JP2008219413A - 可変フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】可変フィルタにおいて、入力信号に対するサンプル平均数の増大に応ずるキャパシタ数の増加率を低減すること。
【解決手段】充放電回路部は、縦続接続された複数の充放電部２１，２２を構成して成る。これらの充放電部のうち、電圧電流変換部２０２に接続される初段の充放電部２１は、並列に接続される複数のキャパシタ２０３，２０４を有するキャパシタバンク２４および並列に接続される複数のキャパシタ２０５，２０６を有するキャパシタバンク２５を備えて構成される。キャパシタバンク２４，２５に蓄積された電荷は所定のタイミングで後段の充放電部２２に移送され、充放電部２２のキャパシタ２１８〜２２０とキャパシタ２２１との間で共有された電荷が所定のクロック周波数で出力される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フィルタ特性を変更することができる可変フィルタに関するものである。

例えば無線通信システムにおいて、マルチモード、マルチバンド対応とするためには、それぞれの機能を持った複数の無線通信装置を準備する必要がある。しかし、複数の無線通信装置を準備するとなると、機器の大型化やコストの増大などといった問題が発生するため、無線通信機器のマルチモード、マルチバンド対応の実現には、ソフトウェア無線技術を用いる必要がある。

ここで、ソフトウェア無線技術とは、高周波増幅器、周波数変換、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器およびディジタル信号処理部などのハードウェアを共通とし、フィルタ、変復調部などの処理機能をプログラマブル化することである。なお、プログラマブル化とは、ソフトウェアの書き換えによって変調方式、送受信周波数、帯域幅、伝送速度などのシステム固有の無線仕様を必要に応じて変更可能とすることである。

ソフトウェア無線技術を適用した受信機（以下「ソフトウェア受信機」という）は、アンテナに直結するＡＤ変換器やディジタル信号処理部などの組み合わせとして構成される。しかしながら、このような構成では、アンテナ端から高レベルの妨害波が入力した場合に、ＡＤ変換器にて入力信号が飽和し、希望信号を正確に再生することができない。そのため、受信機には、ＡＤ変換器の前段に妨害波を減衰するためのブロッキングフィルタが必要となる。

また、ソフトウェア受信機を具備する無線通信システムでは、希望信号の帯域がシステム毎に変化し、妨害波が位置する周波数もシステム毎に異なる。したがって、前述のブロッキングフィルタの特性が可変でない場合には、決められた周波数の妨害波しか減衰させることができない。例えば、ＡＤ変換器の希望信号チャネルに高レベルの妨害波が入力した場合には、ＡＤ変換器の出力が飽和してしまうことになる。そのため、ＡＤ変換器の出力を飽和させないためには、ＡＤ変換器のダイナミックレンジを非常に大きくしなくてはならない。

しかしながら、ＡＤ変換器のダイナミックレンジを大きくするような設計手法は、現段階では現実的ではなく、また効果的ではない。そのため、ブロッキングフィルタの特性を可変として妨害波を効果的に抑制することで、ＡＤ変換器のダイナミックレンジへの要求を緩和しなければならない。すなわち、ソフトウェア受信機においては、ブロッキングフィルタにおけるフィルタ特性可変機能が必須となる。

特性可変フィルタとして、例えばスイッチトキャパシタ技術を用いたスイッチトキャパシタ回路がある。このスイッチトキャパシタ回路では、コンデンサに接続するスイッチが周期的に開閉制御されることによって、キャパシタの充放電が制御される。なお、このような充放電の際に流れる電流量は、キャパシタの容量や充電されるキャパシタの個数、あるいはスイッチを制御するクロック周波数などによって決定される。つまり、スイッチトキャパシタ回路では、キャパシタに流す充放電電流を制御することにより、フィルタ特性が可変となり、キャパシタの容量や充電されるキャパシタの個数、クロック周波数などを変更することによってフィルタの周波数応答を可変することができる。

なお、スイッチトキャパシタ技術を用いたフィルタ技術を開示した文献として、下記特許文献１や下記非特許文献１などが存在する。

例えば特許文献１示されるフィルタ回路は、信号を入力するための入力端子と、この入力端子から入力された電圧信号を電圧電流変換するための電圧電流変換部、この電圧電流変換部の出力電流によって電荷を充電するための６個のキャパシタからなる第１のキャパシタ群と、電圧電流変換部と第１のキャパシタ群との間に位置し電圧電流変換部の出力電流が入力されるキャパシタを選択するための第１のスイッチ群と、第１のキャパシタ群に並列に設けられ電圧電流変換部の出力電流によって電荷を充電するための６個のキャパシタからなる第２のキャパシタ群と、電圧電流変換部と第２のキャパシタ群との間に位置し電圧電流変換部の出力電流が入力されるキャパシタを選択するための第２のスイッチ群と、これらの第１、第２のキャパシタ群に充電された電荷を共有するための電荷共有キャパシタと、第１のキャパシタ群と電荷共有キャパシタとの間に位置し電荷共有キャパシタとの間で所定の電荷を共有するキャパシタの選択を行うための第３のスイッチ群と、第２のキャパシタ群と電荷共有キャパシタとの間に位置し電荷共有キャパシタとの間で所定の電荷を共有するキャパシタの選択を行うための第４のスイッチ群と、電荷共有キャパシタに電荷が充電されることによって生じる電位差を信号として出力するための出力端子と、第１のキャパシタ群に充電された電荷を放電し次の充電に備えるための第５のスイッチ群と、第２のキャパシタ群に充電された電荷を放電し次の充電に備えるための第６のスイッチ群と、を備えている。

すなわち、このフィルタ回路は、第１のキャパシタ群および第１、第３、第５のキャパシタ群を具備する第１のキャパシタバンクと、第２のキャパシタ群および第２、第４、第６のスイッチ群を具備する第２のキャパシタバンクとから構成され、第１のキャパシタ群および第２のキャパシタ群は、それぞれ自己のスイッチ群を介して電荷共有キャパシタに対し交互に接続され、所定の電荷の共有がなされる。また、このフィルタ回路は、入力信号に対して平均化処理と間引き処理を行うフィルタ動作を行い、入力信号に対するクロック周波数をｆｓとした場合に、入力信号の６サンプルに対して平均化処理を行い、平均値をサンプル周波数ｆｓ／６にて出力するフィルタとして機能する。

米国特許出願公開第２００３／００８３０３５号明細書 Ｒ．Ｂ．Ｓｔａｓｚｅｗｓｋｉ他、"Ａｌｌ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ａｎｄ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ−Ｔｉｍｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｒａｄｉｏ ｉｎ １３０−ｎｍ ＣＭＯＳ"、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、Ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．１２、ｐｐ．２２７８−２２９１、Ｄｅｃ．２００４

上述のように、従来のフィルタ回路では、第１、第２のキャパシタ群および、これらのキャパシタ群との間で電荷を共有する電荷共有キャパシタを備えており、サンプル平均数Ｎ（Ｎは自然数）のフィルタ特性を実現するために、（２Ｎ＋１）個のキャパシタ数を必要としていた。このため、Ｎの値を大きくして狭帯域の低域通過特性を実現する場合に、フィルタを構成するキャパシタ数が多くなって、フィルタの占有面積が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力信号に対するサンプル平均数の増大に応じて所要の増加を余儀なくされるキャパシタ数の増加率を低減することができる可変フィルタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる可変フィルタは、入力信号を電圧電流変換する電圧電流変換部と、前記電圧電流変換部の出力電流に基づく電荷が充電される複数のキャパシタ、該複数のキャパシタを充電するための充電経路を形成する充電経路形成手段、該複数のキャパシタに蓄積された電荷を所定のキャパシタに移送するための移送経路を形成する電荷移送経路形成手段、および該複数のキャパシタに蓄積された電荷を放電するための放電経路を形成する放電経路形成手段をそれぞれ具備する充放電回路部と、前記充放電回路部からの放電電荷を電荷共有するための電荷共有キャパシタと、を備え、前記充放電回路部は、縦続接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の充放電部を構成して成るとともに、前記縦続接続されたｎ個の充放電部のうち、前記電圧電流変換部に接続される初段の充放電部は、並列に接続される複数のキャパシタをそれぞれ有して成るＭ個（Ｍは２以上の整数）のキャパシタバンクを構成して成り、前記電荷共有キャパシタに蓄積された電荷を所定の出力クロック周波数で出力することを特徴とする。

本発明にかかる可変フィルタによれば、縦続接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の充放電部を構成して成る充放電回路部において、電圧電流変換部に接続される初段の充放電部が、並列に接続される複数のキャパシタをそれぞれ有して成るＭ個（Ｍは２以上の整数）のキャパシタバンクを構成して成り、電荷共有キャパシタに蓄積された電荷を所定の出力クロック周波数で出力するように動作するので、入力信号に対するサンプル平均数が増大する場合であっても、キャパシタ数の増加率を低減可能とする可変フィルタを提供することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる可変フィルタの好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
まず、実施の形態１にかかる可変フィルタについて説明する。図１は、実施の形態１にかかる可変フィルタを搭載可能なソフトウェア受信機の一般的な構成を示す図であり、図２は、実施の形態１にかかる可変フィルタの構成を示す図である。

（ソフトウェア受信機の構成）
まず、ソフトウェア受信機の構成について説明する。図１に示すように、ソフトウェア受信機は、信号を受信するアンテナ部１０１、アンテナ部１０１の出力信号を増幅するための電力増幅部１０２、電力増幅部１０２の出力信号に対して周波数変換を行う周波数変換部１０３、周波数変換部１０３の出力信号に対して妨害波の除去を行うためのブロッキングフィルタ１０４、ブロッキングフィルタ１０４の出力信号に対してＡＤ変換を行うためのＡＤ変換部１０５、およびＡＤ変換部１０５の出力信号に対して復調処理を行うための復調部１０６を備えて構成される。なお、本発明にかかる可変フィルタは、上記ブロッキングフィルタ１０４の機能を有する一機能部として構成されるものである。

（可変フィルタの特徴）
ここで、実施の形態１にかかる可変フィルタの構成を説明する前に、実施の形態１にかかる可変フィルタの特徴について説明する。実施の形態１にかかる可変フィルタは、フィルタ回路部におけるサンプル平均数および間引き率（デシメーション比）Ｎを、Ｎ＝Ｎ₁・Ｎ₂・・・・Ｎ_nに因数分解し、因数Ｎ_k（ｋ＝１、２、…、ｎ）に応じてサンプル平均化数および間引き率Ｎｋの充放電部をそれぞれ構成するとともに、それらの充放電部を縦続接続するように構成する。なお、図２に示す構成例は、Ｎ＝６の場合を示すものであり、Ｎ＝６＝２×３と因数分解して、Ｎ₁＝２、Ｎ₂＝３に設定している。すなわち、実施の形態１にかかる可変フィルタは、サンプル平均化数および間引き率Ｎ₁＝２のフィルタ群を構成する初段（前段）の充放電部と、サンプル平均化数および間引き率Ｎ₂＝３のフィルタ群を構成する後段の充放電部と、を備えて構成されている。

（可変フィルタの構成）
つぎに、可変フィルタの詳細な構成について説明する。図２において、実施の形態１にかかる可変フィルタは、信号を入力するための入力端子２０１、入力端子２０１より入力された電圧信号を電圧電流変換する電圧電流変換部２０２、電圧電流変換部２０２の出力電流に基づく電荷を充電するとともに、充電された電荷を所定のタイミングで放電（電荷移送）するように動作する初段（前段）の充放電部を構成してなる充放電部２１、充放電部２１に縦続接続され、充放電部２１から供給される電荷を所定のタイミングで充電するとともに、充電された電荷を所定のタイミングで放電（電荷移送）するように動作する後段の充放電部を構成してなる充放電部２２、充放電部２２に充電された電荷を共有するための電荷共有キャパシタであるキャパシタ２２１、およびキャパシタ２２１に電荷が充電されることによって生じる電位差を信号として出力するための出力端子２２３を備えて構成される。

充放電部２１は、第１のキャパシタバンクを構成してなるキャパシタバンク２４と、キャパシタバンク２４に並列に接続され、キャパシタバンク２４と同等の構成を有する第２のキャパシタバンクを構成してなるキャパシタバンク２５と、を備えている。

キャパシタバンク２４は、電圧電流変換部２０２の出力電流に基づく電荷が充電されるキャパシタ２０３，２０４と、キャパシタ２０３，２０４にそれぞれ直列に接続され、電圧電流変換部２０２の出力電流が入力される入力先キャパシタを選択するためのスイッチ２０７，２０８と、キャパシタ２０３，２０４にそれぞれ並列に接続され、キャパシタ２０３，２０４に充電された電荷を放電して次回の充電に備えるためのスイッチ２２４，２２５と、キャパシタ２０３，２０４の各一端と充放電部２２の入力端との間にそれぞれ接続され、キャパシタ２０３，２０４に充電された各電荷を所定のタイミングで充放電部２２に供給するためのスイッチ２１４，２１５と、を備えている。

キャパシタバンク２５は、電圧電流変換部２０２の出力電流に基づく電荷が充電されるキャパシタ２０５，２０６と、キャパシタ２０５，２０６にそれぞれ直列に接続され、電圧電流変換部２０２の出力電流が入力される入力先キャパシタを選択するためのスイッチ２０９，２１０と、キャパシタ２０５，２０６にそれぞれ並列に接続され、キャパシタ２０５，２０６に充電された各電荷を放電して次回の充電に備えるためのスイッチ２２６，２２７と、キャパシタ２０５，２０６の各一端と充放電部２２の入力端との間にそれぞれ接続され、キャパシタ２０５，２０６に充電された各電荷を所定のタイミングで充放電部２２に供給するためのスイッチ２１６，２１７と、を備えている。

充放電部２２は、充放電部２１のキャパシタバンク２４，２５から供給される電荷が充電されるキャパシタ２１１〜２１３と、キャパシタ２１１〜２１３の各一端とキャパシタ２２１との間に接続され、スイッチ２１８〜２２０との協調動作によりキャパシタ２１１〜２１３とキャパシタ２２１との間の接続の選択切換を行うスイッチ２２２と、キャパシタ２１１〜２１３にそれぞれ並列に接続され、キャパシタ２１１〜２１３に充電された各電荷を放電して次回の充電に備えるためのスイッチ２２８〜２３０と、を備えている。

上記のように、スイッチ２０７〜２１０、スイッチ２１８〜２２０のそれぞれは、充電経路を形成する充電経路形成手段として機能し、スイッチ２１４〜２１７、スイッチ２１８〜２２０のそれぞれは、電荷移送経路を形成する電荷移送経路形成手段として機能し、スイッチ２２４〜２２７、スイッチ２２８〜２３０のそれぞれは、放電経路を形成する放電経路形成手段として機能する。なお、スイッチ２１８〜２２０のそれぞれは、充電経路形成手段および電荷移送経路形成手段の双方の機能を備えている。

（可変フィルタの動作）
つぎに、実施の形態１にかかる可変フィルタの動作について図２〜４を参照して説明する。ここで、図３は、図２に示す可変フィルタの動作を説明するためのタイミングチャートであり、各スイッチのオンオフ状態とサンプル時間の関係について示している。また、図４は、サンプル時間毎にキャパシタ２０３〜２０６に充電される電荷をＱｋ（ｋ：サンプル時間）と表した場合のキャパシタ２０３〜２０６、キャパシタ２１１〜２１３およびキャパシタ２２１に充電される電荷を時系列的に示す図である。なお、図３における１サンプル時間とは、入力信号に対するクロック周波数をｆｓとするときの時間１／ｆｓを表しており、同図ではサンプル時間１〜２４までを示している。また、図４では、キャパシタ２０３〜２０６、キャパシタ２１１〜２１３およびキャパシタ２２１の各容量値をＣ２０３〜Ｃ２０６、Ｃ２１１〜Ｃ２１３、Ｃ２２１と表すとともに、これらの各容量値間には、Ｃｒ＝Ｃ２０３＝…Ｃ２０６＝Ｃ２１１＝…＝Ｃ２１３、Ｃｏｕｔ＝Ｃ２２１の関係があるものとして示している。

（サンプル時間１での動作）
サンプル時間１では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２０７のみがオン状態であり、他のスイッチ２０８〜２１０はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、充放電部２１のキャパシタバンク２４のキャパシタ２０３に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間２での動作）
サンプル時間２では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２０８のみがオン状態であり、他のスイッチ２０７，２０９，２１０はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、充放電部２１のキャパシタバンク２４のキャパシタ２０４に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間３での動作）
サンプル時間３では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２０９のみがオン状態であり、他のスイッチ２０７，２０８，２１０はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、充放電部２１のキャパシタバンク２５のキャパシタ２０５に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間３に、充放電部２１および充放電部２２を接続するためのスイッチ２１４〜２１７、スイッチ２１８〜２２０のうちスイッチ２１４とスイッチ２１５とスイッチ２１８がオン状態となることによってキャパシタ２０３，２０４はキャパシタ２１１と接続され、キャパシタ２０３，２０４に充電された電荷はキャパシタ２１１と電荷共有される。このとき、キャパシタ２０３〜２０６とキャパシタ２１１〜２１３の各容量値をＣｒ［Ｆ］とし、共有直前にキャパシタ２０３，２０４に充電されていた電荷をそれぞれＱ１，Ｑ２とすると、
キャパシタ２１１に充電される電荷は、
（Ｑ１＋Ｑ２）／３ …（１）
と表すことができる（図４参照）。

（サンプル時間４での動作）
サンプル時間４では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２１０のみがオン状態であり、他のスイッチ２０７〜２０９はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、充放電部２１のキャパシタバンク２５のキャパシタ２０６に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間５での動作）
サンプル時間５では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２０７のみがオン状態であり、他のスイッチ２０８〜２１０はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、予めスイッチ２２４がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ２０３に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間５に、充放電部２１と充放電部２２を接続するためのスイッチ２１４〜２１７、スイッチ２１８〜２２０のうちスイッチ２１６とスイッチ２１７とスイッチ２１９がオン状態となることによってキャパシタ２０５，２０６はキャパシタ２１２と接続され、キャパシタ２０５，２０６に充電された電荷はキャパシタ２１２と電荷共有される。このとき、共有直前にキャパシタ２０５，２０６に充電されていた電荷をそれぞれＱ３，Ｑ４とすると、
キャパシタ２１２に充電される電荷は、
（Ｑ３＋Ｑ４）／３ …（２）
と表すことができる（図４参照）。

（サンプル時間６での動作）
サンプル時間６では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２０８のみがオン状態であり、他のスイッチ２０７，２０９，２１０はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、予めスイッチ２２５がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ２０４に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間７での動作）
サンプル時間７では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２０９のみがオン状態であり、他のスイッチ２０７，２０８，２１０はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、予めスイッチ２２６がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ２０５に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間７に、充放電部２１と充放電部２２を接続するためのスイッチ２１４〜２１７、スイッチ２１８〜２２０のうちスイッチ２１４とスイッチ２１５とスイッチ２２０がオン状態となることによって、キャパシタ２０３，２０４はキャパシタ２１３と接続され、キャパシタ２０３，２０４に充電された電荷は、キャパシタ２１３と電荷共有される。このとき、共有直前にキャパシタ２０３，２０４に充電されていた電荷をそれぞれＱ５，Ｑ６とすると、
キャパシタ２１３に充電される電荷は、
（Ｑ５＋Ｑ６）／３ …（３）
と表すことができる（図４参照）。

（サンプル時間８での動作）
サンプル時間８では、電圧電流変換部２０２と接続しているスイッチ２０７〜２１０のうちスイッチ２１０のみがオン状態であり、他のスイッチ２０７〜２０９はオフ状態である。入力端子２０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部２０２において電圧電流変換され、予めスイッチ２２７がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ２０６に電圧電流変換部２０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間８に、スイッチ２１８〜２２０およびスイッチ２２２がオン状態となることによって電荷が充電されたキャパシタ２１１〜２１３は、キャパシタ２２１と接続され、キャパシタ２１１〜２１３の充電された電荷は、キャパシタ２２１と電荷共有される。このとき、キャパシタ２２１の容量をＣｏｕｔ［Ｆ］とした場合、
キャパシタ２２１に充電される電荷は、
（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４＋Ｑ５＋Ｑ６）／（３Ａ） …（４）
と表すことができる（図４参照）。
ただし、上式におけるＡは、
Ａ＝Ｃｏｕｔ／（３Ｃｒ＋Ｃｏｕｔ） …（５）
として固定値で表すことができる（図４参照）。

前述した事項より、サンプル時間１〜６において、電圧電流変換部２０２の出力電流の平均化処理が行われ、その平均値がキャパシタ２２１に電荷として充電されるとともに、当該充電動作によって生じる電位差が出力信号として、サンプル時間８に出力端子２２３より出力される。

キャパシタ２２１との間で電荷共有がなされた後は、スイッチ２２８〜２３０がオン状態となることによってキャパシタ２１１〜２１３に充電されていた電荷が放電され、次の充電のための準備が整えられる。また、スイッチ２２６，２２７もオン状態になることによって電荷が放電され、次の充電のための準備が整えられる。

前述の一連の動作は繰り返し実行される。つまり、充放電部２１において、キャパシタバンク２４にてキャパシタ２１１〜２１３のいずれか一つと接続されて電荷共有が行われている間は、キャパシタバンク２５で電圧電流変換部２０２の出力電流によって電荷が順次充電される。

一方、キャパシタバンク２４にて電圧電流変換部２０２の出力電流によって電荷が順次充電されている間は、キャパシタバンク２５にてキャパシタ２１１〜２１３のいずれか一つと接続されて電荷共有が行われる。

なお、キャパシタバンク２４，２５の双方ともに、キャパシタ２１１〜２１３のいずれかとの電荷共有後は、スイッチ２２４〜２２７をオン状態にして電荷共有後に充電されていた電荷を放電して次の充電に備える。また、充放電部２２において、キャパシタ２１１〜２１３が充放電部２１のキャパシタバンク２４またはキャパシタバンク２５のキャパシタと電荷共有することによって電荷が充電され、キャパシタ２１１〜２１３の全てに電荷が充電された後にキャパシタ２２１と接続され、キャパシタ２１１〜２１３に充電された電荷が電荷共有される。キャパシタ２２１との電荷共有後は、スイッチ２２８〜２３０をオン状態とすることによってキャパシタ２１１〜２１３に充電されていた電荷を放電し次の充電に備える。

このようにして、図２に示す可変フィルタは、入力信号の６サンプル分に対する平均化処理を行うとともに、６サンプル毎に平均値を出力するフィルタとして機能し、その周波数応答特性はｆｓ／６毎に急峻な減衰のヌル点を持つ図５に示すような特性となる。

なお、各キャパシタバンクにおけるキャパシタ数を増やすと平均化サンプル数が大きくなり、また、平均化サンプル数を大きくすればフィルタ周波数応答特性を狭帯域化することができる。つまり、各キャパシタバンクにおけるキャパシタ数を増やすようにすれば、フィルタ周波数応答特性をより狭帯域な低域通過特性にすることができる。

本実施の形態にかかる可変フィルタでは、上述の充放電動作により、初段（前段）の充放電部２１にてサンプル平均数および間引き数Ｎ₁＝２の処理がなされるとともに、後段の充放電部２２にてサンプル平均数および間引き数Ｎ₂＝３の処理がなされ、全体として、サンプル平均数および間引き率Ｎ＝６のフィルタが実現される。このため、充放電部２１のサンプル平均数および間引き数２のフィルタに対する所要キャパシタ数は２×２＝４、充放電部２２のサンプル平均数および間引き数３のフィルタに対する所要キャパシタ数は３となり、フィルタ全体を構成するキャパシタ総数は、電荷共有キャパシタを含めて８（＝４＋３＋１）となる。

また、本実施の形態にかかる可変フィルタは、図２に示す構成からも明らかなように、後段の充放電部２２は、初段（前段）の充放電部２１のように２つのキャパシタバンクを持つ必要はない。この事実は、つぎのように説明することができる。

図２において、前段の充放電部２１に具備されるスイッチ２０７〜２１０、スイッチ２２４〜２２７は、後段の充放電部２２の充放電動作に関与することなく前段の充放電部２１のみの充放電動作に関係するスイッチである。一方、前段の充放電部２１に具備されるスイッチ２１４〜２１７および後段の充放電部２２に具備されるスイッチ２１８〜２２０、スイッチ２２２、スイッチ２２８〜２３０は、後段の充放電部２２の充放電動作に関係するスイッチである。

図３に示すタイミングチャートによれば、前段の充放電部２１のみの充放電動作に関係するスイッチを制御するためのクロックパルスのパルス幅が１／ｆｓであるのに対し、後段の充放電部２２の充放電動作に関係するスイッチを制御するためのクロックパルスのパルス幅は１／（２ｆｓ）に設定されている。すなわち、後段の充放電部２２の充放電を制御するクロック周波数を、前段の充放電部２１の充放電を制御するクロック周波数の２倍に設定することにより、後段の充放電部２２における充放電間隔を前段の充放電部２１における充放電間隔よりも長く設定することができる。したがって、本実施の形態にかかる可変フィルタでは、初段以外の充放電部を１つのキャパシタバンクのみで構成することが可能となる。

図１１は、上記特許文献１に示された従来フィルタの構成を示す図である。図１１に示す従来フィルタは、キャパシタ１１０１〜１１０６によるバンク１と、キャパシタ１１０７〜１１１２によるバンク２とが設けられ、入力信号に対するクロック周波数ｆｓに対し、入力信号６サンプルに対する平均化処理を行うとともに、平均値をサンプル周波数ｆｓ／６にて出力するフィルタである。すなわち、図１１に示す従来フィルタは、本実施の形態にかかる可変フィルタと同様な動作を行う。

しかしながら、図１１に示す従来フィルタは、フィルタ全体を構成するキャパシタ総数が１３（＝２×６＋１）であるため、フィルタを構成するキャパシタ数を多く必要とし、フィルタの占有面積の増大を余儀なくされていた。

これに対し、図２に示す可変フィルタでは、充放電部を複数の縦続構成にすることで、後段の充放電部のキャパシタバンクを共通化して一つとすることができ、かつ、前後段を併せたキャパシタ数も各１つ（６−（２＋３）＝１）減らすことが可能となる。そのため、本実施の形態の可変フィルタでは、キャパシタ総数を８（＝２×２＋３＋１）として構成することができ、従来フィルタよりもキャパシタ総数を５つ削減することが可能となる。

本実施の形態では、縦続２段の構成について示したが、Ｎがさらに多くの因数に分解できる場合には、３段以上の多段に構成することができる。なお、３段以上の多段に構成した場合でも、本実施の形態と同様に、初段以外の充放電部における所要キャパシタバンク数を１とすることができる。したがって、Ｎ＝Ｎ₁・Ｎ₂・・・・Ｎ_n（Ｎ_k：ｋ＝１、２、…、ｎ）として因数分解した場合には、可変フィルタを構成するキャパシタの総数は、［２Ｎ₁＋（Ｎ₂＋・・・Ｎ_n）＋１］となる。

なお、サンプル平均数Ｎ＝６の場合に、Ｎ＝６＝２×３として縦続２段に構成した場合にはキャパシタ総数が８（＝２×２＋３＋１）となるのに対し、Ｎ＝６＝３×２として縦続２段に構成した場合にはキャパシタ総数が９（＝２×３＋２＋１）となる。したがって、キャパシタ総数の削減効果を高めるためには、サンプル平均数Ｎを因数分解したときの最も小さい因数を、初段の充放電部を構成する各キャパシタバンクのキャパシタ数として設定することが好ましい。

図６は、サンプル平均数および間引き率（デシメーション比）Ｎに対する実施の形態１の構成におけるキャパシタ数および従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比を示す図表である。

ここで、サンプル平均数Ｎ＝１２における本実施の形態と従来構成とを図６を参照して比較する。

例えば、本実施の形態にかかる可変フィルタをＮ₁＝３、Ｎ₂＝４として縦続２段に構成した場合には、キャパシタ総数が１１（＝２×３＋４＋１）であるのに対し、従来構成によるキャパシタ総数は２５（＝２×１２＋１）であり、従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比は０．４４（＝１１／２５）となって、キャパシタ総数の大幅な削減が可能となるとともに、フィルタ占有面積の縮小化が可能となる。

一方、例えば、本実施の形態にかかる可変フィルタをＮ₁＝２、Ｎ₂＝２、Ｎ₃＝３として縦続３段に構成した場合には、キャパシタ総数が１０（＝２×２＋２＋３＋１）であるのに対し、従来構成によるキャパシタ総数は２５（＝２×１２＋１）であり、従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比は０．４０（＝１０／２５）となって、縦続２段構成に比べて、キャパシタ総数の削減およびフィルタ占有面積の縮小化をより効果的に行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる可変フィルタによれば、サンプル平均数Ｎ、間引き率Ｎのフィルタにおいて、Ｎを因数に分解し、分解した因数に応じて構成した充放電部を縦続接続するように構成しているので、可変フィルタを構成するキャパシタ数の削減が可能となる。

また、本実施の形態にかかる可変フィルタによれば、縦続接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の充放電部を有して構成される充放電回路部において、電圧電流変換部に接続される初段の充放電部が、並列に接続される複数のキャパシタをそれぞれ有するＭ個（Ｍは２以上の整数）のキャパシタバンクを構成して成り、電荷共有キャパシタに蓄積された電荷を所定の出力クロック周波数で出力するように動作するので、入力信号に対するサンプル平均数が増大する場合であっても、キャパシタ数の増加率を低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、サンプル平均数Ｎ、間引き率Ｎの可変フィルタにおいて、Ｎを因数に分解し、分解した因数に応じて構成した充放電部を縦続接続で構成することにより、通常１つの充放電部に対して２つのキャパシタバンクが必要なところを、初段以外の充放電部においてキャパシタバンクを共通化し（すなわち一つに削減し）、フィルタ全体のキャパシタ総数を削減するようにしていた。一方、本実施の形態では、初段の充放電部に対しても、キャパシタバンク数を削減する実施形態を示すものである。

（可変フィルタの構成）
図７は、実施の形態２にかかる可変フィルタの構成を示す図であり、サンプル平均化数および間引き率（デシメーション比）ＮをＮ＝Ｎ₁・Ｎ₂＝２×３＝６とし、初段の充放電部をＮ₁＝２の充放電部７１、後段の充放電部をＮ₂＝３の充放電部７２として構成している。図７において、本実施の形態にかかる可変フィルタは、信号を入力するための入力端子７０１、入力端子７０１より入力された電圧信号を電圧電流変換する電圧電流変換部７０２、電圧電流変換部７０２の出力電流に基づく電荷を充電するとともに、充電された電荷を所定のタイミングで放電するように動作する初段（前段）の充放電部を構成してなる充放電部７１、充放電部７１に縦続接続され、充放電部７１から供給される電荷を所定のタイミングで充電するとともに、充電された電荷を所定のタイミングで放電するように動作する後段の充放電部を構成してなる充放電部７２、充放電部７２に充電された電荷を共有するための電荷共有キャパシタであるキャパシタ７１８、およびキャパシタ７１８に電荷が充電されることによって生じる電位差を信号として出力するための出力端子７２０を備えて構成される。

充放電部７１は、図２の構成とは異なり、一つのキャパシタバンクを構成して成る。具体的に、充放電部７１は、電圧電流変換部７０２の出力電流に基づく電荷が充電されるキャパシタ７０３〜７０５と、キャパシタ７０３〜７０５にそれぞれ直列に接続され、電圧電流変換部２０２の出力電流が入力される入力先キャパシタを選択するためのスイッチ７０６〜７０８、キャパシタ７０３〜７０５にそれぞれ並列に接続され、キャパシタ７０３〜７０５に充電された電荷を放電して次回の充電に備えるためのスイッチ７２１〜７２３と、キャパシタ７０３〜７０５の各一端と充放電部７２の入力端との間にそれぞれ接続され、キャパシタ７０３〜７０５に充電された各電荷を所定のタイミングで充放電部７２に供給するためのスイッチ７１２〜７１４と、を備えている。

充放電部７２は、充放電部７１から供給される電荷が充電されるキャパシタ７０９〜７１１と、キャパシタ７０３〜７０５の各一端とキャパシタ７１８との間に接続され、スイッチ７１５〜７１７との協調動作によりキャパシタ７０３〜７０５とキャパシタ７１８との間の接続の選択切換を行うスイッチ７１９と、キャパシタ７０９〜７１１にそれぞれ並列に接続され、キャパシタ７０９〜７１１に充電された各電荷を放電して次回の充電に備えるためのスイッチ７２４〜７２６と、を備えている。

上記のように、スイッチ７０６〜７０８、スイッチ７１５〜７１７のそれぞれは、充電経路を形成する充電経路形成手段として機能し、スイッチ７１２〜７１４、スイッチ７１５〜７１７のそれぞれは、電荷移送経路を形成する電荷移送経路形成手段として機能し、スイッチ７２１〜７２３、スイッチ７２４〜７２６のそれぞれは、放電経路を形成する放電経路形成手段として機能する。なお、スイッチ７１５〜７１７のそれぞれは、充電経路形成手段および電荷移送経路形成手段の双方の機能を備えている。

（可変フィルタの動作）
つぎに、実施の形態２にかかる可変フィルタの動作について図７〜９を参照して説明する。ここで、図８は、図７に示す可変フィルタの動作を説明するためのタイミングチャートであり、各スイッチのオンオフ状態とサンプル時間の関係について示している。また、図９は、サンプル時間毎にキャパシタ７０３〜７０５に充電される電荷をＱｋ（ｋ：サンプル時間）と表した場合のキャパシタ７０３〜７０５、キャパシタ７０９〜７１１およびキャパシタ７１８に充電される電荷を時系列的に示す図である。なお、図８における１サンプル時間とは、入力信号に対するクロック周波数をｆｓとするときの時間１／ｆｓを表しており、同図ではサンプル時間１〜２４までを示している。また、図８では、キャパシタ７０３〜７０５、キャパシタ７０９〜７１１およびキャパシタ７１８の各容量値をＣ７０３〜Ｃ７０５、Ｃ７０９〜Ｃ７１１、Ｃ７１８と表すとともに、これらの各容量値間には、Ｃｒ＝Ｃ７０３＝…Ｃ７０５＝Ｃ７０９＝…＝Ｃ７１１、Ｃｏｕｔ＝Ｃ７１８の関係があるものとして示している。

（サンプル時間１での動作）
サンプル時間１では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０６のみがオン状態であり、他のスイッチ７０７，７０８はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、充放電部７１のキャパシタ７０３に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間２での動作）
サンプル時間２では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０７のみがオン状態であり、他のスイッチ７０６，７０８はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、充放電部７１のキャパシタ７０４に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間３での動作）
サンプル時間３では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０８のみがオン状態であり、他のスイッチ７０６，７０７はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、充放電部７１のキャパシタ７０５に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間３に、充放電部７１と充放電部７２を接続するためのスイッチ７１２〜７１４、スイッチ７１５〜７１７のうちスイッチ７１２とスイッチ７１３とスイッチ７１５がオン状態となることによってキャパシタ７０３，７０４は、キャパシタ７０９と接続され、キャパシタ７０３，７０４に充電された電荷はキャパシタ７０９と電荷共有される。このとき、キャパシタ７０３〜７０５とキャパシタ７０９〜７１１の容量をＣｒ［Ｆ］とし、共有直前にキャパシタ７０３，７０４に充電されていた電荷をそれぞれＱ１，Ｑ２とすると、
キャパシタ７０９に充電される電荷は、
（Ｑ１＋Ｑ２）／３ …（６）
と表すことができる（図９参照）。

（サンプル時間４での動作）
サンプル時間４では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０６のみがオン状態であり、他のスイッチ７０７，７０８はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、予めスイッチ７２１がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ７０３に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間５での動作）
サンプル時間５では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０７のみがオン状態であり、他のスイッチ７０６，７０８はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、予めスイッチ７２２がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ７０４に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間５に、充放電部７１と充放電部７２を接続するためのスイッチ７１２〜７１４、スイッチ７１５〜７１７のうちスイッチ７１４とスイッチ７１２とスイッチ７１６がオン状態となることによってキャパシタ７０５，７０３は、キャパシタ７１０と接続され、キャパシタ７０５，７０３に充電された電荷はキャパシタ７１０と電荷共有される。このとき、共有直前にキャパシタ７０５，７０３に充電されていた電荷をそれぞれＱ３，Ｑ４とすると、
キャパシタ７１０に充電される電荷は、
（Ｑ３＋Ｑ４）／３ …（７）
と表すことができる（図９参照）。

（サンプル時間６での動作）
サンプル時間６では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０８のみがオン状態であり、他のスイッチ７０６，７０７はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、予めスイッチ７２３がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ７０５に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。

（サンプル時間７での動作）
サンプル時間７では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０６のみがオン状態であり、他のスイッチ７０７，７０８はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、予めスイッチ７２１がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ７０３に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間７に、充放電部７１と充放電部７２を接続するためのスイッチ７１２〜７１４、スイッチ７１５〜７１７のうちスイッチ７１３とスイッチ７１４とスイッチ７１７がオン状態となることによってキャパシタ７０４，７０５は、キャパシタ７１１と接続され、キャパシタ７０４，７０５に充電された電荷はキャパシタ７１１と電荷共有される。このとき、共有直前にキャパシタ７０４，７０５に充電されていた電荷をそれぞれＱ５，Ｑ６とすると、
キャパシタ７１１に充電される電荷は、
（Ｑ５＋Ｑ６）／３ …（８）
と表すことができる（図９参照）。

（サンプル時間８での動作）
サンプル時間８では、電圧電流変換部７０２と接続しているスイッチ７０６〜７０８のうちスイッチ７０７のみがオン状態であり、他のスイッチ７０６，７０８はオフ状態である。入力端子７０１より入力された電圧信号は、電圧電流変換部７０２において電圧電流変換され、予めスイッチ７２２がオン状態となることによって先の充電の電荷を放電して次の充電に備えていたキャパシタ７０７に電圧電流変換部７０２の出力電流が入力され、所定の電荷が充電される。また、同サンプル時間８に、スイッチ７１５〜７１７およびスイッチ７１９がオン状態となることによって電荷が充電されたキャパシタ７０９〜７１１は、キャパシタ７１８と接続され、キャパシタ７０９〜７１１の充電された電荷は、キャパシタ７１８と電荷共有される。このとき、キャパシタ２２１の容量をＣｏｕｔ［Ｆ］とした場合、
キャパシタ２２１に充電される電荷は、
（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４＋Ｑ５＋Ｑ６）／（３Ａ） …（９）
と表すことができる（図９参照）。
ただし、上式におけるＡは、
Ａ＝Ｃｏｕｔ／（３Ｃｒ＋Ｃｏｕｔ） …（５）
として固定値で表すことができる（図９参照）。

前述した事項より、サンプル時間１〜６において、電圧電流変換部２０２の出力電流の平均化処理が行われ、その平均値がキャパシタ７１８に電荷として充電されるとともに、当該充電動作によって生じる電位差が出力信号として、サンプル時間８に出力端子７２０より出力される。

キャパシタ７１８との間で電荷共有がなされた後は、スイッチ７２４〜７２６がオン状態となることによってキャパシタ７０９〜７１１に充電されていた電荷が放電され、次の充電のための準備が整えられる。

このように、実施の形態２では、初段の充放電部７１のキャパシタ７０３〜７０５の３つのキャパシタのうちのいずれか２つのキャパシタが後段の充放電部７２のキャパシタ７０９〜７１１のいずれか１つのキャパシタと電荷共有される際、初段の充放電部７１のキャパシタ７０３〜７０５のうちのいずれか２つのキャパシタを巡回式に組み合わせる制御が行われる。

すなわち、この実施の形態の可変フィルタでは、初段の充放電部７１において、仮想的な２つのキャパシタバンクが構成されることになる。例えば、サンプル時間１〜４では、キャパシタ７０３，７０４からなる第１のキャパシタバンクと、キャパシタ７０５，７０３からなる第２のキャパシタバンクとが構成され、サンプル時間５〜８では、キャパシタ７０４，７０５からなる第１のキャパシタバンクと、キャパシタ７０３，７０４からなる第２のキャパシタバンクとが構成されることになる。このように、この実施の形態の可変フィルタでは、初段の充放電部７１におけるキャパシタを巡回式にシフトさせて組み合わせる制御を行うようにしているので、実施の形態１のキャパシタバンクに１のキャパシタを付加するだけで、初段の充放電部７１における２つのキャパシタバンクのうちの１つを削減（すなわちキャパシタバンクを１つに）することが可能となる。

なお、図７に示す可変フィルタでは、キャパシタ総数を７（＝３＋３＋１）として構成することができるので、従来フィルタ（キャパシタ総数：１３）よりもキャパシタ総数を５つ削減することが可能となるとともに、実施の形態１の可変フィルタキャパシタ総数：８）よりもキャパシタ総数を１つ削減することが可能となる。

また、本実施の形態では、縦続２段の構成について示したが、Ｎがさらに多くの因数に分解できる場合には、３段以上の多段に構成することができる。なお、３段以上の多段に構成した場合でも、本実施の形態と同様に、全ての充放電部における所要キャパシタバンク数を１とすることができる。したがって、Ｎ＝Ｎ₁・Ｎ₂・・・・Ｎ_n（Ｎ_k：ｋ＝１、２、…、ｎ）として因数分解した場合には、可変フィルタを構成するキャパシタの総数は、［（Ｎ₁＋１）＋（Ｎ₂＋・・・Ｎ_n）＋１］となる。

図１０は、サンプル平均数および間引き率（デシメーション比）Ｎに対する実施の形態２の構成におけるキャパシタ数および従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比を示す図表である。

ここで、サンプル平均数Ｎ＝１２における本実施の形態と従来構成とを図１０を参照して比較する。

例えば、本実施の形態にかかる可変フィルタをＮ₁＝３、Ｎ₂＝４として縦続２段に構成した場合には、キャパシタ総数が９（＝３＋１＋４＋１）であるのに対し、従来構成によるキャパシタ総数は２５（＝２×１２＋１）であり、従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比は０．３６（＝９／２５）となって、キャパシタ総数の大幅な削減が可能となるとともに、フィルタ占有面積の縮小化が可能となる。

また、本実施の形態にかかる可変フィルタをＮ₁＝２、Ｎ₂＝２、Ｎ₃＝３として縦続３段に構成した場合にも、キャパシタ総数は９（＝２＋１＋２＋３＋１）となり、縦続２段に構成した場合と同様な効果が得られる。

なお、図１０に示した比較例では、縦続２段構成と縦続３段構成との差異は現れていないが、サンプル平均数（間引き率）の増大に応ずる削減効果は縦続３段構成の方が大きくなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる可変フィルタによれば、サンプル平均数Ｎ、間引き率Ｎのフィルタにおいて、Ｎを因数に分解し、分解した因数に応じて構成した充放電部を縦続接続するとともに、実施の形態１にかかる初段の充放電部の１のキャパシタバンクにおけるキャパシタを１つ増加させ、この増加したキャパシタを含む各キャパシタを巡回式に組み合わせる制御を行うようにしているので、初段の充放電部における２つのキャパシタバンクを１つに削減することができ、可変フィルタを構成するキャパシタ数のさらなる削減が可能となる。

なお、上記実施の形態１，２では、可変フィルタを構成する充放電部のすべてのキャパシタに対し、順次電荷が充電されることを前提として説明したが、受信する信号に応じて電荷が充電されるキャパシタと充電が全くされないキャパシタを制御することによってサンプル平均値および間引き率を制御することができ、サンプル平均値および間引き率Ｎの可変化が可能となる。

例えば、図２の回路において、ある無線システムＡの信号を受信する場合はＮ＝６に設定するものとすれば、図３に示したスイッチ制御が実行されることになる。一方、ある無線システムＢの信号を受信する場合はＮ＝４に設定するものとすれば、図３に示したタイミングチャートにおいて、スイッチ２２０がオン状態とならず、常時オフ状態となるようなスイッチ制御が実行されることになる。なお、このとき、常時オフ状態となるように制御されるスイッチは、スイッチ２２０である必要はなく、スイッチ２１８あるいはスイッチ２１９であってもよい。また、常時オフ状態となるように制御されるスイッチは、後段の充放電部２２のスイッチである必要はなく、初段（前段）の充放電部２１のスイッチであってもよい。

以上のように、本発明にかかる可変フィルタは、キャパシタ数の増加率を低減することができる発明として有用である。

実施の形態１にかかる可変フィルタを搭載可能なソフトウェア受信機の一般的な構成を示す図である。 実施の形態１にかかる可変フィルタの構成を示す図である。 図２に示す可変フィルタの動作を説明するためのタイミングチャートである。 図２に示す可変フィルタの各キャパシタに充電される電荷をサンプル時間毎に時系列的に示す図である。 可変フィルタ出力の周波数応答特性を示す図である。 サンプル平均数および間引き率（デシメーション比）Ｎに対する実施の形態１の構成におけるキャパシタ数および従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比を示す図表である。 実施の形態２にかかる可変フィルタの構成を示す図である。 図７に示す可変フィルタの動作を説明するためのタイミングチャートである。 図７に示す可変フィルタの各キャパシタに充電される電荷をサンプル時間毎に時系列的に示す図である。 サンプル平均数および間引き率（デシメーション比）Ｎに対する実施の形態２の構成におけるキャパシタ数および従来構成と比較した場合のキャパシタ数の比を示す図表である。 特許文献１に示された従来フィルタの構成を示す図である。

符号の説明

２１，２２，７１，７２ 充放電部
２４，２５ キャパシタバンク
１０１ アンテナ部
１０２ 電力増幅部
１０３ 周波数変換部
１０４ ブロッキングフィルタ
１０５ ＡＤ変換部
１０６ 復調部
２０１，７０１ 入力端子
２０２，７０２ 電圧電流変換部
２０３〜２０６，２１１〜２１３，２２１，７０３〜７０５，７０９〜７１１，７１８ キャパシタ
２０７〜２１０，２１４〜２２０，２２２，２２４〜２３０，７０６〜７０８，７１２〜７１７，７１９，７２１〜７２６ スイッチ
２２３，７２０ 出力端子

Claims (9)

1. 入力信号を電圧電流変換する電圧電流変換部と、
   前記電圧電流変換部の出力電流に基づく電荷が充電される複数のキャパシタ、該複数のキャパシタを充電するための充電経路を形成する充電経路形成手段、該複数のキャパシタに蓄積された電荷を所定のキャパシタに移送するための移送経路を形成する電荷移送経路形成手段、および該複数のキャパシタに蓄積された電荷を放電するための放電経路を形成する放電経路形成手段をそれぞれ具備する充放電回路部と、
   前記充放電回路部からの放電電荷を電荷共有するための電荷共有キャパシタと、
   を備え、
   前記充放電回路部は、縦続接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の充放電部を構成して成るとともに、
   前記縦続接続されたｎ個の充放電部のうち、前記電圧電流変換部に接続される初段の充放電部は、並列に接続される複数のキャパシタをそれぞれ有して成るＭ個（Ｍは２以上の整数）のキャパシタバンクを構成して成り、
   前記電荷共有キャパシタに蓄積された電荷を所定の出力クロック周波数で出力することを特徴とする可変フィルタ。
2. 前記充電経路形成手段は、前記電圧電流変換部または前段の充放電部から移送された電荷を充電するキャパシタを選択するためのスイッチ手段をキャパシタごとに備えるとともに、
   前記電荷移送経路形成手段は、
   前記Ｍ個のキャパシタバンクに具備される各キャパシタ数をＫ個とするとき、
   前記各キャパシタバンクのキャパシタに充電された電荷を同時刻に後段の充放電部または電荷共有キャパシタに移送するＮ_k（Ｎ_k（ｋ＝１，２，…，ｎ）は、２≦Ｎ_k≦Ｋを満たす整数）個のキャパシタを選択するためのスイッチ手段を各キャパシタごとに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変フィルタ。
3. 前記初段の充放電部におけるサンプリングクロック周波数ｆｓに対し、縦続接続最終段の充放電部である第ｎ段目の充放電部の出力端子から、該初段の充放電部に入力される入力信号のＮ（＝Ｎ₁・Ｎ₂・…Ｎ_n）個ごとの平均値がｆｓ／Ｎの出力クロック周波数で出力されることを特徴とする請求項２に記載の可変フィルタ。
4. 前記Ｍ個のキャパシタバンクは、各並列に接続されるとともに、その各入力端が前記電圧電流変換部に接続されるように構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変フィルタ。
5. 前記初段の充放電部は、２×Ｎ₁個のキャパシタバンクを備えて構成され、
   前記Ｎ₁個のキャパシタバンクに電荷が充電される時間内に、残りのＮ₁個のキャパシタバンクに充電された電荷が次段の充放電部に電荷移送されることを特徴とする請求項３または４に記載の可変フィルタ。
6. 前記Ｍ個のキャパシタバンクのそれぞれは、前記初段の充放電部に具備される複数のキャパシタのうちの所定数のキャパシタを巡回式にシフトさせて組み合わせたキャパシタ群で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変フィルタ。
7. 前記初段の充放電部は、（Ｎ₁＋１）個のキャパシタバンクを備えて構成され、
   前記１個のキャパシタバンクに電荷が充電される時間内に、残りのＮ₁個のキャパシタバンクに充電された電荷が次段の充放電部に電荷移送されることを特徴とする請求項３または６に記載の可変フィルタ。
8. 前記次段の充放電部に電荷移送するＮ₁個のキャパシタバンクの組合せが、時間的に変化することを特徴とする請求項７に記載の可変フィルタ。
9. 前記電荷移送経路形成手段によって形成される電荷移送形路のうち、所定の電荷移送形路が常時形成されないように、該所定の電荷移送形路の形成に関与する電荷移送経路形成手段を制御することにより、前記所定の出力クロック周波数を可変制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の可変フィルタ。

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