JPH1117497A - バンドパスフィルタ回路 - Google Patents

バンドパスフィルタ回路

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JPH1117497A
JPH1117497A JP17017497A JP17017497A JPH1117497A JP H1117497 A JPH1117497 A JP H1117497A JP 17017497 A JP17017497 A JP 17017497A JP 17017497 A JP17017497 A JP 17017497A JP H1117497 A JPH1117497 A JP H1117497A
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JP
Japan
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frequency
low
signal
band
pass filter
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Application number
JP17017497A
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English (en)
Inventor
Akihisa Fujimura
明久 藤村
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Oi Electric Co Ltd
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Oi Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 規格化周波数を増加させつつフィルタの次数
を減少させて、回路の規模を縮小させるバンドパスフィ
ルタ回路を提供する。 【解決手段】 バンドパスフィルタ回路36は、入力信
号COS2π(f±f1)とCOS波42を乗算する第
1の乗算器40と、COS波42から90°位相がずれ
たSIN波46と入力信号COS2π(f±f1)を乗
算する第2の乗算器44と、低周波成分を通過させる低
域通過器(LPF)46、48と、低域通過器46の信
号出力をCOS波52と乗算する第3の乗算器50と、
低域通過器48の信号出力をSIN波56と乗算する第
4の乗算器54と、第3および第4の乗算器50、54
の信号出力を加算する加算器58とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特定周波数成分だ
けを通過させ、それ以外の周波数成分を減衰若しくは通
過させないフィルタ回路に関する。特に、デジタル若し
くはアナログフィルタで構成した低域通過器と演算器を
組み合わせた直交変調によるバンドパスフィルタ回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、バンドパスフィルタ回路は、低域
通過器と高域通過器を直列接続または低域通過器からの
変換により入力信号の特定周波数成分だけを通過させて
いた。
【0003】図8は、従来のバンドパスフィルタ回路1
0のブロック図である。図において、バンドパスフィル
タ回路10は、規格化コンデンサC1からC8、抵抗
R、利得1の増幅器12からなる8次形低域通過器14
と、規格化抵抗R1からR8、コンデンサC、利得1の
増幅器16からなる8次形高域通過器18とを備え、フ
ィルタの遮断角周波数ωcで入力電圧VINの特定周波
数成分だけを出力電圧VOUTとして通過させていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなバンドパスフィルタ回路10は、目的とする規格
化周波数Ωを得るために、通過周波数帯域や遮断角周波
数にも依存するがフィルタの次数が増加し、回路の規模
が増加するという欠点があった。また、入力信号を通過
させる周波数帯域が狭くなればなるほど、低域通過器と
高域通過器の遮断周波数の精度が要求され、その分フィ
ルタの次数が増大するという問題もある。
【0005】この発明は、上記のような従来技術の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、次
数の少ない低域通過器を使用して規格化周波数の特性が
優れたバンドパスフィルタ回路を提供することにある。
また、通過周波数帯域の狭いほど規格化周波数の特性が
優れたバンドパスフィルタ回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明に係るバンドパスフィルタ回路は、入力信号
の周波数を直流周波数帯域の近傍へシフトさせる直交検
波器と、この直交検波器の信号出力の低周波成分を通過
させる低域通過器と、この低域通過器の信号出力を所定
周波数帯域へ変調させる直交変調器とを備えるものであ
る。
【0007】また、入力信号と第1の正弦波を乗算する
第1の乗算器と、第1の正弦波から所定角位相がずれた
第2の正弦波と前記入力信号を乗算する第2の乗算器
と、第1の乗算器の信号出力の低周波成分を通過させる
第1の低域通過器と、第2の乗算器の信号出力の低周波
成分を通過させる第2の低域通過器と、第1の低域通過
器の信号出力を前記第1の正弦波と乗算する第3の乗算
器と、第2の低域通過器の信号出力を前記第2の正弦波
と乗算する第4の乗算器と、第3および第4の乗算器の
信号出力を加算する加算器とを備えるものである。
【0008】さらに、第2の正弦波は、第1の正弦波よ
り90度位相が遅れているものである。
【0009】
【作用】上記構成を有するこの発明においては、直交検
波器と直交変調器を組み合わせることで、次数の少ない
低域通過フィルタでも優れたバンドパスフィルタを得る
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態について説明する。特に制限はないが、
この装置は、直交変調によるバンドパスフィルタ用に構
成されている。
【0011】図1は本発明の実施の形態であるバンドパ
スフィルタ回路20のブロック図である。図において、
バンドパスフィルタ回路20は、入力信号Vinの周波
数を直流周波数帯域の近傍へシフトさせる直交検波器2
4と、この直交検波器24の信号出力の低周波成分を通
過させる低域通過器26と、この低域通過器26の信号
出力を所定周波数帯域へ変調させる直交変調器28とを
備え、直交変調器28から出力端子30へ特定周波数帯
域のみ信号出力Voutさせることができる。直交検波
回器24は入力信号Vinと帯域通過させる中心周波数
の正弦波とを混合して直流周波数帯域へシフトさせる。
この直交検波された信号を低域通過器26で高周波信号
を遮断し、低周波信号のみを通過させることができる。
直交変調器28で低域通過器26の出力信号と帯域通過
させる中心周波数の正弦波とを混合して直交変調するこ
とで帯域通過させる中心周波数へ低域通過させた信号を
変調させることができる。
【0012】図2は本発明の他の実施の形態であるバン
ドパスフィルタ回路36のブロック図である。図におい
て、バンドパスフィルタ回路36は、入力端子38から
入力信号COS2π(f±f1)を受信し、入力信号C
OS2π(f±f1)とCOS波42を乗算する第1の
乗算器40と、COS波42から90°位相がずれたS
IN波46と入力信号COS2π(f±f1)を乗算す
る第2の乗算器44と、第1の乗算器40の信号出力の
低周波成分を通過させる第1の低域通過器(LPF)4
6と、第2の乗算器44の信号出力の低周波成分を通過
させる第2の低域通過器(LPF)48と、第1の低域
通過器46の信号出力をCOS波52と乗算する第3の
乗算器50と、第2の低域通過器48の信号出力をSI
N波56と乗算する第4の乗算器54と、第3および第
4の乗算器50、54の信号出力を加算する加算器58
とを備え、中心周波数fで帯域幅f1の入力信号COS
2π(f±f1)を分配して、分配した信号を周波数f
のCOS波42と乗算して直流周波数帯域にシフトさ
せ、同様に入力信号COS2π(f±f1)を周波数f
のSIN波46と乗算して直流周波数帯域にシフトさせ
ることができる、シフトされた信号はLPF46、48
で高周波成分が除去され、低周波成分のみの信号を第3
および第4の乗算器50、54で周波数fのCOS波5
2若しくはSIN波56と乗算し直交変調させることが
できる。この直交変調された信号を加算器58で加算す
ることで、目的の周波数のf帯域信号のみを出力端子6
0から出力させることができる。
【0013】図3は上記バンドパスフィルタ回路36が
受信する入力信号COS2π(f±f1)のスペクトル
の特性図である。入力信号は、直流周波数ゼロHzを中
心として右側にプラス側周波数62の振幅特性と、左側
にマイナス側周波数64の振幅特性を有し、次の数1で
表すことができる。
【0014】
【数1】 図4は上記バンドパスフィルタ回路36の第1の乗算器
40の出力信号スペクトルの特性図である。第1の乗算
器40の出力信号は、直流周波数ゼロHz近傍に±f1
のマイナス側周波数とプラス側周波数の振幅68と7
0、帯域通過させる中心周波数fの2倍の周波数を中心
とするプラス側周波数66とマイナス側周波数72の振
幅特性を有し、次の数2で表すことができる。
【0015】
【数2】 図5は上記バンドパスフィルタ回路36の第2の乗算器
44の出力信号スペクトルの特性図である。第2の乗算
器44の出力信号は、直流周波数ゼロHz近傍に±f1
のプラス側周波数74とマイナス側周波数76の振幅
と、帯域通過させる中心周波数fの2倍の周波数を中心
とするプラス側周波数78とマイナス側周波数80の振
幅を有し、次の数3で表すことができる。
【0016】
【数3】 上記第1と第2の乗算器40と44の出力信号を7次形
の第1と第2の低域通過器46と48に通過させた場
合、次の数4で第1の正弦波のCOS波42側の出力8
2と第2の正弦波のSIN波46側の出力84を求める
ことができる。
【0017】
【数4】 上記低域通過器46を通過した信号を第3の乗算器50
でCOS波52と乗算し、低域通過器48を通過した信
号を第4の乗算器54でSIN波56と乗算し、それぞ
れ直交変調することができ、この直交変調は次の数5で
求めることができる。
【0018】
【数5】 上記COS波側の出力86は第3の乗算器50の出力で
あり、上記SIN波側の出力88は第4の乗算器54の
出力となり、これら出力86と88を加算器58で加算
した結果90が次の数で求めることができる。
【0019】
【数6】 図6は、上記バンドパスフィルタ回路36を設計する際
に、帯域通過させる周波数をモデル化したスペクトルの
特性図である。帯域通過させる信号の中心周波数fを3
4KHz、高域の遮断周波数f1Hを35.8KHz、
低域の遮断周波数f1Lを32.2KHz、高域および
低域の遮断周波数から60dB減衰させる周波数f2H
とf2Lをそれぞれ36KHzと32KHzに設定した
場合、この条件を満足するバンドパスフィルタ回路36
の規格化周波数Ωは、36KHz/25.8KHzで、
1.0558865となる。この規格化周波数は、8次
形連立チェビシェフ型フィルタ以上の特性である。この
8次形のフィルタを使用したバンドパスフィルタでは、
合計16次のフィルタが必要となるが、本実施の形態に
よれば、合計14次のフィルタで同等以上の特性が得ら
れたこととなる。
【0020】図7は本発明の実施の形態である直交変調
による7次形低域通過器の周波数特性図である。この低
域通過器の規格化周波数Ωは1.1111を得ることが
できる。また、直流周波数ゼロHzを中心として高域遮
断周波数を300Hzとした場合、高域から低域の遮断
周波数までの幅が600Hzで通過帯域が300Hzで
あるから600/300=2.0の規格化周波数Ωを達
成することができ、8次形連立チェビシェフ型フィルタ
程度の周波数特性が十分得られることとなる。したがっ
て、信号を通過させる帯域幅が狭くなればなるほど規格
化周波数Ωが大きくなり、フィルタの次数を減少させる
ことができる。
【0021】また、低域通過器と乗算器は、アナログ回
路でもデジタル回路でも上記と同様にフィルタの次数の
低減ができる。
【0022】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0023】入力信号を直流側へ変調してから低域通過
器でフィルタをかけるので、低域通過器の次数を減少さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るバンドパスフィル
タ回路のブロック図である。
【図2】 本発明の他の実施の形態に係るバンドパスフ
ィルタ回路のブロック図である。
【図3】 本発明の他の実施の形態に係るバンドパスフ
ィルタ回路の入力信号のスペクトル図である。
【図4】 本発明の他の実施の形態に係るバンドパスフ
ィルタ回路の乗算出力信号のスペクトル図である。
【図5】 本発明の他の実施の形態に係るバンドパスフ
ィルタ回路の乗算出力信号のスペクトル図である。
【図6】 本発明の他の実施の形態に係るバンドパスフ
ィルタ回路の出力信号のモデル図である。
【図7】 本発明の他の実施の形態に係る低域通過器の
出力信号のスペクトル図である。
【図8】 従来のバンドパスフィルタ回路のブロック図
である。
【符号の説明】
20,36 バンドパスフィルタ回路、24 直交検波
器、26 低域通過器、28 直交変調器、38 入力
端子、40,44,50,54 乗算器、46,48
低域通過器、58 加算器、60 出力端子。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の所定周波数成分を通過させる
    バンドパスフィルタ回路であって、入力信号の周波数を
    直流周波数帯域の近傍へシフトさせる直交検波器と、こ
    の直交検波器の信号出力の低周波成分を通過させる低域
    通過器と、この低域通過器の信号出力を所定周波数帯域
    へ変調させる直交変調器とを備えることを特徴とするバ
    ンドパスフィルタ回路。
  2. 【請求項2】 入力信号の所定周波数成分を通過させる
    バンドパスフィルタ回路であって、 入力信号と第1の正弦波を乗算する第1の乗算器と、 前記第1の正弦波から所定角位相がずれた第2の正弦波
    と前記入力信号を乗算する第2の乗算器と、 前記第1の乗算器の信号出力の低周波成分を通過させる
    第1の低域通過器と、 前記第2の乗算器の信号出力の低周波成分を通過させる
    第2の低域通過器と、 前記第1の低域通過器の信号出力を前記第1の正弦波と
    乗算する第3の乗算器と、 前記第2の低域通過器の信号出力を前記第2の正弦波と
    乗算する第4の乗算器と、 前記第3および第4の乗算器の信号出力を加算する加算
    器と、を備えることを特徴とするバンドパスフィルタ回
    路。
  3. 【請求項3】 前記第2の正弦波は、前記第1の正弦波
    より90度位相が遅れていることを特徴とする請求項2
    に記載のバンドパスフィルタ回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7275692B2 (en) 2004-02-16 2007-10-02 Seiko Epson Corporation Single-pass magnetic reading and optical reading apparatus and method
US7810714B2 (en) 2004-05-12 2010-10-12 Seiko Epson Corporation Check processing method, check processing program medium, and check processing apparatus
CN110086448A (zh) * 2019-04-08 2019-08-02 清华大学深圳研究生院 一种提取有用信号的电路、方法及装置

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