JP4506719B2 - Variable attenuation circuit for high frequency - Google Patents
Variable attenuation circuit for high frequency Download PDFInfo
- Publication number
- JP4506719B2 JP4506719B2 JP2006132113A JP2006132113A JP4506719B2 JP 4506719 B2 JP4506719 B2 JP 4506719B2 JP 2006132113 A JP2006132113 A JP 2006132113A JP 2006132113 A JP2006132113 A JP 2006132113A JP 4506719 B2 JP4506719 B2 JP 4506719B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- attenuation
- pin diode
- compensation
- resistance value
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Attenuators (AREA)
Description
本発明は高周波用可変減衰回路に係り、特にマイクロ波・ミリ波帯の高周波数帯の入力信号に対して所望の減衰量を付与する高周波用可変減衰回路に関する。 The present invention relates to a high-frequency variable attenuation circuit, and more particularly to a high-frequency variable attenuation circuit that gives a desired attenuation to an input signal in a high frequency band such as a microwave / millimeter wave band.
マイクロ波・ミリ波帯用の可変減衰回路としては、伝送路に対してPINダイオードをシャント(shunt)接続した回路が一般的である。図5はこの従来の高周波用可変減衰回路の一例の回路図を示す。この従来の高周波用可変減衰回路は、伝送路上に2つのPINダイオード28、29をそれぞれshunt接続した場合の可変減衰回路であり、図5において、ポート21,22はRF信号の入出力ポート、ポート23は減衰量を制御するDC電圧の印加ポートである。コンデンサ24,25は、外部回路からのRF信号を通し、かつ、ポート23からのDC電圧が外部回路へ漏れるのを遮断するためのものである。
As a variable attenuation circuit for a microwave / millimeter wave band, a circuit in which a PIN diode is shunt-connected to a transmission line is generally used. FIG. 5 shows a circuit diagram of an example of this conventional high-frequency variable attenuation circuit. This conventional high-frequency variable attenuation circuit is a variable attenuation circuit when two
ポート23に各一端が接続されたコンデンサ26とコイル27は、ポート23からの印加DC電圧は通しRF信号は通さないというローパスフィルタの構成をとっており、バイアス供給のための回路を構成する素子である。コンデンサ24にアノードが接続され、かつ、カソードが接地されているPINダイオード28と、コンデンサ25にアノードが接続され、かつ、カソードが接地されているPINダイオード29は、ポート23に印加するDC電圧によってその抵抗値が変化する可変抵抗素子(それぞれの等価抵抗値をRv28,Rv29とする)として、伝送路上にshunt接続されている。2つのPINダイオード28、29の各アノード間に接続されている伝送線路30の長さは1/4波長である。
この高周波用可変減衰回路では、ポート23に印加するDC電圧によってPINダイオード28、29にかかるDCバイアスの値を変化させることによって、shunt接続されたPINダイオード28、29の抵抗値Rv28,Rv29を変化させ、伝送線路30を通過するRF信号の減衰量を変化させることが可能である。すなわち、端子23に印加する電圧V23を正方向に高くしていくと、PINダイオード28における抵抗値Rv28は図6にIで示すように、減少していき最小値Rminになる。このような特性のPINダイオードをshunt接続したものを複数連ねることによって、上記の可変減衰範囲を増加させることができる。このとき、隣り合うPINダイオード28、29の間隔を使用周波数の1/4波長にすると、複数連ねる効果が最大となることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
In this high-frequency variable attenuation circuit, the resistance values Rv28 and Rv29 of the shunt-connected
図7は図5の高周波用可変減衰回路の特性図を示す。図7の横軸はポート23に印加するDC電圧V23[V]、縦軸はポート21−22間のRF信号の通過減衰量[dB]を表す。図5の高周波用可変減衰回路は一般には図7に曲線IIIで示すように、DC電圧V23が増加すると非線形的に通過減衰量が増加する特性を示す。
FIG. 7 is a characteristic diagram of the high-frequency variable attenuation circuit of FIG. The horizontal axis in FIG. 7 represents the DC voltage V23 [V] applied to the
また、高周波用可変減衰回路の他の例として、例えば図8の回路図に示す可変減衰回路が知られている(例えば、特許文献2参照)。この可変減衰回路では、減衰回路30が高周波信号入力端子31と高周波信号出力端子32との間の信号ラインに、直列に、かつ、互いに逆向きに2つのPINダイオード33及び34を接続し、高周波信号入力端子31とPINダイオード33のカソードとの接続点にカソードが接地されたPINダイオード35のアノードを接続すると共に、高周波信号出力端子32とPINダイオード34のカソードとの接続点にカソードが接地されたPINダイオード36のアノードを接続する構成であり、更に、バイアス制御回路40と接続されたチョークコイル37、38、39を有する構成である。
As another example of the high-frequency variable attenuation circuit, for example, a variable attenuation circuit shown in a circuit diagram of FIG. 8 is known (see, for example, Patent Document 2). In this variable attenuation circuit, the
この可変減衰回路では、バイアス制御回路40によって、PINダイオード35、36の抵抗値が信号ラインの特性インピーダンス値より大きな場合は、PINダイオード33と35、及びPINダイオード34と36に流れる電流積が一定となるように制御し、PINダイオード35、36の抵抗値が信号ラインの特性インピーダンス値以下の場合は、PINダイオード34と36に流れる電流をPINダイオード35、36の抵抗値を特性インピーダンス値と等しくなる値に固定し、かつ、PINダイオード33と35に流れる電流を制御する構成である。
In this variable attenuation circuit, when the resistance value of the
この可変減衰回路によれば、PINダイオード33〜36を流れる電流を制御することにより出力される減衰量が可変されるので、減衰回路30内において必要となる部品点数を削減でき、シールドケースの形状の大型化などにより発生する不要な共振や伝搬を抑制できる。
According to this variable attenuation circuit, the amount of attenuation output can be varied by controlling the current flowing through the PIN diodes 33 to 36. Therefore, the number of components required in the
しかしながら、図5に示した高周波用可変減衰回路では、PINダイオード28、29の抵抗値Rv28,Rv29を低下させていく(PINダイオード28,29に印加するDC電圧を増加させていく)と、PINダイオード28,29間の1/4波長の伝送線路30がアンテナとして動作し、周辺回路からの空間的な回り込みによる帰還量が、PINダイオード28,29による減衰量を上回り、図7にIVで示すように減衰量が逆上昇する場合がある。
However, in the high-frequency variable attenuation circuit shown in FIG. 5, when the resistance values Rv28 and Rv29 of the
このような減衰量の逆上昇が生じる(減衰曲線に変曲点が現れる)と、減衰量を一定にするためのDCバイアス電圧が一義的に決まらなくなってしまう。従って、高周波用可変減衰回路の減衰特性としては、減衰曲線が変曲点をもたず、DCバイアス電圧に対して単調減少になることが必要である。 When such a reverse increase of the attenuation occurs (an inflection point appears in the attenuation curve), the DC bias voltage for making the attenuation constant cannot be uniquely determined. Accordingly, the attenuation characteristic of the high-frequency variable attenuation circuit is that the attenuation curve does not have an inflection point and needs to be monotonously decreased with respect to the DC bias voltage.
従来、この減衰量の逆上昇を防ぐ方法としては下記2点が考えられている。 Conventionally, the following two points have been considered as methods for preventing the reverse increase in attenuation.
(i)高周波用可変減衰回路への回り込みを防ぐため、高周波用可変減衰回路全体を金属等の導体で覆う。 (i) The entire high frequency variable attenuation circuit is covered with a conductor such as metal in order to prevent wraparound to the high frequency variable attenuation circuit.
(ii)減衰量が逆上昇する時のPINダイオードの抵抗値(図7中の電圧値V32における抵抗値Rv28,Rv29;図6の抵抗値Rj0)以下にならないように、抵抗をPINダイオードに直列接続する。 (ii) The resistance is connected in series with the PIN diode so that it does not become less than the resistance value (resistance values Rv28 and Rv29 at the voltage value V32 in FIG. 7; resistance value Rj0 in FIG. 6) when the attenuation increases in reverse. Connecting.
しかし、上記の(i)の方策を採ると、立体構造が複雑になる欠点をもつ。一方、(ii)の方策は、回路構成が単純で集積化が図り易い。しかし、PINダイオード自身の抵抗値のばらつき、ワイヤー長などの組み立てによるばらつき、可変減衰回路に接続される素子の負荷インピーダンスのばらつき等によって、減衰曲線に変曲点が現れる抵抗値Rj0は変化する。よって、これらばらつきに個別に対応できる補償用抵抗を、減衰用PINダイオードに直列接続する必要がある。 However, when the above measure (i) is adopted, there is a drawback that the three-dimensional structure becomes complicated. On the other hand, the measure (ii) has a simple circuit configuration and is easy to integrate. However, the resistance value Rj0 at which an inflection point appears in the attenuation curve changes due to variations in the resistance value of the PIN diode itself, variations due to assembly such as the wire length, variations in load impedance of elements connected to the variable attenuation circuit, and the like. Therefore, it is necessary to connect a compensation resistor capable of individually dealing with these variations in series to the attenuating PIN diode.
また、図8に示した従来の高周波用可変減衰回路では、(i)の方策に対応した高周波用可変減衰回路全体を覆う金属製のシールドケースを小型化できるものであるが、PINダイオード33、34への印加電圧を変化させると、PINダイオード35、36への印加電圧も変化してしまうため、PINダイオード33、34を補償用の可変抵抗素子として用いるには、減衰回路30に対するバイアス制御回路40によるバイアス制御が複雑になってしまい、また回路構成が極めて複雑となってしまう。
Further, in the conventional high-frequency variable attenuation circuit shown in FIG. 8, the metal shield case covering the entire high-frequency variable attenuation circuit corresponding to the measure (i) can be reduced in size, but the PIN diode 33, When the voltage applied to 34 is changed, the voltage applied to the
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、簡単な構成により回路素子のばらつきや周辺回路の変化に対応でき、しかも可変減衰範囲の劣化を最小にし得る高周波用可変減衰回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a high-frequency variable attenuation circuit that can cope with variations in circuit elements and changes in peripheral circuits with a simple configuration and that can minimize deterioration of the variable attenuation range. Objective.
上記の目的を達成するため、本発明は第1の入出力用ポートが伝送線路を介して第2の入出力用ポートに接続されると共に、第1の入出力用ポートと伝送線路の一端との接続点に接続された第1の減衰用PINダイオードと、伝送線路の他端と第2の入出力用ポートとの接続点に接続された第2の減衰用PINダイオードの各バイアス電圧を変化させることにより、第1及び第2の入出力用ポートの一方に入力され、他方から出力されるマイクロ波・ミリ波帯の入力信号に対して所望の減衰量を付与すると共に、その減衰量が可変可能な減衰特性を備えた高周波用可変減衰回路において、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点のときの第1の減衰用PINダイオードの第1の抵抗値と第1の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する抵抗値に設定されると共にその抵抗値が可変調整可能な、第1の減衰用PINダイオードに直列に接続された第1の可変抵抗素子と、減衰量が逆上昇する変曲点のときの第2の減衰用PINダイオードの第2の抵抗値と第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する所定の抵抗値に設定されると共にその抵抗値が可変調整可能な、第2の減衰用PINダイオードに直列に接続された第2の可変抵抗素子とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a first input / output port is connected to a second input / output port via a transmission line, and the first input / output port and one end of the transmission line are connected. The bias voltages of the first attenuating PIN diode connected to the connection point of the second attenuating PIN diode and the second attenuating PIN diode connected to the connection point of the other end of the transmission line and the second input / output port are changed. As a result, a desired attenuation amount is given to an input signal in the microwave / millimeter wave band that is input to one of the first and second input / output ports and output from the other, and the attenuation amount is In the high-frequency variable attenuation circuit having a variable attenuation characteristic, the first resistance value of the first attenuation PIN diode and the first attenuation PIN at the inflection point where the attenuation amount reversely increases in the attenuation characteristic. Difference from the minimum resistance of the diode A first variable resistance element connected in series to a first attenuating PIN diode, the resistance value of which is variable and adjustable, and an inflection point at which the attenuation increases in reverse. Is set to a predetermined resistance value corresponding to the difference between the second resistance value of the second attenuating PIN diode and the minimum resistance value of the second attenuating PIN diode, and the resistance value is variably adjustable. And a second variable resistance element connected in series to the second attenuating PIN diode.
この発明では、第1及び第2の減衰用PINダイオードに直列接続される第1及び第2の可変抵抗素子の抵抗値を、減衰特性において変曲点として現れるときの第1及び第2の減衰用PINダイオードの第1及び第2の抵抗値(Rj0)と、第1及び第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値(Rmin)との差分の抵抗値(Rc)に設定するようにしたため、第1及び第2の可変抵抗素子を設けた簡単な構成により、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点が現れないようにできる。 In the present invention, the first and second attenuation when the resistance values of the first and second variable resistance elements connected in series to the first and second attenuation PIN diodes appear as inflection points in the attenuation characteristic. Since the resistance value (Rc) of the difference between the first and second resistance values (Rj0) of the PIN diode for use and the minimum resistance value (Rmin) of the first and second attenuation PIN diodes is set, With a simple configuration including the first and second variable resistance elements, it is possible to prevent an inflection point at which the attenuation amount reversely increases in the attenuation characteristic.
ここで、上記の第1の可変抵抗素子は第1の減衰用PINダイオードに対して逆向きに直列接続された第1の補償用PINダイオードであり、第2の可変抵抗素子は第2の減衰用PINダイオードに対して逆向きに直列接続された第2の補償用PINダイオードであることを特徴とする。 Here, the first variable resistance element is a first compensation PIN diode connected in series in the reverse direction with respect to the first attenuation PIN diode, and the second variable resistance element is a second attenuation resistance element. The second compensation PIN diode is connected in series in the opposite direction to the PIN diode for use.
また、本発明は上記の第1及び第2の補償用PINダイオードを、共通のDC電圧がバイアス電圧として印加されて、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点のときの第1及び第2の減衰用PINダイオードの抵抗値と第1及び第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する所定の抵抗値にそれぞれ設定することを特徴とする。これにより、回路構成を更に簡略化できる。 In the present invention, the first and second compensation PIN diodes described above are the first and second compensation PIN diodes when the common DC voltage is applied as the bias voltage and the inflection point in the attenuation characteristic reversely increases. And a predetermined resistance value corresponding to a difference between the resistance value of the second attenuation PIN diode and the minimum resistance value of the first and second attenuation PIN diodes. Thereby, the circuit configuration can be further simplified.
また、本発明は、上記の第1及び第2の補償用PINダイオードに共通にバイアス電圧として印加されるDC電圧を、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点のときの第1及び第2の減衰用PINダイオードの抵抗値と第1及び第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する所定の抵抗値に応じて、可変調整することを特徴とする。この発明では、回路素子のばらつきや周辺回路の変化によって上記の第1及び第2の抵抗値(Rj0)が変化しても、それに対応して第1及び第2の可変抵抗素子の抵抗値を可変設定することができる。 Further, the present invention provides the first and second DC voltages applied as a bias voltage in common to the first and second compensation PIN diodes at the inflection points at which the attenuation amount reversely increases in the attenuation characteristic. According to another aspect of the present invention, the adjustment is variably performed according to a predetermined resistance value corresponding to a difference between the resistance value of the second attenuation PIN diode and the minimum resistance value of the first and second attenuation PIN diodes. In the present invention, even if the first and second resistance values (Rj0) change due to variations in circuit elements and changes in peripheral circuits, the resistance values of the first and second variable resistance elements are correspondingly changed. Can be variably set.
また、本発明は上記の目的を達成するため、第1の入出力用ポートが伝送線路を介して第2の入出力用ポートに接続されると共に、第1の入出力用ポートと伝送線路の一端との接続点に接続された第1の減衰用PINダイオードと、伝送線路の他端と第2の入出力用ポートとの接続点に接続された第2の減衰用PINダイオードの各バイアス電圧を変化させることにより、第1及び第2の入出力用ポートの一方に入力され、他方から出力されるマイクロ波・ミリ波帯の入力信号に対して所望の減衰量を付与すると共に、その減衰量が可変可能な減衰特性を備えた高周波用可変減衰回路において、第1の減衰用PINダイオードに対して逆向きに直列接続された第1の補償用PINダイオードと、第2の減衰用PINダイオードに対して逆向きに直列接続された第2の補償用PINダイオードと、第1の減衰用PINダイオードと伝送線路の一端との接続点に、所望の減衰量を得るための可変可能な減衰用DC電圧をバイアス電圧として印加する減衰用DC電圧印加手段と、第1の補償用PINダイオードと第2の補償用PINダイオードに、それぞれ減衰用DC電圧よりも絶対値が小で、かつ、極性が異なる所定の補償用DC電圧をバイアス電圧として共通に印加する補償用DC電圧印加手段とを有し、補償用DC電圧印加手段は、第1の補償用PINダイオードと第2の補償用PINダイオードの各抵抗値を、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点のときの第1の減衰用PINダイオード及び第2の減衰用PINダイオードの抵抗値と第1の減衰用PINダイオード及び第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する抵抗値にそれぞれ設定するための補償用DC電圧を生成して、第1の減衰用PINダイオードと第1の補償用PINダイオードの共通接続点と、第2の減衰用PINダイオードと第2の補償用PINダイオードの共通接続点にそれぞれ印加することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the first input / output port is connected to the second input / output port via the transmission line, and the first input / output port and the transmission line are connected to each other. Each bias voltage of the first attenuating PIN diode connected to the connection point with one end and the second attenuating PIN diode connected to the connection point between the other end of the transmission line and the second input / output port Is applied to one of the first and second input / output ports, and a desired attenuation is given to the input signal of the microwave / millimeter wave band output from the other, and the attenuation is applied. In a high-frequency variable attenuation circuit having a variable attenuation characteristic, a first compensation PIN diode and a second attenuation PIN diode connected in series in the opposite direction to the first attenuation PIN diode Opposite to A variable attenuating DC voltage for obtaining a desired attenuation amount is used as a bias voltage at a connection point between the second compensating PIN diode connected in series, the first attenuating PIN diode, and one end of the transmission line. A predetermined compensation DC voltage having an absolute value smaller than that of the attenuation DC voltage and having a different polarity is applied to the attenuating DC voltage application means, the first compensation PIN diode, and the second compensation PIN diode. A compensation DC voltage application means for commonly applying a voltage as a bias voltage. The compensation DC voltage application means attenuates each resistance value of the first compensation PIN diode and the second compensation PIN diode. The resistance values of the first attenuation PIN diode and the second attenuation PIN diode, the first attenuation PIN diode, and the first attenuation diode at the inflection point where the attenuation amount rises in the reverse direction. A compensation DC voltage for setting a resistance value corresponding to a difference from the minimum resistance value of the attenuating PIN diode is generated, and a common connection between the first attenuating PIN diode and the first compensating PIN diode is generated. And a common connection point of the second attenuating PIN diode and the second compensating PIN diode, respectively.
この発明では、第1及び第2の減衰用PINダイオードに直列接続される第1及び第2の補償用PINダイオードの抵抗値を、減衰特性において変曲点として現れるときの第1及び第2の減衰用PINダイオードの第1及び第2の抵抗値(Rj0)と、第1及び第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値(Rmin)との差分の抵抗値(Rc)に設定するようにしたため、第1及び第2の補償用PINダイオードを設けた簡単な構成により、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点が現れないようにできる。 In the present invention, the resistance values of the first and second compensation PIN diodes connected in series to the first and second attenuating PIN diodes are the first and second when the resistance values appear as inflection points in the attenuation characteristics. The resistance value (Rc) is set to the difference between the first and second resistance values (Rj0) of the attenuation PIN diode and the minimum resistance value (Rmin) of the first and second attenuation PIN diodes. With a simple configuration including the first and second compensation PIN diodes, it is possible to prevent an inflection point at which the attenuation amount reversely increases in the attenuation characteristic.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記の補償用DC電圧印加手段により、第1の減衰用PINダイオードと第1の補償用PINダイオードの共通接続点と、第2の減衰用PINダイオードと第2の補償用PINダイオードの共通接続点にそれぞれ補償用DC電圧を印加した後、上記の減衰用DC電圧印加手段により、第1の減衰用PINダイオードと伝送線路の一端との接続点に減衰用DC電圧をバイアス電圧として印加することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a common connection point between the first attenuation PIN diode and the first compensation PIN diode and the second attenuation DC diode by the compensation DC voltage application means. After applying the compensation DC voltage to the common connection point of the PIN diode and the second compensation PIN diode, the connection between the first attenuation PIN diode and one end of the transmission line is performed by the above-described attenuation DC voltage application means. A DC voltage for attenuation is applied as a bias voltage to the point.
本発明によれば、第1及び第2の減衰用PINダイオードに直列接続される第1及び第2の補償用PINダイオード(第1及び第2の可変抵抗素子)の抵抗値を、減衰特性において変曲点として現れるときの第1及び第2の減衰用PINダイオードの第1及び第2の抵抗値(Rj0)と、第1及び第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値(Rmin)との差分の抵抗値(Rc)に設定することにより、減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点が現れないようにしたため、第1及び第2の補償用PINダイオード(第1及び第2の可変抵抗素子)を設けると共に、それを上記の抵抗値(Rc)に固定的に設定する手段を設けるだけの極めて簡単な構成により、空間的な回り込みによる減衰特性の劣化(減衰特性曲線が変曲点をもつ)を防ぎ、可変減衰範囲の劣化を最小にできる。 According to the present invention, the resistance value of the first and second compensation PIN diodes (first and second variable resistance elements) connected in series to the first and second attenuation PIN diodes is expressed in the attenuation characteristic. The first and second resistance values (Rj0) of the first and second attenuation PIN diodes when appearing as inflection points, and the minimum resistance value (Rmin) of the first and second attenuation PIN diodes By setting the resistance value (Rc) as a difference, an inflection point where the attenuation amount increases in the attenuation characteristic is prevented from appearing. Therefore, the first and second compensation PIN diodes (the first and second variable PIN diodes). In addition to providing a resistance element, a very simple configuration that simply provides a means for fixedly setting it to the resistance value (Rc) described above causes deterioration of the attenuation characteristic due to spatial wraparound (the attenuation characteristic curve is an inflection point) With a variable attenuation range The can be minimized.
また、本発明によれば、回路素子のばらつきや周辺回路の変化によって上記の第1及び第2の抵抗値(Rj0)が変化しても、それに対応して第1及び第2の補償用PINダイオード(可変抵抗素子)の抵抗値を可変設定することができるため、上記の回路素子のばらつきや周辺回路の変化に個別に対応でき、かつ、可変減衰範囲の劣化を最小に調整することができる。 Further, according to the present invention, even if the first and second resistance values (Rj0) change due to variations in circuit elements and changes in peripheral circuits, the first and second compensation PINs are correspondingly changed. Since the resistance value of the diode (variable resistance element) can be variably set, it is possible to individually cope with the above-described variations in circuit elements and changes in peripheral circuits, and to adjust the deterioration of the variable attenuation range to the minimum. .
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明になる高周波用可変減衰回路の一実施の形態の回路図を示す。図1において、ポート1,2はRF信号の入出力ポート、ポート3は減衰量を制御するDC電圧の印加ポート、ポート11は補償用のDC電圧の印加ポートである。コンデンサ4,5は、外部回路からのRF信号を通し、かつ、ポート3からのDC電圧が外部回路へ漏れるのを遮断するためのものである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of a variable attenuation circuit for high frequency according to the present invention. In FIG. 1, ports 1 and 2 are RF signal input / output ports, port 3 is a DC voltage application port for controlling the attenuation, and
ポート3に各一端が接続されたコンデンサ6とコイル7は、ポート3からの印加DC電圧は通しRF信号は通さないというローパスフィルタの構成をとっており、バイアス供給のための回路を構成する素子である。同様に、ポート11に各一端が接続されたコンデンサ12とコイル13は、ポート11からの印加DC電圧は通しRF信号は通さないというローパスフィルタの構成をとっており、バイアス供給のための回路を構成する素子である。
Capacitor 6 and
また、コンデンサ4とコイル7の接続点は、高周波減衰用PINダイオード8のアノードが接続され、コンデンサ5のポート2の接続側端子と反対側端子は高周波減衰用PINダイオード9のアノードが接続されている。また、PINダイオード8及び9の各カソードは、それぞれアノードが接地されている補償用PINダイオード14及び15の各カソードに共通接続されている。コイル13のポート11の接続側端子と反対側端子はPINダイオード8、9、14及び15の共通接続点に接続されている。更に、2つのPINダイオード28、29の各アノード間に伝送線路10が接続されており、その長さは1/4波長である。なお、DC電圧によってその抵抗値が変化する可変抵抗素子であるPINダイオード8、9、14及び15の各等価抵抗値をそれぞれRv8、Rv9、Rv14及びRv15とする。
The connection point between the capacitor 4 and the
この実施の形態は、ポート11、コンデンサ12、コイル13、PINダイオード14,15を設け、減衰曲線が変曲点を持つのを防ぐ補償用可変抵抗素子として、PINダイオード14及び15を用いた点に特徴がある。PINダイオード14,15は、補償用可変抵抗素子であり、図1に示すように、アノード・カソードの向きが減衰用のPINダイオード8,9と逆方向でそれぞれ直列に接続されている。コンデンサ12とコイル13は、ポート11からの印加電圧は通しRF信号は通さないというローパスフィルタの構成をとっており、バイアス供給のための回路を構成する素子である。
In this embodiment, a
次に、本実施の形態の動作について図2〜図4を併せ参照して説明する。一般的に高周波数帯でのPINダイオードの等価回路は、図2(A)に示すようにダイオードに順方向にDC電圧Vを印加したときには、同図(B)に示すように、非線形な接合抵抗Rjと非線形な接合容量Cjの並列回路が抵抗Rsに直列に接続された回路で表される。そして、この抵抗Rs及びRjの合成抵抗Rvとダイオードへの順方向バイアス電圧であるDC電圧Vとの関係は、図2(C)に示すようになる。 Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In general, an equivalent circuit of a PIN diode in a high frequency band is shown in FIG. 2A. When a DC voltage V is applied to the diode in the forward direction, a nonlinear junction is formed as shown in FIG. A parallel circuit of a resistor Rj and a non-linear junction capacitor Cj is represented by a circuit connected in series to the resistor Rs. The relationship between the combined resistance Rv of the resistors Rs and Rj and the DC voltage V that is a forward bias voltage to the diode is as shown in FIG.
PINダイオードは、周知のようにP層とN層の間に固有半導体領域(すなわち、I層)を挟んだ接合構造であり、I層によってキャリアがRF信号に追随できないので、RF的にはダイオードにかかるバイアスDC電圧Vのみによって抵抗値Rvが決まる可変抵抗素子とみなせる。 As is well known, a PIN diode has a junction structure in which an intrinsic semiconductor region (that is, an I layer) is sandwiched between a P layer and an N layer, and carriers cannot follow an RF signal by the I layer. It can be considered that the resistance value Rv is determined only by the bias DC voltage V applied to.
このような特性を持つPINダイオードを用いて、図5に示すような可変減衰回路を構成した場合(従来の回路構成)について考える。図5のポート23に電圧を印加していくことによって、減衰用PINダイオード28、29の抵抗値Rv28、Rv29が図6に示したように低下していき、結果としてポート21−22間のRF信号の通過減衰量が増大していく。しかし、減衰用PINダイオード28、29の抵抗値Rv28、RV29がある値(以降Rj0とする)以下になると減衰量が逆上昇する(図7中の特性IIのように減衰曲線が変曲点を持つ)場合がある。
Consider the case where a variable attenuation circuit as shown in FIG. 5 is configured using a PIN diode having such characteristics (conventional circuit configuration). By applying a voltage to the
このことは、伝送線路にshunt接続する部分の抵抗値がRj0以下にならなければ、減衰曲線に変曲点は現れないことを意味する。よって、図6に示した減衰曲線に変曲点で現れる抵抗値Rj0と、PINダイオードの最小抵抗値Rminとの差分Rcという抵抗値のものを、補償用抵抗として減衰用PINダイオードに直列接続すればよい。しかし、この減衰曲線に変曲点が現れる抵抗値Rj0は、回路構成の変化等によってばらつくので、本実施の形態では、上記補償用抵抗として可変抵抗素子であるPINダイオード14、15を用いる。
This means that an inflection point does not appear in the attenuation curve unless the resistance value of the portion connected to the transmission line is shunt Rj0 or less. Therefore, the resistance value Rc between the resistance value Rj0 appearing at the inflection point in the attenuation curve shown in FIG. 6 and the minimum resistance value Rmin of the PIN diode is connected in series to the attenuation PIN diode as a compensation resistor. That's fine. However, since the resistance value Rj0 at which the inflection point appears in the attenuation curve varies depending on the change in the circuit configuration or the like, in this embodiment, the
すなわち、本実施の形態では、図1に示すように、補償用PINダイオード14、15を減衰用PINダイオード8、9に、アノード・カソードの向きが逆方向となるように直列接続させた回路構成とする。これにより、本実施の形態の可変減衰回路の可変減衰範囲は、減衰用PINダイオード8、9の抵抗値Rv8、RV9の最小値に、補償用PINダイオード14、15の抵抗値Rv14、Rv15を加えた抵抗値によって決定される。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a circuit configuration in which the
ここで、図1中のポート11への印加電圧V11と補償用PINダイオード14の抵抗値Rv14との関係を図3に示す。本実施の形態では、図3のPINダイオードの電圧−抵抗値特性において、抵抗値Rv14が抵抗値Rcとなる印加電圧V11cを固定的に印加する。この抵抗値Rcは、図6に示した減衰曲線に変曲点で現れる抵抗値Rj0と、PINダイオードの最小抵抗値Rminとの差分の抵抗値である。
Here, the relationship between the voltage V11 applied to the
本実施の形態では、図1に示すように、補償用PINダイオード14、15を減衰用PINダイオード8、9に、アノード・カソードの向きが逆方向となるように直列接続させた回路構成としているので、まず、ポート11に負の固定電圧V11c(これは図3のV11cに相当)を印加することで、PINダイオード14、15だけに順方向のバイアス電圧を印加して、PINダイオード14、15の抵抗値Rv14、Rv15だけを抵抗値Rcに固定する。その後、V11cより絶対値の大きな正の電圧をポート3に印加し、このポート3に印加する電圧を可変することで、PINダイオード8、9に対してのみ順方向のバイアス電圧を可変してPINダイオード8、9の抵抗値Rv8、Rv9を可変し、所望の減衰量を得ることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
このように、本実施の形態では、抵抗値Rv8、Rv9の最小値Rminに、補償用として抵抗値Rcを付加する構成としているので、減衰用PINダイオード8、9に印加する可変抵抗制御DC電圧値範囲内で、可変減衰範囲の劣化を最小にして、かつ、図6にIIで示す特性と同様な減衰特性を単調減少にすることが可能になる。これにより、図1の高周波用可変減衰回路の減衰特性は図4に示すようになる。
Thus, in this embodiment, since the resistance value Rc is added for compensation to the minimum value Rmin of the resistance values Rv8 and Rv9, the variable resistance control DC voltage applied to the
図4において、横軸は図1のポート3に印加するDC電圧V3[V]、縦軸はポート1−2間のRF信号の通過減衰量[dB]を表す。図4に示すように、本実施の形態の減衰特性Vは、従来回路の図7中の特性IVのような減衰量の逆上昇が見られず、この特性Vは減衰量が印加電圧V3に対して単調減少となっている。 4, the horizontal axis represents the DC voltage V3 [V] applied to the port 3 in FIG. 1, and the vertical axis represents the RF signal passing attenuation [dB] between the ports 1-2. As shown in FIG. 4, in the attenuation characteristic V of the present embodiment, the reverse increase of the attenuation amount is not seen as in the characteristic IV in FIG. 7 of the conventional circuit. On the other hand, it is monotonically decreasing.
減衰曲線に変曲点が現れる抵抗値は、回路素子のばらつきや周辺回路の変化によって変化するが、本実施の形態では補償用PINダイオード14,15の抵抗値を変化させる(ポート11への印加DC電圧を変化させる)ことによって、この変化に個別に対応でき、かつ、可変減衰範囲の劣化を最小に調整することが可能である。
The resistance value at which the inflection point appears in the attenuation curve changes depending on variations in circuit elements and changes in peripheral circuits, but in this embodiment, the resistance values of the
このように、本実施の形態によれば、ポート11、コンデンサ12、コイル13、PINダイオード14,15を設けるだけの、特許文献2記載の従来の可変減衰回路に比べて極めて簡単な構成により、回路素子のばらつきや周辺回路の変化に対応でき、しかも可変減衰範囲の劣化を最小にできる。
As described above, according to the present embodiment, the
1、2 RF信号の入出力ポート
3 減衰量制御用DC電圧入力ポート
4、5 直流阻止用コンデンサ
6、12 ローパスフィルタ用コンデンサ
7、13 ローパスフィルタ用コイル
8、9 高周波減衰用PINダイオード
10 伝送線路
11 補償用DC電圧入力ポート
14、15 補償用PINダイオード
1, 2 RF signal input / output port 3 Attenuation control DC voltage input port 4, 5
Claims (6)
前記減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点のときの前記第1の減衰用PINダイオードの第1の抵抗値と前記第1の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する抵抗値に設定されると共にその抵抗値が可変調整可能な、前記第1の減衰用PINダイオードに直列に接続された第1の可変抵抗素子と、
前記減衰量が逆上昇する変曲点のときの前記第2の減衰用PINダイオードの第2の抵抗値と前記第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する所定の抵抗値に設定されると共にその抵抗値が可変調整可能な、前記第2の減衰用PINダイオードに直列に接続された第2の可変抵抗素子と
を有することを特徴とする高周波用可変減衰回路。 A first input / output port is connected to the second input / output port via a transmission line, and is connected to a connection point between the first input / output port and one end of the transmission line. By changing each bias voltage of the second attenuating PIN diode and the second attenuating PIN diode connected to the connection point between the other end of the transmission line and the second input / output port, the first attenuating PIN diode is changed. In addition, a desired attenuation amount is given to an input signal in the microwave / millimeter wave band that is input to one of the second input / output ports and output from the other, and an attenuation characteristic that can change the attenuation amount is provided. In the high-frequency variable attenuation circuit provided,
A resistance corresponding to a difference between a first resistance value of the first attenuating PIN diode and a minimum resistance value of the first attenuating PIN diode at the inflection point where the attenuation amount increases in the attenuation characteristic in the reverse direction. A first variable resistance element connected in series to the first attenuating PIN diode, the resistance value of which is set to be variable and the resistance value of which can be variably adjusted;
A predetermined resistance value corresponding to the difference between the second resistance value of the second attenuating PIN diode and the minimum resistance value of the second attenuating PIN diode at the inflection point at which the attenuation amount rises backward And a second variable resistance element connected in series to the second attenuation PIN diode, the resistance value of which can be variably adjusted.
前記第1の減衰用PINダイオードに対して逆向きに直列接続された第1の補償用PINダイオードと、
前記第2の減衰用PINダイオードに対して逆向きに直列接続された第2の補償用PINダイオードと、
前記第1の減衰用PINダイオードと前記伝送線路の一端との接続点に、前記所望の減衰量を得るための可変可能な減衰用DC電圧をバイアス電圧として印加する減衰用DC電圧印加手段と、
前記第1の補償用PINダイオードと前記第2の補償用PINダイオードに、それぞれ前記減衰用DC電圧よりも絶対値が小で、かつ、極性が異なる所定の補償用DC電圧をバイアス電圧として共通に印加する補償用DC電圧印加手段と
を有し、前記補償用DC電圧印加手段は、前記第1の補償用PINダイオードと前記第2の補償用PINダイオードの各抵抗値を、前記減衰特性において減衰量が逆上昇する変曲点のときの前記第1の減衰用PINダイオード及び前記第2の減衰用PINダイオードの抵抗値と前記第1の減衰用PINダイオード及び前記第2の減衰用PINダイオードの最小抵抗値との差分に相当する抵抗値にそれぞれ設定するための補償用DC電圧を生成して、前記第1の減衰用PINダイオードと前記第1の補償用PINダイオードの共通接続点と、前記第2の減衰用PINダイオードと前記第2の補償用PINダイオードの共通接続点にそれぞれ印加することを特徴とする高周波用可変減衰回路。 A first input / output port is connected to the second input / output port via a transmission line, and is connected to a connection point between the first input / output port and one end of the transmission line. By changing each bias voltage of the second attenuating PIN diode and the second attenuating PIN diode connected to the connection point between the other end of the transmission line and the second input / output port, the first attenuating PIN diode is changed. In addition, a desired attenuation amount is given to an input signal in the microwave / millimeter wave band that is input to one of the second input / output ports and output from the other, and an attenuation characteristic that can change the attenuation amount is provided. In the high-frequency variable attenuation circuit provided,
A first compensation PIN diode connected in series in a reverse direction with respect to the first attenuating PIN diode;
A second compensation PIN diode connected in series in the opposite direction to the second attenuating PIN diode;
Attenuating DC voltage applying means for applying, as a bias voltage, a variable attenuating DC voltage for obtaining the desired attenuation amount to a connection point between the first attenuating PIN diode and one end of the transmission line;
The first compensation PIN diode and the second compensation PIN diode share a predetermined compensation DC voltage having a smaller absolute value than the attenuation DC voltage and having a different polarity as a bias voltage. Compensation DC voltage application means for applying, wherein the compensation DC voltage application means attenuates each resistance value of the first compensation PIN diode and the second compensation PIN diode in the attenuation characteristic. The resistance values of the first attenuation PIN diode and the second attenuation PIN diode and the first attenuation PIN diode and the second attenuation PIN diode at the inflection point where the amount increases in reverse. A compensation DC voltage for setting a resistance value corresponding to a difference from the minimum resistance value is generated, and the first attenuation PIN diode and the first compensation P voltage are generated. A high-frequency variable attenuation circuit comprising: a common connection point of an IN diode; and a common connection point of the second attenuation PIN diode and the second compensation PIN diode.
By the compensation DC voltage application means, a common connection point of the first attenuation PIN diode and the first compensation PIN diode, and the second attenuation PIN diode and the second compensation PIN diode After applying the compensation DC voltage to each common connection point, the attenuation DC voltage application means biases the attenuation DC voltage to a connection point between the first attenuation PIN diode and one end of the transmission line. 6. The variable attenuation circuit for high frequency according to claim 5, wherein the variable attenuation circuit is applied as a voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006132113A JP4506719B2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Variable attenuation circuit for high frequency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006132113A JP4506719B2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Variable attenuation circuit for high frequency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007306265A JP2007306265A (en) | 2007-11-22 |
JP4506719B2 true JP4506719B2 (en) | 2010-07-21 |
Family
ID=38839835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006132113A Expired - Fee Related JP4506719B2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Variable attenuation circuit for high frequency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4506719B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10659009B2 (en) * | 2016-08-01 | 2020-05-19 | Nxp B.V. | Method and system for attenuator phase compensation |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07193464A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | High frequency attenuator circuit |
JPH09214278A (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Nec Corp | Pin diode variable attenuator |
-
2006
- 2006-05-11 JP JP2006132113A patent/JP4506719B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07193464A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | High frequency attenuator circuit |
JPH09214278A (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Nec Corp | Pin diode variable attenuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007306265A (en) | 2007-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8466756B2 (en) | Methods and apparatus for matching an antenna | |
US6737933B2 (en) | Circuit topology for attenuator and switch circuits | |
US6879215B1 (en) | Synthetic circuit component and amplifier applications | |
DE102011083050B4 (en) | Adaptive adaptation of an active area for a power amplifier | |
JP2004166205A (en) | Variable attenuator | |
JP3539979B2 (en) | Tuning filter and method of using the tuning filter | |
DE102013213297B4 (en) | Microwave arrangement for transmitting high-frequency signals | |
US20170302254A1 (en) | Voltage controlled equalizer network | |
US8305158B2 (en) | Attenuator | |
RU2408134C2 (en) | Scheme of passive component values variation in electronic circuits (versions) | |
US5862464A (en) | Pin diode variable attenuator | |
JP4319681B2 (en) | Linearizer | |
JP4506719B2 (en) | Variable attenuation circuit for high frequency | |
JPH0541627A (en) | High frequency attenuation circuit | |
JP2786323B2 (en) | Signal attenuation circuit | |
US4583050A (en) | Gain control circuit | |
US5453721A (en) | Attenuator | |
US20100172435A1 (en) | Power tuning system and method for power amplifier | |
JP2004166141A (en) | Variable attenuator | |
RU2238605C1 (en) | Controllable microstrip corrector of gain-frequency characteristic slope | |
US20070257747A1 (en) | Active capacitor | |
JP5775256B2 (en) | Attenuator, control method of attenuator | |
JP2006180237A (en) | Gain control circuit | |
JP4744975B2 (en) | Tilt circuit | |
JP2002151993A (en) | Attenuation circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090415 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100406 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100419 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |