(57)【要約】【課題】信号の周波数帯域による分離を円滑に行う。【解決手段】入力信号を受ける入力信号端子１０と、接地された接地キャパシタンス要素２２と、接地された接地インダクタンス要素２４と、接地キャパシタンス要素２２と入力信号端子１０とを接続する接続インダクタンス要素３２と、接地インダクタンス要素２４と入力信号端子１０とを接続する接続キャパシタンス要素３４と、接続インダクタンス要素３２と接地キャパシタンス要素２２との中間部位である第一中間部位４２を接地するか否かを切り替える第一スイッチ５２と、接続キャパシタンス要素３４と接地インダクタンス要素２４との中間部位である第二中間部位４４を接地するか否かを切り替える第二スイッチ５４とを備え、第一スイッチ５２をＯＮにすれば、高周波成分出力端子６４から高周波成分を、第二スイッチ５４をＯＮにすれば、低周波成分出力端子６２から低周波成分を取り出せる。【選択図】  図６
2004349740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を受ける入力信号端子と、
前記入力信号端子に一端が接続されている接続インダクタンス要素と、
前記入力信号端子に一端が接続されている接続キャパシタンス要素と、
前記接続インダクタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第一接地切替手段と、
前記接続キャパシタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第二接地切替手段と、を備えた入力信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力信号処理装置であって、
前記接続インダクタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地キャパシタンス要素と、
前記接続キャパシタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地インダクタンス要素と、を備えた入力信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の入力信号処理装置であって、
前記第一接地切替手段および前記第二接地切替手段の内の一つ以上は、半導体スイッチまたはＭＥＭＳスイッチである、入力信号処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の入力信号処理装置を使用して、前記入力信号から高周波成分を取得する高周波成分取得方法であって、
前記第一接地切替手段を使用して前記接続インダクタンス要素の他端を接地する第一中間部位接地工程と、
前記接続キャパシタンス要素の他端から出力された信号を取得する第二中間部位信号取得工程と、を備えた高周波成分取得方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の入力信号処理装置を使用して、前記入力信号から低周波成分を取得する低周波成分取得方法であって、
前記第二接地切替手段を使用して前記接続キャパシタンス要素の他端を接地する第二中間部位接地工程と、
前記接続インダクタンス要素の他端から出力された信号を取得する第一中間部位信号取得工程と、を備えた低周波成分取得方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力信号の周波数帯域による分離に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、入力信号を周波数帯域により分離することが行われている。入力信号の分離は、（ｉ）スイッチを使用するもの、（ｉｉ）デュプレクサを使用するもの、がある。
【０００３】
（ｉ）スイッチを使用するもの
これは、入力信号を、スイッチにより、ローパスフィルタあるいはハイパスフィルタに導くことにより、入力信号を分離するものである。入力信号から低周波（高周波）信号を取り出す場合は、入力信号をローパスフィルタ（ハイパスフィルタ）に導く。スイッチとしては、同軸スイッチあるいは半導体スイッチを用いることが一般的である。
【０００４】
図１０を参照して、スイッチ１０４の端子ａと端子ｂとを接続することにより、入力信号端子１０２をハイパスフィルタ１０６に接続する。これにより、入力信号から高周波信号を取り出すことができる。また、スイッチ１０４の端子ａと端子ｃとを接続することにより、入力信号端子１０２をローパスフィルタ１０８に接続する。これにより、入力信号から低周波信号を取り出すことができる。
【０００５】
（ｉｉ）デュプレクサを使用するもの
これは、入力信号を、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタを組み合わせたデュプレクサに導き、低周波信号および高周波信号を取り出すものである。スイッチを用いる場合と異なるのは、入力信号を導く部分をローパスフィルタあるいはハイパスフィルタに切り替える必要が無いことである。
【０００６】
図１１を参照して、入力信号端子１０２をデュプレクサ１１０に接続する。デュプレクサ１１０は、ハイパスフィルタ１１２およびローパスフィルタ１１４を有する。入力信号の内、高周波信号の成分は、ハイパスフィルタ１１２を通過する。入力信号の内、低周波信号の成分は、ローパスフィルタ１１４を通過する。
【０００７】
デュプレクサ１１０におけるハイパスフィルタ１１２の利得−周波数特性（ハイパス）１１２ａおよびローパスフィルタ１１４利得−周波数特性（ローパス）１１４ａは図１２（ａ）に示すようなものである。ただし、特性（ローパス）１１４ａの遮断周波数をｆ１、特性（ハイパス）１１２ａの遮断周波数をｆ２とする。そして、図示の便宜上、各々の特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。図１２（ａ）に示すように、ｆ１＜ｆ２である必要がある。
【０００８】
もし、図１２（ｂ）に示すように、ｆ２＜ｆ１の場合は、帯域Ｗ（遮断周波数の間の帯域）の信号が、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタの両フィルタに影響され、動作不良を引き起こす。
【０００９】
なお、デュプレクサを用いて信号を分離する方法は、特許文献１に記載がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１０１００５号公報（要約）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような信号の分離法には以下に説明するような問題点がある。スイッチを使用する方法の場合、同軸スイッチ、ＭＥＭＳスイッチ等の機械式スイッチは、物理的寸法が大きく、しかも同軸スイッチの場合は、寿命が短いという問題点がある。半導体スイッチは、低周波領域で歪特性が悪いという問題点がある。デュプレクサを使用すれば、スイッチを使用しないので、上記のような問題点を解消できる。しかし、帯域Ｗ（ｆ１〜ｆ２：図１２（ａ）参照）において損失が大きく、信号を取り出せないという問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明は、信号の周波数帯域による分離を円滑に行うことを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、入力信号を受ける入力信号端子と、入力信号端子に一端が接続されている接続インダクタンス要素と、入力信号端子に一端が接続されている接続キャパシタンス要素と、接続インダクタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第一接地切替手段と、接続キャパシタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第二接地切替手段とを備えるように構成される。
【００１３】
上記のように構成された発明によれば、入力信号端子は、入力信号を受ける。
接続インダクタンス要素は、入力信号端子に一端が接続されている。接続キャパシタンス要素は、入力信号端子に一端が接続されている。第一接地切替手段は、接続インダクタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える。第二接地切替手段は、接続キャパシタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、接続インダクタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地キャパシタンス要素と、接続キャパシタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地インダクタンス要素とを備えるように構成される。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の入力信号処理装置であって、第一接地切替手段および第二接地切替手段の内の一つ以上は、半導体スイッチまたはＭＥＭＳスイッチであるように構成される。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明を使用して、入力信号から高周波成分を取得する高周波成分取得方法であって、第一接地切替手段を使用して接続インダクタンス要素の他端を接地する第一中間部位接地工程と、接続キャパシタンス要素の他端から出力された信号を取得する第二中間部位信号取得工程とを備えるように構成される。
【００１７】
上記のように構成された発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明を使用して、入力信号から高周波成分を取得する高周波成分取得方法が提供される。この高周波成分取得方法は、第一中間部位接地工程と、第二中間部位信号取得工程とを備える。第一中間部位接地工程は、第一接地切替手段を使用して接続インダクタンス要素の他端を接地する。第二中間部位信号取得工程は、接続キャパシタンス要素の他端から出力された信号を取得する。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の入力信号処理装置を使用して、入力信号から低周波成分を取得する低周波成分取得方法であって、第二接地切替手段を使用して接続キャパシタンス要素の他端を接地する第二中間部位接地工程と、接続インダクタンス要素の他端から出力された信号を取得する第一中間部位信号取得工程とを備えるように構成される。
【００１９】
上記のように構成された発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明を使用して、入力信号から低周波成分を取得する低周波成分取得方法が提供される。この低周波成分取得方法は、第二中間部位接地工程と、第一中間部位信号取得工程とを備える。第二中間部位接地工程は、第二接地切替手段を使用して接続キャパシタンス要素の他端を接地する。第一中間部位信号取得工程は、接続インダクタンス要素の他端から出力された信号を取得する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２１】
第一の実施形態
図１は、第一の実施形態にかかる入力信号処理装置１の構成を示す回路図である。入力信号処理装置１は、入力信号端子１０、接続インダクタンス要素３２、接続キャパシタンス要素３４、第一中間部位４２、第二中間部位４４、第一スイッチ（第一接地切替手段）５２、第二スイッチ（第二接地切替手段）５４、低周波成分出力端子６２、高周波成分出力端子６４を備える。
【００２２】
入力信号端子１０は、入力信号を受けるための端子である。入力信号には高周波成分および低周波成分が含まれている。
【００２３】
接続インダクタンス要素３２は、入力信号端子１０に一端が接続されている。
なお、接続インダクタンス要素３２のインダクタンスをＬ１とする。
【００２４】
接続キャパシタンス要素３４は、入力信号端子１０に一端が接続されている。
なお、接続キャパシタンス要素３４のキャパシタンスをＣ２とする。
【００２５】
第一中間部位４２は、接続インダクタンス要素３２の他端に接続され、接続インダクタンス要素３２と低周波成分出力端子６２との中間部位である。
【００２６】
第二中間部位４４は、接続キャパシタンス要素３４の他端に接続され、接続キャパシタンス要素３４と高周波成分出力端子６４との中間部位である。
【００２７】
第一スイッチ（第一接地切替手段）５２は、第一中間部位４２を接地するか否かを切り替えるためのスイッチである。スイッチをＯＮにすれば、第一中間部位４２は接地される。スイッチをＯＦＦにすれば、第一中間部位４２は接地されない。なお、第一中間部位４２が接地されると、接続インダクタンス要素３２の他端が接地することになる。
【００２８】
第二スイッチ（第二接地切替手段）５４は、第二中間部位４４を接地するか否かを切り替えるためのスイッチである。スイッチをＯＮにすれば、第二中間部位４４は接地される。スイッチをＯＦＦにすれば、第二中間部位４４は接地されない。なお、第二中間部位４４が接地されると、接続キャパシタンス要素３４の他端が接地することになる。
【００２９】
なお、第一スイッチ５２および第二スイッチ５４は、半導体スイッチ（例えば、ＰＩＮダイオードまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））であってよい。すなわち、半導体スイッチ等のように、低周波領域で歪み特性が悪いようなものであってもかまわまない。
【００３０】
低周波成分出力端子６２は、第一中間部位４２に接続され、第一中間部位４２から出力される信号を取得するための端子である。
【００３１】
高周波成分出力端子６４は、第二中間部位４４に接続され、第二中間部位４４から出力される信号を取得するための端子である。
【００３２】
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
【００３３】
入力信号処理装置１は、入力信号から高周波成分あるいは低周波成分を取り出すために使用されるものである。図２は、入力信号処理装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３４】
まず、入力信号処理装置１を用いて、入力信号から高周波成分および低周波成分のどちらを取り出すかを決める（Ｓ１０）。ただし、この時点では、第一スイッチ５２および第二スイッチ５４の双方をＯＦＦにしておく。
【００３５】
ここで、入力信号から高周波成分を取り出すならば（Ｓ１０、高）、第一スイッチ５２をＯＮにして、第一中間部位４２を接地する（Ｓ２２）。第一スイッチ５２をＯＮにしたときの回路構成を図３に示す。ただし、第二スイッチ５４はＯＦＦであるため特に機能しないので、図示省略している。
【００３６】
接続キャパシタンス要素３４（キャパシタンス：Ｃ２）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、１／（２πｆ・Ｃ２）である。よって、高周波における接続キャパシタンス要素３４のインピーダンスは小さい。一方、接続インダクタンス要素３２（インダクタンス：Ｌ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、２πｆ・Ｌ１である。よって、高周波における接続インダクタンス要素３２のインピーダンスは大きい。よって、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの小さい接続キャパシタンス要素３４を通過して、高周波成分出力端子６４に到達する。一方、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの大きい接続インダクタンス要素３２を通過しにくい。よって、入力信号の内の高周波成分において、高周波成分出力端子６４に到達しないものを少なくできる。
【００３７】
このように、入力信号処理装置１はハイパスフィルタとしての機能を果たす。
このときの、利得−周波数特性を図４（ａ）に示す。遮断周波数をｆ２とする。
そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数ｆ２を超える高周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置１を通過できる。遮断周波数ｆ２未満の周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置１を通過できない。
【００３８】
また、後述するように、低周波成分出力端子６２は、入力信号の内の低周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の高周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第一スイッチ５２がＯＮにされているので、接続インダクタンス要素３２を通過してしまった高周波成分も、第一スイッチ５２の方へ逃げていく。これにより、低周波成分出力端子６２に高周波成分が出力されにくくなる。すなわち、低周波成分出力端子６２がアイソレーションされる。
【００３９】
図２に戻り、入力信号の内の高周波成分は、高周波成分出力端子６４に到達し、高周波成分出力端子６４から高周波成分を取得する（Ｓ２４）。
【００４０】
なお、入力信号から低周波成分を取り出すならば（Ｓ１０、低）、第二スイッチ５４をＯＮにして、第二中間部位４４を接地する（Ｓ３２）。第二スイッチ５４をＯＮにしたときの回路構成を図５に示す。ただし、第一スイッチ５２はＯＦＦであるため特に機能しないので、図示省略している。
【００４１】
接続インダクタンス要素３２（インダクタンス：Ｌ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、２πｆ・Ｌ１である。よって、低周波における接続インダクタンス要素３２のインピーダンスは小さい。一方、接続キャパシタンス要素３４（キャパシタンス：Ｃ２）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、１／（２πｆ・Ｃ２）である。よって、低周波における接続キャパシタンス要素３４のインピーダンスは大きい。よって、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの小さい接続インダクタンス要素３２を通過して、低周波成分出力端子６２に到達する。一方、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素３４を通過しにくい。よって、入力信号の内の低周波成分において、低周波成分出力端子６２に到達しないものを少なくできる。
【００４２】
このように、入力信号処理装置１はローパスフィルタとしての機能を果たす。
このときの、利得−周波数特性を図４（ｂ）に示す。遮断周波数をｆ１とする。
そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数ｆ１未満の低周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置１を通過できる。遮断周波数ｆ１を超える周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置１を通過できない。
【００４３】
また、高周波成分出力端子６４は、入力信号の内の高周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の低周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第二スイッチ５４がＯＮにされているので、接続キャパシタンス要素３４を通過してしまった低周波成分も、第二スイッチ５４の方へ逃げていく。これにより、高周波成分出力端子６４に低周波成分が出力されにくくなる。すなわち、高周波成分出力端子６４がアイソレーションされる。
【００４４】
ここで、図４（ａ）および（ｂ）を比較すると明らかなように、ｆ１＞ｆ２である。デュプレクサにおいては、ｆ１＞ｆ２であれば、動作不良を起す。しかし、本発明の実施形態においては、高周波成分の取り出し時には低周波成分出力端子６２がアイソレーションされ、低周波成分の取り出し時には高周波成分出力端子６４がアイソレーションされる。よって、ｆ１＞ｆ２であっても、動作不良を起さない。
【００４５】
なお、ｆ１＞ｆ２となる理由を詳細に説明する。高周波成分を取り出す場合は図３に示すような回路となり、低周波成分を取り出す場合は図５に示すような回路となる。ここで、図３および図５に示し回路を３素子のバターワースフィルタと考えれば、Ｃ２およびＬ１は以下のようになる。ただし、式（１）および（２）は、図５に示すような回路から導かれる。式（３）および（４）は、図３に示すような回路から導かれる。
【００４６】
【数１】
2004349740.tif 000003
ただし、Ｚは、フィルタの特性インピーダンスである。ここで、式（１）および式（３）（あるいは式（２）および式（４））からｆ１＝２×ｆ２であることがわかる。すなわち、ｆ１＞ｆ２という条件が満たされる。
【００４７】
図２に戻り、入力信号の内の低周波成分は、低周波成分出力端子６２に到達し、低周波成分出力端子６２から低周波成分を取得する（Ｓ３４）。
【００４８】
なお、第二スイッチ５４をＯＮ（第一スイッチ５２をＯＦＦ）にしたとき、接続キャパシタンス要素３４（キャパシタンス：Ｃ２）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、１／（２πｆ・Ｃ２）なので、低周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の低周波成分が、インピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素３４を通過する間に減衰されるので、第二スイッチ５４に到達する低周波成分は小さい。よって、第二スイッチ５４によって生じる歪みもまた小さい。このため、第二スイッチ５４に半導体スイッチのような低周波領域において歪み特性が悪いものを使用したとしても、低周波成分出力端子６２から取得できる低周波成分への悪影響は少ない。また、第一スイッチ５２はＯＦＦであるため、特に低周波成分への影響が無い。
【００４９】
また、ＭＥＭＳスイッチは機械式スイッチの一種であり、寿命は同軸スイッチよりも比較的長い。しかし、寸法が大きいため、接点がＯＮの時はインダクタに見え、ＯＦＦの時はオープンスタブとして見えるので、高周波特性が悪い。しかし、ＭＥＭＳスイッチを第一スイッチ５２に用いたとしても、高周波成分出力端子６４から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。第一スイッチ５２をＯＮ（第二スイッチ５４をＯＦＦ）にしたとき、接続インダクタンス要素３２（インダクタンス：Ｌ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、２πｆ・Ｌ１なので、高周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の高周波成分が、インピーダンスの大きい接続インダクタンス要素３２を通過する間に減衰されるので、第一スイッチ５２に到達する高周波成分は小さい。よって、第一スイッチ５２によって生じる歪みもまた小さい。したがって、ＭＥＭＳスイッチを第一スイッチ５２に用いたとしても、高周波成分出力端子６４から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。
【００５０】
第一の実施形態によれば、入力信号端子１０から入力信号を受けておき、第一スイッチ５２をＯＮにすれば、高周波成分出力端子６４から、入力信号の高周波成分を取得できる。また、第二スイッチ５４をＯＮにすれば、低周波成分出力端子６２から、入力信号の低周波成分を取得できる。
【００５１】
また、第一スイッチ５２をＯＮにした場合は、低周波成分出力端子６２をアイソレーションでき、第二スイッチ５４をＯＮにした場合は、高周波成分出力端子６４をアイソレーションできる。
【００５２】
このため、入力信号処理装置１はローパスフィルタとして使用するときの遮断周波数ｆ１と、ハイパスフィルタとして使用するときの遮断周波数ｆ２との間で、ｆ１＞ｆ２という関係になってもかまわない。よって、入力信号において周波数がｆ２〜ｆ１の帯域の部分が減衰して取り出しにくいということもない。
【００５３】
さらに、第一スイッチ５２および第二スイッチ５４に半導体スイッチのような低周波領域において歪み特性が悪いものを使用したとしても、低周波成分出力端子６２から取得できる低周波成分への悪影響は少ない。
【００５４】
第二の実施形態
第二の実施形態は、接地されている接地キャパシタンス要素２２を第一中間部位４２に接続し、接地されている接地インダクタンス要素２４を第二中間部位４４に接続する点が第一の実施形態と異なる。
【００５５】
図６は、第二の実施形態にかかる入力信号処理装置１の構成を示す回路図である。入力信号処理装置１は、入力信号端子１０、接地キャパシタンス要素２２、接地インダクタンス要素２４、接続インダクタンス要素３２、接続キャパシタンス要素３４、第一中間部位４２、第二中間部位４４、第一スイッチ（第一接地切替手段）５２、第二スイッチ（第二接地切替手段）５４、低周波成分出力端子６２、高周波成分出力端子６４を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【００５６】
入力信号端子１０、接続インダクタンス要素３２、接続キャパシタンス要素３４、第一中間部位４２、第二中間部位４４、第一スイッチ（第一接地切替手段）５２、第二スイッチ（第二接地切替手段）５４、低周波成分出力端子６２、高周波成分出力端子６４は第一の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５７】
接地キャパシタンス要素２２は、接地されている。なお、接地キャパシタンス要素２２のキャパシタンスをＣ１とする。また、接地キャパシタンス要素２２は、第一中間部位４２に接続されている。よって、接地キャパシタンス要素２２は、接続インダクタンス要素３２の他端に接続されていることになる。さらに、接地キャパシタンス要素２２は、第一スイッチ５２よりも、低周波成分出力端子６２がわに配置されている。
【００５８】
接地インダクタンス要素２４は、接地されている。なお、接地インダクタンス要素２４のインダクタンスをＬ２とする。また、接地インダクタンス要素２４は、第二中間部位４４に接続されている。よって、接地インダクタンス要素２４は、接続キャパシタンス要素３４の他端に接続されていることになる。さらに、接地インダクタンス要素２４は、第二スイッチ５４よりも、高周波成分出力端子６４がわに配置されている。
【００５９】
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
【００６０】
入力信号処理装置１は、入力信号から高周波成分あるいは低周波成分を取り出すために使用されるものである。図２は、入力信号処理装置１の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
まず、入力信号処理装置１を用いて、入力信号から高周波成分および低周波成分のどちらを取り出すかを決める（Ｓ１０）。ただし、この時点では、第一スイッチ５２および第二スイッチ５４の双方をＯＦＦにしておく。
【００６２】
ここで、入力信号から高周波成分を取り出すならば（Ｓ１０、高）、第一スイッチ５２をＯＮにして、第一中間部位４２を接地する（Ｓ２２）。第一スイッチ５２をＯＮにしたときの回路構成を図７に示す。ただし、第二スイッチ５４はＯＦＦであるため特に機能しないので、図示省略している。
【００６３】
接続キャパシタンス要素３４（キャパシタンス：Ｃ２）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、１／（２πｆ・Ｃ２）である。よって、高周波における接続キャパシタンス要素３４のインピーダンスは小さい。一方、接地インダクタンス要素２４（インダクタンス：Ｌ２）および接続インダクタンス要素３２（インダクタンス：Ｌ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、それぞれ、２πｆ・Ｌ２、２πｆ・Ｌ１である。よって、高周波における接地インダクタンス要素２４および接続インダクタンス要素３２のインピーダンスは大きい。よって、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの小さい接続キャパシタンス要素３４を通過して、高周波成分出力端子６４に到達する。一方、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの大きい接地インダクタンス要素２４および接続インダクタンス要素３２を通過しにくい。よって、入力信号の内の高周波成分において、高周波成分出力端子６４に到達しないものを少なくできる。
【００６４】
このように、入力信号処理装置１はハイパスフィルタとしての機能を果たす。
このときの、利得−周波数特性を図８（ａ）に示す。遮断周波数をｆ２とする。
そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数ｆ２を超える高周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置１を通過できる。遮断周波数ｆ２未満の周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置１を通過できない。
【００６５】
なお、図８（ａ）に示すように、第一の実施形態の場合（図３参照）よりも、第二の実施形態（図７参照）の方が、遮断周波数ｆ２未満の周波数成分の利得が、周波数が減少するにつれて急激に減少している。これは、接地インダクタンス要素２４を加えたことによる効果である。
【００６６】
また、後述するように、低周波成分出力端子６２は、入力信号の内の低周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の高周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第一スイッチ５２がＯＮにされているので、接続インダクタンス要素３２を通過してしまった高周波成分も、第一スイッチ５２の方へ逃げていく。これにより、低周波成分出力端子６２に高周波成分が出力されにくくなる。すなわち、低周波成分出力端子６２がアイソレーションされる。
【００６７】
図２に戻り、入力信号の内の高周波成分は、高周波成分出力端子６４に到達し、高周波成分出力端子６４から高周波成分を取得する（Ｓ２４）。
【００６８】
なお、入力信号から低周波成分を取り出すならば（Ｓ１０、低）、第二スイッチ５４をＯＮにして、第二中間部位４４を接地する（Ｓ３２）。第二スイッチ５４をＯＮにしたときの回路構成を図９に示す。ただし、第一スイッチ５２はＯＦＦであるため特に機能しないので、図示省略している。
【００６９】
接続インダクタンス要素３２（インダクタンス：Ｌ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、２πｆ・Ｌ１である。よって、低周波における接続インダクタンス要素３２のインピーダンスは小さい。一方、接続キャパシタンス要素３４（キャパシタンス：Ｃ２）および接地キャパシタンス要素２２（キャパシタンス：Ｃ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、それぞれ、１／（２πｆ・Ｃ２）、１／（２πｆ・Ｃ１）である。よって、低周波における接続キャパシタンス要素３４および接地キャパシタンス要素２２のインピーダンスは大きい。
よって、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの小さい接続インダクタンス要素３２を通過して、低周波成分出力端子６２に到達する。一方、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素３４および接地キャパシタンス要素２２を通過しにくい。よって、入力信号の内の低周波成分において、低周波成分出力端子６２に到達しないものを少なくできる。
【００７０】
このように、入力信号処理装置１はローパスフィルタとしての機能を果たす。
このときの、利得−周波数特性を図８（ｂ）に示す。遮断周波数をｆ１とする。
そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数ｆ１未満の低周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置１を通過できる。遮断周波数ｆ１を超える周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置１を通過できない。
【００７１】
なお、図８（ｂ）に示すように、第一の実施形態の場合（図５参照）よりも、第二の実施形態（図９参照）の方が、遮断周波数ｆ１を超える周波数成分の利得が、周波数が増加するにつれて急激に減少している。これは、接地キャパシタンス要素２２を加えたことによる効果である。
【００７２】
また、高周波成分出力端子６４は、入力信号の内の高周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の低周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第二スイッチ５４がＯＮにされているので、接続キャパシタンス要素３４を通過してしまった低周波成分も、第二スイッチ５４の方へ逃げていく。これにより、高周波成分出力端子６４に低周波成分が出力されにくくなる。すなわち、高周波成分出力端子６４がアイソレーションされる。
【００７３】
ここで、図８（ａ）および（ｂ）を比較すると明らかなように、ｆ１＞ｆ２である。デュプレクサにおいては、ｆ１＞ｆ２であれば、動作不良を起す。しかし、本発明の実施形態においては、高周波成分の取り出し時には低周波成分出力端子６２がアイソレーションされ、低周波成分の取り出し時には高周波成分出力端子６４がアイソレーションされる。よって、ｆ１＞ｆ２であっても、動作不良を起さない。
【００７４】
なお、ｆ１＞ｆ２となる理由を詳細に説明する。高周波成分を取り出す場合は図７に示すような回路となり、低周波成分を取り出す場合は図９に示すような回路となる。ここで、図７において接地キャパシタンス要素２２（キャパシタンス：Ｃ１）を無視し、図９において接地インダクタンス要素２４（インダクタンス：Ｌ２）を無視する。ここで、図７および図９に示し回路を３素子のバターワースフィルタと考えれば、Ｃ１、Ｌ１、Ｃ２およびＬ２は以下のようになる。
【００７５】
【数２】
2004349740.tif 000004
ただし、Ｚは、フィルタの特性インピーダンスである。また、Ｃ１＝Ｃ２、Ｌ１＝Ｌ２とする。ここで、式（１１）および式（１３）（あるいは式（１２）および式（１４））からｆ１＝２×ｆ２であることがわかる。すなわち、ｆ１＞ｆ２という条件が満たされる。
【００７６】
図２に戻り、入力信号の内の低周波成分は、低周波成分出力端子６２に到達し、低周波成分出力端子６２から低周波成分を取得する（Ｓ３４）。
【００７７】
なお、第二スイッチ５４をＯＮ（第一スイッチ５２をＯＦＦ）にしたとき、接続キャパシタンス要素３４（キャパシタンス：Ｃ２）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、１／（２πｆ・Ｃ２）なので、低周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の低周波成分が、インピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素３４を通過する間に減衰されるので、第二スイッチ５４に到達する低周波成分は小さい。よって、第二スイッチ５４によって生じる歪みもまた小さい。このため、第二スイッチ５４に半導体スイッチのような低周波領域において歪み特性が悪いものを使用したとしても、低周波成分出力端子６２から取得できる低周波成分への悪影響は少ない。また、第一スイッチ５２はＯＦＦであるため、特に低周波成分への影響が無い。
【００７８】
また、ＭＥＭＳスイッチは機械式スイッチの一種であり、寿命は同軸スイッチよりも比較的長い。しかし、寸法が大きいため、接点がＯＮの時はインダクタに見え、ＯＦＦの時はオープンスタブとして見えるので、高周波特性が悪い。しかし、ＭＥＭＳスイッチを第一スイッチ５２に用いたとしても、高周波成分出力端子６４から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。第一スイッチ５２をＯＮ（第二スイッチ５４をＯＦＦ）にしたとき、接続インダクタンス要素３２（インダクタンス：Ｌ１）のインピーダンスは、周波数をｆとすれば、２πｆ・Ｌ１なので、高周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の高周波成分が、インピーダンスの大きい接続インダクタンス要素３２を通過する間に減衰されるので、第一スイッチ５２に到達する高周波成分は小さい。よって、第一スイッチ５２によって生じる歪みもまた小さい。したがって、ＭＥＭＳスイッチを第一スイッチ５２に用いたとしても、高周波成分出力端子６４から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。
【００７９】
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。さらに、ハイパス（ローパスフィルタ）として機能するときに、遮断周波数ｆ２未満（ｆ１を超える）成分を、第一の実施形態と比べて、よりよく遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態にかかる入力信号処理装置１の構成を示す回路図である。
【図２】入力信号処理装置１の動作を示すフローチャートである。
【図３】第一スイッチ５２をＯＮにしたときの入力信号処理装置１の回路構成を示す図である。
【図４】入力信号処理装置１の利得−周波数特性を示す図であり、ハイパスフィルタとして使用するとき（図４（ａ））、ローパスフィルタとして使用するとき（図４（ｂ））の特性を示す。
【図５】第二スイッチ５４をＯＮにしたときの入力信号処理装置１の回路構成を示す図である。
【図６】第二の実施形態にかかる入力信号処理装置１の構成を示す回路図である。
【図７】第一スイッチ５２をＯＮにしたときの入力信号処理装置１の回路構成を示す図である。
【図８】入力信号処理装置１の利得−周波数特性を示す図であり、ハイパスフィルタとして使用するとき（図８（ａ））、ローパスフィルタとして使用するとき（図８（ｂ））の特性を示す。
【図９】第二スイッチ５４をＯＮにしたときの入力信号処理装置１の回路構成を示す図である。
【図１０】従来技術における、入力信号の周波数帯域による分離をスイッチを使用して行う回路の構成を示す図である。
【図１１】従来技術における、入力信号の周波数帯域による分離をデュプレクサを使用して行う回路の構成を示す図である。
【図１２】従来技術における、デュプレクサ１１０におけるハイパスフィルタ１１２の利得−周波数特性（ハイパス）１１２ａおよびローパスフィルタ１１４利得−周波数特性（ローパス）１１４ａを示す図であり、正常な状態（図１２（ａ））、異常な状態（図１２（ｂ））を示す図である。
【符号の説明】
１  入力信号処理装置
１０  入力信号端子
２２  接地キャパシタンス要素
２４  接地インダクタンス要素
３２  接続インダクタンス要素
３４  接続キャパシタンス要素
４２  第一中間部位
４４  第二中間部位
５２  第一スイッチ（第一接地切替手段）
５４  第二スイッチ（第二接地切替手段）
６２  低周波信号出力端子
６４  高周波信号出力端子
【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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