JP4739178B2

JP4739178B2 - 信号等化器

Info

Publication number: JP4739178B2
Application number: JP2006345881A
Authority: JP
Inventors: 成一斉藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008160389A

Description

この発明は、送信側と受信側の間を接続して信号を伝送する主伝送線路を含む信号等化器に関する。

従来、この種の装置として、高周波において問題となる伝送線路の表皮効果による電圧損失を補正するために、第１の増幅器から出力される信号を伝送線路の一端から供給する際に第１の抵抗を伝送線路に直列に挿入し、伝送線路の他端の受信側となる第２の増幅器の入力部分に第２の抵抗と第３の抵抗を直列に接続するとともにこの第２の抵抗と並列のピーキングコイルを接続するようにした終端回路を備え、低い周波数に比べ高い周波数において増幅度が高まり、伝送線路の表皮効果による電圧損失が大きい周波数において減衰するのを補正するものがある(例えば特許文献１参照)。

実開平２−７７９２２号公報

しかし、従来の信号等化器は、ピーキングコイルを使用する必要があるため、コイルの部品誤差、コイルを接続することによるインピーダンス不整合による高周波での特性悪化という問題点があった。また、ＧＨｚ級においてＱの高いコイルを作ることが難しく、ＧＨｚ級の高周波信号の減衰を補正することが難しかった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、コイルを使用することなく、かつ伝送線路をそのまま等化器の回路部品に使用して、ＧＨｚ級の高い周波数においても優れた信号減衰を補償する信号等化器を提供することを目的とする。

この発明は、送信端と受信端の間を接続して信号を伝送する主伝送線路と、前記主伝送線路の受信端側に前記受信端と並列に接続された受信側終端抵抗と、前記受信側終端抵抗に並列に接続された、それぞれにパラメータ値が異なる伝送線路と終端抵抗との直列回路からなり、前記主伝送線路の受信端側にそれぞれ所望の相対的に高い特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より大きくした周波数特性を与える複数の分布定数形周波数特性調整用回路と、前記主伝送線路と前記分布定数形周波数特性調整用回路との接続点と、前記受信側終端抵抗との間に直列に挿入された、コンデンサとシャント抵抗の並列回路からなり、前記主伝送線路の受信端側で前記分布定数形周波数特性調整用回路に比べて相対的に低い周波数帯域における所望の特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より小さくするＲＣ形周波数特性調整用回路と、を備えたことによって、中域から高域まで精密な信号減衰補償を行うことを特徴とする信号等化器にある。

この発明では、コイルを使用せずに伝送線路をそのまま等化器の回路部品として使用して、ＧＨｚ級の高い周波数においても優れた信号減衰の補償が行える。

実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による信号等化器の構成を示す回路図である。図１において信号等化器は、送信端に接続された信号源である送信側集積回路(送信機)ＩＣ１、送信側直列抵抗である直列抵抗Ｒ１、主伝送線路ＴＬ１、受信端に接続された受信側集積回路(受信機)ＩＣ２が直列に接続され、さらに主伝送線路ＴＬ１の受信端側には、終端が接地された受信側終端抵抗Ｒ２が受信側集積回路ＩＣ２に並列に接続され、さらに、伝送線路ＴＬ２と終端が接地された終端抵抗Ｒ３との直列回路からなり、主伝送線路ＴＬ１の受信端側に所望の特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より大きくする周波数特性を与える１つの周波数特性調整用回路ＦＲ１が受信側終端抵抗Ｒ２と並列に接続されている。

直列抵抗Ｒ１は送信側集積回路ＩＣ１の信号源抵抗が小さい場合など主伝送線路に整合させるため必要に応じて追加されるものであるする。周波数特性調整用回路ＦＲ１の伝送線路ＴＬ２は特性インピーダンスＺｏ、伝搬遅延時間Ｔｄとする。受信側集積回路ＩＣ２の入力部には受信側終端抵抗Ｒ２を接続するが、受信側集積回路ＩＣ２に終端抵抗が内蔵されている場合は、この受信側終端抵抗Ｒ２を削除する。受信側集積回路ＩＣ２の入力容量成分Ｃ１は微少容量であるがどの集積回路においても存在するものである。

次に動作について説明する。送信側集積回路ＩＣ１からの信号は主伝送線路ＴＬ１で伝送されて受信側終端抵抗Ｒ２に到達する。このとき、主伝送線路ＴＬ１のもつ誘電体損失および導体損失によって高い周波数になる程、また伝送距離が長くなる程、減衰が大きくなる。高い周波数成分が減衰すると伝送波形に歪が生じて正しいデータが伝送できなくなるが、伝送線路ＴＬ２及びその出力部に接続された終端抵抗Ｒ３による周波数特性調整用回路ＦＲ１の作用により高い周波数成分が増強され、平坦な周波数特性が実現できる。

周波数特性調整用回路ＦＲ１の作用は、第２の伝送線路ＴＬ２を信号が伝送する際、この伝送線路ＴＬ２を信号が伝搬し、それが第２の伝送線路ＴＬ２の特性インピーダンスＺｏより小さい抵抗値Ｒ３を有する終端抵抗Ｒ３まで伝搬して負の反射となって第２の伝送線路ＴＬ２を戻って再び受信側集積回路ＩＣ２に入力される。高い周波数の信号では、第２の伝送線路ＴＬ２を伝送して終端抵抗Ｒ３で負の反射をして戻ってくる時間に比べて信号の周波数が高く電圧低下がないが、低い周波数の信号では第２の伝送線路ＴＬ２の伝搬時間に比べて応答速度が遅く減衰が大きくなる。

図２は、伝送線路ＴＬ２の遅延時間Ｔｄを変化させたときの周波数特性調整用回路ＦＲ１の周波数特性の一例を示すものである。横軸は周波数、縦軸は信号強度を示す。伝送線路ＴＬ２の長さを変えて遅延時間Ｔｄを変化させることで、高い周波数での共振周波数を変えることができ、主伝送線路ＴＬ１の特性に応じた周波数特性に適合させることができる。すなわち、主伝送線路ＴＬ１の周波数特性の高い周波数での信号強度の低下を補償する。

図３は、終端抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３を変化させたときの周波数特性調整用回路ＦＲ１の周波数特性の一例を示すものである。終端抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３を変えて負の反射量を変化させることで、低い周波数に比べて高い周波数の増強度を変えることができ、主伝送線路ＴＬ１の特性に応じた周波数特性に適合させることができる。

図４は、伝送線路ＴＬ２の特性インピーダンスＺｏを変化させたときの周波数特性調整用回路ＦＲ１の周波数特性の一例を示すものである。伝送線路ＴＬ２の特性インピーダンスＺｏを変化させることで、高い周波数での共振周波数および低い周波数に比べて高い周波数の増強度を変えることができ、主伝送線路ＴＬ１の特性に応じた周波数特性に適合させることができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の別の実施の形態による信号等化器の構成を示す回路図である。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。図５の信号等化器では主伝送線路ＴＬ１の受信端側に所望の特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より大きくする周波数特性を与える２つの周波数特性調整用回路ＦＲ１、ＦＲ２設けた。周波数特性調整用回路ＦＲ１は、伝送線路ＴＬ２(特性インピーダンスＺｏ１、伝搬遅延時間Ｔｄ１とする)と終端が接地された終端抵抗Ｒ３との直列回路からなり、周波数特性調整用回路ＦＲ２は、伝送線路ＴＬ３(特性インピーダンスＺｏ２、伝搬遅延時間Ｔｄ２とする)と終端が接地された終端抵抗Ｒ４との直列回路からなる。

次に動作について説明する。送信側集積回路ＩＣ１からの信号は主伝送線路ＴＬ１を伝送され受信側終端抵抗Ｒ２に到達する。ここまでは、上記実施の形態１と同様であり、周波数特性調整用回路ＦＲ１，ＦＲ２による作用以外の部分の説明は省略する。

伝送線路ＴＬ２を信号が伝送する際、この伝送線路ＴＬ２を信号が伝搬し、それが終端抵抗Ｒ３(抵抗値Ｒ３＜Ｚｏ１)まで伝搬して負の反射となって伝送線路ＴＬ２を戻って再び受信側集積回路ＩＣ２に入力される。同様に、伝送線路ＴＬ３を信号が伝送する際、この伝送線路ＴＬ３を信号が伝搬し、それが終端抵抗Ｒ４(抵抗値Ｒ４＜Ｚｏ２)まで伝搬して負の反射となって伝送線路ＴＬ３を戻って再び受信側集積回路ＩＣ２に入力される。このとき、例えば伝送線路ＴＬ２とＴＬ３の伝搬遅延時間を異なったものとすることで高い周波数におけるブースト特性を広帯域にすることができる。すなわち周波数特性調整用回路ＦＲ１，ＦＲ２に別々の補償する周波数を持たせる。低い周波数の信号では伝送線路ＴＬ２及びＴＬ３の伝搬時間を短くすることで終端抵抗Ｒ３、Ｒ４による減衰がそのまま主伝送線路ＴＬ１の受信端側すなわち受信側集積回路ＩＣ２に現れ、高い周波数に比べて減衰が大きくなる。なお、この実施の形態では２つの周波数特性調整用回路を設けたが、それぞれ補償する周波数の異なる３つ以上の周波数特性調整用回路を設けてもよい。

実施の形態３．
図６はこの発明のさらに別の実施の形態による信号等化器の構成を示す回路図である。上記各実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。図６の信号等化器では図１の信号等化器において、主伝送線路ＴＬ１と周波数特性調整用回路ＦＲ１との接続点と、受信側終端抵抗Ｒ２との間に、コンデンサＣ２とシャント抵抗Ｒ６の並列回路からなり、主伝送線路ＴＬ１の受信端側で所望の特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より大きくする第２の周波数特性調整用回路ＦＲ３を直列に挿入した。受信側集積回路ＩＣ２はシャント抵抗Ｒ６経由で主伝送線路ＴＬ１に接続される。

次に動作について説明する。送信側集積回路ＩＣ１からの信号は主伝送線路ＴＬ１を伝送され受信側終端抵抗Ｒ２に到達する。ここまでは上記実施の形態１と同様であり、第２の周波数特性調整用回路ＦＲ３による作用以外の部分の説明は省略する。主伝送線路ＴＬ１の受信端側にはシャント抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２の並列回路が直列に挿入されている。従って、このシャント抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２の作用により中域周波数より低い周波数成分を多少減衰させる特性を与え、伝送線路ＴＬ２と終端抵抗Ｒ３による高い周波数成分の増強特性との融合によって、中域から高域にかけてなだらかに上昇する特性を得ることができる。

なお、コンデンサＣ２とシャント抵抗Ｒ６の並列回路からなる第２の周波数特性調整用回路は図５に示す信号等化器にも適用可能であり、同様な効果を奏する。

また、上記各実施の形態において、周波数特性調整用回路ＦＲ１，ＦＲ２の終端抵抗Ｒ３，Ｒ４を可変抵抗とすることで周波数特性調整用回路の周波数特性を可変にすることができる。また、第２の周波数特性調整用回路のコンデンサＣ２とシャント抵抗Ｒ６をそれぞれ可変コンデンサと可変抵抗とすることで第２の周波数特性調整用回路の周波数特性を可変にすることができる。

さらにこの発明の信号等化器は特に高周波回路機器に適用され、信号等化器はプリント基板上に形成されたストリップ線路やマイクストリップ線路、同軸ケーブルにより分布定数回路で形成される。少なくとも、主伝送線路ＴＬ１及び周波数特性調整用回路の伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３は、プリント基板上に形成されたストリップ線路やマイクストリップ線路、又は同軸ケーブルで構成されうる。

この発明の一実施の形態による信号等化器の構成を示す回路図である。この発明における周波数特性調整用回路の周波数特性の一例を示す図である。この発明における周波数特性調整用回路の周波数特性の一例を示す図である。この発明における周波数特性調整用回路の周波数特性の一例を示す図である。この発明の別の実施の形態による信号等化器の構成を示す回路図である。この発明のさらに別の実施の形態による信号等化器の構成を示す回路図である。

符号の説明

Ｃ１入力容量成分、Ｃ２コンデンサ、ＦＲ１，ＦＲ２周波数特性調整用回路、ＦＲ３第２の周波数特性調整用回路、ＩＣ１送信側集積回路、ＩＣ２受信側集積回路、Ｒ１直列抵抗、Ｒ２受信側終端抵抗、Ｒ６シャント抵抗、Ｒ３，Ｒ４終端抵抗、ＴＬ１主伝送路線、ＴＬ２，ＴＬ３伝送線路。

Claims

送信端と受信端の間を接続して信号を伝送する主伝送線路と、
前記主伝送線路の受信端側に前記受信端と並列に接続された受信側終端抵抗と、
前記受信側終端抵抗に並列に接続された、それぞれにパラメータ値が異なる伝送線路と終端抵抗との直列回路からなり、前記主伝送線路の受信端側にそれぞれ所望の相対的に高い特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より大きくした周波数特性を与える複数の分布定数形周波数特性調整用回路と、
前記主伝送線路と前記分布定数形周波数特性調整用回路との接続点と、前記受信側終端抵抗との間に直列に挿入された、コンデンサとシャント抵抗の並列回路からなり、前記主伝送線路の受信端側で前記分布定数形周波数特性調整用回路に比べて相対的に低い周波数帯域における所望の特定周波数帯域での電圧振幅を他の周波数帯域より小さくするＲＣ形周波数特性調整用回路と、
を備えたことによって、中域から高域まで精密な信号減衰補償を行うことを特徴とする信号等化器。
分布定数形周波数特性調整用回路の伝送線路が、主伝送線路の受信端側で所望の特定周波数帯域の信号の電圧振幅を大きくする長さを有することを特徴とする請求項１に記載の信号等化器。
分布定数形周波数特性調整用回路の伝送線路が、主伝送線路の受信端側で所望の特定周波数帯域の信号の電圧振幅を大きくする特性インピーダンスを有することを特徴とする請求項１に記載の信号等化器。
分布定数形周波数特性調整用回路の終端抵抗が、主伝送線路の受信端側で所望の特定周波数帯域の信号の電圧振幅を大きくする抵抗値を有することを特徴とする請求項１に記載の信号等化器。
分布定数形周波数特性調整用回路の終端抵抗が可変抵抗からなることを特徴とする請求項１又は４に記載の信号等化器。
ＲＣ形周波数特性調整用回路のコンデンサとシャント抵抗がそれぞれ可変コンデンサと可変抵抗からなることを特徴とする請求項１に記載の信号等化器。
信号等化器が分布定数回路で形成され、プリント基板上に形成されたストリップ線路で構成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の信号等化器。
信号等化器が分布定数回路で形成され、プリント基板上に形成されたマイクストリップ線路で構成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の信号等化器。
信号等化器が分布定数回路で形成され、同軸ケーブルで構成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の信号等化器。