JP2743938B2 - マイクロ波移相器 - Google Patents
マイクロ波移相器Info
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Description
し、特に、マイクロ波によるフェーズドアレイアンテナ
に関する。
示すように、挿入位相の異なる基準回路1と遅延回路2
と、その両端に単極多投スイッチを構成するFET9,
10,11,12とからなる第1の移相回路と、基準回
路と遅延回路の挿入位相差が基準回路1と遅延回路2の
挿入位相差の2倍となるような基準回路3と遅延回路4
とその両端に単極多投スイッチを構成するFET13,
14,15,16とからなる第2の移相回路と、基準回
路と遅延回路の挿入位相差が基準回路1と遅延回路2の
挿入位相差の4倍となるような基準回路5と遅延回路6
と、その両端に単極多投スイッチを構成するFET1
7,18,19,20とからなる第3の移相回路と、各
移相回路のFETのゲートバイアス電圧Vc1,バーVc1
とVc2,バーVc2とVc3,バーVc3とを外部から入力さ
れる移相量制御信号27に応じて制御する制御回路28
とを有している。
相差(移相量)を360°の1/2N (Nはビット数)
に選び、各ビットは2i-1 ×360/2N (i=1,
2,…,N)の挿入位相差となるように決定され、これ
らを組合せて、マイクロ波信号(RF入力)の挿入位相
が、全ての基準回路を通過するようにした場合に対し
て、最小ビットの移相量を単位として、0〜36°変化
させることができる。
回路1と遅延回路2の移相量を45°、基準回路3と遅
延回路4の移相量を90°、基準回路5と遅延回路6の
移相量を180°とする。
FET9とFET11が零ボルトとなり、FET10と
FET12が−5VとなるようにVc1とバーVc1を端子
21と端子22に加える。この時FET9とFET11
はON状態となり、抵抗値が低くなってマイクロ波信号
を通過させる。また、FET10とFET12はOFF
状態となり、抵抗値が大きくなって、マイクロ波信号を
通さなくなるので、端子7から入力されたマイクロ波信
号は、基準回路1側を通過する。
ET9とFET11が−5Vとなり、FET10とFE
T12が0VとなるようにVc1とバーVc1を端子21と
端子22に加える。この時、FET9とFET11はO
FF状態、FET10とFET12はON状態となって
端子7から入力されたマイクロ波信号は遅延回路2側を
通過する。
c1を0Vと−5Vまたは−5Vと0Vに切り替えること
によって、マイクロ波信号の挿入位相を45°変化させ
ることができる。
いても同様である。
相当する移相量制御信号を端子27に加えたとき、所要
の移相量となるようにVc1,バーVc1とVc2,バーVc2
とVc3,バーVc3のゲートバイアス電圧を移相量制御回
路28で発生することによって、端子7から入力された
マイクロ波信号を最小ビットの移相量間隔で0〜360
°変化させて端子8からRF出力として取り出すことが
できる。
がある(特開平5−291801号公報参照)。これ
は、基準回路側のスイッチ用FET47と、遅延回路4
6と、遅延回路側のスイッチ用のFET35とFET3
6と、移相回路の入出力側に並列に付加したVSWR改
善用の抵抗37と抵抗38とで構成される。
6のゲートバイアス電圧が−5VでFET47のゲート
バイアス電圧が0Vのときは基準回路側のFET47を
通過し、FET35とFET36のゲートバイアス電圧
が0VでFET34のゲートバイアス電圧が−5Vのと
きは遅延回路46を通過する。
延回路の挿入位相を決めれば図2と同等の移相器を構成
できる。
FET35のON状態の抵抗値39とFET36のON
状態の抵抗値40の和がFET47のON状態の抵抗値
41と同じになるようにFETを作り、かつ、抵抗値3
9と抵抗値40の和または抵抗値41と入出力側の抵抗
37と抵抗38とで大型のアッテネータを構成するよう
にしている。
相器では、基準回路と遅延回路の伝送損失が異なり、ま
た、VSWRも個々に異なるため、移相回路を切替えた
時に、移相量と同時に挿入損失が伝送損失の差とVSW
Rの差によって変化してしまうため、アレイアンテナの
放射パターンのサイドローブが劣化するという問題点が
あった。また移相回路の入出力側に並列に抵抗を挿入
し、基準回路側のFETのON時の抵抗と遅延回路側の
ON時の抵抗が同じになりかつ大型アッテネータを構成
してVSWRを改善したとしても、FETの製造バラツ
キによるON時の抵抗の誤差や、VSWRの周波数特性
によるVSWRの変化によって生ずる挿入損失の変化は
避けられないという問題点があった。
と同時に発生するマイクロ波信号の振幅変動を減少させ
ることができるマイクロ波位相器を提供することにあ
る。
射開口の励振分布の誤差を減少し、アンテナ放射特性の
サイドローブレベルが劣化することを軽減できるマイク
ロ波位相器を提供することにある。
ば、挿入位相の異なる基準回路及び遅延回路の各々の両
端に単極多投スイッチの働きをするFETをそれぞれ接
続しかつ前記基準回路及び遅延回路の両端側でそれぞれ
前記FETを互いに接続したN個の位相回路の互いに異
なるものの前記FET間を接続してなるN段の移相回路
と、外部から入力される移相量制御信号に応じて前記F
ETのゲートバイアス電圧を切替える移相量制御回路と
を含み、入力されたマイクロ波信号の挿入位相をステッ
プ状に制御するマイクロ波移相器において、前記N段の
移相回路のうち隣り合うものの前記FETの間に並列に
挿入した抵抗と、前記抵抗と接地導体との間を電気的に
接続したり切断したりできる単極単投スイッチの働きを
するFETと、前記単極単投スイッチの働きをするFE
Tのゲートバイアス電圧を振幅制御信号により制御して
挿入損失を補正する振幅制御回路とを備えたことを特徴
とするマイクロ波移相器が得られる。
る。
実施例の系統図である。
(RF入力)の挿入位相の基準となる基準回路1と、基
準回路1に対して360の1/23 、即ち45°位相が
遅れる遅延回路2と、マイクロ波信号が基準回路1を通
過するか遅延回路2を通過するかを切替える単極多投ス
イッチを構成するFET9とFET10およびFET1
1とFET12とより成る第1の移相回路Aと、基準回
路3と基準回路3に対して第1の移相回路の2倍の90
°位相が遅れる遅延回路4と、単極多投スイッチを構成
するFET13とFET14およびFET15とFET
16とより成る第2の移相回路Bと、基準回路5と、基
準回路に対して第2の移相回路の2倍の180°位相が
遅れる遅延回路6と、単極多投スイッチを構成するFE
T17とFET18およびFET19とFET20とよ
り成る第3の移相回路Cと、各移相回路の単極多投スイ
ッチのFETのゲートバイアス電圧Vc1,バーVc1,V
c2,バーVc2,Vc3,バーVc3を端子27より入力した
移相量制御信号に対応して発生する移相量制御回路28
と、第1の移相回路Aと第2の移相回路Bの間に並列に
挿入した抵抗23と、抵抗27を地導体に対して接続し
たり切断したりする単極単投スイッチのFET29と、
第2の移相回路Bと第3の移相回路Cの間に並列に挿入
した抵抗34と、抵抗34を地導体に対して接続したり
切断したりする単極単投スイッチのFET30と、各単
極単投スイッチのFETのゲートバイアス電圧VR1,V
R2を端子31から入力される振幅制御信号にに対応して
発生する振幅制御回路(電圧制御回路)32とから構成
される。FET9〜20は経路スイッチ手段を構成し、
FET29,30は接地スイッチ手段を構成する。
基準を表わす000の2進3ビットの信号を入力した時
に、移相量制御回路からVc1,Vc2,Vc3=0V、バー
Vc1,バーVc2,バーVc3=−5Vのゲートバイアス電
圧を発生し、移相回路の端子21〜26に印加する。こ
の時FET9,11,13,15,17,19はドレイ
ン・ソース間の抵抗が小さく(ON)、FET10,1
2,14,16,18,20はドレイン・ソース間の抵
抗が大きく(OFF)なっている。従って端子7から入
力されたマイクロ波信号は、基準回路1,3,5を通過
して端子8にRF出力として出力される。
001の2進3ビットの信号を入力した時に、移相量制
御回路からバーVc1,Vc2,Vc3=0V、Vc1,バーV
c2,バーVc3=−5Vのゲートバイアス電圧を発生させ
る。この時、第2の移相回路Bと第3の移相回路Cのゲ
ートバイアス電圧は変わらないが、第1の移相回路Aは
基準回路1のFET9,FET11がOFF、遅延回路
2のFET10,FET12がONとなるため、端子7
から入力されるマイクロ波信号は第1の移相回路Aの遅
延回路2を通過し、移動量制御信号000のときを基準
として相対的に45°位相を遅延できる。以下順に移相
回路の単極多投スイッチを切替えることにより、45°
ステップで0〜360°(360°は0°と同じ)移相
量を可変できる。
振幅制御信号として2進2ビットで00を端子31に入
力し、振幅制御回路32からVR1,VR2=0Vのゲート
バイアス電圧を発生させると、単極単投スイッチのFE
T29とFET30はON状態となり、抵抗33と抵抗
34が接地される。
抵抗とFET13のドレイン・ソース間抵抗と抵抗33
の間およびFET15のドレイン・ソース間抵抗と抵抗
34とでT型のアッテネータを構成する。
を示す。例えば、FETのON時のドレイン・ソース間
抵抗を2Ω、伝送路の特性インピーダンスを50Ωとす
ると、抵抗27を624Ωに選ぶことによって、抵抗4
4,45が2Ω、抵抗42が624Ωの約0.7dBの
T型アッテネータとなるので、2つのT型アッテネータ
で0dB,0.7dB,1.4dBの単位でマイクロ波
信号の振幅を制御できる。
14またはFET12とFET14またはFET12と
FET13がONの時もFET29をONとすることに
よって構成でき、FET29をOFFとすればアッテネ
ータは入らなくできる。FET30についても同様であ
る。
が基準回路に比べて各0.5dB大きく、また移相回路
を切替えた時のVSWRの変化に伴ない挿入損失が0.
5dB変化すると考えると、移相器の移相量を全ステー
トの8通りに切替えた場合、最大で約2dBの振幅変動
がマイクロ波信号に発生する。
ステートの挿入損失に応じてT型アッテネータを切替え
ることによって振幅の補正ができ、約0.7dB以内に
変動を減少できる。
移相器について説明したが、4ビット以上の場合でも同
様である。
は、単極多投スイッチ用FETのドレイン・ソース間抵
抗を変えれば、それに応じた並列抵抗とすることによっ
て種々選ぶことができる。
の段間に並列に挿入した抵抗とその抵抗を接地したり切
断したりできる接地スイッチ手段を設け、どのステート
においてもT型アッテネータを付加したり、切断したり
できるようにすることによって、移相量の切替えと同時
に発生するマイクロ波信号の振幅変動をT型アッテネー
タの減衰量の単位と同程度まで減少させることができ、
アレイアンテナの放射開口の励振分布の誤差を減少し、
アンテナ放射特性のサイドローブレベルが劣化すること
を軽減できるという効果を有する。
統図。
す系統図。
Claims (4)
- 【請求項1】 挿入位相の異なる基準回路及び遅延回路
の各々の両端に単極多投スイッチの働きをするFETを
それぞれ接続しかつ前記基準回路及び遅延回路の両端側
でそれぞれ前記FETを互いに接続したN個の位相回路
の互いに異なるものの前記FET間を接続してなるN段
の移相回路と、外部から入力される移相量制御信号に応
じて前記FETのゲートバイアス電圧を切替える移相量
制御回路とを含み、入力されたマイクロ波信号の挿入位
相をステップ状に制御するマイクロ波移相器において、
前記N段の移相回路のうち隣り合うものの前記FETの
間に並列に挿入した抵抗と、前記抵抗と接地導体との間
を電気的に接続したり切断したりできる単極単投スイッ
チの働きをするFETと、前記単極単投スイッチの働き
をするFETのゲートバイアス電圧を振幅制御信号によ
り制御して挿入損失を補正する振幅制御回路とを備えた
ことを特徴とするマイクロ波移相器。 - 【請求項2】 前記N段の移相回路の各々は、前記マイ
クロ波信号が前記基準回路を通過するか前記遅延回路を
通過するかを前記FETのゲートバイアス電圧によって
切替えることで挿入位相を変化させるものである請求項
1記載のマイクロ波移相器。 - 【請求項3】 前記N段の移相回路の各々は、360°
の1/2N を最小単位とし2N 倍の移相量を生ずるもの
である請求項1又は2記載のマイクロ波移相器。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載のマイクロ波移相器を
用いたフェーズドアレイアンテナ。
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7041861A JP2743938B2 (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | マイクロ波移相器 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7041861A Expired - Fee Related JP2743938B2 (ja) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | マイクロ波移相器 |
Country Status (1)
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JP3059703U (ja) * | 1998-12-08 | 1999-07-13 | 日本コンクリート工業株式会社 | 産業廃棄物処理構造物 |
-
1995
- 1995-03-01 JP JP7041861A patent/JP2743938B2/ja not_active Expired - Fee Related
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