JPH08148970A - Phase shifter - Google Patents
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- JPH08148970A JPH08148970A JP30968894A JP30968894A JPH08148970A JP H08148970 A JPH08148970 A JP H08148970A JP 30968894 A JP30968894 A JP 30968894A JP 30968894 A JP30968894 A JP 30968894A JP H08148970 A JPH08148970 A JP H08148970A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、移相発振器等に使用さ
れる全域通過型の移相器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an all-pass type phase shifter used for a phase shift oscillator or the like.
【0002】なお、本明細書では、入力信号の位相を基
準とした場合に、出力信号の位相が180°までの範囲
で進んでいる場合を「進相型」、出力信号の位相が18
0°までの範囲で遅れている場合を「遅相型」と称して
説明を行うものとする。[0002] In this specification, when the phase of the input signal is used as a reference, the case where the phase of the output signal advances by up to 180 ° is "advanced type", and the phase of the output signal is 18 degrees.
The case where there is a delay within the range of 0 ° will be referred to as a “phase delay type” for explanation.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来から、帰還ループを介して一巡する
信号の位相を0°あるいは360°にするとともにルー
プ利得を1以上に設定することにより発振を行う移相発
振器が知られている。この移相発振器は、例えば反転増
幅を行う部分と移相を回転させる部分とにより構成され
ており、それぞれにおいて180°位相がずれて、全体
として位相が1回転するような周波数で発振するように
なっている。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a phase shift oscillator that oscillates by setting the phase of a signal that makes a round through a feedback loop to 0 ° or 360 ° and setting the loop gain to 1 or more. This phase-shift oscillator is composed of, for example, a portion that performs inverting amplification and a portion that rotates the phase shift. Has become.
【0004】図28は、上述した移相発振器等に用いら
れる移相を回転させる構成の一例を示す図である。同図
(A)は、CRハイパス・フィルタを3段接続した構成
が示されている。1段のCRハイパス・フィルタは、理
論的には周波数が無限大のときに最大90°位相をシフ
トできるが、このような周波数で動作させることは現実
的でないため、実際は3段接続して全体として180°
(1段あたり60°)位相シフトを行うようになってい
る。FIG. 28 is a diagram showing an example of a configuration for rotating the phase shift used in the above-mentioned phase shift oscillator or the like. FIG. 3A shows a configuration in which CR high pass filters are connected in three stages. A 1-stage CR high-pass filter can theoretically shift the phase by up to 90 ° when the frequency is infinite, but it is not practical to operate at such a frequency, so in practice, 3 stages are connected to form an overall filter. As 180 °
The phase shift is performed (60 ° per stage).
【0005】また、同図(B)はCRローパス・フィル
タを3段接続した構成が示されている。ハイパス・フィ
ルタの場合と同様に、1段のCRローパス・フィルタも
理論的には周波数が無限大のときに最大90°位相をシ
フトできるが、実際には3段接続して全体として180
°位相シフトを行うようになっている。Further, FIG. 1B shows a configuration in which CR low-pass filters are connected in three stages. Similar to the case of the high-pass filter, the one-stage CR low-pass filter can theoretically shift the phase by up to 90 ° when the frequency is infinite, but in reality, three stages are connected to make a total of 180 degrees.
° It is designed to perform a phase shift.
【0006】なお、位相シフト量が90°あるいは18
0°に満たないような場合には、1段あるいは2段のC
Rハイパス・フィルタあるいはローパス・フィルタによ
って移相をシフトさせることもできる。The phase shift amount is 90 ° or 18
If it is less than 0 °, C of 1 or 2 steps
It is also possible to shift the phase shift with an R high-pass filter or a low-pass filter.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したC
Rハイパス・フィルタあるいはローパス・フィルタは、
位相のシフトと同時に信号振幅の減衰を伴うため、位相
をシフトさせる目的で使用する場合には不都合があっ
た。そのため、例えば移相発振器に用いる場合には反転
増幅器の増幅率を大きく設定することにより、この減衰
分を補っていた。By the way, the above-mentioned C
R high-pass filter or low-pass filter,
Since the signal amplitude is attenuated at the same time as the phase shift, there is a problem when it is used for the purpose of shifting the phase. Therefore, for example, when it is used for a phase shift oscillator, the attenuation is compensated by setting a large amplification factor of the inverting amplifier.
【0008】また、移相量に応じて信号振幅の減衰量も
変化するため、すなわち入出力信号の周波数に応じて信
号振幅の減衰量も変化するため、任意の移相量が設定可
能な移相器として使用する場合には、信号振幅を安定さ
せる付加回路も必要になり、不便であった。Further, since the attenuation amount of the signal amplitude also changes in accordance with the phase shift amount, that is, the attenuation amount of the signal amplitude also changes in accordance with the frequency of the input / output signal, an arbitrary phase shift amount can be set. When it is used as a phaser, an additional circuit for stabilizing the signal amplitude is necessary, which is inconvenient.
【0009】さらに、信号の減衰量を考慮すると1段あ
たりのフィルタによる移相量をあまり大きく設定できな
かった。そのため、要求される移相量毎に、接続するフ
ィルタの段数を変えなければならない事態も生じてい
た。Further, considering the amount of signal attenuation, the amount of phase shift by the filter per stage could not be set too large. Therefore, there has been a situation in which the number of stages of filters to be connected has to be changed for each required phase shift amount.
【0010】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は信号振幅の減衰がなく位相の
みを変えることができ、しかも1段あたりの移相量が大
きな移相器を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to change only the phase without attenuation of the signal amplitude and to have a large amount of phase shift per stage. To provide a container.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の移相器は、ソースおよびドレインの
それぞれに抵抗値がほぼ等しい第1および第2の抵抗が
接続されており、ゲートに入力信号が入力されるトラン
ジスタと、第3の抵抗とインダクタとにより構成されて
おり、前記トランジスタのソース・ドレイン間に接続さ
れる直列回路と、を備え、前記直列回路を構成する前記
第3の抵抗と前記インダクタとの接続点に現れる信号を
出力信号として取り出すことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a phase shifter according to a first aspect of the present invention is such that a source and a drain are respectively connected to first and second resistors having substantially equal resistance values. A transistor having a gate to which an input signal is input, a third resistor and an inductor, and a series circuit connected between a source and a drain of the transistor, and forming the series circuit. It is characterized in that a signal appearing at a connection point between the third resistor and the inductor is taken out as an output signal.
【0012】請求項2の移相器は、エミッタおよびコレ
クタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい第1および第2の
抵抗が接続されており、ベースに入力信号が入力される
トランジスタと、第3の抵抗とインダクタとにより構成
されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間に
接続される直列回路と、を備え、前記直列回路を構成す
る前記第3の抵抗と前記インダクタとの接続点に現れる
信号を出力信号として取り出すことを特徴とする。According to another aspect of the phase shifter of the present invention, the first and second resistors having substantially the same resistance value are connected to the emitter and the collector, respectively, and a transistor to which an input signal is input to the base and a third resistor. And a series circuit connected between the source and drain of the transistor, which is composed of a resistor and an inductor, and outputs a signal appearing at a connection point between the third resistor and the inductor forming the series circuit. It is characterized in that it is taken out as an output signal.
【0013】請求項3の移相器は、請求項1または2の
移相器において、前記直列回路にさらに直流阻止用キャ
パシタを直列に接続することを特徴とする。A phase shifter according to a third aspect is the phase shifter according to the first or second aspect, further comprising a DC blocking capacitor connected in series to the series circuit.
【0014】請求項4の移相器は、請求項1〜3のいず
れかの移相器において、前記直列回路内の第3の抵抗が
前記トランジスタのソース側あるいはエミッタ側に接続
されでおり、入力信号の位相を所定角進ませて出力する
ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the phase shifter according to any of the first to third aspects, the third resistor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor. It is characterized in that the phase of the input signal is advanced by a predetermined angle before being output.
【0015】請求項5の移相器は、請求項1〜3のいず
れかの移相器において、前記直列回路内のインダクタが
前記トランジスタのソース側あるいはエミッタ側に接続
されでおり、入力信号の位相を所定角遅らせて出力する
ことを特徴とする。A phase shifter according to claim 5 is the phase shifter according to any one of claims 1 to 3, wherein the inductor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and It is characterized in that the phase is delayed by a predetermined angle before being output.
【0016】請求項6の移相器は、請求項1〜5のいず
れかの移相器において、前記第3の抵抗の抵抗値を変化
させることにより、全体の位相シフト量を変化させるこ
とを特徴とする。A phase shifter according to a sixth aspect of the present invention is the phase shifter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the resistance value of the third resistor is changed to change the entire phase shift amount. Characterize.
【0017】請求項7の移相器は、請求項1〜5のいず
れかの移相器において、前記インダクタのインダクタン
スを変化させることにより、全体の位相シフト量を変化
させることを特徴とする。A phase shifter according to a seventh aspect is the phase shifter according to any one of the first to fifth aspects, wherein the inductance of the inductor is changed to change the entire phase shift amount.
【0018】請求項8の移相器は、請求項1〜5のいず
れかの移相器において、前記第3の抵抗の抵抗値および
前記インダクタのインダクタンスを変化させることによ
り、全体の位相シフト量を変化させることを特徴とす
る。The phase shifter according to claim 8 is the phase shifter according to any one of claims 1 to 5, wherein the resistance value of the third resistor and the inductance of the inductor are changed to obtain a total phase shift amount. It is characterized by changing.
【0019】請求項9の移相器は、請求項6または8の
移相器において、前記第3の抵抗を電界効果トランジス
タのチャネルによって形成し、ゲート電圧を変えてチャ
ネル抵抗を変化させることにより、全体の位相シフト量
を変化させることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the phase shifter according to the sixth or eighth aspect, the third resistance is formed by a channel of a field effect transistor, and a gate voltage is changed to change a channel resistance. , The total amount of phase shift is changed.
【0020】請求項10の移相器は、請求項7または8
の移相器において、前記インダクタは、基板上にほぼ平
面状に渦巻き形状に形成されたインダクタ導体と、前記
基板上であって前記インダクタ導体とほぼ同心状に形成
されており、所定の直流バイアス電流が流される制御用
導体と、前記インダクタ導体と前記制御用導体とを覆う
ように形成された絶縁性磁性体と、を備え、前記制御用
導体に流す直流バイアス電流を変えて前記インダクタ導
体の両端に現れるインダクタンスを変化させることによ
り、全体の位相シフト量を変化させることを特徴とす
る。The phase shifter of claim 10 is the phase shifter of claim 7 or 8.
In the phase shifter of (1), the inductor is formed in a spiral shape in a substantially planar shape on a substrate, and on the substrate in a substantially concentric shape with the inductor conductor, and a predetermined DC bias is applied. A control conductor through which an electric current is passed, and an insulating magnetic body formed so as to cover the inductor conductor and the control conductor are provided, and a DC bias current flowing in the control conductor is changed to change the inductor conductor. It is characterized in that the total phase shift amount is changed by changing the inductance appearing at both ends.
【0021】請求項11の移相器は、請求項7または8
の移相器において、前記インダクタは、基板上にほぼ平
面状に渦巻き形状に形成されたインダクタ導体と、前記
基板上であって前記インダクタ導体とほぼ同心状に形成
されており、所定の直流バイアス電流が流される制御用
導体と、前記インダクタ導体と前記制御用導体とを絶縁
膜を介して覆うように形成された導電性磁性体と、を備
え、前記制御用導体に流す直流バイアス電流を変えて前
記インダクタ導体の両端に現れるインダクタンスを変化
させることにより、全体の位相シフト量を変化させるこ
とを特徴とする。The phase shifter of claim 11 is the phase shifter of claim 7 or 8.
In the phase shifter of (1), the inductor is formed in a spiral shape in a substantially planar shape on a substrate, and on the substrate in a substantially concentric shape with the inductor conductor, and a predetermined DC bias is applied. A control conductor through which a current is passed, and a conductive magnetic body formed so as to cover the inductor conductor and the control conductor with an insulating film interposed therebetween, and change the DC bias current flowing in the control conductor. The overall phase shift amount is changed by changing the inductance appearing at both ends of the inductor conductor.
【0022】請求項12の移相器は、請求項1〜5のい
ずれかの移相器において、前記インダクタは、所定の利
得を有する増幅器と、前記増幅器の入出力間に並列接続
されたインダクタ素子とを備え、前記増幅器の入力側か
らみたインダクタンスを実際に前記インダクタ素子が有
するインダクタンスと異ならせることを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention, in the phase shifter according to any one of the first to fifth aspects, the inductor is an amplifier having a predetermined gain and an inductor connected in parallel between the input and output of the amplifier. And an element, and the inductance seen from the input side of the amplifier is made different from the actual inductance of the inductor element.
【0023】請求項13の移相器は、請求項12の移相
器において、前記増幅器の利得を負の値に設定すること
により、前記増幅器の入力側からみたインダクタンスを
実際に前記インダクタ素子が有するインダクタンスより
も小さくすることを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the phase shifter of the twelfth aspect, by setting the gain of the amplifier to a negative value, the inductance seen from the input side of the amplifier is actually set by the inductor element. It is characterized in that it is smaller than the inductance that it has.
【0024】請求項14の移相器は、請求項12の移相
器において、前記増幅器の利得を0から1の間に設定す
ることにより、前記増幅器の入力側からみたインダクタ
ンスを実際に前記インダクタ素子が有するインダクタン
スよりも大きくすることを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the phase shifter according to the twelfth aspect, the gain seen from the input side of the amplifier is actually set by setting the gain of the amplifier between 0 and 1. It is characterized in that it is made larger than the inductance of the element.
【0025】請求項15の移相器は、請求項12または
13の移相器において、前記増幅器は、非反転入力端子
が固定電位に接続され、出力端子が前記インダクタ素子
の一方端に接続された第1の演算増幅器と、前記インダ
クタ素子の他方端と前記第1の演算増幅器の反転入力端
子との間に挿入された第4の抵抗と、前記第1の演算増
幅器の出力端子と反転入力端子との間に挿入された第5
の抵抗と、を備え、利得が負の反転増幅器として動作す
ることを特徴とする。The phase shifter of claim 15 is the phase shifter of claim 12 or 13, wherein the amplifier has a non-inverting input terminal connected to a fixed potential and an output terminal connected to one end of the inductor element. A first operational amplifier, a fourth resistor inserted between the other end of the inductor element and the inverting input terminal of the first operational amplifier, an output terminal of the first operational amplifier and an inverting input. Fifth inserted between terminals
And a resistance of 1), and operates as an inverting amplifier having a negative gain.
【0026】請求項16の移相器は、請求項15の移相
器において、前記増幅器の前段であって前記インダクタ
素子の他方端と前記第4の抵抗との間にバッファをさら
に備えることにより入力インピーダンスを高くすること
を特徴とする。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the phase shifter of the fifteenth aspect, a buffer is further provided between the other end of the inductor element and the fourth resistor before the amplifier. It is characterized by increasing the input impedance.
【0027】請求項17の移相器は、請求項16の移相
器において、前記バッファは、非反転入力端子が前記イ
ンダクタ素子の他方端に接続され、出力端子が前記第4
の抵抗に接続された第2の演算増幅器と、前記第2の演
算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された
第6の抵抗と、を備えることを特徴とする。According to a seventeenth aspect of the present invention, in the phase shifter according to the sixteenth aspect, the buffer has a non-inverting input terminal connected to the other end of the inductor element and an output terminal connected to the fourth terminal.
Of the second operational amplifier, and a sixth resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier.
【0028】請求項18の移相器は、請求項16の移相
器において、前記バッファは、エミッタホロワ回路ある
いはソースホロワ回路により構成することを特徴とす
る。According to an eighteenth aspect of the present invention, in the phase shifter according to the sixteenth aspect, the buffer is constituted by an emitter follower circuit or a source follower circuit.
【0029】請求項19の移相器は、請求項15〜18
のいずれかの移相器において、前記第4、第5、第6の
抵抗の少なくとも1つを可変抵抗によって形成すること
により前記インダクタのインダクタンスを可変し、全体
の位相シフト量を変化させることを特徴とする。The phase shifter of claim 19 is the phase shifter of claims 15-18.
In any one of the phase shifters described above, by forming at least one of the fourth, fifth and sixth resistors by a variable resistor, the inductance of the inductor can be varied to change the total phase shift amount. Characterize.
【0030】請求項20の移相器は、請求項12または
14の移相器において、前記増幅器は、直列に配置され
た2つの非反転増幅器と、前記2つの非反転増幅器の間
に接続された第1の分圧回路と、を備え、全体の利得を
前記第1の分圧回路の分圧比に応じて0から1の間に設
定することを特徴とする。The phase shifter of claim 20 is the phase shifter of claim 12 or 14, wherein the amplifier is connected between two non-inverting amplifiers arranged in series and the two non-inverting amplifiers. And a first voltage dividing circuit, and the overall gain is set between 0 and 1 according to the voltage dividing ratio of the first voltage dividing circuit.
【0031】請求項21の移相器は、請求項12または
14の移相器において、前記増幅器は、エミッタ側に第
2の分圧回路が接続されたエミッタホロワ回路、あるい
はソース側に第2の分圧回路が接続されたソースホロワ
回路により構成されており、前記第2の分圧回路から出
力を取り出すことにより、全体の利得を前記第2の分圧
回路の分圧比に応じて0から1の間に設定することを特
徴とする。According to a twenty-first aspect of the present invention, in the phase shifter according to the twelfth or fourteenth aspects, the amplifier has an emitter follower circuit in which a second voltage dividing circuit is connected to the emitter side or a second side to the source side. It is composed of a source follower circuit to which a voltage dividing circuit is connected, and by taking out the output from the second voltage dividing circuit, the overall gain is changed from 0 to 1 in accordance with the voltage dividing ratio of the second voltage dividing circuit. It is characterized by setting in between.
【0032】請求項22の移相器は、請求項20または
21の移相器において、前記分圧回路を可変抵抗を含ん
で形成することにより、前記インダクタのインダクタン
スを可変し、全体の位相シフト量を変化させることを特
徴とする。A phase shifter according to a twenty-second aspect is the phase shifter according to the twentieth or twenty-first aspect, in which the voltage dividing circuit is formed to include a variable resistor, whereby the inductance of the inductor is varied and the entire phase shift is performed. It is characterized by changing the amount.
【0033】請求項23の移相器は、請求項19または
22の移相器において、前記第2の直列回路に含まれる
前記第3の抵抗の抵抗値を変化させるとともに、前記イ
ンダクタのインダクタンスを変化させることにより、全
体の位相シフト量を変化させることを特徴とする。The phase shifter of claim 23 is the phase shifter of claim 19 or 22, wherein the resistance value of the third resistor included in the second series circuit is changed and the inductance of the inductor is changed. It is characterized in that the entire phase shift amount is changed by changing the amount.
【0034】請求項24の移相器は、請求項23の移相
器において、前記第3の抵抗を電界効果トランジスタの
チャネルによって形成し、ゲート電圧を変えてチャネル
抵抗を変化させることにより、全体の位相シフト量を変
化させることを特徴とする。A phase shifter according to a twenty-fourth aspect is the phase shifter according to the twenty-third aspect, in which the third resistance is formed by a channel of a field effect transistor, and a gate voltage is changed to change the channel resistance, whereby It is characterized in that the phase shift amount of is changed.
【0035】請求項25の移相器は、請求項1〜24の
いずれかの移相器において、構成部品を半導体基板上に
一体形成したことを特徴とする。A phase shifter according to a twenty-fifth aspect is the phase shifter according to any one of the first through twenty-fourth aspects, wherein the constituent parts are integrally formed on a semiconductor substrate.
【0036】[0036]
【作用】請求項1の発明は、トランジスタのゲートに入
力信号が入力されると、ソースには入力信号と同位相の
交流信号が発生するとともに、ドレインには入力信号と
逆位相の交流信号が発生するため、ソース・ドレイン間
では入力信号の2倍の振幅を有する電圧が生じる。According to the first aspect of the invention, when an input signal is input to the gate of the transistor, an AC signal having the same phase as the input signal is generated at the source, and an AC signal having the opposite phase to the input signal is generated at the drain. As a result, a voltage having twice the amplitude of the input signal is generated between the source and drain.
【0037】特に、このソース・ドレイン間に接続され
た直列回路を構成する第3の抵抗とインダクタのそれぞ
れの両端に現れる電圧の位相は互いに90°ずれてお
り、これらの各電圧をベクトル的に合成したものが、上
述した入力信号の2倍の振幅を有する電圧に等しくな
る。したがって、入力電圧の交流成分を半径とした半円
の円周上に位置するように直列回路による分圧電圧が発
生する。また、この直列回路によって分圧された電圧と
入力電圧との差分を出力信号として取り出す場合には、
この出力信号は上述した半円の中心と第2の直列回路に
よる分圧点とを結んだものであり、その振幅は入力信号
(半円の半径)と等しくなり、位相シフトを行うことに
より信号の減衰が生じない。しかも、周波数に応じて位
相シフト量が変化した場合であっても出力振幅は常に入
力信号と等しくなり、入出力信号間の周波数によって変
動しない安定した出力を得ることができる。In particular, the phases of the voltages appearing at both ends of the third resistor and the inductor, which constitute the series circuit connected between the source and the drain, are deviated from each other by 90 °, and these respective voltages are vectorially expressed. The combined result is equal to the voltage having the double amplitude of the input signal described above. Therefore, the divided voltage by the series circuit is generated so as to be located on the circumference of the semicircle whose radius is the AC component of the input voltage. When the difference between the voltage divided by this series circuit and the input voltage is taken out as an output signal,
This output signal is obtained by connecting the center of the above-mentioned semicircle and the voltage dividing point by the second series circuit, and its amplitude becomes equal to that of the input signal (radius of the semicircle). Does not decay. Moreover, the output amplitude is always equal to the input signal even when the phase shift amount changes according to the frequency, and a stable output that does not change depending on the frequency between the input and output signals can be obtained.
【0038】また、入出力信号間の位相シフト量をみる
と、上述した半円の中心と直列回路による分圧点とを結
んだ線がその直径となす角がそのまま位相シフト量とな
るため、入出力信号間では、第3の抵抗とインダクタに
よってシフトした位相角の約2倍の位相差が生じること
になり、大きな移相量を設定することができる。Looking at the amount of phase shift between the input and output signals, the angle formed by the diameter connecting the line connecting the center of the semicircle and the voltage dividing point of the series circuit is the amount of phase shift as it is. A phase difference of about twice the phase angle shifted by the third resistor and the inductor occurs between the input and output signals, and a large amount of phase shift can be set.
【0039】また、請求項2の発明は、請求項1で用い
たトランジスタ(電界効果トランジスタ)の代わりにバ
イポーラトランジスタを用いており、全く同じ動作原理
に基づいて移相器を構成することができ、信号振幅の減
衰がなく、大きな位相シフト量を有する移相器を実現す
ることができる。特に、バイポーラトランジスタを用い
た場合には最高動作周波数を高くすることができ、反対
に電界効果トランジスタを用いた場合には入力インピー
ダンスを高くすることができる。The invention of claim 2 uses a bipolar transistor instead of the transistor (field effect transistor) used in claim 1, and a phase shifter can be constructed based on exactly the same operating principle. It is possible to realize a phase shifter having a large amount of phase shift without attenuation of signal amplitude. Particularly, when the bipolar transistor is used, the maximum operating frequency can be increased, and conversely, when the field effect transistor is used, the input impedance can be increased.
【0040】また、請求項3の発明は、上述したトラン
ジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレク
タ間の直列回路にさらに直流阻止用のキャパシタを挿入
しており、ソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレ
クタ間が直流的に短絡されて動作しなくなることを防止
することができる。According to a third aspect of the present invention, a direct current blocking capacitor is further inserted in the series circuit between the source and drain or between the emitter and collector of the above-mentioned transistor, and the capacitor is connected between the source and drain or between the emitter and collector. Can be prevented from being inoperable due to DC short circuit.
【0041】また、請求項4の発明は、直列回路内の第
3の抵抗がトランジスタのソース側あるいはエミッタ側
に接続されており、インダクタの両端に入力信号よりも
位相が進んだ電圧を発生させることにより、この位相進
み角の2倍の位相シフト量を有する進相型の移相器を容
易に実現することができる。According to the fourth aspect of the invention, the third resistor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and a voltage with a phase advanced from the input signal is generated across the inductor. As a result, it is possible to easily realize a phase-advancing type phase shifter having a phase shift amount twice this phase lead angle.
【0042】また、請求項5の発明は、直列回路内のイ
ンダクタがトランジスタのソース側あるいはエミッタ側
に接続されており、第3の抵抗の両端に入力信号よりも
位相が遅れた電圧を発生させることにより、この位相遅
れ角の2倍の位相シフト量を有する遅相型の移相器を容
易に実現することができる。According to the invention of claim 5, the inductor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and a voltage delayed in phase with respect to the input signal is generated across the third resistor. As a result, it is possible to easily realize a delay type phase shifter having a phase shift amount twice this phase delay angle.
【0043】また、請求項6の発明は、上述した直列回
路を構成する第3の抵抗の抵抗値を変化させることによ
り、容易に位相シフト量を変更することができる。同様
に、請求項7の発明は、直列回路を構成するインダクタ
のインダクタンスを変化させることにより、容易に位相
シフト量を変更することができる。According to the sixth aspect of the invention, the phase shift amount can be easily changed by changing the resistance value of the third resistor which constitutes the series circuit. Similarly, in the invention of claim 7, the phase shift amount can be easily changed by changing the inductance of the inductor forming the series circuit.
【0044】また、請求項8の発明は、上述した直列回
路を構成する第3の抵抗の抵抗値とインダクタのインダ
クタンスの両方を変化させることにより、容易に位相シ
フト量を変更することができる。According to the invention of claim 8, the phase shift amount can be easily changed by changing both the resistance value of the third resistor and the inductance of the inductor which form the series circuit.
【0045】また、請求項9の発明は、上述した抵抗値
が変更可能な第3の抵抗を具体的に電界効果トランジス
タのチャネルによって形成しており、ゲート電圧を変え
るだけで容易に第3の抵抗の抵抗値を変更することがで
きる。In the ninth aspect of the invention, the third resistor whose resistance value can be changed is specifically formed by the channel of the field effect transistor, and the third resistor can be easily changed by changing the gate voltage. The resistance value of the resistor can be changed.
【0046】また、請求項10あるいは11の発明は、
インダクタンス可変のインダクタの具体例を開示したも
のであり、インダクタ導体と制御用導体とを覆うように
磁性体を形成しておいて、制御用導体に流す直流バイア
ス電流を可変に制御することにより磁性体を磁路とする
インダクタ導体の飽和磁化特性が変化し、インダクタ導
体が有するインダクタンスを変えることができる。The invention according to claim 10 or 11 is
Disclosed is a specific example of an inductor with variable inductance, in which a magnetic body is formed so as to cover the inductor conductor and the control conductor, and the DC bias current flowing through the control conductor is variably controlled to control the magnetic property. The saturation magnetization characteristic of the inductor conductor having the body as a magnetic path changes, and the inductance of the inductor conductor can be changed.
【0047】また、請求項12の発明は、インダクタの
他の具体例を開示したものであり、所定のインダクタン
スを有するインダクタ素子と増幅器等を並列接続するこ
とにより上述したインダクタを構成している。インダク
タ素子のインダクタンスをL0 、増幅器の伝達関数をK
としてこの構成をミラーの定理に基づいて変換し、増幅
器の入力側からみると、変換後の構成のインダクタンス
はL0 /(1−K)となる。したがって、伝達関数Kす
なわち増幅器の利得に応じて見掛け上のインダクタンス
を実際のインダクタンスL0 と異ならせることができ、
実際には小さなインダクタンスを見掛け上大きく見せる
ことができる。特に、半導体基板上に移相器全体を集積
化したような場合には半導体基板上に小さなインダクタ
ンスを有するインダクタ素子しか形成できないため、こ
の小さなインダクタンスを大きなインダクタンスに変換
することができれば、集積化に際して特に好都合であ
り、実装面積の小型化等によるコスト低減の効果もあ
る。Further, the invention of claim 12 discloses another specific example of the inductor, wherein the inductor described above is constituted by connecting an inductor element having a predetermined inductance and an amplifier or the like in parallel. Let the inductance of the inductor element be L0 and the transfer function of the amplifier be K.
Then, this configuration is converted based on Miller's theorem, and when viewed from the input side of the amplifier, the inductance of the converted configuration is L0 / (1-K). Therefore, the apparent inductance can be made different from the actual inductance L0 according to the transfer function K, that is, the gain of the amplifier.
In fact, it is possible to make a small inductance look large. In particular, when the entire phase shifter is integrated on the semiconductor substrate, only an inductor element having a small inductance can be formed on the semiconductor substrate. Therefore, if this small inductance can be converted into a large inductance, it is possible to integrate it. It is particularly convenient, and there is also an effect of cost reduction by reducing the mounting area.
【0048】また、請求項13または14の発明は、イ
ンダクタンスを変化させる場合の増幅器の利得を具体的
に示したものである。すなわち、見掛け上のインダクタ
ンスはL0 /(1−K)となるため、増幅器の利得Kを
負に設定することによりL0を小さい方に、増幅器の利
得を0から1の間に設定することによりL0 を大きい方
に変化させることができる。The thirteenth or fourteenth aspect of the present invention specifically shows the gain of the amplifier when the inductance is changed. That is, since the apparent inductance is L0 / (1-K), L0 is set to a smaller value by setting the gain K of the amplifier to a negative value, and L0 is set to 0 by setting the gain of the amplifier between 0 and 1. Can be changed to a larger one.
【0049】また、請求項15の発明は、請求項12ま
たは13の発明における増幅器を具体的に演算増幅器を
使った反転増幅器により構成しており、常に増幅器の利
得を負とすることができる。According to the fifteenth aspect of the present invention, the amplifier according to the twelfth or thirteenth aspect of the invention is specifically configured by an inverting amplifier using an operational amplifier, and the gain of the amplifier can always be negative.
【0050】請求項16の発明ではこの演算増幅器の入
力側にバッファを挿入することにより入力インピーダン
スを高くすることができ、請求項17あるいは18の発
明ではこのバッファを演算増幅器を用いて、あるいはエ
ミッタホロワ回路やソースホロワ回路により容易に構成
することができる。In the sixteenth aspect of the invention, the input impedance can be increased by inserting a buffer on the input side of the operational amplifier. In the seventeenth or eighteenth aspect of the invention, the buffer is formed by using the operational amplifier or the emitter follower. It can be easily configured by a circuit or a source follower circuit.
【0051】また、請求項19の発明は、上述した演算
増幅器とともに反転増幅器を構成する抵抗を可変抵抗に
よって構成することにより、反転増幅器の増幅率を可変
することができ、これにより見掛け上のインダクタンス
を連続的に変化させて、移相器全体の位相シフト量も連
続的に変化させることができる。According to the nineteenth aspect of the present invention, the amplification factor of the inverting amplifier can be varied by configuring the resistance constituting the inverting amplifier together with the above-mentioned operational amplifier by a variable resistor, whereby the apparent inductance is obtained. Can be continuously changed to continuously change the phase shift amount of the entire phase shifter.
【0052】また、請求項20または21の発明は、上
述した請求項12または14の発明における増幅器を具
体的に2つの非反転増幅器あるいはエミッタホロワ回路
やソースホロワ回路と分圧回路により構成しており、分
圧回路を用いることにより、全体の利得を0から1の間
に設定して、見掛け上のインダクタンスをL0 よりも大
きい方に変化させることができる。According to the invention of claim 20 or 21, the amplifier according to the invention of claim 12 or 14 is specifically configured by two non-inverting amplifiers or an emitter follower circuit, a source follower circuit and a voltage dividing circuit. By using a voltage divider circuit, the overall gain can be set between 0 and 1 and the apparent inductance can be changed to a value larger than L0.
【0053】また、請求項22の発明は、上述した分圧
回路を構成する抵抗を可変抵抗によって構成することに
より、全体の利得を可変することができ、これにより見
掛け上のインダクタンスも連続的に変化させることがで
き、移相器全体の位相シフト量も連続的に変化させるこ
とができる。According to the twenty-second aspect of the present invention, the overall gain can be changed by forming the resistor forming the above voltage dividing circuit by the variable resistor, whereby the apparent inductance can be continuously changed. The phase shift amount of the entire phase shifter can be continuously changed.
【0054】また、請求項23の発明は、上述したイン
ダクタのインダクタンスを可変するとともに、直列回路
に含まれる第3の抵抗の抵抗値も可変しており、これら
2つの素子の素子定数を変化させることにより、容易に
位相シフト量を変更することができる。請求項24の発
明は、抵抗値が変更可能なこの第3の抵抗を具体的に電
界効果トランジスタのチャネルによって形成しており、
ゲート電圧を変えるだけで容易に第3の抵抗の抵抗値を
変更することができる。According to the twenty-third aspect of the present invention, the inductance of the inductor is changed and the resistance value of the third resistor included in the series circuit is also changed, and the element constants of these two elements are changed. As a result, the phase shift amount can be easily changed. According to a twenty-fourth aspect of the present invention, the third resistance whose resistance value can be changed is specifically formed by a channel of a field effect transistor,
The resistance value of the third resistor can be easily changed only by changing the gate voltage.
【0055】また、請求項25の発明は、移相器全体を
半導体基板上に一体形成しており、集積化による回路の
小型化や製造コスト低減が可能となる。According to the twenty-fifth aspect of the present invention, the entire phase shifter is integrally formed on the semiconductor substrate, so that the circuit can be downsized and the manufacturing cost can be reduced by the integration.
【0056】[0056]
【実施例】以下、本発明を適用した一実施例の位相器に
ついて、図面を参照しながら具体的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A phaser according to an embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【0057】〔第1実施例〕図1は、第1実施例の進相
型の移相器100の回路構成を示す図である。同図に示
すように第1実施例の位相器100は、ゲートが入力端
子20に接続されたFET(電界効果トランジスタ)1
0と、このFET10のソース・ドレイン間に直列に接
続された抵抗12およびインダクタ14と、FET10
のソースと負電源との間に接続された抵抗16と、FE
T10のドレインと正電源との間に接続された抵抗18
とを含んで構成されている。[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a phase advance type phase shifter 100 of the first embodiment. As shown in the figure, the phase shifter 100 of the first embodiment has a FET (field effect transistor) 1 whose gate is connected to the input terminal 20.
0, a resistor 12 and an inductor 14 connected in series between the source and drain of the FET 10, and the FET 10
Of the resistor 16 connected between the source of the
A resistor 18 connected between the drain of T10 and the positive power supply
It is comprised including.
【0058】ここで、上述したFET10のソースおよ
びドレインに接続された2つの抵抗16,18の抵抗値
はほぼ等しく設定されており、入力端子20に印加され
る入力電圧の交流成分に着目すると、振幅がほぼ等しく
位相が一致した信号がFET10のソースから、振幅が
ほぼ等しく位相が反転した(180°シフトした)信号
がFET10のドレインからそれぞれ出力されるように
なっている。Here, the resistance values of the two resistors 16 and 18 connected to the source and drain of the FET 10 described above are set to be substantially equal, and focusing on the AC component of the input voltage applied to the input terminal 20, A signal having substantially the same amplitude and the same phase is output from the source of the FET 10, and a signal having substantially the same amplitude and the phase inverted (shifted by 180 °) is output from the drain of the FET 10.
【0059】なお、インダクタ14とFET10のドレ
インとの間に挿入されたキャパシタ24は、FET10
のソース・ドレイン間をバイパスして流れる直流電流を
阻止するためのものであり、周波数特性に影響を与えな
いようにそのインピーダンスは動作周波数において極め
て小さく、すなわち大きな静電容量に設定されている。The capacitor 24 inserted between the inductor 14 and the drain of the FET 10 is
This is for blocking a direct current flowing by bypassing between the source and drain of, and its impedance is extremely small at the operating frequency, that is, set to a large capacitance so as not to affect the frequency characteristics.
【0060】第1実施例の移相器100はこのような構
成を有しており、次にその動作について説明する。The phase shifter 100 of the first embodiment has such a structure, and its operation will be described below.
【0061】入力信号が入力端子20に入力されると、
すなわちFET10のゲートに所定の交流電圧(入力電
圧Ei )が印加されると、FET10のソースにはこの
入力電圧Ei と同相の交流電圧が現れ、反対にFET1
0のドレインにはこの入力電圧Ei と逆相の交流電圧が
現れる。When an input signal is input to the input terminal 20,
That is, when a predetermined AC voltage (input voltage Ei) is applied to the gate of the FET 10, an AC voltage having the same phase as the input voltage Ei appears at the source of the FET 10 and conversely the FET 1
An AC voltage having a phase opposite to the input voltage Ei appears at the drain of 0.
【0062】このFET10のソース・ドレイン間には
抵抗12とインダクタ14とにより構成される直列回路
が接続されている。したがって、FET10のソース・
ドレイン間の電位差を抵抗12とインダクタ14とによ
って分圧した電圧成分(交流成分)を有する信号が出力
端子22から出力される。A series circuit composed of a resistor 12 and an inductor 14 is connected between the source and drain of the FET 10. Therefore, the source of the FET 10
A signal having a voltage component (AC component) obtained by dividing the potential difference between the drains by the resistor 12 and the inductor 14 is output from the output terminal 22.
【0063】図2は、移相器の入出力電圧とインダクタ
等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。FIG. 2 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shifter and the voltage appearing in the inductor or the like.
【0064】FET10のソースとドレインにはそれぞ
れ入力電圧Ei と同相および逆相の交流電圧が現れるた
め、ソース・ドレイン間の電位差(交流成分)は2Ei
となる。また、インダクタ14の両端に現れる電圧VL1
と抵抗12の両端に現れる電圧VR1とは互いに90°位
相がずれており、これらをベクトル的に合成(加算)し
たものが、FET10のソース・ドレイン間の電位差2
Ei に等しくなる。Since an AC voltage having the same phase and an opposite phase as the input voltage Ei appears at the source and drain of the FET 10, the potential difference (AC component) between the source and drain is 2Ei.
Becomes In addition, the voltage VL1 appearing across the inductor 14
And the voltage VR1 appearing at both ends of the resistor 12 are 90 ° out of phase with each other, and a vector combination (addition) of these results in a potential difference 2 between the source and drain of the FET 10.
It is equal to Ei.
【0065】したがって、図2に示すように、入力電圧
Ei の2倍を斜辺とし、インダクタ14の両端電圧VL1
と抵抗12の両端電圧VR1とが直交する2辺を構成する
直角三角形を形成することになる。このため、入力信号
の振幅が一定(Ei が一定)で周波数のみが変化した場
合には、図2に示す半円の円周に沿ってインダクタ14
の両端電圧VL1と抵抗12の両端電圧VR1とが変化す
る。Therefore, as shown in FIG. 2, twice the input voltage Ei is set as the hypotenuse, and the voltage VL1 across the inductor 14 is increased.
And a voltage VR1 across the resistor 12 form a right-angled triangle that constitutes two sides orthogonal to each other. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant (Ei is constant) and only the frequency changes, the inductor 14 moves along the circumference of the semicircle shown in FIG.
The voltage VL1 between both ends of V and the voltage VR1 between both ends of the resistor 12 change.
【0066】ところで、入出力間の電圧の変動分を出力
電圧Eo として取り出すものとすると、この出力電圧E
o は、図2に示した半円においてその中心点を始点と
し、電圧VL1と電圧VR1とが交差する円周上の一点を終
点とするベクトルで表すことができ、その大きさは半円
の半径Ei に等しくなる。したがって、本実施例の移相
器100において、入力信号の振幅と出力信号の振幅と
は等しく、入出力信号間で信号の減衰が生じないことが
わかる。しかも入力信号の周波数が変動しても、このベ
クトルの終点は円周上を移動するだけであるため、周波
数に応じて出力振幅が変動しない安定した出力を得るこ
とができる。By the way, if the variation of the voltage between the input and output is taken out as the output voltage Eo, this output voltage Eo
The o can be represented by a vector whose starting point is the center point of the semicircle shown in FIG. 2 and whose end point is one point on the circumference where the voltage VL1 and the voltage VR1 intersect. It is equal to the radius Ei. Therefore, in the phase shifter 100 of the present embodiment, the amplitude of the input signal and the amplitude of the output signal are equal, and it is understood that signal attenuation does not occur between the input and output signals. Moreover, even if the frequency of the input signal fluctuates, the end point of this vector only moves on the circumference, so a stable output in which the output amplitude does not fluctuate according to the frequency can be obtained.
【0067】また、図2から明らかなように、電圧VL1
と電圧VR1とは円周上で直角に交わるため、理論的には
入力電圧Ei と電圧VL1との位相差は、角速度ωが0か
ら∞まで変化するに従って90°から0°まで変化す
る。そして、移相器100全体の位相シフト量φはその
2倍であり、周波数に応じて180°から0°まで変化
する。As is clear from FIG. 2, the voltage VL1
And the voltage VR1 intersect at a right angle on the circumference, theoretically, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VL1 changes from 90 ° to 0 ° as the angular velocity ω changes from 0 to ∞. The phase shift amount φ of the entire phase shifter 100 is twice that, and changes from 180 ° to 0 ° depending on the frequency.
【0068】次に、上述した入出力電圧間の関係を定量
的に検証する。図3は、本実施例の移相器100を等価
的に表した図である。Next, the relationship between the input and output voltages described above will be verified quantitatively. FIG. 3 is an equivalent view of the phase shifter 100 of this embodiment.
【0069】FET10のソースおよびドレインには、
入力電圧Ei と振幅が等しい同相あるいは逆相の電圧が
それぞれ発生するため、これら2つの電圧を発生する2
つの電圧源24,26に置き換えて考えることができ
る。このとき、図3に示す等価回路の閉ループに流れる
電流Iは、抵抗12の抵抗値をR、インダクタ14のイ
ンダクタンスをLとすると、For the source and drain of the FET 10,
Since two in-phase or opposite-phase voltages having the same amplitude as the input voltage Ei are generated, these two voltages are generated.
It can be considered by replacing the two voltage sources 24 and 26. At this time, if the resistance value of the resistor 12 is R and the inductance of the inductor 14 is L, the current I flowing in the closed loop of the equivalent circuit shown in FIG.
【数1】 となる。したがって、図3に示す2点間の電位差(差
分)Eo を求めると、[Equation 1] Becomes Therefore, when the potential difference (difference) Eo between the two points shown in FIG.
【数2】 となる。上述した(2)式に(1)式を代入して計算す
ると、[Equation 2] Becomes Substituting equation (1) into equation (2) above,
【数3】 となる。この(3)式においてs=jωを代入して変形
すると、(Equation 3) Becomes Substituting s = jω in this equation (3) and transforming it,
【数4】 となる。(4)式から出力電圧Eo の絶対値を求める
と、[Equation 4] Becomes When the absolute value of the output voltage Eo is calculated from the equation (4),
【数5】 となる。すなわち、(5)式は、本実施例の移相器10
0は入出力間の位相がどのように回転しても、その出力
信号の振幅は入力信号の振幅に等しく一定であることを
表している。(Equation 5) Becomes That is, the expression (5) is obtained by the phase shifter 10 of the present embodiment.
The value 0 indicates that the amplitude of the output signal is equal to the amplitude of the input signal and is constant no matter how the phase between the input and the output is rotated.
【0070】また、(4)式から出力電圧Eo の入力電
圧Ei に対する位相シフト量φを求めると、Further, when the phase shift amount φ of the output voltage Eo with respect to the input voltage Ei is calculated from the equation (4),
【数6】 となる。この(6)式から、例えばω=R/Lとなるよ
うな周波数における位相シフト量φは90°となる。(Equation 6) Becomes From the equation (6), the phase shift amount φ is 90 ° at a frequency such that ω = R / L.
【0071】このように、本実施例の移相器100は、
入力された信号を減衰させることなく位相のみを進ませ
ることができる。しかも、このときの位相シフト量は、
最大180°までの範囲で設定され、1段あたりの位相
量が大きな移相器100を実現することができる。As described above, the phase shifter 100 of this embodiment is
Only the phase can be advanced without attenuating the input signal. Moreover, the amount of phase shift at this time is
It is possible to realize the phase shifter 100 that is set in a range of up to 180 ° and has a large amount of phase per stage.
【0072】〔第2実施例〕上述した第1実施例の移相
器100は、入力信号に対して出力信号の位相を0°か
ら180°の範囲で進ませるものであり、これに対し第
2実施例の移相器は、入力信号に対して出力信号の位相
を0°から180°の範囲で遅らせる点に特徴がある。Second Embodiment The phase shifter 100 of the first embodiment described above is for advancing the phase of the output signal with respect to the input signal in the range of 0 ° to 180 °. The phase shifter of the second embodiment is characterized in that the phase of the output signal is delayed in the range of 0 ° to 180 ° with respect to the input signal.
【0073】図4は、第2実施例の遅相型の移相器20
0の回路構成を示す図である。同図に示すように、第2
実施例の移相器200は、ゲートが入力端子20に接続
されたFET30と、このFET30のソース・ドレイ
ン間に直列に接続されたインダクタ32および抵抗34
と、FET30のソースと負電源との間に接続された抵
抗36と、FET30のドレインと正電源との間に接続
された抵抗38とを含んで構成されている。FIG. 4 shows a phase shifter 20 of the slow phase type according to the second embodiment.
It is a figure which shows the circuit structure of 0. As shown in FIG.
The phase shifter 200 of the embodiment includes a FET 30 having a gate connected to the input terminal 20, an inductor 32 and a resistor 34 connected in series between the source and drain of the FET 30.
And a resistor 36 connected between the source of the FET 30 and the negative power supply, and a resistor 38 connected between the drain of the FET 30 and the positive power supply.
【0074】ここで、上述したFET30のソースおよ
びドレインに接続された2つの抵抗36,38の抵抗値
はほぼ等しく設定されている点、およびインダクタ32
と抵抗34からなる直列回路にさらに直流電流を阻止す
るためのキャパシタ24が挿入されている点は、上述し
た第1実施例の移相器100と同様である。Here, the resistance values of the two resistors 36 and 38 connected to the source and drain of the above-mentioned FET 30 are set to be substantially equal, and the inductor 32.
Like the phase shifter 100 of the first embodiment described above, a capacitor 24 for blocking a direct current is further inserted in the series circuit including the resistor 34 and the resistor 34.
【0075】第2実施例の移相器200はこのような構
成を有しており、次にその動作について説明する。The phase shifter 200 of the second embodiment has such a structure, and its operation will be described below.
【0076】入力信号が入力端子20に入力されると、
すなわちFET30のゲートに所定の交流電圧(入力電
圧Ei )が印加されると、FET30のソースにはこの
入力電圧Ei と同相の交流電圧が現れ、反対にFET3
0のドレインにはこの入力電圧Ei と逆相の交流電圧が
現れる。When an input signal is input to the input terminal 20,
That is, when a predetermined AC voltage (input voltage Ei) is applied to the gate of the FET 30, an AC voltage having the same phase as the input voltage Ei appears at the source of the FET 30, and conversely the FET 3
An AC voltage having a phase opposite to the input voltage Ei appears at the drain of 0.
【0077】このFET30のソース・ドレイン間には
インダクタ32と抵抗34とにより構成される直列回路
が接続されている。したがって、FET30のソース・
ドレイン間の電位差をインダクタ32と抵抗34とによ
って分圧した電圧(交流成分)を有する信号が出力端子
22から出力される。A series circuit composed of an inductor 32 and a resistor 34 is connected between the source and drain of the FET 30. Therefore, the source of the FET 30
A signal having a voltage (AC component) obtained by dividing the potential difference between the drains by the inductor 32 and the resistor 34 is output from the output terminal 22.
【0078】図5は、本実施例の移相器の入出力電圧と
インダクタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図で
ある。FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shifter of this embodiment and the voltage appearing in the inductor or the like.
【0079】第1実施例において図1に示したFET1
0と同様に、FET30のソースとドレインにはそれぞ
れ入力電圧Ei と同相および逆相の交流電圧が現れるた
め、ソース・ドレイン間の電位差(交流成分)は2Ei
となる。また、抵抗34の両端に現れる電圧VR2とイン
ダクタ32の両端に現れる電圧VL2とは互いに90°位
相がずれており、これらをベクトル的に合成(加算)し
たものが、FET30のソース・ドレイン間の電位差2
Ei に等しくなる。The FET 1 shown in FIG. 1 in the first embodiment.
Similar to 0, since an AC voltage having the same phase and an opposite phase to the input voltage Ei appears at the source and drain of the FET 30, the potential difference (AC component) between the source and drain is 2Ei.
Becomes Further, the voltage VR2 appearing across the resistor 34 and the voltage VL2 appearing across the inductor 32 are 90 ° out of phase with each other, and a vector combination (addition) of these results between the source and drain of the FET 30. Potential difference 2
It is equal to Ei.
【0080】したがって、図5に示すように、入力電圧
Ei の2倍を斜辺とし、抵抗34の両端電圧VR2とイン
ダクタ32の両端電圧VL2とが直交する2辺を構成する
直角三角形を形成することになる。このため、入力信号
の振幅が一定(Ei が一定)で周波数のみが変化した場
合には、図5に示す半円の円周に沿って抵抗34の両端
電圧VR2とインダクタ32の両端電圧VL2とが変化す
る。Therefore, as shown in FIG. 5, double the input voltage Ei is used as a hypotenuse to form a right-angled triangle that forms two sides where the voltage VR2 across the resistor 34 and the voltage VL2 across the inductor 32 are orthogonal to each other. become. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant (Ei is constant) and only the frequency is changed, the voltage VR2 across the resistor 34 and the voltage VL2 across the inductor 32 are distributed along the circumference of the semicircle shown in FIG. Changes.
【0081】ところで、入出力間の電圧の変動分を出力
電圧Eo として取り出すものとすると、この出力電圧E
o は、図5に示した半円においてその中心点を始点と
し、電圧VR2と電圧VL2とが交差する円周上の一点を終
点とするベクトルで表すことができ、その大きさは半円
の半径Ei に等しくなる。したがって、本実施例の移相
器200において、入力信号の振幅と出力信号の振幅と
は等しく、入出力信号間で信号の減衰が生じないことが
わかる。しかも入力信号の周波数が変動しても、このベ
クトルの終点は円周上を移動するだけであるため、周波
数に応じて出力振幅が変動しない安定した出力を得るこ
とができる。By the way, if the variation of the voltage between the input and output is taken out as the output voltage Eo, this output voltage Eo
The o can be represented by a vector whose starting point is the center point of the semicircle shown in FIG. 5 and whose end point is one point on the circumference where the voltage VR2 and the voltage VL2 intersect. It is equal to the radius Ei. Therefore, in the phase shifter 200 of the present embodiment, the amplitude of the input signal and the amplitude of the output signal are equal, and it can be seen that no signal attenuation occurs between the input and output signals. Moreover, even if the frequency of the input signal fluctuates, the end point of this vector only moves on the circumference, so a stable output in which the output amplitude does not fluctuate according to the frequency can be obtained.
【0082】また、図5から明らかなように、電圧VR2
と電圧VL2とは円周上で直角に交わるため、理論的には
入力電圧Ei と電圧VR2との位相差は、角速度ωが0か
ら∞まで変化するに従って0°から90°まで変化す
る。そして、移相器200全体の位相シフト量φ′はそ
の2倍であり、周波数に応じて0°から180°まで変
化する。As is clear from FIG. 5, the voltage VR2
And the voltage VL2 intersect at a right angle on the circumference, theoretically, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VR2 changes from 0 ° to 90 ° as the angular velocity ω changes from 0 to ∞. The phase shift amount φ ′ of the entire phase shifter 200 is twice that and changes from 0 ° to 180 ° depending on the frequency.
【0083】次に、上述した入出力電圧間の関係を定量
的に検証する。図6は、本実施例の移相器200を等価
的に表した図である。Next, the relationship between the input and output voltages described above will be verified quantitatively. FIG. 6 is an equivalent view of the phase shifter 200 of this embodiment.
【0084】FET30のソースおよびドレインには、
入力電圧Ei と振幅が等しい同相あるいは逆相の電圧が
それぞれ発生するため、図3に示した場合と同様に2つ
の電圧源24,26に置き換えて考えることができる。
このとき、図6に示す等価回路の閉ループに流れる電流
Iは、インダクタ32のインダクタンスをL、抵抗34
の抵抗値をRとすると、上述した(1)式をそのまま適
用することができる。For the source and drain of the FET 30,
Since in-phase and anti-phase voltages having the same amplitude as the input voltage Ei are generated, the two voltage sources 24 and 26 can be used instead as in the case shown in FIG.
At this time, the current I flowing in the closed loop of the equivalent circuit shown in FIG.
Assuming that the resistance value of R is R, the above equation (1) can be applied as it is.
【0085】したがって、図6に示す2点間の電位差
(差分)Eo を求めると、Therefore, when the potential difference (difference) Eo between the two points shown in FIG. 6 is obtained,
【数7】 となる。上述した(7)式に(1)式を代入して計算す
ると、(Equation 7) Becomes Substituting equation (1) into equation (7) above,
【数8】 となる。この(8)式においてs=jωを代入して変形
すると、(Equation 8) Becomes Substituting s = jω in the equation (8) and transforming it,
【数9】 となる。この(9)式は、上述した第1実施例において
示した(4)式と符号のみが異なっている。したがっ
て、出力電圧Eo の絶対値は(5)式をそのまま適用す
ることができ、第2実施例の移相器200は入出力間の
位相がどのように回転しても、その出力信号の振幅は入
力信号の振幅に等しく一定であることがわかる。[Equation 9] Becomes The expression (9) differs from the expression (4) shown in the first embodiment only in the sign. Therefore, as the absolute value of the output voltage Eo, the equation (5) can be applied as it is, and the phase shifter 200 of the second embodiment can output the amplitude of the output signal no matter how the phase between the input and the output rotates. It can be seen that is constant and equal to the amplitude of the input signal.
【0086】また、出力電圧Eo の入力電圧Ei に対す
る位相シフト量φ′を求めると、When the phase shift amount φ'of the output voltage Eo with respect to the input voltage Ei is calculated,
【数10】 となる。したがって、例えばω=R/Lとなるような周
波数における位相シフト量φ′は90°となる。[Equation 10] Becomes Therefore, for example, the phase shift amount φ ′ at the frequency where ω = R / L is 90 °.
【0087】このように、本実施例の移相器200は、
入力された信号を減衰させることなく位相のみを遅らせ
ることができる。しかも、このときの位相シフト量は、
0°から最大180°までの範囲で設定され、1段あた
りの位相量が大きな移相器200を実現することができ
る。In this way, the phase shifter 200 of this embodiment is
Only the phase can be delayed without attenuating the input signal. Moreover, the amount of phase shift at this time is
It is possible to realize the phase shifter 200 that is set in the range of 0 ° to a maximum of 180 ° and has a large amount of phase per stage.
【0088】〔その他の実施例〕次に、上述した各実施
例の移相器に変更を加えたその他の実施例について説明
する。[Other Embodiments] Next, other embodiments in which the phase shifters of the above-described embodiments are modified will be described.
【0089】図1あるいは図4に示した各実施例の移相
器100,200は、抵抗12とインダクタ14あるい
はインダクタ32と抵抗34の各素子定数により決まる
一定の移相量が設定されており、ある周波数に対して移
相量が固定的に決まる。したがって、上述した抵抗ある
いはインダクタの素子定数を可変できれば、移相量を任
意に変化させることができる。In the phase shifters 100 and 200 of the respective embodiments shown in FIG. 1 or 4, a constant amount of phase shift determined by the element constants of the resistor 12 and the inductor 14 or the inductor 32 and the resistor 34 is set. , The amount of phase shift is fixedly determined for a certain frequency. Therefore, if the element constant of the resistor or the inductor described above can be changed, the amount of phase shift can be arbitrarily changed.
【0090】図7は、可変抵抗を用いることにより移相
量を連続的に変更可能に形成した進相型の移相器の構成
を示す図であり、第1実施例の移相器100に対応して
いる。FIG. 7 is a diagram showing the construction of a phase-advancing type phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using a variable resistor. The phase shifter 100 of the first embodiment is shown in FIG. It corresponds.
【0091】図7(A)に示す移相器100aは、図1
に示した移相器100の抵抗12を可変抵抗12aに置
き換えた構成を有しており、可変抵抗12aの抵抗値を
連続的に変化させることにより移相器100a全体の移
相量も連続的に変化する。すなわち、可変抵抗12aの
抵抗値が大きくなると、可変抵抗12aとインダクタ1
4の接続点の電位が図2に示した円周上を反時計回りに
移動するため、それに伴って移相器100a全体の移相
シフト量φも連続的に大きくなる。反対に、可変抵抗1
2aの抵抗値が小さくなると、可変抵抗12aとインダ
クタ14の接続点の電位が図2に示した円周上を時計回
りに移動するため、それに伴って移相器100a全体の
移相シフト量φも連続的に小さくなる。The phase shifter 100a shown in FIG.
The resistance 12 of the phase shifter 100 shown in FIG. 2 is replaced by a variable resistance 12a. By continuously changing the resistance value of the variable resistance 12a, the phase shift amount of the entire phase shifter 100a is also continuous. Changes to. That is, when the resistance value of the variable resistor 12a increases, the variable resistor 12a and the inductor 1
Since the potential of the connection point 4 moves counterclockwise on the circumference shown in FIG. 2, the phase shift amount φ of the entire phase shifter 100a continuously increases accordingly. On the contrary, variable resistance 1
When the resistance value of 2a decreases, the potential of the connection point between the variable resistor 12a and the inductor 14 moves clockwise on the circumference shown in FIG. 2, and accordingly, the phase shift amount φ of the entire phase shifter 100a. Also becomes smaller continuously.
【0092】また、図7(B)に示す移相器100b
は、さらに具体的に可変抵抗12aをMOS型あるいは
接合型のFET12bに置き換えた構成を有している。
FET12bのチャネルを抵抗体として利用し、ゲート
電圧を可変に制御してこのチャネル抵抗を変化させるこ
とにより、移相器100b全体の移相量を連続的に変え
ることができる。Further, the phase shifter 100b shown in FIG.
More specifically has a configuration in which the variable resistor 12a is replaced with a MOS type or junction type FET 12b.
By using the channel of the FET 12b as a resistor and variably controlling the gate voltage to change the channel resistance, the phase shift amount of the entire phase shifter 100b can be continuously changed.
【0093】なお、図7(B)に示した移相器100b
ではpチャネルあるいはnチャネルのFET12bによ
って可変抵抗を構成したが、入力信号の電圧レベルによ
らず常に安定したオン抵抗を得るためにpチャネルFE
TとnチャネルFETとを並列接続したトランスミッシ
ョンゲートによって可変抵抗を構成するようにしてもよ
い。The phase shifter 100b shown in FIG. 7B is used.
In the above, the variable resistance is constituted by the p-channel or n-channel FET 12b.
The variable resistor may be configured by a transmission gate in which T and an n-channel FET are connected in parallel.
【0094】同様に、図8は可変抵抗を用いることによ
り移相量を連続的に変更可能に形成した遅相型の移相器
の構成を示す図であり、第2実施例の移相器200に対
応している。Similarly, FIG. 8 is a diagram showing the structure of a delay type phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using a variable resistor. The phase shifter of the second embodiment is shown in FIG. It corresponds to 200.
【0095】図8(A)に示す移相器200aは、図2
に示した移相器200の抵抗34を可変抵抗34aに置
き換えた構成を有しており、可変抵抗34aの抵抗値を
連続的に変化させることにより移相器200a全体の移
相量も連続的に変化する。すなわち、可変抵抗34aの
抵抗値が大きくなると、インダクタ32と可変抵抗34
aの接続点の電位が図5に示した円周上を反時計回りに
移動するため、それに伴って移相器200a全体の位相
シフト量φ′も連続的に小さくなる。反対に、可変抵抗
34aの抵抗値が小さくなると、インダクタ32と可変
抵抗34aの接続点の電位が図5に示した円周上を時計
回りに移動するため、それに伴って移相器200a全体
の位相シフト量φ′も連続的に大きくなる。The phase shifter 200a shown in FIG.
The resistance 34 of the phase shifter 200 shown in FIG. 2 is replaced with a variable resistance 34a. By continuously changing the resistance value of the variable resistance 34a, the phase shift amount of the entire phase shifter 200a is also continuously changed. Changes to. That is, when the resistance value of the variable resistor 34 a increases, the inductor 32 and the variable resistor 34 a
Since the potential of the connection point of a moves counterclockwise on the circumference shown in FIG. 5, the phase shift amount φ ′ of the entire phase shifter 200a continuously decreases accordingly. On the contrary, when the resistance value of the variable resistor 34a decreases, the potential at the connection point between the inductor 32 and the variable resistor 34a moves clockwise on the circumference shown in FIG. The phase shift amount φ ′ also continuously increases.
【0096】また、図8(B)に示す移相器200b
は、さらに具体的に可変抵抗34aをFET34bに置
き換えた構成を有しており、ゲート電圧を可変に制御し
てチャネル抵抗を連続的に変化させることにより、移相
器200b全体の移相量を変化させている。なお、図7
に示した移相器100a,100bと同様に、入力信号
の電圧レベルによらず常に安定したオン抵抗を得るため
にpチャネルFETとnチャネルFETとを並列接続し
たトランスミッションゲートによって可変抵抗を構成す
るようにしてもよい。Further, the phase shifter 200b shown in FIG.
More specifically has a configuration in which the variable resistor 34a is replaced with the FET 34b, and variably controls the gate voltage to continuously change the channel resistance, thereby changing the phase shift amount of the entire phase shifter 200b. It is changing. Note that FIG.
Similar to the phase shifters 100a and 100b shown in FIG. 5, a variable resistance is formed by a transmission gate in which a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel to obtain a stable ON resistance regardless of the voltage level of the input signal. You may do it.
【0097】図9は、可変インダクタを用いることによ
り移相量を連続的に変更可能に形成した移相器の構成を
示す図であり、同図(A)には進相型の移相器100c
が、同図(B)には遅相型の移相器200cがそれぞれ
示されている。FIG. 9 is a diagram showing the structure of a phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using a variable inductor. FIG. 9A shows a phase advance type phase shifter. 100c
However, FIG. 3B shows each of the delay type phase shifters 200c.
【0098】図9(A)に示す移相器100cは、図1
に示した移相器100のインダクタ14を可変インダク
タ14aに置き換えた構成を有しており、可変インダク
タ14aのインダクタンスを連続的に変化させることに
より移相器100c全体の移相量も連続的に変化する。
すなわち、可変インダクタ14aのインダクタンスが大
きくなると、抵抗12と可変インダクタ14aの接続点
の電位が図2に示した円周上を時計回りに移動するた
め、それに伴って移相器100c全体の位相シフト量φ
も連続的に小さくなる。反対に、可変インダクタ14a
のインダクタンスが小さくなると、抵抗12と可変イン
ダクタ14aの接続点の電位が図2に示した円周上を反
時計回りに移動するため、それに伴って移相器100c
全体の位相シフト量φも連続的に大きくなる。The phase shifter 100c shown in FIG.
It has a configuration in which the inductor 14 of the phase shifter 100 shown in FIG. 2 is replaced with the variable inductor 14a, and the phase shift amount of the entire phase shifter 100c is also continuously changed by continuously changing the inductance of the variable inductor 14a. Change.
That is, when the inductance of the variable inductor 14a increases, the potential of the connection point between the resistor 12 and the variable inductor 14a moves clockwise on the circumference shown in FIG. 2, and accordingly, the phase shift of the entire phase shifter 100c. Amount φ
Also becomes smaller continuously. On the contrary, the variable inductor 14a
When the inductance of the phase shifter 100c decreases, the potential at the connection point of the resistor 12 and the variable inductor 14a moves counterclockwise on the circumference shown in FIG.
The overall phase shift amount φ also continuously increases.
【0099】同様に、図9(B)に示す移相器200c
は、図4に示した移相器200のインダクタ32を可変
インダクタ32aに置き換えた構成を有しており、可変
インダクタ32aのインダクタンスを連続的に変化させ
ることにより移相器200c全体の移相量も連続的に変
化する。すなわち、可変インダクタ32aのインダクタ
ンスが大きくなると、抵抗34と可変インダクタ32a
の接続点の電位が図5に示した円周上を時計回りに移動
するため、それに伴って移相器200c全体の位相シフ
ト量φ′も連続的に大きくなる。反対に、可変インダク
タ32aのインダクタンスが小さくなると、抵抗34と
可変インダクタ32aの接続点の電位が図5に示した円
周上を反時計回りに移動するため、それに伴って移相器
200c全体の位相シフト量φ′も連続的に小さくな
る。Similarly, the phase shifter 200c shown in FIG.
Has a configuration in which the inductor 32 of the phase shifter 200 shown in FIG. 4 is replaced with a variable inductor 32a, and the amount of phase shift of the entire phase shifter 200c is changed by continuously changing the inductance of the variable inductor 32a. Also changes continuously. That is, when the inductance of the variable inductor 32a increases, the resistance 34 and the variable inductor 32a increase.
Since the potential at the connection point of ∘ moves clockwise on the circumference shown in FIG. 5, the phase shift amount φ ′ of the entire phase shifter 200c continuously increases accordingly. On the contrary, when the inductance of the variable inductor 32a decreases, the potential at the connection point between the resistor 34 and the variable inductor 32a moves counterclockwise on the circumference shown in FIG. The phase shift amount φ ′ also continuously decreases.
【0100】なお、上述した図7〜図9に示したよう
に、直列回路を構成する抵抗とインダクタのいずれか一
方の素子定数を変化させることにより、移相器全体の位
相シフト量を連続的に変化させることができるが、この
直列回路を構成する抵抗とインダクタの両方の素子定数
を変えるようにしてもよい。As shown in FIGS. 7 to 9, the phase shift amount of the entire phase shifter is continuously changed by changing the element constant of either the resistor or the inductor forming the series circuit. However, it is also possible to change the element constants of both the resistance and the inductor that form the series circuit.
【0101】図10は、可変抵抗と可変インダクタによ
って直列回路を構成した移相器の構成を示す図である。
同図(A)には直列回路を可変抵抗12aと可変インダ
クタ14aによって構成した移相器100dの構成が示
されている。この移相器100dは、可変抵抗12aの
抵抗値を小さくすることにより、あるいは可変インダク
タ14aのインダクタンスを大きくすることにより、位
相シフト量φを連続的に小さくすることができる。反対
に、この移相器100dは、可変抵抗12aの抵抗値を
大きくすることにより、あるいは可変インダクタ14a
のインダクタンスを小さくすることにより、位相シフト
量φを連続的に大きくすることができる。FIG. 10 is a diagram showing the structure of a phase shifter in which a series circuit is composed of a variable resistor and a variable inductor.
FIG. 1A shows the structure of a phase shifter 100d in which a series circuit is composed of a variable resistor 12a and a variable inductor 14a. The phase shifter 100d can continuously reduce the phase shift amount φ by reducing the resistance value of the variable resistor 12a or increasing the inductance of the variable inductor 14a. On the contrary, the phase shifter 100d is configured by increasing the resistance value of the variable resistor 12a or by changing the variable inductor 14a.
It is possible to continuously increase the phase shift amount φ by reducing the inductance of.
【0102】また、同図(B)には直列回路を可変イン
ダクタ32aと可変抵抗34aによって構成した移相器
200dの構成が示されている。この移相器200d
は、可変インダクタ32aのインダクタンスを小さくす
ることにより、あるいは可変抵抗34aの抵抗値を大き
くすることにより、位相シフト量φ′を連続的に小さく
することができる。反対に、この移相器200dは、可
変インダクタ32aのインダクタンスを大きくすること
により、あるいは可変抵抗34aの抵抗値を小さくする
ことにより、位相シフト量φ′を連続的に大きくするこ
とができる。Further, FIG. 9B shows the structure of a phase shifter 200d in which a series circuit is composed of a variable inductor 32a and a variable resistor 34a. This phase shifter 200d
Can reduce the phase shift amount φ ′ continuously by reducing the inductance of the variable inductor 32a or by increasing the resistance value of the variable resistor 34a. On the contrary, the phase shifter 200d can continuously increase the phase shift amount φ'by increasing the inductance of the variable inductor 32a or decreasing the resistance value of the variable resistor 34a.
【0103】図11は、上述した可変インダクタ14a
(あるいは可変インダクタ32a)の一例を示す図であ
り、半導体基板上に形成された平面構造の概略が示され
ている。FIG. 11 shows the variable inductor 14a described above.
It is a figure which shows an example of (or variable inductor 32a), and the outline of the planar structure formed on the semiconductor substrate is shown.
【0104】同図に示す可変インダクタ14aは、半導
体基板110上に形成された渦巻き形状のインダクタ導
体112と、その外周を周回するように形成された制御
用導体114と、これらインダクタ導体112および制
御用導体114の両方を覆うように形成された絶縁性磁
性体118とを含んで構成されている。The variable inductor 14a shown in the figure has a spiral inductor conductor 112 formed on a semiconductor substrate 110, a control conductor 114 formed so as to surround the outer circumference thereof, and the inductor conductor 112 and the control conductor. The insulating magnetic body 118 is formed so as to cover both the conductors 114.
【0105】上述した制御用導体114は、制御用導体
114の両端に可変のバイアス電圧を印加するために可
変電圧電源116が接続され、この可変電圧電源116
によって印加するバイアス電圧を可変に制御することに
より、制御用導体114に流れるバイアス電流を変化さ
せることができる。A variable voltage power supply 116 is connected to both ends of the control conductor 114 to apply a variable bias voltage to the control conductor 114.
By variably controlling the bias voltage applied by, the bias current flowing through the control conductor 114 can be changed.
【0106】また、半導体基板110は、例えばn型シ
リコン基板(n−Si基板)やその他の半導体材料(例
えばゲルマニウムやアモルファスシリコン等の非晶質材
料)が用いられる。また、インダクタ導体112は、ア
ルミニウムや金等の金属薄膜あるいはポリシリコン等の
半導体材料を渦巻き形状に形成している。For the semiconductor substrate 110, for example, an n-type silicon substrate (n-Si substrate) or another semiconductor material (for example, an amorphous material such as germanium or amorphous silicon) is used. The inductor conductor 112 is formed by spirally forming a metal thin film such as aluminum or gold or a semiconductor material such as polysilicon.
【0107】なお、図11に示した半導体基板110に
は、可変インダクタ14aの他に図1に示した移相器1
00の他の回路(あるいは可変インダクタ32aの場合
にはこの他に図4に示した移相器200の他の回路)が
構成されている。In addition to the variable inductor 14a, the semiconductor substrate 110 shown in FIG. 11 includes the phase shifter 1 shown in FIG.
00 (or other circuit of the phase shifter 200 shown in FIG. 4 in the case of the variable inductor 32a).
【0108】図12は、図11に示した可変インダクタ
14aのインダクタ導体112および制御用導体114
の形状をさらに詳細に示す図である。FIG. 12 shows an inductor conductor 112 and a control conductor 114 of the variable inductor 14a shown in FIG.
It is a figure which shows the shape of more in detail.
【0109】同図に示すように、内周側に位置するイン
ダクタ導体112は、所定ターン数(例えば約4ター
ン)の渦巻き形状に形成されており、その両端には2つ
の端子電極122,124が接続されている。同様に、
外周側に位置する制御用導体114は、所定ターン数
(例えば約2ターン)の渦巻き形状に形成されており、
その両端には2つの制御電極126,128が接続され
ている。As shown in the figure, the inductor conductor 112 located on the inner peripheral side is formed in a spiral shape with a predetermined number of turns (for example, about 4 turns), and two terminal electrodes 122 and 124 are provided at both ends thereof. Are connected. Similarly,
The control conductor 114 located on the outer peripheral side is formed in a spiral shape with a predetermined number of turns (for example, about 2 turns),
Two control electrodes 126 and 128 are connected to both ends thereof.
【0110】図13は、図12のA−A線拡大断面図で
あり、インダクタ導体112と制御用導体114を含む
絶縁性磁性体118の横断面が示されている。FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 12, showing a cross section of the insulating magnetic body 118 including the inductor conductor 112 and the control conductor 114.
【0111】同図に示すように、半導体基板110表面
に絶縁性の磁性体膜118aを介してインダクタ導体1
12および制御用導体114が形成されており、さらに
その表面に絶縁性の磁性体膜118bが被覆形成されて
いる。これら2つの磁性体膜118a,118bによっ
て図11に示した絶縁性磁性体118が形成されてい
る。As shown in the figure, the inductor conductor 1 is formed on the surface of the semiconductor substrate 110 via the insulating magnetic film 118a.
12 and a control conductor 114 are formed, and an insulating magnetic film 118b is formed on the surface of the control conductor 114. The insulating magnetic material 118 shown in FIG. 11 is formed by these two magnetic material films 118a and 118b.
【0112】例えば、磁性体膜118a,118bとし
ては、ガンマ・フェライトやバリウム・フェライト等の
各種磁性体膜を用いることができる。また、これらの磁
性体膜の材質や形成方法については各種のものが考えら
れ、例えばFeO等を真空蒸着して磁性体膜を形成する
方法や、その他分子線エピタキシー法(MBE法),化
学気相成長法(CVD法),スパッタ法等を用いて磁性
体膜を形成する方法等がある。For example, various magnetic films such as gamma ferrite and barium ferrite can be used as the magnetic films 118a and 118b. Various kinds of materials and forming methods of these magnetic films can be considered. For example, a method of forming a magnetic film by vacuum deposition of FeO or the like, other molecular beam epitaxy method (MBE method), chemical vapor deposition, etc. There is a method of forming a magnetic film using a phase growth method (CVD method), a sputtering method or the like.
【0113】なお、絶縁膜130は、非磁性体材料によ
って形成されており、インダクタ導体112および制御
用導体114の各周回部分の間を覆っている。このよう
にして各周回部分間の磁性体膜118a,118bを排
除することにより、各周回部分間に生じる漏れ磁束を最
小限に抑えることができるため、インダクタ導体112
が発生する磁束を有効に利用して大きなインダクタンス
を有する可変インダクタ14aを実現することができ
る。The insulating film 130 is made of a non-magnetic material, and covers the winding portions of the inductor conductor 112 and the control conductor 114. By eliminating the magnetic films 118a and 118b between the winding portions in this way, the leakage flux generated between the winding portions can be minimized, and thus the inductor conductor 112 can be formed.
It is possible to realize the variable inductor 14a having a large inductance by effectively utilizing the magnetic flux generated by.
【0114】このように、図11等に示した可変インダ
クタ14a(あるいは32a)は、インダクタ導体11
2と制御用導体114とを覆うように絶縁性磁性体11
8(磁性体膜118a,118b)が形成されており、
制御用導体114に流す直流バイアス電流を可変に制御
することにより、上述した絶縁性磁性体118を磁路と
するインダクタ導体112の飽和磁化特性が変化し、イ
ンダクタ導体112が有するインダクタンスが変化す
る。As described above, the variable inductor 14a (or 32a) shown in FIG.
2 and the control conductor 114 so as to cover the insulating magnetic body 11
8 (magnetic films 118a and 118b) are formed,
By variably controlling the DC bias current flowing through the control conductor 114, the saturation magnetization characteristic of the inductor conductor 112 having the insulating magnetic body 118 as a magnetic path changes, and the inductance of the inductor conductor 112 changes.
【0115】したがって、インダクタ導体112のイン
ダクタンスそのものを直接変化させることができ、しか
も、半導体基板110上に薄膜形成技術や半導体製造技
術を用いて形成することができるため製造が容易とな
る。さらに、半導体基板110上には移相器100等の
他の構成部品を形成することも可能であるため、移相器
100等の全体を集積化によって一体形成する場合に適
している。Therefore, the inductance itself of the inductor conductor 112 can be directly changed, and the inductor conductor 112 can be formed on the semiconductor substrate 110 by using a thin film forming technique or a semiconductor manufacturing technique, which facilitates the production. Further, since it is possible to form other components such as the phase shifter 100 on the semiconductor substrate 110, it is suitable when integrally forming the entire phase shifter 100 and the like by integration.
【0116】なお、図11等に示した可変インダクタ1
4a,32aは、図14あるいは図15に示すように、
インダクタ導体112と制御用導体114とを交互に周
回させたり、インダクタ導体112と制御用導体114
とを重ねて形成するようにしてもよい。いずれの場合で
あっても、制御用導体114の内周部に位置する絶縁性
磁性体118を貫く磁束を生じさせることができる点に
変わりはなく、インダクタ導体112に通電したときの
絶縁性磁性体118の飽和磁化特性を変えることによ
り、インダクタ導体112が有するインダクタンスをあ
る範囲で変化させることができる。The variable inductor 1 shown in FIG.
4a and 32a, as shown in FIG. 14 or FIG.
The inductor conductor 112 and the control conductor 114 are alternately wound around, or the inductor conductor 112 and the control conductor 114 are circulated.
You may make it overlap and form. In either case, there is no difference in that a magnetic flux penetrating the insulating magnetic body 118 located on the inner peripheral portion of the control conductor 114 can be generated, and the insulating magnetic substance when the inductor conductor 112 is energized is the same. By changing the saturation magnetization characteristic of the body 118, the inductance of the inductor conductor 112 can be changed within a certain range.
【0117】また、図11等に示した可変インダクタ1
4aは、半導体基板110上にインダクタ導体112等
を形成する場合を例にとり説明したが、セラミックス等
の絶縁性あるいは導電性の各種基板上に形成するように
してもよい。また、磁性体膜118a,118bとして
絶縁性材料を用いたが、メタル粉(MP)のような導電
性材料を用いるようにしてもよい。但し、このような導
電性の磁性体膜を上述した絶縁性の磁性体膜118a等
に置き換えて使用すると、インダクタ導体112等の各
周回部分が短絡されてインダクタ導体として機能しなく
なるため、各インダクタ導体と導電性の磁性体膜との間
を電気的に絶縁する必要がある。この絶縁方法として
は、インダクタ導体112等を酸化して絶縁酸化膜を形
成する方法や、化学気相法等によりシリコン酸化膜ある
いは窒化膜を形成する方法等がある。Further, the variable inductor 1 shown in FIG.
4a has been described by taking the case where the inductor conductor 112 and the like are formed on the semiconductor substrate 110 as an example, but it may be formed on various insulating or conductive substrates such as ceramics. Further, although the insulating material is used as the magnetic films 118a and 118b, a conductive material such as metal powder (MP) may be used. However, when such a conductive magnetic film is used by replacing it with the above-mentioned insulating magnetic film 118a or the like, each winding portion of the inductor conductor 112 or the like is short-circuited and does not function as an inductor conductor. It is necessary to electrically insulate between the conductor and the conductive magnetic film. Examples of this insulating method include a method of oxidizing the inductor conductor 112 and the like to form an insulating oxide film, a method of forming a silicon oxide film or a nitride film by a chemical vapor deposition method, and the like.
【0118】特に、メタル粉等の導電性材料は、ガンマ
−フェライト等の絶縁性材料に比べると透磁率が大きい
ため、大きなインダクタンスを確保することができる利
点がある。In particular, a conductive material such as metal powder has a larger magnetic permeability than an insulating material such as gamma-ferrite, and therefore has an advantage that a large inductance can be secured.
【0119】また、図11等に示した可変インダクタ1
4aは、インダクタ導体112と制御用導体114の両
方の全体を絶縁性磁性体118で覆うようにしたが、一
部のみを覆って磁路を形成するようにしてもよい。In addition, the variable inductor 1 shown in FIG.
In 4a, both the inductor conductor 112 and the control conductor 114 are entirely covered with the insulating magnetic body 118, but a magnetic path may be formed by only partially covering them.
【0120】図16は、絶縁性磁性体118を部分的に
形成した可変インダクタを示す図である。同図に示すよ
うに、絶縁性磁性体18がインダクタ導体112と制御
用導体114の一部を覆うように形成されており、この
部分的に形成された絶縁性磁性体118によって磁路が
形成される。このように、磁路となる絶縁性磁性体(あ
るいは導電性磁性体でもよい)118を部分的に形成し
た場合には、磁路が狭まることによりインダクタ導体1
12および制御用導体114によって生じる磁束が飽和
しやすくなる。したがって、制御用導体114に少ない
バイアス電流を流した場合であっても磁束が飽和し、少
ないバイアス電流を可変に制御することによりインダク
タ導体112のインダクタンスを変えることができる。
このため、制御系の構造を簡略化することができる。FIG. 16 is a diagram showing a variable inductor in which the insulating magnetic material 118 is partially formed. As shown in the figure, the insulating magnetic body 18 is formed so as to cover a part of the inductor conductor 112 and the control conductor 114, and the partially formed insulating magnetic body 118 forms a magnetic path. To be done. In this way, when the insulating magnetic body (or the conductive magnetic body may be used) 118 that serves as a magnetic path is partially formed, the inductor path is narrowed due to the narrow magnetic path.
The magnetic flux generated by 12 and the control conductor 114 is easily saturated. Therefore, even when a small bias current is passed through the control conductor 114, the magnetic flux is saturated, and the inductance of the inductor conductor 112 can be changed by variably controlling the small bias current.
Therefore, the structure of the control system can be simplified.
【0121】図17は、上述した第1および第2実施例
に示した移相器100等に用いたインダクタ14等の変
形例を示す回路図であり、同図に示された回路全体がイ
ンダクタ14に対応している。FIG. 17 is a circuit diagram showing a modified example of the inductor 14 and the like used in the phase shifter 100 and the like shown in the above-mentioned first and second embodiments. The entire circuit shown in FIG. 17 is an inductor. It corresponds to 14.
【0122】同図に示すインダクタ14bは、所定のイ
ンダクタンスL0 を有するインダクタ210と、2つの
オペアンプ212,214と、2つの抵抗216,21
8とを含んで構成されている。The inductor 14b shown in the figure has an inductor 210 having a predetermined inductance L0, two operational amplifiers 212 and 214, and two resistors 216 and 21.
And 8 are included.
【0123】1段目のオペアンプ212は、出力端子が
反転入力端子に接続されており、利得1の非反転増幅器
であって主にインピーダンス変換を行うバッファとして
機能する。同様に、2段目のオペアンプ214も出力端
子が反転入力端子に接続されており、利得1の非反転増
幅器として機能する。また、これら2つの非反転増幅器
の間には抵抗216,218による分圧回路が挿入され
ている。The operational amplifier 212 in the first stage has an output terminal connected to the inverting input terminal, is a non-inverting amplifier with a gain of 1, and mainly functions as a buffer for impedance conversion. Similarly, the output terminal of the second-stage operational amplifier 214 is also connected to the inverting input terminal, and functions as a non-inverting amplifier having a gain of 1. Further, a voltage dividing circuit by resistors 216 and 218 is inserted between these two non-inverting amplifiers.
【0124】このように、分圧回路を挿入することによ
り、2つの非反転増幅器を含む全体の利得を0以上1未
満の間で自由に設定することができる。By thus inserting the voltage dividing circuit, the overall gain including the two non-inverting amplifiers can be freely set between 0 and less than 1.
【0125】図17に示したインダクタ14bにおいて
インダクタ210を除く回路全体の伝達関数をKとする
と、インダクタ14bは図18に示すシステム図で表す
ことができる。図19は、これをミラーの定理によって
変換したシステム図である。When the transfer function of the entire circuit of the inductor 14b shown in FIG. 17 excluding the inductor 210 is K, the inductor 14b can be represented by the system diagram shown in FIG. FIG. 19 is a system diagram in which this is converted by the Miller's theorem.
【0126】図18に示したインピーダンスZ0 を用い
て図19に示したインピーダンスZ1 を表すと、When the impedance Z0 shown in FIG. 18 is used to represent the impedance Z1 shown in FIG.
【数11】 となる。ここで、図17に示したインダクタ14bの場
合には、インピーダンスZ0 =jωL0 であり、これを
(11)式に代入して、[Equation 11] Becomes Here, in the case of the inductor 14b shown in FIG. 17, the impedance Z0 = jωL0, and by substituting this into the equation (11),
【数12】 (Equation 12)
【数13】 となる。この(13)式は、インダクタ14bにおいて
インダクタ210が有するインダクタンスL0 が見掛け
上は1/(1−K)倍になったことを示している。(Equation 13) Becomes The equation (13) shows that the inductance L0 of the inductor 210 in the inductor 14b is apparently 1 / (1-K) times.
【0127】したがって、増幅器の利得が正である場合
には、0≦K<1の範囲においては常に0<(1−K)
≦1であるから、インダクタンスL0 を大きいほうに変
化させることができる。Therefore, when the gain of the amplifier is positive, 0 <(1-K) is always maintained in the range of 0 ≦ K <1.
Since .ltoreq.1, it is possible to change the inductance L0 to the larger one.
【0128】ところで、図17に示したインダクタ14
bにおける増幅器の利得、すなわちオペアンプ212と
214の全体により構成される増幅器の利得Kは抵抗2
16と抵抗218によって構成される分圧回路の分圧比
によって決まり、それぞれの抵抗をR16,R18とする
と、By the way, the inductor 14 shown in FIG.
The gain of the amplifier in b, that is, the gain K of the amplifier formed by the entire operational amplifiers 212 and 214 is 2
It is determined by the voltage division ratio of the voltage dividing circuit constituted by 16 and the resistor 218, and when the respective resistors are R16 and R18,
【数14】 となる。この(14)式を(13)式に代入すると、[Equation 14] Becomes Substituting equation (14) into equation (13),
【数15】 となる。(Equation 15) Becomes
【0129】したがって、抵抗216と抵抗218の抵
抗比R18/R16を大きく設定することにより、2つの端
子220,222間の見掛け上のインダクタンスLを大
きくすることができる。例えば、R18=R16の場合に
は、(15)式からインダクタンスLをL0 の2倍にす
ることができる。Therefore, the apparent inductance L between the two terminals 220 and 222 can be increased by increasing the resistance ratio R18 / R16 of the resistors 216 and 218. For example, when R18 = R16, the inductance L can be doubled from L0 from the equation (15).
【0130】このように、上述したインダクタ14b
は、2つの非反転増幅器の間に挿入された分圧回路の分
圧比を変えることにより、実際に接続されているインダ
クタ210のインダクタンスL0 を見掛け上大きくする
ことができる。そのため、半導体基板上に図1等に示し
た移相器100等を形成するような場合には、この半導
体基板上に導体を渦巻き形状に形成することにより小さ
なインダクタンスL0 を有するインダクタ210を形成
しておいて、図17に示した構成によって大きなインダ
クタンスLに変換することができ、集積化に際して好都
合となる。特に、このようにして大きなインダクタンス
を確保することができれば、移相器100等の実装面積
を小型化して、材料コスト等の低減も可能となる。As described above, the inductor 14b described above is used.
Can change the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit inserted between the two non-inverting amplifiers to apparently increase the inductance L0 of the inductor 210 that is actually connected. Therefore, when the phase shifter 100 shown in FIG. 1 and the like is formed on the semiconductor substrate, the inductor 210 having a small inductance L0 is formed by forming the conductor in a spiral shape on the semiconductor substrate. In advance, the configuration shown in FIG. 17 can be converted into a large inductance L, which is convenient for integration. In particular, if a large inductance can be secured in this way, the mounting area of the phase shifter 100 and the like can be reduced, and the material cost and the like can be reduced.
【0131】なお、抵抗216,218による分圧回路
の分圧比を固定した場合の他、これら2つの抵抗21
6,218の少なくとも一方を可変抵抗(具体的には、
第1実施例の移相器100b等と同様に、MOS−FE
TやJ−FETあるいはpチャネルMOSとnチャネル
MOSとを並列に接続したトランスミッションゲートに
よりこの可変抵抗を形成することができる)で構成する
ことにより、この分圧比を連続的に変化させてもよい。
この場合には、図17に示した増幅器全体の利得が変わ
り、端子220,222間のインダクタンスLも連続的
に変化するため、これを用いた移相器100等の位相シ
フト量を任意かつ連続的に変化させることができる。In addition to the case where the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit by the resistors 216 and 218 is fixed, these two resistors 21
At least one of 6, 218 is a variable resistor (specifically,
Similar to the phase shifter 100b of the first embodiment, the MOS-FE is used.
This variable resistance can be formed by a T or J-FET, or a transmission gate in which a p-channel MOS and an n-channel MOS are connected in parallel), and this voltage division ratio may be continuously changed. .
In this case, the gain of the entire amplifier shown in FIG. 17 changes, and the inductance L between the terminals 220 and 222 also changes continuously. Therefore, the phase shift amount of the phase shifter 100 or the like using this changes arbitrarily and continuously. Can be changed.
【0132】また、図17に示したインダクタ14b
は、2つのオペアンプ212,214を含む増幅器全体
の利得が1以下に設定されているため、エミッタホロワ
回路あるいはソースホロワ回路に置き換えるようにして
もよい。In addition, the inductor 14b shown in FIG.
Since the gain of the entire amplifier including the two operational amplifiers 212 and 214 is set to 1 or less, it may be replaced with an emitter follower circuit or a source follower circuit.
【0133】図20は、オペアンプ212,214を含
む増幅器全体をエミッタホロワ回路に置き換えたインダ
クタの構成を示す図である。同図(A)に示すインダク
タ14cは、エミッタに2つの抵抗224,226が接
続されたバイポーラトランジスタ228と、この2つの
抵抗224,226による分圧点とトランジスタ228
のベースとの間に接続されたインダクタ210と、直流
電流阻止用のキャパシタ230とを含んで構成されてい
る。インダクタ210の一方端側に挿入されたキャパシ
タ230は直流電流阻止用であり、周波数特性に影響を
与えないようにそのインピーダンスは動作周波数におい
て極めて小さく、すなわち大きなキャパシタンスに設定
されている。FIG. 20 is a diagram showing a structure of an inductor in which the entire amplifier including the operational amplifiers 212 and 214 is replaced with an emitter follower circuit. The inductor 14c shown in FIG. 9A includes a bipolar transistor 228 whose emitter is connected to two resistors 224 and 226, a voltage dividing point by the two resistors 224 and 226, and a transistor 228.
Of the inductor 210 and a capacitor 230 for blocking a direct current. The capacitor 230 inserted in the one end side of the inductor 210 is for blocking a direct current, and its impedance is extremely small at the operating frequency, that is, is set to a large capacitance so as not to affect the frequency characteristics.
【0134】上述したエミッタホロワ回路の利得は、主
に2つの抵抗224,226の抵抗比に応じて決まり、
しかもその利得は常に1未満であるため、(15)式か
らわかるように、実際にインダクタ210が有するイン
ダクタンスL0 を見掛け上大きくすることができる。し
かも、1つのエミッタホロワ回路を用いているだけであ
り、回路構成が簡略化でき、最高動作周波数も高く設定
することができる。The gain of the above-described emitter follower circuit is determined mainly by the resistance ratio of the two resistors 224 and 226.
Moreover, since the gain is always less than 1, the inductance L0 actually possessed by the inductor 210 can be apparently increased, as can be seen from the equation (15). Moreover, since only one emitter follower circuit is used, the circuit configuration can be simplified and the maximum operating frequency can be set high.
【0135】図20(B)はその変形例を示す図であ
り、同図(A)の2つの抵抗224,226を可変抵抗
232に置き換えた点が異なっている。このように可変
抵抗232を用いることにより、利得を任意にしかも連
続的に変化させることができるため、見掛け上のインダ
クタンスLも任意にしかも連続的に変化させることがで
き、移相器100等の位相シフト量も連続的に変化させ
ることができる。FIG. 20B is a diagram showing a modified example thereof, which is different in that the two resistors 224 and 226 in FIG. 20A are replaced with variable resistors 232. By using the variable resistor 232 in this way, the gain can be changed arbitrarily and continuously, so that the apparent inductance L can be changed arbitrarily and continuously, and the phase shifter 100 and the like can be changed. The amount of phase shift can also be continuously changed.
【0136】なお、図20(B)に示したインダクタ1
4cは、同図(A)の2つの抵抗224,226を1つ
の可変抵抗232に置き換えているが、これら2つの抵
抗224,226の少なくとも一方を可変抵抗によって
構成するようにしてもよい。The inductor 1 shown in FIG.
4c replaces the two resistors 224 and 226 of FIG. 7A with one variable resistor 232. However, at least one of these two resistors 224 and 226 may be configured by a variable resistor.
【0137】図21は、図20(A)および(B)に示
したインダクタ14c,14dのそれぞれをソースホロ
ワ回路によって実現したものであり、バイポーラトラン
ジスタ228をFET234に置き換えたものである。
図21(A)が図20(A)に、図21(B)が図20
(B)にそれぞれ対応している。In FIG. 21, the inductors 14c and 14d shown in FIGS. 20A and 20B are realized by a source follower circuit, and the bipolar transistor 228 is replaced with a FET 234.
FIG. 21A shows FIG. 20A and FIG. 21B shows FIG.
Each corresponds to (B).
【0138】図22は、図20に示したインダクタ14
cの変形例を示す図であり、直流電流阻止用のキャパシ
タ230を使用しないインダクタ14eの構成が示され
ている。図22に示すインダクタ14eは、npn型の
バイポーラトランジスタ236およびそのエミッタに接
続された抵抗240と、pnp型のバイポーラトランジ
スタ238とそのエミッタに接続された抵抗242と、
インダクタンスL0 のインダクタ210とを含んで構成
されている。FIG. 22 shows the inductor 14 shown in FIG.
It is a figure which shows the modification of c, and shows the structure of the inductor 14e which does not use the capacitor 230 for a direct current blocking. The inductor 14e shown in FIG. 22 includes an npn-type bipolar transistor 236 and a resistor 240 connected to its emitter, a pnp-type bipolar transistor 238 and a resistor 242 connected to its emitter, and
And an inductor 210 having an inductance L0.
【0139】上述した一方のトランジスタ236と抵抗
240により第1のエミッタホロワ回路が、他方のトラ
ンジスタ238と抵抗242により第2のエミッタホロ
ワ回路がそれぞれ形成され、それらがカスケード接続さ
れている。しかも、npn型のトランジスタ236とp
np型のトランジスタ238を用いているため、インダ
クタ210の一方端であるトランジスタ236のベース
電位とトランジスタ238のエミッタ電位とをほぼ同じ
に設定することができ、直流電流阻止用のキャパシタ2
30が不要となる。A first emitter follower circuit is formed by the one transistor 236 and the resistor 240, and a second emitter follower circuit is formed by the other transistor 238 and the resistor 242, which are connected in cascade. Moreover, the npn-type transistor 236 and p
Since the np-type transistor 238 is used, the base potential of the transistor 236 at one end of the inductor 210 and the emitter potential of the transistor 238 can be set to be substantially the same, and the DC current blocking capacitor 2 can be set.
30 is unnecessary.
【0140】ところで、上述したインダクタ14a等は
実際にインダクタ210が有するインダクタンスL0 を
大きいほうに変化させたが、(13)式から明らかなよ
うに増幅器の利得を負に設定することができれば、見掛
け上のインダクタンスLをL0 よりも小さいほうに変化
させることができる。By the way, in the above-described inductor 14a and the like, the inductance L0 of the inductor 210 is actually changed to a larger value, but if the gain of the amplifier can be set to be negative as apparent from the equation (13), it is apparent. The upper inductance L can be changed to be smaller than L0.
【0141】図23は、見掛け上のインダクタンスを実
際の素子が有するインダクタンスよりも小さくしたイン
ダクタ14fの構成を示す図である。同図に示すインダ
クタ14fは、所定のインダクタンスL0 を有するイン
ダクタ210と、2つのオペアンプ(演算増幅器)25
0,252と、4つの抵抗254,256,258,2
60とを含んで構成されている。FIG. 23 is a diagram showing the structure of the inductor 14f in which the apparent inductance is smaller than that of the actual element. The inductor 14f shown in the figure includes an inductor 210 having a predetermined inductance L0 and two operational amplifiers (operational amplifiers) 25.
0,252 and four resistors 254,256,258,2
And 60.
【0142】1段目のオペアンプ250は、出力端子と
反転入力端子との間に抵抗256(この抵抗値をR56と
する)が接続されており、さらにこの反転入力端子が抵
抗254(この抵抗値をR54とする)を介して接地され
ている。In the first-stage operational amplifier 250, a resistor 256 (whose resistance value is R56) is connected between the output terminal and the inverting input terminal, and the inverting input terminal further has the resistor 254 (this resistance value is R56). Is designated as R54) and is grounded.
【0143】1段目のオペアンプ250の非反転入力端
子に印加される電圧E0 と出力端子に現れる電圧E1 と
の間には、Between the voltage E0 applied to the non-inverting input terminal of the first stage operational amplifier 250 and the voltage E1 appearing at the output terminal,
【数16】 の関係がある。この1段目のオペアンプ250は、主に
インピーダンス変換を行うバッファとして機能するもの
であり、利得は1であってもよい。利得1の場合とはR
56/R54=0のとき、すなわちR54を無限大(抵抗25
4を除去すればよい)、あるいはR56を0Ω(直結すれ
ばよい)に設定する。[Equation 16] There is a relationship. The first-stage operational amplifier 250 mainly functions as a buffer that performs impedance conversion, and the gain may be 1. The case of gain 1 is R
56 / R54 = 0, that is, R54 is infinite (resistance 25
4 should be removed) or R56 should be set to 0Ω (it should be directly connected).
【0144】また、2段目のオペアンプ252は、出力
端子と反転入力端子との間に抵抗260(この抵抗値を
R60とする)が接続されているとともに反転入力端子と
上述したオペアンプ250の出力端子との間に抵抗25
8(この抵抗値をR58とする)が接続されており、さら
に非反転入力端子が接地されている。The second stage operational amplifier 252 has a resistor 260 (whose resistance value is R60) connected between the output terminal and the inverting input terminal, and the inverting input terminal and the output of the operational amplifier 250 described above. Resistor 25 between terminals
8 (whose resistance is R58) is connected, and the non-inverting input terminal is grounded.
【0145】2段目のオペアンプ252の出力端子に現
れる電圧をE2 とすると、この電圧E2 と1段目のオペ
アンプ250の出力端子に現れる電圧E1 との間には、When the voltage appearing at the output terminal of the second operational amplifier 252 is E2, the voltage E2 appears between this voltage E2 and the voltage E1 appearing at the output terminal of the first operational amplifier 250.
【数17】 の関係がある。このように2段目のオペアンプ252は
反転増幅器として機能するものであり、その入力側を高
インピーダンスに設定するために1段目のオペアンプ2
50が使用されている。[Equation 17] There is a relationship. As described above, the second-stage operational amplifier 252 functions as an inverting amplifier, and the first-stage operational amplifier 2 is used to set its input side to high impedance.
50 are used.
【0146】また、このような接続がなされた1段目の
オペアンプ250の非反転入力端子と2段目のオペアン
プ252の出力端子との間には上述したインダクタ21
0が接続されている。In addition, between the non-inverting input terminal of the first-stage operational amplifier 250 and the output terminal of the second-stage operational amplifier 252, which are connected as described above, the above-mentioned inductor 21 is provided.
0 is connected.
【0147】このような構成を有するインダクタ14f
における増幅器の利得、すなわちオペアンプ250と2
52の全体により構成される増幅器の利得Kは、(1
6)式および(17)式から、The inductor 14f having such a configuration
The gain of the amplifier at, ie, operational amplifiers 250 and 2
The gain K of the amplifier constituted by 52 as a whole is (1
From equations (6) and (17),
【数18】 となる。したがって、この(18)式を(13)式に代
入すると、(Equation 18) Becomes Therefore, if this equation (18) is substituted into equation (13),
【数19】 となる。したがって、4つの抵抗254,256,25
8,260の抵抗値を所定の値に設定することにより、
最大L0 から小さいほうに変化させることができる。[Formula 19] Becomes Therefore, the four resistors 254, 256, 25
By setting the resistance value of 8, 260 to a predetermined value,
It can be changed from the maximum L0 to the smaller one.
【0148】また、1段目のオペアンプ250による増
幅器の利得が1の場合、すなわち上述したようにR54を
無限大(抵抗254を除去)、あるいはR56を0Ωに設
定したときであってR56/R54=0の場合には、上述し
た(19)式は簡略化されて、When the gain of the amplifier by the first stage operational amplifier 250 is 1, that is, when R54 is set to infinity (resistor 254 is removed) or R56 is set to 0Ω as described above, R56 / R54 When = 0, the above equation (19) is simplified and
【数20】 となる。(Equation 20) Becomes
【0149】図24は、図23に示した第1のオペアン
プ250の反転入力端子に接続されている抵抗254を
除去したインダクタ14gの構成を示す図である。この
場合には、端子220,222間に現れるインダクタン
スLは(20)式により表されるため、R60とR58の比
を変化させるだけで最大L0 から小さいほうに変化させ
ることができる。FIG. 24 is a diagram showing the structure of the inductor 14g from which the resistor 254 connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier 250 shown in FIG. 23 is removed. In this case, since the inductance L appearing between the terminals 220 and 222 is expressed by the equation (20), the maximum value L0 can be changed to the smaller value only by changing the ratio of R60 and R58.
【0150】また、抵抗254,256,258,26
0の中の少なくとも1つ(図24に示したインダクタ1
4gの場合は抵抗258,260の少なくとも1つ)を
可変抵抗により形成することにより、具体的にはMOS
−FETやJ−FETあるいはpチャネルFETとnチ
ャネルFETとを並列に接続したトランスミッションゲ
ートにより可変抵抗を形成することにより、容易に可変
インダクタを形成することができる。したがって、この
可変インダクタを図9あるいは図10に示した可変イン
ダクタ14a等として使用することにより、位相シフト
量をある範囲で任意に変化させることができる移相器を
形成することができる。Further, the resistors 254, 256, 258, 26
At least one of 0 (inductor 1 shown in FIG.
In the case of 4 g, at least one of the resistors 258 and 260) is formed by a variable resistor.
A variable inductor can be easily formed by forming a variable resistance with a -FET, J-FET, or a transmission gate in which a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel. Therefore, by using this variable inductor as the variable inductor 14a or the like shown in FIG. 9 or 10, it is possible to form a phase shifter capable of arbitrarily changing the phase shift amount within a certain range.
【0151】なお、上述したように第1段目のオペアン
プ250は入力インピーダンスを高くするためのバッフ
ァとして用いているため、このオペアンプ250をエミ
ッタホロワ回路あるいはソースホロワ回路に置き換える
ようにしてもよい。Since the first stage operational amplifier 250 is used as a buffer for increasing the input impedance as described above, the operational amplifier 250 may be replaced with an emitter follower circuit or a source follower circuit.
【0152】図25は、1段目にエミッタホロワ回路を
用いたインダクタ14hの構成を示す図である。同図に
示すインダクタ14hは、図23に示した1段目のオペ
アンプ250および2つの抵抗254,256をバイポ
ーラトランジスタと抵抗からなるエミッタホロワ回路2
62に置き換えた構成を有している。キャパシタ230
は、適切なゲート電圧を得るために直流阻止用として用
いられている。FIG. 25 is a diagram showing the structure of the inductor 14h using the emitter follower circuit in the first stage. The inductor 14h shown in the same figure is an emitter follower circuit 2 including a first-stage operational amplifier 250 and two resistors 254 and 256 shown in FIG.
It has a configuration replaced with 62. Capacitor 230
Are used for DC blocking to obtain the proper gate voltage.
【0153】図26は、1段目にソースホロワ回路を用
いたインダクタ14iの構成を示す図である。同図に示
すインダクタ14iは、図23に示した1段目のオペア
ンプ250および2つの抵抗254,256をFETと
抵抗からなるソースホロワ回路264に置き換えた構成
を有している。適切なゲート電圧を得るために直流電流
阻止用のキャパシタ230を備えている点は図25に示
したインダクタ14hと同じである。FIG. 26 is a diagram showing the configuration of the inductor 14i using the source follower circuit in the first stage. The inductor 14i shown in the figure has a configuration in which the first stage operational amplifier 250 and the two resistors 254 and 256 shown in FIG. 23 are replaced with a source follower circuit 264 composed of an FET and a resistor. The inductor 14h shown in FIG. 25 is the same as the inductor 14h shown in FIG. 25 in that the capacitor 230 for blocking a direct current is provided to obtain an appropriate gate voltage.
【0154】また、上述したインダクタ14h,14i
のそれぞれは、オペアンプ252に接続されている抵抗
258,260の抵抗比を変えることにより端子22
0,222間の見掛け上のインダクタンスLを任意に変
化させることができる点は図23等に示したインダクタ
14f等と同じである。したがって、抵抗258,26
0の少なくとも一方を、MOS−FETやJ−FETあ
るいはpチャネルFETとnチャネルFETとを並列に
接続したトランスミッションゲートにより形成された可
変抵抗に置き換えることにより、可変インダクタを構成
することができ、この可変インダクタを図9等に示した
可変インダクタ14aとして使用することにより、位相
シフト量をある範囲で任意に変化させることができる移
相器を形成することができる。The inductors 14h and 14i described above are also included.
Of each of the terminals 22 by changing the resistance ratio of the resistors 258 and 260 connected to the operational amplifier 252.
The point that the apparent inductance L between 0 and 222 can be arbitrarily changed is the same as the inductor 14f and the like shown in FIG. 23 and the like. Therefore, the resistors 258, 26
A variable inductor can be configured by replacing at least one of 0 with a variable resistor formed by a transmission gate in which a MOS-FET, a J-FET, or a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel. By using the variable inductor as the variable inductor 14a shown in FIG. 9 and the like, it is possible to form a phase shifter capable of arbitrarily changing the phase shift amount within a certain range.
【0155】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
【0156】例えば、上述した各実施例の移相器は、理
論的には1つで180°まで位相をシフトさせることが
できるが、実際に位相を180°あるいはこれ以上シフ
トさせる場合には2個以上の移相器を接続して用いれば
よい。For example, the phase shifter of each of the above-described embodiments can theoretically shift the phase up to 180 ° by one, but when actually shifting the phase by 180 ° or more, it is 2 It suffices to connect and use more than one phase shifter.
【0157】また、上述した各実施例においては、FE
T10あるいは30を用いて、特に図1等では接合型の
FETを用いて移相器を構成したが、MOS型のFET
により、あるいはバイポーラトランジスタによって移相
器を構成するようにしてもよい。In each of the above embodiments, the FE
Although the phase shifter is constructed by using T10 or 30, especially in FIG.
Alternatively, the phase shifter may be constituted by a bipolar transistor.
【0158】図27は、FET10あるいはFET30
の変わりにバイポーラトランジスタ40を用いた移相器
の構成を示す図である。同図(A)は、図1に示した進
相型の移相器100において、FET10をバイポーラ
トランジスタ40に置き換えた移相器100eの構成を
示している。同様に、同図(B)は図4に示した遅相型
の移相器200において、FET30をバイポーラトラ
ンジスタ40に置き換えた移相器200eの構成を示し
ている。FIG. 27 shows the FET 10 or the FET 30.
It is a figure which shows the structure of the phase shifter which used the bipolar transistor 40 instead of. FIG. 1A shows a configuration of a phase shifter 100e in which the FET 10 is replaced with a bipolar transistor 40 in the phase advance type phase shifter 100 shown in FIG. Similarly, FIG. 3B shows the configuration of the phase shifter 200e in which the FET 30 is replaced with the bipolar transistor 40 in the phase retarder 200 of the delay type shown in FIG.
【0159】バイポーラトランジスタ40を用いた移相
器100e,200eにおいては、入力信号がベースに
入力されたときにベース・エミッタ間で電流が流れるた
め、エミッタに現れる電圧(交流電圧)とコレクタに現
れる電圧(交流電圧)とは正確には同じにならない。但
し、電流増幅率が数十倍から100倍程度である場合に
は、その差は1%から数%であり、事実上無視すること
ができる。In the phase shifters 100e and 200e using the bipolar transistor 40, since a current flows between the base and the emitter when an input signal is input to the base, the voltage (AC voltage) appearing at the emitter and the collector appearing at the collector. It is not exactly the same as the voltage (AC voltage). However, when the current amplification factor is several tens to 100 times, the difference is 1% to several%, which can be practically ignored.
【0160】したがって、移相器100等においてバイ
ポーラトランジスタを使用することができ、用途等に応
じてバイポーラトランジスタとFETとを使い分けるこ
とができる。すなわち、動作周波数の上限を高くしたい
場合にはバイポーラトランジスタを使用した移相器が好
ましく、入力インピーダンスを高くしたい場合にはFE
Tを使用した移相器が好ましい。Therefore, the bipolar transistor can be used in the phase shifter 100 and the like, and the bipolar transistor and the FET can be selectively used according to the application. That is, when it is desired to increase the upper limit of the operating frequency, a phase shifter using a bipolar transistor is preferable, and when it is desired to increase the input impedance, the FE is used.
A phase shifter using T is preferred.
【0161】また、図27では図1あるいは図4に示し
た移相器に対応する構成を説明したが、図27(A),
(B)に示した移相器内の直列回路を構成する抵抗12
あるいは34をFETのチャネルを利用した可変抵抗
に、あるいはインダクタ14あるいは32を図11ある
いは図17等に示した可変インダクタに置き換えて、位
相シフト量が変更可能な移相器を構成することができる
ことはいうまでもない。Further, although the configuration corresponding to the phase shifter shown in FIG. 1 or 4 has been described with reference to FIG. 27, FIG.
A resistor 12 forming a series circuit in the phase shifter shown in FIG.
Alternatively, 34 can be replaced with a variable resistor using the channel of the FET, or the inductor 14 or 32 can be replaced with the variable inductor shown in FIG. 11 or FIG. 17 to form a phase shifter whose phase shift amount can be changed. Needless to say.
【0162】[0162]
【発明の効果】上述したように請求項1の発明によれ
ば、入出力信号間では、第3の抵抗とインダクタとによ
ってシフトした位相角の約2倍の位相差が生じることに
なり、大きな位相シフト量を設定することができる。ま
た、入力信号と出力信号の振幅が等しくなるため位相シ
フトを行うことによる信号の減衰がなく、しかも入出力
信号の周波数が変動した場合であっても常に安定した出
力振幅を得ることができる。As described above, according to the invention of claim 1, a phase difference of about twice the phase angle shifted by the third resistor and the inductor is generated between the input and output signals, which is large. The amount of phase shift can be set. Further, since the input signal and the output signal have the same amplitude, there is no signal attenuation due to the phase shift, and a stable output amplitude can always be obtained even when the frequency of the input / output signal fluctuates.
【0163】また、請求項2の発明によれば、請求項1
で用いたトランジスタ(電界効果トランジスタ)の代わ
りにバイポーラトランジスタを用いており、全く同じ動
作原理に基づいて移相器を構成することができ、信号振
幅の減衰がなく、大きな位相シフト量を有する移相器を
実現することができる。特に、バイポーラトランジスタ
を用いた場合には最高動作周波数を高くすることがで
き、反対に電界効果トランジスタを用いた場合には入力
インピーダンスを高くすることができる。According to the invention of claim 2, claim 1
A bipolar transistor is used instead of the transistor (field-effect transistor) used in the above, and a phase shifter can be configured based on exactly the same operating principle, and there is no attenuation of the signal amplitude and there is a large phase shift amount. A phaser can be realized. Particularly, when the bipolar transistor is used, the maximum operating frequency can be increased, and conversely, when the field effect transistor is used, the input impedance can be increased.
【0164】また、請求項3の発明によれば、上述した
トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・
コレクタ間の直列回路にさらに直流阻止用のキャパシタ
を挿入しており、ソース・ドレイン間あるいはエミッタ
・コレクタ間が直流的に短絡されて動作しなくなること
を防止することができる。Further, according to the invention of claim 3, between the source and drain or the emitter and drain of the above-mentioned transistor.
A direct current blocking capacitor is further inserted in the series circuit between the collectors, and it is possible to prevent the source / drain or the emitter / collector from being short-circuited in terms of direct current and not operating.
【0165】また、請求項4の発明によれば、直列回路
内の第3の抵抗がトランジスタのソース側あるいはエミ
ッタ側に接続されており、インダクタの両端に入力信号
よりも位相が進んだ電圧を発生させることにより、この
位相進み角の2倍の位相シフト量を有する進相型の移相
器を容易に実現することができる。Further, according to the invention of claim 4, the third resistor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and a voltage having a phase advanced from the input signal is applied across the inductor. By generating it, it is possible to easily realize a phase-advance type phase shifter having a phase shift amount twice this phase advance angle.
【0166】また、請求項5の発明によれば、直列回路
内のインダクタがトランジスタのソース側あるいはエミ
ッタ側に接続されており、第3の抵抗の両端に入力信号
よりも位相が遅れた電圧を発生させることにより、この
位相遅れ角の2倍の位相シフト量を有する遅相型の移相
器を容易に実現することができる。According to the fifth aspect of the invention, the inductor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and a voltage delayed in phase from the input signal is applied across the third resistor. By generating it, it is possible to easily realize a delay type phase shifter having a phase shift amount twice this phase delay angle.
【0167】また、請求項6の発明によれば、上述した
第2の直列回路を構成する第3の抵抗の抵抗値を変化さ
せることにより、容易に位相シフト量を変更することが
できる。According to the sixth aspect of the present invention, the phase shift amount can be easily changed by changing the resistance value of the third resistor forming the second series circuit described above.
【0168】また、請求項7の発明によれば、第2の直
列回路を構成するインダクタのインダクタンスを変化さ
せることにより、容易に位相シフト量を変更することが
できる。According to the seventh aspect of the present invention, the phase shift amount can be easily changed by changing the inductance of the inductor forming the second series circuit.
【0169】また、請求項8の発明によれば、上述した
第2の直列回路を構成する第3の抵抗の抵抗値とインダ
クタのインダクタンスの両方を変化させることにより、
容易に位相シフト量を変更することができる。Further, according to the invention of claim 8, by changing both the resistance value of the third resistor and the inductance of the inductor which form the above-mentioned second series circuit,
The amount of phase shift can be easily changed.
【0170】また、請求項9の発明によれば、上述した
抵抗値が変更可能な第3の抵抗を具体的に電界効果トラ
ンジスタのチャネルによって形成しており、ゲート電圧
を変えるだけで容易に第3の抵抗の抵抗値を変更するこ
とができる。According to the ninth aspect of the invention, the third resistor whose resistance value can be changed is specifically formed by the channel of the field effect transistor, and the third resistor can be easily changed by changing the gate voltage. The resistance value of the resistor 3 can be changed.
【0171】また、請求項10あるいは11の発明によ
れば、インダクタンス可変のインダクタの具体例を開示
したものであり、インダクタ導体と制御用導体とを覆う
ように磁性体を形成しておいて、制御用導体に流す直流
バイアス電流を可変に制御することにより磁性体を磁路
とするインダクタ導体の飽和磁化特性が変化し、インダ
クタ導体が有するインダクタンスを変えることができ
る。According to the invention of claim 10 or 11, there is disclosed a specific example of an inductor with variable inductance, in which a magnetic body is formed so as to cover the inductor conductor and the control conductor. By variably controlling the DC bias current flowing through the control conductor, the saturation magnetization characteristic of the inductor conductor having a magnetic body as a magnetic path changes, and the inductance of the inductor conductor can be changed.
【0172】また、請求項12の発明によれば、所定の
インダクタンスを有するインダクタ素子と増幅器等を並
列接続することにより上述したインダクタを構成してお
り、インダクタ素子のインダクタンスをL0 、増幅器の
伝達関数をKとすると、増幅器の入力側からみたインダ
クタンスはL0 /(1−K)となる。したがって、伝達
関数Kすなわち増幅器の利得に応じて見掛け上のインダ
クタンスを実際のインダクタンスL0 と異ならせること
ができ、実際には小さなインダクタンスを見掛け上大き
く見せることができる。特に、半導体基板上に移相器全
体を集積化したような場合には半導体基板上に小さなイ
ンダクタンスを有するインダクタ素子しか形成できない
ため、この小さなインダクタンスを大きなインダクタン
スに変換することができれば、集積化に際して特に好都
合であり、実装面積の小型化等によるコスト低減の効果
もある。According to the twelfth aspect of the invention, the above-described inductor is configured by connecting an inductor element having a predetermined inductance and an amplifier in parallel, the inductance of the inductor element is L0, and the transfer function of the amplifier is Is K, the inductance seen from the input side of the amplifier is L0 / (1-K). Therefore, the apparent inductance can be made different from the actual inductance L0 in accordance with the transfer function K, that is, the gain of the amplifier, and in reality, the small inductance can be apparently made large. In particular, when the entire phase shifter is integrated on the semiconductor substrate, only an inductor element having a small inductance can be formed on the semiconductor substrate. Therefore, if this small inductance can be converted into a large inductance, it is possible to integrate it. It is particularly convenient, and there is also an effect of cost reduction by reducing the mounting area.
【0173】また、請求項13または14の発明によれ
ば、見掛け上のインダクタンスはL0 /(1−K)とな
るため、増幅器の利得Kを負に設定することによりL0
を小さい方に、増幅器の利得を0から1の間に設定する
ことによりL0 を大きい方に変化させることができる。According to the invention of claim 13 or 14, since the apparent inductance is L0 / (1-K), the gain K of the amplifier is set to a negative value to make L0
L0 can be changed to a larger value by setting the gain to a smaller value and the gain of the amplifier between 0 and 1.
【0174】また、請求項15の発明によれば、請求項
12または13の発明における増幅器を演算増幅器を使
った反転増幅器により構成しており、常に増幅器の利得
を負とすることができる。According to the fifteenth aspect of the invention, the amplifier according to the twelfth or thirteenth aspect of the invention is configured by an inverting amplifier using an operational amplifier, and the gain of the amplifier can always be negative.
【0175】請求項16の発明によれば、この演算増幅
器の入力側にバッファを挿入することにより入力インピ
ーダンスを高くすることができ、請求項17あるいは1
8の発明によれば、このバッファを演算増幅器を用い
て、あるいはエミッタホロワ回路やソースホロワ回路に
より容易に構成することができる。According to the sixteenth aspect of the invention, the input impedance can be increased by inserting a buffer on the input side of the operational amplifier.
According to the invention of claim 8, this buffer can be easily constructed by using an operational amplifier, or by an emitter follower circuit or a source follower circuit.
【0176】また、請求項19の発明によれば、上述し
た演算増幅器とともに反転増幅器を構成する抵抗を可変
抵抗によって構成することにより、反転増幅器の増幅率
を可変することができ、これにより見掛け上のインダク
タンスを連続的に変化させて、移相器全体の位相シフト
量も連続的に変化させることができる。According to the nineteenth aspect of the present invention, the amplification factor of the inverting amplifier can be varied by configuring the resistance forming the inverting amplifier together with the above-mentioned operational amplifier with a variable resistor. By continuously changing the inductance of, the amount of phase shift of the entire phase shifter can also be continuously changed.
【0177】また、請求項20または21の発明によれ
ば、上述した請求項12または14の発明における増幅
器を具体的に2つの非反転増幅器あるいはエミッタホロ
ワ回路やソースホロワ回路と分圧回路により構成してお
り、分圧回路を用いることにより、全体の利得を0から
1の間に設定して、見掛け上のインダクタンスをL0よ
りも大きい方に変化させることができる。According to the twentieth or twenty-first aspect of the invention, the amplifier according to the twelfth or fourteenth aspect of the invention is specifically configured by two non-inverting amplifiers or an emitter follower circuit, a source follower circuit and a voltage dividing circuit. Therefore, by using the voltage dividing circuit, the overall gain can be set between 0 and 1 and the apparent inductance can be changed to a value larger than L0.
【0178】また、請求項22の発明によれば、上述し
た分圧回路を構成する抵抗を可変抵抗によって構成する
ことにより、全体の利得を可変することができ、これに
より見掛け上のインダクタンスも連続的に変化させるこ
とができ、移相器全体の位相シフト量も連続的に変化さ
せることができる。According to the twenty-second aspect of the present invention, the overall gain can be varied by configuring the resistor composing the above voltage dividing circuit by the variable resistor, whereby the apparent inductance is also continuous. The phase shift amount of the entire phase shifter can also be continuously changed.
【0179】また、請求項23の発明によれば、上述し
たインダクタのインダクタンスを可変するとともに、第
2の直列回路に含まれる第3の抵抗の抵抗値も可変して
おり、これら2つの素子の素子定数を変化させることに
より、容易に位相シフト量を変更することができる。請
求項24の発明によれば、抵抗値が変更可能なこの第3
の抵抗を具体的に電界効果トランジスタのチャネルによ
って形成しており、ゲート電圧を変えるだけで容易に第
3の抵抗の抵抗値を変更することができる。According to the twenty-third aspect of the present invention, the inductance of the above-mentioned inductor is changed and the resistance value of the third resistor included in the second series circuit is also changed. The phase shift amount can be easily changed by changing the element constant. According to the invention of claim 24, the third variable resistance value can be changed.
Is specifically formed by the channel of the field effect transistor, and the resistance value of the third resistor can be easily changed only by changing the gate voltage.
【0180】また、請求項25の発明によれば、移相器
全体を半導体基板上に一体形成しており、集積化による
回路の小型化や製造コスト低減が可能となる。According to the twenty-fifth aspect of the invention, the entire phase shifter is integrally formed on the semiconductor substrate, so that it is possible to reduce the circuit size and manufacturing cost by integration.
【0181】[0181]
【図1】第1実施例の進相型の移相器の回路構成を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a phase advance type phase shifter of a first embodiment.
【図2】本実施例の移相器の入出力電圧とインダクタ等
に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。FIG. 2 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shifter of the present embodiment and the voltage appearing in the inductor or the like.
【図3】第1実施例の移相器の等価回路を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the phase shifter of the first embodiment.
【図4】第2実施例の遅相型の移相器の回路構成を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a delay type phase shifter of a second embodiment.
【図5】本実施例の移相器の入出力電圧とインダクタ等
に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shifter of the present embodiment and the voltage appearing in the inductor or the like.
【図6】第2実施例の移相器の等価回路を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of the phase shifter of the second embodiment.
【図7】可変抵抗を用いることにより移相量を連続的に
変更可能に形成した進相型の移相器の構成を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a phase-advancing type phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using a variable resistor.
【図8】可変抵抗を用いることにより移相量を連続的に
変更可能に形成した遅相型の移相器の構成を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a delay type phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using a variable resistor.
【図9】可変インダクタを用いることにより移相量を連
続的に変更可能に形成した移相器の構成を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using a variable inductor.
【図10】可変抵抗と可変インダクタの両方を用いるこ
とにより移相量を連続的に変更可能に形成した移相器の
構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a phase shifter in which the amount of phase shift can be continuously changed by using both a variable resistor and a variable inductor.
【図11】可変インダクタの一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a variable inductor.
【図12】図11に示した可変インダクタのインダクタ
導体および制御用導体の形状をさらに詳細に示す図であ
る。12 is a diagram showing in more detail the shapes of the inductor conductor and the control conductor of the variable inductor shown in FIG.
【図13】図12のA−A線拡大断面図である。13 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図14】図11に示した可変インダクタの変形例を示
す図である。14 is a diagram showing a modification of the variable inductor shown in FIG.
【図15】図11に示した可変インダクタの変形例を示
す図である。15 is a diagram showing a modification of the variable inductor shown in FIG.
【図16】図11に示した可変インダクタの変形例を示
す図である。16 is a diagram showing a modification of the variable inductor shown in FIG.
【図17】第1および第2実施例に示した移相器に用い
たインダクタの変形例を示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing a modified example of the inductor used in the phase shifter shown in the first and second embodiments.
【図18】図17に示したインダクタを伝達関数を用い
て表した図である。FIG. 18 is a diagram showing the inductor shown in FIG. 17 using a transfer function.
【図19】図18に示す構成をミラーの定理によって変
換した図である。FIG. 19 is a diagram in which the configuration shown in FIG. 18 is converted by the mirror theorem.
【図20】図17に含まれる2つのオペアンプを含む増
幅器全体をエミッタホロワ回路に置き換えたインダクタ
の構成を示す図である。20 is a diagram showing a configuration of an inductor in which the entire amplifier including the two operational amplifiers included in FIG. 17 is replaced with an emitter follower circuit.
【図21】図20に示したインダクタをソースホロワ回
路によって実現した構成を示す図である。21 is a diagram showing a configuration in which the inductor shown in FIG. 20 is realized by a source follower circuit.
【図22】図20に示したインダクタの変形例を示す図
である。22 is a diagram showing a modification of the inductor shown in FIG.
【図23】見掛け上のインダクタンスを実際の素子が有
するインダクタンスよりも小さくしたインダクタの構成
を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a configuration of an inductor in which the apparent inductance is smaller than the inductance of an actual element.
【図24】図23に示した第1のオペアンプの反転入力
端子に接続されている抵抗を除去したインダクタの構成
を示す図である。24 is a diagram showing a configuration of an inductor from which a resistor connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier shown in FIG. 23 is removed.
【図25】1段目にエミッタホロワ回路を用いたインダ
クタの構成を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a configuration of an inductor using an emitter follower circuit in the first stage.
【図26】1段目にソースホロワ回路を用いたインダク
タの構成を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a configuration of an inductor using a source follower circuit in the first stage.
【図27】FETの変わりにバイポーラトランジスタを
用いた移相器の構成を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a phase shifter using a bipolar transistor instead of an FET.
【図28】従来例の構成を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
10,30 差動増幅器 12,16,18,34,36,38 抵抗 14,32 インダクタ 20 入力端子 22 出力端子 100,200 移相器 10,30 Differential amplifier 12,16,18,34,36,38 Resistor 14,32 Inductor 20 Input terminal 22 Output terminal 100,200 Phase shifter
Claims (25)
値がほぼ等しい第1および第2の抵抗が接続されてお
り、ゲートに入力信号が入力されるトランジスタと、 第3の抵抗とインダクタとにより構成されており、前記
トランジスタのソース・ドレイン間に接続される直列回
路と、 を備え、前記直列回路を構成する前記第3の抵抗と前記
インダクタとの接続点に現れる信号を出力信号として取
り出すことを特徴とする移相器。1. A source and a drain are respectively connected to first and second resistors having substantially the same resistance value, and are composed of a transistor having an input signal inputted to a gate, a third resistor and an inductor. And a series circuit connected between the source and drain of the transistor, and a signal appearing at a connection point between the third resistor and the inductor forming the series circuit is extracted as an output signal. And a phase shifter.
抗値がほぼ等しい第1および第2の抵抗が接続されてお
り、ベースに入力信号が入力されるトランジスタと、 第3の抵抗とインダクタとにより構成されており、前記
トランジスタのソース・ドレイン間に接続される直列回
路と、 を備え、前記直列回路を構成する前記第3の抵抗と前記
インダクタとの接続点に現れる信号を出力信号として取
り出すことを特徴とする移相器。2. An emitter and a collector are respectively connected to first and second resistors having substantially the same resistance value, and each of the emitter and collector is composed of a transistor to which an input signal is input, a third resistor and an inductor. And a series circuit connected between the source and drain of the transistor, and a signal appearing at a connection point between the third resistor and the inductor forming the series circuit is extracted as an output signal. And a phase shifter.
続することを特徴とする移相器。3. The phase shifter according to claim 1, further comprising a DC blocking capacitor connected in series to the series circuit.
ス側あるいはエミッタ側に接続されでおり、入力信号の
位相を所定角進ませて出力することを特徴とする移相
器。4. The third resistor in any one of claims 1 to 3, wherein the third resistor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and advances the phase of the input signal by a predetermined angle to output. A phase shifter characterized by:
ス側あるいはエミッタ側に接続されでおり、入力信号の
位相を所定角遅らせて出力することを特徴とする移相
器。5. The inductor according to claim 1, wherein the inductor in the series circuit is connected to the source side or the emitter side of the transistor, and the phase of the input signal is delayed by a predetermined angle before being output. And a phase shifter.
の位相シフト量を変化させることを特徴とする移相器。6. The phase shifter according to claim 1, wherein the overall phase shift amount is changed by changing the resistance value of the third resistor.
り、全体の位相シフト量を変化させることを特徴とする
移相器。7. The phase shifter according to claim 1, wherein the total phase shift amount is changed by changing the inductance of the inductor.
クタンスを変化させることにより、全体の位相シフト量
を変化させることを特徴とする移相器。8. The phase shifter according to claim 1, wherein a total phase shift amount is changed by changing a resistance value of the third resistor and an inductance of the inductor. .
って形成し、ゲート電圧を変えてチャネル抵抗を変化さ
せることにより、全体の位相シフト量を変化させること
を特徴とする移相器。9. The total phase shift amount according to claim 6, wherein the third resistance is formed by a channel of a field effect transistor, and the channel resistance is changed by changing the gate voltage. Characteristic phase shifter.
タ導体と、 前記基板上であって前記インダクタ導体とほぼ同心状に
形成されており、所定の直流バイアス電流が流される制
御用導体と、 前記インダクタ導体と前記制御用導体とを覆うように形
成された絶縁性磁性体と、 を備え、前記制御用導体に流す直流バイアス電流を変え
て前記インダクタ導体の両端に現れるインダクタンスを
変化させることにより、全体の位相シフト量を変化させ
ることを特徴とする移相器。10. The inductor according to claim 7, wherein the inductor is formed in a spiral shape in a substantially planar shape on a substrate, and is formed on the substrate in a substantially concentric shape with the inductor conductor. And a control conductor through which a predetermined DC bias current flows, and an insulating magnetic body formed so as to cover the inductor conductor and the control conductor. A phase shifter characterized by changing the overall phase shift amount by changing the inductance appearing at both ends of the inductor conductor.
タ導体と、 前記基板上であって前記インダクタ導体とほぼ同心状に
形成されており、所定の直流バイアス電流が流される制
御用導体と、 前記インダクタ導体と前記制御用導体とを絶縁膜を介し
て覆うように形成された導電性磁性体と、 を備え、前記制御用導体に流す直流バイアス電流を変え
て前記インダクタ導体の両端に現れるインダクタンスを
変化させることにより、全体の位相シフト量を変化させ
ることを特徴とする移相器。11. The inductor according to claim 7, wherein the inductor is formed in a spiral shape in a substantially planar shape on a substrate, and is formed on the substrate in a substantially concentric shape with the inductor conductor. And a conductive magnetic body formed so as to cover the inductor conductor and the control conductor with an insulating film interposed therebetween. A phase shifter characterized in that a total amount of phase shift is changed by changing a DC bias current to be flowed to change an inductance appearing at both ends of the inductor conductor.
増幅器の入出力間に並列接続されたインダクタ素子とを
備え、 前記増幅器の入力側からみたインダクタンスを実際に前
記インダクタ素子が有するインダクタンスと異ならせる
ことを特徴とする移相器。12. The inductor according to claim 1, wherein the inductor includes an amplifier having a predetermined gain and an inductor element connected in parallel between the input and the output of the amplifier. A phase shifter characterized in that the observed inductance is different from the actual inductance of the inductor element.
増幅器の入力側からみたインダクタンスを実際に前記イ
ンダクタ素子が有するインダクタンスよりも小さくする
ことを特徴とする移相器。13. The inductor according to claim 12, wherein the gain of the amplifier is set to a negative value so that the inductance viewed from the input side of the amplifier is smaller than the inductance actually included in the inductor element. Phase shifter.
り、前記増幅器の入力側からみたインダクタンスを実際
に前記インダクタ素子が有するインダクタンスよりも大
きくすることを特徴とする移相器。14. The gain according to claim 12, wherein the gain of the amplifier is set between 0 and 1 so that the inductance seen from the input side of the amplifier is larger than the inductance of the inductor element. And a phase shifter.
インダクタ素子の一方端に接続された第1の演算増幅器
と、 前記インダクタ素子の他方端と前記第1の演算増幅器の
反転入力端子との間に挿入された第4の抵抗と、 前記第1の演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間
に挿入された第5の抵抗と、 を備え、利得が負の反転増幅器として動作することを特
徴とする移相器。15. The first operational amplifier according to claim 12 or 13, wherein the amplifier has a non-inverting input terminal connected to a fixed potential and an output terminal connected to one end of the inductor element, and the inductor element. A fourth resistor inserted between the other end of the first operational amplifier and the inverting input terminal of the first operational amplifier, and a fifth resistor inserted between the output terminal and the inverting input terminal of the first operational amplifier. A phase shifter comprising a resistor, and operating as an inverting amplifier having a negative gain.
と前記第4の抵抗との間にバッファをさらに備えること
により入力インピーダンスを高くすることを特徴とする
移相器。16. The input impedance according to claim 15, further comprising a buffer between the other end of the inductor element and the fourth resistor, which is in a stage preceding the amplifier. Phaser.
れ、出力端子が前記第4の抵抗に接続された第2の演算
増幅器と、 前記第2の演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間
に接続された第6の抵抗と、 を備えることを特徴とする移相器。17. The second operational amplifier according to claim 16, wherein the buffer has a non-inverting input terminal connected to the other end of the inductor element and an output terminal connected to the fourth resistor. A sixth resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier, and a phase shifter.
ロワ回路により構成することを特徴とする移相器。18. The phase shifter according to claim 16, wherein the buffer is composed of an emitter follower circuit or a source follower circuit.
て、 前記第4、第5、第6の抵抗の少なくとも1つを可変抵
抗によって形成することにより前記インダクタのインダ
クタンスを可変し、全体の位相シフト量を変化させるこ
とを特徴とする移相器。19. The inductor according to claim 15, wherein at least one of the fourth, fifth, and sixth resistors is formed by a variable resistor to change the inductance of the inductor and to shift the entire phase shift. A phase shifter characterized by changing the amount.
路と、 を備え、全体の利得を前記第1の分圧回路の分圧比に応
じて0から1の間に設定することを特徴とする移相器。20. The amplifier according to claim 12, further comprising: two non-inverting amplifiers arranged in series; and a first voltage dividing circuit connected between the two non-inverting amplifiers. , The overall gain is set between 0 and 1 according to the voltage dividing ratio of the first voltage dividing circuit.
たエミッタホロワ回路、あるいはソース側に第2の分圧
回路が接続されたソースホロワ回路により構成されてお
り、前記第2の分圧回路から出力を取り出すことによ
り、全体の利得を前記第2の分圧回路の分圧比に応じて
0から1の間に設定することを特徴とする移相器。21. The amplifier according to claim 12, wherein the amplifier is composed of an emitter follower circuit having a second voltage dividing circuit connected to the emitter side or a source follower circuit having a second voltage dividing circuit connected to the source side. By taking out the output from the second voltage dividing circuit, the overall gain is set between 0 and 1 according to the voltage dividing ratio of the second voltage dividing circuit. vessel.
前記インダクタのインダクタンスを可変し、全体の位相
シフト量を変化させることを特徴とする移相器。22. The voltage dividing circuit according to claim 20, wherein the voltage dividing circuit includes a variable resistor,
A phase shifter characterized in that the inductance of the inductor is varied to change the overall phase shift amount.
を変化させるとともに、前記インダクタのインダクタン
スを変化させることにより、全体の位相シフト量を変化
させることを特徴とする移相器。23. The total phase shift amount according to claim 19, wherein the resistance value of the third resistor included in the second series circuit is changed and the inductance of the inductor is changed. A phase shifter characterized by changing.
って形成し、ゲート電圧を変えてチャネル抵抗を変化さ
せることにより、全体の位相シフト量を変化させること
を特徴とする移相器。24. The overall phase shift amount according to claim 23, wherein the third resistance is formed by a channel of a field effect transistor, and a channel voltage is changed by changing a gate voltage, thereby changing an entire phase shift amount. Phase shifter.
る移相器。25. The phase shifter according to claim 1, wherein the constituent parts are integrally formed on a semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30968894A JPH08148970A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Phase shifter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30968894A JPH08148970A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Phase shifter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08148970A true JPH08148970A (en) | 1996-06-07 |
Family
ID=17996092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30968894A Pending JPH08148970A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Phase shifter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08148970A (en) |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP30968894A patent/JPH08148970A/en active Pending
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