(57)【要約】【課題】  小型、低コストにおいて、減衰量を高精度に制御することができる減衰器を提供する。【解決手段】  制御電圧によって利得を制御する減衰器において、制御電圧の大きさに応じて、該制御電圧の可変単位幅を変更するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電圧によって利得を制御する減衰器であって、
前記制御電圧の大きさに応じて、該制御電圧の可変単位幅を変更することを特徴とする減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、携帯電話器等の移動体通信機器やその他の高周波、マイクロ波帯電気機器等に好適な減衰器に関し、特に、減衰器の制御電圧に対する減衰特性の非線形性の線形化を図るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、従来の減衰器に用いられているＰＩＮダイオードの特性について説明する。ＰＩＮダイオードは、図５に示されるように、ＰＮ接合の中央部に真性半導層（Ｉ層）を設けＰＩＮ接合としたダイオードであり、接合に印加された順方向電流を制御することによって、高周波直列抵抗を変化させることができる高周波可変抵抗素子である。図５はＰＩＮダイオードの動作原理について示した図であり、図５のようにＰＩＮダイオードに順方向バイアスを印加するとＩ層内に電子と正孔の注入が行われる。この注入された電子と正孔は再結合し、順電流になるものとＩ層内に蓄積されるものとが発生する。Ｉ層内に蓄積された電子と正孔はキャリアとして機能を持ち、この量に比例してＩ層の比抵抗が変化し、高周波直列抵抗を変化させる。
【０００３】
次に減衰器として、ＰＩＮダイオードを用いて構成されるＰＩＮアッテネータの原理について説明する。図６にＰＩＮアッテネータ回路を示す。図中１００は制御電圧を生成する制御電圧生成部であり、１０１〜１０８は電圧整流用のコンデンサであり、１０９〜１１１は電圧整流用のコイルである。また、１１２は過電流保護用の抵抗であり、１１３は制御電圧の増減でドロップ電圧を可変するための抵抗であり、１１４〜１１６はＲＦマッチング用のコンデンサであり、１１７〜１１９は順電圧の増減で抵抗値を可変できるＰＩＮダイオードである。
【０００４】
通過減衰量を小さくする（装置利得を上げる）場合には、ＰＩＮダイオード１１８の抵抗値を下げて、ＰＩＮダイオード１１７、１１９の抵抗値を上げる必要がある。制御電圧生成部１００の出力電圧である制御電圧を上げることでＰＩＮダイオード１１８の順方向バイアスが大きくなり、ＰＩＮダイオード１１８の抵抗値が小さくなる。すると抵抗１１３の電圧ドロップが大きくなる。抵抗１１３の電圧ドロップが大きくなると、ＰＩＮダイオード１１７、１１９に印加される電圧（順方向バイアス）が小さくなり、抵抗値が大きくなる。上述した制御により通過減衰量を小さくする制御を可能にしている。
【０００５】
逆に通過減衰量を大きくする（装置利得を下げる）場合には、ＰＩＮダイオード１１８の抵抗値を上げて、ＰＩＮダイオード１１７、１１９の抵抗値を下げる必要がある。制御電圧生成部１００の出力電圧である制御電圧を下げることでＰＩＮダイオード１１８の順方向バイアスが小さくなり、ＰＩＮダイオード１１８の抵抗値が大きくなる。すると抵抗１１３の電圧ドロップが小さくなる。抵抗１１３の電圧ドロップが小さくなると、ＰＩＮダイオード１１７、１１９に印加される電圧（順方向バイアス）が大きくなり、抵抗値が小さくなる。上述した制御により通過減衰量を大きくする制御を可能にしている。なお、２Ｇ帯での制御電圧値と損失の関係を図７に示す。
【０００６】
なお、本発明に関連する技術としては、例えば、下記特許文献１があげられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８８５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の減衰器では、図７に示すように、例えば制御電圧値が１．５Ｖ以下になると急激に損失が大きくなり（Ａ領域）、また、電圧値が５．０Ｖ以上になると損失量の可変幅が小さくなる（Ｂ領域）。これは、図８に示すように、ＰＩＮダイオードの抵抗値が影響しており、順方向バイアスが小さくなると急激に抵抗値が大きくなり、順方向バイアスが大きくなると抵抗値の変動が小さくなるためである。図７に示すように、従来技術では制御電圧値に対して線形で使用できる範囲が６ｄＢ程度である。一般的には線形部以外の範囲での使用は制御が困難となるため、使用されないことが多い。従って、可変損失範囲が６ｄＢ以上必要な装置になると本回路が数回路必要となってしまい、小型化、低コスト化が妨げられるという問題がある。
そこで、本発明は、可変損失範囲がより広い減衰器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明は、制御電圧によって利得を制御する減衰器において、前記制御電圧の大きさに応じて、該制御電圧の可変単位幅を変更することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記制御電圧に対する利得変動が小さい領域においては、利得変動が大きい領域よりも前記制御電圧の可変単位幅を小さくするようにすることができる。
【００１１】
また、前記制御電圧は、制御電圧生成部においてＤ／Ａ値に対応して生成され、該Ｄ／Ａ値に応じて制御電圧の可変単位幅が変更される。従って、Ｄ／Ａ値に対する制御電圧の可変単位幅を上述のように変更することにより、可変単位数に対する制御特性の線形領域をのばすことができ、制御精度を向上させることができる。
【００１２】
さらに、実施の形態における減衰器において、前記利得変動が小さい領域は、利得変動が大きい領域よりも利得が大きい領域において設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来の減衰器よりも制御電圧に対して線形に損失が変化する範囲をより広げることができ、使用可能な可変損失範囲をより広げることができる。その結果、回路数を増やすことがなく、小型化、低コスト化に寄与しながら、減衰量を高精度に制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態における減衰器としてＰＩＮアッテネータを示す回路図である。
【図２】実施の形態における制御電圧生成部の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態の各領域と分解能の関係を示す図である。
【図４】従来技術との関連において実施の形態の動作結果を示す図である。
【図５】ＰＩＮダイオードの動作を示す説明図である。
【図６】従来の減衰器を示す回路図である。
【図７】従来の減衰器の動作結果を示す図である。
【図８】ＰＩＮダイオードの抵抗値と順方向バイアスの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、例えば、ＰＩＮダイオードを使用したπ形電圧制御アッテネータに例をとって説明する。このπ形電圧制御アッテネータは、携帯電話器等の移動体通信機器やその他の高周波、マイクロ波帯電気機器等に好適に使用される。
【００１６】
図１は、実施の形態におけるπ形電圧制御アッテネータを示す回路図である。
図１に示される減衰器は、図６に示した減衰器と比較して制御電圧生成部１００Ａの構成が異なっているが、他の構成については図６に説明したものと同じであり、ここでの説明を省略する。
【００１７】
本実施の形態においては、図６に関連して図７で説明した制御特性のＡ領域とＢ領域及びその間の領域（リニアな領域：以下Ｃ領域という）における制御電圧生成部１００Ａの動作を中心に説明する。
【００１８】
制御電圧生成部１００Ａの動作は、以下の通りである。
１）Ａ領域：制御電圧の可変分解能（可変単位幅）をＣ領域よりも細かくすることで、急激な利得変動を緩和し、見かけ上、線形性をのばす。
２）Ｂ領域：制御電圧の可変分解能（可変単位幅）をＣ領域よりも粗くすることで、変動の少ない領域を急峻化し、見かけ上、線形性をのばす。
【００１９】
本実施の形態では、制御電圧の可変分解能をＡ領域では細かくし、Ｂ領域ではＡ領域のそれよりも粗くすることができるよう、制御電圧の可変分解能（可変単位幅）を制御電圧生成動作のステップ数で規定する。この一例を図３及び図４に示している。
【００２０】
なお、ここでステップ数の意味する１ステップとは、制御電圧を最小単位で変更することでき、その結果、制御電圧の可変分解能の最小値を得ることができる、制御電圧生成部１００Ａにおける１つの動作を意味している。そして、図３において、従来では、１バイトの値をＤ／Ａ変換して得られるアナログ値（Ｄ／Ａ値）の「１０」を変更単位幅として、制御電圧を領域に拘わらず均等に変更できるようにするため、全領域において１０ステップ動作分毎の変更動作を行っていた。
【００２１】
これに対して本実施の形態では、Ａ領域においては、１バイトのＤ／Ａ値「１」を最小変更単位として制御電圧を変更ができるよう、１ステップ動作分毎の変更動作を行うようにする。そして、Ｃ領域においては、従来と同様に１バイトのＤ／Ａ値「１０」を変更単位として制御電圧を変更できるよう１０ステップ動作分毎の変更動作を行い、Ｂ領域においては、１バイトのＤ／Ａ値「４０」を変更単位として制御電圧を変更できるよう４０ステップ動作分毎の変更動作を行うようにしている。
【００２２】
次に、上述した制御電圧値を変更するためのステップ数を決定する制御電圧生成部１００Ａの動作を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２３】
まず、現状のＤ／Ａ値を確認する（ステップＳ１）。そして、Ｄ／Ａ値が１〜４９の場合は（ステップＳ１、ＹＥＳ）、次に移行するＤ／Ａ値を１ステップ数分（０．０２３Ｖ）で変動させる（ステップＳ２）。
【００２４】
一方、Ｄ／Ａ値が５０〜２００の場合は（ステップＳ３、ＹＥＳ）、次に移行するＤ／Ａ値を１０ステップ数分（０．２３Ｖ）で変動させる（ステップＳ４）。
【００２５】
Ｄ／Ａ値が２０１〜２５５の場合は（ステップＳ３、ＮＯ）、次に移行するＤ／Ａ値を４０ステップ数分（０．９２Ｖ）で変動させる（ステップＳ５）。
【００２６】
以上に説明したように、制御電圧生成部１００Ａが動作することにより、図４に示すように、ステップ数に対する線形領域を従来技術に対して広げることができ、一つの減衰器を広範囲の線形領域で使用できる結果、制御精度を高めることかできることとなる。
【００２７】
尚、本説明ではＤ／Ａ値を８ＢＩＴ（０〜２５５）で説明しているが、１０ＢＩＴ（０〜１０２３）で使用しても良い。上述の通り、各使用範囲で制御電圧の可変単位幅となるステップ数を変えることで線形性をのばすことが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１００Ａ  制御電圧生成部、１０１〜１０８  電圧整流用のコンデンサ、１０９〜１１１  電圧整流用のコイル、１１２  過電流保護用の抵抗、１１３  抵抗、１１４〜１１６  ＲＦマッチング用コンデンサ、１１７〜１１９  ＰＩＮダイオード。
【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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【図８】
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