JP2943480B2 - Semiconductor phase shifter - Google Patents

Semiconductor phase shifter

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JP2943480B2
JP2943480B2 JP1502492A JP1502492A JP2943480B2 JP 2943480 B2 JP2943480 B2 JP 2943480B2 JP 1502492 A JP1502492 A JP 1502492A JP 1502492 A JP1502492 A JP 1502492A JP 2943480 B2 JP2943480 B2 JP 2943480B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体移相器に係わ
り、特に、半導体移相器の広帯域化並びに高周波化に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor phase shifter, and more particularly to a semiconductor phase shifter having a wider band and a higher frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】図16は、たとえばS.HOPFE
R,”Analog Phase Shifter f
or 8−18 GHz”MICROWAVE JOU
RNAL,March,1979 PP.48−50に
示された、従来の半導体移相器の構成の一例を示す等価
回路図である。図において、ハイブリッド回路1の第一
の出力端子2と第二の出力端子3とにはそれぞれ一端を
接地したバラクタダイオード4が接続されている。バラ
クタダイオード4には、外部よりバイアスが印加される
が、ここではそのためのバイアス回路等は図示を省略し
ている。
2. Description of the Related Art FIG. HOPFE
R, "Analog Phase Shifter f
or 8-18 GHz "MICROWAVE JOU
RNAL, March, 1979 PP. FIG. 48 is an equivalent circuit diagram showing an example of the configuration of the conventional semiconductor phase shifter shown at 48-50. In the figure, a varactor diode 4 having one end grounded is connected to each of a first output terminal 2 and a second output terminal 3 of the hybrid circuit 1. A bias is applied to the varactor diode 4 from the outside, but a bias circuit and the like for that purpose are not shown here.

【0003】次に動作について説明する。入力端子5よ
り入射した信号は等分配されて第一の出力端子2と第二
の出力端子3に現れ、ダイオード4により反射されて第
三の出力端子6に現れる。この際に、バラクタダイオー
ド4に印加するバイアスを変化させると、バラクタダイ
オード4の呈するインピーダンスが変化してインピーダ
ンス可変の回路として機能する。この結果、2つのバラ
クタダイオード4に印加するバイアスを同時に変化させ
ると、これらのバラクタダイオード4より反射されて第
三の出力端子6に現れる信号の位相が変化して移相器と
して動作させることができる。
Next, the operation will be described. The signal incident from the input terminal 5 is equally distributed and appears at the first output terminal 2 and the second output terminal 3, is reflected by the diode 4 and appears at the third output terminal 6. At this time, when the bias applied to the varactor diode 4 is changed, the impedance exhibited by the varactor diode 4 changes and functions as a variable impedance circuit. As a result, when the biases applied to the two varactor diodes 4 are simultaneously changed, the phase of the signal reflected from these varactor diodes 4 and appearing at the third output terminal 6 changes, so that the phase shifter can be operated. it can.

【0004】図17は、動作をさらに詳細に説明するた
めの等価回路図である。バラクタダイオード4には逆バ
イアスを印加して使用するが、この際のバラクタダイオ
ード4の抵抗成分は十分小さいので、バラクタダイオー
ド4は等価的にキャパシタであらわすことができる。そ
こで、ここでは、印加バイアスを変化させた場合のバラ
クタダイオード4をそれぞれキャパシタC1,C2とで
あらわしている。
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation in more detail. The varactor diode 4 is used by applying a reverse bias. At this time, since the resistance component of the varactor diode 4 is sufficiently small, the varactor diode 4 can be equivalently represented by a capacitor. Thus, here, the varactor diode 4 when the applied bias is changed is represented by capacitors C1 and C2, respectively.

【0005】図18は、C1>C2として、中心周波数
で所要の移相量Φを実現するようにC1,C2を選んだ
場合に、C1,C2が呈する反射係数Γ1,Γ2を示し
たものである。Γ1の移相θ1とΓ2の移相θ2との差
がΦである。次に、Γ1,Γ2の周波数特性を考える。
中心周波数より低域側に周波数が変化する場合について
まず述べる。低い周波数ではC1,C2とが呈するイン
ピーダンスはともに高インピーダンスとなり位相が進
む。この際、θ1の変化がθ2の変化より大きい結果、
低域においてC1,C2が呈する反射係数Γ1L ,Γ2
L は、それぞれ図19に示すようになり、移相量ΦL は
Φより小さくなる。一方、中心周波数より高域側に周波
数が変化する場合には、C1,C2とが呈するインピー
ダンスはともに低インピーダンスとなり、かつ、θ1の
変化がθ2の変化より小さい結果、高域でC1,C2が
呈する反射係数Γ1h,Γ2hはそれぞれ図19に示す
ようになる。この場合にも、移相量ΦhはΦより小さ
い。この結果、従来のこの種の移相器の移相量の周波数
特性は図20に示すように広帯域な場合に帯域内での移
相量変化の大きな単峰性の特性となる。また、半導体素
子としてバラクタダイオードを用いるために固有の半導
体プロセスが必要であることから、電界効果トランジス
タ等の増幅機能を有する素子を用いる増幅器と一体に形
成することができず、量産化を阻む要因となっていた。
FIG. 18 shows reflection coefficients Γ1 and Γ2 exhibited by C1 and C2 when C1 and C2 are selected so as to realize a required phase shift amount Φ at the center frequency, where C1> C2. is there. The difference between the phase shift θ1 of Γ1 and the phase shift θ2 of Γ2 is Φ. Next, consider the frequency characteristics of # 1 and # 2.
First, a case where the frequency changes to a lower frequency side than the center frequency will be described. At low frequencies, the impedances presented by C1 and C2 both become high impedance and the phase advances. At this time, the change in θ1 is larger than the change in θ2,
Reflection coefficients Γ1L, に お い て 2 exhibited by C1 and C2 in the low frequency range
L is as shown in FIG. 19, and the phase shift amount ΦL is smaller than Φ. On the other hand, when the frequency changes to the higher frequency side from the center frequency, the impedances presented by C1 and C2 are both low impedance, and the change of θ1 is smaller than the change of θ2. The reflection coefficients Γ1h and Γ2h exhibited are as shown in FIG. Also in this case, the phase shift amount Φh is smaller than Φ. As a result, as shown in FIG. 20, the frequency characteristic of the amount of phase shift of this type of conventional phase shifter becomes a single-peak characteristic with a large change in the amount of phase shift within the band when the band is wide. In addition, since a unique semiconductor process is required to use a varactor diode as a semiconductor element, it cannot be formed integrally with an amplifier using an element having an amplifying function such as a field effect transistor, which is a factor preventing mass production. Had become.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体移相器は
以上のように構成されているので、移相量の周波数特性
が単峰性となり、動作帯域が広い場合には帯域の高域、
低域の両端付近で移相量が急激に減少し、移相量誤差が
増大する問題があった。また、量産性向上のために、バ
ラクタダイオードに変えて増幅器と同一のプロセスで形
成できる電界効果トランジスタを用いる場合には、バラ
クタダイオードに比べて適切な容量を実現しにくい問題
点があった。また、高周波に適した不要な寄生リアクタ
ンスの小さい小形の電界効果トランジスタを使用できな
いという問題があった。さらに、電界効果トランジスタ
では、インピーダンス変化に伴う抵抗変化が大きいた
め、損失変動が大きい問題があった。
Since the conventional semiconductor phase shifter is configured as described above, the frequency characteristic of the phase shift amount becomes unimodal.
There is a problem that the phase shift amount sharply decreases near both ends of the low frequency range, and the phase shift amount error increases. Further, when a field-effect transistor that can be formed by the same process as an amplifier is used instead of a varactor diode to improve mass productivity, there is a problem that it is difficult to realize an appropriate capacitance as compared with a varactor diode. In addition, there is a problem that a small-sized field effect transistor having unnecessary small parasitic reactance suitable for high frequency cannot be used. Further, in the field effect transistor, there is a problem that a loss change is large because a resistance change accompanying an impedance change is large.

【0007】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、半導体移相器の量産性の向上、
および、量産性向上のために電界効果トランジスタを用
いた半導体移相器の広帯域化を目的とする。また、高い
周波数まで良好な性能を備えた電界効果トランジスタを
用いた半導体移相器を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has been made to improve the mass productivity of semiconductor phase shifters.
It is another object of the present invention to increase the bandwidth of a semiconductor phase shifter using a field effect transistor to improve mass productivity. It is another object of the present invention to obtain a semiconductor phase shifter using a field effect transistor having good performance up to a high frequency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1の半
導体移相器は、ハイブリッド回路と、上記ハイブリッド
回路の第一の出力端子と第二の出力端子にそれぞれ一端
が接続され、誘導性リアクタンスを呈するように第一の
キャパシタとインダクタとを並列接続してなる回路、上
記それぞれの回路の他端に一端が接続された第二のキャ
パシタ、上記第二のキャパシタの他端にドレインが接続
されたソース接地の電界効果トランジスタ、上記電界効
果トランジスタのベースへバイアス電圧を印加するバイ
アス手段を有し、上記バイアス電圧を0Vとピンチオフ
電圧とに切り替えることにより上記ドレイン・ソース間
を抵抗とキャパシタとに切り替えて2値のインピーダン
スを設定する反射位相可変回路とを備え、上記抵抗が上
記第二のキャパシタの呈するインピーダンスに比べて十
分小さくなるように上記電界効果トランジスタと第二の
キャパシタを選定したものである。また、この発明の請
求項2の半導体移相器は、ハイブリッド回路と、上記ハ
イブリッド回路の第一の出力端子と第二の出力端子にそ
れぞれ一端が接続された第二のキャパシタと第一の抵
抗、上記第二のキャパシタの他端にドレインが接続され
たソース接地の第一の電界効果トランジスタ、上記第一
の抵抗の他端にドレインが接続されたソース接地の第二
の電界効果トランジスタ、上記第一の電界効果トランジ
スタおよび第二の電界効果トランジスタのベースへバイ
アス電圧を印加するバイアス手段を有し、上記バイアス
電圧を0Vとピンチオフ電圧とに切り替えることにより
上記第一の電界効果トランジスタおよび第二の電界効果
トランジスタのドレイン・ソース間を抵抗とキャパシタ
とに切り替えて2値のインピーダンスを設定する反射位
相可変回路とを備え、上記第一の電界効果トランジスタ
における上記抵抗が上記第二のキャパシタの呈するイン
ピーダンスに比べて十分小さくなるように上記第一の電
界効果トランジスタと第二のキャパシタを選定すると共
に上記第二の電界効果トランジスタをスイッチング用と
して選定したものである。この発明の請求項3の半導体
移相器は、上記請求項1記載の半導体移相器において、
電界効果トランジスタのドレインとソース間にキャパシ
タを接続したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor phase shifter, wherein one end is connected to each of a first output terminal and a second output terminal of the hybrid circuit. A circuit in which a first capacitor and an inductor are connected in parallel so as to exhibit reactance, a second capacitor having one end connected to the other end of each of the circuits, and a drain connected to the other end of the second capacitor A grounded source field effect transistor, and bias means for applying a bias voltage to the base of the field effect transistor. By switching the bias voltage between 0 V and a pinch-off voltage, a resistor and a capacitor are provided between the drain and source. And a reflection phase variable circuit for setting a binary impedance by switching to the second capacitance. The field effect transistor to be sufficiently smaller than the impedance presented by the a is obtained by selecting the second capacitor. A semiconductor phase shifter according to a second aspect of the present invention includes a hybrid circuit, a second capacitor and a first resistor each having one end connected to a first output terminal and a second output terminal of the hybrid circuit. A grounded first field effect transistor having a drain connected to the other end of the second capacitor, a grounded source second field effect transistor having a drain connected to the other end of the first resistor, Bias means for applying a bias voltage to the bases of the first field-effect transistor and the second field-effect transistor, and by switching the bias voltage between 0 V and a pinch-off voltage, Reflection position that sets the binary impedance by switching between the drain and source of the field-effect transistor between a resistor and a capacitor And a variable circuit, wherein the first field-effect transistor and the second capacitor are selected such that the resistance of the first field-effect transistor is sufficiently smaller than the impedance of the second capacitor. The second field-effect transistor is selected for switching. A semiconductor phase shifter according to a third aspect of the present invention is the semiconductor phase shifter according to the first aspect,
The capacitor is connected between the drain and the source of the field effect transistor.

【0009】[0009]

【作用】請求項1の発明においては、高い周波数で、誘
導性のリアクタンスが容量性のリアクタンスに直列装荷
されるため、原理的な反射位相の変化範囲を従来の18
0度から360度に拡大できる。この結果、高い周波数
での移相量の減少を押さえることができ、広帯域化を図
ることができる。また、請求項2の発明においては、比
較的位相の遅れる状態において、反射位相可変回路の第
二のキャパシタと第一の電界効果トランジスタとの回路
と並列に抵抗を装荷することにより、この状態における
インピーダンスが低下してさらに位相が遅れる。この結
果、この抵抗装荷による影響の大きい低い周波数におい
て移相量の減少を押さえることができ、広帯域化を図る
ことができる。また、請求項3の発明においては、不要
な寄生リアクタンスの小さい小形の電界効果トランジス
タが使用可能となる結果、高い周波数まで良好な性能を
実現できる。
According to the first aspect of the present invention, since the inductive reactance is loaded in series with the capacitive reactance at a high frequency, the change range of the reflection phase in principle can be reduced by 18%.
It can be expanded from 0 degrees to 360 degrees. As a result, a decrease in the amount of phase shift at a high frequency can be suppressed, and a wider band can be achieved. According to the second aspect of the present invention, in a state where the phase is relatively delayed, a resistor is loaded in parallel with the circuit of the second capacitor and the first field effect transistor of the reflection phase variable circuit. The impedance is reduced and the phase is further delayed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the amount of phase shift at a low frequency where the influence of the resistance loading is large, and to achieve a wider band. Further, according to the third aspect of the invention, a small-sized field effect transistor having small unnecessary parasitic reactance can be used, so that good performance can be realized up to high frequencies.

【0010】[0010]

【実施例】実施例1. 図1はこの発明の一実施例を示す回路構成図である。結
合線路形ハイブリッド等のハイブリッド回路1の第一の
出力端子2と第二の出力端子3とには、誘導性リアクタ
ンスを呈するようにインダクタ7と第一のキャパシタ8
とを並列接続してなる回路9が接続されている。上記回
路9にはさらに、第二のキャパシタ10を介して、第一
の電界効果トランジスタ11のドレインが接続されてい
る。第一の電界効果トランジスタ11のソースは接地さ
れており、ゲートにはバイアス回路(図示せず)を介し
てバイアスを印加する構成である。ここで、回路9、第
二のキャパシタ10、および第一の電界効果トランジス
タ11とからなり、第一の出力端子2と第二の出力端子
3とに装荷される回路を、反射位相可変回路12と呼
ぶ。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. A first output terminal 2 and a second output terminal 3 of a hybrid circuit 1 such as a coupled line hybrid are connected to an inductor 7 and a first capacitor 8 so as to exhibit inductive reactance.
Are connected in parallel. The drain of a first field-effect transistor 11 is further connected to the circuit 9 via a second capacitor 10. The source of the first field-effect transistor 11 is grounded, and the gate is configured to apply a bias via a bias circuit (not shown). Here, a circuit including the circuit 9, the second capacitor 10, and the first field-effect transistor 11 and loaded on the first output terminal 2 and the second output terminal 3 is a reflection phase variable circuit 12 Call.

【0011】次に動作について説明する。図2、図3は
図1に回路構成を示した半導体移相器の動作を説明する
ための等価回路図である。第一の電界効果トランジスタ
11のゲートに印加するバイアス電圧を0Vとピンチオ
フ電圧とに切り替えることにより、第一の電界効果トラ
ンジスタ11のドレイン、ソース間を抵抗とキャパシタ
とに切り替えることができる。この抵抗、キャパシタを
それぞれRa、Caと表す。ここで、抵抗Raの大きさ
が第二のキャパシタ10の呈するインピーダンスに比べ
て十分小さいとするとこの抵抗は無視できるので、第二
のキャパシタ10は直接接地されると考えてよい。した
がって、印加バイアスが0Vの場合には、回路9には第
二のキャパシタ10が装荷される。一方、印加バイアス
がピンチオフ電圧の場合には、回路9には第二のキャパ
シタ10と第一の電界効果トランジスタ11が呈する等
価的なキャパシタCaとが直列に装荷される。この結
果、第一の出力端子2と第二の出力端子3とに装荷され
る反射位相可変回路12は、第一の電界効果トランジス
タ11への印加バイアスを変えることによりインピーダ
ンス可変の回路として機能して、移相器の位相を変化さ
せることができる。
Next, the operation will be described. 2 and 3 are equivalent circuit diagrams for explaining the operation of the semiconductor phase shifter whose circuit configuration is shown in FIG. By switching the bias voltage applied to the gate of the first field-effect transistor 11 between 0 V and the pinch-off voltage, it is possible to switch between the drain and source of the first field-effect transistor 11 between a resistor and a capacitor. The resistance and the capacitor are represented by Ra and Ca, respectively. Here, assuming that the magnitude of the resistor Ra is sufficiently smaller than the impedance exhibited by the second capacitor 10, this resistor can be neglected. Therefore, it can be considered that the second capacitor 10 is directly grounded. Therefore, when the applied bias is 0 V, the circuit 9 is loaded with the second capacitor 10. On the other hand, when the applied bias is the pinch-off voltage, the circuit 9 is loaded with the second capacitor 10 and the equivalent capacitor Ca provided by the first field-effect transistor 11 in series. As a result, the reflection phase variable circuit 12 loaded on the first output terminal 2 and the second output terminal 3 functions as a variable impedance circuit by changing the bias applied to the first field effect transistor 11. Thus, the phase of the phase shifter can be changed.

【0012】ついで、回路9の効果について述べる。図
4に、インダクタとキャパシタを並列接続した回路9の
リアクタンスの周波数特性を実線で示し、インダクタ単
体のリアクタンスの周波数特性を破線で示す。図中Fr
は回路9の共振周波数である。回路9を用いることによ
り、低い周波数での誘導性リアクタンスをほとんど増加
させること無く、Fr近傍の比較的高い周波数で大きな
誘導性リアクタンスを実現できる。ここで、第二のキャ
パシタ10の容量を従来例で示したC1の容量と同一と
し、第二のキャパシタ10とキャパシタCaとの直列容
量を従来例で示したC2の容量と同一とするようにし
て、第二のキャパシタ10と第一の電界効果トランジス
タ11を選ぶと、図2、図3に示した回路は図5に示す
回路で表すことができる。一例として、このように回路
定数を選んだ場合の、反射位相可変回路12の反射係数
を図6に示す。帯域の中心周波数では回路9により直列
に装荷される誘導性リアクタンスが小さいため、反射係
数Γ1,Γ2は従来とほとんど同一となる。一方、高域
においては、比較的大きな誘導性リアクタンスがC1,
C2の呈する容量性リアクタンスに直列に装荷される。
ここで、C1装荷の状態における反射係数Γ1hを誘導
性とし、C2装荷の状態における反射係数Γ2hを容量
性となるようにしてインダクタ7と第一のキャパシタ8
との値を選んだ場合を図6中に示している。Γ1hの位
相変化範囲が180度以上となる結果、移相量の減少が
押さえられ、高域においても中心周波数と同程度の移相
量が得られる。なお、周波数がさらに高くなった場合に
は、C1装荷とC2装荷の両状態での反射係数がともに
誘導性になる結果、移相量は再び減少していき、回路9
の共振周波数において第一の出力端子2と第二の出力端
子3が開放となって、移相量は零となる。したがって、
この発明による移相器の移相量の周波数特性は図7の例
に示すように双峰性となり従来の単峰性の場合に比べて
広帯域となる。
Next, the effect of the circuit 9 will be described. FIG. 4 shows the frequency characteristics of the reactance of the circuit 9 in which an inductor and a capacitor are connected in parallel by a solid line, and the frequency characteristics of the reactance of the inductor alone by a broken line. Fr in the figure
Is the resonance frequency of the circuit 9. By using the circuit 9, a large inductive reactance can be realized at a relatively high frequency near Fr without increasing the inductive reactance at a low frequency. Here, the capacity of the second capacitor 10 is made equal to the capacity of C1 shown in the conventional example, and the series capacity of the second capacitor 10 and the capacitor Ca is made the same as the capacity of C2 shown in the conventional example. When the second capacitor 10 and the first field effect transistor 11 are selected, the circuits shown in FIGS. 2 and 3 can be represented by the circuits shown in FIG. As an example, FIG. 6 shows the reflection coefficient of the reflection phase variable circuit 12 when the circuit constants are selected as described above. At the center frequency of the band, the inductive reactance loaded in series by the circuit 9 is small, so that the reflection coefficients Γ1 and Γ2 are almost the same as in the prior art. On the other hand, at high frequencies, a relatively large inductive reactance is C1,
It is loaded in series with the capacitive reactance exhibited by C2.
Here, the reflection coefficient と 1h in the state of loading C1 is made inductive, and the reflection coefficient Γ2h in the state of loading C2 is made capacitive, so that the inductor 7 and the first capacitor 8
FIG. 6 shows a case in which the values are selected. As a result of the phase change range of Γ1h being 180 degrees or more, a decrease in the phase shift amount is suppressed, and a phase shift amount similar to the center frequency is obtained even in a high frequency range. If the frequency is further increased, the reflection coefficient in both the C1 loading and the C2 loading becomes inductive, so that the phase shift amount decreases again, and the circuit 9
At the resonance frequency of, the first output terminal 2 and the second output terminal 3 are opened, and the phase shift amount becomes zero. Therefore,
The frequency characteristic of the phase shift amount of the phase shifter according to the present invention is bimodal as shown in the example of FIG.

【0013】実施例2. 図8は、この発明により低域特性を改良した半導体移相
器の一実施例を示す回路構成図である。ハイブリッド回
路1の第一の出力端子2と第二の出力端子3とには、第
二のキャパシタ10を介して、第一の電界トランジスタ
11のドレインが接続されている。第一の電界効果トラ
ンジスタ11のソースは接地されており、ゲートにはバ
イアス回路(図示せず)を介してバイアスを印加する構
成である。ハイブリッド回路1の第一の出力端子2と第
二の出力端子3とには、さらに、R1で示す第一の抵抗
13を介して、第二の電界効果トランジスタ14のドレ
インが接続されている。第二の電界効果トランジスタ1
4のソースは接地されており、さらにゲートにはバイア
ス回路(図示せず)を介してバイアスを印加する構成で
ある。第二のキャパシタ10、第一の抵抗13、第一の
電界効果トランジスタ11、第二の電界効果トランジス
タ14とにより、反射位相可変回路12が構成される。
Embodiment 2 FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor phase shifter having improved low-frequency characteristics according to the present invention. The drain of the first electric field transistor 11 is connected to the first output terminal 2 and the second output terminal 3 of the hybrid circuit 1 via the second capacitor 10. The source of the first field-effect transistor 11 is grounded, and the gate is configured to apply a bias via a bias circuit (not shown). The drain of a second field-effect transistor 14 is further connected to the first output terminal 2 and the second output terminal 3 of the hybrid circuit 1 via a first resistor 13 indicated by R1. Second field effect transistor 1
4 has a configuration in which a source is grounded and a gate is applied with a bias via a bias circuit (not shown). The second capacitor 10, the first resistor 13, the first field-effect transistor 11, and the second field-effect transistor 14 constitute a reflection phase variable circuit 12.

【0014】次に動作について説明する。図9は図8に
示した回路構成図の動作を説明するための等価回路図で
ある。第一の電界効果トランジスタ11、第二の電界効
果トランジスタ14は先に述べたように、ゲートへの印
加バイアスに応じてキャパシタと抵抗とに切り替わり、
この抵抗値は移相量の変化に関しては無視できるほど小
さい。したがって、R1で示す第一の抵抗13に直列接
続される第二の電界効果トランジスタ14が呈する容量
が小さいとすると、第二の電界効果トランジスタ14は
理想的なスイッチと考えることができる。したがって、
たとえば第二のキャパシタ10と第一の電界効果トラン
ジスタ11とを図5の説明におけるものと同一とする
と、第二の電界効果トランジスタ14のゲートへの印加
バイアスを切り替えることにより、第一の出力端子2と
第二の出力端子3とに装荷される反射位相可変回路12
を、キャパシタC1と抵抗R1の並列回路とキャパシタ
C2とに切り換えることができる。
Next, the operation will be described. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the circuit configuration diagram shown in FIG. As described above, the first field-effect transistor 11 and the second field-effect transistor 14 are switched to a capacitor and a resistor according to the bias applied to the gate.
This resistance value is so small that the change in the phase shift amount can be ignored. Therefore, assuming that the second field effect transistor 14 connected in series to the first resistor 13 indicated by R1 has a small capacitance, the second field effect transistor 14 can be considered as an ideal switch. Therefore,
For example, assuming that the second capacitor 10 and the first field effect transistor 11 are the same as those in the description of FIG. 5, by switching the bias applied to the gate of the second field effect transistor 14, the first output terminal Reflection phase variable circuit 12 loaded on the second output terminal 3 and the second output terminal 3
Can be switched to a parallel circuit of the capacitor C1 and the resistor R1 and the capacitor C2.

【0015】ついで、第一の抵抗13の効果について述
べる。図10に、キャパシタC1に抵抗R1を並列接続
した回路の反射係数をキャパシタC1のみの反射係数と
あわせて示す。図中、Γ1L 、Γ2L 、およびΓ3L は
低域においてC1,C2、および、C1とR1との並列
回路がそれぞれ呈する反射係数である。また、Γ1、Γ
2、およびΓ3は中心周波数においてC1,C2、およ
び、C1とR1との並列回路がそれぞれ呈する反射係数
である。低域ではキャパシタC1の呈するインピーダン
スが比較的大きいため、C1とR1とを並列接続した回
路の反射係数Γ3L はR1の影響を大きく受けて、キャ
パシタC1のみの場合に比べて位相が遅れる。この結
果、抵抗R1がない場合に比べて移相量は増加する。一
方、中心周波数ではキャパシタC1の呈するインピーダ
ンスが小さくなるため、C1とR1とを並列接続した回
路のインピーダンスは、キャパシタC1の呈するインピ
ーダンスが支配的となって相対的に抵抗R1の影響が小
さくなる。この結果、上記並列回路の反射係数Γ3はΓ
1とほとんど同一となり、抵抗R1による移相量の変化
は小さい。さらに、高域では抵抗R1の影響はいっそう
小さくなるため、移相量は抵抗R1がない場合とほとん
ど同一となる。したがって、この発明による移相器の移
相量特性は、図11に示すように低域での移相量が大き
くなって移相量変化がゆるやかとり、従来に比べて広帯
域化を図ることができる。
Next, the effect of the first resistor 13 will be described. FIG. 10 shows the reflection coefficient of a circuit in which the resistor R1 is connected in parallel to the capacitor C1, together with the reflection coefficient of only the capacitor C1. In the drawing, Γ1L, Γ2L, and で 3L are reflection coefficients exhibited by C1, C2, and the parallel circuit of C1 and R1 in the low frequency range, respectively. Also, Γ1, Γ
2, and Γ3 are reflection coefficients exhibited by C1, C2, and the parallel circuit of C1 and R1 at the center frequency, respectively. In the low frequency range, the impedance exhibited by the capacitor C1 is relatively large, so that the reflection coefficient Γ3L of the circuit in which C1 and R1 are connected in parallel is greatly affected by R1, and the phase is delayed as compared with the case where only the capacitor C1 is used. As a result, the amount of phase shift increases as compared with the case without the resistor R1. On the other hand, at the center frequency, the impedance exhibited by the capacitor C1 becomes small, so that the impedance of the circuit in which C1 and R1 are connected in parallel is dominated by the impedance exhibited by the capacitor C1, and the influence of the resistor R1 becomes relatively small. As a result, the reflection coefficient Γ3 of the parallel circuit becomes Γ
1, and the change in the phase shift amount due to the resistor R1 is small. Furthermore, since the influence of the resistor R1 is further reduced in a high frequency range, the amount of phase shift is almost the same as when there is no resistor R1. Therefore, the phase shift amount characteristic of the phase shifter according to the present invention is such that the phase shift amount in the low frequency band becomes large as shown in FIG. it can.

【0016】実施例3. 上記実施例1では、反射位相可変回路12が、回路9、
第二のキャパシタ10と、第一の電界効果トランジスタ
11とを直列接続してなる構成を示した。しかし、これ
に限らず、図12に示すように、第一の電界効果トラン
ジスタ11にさらに並列に第三のキャパシタ15を接続
する構成として、第一の電界効果トランジスタ11の容
量設定の自由度を増すような構成としても良い。
Embodiment 3 FIG. In the first embodiment, the reflection phase variable circuit 12 includes the circuit 9,
The configuration in which the second capacitor 10 and the first field-effect transistor 11 are connected in series has been shown. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 12, a configuration in which a third capacitor 15 is further connected in parallel with the first field-effect transistor 11 provides a degree of freedom in setting the capacitance of the first field-effect transistor 11. It is good also as composition which increases.

【0017】実施例4. また、上記実施例1では、第二のキャパシタ10と、第
一の電界効果トランジスタ11とを直列接続した構成を
示した。しかし、これに限らず、図13、図14に示す
ように、さらに並列に第四のキャパシタ16を接続し
て、不要な寄生リアクタンスの小さい小形な形状の第一
の電界効果トランジスタ11を使用可能とし、高い周波
数まで良好な性能を実現できる構成としても良い。
Embodiment 4 FIG. In the first embodiment, the configuration in which the second capacitor 10 and the first field-effect transistor 11 are connected in series has been described. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIGS. 13 and 14, a fourth capacitor 16 can be further connected in parallel to use the small-sized first field-effect transistor 11 having a small unnecessary parasitic reactance. The configuration may be such that good performance can be realized up to high frequencies.

【0018】実施例5. また、上記実施例1では、反射位相可変回路12が、第
二のキャパシタ10と、第一の電界効果トランジスタ1
1とを直列接続してなる構成を示したが、これに限ら
ず、図15に示すように、第一の電界効果トランジスタ
11にさらに並列に第二の抵抗17を接続する構成とし
て、第一の電界効果トランジスタ11のゲートに印加す
るバイアスを変えて抵抗とキャパシタとに切り替えた場
合の損失変動を小さくする構成としても良い。
Embodiment 5 FIG. In the first embodiment, the reflection phase variable circuit 12 includes the second capacitor 10 and the first field-effect transistor 1.
1 is connected in series, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 15, the first field-effect transistor 11 is further connected in parallel with a second resistor 17 as shown in FIG. The configuration may be such that the bias fluctuation applied to the gate of the field effect transistor 11 is changed to reduce the loss fluctuation when switching to the resistor and the capacitor.

【0019】なお、上記実施例3、実施例4、実施例5
では、実施例1で示した高域特性を改良した半導体移相
器への適用例を示したが、これに限らず、実施例2で示
した低域特性を改良した半導体移相器へも適用できるこ
とは言うまでもない。
The third, fourth, and fifth embodiments are described above.
In the above, an example of application to the semiconductor phase shifter having improved high-frequency characteristics shown in the first embodiment has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to the semiconductor phase shifter having improved low-frequency characteristics shown in the second embodiment. It goes without saying that it can be applied.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
誘導性のリアクタンスが容量性のリアクタンスに直列装
荷される構成とし、原理的な反射位相の変化範囲を従来
の180度から360度に拡大したので、高域周波数で
の移相量の減少が抑制された広帯域で量産性の良い電界
効果トランジスタを用いた半導体移相器を得られる。ま
た、請求項2の発明によれば、抵抗装荷により低域周波
数での反射位相可変回路のインピーダンスを低下させて
位相をさらに遅らせる構成としたので、低域周波数での
移相量の減少が抑制された広帯域で量産性の良い電界効
果トランジスタを用いた半導体移相器を得られる。さら
に、請求項3の発明によれば、不要な寄生リアクタンス
の小さい小形の電界効果トランジスタの使用を可能とす
る構成としたので、高い周波数まで良好な性能を備えた
広帯域で量産性の良い電界効果トランジスタを用いた半
導体移相器を得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
A configuration in which inductive reactance is loaded in series with capacitive reactance, and the change range of the fundamental reflection phase has been expanded from 180 degrees to 360 degrees in the past, so that the amount of phase shift at high frequencies is suppressed. A semiconductor phase shifter using a field effect transistor having a wide band and good mass productivity can be obtained. According to the second aspect of the present invention, since the impedance is further reduced by lowering the impedance of the reflection phase variable circuit in the low frequency range by resistance loading, the decrease in the phase shift amount in the low frequency range is suppressed. A semiconductor phase shifter using a field effect transistor having a wide band and good mass productivity can be obtained. Furthermore, according to the third aspect of the present invention, since a small-sized field-effect transistor having small unnecessary parasitic reactance can be used, a wide-band and high-productivity field effect having good performance up to a high frequency is provided. A semiconductor phase shifter using a transistor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例1の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention.

【図2】この発明の実施例1の動作説明のための等価回
路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例1の動作説明のための等価回
路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例1の動作説明のためのリアク
タンス特性図である。
FIG. 4 is a reactance characteristic diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の実施例1の動作説明のための等価回
路図である。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の実施例1の反射位相可変回路の反射
係数を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a reflection coefficient of the reflection phase variable circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図7】この発明の実施例1の移相量を示す特性図であ
る。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a phase shift amount according to the first embodiment of the present invention.

【図8】この発明の実施例2の回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram of Embodiment 2 of the present invention.

【図9】この発明の実施例2の動作説明のための等価回
路図である。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.

【図10】この発明の実施例2の装荷抵抗の効果を示す
ための特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram for illustrating an effect of a loading resistance according to the second embodiment of the present invention.

【図11】この発明の実施例2の移相量を示す特性図で
ある。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a phase shift amount according to the second embodiment of the present invention.

【図12】この発明の実施例3の回路構成図である。FIG. 12 is a circuit configuration diagram of Embodiment 3 of the present invention.

【図13】この発明の実施例4の回路構成図である。FIG. 13 is a circuit configuration diagram of Embodiment 4 of the present invention.

【図14】この発明の実施例4の実施例3への適用を示
す回路構成図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing the application of the fourth embodiment of the present invention to the third embodiment.

【図15】この発明の実施例5の回路構成図である。FIG. 15 is a circuit configuration diagram of Embodiment 5 of the present invention.

【図16】従来の半導体移相器の回路構成図である。FIG. 16 is a circuit configuration diagram of a conventional semiconductor phase shifter.

【図17】従来の半導体移相器の動作説明のための等価
回路図である。
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of a conventional semiconductor phase shifter.

【図18】従来の半導体移相器の動作説明のための特性
図である。
FIG. 18 is a characteristic diagram for explaining the operation of a conventional semiconductor phase shifter.

【図19】従来の半導体移相器の動作説明のための特性
図である。
FIG. 19 is a characteristic diagram for explaining the operation of a conventional semiconductor phase shifter.

【図20】従来の半導体移相器の移相量を示す特性図で
ある。
FIG. 20 is a characteristic diagram showing a phase shift amount of a conventional semiconductor phase shifter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハイブリッド回路 2 第一の出力端子 3 第二の出力端子 4 バラクタダイオード 5 入力端子 6 第三の出力端子 7 インダクタ 8 第一のキャパシタ 9 回路 10 第二のキャパシタ 11 第一の電界効果トランジスタ 12 反射位相可変回路 13 第一の抵抗 14 第二の電界効果トランジスタ 15 第三のキャパシタ 16 第四のキャパシタ 17 第二の抵抗 REFERENCE SIGNS LIST 1 hybrid circuit 2 first output terminal 3 second output terminal 4 varactor diode 5 input terminal 6 third output terminal 7 inductor 8 first capacitor 9 circuit 10 second capacitor 11 first field effect transistor 12 reflection Phase variable circuit 13 First resistor 14 Second field effect transistor 15 Third capacitor 16 Fourth capacitor 17 Second resistor

フロントページの続き (72)発明者 浦崎 修治 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−124655(JP,A) 実開 昭54−70341(JP,U) 実開 平1−110501(JP,U) 実開 平2−60319(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 1/185 H03H 7/20 Continuation of the front page (72) Inventor Shuji Urasaki 5-1-1, Ofuna, Kamakura City Mitsubishi Electric Corporation Electronic Systems Laboratory (56) References JP-A-54-124655 (JP, A) 70341 (JP, U) Japanese Utility Model 1-110501 (JP, U) Japanese Utility Model 2-60319 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01P 1/185 H03H 7 / 20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ハイブリッド回路と、上記ハイブリッド
回路の第一の出力端子と第二の出力端子にそれぞれ一端
が接続され、誘導性リアクタンスを呈するように第一の
キャパシタとインダクタとを並列接続してなる回路、
記それぞれの回路の他端に一端が接続された第二のキャ
パシタ、上記第二のキャパシタの他端にドレインが接続
されたソース接地の電界効果トランジスタ、上記電界効
果トランジスタのベースへバイアス電圧を印加するバイ
アス手段を有し、上記バイアス電圧を0Vとピンチオフ
電圧とに切り替えることにより上記ドレイン・ソース間
を抵抗とキャパシタとに切り替えて2値のインピーダン
スを設定する反射位相可変回路とを備え、上記抵抗が上
記第二のキャパシタの呈するインピーダンスに比べて十
分小さくなるように上記電界効果トランジスタと第二の
キャパシタを選定したことを特徴とする半導体移相器。
A hybrid circuit and a first capacitor and an inductor having one ends connected to a first output terminal and a second output terminal of the hybrid circuit, respectively, so as to exhibit inductive reactance. second calibration of circuits formed by the parallel connection, one end to the other end of the respective circuits being connected
Pasta, drain connected to the other end of the second capacitor
Grounded source field effect transistor
A bias for applying a bias voltage to the base of the transistor
With bias means and pinch off the bias voltage to 0V
By switching to the voltage, the drain-source
Switch to resistance and capacitor
And a variable reflection phase circuit for setting the resistance.
Compared to the impedance exhibited by the second capacitor.
The field effect transistor and the second
A semiconductor phase shifter characterized by selecting a capacitor .
【請求項2】 ハイブリッド回路と、上記ハイブリッド
回路の第一の出力端子と第二の出力端子にそれぞれ一端
が接続された第二のキャパシタと第一の抵抗、上記第二
のキャパシタの他端にドレインが接続されたソース接地
の第一の電界効果トランジスタ、上記第一の抵抗の他端
にドレインが接続されたソース接地の第二の電界効果ト
ランジスタ、上記第一の電界効果トランジスタおよび第
二の電界効果トランジスタのベースへバイアス電圧を印
加するバイアス手段を有し、上記バイアス電圧を0Vと
ピンチオフ電圧とに切り替えることにより上記第一の電
界効果トランジスタおよび第二の電界効果トランジスタ
のドレイン・ソース間を抵抗とキャパシタとに切り替え
て2値のインピーダンスを設定する反射位相可変回路と
を備え、上記第一の電界効果トランジスタにおける上記
抵抗が上記第二のキャパシタの呈するインピーダンスに
比べて十分小さくなるように上記第一の電界効果トラン
ジスタと第二のキャパシタを選定すると共に上記第二の
電界効果トランジスタをスイッチング用として選定した
ことを特徴とする半導体移相器。
2. A hybrid circuit, a second capacitor having one end connected to a first output terminal and a first resistor connected to a first output terminal of the hybrid circuit, and
Source connected with the drain connected to the other end of the capacitor
A first field-effect transistor of the other end of the first resistor
Grounded second field-effect transistor with drain connected to
A transistor, the first field-effect transistor and the second
Apply bias voltage to the base of the second field-effect transistor
And a bias means for applying the bias voltage to 0V.
By switching to the pinch-off voltage,
Field effect transistor and second field effect transistor
Switch between resistance and capacitor between drain and source
Reflection phase variable circuit to set binary impedance by
Comprising the above-mentioned first field-effect transistor
The resistance is equal to the impedance of the second capacitor.
The first field-effect transformer
Select the resistor and the second capacitor, and
A semiconductor phase shifter, wherein a field effect transistor is selected for switching .
【請求項3】 請求項1記載の半導体移相器において、
電界効果トランジスタのドレインとソース間にキャパシ
タを接続したことを特徴とする半導体移相器。
3. The semiconductor phase shifter according to claim 1, wherein
A semiconductor phase shifter comprising a capacitor connected between a drain and a source of a field effect transistor.
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