JPH11191740A - 信号調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波信号を、個別の増幅器で並列に増幅す
る場合に用いられる位相調整器と振幅調整器を一体化し
て構成し、各調整器の挿入損失と、リターンロスを低減
させる。 【解決手段】 ３dBカプラー１の主出力端子１０２を、
可変リアクタンス素子１１２及び可変インピーダンス素
子１２２の並列回路を介して接地し、また結合出力端子
１０３を、可変リアクタンス素子１１１及び可変インピ
ーダンス素子１２１の並列回路を介して接地する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送線路を伝わる
信号、特に高周波信号の振幅と位相を変化させる高周波
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有線・無線通信などの電子機器において
は、受信増幅器が、微弱信号を高いS／N比で増幅するこ
とが求められるのに対し、送信増幅部は大きな送信電力
を少ない歪で増幅することが求められる。このため、送
信増幅部においては、許容電流値の大きなデバイス（回
路ブロック）を用いたり、複数のデバイスを並列に接続
したりしてこの目的を達成する。後者の場合、一つの信
号を複数の線路に分割して各デバイス（回路ブロック）
で個別に増幅し、最終的に複数のデバイスから伝達され
る複数の信号成分を一つに合成する必要がある。この
時、分割した複数の信号成分がすべて同等なものとみな
せないと、合成するときに、各信号間に不必要な干渉が
生じ、伝達特性が劣化する。そのため各信号成分の振幅
と位相を制御することができる信号調整機構が必要とな
る。

【０００３】図２は、従来の信号調整機構の機能ブロッ
クを表わした図で、信号入力端子２１１から入力された
高周波信号は、位相調整器２５１で所望の位相変化分が
与えられ、振幅調整器２５２によって所望の減衰を受
け、信号出力端子２１２から出力される。上記の位相調
整器２５１としては、従来から図３に示すものが知られ
ている。図３の位相調整器は、３dBカプラ１の主出力端
子１０２と結合出力端子１０３に同容量のリアクタンス
素子１１２と１１１を接続して構成されている。信号入
力端子１１に入った高周波信号は、３dBカプラ１の入力
端子１０１から主出力端子１０２と結合出力端子１０３
に到達する。この高周波信号は、主出力端子１０２と結
合出力端子１０３に接続されているリアクタンス素子１
１１と１１２により、ある値の位相変化分が加えられて
反射される。この時、リアクタンス素子１１１と１１２
が純虚数のインピーダンス値を持つ場合、反射は振幅的
には全反射となり、位相だけが変化する。位相のみが変
化した高周波信号は、３dBカプラ１のアイソレーション
端子１０４を経由して信号出力端子１２から出力され
る。位相の変化分はリアクタンス素子１１１と１１２の
素子値に依存するので、このリアクタンス素子１１１と
１１２の素子値を外部から機械的、もしくは電気的に制
御することにより、位相変化分を制御することができ
る。

【０００４】振幅調整器２５２としては、従来から図４
に示す固定的なものが知られている。図４（a）は、抵
抗３１０、３２１、３２２でπ型の減衰器を構成し、図
４（b）は、抵抗３６０、３７１、３７２でＴ型の減衰
器を構成している。π型、Ｔ型とも、それぞれの抵抗の
値を変えることにより、所望の振幅の減衰量を得ること
ができる。さらに、抵抗３１０、３２１、３２２、３６
０、３７１、３７２をＰＩＮダイオードのような非線形
素子に置き換えた場合、各素子の微分抵抗の値により高
周波に対する減衰量が定まる。従って、ＰＩＮダイオー
ドの動作バイアスを外部から機械的、もしくは電気的に
制御することにより、微分抵抗が変化し、振幅の減衰量
を制御することができる。このように、図２に示した従
来の信号調整器は、図３の位相調整器と図４の振幅調整
器を直列に接続することで構成し、これを複数の個別の
増幅部に挿入することにより、個別の増幅部の出力レベ
ルの位相、振幅を調整していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の信号調整器は、位相調整器２５１と振幅調整器２
５２を個別に組み、図２のように直列に接続することを
前提としていた。しかしながら、位相調整器２５１にお
いては、位相調整器２５１を構成する３dBカプラが内部
損失を持ち、さらには主出力端子１０２や結合出力端子
１０３に接続するリアクタンス素子１１２、１１１が実
際には純虚数の素子値を持っておらず、実部、すなわち
抵抗分を含んでいるため、位相変化だけでなく、振幅の
減衰も受け、これが挿入損失の要因の一つとなってい
た。一方、振幅調整器２５２も、図４（a）、（b）に示
す各３組の抵抗素子を高周波的な微分抵抗として実現し
ているが、微分抵抗として実現可能な抵抗値の範囲は限
られており、従ってその微分抵抗値のとりうる範囲に対
応して最小限の減衰量、即ち挿入損失が避けられない。
また、上記の微分抵抗は、外部からのバイアス条件によ
ってその値を可変させるが、バイアス条件によって３個
組の微分抵抗からなるπ型・Ｔ型回路の入出力インピー
ダンス値が変動すると、線路インピーダンスとの不整合
によってリターンロスが生じることもある。これらの損
失は微分抵抗の抵抗値を制御するバイアス条件により大
きく変わるので、振幅減衰器として、所定の性能を満た
しながら機能するバイアスの範囲、もしくはそれに対応
する減衰量の範囲に制限を受けるという欠点があった。

【０００６】また、位相調整器と振幅調整器の双方にお
ける挿入損失が大きくなると、これらの回路を個別の増
幅部に挿入して動作させるときに、挿入損失分だけ余計
に増幅率を上げる必要が生じる。これはデバイス（回路
ブロック）の動作点をより大電力側に移動することを意
味し、消費電力の増大や歪の増加に通じることになる。
また、リターンロスの増大は、信号伝達の一方向性を保
証するためにアイソレータなどの高価・大型な素子の追
加が必要になるなどの欠点があった。

【０００７】本発明の目的は、以上の欠点をなくすため
に、位相調整器と振幅調整器を一体化して構成し、挿入
損失と、リターンロスを低減させた信号調整器を提供す
るにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、入力信号の位相および振幅を制御する
ための信号調整器であって、入力端子と主出力端子と結
合出力端子とアイソレーション端子とを備えた３dBカプ
ラと、前記主出力端子と接地との間に挿入されたところ
の、第一のリアクタンス素子と非零の実部を有する第一
のインピーダンス素子との直列または並列回路と、前記
結合出力端子と接地との間に挿入されたところの、第二
のリアクタンス素子と非零の実部を有する第二のインピ
ーダンス素子との直列または並列回路と、を備えたこと
を特徴とする信号調整器を提供する。

【０００９】また、本発明は、前記第一及び第二のリア
クタンス素子が、そのリアクタンス値が可変制御可能な
リアクタンス素子であり、前記第一及び第二のインピー
ダンス素子が、その高周波抵抗値が可変制御可能なイン
ピーダンス素子であることを特徴とする信号調整器を提
供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は本発明になる信号調整器の構成例を
示す図である。同図において、３dBカプラ１の主出力端
子１０２と接地の間には、非零の実部を有するインピー
ダンス素子１２２とリアクタンス素子１１２が並列に接
続され、結合出力端子１０３と接地の間には、非零の実
部を有するインピーダンス素子１２１とリアクタンス素
子１１１が並列に接続されている。信号入力端子１１に
入った高周波信号は、３dBカプラ１の入力端子１０１か
ら主出力端子１０２と結合出力端子１０３に到達する
が、インピーダンス素子１２２と１２１には実部がある
ため、主出力端子１０２と結合出力端子１０３から見た
信号反射係数の絶対値は１より小さくなり、反射される
高周波信号に減衰を生じる。またリアクタンス素子１１
１や１１２は信号反射係数に虚部を形成し、反射される
高周波信号に位相変化を生じさせる。このため、振幅と
位相が変化した高周波信号が、３dBカプラ１のアイソレ
ーション端子１０４を経由して信号出力端子１２から出
力される。これらのインピーダンス素子１２２、１２１
とリアクタンス素子１１１、１１２の素子値を外部から
機械的、もしくは電気的に制御することにより、上記の
反射係数の実部と虚部をともに制御することができ、信
号の振幅と位相の双方に変化を与えることができる。な
お、図１の構成は、インピーダンス素子１２２とリアク
タンス素子１１２が並列に接続され、インピーダンス素
子１２１とリアクタンス素子１１１も並列に接続されて
いるが、インピーダンス素子１２２とリアクタンス素子
１１２、インピーダンス素子１２１とリアクタンス素子
１１１を各直列に接続することも可能である。

【００１１】図５は、外部からインピーダンス素子１２
２、１２１とリアクタンス素子１１１、１１２の素子値
を制御するためのバイアス方法の一例を示した図であ
る。簡単のために、図１の入力端子１１と結合出力端子
１０３付近についてのみ記載する。本発明に関する電子
回路は対称構造をとるため、残りの部分も同一の構造と
なる。図５で結合出力端子１０３と接地の間には可変容
量ダイオード５１１が接続されている。また可変容量ダ
イオード５１１と並列に、直流阻止用キャパシタ５２０
とＰＩＮダイオード５２１の直列回路が接続されてい
る。可変容量ダイオード５１１には、第一の外部制御電
圧６０１が加えられ、ＰＩＮダイオード５２１には、第
二の外部制御電圧６０２がバイアス調整用抵抗５２２を
通して加えられている。第一の外部制御電圧６０１によ
り、可変容量ダイオード５１１の動作点を決定し、高周
波においては、その動作点におけるキャパシタンスとし
て機能する。第二の外部制御電圧６０２は、ＰＩＮダイ
オード５２１の動作点を決定し、高周波においては、そ
の動作点の微分抵抗として作用する。直流阻止用キャパ
シタ５２０は、第一、第二の外部制御電圧６０１、６０
２を独立に印加するために挿入されたものであり、高周
波においては短絡状態とみなすことができる。このよう
にして、直流状態において動作バイアスを決定し、高周
波的には、可変容量ダイオード５１１がリアクタンス素
子１１１に対応し、ＰＩＮダイオード５２１がインピー
ダンス素子１２１に対応し、図１の回路形式を実現す
る。

【００１２】図５では電気的に動作バイアス条件を決定
し、可変容量ダイオード５１１で構成したリアクタンス
素子１１１と、ＰＩＮダイオード５２１で構成したイン
ピーダンス素子１２１を変化させているが、リアクタン
ス素子１１１をトリマコンデンサで構成し、インピーダ
ンス素子１２１を可変抵抗器で構成するなど、工具を使
用し機械的にその値を調整する素子で、一部または全部
を構成してもよい。

【００１３】以上説明したように、本発明は、従来、独
立に構成していた位相調整器と振幅調整器を一体化して
構成することにより、挿入損失が低減できる。また、振
幅の減衰を３dBカプラを介して機能させるので、インピ
ーダンス不整合によるリターンロスを低減させることも
可能となる。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、高周波などの信号の位相
および振幅を調整する場合に、以下の効果がある。 （１）挿入損失が少なくできるので、増幅器の余分な増
幅率に対応した大電力動作が必要なくなり、消費電力の
増大や歪の増加を回避できる。 （２）リターンロスが少なくなるので、信号伝達の一方
向性を保証するためのアイソレータなど高価・大型の素
子の追加を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。

【図２】従来の信号調整器の機能ブロック図である。

【図３】従来の位相調整器の概要を表わす図である。

【図４】従来の振幅調整器の概要を表わす図である。

【図５】外部バイアス方法の一例を示す図である。

【符号の説明】 １ ３dBカプラ １１ 信号入力端子 １２ 信号出力端子 １０１ ３dBカプラの入力端子 １０２ ３dBカプラの主出力端子 １０３ ３dBカプラの結合出力端子 １０４ ３dBカプラのアイソレーション端子 １１１ 第一のリアクタンス素子 １１２ 第二のリアクタンス素子 １２１ 第一のインピーダンス素子 １２２ 第二のインピーダンス素子 ２１１ 信号入力端子 ２１２ 信号出力端子 ２５１ 位相調整器 ２５２ 振幅調整器 ３１０、３２１、３２２、３６０、３７１、３７２ 固
定、もしくは可変の抵抗 ５１１ 可変容量ダイオード ５２０ 直流阻止用キャパシタ ５２１ ＰＩＮダイオード ５２２ バイアス調整用抵抗 ６０１ 第一の外部制御電圧 ６０２ 第二の外部制御電圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号の位相および振幅を制御するた
   めの信号調整器であって、 入力端子と主出力端子と結合出力端子とアイソレーショ
   ン端子とを備えた３dBカプラと、 前記主出力端子と接地との間に挿入されたところの、第
   一のリアクタンス素子と非零の実部を有する第一のイン
   ピーダンス素子との直列または並列回路と、 前記結合出力端子と接地との間に挿入されたところの、
   第二のリアクタンス素子と非零の実部を有する第二のイ
   ンピーダンス素子との直列または並列回路と、 を備えたことを特徴とする信号調整器。
2. 【請求項２】 前記第一及び第二のリアクタンス素子
   が、そのリアクタンス値が可変制御可能なリアクタンス
   素子であり、前記第一及び第二のインピーダンス素子
   が、その高周波抵抗値が可変制御可能なインピーダンス
   素子であることを特徴とする請求項１に記載の信号調整
   器。