JPH0832395A - 可変減衰器 - Google Patents

可変減衰器

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JPH0832395A
JPH0832395A JP6158998A JP15899894A JPH0832395A JP H0832395 A JPH0832395 A JP H0832395A JP 6158998 A JP6158998 A JP 6158998A JP 15899894 A JP15899894 A JP 15899894A JP H0832395 A JPH0832395 A JP H0832395A
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line
attenuator
variable attenuator
resistance
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JP6158998A
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Inventor
Toshio Maki
敏夫 槙
Fumihiko Uchiyama
文彦 内山
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SPC Electronics Corp
Original Assignee
SPC Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路構成を簡略化し得る構成の可変減衰器を
提供する。 【構成】 複数の抵抗減衰器ユニットのうち、少なくと
も2つの抵抗減衰器ユニット7A,7Bの入出力部のイ
ンピーダンスZを√2・Zo、減衰量をA[dB]、B
[dB]に設定するとともに、これら2つの抵抗減衰器
ユニット7A,7Bを含む第1経路と第2経路の一方又
は双方を同時に導通させる制御回路(図示量略)を設
け、双方の経路が同時に導通したときは2つの抵抗減衰
器ユニット7A,7Bによる合成減衰量C[dB]を高
周波信号に与える構成とし、抵抗減衰器及びその入出力
部の信号切換器3,4の数を減らした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、UHF帯、マイクロ波
帯、ミリ波帯の高周波用途において、送信機の出力制
御、あるいは受信機の受信電力制御に用いる可変減衰器
に関する。
【0002】
【従来の技術】図12は、例えばマイクロ波帯において
使用される従来の可変減衰器の原理図であり、符号1は
信号入力端、2は信号出力端、3,4は単極多投切換器
(SPMT切換器)である。これらSPMT切換器3,
4は、ゲート端子に印加される制御電圧によりその入出
力端子間を導通又は遮断する半導体素子、例えばFET
(電界効果トランジスタ、以下同じ)を含んで構成され
る。
【0003】5A〜5Cはそれぞれ減衰量がA[d
B]、B[dB]、C[dB]の抵抗減衰器ユニットで
あり、その入出力部のインピーダンスZは、高周波入出
力端1,2における特性インピーダンスZo(接続され
るネットワークの特性インピーダンス、以下同じ)と同
一値に設定されている。これら抵抗減衰器ユニット5A
〜5Cには、例えば図13(a)に示すようないわゆる
π型の抵抗減衰器ユニットや同(b)に示すようなT型
の抵抗減衰器ユニットが用いられる。
【0004】π型抵抗減衰器ユニットの減衰量ATT
(π)と各抵抗値R1,R2、及び、T型抵抗減衰器ユニ
ットの減衰量ATT(T)と各抵抗値R3,R4の関係を
下記(1)〜(4)式に示す。なお、各抵抗値R1〜R4は、そ
れぞれ特性インピーダンスZoで正規化した正規化抵抗
値である。
【0005】
【数1】 ATT(π)=20log{(R2−1)/(R2+1)}・・・(1) R1=2・R2/(R2 2−1) ・・・(2) ATT(T)=20log{(1+R3)/(1−R3)}・・・(3) R4=(1−R3 2)/2・R3 ・・・(4)
【0006】動作時には、抵抗減衰器ユニット5Aを含
む経路を第1経路、抵抗減衰器ユニット5Bを含む経路
を第2経路、抵抗減衰器ユニット5Cを含む経路を第3
経路と規定し、SPMT切換器3,4を所望の経路に切
り換えることにより3種類の減衰量A[dB]、B[d
B]、C[dB]を任意に選択する。なお、実際の応用
場面においては、減衰量は上記3種類に限定されず、種
々の減衰量を用意することができ、その切換原理は上述
の場合と全く同様となる。
【0007】図14は、上記原理図に対応する可変減衰
器の具体的な回路構成図であり、入力側のSPMT切換
器3を構成するFET30A〜30Cのドレイン端子D
がそれぞれ高周波入力端1に接続され、出力側のSPM
T切換器4を構成するFET40A〜40Cのドレイン
端子Dが高周波出力端2に接続されている。また、各F
ETのソース端子Cが抵抗減衰器50A〜50Cの入出
力端子に接続され、各ゲート端子GはコンデンサCG
介して高周波的に短絡され、またコンデンサCGとの接
続点には、上記制御電圧を印加するための制御電圧入力
端31A〜31C,41A〜41Cが、それぞれ高周波
阻止用のインダクタLGを介して配置されている。
【0008】制御電圧には、例えば当該FETのゲート
ピンチオフ電圧と同程度の負極性電圧及び0Vの電圧を
選択的に用いる。例えば、第1経路に属する制御電圧入
力端31A、41Aに0V、他の経路に属する制御電圧
入力端に上記負極性電圧を印加すると、FET30A,
40Aのドレイン−ソース間チャネル抵抗は、上記特性
インピーダンスZoよりも十分小さくなる。一方、他の
FETのチャネル内には空乏層が拡がり、極めて大きな
抵抗値を呈する。その結果、信号入力端1に導かれるマ
イクロ波は、抵抗減衰器ユニット50Aを含む第1経路
のみを通過し、他の経路は遮断状態となる。つまり、信
号入力端1と信号出力端2との間の減衰量はA[dB]
となる。
【0009】この減衰量をB[dB]に切り換えるとき
は、第2経路に属する制御電圧入力端31B,41Bに
0Vの電圧、他の経路に属する制御電圧入力端に上記負
極性電圧を印加して抵抗減衰器ユニット50Bを含む第
2経路のみを通過状態にする。減衰量をC[dB]に切
り換える場合も同様の操作によって実現する。なお、S
PMT切換器6,4を構成する半導体素子としては、上
述のFETのほか、PINダイオード等も使用される。
【0010】図15は、抵抗減衰器ユニットを挿入した
経路と無減衰の経路とを切換える可変減衰器の原理図で
あり、(a)はいわゆるπ型の抵抗減衰器ユニット5を
使用した場合、(b)はT型の抵抗減衰器ユニット5’
を使用した場合の例である。なお、図12の原理図と同
一機能の部品には同一符号を付している。このような構
成の可変減衰器では、所定減衰量の抵抗減衰器ユニット
5(又は5’)と無損失の伝送線路6とをSPMT切換
器(図示の例では、単極双投切換器:SPDT切換器)
3,4により選択的に切り換えてマイクロ波を通過させ
る。
【0011】図16は上記原理図に対応する可変減衰器
の具体的な回路構成図であり、信号入力端1と信号出力
端2との間に、直流阻止用コンデンサCDを挿入接続す
るとともに、FET32A,42A、直流阻止用コンデ
ンサCS、抵抗減衰器ユニット51を含む第1経路、F
ET32B,42B、直流阻止用コンデンサCSを含む
第2経路を形成している。各FETのゲート端子Gはコ
ンデンサCGを介して高周波的に短絡され、またコンデ
ンサCGとの接続点には、上述の負極性電圧と0Vの制
御電圧を選択的に印加するための制御電圧入力端32
A,33B,42A〜42Bが、それぞれ高周波阻止用
のインダクタLGを介して配置されている。
【0012】上記回路構成において、例えば、第1経路
に属する制御電圧入力端33A、43Aに0V、第2経
路に属する制御電圧入力端33B,43Bに上記負極性
電圧を印加すると、FET32A,42Aのドレイン−
ソース間チャネル抵抗は、特性インピーダンスZoより
も十分小さくなる。このとき、他方のFET32B,4
2Bのチャネル内には空乏層が拡がり、極めて大きな抵
抗値を呈する。その結果、第2経路は遮断され、信号入
力端1に導かれるマイクロ波は、第1経路のみを通過
し、抵抗減衰器ユニット51で減衰されて信号出力端2
に至る。経路を切り換えるときは、各制御電圧入力端に
印加する制御電圧のレベルを逆にする。このような可変
減衰器は、図16のように単独で使用されるほか、図1
7に示すように、多段縦続して複数種類の減衰量が得ら
れるステップ減衰器としても使用される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、種々の
構成の可変減衰器が高周波帯において使用されている
が、従来の可変減衰器には、下記のような解決すべき課
題が残されていた。 (1)図14の構成の可変減衰器では、SPMT切換器
を構成するFET等の半導体素子が、可変する減衰量の
種類の倍数だけ必要となるので、信号切換器の構成、ひ
いては可変減衰器自体の回路構成が複雑となり、サイズ
が大型化するとともに製造コストが上昇する。 (2)また、図14の構成において、最小減衰量は、抵
抗減衰器ユニット5A〜5Cを伝送線路に置き換えた経
路の挿入損失で決まるが、上述の第1〜第3経路には、
信号切換器を構成するFETが常に2個含まれるので挿
入損失が大きく、無駄な電力消費が避けられない。 (3)一方、図16の構成の可変減衰器でも、経路切換
に用いる信号切換器としてのFETが1減衰量当り4個
必要となるので、図14の場合同様、複雑な回路構成と
なり、特に、図17のようなステップ減衰器として使用
する場合には、段数の4倍のFETが必要となるので、
回路規模が非常に大きくなる。 (4)更に、信号切換器として上述のようにFETを用
いる場合、その入出力端子間の導通又は遮断は、0V及
び負極性電圧を選択的にゲート端子に印加することによ
り行われる。そのため、負極性電圧を出力する電源回路
が別途必要となり、この回路の消費電力及びコストが問
題となる。 本発明は、かかる課題を解決し、従来品と同一機能を保
持しつつ回路構成を簡略化し得る構成の可変減衰器を提
供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する第1発明の可変減衰器は、複数の抵抗減衰器ユニッ
トを、特性インピーダンスZoの線路と整合する信号入
力端及び信号出力端に対して並列配置するとともに、各
抵抗減衰器ユニットの入力部と前記信号入力端、及び、
各抵抗減衰器ユニットの出力部と前記信号出力端の間
に、信号の導通又は遮断を切り換える信号切換器を各々
接続し、導通状態の前記信号切換器と抵抗減衰器ユニッ
トとを含む経路を前記信号入力端に導かれた高周波信号
が選択的に通過する構成の可変減衰器において、前記複
数の抵抗減衰器ユニットのうち、少なくとも2つの抵抗
減衰器ユニットの入出力部のインピーダンスZを√2・
Zoに設定するとともに、これら2つの抵抗減衰器ユニ
ットのいずれかを含む第1経路と第2経路の一方又は双
方を同時に導通させる信号切換器制御手段を設け、双方
の経路が同時に導通したときは2つの抵抗減衰器ユニッ
トによる合成減衰量を前記高周波信号に与える構成とし
たことを特徴とする。
【0015】図1は、上記第1発明の原理図であり、便
宜上、減衰量がA[dB],B[dB]の2つの抵抗減
衰器ユニット7A,7Bを並列に接続した例を示してい
る。図中、符号7Cは、実体としては存在しないが、抵
抗減衰器ユニット7A,7Bの並列合成の結果新たに生
ずる減衰量C[dB]を表している。信号切換器3,4
も、実際には単極双投切換器(SPDT切換器)である
が、その機能は、図示のごとく単極3投切換器(SP3
T切換器)相当となる。このような構成では、信号切換
器3,4において第1の抵抗減衰器ユニット7Aを選択
し、減衰量A[dB]を得たときの電圧反射係数は(√
2−1)/(√2+1)となり、実用上は殆ど問題とな
らない値となる。また、信号切換器3,4が第2の抵抗
減衰器ユニット7Bを選択し、減衰量B[dB]を得た
ときの電圧反射係数は、(√2−1)/(√2+1)と
なり、この値も実用上は問題とはならない。更に、第1
及び第2の抵抗減衰器ユニット7A,7Bを選択して減
衰量C[dB]を得たときのインピーダンスZは、図示
の如くZo/√2となるが、この場合の電圧反射係数は
上記の場合と同様となり、相変わらず実用上問題となら
ず、安定に動作する。従って、3種類の減衰量を得るた
めの抵抗減衰器ユニット及び信号切換器が2経路分で足
り、回路構成が簡略化される。
【0016】次に、図2を参照して第1の抵抗減衰器ユ
ニット7Aと第2の抵抗減衰器ユニット7Bとによる合
成減衰量の求め方を説明する。マトリクスF1とF2は、
2つの抵抗減衰器ユニット7A,7BのFマトリクスで
あり、これら抵抗減衰器ユニット7A,7Bを並列接続
したときのFマトリクスがFoとなる。このマトリクス
oより求められる合成減衰量ATT0[dB]は、下記
(5)式のようになる。
【0017】
【数2】 ATT0=20log{2/(Ao+Bo+Co+Do)}[dB]・・・(5)
【0018】また、第2発明の可変減衰器は、図3に示
すように、第1発明の可変減衰器において、更に、信号
入力端1と信号出力端2とを特性インピーダンスがZo
の線路6で接続して高周波信号が無減衰で通過する第3
経路を付加するとともに、該線路6に信号切換器、例え
ば半導体素子を挿入接続したことを特徴とする。このよ
うな構成では、上記線路6の1部に1つの信号切換器を
設けるだけで無減衰の経路を付加することができる。
【0019】また、第3発明に係る可変減衰器は、図4
に示すように、高周波信号が通過する信号入出力端1,
2間の線路を、所定減衰量の第1線路と無減衰の第2線
路のいずれか一方に切り換えるいわゆるπ型構造の可変
減衰器であり、前記線路に挿入接続された第1の負荷
(図示の例では抵抗器)R1と、この第1の負荷R1の両
端と接地線とを結ぶ線路に各々挿入接続された第2及び
第3の負荷R2と、前記線路より導かれた高周波信号の
導通又は遮断を切り換える第1乃至第3の信号切換器
8,9A,9Bとを有し、第1の信号切換器8は、第1
の負荷R1と並列に接続され、第2及び第3の信号切換
器9A,9Bは、各々第2及び第3の負荷R2と直列に
接続されて第1の信号切換器8が遮断のときに導通し、
第1の信号切換器8が導通のときに遮断する構成とした
ことを特徴とする。これにより、信号入力端1に導かれ
た高周波信号が、前者の場合には、前記(1)式及び(2)式
の関係式より求まる減衰量で減衰され、後者の場合に
は、無減衰で信号出力端2に至る。
【0020】第4発明に係る可変減衰器は、図5に示す
ように、高周波信号が通過する信号入出力端1,2間の
線路を、所定減衰量の第1線路と無減衰の第2線路のい
ずれか一方に切り換えるT型構造の可変減衰器であり、
前記線路に直列に挿入接続された第1及び第2の負荷R
3と、これら第1及び第2の負荷R3の接続部と接地線と
を結ぶ線路に挿入接続された第3の負荷R4と、前記線
路より導かれた高周波信号の導通又は遮断を切り換える
第1乃至第3の信号切換器8A,8B,9とを有し、第
1及び第2の信号切換器8A,8Bは、各々第1及び第
2の負荷R3と並列に接続され、第3の信号切換器9
は、第3の負荷R4と直列に接続されて第1及び第2の
信号切換器8A,8Bが共に遮断のときに導通し該第1
及び第2の信号切換器8A,8Bが共に導通のときに遮
断する構成であることを特徴とする。これにより、信号
入力端1に導かれた高周波信号が、前者の場合には、前
記(3)式及び(4)式の関係式より求まる減衰量で減衰さ
れ、後者の場合には、無減衰で信号出力端2に至る。
【0021】なお、上記第1乃至第4発明の可変減衰器
において、信号切換器3,4,8,8A,8B,9,9
A,9Bは、例えばそのゲート端子に二値レベルの直流
電圧を選択的に印加して前記高周波信号が通過する入出
力端子間を導通又は遮断する半導体素子を含み、前記入
力端子又は出力端子に所定レベルの第1の直流電圧、例
えば3Vの正極性電圧を印加するとともに、前記ゲート
端子に前記第1の直流電圧と同極性且つ同レベルの第2
の直流電圧(3V)及びゼロレベルの第3の直流電圧
(0V)を選択的に印加する構成であるものとする。こ
のような構成では、ゲート端子に3Vを印加すると、ゲ
ート端子と入出力端子との間の電位差が無くなり、チャ
ネルの空乏層が小さくなるので、入出力端子間は導通状
態となる。他方、ゲート端子に0Vを印加すると、ゲー
ト端子は入出力端子よりも相対的に3V低くなり、チャ
ネルの空乏層が拡がって入出力端子間は遮断状態とな
る。このように、同一極性の電圧のみで信号の導通/遮
断が可能になる。
【0022】
【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。なお、本発明は、従来の可変減衰器を改良
したものなので、従来技術を示す図12〜図16と同一
構成要素については同一符号を付して説明する。 (第1実施例)図6は、第1発明に係る可変減衰器の一
実施例であり、マイクロ波帯で使用する可変減衰器の具
体的な回路構成図を示す。図中、符号1は信号入力端、
2は信号出力端であり、これに連なる外部回路あるいは
ネットワークの特性インピーダンスZoに対して整合が
とられている。
【0023】70A,70Bは、図1に示した抵抗減衰
器ユニット7A,7Bの具体例を示すT型の抵抗減衰器
ユニットで、その減衰量はそれぞれA[dB],B[d
B]であり、入出力部のインピーダンスZは、各々√2
・Zoにて整合がとられている。30A,30B,40
A,40Bは、図1のSPDT切換器3,4を構成する
FETであり、そのソース端子Sには直流阻止用コンデ
ンサCS、ドレイン端子Dには直流阻止用コンデンサCD
がそれぞれ接続されている。また、ゲート端子Gには高
周波短絡用コンデンサCGが接続され、このコンデンサ
Gとゲート端子Gとの接続点には高周波阻止用のイン
ダクタLGを介して制御電圧印加端31A、31B,4
1A,41Bが配置されている。なお、インダクタLG
に代えて、高周波を阻止し得る値の高抵抗を用いること
もできる。
【0024】上記構成の可変減衰器において、各FET
30A,30B,40A,40Bの制御電圧と導通/遮
断の切換動作との関係は従来技術で説明しているのでこ
こでは省略する。本実施例では、FET30Aと抵抗減
衰器ユニット70AとFET40Aを含む径路を第1径
路、FET30Bと抵抗減衰器ユニット70BとFET
40Bを含む径路を第2径路とする。各FETの導通/
遮断切換により第1径路あるいは第2径路を選択し、所
定の減衰量A[dB]あるいはB[dB]を得る点は従
来技術と同様であるが、本実施例では、図示を省略した
制御電圧発生回路(信号切換器制御手段)で第1径路と
第2径路を同時に通過状態となるようにFETを駆動す
る。これにより、第1径路と第2径路が信号入出力端
1,2に対して並列接続となり、(3)式に示す減衰量が
得られる。このときのVSWRはいずれの場合も√2と
なり、実用上全く問題の無い値となる。従って、抵抗減
衰器ユニットとその両端のFETを2組設けることで3
種類の減衰量が得られ、可変減衰器の回路規模の縮小を
図ることができる。
【0025】(第2実施例)図7は、第2発明に係る可
変減衰器の一実施例の回路構成図であり、上記第1実施
例の構成に、更に、無損失モードを付加した点に特徴が
ある。符号70A,70Bは、第1実施例と同じ抵抗減
衰器ユニットである。図7において、特性インピーダン
スZoの線路に挿入されたFET60Aとその制御電圧
印加端61A以外は、第1実施例と同様なのでその説明
を省略する。
【0026】本実施例では、FET60Aを含む経路を
第3径路とし、この径路が無損失モードに相当すること
を説明する。FET60Aのソース端子Sとドレイン端
子D間の電位差はゼロなので、制御電圧印加端61Aに
0Vを印加すると、ドレイン−ソース間チャネル抵抗は
特性インピーダンスZoに対して十分小さくなり、この
径路はマイクロ波が通過できる状態となる。このとき、
他の経路に属する制御電圧印加端31A,31B,41
A,41Bに、ゲートピンチオフ電圧と同程度の負極性
電圧を印加すれば、これら他の経路のFETのドレイン
−ソース間チャネル内に空乏層が発生し、チャネル抵抗
は特性インピーダンスZoの20倍以上となり、信号切
換器としては遮断状態となる。このため、マイクロ波の
殆どは第3の径路を通過する。
【0027】なお、このとき、全く無損失で通過するこ
とが理想であるが、実際はチャネル抵抗による損失、径
路の不整合による若干の損失などが生じ、無損失とはな
らない。このときの減衰量を最小減衰量と呼ぶ。最小減
衰量以外の減衰量A[dB]、B[dB]及びC[d
B]の実現は、前述の第1実施例と同じであり、このと
きのFET60Aの制御電圧印加端61Aに印加する制
御電圧は、負極性電圧である。このように、この実施例
によれば、最小減衰量を低減して無駄な電力消費を無く
すための経路に使用するFETの個数を減らすことがで
き、可変減衰器の回路規模を縮小することができる。
【0028】(第3実施例)上記最小減衰量を含む可変
減衰器の応用例となる第3実施例の構成を図8に示す。
図8の可変減衰器は、1.5[GHz]付近で試作した
最小減衰量が約1[dB]で、その他は、三つの抵抗減
衰器ユニット70C,70D,70Eで、4[dB]、
8[dB]、12[dB]、16[dB]及び20[d
B]の5種類の減衰量を選択できる可変減衰器の例であ
る。
【0029】このうち、4[dB]、12[dB]、2
0[dB]は、前述のFETの導通/遮断の切換動作に
より、各々の減衰量の径路を直接選択する。また、減衰
量8[dB]は、減衰量4[dB]の径路と減衰量12
[dB]の径路を同時に通過状態とし、これら径路の並
列回路により実現している。減衰量16[dB]は、減
衰量12[dB]と20[dB]の並列回路により実現
している。この回路構成による可変減衰器の減衰特性実
測値を図9(a)、反射減衰特性の実測値を図9(b)
に示す。これら実測値から明かなように、実用上全く問
題の無い特性が得られることがわかる。従って、この実
施例によれば、多種類の減衰量をより少ない回路構成で
実現することができ、製造コストが格段に低減する効果
がある。
【0030】(第4実施例)図10は、第4発明に係る
可変減衰器の一実施例であり、図4の原理図に対応する
ものである。抵抗器R1、R2は、いわゆるπ型の抵抗減
衰器ユニットの個々の負荷となる素子で、所定の減衰量
に対する各抵抗値の決定は、前記(1)式及び(2)式の関係
式に従う。また、符号80は、図4における第1の信号
切換器8に対応する第1のFET、90A及び90B
は、第2及び第3の信号切換器9A,9Bに対応する第
2及び第3のFETである。
【0031】これらFET80,90A,90Bは、そ
のゲート端子Gを高周波短絡用コンデンサCGを介して
接地し、制御電圧は、高周波阻止用インダクタLGを介
して制御電圧印加端81,91A、91Bより印加す
る。これらインダクタLGに代えて高抵抗を用いること
ができるのは前述の場合と同様である。また、第1及び
第2のFET80,90Aのドレイン端子Dは、直流阻
止用コンデンサCDを介して信号入力端1と接続し、第
1のFET80のソース端子S及び第3のFET90B
のドレイン端子Dは、直流阻止用コンデンサCDを介し
て信号出力端2に接続している。第2及び第3のFET
90A,90Bのソース端子Sは、いずれも抵抗器R2
と高周波短絡用コンデンサCSを介して接地し、更にそ
のドレイン端子Dには、高周波阻止用インダクタL
D(又は高抵抗)を介して直流電圧印加端10を配置し
ている。
【0032】次に上記構成の可変減衰器の動作を説明す
る。直流電圧印加端10に正極性の直流電圧、例えば3
Vを印加して、各FET80,90A,90Bのドレイ
ン端子D(又はソース端子S)の電位を一定に保つ。こ
の状態で第1のFET80の制御電圧印加端81に0
V、第2及び第3のFET90A,90Bの制御電圧印
加端91A,91Bに3Vをそれぞれ印加すると、第1
のFET80にはドレイン端子Dとゲート端子Gとの間
の電位差により空乏層が拡がり、チャネル抵抗が大きく
なって信号切換器としては遮断状態となる。一方、第2
のFET90A及び90Bは、空乏層が非常に小さくな
り、チャネル抵抗が十分小さな値となって信号切換器と
しては導通状態となる。従って、信号入力端1のマイク
ロ波はπ型の抵抗減衰器ユニットを通過して信号出力端
2に導かれ、その際に所定の減衰を受けることになる。
【0033】各制御電圧印加端81,91A,91Bに
印加する電圧レベルを逆にすると、第1のFET80は
導通状態、第2及び第3のFET90A,90Bは遮断
状態となり、マイクロ波は無減衰で信号出力端2に導か
れる。
【0034】以上の説明のように、この実施例によれ
ば、4個必要であった従来のこの種の可変減衰器と同様
の機能を3個のFETで実現することができ、回路規模
の縮小及びコストの低減化が可能になる。特に、この実
施例の可変減衰器は、図17に示したように多段縦続
し、ステップ減衰器として使用することができるので、
上記効果がより顕著となる。この実施例では、また、直
流電圧印加端10を設けて正極性の直流電圧(例えば3
V)を印加しておき、各FETの制御電圧印加端91
A,91B,81に上記直流電圧(3V)と0Vの電圧
を選択的に印加して導通/遮断の切換を行うようにした
ので、従前のように負極性電圧を生成する電源回路を別
途設ける必要が無くなり、TTL等のロジック信号を制
御電圧として使用することもできる。従って、回路構成
の簡略化と消費電力の低減化を同時に実現することがで
きる。なお、第1〜第3実施例では、負極性電圧を用い
た例について説明したが、この実施例のような切換機構
を導入することも勿論可能である。また、FETのチャ
ネルの種類によっては、直流電圧印加端10と各FET
のゲート端子Gに負極性電圧を印加する構成にすること
もできる。
【0035】(第5実施例)図11は、第5発明に係る
可変減衰器の一実施例であり、図5の原理図に対応する
ものである。抵抗器R3、R4は、いわゆるT型の抵抗減
衰器ユニットの個々の負荷となる素子で、所定の減衰量
に対する各抵抗値の決定は、前述の(3)式及び(4)式の関
係式に従う。
【0036】また、符号82A,82Bは、図5におけ
る第1及び第2の信号切換器8A,8Bに対応する第1
及び第2のFET、92は、第3の信号切換器9に対応
する第3のFETである。これらFET82A,82
B,92は、そのゲート端子Gを高周波短絡用コンデン
サCGを介して接地し、制御電圧は、高周波阻止用イン
ダクタLG(又は高抵抗)を介して制御電圧印加端83
A,83B、93より印加する。また、第1のFET8
2のソース端子Sは、直流阻止用コンデンサCSを介し
て信号入力端1と接続し、第2のFET82Bのソース
端子Sは、直流阻止用コンデンサCSを介して信号出力
端2に接続し、第3のFET92のソース端子Sは、抵
抗器R4と高周波短絡用コンデンサCSを介して接地して
いる。更に各FET82A,82B,92のドレイン端
子Dには、高周波阻止用インダクタLD(又は高抵抗)
を介して直流電圧印加端10を配置している。
【0037】上記構成の可変減衰器において、直流電圧
印加端10に正極性の直流電圧(例えば3V)を印加す
るとともに、各FET82A,82B,92の制御電圧
印加端83A,83B,93に上記直流電圧と0Vの電
圧を選択的に切り換える場合の導通/遮断の切換動作の
関係は、第4実施例と同様となる。即ち、第1及び第2
のFET82A,82Bが共に遮断状態のときは第3の
FET92が導通し、信号入力端1のマイクロ波は、T
型の抵抗減衰器ユニットを通過して信号出力端2に導か
れ、その際に所定の減衰を受ける。他方、制御電圧のレ
ベルを逆にして第1及び第2のFET信号切換器82
A,82Bが共に導通になったときは第3のFET92
が遮断状態となり、マイクロ波は、無減衰で信号出力端
2に導かれる。この実施例においても、使用するFET
は3個で済み、第4実施例と同様の効果が得られる。
【0038】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第1発
明の可変減衰器によれば、2つの抵抗減衰器ユニットを
並列接続したときの減衰量を、あたかも別に設けた抵抗
減衰器ユニットによる減衰量の如く使用することができ
るので、信号切換器数の節約が可能になり、サイズの小
型化、コスト低減化が図れる効果がある。
【0039】また、従来、最小減衰量は、信号切換器と
伝送線路との組合せで実現していたので、この経路は導
通/遮断の信号切換器を2つ含み、そのために損失増加
と無駄な電力消費があったが、第2発明の可変減衰器に
よれば、この経路に含まれる信号切換器は1つで足り、
損失を低減できるとともに、全体の回路構成要素の数量
が減るのでコスト低減も図れる効果がある。
【0040】また、第3及び第4発明の可変減衰器によ
れば、従来4つの信号切換器によって実現していた機能
を3つの信号切換器で実現できるので、コストが低減す
る効果がある。この種の可変減衰器を多段縦続してMM
IC化すれば、この発明の効果はより顕著になる。
【0041】更に、信号切換器の機能をFET等の半導
体素子にて実現する場合、その入出力端子に一定の直流
電圧を印加しておき、同一極性の直流電圧及びゼロレベ
ルの電圧をゲート端子に選択的に印加するようにすれ
ば、単極性の電源回路のみを可変減衰器内に設ければ良
いので、従来のように異極性の電圧を生成する回路が不
要になる効果があり、消費電力の節約が可能になる。ま
た、制御電圧にTTL等のロジック信号を流用できるの
で、回路設計がより容易になる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明に係る可変減衰器の原理図。
【図2】図1の原理図において、2つの抵抗減衰器ユニ
ットによる合成減衰量の求め方を説明するFマトリクス
の説明図。
【図3】第2発明に係る可変減衰器の原理図。
【図4】第3発明に係る可変減衰器の原理図。
【図5】第4発明に係る可変減衰器の原理図。
【図6】第1発明に係る可変減衰器の具体的な回路構成
図。
【図7】第2発明に係る可変減衰器の具体的な回路構成
図。
【図8】図7の構成による可変減衰器の応用例を示す回
路構成図。
【図9】(a)は図8の構成による減衰特性実測値、
(b)は反射減衰特性実測値。
【図10】第3発明に係る可変減衰器の具体的な回路構
成図。
【図11】第4発明に係る可変減衰器の具体的な回路構
成図。
【図12】従来の可変減衰器の原理図。
【図13】(a)はπ型抵抗減衰器ユニットの具体的構
成図、(b)はT型抵抗減衰器ユニットの具体的構成
図。
【図14】図12の原理図に基づく従来の可変減衰器の
具体的な回路構成図。
【図15】従来の他の構成に係る可変減衰器の原理図で
あり、(a)はπ型抵抗減衰器ユニットを含む場合、
(b)はT型抵抗減衰器ユニットを含む場合の例。
【図16】図15(a)の原理図に基づく可変減衰器の
具体的な回路構成図。
【図17】可変減衰器を多段縦続して成るステップ減衰
器の説明図。
【符号の説明】
1 信号入力端 2 信号出力端 3,4、8、8A、8B,9,9A,9B 信号切換器 5,5',5A〜5C,7A,7B 抵抗減衰器ユニット 6 特性インピーダンスZoの無損失線路 30A〜30C,40A〜40C,60A,80,82A,82B,90A,90B FET
(半導体素子) 31A〜31C,41A〜41C,61A,81,83A,83B,91A,91B 制御電
圧印加端 10 直流電圧印加端 R1〜R4 抵抗減衰器ユニットを構成する正規化抵抗値

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の抵抗減衰器ユニットを、特性イン
    ピーダンスZoの線路と整合する信号入力端及び信号出
    力端に対して並列配置するとともに、各抵抗減衰器ユニ
    ットの入力部と前記信号入力端、及び、各抵抗減衰器ユ
    ニットの出力部と前記信号出力端の間に、信号の導通又
    は遮断を切り換える信号切換器を各々接続し、導通状態
    の前記信号切換器と抵抗減衰器ユニットとを含む経路を
    前記信号入力端に導かれた高周波信号が選択的に通過す
    る構成の可変減衰器において、 前記複数の抵抗減衰器ユニットのうち、少なくとも2つ
    の抵抗減衰器ユニットの入出力部のインピーダンスZを
    √2・Zoに設定するとともに、これら2つの抵抗減衰
    器ユニットのいずれかを含む第1経路と第2経路の一方
    又は双方を同時に導通させる信号切換器制御手段を設
    け、双方の経路が同時に導通したときは2つの抵抗減衰
    器ユニットによる合成減衰量を前記高周波信号に与える
    構成としたことを特徴とする可変減衰器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の可変減衰器において、更
    に、 前記信号入力端と信号出力端とを特性インピーダンスが
    Zoの線路で接続して前記高周波信号が無減衰で通過す
    る第3経路を付加するとともに、該線路に前記信号切換
    器を挿入接続したことを特徴とする可変減衰器。
  3. 【請求項3】 高周波信号が通過する信号入出力端間の
    線路を、所定減衰量の第1線路と無減衰の第2線路のい
    ずれか一方に切り換える可変減衰器において、 前記線路に挿入接続された第1の負荷と、この第1の負
    荷の両端と接地線とを結ぶ線路に各々挿入接続された第
    2及び第3の負荷と、前記線路より導かれた高周波信号
    の導通又は遮断を切り換える第1乃至第3の信号切換器
    とを有し、 第1の信号切換器は、前記第1の負荷と並列に接続さ
    れ、第2及び第3の信号切換器は、各々前記第2及び第
    3の負荷と直列に接続されて前記第1の信号切換器が遮
    断のときに導通し該第1の信号切換器が導通のときに遮
    断する構成であることを特徴とする可変減衰器。
  4. 【請求項4】 高周波信号が通過する信号入出力端間の
    線路を、所定減衰量の第1線路と無減衰の第2線路のい
    ずれか一方に切り換える可変減衰器において、 前記線路に直列に挿入接続された第1及び第2の負荷
    と、これら第1及び第2の負荷の接続部と接地線とを結
    ぶ線路に挿入接続された第3の負荷と、前記線路より導
    かれた高周波信号の導通又は遮断を切り換える第1乃至
    第3の信号切換器とを有し、 第1及び第2の信号切換器は、各々前記第1及び第2の
    負荷と並列に接続され、第3の信号切換器は、前記第3
    の負荷と直列に接続されて前記第1及び第2の信号切換
    器が遮断のときに導通し該第1及び第2の信号切換器が
    導通のときに遮断する構成であることを特徴とする可変
    減衰器。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかの項記載の可
    変減衰器において、 前記信号切換器は、そのゲート端子に二値レベルの直流
    電圧を選択的に印加して前記高周波信号が通過する入出
    力端子間を導通又は遮断する半導体素子を含み、前記入
    力端子又は出力端子に所定レベルの第1の直流電圧を印
    加するとともに、前記ゲート端子に前記第1の直流電圧
    と同極性且つ同レベルの第2の直流電圧及びゼロレベル
    の第3の直流電圧を選択的に印加する構成であることを
    特徴とする可変減衰器。
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