JP5554183B2 - バンドパスフィルタ - Google Patents
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Description
このような構成において、周波数がfRFの入力信号が入力端子RFINに入力されると、低雑音の高周波増幅器RFAMPで増幅され、2つのミキサMIX1およびMIX2にそれぞれ入力される。
オペアンプOP1iのマイナス側の出力とプラス側の入力との間には、抵抗R1bipと容量C1ipとが並列に接続されている。オペアンプOP1iのプラス側の出力とマイナス側の入力との間には、抵抗R1binと容量C1inとが並列に接続されている。
図5では、以上の構成からなるローパスフィルタのブロックが、入力端子IP、IN、QP、QNと、出力端子OIN、OIP、OQN、OQPとの間に、I信号側に3段、Q信号側に3段、それぞれ縦続接続された構成になっている。なお、この接続段数は4段以上であってもよい。
なお、入力端子QPは、抵抗R1aqpを介して全差動オペアンプOP1qのプラス側に接続されている。また、入力端子QNは、抵抗R1aqnを介して全差動オペアンプOP1qのマイナス側に接続されている。
1段目のI信号側の出力信号は、抵抗R2aip、R2ain、を介してオペアンプOP2iに入力される。オペアンプOP2iのマイナス側の出力とプラス側の入力との間には、抵抗R2bipと容量C2ipとが並列に接続されている。オペアンプOP2iのプラス側の出力とマイナス側の入力との間には、抵抗R2binと容量C2inとが並列に接続されている。
2、3段目も同様に、I側全差動オペアンプの出力部とQ側の全差動オペアンプの入力部との間、および、Q側全差動オペアンプの出力部とI側の全差動オペアンプの入力部との間は抵抗によって接続される。
図6中の上側の曲線は、プラス側の周波数の周波数応答特性である。信号通過帯域では、フラットな周波数特性を持ち、ある周波数よりも高くなると減衰する特性を持つ。DC付近も信号通過帯よりも低いゲインを持つ。
本発明の目的は、上述した問題を解決し、信号通過帯域の広い範囲において、より大きな減衰特性を実現できるバンドパスフィルタを提供することである。
複数段縦続接続された前記ローパスフィルタ部は、
ローカルI入力信号が入力され、縦続接続複数のローパスフィルタ部を介して、ローカルI出力信号が生成されるI側フィルタ部と、
前記ローカルI入力信号より位相が90度ずれたローカルQ入力信号が入力され、縦続接続された複数のローパスフィルタ部を介して、ローカルQ出力信号が生成されるQ側フィルタ部と、
を備え、
前記I側フィルタ部のk(kは2以上の自然数)番目のローパスフィルタ部の出力が前記Q側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部のサミングノードに夫々入力され、
一端が前記Q側フィルタ部のn(nは自然数、1≦n≦k)番目のローパスフィルタ部の入力に接続され、他端が前記I側フィルタ部のn番目のローパスフィルタ部のサミングノードに接続される第1容量素子を備えることを特徴とする。この構成により、オペアンプによって構成されたローパスフィルタ部を用いて、信号通過帯域において、マイナス側について大きな減衰特性を実現するバンドパスフィルタを構成できる。
前記I側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部の出力は、第3抵抗素子を介して、前記Q側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部のサミングノードに夫々入力されるように構成してもよい。この構成により、演算増幅器によって構成されたローパスフィルタ部を用いて、信号通過帯域において、マイナス側のみについて大きな減衰特性を実現するバンドパスフィルタを構成できる。
前記I側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部の出力は、第3トランスコンダクタンスアンプを介して、前記Q側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部のサミングノードに夫々入力されるように構成してもよい。この構成により、トランスコンダクタンスアンプによって構成されたローパスフィルタ部を用いて、信号通過帯域において、マイナス側のみについて大きな減衰特性を実現するバンドパスフィルタを構成できる。
(回路構成例)
図1は本発明の実施形態による複素バンドパスフィルタの回路構成例を示す図である。図1の複素バンドパスフィルタは、差動信号のマイナス側の周波数にのみゼロ点を追加した構成になっている。つまり、図1の回路構成が図6の構成と異なる点は、3段目のオペアンプの入力部に容量Czip、Czin、Czqp、Czqnが接続されている点である。すなわち、全差動オペアンプOP2qのプラス側の出力は容量Czipを介して全差動オペアンプOP3Iのプラス側の入力部に接続されている。全差動オペアンプOP2qのマイナスの出力は容量Czinを介して全差動オペアンプOP3iのマイナス側の入力部に接続されている。全差動オペアンプOP2iのマイナス側の出力は、容量Czqpを介して全差動オペアンプOP3qのプラス側の入力部に接続されている。全差動オペアンプOP2iのプラス側の出力は、容量Czqnを介して全差動オペアンプOP3qのマイナス側の入力部に接続されている。
なお、本例では容量を配置した場所は、3段目のオペアンプの入力部であるが、他の場所に配置してもよい。例えば、1段目もしくは2段目に配置してもよい。
この図1の回路構成における周波数応答特性を示した図が図2である。図2においては、横軸が周波数(Log_f)、縦軸がゲインである。
図2中の上側の曲線は、プラス側の周波数の周波数応答特性である。上述したように、ローパスフィルタの1つがノッチフィルタに置き換えられたため、高周波側の減衰特性が、図6の場合に比べて低下する。
図3は、オペアンプで構成した図1の回路を、トランスコンダクタンスアンプ(OTA)と容量とで構成した回路図である。入力端子はIP、IN、QP、QN、出力端子はOIN、OIP、OQN、OQPである。
図3において、破線で囲われた部分が基本的なユニットのローパスフィルタである。この部分に着目すると、入力端子IPとINとはそれぞれトランスコンダクタンスアンプgm1aiのプラス側とマイナス側に接続されている。トランスコンダクタンスアンプgm1aiの出力間には、容量C1iが接続されている。トランスコンダクタンスアンプgm1aiのマイナス側の出力は、トランスコンダクタンスアンプgm1biのプラス側の入力部とマイナス側の出力部とに接続されている。トランスコンダクタンスアンプgm1aiのプラス側の出力は、トランスコンダクタンスアンプgm1biのマイナス側の入力部とプラス側の出力部が接続されている。
このような構成において、複素バンドパスフィルタの各段のトランスコンダクタンス及び容量の定数を適切に設定することにより、図2のようにゼロ点が追加された周波数特性を有するバンドパスフィルタが実現される。
R1aqp〜R3aqp、R1aqn〜R3aqn
R1bip〜R3bip、R1bin〜R3bin
R1bqp〜R3bqp、R1bqn〜R3bqn
R1cip〜R3cip、R1cin〜R3cin
R1cqp〜R3cqp、R1cqn〜R3cqn … 抵抗
C1ip〜C3ip、C1in〜C3in
C1qp〜C3qp、C1qn〜C3qn
Czip、Czin、Czqp、Czqn
C1i〜C3i、C1q〜C3q … 容量
gm1ai〜gm3ai、gm1bi〜gm3bi
gm1aq〜gm3aq、gm1bq〜gm3bq
gm1ci〜gm3ci、gm1cq〜gm3cq … トランスコンダクタンスアンプ
OP1i〜OP3i、OP1q〜OP3q … オペアンプ
Claims (4)
- 差動増幅手段によって構成されるローパスフィルタ部が複数段縦続接続されてなり、入力される差動信号について所定の周波数帯域のみ通過させる特性を有するバンドパスフィルタであって、
複数段縦続接続された前記ローパスフィルタ部は、
ローカルI入力信号が入力され、縦続接続複数のローパスフィルタ部を介して、ローカルI出力信号が生成されるI側フィルタ部と、
前記ローカルI入力信号より位相が90度ずれたローカルQ入力信号が入力され、縦続接続された複数のローパスフィルタ部を介して、ローカルQ出力信号が生成されるQ側フィルタ部と、
を備え、
前記I側フィルタ部のk(kは2以上の自然数)番目のローパスフィルタ部の出力が前記Q側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部のサミングノードに夫々入力され、
一端が前記Q側フィルタ部のn(nは自然数、1≦n≦k)番目のローパスフィルタ部の入力に接続され、他端が前記I側フィルタ部のn番目のローパスフィルタ部のサミングノードに接続される第1容量素子を備えることを特徴とするバンドパスフィルタ。 - 請求項1において、
一端が前記Q側フィルタ部のm(mは自然数かつm≠n、1≦m≦k)番目のローパスフィルタ部の入力に接続され、他端が前記I側フィルタ部のm番目のローパスフィルタ部のサミングノードに接続される第2容量素子をさらに備えることを特徴とするバンドパスフィルタ。 - 請求項1または2において、
前記ローパスフィルタ部は、演算増幅器と、前記演算増幅器の入力端子に接続される第1抵抗素子と、前記演算増幅器の入力端子と出力端子との間に接続される第2抵抗素子及び第3容量素子と、を有し、
前記I側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部の出力は、第3抵抗素子を介して、前記Q側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部のサミングノードに夫々入力されることを特徴とするバンドパスフィルタ。 - 請求項1または2において、
前記ローパスフィルタ部は、第1トランスコンダクタンスアンプと、前記第1トランスコンダクタンスアンプと縦続接続されかつ入力と出力が接続される第2トランスコンダクタンスアンプと、前記第1及び第2トランスコンダクタンスアンプの接続点に設置される第3容量素子と、を有し、
前記I側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部の出力は、第3トランスコンダクタンスアンプを介して、前記Q側フィルタ部のk番目のローパスフィルタ部のサミングノードに夫々入力されることを特徴とするバンドパスフィルタ。
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