JP3216686B2 - Phase shifter - Google Patents

Phase shifter

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JP3216686B2
JP3216686B2 JP01625895A JP1625895A JP3216686B2 JP 3216686 B2 JP3216686 B2 JP 3216686B2 JP 01625895 A JP01625895 A JP 01625895A JP 1625895 A JP1625895 A JP 1625895A JP 3216686 B2 JP3216686 B2 JP 3216686B2
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等 林
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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、トランジスタを用い
た小型・広帯域で可変位相量の大きい高周波信号用のア
ナログ可変型の移相器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small-sized, wide-band analog variable phase shifter using a transistor for a high-frequency signal having a large variable phase amount.

【0002】[0002]

【従来の技術】アレイアンテナのように多数の素子アン
テナを用いるアンテナでは、素子アンテナの種類・配列
および励振の仕方により種々の機能が得られる特長があ
り、衛星通信や移動体通信などの需要拡大に伴ってその
用途が拡大している。この種のアンテナでは多数の素子
アンテナをそれぞれ所定の振幅位相で励振するために、
給電回路が複雑かつ大きくなる。従って、アンテナの小
型化・高機能化のためには、給電回路の小型化・軽量化
・高性能化が必要不可欠である。
2. Description of the Related Art An antenna using a large number of element antennas, such as an array antenna, has the feature that various functions can be obtained depending on the type and arrangement of element antennas and the manner of excitation. Its use is expanding along with. In this type of antenna, in order to excite a large number of element antennas with a predetermined amplitude and phase, respectively,
The power supply circuit becomes complicated and large. Therefore, in order to reduce the size and function of the antenna, it is essential to reduce the size, weight and performance of the power supply circuit.

【0003】アナログ可変移相器は上記のようなアンテ
ナに使用され、アレイアンテナにおいて送受信される高
周波の位相を変化させることで、アンテナのビーム方向
を調整する。このようなアナログ可変移相器は、上述し
た給電回路に対する要求から、精密な位相調整機能を持
ちながらも、できるだけ広範囲な可変位相量を有し、な
おかつ低消費電力で小型であることが望ましい。
An analog variable phase shifter is used for the above-described antenna, and adjusts the beam direction of the antenna by changing the phase of the high frequency transmitted and received by the array antenna. In view of the demand for the above-described power supply circuit, it is desirable that such an analog variable phase shifter has a variable phase amount as wide as possible while having a precise phase adjustment function, and has low power consumption and small size.

【0004】図17は、第1の従来例による移相器の回
路図であって、90゜3dBハイブリッドを用いた反射
型移相器である。この移相器は、電圧可変容量素子に逆
バイアスをかけることにより接合容量が変化するという
特性を利用している。入力端子1から入力された高周波
信号は、90゜3dBハイブリッド8によりカップリン
グ端子3と通過端子4に分割され、それぞれ電圧可変容
量素子であるバラクタダイオード7a・7bで反射さ
れ、再び90゜3dBハイブリッド8で合成されて出力
端子2から出力される。ここで、端子5にはバイアス回
路(図示略)が接続されており、抵抗6b・6aを介し
てそれぞれバラクタダイオード7a・7bに逆バイアス
を印加し、バラクタダイオード7a・7bの接合容量を
変化させることで出力位相を変化させている。
FIG. 17 is a circuit diagram of a phase shifter according to a first conventional example, which is a reflection type phase shifter using a 90 ゜ 3 dB hybrid. This phase shifter utilizes the characteristic that the junction capacitance changes when a reverse bias is applied to the voltage variable capacitance element. The high-frequency signal input from the input terminal 1 is divided into a coupling terminal 3 and a passing terminal 4 by a 90 ゜ 3 dB hybrid 8 and reflected by varactor diodes 7a and 7b, which are voltage variable capacitance elements, respectively, and again a 90 再 び 3 dB hybrid. 8 and output from the output terminal 2. Here, a bias circuit (not shown) is connected to the terminal 5, and a reverse bias is applied to the varactor diodes 7a and 7b via the resistors 6b and 6a to change the junction capacitance of the varactor diodes 7a and 7b. This changes the output phase.

【0005】また、図18は第2の従来例による移相器
の回路図であって、ベクトル変調方式を用いた無限移相
器である。この移相器は、90゜づつ位相が異なる4個
のベクトルを、90゜3dBハイブリッド8、8および
180゜3dBハイブリッド9を組み合わせて作る。そ
して、各ベクトルをデュアルゲートFET(FET:電
解効果トランジスタ)などを用いた可変利得増幅器1
2、12...によって振幅の大きさを制御し、同相電
力合成器11、11...でこれら可変利得増幅器12
の出力を合成することによって、0゜から360゜まで
の任意の位相量を得るものである。例えば、第一象限
(0゜〜90゜)での位相変化のためには、ベクトルA
(0゜)とベクトルB(90゜)とを合成すればよい。
これは、デュアルゲートFET・FAおよびFBをオン
状態として振幅利得を制御し、残りの2つのデュアルゲ
ートFET・FCおよびFDをピンチオフ状態とするこ
とで達成できる。
FIG. 18 is a circuit diagram of a second conventional phase shifter, which is an infinite phase shifter using a vector modulation method. This phase shifter produces four vectors 90 ° out of phase by combining 90 ° 3dB hybrids 8, 8 and 180 ° 3dB hybrid 9. Then, a variable gain amplifier 1 using a dual gate FET (FET: field effect transistor) or the like for each vector
2,12. . . The magnitude of the amplitude is controlled by the common-mode power combiners 11, 11. . . In these variable gain amplifiers 12
Are combined to obtain an arbitrary phase amount from 0 ° to 360 °. For example, for a phase change in the first quadrant (0 ° to 90 °), the vector A
(0 °) and the vector B (90 °) may be combined.
This can be achieved by controlling the amplitude gain by turning on the dual-gate FETs FA and FB and by pinching off the remaining two dual-gate FETs FC and FD.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、第1の従来
例による移相器では、バラクタダイオード7a・7bな
ど、電圧可変容量素子の容量変化のみによって位相を変
化させるため、可変位相量が小さいという問題点があっ
た。また、大型な90゜ハイブリッド8等を用いるため
回路の小型化が困難であった。さらに、一段の移相器で
は十分な位相変化が得られないため、所要の位相量を精
度良く設定するためには多段構成とする必要があり、こ
の点からも小型化が困難であった。
In the phase shifter according to the first conventional example, the phase is changed only by the change in the capacitance of the voltage variable capacitance element such as the varactor diodes 7a and 7b. There was a problem. Also, since a large 90 ° hybrid 8 or the like is used, it is difficult to reduce the size of the circuit. Furthermore, since a single-stage phase shifter cannot provide a sufficient phase change, it is necessary to use a multi-stage configuration in order to set a required phase amount with high accuracy, which makes it difficult to reduce the size.

【0007】また、第2の従来例による移相器では構成
部品の点数が多くなる。さらに、振幅および位相の微調
整を行うために、可変利得増幅器12を構成するデュア
ルゲートFETの第1ゲート13および第2ゲート14
への印加電圧をそれぞれ複雑に制御する必要があり、小
型化・低消費電力化が困難であった。この発明は上記の
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えばマ
イクロ波帯以上の高周波帯においても小型・広帯域で可
変位相量の大きい高周波信号用のアナログ可変移相器を
提供することにある。
In the phase shifter according to the second conventional example, the number of components is increased. Further, in order to finely adjust the amplitude and phase, the first gate 13 and the second gate 14 of the dual gate FET constituting the variable gain amplifier 12 are used.
It is necessary to control the voltage applied to each of them in a complicated manner, and it has been difficult to reduce the size and power consumption. The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an analog variable phase shifter for a high-frequency signal having a small and wide band and a large variable phase amount even in a high-frequency band equal to or higher than a microwave band. It is in.

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、 請求項記載の発明は、第1電極が接地され、第
2電極が入力端子に接続された第1のトランジスタと、
第1電極が接地され、第2電極が前記第1のトランジス
タの第3電極に接続され、第3電極が出力端子に接続さ
れた第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタの
第3電極と前記第2のトランジスタの第2電極の接続点
と、接地との間に設けられた可変インダクタと、第1電
極が前記入力端子に接続され、第2電極が接地され、第
3電極が前記出力端子に接続された第3のトランジスタ
とを具備し、前記第1ないし第3のトランジスタがFE
TもしくはHEMT (High Electron Mobility Transi
stor)の場合、該トランジスタの第1電極はゲート電
極、第2電極はソース電極、第3電極はドレイン電極で
あり、また、前記第1ないし第3のトランジスタがバイ
ポーラトランジスタの場合、該トランジスタの第1電極
はベース電極、第2電極はエミッタ電極、第3電極はコ
レクタ電極であることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] To solve the above problems,
In order, an invention according to claim 1, wherein a first transistor having a first electrode connected to ground, a second electrode connected to the input terminal,
A second transistor having a first electrode grounded, a second electrode connected to a third electrode of the first transistor, and a third electrode connected to an output terminal; and a third electrode of the first transistor, A variable inductor provided between a connection point of a second electrode of the second transistor and ground; a first electrode connected to the input terminal; a second electrode grounded; and a third electrode connected to the output terminal. And a third transistor connected to the terminal , wherein the first to third transistors are FE
T or HEMT (High Electron Mobility Transi
stor), the first electrode of the transistor is the gate electrode
Pole, the second electrode is the source electrode, and the third electrode is the drain electrode
And the first to third transistors are bi-directional.
In the case of a polar transistor, the first electrode of the transistor
Is the base electrode, the second electrode is the emitter electrode, and the third electrode is
It is a collector electrode.

【0011】また、請求項記載の発明は、第1電極が
接地され、第2電極が入力端子に接続された第1のトラ
ンジスタと、第1電極が接地され、第2電極が前記第1
のトランジスタの第3電極に接続され、第3電極が出力
端子に接続された第2のトランジスタと、前記第1のト
ランジスタの第3電極と前記第2のトランジスタの第2
電極の接続点と、接地との間に設けられた可変インダク
タと、第1電極が前記入力端子に接続され、第2電極が
接地された第3のトランジスタと、第1電極が前記第3
のトランジスタの第3電極に接続され、第2電極が前記
出力端子に接続され、第3電極が接地された第4のトラ
ンジスタと、前記第3のトランジスタの第3電極と前記
第4のトランジスタの第1電極の接続点と、接地との間
に設けられた抵抗素子とを具備し、前記第1ないし第4
のトランジスタがFETもしくはHEMT (High Elec
tron Mobility Transistor)の場合、該トランジスタの
第1電極はゲート電極、第2電極はソース電極、第3電
極はドレイン電極であり、また、前記第1ないし第4の
トランジスタがバイポーラトランジスタの場合、該トラ
ンジスタの第1電極はベース電極、第2電極はエミッタ
電極、第3電極はコレクタ電極であることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first transistor having a first electrode grounded and a second electrode connected to an input terminal, a first electrode grounded, and a second electrode connected to the first electrode.
A second transistor having a third electrode connected to an output terminal, a third electrode of the first transistor, and a second electrode of the second transistor.
A variable inductor provided between a connection point of the electrodes and ground; a third transistor having a first electrode connected to the input terminal and a second electrode grounded;
A fourth transistor connected to a third electrode of the third transistor, a second electrode connected to the output terminal, and a third electrode grounded; and a third electrode of the third transistor and a fourth transistor connected to the fourth transistor. comprising a connection point of the first electrode, and a resistive element provided between the ground, the first to fourth
Transistor is FET or HEMT (High Elec
tron Mobility Transistor), the transistor
The first electrode is a gate electrode, the second electrode is a source electrode, the third electrode
The pole is a drain electrode, and the first to fourth electrodes
If the transistor is a bipolar transistor, the transistor
The first electrode of the transistor is the base electrode and the second electrode is the emitter
The electrode and the third electrode are collector electrodes.
You.

【0012】また、請求項記載の発明は、第1電極が
入力端子に接続され、第2電極が接地された第1のトラ
ンジスタと、第1電極が接地され、第2電極が前記第1
のトランジスタの第3電極に接続され、第3電極が出力
端子に接続された第2のトランジスタと、前記第1のト
ランジスタの第3電極と前記第2のトランジスタの第2
電極の接続点と、接地との間に設けられた可変インダク
タと、第1電極が接地され、第2電極が前記入力端子に
接続され、第3電極が前記出力端子に接続された第3の
トランジスタとを具備し、前記第1ないし第3のトラン
ジスタがFETもしくはHEMT (High Electron Mob
ility Transistor)の場合、該トランジスタの第1電極
はゲート電極、第2電極はソース電極、第3電極はドレ
イン電極であり、また、前記第1ないし第3のトランジ
スタがバイポーラトランジスタの場合、該トランジスタ
の第1電極はベース電極、第2電極はエミッタ電極、第
3電極はコレクタ電極であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a first transistor in which a first electrode is connected to an input terminal and a second electrode is grounded, a first electrode is grounded, and a second electrode is connected to the first transistor.
A second transistor having a third electrode connected to an output terminal, a third electrode of the first transistor, and a second electrode of the second transistor.
A variable inductor provided between a connection point of the electrodes and ground, a third electrode connected to the input terminal, a third electrode connected to the input terminal, and a third electrode connected to the output terminal; A first transistor and a third transistor.
The FET is FET or HEMT (High Electron Mob
ility Transistor), the first electrode of the transistor
Is the gate electrode, the second electrode is the source electrode, and the third electrode is the drain.
An in-electrode, and the first to third transistors
If the star is a bipolar transistor, the transistor
The first electrode is a base electrode, the second electrode is an emitter electrode,
The three electrodes are collector electrodes.

【0013】また、請求項記載の発明は、第1電極が
入力端子に接続され、第2電極が接地された第1のトラ
ンジスタと、第1電極が接地され、第2電極が前記第1
のトランジスタの第3電極に接続され、第3電極が出力
端子に接続された第2のトランジスタと、前記第1のト
ランジスタの第3電極と前記第2のトランジスタの第2
電極の接続点と、接地との間に設けられた可変インダク
タと、第1電極が接地され、第2電極が前記入力端子に
接続された第3のトランジスタと、第1電極が前記第3
のトランジスタの第3電極に接続され、第2電極が前記
出力端子に接続され、第3電極が接地された第4のトラ
ンジスタと、前記第3のトランジスタの第3電極と前記
第4のトランジスタの第1電極の接続点と、接地との間
に設けられた抵抗素子とを具備し、前記第1ないし第4
のトランジスタがFETもしくはHEMT (High Elec
tron Mobility Transistor)の場合、該トランジスタの
第1電極はゲート電極、第2電極はソース電極、第3電
極はドレイン電極であり、また、前記第1ないし第4の
トランジスタがバイポーラトランジスタの場合、該トラ
ンジスタの第1電極はベース電極、第2電極はエミッタ
電極、第3電極はコレクタ電極であることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a first transistor in which a first electrode is connected to an input terminal and a second electrode is grounded, a first electrode is grounded, and a second electrode is the first transistor.
A second transistor having a third electrode connected to an output terminal, a third electrode of the first transistor, and a second electrode of the second transistor.
A variable inductor provided between a connection point of the electrodes and ground; a third transistor having a first electrode grounded, a second electrode connected to the input terminal;
A fourth transistor connected to a third electrode of the third transistor, a second electrode connected to the output terminal, and a third electrode grounded; and a third electrode of the third transistor and a fourth transistor connected to the fourth transistor. comprising a connection point of the first electrode, and a resistive element provided between the ground, the first to fourth
Transistor is FET or HEMT (High Elec
tron Mobility Transistor), the transistor
The first electrode is a gate electrode, the second electrode is a source electrode, the third electrode
The pole is a drain electrode, and the first to fourth electrodes
If the transistor is a bipolar transistor, the transistor
The first electrode of the transistor is the base electrode and the second electrode is the emitter
The electrode and the third electrode are collector electrodes.
You.

【0014】また、請求項記載の発明は、請求項
いしのいずれか1項に記載の発明において、前記可変
インダクタに対して可変キャパシタを並列に接続したこ
とを特徴としている。また、請求項記載の発明は、請
求項またはに記載の発明において、前記第1のトラ
ンジスタの相互コンダクタンスを、前記入力端子から見
た入力インピーダンスへ整合させたことを特徴としてい
る。
Further, an invention according to claim 5, wherein, in the invention described in any one of claims 1 a <br/> stone 4, characterized in that connected in parallel to the variable capacitor to said variable inductor And According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the mutual conductance of the first transistor is matched to an input impedance viewed from the input terminal.

【0015】また、請求項記載の発明は、請求項
たはに記載の発明において、前記第3のトランジスタ
の相互コンダクタンスを、前記入力端子から見た入力イ
ンピーダンスへ整合させたことを特徴としている。ま
た、請求項記載の発明は、請求項またはに記載の
発明において、前記第4のトランジスタの相互コンダク
タンスを、前記出力端子から見た出力インピーダンスへ
整合させたことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the third or fourth aspect of the invention, the transconductance of the third transistor is matched with the input impedance as viewed from the input terminal. It is characterized by having made it. According to an eighth aspect of the present invention, in the second or fourth aspect , a mutual conductance of the fourth transistor is matched to an output impedance viewed from the output terminal.

【0016】なお、この発明において、前記第1ないし
第4のトランジスタがFETもしくはHEMT (High
Electron Mobility Transistor)の場合、該トランジス
タの第1電極はゲート電極、第2電極はソース電極、第
3電極はドレイン電極である。また、前記第1ないし第
4のトランジスタがバイポーラトランジスタの場合、該
トランジスタの第1電極はベース電極、第2電極はエミ
ッタ電極、第3電極はコレクタ電極である。
In the present invention, the first to fourth transistors are FETs or HEMTs (High
In the case of an electron mobility transistor, the first electrode of the transistor is a gate electrode, the second electrode is a source electrode, and the third electrode is a drain electrode. When the first to fourth transistors are bipolar transistors, the first electrode of the transistor is a base electrode, the second electrode is an emitter electrode, and the third electrode is a collector electrode.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【作用】 請求項記載の発明によれば、上記構成と
することで、2次の全周波通過回路と同様の伝達関数と
位相特性を有し、なおかつ(3)式で与えられるアドミ
タンスを有する回路が構成される。従って、可変インダ
クタのインダクタンス値を可変することにより、振幅一
定であって位相のみが広範囲にわたって連続的に変化す
る位相特性が得られる。これにより、トランジスタを用
いた、広帯域で可変位相量が大きく、マイクロ波帯等の
高周波域でも動作可能な移相器を提供できる。また、回
路をトランジスタ・抵抗素子・インダクタのみで構成で
きるため、移相器の小型化を図ることができる。
SUMMARY OF] According to the invention of claims 1 to 4, wherein, with the above arrangement has the same transfer function and the secondary of the total frequency passing circuit and phase characteristics, yet (3) admittance given by equation Is configured. Therefore, by varying the inductance value of the variable inductor, it is possible to obtain a phase characteristic in which the amplitude is constant and only the phase continuously changes over a wide range. This makes it possible to provide a phase shifter that uses a transistor and has a large variable phase amount in a wide band and can operate even in a high frequency range such as a microwave band. In addition, since the circuit can be configured only with the transistor, the resistance element, and the inductor, the size of the phase shifter can be reduced.

【0020】また、請求項記載の発明によれば、可変
インダクタに対して可変キャパシタを並列に接続して可
変キャパシタのキャパシタンス値を可変させるようにす
る。これにより、さらに広範囲な可変位相量が得られ
る。また、請求項または記載の発明によれば、入力
端子に接続され、第1電極が接地された第1または第3
のトランジスタの相互コンダクタンスを、入力インピー
ダンスに対して適切に設定するようにしている。これに
より、入力の能動整合が可能となり、結果として受動整
合素子が不要となって、移相器の小型化を図ることが可
能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, a variable capacitor is connected in parallel to the variable inductor so that the capacitance value of the variable capacitor can be varied. Thereby, a wider range of variable phase amount can be obtained. According to the sixth or seventh aspect of the present invention, the first or third terminal is connected to the input terminal and the first electrode is grounded.
Are set appropriately with respect to the input impedance. As a result, active matching of the input becomes possible, and as a result, a passive matching element becomes unnecessary, and the size of the phase shifter can be reduced.

【0021】また、請求項記載の発明によれば、出力
端子に接続され、第3電極が接地された第4のトランジ
スタの相互コンダクタンスを、出力インピーダンスに対
して適切に設定するようにしている。これにより、出力
の能動整合が可能となり、結果として受動整合素子が不
要となって、さらなる移相器の小型化を図ることが可能
となる。
According to the eighth aspect of the invention, the transconductance of the fourth transistor connected to the output terminal and having the third electrode grounded is set appropriately with respect to the output impedance. . As a result, active matching of the output becomes possible, and as a result, a passive matching element becomes unnecessary, and the size of the phase shifter can be further reduced.

【0022】[0022]

【実施例】まず、この発明による移相器の動作原理につ
いて簡単に説明する。一般的な2次の全周波通過回路の
電圧伝達関数H(s)は、入力電圧をV1 、出力電圧を
V2、中心角周波数をω0、QファクタをQ、s=jω
(ここで、ωは角周波数)とした場合に、次式で示され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of operation of a phase shifter according to the present invention will be briefly described. The voltage transfer function H (s) of a general second-order all-frequency pass circuit is as follows: input voltage V1, output voltage V2, central angular frequency ω0, Q factor Q, s = jω
(Where ω is the angular frequency), it is expressed by the following equation.

【数5】 このとき、回路の位相特性φ(ω)は、(Equation 5) At this time, the phase characteristic φ (ω) of the circuit is

【数6】 で表される。(Equation 6) It is represented by

【0023】ここで、この回路のアドミタンス行列Yに
おけるY21が次式で表される場合には、中心角周波数ω
0 が変化しても振幅一定で位相のみが変化する周波数特
性が得られることとなる。なお、Gは回路のゲインであ
る。
Here, when Y21 in the admittance matrix Y of this circuit is represented by the following equation, the central angular frequency ω
Even if 0 changes, a frequency characteristic in which only the phase changes with a constant amplitude is obtained. G is the gain of the circuit.

【数7】 従って、アドミタンス行列のY21が(3)式で与えられ
る回路を構成し、中心角周波数ω0 を決定するキャパシ
タ・インダクタの並列回路を設け、キャパシタまたはイ
ンダクタのうち少なくとも一つを電圧制御素子などで構
成し、キャパシタンス値またはインダクタンス値を可変
とすることにより、振幅一定で位相のみを連続的に大き
く変化させることができる。
(Equation 7) Therefore, a circuit in which Y21 of the admittance matrix is given by equation (3) is provided, a parallel circuit of a capacitor and an inductor for determining the central angular frequency ω0 is provided, and at least one of the capacitor and the inductor is configured by a voltage control element or the like. By making the capacitance value or the inductance value variable, only the phase can be continuously and largely changed with a constant amplitude.

【0024】[実施例1]次に、図面を参照してこの発
明の第1の実施例について説明する。図1はこの実施例
による移相器100の回路図である。この図において、
V1およびV2は各々移相器100の入力電圧および出力
電圧、Z01およびZ02は各々移相器100の入力および
出力インピーダンス、Cは直流電圧阻止用のコンデン
サ、Pは高周波を遮断するコイルを介して電圧が印加さ
れるポイント、端子16は入力端子、端子18は出力端
子、端子17・19は接地端子、22はインダクタンス
値Lkを有するインダクタである。
[Embodiment 1] Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a phase shifter 100 according to this embodiment. In this figure,
V1 and V2 are the input and output voltages of the phase shifter 100, Z01 and Z02 are the input and output impedances of the phase shifter 100, C is a DC voltage blocking capacitor, and P is a coil for blocking high frequencies. A point to which a voltage is applied, terminal 16 is an input terminal, terminal 18 is an output terminal, terminals 17 and 19 are ground terminals, and 22 is an inductor having an inductance value Lk.

【0025】また、31・35・39はFETであっ
て、ゲート直下のゲート・ソース間の空乏層容量として
各々Cgs1、Cgs2、Cgsf を有し、相互コンダクタンス
として各々gm1、gm2、gmf を有する。また、G・
S・Dは各々、FETのゲート電極・ソース電極・ドレ
イン電極である。一方、端子32・36・40はそれぞ
れFET31・35・39のドレイン電極、端子33・
37・41はそれぞれFET31・35・39のソース
電極、端子34・38・42はそれぞれFET31・3
5・39のゲート電極である。
Reference numerals 31, 35, and 39 denote FETs having Cgs1, Cgs2, and Cgsf as depletion layer capacities between the gate and the source immediately below the gate, and gm1, gm2, and gmf as transconductances, respectively. G.
SD denotes a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode of the FET, respectively. On the other hand, terminals 32, 36 and 40 are the drain electrodes of FETs 31, 35 and 39, respectively, and terminals 33 and
Reference numerals 37 and 41 denote source electrodes of FETs 31, 35 and 39, respectively, and terminals 34, 38 and 42 denote FETs 31 and 3, respectively.
5.39 gate electrodes.

【0026】この移相器100は、ゲート接地のFET
31とゲート接地のFET35とを縦続接続し、その間
にインダクタ22をシャントに(すなわち、一端をFE
T31のドレイン電極とFET35のソース電極との間
に接続し、他端を接地側に接続することで、分路とし
て)挿入した回路に対して、ソース接地のFET39を
並列に接続している。
This phase shifter 100 has a gate-grounded FET.
31 and the gate-grounded FET 35 are cascaded, and the inductor 22 is shunted between them (that is, one end is FE).
A source-grounded FET 39 is connected in parallel to a circuit inserted between the drain electrode of T31 and the source electrode of the FET 35 and the other end connected to the ground side (as a shunt).

【0027】次に、上記構成による移相器100の動作
を説明する。まず、図1の回路のアドミタンス行列Yを
求める。解析を簡単にするため、FET31・FET3
5・FET39がすべて電気的に同じ特性を有し、それ
ぞれがゲート直下のゲート・ソース間の空乏層容量Cgs
1、Cgs2、Cgsf および相互コンダクタンスgm1、g
m2、gmf のみで表現されるとする。
Next, the operation of the phase shifter 100 having the above configuration will be described. First, the admittance matrix Y of the circuit of FIG. 1 is obtained. To simplify the analysis, FET31 and FET3
5. The FETs 39 all have the same electrical characteristics, and each has a gate-source depletion layer capacitance Cgs immediately below the gate.
1, Cgs2, Cgsf and transconductance gm1, g
It is assumed that it is expressed only by m2 and gmf.

【0028】すると、アドミタンス行列Yは次式で与え
られる。
Then, the admittance matrix Y is given by the following equation.

【数8】 ここで、FETの遮断周波数fT =gm1/(2πCgs
1)=gm2/(2πCgs2)=gmf/(2πCgsf) と
する。同一のウェハ内では、このようなfTの等しい特
性を有するFETを容易に構成することが可能である。
(Equation 8) Here, the cutoff frequency fT of the FET = gm1 / (2πCgs)
1) = gm2 / (2πCgs2) = gmf / (2πCgsf) Within the same wafer, such FETs having the same characteristics of fT can be easily configured.

【0029】また、インダクタ22のインピーダンスZ
は、s=jωとして、次式で与えられる。
The impedance Z of the inductor 22
Is given by the following equation as s = jω.

【数9】 よって、(1−1)式と(1−2)式より、アドミタン
ス行列YのY21は
(Equation 9) Therefore, from equations (1-1) and (1-2), Y21 of the admittance matrix Y is

【数10】 となる。(Equation 10) Becomes

【0030】中心角周波数ω0 が変化しても、Y21の振
幅が一定で位相のみが変化するための条件は、(3)式
と(1−3)式により次式のようになる。
Even if the central angular frequency ω0 changes, the condition that the amplitude of Y21 is constant and only the phase changes is as follows from the equations (3) and (1-3).

【数11】 従って、FET39の相互コンダクタンスgmfを(1
−4)式の値に設定し、インダクタ22を電圧制御素子
などで構成してインダクタンス値Lk を可変とすること
により、振幅一定で位相のみを変化させることができ
る。さらには、相互コンダクタンスgm1 を入力インピ
ーダンスZ01の逆数とすることにより、能動素子のみで
入力整合を達成できる。
[Equation 11] Therefore, the transconductance gmf of the FET 39 is set to (1
By setting the value of the expression -4), and configuring the inductor 22 with a voltage control element or the like to vary the inductance value Lk, only the phase can be changed with a constant amplitude. Further, by setting the transconductance gm1 to be the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved using only active elements.

【0031】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.64pF、 遮断周波数fT=2
0GHz)を、FET35としてゲート幅50μmのF
ET(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容
量Cgs2=0.08pF、 遮断周波数fT=20GH
z)を、FET39としてゲート幅200μmのFET
(相互コンダクタンスgmf=40mS、空乏層容量Cg
sf=0.32pF、 遮断周波数fT =20GHz)を
用いた移相器の周波数特性を図2に示す。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.64 pF, cut-off frequency fT = 2
0 GHz) as an FET 35 with a gate width of 50 μm.
ET (transconductance gm2 = 10 ms, depletion layer capacitance Cgs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GH
z) is a FET having a gate width of 200 μm as the FET 39
(Mutual conductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cg
FIG. 2 shows the frequency characteristics of the phase shifter using sf = 0.32 pF and cutoff frequency fT = 20 GHz.

【0032】図2において、S11、S21、S22は各々ア
ドミタンス行列YのY11、Y21、Y22に対応している。
左下図は上記の移相器の位相特性を示しており、右上図
は入力整合の様子を、右下図は出力整合の様子を表して
いる。また、この図ではインダクタ22のインダクタン
ス値Lk を1nH、3nH、5nHと変化させている。
In FIG. 2, S11, S21 and S22 correspond to Y11, Y21 and Y22 of the admittance matrix Y, respectively.
The lower left diagram shows the phase characteristics of the phase shifter, the upper right diagram shows the state of input matching, and the lower right figure shows the state of output matching. Further, in this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is changed to 1 nH, 3 nH, and 5 nH.

【0033】図から明らかなように、周波数f=10G
Hz付近では、振幅一定で90゜以上のS21の位相変化
が得られる。また、S11は−3dB程度であって入力整
合していることが見て取れる。なお、(1−3)式よ
り、Y21は相互コンダクタンスgmf に比例するため、
相互コンダクタンスgmf を大きくすることでS21に利
得を持たせることができる。ここで、相互コンダクタン
スgm1 の値を完全に入力インピーダンスZ01に調整し
なくとも、上述したインピーダンス整合は可能である。
従って、(1−4)式を満足し、なおかつ相互コンダク
タンスgmf を変えて利得を可変することが可能であ
る。これは、これ以後の実施例においても同様である。
以上より、この実施例による移相器100が良好に動作
することがわかる。
As is clear from the figure, the frequency f = 10G
In the vicinity of Hz, a phase change of S21 of 90 ° or more with a constant amplitude is obtained. In addition, it can be seen that S11 is about -3 dB and the input is matched. From equation (1-3), since Y21 is proportional to the transconductance gmf,
By increasing the transconductance gmf, S21 can have a gain. Here, the above-described impedance matching is possible without completely adjusting the value of the transconductance gm1 to the input impedance Z01.
Therefore, it is possible to satisfy the expression (1-4) and to vary the gain by changing the transconductance gmf. This is the same in the following embodiments.
From the above, it can be seen that the phase shifter 100 according to this embodiment operates well.

【0034】[実施例2]次に、図面を参照してこの発
明の第2の実施例について説明する。図3はこの実施例
による移相器200の回路図である。ここで、図1と同
一の部品・信号には同一の符号を付してあり、その説明
を省略する。この図において、43はFETであって、
ゲート・ソース間の空乏層容量としてCgsa を、相互コ
ンダクタンスとしてgma を有する。また、端子44・
45・46は各々FET43のドレイン・ソース・ゲー
ト電極である。また、23は抵抗値RS を持つ抵抗であ
る。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a circuit diagram of the phase shifter 200 according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this figure, 43 is an FET,
It has Cgsa as the depletion layer capacitance between the gate and the source, and gma as the transconductance. Also, terminal 44
45 and 46 are drain, source and gate electrodes of the FET 43, respectively. Reference numeral 23 denotes a resistor having a resistance value RS.

【0035】この移相器200は、ゲート接地のFET
31とゲート接地のFET35とを縦続接続し、その間
にインダクタ22をシャントに挿入した回路と、この縦
続接続回路と並列に、ソース接地のFET39とドレイ
ン接地のFET43とを縦続接続してこれらFETの間
に抵抗23をシャントに挿入した回路を接続している。
This phase shifter 200 has a gate-grounded FET.
31 and a gate-grounded FET 35 in cascade, an inductor 22 is inserted in a shunt between them, and a source-grounded FET 39 and a drain-grounded FET 43 are cascaded in parallel with this cascade-connected circuit. A circuit in which a resistor 23 is inserted into a shunt is connected between them.

【0036】次に、上記構成による移相器200の動作
を説明する。まず、図3の回路のアドミタンス行列Yを
求める。解析を簡単にするため、FET31・FET3
5・FET39・FET43がすべて電気的に同じ特性
を有し、それぞれがゲート直下のゲート・ソース間の空
乏層容量Cgs1、Cgs2、Cgsf、Cgsaおよび相互コンダ
クタンスgm1、gm2、gmf、gmaのみで表現される
とする。
Next, the operation of the phase shifter 200 having the above configuration will be described. First, the admittance matrix Y of the circuit of FIG. 3 is obtained. To simplify the analysis, FET31 and FET3
5. The FET 39 and the FET 43 all have the same electrical characteristics, and are each expressed only by the gate-source depletion layer capacitance Cgs1, Cgs2, Cgsf, Cgsa and the mutual conductance gm1, gm2, gmf, gma immediately below the gate. And

【0037】すると、アドミタンス行列Yは次式で与え
られる。
Then, the admittance matrix Y is given by the following equation.

【数12】 ここで、FETの遮断周波数fT =gm1/(2πCgs
1)=gm2/(2πCgs2)=gmf/(2πCgsf)=
gma/(2πCgsa)とする。同一のウェハ内では、こ
のようなfTの等しい特性を有するFETを容易に構成
することが可能である。
(Equation 12) Here, the cutoff frequency fT of the FET = gm1 / (2πCgs)
1) = gm2 / (2πCgsf) = gmf / (2πCgsf) =
gma / (2πCgsa). Within the same wafer, such FETs having the same characteristics of fT can be easily configured.

【0038】アドミタンス行列YのY22が振幅一定とな
る周波数特性を有するために抵抗23の抵抗値Rsに必
要とされる条件は、次式で与えられる。
The condition required for the resistance value Rs of the resistor 23 in order that Y22 of the admittance matrix Y has a frequency characteristic in which the amplitude is constant is given by the following equation.

【数13】 このとき、(2−1)式は次式のようになる。(Equation 13) At this time, the expression (2-1) is as follows.

【数14】 [Equation 14]

【0039】また、インダクタ22のインピーダンスZ
は、s=jωとして、次式で与えられる。
The impedance Z of the inductor 22
Is given by the following equation as s = jω.

【数15】 よって、(2−3)式と(2−4)式より、アドミタン
ス行列YのY21は、
(Equation 15) Therefore, from equations (2-3) and (2-4), Y21 of the admittance matrix Y is

【数16】 となる。(Equation 16) Becomes

【0040】中心周波数が変化しても、Y21の振幅が一
定で位相のみが変化するための条件は、次式のようにな
る。
The condition that the amplitude of Y21 is constant and only the phase changes even when the center frequency changes is as follows.

【数17】 従って、抵抗23の抵抗値Rs を(2−2)式の値に設
定し、FET39の相互コンダクタンスgmf を(2−
6)式の値に設定して、インダクタ22を電圧制御素子
などで構成してインダクタンス値Lk を可変とすること
により、振幅一定で位相のみを変化させることができ
る。さらには、相互コンダクタンスgm1を入力インピ
ーダンスZ01の逆数とすることにより、能動素子のみで
入力整合を達成できる。また、相互コンダクタンスgm
a を出力インピダンスZ02の逆数とすることにより、能
動素子のみで出力整合を達成できる。
[Equation 17] Therefore, the resistance value Rs of the resistor 23 is set to the value of the equation (2-2), and the mutual conductance gmf of the FET 39 is set to (2−2).
By setting the value of the expression (6), the inductor 22 is constituted by a voltage control element or the like, and the inductance value Lk is made variable, it is possible to change only the phase with a constant amplitude. Further, by setting the transconductance gm1 to be the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved only with active elements. Also, the mutual conductance gm
By setting a as the reciprocal of the output impedance Z02, output matching can be achieved only with active elements.

【0041】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.64pF、遮断周波数fT =2
0GHz)を、FET35としてゲート幅50μmのF
ET(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容
量Cgs2=0.08pF、遮断周波数fT =20GH
z)を、FET39としてゲート幅200μmのFET
(相互コンダクタンスgmf=40mS、空乏層容量Cg
sf=0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)を、
FET43としてゲート幅50μmのFET(相互コン
ダクタンスgma =10mS、空乏層容量Cgsa=0.
08pF、遮断周波数fT=20GHz)を用いた移相
器の周波数特性を図4に示す。なお、以上から、抵抗2
3の抵抗値Rs =1/gma=100Ωとする。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.64 pF, cut-off frequency fT = 2
0 GHz) as an FET 35 with a gate width of 50 μm.
ET (mutual conductance gm2 = 10 ms, depletion layer capacitance Cgs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GH
z) is a FET having a gate width of 200 μm as the FET 39
(Mutual conductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cg
sf = 0.32 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz)
An FET having a gate width of 50 μm (mutual conductance gma = 10 mS, depletion layer capacitance Cgsa = 0.
FIG. 4 shows the frequency characteristics of the phase shifter using the phase shifter (08 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz). From the above, the resistance 2
It is assumed that the resistance value of Rs = 1 / gma = 100Ω.

【0042】図4ではインダクタ22のインダクタンス
値Lk を1nH、3nH、5nHと変化させている。図
から明らかなように、周波数f=10GHz付近では、
振幅一定で90゜以上のS21の位相変化が得られる。ま
た、S11は−3dB程度、S22は−9dB以下であって
入出力ともに整合していることがわかる。なお、(2−
5)式より、Y21は相互コンダクタンスgmf に比例す
るため、相互コンダクタンスgmf を大きくすることで
S21に利得を持たせることができる。以上より、この実
施例による移相器200が良好に動作することがわか
る。
In FIG. 4, the inductance value Lk of the inductor 22 is changed to 1 nH, 3 nH, and 5 nH. As is clear from the figure, at a frequency of about f = 10 GHz,
A phase change of S21 of 90 ° or more with a constant amplitude is obtained. In addition, S11 is about -3 dB and S22 is -9 dB or less, which indicates that both input and output are matched. (2-
From equation (5), since Y21 is proportional to the transconductance gmf, S21 can have a gain by increasing the transconductance gmf. From the above, it can be seen that the phase shifter 200 according to this embodiment operates well.

【0043】[実施例3]次に、図面を参照してこの発
明の第3の実施例について説明する。図5はこの実施例
による移相器の回路図である。ここで、図1と同一の部
品・信号には同一の符号を付してあり、その説明を省略
する。この移相器300は、ソース接地のFET31と
ゲート接地のFET35とを縦続接続し、その間にイン
ダクタ22をシャントに挿入した回路に対して、ゲート
接地のFET39を並列に接続している。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit diagram of a phase shifter according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the phase shifter 300, a common-source FET 31 and a common-gate FET 35 are cascaded, and a common-gate FET 39 is connected in parallel to a circuit in which the inductor 22 is inserted in a shunt.

【0044】次に、上記構成による移相器300の動作
を説明する。まず、図5の回路のアドミタンス行列Yを
求める。解析を簡単にするため、FET31・FET3
5・FET39がすべて電気的に同じ特性を有し、それ
ぞれがゲート直下のゲート・ソース間の空乏層容量Cgs
1、Cgs2、Cgsfおよび相互コンダクタンスgm1、gm
2、gmfのみで表現されるとする。
Next, the operation of the phase shifter 300 having the above configuration will be described. First, the admittance matrix Y of the circuit of FIG. To simplify the analysis, FET31 and FET3
5. The FETs 39 all have the same electrical characteristics, and each has a gate-source depletion layer capacitance Cgs immediately below the gate.
1, Cgs2, Cgsf and transconductance gm1, gm
2. It is assumed that it is expressed only by gmf.

【0045】すると、アドミタンス行列Yは次式で与え
られる。
Then, the admittance matrix Y is given by the following equation.

【数18】 ここで、FETの遮断周波数fT =gm1/(2πCgs
1)=gm2/(2πCgs2)=gmf/(2πCgsf)と
する。同一のウェハ内では、このようなfT の等しい特
性を有するFETを容易に構成することが可能である。
(Equation 18) Here, the cutoff frequency fT of the FET = gm1 / (2πCgs)
1) = gm2 / (2πCgs2) = gmf / (2πCgsf) Within the same wafer, such FETs having the same characteristics of fT can be easily formed.

【0046】また、インダクタ22のインピーダンスZ
は、s=jωとして、次式で与えられる。
The impedance Z of the inductor 22
Is given by the following equation as s = jω.

【数19】 よって、(3−1)式および(3−2)式より、アドミ
タンス行列YのY21は
[Equation 19] Therefore, from equations (3-1) and (3-2), Y21 of the admittance matrix Y is

【数20】 となる。(Equation 20) Becomes

【0047】中心角周波数が変化しても、Y21の振幅が
一定で位相のみが変化するための条件は、次式のように
なる。
Even if the central angular frequency changes, the condition that the amplitude of Y21 is constant and only the phase changes is as follows.

【数21】 従って、FET39の相互コンダクタンスgmfを(3
−4)式の値に設定し、インダクタ22を電圧制御素子
などで構成してインダクタンス値Lk を可変とすること
により、振幅一定で位相のみを変化させることができ
る。さらには、相互コンダクタンスgmf を入力インピ
ーダンスZ01の逆数にすることにより、能動素子のみで
入力整合を達成できる。
(Equation 21) Therefore, the transconductance gmf of the FET 39 is set to (3
By setting the value of the expression -4), and configuring the inductor 22 with a voltage control element or the like to vary the inductance value Lk, only the phase can be changed with a constant amplitude. Further, by making the transconductance gmf the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved with only active elements.

【0048】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.64pF、遮断周波数fT =2
0GHz)を、FET35としてゲート幅50μmのF
ET(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容
量Cgs2=0.08pF、遮断周波数fT =20GH
z)を、FET39としてゲート幅200μmのFET
(相互コンダクタンスgmf=40mS、空乏層容量Cg
sf=0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)を用
いた移相器の周波数特性を図6に示す。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.64 pF, cut-off frequency fT = 2
0 GHz) as an FET 35 with a gate width of 50 μm.
ET (mutual conductance gm2 = 10 ms, depletion layer capacitance Cgs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GH
z) is a FET having a gate width of 200 μm as the FET 39
(Mutual conductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cg
FIG. 6 shows the frequency characteristics of the phase shifter using sf = 0.32 pF and cutoff frequency fT = 20 GHz.

【0049】この図では、インダクタ22のインダクタ
ンス値Lk を1nH、3nH、5nHと変化させてい
る。図から明らかなように、周波数f=10GHz付近
では、振幅一定で90゜以上のS21の位相変化が得られ
る。また、S11は−3dB程度であって入力整合してい
ることがわかる。なお、(3−3)式より、Y21は相互
コンダクタンスgmf に比例するため、相互コンダクタ
ンスgmf を大きくすることでS21に利得を持たせるこ
とができる。以上より、この実施例の移相器300が良
好に動作することがわかる。
In this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is changed to 1 nH, 3 nH, and 5 nH. As is apparent from the figure, around the frequency f = 10 GHz, a phase change of S21 of 90 ° or more with a constant amplitude is obtained. In addition, it can be seen that S11 is about -3 dB and the input is matched. From equation (3-3), since Y21 is proportional to the mutual conductance gmf, the gain can be given to S21 by increasing the mutual conductance gmf. From the above, it can be seen that the phase shifter 300 of this embodiment operates well.

【0050】[実施例4]次に、図面を参照してこの発
明の第4の実施例について説明する。図7はこの実施例
による移相器400の回路図である。ここで、図3と同
一の部品・信号には同一の符号を付してあり、その説明
を省略する。この移相器400は、ソース接地のFET
31とゲート接地のFET35とを縦続接続し、その間
にインダクタ22をシャントに挿入した回路と、この縦
続接続回路とは並列に、ゲート接地のFET39とドレ
イン接地のFET43とを縦続接続してこれらFETの
間に抵抗23をシャントに挿入した回路を接続してい
る。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram of a phase shifter 400 according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This phase shifter 400 is a source-grounded FET
31 and a gate-grounded FET 35 in cascade, and a circuit in which the inductor 22 is inserted in the shunt between the circuit and the cascade-connected circuit. A circuit in which the resistor 23 is inserted into the shunt is connected between the two.

【0051】次に、上記構成による移相器400の動作
を説明する。まず、図7の回路のアドミタンス行列Yを
求める。解析を簡単にするため、FET31・FET3
5・FET39・FET43がすべて電気的に同じ特性
を有し、それぞれがゲート直下のゲート・ソース間の空
乏層容量Cgs1、Cgs2、Cgsf、Cgsaおよび相互コンダ
クタンスgm1、gm2、gmf、gmaのみで表現される
とする。
Next, the operation of the phase shifter 400 having the above configuration will be described. First, the admittance matrix Y of the circuit of FIG. 7 is obtained. To simplify the analysis, FET31 and FET3
5. The FET 39 and the FET 43 all have the same electrical characteristics, and are each expressed only by the gate-source depletion layer capacitance Cgs1, Cgs2, Cgsf, Cgsa and the mutual conductance gm1, gm2, gmf, gma immediately below the gate. And

【0052】すると、アドミタンス行列Yは次式で与え
られる。
Then, the admittance matrix Y is given by the following equation.

【数22】 ここで、FETの遮断周波数fT=gm1/(2πCgs
1)=gm2/(2πCgs2)=gmf/(2πCgsf)=
gma/(2πCgsa) とする。同一のウェハ内では、
このようなfTの等しい特性を有するFETを容易に構
成することが可能である。
(Equation 22) Here, the cutoff frequency fT of the FET = gm1 / (2πCgs)
1) = gm2 / (2πCgsf) = gmf / (2πCgsf) =
gma / (2πCgsa). In the same wafer,
It is possible to easily configure FETs having such characteristics of equal fT.

【0053】アドミタンス行列YのY22が振幅一定とな
る周波数特性を有するために抵抗23の抵抗値Rsに必
要とされる条件は、次式で与えられる。
The condition required for the resistance value Rs of the resistor 23 in order that Y22 of the admittance matrix Y has a frequency characteristic in which the amplitude is constant is given by the following equation.

【数23】 このとき、(4−1)式は次式のようになる。(Equation 23) At this time, the expression (4-1) becomes the following expression.

【数24】 (Equation 24)

【0054】また、インダクタ22のインピーダンスZ
は、s=jωとして、次式で与えられる。
The impedance Z of the inductor 22
Is given by the following equation as s = jω.

【数25】 よって、(4−3)式および(4−4)式より、アドミ
タンス行列YのY21は、
(Equation 25) Therefore, from equations (4-3) and (4-4), Y21 of the admittance matrix Y is

【数26】 となる。(Equation 26) Becomes

【0055】中心角周波数が変化しても、Y21の振幅が
一定で位相のみが変化するための条件は、次式のように
なる。
Even if the center angular frequency changes, the condition that the amplitude of Y21 is constant and only the phase changes is as follows.

【数27】 従って、抵抗23の抵抗値Rs を(4−2)式の値に設
定し、FET39の相互コンダクタンスgmf を(4−
6)式の値に設定して、インダクタ22を電圧制御素子
などで構成してインダクタンス値Lk を可変とすること
により、振幅一定で位相のみを変化させることができ
る。さらには、相互コンダクタンスgmfを入力インピ
ーダンスZ01の逆数とすることにより、能動素子のみで
入力整合を達成できる。また、相互コンダクタンスgm
a を出力インピーダンスZ02の逆数とすることにより、
能動素子のみで出力整合を達成できる。
[Equation 27] Therefore, the resistance Rs of the resistor 23 is set to the value of the equation (4-2), and the mutual conductance gmf of the FET 39 is set to the value of (4−4).
By setting the value of the expression (6), the inductor 22 is constituted by a voltage control element or the like, and the inductance value Lk is made variable, it is possible to change only the phase with a constant amplitude. Further, by setting the transconductance gmf to be the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved with only active elements. Also, the mutual conductance gm
By making a the reciprocal of the output impedance Z02,
Output matching can be achieved only with active elements.

【0056】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.64pF、遮断周波数fT =2
0GHz)を、FET35としてゲート幅50μmのF
ET(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容
量Cgs2=0.08pF、遮断周波数fT =20GH
z)を、FET39としてゲート幅200μmのFET
(相互コンダクタンスgmf=40mS、空乏層容量Cg
sf=0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)をF
ET43としてゲート幅50μmのFET(相互コンダ
クタンスgma =10mS、空乏層容量Cgsa=0.0
8pF、遮断周波数fT=20GHz)を用いた移相器
の周波数特性を図8に示す。なお、以上から、抵抗23
の抵抗値Rs =1/gma=100Ωとする。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.64 pF, cut-off frequency fT = 2
0 GHz) as an FET 35 with a gate width of 50 μm.
ET (mutual conductance gm2 = 10 ms, depletion layer capacitance Cgs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GH
z) is a FET having a gate width of 200 μm as the FET 39
(Mutual conductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cg
sf = 0.32 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz)
FET having a gate width of 50 μm (transconductance gma = 10 ms, depletion layer capacitance Cgsa = 0.0) as ET43
FIG. 8 shows the frequency characteristics of a phase shifter using 8 pF and a cutoff frequency fT = 20 GHz. From the above, the resistance 23
Is set to Rs = 1 / gma = 100Ω.

【0057】この図ではインダクタ22のインダクタン
ス値Lk を1nH、3nH、5nHと変化させている。
図から明らかなように、周波数f=10GHz付近で
は、振幅一定で90゜以上のS21の位相変化が得られ
る。また、S11は−3dB程度、S22は−9dB以下で
あって入出力ともに整合していることがわかる。なお、
(4−5)式より、Y21は相互コンダクタンスgmf に
比例するため、相互コンダクタンスgmf を大きくする
ことでS21に利得を持たせることができる。以上より、
この実施例による移相器400が良好に動作することが
わかる。
In this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is changed to 1 nH, 3 nH, and 5 nH.
As is apparent from the figure, around the frequency f = 10 GHz, a phase change of S21 of 90 ° or more with a constant amplitude is obtained. In addition, S11 is about -3 dB and S22 is -9 dB or less, which indicates that both input and output are matched. In addition,
From equation (4-5), since Y21 is proportional to the transconductance gmf, the gain of S21 can be provided by increasing the transconductance gmf. From the above,
It can be seen that the phase shifter 400 according to this embodiment operates well.

【0058】[実施例5]次に、図面を参照してこの発
明の第5の実施例について説明する。図9はこの実施例
による移相器の回路図である。ここで、図1と同一の部
品・信号には同一の符号を付してあり、その説明を省略
する。この図において21は容量Ck を持つキャパシタ
である。また、この移相器500は、第1の実施例にお
ける移相器100のインダクタ22に対してキャパシタ
21をシャントに挿入したものである。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a circuit diagram of a phase shifter according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this figure, reference numeral 21 denotes a capacitor having a capacitance Ck. This phase shifter 500 is obtained by inserting a capacitor 21 in a shunt with respect to the inductor 22 of the phase shifter 100 in the first embodiment.

【0059】次に、上記構成による移相器500の動作
を説明する。第1の実施例と比較して、移相器500の
アドミタンス行列YのY21は容量Cgs2を(Ck+Cgs
2)で置き換えたものになり、次式で表されることにな
る。
Next, the operation of the phase shifter 500 having the above configuration will be described. Compared with the first embodiment, Y21 of the admittance matrix Y of the phase shifter 500 has a capacity Cgs2 of (Ck + Cgs).
It is replaced by 2) and is expressed by the following equation.

【数28】 従って、FET39の相互コンダクタンスgmfを(1
−4)式の値に設定し、キャパシタ21またはインダク
タ22を電圧制御素子などで構成して、キャパシタンス
値Ckまたはインダクタンス値Lkを可変とすることによ
り、振幅一定で位相のみを変化させることができる。さ
らには、相互コンダクタンスgm1 を入力インピーダン
スZ01の逆数とすることにより、能動素子のみで入力整
合を達成できる。
[Equation 28] Therefore, the transconductance gmf of the FET 39 is set to (1
-4) By setting the value to the expression, by configuring the capacitor 21 or the inductor 22 with a voltage control element or the like and making the capacitance value Ck or the inductance value Lk variable, it is possible to change only the phase with a constant amplitude. . Further, by setting the transconductance gm1 to be the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved using only active elements.

【0060】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.8pF、遮断周波数fT =20
GHz)を、FET35としてゲート幅50μmのFE
T(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容量
Cgs2=0.08pF、遮断周波数fT=20GHz)
を、FET39としてゲート幅200μmのFET(相
互コンダクタンスgmf =40mS、空乏層容量Cgsf
=0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)を用い
た移相器の周波数特性を図10に示す。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.8 pF, cut-off frequency fT = 20
GHz) as the FET 35 with an FE having a gate width of 50 μm.
T (transconductance gm2 = 10 ms, depletion layer capacitance Cgs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz)
Is replaced by an FET 39 having a gate width of 200 μm (transconductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cgsf).
FIG. 10 shows the frequency characteristics of the phase shifter using (= 0.32 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz).

【0061】この図ではインダクタ22のインダクタン
ス値Lk =3nHとし、キャパシタ21のキャパシタン
ス値Ck を0.5pF、1pF、2pFと変化させてい
る。図から明らかなように、周波数f=2.5GHz付
近では、振幅一定で180゜以上のS21の位相変化が得
られる。また、S11は−3dB以下であって入力整合し
ていることがわかる。なお、(5−1)式より、Y21は
相互コンダクタンスgmf に比例するため、相互コンダ
クタンスgmf を大きくすることでS21に利得を持たせ
ることができる。以上より、この実施例による移相器5
00が良好に動作することがわかる。
In this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is set to 3 nH, and the capacitance value Ck of the capacitor 21 is changed to 0.5 pF, 1 pF, and 2 pF. As is apparent from the drawing, a phase change of S21 of 180 ° or more with a constant amplitude is obtained around the frequency f = 2.5 GHz. In addition, it can be seen that S11 is equal to or less than -3 dB and the input is matched. From equation (5-1), since Y21 is proportional to the mutual conductance gmf, the gain of S21 can be provided by increasing the mutual conductance gmf. As described above, the phase shifter 5 according to this embodiment
00 works well.

【0062】[実施例6]次に、図面を参照してこの発
明の第6の実施例について説明する。図11はこの実施
例による移相器600の回路図である。ここで、図3あ
るいは図9と同一の部品・信号には同一の符号を付して
あり、その説明を省略する。この移相器600は、第2
の実施例における移相器200のインダクタ22に対し
てキャパシタ21をシャントに挿入したものである。
Embodiment 6 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a circuit diagram of a phase shifter 600 according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 3 or FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This phase shifter 600 has a second
In this embodiment, the capacitor 21 is inserted into the shunt with respect to the inductor 22 of the phase shifter 200.

【0063】次に、上記構成による移相器600の動作
を説明する。第2の実施例と比較して、移相器600の
アドミタンス行列YのY21は容量Cgs2を(Ck+Cgs
2)で置き換えたものになり、次式で表されることにな
る。
Next, the operation of the phase shifter 600 having the above configuration will be described. Compared to the second embodiment, Y21 of the admittance matrix Y of the phase shifter 600 has a capacity Cgs2 of (Ck + Cgs).
It is replaced by 2) and is expressed by the following equation.

【数29】 従って、抵抗23の抵抗値Rs を(2−2)式の値に設
定し、またFET39の相互コンダクタンスgmf を
(2−6)式の値に設定し、キャパシタ21またはイン
ダクタ22を電圧制御素子などで構成してキャパシタン
ス値Ck またはインダクタンス値Lk を可変とすること
により、振幅一定で位相のみを変化させることができ
る。
(Equation 29) Therefore, the resistance value Rs of the resistor 23 is set to the value of the equation (2-2), the mutual conductance gmf of the FET 39 is set to the value of the equation (2-6), and the capacitor 21 or the inductor 22 is connected to a voltage control element or the like. By making the capacitance value Ck or the inductance value Lk variable, only the phase can be changed with a constant amplitude.

【0064】また、相互コンダクタンスgm1 を入力イ
ンピーダンスZ01の逆数とすることにより、能動素子の
みで入力整合を達成できる。さらに、相互コンダクタン
スgma を出力インピーダンスZ02の逆数とすることに
より、能動素子のみで出力整合を達成できる。
Further, by making the transconductance gm1 the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved only with active elements. Further, by making the transconductance gma the reciprocal of the output impedance Z02, output matching can be achieved only with active elements.

【0065】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.8pF、遮断周波数fT=20G
Hz)を、FET35としてゲート幅50μmのFET
(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容量Cg
s2=0.08pF、遮断周波数fT=20GHz)を、
FET39としてゲート幅200μmのFET(相互コ
ンダクタンスgmf =40mS、空乏層容量Cgsf=
0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)をFET
43としてゲート幅50μmのFET(相互コンダクタ
ンスgma =10mS、空乏層容量Cgsa=0.08p
F、遮断周波数fT=20GHz)を用いた移相器の周
波数特性を図12に示す。なお、以上から、抵抗23の
抵抗値Rs=1/gma=100Ωとする。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.8 pF, cut-off frequency fT = 20G
Hz) is replaced by an FET 35 having a gate width of 50 μm.
(Mutual conductance gm2 = 10 mS, depletion layer capacitance Cg
s2 = 0.08 pF, cut-off frequency fT = 20 GHz)
An FET having a gate width of 200 μm (mutual conductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cgsf =
0.32 pF, cut-off frequency fT = 20 GHz)
An FET 43 having a gate width of 50 μm (mutual conductance gma = 10 ms, depletion layer capacitance Cgsa = 0.08 p)
FIG. 12 shows the frequency characteristics of a phase shifter using F, a cutoff frequency fT = 20 GHz). From the above, the resistance value Rs of the resistor 23 is set to 1 / gma = 100Ω.

【0066】この図ではインダクタ22のインダクタン
ス値Lk =3nHとし、キャパシタ21のキャパシタン
ス値Ck を0.5pF、1pF、2pFと変化させてい
る。図から明らかなように、周波数f=2.5GHz付
近では、振幅一定で180゜以上のS21の位相変化が得
られる。また、S11は−3dB以下、S22も−9dB以
下であって入出力ともに整合していることがわかる。な
お、(6−1)式より、Y21は相互コンダクタンスgm
f に比例するため、相互コンダクタンスgmf を大きく
することでS21に利得を持たせることができる。以上よ
り、この実施例による移相器600が良好に動作するこ
とがわかる。
In this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is set to 3 nH, and the capacitance value Ck of the capacitor 21 is changed to 0.5 pF, 1 pF, and 2 pF. As is apparent from the drawing, a phase change of S21 of 180 ° or more with a constant amplitude is obtained around the frequency f = 2.5 GHz. In addition, S11 is -3 dB or less, and S22 is -9 dB or less, and it can be seen that both inputs and outputs match. From equation (6-1), Y21 is the transconductance gm
Since S21 is proportional to f, the gain can be given to S21 by increasing the transconductance gmf. From the above, it can be seen that the phase shifter 600 according to this embodiment operates well.

【0067】[実施例7]次に、図面を参照してこの発
明の第7の実施例について説明する。図13はこの実施
例による移相器700の回路図である。ここで、図5あ
るいは図9と同一の部品・信号には同一の符号を付して
あり、その説明を省略する。この移相器700は、第3
の実施例における移相器300のインダクタ22に対し
てキャパシタ21をシャントに挿入したものである。
[Embodiment 7] Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a circuit diagram of a phase shifter 700 according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 5 or FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This phase shifter 700 has a third
In this embodiment, the capacitor 21 is inserted in the shunt with respect to the inductor 22 of the phase shifter 300 in the third embodiment.

【0068】次に、上記構成による移相器700の動作
を説明する。第3の実施例と比較して、アドミタンス行
列YのY21は容量Cgs2を(Ck+Cgs2)で置き換えた
ものになり、次式で表されることになる。
Next, the operation of the phase shifter 700 having the above configuration will be described. Compared to the third embodiment, Y21 of the admittance matrix Y is obtained by replacing the capacitance Cgs2 with (Ck + Cgs2), and is represented by the following equation.

【数30】 [Equation 30]

【0069】従って、FET39の相互コンダクタンス
gmfを(3−4)式の値に設定し、キャパシタ21ま
たはインダクタ22を電圧制御素子などで構成してキャ
パシタタンス値Ckまたはインダクタンス値Lkを可変と
することにより、振幅一定で位相のみを変化させること
ができる。さらには、相互コンダクタンスgmf を入力
インピーダンスZ01の逆数とすることにより、能動素子
のみで入力整合を達成できる。
Therefore, the mutual conductance gmf of the FET 39 is set to the value of the equation (3-4), and the capacitor 21 or the inductor 22 is constituted by a voltage control element or the like so that the capacitance value Ck or the inductance value Lk is variable. Thus, only the phase can be changed with a constant amplitude. Further, by setting the transconductance gmf to be the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved only with active elements.

【0070】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1=80mS、
空乏層容量Cgs1=0.8pF、遮断周波数fT =20
GHz)を、FET35としてゲート幅50μmのFE
T(相互コンダクタンスgm2=10mS、空乏層容量
Cgs2=0.08pF、遮断周波数fT=20GHz)
を、FET39としてゲート幅200μmのFET(相
互コンダクタンスgmf =40mS、空乏層容量Cgsf
=0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)を用い
た移相器の周波数特性を図14に示す。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (mutual conductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.8 pF, cut-off frequency fT = 20
GHz) as the FET 35 with an FE having a gate width of 50 μm.
T (transconductance gm2 = 10 ms, depletion layer capacitance Cgs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz)
Is replaced by an FET 39 having a gate width of 200 μm (transconductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cgsf).
FIG. 14 shows the frequency characteristics of the phase shifter using (= 0.32 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz).

【0071】この図ではインダクタ22のインダクタン
ス値Lk =3nHとし、キャパシタ21のキャパシタン
ス値Ck を0.5pF、1pF、2pFと変化させてい
る。図から明らかなように、周波数f=2.5GHz付
近では、振幅一定で180゜以上のS21の位相変化が得
られる。また、S11は−7dB以下であって入力整合し
ていることがわかる。なお、(7−1)式より、Y21は
相互コンダクタンスgmf に比例するため、相互コンダ
クタンスgmf を大きくすることでS21に利得を持たせ
ることができる。以上より、この実施例による移相器7
00が良好に動作することがわかる。
In this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is set to 3 nH, and the capacitance value Ck of the capacitor 21 is changed to 0.5 pF, 1 pF, and 2 pF. As is apparent from the drawing, a phase change of S21 of 180 ° or more with a constant amplitude is obtained around the frequency f = 2.5 GHz. In addition, it can be seen that S11 is equal to or less than -7 dB and the input is matched. From equation (7-1), since Y21 is proportional to the mutual conductance gmf, a gain can be given to S21 by increasing the mutual conductance gmf. As described above, the phase shifter 7 according to this embodiment
00 works well.

【0072】[実施例8]次に、図面を参照してこの発
明の第8の実施例について説明する。図15はこの実施
例による移相器800の回路図である。ここで、図7あ
るいは図9と同一の部品・信号には同一の符号を付して
あり、その説明を省略する。この移相器800は、第4
の実施例における移相器400のインダクタ22に対し
てキャパシタ21をシャントに挿入したものである。
Embodiment 8 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a circuit diagram of a phase shifter 800 according to this embodiment. Here, the same components and signals as those in FIG. 7 or FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This phase shifter 800 has a fourth
In this embodiment, the capacitor 21 is inserted in the shunt with respect to the inductor 22 of the phase shifter 400.

【0073】次に、上記構成による移相器800の動作
を説明する。第4の実施例と比較して、アドミタンス行
列YのY21は容量Cgs2を(Ck+Cgs2)で置き換えた
ものになり、次式で表されることになる。
Next, the operation of the phase shifter 800 having the above configuration will be described. Compared with the fourth embodiment, Y21 of the admittance matrix Y is obtained by replacing the capacitance Cgs2 with (Ck + Cgs2), and is represented by the following equation.

【数31】 (Equation 31)

【0074】従って、抵抗23の抵抗値Rs を(4−
2)式の値に設定し、FET39の相互コンダクタンス
gmf を(4−6)式の値に設定して、キャパシタ21
またはインダクタ22を電圧制御素子などで構成してキ
ャパシタンス値Ck またはインダクタンス値Lk を可変
とすることにより、振幅一定で位相のみを変化させるこ
とができる。
Therefore, the resistance Rs of the resistor 23 is set to (4-
2) The value of equation (4) is set, and the transconductance gmf of the FET 39 is set to the value of equation (4-6).
Alternatively, by configuring the inductor 22 with a voltage control element or the like and making the capacitance value Ck or the inductance value Lk variable, only the phase can be changed with a constant amplitude.

【0075】また、相互コンダクタンスgmf を入力イ
ンピーダンスZ01の逆数とすることにより、能動素子の
みで入力整合を達成できる。さらに、相互コンダクタン
スgma を出力インピーダンスZ02の逆数とすることに
より、能動素子のみで出力整合を達成できる。
Further, by setting the transconductance gmf to be the reciprocal of the input impedance Z01, input matching can be achieved only with active elements. Further, by making the transconductance gma the reciprocal of the output impedance Z02, output matching can be achieved only with active elements.

【0076】ここで、FET31としてゲート幅400
μmのFET(相互コンダクタンスgm1 =80mS、
空乏層容量Cgs1=0.8pF、遮断周波数fT=20G
Hz)を、FET35としてゲート幅50μmのFET
(相互コンダクタンスgm2 =10mS、空乏層容量C
gs2=0.08pF、遮断周波数fT=20GHz)を、
FET39としてゲート幅200μmのFET(相互コ
ンダクタンスgmf =40mS、空乏層容量Cgsf=
0.32pF、遮断周波数fT=20GHz)をFET
43としてゲート幅50μmのFET(相互コンダクタ
ンスgma =10mS、空乏層容量Cgsa=0.08p
F、遮断周波数fT=20GHz)を用いた移相器の周
波数特性を図16に示す。なお、以上から、抵抗23の
抵抗値Rs =1/gma=100Ωとする。
Here, the gate width of the FET 31 is 400
μm FET (transconductance gm1 = 80 ms,
Depletion layer capacitance Cgs1 = 0.8 pF, cut-off frequency fT = 20G
Hz) is replaced by an FET 35 having a gate width of 50 μm.
(Mutual conductance gm2 = 10 mS, depletion layer capacitance C
gs2 = 0.08 pF, cutoff frequency fT = 20 GHz)
An FET 39 having a gate width of 200 μm (transconductance gmf = 40 mS, depletion layer capacitance Cgsf =
0.32 pF, cut-off frequency fT = 20 GHz)
An FET 43 having a gate width of 50 μm (mutual conductance gma = 10 ms, depletion layer capacitance Cgsa = 0.08 p)
F, frequency characteristics of a phase shifter using a cutoff frequency fT = 20 GHz) are shown in FIG. From the above, it is assumed that the resistance value of the resistor 23 is Rs = 1 / gma = 100Ω.

【0077】この図ではインダクタ22のインダクタン
ス値Lk =3nHとし、キャパシタ21のキャパシタン
ス値Ck を0.5pF、1pF、2pFと変化させてい
る。図から明らかなように、周波数f=2.5GHz付
近では、振幅一定で180゜以上のS21の位相変化が得
られる。また、S11は−7dB以下、S22も−9dB以
下であって入出力ともに整合していることがわかる。な
お、(8−1)式より、Y21は相互コンダクタンスgm
f に比例するため、相互コンダクタンスgmf を大きく
することでS21に利得を持たせることができる。以上よ
り、この実施例による移相器800が良好に動作するこ
とがわかる。
In this figure, the inductance value Lk of the inductor 22 is set to 3 nH, and the capacitance value Ck of the capacitor 21 is changed to 0.5 pF, 1 pF, and 2 pF. As is apparent from the drawing, a phase change of S21 of 180 ° or more with a constant amplitude is obtained around the frequency f = 2.5 GHz. In addition, S11 is -7 dB or less, and S22 is -9 dB or less, and it can be seen that both inputs and outputs match. From equation (8-1), Y21 is the mutual conductance gm
Since S21 is proportional to f, the gain can be given to S21 by increasing the transconductance gmf. From the above, it can be seen that the phase shifter 800 according to this embodiment operates well.

【0078】また、以上の説明においては、3端子の能
動素子としてFETを用いた場合を示したが、これに限
らず、例えばバイポーラトランジスタやHEMTを用い
ても同様に構成できる。また、FETのゲートへの電圧
印加ポイントPの電圧を変化させることにより、相互コ
ンダクタンスgmが変化するので、振幅や位相の変動を
抑圧できる電圧制御型の能動移相器を実現できる。
In the above description, the case where the FET is used as the three-terminal active element has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a bipolar transistor or a HEMT can be used. Further, since the mutual conductance gm changes by changing the voltage at the voltage application point P to the gate of the FET, a voltage-controlled active phase shifter capable of suppressing fluctuations in amplitude and phase can be realized.

【0079】[0079]

【0080】[0080]

【0081】[0081]

【発明の効果】 以上説明したように、 請求項記載
の発明によれば、上記構成とすることで、2次の全周波
通過回路と同様の伝達関数と位相特性を有し、なおかつ
(3)式で与えられるアドミタンスを有する回路が構成
され、可変インダクタのインダクタンス値を可変するこ
とにより、振幅一定であって位相のみが広範囲にわたっ
て連続的に変化する位相特性が得られ、トランジスタを
用いた、広帯域で可変位相量が大きく、マイクロ波帯等
の高周波域でも動作可能な移相器を提供できるという効
果が得られる。また、回路をトランジスタ・抵抗素子・
インダクタのみで構成できるため、移相器の小型化を図
ることができるという効果も得られる。
As described in the foregoing, according to the invention of claims 1 to 4, wherein, with the above configuration, has a transfer function similar to the second-order all-pass circuit and phase characteristics, yet A circuit having the admittance given by the equation (3) is formed. By varying the inductance value of the variable inductor, a phase characteristic in which the amplitude is constant and only the phase continuously changes over a wide range is obtained. In addition, there is obtained an effect that a phase shifter that can operate in a high frequency range such as a microwave band can be provided in a wide band with a large variable phase amount. Also, the circuit is composed of transistors, resistance elements,
Since the phase shifter can be constituted only by the inductor, the effect that the phase shifter can be downsized can be obtained.

【0082】また、請求項記載の発明によれば、可変
インダクタに対して可変キャパシタを並列に接続して可
変キャパシタのキャパシタンス値を可変させるようにし
たので、さらに広範囲な可変位相量が得られるという効
果が得られる。また、請求項または記載の発明によ
れば、入力端子に接続され、第1電極が接地された第1
または第3のトランジスタの相互コンダクタンスを、入
力インピーダンスに対して適切に設定するようにしたの
で、入力の能動整合が可能となり、結果として受動整合
素子が不要となって、移相器の小型化を図ることが可能
となるという効果が得られる。
According to the fifth aspect of the present invention, since a variable capacitor is connected in parallel to the variable inductor to vary the capacitance value of the variable capacitor, a wider range of variable phase amount can be obtained. The effect is obtained. According to the invention described in claim 6 or 7 , the first electrode connected to the input terminal and the first electrode is grounded.
Alternatively, since the transconductance of the third transistor is appropriately set with respect to the input impedance, active matching of the input becomes possible. As a result, a passive matching element is not required, and the size of the phase shifter can be reduced. The effect that it becomes possible to achieve is obtained.

【0083】また、請求項記載の発明によれば、出力
端子に接続され、第3電極が接地された第4のトランジ
スタの相互コンダクタンスを、出力インピーダンスに対
して適切に設定するようにしたので、出力の能動整合が
可能となり、結果として受動整合素子が不要となって、
さらなる移相器の小型化を図ることが可能となるという
効果が得られる。
According to the eighth aspect of the present invention, the mutual conductance of the fourth transistor connected to the output terminal and having the third electrode grounded is appropriately set with respect to the output impedance. , Active matching of the output becomes possible, and as a result, a passive matching element becomes unnecessary,
An effect is obtained that the phase shifter can be further downsized.

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

【図1】 この発明の第1の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a phase shifter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同第1の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the first embodiment.

【図3】 この発明の第2の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a phase shifter according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 同第2の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the second embodiment.

【図5】 この発明の第3の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a phase shifter according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 同第3の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the third embodiment.

【図7】 この発明の第4の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a phase shifter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 同第4の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the fourth embodiment.

【図9】 この発明の第5の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a phase shifter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 同第5の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the fifth embodiment.

【図11】 この発明の第6の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram of a phase shifter according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】 同第6の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the sixth embodiment.

【図13】 この発明の第7の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a phase shifter according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】 同第7の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the seventh embodiment.

【図15】 この発明の第8の実施例による移相器の回
路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram of a phase shifter according to an eighth embodiment of the present invention.

【図16】 同第8の実施例による移相器の周波数特性
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing frequency characteristics of the phase shifter according to the eighth embodiment.

【図17】 第1の従来例による移相器の回路図であ
る。
FIG. 17 is a circuit diagram of a phase shifter according to a first conventional example.

【図18】 第2の従来例による移相器の回路図であ
る。
FIG. 18 is a circuit diagram of a phase shifter according to a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

P 高周波を遮断するコイルを介して電圧が印加され
るポイント C 直流電圧阻止用のコンデンサ 1 入力端子 2 出力端子 3 カップリング端子 4 通過端子 5 バイアス回路が接続された端子 6a・6b・10・23 抵抗 7a・7b バラクタダイオード 8 90゜3dBハイブリッド 9 180゜3dBハイブリッド 11 同相電力合成器 12 デュアルゲートFETなどを用いた可変利得増幅
器 13 デュアルゲートFETの第1ゲート 14 デュアルゲートFETの第2ゲート 16・17・18・19 端子 21 キャパシタ 22 インダクタ 31・35・39・43 FET 32・36・40・44 ドレイン 33・37・41・45 ソース 34・38・42・46 ゲート
P Point at which voltage is applied via a coil that blocks high frequency C Capacitor for blocking DC voltage 1 Input terminal 2 Output terminal 3 Coupling terminal 4 Pass-through terminal 5 Terminal to which bias circuit is connected 6a, 6b, 10, 23 Resistance 7a, 7b Varactor diode 8 90 3 dB hybrid 9 180 ゜ 3 dB hybrid 11 In-phase power combiner 12 Variable gain amplifier using dual gate FET, etc. 13 First gate of dual gate FET 14 Second gate of dual gate FET 16 · 17.18.19 Terminal 21 Capacitor 22 Inductor 31.35.39.43 FET 32.36.40.44 Drain 33.37.41.45 Source 34.38.42.46 Gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−137320(JP,A) 昭和62年電子情報通信学会半導体・材 料部門全国大会講演論文集[分冊2]昭 和62年10月15日発行、p.2−11 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 11/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-137320 (JP, A) 1987 IEICE National Conference on Semiconductors and Materials [Volume 2] October 1987 Published on the 15th, p. 2-11 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03H 11/20

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1電極が接地され、第2電極が入力端
子に接続された第1のトランジスタと、 第1電極が接地され、第2電極が前記第1のトランジス
タの第3電極に接続され、第3電極が出力端子に接続さ
れた第2のトランジスタと、 前記第1のトランジスタの第3電極と前記第2のトラン
ジスタの第2電極の接続点と、接地との間に設けられた
可変インダクタと、 第1電極が前記入力端子に接続され、第2電極が接地さ
れ、第3電極が前記出力端子に接続された第3のトラン
ジスタとを具備し 前記第1ないし第3のトランジスタがFETもしくはH
EMT (High Electron Mobility Transistor)の場
合、該トランジスタの第1電極はゲート電極、第2電極
はソース電極、第3電極はドレイン電極であり、 また、前記第1ないし第3のトランジスタがバイポーラ
トランジスタの場合、該トランジスタの第1電極はベー
ス電極、第2電極はエミッタ電極、第3電極はコレクタ
電極であることを特徴とする 移相器。
A first transistor having a first electrode grounded and a second electrode connected to an input terminal; a first electrode grounded and a second electrode connected to a third electrode of the first transistor; A second transistor having a third electrode connected to an output terminal; a third transistor provided between a third electrode of the first transistor and a second electrode of the second transistor; and a ground. and a variable inductor, a first electrode connected to said input terminal, a second electrode is grounded, the third electrode and a third transistor connected to said output terminal, said first to third transistors Is FET or H
EMT (High Electron Mobility Transistor)
The first electrode of the transistor is a gate electrode, the second electrode
Is a source electrode, a third electrode is a drain electrode, and the first to third transistors are bipolar.
In the case of a transistor, the first electrode of the transistor is a base.
Electrode, the second electrode is the emitter electrode, and the third electrode is the collector
A phase shifter characterized by being an electrode .
【請求項2】 第1電極が接地され、第2電極が入力端
子に接続された第1のトランジスタと、 第1電極が接地され、第2電極が前記第1のトランジス
タの第3電極に接続され、第3電極が出力端子に接続さ
れた第2のトランジスタと、 前記第1のトランジスタの第3電極と前記第2のトラン
ジスタの第2電極の接続点と、接地との間に設けられた
可変インダクタと、 第1電極が前記入力端子に接続され、第2電極が接地さ
れた第3のトランジスタと、 第1電極が前記第3のトランジスタの第3電極に接続さ
れ、第2電極が前記出力端子に接続され、第3電極が接
地された第4のトランジスタと、 前記第3のトランジスタの第3電極と前記第4のトラン
ジスタの第1電極の接続点と、接地との間に設けられた
抵抗素子とを具備し 前記第1ないし第4のトランジスタがFETもしくはH
EMT (High Electr on Mobility Transistor)の場
合、該トランジスタの第1電極はゲート電極、第2電極
はソース電極、第3電極はドレイン電極であり、 また、前記第1ないし第4のトランジスタがバイポーラ
トランジスタの場合、該トランジスタの第1電極はベー
ス電極、第2電極はエミッタ電極、第3電極はコレクタ
電極であることを特徴とする 移相器。
2. A first transistor having a first electrode grounded and a second electrode connected to an input terminal, a first electrode grounded, and a second electrode connected to a third electrode of the first transistor. A second transistor having a third electrode connected to an output terminal; a third transistor provided between a third electrode of the first transistor and a second electrode of the second transistor; and a ground. A variable inductor, a third transistor having a first electrode connected to the input terminal, a second electrode grounded, a first electrode connected to a third electrode of the third transistor, and a second electrode connected to the third transistor. A fourth transistor connected to the output terminal and having a third electrode grounded; a fourth transistor provided between a connection point between the third electrode of the third transistor and the first electrode of the fourth transistor; and ground. ; and a resistive element, the first Stone fourth transistor FET or H
EMT (High Electr on Mobility Transistor)
The first electrode of the transistor is a gate electrode, the second electrode
Is a source electrode, the third electrode is a drain electrode, and the first to fourth transistors are bipolar.
In the case of a transistor, the first electrode of the transistor is a base.
Electrode, the second electrode is the emitter electrode, and the third electrode is the collector
A phase shifter characterized by being an electrode .
【請求項3】 第1電極が入力端子に接続され、第2電
極が接地された第1のトランジスタと、 第1電極が接地され、第2電極が前記第1のトランジス
タの第3電極に接続され、第3電極が出力端子に接続さ
れた第2のトランジスタと、 前記第1のトランジスタの第3電極と前記第2のトラン
ジスタの第2電極の接続点と、接地との間に設けられた
可変インダクタと、 第1電極が接地され、第2電極が前記入力端子に接続さ
れ、第3電極が前記出力端子に接続された第3のトラン
ジスタとを具備し 前記第1ないし第3のトランジスタがFETもしくはH
EMT (High Electron Mobility Transistor)の場
合、該トランジスタの第1電極はゲート電極、第2電極
はソース電極、第3電極はドレイン電極であり、 また、前記第1ないし第3のトランジスタがバイポーラ
トランジスタの場合、該トランジスタの第1電極はベー
ス電極、第2電極はエミッタ電極、第3電極はコレクタ
電極であることを特徴とする 移相器。
3. A first transistor having a first electrode connected to the input terminal and a second electrode grounded, a first electrode grounded, and a second electrode connected to a third electrode of the first transistor. A second transistor having a third electrode connected to an output terminal; a third transistor provided between a third electrode of the first transistor and a second electrode of the second transistor; and a ground. A variable inductor, a third transistor having a first electrode grounded, a second electrode connected to the input terminal, and a third electrode connected to the output terminal ; the first to third transistors Is FET or H
EMT (High Electron Mobility Transistor)
The first electrode of the transistor is a gate electrode, the second electrode
Is a source electrode, a third electrode is a drain electrode, and the first to third transistors are bipolar.
In the case of a transistor, the first electrode of the transistor is a base.
Electrode, the second electrode is the emitter electrode, and the third electrode is the collector
A phase shifter characterized by being an electrode .
【請求項4】 第1電極が入力端子に接続され、第2電
極が接地された第1のトランジスタと、 第1電極が接地され、第2電極が前記第1のトランジス
タの第3電極に接続され、第3電極が出力端子に接続さ
れた第2のトランジスタと、 前記第1のトランジスタの第3電極と前記第2のトラン
ジスタの第2電極の接続点と、接地との間に設けられた
可変インダクタと、 第1電極が接地され、第2電極が前記入力端子に接続さ
れた第3のトランジスタと、 第1電極が前記第3のトランジスタの第3電極に接続さ
れ、第2電極が前記出力端子に接続され、第3電極が接
地された第4のトランジスタと、 前記第3のトランジスタの第3電極と前記第4のトラン
ジスタの第1電極の接続点と、接地との間に設けられた
抵抗素子とを具備し 前記第1ないし第4のトランジスタがFETもしくはH
EMT (High Electron Mobility Transistor)の場
合、該トランジスタの第1電極はゲート電極、第2電極
はソース電極、第3電極はドレイン電極であり、 また、前記第1ないし第4のトランジスタがバイポーラ
トランジスタの場合、該トランジスタの第1電極はベー
ス電極、第2電極はエミッタ電極、第3電極はコレクタ
電極であることを特徴とする 移相器。
4. A first transistor having a first electrode connected to the input terminal and a second electrode grounded, a first electrode grounded, and a second electrode connected to a third electrode of the first transistor. A second transistor having a third electrode connected to an output terminal; a third transistor provided between a third electrode of the first transistor and a second electrode of the second transistor; and a ground. A variable inductor, a third transistor having a first electrode grounded, a second electrode connected to the input terminal, a first electrode connected to a third electrode of the third transistor, and a second electrode connected to the third electrode. A fourth transistor connected to the output terminal and having a third electrode grounded; a fourth transistor provided between a connection point between the third electrode of the third transistor and the first electrode of the fourth transistor; and ground. ; and a resistive element, the first Stone fourth transistor FET or H
EMT (High Electron Mobility Transistor)
The first electrode of the transistor is a gate electrode, the second electrode
Is a source electrode, the third electrode is a drain electrode, and the first to fourth transistors are bipolar.
In the case of a transistor, the first electrode of the transistor is a base.
Electrode, the second electrode is the emitter electrode, and the third electrode is the collector
A phase shifter characterized by being an electrode .
【請求項5】 前記可変インダクタに対して可変キャパ
シタを並列に接続したことを特徴とする請求項ないし
のいずれか1項に記載の移相器。
5. claims 1, characterized in that connected in parallel to the variable capacitor to said variable inductor
5. The phase shifter according to any one of 4 .
【請求項6】 前記第1のトランジスタの相互コンダク
タンスを、前記入力端子から見た入力インピーダンスへ
整合させたことを特徴とする請求項またはに記載の
移相器。
6. A phase shifter according to claim 1 or 2 transconductance of the first transistor, characterized in that is matched to the input impedance viewed from the input terminal.
【請求項7】 前記第3のトランジスタの相互コンダク
タンスを、前記入力端子から見た入力インピーダンスへ
整合させたことを特徴とする請求項またはに記載の
移相器。
7. A phase shifter according to claim 3 or 4 the transconductance of the third transistor, characterized in that is matched to the input impedance viewed from the input terminal.
【請求項8】 前記第4のトランジスタの相互コンダク
タンスを、前記出力端子から見た出力インピーダンスへ
整合させたことを特徴とする請求項またはに記載の
移相器。
8. A phase shifter according to claim 2 or 4 the transconductance of the fourth transistor, is characterized in that is matched to the output impedance viewed from the output terminal.
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