(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対してフィルタ処理することでフィルタリング信号を出力するフィルタ回路であって、
前記入力信号に対して遅延処理を行う遅延素子、及び前記入力信号に対して移相処理を行う位相器を備え、前記入力信号に対して前記遅延処理及び前記移相処理を行った処理信号を出力する処理部と、
前記入力信号と、前記処理信号とを合成した信号をフィルタリング信号として出力する電力合成器と、を備え、
前記遅延素子及び前記位相器は、前記遅延処理における遅延量及び前記移相処理における位相量の調整によって、前記フィルタリング信号の周波数領域に現れるノッチの前記周波数領域上の位置を調整可能とされているフィルタ回路。
【請求項２】
前記遅延量及び前記位相量は、前記ノッチの周波数領域上の位置が前記フィルタ処理に応じて設定される設定周波数となるように調整されている請求項１に記載のフィルタ回路。
【請求項３】
前記設定周波数は、前記入力信号の周波数帯域の中で通過を阻止したい周波数である請求項２に記載のフィルタ回路。
【請求項４】
前記ノッチは、前記フィルタリング信号の周波数領域において周期的に複数現れ、
複数の前記ノッチの中で互いに隣接している一対の前記ノッチの内、一方のノッチの周波数領域上の位置として設定される前記設定周波数は、前記入力信号の周波数帯域の中で通過を許容したい通過許容帯域を含むように設定された設定帯域の上限周波数であり、他方のノッチの周波数領域上の位置として設定される前記設定周波数は、前記設定帯域の下限周波数である請求項２に記載のフィルタ回路。
【請求項５】
前記上限周波数及び前記下限周波数は、前記設定帯域の中心周波数が前記通過許容帯域の中心周波数となるように設定されている請求項４に記載のフィルタ回路。
【請求項６】
前記遅延量は、前記設定帯域の帯域幅に応じて設定されている請求項４又は請求項５に記載のフィルタ回路。
【請求項７】
前記位相量は、前記設定周波数に応じて設定されている請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
【請求項８】
前記処理部及び前記電力合成器が複数段直列に接続されており、
各段それぞれが生じさせる前記ノッチの設定周波数は、当該ノッチによって信号の通過を阻止することができる阻止帯域の一部と、周波数領域において隣接して設定される隣接ノッチの阻止帯域の一部とが互いに重複する周波数に設定されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信装置等において濾波等の信号処理に用いられる各種フィルタ回路としては、例えば、容量素子や共振器を用いたものが一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１８６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のフィルタ回路は、一般的に、比帯域（帯域幅／帯域の中心周波数）が小さいとＱ値が不足してフィルタ回路として適切な周波数特性を得ることができない。つまり、中心周波数が高くなればなるほど比帯域は小さくなるので、高周波信号を処理するフィルタ回路においては、適切なフィルタ特性を得ることが容易でない場合があるという問題を有している。
近年、通信装置においては、高周波信号を処理することが多く、上記問題が顕著になっている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、適切なフィルタ特性を容易に得ることができるフィルタ回路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】
【０００６】
本発明の一実施形態であるフィルタ回路は、入力信号に対してフィルタ処理することでフィルタリング信号を出力するフィルタ回路であって、前記入力信号に対して遅延処理を行う遅延素子、及び前記入力信号に対して移相処理を行う位相器を備え、前記入力信号に対して前記遅延処理及び前記移相処理を行った処理信号を出力する処理部と、前記入力信号と、前記処理信号とを合成した信号をフィルタリング信号として出力する電力合成器と、を備え、前記遅延素子及び前記位相器は、前記フィルタリング信号の周波数領域に現れるノッチの前記周波数領域上の位置を、前記遅延処理における遅延量及び前記移相処理における位相量を調整することによって調整可能とされている。
【発明の効果】
【０００７】
上記フィルタ回路によれば、適切なフィルタ特性を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るフィルタ回路を備えた通信装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るフィルタ回路の構成を示すブロック図である。
【図３】フィルタ回路のフィルタ特性の一例を示す図である。
【図４】信号処理装置が出力するパルス信号の周波数スペクトラムの一部を示す図であり、フィルタ回路のフィルタ特性との関係を示している。
【図５】第２実施形態に係るフィルタ回路を備えた通信装置のブロック図である。
【図６】第２実施形態に係るフィルタ回路の構成を示すブロック図である。
【図７】第１フィルタ回路部の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は、信号処理装置２が出力するパルス信号の周波数スペクトラムと、第１フィルタ回路部のフィルタ特性との関係を示す図であり、（ｂ）は、第１フィルタ回路部から出力されるフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図９】（ａ）は、第１フィルタ回路部が出力するフィルタリング信号の周波数スペクトラムと、第２フィルタ回路部のフィルタ特性との関係を示す図であり、（ｂ）は、第２フィルタ回路部から出力されるフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１０】検証試験においてフィルタ回路に与えた入力信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１１】実施例１によるフィルタ回路が出力したフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１２】実施例２によるフィルタ回路が出力したフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１３】実施例３によるフィルタ回路が出力したフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
一般に、マルチパス環境下において直接波と遅延波との間に干渉が生じると、受信波における周波数領域にはノッチが生じることが知られている。このノッチは非常に急峻な利得の変化として周波数領域に現れる。
本発明者は、フィルタ回路について鋭意研究していた。その中で、本発明者は、このノッチをフィルタ回路の特性として利用することができるのではという着想を得、本願発明を完成させた。
【００１０】
まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一実施形態に係るフィルタ回路は、
入力信号に対してフィルタ処理することでフィルタリング信号を出力するフィルタ回路であって、
前記入力信号に対して遅延処理を行う遅延素子、及び前記入力信号に対して移相処理を行う位相器を備え、前記入力信号に対して前記遅延処理及び前記移相処理を行った処理信号を出力する処理部と、
前記入力信号と、前記処理信号とを合成した信号をフィルタリング信号として出力する電力合成器と、を備え、
前記遅延素子及び前記位相器は、前記フィルタリング信号の周波数領域に現れるノッチの前記周波数領域上の位置を、前記遅延処理における遅延量及び前記移相処理における位相量を調整することによって調整可能とされている。
【００１１】
上記のように構成されたフィルタ回路によれば、フィルタリング信号の周波数領域上に現れるノッチの周波数領域上の位置を遅延素子の遅延量及び位相器の位相量によって調整できるので、ノッチの周波数領域上の位置をフィルタ処理に応じて設定される設定周波数に設定することができ、ノッチを利用することによってフィルタ回路として適切な周波数特性を容易に得ることができる。
また、前記ノッチは、周波数の高低に関わらず、フィルタリング信号の周波数領域上に周期的に現れる。よって、高周波信号を処理する場合においても、ノッチは一定の周波数幅ごとに現れるので、周波数の高低に関わらず、所望のフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００１２】
（２）上記フィルタ回路において、
前記遅延量及び前記位相量は、前記ノッチの周波数領域上の位置が前記フィルタ処理に応じて設定される設定周波数となるように調整されていることが好ましい。
この場合、ノッチの周波数領域上の位置を設定周波数とすることで、必要な帯域幅に対してフィルタ処理を行うことができる所望のフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００１３】
（３）上記フィルタ回路において、
前記設定周波数は、前記入力信号の周波数帯域の中で通過を阻止したい周波数とすることができる。
この場合、ノッチの周波数領域上の位置が通過を阻止したい周波数に設定されるので、ノッチによって通過を阻止したい周波数における信号成分の通過が阻止される。これにより、フィルタ回路をノッチフィルタとすることができる。
【００１４】
（４）また、
前記ノッチは、前記フィルタリング信号の周波数領域において周期的に複数現れるので、
複数の前記ノッチの中で互いに隣接している一対の前記ノッチの内、一方のノッチの周波数領域上の位置として設定される前記設定周波数は、前記入力信号の周波数帯域の中で通過を許容したい通過許容帯域を含むように設定された設定帯域の上限周波数であり、他方のノッチの周波数領域上の位置として設定される前記設定周波数は、前記設定帯域の下限周波数とすることができる。
この場合、一方のノッチにおける周波数領域上の位置が上限周波数に設定され、他方のノッチにおける周波数領域上の位置が下限周波数に設定されることで設定帯域を一対のノッチによって画定することができる。これにより、フィルタ回路を、通過許容帯域を含む設定帯域における信号成分の通過を許容するバンドパスフィルタとすることができる。
【００１５】
（５）また、
前記上限周波数及び前記下限周波数は、前記設定帯域の中心周波数が前記通過許容帯域の中心周波数となるように設定されていることが好ましい。
この場合、通過許容帯域を設定帯域内に確実に含めることができる。
【００１６】
（６）また、上記フィルタ回路において、前記遅延量は、前記設定帯域の帯域幅に応じて設定することができる。
（７）さらに、前記位相量は、前記設定周波数に応じて設定することができる。
【００１７】
（８）上記フィルタ回路において、
前記処理部及び前記電力合成器が複数段直列に接続されており、
各段それぞれが生じさせる前記ノッチの設定周波数は、当該ノッチによって信号の通過を阻止することができる阻止帯域の一部と、周波数領域において隣接して設定される隣接ノッチの阻止帯域の一部とが互いに重複する周波数に設定されていてもよい。
この場合、各段によるノッチを複数重複させることができ、ノッチの周波数方向の幅を実質的に拡張することができる。この結果、フィルタ回路のフィルタ特性をより適切に設定することができる。
【００１８】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔１  第１実施形態の通信装置について〕
図１は、第１実施形態に係るフィルタ回路を備えた通信装置のブロック図である。
この通信装置１は、信号処理装置２と、信号処理装置２が出力する信号が与えられるフィルタ回路３と、信号処理装置２とフィルタ回路３との間に接続されたサーキュレータ４とを備えている。
通信装置１は、ベースバンド信号を変調した変調信号を出力する。変調信号は、例えば、無線信号（ＲＦ信号）である。通信装置１が出力する信号は、通信に使用される信号（通信信号）である。本実施形態における通信信号は、搬送波周波数がｆ０のＲＦ信号である。
通信装置１は、前記通信信号を無線波としてサーキュレータ４に接続されたアンテナ５から空間に放射する。
【００１９】
信号処理装置２は、信号処理部２ａと、バンドパス型ΔΣ変調器（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｄｅｌｔａ−Ｓｉｇｍａ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２ｂとを備えている。
信号処理部２ａは、デジタルのベースバンド信号（例えば、ＩＱベースバンド信号）に対して、デジタル直交変調などの一次変調を行って、デジタル変調信号（デジタルＲＦ信号）を生成する。ここで、デジタル変調信号の搬送波周波数はｆ０である。
信号処理部２ａは、生成したデジタル変調信号を、ΔΣ変調器２ｂに与える。なお、一次変調は、直交変調に限られず、ベースバンド信号を搬送波（周波数ｆ０）によって変調するものであればよい。
【００２０】
ΔΣ変調器２ｂは、信号処理部２ａから与えられるデジタルＲＦ信号に対してΔΣ変調を行い、パルス信号（量子化信号）を出力する。ΔΣ変調器２ｂのサンプリング周波数ｆＳは、ΔΣ変調器２ｂに入力される変調信号の搬送波周波数ｆ０よりも大きく設定される（ｆ０＜ｆＳ）。
【００２１】
信号処理装置２が出力するパルス信号は、搬送波周波数がｆ０のＲＦ信号を信号成分として含んでいる。また、前記パルス信号は、ＲＦ信号以外にΔΣ変調によって生じた量子化雑音等といった他の周波数の信号も信号成分として含んでいる。信号処理装置２が出力するパルス信号は、サーキュレータ４を通過してフィルタ回路３に与えられる。
【００２２】
フィルタ回路３は、与えられたパルス信号に対してフィルタ処理を行う。フィルタ回路３は、フィルタ処理として、パルス信号に信号成分として含まれている周波数ｆ０近傍の信号の通過を阻止し、それ以外の信号を通過させる処理を行う。つまり、フィルタ回路３は、ＲＦ信号を含む周波数ｆ０近傍の信号の通過を阻止するバンドエリミネーションフィルタ（ノッチフィルタ）としての機能を有している。
なお、フィルタ回路３の構成については、後に詳述する。
【００２３】
フィルタ回路３の後段には、一端がフィルタ回路３の出力端３ｂに接続され、他端が接地された終端抵抗素子６が接続されている。フィルタ回路３を通過した信号は、終端抵抗素子６によって終端される。
【００２４】
一方、フィルタ回路３によって通過が阻止されたＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の信号は、フィルタ回路３で反射し、サーキュレータ４に戻る。
サーキュレータ４は、３つのポートを有している。第１ポート４ａには、信号処理装置２が接続されている。第２ポート４ｂには、フィルタ回路３が接続されている。第３ポート４ｃには、アンテナ５が接続されている。
サーキュレータ４は、第１ポート４ａから与えられる信号を第２ポート４ｂから出力し、第２ポート４ｂから与えられる信号を第３ポート４ｃから出力するように構成されており、当該サーキュレータ４に信号が与えられたときのポートに応じて非可逆的に信号伝送を行う。
【００２５】
ＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の信号は、フィルタ回路３で反射することでサーキュレータ４の第２ポート４ｂに与えられる。
サーキュレータ４は、第２ポート４ｂに与えられたＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の信号を第３ポート４ｃから出力する。
サーキュレータ４の第３ポート４ｃから出力されたＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３を通過した後、アンテナ５に与えられ、アンテナ５によって通信信号として空間に放射される。
【００２６】
また、通信装置１は、ΔΣ変調器２ｂ及びフィルタ回路３を制御する機能を有する制御部７を備えている。
制御部７は、ΔΣ変調器２ｂに与えられるＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０に応じたΔΣ変調を行うようにΔΣ変調器２ｂを制御する機能を有するとともに、フィルタ回路３が信号の通過を阻止する帯域をＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０に応じて制御する機能を有している。
【００２７】
〔２  第１実施形態のフィルタ回路について〕
図２は、第１実施形態に係るフィルタ回路３の構成を示すブロック図である。
フィルタ回路３は、上述したように、バンドエリミネーションフィルタ（ノッチフィルタ）としての機能を有しており、当該フィルタ回路３が信号の通過を阻止する帯域が、搬送波周波数ｆ０のＲＦ信号の周波数帯域を含むように設定されている。
さらに、フィルタ回路３は、当該フィルタ回路３が信号の通過を阻止する帯域（の中心周波数）が調整可能（チューナブル）とされている。フィルタ回路３が信号の通過を阻止する帯域は、上述のように、制御部７によって制御される。
【００２８】
フィルタ回路３は、信号処理装置２からサーキュレータ４を介して入力端３ａに与えられる入力信号としてのパルス信号に対してフィルタ処理し、フィルタ処理したフィルタリング信号を出力端３ｂから出力する。
フィルタ回路３は、パルス信号が通過する信号線路３ｃから分岐した分岐線路３ｄに設けられた処理部１１と、信号線路３ｃを通過したパルス信号と処理部１１が出力する処理信号とを合成する電力合成器１２とを備えている。
【００２９】
処理部１１は、遅延素子１１ａと、位相器１１ｂとを備えている。遅延素子１１ａは、パルス信号を遅延させる遅延処理を行う機能を有している。また、位相器１１ｂは、パルス信号の位相を所定の位相量だけ移相させる移相処理を行う機能を有している。
つまり、処理部１１は、信号処理装置２から与えられるパルス信号に対して遅延した遅延信号を処理信号として生成する。
【００３０】
一般に、マルチパス環境下において直接波と遅延波との間に干渉が生じると、受信した信号波における周波数領域にはノッチが生じることが知られている。ノッチは、当該ノッチ周囲の周波数帯域の利得よりも小さい利得となっており、その利得の変化が非常に急峻な特性となって現れる。また、ノッチは、直接波と遅延波との間の干渉によって生じるので、周波数の高低に関わらず、周波数領域上に周期的に現れる。
【００３１】
本実施形態のフィルタ回路３は、上記のようなノッチをフィルタ処理に利用すべく、信号処理装置２からのパルス信号に対して遅延した遅延信号を生成し、生成した遅延信号とパルス信号とを合成する。これにより、フィルタ回路３は、合成した信号の周波数領域上にノッチを生じさせ、これによってパルス信号に対してフィルタ処理を行ったフィルタリング信号を出力する。
つまり、フィルタ回路３は、この周波数領域上に現れるノッチを利用して特定の周波数帯域の信号の通過を阻止するとともに、ノッチ以外の周波数帯域においては信号を通過させる。
【００３２】
図３は、フィルタ回路３のフィルタ特性の一例を示す図である。図中、横軸は周波数、縦軸は利得を示している。
図に示すように、フィルタ回路３のフィルタ特性には、ノッチＮが周期的に複数現れている。このノッチＮは、パルス信号と、その遅延波である処理信号とが合成されることで生じているため、両信号の位相に応じて周期的に複数現れている。
【００３３】
フィルタ回路３は、当該フィルタ回路３のフィルタ特性として現れるノッチＮの周波数領域上の位置を調整可能に構成されている。
以下、ノッチＮの周波数領域上の位置の調整について、図３中、周波数ω１のノッチＮ（以下、第１ノッチＮ１ともいう）と、周波数ω２のノッチＮ（以下、第２ノッチＮ２ともいう）に着目して説明する。
【００３４】
例えば、フィルタ回路３に与えられるパルス信号を時間領域で表したものをｆ（ｔ）、処理部１１が出力する遅延信号である処理信号を時間領域で表したものをｆ（ｔ−τ）とする。なお、ｔは時間、τはパルス信号に対する処理信号の遅延量（遅延時間）である。
これらを合成して得られるフィルタリング信号は、下記式（１）のように表すことができる。
ｆ（ｔ）  ＋  〔ｆ（ｔ−τ）を搬送波位相φだけずらした波形〕・・・（１）
【００３５】
さらに、上記式（１）を周波数領域で表すと、下記式（２）のようになる。
Ｆ（ω）  ＋  Ｆ（ω）ｅｘｐ（ｊ（ωτ＋φ））      ・・・（２）
【００３６】
上記式（２）中、Ｆ（ω）は、パルス信号を周波数領域で表したもの、ωは角周波数、φはパルス信号に対する処理信号の位相差を示す位相量（式（１）中の搬送波位相φと同じ）を示している。
上記式（２）をさらに変形すると、下記式（３）のように表すことができる。
Ｆ（ω）（１  ＋  ｅｘｐ（ｊ（ωτ＋φ）））      ・・・（３）
【００３７】
上記式（３）中、ωτ＋φは、フィルタリング信号の位相を表しており、角周波数ω１である第１ノッチＮ１における位相と、角周波数ω２である第２ノッチＮ２における位相とは２π異なっており、下記式（４）、（５）に示す関係にある。
さらに、式（５）から式（４）を減算すると、下記式（６）のようになる。
ω１τ  ＋  φ  ＝  ２ｎπ              ・・・（４）
ω２τ  ＋  φ  ＝  ２（ｎ＋１）π      ・・・（５）
ω２  −  ω１  ＝  ２π／τ            ・・・（６）
【００３８】
上記式（６）に示すように、第１ノッチＮ１と、第２ノッチＮ２との間の周波数帯域幅は、遅延量τによって表すことができる。
上記式（６）より、互いに隣接しているノッチ同士の周波数領域上における間隔は、遅延量τによって設定することができることが判る。
なお、上記式（６）は、下記式（７）のようにも表すことができる。
２π（ｆ２  −  ｆ１）  ＝  ２π／τ
ｆ２  −  ｆ１  ＝  １／τ              ・・・（７）
但し、ｆ２＝ω２／２π      ｆ１＝ω１／２π
【００３９】
また、上記式（３）中のωτ＋φが「０」である場合、式（３）は、２×Ｆ（ω）となり、パルス信号と同位相になる。つまり、このときの位相φは、例えば、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間の中心周波数を任意の周波数ωにおいて同位相とするためのパラメータとなる。
よって、任意の角周波数をω０とすると、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間の中心周波数をω０に設定するための位相量φは、下記式（８）のように表される。
ω０τ  ＋  φ  ＝  ０
φ  ＝  −ω０τ          ・・・（８）
【００４０】
上記式（８）に示すように、位相量φは、ω０と、遅延量τとによって表すことができる。すなわち、位相量φは、ω０と、遅延量τとによって求めることができる。
よって、例えば、パルス信号に含まれるＲＦ信号の周波数の搬送波周波数といったような任意の周波数領域上の位置に対して、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間の周波数ω０で位相量φを調整することができる。
このように、位相量φは、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間の中心周波数をω０に設定するための値であり、第１ノッチＮ１及び第２ノッチＮ２の周波数領域上の位置を設定するためのパラメータを構成している。
【００４１】
以上のように、フィルタ回路３は、処理部１１が出力する処理信号の遅延量τと、位相量φとを調整することによって、ノッチＮの周波数領域上の位置を調整可能とされている。つまり、遅延素子１１ａ及び位相器１１ｂは、遅延処理における遅延量τ及び移相処理における位相量φの調整によって、フィルタリング信号の周波数領域に現れるノッチＮの周波数領域上の位置を調整可能とされている。
例えば、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間で必要な帯域幅を決定すれば、上記式（６）によって、遅延量τが定まる。
さらに、定めた遅延量τを上記式（８）に代入することで、位相量φを求めることができる。なお、上記式（８）の位相量φは、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間の中心周波数をω０に設定するための値なので、ノッチＮの周波数領域上の位置をＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０に設定する場合、第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との中間に周波数ｆ０が位置するように第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２とを配置し、周波数ｆ０に対して第１ノッチＮ１と第２ノッチＮ２との間の帯域幅の１／２の値を加算又は減算してさらに２πを乗算した値を上記式（８）のω０として代入する。
以上によって、ノッチＮの周波数領域の位置を任意に設定するための遅延量τ及び位相量φを求めることができる。
【００４２】
処理信号の遅延量τは、処理部１１の遅延素子１１ａによって調整される。また、処理信号の位相量φは、処理部１１の位相器１１ｂによる移相処理によって調整される。
処理部１１の遅延素子１１ａ及び位相器１１ｂは、制御部７（図１）によって制御される。制御部７は、フィルタ回路３が信号の通過を阻止する帯域（阻止帯域）をＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０に応じて制御する。
【００４３】
つまり、遅延素子１１ａの遅延量τは、必要な帯域幅として設定される第１ノッチＮ１と、第２ノッチＮ２との間の周波数帯域幅に応じて制御部７により設定される。
また、位相器１１ｂの位相量φは、フィルタ処理に応じた設定周波数に応じて制御部７により設定される。
【００４４】
図４は、信号処理装置２が出力するパルス信号の周波数スペクトラムの一部を示す図であり、フィルタ回路３のフィルタ特性との関係を示している。図中、線図Ｐは、フィルタ回路３のフィルタ特性を示している。
【００４５】
図中、パルス信号は、ΔΣ変調器２ｂに与えられる変調信号（ＲＦ信号）の搬送波周波数ｆ０において、主信号成分を含んでいる。また、パルス信号は、変調信号の帯域以外の帯域に雑音成分を含んでいる。
このように、ΔΣ変調器２ｂから出力された信号は、パルス信号（デジタル信号）であるが、アナログ信号としてみると、ΔΣ変調器２ｂに入力された変調信号（ＲＦ信号）を信号成分として含んでいる。
【００４６】
また、図４に示すように、本実施形態のフィルタ回路３は、フィルタ回路３のフィルタ特性を示す線図Ｐに現れているノッチＮの周波数領域上の位置がＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０となるように、処理信号の遅延量τと、位相量φとが調整されている。
これにより、フィルタ回路３は、ＲＦ信号を含む搬送波周波数ｆ０近傍の信号の通過を阻止し、他の部分の周波数帯域においては信号を通過させるように設定されている。
【００４７】
つまり、フィルタ回路３は、ノッチＮの周波数領域上の位置を中心とした一定の帯域幅において信号の通過を阻止する阻止帯域を設定している。
よって、阻止帯域の中心周波数は、ノッチＮの周波数領域上の位置とほぼ一致している。よって、図４では、阻止帯域の中心周波数は、搬送波周波数ｆ０とほぼ一致するように設定されている。
また、阻止帯域は、図４に示すように、主信号成分（搬送波周波数ｆ０のＲＦ信号）の周波数帯域を含むように設定されている。
【００４８】
このように、フィルタ回路３は、搬送波周波数ｆ０近傍の信号の通過を阻止するバンドエリミネーションフィルタ（ノッチフィルタ）としての機能を有している。
【００４９】
なお、図４に示すように、ノッチＮは搬送波周波数ｆ０近傍以外の位置にも複数現れる。よって、フィルタ回路３は、主信号成分（ＲＦ信号）以外に、他のノッチＮに対応する周波数領域上の位置の雑音成分についても通過を阻止する。
【００５０】
フィルタ回路３を通過し、当該フィルタ回路３からフィルタリング信号として出力される信号は、終端抵抗素子６（図１）によって終端される。
一方、フィルタ回路３によって通過が阻止されたＲＦ信号を含んだ搬送波周波数ｆ０近傍の主信号成分、及びノッチＮに対応する位置の雑音成分は、当該フィルタ回路３で反射し、サーキュレータ４（図１及び図２）に戻る。
【００５１】
図１及び図２に示すように、フィルタ回路３で反射した信号成分は、サーキュレータ４の第３ポート４ｃから出力され、バンドパスフィルタ１３に与えられる。
このバンドパスフィルタ１３は、ＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の主信号成分を通過させ、それ以外のノッチＮに対応する位置の雑音成分については、通過を阻止するように構成されている。
これによって、バンドパスフィルタ１３の後段に設けられているアンテナ５には、ＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の主信号成分のみが与えられる。
アンテナ５は、与えられた主信号成分を空間に放射する。
【００５２】
上記構成のフィルタ回路３によれば、当該フィルタ回路３のフィルタ特性（フィルタリング信号の周波数領域上）に現れるノッチの周波数領域上の位置を遅延素子１１ａの遅延量τ及び位相器１１ｂの位相量φによって調整できるので、ノッチの周波数領域上の位置をフィルタ処理に応じて設定される設定周波数に設定することができ、ノッチを利用することによってフィルタ回路３として適切な周波数特性を容易に得ることができる。
また、ノッチは、周波数の高低に関わらず、フィルタ特性に周期的に現れる。よって、高周波信号を処理する場合においても、ノッチは一定の周波数幅ごとに現れるので、周波数の高低に関わらず、所望のフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００５３】
また、本実施形態のフィルタ回路３において、遅延素子１１ａの遅延量τ及び位相器１１ｂの位相量φは、ノッチの周波数領域上の位置がフィルタ処理に応じて設定される周波数（設定周波数）としてのＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０となるように調整されている。
このように、本実施形態のフィルタ回路３は、ノッチの周波数領域上の位置をフィルタ処理に応じた設定周波数とすることで、必要な帯域幅に対してフィルタ処理を行うことができる所望のフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００５４】
また、本実施形態のフィルタ回路３において、設定周波数が、パルス信号の周波数帯域の中で通過を阻止したい周波数として、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０とされている。
これにより、ノッチの周波数領域上の位置がＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０に設定されるので、フィルタ回路３を、ＲＦ信号の通過を阻止するバンドエリミネーションフィルタ（ノッチフィルタ）として構成することができる。
【００５５】
〔３  第２実施形態について〕
図５は、第２実施形態に係るフィルタ回路を備えた通信装置のブロック図である。
本実施形態の通信装置１は、信号処理装置２と、フィルタ回路３と、アンテナ５と、制御部７とを備えており、上記実施形態の通信装置１が備えているサーキュレータ４については備えていない。
【００５６】
信号処理装置２は、上記実施形態と同様の構成であり、搬送波周波数がｆ０のＲＦ信号を信号成分として含んでいるパルス信号を出力する。
信号処理装置２は、パルス信号をフィルタ回路３に与える。
本実施形態のフィルタ回路３は、フィルタ処理として、パルス信号に信号成分として含まれている周波数ｆ０近傍の信号を通過させ、それ以外の信号の通過を阻止する処理を行う。つまり、フィルタ回路３は、ＲＦ信号を含む周波数ｆ０近傍の信号を通過させるバンドパスフィルタとしての機能を有している。
【００５７】
フィルタ回路３は、通過させたＲＦ信号を含む周波数ｆ０近傍の信号をフィルタリング信号として出力し、アンテナ５に与える。
アンテナ５は、与えられたＲＦ信号を含む周波数ｆ０近傍の信号を通信信号として空間に放射する。
【００５８】
図６は、第２実施形態に係るフィルタ回路３の構成を示すブロック図である。
本実施形態のフィルタ回路３は、第１フィルタ回路部２１と、第２フィルタ回路部２２と、第３フィルタ回路部２３と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４とを備えている。
【００５９】
図７は、第１フィルタ回路部２１の構成を示すブロック図である。
図６及び図７を参照して、第１フィルタ回路部２１は、入力端２１ａに与えられる入力信号としてのパルス信号に対してフィルタ処理し、フィルタ処理したフィルタリング信号を出力端２１ｂから出力する。第１フィルタ回路部２１は、パルス信号が通過する信号線路２１ｃから分岐した分岐線路２１ｄに設けられた処理部１１と、信号線路２１ｃを通過したパルス信号と処理部１１が出力する処理信号とを合成する電力合成器１２とを備えて構成されており、上記実施形態のフィルタ回路３と同様の構成とされている。
【００６０】
よって、第１フィルタ回路部２１は、信号処理装置２からのパルス信号が与えられると、パルス信号に対してフィルタ処理を行ったフィルタリング信号を後段に設けられた第２フィルタ回路部２２に与える。
第２フィルタ回路部２２、２３も、上記実施形態のフィルタ回路３と同様の構成とされている。
よって、第２フィルタ回路部２２は、第１フィルタ回路部２１からのフィルタリング信号が与えられると、与えられたフィルタリング信号に対してさらにフィルタ処理を行ったフィルタリング信号を後段に設けられた第３フィルタ回路部２３に与える。
【００６１】
第３フィルタ回路部２３は、第２フィルタ回路部２２からのフィルタリング信号が与えられると、与えられたフィルタリング信号に対してさらにフィルタ処理を行ったフィルタリング信号を後段に設けられたバンドパスフィルタ２４に与える。バンドパスフィルタ２４に与えられたフィルタリング信号は、その後アンテナ５に与えられる。
【００６２】
このように、本実施形態のフィルタ回路３は、複数のフィルタ回路部２１、２２、２３によって、パルス信号に対して多段階にフィルタ処理を行うように構成されている。
【００６３】
また、各フィルタ回路部２１、２２、２３は、フィルタ回路３と同様、処理部１１が出力する処理信号の遅延量τと、位相量φとを調整することによって、ノッチＮの周波数領域上の位置を調整可能とされている。
処理信号の遅延量τは、処理部１１の遅延素子１１ａによって調整される。また、処理信号の位相量φは、処理部１１の位相器１１ｂによって調整される。
処理部１１の遅延素子１１ａ及び位相器１１ｂは、制御部７（図５）によって制御される。制御部７は、各フィルタ回路部２１、２２、２３が信号の通過を許容する帯域をＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０に応じて制御する。
【００６４】
図８（ａ）は、信号処理装置２が出力するパルス信号の周波数スペクトラムと、第１フィルタ回路部２１のフィルタ特性との関係を示す図である。
フィルタ回路３は、上述のように、周波数ｆ０近傍の信号を通過させるバンドパスフィルタとしての機能を有するように設定されている。
このため、第１フィルタ回路部２１は、第１フィルタ回路部２１のフィルタ特性を示す線図Ｐ１に現れているノッチＮの周波数領域上の位置がＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０と重ならないように調整されている。
【００６５】
図に示すように、第１フィルタ回路部２１のフィルタ特性に現れているノッチＮは、周波数ｆ０の両側に位置している。つまり、互いに隣接している一対のノッチＮが、周波数ｆ０の主信号成分を挟むように位置している。
【００６６】
第１フィルタ回路部２１は、一対のノッチＮが周波数ｆ０の主信号成分を挟んで位置するように、処理信号の遅延量τと、位相量φとが調整されている。
ここで、主信号成分を挟む一対のノッチＮの内、周波数ｆ０より高い周波数側に設定されているノッチＮの設定周波数は、周波数ｆ０近傍の帯域を含むように設定された設定帯域の上限周波数ｆＵ１に設定されている。
また、主信号成分を挟む一対のノッチＮの内、周波数ｆ０より低い周波数側に設定されているノッチＮの設定周波数は、前記設定帯域の下限周波数ｆＬ１に現れるように設定されている。
【００６７】
なお、前記設定帯域とは、パルス信号の周波数帯域の中で通過を許容したい通過許容帯域を含むように設定された帯域である。本実施形態の場合、通過許容帯域は、主信号成分が含まれている帯域である、ＲＦ信号の搬送波周波数ｆ０近傍の帯域である。通過許容帯域の中心周波数は、周波数ｆ０である。
設定帯域の帯域幅は、主信号成分や、雑音成分の状態等に応じて予め設定される。また、設定帯域の中心周波数は、通過許容帯域の中心周波数とほぼ一致するように設定される。この場合、通過許容帯域を設定帯域内に確実に含めることができる。
【００６８】
図８（ｂ）は、第１フィルタ回路部２１から出力されるフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。図中、破線は、パルス信号における雑音成分のプロファイルを示している。
図に示すように、第１フィルタ回路部２１から出力されるフィルタリング信号に含まれる雑音成分は、パルス信号の雑音成分と比較して、周波数ｆ０側に近い部分が除かれている。これによって、主信号成分と、雑音成分とがより離間され、両信号の分離が容易となっている。
【００６９】
なお、図８（ａ）に示すように、ノッチＮは、周波数領域上に複数現れるので、上限周波数ｆＵ１及び下限周波数ｆＬ１に位置するノッチＮ以外のノッチに対応する周波数領域上の位置の雑音成分についても除かれている。
【００７０】
第１フィルタ回路部２１は、図８（ｂ）に示すフィルタリング信号を出力し、第２フィルタ回路部２２に与える。
【００７１】
図９（ａ）は、第１フィルタ回路部２１が出力するフィルタリング信号の周波数スペクトラムと、第２フィルタ回路部２２のフィルタ特性との関係を示す図である。
図に示すように、第２フィルタ回路部２２のフィルタ特性に現れているノッチＮは、第１フィルタ回路部２１と同様、周波数ｆ０の両側に位置している。
第２フィルタ回路部２２は、一対のノッチＮが周波数ｆ０の主信号成分を挟んで位置するように、処理信号の遅延量τと、位相量φとが調整されている。
【００７２】
第２フィルタ回路部２２の設定帯域は、第１フィルタ回路部２１の設定帯域よりも広く設定されている。
設定帯域の中心周波数は、上述のように、通過許容帯域の中心周波数である周波数ｆ０とほぼ一致するように設定される。よって、第２フィルタ回路部２２のフィルタ特性における主信号成分を挟む一対のノッチＮの内、周波数ｆ０より高い周波数側に設定されているノッチＮの設定周波数は、第１フィルタ回路部２１の設定帯域における上限周波数ｆＵ１よりも高い周波数とされた上限周波数ｆＵ２に設定されている。
また、主信号成分を挟む一対のノッチＮの内、周波数ｆ０より低い周波数側に設定されているノッチＮの設定周波数は、第１フィルタ回路部２１の設定帯域における下限周波数ｆＬ１よりも低い周波数とされた下限周波数ｆＬ２に設定されている。
【００７３】
図９（ｂ）は、第２フィルタ回路部２２から出力されるフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。図中、破線は、第１フィルタ回路部２１が出力したフィルタリング信号における雑音成分のプロファイルを示している。
【００７４】
第２フィルタ回路部２２のノッチＮは、当該ノッチＮが信号の通過を阻止する阻止帯域の一部と、周波数領域において隣接している第１フィルタ回路部２１によって設定されるノッチＮ（隣接ノッチ）の阻止帯域の一部とが重複するように設定されている（図９（ａ））。
よって、図に示すように、第２フィルタ回路部２２から出力されるフィルタリング信号に含まれる雑音成分は、第１フィルタ回路部２１が出力したフィルタリング信号の雑音成分と比較して周波数ｆ０側の部分がさらに除かれている。これによって、主信号成分と、雑音成分とがさらに離間され、両信号の分離がより容易となっている。
【００７５】
第２フィルタ回路部２２の設定帯域の帯域幅は、主信号成分や、第１フィルタ回路部２１の設定帯域の帯域幅等に応じて予め設定される。
【００７６】
第２フィルタ回路部２２は、図９（ｂ）に示すフィルタリング信号を出力し、第３フィルタ回路部２３に与える。
【００７７】
第３フィルタ回路部２３の設定帯域は、第２フィルタ回路部２２の設定帯域よりもさらに広く設定されている。
これによって、第３フィルタ回路部２３は、他のフィルタ回路部２１、２２と同様、第２フィルタ回路部２２が出力したフィルタリング信号の雑音成分の周波数ｆ０側の部分を除くことができる。
よって、第３フィルタ回路部２３は、主信号成分と、雑音成分とをさらに離間し、両信号の分離を容易にする。
【００７８】
また、本実施形態では、各フィルタ回路部２１、２２、２３を接続することで、処理部１１及び電力合成器１２が複数段に直列に接続されており、各段それぞれが生じさせるノッチＮの設定周波数は、当該ノッチＮが信号の通過を阻止する阻止帯域の一部と、周波数領域において隣接して設定される他のフィルタ回路部によるノッチＮ（隣接ノッチ）の阻止帯域の一部とが互いに重複するような周波数に設定されている。
これによって、各フィルタ回路部２１、２２、２３によるノッチＮを複数重複させることができ、ノッチＮの周波数方向の幅を実質的に拡張することができる。この結果、フィルタ回路のフィルタ特性をより適切に設定することができる。
【００７９】
第３フィルタ回路部２３は、上記のようにして得たフィルタリング信号をバンドパスフィルタ２４に与える。
バンドパスフィルタ２４は、ＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の主信号成分を通過させ、それ以外のノッチＮに対応する位置の雑音成分については、通過を阻止するように構成されている。
これによって、バンドパスフィルタ２４の後段に設けられているアンテナ５には、ＲＦ信号を含んだ周波数ｆ０近傍の主信号成分のみが与えられる。
アンテナ５は、与えられた主信号成分を空間に放射する。
【００８０】
上記構成のフィルタ回路３によれば、各フィルタ回路部２１、２２、２３において、複数のノッチＮの中で互いに隣接している一対のノッチＮの内、一方のノッチＮの周波数領域上の位置として設定される設定周波数が、パルス信号の周波数帯域の中で通過を許容したい通過許容帯域を含むように設定された設定帯域の上限周波数であり、他方のノッチＮの周波数領域上の位置として設定される設定周波数が、設定帯域の下限周波数であるので、設定帯域を一対のノッチＮによって画定することができる。これにより、各フィルタ回路部２１、２２、２３を、通過許容帯域を含む設定帯域における信号成分の通過を許容するバンドパスフィルタとすることができる。
【００８１】
〔４  その他〕
なお、上記各実施形態では、フィルタ回路３に対して、ΔΣ変調器２ｂから出力されたパルス信号を与える場合を例示したが、他の信号を与えることもできる。
また、上記第１実施形態では、サーキュレータ４を用いたが、これに代えて方向性結合器を用いることもできる。
【００８２】
また、第２実施形態では、フィルタ回路３がフィルタ回路部を３つ備えた場合を例示したが、フィルタ回路３は、フィルタ回路部を１つ備えて構成することもできるし、４つ以上といったようにより多くのフィルタ回路部を備えて構成することもできる。
【００８３】
〔５  検証試験について〕
次に、本発明者が行った、上記フィルタ回路３に関する検証試験について説明する。
本発明者は、上記フィルタ回路をコンピュータシミュレーションによってモデル化し、信号を与えたときにフィルタ回路が出力するフィルタリング信号の周波数スペクトラムを比較することで、フィルタ回路の特性について検証評価した。
【００８４】
検証に用いたモデルとしては、上記第２実施形態において説明したバンドパスフィルタとしての機能を有するフィルタ回路３とし、さらに、フィルタ回路３が備えるフィルタ回路部の数が異なるものを用意した。
つまり、第１フィルタ回路部２１のみを備えたフィルタ回路３（実施例１）、第１フィルタ回路部２１と、第２フィルタ回路部２２とを備えたフィルタ回路３（実施例２）、第１フィルタ回路部２１、第２フィルタ回路部２２、及び第３フィルタ回路部２３を備えたフィルタ回路３（実施例３）と、フィルタ回路部の数が１つ、２つ、及び３つのフィルタ回路３を用意し、検証に用いた。
【００８５】
図１０は、検証試験においてフィルタ回路３に与えた入力信号の周波数スペクトラムを示す図である。
図に示すように、この入力信号は、ΔΣ変調器が出力するパルス信号であり、搬送波周波数ｆ０が４００ＭＨｚであるＲＦ信号を主信号成分として含んでいる。また、この入力信号は、主信号成分の帯域以外の帯域に雑音成分を含んでいる。
【００８６】
本検証試験では、フィルタ回路３の設定帯域を図１０の主信号成分を含む帯域に設定した。よって、本検証試験では、図１０に示す入力信号から当該入力信号に含まれる主信号成分を分離して取得するためのバンドパスフィルタとして構成したフィルタ回路３を用いた。
【００８７】
図１１は、実施例１によるフィルタ回路３が出力したフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
図中、淡色部分がフィルタリング信号の信号成分を示しており、濃色部分がフィルタ回路３によるフィルタ処理によって除かれた成分を示している。
図を見ると、雑音成分は、周波数ｆ０側に向く周波数ｆ０に近い部分が除かれている。これによって、主信号成分と、雑音成分とがより離間されていることが判る。
【００８８】
なお、周波数ｆ０側に向く周波数ｆ０に近い部分以外の部分も雑音成分が除去されているが、これは、フィルタ回路３のフィルタ特性に現れるノッチは、周波数ｆ０近傍以外の位置にも複数現れる。よって、図１１では、周波数ｆ０側に向く周波数ｆ０に近い部分以外に、周期的に現れるノッチＮに対応する周波数領域上の位置応じて雑音成分が除去されている。
【００８９】
図１２は、実施例２によるフィルタ回路３が出力したフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
図中、図１１と同様、淡色部分がフィルタリング信号の信号成分を示しており、濃色部分がフィルタ回路３によるフィルタ処理によって除かれた成分を示している。
図を見ると、雑音成分は、周波数ｆ０側に向く周波数ｆ０に近い部分がさらに除かれており、主信号成分と、雑音成分とがより離間されていることが判る。
【００９０】
図１３は、実施例３によるフィルタ回路３が出力したフィルタリング信号の周波数スペクトラムを示す図である。
図中、図１１、図１２と同様、淡色部分がフィルタリング信号の信号成分を示しており、濃色部分がフィルタ回路３によるフィルタ処理によって除かれた成分を示している。
図を見ると、雑音成分は、周波数ｆ０側に向く周波数ｆ０に近い部分が図１２の場合よりもさらに除かれていることが判る。
【００９１】
なお、図１１、図１２、及び図１３では、主信号成分以外の部分に雑音成分が残存するが、これらは、図６に示すように、フィルタ回路部の後段に設けられるバンドパスフィルタによって除去される。
【００９２】
このように、フィルタ回路３によれば、利得の変化が非常に急峻な特性として現れるノッチを利用して主信号成分を通過させた上で雑音成分を除去し、主信号成分と、雑音成分とを効果的に離間できることが確認できた。
さらに、フィルタ回路３は、フィルタ回路部を複数備えることで、主信号成分と、雑音成分とをさらに離間できることが確認できた。
【００９３】
以上のように、上記検証試験の結果から、フィルタ回路３によれば、主信号成分と、雑音成分とを効果的に離間でき、容易に主信号成分を分離しうる状態にできるといったように、ノッチを利用することによってフィルタ回路３として適切なフィルタ特性を得ることができることを確認できた。
【００９４】
〔６  むすび〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９５】
１  通信装置
２  信号処理装置
２ａ  信号処理部
２ｂ  変調器
３  フィルタ回路
３ａ  入力端
３ｂ  出力端
３ｃ  信号線路
３ｄ  分岐線路
４  サーキュレータ
４ａ  第１ポート
４ｂ  第２ポート
４ｃ  第３ポート
５  アンテナ
６  終端抵抗素子
７  制御部
１１  処理部
１１ａ  遅延素子
１１ｂ  位相器
１２  電力合成器
１３  バンドパスフィルタ
２１  第１フィルタ回路部
２２  第２フィルタ回路部
２３  第３フィルタ回路部
２４  バンドパスフィルタ
Ｐ  線図
Ｐ１  線図
Ｐ２  線図
【要約】
【課題】適切なフィルタ特性を容易に得ることができるフィルタ回路を提供する。
【解決手段】フィルタ回路３は、パルス信号に対してフィルタ処理することでフィルタリング信号を出力する。フィルタ回路３は、パルス信号に対して遅延処理を行う遅延素子１１ａ、及びパルス信号に対して移相処理を行う位相器１１ｂを備え、パルス信号に対して遅延処理及び移相処理を行った処理信号を出力する処理部１１と、パルス信号と、処理信号とを合成した信号をフィルタリング信号として出力する電力合成器１２とを備えている。遅延素子１１ａ及び位相器１１ｂは、フィルタリング信号の周波数領域に現れるノッチの周波数領域上の位置を、遅延処理における遅延量及び移相処理における位相量を調整することによって調整可能とされている。
【選択図】図２【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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【図１２】
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【図１３】
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