号の周波数分析や波形の観測が測定装置３で行われる。
【００５０】
次に、第３実施の形態の測定システムについて図１１を参照しながら説明する。図１１に示すように、第３実施の形態の測定システム１（１Ｃ）は、上述した第１実施の形態の第１フィルタ装置２、第２実施の形態の第２フィルタ装置４、切替部５、制御部６、測定装置３から構成される。なお、第１実施の形態及び第２実施の形態と同一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
第３実施の形態の測定システム１Ｃは、入力端子２８と第１フィルタ装置２及び第２フィルタ装置４との間、第１フィルタ装置２及び第２フィルタ装置４と出力端子２９との間に切替部５（５ａ，５ｂ）を設け、制御部６により切替部５ａ，５ｂの接点を開閉制御し、設定周波数や用途に応じて第１フィルタ装置２又は第２フィルタ装置４の何れか一方を選択する構成である。
【００５２】
なお、図１１の例では、別途設けた制御部６により切替部５の接点を開閉制御する構成としているが、第１フィルタ装置２の制御部２４又は第２フィルタ装置４の制御部４４で兼ねることも可能である。また、第２フィルタ装置４における周波数可変用フィルタ４１を第１フィルタ装置２の周波数可変用フィルタ２１で代用し、構成の簡略化を図ることもできる。
【００５３】
このように、第１実施の形態では、通過帯域の一部が重複して中心周波数が少しずつずれた複数のバンドパスフィルタにより周波数を可変とし、ローパスフィルタとハイパスフィルタにより周波数帯域幅を変動させることで通過帯域が調整可能であり、ＲＦ帯の被測定信号を設定周波数に応じて選択されたフィルタを通過させて帯域を制限する構成としている。
【００５４】
そして、高周波に対応した電磁リレーなどの機械的な接点の開閉制御により、被測定信号の設定周波数に応じてフィルタの切り替えを行っている。これにより、急峻な特性を得ることができ、高ダイナミックレンジが要求される測定に適したフィルタ装置及び該装置を用いた測定システムを提供することができる。
【００５５】
また、第２実施の形態では、ＲＦ帯の入力信号を設定周波数に応じて選択されたバンドパスフィルタを通過させた後、ＩＦ帯の信号に周波数変換し、ＩＦ帯の信号から更に通過帯域を制限する構成としている。これにより、ＲＦ帯の入力信号をＩＦ帯に周波数変換し、狭帯域で所望の信号を見ることができる。
【００５６】
さらに、第３実施の形態では、第１実施の形態の第１フィルタ装置と、第２実施の形態の第２フィルタ装置とを選択的に切り替える構成としている。これにより、設定周波数や用途に応じて最適なフィルタ装置を選択することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）  測定システム
２  第１フィルタ装置
３  測定装置
４  第２フィルタ装置
５  切替部
６  制御部
２１  周波数可変用フィルタ
２２  周波数帯域幅変動用フィルタ
２３（２３ａ〜２３ｄ）  切替部
２４  制御部
２５  バンドパスフィルタ群
２５ａ１〜２５ａｎ  バンドパスフィルタ
２５ｂ  スルーライン
２６  ローパスフィルタ群
２６ａ１〜２６ａｎ  ローパスフィルタ
２６ｂ  スルーライン
２７  バンドパスフィルタ群
２７ａ１〜２７１ａｎ  バンドパスフィルタ
２７ｂ  スルーライン
２８  入力端子
２９  出力端子。
４１  周波数可変用フィルタ
４２  周波数変換部
４３（４３ａ，４３ｂ）  切替部
４４  制御部
４５  バンドパスフィルタ群
４５ａ１〜４５ａｎ  バンドパスフィルタ
４５ｂ  スルーライン
【図１】
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【図２】
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【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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