JPH0758563A - ステップ減衰器 - Google Patents

ステップ減衰器

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JPH0758563A
JPH0758563A JP20388993A JP20388993A JPH0758563A JP H0758563 A JPH0758563 A JP H0758563A JP 20388993 A JP20388993 A JP 20388993A JP 20388993 A JP20388993 A JP 20388993A JP H0758563 A JPH0758563 A JP H0758563A
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JP
Japan
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fixed attenuation
attenuation amount
voltage
switch
control signal
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JP20388993A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Shimizu
敏彦 清水
Masahiro Higuchi
雅宏 樋口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】電力を電圧に変換し、かつ分圧して固定減衰量
に対応する複数の電圧レベルを発生するための直列接続
された抵抗列4−1〜4−nと、抵抗列で発生された各
電圧レベルから一つのレベルを選択するFETによる切
替スイッチ群5−1〜5−nと、選択された電圧出力を
増幅し、かつ電力に変換する増幅部6とからなる。 【効果】スイッチのオン抵抗を低抵抗化しなくて済み、
スイッチを構成するFETを比較的小さなゲート幅で構
成できるので、チップ面積の小形化,低コスト化,歩留
まりの向上が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波信号レベルを希望
の値に設定するための回路、特に外部から与えられる制
御電圧によりスイッチを開閉し、高周波信号の減衰量を
ステップ状に変化させるステップ減衰器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高周波信号をステップ状に減衰さ
せるには、予め必要な減衰量を持った複数個の固定減衰
器を用意し、信号が希望の減衰量を持った減衰器を通る
ようにスイッチなどにより信号の通路を切り替える方法
がとられていた。その一つの例に、1989年のIEE
E MTTシンポジウムで発表された「モノリシックD
C−1.6GHz ディジタルアッテネータ」がある。
【0003】図4は上記従来技術の概念図である。スイ
ッチ用FET101〜102,抵抗103〜107から
なるブリッジT型減衰器と、制御信号3の反転,非反転
信号を発生する回路108から構成される。制御信号3
は回路108を通ってFET101と102のゲートに
入力され、一方がオン,他方がオフとなる。FET10
1がオン(FET102がオフ)の場合、ブリッジ部は
抵抗値Rx の抵抗103にオン抵抗ron1を持つFET
101が並列に接続された形となって抵抗値はRx′と
なり、T型の接地側に入る抵抗は抵抗値Ryの抵抗10
6のみとなる。一方、FET102がオン(FET10
1がオフ)の場合、ブリッジ部は抵抗値Rx の抵抗10
3のみとなり、T型の接地側は抵抗106に抵抗107
とオン抵抗ron2を持つFET102が並列に接続され
た形となって抵抗値はRy′ となる。抵抗104と10
5は入出力インピーダンスと同じRo である。
【0004】このようにFETによるスイッチを切り替
えることで、ブリッジT型減衰器を構成する抵抗値の組
合せを(Rx′,Ry,Ro)から(Rx,Ry′,Ro)へ変
えることができ、減衰量をステップ状に切り替えられ
る。例えば、入出力インピーダンス50Ωで、入力端子
1と出力端子2の間の減衰量を−0.3dB とするに
は、Rx′とRy となるように選び、Rx′=1.76
Ω,Ry=1423Ωとすればよい。さらに、減衰量を
−0.8dBとするには、Rx とRy′となるように選
び、Rx=4.82Ω,Ry′=518Ωとすればよい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では、F
ET101をオン状態にすることによってブリッジ部の
抵抗をRxからRx′に変化させているが、4.82Ωを
1.76ΩにするにはFETのオン抵抗を2.77Ω としな
ければならない。一般に、FETでこのような低いオン
抵抗を実現するには数mmオーダのゲート幅が必要であ
る。このように大きなゲート幅のFETを用いると、素
子の占有面積が大きくなると同時に寄生容量も大きくな
り、それにつれて周波数特性も劣化する。占有面積の増
大は、IC化の際に高コスト化と歩留まり劣化の原因に
もなる。
【0006】本発明の目的は、ゲート幅の大きなFET
を用いないで構成でき、チップ面積の低減に有効なステ
ップ減衰器を実現することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、複
数の抵抗が直列接続された抵抗列で構成され、前記抵抗
列の一端が入力端子に、他端が接地端子に接続された、
電力を電圧に変換し、かつ、分圧して固定減衰量に対応
する複数の電圧レベルを発生する固定減衰量発生部と、
複数のスイッチの一端を共通に接続し、各スイッチの他
端をそれぞれ前記抵抗列の各抵抗の接続点に接続して、
制御信号により一つのスイッチのみ導通させ、固定減衰
量発生部で発生された各電圧レベルから一つのレベルを
選択する固定減衰量選択部と、固定減衰量選択部の電圧
出力を増幅し、かつ電力に変換する増幅部とから構成さ
れることを特徴とするステップ減衰器によって実現され
る。
【0008】
【作用】本発明の場合、入力を電力から電圧に変換しな
がら分圧することで得られた複数の電圧レベルを複数の
スイッチによって切り替え、高入力インピーダンスの電
圧増幅器に入力する構成をとっている。スイッチを通過
した信号は高入力インピーダンスで受けるため、スイッ
チのオン抵抗を低抵抗化しなくて済む。そのため、スイ
ッチを構成するFETは比較的小さなゲート幅で実現で
きる。また、増幅部を構成するFETは本来小さなゲー
ト幅で実現できるので、チップ面積の増大要因にはなら
ない。このように、チップ面積を支配するゲート幅の大
きなFETを用いないので、チップ面積の小形化,低コ
スト化,歩留まりの向上が可能となる。
【0009】
【実施例】図1は本発明によるステップ減衰器の実施例
を示す回路図である。これはnステップのステップ減衰
器の実施例である。まず、基本構成から説明する。抵抗
4−1〜4−nを直列接続することによって構成され、
その一端が入力端子1に、もう一端が接地端子に接続さ
れた固定減衰量発生部4と、入力端子1と固定減衰量発
生部4の各抵抗の接続点にそれぞれ一端が接続され、他
端は共通に接続されたn個のFETスイッチ5−1〜5
−nからなる固定減衰量選択部5と、FETスイッチが
共通接続された固定減衰量選択部5の出力に接続され、
その電圧出力を増幅する増幅部6と、固定減衰量選択部
5のn個のFETスイッチの制御端子に接続され、FE
Tスイッチのうち一つだけが導通するような制御信号を
供給する制御信号発生部3とから構成さる。
【0010】次に、動作について説明する。固定減衰量
発生部4を構成する抵抗4−1〜4−nの抵抗値R1〜
Rnに対して、その総和ΣRi(i=1〜n)が入力の信
号源インピーダンスZo に一致するように抵抗値を選
ぶ。
【0011】
【数1】 ΣRi(i=1〜n)=Zo (1) このとき、固定減衰量選択部5以降のインピーダンスは
固定減衰量発生部4のインピーダンスに対して十分大き
く(一桁以上)設定する。入力電力Pinは抵抗4−1〜4
−nによって入力電力Vinに変換され、このときの関係
は次式のようになる。
【0012】
【数2】 Vin=Pin×ΣRi=Pin×Zo (2) 抵抗4−1〜4−nの抵抗値R1〜Rnは以下のように設
定する。入力端子1では減衰なしとして、固定減衰量の
ステップ量をG(dB)とすると、抵抗R1,R2,…での
減衰量G1,G2,…は電力換算で次のようになる。
【0013】
【数3】 G1=G=20log〔ΣRi(i=2〜n)/ΣRi(i=1〜n)〕 (3−1) G2=2G=20log〔ΣRi(i=3〜n)/ΣRi(i=1〜n)〕 (3−2) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Gn=nG=20log〔ΣRi(i=n〜n)/ΣRi(i=1〜n)〕 (3−n) 数1,および数3の式(3−1)〜(3−n)を満足する
ように、Ri(i=1〜n)を設定する。例えば、信号源
インピーダンスZo を50Ω,ステップ量Gを4(d
B),ステップ数を3(0dB,−4dB,−8dB)
とすると、R1=18.5(Ω),R2=11.6(Ω),R3
=19.9(Ω)となる。固定減衰量選択部5のn個のF
ETスイッチ5−1〜5−nは、制御信号発生部3から
の制御信号によって一つのスイッチだけが導通(オン)
となり、他のスイッチは全て非導通(オフ)となるよう
に制御され、減衰量G1,G2,…Gn のうちの一減衰量
が選択される。選択された一減衰量は入力の信号源イン
ピーダンスに比べて十分大きな(一桁以上)入力インピ
ーダンスを有する増幅部6で所望な出力電力レベル2と
なるように増幅される。
【0014】図2は増幅部6の回路構成例を示す。直流
阻止の容量30,能動素子32,能動素子32の動作電
流Iを決める直流バイアス21を印加するために必要な
抵抗(またはインダクタ)31,増幅用の抵抗33,3
4から構成される。入力端子20に入力される選択され
た一減衰量は抵抗33と34の比(Ra/Rb)でほぼ決
まる増幅度で増幅され、出力インピーダンスはほぼRb
となる。逆に、次段入力インピーダンスに合わせるよう
にRb を設定することができる。
【0015】固定減衰量選択部5で選択された一減衰量
は信号源インピーダンスに比べて十分大きな(一桁以
上)入力インピーダンスを有する増幅部6で受けること
になるので、その間に入るn個のFETスイッチ5−1
〜5−nのオン抵抗は従来例のように低抵抗化する必要
がない。そのため、スイッチを構成するFETは比較的
小さなゲート幅で実現できる。また、増幅部を構成する
FETは本来小さなゲート幅で実現できるので、チップ
面積の増大要因にはならない。このように、チップ面積
を支配するゲート幅の大きなFETを用いないので、チ
ップ面積の小形化,低コスト化,歩留まりの向上が可能
となる。
【0016】具体的に、1ステップ2レベルの規模の例
で、従来例と本発明を比較する。従来例は既に図4に示
した。本発明を1ステップ2レベルとした例を図3に示
す。スイッチ5−1と5−2は比較的小さなゲート幅の
FETで構成でき、増幅部6を含めても、数mmオーダの
ゲート幅を必要とする従来例に比べると、はるかに小さ
いゲート幅で実現でき、その他の素子数を加味しても、
チップ面積の小形化,低コスト化,歩留まりの向上とい
う点で本発明の効果は大きい。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、入力を電力から電圧に
変換しながら分圧することで得られた複数の電圧レベル
を複数のスイッチによって切り替え、高入力インピーダ
ンスの電圧増幅器に入力する構成をとり、スイッチを通
過した信号を高入力インピーダンスで受けるようにした
ため、スイッチのオン抵抗を低抵抗化しなくて済む。そ
のため、スイッチを構成するFETは比較的小さなゲー
ト幅で実現できる。また、増幅部を構成するFETは本
来小さなゲート幅で実現できるので、チップ面積の増大
要因にはならない。このように、チップ面積を支配する
ゲート幅の大きなFETを用いないので、チップ面積の
小形化,低コスト化,歩留まりの向上が可能となる。ま
た、入力を受ける抵抗列を信号源インピーダンスに合わ
せて設定できることと、増幅部の負荷抵抗で出力抵抗を
設定できるために次段入力インピーダンスと容易に合わ
せられることから、入出力のインピーダンス整合が容易
に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるステップ減衰器の回路
図。
【図2】本発明の実施例の中の増幅部の回路図。
【図3】本発明の実施例によるステップ減衰器の回路
図。
【図4】従来のステップ減衰器の回路図。
【符号の説明】
1…入力端子、2…出力端子、3…制御信号または制御
信号発生部、4…固定減衰量発生部、4−1〜4−n…
抵抗、5…固定減衰量選択部、5−1〜5−n…FET
スイッチ、6…増幅部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部制御信号により固定減衰量を切り替え
    ることでステップ状に電力を減衰させるステップ減衰器
    において、電力を電圧に変換し、かつ分圧して固定減衰
    量に対応する複数の電圧レベルを発生する固定減衰量発
    生部と、前記固定減衰量発生部で発生された前記各電圧
    レベルから一つのレベルを選択する固定減衰量選択部
    と、前記固定減衰量選択部の電圧出力を増幅し、電力に
    変換する増幅部から構成されることを特徴とするステッ
    プ減衰器。
  2. 【請求項2】外部制御信号により固定減衰量を切り替え
    ることでステップ状に電力を減衰させるステップ減衰器
    において、 複数の抵抗が直列接続された抵抗列で構成され、前記抵
    抗列の一端が入力端子に、他端が接地端子に接続され、
    前記抵抗列の抵抗値の総和が入力の信号源インピーダン
    スと一致するように設定される固定減衰量発生部と、複
    数のスイッチの一端を共通に接続し、各スイッチの他端
    をそれぞれ前記抵抗列の各抵抗の接続点に接続して、外
    部制御信号により一つのスイッチのみ導通させる固定減
    衰量選択部と、出力抵抗により出力インピーダンスを任
    意に設定できる電圧増幅回路とを含むことを特徴とする
    ステップ減衰器。
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