JP2001085902A - 移相器 - Google Patents
移相器Info
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- JP2001085902A JP2001085902A JP25691199A JP25691199A JP2001085902A JP 2001085902 A JP2001085902 A JP 2001085902A JP 25691199 A JP25691199 A JP 25691199A JP 25691199 A JP25691199 A JP 25691199A JP 2001085902 A JP2001085902 A JP 2001085902A
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- phase shifter
- variable
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来よりも小型にする。
【解決手段】 第１の伝送線路（２）と、この第１の伝
送線路の一端に接続された第１の可変長伝送線路（４，
７）と、第１の伝送線路の他端に接続された第２の可変
長伝送線路（６，８）とを備え、第１の伝送線路の両端
で第１および第２の可変長伝送線路の線路長を切り換え
ることにより移相量を調整する第１の移相手段（Ａ）
と、第１の可変長伝送線路と、第２の可変長伝送線路
と、第１の可変長伝送線路と第２の可変長伝送線路との
間に接続された第２の伝送線路（５）とを備え、第２の
伝送線路の両端で第１および第２の可変長伝送線路の線
路長を切り換えることにより移相量を調整する第２の移
相手段（Ｂ）と、第１の移相手段と第２の移相手段とを
切り換える切り換え手段（ＳＷａ〜ＳＷｄ）とを備え
る。
送線路の一端に接続された第１の可変長伝送線路（４，
７）と、第１の伝送線路の他端に接続された第２の可変
長伝送線路（６，８）とを備え、第１の伝送線路の両端
で第１および第２の可変長伝送線路の線路長を切り換え
ることにより移相量を調整する第１の移相手段（Ａ）
と、第１の可変長伝送線路と、第２の可変長伝送線路
と、第１の可変長伝送線路と第２の可変長伝送線路との
間に接続された第２の伝送線路（５）とを備え、第２の
伝送線路の両端で第１および第２の可変長伝送線路の線
路長を切り換えることにより移相量を調整する第２の移
相手段（Ｂ）と、第１の移相手段と第２の移相手段とを
切り換える切り換え手段（ＳＷａ〜ＳＷｄ）とを備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移相器に関し、特
にマイクロ波帯、ミリ波帯におけるディジタル移相器に
関するものであり、例えばフェーズドアレイアンテナの
位相制御素子として使用するのに適した移相器に関す
る。
にマイクロ波帯、ミリ波帯におけるディジタル移相器に
関するものであり、例えばフェーズドアレイアンテナの
位相制御素子として使用するのに適した移相器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】通常、フェーズドアレイアンテナに用い
るディジタル移相器は、図１２のように位相差が１８０
゜，９０゜，４５゜，２２．５゜，…と複数の移相器を
それぞれ縦続接続することにより、複数ビットの移相器
を構成して所望の位相を実現していた。
るディジタル移相器は、図１２のように位相差が１８０
゜，９０゜，４５゜，２２．５゜，…と複数の移相器を
それぞれ縦続接続することにより、複数ビットの移相器
を構成して所望の位相を実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の移相器では、各ビットの移相器間に互いに干
渉しない程度の空間が必要となり、移相器全体が大きく
なってしまうという課題があった。本発明は、このよう
な課題を解決するためのものであり、従来よりも小型の
移相器を提供することを目的とする。
うな従来の移相器では、各ビットの移相器間に互いに干
渉しない程度の空間が必要となり、移相器全体が大きく
なってしまうという課題があった。本発明は、このよう
な課題を解決するためのものであり、従来よりも小型の
移相器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る移相器は、高周波信号をデジタ
ル的に移相する移相器において、（ａ）第１の伝送線路
（２）と、この第１の伝送線路の一端に接続された第１
の可変長伝送線路（４，７）と、上記第１の伝送線路の
他端に接続された第２の可変長伝送線路（６，８）とを
備え、上記第１および第２の可変長伝送線路は同時に同
じ線路長に切り替えられる構成を有し、上記第１の伝送
線路の両端で上記第１および第２の可変長伝送線路の線
路長を切り換えることにより移相量を調整する第１の移
相手段（Ａ）と、（ｂ）上記第１の可変長伝送線路と、
上記第２の可変長伝送線路と、上記第１の可変長伝送線
路と上記第２の可変長伝送線路との間に接続された第２
の伝送線路（５）とを備え、上記第２の伝送線路の両端
で上記第１および第２の可変長伝送線路の線路長を切り
換えることにより移相量を調整する第２の移相手段
（Ｂ）と、（ｃ）上記第１の移相手段と上記第２の移相
手段とを切り換える切り換え手段（ＳＷａ〜ＳＷｄ）と
を備えたものである。
るために、本発明に係る移相器は、高周波信号をデジタ
ル的に移相する移相器において、（ａ）第１の伝送線路
（２）と、この第１の伝送線路の一端に接続された第１
の可変長伝送線路（４，７）と、上記第１の伝送線路の
他端に接続された第２の可変長伝送線路（６，８）とを
備え、上記第１および第２の可変長伝送線路は同時に同
じ線路長に切り替えられる構成を有し、上記第１の伝送
線路の両端で上記第１および第２の可変長伝送線路の線
路長を切り換えることにより移相量を調整する第１の移
相手段（Ａ）と、（ｂ）上記第１の可変長伝送線路と、
上記第２の可変長伝送線路と、上記第１の可変長伝送線
路と上記第２の可変長伝送線路との間に接続された第２
の伝送線路（５）とを備え、上記第２の伝送線路の両端
で上記第１および第２の可変長伝送線路の線路長を切り
換えることにより移相量を調整する第２の移相手段
（Ｂ）と、（ｃ）上記第１の移相手段と上記第２の移相
手段とを切り換える切り換え手段（ＳＷａ〜ＳＷｄ）と
を備えたものである。
【０００５】一方、本発明はその他の態様として以下に
示す構成も含む。すなわち、上記第１の可変長伝送線路
は、第３の伝送線路と先端が開放された第４の伝送線路
と、それらの間に接続された第１のスイッチとで構成さ
れ、上記第２の可変長伝送線路は、第５の伝送線路と先
端が開放された第６の伝送線路と、それらの間に接続さ
れた第２のスイッチとで構成されていてもよい。また、
上記第１の可変長伝送線路は、第３の伝送線路と先端が
開放された第４の伝送線路と、それらの間に接続されか
つ一端が接地された第１のスイッチとで構成され、上記
第２の可変長伝送線路は、第５の伝送線路と先端が開放
された第６の伝送線路と、それらの間に接続されかつ一
端が接地された第２のスイッチとで構成されていてもよ
い。
示す構成も含む。すなわち、上記第１の可変長伝送線路
は、第３の伝送線路と先端が開放された第４の伝送線路
と、それらの間に接続された第１のスイッチとで構成さ
れ、上記第２の可変長伝送線路は、第５の伝送線路と先
端が開放された第６の伝送線路と、それらの間に接続さ
れた第２のスイッチとで構成されていてもよい。また、
上記第１の可変長伝送線路は、第３の伝送線路と先端が
開放された第４の伝送線路と、それらの間に接続されか
つ一端が接地された第１のスイッチとで構成され、上記
第２の可変長伝送線路は、第５の伝送線路と先端が開放
された第６の伝送線路と、それらの間に接続されかつ一
端が接地された第２のスイッチとで構成されていてもよ
い。
【０００６】また、上記第１の可変長伝送線路は、先端
が接地された第７の伝送線路と、この第７の伝送線路の
間に接続された第１のスイッチとで構成され、上記第２
の可変長伝送線路は、先端が接地された第８の伝送線路
と、この第８の伝送線路の間に接続された第２のスイッ
チとで構成されていてもよい。また、上記第１の可変長
伝送線路は、先端が接地された第７の伝送線路と、この
第７の伝送線路の間に接続されかつ一端が接地された第
１のスイッチとで構成され、上記第２の可変長伝送線路
は、先端が接地された第８の伝送線路と、この第８の伝
送線路の間に接続されかつ一端が接地された第２のスイ
ッチとで構成されていてもよい。
が接地された第７の伝送線路と、この第７の伝送線路の
間に接続された第１のスイッチとで構成され、上記第２
の可変長伝送線路は、先端が接地された第８の伝送線路
と、この第８の伝送線路の間に接続された第２のスイッ
チとで構成されていてもよい。また、上記第１の可変長
伝送線路は、先端が接地された第７の伝送線路と、この
第７の伝送線路の間に接続されかつ一端が接地された第
１のスイッチとで構成され、上記第２の可変長伝送線路
は、先端が接地された第８の伝送線路と、この第８の伝
送線路の間に接続されかつ一端が接地された第２のスイ
ッチとで構成されていてもよい。
【０００７】また、上記第１の伝送線路の一端に接続さ
れた信号入出力用の第９の伝送線路（１）と、上記第２
の伝送線路の一端に接続された信号入出力用の第１０の
伝送線路（３）とをさらに備えたものでもよい。また、
上記第１および第２の可変長伝送線路の電気長は、上記
第１および第２のスイッチがオフのときに−α／２＋ｎ
1 ×１８０°、上記第１および第２のスイッチがオンの
ときにα／２＋ｎ2 ×１８０°（α＝２ｔａｎ-1｛ＺS
／Ｚ0ｔａｎ（Δφ／２）｝であり、ＺS は上記第１お
よび第２の可変長伝送線路の特性インピーダンス、Ｚ0
は第９および第１０の伝送線路の特性インピーダンス、
Δφは移相量、ｎ1 は１以上の整数、ｎ2 は０以上の整
数）であってもよい。また、上記第１および第２の伝送
線路の電気長は、９０°であってもよい。
れた信号入出力用の第９の伝送線路（１）と、上記第２
の伝送線路の一端に接続された信号入出力用の第１０の
伝送線路（３）とをさらに備えたものでもよい。また、
上記第１および第２の可変長伝送線路の電気長は、上記
第１および第２のスイッチがオフのときに−α／２＋ｎ
1 ×１８０°、上記第１および第２のスイッチがオンの
ときにα／２＋ｎ2 ×１８０°（α＝２ｔａｎ-1｛ＺS
／Ｚ0ｔａｎ（Δφ／２）｝であり、ＺS は上記第１お
よび第２の可変長伝送線路の特性インピーダンス、Ｚ0
は第９および第１０の伝送線路の特性インピーダンス、
Δφは移相量、ｎ1 は１以上の整数、ｎ2 は０以上の整
数）であってもよい。また、上記第１および第２の伝送
線路の電気長は、９０°であってもよい。
【０００８】また、上記切り換え手段は、上記第１の伝
送線路の両端に接続された第３および第４のスイッチ
と、上記第２の伝送線路の両端に接続された第５および
第６のスイッチとで構成され、上記第３、第４、第５お
よび第６のスイッチを連動して切り換えることにより、
上記第１または第２の伝送線路を選択的に上記第１およ
び第２の可変長伝送線路に接続する手段であってもよ
い。また、上記伝送線路は、マイクロストリップライ
ン、スロットライン、コプレーナーラインまたは同軸線
路の何れかであってもよい。さらに、上記スイッチは、
ＰＩＮダイオード、ＦＥＴまたはマイクロマシンスイッ
チの何れかであってもよい。
送線路の両端に接続された第３および第４のスイッチ
と、上記第２の伝送線路の両端に接続された第５および
第６のスイッチとで構成され、上記第３、第４、第５お
よび第６のスイッチを連動して切り換えることにより、
上記第１または第２の伝送線路を選択的に上記第１およ
び第２の可変長伝送線路に接続する手段であってもよ
い。また、上記伝送線路は、マイクロストリップライ
ン、スロットライン、コプレーナーラインまたは同軸線
路の何れかであってもよい。さらに、上記スイッチは、
ＰＩＮダイオード、ＦＥＴまたはマイクロマシンスイッ
チの何れかであってもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図１は、本発明の一つの
実施の形態を示す平面図である。同図に示すように、本
実施の形態に係る移相器は、伝送線路１〜８と、各伝送
線路を接続するスイッチＳＷａ〜ＳＷｆとで構成され
る。高周波の入力信号９は、所望の位相シフトが行われ
てから出力信号１０として出力される。また、本実施の
形態は、移相器の四角形部分「Ａ部」（伝送線路２，
４，５および６、スイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃおよ
びＳＷｄ）により線路切換型移相器を構成し、スタブ部
分「Ｂ部」（伝送線路４，６，７および８、スイッチＳ
ＷｅおよびＳＷｆ）により線路装荷型移相器を構成して
いる。すなわち、本実施の形態は、９０゜線路切換型移
相器と任意角度（Δφ）線路装荷型移相器とを組み合わ
せ、これらを２つの独立した移相器として動作させるこ
とを特徴とする。なお、同図における長さの単位は、電
気的位相長（例：１８０゜が１／２波長に相当）で表し
ている。
について図を用いて説明する。図１は、本発明の一つの
実施の形態を示す平面図である。同図に示すように、本
実施の形態に係る移相器は、伝送線路１〜８と、各伝送
線路を接続するスイッチＳＷａ〜ＳＷｆとで構成され
る。高周波の入力信号９は、所望の位相シフトが行われ
てから出力信号１０として出力される。また、本実施の
形態は、移相器の四角形部分「Ａ部」（伝送線路２，
４，５および６、スイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃおよ
びＳＷｄ）により線路切換型移相器を構成し、スタブ部
分「Ｂ部」（伝送線路４，６，７および８、スイッチＳ
ＷｅおよびＳＷｆ）により線路装荷型移相器を構成して
いる。すなわち、本実施の形態は、９０゜線路切換型移
相器と任意角度（Δφ）線路装荷型移相器とを組み合わ
せ、これらを２つの独立した移相器として動作させるこ
とを特徴とする。なお、同図における長さの単位は、電
気的位相長（例：１８０゜が１／２波長に相当）で表し
ている。
【００１０】図２は、図１に係る移相器の２つの状態を
示す平面図である。同図に示すように、本実施の形態に
係る移相器は、Ａ部において状態Ｉ／状態ＩＩの切り換
えることにより、９０゜の移相器として動作する。ま
た、状態Ｉ／状態ＩＩの各々の状態で、Ｂ部においてス
タブ長αを切り換えることにより、Δφの線路装荷型移
相器として動作する。これらＡ部、Ｂ部は互いに独立し
て動作し、すなわち９０゜とΔφの２つの独立した移相
器として動作する。そのため、本実施の形態は、従来の
２つの移相器を縦続接続した場合と比べ、基板専有面積
を小型化することができ、その場合の基板専有面積は１
ビットの線路装荷型移相器と同程度である。また、使用
するスイッチ数は、従来のものと同数で実現できる。し
たがって、本発明を用いた４ビット移相器の構成は、図
３に示すようになる。
示す平面図である。同図に示すように、本実施の形態に
係る移相器は、Ａ部において状態Ｉ／状態ＩＩの切り換
えることにより、９０゜の移相器として動作する。ま
た、状態Ｉ／状態ＩＩの各々の状態で、Ｂ部においてス
タブ長αを切り換えることにより、Δφの線路装荷型移
相器として動作する。これらＡ部、Ｂ部は互いに独立し
て動作し、すなわち９０゜とΔφの２つの独立した移相
器として動作する。そのため、本実施の形態は、従来の
２つの移相器を縦続接続した場合と比べ、基板専有面積
を小型化することができ、その場合の基板専有面積は１
ビットの線路装荷型移相器と同程度である。また、使用
するスイッチ数は、従来のものと同数で実現できる。し
たがって、本発明を用いた４ビット移相器の構成は、図
３に示すようになる。
【００１１】
【実施例】次に、図１を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。上述のとおり、本実施例に係る移相器
は、伝送線路１〜８およびそのスイッチＳＷａ〜ＳＷｆ
から構成される。伝送線路としては、マイクロストリッ
プライン、スロットライン、コプレーナーラインまたは
同軸線路等を用いることができ、ここではマイクロスト
リップラインを用いた場合について説明する。また、マ
イクロストリップラインのスイッチとしては、ＰＩＮダ
イオード、ＦＥＴ、マイクロマシンスイッチ等の素子が
利用できる。Ｂ部での移相量ΔΦは０゜から９０゜まで
任意に設定できるが、ここではΔφ＝２２．５゜として
説明する。
いて説明する。上述のとおり、本実施例に係る移相器
は、伝送線路１〜８およびそのスイッチＳＷａ〜ＳＷｆ
から構成される。伝送線路としては、マイクロストリッ
プライン、スロットライン、コプレーナーラインまたは
同軸線路等を用いることができ、ここではマイクロスト
リップラインを用いた場合について説明する。また、マ
イクロストリップラインのスイッチとしては、ＰＩＮダ
イオード、ＦＥＴ、マイクロマシンスイッチ等の素子が
利用できる。Ｂ部での移相量ΔΦは０゜から９０゜まで
任意に設定できるが、ここではΔφ＝２２．５゜として
説明する。
【００１２】Ａ部のスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，
ＳＷｄは連動しており、（ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，Ｓ
Ｗｄ）＝（オン，オン，オフ，オフ）が状態Ｉ、（ＳＷ
ａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ）＝（オフ，オフ，オン，
オン）が状態ＩＩである（図２）。これにより９０°の
移相差を実現する。
ＳＷｄは連動しており、（ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，Ｓ
Ｗｄ）＝（オン，オン，オフ，オフ）が状態Ｉ、（ＳＷ
ａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ）＝（オフ，オフ，オン，
オン）が状態ＩＩである（図２）。これにより９０°の
移相差を実現する。
【００１３】また、Ｂ部のスイッチＳＷｅ，ＳＷｆも連
動しており、（ＳＷｅ，ＳＷｆ）＝（オン，オン）が
「オン」の状態、（ＳＷｅ，ＳＷｆ）＝（オフ，オフ）
が「オフ」の状態である。これにより２２．５゜の移相
差を実現する。これらＡ部とＢ部のスイッチは互いに独
立に動作させることができるので、本発明の移相器は９
０゜と２２．５゜の独立の２ビット移相器として動作す
る。
動しており、（ＳＷｅ，ＳＷｆ）＝（オン，オン）が
「オン」の状態、（ＳＷｅ，ＳＷｆ）＝（オフ，オフ）
が「オフ」の状態である。これにより２２．５゜の移相
差を実現する。これらＡ部とＢ部のスイッチは互いに独
立に動作させることができるので、本発明の移相器は９
０゜と２２．５゜の独立の２ビット移相器として動作す
る。
【００１４】［本実施例の動作］ ・通常の線路装荷型移相器について 以下、Ｂ部に用いられる線路装荷型移相器の切換リアク
タンスをオープン・スタブで構成した場合における、本
実施例の動作について説明する。また、説明を簡略化す
るため、切換リアクタンスの絶対値が互いに等しい場
合、すなわちリアクタンスがＢ部のスイッチＳＷｅ，Ｓ
Ｗｆにより＋Ｘ，−Ｘと切り換えられる場合について説
明する。
タンスをオープン・スタブで構成した場合における、本
実施例の動作について説明する。また、説明を簡略化す
るため、切換リアクタンスの絶対値が互いに等しい場
合、すなわちリアクタンスがＢ部のスイッチＳＷｅ，Ｓ
Ｗｆにより＋Ｘ，−Ｘと切り換えられる場合について説
明する。
【００１５】ここで、図４に示す等価回路で、移相量Δ
φの移相器を実現するためには、以下の式（１）、（２
ａ）および（２ｂ）を満たす必要がある。なお、添字の
「１」，「２」はオープン・スタブの切換状態を示し、
スイッチでＸ1，Ｘ2を切り換える。 Ｚc ＝ Ｚ0 ｃｏｓ（Δφ／２） （１） Ｘ1 ＝ Ｚ0 ｃｏｔ（Δφ／２） （２ａ） Ｘ2 ＝ Ｚ0 ｃｏｔ（−Δφ／２） （２ｂ）
φの移相器を実現するためには、以下の式（１）、（２
ａ）および（２ｂ）を満たす必要がある。なお、添字の
「１」，「２」はオープン・スタブの切換状態を示し、
スイッチでＸ1，Ｘ2を切り換える。 Ｚc ＝ Ｚ0 ｃｏｓ（Δφ／２） （１） Ｘ1 ＝ Ｚ0 ｃｏｔ（Δφ／２） （２ａ） Ｘ2 ＝ Ｚ0 ｃｏｔ（−Δφ／２） （２ｂ）
【００１６】また、図５のような先端オープンのスタブ
によるリアクタンスＸは、式（３）で表される。 Ｘ ＝ −Ｚs ｃｏｔ（θ） （３） オープン・スタブを用いて、移相量Δφの線路装荷型移
相器を実現するためのオープン・スタブ長θ1，θ2［ｄ
ｅｇ］は、上式（２ａ）、（２ｂ）および（３）より、 Ｚ0 ｃｏｔ（＋Δφ／２） ＝ − Ｚs ｃｏｔ（θ1） Ｚ0 ｃｏｔ（−Δφ／２） ＝ − Ｚs ｃｏｔ（θ2） を満たすようにスタブ長θ1，θ2を決定すればよく、以
下のように表される。ただし、ここではスタブ長を電気
的位相長で表す。
によるリアクタンスＸは、式（３）で表される。 Ｘ ＝ −Ｚs ｃｏｔ（θ） （３） オープン・スタブを用いて、移相量Δφの線路装荷型移
相器を実現するためのオープン・スタブ長θ1，θ2［ｄ
ｅｇ］は、上式（２ａ）、（２ｂ）および（３）より、 Ｚ0 ｃｏｔ（＋Δφ／２） ＝ − Ｚs ｃｏｔ（θ1） Ｚ0 ｃｏｔ（−Δφ／２） ＝ − Ｚs ｃｏｔ（θ2） を満たすようにスタブ長θ1，θ2を決定すればよく、以
下のように表される。ただし、ここではスタブ長を電気
的位相長で表す。
【００１７】 θ1 ＝ −α／２＋ｎ1×１８０゜ （ｎ1＝１，２，３，…） θ2 ＝ ＋α／２＋ｎ2×１８０゜ （ｎ2＝０，１，２，…） α ＝ ２ｔａｎ-1（Ｚs／Ｚ0 ｔａｎ（Δφ／２）） （４）
【００１８】このときの各状態の通過位相Φは、 Φ1 ＝ −９０゜−Δφ／２ Φ2 ＝ −９０゜＋Δφ／２ であり、移相量ΔΦは、 ΔΦ＝Φ2 − Φ1＝Δφ と表せる。
【００１９】この一例として、図６のような移相器の移
相量について説明する。図６の移相器は特性インピーダ
ンスＺ0 で、スタブ長が θ1 ＝ −α／２＋１８０゜ θ2 ＝ ＋α／２＋１８０゜ であるスタブを用いている。
相量について説明する。図６の移相器は特性インピーダ
ンスＺ0 で、スタブ長が θ1 ＝ −α／２＋１８０゜ θ2 ＝ ＋α／２＋１８０゜ であるスタブを用いている。
【００２０】この移相器の通過位相Φは、 Φ1 ＝ −９０゜−β／２ Φ2 ＝ −９０゜＋β／２ である。
【００２１】ただし、β ＝ ２ｔａｎ-1（Ｚ0／Ｚs
ｔａｎ（α／２））である。Ｚs＝Ｚ0より、β＝αなの
で、上式は、 Φ1 ＝ −９０゜−α／２ Φ2 ＝ −９０゜＋α／２ となる。したがって、移相量ΔΦは、 ΔΦ＝Φ2 − Φ1＝α であるから、移相量αの移相器として動作することがわ
かる。
ｔａｎ（α／２））である。Ｚs＝Ｚ0より、β＝αなの
で、上式は、 Φ1 ＝ −９０゜−α／２ Φ2 ＝ −９０゜＋α／２ となる。したがって、移相量ΔΦは、 ΔΦ＝Φ2 − Φ1＝α であるから、移相量αの移相器として動作することがわ
かる。
【００２２】同様に、図７の移相器は特性インピーダン
スＺ0 、長さが θ1 ＝ −α／２＋９０゜＝ ＋（１８０゜−α）／２ θ2 ＝ ＋α／２＋９０゜＝ −（１８０゜−α）／２
＋１８０゜ であるスタブを用いている。
スＺ0 、長さが θ1 ＝ −α／２＋９０゜＝ ＋（１８０゜−α）／２ θ2 ＝ ＋α／２＋９０゜＝ −（１８０゜−α）／２
＋１８０゜ であるスタブを用いている。
【００２３】この移相器の通過位相Φは、 Φ1 ＝ −９０゜−β／２ Φ2 ＝ −９０゜＋β／２ である。
【００２４】ただし、β ＝ ２ｔａｎ-1（Ｚ0／Ｚs
ｔａｎ（−（１８０゜−α）／２））である。Ｚs＝Ｚ0
より、β ＝ −（１８０゜−α）なので、上式は、 Φ1 ＝ −α／２ Φ2 ＝ −１８０゜＋α／２ となり、移相量ΔΦは、 ΔΦ＝ Φ2 ― Φ1＝ −（１８０゜−α） であるから、移相量１８０゜−αの移相器として動作す
ることがわかる。
ｔａｎ（−（１８０゜−α）／２））である。Ｚs＝Ｚ0
より、β ＝ −（１８０゜−α）なので、上式は、 Φ1 ＝ −α／２ Φ2 ＝ −１８０゜＋α／２ となり、移相量ΔΦは、 ΔΦ＝ Φ2 ― Φ1＝ −（１８０゜−α） であるから、移相量１８０゜−αの移相器として動作す
ることがわかる。
【００２５】・本発明の移相器について 図８は、本実施例に係る移相器を説明するために、各状
態（すなわち、状態Ｉおよび状態ＩＩ）における回路を
わかりやすく書きかえたものであり、電気的には図３の
構成と等価である。図８を用いて本実施例に係る移相器
の動作原理を説明する。
態（すなわち、状態Ｉおよび状態ＩＩ）における回路を
わかりやすく書きかえたものであり、電気的には図３の
構成と等価である。図８を用いて本実施例に係る移相器
の動作原理を説明する。
【００２６】状態Ｉは、図６に係る移相器と等価であ
る。よって、状態ＩではＢ部のスイッチＳＷｅ、スイッ
チＳＷｆをオン／オフさせることにより、通過位相を以
下のΦ 11，Φ12と切り換えて移相量αを得る。 Φ11 ＝ −９０゜−α／２ Φ12 ＝ −９０゜＋α／２
る。よって、状態ＩではＢ部のスイッチＳＷｅ、スイッ
チＳＷｆをオン／オフさせることにより、通過位相を以
下のΦ 11，Φ12と切り換えて移相量αを得る。 Φ11 ＝ −９０゜−α／２ Φ12 ＝ −９０゜＋α／２
【００２７】状態ＩＩは、図７に係る移相器の両端にそ
れぞれ位相長９０゜の伝送線路が接続されたものと等価
である。この図７に係る移相器は、Ｂ部のスイッチＳＷ
ｅ、スイッチＳＷｆをオン／オフさせることにより、通
過位相を以下のΦ1’，Φ2’と切り換えて、α−１８０
゜の移相量を得ることができる。 Φ21’ ＝ −α／２ Φ22’ ＝ −１８０゜＋α／２
れぞれ位相長９０゜の伝送線路が接続されたものと等価
である。この図７に係る移相器は、Ｂ部のスイッチＳＷ
ｅ、スイッチＳＷｆをオン／オフさせることにより、通
過位相を以下のΦ1’，Φ2’と切り換えて、α−１８０
゜の移相量を得ることができる。 Φ21’ ＝ −α／２ Φ22’ ＝ −１８０゜＋α／２
【００２８】一方、状態ＩＩでは、上記通過位相にさら
に移相器両端の位相長９０゜の伝送線路に相当する１８
０゜の移相遅れが生じるので、通過位相Φ21，Φ22は以
下のように表せる。 Φ21 ＝ Φ21’−１８０゜ ＝ −１８０゜−α／２ Φ22 ＝ Φ22’−１８０゜ ＝ ＋α／２
に移相器両端の位相長９０゜の伝送線路に相当する１８
０゜の移相遅れが生じるので、通過位相Φ21，Φ22は以
下のように表せる。 Φ21 ＝ Φ21’−１８０゜ ＝ −１８０゜−α／２ Φ22 ＝ Φ22’−１８０゜ ＝ ＋α／２
【００２９】以上まとめると、Ａ部のスイッチＳＷａ、
スイッチＳＷｂ、スイッチＳＷｃおよびスイッチＳＷｄ
を切り換えることにより、「状態Ｉ ⇔ 状態ＩＩ」を
切り換え、「Φ11 ⇔ Φ21（Ｂ部がオフ）」または
「Φ12 ⇔ Φ22（Ｂ部がオン）」となるので、９０゜
の移相器を得ることができる。
スイッチＳＷｂ、スイッチＳＷｃおよびスイッチＳＷｄ
を切り換えることにより、「状態Ｉ ⇔ 状態ＩＩ」を
切り換え、「Φ11 ⇔ Φ21（Ｂ部がオフ）」または
「Φ12 ⇔ Φ22（Ｂ部がオン）」となるので、９０゜
の移相器を得ることができる。
【００３０】また、状態ＩでＢ部のスイッチＳＷｅ，Ｓ
Ｗｆを切り換えると、「Φ11 ⇔Φ12」（状態Ｉ）とな
るので、αの移相器を得るが、状態ＩＩでは「Φ21 ⇔
Φ22」（状態ＩＩ）となるので、移相量は１８０°−α
になる。このとき、外部の１８０゜ビットの移相器と同
時に動作させることにより「Φ21’⇔ Φ22」（状態Ｉ
Ｉの状態で同時に外部の１８０゜ビット移相器を動作さ
せる）となり、位相量はαになる。
Ｗｆを切り換えると、「Φ11 ⇔Φ12」（状態Ｉ）とな
るので、αの移相器を得るが、状態ＩＩでは「Φ21 ⇔
Φ22」（状態ＩＩ）となるので、移相量は１８０°−α
になる。このとき、外部の１８０゜ビットの移相器と同
時に動作させることにより「Φ21’⇔ Φ22」（状態Ｉ
Ｉの状態で同時に外部の１８０゜ビット移相器を動作さ
せる）となり、位相量はαになる。
【００３１】・動作点について 本移相器の動作点を表１および図９に示す。本移相器
は、Ａ部とＢ部は互いに独立して動作する。表１は、状
態Ｉにおいて、Ｂ部がオン／オフした時、通過位相が−
９０°−Δφ／２または−９０°＋Δφ／２となる（表
１のΦ11／Φ12）。状態ＩＩにおいて、Ｂ部がオン／オ
フした時、位相は−１８０°−Δφ／２または＋Δφ／
２となる（図１１のΦ21／Φ22）ことを意味する。上段
はＡ部による通過位相量、下段はＢ部による通過位相量
である。
は、Ａ部とＢ部は互いに独立して動作する。表１は、状
態Ｉにおいて、Ｂ部がオン／オフした時、通過位相が−
９０°−Δφ／２または−９０°＋Δφ／２となる（表
１のΦ11／Φ12）。状態ＩＩにおいて、Ｂ部がオン／オ
フした時、位相は−１８０°−Δφ／２または＋Δφ／
２となる（図１１のΦ21／Φ22）ことを意味する。上段
はＡ部による通過位相量、下段はＢ部による通過位相量
である。
【００３２】
【表１】
【００３３】ここで、Ａ部において、Φ11とΦ21、Φ12
とΦ22を切り替えることにより、９０゜の移相を実現す
る。さらに、状態Ｉにおいて、Ｂ部においてΦ11とΦ21
を切り換えとαの移相を実現することかでき、状態ＩＩ
ではＢ部と外部の１８０゜ビット移相器とを組み合わ
せ、Φ21’とΦ22とを切り換えることにより、αの移相
を実現する。以上、これらは独立に動作するので、９０
゜とαの２ビット移相器として動作する。
とΦ22を切り替えることにより、９０゜の移相を実現す
る。さらに、状態Ｉにおいて、Ｂ部においてΦ11とΦ21
を切り換えとαの移相を実現することかでき、状態ＩＩ
ではＢ部と外部の１８０゜ビット移相器とを組み合わ
せ、Φ21’とΦ22とを切り換えることにより、αの移相
を実現する。以上、これらは独立に動作するので、９０
゜とαの２ビット移相器として動作する。
【００３４】以上説明したとおり本実施例は、１８０゜
線路切換型移相器と任意角αの線路装荷型移相器とを組
み合わせることにより、９０°の移相器とαの移相器を
独立に動作させながらも、設置面積を小さくすることが
可能である。従来の移相器を用いて９０゜と２２．５゜
移相器を従属接続すると図１０（ａ）のようになり、両
ビット間で干渉しないために１／４波長程度移相器を離
す必要があったが、本発明の移相器はその必要がない
（図１０（ｂ））。そのため、設置面積は、（２７０゜
に相当する長さ）×（１６８．７５゜に相当する長さ）
（従来型）→（９０゜に相当する長さ）×（１９１．２
５゜に相当する長さ）（本発明）となり、設置面積を半
分以下にすることができる。
線路切換型移相器と任意角αの線路装荷型移相器とを組
み合わせることにより、９０°の移相器とαの移相器を
独立に動作させながらも、設置面積を小さくすることが
可能である。従来の移相器を用いて９０゜と２２．５゜
移相器を従属接続すると図１０（ａ）のようになり、両
ビット間で干渉しないために１／４波長程度移相器を離
す必要があったが、本発明の移相器はその必要がない
（図１０（ｂ））。そのため、設置面積は、（２７０゜
に相当する長さ）×（１６８．７５゜に相当する長さ）
（従来型）→（９０゜に相当する長さ）×（１９１．２
５゜に相当する長さ）（本発明）となり、設置面積を半
分以下にすることができる。
【００３５】［その他の実施例］図３に示した実施例で
は、本発明の移相器を誘電体基板（図示せず）上にマイ
クロストリップラインで構成した例を示したが、任意の
伝送線路、すなわちスロットライン、コプレーナー導波
路、同軸線路等でも実現可能である。
は、本発明の移相器を誘電体基板（図示せず）上にマイ
クロストリップラインで構成した例を示したが、任意の
伝送線路、すなわちスロットライン、コプレーナー導波
路、同軸線路等でも実現可能である。
【００３６】また、Ｂ部において、線路装荷型移相器を
実現するために、オープン・スタブのリアクタンスを利
用して実現したが、Ｂ部において所望のリアクタンスが
得られる他の方式、例えば図１１に示すようなショート
・スタブやオープンショート・スタブの併用によるリア
クタンスを利用して線路装荷型移相器を構成しても実現
可能である。図１１のＸ1／Ｘ2は、それぞれスイッチが
オン／オフの時のリアクタンスを示す。ちなみに先の例
では、図１１（ａ）のオープン・スタブの切換により線
路装荷型移相器を実現している。また、線路装荷型移相
器に集中分布素子（コイル、コンデンサ等）を使用して
も実現可能である。
実現するために、オープン・スタブのリアクタンスを利
用して実現したが、Ｂ部において所望のリアクタンスが
得られる他の方式、例えば図１１に示すようなショート
・スタブやオープンショート・スタブの併用によるリア
クタンスを利用して線路装荷型移相器を構成しても実現
可能である。図１１のＸ1／Ｘ2は、それぞれスイッチが
オン／オフの時のリアクタンスを示す。ちなみに先の例
では、図１１（ａ）のオープン・スタブの切換により線
路装荷型移相器を実現している。また、線路装荷型移相
器に集中分布素子（コイル、コンデンサ等）を使用して
も実現可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、第１の伝
送線路と、この第１の伝送線路の一端に接続された第１
の可変長伝送線路と、上記第１の伝送線路の他端に接続
された第２の可変長伝送線路とを備え、前記第１および
第２の可変長伝送線路は同時に同じ線路長に切り替えら
れる構成を有し、上記第１の伝送線路の両端で上記第１
および第２の可変長伝送線路の線路長を切り換えること
により移相量を調整する第１の移相手段と、上記第１の
可変長伝送線路と、上記第２の可変長伝送線路と、上記
第１の可変長伝送線路と上記第２の可変長伝送線路との
間に接続された第２の伝送線路とを備え、上記第２の伝
送線路の両端で上記第１および第２の可変長伝送線路の
線路長を切り換えることにより移相量を調整する第２の
移相手段と、上記第１の移相手段と上記第２の移相手段
とを切り換える切り換え手段とを備えている。したがっ
て、本発明は、１８０゜線路切換型移相器と任意角αの
線路装荷型移相器とを組み合わせることにより、９０°
の移相器とαの移相器を独立に動作させながらも、設置
面積を従来の半分以下にすることができる。そのため、
２ビットの移相器を、１ビットの線路装荷型移相器相当
の大きさに収めることができ、フェーズドアレイアンテ
ナ等の位相を制御する装置の小型化に効果的である。
送線路と、この第１の伝送線路の一端に接続された第１
の可変長伝送線路と、上記第１の伝送線路の他端に接続
された第２の可変長伝送線路とを備え、前記第１および
第２の可変長伝送線路は同時に同じ線路長に切り替えら
れる構成を有し、上記第１の伝送線路の両端で上記第１
および第２の可変長伝送線路の線路長を切り換えること
により移相量を調整する第１の移相手段と、上記第１の
可変長伝送線路と、上記第２の可変長伝送線路と、上記
第１の可変長伝送線路と上記第２の可変長伝送線路との
間に接続された第２の伝送線路とを備え、上記第２の伝
送線路の両端で上記第１および第２の可変長伝送線路の
線路長を切り換えることにより移相量を調整する第２の
移相手段と、上記第１の移相手段と上記第２の移相手段
とを切り換える切り換え手段とを備えている。したがっ
て、本発明は、１８０゜線路切換型移相器と任意角αの
線路装荷型移相器とを組み合わせることにより、９０°
の移相器とαの移相器を独立に動作させながらも、設置
面積を従来の半分以下にすることができる。そのため、
２ビットの移相器を、１ビットの線路装荷型移相器相当
の大きさに収めることができ、フェーズドアレイアンテ
ナ等の位相を制御する装置の小型化に効果的である。
【図１】 本発明の一つの実施の形態を示す平面図であ
る。
る。
【図２】 図１に係る実施の形態において、線路切り替
えの様子を閉めす平面図。
えの様子を閉めす平面図。
【図３】 図１に係る移相器の概要を示す平面図であ
る。
る。
【図４】 一般的な線路装荷型移相器を示すブロック図
である。
である。
【図５】 スタブを示す説明図である。
【図６】 θ＝（１８０°±α／２）の線路装荷型移相
器を示す平面図である。
器を示す平面図である。
【図７】 θ＝（９０°±α／２）の線路装荷型移相器
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図８】 図３に係る移相器を示す平面図である。
【図９】 図１に係る移相器の動作点を示す説明図であ
る。
る。
【図１０】 （ａ）縦続接続した従来の２ビット移相器
と、（ｂ）図１に係る移相器とを示す平面図である。
と、（ｂ）図１に係る移相器とを示す平面図である。
【図１１】 Ｂ部のその他の構成を示す説明図である。
【図１２】 従来例を示す説明図である。
１，２，３，４，６，７，８…伝送線路、ＳＷａ，ＳＷ
ｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ、ＳＷｆ…スイッチ、Ａ…
線路切換型移相器、Ｂ…線路装荷型移相器
ｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ、ＳＷｆ…スイッチ、Ａ…
線路切換型移相器、Ｂ…線路装荷型移相器
Claims (11)
- 【請求項１】 高周波信号をデジタル的に移相する移相
器において、（ａ）第１の伝送線路と、この第１の伝送
線路の一端に接続された第１の可変長伝送線路と、前記
第１の伝送線路の他端に接続された第２の可変長伝送線
路とを備え、前記第１および第２の可変長伝送線路は同
時に同じ線路長に切り替えられる構成を有し、前記第１
の伝送線路の両端で前記第１および第２の可変長伝送線
路の線路長を切り換えることにより移相量を調整する第
１の移相手段と、（ｂ）前記第１の可変長伝送線路と、
前記第２の可変長伝送線路と、前記第１の可変長伝送線
路と前記第２の可変長伝送線路との間に接続された第２
の伝送線路とを備え、前記第２の伝送線路の両端で前記
第１および第２の可変長伝送線路の線路長を切り換える
ことにより移相量を調整する第２の移相手段と、（ｃ）
前記第１の移相手段と前記第２の移相手段とを切り換え
る切り換え手段とを備えたことを特徴とする移相器。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記第１の可変長伝送線路は、第３の伝送線路と先端が
開放された第４の伝送線路と、それらの間に接続された
第１のスイッチとで構成され、 前記第２の可変長伝送線路は、第５の伝送線路と先端が
開放された第６の伝送線路と、それらの間に接続された
第２のスイッチとで構成されていることを特徴とする移
相器。 - 【請求項３】 請求項１において、 前記第１の可変長伝送線路は、第３の伝送線路と先端が
開放された第４の伝送線路と、それらの間に接続されか
つ一端が接地された第１のスイッチとで構成され、 前記第２の可変長伝送線路は、第５の伝送線路と先端が
開放された第６の伝送線路と、それらの間に接続されか
つ一端が接地された第２のスイッチとで構成されている
ことを特徴とする移相器。 - 【請求項４】 請求項１において、 前記第１の可変長伝送線路は、先端が接地された第７の
伝送線路と、この第７の伝送線路の間に接続された第１
のスイッチとで構成され、 前記第２の可変長伝送線路は、先端が接地された第８の
伝送線路と、この第８の伝送線路の間に接続された第２
のスイッチとで構成されていることを特徴とする移相
器。 - 【請求項５】 請求項１において、 前記第１の可変長伝送線路は、先端が接地された第７の
伝送線路と、この第７の伝送線路の間に接続されかつ一
端が接地された第１のスイッチとで構成され、前記第２
の可変長伝送線路は、先端が接地された第８の伝送線路
と、この第８の伝送線路の間に接続されかつ一端が接地
された第２のスイッチとで構成されていることを特徴と
する移相器。 - 【請求項６】 請求項１において、 前記第１の伝送線路の一端に接続された信号入出力用の
第９の伝送線路と、 前記第２の伝送線路の一端に接続された信号入出力用の
第１０の伝送線路とをさらに備えたことを特徴とする移
相器。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記第１および第２の可変長伝送線路の電気長は、前記
第１および第２のスイッチがオフのときに−α／２＋ｎ
1 ×１８０°、前記第１および第２のスイッチがオンの
ときにα／２＋ｎ2 ×１８０°（α＝２ｔａｎ-1｛ＺS
／Ｚ0ｔａｎ（Δφ／２）｝であり、ＺS は前記第１お
よび第２の可変長伝送線路の特性インピーダンス、Ｚ0
は第９および第１０の伝送線路の特性インピーダンス、
Δφは移相量、ｎ1 は１以上の整数、ｎ2 は０以上の整
数）であることを特徴とする移相器。 - 【請求項８】 請求項１において、 前記第１および第２の伝送線路の電気長は、９０°であ
ることを特徴とする移相器。 - 【請求項９】 請求項１において、 前記切り換え手段は、 前記第１の伝送線路の両端に接続された第３および第４
のスイッチと、前記第２の伝送線路の両端に接続された
第５および第６のスイッチとで構成され、 前記第３、第４、第５および第６のスイッチを連動して
切り換えることにより、前記第１または第２の伝送線路
を選択的に前記第１および第２の可変長伝送線路に接続
する手段であることを特徴とする移相器。 - 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９の何れか一項
において、 前記伝送線路は、マイクロストリップライン、スロット
ライン、コプレーナーラインまたは同軸線路の何れかで
あることを特徴とする移相器。 - 【請求項１１】 請求項２ないし請求項５または請求項
９の何れか一項において、 前記スイッチは、ＰＩＮダイオード、ＦＥＴまたはマイ
クロマシンスイッチの何れかであることを特徴とする移
相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25691199A JP3356130B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 移相器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25691199A JP3356130B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 移相器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085902A true JP2001085902A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3356130B2 JP3356130B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=17299104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25691199A Expired - Fee Related JP3356130B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 移相器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356130B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100473117B1 (ko) * | 2002-10-15 | 2005-03-10 | 한국전자통신연구원 | 가변 스위치망을 이용한 위상 천이기의 회로 |
| JP2013225827A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-10-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 増幅装置、無線通信装置、及び負荷変動器 |
| RU2639992C1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-12-25 | Геннадий Алексеевич Крисламов | Дискретный СВЧ фазовращатель |
| WO2019093580A1 (ko) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | 순천향대학교 산학협력단 | 위상 천이기 |
| JP2022517798A (ja) * | 2019-01-17 | 2022-03-10 | エイブイエックス・アンテナ・インコーポレーテッド | ミリメートル波無線周波数位相器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104103876B (zh) * | 2014-07-15 | 2016-04-20 | 哈尔滨工业大学 | 基于复合左右手传输线的电可调移相器 |
-
1999
- 1999-09-10 JP JP25691199A patent/JP3356130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100473117B1 (ko) * | 2002-10-15 | 2005-03-10 | 한국전자통신연구원 | 가변 스위치망을 이용한 위상 천이기의 회로 |
| JP2013225827A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-10-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 増幅装置、無線通信装置、及び負荷変動器 |
| RU2639992C1 (ru) * | 2016-11-15 | 2017-12-25 | Геннадий Алексеевич Крисламов | Дискретный СВЧ фазовращатель |
| WO2019093580A1 (ko) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | 순천향대학교 산학협력단 | 위상 천이기 |
| JP2022517798A (ja) * | 2019-01-17 | 2022-03-10 | エイブイエックス・アンテナ・インコーポレーテッド | ミリメートル波無線周波数位相器 |
| JP7308270B2 (ja) | 2019-01-17 | 2023-07-13 | エイブイエックス・アンテナ・インコーポレーテッド | ミリメートル波無線周波数位相器 |
| US11757182B2 (en) | 2019-01-17 | 2023-09-12 | KYOCERA AVX Components (San Diego), Inc. | Millimeter wave radio frequency phase shifter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3356130B2 (ja) | 2002-12-09 |
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