JP2016163124A - Phase shifter, signal processing device and electromagnetic wave carrier device - Google Patents

Phase shifter, signal processing device and electromagnetic wave carrier device Download PDF

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健太 飯島
大広 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase shifter, a signal processing device and an electromagnetic wave carrier device capable of suppressing the deterioration of a device function.SOLUTION: The phase shifter includes a first signal path and a second signal path. The first signal path connects between a signal input terminal and a signal output terminal, to transmit a signal. The second signal path, branching from the first signal path, is connected to a ground terminal, and includes a switch part which can cut off the signal. At least the first signal path transmits the signal through either a first signal transmission member which becomes a superconductive state at a predetermined temperature or lower and a second signal transmission member which is formed of an electric conductor and juxtaposed with the first signal transmission member.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、移相器、信号処理装置、および電磁波搬送装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a phase shifter, a signal processing device, and an electromagnetic wave carrier.

従来、複数のアンテナ素子を備えるアンテナ装置が知られている。このアンテナ装置において、信号伝送線路の一部を超伝導体により形成し、信号損失を低減させることが行われている。しかしながら、超伝導体により信号を伝送するためには当該超伝導体を超伝導状態に維持するよう温度環境を制御する必要があり、超伝導体が超伝導状態となる温度よりも周辺温度が高くなった場合には、アンテナ装置としての機能が低下する可能性があった。   Conventionally, an antenna device including a plurality of antenna elements is known. In this antenna device, part of a signal transmission line is formed of a superconductor to reduce signal loss. However, in order to transmit a signal through a superconductor, it is necessary to control the temperature environment so as to maintain the superconductor in a superconducting state. In such a case, the function as an antenna device may be deteriorated.

特開平０９−５１１２７号公報JP 09-51127 A 特開２００４−２３５６１４号公報JP 2004-235614 A

本発明が解決しようとする課題は、装置の機能の低下を抑制することができる移相器、信号処理装置、および電磁波搬送装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a phase shifter, a signal processing device, and an electromagnetic wave carrier that can suppress a decrease in the function of the device.

実施形態の移相器は、第１の信号経路と、第２の信号経路と、を持つ。第１の信号経路は、信号入力端子と信号出力端子とを接続し、信号を伝送する。第２の信号経路は、前記第１の信号経路から分岐して接地端子に接続され、信号を遮断可能なスイッチ部が設けられる。少なくとも前記第１の信号経路は、所定温度以下において超伝導状態となる第１の信号伝送部材と、導電体で形成され、前記第１の信号伝送部材と並行して設けられた第２の信号伝送部材とのいずれかによって信号を伝送する。   The phase shifter of the embodiment has a first signal path and a second signal path. The first signal path connects a signal input terminal and a signal output terminal to transmit a signal. The second signal path is branched from the first signal path, connected to the ground terminal, and provided with a switch unit capable of blocking the signal. At least the first signal path is formed of a first signal transmission member that is in a superconducting state at a predetermined temperature or lower, and a conductor, and a second signal provided in parallel with the first signal transmission member. A signal is transmitted by any of the transmission members.

実施形態のアレイアンテナ装置１の内部構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structural example of the array antenna apparatus 1 of embodiment. 実施形態のアレイアンテナ装置１における送信用移相器２６の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the phase shifter 26 for transmission in the array antenna apparatus 1 of embodiment. 実施形態のアレイアンテナ装置１における送信用移相器２６の等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of the phase shifter 26 for transmission in the array antenna apparatus 1 of embodiment. 実施形態のアレイアンテナ装置１における送信用移相器２６の信号伝送部２６３の構成を示す側面図。The side view which shows the structure of the signal transmission part 263 of the phase shifter 26 for transmission in the array antenna apparatus 1 of embodiment. 実施形態のアレイアンテナ装置１における信号伝達部２６４およびＰＩＮダイオード４００の構成例を示す模式図。The schematic diagram which shows the structural example of the signal transmission part 264 and the PIN diode 400 in the array antenna apparatus 1 of embodiment.

以下、実施形態の移相器、信号処理装置、および電磁波搬送装置を、図面を参照して説明する。図１は、実施形態のアレイアンテナ装置１の内部構成例を示すブロック図である。   Hereinafter, a phase shifter, a signal processing device, and an electromagnetic wave carrier device according to embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of the array antenna device 1 according to the embodiment.

アレイアンテナ装置１は、筐体１０に電磁波を搬送するための構成を収容している。アレイアンテナ装置１は、電磁波を搬送する電磁波搬送装置として機能する。
筐体１０は、低温筐体部１２および高温筐体部１４を備える。低温筐体部１２は、例えばスターリング冷凍機等（不図示）により内部の超伝導デバイスが所定温度以下まで冷却される。所定温度は、例えば後述の移相器における超伝導部材が超伝導状態となる温度である。一方、高温筐体部１４は、加熱または冷却されず常温に近い温度に維持されることにより、低温筐体部１２よりも高い温度環境下で使用される。 The array antenna device 1 accommodates a configuration for conveying electromagnetic waves to the housing 10. The array antenna device 1 functions as an electromagnetic wave carrier device that carries electromagnetic waves.
The housing 10 includes a low-temperature housing portion 12 and a high-temperature housing portion 14. In the low-temperature casing 12, the internal superconducting device is cooled to a predetermined temperature or lower by, for example, a Stirling refrigerator or the like (not shown). The predetermined temperature is, for example, a temperature at which a superconducting member in a phase shifter described later is in a superconducting state. On the other hand, the high temperature casing 14 is used in a temperature environment higher than that of the low temperature casing 12 by being maintained at a temperature close to room temperature without being heated or cooled.

アレイアンテナ装置１は、発信部２０、分配器２１、送信用増幅器２２、分配器２４、送信用移相器２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、・・・２６ｎ（以下、総称する場合には「送信用移相器２６」と呼ぶ。）、送受信切替器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、・・・２７ｎ（以下、総称する場合には「送受信切替器２７」と呼ぶ。）、アンテナ部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・３０ｎ（以下、総称する場合には「アンテナ部３０」と呼ぶ。）、狭帯域フィルタ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、・・・３２ｎ（以下、総称する場合には「狭帯域フィルタ３２」と呼ぶ。）、受信用移相器３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、・・・３４ｎ（以下、総称する場合には「受信用移相器３４」と呼ぶ。）、受信用増幅器３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、・・・３６ｎ（以下、総称する場合には「受信用増幅器３６」と呼ぶ。）、周波数変換器（ミキサ）３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、・・・３８ｎ（以下、総称する場合には「周波数変換器３８」と呼ぶ。）、Ａ／Ｄ変換器４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、・・・４２ｎ（以下、総称する場合には「Ａ／Ｄ変換器４２」と呼ぶ。）、および信号処理部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、・・・４０ｎ（以下、総称する場合には「信号処理部４０」と呼ぶ。）を備える。   The array antenna device 1 includes a transmitter 20, a distributor 21, a transmission amplifier 22, a distributor 24, transmission phase shifters 26a, 26b, 26c,... 26n (hereinafter collectively referred to as “transmission shift”). ), Transmission / reception switching devices 27a, 27b, 27c,... 27n (hereinafter collectively referred to as “transmission / reception switching device 27”), antenna units 30a, 30b, 30c,. .. 30n (hereinafter collectively referred to as “antenna section 30”), narrowband filters 32a, 32b, 32c,... 32n (hereinafter collectively referred to as “narrowband filter 32”) ), Receiving phase shifters 34a, 34b, 34c,... 34n (hereinafter collectively referred to as "receiving phase shifter 34"), receiving amplifiers 36a, 36b, 36c,.・ 36n (hereinafter collectively referred to as Are referred to as “receiving amplifier 36”), frequency converters (mixers) 38a, 38b, 38c,... 38n (hereinafter collectively referred to as “frequency converter 38”), A / D. Converters 42a, 42b, 42c,... 42n (hereinafter collectively referred to as “A / D converter 42”) and signal processing units 40a, 40b, 40c,. When collectively referred to, it is referred to as a “signal processing unit 40”).

発信部２０は、変調制御部２００、および発信器２０２を備える。変調制御部２００は、発信器２０２により送信信号を変調させる。変調制御部２００は、アレイアンテナ装置１から発信させる電磁波の用途に基づいて変調方式および変調周波数を制御する。変調制御部２００は、例えば、アレイアンテナ装置１が通信を行う場合とアレイアンテナ装置１がレーダとして機能する場合とで、変調方式および変調周波数の切り替えを行う。   The transmission unit 20 includes a modulation control unit 200 and a transmitter 202. The modulation control unit 200 modulates the transmission signal by the transmitter 202. The modulation control unit 200 controls the modulation method and the modulation frequency based on the use of the electromagnetic wave transmitted from the array antenna device 1. For example, the modulation control unit 200 switches the modulation method and the modulation frequency when the array antenna device 1 performs communication and when the array antenna device 1 functions as a radar.

送信用増幅器２２は、発信部２０から供給された送信信号を増幅する。分配器２４は、送信用増幅器２２から供給された送信信号を、例えば等分に分配して、各送信用移相器２６に供給する。送信用移相器２６は、分配器２４から供給された送信信号の位相を所望の位相に変化させて、送信信号を送受信切替器２７に供給する。送信用移相器２６による位相の変化量は、アンテナ部３０ごとに設定される。送信用移相器２６を通過した送信信号は送受信切替器２７に供給される。送信用増幅器２２および送信用移相器２６は、送信信号を処理する信号処理装置として機能する。   The transmission amplifier 22 amplifies the transmission signal supplied from the transmission unit 20. The distributor 24 divides the transmission signal supplied from the transmission amplifier 22 into, for example, equal parts and supplies it to each transmission phase shifter 26. The transmission phase shifter 26 changes the phase of the transmission signal supplied from the distributor 24 to a desired phase and supplies the transmission signal to the transmission / reception switch 27. The amount of change in phase by the transmission phase shifter 26 is set for each antenna unit 30. The transmission signal that has passed through the transmission phase shifter 26 is supplied to the transmission / reception switch 27. The transmission amplifier 22 and the transmission phase shifter 26 function as a signal processing device that processes a transmission signal.

送受信切替器２７は、サーキュレータまたは同軸スイッチ等を含む。送受信切替器２７は、信号処理系統を、狭帯域フィルタ３２、受信用移相器３４、受信用増幅器３６、周波数変換器３８、Ａ／Ｄ変換器４２、および信号処理部４０を含む受信系統と、発信部２０、送信用増幅器２２、分配器２４、および送信用移相器２６を含む送信系統との間で切り替える。   The transmission / reception switch 27 includes a circulator or a coaxial switch. The transmission / reception switch 27 includes a signal processing system including a narrow band filter 32, a reception phase shifter 34, a reception amplifier 36, a frequency converter 38, an A / D converter 42, and a signal processing unit 40. The transmission system includes a transmission unit 20, a transmission amplifier 22, a distributor 24, and a transmission phase shifter 26.

アンテナ部３０は、送受信切替器２７から送信信号が供給されたことに応じて、電磁波を空間に放射するアンテナ素子を備える。アンテナ部３０は、空間に放射された電磁波を受信して受信信号を生成し、送受信切替器２７に受信信号を供給する。受信信号は、送受信切替器２７を介して狭帯域フィルタ３２に供給される。   The antenna unit 30 includes an antenna element that radiates electromagnetic waves into space in response to the transmission signal supplied from the transmission / reception switch 27. The antenna unit 30 receives an electromagnetic wave radiated into the space, generates a reception signal, and supplies the reception signal to the transmission / reception switch 27. The received signal is supplied to the narrowband filter 32 via the transmission / reception switch 27.

狭帯域フィルタ３２は、送受信切替器２７から供給された受信信号に含まれる不要な信号成分を抑圧する。受信用移相器３４は、狭帯域フィルタ３２から供給された受信信号の位相を所望の位相に変化させて、位相を変化させた受信信号を受信用増幅器３６に供給する。受信用移相器３４による位相の変化量は、アンテナ部３０ごとに設定される。受信用増幅器３６は、受信用移相器３４を通過した受信信号の振幅を増幅する。受信用増幅器３６は、低温環境において動作可能なローノイズアンプ（ＬＮＡ）である。合成器３８には、受信用増幅器３６から受信信号が供給される。周波数変換器３８は、発信器２０２により発信する送信信号を分配器２１で分配した信号と受信信号とを掛けあわせてＩＦ信号を生成する。ＩＦ信号は、中間周波数信号（Intermediate Frequency）である。ＩＦ信号は、Ａ／Ｄ変換器４２に供給される。Ａ／Ｄ変換器は、ＩＦ信号をディジタル信号に変換し、信号処理部４０に供給し、信号処理部４０に信号処理を行わせる。   The narrow band filter 32 suppresses unnecessary signal components included in the received signal supplied from the transmission / reception switch 27. The reception phase shifter 34 changes the phase of the reception signal supplied from the narrowband filter 32 to a desired phase, and supplies the reception signal whose phase has been changed to the reception amplifier 36. The amount of phase change by the reception phase shifter 34 is set for each antenna unit 30. The reception amplifier 36 amplifies the amplitude of the reception signal that has passed through the reception phase shifter 34. The receiving amplifier 36 is a low noise amplifier (LNA) operable in a low temperature environment. A reception signal is supplied from the reception amplifier 36 to the combiner 38. The frequency converter 38 generates an IF signal by multiplying the signal obtained by distributing the transmission signal transmitted from the transmitter 202 by the distributor 21 and the received signal. The IF signal is an intermediate frequency signal. The IF signal is supplied to the A / D converter 42. The A / D converter converts the IF signal into a digital signal, supplies the signal to the signal processing unit 40, and causes the signal processing unit 40 to perform signal processing.

図２は、実施形態のアレイアンテナ装置１における送信用移相器２６の構成を示す平面図である。以下、図２から図４を用いて説明する構成が、「移相器」の一例である。なお、「移相器」は、送信用移相器２６だけでなく、受信用移相器３４にも適用可能である。   FIG. 2 is a plan view showing a configuration of the transmission phase shifter 26 in the array antenna apparatus 1 of the embodiment. The configuration described below with reference to FIGS. 2 to 4 is an example of “phase shifter”. The “phase shifter” is applicable not only to the transmission phase shifter 26 but also to the reception phase shifter 34.

送信用移相器２６は、ベースプレート２６０の上面に形成される。ベースプレート２６０の下面には、スターリング冷凍機等（不図示）と接続されたコールドヘッド（不図示）が接触され、熱が吸収される。これにより、送信用移相器２６は、後述する超伝導部材が超伝導状態となる所定温度以下まで冷却される。   The transmission phase shifter 26 is formed on the upper surface of the base plate 260. A cold head (not shown) connected to a Stirling refrigerator or the like (not shown) is brought into contact with the lower surface of the base plate 260 to absorb heat. As a result, the transmission phase shifter 26 is cooled to a predetermined temperature or lower at which a superconducting member, which will be described later, becomes superconductive.

送信用移相器２６は、信号入力端子２６１と、信号出力端子２６２と、信号入力端子２６１と信号出力端子２６２との間を接続する信号伝送部２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｃ、２６３ｄ、および２６３ｅ（以下、総称する場合には単に「信号伝送部２６３」と呼ぶ。）と、を備える。信号伝送部２６３のうち信号伝送部２６３ａの−Ｘ方向側の端部（一端）が信号入力部である信号入力端子２６１と接続される。信号伝送部２６３のうち信号伝送部２６３ｄの＋Ｘ方向側の端部（他端）が信号出力部である信号出力端子２６２と接続される。信号伝送部２６３は、信号入力端子２６１と信号出力端子２６２とを接続する第１の信号経路として機能する。   The transmission phase shifter 26 includes a signal input terminal 261, a signal output terminal 262, and signal transmission units 263a, 263b, 263c, 263d, and 263e (hereinafter referred to as the signal transmission terminals 261 and 262). Are collectively referred to as “signal transmission unit 263”). An end (one end) of the signal transmission unit 263a on the −X direction side of the signal transmission unit 263 is connected to a signal input terminal 261 that is a signal input unit. An end (the other end) of the signal transmission unit 263 d on the + X direction side of the signal transmission unit 263 d is connected to a signal output terminal 262 that is a signal output unit. The signal transmission unit 263 functions as a first signal path that connects the signal input terminal 261 and the signal output terminal 262.

さらに、送信用移相器２６は、信号伝送部２６３における第２の信号伝送部材３１０の異なる箇所から分岐した信号伝達部２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、および２６４ｄ（以下、総称する場合には単に「信号伝達部２６４」と呼ぶ。）を備える。信号伝達部２６４は、信号伝送部２６３における第２の信号伝送部材３１０と接続される。   Further, the transmission phase shifter 26 includes signal transmission units 264a, 264b, 264c, and 264d branched from different portions of the second signal transmission member 310 in the signal transmission unit 263 (hereinafter simply referred to as “signal”). A transmission unit 264 "). The signal transmission unit 264 is connected to the second signal transmission member 310 in the signal transmission unit 263.

さらに、送信用移相器２６は、信号伝達部２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、および２６４ｄにそれぞれ接続されたスイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄを備える。スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄは、例えばＰＩＮダイオードにより実現される。スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄの一方端には、それぞれ信号伝達部２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、２６４ｄを介して送信信号が供給される。また、スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄの他方端には接地端子（不図示）が接続される。信号伝達部２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、および２６４ｄは、第２の信号伝送部材３１０の両端部の間における互いに異なる箇所と第２の信号伝送部材３１０と接地端子とを接続する複数の経路（第２の信号経路）として機能する。   Further, the transmission phase shifter 26 includes switch units 265a, 265b, 265c, and 265d connected to the signal transfer units 264a, 264b, 264c, and 264d, respectively. The switch units 265a, 265b, 265c, and 265d are realized by PIN diodes, for example. A transmission signal is supplied to one end of each of the switch units 265a, 265b, 265c, and 265d via the signal transfer units 264a, 264b, 264c, and 264d, respectively. A ground terminal (not shown) is connected to the other ends of the switch portions 265a, 265b, 265c, and 265d. The signal transmission units 264a, 264b, 264c, and 264d have a plurality of paths (second paths) that connect different portions between the both ends of the second signal transmission member 310 and the second signal transmission member 310 and the ground terminal. Function as a signal path).

さらに、送信用移相器２６は、バイアス回路２６６ａ、２６６ｂ、および２６６ｃを備える。バイアス回路２６６ａは、信号伝送部２６３ａおよび信号伝達部２６４ａを介してスイッチ部２６５ａに制御信号を供給する。
バイアス回路２６６ｂは、信号伝送部２６３ｃおよび信号伝達部２６４ｂを介してスイッチ部２６５ｂに制御信号を供給する。また、バイアス回路２６６ｂは、信号伝送部２６３ｃおよび信号伝達部２６４ｃを介してスイッチ部２６５ｃに制御信号を供給する。バイアス回路２６６ｃは、信号伝送部２６３ｃおよび信号伝達部２６４ｄを介してスイッチ部２６５ｄに制御信号を供給する。制御信号は、スイッチ部２６５がＰＩＮダイオードの場合、ＰＩＮダイオードの両端に印加するバイアス電圧である。制御信号は、信号伝送部２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｄ、および２６３ｅ、並びに信号伝達部２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、および２６４ｄにおいて、送信信号に重畳されて、それぞれスイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄに供給される。これにより、スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄは、制御信号に応じてオンオフ状態が切り替えられる。 Further, the transmission phase shifter 26 includes bias circuits 266a, 266b, and 266c. The bias circuit 266a supplies a control signal to the switch unit 265a via the signal transmission unit 263a and the signal transmission unit 264a.
The bias circuit 266b supplies a control signal to the switch unit 265b through the signal transmission unit 263c and the signal transmission unit 264b. The bias circuit 266b supplies a control signal to the switch unit 265c via the signal transmission unit 263c and the signal transmission unit 264c. The bias circuit 266c supplies a control signal to the switch unit 265d via the signal transmission unit 263c and the signal transmission unit 264d. The control signal is a bias voltage applied to both ends of the PIN diode when the switch unit 265 is a PIN diode. The control signal is superimposed on the transmission signal in the signal transmission units 263a, 263b, 263d, and 263e and the signal transmission units 264a, 264b, 264c, and 264d, and is supplied to the switch units 265a, 265b, 265c, and 265d, respectively. Is done. Thereby, the switch units 265a, 265b, 265c, and 265d are switched on and off in accordance with the control signal.

送信用移相器２６は、スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄのオンオフ状態に応じて信号伝送部２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｄ、および２６３ｅから接地端子への信号伝達状態が制御される。送信用移相器２６は、スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄのうちオン状態とされるスイッチ部および当該スイッチ部のオン時間（オン状態が継続される時間）に基づいて、信号入力端子２６１に供給された送信信号の位相をずらして信号出力端子２６２から出力させる。   In the transmission phase shifter 26, the signal transmission state from the signal transmission units 263a, 263b, 263d, and 263e to the ground terminal is controlled according to the on / off states of the switch units 265a, 265b, 265c, and 265d. The transmission phase shifter 26 is a signal input terminal based on a switch unit that is turned on among the switch units 265a, 265b, 265c, and 265d and an on time (time during which the on state is continued) of the switch unit. The transmission signal supplied to H.261 is output from the signal output terminal 262 while shifting the phase of the transmission signal.

図３は、実施形態のアレイアンテナ装置１における送信用移相器２６の等価回路を示す図である。図３の等価回路は、スイッチ部２６５がＰＩＮダイオードである例を示している。
信号入力端子２６１には、分配器２４と接続するワイヤまたは接続パターンが接続され、信号入力端子２６１の信号入力端にはインダクタンス（Ｌ）が形成される。信号出力端子２６２には、送受信切替器２７と接続するワイヤまたは接続パターンが接続され、信号出力端子２６２の信号出力端にはインダクタンス（Ｌ）が形成される。また、信号伝達部２６４とスイッチ部２６５とは、ワイヤまたは接続パターンにより接続され、信号伝達部２６４の信号出力端にはインダクタンス（Ｌ）が形成される。
スイッチ部２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、および２６５ｄは、ＰＩＮダイオードによって形成されたキャパシタンス（Ｃ）とスイッチ（ＳＷ）とが直列にそれぞれ接続される。キャパシタンス（Ｃ）は、ＰＩＮダイオードの構成により特定される一定の容量である。スイッチ（ＳＷ）の一端には、接地端子（ＧＮＤ）がそれぞれ接続される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the transmission phase shifter 26 in the array antenna apparatus 1 according to the embodiment. The equivalent circuit of FIG. 3 shows an example in which the switch unit 265 is a PIN diode.
Wires or connection patterns connected to the distributor 24 are connected to the signal input terminal 261, and an inductance (L) is formed at the signal input terminal of the signal input terminal 261. A wire or connection pattern connected to the transmission / reception switch 27 is connected to the signal output terminal 262, and an inductance (L) is formed at the signal output terminal of the signal output terminal 262. The signal transmission unit 264 and the switch unit 265 are connected by a wire or a connection pattern, and an inductance (L) is formed at the signal output end of the signal transmission unit 264.
In the switch units 265a, 265b, 265c, and 265d, a capacitance (C) formed by a PIN diode and a switch (SW) are respectively connected in series. Capacitance (C) is a certain capacitance specified by the configuration of the PIN diode. A ground terminal (GND) is connected to one end of the switch (SW).

スイッチ（ＳＷ）がオン状態である場合、信号伝送部２６３から見た回路がキャパシタンス（Ｃ）のみとなる。これにより、信号伝送部２６３に供給された送信信号は、信号伝達部２６４およびキャパシタンス（Ｃ）を介して接地端子（ＧＮＤ）に供給される。一方、スイッチ（ＳＷ）がオフ状態である場合、信号伝送部２６３から見た回路が高抵抗となり、遮断状態となる。これにより、信号伝送部２６３に供給された送信信号は、信号伝達部２６４側に伝達されずに信号出力端子２６２に供給される。   When the switch (SW) is in the on state, the circuit viewed from the signal transmission unit 263 is only the capacitance (C). Thereby, the transmission signal supplied to the signal transmission unit 263 is supplied to the ground terminal (GND) via the signal transmission unit 264 and the capacitance (C). On the other hand, when the switch (SW) is in an off state, the circuit viewed from the signal transmission unit 263 has a high resistance and is in a cut-off state. Thereby, the transmission signal supplied to the signal transmission unit 263 is supplied to the signal output terminal 262 without being transmitted to the signal transmission unit 264 side.

図４は、実施形態のアレイアンテナ装置１における送信用移相器２６の信号伝送部２６３の構成を示す側面図である。図４は、信号入力端子２６１と信号伝送部２６３とが接続された部分、および信号伝送部２６３と信号出力端子２６２が接続された部分を示している。   FIG. 4 is a side view illustrating the configuration of the signal transmission unit 263 of the transmission phase shifter 26 in the array antenna device 1 of the embodiment. FIG. 4 shows a portion where the signal input terminal 261 and the signal transmission unit 263 are connected, and a portion where the signal transmission unit 263 and the signal output terminal 262 are connected.

信号伝送部２６３は、第１の信号伝送部材３００と、第２の信号伝送部材３１０とを備える。第１の信号伝送部材３００は、ベースプレート２６０上に薄膜状に形成される。第２の信号伝送部材３１０は、第１の信号伝送部材３００と並行して形成される。直列に接続されて信号経路を形成する信号伝送部２６３のうち、一方の端部に相当する信号伝送部２６３の第２の信号伝送部材３１０と、信号入力端子２６１とは、接続部３２０を介して電気的に接続される。また、直列に接続されて信号経路を形成する信号伝送部２６３のうち、他方の端部に相当する信号伝送部２６３の第２の信号伝送部材３１０と、信号出力端子２６２とは、接続部３３０を介して電気的に接続される。接続部３２０、３３０は、第２の信号伝送部材３１０と同じ材料のワイヤ、または薄膜状の接続パターンである。   The signal transmission unit 263 includes a first signal transmission member 300 and a second signal transmission member 310. The first signal transmission member 300 is formed in a thin film shape on the base plate 260. The second signal transmission member 310 is formed in parallel with the first signal transmission member 300. Among the signal transmission units 263 connected in series to form a signal path, the second signal transmission member 310 of the signal transmission unit 263 corresponding to one end and the signal input terminal 261 are connected via the connection unit 320. Are electrically connected. In addition, among the signal transmission units 263 connected in series to form a signal path, the second signal transmission member 310 of the signal transmission unit 263 corresponding to the other end and the signal output terminal 262 are connected to the connection unit 330. It is electrically connected via. The connection parts 320 and 330 are wires of the same material as the second signal transmission member 310 or a thin film connection pattern.

第２の信号伝送部材３１０は、第１の信号伝送部材３００を保護すると共に、送信信号を伝送可能な導電体である。第２の信号伝送部材３１０は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの何れかを含有する材料である。第２の信号伝送部材３１０は、例えば、第１の信号伝送部材３００上にスパッタ等の薄膜形成技術により形成される。なお、第２の信号伝送部材３１０は、第１の信号伝送部材３００との界面における膨張率や相性を合わせるために他の材料を積層したバッファー構造により形成してもよい。   The second signal transmission member 310 is a conductor that protects the first signal transmission member 300 and can transmit a transmission signal. The second signal transmission member 310 is a material containing, for example, Au, Ag, or Cu. For example, the second signal transmission member 310 is formed on the first signal transmission member 300 by a thin film forming technique such as sputtering. The second signal transmission member 310 may be formed of a buffer structure in which other materials are laminated in order to match the expansion coefficient and compatibility at the interface with the first signal transmission member 300.

第２の信号伝送部材３１０は、少なくとも信号入力端子２６１および信号出力端子２６２に接続される部分において第１の信号伝送部材３００と接していればよい。また、第２の信号伝送部材３１０は、例えば、第１の信号伝送部材３００上に分割して形成され、分割されたそれぞれの第２の信号伝送部材３１０間を接続パターンで接続した構成であってもよい。   The second signal transmission member 310 may be in contact with the first signal transmission member 300 at least at a portion connected to the signal input terminal 261 and the signal output terminal 262. In addition, the second signal transmission member 310 is formed, for example, by being divided on the first signal transmission member 300, and the divided second signal transmission members 310 are connected by a connection pattern. May be.

第１の信号伝送部材３００は、所定温度以下において超伝導状態となる材料で形成される。第１の信号伝送部材３００は、基材３０２と、第１の超伝導体薄膜３０４と、第２の超伝導体薄膜３０６とを備える。第１の超伝導体薄膜３０４は、基材３０２の第１側（図４における＋Ｚ方向側）の面に形成される。第２の超伝導体薄膜３０６は、基材３０２の第２側（図４における−Ｚ方向側）の面に形成される。第２の信号伝送部材３１０は、第２の超伝導体薄膜３０６の図４における＋Ｚ方向側に形成される。   The first signal transmission member 300 is formed of a material that is in a superconducting state at a predetermined temperature or lower. The first signal transmission member 300 includes a base material 302, a first superconductor thin film 304, and a second superconductor thin film 306. The first superconductor thin film 304 is formed on the surface of the substrate 302 on the first side (+ Z direction side in FIG. 4). The second superconductor thin film 306 is formed on the surface of the base 302 on the second side (the −Z direction side in FIG. 4). The second signal transmission member 310 is formed on the + Z direction side in FIG. 4 of the second superconductor thin film 306.

第１の信号伝送部材３００は、所定温度以下となることにより導電率が低下して超伝導状態に変わる材料を含んで形成される。第１の信号伝送部材３００は、例えば高温超伝導材料を含んで形成されてもよい。この第１の信号伝送部材３００は、基材３０２がＭｇＯであり、第１の超伝導体薄膜３０４および第２の超伝導体薄膜３０６が銅酸化物超伝導体であってもよい。銅酸化物超伝導体としては、ＹＢＣＯ（YBa2Cu3O7）が使用可能である。 The first signal transmission member 300 is formed to include a material whose conductivity is lowered and becomes a superconducting state when the temperature is lower than a predetermined temperature. The first signal transmission member 300 may be formed including, for example, a high-temperature superconducting material. In the first signal transmission member 300, the base material 302 may be MgO, and the first superconductor thin film 304 and the second superconductor thin film 306 may be a copper oxide superconductor. As the copper oxide superconductor, YBCO (YBa 2 Cu 3 O 7 ) can be used.

以上のような信号伝送部２６３において、第１の信号伝送部材３００が超伝導状態である場合、送信信号は信号入力端子２６１から第１の信号伝送部材３００を通過して信号出力端子２６２に伝送される。一方、第１の信号伝送部材３００の温度が所定温度よりも高い場合であっても、送信信号は信号入力端子２６１から第２の信号伝送部材３１０を通過して信号出力端子２６２に伝送される。   In the signal transmission unit 263 as described above, when the first signal transmission member 300 is in the superconducting state, the transmission signal is transmitted from the signal input terminal 261 through the first signal transmission member 300 to the signal output terminal 262. Is done. On the other hand, even when the temperature of the first signal transmission member 300 is higher than the predetermined temperature, the transmission signal is transmitted from the signal input terminal 261 to the signal output terminal 262 through the second signal transmission member 310. .

これにより、送信用移相器２６は、例えばアレイアンテナ装置１の異常により送信用移相器２６の温度が所定温度を超えて高くなった場合、送信信号を第２の信号伝送部材３１０により伝送させることができる。これにより、第２の信号伝送部材３１０は、第１の信号伝送部材３００の補完経路として機能する。この結果、送信用移相器２６によれば、アレイアンテナ装置１の機能が低下することを抑制することができる。また、送信用移相器２６は、低温筐体部１２の冷却開始直後の過渡期においても、第２の信号伝送部材３１０を使用して信号を伝送することができる。この結果、装置を迅速に立ち上げさせることができる。さらに、アレイアンテナ装置１の異常が発生した後、アレイアンテナ装置１の異常から迅速に機能を回復させることができる。   Thereby, the transmission phase shifter 26 transmits the transmission signal by the second signal transmission member 310 when the temperature of the transmission phase shifter 26 becomes higher than a predetermined temperature due to, for example, an abnormality in the array antenna device 1. Can be made. As a result, the second signal transmission member 310 functions as a complementary path for the first signal transmission member 300. As a result, according to the transmission phase shifter 26, it is possible to suppress the function of the array antenna device 1 from being deteriorated. Further, the transmission phase shifter 26 can transmit a signal using the second signal transmission member 310 even in a transition period immediately after the cooling of the low-temperature casing 12 is started. As a result, the apparatus can be started up quickly. Further, after the abnormality of the array antenna apparatus 1 occurs, the function can be quickly recovered from the abnormality of the array antenna apparatus 1.

実施形態の送信用移相器２６において、第２の信号伝送部材３１０をＡｕとし、第１の超伝導体薄膜３０４および第２の超伝導体薄膜３０６の材料をＹＢＣＯとし、基材３０２をＭｇＯとすると好適である。この場合、ＭｇＯの含有率が９９％以上、ＹＢＣＯの含有率とＡｕの含有率との合計が１％未満とすることが好ましい。また、ＭｇＯの含有率が９９．５６％、ＹＢＣＯの含有率が０．２４％、Ａｕの含有率が０．２０％とすることが、より好ましい。これによって、送信用移相器２６において送信信号の損失を抑制することができる。また、例えば、ＭｇＯの厚さを０．５ｍｍ、ＹＢＣＯのそれぞれの厚さを６００ｎｍ、Ａｕの厚さを１μｍにすると好適である。   In the transmission phase shifter 26 of the embodiment, the second signal transmission member 310 is Au, the material of the first superconductor thin film 304 and the second superconductor thin film 306 is YBCO, and the base material 302 is MgO. This is preferable. In this case, the MgO content is preferably 99% or more, and the total of the YBCO content and the Au content is preferably less than 1%. More preferably, the MgO content is 99.56%, the YBCO content is 0.24%, and the Au content is 0.20%. As a result, transmission signal loss can be suppressed in the transmission phase shifter 26. For example, it is preferable that the thickness of MgO is 0.5 mm, the thickness of YBCO is 600 nm, and the thickness of Au is 1 μm.

また、基材３０２の材料をＭｇＯに代えてサファイアとし、第１の超伝導体薄膜３０４および第２の超伝導体薄膜３０６の材料を銅酸化物超伝導体に変更してもよい。この場合であっても、送信用移相器２６において送信信号の損失を抑制することができる。   Further, the material of the base material 302 may be changed to sapphire instead of MgO, and the materials of the first superconductor thin film 304 and the second superconductor thin film 306 may be changed to a copper oxide superconductor. Even in this case, the transmission phase shifter 26 can suppress the loss of the transmission signal.

図５は、実施形態のアレイアンテナ装置１における信号伝達部２６４およびＰＩＮダイオード４００の構成例を示す模式図である。なお、図５は、信号伝達部２６４とＰＩＮダイオード４００とが接続された部分を示している。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the signal transmission unit 264 and the PIN diode 400 in the array antenna device 1 of the embodiment. FIG. 5 shows a portion where the signal transmission unit 264 and the PIN diode 400 are connected.

信号伝達部２６４は、信号伝送部材３５０と、信号伝送部材３６０とを備える。信号伝送部材３５０は、上述した第１の信号伝送部材３００と同じ構成を有する。また、信号伝送部材３６０は、上述した第２の信号伝送部材３１０と同じ構成を有する。信号伝達部２６４における信号伝送部材３６０は、ワイヤまたは接続パターン（不図示）を介して信号伝送部２６３の第２の信号伝送部材３１０に接続される。また、信号伝送部材３６０は、ワイヤまたは接続パターンの接続部３７０を介してＰＩＮダイオード４００と接続される。   The signal transmission unit 264 includes a signal transmission member 350 and a signal transmission member 360. The signal transmission member 350 has the same configuration as the first signal transmission member 300 described above. In addition, the signal transmission member 360 has the same configuration as the second signal transmission member 310 described above. The signal transmission member 360 in the signal transmission unit 264 is connected to the second signal transmission member 310 of the signal transmission unit 263 via a wire or a connection pattern (not shown). Further, the signal transmission member 360 is connected to the PIN diode 400 via a connection portion 370 of a wire or a connection pattern.

ＰＩＮダイオード４００は、信号伝送部４０２と、Ｐ型半導体層４０４と、Ｉ（Ｉ：Intrinsic）層４０６と、Ｎ型半導体層４０８とを備える。ＰＩＮダイオード４００は、順方向にバイアスが加えられることによりインピーダンスが低くなり、逆方向にバイアスが加えられることによりインピーダンスが高くなる。ＰＩＮダイオード４００は、低インピーダンス状態において送信信号が信号伝達部２６４から供給され、接地端子（ＧＮＤ）に伝達する。ＰＩＮダイオード４００は、高インピーダンス状態において接地端子（ＧＮＤ）に伝達される送信信号を遮断する。   The PIN diode 400 includes a signal transmission unit 402, a P-type semiconductor layer 404, an I (I: Intrinsic) layer 406, and an N-type semiconductor layer 408. The PIN diode 400 has a low impedance when a bias is applied in the forward direction, and has a high impedance when a bias is applied in the reverse direction. The PIN diode 400 is supplied with a transmission signal from the signal transmission unit 264 in a low impedance state and transmits the transmission signal to the ground terminal (GND). The PIN diode 400 blocks a transmission signal transmitted to the ground terminal (GND) in a high impedance state.

以上説明した少なくともひとつの実施形態の送信用移相器２６によれば、所定温度以下において超伝導状態となる第１の信号伝送部材３００と、第１の信号伝送部材３００と接する第２の信号伝送部材３１０とを持つことにより、アレイアンテナ装置１の異常や、アレイアンテナ装置１の起動直後などのように、送信用移相器２６の周囲温度が所定温度よりも高い場合でも、第２の信号伝送部材３１０により信号を伝送することができる。この結果、実施形態の送信用移相器２６によれば、装置の機能の低下を抑制することができる。もとより、実施形態の送信用移相器２６によれば、第１の信号伝送部材３００が超電導状態になった場合においては、信号経路の抵抗を小さくすることができるので、良好なアンテナ特性を得ることができる。この結果、実施形態の送信用移相器２６によれば、送信用移相器２６を利用した装置においても機能の低下を抑制することができる。   According to the transmission phase shifter 26 of at least one embodiment described above, the first signal transmission member 300 that is in a superconducting state at a predetermined temperature or lower and the second signal in contact with the first signal transmission member 300. By having the transmission member 310, even if the ambient temperature of the transmitting phase shifter 26 is higher than a predetermined temperature, such as when the array antenna device 1 is abnormal or immediately after the array antenna device 1 is started, the second A signal can be transmitted by the signal transmission member 310. As a result, according to the transmission phase shifter 26 of the embodiment, it is possible to suppress a decrease in the function of the device. Of course, according to the transmission phase shifter 26 of the embodiment, when the first signal transmission member 300 is in a superconducting state, the resistance of the signal path can be reduced, so that good antenna characteristics are obtained. be able to. As a result, according to the transmission phase shifter 26 of the embodiment, it is possible to suppress a decrease in function even in an apparatus using the transmission phase shifter 26.

また、実施形態のアレイアンテナ装置１によれば、送信用移相器２６における信号損失を抑制できるので、送信用増幅器２２を送信用移相器２６よりもアンテナ部３０の反対側に設置することができる。これにより、実施形態の電磁波搬送装置によれば、高出力の送信用増幅器２２から出力した送信信号を分配して複数の送信用移相器２６に送信信号を供給するように構成することができる。この結果、実施形態の電磁波搬送装置によれば、複数のアンテナ部３０に対して単一の送信用増幅器２２を備える構成を採用することができるので、搬送波の周波数を高くしても電磁波の周波数の半分程度のアンテナ部３０間隔を実現することができ、より高い周波数の電磁波を出力することできる。   In addition, according to the array antenna device 1 of the embodiment, since signal loss in the transmission phase shifter 26 can be suppressed, the transmission amplifier 22 is installed on the opposite side of the antenna unit 30 from the transmission phase shifter 26. Can do. Thereby, according to the electromagnetic wave carrier of the embodiment, the transmission signal output from the high-output transmission amplifier 22 can be distributed and the transmission signal can be supplied to the plurality of transmission phase shifters 26. . As a result, according to the electromagnetic wave carrier device of the embodiment, the configuration including the single transmission amplifier 22 for the plurality of antenna units 30 can be adopted. Can be achieved, and electromagnetic waves with higher frequencies can be output.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…アレイアンテナ装置、２０…発信部、２０２…発信器、２１…分配器、２２…送信用増幅器、２４…分配器、２６…送信用移相器、３０…アンテナ部、２６０…ベースプレート、２６１…信号入力端子、２６２…信号出力端子、２６３…信号伝送部、２６４…信号伝達部、２６５…スイッチ部、２６６…バイアス回路、３００…第１の信号伝送部材、３０２…基材、３０４…第１の超伝導体薄膜、３０６…第２の超伝導体薄膜、３１０…第２の信号伝送部材、３２０、３３０、３７０…接続部、４００…ＰＩＮダイオード、４０２…信号伝送部、４０４…Ｐ型半導体層、４０６…Ｉ（Ｉ：Intrinsic）層、４０８…Ｎ型半導体層、ＧＮＤ…接地端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Array antenna apparatus, 20 ... Transmitter part, 202 ... Transmitter, 21 ... Distributor, 22 ... Transmitter amplifier, 24 ... Distributor, 26 ... Transmitter phase shifter, 30 ... Antenna part, 260 ... Base plate, 261 Signal input terminal 262 Signal output terminal 263 Signal transmission unit 264 Signal transmission unit 265 Switch unit 266 Bias circuit 300 First signal transmission member 302 Base material 304 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconductor thin film, 306 ... 2nd superconductor thin film, 310 ... 2nd signal transmission member, 320, 330, 370 ... Connection part, 400 ... PIN diode, 402 ... Signal transmission part, 404 ... P type Semiconductor layer, 406... I (I: Intrinsic) layer, 408... N-type semiconductor layer, GND... Ground terminal

Claims (9)

信号入力端子と信号出力端子とを接続し、信号を伝送する第１の信号経路と、
前記第１の信号経路から分岐して接地端子に接続され、信号を遮断可能なスイッチ部が設けられた第２の信号経路と、を備え、
少なくとも前記第１の信号経路は、所定温度以下において超伝導状態となる第１の信号伝送部材と、導電体で形成され、前記第１の信号伝送部材と並行して設けられた第２の信号伝送部材とのいずれかによって信号を伝送する、
移相器。 A first signal path connecting a signal input terminal and a signal output terminal and transmitting a signal;
A second signal path that is branched from the first signal path and connected to a ground terminal and provided with a switch unit capable of interrupting the signal,
At least the first signal path is formed of a first signal transmission member that is in a superconducting state at a predetermined temperature or lower, and a conductor, and a second signal provided in parallel with the first signal transmission member. A signal is transmitted by one of the transmission members,
Phase shifter. 前記第１の信号伝送部材は、基材と、前記基材における第１側の面に形成される第１の超伝導体薄膜と、前記基材における前記第１側と反対側の第２側の面に形成される第２の超伝導体薄膜とを有し、
前記第２の信号伝送部材は、前記第１または第２の超伝導体薄膜に沿って延在する、
請求項１に記載の移相器。 The first signal transmission member includes a base material, a first superconductor thin film formed on a first side surface of the base material, and a second side of the base material opposite to the first side. A second superconductor thin film formed on the surface of
The second signal transmission member extends along the first or second superconductor thin film;
The phase shifter according to claim 1. 前記第２の信号伝送部材は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの何れかを含有する、
請求項１または請求項２に記載の移相器。 The second signal transmission member contains either Au, Ag, or Cu.
The phase shifter according to claim 1 or 2. 前記基材はＭｇＯであり、前記第１の超伝導体薄膜および前記第２の超伝導体薄膜は銅酸化物超伝導体である、
請求項２または請求項３に記載の移相器。 The base material is MgO, and the first superconductor thin film and the second superconductor thin film are copper oxide superconductors,
The phase shifter of Claim 2 or Claim 3. 前記第２の信号伝送部材はＡｕであり、
前記第１の超伝導体薄膜および前記第２の超伝導体薄膜はＹＢＣＯであり、
前記ＭｇＯの含有率が９９％以上、前記ＹＢＣＯの含有率と前記Ａｕの含有率との合計が１％未満である、
請求項２に記載の移相器。 The second signal transmission member is Au;
The first superconductor thin film and the second superconductor thin film are YBCO;
The MgO content is 99% or more, and the total of the YBCO content and the Au content is less than 1%.
The phase shifter according to claim 2. 前記基材はサファイアであり、前記第１の超伝導体薄膜および前記第２の超伝導体薄膜は銅酸化物超伝導体である、
請求項２または請求項３に記載の移相器。 The base material is sapphire, and the first superconductor thin film and the second superconductor thin film are copper oxide superconductors,
The phase shifter of Claim 2 or Claim 3. 前記第１の信号経路における互いに異なる箇所から分岐して接地端子に接続され、信号を遮断可能なスイッチ部が設けられた複数の第２の信号経路を備える、
請求項１から６のうち何れか１項に記載の移相器。 A plurality of second signal paths provided with a switch unit that is branched from mutually different portions in the first signal path and connected to a ground terminal and capable of interrupting a signal;
The phase shifter according to any one of claims 1 to 6. 請求項１から７のうち何れか１項に記載の移相器と、
前記信号入力端子に接続され、入力信号を増幅して前記信号入力端子に出力する増幅器と、
を備える、信号処理装置。 A phase shifter according to any one of claims 1 to 7,
An amplifier connected to the signal input terminal for amplifying an input signal and outputting the amplified signal to the signal input terminal;
A signal processing apparatus comprising: 請求項８記載の信号処理装置と、
前記信号処理装置の移相器から出力された信号に基づいて電磁波を発信するアンテナ素子と、
を備える、電磁波搬送装置。 A signal processing device according to claim 8;
An antenna element for transmitting an electromagnetic wave based on a signal output from the phase shifter of the signal processing device;
An electromagnetic wave conveying device.
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