フィルタ回路および無線機器
【課題】中心周波数を調整する周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路を提供する。
【解決手段】
本発明に係るフィルタ回路１０は、チューニング時、スイッチ回路４を導通状態として、トランスコンダクタンス回路６を含むフィードバックループを有する発振回路８を構成する。発振回路８は、スイッチ回路４によりＬＣＲタンク回路２をバイパスして、ＬＣＲタンク回路１とインダクタ３とを負荷回路としている。上記フィードバックループは、発振回路８の出力をトランスコンダクタンス回路６に入力する。スイッチ回路４を用いて以上のように発振回路８を構成することで、フィルタ回路１０の中心周波数と発振回路８の発振周波数とが同一となる。それゆえ、特許文献１に開示されている自動チューニング技術を用いて容易に周波数チューニングを行うことができる。
【解決手段】
本発明に係るフィルタ回路１０は、チューニング時、スイッチ回路４を導通状態として、トランスコンダクタンス回路６を含むフィードバックループを有する発振回路８を構成する。発振回路８は、スイッチ回路４によりＬＣＲタンク回路２をバイパスして、ＬＣＲタンク回路１とインダクタ３とを負荷回路としている。上記フィードバックループは、発振回路８の出力をトランスコンダクタンス回路６に入力する。スイッチ回路４を用いて以上のように発振回路８を構成することで、フィルタ回路１０の中心周波数と発振回路８の発振周波数とが同一となる。それゆえ、特許文献１に開示されている自動チューニング技術を用いて容易に周波数チューニングを行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心周波数を調整する周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路、およびそれを備える無線機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン（以下「ＴＶ」と称する）チューナでは、良好な受信特性を実現するため、受信希望チャネルの信号以外の信号を抑制するフィルタ回路が用いられている。このフィルタ回路としてはバンドパスフィルタ回路が良く用いられる。非特許文献１に開示されているバンドパスフィルタ回路の一例であるバンドパスフィルタ回路１１０の構成を図８（ａ）に、その周波数特性の一例を図８（ｂ）に示す。
【０００３】
バンドパスフィルタ回路１１０は、インダクタ、コンデンサ、および抵抗からなるタンク回路（以下「ＬＣＲタンク回路」と称する）１０１，１０２と、このＬＣＲタンク回路１０１，１０２間を接続するインダクタ１０３とを備えている。図８（ｂ）より、バンドパスフィルタ回路１１０の中心周波数は約１２０ＭＨｚである。
【０００４】
ところで、ＴＶ放送に使用される周波数帯域は広範囲にわたり、この周波数帯域内に多数のチャネルが存在するため、ＴＶチューナに用いられるフィルタ回路は、中心周波数を可変可能なフィルタ回路である。さらに、フィルタ回路の周波数特性を補正し、中心周波数を受信希望帯域に合わせるため、自動チューニング技術が用いられる。ＬＣＲタンク回路を用いるフィルタ回路の自動チューニングの代表的な方法の一つは、特許文献１に開示されているような、フィルタ回路の接続状態を変更して発振器を構成し、その発振周波数を制御する方法である。
【０００５】
図９は上記自動チューニング技術を説明するものであり、図９（ａ）はＬＣＲタンク回路１１１で構成されるバンドパスフィルタ回路１１５の構成を示しており、図９（ｂ）はチューニング時にバンドパスフィルタ回路１１５の接続状態を変更して構成した発振器１１７の構成を示しており、図９（ｃ）はバンドパスフィルタ回路１１５の周波数特性の一例を示しており、図９（ｄ）は発振器１１７の出力信号を示している。
【０００６】
発振器１１７は、トランスコンダクタンス回路１１６を含むフィードバックループを有し、ＬＣＲタンク回路１１１を負荷とする発振器である。図９（ｃ），（ｄ）より、発振器１１７の発振周波数およびバンドパスフィルタ回路１１５の中心周波数はともに約１１２ＭＨｚである。よって、発振器１１７の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるようにＬＣＲタンク回路１１１の素子値を変更することで、バンドパスフィルタ回路１１５の中心周波数をチューニングできる。
【特許文献１】米国特許６３０７４４２号明細書
【非特許文献１】Anatol I. Zverev, ”Handbook of Filter Synthesis”, Wiley-Interscience, 1967,P.300-305
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０（ａ）は上記自動チューニング技術を図８（ａ）に示したバンドパスフィルタ回路１１０に適用したバンドパスフィルタ回路１１０ａの構成を示しており、図１０（ｂ）はバンドパスフィルタ回路１１０ａにおいて構成した発振器の出力信号を示している。
【０００８】
バンドパスフィルタ回路１１０ａは、その中心周波数は上述のように１２０ＭＨｚである。図１０（ｂ）より、バンドパスフィルタ回路１１０ａにおける発振器の発振周波数は約１０９ＭＨｚであり、バンドパスフィルタ回路１１０ａの中心周波数と一致していない。よって、上記発振器の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させても、バンドパスフィルタ回路１１０ａの中心周波数が受信希望帯域の中心周波数からずれ、チューニングが困難になるという問題を生じる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路、およびそれを備える無線機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るフィルタ回路は、上記課題を解決するために、インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の入力端子に接続されている第１負荷回路と、抵抗、コンデンサ、およびインダクタがそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の出力端子に接続されており、かつ、上記第１負荷回路と並列に設けられている第２負荷回路と、入力された電圧に対応した電流を出力する、上記フィルタ回路の入力端子と上記第１負荷回路との間に接続されているトランスコンダクタンス回路と、上記第１負荷回路と上記第２負荷回路との間に直列に接続されている受動素子と、上記受動素子の上記第２負荷回路側の一端に接続され、かつ、上記第１負荷回路および上記第２負荷回路に並列に接続されているスイッチ回路とを備え、上記フィルタ回路は、その周波数変更時に、上記スイッチ回路を動作させて発振回路を構成し、上記発振回路は、上記第１負荷回路と上記受動素子とを負荷回路とし、上記発振回路の出力を上記トランスコンダクタンス回路に入力するフィードバックループを有することを特徴としている。
【００１１】
本発明に係るフィルタ回路は、上記のように構成することで、当該フィルタ回路の中心周波数と、当該フィルタ回路の周波数変更時に構成する発振回路の発振周波数とを同一とすることができる。これにより、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に周波数チューニング（上記周波数変更）を行うことができる、すなわち上記発振回路の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させることで上記フィルタ回路の中心周波数をチューニングできる。以上により、本発明に係るフィルタ回路は、周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路を提供することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、トランスコンダクタンス回路を備えていることで、上記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなり、インピーダンス整合が不要となる。さらに、上記トランスコンダクタンス回路を備えていることで、通常トランスコンダクタンス回路を備えておらず、上記発振回路を構成することが難しくチューニングし難いパッシブフィルタ回路であっても、周波数チューニングを容易に行える。
【００１３】
本発明に係るフィルタ回路は、上記トランスコンダクタンス回路は、上記周波数変更時にのみ動作することが好ましい。
【００１４】
上述のように、パッシブフィルタ回路は通常トランスコンダクタンス回路を持たない。そこで、上記のように、上記トランスコンダクタンス回路が上記周波数変更時にのみ動作する構成とすることで、トランスコンダクタンス回路を備えていても、パッシブフィルタ回路の通常のフィルタ動作時の動作に影響を与えない。
【００１５】
本発明に係るフィルタ回路は、上記周波数変更時に上記トランスコンダクタンス回路のトランスコンダクタンス値を変更する変更手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るフィルタ回路のような、チューニング時に回路の接続状態を変更するフィルタ回路では、フィルタ回路のゲインがチューニング時と通常のフィルタ動作時とで異なる場合がある。この場合、上記ゲインを補正することは困難である。そこで、上記の構成のように、上記周波数変更時に上記トランスコンダクタンス回路のトランスコンダクタンス値を変更する変更手段を備えていることで、チューニング時にゲインを補正でき、チューニング時と通常のフィルタ動作時とにおいてそれぞれの場合に適切なゲインを設定することができる。
【００１７】
本発明に係る無線機器は、上記フィルタ回路を備えていることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る無線機器は、上記の構成のように、上記フィルタ回路を備えていることで、容易に受信希望帯域の信号以外の信号を減衰することが出来るため、性能の高い無線機器を実現できるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るフィルタ回路は、インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の入力端子に接続されている第１負荷回路と、抵抗、コンデンサ、およびインダクタがそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の出力端子に接続されており、かつ、上記第１負荷回路と並列に設けられている第２負荷回路と、入力された電圧に対応した電流を出力する、上記フィルタ回路の入力端子と上記第１負荷回路との間に接続されているトランスコンダクタンス回路と、上記第１負荷回路と上記第２負荷回路との間に直列に接続されている受動素子と、上記受動素子の上記第２負荷回路側の一端に接続され、かつ、上記第１負荷回路および上記第２負荷回路に並列に接続されているスイッチ回路とを備え、上記フィルタ回路は、その周波数変更時に、上記スイッチ回路を動作させて発振回路を構成し、上記発振回路は、上記第１負荷回路と上記受動素子とを負荷回路とし、上記発振回路の出力を上記トランスコンダクタンス回路に入力するフィードバックループを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明に係るフィルタ回路は、上述のように構成することで、当該フィルタ回路の中心周波数と、当該フィルタ回路の周波数変更時に構成する発振回路の発振周波数とを同一とすることができる。これにより、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に周波数チューニングを行うことができる、すなわち上記発振回路の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させることで上記フィルタ回路の中心周波数をチューニングできる。以上により、本発明に係るフィルタ回路は、周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路を提供することができるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る無線機器は、上記フィルタ回路を備えていることを特徴としている。本発明に係る無線機器は、上記フィルタ回路を備えていることで、容易に受信希望帯域の信号以外の信号を減衰することが出来るため、性能の高い無線機器を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明すると以下の通りである。
【００２３】
図１は本実施形態に係るフィルタ回路１０の構成を示しており、図１（ａ）は通常のフィルタ動作時の構成を、図１（ｂ）はチューニング時の構成を示している。
【００２４】
フィルタ回路１０は、希望帯域の信号以外の信号を抑制するバンドパスフィルタ回路であって、インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成されたタンク回路（以下「ＬＣＲタンク回路」と称する）（第１，第２負荷回路）１，２と、インダクタ（受動素子）３と、スイッチ回路４と、トランスコンダクタンス回路６とを備えている。
【００２５】
ＬＣＲタンク回路１，２は、互いに並列に設けられており、ＬＣＲタンク回路１における各素子の一端がフィルタ回路１０の入力端子ＩＮに接続されており、ＬＣＲタンク回路２における各素子の一端がフィルタ回路１０の出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００２６】
インダクタ３は、ＬＣＲタンク回路１，２間の上記各素子の一端に直列に接続されている。スイッチ回路４は、インダクタ３のＬＣＲタンク回路２側の一端に接続され、かつ、ＬＣＲタンク回路１，２に並列に接続されている。本実施形態では、スイッチ回路４は、ＭＯＳスイッチによって構成している。
【００２７】
トランスコンダクタンス回路６は、フィルタ回路１０の入力端子ＩＮとＬＣＲタンク回路１との間に接続されており、入力された電圧に対応した電流を出力する。トランスコンダクタンス回路６は、チューニング時のみ動作する。
【００２８】
フィルタ回路１０は、通常のフィルタ動作時、図１（ａ）に示すように、スイッチ回路４を非導通状態（以下、この状態を「スイッチ回路がＯＦＦ」と称する）として、フィルタ動作を行う。一方、チューニング時は、図１（ｂ）に示すように、スイッチ回路４を導通状態（以下、この状態を「スイッチ回路がＯＮ」と称する）として、トランスコンダクタンス回路６を含むフィードバックループを有する発振回路８を構成している。発振回路８は、スイッチ回路４によりＬＣＲタンク回路２をバイパスして、ＬＣＲタンク回路１とインダクタ３とを含む新たなＬＣＲタンク回路７を負荷回路としている。上記フィードバックループは、発振回路８の出力をトランスコンダクタンス回路６に入力するものである。
【００２９】
図２（ａ）はフィルタ回路１０の周波数特性の一例を示しており、図２（ｂ）は発振回路８の出力信号の一例を示している。図２（ａ）に示すグラフは、縦軸に強度（ｄＢ）、横軸に周波数（Ｈｚ）を示しており、図２（ｂ）に示すグラフは、縦軸に電圧（Ｖ）、横軸に時間（ｓ）を示している。また、図２（ａ）に示す周波数特性Ａはチューニング時のものであり、周波数特性Ｂは通常のフィルタ動作時のものである。
【００３０】
図２（ａ）における周波数特性Ｂより、フィルタ回路１０の中心周波数は約１２０ＭＨｚである。一方、図２（ａ）における周波数特性Ａおよび図２（ｂ）より、発振回路８の発振周波数も約１２０ＭＨｚである。このようにフィルタ回路１０は、チューニング時に、スイッチ回路４を用いて以上のような構成により発振回路８を構成することで、フィルタ回路１０の中心周波数と発振回路８の発振周波数とを同一とすることができる。
【００３１】
よって、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に中心周波数を調整する周波数チューニングを行うことができる、すなわち発振回路８の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるようにＬＣＲタンク回路１における素子の値を変更することでフィルタ回路１０の中心周波数をチューニングできる。
【００３２】
フィルタ回路１０は、上述の構成に加え、スイッチ回路４およびトランスコンダクタンス回路６の動作を制御する制御部（不図示）を備えていてもよいが、基本的にはスイッチ回路４およびトランスコンダクタンス回路６の動作はフィルタ回路１０が搭載される装置の制御回路によって制御される。
【００３３】
フィルタ回路１０のようなパッシブフィルタ回路は、通常トランスコンダクタンス回路を備えていないため発振回路を構成することが難しく、チューニングし難い。しかしながら、フィルタ回路１０のように構成することで、パッシブフィルタ回路であっても、周波数チューニングを容易に行える。また、上述のように、パッシブフィルタ回路は通常トランスコンダクタンス回路を備えていないため、本実施形態ではトランスコンダクタンス回路６はチューニング時のみ動作する構成としている。これにより、トランスコンダクタンス回路６を備えていても、フィルタ回路１０の通常のフィルタ動作時の動作に影響を与えることがない。なお、後述するフィルタ回路３４のようにトランスコンダクタンス回路６（フィルタ回路３４においては差動増幅回路２３）が通常のフィルタ動作時においても動作する構成とした場合、トランスコンダクタンス回路６を備えていることで、入力インピーダンスが大きくなり、インピーダンス整合が不要となる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るテレビジョン（以下「ＴＶ」と称する）受信機（無線機器）５０について説明する。図３は、ＴＶ受信機５０の概略構成を示している。
【００３５】
ＴＶ受信機５０は、ＴＶ放送を受信して映像や音声を出力する、一般的に用いられているＴＶ受信機であって、据え置き型のものでもよいし、携帯電話機などの携帯端末に搭載されていてもよい。ＴＶ受信機５０は、アンテナ３１と、低雑音増幅回路３２と、スイッチ回路３３ａ，３３ｂと、フィルタ回路３４と、ミキサ回路３５と、可変増幅回路３６と、復調回路３７と、各回路の動作を制御する制御部（不図示）とを備えている。
【００３６】
アンテナ３１は、ＴＶ放送を受信して、その受信信号を低雑音増幅回路３２へ入力する。低雑音増幅回路３２は、アンテナ３１から入力された信号を増幅し、この増幅信号をフィルタ回路３４に入力する。フィルタ回路３４は、低雑音増幅回路３２から入力された信号に対しフィルタ動作を行い、受信希望帯域の信号以外の信号を抑制する。フィルタ回路３４は、本実施形態に係るフィルタ回路１０をＴＶ受信機５０に合わせて差動構成としたものである。詳細は後述する。
【００３７】
スイッチ回路３３ａは、低雑音増幅回路３２とフィルタ回路３４との間に設けられ、スイッチ回路３３ｂは、フィルタ回路３４とミキサ回路３５との間に設けられている。スイッチ回路３３ａ，３３ｂは、フィルタ回路３４のチューニング時にその出力信号が他の回路に影響を与えないようにＯＦＦとされており、フィルタ回路３４のチューニング時以外では基本的にＯＮとされている。
【００３８】
ミキサ回路３５は、フィルタ回路３４から出力された信号を、局部発振回路（不図示）から出力された局部発振信号を用いて周波数変換する。可変増幅回路３６は、ミキサ回路３５から出力された信号を増幅し、この増幅信号を復調回路３７に入力する。復調回路３７は、可変増幅回路３６から入力された信号から、映像信号や音声信号を復調する。復調回路３７から出力された映像信号や音声信号は、後段の回路にてさらに処理が行われ、表示ディスプレイにて映像が表示され、スピーカから音声が出力される。
【００３９】
図４（ａ）はフィルタ回路３４の構成を示しており、図４（ｂ）はフィルタ回路３４におけるＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変抵抗の具体的な構成を示しており、図４（ｃ）はフィルタ回路３４におけるＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変コンデンサの具体的な構成を示している。なお、図４（ａ）は、フィルタ回路３４の通常のフィルタ動作時の構成を示している。
【００４０】
フィルタ回路３４は、スイッチ回路２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂと、差動入力電圧に対応した差動出力電流を出力する差動増幅回路２３と、インダクタ、可変コンデンサ、および可変抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、差動増幅回路２３から出力された電流を電圧に変換するＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄと、インダクタ２５ａ，２５ｂとを備えている。
【００４１】
フィルタ回路３４の差動入力端子の一方の入力端子ＩＮａは、スイッチ回路２１ａを介して差動増幅回路２３の一方の入力端子（“−”入力端子）に接続され、フィルタ回路３４の差動入力端子の他方の入力端子ＩＮｂは、スイッチ回路２１ｂを介して差動増幅回路２３の他方の入力端子（“＋”入力端子）に接続されている。差動増幅回路２３の一方の出力端子（“＋”出力端子）は、ＬＣＲタンク回路２４ａにおける各素子の一端に接続されており、差動増幅回路２３の他方の出力端子（“−”出力端子）は、ＬＣＲタンク回路２４ｃにおける各素子の一端に接続されている。
【００４２】
ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｂは互いに並列に設けられており、ＬＣＲタンク回路２４ｃ，２４ｄは互いに並列に設けられている。ＬＣＲタンク回路２４ｂにおける各素子の一端と、ＬＣＲタンク回路２４ｄにおける各素子の一端とで、フィルタ回路３４の差動出力端子を構成している。
【００４３】
インダクタ２５ａはＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｂ間の上記各素子の一端に直列に接続されており、インダクタ２５ｂはＬＣＲタンク回路２４ｃ，２４ｄ間の上記各素子の一端に直列に接続されている。
【００４４】
スイッチ回路２６ａは、インダクタ２５ａのＬＣＲタンク回路２４ｂ側の一端に接続され、かつ、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｂに並列に接続されている。スイッチ回路２６ｂは、インダクタ２５ｂのＬＣＲタンク回路２４ｄ側の一端に接続され、かつ、ＬＣＲタンク回路２４ｃ，２４ｄに並列に接続されている。
【００４５】
ＬＣＲタンク回路２４ａの上記各素子の一端は、スイッチ回路２２ｂを介して、スイッチ回路２１ｂと差動増幅回路２３の他方の入力端子との接続点に接続されている。ＬＣＲタンク回路２４ｃの上記各素子の一端は、スイッチ回路２２ａを介して、スイッチ回路２１ａと差動増幅回路２３の一方の入力端子との接続点に接続されている。
【００４６】
フィルタ回路３４は、通常のフィルタ動作時、図４（ａ）に示すように、スイッチ回路２１ａ，２１ｂをＯＮ、スイッチ回路２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂをＯＦＦとして、フィルタ動作を行う。一方、チューニング時は、スイッチ回路２１ａ，２１ｂをＯＦＦ、スイッチ回路２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂをＯＮとして、差動増幅回路２３を含むフィードバックループを有する発振回路２７を構成している。発振回路２７は、スイッチ回路２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂによりＬＣＲタンク回路２４ｂ，２４ｄをバイパスして、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃとインダクタ２５ａ，２５ｂとを含む新たなＬＣＲタンク回路を負荷回路としている。上記フィードバックループは、発振回路２７の出力を差動増幅回路２３に入力するものである。
【００４７】
フィルタ回路３４は、チューニング時に、スイッチ回路２６ａ，２６ｂを用いて以上のような構成により発振回路２７を構成することで、フィルタ回路３４の中心周波数と発振回路２７の発振周波数とを同一とすることができる。よって、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に中心周波数を調整する周波数チューニングを行うことができる、すなわち発振回路２７の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるようにＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃにおける可変コンデンサの容量値を変更することでフィルタ回路３４の中心周波数をチューニングできる。
【００４８】
次に、フィルタ回路３４のチューニングについて具体的に説明する。
【００４９】
フィルタ回路のチューニングでは、フィルタ回路のゲインを調整するゲインチューニングと周波数チューニングとを行う。フィルタ回路３４では、ゲインチューニングは、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃにおける可変抵抗の抵抗値を変更することで行い、周波数チューニングは、上述のように、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃにおける可変コンデンサの容量値を変更することで行う。
【００５０】
ＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変抵抗は、図４（ｂ）に示すように、直列に接続されたスイッチ回路と抵抗とが複数並列に設けられて構成されており、当該スイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御して抵抗値を可変させる。ＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変コンデンサは、図４（ｃ）に示すように、直列に接続されたスイッチ回路とコンデンサとが複数並列に設けられて構成されており、当該スイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御して容量値を可変させる。
【００５１】
図５は、ゲインチューニングを行うために上記可変抵抗のスイッチ回路を制御するゲインチューニング部４４の構成を示しており、図６は、周波数チューニングを行うために上記可変コンデンサのスイッチ回路を制御する周波数チューニング部４７の構成を示している。なお、図３においてはゲインチューニング部４４および周波数チューニング部４７の図示を省略しており、同じく、図５においては周波数チューニング部４７の図示を、図６においてはゲインチューニング部４４の図示を省略している。
【００５２】
ゲインチューニング部４４は、図５に示すように、フィルタ回路３４において構成した発振回路２７の出力信号が入力され、当該出力信号のピークを検出するピーク検出回路４１と、ピーク検出回路４１の出力信号と外部参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する電圧比較回路４２と、電圧比較回路４２の出力信号に基づき、上記可変抵抗におけるスイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するチューニングロジック部４３とを備えている。
【００５３】
チューニングロジック部４３は、発振回路２７の出力信号振幅が外部参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように上記可変抵抗の抵抗値を変更する。すなわち、チューニングロジック部４３は、電圧比較回路４２の出力信号に基づき、ピーク検出回路４１の出力信号が外部参照電圧Ｖｒｅｆより低い場合は上記可変抵抗の抵抗値を大きくするように、ピーク検出回路４１の出力信号が外部参照電圧Ｖｒｅｆより高い場合は上記可変抵抗の抵抗値を小さくするように、上記可変抵抗のスイッチ回路を制御する。
【００５４】
次に、周波数チューニング部４７は、図６に示すように、フィルタ回路３４において構成した発振回路２７の出力信号が入力され、当該出力信号の波数を計数するカウンタ４５と、一定期間ごとにカウンタ４５のカウンタ値の読み取り・カウンタ４５のリセットを行い、かつ、読み取ったカウンタ値に基づき、上記可変コンデンサにおけるスイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するチューニングロジック部４６とを備えている。
【００５５】
チューニングロジック部４６は、発振回路２７の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるように上記可変コンデンサの容量値を変更する。すなわち、チューニングロジック部４６は、読み取ったカウンタ値から一定期間中の波数を調べ、当該波数が所望の値より小さければ上記可変コンデンサの容量値を小さくするように、当該波数が所望の値より大きければ上記可変コンデンサの容量値を大きくするように、上記可変コンデンサのスイッチ回路を制御する。
【００５６】
以上説明したゲインチューニングと周波数チューニングとは同時に行うが、ゲインチューニングにおいて上記可変抵抗の抵抗値を変更する周期は、周波数チューニングにおいて上記可変コンデンサの容量値を変更する周期より短くする。これにより、常に発振回路２７の出力振幅が外部参照電圧Ｖｒｅｆの値と同一になり、発振が止まる（発振回路２７の出力振幅がゼロになる）ことを防げる。また、チューニング動作は選局時に毎回行う。
【００５７】
また、差動増幅回路２３のゲインは、通常のフィルタ動作時とチューニング時とで異なる場合がある。この場合、上記ゲインを補正することは困難である。そこで、フィルタ回路３４は、チューニング時に上記ゲインを変更する変更手段をさらに備えていてもよい。この構成により、チューニング時に上記ゲインを補正でき、チューニング時と通常のフィルタ動作時とにおいてそれぞれの場合に適切なゲインを設定することができる。上記ゲインの変更は、一般的な方法によって実現できるが、例えば差動増幅回路２３に供給するバイアス電圧の値を変更することによって実現できる。
【００５８】
また、フィルタ回路１０（３４）では、ＬＣＲタンク回路間をインダクタ３（インダクタ２５ａ，２５ｂ）によって接続しているが、ＬＣＲタンク回路間はコンデンサによって接続してもよい。図７（ａ）は、フィルタ回路１０におけるＬＣＲタンク回路１，２間をインダクタ３ではなくコンデンサ３ａによって接続したフィルタ回路１０ａの構成を示しており、図７（ｂ）はその周波数特性の一例を示している。
【００５９】
コンデンサは高周波信号に対して低インピーダンスであり、低周波信号に対して高インピーダンスである。そのため、フィルタ回路１０ａのような、ＬＣＲタンク回路間をコンデンサによって接続したフィルタは、インダクタで結合した場合に比べて、低周波信号の減衰を大きくできる。また、コンデンサは対向電極により構成できるため、導線を巻くことが必要なインダクタに比べて集積回路内に構成しやすい。
【００６０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、テレビジョン受信機などの無線機器に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ａ）は通常動作時（通常のフィルタ動作時）の構成を、図１（ｂ）はチューニング時の構成を示している。
【図２】（ａ）は図１に示したフィルタ回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は当該フィルタ回路において構成した発振回路の出力信号を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係るテレビ受信機の概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）は図３に示したテレビ受信機におけるフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路におけるＬＣＲタンク回路の可変抵抗の具体的な構成を示す回路図であり、（ｃ）は当該フィルタ回路におけるＬＣＲタンク回路の可変コンデンサの具体的な構成を示す回路図である。
【図５】図４に示したフィルタ回路のゲインチューニング部の構成を示す図である。
【図６】図４に示したフィルタ回路の周波数チューニング部の構成を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施形態に係るフィルタ回路の他の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路の周波数特性を示すグラフである。
【図８】従来技術を示すものであり、（ａ）はフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路の周波数特性を示すグラフである。
【図９】従来の自動チューニング技術を説明する図であり、（ａ）はフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路のチューニング時の構成を示す回路図であり、（ｃ）は当該フィルタ回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｄ）はチューニング時のフィルタ回路において構成した発振器の出力信号を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は上記自動チューニング技術を適用したフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路において構成した発振器の出力信号を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１、２４ａ、２４ｃ ＬＣＲタンク回路（第１負荷回路）
２、２４ｂ、２４ｄ ＬＣＲタンク回路（第２負荷回路）
３、３ａ、２５ａ、２５ｂ インダクタ（受動素子）
４、２６ａ、２６ｂ スイッチ回路
５ ＬＣＲタンク回路（負荷回路）
６ トランスコンダクタンス回路
８、２７ 発振回路
１０、１０ａ フィルタ回路
２３ 差動増幅回路（トランスコンダクタンス回路）
５０ テレビ受信機（無線機器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心周波数を調整する周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路、およびそれを備える無線機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン（以下「ＴＶ」と称する）チューナでは、良好な受信特性を実現するため、受信希望チャネルの信号以外の信号を抑制するフィルタ回路が用いられている。このフィルタ回路としてはバンドパスフィルタ回路が良く用いられる。非特許文献１に開示されているバンドパスフィルタ回路の一例であるバンドパスフィルタ回路１１０の構成を図８（ａ）に、その周波数特性の一例を図８（ｂ）に示す。
【０００３】
バンドパスフィルタ回路１１０は、インダクタ、コンデンサ、および抵抗からなるタンク回路（以下「ＬＣＲタンク回路」と称する）１０１，１０２と、このＬＣＲタンク回路１０１，１０２間を接続するインダクタ１０３とを備えている。図８（ｂ）より、バンドパスフィルタ回路１１０の中心周波数は約１２０ＭＨｚである。
【０００４】
ところで、ＴＶ放送に使用される周波数帯域は広範囲にわたり、この周波数帯域内に多数のチャネルが存在するため、ＴＶチューナに用いられるフィルタ回路は、中心周波数を可変可能なフィルタ回路である。さらに、フィルタ回路の周波数特性を補正し、中心周波数を受信希望帯域に合わせるため、自動チューニング技術が用いられる。ＬＣＲタンク回路を用いるフィルタ回路の自動チューニングの代表的な方法の一つは、特許文献１に開示されているような、フィルタ回路の接続状態を変更して発振器を構成し、その発振周波数を制御する方法である。
【０００５】
図９は上記自動チューニング技術を説明するものであり、図９（ａ）はＬＣＲタンク回路１１１で構成されるバンドパスフィルタ回路１１５の構成を示しており、図９（ｂ）はチューニング時にバンドパスフィルタ回路１１５の接続状態を変更して構成した発振器１１７の構成を示しており、図９（ｃ）はバンドパスフィルタ回路１１５の周波数特性の一例を示しており、図９（ｄ）は発振器１１７の出力信号を示している。
【０００６】
発振器１１７は、トランスコンダクタンス回路１１６を含むフィードバックループを有し、ＬＣＲタンク回路１１１を負荷とする発振器である。図９（ｃ），（ｄ）より、発振器１１７の発振周波数およびバンドパスフィルタ回路１１５の中心周波数はともに約１１２ＭＨｚである。よって、発振器１１７の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるようにＬＣＲタンク回路１１１の素子値を変更することで、バンドパスフィルタ回路１１５の中心周波数をチューニングできる。
【特許文献１】米国特許６３０７４４２号明細書
【非特許文献１】Anatol I. Zverev, ”Handbook of Filter Synthesis”, Wiley-Interscience, 1967,P.300-305
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０（ａ）は上記自動チューニング技術を図８（ａ）に示したバンドパスフィルタ回路１１０に適用したバンドパスフィルタ回路１１０ａの構成を示しており、図１０（ｂ）はバンドパスフィルタ回路１１０ａにおいて構成した発振器の出力信号を示している。
【０００８】
バンドパスフィルタ回路１１０ａは、その中心周波数は上述のように１２０ＭＨｚである。図１０（ｂ）より、バンドパスフィルタ回路１１０ａにおける発振器の発振周波数は約１０９ＭＨｚであり、バンドパスフィルタ回路１１０ａの中心周波数と一致していない。よって、上記発振器の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させても、バンドパスフィルタ回路１１０ａの中心周波数が受信希望帯域の中心周波数からずれ、チューニングが困難になるという問題を生じる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路、およびそれを備える無線機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るフィルタ回路は、上記課題を解決するために、インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の入力端子に接続されている第１負荷回路と、抵抗、コンデンサ、およびインダクタがそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の出力端子に接続されており、かつ、上記第１負荷回路と並列に設けられている第２負荷回路と、入力された電圧に対応した電流を出力する、上記フィルタ回路の入力端子と上記第１負荷回路との間に接続されているトランスコンダクタンス回路と、上記第１負荷回路と上記第２負荷回路との間に直列に接続されている受動素子と、上記受動素子の上記第２負荷回路側の一端に接続され、かつ、上記第１負荷回路および上記第２負荷回路に並列に接続されているスイッチ回路とを備え、上記フィルタ回路は、その周波数変更時に、上記スイッチ回路を動作させて発振回路を構成し、上記発振回路は、上記第１負荷回路と上記受動素子とを負荷回路とし、上記発振回路の出力を上記トランスコンダクタンス回路に入力するフィードバックループを有することを特徴としている。
【００１１】
本発明に係るフィルタ回路は、上記のように構成することで、当該フィルタ回路の中心周波数と、当該フィルタ回路の周波数変更時に構成する発振回路の発振周波数とを同一とすることができる。これにより、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に周波数チューニング（上記周波数変更）を行うことができる、すなわち上記発振回路の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させることで上記フィルタ回路の中心周波数をチューニングできる。以上により、本発明に係るフィルタ回路は、周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路を提供することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、トランスコンダクタンス回路を備えていることで、上記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなり、インピーダンス整合が不要となる。さらに、上記トランスコンダクタンス回路を備えていることで、通常トランスコンダクタンス回路を備えておらず、上記発振回路を構成することが難しくチューニングし難いパッシブフィルタ回路であっても、周波数チューニングを容易に行える。
【００１３】
本発明に係るフィルタ回路は、上記トランスコンダクタンス回路は、上記周波数変更時にのみ動作することが好ましい。
【００１４】
上述のように、パッシブフィルタ回路は通常トランスコンダクタンス回路を持たない。そこで、上記のように、上記トランスコンダクタンス回路が上記周波数変更時にのみ動作する構成とすることで、トランスコンダクタンス回路を備えていても、パッシブフィルタ回路の通常のフィルタ動作時の動作に影響を与えない。
【００１５】
本発明に係るフィルタ回路は、上記周波数変更時に上記トランスコンダクタンス回路のトランスコンダクタンス値を変更する変更手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るフィルタ回路のような、チューニング時に回路の接続状態を変更するフィルタ回路では、フィルタ回路のゲインがチューニング時と通常のフィルタ動作時とで異なる場合がある。この場合、上記ゲインを補正することは困難である。そこで、上記の構成のように、上記周波数変更時に上記トランスコンダクタンス回路のトランスコンダクタンス値を変更する変更手段を備えていることで、チューニング時にゲインを補正でき、チューニング時と通常のフィルタ動作時とにおいてそれぞれの場合に適切なゲインを設定することができる。
【００１７】
本発明に係る無線機器は、上記フィルタ回路を備えていることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る無線機器は、上記の構成のように、上記フィルタ回路を備えていることで、容易に受信希望帯域の信号以外の信号を減衰することが出来るため、性能の高い無線機器を実現できるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るフィルタ回路は、インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の入力端子に接続されている第１負荷回路と、抵抗、コンデンサ、およびインダクタがそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の出力端子に接続されており、かつ、上記第１負荷回路と並列に設けられている第２負荷回路と、入力された電圧に対応した電流を出力する、上記フィルタ回路の入力端子と上記第１負荷回路との間に接続されているトランスコンダクタンス回路と、上記第１負荷回路と上記第２負荷回路との間に直列に接続されている受動素子と、上記受動素子の上記第２負荷回路側の一端に接続され、かつ、上記第１負荷回路および上記第２負荷回路に並列に接続されているスイッチ回路とを備え、上記フィルタ回路は、その周波数変更時に、上記スイッチ回路を動作させて発振回路を構成し、上記発振回路は、上記第１負荷回路と上記受動素子とを負荷回路とし、上記発振回路の出力を上記トランスコンダクタンス回路に入力するフィードバックループを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明に係るフィルタ回路は、上述のように構成することで、当該フィルタ回路の中心周波数と、当該フィルタ回路の周波数変更時に構成する発振回路の発振周波数とを同一とすることができる。これにより、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に周波数チューニングを行うことができる、すなわち上記発振回路の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させることで上記フィルタ回路の中心周波数をチューニングできる。以上により、本発明に係るフィルタ回路は、周波数チューニングが容易に行えるフィルタ回路を提供することができるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る無線機器は、上記フィルタ回路を備えていることを特徴としている。本発明に係る無線機器は、上記フィルタ回路を備えていることで、容易に受信希望帯域の信号以外の信号を減衰することが出来るため、性能の高い無線機器を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明すると以下の通りである。
【００２３】
図１は本実施形態に係るフィルタ回路１０の構成を示しており、図１（ａ）は通常のフィルタ動作時の構成を、図１（ｂ）はチューニング時の構成を示している。
【００２４】
フィルタ回路１０は、希望帯域の信号以外の信号を抑制するバンドパスフィルタ回路であって、インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成されたタンク回路（以下「ＬＣＲタンク回路」と称する）（第１，第２負荷回路）１，２と、インダクタ（受動素子）３と、スイッチ回路４と、トランスコンダクタンス回路６とを備えている。
【００２５】
ＬＣＲタンク回路１，２は、互いに並列に設けられており、ＬＣＲタンク回路１における各素子の一端がフィルタ回路１０の入力端子ＩＮに接続されており、ＬＣＲタンク回路２における各素子の一端がフィルタ回路１０の出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００２６】
インダクタ３は、ＬＣＲタンク回路１，２間の上記各素子の一端に直列に接続されている。スイッチ回路４は、インダクタ３のＬＣＲタンク回路２側の一端に接続され、かつ、ＬＣＲタンク回路１，２に並列に接続されている。本実施形態では、スイッチ回路４は、ＭＯＳスイッチによって構成している。
【００２７】
トランスコンダクタンス回路６は、フィルタ回路１０の入力端子ＩＮとＬＣＲタンク回路１との間に接続されており、入力された電圧に対応した電流を出力する。トランスコンダクタンス回路６は、チューニング時のみ動作する。
【００２８】
フィルタ回路１０は、通常のフィルタ動作時、図１（ａ）に示すように、スイッチ回路４を非導通状態（以下、この状態を「スイッチ回路がＯＦＦ」と称する）として、フィルタ動作を行う。一方、チューニング時は、図１（ｂ）に示すように、スイッチ回路４を導通状態（以下、この状態を「スイッチ回路がＯＮ」と称する）として、トランスコンダクタンス回路６を含むフィードバックループを有する発振回路８を構成している。発振回路８は、スイッチ回路４によりＬＣＲタンク回路２をバイパスして、ＬＣＲタンク回路１とインダクタ３とを含む新たなＬＣＲタンク回路７を負荷回路としている。上記フィードバックループは、発振回路８の出力をトランスコンダクタンス回路６に入力するものである。
【００２９】
図２（ａ）はフィルタ回路１０の周波数特性の一例を示しており、図２（ｂ）は発振回路８の出力信号の一例を示している。図２（ａ）に示すグラフは、縦軸に強度（ｄＢ）、横軸に周波数（Ｈｚ）を示しており、図２（ｂ）に示すグラフは、縦軸に電圧（Ｖ）、横軸に時間（ｓ）を示している。また、図２（ａ）に示す周波数特性Ａはチューニング時のものであり、周波数特性Ｂは通常のフィルタ動作時のものである。
【００３０】
図２（ａ）における周波数特性Ｂより、フィルタ回路１０の中心周波数は約１２０ＭＨｚである。一方、図２（ａ）における周波数特性Ａおよび図２（ｂ）より、発振回路８の発振周波数も約１２０ＭＨｚである。このようにフィルタ回路１０は、チューニング時に、スイッチ回路４を用いて以上のような構成により発振回路８を構成することで、フィルタ回路１０の中心周波数と発振回路８の発振周波数とを同一とすることができる。
【００３１】
よって、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に中心周波数を調整する周波数チューニングを行うことができる、すなわち発振回路８の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるようにＬＣＲタンク回路１における素子の値を変更することでフィルタ回路１０の中心周波数をチューニングできる。
【００３２】
フィルタ回路１０は、上述の構成に加え、スイッチ回路４およびトランスコンダクタンス回路６の動作を制御する制御部（不図示）を備えていてもよいが、基本的にはスイッチ回路４およびトランスコンダクタンス回路６の動作はフィルタ回路１０が搭載される装置の制御回路によって制御される。
【００３３】
フィルタ回路１０のようなパッシブフィルタ回路は、通常トランスコンダクタンス回路を備えていないため発振回路を構成することが難しく、チューニングし難い。しかしながら、フィルタ回路１０のように構成することで、パッシブフィルタ回路であっても、周波数チューニングを容易に行える。また、上述のように、パッシブフィルタ回路は通常トランスコンダクタンス回路を備えていないため、本実施形態ではトランスコンダクタンス回路６はチューニング時のみ動作する構成としている。これにより、トランスコンダクタンス回路６を備えていても、フィルタ回路１０の通常のフィルタ動作時の動作に影響を与えることがない。なお、後述するフィルタ回路３４のようにトランスコンダクタンス回路６（フィルタ回路３４においては差動増幅回路２３）が通常のフィルタ動作時においても動作する構成とした場合、トランスコンダクタンス回路６を備えていることで、入力インピーダンスが大きくなり、インピーダンス整合が不要となる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るテレビジョン（以下「ＴＶ」と称する）受信機（無線機器）５０について説明する。図３は、ＴＶ受信機５０の概略構成を示している。
【００３５】
ＴＶ受信機５０は、ＴＶ放送を受信して映像や音声を出力する、一般的に用いられているＴＶ受信機であって、据え置き型のものでもよいし、携帯電話機などの携帯端末に搭載されていてもよい。ＴＶ受信機５０は、アンテナ３１と、低雑音増幅回路３２と、スイッチ回路３３ａ，３３ｂと、フィルタ回路３４と、ミキサ回路３５と、可変増幅回路３６と、復調回路３７と、各回路の動作を制御する制御部（不図示）とを備えている。
【００３６】
アンテナ３１は、ＴＶ放送を受信して、その受信信号を低雑音増幅回路３２へ入力する。低雑音増幅回路３２は、アンテナ３１から入力された信号を増幅し、この増幅信号をフィルタ回路３４に入力する。フィルタ回路３４は、低雑音増幅回路３２から入力された信号に対しフィルタ動作を行い、受信希望帯域の信号以外の信号を抑制する。フィルタ回路３４は、本実施形態に係るフィルタ回路１０をＴＶ受信機５０に合わせて差動構成としたものである。詳細は後述する。
【００３７】
スイッチ回路３３ａは、低雑音増幅回路３２とフィルタ回路３４との間に設けられ、スイッチ回路３３ｂは、フィルタ回路３４とミキサ回路３５との間に設けられている。スイッチ回路３３ａ，３３ｂは、フィルタ回路３４のチューニング時にその出力信号が他の回路に影響を与えないようにＯＦＦとされており、フィルタ回路３４のチューニング時以外では基本的にＯＮとされている。
【００３８】
ミキサ回路３５は、フィルタ回路３４から出力された信号を、局部発振回路（不図示）から出力された局部発振信号を用いて周波数変換する。可変増幅回路３６は、ミキサ回路３５から出力された信号を増幅し、この増幅信号を復調回路３７に入力する。復調回路３７は、可変増幅回路３６から入力された信号から、映像信号や音声信号を復調する。復調回路３７から出力された映像信号や音声信号は、後段の回路にてさらに処理が行われ、表示ディスプレイにて映像が表示され、スピーカから音声が出力される。
【００３９】
図４（ａ）はフィルタ回路３４の構成を示しており、図４（ｂ）はフィルタ回路３４におけるＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変抵抗の具体的な構成を示しており、図４（ｃ）はフィルタ回路３４におけるＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変コンデンサの具体的な構成を示している。なお、図４（ａ）は、フィルタ回路３４の通常のフィルタ動作時の構成を示している。
【００４０】
フィルタ回路３４は、スイッチ回路２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂと、差動入力電圧に対応した差動出力電流を出力する差動増幅回路２３と、インダクタ、可変コンデンサ、および可変抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、差動増幅回路２３から出力された電流を電圧に変換するＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄと、インダクタ２５ａ，２５ｂとを備えている。
【００４１】
フィルタ回路３４の差動入力端子の一方の入力端子ＩＮａは、スイッチ回路２１ａを介して差動増幅回路２３の一方の入力端子（“−”入力端子）に接続され、フィルタ回路３４の差動入力端子の他方の入力端子ＩＮｂは、スイッチ回路２１ｂを介して差動増幅回路２３の他方の入力端子（“＋”入力端子）に接続されている。差動増幅回路２３の一方の出力端子（“＋”出力端子）は、ＬＣＲタンク回路２４ａにおける各素子の一端に接続されており、差動増幅回路２３の他方の出力端子（“−”出力端子）は、ＬＣＲタンク回路２４ｃにおける各素子の一端に接続されている。
【００４２】
ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｂは互いに並列に設けられており、ＬＣＲタンク回路２４ｃ，２４ｄは互いに並列に設けられている。ＬＣＲタンク回路２４ｂにおける各素子の一端と、ＬＣＲタンク回路２４ｄにおける各素子の一端とで、フィルタ回路３４の差動出力端子を構成している。
【００４３】
インダクタ２５ａはＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｂ間の上記各素子の一端に直列に接続されており、インダクタ２５ｂはＬＣＲタンク回路２４ｃ，２４ｄ間の上記各素子の一端に直列に接続されている。
【００４４】
スイッチ回路２６ａは、インダクタ２５ａのＬＣＲタンク回路２４ｂ側の一端に接続され、かつ、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｂに並列に接続されている。スイッチ回路２６ｂは、インダクタ２５ｂのＬＣＲタンク回路２４ｄ側の一端に接続され、かつ、ＬＣＲタンク回路２４ｃ，２４ｄに並列に接続されている。
【００４５】
ＬＣＲタンク回路２４ａの上記各素子の一端は、スイッチ回路２２ｂを介して、スイッチ回路２１ｂと差動増幅回路２３の他方の入力端子との接続点に接続されている。ＬＣＲタンク回路２４ｃの上記各素子の一端は、スイッチ回路２２ａを介して、スイッチ回路２１ａと差動増幅回路２３の一方の入力端子との接続点に接続されている。
【００４６】
フィルタ回路３４は、通常のフィルタ動作時、図４（ａ）に示すように、スイッチ回路２１ａ，２１ｂをＯＮ、スイッチ回路２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂをＯＦＦとして、フィルタ動作を行う。一方、チューニング時は、スイッチ回路２１ａ，２１ｂをＯＦＦ、スイッチ回路２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂをＯＮとして、差動増幅回路２３を含むフィードバックループを有する発振回路２７を構成している。発振回路２７は、スイッチ回路２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂによりＬＣＲタンク回路２４ｂ，２４ｄをバイパスして、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃとインダクタ２５ａ，２５ｂとを含む新たなＬＣＲタンク回路を負荷回路としている。上記フィードバックループは、発振回路２７の出力を差動増幅回路２３に入力するものである。
【００４７】
フィルタ回路３４は、チューニング時に、スイッチ回路２６ａ，２６ｂを用いて以上のような構成により発振回路２７を構成することで、フィルタ回路３４の中心周波数と発振回路２７の発振周波数とを同一とすることができる。よって、特許文献１に開示されている、上述した自動チューニング技術を用いて容易に中心周波数を調整する周波数チューニングを行うことができる、すなわち発振回路２７の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるようにＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃにおける可変コンデンサの容量値を変更することでフィルタ回路３４の中心周波数をチューニングできる。
【００４８】
次に、フィルタ回路３４のチューニングについて具体的に説明する。
【００４９】
フィルタ回路のチューニングでは、フィルタ回路のゲインを調整するゲインチューニングと周波数チューニングとを行う。フィルタ回路３４では、ゲインチューニングは、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃにおける可変抵抗の抵抗値を変更することで行い、周波数チューニングは、上述のように、ＬＣＲタンク回路２４ａ，２４ｃにおける可変コンデンサの容量値を変更することで行う。
【００５０】
ＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変抵抗は、図４（ｂ）に示すように、直列に接続されたスイッチ回路と抵抗とが複数並列に設けられて構成されており、当該スイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御して抵抗値を可変させる。ＬＣＲタンク回路２４ａ〜２４ｄの可変コンデンサは、図４（ｃ）に示すように、直列に接続されたスイッチ回路とコンデンサとが複数並列に設けられて構成されており、当該スイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御して容量値を可変させる。
【００５１】
図５は、ゲインチューニングを行うために上記可変抵抗のスイッチ回路を制御するゲインチューニング部４４の構成を示しており、図６は、周波数チューニングを行うために上記可変コンデンサのスイッチ回路を制御する周波数チューニング部４７の構成を示している。なお、図３においてはゲインチューニング部４４および周波数チューニング部４７の図示を省略しており、同じく、図５においては周波数チューニング部４７の図示を、図６においてはゲインチューニング部４４の図示を省略している。
【００５２】
ゲインチューニング部４４は、図５に示すように、フィルタ回路３４において構成した発振回路２７の出力信号が入力され、当該出力信号のピークを検出するピーク検出回路４１と、ピーク検出回路４１の出力信号と外部参照電圧Ｖｒｅｆとを比較する電圧比較回路４２と、電圧比較回路４２の出力信号に基づき、上記可変抵抗におけるスイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するチューニングロジック部４３とを備えている。
【００５３】
チューニングロジック部４３は、発振回路２７の出力信号振幅が外部参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように上記可変抵抗の抵抗値を変更する。すなわち、チューニングロジック部４３は、電圧比較回路４２の出力信号に基づき、ピーク検出回路４１の出力信号が外部参照電圧Ｖｒｅｆより低い場合は上記可変抵抗の抵抗値を大きくするように、ピーク検出回路４１の出力信号が外部参照電圧Ｖｒｅｆより高い場合は上記可変抵抗の抵抗値を小さくするように、上記可変抵抗のスイッチ回路を制御する。
【００５４】
次に、周波数チューニング部４７は、図６に示すように、フィルタ回路３４において構成した発振回路２７の出力信号が入力され、当該出力信号の波数を計数するカウンタ４５と、一定期間ごとにカウンタ４５のカウンタ値の読み取り・カウンタ４５のリセットを行い、かつ、読み取ったカウンタ値に基づき、上記可変コンデンサにおけるスイッチ回路のＯＮ・ＯＦＦを制御するチューニングロジック部４６とを備えている。
【００５５】
チューニングロジック部４６は、発振回路２７の発振周波数を受信希望帯域の中心周波数と一致させるように上記可変コンデンサの容量値を変更する。すなわち、チューニングロジック部４６は、読み取ったカウンタ値から一定期間中の波数を調べ、当該波数が所望の値より小さければ上記可変コンデンサの容量値を小さくするように、当該波数が所望の値より大きければ上記可変コンデンサの容量値を大きくするように、上記可変コンデンサのスイッチ回路を制御する。
【００５６】
以上説明したゲインチューニングと周波数チューニングとは同時に行うが、ゲインチューニングにおいて上記可変抵抗の抵抗値を変更する周期は、周波数チューニングにおいて上記可変コンデンサの容量値を変更する周期より短くする。これにより、常に発振回路２７の出力振幅が外部参照電圧Ｖｒｅｆの値と同一になり、発振が止まる（発振回路２７の出力振幅がゼロになる）ことを防げる。また、チューニング動作は選局時に毎回行う。
【００５７】
また、差動増幅回路２３のゲインは、通常のフィルタ動作時とチューニング時とで異なる場合がある。この場合、上記ゲインを補正することは困難である。そこで、フィルタ回路３４は、チューニング時に上記ゲインを変更する変更手段をさらに備えていてもよい。この構成により、チューニング時に上記ゲインを補正でき、チューニング時と通常のフィルタ動作時とにおいてそれぞれの場合に適切なゲインを設定することができる。上記ゲインの変更は、一般的な方法によって実現できるが、例えば差動増幅回路２３に供給するバイアス電圧の値を変更することによって実現できる。
【００５８】
また、フィルタ回路１０（３４）では、ＬＣＲタンク回路間をインダクタ３（インダクタ２５ａ，２５ｂ）によって接続しているが、ＬＣＲタンク回路間はコンデンサによって接続してもよい。図７（ａ）は、フィルタ回路１０におけるＬＣＲタンク回路１，２間をインダクタ３ではなくコンデンサ３ａによって接続したフィルタ回路１０ａの構成を示しており、図７（ｂ）はその周波数特性の一例を示している。
【００５９】
コンデンサは高周波信号に対して低インピーダンスであり、低周波信号に対して高インピーダンスである。そのため、フィルタ回路１０ａのような、ＬＣＲタンク回路間をコンデンサによって接続したフィルタは、インダクタで結合した場合に比べて、低周波信号の減衰を大きくできる。また、コンデンサは対向電極により構成できるため、導線を巻くことが必要なインダクタに比べて集積回路内に構成しやすい。
【００６０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、テレビジョン受信機などの無線機器に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ａ）は通常動作時（通常のフィルタ動作時）の構成を、図１（ｂ）はチューニング時の構成を示している。
【図２】（ａ）は図１に示したフィルタ回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は当該フィルタ回路において構成した発振回路の出力信号を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係るテレビ受信機の概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）は図３に示したテレビ受信機におけるフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路におけるＬＣＲタンク回路の可変抵抗の具体的な構成を示す回路図であり、（ｃ）は当該フィルタ回路におけるＬＣＲタンク回路の可変コンデンサの具体的な構成を示す回路図である。
【図５】図４に示したフィルタ回路のゲインチューニング部の構成を示す図である。
【図６】図４に示したフィルタ回路の周波数チューニング部の構成を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の実施形態に係るフィルタ回路の他の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路の周波数特性を示すグラフである。
【図８】従来技術を示すものであり、（ａ）はフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路の周波数特性を示すグラフである。
【図９】従来の自動チューニング技術を説明する図であり、（ａ）はフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路のチューニング時の構成を示す回路図であり、（ｃ）は当該フィルタ回路の周波数特性を示すグラフであり、（ｄ）はチューニング時のフィルタ回路において構成した発振器の出力信号を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は上記自動チューニング技術を適用したフィルタ回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）は当該フィルタ回路において構成した発振器の出力信号を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１、２４ａ、２４ｃ ＬＣＲタンク回路（第１負荷回路）
２、２４ｂ、２４ｄ ＬＣＲタンク回路（第２負荷回路）
３、３ａ、２５ａ、２５ｂ インダクタ（受動素子）
４、２６ａ、２６ｂ スイッチ回路
５ ＬＣＲタンク回路（負荷回路）
６ トランスコンダクタンス回路
８、２７ 発振回路
１０、１０ａ フィルタ回路
２３ 差動増幅回路（トランスコンダクタンス回路）
５０ テレビ受信機（無線機器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の入力端子に接続されている第１負荷回路と、
抵抗、コンデンサ、およびインダクタがそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の出力端子に接続されており、かつ、上記第１負荷回路と並列に設けられている第２負荷回路と、
入力された電圧に対応した電流を出力する、上記フィルタ回路の入力端子と上記第１負荷回路との間に接続されているトランスコンダクタンス回路と、
上記第１負荷回路と上記第２負荷回路との間に直列に接続されている受動素子と、
上記受動素子の上記第２負荷回路側の一端に接続され、かつ、上記第１負荷回路および上記第２負荷回路に並列に接続されているスイッチ回路とを備え、
上記フィルタ回路は、その周波数変更時に、上記スイッチ回路を動作させて発振回路を構成し、
上記発振回路は、上記第１負荷回路と上記受動素子とを負荷回路とし、上記発振回路の出力を上記トランスコンダクタンス回路に入力するフィードバックループを有することを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
上記トランスコンダクタンス回路は、上記周波数変更時にのみ動作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】
上記フィルタ回路は、上記周波数変更時に上記トランスコンダクタンス回路のトランスコンダクタンス値を変更する変更手段を備えてい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４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ回路を備えていることを特徴とする無線機器。
【請求項１】
インダクタ、コンデンサ、および抵抗がそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の入力端子に接続されている第１負荷回路と、
抵抗、コンデンサ、およびインダクタがそれぞれ並列に接続されて構成され、フィルタ回路の出力端子に接続されており、かつ、上記第１負荷回路と並列に設けられている第２負荷回路と、
入力された電圧に対応した電流を出力する、上記フィルタ回路の入力端子と上記第１負荷回路との間に接続されているトランスコンダクタンス回路と、
上記第１負荷回路と上記第２負荷回路との間に直列に接続されている受動素子と、
上記受動素子の上記第２負荷回路側の一端に接続され、かつ、上記第１負荷回路および上記第２負荷回路に並列に接続されているスイッチ回路とを備え、
上記フィルタ回路は、その周波数変更時に、上記スイッチ回路を動作させて発振回路を構成し、
上記発振回路は、上記第１負荷回路と上記受動素子とを負荷回路とし、上記発振回路の出力を上記トランスコンダクタンス回路に入力するフィードバックループを有することを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
上記トランスコンダクタンス回路は、上記周波数変更時にのみ動作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】
上記フィルタ回路は、上記周波数変更時に上記トランスコンダクタンス回路のトランスコンダクタンス値を変更する変更手段を備えてい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４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ回路を備えていることを特徴とする無線機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２８４１４２（Ｐ２００９−２８４１４２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３３０３４（Ｐ２００８−１３３０３４）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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