JPH0583086A - マイクロ波信号用のアナログ可変移相器 - Google Patents

マイクロ波信号用のアナログ可変移相器

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Publication number
JPH0583086A
JPH0583086A JP4019928A JP1992892A JPH0583086A JP H0583086 A JPH0583086 A JP H0583086A JP 4019928 A JP4019928 A JP 4019928A JP 1992892 A JP1992892 A JP 1992892A JP H0583086 A JPH0583086 A JP H0583086A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
circuit
phase shifter
matching circuit
active
Prior art date
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Pending
Application number
JP4019928A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Louis Cazaux
ジヤン−ルイ・カゾ
Robert-Alain Perichon
ロベール−アラン・ペリシヨン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Alenia Space France SAS
Original Assignee
Alcatel Thomson Espace SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel Thomson Espace SA filed Critical Alcatel Thomson Espace SA
Publication of JPH0583086A publication Critical patent/JPH0583086A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/16Networks for phase shifting
    • H03H11/20Two-port phase shifters providing an adjustable phase shift

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】マイクロ波モノリシック技術により集積回路と
して製造でき、所与の動作周波数範囲に対しては、トラ
ンジスタの負帰還のリアクタンスの変動範囲全体にわた
って有効に機能する入力及び出力の整合回路を提供す
る。 【構成】この回路は、移相回路1と能動形入力整合回路
2と能動形出力整回路3とを含む。移相回路1はトラン
ジスタTを有し、そのソースは接地され、ドレイン及
びゲート間はコンデンサーC7、バラクターダイオード
T5、インダクタンスLから成る負帰還回路により結
ばれている。バラクターダイオードT5は抵抗Rによ
り直流可変電源Vvarに結ばれている。信号入力はコ
ンデンサーCを経て、能動型入力整合回路2に入る、
共通ゲート型接続のトランジスタTにより整合された
出力は移相回路1に入って処置され、次段の能動型整合
回路3に入り、トランジスタT及びダイオード接続ト
ランジスタTにより整合され次段に送出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波信号用のアナ
ログ可変移相器に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の移相器は特に、アンテナによっ
て送信または受信されたビームの調整素子を含むアレイ
型アンテナで使用される。かかるビーム調整素子は、ア
ンテナが受信したマイクロ波信号の位相及び振幅を調整
するために、アレイピッチと呼ばれる間隔ずつ離間した
単位モジュールの集合を含む。
【0003】宇宙空間での使用、特に「能動アンテナ」
と呼ばれる小型化されたアレイ型アンテナを使用する宇
宙空間装置では、できるだけ広い位相シフト範囲にわた
ってできるだけ精密な調整精度を維持しながら、これら
の単位モジュール、特に単位モジュール中の位相調整用
の単位回路をできるだけ小型化することが必要である。
【0004】このような用途で必要とされる別の条件
は、これらの単位回路の電力消費をできるだけ少なくす
ること、及び、これらの単位回路のインピーダンスを整
合させることによって中間絶縁回路を要せずに別の回路
とカスケード接続できるようにすることである。
【0005】既存のマイクロ波信号移相器は2種類、即
ち、−制御電圧に作用して位相シフトの連続的変化を供
給し得るアナログ移相器、及び、−所定の固定値を有す
る段階ずつの位相シフトの段階的変化を供給し得るディ
ジタル移相器に分類できる。
【0006】ディジタル移相器は、モノリシック集積テ
クノロジイによって容易に製造でき、従って上記のごと
き小型化の要件を満たすことができるが、上記で考察し
たように位相シフトを十分に微調整することはできな
い。
【0007】アナログ移相器自体もまた、複数の種類に
分類できる。
【0008】第1の種類は、「ベクトル変調」移相器で
ある。この移相器は、同じ振幅の直交する4つのベクト
ルを生成するために、入力信号を、互いに90°ずつ位
相シフトした4つの等しい成分に分割し、次いで、各ベ
クトルを可変減衰器によって減衰させ、次に、このよう
にして得られた4つの信号を再結合させる原理に基づ
く。得られた出力信号は入力信号に対して所与の位相シ
フト、即ち、信号に与えられた4つの減衰値に依存する
位相シフトを有する。この方法の欠点は、(3つの除算
器と4つの減衰器と3つの結合器とが必要なので)回路
が複雑であり、その結果として、最終的な位相シフトの
精度が十分でないこと、及び、回路のDC電力消費が到
底無視できない値になるので宇宙空間での使用に全く適
さないことである。
【0009】第2の種類は、「反射」移相器である。こ
の移相器は、3dBハイブリッドカプラ(Langカプ
ラ)の直接結合チャネルに入力信号を分割するという原
理に基づく。(バラクタダイオードから成る可変容量コ
ンデンサとインダクタンスコイルとから形成された)相
等しいLCセルがこれらの等しいチャネルに配置されて
おり、これらのセルが信号を反射し、これらの信号は出
力においてある位相シフトで再結合する。このトポロジ
の欠点は、回路によって占められる表面積が広いので、
モノリシックテクノロジイで集積することがかなり難し
いことである。
【0010】第3の種類は、可変リアクタンを介して負
帰還されるトランジスタの伝達係数の角度を変化させる
移相器である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この種の移相器は、1
8th European Microwave Co
nference−Stockholm−1988「A
novel microwave transmis
sion phase−shifter」、J.P.C
oupez、R.A.Perichon、に記載されて
いる。モノリシックの集積回路が製造できるように、可
変リアクタンスは、バラクタダイオードから成る可変容
量コンデンサとインダクタンスコイルとを直列に接続す
ることによって形成される。しかしながらこの移相器
は、入力及び出力に整合回路が組み込まれていないの
で、優れた性能を実際に期待することはできない。
【0012】例えば図1は、入力及び出力に整合回路が
備えられていないこの種の移相器の入力反射係数S11
及び出力反射係数S12の種々の値を示すスミスチャー
トである。これらの種々の値は、可変容量コンデンサを
構成するバラクタダイオードの制御電圧の一連の値(こ
の場合には5つの値)に対し、各値毎に周波数をある変
動範囲にわたって変化させることによって得られた一連
の曲線状円弧に対応し、前記反射係数の変動法則を示し
ている。
【0013】本発明の目的は、所与の動作周波数範囲に
対しては、トランジスタの負帰還のリアクタンスの変動
範囲全体にわたって有効に機能する入力及び出力の整合
回路を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記リアクタ
ンスを変化させたときのかかる移相回路の入力及び出力
の反射係数の変動法則が、動作周波数を変化させたとき
の広帯域増幅器の入力及び出力の反射係数の変動法則に
類似しているという観察に基づく。この観察によって、
第2の場合に使用されている解決方法を後述するごとく
第1の場合に応用することが可能になる。
【0015】本発明は、可変リアクタンスを介して負帰
還されるトランジスタをそれ自体が含む所謂移相回路と
能動形の入力及び出力整合回路とを含み、前記整合回路
が、前記可変リアクタンスのすべての変動範囲にわたっ
て整合をとり、且つ、広帯域マイクロ波信号増幅器に印
加されるマイクロ波信号のすべての周波数変動範囲で該
増幅器を整合させるために使用される型の回路であるこ
とを特徴とするマイクロ波信号用のアナログ可変移相器
を提供する。
【0016】
【実施例】添付図面に示す非限定実施例に関する以下の
詳細な記載より本発明のその他の目的及び特徴がより十
分に理解されよう。
【0017】図2の回路は、モノリシック集積テクノロ
ジイによって製造できる。この回路は、所謂移相回路1
と能動形入力整合回路2と能動形出力整合回路3とを含
む。
【0018】この実施例における所謂移相回路1は実質
的に、−共通ソース形に装着された電界効果トランジス
タT2と、−トランジスタT2のドレインDからゲート
Gに負帰還するための、インダクタンスコイルL3と、
ドレイン−ソース短絡を有する電界効果トランジスタT
5から成るバラクタダイオードと、トランジスタT2の
ドレインからバラクタダイオードを分離する機能を果た
すコンデンサC7とを直列に含む負帰還回路と、−トラ
ンジスタT2のゲートGの接続及び/またはバイアス素
子、即ちDC電圧源Vg2と、(GとVg2との間に接
続された)抵抗素子R2と、(R2とVg2との共有点
とアースとの間に接続された)コンデンサC5と、−ト
ランジスタT2のドレインDの接続及び/またはバイア
ス素子、即ちDC電圧源Vd2と、(Dとアースとの間
に接続された)抵抗素子R4と、(DとVd2との間に
接続された)インダクタンスコイルL4と、(L4とV
d2との共有点とアースとの間に接続された)コンデン
サC9と、−トランジスタT5のゲートGの接続及び/
またはバイアス素子、即ち可変DC電圧源Varと、
(VvarとトランジスタT5のゲートとの間に接続さ
れた)抵抗素子R3と、(R3とVvarとの共有点と
アースとの間に接続された)コンデンサC6とを含む。
【0019】抵抗素子R2及びR4は更に、トランジス
タT2を安定化する機能を果たす。
【0020】この実施例の能動形入力整合回路2は実質
的に、−共通ゲート形に装着された電界効果トランジス
タT1と、−トランジスタT1のゲートGの接続及び/
またはバイアス素子、即ちDC電圧源Vg1と、(Gと
Vg1との間に接続された)抵抗素子R1と、(R1と
Vg1との共有点とアースとの間に接続された)コンデ
ンサC2と、−トランジスタT1のソースSの接続及び
/またはバイアス素子、即ち(Sとアースとの間に接続
された)インダクタンスコイルL1と、−トランジスタ
T1のドレインDの接続及び/またはバイアス素子、即
ちDC電圧源Vd1と、(DとVd1との間に接続され
た)インダクタンスコイルL2と、(L2とVd1との
共有点とアースとの間に接続された)コンデンサC3と
を含む。
【0021】インダクタンスコイルL1とL2とは、共
通ゲート形に設けられたトランジスタT1によって行な
われる整合を改善し得る。
【0022】最後に、この入力整合回路の入力及び出力
に分離コンデンサC1及びC4が夫々備えられている。
【0023】図2の実施例の能動形出力整合回路3は実
質的に、−共通ドレイン形、即ち「ソースフォロワ」形
に設けられた電界効果トランジスタT3と、−トランジ
スタT3のゲートGの接続及び/またはバイアス素子、
即ちDC電圧源Vg3、(GとVg3との間に接続され
た)抵抗素子R5、Vg3とR5との共有点とアースと
の間に接続された)コンデンサC11、インダクタンス
コイルL5及び(Gとアースとの間に直列に接続され
た)コンデンサC10と、−トランジスタT3のドレイ
ンDの接続及び/またはバイアス素子、即ちDC電圧源
Vd3、(DとVd3との間に接続された)インダクタ
ンスコイルL6、(Vd3とL6との共有点とアースと
の間に接続された)コンデンサC12及び(Dとアース
との間に接続された)コンデンサC13と、−トランジ
スタT3のソースSの接続及び/またはバイアス素子と
を含む。この実施例で該素子は、トランジスタT3のソ
ースSとアースとの間に接続され、アースされたゲート
−ソース短絡を有する電界効果トランジスタT4から成
る能動負荷を含んでおり、(回路の電力消費を減らすた
めの)極めて低いDCインピーダンスと極めて高いマイ
クロ波インピーダンスとを有し得る。
【0024】トランジスタT3のゲートに配置された並
列インダクタンスコイルL5は、「ソースフォロワ」形
に設けられたこのトランジスタによって行なわれる整合
を改善し得る。
【0025】最後に、出力整合回路の入力及び出力に分
離コンデンサC8及びC14が夫々備えられている。
【0026】能動形入力整合回路2は、移相回路1と出
力整合回路3とから形成されたアセンブリが50Ωに等
しい入力インピーダンスを有し、且つ、該アセンブリの
出力インピーダンスが、移相回路1と出力整合回路3と
によって形成されたアセンブリの入力インピーダンスに
共役の値を有するように機能する。
【0027】能動形出力整合回路3は、移相回路1と入
力整合回路2とから形成されたアセンブリが50Ωに等
しい出力インピーダンスを有し、且つ、該アセンブリの
入力インピーダンスが、移相回路1と入力整合回路2に
よって形成されたアセンブリの出力インピーダンスに共
役の値を有するように機能する。
【0028】上記の所望のインピーダンスの値は、上記
整合回路の構成素子を適正な値にすることによって得ら
れる。
【0029】特に、モノリシックマイクロ波(MMI
C)テクノロジイを使用すると、回路の入力及び出力で
最適な整合を得るようにトランジスタT1、T3及びT
4のサイズを調整することが可能である。
【0030】記載の実施例で、トランジスタT1、T
2、T3及びT4は電界効果トランジスタである。しか
しながら、これらのトランジスタがバイポーラトランジ
スタから成ってもよい。可能な種々の場合を包含できる
ように、電界効果トランジスタの場合にはゲートと呼ば
れており、バイポーラトランジスタの場合にはベースと
呼ばれている電極を「制御電極」という用語で示し、電
界効果トランジスタの場合にはドレイン及びソースと呼
ばれており、バイポーラトランジスタの場合にはコレク
タ及びエミッタと呼ばれている電極を「転送電極」とい
う用語で示した。
【0031】非限定例として、図2の回路図に示した素
子は以下の値を有し得る。
【0032】 C1=0.6pF C8 = 6p L1=0.9n
H R1=5k C2=10pF C9 =10pF L2=2.8n
H R2=2.5k C3=10pF C10=10pF L3=1.2n
H R3=5k C4=10pF C11=10pF L4=5nH
R4=1k C5=10pF C12=10pF L5=0.7n
H R5=5k C6=10pF C13=10pF L6=5nH C7=10pF C14=10pF
【図面の簡単な説明】
【図1】入力及び出力の整合回路が備えられていない移
相器の入力反射係数S11及び出力反射係数S12の種
々の値を示すスミスチャートである。
【図2】能動形の入力及び出力の整合回路を備えた本発
明の移相器の回路図である。
【符号の説明】
1 移相回路 2 入力整合回路 3 出力整合回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変リアクタンスを介して負帰還される
    トランジスタをそれ自体が含む所謂移相回路と能動形の
    入力整合回路及び出力整合回路とを含み、前記整合回路
    が、前記可変リアクタンスのすべての変動範囲にわたっ
    て整合をとり、且つ、広帯域マイクロ波信号増幅器に印
    加されるマイクロ波信号の周波数変動範囲で該増幅器を
    整合させるために使用される型の回路であることを特徴
    とするマイクロ波信号用のアナログ可変移相器。
  2. 【請求項2】 能動形入力整合回路が、制御電極が共通
    であるトランジスタを含んでおり、該トランジスタは、
    前記移相器の入力に接続された転送電極と前記負帰還ト
    ランジスタに接続された転送電極とを有することを特徴
    とする請求項1に記載の移相器。
  3. 【請求項3】 能動形出力整合回路がソースフォロワと
    して設けられたトランジスタを含んでおり、該トランジ
    スタは、前記負帰還トランジスタに接続された制御電極
    を有し、且つ、極めて低いDCインピーダンスと極めて
    高いマイクロ波インピーダンスとを有する能動負荷を介
    してアースされた非共通転送電極を有しており、前記移
    相器の出力が前記非共通転送電極から取り出されること
    を特徴とする請求項1または2に記載の移相器。
  4. 【請求項4】 前記能動負荷が、ソースフォロワとして
    実装された前記トランジスタの非共通転送電極に接続さ
    れた転送電極を有するトランジスタを含み、該トランジ
    スタの制御電極と他方の転送電極とが短絡且つアースさ
    れていることを特徴とする請求項3に記載の移相器。
  5. 【請求項5】 マイクロ波モノリシックテクノロジイの
    集積回路の形態で製造されることを特徴とする請求項1
    から4のいずれか一項に記載の移相器。
JP4019928A 1991-02-06 1992-02-05 マイクロ波信号用のアナログ可変移相器 Pending JPH0583086A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9101314 1991-02-06
FR9101314A FR2672449A1 (fr) 1991-02-06 1991-02-06 Dephaseur variable analogique pour signaux hyperfrequence.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0583086A true JPH0583086A (ja) 1993-04-02

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ID=9409396

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JP4019928A Pending JPH0583086A (ja) 1991-02-06 1992-02-05 マイクロ波信号用のアナログ可変移相器

Country Status (5)

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US (1) US5309124A (ja)
EP (1) EP0498328A1 (ja)
JP (1) JPH0583086A (ja)
CA (1) CA2060720C (ja)
FR (1) FR2672449A1 (ja)

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FR2672449B1 (ja) 1997-02-28
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