WO2004102794A1

WO2004102794A1 - 入力信号処理装置、高周波成分取得方法および低周波成分取得方法

Info

Publication number: WO2004102794A1
Application number: PCT/JP2004/006708
Authority: WO
Inventors: Tuyosi Ataka; Yuji Yosino
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2005-11-14
Also published as: DE112004000837T5; US20070126526A1; JP2004349740A

Abstract

　信号の周波数帯域による分離を円滑に行う。　入力信号を受ける入力信号端子１０と、接地された接地キャパシタンス要素２２と、接地された接地インダクタンス要素２４と、接地キャパシタンス要素２２と入力信号端子１０とを接続する接続インダクタンス要素３２と、接地インダクタンス要素２４と入力信号端子１０とを接続する接続キャパシタンス要素３４と、接続インダクタンス要素３２と接地キャパシタンス要素２２との中間部位である第一中間部位４２を接地するか否かを切り替える第一スイッチ５２と、接続キャパシタンス要素３４と接地インダクタンス要素２４との中間部位である第二中間部位４４を接地するか否かを切り替える第二スイッチ５４とを備え、第一スイッチ５２をＯＮにすれば、高周波成分出力端子６４から高周波成分を、第二スイッチ５４をＯＮにすれば、低周波成分出力端子６２から低周波成分を取り出せる。

Description

入力信号処理装置、高周波成分取得方法

および低周波成分取得方法

技術分野

本発明は入力信号の周波数帯域による分離に関する。明

背景技術糸田 1 従来より、入力信号を周波数帯域により分離することが行われている。入力信号の分離は、（ i ) スィヅチを使用するもの、（ i i ) デュプレクサを使用するもの、がある。

( i ) スィツチを使用するもの

これは、入力信号を、スィッチにより、口一パスフィル夕あるいはハイパスフィル夕に導くことにより、入力信号を分離するものである。入力信号から低周波（高周波）信号を取り出す場合は、入力信号を口 —パスフィル夕（ハイパスフィル夕）に導く。スイッチとしては、同軸スィヅチあるいは半導体スィツチを用いることが一般的である。

図 1 0を参照して、スイッチ 1 0 4の端子 aと端子 bとを接続することにより、入力信号端子 1 0 2をハイパスフィル夕 1 0 6に接続する。これにより、入力信号から高周波信号を取り出すことができる。また、スィッチ 1 0 4の端子 aと端子 cとを接続することにより、入力信号端子 1 0 2をローパスフィル夕 1 0 8に接続する。これにより、入力信号から低周波信号を取り出すことができる。 ( i i ) デュプレクサを使用するもの

これは、入力信号を、ローパスフィル夕およびハイパスフィル夕を組み合わせたデュプレクサに導き、低周波信号および高周波信号を取り出すものである。スィッチを用いる場合と異なるのは、入力信号を導く部分をローパスフィル夕あるいはハイパスフィル夕に切り替える必要が無いことである。図 1 1を参照して、入力信号端子 1 0 2をデュプレクサ 1 1 0に接続する。デュプレクサ 1 1 0は、ハイパスフィル夕 1 1 2および口一パスフィル夕 1 1 4を有する。入力信号の内、高周波信号の成分は、ハイパスフィル夕 1 1 2を通過する。入力信号の内、低周波信号の成分は、口一パスフィル夕 1 1 4を通過する。デュプレクサ 1 1 0におけるハイパスフィル夕 1 1 2の利得一周波数特性（ハイパス） 1 1 2 aおよぴロ一パスフィル夕 1 1 4利得一周波数特性（口一パス） 1 1 4 aは図 1 2 ( a ) に示すようなものである。ただし、特性（ローパス） 1 1 4 aの遮断周波数を f 1、特性（ハィパス） 1 1 2 aの遮断周波数を f 2とする。そして、図示の便宜上、各々の特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。図 1 2 ( a ) に示すように、 f l < f 2である必要がある。もし、図 1 2 ( b ) に示すように、： f 2く f 1の場合は、帯域 W (遮断周波数の間の帯域）の信号が、ハイパスフィル夕およびローパスフィル夕の両フィル夕に影響され、動作不良を引き起こす。なお、デュプレクサを用いて信号を分離する方法は、特許文献 1 (特閧 2 0 0 2— 1 0 1 0 0 5号公報（要約））に記載がある。しかしながら、上記のような信号の分離法には以下に説明するような問題点がある。スィッチを使用する方法の場合、同軸スィッチ、 M E M Sスィッチ等の機械式スィッチは、物理的寸法が大きく、しかも同軸スィッチの場合は、寿命が短いという問題点がある。半導体スィツチは、低周波領域で歪特性が悪いという問題点がある。デュプレクサを使用すれば、スィッチを使用しないので、上記のような問題点を解消できる。しかし、帯域 W ( f l〜f 2 ：図 1 2 ( a ) 参照）において損失が大きく、信号を取り出せないという問題点がある。そこで、本発明は、信号の周波数帯域による分離を円滑に行うことを課題とする。

発明の開示

請求項 1に記載の発明は、入力信号を受ける入力信号端子と、入力信号端子に一端が接続されている接続ィンダク夕ンス要素と、入力信号端子に一端が接続されている接続キャパシタンス要素と、接続ィンダク夕ンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第一接地切替手段と、接続キャパシタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第二接地切替手段とを備えるように構成される。上記のように構成された発明によれば、入力信号端子は、入力信号を受ける。接続インダクタンス要素は、入力信号端子に一端が接続されている。接続キャパシタンス要素は、入力信号端子に一端が接続されている。第一接地切替手段は、接続インダク夕ンス要素の他端を接地するか否かを切り替える。第二接地切替手段は、接続キャパシ夕ンス要素の他端を接地するか否かを切り替える。請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の発明であって、接続ィンダクタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地キャパシタンス要素と、接続キャパシタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地インダク夕ンス要素とを備えるように構成される。請求項 3に記載の発明は、請求項 1または 2に記載の入力信号処理装置であって、第一接地切替手段および第二接地切替手段の内の一つ以上は、半導体スィッチまたは M E M Sスィッチであるように構成される。請求項 4に記載の発明は、請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の発明を使用して、入力信号から高周波成分を取得する高周波成分取得方法であって、第一接地切替手段を使用して接続ィンダク夕ンス要素の他端を接地する第一中間部位接地工程と、接続キャパシタンス要素の他端から出力された信号を取得する第二中間部位信号取得工程とを備えるように構成される。上記のように構成された発明によれば、請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の発明を使用して、入力信号から高周波成分を取得する高周波成分取得方法が提供される。この高周波成分取得方法は、第一中間部位接地工程と、第二中間部位信号取得工程とを備える。第一中間部位接地工程は、第一接地切替手段を使用して接続ィンダク夕ンス要素の他端を接地する。第二中間部位信号取得工程は、接続キャパシ夕ンス要素の他端から出力された信号を取得する。請求項 5に記載の発明は、請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の入力信号処理装置を使用して、入力信号から低周波成分を取得する低周波成分取得方法であって、第二接地切替手段を使用して接続キヤパシ夕ンス要素の他端を接地する第二中間部位接地工程と、接続ィンダク夕ンス要素の他端から出力された信号を取得する第一中間部位信号取得工程とを備えるように構成される。上記のように構成された発明によれば、請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の発明を使用して、入力信号から低周波成分を取得する低周波成分取得方法が提供される。この低周波成分取得方法は、第二中間部位接地工程と、第一中間部位信号取得工程とを備える。第二中間部位接地工程は、第二接地切替手段を使用して接続キャパシタンス要素の他端を接地する。第一中間部位信号取得工程は、接続インダク夕ンス要素の他端から出力された信号を取得する。

図面の簡単な説明

図 1は、第一の実施形態にかかる入力信号処理装置 1の構成を示す回路図である。

図 2は、入力信号処理装置 1の動作を示すフローチャートである。図 3は、第一スィツチ 52を ONにしたときの入力信号処理装置 1 の回路構成を示す図である。

図 4は、入力信号処理装置 1の利得一周波数特性を示す図であり、ハイパスフィル夕として使用するとき（図 4 (a))、ローパスフィル夕として使用するとき（図 4 (b)) の特性を示す。

図 5は、第二スィツチ 54を ONにしたときの入力信号処理装置 1 の回路構成を示す図である。

図 6は、第二の実施形態にかかる入力信号処理装置 1の構成を示す回路図である。

図 7は、第一スィツチ 52を ONにしたときの入力信号処理装置 1 の回路構成を示す図である。

図 8は、入力信号処理装置 1の利得—周波数特性を示す図であり、ハイパスフィル夕として使用するとき（図 8 (a))、口一パスフィル夕として使用するとき（図 8 (b)) の特性を示す。

図 9は、第二スィッチ 54を ONにしたときの入力信号処理装置 1 の回路構成を示す図である。

図 10は、従来技術における、入力信号の周波数帯域による分離をスィツチを使用して行う回路の構成を示す図である。

図 1 1は、従来技術における、入力信号の周波数帯域による分離をデュプレクサを使用して行う回路の構成を示す図である。

図 12は、従来技術における、デュプレクサ 1 10におけるハイノスフィル夕 1 12の利得—周波数特性（ハイパス） 1 12 aおよび口 —パスフィル夕 1 14利得一周波数特性（口一パス） 1 14 aを示す図であり、正常な状態（図 12 (a))、異常な状態（図 12 (b)) を示す図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。第一の実施形態

図 1は、第一の実施形態にかかる入力信号処理装置 1の構成を示す回路図である。入力信号処理装置 1は、入力信号端子 1 0、接続インダク夕ンス要素 3 2、接続キャパシタンス要素 3 4、第一中間部位 4 2、第二中間部位 4 4、第一スィッチ（第一接地切替手段） 5 2、第ニスイッチ（第二接地切替手段） 5 4、低周波成分出力端子 6 2、高周波成分出力端子 6 4を備える。入力信号端子 1 0は、入力信号を受けるための端子である。入力信号には高周波成分および低周波成分が含まれている。接続インダク夕ンス要素 3 2は、入力信号端子 1 0に一端が接続されている。なお、接続インダク夕ンス要素 3 2のインダク夕ンスを L 1とする。接続キャパシタンス要素 3 4は、入力信号端子 1 0に一端が接続されている。なお、接続キャパシタンス要素 3 4のキャパシタンスを C 2とする。第一中間部位 4 2は、接続インダク夕ンス要素 3 2の他端に接続され、接続ィンダク夕ンス要素 3 2と低周波成分出力端子 6 2との中間部位である。第二中間部位 4 4は、接続キャパシタンス要素 3 4の他端に接続され、接続キャパシ夕ンス要素 3 4と高周波成分出力端子 6 4との中間部位である。第一スィッチ（第一接地切替手段） 5 2は、第一中間部位 4 2を接地するか否かを切り替えるためのスィツチである。スィッチを O Nにすれば、第一中間部位 4 2は接地される。スィツチを O F Fにすれば、第一中間部位 4 2は接地されない。なお、第一中間部位 4 2が接地されると、接続インダク夕ンス要素 3 2の他端が接地することになる。第二スィッチ（第二接地切替手段） 5 4は、第二中間部位 4 4を接地するか否かを切り替えるためのスィヅチである。スイッチを O Nにすれば、第二中間部位 4 4は接地される。スィツチを O F Fにすれば、第二中間部位 4 4は接地されない。なお、第二中間部位 4 4が接地されると、接続キャパシタンス要素 3 4の他端が接地することになる。なお、第一スィヅチ 5 2および第二スィツチ 5 4は、半導体スィヅチ（例えば、 P I Nダイオードまたは電界効果トランジスタ（F E T )) であってよい。すなわち、半導体スィッチ等のように、低周波領域で歪み特性が悪いようなものであってもかまわまない。低周波成分出力端子 6 2は、第一中間部位 4 2に接続され、第一中間部位 4 2から出力される信号を取得するための端子である。高周波成分出力端子 6 4は、第二中間部位 4 4に接続され、第二中間部位 44から出力される信号を取得するための端子である。次に、第一の実施形態の動作を説明する。入力信号処理装置 1は、入力信号から高周波成分あるいは低周波成分を取り出すために使用されるものである。図 2はべ入力信号処理装置 1の動作を示すフロ一チヤ一トである。まず、入力信号処理装置 1を用いて、入力信号から高周波成分および低周波成分のどちらを取り出すかを決める（S 10)。ただし、この時点では、第一スィツチ 52および第二スィツチ 54の双方を OFF にしておく。ここで、入力信号から高周波成分を取り出すならば（S 10、高）、第一スイッチ 52を ONにして、第一中間部位 42を接地する（S 2 2 )。第一スィヅチ 52を ONにしたときの回路構成を図 3に示す。ただし、第二スイッチ 54は OFFであるため特に機能しないので、図示省略している。接続キャパシタンス要素 34 (キャパシタンス： C 2 ) のインピーダンスは、周波数を: f とすれば、 l/ ( 2 7T f ' C 2) である。よつて、高周波における接続キャパシタンス要素 34のインピ一ダンスは小さい。一方、接続インダクタンス要素 32 (インダク夕ンス： L 1) のィンピ一ダンスは、周波数を f とすれば、 27T f · L 1である。よつて、高周波における接続インダク夕ンス要素 32のインビ一ダンスは大きい。よって、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの小さい接続キャパシタンス要素 3 4を通過して、高周波成分出力端子 6 4に到達する。一方、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの大きい接続インダクタンス要素 3 2を通過しにくい。よって、入力信号の内の高周波成分において、高周波成分出力端子 6 4に到達しないものを少なくできる。このように、入力信号処理装置 1はハイパスフィル夕としての機能を果たす。このときの、利得—周波数特性を図 4 ( a ) に示す。遮断周波数を f 2とする。そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数 f 2を超える高周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置 1を通過できる。遮断周波数 f 2未満の周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置 1を通過できない。また、後述するように、低周波成分出力端子 6 2は、入力信号の内の低周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の高周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第一スイッチ 5 2が〇 Nにされているので、接続ィンダク夕ンス要素 3 2を通過してしまつた高周波成分も、第一スィッチ 5 2の方へ逃げていく。これにより、低周波成分出力端子 6 2に高周波成分が出力されにくくなる。すなわち、低周波成分出力端子 6 2がアイソレーションされる。図 2に戻り、入力信号の内の高周波成分は、高周波成分出力端子 6 4に到達し、高周波成分出力端子 6 4から高周波成分を取得する（S 2 4 )。なお、入力信号から低周波成分を取り出すならば（ S 1 0、低）、第ニスイッチ 5 4を O Nにして、第二中間部位 4 4を接地する（S 3 2 )。第二スィヅチ 5 4を O Nにしたときの回路構成を図 5に示す。ただし、第一スィヅチ 5 2は 0 F Fであるため特に機能しないので、図示省略している。接続ィンダク夕ンス要素 3 2 (ィンダク夕ンス： L 1 ) のインピーダンスは、周波数を f とすれば、 2 TT f · L 1である。よって、低周波における接続ィンダク夕ンス要素 3 2のィンピーダンスは小さい。一方、接続キャパシタンス要素 3 4 (キャパシタンス： C 2 ) のインピーダンスは、周波数を f とすれば、 1 / ( 2 7Γ f . C 2 ) である。よって、低周波における接続キャパシタンス要素 3 4のィンピーダンスは大きい。よって、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの小さい接続ィンダク夕ンス要素 3 2を通過して、低周波成分出力端子 6 2に到達する。一方、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素 3 4を通過しにくい。よって、入力信号の内の低周波成分において、低周波成分出力端子 6 2に到達しないものを少なくできる。このように、入力信号処理装置 1は口一パスフィル夕としての機能を果たす。このときの、利得—周波数特性を図 4 ( b ) に示す。遮断周波数を: f lとする。そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数: e 1未満の低周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置 1を通過できる。遮断周波数 f 1を超える周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置 1を通過できない。また、高周波成分出力端子 64は、入力信号の内の高周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の低周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第二スイッチ 54が ONにされているので、接続キャパシタンス要素 34を通過してしまった低周波成分も、第二スィッチ 54の方へ逃げていく。これにより、高周波成分出力端子 64に低周波成分が出力されにくくなる。すなわち、高周波成分出力端子 64がアイソレーションされる。ここで、図 4 (a) および（b) を比較すると明らかなように、 f 1 > f 2である。デュプレクサにおいては、 f 1 > f 2であれば、動作不良を起す。しかし、本発明の実施形態においては、高周波成分の取り出し時には低周波成分出力端子 62がアイソレーションされ、低周波成分の取り出し時には高周波成分出力端子 64がアイソレーションされる。よって、： f l >f 2であっても、動作不良を起さない。なお、 f 1 >f 2となる理由を詳細に説明する。高周波成分を取り出す場合は図 3に示すような回路となり、低周波成分を取り出す場合は図 5に示すような回路となる。ここで、図 3および図 5に示し回路を 3素子のバターワースフィル夕と考えれば、〇 2ぉょび1^ 1は以下のようになる。ただし、式（ 1) および（2) は、図 5に示すような回路から導かれる。式（3) および（4) は、図 3に示すような回路から導かれる。【数 1】 ^ L· · · · ") t · ' · (²)

C2= ^{1 Ϊ} · · · (3) し ^Ζ 2π 2 Ζ

_Τ1 Z 2

^{L1 =}^f2~ … （4)

ただし、 Ζは、フィル夕の特性インピーダンスである。ここで、式 ( 1 ) および式（ 3 ) (あるいは式（ 2 ) および式（4)) から 1 =

2 f 2であることがわかる。すなわち、 f 1 > f 2という条件が満たされる。図 2に戻り、入力信号の内の低周波成分は、低周波成分出力端子 6 2に到達し、低周波成分出力端子 6 2から低周波成分を取得する（ S

34)。なお、第二スィツチ 5 4を ON (第一スィツチ 5 2を O F F) にしたとき、接続キャパシタンス要素 34 (キャパシタンス： C 2 ) のィンピ一ダンスは、周波数を f とすれば、 1/ ( 2 f · C 2 )なので、低周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の低周波成分が、ィンピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素 3 4を通過する間に減衰されるので、第二スィツチ 5 4に到達する低周波成分は小さい。よって、第二スィッチ 5 4によって生じる歪みもまた小さい。このため、第二スイッチ 5 4に半導体スイッチのような低周波領域において歪み特性が悪いものを使用したとしても、低周波成分出力端子 6 2から取得できる低周波成分への悪影響は少ない。また、第一スィツチ 5 2は 0 F Fであるため、特に低周波成分への影響が無い o また、 M E M Sスイッチは機械式スイッチの一種であり、寿命は同軸スィッチよりも比較的長い。しかし、寸法が大きいため、接点が 0 Nの時はィンダク夕に見え、 O F Fの時はオープンスタブとして見えるので、高周波特性が悪い。しかし、 M E M Sスィッチを第一スィヅチ 5 2に用いたとしても、高周波成分出力端子 6 4から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。第一スィツチ 5 2を O N (第二スィヅチ 5 4を O F F ) にしたとき、接続ィンダク夕ンス要素 3 2 (インダクタンス： L 1 )のィンピ一ダンスは、周波数を f とすれば、 2 7T f · L 1なので、高周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の高周波成分が、ィンピーダンスの大きい接続ィンダクタンス要素 3 2を通過する間に減衰されるので、第一スィツチ 5 2に到達する高周波成分は小さい。よって、第一スィッチ 5 2によって生じる歪みもまた小さい。したがって、 M E M Sスイッチを第一スィヅチ 5 2に用いたとしても、高周波成分出力端子 6 4から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。第一の実施形態によれば、入力信号端子 1 0から入力信号を受けておき、第一スィッチ 5 2を O Nにすれば、高周波成分出力端子 6 4から、入力信号の高周波成分を取得できる。また、第二スィッチ 5 4を Q Nにすれば、低周波成分出力端子 6 2から、入力信号の低周波成分を取得できる。また、第一スィッチ 5 2を O Nにした場合は、低周波成分出力端子 6 2をアイソレーションでき、第二スィツチ 5 4を O Nにした場合は、高周波成分出力端子 6 4をアイソレーションできる。

このため、入力信号処理装置 1はローパスフィル夕として使用するときの遮断周波数 f 1と、ハイパスフィル夕として使用するときの遮断周波数： f 2との間で、 f 1 > f 2という関係になってもかまわない。よって、入力信号において周波数が: e 2〜f 1の帯域の部分が減衰して取り出しにくいということもない。さらに、第一スィツチ 5 2および第二スィツチ 5 4に半導体スィヅチのような低周波領域において歪み特性が悪いものを使用したとしても、低周波成分出力端子 6 2から取得できる低周波成分への悪影響は少ない。第二の実施形態

第二の実施形態は、接地されている接地キャパシタンス要素 2 2を第一中間部位 4 2に接続し、接地されている接地ィンダク夕ンス要素 2 4を第二中間部位 4 4に接続する点が第一の実施形態と異なる。図 6は、第二の実施形態にかかる入力信号処理装置 1の構成を示す回路図である。入力信号処理装置 1は、入力信号端子 1 0、接地キヤパシ夕ンス要素 2 2、接地ィンダク夕ンス要素 2 4、接続ィンダク夕ンス要素 3 2、接続キャパシタンス要素 3 4、第一中間部位 4 2、第二中間部位 4 4、第一スィッチ（第一接地切替手段） 5 2、第二スィツチ（第二接地切替手段） 5 4、低周波成分出力端子 6 2、高周波成分出力端子 6 4を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。入力信号端子 1 0、接続インダク夕ンス要素 3 2、接続キャパシ夕ンス要素 3 4、第一中間部位 4 2、第二中間部位 4 4、第一スィッチ (第一接地切替手段） 5 2、第二スィツチ（第二接地切替手段） 5 4、低周波成分出力端子 6 2、高周波成分出力端子 6 4は第一の実施形態と同様であるため説明を省略する。接地キャパシタンス要素 2 2は、接地されている。なお、接地キヤパシ夕ンス要素 2 2のキャパシタンスを C 1とする。また、接地キヤパシ夕ンス要素 2 2は、第一中間部位 4 2に接続されている。よって、接地キャパシタンス要素 2 2は、接続ィンダク夕ンス要素 3 2の他端に接続されていることになる。さらに、接地キャパシタンス要素 2 2 は、第一スィツチ 5 2よりも、低周波成分出力端子 6 2がわに配置されている。接地インダク夕ンス要素 2 4は、接地されている。なお、接地インダク夕ンス要素 2 4のインダク夕ンスを L 2とする。また、接地インダク夕ンス要素 2 4は、第二中間部位 4 4に接続されている。よって、接地インダク夕ンス要素 2 4は、接続キャパシタンス要素 3 4の他端に接続されていることになる。さらに、接地インダク夕ンス要素 2 4 は、第二スィツチ 5 4よりも、高周波成分出力端子 6 4がわに配置されている。次に、第二の実施形態の動作を説明する。入力信号処理装置 1は、入力信号から高周波成分あるいは低周波成分を取り出すために使用されるものである。図 2は、入力信号処理装置 1の動作を示すフローチャートである。まず、入力信号処理装置 1を用いて、入力信号から高周波成分および低周波成分のどちらを取り出すかを決める（S 1 0 )。ただし、この時点では、第一スィツチ 5 2および第二スィツチ 5 4の双方を O F F にしておく。ここで、入力信号から高周波成分を取り出すならば（S 1 0、高）、第一スィツチ 5 2を O Nにして、第一中間部位 4 2を接地する（S 2 2 )。第一スィツチ 5 2を〇Nにしたときの回路構成を図 7に示す。ただし、第ニスィヅチ 5 4は 0 F Fであるため特に機能しないので、図示省略している。接続キャパシタンス要素 3 4 (キャパシタンス： C 2 ) のインピーダンスは、周波数を: f とすれば、 1 / ( 2 ττ ΐ · C 2 ) である。よつて、高周波における接続キャパシタンス要素 3 4のインピーダンスは小さい。一方、接地インダク夕ンス要素 2 4 (インダク夕ンス： L 2 ) および接続ィンダク夕ンス要素 3 2 (インダク夕ンス： L 1 ) のインピーダンスは、周波数を f とすれば、それそれ、 2 7r ;f * L 2、 2 7Γ f · L 1である。よって、高周波における接地ィンダク夕ンス要素 2 4および接続インダク夕ンス要素 3 2のインピーダンスは大きい。よつて、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの小さい接続キャパシ夕ンス要素 3 4を通過して、高周波成分出力端子 6 4に到達する。一方、入力信号の内の高周波成分は、インピーダンスの大きい接地ィンダク夕ンス要素 2 4および接続ィンダク夕ンス要素 3 2を通過しにくい。よって、入力信号の内の高周波成分において、高周波成分出力端子 6 4に到達しないものを少なくできる。このように、入力信号処理装置 1はハイパスフィル夕としての機能を果たす。このときの、利得—周波数特性を図 8 ( a ) に示す。遮断周波数を： f 2とする。そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数 f 2を超える高周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置 1を通過できる。遮断周波数 f 2未満の周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置 1を通過できない。なお、図 8 ( a ) ίこ示すように、第一の実施形態の場合（図 3参照）よりも、第二の実施形態（図 7参照）の方が、遮断周波数 f 2未満の周波数成分の利得が、周波数が減少するにつれて急激に減少している。これは、接地インダク夕ンス要素 2 4を加えたことによる効果である。また、後述するように、低周波成分出力端子 6 2は、入力信号の内の低周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の高周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第一スィツチ 52が 0 Nにされているので、接続ィンダク夕ンス要素 32を通過してしまつた高周波成分も、第一スィツチ 52の方へ逃げていく。これにより、低周波成分出力端子 62に高周波成分が出力されにくくなる。すなわち、低周波成分出力端子 62がアイソレーションされる。図 2に戻り、入力信号の内の高周波成分は、高周波成分出力端子 6 4に到達し、高周波成分出力端子 64から高周波成分を取得する（S

なお、入力信号から低周波成分を取り出すならば（S 10、低）、第ニスイッチ 54を ONにして、第二中間部位 44を接地する（S 32)。第二スィツチ 54を ONにしたときの回路構成を図 9に示す。ただし、第一スィツチ 52は 0 F Fであるため特に機能しないので、図示省略している。接続ィンダク夕ンス要素 32 (ィンダク夕ンス： L 1) のィンピ一ダンスは、周波数を f とすれば、 27tf ' L lである。よって、低周波における接続ィンダク夕ンス要素 32のィンピーダンスは小さい。一方、接続キャパシタンス要素 34 (キャパシタンス： C 2 ) および接地キャパシタンス要素 22 (キャパシタンス： C 1 ) のィンピ一ダンスは、周波数を: f とすれば、それそれ、 l/ ( 27Tf ' C 2)、 1/ (27rf . C l) である。よって、低周波における接続キャパシタンス要素 34および接地キャパシ夕ンス要素 22のィンピ一ダンスは大きい。よって、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの小さい接続ィンダクタンス要素 32を通過して、低周波成分出力端子 62 に到達する。一方、入力信号の内の低周波成分は、インピーダンスの大きい接続キャパシタンス要素 3 4および接地キャパシタンス要素 2

2を通過しにくい。よって、入力信号の内の低周波成分において、低周波成分出力端子 6 2に到達しないものを少なくできる。このように、入力信号処理装置 1は口一パスフィル夕としての機能を果たす。このときの、利得—周波数特性を図 8 ( b ) に示す。遮断周波数を f lとする。そして、図示の便宜上、特性は、遮断周波数で折れ曲がる折れ線状のものとしている。遮断周波数: 1未満の低周波成分であれば、利得はほぼ一定であり、入力信号処理装置 1を通過できる。遮断周波数: f 1を超える周波数成分は、利得が小さく、入力信号処理装置 1を通過できない。なお、図 8 ( b ) に示すように、第一の実施形態の場合（図 5参照）よりも、第二の実施形態（図 9参照）の方が、遮断周波数 f lを超える周波数成分の利得が、周波数が増加するにつれて急激に減少している。これは、接地キャパシタンス要素 2 2を加えたことによる効果である。また、高周波成分出力端子 6 4は、入力信号の内の高周波成分を取り出すためのものなので、入力信号の内の低周波成分が出力されることは好ましくない。ここで、第二スイッチ 5 4が O Nにされているので、接続キャパシタンス要素 3 4を通過してしまった低周波成分も、第二スィッチ 5 4の方へ逃げていく。これにより、高周波成分出力端子 6 4に低周波成分が出力されにくくなる。すなわち、高周波成分出力端子 6 4がアイソレーションされる。ここで、図 8 (a) および（b) を比較すると明らかなように、 f 1 > f 2である。デュプレクサにおいては、 f 1 > f 2であれば、動作不良を起す。しかし、本発明の実施形態においては、高周波成分の取り出し時には低周波成分出力端子 6 2がアイソレーションされ、低周波成分の取り出し時には高周波成分出力端子 6 4がアイソレーションされる。よって、 f l > f 2であっても、動作不良を起さない。なお、 f 1 > f 2となる理由を詳細に説明する。高周波成分を取り出す場合は図 7に示すような回路となり、低周波成分を取り出す場合は図 9に示すような回路となる。ここで、図 7において接地キャパシ夕ンス要素 2 2 (キャパシタンス： C 1 ) を無視し、図 9において接地インダク夕ンス要素 2 4 (インダク夕ンス： L 2 ) を無視する。ここで、図 7および図 9に示し回路を 3素子のバタ一ワースフィル夕と考えれば、 C l、 L l、 C 2および L 2は以下のようになる。

【数 2】

C1=C2=

2xZ

LI =

2;rfL (12)

Z

L1=L2=

2πΐ2 (14) ただし、 Zは、フィル夕の特性インピーダンスである。また、 C 1 二 C2、 L 1二 L 2とする。ここで、式（ 1 1 )および式（ 13) (あるいは式（ 12 ) および式（ 14)) から 1 = 2 X f 2であることがわかる。すなわち、 f 1 > f 2という条件が満たされる。図 2に戻り、入力信号の内の低周波成分は、低周波成分出力端子 6 2に到達し、低周波成分出力端子 62から低周波成分を取得する（S

なお、第二スィツチ 54を ON (第一スィツチ 52を OFF) にしたとき、接続キャパシタンス要素 34 (キャパシタンス： C 2) のィンピ一ダンスは、周波数を f とすれば、 l/ ( 2 7T f ' C 2)なので、低周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の低周波成分が、ィンピ一ダンスの大きい接続キャパシタンス要素 3 4を通過する間に減衰されるので、第二スィツチ 54に到達する低周波成分は小さい。よって、第二スィッチ 54によって生じる歪みもまた小さい。このため、第二スイッチ 54に半導体スイッチのような低周波領域において歪み特性が悪いものを使用したとしても、低周波成分出力端子 62から取得できる低周波成分への悪影響は少ない。また、第一スィツチ 52は OFFであるため、特に低周波成分への影響が無い。また、 ME MSスイッチは機械式スイッチの一種であり、寿命は同軸スイッチよりも比較的長い。しかし、寸法が大きいため、接点が 0 Nの時はィンダク夕に見え、 OF Fの時はオープンスタブとして見えるので、高周波特性が悪い。しかし、 MEMSスイッチを第一スイツチ 5 2に用いたとしても、高周波成分出力端子 6 4から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。第一スィツチ 5 2を O N (第二スィヅチ 5 4を O F F ) にしたとき、接続ィンダク夕ンス要素 3 2 (インダクタンス： L 1 )のインピーダンスは、周波数を f とすれば、 2 TT f · L 1なので、高周波領域においてインピーダンスが大きい。よって、入力信号の内の高周波成分が、ィンピーダンスの大きい接続ィンダク夕ンス要素 3 2を通過する間に減衰されるので、第一スィツチ 5 2に到達する高周波成分は小さい。よって、第一スィッチ 5 2によって生じる歪みもまた小さい。したがって、 M E M Sスイッチを第一スイツチ 5 2に用いたとしても、高周波成分出力端子 6 4から取得できる高周波成分への悪影響は少ない。第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。さらに、ハイパス（口一パスフィル夕）として機能するときに、遮断周波数 2未満（f 1を超える）成分を、第一の実施形態と比べて、よりょく遮断できる。

Claims

請求の範囲

1 . 入力信号を受ける入力信号端子と、

前記入力信号端子に一端が接続されている接続ィンダク夕ンス要素と、

前記入力信号端子に一端が接続されている接続キャパシタンス要素と、

前記接続ィンダク夕ンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第一接地切替手段と、

前記接続キャパシタンス要素の他端を接地するか否かを切り替える第二接地切替手段と、

を備えた入力信号処理装置。

2 . 請求項 1に記載の入力信号処理装置であって、

前記接続インダク夕ンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地キャパシタンス要素と、

前記接続キャパシタンス要素の他端と接続されるとともに、接地されている接地ィンダク夕ンス要素と、

を備えた入力信号処理装置。

3 . 請求項 1または 2に記載の入力信号処理装置であって、

前記第一接地切替手段および前記第二接地切替手段の内の一つ以上は、半導体スィッチまたは M E M Sスィッチである、

入力信号処理装置。 . 請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の入力信号処理装置を使用して、前記入力信号から高周波成分を取得する高周波成分取得方法であって、

前記第一接地切替手段を使用して前記接続ィンダク夕ンス要素の他端を接地する第一中間部位接地工程と、

前記接続キャパシタンス要素の他端から出力された信号を取得する第二中間部位信号取得工程と、

を備えた高周波成分取得方法。

5 . 請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載の入力信号処理装置を使用して、前記入力信号から低周波成分を取得する低周波成分取得方法であって、

前記第二接地切替手段を使用して前記接続キャパシタンス要素の他端を接地する第二中間部位接地工程と、

前記接続インダク夕ンス要素の他端から出力された信号を取得する第一中間部位信号取得工程と、

を備えた低周波成分取得方法。