JPH0590868A

JPH0590868A - 制御可能な減衰器

Info

Publication number: JPH0590868A
Application number: JP4004210A
Authority: JP
Inventors: Jouni Verronen; ベルローネンヨウニ
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-04-09
Also published as: FI88564B; FI910188A0; FI910188A7; US5204643A; FI88564C

Abstract

(57)【要約】【目的】とくに無線電話機の送信機で出力制御手段と
して使用され、減衰量が変っても入力と出力のインピー
ダンスが一定であるようなＰＩＮダイオードを用いた高
周波用の減衰器を提供する。【構成】入力ポートと出力ポートのあいだに形成さ
れ、ＲＦ信号を減衰するＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２を
有する縦方向枝路と入力ポートおよび出力ポートにそれ
ぞれ接続され、信号経路からみて１／４波長変成器Ｃ
１、Ｚ１、Ｃ２およびＣ４、Ｚ２、Ｃ５を各々形成する
横方向枝路と、ＰＩＮダイオードＤ３、Ｄ４とから構成
される。同じ制御用直流電流が全ダイオードを経由して
流れる。ＰＩＮダイオードの抵抗の変化にもかかわら
ず、減衰器の入力および出力インピーダンスは１／４波
長変成器により変化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無線電話機の送信機にお
ける出力制御手段として用いられる減衰器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＱＡＭ(quadrature amplitude modulati
on) の新規の変調技術を用いている送信機において、従
来の出力制御結合手段(coupling)は、送信機の増幅段で
重大な相互変調が発生されるべきでないため、また位相
の応答繰り返し(phase response repetition) や立ち上
り時間(rise times)が厳しいため、適当でない。そのよ
うな無線技術の機器においては送信機の出力は増幅器の
利得を制御することによっては制御されない。しかし、
制御するのが容易で、出力範囲でリニアであり、減衰さ
れた信号でのひずみが最小である出力制御手段が要求さ
れる。そのような適切な手段はＰＩＮダイオードであ
り、ＰＩＮダイオードの使用自体は高周波を目的とした
増幅器で、従来技術として知られている。

【０００３】ＰＩＮダイオードの主な特徴は、無線周波
数(radio frequency以下、ＲＦという）で電流により制
御された抵抗として動作する内部容量(internal capaci
ty)である。たいていのダイオードはある程度まではこ
の性質をもっている。しかしＰＩＮダイオードはとくに
大きな抵抗範囲と小さなひずみを有するように設計され
ている。制御電流が１μＡから 100ｍＡまで変る代表的
な機器ではＰＩＮダイオードの抵抗は10ｋΩ以上から約
１Ωまで変化する。この電流により抵抗が変化すること
が、ＲＦ信号の減衰でダイオードの使用を可能にしてい
る。

【０００４】減衰回路の機器にはいくつかある。この一
例は変調器で、これでは入力のＲＦ信号は振幅変調を発
生させるため、制御しまたは変調している直流電流の函
数として減衰される。他の例はたとえば、米国特許明細
書第4392245 号に記載された無線電話機の送信機に用い
られた増幅器で、それによりＲＦ信号は電力増幅器の前
で減衰されうる。増幅器は制御回路により制御され、制
御回路では、ＰＩＮダイオードが送信機の出力の範囲を
大きくするため、用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高周波用のすべての減
衰器の構成においては、回路の他の部分に対する減衰器
のポートの適切なマッチングが重要である。何故ならマ
ッチングが十分でないと能動素子により表われるインピ
ーダンスを最適の動作に要求されるインピーダンスと異
ならせ、増幅の低下、最大出力、出力伝送比または相互
変調特性のような能率の低下をひきおこすからである。
制御電流の影響に基づきダイオードの抵抗が変化するＰ
ＩＮダイオードで構成された減衰器手段による増幅器の
入力と出力のインピーダンスの不変性を最高に維持する
ことは困難である。周知の結合手段では、インピーダン
スの不変性は複雑なダイオード制御を用いることによ
り、たとえば個別の制御電流で行うことにより目指され
ている。

【０００６】本発明はＰＩＮダイオードを用いた減衰器
を開示しており、そのＰＩＮダイオードは無線電話機の
送信機で出力制御素子としてとくに用いられており、そ
の手段により入力と出力インピーダンスの不変性が、減
衰が変えられるときも、よく維持される。

【０００７】制御電流を形成する適当な制御回路（説明
してない）が用いられるとき、減衰器により供給される
ＲＦ電圧は制御電流にリニアに追随する。このばあい、
送信機の増幅器の利得は信号レベルに依存しない。この
リニア性は相互変調測定によって測定される。すなわ
ち、相互変調が低ければ低いほど全制御範囲でのリニア
性がよい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による制御可能な
減衰器は、無線周波数信号が印加される入力ポートと、
減衰された無線周波数信号を供給する出力ポートとから
なり、制御用直流電流の手段でＰＩＮダイオードの抵抗
を変えることにより減衰量が変化されるＰＩＮダイオー
ドを有する直流電流による制御可能な減衰器であって、
減衰されるべき無線周波数信号の点からは前記減衰器が
梯子型回路網に形成され、制御用の直流電流の点からは
前記減衰器が直列に接続されたＰＩＮダイオードからな
ることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】かくして、本発明による減衰器は直流電流で制
御された高周波減衰器であり、ここではＰＩＮダイオー
ドが制御電流の点から直列に接続されており、ＲＦ信号
の点では減衰器は梯子型回路網を形成している。減衰器
の入力ポートおよび出力ポートにあらわれるインピーダ
ンスは、減衰量が調整されているとき、充分一定に維持
されている。このことは、本発明による回路網で各々の
横方向枝路を実現することにより達成される。その回路
網は、寸法合わせ(dimension) されており、その結果、
横方向枝路の上端に表われるインピーダンスは、定イン
ピーダンスを有する抵抗性のπ減衰器での、要求された
横方向抵抗値に対応して、異なった減衰量の値と共に制
御により変化する。

【００１０】減衰器の動作は大部分が伝送線路でつくら
れた１／４波長変成器または等価のリアクティブ(react
ive)回路網の使用に基づいている。それは枝路の下端を
形成するＰＩＮダイオードにより表わされるインピーダ
ンスを形成している。

【００１１】

【実施例】本発明による減衰器を図面を参照しながら、
さらに詳細に説明する。図１は減衰器の可能な接続を示
している。

【００１２】ＰＩＮダイオードＤ１とＤ２は直流電流
（ＤＣ）で制御された抵抗としてふるまい、入力ポート
と出力ポートとのあいだの縦方向枝路でＲＦ信号の実質
上の減衰手段として動作する。ダイオードＤ１、Ｄ２の
内部キャパシタンスは特定値(specific value)の並列キ
ャパシタンスを形成する。その特定値は達成されるべき
減衰量を減じる。この理由のため並列のキャパシタンス
を補償するように働く誘導性手段Ｌ３がこれらのダイオ
ードと並列に接続されている。減衰器の制御用直流電流
はたとえば、制御電流を発生させる図示してない適当な
回路の接続により供給される。この制御用直流電流は誘
導手段Ｌ２を経てＰＩＮダイオードＤ２のアノードに供
給される。誘導手段Ｌ２はＲＦ信号が制御回路に達する
のを防止している。キャパシタＣ６、Ｃ７は制御用直流
電流を隔絶するキャパシタンスとして作動し、減衰され
るべきＲＦ信号には影響しない。減衰器の入力ポート側
の横方向枝路は、枝路のインピーダンスの定値部分を与
える抵抗Ｒ１と、マイクロストリップＺ１で実現される
１／４波長変成器と、その両方の端それぞれとアースと
のあいだに接続されるキャパシタＣ１、Ｃ２と、ＰＩＮ
ダイオードＤ３とで構成されている。１／４波長変成器
はもちろん、１／４波長の長さを有す伝送線路で簡単に
達成される。このばあい、マイクロストリップの長さは
ここに表わされた接続におけるより長い。ここでは、そ
の長さはストリップの各々の端にキャパシタＣ１、Ｃ２
を接続することによってかなり減じられている。減衰器
の出力ポート側の横方向枝路は、枝路のインピーダンス
の定値部分を与える抵抗Ｒ２と、マイクロストリップＺ
２およびその両方の端それぞれとアースとのあいだに接
続されるキャパシタＣ４、Ｃ５とで実現される１／４波
長変成器と、ＰＩＮダイオードＤ４とでそれぞれ形成さ
れている。枝路の端のＰＩＮダイオードＤ３、Ｄ４は互
いに接続され、共通のキャパシタＣ３を介してアースに
接続されている。ＲＦ周波数には高インピーダンスを呈
し、制御用直流電流には非常に低インピーダンスを呈す
るインダクタンスＬ１は、キャパシタＣ７と減衰回路の
出力ポートとのあいだおよび回路のアースとのあいだに
接続されている。

【００１３】制御用直流電流に関しての回路の動作はつ
ぎのようになる。入力された制御用直流電流は、縦方向
枝路のＰＩＮダイオードＤ１とＤ２を経て点線で示され
た経路に沿って進み、入力ポート側の横方向枝路に進
み、さらにＰＩＮダイオードＤ３を経由して、出力ポー
ト側の横方向枝路のＰＩＮダイオードＤ４に進む。その
ダイオードのあと、制御用直流電流はマイクロストリッ
プＺ２、抵抗Ｒ２およびコイルＬ１を経て回路アースに
進む。かくして、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４は制御電
流の点からみると直列であり、制御電流は各々のＰＩＮ
ダイオードＤ１〜Ｄ４に対し固有抵抗(specific resist
ance)をセット(set) する。

【００１４】ＲＦ信号の点からみると、減衰器は梯子型
回路網であり、その縦方向の枝路はＰＩＮダイオードＤ
１とＤ２で形成され、その横方向の枝路には入力側と出
力側に同じようにそれぞれＰＩＮダイオードＤ３とＤ４
で形成されている。これはキャパシタＣ３の値が非常に
大きく、高周波には短絡回路のようにみえるという事実
による。キャパシタＣ６、Ｃ７、Ｃ８およびＣ９もまた
短絡回路にみえる。

【００１５】ＲＦ信号が入力ポートに入ると、その信号
は縦方向枝路のＰＩＮダイオードを経て出力ポート側に
進む。規定の制御用直流電流がこれらのダイオードを流
れ、これらが固有抵抗を有するあいだ、ＲＦ信号の減衰
を生じ、出力ポートから引き出される。制御電流が変え
られると、縦方向枝路のダイオードの抵抗は横方向枝路
のＰＩＮダイオードＤ３、Ｄ４の抵抗と同様に変化す
る。それにもかかわらず、入力ポートと出力ポートにお
けるインピーダンスは依然として殆んど一定である。何
故なら、本発明により横方向枝路の１／４波長変成器は
枝路の端でＰＩＮダイオードにより表われる抵抗を変化
させるからである。かくして、たとえば、減衰量が増加
するときＰＩＮダイオードの縦方向枝路の抵抗は増加す
る。他方、横方向枝路の抵抗は減少する。何故なら１／
４波長変成器のうしろから、すなわち縦方向枝路側から
わかるように、抵抗は減少してみえる。横方向枝路のイ
ンピーダンスはそのとき、縦方向の枝路側からみて、定
インピーダンスを有する抵抗性π減衰器の要求された横
方向の抵抗値に対応して制御により種々の減衰値と共に
変る。

【００１６】前述の減衰器を用いることにより種々の減
衰量の値で計算された値の表を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】与えられた値は１／４波長変成器の特性イ
ンピーダンスＺ_ｏ2 、横方向枝路の抵抗の一定部分を供
給する抵抗Ｒ１（＝Ｒ２）の値、および減衰器の減衰量
Ｌである。右欄のＲは減衰により横方向枝路の抵抗の計
算された変化を示し、Ｒｉ´は、出力ポートが50Ω抵抗
で終端になっているときの減衰器の入力の抵抗を示して
いる。表から、減衰量が増加するとき、横方向枝路の抵
抗が制御によりいかに減少するか、すなわち縦方向の枝
路の抵抗がいかに増加するかが明白である。

【００１９】前述した減衰回路の例は具体例の一例であ
る。実際の機器では、種々の付加的部品が漂遊量を補償
するため必要とされるかも知れない。また、制御用直流
電流を導くため必要とされるキャパシタはいくつかの他
の方法で処理されうる。ＰＩＮダイオードはまた逆に接
続されてもよく、このとき制御電流は逆まわりのループ
になり、その結果アースに導くため必要とされるコイル
Ｌ１は入力ポート側の端に配置される。１／４波長変成
器の構成Ｚ１、Ｃ１、Ｃ２およびＺ２、Ｃ４、Ｃ５はそ
れぞれ１／４波長マイクロストリップで置き換えられう
る。しかしそれらはかなり長くなり、大きさを減らすた
めには前述の構成を用いるのが好都合である。前述のス
トリップの端での静電容量手段の使用はマイクロストリ
ップを減じ、インピーダンスを増加する。コイルおよび
キャパシタで構成されたリアクティブ回路網も適用でき
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した構成により、大きな動的範
囲でリニアに制御可能な減衰器をうるこができる。この
減衰器は無線電話機の送信機に用いられるのに適してお
り、その送信機は全出力レベルでリニア性を維持する。
そのような無線電話機はたとえば、ディジタルおよびア
ナログの電話機であり、その電話機では送信機の電力増
幅器の供給電圧が一定に保持され、そのとき送信出力は
増幅器の前に接続された制御可能な減衰器で調整され
る。本発明による増幅器が用いられるとき、送信機出力
の立ち上り時間は適当な制御回路で形成された制御電流
を用いることにより種々の出力レベルに対して一定を維
持し、制御は何ら顕著な相互変調を生じさせない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である減衰器を説明する回路
構成図である。

【符号の説明】

Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ＰＩＮダイオードＺ１、Ｚ２マイクロストリップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線周波数信号が印加される入力ポート
と、減衰された無線周波数信号を供給する出力ポートと
からなり、制御用直流電流の手段でＰＩＮダイオードの
抵抗を変えることにより減衰量が変化されるＰＩＮダイ
オードを有する直流電流による制御可能な減衰器であっ
て、減衰されるべき無線周波数信号の点からは前記減衰器が
梯子型回路網に形成され、制御用の直流電流の点からは
前記減衰器が直列に接続されたＰＩＮダイオードからな
ることを特徴とする制御可能な減衰器。
【請求項２】前記梯子型回路網が縦方向枝路と横方向
枝路と、直流電流を隔離する手段とからなり、前記縦方向枝路は入力ポートと出力ポートとのあいだに
接続され、無線周波数信号を減衰し、そのアノードに外
部の制御用直流電流が印加される少なくとも１つのＰＩ
Ｎダイオードを有し、前記横方向枝路は入力ポートおよび出力ポートにそれぞ
れ接続され、その各々は信号経路側からインピーダンス
変換器およびＰＩＮダイオードで構成され、横方向枝路
のＰＩＮダイオードはお互いに接続されると共に、直流
電流を隔離し無線周波数信号を通過させる手段を介して
回路アースに接続され、前記直流電流を隔離する手段は同じ制御用直流電流が縦
方向枝路と横方向枝路のＰＩＮダイオードおよび無線周
波数信号を隔離し前記縦方向枝路に接続される手段を経
て回路アースに流されるように配置されていることを特
徴とする請求項１記載の制御可能な減衰器。
【請求項３】前記インピーダンス変換器が伝送線路、
好ましくはストリップ線路で構成されてなる１／４波長
変成器であることを特徴とする請求項２記載の制御可能
な減衰器。
【請求項４】前記１／４波長変成器がストリップ線路
と該ストリップ線路の両端および回路アースとのあいだ
にそれぞれ接続された容量手段とで構成されていること
を特徴とする請求項３記載の制御可能な減衰器。
【請求項５】前記インピーダンス変換器が全体または
部分的に個別部品で構成され１／４波長変成器に相当す
る回路網であることを特徴とする請求項２記載の制御可
能な減衰器。
【請求項６】前記各々の横方向枝路に前記インピーダ
ンス変換器と直列に抵抗が接続され、該抵抗の一端は縦
方向枝路に接続され、該抵抗の他端は前記インピーダン
ス変換器に接続され、前記抵抗が前記横方向枝路の抵抗
の定値部分を構成していることを特徴とする請求項２、
３、４または５いずれか１項記載の制御可能な減衰器。
【請求項７】ＰＩＮダイオードの並列キャパシタンス
を補償する誘導手段が縦方向枝路の無線周波数信号を減
衰するＰＩＮダイオードと並列に接続されていることを
特徴とする請求項２記載の制御可能な減衰器。
【請求項８】無線周波数信号を減衰する２つのＰＩＮ
ダイオードが入力ポートと出力ポートのあいだに具備さ
れてなる請求項１、２、３、４、５、６または７のいず
れか１項記載の制御可能な減衰器。