(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力端子間に配置した分布定数主線路及び接地導体が誘電体基板上に形成される減衰器であって、
上記分布定数主線路における使用周波数の略１／４波長の奇数倍の間隔を以って、該分布定数主線路と接地導体又は接地とみなし得る点との間に、ポジティブサーミスタと抵抗が並列接続された抵抗体を少なくとも３個、並列に接続した高周波温度可変減衰器。
【請求項２】
上記接地導体に一方端が接続された使用周波数の略１／４波長の偶数倍の長さを有する先端短絡分布定数線路の他方端を、上記接地とみなし得る点として配置し、この先端短絡分布定数線路の他方端と上記分布定数主線路との間に、上記抵抗体を接続したことを特徴とする請求項１記載の高周波温度可変減衰器。
【請求項３】
使用周波数の略１／４波長の奇数倍の長さを有する先端開放分布定数線路の一方端を、上記接地とみなし得る点として配置し、この先端開放分布定数線路の一方端と上記分布定数主線路との間に、上記抵抗体を接続したことを特徴とする請求項１記載の高周波温度可変減衰器。
【請求項４】
入出力端子間に配置した主線路及び接地導体が高周波基板上に形成され、コイル及びコンデンサからなり使用周波数の略１／４波長の透過位相を有する回路網が配置される減衰器であって、
上記使用周波数の略１／４波長の透過位相を有する回路網を挟むように、上記主線路と接地導体との間に、ポジティブサーミスタと抵抗が並列接続された抵抗体を少なくとも３個、並列に接続した高周波温度可変減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波温度可変減衰器、特に高周波帯で使用され、周囲温度に応じて減衰量を変えることができる高周波温度可変減衰器の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８及び図９に、従来の高周波温度可変減衰器の２つの構成例が示されており、まず図８の減衰器では、入力端子２０と出力端子２１との間に配置されたマイクロストリップライン等の主線路２２の途中に、２つの３ｄＢ−ブランチラインカプラ２３が配置され、この２つの３ｄＢ−ブランチラインカプラ２３の間に、抵抗値を変化させるためのＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２が接続される。また、主線路２２とブランチラインカプラ２３との間に、コイル２５を介して制御回路２６が接続されると共に、電源２７、サーミスタ等を用いた熱検知センサ２８が設けられる。
【０００３】
このような構成の減衰器は、主に使用周波数帯域がＳバンド帯以上の高周波帯で用いられており、熱検知センサ２８は周囲温度を電圧に変換し、その電圧が制御回路２６にて所望の電圧に変換され、減衰器内に設けられたＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２に印加される。これによって、入出力端子間の減衰量は増減し、温度可変減衰器として動作する。なお、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２に反射された信号は、３ｄＢ−ブランチラインカプラ２３にて吸収されることになり、この結果、反射損失は高く、入出力端のV.S.W.Rは低い状態に維持される。
【０００４】
また、図９の減衰器は、入力端子２０と出力端子２１との間に配置されたマイクロストリップライン等の主線路２２の途中に、図１０のπ型減衰器の基本回路と等価になる回路を設けたもので、入出力端子間の抵抗Ｒ1 を構成するＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４、左側の抵抗Ｒ2 を構成するＰＩＮダイオードＤ５、右側の抵抗Ｒ2 を構成するＰＩＮダイオードＤ６を設けて構成される。また、上記ダイオードＤ５，Ｄ６のアノード側とグランドとの間に、抵抗を介して固定電圧を与える電圧回路２９が配置されると共に、上記ダイオードＤ３とＤ４の間に、抵抗を介して制御回路２６が接続され、かつ電源２７、熱検知センサ２８が設けられる。
【０００５】
このような構成の減衰器は、主に使用周波数帯がＬバンド帯以下の比較的低い周波数帯で用いられ、熱検知センサ２８は周囲温度を電圧に変換し、その電圧が制御回路２６にて所望の電圧に変換され、ＰＩＮダイオードＤ３〜Ｄ６に印加される。これによって、ＰＩＮダイオードＤ３〜Ｄ６を含む諸抵抗がπ型減衰器と等価となって入出力端子間の減衰量が増減し、温度可変減衰器として動作する。この回路においても、反射損失は高く、入出力端のV.S.W.Rは低い状態に維持される。π型ダイオード可変減衰器は、例えば特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開平０７−３３６１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図８及び図９に示される従来の温度可変減衰器は、周囲温度を検知する熱検知センサ２８に加え、この熱検知センサ２８から出力された電圧に基づいてＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ６を駆動するための制御回路２６が必要であり、回路規模が大きくなるという問題がある。また、抵抗分を可変にするためのＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ６を含め、半導体素子を使用しているため、減衰器自体が非常に高価になるという問題があった。
【０００７】
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、回路規模が大きくならず、また半導体素子を使用せずに受動素子のみにて構成し、低コスト化を図ることができる高周波温度可変減衰器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る高周波温度可変減衰器は、入出力端子間に配置した分布定数主線路（マイクロストリップライン、コプレーナウェーブガイド等）及び接地導体が誘電体基板上に形成される減衰器であって、上記分布定数主線路における使用周波数の略１／４波長の奇数倍の間隔を以って、該分布定数主線路と接地導体又は接地とみなし得る点との間に、ポジティブサーミスタと抵抗が並列接続された抵抗体を少なくとも３個、並列に接続したことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記接地導体に一方端が接続された使用周波数の略１／４波長の偶数倍の長さを有する先端短絡分布定数線路の他方端を、上記接地とみなし得る点として配置し、この先端短絡分布定数線路の他方端と上記分布定数主線路との間に、上記抵抗体を接続したことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、使用周波数の略１／４波長の奇数倍の長さを有する先端開放分布定数線路の一方端を、上記接地とみなし得る点として配置し、この先端開放分布定数線路の一方端と上記分布定数主線路との間に、上記抵抗体を接続したことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、入出力端子間に配置した主線路及び接地導体が高周波基板上に形成され、コイル及びコンデンサからなり使用周波数の略１／４波長の透過位相を有する回路網が配置される減衰器であって、上記使用周波数の略１／４波長の透過位相を有する回路網を挟むように、上記主線路と接地導体との間に、ポジティブサーミスタと抵抗が並列接続された抵抗体を少なくとも３個、並列に接続したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の減衰器によれば、抵抗体として、ポジティプサーミスタと抵抗を並列に接続したものが用いられ、この可変抵抗体が３個並列に接続された並列型減衰器であって、温度の変化に応じて減衰量が変化する減衰器が構成される。即ち、上記抵抗体の抵抗値は、温度が上がると上昇し、この結果、減衰量が小さくなり、逆に温度が下がると抵抗値は低下し、減衰量が大きくなる特性が得られる。また、本願発明の並列型減衰器は、主線路に対し少なくとも３個の可変抵抗体を並列接続することにより、入力端子側から見たインピーダンスの整合と出力端子側から見たインピーダンスの整合を良好にとることができる。
【００１０】
更に、請求項３の場合は、接地（ＧＮＤ）から抵抗体までの物理長が無視できない場合に、先端開放分布定数回路の長さを微調整することで、減衰特性を改善できるという利点がある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高周波温度可変減衰器によれば、抵抗値を変えるための制御回路が不要となるので、回路規模が大きくならず、またＰＩＮダイオード等の半導体素子を使用せずに受動素子のみにて構成するので、低コスト化を図ることが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には、本発明の第１実施例に係る高周波温度可変減衰器の構成が示されている。この第１実施例では、図１に示されるように、入力端子１と出力端子２ との間に形成されたマイクロストリップライン等の主線路（分布定数主線路）３と接地導体４との間に、サーミスタ（ポジティブサーミスタ）６と抵抗７からなる３個の抵抗体（可変抵抗体）８が並列に懸架されており、これら３つの抵抗体８は、主線路３の略１／４λ（λ：使用周波数の波長）の奇数倍の長さ（主線路３ａ）毎に配置される。
【００１３】
図５には、上記第１実施例で構成される並列型減衰器の基本回路が示されており、上記使用周波数の略１／４波長の奇数倍の長さの主線路（マイクロストリップライン）３ａは、１／４波長の透過位相を有する移相器１０であり、並列型減衰器は、この移相器１０を挟む形で、主線路３とグランド（接地）との間に、３つの可変抵抗体８が接続されたものとなる。そして、この並列型減衰器が入出力端の特性インピーダンスと整合が維持された状態（即ち反射損失は高く、入出力端のV.S.W.Rが低い状態）で動作するとき、上記３つの抵抗体８内の中心の抵抗体８の可変抵抗値をＲａ、両側の抵抗体８の可変抵抗値をＲｂとすると、これら抵抗値Ｒａ，Ｒｂと減衰量Ｌ（ｄＢ）との関係は、次式のようになる。
【００１４】
【数１】
0004940166.tif 000002
【数２】
0004940166.tif 000003
ここで、Ｚ０は特性インピーダンスである。
【００１５】
上記数式１及び２の関係から、図６に示されるように、並列型減衰器は抵抗体８の抵抗値Ｒａ及びＲｂが共に増加することにより減衰量は小さくなり、逆に抵抗値Ｒａ及びＲｂが共に低下することにより減衰量は大きくなる減衰器として動作することが理解できる。また、実施例の並列型減衰器は、３個の可変抵抗体８を並列接続することにより、入力端子側から見たインピーダンスの整合と出力端子側から見たインピーダンスの整合を良好にとることができる。
【００１６】
このような第１実施例によれば、上記サーミスタ６を有する抵抗体８の抵抗値（Ｒａ，Ｒｂ）は、周囲温度が増加すると上昇し、この結果、減衰量が小さくなり、逆に周囲温度が減少すると低下し、この結果、減衰量が大きくなる。また、第１実施例は、並列型減衰器を構成しており、入出力端子１，２の反射損失が高く、V.S.W.Rが低く維持された状態で、温度変動により減衰量が変化する温度可変減衰器として動作する。
【００１７】
図７には、第１実施例の減衰器の特性の一例が示されており、周囲温度の変動に応じて減衰量が変化すると共に、反射損失は高く、V.S.W.Rの低い状態が維持されており、良好な温度可変減衰が得られる結果となっている。
【００１８】
図２には、第２実施例の高周波温度可変減衰器の構成が示されている。この第２実施例の基本的な構成は、第１実施例と同様であり、主線路３に対し、使用周波数の略１／４波長の奇数倍の間隔（３ａ）で、３個の抵抗体（サーミスタ６及び抵抗７）８が並列に配置されており、これら３個の抵抗体８と接地導体４との間に、略１／４λ（λ：使用周波数の波長）の偶数倍の先端短絡分布定数線路１２が挿入される。なお、この先端短絡分布定数線路１２と抵抗体８との接続点Ｑが接地とみなし得る点となる。
【００１９】
このような第２実施例の減衰器も、図５の並列型減衰器となり、使用可能な周波数帯域が狭くなる方向ではあるが、第１実施例と同様の作用により、温度可変減衰器として良好に機能する。
【００２０】
図３には、第３実施例の高周波温度可変減衰器の構成が示されている。この第３実施例の基本的な構成も、第１実施例と同様であり、主線路３に対し、使用周波数の略１／４波長の奇数倍の間隔（３ａ）で、３つの抵抗体（サーミスタ６及び抵抗７）８が並列に懸架されており、これら３つの抵抗体８に、略１／４λの奇数倍となる長さの先端開放の分布定数線路１４が接続される。なお、この先端開放分布定数線路１４と抵抗体８との接続点Ｑが接地とみなし得る点となる。
【００２１】
このような第３実施例の減衰器によれば、図５の並列型減衰器となり、使用可能な周波数帯域が狭くなる方向ではあるが、第１実施例と同様の作用により、温度可変減衰器として機能する。また、使用周波数帯域の上昇に伴い、接地導体（ＧＮＤ）から抵抗体８のサーミスタ６及び抵抗７までの物理長が無視できない場合に、この先端開放の分布定数線路１２によって、物理長を調整し、良好な減衰特性が維持できるという利点がある。
【００２２】
図４には、第４実施例の高周波温度可変減衰器の構成が示されており、この第４実施例は、第１乃至第３実施例の略１／４波長の偶数倍の分布定数線路３ａを、コイル及びコンデンサで置き換えた回路となっている。即ち、図４に示されるように、高周波基板上に形成された入出力端子１，２間の主線路１６に、コイル１７が直列接続され、このコイル１７の両端において主線路１５と接地導体４との間に、２つのコンデンサ１８ａ，１８ｂが並列接続されており、これらコイル１７及びコンデンサ１８ａ，１８ｂから、略１／４λの透過位相を有する回路網が構成される。そして、これら回路網（１７，１８ａ，１８ｂ）を挟むようにして、主線路１６と接地導体４との間に、サーミスタ６と抵抗７からなる３つの抵抗体８が配置される。
【００２３】
上記の回路網のコイル１７のインダクタンスＬとコンデンサ１８ａ，１８ｂの容量Ｃは、次式で示されるものとなる。
Ｌ    ＝  Ｚ０／（２×π×ｆ０ ）
Ｃ    ＝  １／（２×π×ｆ０×Ｚ０ ）
ここで、Ｚ０は特性インピーダンス、ｆ０は中心周波数である。
【００２４】
このような第４実施例の構成においても、第１実施例と同様の動作をする温度可変減衰器として機能する。そして、この第４実施例の減衰器は、使用周波数帯が低く、第１乃至第３実施例の１／４波長の偶数倍の分布定数主線路３が物理的に大きくなる場合に、小型化を図る構成として有効である。
【００２５】
これら第２実施例乃至第４実施例においても、図６示した抵抗値と減衰量の関係が得られ、また図７に示したように、周囲温度の変動に応じて減衰量が変化すると共に、V.S.W.Rの低い状態が維持された特性が得られる。
【００２６】
また、上記各実施例の抵抗体８を構成するサーミスタ６は、ポジティブサーミスタであり、これによって、適用回路の動作、特性に応じて温度変動による減衰量の調整が良好に行われる。即ち、ポジティブサーミスタ６は、温度の上昇に伴って抵抗値が大きくなり、その結果、減衰器の減衰量が小さくなる。一般に、例えばアンプでは、温度の上昇に伴って利得が低下する特性を有しており、このアンプに実施例の減衰器を適用したときには、減衰量が小さくなることで温度上昇によって低下する利得が打ち消され、その結果、温度変動による利得の低下が抑制される。
【００２７】
なお、上記第１乃至第３実施例では、分布定数主線路として、マイクロストリップラインを用いた例を示したが、コプレーナウェーブガイド等の他の分布定数線路に対しても、本願発明を適用することができる。また、上記実施例では、抵抗体８を３個設けた例を示したが、３個以上を並列に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例に係る高周波温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図２】第２実施例に係る高周波温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図３】第３実施例に係る高周波温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図４】第４実施例に係る高周波温度可変減衰器の構成を示す回路図である。
【図５】各実施例の基本回路である並列型減衰器の構成を示す回路図である。
【図６】実施例の並列型減衰器の減衰量と各抵抗値との関係を示すグラフ図である。
【図７】実施例の減衰器の特性を示すグラフ図である。
【図８】従来の温度可変減衰器の一つの構成例を示す回路図である。
【図９】従来の温度可変減衰器の他の構成例を示す回路図である。
【図１０】従来のπ型減衰器の基本構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，２０…入力端子、          ２，２１…出力端子、
３，２２…主線路（マイクロストリップライン）、
３ａ…１／４λの奇数倍の長さの主線路、    ４…接地導体、
６…サーミスタ、              ７…抵抗、
８…抵抗体、                  １２…先端短絡分布定数線路、
１４…先端開放分布定数線路、  １６…主線路、
１７…コイル、                １８ａ，１８ｂ…コンデンサ、
Ｑ…接地とみなし得る点。
【図１】
0004940166.tif 000004
【図２】
0004940166.tif 000005
【図３】
0004940166.tif 000006
【図４】
0004940166.tif 000007
【図５】
0004940166.tif 000008
【図６】
0004940166.tif 000009
【図７】
0004940166.tif 000010
【図８】
0004940166.tif 000011
【図９】
0004940166.tif 000012
【図１０】
0004940166.tif 000013