JP2000151328A

JP2000151328A - 遅延量調整回路

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Publication number: JP2000151328A
Application number: JP10328875A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 隆志加藤
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】信号の遅延量の微調整を容易に行うことがで
き、かつ、小型化が可能な遅延量調整回路を提供するこ
と。【解決手段】遅延量調整回路１００は、誘電体基板４
０を介して伝送線路１０とフローティング導体２０およ
び接地導体３０とを対向配置するとともに、フローティ
ング導体２０と接地導体３０との間に可変容量ダイオー
ド５２、５４を接続することにより形成されている。可
変容量ダイオード５２、５４の両端に現れる静電容量を
変化させることにより、伝送線路１０と接地導体３０と
の間に生じる電界分布の状態が変わり、これにより伝送
線路１０の電気長が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御電圧を可変す
ることによって信号の遅延量を調整する遅延量調整回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】直交
変調を用いた通信では、送信側において、Ｉ成分（同相
成分）とＱ成分（直交成分）のそれぞれに対して位相が
９０°異なるローカル信号を用いて周波数変換を行い、
これらを合成した後の信号を送信している。また、受信
側において、送信側のローカル信号と同じ周波数のロー
カル信号を用いて周波数変換を行うことにより、元のＩ
成分とＱ成分を復元している。

【０００３】上述した直交変調を用いた通信では、Ｉ成
分とＱ成分は、位相が９０°異なるローカル信号を用い
て周波数変換が行われ、この位相差を維持した状態で信
号の変調、復調および伝送が行われるが、送信側あるい
は受信側における配線の状態等によってはこの位相差が
９０°からわずかにずれる場合がある。この位相のずれ
は、サイドバンドの増加等の原因となるため、いずれか
の成分の遅延量を調整する必要がある。

【０００４】信号の遅延量を調整する第１の従来技術と
して、集中定数素子を用いて構成された遅延量調整回路
を用いる手法が知られている。例えば、コンデンサと抵
抗によって構成される移相回路を遅延量調整回路として
用いることにより、入力信号の位相量を調整する。しか
し、この方法では、信号を入力する伝送路と遅延量調整
回路との間のインピーダンス整合が必要になる。また、
集中定数素子によって構成された移相回路は、周波数依
存性が高く、しかも信号の遅延量を調整可能な周波数帯
域の上限が低いという問題があった。例えば、遅延量が
調整可能な信号の上限は数ＧＨｚ程度である。

【０００５】また、第２の従来技術としては、同軸ケー
ブル等の伝送線路の長さを可変する機構を設けておい
て、必要に応じて実際の伝送線路長を可変して信号の遅
延量を調整する方法が知られている。しかし、この方法
では、実際の伝送線路長を変化させるための物理的な可
動部を有する調整機構が必要になるため、回路規模の小
型化が難しいという問題があった。また、実際に伝送線
路長を可変するためにある程度の時間を要するため、遅
延量の調整が容易ではなく、頻繁に遅延量を調整するよ
うな用途には適していない。

【０００６】さらに、第３の従来技術としては、あらか
じめ様々な線路長を有する伝送線路を用意しておいて、
ダイオードスイッチ等を用いて、使用する伝送線路を切
り替えて信号の遅延量を調整する手法が知られている。
しかし、この方法では、信号の遅延量を階段状に変化さ
せることはできるが、連続的に変化させることができな
いため、遅延量を微調整することができないという問題
がある。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、信号の遅延量の微調整を容
易に行うことができ、かつ、小型化が可能な遅延量調整
回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の遅延量調整回路は、誘電体基板の一方
の面に伝送線路を、他方の面あるいは同じ面に接地導体
をそれぞれ形成するとともに、伝送線路に対応する位置
にフローティング導体を形成し、接地導体とフローティ
ング導体との間を可変容量素子で接続した構成を有して
いる。この可変容量素子の静電容量を変化させることに
より、伝送線路と接地導体との間に生じる電界分布の状
態が変わるため、伝送線路の電気長が変化し、伝送線路
を介して入出力される信号の遅延量、すなわち群遅延特
性や位相を調整することができる。また、可変容量素子
の静電容量を連続的に変化させることにより、信号の遅
延量を連続的に調整することができ、容易に微調整を行
うことができる。また、マイクロストリップ線路やコプ
レナ線路を用いた構成を有しているため、回路構成の簡
素化、小型化が可能になる。また、サイズを小さくする
ことにより、遅延量が調整可能な信号の周波数を上げる
ことができ、数ＧＨｚあるいは十数ＧＨｚ以上の高周波
信号に対しても容易に遅延量を調整することができる。
また、本発明の遅延量調整回路は、分布定数回路によっ
て構成されているため、集中定数回路によって構成され
る場合に比べて周波数依存性が低く、遅延量を調整した
ときの特性インピーダンス変化を抑えることができる。

【０００９】特に、上述した可変容量素子を可変容量ダ
イオードによって構成し、フローティング導体に印加す
る制御電圧を可変することによってこの可変容量ダイオ
ードの両端に現れる静電容量を変化させるようにすれ
ば、制御電圧の変更によって容易に信号の遅延量を調整
することができる。

【００１０】また、上述したフローティング導体につい
ては様々な構成が考えられる。いずれの場合であって
も、フローティング導体と接地導体との間に接続された
可変容量素子の静電容量を変化させたときに、伝送線路
と接地導体との間に生じる電界分布の状態が変化すれ
ば、伝送線路の電気長が変わるため、伝送線路を介して
入出力される信号の遅延量を可変することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の遅延量調整回路について、図面を参照しながら説明
する。図１は、本実施形態の遅延量調整回路の構成を示
す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図で
ある。これらの図に示すように、本実施形態の遅延量調
整回路１００は、伝送線路１０、フローティング導体２
０、接地導体３０、誘電体基板４０、２つの可変容量ダ
イオード５２、５４、２つのコンデンサ６２、６４を含
んで構成されている。

【００１２】この遅延量調整回路１００では、誘電体基
板４０の一方の面に伝送線路１０が形成されており、他
方の面の一部の領域にフローティング導体２０が、他方
の面であってフローティング導体２０を除く領域に接地
導体３０が形成されている。誘電体基板４０を挟んで伝
送線路１０と、接地導体３０およびフローティング導体
２０とを対向させて配置することにより、マイクロスト
リップ線路が形成されている。

【００１３】可変容量ダイオード５２、５４は、フロー
ティング導体２０と接地導体３０との間に接続されてお
り、アノード端子が接地導体２０に接続され、カソード
端子がフローティング導体３０に接続されている。これ
らの可変容量ダイオード５２、５４の両端に現れる静電
容量は、抵抗７０を介してフローティング導体２０に印
加される制御電圧Ｖcont（＞０）を可変することによっ
て変化する。

【００１４】また、コンデンサ６２、６４は、可変容量
ダイオード５２、５４と並列に、フローティング導体２
０と接地導体３０との間に接続されている。これらのコ
ンデンサ６２、６４を可変容量ダイオード５２、５４と
並列に接続することにより、フローティング導体２０と
接地導体３０との間の静電容量をある程度大きく設定す
ることができる。

【００１５】図３は、遅延量調整回路１００の等価回路
を示す図である。同図に示すように、遅延量調整回路１
００は、等価的には伝送線路１０によって形成されたコ
イルと、この伝送線路１０と接地導体３０およびフロー
ティング導体２０との間に形成されたコンデンサとが分
布定数的に結合しており、しかも伝送線路１０とフロー
ティング導体２０との間に分布定数的に形成されたコン
デンサに可変容量ダイオード５２、５４が直列に接続さ
れている。

【００１６】次に、本実施形態の遅延量調整回路１００
の動作を説明する。抵抗７０を介してフローティング導
体２０に印加される制御電圧Ｖcontを変化させると、可
変容量ダイオード５２、５４の容量が変化するため、フ
ローティング導体２０と接地導体３０との間の容量が変
化する。したがって、図４に矢印で示すフローティング
導体２０と対向する伝送線路１０の周囲の一部の電界分
布、すなわち実効誘電率が変化し、伝送線路１０を流れ
る高周波信号の電気長が変化するため、この高周波信号
の伝送速度を変えることができる。このため、伝送線路
１０を流れる高周波信号の遅延量、すなわち群遅延特性
や位相量の制御が可能になる。また、図３に示した等価
回路でみると、伝送線路１０によって形成される一部の
コイルに対して分布定数的に接続されているコンデンサ
の静電容量を変化させることになるため、信号の群遅延
特性や位相量の制御が可能であることがわかる。

【００１７】図５は、本実施形態の遅延量調整回路１０
０を用いた場合の信号の遅延量をシミュレーションによ
って計算した結果を示す図である。同図に示す計算結果
は、伝送線路１０とフローティング導体２０とが対向す
る長さを５ｍｍ、信号の周波数を４２１．４ＭＨｚとし
たときの信号の遅延量が示されている。

【００１８】図５に示すように、フローティング導体２
０と接地導体３０との間の静電容量を５０ｐＦから６０
ｐＦまで変化させることにより、伝送線路１０を流れる
信号の遅延量を約１５０ｎｓから約１１０ｎｓまで変化
させることができる。

【００１９】このように、本実施形態の遅延量調整回路
１００は、マイクロストリップ線路を構成する接地導体
３０の一部をフローティング導体２０に置き換えるとと
もに、フローティング導体２０と接地導体３０との間に
可変容量ダイオード５２、５４を接続しており、フロー
ティング導体２０に印加する制御電圧の値を調整するこ
とより、伝送線路１０の電気長、すなわち伝送線路１０
を介して伝送される信号の遅延量を容易に変化させるこ
とができる。

【００２０】また、可変容量ダイオード５２、５４の両
端に現れる静電容量は、フローティング導体２０に印加
する制御電圧を変化させることにより連続的に可変する
ことができるため、伝送線路１０を流れる信号の遅延量
を微調整することができる。

【００２１】さらに、遅延量調整回路１００は、分布定
数回路であるため、集中定数回路で遅延量調整回路を形
成した場合に比べると周波数依存性が低く、遅延量を変
化させた場合の特性インピーダンスの変化の程度が少な
く、遅延量を変化させた場合にインピーダンス不整合が
生じることもない。例えば、遅延量を１０ｐｓに設定し
た場合の反射特性Ｓ₁₁をシミュレーションによって計算
すると、−５４ｄＢ近傍で約０．３ｄＢ変化する程度で
あり、特性インピーダンスがほとんど変化していないこ
とがわかる。

【００２２】また、遅延量調整回路１００は、マイクロ
ストリップ線路によって構成されているため、数ＧＨｚ
あるいは数十ＧＨｚ以上の高周波信号に対しても安定し
た特性を有しており、高周波になればなるほど部品の小
型化が可能であり、携帯電話等のように小型軽量化が望
まれている回路の一部の部品として使用する場合に特に
適している。

【００２３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、伝送線
路１０の一部区間のみがフローティング導体２０と対向
配置されているが、伝送線路１０の全区間に対してフロ
ーティング導体２０を対向配置するようにしてもよい。

【００２４】また、上述した実施形態では、フローティ
ング導体２０と接地導体３０との間の静電容量を大きく
するために、これらの間に可変容量ダイオード５２、５
４と並列にコンデンサ６２、６４を接続したが、可変す
る遅延量の値によってはコンデンサ６２、６４を接続せ
ずに可変容量ダイオード５２、５４のみを接続するよう
にしてもよい。

【００２５】また、上述した実施形態の遅延量調整回路
１００では、接地導体３０の一部をフローティング導体
２０に置き換えてマイクロストリップ線路を構成した
が、マイクロストリップ線路の構成には他にも様々なも
のが考えられる。図６〜図９のそれぞれは、マイクロス
トリップ線路の構成を変更した遅延量調整回路の変形例
を示す断面図である。

【００２６】図６に示す遅延量調整回路２００は、伝送
線路２１０、フローティング導体２２０、接地導体２３
０、誘電体基板２４０、２つの可変容量ダイオード２５
２、２５４を含んで構成されている。誘電体基板２４０
の一方の面に接地導体２３０が、他方の面に伝送線路２
１０がそれぞれ形成されており、誘電体基板２４０の内
部であって伝送線路２１０とほぼ重なる位置に、伝送線
路２１０とほぼ同じ形状を有するフローティング導体２
２０が形成されている。また、２つの可変容量ダイオー
ド２５２、２５４がフローティング導体２２０と接地導
体２３０との間に接続されている。抵抗２７０を介して
フローティング導体２２０に印加する制御電圧（逆バイ
アス電圧）の値を変化させることにより、伝送線路２１
０と接地導体２３０との間に生じる誘電体基板２４０内
の電界分布と空気中の電界分布の状態が変化するため、
伝送線路２１０の電気長が変化し、伝送線路２１０を介
して入出力される信号の遅延量を調整することができ
る。

【００２７】また、図７に示す遅延量調整回路３００
は、伝送線路３１０、フローティング導体３２０、接地
導体３３０、２つの誘電体基板３４０、３４５、２つの
可変容量ダイオード３５２、３５４を含んで構成されて
いる。誘電体基板３４０の一方の面に接地導体３３０
が、他方の面に伝送線路３１０がそれぞれ形成されてお
り、さらにこの伝送線路３１０とほぼ同じ形状を有する
フローティング導体３２０が接地導体３３０と反対側に
誘電体基板３４５を介して対向配置されている。また、
２つの可変容量ダイオード３５２、３５４がフローティ
ング導体３２０と接地導体３３０との間に接続されてお
り、抵抗３７０を介してフローティング導体３２０に印
加される制御電圧（逆バイアス電圧）を可変することに
より、伝送線路３１０と接地導体３３０との間に生じる
誘電体基板３４０、３４５内の電界分布と空気中の電界
分布の状態が変化するため、伝送線路３１０の電気長が
変化し、伝送線路３１０を介して入出力される信号の遅
延時間を調整することができる。

【００２８】また、図８に示す遅延量調整回路４００
は、伝送線路４１０、フローティング導体４２０、接地
導体４３０、２つの誘電体基板４４０、４４５、２つの
可変容量ダイオード４５２、４５４を含んで構成されて
いる。この遅延量調整回路４００では、伝送線路４１０
の両側にそれぞれの誘電率が異なっておりサイズがほぼ
等しい２つの誘電体基板４４０、４４５が配置され、そ
れぞれの誘電体基板４４０、４４５の伝送線路４１０と
反対側の面に接地導体４３０あるいはフローティング導
体４２０が形成されている。また、２つの可変容量ダイ
オード４５２、４５４がフローティング導体４２０と接
地導体４３０との間に接続されており、抵抗４７０を介
してフローティング導体４２０に印加される制御電圧
（逆バイアス電圧）を可変することにより、伝送線路４
１０と接地導体４３０との間に直接あるいはフローティ
ング導体４２０を介して間接的に生じる電界分布の状態
が変化するため、伝送線路４１０の電気長が変化し、伝
送線路４１０を介して入出力される信号の遅延時間を調
整することができる。

【００２９】また、図９に示す遅延量調整回路５００
は、伝送線路５１０、フローティング導体５２０、接地
導体５３０、誘電体基板５４０、２つの可変容量ダイオ
ード５５２、５５４を含んで構成されている。この遅延
量調整回路５００では、誘電体基板５４０を挟んで伝送
線路５１０と接地導体５３０とを対向配置することによ
りマイクロストリップ線路が形成されており、さらに伝
送線路５１０の上部を橋渡しするように伝送線路５１０
の周囲の空間にフローティング導体５２０が形成されて
いる。フローティング導体５２０は、伝送線路５１０と
の間に空気以外の部材が介在しない状態で支持されてい
る。また、２つの可変容量ダイオード５５２、５５４が
フローティング導体５２０と接地導体５３０との間に接
続されており、抵抗５７０を介してフローティング導体
５２０に印加される制御電圧（逆バイアス電圧）を可変
することにより、伝送線路５１０と接地導体５３０との
間に生じる誘電体基板５４０内の電界分布と空気中の電
界分布の状態が変化するため、伝送線路５１０の電気長
が変化し、伝送線路５１０を介して入出力される信号の
遅延時間を調整することができる。

【００３０】また、上述した実施形態では、マイクロス
トリップ線路を用いて遅延量調整回路を構成したが、コ
プレナ線路を用いて遅延量調整回路を構成するようにし
てもよい。図１０および図１１は、コプレナ線路を用い
た遅延量調整回路の断面図である。図１０に示す遅延量
調整回路６００は、伝送線路６１０、２つのフローティ
ング導体６２０、６２５、２つの接地導体６３０、６３
５、誘電体基板６４０、２つの可変容量ダイオード６５
２、６５４を含んで構成されている。誘電体基板６４０
の表面に、伝送線路６１０を挟んでその両側に接地導体
６３０、６３５を所定の間隔で配置することによりコプ
レナ線路が形成されている。そして、伝送線路６１０の
一部の区間については、図１０に示すように、伝送線路
６１０の両側にフローティング導体６２０、６２５を形
成するとともに、これらのフローティング導体６２０、
６２５と接地導体６３０、６３５の間に可変容量ダイオ
ード６５２、６５４が接続されている。抵抗６７０を介
してフローティング導体６２０、６２５に印加される制
御電圧（逆バイアス電圧）を可変することにより、伝送
線路６１０と接地導体６３０、６３５との間に生じる誘
電体基板６４０内の電界分布と空気中の電界分布の状態
が変化するため、伝送線路６１０の電気長が変化し、伝
送線路６１０を介して入出力される信号の遅延時間を調
整することができる。

【００３１】また、図１１に示す遅延量調整回路７００
は、伝送線路７１０、フローティング接地導体７２０、
２つの接地導体７３０、７３５、誘電体基板７４０、２
つの可変容量ダイオード７５２、７５４を含んで構成さ
れている。この遅延量調整回路７００は、誘電体基板７
４０、伝送線路７１０、接地導体７３０、７３５によっ
て構成される通常のコプレナ線路に対して、伝送線路７
１０と対向する誘電体基板７４０の裏面にフローティン
グ導体７２０を形成するとともに、このフローティング
導体７２０と接地導体７３０、７３５との間に２つの可
変容量ダイオード７５２、７５４を接続した点が異なっ
ている。抵抗７７０を介してフローティング導体７２０
に印加される制御電圧（逆バイアス電圧）を可変するこ
とにより、伝送線路７１０と接地導体７３０、７３５と
の間に生じる誘電体基板７４０内の電界分布と空気中の
電界分布の状態が変化するため、伝送線路７１０の電気
長が変化し、伝送線路７１０を介して入出力される信号
の遅延時間を調整することができる。

【００３２】また、図６〜図１１に示したそれぞれの遅
延量調整回路では、フローティング導体と接地導体との
間に可変容量ダイオードのみを接続するようにしたが、
図１等に示した遅延量調整回路１００のように、可変容
量ダイオードと並列に静電容量が固定のコンデンサを接
続するようにしてもよい。

【００３３】また、上述した各種の遅延量調整回路で
は、可変容量素子として可変容量ダイオードを用いた
が、その他の可変容量素子（例えば電界効果トランジス
タ等）を用いるようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、誘電体
基板の一方の面に伝送線路を、他方の面あるいは同じ面
に接地導体をそれぞれ形成するとともに、伝送線路に対
応する位置にフローティング導体を形成し、接地導体と
フローティング導体との間を可変容量素子で接続するこ
とにより、この可変容量素子の静電容量を変化させて伝
送線路と接地導体との間に生じる電界分布の状態を変え
ることができる。このため、伝送線路の電気長を変化さ
せて伝送線路を介して入出力される信号の遅延量を調整
することができる。特に、可変容量素子の静電容量を連
続的に変化させることにより、信号の遅延量の微調整を
容易に行うことができる。また、マイクロストリップ線
路やコプレナ線路を用いた構成を有しているため、回路
構成の簡素化、小型化、調整可能な信号の高周波化が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の遅延量調整回路の構成を示す斜視
図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１に示した遅延量調整回路の等価回路を示す
図である。

【図４】図１に示した遅延量調整回路の電界分布を示す
図である。

【図５】本実施形態の遅延量調整回路を用いた場合の信
号の遅延量をシミュレーションによって計算した結果を
示す図である。

【図６】遅延量調整回路の変形例の構成を示す断面図で
ある。

【図７】遅延量調整回路の他の変形例の構成を示す断面
図である。

【図８】遅延量調整回路の他の変形例の構成を示す断面
図である。

【図９】遅延量調整回路の他の変形例の構成を示す断面
図である。

【図１０】コプレナ線路を用いた遅延量調整回路の構成
を示す断面図である。

【図１１】コプレナ線路を用いた遅延量調整回路の他の
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０伝送線路２０フローティング導体３０接地導体４０誘電体基板５２、５４可変容量ダイオード６２、６４コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の誘電体基板の一方の面に形成され
た伝送線路と、前記第１の誘電体基板の他方の面に形成された接地導体
と、前記伝送線路の少なくとも一部と対応する位置に形成さ
れたフローティング導体と、前記接地導体と前記フローティング導体との間に接続さ
れた可変容量素子と、を備えることを特徴とする遅延量調整回路。
【請求項２】第２の誘電体基板の一方の面に形成され
た伝送線路と、前記第２の誘電体基板の一方の面であって、前記伝送線
路を挟んだ両側に形成される接地導体と、前記伝送線路の少なくとも一部と対応する位置に形成さ
れたフローティング導体と、前記接地導体と前記フローティング導体との間に接続さ
れた可変容量素子と、を備えることを特徴とする遅延量調整回路。
【請求項３】請求項１または２において、前記可変容量素子は可変容量ダイオードであり、前記フ
ローティング導体に電圧値が変更可能な制御電圧を印加
して前記可変容量ダイオードを逆バイアス状態で使用す
ることにより、伝送線路を介して入出力される信号の遅
延量を調整することを特徴とする遅延量調整回路。
【請求項４】請求項１において、前記フローティング導体は、前記接地導体が形成された
前記第１の誘電体基板の他方の面であって、前記伝送線
路に対向する位置に形成されていることを特徴とする遅
延量調整回路。
【請求項５】請求項１において、前記フローティング導体は、前記伝送線路と前記接地導
体とに挟まれた位置であって前記第１の誘電体基板の内
部に形成されていることを特徴とする遅延量調整回路。
【請求項６】請求項１において、前記フローティング導体は、第３の誘電体基板を挟んで
前記伝送線路と対向した位置に形成されていることを特
徴とする遅延量調整回路。
【請求項７】請求項６において、前記第３の誘電体基板は、前記第１の誘電体基板とほぼ
同じ大きさを有しており、これらの誘電率を異ならせる
ことを特徴とする遅延量調整回路。
【請求項８】請求項１において、前記フローティング導体は、前記伝送線路との間に空気
以外の部材が介在しない状態で支持されていることを特
徴とする遅延量調整回路。
【請求項９】請求項２において、前記フローティング導体は、前記伝送線路と前記接地導
体が形成された前記第２の誘電体基板の一方の面であっ
て、前記伝送線路と前記接地導体との間に形成されてい
ることを特徴とする遅延量調整回路。
【請求項１０】請求項２において、前記フローティング導体は、前記伝送線路および前記接
地導体の形成面と反対側の前記第２の誘電体基板の他方
の面であって、前記伝送線路に対向する位置に形成され
ていることを特徴とする遅延量調整回路。