(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振器からなる結合共振器を備えるフィルタをチューニングして所定のフィルタ応答を得る方法であって、
前記フィルタの目標となるパラメータを定義するステップと、
前記フィルタ中の前記共振器の各々に対応し、前記共振器の各々の応答特性を分離する関数を目標パラメータに基づいて生成するステップと、
前記フィルタを事前定義の信号で刺激するステップと、
前記信号に対するフィルタの前記応答を測定するステップと、
前記分離関数の各々を測定した前記フィルタの前記応答に適用し、前記共振器の各々の応答特性を分離するステップと、
前記共振器の各々の応答特性を事前定義の応答基準に基づいて調整するステップであって、応答基準が満たされた時に所定のフィルタ応答が得られることを特徴とするステップとを含む方法。
【請求項２】
目標パラメータを定義する前記ステップが、前記フィルタの目標周波数応答を定義するステップと、前記目標周波数応答に基づいて前記フィルタの目標時間領域応答を計算するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記目標時間領域応答が、前記目標周波数応答の逆フーリエ変換であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記目標周波数応答が数学的に生成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記目標周波数応答が測定された周波数応答データに基づくことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
複数の共振器からなる結合共振器を備えるフィルタをチューニングして所定のフィルタ応答を得る方法であって、
前記フィルタの目標となる周波数応答を定義するステップと、
前記目標となる周波数応答に基づいて、
目標となる時間領域応答を計算するステップと、
前記目標となる時間領域応答に基づいて、
前記フィルタ内の前記共振器の各々に対応し、前記フィルタの応答全体に対する前記共振器の各々の貢献度を分離するゲート関数を生成するステップと、
前記フィルタに事前定義周波数範囲を有する信号を適用するステップと、
前記信号に対する周波数応答を測定して、周波数応答データを提供するステップと、
前記周波数応答データから時間領域データを計算するステップと、
前記ゲート関数の各々を前記時間領域データで掛けて、前記複数の結合する共振器のゲート制御された応答を得るステップと、
前記ゲート制御された応答から周波数応答を計算するステップと、
前記計算された周波数応答内の共振周波数が事前定義の周波数に合うように、前記共振器の各々の応答特性を調整するステップとを含む方法。
【請求項７】
目標となる時間領域応答を計算する前記ステップが、前記目標とする周波数応答の逆フーリエ変換を含み、前記ゲート制御された応答からの周波数応答の計算が前記ゲート制御された応答からのフーリエ変換を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記計算された周波数応答が、出力装置上に集合的に表示されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
複数の共振器からなる結合共振器を備えるフィルタをチューニングして所定のフィルタ応答を得る方法であって、
前記フィルタの目標となる周波数応答を定義するステップと、
前記目標となる周波数応答に基づいて、目標となる時間領域応答を計算するステップと、
前記目標となる時間領域応答に基づいて、前記フィルタ内の前記共振器の各々のゲート関数を生成するステップと、
前記フィルタに事前定義周波数範囲を有する信号を適用するステップと、
前記信号に対する周波数応答を測定して、周波数応答データを提供するステップと、
前記共振器の各々の前記ゲート関数を、対応する周波数領域のゲート関数に変換するステップと、
前記周波数応答データで前記周波数領域のゲート関数の各々のコンボリューションをとり、前記共振器の各々の周波数応答を得るステップと、
前記周波数応答の特性に含まれる共振周波数が事前定義の周波数に合うように、前記共振器の各々の応答特性を調整するステップとを含む方法。
【請求項１０】
前記ゲート関数を生成するステップが、前記フィルタ中の複数の結合した共振器の内の対応する１つが優性である時間間隔に各々が対応する複数の時間区分域を指定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタに関し、より詳細には、複数の共振器からなる結合共振器を備えたフィルタのチューニング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の共振器からなる結合共振器を備えるフィルタは通信システムに好適なものである。フィルタは低い挿入損失、高い阻止帯分離(stop-band isolation)及びその他の望ましい性能特性を有する一方で、結合した共振器の誤ったチューニング(mis-tuning)には非常に敏感である。通常、フィルタ中にある共振器は、所定のフィルタ応答を達成する為に調整を必要とする。例えば機械的にチューニングされる導波管フィルタは、フィルタ中の複数の空洞共振器をチューニングする為に調整用スクリューを含んでいる。
【０００３】
周知のフィルタチューニング法には、各共振器の共振周波数を、所定のフィルタ応答が得られるまで調整、即ちチューニングする方法が含まれる。調整はフィルタ応答全体をディスプレイ上で観測しながら行われる。しかしながら共振器間の結合が原因で、フィルタ応答全体における１つの共振器のチューニングの作用は、フィルタ中の他の共振器のチューニング作用と分離されない。これが原因で共振器間に相互作用が生じてフィルタ応答全体に予期せぬ形で影響を及ぼす為、所定のフィルタ応答を得る為にフィルタをチューニングすることを困難にしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フィルタの結合する共振器各々の特性を分離し、結合した共振器を応答基準に従って調整することにより所定のフィルタ応答が容易に得られるチューニング方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施例によれば、まず、複数の共振器からなる結合共振器を備えるフィルタに対して、目標となる周波数応答が定義される。時間領域応答は目標となる周波数応答から得られる。時間領域応答からはゲート関数が各共振器について生成される。刺激信号がフィルタに供給され、刺激信号に対する応答が測定される。その後結合する共振器の各々の応答特性を分離する為にゲート関数が与えられ、これにより各共振器が応答基準に基づいて調整され、応答基準が満たされた時点で所定のフィルタ応答が得られるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を複数の共振器からなる結合共振器を持つフィルタに適用した場合の、本発明の実施例に基づいて構成したチューニング方法のフローチャートである。この方法のステップ１０では、フィルタ用の目標となるパラメータが定義される。定義された目標パラメータはステップ１２においてフィルタ中の共振器各々に対する分離関数を生成する為に用いられる。ステップ１４ないし１６では、刺激信号がフィルタに供給され、刺激信号に対する応答が測定される。ステップ１８では、各分離関数が測定された応答に適用され、これによりフィルタ中の個々の共振器の特性を個別に観測することが可能となる。ステップ１９では、共振器が所定のフィルタ応答を得る為に選択された応答基準を満たすようにチューニングされる。
【０００７】
図２は図１のチューニング方法のより詳細の実用例を示す。４つの結合した共振器を持つフィルタを使って本チューニング方法を説明する。ステップ２０ないし２２は図１のステップ１０に対応し、ステップ２４、２６、２８、３６は図１のステップ１２、１４、１６、１９にそれぞれ対応する。ステップ３０ないし３４はステップ１８に対応する。図２のステップ２０において、フィルタの目標となる周波数応答（図３ａに図示）が生成される。目標周波数応答は、フィルタ合成技術、事前に記憶したフィルタ特性を用いて生成され、測定されたフィルタ分布(profile)即ち応答は、中心周波数、帯域幅、リップル、カットオフ周波数、阻止帯拒絶(stopband rejection)、又はその他の所定のフィルタパラメータに基づいて生成される。ステップ２２において、目標となる時間領域応答（図３ｂ）は目標周波数応答に基づいて得られる。例えば、目標時間領域応答はステップ２０にて生成された目標周波数応答の逆フーリエ変換で得られる等である。かわりに、目標時間領域応答はステップ２０に示す目標周波数応答を用いずに直接的に生成される場合もある。例えば、目標時間領域応答は、複数の結合する共振器を持つフィルタについて数学的に生成される場合もある。或は目標時間領域応答は、測定された又は事前に定義された時間領域データから、又はステップ２４におけるゲート関数の生成に充分な手段により生成される場合もある。また更に他の選択肢として、目標時間領域応答は、フィルタの複数の結合する共振器のうちの対応する１つの応答特性がフィルタ中の他の共振器よりも優性である時間間隔（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３又はＴ４）に各々が対応する、複数の時間区分域の指定の場合もある。
【０００８】
ステップ２４においては、フィルタ中の各共振器についてゲート関数が生成される。ゲート関数は、フィルタ応答全体に対する各共振器の貢献度を分離する為に目標時間領域応答から抽出され、これにより各共振器の貢献度が個別に観測出来るようになる。この例においては、ゲート関数Ｇ１ないしＧ４は、時間間隔Ｔ１ないしＴ４をそれぞれ分離する。ゲート関数Ｇ１ないしＧ４により分離された、即ちウィンドー内に表示された時間間隔Ｔ１ないしＴ４は、ヌルＮ１ないしＮ４を含む。この例において、ゲート関数Ｇ１ないしＧ４の各々は、目標時間領域応答中の連続したピーク間の時間間隔にわたるスパン（範囲）を持つ。
【０００９】
ステップ２６において、刺激信号がフィルタに印加される。刺激信号は、フィルタの通過帯域中心周波数のような事前定義周波数を含み、フィルタ中の各共振器の時間領域応答が決定され、分離されるように充分広い周波数スパンを有している。ステップ２８においては、フィルタの刺激信号に対する周波数応答が測定され、周波数応答データ（図３ｃに図示）が提供される。ステップ３０にて、周波数応答データの逆フーリエ変換を取ることにより、時間領域データ（図３ｄに図示）が測定された周波数応答データから得られる。ステップ３２においては、ゲート関数が各々時間領域データに適用されるが、これは時間領域データを各ゲート関数Ｇ１ないしＧ４で乗算することで行われ、これによりフィルタの各共振器の特性が分離される。ゲート関数Ｇ１が時間領域データに適用されると、第１のゲート制御された応答が得られる。第１のゲート制御応答はフィルタ中の第１の共振器の特性が他の共振器よりも優勢である時間間隔Ｔ１を分離する。ゲート関数Ｇ２が時間領域データに適用されると、第２のゲート制御された応答が得られる。第２のゲート制御応答はフィルタ中の第２の共振器の特性が他の共振器のそれよりも優性である時間間隔Ｔ２を分離する（図３ｄ）。同様に他のゲート関数が時間領域データに適用されると、更なるゲート制御された応答が選られ、それらの共振器の特性が優性である時間間隔を分離して行く。
【００１０】
ステップ３４においては、ゲート制御された周波数領域応答Ｒ１ないしＲ４（図３ｅ）が、各共振器のゲート制御された応答各々のフーリエ変換を取ることにより計算される。
【００１１】
ステップ３６においては、ゲート制御周波数領域応答Ｒ１ないしＲ４の共振周波数をフィルタの中心周波数ｆｃ（図３ｆ）に合わせるといったように、それらを満たした場合にフィルタに所定の応答（図３ｇ）が得られるように定義された応答基準を満たすように各共振器が調整される。調整には共振器の周波数応答Ｒ１ないしＲ４を個別に或は集合的にディスプレイ又はその他の出力装置上で観測しながらステップ２６ないし３４を繰り返すことが含まれる。
【００１２】
ステップ３０には周波数応答データを時間領域データへと逆フーリエ変換することが含まれる。ステップ３２には時間領域データを対応するゲート関数Ｇ１ないしＧ４で乗算することが含まれ、そしてステップ３４にはゲート制御された応答を周波数領域へと変換して周波数領域応答Ｒ１ないしＲ４を得ることが含まれる。しかしながら、時間領域及び周波数領域間のフーリエ変換関係により、周波数領域応答Ｒ１ないしＲ４をステップ３０ないし３４とは異なるステップで同様に得ることが出来る。例えば、ステップ３０を排除し、ゲート関数Ｇ１ないしＧ４のフーリエ変換を計算した場合、周波数領域応答Ｒ１ないしＲ４は、ゲート関数Ｇ１ないしＧ４のフーリエ変換による周波数応答データのコンボリューションからの結果である。
【００１３】
本発明の実施例に基づいて構成されたチューニング方法を説明する為に、フィルタの入力反射係数（即ち散乱パラメータＳ１１）又は出力反射係数（即ち散乱パラメータＳ２２）のような刺激ポートにおける反射特性を用いた。散乱パラメータ（Ｓ２１又はＳ１２）等のような伝送特性、或はフィルタ特性を表わすその他の手法を利用することも出来る。
【００１４】
本発明の実施例を詳細にわたって説明したが、添付請求項に示す本発明の範囲から離れること無く、変更や改変が当業者により可能なことは言うまでもない。
【００１５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００１６】
（実施態様１）
複数の結合する共振器を備えるフィルタをチューニングして所定のフィルタ応答を得る方法であって、
前記フィルタの目標となるパラメータを定義するステップ（１０）と、
前記フィルタ中の前記共振器の各々に対応する分離関数を目標パラメータ（１０）に基づいて生成するステップ（１２）と、
前記フィルタを事前定義の刺激信号で刺激するステップ（１４）と、
前記刺激信号に対するフィルタの前記応答を測定するステップ（１６）と、
前記分離関数の各々を測定した前記フィルタの前記応答に適用し、前記複数の結合した共振器の各々の応答特性を分離するステップ（１８）と、
前記共振器の各々を事前定義の応答基準に基づいて調整するステップであって、応答基準が満たされた時に所定のフィルタ応答が得られることを特徴とするステップ（１９）と
を含む方法。
【００１７】
（実施態様２）
目標パラメータを定義する前記ステップ（１０）が、前記フィルタの目標周波数応答を定義するステップ（２０）と、前記目標周波数応答に基づいて前記フィルタの目標時間領域応答を計算するステップ（２２）とを含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
【００１８】
（実施態様３）
前記目標時間領域応答（２２）が、前記目標周波数応答の逆フーリエ変換であることを特徴とする実施態様２に記載の方法。
【００１９】
（実施態様４）
前記目標周波数応答（２０）が数学的に合成されることを特徴とする実施態様２に記載の方法。
【００２０】
（実施態様５）
前記目標周波数応答（２０）が測定された周波数応答データに基づくことを特徴とする実施態様２に記載の方法。
【００２１】
（実施態様６）
前記フィルタの目標パラメータを定義する前記ステップ（１０）が、時間領域応答を数学的に合成するステップを含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
【００２２】
（実施態様７）
前記フィルタの目標パラメータを定義する前記ステップ（１０）が時間領域応答を測定したデータから生成するステップを含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
【００２３】
（実施態様８）
前記フィルタの目標パラメータを定義する前記ステップ（１０）が、前記フィルタ中の複数の結合した共振器の内の対応する１つが優性である時間間隔（Ｔ１ないしＴ４）に各々が対応する複数の時間区分域を指定するステップを含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
【００２４】
（実施態様９）
前記フィルタの目標パラメータを定義する前記ステップ（１０）が、前記フィルタの時間領域応答（２２）を導き出すステップと、前記フィルタ中の前記共振器の各々に対する前記分離関数により前記目標時間領域応答中に対応するヌル（Ｎ１ないしＮ４）を含む時間間隔をゲート制御するステップとを含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
【００２５】
（実施態様１０）
前記フィルタ中の前記共振器の各々に対する前記分離関数（Ｇ１ないしＧ４）が、前記目標時間領域応答中の連続するピーク間にわたるスパンを持つ時間間隔をゲート制御することを特徴とする実施態様９に記載の方法。
【００２６】
（実施態様１１）
前記刺激信号が、前記フィルタの中心周波数（ｆｃ）を含むことを特徴とする実施態様１に記載の方法。
【００２７】
（実施態様１２）
前記分離された共振器の前記応答特性が、出力装置上に別個に表示されることを特徴とする実施態様２に記載の方法。
【００２８】
（実施態様１３）
前記分離された共振器の前記応答特性が、出力装置上に集合的に表示されることを特徴とする実施態様２に記載の方法。
【００２９】
（実施態様１４）
複数の結合する共振器を備えるフィルタをチューニングして所定のフィルタ応答を得る方法であって、
前記フィルタの目標となる周波数応答を定義するステップ（２０）と、
前記目標となる周波数応答に基づいて、目標となる時間領域応答を計算するステップ（２２）と、
前記目標となる時間領域応答に基づいて、前記フィルタ内の前記複数の結合する共振器の各々のゲート関数を生成するステップ（２４）と、
前記フィルタに事前定義周波数範囲を有する刺激信号を適用するステップ（２６）と、
前記刺激信号に対する周波数応答を測定して、周波数応答データを提供するステップ（２８）と、
前記周波数応答データから時間領域データを計算するステップ（３０）と、
前記ゲート関数の各々を前記時間領域データで掛けて、前記複数の結合する共振器のゲート制御された応答を与えるステップ（３２）と、
前記ゲート制御された応答から周波数応答を計算するステップ（３４）と、
前記計算された周波数応答内の共振器周波数が事前定義の周波数に合うように、前記複数の結合する共振器の各々を調整するステップ（３６）と
を含む方法。
【００３０】
（実施態様１５）
目標となる時間領域応答を計算する前記ステップ（２２）が、前記目標とする周波数応答の逆フーリエ変換を含み、前記ゲート制御された応答からの周波数応答の計算が前記ゲート制御された応答からのフーリエ変換を含むことを特徴とする実施態様１４に記載の方法。
【００３１】
（実施態様１６）
前記計算された周波数応答が、出力装置上に集合的に表示されることを特徴とする実施態様１４に記載の方法。
【００３２】
（実施態様１７）
複数の結合する共振器を備えるフィルタをチューニングして所定のフィルタ応答を得る方法であって、
前記フィルタの目標となる周波数応答を定義するステップ（２０）と、
前記目標となる周波数応答に基づいて、目標となる時間領域応答を計算するステップ（２２）と、
前記目標となる時間領域応答に基づいて、前記フィルタ内の前記複数の結合する共振器の各々のゲート関数を生成するステップ（２４）と、
前記フィルタに事前定義周波数範囲を有する刺激信号を適用するステップ（２６）と、
前記刺激信号に対する周波数応答を測定して、周波数応答データを提供するステップ（２８）と、
前記複数の結合する共振器の各々の前記ゲート関数を、対応する周波数領域のゲート関数に変換するステップ（３２）と、
前記周波数応答データで前記周波数領域のゲート関数の各々のコンボリューションをとり、前記複数の結合する共振器の各々の周波数応答を得るステップ（３２）と、
前記周波数応答の特性に含まれる共振器周波数が事前定義の周波数に合うように、前記複数の結合する共振器の各々を調整するステップ（３６）と
を含む方法。
【００３３】
（実施態様１８）
前記ゲート関数を生成するステップが、前記フィルタ中の複数の結合した共振器の内の対応する１つが優性である時間間隔（Ｔ１ないしＴ４）に各々が対応する複数の時間区分域を指定するステップを含むことを特徴とする実施態様１７に記載の方法。
【００３４】
（実施態様１９）
前記計算された周波数応答が、出力装置上に集合的に表示されることを特徴とする実施態様１７に記載の方法。
【００３５】
（実施態様２０）
前記計算された周波数応答が、出力装置上に別個に表示されることを特徴とする実施態様１７に記載の方法。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明を用いると、フィルタの結合する共振器各々の特性を分離し、結合した共振器を応答基準に従って調整することにより所定のフィルタ応答が容易に得られるチューニング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に基づいて構成された、複数の共振器からなる結合共振器を備えるフィルタ用チューニング方法のフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートの詳細を示すフローチャートである。
【図３ａ】図２の実用例に基づいて調整を行なう為のフィルタの目標周波数応答を示す図である。
【図３ｂ】ゲート関数及び図３ａの目標周波数応答に対応する目標時間領域応答を示す図である。
【図３ｃ】フィルタ中の共振器をチューニングする前のフィルタの周波数応答データを示す図である。
【図３ｄ】図３ｃの周波数応答データに対応する時間領域データ及びゲート関数を適用した後の時間領域データを示す図である。
【図３ｅ】フィルタ中の共振器をチューニングする前の、共振器のゲート制御周波数領域応答を示す図である。
【図３ｆ】応答基準を満たすようにチューニングされた、共振器のゲート制御周波数領域応答を示す図である。
【図３ｇ】応答基準が満たされた場合のフィルタの全体の周波数応答を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
0003545664.tif 000008
【図３ｆ】
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【図３ｇ】
0003545664.tif 000010