JPH03244201A - マイクロ波移相器 - Google Patents

マイクロ波移相器

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JPH03244201A
JPH03244201A JP4175190A JP4175190A JPH03244201A JP H03244201 A JPH03244201 A JP H03244201A JP 4175190 A JP4175190 A JP 4175190A JP 4175190 A JP4175190 A JP 4175190A JP H03244201 A JPH03244201 A JP H03244201A
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JP
Japan
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phase shifter
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fet
insertion loss
circuit
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JP4175190A
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Atsushi Ishimaru
淳 石丸
Juichi Ozaki
寿一 尾崎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は性能向上を目ざしたマイクロ波移相器に関する
(従来の技術) 近年レーダシステムにおいて、ガリウム・ひ素(GaA
s)等の電界効果トランジスタ(FET)を用いたマイ
クロ波移相器がフェーズド・アレイ・アンテナ等に広く
採用されアンテナ装置の小型化が実現されている。マイ
クロ波移相器に要求される性能として、■低移相誤差、
■低挿入損失、■小挿入損変動幅、■低VSWR,■小
型化等があげられ、中でも■の低移相誤差が重要視され
る。
しかし、アレイ・アンテナのアンテナパターンを劣化さ
せないためには、移相器の挿入損変動幅を小さく抑える
ことが最も重要なことである。スイッチング素子にFE
Tを用いたマイクロ波移相器では、そのFETをオンの
状態あるいはオフの状態に切り換えることにより移相器
回路を基準状態あるいは移相状態に選択的に切り換え所
望の移相量を得るように構成される。
第3図は従来のローデツドライン形移相器(45度移相
器)と称するマイクロ波移相器の等価回路である。
即ち、マイクロ波の入出力端子1,2間には174波長
分布定数線路3が接続され、この174波長分布定数線
路3の両端にはそれぞれ整合用分布定数線路41.42
を介してFET51,52が接続されている。またFE
T51,52のゲート端子51G、 52Gはそれぞれ
ゲート抵抗61.62を介してコントロール信号Qが供
給される制御入力端子7が共通される。
従って、この従来のマイクロ波移相器では、コントロー
ル信号QによりF、E T51.52がオンの状態とオ
フの状態に切り換えられることによって、移相器の通過
位相が切り換わり、これにより必要な通過位相差即ち移
相量が得られる。ところで、FET51,52のオン及
びオフ状態でのインピーダンスは等価的にそれぞれ第4
図(a)及び(b)に示すように主にFET51,52
のチャネルで決定されるソース端子(S)にドレイン端
子(D)間のオン抵抗Ron及びFET51,52の空
乏層で決定される同じくオフ容量(Coff)で表され
る。従って例えば、ゲート幅vg=300tIJn、1
0GHzでのFET51,52のソース(S)・ドレイ
ン(D)間インピーダンスは第5図に示すように、オフ
の状態でのインピーダンス(Zoff)の反射係数の大
きさはほぼ1であるが、オンの状態でのインピーダンス
(Zon)の反射係数の大きさはオン抵抗Ronの影響
により1よりも小さくなる。即ち、このFET51,5
2のオンの状態およびオフの状態での反射係数の大きさ
の差は移相器での挿入損変動幅に影響する。
一般に移相器の挿入損は回路のQの値に依存する。第6
図は第3図に示したローデツドライン形移相器で、基準
状態での回路Qの値をQref、移相状態でのQの値を
Qd1fとしたときに、両者の比Qc(ミQd1f /
 Qref)に対する挿入損変動幅をl0G)Izにお
いて計算したもので、Qc=1、即ちQd1f = Q
refのとき(符号A)に挿入損変動幅が最小であるこ
とを示している。回路のQの値は他の回路素子の損失を
無視すればFET51,52のソース(S)、トレイン
(D)間インピーダンスの反射係数の大きさに比例する
が、移相器では上述のようにFET51゜52がオンの
状態でのインピーダンスの反射係数の大きさは抵抗Ro
nのためlより小さくなることから、Qd1f = Q
refとはならす、Qref<Qd1f (またはQr
ef > Qd1f )となる。つまり回路のQの値は
FET51.52がオンの状態のときがオフの状態のと
きより小さくなり、回路の挿入損はオンの状態の方がオ
フの状態より大きくなる。
このように従来のマイクロ波移相器ではスイッチング動
作に伴う挿入損変動幅は大きなものとなり、第6図に実
際の値を符号Bで示すように単位移相器における挿入損
変動幅は約0.7dBであった。
従ってこのような単位移相器で例えば4bit移相器を
構成した場合には全挿入損変動幅は約2.8dBとなり
、さらにフェーズド・アレイ・アンテナを構成した場合
にはアンテナ開口面でのビーム波の合成効率が低下しア
ンテナパターンが大きく劣化するという欠点があった。
(発明が解決しようとする課題) 従来のマイクロ波移相器では、FETのオン抵抗の存在
により移相器の基準状態と移相状態とで回路のQの値が
異なり、このことが移相器の挿入損変動幅を大とし、平
面アンテナの実効アンテナパターンを劣化させていた。
そこで本発明は上記従来の欠点を除去するもので挿入損
変動幅を小さくし、アンテナパターンの劣化を防止した
マイクロ波移相器を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、FETをスイッチ
ング素子として構成したマイクロ波移相器において、F
ETのソース端子とトレイン端子との間に、基準状態と
移相状態とでの挿入損が略等しくなるように抵抗を接続
したことを特徴とする。
(作用) 本発明のマイクロ波移相器では、FETのソース端子と
ドレイン端子との間に接続された抵抗により、FETが
オフの状態での回路のQ値が下がり、オンの状態でのQ
の値との差が小さくなるので挿入損変動幅は小さなもの
となる。
(実施例) 以下、本発明によるマイクロ波移相器の一実施例を図面
を参照して説明する。なお、第3図ないし第6図に示し
た従来の構成と同一構成には同一符号を付して説明する
第1図は本発明によるマイクロ波移相器の−実流側を示
す回路図で、X帯、45度ローデツドライン形移相器を
示している。即ち、入出力端子1゜2間の1/4波長分
布定数線路3には、 その両端にそれぞれ整合用分布定
数線路41.42を介してFET51.52が対応して
接続されている。そして各FET51,52はゲート抵
抗61.62を介して共通に制御入力端子7に接続され
るとともに、各FET51゜52のソース(S)・ドレ
イン(D)間には抵抗81.82が接続されている。
第2図は第1図で示したF E T51.52がいずれ
もゲート幅300μsで周波数10GHzにおけるソー
ス(S)・ドレイン(D)間のインピーダンスを示した
ものである。第2図においてZon ’はFET51゜
52がオンの状態でのインピーダンス、Zoff’はオ
フの状態でのインピーダンスをそれぞれ示したもので、
いずれも抵抗81.82が接続された状態のものである
が、Zoffは第1図で抵抗81.82が接続されてい
ないときのオフの状態でのインピーダンスを示す。ここ
で抵抗81.82をF E T51.52のオン抵抗に
比べ充分大きい値例えば1.5にΩに選べば、FET5
1,52のソース(S)端子とドレイン(D)端子との
間のオフ時の値は、殆んど抵抗81.82によって決ま
るから、その抵抗値を選択することによってオフの状態
での反射係数の大きさを任意に動かすことができる。
一方1回路のQの値は他の回路素子の損失を無視すれば
FET51,52のソース(S)・ドレイン(D)間イ
ンピーダンスの反射係数の大きさに比例するので・、抵
抗81.82の値を適当に選択することにより、F E
 T51.52がオンの状態のときの回路のQの値だけ
を小さくしてQd1fとQrefとを近付けあるいは等
しくすることができる。
このように本発明によるマイクロ波移相器では、F E
 T51.52のソース(S)・ドレイン(D)間に抵
抗81.82を接続することにより、移相器のオンの状
態でのQの値とオフの状態でのQの値を略等しくするこ
とができるから、移相器としての挿入損変動幅は小さく
なる。つまり、第1図に示した回路図において、抵抗値
1.5にΩの抵抗81.82をFET51.52のソー
ス(S)・ドレイン(D)間に接続した結果、第6図に
示すように、基準状態での回路のQの値(Qref)と
移相状態でのQの値(Qdit)との比Qcは符号Aで
示すように略1となり移相器の挿入損変動幅を大幅に改
善できることを示している。しかも抵抗81.82はF
 E T51.52がオフの状態の時のQの値のみを制
御しオンの状態の時のQの値への影響は無視できるから
、抵抗81.82を付加したことによる移相器としての
挿入損の増加はない。
従って1本発明によるマイクロ波移相器でフェーズド・
アレイ・アンテナを構成した場合、挿入損の変動に問題
があるとすれば単位移相器間の不整合による挿入損変動
幅だけとなり、本発明の移相器で4 bit移相器を構
成した場合、単位移相器のVSWRを1.2とすると、
挿入損変動幅は0.3dB程度となるに過ぎない。この
程度の変動幅であればアンテナパターンの劣化は起らず
、良好なアンテナを構成することができる。
なお、上記実施例ではローデツドライン形移相器を例に
説明したが、ソース(S)端子とドレイン(D)端子の
間に移相器の基準状態での回路のQの値が等しくなるよ
うに、あらかじめ値を設定した抵抗が接続されれば良い
ので、ローデツドライン形移相器に限らず、他の構成の
移相器にも適用できるものである。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によるマイクロ波移相器はソー
ス端子とドレイン端子との間に移相器の基準状態と移相
状態で移相器の回路のQの値が等しくなるように抵抗を
接続するという簡単な構成で、挿入損変動幅を小さくし
得たものであり、フェーズ・アレイ・アンテナに適用し
て顕著な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるマイクロ波移相器の一実施例を示
す回路図、第2図は第1図に示した回路のFETのイン
ピーダンス特性を示すスミスチャート図、第3図は従来
のマイクロ波移相器を示す回路図、第4図(a)及び第
4図(b)は第3図に示す回路のFETの等価回路図、
第5図は第3図に示した回路のFETのインピーダンス
特性を示すスミスチャート図、第6図は第3図に示す回
路の挿入変動幅を示す特性図である。 1・・・入力端子     2・・・出力端子3・・・
174波長分布定数線路 41、42・・・整合用分布定数回路 51、52・・・FET     7・・・制御入力端
子81、82・・・抵抗 1:入力4す 2;弘114)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  電界効果トランジスタをスイッチング素子として構成
    したマイクロ波移相器において、前記電界効果トランジ
    スタのソース端子とドレイン端子との間に、基準状態と
    移相状態とでの挿入損が略等しくなるように抵抗を接続
    したことを特徴とするマイクロ波移相器。
JP2041751A 1990-02-22 1990-02-22 マイクロ波移相器 Expired - Lifetime JPH0758841B2 (ja)

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JPH03244201A true JPH03244201A (ja) 1991-10-31
JPH0758841B2 JPH0758841B2 (ja) 1995-06-21

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5379007A (en) * 1993-05-31 1995-01-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Reflection phase shifter and multiple bit phase shifter
US5382926A (en) * 1992-06-19 1995-01-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Multiple bit loaded line phase shifter
JP2014179727A (ja) * 2013-03-14 2014-09-25 Japan Radio Co Ltd 可変インピーダンス回路および減衰器

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JPS6480101A (en) * 1987-08-10 1989-03-27 Mikuronabu Ltd Phase shifter

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