JPH10256853A - 可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器 - Google Patents
可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器Info
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- JPH10256853A JPH10256853A JP6103397A JP6103397A JPH10256853A JP H10256853 A JPH10256853 A JP H10256853A JP 6103397 A JP6103397 A JP 6103397A JP 6103397 A JP6103397 A JP 6103397A JP H10256853 A JPH10256853 A JP H10256853A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】線形性が良好でかつ構成が簡単な可変利得機能
を有する高周波増幅器を実現するのに適した可変減衰器
を提供する。 【解決手段】入力端子１と出力端子２の間に接続された
第１の抵抗１１と、入力端子１に一端が接続され、他端
がバイアス電源１４に接続された第２の抵抗１２とから
なる減衰要素に、第１の抵抗１１の両端にソースおよび
ドレインが接続され、ゲートが減衰量制御端子３に接続
された減衰量可変用ＦＥＴ１３を付加した可変減衰器。
を有する高周波増幅器を実現するのに適した可変減衰器
を提供する。 【解決手段】入力端子１と出力端子２の間に接続された
第１の抵抗１１と、入力端子１に一端が接続され、他端
がバイアス電源１４に接続された第２の抵抗１２とから
なる減衰要素に、第１の抵抗１１の両端にソースおよび
ドレインが接続され、ゲートが減衰量制御端子３に接続
された減衰量可変用ＦＥＴ１３を付加した可変減衰器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＨｚ帯のような
超高周波帯域で使用される高周波増幅器に係り、特に利
得可変機能を有する高周波増幅器に関する。
超高周波帯域で使用される高周波増幅器に係り、特に利
得可変機能を有する高周波増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】移動通信の需要増第に伴い、携帯電話機
その他の移動通信機器の小型化、低価格化の要求が高ま
っている。この要求に対し、移動通信機器に用いられる
高周波増幅器などの高周波回路について、その機能をで
きるだけ集積してチップ数を減らす方向に研究開発が進
められている。
その他の移動通信機器の小型化、低価格化の要求が高ま
っている。この要求に対し、移動通信機器に用いられる
高周波増幅器などの高周波回路について、その機能をで
きるだけ集積してチップ数を減らす方向に研究開発が進
められている。
【０００３】一般に、高周波増幅器は個体差や温度変動
などにより利得が変動する。また、高周波増幅器の信号
源側に位置する変調器などの出力振幅にも個体差があ
る。このような高周波増幅器自体の利得変動や入力信号
の振幅変動に対処するために、高周波増幅器に可変利得
増幅器や可変減衰器を用いて利得可変機能を持たせるこ
とが多く行われている。
などにより利得が変動する。また、高周波増幅器の信号
源側に位置する変調器などの出力振幅にも個体差があ
る。このような高周波増幅器自体の利得変動や入力信号
の振幅変動に対処するために、高周波増幅器に可変利得
増幅器や可変減衰器を用いて利得可変機能を持たせるこ
とが多く行われている。
【０００４】高周波増幅器に利得可変機能を持たせる場
合、移動通信機器の仕様に合致した増幅器出力を維持す
るために、特にディジタル移動通信用の移動通信機器で
は、利得を変えても線形性が大きく変化しないことが要
求される。
合、移動通信機器の仕様に合致した増幅器出力を維持す
るために、特にディジタル移動通信用の移動通信機器で
は、利得を変えても線形性が大きく変化しないことが要
求される。
【０００５】高周波増幅器の利得可変機能を実現するた
めに、幾つかの方法が提案されている。第１は、カスケ
ード接続した二つのＦＥＴまたはデュアルゲートＦＥＴ
により構成される可変利得増幅器を用いる方法である。
めに、幾つかの方法が提案されている。第１は、カスケ
ード接続した二つのＦＥＴまたはデュアルゲートＦＥＴ
により構成される可変利得増幅器を用いる方法である。
【０００６】図５は前者の例を示したもので、ＦＥＴＱ
１１，Ｑ１２はカスケード接続され、ＦＥＴＱ１１のゲ
ートは高周波入力端子ＲＦinに接続され、ＦＥＴＱ１２
のドレインは高周波出力ＲＦout に接続される。ＦＥＴ
Ｑ１１のゲートには抵抗Ｒ１１を介して利得制御電源Ｖ
ｇが接続されており、またＦＥＴＱ１２のゲートには抵
抗Ｒ１２を介してバイアス電源Ｖｃが接続されている。
１１，Ｑ１２はカスケード接続され、ＦＥＴＱ１１のゲ
ートは高周波入力端子ＲＦinに接続され、ＦＥＴＱ１２
のドレインは高周波出力ＲＦout に接続される。ＦＥＴ
Ｑ１１のゲートには抵抗Ｒ１１を介して利得制御電源Ｖ
ｇが接続されており、またＦＥＴＱ１２のゲートには抵
抗Ｒ１２を介してバイアス電源Ｖｃが接続されている。
【０００７】このような可変利得増幅器は、利得制御電
源Ｖｇの電圧を制御することにより利得を変えることが
可能であるが、線形性に難がある。すなわち、携帯電話
機では電源の低電圧化が進み、例えば３Ｖ以下というよ
うな低電圧動作が要求されているが、カスケード接続ま
たはデュアルゲートＦＥＴの場合、実質的に２つのＦＥ
Ｔが電源に対して直列に接続される構成となるため、Ｆ
ＥＴのＶｄｓ（ドレイン・ソース間電圧）を十分に確保
することが難しく、原理的に歪みやすい。このことか
ら、低電圧化の進むディジタル移動通信用の移動通信機
器に要求される線形性のスペックを満たすことは困難で
あった。
源Ｖｇの電圧を制御することにより利得を変えることが
可能であるが、線形性に難がある。すなわち、携帯電話
機では電源の低電圧化が進み、例えば３Ｖ以下というよ
うな低電圧動作が要求されているが、カスケード接続ま
たはデュアルゲートＦＥＴの場合、実質的に２つのＦＥ
Ｔが電源に対して直列に接続される構成となるため、Ｆ
ＥＴのＶｄｓ（ドレイン・ソース間電圧）を十分に確保
することが難しく、原理的に歪みやすい。このことか
ら、低電圧化の進むディジタル移動通信用の移動通信機
器に要求される線形性のスペックを満たすことは困難で
あった。
【０００８】高周波増幅器の利得可変機能を実現する第
２の方法は、ＦＥＴを用いた可変減衰器により高周波信
号をバイパスさせる方法である。図６はその一例を示し
たものであり、高周波入力端子ＲＦinと高周波出力端子
ＲＦout との間の主信号路にバイパス用ＦＥＴＱ２１の
ドレインが接続され、ＦＥＴＱ２１のソースはバイアス
電源Ｖｄに接続されるとともに、キャパシタＣ２１を介
して接地されている。また、ＦＥＴＱ２１のドレイン・
ソース間に抵抗Ｒ２１が接続されている。さらに、ＦＥ
ＴＱ２１のゲートには抵抗Ｒ２２を介して利得制御電源
Ｖｇが接続されている。利得制御電源Ｖｇの電圧、すな
わちＦＥＴＱ２１のゲート電位を変えてＦＥＴＱ２１の
ドレイン・ソース間抵抗を変化させることにより、バイ
パス量が変化するので、高周波入力端子ＲＦinと高周波
出力端子ＲＦout 間の減衰量を変化させることができ
る。
２の方法は、ＦＥＴを用いた可変減衰器により高周波信
号をバイパスさせる方法である。図６はその一例を示し
たものであり、高周波入力端子ＲＦinと高周波出力端子
ＲＦout との間の主信号路にバイパス用ＦＥＴＱ２１の
ドレインが接続され、ＦＥＴＱ２１のソースはバイアス
電源Ｖｄに接続されるとともに、キャパシタＣ２１を介
して接地されている。また、ＦＥＴＱ２１のドレイン・
ソース間に抵抗Ｒ２１が接続されている。さらに、ＦＥ
ＴＱ２１のゲートには抵抗Ｒ２２を介して利得制御電源
Ｖｇが接続されている。利得制御電源Ｖｇの電圧、すな
わちＦＥＴＱ２１のゲート電位を変えてＦＥＴＱ２１の
ドレイン・ソース間抵抗を変化させることにより、バイ
パス量が変化するので、高周波入力端子ＲＦinと高周波
出力端子ＲＦout 間の減衰量を変化させることができ
る。
【０００９】この可変減衰器は、高周波増幅器における
増幅素子と出力整合回路の間、あるいは多段増幅器の段
間に配置される。しかし、この構成では増幅素子により
増幅された後の電圧振幅の大きい位置でバイパスを行う
ために、バイアス用ＦＥＴＱ２１の非線形に基づく歪み
が出力に発生しやすいという問題と、減衰量が大きくな
った場合、バイパス用ＦＥＴＱ２１のドレイン側から見
たインピーダンスが低くなるために、減衰量が小さい場
合に比較して増幅素子の負荷線が急傾斜となり、電流振
幅に起因する歪みが出力に発生しやすいという問題があ
る。
増幅素子と出力整合回路の間、あるいは多段増幅器の段
間に配置される。しかし、この構成では増幅素子により
増幅された後の電圧振幅の大きい位置でバイパスを行う
ために、バイアス用ＦＥＴＱ２１の非線形に基づく歪み
が出力に発生しやすいという問題と、減衰量が大きくな
った場合、バイパス用ＦＥＴＱ２１のドレイン側から見
たインピーダンスが低くなるために、減衰量が小さい場
合に比較して増幅素子の負荷線が急傾斜となり、電流振
幅に起因する歪みが出力に発生しやすいという問題があ
る。
【００１０】さらに、高周波増幅器の利得を可変させる
のに適した可変減衰器として、Ｔ型減衰器またはπ型減
衰器の入出力端子の抵抗と並列に第１のＦＥＴを接続
し、さらに接地側の抵抗と直列に第２のＦＥＴを接続し
て、これら第１、第２のＦＥＴを相補的にオン・オフさ
せることで、一定のインピーダンスを保ちつつ減衰量を
変えるようにしたものも提案されている。
のに適した可変減衰器として、Ｔ型減衰器またはπ型減
衰器の入出力端子の抵抗と並列に第１のＦＥＴを接続
し、さらに接地側の抵抗と直列に第２のＦＥＴを接続し
て、これら第１、第２のＦＥＴを相補的にオン・オフさ
せることで、一定のインピーダンスを保ちつつ減衰量を
変えるようにしたものも提案されている。
【００１１】しかし、この可変減衰器では素子数が多く
なるほか、複数のＦＥＴをオン・オフ制御する制御回路
が必要となるため、回路が複雑となり、チップ面積の増
大、消費電流の増大、および歩留まりの低下といった問
題がある。このような問題を緩和しようとすると、文
献：Miyatuji.k.,and Ueda,D.,“A Low Distortion GaA
s Variable Attenuator IC for Digital Mobile Commun
ication System”,ISSCCDigest.pp.42-43,Feb.,1995に
記載されたＴ型減衰器にみられるように Octal Gate Ｆ
ＥＴやＢＳＴキャパシタといった特殊なプロセスによる
素子を用いなければならない。
なるほか、複数のＦＥＴをオン・オフ制御する制御回路
が必要となるため、回路が複雑となり、チップ面積の増
大、消費電流の増大、および歩留まりの低下といった問
題がある。このような問題を緩和しようとすると、文
献：Miyatuji.k.,and Ueda,D.,“A Low Distortion GaA
s Variable Attenuator IC for Digital Mobile Commun
ication System”,ISSCCDigest.pp.42-43,Feb.,1995に
記載されたＴ型減衰器にみられるように Octal Gate Ｆ
ＥＴやＢＳＴキャパシタといった特殊なプロセスによる
素子を用いなければならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術では高周波増幅器に利得可変機能を持たせようと
すると、線形性が劣化したり、回路構成が複雑化すると
いう問題があった。本発明は、線形性が良好でかつ構成
が簡単な可変利得機能を有する高周波増幅器を実現する
のに適した可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器
を提供することを目的とする。
の技術では高周波増幅器に利得可変機能を持たせようと
すると、線形性が劣化したり、回路構成が複雑化すると
いう問題があった。本発明は、線形性が良好でかつ構成
が簡単な可変利得機能を有する高周波増幅器を実現する
のに適した可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る可変減衰器は入力端子と出力端子との
間に接続された第１の抵抗と、入力端子に一端が接続さ
れ、他端が電源に接続された第２の抵抗と、第１の抵抗
の両端にソースおよびドレインが接続され、ゲートが減
衰量制御端子に接続された減衰量可変用ＦＥＴとを有す
ることを特徴とする。
め、本発明に係る可変減衰器は入力端子と出力端子との
間に接続された第１の抵抗と、入力端子に一端が接続さ
れ、他端が電源に接続された第２の抵抗と、第１の抵抗
の両端にソースおよびドレインが接続され、ゲートが減
衰量制御端子に接続された減衰量可変用ＦＥＴとを有す
ることを特徴とする。
【００１４】減衰量制御端子に供給する電圧を変化させ
ると、減衰量可変用ＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗
が変化することにより、入力端子と出力端子間の減衰量
が変化する。この可変減衰器では、入力端子と出力端子
間の主信号路に第１の抵抗と並列に減衰量可変用ＦＥＴ
が接続されていることから、このＦＥＴはソース・ドレ
イン間の電圧が低い状態で使用されるため、原理的に非
線形が生じにくく、これによる歪みの発生も少ない。
ると、減衰量可変用ＦＥＴのソース・ドレイン間の抵抗
が変化することにより、入力端子と出力端子間の減衰量
が変化する。この可変減衰器では、入力端子と出力端子
間の主信号路に第１の抵抗と並列に減衰量可変用ＦＥＴ
が接続されていることから、このＦＥＴはソース・ドレ
イン間の電圧が低い状態で使用されるため、原理的に非
線形が生じにくく、これによる歪みの発生も少ない。
【００１５】しかも、減衰量可変用ＦＥＴは主信号路に
挿入された抵抗にのみ並列に接続されているため、制御
回路も単なる可変電圧源のような非常に単純なものでよ
く、チップ面積の縮小や消費電流の低減および歩留まり
の向上、さらに設計の容易さなどの点で有利となる。
挿入された抵抗にのみ並列に接続されているため、制御
回路も単なる可変電圧源のような非常に単純なものでよ
く、チップ面積の縮小や消費電流の低減および歩留まり
の向上、さらに設計の容易さなどの点で有利となる。
【００１６】また、本発明は少なくとも１段の増幅用Ｆ
ＥＴを有する高周波増幅器の初段の増幅用ＦＥＴの前に
上記可変減衰器を挿入することを特徴とする。すなわ
ち、本発明に係る高周波増幅器は、高周波入力端子と初
段の増幅用ＦＥＴのゲートとの間に接続された第１の抵
抗と、高周波入力端子に直接またはキャパシタを介して
一端が接続され、他端が電源に接続された第２の抵抗
と、第１の抵抗の両端にソースおよびドレインが接続さ
れ、ゲートが減衰量制御端子に接続された減衰量可変用
ＦＥＴとを有することを特徴とする。
ＥＴを有する高周波増幅器の初段の増幅用ＦＥＴの前に
上記可変減衰器を挿入することを特徴とする。すなわ
ち、本発明に係る高周波増幅器は、高周波入力端子と初
段の増幅用ＦＥＴのゲートとの間に接続された第１の抵
抗と、高周波入力端子に直接またはキャパシタを介して
一端が接続され、他端が電源に接続された第２の抵抗
と、第１の抵抗の両端にソースおよびドレインが接続さ
れ、ゲートが減衰量制御端子に接続された減衰量可変用
ＦＥＴとを有することを特徴とする。
【００１７】さらに、この高周波増幅器における減衰量
可変用ＦＥＴのドレインと初段の増幅用ＦＥＴのゲート
との間に接続されたインピーダンス変換部をさらに有す
ることを特徴とする。このインピーダンス変換部は、初
段の増幅用ＦＥＴのゲートバイアス回路の一部を兼ねて
いてもよい。
可変用ＦＥＴのドレインと初段の増幅用ＦＥＴのゲート
との間に接続されたインピーダンス変換部をさらに有す
ることを特徴とする。このインピーダンス変換部は、初
段の増幅用ＦＥＴのゲートバイアス回路の一部を兼ねて
いてもよい。
【００１８】このように構成された高周波増幅器では、
可変減衰器自体が上記のようにもともと低歪みであるこ
とに加えて、初段の増幅用ＦＥＴの前段、すなわち高周
波信号の電圧振幅が小さい位置に可変減衰器が配置され
ているため、高周波増幅器での可変減衰器による信号歪
みが従来の高周波増幅器に比較して小さくなる。
可変減衰器自体が上記のようにもともと低歪みであるこ
とに加えて、初段の増幅用ＦＥＴの前段、すなわち高周
波信号の電圧振幅が小さい位置に可変減衰器が配置され
ているため、高周波増幅器での可変減衰器による信号歪
みが従来の高周波増幅器に比較して小さくなる。
【００１９】さらに、第１の抵抗の抵抗値を適切な値、
例えば高周波入力端子に接続される伝送線路の特性イン
ピーダンス（通常、５０Ω）以上、かつ特性インピーダ
ンスの２倍以下の値に設定し、かつ可変減衰器から出力
側を見たインピーダンスをインピーダンス変換部により
適切に設定すれば、高周波増幅器の入力ＶＳＷＲ（電圧
定在波比）を高周波増幅器の利得（可変減衰器の減衰
量）によらず、通常要求される２未満の良好な値に保つ
ことができる。
例えば高周波入力端子に接続される伝送線路の特性イン
ピーダンス（通常、５０Ω）以上、かつ特性インピーダ
ンスの２倍以下の値に設定し、かつ可変減衰器から出力
側を見たインピーダンスをインピーダンス変換部により
適切に設定すれば、高周波増幅器の入力ＶＳＷＲ（電圧
定在波比）を高周波増幅器の利得（可変減衰器の減衰
量）によらず、通常要求される２未満の良好な値に保つ
ことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の一実施形態に係る
可変減衰器の構成を示す図である。この可変減衰器１０
は、二つの抵抗１１，１２と一つの減衰量可変用ＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）１３により構成されている。
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の一実施形態に係る
可変減衰器の構成を示す図である。この可変減衰器１０
は、二つの抵抗１１，１２と一つの減衰量可変用ＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）１３により構成されている。
【００２１】まず、入力端子１と出力端子２の間に、第
１の抵抗１１が接続されている。入力端子１には、さら
に第２の抵抗１２の一端が接続され、この抵抗１２の他
端は正の電源１４に接続されている。一方、第１の抵抗
１１に対して並列に減衰量可変用ＦＥＴ１３が接続され
ている。すなわち、抵抗１１の入力端子１側の一端に減
衰量可変用ＦＥＴ１３のソースが接続され、抵抗１２の
出力端子２側の一端にＦＥＴ１３のドレインが接続され
ている。
１の抵抗１１が接続されている。入力端子１には、さら
に第２の抵抗１２の一端が接続され、この抵抗１２の他
端は正の電源１４に接続されている。一方、第１の抵抗
１１に対して並列に減衰量可変用ＦＥＴ１３が接続され
ている。すなわち、抵抗１１の入力端子１側の一端に減
衰量可変用ＦＥＴ１３のソースが接続され、抵抗１２の
出力端子２側の一端にＦＥＴ１３のドレインが接続され
ている。
【００２２】減衰量可変用ＦＥＴ１３のゲートは、抵抗
１５を介して減衰量制御端子３に接続されている。減衰
量制御端子３には、可変減衰器１０の減衰量を可変する
ための制御電圧Ｖｃが印加される。
１５を介して減衰量制御端子３に接続されている。減衰
量制御端子３には、可変減衰器１０の減衰量を可変する
ための制御電圧Ｖｃが印加される。
【００２３】このように構成された可変減衰器１０で
は、減衰量制御端子３に印加する制御電圧Ｖｃを変える
ことにより、減衰量可変用ＦＥＴ１３のソース・ドレイ
ン間抵抗が変化し、これによって抵抗１１とＦＥＴ１３
の並列合成抵抗が変化する。従って、この並列合成抵抗
と抵抗１２とで決まる可変減衰器１０の入力端子１と出
力端子２間の減衰量が変化することになる。
は、減衰量制御端子３に印加する制御電圧Ｖｃを変える
ことにより、減衰量可変用ＦＥＴ１３のソース・ドレイ
ン間抵抗が変化し、これによって抵抗１１とＦＥＴ１３
の並列合成抵抗が変化する。従って、この並列合成抵抗
と抵抗１２とで決まる可変減衰器１０の入力端子１と出
力端子２間の減衰量が変化することになる。
【００２４】さらに具体的に説明すると、減衰量可変用
ＦＥＴ１３としては、例えば−１Ｖ程度のしきい値電圧
を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴが用いられる。また、入
力端子に接続される伝送線路の特性インピーダンスが５
０Ωの場合を例にとると、第１の抵抗１１の抵抗値は３
００〜４００Ω程度、第２の抵抗１２の抵抗値は５０〜
１００Ω程度とする。また、減衰量制御端子３に印加す
る制御電圧Ｖｃは、例えば０〜３Ｖの範囲で変化する可
変電圧である。さらに、抵抗１５の抵抗値は３ｋ〜２０
ｋΩ程度である。
ＦＥＴ１３としては、例えば−１Ｖ程度のしきい値電圧
を有するＧａＡｓＭＥＳＦＥＴが用いられる。また、入
力端子に接続される伝送線路の特性インピーダンスが５
０Ωの場合を例にとると、第１の抵抗１１の抵抗値は３
００〜４００Ω程度、第２の抵抗１２の抵抗値は５０〜
１００Ω程度とする。また、減衰量制御端子３に印加す
る制御電圧Ｖｃは、例えば０〜３Ｖの範囲で変化する可
変電圧である。さらに、抵抗１５の抵抗値は３ｋ〜２０
ｋΩ程度である。
【００２５】本実施形態の可変減衰器１０では、入力端
子１と出力端子２間の主信号路に直列に挿入された第１
の抵抗１１と並列に、減衰量可変用ＦＥＴ１３が接続さ
れている。従って、この減衰量可変用ＦＥＴ１３はソー
ス・ドレイン間の電圧が低い状態で動作することから、
原理的に非線形が生じにくく、ＦＥＴ１３の非線形に起
因する歪みの発生も少ない。
子１と出力端子２間の主信号路に直列に挿入された第１
の抵抗１１と並列に、減衰量可変用ＦＥＴ１３が接続さ
れている。従って、この減衰量可変用ＦＥＴ１３はソー
ス・ドレイン間の電圧が低い状態で動作することから、
原理的に非線形が生じにくく、ＦＥＴ１３の非線形に起
因する歪みの発生も少ない。
【００２６】また、減衰量可変用ＦＥＴ１３は主信号路
に挿入された１個のみであるため、制御回路としても減
衰量制御端子３に接続される可変電圧源のような単純な
ものを用意すればよいので、集積化する場合にチップ面
積を小さくでき、また消費電流の低減、歩留まりの向
上、さらに設計の容易化を図ることができるなど、種々
の点で有利となる。
に挿入された１個のみであるため、制御回路としても減
衰量制御端子３に接続される可変電圧源のような単純な
ものを用意すればよいので、集積化する場合にチップ面
積を小さくでき、また消費電流の低減、歩留まりの向
上、さらに設計の容易化を図ることができるなど、種々
の点で有利となる。
【００２７】（第２の実施形態）次に、図２を用いて本
実施形態の可変減衰器を用いた利得可変機能を有する高
周波増幅器の一実施形態について説明する。図２におい
て、高周波入力端子２０には、例えば特性インピーダン
ス５０Ωの伝送線路を介してＧＨｚ帯の高周波信号、具
体的には例えば１．９ＧＨｚのキャリア周波数を有する
変調信号が入力される。この高周波入力端子２０に、直
流遮断用キャパシタ２１を介して、図１に示した構成の
可変減衰器１０の入力端子１が接続される。直流遮断用
キャパシタ２１は、高周波増幅器の動作周波数において
出力短絡インピーダンスが数Ω以下である。従って、動
作周波数においては高周波入力端子２０と可変減衰器１
０の入力端子１との間は、実質的に導通状態となる。
実施形態の可変減衰器を用いた利得可変機能を有する高
周波増幅器の一実施形態について説明する。図２におい
て、高周波入力端子２０には、例えば特性インピーダン
ス５０Ωの伝送線路を介してＧＨｚ帯の高周波信号、具
体的には例えば１．９ＧＨｚのキャリア周波数を有する
変調信号が入力される。この高周波入力端子２０に、直
流遮断用キャパシタ２１を介して、図１に示した構成の
可変減衰器１０の入力端子１が接続される。直流遮断用
キャパシタ２１は、高周波増幅器の動作周波数において
出力短絡インピーダンスが数Ω以下である。従って、動
作周波数においては高周波入力端子２０と可変減衰器１
０の入力端子１との間は、実質的に導通状態となる。
【００２８】可変減衰器１０の出力端子２は、インピー
ダンス変換回路２２を介して初段の増幅用ＦＥＴ２６の
ゲートに接続される。インピーダンス変換回路２２は、
可変減衰器１０の出力端子２と増幅用ＦＥＴ２６のゲー
トとの間の主信号路に挿入された直流遮断用キャパシタ
２３と、このキャパシタ２３と増幅用ＦＥＴ２６のゲー
トとの接続点に一端が接続され、他端がゲートバイアス
電源２５に接続されたインピーダンス素子２４からな
る。インピーダンス素子２４は増幅用ＦＥＴ２６のゲー
トバイアス回路を兼ねるものであり、抵抗、インダク
タ、分布定数線路のいずれかが用いられる。
ダンス変換回路２２を介して初段の増幅用ＦＥＴ２６の
ゲートに接続される。インピーダンス変換回路２２は、
可変減衰器１０の出力端子２と増幅用ＦＥＴ２６のゲー
トとの間の主信号路に挿入された直流遮断用キャパシタ
２３と、このキャパシタ２３と増幅用ＦＥＴ２６のゲー
トとの接続点に一端が接続され、他端がゲートバイアス
電源２５に接続されたインピーダンス素子２４からな
る。インピーダンス素子２４は増幅用ＦＥＴ２６のゲー
トバイアス回路を兼ねるものであり、抵抗、インダク
タ、分布定数線路のいずれかが用いられる。
【００２９】増幅用ＦＥＴ２６のソースは接地され、ド
レインはインピーダンス素子２７を介してソースバイア
ス電源２８に接続されるとともに、高周波出力端子２９
に接続される。インピーダンス素子２７は増幅用ＦＥＴ
２６のソースバイアス回路を構成するものであり、イン
ダクタまたは分布定数線路が用いられる。
レインはインピーダンス素子２７を介してソースバイア
ス電源２８に接続されるとともに、高周波出力端子２９
に接続される。インピーダンス素子２７は増幅用ＦＥＴ
２６のソースバイアス回路を構成するものであり、イン
ダクタまたは分布定数線路が用いられる。
【００３０】本実施形態の高周波増幅器は、１段または
多段増幅器のいずれでもよく、１段の場合は高周波出力
端子２９が最終出力端子となる。多段増幅器の場合は、
高周波出力端子２９が直流遮断用キャパシタを介して次
段の増幅用ＦＥＴ（いずれも図示せず）のゲートに接続
される。
多段増幅器のいずれでもよく、１段の場合は高周波出力
端子２９が最終出力端子となる。多段増幅器の場合は、
高周波出力端子２９が直流遮断用キャパシタを介して次
段の増幅用ＦＥＴ（いずれも図示せず）のゲートに接続
される。
【００３１】このように構成された本実施形態による高
周波増幅器では、減衰量制御端子３に印加される制御電
圧Ｖｃを変えることにより、減衰量可変用ＦＥＴ１３の
ドレイン・ソース間抵抗が変化し、可変減衰器１の減衰
量が変化するため、高周波増幅器の利得が変化すること
になる。具体的には、０〜３Ｖの範囲の制御電圧Ｖｃの
変化に対し、高周波増幅器の利得変化として、１０〜１
５ｄＢの変化量が得られた。
周波増幅器では、減衰量制御端子３に印加される制御電
圧Ｖｃを変えることにより、減衰量可変用ＦＥＴ１３の
ドレイン・ソース間抵抗が変化し、可変減衰器１の減衰
量が変化するため、高周波増幅器の利得が変化すること
になる。具体的には、０〜３Ｖの範囲の制御電圧Ｖｃの
変化に対し、高周波増幅器の利得変化として、１０〜１
５ｄＢの変化量が得られた。
【００３２】また、高周波増幅器の入力ＶＳＷＲは上記
の利得可変範囲全域で２以下の良好な値を示した。一般
に、ＶＳＷＲは次式で与えられる。 ＶＳＷＲ＝（１＋｜Γ｜）／（１−｜Γ｜） （１） ここで、Γは反射係数であり、図２の構成の場合、高周
波入力端子２０に接続される伝送線路の特性インピーダ
ンスをＺo 、可変減衰器１０の入力インピーダンスをＺ
とすれば、次式で表される。 Γ＝（Ｚ−Ｚo ）／（Ｚ＋Ｚo ） （２） 従って、第１の抵抗１１の抵抗値を特定インピーダンス
Ｚo 以上で、かつ２・Ｚo 以下、例えば３００〜４００
Ω程度の値として、Ｚを適切な値に設定することによ
り、ＶＳＷＲを通信機器の分野で一般的に要求されてい
る２以下の値に抑えることができる。
の利得可変範囲全域で２以下の良好な値を示した。一般
に、ＶＳＷＲは次式で与えられる。 ＶＳＷＲ＝（１＋｜Γ｜）／（１−｜Γ｜） （１） ここで、Γは反射係数であり、図２の構成の場合、高周
波入力端子２０に接続される伝送線路の特性インピーダ
ンスをＺo 、可変減衰器１０の入力インピーダンスをＺ
とすれば、次式で表される。 Γ＝（Ｚ−Ｚo ）／（Ｚ＋Ｚo ） （２） 従って、第１の抵抗１１の抵抗値を特定インピーダンス
Ｚo 以上で、かつ２・Ｚo 以下、例えば３００〜４００
Ω程度の値として、Ｚを適切な値に設定することによ
り、ＶＳＷＲを通信機器の分野で一般的に要求されてい
る２以下の値に抑えることができる。
【００３３】また、本実施形態では可変減衰器１０の出
力端子２からインピーダンス変換回路２２の入力側を見
たときの１．９ＧＨｚでの反射係数は、０．３３以下の
範囲であり、この位置でのＶＳＷＲも非常に小さな値と
することができる。
力端子２からインピーダンス変換回路２２の入力側を見
たときの１．９ＧＨｚでの反射係数は、０．３３以下の
範囲であり、この位置でのＶＳＷＲも非常に小さな値と
することができる。
【００３４】さらに、この高周波増幅器は初段の増幅用
ＦＥＴ２６の入力側、すなわち高周波信号の電圧振幅の
小さい位置に可変減衰器１０が配置されているため、線
形性はさらに良好となる。
ＦＥＴ２６の入力側、すなわち高周波信号の電圧振幅の
小さい位置に可変減衰器１０が配置されているため、線
形性はさらに良好となる。
【００３５】（第３の実施形態）図３に、本発明の他の
実施形態に係る可変減衰器の構成を示す。この可変減衰
器３０は、二つの減衰量可変用ＦＥＴ３１，３２を用い
た点が第１の実施形態の可変減衰器１０と異なってい
る。すなわち、ＦＥＴ３１，３２はカスケード接続さ
れ、かつカスケード接続の両端が第１の抵抗１１に並列
に接続されている。また、ＦＥＴ３１，３２のゲート
は、抵抗３３，３４をそれぞれ介して減衰量制御端子３
に共通に接続されている。
実施形態に係る可変減衰器の構成を示す。この可変減衰
器３０は、二つの減衰量可変用ＦＥＴ３１，３２を用い
た点が第１の実施形態の可変減衰器１０と異なってい
る。すなわち、ＦＥＴ３１，３２はカスケード接続さ
れ、かつカスケード接続の両端が第１の抵抗１１に並列
に接続されている。また、ＦＥＴ３１，３２のゲート
は、抵抗３３，３４をそれぞれ介して減衰量制御端子３
に共通に接続されている。
【００３６】このように二つの減衰量可変用ＦＥＴ３
１，３２をカスケード接続することによって、減衰量の
可変範囲をより広くすることができる。 （第４の実施形態）図４に、本発明のさらに別の実施形
態に係る可変減衰器の構成を示す。この可変減衰器４０
は、減衰量可変用ＦＥＴ４１として図３のカスケード接
続された二つの減衰量可変用ＦＥＴ３１，３２に代え
て、デュアルゲートＦＥＴを用いた例である。このＦＥ
Ｔ４１の二つのゲートは、抵抗４２，４３をそれぞれ介
して減衰量制御端子３に共通に接続されている。
１，３２をカスケード接続することによって、減衰量の
可変範囲をより広くすることができる。 （第４の実施形態）図４に、本発明のさらに別の実施形
態に係る可変減衰器の構成を示す。この可変減衰器４０
は、減衰量可変用ＦＥＴ４１として図３のカスケード接
続された二つの減衰量可変用ＦＥＴ３１，３２に代え
て、デュアルゲートＦＥＴを用いた例である。このＦＥ
Ｔ４１の二つのゲートは、抵抗４２，４３をそれぞれ介
して減衰量制御端子３に共通に接続されている。
【００３７】このように減衰量可変用ＦＥＴ４１として
デュアルゲートＦＥＴを用いても、第３の実施形態と同
様の効果が得られる。その他、本発明は上述した実施形
態に限られるものでなく、種々変形して実施することが
可能である。
デュアルゲートＦＥＴを用いても、第３の実施形態と同
様の効果が得られる。その他、本発明は上述した実施形
態に限られるものでなく、種々変形して実施することが
可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば入
力端子と出力端子との間に接続された第１の抵抗と、入
力端子に一端が接続され、他端が電源に接続された第２
の抵抗とからなる減衰部に、第１の抵抗の両端にソース
およびドレインが接続され、ゲートが減衰量制御端子に
接続された減衰量可変用ＦＥＴを付加することにより、
非線形歪みが小さく、しかも複雑な制御回路を必要とせ
ず、チップ面積、消費電流、歩留まり、設計面などの点
で優れた利点を有する可変減衰器を提供することができ
る。
力端子と出力端子との間に接続された第１の抵抗と、入
力端子に一端が接続され、他端が電源に接続された第２
の抵抗とからなる減衰部に、第１の抵抗の両端にソース
およびドレインが接続され、ゲートが減衰量制御端子に
接続された減衰量可変用ＦＥＴを付加することにより、
非線形歪みが小さく、しかも複雑な制御回路を必要とせ
ず、チップ面積、消費電流、歩留まり、設計面などの点
で優れた利点を有する可変減衰器を提供することができ
る。
【００３９】また、本発明によれば少なくとも１段の増
幅用ＦＥＴを有する高周波増幅器の初段の増幅用ＦＥＴ
の前に上記可変減衰器を挿入することにより、構成の複
雑化を伴うことなく、高周波増幅器での可変減衰器によ
る信号歪みを従来の高周波増幅器に比較して小さくでき
る。
幅用ＦＥＴを有する高周波増幅器の初段の増幅用ＦＥＴ
の前に上記可変減衰器を挿入することにより、構成の複
雑化を伴うことなく、高周波増幅器での可変減衰器によ
る信号歪みを従来の高周波増幅器に比較して小さくでき
る。
【００４０】さらに、第１の抵抗の抵抗値を高周波入力
端子に接続される伝送線路の特性インピーダンス以上、
かつ特性インピーダンスの２倍以下の値に設定し、加え
て可変減衰器から出力側を見たインピーダンスをインピ
ーダンス変換部により適切に設定することによって、高
周波増幅器の入力ＶＳＷＲを利得によらず２未満という
良好な値に保つことも容易である。
端子に接続される伝送線路の特性インピーダンス以上、
かつ特性インピーダンスの２倍以下の値に設定し、加え
て可変減衰器から出力側を見たインピーダンスをインピ
ーダンス変換部により適切に設定することによって、高
周波増幅器の入力ＶＳＷＲを利得によらず２未満という
良好な値に保つことも容易である。
【図１】本発明に係る可変減衰器の一実施形態の構成を
示す図
示す図
【図２】本発明に係る高周波増幅器の一実施形態の構成
を示す図
を示す図
【図３】本発明に係る可変減衰器の他の実施形態の構成
を示す図
を示す図
【図４】本発明に係る可変減衰器のさらに別の実施形態
の構成を示す図
の構成を示す図
【図５】従来の可変利得増幅器の構成を示す図
【図６】従来の可変減衰器の構成を示す図
１…入力端子 ２…出力端子 ３…減衰量制御端子 １０，３０，４０…可変減衰器 １１…第１の抵抗 １２…第２の抵抗 １３，３１，３２，４１…減衰量可変用ＦＥＴ ２０…高周波入力端子 ２１…直流遮断用キャパシタ ２２…インピーダンス変換回路 ２６…増幅用ＦＥＴ ２９…高周波出力端子
Claims (3)
- 【請求項１】入力端子と出力端子との間に接続された第
１の抵抗と、 前記入力端子に一端が接続され、他端が電源に接続され
た第２の抵抗と、 前記第１の抵抗の両端にソースおよびドレインが接続さ
れ、ゲートが減衰量制御端子に接続された減衰量可変用
ＦＥＴとを有することを特徴とする可変減衰器。 - 【請求項２】少なくとも１段の増幅用ＦＥＴを有する高
周波増幅器において、 高周波入力端子と初段の増幅用ＦＥＴのゲートとの間に
接続された第１の抵抗と、 前記高周波入力端子に直接またはキャパシタを介して一
端が接続され、他端が電源に接続された第２の抵抗と、 前記第１の抵抗の両端にソースおよびドレインが接続さ
れ、ゲートが減衰量制御端子に接続された減衰量可変用
ＦＥＴとを有することを特徴とする高周波増幅器。 - 【請求項３】少なくとも１段の増幅用ＦＥＴを有する高
周波増幅器において、 高周波入力端子と初段の増幅用ＦＥＴのゲートとの間に
接続された第１の抵抗と、 前記高周波入力端子に直接またはキャパシタを介して一
端が接続され、他端が電源に接続された第２の抵抗と、 前記第１の抵抗の両端にソースおよびドレインが接続さ
れ、ゲートが減衰量制御端子に接続された減衰量可変用
ＦＥＴと、 前記減衰量可変用ＦＥＴのドレインと前記初段の増幅用
ＦＥＴのゲートとの間に接続されたインピーダンス変換
部とを有することを特徴とする高周波増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103397A JPH10256853A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103397A JPH10256853A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256853A true JPH10256853A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13159580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6103397A Pending JPH10256853A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 可変減衰器およびこれを用いた高周波増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10256853A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7340229B2 (en) | 2004-08-20 | 2008-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High frequency amplification circuit and mobile communication terminal using the same |
| KR100851702B1 (ko) * | 2001-03-27 | 2008-08-11 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 고주파 가변이득 증폭장치 |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP6103397A patent/JPH10256853A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100851702B1 (ko) * | 2001-03-27 | 2008-08-11 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 고주파 가변이득 증폭장치 |
| US7340229B2 (en) | 2004-08-20 | 2008-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High frequency amplification circuit and mobile communication terminal using the same |
| JP2008206208A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波増幅回路およびこれを用いた移動体通信端末 |
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