(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）基板と、
（ロ）該基板上に設けられた可変減衰器と、
（ハ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号入力側に接続され、線路長λ／４（但し、λは入力信号の波長）の結合器から成る分配器と、
（ニ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号出力側に接続され、線路長λ／４の結合器から成る合成器と、
（ホ）該分配器を構成する結合器の信号入力側及び信号出力側に、該結合器と並列して設けられ、該結合器の線路長をλ／４とするためのコンデンサと、
（ヘ）該合成器を構成する結合器の信号入力側及び信号出力側に、該結合器と並列して設けられ、該結合器の線路長をλ／４とするためのコンデンサ、
から成り、
前記分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、前記基板上に形成された第１のストリップ線路と、その上に形成された絶縁層と、該第１のストリップ線路と対向して該絶縁層上に形成された第２のストリップ線路とから成り、
前記コンデンサのそれぞれは、前記基板上に形成された第１の電極部と、該第１の電極部と対向して、前記結合器を構成する前記絶縁層と同じ絶縁層上に形成された第２の電極部とから成り、
前記分配器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記分配器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記分配器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されており、
前記分配器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されていることを特徴とする電圧制御用減衰器。
【請求項２】
可変減衰器は、ＰＩＮダイオード、及び、基板上に形成されたインダクタから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御用減衰器。
【請求項３】
（イ）基板と、
（ロ）該基板上に設けられた可変減衰器と、
（ハ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号入力側に接続され、線路長λ／４（但し、λは入力信号の波長）の結合器から成る分配器と、
（ニ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号出力側に接続され、線路長λ／４の結合器から成る合成器と、
（ホ）該分配器を構成する結合器の信号入力側及び信号出力側に、該結合器と並列して設けられ、該結合器の線路長をλ／４とするためのコンデンサと、
（ヘ）該合成器を構成する結合器の信号入力側及び信号出力側に、該結合器と並列して設けられ、該結合器の線路長をλ／４とするためのコンデンサ、
から成り、
前記分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、前記基板上に形成された第１のストリップ線路と、その上に形成された絶縁層と、該第１のストリップ線路と対向して該絶縁層上に形成された第２のストリップ線路とから成り、
前記分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、前記基板上に形成された第１のストリップ線路と、その上に形成された絶縁層と、該第１のストリップ線路と対向して該絶縁層上に形成された第２のストリップ線路とから成り、
前記コンデンサのそれぞれは、前記基板上に形成された第１の電極部と、該第１の電極部と対向して、前記結合器を構成する前記絶縁層と同じ絶縁層上に形成された第２の電極部とから成り、
前記分配器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記分配器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記分配器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されており、
前記分配器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第１のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第１の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号入力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されており、
前記合成器を構成する結合器における第２のストリップ線路と、該結合器の信号出力側に該結合器と並列して設けられた前記コンデンサにおける第２の電極部とは電気的に接続されている電圧制御用減衰器の作製方法であって、
（Ａ）基板上に、導電性ペーストを印刷することによって、第１のストリップ線路及び該第１のストリップ線路に電気的に接続された第１の電極部を形成する工程と、
（Ｂ）該第１のストリップ線路及び該第１の電極部上に絶縁層を形成する工程と、
（Ｃ）該絶縁層上に、導電性ペーストを印刷することによって、第２のストリップ線路及び該第２のストリップ線路に電気的に接続された第２の電極部を形成する工程、
から成ることを特徴とする電圧制御用減衰器の作製方法。
【請求項４】
可変減衰器は、更に、インダクタから構成され、前記工程（Ａ）において、導電性ペーストを印刷することによって、インダクタを同時に形成することを特徴とする請求項３に記載の電圧制御用減衰器の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車電話や携帯電話等の移動体通信機器に組み込むのに好適な電圧制御用減衰器及びその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固定無線機における送信電力は、通常、一定であり、周囲の温度変化や経時変化により変化する程度である。そして、電圧制御用の可変減衰器（可変アッテネータ）は、この変化分を吸収し、常に一定の送信電力を得ることを目的として、固定無線機に組み込まれている。一方、自動車電話や携帯電話等の移動体通信機器においては、その最大送信電力は、最も半径が大きいセル（ゾーン）等に合わせて設定されているため、半径の小さいセル（ゾーン）等においては送信電力を下げなければならない。通信中に送信電力を所要品質に見合う値に設定するこの機能は、送信電力制御と呼ばれる。送信電力制御は基地局によって行うこともできるが、移動体通信機器側で行う方が効果が大きい。この場合、基地局側での受信結果に基づき、基地局からの指令により移動体通信機器側の送信電力が決定される。また、送信電力制御は、移動通信システム全体でのコチャンネル干渉の低減及び移動体通信機器の消費電力低減のためにも必要とされる。
【０００３】
このような送信電力制御のために、通常、電力増幅器の前段に、電圧制御用の可変減衰器（可変アッテネータ）を挿入する。可変減衰器には、固定抵抗アレイを高速スイッチで切り替えるデジタル方式と、ＰＩＮダイオードの抵抗をバイアス電流で可変させるアナログ方式がある。アナログ方式の可変減衰器の回路図の一例を、図７に示す。高周波帯やマイクロ波帯においては、ＰＩＮダイオードは純抵抗と見做すことができ、入力信号を減衰させることができる。即ち、ＰＩＮダイオードの高周波抵抗は、無バイアス時、数ｋΩであるが、順方向バイアス時には数Ωになり、しかもバイアス電流の大きさに依存して抵抗値が変化するといった特性を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＰＩＮダイオードを用いた電圧制御用の可変減衰器においては、減衰量の制御のためにバイアス条件を変化させる。然るに、バイアス電流が変化すると、可変減衰器の入出力インピーダンスが変化し、その結果、減衰量が変化してしまうという問題がある。可変減衰器の信号入力側及び信号出力側に結合器（例えば、３ｄＢカプラー）を取り付けることによって、可変減衰器の入出力インピーダンスの変化を低減させることができる。しかしながら、電圧制御用の可変減衰器及び２つのコイル状の３ｄＢカプラーといった結合器を個別部品から構成すると、電圧制御用減衰器全体の大きさが大きくなりすぎる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、電圧制御用の可変減衰器及び２つの結合器を１つの部品から構成し、電圧制御用減衰器全体の大きさを小さくすることができ、しかもバイアス電流の変化による電圧制御用の可変減衰器の入出力インピーダンスの変化を抑制し得る電圧制御用減衰器、及びその作製方法を提供することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の電圧制御用減衰器は、
（イ）基板と、
（ロ）該基板上に設けられた可変減衰器と、
（ハ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号入力側に接続された結合器から成る分配器と、
（ニ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号出力側に接続された結合器から成る合成器、
から成ることを特徴とする。
【０００７】
本発明の電圧制御用減衰器においては、可変減衰器は、ＰＩＮダイオード、及び基板上に形成されたインダクタから構成されていることが好ましい。
【０００８】
また、分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、線路長λ／４（但し、λは入力信号の波長）を有することが好ましい。この場合、分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、基板上に形成された第１のストリップ線路と、その上に形成された絶縁層と、該第１のストリップ線路と対向して該絶縁層上に形成された第２のストリップ線路とから成ることが望ましい。
【０００９】
本発明の電圧制御用減衰器においては、分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器の信号入力側及び信号出力側に、線路長をλ／４とするためのコンデンサが備えられていることが好ましい。この場合、分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、基板上に形成された第１のストリップ線路と、その上に形成された絶縁層と、該第１のストリップ線路と対向して該絶縁層上に形成された第２のストリップ線路とから成り、コンデンサのそれぞれは、基板上に形成された第１の電極部と、該第１の電極部と対向して該絶縁層上に形成された第２の電極部とから成ることことが好ましい。更には、第１のストリップ線路と第１の電極部とを電気的に接続し、第２のストリップ線路と第２の電極部とを電気的に接続することが望ましい。
【００１０】
上記の目的は、
（イ）基板と、
（ロ）該基板上に設けられ、ＰＩＮダイオードを備えた可変減衰器と、
（ハ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号入力側に接続され、線路長λ／４（但し、λは入力信号の波長）の結合器から成る分配器と、
（ニ）該基板上に形成され、該可変減衰器の信号出力側に接続され、線路長λ／４の結合器から成る合成器と、
（ホ）分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器の信号入力側及び信号出力側に設けられ、結合器の線路長をλ／４とするためのコンデンサ、
から構成され、
分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器は、基板上に形成された第１のストリップ線路と、その上に形成された絶縁層と、該第１のストリップ線路と対向して該絶縁層上に形成された第２のストリップ線路とから成り、
コンデンサのそれぞれは、基板上に形成された第１の電極部と、該第１の電極部と対向して該絶縁層上に形成された第２の電極部とから成る、
電圧制御用減衰器の作製方法であって、
（Ａ）基板上に、導電性ペーストを印刷することによって、第１のストリップ線路及び該第１のストリップ線路に電気的に接続された第１の電極部を形成する工程と、
（Ｂ）第１のストリップ線路及び第１の電極部上に絶縁層を形成する工程と、
（Ｃ）該絶縁層上に、導電性ペーストを印刷することによって、第２のストリップ線路及び該第２のストリップ線路に電気的に接続された第２の電極部を形成する工程、
から成ることを特徴とする本発明の電圧制御用減衰器の作製方法によって達成することができる。
【００１１】
本発明の電圧制御用減衰器の作製方法においては、可変減衰器は、更に、インダクタから構成され、前記工程（Ａ）において、導電性ペーストを印刷することによって、インダクタを同時に形成することが好ましい。
【００１２】
本発明においては、可変減衰器と分配器と合成器とが１枚の基板上に設けられているので、電圧制御用減衰器全体の大きさを小さくすることができる。しかも、可変減衰器の信号入力側及び信号出力側には結合器から成る分配器及び合成器が接続されているので、バイアス電流が変化しても電圧制御用の可変減衰器の入出力インピーダンスをほぼ一定とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態に基づき本発明を説明する。
【００１４】
本発明の電圧制御用減衰器の回路図を、図１に示す。この電圧制御用減衰器は、可変減衰器と、可変減衰器の信号入力側に接続された結合器から成る分配器と、可変減衰器の信号出力側に接続された結合器から成る合成器とから構成されている。可変減衰器は、ＰＩＮダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4から構成されている。可変減衰器の前段及び後段に分配器及び合成器を備えることによって、回路の負荷インピーダンスの値を安定させることができるし、更に、ＰＩＮダイオードＤ1及びＤ2、並びにＰＩＮダイオードＤ3及びＤ4を直列に接続することによって、回路の負荷インピーダンスの値を一層安定させることができる。尚、ＰＩＮダイオードＤ1及びＤ2のいずれか一方、並びにＰＩＮダイオードＤ3及びＤ4のいずれか一方は省略することができる。可変減衰器は、更に、スパイラル形状のインダクタＬ1，Ｌ2から構成されている。分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器Ｃｐ1，Ｃｐ2（例えば、結合度が３ｄＢのカプラーであり、３ｄＢカプラーとも呼ばれる）の線路長はλ／４（但し、λは入力信号の波長）である。分配器を構成する結合器の信号入力側及び信号出力側には、線路長をλ／４とするためのコンデンサＣ1，Ｃ2が備えられている。一方、合成器を構成する結合器の信号入力側及び信号出力側には、線路長をλ／４とするためのコンデンサＣ3，Ｃ4が備えられている。尚、コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4の容量は、結合器Ｃｐ1，Ｃｐ2の実際の線路長等とに基づき、試験、実験に基づき決定すればよい。
【００１５】
以下、本発明の電圧制御用減衰器の動作を説明する。端子Ｔｍ2及び端子Ｔｍ4から、ＰＩＮダイオードＤ3，Ｄ4及びＰＩＮダイオードＤ2，Ｄ1に所定の順バイアス電流を流す。そして、電圧制御用減衰器の信号入力端子Ｔｍ1から信号を入力する。信号入力端子Ｔｍ1から入力し、線路Ｌｎ1を流れる入力信号は、結合器Ｃｐ1によって線路Ｌｎ2に分配される。しかも、結合器Ｃｐ1の線路長はλ／４であるが故に、線路Ｌｎ2における分配された信号は端子Ｔｍ2に向かっては流れない。線路Ｌｎ1を流れる入力信号は、更に、線路長λ／４を有する結合器Ｃｐ2によって線路Ｌｎ2を流れる信号と合成される。そして、線路Ｌｎ2を流れる信号は、信号出力端子Ｔｍ3から出力信号として出力される。しかも、結合器Ｃｐ2の線路長はλ／４であるが故に、端子Ｔｍ4に向かって信号は流れない。即ち、可変減衰器に反射があっても、全体としては入出力整合がとれる。本発明の電圧制御用減衰器においては、入力信号は結合器Ｃｐ1，Ｃｐ2によって分配、合成されるので、Ｔｍ2やＴｍ4からのバイアス電流が変化しても、即ち、入力側及び出力側から見てＰＩＮダイオードのインピーダンスが変化しても、電圧制御用減衰器全体としては、例えば５０Ωのインピーダンスを常に保持することができる。
【００１６】
本発明の電圧制御用減衰器の具体的な構成を、図２に示す。分配器及び合成器を構成するそれぞれの結合器Ｃｐ1，Ｃｐ2は、基板１０上に形成された第１のストリップ線路１１と、その上に形成された絶縁層１３と、第１のストリップ線路１１と対向して絶縁層１３上に形成された第２のストリップ線路１４から成る。尚、図２の（Ａ）においては、第１のストリップ線路１１の主な部分は絶縁層１３に隠れて見えない。また、コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4は、基板１０上に形成された第１の電極部１２と、第１の電極部と対向して絶縁層１３上に形成された第２の電極部１５から成る。第１のストリップ線路１１と第１の電極部１２とは電気的に接続されている。尚、図２の（Ａ）においては、第１の電極部１２は絶縁層１３に隠れて見えない。図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）のＢ−Ｂに沿った結合器Ｃｐ1及びコンデンサＣ1の模式的な断面図である。
【００１７】
以下、図２に示した本発明の電圧制御用減衰器の作製方法の概要を、図３〜図６を参照して説明する。
【００１８】
［工程−１０］
先ず、例えばアルミナから成る基板１０の表面に、銀ペーストをスクリーン印刷法にて印刷し、かかる銀ペーストを乾燥して溶剤を除去し、タックフリー状態とする（図３参照）。
【００１９】
［工程−２０］
次に、金ペーストから成る導電性ペーストをスクリーン印刷法にて印刷し、かかる導電性ペーストを乾燥させて溶剤を除去し、タックフリー状態とする（図４参照）。この導電性ペーストの印刷によって、基板１０上に、第１のストリップ線路１１、及びこの第１のストリップ線路１１に電気的に接続された第１の電極部１２を形成する。同時に、スパイラル形状のインダクタＬ1，Ｌ2も形成される。また、必要な回路の部分も形成される。尚、図においては、各構成要素を峻別するために、異なる斜線を付した。
【００２０】
［工程−３０］
その後、第１のストリップ線路１１及び第１の電極部１２上に、例えばガラス材料から成る絶縁層１３を印刷法にて形成する。同時に、インダクタＬ1，Ｌ2の上にも絶縁層１３Ａを形成する。次いで、かかる絶縁層１３を乾燥させて溶剤を除去し、タックフリー状態とする（図５参照）。
【００２１】
［工程−４０］
次に、絶縁層１３上及び基板１０上に金ペーストから成る導電性ペーストを印刷し、かかる導電性ペーストを乾燥させて溶剤を除去し、タックフリー状態とする（図６参照）。この導電性ペーストの印刷によって、第２のストリップ線路１４、及びこの第２のストリップ線路１４に電気的に接続された第２の電極部１５を形成する。また、必要な回路の部分も形成される。その後、所定の温度で、導電性ペースト及び絶縁層を焼成する。尚、図６の（Ｂ）は、図６の（Ａ）のＢ−Ｂに沿った結合器Ｃｐ1及びコンデンサＣ1の模式的な断面図である。
【００２２】
［工程−５０］
その後、ＰＩＮダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4、抵抗Ｒ1，Ｒ2、コンデンサＣ5，Ｃ6，Ｃ7，Ｃ8を実装した後、全面を保護層（封止樹脂層）１６で被覆する。こうして、図２に示した電圧制御用減衰器を完成させる。
【００２３】
作製された電圧制御用減衰器の寸法を１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍ、厚さを２．５ｍｍとした。また、第１及び第２のストリップ線路１１，１４の回路長を１０．５ｍｍ、幅を０．１ｍｍとした。更に、コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4の容量を１．７ｐＦとした。この電圧制御用減衰器のリターンロスＲＬの値は入力信号の周波数が９２４ＭＨｚの場合−３４．９ｄＢ、９３６ＭＨｚの場合−３４．３ｄＢ、９４８ＭＨｚの場合−３３．９ｄＢと、優れた値を示した。
【００２４】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。発明の実施の形態にて説明した各種の材料や回路、各種の寸法は例示であり、適宜変更することができる。例えば、インダクタＬ1，Ｌ2の形状はスパイラル形状に限定されず、例えばメアンダ形状とすることもできる。また、本発明の電圧制御用減衰器を高周波用スイッチとして用いることも可能である。この場合、減衰状態ではスイッチがオフ状態となるような用い方とする。
【００２５】
【発明の効果】
本発明においては、可変減衰器と分配器と合成器とが１枚の基板上に設けられているので、電圧制御用減衰器全体の大きさを小さくすることができる。しかも、可変減衰器の信号入力側及び信号出力側には結合器から成る分配器及び合成器が接続されているので、バイアス電流が変化しても電圧制御用の可変減衰器の入出力インピーダンスをほぼ一定とすることができる。また、例えば携帯電話等においては、負荷が変化すると電圧制御発振器（ＶＣＯ）の発振周波数が変化する。そのため、通常、携帯電話から送信すべき信号を混合器にてＩＦ周波数帯に変調し、不要な帯域を除去した後、増幅器により信号を増幅する。本発明の電圧制御用減衰器を携帯電話等に組み込むことによって、電圧制御用減衰器における負荷の変化を抑制することができるので、混合器や増幅器の省略が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電圧制御用減衰器の回路図である。
【図２】本発明の電圧制御用減衰器の具体的な一例の構成を示す図である。
【図３】図２に示した本発明の電圧制御用減衰器の作製方法を説明するための基板等の模式図である。
【図４】図３に引き続き、本発明の電圧制御用減衰器の作製方法を説明するための基板等の模式図である。
【図５】図４に引き続き、本発明の電圧制御用減衰器の作製方法を説明するための基板等の模式図である。
【図６】図５に引き続き、本発明の電圧制御用減衰器の作製方法を説明するための基板等の模式図である。
【図７】従来のアナログ方式の可変減衰器の回路図の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4・・・ＰＩＮダイオード
Ｃｐ1，Ｃｐ2・・・結合器
Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6，Ｃ7，Ｃ8・・・コンデンサ
Ｌ1，Ｌ2・・・インダクタ
Ｔｍ1・・・信号入力端子
Ｔｍ3・・・信号出力端子
Ｔｍ2，端子Ｔｍ4・・・端子
Ｌｎ1，Ｌｎ2・・・線路
Ｒ1，Ｒ2・・・抵抗
１０・・・基板
１１・・・第１のストリップ線路
１２・・・第１の電極部
１３・・・絶縁層
１４・・・第２のストリップ線路
１５・・・第２の電極部
【図１】
0003791810.tif 000002
【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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