(57)【要約】【課題】出力電圧の位相変化量が大きく、位相変化時の安定度が高い可変位相器を提供する。【解決手段】可変位相器１０において、９０°ハイブリッドカプラ２０の０°端子１４及び９０°端子１６とアース（ＧＮＤ）との間に、コンデンサ３０、３６と可変容量ダイオード３２、３８とインダクタ３４、４０との可変リアクタンス回路を電気的に接続する。高周波入力信号Ｓｉを入力端子１２に供給すると、出力端子１８から高周波出力信号Ｓｔが出力される。この場合、コイル４６、４８を介して、電圧制御端子５２から可変容量ダイオード３２、３８に制御電圧Ｖｃを印加して、高周波出力信号Ｓｔの位相θを変化させる。【選択図】図１
2006094303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの可変容量素子を有する可変位相器において、
前記可変容量素子にインダクタンス成分が接続されている
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項２】
請求項１記載の可変位相器において、
入力端子と出力端子と０°端子と９０°端子とを備えた９０°ハイブリッドカプラを具備し、
前記０°端子とアースとの間には、第１の位相制御回路が電気的に接続され、
前記９０°端子と前記アースとの間には、前記第１の位相制御回路と略同一のインピーダンスを有する第２の位相制御回路が電気的に接続され、
前記第１の位相制御回路は、第１の可変容量素子と、該第１の可変容量素子に電気的に接続された第１のインダクタとを有し、
前記第２の位相制御回路は、第２の可変容量素子と、該第２の可変容量素子に電気的に接続された第２のインダクタとを有する
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項３】
請求項２記載の可変位相器において、
前記第１及び第２の可変容量素子に供給される制御電圧によって、該第１及び第２の可変容量素子の静電容量が変化し、
前記静電容量の変化によって、前記出力端子から出力される出力信号の位相が変化する
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項４】
請求項２又は３記載の可変位相器において、
前記第１及び第２の可変容量素子は第１及び第２の可変容量ダイオードであり、
前記制御電圧は、該第１及び第２の可変容量ダイオードの第１及び第２のカソード端子に供給される
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項５】
請求項４記載の可変位相器において、
前記０°端子には前記第１のカソード端子が電気的に接続され、前記第１の可変容量ダイオードの第１のアノード端子と前記アースとの間には、前記第１のインダクタが電気的に接続され、
前記９０°端子には前記第２のカソード端子が電気的に接続され、前記第２の可変容量ダイオードの第２のアノード端子と前記アースとの間には、前記第２のインダクタが電気的に接続されている
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項６】
請求項５記載の可変位相器において、
前記０°端子と前記第１のカソード端子の間には、さらに、第１のカップリングコンデンサが電気的に接続され、
前記９０°端子と前記第２のカソード端子の間には、さらに、第２のカップリングコンデンサが電気的に接続されている
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の可変位相器において、
前記第１のカソード端子に第１のコイルの一端が電気的に接続され、
前記第２のカソード端子に第２のコイルの一端が電気的に接続され、
前記第１及び第２のコイルの他端には電圧制御端子が電気的に接続され、
前記制御電圧は、前記電圧制御端子から前記第１及び第２のコイルを介して前記第１及び第２のカソード端子に供給される
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項８】
請求項７記載の可変位相器において、
前記電圧制御端子と前記アースとの間には、バイパスコンデンサが電気的に接続されている
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれか１項に記載の可変位相器において、
前記入力端子に供給される入力信号は、前記制御電圧よりも高周波の信号である
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項１０】
請求項９記載の可変位相器において、
前記入力端子には第３のカップリングコンデンサが電気的に接続され、
前記出力端子には第４のカップリングコンデンサが電気的に接続され、
前記入力信号は前記第３のカップリングコンデンサを介して供給され、
前記出力信号は前記第４のカップリングコンデンサを介して出力される
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項１１】
請求項１記載の可変位相器において、
複数の誘電体層から構成された誘電体基板を有し、
前記誘電体基板内に、入力端子と出力端子と０°端子と９０°端子とを備えた９０°ハイブリッドカプラと、第１及び第２のインダクタと、第１及び第２のカップリングコンデンサとが形成され、
前記誘電体基板表面に形成される配線パターン上に、前記第１及び第２の可変容量ダイオードが実装され、
前記０°端子とアースとの間には、前記第１のインダクタと前記第１の可変容量ダイオードと前記第１のカップリングコンデンサとを含む第１の位相制御回路が電気的に接続され、
前記９０°端子と前記アースとの間には、前記第２のインダクタと前記第２の可変容量ダイオードと前記第２のカップリングコンデンサとを含み、且つ、前記第１の位相制御回路と略同一のインピーダンスを有する第２の位相制御回路が電気的に接続されている
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項１２】
請求項１記載の可変位相器において、
複数の誘電体層から構成された回路基板を有し、
前記回路基板の配線パターン上に、入力端子と出力端子と０°端子と９０°端子とを備えた９０°ハイブリッドカプラと、第１及び第２の可変容量ダイオードと、第１及び第２のカップリングコンデンサとが実装され、
前記配線パターンによって、第１及び第２のインダクタが形成され、
前記０°端子とアースとの間には、前記第１のインダクタと前記第１の可変容量ダイオードと前記第１のカップリングコンデンサとを含む第１の位相制御回路が電気的に接続され、
前記９０°端子と前記アースとの間には、前記第２のインダクタと前記第２の可変容量ダイオードと前記第２のカップリングコンデンサとを含み、且つ、前記第１の位相制御回路と略同一のインピーダンスを有する第２の位相制御回路が電気的に接続されている
ことを特徴とする可変位相器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の可変位相器において、
前記第１及び第２のインダクタは可変インダクタである
ことを特徴とする可変位相器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、９０°ハイブリッドカプラを有する可変位相器に関し、該９０°ハイブリッドカプラから出力される出力信号の位相の変化量を増加させることができ、且つ、該位相を安定して変化させることができる可変位相器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高周波無線機器では、電力増幅器の前段に可変位相器を配置することにより、前記電力増幅器の出力信号における歪みを補償している（特許文献１参照）。
【０００３】
従来の可変位相器１００は、図１０に示すように、４つの端子（入力端子１１０、９０°端子１１２、０°端子１１８及び出力端子１２６）を備えた９０°ハイブリッドカプラ１０８を有する。
【０００４】
入力端子１１０と９０°ハイブリッドカプラ１０８間にコンデンサ１０６が電気的に接続され、出力端子１２６と９０°ハイブリッドカプラ１０８間にコンデンサ１２８が電気的に接続されている。
【０００５】
また、可変容量ダイオード１１６のカソードＫ１及び可変容量ダイオード１２２のカソードＫ２は、２つのコイル１３４、１３６を介して、電気的に接続されている。また、コイル１３４、１３６間には電圧制御端子１３２が電気的に接続され、該電圧制御端子１３２とアース（ＧＮＤ）との間には、コンデンサ１３８が電気的に接続されている。
【０００６】
この場合、コンデンサ１１４、１２０は略同一の容量値を有するコンデンサを用いる。また、コイル１３４、１３６も略同一のインダクタンスを有するコイルを用いる。さらに、可変容量ダイオード１１６、１２２も略同一の電気的特性を有するダイオードを用いる。これにより、９０°端子１１２及び０°端子１１８と前記アースとの間には、略同一のインピーダンスを有する位相制御回路が電気的に接続される。
【０００７】
次に、可変位相器１００の動作について説明する。
【０００８】
入力端子１１０に高周波入力信号Ｓｉが供給されると、高周波入力信号Ｓｉに対して異なる位相θを有する高周波出力信号Ｓｔが出力端子１２６から出力される。この位相θは、９０°端子１１２及び０°端子１１８と前記アースとの間に電気的に接続されている前記位相制御回路の位相θである。
【０００９】
この場合、電圧制御端子１３２から可変容量ダイオード１１６、１２２に低周波の制御電圧Ｖｃを印加すると、該制御電圧Ｖｃの電圧値の変化に伴って、可変容量ダイオード１１６、１２２の接合容量Ｃが変化するので、前記位相制御回路のインピーダンス及び位相θが変化する。従って、前記制御電圧Ｖｃを変化させることによって、高周波出力信号Ｓｔの位相θを所定の値に制御することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２８５００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
制御電圧Ｖｃによって可変容量ダイオード１１６、１２２の接合容量Ｃを変化させる場合、接合容量Ｃの理想的な可変範囲は、コイル１３４、１３６と可変容量ダイオード１１６、１２２との共振が発生して、前記位相制御回路がショート状態になるときの可変容量ダイオード１１６、１２２の容量値から、前記位相制御回路がオープン状態となるときの可変容量ダイオード１１６、１２２の容量値である０ｐＦまでの範囲である。つまり、位相θの理想的な位相変化量は、前記位相制御回路のインピーダンスが抵抗分のみとなる位相（０°）から、前記位相制御回路のインピーダンスが最大となる位相（１８０°）までの範囲である。
【００１２】
しかしながら、実際の高周波無線機器では、可変位相器１００が収容されるパッケージや、可変位相器１００で構成されるチップに浮遊容量が存在し、この浮遊容量のリアクタンス分が前記インピーダンスに含まれる。これにより、位相θの位相変化量が減少するおそれがある。
【００１３】
そこで、実際の無線機器では、可変位相器１００を複数個接続して、位相θの位相変化量を増加することにより、該位相変化量の減少を補償するようにしている。例えば、９０°の位相変化量を有する可変位相器１００を４個縦列接続すれば、当該無線機器は３６０°の位相変化量を確保することができる。しかしながら、複数個の可変位相器１００を無線機器に実装すれば、該無線機器が大型化するという問題がある。
【００１４】
また、高周波出力信号Ｓｔの位相θを変化させても、上述した浮遊容量によって、位相θを安定して変化させることができないという問題もある。
【００１５】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、出力信号の位相変化量を増加させることができ、しかも、出力信号の位相を安定して変化させることができる可変位相器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る可変位相器は、少なくとも１つの可変容量素子を有する可変位相器において、前記可変容量素子にインダクタンス成分が接続されていることを特徴とする。可変容量素子による容量変化と、インダクタンス成分が有する位相量がプラスされるため、変化量を大きくとることができる。
【００１７】
そして、入力端子と出力端子と０°端子と９０°端子とを備えた９０°ハイブリッドカプラを具備する場合においては、前記０°端子とアースとの間に、第１の位相制御回路が電気的に接続され、前記９０°端子と前記アースとの間に、前記第１の位相制御回路と略同一のインピーダンスを有する第２の位相制御回路が電気的に接続され、前記第１の位相制御回路は、第１の可変容量素子と、該第１の可変容量素子に電気的に接続された第１のインダクタとを有し、前記第２の位相制御回路は、第２の可変容量素子と、該第２の可変容量素子に電気的に接続された第２のインダクタとを有するようにしてもよい。
【００１８】
この場合、前記第１及び第２の可変容量素子に供給される制御電圧によって、該第１及び第２の可変容量素子の静電容量が変化し、前記静電容量の変化によって、前記出力端子から出力される出力信号の位相が変化する。
【００１９】
このように、前記第１及び第２の位相制御回路が可変のリアクタンス回路で構成され、該第１及び第２の位相制御回路の位相が、前記第１及び第２の可変容量素子の位相と前記第１及び第２のインダクタの位相とから構成されるので、該第１及び第２の位相制御回路の位相の変化範囲が拡張され、前記出力信号の位相変化量を増加させることができる。
【００２０】
前記第１及び第２の可変容量素子に第１及び第２の可変容量ダイオードを用いて、該第１及び第２の可変容量ダイオードの第１及び第２のカソード端子に前記制御電圧を供給することが好ましい。この場合、前記制御電圧は前記第１及び第２の可変容量ダイオードの逆バイアス電圧となる。前記逆バイアス電圧が変化することにより、前記第１及び第２の可変容量ダイオードの接合容量を変化させることができる。
【００２１】
前記第１の位相制御回路の具体的な回路構成は、前記０°端子に前記第１のカソード端子が電気的に接続され、前記第１の可変容量ダイオードの第１のアノード端子と前記アースとの間に、前記第１のインダクタが電気的に接続されるという回路構成であり、前記第２の位相制御回路の具体的な回路構成は、前記９０°端子に前記第２のカソード端子が電気的に接続され、前記第２の可変容量ダイオードの第２のアノード端子と前記アースとの間に、前記第２のインダクタが電気的に接続されるという回路構成である。
【００２２】
この場合、前記０°端子と前記第１のカソード端子の間に、さらに、第１のカップリングコンデンサを電気的に接続し、前記９０°端子と前記第２のカソード端子の間に、さらに、第２のカップリングコンデンサを電気的に接続するようにしてもよい。これにより、前記制御電圧が前記０°端子及び９０°端子を介して前記９０°ハイブリッドカプラに進入することが阻止されて、前記出力信号に対する前記制御電圧の影響が抑制される。前記入力端子に供給される入力信号を前記制御電圧よりも高周波の信号とすれば、上述した抑制効果が顕著となる。また、９０°ハイブリッドカプラと第１の可変容量素子とのマッチング並びに９０°ハイブリッドカプラと第２の可変容量素子とのマッチングをとることができる。
【００２３】
また、前記制御電圧を前記第１及び第２のカソード端子に供給するための具体的な回路構成は、前記第１のカソード端子に第１のコイルの一端を電気的に接続し、前記第２のカソード端子に第２のコイルの一端を電気的に接続し、前記第１及び第２のコイルの他端に電圧制御端子を電気的に接続し、前記制御電圧を、前記電圧制御端子から前記第１及び第２のコイルを介して前記第１及び第２のカソード端子に供給するという回路構成にしてもよい。これにより、浮遊容量による高周波信号が前記第１及び第２の位相制御回路に進入しても、前記第１及び第２のコイルは前記高周波信号に対して高抵抗として機能するので、該高周波信号は前記第１及び第２のコイルにおいて減衰する。つまり、高周波ノイズに対して強く、前記出力信号の位相を安定して変化させることができる可変位相器を実現することができる。
【００２４】
また、前記電圧制御端子と前記アースとの間に、バイパスコンデンサを電気的に接続すれば、上述した高周波信号をアースにバイパスすることができるので、前記高周波信号の前記電圧制御端子への進入を回避することができる。
【００２５】
また、前記入力端子に第３のカップリングコンデンサが電気的に接続され、前記出力端子に第４のカップリングコンデンサが電気的に接続され、前記入力信号が、前記第３のカップリングコンデンサを介して供給され、前記出力信号が、前記第４のカップリングコンデンサを介して出力させるようにしてもよい。この場合、前記入力信号とは異なる直流信号又は低周波信号の通過を阻止することができる。また、入力端子と該入力端子に接続される外部回路とのマッチング並びに出力端子と該出力端子に接続される外部回路とのマッチングをとることができる。
【００２６】
また、本発明に係る可変位相器の具体的な構造は、複数の誘電体層から構成された誘電体基板内に、入力端子と出力端子と０°端子と９０°端子とを備えた９０°ハイブリッドカプラと、第１及び第２のインダクタと、第１及び第２のカップリングコンデンサとが形成され、前記誘電体基板表面に形成される配線パターン上に、前記第１及び第２の可変容量ダイオードが実装され、前記０°端子とアースとの間には、前記第１のインダクタと前記第１の可変容量ダイオードと前記第１のカップリングコンデンサとを含む第１の位相制御回路が電気的に接続され、前記９０°端子と前記アースとの間には、前記第２のインダクタと前記第２の可変容量ダイオードと前記第２のカップリングコンデンサとを含み、且つ、前記第１の位相制御回路と略同一のインピーダンスを有する第２の位相制御回路が電気的に接続されていてもよい。
【００２７】
また、本発明に係る可変位相器の他の具体的な構造は、複数の誘電体層から構成された回路基板の配線パターン上に、入力端子と出力端子と０°端子と９０°端子とを備えた９０°ハイブリッドカプラと、第１及び第２の可変容量ダイオードと、第１及び第２のカップリングコンデンサとが実装され、前記配線パターンによって、第１及び第２のインダクタが形成され、前記０°端子とアースとの間には、前記第１のインダクタと前記第１の可変容量ダイオードと前記第１のカップリングコンデンサとを含む第１の位相制御回路が電気的に接続され、前記９０°端子と前記アースとの間には、前記第２のインダクタと前記第２の可変容量ダイオードと前記第２のカップリングコンデンサとを含み、且つ、前記第１の位相制御回路と略同一のインピーダンスを有する第２の位相制御回路が電気的に接続されていてもよい。
【００２８】
さらに、前記第１及び第２のインダクタをそれぞれ可変インダクタとしてもよい。これにより、第１及び第２のインダクタの各インダクタンス長をスタブ等により調整することによって、出力信号の位相変化量を所望の特性に合わせ込むことができ、デバイス間のばらつき吸収や、同種のデバイスで違う規格（位相変化量）に調整する等を実現させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
上述のように、本発明に係る可変位相器によれば、出力信号の位相変化量を増加させることができ、しかも、出力信号の位相を安定して変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る可変位相器の実施の形態例を、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００３１】
本実施の形態に係る可変位相器１０は、図１に示すように、４つの端子（入力端子１２、０°端子１４、９０°端子１６及び出力端子１８）を具備する９０°ハイブリッドカプラ２０を有する。９０°ハイブリッドカプラ２０は、上述した４つの端子１２、１４、１６、１８の入出力インピーダンスが、例えば５０Ωであるようなハイブリッドカプラである。
【００３２】
入力端子１２と９０°ハイブリッドカプラ２０間にコンデンサ２２が電気的に接続され、出力端子１８と９０°ハイブリッドカプラ２０間にコンデンサ２６が電気的に接続されている。０°端子１４とアース（ＧＮＤ）との間には、コンデンサ３０と可変容量ダイオード３２とインダクタ３４とが電気的に接続されている。９０°端子１６とアース（ＧＮＤ）との間には、コンデンサ３６と可変容量ダイオード３８とインダクタ４０とが電気的に接続されている。
【００３３】
また、コンデンサ３０と可変容量ダイオード３２との接続点４２と、コンデンサ３６と可変容量ダイオード３８との接続点４４との間は、コイル４６、４８が直列に接続されている。
【００３４】
さらに、コイル４６とコイル４８との接続点５０と電圧制御端子５２とが電気的に接続されている。また、電圧制御端子５２とアース（ＧＮＤ）との間には、コンデンサ５４が電気的に接続されている。
【００３５】
この場合、コンデンサ３０、３６は略同一の容量値を有する。また、コイル４６、４８も略同一のインダクタンスを有する。さらに、可変容量ダイオード３２、３８は略同一の電気的特性を有するダイオードを用いる。さらにまた、インダクタ３４、４０も略同一のインダクタンスを有する。これにより、０°端子１４及び９０°端子１６とアース（ＧＮＤ）との間には、略同一の反射係数とリアクタンスとを有する可変リアクタンス回路が電気的に接続されることになる。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る可変位相器１０の動作について説明する。
【００３７】
入力端子１２に高周波入力信号Ｓｉを供給すると、出力端子１８には高周波出力信号Ｓｔが出力される。また、上述した反射係数によって、０°端子１４には高周波信号Ｓ０１、Ｓ０２が生成され、９０°端子１６には高周波信号Ｓ９０１、Ｓ９０２が生成される。
【００３８】
この場合、高周波信号Ｓ０１は、０°端子１４から出力される高周波信号であり、高周波信号Ｓ０２は、０°端子１４から９０°ハイブリッドカプラ２０に入力される高周波信号である。また、高周波信号Ｓ９０１は、９０°端子１６から出力される高周波信号であり、高周波信号Ｓ９０２は、９０°端子１６から９０°ハイブリッドカプラ２０に入力される高周波信号である。
【００３９】
高周波信号Ｓ０１の電圧値Ｖ０１は、高周波入力信号Ｓｉの電圧値Ｖｉに対し１／√２倍の電圧値である。また、高周波信号Ｓ０１の位相は、高周波入力信号Ｓｉの位相から−１８０°遅れた位相である。
【００４０】
また、高周波信号Ｓ０２の電圧値Ｖ０２は、高周波入力信号Ｓｉの電圧値Ｖｉに対し１／√２倍の電圧値である。また、高周波信号Ｓ０２の位相は、可変容量ダイオード３２とインダクタ３４とコイル４６とから構成される直列回路の位相θから−１８０°遅れた位相である。
【００４１】
一方、高周波信号Ｓ９０１の電圧値Ｖ９０１は、高周波入力信号Ｓｉの電圧値Ｖｉに対し１／√２倍の電圧値である。また、高周波信号Ｓ９０１の位相は、高周波入力信号Ｓｉの位相から−９０°遅れた位相である。
【００４２】
また、高周波信号Ｓ９０２の電圧値Ｖ９０２は、高周波入力信号Ｓｉの電圧値に対し１／√２倍の電圧値である。また、高周波信号Ｓ９０２の位相は、可変容量ダイオード３８とインダクタ４０とコイル４８とから構成される直列回路の位相θから−９０°遅れた位相である。
【００４３】
従って、０°端子１４及び９０°端子１６に生成される高周波信号Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ９０１、Ｓ９０２は、略同一の電圧値を有すると共に、高周波信号Ｓ０１、Ｓ０２と高周波信号Ｓ９０１、Ｓ９０２との位相差は９０°であることが分かる。
【００４４】
出力端子１８から出力される高周波出力信号Ｓｔは、高周波信号Ｓ０２、Ｓ９０２を合成した高周波信号が出力端子１８で全反射することによって生成される高周波信号であり、高周波入力信号Ｓｉの電圧値Ｖｉと略同一の電圧値と、位相θから９０°進んだ位相とを有する。
【００４５】
上述した可変位相器１０において、コイル４６、４８を介して、電圧制御端子５２から可変容量ダイオード３２、３８に制御電圧Ｖｃを印加すると、可変容量ダイオード３２、３８の接合容量Ｃが変化する。
【００４６】
具体的には、図２に示すように、制御電圧Ｖｃの電圧値を増加すると、接合容量Ｃが減少する。これにより、コイル４６、４８と可変容量ダイオード３２、３８とインダクタ３４、４０との可変リアクタンス回路のリアクタンス（インピーダンス）及び位相θが変化する。すなわち、制御電圧Ｖｃを変化することにより位相θを変化させることができる。
【００４７】
上述した制御電圧Ｖｃの周波数は、高周波入力信号Ｓｉ、高周波出力信号Ｓｔ及び高周波信号Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ９０１、Ｓ９０２の周波数よりも低い周波数とする。その際、コンデンサ５４は、上述した高周波の信号をアースにバイパスさせることにより、該信号の電圧制御端子５２への漏洩を阻止するバイパスコンデンサとして機能する。また、コンデンサ３０、３６は、制御電圧Ｖｃが０°端子１４及び９０°端子１６を介して、９０°ハイブリッドカプラ２０に流れることを阻止するカップリングコンデンサとして機能する。さらに、コンデンサ２２、２６は、制御電圧Ｖｃのような低周波信号あるいは直流信号の通過を阻止するカップリングコンデンサとして機能する。
【００４８】
次に、本実施の形態に係る可変位相器１０（特性Ａ）と従来の可変位相器１００（特性Ｂ）とについて、制御電圧Ｖｃの変化に対する高周波出力信号Ｓｔの位相θの変化を図３に示す。ここで、可変位相器１０のインダクタ３４、４０は、高周波入力信号Ｓｉの波長λに対してその電気長ＬがＬ＝λ／８（４５°）であるような回路素子とした。
【００４９】
従来の可変位相器１００（特性Ｂ）では、制御電圧Ｖｃを０〜２５Ｖまで変化させても、位相θは０°〜１５０°までしか変化しない。つまり、１５０°以上の位相変化（１５０°〜１８０°）を得たい場合には、可変位相器１００の出力端子に別の可変位相器１００を接続する必要がある。これでは、可変位相器１００を実装している無線機器の大型化を招くおそれがある。
【００５０】
これに対して、本実施の形態に係る可変位相器１０では、制御電圧Ｖｃを０〜２５Ｖまで変化させた際に、位相θは０°〜１８０°の範囲で変化させることができる。つまり、１個の可変位相器１０でθ＝０°〜１８０°の位相変化をカバーすることができる。このような位相変化量の増加は、図１に示す可変位相器１０内にインダクタ３４、４０を設けることによって実現することができる。
【００５１】
すなわち、Ｖｃ＝０のときには、図２に示すように、可変容量ダイオード３２、３８の接合容量Ｃが最大となってそのリアクタンスが最小になると共に、インダクタ３４、４０には制御電圧Ｖｃが印加されていないので、該インダクタ３４、４０のリアクタンスも最小となる。これにより、インダクタ３４、４０と可変容量ダイオード３２、３８とから構成される可変リアクタンス回路のリアクタンス（位相制御回路のインピーダンス）は最小となる。従って、Ｖｃ＝０のときの可変位相器１０における位相θは０となる。
【００５２】
制御電圧Ｖｃの電圧値を増加すると、可変容量ダイオード３２、３８の接合容量Ｃが減少して該可変容量ダイオード３２、３８のリアクタンスが増加する。これにより、可変容量ダイオード３２、３８とインダクタ３４、４０とコイル４６、４８との前記可変リアクタンス回路のリアクタンスが増加し、高周波出力信号Ｓｔの位相θが増加する。
【００５３】
さらに、Ｖｃ＝２５Ｖでは、可変容量ダイオード３２、３８の接合容量Ｃが最小となって、そのリアクタンスが最大になる。これにより、前記可変リアクタンス回路のリアクタンスは最大となり、高周波出力信号Ｓｔの位相θも最大値（θ＝１８０°）となる。
【００５４】
このように、本実施の形態に係る可変位相器１０では、９０°ハイブリッドカプラ２０の０°端子１４及び９０°端子１６とアース（ＧＮＤ）との間に、コンデンサ３０、３６と可変容量ダイオード３２、３８とインダクタ３４、４０とが電気的に接続されている。
【００５５】
この場合、コイル４６、４８を介して、制御電圧Ｖｃを可変容量ダイオード３２、３８に供給すると、該可変容量ダイオード３２、３８の接合容量Ｃが変化して、高周波出力信号Ｓｔの位相θを変化させることができるが、インダクタ３４、４０を可変容量ダイオード３２、３８と直列に接続することにより、位相θの位相量を増加させることができる。
【００５６】
また、コイル４６、４８を介して、制御電圧Ｖｃが可変容量ダイオード３２、３８に供給されているので、例えば浮遊容量によって発生する高周波信号が可変位相器１０に進入しても、該コイル４６、４８が前記高周波信号に対する高抵抗として機能する。これにより、前記高周波信号が減衰し、位相θの位相変化を安定して行うことができる。
【００５７】
また、これらのインダクタ３４、４０が可変インダクタであれば、前記浮遊容量によって位相θの位相変化量が減少したとしても、該インダクタ３４、４０のインダクタンスを変化するだけで、前記位相変化量の減少を補償することができる。従って、位相θの特性（位相特性）を安定化させることができ、所望の位相特性を有する可変位相器１０を実現することができる。
【００５８】
次に、本実施の形態に係る可変位相器１０の具体例（第１及び第２の具体例）について、図４〜図１０を参照しながら説明する。なお、図１〜図３で説明した構成要素と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して説明する。
【００５９】
第１の具体例に係る可変位相器１０Ａは、図４に示すように、誘電体基板６０Ａ上に複数の配線パターンが形成され、該配線パターン上に可変容量ダイオード３２、３８及びコイル４６、４８が実装されると共に、上述した素子以外の回路素子は誘電体基板６０Ａ内に形成されている。
【００６０】
誘電体基板６０Ａの表面である第１〜第４の側面６２ａ〜６２ｄには、表面アース電極６４ａ〜６４ｄが形成されている。また、第１の側面６２ａには入力電極６６及び出力電極６８が形成され、第３の側面６２ｃには制御電圧用電極７０が表面アース電極６４ｃを挟んで２箇所に形成されている。これらの表面アース電極６４ａ〜６４ｄと入力電極６６と出力電極６８と制御電圧用電極７０とは、第１〜第４の側面６２ａ〜６２ｄから上面６２ｅ及び底面６２ｆに延在している。底面６２ｆでは、ほぼ全面にわたって表面アース電極６４ｅが形成されている。
【００６１】
また、上面６２ｅには端子７２ａ〜７２ｈが、表面アース電極６４ａ〜６４ｄ、入力電極６６、出力電極６８及び制御電圧用電極７０と直接接触することなく、所定の間隔で並行して形成されている。そして、端子７２ａ〜７２ｈを有する前記上面６２ｅには、上述したように可変容量ダイオード３２、３８及びコイル４６、４８が実装されている。この場合、可変容量ダイオード３２、３８のカソードＫ１、Ｋ２（図１参照）が端子７２ａ、７２ｄに接続され、アノードＡ１、Ａ２（図１参照）が端子７２ｅ、７２ｈに接続されている。また、コイル４６、４８は端子７２ｂ、７２ｃ、７２ｆ、７２ｇに接続されている。
【００６２】
そして、第１の具体例に係る可変位相器１０Ａは、図５に示すように、複数の誘電体層（Ｓ１〜Ｓ１０）が積層、焼成一体化されて前記誘電体基板６０Ａを形成している。
【００６３】
誘電体基板６０Ａは、上から順に、第１の誘電体層Ｓ１〜第１０の誘電体層Ｓ１０が積み重ねられて構成されている。これら第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０は１枚あるいは複数枚の層にて構成される。
【００６４】
誘電体基板６０Ａ内には、第４の誘電体層Ｓ４において第１のパターン７４ａが形成され、第５の誘電体層Ｓ５において第２のパターン７４ｂが形成されている。これらの第１及び第２のパターン７４ａ、７４ｂは、いずれも、第１の側面６２ａ寄りに配線パターンの始点及び終点が設けられた略コ字状の形状を有する。これらの第１及び第２のパターン７４ａ、７４ｂにより９０°ハイブリッドカプラ２０が構成される。
【００６５】
なお、第１及び第２のパターン７４ａ、７４ｂに関し、始点とは第２の側面６２ｂ寄りにおける配線パターンの先端をいう。また、終点とは第４の側面６２ｄ寄りにおける配線ラインの先端をいう。
【００６６】
第５及び第７の誘電体層Ｓ５、Ｓ７には、第１の側面６２ａに近接し、且つ第２の側面６２ｂに近接する位置から入力電極６６に向い、該入力電極６６に電気的に接続されるコンデンサ用電極７６ａ、７６ｂが形成されている。なお、コンデンサ用電極７６ａは第２のパターン７４ｂと直接接触しないように形成されている。
【００６７】
一方、第４及び第６の誘電体層Ｓ４、Ｓ６には、第１の側面６２ａに近接し、且つ第２の側面６２ｂに近接する位置から第３の側面６２ｃに向い、コンデンサ用電極７６ｃ、７６ｄが、コンデンサ用電極７６ａ、７６ｂと対向して形成されている。なお、コンデンサ用電極７６ｃは第１のパターン７４ａと直接接触しないように形成されている。
【００６８】
コンデンサ用電極７６ｃ、７６ｄ間は、図５及び図６に示すように、ビアホール７８ａを介して電気的に接続されている。また、コンデンサ用電極７６ｃと第２のパターン７４ｂの始点である入力端子１２との間は、ビアホール７８ｂを介して電気的に接続されている。そのため、コンデンサ用電極７６ａ、７６ｃ間に形成される静電容量と、コンデンサ用電極７６ｂ、７６ｄ間に形成される静電容量とにより、コンデンサ２２が構成される。
【００６９】
また、第５及び第７の誘電体層Ｓ５、Ｓ７には、第１の側面６２ａに近接し、且つ第４の側面６２ｄに近接する位置から出力電極６８に向って、該出力電極６８に電気的に接続されるコンデンサ用電極７６ｅ、７６ｆが形成されている。なお、コンデンサ用電極７６ｅは第２のパターン７４ｂと直接接触しないように形成されている。
【００７０】
一方、第４及び第６の誘電体層Ｓ４、Ｓ６には、第１の側面６２ａに近接し、且つ第４の側面６２ｄに近接する位置から第３の側面６２ｃに向ってコンデンサ用電極７６ｇ、７６ｈが、コンデンサ用電極７６ｅ、７６ｆと対向して形成されている。さらに、コンデンサ用電極７６ｇは、第２のパターン７４ｂの終点である出力端子１８に電気的に接続されている。コンデンサ用電極７６ｇ、７６ｈ間は、ビアホール７８ｃを介して電気的に接続されている。そのため、コンデンサ用電極７６ｅ、７６ｇ間に形成される静電容量と、コンデンサ用電極７６ｆ、７６ｈ間に形成される静電容量とにより、コンデンサ２６が構成される。
【００７１】
第８の誘電体層Ｓ８には、内層アース電極６４ｆが形成されている。内層アース電極６４ｆは略十字状に形成され、その中心部には電極が形成されていない部分を備えている。そして、内層アース電極６４ｆと表面アース電極６４ａ、６４ｃとは直接接続されている。また、内層アース電極６４ｆと表面アース電極６４ｂ、６４ｄとの間では、４個のビアホール７８ｄ〜７８ｇを介して電気的に接続されている。
【００７２】
第９の誘電体層Ｓ９には、コンデンサ用電極７６ｉが形成されている。このコンデンサ用電極７６ｉは、表面アース電極６４ａ〜６４ｄと接触しないように、内層アース電極６４ｆに対向した略十字状に形成され、且つ、一部の配線パターンが第３の側面６２ｃに向って形成され、２個の制御電圧用電極７０と電気的に接続されている。これにより、電圧制御端子５２が形成されている。そして、コンデンサ用電極７６ｉと内層アース電極６４ｆとの間及びコンデンサ用電極７６ｉと表面アース電極６４ｅとの間で静電容量が形成され、これにより、コンデンサ５４が構成される。
【００７３】
第２の誘電体層Ｓ２には、その中央部において接続用電極８０が形成されている。そして、接続用電極８０とコンデンサ用電極７６ｉとの間は、内層アース電極６４ｆの中で電極が形成されていない部分を通過するビアホール７８ｈを介して電気的に接続されている。また、接続用電極８０と端子７２ｆとの間はビアホール７８ｉを介して電気的に接続され、接続用電極８０と端子７２ｇとの間はビアホール７８ｊを介して電気的に接続されている。これにより、接続用電極８０は接続点５０を構成する。
【００７４】
また、第２の誘電体層Ｓ２には、第１の側面６２ａ寄りであって、第２の側面６２ｂよりもやや中央部寄りにおいて、コンデンサ用電極７６ｊが形成されている。一方、第３の誘電体層Ｓ３には、第１の側面６２ａ寄りであって、第２の側面６２ｂよりもやや中央部寄りにおいて、コンデンサ用電極７６ｋが形成されている。このコンデンサ用電極７６ｊとコンデンサ用電極７６ｋとの間でコンデンサ３０が構成される。
【００７５】
そして、コンデンサ用電極７６ｊと端子７２ａとの間はビアホール７８ｋで電気的に接続され、コンデンサ用電極７６ｊと端子７２ｂとの間はビアホール７８ｌで電気的に接続されている。また、コンデンサ用電極７６ｋと第１のパターン７４ａの始点である０°端子１４との間はビアホール７８ｍで電気的に接続されている。
【００７６】
さらに、第２の誘電体層Ｓ２には、第１の側面６２ａ寄りであって、第４の側面６２ｄよりもやや中央部寄りにおいて、コンデンサ用電極７６ｌが形成されている。一方、第３の誘電体層Ｓ３には、第１の側面６２ａ寄りであって、第４の側面６２ｄよりもやや中央部寄りにおいて、コンデンサ用電極７６ｍが形成されている。このコンデンサ用電極７６ｌとコンデンサ用電極７６ｍとの間でコンデンサ３６が構成される。
【００７７】
そして、コンデンサ用電極７６ｌと端子７２ｃとの間はビアホール７８ｎで電気的に接続され、コンデンサ用電極７６ｌと端子７２ｄとの間はビアホール７８ｏで電気的に接続されている。また、コンデンサ用電極７６ｍと第２のパターン７４ｂの終点である９０°端子１６との間はビアホール７８ｐで電気的に接続されている。
【００７８】
さらにまた、第２の誘電体層Ｓ２には、第３の側面６２ｃに形成された表面アース電極６４ｃから該第２の誘電体層Ｓ２の中心部に向うインダクタ３４、４０の配線パターンが形成されている。このインダクタ３４、４０の配線パターンは、その先端が第２及び第４の側面６２ｂ、６２ｄに向かい湾曲した略Ｊ字状の形状を有している。前記インダクタ３４の先端と端子７２ｅとの間はビアホール７８ｑを介して電気的に接続され、前記インダクタ４０の先端と端子７２ｈとの間はビアホール７８ｒを介して電気的に接続されている。
【００７９】
第１の具体例に係る可変位相器１０Ａでは、誘電体基板６０Ａの第１〜第９の誘電体層Ｓ１〜Ｓ９において、各配線パターンを公知のパターン処理方法により形成すれば、各回路素子の回路定数（静電容量、インダクタンス）を精度よく構成することができる。これにより、高周波出力信号Ｓｔの位相θの位相変化範囲及び位相変化量をより精度よく設定することができる。
【００８０】
また、可変容量ダイオード３２、３８及びコイル４６、４８を誘電体基板６０Ａ上に実装しているので、設計変更の際に交換が容易となる。
【００８１】
次に、第２の具体例に係る可変位相器１０Ｂは、図７及び図８に示すように、誘電体基板６０Ｂ上に配線パターンが形成され、該配線パターン上に図１の回路図で示した回路素子が実装されている点で、第１の具体例に係る可変位相器１０Ａと異なる。
【００８２】
具体的には、図９に示すように、誘電体基板６０Ｂは第１〜第４の側面８２ａ〜８２ｄを有し、その上面８２の全体をほぼ覆うように略Ｈ字状の表面アース電極６４ｇが形成されている。
【００８３】
すなわち、誘電体基板６０Ｂの上面８４の中央部において、該誘電体基板６０Ｂの第２の側面８２ｂから第４の側面８２ｄにかけて表面アース電極６４ｇの配線パターン８６ａが形成され、該配線パターン８６ａの両端から第１及び第３の側面８２ａ、８２ｃに向けて４個の配線パターン８６ｂ〜８６ｅが形成されている。前記配線パターン８６ｂ〜８６ｅの先端では、第１及び第３の側面８２ａ、８２ｃから外方に突出して１以上の接地用端子８８ａが設けられている。
【００８４】
さらに、配線パターン８６ａから、第３の側面８２ｃに向けて１個の配線パターン８６ｆが形成され、その先端では第３の側面８２ｃから外方に突出して３個の接地用端子８８ａが設けられている。一方、配線パターン８６ｆの反対側では、配線パターン８６ａから第１の側面８２ａに向けてわずかに突出した１個の配線パターン８６ｇが形成されている。
【００８５】
また、配線パターン８６ａのうち、第２及び第４の側面８２ｂ、８２ｄ寄りから第１の側面８２ａに向けて配線パターン８６ｈ、８６ｉが延在して形成されている。この配線パターン８６ｈ、８６ｉは、その先端が対向するように湾曲された略Ｊ字状の形状を有する。
【００８６】
また、配線パターン８６ｈの側部には、配線パターン８６ｂと配線パターン８６ａから延在して形成された配線パターン８６ｊとが並行して配置されている。この配線パターン８６ｂ、８６ｊは、インダクタ３４となる配線パターン８６ｈのシールド電極として機能する。
【００８７】
一方、配線パターン８６ｉの側部には、配線パターン８６ｃと配線パターン８６ａから延在して形成された配線パターン８６ｋとが並行して配置されている。この配線パターン８６ｃ、８６ｋは、インダクタ４０となる配線パターン８６ｉのシールド電極として機能する。
【００８８】
誘電体基板６０Ｂの上面８４には、配線パターン８６ｄ、８６ｆに挟まれるようにして、配線パターン８６ｌ、８６ｍが形成されている。配線パターン８６ｌは第３の側面８２ｃに向かい形成され、その先端には外方に突出する端子８８ｂが設けられている。一方、配線パターン８６ｍは配線パターン８６ｆ寄りに形成されている。
【００８９】
また、誘電体基板６０Ｂの上面８４には、配線パターン８６ｅ、８６ｆに挟まれるようにして、配線パターン８６ｎ、８６ｏが形成されている。配線パターン８６ｎは第３の側面８２ｃに向かい形成され、その先端には外方に突出する端子８８が設けられている。一方、配線パターン８６ｏは配線パターン８６ｆ寄りに形成されている。
【００９０】
さらに、誘電体基板６０Ｂの上面８４には、配線パターン８６ｂ、８６ｃに挟まれるようにして、配線パターン８６ｐ〜８６ｔが形成されている。配線パターン８６ｐは、アースである配線パターン８６ｇと直接接触しないようにして第１の側面８２ａに向かい形成された略Ｔ字状の配線パターンであり、その先端には外方に突出する端子８８が設けられている。配線パターン８６ｑは、配線パターン８６ｇ、８６ｊで挟まれるようにして形成されている。配線パターン８６ｒは、配線パターン８６ｇ、８６ｋで挟まれるようにして形成されている。配線パターン８６ｓ、８６ｔは、配線パターン８６ｐを挟むようにして形成されている。
【００９１】
さらに、配線パターン８６ｓ、８６ｔよりも第１の側面８２ａ寄りの箇所には、アースとなる配線パターン８６ｕ、８６ｖが形成され、該配線パターン８６ｕ、８６ｖから外方に向って接地用端子８８ａが形成されている。
【００９２】
そして、上述した可変位相器１０Ｂでは、図７及び図８に示すように、誘電体基板６０Ｂ上に図１で示された回路素子が実装されている。
【００９３】
すなわち、９０°ハイブリッドカプラ２０の入力端子１２と配線パターン８６ｍ、０°端子１４と配線パターン８６ｑ、９０°端子１６と配線パターン８６ｒ及び出力端子１８と配線パターン８６ｏが接合することにより、該９０°ハイブリッドカプラ２０が誘電体基板６０Ｂ上に実装される。なお、実装方法としては、例えば半田付けのように公知の実装方法を用いることができる。
【００９４】
配線パターン８６ｌ、８６ｍ間にはコンデンサ２２が実装され、配線パターン８６ｎ、８６ｏ間にはコンデンサ２６が実装される。配線パターン８６ｑ、８６ｓ間にはコンデンサ３０が実装され、配線パターン８６ｑ、８６ｐ間にはコイル４６が実装される。配線パターン８６ｇ、８６ｐ間にはコンデンサ５４が実装される。配線パターン８６ｒ、８６ｐ間にはコイル４８が実装され、配線パターン８６ｒ、８６ｔ間にはコンデンサ３６が実装される。配線パターン８６ｈ、８６ｓ間には可変容量ダイオード３２が実装され、配線パターン８６ｉ、８６ｔ間には可変容量ダイオード３８が実装される。
【００９５】
上記した実装により、配線パターン８６ｌの端子８８ｂから高周波入力信号Ｓｉを入力すると、配線パターン８６ｎの端子８８ｂからは、位相θを有する高周波出力信号Ｓｔが出力される。そして、位相θを変化するには、配線パターン８６ｐの端子８８ｂから制御電圧Ｖｃを印加すればよい。
【００９６】
この第２の具体例に係る可変位相器１０Ｂでは、第１の具体例に係る可変位相器１０Ａと同様に、全ての回路素子が集中定数の回路素子で構成されているので、回路設計が容易であり、位相θの位相変化量の拡張を容易に行うことができる。
【００９７】
特に、１枚の誘電体基板６０Ｂに全ての回路素子が実装されているので、該回路素子の交換を容易に行うことができ、設計変更が容易である。また、第１の具体例に係る可変位相器１０Ａと比較して、第２の具体例に係る可変位相器１０Ｂでは、インダクタ３４、４０である配線パターン８６ｈ、８６ｉが誘電体基板６０Ｂの上面８４に露出している。そのため、位相θの変化範囲を変更したい場合には、前記配線パターン８６ｈ、８６ｉの幅及び長さを変更してインダクタンスを変化させることにより実現できる。
【００９８】
例えば、配線パターン８６ｈ、８６ｉの側部を削って前記幅を減少すれば、インダクタ３４、４０のインダクタンスが減少する。これにより、インダクタ３４、４０のインピーダンスが変化するので、図２に示す位相θの変化範囲を容易に変更することができる。さらに、当該可変位相器１０Ｂを無線機器に搭載した結果、パッケージの静電容量等の浮遊容量が発生し、それにより位相θの変化範囲に影響が及んだとしても、インダクタ３４、４０の配線パターン８６ｈ、８６ｉの形状を適宜変更することにより、該位相θの位相変化量を補償することができる。
【００９９】
なお、本発明に係る可変位相器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】第１の実施の形態に係る可変位相器を示す回路図である。
【図２】可変容量ダイオードの接合容量の変化を示す特性図である。
【図３】制御電圧を変化した際における出力電圧の位相変化を示す特性図である。
【図４】第１の具体例に係る可変位相器の全体斜視図である。
【図５】第１の具体例に係る可変位相器の分解斜視図である。
【図６】第１の具体例に係る可変位相器の断面図である。
【図７】第２の具体例に係る可変位相器の全体斜視図である。
【図８】第２の具体例に係る可変位相器の平面図である。
【図９】第２の具体例に係る可変位相器の誘電体基板を示す平面図である。
【図１０】従来の可変位相器を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…可変位相器                        １２…入力端子
１４…０°端子                          １６…９０°端子
１８…出力端子                          ２０…ハイブリッドカプラ
２２、２６、３０、３６、５４…コンデンサ
３２、３８…可変容量ダイオード          ３４、４０…インダクタ
４２、４４、５０…接続点                ４６、４８…コイル
５２…電圧制御端子
【図１】
2006094303.tif 000003
【図２】
2006094303.tif 000004
【図３】
2006094303.tif 000005
【図４】
2006094303.tif 000006
【図５】
2006094303.tif 000007
【図６】
2006094303.tif 000008
【図７】
2006094303.tif 000009
【図８】
2006094303.tif 000010
【図９】
2006094303.tif 000011
【図１０】
2006094303.tif 000012