JPH0514120A - Variable attenuator - Google Patents
Variable attenuatorInfo
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- JPH0514120A JPH0514120A JP3192557A JP19255791A JPH0514120A JP H0514120 A JPH0514120 A JP H0514120A JP 3192557 A JP3192557 A JP 3192557A JP 19255791 A JP19255791 A JP 19255791A JP H0514120 A JPH0514120 A JP H0514120A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は取扱う信号レベルが広範
囲に及ぶ送受信機に使用される可変減衰器に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable attenuator used in a transceiver which handles a wide range of signal levels.
【０００２】[0002]
【従来の技術】各種の送受信の性能の内、最も重要な指
標の１つとして「ダイナミックレンジ」があり、一般に
広くする必要がある。そして、その手段の１つとして、
可変減衰器を用いることがある。2. Description of the Related Art Among various transmission / reception performances, "dynamic range" is one of the most important indexes, and generally needs to be widened. And as one of the means,
A variable attenuator may be used.
【０００３】図４は従来の可変減衰器を示す電気回路図
であり、この図から明らかなように抵抗器Ｒ1，Ｒ2及び
ＰＩＮダイオードＤ１によりπ型減衰器を構成してい
る。又、Ｃ1，Ｃ2は直流阻止用コンデンサ、Ｃ3はバイ
パス用コンデンサである。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a conventional variable attenuator. As is clear from this figure, resistors R 1 and R 2 and PIN diode D1 constitute a π-type attenuator. C 1 and C 2 are DC blocking capacitors, and C 3 is a bypass capacitor.
【０００４】上記ＰＩＮダイオードＤ1は、このダイオ
ードに流れる電流により高周波抵抗（直列抵抗）が変化
するため、この特性を利用して可変抵抗減衰器を成して
いる。Since the high frequency resistance (series resistance) of the PIN diode D 1 changes due to the current flowing through the diode, this characteristic is used to form a variable resistance attenuator.
【０００５】このＰＩＮダイオードＤ1の代表的な特性
を図５に示している。この図から明らかなようにダイオ
ードに流れる順電流が１０μＡ〜３ｍＡまで変化するこ
とによりその直列抵抗は１ＫΩ〜１０Ωまで変化してい
る（ｆ＝１ＧＨｚのとき）。Typical characteristics of this PIN diode D 1 are shown in FIG. As is clear from this figure, the series resistance changes from 1 KΩ to 10 Ω (when f = 1 GHz) as the forward current flowing through the diode changes from 10 μA to 3 mA.
【０００６】上記図５に示された可変減衰器の特性は下
記のようにして計算される。The characteristics of the variable attenuator shown in FIG. 5 are calculated as follows.
【０００７】図４の回路において入出力インピーダンス
を５０Ω、抵抗Ｒ1，Ｒ2の抵抗値を１００Ωとし、そし
て、ＰＩＮダイオードＤ1の順電流が１０μＡ、直列抵
抗（ＲD1）が１ＫΩの場合、かかる図４の電気回路は図
６のようにモデル化される。この場合の入力電圧Ｖ1と
出力電圧Ｖ2の関係は図９の（１）式にて表わされる。
（１）式にＲ1，Ｒ2及びＲD1の各値を代入すると、
Ｖ2／Ｖ1＝０．０２１・・・（２）
となり、減衰度をデシベルで計算すると、式（２）より
２０・ｌｏｇ10｜Ｖ2／Ｖ1｜＝−３３．６（ｄＢ）・・・（３）
となる。In the circuit of FIG. 4, when the input / output impedance is 50Ω, the resistance values of the resistors R 1 and R 2 are 100Ω, and the forward current of the PIN diode D 1 is 10 μA and the series resistance (R D1 ) is 1 KΩ, The electric circuit of FIG. 4 is modeled as shown in FIG. The relationship between the input voltage V 1 and the output voltage V 2 in this case is represented by the equation (1) in FIG.
Substituting each value of R 1 , R 2 and R D1 into the equation (1), V 2 / V 1 = 0.021 (2) is obtained. When the attenuation is calculated in decibels, from the equation (2) 20 · log 10 | V 2 / V 1 | = −33.6 (dB) (3)
【０００８】以上の手順にて、ＰＩＮダイオードＤ1の
ダイオード電流と減衰量を計算した結果を表わしたのが
図７のダイオード電流対減衰量である。図７から明らか
なように、減衰量はダイオード電流の対数ｌｏｇＩFに
対し、直線的に変化する。要するに比例関係となる。The diode current vs. attenuation amount shown in FIG. 7 is a result of calculating the diode current and the attenuation amount of the PIN diode D 1 in the above procedure. As is clear from FIG. 7, the amount of attenuation changes linearly with the logarithm logI F of the diode current. In short, it is proportional.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】図４に示す可変減衰器
の場合、ＰＩＮダイオードの制御電圧Ｖｃとダイオード
電流（順電流）ＩFの関係は次式で表される。
ＩF＝（Ｖｃ−０．７）／（Ｒ1＋Ｒ2＋ＲD1）・・・（４）In the case of the variable attenuator shown in FIG. 4, the relationship between the control voltage Vc of the PIN diode and the diode current (forward current) I F is expressed by the following equation. I F = (Vc-0.7) / (R 1 + R 2 + R D1) ··· (4)
【００１０】これから明らかなように、ダイオード電流
ＩFと制御電圧Ｖｃは比例関係となる。また前述の通
り、減衰量とｌｏｇＩFについても比例関係が成り立つ
ため、結局減衰量と、制御電圧Ｖｃの対数ｌｏｇＶｃに
ついても比例関係が成立する。以上のことは裏を返せ
ば、制御電圧Ｖｃと減衰量は指数関係的に変化すること
を意味し、この特性については用途によっては問題とな
る。As is clear from this, the diode current I F and the control voltage Vc have a proportional relationship. Also as described above, since the true proportional relationship for attenuation and log I F, and eventually attenuation, also proportional relation is established for the logarithm logVc the control voltage Vc. To put it the other way around, the above means that the control voltage Vc and the attenuation change exponentially, and this characteristic poses a problem depending on the application.
【００１１】このときの関係を図８に示す（計算値）。
このときの回路定数は図４にてＲ1＝Ｒ2＝１００Ω，Ｒ
3＝２２０Ωとする。この図から明らかなように例え
ば、この可変減衰器を用いてＡＧＣ回路を構成した場
合、ＡＧＣ電圧（前述のＶｃに相当する）とＡＧＣリダ
クション（前述の減衰量に相当する）との関係が直線的
でなくなる。The relationship at this time is shown in FIG. 8 (calculated value).
The circuit constants at this time are R 1 = R 2 = 100Ω, R in FIG.
3 = 220Ω As is clear from this figure, for example, when an AGC circuit is configured using this variable attenuator, the relationship between the AGC voltage (corresponding to the above-mentioned Vc) and the AGC reduction (corresponding to the above-mentioned attenuation amount) is linear. It becomes untargetable.
【００１２】これによって、例えばＡＧＣ電圧にＤ／Ａ
コンバータによる出力を供給する場合、１ビットあたり
の減衰量の変化幅が大きく変化して、必要とする分解能
を得るためには、必要以上のビット数を必要としてしま
うという不都合を生じる。以上のことからも、制御電圧
と減衰量（デシベル単位）が直線的に変化する可変減衰
器が必要とされてきた。As a result, for example, the D / A
When the output from the converter is supplied, the change width of the attenuation amount per bit changes greatly, and there arises a disadvantage that an excessive number of bits is required to obtain the required resolution. From the above, a variable attenuator in which the control voltage and the attenuation amount (decibel unit) change linearly has been required.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
問題点に鑑みて発明されたものであり、信号の入力端子
と出力端子の間に直流阻止用コンデンサを直列に設ける
と共にこれら両コンデンサ間にＰＩＮダイオードを設
け、かつ上記ＰＩＮダイオードの両端とアース間に抵抗
を設けると共にこれら両抵抗とアース間にＰＩＮダイオ
ードに流れるダイオード電流を指数的に変化させる指数
変換手段を設けた可変減衰器、並びにその指数変換手段
をベースに制御電圧を受けるトランジスタで構成した可
変減衰器を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been invented in view of the above-mentioned problems of the prior art. A DC blocking capacitor is provided in series between a signal input terminal and a signal output terminal, and both capacitors are connected in series. A variable attenuator having a PIN diode provided between them, and a resistor provided between both ends of the PIN diode and the ground and an exponential conversion means for exponentially changing the diode current flowing in the PIN diode between the both resistors and the ground. Also, the present invention provides a variable attenuator including a transistor that receives a control voltage based on the exponential conversion means.
【００１４】[0014]
【作用】従って、本発明によるならば、ＰＩＮダイオー
ドは可変抵抗手段として作用し、ＰＩＮダイオードの直
列抵抗に対数はトランジスタに供給される制御電圧に比
例して変化するため、減衰器による減衰量は制御電圧比
例して変化する。即ち、制御電圧に対し、減衰量が直線
的に変化する。Therefore, according to the present invention, the PIN diode acts as a variable resistance means, and the logarithm of the series resistance of the PIN diode changes in proportion to the control voltage supplied to the transistor. It changes in proportion to the control voltage. That is, the amount of attenuation changes linearly with the control voltage.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細
に説明する。図１は本発明に係る可変減衰器の一実施例
を示す電気回路図であり、説明の便宜上従来と同一部分
については同一符号を付している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a variable attenuator according to the present invention. For convenience of explanation, the same parts as those in the prior art are designated by the same reference numerals.
【００１６】従って、Ｃ1，Ｃ2は信号の入力端子と出力
端子間に設けられた直流阻止用コンデンサ、Ｄ1はかか
る両コンデンサＣ1，Ｃ2間に挿入されたＰＩＮダイオー
ド、Ｒ1，Ｒ2はこのダイオードと共にπ型可変減衰器を
構成する抵抗である。ここで、従来と異なる本発明の特
徴とする構成は、図に示すように各抵抗Ｒ1，Ｒ2とアー
ス間にバイパスコンデンサＣ3，Ｃ4を設けると共に、抵
抗Ｒ1とバイパスコンデンサＣ3の間に制御入力をベース
に受けるトランジスタＱ1のエミッタ・コレクタを接続
し、又、抵抗Ｒ2とバイパスコンデンサＣ4の間に電源を
接続したことにある。Therefore, C 1 and C 2 are DC blocking capacitors provided between the signal input terminal and the output terminal, D 1 is a PIN diode inserted between these capacitors C 1 and C 2 , and R 1 and R 2 is a resistor that constitutes a π-type variable attenuator together with this diode. Here, the characteristic configuration of the present invention, which is different from the conventional one , is that bypass capacitors C 3 and C 4 are provided between the resistors R 1 and R 2 and the ground as shown in the figure, and the resistor R 1 and the bypass capacitor C 3 are provided. This is because the emitter-collector of the transistor Q 1 which receives the control input at its base is connected between the two, and the power supply is connected between the resistor R 2 and the bypass capacitor C 4 .
【００１７】そして、このような構成において、ＰＩＮ
ダイオードＤ1のダイオード電流には、トランジスタＱ1
のコレクタ電流Ｉ1が供給される。要するにこのトラン
ジスタＱ1はダイオード電流を指数的に変化させる指数
変換手段として機能するものであり、又ＰＩＮダイオー
ドＤ1は可変抵抗手段として機能する。一般に、トラン
ジスタのコレクタ電流Ｉｃは次式で表される。
Ｉｃ＝Ｉｓ・ｅｘｐ（ＶBE・ｑ／ＫＴ）・・・（５）
但し Ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子電荷
Ｉｃ：飽和電流
上式よりコレクタ電流ＩｃはＶBEの指数に比例する。こ
れは、本実施例でいえば、コレクタ電流Ｉｃがトランジ
スタＱ1のベースに入力される制御入力（制御電圧）の
指数に比例することであり、その電流がＰＩＮダイオー
ドＤ1に流れることにより減衰量は制御電圧に対し直線
的に変化する。In such a structure, the PIN
For the diode current of the diode D 1 , the transistor Q 1
Collector current I 1 is supplied. In short, the transistor Q 1 functions as exponential conversion means for exponentially changing the diode current, and the PIN diode D 1 functions as variable resistance means. Generally, the collector current Ic of a transistor is expressed by the following equation. Ic = Is · exp (V BE · q / KT) (5) where K: Boltzmann's constant T: absolute temperature q: electronic charge Ic: saturation current From the above equation, the collector current Ic is proportional to the index of V BE. . This means that, in the present embodiment, the collector current Ic is proportional to the index of the control input (control voltage) input to the base of the transistor Q 1 and the current is attenuated by flowing to the PIN diode D 1. The quantity varies linearly with the control voltage.
【００１８】又、式（５）からわかるように、上記コレ
クタ電流Ｉｃは温度によっても変化するため、この影響
を軽減するのが図２の実施例である。Further, as can be seen from the equation (5), the collector current Ic also changes depending on the temperature, so that the embodiment of FIG. 2 reduces this influence.
【００１９】この実施例は上記図１の実施例の構成に対
して、トランジスタＱ1のベース側に設けられ、（−）
入力端子に制御入力Ｖｃを受けると共に（＋）入力端子
に定電圧Ｖ1を受けるオペアンプＡ1と、トランジスタＱ
1のエミッタにエミッタを接続されると共にベースに上
記定電圧Ｖ1を受けるトランジスタＱ2と、上記両トラン
ジスタＱ1，Ｑ2のエミッタ間に出力側を接続され、
（−）入力端子に抵抗Ｒ5を介して定電圧Ｖ2を受けると
共に（＋）入力端子に定電圧Ｖ3を受けるオペアンプＡ2
と、オペアンプＡ1に対して図示のように設けられた抵
抗Ｒ3，Ｒ4とを追加している。そして上記構成におい
て、トランジスタＱ1のコレクタ電流ＩC1は次式で表さ
れる。
ＩC1＝ＩC2・ｅｘｐ（ＶBE1−ＶBE2）／（ＫＴ／ｑ）・・・（６）
ここでＩC2はオペアンプＡ2により抵抗Ｒ5、定電圧Ｖ2
で決まる一定電流である。また制御入力ＶｃによりＶ
BE1−ＶBE2が次式により設定される。
ＶBE1−ＶBE2＝−（Ｒ4／Ｒ3）（Ｖｃ−Ｖ1）
従って、Ｖｃ＝Ｖ1のときＶBE1−ＶBE2＝０となりＩC1
＝ＩC2となり、この場合の温度の影響がキャンセルされ
る。又このとき制御入力Ｖｃの指数に比例した電流がＰ
ＩＮダイオードＤ1に流れる。This embodiment is provided on the base side of the transistor Q 1 in the configuration of the embodiment of FIG.
An operational amplifier A 1 which receives a control input Vc at its input terminal and a constant voltage V 1 at its (+) input terminal, and a transistor Q
An output side is connected between a transistor Q 2 having an emitter connected to the emitter of 1 and receiving the constant voltage V 1 at the base, and the emitters of both the transistors Q 1 and Q 2 .
An operational amplifier A 2 which receives a constant voltage V 2 at its (−) input terminal via a resistor R 5 and receives a constant voltage V 3 at its (+) input terminal
And resistors R 3 and R 4 provided as shown in the figure with respect to the operational amplifier A 1 . In the above structure, the collector current I C1 of the transistor Q 1 is expressed by the following equation. I C1 = I C2 · exp ( V BE1 -V BE2) / (KT / q) ··· (6) where I C2 resistance R 5 operational amplifier A 2, a constant voltage V 2
It is a constant current determined by. Also, control input Vc causes V
BE1- V BE2 is set by the following equation. V BE1 −V BE2 = − (R 4 / R 3 ) (Vc−V 1 ) Therefore, when Vc = V 1 , V BE1 −V BE2 = 0 and I C1
= I C2 , and the influence of temperature in this case is canceled. At this time, the current proportional to the index of the control input Vc is P
It flows to the IN diode D 1 .
【００２０】図３は上記本発明に係る可変減衰器の制御
電圧に対する減衰量を示す図であり、従来に比較して直
線性が大幅に改善されたことがわかる。FIG. 3 is a diagram showing the amount of attenuation with respect to the control voltage of the variable attenuator according to the present invention, and it can be seen that the linearity is greatly improved as compared with the conventional case.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明は上述のように構成されるもので
あるから、制御電圧と減衰量が直線的に変化する可変減
衰器を提供することができる優れた発明である。Since the present invention is configured as described above, it is an excellent invention that can provide a variable attenuator in which a control voltage and an attenuation amount change linearly.
【図１】 本発明に係る可変減衰器の一実施例を示す電
気回路図。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a variable attenuator according to the present invention.
【図２】 本発明に係る可変減衰器の他の実施例を示す
電気回路図。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the variable attenuator according to the present invention.
【図３】 本発明に係る可変減衰器を実施した場合の制
御電圧と減衰量を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a control voltage and an attenuation amount when the variable attenuator according to the present invention is implemented.
【図４】 従来の可変減衰器を示す電気回路図。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a conventional variable attenuator.
【図５】 ＰＩＮダイオードの特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a PIN diode.
【図６】 従来の可変減衰器をモデル化して表した電気
回路図。FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a model of a conventional variable attenuator.
【図７】 ＰＩＮダイオードを用いた可変減衰器のダイ
オード電流と減衰量の関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a diode current and an attenuation amount of a variable attenuator using a PIN diode.
【図８】 ＰＩＮダイオードを用いた可変減衰器の制御
電圧と減衰量の関係を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a control voltage and an attenuation amount of a variable attenuator using a PIN diode.
【図９】 従来例の説明式を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an explanatory formula of a conventional example.
Ｄ1 ＰＩＮダイオード Ｃ1，Ｃ2 直流阻止用コンデンサ Ｒ1，Ｒ2 抵抗 Ｑ1 トランジスタ Ｃ3，Ｃ4 バイパスコンデンサD 1 PIN diode C 1 , C 2 DC blocking capacitor R 1 , R 2 resistance Q 1 transistor C 3 , C 4 bypass capacitor
Claims (2)
止用コンデンサを直列に設けると共にこれら両コンデン
サ間にＰＩＮダイオードを設け、かつ上記ＰＩＮダイオ
ードの両端とアース間に抵抗を設けると共にこれら両抵
抗とアース間に更にバイパスコンデンサを設け、かつ上
記一方の抵抗とアース間に上記ＰＩＮダイオードに流れ
るダイオード電流を指数的に変化させる指数変換手段を
設けて成ることを特徴とする可変減衰器。1. A direct current blocking capacitor is provided in series between a signal input terminal and an output terminal, a PIN diode is provided between these capacitors, and a resistor is provided between both ends of the PIN diode and ground. A variable attenuator, further comprising a bypass capacitor provided between the resistor and the ground, and an exponential conversion means for exponentially changing the diode current flowing through the PIN diode between the one resistor and the ground.
ース間にコレクタ・エミッタを接続したトランジスタで
構成し、このトランジスタのベースに制御電圧を供給す
るようにして成る請求項１に記載の可変減衰器。2. The variable according to claim 1, wherein the exponential conversion means is composed of a transistor having a collector and an emitter connected between the one resistor and the ground, and a control voltage is supplied to the base of the transistor. Attenuator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3192557A JP2906384B2 (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Variable attenuator |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP3192557A JP2906384B2 (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Variable attenuator |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0514120A true JPH0514120A (en) | 1993-01-22 |
| JP2906384B2 JP2906384B2 (en) | 1999-06-21 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2906384B2 (en) |
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- 1991-07-05 JP JP3192557A patent/JP2906384B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2906384B2 (en) | 1999-06-21 |
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