(57)【要約】【課題】同時に通過させることができる周波数帯域とその数を可変とした、通過損失の少ないフィルタ装置を実現する。【解決手段】分波器１１は、入力された信号を異なる周波数帯域に分岐し、振幅調整器１３−１〜１３−ｎに出力する。制御部１２は、振幅調整器１３−１〜１３−ｎのうち通過させる周波数帯域以外の周波数帯域の信号が入力される振幅調整器に、電力レベルを減衰させるよう指示する。振幅調整器１３−１〜１３−ｎは、制御部１２からの指示に従って、分波器１１から入力された信号をそのまま、あるいは、減衰させて整合回路１４へ出力し、整合回路１４は、振幅調整器１３−１〜１３−ｎから入力された信号を合成して１つの信号とし、出力する。【選択図】図１
2011146812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を複数の周波数帯域に分離して出力する分波部と、
前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御部と、
前記複数の周波数帯域それぞれに対応して設けられ、前記分波部から出力された前記周波数帯域の信号の電力レベルを前記制御部による制御に基づいて変化させる複数の振幅調整部と、
前記複数の振幅調整部において電力レベルを変化させた前記信号を合波する合波部と、
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
信号を複数の周波数帯域に分離して出力する分波部と、
前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御部と、
前記複数の周波数帯域それぞれに対応して設けられ、前記分波部から出力された前記周波数帯域の信号の電力レベルを前記制御部による制御に基づいて変化させる複数の振幅調整部と、
複数の出力端子を有し、前記出力端子それぞれが対象とする１以上の前記周波数帯域に応じて、前記複数の振幅調整部が電力レベルを変化させた前記信号を合波して出力する合成分配部と、
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項３】
信号をＮ個（Ｎは２以上の整数）の周波数帯域に分離して出力する分波部と、
前記Ｎ個の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御部と、
前記Ｎ個の周波数帯域それぞれに対応して設けられ、前記分波部から出力された前記周波数帯域の信号の電力レベルを前記制御部による制御に基づいて変化させるＮ個の振幅調整部と、
１または複数の前記振幅調整部に対応して設けられ、対応する前記振幅調整部において電力レベルを変化させた前記信号を合成するＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の正数）の合波部と、
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項４】
前記制御部は、通過させない前記周波数帯域の電力レベルを減衰させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の周波数帯域全てを略同一の電力レベルに制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの項に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記分波部に代えて、入力された複数の信号を合波した後、前記複数の周波数帯域に分離して出力する合分波部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記分波部として超伝導フィルタを用いることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの項に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記振幅調整部は、信号の電力レベルを減衰させる可変減衰器、信号の振幅を調整することにより電力レベルを増幅または減衰させる可変利得増幅器、または、可変減衰器と可変利得増幅器との組み合わせ、あるいは、低雑音増幅器と可変減衰器との組合せであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
前記振幅調整部は、温度依存性を有し、前記振幅調整部の雰囲気温度を変化させて前記信号の電力レベルを変化させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
信号のフィルタ方法であって、
信号を複数の周波数帯域に分離する分波ステップと、
前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御ステップと、
前記制御ステップにおける制御に基づいて、前記分波ステップにおいて分離された前記複数の周波数帯域の信号に対して個別に電力レベルを変化させる振幅調整ステップと、
前記振幅調整ステップにおいて電力レベルを変化させた前記複数の信号を合波する合波ステップと、
を有することを特徴とするフィルタ方法。
【請求項１１】
信号のフィルタ方法であって、
信号を複数の周波数帯域に分離する分波ステップと、
前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御ステップと、
前記制御ステップにおける制御に基づいて、前記分波ステップにおいて分離された前記複数の周波数帯域の信号に対して個別に電力レベルを変化させる振幅調整ステップと、
前記振幅調整ステップにおいて電力レベルを変化させた前記複数の信号を、複数の出力先それぞれが対象とする１以上の周波数帯域に応じて合波する合成分配ステップと、
を有することを特徴とするフィルタ方法。
【請求項１２】
信号をＮ個（Ｎは２以上の整数）の周波数帯域に分離して出力する分波ステップと、
前記Ｎ個の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御ステップと、
前記制御ステップにおける制御に基づいて、前記分波ステップにおいて分離された前記Ｎ個の周波数帯域の信号に対して個別に電力レベルを変化させる振幅調整ステップと、
前記振幅調整ステップにおいて電力レベルを変化させた前記Ｎ個の信号をＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の正数）に分け、分けられた前記信号を合成してＭ個の信号を生成する合成部と、
を有することを特徴とするフィルタ方法。
【請求項１３】
前記制御ステップにおいては、通過させない前記周波数帯域の電力レベルを減衰させることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかの項に記載のフィルタ方法。
【請求項１４】
前記制御ステップにおいては、前記複数の周波数帯域全てを略同一の電力レベルに制御することを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれかの項に記載のフィルタ方法。
【請求項１５】
前記分波ステップに代えて、複数の信号を合波した後、周波数帯域に分離して出力する合分波ステップを有することを特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれかの項に記載のフィルタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の周波数帯域の信号成分を通過させるフィルタ装置及びフィルタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通過させる信号成分の周波数帯域を可変とする場合、複数のフィルタを並べ、スイッチにより使用するフィルタを切り替える方法（例えば、非特許文献１、２参照）や、バラクタダイオードなどの可変容量素子を使ってフィルタ自体の周波数特性を変える方法などが用いられていた（例えば、非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】竹中他，「RFスペクトラムアナライザフロントエンド用MMICチップセット」，信学技報  MW94-83，ｐｐ．６１−６８，１９９４年
【非特許文献２】楢橋他、「Reconfigurable RFフロントエンドにおける要素技術の検討」、信学技報 SR2006-18，ｐｐ．３１−３４，２００６年
【非特許文献３】Ki-Byoung Kim  他、「Application of RF Varactor UsingBaxSr1-xTiO3/TiO2/HR-Si Substrate for  Reconfigurable Radio」、IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control,vol. 54, no. 11, november 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来技術では、同時に通過させることができる周波数帯域は１つのみになってしまうという問題があった。また、バラクタダイオードなどの可変容量素子を使って周波数を可変にするフィルタを形成した場合、バラクタダイオードの抵抗成分により、周波数固定の誘電体フィルタ等に比べてフィルタの通過損失が大きくなるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、同時に通過させることができる周波数帯域とその数を可変とし、かつ、通過損失の少ないマルチバンドのフィルタ装置及びフィルタ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、信号を複数の周波数帯域に分離して出力する分波部と、前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御部と、前記複数の周波数帯域それぞれに対応して設けられ、前記分波部から出力された前記周波数帯域の信号の電力レベルを前記制御部による制御に基づいて変化させる複数の振幅調整部と、前記複数の振幅調整部において電力レベルを変化させた前記信号を合波する合波部と、を備えることを特徴とするフィルタ装置である。
【０００７】
また本発明は、信号を複数の周波数帯域に分離して出力する分波部と、前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御部と、前記複数の周波数帯域それぞれに対応して設けられ、前記分波部から出力された前記周波数帯域の信号の電力レベルを前記制御部による制御に基づいて変化させる複数の振幅調整部と、複数の出力端子を有し、前記出力端子それぞれが対象とする１以上の前記周波数帯域に応じて、前記複数の振幅調整部が電力レベルを変化させた前記信号を合波して出力する合成分配部と、を備えることを特徴とするフィルタ装置である。
【０００８】
また本発明は、信号をＮ個（Ｎは２以上の整数）の周波数帯域に分離して出力する分波部と、前記Ｎ個の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御部と、前記Ｎ個の周波数帯域それぞれに対応して設けられ、前記分波部から出力された前記周波数帯域の信号の電力レベルを前記制御部による制御に基づいて変化させるＮ個の振幅調整部と、１または複数の前記振幅調整部に対応して設けられ、対応する前記振幅調整部において電力レベルを変化させた前記信号を合成するＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の正数）の合波部と、を備えることを特徴とするフィルタ装置である。
【０００９】
また本発明は、上述したフィルタ装置であって、前記制御部は、通過させない前記周波数帯域の電力レベルを減衰させることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、上述したフィルタ装置であって、前記制御部は、前記複数の周波数帯域全てを略同一の電力レベルに制御することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上述したフィルタ装置であって、前記分波部に代えて、入力された複数の信号を合波した後、前記複数の周波数帯域に分離して出力する合分波部を備えることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上述したフィルタ装置であって、前記分波部として超伝導フィルタを用いることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上述したフィルタ装置であって、前記振幅調整部は、信号の電力レベルを減衰させる可変減衰器、信号の振幅を調整することにより電力レベルを増幅または減衰させる可変利得増幅器、または、可変減衰器と可変利得増幅器との組み合わせ、あるいは、低雑音増幅器と可変減衰器との組合せであることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、上述したフィルタ装置であって、前記振幅調整部は、温度依存性を有し、前記振幅調整部の雰囲気温度を変化させて前記信号の電力レベルを変化させることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、信号のフィルタ方法であって、信号を複数の周波数帯域に分離する分波ステップと、前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御ステップと、前記制御ステップにおける制御に基づいて、前記分波ステップにおいて分離された前記複数の周波数帯域の信号に対して個別に電力レベルを変化させる振幅調整ステップと、前記振幅調整ステップにおいて電力レベルを変化させた前記複数の信号を合波する合波ステップと、を有することを特徴とするフィルタ方法である。
【００１６】
また本発明は、信号のフィルタ方法であって、信号のフィルタ方法であって、信号を複数の周波数帯域に分離する分波ステップと、前記複数の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御ステップと、前記制御ステップにおける制御に基づいて、前記分波ステップにおいて分離された前記複数の周波数帯域の信号に対して個別に電力レベルを変化させる振幅調整ステップと、前記振幅調整ステップにおいて電力レベルを変化させた前記複数の信号を、複数の出力先それぞれが対象とする１以上の周波数帯域に応じて合波する合成分配ステップと、を有することを特徴とするフィルタ方法である。
【００１７】
また本発明は、信号をＮ個（Ｎは２以上の整数）の周波数帯域に分離して出力する分波ステップと、前記Ｎ個の周波数帯域それぞれにおいて電力レベルを変化させるよう制御する制御ステップと、前記制御ステップにおける制御に基づいて、前記分波ステップにおいて分離された前記Ｎ個の周波数帯域の信号に対して個別に電力レベルを変化させる振幅調整ステップと、前記振幅調整ステップにおいて電力レベルを変化させた前記Ｎ個の信号をＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の正数）に分け、分けられた前記信号を合成してＭ個の信号を生成する合成部と、を有することを特徴とするフィルタ方法である。
【００１８】
また本発明は、上述したフィルタ方法であって、前記制御ステップにおいては、通過させない前記周波数帯域の電力レベルを減衰させることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、上述したフィルタ方法であって、前記制御ステップにおいては、前記複数の周波数帯域全てを略同一の電力レベルに制御することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、上述したフィルタ方法であって、前記分波ステップに代えて、複数の信号を合波した後、周波数帯域に分離して出力する合分波ステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の周波数帯域について個別に電力レベルを制御することが可能となるため、複数の周波数帯域のうち任意の１または複数の周波数帯域、あるいは、それら複数の周波数帯域全てを通過させることができるとともに、構成要素として低損失の誘電体フィルタや超電導フィルタ等を用いること可能となり、通過損失の少ないマルチバンドの可変フィルタ装置を実現することが可能となる。また、複数の周波数帯域について個別に電力レベルを制御することによって、複数の周波数帯域の電力レベルを同程度に揃えることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態によるフィルタ装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態によるフィルタ装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態によるフィルタ装置の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態によるフィルタ装置の構成を示す図である。
【図５】第５の実施形態によるフィルタ装置の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の構成例を示す図である。
【図７】第２の実施形態の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
[第１の実施形態]
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態によるフィルタ装置１の構成を示す図である。同図において、フィルタ装置１は、分波器１１、制御部１２、振幅調整器１３−１〜１３−ｎ（ｎは２以上の整数）、及び、整合回路１４を備えて構成される。
【００２５】
分波器１１は、１つの入力端子と複数の出力端子を有し、入力端子から入力された信号をｎ個の周波数帯域の信号に分離し、分離した信号それぞれを、振幅調整器１３−１〜１３−ｎに接続される出力端子より出力する。制御部１２は、振幅調整器１３−１〜１３−ｎに電力レベルを減衰させるよう指示する。振幅調整器１３−１〜１３−ｎは、例えば、可変減衰器であり、制御部１２の指示に基づいて、分波器１１から入力された信号の電力レベルを減衰させる。整合回路１４は、振幅調整器１３−１〜１３−ｎのそれぞれに接続される入力端子と、１つの出力端子とを有し、振幅調整器１３−１〜１３−ｎから入力された信号を１つの信号に合成して出力端子より出力する。なお、整合回路１４に代えて、複数の信号を合波する合波器または合成器を用いてもよい。
【００２６】
続いて、本実施形態によるフィルタ装置１の動作について説明する。
まず、分波器１１に、例えば、複数の周波数帯域の信号を重畳した信号など、複数周波数帯域に信号成分を有する信号が入力される。分波器１１は、入力された信号をＮ個の異なる周波数帯域１〜ｎに分岐すると、分岐した周波数帯域ｉ（１≦ｉ≦ｎ、ｉは整数）の信号を振幅調整器１３−ｉに出力する。
【００２７】
一方、制御部１２は、外部から入力された指示、例えば、図示しない入力手段を用いてユーザにより入力された指示や、図示しない後段の信号処理回路等からの指示により、通過させる周波数帯域ｋ（ｋは１〜ｎのいずれかの整数）を取得する。この通過させる周波数帯域ｋは１つであってもよく、複数であってもよい。制御部１２は、通過させる周波数帯域ｋに対応した振幅調整器１３−ｋに電力レベルの減衰を行なわない旨の指示を出力し、振幅調整器１３−ｋを除く振幅調整器１３−ｊ（１≦ｊ≦ｎ、ｊはｋを除く整数）に電力レベルを大きく減衰させる、例えば、０に近づける旨の指示を出力する。
【００２８】
振幅調整器１３−ｋは、制御部１２からの指示に従って、分波器１１から入力された周波数帯域ｋの信号をそのまま整合回路１４へ出力し、振幅調整器１３−ｋ以外の振幅調整器１３−ｊは、制御部１２からの指示に従って、分波器１１から入力された周波数帯域ｊの信号の電力レベルを減衰させて整合回路１４へ出力する。
【００２９】
整合回路１４は、振幅調整器１３−１〜１３−ｎから入力された信号を低損失で合成して１つの信号とし、出力する。これにより、１または複数の周波数帯域ｋの信号成分をフィルタリングした信号が出力されることになる。
【００３０】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、第２の実施形態によるフィルタ装置２の構成を示す図である。同図において、フィルタ装置２は、合分波器２１、制御部２２、振幅調整器２３−１〜２３−ｎ（ｎは２以上の整数）、及び、合成分配器２４を備えて構成される。
【００３１】
制御部２２、振幅調整器２３−１〜２３−ｎはそれぞれ、第１の実施形態によるフィルタ装置１の制御部１２、振幅調整器１３−１〜１３−ｎと同様の機能を有する。合分波器２１は、複数の入力端子及び出力端子を有し、複数の入力端子それぞれから入力された信号を合波した後、ｎ個の周波数帯域の信号に分離し、分離した信号それぞれを振幅調整器２３−１〜２３−ｎに接続される出力端子より出力する。合成分配器２４は、それぞれが振幅調整器２３−１〜２３−ｎに接続される入力端子と、複数の出力端子とを備え、各出力端子に応じて振幅調整器２３−１〜２３−ｎから入力された信号を合成し、出力する。なお、合成分配器２４に代えて、複数の信号を合波および分波する合分波器を用いてもよい。
【００３２】
続いて、本実施形態によるフィルタ装置２の動作について説明する。
まず、合分波器２１は、入力された複数の信号を合成した後、この合成した信号を周波数帯域１〜ｎに分岐し、それぞれを振幅調整器２３−１〜２３−ｎに出力する。
制御部２２、振幅調整器２３−１〜２３−ｎは、第１の実施形態によるフィルタ装置１の制御部１２、振幅調整器１３−１〜１３−ｎと同様の動作を行なう。すなわち、制御部２２は、外部から入力された指示により通過させる周波数帯域ｋ（ｋは１〜ｎのいずれかの整数）を取得する。本実施形態においても、通過させる周波数帯域ｋは１つであってもよく、複数であってもよい。制御部２２は、周波数帯域ｋに対応した振幅調整器２３−ｋに電力レベルの減衰を行なわない旨の指示を出力し、振幅調整器２３−ｋを除く振幅調整器２３−ｊ（１≦ｊ≦ｎ、ｊはｋを除く整数）に、電力レベルを大きく減衰させる旨の指示を出力する。振幅調整器２３−ｋは、合分波器２１から入力された周波数帯域ｋの信号をそのまま合成分配器２４へ出力し、振幅調整器２３−ｋ以外の振幅調整器２３−ｊは、合分波器２１から入力された周波数帯域ｊの電力レベルを制御部１２の指示に従って減衰させて合成分配器２４へ出力する。
【００３３】
合成分配器２４の備える各端子それぞれには、振幅調整器２３−１〜２３−ｎから入力された信号のうち合成すべき信号、つまり、合成対象の周波数帯域が決められている。合成分配器２４は、出力先の各端子別に、振幅調整器２３−１〜２３−ｎより入力された信号のうち合成対象となっている周波数帯域の信号を選択して合成し、出力する。なお、１つの端子が合成対象とする周波数帯域は、周波数帯域１〜ｎの全てまたは一部であってもよく、いずれか１つであってもよい。また、複数の出力先の端子が合成対象とする周波数帯域は、全て同じ、あるいは、全て異なっていてもよく、一部が同じであってもよい。
【００３４】
[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は、第３の実施形態によるフィルタ装置３の構成を示す図である。同図において、フィルタ装置３は、合分波器３１、制御部３２、振幅調整器３３−１〜３３−ｎ（ｎは２以上の整数）、及び、整合回路３４−１〜３４−ｍ（ｍは２以上ｎ未満の整数）を備えて構成される。振幅調整器３３−１〜３３−ｎはそれぞれ、整合回路３４−１〜３４−ｍのいずれかに接続される。以下、振幅調整器３３−１〜３３−ｎを総称して振幅調整器３３と記載し、整合回路３４−１〜３４−ｍを総称して整合回路３４と記載する。
【００３５】
合分波器３１、制御部３２、振幅調整器３３−１〜３３−ｎはそれぞれ、第２の実施形態によるフィルタ装置２の合分波器２１、制御部２２、振幅調整器２３−１〜２３−ｎと同様の機能を有する。整合回路３４−１〜３４−ｍは、１または複数の入力端子と、１つの出力端子とを備え、入力端子と接続される振幅調整器３３から入力された信号を合成し、出力端子より出力する。なお、整合回路３４−１〜３４−ｍに代えて、複数の信号を合波するｍ個の合波器または合成器を用いてもよい。
【００３６】
続いて、本実施形態によるフィルタ装置３の動作について説明する。合分波器３１、制御部３２、振幅調整器３３−１〜３３−ｎは、第２の実施形態によるフィルタ装置２の合分波器２１、制御部２２、振幅調整器２３−１〜２３−ｎと同様の動作を行なう。
すなわち、合分波器３１は、入力された複数の信号を合成した後、この合成した信号を周波数帯域１〜ｎに分岐し、それぞれ振幅調整器３３−１〜３３−ｎに出力する。制御部３２は、外部から入力された指示により通過させる周波数帯域ｋ（ｋは１〜ｎのいずれかの整数）を取得する。本実施形態においても、通過させる周波数帯域ｋは１つであってもよく、複数であってもよい。制御部３２は、周波数帯域ｋに対応した振幅調整器３３−ｋに電力レベルの減衰を行なわない旨の指示を出力し、振幅調整器３３−ｋを除く振幅調整器３３−ｊ（１≦ｊ≦ｎ、ｊはｋを除く整数）に、電力レベルを大きく減衰させる旨の指示を出力する。振幅調整器３３−ｋは、合分波器３１から入力された周波数帯域ｋの信号をそのまま接続先の整合回路３４へ出力し、振幅調整器３３−ｋ以外の振幅調整器３３−ｊは、合分波器３１から入力された周波数帯域ｊの電力レベルを減衰させて接続先の整合回路３４へ出力する。
【００３７】
整合回路３４−１〜３４−ｍは、自身に接続される振幅調整器３３から入力された信号を合成して１つの信号とし、出力する。これにより、整合回路３４−１〜３４−ｍからは、１または複数の周波数帯域ｋの信号成分をフィルタリングした信号が出力されることになる。
【００３８】
[第４の実施形態]
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図４は、第４の実施形態によるフィルタ装置４の構成を示す図である。同図において、フィルタ装置４は、分波器４１、制御部４２、振幅調整器４３−１〜４３−ｎ（ｎは２以上の整数）、及び、整合回路４４を備えて構成される。
【００３９】
分波器４１は、１つの入力端子と複数の出力端子を有し、入力端子から入力された信号をｎ個の周波数帯域の信号に分離し、分離した信号それぞれを、振幅調整器４３−１〜４３−ｎに接続される出力端子より出力する。制御部４２は、振幅調整器４３−１〜４３−ｎに電力レベルを増幅または減衰させるよう指示する。振幅調整器４３−１〜４３−ｎは、制御部４２の指示に基づいて、分波器４１から入力された信号の振幅を調節することにより、利得を上げて電力レベルを増幅させたり、電力レベルを減衰させたりする。整合回路４４は、振幅調整器４３−１〜４３−ｎそれぞれに接続される入力端子と、１つの出力端子とを備え、振幅調整器４３−１〜４３−ｎから入力された信号を１つの信号に合成して出力端子より出力する。なお、整合回路４４に代えて、複数の信号を合波する合波器または合成器を用いてもよい。
【００４０】
続いて、本実施形態によるフィルタ装置４の動作について説明する。
まず、分波器４１に、例えば、複数の周波数帯域の信号を重畳した信号など、複数周波数帯域に信号成分を有する信号が入力される。分波器４１は、入力された信号を異なる周波数帯域１〜ｎに分岐すると、分岐した周波数帯域ｉ（１≦ｉ≦ｎ、ｉは整数）の信号を振幅調整器４３−ｉに出力する。
【００４１】
一方、制御部４２は、外部から入力された指示、例えば、図示しない入力手段を用いてユーザにより入力された指示や、図示しない信号処理回路等からの指示により、通過させる周波数帯域ｋ（ｋは１〜ｎのいずれかの整数）を取得する。この通過させる周波数帯域ｋは１つであってもよく、複数であってもよい。制御部４２は、通過させる周波数帯域ｋに対応した振幅調整器４３−ｋに、電力レベルの減衰を行なわないか、増幅する旨の指示を出力し、振幅調整器４３−ｋを除く振幅調整器４３−ｊ（１≦ｊ≦ｎ、ｊはｋを除く整数）には、電力レベルを大きく減衰させる旨の指示を出力する。
なお、制御部４２に、通過させる周波数帯域ｋとともに、その電力レベルが入力された場合、振幅調整器４３−ｋに、周波数帯域ｋの電力レベルを指示する。
【００４２】
振幅調整器４３−ｋは、制御部４２からの指示に従って、分波器４１から入力された周波数帯域ｋの信号をそのまま整合回路４４へ出力するか、指示された電力レベルに増幅または減衰させて出力する。また、振幅調整器４３−ｋ以外の振幅調整器４３−ｊは、制御部４２からの指示に従って、分波器４１から入力された周波数帯域ｊの電力レベルを大きく減衰させて整合回路４４へ出力する。
【００４３】
整合回路４４は、振幅調整器４３−１〜４３−ｎから入力された信号を合成して１つの信号とし、出力する。これにより、１または複数の周波数帯域ｋの信号成分をフィルタリングした信号が出力されることになる。
【００４４】
[第５の実施形態]
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図５は、第５の実施形態によるフィルタ装置５の構成を示す図である。同図において、フィルタ装置５は、分波器５１、制御部５２、振幅調整器５３−１〜５３−ｎ（ｎは２以上の整数）、及び、整合回路５４を備えて構成される。
【００４５】
分波器５１は、１つの入力端子と複数の出力端子を有し、入力端子から入力された信号をｎ個の周波数帯域の信号に分離し、分離した信号それぞれを、振幅調整器５３−１〜５３−ｎに接続される出力端子より出力する。制御部５２は、振幅調整器５３−１〜５３−ｎに電力レベルを減衰させるよう指示する。振幅調整器５３−１〜５３−ｎは、制御部５２の指示に基づいて、分波器５１から入力された信号の電力レベルを減衰させる。整合回路５４は、振幅調整器５３−１〜５３−ｎのそれぞれに接続される入力端子と、１つの出力端子とを備え、振幅調整器５３−１〜５３−ｎから入力された信号を１つの信号に合成して出力する。なお、整合回路５４に代えて、複数の信号を合波する合波器または合成器を用いてもよい。
【００４６】
続いて、本実施形態によるフィルタ装置５の動作について説明する。
まず、分波器５１に、複数周波数帯域に信号成分を有する信号、ここでは、周波数帯域１〜ｎの信号を重畳した信号が入力される。同図に示すように、これらの周波数帯域１〜ｎは、電力レベルがそれぞれ異なっている。分波器５１は、入力された信号を異なる周波数帯域１〜ｎに分岐すると、分岐した周波数帯域ｉ（１≦ｉ≦ｎ、ｉは整数）の信号を振幅調整器５３−ｉに出力する。
【００４７】
一方、制御部５２は、外部から入力された指示により電力レベルを取得する。制御部５２は、振幅調整器５３−１〜５３−ｎへ取得した電力レベルを指示する。振幅調整器５３−１〜５３−ｎは、制御部５２からの指示に従って、分波器５１から入力された信号の電力レベルを指示された電力レベルまで減衰させて整合回路５４へ出力する。整合回路５４は、振幅調整器５３−１〜５３−ｎから入力された信号を合成して１つの信号とし、出力する。これにより、入力信号に含まれる周波数帯域１〜Ｎの電力レベルの差を縮めることができる。
【００４８】
一般に無線受信機においては、送信機と受信機の距離による減衰等により、数１０から１００ｄＢ程度の範囲でばらつきがある受信信号電力を扱う。一方、無線信号のようなアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器（ＡＤＣ）は、低コスト化を図るため、一度に処理できるアナログ信号電力の範囲は５０〜６０ｄＢ以内に抑えることが多い。このため、前述のような１００ｄＢといった大きな電力差のある複数信号を受信する場合、ＡＤＣの前に自動利得調整増幅器（ＡＧＣ）等を用いて、大きな電力の信号が来た場合は減衰させ、微弱な信号が来た場合は増幅することで、ダイナミックレンジを圧縮している。しかしながら、このような手法では、大きな電力の信号と微弱な信号が同時に入力した場合、大きな電力に合わせてＡＧＣの利得を下げるため、微弱な信号はノイズより低いレベルとなり、受信が困難となる。
特に、複数の無線周波数の無線信号を同時に受信し、ＡＧＣ、ＡＤＣで処理する場合、送受信機間距離の差による電力差に加え、特定小電力規格や微弱無線規格といった、無線規格の違いによる送信電力の違いが５０ｄＢ程度あるため、さらに受信電力の差が大きくなるという問題がある。
そこで、第５の実施形態によるフィルタ装置５を用いることにより、受信信号に含まれる周波数帯域１〜Ｎの電力レベルの差を縮めてからＡＤＣに出力することができる。このように、受信信号のダイナミックレンジを圧縮できるため、上記の問題を解決することが可能となる。
【００４９】
[構成例]
次に、本発明のフィルタ装置の具体的な構成例について説明する。
図６は、フィルタ装置１００の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態によるフィルタ装置１の具体的な構成例である。
同図において、フィルタ装置１００は、トリプレクサ１１０、制御部１２０、可変ＡＴＴ（ＡＴＴ：アッテネータ）１３０−１〜１３０−３（以下、総称して「ＡＴＴ１３０」と記載）、及び、トリプレクサ１４０を備えて構成される。
【００５０】
トリプレクサ１１０は、整合回路１１１及びフィルタ（以下、「ＦＩＬ」と記載）１１２−１〜１１２−３から構成される。整合回路１１１は、入力された信号を３系統に分配し、ＦＩＬ１１２−１〜１１２−３はそれぞれ異なる周波数帯域の信号を通過させる。
可変ＡＴＴ１３０−ｉ（１≦ｉ≦３、ｉは整数）は、制御部１２０の指示に基づいて、ＦＩＬ１１２−ｉから入力された信号の電力レベルを減衰させる。
トリプレクサ１４０は、ＦＩＬ１４１−１〜１４１−ｎ及び整合回路１４２から構成される。ＦＩＬ１４１−ｉ（１≦ｉ≦３、ｉは整数）は、可変ＡＴＴ１３０−ｉより入力された信号から、ＦＩＬ１１２−ｉと同じ周波数帯域の信号を通過させる。整合回路１４２は、ＦＩＬ１４１−１〜１４１−ｎから出力された信号を合波して１つの信号として出力する。
【００５１】
続いて、フィルタ装置１００の動作について説明する。
ここでは、ＦＩＬ１１２−１及びＦＩＬ１４１−１は８００ＭＨｚの周波数帯域を通過させ、ＦＩＬ１１２−２及びＦＩＬ１４１−２は２．４ＧＨｚの周波数帯域を通過させ、ＦＩＬ１１２−３及びＦＩＬ１４１−３は５ＧＨｚの周波数帯域を通過させるものとする。
【００５２】
それぞれが８００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚの周波数帯域を使用する複数の無線装置から送信された信号を無線信号受信装置が備えるアンテナによって同時に受信したとする。この受信信号が、フィルタ装置１００に入力される。
トリプレクサ１１０の整合回路１１１は、受信した信号をＦＩＬ１１２−１〜ＦＩＬ１１２−３へ分配する。ＦＩＬ１１２−１は、８００ＭＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ１３０−１に出力し、ＦＩＬ１１２−２は、２．４ＧＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ１３０−２に出力し、ＦＩＬ１１２−３は、５ＧＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ１３０−３に出力する。
【００５３】
例えば、制御部１２０は、８００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚの中から通過させる周波数帯域の指示を受けた場合、通過させる周波数帯域に対応する可変ＡＴＴ１３０に電力レベルの減衰を行なわない旨の指示を出力し、それ以外の可変ＡＴＴ１３０には、電力レベルを大きく減衰させる旨の指示を出力する。
可変ＡＴＴ１３０−ｉ（１≦ｉ≦３、ｉは整数）は、制御部１２０からの指示に従って、ＦＩＬ１１２−ｉから入力された信号をそのまま、あるいは、電力レベルを大きく減衰させてトリプレクサ１４０のＦＩＬ１４１−ｉに出力する。
【００５４】
トリプレクサ１４０のＦＩＬ１４１−１は、８００ＭＨｚの周波数帯域の信号を通過させ、ＦＩＬ１４２−２は、２．４ＧＨｚの周波数帯域の信号を通過させ、ＦＩＬ１４２−３は、５ＧＨｚの周波数帯域の信号を通過させる。整合回路１４２は、ＦＩＬ１４２−１〜１４２−３から入力された信号を１つの信号に合成して出力する。
【００５５】
図７は、無線信号受信装置の無線受信部３００の構成を示すブロック図であり、第３の実施形態によるフィルタ装置３を用いた具体的な構成例である。
同図において、無線受信部３００は、アンテナ３０１−１、３０１−２、デュプレクサ３１０−１、３１０−２、制御部３２０、可変ＡＴＴ３３０−１−１、３３０−１−２、３３０−２−１、３３０−２−２、整合回路３４０−１、３４０−２、及び、増幅器３５０−１、３５０−２を備えて構成される。以下、可変ＡＴＴ３３０−１−１、３３０−１−２、３３０−２−１及び３３０−２−２を総称して可変ＡＴＴ３３０と記載する。
【００５６】
デュプレクサ３１０−１は、整合回路３１１−１及びＦＩＬ３１２−１−１、３１２−１−２から構成される。整合回路３１１−１は、入力された信号を分配し、ＦＩＬ３１２−１−１、３１２−１−２はそれぞれ異なる周波数帯域の信号を通過させる。
デュプレクサ３１０−２は、整合回路３１１−２及びＦＩＬ３１２−２−１、３１２−２−２から構成される。整合回路３１１−２は、入力された信号を分配し、ＦＩＬ３１２−２−１、３１２−２−２はそれぞれ異なる周波数帯域の信号を通過させる。
【００５７】
可変ＡＴＴ３３０−ｉ−ｊ（１≦ｉ≦２、１≦ｊ≦２、ｉ，ｊは整数）は、制御部３２０の指示に基づいて、ＦＩＬ３１２−ｉ−ｊから入力された信号の電力レベルを減衰させる。整合回路３４０−ｉは、可変ＡＴＴ３３０−ｉ−１、３４１−ｉ−２から出力された信号を合波して１つの信号として出力する。増幅器３５０−ｉは、整合回路３４０−ｉから出力された信号を増幅する。
【００５８】
続いて、無線受信部３００の動作について説明する。
ここでは、ＦＩＬ３１２−１−１は３００ＭＨｚの周波数帯域を通過させ、ＦＩＬ３１２−１−２は８００ＭＨｚの周波数帯域を通過させ、ＦＩＬ３１２−２−１は２．４ＧＨｚの周波数帯域を通過させ、ＦＩＬ３１２−２−２は５ＧＨｚの周波数帯域を通過させるものとする。
【００５９】
アンテナ３０１−１は、それぞれが３００ＭＨｚ、８００ＭＨｚの周波数帯域を使用する複数の無線装置から送信された信号を受信し、デュプレクサ３１０−１に出力する。デュプレクサ３１０−１の整合回路３１１−１は、受信した信号をＦＩＬ３１２−１−１及び３１２−２−１へ分配する。ＦＩＬ３１２−１−１は、３００ＭＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ３３０−１−１に出力し、ＦＩＬ３１２−１−２は、８００ＭＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ３３０−１−２に出力する。
【００６０】
一方、アンテナ３０１−２は、それぞれが２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚの周波数帯域を使用する複数の無線装置から送信された信号を受信し、デュプレクサ３１０−２に出力する。デュプレクサ３１０−２の整合回路３１１−２は、受信した信号をＦＩＬ３１２−２−１及び３１２−２−２へ分配する。ＦＩＬ３１２−２−１は、２．４ＧＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ３３０−２−１に出力し、ＦＩＬ３１２−２−２は、５ＧＨｚの周波数帯域の信号を通過させて可変ＡＴＴ３３０−２−２に出力する。
【００６１】
制御部３２０は、３００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚの中から通過させる周波数帯域の指示を受けると、通過させる周波数帯域に対応する可変ＡＴＴ３３０に電力レベルの減衰を行なわない旨の指示を出力し、それ以外の可変ＡＴＴ３３０には、電力レベルを大きく減衰させる旨の指示を出力する。
可変ＡＴＴ３３０−ｉ−ｊは、制御部３２０からの指示に従って、ＦＩＬ３１２−ｉ−ｊから入力された信号をそのまま、あるいは、電力レベルを大きく減衰させて出力する。整合回路３４０−ｉは、可変ＡＴＴ３３０−ｉ−１、３３０−ｉ−２から出力された信号を合波して１つの信号として出力し、増幅器３５０−ｉは、整合回路３４０−ｉから出力された信号を増幅する。
【００６２】
なお、第１の実施形態における分波器１１、第２の実施形態における合分波器２１、第３の実施形態における合分波器３１、第４の実施形態における分波器４１、第５の実施形態における分波器５１として超伝導フィルタを用いることができる。
【００６３】
また、第１の実施形態における振幅調整器１３−１〜１３−ｎ、第２の実施形態における振幅調整器２３−１〜２３−ｎ、第３の実施形態における振幅調整器３３−１〜３３−ｎ、第４の実施形態における振幅調整器４３−１〜４３−ｎ、第５の実施形態における振幅調整器５３−１〜５３−ｎとして、可変減衰器のほか、可変利得増幅器、または、可変減衰器と可変利得増幅器の組み合わせ、あるいは、低雑音増幅器と可変減衰器の組合せを用いることができる。特に、低雑音増幅器の後に可変減衰器を置く構成にすることで、フィルタの雑音特性が改善するというメリットがある。
【００６４】
また、第１の実施形態における振幅調整器１３−１〜１３−ｎ、第２の実施形態における振幅調整器２３−１〜２３−ｎ、第３の実施形態における振幅調整器３３−１〜３３−ｎ、第５の実施形態における振幅調整器５３−１〜５３−ｎとして、雰囲気温度によって減衰量が変化する振幅調整器を使用することができる。この場合、振幅調整器の周辺に温度調節装置を備えておき、制御部１２、２２、３２、５２は、振幅調整器に備えられている温度調節装置に対して、減衰量に対応した温度とするよう指示を出力する。従来は、温度を一定に保って振幅調整器を使用していたが、本実施形態では、要求される減衰量に応じて振幅調整器の雰囲気温度を変化させることにより、簡易に減衰量を変更させることができる。
【００６５】
同様に、第４の実施形態における振幅調整器４３−１〜４３−ｎとして、雰囲気温度によって利得が変化する振幅調整器を使用することができる。この場合、振幅調整器の周辺に温度調節装置を備えておき、制御部４２は、振幅調整器に備えられている温度調節装置に対して、増幅または減衰させる利得に対応した温度とするよう指示を出力する。
【００６６】
また、第１の実施形態の分波器１１、第４の実施形態の分波器４１、第５の実施形態の分波器５１に代えて合分波器を用いたり、第２の実施形態の合分波器３１、第３の実施形態の合分波器３１に代えて、分波器を用いたりすることもできる。
【００６７】
上述した実施形態によれば、複数の周波数帯域のうち、任意の１または複数の周波数帯域、あるいは、それら複数の周波数帯域全てを通過させることができる、低損失のマルチバンドのフィルタ装置を実現することが可能となる。また、複数の周波数帯域の電力レベルを揃えることも可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１、２、３、４、５、１００…フィルタ装置
１１、４１、５１…分波器（分波部）
１２、２２、３２、４２、５２、１２０、３２０…制御部
１３−１〜１３−ｎ、２３−１〜２３−ｎ、３３−１〜３３−ｎ、４３−１〜４３−ｎ、５３−１〜５３−ｎ…振幅調整器（振幅調整部）
１４、３４−１〜３４−ｍ、４４、５４…整合回路（合波部）
２４…合成分配器（合成分配部）
２１、３１…合分波器（合分波部）
１１０、１４０…トリプレクサ
１１１、１４２、３１１−１、３１１−２、３４０−１、３４０−２…整合回路
１１２−１〜１１２−３、１４１−１〜１４１−３、３１２−１−１、３１２−１−２、３１２−２−１、３１２−２−２…フィルタ（ＦＩＬ）
１３０−１〜１３０−３、３３０−１−１、３３０−１−２、３３０−２−１、３３０−２−２…可変アッテネータ（可変ＡＴＴ）
３００…無線受信部
３０１−１、３０１−２…アンテナ
３１０−１、３１０−２…デュプレクサ
３５０−１、３５０−２…増幅器
【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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