TWI282186B - Phase shifter - Google Patents
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Description
1282186 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關移相器。 【先前技術】 例.如在日本特開200 1 - 1 968〇4號公報(專利文獻1 ) 中揭示有以下所述的移相器。亦即,具備外導體及收納於 外導體内部的2個内導體,且上述2個内導體是由分別連 接至2個端子的2個固定内導體及可變内導體所構成,可 變内導體具有折返成U字狀的形狀,一面可確保與固定 内導體的高頻性的連接,一面可滑動。專利文獻1所示的 移相器爲使可變内導體滑動,使阻抗變化的機械式,因此 動作低速。 又,於日本特開平7-99425號公報(專利文獻2 )的 實施例1中揭示有圖2 7所示的移相器。 圖27所示的移相器2000包含: 具有輸入端子 2005 的 SPDT ( Single Pole Double Throw )開關 200 1 ;及 連接於SPDT開關200 1與端子2006的LPF ( Low Pass Filter ) 2002 ;及 連接於SPDT開關200 1與端子2007的HPF ( High Pass Filter ) 2003 ;及 於端子 2008與 LPF2002連接,於端子 2009與 HPF2003連接,且具有輸出端子2010的SPDT開關2004。 1282186 (2) 圖28是表示移相器2000所含之LPF2002的電路圖。 圖28所示的LPF2002包含:感應器L271及L272,電容 器 C271 ,電阻 R271 〜R273 ,FET ( Field Effect
Transistor ) F27 1〜F2 73,閘極偏壓端子201 1。並且,端 子2006及2008是與圖27所示者相同。FETF271的源極 會被連接至端子2006,汲極會被連接至感應器L271,閘 極會經由電阻R271來連接至閘極偏壓端子2011。一端被 連接至FETF271的汲極之感應器L271的另一端會被連接 至感應器 L272及電容器C271。一端被連接至感應器 L271及電容器C271之感應器L2 72的另一端會被連接至 FETF2 72的源極。一端被連接至感應器L271及感應器 L272之電容器C271的另一端會被連接至FETF273的源 極。FETF2 73的閘極會經由電阻R2 73來連接至閘極偏壓 端子201 1,汲極會被接地。FETF2 72的閘極會經由電阻 R272來連接至閘極偏壓端子201 1,汲極會被連接至端子 200 〇 爲了說明移相器2000的動作,首先說明LPF2002的 動作。FETF271〜F273是藉由閘極偏壓端子2011的電壓 來共通控制。亦即,FETF271〜F2 73會皆取ON或OFF的 狀態。 圖29(a)是表示FETF271〜F273皆形成ON時之 LPF2002的等效電路,亦即 LPF2002a。當 FETF271〜 F2 73皆爲ON時,FETF27 1〜F2 73理想上在等效電路中可 省略。因此,LPF2002a包含感應器L271及L272,及電 1282186 (3) 容器C271。在此,感應器L271及L272會被串聯於端子 2006及端子2008之間。並且,電容器C271會被連接至 感應器L271及L2 72的連接點,其另一端會被接地。而 且,感應器L271,L272及電容器C271是與圖28所示者 相同,端子 2006及 2008是與圖 27所示者相同。 LPF2002a的電抗部是以感應器L2 7 1及L2 7 2來構成,電 納部是僅以電容器C271來構成。 又,圖 29(b)是表示 FETF271〜F273皆形成 OFF 時之LPF2002的等效電路,亦即LPF2002b。當FETF271 〜F273皆爲OFF時,FET可想像爲具有特定電容的電容 器,因此在等效電路中FET爲電容器。在圖29 ( b )中, LPF2002b包含:感應器L271及L272,電容器C271,電 容器L27U〜F273 a。又,感應器L271,L272及電容器 C271是與圖28所示者相同,電容器F271a〜F2 73 a是對 應於圖28所示的FETF271〜F2 73之電容器,端子2006 及2008是與圖27所示者相同。在此,電容器F271a,感 應器L2 71,L272及電容器F272a是以此順序來串聯於端 子2006及端子2008之間。又,於感應器L271及L272 的連接點連接電容器C271,另一端會被連接至電容器 F273a。一端被連接至電容器C271之電容器F273a的另一 端會被接地。LPF2002b的電抗部是以感應器L271,L272 及電容器 F271a及 F272a來構成,電納部是以電容器 C271及電容器F2 73 a來構成。 其次,比較圖29(a)所示的LPF2002a及圖29(b) 1282186 (4) 所示的LPF2002b。 LPF2002b的電抗部是在LPF2002a的 電抗部追加對應於FETF271及F2 72的電容器F271a及 F2 72 a者。又,LPF2002b的電納部是在LPF2002a的電納 部追加對應於 FETF2 73的電容器 F2 7 3 a者。因此, LPF2002a及L P F 2 0 0 2 b的規格化電抗及規格化電納相異。 .根據FET的開關動作來製作出此規格化電抗及規格化電 納相異的2狀態,藉此可取得2個相異的LPF2 002的移 相量。雖未圖示,但在圖27所示的HPF200 3中亦含FET ,與LPF2002同樣的,可根據該FET的開關動作來取得 相異的2個移相量。由於移相器2000的移相量是根據 LPF2002的移相量與HPF2003的移相量來決定,因此就 算是移相器200 0全體,還是可以根據FET的開關動作來 取得相異的移相量。例如,在專利文獻2的實施例1中, 若將構成元件設計成藉由LPF2002所取得的2個移相量 能夠成爲- 67.5°及- 22.5°,以及藉由HPF2003所取得的2 個移相量能夠成爲2 2 · 5 °及 6 7 · 5 °,則可以1個移相器 2000來實現45°與90°的切換。但,在此移相器2000所 取得的移相量爲離散性,無法連續性地使移相量變化。 又,於特開平7-9942 5號公報(專利文獻2 )的實施 例2中揭示有圖3 0所示的移相器。圖3 0所示的移相器 3000包含分別連接至輸入端子3003及輸出端子3004的 LPF3001 及 HPF3002。亦即,LPF3001 及 HPF3002 是互相 並列。 LPF3001包含:感應器L291,L292,及可變電容元 1282186 (5) 件C291〜C293。可變電容元件C291,感應器L291及 L292,可變電容元件C292是以此順序來串聯於輸入端子 3 003及輸出端子3 004之間。又,可變電容元件C293會 被連接至感應器L291及L2 92的連接點,其另一端會被 接地。 HPF3002包含:感應器L293,及可變電容元件C294 〜C296。可變電容元件C294,C295是以此順序來串聯於 輸入端子3 003及輸出端子3 004之間。又,感應器L293 會被連接至可變電容元件C2 94及C295的連接點,其另 一端會被連接至可變電容元件C2 96。一端被連接至感應 器L2 93的可變電容元件C296的另一端會被接地。 利用圖31來説明圖30所示之移相器3 000的動作原 理。在圖3 1中是以圓的中心角來表示移相量,以從圓的 中心延伸至圓周方向的向量來表示信號成分。在圖31中 ,信號成分3010是表示LPF3001的通過移相量爲- 45。時 通過 LPF3 00 1的信號成分,信號成分3011是表示 HPF3002的通過移相量爲45°時通過HPF3002的信號成 分。在圖31中,移相器3 00 0的通過移相量0是表示藉由 信號成分3010與信號成分3011的向量合成所取得者。亦 即,不針對LPF3001及HPF3002的各個移相量來使變化 ,而是使該等的輸出入阻抗變化,藉由向量合成來決定移 相器3000的通過相位量0。又,爲了不使移相器3〇〇〇的 輸出入阻抗從50Ω變化,而調整LPF3001及HPF3002的 輸出入阻抗。藉由如此的動作原理,可在根據LPF 3 00 1 1282186 (6) 及HPF3002的移相量及信號成分3010及3011所決定的 特定範圍中取得所期望的移相量。有關詳細說明會往後敘 述。 又,特開平11-1 6 83 54號公報(專利文獻3 )中揭示 有以下所示的移相器。亦即,在2個FET的汲極與源極 間分別連接感應器或電容器,在上述FET的閘極施加開 啓電壓時,會原封不動地將從上述FET的汲極所輸入的 信號予以由FET的源極輸出。另一方面,在上述FET的 閘極施加夾斷電壓時,FET會形成關閉狀態,上述輸入信 號會通過上戶感應器或電容器。此專利文獻3中所述的移 相器是藉由組合2個FET的ON或OFF的狀態來使通過 相位變化成4種。但,此變化爲離散性,非連續性使移相 量變化。 又,於特開2000-3 1 5 902號公報(專利文獻4 )中揭 示有如以下所示的移相器。 亦即,具備: 導體線路,其係形成於第1陶瓷基板上;及 金屬膜,其係形成於第2陶瓷基板上,成爲接地面; 及 液晶 樹脂複合體,其係在使導體線路與上述金屬膜 呈對向的狀態下配置於上述両基板間,由樹脂及分散於該 樹脂中的液晶所構成。 本專利文獻4中所述的移相器雖可藉由控制電壓來使 液晶樹脂複合體的介電常數變化,使移相量變化,但會 -10- 1282186 (7) 有控制電壓高的缺點。 又,於美國專利第48 3 7 5 3 2號公報(專利文獻5 )中 揭示有如圖32所示的移相器。此美國專利的移相器4000 是藉由串聯複數個單位元件來構成,該單位元件是由:串 聯的2個感應器,及一端會被連接至該感應器的連接點, 另一端會被接地的可變電容元件所構成。亦即如圖32所 示包含:連接至輸入端子Q0的單位元件的部份S-1,及 於連接點Q1連接至部份S-1的部份S-2,及·· •連接 至未圖示的部份S- ( n-1 )且連接至輸出端子Qn的部份 S-n。在單位元件的第1段的部份S-1中,於輸入端子Q0 與連接點Q 1之間,感應器L 1 a及感應器L 1 b會被串聯, 可變電容元件C1會被連接至感應器Lla及Lib的連接點 ,其另一端會被接地。同樣的,在單位元件的第2段的部 份S_2中,於連接點Q1及Q2之間,感應器L2a及L2b 會被串聯,可變電容元件C2會被連接至感應器L2 a及 L2b的連接點,其另一端會被接地。在單位元件的最終段 的部份S-n中’於未圖示的連接點Q ( n_l )與輸出端子 Qn之間,感應器L na及Lnb會被串聯,可變電容元件 Cn會被連接至感應器Lna及Lnb的連接點,其另一端會 被接地。又,移相器4000更包含··偏壓用感應器L3U, 及偏壓用電容器C3 1 1 ’且於輸出端子Qn與接地之間,偏 壓用感應器L3 11與偏壓用電容器C311會被串聯,偏壓 用感應器L311與偏壓用電容器C311的連接點會形成偏 壓電壓輸入端子4003。 -11 - 1282186 (8) 更具體而言,各感應器Lia及Lib(i爲l〜n的整數 )的電感會相等,分別以L/2來表示。各可變電容棄子 Ci的電容會被同等調整,以 C來表示。此刻,移相器 4 0 0 0的特性阻抗Z。是以以下的式子來表示。亦即,特性 阻抗Z。是形成可變電容元件Ci的電容C的函數。但, 因爲只有根號中的分母會變動,所以特性阻抗會變化。
由於特性阻抗的變化會造成阻抗的失配(miss match ),導致移相器產生通過損失,因此最好不會有變化。在 專利文獻5中,以單位元件 段來構成移相器4000時, 由於必須使可變電容元件C 1的静電電容大幅度變化,因 此特性阻抗會大幅度變動,因此阻抗的失配會增大,但可 藉由多段化來縮小各單位元件之可變電容元件Ci的静電 電容的調整程度,因此可抑止阻抗失配。更理想是若使段 數接近無限大,則通過損失會趨近零,但實際上段數爲有 限,通過損失會某程度存在。因此傳送效率會惡化。 目前有圖1所不的天線應用存在。圖1所不的天線應 用例如爲小型天線,由形成於半導體基板I 4上的陣列天 線區塊1 1,毫米波電路區塊1 2及邏輯電路區塊】3所構 成。陣列天線區塊1 1含複數個天線1 1 a。圖2是表示各 個天線1 1 a的構成。天線1 1 a會依次串聯受信部2 1 ’減 衰器A21及移相器S21。在受信部21所接受的信號會在 -12- 1282186 (9) 減衰器A21被減衰,藉由移相器S21來調節移相量,且 輸出至圖1所示之毫米波電路區塊12内的信號合成部22 。信號合成部22會合成陣列天線區塊1 1上的所有天線的 輸入信號,例如將信號輸出至毫米波電路區塊1 2内未圖 示的復調器。 在圖1所示的天線應用中,低電壓驅動,連續移相變 化及高速移相變化的條件會被求取,但上述專利文獻1〜 4中所述的移相器並非符合所有的條件。專利文獻5的移 相器4000雖會實現低電壓驅動,連續移相變化,及高速 移相變化,但如上述,隨著移相量的變化,特性阻抗也會 變化,因此傳送效率會惡化。 【專利文獻1】特開200 1 - 1 96804號 【專利文獻2】特開平7-99425號 【專利文獻3】特開平1 1 - 1 683 5 4號 【專利文獻4】特開2000-3 1 5 902號 【專利文獻5]美國專利第4 83 75 3 2號 【發明內容】 (發明所欲解決的課題) 如以上所述,本發明的目的是在於提供一種符合低電 壓驅動,連續移相變化及高速移相變化的條件,且傳送效 率佳的移相器。 又,本發明的另一目的是在於提供一種付合低電壓驅 -13- (10) 1282186 動,連續移相變化及高速移相變化的條件,且阻抗整合可 能之新穎構成的移相器。 (用以解決課題的手段) 本發明之第1形態的移相器係具備: 移相部’其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控制部,其係將控制信號輸出至上述移相部,該控制 信號係使上述第1可變電容元件及上述第2可變電容元件 的靜電電容連續地變化。 若使含於電抗部及電納部雙方的可變電容元件連續變 化,則移相量的連續變亦可能。又,該等的元件可形成於 半導體上,低電壓驅動及高速應答性也會被實現。又,亦 可藉由調整2個可變電容元件來抑止阻抗的變化。亦即, 可使傳送效率提高。 又,上述控制部可輸出更符合將下式保持於一定的條 件之控制信號,
(X爲上述電抗部的電抗,B爲上述電納部的電納)。 藉由將阻抗Z 〇保持於一定,可使通過損失接近零。 又,上述控制部可同時控制上述第1可變電容元件及 -14- (11) 1282186 上述第2可變電容元件。 本發明之第2形態的移相器係具備: 移相部’其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控制部’其係將控制信號輸出至上述移相部; 上述移相部會被複數串聯。 若使含於電抗部及電納部雙方的可變電容元件連續變 化’則移相量的連續變亦可能。又,該等的元件可形成於 半導體上,低電壓驅動及高速應答性也會被實現。又,亦 可藉由調整2個可變電容元件來抑止阻抗的變化。亦即, 可使傳送效率提高。又,可藉由移相部的多段化來降低對 各移相部的控制之負擔。 又,上述控制部可輸出將下式保持於一定的控制信號
(X爲上述電抗部的電抗,B爲上述電納部的電納)。 又,上述控制部可同時控制上述第1可變電容元件及 上述第2可變電容元件。 本發明之第3形態的移相器係具備: 移相部,其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及. -15- (12) 1282186 控制部’其係將控制信號輸出至上述移相部; 上述控制部會輸出: 對上述第1可變電容元件之第1控制信號;及 對上述第2可變電容元件之第2控制信號,該第2控 制信號與上述第1控制信號各獨立。 若使含於電抗部及電納部雙方的可變電容元件連續變 化,則移相量的連續變亦可能。又,該等的元件可形成於 半導體基板上,低電壓驅動及高速應答性也會被實現。又 ,亦可根據第1及第2控制信號來調整2個可變電容元件 ,藉此來抑止阻抗的變化。亦即,可使傳送效率提高。 又,上述控制部可輸出將下式保持於一定的控制信號
(X爲上述電抗部的電抗,B爲上述電納部的電納)。 本發明之第4形態的移相器係具備: 移相部,其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控制部,其係將控制信號輸出至上述移相部; 上述第1可變電容元件及上述第2可變電容元件會以 所定的電容比來構成, 上述控制信號會共通於上述第1可變電容元件及上述 第2可變電容元件。 -16- 1282186 若使含於電抗部及電納部雙方的可變電容元件連續變 化,則移相量的連續變亦可能。又,該等的元件可形成於 半導體基板上,低電壓驅動及高速應答性也會被實現。又 ,以所定的電容比來構成第1可變電容元件及第2可變電 容元件,藉此可使用共通的控制信號,移相器全體的控制 容易。又,亦可根據控制信號來調整2個可變電容元件, 藉此來抑止阻抗的變化。亦即,可使傳送效率提高。 又,上述控制部可輸出將下式保持於一定的控制信號
(X爲上述電抗部的電抗,B爲上述電納部的電納)。 又,上述所定的電容比可根據上述第1可變電容元件 及上述第2可變電容元件的面積比來決定。 又,本發明之第1〜第4形態的移相器中,上述控制 部亦可控制成使第1可變電容元件及第2可變電容元件的 静電電容變化於同一方向。 又,本發明之第1〜第3形態的移相器中,上述控制 部可輸出更符合在使第2可變電容元件的静電電容増加時 第1可變電容元件的静電電容也會増加的條件之控制信號 。藉由進行如此的控制,有時可使阻抗整合。 又,本發明之第1〜第4形態的移相器中,上述控制 部可輸出更符合在使移相器的通過移相量増大時第1可變 電容元件及第2可變電容元件的静電電容也會一起増加的 -17- (14) 1282186 條件之控制信號。藉由進行如此的控制,有時可使阻抗整 合,實現所望的移相量。 (發明的效果) 若利用本發明,則可提供一種符合低電壓驅動’連續 移相變化及高速移相變化的條件,且傳送效率佳的移相器
C 又,本發明可提供一種符合低電壓驅動,連續移相變 化及高速移相變化的條件,且阻抗整合可能之新穎構成的 移相器。 【實施方式】 (發明的構想) 由於專利文獻5所述的移相器4000僅使電納部變化 ,因此會有特性阻抗變化的問題。所以在此針對電抗部也 使用可變元件時進行檢討。若以式子來表示,則會形成如 以下的式(2 )。
在此,L爲電抗部的電抗,C爲電納部的電納,箭頭 是表示可變元件。如此,在決定特性阻抗ZG之式的根號 内的分母會出現可變電容元件的静電電容,在分子會出現 可變電感元件的電感,因此可藉由調整可變電容元件的静 -18- 1282186 (15) 電電容及可變電感元件的電感來將特性阻抗Z〇保持於一 定値。 圖3是表示根據上述的構想之移相器的電路圖。圖3 所示的移相器是包含:分別構成電抗部的可變感應器L3 1 〜L35,及分別構成電納部的可變電容器C31〜C34。可變 感應器L31,L32,L33,L34及L35是以此順序來串聯於 輸入端子31及輸出端子32之間。又,於可變感應器L31 及L32的連接點,可變電容器C31的一端會被連接,可 變電容器C31的另一端會被接地。又。於可變感應器L3 2 及L33的連接點,可變電容器C32的一端會連接,可變 電容器C32的另一端會被接地。又,於可變感應器L33 及L34的連接點,可變電容器C33的一端會連接,可變 電容器C33的另一端會被接地。又,於可變感應器L34 及L35的連接點,可變電容器C34的一端會連接,可變 電容器C3 4的另一端會被接地。又,圖3所示之移相器的 段數(在此是相當於電納部的數量)會形成4段,但此爲 一例’亦可爲別的段數。由於圖3所示的移相器是在電抗 部與電納部的雙方存在可變元件,因此只要以能夠符合式 (2 )的方式來控制電抗部及電納部,便可在不使特性砠 抗變化的情況下使移相量變化。但,實際上只有可變感應 器爲需要機械性動作的元件才能夠實現,無法使用於圖1 所示的天線應用。 因應於此,本發明會利用圖4 ( a )〜(d )所示的原 理。在圖4(a)〜(d)中,可變電感器爲置換成電感量 -19- 1282186 固定的感應器及可變電容器。首先’在圖4(a)中顯示 有電感L41的感應器L4 1。在特定的頻率中,圖4(a)的 感應器L4 1可以圖4 ( b )所示的等效電路來表現。亦即 ,在圖4 ( b )中,感應器L42及電容器C4 1會以此順序 來串聯。 圖.4 ( c )是將圖4 ( a )的感應器置換成可變感應器 者。亦即,在圖4(c)中顯示有可變感應器L43。與在圖 4(a)及(b)所述的關係同樣的,在特定的頻率中’圖 4(c)的可變感應器可以圖4(d)所示的等效電路來表 現。亦即,在圖4 ( d )中,感應器L44及可變電容器 會以此順序來串聯。 此刻,若圖4 ( a )及(b )爲等效,則以下所示的式 (3 )會成立,若圖4 ( c )及圖4 ( d )爲等效’則以下所 示的式(4 )會成立。 C41 = ω2(Ζ42 — Z41)
在此,C41爲電容器C41的電容,C42爲電容器C42 的電容,L41爲感應器L41的電感’ L42爲感應器L42的 電感,L43爲感應器L43的電感,L44爲感應器L44的電 感,ω爲特定頻率的角頻率,箭頭是表示可變元件的静電 電容或電感。 - -20- 1282186 (17) 如此’在特定的頻率中,可變感應器可置換成固定的 感應器及可變電容器。若利用此原理,則可將所有的元件 形成於半導體基板,因此可形成高速應答性及低電壓驅動 ,且可謀求阻抗整合。亦即,可使傳送效率提升。 (.發明的基本槪念) 其次,根據以上所述之本發明的構想來說明本發明的 基本槪念。 圖5是表示本發明的基本槪念之移相器的電路圖。如 圖5所示,本發明的移相器是藉由串聯複數個單位元件 來構成。亦即,以一點虛線所圍繞的單位元件a,單位元 件b · · · •單位元件η ( η爲自然數)會以此順序來串 聯於輸入端子5 1與輸出端子5 2之間。 並且,單位元件a包含:可變電容器C51a,C52a及 Cv51a,及感應器L51a,L52a。在此,可變電容器C51a, 感應器L51a 可變電容器C52a及感應器L52a會構成電 抗部,在輸入端子5 1與單位元件b之間以該順序來串聯。 而且,在感應器L51a及可變電容器C52a的連接點,可變 電容器Cv51a的一端會被連接,可變電容器Cv51a的另 一端會被接地。可變電容器C v 5 1 a會構成電納部。同樣的 ,單位元件b包含:可變電容器C51b,C52b及Cv5]b, 及感應器L51b及L52b。在此,可變電容器C51b,感應 器L51b,可變電容器C52b及感應器L52b會構成電抗部, 在單位元件a與未圖示的單位元件c之間以該順序來串聯。 -21 - 1282186 (18) 而且,在感應器L51b及可變電容器C52b的連接點’可 變電容器Cv51b的一端會被連接,可變電容器Cv51b的 另一端會被接地。可變電容器Cv5 lb會構成電納部。以下 同樣重複的,單位元件η包含:可變電容器C51n ’ C52n 及051η,及感應器L51n及L52n。在此,可變電容器 C51n,感應器L51n,可變電容器C52n及感應器L52n會 構成電抗部,在未圖示的單位元件(n-1 )與輸出端子52 之間以該順序來串聯。又,感應器L5 1 η及可變電容器 C52n的連接點,可變電容器Cv51ri的一端會被連接,可 變電容器Cv5 In的另一端會被接地。可變電容器Cv5 In 會構成電納部。 在圖 5中,可變電容器C51a,C52a,C51b,C52b, • · ·〇51η及C52n皆爲相同的可變電容元件,其電容的 可變域亦皆爲相同。又,感應器L51a,L52a,L51b,L52 b,· · · L5 1n及L5 2n的電感皆爲相同。又,可變電容 器 Cv51a,Cv51b,· · .Cv51(n-1)及 Cv51n 皆爲相同 的可變電容元件,其電容的可變域皆爲相同。 在圖5所示的移相器中,若0爲移相量,B爲電納部 的電納,X爲電抗部的電抗,Z〇爲阻抗,則移相量0的決 疋條件爲式(5)所示,阻抗整合的條件爲式(6)所示。 ⑶ B - 1X + BX: ^ = tan--;-— 2(\-BX) -22- 1282186 (19) 並且,在式(5)及式(6)中,χ及b爲以下 X-2 (jwL+l/jojC) B = ω C v 而且 ’ L 爲感應益 L5la, L52a, L51b, L52b L51n或L52n的電感,C爲可變電容器C51a, C51b,C52b,· · .C5ln 或 C52n 的電容,Cv 爲 谷器 Cv51a,Cv51b,· . .Cv51(n-1)或 Cv51n 本發明是以能夠符合該兩個的條件之方式來使 變化即可。亦即,必須要調整C及Cv。如此一來 阻抗的整合,傳送效率會變佳。 在此,著眼於以圖5的點線所圍繞的電路5 3 路53中’可變電容器C52a,感應器L52a,可變 C 5 1 b及感應器L 5 1 b會以此順序來串聯。因此,在 電路中可整合成與串聯可變電容器C52a及C51b 的可變電容器。同樣的,感應器L52a及L51b在實 路中可整合成具有與串聯感應器L52a及L51b者等 感之感應器。藉此,可減少電路内的零件數量,可 器形成更小型且更便宜。此零件數量的削減並非只 橫跨單位元件a與單位元件b的電路5 3,其他部 適用。亦即,橫跨單位元件b與未圖示的單位元件 路亦可能’橫跨未圖示的單位元件(η-l )與單位 的電路亦可能。 示。 C52a, 可變電 的電容 B及X 會取得 。在電 電容器 實際的 者等效 際的電 效的電 使移相 適用於 分亦可 c的電 元件η •23- 1282186 (20) 圖6是表示最大限度削減圖5之移相器的零件數量時 的電路。圖5所示的移相器與圖6所示的移相器爲等效。 圖6所示的移相器包含:可變電容器C51a,C62,· · · 及 C52n,可變電容器 Cv51a, Cv51b, · . ·及 Cv51n, 感應器L51a,L62,· ·.及L52n。並且,可變電容器 C51a 及 C52n,可變電容器 Cv51a,Cv51b, · · ·及 C v 5 1 η,感應器L 5 1 a及L 5 2 η是與圖5所示者相同。點線 部分所示的電路63爲圖5之電路53的等效電路。在電路 63中,與串聯可變電容器C52a及C51b者相等的可變電 容器C62及與串聯感應器L52a及L51b者相等的感應器 L62會被串聯。在此,藉由可變電容器C51a與感應器 L5 la來構成電抗部,藉由可變電容器Cv5 la來構成電納 部,該等會被串聯。又,藉由可變電容器C62及感應器 L 62來構成電抗部,藉由可變電容器Cv5 lb來構成電納部 ,該等會被串聯。以下同樣,電抗部與電納部會被串聯。 並且,在圖6所示的移相器中,以下的兩式會成立。 χ-j ω L+l / ( j ω C) B = C v 在此’ x爲電抗部的電抗,B爲電納部的電納,ω爲 角頻率,L爲感應器L62的電感,C爲可變電容器c 62的 電容,Cv爲Cv51a〜Cv51n的其中任一電容。 同樣的,在此圖6所示的移相器中,亦以能夠符合式 -24- 1282186 (21) (5 )及(6 )所示的條件之方式來使B及X變化即可。 亦即,必須要調整C及Cv。如此一來會取得阻抗的整合 ,傳送效率會變佳。 (與先前技術的差異) 在先前技術欄中所述的各移相器與本發明在發明構想 欄及基本槪念欄所述事項有極大的差異。但,在以往的移 相器中存在與本發明的移相器及電路的一部份共通者。因 此’若該當技術者能夠組合以往的移相器的電路,則或許 可由此來思及本發明。例如,組合專利文獻2的實施例2 之移相器的電路與專利文獻5之移相器的電路。但,組合 該2個移相器的電路本身完全無必然性,組合本身亦有其 困難性。以下,詳細說明其理由。 首先,針對專利文獻2的實施例2所述的移相器來進 行説明,該移相器在電抗部及電納部中含可變電容器的點 與本發明的移相器共通。又’該專利文獻2的移相器的構 成及動作原理爲圖30及圖31所示,在此說明有關圖30 所示的移相器3000的移相量β與該移相器3000内的可變 電容元件的控制之關係。 在此,移相器3000中所含之LPF3001的通過移相量 Θ L是例如固定成45 ° ’ LPF3002的通過移相量0 η是例 如固定成-4 5 °,使該等變動的情況完全未檢討。又,移 相器3 000全體的阻抗是例如被固定成5〇 Ω。然後,決定 在移相器3 000取得之所期望的移相量0。如此一來,根 -25- 1282186 (22) 據圖31所示的動作原理來求取LPF3001的輸出入阻抗ZL 及HPF3 002的輸出入阻抗ZH。又,若ZL被決定,則 LPF 3 00 1的電抗部的電抗XL及電納部的電納BL會被求 取。若XL被決定,則可決定可變電容元件C291及可變 電容元件C292的静電電容,若BL被決定,則可決定可 .變電容元件 C2 93的静電電容。與 LPF3 00 1同樣的,在 HPF 3 002中,電抗部的電抗XH及電納部的電納BH也會 被求取。若XH被決定,則可決定可變電容元件C294及 可變電容元件C295的静電電容,若BH被決定,則可決 定可變電容元件C 296的静電電容。爲了取得移相器3000 全體所望的移相量0,各可變電容元件會如以上被控制。 該移相器 3 000的特徵爲:(1 )使 LPF3 00 1及 HFP3 002本身的通過移相量固定,組合 LPF3 00 1及 HPF3002來決定移相器3000全體的移相量0, (2)爲了 使移相器3 000全體的阻抗例如固定成50 Ω,LPF3 00 1的 輸出入阻抗ZL及HFP3002的輸出入阻抗ZH會被調整。 其次,檢討有關專利文獻5所述的移相器4000。此 移相器4000含串聯的電抗部與電納部的單位元件會被複 數個串聯的點是與本發明的移相器共通。又,於電納部含 可變電容器的點亦共通。但,如先前技術欄中所述,由於 電抗部未含可變電容器,因此一定會產生阻抗的失配。有 關此點並未揭示有任何的解決對策。本專利文獻5之移相 器4 000的構成及動作原理如圖32及式(1 )先前所述。 在此,針對有關具有與本發明的移相器共通的部分, -26- 1282186 (23) 亦即將專利文獻2的實施例2所述的移相器3 0 0 0的 LPF 3 00 1適用於具有與本發明的移相器共通的部份,特別 是有關適用於專利文獻5所述的移相器4 0 0 0的問題進行 考察。亦即,若從移相器3 0 0 0僅拔出L P F 3 0 0 1,如移相 器4 0 00的構成那樣複數串聯的話,則雖看似可導出本發 明的基本槪念欄中所示之移相器(圖5 )的構成,但針對 組合來討論時,在該文獻或技術中必須揭示有對組合的動 機,上述的組合在下述的點中爲被否定者。 首先,第1,僅取出專利文獻2的移相器3 000的 LPF3 00 1來進行討論有其非合理性。移相器3 00 0若非 LPF3 00 1與HPF3 002的組合,則不會正常動作。如上述 ,僅於LPF3001,移相量爲固定,爲了固定移相器全體的 阻抗,而必須是LPF300 1 d的阻抗變化。其結果,電抗部 與電納部的可變電容器的静電電容必須使離散性變化。如 此一來,僅以LPF3001來作爲移相器者乃爲半途而廢的 電路,僅特意就此加以利用者本身有其困難性。 第2,針對阻抗整合的想法有落差。亦即,專利文獻 5的移相器4000雖指摘有關阻抗整合的問題點,但未有 解決方案。又,有關專利文獻2的實施例2之移相器 3 000的討輪對象之LPF3 00 1完全未考慮阻抗整合。如此 ,在本發明中非常重要的構想及課題的阻抗整合在所欲組 合的以往技術中未有所應解決的課題。因此’無法期待解 決在組合時阻抗整合的課題,在取此阻抗整合的觀點中並 未附有組合的動機。 -27- 1282186 (24) 第3,電抗部的電抗與電納部的電納之設計 相異。如上述,專利文獻5的移相器4000爲了 性的移相變化,而使可變電容器的靜電電容變化 獻2的移相器3000的LPF3001是爲了以能夠使 量的一方阻抗變化之方式來使可變電容器的静電 ,而有關可變電容器的調整是在完全不同的設計 行。組合彼此具有如此構成的差異者’其技術上 〇 第4,在使電抗部的電抗與電納部的電納變 生的移相量會有所差異。由上述事項可明確得知 文獻2的移相器3 000的LPF3 00 1中移相量爲固 利文獻5的移相器4000中移相量爲連續性變化 效果也會完全不同。 如以上所述,將前提,課題,構成,及效果 的移相器3 000的LPF3 00 1適用於移相器4000 妥當的動機,進行如此的組合本身亦有其困難性 組合有非困難的部分,有關如何使可變電容器的 變化的點依然不明。 (實施形態1 ) 圖7是表示本發明的第1實施形態的移相器 如圖7所示,第‘1實施形態的移相器7 0是由: 包含可變電容器 C71〜C78,可變電容器 Cv71-感應器L71〜L78 ),及控制部73所構成。並且 思想完全 實現連續 ,專利文 固定移相 電容變化 思想下進 會有困難 化時所產 ,在專利 定,在專 。因此, 完全相異 並無任何 。即使該 靜電電容 的構成。 移相部( Cv7 7 及 ,在.本實 -28- 1282186 (25) 施形態的移相器中,由於不使用電容固定的電容器,因此 可對所有的可變電容器使用根據電容器的記號之簡易表記。 可變電容器C71,感應器L71,可變電容器C72,感應器 L72,可變電容器C73,感應器L73,可變電容器C74, 感應器L74,可變電容器C75,感應器L75,可變電容器 C76,感應器L76,可變電容器C77,感應器L77,可變 電谷益C78及感應器L78是以此順序來串聯於輸入端子 71及輸出端子72之間。並且,在感應器L71與可變電容 器C72的連接點,可變電容器Cv71的一端會被連接,可 變電容器Cv71的另一端會被接地。而且,在感應器L7 2 與可變電容器C73的連接點,可變電容器Cv 72的一端會 被連接,可變電容器Cv72的另一端會被接地。又,於感 應器L73與可變電容器C74的連接點,可變電容器Cv73 的一端會被連接,可變電容器Cv73的另一端會被接地。 又’於感應器L74與可變電容器C75的連接點,可變電 容器Cv74的一端會被連接,可變電容器Cv74的另一端 會被接地。又,於感應器L75與可變電容器C76的連接 點’可變電容器Cv75的一端會被連接,可變電容器Cv75 的另一端會被接地。又,於感應器L76與可變電容器C77 的連接點,可變電容器Cv76的一端會被連接,可變電容 器Cv76的另一端會被接地。又,於感應器[77與可變電 容器C78的連接點,可變電容器Cv77的一端會被連接, 可變電容器CV77的另一端會被接地。 可變電容器C71及感應器L71,可變電容器C72及感 二 29- 1282186 (26) 應器L72,可變電容器C73及感應器L73,可變電 C74及感應器L74,可變電容器C75及感應器L75’ 電容器C76及感應器L76,可變電容器C77及感應器 可變電容器C 7 8及感應器L 7 8會分別構成電抗部 且,可變電容器Cv71〜Cv77會分別構成電納部。1 抗部會與1個電納部串聯。 可變電容器C71及C78爲相同的可變電容元件 電容(以下在本實施形態中爲C1所示)的可變域亦 同樣的,可變電容器C72〜C77爲相同的可變電容元 其電容(以下在本實施形態中爲C 2所示)的可變域 相同。又,可變電容器Cv71〜Cv77爲相同的可變電 件’其電容(以下在本實施形態中爲Cv所示)的可 亦皆相同。 又,由控制部7 3延伸的箭頭是表示對各可變電 傳達控制信號的控制信號線。更具體而言,控制信 V71是對可變電容器C71及C78傳達控制信號V71 號線,控制信號線V72是對可變電容器C72〜C77傳 制信號V72的信號線,控制信號線V73是對可變電 Cv7 1〜Cv77傳達控制信號V73的信號線。亦即,在 可變電容元件中使用共通的控制信號。在本實施形態 控制部7 3是輸出分別獨立於控制信號線V 7 1〜V 7 3 制信號。 當移相器7 0的使用條件爲輸出入阻抗5 Ο Ω且 1 GHz時,本實施形態的移相器7〇之各元件的電路定 容器 可變 L77 。並 個電 ,其 相同。 件, 亦皆 容元 變域 容器 號線 的信 達控 容器 同一 中, 的控 頻率 數是 -30- 1282186 (27) 例如形成以下所示。
亦即,Cl = 5.96 〜14.47[pF],C2 = 3.62 〜12.67[pF], Cv=l.〇 〜3.0[pF],Ll=5.5[nH],L2 = 9.5[nH]。在此,LI 是表示感應器L71及L78的電感,L2是表示感應器L72 〜L 7 7的電感。在實現特定的移相量0時,是以能夠符合 式(6 )的方式,亦即以能夠取阻抗整合的方式來決定可 變領域内的特定値。圖8是表示符合式(6)之 Cv,C1 及C2的關係圖表。在圖8中,縱軸是表示Cl,C2[pF], 橫軸是表示Cv[pF]。又,以實線所示的曲線81是表示Cv 根據控制信號V73來從1 .0變化至3.0[PF]時之Cl的變化 ,同樣的,以虛線所示的曲線82是表示Cv根據控制信號 V73來從1.0變化至3.0 [pF]時之C2的變化。又,如上述 ,C1是表示根據控制信號V71之C1的變化,C2是表示 根據控制信號V72之C2的變化。在此圖表中,爲了取得 符合式(6 )之静電電容的組合,首先決定Cv的値。其次 ,根據對應於該圖表上通過此Cv的特定値而平行於縱軸 的直線與顯示C 1的變化的曲線8 1的交點之縱軸的値來特 定C1的値。同樣的,根據對應於該圖表上通過該Cv的特 定値而平行於縱軸的直線與顯示C2的變化的曲線82的交 點之縱軸的値來特定C 2的値。在圖8中,例如在決定 Cv = 2.0[pF]時,會特定 C = 1 約 8[pF],C2 =約 6[pF]。如此 一來,可取得符合式(6)之Cl’ C2及Cv的静電電容的 組合。又,若根據圖8的圖表,則曲線8 1及82皆爲右肩 上升,控制部73是在輸出使Cv増加的控制信號V73時 -31 - 1282186 (28) ,輸出使C 1及C 2増加的控制信號V 7 1及V 7 2。 其次,利用圖9〜1 1來比較本實施形態的移相器70 與以往移相器的特性。在此所謂以往的移相器是指去除所 有圖7所示的移相器70的可變電容器C71〜C78者。亦即, 如專利文獻5所述的移相器,只在電納部使用可變電容器。 圖9是表示比較通過量的圖表。在圖9中,縱軸是表 示通過量[dB],橫軸是表示Cv[PF]。又,實線91是表示 移相器70的通過量,粗線92是表示以往移相器的通過量。 以往的移相器在約1.3 [PF]處通過量約爲- 0.0 7 7 [dB],在約 2.7[pF]處通過量約爲-0.072 [dB]等較低的値,描繪出近似 正弦曲線。 相對的,移相器 70在約 2.25[PF]處通過量約爲-0.017[dB],在約3.0[pF]處通過量約爲- 〇.〇2[dB]等良好的 値。特別是在1 .〇〜1 .5[pF],通過量幾乎爲〇[dB]。雖在 1.85〜2.2[pF],以往的移相器顯示較佳的値,但就全體而 言,很明顯的移相器70顯示較佳的數値。此爲根據式(6 )之阻抗整合的效果。 圖1 〇是表示比較回波損耗的圖表。在圖1 〇中,縱軸 是表示回波損耗[dB],橫軸是表示Cv[p F]。又,實線 101是表示移相器70的回波損耗,粗線1〇2是表示以往 移相器的回波損耗。以往的移相器是在約1.32[pF]處回波 損耗約爲-17.5 [dB]形成最大。相對的,移相器7〇是在 3.〇[pF]處回波損耗約爲-23[dB]形成最大。亦即,與以往 的移相器相較下,回波損耗少。雖在約1 · 8 5〜2.2 [ p F ], •32- 1282186 (29) 以往的移相器顯示較佳的値,但就全體而言,很 相器7 0顯示較佳的數値。此爲根據式(6 )之阻 效果。 圖1 1是表示比較移相特性的圖表。在圖J ! 疋表不移相里[deg] ’橫軸是表不 Cv[pF]。又, 是表示移相器70的移相量,粗線丨12是表示以 的移相量。以往的移相器Cv即使從1 · 〇變化至 還是只能取得約46 [deg]移相量。相對的,移相呈 Cv相同地變化,藉此可取得約264[deg]更多的 又,由圖1 1可知,以往的移相器及移相器70的 隨著Cv的連續變化而連續變化。又,在使移相 ,控制部73會輸出使Cv減少的控制信號V73, 的圖表來看也會輸出使C1及C2減少的控制信号 V 72。在使移相量増加時進行相反的控制。 (實施形態2 ) 圖1 2是表示本發明的第2實施形態的移相 如圖12所示,第2實施形態的移相器120是由 (包含可變電容器 C121〜C125,可變電容器 Cvl24及感應器L121〜L125),及控制部123 並且,在本實施形態的移相器中,由於不使用電 電容器,因此可對所有的可變電容器使用根據電 號之簡易表記。可變電容窃C121 ’感應益L12] 容器C122,感應器L122 ’可變電容器C123 明顯的移 抗整合的 中,縱軸 實線111 往移相器 3.0[pF], ! 70是使 移相量。 移相量會 量減少時 且由圖8 虎V 7 1及 器的構成 :移相部 Cvl21〜 所構成。 容固定的 容器的記 ,可變電 ,感應器 -33- 1282186 (30) L123,可變電容器 C124,感應器 L124,可變電容器 C 1 2 5及感應器L 1 2 5是以此順序來串聯輸入端子1 2 1及輸 出端子122之間。並且,在感應器L121與可變電容器 C 122的連接點,可變電容器〇122的一端會被連接,可 變電容器Cvl22的另一端會被接地。而且,在感應器 L123與可變電容器C124的連接點,可變電容器Cv123的 一端會被連接’可變電容器Cvl23的另一端會被接地。又 ,於感應器L1 24與可變電容器C125的連接點,可變電 容器Cvl24的一端會被連接,可變電容器Cvl24的另一 端會被接地。可變電容器C121及感應器L121,可變電容 器C122及感應器L122,可變電容器Cl23及感應器L123, 可變電容器C124及感應器L124,可變電容器C125及感 應器L125會分別構成電抗部。又,可變電容器Cvl21〜 Cv 127會分別構成電納部。1個電抗部是與1各電納部串 聯。 可變電容器C1 21及C 125爲相同的可變電容元件, 其電容(以下在本實施形態中爲C1所示)的可變域亦相 同。同樣的,可變電容器C122〜C124爲相同的可變電容 元件,其電容(以下在本實施形態中爲C2所示)的可變 域亦皆相同。又,可變電容器Cv 121〜Cv 124爲相同的可 變電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲Cv所示) 的可變域亦皆相同。 又,由控制部123延伸的箭頭是表示對各可變電容器 傳達控制信號的控制信號線。更具體而言,控制信號線 -34- 1282186 (31) V121是對可變電容器C121〜C125及可變電容器0121〜 C v 1 2 4傳達控制信號的控制信號線。亦即,本實施形態是 對所有的可變電容元件使用共通的控制信號。如此一來, 控制部1 2 3只要產生1種的控制信號即可,因此控制部 123的構成簡單。 當移相器120的使用條件爲輸出入阻抗50 Ω且頻率 1 GHz時,本實施形態的移相器120之各元件的電路定數 是例如形成以下所示。 亦即,Cl-k · Cv[pF],C2= 0.5 · k · Cv[pF],Cv=l ·〇 〜3.0[pF],Ll=4.9[nH],L2 = 9.8[nH]。在此,LI 是表示 感應器L121及L125的電感,L2是表示感應器L122〜 L124的電感。又,k爲定數,在本實施形態中,例如k = 7 。在實現特定的移相量0時,是以能夠符合式(6 )的方 式,亦即以能夠取阻抗整合的方式來決定可變領域内的特 定値。又,本實施形態中,C1及C2是以對Cv乘以定數 的函數來表示。亦即,Cl C2及Cv是形成如下式那樣所 定的電容比。
Cl : C2 : Cv = k : 0.5k : 1 此電容比例如可根據可變電容器的面積比來決定。 圖13是表示符合式(6)之Cv,Cl及C2的關係的 圖表。在圖13中,縱軸是表示(:1,02[??],橫軸是表示 Cv[PF]。又,實線所示的直線131是表示Cv根據控制信 -35- 1282186 (32) 號V121從1.0變化至3.0[PF]時之Cl的變化,點線所示 的直線1 3 2是表示C v根據控制信號V 1 2 1從1 · 0變化至 3.0[pF]時之C2的變化。與第丨實施形態不同,在第2實 施形態中,C1及C2也是根據控制信號V121來控制。在 此圖表中,爲了取得符合式(6)之静電電容的組合,首 先會決定Cv的値。其次,根據對應於該圖表上通過該Cv 的特定値而平行於縱軸的直線與顯示C 1的變化的直線 1 3 1的交點之縱軸的値來特定C 1的値。同樣的,根據對 應於該圖表上通過該Cv的特定値而平行於縱軸的直線與 顯示C2的變化的直線132的交點之縱軸的値來特定C2 的値。在圖13中,例如在決定Cv = 2.0[pF]時,會特定 Cl=約14[pF],C2 =約7[pF]。如此一來,可取得符合式( 6)之Cl,C2及Cv的静電電容的組合。又,若根據圖13 的圖表,則曲線1 3 1及1 3 2皆爲右肩上升,控制部1 2 3會 輸出使Cv,C 1及C2線形増加或線形減少的同一控制信 號 V121 。 利用圖1 4及1 5來說明有關本實施形態之定數k的設 計思想。在以圖1 4所示的單位元件一段來構成的移相器 中,可變電容器 C141,感應器LM1,可變電容器 Cl43 及感應器L142會在輸入端子141與輸出端子142之間以 此順序來串聯。在感應器L 1 4 1與可變電容器C 1 4 3的連 接點,可變電容器C142的一端會被連接,可變電容器 C142的另一端會被接地。可變電容器C141,感應器L141 ,可變電容器C143及感應器L142會構成電抗部,可變 -36· 1282186 (33) 電容器C 1 4 2會構成電納部。電抗部是與電納串聯。 在此,若可變電容器C141及C143的電容爲Cb,可 變電容器C142的電容爲Cv,感應器LM1及LW2的電 感爲 Lb,則此移相器的阻抗Z。會形成以下的式(7 )。 又,若針對Lb來解開式(7 ),則會形成式(8 )式。
Lb = ( 1 Λ 2 Lb——^ \ ί ^ω2 ) V Cv 1 2 Cv〇)2 ⑺⑻
在此,若假設Cb = k Cv(k爲比0大的定數),貝|J Lb,Cv及k的關係會形成圖15所示的圖表。又,於本實 施形態中使用頻率爲1GHz,式(8)的ω會當作定數來處 理。在圖1 5中,縱軸是表示Lb[nH],橫軸是表示Cv[pF]。 又,各曲線是使k離散性變化時之以Cv作爲變數之Lb 圖表。更具體而言,以粗點線所示的曲線1 5 1是表示k = 3 時,以粗線所示的曲線1 5 2是表示k = 4時,以2點鎖線所 示的曲線1 5 3是表示k = 5是,以點線所示的曲線1 5 4是表 不k = 6時’以實線所不的曲線1 5 5是表不k = 7時,以1點 鎖線所不的曲線156是表不k = 8時。在圖15所示的圖表 中,b會隨著Cv的變化而變動,但Lb爲原本被固定的電 感,因此最好變動少。由於曲線1 5 1〜1 5 6的變動量分別 相異,因此只要選擇變動量最少的條件即可。若讀取各曲 線的變動量,則有關曲線151方面至少爲2·4 [nH],有關 -37- 1282186 (34) 曲線152方面約爲2[nH],有關曲線153方面約爲1.3 [nH] ’有關曲線1 5 4方面約爲[η Η ],有關曲線1 5 5方面約爲 〇·7[ηΗ],有關曲線156方面約爲0.8 [ηΗ]。亦即,顯示 k = 7時的曲線1 55的變動量最少。因此,在本實施形態中 所示之一例爲採用k = 7。但,k的値亦可爲非整數,可以 .接近7的其他數値來代替。又,若移相器的頻率等的使用 條件相異,則k的値亦必須予以合倂再計算,有時會形成 離開7太大的數値。 利用圖1 6〜1 8來說明本實施形態的移相器1 20的特 性。比較對象的移相器爲圖1 6所示的移相器1 60。移相 器1 60是構成於電抗部及電納部的單位元件的段數與移相 器1 20相異,設計成只有在電納部的可變電容器的電容爲 2.0[PF]時,阻抗會整合。 如圖16所示,移相器160包含:可變電容器C161〜 C168,可變電容器Cvl61〜Cvl67,感應器L161〜L168。 可變電容器C161,感應器L161,可變電容器C162,感應 器L162,可變電容器C163,感應器L163,可變電容器 C164,感應器L164,可變電容器C165,感應器 L165, 可變電容器C166,感應器L166,可變電容器C167,感應 器L167,可變電容器C168及感應器L168是以此順序來 串聯於輸入端子1 6 1及輸出端子1 6 2之間。又,於感應器 L161與可變電容器C162的連接點,可變電容器Cvl61的 一端會被連接,可變電容器Cv 161的另一端會被接地。又 ,於感應器L1 62與可變電容器C1 63的連接點,可變電 -38- 1282186 (35) 容器Cvl62的一端會被連接,可變電容器cvl62的另一 端會被接地。又,於感應器L163與可變電容器C164的 連接點’可變電容器Cvl63的一端會連接,可變電容器 Cvl63的另一端會被接地。又,於感應器L164與可變電 容器C165的連接點,可變電容器Cvl64的一端會被連接 ,可變電容器Cv 164的另一端會被接地。又,感應器 L165與可變電容器C166的連接點,可變電容器Cvl65的 一端會被連接,可變電容器Cvl65的另一端會被接地。又 ,於感應器L16 6與可變電容器C167的連接點,可變電 容器Cvl66的一端會被連接,可變電容器Cvl66的另一 端會被接地。又,於感應器L167與可變電容器C168的 連接點,可變電容器Cvl67的一端會被連接,可變電容器 C v 1 6 7的另一端會被接地。 可變電容器C161及感應器L161,可變電容器C162 及感應器L162,可變電容器C163及感應器L163,可變 電容器C164及感應器L164,可變電容器C165及感應器 L165,可變電容器 C166及感應器 L166,可變電容器 C167及感應器L167,可變電容器C168及感應器L168會 分別構成電抗部。又,可變電容器Cvl 61〜0167會分別 構成電納部。1個電抗部是與1個電納部串聯。 可變電容器C161及C168爲相同的可變電容元件’ 其電容(以下在本實施形態中爲C 1 a所示)的可變域亦相 同。同樣的,可變電容器C162〜C167爲相同的可變電容 元件,其電容(以下在本實施形態中爲C 2 a所示)的可變 -39 - 1282186 (36) 域亦皆相同。又,可變電容器CVl61〜CVl67爲相同的可 變電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲CVa所示) 的可變域亦皆相同。 當移相器1 6 0的使用條件與移相器1 2 0相同時’各兀 件的電路定數會例如形成以下所示。亦即,c 1 a = ka · Cva[pF],C2a = 0.5 · ka · Cva[pF] ’ Cva=1.0〜3.0[pF]。Ka 爲定數,在移相器160中,ka= 3。並且,在圖15中,以 在ka = 3,Cva = 2.0[pF]時能夠取得阻抗整合之方式來將感 應器L161及L168的電感設定成約6.8[nH],以及將感應 器L162〜L167的電感設定成約13.6[nH]。由圖15之k = 3 的曲線1 5 1來看,若將感應器L 16 1〜L 1 6 8予以固定,則 於Cva = 2.0[PF]以外的部分,不會取得阻抗整合。 圖17是表示比較移相特性的圖表。在圖1 7中,縱軸 是表示移相量[deg],橫軸是表示Cv或Cva[pF]。又,實 線171疋表不移相益120的移相量,粗線172是表示移相 器160的移相量。若移相器16〇使eva由1.0變化至 3.0 [pF],則可取得約245 [deg]的移相量。相對的,若移相 器120使Cv同樣地變化,則可取得約26〇[deg]的移相量 。與移相器160相較之下,移相器〗2〇的移相量會大若干 。又’由圖17可知,移相器ι2〇會實現根據cv的連續變 化之移相量的連續變化。 圖18是表不比較通過量的圖表。在圖is中,縱軸是 表示通過量[dB],橫軸是表示Cv或Cva[pF]。又,實線 181是表不移相器120的通過量,粗線182是表示移相器 -40- 1282186 (37) 16〇的通過量。移相器160是以如2.0[PF]所設計那樣, 通過纛會大致形成0[dB],但若Cva形成低於2.0[pF],則 通過特性會急速惡化,在1.0[pF]顯示約-7.5[dB]的低値。 相對的,移相器120在Cv爲1.0〜3.0[pF]範圍的通過量 會大致形成0[dB],具有良好的通過特性。如此一來,即 使電感.固定,只要儘可能選擇取得阻抗整合的適當k,便 可使通過量及移相量取得更佳的特性。 又,控制部123是在使移相量増大時,輸出使Cv増 加的控制信號。又,根據圖1 3,使Cv増加的控制信號也 會使C1及C2増加。 (實施形態3 ) 圖1 9是表示本發明的第3實施形態的移相器的構成。 如圖19所示,第3實施形態的移相器190是由:移相部 (包含可變電容器 C191〜C195,可變電容器 Cvl91〜 Cvl94及感應器L191〜L195),及控制部193所構成。 並且,在本實施形態的移相器中,由於不使用電容固定的 電容器,因此可對所有的可變電容器使用根據電容器的記 號之簡易表記。可變電容器C191,感應器L191,可變電 容器 C192,感應器 L192,可變電容器 C193,感應器 L193,可變電容器C194,感應器L194,可變電容器 C195,感應器L195是以此順序來串聯於輸入端子191及 輸出端子192之間。並且,在感應器L191與可變電容器 C1 92的連接點,可變電容器Cvl 91的一端會被連接,可 -41 * 1282186 (38) 變電容器Cvl91的另一端會被接地。而且,在感應器 L192與可變電容器C193的連接點’可變電容器Cvl92的 一端會被連接,可變電容器Cvl92的另一端會被接地。又 於感應器L1 93與可變電容器C1 94的連接點’可變電容 器0193的一端會被連接,可變電容器Cvl93的另一端 會被接地。又,於感應器L1 94與可變電容器C195的連 接點,可變電容器Cv 194的一端會被連接’可變電容器 Cvi94的另一端會被接地。可變電容器C191及感應器 L191,可變電容器 C192及感應器 L192,可變電容器 C193及感應器L193,可變電容器C194及感應器L194, 可變電容器C195及感應器L195會分別構成電抗部。並 且,可變電容器Cvl 91〜Cv 194會分別構成電納部。1個 電抗部會與1個電納部串聯。 可變電容器C1 91及C1 95爲相同的可變電容元件, 其電容(以下在本實施形態中爲C 1所示)的可變域亦相 同。同樣的,可變電容器C192〜C194爲相同的可變電容 元件’其電容(以下在本實施形態中爲C2所示)的可變 域亦皆相同。又,可變電容器Cvl91〜Cvl94爲相同的可 變電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲Cv所示) 的可變域亦皆相同。 又’由控制部1 93延伸的箭頭是表示對各可變電容器 傳達控制信號的控制信號線。更具體而言,控制信號線 V191是對可變電容器C191及C195傳達控制信號V191 的信號線,控制信號線 V〗92是對可變電容器 C 1 92〜 -42- 1282186 (39) C l 9 4傳達控制信號V 1 9 2的信號線,控制丨§號線V 1 9 疋 對可變電容器Cvl91〜Cvl94傳達控制信號V193的仏號 線。亦即,在同一可變電容元件中使用共通的控制信號° 在本實施形態中,控制部1 9 3是輸出分別獨立於控制丨S號 線V 1 9 1〜V 1 9 3的控制信號。 當移相器1 9 0的使用條件爲輸出入阻抗5 0 ◦且頻率 44GHz時,本實施形態的移相器190之各元件的電路定數 是例如形成以下所示。 亦即,¢:1=0.0141 〜0.0229[pF],C2 = 0.007〜0.0115[pF] ’
Cv = 0.052 〜0.073 [pF],Ll = l[nH],L2 = 2[nH]。在此,LI 是表示感應器LI 91及LI 95的電感,L2是表示感應器 L 192〜L194的電感。在實現特定的移相量Θ時,是以能 夠符合式(6 )的方式,亦即以能夠取阻抗整合的方式來 決定可變領域内的特定値。決定的程序如後述。 圖20是表示符合式(6)的Cv’Cl,C2及移相器 190的移相量的關係圖表。在圖20中,右縱軸是表示C1, C2[pF],左縱軸是表示Cv[pF],橫軸是表示移相器190的 移相量[deg]。又,以四角形所描繪的點是表示在特定的 移相量中根據控制信號VI 91所應實現的C1的値,以三 角形所描繪的點是表示在特定的移相量中根據控制信號 VI 92所應實現的C2的値,以楕圓所描繪的點是表示在特 定的移相量中根據控制信號VI 93所應實現的Cv的値。 爲了 一方面符合式(6 ) —方面取得特定的移相量0 ,只 要利用對應於該0而描繪的Cl,C2及Cv的値之組合即 -43- 1282186 (40) 可。 以下,利用圖2 1及22來說明有關決定本實施形態之 移相器1 90的電路定數的設計思想。該設計思想的主旨是 在於使1個單位元件的傳達函數形成1。亦即,在使1個 單位兀件的通過損失形成0[dB]之下,移相器190全體的 .通過量也會形成0[dB]。 首先,假設一以圖2 1所示的單位元件一段來構成的 移相器210。移相器210的輸入端子213會被連接至内部 阻抗Z的輸入埠211。又,移相器210的輸出端子214會 被連接至内部阻抗Z的輸出埠212。在移相器210中,從 輸入側往輸出側,電感相等的感應器L21 1及L212會被 串聯。在感應器 L21 1及 L212的連接點,可變電容器 Cv211的一端會被連接,可變電容器0211的另一端會被 接地。感應器L21 1及L2 12會分別構成電抗部,可變電 容器Cv21 1會構成電納部。又,電路21 1及212的阻抗Z 會配合移相器190的使用條件,形成Ζ = 50 Ω。同樣的, 移相器210的使用頻率也會與移相器190相同形成44GHz 〇 在此,若電抗部的電抗爲X,電納部的電納爲B ’感 應器L211及L212的電感爲La,可變電容器Cv211之可 變領域内的特定電容爲Cva,ω爲角頻率,則以下所示的 2式會成立。
Χ= 6; La -44- 1282186 (41) 10 B = ω Cva 此刻,移相器210的傳達函數是以下式(11)來表不 。又,供以取得移相量的式子是以式(11 )的分子的實數 部爲分母,以虚數部爲分子的式子來表示。又’當所期望 的移相量爲30(Γ (或-6(Γ )時,若針對乂來解開式(12 ),則會形成式(1 3 )。 2
_2Z[2Z-2X 吾)=(2 十汉)(Ζ—π)(2 一尬七於)(2 一恐-脱} (11) (12) 移相量=taiT1 X2B-BZ7-2X ~~2Z(1-獨 X = —:[2·ν/5ζΒ + 2 一 2加222 +1 (13) 圖22是表示移相器210的移相量爲3 00° (或-60 ° )時之〇a與傳達函數的通過量的關係圖表。在圖22中 ,縱軸是表示傳達函數的通過量[dB] ’橫軸是表示
Cva[pF]。圖22所示的曲線爲上凸,當Cva約爲0.063 [pF] 時,傳達函數的通過量會形成〇[dB]。亦即,移相器210 的移相量爲300° (或·60°)時’實現移相器210的傳達 函數之可變電容益Cv211的調整値Cva約爲〇.〇63[pF] 。在移相器210中,由於使用頻率被固定,因此ω會當作 -45· 1282186 (42) 定數來處理,若Cva已定,則可藉由式(10 )來求取B。 如上述,Z爲5 0 Ω,若B已定,則可依次根據式(1 3 ) 及式(9)來求取L,決定移相器210中所含的全部元件 的電路定數。並且,在移相器210中La會形成0·104[ηΗ]。 其次,檢討將移相器2 1 0所示的原理適用於移相器 1 90的情況。如本發明的構想欄所述,感應器可置換成感 應器與電容器串聯,可變感應器可置換成電感固定的感應 器與可變電容器串聯。在本發明中,由於在電抗部採用可 變電容器,因此將移相器210的原理適用於移相器190時, 感應器L21 1及L212皆會被視爲可變感應器。藉此,感 應器L2 11及L2 12可分別置換成電感固定的感應器及可 變電容器。由於置換時之電感及電容的關係如式(4)所 示,因此可應用式(4)來決定移相器190的C1及C2。 並且,在移相器190中,電容爲C2的可變電容器是與串 聯2個電容爲C1的可變電容器等效,電感爲L2的感應 器是與串聯2個電感爲L1的感應器等效。亦即,以下的 2式會成立。 C2 = 0.5 Cl
L2=2 LI 因此,C2及Cl也會被求取。 如此一來,在移相器190中,特定的移相量之C1, C2及Cv的電容組合會被決定。在以上的説明中雖是將移 -46 - 1282186 (43) 相量設定爲300 ° (或·60。),但亦可對任意的移相量來 同樣決定C 1,C 2及C ν的電容組合。若以6 0。間隔來表 示其結果,則會形成先前所述圖20那樣的圖表。在圖20 所示的圖表中,雖C 1,C2及C ν的値爲離散性,但若分 別針對C 1,C 2及C ν來連結所被描繪的點,則會形成變 化趨緩的曲線。亦即,有關C1及C2爲右肩上升的曲線, 有關Cv爲上凸的曲線。亦即,在使移相器丨9〇的移相量 連續變化時,只要控制部1 9 3能夠沿著各曲線來使C 1, C2及Cv的値連續變化即可。又,若移相量爲〇〜18〇[deg] 的範圍内,則控制部1 93會在輸出使Cv増加的控制信號 V193時’輸出使C1及C2增加的控制信號V191及V192。 如以上所述,由於本實施形態的移相器1 9 0是控制成 所期望的移相量之傳達函數的通過量會形成0[dB],因此 可實現通過特性佳的移相器。又,如圖2 0所示,可實現 能使3 60°移相量連續變化的移相器。 (實施形態4 ) 圖23是表示本發明的第4實施形態的移相器的安裝 例。圖2 3所示的第4實施形態的移相器2 3 0是根據本發 明的實施形態2的移相器1 20的設計思想來將元件構成於 半導體基板上者。但,與移相器120的相異點是在於構成 於電抗部及電納部的單位元件的段數。 有關連接關係是利用圖2 4來説明。圖2 4是表示移相 器2 3 0的電路圖,元件符號是全部與圖2 3共通。亦即, -47 - 1282186 (44) 若爲同元件符號,則表示相同電路元件。但,因圖示有限 ,接地231及232在圖24中並未附上符號。 移相器23 0包含: 移相部,其係含:耦合電容器C231〜C234,感應器 L231〜L234,可變電容器Cv231〜Cv237,扼流圈感應器 Lc231〜Lc234;及 控制線部,其係含:扼流圈感應器Lc23 5〜Lc23 7, 旁路電容器C2 3 5〜C23 7 ;及 輸入端子T231,輸出端子T232,及接地231,232。 又,耦合電容器C231,感應器L2 31,可變電容器 Cv231,感應器 L232,可變電容器 Cv2 32,耦合電容器 C2 32,感應器L2 3 3,可變電容器 Cv2 3 3,耦合電容器 C23 3,感應器L234,可變電容器Cv23 4及耦合電容器 C234是以此順序來串聯於輸入端子T231與輸出端子 T232之間。 又,於耦合電容器C231與感應器L231的連接點’ 扼流圈感應器Lc231的一端會被連接’扼流圈感應器 Lc231的另一端會被連接至接地2 3 2。又’於可變電容器 Cv231與感應器L232的連接點,扼流圈感應器Lc2 3 5的 一端及可變電容器Cv2 3 5的一端會被連接’可變電容器 Cv23 5的另一端會被連接至接地2 3 2 °扼流圈感應器 Lc2 3 5的另一端會被連接至控制電壓端子2 3 3及旁路電容 C235的一端,旁路電容器C235的另一端會被連接至接地 231。又,於可變電容器Cv232與耦合電容器C232的連 1282186 (45) 接點,扼流圈感應器Lc23 2的一端會被連接,扼流圈感應 器Lc232的另一端會被連接至接地232。又,於耦合電容 器C2 3 2與感應器L2 3 3的連接點,扼流圈感應器Lc236 的一端及可變電容器Cv236的一端會被連接,可變電容器 Cv23 6的另一端會被連接至接地23 2。扼流圈感應器 Lc236的另一端會被連接至控制電壓端子233及旁路電容 器C23 6的一*端,旁路電谷益C236的另一_會被連接至 接地231。又,於可變電容器Cv233與耦合電容器C233 的連接點,扼流圈感應器Lc2 3 3的一端會被連接,扼流圈 感應器Lc2 3 3的另一端會被連接至接地23 2。又,於耦合 電容器C23 3與感應器L234的連接點,扼流圈感應器 Lc237的一端及可變電容器Cv237的一端會被連接,可變 電容器02 3 7的另一端會被連接至接地23 2。扼流圈感應 器Lc237的另一端會被連接至控制電壓端子233及旁路電 容器C23 7的一端,旁路電容器C2 3 7的另一端會被連接 至接地 23 1。又,於可變電容器 Cv234與電容器耦合 C23 4的連接點,扼流圈感應器Lc2 3 4的一端會被連接, 扼流圈感應器Lc234的另一端會被連接至接地232。 感應器L231及可變電容器02 31,感應器L232及可 變電容器023 2,感應器L2 3 3及可變電容器023 3,感 應器L23 4及可變電容器0234會分別構成電抗部。又, 可變電容器Cv235〜0237會分別構成電納部。1個電抗 部是與1個電納部串聯。 又,旁路電容器C2 3 5〜C23 7與扼流圈感應器Lc235 -49- 1282186 (46) 〜Lc 2 3 7是供以將控制電壓施加於可變電容器Cv231〜 〇23 7的元件。又,耦合電容器C231〜C2 3 4是供以截斷 賦予可變電容器Cv231〜Cv2 3 7的控制電壓的直流成分之 電容器。 可變電容器0231及Cv2 3 4爲相同的可變電容元件, 其電容(以下在本實施形態中爲C1所示)的可變域亦相 同。同樣的,可變電容器Cv23 2及Cv23 3爲相同的可變 電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲C2所示)的 可變域亦相同。又,可變電容器023 5〜 CW23 7爲相同 的可變電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲Cv所 示)的可變域亦相同。 如圖2 4所示,移相器2 3 0的控制信號(控制電壓) 是只從控制電壓端子2 3 3輸入。更具體而言,從控制電壓 端子2 3 3輸入的控制信號會被傳達至可變電容器Cv231〜 C v2 3 7。亦即,本實施形態是與第2實施形態同樣的,對 所有的可變電容元件使用共通的控制信號。如此一來,未 圖示的控制部只要產生1種的控制信號即可,因此控制部 的構成會形成簡單。 本實施形態的移相器23 0之可變電容元件的静電電容 是以和第2實施形態的移相器1 2 0同樣的想方來決定。亦 即,Cl=k· Cv[pF],C2 = 0.5· k· Cv[pF]。K 爲定數。因 此’電容比會形成以下所述。
Cl :C2:Cv = k:0.5k: 1 -50 - 1282186 (47) 此電容比例如可根據可變電容器的面積比來實現’在 圖2 3中是以點線框來表示各可變電容器的面積’雖非嚴 密,但能以面積比來實現上述的電容比。 (實施形態5) 圖2 5是表示本發明的第5實施形態的移相器的安裝 例。圖2 5所示的第5實施形態的移相器2 5 0是將本發明 的實施形態4的移相器2 3 0中所含的所有扼流圈感應器置 換成高電阻元件者。在所定的條件中,由於扼流圈感應 器與高電阻元件(以下在本實施形態中簡稱爲電阻)等效 ,因此移相器2 5 0與移相器23 0實質上等效。並且,與移 相器23 0同樣的,移相器25 0也是根據本發明的實施形態 2的移相器1 2 0的設計思想來將元件構成於半導體基板上 者。但,與移相器i 20的相異點是在於構成於電抗部及電 納部的單位元件的段數。 有關連接關係是利用圖2 6來説明。圖2 6是表示移相 器250的電路圖,元件符號是全部與圖25共通。亦即, 若爲同元件符號,則表示相同電路元件。但,因圖示有限 ,接地251及252在圖26中並未附上符號。 移相器250包含: 移相部,其係含:耦合電容器C251〜C254,感應器 L251〜L254,可變電容器Cv251〜Cv257,電阻R251〜 R254 ;及 -51 - 1282186 (48) 控制線部,其係含:電阻R2 5 5〜R2 5 7,旁路 C25 5 〜C25 7 ;及 輸入端子T251,輸出端子T2 52,及接地251, 又,耦合電容器C251,感應器L251,可變 Cv251,感應器 L252,可變電容器 0252,耦合 C2 5 2,感應器 L2 5 3,可變電容器 Cv2 5 3,耦合 C253,感應器 L254,可變電容器 Cv254及耦合 C2 5 4是以此順序來串聯於輸入端子T251與輸 T2 5 2之間。 又,於耦合電容器C251與感應器1^251的連 電阻R251的一端會被連接,電阻R251的另一端 接至接地25 2。又,於可變電容器Cv251與感應笔 的連接點,電阻R2 5 5的一端及可變電容器Cv2 5 5 會被連接,可變電容器Cv2 55的另一端會被連接 252。電阻R25 5的另一端會被連接至控制電壓端子 旁路電容C255的一端,旁路電容器C255的另一 連接至接地25 1。又,於可變電容器Cv252與耦合 C252的連接點,電阻R252的一端會被連接,電P」 的另一端會被連接至接地2 5 2。又,於耦合電容蓉 與感應器L2 5 3的連接點,電阻R2 5 6的一端及可 器Cv25 6的一端會被連接,可變電容器Cv25 6的 會被連接至接地252。電阻R25 6的另一端會被連 制電壓端子253及旁路電容器C256的一端,旁路 C2 5 6的另一端會被連接至接地251。又,於可變 電容器 25 2。 電容器 電容器 電容器 電容器 出端子 接點, 會被連 I L252 的一端 至接地 25 3及 端會被 電容器 i R252 I C252 變電容 另一端 接至控 電容器 電容器 -52- 1282186 (49)
Cv25 3與耦合電容器C253的連接點,電阻R253的一端會 被連接,電阻R2 5 3的另一端會被連接至接地2 5 2。又, 於耦合電容器C2 5 3與感應器L2 54的連接點,電阻R257 的一端及可變電容器Cv2 5 7的一端會被連接,可變電容器 Cv25 7的另一端會被連接至接地2 5 2。電阻R2 5 7的另一 端會被.連接至控制電壓端子2 5 3及旁路電容器C2 5 7的一 端,旁路電容器C257的另一端會被連接至接地251。又 ,於可變電容器Cv254與電容器耦合C254的連接點,電 阻R2 54的一端會被連接,電阻R25 4的另一端會被連接 至接地2 5 2。 感應器L251及可變電容器Cv2 51,感應器L252及可 變電容器Cv2 52,感應器L2 53及可變電容器Cv2 53,感 應器L2 54及可變電容器Cv254會分別構成電抗部。又, 可變電容器Cv2 5 5〜Cv257會分別構成電納部。1個電抗 部是與1個電納部串聯。 又,旁路電容器C2 5 5〜C2 5 7與電阻R2 5 5〜R2 5 7是 供以將控制電壓施加於可變電容器Cv251〜Cv25 7的元件 。又’耦合電容器C251〜C254是供以截斷賦予可變電容 器Cv25 1〜Cv25 7的控制電壓的直流成分之電容器。 司^變電容器0251及 0254爲相同的可變電容元件 ’其電容(以下在本實施形態中爲C1所示)的可變域亦 相同。同樣的,可變電容器Cv2 52及Cv25 3爲相同的可 變電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲C2所示) 的可變域亦相同。又,可變電容器Cv255〜Cv257爲相 善 1282186 (50) 同的可變電容元件,其電容(以下在本實施形態中爲Cv 所示)的可變域亦相同。 如圖26所示,移相器2 5 0的控制信號(控制電壓) 是只從控制電壓端子2 5 3輸入。更具體而言,從控制電壓 端子253輸入的控制信號會被傳達至可變電容器Cv251〜 Cv2 5 7。亦即,本實施形態是與第2實施形態同樣的,對 所有的可變電容元件使用共通的控制信號。如此一來,未 圖示的控制部只要產生1種的控制信號即可,因此控制部 的構成會形成簡單。 本實施形態的移相器250之可變電容元件的静電電容 是以和第2實施形態的移相器1 2 0同樣的想方來決定。亦 即,Cl=k· Cv[pF],C2 = 0.5 · k· Cv[pF]。K 爲定數。因 此,電容比會形成以下所述。
Cl:C2:Cv = k:0.5k:l 此電容比例如可根據可變電容器的面積比來實現,在 圖25中是以點線框來表示各可變電容器的面積,雖非嚴 密,但能以面積比來實現上述的電容比。 以上爲本發明的實施形態,但本發明並非限於此。例 如,電路圖乃爲一例子,亦可利用與各實施形態所述電路 等效的電路來實現。又,若移相器的使用條件變化,則亦 可變更構成於電抗部及電納部的單位元件的段數或電路定 數。又,實施形態2,4及5所述的可變電容器的電容比 •54· 1282186 (51) 亦可藉由其他的方法來實現’而不根據可變電容器的面積 比來實現。又,實施形態4及5所述的安裝例乃爲一例, 亦可爲其他的配置。又’控制部亦可同時控制第1可變電 容元件及第2可變電容元件。 【圖式簡單說明】 圖1是安裝有本發明的移相器之天線應用例圖。 圖2是表示天線應用中所含的天線構成圖。 圖3是用以說明本發明的構想的電路圖。 圖4 ( a )〜(d )是用以說明本發明的構想的電路圖 圖5是用以說羽本發明的基本槪念的電路圖。 圖6是用以說明本發明的基本槪念的電路圖。 圖7是表示本發明的第1實施形態的移相器的構成圖 圖8是用以說明本發明的第1實施形態的移相器的控 制圖。 圖9是表示本發明的第1實施形態的移相器與以往的 移相器的通過量。 圖1 〇是表示本發明的第1實施形態的移相器與以往 的栘相器的回波損耗。 圖1 1是表示本發明的第1實施形態的移相器與以往 的移相器的移相特性。 圖12是本發明的第2實施形態的移相器的構成圖。 圖1 3是用以說明本發明的第2實施形態的移相器的 控制圖。 -55- 1282186 (52) 圖1 4是用以說明本發明的第2實施形態的定數k的 設計思想。 圖1 5是用以說明本發明的第2實施形態的定數k的 設計思想。 圖1 6是表示本發明的第2實施形態的移相器的比較 .對象之移相器的構成圖。 圖1 7是表示本發明的第2實施形態的移相器與比較 對象的移相器的移相特性。 圖1 S是表示本發明的第2實施形態的移相器與比較 對象的移相器的通過量。 圖1 9是表示本發明的第3實施形態的移相器的構成 圖。 圖20是用以說明本發明的第3實施形態的移相器的 控制圖。 圖2 1是用以說明有關決定本發明的第3實施形態的 電路定數的設計思想。 圖22是用以說明有關決定本發明的第3實施形態的 電路定數的設計思想。 圖23是表示本發明的第4實施形態的移相器的構成 (安裝例)圖。 圖24是表示本發明的第4實施形態的移相器的構成 (電路)圖。 圖2 5是表示本發明的第5實施形態的移相器的構成 (安裝例)圖。 -56- 1282186 (53) 圖26是表示本發明的第5實施形態的移相器的構成 (電路)圖。 圖27是表示以往的移相器的構成圖。 圖2 8是表示以往的移相器的構成部份圖。 圖29(a) , ( b )是用以說明以往的移相器的動作 原理。 圖30是表示以往的移柑器的構成圖。 圖3 1是用以說明以往的移相器的動作原理。 圖32是表示以往的移相器的構成圖。 【主要元件符號說明】 70 移相器 71 輸入端子 72 輸出端子 73 控制部 C71〜C78,Cv71〜Cv77 可變電容器 L71〜L78 感應器 V71 〜V73 控制信號線
Claims (1)
1282186 (1) 拾、申請專利範圍 1 · ~種移相器,其特徵係具備: 移相部’其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控·制部’其係將控制信號輸出至上述移相部,該控制 丨目號係使上述第1可變電容元件及上述第2可變電容元件 的静電電容連續地變化。 2 .如申請專利範圍第1項之移相器,其中上述控制部 會輸出更符合將下式保持於一定的條件之控制信號,
(X爲上述電抗部的電抗,B爲上述電納部的電納)。 3 ·如申請專利範圍第1項之移相器,其中上述控制部 會同時控制上述第1可變電容元件及上述第2可變電容元 4.一種移相器,其特徵係具備: 移相部,其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控制部,其係將控制信號輸出至上述移相部; 上述移相部會被複數串聯。 5 .如申請專利範圍第4項之移相器,其中上述控制部 會輸出將下式保持於一定的控制信號, -58- 1282186 (2) 籍 (X爲上述電抗部的電抗,B爲上述電納部的電納)。 6·如申請專利範圍第4項之移相器,其中上述控制部 會同時控制上述第1可變電容元件及上述第2可變電容元 件。 · 7. —種移相器,其特徵係具備: 移相部,其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控制部,其係將控制信號輸出至上述移相部; 上述控制部會輸出: 對上述第1可變電容元件之第1控制信號;及 對上述第2可變電容元件之第2控制信號,該第2控 制信號與上述第1控制信號各獨立。 8. —種移相器,其特徵係具備: 移相部,其係包含電抗部及電納部,該電抗部包含第 1可變電容元件,該電納部係串聯於該電抗部且包含第2 可變電容元件;及 控制部,其係將控制信號輸出至上述移相部; 上述第1可變電容元件及上述第2可變電容元件會以 所定的電容比來構成, 上述控制信號會共通於上述第1可變電容元件及上述 第2.可變電容元件。 -59- 1282186 (3) 9.如申請專利範圍第8項之移相器,其中上述所定的 電容比會根據上述第1可變電容元件及上述第2可變電容 元件的面積比來決定。
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