(57)【要約】【課題】部品点数の増加等を最小限に抑制しつつ、効果的に高調波成分に相当する雑音成分を遮断することが可能なフィルタ装置を提供する。【解決手段】出力信号Ｓoutの雑音周波数に対応し且つ当該出力信号Ｓoutを導通させるコイル１０及び１２と、当該雑音周波数に対応し且つ当該雑音周波数を有する雑音成分を遮断するＬＣフィルタをコイル１０及び１２と共に夫々構成するコンデンサ１１及び１３と、当該雑音成分の高調波に対応し且つコイル１０及び１２と磁気的に夫々結合されるコイル２０及び３０と、当該高調波に対応し且つ当該高調波に相当する雑音成分を遮断するＬＣフィルタをコイル２０及び３０と共に夫々構成するコンデンサ２１及び３１と、を備える。【選択図】図１
2011018987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号の雑音成分の周波数である雑音周波数に対応し、且つ前記出力信号を導通させる主コイル手段と、
前記雑音周波数に対応し、且つ前記雑音周波数を有する前記雑音成分を遮断する主フィルタ手段を前記主コイル手段と共に構成する主コンデンサ手段と、
前記雑音成分の高調波に対応し、且つ前記主コイル手段の一部と磁気的に結合される副コイル手段と、
前記高調波に対応し、且つ前記高調波に相当する前記雑音成分を遮断する副フィルタ手段を前記副コイル手段と共に構成する副コンデンサ手段と、
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ装置において、
前記副コイル手段を構成する導線が、前記主コイル手段を構成する導線よりも細いことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフィルタ装置において、
前記出力信号が音響信号であり、
前記副コイル手段として、前記雑音周波数の第二高調波に対応する前記副コイル手段を少なくとも備えると共に、
前記副コンデンサ手段として、前記第二高調波に対応する当該副コンデンサ手段であって、前記第二高調波に相当する前記雑音成分を遮断する前記副フィルタ手段を前記第二高調波に対応する前記副コイル手段と共に構成する当該副コンデンサ手段を少なくとも備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のフィルタ装置において、
前記副コイル手段として、前記雑音周波数の第一高調波に対応する当該副コイル手段を更に備えると共に、
前記副コンデンサ手段として、前記第一高調波に対応する当該副コンデンサ手段であって、前記第一高調波に相当する前記雑音成分を遮断する前記副フィルタ手段を前記第一高調波に対応する前記副コイル手段と共に構成する当該副コンデンサ手段を更に備えることを特徴とするフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、フィルタ装置の技術分野に属し、より詳細には、増幅装置等から出力されて来る出力信号に含まれている雑音成分を遮断するフィルタ装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、その高効率増幅特性（最大効率が９０％以上）に着目して、いわゆるＤ級増幅器についての開発が盛んである。
【０００３】
このＤ級増幅器は、例えばパルス幅変調方式を応用してスイッチング回路を用いて電力増幅を行うことで、上述した高効率増幅を実現している。上記Ｄ級増幅器に係るスイッチング回路から出力されるのは必然的に矩形波の出力信号となるが、コイル（インダクタンス）とコンデンサとを組み合わせてなるローパスフィルタ（ＬＣフィルタ）を介することで、この出力信号から音響信号たる源信号を取り出す構成とされている。
【０００４】
一方、上記出力信号には、一般に上記矩形波に係る高調波成分が雑音として含まれることとなるが、音響信号に係るＤ級増幅器からの出力信号については、上記ローパスフィルタではこの高調波成分を充分に除去することができないことが知られている。これは、Ｄ級増幅器からの出力信号が音響信号である場合、当該音響信号としての通過周波数を確保する必要性から、高調波成分が充分に遮断できない場合があるためである。
【０００５】
そして、この高調波成分を除去する構成としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に開示されている技術では、上記ローパスフィルタとは別のＬＣフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせて用いることで、当該ローパスフィルタでは完全に除去できない高調波成分（高周波成分）自体を抽出し、それを反転させた信号をチョークトランスを用いて元のスピーカ線に加算することにより、当該高調波成分自体を相殺する構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１８４３０（第１図、段落番号［０００８］及び［００２５］等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術では、以下のような問題点がある。
（１）本来のローパスフィルタとは別に高調波成分抽出用のフィルタ回路及びチョークトランス並びに反転回路等が必要なため、フィルタ装置としての回路規模がかなり増大する。
（２）高調波成分抽出用のフィルタが複数段必要となるため、元々の出力信号の成分に対して位相差が生じた場合、相殺すべき高周波成分を適切に相殺できない恐れがある。
（３）矩形波信号としての周波数成分はチョークトランスにより相殺できた場合でも、その高調波成分までは相殺できない恐れがある。
（４）高音質化を目的としている技術であるため、その効果を定量的に評価することが困難である。
【０００８】
そこで、本願は上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、部品点数の増加等を最小限に抑制しつつ、効果的に高調波成分に相当する雑音成分を遮断することが可能なフィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、出力信号の雑音成分の周波数である雑音周波数に対応し、且つ前記出力信号を導通させる主コイル手段と、前記雑音周波数に対応し、且つ前記雑音周波数を有する前記雑音成分を遮断する主フィルタ手段を前記主コイル手段と共に構成する主コンデンサ手段と、前記雑音成分の高調波に対応し、且つ前記主コイル手段の一部と磁気的に結合される副コイル手段と、前記高調波に対応し、且つ前記高調波に相当する前記雑音成分を遮断する副フィルタ手段を前記副コイル手段と共に構成する副コンデンサ手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るフィルタ装置の構成を示す回路図等であり、（ａ）は当該回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ装置からの出力信号の周波数特性を示す図である。
【図２】実施形態に係るコイルの構造を例示する図であり、（ａ）は第１の例の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’部の横断面拡大図であり、（ｃ）は第２の例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本願を実施するための形態について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１２】
なお、以下に説明する実施形態は、例えば車載用の音響装置としての増幅器と、当該増幅器により増幅された音響信号を音として放音するスピーカと、の間に接続されるフィルタ装置に対して本願を適用した場合の実施の形態である。また、図１は実施形態に係るフィルタ装置の構成を示す回路図等であり、図２は当該フィルタ装置に含まれるコイルの構造を例示する図である。
【００１３】
図１に示すように、実施形態に係る車載用のフィルタ装置Ｆは、同じく車載用の増幅器Ｔと、スピーカＳＰと、の間に接続され、当該増幅器Ｔから出力されて来る音響信号たる出力信号Ｓoutに対して実施形態に係るフィルタ処理を施し、スピーカＳＰに出力する。
【００１４】
このとき、当該増幅器Ｔは、図１に示すように電源ＶＤＤと電源ＶＳＳとの間にトランジスタ等であるスイッチング素子Ｔ１及びＴ２が直列に接続されてなる、いわゆるＤ級増幅器である。そして、当該スイッチング素子Ｔ１とスイッチング素子Ｔ２との接続点から出力信号Ｓoutが出力される構成とされている。なお、当該増幅器Ｔにおけるスイッチング周波数を「ｆ」とする。このスイッチング周波数ｆの具体例としては、例えば４００キロヘルツが挙げられる。
【００１５】
一方、フィルタ装置Ｆは、出力信号Ｓoutの経路を兼ねるために相互に接続されており且つ主コイル手段の一例としてのコイル１０及び１２と、当該コイル１０と接地端との間に接続された主コンデンサ手段の一例としてのコンデンサ１１と、当該コイル１２と接地端との間に接続された主コンデンサ手段の一例としてのコンデンサ１３と、鉄心等からなるコア４０を介してコイル１０と磁気的に接続された副コイル手段の一例としてのコイル２０と、当該コイル２０と接地端との間に接続された副コンデンサ手段の一例としてのコンデンサ２１と、同様に鉄芯等からなるコア５０を介してコイル１２と磁気的に接続された副コイル手段の一例としてのコイル３０と、当該コイル３０と接地端との間に接続された副コンデンサ手段の一例としてのコンデンサ３１と、により構成されている。このとき、コイル１０のインダクタンスの値をＬ１０とし、コイル１２のインダクタンスの値をＬ１２とし、コイル２０のインダクタンスの値をＬ２０とし、コイル３０のインダクタンスの値をＬ３０とする。またコンデンサ１１の静電容量の値をＣ１１とし、コンデンサ１３の静電容量の値をＣ１３とし、コンデンサ２１の静電容量の値をＣ２１とし、コンデンサ３１の静電容量の値をＣ３１とする。
【００１６】
ここで、コイル１０とコイル２０とは上述したようにコア４０を介して磁気的に接続されるが、この磁気的な接続は、例えば図２（ａ）にその縦断面図を示し且つ図２（ｂ）にその横断面図を示すように、一例として円環状で且つ断面形状が長方形のコア４０に巻回された導線１０Ｌからなるコイル１０の外側に更に巻回された導線２０Ｌによりコイル２０が構成される構造とすることにより、実現できる。
【００１７】
なお、コイル１０とコイル２０との磁気的な接続は、例えば図２（ｃ）にその縦断面図を示すように、一例として円環状のコア４０の一部に巻回された導線１０Ｌによりコイル１０を構成する一方、当該コア４０の他の一部に巻回された導線２０Ｌによりコイル２０を構成する構造とすることによっても、実現することが可能である。
【００１８】
また、コイル１０を構成する導線１０Ｌは、上述したようにそれ自体が出力信号Ｓoutの経路となっているため、電気抵抗等に起因する損失を低減すべく一定以上の太さが必要となる。これに対してコイル２０を構成する導線２０Ｌは、上記出力信号Ｓoutの経路なることはないため、導線１０Ｌよりも細い導線を用いて構成されている。
【００１９】
更に、図２に夫々例示した構造は、コイル１２とコイル３０との間のコア５０を介した磁気的な接続を実現する場合にも、同様に用いられている構造である。
【００２０】
実施形態に係るフィルタ装置Ｆでは、先ずコイル１０及びコイル１２並びにコンデンサ１１及びコンデンサ１３により第一のＬＣフィルタを構成する。この第一のＬＣフィルタでは、出力信号Ｓoutに含まれている周波数ｆの雑音成分を遮断するべく、そのカットオフ周波数が、周波数ｆより低く且つ可聴周波数帯域より所定周波数だけ高い周波数（例えば４０キロヘルツ）とされている。即ち、当該第一のＬＣフィルタにおいては、例えば、
１／［２×π×｛（Ｌ１０＋Ｌ１２）×（Ｃ１１＋Ｃ１３）｝１／２］＝４０キロヘルツ
とされている。
【００２１】
これに加えてフィルタ装置Ｆでは、コンデンサ２１と、コア４０を介してコイル１０と磁気的に接続されているコイル２０と、により第二のＬＣフィルタを構成し、この第二のＬＣフィルタは出力信号Ｓoutに含まれている周波数ｆの第一高調波（周波数２ｆ）に相当する雑音成分を遮断する。即ち、当該第二のＬＣフィルタにおいては、
１／｛２×π×｛Ｌ２０×Ｃ２１｝１／２｝＝２×ｆ
とされている。
【００２２】
更にフィルタ装置Ｆでは、コンデンサ３１と、コア５０を介してコイル１２と磁気的に接続されているコイル３０と、により第三のＬＣフィルタを構成し、この第三のＬＣフィルタは出力信号Ｓoutに含まれている周波数ｆの第二高調波（周波数３ｆ）に相当する雑音成分を遮断する。即ち、当該第三のＬＣフィルタにおいては、
１／｛２×π×｛Ｌ３０×Ｃ３１｝１／２｝＝３×ｆ
とされている。
【００２３】
以上の構成により、フィルタ装置Ｆを通過した出力信号Ｓoutの周波数成分としては、図１（ｂ）に例示するように、上記第一のＬＣフィルタにより遮断しきれなかった周波数ｆの成分がいわゆる「リップル」として残置してはいるものの、その第一高調波成分（周波数２ｆ）及び第二高調波成分（周波数３ｆ）については、破線で例示する従来の場合に比して格段にその遮断効果が得られることとなる。
【００２４】
またこのことは、実施形態に係るフィルタ装置Ｆが車載用であり、且つ通常車載用としては他にラジオ受信機が搭載される場合が多いことを考慮すると、図１（ｂ）に例示するように上記第一高調波（具体的には例えば周波数８００キロヘルツ）及び第二高調波（具体的には例えば周波数１２００キロヘルツ）がＡＭラジオ放送の受信帯域に含まれる場合に特に効果的となる。より具体的には、例えば増幅器Ｔのスイッチング周波数ｆを変更することにより上記第一高調波等がＡＭラジオ放送の受信帯域に入らないようにするといった構成を別途追加することなく当該第一高調波及び第二高調波に相当する雑音成分を遮断できるので、車載用として求められる省スペース性等の要求を満たしつつ、当該雑音成分を効果的に遮断できるのである。
【００２５】
以上説明したように、実施形態に係るフィルタ装置Ｆの動作によれば、コンデンサ２１及び３１と、コア４０及びコア５０を介してコイル１０及び１２と夫々磁気的に結合されるコイル２０及び３０と、により周波数ｆの雑音成分の第一高調波及び第二高調波に相当する雑音成分を遮断するＬＣフィルタを夫々に構成するので、部品点数等の増加を最小限に抑制しつつ、効果的に当該各高調波に相当する雑音成分を遮断することができる。
【００２６】
また、コイル２０（３０）を構成する導線２０Ｌをコイル１０（１２）を構成する導線１０Ｌよりも細くすることができるので、フィルタ装置Ｆ内でコイル２０又はコイル３０が占める空間的な領域を小さくすることができ、フィルタ装置Ｆとしての大型化を抑制できる。
【００２７】
更に、音響信号たる出力信号Ｓoutについて、周波数ｆの雑音成分の第一高調波と第二高調波とを夫々遮断するためのＬＣフィルタを夫々に構成するコイル２０及び３０並びにコンデンサ２１及び３１を備えるので、音響信号に影響の大きい第一高調波及び第二高調波に夫々相当する雑音成分を、部品点数等の増加を最小限に抑制しつつ有効に遮断することができる。
【００２８】
なお、上述した実施形態では、上記第一高調波及び第二高調波に夫々相当する雑音成分を除去すべくコイル２０及び３０並びにコンデンサ２１及び３１を備える構成としたが、よりフィルタ装置Ｆとしての構成を簡略化するのであれば、第二高調波に相当する雑音成分を除去するためのコイル３０及びコンデンサ３１のみを備える構成としてもよい。これは、出力信号Ｓoutが音響信号である場合、第一高調波に相当する雑音成分よりは第二高調波に相当する雑音成分の方が影響が大きいことによるものである。
【００２９】
この場合には、フィルタ装置Ｆとしての構成をより簡素化しつつ、音響信号に最も影響の大きい第二高調波に相当する雑音成分を有効に遮断することができることになる。
【００３０】
更に、上述した実施形態に係るフィルタ装置Ｆに対して、第三高調波（周波数４ｆ）に相当する雑音成分を除去する第四のＬＣフィルタを追加した構成としてもよい。この場合でも、出力信号Ｓoutの経路となっているコイルの一部と磁気的に接続される他のコイル及びこれに対応するコンデンサにより当該第四のＬＣフィルタを構成することで、実施形態と同様の効果を奏させることができる。
【００３１】
また、上述した実施形態では、増幅器ＴとスピーカＳＰとの間に接続されるフィルタ装置Ｆに対して本願を適用した場合について説明したが、これ以外に、増幅器Ｔと同様のものを含む種々のスイッチング素子からなるいわゆるスイッチング電源装置における高調波雑音を遮断するフィルタ装置に対して本願を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｆ    フィルタ装置
Ｔ    増幅器
ＳＰ    スピーカ
Ｓout    出力信号
１０、１２、２０、３０    コイル
１１、１３、２１、３１    コンデンサ
１０Ｌ、２０Ｌ    導線
４０、５０    コア
【図１】
2011018987.tif 000003
【図２】
2011018987.tif 000004