フィルタ装置およびその制御方法
【課題】フィルタのノッチ周波数を調整する機能を持ったフィルタ装置を提供する。
【解決手段】フィルタ動作するときには、バッファ２０１を介して入力される入力信号Ｖｉｎと、移相器２０４及び可変ゲインアンプ２０５を通った入力信号Ｖｉｎとを減算器２０２で減算した結果を出力信号Ｖｏｕｔとする。フィルタ調整時には、切り替えスイッチ２０３および２０６の接続先を切り替え、バッファ２０１、移相器２０４、可変ゲインアンプ２０５、バッファ２０１からなる正帰還ループを形成する。この正帰還ループ上の信号をフィードバック信号Ｖｆとし、フィルタコア部１０２を発振状態にした状態で、前記フィードバック信号Ｖｆの振幅及び周波数が基準振幅及び基準周波数となるように可変ゲインアンプ２０５のゲイン及び移相器２０４の位相のシフト量を制御する。調整終了後、切り替えスイッチ２０３および２０６を切り替え、ノッチフィルタとして動作させる。
【解決手段】フィルタ動作するときには、バッファ２０１を介して入力される入力信号Ｖｉｎと、移相器２０４及び可変ゲインアンプ２０５を通った入力信号Ｖｉｎとを減算器２０２で減算した結果を出力信号Ｖｏｕｔとする。フィルタ調整時には、切り替えスイッチ２０３および２０６の接続先を切り替え、バッファ２０１、移相器２０４、可変ゲインアンプ２０５、バッファ２０１からなる正帰還ループを形成する。この正帰還ループ上の信号をフィードバック信号Ｖｆとし、フィルタコア部１０２を発振状態にした状態で、前記フィードバック信号Ｖｆの振幅及び周波数が基準振幅及び基準周波数となるように可変ゲインアンプ２０５のゲイン及び移相器２０４の位相のシフト量を制御する。調整終了後、切り替えスイッチ２０３および２０６を切り替え、ノッチフィルタとして動作させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置及びその制御方法に係り、特にノッチフィルタ回路を含むフィルタ装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高周波信号の不要信号除去用のフィルタとしては、主にＳＡＷ（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ：弾性表面波）フィルタ、ＢＡＷ(ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ：バルク弾性波)フィルタ、容量及びインダクタ等の受動素子が用いられている。これらのフィルタには急峻なフィルタ特性があるため、さまざまなアプリケーションに利用されている。
【０００３】
しかし、それぞれのフィルタの周波数特性は可変ではないため、さまざまな不要信号を除去するためには複数個のフィルタによって構成せざるを得ない。
さらに、急峻なフィルタ特性は素子のＱ値によって決まってしまうという問題がある。
このような欠点を解消するフィルタとして、半導体内部でフィルタ特性を実現し、キャリブレーションによって様々な周波数やＱに対応することが望まれている。
【０００４】
図１０は、従来のノッチフィルタ回路を説明するための図である（例えば特許文献１、非特許文献１、参照）。従来のノッチフィルタ回路は、バッファ９０１と、減算器９０２と、移相器９０３と、可変ゲインアンプ９０４とを含んで構成される。図１０に示したノッチフィルタ回路において、バッファ９０１からの出力信号Ｖｏｕｔの振幅及び位相と移相器９０３、可変ゲインアンプ９０４からの出力信号Ｖｆの振幅及び位相とが略等しいとき、この回路はある周波数で大きな減衰特性を得て、フィルタ回路として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−３７５６７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＯＰアンプによるフィルタ回路の設計 ＯＰアンプ大全 第３巻 アナログデバイセズ著／電子回路技術研究会訳 ＣＱ出版社 ２００５年５月１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ノッチフィルタ回路の制御は、図１０に示すように、移相器９０３に位相調整電圧を入力し、且つ可変ゲインアンプ９０４にゲイン調整電圧を入力し、位相やゲインを制御することによって行われる。
このような調整は、例えば、スペクトルアナライザ等を使って出力信号Ｖｏｕｔをモニタしながら手動で可変ゲインアンプ９０４のゲイン及び移相器９０３の位相を同時に変化させ、減衰量と周波数を適切な値に設定することによって行われる。
【０００８】
しかしながら、スペクトルアナライザ等の外部装置を用い、可変ゲインアンプのゲインや移相器の位相を手動で調整するのは困難である。
本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであり、ノッチフィルタ回路によってフィルタリングされるノッチ周波数を自動的に変更、設定、調整をする機能を備えたフィルタ装置及びその制御方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかるフィルタ装置は、ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴としている。
【００１０】
請求項２にかかるフィルタ装置は、前記ノッチフィルタ回路は、入力される信号の位相を任意のシフト量でシフトさせる移送器と、入力される信号を所望の増幅率で増幅する可変ゲインアンプと、を備えることを特徴としている。
請求項３にかかるフィルタ装置は、前記ノッチフィルタ回路は、前記移相器と、前記移相器の出力端に接続される前記可変ゲインアンプと、バッファと、当該バッファの入力端と出力端とのいずれか一方を前記移相器の入力端に接続する第１の切り替えスイッチと、前記バッファの出力端が一方の入力端に接続される減算器と、前記可変ゲインアンプの出力端を、前記バッファの入力端と前記減算器の他方の入力端とのいずれか一方に切り替えて接続する第２の切り替えスイッチと、を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項４にかかるフィルタ装置は、前記制御回路は、前記正帰還ループのループ上の信号をフィードバック信号として入力し、当該フィードバック信号の振幅にしたがって、前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御部と、前記フィードバック信号の周波数にしたがって、前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する位相制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項５にかかるフィルタ装置は、前記ゲイン制御部は、基準として設定された振幅である基準振幅と前記フィードバック信号の振幅とを比較する振幅比較回路と、前記振幅比較回路による比較結果に基づいて前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御回路と、を備え、前記位相制御部は、基準として設定された周波数である基準周波数と前記フィードバック信号の周波数とを比較する周波数比較回路と、前記周波数比較回路の比較結果に基づいて前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する移相制御回路と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項６にかかるフィルタ装置は、前記ゲイン制御回路は、前記可変ゲインアンプの増幅率または前記移相器における前記位相のシフト量が制御される間、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴としている。
請求項７にかかるフィルタ装置は、前記ゲイン制御回路は、前記振幅比較回路における比較の結果、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも大きい場合、前記可変ゲインアンプにおける信号の増幅率を上げる前記ゲイン制御信号を生成し、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも小さい場合、前記可変ゲインアンプにおける増幅率を下げる前記ゲイン制御信号を生成することを特徴としている。
【００１４】
請求項８にかかるフィルタ装置は、前記移相制御回路は、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも大きい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を大きくさせる前記移相器制御信号を生成し、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも小さい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を小さくさせる前記移相器制御信号を生成することを特徴としている。
【００１５】
請求項９にかかるフィルタ装置は、前記移相制御回路は、前記移相器制御信号を連続して複数回生成し、前記フィードバック信号の周波数が前記基準周波数よりも大きくなった場合、以前に生成された前記ゲイン制御信号を生成し、前記フィードバック信号の周波数を前記基準周波数よりも小さくすることを特徴としている。
請求項１０にかかるフィルタ装置は、前記移相制御回路は、前記基準周波数と前記フィードバック信号の発振周波数とが略同一になるように前記移相器を動作させる前記移相器制御信号を生成することを特徴としている。
【００１６】
請求項１１にかかるフィルタ装置は、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路は、発振状態を停止し且つ前記第１の切り替えスイッチおよび第２の切り替えスイッチの接続先を変更してノッチフィルタとして動作することを特徴としている。
また、本発明の請求項１２にかかるフィルタ装置の制御方法は、ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備えるフィルタ装置の制御方法であって、前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴としている。
【００１７】
請求項１３にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記ノッチフィルタ回路を発振状態に設定する発振状態設定ステップと、前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、および、前記ノッチフィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記ノッチフィルタ回路のゲイン及び周波数を調整する調整ステップと、前記ノッチフィルタ回路の発振状態を停止する発振状態停止ステップと、を含むことを特徴としている。
【００１８】
請求項１４にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記調整ステップは、前記ゲイン及び前記周波数の初期値を設定する初期値設定ステップと、前記ノッチフィルタ回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較し、前記出力電圧と前記基準電圧とが異なる場合は前記ゲインの値を調節し、且つ、前記発振周波数と前記基準周波数とを比較し前記発振周波数と前記基準周波数とが異なる場合は前記周波数の値を調整する調節する調節ステップと、を含み、前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、及び、前記フィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記調節ステップを複数回繰り返し行うことを特徴としている。
【００１９】
請求項１５にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記調節ステップは、前記基準電圧が前記出力電圧よりも大きい場合、前記ゲインを上げ、前記基準振幅が前記出力電圧よりも小さい場合、前記ゲインを下げるゲイン調節ステップと、前記基準周波数が前記発振周波数よりも大きい場合、前記周波数を上げ、前記基準周波数が前記発振周波数よりも小さい場合、前記周波数を下げる周波数調節ステップと、を含むことを特徴としている。
請求項１６にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路が、発振状態を停止し且つ前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して、ノッチフィルタとして動作することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可変ゲインアンプの増幅率及び移相器における位相のシフト量を調整することによって、ノッチフィルタ回路の出力信号のゲイン及び増幅率を自動的に制御することができる。
また、この増幅率や位相のシフト量について調整する場合、ノッチフィルタ回路内に設けた切り替えスイッチの接続先を変更し、ノッチフィルタ回路の構成要素により正帰還ループを実現してフィルタを発振させるため、ノッチフィルタ回路の出力信号を短時間のうちに基準振幅と基準周波数とに一致させることができる。このため、可変ゲインアンプのゲインや移相器の位相のシフト量を自動的に調整し、フィルタ回路の中心周波数を簡易に変更、設定、調整をする機能を備えたフィルタ回路を提供することができる。
【００２１】
また、他の本発明によれば、外部装置を設けることなくフィルタ装置内でフィルタ回路の特性を制御することができるため、外部の影響を受けることなく、増幅率と位相とを制御させることができる。
また、他の本発明によれば、ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を切り替えることにより形成した正帰還ループ上のフィードバック信号の振幅と基準振幅とを一致させることができる。
【００２２】
また、他の本発明によれば、フィードバック信号の振幅が前記基準振幅よりも大きくなった場合、以前に生成された前記ゲイン制御信号を生成するので、フィードバック信号の振幅を基準振幅よりも簡易に小さくすることができる。
また、他の本発明によれば、基準周波数がフィードバック信号の周波数よりも大きい場合にフィードバック信号の周波数を大きくし、基準周波数がフィードバック信号の周波数よりも小さい場合にはフィードバック信号の周波数を小さくすることができる。このため、フィードバック信号と基準周波数の相違を徐々に小さくし、フィードバック信号を基準振幅と基準周波数に一致させることができる。
【００２３】
また、他の本発明によれば、基準周波数とフィードバック信号の周波数とを略一致させることができる。
また、他の本発明によれば、調整後は発振させることなく、フィルタ動作をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態のフィルタ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】フィルタコア部の構成の一例を示すブロック図である。（ａ）はキャリブレーション実施時のブロック図、（ｂ）はフィルタ動作時のブロック図である。
【図３】フィルタコア部の可変ゲインアンプの一例を示す回路図である。
【図４】フィルタコア部の移相器の一例を示す回路図である。
【図５】フィルタコア部のバッファの一例を示す回路図である。
【図６】フィルタコア部の減算器の一例を示す回路図である。
【図７】フィルタコア部の切り替えスイッチの一例を示す構成図である。
【図８】フィルタコア部調整時における出力電圧および発振周波数の推移を表すタイミングチャートである。
【図９】本発明の一実施形態のフィルタコア部において、ゲイン及び周波数調整した後でフィルタ装置をノッチフィルタとして動作させる時のフローチャートである。
【図１０】従来のノッチフィルタの一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
（構成）
（１）全体
図１は、本発明の一実施形態のフィルタ装置１を説明するための構成図である。
フィルタ装置１は、フィルタ回路と、このフィルタ回路の制御回路（以下、単に制御回路とも記す）を含んでいる。フィルタ回路は、その内部に、可変ゲインアンプと移相器を有するものあればよい。
【００２６】
図示したフィルタ装置１は、信号の振幅を比較する振幅比較回路１０１と、フィルタコア部１０２と、周波数を比較する周波数比較回路１０３と、ゲイン制御電圧生成部１０８と、移相器制御電圧生成部１１７とを備えている。
このような構成のうち、振幅比較回路１０１、周波数比較回路１０３、ゲイン制御電圧生成部１０８、移相器制御電圧生成部１１７がフィルタコア部１０２の制御回路を構成しており、フィルタコア部１０２が、制御回路によって制御されるフィルタ回路の本体である。
【００２７】
フィルタコア部１０２は、図２に示すように、バッファ２０１と、減算器２０２と、切り替えスイッチ２０３と、移相器２０４と、可変ゲインアンプ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ :ＶＧＡ）２０５と、切り替えスイッチ２０６と、を備えている。
バッファ２０１の入力側には、フィルタコア部１０２への入力信号Ｖｉｎが入力されるとともに、切り替えスイッチ２０６の一方の出力端２０６ａが接続される。バッファ２０１の出力側は減算器２０２の一方の入力端と接続される。減算器２０２の他方の入力端は切り替えスイッチ２０６の他方の出力端２０６ｂと接続される。そして、減算器２０２の出力が、フィルタコア部１０２の出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００２８】
切り替えスイッチ２０３の一方の入力端２０３ａは、バッファ２０１と減算器２０２との間に接続され、他方の入力端２０３ｂは、バッファ２０１の入力側と接続される。また、切り替えスイッチ２０３の出力端２０３ｃは移相器２０４の入力側に接続される。移相器２０４の出力側は可変ゲインアンプ２０５の入力側に接続され、可変ゲインアンプ２０５の出力側は、切り替えスイッチ２０６の出力端２０６ｃに接続される。切り替えスイッチ２０３は一般的な２入力１出力型の切り替えスイッチを用いればよい。
【００２９】
そして、フィルタ動作時には、図２（ｂ）に示すように、切り替えスイッチ２０３が、入力信号Ｖｉｎ側を選択し、且つ切り替えスイッチ２０６が減算器２０２側を選択するように制御される。これにより、フィルタコア部１０２への入力信号Ｖｉｎは、バッファ２０１を介して減算器２０２に入力されるとともに、切り替えスイッチ２０３、移相器２０４、可変ゲインアンプ２０５、切り替えスイッチ２０６を介して減算器２０２に入力される。
【００３０】
減算器２０２は、バッファ２０１を通った入力信号Ｖｉｎから、移相器２０４および可変ゲインアンプ２０５を通った入力信号Ｖｉｎを減算し減算結果を、出力信号Ｖｏｕｔを出力する。
一方、キャリブレーション時には、図２（ａ）に示すように、切り替えスイッチ２０３がバッファ２０１の出力側を選択し、切り替えスイッチ２０６がバッファ２０１の入力側を選択する。これにより、バッファ２０１の出力は、移相器２０４、可変ゲインアンプ２０５を通ってバッファ２０１に入力され正帰還ループを実現する。この接続状態においてフィルタコア部１０２を発振状態にする。図１に示すように、この正帰還ループの出力信号をフィードバック信号Ｖｆとする。なお、このフィードバック信号Ｖｆは正帰還ループのどの位置から取り出してもよい。図１では、例えばバッファ２０１の出力信号をフィードバック信号Ｖｆとして取り出している。
【００３１】
このフィードバック信号Ｖｆは、振幅比較回路１０１及び周波数比較回路１０３に入力される。
以上の構成において、ゲイン制御電圧生成部１０８は、可変ゲインアンプ２０５の増幅率または移相器２０４の位相のシフト量が制御される間、フィルタコア部１０２を発振状態にする。なお、本実施形態でいう発振状態とは、フィルタコア部１０２に信号を入力することなく、フィルタコア部１０２から所定の周波数を持った信号が出力される状態をいうものとする。
【００３２】
（２）フィルタコア部
図３は、図１に示したフィルタコア部１０２の可変ゲインアンプ２０５の構成を表す構成図の一例である。
図３に示した可変ゲインアンプ２０５では、一端が基準電位に接続された抵抗素子４０４の他端にバイポーラトランジスタ４０１が接続され、バイポーラトランジスタ４０１のエミッタにバイポーラトランジスタ４０３のコレクタが接続されている。基準電位とバイポーラトランジスタ４０３のコレクタとの間には、バイポーラトランジスタ４０２が接続されている。また、バイポーラトランジスタ４０３のエミッタは接地されている。
【００３３】
図３に示した可変ゲインアンプ２０５では、バイポーラトランジスタ４０２のベース端子にリファレンス電圧Ｖｒｅｆが入力され、バイポーラトランジスタ４０１のベース端子にはゲイン制御電圧Ｖｇｃｎｔが入力される。
このような可変ゲインアンプ２０５では、リファレンス電圧Ｖｒｅｆに対してゲイン制御電圧Ｖｇｃｎｔが変更されることにより、ゲインパス側のトランジスタ（図３では抵抗素子４０４に接続されているバイポーラトランジスタ４０１）に流れる電流が変化し、結果的に可変ゲインアンプ２０５のゲインを変えることができる。
【００３４】
図４は、図１に示したフィルタコア部１０２の移相器２０４の構成例を示した図である。図示した移相器２０４は、ウィーンブリッジ型の移相器である。
図４に示した移相器２０４は、バッファ２０１から出力された信号を入力信号Ｖｉｎとして入力する。入力信号Ｖｉｎが入力される端子には、コンデンサ５０３、抵抗素子５０４が直列に接続され、抵抗素子５０４の他方の端子には、コンデンサ５０１と抵抗素子５０２とが並列に接続されている。コンデンサ５０１および抵抗素子５０２の他方の端子は、いずれも接地されている。そして、抵抗素子５０４とコンデンサ５０１および抵抗素子５０２との間の電圧が出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００３５】
図４に示すように、コンデンサ５０３の容量をＣ２、コンデンサ５０１の容量をＣ１、抵抗素子５０４の抵抗値をＲ２、抵抗素子５０２の抵抗値をＲ１とする。このような回路では、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、容量Ｃ１、Ｃ２のいずれかを変えることによって入力信号Ｖｉｎの位相を変えて出力信号Ｖｏｕｔとして出力することができる。
図４に示した例では、コンデンサ５０１を可変容量素子（バラクタ）で構成し、移相器制御信号Ｖｐｃｎｔによってコンデンサ５０１の容量Ｃ１の値を制御することにより、入力信号Ｖｉｎの位相を変えている。
【００３６】
図５は、図１に示したフィルタコア部１０２のバッファ２０１の構成を表す構成図の一例である。
図５に示したバッファ２０１では、バイポーラトランジスタ６０１のコレクタが電源ＶＤＤに接続され、エミッタが電流源６０２を介してグランドＶＳＳに接地されている。
図５に示したバッファ２０１では、バッファ２０１への入力信号Ｖｉｎはバイポーラトンランジスタ６０１のベースに入力され、バッファ２０１の出力信号Ｖｏｕｔはバイポーラトンランジスタのエミッタ側から出力される。
【００３７】
図６は、図１に示したフィルタコア部１０２の減算器２０２の構成を示す構成図の一例である。図６に示した減算器２０２では、バイポーラトランジスタ７０１およびバイポーラトンランジスタ７０２のエミッタがともに電流源７０６を介してグランドＶＳＳに接続されている。バイポーラトンランジスタ７０３およびバイポーラトランジスタ７０４のエミッタがともに電流源７０７を介してグランドＶＳＳに接続されている。バイポーラトンランジスタ７０２およびバイポーラトランジスタ７０３のベースは基準電位Ｖｒｅｆに接続されている。
【００３８】
また、バイポーラトランジスタ７０１およびバイポーラトランジスタ７０３のコレクタはともに電源ＶＤＤに接続されている。バイポーラトンランジスタ７０２およびバイポーラトンランジスタ７０４のコレクタは、ともに抵抗７０５を介して電源ＶＤＤに接続されている。
図６に示した減算器２０２では、減算器２０２への一方の入力信号Ｖｉｎ１は、バイポーラトランジスタ７０１のベースに入力され、減算器２０２への他方の入力信号Ｖｉｎ２は、バイポーラトラジスタ７０４のベースに入力される。バイポーラトンランジスタ７０２およびバイポーラトランジスタ７０４のコレクタと抵抗７０５との間の電圧が出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００３９】
図７は、図１に示したフィルタコア部１０２の切り替えスイッチ２０６の一例を示す構成図である。
図７に示した切り替えスイッチ２０６では、バイポーラトランジスタ８０１のエミッタはグランドＶＳＳに接地されている。バイポーラトンランジスタ８０１のドレインは、ＭＯＳトランジスタ８０２のソースおよびＭＯＳトランジスタ８０３のソースに接続されている。ＭＯＳトランジスタ８０２のドレインは抵抗素子８０４を介して電源ＶＤＤに接続されている。ＭＯＳトランジスタ８０３のドレインは抵抗素子８０５を介して電源ＶＤＤに接続されている。
【００４０】
図７に示した切り替えスイッチ２０６では、切り替えスイッチ２０６への入力信号Ｖｉｎはバイポーラトランジスタ８０１のベースに入力される。ＭＯＳトランジスタ８０２のゲートに接続された制御信号ＳＥＬＰとＭＯＳトランジスタ８０３に接続された制御信号ＳＥＬＮは極性が反転している。つまり、ＳＥＬＰが電源電圧ＶＤＤの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＳＳであり、ＳＥＬＰが電源電圧ＶＳＳの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＤＤとなる。
【００４１】
ＭＯＳトランジスタ８０２のドレインと抵抗素子８０４との間の電位が一方の出力信号Ｖｏｕｔ１として出力される。出力信号Ｖｏｕｔ１はＳＥＬＰが電源電圧ＶＤＤの場合に出力される。ＳＥＬＰが電源電圧ＶＳＳの場合には出力信号Ｖｏｕｔ１は出力されない。
また、ＭＯＳトランジスタ８０３のドレインと抵抗素子８０５との間の電位が出力信号Ｖｏｕｔ２として出力される。ＳＥＬＰが電源電圧ＶＤＤの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＳＳとなるため出力信号Ｖｏｕｔ２は出力されない。一方、ＳＥＬＰが電源電圧ＶＳＳの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＤＤとなるため出力信号Ｖｏｕｔ２は出力される。
【００４２】
（３）振幅比較回路
図１に示した振幅比較回路１０１は、フィルタコア部１０２のバッファ２０１から出力されるフィードバック信号Ｖｆを入力し、このフィードバック信号Ｖｆの振幅と基準振幅との比較結果をゲイン制御電圧生成部１０８に出力する回路である。
振幅比較回路１０１は、フィードバック信号Ｖｆの振幅を直流（ＤＣ）電圧に変換するレベルディテクタ１０４と、レベルディテクタ１０４の出力電圧ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度）と基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆとを比較するコンパレータ１０７と、を備えている。振幅比較回路１０１では、レベルディテクタ１０４から出力電圧ＲＳＳＩが出力され、基準出力電圧ＲＳＳＩｒｅｆと比較される。
【００４３】
ゲイン制御電圧生成部１０８は、コンパレータ１０７による振幅の比較結果に基づいてゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを生成する。ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔは、フィルタコア部１０２の可変ゲインアンプ２０５に入力される。ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔにより、ゲイン制御電圧生成部１０８は、可変ゲインアンプ２０５におけるゲインの調整を制御することができる。
また、本実施形態では、ゲイン制御電圧生成部１０８が所定の時間間隔で繰返しゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを生成し出力する。このため、複数の値を有するゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔが、所定の時間間隔で連続して出力される。
【００４４】
（４）周波数比較回路
図１に示した周波数比較回路１０３は、フィルタコア部１０２のバッファ２０１から出力されるフィードバック信号Ｖｆを入力し、フィードバック信号Ｖｆの周波数と基準周波数との周波数の相対的な差分を移相器制御電圧生成部１１７に出力する回路である。このため、周波数比較回路１０３は、フィードバック信号Ｖｆの周波数を数える周波数カウンタ１１２と、フィードバック信号Ｖｆの周波数Ｆと基準周波数Ｆｒｅｆとを比較するコンパレータ１１６とを備えている。移相器制御電圧生成部１１７は、コンパレータ１１６による周波数の比較結果に基づく移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成する。
移相器制御信号Ｖｐｃｎｔは、フィルタコア部１０２の移相器２０４に入力され、移相器２０４における位相のシフトを制御する。
【００４５】
動作
（１）再帰型フィルタ回路のフィルタリング周波数の調整
次に、上記した構成のフィルタコア部１０２のフィルタリング周波数を調整する際の動作について説明する。
フィルタコア部１０２から出力されるフィードバック信号Ｖｆの振幅と周波数は、可変ゲインアンプ２０５に入力されるゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔと、移相器２０４に入力される移相器制御信号Ｖｐｃｎｔとを調整することによって任意に変更することができる。
すなわち、可変ゲインアンプ２０５および移相器２０４の調整時、フィルタコア部１０２は、前述したように、切り替えスイッチ２０６の接続先をバッファ２０１の入力側に切り替え、また、切り替えスイッチ２０３の接続先をバッファ２０１の出力側に切り替えることにより、正帰還ループを形成する状態となり、さらにフィルタコア部１０２は発振状態に制御される。本実施形態では、フィルタコア部１０２が切り替えスイッチ２０６および２０３の接続先を変更して発振状態となったとき、フィルタコア部１０２から出力されるフィードバック信号Ｖｆを使って可変ゲインアンプ２０５によるフィードバック信号Ｖｆの振幅や、移相器２０４によるフィードバック信号Ｖｆの位相のシフト量が調整される。なお、以降の説明において、フィルタコア部１０２が発振状態であるときのフィードバック信号Ｖｆの周波数Ｆを発振周波数ＦＯＳＣと記す。
【００４６】
図８（ａ）〜（ｃ）は、フィルタコア部１０２の調整時における出力電圧ＲＳＳＩの大きさと発振周波数ＦＯＳＣとを、時間軸に沿って示したタイミングチャートである。
図８（ａ）は出力電圧ＲＳＳＩについてのタイミングチャートであり、図８（ｂ）は出力電圧（振幅）ＲＳＳＩと発振周波数ＦＯＳＣとについて、それぞれ基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆ、基準周波数Ｆｒｅｆと比較した状態を示し、図８（ｃ）は発振周波数ＦＯＳＣについてのタイミングチャートである。
【００４７】
図８（ｂ）において、振幅の比較結果を表す「振幅比較」において、「１」は出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆを上回った状態を示し、「０」は出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆを下回った状態を示す。また、周波数の比較結果を表す「周波数比較」において、「１」は発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆを上回った状態を示し、「０」は発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆを下回った状態を示す。
なお、図８においては、フィルタコア部１０２の発振が停止した状態すなわち、出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆを下回った状態「０」が一部含まれているが、便宜上、図８（ｃ）をフィルタコア部１０２が発振状態であるときのフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣについてのタイミングチャートとしている。
【００４８】
（２）発振時の振幅の制御
本実施形態では、フィルタコア部１０２の調整時、まず、切り替えスイッチ２０３および２０６を切り替え、正帰還ループを形成する。この状態で、ゲイン制御電圧生成部１０８が、可変ゲインアンプ２０５のゲインを高くして、フィルタコア部１０２を発振状態に設定する。
なお、フィルタコア部１０２を発振状態に制御し得る可変ゲインアンプ２０５のゲインを予め検出しこれを初期値として設定しておき、フィルタコア部１０２を発振状態に制御する際には、前記初期値をもとにゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを生成すればよい。
また、ここでは、可変ゲインアンプ２０５のゲインの初期値のみを設定しているが、移相器制御電圧生成部１１７においても、移相器２０４における位相のシフト量の初期値を設定しておき、フィルタコア部１０２を発振状態に制御する際に、シフト量の初期値をもとに移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成し、可変ゲインアンプ２０５および移相器２０４をともに、予め設定した初期値に基づき制御を行うことにより、容易に発振状態に制御することができ、且つ所定の振幅を有する発振状態に制御することができる。可変ゲインアンプ２０５や移相器２０４の制御信号の初期値は、例えば、所望の振幅および周波数を有する発振状態となるように設定すればよい。
【００４９】
このようにして発振状態になったタイミングを、図８中に時刻ｔ０として示す。
フィードバック信号Ｖｆは、レベルディテクタ１０４に入力され、ここでＤＣ電圧に変換される。変換後の出力電圧ＲＳＳＩは、コンパレータ１０７において基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆとその振幅が比較される。比較の結果（基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆ、出力電圧ＲＳＳＩの大小関係）を示す信号が、ゲイン制御電圧生成部１０８に入力される。
ゲイン制御電圧生成部１０８では、基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆが出力電圧ＲＳＳＩよりも小さい場合、ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを調整し、可変ゲインアンプ２０５を、そのゲインが下がるように動作させる。可変ゲインアンプ２０５の動作タイミングを、図８中にｔ１、ｔ３として示す。
【００５０】
一方、基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆが出力電圧ＲＳＳＩより大きい場合、ゲイン制御電圧生成部１０８は、ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを、可変ゲインアンプ２０５がゲインを高めるように調整する。この調整は、フィードバック信号Ｖｆの振幅が基準振幅よりもわずかに高くなるようにすることによって行われる。調整が行われるタイミングを図８中にｔ５で示す。この制御は、フィルタコア部１０２を、常に発振状態と認識できる状態を保つために行われる。
このような本実施形態によれば、フィルタコア部１０２に基準となる信号を入力することなく、例えばメモリ等に基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆ、基準周波数Ｆｒｅｆを記憶させておくだけで、フィルタ回路から所定の周波数の信号を出力させることができる。
【００５１】
（３）発振時の周波数の制御
フィルタコア部１０２から出力されるフィードバック信号Ｖｆは、周波数比較回路１０３の周波数カウンタ１１２に入力され、周波数カウンタ１１２においてディジタル化される。ディジタル化されたフィードバック信号Ｖｆの周波数Ｆと基準周波数Ｆｒｅｆとがコンパレータ１１６に入力され、コンパレータ１１６において周波数の大小が比較される。比較の結果（基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの周波数との大小関係）を示す信号が、移相器制御電圧生成部１１７に入力される。
【００５２】
フィルタコア部１０２が発振状態であって、基準周波数Ｆｒｅｆがフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣより大きい場合、移相器制御電圧生成部１１７は、移相器２０４により発振周波数ＦＯＳＣが大きくなるように移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを調整する（この調整タイミングを図８中にｔ７、ｔ９として示す）。そして、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号の発振周波数ＦＯＳＣとの大小関係が逆転したとき（このタイミングを図８中にｔ９として示す）、移相器制御電圧生成部１１７は、基準周波数Ｆｒｅｆと発振周波数ＦＯＳＣとが略等しくなるように移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを制御する（図８中に示すｔ１０以降）。
【００５３】
なお、基準周波数Ｆｒｅｆと発振周波数ＦＯＳＣとを略等しくする制御としては、本実施形態では移相器制御信号Ｖｐｃｎｔが連続して複数回出力されることから、以前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを再度生成するようにするものがある。このようにすれば、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとが略等しくなる。
【００５４】
なお、以前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔとは、例えば直前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔであっても良いし、予め設定されている所定の数前の移相器制御信号Ｖｐｃｎｔであっても良い。直前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成することを、以降、「１つ前の状態にする」とも記す。
例えば、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号の発振周波数ＦＯＳＣとの大小関係が逆転したときに、直前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔのシフト量と同一のシフト量だけ位相を戻す移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成することで、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号の発振周波数ＦＯＳＣとの大小関係が逆転する前の状態に戻すことができ、すなわち、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとを速やかに略等しくすることができる。
【００５５】
一方、基準周波数Ｆｒｅｆがフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣより小さい場合、移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを調整し、移相器２０４において、発振周波数ＦＯＳＣを小さくするようにする。さらに、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとの関係が反転した場合、例えば、直前に生成された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを再度生成し、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとを略等しくすることができる。
【００５６】
（４）ゲイン制御
また、フィルタコア部１０２をフィルタとして動作させるためには、切り替えスイッチ２０６および２０３の接続先を変更する。すなわち、正帰還ループを切断する。これにより、フィルタコア部１０２の発振を停止させる。
以上説明した動作によってフィルタコア部１０２を調整することにより、移相器２０４と可変ゲインアンプ２０５を通過した信号の周波数特性を調整することができる。この調整によって、減衰量の大きなノッチフィルタ特性が得られる状態にすることができる。
【００５７】
図９は、本発明の一実施形態のフィルタコア部１０２において、ゲイン及び周波数を調整した後でフィルタ装置をフィルタとして動作させる時のフローチャートである。
本実施形態では、フィルタコア部１０２の調整時に、先ずステップＳ１において、図２（ａ）に示すように、切り替えスイッチ２０６の接続先をバッファ２０１の入力側に切り替え、また切り替えスイッチ２０３の接続先をバッファ２０１の出力側に切り替える。
【００５８】
次に、ステップＳ２において、ゲイン制御電圧生成部１０８が可変ゲインアンプ２０４のゲインを高くして、フィルタコア部１０２を発振状態に設定する。
次に、ステップＳ３およびＳ４において、ゲイン及び周波数の調整を行う。初めに、ステップＳ３において、上述の手順でゲイン及び周波数が設定される。
そして、出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆと異なる場合、可変ゲインアンプ２０４のゲインがゲイン制御電圧生成部１０８によって調節される。発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆと異なる場合は、移相器制御電圧生成部１１７が、移相器２０４の位相を調節する。このような調節を複数回繰り返し、出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆにほぼ等しく、かつ発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆにほぼ等しくなった場合、ゲイン及び周波数の調整を終える。
【００５９】
最後に、ステップＳ５において発振が停止された後、ステップＳ６において、切り替えスイッチ２０３の接続先をバッファ２０１の入力側に切り替えまた、切り替えスイッチ２０６の接続先を減算器２０２側に切り替えることによって、図２（ｂ）に示すフィルタ動作が可能な状態に復帰する（ステップＳ７）。
以上説明した本実施形態によれば、可変ゲインアンプ２０５のゲインや移相器２０４の位相を自動的に調整し、フィルタ装置のコア部のゲインや位相を自動的に調整することができるフィルタ回路を提供することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、スペクトルアナライザなどの外部装置を用いることなく、フィルタ装置の調整を行うことができる。したがって、外部の影響を受けることなく、ゲインと周波数とを制御することができる。
なお、発振時とノッチフィルタ動作時における寄生容量の違いなどにより、発振周波数とノッチ周波数がずれる場合は、補正値を使用して最適な周波数にすればよい。
【００６１】
ここで、上記実施形態において、フィルタコア部１０２がノッチフィルタ回路に対応し、振幅比較回路１０１、周波数比較回路１０３、ゲイン制御電圧生成部１０８および移相器制御電圧生成部１１７が制御回路に対応している。
切り替えスイッチ２０３が第１の切り替えスイッチに対応し、切り替えスイッチ２０６が第２の切り替えスイッチに対応し、振幅比較回路１０１およびゲイン制御電圧生成部１０８がゲイン制御部に対応し、ゲイン制御電圧生成部１０８がゲイン制御回路に対応し、周波数比較回路１０３および移相器制御電圧生成部１１７が位相制御部に対応し、移相器制御電圧生成部１１７が位相制御回路に対応している。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明した本発明は、可変ゲインアンプと移相器を有するノッチフィルタ回路を本体とする回路であれば、どのような回路にも適用可能であり、フィルタ回路本体を調整することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０１ 振幅比較回路
１０２ フィルタコア部
１０３ 周波数比較回路
１０４ レベルディテクタ
１０７、１１６ コンパレータ
１０８ ゲイン制御電圧生成部
１１２ 周波数カウンタ
１１７ 移相器制御電圧生成部
２０１ バッファ
２０２ 減算器
２０３ 切り替えスイッチ
２０４ 移相器
２０５ 可変ゲインアンプ
２０６ 切り替えスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置及びその制御方法に係り、特にノッチフィルタ回路を含むフィルタ装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高周波信号の不要信号除去用のフィルタとしては、主にＳＡＷ（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ：弾性表面波）フィルタ、ＢＡＷ(ｂｕｌｋ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ：バルク弾性波)フィルタ、容量及びインダクタ等の受動素子が用いられている。これらのフィルタには急峻なフィルタ特性があるため、さまざまなアプリケーションに利用されている。
【０００３】
しかし、それぞれのフィルタの周波数特性は可変ではないため、さまざまな不要信号を除去するためには複数個のフィルタによって構成せざるを得ない。
さらに、急峻なフィルタ特性は素子のＱ値によって決まってしまうという問題がある。
このような欠点を解消するフィルタとして、半導体内部でフィルタ特性を実現し、キャリブレーションによって様々な周波数やＱに対応することが望まれている。
【０００４】
図１０は、従来のノッチフィルタ回路を説明するための図である（例えば特許文献１、非特許文献１、参照）。従来のノッチフィルタ回路は、バッファ９０１と、減算器９０２と、移相器９０３と、可変ゲインアンプ９０４とを含んで構成される。図１０に示したノッチフィルタ回路において、バッファ９０１からの出力信号Ｖｏｕｔの振幅及び位相と移相器９０３、可変ゲインアンプ９０４からの出力信号Ｖｆの振幅及び位相とが略等しいとき、この回路はある周波数で大きな減衰特性を得て、フィルタ回路として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−３７５６７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＯＰアンプによるフィルタ回路の設計 ＯＰアンプ大全 第３巻 アナログデバイセズ著／電子回路技術研究会訳 ＣＱ出版社 ２００５年５月１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ノッチフィルタ回路の制御は、図１０に示すように、移相器９０３に位相調整電圧を入力し、且つ可変ゲインアンプ９０４にゲイン調整電圧を入力し、位相やゲインを制御することによって行われる。
このような調整は、例えば、スペクトルアナライザ等を使って出力信号Ｖｏｕｔをモニタしながら手動で可変ゲインアンプ９０４のゲイン及び移相器９０３の位相を同時に変化させ、減衰量と周波数を適切な値に設定することによって行われる。
【０００８】
しかしながら、スペクトルアナライザ等の外部装置を用い、可変ゲインアンプのゲインや移相器の位相を手動で調整するのは困難である。
本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであり、ノッチフィルタ回路によってフィルタリングされるノッチ周波数を自動的に変更、設定、調整をする機能を備えたフィルタ装置及びその制御方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかるフィルタ装置は、ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴としている。
【００１０】
請求項２にかかるフィルタ装置は、前記ノッチフィルタ回路は、入力される信号の位相を任意のシフト量でシフトさせる移送器と、入力される信号を所望の増幅率で増幅する可変ゲインアンプと、を備えることを特徴としている。
請求項３にかかるフィルタ装置は、前記ノッチフィルタ回路は、前記移相器と、前記移相器の出力端に接続される前記可変ゲインアンプと、バッファと、当該バッファの入力端と出力端とのいずれか一方を前記移相器の入力端に接続する第１の切り替えスイッチと、前記バッファの出力端が一方の入力端に接続される減算器と、前記可変ゲインアンプの出力端を、前記バッファの入力端と前記減算器の他方の入力端とのいずれか一方に切り替えて接続する第２の切り替えスイッチと、を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項４にかかるフィルタ装置は、前記制御回路は、前記正帰還ループのループ上の信号をフィードバック信号として入力し、当該フィードバック信号の振幅にしたがって、前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御部と、前記フィードバック信号の周波数にしたがって、前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する位相制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項５にかかるフィルタ装置は、前記ゲイン制御部は、基準として設定された振幅である基準振幅と前記フィードバック信号の振幅とを比較する振幅比較回路と、前記振幅比較回路による比較結果に基づいて前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御回路と、を備え、前記位相制御部は、基準として設定された周波数である基準周波数と前記フィードバック信号の周波数とを比較する周波数比較回路と、前記周波数比較回路の比較結果に基づいて前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する移相制御回路と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項６にかかるフィルタ装置は、前記ゲイン制御回路は、前記可変ゲインアンプの増幅率または前記移相器における前記位相のシフト量が制御される間、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴としている。
請求項７にかかるフィルタ装置は、前記ゲイン制御回路は、前記振幅比較回路における比較の結果、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも大きい場合、前記可変ゲインアンプにおける信号の増幅率を上げる前記ゲイン制御信号を生成し、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも小さい場合、前記可変ゲインアンプにおける増幅率を下げる前記ゲイン制御信号を生成することを特徴としている。
【００１４】
請求項８にかかるフィルタ装置は、前記移相制御回路は、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも大きい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を大きくさせる前記移相器制御信号を生成し、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも小さい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を小さくさせる前記移相器制御信号を生成することを特徴としている。
【００１５】
請求項９にかかるフィルタ装置は、前記移相制御回路は、前記移相器制御信号を連続して複数回生成し、前記フィードバック信号の周波数が前記基準周波数よりも大きくなった場合、以前に生成された前記ゲイン制御信号を生成し、前記フィードバック信号の周波数を前記基準周波数よりも小さくすることを特徴としている。
請求項１０にかかるフィルタ装置は、前記移相制御回路は、前記基準周波数と前記フィードバック信号の発振周波数とが略同一になるように前記移相器を動作させる前記移相器制御信号を生成することを特徴としている。
【００１６】
請求項１１にかかるフィルタ装置は、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路は、発振状態を停止し且つ前記第１の切り替えスイッチおよび第２の切り替えスイッチの接続先を変更してノッチフィルタとして動作することを特徴としている。
また、本発明の請求項１２にかかるフィルタ装置の制御方法は、ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備えるフィルタ装置の制御方法であって、前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴としている。
【００１７】
請求項１３にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記ノッチフィルタ回路を発振状態に設定する発振状態設定ステップと、前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、および、前記ノッチフィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記ノッチフィルタ回路のゲイン及び周波数を調整する調整ステップと、前記ノッチフィルタ回路の発振状態を停止する発振状態停止ステップと、を含むことを特徴としている。
【００１８】
請求項１４にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記調整ステップは、前記ゲイン及び前記周波数の初期値を設定する初期値設定ステップと、前記ノッチフィルタ回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較し、前記出力電圧と前記基準電圧とが異なる場合は前記ゲインの値を調節し、且つ、前記発振周波数と前記基準周波数とを比較し前記発振周波数と前記基準周波数とが異なる場合は前記周波数の値を調整する調節する調節ステップと、を含み、前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、及び、前記フィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記調節ステップを複数回繰り返し行うことを特徴としている。
【００１９】
請求項１５にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記調節ステップは、前記基準電圧が前記出力電圧よりも大きい場合、前記ゲインを上げ、前記基準振幅が前記出力電圧よりも小さい場合、前記ゲインを下げるゲイン調節ステップと、前記基準周波数が前記発振周波数よりも大きい場合、前記周波数を上げ、前記基準周波数が前記発振周波数よりも小さい場合、前記周波数を下げる周波数調節ステップと、を含むことを特徴としている。
請求項１６にかかるフィルタ装置の制御方法は、前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路が、発振状態を停止し且つ前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して、ノッチフィルタとして動作することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可変ゲインアンプの増幅率及び移相器における位相のシフト量を調整することによって、ノッチフィルタ回路の出力信号のゲイン及び増幅率を自動的に制御することができる。
また、この増幅率や位相のシフト量について調整する場合、ノッチフィルタ回路内に設けた切り替えスイッチの接続先を変更し、ノッチフィルタ回路の構成要素により正帰還ループを実現してフィルタを発振させるため、ノッチフィルタ回路の出力信号を短時間のうちに基準振幅と基準周波数とに一致させることができる。このため、可変ゲインアンプのゲインや移相器の位相のシフト量を自動的に調整し、フィルタ回路の中心周波数を簡易に変更、設定、調整をする機能を備えたフィルタ回路を提供することができる。
【００２１】
また、他の本発明によれば、外部装置を設けることなくフィルタ装置内でフィルタ回路の特性を制御することができるため、外部の影響を受けることなく、増幅率と位相とを制御させることができる。
また、他の本発明によれば、ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を切り替えることにより形成した正帰還ループ上のフィードバック信号の振幅と基準振幅とを一致させることができる。
【００２２】
また、他の本発明によれば、フィードバック信号の振幅が前記基準振幅よりも大きくなった場合、以前に生成された前記ゲイン制御信号を生成するので、フィードバック信号の振幅を基準振幅よりも簡易に小さくすることができる。
また、他の本発明によれば、基準周波数がフィードバック信号の周波数よりも大きい場合にフィードバック信号の周波数を大きくし、基準周波数がフィードバック信号の周波数よりも小さい場合にはフィードバック信号の周波数を小さくすることができる。このため、フィードバック信号と基準周波数の相違を徐々に小さくし、フィードバック信号を基準振幅と基準周波数に一致させることができる。
【００２３】
また、他の本発明によれば、基準周波数とフィードバック信号の周波数とを略一致させることができる。
また、他の本発明によれば、調整後は発振させることなく、フィルタ動作をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態のフィルタ装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】フィルタコア部の構成の一例を示すブロック図である。（ａ）はキャリブレーション実施時のブロック図、（ｂ）はフィルタ動作時のブロック図である。
【図３】フィルタコア部の可変ゲインアンプの一例を示す回路図である。
【図４】フィルタコア部の移相器の一例を示す回路図である。
【図５】フィルタコア部のバッファの一例を示す回路図である。
【図６】フィルタコア部の減算器の一例を示す回路図である。
【図７】フィルタコア部の切り替えスイッチの一例を示す構成図である。
【図８】フィルタコア部調整時における出力電圧および発振周波数の推移を表すタイミングチャートである。
【図９】本発明の一実施形態のフィルタコア部において、ゲイン及び周波数調整した後でフィルタ装置をノッチフィルタとして動作させる時のフローチャートである。
【図１０】従来のノッチフィルタの一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
（構成）
（１）全体
図１は、本発明の一実施形態のフィルタ装置１を説明するための構成図である。
フィルタ装置１は、フィルタ回路と、このフィルタ回路の制御回路（以下、単に制御回路とも記す）を含んでいる。フィルタ回路は、その内部に、可変ゲインアンプと移相器を有するものあればよい。
【００２６】
図示したフィルタ装置１は、信号の振幅を比較する振幅比較回路１０１と、フィルタコア部１０２と、周波数を比較する周波数比較回路１０３と、ゲイン制御電圧生成部１０８と、移相器制御電圧生成部１１７とを備えている。
このような構成のうち、振幅比較回路１０１、周波数比較回路１０３、ゲイン制御電圧生成部１０８、移相器制御電圧生成部１１７がフィルタコア部１０２の制御回路を構成しており、フィルタコア部１０２が、制御回路によって制御されるフィルタ回路の本体である。
【００２７】
フィルタコア部１０２は、図２に示すように、バッファ２０１と、減算器２０２と、切り替えスイッチ２０３と、移相器２０４と、可変ゲインアンプ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ :ＶＧＡ）２０５と、切り替えスイッチ２０６と、を備えている。
バッファ２０１の入力側には、フィルタコア部１０２への入力信号Ｖｉｎが入力されるとともに、切り替えスイッチ２０６の一方の出力端２０６ａが接続される。バッファ２０１の出力側は減算器２０２の一方の入力端と接続される。減算器２０２の他方の入力端は切り替えスイッチ２０６の他方の出力端２０６ｂと接続される。そして、減算器２０２の出力が、フィルタコア部１０２の出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００２８】
切り替えスイッチ２０３の一方の入力端２０３ａは、バッファ２０１と減算器２０２との間に接続され、他方の入力端２０３ｂは、バッファ２０１の入力側と接続される。また、切り替えスイッチ２０３の出力端２０３ｃは移相器２０４の入力側に接続される。移相器２０４の出力側は可変ゲインアンプ２０５の入力側に接続され、可変ゲインアンプ２０５の出力側は、切り替えスイッチ２０６の出力端２０６ｃに接続される。切り替えスイッチ２０３は一般的な２入力１出力型の切り替えスイッチを用いればよい。
【００２９】
そして、フィルタ動作時には、図２（ｂ）に示すように、切り替えスイッチ２０３が、入力信号Ｖｉｎ側を選択し、且つ切り替えスイッチ２０６が減算器２０２側を選択するように制御される。これにより、フィルタコア部１０２への入力信号Ｖｉｎは、バッファ２０１を介して減算器２０２に入力されるとともに、切り替えスイッチ２０３、移相器２０４、可変ゲインアンプ２０５、切り替えスイッチ２０６を介して減算器２０２に入力される。
【００３０】
減算器２０２は、バッファ２０１を通った入力信号Ｖｉｎから、移相器２０４および可変ゲインアンプ２０５を通った入力信号Ｖｉｎを減算し減算結果を、出力信号Ｖｏｕｔを出力する。
一方、キャリブレーション時には、図２（ａ）に示すように、切り替えスイッチ２０３がバッファ２０１の出力側を選択し、切り替えスイッチ２０６がバッファ２０１の入力側を選択する。これにより、バッファ２０１の出力は、移相器２０４、可変ゲインアンプ２０５を通ってバッファ２０１に入力され正帰還ループを実現する。この接続状態においてフィルタコア部１０２を発振状態にする。図１に示すように、この正帰還ループの出力信号をフィードバック信号Ｖｆとする。なお、このフィードバック信号Ｖｆは正帰還ループのどの位置から取り出してもよい。図１では、例えばバッファ２０１の出力信号をフィードバック信号Ｖｆとして取り出している。
【００３１】
このフィードバック信号Ｖｆは、振幅比較回路１０１及び周波数比較回路１０３に入力される。
以上の構成において、ゲイン制御電圧生成部１０８は、可変ゲインアンプ２０５の増幅率または移相器２０４の位相のシフト量が制御される間、フィルタコア部１０２を発振状態にする。なお、本実施形態でいう発振状態とは、フィルタコア部１０２に信号を入力することなく、フィルタコア部１０２から所定の周波数を持った信号が出力される状態をいうものとする。
【００３２】
（２）フィルタコア部
図３は、図１に示したフィルタコア部１０２の可変ゲインアンプ２０５の構成を表す構成図の一例である。
図３に示した可変ゲインアンプ２０５では、一端が基準電位に接続された抵抗素子４０４の他端にバイポーラトランジスタ４０１が接続され、バイポーラトランジスタ４０１のエミッタにバイポーラトランジスタ４０３のコレクタが接続されている。基準電位とバイポーラトランジスタ４０３のコレクタとの間には、バイポーラトランジスタ４０２が接続されている。また、バイポーラトランジスタ４０３のエミッタは接地されている。
【００３３】
図３に示した可変ゲインアンプ２０５では、バイポーラトランジスタ４０２のベース端子にリファレンス電圧Ｖｒｅｆが入力され、バイポーラトランジスタ４０１のベース端子にはゲイン制御電圧Ｖｇｃｎｔが入力される。
このような可変ゲインアンプ２０５では、リファレンス電圧Ｖｒｅｆに対してゲイン制御電圧Ｖｇｃｎｔが変更されることにより、ゲインパス側のトランジスタ（図３では抵抗素子４０４に接続されているバイポーラトランジスタ４０１）に流れる電流が変化し、結果的に可変ゲインアンプ２０５のゲインを変えることができる。
【００３４】
図４は、図１に示したフィルタコア部１０２の移相器２０４の構成例を示した図である。図示した移相器２０４は、ウィーンブリッジ型の移相器である。
図４に示した移相器２０４は、バッファ２０１から出力された信号を入力信号Ｖｉｎとして入力する。入力信号Ｖｉｎが入力される端子には、コンデンサ５０３、抵抗素子５０４が直列に接続され、抵抗素子５０４の他方の端子には、コンデンサ５０１と抵抗素子５０２とが並列に接続されている。コンデンサ５０１および抵抗素子５０２の他方の端子は、いずれも接地されている。そして、抵抗素子５０４とコンデンサ５０１および抵抗素子５０２との間の電圧が出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００３５】
図４に示すように、コンデンサ５０３の容量をＣ２、コンデンサ５０１の容量をＣ１、抵抗素子５０４の抵抗値をＲ２、抵抗素子５０２の抵抗値をＲ１とする。このような回路では、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、容量Ｃ１、Ｃ２のいずれかを変えることによって入力信号Ｖｉｎの位相を変えて出力信号Ｖｏｕｔとして出力することができる。
図４に示した例では、コンデンサ５０１を可変容量素子（バラクタ）で構成し、移相器制御信号Ｖｐｃｎｔによってコンデンサ５０１の容量Ｃ１の値を制御することにより、入力信号Ｖｉｎの位相を変えている。
【００３６】
図５は、図１に示したフィルタコア部１０２のバッファ２０１の構成を表す構成図の一例である。
図５に示したバッファ２０１では、バイポーラトランジスタ６０１のコレクタが電源ＶＤＤに接続され、エミッタが電流源６０２を介してグランドＶＳＳに接地されている。
図５に示したバッファ２０１では、バッファ２０１への入力信号Ｖｉｎはバイポーラトンランジスタ６０１のベースに入力され、バッファ２０１の出力信号Ｖｏｕｔはバイポーラトンランジスタのエミッタ側から出力される。
【００３７】
図６は、図１に示したフィルタコア部１０２の減算器２０２の構成を示す構成図の一例である。図６に示した減算器２０２では、バイポーラトランジスタ７０１およびバイポーラトンランジスタ７０２のエミッタがともに電流源７０６を介してグランドＶＳＳに接続されている。バイポーラトンランジスタ７０３およびバイポーラトランジスタ７０４のエミッタがともに電流源７０７を介してグランドＶＳＳに接続されている。バイポーラトンランジスタ７０２およびバイポーラトランジスタ７０３のベースは基準電位Ｖｒｅｆに接続されている。
【００３８】
また、バイポーラトランジスタ７０１およびバイポーラトランジスタ７０３のコレクタはともに電源ＶＤＤに接続されている。バイポーラトンランジスタ７０２およびバイポーラトンランジスタ７０４のコレクタは、ともに抵抗７０５を介して電源ＶＤＤに接続されている。
図６に示した減算器２０２では、減算器２０２への一方の入力信号Ｖｉｎ１は、バイポーラトランジスタ７０１のベースに入力され、減算器２０２への他方の入力信号Ｖｉｎ２は、バイポーラトラジスタ７０４のベースに入力される。バイポーラトンランジスタ７０２およびバイポーラトランジスタ７０４のコレクタと抵抗７０５との間の電圧が出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。
【００３９】
図７は、図１に示したフィルタコア部１０２の切り替えスイッチ２０６の一例を示す構成図である。
図７に示した切り替えスイッチ２０６では、バイポーラトランジスタ８０１のエミッタはグランドＶＳＳに接地されている。バイポーラトンランジスタ８０１のドレインは、ＭＯＳトランジスタ８０２のソースおよびＭＯＳトランジスタ８０３のソースに接続されている。ＭＯＳトランジスタ８０２のドレインは抵抗素子８０４を介して電源ＶＤＤに接続されている。ＭＯＳトランジスタ８０３のドレインは抵抗素子８０５を介して電源ＶＤＤに接続されている。
【００４０】
図７に示した切り替えスイッチ２０６では、切り替えスイッチ２０６への入力信号Ｖｉｎはバイポーラトランジスタ８０１のベースに入力される。ＭＯＳトランジスタ８０２のゲートに接続された制御信号ＳＥＬＰとＭＯＳトランジスタ８０３に接続された制御信号ＳＥＬＮは極性が反転している。つまり、ＳＥＬＰが電源電圧ＶＤＤの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＳＳであり、ＳＥＬＰが電源電圧ＶＳＳの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＤＤとなる。
【００４１】
ＭＯＳトランジスタ８０２のドレインと抵抗素子８０４との間の電位が一方の出力信号Ｖｏｕｔ１として出力される。出力信号Ｖｏｕｔ１はＳＥＬＰが電源電圧ＶＤＤの場合に出力される。ＳＥＬＰが電源電圧ＶＳＳの場合には出力信号Ｖｏｕｔ１は出力されない。
また、ＭＯＳトランジスタ８０３のドレインと抵抗素子８０５との間の電位が出力信号Ｖｏｕｔ２として出力される。ＳＥＬＰが電源電圧ＶＤＤの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＳＳとなるため出力信号Ｖｏｕｔ２は出力されない。一方、ＳＥＬＰが電源電圧ＶＳＳの場合、ＳＥＬＮは電源電圧ＶＤＤとなるため出力信号Ｖｏｕｔ２は出力される。
【００４２】
（３）振幅比較回路
図１に示した振幅比較回路１０１は、フィルタコア部１０２のバッファ２０１から出力されるフィードバック信号Ｖｆを入力し、このフィードバック信号Ｖｆの振幅と基準振幅との比較結果をゲイン制御電圧生成部１０８に出力する回路である。
振幅比較回路１０１は、フィードバック信号Ｖｆの振幅を直流（ＤＣ）電圧に変換するレベルディテクタ１０４と、レベルディテクタ１０４の出力電圧ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度）と基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆとを比較するコンパレータ１０７と、を備えている。振幅比較回路１０１では、レベルディテクタ１０４から出力電圧ＲＳＳＩが出力され、基準出力電圧ＲＳＳＩｒｅｆと比較される。
【００４３】
ゲイン制御電圧生成部１０８は、コンパレータ１０７による振幅の比較結果に基づいてゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを生成する。ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔは、フィルタコア部１０２の可変ゲインアンプ２０５に入力される。ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔにより、ゲイン制御電圧生成部１０８は、可変ゲインアンプ２０５におけるゲインの調整を制御することができる。
また、本実施形態では、ゲイン制御電圧生成部１０８が所定の時間間隔で繰返しゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを生成し出力する。このため、複数の値を有するゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔが、所定の時間間隔で連続して出力される。
【００４４】
（４）周波数比較回路
図１に示した周波数比較回路１０３は、フィルタコア部１０２のバッファ２０１から出力されるフィードバック信号Ｖｆを入力し、フィードバック信号Ｖｆの周波数と基準周波数との周波数の相対的な差分を移相器制御電圧生成部１１７に出力する回路である。このため、周波数比較回路１０３は、フィードバック信号Ｖｆの周波数を数える周波数カウンタ１１２と、フィードバック信号Ｖｆの周波数Ｆと基準周波数Ｆｒｅｆとを比較するコンパレータ１１６とを備えている。移相器制御電圧生成部１１７は、コンパレータ１１６による周波数の比較結果に基づく移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成する。
移相器制御信号Ｖｐｃｎｔは、フィルタコア部１０２の移相器２０４に入力され、移相器２０４における位相のシフトを制御する。
【００４５】
動作
（１）再帰型フィルタ回路のフィルタリング周波数の調整
次に、上記した構成のフィルタコア部１０２のフィルタリング周波数を調整する際の動作について説明する。
フィルタコア部１０２から出力されるフィードバック信号Ｖｆの振幅と周波数は、可変ゲインアンプ２０５に入力されるゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔと、移相器２０４に入力される移相器制御信号Ｖｐｃｎｔとを調整することによって任意に変更することができる。
すなわち、可変ゲインアンプ２０５および移相器２０４の調整時、フィルタコア部１０２は、前述したように、切り替えスイッチ２０６の接続先をバッファ２０１の入力側に切り替え、また、切り替えスイッチ２０３の接続先をバッファ２０１の出力側に切り替えることにより、正帰還ループを形成する状態となり、さらにフィルタコア部１０２は発振状態に制御される。本実施形態では、フィルタコア部１０２が切り替えスイッチ２０６および２０３の接続先を変更して発振状態となったとき、フィルタコア部１０２から出力されるフィードバック信号Ｖｆを使って可変ゲインアンプ２０５によるフィードバック信号Ｖｆの振幅や、移相器２０４によるフィードバック信号Ｖｆの位相のシフト量が調整される。なお、以降の説明において、フィルタコア部１０２が発振状態であるときのフィードバック信号Ｖｆの周波数Ｆを発振周波数ＦＯＳＣと記す。
【００４６】
図８（ａ）〜（ｃ）は、フィルタコア部１０２の調整時における出力電圧ＲＳＳＩの大きさと発振周波数ＦＯＳＣとを、時間軸に沿って示したタイミングチャートである。
図８（ａ）は出力電圧ＲＳＳＩについてのタイミングチャートであり、図８（ｂ）は出力電圧（振幅）ＲＳＳＩと発振周波数ＦＯＳＣとについて、それぞれ基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆ、基準周波数Ｆｒｅｆと比較した状態を示し、図８（ｃ）は発振周波数ＦＯＳＣについてのタイミングチャートである。
【００４７】
図８（ｂ）において、振幅の比較結果を表す「振幅比較」において、「１」は出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆを上回った状態を示し、「０」は出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆを下回った状態を示す。また、周波数の比較結果を表す「周波数比較」において、「１」は発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆを上回った状態を示し、「０」は発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆを下回った状態を示す。
なお、図８においては、フィルタコア部１０２の発振が停止した状態すなわち、出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆを下回った状態「０」が一部含まれているが、便宜上、図８（ｃ）をフィルタコア部１０２が発振状態であるときのフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣについてのタイミングチャートとしている。
【００４８】
（２）発振時の振幅の制御
本実施形態では、フィルタコア部１０２の調整時、まず、切り替えスイッチ２０３および２０６を切り替え、正帰還ループを形成する。この状態で、ゲイン制御電圧生成部１０８が、可変ゲインアンプ２０５のゲインを高くして、フィルタコア部１０２を発振状態に設定する。
なお、フィルタコア部１０２を発振状態に制御し得る可変ゲインアンプ２０５のゲインを予め検出しこれを初期値として設定しておき、フィルタコア部１０２を発振状態に制御する際には、前記初期値をもとにゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを生成すればよい。
また、ここでは、可変ゲインアンプ２０５のゲインの初期値のみを設定しているが、移相器制御電圧生成部１１７においても、移相器２０４における位相のシフト量の初期値を設定しておき、フィルタコア部１０２を発振状態に制御する際に、シフト量の初期値をもとに移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成し、可変ゲインアンプ２０５および移相器２０４をともに、予め設定した初期値に基づき制御を行うことにより、容易に発振状態に制御することができ、且つ所定の振幅を有する発振状態に制御することができる。可変ゲインアンプ２０５や移相器２０４の制御信号の初期値は、例えば、所望の振幅および周波数を有する発振状態となるように設定すればよい。
【００４９】
このようにして発振状態になったタイミングを、図８中に時刻ｔ０として示す。
フィードバック信号Ｖｆは、レベルディテクタ１０４に入力され、ここでＤＣ電圧に変換される。変換後の出力電圧ＲＳＳＩは、コンパレータ１０７において基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆとその振幅が比較される。比較の結果（基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆ、出力電圧ＲＳＳＩの大小関係）を示す信号が、ゲイン制御電圧生成部１０８に入力される。
ゲイン制御電圧生成部１０８では、基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆが出力電圧ＲＳＳＩよりも小さい場合、ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを調整し、可変ゲインアンプ２０５を、そのゲインが下がるように動作させる。可変ゲインアンプ２０５の動作タイミングを、図８中にｔ１、ｔ３として示す。
【００５０】
一方、基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆが出力電圧ＲＳＳＩより大きい場合、ゲイン制御電圧生成部１０８は、ゲイン制御信号Ｖｇｃｎｔを、可変ゲインアンプ２０５がゲインを高めるように調整する。この調整は、フィードバック信号Ｖｆの振幅が基準振幅よりもわずかに高くなるようにすることによって行われる。調整が行われるタイミングを図８中にｔ５で示す。この制御は、フィルタコア部１０２を、常に発振状態と認識できる状態を保つために行われる。
このような本実施形態によれば、フィルタコア部１０２に基準となる信号を入力することなく、例えばメモリ等に基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆ、基準周波数Ｆｒｅｆを記憶させておくだけで、フィルタ回路から所定の周波数の信号を出力させることができる。
【００５１】
（３）発振時の周波数の制御
フィルタコア部１０２から出力されるフィードバック信号Ｖｆは、周波数比較回路１０３の周波数カウンタ１１２に入力され、周波数カウンタ１１２においてディジタル化される。ディジタル化されたフィードバック信号Ｖｆの周波数Ｆと基準周波数Ｆｒｅｆとがコンパレータ１１６に入力され、コンパレータ１１６において周波数の大小が比較される。比較の結果（基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの周波数との大小関係）を示す信号が、移相器制御電圧生成部１１７に入力される。
【００５２】
フィルタコア部１０２が発振状態であって、基準周波数Ｆｒｅｆがフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣより大きい場合、移相器制御電圧生成部１１７は、移相器２０４により発振周波数ＦＯＳＣが大きくなるように移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを調整する（この調整タイミングを図８中にｔ７、ｔ９として示す）。そして、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号の発振周波数ＦＯＳＣとの大小関係が逆転したとき（このタイミングを図８中にｔ９として示す）、移相器制御電圧生成部１１７は、基準周波数Ｆｒｅｆと発振周波数ＦＯＳＣとが略等しくなるように移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを制御する（図８中に示すｔ１０以降）。
【００５３】
なお、基準周波数Ｆｒｅｆと発振周波数ＦＯＳＣとを略等しくする制御としては、本実施形態では移相器制御信号Ｖｐｃｎｔが連続して複数回出力されることから、以前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを再度生成するようにするものがある。このようにすれば、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとが略等しくなる。
【００５４】
なお、以前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔとは、例えば直前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔであっても良いし、予め設定されている所定の数前の移相器制御信号Ｖｐｃｎｔであっても良い。直前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成することを、以降、「１つ前の状態にする」とも記す。
例えば、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号の発振周波数ＦＯＳＣとの大小関係が逆転したときに、直前に出力された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔのシフト量と同一のシフト量だけ位相を戻す移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを生成することで、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号の発振周波数ＦＯＳＣとの大小関係が逆転する前の状態に戻すことができ、すなわち、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとを速やかに略等しくすることができる。
【００５５】
一方、基準周波数Ｆｒｅｆがフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣより小さい場合、移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを調整し、移相器２０４において、発振周波数ＦＯＳＣを小さくするようにする。さらに、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとの関係が反転した場合、例えば、直前に生成された移相器制御信号Ｖｐｃｎｔを再度生成し、基準周波数Ｆｒｅｆとフィードバック信号Ｖｆの発振周波数ＦＯＳＣとを略等しくすることができる。
【００５６】
（４）ゲイン制御
また、フィルタコア部１０２をフィルタとして動作させるためには、切り替えスイッチ２０６および２０３の接続先を変更する。すなわち、正帰還ループを切断する。これにより、フィルタコア部１０２の発振を停止させる。
以上説明した動作によってフィルタコア部１０２を調整することにより、移相器２０４と可変ゲインアンプ２０５を通過した信号の周波数特性を調整することができる。この調整によって、減衰量の大きなノッチフィルタ特性が得られる状態にすることができる。
【００５７】
図９は、本発明の一実施形態のフィルタコア部１０２において、ゲイン及び周波数を調整した後でフィルタ装置をフィルタとして動作させる時のフローチャートである。
本実施形態では、フィルタコア部１０２の調整時に、先ずステップＳ１において、図２（ａ）に示すように、切り替えスイッチ２０６の接続先をバッファ２０１の入力側に切り替え、また切り替えスイッチ２０３の接続先をバッファ２０１の出力側に切り替える。
【００５８】
次に、ステップＳ２において、ゲイン制御電圧生成部１０８が可変ゲインアンプ２０４のゲインを高くして、フィルタコア部１０２を発振状態に設定する。
次に、ステップＳ３およびＳ４において、ゲイン及び周波数の調整を行う。初めに、ステップＳ３において、上述の手順でゲイン及び周波数が設定される。
そして、出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆと異なる場合、可変ゲインアンプ２０４のゲインがゲイン制御電圧生成部１０８によって調節される。発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆと異なる場合は、移相器制御電圧生成部１１７が、移相器２０４の位相を調節する。このような調節を複数回繰り返し、出力電圧ＲＳＳＩが基準振幅電圧ＲＳＳＩｒｅｆにほぼ等しく、かつ発振周波数ＦＯＳＣが基準周波数Ｆｒｅｆにほぼ等しくなった場合、ゲイン及び周波数の調整を終える。
【００５９】
最後に、ステップＳ５において発振が停止された後、ステップＳ６において、切り替えスイッチ２０３の接続先をバッファ２０１の入力側に切り替えまた、切り替えスイッチ２０６の接続先を減算器２０２側に切り替えることによって、図２（ｂ）に示すフィルタ動作が可能な状態に復帰する（ステップＳ７）。
以上説明した本実施形態によれば、可変ゲインアンプ２０５のゲインや移相器２０４の位相を自動的に調整し、フィルタ装置のコア部のゲインや位相を自動的に調整することができるフィルタ回路を提供することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、スペクトルアナライザなどの外部装置を用いることなく、フィルタ装置の調整を行うことができる。したがって、外部の影響を受けることなく、ゲインと周波数とを制御することができる。
なお、発振時とノッチフィルタ動作時における寄生容量の違いなどにより、発振周波数とノッチ周波数がずれる場合は、補正値を使用して最適な周波数にすればよい。
【００６１】
ここで、上記実施形態において、フィルタコア部１０２がノッチフィルタ回路に対応し、振幅比較回路１０１、周波数比較回路１０３、ゲイン制御電圧生成部１０８および移相器制御電圧生成部１１７が制御回路に対応している。
切り替えスイッチ２０３が第１の切り替えスイッチに対応し、切り替えスイッチ２０６が第２の切り替えスイッチに対応し、振幅比較回路１０１およびゲイン制御電圧生成部１０８がゲイン制御部に対応し、ゲイン制御電圧生成部１０８がゲイン制御回路に対応し、周波数比較回路１０３および移相器制御電圧生成部１１７が位相制御部に対応し、移相器制御電圧生成部１１７が位相制御回路に対応している。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明した本発明は、可変ゲインアンプと移相器を有するノッチフィルタ回路を本体とする回路であれば、どのような回路にも適用可能であり、フィルタ回路本体を調整することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０１ 振幅比較回路
１０２ フィルタコア部
１０３ 周波数比較回路
１０４ レベルディテクタ
１０７、１１６ コンパレータ
１０８ ゲイン制御電圧生成部
１１２ 周波数カウンタ
１１７ 移相器制御電圧生成部
２０１ バッファ
２０２ 減算器
２０３ 切り替えスイッチ
２０４ 移相器
２０５ 可変ゲインアンプ
２０６ 切り替えスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッチフィルタ回路と、
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記ノッチフィルタ回路は、入力される信号の位相を任意のシフト量でシフトさせる移送器と、入力される信号を所望の増幅率で増幅する可変ゲインアンプと、を備えることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記ノッチフィルタ回路は、
前記移相器と、
前記移相器の出力端に接続される前記可変ゲインアンプと、
バッファと、
当該バッファの入力端と出力端とのいずれか一方を前記移相器の入力端に接続する第１の切り替えスイッチと、
前記バッファの出力端が一方の入力端に接続される減算器と、
前記可変ゲインアンプの出力端を、前記バッファの入力端と前記減算器の他方の入力端とのいずれか一方に切り替えて接続する第２の切り替えスイッチと、を備えることを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記正帰還ループのループ上の信号をフィードバック信号として入力し、
当該フィードバック信号の振幅にしたがって、前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御部と、
前記フィードバック信号の周波数にしたがって、前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する位相制御部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記ゲイン制御部は、基準として設定された振幅である基準振幅と前記フィードバック信号の振幅とを比較する振幅比較回路と、
前記振幅比較回路による比較結果に基づいて前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御回路と、を備え、
前記位相制御部は、基準として設定された周波数である基準周波数と前記フィードバック信号の周波数とを比較する周波数比較回路と、
前記周波数比較回路の比較結果に基づいて前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する移相制御回路と、を備えることを特徴とする請求項４記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ゲイン制御回路は、前記可変ゲインアンプの増幅率または前記移相器における前記位相のシフト量が制御される間、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴とする請求項５記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記ゲイン制御回路は、前記振幅比較回路における比較の結果、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも大きい場合、前記可変ゲインアンプにおける信号の増幅率を上げる前記ゲイン制御信号を生成し、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも小さい場合、前記可変ゲインアンプにおける増幅率を下げる前記ゲイン制御信号を生成することを特徴とする請求項５または請求項６記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記移相制御回路は、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも大きい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を大きくさせる前記移相器制御信号を生成し、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも小さい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を小さくさせる前記移相器制御信号を生成することを特徴とする請求項５または請求項６記載のフィルタ装置。
【請求項９】
前記移相制御回路は、前記移相器制御信号を連続して複数回生成し、前記フィードバック信号の周波数が前記基準周波数よりも大きくなった場合、以前に生成された前記ゲイン制御信号を生成し、前記フィードバック信号の周波数を前記基準周波数よりも小さくすることを特徴とする請求項８記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記移相制御回路は、前記基準周波数と前記フィードバック信号の発振周波数とが略同一になるように前記移相器を動作させる前記移相器制御信号を生成することを特徴とする請求項８または請求項９記載のフィルタ装置。
【請求項１１】
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路は、発振状態を停止し且つ前記第１の切り替えスイッチおよび第２の切り替えスイッチの接続先を変更してノッチフィルタとして動作することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１２】
ノッチフィルタ回路と、
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備えるフィルタ装置の制御方法であって、
前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴とするフィルタ装置の制御方法。
【請求項１３】
前記ノッチフィルタ回路を発振状態に設定する発振状態設定ステップと、
前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、および、前記ノッチフィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記ノッチフィルタ回路のゲイン及び周波数を調整する調整ステップと、
前記ノッチフィルタ回路の発振状態を停止する発振状態停止ステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１４】
前記調整ステップは、前記ゲイン及び前記周波数の初期値を設定する初期値設定ステップと、
前記ノッチフィルタ回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較し、前記出力電圧と前記基準電圧とが異なる場合は前記ゲインの値を調節し、且つ、前記発振周波数と前記基準周波数とを比較し前記発振周波数と前記基準周波数とが異なる場合は前記周波数の値を調整する調節する調節ステップと、を含み、
前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、及び、前記フィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記調節ステップを複数回繰り返し行うことを特徴とする請求項１３記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１５】
前記調節ステップは、前記基準電圧が前記出力電圧よりも大きい場合、前記ゲインを上げ、前記基準振幅が前記出力電圧よりも小さい場合、前記ゲインを下げるゲイン調節ステップと、
前記基準周波数が前記発振周波数よりも大きい場合、前記周波数を上げ、前記基準周波数が前記発振周波数よりも小さい場合、前記周波数を下げる周波数調節ステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１６】
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路が、発振状態を停止し且つ前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して、ノッチフィルタとして動作することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１】
ノッチフィルタ回路と、
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記ノッチフィルタ回路は、入力される信号の位相を任意のシフト量でシフトさせる移送器と、入力される信号を所望の増幅率で増幅する可変ゲインアンプと、を備えることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記ノッチフィルタ回路は、
前記移相器と、
前記移相器の出力端に接続される前記可変ゲインアンプと、
バッファと、
当該バッファの入力端と出力端とのいずれか一方を前記移相器の入力端に接続する第１の切り替えスイッチと、
前記バッファの出力端が一方の入力端に接続される減算器と、
前記可変ゲインアンプの出力端を、前記バッファの入力端と前記減算器の他方の入力端とのいずれか一方に切り替えて接続する第２の切り替えスイッチと、を備えることを特徴とする請求項２記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記正帰還ループのループ上の信号をフィードバック信号として入力し、
当該フィードバック信号の振幅にしたがって、前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御部と、
前記フィードバック信号の周波数にしたがって、前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する位相制御部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記ゲイン制御部は、基準として設定された振幅である基準振幅と前記フィードバック信号の振幅とを比較する振幅比較回路と、
前記振幅比較回路による比較結果に基づいて前記可変ゲインアンプの増幅率を制御するゲイン制御信号を生成するゲイン制御回路と、を備え、
前記位相制御部は、基準として設定された周波数である基準周波数と前記フィードバック信号の周波数とを比較する周波数比較回路と、
前記周波数比較回路の比較結果に基づいて前記移相器における前記位相のシフト量を制御する移相器制御信号を生成する移相制御回路と、を備えることを特徴とする請求項４記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ゲイン制御回路は、前記可変ゲインアンプの増幅率または前記移相器における前記位相のシフト量が制御される間、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴とする請求項５記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記ゲイン制御回路は、前記振幅比較回路における比較の結果、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも大きい場合、前記可変ゲインアンプにおける信号の増幅率を上げる前記ゲイン制御信号を生成し、前記基準振幅が前記フィードバック信号の振幅よりも小さい場合、前記可変ゲインアンプにおける増幅率を下げる前記ゲイン制御信号を生成することを特徴とする請求項５または請求項６記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記移相制御回路は、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも大きい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を大きくさせる前記移相器制御信号を生成し、前記基準周波数が前記フィードバック信号の周波数よりも小さい場合、前記移相器に前記フィードバック信号の周波数を小さくさせる前記移相器制御信号を生成することを特徴とする請求項５または請求項６記載のフィルタ装置。
【請求項９】
前記移相制御回路は、前記移相器制御信号を連続して複数回生成し、前記フィードバック信号の周波数が前記基準周波数よりも大きくなった場合、以前に生成された前記ゲイン制御信号を生成し、前記フィードバック信号の周波数を前記基準周波数よりも小さくすることを特徴とする請求項８記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記移相制御回路は、前記基準周波数と前記フィードバック信号の発振周波数とが略同一になるように前記移相器を動作させる前記移相器制御信号を生成することを特徴とする請求項８または請求項９記載のフィルタ装置。
【請求項１１】
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路は、発振状態を停止し且つ前記第１の切り替えスイッチおよび第２の切り替えスイッチの接続先を変更してノッチフィルタとして動作することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１２】
ノッチフィルタ回路と、
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数を制御する制御回路と、を備えるフィルタ装置の制御方法であって、
前記ノッチ周波数が制御される間、前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して正帰還ループを形成し、前記ノッチフィルタ回路を発振状態にすることを特徴とするフィルタ装置の制御方法。
【請求項１３】
前記ノッチフィルタ回路を発振状態に設定する発振状態設定ステップと、
前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、および、前記ノッチフィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記ノッチフィルタ回路のゲイン及び周波数を調整する調整ステップと、
前記ノッチフィルタ回路の発振状態を停止する発振状態停止ステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１４】
前記調整ステップは、前記ゲイン及び前記周波数の初期値を設定する初期値設定ステップと、
前記ノッチフィルタ回路の出力電圧と前記基準電圧とを比較し、前記出力電圧と前記基準電圧とが異なる場合は前記ゲインの値を調節し、且つ、前記発振周波数と前記基準周波数とを比較し前記発振周波数と前記基準周波数とが異なる場合は前記周波数の値を調整する調節する調節ステップと、を含み、
前記ノッチフィルタ回路の出力電圧が基準電圧と同じになるように、及び、前記フィルタ回路の発振周波数が基準周波数と同じになるように、前記調節ステップを複数回繰り返し行うことを特徴とする請求項１３記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１５】
前記調節ステップは、前記基準電圧が前記出力電圧よりも大きい場合、前記ゲインを上げ、前記基準振幅が前記出力電圧よりも小さい場合、前記ゲインを下げるゲイン調節ステップと、
前記基準周波数が前記発振周波数よりも大きい場合、前記周波数を上げ、前記基準周波数が前記発振周波数よりも小さい場合、前記周波数を下げる周波数調節ステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載のフィルタ装置の制御方法。
【請求項１６】
前記ノッチフィルタ回路のノッチ周波数が制御された後、前記ノッチフィルタ回路が、発振状態を停止し且つ前記ノッチフィルタ回路の構成要素の接続先を変更して、ノッチフィルタとして動作することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載のフィルタ装置の制御方法。
【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２０１３−６２６３５（Ｐ２０１３−６２６３５Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８９５５（Ｐ２０１１−１９８９５５）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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