(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号の利得を減衰させて出力する電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を前記固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当した前記制御電圧を抵抗を介して前記電圧可変減衰器に出力するバイアス電圧設定回路とを有し、前記バイアス電圧設定回路は、電源とグランド間に直列接続された可変抵抗と固定抵抗に対し、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記固定抵抗と並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第１サーミスタと、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記第１サーミスタと並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第２サーミスタとを有し、前記接続点より制御電圧を出力する構成としたことを特徴とする利得調整回路。
【請求項２】
前記電圧可変減衰器は高周波信号伝送路方向に直列接続した２つの抵抗の接続点とグランド間にダイオードを接続した構成を有することを特徴とする請求項１記載の利得調整回路。
【請求項３】
低周波信号を入力し増幅する低周波信号回路と、前記低周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して高周波信号を出力する乗算回路と、前記高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、前記低周波信号回路内に前記請求項１記載の利得調整回路を有する周波数変換回路。
【請求項４】
高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅する高周波信号回路と、前記高周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して低周波信号を出力する乗算回路と、前記低周波信号を増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、前記低周波信号回路内に前記請求項１記載の利得調整回路を有する周波数変換回路。
【請求項５】
第１の制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号の利得を減衰させて出力する第１の電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の第１の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を前記第１の固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当する前記第１の制御電圧を第１の抵抗を介して前記第１の電圧可変減衰器に出力する第１のバイアス電圧設定回路と、第２の制御電圧に応じた損失量を設定し前記第１のバイアス電圧設定回路出力信号の利得を減衰させて出力する第２の電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の第２の固定減衰量に対して温度変化時の第１のバイアス電圧設定回路での前記利得補償量に対して小さい利得補償量を前記第２の固定減衰量に加算し、加算減衰量に相当する前記第２の制御電圧を第２の抵抗を介して前記第２の電圧可変減衰器に出力する第２のバイアス電圧設定回路とを有し、
前記第１又は第２のバイアス電圧設定回路は、電源とグランド間に直列接続された可変抵抗と固定抵抗に対し、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記固定抵抗と並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第１サーミスタと、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記第１サーミスタと並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第２サーミスタとを有し、前記接続点より制御電圧を出力する構成としたことを特徴とする利得調整回路。
【請求項６】
第１及び第２の電圧可変減衰器は信号伝送路方向に直列接続した２つの抵抗の接続点とグランド間にダイオードを接続した構成を有することを特徴とする請求項５記載の利得調整回路。
【請求項７】
低周波信号を入力し増幅する低周波信号回路と、前記低周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して高周波信号を出力する乗算回路と、前記高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、前記低周波信号回路内に前記請求項５記載の利得調整回路を有する周波数変換回路。
【請求項８】
高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅する高周波信号回路と、前記高周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して低周波信号を出力する乗算回路と、前記低周波信号を増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、前記高周波信号回路内に前記請求項５記載の利得調整回路を有する周波数変換回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信をはじめとする通信分野で利用される高周波回路用の利得調整回路及び周波数変換回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の利得調整回路は、温度補償機能を有するものあるいは有さないものが有った。その中で、温度補償機能を有さないものに関しては、それに付随する個々のアンプにおいて温度補償を行っていたので、温度補償用素子であるサーミスタを数個使用しなければいけなかった。また、温度補償機能を合わせ持った利得調整回路においても、低温から高温に至る広い温度範囲でトータル±１．５〜２．０ｄＢ以下の補償利得の線形性を有するに過ぎなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような要因により、温度補償機能を有さない利得調整回路においては利得調整回路以外での回路規模が大きくなるといった問題点を、一方、温度補償機能を有する利得調整回路においては±１．５〜２．０ｄＢ以上の補償利得の線形性を保証することが困難であるといった問題点を有していた。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑み、広い温度範囲での利得線形性を保証し得る温度補償機能を有する利得調整回路及び周波数変換回路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の利得調整回路は、制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号の利得を減衰させて出力する電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を前記固定減衰量に加算し加算減衰量に相当する制御電圧を抵抗を介して電圧可変減衰器に出力するバイアス電圧設定回路とを備え、前記バイアス電圧設定回路は、電源とグランド間に直列接続された可変抵抗と固定抵抗に対し、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記固定抵抗と並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第１サーミスタと、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記第１サーミスタと並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第２サーミスタとを有し、前記接続点より制御電圧を出力する構成としたことを特徴とするものである。この発明によれば、利得調整回路で温度補償機能を合わせ持ち、温度補償機能において広い温度範囲で利得線形性を実現することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号の利得を減衰させて出力する電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を前記固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当する前記制御電圧を抵抗を介して前記電圧可変減衰器に出力するバイアス電圧設定回路とを有し、前記バイアス電圧設定回路は、電源とグランド間に直列接続された可変抵抗と固定抵抗に対し、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記固定抵抗と並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第１サーミスタと、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記第１サーミスタと並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第２サーミスタとを有し、前記接続点より制御電圧を出力する構成としたことを特徴とする利得調整回路であり、利得調整機能と温度補償機能の２つの機能を同時に動作するという作用を有する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、電圧可変減衰器を信号伝送路方向に２つの抵抗を直列接続し、２つの抵抗の接続点とグランド間にダイオードを接続するように構成した請求項１記載の利得調整回路であり、請求項１記載の発明と同様の作用を有する。
【０００８】
請求項３記載の発明は、低周波信号を入力し増幅する低周波信号回路と、低周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して高周波信号を出力する乗算回路と、高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、低周波信号回路内に請求項１記載の利得調整回路を配置させるように構成した周波数変換回路であり、乗算回路前後のｆ０＜ｆ１の周波数関係を有する周波数ｆ０の低周波信号と周波数ｆ１の高周波信号とにおいて周波数の低い回路系に利得調整回路を配置することで、広い可変減衰域を確保する作用を有する。
【０００９】
請求項４記載の発明は、高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅する高周波信号回路と、高周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して低周波信号を出力する乗算回路と、低周波信号を増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、低周波信号回路内に請求項１記載の利得調整回路を有する周波数変換回路であって、乗算回路前後のｆ０＜ｆ１の周波数関係を有する周波数ｆ０の低周波信号と周波数ｆ１の高周波信号とにおいて周波数の低い回路系に利得調整回路を配置することで、請求項３記載の発明と同様の作用を有する。
【００１０】
請求項５記載の発明は、第１の制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号の利得を減衰させて出力する第１の電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の第１の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を第１の固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当する第１の制御電圧を第１の抵抗を介して第１の電圧可変減衰器に出力する第１のバイアス電圧設定回路と、第２の制御電圧に応じた損失量を設定し第１の電圧可変減衰器の出力信号の利得を減衰させて出力する第２の電圧可変減衰器と、一定温度下で所定の第２の固定減衰量に対して温度変化時の第１の電圧可変減衰器での利得補償量に対して小さい利得補償量を第２の固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当する第２の制御電圧を第２の抵抗を介して第２の電圧可変減衰器に出力する第２のバイアス電圧設定回路とを有し、前記第１又は第２のバイアス電圧設定回路は、電源とグランド間に直列接続された可変抵抗と固定抵抗に対し、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記固定抵抗と並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第１サーミスタと、前記可変抵抗と固定抵抗の接続点とグランド間に前記第１サーミスタと並列接続され温度補償範囲において略一定のサーミスタ定数を有する第２サーミスタとを有し、前記接続点より制御電圧を出力する構成としたことを特徴とする利得調整回路であり、広い温度範囲に対して補償特性の線形性を保持し得る第１の電圧可変減衰器での最大補償可能な補償量に対して、不足する補償量を利得調整回路内に設定することで、請求項１記載の発明と同様の作用を有する。
【００１１】
請求項６記載の発明は、第１あるいは第２の電圧可変減衰器を信号伝送路方向に２つの抵抗を直列に接続点とグランド間にダイオードを接続するように構成した請求項５記載の利得調整回路であり、請求項７記載の発明と同様の作用を有する。
【００１２】
請求項７記載の発明は、低周波信号を入力し増幅する低周波信号回路と、前記低周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して高周波信号を出力する乗算回路と、前記高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、前記低周波信号回路内に請求項７記載の利得調整回路を配置させるように構成した周波数変換回路であり、前記請求項５記載の発明と同様の作用を有する。
【００１３】
請求項８記載の発明は、高周波信号を入力し不要信号成分を除去し増幅する高周波信号回路と、高周波信号回路出力を局発発振器より出力される局発信号により周波数変換して低周波信号を出力する乗算回路と、低周波信号を増幅して周波数変換した信号を出力する回路であって、高周波信号回路内に請求項７記載の利得調整回路を有する周波数変換回路であって、前記請求項５記載の発明と同様の作用を有する。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１２を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における利得調整回路を示す。図１において、制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号１０１の利得を減衰させて出力する電圧可変減衰器１１と、一定温度下で所定の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当した制御電圧を抵抗１０２を介して前記電圧可変減衰器１１に出力するバイアス電圧設定回路１２とにより構成される。ここで、前記電圧可変減衰器１１は、図２に示すような高周波信号伝送路方向に直列接続した２つの抵抗１０４，１０５の接続点とグランド間にダイオード１０６を、ダイオード１０６のカソードがグランドにアノードが前記接続点に接続するように接続した構成を有するＴ型利得減衰器を用いることが可能である。なお、前記ダイオード１０６のカソードを信号入力側に、アノードを信号出力側になるように接続し、かつ制御電圧入力部とダイオード１０６のアノード間及びグランドとダイオードのカソード間に固定抵抗を夫々接続する構成を有するπ型利得減衰器を電圧可変減衰器１１として用いることも可能であるが、Ｔ型利得減衰器を用いた方が制御電圧に対する減衰量の広い線形特性を得ることが可能である。また、前記バイアス電圧設定回路１２には、図３に示すように電源とグランド間に可変抵抗１０８と固定抵抗１０７を直列接続し、サーミスタ１０９を可変抵抗１０８と固定抵抗１０７の接続点とグランド間に固定抵抗１０７に対し並列接続した構成を有するものを用いることが可能である。なお、ボルテージフォロアをバイアス電圧設定回路１２として用いることも可能であるが、図３に示す可変抵抗と固定抵抗とを用いた回路構成により小型化が可能となる。
【００１６】
次に、図９に利得調整回路でのダイオードの抵抗値の温度特性の測定結果と、図９に示した特性を有する利得調整回路を用いて測定した２５℃を基準とした場合の温度変化時の利得偏差を図１０に示す。図１０から明らかなようにダイオードのゼロ負荷抵抗値Ｒｓを小さくするに従って温度変化に対する利得偏差の勾配が大きくなる。しかし、サーミスタと抵抗の温度関係は、
Ｒ＝Ｒ0ｅｘｐ［Ｂ（１／Ｔ−１／Ｔ0）］・・・・・・（１）
ここで、Ｒ0は温度Ｔ0［°Ｋ］の抵抗値、Ｒは温度Ｔ［°Ｋ］の抵抗値、Ｂはサーミスタ定数［°Ｋ］であり、サーミスタ定数Ｂはサーミスタの温度依存性を示す。
【００１７】
また、抵抗体の温度係数αは、
α＝−Ｂ／Ｔ2・・・・・・（２）
の関係があり、温度変化率はＢとＴにより決定される。
【００１８】
さらに、図１１に利得調整回路のダイオード順方向電圧と利得の関係の一例と、図１２に温度と補償利得の関係を示す。図１２中、各温度と補償利得に対してダイオードの順方向電圧ＶFと順方向電流ＩFが決定される。ここで、ＩFは式（３）で表す関係を有する。
【００１９】
ＩF＝ＩS［ｅｘｐ（ｑＶF／（ｋＴ））−１］・・・・・・（３）
ここで、ＩSは逆方向飽和電流、ｑ／（ｋＴ）≒３９（Ｉ／Ｖ）（Ｔ＝３００°Ｋ）である。
【００２０】
よって、図３のバイアス電圧設定回路から出力される制御電圧を各温度下で必要とされる補償利得とダイオードの順方向電圧とを式（１）と式（２）と式（３）を満足するように設定することで精度の高い温度補償を実現することが可能となる。
【００２１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における利得調整回路で用いるバイアス電圧設定回路を示す。図４において、実施の形態１のバイアス電圧設定回路の一例として図３に示したバイアス電圧設定回路において、固定抵抗１０７に対してｎ（ｎ≧２）個のサーミスタ１１０−１，１１０−２，……，１１０−ｎが並列接続するように構成したものである。
【００２２】
先の実施の形態１で示した図９及び図１０に、図３に示すサーミスタ１０９のゼロ負荷抵抗値が、１０ｋΩ、４．３ｋΩ、３．３ｋΩの場合の特性をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃに表した。図９中で負荷抵抗値が３．３ｋΩの場合である特性Ｃにおいて高温時に利得偏差がリニアに変化せず飽和状態となってしまうことから、正確な温度補償を実現できないという問題が発生する。これは、比抵抗が小さくなるに従ってサーミスタ定数Ｂが小さくなり、温度に対する変化率が小さくなるためである。これに対して、本実施の形態のように式（１）及び式（２）及び式（３）の関係を満足する条件下でｎ個のサーミスタの定数を１個の場合に対してより小さい比抵抗値とすることにより、図９あるいは図１０中Ｄで示すような特性を実現し、温度補償範囲の改善を可能とすることができる。ここで、ｎ個のサーミスタ１１０−１，１１０−２，……，１１０−ｎは同特性のものに限らず、異なった特性のものであっても良い。
【００２３】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における周波数変換回路を示す。図５において、低周波信号１１２を入力し増幅する低周波信号回路１３と、低周波信号回路出力１１３を局発発振器１１５より出力される局発信号１１８により周波数変換して高周波信号１１６を出力する乗算回路１１４と、高周波信号１１６を入力し不要信号成分を除去し増幅して周波数変換した信号１１７を出力する高周波信号回路１４より構成される。ここで、実施の形態１または実施の形態２の利得調整回路を低周波信号回路１３内に配置することにより、高周波信号回路１４内に配置した場合より広い利得可変範囲の実現を可能とする。
【００２４】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における周波数変換回路を示す。図６において、高周波信号１１９を入力し不要信号成分を除去し増幅する高周波信号回路１５と、高周波信号回路出力１２０を局発発振器１２２より出力される局発信号１２３により周波数変換して低周波信号１２４を出力する乗算回路１２１と、低周波信号１２４を増幅して周波数変換した信号１２５を出力する低周波信号回路１６より構成される。ここで、実施の形態１または実施の形態２の利得調整回路を低周波信号回路１６内に配置することにより、実施の形態３と同様に高周波信号回路１５内に配置した場合より広い利得可変範囲の実現を可能とする。
【００２５】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５における利得調整回路を示す。図７において、第１の制御電圧に応じた損失量を設定し、高周波入力信号１２８の利得を減衰させて出力する第１の電圧可変減衰器１７と、一定温度下で所定の第１の固定減衰量に対して温度変化時の利得補償量を第１の固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当する第１の制御電圧を第１の抵抗１２６を介して第１の電圧可変減衰器１７に出力する第１のバイアス電圧設定回路１８と、第２の制御電圧に応じた損失量を設定し第１の電圧可変減衰器１７の出力信号１２９の利得を減衰させて信号１３０を出力する第２の電圧可変減衰器１９と、一定温度下で所定の第２の固定減衰量に対して温度変化時の第１のバイアス電圧設定回路１８での利得補償量に対して小さい利得補償量を第２の固定減衰量に加算し、その加算減衰量に相当する第２の制御電圧を第２の抵抗１２７を介して第２の電圧可変減衰器１９に出力する第２のバイアス電圧設定回路２０より構成される。ここで、第１及び第２の電圧可変減衰器１７，１９として図２に示すような高周波信号伝送路方向に直列接続した２つの抵抗１０４，１０５の接続点とグランド間にダイオード１０６を、ダイオード１０６のカソードがグランドにアノードが前記接続点に接続するように接続した構成を有するＴ型利得減衰器を用いることが可能である。また、第１のバイアス電圧設定回路１８として図２に示すような高周波信号伝送路方向に２つの抵抗１０４，１０５を直列に接続し、その接続点とグランド間にダイオード１０６を、ダイオード１０６のカソードがグランドにアノードが前記接続点に接続するように接続した構成を有するもの、あるいは、図４に示すような固定抵抗１０７に対してｎ（ｎ≧２）個のサーミスタ１１０が並列接続するように構成したものを用いることが可能である。さらに、第２のバイアス電圧設定回路２０として図８に示すような電源とグランド間に可変抵抗１３１とサーミスタ１３２と固定抵抗１３３を直列接続し、可変抵抗１３１とサーミスタ１３２の接続点より制御電圧を出力するようにした構成を有するものを用いることが可能である。なお、サーミスタ１３２と固定抵抗１３３の接続関係を逆にしても同様の効果を得ることができる。実施の形態は、実施の形態１と実施の形態２より得られる作用を同時に得ることで各々の実施の形態で得られる効果を上回る効果を得ることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、利得調整機能と温度補償機能の両方の機能を有すると共にサーミスタの線形特性の補償を行うことにより、広い温度範囲において利得偏差を最小とする温度補償特性を実現する有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１における利得調整回路のブロック図
【図２】  同利得調整回路で用いる電圧可変減衰器の一例を示す回路図
【図３】  同利得調整回路で用いるバイアス電圧設定回路の一例を示す回路図
【図４】  本発明の実施の形態２における利得調整回路で用いるバイアス電圧設定回路の一例を示す回路図
【図５】  本発明の実施の形態３における周波数変換回路のブロック図
【図６】  本発明の実施の形態４における周波数変換回路のブロック図
【図７】  本発明の実施の形態５における利得調整回路のブロック図
【図８】  同利得調整回路で用いるバイアス電圧設定回路の一例を示す回路図
【図９】  本発明の実施の形態２の利得調整回路のサーミスタと従来の利得調整回路で用いるサーミスタの温度特性比較図
【図１０】  本発明の実施の形態２の利得調整回路と従来利得調整回路での温度特性比較図
【図１１】  本発明の実施の形態１及び実施の形態２及び実施の形態５の利得調整回路の特性図
【図１２】  本発明の実施の形態１及び実施の形態２及び実施の形態５の利得調整回路の特性図
【符号の説明】
１１  電圧可変減衰器
１２  バイアス電圧設定回路
１３  低周波信号回路
１４  高周波信号回路
１５  高周波信号回路
１６  低周波信号回路
１７  第１の電圧可変減衰器
１８  第１のバイアス電圧設定回路
１９  第２の電圧可変減衰器
２０  第２のバイアス電圧設定回路
１０１  高周波入力信号
１０２  固定抵抗
１０３  高周波信号
１０４  固定抵抗
１０５  固定抵抗
１０６  ダイオード
１０７  固定抵抗
１０８  可変抵抗
１０９  サーミスタ
１１０  サーミスタ
１１２  低周波信号
１１３  低周波信号
１１４  乗算回路
１１５  局発発振器
１１６  高周波信号
１１７  高周波信号
１１８  局発信号
１１９  高周波信号
１２０  高周波信号
１２１  乗算回路
１２２  局発発振器
１２３  局発信号
１２４  低周波信号
１２５  低周波信号
１２６  固定抵抗
１２７  固定抵抗
１２８  高周波信号
１２９  高周波信号
１３０  高周波信号
１３１  可変抵抗
１３２  サーミスタ
１３３  固定抵抗
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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