(57)【要約】      （修正有）【課題】クリッパ機能及びフィルタ機能の両方の機能を有し、高周波のアナログの入力信号をリアルタイムで処理できるようにする。【解決手段】アナログの入力信号Ｓ１をクリップするクリッパ機能と、入力信号Ｓ１の所定の周波数帯域外の周波数（雑音）をカットするフィルタ機能とを備える。クリッパ機能は、ダイオードＤ１，Ｄ２から構成され、フィルタ機能は、コンデンサＣ１〜Ｃ４、伝送線路Ｌ１〜Ｌ３及びダイオードＤ１，Ｄ２の寄生容量から構成される。これにより、１つのフィルタ回路でアナログの入力信号Ｓ１の過大振幅をクリップすると共に、雑音をカットすることが同時にできる。この結果、クリップ機能及びフィルタ機能の両方の機能を有するので、入力可能振幅範囲を広げることができ、雑音をカットすることで信号対雑音比を向上し、高周波のアナログの入力信号をリアルタイムで処理できる。【選択図】図１
2012049958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログの入力信号をクリップして、この入力信号の所定の周波数帯域以外の周波数を
カットするフィルタ回路において、
そのカソードが高電位側の電源に接続される第１のダイオードと、
そのカソードが前記第１のダイオードのアノードに接続され、そのアノードが低電位側
の電源に接続される第２のダイオードと、
その一端が前記高電位側の電源に接続される第１のコンデンサと、
その一端が前記第１のコンデンサの他端に接続され、その他端が前記低電位側の電源に
接続される第２のコンデンサと、
その一端が前記高電位側の電源に接続される第３のコンデンサと、
その一端が前記第３のコンデンサの他端に接続され、その他端が前記低電位側の電源に
接続される第４のコンデンサと、
その一端が入力端子に接続され、その他端が前記第１のダイオードのアノードに接続さ
れる第１の伝送線路と、
その一端が前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点に接続され、その
他端が前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点に接続される第２の伝送
線路と、
その一端が前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点に接続され、その
他端が出力端子に接続される第３の伝送線路とを備えることを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
前記第１及び第２のダイオードで前記入力信号をクリップするクリッパ部を構成し、
前記第１乃至第４のコンデンサと前記第１乃至第３の伝送線路とで前記入力信号の所定
の周波数帯域以外の周波数をカットするフィルタ部を構成することを特徴とする請求項１
に記載のフィルタ回路。
【請求項３】
前記第１及び第２のダイオードは、直列又は並列に複数接続されることを特徴とする請
求項１又は２に記載のフィルタ回路。
【請求項４】
前記第１及び第２のダイオードは、バイポーラトランジスタ又は電界効果型トランジス
タで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフィルタ回路。
【請求項５】
前記クリッパ部及び前記フィルタ部を複数備え、
前記クリッパ部及び前記フィルタ部は、交互に並列に接続されることを特徴とする請求
項２に記載のフィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信機器の受信部等に使用されるクリッパ機能及びフィルタ機能の両方の
機能を有するフィルタ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号を高速にかつ高周波で伝送させる光通信機器が開発されている。光通信機器
には光信号を受信する受信部が設けられ、この受信部は、受信した光信号を電気信号に変
換し、変換した電気信号を当該光通信機器内に入力するものである。
【０００３】
光通信機器の受信部には電気信号のクリップ回路とフィルタ回路とが設けられる場合が
ある。クリップ回路は、光通信機器が強度の弱い電気信号から強度の強い電気信号までを
受信できるように、所定の電圧以上を有する電気信号が当該クリップ回路に入力されたと
きに、この電気信号をクリップする。また、フィルタ回路は、インダクタ等で構成され、
ノイズを除去するために所定の周波数帯域以外の周波数をカットする。
【０００４】
特許文献１には、ダイオードクリップ回路が開示されている。このダイオードクリップ
回路は、ダイオードの寄生容量に起因する、高速アナログ信号が伝送線路にて帯域を落と
してしまうということを防止するために、伝送線路の伝送方向のインダクタンス分を使用
して特性インピーダンスが一定になる補償をした発明である。
【０００５】
特許文献２には、クリッパ及びフィルタを備えた電気回路が開示されている。この電気
回路は、フィルタ係数をクリッパに取り込むモデル化によりクリッパにフィルタ機能を持
たせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３５９３６号公報
【特許文献２】特開２００１−２８５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１によれば、クリッパ機能を有しているが、これにフィルタ機能を
持たせるためにはフィルタ回路を新たに設計して従属接続するしかない。また、このダイ
オードクリップ回路は、前段から後段になるにつれて信号電圧の絶対値が下がる。このた
め、過大電圧の信号を入力すると、当該ダイオードクリップ回路の前段のダイオードに大
電流が流れるために破損する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２によれば、入力信号をクリップしてフィルタ処理することができる。
しかし、フィルタ部は、デジタル信号処理によって実現される機能であり、演算やデジタ
ル／アナログ変換等の処理に時間を要するため、高周波アナログ信号をリアルタイムに処
理することができない。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決したものであって、クリッパ機能及びフィルタ機能の
両方の機能を有し、高周波のアナログの入力信号をリアルタイムに処理することができる
フィルタ回路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】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係るフィルタ回路は、アナログの入力信号をク
リップして、この入力信号の所定の周波数帯域以外の周波数をカットするフィルタ回路に
おいて、そのカソードが高電位側の電源に接続される第１のダイオードと、そのカソード
が第１のダイオードのアノードに接続され、そのアノードが低電位側の電源に接続される
第２のダイオードと、その一端が高電位側の電源に接続される第１のコンデンサと、その
一端が第１のコンデンサの他端に接続され、その他端が低電位側の電源に接続される第２
のコンデンサと、その一端が高電位側の電源に接続される第３のコンデンサと、その一端
が第３のコンデンサの他端に接続され、その他端が低電位側の電源に接続される第４のコ
ンデンサと、その一端が入力端子に接続され、その他端が第１のダイオードのアノードに
接続される第１の伝送線路と、その一端が第１のコンデンサと第２のコンデンサとの接続
点に接続され、その他端が第３のコンデンサと第４のコンデンサとの接続点に接続される
第２の伝送線路と、その一端が第３のコンデンサと第４のコンデンサとの接続点に接続さ
れ、その他端が出力端子に接続される第３の伝送線路とを備えることを特徴とするもので
ある。
【００１１】
本発明に係るフィルタ回路では、アナログの入力信号をクリップするクリッパ部と、こ
の入力信号の所定の周波数帯域以外の周波数をカットするフィルタ部とを備える。
【００１２】
クリッパ部は、そのカソードが高電位側の電源に接続される第１のダイオードと、その
カソードが第１のダイオードのアノードに接続され、そのアノードが低電位側の電源に接
続される第２のダイオードとから構成される。
【００１３】
フィルタ部は、その一端が高電位側の電源に接続される第１のコンデンサと、その一端
が第１のコンデンサの他端に接続され、その他端が低電位側の電源に接続される第２のコ
ンデンサと、その一端が高電位側の電源に接続される第３のコンデンサと、その一端が第
３のコンデンサの他端に接続され、その他端が低電位側の電源に接続される第４のコンデ
ンサと、その一端が入力端子に接続され、その他端が第１のダイオードのアノードに接続
される第１の伝送線路と、その一端が第１のコンデンサと第２のコンデンサとの接続点に
接続され、その他端が第３のコンデンサと第４のコンデンサとの接続点に接続される第２
の伝送線路と、その一端が第３のコンデンサと第４のコンデンサとの接続点に接続され、
その他端が出力端子に接続される第３の伝送線路とから構成される。
【００１４】
これにより、１つのフィルタ回路で、アナログの入力信号の過大振幅をクリップすると
共に、この入力信号の所定の周波数帯域以外の周波数をカットすること同時にできるよう
になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るフィルタ回路によれば、クリップ機能及びフィルタ機能の両方の機能を有
するので、入力可能振幅範囲を広げることができ、所定の周波数帯域外の雑音をカットす
ることで信号対雑音比を向上し、高周波のアナログの入力信号をリアルタイムで処理する
ことができる。
【００１６】
また、従来のようにクリップ回路及びフィルタ回路を別々に設ける場合に比べて、当該
フィルタ回路の面積を小さくすることができる。この結果、当該フィルタ回路の製造コス
トを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係るフィルタ回路の構成例を示す回路図である。
【図２】複数のダイオードを直列に接続させたときの回路図である
【図３】複数のダイオードを並列に接続させたときの回路図である。
【図４】（Ａ）は、フィルタ回路に入力される入力信号の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、フィルタ回路で処理された入力信号の一例を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態に係るフィルタ回路の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明に係るフィルタ回路について説明する。
＜第１の実施の形態＞  
［フィルタ回路１の構成例］  
図１に示すように、本実施の形態に係るフィルタ回路１は、第１のダイオード（以下、
「ダイオードＤ１」という）、第２のダイオード（以下、「ダイオードＤ２」という）、
第１のコンデンサ（以下、「コンデンサＣ１」という）、第２のコンデンサ（以下、「コ
ンデンサＣ２」という）、第３のコンデンサ（以下、「コンデンサＣ３」という）、第４
のコンデンサ（以下、「コンデンサＣ４」という）、第１の伝送線路（以下、「伝送線路
Ｌ１」という）、第２の伝送線路（以下、「伝送線路Ｌ２」という）及び第３の伝送線路
（以下、「伝送線路Ｌ３」という）で構成される。
【００１９】
ダイオードＤ１は、そのカソードが高電位側の電源Ｖ１に接続される。ダイオードＤ２
は、そのカソードがダイオードＤ１のアノードに接続され、そのアノードが低電位側の電
源Ｖ２に接続される。
【００２０】
コンデンサＣ１は、その一端が高電位側の電源Ｖ１に接続される。コンデンサＣ２は、
その一端がコンデンサＣ１の他端に接続され、その他端が低電位側の電源Ｖ２に接続され
る。コンデンサＣ３は、その一端が高電位側の電源Ｖ１に接続される。コンデンサＣ４は
、その一端がコンデンサＣ３の他端に接続され、その他端が低電位側の電源Ｖ２に接続さ
れる。
【００２１】
伝送線路Ｌ１は、その一端が入力端子Ｖｉｎｐに接続され、その他端がダイオードＤ１
のアノード及びダイオードＤ２のカソードに接続される。伝送線路Ｌ２は、その一端がコ
ンデンサＣ１とコンデンサＣ２との接続点に接続され、その他端がコンデンサＣ３とコン
デンサＣ４との接続点に接続される。伝送線路Ｌ３は、その一端がコンデンサＣ３とコン
デンサＣ４との接続点に接続され、その他端が出力端子Ｖｏｕｔｐに接続される。入力端
子Ｖｉｎｎ及び出力端子Ｖｏｕｔｎは、グランドにそれぞれ接続される。
【００２２】
フィルタ回路１は、超高速、超高周波向けのものであり、ダイオードＤ１，Ｄ２でクリ
ッパ部を構成し、コンデンサＣ１〜Ｃ４、伝送線路Ｌ１〜Ｌ３及びダイオードＤ１，Ｄ２
の寄生容量でフィルタ部を構成する。クリッパ部及びフィルタ部は、同一基板上に設けら
れ、分布定数回路で構成される。これにより、フィルタ回路１の面積が小さくなりコンパ
クト化できる。
【００２３】
クリッパ部は、高周波のアナログの入力信号Ｓ１が有する電圧が所定の電圧より大きい
場合に、当該入力信号Ｓ１の電圧をクリップして所定の電圧より大きな電圧部分をカット
する。フィルタ部は、入力信号Ｓ１が有する所定の周波数帯域以外の周波数をカットして
、当該入力信号Ｓ１に含まれるノイズを除去する。
【００２４】
なお、ダイオードＤ１，Ｄ２は、本例ではフィルタ回路１に１つずつ設けられているが
、これに限定されず、複数のダイオードをそれぞれ設けてもよい。この場合、ダイオード
Ｄ１，Ｄ２の代わりに、図２に示すように、直列接続された複数のダイオードＤ１Ａ，Ｄ
２Ａを設けたり、図３に示すように、並列接続された複数のダイオードＤ１Ｂ，Ｄ２Ｂを
設けたりすることにより、容量を調整しながら最大電流値を変更することができる。
【００２５】
例えば、複数のダイオードを直列接続すると容量は半分になるが最大電流値は変わらな
い。複数のダイオードを並列接続すると容量が倍になり最大電流値も倍になる。これらの
組み合わせにより、所望の容量と電流の最大値とを設定することができる。
【００２６】
また、伝送線路Ｌ１〜Ｌ３は、絶縁体や半導体の上方に金属等で線路を形成する。伝送
線路Ｌ１〜Ｌ３は、形状、長さ、幅等で決定されるインダクタンスを有し、このインダク
タンス成分を利用して所望のフィルタ特性を得る。
【００２７】
［フィルタ回路１の処理例］  
次に、フィルタ回路１の処理例について説明する。フィルタ回路１には、入力端子Ｖｉ
ｎｐ，Ｖｉｎｎから高周波のアナログの入力信号Ｓ１が入力される。例えば、図４（Ａ）
に示すように、入力信号Ｓ１は、電源Ｖ１が有する電圧ＶHより大きな電圧部分を有し、
電源Ｖ２が有する電圧ＶLより小さな電圧部分を有する。また、入力信号Ｓ１はノイズＮ
を有する。
【００２８】
入力信号Ｓ１が有する電圧が電圧ＶHより大きい場合には、ダイオードＤ１は入力信号
Ｓ１をクリップする。入力信号Ｓ１が有する電圧が電圧ＶLより小さい場合には、ダイオ
ードＤ２は入力信号Ｓ１をクリップする。このように、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデ
ンサＣ１〜Ｃ４は、フィルタ回路１に入力される上限及び下限の電圧が入力制御できる。
【００２９】
また、図４（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ１〜Ｃ４、伝送線路Ｌ１〜Ｌ３及びダイ
オードＤ１，Ｄ２の寄生容量によって入力信号Ｓ１が有する所定の周波数帯域以外の周波
数がカットされる。これにより、入力信号Ｓ１に含まれているノイズＮを除去することが
できる。そして、クリップされてノイズＮが除去された入力信号Ｓ１は、出力信号Ｓ２と
して出力端子Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎから出力される。
【００３０】
［ダイオードＤ１，Ｄ２及び伝送線路Ｌ１〜Ｌ３の設定例］  
次に、ダイオードＤ１，Ｄ２及び伝送線路Ｌ１〜Ｌ３の設定例について説明する。フィ
ルタ回路１の信号線及び電源Ｖ１，Ｖ２の間に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２が入力信
号Ｓ１をクリップするが、このダイオードＤ１，Ｄ２には空乏層容量や寄生容量がある。
また、伝送線路Ｌ１〜Ｌ３に存在するインダクタンス分で所望の周波数帯域以外の周波数
をカットするフィルタ回路が構成される。
【００３１】
例えば、特性インピーダンスがＺ０のとき、３次元フィルタで、インダクタンスＬα、
キャパシタンスＣβ、インダクタンスＬγという定数が得られたとする。このとき、Ｚ１
＞＞Ｚ０であるような特性インピーダンスＺ１の線路を用意する。特性インピーダンスＺ
１の線路における伝送速度をｖ１とすると、単位長さ当たりのインダクタンスＬＵは、Ｌ
Ｕ＝Ｚ０／ｖ１であるから、Ｌα（＝Ｌ１）及びＬγ（＝Ｌ２）を実現するためには、特
性インピーダンスＺ１の線路長をそれぞれ、Ｌα／ＬＵ＝Ｌα・ｖ１／Ｚ０、Ｌγ／ＬＵ
＝Ｌγ・ｖ１／Ｚ０とすれば良い。
【００３２】
一方、キャパシタンスＣβを実現するためには、まず、クリッピングに十分な容量を有
するダイオードを選択する。ダイオードのサイズを選択することができない場合には、図
３で示したように、ダイオードを並列接続することにより容量を稼いでも良い。
【００３３】
電源Ｖ１へ接続するダイオードＤ１と、電源Ｖ２へ接続するダイオードＤ２との空乏層
容量＋寄生容量の並列値がキャパシタンスＣβと等しければ、それで設定終了である。
【００３４】
そこで、上記並列値がキャパシタンスＣβより大きいときには、図２で示したように、
例えば、ダイオードＤ１，Ｄ２の代わりに直列接続された複数のダイオードＤ１Ａ，Ｄ２
Ａを設けて容量を減らす。また、上記並列値がキャパシタンスＣβより小さいときには、
例えば、ダイオードＤ１，Ｄ２の代わりに並列接続された複数のダイオードＤ１Ｂ，Ｄ２
Ｂを設けたり、配線パターンを太くしたり、基板の絶縁層で絶縁した電源パターンを信号
線路と交差させる等して容量を増加させる。因みに、図１に示したコンデンサＣ１〜Ｃ４
は、ダイオードＤ１，Ｄ２の寄生容量を含んでいる。
【００３５】
このように、本実施の形態に係るフィルタ回路１は、１つのフィルタ回路で、アナログ
の入力信号Ｓ１の過大振幅をクリップすると共に、この入力信号Ｓ１の所定の周波数帯域
以外の周波数をカットすることが同時にできるようになる。
【００３６】
この結果、クリップ機能及びフィルタ機能の両方の機能を有するので、入力可能振幅範
囲を広げることができ、所定の周波数帯域外の雑音をカットすることで信号対雑音比を向
上し、高周波のアナログの入力信号をリアルタイムで処理することができる。
【００３７】
また、クリップ回路及びフィルタ回路を別々に設ける場合に比べて、面積を小さくする
ことができる。この結果、当該フィルタ回路１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、フィルタ回路１にダイオードＤ１，Ｄ２を備えたものを説明
したが、ダイオードＤ１，Ｄ２は、バイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタの
一部で構成してもよい。例えば、バイポーラトランジスタであれば、ベース・コレクタ間
のダイオードやベース・エミッタ間のダイオードを使用し、電界効果トランジスタであれ
ば、ゲート・ドレイン間のダイオードやゲート・ソース間のダイオードを使用することが
できる。
【００３９】
＜第２の実施の形態＞  
本実施の形態では、クリッパ部及びフィルタ部を複数設けたフィルタ回路１Ａについて
説明する。前述の第１の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、
その説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、フィルタ回路１Ａは、ダイオードＤ１〜Ｄｎ（ｎ≧２）、コンデン
サＣ１〜Ｃ２ｎ−２、伝送線路Ｌ１〜Ｌｎで構成される。フィルタ回路１Ａは、前述のフ
ィルタ回路１と同様に、ダイオードＤ１〜Ｄｎ（ｎ≧２）でクリッパ部を構成し、コンデ
ンサＣ１〜Ｃ２ｎ−２、伝送線路Ｌ１〜Ｌｎ及びダイオードＤ１〜Ｄｎの寄生容量でフィ
ルタ部を構成する。つまり、フィルタ回路１Ａは、前述のフィルタ回路１が備えるクリッ
パ部及びフィルタ部が複数設けられ、この複数のクリッパ部及びフィルタ部が交互に並列
に接続される。
【００４１】
フィルタ回路１Ａは、入力端子Ｖｉｎｐ，Ｖｉｎｎより入力された入力信号Ｓ１を処理
して、出力端子Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎから出力信号Ｓ２を出力する。具体的には、フィ
ルタ回路１Ａは、クリッパ部で高周波のアナログの入力信号Ｓ１の電圧をクリップし、フ
ィルタ部で入力信号Ｓ１に含まれているノイズＮを除去する。
【００４２】
このように、本実施の形態に係るフィルタ回路１Ａによれば、複数のクリッパ部とフィ
ルタ部とを備えるので、前述のフィルタ回路１に比べて、入力可能振幅範囲を広げること
ができ、所定の周波数帯域外の雑音をカットすることで信号対雑音比を向上する。また、
入力信号Ｓ１のノイズＮを除去することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ  フィルタ回路
Ｄ１，Ｄ２  第１及び第２のダイオード
Ｃ１〜Ｃ４  第１〜第４のコンデンサ
Ｌ１〜Ｌ３  第１〜第３の伝送線路
【図１】
2012049958.tif 000003
【図２】
2012049958.tif 000004
【図３】
2012049958.tif 000005
【図４】
2012049958.tif 000006
【図５】
2012049958.tif 000007