JP2010252241A

JP2010252241A - 可変アッテネータ回路

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Publication number: JP2010252241A
Application number: JP2009101911A
Authority: JP
Inventors: Akira Asao; 陽浅尾; Akihisa Iikura; 昭久飯倉
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】通過スイッチ数の増加による信号の歪みを抑制でき、多段階の減衰が可能な可変アッテネータ回路を提供すること。
【解決手段】入力端子１０及び出力端子１１との間の伝送路１２上に６つの抵抗素子１３〜１８を直列に接続し、中央の抵抗素子１３、１４の互いの接続点１９とグラウンドとの間に第１の接地抵抗素子２０及び第１のスイッチ２１を接続する。第１の接続点１９に対し、入力端子側１０の接続点２２とグラウンドとの間に第２の接地抵抗素子２３及び第２のスイッチ２４を接続し、接続点２５とグラウンドとの間に第３の接地抵抗素子２７及び第３のスイッチ２７を接続する。接続点２２と接続点２８との間を第４のスイッチ３３を設けたバイパス路３２で接続し、接続点２５と接続点２９の間を第４のスイッチ３１を設けたバイパス路３０で接続する。各スイッチ２１、２４、２７、３１、３３のオン／オフにより、多段階に減衰可能に構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号の減衰量を調整可能な可変アッテネータ回路に関する。

従来、各種の高周波装置において複数の抵抗素子によって構成された減衰器を備えるアッテネータ回路が用いられている（例えば、特許文献１参照）。アッテネータ回路は、例えば、前段に設けられた高周波回路の出力信号を適切な信号レベルまで減衰して後段へ出力する。このようなアッテネータ回路として、複数の減衰器を備え、スイッチによって減衰器の接続を切り替えることにより、高周波信号の減衰量を調整する可変アッテネータ回路が用いられている。

図５は、従来の可変アッテネータ回路の構成図である。かかる可変アッテネータ回路は、前段の回路に接続される入力端子１００と、後段の回路に接続される出力端子１０１と、入力端子１００と出力端子１０１との間に並列に接続される第１の伝送路１０２及び第２の伝送路１０３と、を備えて構成される。

第１の伝送路１０２には１ｄＢの減衰量を有する減衰器１０４と、２ｄＢの減衰量を有する減衰器１０５と、が直列に接続されており、各減衰器１０４、１０５の前後にスイッチ（１０６、１０７）、（１０８、１０９）が設けられている。減衰器１０４は、第１の伝送路１０２に直列に接続される抵抗素子１１０、１１１と、抵抗素子１１０、１１１の接続点とグラウンドとの間に接続される接地用抵抗素子１１２と、からなるＴ型減衰器として構成されている。減衰器１０５も減衰器１０４と同様に、第１の伝送路１０２に直列に接続される抵抗素子１１４、１１５と、抵抗素子１１４、１１５の接続点とグラウンドとの間に直列に接続される接地用抵抗素子１１６と、からなるＴ型減衰器として構成されている。

一方、第２の伝送路１０３の入力端子１００と出力端子１０１との間には、スイッチ１１７、１１８が接続されている。スイッチ１１７は、第１の伝送路１０２に設けたスイッチ（１０６、１０７）の両端間に接続されている。また、スイッチ１１８は、第１の伝送路１０２に設けたスイッチ（１０８、１０９）の両端間に接続されている。

以上のように構成された可変アッテネータ回路において、１ｄＢの減衰量を得る場合、スイッチ（１０６、１０７）及びスイッチ１１８をオンにし、他のスイッチ（１０８、１０９）及びスイッチ１１７をオフにする。この場合、高周波信号は、減衰器１０４によって１ｄＢ減衰され、３つのスイッチ（１０６、１０７）、１１８を通過する。

また、２ｄＢの減衰量を得る場合は、スイッチ（１０８、１０９）及びスイッチ１１７をオンにし、スイッチ（１０６、１０７）及びスイッチ１１８をオフにする。この場合、高周波信号は、減衰器１０５によって２ｄＢ減衰され、３つのスイッチ（１０８、１０９）、１１７を通過する。

３ｄＢの減衰量を得る場合、スイッチ（１０６、１０７）（１０８、１０９）をオンにし、スイッチ１１７、１１８をオフにする。この場合、高周波信号は、減衰器１０４、１０５によって３ｄＢ減衰され、４つのスイッチ（１０６、１０７）（１０８、１０９）を通過する。また、従来の可変アッテネータ回路では、高周波信号の減衰量の調節段数を更に増やす場合は、減衰器及び減衰器の両端間に配置するスイッチを増設して減衰量の調節段数を所望の段数に調整する。

特開２００８−２０６１２９号公報

ところで、高周波信号はアッテネータ回路のスイッチを通過する際に歪みが生じる。このため、可変アッテネータ回路では、伝送路上のスイッチ数が少なくなるように回路を構成することが望ましい。

しかしながら、従来の可変アッテネータ回路では、減衰量の調節段数を増やす場合、減衰器及び減衰器の両端間に配置するスイッチを増やす必要がある。このため、減衰量の調節段数が多い場合、高周波信号が通過するスイッチの数が増加し、高周波信号の歪みが増大する問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、通過スイッチ数の増加による信号の歪みを抑制でき、多段階の減衰が可能な可変アッテネータ回路を提供することを目的とする。

本発明の可変アッテネータ回路は、第１の入出力端子と、第２の入出力端子と、前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子との間に直列接続された４以上の偶数個の抵抗素子と、前記偶数個の抵抗素子のうち中央に位置する１組の抵抗素子の互いの接続点である第１の接続点とグラウンドとの間に接続された第１の接地用抵抗素子と、前記第１の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフする第１のスイッチング素子と、前記偶数個の抵抗素子の直列接続線路において前記第１の接続点の両側にある接続点のうち前記第１の入出力端子側に順次存在する接続点とグラウンドとの間、または前記第２の入出力端子側に順次存在する接続点とグラウンドとの間にそれぞれ接続された第２の接地用抵抗素子と、前記第２の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフする第２のスイッチング素子と、前記第１の接続点の両側に順次存在する接続点同士間をそれぞれ接続する１つ又は複数の切替経路と、前記各切替経路に設けられた第３のスイッチング素子と、を備え、前記第１のスイッチング素子から前記第３のスイッチング素子をそれぞれオン／オフすることによって減衰量を可変にしたことを特徴とする。

この構成によれば、減衰量の調節段数を増加しても高周波信号が通過するスイッチング素子の数を２つまでに抑えることができるので、高周波信号の歪みの少ない可変アッテネータ回路を実現することができる。

本発明は、上記可変アッテネータ回路において、前記第１のスイッチング素子をオンし、前記第２のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子をオフとした時、最も減衰量が大きくなるようにしたことを特徴とする。

この構成によれば、減衰量を最大にした時に高周波信号が通過するスイッチング素子の数を最小にすることができる。

また、本発明は、上記可変アッテネータ回路において、前記第1の接続点以外の接続点のうちの１つに接続された前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子が共にオンである時、その他の接続点に接続された前記第１のスイッチング素子から前記第３のスイッチング素子が全てオフにすることができる。この構成によれば、異なる減衰量に設定された複数の切替え経路から一組のスイッチング素子の切替えにより減衰量を調整できる。

また、本発明は、上記可変アッテネータ回路において、前記第１のスイッチング素子から前記第３のスイッチング素子がＭＯＳＦＥＴで構成することができる。この構成によれば、低雑音の回路を構成することができると共に、回路を安価に構成することができる。

また、本発明は、上記可変アッテネータ回路において、前記偶数個の抵抗素子をバイパスして前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子との間を接続するスルー経路と、前記スルー経路に設けられた第４のスイッチング素子とを備え、前記第４のスイッチング素子をオンまたはオフすることにより減衰なし又は減衰ありに切換えることを特徴とする。

この構成によれば、信号減衰せずに通過するパスを確保できる。

本発明によれば、通過スイッチ数の増加による信号の歪みを抑制でき、多段階の減衰が可能な可変アッテネータ回路を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る可変アッテネータ回路の構成図である。本発明の第１の実施の形態に係る可変アッテネータ回路の動作説明図である。本発明の第１の実施の形態に係る可変アッテネータ回路の変形例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る可変アッテネータ回路の構成図である。従来技術の可変アッテネータ回路の構成図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、入力端子と出力端子の機能を分けて説明するが、本実施の形態においては、入力端子を出力端子として用い、出力端子を入力端子として用いてもよい。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る可変アッテネータ回路１の構成図である。同図に示すように、可変アッテネータ回路１は、前段の回路と接続される入力端子１０と、後段の回路に接続される出力端子１１と、入力端子１０と出力端子１１との間に接続される伝送路１２と、を備えて構成される。

可変アッテネータ回路１は、入力端子１０と出力端子１１との間に、４以上の偶数個の抵抗素子１６、１５、１３、１４、１７、１８（図１には６個の構成が図示）が直列に接続されており、これら抵抗素子１６、１５、１３、１４、１７、１８の直列接続回路により伝送路１２を構成している。

偶数個の抵抗素子のうち中央に位置する１組の抵抗素子１３、１４の互いの接続点１９とグラウンドとの間に第１の接地抵抗素子２０が接続されている。接地抵抗素子２０とグラウンドとの間に設けられた第1のスイッチ２１により、第１の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフできるように構成している。直列接続された全抵抗素子１３〜１８と第１の接続点１９とグラウンドとの間に接続された第１の接地抵抗素子２０とで、可変アッテネータ回路１で最大の減衰量を実現する。

中央に位置する１組の抵抗素子１３、１４のうち入力端子１０側に位置する抵抗素子１３に対して、当該抵抗素子１３の入力端子１０側端部に抵抗素子１５が接続される。この抵抗素子１３と抵抗素子１５との接続点２２と、グラウンドとの間に第２の接地抵抗素子２３が接続されている。接地抵抗素子２３とグラウンドとの間に設けられた第２のスイッチ２４により、第２の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフできるように構成している。

抵抗素子１５の入力端子１０側端部に抵抗素子１６が接続される。この抵抗素子１５と抵抗素子１６との接続点２５と、グラウンドとの間に第３の接地抵抗素子２６が接続されている。接地抵抗素子２６とグラウンドとの間に設けられた第３のスイッチ２７により、第３の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフできるように構成している。

また、中央に位置する１組の抵抗素子１３、１４のうち出力端子１１側に位置する抵抗素子１４に対して、当該抵抗素子１４の出力端子１１側端部に抵抗素子１７が接続され、抵抗素子１７に対して当該抵抗素子１７の出力端子１１側端部に抵抗素子１８が接続されている。図１では抵抗素子１４と抵抗素子１７との接続点を符号２８、抵抗素子１７と抵抗素子１８との接続点を符号２９で示している。

第３の接地抵抗素子２６が接続された接続点２５と、当該接続点２５に対して中央の接続点１９を挟んで出力端子１１側の対向位置にある接続点２９との間を、バイパス路３０で接続している。バイパス路３０の途中に第４のスイッチ３１が設けられている。スイッチ３１をオンして接続点２５と接続点２９とを接続することにより、抵抗素子１６、１８と接地抵抗素子２６とによるＴ型減衰器が構成される。かかるＴ型減衰器は抵抗素子数が最も少ないので最小減衰量を設定することができる。

第２の接地抵抗素子２３が接続された接続点２２と、当該接続点２２に対して中央の接続点１９を挟んで出力端子１１側の対向位置にある接続点２８との間を、バイパス路３２で接続している。バイパス路３２の途中に第４のスイッチ３３が設けられている。スイッチ３３をオンして接続点２５と接続点２９とを接続することにより、抵抗素子１６、１５、１７、１８と接地抵抗素子２３とによるＴ型減衰器が構成される。かかるＴ型減衰器は抵抗素子数が中間数となるので中間的な減衰量を設定することができる。

このように、本実施の形態に係る可変アッテネータ回路１は、入力端子１０と出力端子１１との間に６つの抵抗素子１３〜抵抗素子１８が連続して直列に接続されている。また、この６つの抵抗素子１３〜抵抗素子１８の間の接続点２５、２９の間には、バイパス路３０が設けられ、接続点２２、２８の間には、バイパス路３２が設けられている。これにより、スイッチ２１、２４、２７及びスイッチ３１、３３のオン／オフを切替えることにより、高周波信号の減衰量を１ｄＢ〜３ｄＢの範囲で段階的に切替可能に構成されている。

また、本実施の形態においては、各スイッチ２１、２４、２７、３１、３３にＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いることができる。ＭＯＳＦＥＴを用いることにより、ＭＯＳＦＥＴに正または負の電圧を印加することにより、スイッチのオン・オフを切り替えることができる。また、ＭＯＳＦＥＴは、入力インピーダンスが高いので、低雑音の回路を構成することができると共に、可変アッテネータ回路を安価に構成することができる。

次に、図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して本実施の形態に係る可変アッテネータ回路１の動作について説明する。

図２（ａ）は、可変アッテネータ回路１に最大減衰量となる３ｄＢの減衰量を設定した接続状態を示す図である。直列接続された全て（６つ）の抵抗素子１３〜抵抗素子１８と、中央接続点１９とグラウンドとの間に直列接続された接地抵抗素子２０とで構成されるＴ型減衰器で３ｄＢの減衰量を実現している。かかる減衰器を構成するため、スイッチ２１をオンにし、スイッチ２４、２７、３１、３３をオフにする。入力端子１０に印加された高周波信号は、６つの抵抗素子１３〜抵抗素子１８と１つの接地抵抗素子２０とからなるＴ型減衰器で３ｄＢ減衰されて出力端子１１から出力される。このように、最大減衰量を設定した場合は、接地抵抗素子２０とグラウンドとを接続するスイッチ２１だけがオンとなるので、高周波信号が通過するスイッチ数が最も少なくなり、高周波信号の歪みが最も小さくなる。

図２（ｂ）は、可変アッテネータ回路１に中間的な減衰量となる２ｄＢの減衰量を設定した接続状態を示す図である。直列接続された抵抗素子１５〜抵抗素子１８と、接続点２２とグラウンドとの間に直列接続された接地抵抗素子２３とで構成されるＴ型減衰器で２ｄＢの減衰量を実現している。かかる減衰器を構成するため、スイッチ２４及びスイッチ３３をオンにし、スイッチ２１、２７、３１をオフにする。入力端子１０に印加された高周波信号は、４つの抵抗素子１５〜抵抗素子１８と１つの接地抵抗素子２３とからなるＴ型減衰器で２ｄＢ減衰されて出力端子１１から出力される。このように、中間的な減衰量を設定した場合は、接地抵抗素子２３とグラウンドとを接続するスイッチ２４及びバイパス路３２のスイッチ３３がオンとなり、２つのスイッチ２４、３３だけの歪みで進むので、歪みの少ない信号を後段回路へ出力できる。

図２（ｃ）は、可変アッテネータ回路１に最小減衰量となる１ｄＢの減衰量を設定した接続状態を示す図である。直列接続された抵抗素子１６、１８と、接続点２５とグラウンドとの間に直列接続された接地抵抗素子２６とで構成されるＴ型減衰器で１ｄＢの減衰量を実現している。かかる減衰器を構成するため、スイッチ２７及びスイッチ３１をオンにし、スイッチ２１、２４、３３をオフにする。入力端子１０に印加された高周波信号は、２つの抵抗素子１６、１８と１つの接地抵抗素子２６とからなるＴ型減衰器で１ｄＢ減衰されて出力端子１１から出力される。このように、最小減衰量を設定した場合は、接地用抵抗素子２６とグラウンドとを接続するスイッチ２７及びバイパス路３０のスイッチ３１がオンとなり、２つのスイッチ２７、３１だけの歪みで進むので、歪みの少ない信号を後段回路へ出力できる。

このように、本実施の形態においては、減衰量を最大（３ｄＢ）にした時にスイッチ２１のみをオンするので、スイッチ２１を入れても信号に歪みを与えるスイッチ数が１つとなり、歪みの発生を低減できる。また、減衰量の調節段数を増大させても高周波信号が通過するスイッチ数はグラウンド側のスイッチ（２１、２４、２７のいずれか１つ）を入れても信号に歪みを与える最大で２つとなるので、減衰量の調節段数を増やした場合においても高周波信号の歪みの発生が少ない可変アッテネータ回路を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、接地用抵抗素子２３を接続点２２に接続し、接地用抵抗素子２６を接続点２５に接続する構成としたが本実施の形態に係る可変アッテネータ回路１の構成はこの接続関係に限定されない。図３は、本実施の形態に係るアッテネータ回路１の変形例を示す図である。同図に示すように、接地用抵抗素子２６を接続点２９に接続し、接地用抵抗素子２３を接続点２８に接続している。この他、接地用抵抗素子２３を接続点２２に接続し、接地用抵抗素子２６を接続点２９に接続する構成としてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態に係る可変アッテネータ回路２について説明する。図４は、本実施の形態に係る可変アッテネータ回路２の構成図である。

図４に示すように、本実施の形態に係る可変アッテネータ回路２は、入力端子１０と出力端子１１との間に、伝送路１２に対して並列にスルー伝送路４１が接続されている。このスルー伝送路４１上には、スイッチ４２が設けられている。

また、伝送路１２の入力端子１０と初段の抵抗素子１４との間には、スイッチ４３が介挿され、出力端子１１と抵抗素子１６との間には、スイッチ４４が介挿されている。このように、本実施の形態に係る可変アッテネータ回路２は、スイッチ４２とスイッチ（４３、４４）のオン／オフを切り替えることにより、任意の減衰量を設定した伝送路１２と減衰なくスルーさせる伝送路４１とを切替可能に構成されている。その他の部分については、可変アッテネータ回路１と同様に構成されているので、同一の符号を付し説明を省略する。

次に、可変アッテネータ回路２の動作について説明する。本実施の形態に係る可変アッテネータ回路２において、高周波信号を減衰せずに通過させる場合、スイッチ４２をオンにし、スイッチ（４３、４４）を共にオフにする。入力端子１０に印加された高周波信号は、スルー伝送路４１上を伝送して減衰されずに出力端子１１から出力される。

一方、高周波信号を減衰する場合は、スイッチ４２をオフにし、スイッチ（４３、４４を共にオンにする。入力端子１０に印加された高周波信号は、伝送路１２によって設定された減衰量だけ減衰され、出力端子１１より出力される。なお、減衰量の切り替えは可変アッテネータ回路１と同様に行うことができるので、説明を省略する。

このように、可変アッテネータ回路２においては、入力される高周波信号の減衰の有無を必要に応じて切り替えることができる。また、減衰量を最大（３ｄＢ）とした時に高周波信号は、３個のスイッチ（４３、４４）及びスイッチ２１を通過する。さらに、バイパス路３０、３２で減衰量を減少させた場合、高周波信号は、４個のスイッチ３１または３３、スイッチ（４３、４４）及びスイッチ２４または２７を通過する。このように、可変アッテネータ回路２においても可変アッテネータ回路１と同様に、減衰量を最大とした時に、高周波信号の通過スイッチ数が最小となる。また、減衰量の調節段数を増大させた場合においても高周波信号に歪みを及ぼすスイッチの数が最大でも４つまでとなるので、高周波信号の歪みの少ない可変アッテネータ回路を実現することができる。

本発明は上述した実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

本発明は、他段の信号減衰を要する各種高周波回路に適用可能である。

１、２可変アッテネータ回路
１０入力端子
１１出力端子
１２伝送路
１３〜１８抵抗素子
１９、２２、２５、２８、２９接続点
２０、２３、２６接地用抵抗素子
２１、２４、２７、３１、３３、４２〜４４スイッチ
３０、３２バイパス路
４１スルー伝送路
１００入力端子
１０１出力端子
１０２第１の伝送路
１０３第２の伝送路
１０４、１０５減衰器
１０６〜１０９、１１３、１１７〜１１８スイッチ
１１０〜１１１、１１４〜１１５抵抗素子
１１２、１１６接地用抵抗素子

Claims

第１の入出力端子と、
第２の入出力端子と、
前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子との間に直列接続された４以上の偶数個の抵抗素子と、
前記偶数個の抵抗素子のうち中央に位置する１組の抵抗素子の互いの接続点である第１の接続点とグラウンドとの間に接続された第１の接地用抵抗素子と、
前記第１の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフする第１のスイッチング素子と、
前記偶数個の抵抗素子の直列接続線路において前記第１の接続点の両側にある接続点のうち前記第１の入出力端子側に順次存在する接続点とグラウンドとの間、または前記第２の入出力端子側に順次存在する接続点とグラウンドとの間にそれぞれ接続された第２の接地用抵抗素子と、
前記第２の接地用抵抗素子とグラウンドとの間の接続をオン／オフする第２のスイッチング素子と、
前記第１の接続点の両側に順次存在する接続点同士間をそれぞれ接続する１つ又は複数の切替経路と、
前記各切替経路に設けられた第３のスイッチング素子と、
を備え、
前記第１のスイッチング素子から前記第３のスイッチング素子をそれぞれオン／オフすることによって減衰量を可変にしたことを特徴とする可変アッテネータ回路。
前記第１のスイッチング素子をオンし、前記第２のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子をオフとした時、最も減衰量が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変アッテネータ回路。
前記第1の接続点以外の接続点のうちの１つに接続された前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子が共にオンである時、その他の接続点に接続された前記第１のスイッチング素子から前記第３のスイッチング素子が全てオフであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の可変アッテネータ回路。
前記第１のスイッチング素子から前記第３のスイッチング素子がＭＯＳＦＥＴで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可変アッテネータ回路。
前記偶数個の抵抗素子をバイパスして前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子との間を接続するスルー経路と、前記スルー経路に設けられた第４のスイッチング素子とを備え、
前記第４のスイッチング素子をオンまたはオフすることにより減衰なし又は減衰ありに切換えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の可変アッテネータ回路。