JPS6312561Y2

JPS6312561Y2 -

Info

Publication number: JPS6312561Y2
Application number: JP1981014259U
Authority: JP
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1988-04-11
Also published as: JPS57128203U

Description

【考案の詳細な説明】

この考案は、高耐尖頭電力特性を有し、かつ温
度特性の良好なマイクロ波の位相を制御する移相
器に関するものである。マイクロ波の位相を制御する移相器には、フエ
リ磁性体の磁化状態によるテンソル透磁率変化を
利用したフエライト移相器と、ダイオードの直流
バイアス状態によるインピーダンス変化を利用し
たダイオード移相器とがある。なお、フエライト移相器には種々の形式の移相
器があるが、ここでは、トリプレート形ストリツ
プ線路で構成したメアンダライン形フエライト移
相器を取り上げて説明する。また、ダイオード移相器にも種々の形式の移相
器があるが、ここではトリプレート形ストリツプ
線路で構成したブランチライン形3dBハイブリツ
ド結合器を用いたハイブリツド結合形ダイオード
移相器について説明する。第１図は従来のメアンダライン形フエライト移
相器の構造を示したもので、判り易くするため、
一部を切り欠いて示している。トロイド状のフエリ磁性体１の両面には、地導
体２となる金属が被着され、これら地導体２間の
フエリ磁性体１内面には、概略1/4波長で折り曲
げたメアンダライン３が形成されている。また、トロイド状フエリ磁性体１内には、電波
伝搬方向に沿つて磁化用導線４が配置され、これ
らは金属基台５によつて支持された構造をしてい
る。第２図は、第１図のAA断面図であり、メアン
ダライン形フエライト移相器の動作説明を行なう
ために示したものである。1/4波長の長さで折り
曲げられているメアンダライン３は隣接する線路
との結合の結果、第２図中に破線で示す方向に回
転するマイクロ波磁界を生じる。磁化用導線４に
直流電流を流すと、フエリ磁性体１内には紙面に
垂直に異なる方向に直流磁界Ｈが生じる。いま、
第２図に示すようにマイクロ波磁界の回転方向
が、この直流磁界方向に対し右旋となつたとする
と、次に、磁化用導線４に流す直流電流の方向を
逆にするとマイクロ波磁界の回転方向は、直流磁
界に対し左旋となる。マイクロ波磁界の回転方向が直流磁界方向に対
し右旋か左旋かで、フエリ磁性体１の呈する透磁
率が異なる。そのため、マイクロ波の透過位相が
異なり、この二つの状態を利用することによつて
透過位相の差に等しい移相量を持つ移相器を得る
ことができる。ところで、フエライト移相器の性能は使用する
フエリ磁性体１の種類によつて大きく左右される
ことが知られている。とくに、ガーネツト系のフ
エリ磁性体１を使用すると、耐尖頭電力性能の優
透な移相器が得られ10KW程度の耐尖頭電力は容
易に得ることができる。しかし、ガーネツト系の
フエリ磁性体１は温度変化に対して材料定数の変
動が大きく、フエリ磁性体１がマイクロ波に対し
て呈する透磁率が温度によつて変化する難点があ
る。そのため、360度の位相変化を得る移相器で
は１℃あたり概略１度程度の透過位相変動を生じ
ていた。マイクロ波の位相を制御する移相器の性
能が環境温度によつて変動することは、移相器を
使用するマイクロ波装置にとつては重大な問題点
となつていた。次に、従来の４ビツトハイブリツド結合形ダイ
オード移相器の構造例を第３図に示す。図では判
り易くするため、誘電体基板６および金属基台５
を分けて上方に示してある。誘電体基板１６、および誘電体基板２７の一方
の面には地導体２となる金属が被着され、誘電体
基板２７の他の面には、主線路８、ブランチライ
ン形3dBハイブリツド結合器９、および反射波位
相変換回路用線路１０を構成する線路導体を設
け、反射波位相変換回路用線路１０の先端には金
ワイヤ１１等を介して陰極を地導体２に接地した
PINダイオード１２が接続されている。また、主線路８にはバイアス用低インピーダン
ス線路１３、バイアス用高インピーダンス線路１
４からなるバイアス線路が接続されており、さら
に、各ブランチライン形3dBハイブリツド結合器
９間および入出力線路１５間の主線路８には、
DCブロツク用コンデンサ１６が接続されている。第４図は第３図に示した４ビツトハイブリツド
結合形ダイオード移相器の動作説明のため単ビツ
ト移相器を取り出してブロツク図で示したもので
ある。単ビツト移相器は、端子T₁，T₂，T₃，T₄を有
するブラン４ライン形3dBハイブリツド結合器９
と、端子T₂，T₃に接続される平衡した反射波位
相変換回路１７から成る。反射波位相変換回路１
７は反射波位相変換回路用線路１０の先端に金ワ
イヤ１１等でPINダイオード１２を接続したもの
である。図中、ブランチライン形3dBハイブリツド結合
器９の端子T₁から入射した電波は、端子T₂，T₃
へその電力が２等分配されて現われる。端子T₂，
T₃で平衡した反射波位相変換回路１７により反
射された電波は、合成され出力端子T₄へ現われ
る。ここでバイアス回路（図示せず）を通じて
PINダイオード１２に印加する直流バイアスの極
性を切り換えるとPINダイオード１２のインピー
ダンスが変化する。そのため、平衡した反射波位
相変換回路１７の特性が変化し、端子T₂，T₃で
反射される電波の位相が変わることにより、出力
電波の位相が変化し移相器として動作する。４ビツト移相器は、22.5゜，45゜，90゜，180゜の各
移相量を得る単ビツト移相器が継続に接続され、
22.5゜ステツプで360゜の位相変化を得るように構成
されている。このように異なる移相量を得るように設計され
た各単ビツト移相器は、移相量に応じて耐尖頭電
力が異なり、次式で与えられる。Ｐ＝（V_BR−V_B）²／8Zo（N²＋１／N²）ここで V_BR：PINダイオードの逆耐電圧 V_B：逆バイアス Zo：主線路の特性インピーダンスＮ：移相量によつて定まる定数これにより移相量と耐尖頭電力比の関係を求め
たのが次表である。

【表】表に示したように、180゜単ビツト移相器の耐尖
頭電力性能が最も劣り、ダイオード移相器の耐電
力特性は、この180゜単ビツト移相器で制限されて
いた。逆耐電圧の大きいPINダイオードを使用した場
合においても、180゜単ビツト移相器の耐尖頭電力
は高さ3KW程度であり、前述したフエリ磁性体
にガーネツトを用いたフエライト移相器に比較し
て明きらかに劣る性能である。次にダイオード移相器の温度特性について述べ
る。ダイオード移相器の位相変化はPINダイオー
ド１２の接合容量（Cj）の大きさにより変化す
る。しかし、十分な大きさの逆バイアス電圧を印
加したPINダイオード１２では接合容量（Cj）の
温度変化は数PPM／℃程度と極めて小さい。そ
のため、ダイオード移相器の位相の温度変化は主
として他の構成素子の熱膨張によつて決定される
が、360゜の位相変化を得るダイオード移相器では
温度変化１℃あたりの位相変化を0.1度以下にす
ることは容易である。この値はフエライト移相器に比較して格段に優
れたものである。以上述べたように、フエライト移相器はダイオ
ード移相器に比較して耐尖頭電力性能は優れてい
るが、温度特性は劣つている。ところで、最近のマイクロ波装置では、耐尖頭
電力が大きく位相特性の温度変化の小さい移相器
が必要とされるようになつている。そのため、従
来のフエライト移相器より温度特性に優れ、さら
に従来のダイオード移相器より耐尖頭電力特性に
優れた移相器が望まれるようになつた。この考案はこれらの問題を解決するため、多ビ
ツト移相器のうち180゜単ビツト移相器はフエライ
ト移相器で、90゜以下の単ビツト移相器はダイオ
ード移相器で構成したもので、以下図面について
詳細に説明する。第５図は、この考案の一実施例であつて、誘電
体基板上に構成されたハイブリツド結合形、ダイ
オード移相器と、フエリ磁性体基板上に構成され
たメアンダライン形フエライト移相器を継続接続
した４ビツト移相器の構造を示している。４ビツト移相器のうち、22.5゜，45゜，90゜の各単
ビツト移相器はハイブリツド結合形ダイオード移
相器で構成され、180゜単ビツト移相器はメアンダ
ライン形フエライト移相器で構成されている。この移相器においては、最も耐電力性能の劣る
90゜単ビツト移相器によつて耐電力性能が決定さ
れ、また、最も位相の温度変化の大きい180゜単ビ
ツト移相器によつて位相の温度特性が決定され
る。 90゜単ビツト移相器は、ハイブリツド結合形移
相器であり、従来の同形式の移相器の耐電力性能
が、180゜単ビツト移相器の耐電力性能で限定され
ていたのにくらべ、約1.4倍の耐電力性能を有す
る。一方、180゜単ビツト移相器は、メアンダライン
形フエライト移相器であり、従来、同形式の360゜
位相変化を得る移相器の位相特性の温度変化が約
１度／℃であつたのにくらべ、約1/2になる。このように、この考案による移相器では、従来
のダイオード移相器にくらべ耐電力性能が約1.4
倍に、また、従来のフエライト移相器にくらべ位
相特性の温度変化を約1/2にすることができる。なお以上は、ダイオード移相器としてハイブリ
ツド結合形ダイオード移相器を、また、フエライ
ト移相器として、メアンダライン形フエライト移
相器について説明したが、この考案は、これに限
らず、他の形式のダイオード移相器、およびフエ
ライト移相器を用いて構成してもよい。さらに、フエライト移相器は、磁化用導線に流
す電流の駆動方法によつては、フエリ磁性体１を
特定の大きさに磁化して基準状態とし、フエライ
ト移相器の基準位相を所要の値に設定し、移相器
全体の位相調整に使うことができるのは、もちろ
んである。以上のように、この考案による移相器では、最
も移相量の大きい単ビツト移相器をフエライト移
相器で、その他の小移相量の単ビツト移相器をダ
イオード移相器で構成することにより、従来のダ
イオード移相器より耐電力性能が優れ、かつ従来
のフエライト移相器より温度特性の優れた移相器
を得ることができる。さらに、フエライト移相器の駆動方法によつて
は、移相器の位相調整を兼ねた位相制御を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のメアンダライン形フエライト移
相器の構造図、第２図は第１図のAA断面図、第
３図は従来の４ビツトハイブリツド結合形ダイオ
ード移相器の構造図、第４図は単ビツト移相器の
動作説明のためのブロツク図、第５図はこの考案
による移相器の構造図である。図中、１はフエリ磁性体、２は地導体、３はメ
アンダライン、４は磁化用導線、５は金属基台、
６は誘電体基板１、７は誘電体基板２、８は主線
路、９はブランチライン形3dBハイブリツド結合
器、１０は反射波位相変換回路用線路、１１は金
ワイヤ、１２はPINダイオード、１３はバイアス
用低インピーダンス線路、１４はバイアス用高イ
ンピーダンス線路、１５は入出力線路、１６は
DCブロツク用コンデンサ、１７は反射波位相変
換回路である。なお、図中、同一あるいは相当部
分には同一符号を付して示してある。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数の単位移相器から成り、マイクロ波の位相
をデイジタル的に制御するデイジタル移相器にお
いて、最も移相量の大きい単位移相器をフエライ
ト移相器で、その他の小移相量の単位移相器をダ
イオード移相器で構成したことを特徴とする移相
器。