(57)【要約】【課題】直流電流の消費を回避する際に良好な反射損失および減衰を示すＲＦ用途の減衰器が所望される。【解決手段】２つの第１抵抗器は入力端子と出力端子との間で直列に結合され、第１スイッチが２つの第１抵抗器のうちの１つに跨るように結合される第１チャネルを有する第１電流路と、第２チャネルと、入力端子に結合される第１導電端子と、出力端子に結合される第２導電端子とを有する第２スイッチを含む第２電流路と、入力端子に結合される第１端子と、出力端子に結合される第２端子を有する第２抵抗器を含む第３電流路とを含む、入力端子と出力端子との間に結合される第１可変抵抗回路と、中間ノードと電圧基準端子との間に結合される第２可変抵抗回路と、を備える可変減衰器を提供する。【選択図】図２
2014082755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変減衰器において、
該可変減衰器の入力端子と出力端子との間に結合されている第１の可変抵抗回路であって、
２つの第１の抵抗器および第１のスイッチを含む第１の電流路であって、前記２つの第１の抵抗器は前記入力端子と前記出力端子との間で互いに直列に結合されており、前記第１のスイッチは前記２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する、前記第１の電流路と、
第２のチャネルと、前記入力端子に結合されている第１の導電端子と、前記出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第２のスイッチを含む第２の電流路と、
前記入力端子に結合されている第１の端子、および前記出力端子に結合されている第２の端子を有する第２の抵抗器を含む第３の電流路とを含む、前記第１の可変抵抗回路と、
前記入力端子に結合されている第１の端子、および中間ノードに結合されている第２の端子を有する第３の抵抗器と、
前記出力端子に結合されている第１の端子、および前記中間ノードに結合されている第２の端子を有する第４の抵抗器と、
前記中間ノードと電圧基準端子との間に結合されている第２の可変抵抗回路と、を備える、可変減衰器。
【請求項２】
前記第１のスイッチの制御端子に第１の制御信号を提供するため、および前記第２のスイッチの制御端子に第２の制御信号を提供するためのスイッチ制御回路をさらに備えており、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号は前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの導電性と、前記第１の可変抵抗回路の実効抵抗と、前記可変減衰器によって提供される減衰レベルとに影響を与える、請求項１に記載の可変減衰器。
【請求項３】
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルを実質的に導電性にするように前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を提供するときに、第１の減衰レベルだけ、前記入力端子において提供される入力信号を減衰させ、
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネルを実質的に導電性にするように前記第１の制御信号を提供し、前記第２のチャネルを実質的に非導電性にするように前記第２の制御信号を提供するときに、前記第１の減衰レベルよりも大きい第２の減衰レベルだけ、前記入力信号を減衰させ、
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルを実質的に非導電性にするように前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を提供するときに、前記第２の減衰レベルよりも大きい第３の減衰レベルだけ、前記入力信号を減衰させるように構成される、請求項２に記載の可変減衰器。
【請求項４】
前記第２の可変抵抗回路は、
前記中間ノードと前記電圧基準端子との間に結合されている第４の電流路であって、第３のチャネルと、前記入力端子に結合されている第１の導電端子と、前記出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第３のスイッチと直列に結合されている第５の抵抗器を含む、前記第４の電流路と、
前記中間ノードと前記電圧基準端子との間に結合されている第５の電流路であって、第４のチャネルと、前記入力端子に結合されている第１の導電端子と、前記出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第４のスイッチと直列に結合されている第６の抵抗器を含む、前記第５の電流路と、
前記中間ノードと前記電圧基準端子との間に結合されている第６の電流路であって、第５のチャネルと、前記入力端子に結合されている第１の導電端子と、前記出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第５のスイッチと直列に結合されている第７の抵抗器を含む、前記第６の電流路と、を備える、請求項１に記載の可変減衰器。
【請求項５】
前記第１のチャネル、前記第２のチャネル、前記第３のチャネル、前記第４のチャネル、および前記第５のチャネルの導電性と、前記第１の可変抵抗回路と、前記第２の可変抵抗回路の実効抵抗と、前記可変減衰器によって提供される減衰レベルとを調整するために、前記第１のスイッチの制御端子に対する第１の制御信号と、前記第２のスイッチの制御端子に対する第２の制御信号と、前記第３のスイッチの制御端子に対する第３の制御信号と、前記第４のスイッチの制御端子に対する第４の制御信号と、前記第５のスイッチの制御端子に対する第５の制御信号を提供するためのスイッチ制御回路と、をさらに備える、請求項４に記載の可変減衰器。
【請求項６】
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルを実質的に導電性にするように前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を提供し、前記第３のチャネル、前記第４のチャネル、および前記第５のチャネルを実質的に非導電性にするように前記第３の制御信号、前記第４の制御信号、および前記第５の制御信号を提供するときに、第１の減衰レベルだけ、前記入力端子において提供される入力信号を減衰させ、
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネルおよび前記第３のチャネルを実質的に導電性にするように前記第１の制御信号および前記第３の制御信号を提供し、前記第２のチャネル、前記第４のチャネル、および前記第５のチャネルを実質的に非導電性にするように前記第２の制御信号、前記第４の制御信号、および前記第５の制御信号を提供するときに、前記第１の減衰レベルよりも大きい第２の減衰レベルだけ、前記入力信号を減衰させ、
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネル、前記第３のチャネル、および前記第４のチャネルを実質的に導電性にするように前記第１の制御信号、前記第３の制御信号、および前記第４の制御信号を提供し、前記第２のチャネルおよび前記第５のチャネルを実質的に非導電性にするように前記第２の制御信号および前記第５の制御信号を提供するときに、前記第２の減衰レベルよりも大きい第３の減衰レベルだけ、前記入力信号を減衰させ、
前記スイッチ制御回路が、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルを実質的に非導電性にするように前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を提供し、前記第３のチャネル、前記第４のチャネル、および前記第５のチャネルを実質的に導電性にするように前記第３の制御信号、前記第４の制御信号、および前記第５の制御信号を提供するときに、前記第３の減衰レベルよりも大きい第４の減衰レベルだけ、前記入力信号を減衰させるように構成される、請求項５に記載の可変減衰器。
【請求項７】
前記スイッチ制御回路は、デジタル制御信号を受信するためのマルチビット入力をさらに備え、前記スイッチ制御回路は、前記デジタル制御信号の値に基づいて前記第１の制御信号、前記第２の制御信号、前記第３の制御信号、前記第４の制御信号、および前記第５の制御信号を提供するように構成される、請求項６に記載の可変減衰器。
【請求項８】
可変減衰器を含む電子回路であって、前記可変減衰器は、
該可変減衰器の第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに並列に結合されている第１の複数の電流路を有する第１の可変抵抗回路であって、前記第１の複数の電流路のうちの第１の電流路は、
前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間で互いに直列に結合されている２つの第１の抵抗器と、
前記２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する第１のスイッチとを含む、前記第１の可変抵抗回路と、
前記第１の入力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子とを有する第２の抵抗器と、
前記第１の出力端子に結合されている第１の端子、および前記第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第３の抵抗器と、
前記第１の中間ノードに結合されている第１の端子、および電圧基準端子に結合されている第２の端子を有する第２の可変抵抗回路と、を備える、電子回路。
【請求項９】
前記第１の複数の電流路は、
第２のチャネルと、前記第１の入力端子に結合されている第１の導電端子と、前記第１の出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第２のスイッチを含む第２の電流路をさらに備える、請求項８に記載の電子回路。
【請求項１０】
前記第１の複数の電流路は、
前記第１の入力端子に結合されている第１の端子、および、前記第１の出力端子に結合されている第２の導電端子を有する第３の抵抗器を含む第３の電流路をさらに備える、請求項９に記載の電子回路。
【請求項１１】
前記第２の可変抵抗回路は、
前記第１の中間ノードと前記電圧基準端子との間で互いに並列に結合されている第２の複数の電流路をさらに備える、請求項８に記載の電子回路。
【請求項１２】
前記第２の複数の電流路の各電流路は、
シャント抵抗器と、
前記シャント抵抗器と直列に結合されるチャネルを有するシャントスイッチと、を備える、請求項１１に記載の電子回路。
【請求項１３】
第１の制御信号を前記第１のスイッチの制御端子に提供するためのスイッチ制御回路をさらに備えており、前記第１の制御信号は、前記第１のチャネルの導電性と、前記第１の可変抵抗回路の実効抵抗と、前記可変減衰器によって提供される減衰レベルとに影響を与える、請求項８に記載の電子回路。
【請求項１４】
前記第１の可変抵抗回路、前記第２の抵抗器、前記第３の抵抗器、および前記第２の可変抵抗回路は前記可変減衰器の第１の段に含まれており、該第１の段は第１の数の減衰レベルを提供するように構成されており、前記可変減衰器は、
該可変減衰器の前記第１の段と直列に結合されている該可変減衰器の第２の段をさらに備え、該第２の段は第２の減衰レベルを提供するように構成されており、該可変減衰器の該第２の段は、
第２の入力端子と第２の出力端子との間で互いに並列に結合されている第２の複数の電流路を有する第３の可変抵抗回路と、
前記第２の入力端子に結合されている第１の端子、および第２の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第４の抵抗器と、
前記第２の出力端子に結合されている第１の端子、および前記第２の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第５の抵抗器と、
前記第２の中間ノードに結合されている第１の端子、および前記電圧基準端子に結合されている第２の端子とを有する第４の可変抵抗回路を含む、請求項８に記載の電子回路。
【請求項１５】
前記可変減衰器と直列に結合されている移相器であって、前記可変減衰器および該移相器が、位相シフトおよび減衰した信号を生成するように、入力信号を減衰させ、位相シフトを適用するようにそれぞれ構成される、前記移相器と、
前記位相シフトおよび減衰した信号を増幅するように構成される増幅器段と、をさらに備える、請求項８に記載の電子回路。
【請求項１６】
電子回路が作動する方法であって、
前記電子回路への入力信号に対する所望の減衰レベルを示すデジタル制御信号を受信する工程と、
前記デジタル制御信号において示される前記所望の減衰レベルに基づいて第１の制御信号を生成する工程と、
前記第１の制御信号を可変減衰器の第１のスイッチの制御端子に提供する工程とを含み、該可変減衰器は、
該可変減衰器の入力端子と出力端子との間で互いに並列に結合されている第１の複数の電流路を有する第１の可変抵抗回路であって、前記第１の複数の電流路のうちの第１の電流路は、
前記入力端子と前記出力端子との間で互いに直列に結合されている２つの第１の抵抗器と、
前記２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する前記第１のスイッチとを含み、前記第１の制御信号は、前記第１のチャネルの導電性と、前記第１の可変抵抗回路の実効抵抗と、該可変減衰器によって提供される減衰レベルとに影響を与える、前記第１の可変抵抗回路と、
前記入力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第２の抵抗器と、
前記出力端子に結合されている第１の端子、および前記第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第３の抵抗器と、
前記第１の中間ノードに結合されている第１の端子、および電圧基準端子に結合されている第２の端子を有する第２の可変抵抗回路と、を含む、方法。
【請求項１７】
前記第１の可変抵抗回路は、第２のチャネルと、前記入力端子に結合されている第１の導電端子と、前記出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第２のスイッチを含む第２の電流路をさらに含み、前記方法は、
前記デジタル制御信号内で示されている前記所望の減衰レベルに基づいて第２の制御信号を生成する工程と、
前記第２の制御信号を前記第２のスイッチの制御端子に提供する工程とをさらに含み、前記第２の制御信号は、前記第２のチャネルの導電性と、前記第１の可変抵抗回路の前記実効抵抗と、前記可変減衰器によって提供される前記減衰レベルとに影響を与える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の可変抵抗回路は、前記中間ノードと前記電圧基準端子との間で互いに並列に結合されている第２の複数の電流路を含み、前記第２の複数の電流路の各電流路は、シャント抵抗器と、該シャント抵抗器と直列に結合されているチャネルを有するシャントスイッチとを含み、前記方法は、
前記デジタル制御信号において示される前記所望の減衰レベルに基づいて複数の追加の制御信号を生成する工程と、
前記複数の追加の制御信号を前記シャントスイッチの制御端子に提供する工程とをさらに含み、前記追加の制御信号は、前記シャントスイッチの前記チャネルの導電性と、前記第２の可変抵抗回路の前記実効抵抗と、前記可変減衰器によって提供される前記減衰レベルとに影響を与える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の可変抵抗回路、前記第２の抵抗器、前記第３の抵抗器、および前記第２の可変抵抗回路は前記可変減衰器の第１の段に含まれており、前記第１の段は第１の数の減衰レベルを提供するように構成されており、前記可変減衰器は、前記第１の段と直列に結合されており、第２の数の減衰レベルを提供するように構成される第２の段をさらに含み、前記方法は、
前記デジタル制御信号において示される前記所望の減衰レベルに基づいて１つ以上の追加の制御信号を生成する工程と、
前記可変減衰器によって提供される前記減衰レベルに影響を与えるように、前記可変減衰器の前記第２の段に前記１つ以上の追加の制御信号を提供する工程と、をさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、概して可変減衰器（たとえば、デジタル制御ステップ減衰器）、可変減衰器が組み込まれる電子回路、およびそれらの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
離散的な減衰状態を示す電気的に調整可能な減衰器がたとえば、「パイ（π）型」、「Ｔ型」、および「ブリッジＴ型」トポロジにおいて実装される。これらのトポロジの各々において、抵抗素子は所望の減衰量を生成するように変化させられ、これらのトポロジの各々は、抵抗器が適切に選択されると、（入力端子および出力端子における）良好な反射損失、および入力と出力との間の所望の減衰を示すことができる。概して、「π型」および「Ｔ型」トポロジの各々は３つの可変抵抗素子を含み、これらは所望の減衰量を生成するように調整される。対照的に、「ブリッジＴ型」トポロジは所望の減衰量を生成するように変化させる必要がある抵抗素子を２つのみ含む。
【０００３】
図１は、２つの可変抵抗素子１１０、１５０および２つの固定抵抗素子１３０、１４０を含む、従来のブリッジＴ型減衰器１００の概略図を示す。減衰器１００において、第１の可変抵抗素子１１０は入力端子１０２と出力端子１０４との間に結合されている。２つの固定抵抗素子１３０、１４０は入力端子１０２と中間ノードとの間、および、出力端子１０４と中間ノードとの間にそれぞれ結合されている。最後に、第２の可変抵抗素子１５０は、中間ノードと電圧基準端子（たとえば、グランド）との間に結合されている。抵抗素子１１０、１５０を変化させることによって、入力端子１０２において提示される信号の減衰は、所望の減衰量をもって出力端子１０４において信号を生成するように調整され得る。
【０００４】
なお、可変減衰器の反射損失の最適化について特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，９７５，６０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無線周波数（ＲＦ）の周波数において減衰器トポロジを実装することに関して特に注目すべきことは、可変抵抗素子を実装するという選択および方法である。たとえば、１つの技術を使用すると、可変抵抗素子は、ＰＩＮダイオード（すなわち、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との間に挟まれる固有の半導体領域を含むダイオード）を使用して実装され、ＰＩＮダイオードは、ＰＩＮダイオードのバイアス電流に反比例する抵抗を有する。ＰＩＮダイオードを使用するトポロジは許容可能な反射損失および減衰を有し得るが、この手法に対する欠点は各ＰＩＮダイオードによって直流電流が著しく消費されることである。したがって、直流電流の著しい消費を回避するに際し良好な反射損失および減衰を示すＲＦ用途の減衰器トポロジが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の問題を克服するために、本発明の一態様では、可変減衰器を提供する。可変減衰器は、可変減衰器の入力端子と出力端子との間に結合されている第１の可変抵抗回路を備えており、第１の可変抵抗回路は、２つの第１の抵抗器および第１のスイッチを含む第１の電流路であって、２つの第１の抵抗器は入力端子と出力端子との間で互いに直列に結合されており、第１のスイッチは２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する、第１の電流路と、第２のチャネルと、入力端子に結合されている第１の導電端子と、出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第２のスイッチを含む第２の電流路と、入力端子に結合されている第１の端子、および出力端子に結合されている第２の端子を有する第２の抵抗器を含む第３の電流路とを含む、第１の可変抵抗回路と、入力端子に結合されている第１の端子、および中間ノードに結合されている第２の端子を有する第３の抵抗器と、出力端子に結合されている第１の端子、および中間ノードに結合されている第２の端子を有する第４の抵抗器と、中間ノードと電圧基準端子との間に結合されている第２の可変抵抗回路と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の別の態様では、可変減衰器を含む電子回路を提供する。可変減衰器は、可変減衰器の第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに並列に結合されている第１の複数の電流路を有する第１の可変抵抗回路であって、第１の複数の電流路のうちの第１の電流路は、第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに直列に結合されている２つの第１の抵抗器と、２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する第１のスイッチとを含む、第１の可変抵抗回路と、第１の入力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子とを有する第２の抵抗器と、第１の出力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第３の抵抗器と、第１の中間ノードに結合されている第１の端子、および電圧基準端子に結合されている第２の端子を有する第２の可変抵抗回路と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
本発明のさらに別の態様では、電子回路が作動する方法を提供する。電子回路が作動する方法は、電子回路への入力信号に対する所望の減衰レベルを示すデジタル制御信号を受信する工程と、デジタル制御信号において示される所望の減衰レベルに基づいて第１の制御信号を生成する工程と、第１の制御信号を可変減衰器の第１のスイッチの制御端子に提供する工程とを含み、可変減衰器は、可変減衰器の入力端子と出力端子との間で互いに並列に結合されている第１の複数の電流路を有する第１の可変抵抗回路であって、第１の複数の電流路のうちの第１の電流路は、入力端子と出力端子との間で互いに直列に結合されている２つの第１の抵抗器と、２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する第１のスイッチとを含み、第１の制御信号は、第１のチャネルの導電性と、第１の可変抵抗回路の実効抵抗と、可変減衰器によって提供される減衰レベルとに影響を与える、第１の可変抵抗回路と、入力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第２の抵抗器と、出力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する第３の抵抗器と、第１の中間ノードに結合されている第１の端子、および電圧基準端子に結合されている第２の端子を有する第２の可変抵抗回路と、を含むことを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のブリッジＴ型減衰器の概略図。
【図２】例示的な実施形態に応じた可変減衰器の概略図。
【図３】例示的な実施形態に応じた図２の減衰器のためのスイッチ制御回路の簡略ブロック図。
【図４】別の例示的な実施形態に応じた可変減衰器の概略図。
【図５】例示的な実施形態に応じた図４の減衰器のためのスイッチ制御回路の簡略ブロック図。
【図６】例示的な実施形態に応じた一対の可変減衰器を含む増幅器システムの簡略ブロック図。
【図７】例示的な実施形態に応じたデジタル制御可変減衰器が動作するための方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書に記載の実施形態は、可変減衰器（たとえば、デジタル制御ステップ減衰器）、可変減衰器が組み込まれる電子回路、およびそれらの動作方法を含む。様々な実施形態において、改良されたブリッジＴ型構成を有する減衰器が含まれており、他の実施態様と比較して直流電流消費が低減され、サイズが低減され、コストが低減され得る回路を使用した可変抵抗が実装される。
【００１２】
本明細書において使用される場合、「抵抗器」という用語は、単一の抵抗素子（たとえば、単一の別個の抵抗器または他の抵抗性電気的構成要素）または複数の抵抗素子の組み合わせを含むように意図される。したがって、明細書、図面、および特許請求の範囲において、「抵抗器」が言及される、および／または単一の抵抗器が図示されるとき、「抵抗器」は、単一の別個の抵抗器、または十分な固定抵抗を有するマルチ抵抗器ネットワーク（たとえば、直列および／または並列に配列される別個の抵抗器および／または他の抵抗素子の組み合わせ）のいずれかを含むように解釈されるべきである。「実効抵抗」という用語は、所与の動作条件セット下における抵抗器または抵抗回路の電気抵抗の大きさまたはインピーダンスの大きさ（たとえば、オーム単位）を意味する。
【００１３】
図２は、例示的な実施形態に応じた可変減衰器２００の概略図である。減衰器２００は、入力端子２０２と、出力端子２０４と、第１の可変抵抗回路２１０および第２の可変抵抗回路２５０と、第１の固定抵抗器２３０および第２の固定抵抗器２３１とを含む。第１の可変抵抗回路２１０は、入力端子２０２と出力端子２０４との間に結合されている。第１の固定抵抗器２３０は、入力端子２０２に結合されている第１の端子と、中間ノード２０６に結合されている第２の端子とを有する。第２の固定抵抗器２３１は、出力端子２０４に結合されている第１の端子と、中間ノード２０６に結合されている第２の端子とを有する。最後に、第２の可変抵抗回路２５０は、中間ノード２０６と電圧基準端子２７０（たとえば、グランド）との間に結合されている。
【００１４】
第１の固定抵抗器２３０および第２の固定抵抗器２３１は、減衰器２００の所望の入力および出力特性インピーダンスＺ０を整合させるように選択される値を有する。たとえば、第１の固定抵抗器２３０および第２の固定抵抗器２３１は、５０オームのインピーダンス値を有してもよいが、第１の固定抵抗器２３０および第２の固定抵抗器２３１はまた、他の値を有してもよい。
【００１５】
第１の可変抵抗回路２１０は、入力端子２０２と出力端子２０４との間で互いに並列に結合されている複数の電流路２１２、２１３、２１４を含む。より具体的には、第１の可変抵抗回路２１０は、第１の電流路２１２と、第２の電流路２１３と、第３の電流路２１４とを含む。第１の電流路２１２は、スイッチ制御回路（たとえば、後述する図３のスイッチ制御回路３００）に結合される制御端子と、可変導電性チャネルと、入力端子２０２に結合されている第１の導電端子と、出力端子２０４に結合されている第２の導電端子とを有するスイッチ２１８（以下Ｓ２１８とも称す）を含む。たとえば、スイッチ２１８は、ソース端子とドレイン端子（導電端子）との間に可変導電性チャネルを有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってもよく、チャネルの導電性は、ＦＥＴのゲート端子（制御端子）に提供される制御信号に基づいて変調される。
【００１６】
可変抵抗回路２１０の第２の電流路２１３は、２つの抵抗器２２２、２２３と、スイッチ２２０（以下Ｓ２２０とも称す）とを含む。２つの抵抗器２２２、２２３は、入力端子２０２と出力端子２０４との間で互いに直列に結合されている。より具体的には、抵抗器２２２は、入力端子２０２に結合されている第１の端子と、中間ノード２２６に結合されている第２の端子とを有する。抵抗器２２３は、中間ノード２２６に結合されている第１の端子と、出力端子２０４に結合されている第２の端子とを有する。スイッチ２２０は、スイッチ制御回路（たとえば、後述する図３のスイッチ制御回路３００）に結合される制御端子、可変導電性チャネル、ならびに、第１の導電端子および第２の導電端子を有する。スイッチ２２０の可変導電性チャネルは抵抗器２２２、２２３のうちの一方に跨るように結合されている。たとえば、図２の実施形態では、スイッチ２２０の可変導電性チャネルは抵抗器２２２に跨るように結合されている。より具体的には、スイッチ２２０の第１の導電チャネルが入力端子２０２に結合されており、スイッチ２２０の第２の導電端子が中間ノード２２６に結合されている。代替の実施形態では、スイッチ２２０の可変導電性チャネルが代わりに抵抗器２２３に跨るように結合されてもよい。
【００１７】
可変抵抗回路２１０の第３の電流路２１４は、入力端子２０２と出力端子２０４との間に結合されている抵抗器２２４を含む。より具体的には、抵抗器２２４は、入力端子２０２に結合されている第１の端子と、出力端子２０４に結合されている第２の端子とを有する。
【００１８】
上述するように、第２の可変抵抗回路２５０は、中間ノード２０６と電圧基準端子２７０との間に結合されている。より具体的には、第２の可変抵抗回路２５０は、中間ノード２０６と電圧基準端子２７０との間で互いに並列に結合されている複数の電流路２５２、２５３、２５４を含む。図２に示される第２の可変抵抗回路２５０の実施形態は３つの電流路２５２〜２５４を含むが、他の実施形態は３つよりも多いまたは少ない電流路を含んでもよい。いずれの実施形態においても、一実施形態に応じて、各電流路２５２〜２５４は、スイッチ２５８、２５９、２６０（以下Ｓ２５８、Ｓ２５９、およびＳ２６０とも称す）と直列に結合されている抵抗器２６２、２６３、２６４を含み、スイッチ２５８〜２６０の各々は制御端子と、可変導電性チャネルと、第１の導電端子および第２の導電端子とを含む。スイッチ２５８〜２６０の各々の制御端子はスイッチ制御回路（たとえば、後述する図３のスイッチ制御回路３００）に結合される。たとえば、図２に示される実施形態において、抵抗器２６２〜２６４の各々の第１の端子は中間ノード２０６に結合されており、抵抗器２６２〜２６４の各々の第２の端子はスイッチ２５８〜２６０の第１の導電端子に結合されている。スイッチ２５８〜２６０の第２の導電端子は電圧基準端子２７０に結合されている。代替の実施形態では、抵抗器２６２〜２６４およびスイッチ２５８〜２６０は逆に結合されてもよい。より詳細には、代替の実施形態において、たとえば、スイッチ２５８〜２６０の各々の第１の導電端子が中間ノード２０６に結合されてもよく、スイッチ２５８〜２６０の第２の導電端子が抵抗器２６２〜２６４の第１の端子に結合されてもよく、抵抗器２６２〜２６４の第２の端子が電圧基準端子２７０に結合されてもよい。
【００１９】
一実施形態に応じて、スイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０の各々は、これらのスイッチが実質的に非導電性（たとえば、「オフ」または「開」）または実質的に導電性（たとえば、「オン」または「閉」）のいずれかであるように制御される。たとえば、スイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０がＦＥＴである実施形態では、スイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０は、ゼロバイアスモードではこれらのＦＥＴの線形領域において動作してもよい（たとえば、動作中、実質的にバイアス電流はスイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０を通じて流れず、これらのＦＥＴのゲート−ソース電圧ＶＧＳはＮチャネルＦＥＴのゲート−ソース閾値電圧ＶＧＳＴＨよりも小さい）。したがって、スイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０の各々はオンに切り替えられるとき（たとえば、ＶＧＳがＮチャネルＦＥＴのゲート−ソース閾値電圧ＶＧＳＴＨ、たとえば、０ボルトよりも大きいとき）無視できる程度の抵抗を有し、オフに切り替えられるとき（たとえば、ＶＧＳがＮチャネルＦＥＴのＶＧＳＴＨよりも小さいとき）は実質的に無限大の抵抗を有する。
【００２０】
一実施形態に応じて、動作中、Ｒ２１０として参照される第１の可変抵抗回路２１０の実効抵抗、およびＲ２５０として参照される第２の可変抵抗回路２５０の実効抵抗は、以下のように変化する。
【００２１】
Ｒ２１０Ｒ２５０  ＝  Ｚ０２                                （式１）
式中、Ｚ０は所望の特性インピーダンスである。整合されるとき、減衰は以下によって求められる。
【００２２】
減衰（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ（（Ｒ２１０／Ｒ２５０）１／２＋１）  （式２）
＝２０ｌｏｇ（（Ｒ２１０／Ｚ０）＋１）
第１の可変抵抗回路２１０の実効抵抗は抵抗器２２２〜２２４の値およびスイッチ２１８、２２０の状態に応じており、第２の可変抵抗回路２５０の実効抵抗は抵抗器２６２〜２６４の値およびスイッチ２５８〜２６０の状態に応じる。基本的に、スイッチ２１８、２２０の状態の組み合わせが異なれば、第１の可変抵抗回路２１０内の抵抗器（すなわち、抵抗器２２２〜２２４）の並列の組み合わせが異なり（したがって、第１の可変抵抗回路２１０の実効抵抗が異なり）、スイッチ２５８〜２６０の状態の組み合わせが異なれば、第２の可変抵抗回路２５０内の抵抗器（すなわち、抵抗器２６２〜２６４）の並列の組み合わせが異なる（したがって、第２の可変抵抗回路２５０の実効抵抗が異なる）。一実施形態に応じて、スイッチ２１８、２２０、および２５８〜２６０は、実効抵抗Ｒ２１０、Ｒ２５０の４つの異なる組み合わせを提供し、したがって、４つの異なる減衰レベルを提供するように制御される。加えて、一実施形態では、抵抗器２２２〜２２４および２６２〜２６４の値は、上記の式１を満たすように選択される。特定の実施形態に応じて、たとえば、減衰器２００のスイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０は、約０デシベル（ｄＢ）、約２ｄＢ、約４ｄＢ、および約６ｄＢの減衰レベルを生成する実効抵抗Ｒ２１０、Ｒ２５０の組み合わせを提供するように制御される。代替の実施形態では、抵抗器２２２〜２２４および２６２〜２６４がこれらの値を有するように選択されてもよく、かつ／またはスイッチ２１８、２２０、２５８〜２６０はより大きい、より少ない、または異なる減衰レベルを生成するように制御されてもよい。
【００２３】
たとえば、上述する例示的な減衰レベルを提供し得る実効抵抗Ｒ２１０、Ｒ２５０は以下のとおりでもよい。
【００２４】
【表１】
2014082755.tif 000003
【００２５】
一実施形態に応じて、スイッチ２１８、２２０、および２６２〜２６４の状態（たとえば、「オン」または「オフ」）は、以下のように、上述する例示的な減衰レベルを生成するように制御される。
【００２６】
【表２】
2014082755.tif 000004
【００２７】
上述する例示的な実効抵抗Ｒ２１０、Ｒ２５０およびスイッチ状態は限定を意図するものではなく、他の減衰器実施形態は、異なる実効抵抗および／またはより大きな、より小さな、もしくは異なる減衰レベルを生成するように異なる方法で制御されるスイッチを有するように構成され得ることを理解されたい。
【００２８】
抵抗器２２２〜２２４および２６２〜２６４の値の相対的な大きさの例を示すために、抵抗器２２２〜２２４および２６２〜２６４の例示的な値を以下に列挙する。抵抗値および／または抵抗器の相対的な大きさはこれらの例示的な値とは異なってもよいことを理解されたい。たとえば、抵抗器２２２は約５７オームの値を有してもよく、抵抗器２２３は約１５オームの値を有してもよく、抵抗器２２４は約７８オームの値を有してもよく、抵抗器２６２は約１７４オームの値を有してもよく、抵抗器２６３は約１８４オームの値を有してもよく、抵抗器２６４は約３７．５オームの値を有してもよい。
【００２９】
前述するように、スイッチ２１８、２２０、および２５８〜２６０の状態は、スイッチ２１８、２２０、および２５８〜２６０の制御端子（たとえば、ゲート端子）に提供されるスイッチ制御信号に基づいて制御される。一実施形態に応じて、スイッチ制御信号はデジタル入力に基づいてスイッチ制御回路（たとえば、図３のスイッチ制御回路３００）によって生成される。すなわち、減衰器２００はデジタル制御され、一実施形態では、デジタル入力が、任意の所与の時点における入力信号に減衰器２００によって適用されるべき減衰レベルを定義することを意味する。たとえば、上述する４つの異なる減衰レベルでは、４つの異なる減衰レベルのうちのいずれかを減衰器２００が適用することを選択するように２ビットデジタル入力が使用されてもよい。
【００３０】
図３は、例示的な実施形態に応じた図２の減衰器のためのスイッチ制御回路３００の簡略ブロック図である。スイッチ制御回路３００は、一実施形態に応じて、デジタル入力３０２と、スイッチ制御論理部３０４と、複数のスイッチ制御信号出力３１８、３２０、３５８、３５９、３６０とを含む。デジタル入力３０２は、一実施形態では、複数のデジタル入力信号を並列に（たとえば、図示されるように２つの信号を並列に）受信するように構成されるマルチビット入力である。より具体的には、各入力信号は、マルチビット幅のデジタル制御信号の１ビットに対応する。たとえば、スイッチ制御回路３００によって制御される減衰器（たとえば、図２の減衰器２００）が４つの異なる減衰レベル（たとえば、０ｄＢ、２ｄＢ、４ｄＢ、および６ｄＢの減衰）を適用するように構成される実施形態では、デジタル制御信号は、図３に示されるように２ビット幅信号であってもよい。このような実施形態において、入力信号の組み合わせによって表される各デジタル値は、４つの異なる減衰レベルのうちの１つに対応してもよい。代替の実施形態において、デジタル入力３０２はシリアルインターフェースとして実装されてもよい。
【００３１】
デジタル入力値の受信に応答して、スイッチ制御論理部３０４は、スイッチ制御信号出力３１８、３２０、および３５８〜３６０においてスイッチ制御信号の組み合わせを生成する。スイッチ制御ロジック３０４の詳細は本明細書に図示または記載されないが、本明細書における記載に基づいて、当業者は、デジタル入力値を適切なスイッチ制御信号に変換する論理部を実装する方法を理解するであろう。いくつかの異なる論理的トポロジが所望の変換を実行するのに適切であり得る。いずれの場合も、一実施形態に応じて、スイッチ制御信号の各々が、スイッチの導電性に影響を与えるために（すなわち、各スイッチをオンまたはオフにするために）減衰器のスイッチのうちの異なるスイッチの制御端子に提供される。たとえば、図２も参照すると、スイッチ制御信号出力３１８、３２０、３５８、３５９、および３６０において提供されるスイッチ制御信号は、スイッチ２１８、２２０、２５８、２５９、および２６０にそれぞれ提供されてもよい。前述するように、様々なスイッチ２１８、２２０、および２５８〜２６０をオンまたはオフにすることによって、第１の可変抵抗回路２１０および第２の可変抵抗回路２５０の実効抵抗が調整され、減衰器２００によって適用される減衰レベルも調整される。
【００３２】
図２に関連して説明される実施形態において、減衰器２００は単一の減衰段を含む。より具体的には、図２の単段減衰器２００は、３つの電流路２１２〜２１４を有する第１の可変抵抗回路２１０と、第１の固定抵抗器２３０および第２の固定抵抗器２３１と、３つの追加の電流路２５２〜２５４を有する第２の可変抵抗回路２５０とを含む。様々な代替の実施形態では、第１の可変抵抗回路および／もしくは第２の可変抵抗回路は、より多いもしくはより少ない電流路を含んでもよく、かつ／または、減衰器は２つ以上の減衰段を含んでもよい。
【００３３】
たとえば、図４は別の例示的な実施形態に応じた多段可変減衰器４００の概略図である。減衰器４００は、第１の数の減衰レベルを提供する第１の減衰段４０２と、第２の数の減衰レベルを提供する第２の減衰段４０３とを含む。減衰レベルの第１の数および第２の数は同一であっても互いに異なってもよく、減衰器４００によって提供される減衰レベルの総数は、減衰レベルの第１の数と第２の数との積までの数である。たとえば、第１の減衰段４０２が４つの減衰レベルを提供し、第２の減衰段４０３が４つのさらなる減衰レベルを提供する実施形態では、減衰器４００によって提供される減衰レベルの総数は、１６までの減衰レベルであってもよい。
【００３４】
第１の減衰段４０２および第２の減衰段４０３は、入力端子４０４と出力端子４０６との間で直列に結合されている。より具体的には、第１の減衰段４０２の出力が第２の減衰段４０３の入力に結合されている（図４では両方とも端子４０５として示される）。したがって、入力端子４０４に提供される入力信号は、最初に第１の減衰段４０２によって減衰されてもよく、結果生じる減衰信号（端子４０５における）は、第２の減衰段４０３によってさらに減衰されてもよい。信号の全体の減衰は第１の減衰と第２の減衰との和であり、２回減衰された信号（段４０２、４０３のいずれも０．０ｄＢの減衰を適用していないと仮定して）が出力端子４０６において提供される。
【００３５】
第１の減衰段４０２および第２の減衰段４０３は両方とも、図２に示される減衰段とは異なるが、第１の減衰段４０２および第２の減衰段４０３はいくつかの類似性を有する。類似性に関して、第１の減衰段４０２および第２の減衰段４０３は各々、第１の可変抵抗回路４１０、４１１と、第２の可変抵抗回路４５０、４５１と、第１の固定抵抗器４３０、４３２および第２の固定抵抗器４３１、４３３とを含む。各段４０２、４０３において、第１の可変抵抗回路４１０、４１１は、入力端子（第１の段４０２については端子４０４、および第２の段４０３については端子４０５）と出力端子（第１の段４０２については端子４０５、および第２の段４０３については端子４０６）との間に結合されている。第１の固定抵抗器４３０、４３２の各々は、それぞれの入力端子４０４、４０５に結合されている第１の端子と、中間ノード４０７、４０８に結合されている第２の端子とを有する。第２の固定抵抗器４３１、４３３の各々は、それぞれの出力端子４０５、４０６に結合されている第１の端子と、それぞれの中間ノード４０７、４０８に結合されている第２の端子とを有する。図２の実施形態と同様に、第１の固定抵抗器および第２の固定抵抗器４３０〜４３３は、減衰器４００の所望の入力および出力特性インピーダンスＺ０を整合させるように選択される値を有する。最後に、各第２の可変抵抗回路４５０、４５１は、それぞれの中間ノード４０７、４０８と電圧基準端子４７０（たとえば、グランド）との間に結合されている。
【００３６】
第１の減衰段４０２において、第１の可変抵抗回路４１０は、入力端子４０４と出力端子４０５との間で互いに並列に結合されている２つの電流路４１２、４１３を含む。第１の電流路４１２は、スイッチ制御回路（たとえば、後述する図５のスイッチ制御回路５００）に結合される制御端子、可変導電性チャネル、入力端子４０４に結合されている第１の導電端子、および、出力端子４０５に結合されている第２の導電端子を有するスイッチ４１８（たとえば、以下Ｓ４１８とも称すＦＥＴまたはバイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ））を含む。可変抵抗回路４１０の第２の電流路４１３は、入力端子４０４と出力端子４０５との間に結合されている抵抗器４２２を含む。より具体的には、抵抗器４２２は、入力端子４０４に結合されている第１の端子と、出力端子４０５に結合されている第２の端子とを有する。
【００３７】
第２の可変抵抗回路４５０は、中間ノード４０７と電圧基準端子４７０との間で互いに並列に結合されている２つの電流路４５２、４５３を含む。図４に示される第２の可変抵抗回路４５０の実施形態は２つの電流路４５２、４５３を含むが、他の実施形態は２つよりも多いまたは少ない電流路を含んでもよい。いずれの場合も、一実施形態に応じて、各電流路４５２、４５３は、スイッチ４５８、４５９（以下Ｓ４５８、Ｓ４５９とも称す）と直列に結合されている抵抗器４６４、４６５を含み、スイッチ４５８、４５９の各々は制御端子と、可変導電性チャネルと、第１の導電端子および第２の導電端子とを含む。スイッチ４５８、４５９の各々の制御端子はスイッチ制御回路（たとえば、後述する図５のスイッチ制御回路５００）に結合される。たとえば、図４に示される実施形態において、抵抗器４６４、４６５の各々の第１の端子は中間ノード４０７に結合されており、抵抗器４６４、４６５の各々の第２の端子はスイッチ４５８、４５９の第１の導電端子に結合されている。スイッチ４５８、４５９の第２の導電端子は電圧基準端子４７０に結合されている。代替の実施形態では、抵抗器４６４、４６５およびスイッチ４５８、４５９は逆に結合されてもよい。
【００３８】
抵抗器４２２、４６４および４６５の値の相対的な大きさの例を示すために、抵抗器４２２、４６４および４６５の例示的な値を以下に列挙する。抵抗値および／または抵抗器の相対的な大きさはこれらの例示的な値とは異なってもよいことを理解されたい。たとえば、抵抗器４２２は約８オームの値を有してもよく、抵抗器４６４は約４２４オームの値を有してもよく、抵抗器４６５は約３０１オームの値を有してもよい。
【００３９】
第２の減衰段４０３の構成は減衰器２００（図２）の構成と類似であるが、第１の可変抵抗回路４１１（および様々な抵抗器の値）について異なっている。より具体的には、第１の可変抵抗回路４１１では基本的に、入力端子４０５と出力端子４０６との間に結合されている単一の抵抗器（たとえば、抵抗器２２４）を備える第３の電流路が存在しない（すなわち、抵抗器２２４が省かれている）という点で、第１の可変抵抗回路２１０（図２）の簡略化された実施形態である。代わりに、抵抗器２２４が省かれていなければ寄与していたであろう抵抗が基本的に、抵抗器４２３、４２４の値を調整することによって第１の可変抵抗回路４１１内に「折り込まれる」。したがって、第２の減衰段４０３において、第１の可変抵抗回路４１１は、入力端子４０５と出力端子４０６との間で互いに並列に結合されている２つの電流路４１４、４１５を含む。第１の電流路４１４は、スイッチ制御回路（たとえば、後述する図５のスイッチ制御回路５００）に結合される制御端子、可変導電性チャネル、入力端子４０５に結合されている第１の導電端子、および、出力端子４０６に結合されている第２の導電端子を有するスイッチ４１９（たとえば、以下Ｓ４１９とも称すＦＥＴまたはＢＪＴ）を含む。
【００４０】
可変抵抗回路４１１の第２の電流路４１５は、２つの抵抗器４２３、４２４と、スイッチ４２０（以下Ｓ４２０とも称す）とを含む。２つの抵抗器４２３、４２４は、入力端子４０５と出力端子４０６との間で互いに直列に結合されている。より具体的には、抵抗器４２３は、入力端子４０５に結合されている第１の端子と、中間ノード４２６に結合されている第２の端子とを有する。抵抗器４２４は、中間ノード４２６に結合されている第１の端子と、出力端子４０６に結合されている第２の端子とを有する。スイッチ４２０は、スイッチ制御回路（たとえば、後述する図５のスイッチ制御回路５００）に結合される制御端子、可変導電性チャネル、ならびに、第１の導電端子および第２の導電端子を有する。スイッチ４２０の可変導電性チャネルは抵抗器４２３、４２４のうちの一方に跨るように結合されている。たとえば、図４の実施形態では、スイッチ４２０の可変導電性チャネルは抵抗器４２３に跨るように結合されている。より具体的には、スイッチ４２０の第１の導電チャネルが入力端子４０５に結合されており、スイッチ４２０の第２の導電端子が中間ノード４２６に結合されている。代替の実施形態では、スイッチ４２０の可変導電性チャネルは代わりに抵抗器４２４に跨るように結合されてもよい。
【００４１】
第２の可変抵抗回路４５１は、中間ノード４０８と電圧基準端子４７０との間で互いに並列に結合されている複数の電流路４５４、４５５、４５６を含む。図４に示される第２の可変抵抗回路４５１の実施形態は３つの電流路４５４〜４５６を含むが、他の実施形態は３つよりも多いまたは少ない電流路を含んでもよい。いずれの場合も、一実施形態に応じて、各電流路４５４〜４５６は、スイッチ４６０、４６１、４６２（以下Ｓ４６０、Ｓ４６１、およびＳ４６２とも称す）と直列に結合されている抵抗器４６６、４６７、４６８を含み、スイッチ４６０〜４６２の各々は制御端子と、可変導電性チャネルと、第１の導電端子および第２の導電端子とを含む。スイッチ４６０〜４６２の各々の制御端子はスイッチ制御回路（たとえば、後述する図５のスイッチ制御回路５００）に結合される。たとえば、図４に示される実施形態において、抵抗器４６６〜４６８の各々の第１の端子は中間ノード４０８に結合されており、抵抗器４６６〜４６８の各々の第２の端子はスイッチ４６０〜４６２の第１の導電端子に結合されている。スイッチ４６６〜４６８の第２の導電端子は電圧基準端子４７０に結合されている。代替の実施形態では、抵抗器４６６〜４６８およびスイッチ４６０〜４６２は逆に結合されてもよい。
【００４２】
抵抗器４２３、４２４および４６６〜４６８の値の相対的な大きさの例を示すために、抵抗器４２３、４２４および４６６〜４６８の例示的な値を以下に列挙する。抵抗値および／または抵抗器の相対的な大きさはこれらの例示的な値とは異なってもよいことを理解されたい。たとえば、抵抗器４２３は約２５オームの値を有してもよく、抵抗器４２４は約１２．５オームの値を有してもよく、抵抗器４６６は約１７４オームの値を有してもよく、抵抗器４６７は約１８４オームの値を有してもよく、抵抗器４６８は約３６．５オームの値を有してもよい。
【００４３】
第１の可変抵抗回路４１０、４１１の実効抵抗（それぞれＲ４１０、Ｒ４１１とも称す）は抵抗器４２２〜４２４の値およびスイッチ４１８〜４２０の状態に応じており、第２の可変抵抗回路４５０、４５１の実効抵抗（それぞれＲ４５０、Ｒ４５１とする）は抵抗器４６４〜４６８の値およびスイッチ４５８〜４６２の状態に応じる。一実施形態に応じて、各減衰段４０２、４０３のスイッチ４１８〜４２０および４５８〜４６２は各々、実効抵抗Ｒ４１０、Ｒ４１１、Ｒ４５０、Ｒ４５１の４つの異なる組み合わせを提供し、したがって、各々、４つの異なる減衰レベルを提供するように制御される。したがって、減衰器４００は総数１６までの減衰レベルを提供してもよい。たとえば、各減衰段４０２、４０３の減衰レベルのうちの１つが０ｄＢである場合、かつ／または、減衰段４０２、４０３の減衰レベルのうちのいくつかが同一である場合、減衰レベルの総数は１６よりも小さくてもよい。一実施形態に応じて、減衰段４０２、４０３の両方が０ｄＢの減衰を提供してもよい（したがって、減衰器４００全体が０ｄＢの減衰を提供してもよい）が、減衰段４０２、４０３の残りの減衰レベルは互いから異なる。特定の実施形態に応じて、たとえば、減衰器段４０２のスイッチ４１８、４５８、４５９が、約０ｄＢ、約０．５ｄＢ、約１ｄＢ、および約１．５ｄＢの総減衰レベル（入力端子４０４と出力端子４０５との間）を生成する実効抵抗Ｒ４１０、Ｒ４５０の組み合わせを提供するように制御可能であり、減衰器段４０３のスイッチ４１９、４２０、および４６６〜４６８が、約０ｄＢ、約２ｄＢ、約４ｄＢ、および約６ｄＢの総減衰レベル（入力端子４０５と出力端子４０６との間）を生成する実効抵抗Ｒ４１１、Ｒ４５１の組み合わせを提供するように制御可能である。
【００４４】
一実施形態に応じた、スイッチ４１８、４５８、および４５９の状態は、以下のように、上述する第１の減衰段４０２の例示的な減衰レベルを生成するように制御される。
【００４５】
【表３】
2014082755.tif 000005
【００４６】
加えて、一実施形態に応じて、スイッチ４１９、４２０、および４６０〜４６２の状態は、以下のように、上述する第２の減衰段２０３の例示的な減衰レベルを生成するように制御される。
【００４７】
【表４】
2014082755.tif 000006
【００４８】
上記の例に応じて、減衰器４００は、減衰器４００に入力される信号に対して合計１６の減衰レベルを適用することが可能であり、それらの減衰レベルは、０．０、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、６．０、６．５、７．０、および７．５（ｄＢ）である。表３および表４において上述する例示的なスイッチ状態は限定を意図するものではなく、他の減衰器実施形態は、より大きな、より小さな、もしくは異なる減衰レベルを生成するように異なる方法で制御され得ることを理解されたい。
【００４９】
前述するように、スイッチ４１８〜４２０および４５８〜４６２の状態は、スイッチ４１８〜４２０および４５８〜４６２の制御端子（たとえば、ゲート端子）に提供されるスイッチ制御信号に基づいて制御される。一実施形態に応じて、スイッチ制御信号はデジタル入力に基づいてスイッチ制御回路（たとえば、図５のスイッチ制御回路５００）によって生成される。すなわち、減衰器４００は前述するようにデジタル制御される。たとえば、上述するように可変減衰器４００の１６の異なる減衰レベルでは、１６までの異なる減衰レベルのうちのいずれかを減衰器４００が適用することを選択するように４ビットデジタル入力が使用されてもよい。
【００５０】
図５は、例示的な実施形態に応じた図４の減衰器のためのスイッチ制御回路５００の簡略ブロック図である。スイッチ制御回路５００は、一実施形態に応じて、デジタル入力５０２と、スイッチ制御論理部５０４と、複数のスイッチ制御信号出力５１８、５１９、５２０、５５８、５５９、５６０、５６１、５６２とを含む。デジタル入力５０２は、一実施形態では、複数のデジタル入力信号を並列に（たとえば、図示されるように４つの信号を並列に）受信するように構成されるマルチビット入力である。より具体的には、各入力信号は、マルチビット幅のデジタル制御信号の１ビットに対応する。たとえば、スイッチ制御回路５００によって制御される減衰器（たとえば、図４の減衰器４００）が１６までの異なる総減衰レベルを適用するように構成される実施形態では、デジタル制御信号は、図５に示されるように４ビット幅信号であってもよい。このような実施形態において、入力信号の組み合わせによって表される各デジタル値は、１６までの異なる減衰レベルのうちの１つに対応してもよい。代替の実施形態において、デジタル入力５０２はシリアルインターフェースとして実装されてもよい。
【００５１】
デジタル入力値の受信に応答して、スイッチ制御論理部５０４は、スイッチ制御信号出力５１８〜５２０、および５５８〜５６２においてスイッチ制御信号の組み合わせを生成する。スイッチ制御論理部５０４の詳細は本明細書には図示または記載されないが、本明細書における記載に基づいて、当業者は、デジタル入力値を適切なスイッチ制御信号に変換する論理部を実装する方法を理解するであろう。いくつかの異なる論理的トポロジが所望の変換を実行するのに適切であり得る。いずれの場合も、一実施形態に応じて、スイッチ制御信号の各々が、スイッチの導電性に影響を与えるように（すなわち、各スイッチをオンまたはオフにするように）減衰器のスイッチのうちの異なるスイッチの制御端子に提供される。たとえば、図４も参照すると、スイッチ制御信号出力５１８〜５２０および５５８〜５６２において提供されるスイッチ制御信号は、スイッチ４１８〜４２０および４５８〜４６２にそれぞれ提供されてもよい。前述するように、様々なスイッチ４１８〜４２０および４５８〜４６２をオンまたはオフにすることによって、第１の可変抵抗回路４１０、４１１および第２の可変抵抗回路４５０、４５１の実効抵抗が調整され、減衰器４００によって適用される総減衰レベルも調整される。
【００５２】
減衰器４００は２つの減衰段４０２、４０３を含むように図示されるが、代替の実施形態は、３つ以上の減衰段を含んでもよい。加えて、他の代替の実施形態では、第１の減衰段４０２および第２の減衰段４０３は、順序が逆に結合されてもよい（たとえば、減衰段４０３の出力が減衰段４０２の入力に結合されてもよい）。また他の代替の実施形態では、減衰段２００（図２）、４０２、および／または４０３の任意の組み合わせが可変減衰器に含まれてもよく、それに応じて、対応して改変されたスイッチ制御回路が、様々なスイッチの導電性を制御するために設計されてもよい。
【００５３】
本明細書で説明される減衰器の実施形態は、様々な電子回路およびシステムのいずれかに組み込まれてもよい。たとえば、１つ以上の減衰器実施形態が、ＲＦシステムの送信機および／または受信機列（ラインナップ）に組み込まれてもよい。より具体的な例として、１つ以上の減衰器実施形態が、ＲＦシステムの送信機列に含まれ得るドハティ増幅器システムに組み込まれてもよい。
【００５４】
図６は、例示的な実施形態に応じた可変減衰器６１８、６２０のセットを含む増幅器システム６００を示す。増幅器システム６００は、一実施形態に応じて、入力端子６０２と、出力端子６０４と、入力回路６１０と、増幅器回路６３０と、出力回路６５０とを含む。入力回路６１０は入力端子６０２と、増幅器回路６３０への入力端子との間に結合されており、出力回路６５０は増幅器回路６３０の出力端子と出力端子６０４との間に結合されている。入力端子６０２において受信された入力信号は増幅器システム６００によって増幅されて、出力端子６０４を通じて負荷（たとえばアンテナ、図示せず）に提供される。
【００５５】
増幅器システム６００は、各々が負荷（たとえばアンテナ、図示せず）に電流を供給することができる並列増幅経路６０６、６０８に沿った複数の増幅器段６４０、６４２を含む、ドハティ増幅器トポロジにおいて構成される。より具体的には、増幅器システム６００は、第１の増幅経路６０６に沿った主増幅器段６４０（クラスＡＢモードにおいてバイアスされる）と、第２の増幅経路６０８に沿ったピーキング増幅器段６４２（クラスＣモードにおいてバイアスされる）とを含む、２段ドハティ増幅器である。ピーキング増幅器段６４２の閾値を下回る入力電力レベルでは、主増幅器段６４０のみが負荷に電流を提供する。ピーキング増幅器段６４２の閾値を超える入力電力レベルでは、主増幅器段６４０とピーキング増幅器段６４２の両方からの信号出力が同相において合算され負荷に電流を提供する。他の実施形態では、増幅器システム６００は、１つの主増幅器段と２つのピーキング増幅器段とを含んでもよく、各ピーキング増幅器段は異なるクラスＣ動作点においてバイアスされる。したがって、増幅器システム６００は２つのみの増幅経路６０６、６０８を含むが、代替の実施形態では、増幅器システムは３つ（以上）の増幅経路を含んでもよい。
【００５６】
入力回路６１０は、２つの増幅経路６０６、６０８に沿って端子６０２において受信される入力信号の電力を分配するように構成される電力分配器（パワースプリッタ）６１２を含む。電力分配器６１２は、たとえば、２つの増幅経路６０６、６０８に沿って搬送される信号の位相が互いに対してずれる（たとえば、位相が９０度ずれる）ように、増幅経路のうちの一方に沿って（たとえば、増幅経路６０８に沿って）搬送される信号に対して位相シフトを適用することもできる（概して、４分の１波長伝送線路を使用して９０度の値が達成される）。電力分配器６１２は、入力電力を増幅経路６０６、６０８の間で等しく分配することができ、それによって、入力信号電力の約５０パーセントが各増幅経路６０６、６０８に提供される。
【００５７】
一実施形態に応じて、入力回路６１０は、第１の増幅経路６０６に沿って第１の移相器６１４および第１の可変減衰器６１８を含んでおり、第２の増幅経路６０８に沿って第２の移相器６１６および第２の可変減衰器６２０をさらに含む。移相器６１４、６１６は増幅経路６０６、６０８に沿って可変減衰器６１８、６２０の前段に結合されるように図示されるが、代替の実施形態では、移相器６１４、６１６および減衰器６１８、６２０は順序が逆に結合されてもよい。いずれの場合も、スイッチ制御回路６２２によって提供される制御信号に基づいて、第１の移相器６１４および第２の移相器６１６は、第１の増幅経路６０６および第２の増幅経路６０８に沿って搬送される信号に位相シフトを適用し、第１の可変減衰器６１８および第２の可変減衰器６２０は、第１の増幅経路６０６および第２の増幅経路６０８に沿って搬送される信号を減衰させる。たとえば、第１の可変減衰器６１８および第２の可変減衰器６２０は、上述する減衰器実施形態のいずれかに応じて構成されてもよく、スイッチ制御回路６２２は、前述するようなデジタル入力に基づいて減衰器６１８、６２０によって適用される減衰レベルに影響を与えるスイッチ制御信号を生成してもよい。前述するように、スイッチ制御回路６２２は、デジタル制御信号を受信するためのデジタル入力６２４（たとえば、図３、図５のデジタル入力３０２、５０２）を含んでもよい。デジタル入力６２４は、データインターフェース（たとえば、シリアル周辺装置インターフェース（ＳＰＩ）などのシリアルインターフェース、図示せず）に結合される。データインターフェース（たとえば、ＳＰＩ）は、入力回路６１０と同一の集積回路チップ（たとえば、単一のシリコンチップまたは単一のガリウムヒ素チップ）上に実装されてもよく、または、データインターフェースと入力回路６１０とは異なる集積回路チップ（たとえば、２つのシリコンチップ、２つのガリウムヒ素チップ、または１つのシリコンチップ（たとえば、ＳＰＩ用）と１つのガリウムヒ素チップ（たとえば、入力回路６１０用）との組み合わせ）上に実装されてもよい。
【００５８】
主増幅器段６４０およびピーキング増幅器段６４２によって第１の増幅経路６０６および第２の増幅経路６０８上で搬送される信号をそれぞれ増幅した後、信号は出力回路６５０によって組み合わされる。出力回路６５０は、増幅経路のうちの一方に沿って（たとえば、増幅経路６０６に沿って）搬送される信号に対して、たとえば、位相シフトを適用することによって（概して、４分の１波長伝送線路を使用して９０度の値が達成される）２つの増幅経路６０６、６０８に沿って搬送される信号の位相が出力端子６０４に提供される前に同相で合算される。
【００５９】
図７は、例示的な実施形態に応じた、増幅器システム（たとえば、図６のシステム６００）のコンテキストにおけるデジタル制御可変減衰器を動作させるための方法のフローチャートである。図６のシステムおよび図７の方法は例示を目的として提供されており、本明細書に記載の可変減衰器の実施形態は、様々な異なるタイプのシステムのいずれにおいて使用されてもよいことを理解されたい。したがって、図６および図７に関連して提供される例は、様々な実施形態の用途を具体的に記載および図示されるシステムおよび方法に限定するように解釈されるべきではない。
【００６０】
一実施形態に応じて、例示的な方法は、ブロック７０２において入力信号を（たとえば、入力端子６０２において）受信することによって開始する。たとえば、入力信号は、無線インターフェースを通じて伝送するように意図されるＲＦ信号であってもよく、増幅器システムは、信号をアンテナに提供する前に増幅するように構成されてもよい。代替的に、入力信号はＲＦ信号以外のタイプの信号であってもよい。ブロック７０４において、受信信号の電力が複数の（たとえば、２つ以上の）信号に（たとえば、電力分配器６１２によって）分配されてもよく、分配された信号が複数の（たとえば、２つ以上の）増幅経路に位相がずれて提供されるように、位相シフトが分配された信号のうちの１つ以上に適用されてもよい。たとえば、各増幅経路は移相器（たとえば、移相器６１４、６１６）、可変減衰器（たとえば、可変減衰器６１８、６２０）、および増幅器段（たとえば、増幅器段６４０、６４２）を含んでもよい。移相器および可変減衰器はいずれの順序で存在してもよい。
【００６１】
処理の初期段階に行われ得るブロック７０６において、システムは、複数の増幅経路に沿って搬送される信号に適用されるべき１つ以上の位相シフトおよび１つ以上の減衰レベルを示すデジタル制御信号を受信してもよい。たとえば、前述するように、システムの別の部分が、デジタル制御信号をスイッチ制御回路（たとえば、スイッチ制御回路３００、５００、６２２）に提供してもよい。デジタル制御信号は、位相シフトおよび減衰レベルを示す符号化された値をそれぞれに含んでもよい。
【００６２】
ブロック７０８において、スイッチ制御回路が、デジタル制御信号内で搬送される値に基づいて移相器スイッチ制御信号および可変減衰器スイッチ制御信号を生成し、移相器および可変減衰器に適切なスイッチ制御信号を提供する。スイッチ制御信号に基づき、ブロック７１０において、移相器および可変減衰器は、移相器および可変減衰器の対応する増幅経路に沿って搬送される信号をそれぞれ位相シフトし、減衰させる。たとえば、可変減衰器は、上述する減衰器実施形態のいずれかに応じて構成されてもよく、スイッチ制御回路は、前述するデジタル入力信号に基づいて可変減衰器によって適用される減衰レベルに影響を与える可変減衰器スイッチ制御信号を生成してもよい。移相器および可変減衰器は分配された入力信号が位相シフトおよび減衰された信号を生成する。
【００６３】
ブロック７１２において、位相シフトおよび減衰された信号が増幅されてもよい（たとえば、一方の信号は主増幅器段６４０によって増幅されてもよく、もう一方の信号はピーキング増幅器段６４２によって増幅されてもよい）。次いで、ブロック７１４において、増幅された信号は出力回路（たとえば、出力回路６５０）によって組み合わされてもよく、出力回路はまた、信号のうちの１つ以上が出力端子（たとえば、出力端子６０４）に提供される前に同相で合算されることを確実にするように、これらの増幅された信号に位相シフトを適用してもよい。
【００６４】
このように、デジタル制御ステップ減衰器およびそれらの動作方法の様々な実施形態が説明された。可変減衰器の一実施形態は、第１の可変抵抗回路と、第２の可変抵抗回路と、複数の追加の抵抗器とを含む。第１の可変抵抗回路は、可変減衰器の入力端子と出力端子との間に結合されており、第１の可変抵抗回路は、第１の電流路と、第２の電流路と、第３の電流路とを含む。第１の電流路は、２つの第１の抵抗器と、第１のスイッチとを含む。２つの第１の抵抗器は、入力端子と出力端子との間で互いに直列に結合されており、第１のスイッチは、２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する。第２の電流路は、第２のチャネルと、入力端子に結合されている第１の導電端子と、出力端子に結合されている第２の導電端子とを有する第２のスイッチを含む。第３の電流路は、入力端子に結合されている第１の端子、および、出力端子に結合されている第２の端子を有する第２の抵抗器を含む。複数の追加の抵抗器は、第３の抵抗器および第４の抵抗器を含む。第３の抵抗器は、入力端子に結合されている第１の端子、および中間ノードに結合されている第２の端子を有する。第４の抵抗器は、出力端子に結合されている第１の端子、および中間ノードに結合されている第２の端子を有する。第２の可変抵抗回路は、中間ノードと電圧基準端子との間に結合されている。
【００６５】
電子回路の一実施形態は、可変減衰器を含む。可変減衰器は、第１の可変抵抗回路と、第２の可変抵抗回路と、複数の追加の抵抗器とを含む。第１の可変抵抗回路は、可変減衰器の第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに並列に結合されている第１の複数の電流路を有する。第１の複数の電流路のうちの第１の電流路は、第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに直列に結合されている２つの第１の抵抗器と、２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する第１のスイッチとを含む。複数の追加の抵抗器は、第２の抵抗器および第３の抵抗器を含む。第２の抵抗器は、第１の入力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する。第３の抵抗器は、第１の出力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する。第２の可変抵抗回路は、第１の中間ノードに結合されている第１の端子、および電圧基準端子に結合されている第２の端子を有する。
【００６６】
さらなる実施形態に応じて、電子回路は、第１のチャネルの導電性、第１の可変抵抗回路の実効抵抗、および可変減衰器によって提供される減衰レベルに影響を与える第１の制御信号を第１のスイッチの制御端子に提供するためのスイッチ制御回路をさらに含む。別のさらなる実施形態に応じて、電子回路は、移相器と、増幅器段とをさらに含む。移相器は、可変減衰器と直列に結合されており、可変減衰器および移相器は、位相シフトおよび減衰された信号を生成するために、入力信号をそれぞれ減衰させ、位相シフトを適用するように構成される。増幅器段は、位相シフトおよび減衰された信号を増幅するように構成される。
【００６７】
電子回路を動作させる方法の一実施形態は、電子回路への入力信号に対する所望の減衰レベルを示すデジタル制御信号を受信する工程と、デジタル制御信号において示される所望の減衰レベルに基づいて第１の制御信号を生成する工程と、可変減衰器の第１のスイッチの制御端子に第１の制御信号を提供する工程とを含む。可変減衰器は、第１の可変抵抗回路と、第２の可変抵抗回路と、複数の追加の抵抗器とを含む。第１の可変抵抗回路は、可変減衰器の第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに並列に結合されている第１の複数の電流路を有する。第１の複数の電流路のうちの第１の電流路は、第１の入力端子と第１の出力端子との間で互いに直列に結合されている２つの第１の抵抗器と、２つの第１の抵抗器のうちの一方に跨るように結合されている第１のチャネルを有する第１のスイッチとを含む。複数の追加の抵抗器は、第２の抵抗器および第３の抵抗器を含む。第２の抵抗器は、第１の入力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する。第３の抵抗器は、第１の出力端子に結合されている第１の端子、および第１の中間ノードに結合されている第２の端子を有する。第２の可変抵抗回路は、第１の中間ノードに結合されている第１の端子、および電圧基準端子に結合されている第２の端子を有する。
【００６８】
本記載および特許請求の範囲における「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語は、要素間で区別するために使用され、必ずしも特定の構造的な、連続する、または経時的な順序を説明するためのものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であることを理解されたい。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」といった用語およびそれらの任意の変化形は非排他的な包含をカバーするように意図され、それによって、要素のリストを含む回路、処理、方法、製品、または装置が必ずしもこれらの要素に限定されず、明示的に列挙されていない、またはこのような回路、処理、方法、製品、または装置に内在する他の要素を含むことができる。本明細書において使用される場合、「結合されている（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、電気的または非電気的な様式で直接的または間接的に接続されるものとして定義される。
【００６９】
本発明の主題の原理が特定のシステム、装置、および方法に関連して上記で説明されてきたが、この説明は例示のみを目的として為されており、本発明の主題の範囲に対する限定としてではないことを明瞭に理解されたい。本明細書において述べられ図面内に示されるさまざまな機能または処理ブロックは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはこれらの任意な組み合わせにおいて実装され得る。さらに、本明細書において採用される表現または専門用語は説明を目的としており、限定ではない。
【００７０】
特定の実施形態の上記の記載によって、第三者が、現在の知識を適用することによって、一般的な概念から逸脱することなく様々な用途のためにそれを容易に改変および／または適合することができるよう十分に本発明の主題の一般的な性質が開示される。したがって、このような適合および改変は開示される実施形態の均等物の意図および範囲内にある。本発明の主題は、すべてのこのような代替形態、改変形態、均等物、および変形形態を、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内に入るものとして包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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