(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理信号を入出力する入出力端子と周波数特性を制御するための制御信号を入力する制御信号入力端子とを有する複数のアクティブフィルターが縦列に接続された帯域調整型の帯域通過型フィルターであって、
周波数特性の通過帯域を挟み込むように通過帯域よりも低域側と高域側にそれぞれ少なくとも１つのトラップフィルターを配置し、
前記通過帯域よりも低域側のトラップフィルターのトラップ点周波数の調整前の周波数に対する調整後の周波数を下記（数１ａ）のように制御し、
前記通過帯域よりも高域側のトラップフィルターのトラップ点周波数の調整前の周波数に対する調整後の周波数を下記（数１ｂ）のように制御することを特徴とする帯域調整型の帯域通過型フィルター。
【数１ａ】
0003635201.tif 000002
【数１ｂ】
0003635201.tif 000003
ここで、α、１／αは調整率である。
【請求項２】
前記通過帯域よりも低域側のトラップフィルター及び前記通過帯域よりも高域側のトラップフィルターが、各々異なる複数個のトラップ点周波数を備えた請求項１に記載の帯域調整型の帯域通過型フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の信号処理に用いられる帯域通過型フィルターに関し、さらに詳細には、通過帯域幅を調整することが可能な帯域調整型の帯域通過型フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通過帯域幅が狭く、かつ、Ｑ（クオリティーファクター）の高い帯域通過型フィルター（以下、必要に応じて『ＢＰＦ』と略記する。）を構成する場合、図６に示すような方法が採られていた。すなわち、Ｑの非常に高いＢＰＦと、図４（ａ）に示すような鋭いピーキング特性を有するＱの高い低域通過型フィルター（以下、必要に応じて『ＬＰＦ』と略記する。）と、図４（ｂ）に示すような鋭いピーキング特性を有するＱの非常に高い高域通過型フィルター（以下、必要に応じて『ＨＰＦ』と略記する。）とを使用し、それぞれを適正なＱと適正な周波数特性に合わせ込んで縦列に接続することにより、急峻な低域通過特性を得、さらに、Ｑの低いＨＰＦやＱの低いＬＰＦを適当に使用することにより、通過帯域から離れた低域と高域の特性を整えていた。
【０００３】
この場合、Ｑの高いフィルターとして、２次のＬＰＦ、ＨＰＦがよく使用されるが、Ｑを高くすると、図４に示すように、通過帯域とピーク点の利得差が生じるため、ＧＡＩＮ配分を検討する手間が増えてしまう。また、ＢＰＦ、ＨＰＦ、ＬＰＦのＱが高いときの通過域の特性は、図７に示すように、丸みを帯びて尖った形をしているため、近年要求されるような中心周波数付近がやや平らな特性（図５参照）を実現することは非常に困難である。また、図８のようにＱを調整して帯域幅を調整すると、通過帯域の両サイドの周波数特性の裾も変化するため、通過帯域幅を調整することができても、フィルター全体の周波数特性が崩れてしまうという問題点がある。
【０００４】
そこで、図５に示すように、通過帯域の両サイドにトラップフィルターを配置し、周波数特性上帯域幅を決定する重み付けをこのトラップフィルターに多くしておき、この両サイドのトラップフィルターの位置（トラップ点周波数）を下記（数２）で示すように元の周波数にオフセットを持たせる形で調整することにより、通過帯域幅を調整する方法が提案されている。
【０００５】
【数２】
変更後の周波数＝変更前の周波数＋変更量（オフセット）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トラップ点周波数の調整を、元の周波数にオフセットを持たせる形で行うと、フィルターを構成している素子のばらつきに対する調整後の周波数のばらつきが素子のばらつきに比例しなくなり、フィルターのカットオフ周波数等を自動調整する場合に調整誤差が生じてしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、フィルター全体のＧＡＩＮ配分が容易であると共に、通過帯域の特性がきわめて良好であり、しかも、通過帯域幅を容易に調整することができると共に、調整誤差が生じることのない帯域調整型の帯域通過型フィルターを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る帯域調整型の帯域通過型フィルターの構成は、被処理信号を入出力する入出力端子と周波数特性を制御するための制御信号を入力する制御信号入力端子とを有する複数のアクティブフィルターが縦列に接続された帯域調整型の帯域通過型フィルターであって、周波数特性の通過帯域を挟み込むように通過帯域よりも低域側と高域側にそれぞれ少なくとも１つのトラップフィルターを配置し、前記通過帯域よりも低域側のトラップフィルターのトラップ点周波数の調整前の周波数に対する調整後の周波数を下記（数３ａ）のように制御し、前記通過帯域よりも高域側のトラップフィルターのトラップ点周波数の調整前の周波数に対する調整後の周波数を下記（数３ｂ）のように制御することを特徴とする。
【０００９】
【数３ａ】
調整後の周波数＝調整前の周波数×α
【数３ｂ】
調整後の周波数＝調整前の周波数×１／α
ここで、α、１／αは調整率である。
この構成によれば、Ｑを調整することなく、トラップフィルターのトラップ点周波数の移動によって通過帯域幅を調整するようにしているので、フィルター特性全体への影響を抑えながら通過帯域幅を容易に調整することができると共に、良好な通過帯域の周波数特性を得ることができる。また、トラップフィルターのトラップ点周波数が調整率を掛けた形で上記（数３ａ）、（数３ｂ）のように制御されることにより、フィルターを構成している素子のばらつきに対する調整後の周波数のばらつきが素子のばらつきに比例することとなるので、素子ばらつき等による調整誤差が生じることはない。
【００１１】
また、前記本発明の帯域調整型の帯域通過型フィルターの構成においては、前記通過帯域よりも低域側のトラップフィルター及び前記通過帯域よりも高域側のトラップフィルターが、各々異なる複数個のトラップ点周波数を備えているのが好ましい。
【００１２】
尚、通過帯域幅を調整するためのトラップフィルターのトラップ点周波数の調整方向、調整量はそれぞれ任意である。また、構成内のすべてのフィルターの特性は任意であり、構成上の位置も任意である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態における帯域調整型の帯域通過型フィルターを示す概略構成図である。
【００１４】
本実施の形態における帯域調整型の帯域通過型フィルターは、以下のように構成されている。すなわち、図１に示すように、信号の入力端子１ａと出力端子と周波数特性を制御するための制御信号を入力する制御信号入力端子とを有する第１のフィルター１と、第１のフィルター１と同様の構成を有する第ｎ１のフィルター２と、同じく第１のフィルターと同様の構成を有する第ｎ２のフィルター３と、同じく第１のフィルターと同様の構成を有する第ｎ３のフィルター４と、同じく第１のフィルターと同様の構成を有する第ｎ４のフィルター５と、同じく第１のフィルターと同様の構成を有する第ｎｍのフィルター６とが順次縦列に接続されて構成されている。尚、図１中、６ａは第ｎｍのフィルター６の出力端子を示している。
【００１５】
第１のフィルター１と第ｎｍのフィルター６は、フィルター全体を制御する第１の制御信号８によってその周波数位置が制御される。これにより、第１のフィルター１には、図２（ａ）に示すようなＱの低いＨＰＦの特性が与えられ、第ｎｍのフィルター６には、図２（ｂ）に示すようなＱの低いＬＰＦの特性が与えられる。
【００１６】
第ｎ１のフィルター２と第ｎ２のフィルター３は、制御回路７からの第２の制御信号９によってその周波数位置が制御され、第ｎ３のフィルター４と第ｎ４のフィルター５は、制御回路７からの第３の制御信号１０によってその周波数位置が制御される。ここで、制御回路７には第１の制御信号８が入力され、第４の制御信号１１によって制御回路７が制御されることにより、第１の制御信号８が第２の制御信号９と第３の制御信号１０に変換される。すなわち、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５は、制御回路７を通して、制御回路７に入力される第１の制御信号８に基づき第４の制御信号１１によってその周波数位置が調整される。これにより、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５には、図２（ｃ）に示すようなトラップフィルターの特性が与えられる。
【００１７】
次に、上記のような構成を有する帯域調整型の帯域通過型フィルターの動作について説明する。
フィルターで処理されるべき信号（被処理信号）がフィルター外から第１のフィルター１の入力端子１ａに入力されると、当該被処理信号は順次第ｎ１〜第ｎｍのフィルター２〜６に入力されて処理された後、第ｎｍのフィルター６の出力端子６ａからフィルターの外部に出力される。ここで、第１のフィルター１と第ｎｍのフィルター６は、それぞれ図２（ａ）に示すようなＱの低いＨＰＦの特性と、図２（ｂ）に示すようなＱの低いＬＰＦの特性を持ち、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５は、図２（ｃ）に示すようなトラップフィルターの特性を持つので、フィルター全体の特性は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の特性を併せ持つ図３（ａ）に示すようなＢＰＦの特性となる。この場合、ＢＰＦとしての通過帯域付近の特性は、トラップフィルターである第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５によって作られる。第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５は、制御回路７を通して、制御回路７に入力される第１の制御信号８に基づき第４の制御信号１１によってその周波数位置が調整され、第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の組と第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５の組は、制御回路７からの制御方向がＢＰＦとしての通過帯域の中心周波数ｆｃに対して低い側と高い側に対称的に制御される。
【００１８】
第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の周波数位置は、第４の制御信号１１によって下記（数４）のように制御される。
【００１９】
【数４】
調整後の周波数＝調整前の周波数×調整率
すなわち、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の周波数位置の制御量をα、第１の制御信号８が制御する周波数をｆ、第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の制御後の周波数をｆ１、第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５の制御後の周波数をｆ２とすると、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５の周波数位置は下記（数５）のように制御される。
【００２０】
【数５】
ｆ１＝ｆ×１／α、ｆ２＝ｆ×α
制御回路７は、第１の制御信号８を、第１の制御信号８が制御する周波数ｆがｆ１となるような制御信号に変換し、第２の制御信号９として第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３に出力する。そして、この第２の制御信号９により、第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の周波数位置が制御される。同様に、制御回路７は、第１の制御信号８を、第１の制御信号８が制御する周波数ｆがｆ２となるような制御信号に変換し、第３の制御信号１０として第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５に出力する。そして、この第３の制御信号１０により、第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５の周波数位置が制御される。
【００２１】
例えば、図３（ａ）において、通過帯域の中心周波数ｆｃが４．５ＭＨｚ、第ｎ１のフィルター２のＴＲＡＰ点周波数が３．５ＭＨｚ、第ｎ２のフィルター３のトラップ点周波数が４ＭＨｚ、第ｎ３のフィルター４のトラップ点周波数が５ＭＨｚ、第ｎ４のフィルター５のトラップ点周波数が５．５ＭＨｚにあり、第４の制御信号１１がαを１．１に制御したとすると、上記（数３）により、第ｎ１〜第ｎ４のフィルター２〜５のトラップ点周波数の値は、それぞれ３．１８ＭＨｚ、３．６４ＭＨｚ、５．５ＭＨｚ、６．０５ＭＨｚに移動し、図３（ｂ）に示すように通過帯域幅が広がる。また、この場合、通過帯域の周波数特性は、中心周波数ｆｃ付近が平らな特性となる。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては、Ｑを調整することなく、トラップフィルターのトラップ点周波数の移動によって通過帯域幅を調整するようにしているので、フィルター特性全体への影響を抑えながら通過帯域幅を容易に調整することができると共に、良好な通過帯域の周波数特性を得ることができる。また、トラップフィルターのトラップ点周波数が調整率を掛けた形で上記（数４）のように制御されることにより、フィルターを構成している素子のばらつきに対する調整後の周波数のばらつきが素子のばらつきに比例することとなるので、素子ばらつき等による調整誤差が生じることはない。
【００２３】
尚、上記実施の形態においては、通過帯域を調整するトラップフィルター以外のフィルター（制御回路７によって制御されないフィルター）として、Ｑの低いＨＰＦの特性を持つ第１のフィルター１とＱの低いＬＰＦの特性を持つ第ｎｍのフィルター６をそれぞれ１個だけ使用しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。Ｑの低いＨＰＦの特性を持つ第１のフィルター１とＱの低いＬＰＦの特性を持つ第ｎｍのフィルター６をそれぞれ複数個使用してもよい。さらに、第１のフィルター１、第ｎｍのフィルター６以外に、制御回路７によって制御されないトラップフィルターを含んでいてもよく、周波数特性が固定のフィルターを含んでいてもよい。
【００２４】
また、上記実施の形態においては、通過帯域を調整するためのトラップフィルターとして、通過帯域よりも低い位置に２つのフィルター（第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３）、通過帯域よりも高い位置に２つのフィルター（第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５）を配置しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、それぞれ１つのフィルター又は３つ以上のフィルターを配置してもよい。また、通過帯域を調整するためのフィルターとして、トラップフィルター以外の特性を有するフィルターが含まれていてもよい。
【００２５】
また、上記実施の形態においては、第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３は同時に同方向、同制御率で制御され、また、第ｎ３及び第ｎ４のフィルター４、５も同時に第ｎ１及び第ｎ２のフィルター２、３の方向とは逆向きに同方向、同制御率で制御されているが、必ずしもこの方式に限定されるものではない。制御回路７に入力される第４の制御信号１１を複数にして、すべて単独に制御してもよく、任意に組み合わせて制御してもよく、それぞれ任意の制御率で制御してもよい。また、制御回路７に入力される第４の制御信号１１は１つにしておき、制御回路７の内部で下記（数６）のように複数の制御率を作り出し、制御回路７で制御される複数のフィルターをそれぞれ異なる制御率で制御してもよい。
【００２６】
【数６】
ｆ１＝ｆ×α、ｆ２＝ｆ×１／α、・・・・、ｆｎ＝ｆ×αｎ
また、制御回路７自体を複数にして、複数の制御回路７のすべてを同じ第４の制御信号１１によって制御してもよく、また、複数の制御回路７のそれぞれを制御量の異なる複数の第４の制御信号１１によって組み合わせて制御してもよい。また、構成内のすべての各フィルターの特性は任意であり、従って、次数も任意であり、構成上の位置も任意である。また、制御回路７によって制御されるフィルター（帯域幅を調整するためのフィルター）として、トラップフィルター以外の他の特性を有するフィルターが含まれていてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フィルター全体のＧＡＩＮ配分が容易であると共に、通過域の特性がきわめて良好であり、かつ、フィルター特性全体への影響を抑えながら帯域幅を容易に調整することができると共に、素子ばらつき等による調整誤差が生じることのない優れた帯域調整型の帯域通過型フィルターを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における帯域調整型の帯域通過型フィルターを示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態における周波数特性の合わせ込みを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施の形態における周波数特性の合わせ込みが完了した後の周波数特性を示す図である。
【図４】従来技術におけるＱの高い低域通過型フィルターと高域通過型フィルターを示す図である。
【図５】従来技術におけるトラップフィルターを用いた通過帯域幅の調整方法を示す図である。
【図６】従来技術における周波数特性の合わせ込みを説明するための図である。
【図７】従来技術におけるＱが高いときの通過帯域の特性を示す図である。
【図８】従来技術におけるＱを調整して通過帯域幅を調整した後の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１  第１のフィルター
２  第ｎ１のフィルター
３  第ｎ２のフィルター
４  第ｎ３のフィルター
５  第ｎ４のフィルター
６  第ｎｍのフィルター
７  制御回路
８  第１の制御信号
９  第２の制御信号
１０  第３の制御信号
１１  第４の制御信号
【図１】
0003635201.tif 000004
【図２】
0003635201.tif 000005
【図３】
0003635201.tif 000006
【図４】
0003635201.tif 000007
【図５】
0003635201.tif 000008
【図６】
0003635201.tif 000009
【図７】
0003635201.tif 000010
【図８】
0003635201.tif 000011