JPH0687521B2 - マイクロ波半導体移相器 - Google Patents
マイクロ波半導体移相器Info
- Publication number
- JPH0687521B2 JPH0687521B2 JP5264789A JP5264789A JPH0687521B2 JP H0687521 B2 JPH0687521 B2 JP H0687521B2 JP 5264789 A JP5264789 A JP 5264789A JP 5264789 A JP5264789 A JP 5264789A JP H0687521 B2 JPH0687521 B2 JP H0687521B2
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- Japan
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- line
- phase shifter
- wavelength
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマイクロ波半導体移相器に関し、特に広帯域
な半導体移相器に関するものである。
な半導体移相器に関するものである。
第７図は、例えば電子情報通信学会、技術報告会試料MW
78−43,PP.35〜42,1978に示されたマイクロ波半導体移
相器の一つであるローデッドライン形移相器の線路構成
を示す図である。図において、１は主線路、２は1/4波
長主線路、３はPINダイオード、４は第１の線路、５は1
/4波長インピーダンス変成器を示しており、ここでは、
第１の線路４と1/4波長インピーダンス変成器５を合わ
せてダイオード装荷線路６と呼ぶことにする。
78−43,PP.35〜42,1978に示されたマイクロ波半導体移
相器の一つであるローデッドライン形移相器の線路構成
を示す図である。図において、１は主線路、２は1/4波
長主線路、３はPINダイオード、４は第１の線路、５は1
/4波長インピーダンス変成器を示しており、ここでは、
第１の線路４と1/4波長インピーダンス変成器５を合わ
せてダイオード装荷線路６と呼ぶことにする。
次に動作について説明する。
この構成ではPINダイオード３のバイアスを切り換える
ことにより主線路１に装荷するリアクタンスが容量性，
誘導性と切り換わることにより、主線路１を伝搬する電
波の通過位相が遅れ，進みと変化し、移相器として動作
する。
ことにより主線路１に装荷するリアクタンスが容量性，
誘導性と切り換わることにより、主線路１を伝搬する電
波の通過位相が遅れ，進みと変化し、移相器として動作
する。
また、第８図は第７図に示したローデッドライン形移相
器の動作説明を行なうための等価回路図である。ダイオ
ード装荷線路６内の1/4波長インピーダンス変成器５は
1:Nの巻線比の理想変成器７と長さ1/4波長の変成器線路
８で等価的に書きあらわされている。1/4波長インピー
ダンス変成器５は、その特性インピーダンスをZrとする
と、特性インピーダンスZoに対しては特性インピーダン
スZT 2/Zoの線路と整合をとることができる。この特性イ
ンピーダンスをZ2は、 Z2＝ZT 2/Zoである。
器の動作説明を行なうための等価回路図である。ダイオ
ード装荷線路６内の1/4波長インピーダンス変成器５は
1:Nの巻線比の理想変成器７と長さ1/4波長の変成器線路
８で等価的に書きあらわされている。1/4波長インピー
ダンス変成器５は、その特性インピーダンスをZrとする
と、特性インピーダンスZoに対しては特性インピーダン
スZT 2/Zoの線路と整合をとることができる。この特性イ
ンピーダンスをZ2は、 Z2＝ZT 2/Zoである。
今、PINダイオード３のインピーダンスを順バイアス，
逆バイアスに従い、 で表す。
逆バイアスに従い、 で表す。
ローデッドライン形移相器は、このバイアスの切り換え
により、主線路１に装荷される線路のリアクタンスの大
きさX1が、移相量Δφに応じて次の値になるように設定
される。
により、主線路１に装荷される線路のリアクタンスの大
きさX1が、移相量Δφに応じて次の値になるように設定
される。
また、同時に、両バイアス状態での整合を得るため、1/
4波長主線路２の特性インピーダンスZ1は、 に設定される。ここでZoは主線路１の特性インピーダン
スである。第（１）式に示すような絶対値が等しく符合
が逆であるリアクタンスを実現するために従来のローデ
ッドライン形移相器では、ダイオード装荷線路６が特性
インピーダンスZ2，長さθ２の第１の線路４と1/4波長
インピーダンス変成器５から構成されていた。各線路の
役割は次のようになる。第１の線路４の長さθ２は、各
バイアス状態において、リアクタンスX2の絶対値が等し
く符合が逆になるように定める。即ち、 とする。ここではθ２はθ２＜π＜４となる。次に、1/
4波長インピーダンス変成器５の巻線比Ｎを所要のリア
クタンス±jX2が得られる値に設定する。即ち、 に選定する。これにより、PINダイオード３のバイアス
を順，逆と切り換えて、所要の移相量Δφを得るローデ
ッドライン形が構成できる。
4波長主線路２の特性インピーダンスZ1は、 に設定される。ここでZoは主線路１の特性インピーダン
スである。第（１）式に示すような絶対値が等しく符合
が逆であるリアクタンスを実現するために従来のローデ
ッドライン形移相器では、ダイオード装荷線路６が特性
インピーダンスZ2，長さθ２の第１の線路４と1/4波長
インピーダンス変成器５から構成されていた。各線路の
役割は次のようになる。第１の線路４の長さθ２は、各
バイアス状態において、リアクタンスX2の絶対値が等し
く符合が逆になるように定める。即ち、 とする。ここではθ２はθ２＜π＜４となる。次に、1/
4波長インピーダンス変成器５の巻線比Ｎを所要のリア
クタンス±jX2が得られる値に設定する。即ち、 に選定する。これにより、PINダイオード３のバイアス
を順，逆と切り換えて、所要の移相量Δφを得るローデ
ッドライン形が構成できる。
従来のローデッドセイン形移相器は、以上のように構成
されているので、ダイオード装荷線路６がλ/4〜3/8・
λの間の長さを持つようになる。このように線路長が長
いため設計中心周波数では所要のリアクタンス±jX2を
得ることができても設計中心周波数から周波数が離れる
と、大きく所要の値からずれ、移相量が所要の値からず
れると共に反射が増大し、移相器が狭帯域特性を示して
いた。特に移相量を大きくとるところの傾向が強まり、
移相量90°では帯域が狭くなりすぎ、従来のローデッド
ライン形移相器では移相量90°は実用的でなく、45°ま
でが限界と考えられていた。そのため移相量90°は45°
移相量を２段縦続接続する構成をとらなければならず、
このため所要ダイオード数が増加し、装置が大形化する
という問題があった。
されているので、ダイオード装荷線路６がλ/4〜3/8・
λの間の長さを持つようになる。このように線路長が長
いため設計中心周波数では所要のリアクタンス±jX2を
得ることができても設計中心周波数から周波数が離れる
と、大きく所要の値からずれ、移相量が所要の値からず
れると共に反射が増大し、移相器が狭帯域特性を示して
いた。特に移相量を大きくとるところの傾向が強まり、
移相量90°では帯域が狭くなりすぎ、従来のローデッド
ライン形移相器では移相量90°は実用的でなく、45°ま
でが限界と考えられていた。そのため移相量90°は45°
移相量を２段縦続接続する構成をとらなければならず、
このため所要ダイオード数が増加し、装置が大形化する
という問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、移相量90°をローテッドライン形移相器で
広帯域特性を得るように実現するとともに、ローデッド
ライン形の特性である小形を生かしたマイクロ波半導体
移相器を得ることを目的とする。
れたもので、移相量90°をローテッドライン形移相器で
広帯域特性を得るように実現するとともに、ローデッド
ライン形の特性である小形を生かしたマイクロ波半導体
移相器を得ることを目的とする。
この発明に係るマイクロ波半導体移相器は、ダイオード
装荷線路に含まれていた1/4波長インピーダンス変成器
を不要とし、ダイオード装荷線路の長さを短かくし、ま
た、1/4波長インピーダンス変成器を新しく主線路に直
列に設け、このインピーダンス変成器の変成比を所要の
移相量に応じて設定するようにしたものである。
装荷線路に含まれていた1/4波長インピーダンス変成器
を不要とし、ダイオード装荷線路の長さを短かくし、ま
た、1/4波長インピーダンス変成器を新しく主線路に直
列に設け、このインピーダンス変成器の変成比を所要の
移相量に応じて設定するようにしたものである。
この発明におけるマイクロ波半導体移相器は、従来、ダ
イオード装荷線路に含まれていた1/4波長インピーダン
ス変成器を除去してダイオード装荷線路の長さを短かく
し、また、主線路に移相量を設定する1/4波長変成器を
設け、この変成比を所要の移相量によって決定するよう
にしたので、ダイオード装荷線路を従来の1/3以下の長
さに出来る。したがって、ダイオード装荷線路の呈する
リアクタンスの周波数変化を小さくでき、ローデッドラ
イン形移相器の広帯域化を図ることができる。
イオード装荷線路に含まれていた1/4波長インピーダン
ス変成器を除去してダイオード装荷線路の長さを短かく
し、また、主線路に移相量を設定する1/4波長変成器を
設け、この変成比を所要の移相量によって決定するよう
にしたので、ダイオード装荷線路を従来の1/3以下の長
さに出来る。したがって、ダイオード装荷線路の呈する
リアクタンスの周波数変化を小さくでき、ローデッドラ
イン形移相器の広帯域化を図ることができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例によるマイクロ波半導体移
相器の線路構成を模式的に示したものである。図におい
て、10は1/4波長主線路、９は主線路10に直列に接続し
た1/4波長インピーダンス変成器である。図に示すよう
に、1/4波長主線路10に接続されているダイオード装荷
線路は第１の線路４だけであり、第１の線路４の長さは
45°以下であるから、ダイオード装荷線路は従来に比べ
て1/3以下の長さになる。
相器の線路構成を模式的に示したものである。図におい
て、10は1/4波長主線路、９は主線路10に直列に接続し
た1/4波長インピーダンス変成器である。図に示すよう
に、1/4波長主線路10に接続されているダイオード装荷
線路は第１の線路４だけであり、第１の線路４の長さは
45°以下であるから、ダイオード装荷線路は従来に比べ
て1/3以下の長さになる。
次に動作について説明を行なう。
第２図は動作説明のため第１図の線路構成を等価回路表
示したものであり、1/4波長インピーダンス変成器９を
長さ1/4波長の変成器線路11と巻線比1:Nの理想変成器12
で表示してある。装荷した第１の線路４と1/4波長変成
器10との接続点ＡからみたPINダイオード３と第１の線
路４のリアクタンスは従来と同様に±jX2である場合に
ついて説明する。すなわち第１の線路４の長さθ２、特
性インピーダンスZ2は共に従来と同様とし、ダイオード
を装荷する線路の長さを45°以下とする。このとき、所
要の移相量Δφを得るには式（１）の関係を満たす必要
がある。即ち、第２図Ａ点から理想変成器12側を見たイ
ンピーダンスをZ3とすると、与えられたX2に対しZ3は次
の関係となることが必要である。
示したものであり、1/4波長インピーダンス変成器９を
長さ1/4波長の変成器線路11と巻線比1:Nの理想変成器12
で表示してある。装荷した第１の線路４と1/4波長変成
器10との接続点ＡからみたPINダイオード３と第１の線
路４のリアクタンスは従来と同様に±jX2である場合に
ついて説明する。すなわち第１の線路４の長さθ２、特
性インピーダンスZ2は共に従来と同様とし、ダイオード
を装荷する線路の長さを45°以下とする。このとき、所
要の移相量Δφを得るには式（１）の関係を満たす必要
がある。即ち、第２図Ａ点から理想変成器12側を見たイ
ンピーダンスをZ3とすると、与えられたX2に対しZ3は次
の関係となることが必要である。
また両バイアス状態で同時に整合するための条件とし
て、1/4波長主線路10の特性インピーダンスZ4は、 に設定される。ここで、式（５）を満たすようなZ3を得
るための理想変成器12の変成比Ｎは、 と決まる。このように、所要の移相量Δφを得るには、
与えられたX2に対し、式（７）に示すＮの値を用いれ
ば、本発明による移相器が構成できる。
て、1/4波長主線路10の特性インピーダンスZ4は、 に設定される。ここで、式（５）を満たすようなZ3を得
るための理想変成器12の変成比Ｎは、 と決まる。このように、所要の移相量Δφを得るには、
与えられたX2に対し、式（７）に示すＮの値を用いれ
ば、本発明による移相器が構成できる。
例として、Δφ＝90°の場合について、本発明の方式の
移相器と従来のローデッドライン形移相器の移相量をそ
れぞれ第３図（ａ），（ｂ）に示す。また、本発明の移
相器と従来の移相器の順バイアス，及び逆バイアスの時
の他の特性計算値である挿入損失，反射（リターンロ
ス）特性をそれぞれ比較したものを第４図（ａ），
（ｂ），及び第５図（ａ），（ｂ）に示す。これらの図
からわかるように、本発明の方式では従来の方式と比較
して、移相量，挿入損失，及び反射（リターンロス）特
性のすべてが広帯域化できることがわかる。
移相器と従来のローデッドライン形移相器の移相量をそ
れぞれ第３図（ａ），（ｂ）に示す。また、本発明の移
相器と従来の移相器の順バイアス，及び逆バイアスの時
の他の特性計算値である挿入損失，反射（リターンロ
ス）特性をそれぞれ比較したものを第４図（ａ），
（ｂ），及び第５図（ａ），（ｂ）に示す。これらの図
からわかるように、本発明の方式では従来の方式と比較
して、移相量，挿入損失，及び反射（リターンロス）特
性のすべてが広帯域化できることがわかる。
なお、上記実施例では、半導体としてPINダイオード示
したが、これはバラクターダイオードあるいは電界効果
トランジスタ等を用いてもよく、この場合においても上
記実施例と同様の効果を奏する。
したが、これはバラクターダイオードあるいは電界効果
トランジスタ等を用いてもよく、この場合においても上
記実施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例では、第１の線路４としては単一線路
幅の線路を示したが、これは本発明の他の実施例として
第６図に示すように、線路幅の異なる線路から構成する
ようにしても良い。
幅の線路を示したが、これは本発明の他の実施例として
第６図に示すように、線路幅の異なる線路から構成する
ようにしても良い。
以上のようにこの発明によれば、従来ダイオード装荷線
路に含まれていた移相量設定に用いる1/4波長インピー
ダンス変成器を主線路内に直列に接続し、ダイオード装
荷線路の長さを短かくし、1/4波長インピーダンス変成
器の変成比を所要の移相量に応じて決定するようにした
ので、ダイオード装荷線路を従来の1/3以下の長さに短
縮することが出来る。したがって、ダイオード装荷線路
の呈するリアクタンスの周波数変化を小さくでき、広帯
域な周波数特性が得られる効果がある。
路に含まれていた移相量設定に用いる1/4波長インピー
ダンス変成器を主線路内に直列に接続し、ダイオード装
荷線路の長さを短かくし、1/4波長インピーダンス変成
器の変成比を所要の移相量に応じて決定するようにした
ので、ダイオード装荷線路を従来の1/3以下の長さに短
縮することが出来る。したがって、ダイオード装荷線路
の呈するリアクタンスの周波数変化を小さくでき、広帯
域な周波数特性が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるマイクロ波半導体移
相器の線路構成を示す図、第２図は第１図のマイクロ波
半導体移相器の等価回路図，第３図（ａ），（ｂ）はそ
れぞれこの発明によるマイクロ波半導体移相器と従来の
移相器の移相量を示す図、第４図（ａ），（ｂ）はそれ
ぞれこの発明によるマイクロ波半導体移相器と従来の移
相器の挿入損失特性を示す図、第５図（ａ），（ｂ）は
それぞれこの発明によるマイクロ波半導体移相器と従来
の移相器のリターンロス特性を示す図、第６図はこの発
明の他の実施例によるマイクロ波半導体移相器の線路構
成を示す図、第７図は従来のマイクロ波半導体移相器の
線路構成を示す図、第８図は第７図に示すマイクロ波半
導体移相器の等価回路図である。 図において、１は主線路、３はPINダイオード、４は第
１の線路、９は1/4波長インピーダンス変成器、10は1/4
波長主線路、11は長さ1/4波長の変成器線路、12は理想
変成器である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
相器の線路構成を示す図、第２図は第１図のマイクロ波
半導体移相器の等価回路図，第３図（ａ），（ｂ）はそ
れぞれこの発明によるマイクロ波半導体移相器と従来の
移相器の移相量を示す図、第４図（ａ），（ｂ）はそれ
ぞれこの発明によるマイクロ波半導体移相器と従来の移
相器の挿入損失特性を示す図、第５図（ａ），（ｂ）は
それぞれこの発明によるマイクロ波半導体移相器と従来
の移相器のリターンロス特性を示す図、第６図はこの発
明の他の実施例によるマイクロ波半導体移相器の線路構
成を示す図、第７図は従来のマイクロ波半導体移相器の
線路構成を示す図、第８図は第７図に示すマイクロ波半
導体移相器の等価回路図である。 図において、１は主線路、３はPINダイオード、４は第
１の線路、９は1/4波長インピーダンス変成器、10は1/4
波長主線路、11は長さ1/4波長の変成器線路、12は理想
変成器である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】先端に半導体を装備した２本の第１の線路
をほぼ1/4波長離して主線路に並列に接続し、上記半導
体に印加するバイアスを変えることにより上記主線路の
通過位相を変え、所要の移相量を得る方式のマイクロ波
半導体移相器において、 上記第１の線路を1/4波長以下の長さとし、かつ該第１
の線路と上記主線路の接続点において、それぞれ1/4波
長インピーダンス変成器を主線路に直列に接続し、該イ
ンピーダンス変成器の変成比を所要の移相量に応じて設
定するようにしたことを特徴とするマイクロ波半導体移
相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5264789A JPH0687521B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | マイクロ波半導体移相器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5264789A JPH0687521B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | マイクロ波半導体移相器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02231801A JPH02231801A (ja) | 1990-09-13 |
| JPH0687521B2 true JPH0687521B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=12920636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5264789A Expired - Fee Related JPH0687521B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | マイクロ波半導体移相器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687521B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP5264789A patent/JPH0687521B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02231801A (ja) | 1990-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |