JPS63161701A - マイクロ波スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の属ｊる技術分野 本発明はマイクロ波集積回路におけるスイッチの低消費
電力化に関するものである。

（２）従来の技術とその問題点 従来のマイクロ波スイッチの例を第３図に示す。

第３図において、１は入力端子、２は出力端子、３は入
出力を結ぶ伝送線路、４はダイオード、５はチョークコ
イル、６はバイアス端子である。バイアス端子６に負の
電圧を印加すると、ダイオード４は逆バイアス状態すな
わちＯＦＦとなり、入力端子１からのマイクロ波は出力
端子２へ通過する。

また、バイアス端子６に正の電圧を印加すると、ダイオ
ード４は順バイアス状態すなわちＯＮとなり、端子１か
らのマイクロ波は端子１へ反射する。このように、バイ
アス電圧により通過／反射を切り替えることができる。

しかしながら、反射モードの時には、ダイオードに順方
向電流を流す必要があるため、消費電力が大きいという
欠点があった。

（３）発明の目的 本発明の目的は、この欠点を除去し、低消費電力のマイ
クロ波スイッチを提供することにある。

（４）発明の構成 （４−１）発明の特徴と従来の技術との差異本発明のマ
イクロ波スイッチは、ダイオード。

線路及びスタブで構成され、ダイオードに逆方向電圧を
印加し、この電圧の値でマイクロ波を切り替えることを
特徴とする。ダイオードには順方向電流を流さないため
、消費電力が極端に小さく、従って、放熱の心配もない
ことが従来の回路と異なる点である。

（４−２）実施例 第１図は本発明の実施例であり、第１図において、１は
入力端子、２は出力端子、３は入出力を結ぶ伝送線路、
４はダイオード、５はチラークコイル、６はバイアス端
子、７は開放スタブ、８は有限長線路である。

次に動作を説明する。

バイアス端子６に負の電圧ｖｌを印加したときのダイオ
ード４の接合容量をＣ，ｌとすると、このときのダイオ
ード４のインピーダンスは１／ｊωＣ４１である。

一般に、特性インピーダンスＺｏ、電気長θ。

の有限長線路を２端子対網とみなしたときのに行列（Ｆ
行列ともＡＢＣＤ行列ともいう）は、である、これにイ
ンピーダンス１　／　ｊωＣｊ　ｌのダイオード４が接
続しているので、 １、□＝ｊωＣｊ　ｌ　’　Ｖ　１１ｕＬ　　　’−”
−”−’−’・（２）である０式（２）を（１）に代入
し、ｖｉとＩ　ｉｎの比を求めると、 となる。そこで、ｃｏｓθ。−ωＣｊ、Ｚｏｓｉｎθ。

＝０すなわち、 となるように、電気長θ。を設定しておけば、伝送線路
３からこの線路８を見たインピーダンスＺ　ｉｎは零と
なる。すなわち、バイアス端子６に負の電圧ｖ１を印加
したときには、伝送線路３は線路８との交点で短絡（接
地）されたことになり、端子１からのマイクロ波は端子
１へ反射する。

次に、バイアス端子６にｖｌとは異なる負の電圧Ｖ！を
印加したときのダイオード４の接合容量をＣｊｔとする
と、このときのダイオード４のインピーダンスは１　／
　ｊωＣｊＺである０式（３）と同様に、伝送線路３か
らこの線路８を通して見たダイオードのインピーダンス
Ｚ　ｉ’ｅ求めると、となる。そこで、このインピーダ
ンスと等量逆符号のインピーダンスをもつスタブ７を並
列に接続しておけば、ダイオード４．線路８．スタブ７
は全体で並列共振状態すなわち非常に高いインピーダン
スとなる。一般に、特性インピーダンスＺい電気長θ、
の開放スタブの端子インピーダンスＺｌｔは、 であるので、これが式（５）と等量逆符号となるには、
Ｚ−ｔ−Ｚ五、すなわち、 であればよい、この式に式（４）を代入してθ、を求め
ると、 となる。従って、スタブ７の電気長θ３を式（７）の値
に設定しておけば、ダイオード４．線路８．スタブ７か
らなる並列インピーダンスＺ（、、Ｚ□／（Ｚｔｌｌ十
Ｚ□）は無限大となり、端子１からのマイクロ波は端子
２へ通過する。

例えば、線路インピーダンスとダイオード接合容量を具
体的に実現可能な値、 Ｚ、＝５０Ω、　Ｚ、＝５０Ω Ｃ＝＋＝１ｐＦ、　　Ｃ；２＝２ｐＦ の場合、信号周波数Ｉ　ＧＨｚに対して式（４）１式（
７）を満たす電気長はそれぞれ、 θ。＝１７．４４°、　θ、＝７５．３０゜となる。

このように第１図の回路では、線路８とスタブ７の電気
長を適当に設定しておけば、逆バイアス電圧を変化させ
ることにより、通過／反射を切り替えることができる。

第２図は、第１図に示した本発明実施例を応用したマイ
クロ波単極双投切り替え器である。第２図において、２
０は入力端子、２１．２２は出力端子、２３、２４は本
発明スイッチ、２５．２６は１／４波長線路、２７．２
８はバイアス端子、２９は分岐点である。

バイアス端子２７に負の電圧ｖＩを印加し、バイアス端
子２８に負の電圧■２を印加したときには、スイッチ２
３が短絡となり、分岐点２９から左を見たインピーダン
スは無限大となり、端子２０からのマイクロ波は端子２
２へ通過する。これとは逆に、バイアス端子２７に負の
電圧ｖ２を印加し、バイアス端子２８に負の電圧■、を
印加したときには、スイッチ２４が短絡となり、分岐点
２９から右を見たインピーダンスは無限大となり、端子
２０からのマイクロ波は端子２１へ通過する。すなわち
、本回路は単極双投切り替え器として動作する。

（５）発明の詳細 な説明したように、本発明マイクロ波スイッチはダイオ
ードに順方向電流を流さず、２値の逆バイアス電圧を切
り替えてスイッチング動作を行うため、消費電力が極端
に少ない。従って、ダイオードからの発熱も殆どない。

ゆえに、本発明マイクロ波スイッチは、低消費電力・（
１発熱が要求される人工衛星に搭載されるマイクロ波機
器の切り替えに効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明マイクロ波スイッチの実施例を示す構成
図、第２図は本発明マイクロ波スイッチの応用例を示す
構成図、第３図は従来のマイクロ波スイッチの例を示す
構成図である。 １・・・マイクロ波入力端子、　２・・・マイクロ波出
力端子、　３・・・伝送線路、　４・・・ダイオード、
５・・・チョークコイル、　６・・・バイアス端子、７
・・・スタブ、　８・・・線路、　２０・・・マイクロ
波入力端子、　２１．２２・・・マイクロ波出力端子、
２３、２４・・・マイクロ波スイッチ、　２５．２６・
・・１／４波長線路、　２７．２８・・・バイアス端子
、２９・・・分岐点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロ波集積回路の伝送線路上の１点にスタブが並列
   接続され、同点に別の有限長線路が並列接続され、その
   有限長線路のもう一方の端子にダイオードが接続され、
   そのダイオードに直流逆バイアスが印加されるように構
   成されるとともに、この逆バイアス電圧は２値に制御さ
   れ、一方のバイアス値のとき前記伝送線路から前記有限
   長線路をみたインピーダンスが零または該伝送線路の特
   性インピーダンスに比べて非常に低い値となるように該
   有限長線路の長さが設定され、他方のバイアス値のとき
   前記伝送線路から前記有限長線路をみたインピーダンス
   と該伝送線路から前記スタブをみたインピーダンスが並
   列共振または該伝送線路の特性インピーダンスに比べて
   非常に高い値となるように前記スタブの長さが設定され
   たことを特徴とするマイクロ波スイッチ。