JPH08186402A - マイクロ波移相器 - Google Patents
マイクロ波移相器Info
- Publication number
- JPH08186402A JPH08186402A JP32734594A JP32734594A JPH08186402A JP H08186402 A JPH08186402 A JP H08186402A JP 32734594 A JP32734594 A JP 32734594A JP 32734594 A JP32734594 A JP 32734594A JP H08186402 A JPH08186402 A JP H08186402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lines
- input
- transmission line
- phase shifter
- transmission
- Prior art date
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- Pending
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パターンサイズが小さいマイクロ波移相器を
提供すること。 【構成】 通過移相が相違する２つの伝送線路１２、１
３のうち選択された一方が２つのスイッチ１１、１４間
に接続されるマイクロ波移相器において、２つの伝送線
路の実効誘電率を相違させている。
提供すること。 【構成】 通過移相が相違する２つの伝送線路１２、１
３のうち選択された一方が２つのスイッチ１１、１４間
に接続されるマイクロ波移相器において、２つの伝送線
路の実効誘電率を相違させている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波信号の位相
を制御するマイクロ波移相器に関する。
を制御するマイクロ波移相器に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波移相器は、入力端子から入力
されたマイクロ波信号の位相を所望の位相にして出力端
子から出力するもので、フェーズドアレイアンテナなど
に用いられている。
されたマイクロ波信号の位相を所望の位相にして出力端
子から出力するもので、フェーズドアレイアンテナなど
に用いられている。
【０００３】ところで、従来のマイクロ波移相器の１つ
に線路切り替え形移相器がある。線路切り替え形移相器
は、長さが異なる２つの線路を同一基板上に形成し、そ
の入力側や出力側に１入力２出力スイッチを設けた構造
になっている。そして、１入力２出力スイッチ間にいず
れか一方の線路を接続し、接続された線路にマイクロ波
信号を伝送させ、所望の移相量を得ている。
に線路切り替え形移相器がある。線路切り替え形移相器
は、長さが異なる２つの線路を同一基板上に形成し、そ
の入力側や出力側に１入力２出力スイッチを設けた構造
になっている。そして、１入力２出力スイッチ間にいず
れか一方の線路を接続し、接続された線路にマイクロ波
信号を伝送させ、所望の移相量を得ている。
【０００４】上記した線路切り替え形移相器では、通過
位相に差を持たせるため一方の線路の長さを他方のもの
より長くしている。この場合、移相器を構成する回路パ
ターンの長さは長い方の線路できまり、その分、パター
ンが大きなものになる。
位相に差を持たせるため一方の線路の長さを他方のもの
より長くしている。この場合、移相器を構成する回路パ
ターンの長さは長い方の線路できまり、その分、パター
ンが大きなものになる。
【０００５】ここで、従来の線路切り替え形移相器につ
いて、図２を参照して説明する。
いて、図２を参照して説明する。
【０００６】２１、２２は伝送線路で、同じ基板上に形
成される。このとき、例えば伝送線路２２の線路長が伝
送線路２１より長く形成される。そして、伝送線路２
１、２２の入力側や出力側に、それぞれ１入力２出力ス
イッチ２３、２４が設けられる。 上記した構成で、１
入力２出力スイッチ２３、２４が、点線のように伝送線
路２１側に接続されると、入力端子ＩＮから入力された
マイクロ波信号は、１入力２出力スイッチ２３、そして
伝送線路２１、１入力２出力スイッチ２４をそれぞれ通
り、出力端子ＯＵＴに出力される。この状態を例えば基
準状態と呼ぶ。
成される。このとき、例えば伝送線路２２の線路長が伝
送線路２１より長く形成される。そして、伝送線路２
１、２２の入力側や出力側に、それぞれ１入力２出力ス
イッチ２３、２４が設けられる。 上記した構成で、１
入力２出力スイッチ２３、２４が、点線のように伝送線
路２１側に接続されると、入力端子ＩＮから入力された
マイクロ波信号は、１入力２出力スイッチ２３、そして
伝送線路２１、１入力２出力スイッチ２４をそれぞれ通
り、出力端子ＯＵＴに出力される。この状態を例えば基
準状態と呼ぶ。
【０００７】また、１入力２出力スイッチ２３、２４が
実線のように伝送線路２２側に接続されていると、入力
端子ＩＮから入力されたマイクロ波信号は、１入力２出
力スイッチ２３、そして伝送線路２２、１入力２出力ス
イッチ２４を通り、出力端子ＯＵＴに出力される。この
状態を移相状態と呼ぶ。
実線のように伝送線路２２側に接続されていると、入力
端子ＩＮから入力されたマイクロ波信号は、１入力２出
力スイッチ２３、そして伝送線路２２、１入力２出力ス
イッチ２４を通り、出力端子ＯＵＴに出力される。この
状態を移相状態と呼ぶ。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成で、基準
状態の通過位相と移相状態の通過位相の差から移相器回
路として必要な移相量が得られる。なお、基準状態と移
相状態の位相差は、主として移相状態を形成する伝送線
路２２の長さで決定される。
状態の通過位相と移相状態の通過位相の差から移相器回
路として必要な移相量が得られる。なお、基準状態と移
相状態の位相差は、主として移相状態を形成する伝送線
路２２の長さで決定される。
【０００９】ところで、従来の線路切り替え形移相器の
場合、伝送線路２１、２２は、同一の基板上に同一のイ
ンピーダンスで形成されている。したがって、移相状態
を形成する方の線路は所望の移相量に対応して長くな
る。このため、回路パターンは長い方の線路に対応して
大きくなる。
場合、伝送線路２１、２２は、同一の基板上に同一のイ
ンピーダンスで形成されている。したがって、移相状態
を形成する方の線路は所望の移相量に対応して長くな
る。このため、回路パターンは長い方の線路に対応して
大きくなる。
【００１０】また、基準状態や移相状態を設定する伝送
線路は同じ実効誘電率の伝送線路で構成されている。し
たがって、両者の伝送線路に通過位相の差を得る場合、
移相状態を形成する側の伝送線路は、その実際の長さ、
いわゆる物理長が長くなっている。このため、入力側と
出力側に位置する１入力２出力スイッチ間に２つの伝送
線路を接続する場合、２つの伝送線路に長短があるた
め、移相状態を形成する長い方の伝送線路を折り曲げて
いる。伝送線路を折り曲げると回路パターンが幅方向に
広がり移相器が大きくなる。また、伝送線路の折り曲が
った部分に寄生リアクタンスが発生し特性が劣化する恐
れもある。
線路は同じ実効誘電率の伝送線路で構成されている。し
たがって、両者の伝送線路に通過位相の差を得る場合、
移相状態を形成する側の伝送線路は、その実際の長さ、
いわゆる物理長が長くなっている。このため、入力側と
出力側に位置する１入力２出力スイッチ間に２つの伝送
線路を接続する場合、２つの伝送線路に長短があるた
め、移相状態を形成する長い方の伝送線路を折り曲げて
いる。伝送線路を折り曲げると回路パターンが幅方向に
広がり移相器が大きくなる。また、伝送線路の折り曲が
った部分に寄生リアクタンスが発生し特性が劣化する恐
れもある。
【００１１】この発明は、上記した欠点を解決するもの
で、パターンサイズが小さいマイクロ波移相器を提供す
ることを目的とする。
で、パターンサイズが小さいマイクロ波移相器を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、通過移相が相
違する２つの伝送線路のうち選択された一方が２つのス
イッチ間に接続されるマイクロ波移相器において、前記
２つの伝送線路の実効誘電率を相違させている。
違する２つの伝送線路のうち選択された一方が２つのス
イッチ間に接続されるマイクロ波移相器において、前記
２つの伝送線路の実効誘電率を相違させている。
【００１３】また、通過移相が相違する２つの伝送線路
の物理長をほぼ一致させている。
の物理長をほぼ一致させている。
【００１４】
【作用】上記した構成によれば、位相の基準状態を形成
する伝送線路の実効誘電率と、位相の遅れ状態即ち移相
状態を形成する伝送線路の実効誘電率が異なる構造にな
っている。この場合、２つの伝送線路の伝搬定数が相違
する。したがって、マイクロ波信号の通過移相が２つの
伝送線路で相違していても、２つの伝送線路の伝搬定数
を相違させることにより、２つの伝送線路を例えば同じ
長さに形成できる。 そして、マイクロ波信号の通過移
相が大きい方の伝送線路の長さを通過移相の小さい方の
伝送線路の長さと同じにすれば、パターンの小さな移相
器を構成できる。また、２つの伝送線路をスイッチ間に
接続する場合に伝送線路を折り曲げる必要もなくなる。
したがって、パターンサイズが小さくなる。また、伝送
線路に折り曲げ部分がなくなるので、寄生リアクタンス
が発生せず特性の劣化もない。
する伝送線路の実効誘電率と、位相の遅れ状態即ち移相
状態を形成する伝送線路の実効誘電率が異なる構造にな
っている。この場合、２つの伝送線路の伝搬定数が相違
する。したがって、マイクロ波信号の通過移相が２つの
伝送線路で相違していても、２つの伝送線路の伝搬定数
を相違させることにより、２つの伝送線路を例えば同じ
長さに形成できる。 そして、マイクロ波信号の通過移
相が大きい方の伝送線路の長さを通過移相の小さい方の
伝送線路の長さと同じにすれば、パターンの小さな移相
器を構成できる。また、２つの伝送線路をスイッチ間に
接続する場合に伝送線路を折り曲げる必要もなくなる。
したがって、パターンサイズが小さくなる。また、伝送
線路に折り曲げ部分がなくなるので、寄生リアクタンス
が発生せず特性の劣化もない。
【００１５】
【実施例】この発明の一実施例について図１を参照して
説明する。ＩＮは入力端子で、入力端子ＩＮに１入力２
出力スイッチ１１が接続されている。また、１入力２出
力スイッチ１１には、２つの伝送線路１２、１３の一方
が切り換えによって接続される構成になっている。そし
て、伝送線路１２、１３の出力側には１入力２出力スイ
ッチ１４が設けられている。また、ＯＵＴは出力端子で
ある。なお、２つの伝送線路１２、１３の実際の長さ即
ち物理長は同じに形成されている。また、両伝送線路１
２、１３は、特性インピーダンスは同一であるが、実効
誘電率を相違させている。
説明する。ＩＮは入力端子で、入力端子ＩＮに１入力２
出力スイッチ１１が接続されている。また、１入力２出
力スイッチ１１には、２つの伝送線路１２、１３の一方
が切り換えによって接続される構成になっている。そし
て、伝送線路１２、１３の出力側には１入力２出力スイ
ッチ１４が設けられている。また、ＯＵＴは出力端子で
ある。なお、２つの伝送線路１２、１３の実際の長さ即
ち物理長は同じに形成されている。また、両伝送線路１
２、１３は、特性インピーダンスは同一であるが、実効
誘電率を相違させている。
【００１６】上記した構成で、１入力２出力スイッチ１
１、１４が点線のように設定され、１入力２出力スイッ
チ１１、１４間に伝送線路１２が接続されると、入力端
子ＩＮから入力されたマイクロ波信号は、１入力２出力
スイッチ１１、そして伝送線路１２、１入力２出力スイ
ッチ１４を通り、出力端子ＯＵＴに出力される。このと
き、１入力２出力スイッチ１１、１４の導通状態での等
価インピーダンスが抵抗成分のみで記述され、かつ等価
抵抗が十分小さいと、通過位相Φ１は次式で表される。
１、１４が点線のように設定され、１入力２出力スイッ
チ１１、１４間に伝送線路１２が接続されると、入力端
子ＩＮから入力されたマイクロ波信号は、１入力２出力
スイッチ１１、そして伝送線路１２、１入力２出力スイ
ッチ１４を通り、出力端子ＯＵＴに出力される。このと
き、１入力２出力スイッチ１１、１４の導通状態での等
価インピーダンスが抵抗成分のみで記述され、かつ等価
抵抗が十分小さいと、通過位相Φ１は次式で表される。
【００１７】Φ１= β１×Ｌ…（１） ここで、Ｌは伝送線路１２の線路長、β１は伝送線路１
２の伝搬定数である。
２の伝搬定数である。
【００１８】次に、１入力２出力スイッチ１１、１４が
実線のように設定され、伝送線路１３が接続されると、
入力端子ＩＮから入力されたマイクロ波信号は、１入力
２出力スイッチ１１、そして伝送線路１３、１入力２出
力スイッチ１４を通り、出力端子ＯＵＴに出力される。
このとき、１入力２出力スイッチ１１、１４の導通状態
での等価インピーダンスが抵抗成分のみで記述され、か
つこの等価抵抗が十分小さいと、通過位相Φ２は次式で
表される。
実線のように設定され、伝送線路１３が接続されると、
入力端子ＩＮから入力されたマイクロ波信号は、１入力
２出力スイッチ１１、そして伝送線路１３、１入力２出
力スイッチ１４を通り、出力端子ＯＵＴに出力される。
このとき、１入力２出力スイッチ１１、１４の導通状態
での等価インピーダンスが抵抗成分のみで記述され、か
つこの等価抵抗が十分小さいと、通過位相Φ２は次式で
表される。
【００１９】Φ２= β２×Ｌ…（２） ここで、Ｌは伝送線路１３の線路長、β２は伝送線路１
３の伝搬定数である。したがって、図１で示されるマイ
クロ波移相器の移相量Φは次式で表される。
３の伝搬定数である。したがって、図１で示されるマイ
クロ波移相器の移相量Φは次式で表される。
【００２０】Φ＝Φ１−Φ２…（３） なお、伝送線路１２、１３の線路長は等しいため、
（３）式で表される移相量Φは、２つの伝送線路１２、
１３の伝搬定数の違いによって生じる。また、（１）、
（２）式の伝搬定数β１、β２は以下のように表され
る。
（３）式で表される移相量Φは、２つの伝送線路１２、
１３の伝搬定数の違いによって生じる。また、（１）、
（２）式の伝搬定数β１、β２は以下のように表され
る。
【００２１】 β１＝３６０／（λ１/ λ０）・λ０…（４） β２＝３６０／（λ２/ λ０）・λ０…（５） ここで、λ０は自由空間の伝搬波長、λ１/ λ０は伝送
線路１２の波長短縮率、λ２/ λ０は伝送線路１３の波
長短縮率である。なお、波長短縮率λ１/ λ０、λ２/
λ０には以下の関係が成立する。
線路１２の波長短縮率、λ２/ λ０は伝送線路１３の波
長短縮率である。なお、波長短縮率λ１/ λ０、λ２/
λ０には以下の関係が成立する。
【００２２】
【数１】 ここで、εｅｆｆ１は伝送線路１２の実効誘電率、εｅ
ｆｆ２は伝送線路１３の実効誘電率である。なお実効誘
電率は、伝送線路の断面構造のみで決定される。ところ
で、図１の実施例では、伝送線路１２、１３は長さが同
じで、実効誘電率が相違している。この場合、（４）、
（５）式で線路の伝搬定数が算出される。そして、
（１）、（２）式で基準状態や移相状態の通過位相が算
出され、（３）式で移相器としての移相量が求められ
る。
ｆｆ２は伝送線路１３の実効誘電率である。なお実効誘
電率は、伝送線路の断面構造のみで決定される。ところ
で、図１の実施例では、伝送線路１２、１３は長さが同
じで、実効誘電率が相違している。この場合、（４）、
（５）式で線路の伝搬定数が算出される。そして、
（１）、（２）式で基準状態や移相状態の通過位相が算
出され、（３）式で移相器としての移相量が求められ
る。
【００２３】ここで、１８ＧＨｚ帯において移相量が１
１．２５°の移相器を構成する場合について説明する。
一方の伝送線路１２として例えばテフロン基板が、また
他方の伝送線路１３として例えばアルミナ基板が用いら
れる。テフロン基板の比誘電率は２．２、基板厚は０．
２ｍｍである。また、アルミナ基板の比誘電率は９．
７、基板厚は０．３５ｍｍである。また伝送線路１２、
１３の線路長はいづれも０．５ｍｍ、そして伝送線路１
２、１３の特性インピーダンスは５０Ωである。また１
入力２出力スイッチ１１、１４は、砒化ガリウム基板上
に形成したゲート幅３００μｍの電界効果トランジスタ
を直並列に接続した構成にする。このとき、１入力２出
力スイッチ１１、１４を構成する電界効果トランジスタ
の導通状態でのドレイン・ソース間の等価抵抗は１２
Ω、そして非導通状態の空乏層容量は０．０７ｐＦであ
る。
１．２５°の移相器を構成する場合について説明する。
一方の伝送線路１２として例えばテフロン基板が、また
他方の伝送線路１３として例えばアルミナ基板が用いら
れる。テフロン基板の比誘電率は２．２、基板厚は０．
２ｍｍである。また、アルミナ基板の比誘電率は９．
７、基板厚は０．３５ｍｍである。また伝送線路１２、
１３の線路長はいづれも０．５ｍｍ、そして伝送線路１
２、１３の特性インピーダンスは５０Ωである。また１
入力２出力スイッチ１１、１４は、砒化ガリウム基板上
に形成したゲート幅３００μｍの電界効果トランジスタ
を直並列に接続した構成にする。このとき、１入力２出
力スイッチ１１、１４を構成する電界効果トランジスタ
の導通状態でのドレイン・ソース間の等価抵抗は１２
Ω、そして非導通状態の空乏層容量は０．０７ｐＦであ
る。
【００２４】この場合、伝送線路１２は、テフロン基板
で誘電率ε１＝２．２で、εｅｆｆ１＝１．８８とな
る。またλ１＝１２．２ｍｍ、λ０＝１６．７ｍｍで、
φ１＝−３８．８°となる。また、伝送線路１３は、ア
ルミナ基板で誘電率ε２＝９．７で、εｅｆｆ２＝６．
４７となる。またλ２＝６．５６ｍｍ、λ０＝１６．７
ｍｍで、φ２＝−５０．２゜となる。この結果、移相量
Δφ＝１１．４°となる。 なお、従来の線路切り替え
形マイクロ波移相器のように、伝送線路１３、１４を同
じ基板、例えばテフロン基板を用いて構成すると、長い
方の伝送線路１４の線路長は０．８５ｍｍとなり、実施
例に比較してパターンの長さが大きくなる。 上記した
ように、２つの伝送線路のうち、例えば通過移相の大き
い方の伝送線路の基板の比誘電率を大きくすれば、２つ
の伝送線路の線路長を等しくしても所望の移相量が得ら
れる。したがって、１入力２出力スイッチ間に２つの伝
送線路を接続する場合に、伝送線路を折り曲げる必要が
なく特性の劣化を防止できる。また、パターンの幅方向
の広がりも小さい。また、通過移相の大きい方の伝送線
路の線路長を通過移相の小さい方の伝送線路の線路長に
近づけることができ、その分、線路パターンの長さを小
さくできる。
で誘電率ε１＝２．２で、εｅｆｆ１＝１．８８とな
る。またλ１＝１２．２ｍｍ、λ０＝１６．７ｍｍで、
φ１＝−３８．８°となる。また、伝送線路１３は、ア
ルミナ基板で誘電率ε２＝９．７で、εｅｆｆ２＝６．
４７となる。またλ２＝６．５６ｍｍ、λ０＝１６．７
ｍｍで、φ２＝−５０．２゜となる。この結果、移相量
Δφ＝１１．４°となる。 なお、従来の線路切り替え
形マイクロ波移相器のように、伝送線路１３、１４を同
じ基板、例えばテフロン基板を用いて構成すると、長い
方の伝送線路１４の線路長は０．８５ｍｍとなり、実施
例に比較してパターンの長さが大きくなる。 上記した
ように、２つの伝送線路のうち、例えば通過移相の大き
い方の伝送線路の基板の比誘電率を大きくすれば、２つ
の伝送線路の線路長を等しくしても所望の移相量が得ら
れる。したがって、１入力２出力スイッチ間に２つの伝
送線路を接続する場合に、伝送線路を折り曲げる必要が
なく特性の劣化を防止できる。また、パターンの幅方向
の広がりも小さい。また、通過移相の大きい方の伝送線
路の線路長を通過移相の小さい方の伝送線路の線路長に
近づけることができ、その分、線路パターンの長さを小
さくできる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、回路のパターンサイ
ズが小さいマイクロ波移相器を実現できる。
ズが小さいマイクロ波移相器を実現できる。
【図１】本発明に係わるマイクロ波移相器の構成図
【図２】従来のマイクロ波移相器の構成図である。
１１、１４…１入力２出力スイッチ １２、１３…伝送線路 ＩＮ…入力端子 ＯＵＴ…出力端子
Claims (2)
- 【請求項１】 通過移相が相違する２つの伝送線路のう
ち選択された一方が２つのスイッチ間に接続されるマイ
クロ波移相器において、前記２つの伝送線路の実効誘電
率を相違させたことを特徴とするマイクロ波移相器。 - 【請求項２】 通過移相が相違する２つの伝送線路の物
理長をほぼ一致させたことを特徴とする請求項１記載の
マイクロ波移相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32734594A JPH08186402A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | マイクロ波移相器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32734594A JPH08186402A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | マイクロ波移相器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002198546A Division JP2003069304A (ja) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | マイクロ波移相器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186402A true JPH08186402A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18198106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32734594A Pending JPH08186402A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | マイクロ波移相器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08186402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011172072A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Fujitsu Ltd | 伝送線路、インピーダンス変換器、集積回路搭載装置および通信機モジュール |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32734594A patent/JPH08186402A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011172072A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Fujitsu Ltd | 伝送線路、インピーダンス変換器、集積回路搭載装置および通信機モジュール |
| US8816793B2 (en) | 2010-02-19 | 2014-08-26 | Fujitsu Limited | Transmission line, impedance transformer, integrated circuit mounted device, and communication device module |
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