(57)【要約】【課題】  人間の支援なしで進行される電気的フィルタのセッティングのための方法および装置を定める。【解決手段】  短絡線、共振子、インピーダンス、等といった、トレランスを示すフィルタ素子を所定数分散配置した電気的フィルタのセッティングのための方法および装置に関する。実際のフィルタ特性曲線は理論上のフィルタ特性曲線と一致していない。所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスが先ずフィルタに与えられ、次に、フィルタのインパルス応答（ＵＡ）に基づいて個々のフィルタ素子が調整される。フィルタ素子は好都合にも、フィルタの入力端子１から順次調整される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレランスを示す所定数のフィルタ素子が分散的に配置され、実際のフィルタ特性曲線が理論上のフィルタ特性曲線と一致していないフィルタをセッティングするための方法であって、
所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスを前記フィルタに与え、
個々の前記フィルタ素子を前記フィルタのインパルス応答（ＵＡ）に基づいて調整すること、を特徴とする前記フィルタをセッティングするための方法。
【請求項２】
所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスを、前記フィルタ、および、前記理論上のフィルタ特性曲線に与え、
前記理論上のフィルタ特性曲線について計算されたインパルス応答を、大きさと位相について前記フィルタの調整のモデルとして用いること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の中心周波数（ｆ０）は調整された前記フィルタの中心周波数に一致し、
前記の個々のフィルタ素子は入力端子（１）における反射信号の位相（ＤＰ）およびインパルス応答の極小部に基づいて調整される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記フィルタ素子は、前記フィルタの前記入力端子（１）から開始して順次調整される、ことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記インパルス応答（ＵＡ）が、フィルタによる減衰の逆フーリエ変換を用いて決定される第１のステップと、
各フィルタ素子の理想的な反射信号が前記インパルス応答（ＵＡ）に従って時間領域において決定される第２のステップと、
前記個々のフィルタ素子が、前記理想的な反射信号に基づき、前記理想的な反射信号の値と同一になるまで、前記フィルタの前記入力端子（１）から始まって順次変更される第３のステップ、を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記調整の方向性は、前記位相のプロファイル（ＤＰ）に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記フィルタ素子の１つを調整した後、他の前記フィルタ素子は、前記フィルタの前記入力端子（１）から始めて新たに調整される、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
トレランスを示す所定数のフィルタ素子が分散的に配置され、実際のフィルタ特性曲線が理論上のフィルタ特性曲線と一致していないフィルタをセッティングするための装置であって、
パルス手段が、所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスを前記フィルタに与え、
個々の前記フィルタ素子が、前記フィルタのインパルス応答（ＵＡ）に基づいて調整可能であること、を特徴とするフィルタをセッティングするための装置。
【請求項９】
回路シミュレータが前記フィルタの減衰を決定する役割を担い、かつ、
変換器を用い、前記フィルタの減衰によって前記インパルス応答（ＵＡ）が決定可能である、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルタのセッティング方法に関し、特に、短絡線や結合（カップリング）した共振子といったフィルタ素子を所定数配した電気的高周波バンド・パス・フィルタに関し、また、上記のようなフィルタをセッティングするための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線技術に関連するシステムにおいては、様々なタイプの電気的フィルタを用いて必要な信号と不要な信号とを分離している。例えば、無線のアンテナは様々な無線局から種々の異なった信号を受信する。所望の無線放送を受信するため、混合器において受信信号を、整調可能なジェネレータが生成する信号と混合する。この場合、生成される周波数は、結果生じる周波数差が規定の中間周波数となるように選択される。混合器の下流には規定の中間周波数よりも高周波および低周波の不要な信号を除去する狭帯域バンド・パス・フィルタが接続される。そして、残るものこそが必要な受信信号であり、これが増幅されて変調される。
【０００３】
このような工学的フィルタは、広範多岐にわたる変形を加えられて実施されている。これらは、インダクタンスおよびキャパシタンス、（水晶）共振子、ならびに、レジスタンスを備えており、主として数百メガヘルツまでの低周波において使用される。だが、さらなる高周波においては寄生効果が生じ、構成要素は、もはや望ましいような特性を示さなくなる。さらなる高周波のためのフィルタは、分散配置されたフィルタ素子を有する。これらフィルタ素子は、例えば短絡線や結合共振子である。これらの変形例全てに共通することは、トレランスを示すことであり、その結果として得られるフィルタ特性曲線は、理想的な、つまりは計算による、フィルタ特性曲線と異なることである。これらのフィルタは一般に、所望の減衰プロファイルを得るように調整される必要がある。
【０００４】
一般にフィルタ特性曲線は、周波数領域にて記述される。フィルタの入力部から出力部への減衰のプロファイル、ならびに、入力端子および出力端子におけるインピーダンスは、周波数に依存して規定される。だが、このようなフィルタを調整する場合、用いられている個々の素子とフィルタ特性曲線との間に直接的な関係性は見られない。このようなフィルタは熟練した専門家の手によって調整されるのだが、コスト高にもなる。これら専門家は僅かな基本的ルールと直観に基づいて調整している。
【０００５】
また、自動的にフィルタが調整される方法も知られている（非特許文献１参照。）。しかしこれらの方法は、個々のフィルタ素子に対して反復的な調整を行うことがあり、これらのフィルタ素子はしばしば転換され、よってこれらフィルタ素子はプロセスにおいて損傷を受けたり、時には使用不可能になったりする。
【非特許文献１】コンピューティング・エイデッド・ダイアグノシス・アンド・チューニング・オブ・カスケーデッド・カップルド・レゾネーターズ・フィルタ(Computing aided Diagnosis and Tuning of Cascaded Coupled Resonators Filter)；ヘン−タン・スー(Heng-Tung Hsu)、フイ−ウェン・ヤオ(Hui-Wen Yao)、カワタール・エー・ザキ(Kawathar A. Zaki)、アリ・イー・アティア(Ali E. Atia)；ＭＴＴ、vol. 50、No. 4、２００２年４月、頁1137-1145
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって、本発明の目的は、自動的に、つまりは人間の支援なしで進行される電気的フィルタのセッティングのための方法および装置を明確に定めることである。これによりフィルタが調整され、理想的なフィルタ特性曲線が実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、トレランスを示す所定数のフィルタ素子が分散的に配置され、実際のフィルタ特性曲線が理論上のフィルタ特性曲線と一致していないフィルタをセッティングするための方法であって、所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスをフィルタに与え、個々のフィルタ素子をフィルタのインパルス応答（ＵＡ）に基づいて調整すること、を特徴とするフィルタをセッティングするための方法である。
【０００８】
また、本発明の第２の観点は、所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスを、フィルタ、および、理論上のフィルタ特性曲線に与え、理論上のフィルタ特性曲線について計算されたインパルス応答を、大きさと位相についてフィルタの調整のモデルとして用いることを特徴とする本発明第１の観点に記載の方法である。
【０００９】
また、本発明の第３の観点は、所定の中心周波数（ｆ０）は調整されたフィルタの中心周波数に一致し、個々のフィルタ素子が入力端子（１）における反射信号の位相（ＤＰ）およびインパルス応答の極小部に基づいて調整されることを特徴とする本発明第１または第２の観点に記載の方法である。
【００１０】
また、本発明の第４の観点は、フィルタ素子が前記フィルタの前記入力端子（１）から開始して順次調整されることを特徴とする本発明第１ないし第３の観点のいずれか１つに記載の方法である。
【００１１】
また、本発明の第５の観点は、インパルス応答（ＵＡ）が、フィルタによる減衰の逆フーリエ変換を用いて決定される第１のステップと、各フィルタ素子の理想的な反射信号がインパルス応答（ＵＡ）に従って時間領域において決定される第２のステップと、個々のフィルタ素子が、理想的な反射信号に基づき、理想的な反射信号の値と同一になるまで、フィルタの前記入力端子（１）から始まって順次変更される第３のステップ、を有することを特徴とする本発明第１ないし第４の観点のいずれか１つに記載の方法である。
【００１２】
また、本発明の第６の観点は、調整の方向性が前記位相のプロファイル（ＤＰ）に基づいて決定されることを特徴とする本発明第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の方法である。
【００１３】
また、本発明の第７の観点は、フィルタ素子の１つを調整した後、他のフィルタ素子が前記フィルタの前記入力端子（１）から始めて新たに調整されることを特徴とする本発明第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の方法である。
【００１４】
また、本発明の第８の観点は、トレランスを示す所定数のフィルタ素子が分散的に配置され、実際のフィルタ特性曲線が理論上のフィルタ特性曲線と一致していないフィルタをセッティングするための装置であって、パルス手段が、所定の中心周波数（ｆ０）を有するパルスをフィルタに与え、個々のフィルタ素子が、フィルタのインパルス応答（ＵＡ）に基づいて調整可能であること、を特徴とするフィルタをセッティングするための装置である。
【００１５】
また、本発明の第９の観点は、回路シミュレータがフィルタの減衰を決定する役割を担い、かつ、変換器を用い、フィルタの減衰によってインパルス応答（ＵＡ）が決定可能であることを特徴とする本発明第８の観点に記載の装置である。
【００１６】
時間領域において、フィルタにパルスが与えられると、供給端子におけるそのフィルタの特徴的なインパルス応答が測定できる。本発明は、パルスの中心周波数とフィルタの中心周波数との間には直接的な関係性が存在するという見識に基づいている。したがってフィルタの個々の素子とインパルス応答との間には直接的な関係性が存在する。本発明はこの見識を用いており、よって、実際のフィルタ特性曲線が理論上のフィルタ特性曲線と一致しないようなトレランスを示している、所定数の分散配置されたフィルタ素子を有するフィルタは、所定の中心周波数を有するパルスを先ずフィルタに与え、そして、フィルタ素子が個別的にフィルタのインパルス応答に基づいて調整可能にすることで、調整される。
【００１７】
フィルタ素子は、有利にも、順次的に、つまりはフィルタの入力端子から順番に調整される。この場合、入力端子とは一般にパルスが与えられる端子である。
【００１８】
パルスの有する所定の中心周波数は、調整された、つまりは理想的なフィルタの中心周波数に一致していることが有利である。個々のフィルタ素子は、インパルス応答もしくは入力端子において反射される信号の位相の極小部に基づいて、または、両方のクライテリアによって調整される。この場合、フィルタは本質的には、本発明による３つの逐次的ステップで調整される。
【００１９】
フィルタを設計する場合、第１ステップにおいて、例えば、ＬＣロー・パス・フィルタに対する値が算出され、周知の方法によりバンド・パス・フィルタに変換される。これらの値は回路シミュレータに基づいてさらに精細な最適化が実施される。回路シミュレータは、周波数領域におけるフィルタの特性を与える。また、フィルタ特性曲線は、伝達方程式から算出することも可能である。そして、第２のステップにおいては、時間領域におけるフィルタのインパルス応答を逆フーリエ変換に基づいて求める。時間領域における、フィルタの各フィルタ素子の反射信号に関して要求される性質は、今となってはわかっているインパルス応答に基づいて判明する。各フィルタ素子での理想的な反射信号が、インパルス応答に基づいて定められる。
【００２０】
第３のステップにおいては、理想的な反射信号に基づき、個々のフィルタ素子は順次的に、フィルタの入力端子からスタートして、各素子が理想的な反射信号の値を有するようになるまで変更される。理想的なフィルタにおける値と同じ値が結合体の場合で実現される必要がある。例えば、共振子の共振周波数は、時間領域におけるインパルス応答の極小に調整される。
【００２１】
調整が行われるべき方向性は、インパルス応答の位相プロファイルからわかる。高い位相値から低い位相値への変化が位相プロファイルにおいて見られるのであれば、共振子の共振周波数は低すぎる。低い値から高い値へのプロファイルが見られるのであれば、共振周波数は高すぎる。
【００２２】
隣接する素子もまた、個々の素子の調整プロセスの影響を被るので、調整は、供給端子（入力端子）からスタートする各調整プロセスの後で新たに行われることが有利である。この場合、下流の素子に関する不正確な結合の影響を考慮することが可能である。結合が大きすぎると、多くのエネルギがフィルタの下流部に伝達され、理想的な結合係数の場合よりも大きな反射信号が現れ、その逆の場合も同様である。
【００２３】
しかしながら、別の実施形態により、第１の近似に対して、より大きな結合による影響を計算し、そして下流の素子を同一の作業ステップで調整してもよい。
【００２４】
本発明による、電気的フィルタのセッティングのための装置は、所定の中心周波数を有するパルスをフィルタに供するパルス手段を有し、かつ、フィルタのインパルス応答を測定してそのインパルス応答に基づいて個々のフィルタ素子を調整する測定手段も有する。
【００２５】
フィルタの減衰を決定する回路シミュレータは、精細な最適化に役立つ。周波数領域におけるフィルタの特性に基づいて、逆フーリエ変換を実行する変換器によって時間領域におけるインパルス応答を決定可能である。
【００２６】
フィルタがＬＣ共振子から構成されている場合、例えば、キャパシタに関し、その固定的なキャパシタよりも著しく小さな値を有するトリミング・キャパシタを並列に接続させることが可能である。共振子の共振周波数は、トリミング・キャパシタを変更することにより変更される。インダクタンス間の結合は、互いの距離によって変更可能である。２つのコイルが共通のフェライト磁心によって結合されている場合、結合は内外に磁心を回転させることで設定可能である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る方法および装置により、フィルタの調整を自動的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な例示的実施形態を説明する。
【００２９】
図１ないし図４を参照して櫛線形(combline)バンド・パス・フィルタの例を用い、本発明を詳細に説明する。
【００３０】
図１ａは、損失としてレジスタを並列に接続した、結合ＬＣ共振子を備えた従来型バンド・パス・フィルタの模式的な回路構成図である。その入力端子１において、バンド・パス・フィルタにパルスが与えられると、その入力端子１に対応するインパルス応答が生じる。比較的高い周波数においては、櫛線形バンド・パス・フィルタの場合のように、図１ａのフィルタ素子は相互に結合した同軸線に置き換えられる。一般にこれらの同軸線は、およそ８分の１波長の長さを有する。その線は一端において短絡され、他端は開放されている。開放端においてエネルギの放出が行われないよう、線は短い距離で短絡されている。
【００３１】
図１ｂに示すように、櫛線形共振子の共振周波数は、開回路状態の内部導体の上方にあるネジ４によってデチューン可能である。結合は、スクリーン開口部の調整ネジによりセット可能である。本例においては、図１ｂには、それぞれに調整素子４が備わった４つの結合共振子を有する櫛線形バンド・パス・フィルタ３が備えられている。データ・バス６により、ロボット５を用いて調整素子における調整（チューニング）を自動的に実行可能である。信号、つまりはロボット５を駆動するための制御命令は、ベクトル・ネットワーク・アナライザ８を読み取る制御コンピュータ７によって計算される。
【００３２】
個々の線は、同軸線間のスクリーンによって相互に結合されている。共振周波数近傍を考慮する限りにおいては、各線は並列の共振回路のように働く。エネルギが端子１から供給され、端子２において測定される。中心周波数ｆ０は、一例として周波数２．１４ＧＨｚが用いられる。この伝送帯域においては、供給されたエネルギはほとんど損失なく出力端子２に送られる。
【００３３】
フィルタがデチューンされ、想定される理想的な減衰であれば図２に示されているフィルタ特性曲線Ｓ１１が生じる。フィルタの調整を試みれば、図４に示すインパルス応答ＵＡのプロファイルとフィルタの個々の素子との間に直接的な関係性が存在することが確かめられる。それとは対照的に、フィルタ特性曲線Ｓ１１のプロファイルと個々のフィルタ素子との間に直接的な関係性は存在しない。
【００３４】
図４は、理想的な調整がなされていないフィルタのインパルス応答を示す。
【００３５】
反射信号の位相ＤＰについて考察すれば、前記位相は時間に沿って増加していることがわかる。線形成分を差し引くと、くぼみにおいて急峻なジャンプが見られる。共振子、つまり、対応するフィルタ素子が厳密に調整されていないならば、一方ではインパルス応答ＵＡの極小化は達成されず、かつ、他方では位相ＤＰにおけるジャンプは、ランプ（傾斜）となる。このプロファイルに基づいて共振子の共振周波数が高く設定されているか、低く設定されているかを識別することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】従来のバンド・パス・フィルタの回路構成の模式図である。
【図１ｂ】自動的に調整可能な櫛線(combline)形バンド・パス・フィルタの構成の模式図である。
【図２】デチューンされているフィルタのフィルタ特性曲線の図である。
【図３】調整されたフィルタのフィルタ特性曲線の図である。
【図４】デチューンされているフィルタのフィルタ特性曲線、インパルス応答、および、デルタ位相の図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ・・・  入力端子
２  ・・・  出力端子
３  ・・・  櫛線形バンド・パス・フィルタ
４  ・・・  ネジ
５  ・・・  ロボット
６  ・・・  データ・バス
７  ・・・  制御コンピュータ
８  ・・・  ベクトル・ネットワーク・アナライザ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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