JP3146247B2 - 可変減衰器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は制御用電圧を変化させることによって減衰
量を変化させ得るようにしてある可変減衰器に関する。

〔従来の技術〕

この種の可変減衰器としては、自体に流される制御用
電流に対応した高周波抵抗を示す高周波抵抗素子を用い
て減衰回路を構成し、一方制御回路においては制御用電
圧を制御用電流に変換し、その制御用電流を上記減衰回
路の高周波抵抗素子に供給するようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕 この従来の可変減衰器では、上記高周波抵抗素子の高
周波抵抗が温度の変化によっても変動する為、周囲温度
の変化により減衰量が変化してしまう問題点があった。

本発明は上記従来技術の問題点（技術的課題）を解決
する為になされたもので、制御回路に上記高周波抵抗素
子の温度特性を補償する為の温度補償素子を備えさせる
ことによって、設定された減衰量を周囲温度の変化にか
かわらず正しく示すようにした可変減衰器を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本願発明は前記請求の範囲
記載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次
の通りである。

〔作用〕

制御回路に制御用電圧が与えられると、それに対応し
た制御用電流が高周波抵抗素子に流される。高周波抵抗
素子はその電流に対応した高周波抵抗を示す。周囲温度
が変化するとその変化を温度補償素子が感知し、上記制
御用電流に補正を加える。その結果、周囲温度の変化に
よる上記高周波抵抗素子の高周波抵抗の変化が補償さ
れ、高周波抵抗素子は周囲温度が変化する以前と同じ高
周波抵抗を示す。

〔実施例〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。アン
テナからのUHF及びVHFのテレビ信号を増幅する為の増幅
器を示す第１図において、１は第１の入力端子で、UHF
のテレビ信号を入力する為の端子である。２は第２の入
力端子で、VHFのテレビ信号を入力する為の端子であ
る。３は出力端子で、テレビ信号の送出と動作用電源の
受入を行う為の端子である。次に４は第１の入力端子１
と出力端子３との間に接続した第１の増幅回路で、UHF
増幅回路を示す。５は第２の入力端子と出力端子３との
間に接続した第２の増幅回路で、VHF増幅回路を示す。
6,7は夫々上記第１及び第２の増幅回路4,5に動作用の電
力を供給する為の第１及び第２の電源回路を示す。８は
周知の電源分離ろ波器である。

次に上記第１の増幅回路４について説明する。11,16
はハイパスフィルタで、UHFのテレビ信号を通過させる
為のものである。12,14,15は夫々増幅部を示す。13は可
変減衰回路で、13a,13b,13cは夫々入力端、出力端、制
御用電流の入力端を示す。該可変減衰回路13は、制御用
電流に対応した高周波抵抗を示す高周波抵抗素子として
例示するPINダイオードD1と、テレビ信号等の高周波信
号は通過させ低周波の交流及び直流は阻止する為のコン
デンサC1,C2と、高周波信号を阻止し低周波の交流及び
直流は通過する為のコイルL1,L2とを図示の如く接続し
て構成してある。尚PINダイオードD1は次の第１表に示
される如き性質を有し、印加電圧が一定の場合は第２表
に示される如き性質を有し、又第５図に示される如き印
加電圧と電流の関係を有している。

次に17は制御信号抽出回路で、上記出力端子３から受
入れられる動作用電源から減衰量を制御する為の制御用
電圧を抽出する為の回路である。18は制御回路で、18a,
18b,18cは夫々制御用電圧入力端、制御用電流出力端、
電源入力端を示し、入力端18aに与えられる制御用電圧
に対応した制御用電流を出力端18bから出力するように
してある。その対応関係は第３表の通りである。

次に上記制御信号抽出回路17について詳しく説明す
る。20は上記動作用電源から正の半波を選別する為の素
子で、ダイオードを用いて構成してある。21は分圧回路
で、上記素子20により選別されて入力端21aに与えられ
る正の半波の電圧を降下させ、後に述べるツェナーダイ
オードに最適な電圧を出力端21bから出力するようにし
た回路である。この分圧回路21は、上記の場合において
入力端21aに与えられる半波を平滑しリップル電圧を小
さくして出力端21bから出力することにより、増幅器の
ハム変調を低減させるようにしてある。この分圧回路21
は抵抗R1（10kΩ）,R2,R3と数100μＦのコンデンサC3,C
4を図示の如く結線して構成してある。抵抗R3は、次に
述べるツェナーダイオードのツェナー電圧にばらつきが
あってもそれに適合した出力電圧を出力端21bに得るこ
とができるようにする為に、可変抵抗器を用いて構成し
てある。22は制御用電圧抽出部で、上記分圧回路21の出
力電圧から制御用電圧のみを抽出する為のものであり、
ツェナーダイオードが用いてある。

次に上記制御回路18について説明する。Q1は制御素子
で、一例としてNPNのトランジスタを用いて構成してあ
る。この制御素子はベースに与えられる電圧値に対応し
た電流をエミッタに得ることができる素子である。R4は
抵抗で、制御用電流の調整範囲を設定する為のものであ
り、例えば5.6kΩのものが用いてある。R5は上記制御素
子Q1に対するベースバイアス抵抗である。この抵抗R5の
抵抗値は、あまり小さいと制御素子Q1のベースに対し制
御用電圧信号が側路されてしまい供給できなくなる為、
例えば2kΩ程度がよい。次にD2,D3は夫々温度補償素子
で、素子D2は上記可変減衰回路13における高周波抵抗素
子D1の温度特性を補償する為のものであり、又素子D3は
上記制御素子Q1の温度特性を補償する為のものである。
これらの温度補償素子D2,D3としては一例として第２図
に示される如き負の温度係数を有しているシリコンダイ
オードが用いてある。

次に電源回路６は周知のもので、26は出力端子３に与
えられる交流の動作用電源の内正の半波のみを選択（整
流）するようにした素子で、例えばダイオードが用いら
れる。27は電圧安定化電源回路で、正出力のものが用い
てある。

次に電源分離ろ波器８は周知の構成で、高周波信号を
通過させ低周波の交流及び直流は阻止するコンデンサC
5,C6と、高周波信号を阻止し低周波の交流及び直流は通
過するコイルL3とを図示の如く結線して構成してある。

次に第２の増幅回路５及び第２の電源回路７は上記第
１の増幅回路４及び電源回路６と略均等の構成である。
従って機能上均等構成と考えられる部分には上記と同一
の符号にダッシュ「′」を付して重複する説明を省略す
ると共に、以下に相違点のみを説明する。11′,16′は
ローパスフィルタで、VHFのテレビ信号を通過させる為
のものである。その他の部材に関しては、前記第１の増
幅回路４及び電源回路６が正の電源で動作するものであ
るのに対し、該第２の増幅回路５及び電源回路７では負
の電源で動作するものである為、極性を有する回路素子
は図示の如く前記の場合とは向きを反対にすると共に、
制御素子Q1′としてはPNPのトランジスタが用いてあ
る。

尚上記増幅器において素子20,26,20′,26′で構成さ
れるブロック30は、出力端子３から受入れられる交流を
正と負に選別する為のもので、正負選別回路とも呼ばれ
る。

上記構成のものにあっては、図示外の周知の電源供給
装置から交流の動作用電源が、減衰量を設定する為の制
御用信号を重畳させた電圧値で出力端子３に向けて送ら
れてくる。例えば付記されている波形図のうち正の半波
について述べれば、出力端子３に送られてくる電圧（例
えば18.5〜23.5V）V1のうち、V2で示される電圧（例え
ば18.5V）が予め定められた最小の動作用電源の電圧で
あり、V1とV2の差V3（０〜5V）が制御用信号となってい
る。出力端子３に送られてくる上記のような交流の動作
用電源は、電源分離ろ波器８を通った後、例えば正の半
波は素子26で整流されて安定化電源回路27で電圧値が安
定化され、その出力（正出力）が符号12,14,15,18で示
される各回路に送られる。又上記ろ波器８を通った交流
は、そのうちの正の半波が素子20で選別された後分圧回
路21で分圧、平滑されて制御用電圧抽出部22に至り、そ
こで上記制御用信号V3に対応する制御用電圧が抽出され
る。抽出された制御用電圧は制御回路18の入力端18aに
与えられる。この入力端18aに与えられた制御用電圧に
応じて制御素子Q1が作動し、制御用電流出力端18bに上
記制御用電圧に対応した制御用電流が出力される。その
制御用電流は可変減衰回路13における制御用電流入力端
13cに与えられる。その電流が高周波抵抗素子D1に流れ
る。その結果、高周波抵抗素子D1は上記制御用電流に対
応した高周波抵抗を示し、可変減衰回路13における入力
端13aと出力端13b間の減衰量は上記制御用電圧に対応し
た値となる。

上記の状態において入力端子１に入来するUHFのテレ
ビ信号は、フィルタ11を通った後増幅部12で増幅され、
可変減衰回路13において上記設定された減衰量で減衰さ
れ、その後増幅部14,15で増幅された後、フィルタ16、
電源分離路波器８を通って出力端子３から出力される。

上記の状態において周囲温度が変化し高周波抵抗素子
D1の温度が変わった場合には、素子D1の高周波抵抗の値
が変化してしまう。しかしその場合には上記周囲温度の
変化が温度補償素子D2の温度の変化として感知され、そ
の素子D2のアノード・カソード間電圧が変化する。その
変化により上記制御用電流に上記素子D1の高周波抵抗の
変化を補償する補正が加えられる。その結果、上記高周
波抵抗素子D1に流れる電流は補正された制御用電流とな
り、高周波抵抗素子D1の高周波抵抗は上記周囲温度の変
化以前の高周波抵抗と同じ値に保たれる。従って減衰回
路13としての減衰量は変化を生ぜず、出力端子３から出
力されるUHFのテレビ信号のレベルは一定のままに保た
れる。

又上記周囲温度の変化により制御素子Q1の特性も変化
する。しかし温度補償素子D3がその周囲温度の変化を感
知してそのアノード・カソード間電圧が変化し、それに
よって上記制御素子Q1のベースバイアスに素子Q1の特性
の変化を補償する補正が加えられる。その結果、上記制
御用電流には、周囲温度の変化による制御素子Q1の特性
の変化の影響は及ばない。

一方第２の増幅回路５及び第２の電源回路７の動作も
上記第１のものと均等に行われ、入力端子２に入来する
VHFのテレビ信号は、増幅回路５において増幅並びに設
定された減衰量での減衰がなされた後、出力端子３から
出力される。

次に上記増幅器の利得の、周囲温度の変化に対する安
定性を示せば第３図の通りである。この第３図から明ら
かなように周囲温度の変化に対して利得の変動は極めて
小さく、出力端子３からは前記減衰量の設定によっての
み定められるレベルの出力信号が、周囲温度の変化によ
る変動を受けることなく出力される。

次に上記トランジスタQ1とPINダイオードD1の両方の
温度補償について更に説明する。PINダイオードD1に必
要な温度補償量は、低温時、高温時、GCの位置により差
はあるが、平均して大凡−2mV/℃であり、トランジスタ
Q1のエミッタ電圧をそれだけ補償すればよい。これにつ
いては、従来より、一般的なシリコンダイオードは、そ
の順方向電流が一定であれば端子電圧は大凡−2mV/℃の
温度係数を持つことが知られており、この性質を利用す
る。すなわちトランジスタQ1のベースバイアス回路のベ
ース・グランド間の抵抗R5に対して直列にシリコンダイ
オードD2を接続すれば、ベース電圧およびエミッタ電圧
はそのままシリコンダイオードD2の温度特性に従って変
化することになり、PINダイオードD1の印加電圧は、希
望どおり、大凡−2mV/℃の割合で温度補償されることに
なる。

またPINダイオードD1の温度補償と同じ方法を用い、
トランジスタQ1のベースバイアス回路のベース・グラン
ド間の抵抗R5と直列にシリコンダイオードD3を接続し
て、ベース電圧を大凡−2mV/℃の割合で変化させること
により、トランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧に必
要な温度補償量、大凡−2mV/℃を得て、エミッタ電流が
温度変化によって変動しないように働く。

以上より、トランジスタQ1とPINダイオードD1の両方
の温度補償をおこなうには、トランジスタQ1のベースバ
イアス回路のグランド側抵抗R5に対して直列に２個のシ
リコンダイオードD2,D3を接続すれば良いことがわか
る。

次に上記分圧回路21の存在が与える効果について説明
する。上記出力端子３に送られてくる動作用電源は、商
用電源（例えば100V）をトランスで降圧させたもの（例
えば20V）が用いられる。従ってその動作用電源には商
用電源の電圧変動（例えば±6V）による変動が直接に現
れる（例えば±1.2V）。この変動を含む動作用電源が素
子20を経て分圧回路21で分圧（例えば1/2）されること
により、その出力端21bに現れる変動は小さく（例えば
±0.6V）となる。従って制御用電圧抽出部22により抽出
された制御用電圧に残る変動分は、分圧回路21を用いず
素子22を通った信号から直接に制御用電圧を抽出する場
合（±1.2V）に比べ小さい（±0.6V）。この為、上記商
用電源の電圧変動が上記制御用電流に及ぼす影響は、分
圧回路21を用いず素子22を通った信号から直接に制御用
電圧を抽出した場合に比べ小さい。

また上記制御用電圧抽出部22として用いたツェナーダ
イオードは、分圧された低い電圧信号から制御用電圧を
取り出せば良い為、ツェナーダイオードは低いツェナー
電圧のものでよい。従ってその電力容量は小さなもので
よい。また温度係数の小さなものを使用でき、増幅器の
温度特性の向上に寄与することができる。

次に第４図は、上記可変減衰回路13においてPINダイ
オードD1に流される電流と該回路13の入出力端間の減衰
量との関係の一例を、222MHzの周波数において示すもの
である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にあっては、制御用電圧が与えら
れることによりその電圧に対応した制御用電流が高周波
抵抗素子D1に流れて、その素子は上記電流に対応する高
周波抵抗を示す為、上記制御用電圧に対応した減衰量を
得ることのできる特長がある。

その上本願発明にあっては、制御用電圧を与えること
により、その電圧に対応した制御用電流が高周波抵抗素
子に流れるようにしたものであっても、その制御用電圧
の供給回路は、 動作用電源受入端子３から受入れる動作用電源から制
御用電圧を抽出する為の制御信号抽出回路17と、上記高
周波抵抗素子に上記制御用電圧に対応した制御用電流を
与えるようにした制御回路18とを備えさせ、 上記制御信号抽出回路17には、上記動作用電源受入端
子から受入れて選別された正の半波の電圧を降下させ、
かつ、入力される半波を平滑し、リップル電圧を小さく
して出力するようにした分圧回路21と、上記分圧回路21
の出力電圧から制御用電圧のみを抽出して上記制御回路
18に向けて制御用電圧を出力するようにした制御用電圧
抽出部22とを備えさせると言う構成であるから、制御用
電圧抽出部22に対しては分圧された低い電圧信号が与え
られると言う特長があり、例えば極めて低いツェナー電
圧のツェナーダイオードでも利用できる効果がある。そ
うすることにより、そこでの電力容量は小さなものにし
て制御特性の向上を図ると共に、また温度係数の小さな
ものが使用できることにより、増幅器の温度特性の向上
に寄与することもできる効果がある。

しかも上記の場合において、周囲温度の変化により上
記高周波抵抗素子D1の高周波抵抗が変わっても、その場
合には周囲温度の変化が温度補償素子D2によって感知さ
れて上記電圧を制御して、上記の制御用電流に補正を加
えることができる為、上記高周波抵抗素子D1は周囲温度
の変化が生ずる前と同じ高周波抵抗を示させることがで
き、従って上記減衰量は周囲温度の変化にかかわらず上
記設定されたままの値に保たれる特長がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は可変減衰器
を備える増幅器の回路図、第２図はシリコンダイオード
における温度とアノード・カソード間電圧との関係を示
すグラフ、第３図は増幅器における周波数と利得の関係
を種々の周囲温度について示すグラフ、第４図は可変減
衰回路においてPINダイオードに流される制御用電流と
可変減衰回路の減衰量との関係を示すグラフ、第５図は
PINダイオードの印加電圧と電流の関係を示すグラフ。 13……減衰回路、18……制御回路、D1……高周波抵抗素
子、D2……温度補償素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 彰男 愛知県愛知郡日進町大字浅田字上納80番 地 マスプロ電工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−18810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137906（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03G 1/00 - 3/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力端と出力端との間には制御用電流に対
   応して高周波抵抗が変化する高周波抵抗素子を接続し、
   一方、動作用電源の受入を行う為の動作用電源受入端子
   と、上記動作用電源受入端子から受入れる動作用電源か
   ら制御用電圧を抽出する為の制御信号抽出回路と、上記
   高周波抵抗素子に上記制御用電圧に対応した制御用電流
   を与えるようにした制御回路とを備えている可変減衰器
   において、 上記制御信号抽出回路には、上記動作用電源受入端子か
   ら受入れて選別された半波の電圧を降下させ、かつ、入
   力される半波を平滑しリップル電圧を小さくして出力す
   るようにした分圧回路と、上記分圧回路の出力電圧から
   制御用電圧のみを抽出して上記制御回路に向けて制御用
   電圧を出力するようにした制御用電圧抽出部とを備えさ
   せ、更に上記制御回路には、上記制御用電流に上記高周
   波抵抗素子の温度特性を補償する為の補正を加えるよう
   にした温度補償素子を備えさせたことを特徴とする可変
   減衰器。