JP2532212B2 - 可変減衰器 - Google Patents
可変減衰器Info
- Publication number
- JP2532212B2 JP2532212B2 JP61162889A JP16288986A JP2532212B2 JP 2532212 B2 JP2532212 B2 JP 2532212B2 JP 61162889 A JP61162889 A JP 61162889A JP 16288986 A JP16288986 A JP 16288986A JP 2532212 B2 JP2532212 B2 JP 2532212B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- attenuation
- output terminal
- electronic switching
- switching means
- variable attenuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/24—Frequency- independent attenuators
- H03H7/25—Frequency- independent attenuators comprising an element controlled by an electric or magnetic variable
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/24—Frequency- independent attenuators
- H03H7/25—Frequency- independent attenuators comprising an element controlled by an electric or magnetic variable
- H03H7/253—Frequency- independent attenuators comprising an element controlled by an electric or magnetic variable the element being a diode
- H03H7/255—Frequency- independent attenuators comprising an element controlled by an electric or magnetic variable the element being a diode the element being a PIN diode
Landscapes
- Attenuators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は可変減衰器に関し、特にPINダイオード・ス
イツチによりカスケード接続することができる複数の減
衰セクシヨンを設けた可変減衰器に関する。
イツチによりカスケード接続することができる複数の減
衰セクシヨンを設けた可変減衰器に関する。
減衰レベルを選択的に調節できるようにすることを意
図した切換可能ステツプ減衰器が従来より知られてい
る。通常、従来技術にかかる減衰器は一連の減衰器セク
シヨンを用いて離散的なステツプで減衰を与えるように
設計されている。これら減衰セクシヨンは、機械的ある
いは電気的な切換えにより、回路中に組込まれまた切離
される。周知の10進インピーダンス器（decade box）
は従来技術にかかる可変減衰器の一例である。
図した切換可能ステツプ減衰器が従来より知られてい
る。通常、従来技術にかかる減衰器は一連の減衰器セク
シヨンを用いて離散的なステツプで減衰を与えるように
設計されている。これら減衰セクシヨンは、機械的ある
いは電気的な切換えにより、回路中に組込まれまた切離
される。周知の10進インピーダンス器（decade box）
は従来技術にかかる可変減衰器の一例である。
高周波への応用では、たとえば直流からGHz帯までの
広いバンド幅および、たとえば0.1dB等の精度が必要と
される。更には伝送ラインの特性インピーダンスとの整
合も要求される。高周波減衰器中には通常、Ｔ型減衰セ
クシヨンあるいはパイ型減衰セクシヨン、および各減衰
セクシヨンの選択／バイパスの切換えのためのスイツチ
・要素が用いられる。低速動作の場合にはたとえば二極
双投スイツチが好適である。また、高速分野への応用で
は、長期間にわたつて減衰セクシヨンのすばやい切換え
が求められることがある。リレーや他の型式の機械的ス
イツチの性質および構造により、このようなスイツチは
高速分野での応用で使用されると磨滅しがちである。
広いバンド幅および、たとえば0.1dB等の精度が必要と
される。更には伝送ラインの特性インピーダンスとの整
合も要求される。高周波減衰器中には通常、Ｔ型減衰セ
クシヨンあるいはパイ型減衰セクシヨン、および各減衰
セクシヨンの選択／バイパスの切換えのためのスイツチ
・要素が用いられる。低速動作の場合にはたとえば二極
双投スイツチが好適である。また、高速分野への応用で
は、長期間にわたつて減衰セクシヨンのすばやい切換え
が求められることがある。リレーや他の型式の機械的ス
イツチの性質および構造により、このようなスイツチは
高速分野での応用で使用されると磨滅しがちである。
たとえばPINダイオード等の電子的スイツチを用いて
広帯域の高周波信号の高速切換えを行なうことができ
る。PINダイオードは、オフ状態では低キヤパシタン
ス、オン状態では低抵抗を有し、また電流信号で両状態
を切換えることができる。1982年11月16日にフイリツプ
・アール・ホーキンに与えられた米国特許第4,359,699
には、従来技術におけるPINダイオードを用いたリニア
減衰器の一構成例が与えられている。
広帯域の高周波信号の高速切換えを行なうことができ
る。PINダイオードは、オフ状態では低キヤパシタン
ス、オン状態では低抵抗を有し、また電流信号で両状態
を切換えることができる。1982年11月16日にフイリツプ
・アール・ホーキンに与えられた米国特許第4,359,699
には、従来技術におけるPINダイオードを用いたリニア
減衰器の一構成例が与えられている。
PINダイオードを用いた切換えにより、いくつかのパ
イ型あるいはＴ型パツド減衰エレメントを回路中に組込
んだり切離したりするステツプ減衰器もまた知られてい
る。従来技術にかかる切換え式のパイ型減衰エレメント
の例を第２図に示す。第２図に示す減衰器の構成では、
４個のPINダイオードと３個の高周波チヨークが必要で
ある。各減衰エレメントは、バイパス状態においてはPI
Nダイオード２個分の挿入損失がある。その結果、PINダ
イオードで切換えを行なう減衰器では、機械的に切換え
るステツプ減衰器に比べて大きな挿入損失がある。各PI
Nダイオードにより得られるアイソレーシヨンは限られ
ているので、良好な高周波アイソレーシヨンを得るには
いくつものPINダイオードが必要となる。これにより挿
入損失が更に増大してしまう。
イ型あるいはＴ型パツド減衰エレメントを回路中に組込
んだり切離したりするステツプ減衰器もまた知られてい
る。従来技術にかかる切換え式のパイ型減衰エレメント
の例を第２図に示す。第２図に示す減衰器の構成では、
４個のPINダイオードと３個の高周波チヨークが必要で
ある。各減衰エレメントは、バイパス状態においてはPI
Nダイオード２個分の挿入損失がある。その結果、PINダ
イオードで切換えを行なう減衰器では、機械的に切換え
るステツプ減衰器に比べて大きな挿入損失がある。各PI
Nダイオードにより得られるアイソレーシヨンは限られ
ているので、良好な高周波アイソレーシヨンを得るには
いくつものPINダイオードが必要となる。これにより挿
入損失が更に増大してしまう。
本発明は上述した従来技術の問題点を解消し、電子的
スイツチを用いて広帯域の高周波用可変減衰器を提供す
ることを目的とする。
スイツチを用いて広帯域の高周波用可変減衰器を提供す
ることを目的とする。
本発明の好ましい実施例によれば、PINダイオードに
よる切換えを用いて減衰エレメントをラダー型の減衰器
中の信号パスに組込んだり切離したりする、広帯域でス
テツプ上に減衰量を変更できる高周波用の可変減衰器が
与えられる。このラダー構造はいくつかの電力分割エレ
メントと減衰エレメントから成つている。この回路の構
成は、いかに多くのエレメントが切換えによつてこの回
路に組込まれても、電力分割エレメントの一端が常に入
力高周波伝送線の特性インピーダンスで終端されている
ようになつている。
よる切換えを用いて減衰エレメントをラダー型の減衰器
中の信号パスに組込んだり切離したりする、広帯域でス
テツプ上に減衰量を変更できる高周波用の可変減衰器が
与えられる。このラダー構造はいくつかの電力分割エレ
メントと減衰エレメントから成つている。この回路の構
成は、いかに多くのエレメントが切換えによつてこの回
路に組込まれても、電力分割エレメントの一端が常に入
力高周波伝送線の特性インピーダンスで終端されている
ようになつている。
PINダイオードを使用しているので、全て電子的に切
換えが行なわれ、機械的スイツチや他の可動部品を持た
ない可変減衰器が与えられる。これにより、信頼性が向
上し、またPINダイオードの高速スイツチング特性や長
い寿命を享受できる。本構成では、第２図にした従来技
術にかかる減衰エレメントに比べて少数の高周波チヨー
クしか必要とされないので、コストが削減されまた高周
波応答が向上する。この設計では各減衰エレメント毎に
ただ一つの駆動線が必要なだけである。スルー・ライン
上で必要なPINダイオードの数を最小にすることによつ
て、アイソレーシヨンを劣化させることなく、挿入損失
を低減することができる。
換えが行なわれ、機械的スイツチや他の可動部品を持た
ない可変減衰器が与えられる。これにより、信頼性が向
上し、またPINダイオードの高速スイツチング特性や長
い寿命を享受できる。本構成では、第２図にした従来技
術にかかる減衰エレメントに比べて少数の高周波チヨー
クしか必要とされないので、コストが削減されまた高周
波応答が向上する。この設計では各減衰エレメント毎に
ただ一つの駆動線が必要なだけである。スルー・ライン
上で必要なPINダイオードの数を最小にすることによつ
て、アイソレーシヨンを劣化させることなく、挿入損失
を低減することができる。
第１図に本発明の原理に基く可変減衰器の一例を示
す。同図を参照すれば、PINダイオードのスイツチング
特性を利用したステツプ式の可変減衰器が与えられてい
る。この可変減衰器のネツトワーク構造には、高周波入
力２と高周波出力９を持つたスルー・ラインが設けられ
ている。ラダー型構造を持ちステツプ状に減衰量を変更
できる本可変減衰器は、図示されているように、電力分
割エレメント26、28、30と減衰ネツトワーク・エレメン
ト20、22、24を組合わせて作られている。各減衰ネツト
ワーク・エレメント20、22、24は、たとえば10dB等の、
所定量だけ信号を減衰させる。もしスイツチ３、５、７
が閉じられ、またスイツチ13、15、17、11が開かれる
と、高周波入力２に与えられる高周波入力信号はスルー
・ライン１上を（理想的な場合には）減衰されずに通過
する。スイツチ３、５、17、11、19、21が閉じられ、ま
たスイツチ13、15、23、７が開かれた場合は、高周波入
力２に与えられる高周波入力信号は、電力分割エレメン
ト30による減衰と減衰ネツトワーク・エレメント24によ
る減衰の積だけ減衰される。同様に、スイツチ３、15、
11、19、23が閉じられ、またスイツチ５、７、13、21、
17が開かれた場合は、高周波入力信号の減衰は、電力分
割エレメント28、30による減衰と減衰ネツトワーク・エ
レメント22、24による減衰器との積となる。各電力分割
エレメント26、28、30の減衰が6dBでありまた各減衰ネ
ツトワーク・エレメント20、22、24による減衰が4dBで
あれば、本ラダー構造全体では０ないし30dBの減衰を10
dBきざみで与えることができる。もつと多くのステツプ
をラダー構造に追加すれば、減衰レンジを拡大すること
ができる。
す。同図を参照すれば、PINダイオードのスイツチング
特性を利用したステツプ式の可変減衰器が与えられてい
る。この可変減衰器のネツトワーク構造には、高周波入
力２と高周波出力９を持つたスルー・ラインが設けられ
ている。ラダー型構造を持ちステツプ状に減衰量を変更
できる本可変減衰器は、図示されているように、電力分
割エレメント26、28、30と減衰ネツトワーク・エレメン
ト20、22、24を組合わせて作られている。各減衰ネツト
ワーク・エレメント20、22、24は、たとえば10dB等の、
所定量だけ信号を減衰させる。もしスイツチ３、５、７
が閉じられ、またスイツチ13、15、17、11が開かれる
と、高周波入力２に与えられる高周波入力信号はスルー
・ライン１上を（理想的な場合には）減衰されずに通過
する。スイツチ３、５、17、11、19、21が閉じられ、ま
たスイツチ13、15、23、７が開かれた場合は、高周波入
力２に与えられる高周波入力信号は、電力分割エレメン
ト30による減衰と減衰ネツトワーク・エレメント24によ
る減衰の積だけ減衰される。同様に、スイツチ３、15、
11、19、23が閉じられ、またスイツチ５、７、13、21、
17が開かれた場合は、高周波入力信号の減衰は、電力分
割エレメント28、30による減衰と減衰ネツトワーク・エ
レメント22、24による減衰器との積となる。各電力分割
エレメント26、28、30の減衰が6dBでありまた各減衰ネ
ツトワーク・エレメント20、22、24による減衰が4dBで
あれば、本ラダー構造全体では０ないし30dBの減衰を10
dBきざみで与えることができる。もつと多くのステツプ
をラダー構造に追加すれば、減衰レンジを拡大すること
ができる。
第３図を参照すれば、減衰量が０、10、30、50、60dB
のステツプをとることができる０ないし60dB可変減衰器
の回路図が示されている。このラダー構造を持つた可変
減衰器には、スルー・ライン40、電力分割エレメント8
1、85、89、93、および減衰ネツトワーク・エレメント8
3、87、91、95が設けられている。減衰ネツトワーク・
エレメント83、87、91、95の各々は夫々パイ型減衰器エ
レメントとして構成された３個の抵抗から成つている。
PINダイオードは、これに電流が流れている場合（順方
向バイアスの場合）はオンとなり、また逆バイアスがか
かつている場合にはオフとなる単極単投スイツチとして
動作する。この回路においては、各減衰器ネツトワーク
・エレメントの設定にはバイアスが一つだけ、つまり制
御ライン71、73、75、77、79の一本にあるレベルを与え
ることが必要となるだけである。この可変減衰器に必要
な高周波チヨークの個数は、非対称電力分割器81、85、
89、93を採用しまた抵抗54、60、66、72を用いてダイオ
ードに抵抗を介してバイアスを与えることにより最小化
される。抵抗58、64、70、76、78の値は伝送ラインの特
性インピーダンス、たとえば50オーム、である。減衰ネ
ツトワーク・エレメント83、87、91、95の値は、電力分
割エレメントの非対称性を補償するように調節されてい
る。減衰器の設定をどのような状態にしても、電力分割
エレメントは全ての高周波入出力がたとえば50オーム等
の特性インピーダンスに整合するようにされている。キ
ヤパシタ56、62、68、74はACグランドを与え、これによ
り高周波のフイードスルーを防止しまた制御ライン71、
73、75、77間のクロストークを最小化する。高周波チヨ
ーク46、48は高周波信号に対して高インピーダンスにな
るので、スルー・ライン40を高周波グランドおよびDCバ
イアス源からアイソレートする。高周波チヨーク46、48
はこの減衰器の帯域上での自己共振効果が最小になるよ
うに選択される。
のステツプをとることができる０ないし60dB可変減衰器
の回路図が示されている。このラダー構造を持つた可変
減衰器には、スルー・ライン40、電力分割エレメント8
1、85、89、93、および減衰ネツトワーク・エレメント8
3、87、91、95が設けられている。減衰ネツトワーク・
エレメント83、87、91、95の各々は夫々パイ型減衰器エ
レメントとして構成された３個の抵抗から成つている。
PINダイオードは、これに電流が流れている場合（順方
向バイアスの場合）はオンとなり、また逆バイアスがか
かつている場合にはオフとなる単極単投スイツチとして
動作する。この回路においては、各減衰器ネツトワーク
・エレメントの設定にはバイアスが一つだけ、つまり制
御ライン71、73、75、77、79の一本にあるレベルを与え
ることが必要となるだけである。この可変減衰器に必要
な高周波チヨークの個数は、非対称電力分割器81、85、
89、93を採用しまた抵抗54、60、66、72を用いてダイオ
ードに抵抗を介してバイアスを与えることにより最小化
される。抵抗58、64、70、76、78の値は伝送ラインの特
性インピーダンス、たとえば50オーム、である。減衰ネ
ツトワーク・エレメント83、87、91、95の値は、電力分
割エレメントの非対称性を補償するように調節されてい
る。減衰器の設定をどのような状態にしても、電力分割
エレメントは全ての高周波入出力がたとえば50オーム等
の特性インピーダンスに整合するようにされている。キ
ヤパシタ56、62、68、74はACグランドを与え、これによ
り高周波のフイードスルーを防止しまた制御ライン71、
73、75、77間のクロストークを最小化する。高周波チヨ
ーク46、48は高周波信号に対して高インピーダンスにな
るので、スルー・ライン40を高周波グランドおよびDCバ
イアス源からアイソレートする。高周波チヨーク46、48
はこの減衰器の帯域上での自己共振効果が最小になるよ
うに選択される。
ライン79がハイ・レベルに保持され制御ライン71、7
3、75、77がロー・レベルに保持される場合は、PINダイ
オード41、43、45、47、49、57、61、65、69はオンとな
りまたPINダイオード55、59、63、67、51はオフにな
る。これにより入力42からの高周波入力信号はこの減衰
器中のスルー・ライン40上を（PINダイオード41、43、4
5、47、49の挿入損失以外）は減衰しないで通過するこ
とができる。また、制御ライン77がハイ・レベルに保持
され残りの制御ライン71、73、75、79をロー・レベルに
保持した場合は、PINダイオード41、43、45、67、51、5
7、61、65はオンとなりPINダイオード47、49、55、59、
63、69はオフとなる。高周波入力信号の高周波出力44に
おける減衰は電力分割エレメント93の減衰と減衰ネツト
ワーク・エレメント95の減衰との積になる。使用されて
いない高周波入力は抵抗58、64、および70により、それ
ぞれダイオード57、61、および65を介して高周波入力42
のラインの特性インピーダンスで終端される。PINダイ
オード49は、電力分割エレメント93と減衰ネツトワーク
・エレメント95だけがこのラダー構造における減衰要素
となつた場合にアイソレーシヨンを更に向上させる。同
様にして、所望の一本の制御ラインをハイ・レベルに保
持し残りの制御ラインをロー・レベルに保持することに
より、この可変減衰器で設定することができる減衰量の
もののうちの任意の一つを選択することができる。
3、75、77がロー・レベルに保持される場合は、PINダイ
オード41、43、45、47、49、57、61、65、69はオンとな
りまたPINダイオード55、59、63、67、51はオフにな
る。これにより入力42からの高周波入力信号はこの減衰
器中のスルー・ライン40上を（PINダイオード41、43、4
5、47、49の挿入損失以外）は減衰しないで通過するこ
とができる。また、制御ライン77がハイ・レベルに保持
され残りの制御ライン71、73、75、79をロー・レベルに
保持した場合は、PINダイオード41、43、45、67、51、5
7、61、65はオンとなりPINダイオード47、49、55、59、
63、69はオフとなる。高周波入力信号の高周波出力44に
おける減衰は電力分割エレメント93の減衰と減衰ネツト
ワーク・エレメント95の減衰との積になる。使用されて
いない高周波入力は抵抗58、64、および70により、それ
ぞれダイオード57、61、および65を介して高周波入力42
のラインの特性インピーダンスで終端される。PINダイ
オード49は、電力分割エレメント93と減衰ネツトワーク
・エレメント95だけがこのラダー構造における減衰要素
となつた場合にアイソレーシヨンを更に向上させる。同
様にして、所望の一本の制御ラインをハイ・レベルに保
持し残りの制御ラインをロー・レベルに保持することに
より、この可変減衰器で設定することができる減衰量の
もののうちの任意の一つを選択することができる。
以上説明したように本発明によれば電子的スイツチに
よる挿入損失が少なくなりまた高周波チヨークの使用個
数も少なくなる。
よる挿入損失が少なくなりまた高周波チヨークの使用個
数も少なくなる。
第１図および第３図は本発明の実施例の可変減衰器の回
路図、第２図は従来例を示す回路図である。 1:スルー・ライン、2:高周波入力、20、22、24:減衰ネ
ツトワーク・エレメント、26、28、30:電力分割エレメ
ント。
路図、第２図は従来例を示す回路図である。 1:スルー・ライン、2:高周波入力、20、22、24:減衰ネ
ツトワーク・エレメント、26、28、30:電力分割エレメ
ント。
Claims (3)
- 【請求項１】入力端子と出力端子とを有し、これらの端
子間に、直列接続された複数の第１の電子的スイッチ手
段を設けて成る第１の信号経路手段と、 出力端と複数の入力端とを有し、該各入力端と前記出力
端との間の減衰量がそれぞれ異なる減衰回路網と、 前記減衰回路網の前記各入力端をそれぞれ対応する前記
第１の電子的スイッチ手段の信号の入力端側に選択的に
接続し、前記減衰回路網の前記出力端を前記第１の信号
経路手段の前記出力端子に選択的に接続して、それぞれ
減衰量の異なる複数の第２の信号経路を構成する複数の
第２の電子的スイッチ手段と、 前記第１の電子的スイッチ手段および前記第２の電子的
スイッチ手段のオン、オフを制御する制御手段と、 を備えて成り、該制御手段により、前記第１の信号経路
および前記複数の第２の信号経路のうちの１つが選択さ
れて所定の減衰量が得られることを特徴とする可変減衰
器。 - 【請求項２】前記減衰回路網が、減衰エレメントと、該
減衰エレメントの入力端に出力端が接続され、一方の入
力端が前段の減衰エレメントの出力端に接続され、他方
の入力端が、対応する前記第２の電子的スイッチ手段に
接続された電力分割エレメントとの組を複数個直列接続
し、最終段の減衰エレメントの出力端を前記第１の信号
経路手段の前記出力端子に選択的に接続して成る特許請
求の範囲第（１）項記載の可変減衰器。 - 【請求項３】前記電力分割エレメントと前記第２の電子
的スイッチ手段との接続点には、該第２の電子的スイッ
チ手段が開放状態のときに該接続点を所定の特性インピ
ーダンスで終端する第３の電子的スイッチ手段が接続さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記
載の可変減衰器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US758608 | 1985-07-23 | ||
| US06/758,608 US4654610A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | PIN diode switched RF signal attenuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6223215A JPS6223215A (ja) | 1987-01-31 |
| JP2532212B2 true JP2532212B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=25052386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61162889A Expired - Lifetime JP2532212B2 (ja) | 1985-07-23 | 1986-07-10 | 可変減衰器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4654610A (ja) |
| EP (1) | EP0210783B1 (ja) |
| JP (1) | JP2532212B2 (ja) |
| CA (1) | CA1250352A (ja) |
| DE (1) | DE3682455D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104393937A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-03-04 | 中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所 | 低成本高精度射频衰减装置 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2193400B (en) * | 1986-04-30 | 1990-01-31 | Plessey Co Plc | Improvements in and relating to attenuators |
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