(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と出力端子間に設けられる有極性のハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ、前記ハイパスフィルタの阻止帯域を通過させる特性を有する無極性のローパスフィルタとを具備し、
前記ハイパスフィルタとローパスフィルタとの合成により総合特性の減衰域を略平坦な周波数特性とし、減衰域における定減衰量の値を前記ローパスフィルタの傾斜特性により設定することを特徴とする定減衰量フィルタ。
【請求項２】
前記ローパスフィルタに直列にアッテネータを設け、該アッテネータにより前記減衰域における定減衰量の値を調整することを特徴とする請求項１に記載の定減衰量フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰帯域を任意の減衰レベルでフラットにする定減衰量フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
地上デジタルＴＶ放送開始に伴い、現在の地上アナログＴＶ放送を維持しながら地上デジタルＴＶ放送用の周波数（チャンネル）を確保するため、多くの地域ではアナログ周波数変更（アナ・アナ変更）が行なわれる。このアナログ周波数変更において、現在のＵＨＦ帯のアナログＴＶ放送は、例えばＵＨＦ帯における４０チャンネル以上の高帯域に移され、低帯域の１３〜３０チャンネルにおいて地上デジタルＴＶ放送が行なわれる。そして、２０１１年には地上アナログＴＶ放送が終了し、地上デジタルＴＶ放送へ完全に移行する予定となっている。
【０００３】
従って、上記アナログ周波数変更が行なわれる地域では、地上デジタルＴＶ放送へ完全に移行するまでのサイマル放送期間、既存受信設備の改修が避けられない。特に、増幅器の使用施設は、受信電界強度の強弱に加え受信電波の波数の増加による増幅器の利得飽和に伴う歪障害を引起こすという問題がある。
【０００４】
多くの対策は、増幅器の利得を下げるか、フィルタを用いる方法を採用している。前者の増幅器の利得を下げる方法は、強電波以外の弱電波もレベルが下がるため、強電波の受信は良いが、弱電波は画質の劣化を生じる。
【０００５】
また、後者のフィルタを用いる方法は、強電波を減衰させて弱電波を通過させるため、弱電波の受信は良いが、強電波はフィルタの作用で減衰し、画像の劣化を生じる。  
上記フィルタとしては、図１１に示すように構成されたハイパスフィルタ１０が用いられる。このハイパスフィルタ１０は、入力端子１１と出力端子１２間に複数例えば４個のキャパシタンス（コンデンサ）１３ａ〜１３ｄが直列に設けられ、各キャパシタンス１３ａ〜１３ｄの接続点と接地間にキャパシタンス１４とリアクタンス（高周波コイル）１５からなる直列共振回路１６ａ〜１６ｃが設けられる。
【０００６】
図１２は、上記ハイパスフィルタ１０の周波数特性を示したもので、横軸に周波数をとり、縦軸に減衰量をとって示した。上記ハイパスフィルタ１０は、特性をシャープにするために共振回路を使用した有極性ハイパスフィルタであり、減衰帯域で部分的に減衰量が大きくなる有極特性となっている。
【０００７】
上記従来のハイパスフィルタ１０では、減衰帯域で有極特性を示すため、減衰特性の大きい周波数帯域に存在するチャンネルは、受信電波が著しく減衰して正常に受信できなくなる。
【０００８】
また、電波の微弱な地域で用いられるＴＶ受信用ブースタにおいても、地上デジタルＴＶ放送開始に伴い、混変調が発生してＴＶ受信機に妨害を与える恐れがある。このような受信障害を防止するため、ＵＨＦ帯のＴＶ受信信号を増幅器で増幅した後、分配器で２分配し、アナログＴＶ帯域用の帯域通過フィルタ及びデジタルＴＶ帯域用の帯域通過フィルタに入力して妨害波を除去するようにしたブースタが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２５２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の有極性ハイパスフィルタは、減衰帯域における減衰量が大きくなって地上デジタルＴＶ放送の受信画像が劣化するという問題があり、且つ減衰帯域で生じる有極特性によって特定チャンネルの受信が不可能になるという問題がある。
【００１０】
また、アナログＴＶ帯域用の帯域通過フィルタ及びデジタルＴＶ帯域用の帯域通過フィルタを設けて妨害波を除去するようにしたブースタは、各地域のデジタルＴＶ放送チャンネルに対応させて特性の異なる帯域通過フィルタを実装する必要があり、その種類が非常に多くなる。また、ブースタは高価であり、各地域に合わせて多品種用意することは製作、製品管理等の点で好ましくない。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、減衰帯域を任意の減衰レベルで平坦にでき、信号出力レベルを平準化して受信電界強度の強弱による歪障害を軽減し、良好な受信レベルを得ることができる定減衰量フィルタ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】
【００１２】
第１の発明に係る定減衰量フィルタは、入力端子と出力端子間に設けられる有極性のハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ、前記ハイパスフィルタの阻止帯域を通過させる特性を有する無極性のローパスフィルタとを具備し、前記ハイパスフィルタとローパスフィルタとの合成により総合特性の減衰域を略平坦な周波数特性とし、減衰域における定減衰量の値を前記ローパスフィルタの傾斜特性により設定することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、前記第１の発明に係る定減衰量フィルタにおいて、前記ローパスフィルタに直列にアッテネータを設け、該アッテネータにより前記減衰域における定減衰量の値を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、非常に簡単な構成で減衰帯域を任意の減衰レベルで平坦にでき、信号出力レベルを平準化して受信電界強度の強弱による歪障害を軽減し、良好な受信レベルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（基本構成図）
図１は本発明に係る定減衰量フィルタ２０の基本構成を示すブロック図である。  
本発明に係る定減衰量フィルタ２０は、入力端子２１と出力端子２２との間に有極性ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２３と無極性ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４を並列に接続して構成したものである。上記入力端子２１には、例えばアンテナで受信された信号が入力される。
【００１７】
上記有極性ハイパスフィルタ２３は、従来のハイパスフィルタと同様の有極性のフィルタであり、減衰域においてβの減衰量を有している。また、無極性ローパスフィルタ２４は、有極性ハイパスフィルタ２３の阻止帯域を通過させる特性を有している。
【００１８】
上記のように有極性ハイパスフィルタ２３と、上記有極性ハイパスフィルタ２３の阻止帯域を通過させる特性を有する無極性ローパスフィルタ２４とを並列に接続した構成とすることにより、その総合特性における減衰域を平坦（フラット）にすることができる。
【００１９】
そして、減衰域における定減衰量αの値は、無極性ローパスフィルタ２４の傾斜特性を利用して設定する。従って、上記無極性ローパスフィルタ２４の傾斜部分の減衰量を変えることで、定減衰量αを任意に可変設定することができる。また、上記減衰域における定減衰量αは、上記有極性ハイパスフィルタ２３における減衰量βより少ない値となっている。
【００２０】
上記のように減衰帯域を平坦にし、その定減衰量αを所定のレベルに設定することで、増幅器の入力レベルを平準化し、受信電界強度の強弱による歪障害を軽減して良好な受信レベルを得ることができる。
【００２１】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。  
図２は、本発明の第１実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ａの回路構成図である。  
有極性ハイパスフィルタ２３は、図１１に示した従来のハイパスフィルタと同様の構成であり、入力端子２１と出力端子２２間に複数例えば４個のキャパシタンス３１ａ〜３１ｄが直列に設けられ、各キャパシタンス（コンデンサ）３１ａ〜３１ｄの接続点と接地間にキャパシタンス３２とリアクタンス（高周波コイル）３３からなる直列共振回路３４ａ〜３４ｃが設けられる。
【００２２】
また、無極性ローパスフィルタ２４は、入力端子２１と出力端子２２間に複数例えば４個のリアクタンス４１ａ〜４１ｄが直列に設けられ、各リアクタンス４１ａ〜４１ｄの接続点と接地間にキャパシタンス４２ａ〜４２ｃが設けられる。
【００２３】
図３（ａ）は上記有極性ハイパスフィルタ２３の周波数特性、図３（ｂ）は上記無極性ローパスフィルタ２４の周波数特性であり、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとって示した。なお、図３は、４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯域（１３〜６２チャンネル）において、５３５〜７７０ＭＨｚを通過帯域、５３５ＭＨｚ以下を減衰帯域に設定した場合の例を示している。
【００２４】
図４は定減衰量フィルタ２０Ａの総合特性であり、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとって示した。
【００２５】
上記のように有極性ハイパスフィルタ２３と、上記有極性ハイパスフィルタ２３の阻止帯域を通過させる特性を有する無極性ローパスフィルタ２４とを並列に接続した構成とすることにより、その総合特性における減衰域、図４に示すように例えば４７０〜５３５ＭＨｚの減衰域Ａを平坦にすることができる。
【００２６】
上記第１実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ａは、図１の基本構成で説明したように減衰帯域を平坦にし、その定減衰量αを所定のレベルに設定することで増幅器の入力レベルを平準化し、受信電界強度の強弱による歪障害を軽減して良好な受信レベルを得ることができる。また、第１実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ａは、デジタルＴＶ放送において、ガードバンド（干渉対策用帯域）が比較的少ない場合に有効である。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。  
図５は、本発明の第２実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ｂの回路構成図である。  
この第２実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ｂは、第１実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ａにおいて、無極性ローパスフィルタ２４に代えて、無極性ローパスフィルタ２４ａ、可変形アッテネータ（ＡＴＴ）４３、無極性ローパスフィルタ２４ｂからなる直列回路を設けたものである。上記可変形アッテネータ４３は、減衰量γを任意に可変設定することが可能である。また、無極性ローパスフィルタ２４ａ、２４ｂは、第１実施形態に係る無極性ローパスフィルタ２４と同様に構成される。
【００２８】
上記第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の効果が得られると共に、可変形アッテネータ４３で減衰量γを調整可能とすることにより、フィルタ総合特性における減衰域における定減衰量αをγ分容易に可変設定することができ、ガードバンドが比較的多くとれる場合に有効である。
【００２９】
上記第２実施形態では、ローパスフィルタ側を２つの無極性ローパスフィルタ２４ａ、２４ｂ間に可変形アッテネータ４３を設けた構成としたが、簡易型としては図６に示すように可変形アッテネータ４３と１つの無極性ローパスフィルタ２４とを組み合わせて構成してもよい。なお、図６では、有極性ハイパスフィルタ２３及び無極性ローパスフィルタ２４の具体的な回路構成を示したが、第１実施形態と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。  
上記図６に示すように簡易型の構成とした場合においても、図５に示した定減衰量フィルタと略同等の効果を得ることができる。
【００３０】
なお、上記第２実施形態では、可変形アッテネータ４３を用いた場合について示したが、固定形のアッテネータを用いても良い。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。  
図７は、本発明の第３実施形態に係る定減衰量フィルタ２０Ｃの基本構成を示す回路構成図である。なお、図７はハイパスフィルタ特性とする場合の構成例を示している。
【００３２】
図７に示すように入力端子５１と出力端子５２との間に３ｄＢ方向性結合器５３を設け、この３ｄＢ方向性結合器５３の２つの結合出力端にローパスフィルタ（ＬＰＦ１）５４とローパスフィルタ（ＬＰＦ２）５５を接続する。このローパスフィルタ５４、５５は、それぞれ終端器５６、５７を介して接地される。上記ローパスフィルタ５４、５５は、同じ特性のものを使用する。
【００３３】
３ｄＢ方向性結合器５３としては、例えば２重巻らせん型あるいはストリップライン型のものを使用する。２重巻らせん型のものは小型化が可能であり、ストリップライン型のものは、プリント基板を使用してバラツキの少なく、高品質とすることができる。
【００３４】
ローパスフィルタ５４、５５としては、例えば通常良く使用されているＬＣフィルタで良い。終端器５６、５７としては、例えば５０Ω（又は７５Ω）の抵抗、又はπ型あるいはＴ型のアッテネータを使用する。
【００３５】
次に、上記定減衰量フィルタ２０Ｃの動作を説明する。  
ａ．入力端子５１から入力された信号は、３ｄＢ方向性結合器５３で２分配されてローパスフィルタ５４及びローパスフィルタ５５側に出力される。  
ｂ．ローパスフィルタ５４、５５の減衰域に相当する周波数成分は、反射されて入力端子５１及び出力端子５２側に出力される。  
ｃ．ローパスフィルタ５４、５５の通過域に相当する周波数成分は、ローパスフィルタ５４、５５を通過して終端器５６、５７に吸収される。この結果、ローパスフィルタ５４、５５の通過域に相当する周波数成分は、出力端子５２側には出力されない。
【００３６】
ｄ．ローパスフィルタ５４、５５で反射されて入力端子５１及び出力端子５２側に戻った信号は、図８に示す位相関係となり、結果的に入力端子５１側には出力されず、全て出力端子５２側に出力される。
【００３７】
図８において、入力端子５１に入力される信号に関し、ローパスフィルタ５４、５５の通過域に相当する周波数成分をｆｐ成分、ローパスフィルタ５４、５５の減衰域に相当する周波数成分をｆｒ成分とする。
【００３８】
入力端子５１から３ｄＢ方向性結合器５３に入力された信号のｆｐ、ｆｒ成分は、それぞれ３ｄＢ方向性結合器５３で２分配されて、ｆｐ／２、ｆｒ／２となる。このときローパスフィルタ５４側に出力される信号成分の位相は０°、ローパスフィルタ５５側に出力される信号成分の位相は−９０°である。
【００３９】
このときローパスフィルタ５４、５５の通過域に相当する周波数成分ｆｐ／２は、ローパスフィルタ５４、５５を通過して終端器５６、５７に吸収され、出力端子５２側には出力されない。
【００４０】
また、ローパスフィルタ５４、５５の減衰域に相当する周波数成分ｆｒ／２は、反射されて再び３ｄＢ方向性結合器５３で２分配され、ｆｒ／４となって入力端子５１及び出力端子５２側に出力される。このときローパスフィルタ５４から入力端子５１側に反射されたｆｒ／４の位相は０°、出力端子５２側に反射されたｆｒ／４の位相は−９０°となる。
【００４１】
一方、ローパスフィルタ５５から入力端子５１側に反射された信号の周波数成分ｆｒ／４は、位相が９０°遅れるので、結果的に「−９０°＋（−９０°）＝−１８０°」となる。また、ローパスフィルタ５５から出力端子５２側に反射されたｆｒ／４の位相は、−９０°である。
【００４２】
この結果、ローパスフィルタ５４、５５から入力端子５１側に反射されるｆｒ／４の位相は、「０°」と「−１８０°」となって相殺される。
【００４３】
また、ローパスフィルタ５４、５５から出力端子５２側に反射されるｆｒ／４の位相は、何れも「−９０°」となり、加算されてｆｒ／２（−９０°）となる。
【００４４】
上記ローパスフィルタ５４、５５から入力端子５１側に反射される信号ｆｒは、位相差が１８０°となって相殺されるので、信号ｆｒは全て出力端子５２側に出力されることになる。
【００４５】
ｅ．上記のようにローパスフィルタ５４、５５の通過域に相当する成分ｆｐは、出力端子５２側には出力されないが、３ｄＢ方向性結合器５３の端子間結合、すなわち入力端子５１と出力端子５２間の減衰量以上にはならないので、入力端子５１から出力端子５２への漏洩相当の減衰量が得られることになる。入力端子５１と出力端子５２との間の減衰量は、３ｄＢ方向性結合器５３のアイソレーション（結合減衰量）で制約されるため、３ｄＢ方向性結合器５３に負荷したローパスフィルタ５４、５５の減衰量とは無関係になる。
【００４６】
図９は上記定減衰量フィルタ２０Ｃの周波数特性を示したもので、実線ａは入力端子５１と出力端子５２との間の特性、破線ｂはローパスフィルタ５４、５５の特性を示している。図９では、約４００〜６００ＭＨｚの周波数帯域が減衰域、６００ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯域が通過域となっている。
【００４７】
上記実施形態によれば、入出力端子間に設けた３ｄＢ方向性結合器５３にローパスフィルタ５４、５５を接続し、前記ローパスフィルタ５４、５５を通過した信号を終端器５６、５７で吸収することによって、簡単な機器の組み合わせで図９に示すように一定減衰量を広帯域に亘って得ることができる。減衰域で得られる一定減衰量の値は、理論的には何ｄＢでも可能であるが、実用的には２０〜３０ｄＢである。
【００４８】
次に、上記実施形態において、一定減衰量の値を変更する場合について説明する。  
上記実施形態で説明したように、減衰量は３ｄＢ方向性結合器５３のアイソレーションの値以上にすることはできないが、逆に例えば１５ｄＢ、１０ｄＢ等の値に減らすことは可能である。
【００４９】
一定減衰量が得られるのは、ローパスフィルタ５４、５５を通過した信号が終端器５６、５７で吸収されるためであるので、一部の吸収されない成分（ｆｐ成分）を作り出せばよい。すなわち、３ｄＢ方向性結合器５３に負荷するローパスフィルタ５４、５５の通過域におけるＶＳＷＲの値により、入力端子５１と出力端子５２との間の減衰量を変えることができる。
【００５０】
図１０は、負荷するローパスフィルタ５４、５５のＶＳＷＲの値と入力端子５１及び出力端子５２間の減衰量の関係を示したものである。通過域のＶＳＷＲを図１０に示すように１．１０〜３．００の範囲で設定した場合、入力端子５１と出力端子５２との間の減衰量は、約２６ｄＢ〜６ｄＢの範囲で設定することができる。なお、３ｄＢ方向性結合器５３のアイソレーションが例えば２５ｄＢであった場合は、入出力間の最大の減衰量は２５ｄＢになる。
【００５１】
上記のように負荷するローパスフィルタ５４、５５のＶＳＷＲの値を変えることによって入力端子５１及び出力端子５２間の減衰量を設定することができる。ローパスフィルタ５４、５５のＶＳＷＲは、回路定数を選定することによって図１０に示す値に設定することが可能である。
【００５２】
なお、上記実施形態では、３ｄＢ方向性結合器５３にローパスフィルタ５４、５５を接続して定減衰量ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）特性を得る場合について説明したが、定減衰量ローパスフィルタ（ＬＰＦ）特性を得る場合には、ローパスフィルタ５４、５５に代えてハイパスフィルタを使用する。
【００５３】
また、３ｄＢ方向性結合器５３に負荷としてバンドパスフィルタを接続した場合には、定減衰量帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ）特性を得ることができる。
【００５４】
また、３ｄＢ方向性結合器５３に負荷として帯域阻止フィルタを接続した場合には、定減衰量バンドパスフィルタ特性を得ることができる。  
上記何れの場合においても、減衰域の減衰量は略一定に保持される。
【００５５】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る定減衰量フィルタの基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定減衰量フィルタの回路構成図である。
【図３】（ａ）は同実施形態における有極性ハイパスフィルタの周波数特性図、（ｂ）は無極性ローパスフィルタの周波数特性図である。
【図４】同実施形態における定減衰量フィルタの総合特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る定減衰量フィルタの回路構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る定減衰量フィルタの構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態における簡易型の定減衰量フィルタの回路構成図である。
【図８】同実施形態におけるローパスフィルタの通過域及び減衰域の周波数成分の位相関係を示す図である。
【図９】同実施形態における定減衰量フィルタの周波数特性図である。
【図１０】同実施形態におけるローパスフィルタのＶＳＷＲの値と入力端子及び出力端子間の減衰量の関係を示す図である。
【図１１】従来のハイパスフィルタの構成図である。
【図１２】従来のハイパスフィルタの周波数特性図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…定減衰量フィルタ、２１…入力端子、２２…出力端子、２３…有極性ハイパスフィルタ、２４…無極性ローパスフィルタ、３１ａ〜３１ｄ…キャパシタンス、３２…キャパシタンス、３３…リアクタンス、３４ａ〜３４ｃ…直列共振回路、４１ａ〜４１ｄ…リアクタンス、４２ａ〜４２ｃ…キャパシタンス、４３…可変形アッテネータ、５１…入力端子、５２…出力端子、５３…３ｄＢ方向性結合器、５４、５５…ローパスフィルタ、５６、５７…終端器。
【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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【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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