JPH02235403A

JPH02235403A - 移相器

Info

Publication number: JPH02235403A
Application number: JP5499289A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Toyoda; 豊田　幸弘; Yutaka Hirano; 裕平野; Fuminori Sakai; 文則酒井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕通過信号の位相を広帯域に最大３６０゜変化させるよう
にしたベクトル合成型の移相器に関し、構成の節略化を
図ると共に、挿入損の最大値を抑制し、ひいては挿入損
の変化を小さくすることを目的とし、入力信号を、該人力信号に対しそれぞれ１／３のレベル
を有し且つ０゜、１２０゜、２４０゜の位相差を有する
３つの信号に分離する第１の回路と、該第１の回路から
出力された３つの信号に対しそれぞれ外部からの制御入
力に応答して各信号毎に独立にレベル減衰量を制御する
第２の回路と、該第２の回路を通過して入力された信号
をベクトル的に合成して出力信号を生成する第３の回路
とを具備し、第２の回路におけるレベル減衰量の制御に
基づき第１の回路の入力端から第３の回路の出力端まで
の通過信号の位相を最大３６０゜の範囲で変化させるよ
うに構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、移相器に関し、特に、通過信号の位相を広帯
域に最大３６０＠変化させるようにしたベクトル合成型
の移相器に関する。

このような移相器は例えばマイクロ波応用機器等に利用
されているが、近年、マイクロ波回路の高機能化に伴い
、移相器も高帯域で且つ任意に位相を制御できるものが
要望されている。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕

第４図には従来形の一例としてのベクトル合成型移相器
の構成が示される．この移相器は、入力信号ＳＩＮを、該入力信号に対して
レベル的には１／４の大きさを有し且つ位相的にはそれ
ぞれ０゜，９０’　　　１８０’、２７０°の位相差を
有する４つの信号３，１、３ｚ１、３，ｔ、Ｓ，１に分
離する電力分配器ｌ゜と、該電力分配器から出力された
信号３，１、３，＋、３，１、３４１に対しそれぞれ外
部からの制御人力Ｃ　，　Ｉ〜Ｃ　４’に基づいて各信
号のレベル減衰量を制御する可変減衰器２１〜２４゜と
、該可変減衰器を通過して入力された信号をベクトル的
に合成して出力信号Ｓ。を生成する電力合成器３゜とか
ら構成されている。この移相器では、４個の可変減衰器
２１゛〜２４゛においてレベル減衰量を制御することに
より、電力分配器ｌ゜の入力端から電力合成器３゜の出
力端までの通過信号の位相を最大３６０゜の範囲で変化
させるようになっている。

第５図には第４図回路の動作を表すベクトル図が示され
る。

第５図（ａ）は、第４図において電力分配器１゜から出
力された信号３，＋〜Ｓ４１が可変減衰器２Ｉ〜２４”
でレベル減衰されずにそのままの状態（スルー状態）で
通過した時のベクトル図を示す。この場合、電力合成器
３“においてベクトル的に合成すると、出力信号Ｓ０は
零（０）となる。しかしながら、ベクトル合成型の移相
器では通常、可変減衰器２１″〜２４”において各減衰
量が変化するよう制御がなされるので、出力信号Ｓ０は
或る大？さのレベルと或る位相を有している。

第５図（ａ）のベクトル図の対称性に鑑み、説明の節単
化のため、０゜ベクトルの可変減衰器２１゛のみをスル
ー状態にし、９０°ベクトルの可変減衰器２■゛のみを
制御し、そして、１８０゜ベクトルおよび２７０゜ベク
トルの可変減衰器２１”、２４゛については減衰量を無
限大にし、それぞれの出力を零にする。従ってこの場合
には、出力信号Ｓ０の位相はＯ″′から４５゜の範囲で
変化する。

この条件で、第５図（ｂ）に示されるように９０″ベク
トルの可変減衰器もスルー状態にした時、出力信号Ｓ０
の振幅はその最大値ｗａｘ（０゜ベクトルの信号３１０
’に対して２””！）を呈する。逆に、第５図（ｃ）に
示されるように９０′ベクトルの可変減衰器の出力を零
にした時、出力信号Ｓ０の振幅は最小値ｗｉｎ　　（０
゜ベクトルの信号ＳＩ●゛）を呈する。

ここで、電力分配器１゛と電力合成器３゜、および可変
減衰器２．１〜２４゜において損失がないものと仮定す
る．出力信号Ｓ０の振幅が最大値ＩＩｌａｘを呈する時
は入力電力の２””／４倍の電力が最終的に出力される
ので、移相器の挿入損は、ｌｏｇ＋ｏ（２””／４）　
＃４．６（ｄＢ）となり、最小値を呈する。逆に、出力
信号Ｓ０の振幅が最小値Ｉｌｉｎを呈する時は入力電力
の１７４倍の電力が最終的に出力されるので、移相器の
挿入損は、１０ｇｔｏ（１／４）　＝　６　（ｄＢ）となり、最大
値を呈する。つまり、移相器の挿入損は、６ｄＢと４．
６ｄＢの間で変化する。

この４ベクトル合成型の移相器で通過信号の位相を最大
３６０゜の範囲で変化させようとすると、４個の可変減
衰器２Ｉ’〜２１”をそれぞれ適宜制御する必要がある
。そのため、その制御が煩雑になると共にその構成も比
較的複雑となり、また、挿入損が最大６ｄＢと大きく、
挿入損の変化も１．４ｄＢと比較的大きくなって、好ま
しくない。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作され
たもので、構成の節略化を図ると共に、挿入損の最大値
を抑制し、ひいては挿入損の変化を小さくすることがで
きる移相器を提供することを目的としている．〔課題を解決するための手段〕上述した従来技術における課題を解決するため、本発明
による移相器は、入力信号を、該入力信号に対しそれぞれ１７３−のレベ
ルを有し且つＯ゜、１２０゜、２４０＠の位相差を有す
る３つの信号に分離する第１の回路と、該第１の回路か
ら出力された３つの信号に対しそれぞれ外部からの制御
人力に応答して各信号毎に独立にレベル減衰量を制御す
る第２の回路と、該第２の回路を通過して入力された信
号をベクトル的に合成して出力信号を生成する第３の回
路とを具備し、前記第２の回路におけるレベル減衰量の制御に基づき前
記第１の回路の入力端から前記第３の回路の出力端まで
の通過信号の位相を最大３６０゜の範囲で変化させるよ
うにしたことを特徴とする。

〔作用〕

上述した構成によれば、第２の回路により０゜と１２０
゜と２４０　”の３ベクトルの合成で出力信号の位相を
３６０°の範囲で変化させることができる。

このように３ベクトルの合成で移相制御が可能となるた
め、４ベクトル合成の場合に比してその制御が節単化さ
れ、移相器の構成も簡素化される。

また、ベクトル図の関係（後で詳述）から、挿入ｔｎの
最大値が抑制され、ひいては挿入川の変化を小さ《する
ことができる。

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。

〔実施例〕

第１図には本発明の一実施例としてのベクトル合成型移
相器の構成が示される。

同図において、■は電力分配器であって、入力信号ＳＩ
Ｎを受信し、該入力信号に対してレベル的には１／３の
大きさを有し且つ位相的にはそれぞれ０’　　　１２０
”　　　２４０°の位相差を有する３つの信号Ｓｌ，Ｓ
ｚ　、Ｓ３に分離する機能を有している。

２１〜２１は可変減衰器を示し、それぞれ、電力分配器
ｌから出力された対応する出力信号ＳＩ、Ｓ２、Ｓ３に
対し外部からの制御人力Ｃ＋　，Ｃｚ、Ｃ３に基づいて
各信号のレベル減衰量を制御する機能を有している。３
は電力合成器であって、可変減衰器２１〜２３を通過し
て入力された信号をベクトル的に合成して出力信号Ｓ。

，，を生成する機能を有している。

電力分配器１および電力合成器３は、通常のマイクロ波
回路で用いられるストリップラインにより構成され、可
変減衰器２１〜２３は、外部より制御可能な可変利得増
幅器、ＰＩＮダイオード等を用いて構成されている。以
下、可変減衰器の構成例について第２図（ａ）　，　（
ｂ）を参照しながら説明する。

第２図（ａ）はＰＩＮダイオードを使用した可変減衰器
の構成例を示す。

同図において、人力端ＩＮとグランド（アース）の間に
キャパシタ２１、キャパシタ２２および抵抗器２３が直
列に接続され、キャパシタ２１および２２の接続点には
、ダイオード２４がグランドとの間に順方向に接続され
ると共に、コイル２５が制御人力端Ｃとの間に接続され
ている。同様に、出力端ＯＵＴとグランドの間にキャパ
シタ２６、キャパシタ２７および抵抗器２８が直列に接
続され、キャパシタ２６および２７の接続点には、ダイ
オード２９がグランドとの間に順方向に接続されると共
に、コイル３０が制御入力端Ｃとの間に接続されている
。ここで、コイル２５および３０は、伝送路の伝送特性
に影響を与えることなく制御人力Ｃ．を印加できるよう
にするために設けられ゛ζいる。

第２図（ａ）の構成では、制御人力Ｃ．とし”ζ電流が
供給され、それによって電力分配器からの信号Ｓｔのレ
ベルの減衰量が制御され、信号Ｓ８。として電力合成器
に供給されるようになっている。

第２図（ｂ）は進行波型の可変利得増幅器を使用した可
変減衰器の構成例を示す。

同図において、入力端ＩＮとグランドの間に所定？誘導
性インピーダンスをもつ伝送ライン３１．３２．３３．
３４と、終■端■抵抗としての抵抗器３５および直流成
分カット用のキャパシタ３６が直列に接続され、同様に
、出力端ＯＵＴとグランドの間に伝送ライン３１〜３４
と同じ誘導性インピーダンスをもつ伝送ライン３７．３
Ｂ．３９．４０と、終端抵抗としての抵抗器４１および
直流成分カット用のキャパシタ４２が直列に接続されて
いる。４３〜４６はデュアルゲート型の電界効果トラン
ジスタであって、各ソース端子は接地され、各ドレイン
端子はそれぞれ、伝送ライン３１〜３４と異なる誘導性
インピーダンスをもつ伝送ライン４７．４８，４９．５
０を介して、伝送ライン４０，３９．３８．３７および
出力端ｎｕＴの間の各接続点に接続されている。また、
トランジスタ４３〜４６の各第１ゲートはそれぞれ、入
力端ＩＮと伝送ライン３１，３２．３３．３４の間の各
接続点に接続され、各第２ゲートは共通に制御入力端Ｃ
に接続されている。この制御入力端には、制御入力（電
圧）を各第２ゲートに安定して供給するためにキャパシ
タ５１が接続されている。

？２図（ｂ）の構成では、制御人力Ｃｉとして電圧が印
加され、それによって入力信号Ｓ五のレベルの減衰量が
制御され、信号Ｓ，。として電力合成器に供給されるよ
うになっている。

次に、第１図回路の作用について第３図（ａ）〜（ｃ）
のベクトル図を参照しながら説明する。

第３図（ａ）は、電力分配器ｌから出力された信号３１
〜Ｓ，が可変減衰器２１〜２１をスルー状態で通過した
時のベクトル図を示す。従ってこの場合、電力合成器３
の出力信号Ｓ。ｕ７は零（０）となる。しかしながら実
際の制御形態においては、可変減衰器２．〜２３が制御
入力０１〜Ｃ３に基づいて各減衰量を変化させるよう機
能する。従って、同図のベクトル図からも明らかなよう
に、出力信号Ｓ。．Ｊアの振幅は様々に変化し、かつ、
その位相は最大３６０゜の範囲で変化する。

ベクトル図の対称性に鑑みて説明の簡単化のため、２つ
の可変減衰器２１および２■についてのみ注目する。こ
の場合、１２０゜ベクトルの可変減衰器２■のみを制御
し、０゜ベクトルの可変減衰器２Ｉについてはスルー状
態とし、そして２４０＠ベクトルの可変減衰器２３につ
いてはその出力を零にする。従ってこの場合には、出力
信号Ｓ。Ｕ，の位相はＯ０か、ら１２０゜の範囲で変化
する。

この条件で、第３図（ｂ）に示されるように１２０’ベ
クトルの可変減衰器もスルー状態にすると、出力信号Ｓ
。，，の振幅は、０°ベクトルの可変減衰器のみをスル
ー状態にした時と同様、その最大値ｍａｘ（０゜ベクト
ルの信号Ｓ１。）を呈する。逆に、第３図（ｃ）に示さ
れるように１２０°ベクトルの可変減衰器の出力をその
最大値の１／２にすると、出力信号Ｓ。Ｌｌ？の振幅は
最小値ｍｉｎ　　（０゜ベクトルの信号Ｓ１。に対して
３　’　”／２倍）を呈する。

ここで、電力分配器１、電力合成器３および可変減衰器
２１〜２１において損失がないも・のと仮定する。出力
信号の振幅が最大値ＩＩＩａχを呈する時は入力電力の
１７３倍゛の電力が最終的に出力されるので、移相器の
挿入撰は、 −ｌｏｇ＋ｏ（１／３）　！”：４．１５（ｄＢ）とな
り、最小値を呈する。逆に、出力信号の振幅が最小値ａ
ｋｉｎを呈する時は、入力電力の３１　／２７６倍の電
力が最終的に出力されるので、移相器の挿入損は、ｌｏｇ＋ｏ（３””／６）　　＃４．７７（ｄＢ）とな
り、最大値を呈する。つまり、移相器の挿入損は、４．
７７ｄＢと４．　１５ｄＢの間で変化する。つまり、挿
入損の変化は僅か０．６２ｄＢとなる。

挿入損とその変化の関係について、本実施例の３ベクト
ル合成型移相器と従来形の４ベクトル合成型移相器（第
４図参照）を比較すると、以下の表のようになる。

表このように、本実施例の３ベク１・ル合成型の移相器に
よれば、通過信号の位相を最大３６０゜の範囲で変化さ
せる場合に、３ベクトルの合成で実現することができる
ため、使用される可変減衰器も３個でよい。それ故、従
来形に比してレベル減衰■の制御が簡単化され、移相器
の構成も簡素化することができる。また、挿入損の最大
値を４．７７ｄＢに抑制することができ、挿入損の変化
も僅か０．６２ｄＢに抑えることができる。その結果、
分配損も小さくなる。これは、コストの低減と性能の向
上に寄与するもので、極めて好適である。

ここで、挿入損の変化を少なくするためには、ベクトル
数を増加すれば可能である。しかしながら、ヘクトル数
が増加すると従来形に見られるように可変減衰器の数も
それに応じて増加するため、移相器の構成が複雑になり
、また制御形態も煩雑となって好ましくない。これに対
し、本実施例の構成によれば３ベクトル合成となってい
るため、そのような不都合は解消される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の移相器によれば、３ベクト
ル合成となっているため、従来形に比して構成を簡略化
できると共に、挿入損の増大を抑制し、ひい′ζは挿入
損の変化を低減することができる。このことは、コスト
の低減および性能の向上に寄与し、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのベク１・ル合成型移
相器の構成を示すブロック図、第２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１図における可
変減衰器の構成例を示す回路図、第３図（ａ）〜（ｃ）は第１図回路の作用を説明するた
めのベクトル図、第４図は従来形の一例としてのベクトル合成型移相器の
構成を示すブロック図、第５図（ａ）〜（ｃ）は第４図回路の作用を説明するた
めのベクトル図、である。（符号の説明）１・・・第１の回路（電力分配器）、２１〜２３・・・第２の回路（可変減衰器）、３・・・
第３の回路（電力合成器）、０１〜Ｃ３・・・制御入力、ＳＩＮ・・・入力信号、ＳＯＬＩア・・・出力信号、Ｓ，〜Ｓ，・・・電力分配器の出力信号。

Claims

【特許請求の範囲】入力信号（Ｓ＿Ｉ＿Ｎ）を、該入力信号に対しそれぞれ
１／３のレベルを有し且つ０°、１２０°、２４０°の
位相差を有する３つの信号（Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３）
に分離する第１の回路（１）と、該第１の回路から出力された３つの信号に対しそれぞれ
外部からの制御入力（Ｃ＿１〜Ｃ＿３）に応答して各信
号毎に独立にレベル減衰量を制御する第２の回路（２＿
１〜２＿３）と、該第２の回路を通過して入力された信号をベクトル的に
合成して出力信号（Ｓ＿Ｏ＿Ｕ＿Ｔ）を生成する第３の
回路（３）とを具備し、前記第２の回路におけるレベル減衰量の制御に基づき前
記第１の回路の入力端から前記第３の回路の出力端まで
の通過信号の位相を最大３６０゜の範囲で変化させるよ
うにしたことを特徴とする移相器。