(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともサーミスタを含む複数の抵抗群を伝送ラインにシリーズに挿入し、
この複数の抵抗群を、透過位相が９０度となるように構成されたコンデンサ及びコイルからなる集中定数網によって接続してなる集中定数型温度可変減衰器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度可変減衰器、特に低周波数帯信号の伝送において使用される集中定数型温度可変減衰器の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、低周波数帯の信号の伝送ラインにおいて周囲温度に応じて減衰量が変化する温度可変減衰器が用いられており、この温度可変減衰器の構成として、例えば図７，図９に示される従来例Ａ，Ｂがある。
【０００３】
図７において、従来例Ａ（π型減衰器）は主線路１１Ａと１１Ｂの間に配置されたＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４、熱検知センサー１２、制御回路１３、電源回路１４等から構成され、上記熱検知センサー１２で周囲温度が検知されると、温度検知信号に基づいた制御電圧が上記制御回路１３から出力され、上記ダイオードＤ１〜Ｄ４の抵抗分を変化させることにより温度可変減衰器として動作する。
【０００４】
この図７の減衰器は、ダイオードＤ２及びＤ３がシリーズ抵抗、ダイオードＤ１及びＤ４がシャント抵抗に相当するπ型減衰器となっており、電気的特性としては、上記ダイオードＤ２及びＤ３の抵抗分は周囲温度に比例する制御電圧に反比例し、反対にダイオードＤ１及びＤ４の抵抗分は制御電圧に比例する。この結果、広い周囲温度範囲においてπ型減衰器としての整合を保ちながら可変減衰特性が得られ、この場合の減衰量と電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の温度特性は図８に示されるようになる（減衰量特性Ｊ３及びＶＳＷＲ特性Ｃ３）。
【０００５】
一方、図９の従来例Ｂは、π型減衰器の変形であり、主線路１１Ａ，１１Ｂとグランドとの間に接続された一対の固定抵抗（シャント抵抗）１６Ａ，１６Ｂ、この固定抵抗１６Ａ，１６Ｂに挟まれる形で主線路１１Ａ，１１Ｂにシリーズに挿入されかつ並列接続されたサーミスタ１７及び固定抵抗（器）１８から構成される。この場合も、周囲温度の変化に応じて上記サーミスタ１７の抵抗が変化することにより温度可変減衰器として動作しており、この従来例Ｂの減衰量と電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の温度特性は図１１に示されるようになる（減衰量特性Ｊ４及びＶＳＷＲ特性Ｃ４）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図７の従来例Ａの温度可変減衰器では、図８のＣ３のように良好なＶＳＷＲ特性が得られ、広範囲の温度において整合が保たれるという利点があるが、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４、制御回路１３及び電源回路１４が必要となるため高価となり、また占有面積が大きく小型化に不向きであるという問題がある。
【０００７】
一方、図９の従来例Ｂの温度可変減衰器は、廉価であり、占有面積も小さく小型化できるという利点があるが、周囲温度の変化に伴って減衰量が変化した際のＶＳＷＲは狭い温度範囲でしか良好な値が得られず、整合状態が不十分であるという問題があった。このことを図１０乃至図１２により説明する。
【０００８】
図１０には、従来例Ｂの減衰器におけるある一定周囲温度での等価回路が示されている。ここで、図９のサーミスタ１７及び固定抵抗１８の抵抗値をＲ３、シャント抵抗である固定抵抗１６Ａ，１６ＢをＲ４、主線路１１Ａ，１１Ｂの特性インピーダンスをＺ０とし、ＶＳＷＲが１．０（完全整合）となる条件下で、上記抵抗値Ｒ３，Ｒ４と減衰量Ｊとの関係は次式で与えられる。
【０００９】
【数１】
0003962261.tif 000002
【数２】
0003962261.tif 000003
【００１０】
上記の式１及び２に基づき、減衰量Ｊが低温にて大きく、高温にて小さくなる温度可変減衰器に必要な上記抵抗値Ｒ３，Ｒ４をグラフにしたものを図１２に示している。この図から分かるように、サーミスタ１７及び固定抵抗器１８に対応する抵抗値Ｒ３は、特性曲線ＣＲ３に示されるように減衰量が減少した際（高温時）に減少し、他方の固定抵抗１６Ａ，１６Ｂに対応する抵抗値Ｒ４は特性曲線ＣＲ４に示されるように増加するという互いに逆方向となる作用が要求される。
【００１１】
しかしながら、上記抵抗値Ｒ３の変化（曲線ＣＲ３）は温度に対し反比例することから並列接続されたサーミスタ１７及び固定抵抗器１８の抵抗群によって近似可能であるが、上記抵抗値Ｒ４については、その変化（曲線ＣＲ４）が温度に対し比例することから固定抵抗１６Ａ，１６Ｂによっては温度変化に対応した抵抗値（減衰量が減少した際の抵抗値の増加）を得ることができない。従って、周囲温度の変化に伴い減衰量が変化した際のＶＳＷＲが狭い範囲でしか良好な値とならず、図１１の特性線Ｃ４のＳ１，Ｓ２の部分のように、低温側（Ｓ１）と高温側（Ｓ２）にてＶＳＷＲの劣化が生じ、広い温度範囲で良好な整合状態を保つことができない。なお、上記の一対の固定抵抗１６Ａ，１６Ｂをポジティブサーミスタに置き換えても、現存するポジティブサーミスタでは変化量が微量であることから上記の図１２の抵抗値Ｒ４の変化に近似させることは不可能である。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＶＳＷＲの劣化を改善して広い温度範囲で良好な整合状態が保たれ、また廉価で小型にすることができる集中定数型温度可変減衰器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る集中定数型温度可変減衰器は、少なくともサーミスタを含む複数の抵抗群を伝送ラインにシリーズに挿入し、この複数の抵抗群を、透過位相が９０度となる（使用周波数の波長が１/４波長だけ遅れる）ように構成されたコンデンサ及びコイルからなる集中定数網によって接続してなることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、図１２の従来例Ｂの曲線ＣＲ４のように、一方の抵抗値（Ｒ４）が減衰量の減少に伴って大きく増加（上昇）するという特性ではなく、図３の曲線ＣＲ１，ＣＲ２に示されるように、減衰量が減少する（高温になる）に従って抵抗値（Ｒ１，Ｒ２）が減少（低下）するという特性となるので、この特性にサーミスタを含む抵抗群の抵抗値を近似させることができる。この結果、周囲温度の変化に伴って減衰量が変化した際のＶＳＷＲを広い温度範囲で良好な値に維持することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施例に係る集中定数型温度可変減衰器の構成が示され、図２（Ａ）にはこの減衰器の実際の実装図が示されており、この減衰器は、主線路１１Ａと１１Ｂの間において、例えば第１サーミスタ１と第１固定抵抗２が並列接続された中央の抵抗群、この抵抗群の両脇において第２サーミスタ３と第２固定抵抗４が並列接続された２つの抵抗群がシリーズに接続される。そして、これら３つの抵抗群の間に、静電容量Ｃのコンデンサ５Ａ，５ＢとインダクタンスＬのコイル６によりπ型に構成されたπ型エレメント（ＣＬＣの集中定数回路）を設け、このπ型エレメントによって使用周波数信号の透過位相が９０度に設定される。なお、このような減衰器の実装は、図２（Ａ）のようになる。
【００１６】
上記π型エレメントは、第１サーミスタ１と第１固定抵抗２からなる抵抗群と、第２サーミスタ３と第２固定抵抗４からなる抵抗群との間の透過位相が９０度となるような回路、即ち使用周波数（伝送信号）の波長を１/４波長だけ遅らせる回路であり、この回路中のＣ，Ｌは、次式で表す定数となる。
【００１７】
【数３】
0003962261.tif 000004
【数４】
0003962261.tif 000005
ここで、上記ｆ０は伝送信号の中心周波数、上記Ｚ０は主線路（伝送ライン）１１Ａ，１１Ｂの特性インピーダンスである。
【００１８】
実施例の集中定数型温度可変減衰器は以上の構成からなり、次にその作用を説明する。図２（Ｂ）には、図１の温度可変減衰器のある一定温度での等価回路が示されており、この図では、中央の抵抗８が第１サーミスタ１及び第１固定抵抗２からなる抵抗群の抵抗に相当し、両端の抵抗９が第２サーミスタ３及び第２固定抵抗４からなる２つの抵抗群の抵抗に相当する。ここで、上記の抵抗８の値をＲ２、抵抗９の値Ｒ１とし、コンデンサ５Ａ，５Ｂの容量Ｃ、コイル６のインダクタンスＬを上記式３及び４で示される値としたとき、この図２（Ｂ）の等価回路は、図１０に示した従来例Ｂのπ型減衰器に置き換えることが可能となる。但し、各図の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、次の関係となる。
【００１９】
【数５】
Ｒ３＝Ｒ２
【数６】
Ｒ４＝Ｚ０２／Ｒ１
【００２０】
そして、上記従来例Ｂの場合と同様に、ＶＳＷＲが１．０（完全整合）となる条件下で、上記Ｒ３，Ｒ４と減衰量Ｊとの関係は、上記式１，２，５，６から次式で与えられる。
【００２１】
【数７】
0003962261.tif 000006
【数８】
0003962261.tif 000007
【００２２】
この式７及び８に基づいて、整合を保ちつつ、低温にて減衰量Ｌが大きく、高温にて減衰量Ｌが小さくなる温度可変減衰器に必要な上記の抵抗値Ｒ１（抵抗９）とＲ２（抵抗８）の関係を求めると、図３の特性曲線ＣＲ１，ＣＲ２に示すようになる。この図３と図１２を比較すると、曲線ＣＲ２は曲線ＣＲ４とは変化が逆の特性となり、当該実施例の減衰器では、その減数量が減衰するとき、即ち高温になるときに、抵抗９及び抵抗８の値Ｒ１，Ｒ２は共に減少する必要があることが理解される。
【００２３】
そして、曲線ＣＲ２に示す抵抗値Ｒ２の変化に対しては、主線路１１Ａ，１１Ｂに挿入された第１サーミスタ１及び第１固定抵抗２からなる抵抗群において近似でき、また曲線ＣＲ１に示す抵抗値Ｒ１の変化に対しては、第２サーミスタ３及び第２固定抵抗４からなる抵抗群において近似できることになる。このようにして、当該例では、周囲温度が変化した際のＶＳＷＲを広い温度範囲で良好な値に維持することができ、概念的に図４に示すような特性（減衰量特性Ｊ１及びＶＳＷＲ特性Ｃ１）が得られる。
【００２４】
図５には、当該例において１．５ＧＨｚの低周波数帯を伝送する場合に得られた減衰量及びＶＳＷＲの実測値が示されており、実測においても図５の減衰量特性Ｊ２及びＶＳＷＲ特性Ｃ２のように良好な値が得られた。
【００２５】
この実施例において、抵抗群としてサーミスタと固定抵抗の並列接続体を用いたが、所望の精度が確保できるサーミスタであれば、サーミスタのみでもよいことになる。また、抵抗群を３つ設け、等価であるπ型減衰器としては１段の場合を説明したが、サーミスタを含む抵抗群が３つ以上であっても同様の効果を得ることができる。更に、図１のコンデンサ５Ａ，５Ｂとコイル６（π型エレメント）により、伝送信号の透過位相が９０度となるようにしたが、このコンデンサとコイルの組合せとしては、透過位相が｛Ｎ（但し、Ｎ≧１）×９０｝度となるその他の構成を採用することができる。
【００２６】
図６には、上記コンデンサとコイルの組合せの他の例が示されており、図示されるように、インダクタンスＬのコイル６Ａ，Ｂと静電容量Ｃのコンデンサ５とによりＴ型に構成されたＴ型エレメント（ＬＣＬの集中定数回路）を採用することができる。このＴ型エレメントを、サーミスタを含む抵抗群の間に挿入することによっても、上記例と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サーミスタを含む複数の抵抗群を伝送ラインにシリーズに挿入し、この抵抗群を、透過位相が９０度となるように構成されたコンデンサ及びコイルからなる集中定数網により接続したので、減衰量の減少に伴って抵抗値が低下する特性の減衰器が得られ、この特性に上記抵抗群の抵抗値を近似させることができる。この結果、低温側及び高温側におけるＶＳＷＲの劣化が改善され、広い温度範囲で良好な整合状態が保たれることになる。また、従来例Ａのように、ＰＩＮダイオード、制御回路や電源回路等の回路が不必要となり、廉価な減衰器が得られると共に、小型化にも寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る集中定数型温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図２】図１の集中定数型温度可変減衰器の実装状態［図（Ａ）］と一定温度時の等価回路［図（Ｂ）］を示す図である。
【図３】図２（Ｂ）の等価回路の抵抗値Ｒ１，Ｒ２の減衰量及び周囲温度の変動に対する変化を示す特性図である。
【図４】本発明の温度可変減衰器の特性の概念を示す図である。
【図５】図１の実施例の温度可変減衰器で実測した特性を示す図である。
【図６】実施例において透過位相が９０度となるように設定するコンデンサとコイルの組合せの他の例を示す回路図である。
【図７】従来例Ａの温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図８】図７の温度可変減衰器の特性の概念を示す図である。
【図９】従来例Ｂの温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図１０】従来例Ｂの温度可変減衰器における一定温度時の等価回路を示す図である。
【図１１】図１０の温度可変減衰器の特性の概念を示す図である。
【図１２】図１０の等価回路の抵抗値Ｒ３，Ｒ４の減衰量及び周囲温度の変動に対する変化を示す特性図である。
【符号の説明】
１，３，１７…サーミスタ、
２，４，１６Ａ，１６Ｂ，１８…固定抵抗（器）、
５，５Ａ，５Ｂ…コンデンサ、
６，６Ａ，６Ｂ…コイル、
１１Ａ，１１Ｂ…主線路、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…抵抗値。
【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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