(57)【要約】【課題】フィルタ回路に組み込まれるＦＥＴに対して、パラメータを付与してシミュレーションを行ない、より安定した動作特性を備えたマイクロ波移相器を得ること。【解決手段】Ｔ型フィルタ回路を用いたアクティブフィルタ型移相器２０において、入出力回路２２およびゲートバイアス回路２３とを具備し、前記入出力回路２２は、電力入力回路２４と電力出力回路２５とを備え、電力入力回路２４側および電力出力回路２５側にはＦＥＴ２６ａおよびＦＥＴ２６ｂを備える。また、このＦＥＴ２６ａの後段側およびＦＥＴ２６ｂの前段側に高インピーダンス線路２７，２９を備える。一方、ゲートバイアス回路２３側には、ＦＥＴ２６ｃおよび伝送線路３０ａ，３０ｂを備える。【選択図】  図１
2005006094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔ型フィルタ回路を用いたマイクロ波移相器において、
入出力回路およびゲートバイアス回路とを具備し、前記入出力回路は、電力入力回路と電力出力回路とを備え、電力入力回路側および電力出力回路側にはそれぞれＦＥＴを備え、電力入力回路側のＦＥＴの後段に接続される高インピーダンス線路と、電力出力回路側のＦＥＴの前段に接続される高インピーダンス線路を備え、
前記ゲートバイアス回路側には、ＦＥＴおよび高インピーダンス線路を備えたことを特徴とするマイクロ波移相器。
【請求項２】
前記高インピーダンス線路は、伝送線路であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波移相器。
【請求項３】
前記高インピーダンス線路は、電力入力回路側のＦＥＴの後段側にはハイパスフィルタを、電力出力回路側のＦＥＴの前段側にはローパスフィルタをそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波移相器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いたマイクロ波移相器に係り、特に安定的な作動性能を一層向上したマイクロ波移相器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波帯の高い周波数でもハイパス・ローパス移相器が高性能を維持させたまま広帯域にわたって高性能に実現する半導体移相器が、特開平１１−１９５９６０号公報（特許文献１参照）に開示されている。
【０００３】
すなわち、添付図面の図３に、半導体移相器の位相回路１を示す。
【０００４】
この位相回路１には、第１の信号経路２と、第２の信号経路３とが設けられる。
【０００５】
第１の信号経路２は、第１の入出力端子４から順に、伝播波長の四分の一程度の線路長を有する伝送線路５と、この伝送線路５とソースまたはドレイン電極が接続された第１のＦＥＴ６と、この第１のＦＥＴ６のドレインまたはソース電極とドレインまたはソース電極が接続された第２のＦＥＴ７と、第２のＦＥＴ７のソースまたはドレインに接続された伝播波長の四分の一程度の線路長を有する伝送線路８と、第２の入出力端子９で構成されている。
【０００６】
伝送線路５と第１のＦＥＴ６の接続点、第１のＦＥＴ６と第２のＦＥＴ７の接続点、第２のＦＥＴ７と伝送線路８の接続点に、他端が接地した伝送線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃがそれぞれ接続されている。
【０００７】
第１のＦＥＴ６と第２のＦＥＴ７の各ゲート電極にアイソレーション抵抗１１を介して第１の制御端子１２によって同電位の電圧が印加されるようになっている。
【０００８】
一方、第２の信号経路３は、第１の入出力端子４から順に、伝播波長の四分の一程度の線路長を有する伝送線路１３と、伝送線路１３と接続された伝送線路１４と、伝送線路１４と接続され、伝播波長の四分の一程度の線路長を有する伝送線路１５と、第２の入出力端子９で構成されている。
【０００９】
伝送線路１３と伝送線路１４の接続点、伝送線路１４と伝送線路１５の接続点に、第３および第４のＦＥＴ１６，１７のドレイン電極がそれぞれ接続され、各ＦＥＴ１６，１７のソース電極は接地される。
【００１０】
第３のＦＥＴ１６と第４のＦＥＴ１７のゲート電極にはアイソレーション抵抗１８を介して第２の制御端子１９によって同電位の電圧が印加されるようになっている。
【００１１】
第１の制御端子１２によって第１のＦＥＴ６と第２のＦＥＴ７がオン、第２の制御端子１９によって第３のＦＥＴ１６と第４のＦＥＴ１７がオフのときにはローパスフィルタとなり、位相は遅れる。
【００１２】
一方、第１のＦＥＴ６と第２のＦＥＴ７がオフ、第３のＦＥＴ１６と第４のＦＥＴ１７がオンのときにはハイパスフィルタとなり、位相が進むようになっている。
【００１３】
各ＦＥＴ６，７；１６，１７のオン，オフの２状態を切換えることによって、ローパスフィルタあるいはハイパスフィルタと等価となって移相器の機能を発揮させている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−１９５９６０号公報（第４頁左欄の第４０〜右欄の第３４行並びに図１，図２）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１によれば、ハイパスフィルタ・ローパスフィルタのキャパシタをＦＥＴと置き換え、伝播波長の四分の一程度の線路長を有する伝送線路５と組み合わせることによって、ＦＥＴは、フィルタの容量としてだけでなく、線路を切換えるスイッチとしての役割も果すことになる。
【００１６】
このことにより、従来、信号経路２，３の切換えのための別途有していたスイッチが不要となり、移相器全体の挿入損失はフィルタの損失分だけにでき、大きく低減させることができるようになっている。
【００１７】
しかしながら、図３に示すように第１の信号経路２において、第１のＦＥＴ６のドレイン端子と第２のＦＥＴ７のソース端子との間に伝送線路１０ｂを接続した構成の場合には、例えばミリ波帯領域の狭い周波数帯域にのみ対応可能であった。
【００１８】
すなわち、第１のＦＥＴ６のドレイン端子側からの出力電流（電圧）が、伝送線路１０をゲートバイアス側として直接第２のＦＥＴ７のソース端子側へ入力する構成であることから、ゲートバイアス電圧が特定されてフィルタ回路が作動するようになっていた。
【００１９】
従って、フィルタ回路の動作特性として、狭い帯域の特性向上に限らざるを得ず、これが製造段階での構成素子の特性のバラツキを有する場合には、移相器として良好な特性が得られなかった。
【００２０】
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、アクティブフィルタ型移相器等の移相器において、製造段階からより安定的なフィルタ回路が得られ、より安定した動作特性を備えたマイクロ波移相器を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、Ｔ型フィルタ回路を用いたマイクロ波移相器において、入出力回路およびゲートバイアス回路とを具備し、前記入出力回路は、電力入力回路と電力出力回路とを備え、電力入力回路側および電力出力回路側にはそれぞれＦＥＴを備え、電力入力回路側のＦＥＴの後段に接続される高インピーダンス線路と、電力出力回路側のＦＥＴの前段に接続される高インピーダンス線路を備え、前記ゲートバイアス回路側には、ＦＥＴおよび高インピーダンス線路を備えたことを特徴とするマイクロ波移相器を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るマイクロ波移相器の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係るマイクロ波移相器の実施形態を示す概要図である。
【００２４】
本発明のマイクロ波移相器は、例えばアクティブフィルタ型移相器２０に適用することができる。
【００２５】
このアクティブフィルタ型移相器２０は、入出力回路２２とゲートバイアス回路２３とが、例えばＴ型に接続されてＴ型フィルタ回路２１が構成される。
【００２６】
このアクティブフィルタ型移相器２０は、入力電圧（電流）に対して、出力電圧（電流）の位相量のみを任意の値だけ差を生じるように調整するために、例えばマイクロ波対応用のＬＣ移相回路を用いた移相器である。
【００２７】
入出力回路２２は、入力端子２２ａおよび出力端子２２ｂを有し、この両端子２２ａ，２２ｂ間に電力入力回路２４および電力出力回路２５とが直列に接続される。
【００２８】
電力入力回路２４側は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電解効果トランジスタ）２６ａとこのＦＥＴ２６ａの後段に接続した高インピーダンス線路、例えばハイパスフィルタ回路（以下、ＨＰＦ回路という。）２７とから構成される。
【００２９】
また、ＨＰＦ回路２７は、所定の電力入力側のインダクタとして用いられるもので、所定のパラメータが付与されるようになっている。
【００３０】
また、入出力回路２２の電力出力回路２５側は、ＦＥＴ２６ｂとこのＦＥＴ２６ｂの前段に接続した高インピーダンス線路、例えばローパスフィルタ回路（以下、ＬＰＦ回路という。）２９とから構成される。
【００３１】
このＬＰＦ回路２９は、所定の電力出力側のインダクタとして用いられるもので、所定のパラメータが付与されるようになっている。
【００３２】
一方、ゲートバイアス回路２３は、入出力回路２２のＨＰＦ回路２７とＬＰＦ回路２９との間と、接地２３ａ側との間に接続される回路であって、このゲートバイアス回路２３は、高インピーダンス線路、例えば伝送線路３０ａとこの伝送線路３０ａに直列接続される伝送線路３０ｂと両伝送線路３０ａ，３０ｂとの間に接続されるＦＥＴ２６ｃとより構成される。
【００３３】
伝送線路３０ａ，３０ｂは、所定のインダクタ（Ｌ）値およびキャパシタ容量（Ｃ）値を保有せしめることにより、高インピーダンスが得られるようにインダクタおよびキャパシタ（図示せず）を備えている。
【００３４】
ＨＰＦ回路２７，ＬＰＦ回路２９および伝送線路３０ａ，３０ｂから構成される高インピーダンス線路毎に、入出力端子２２ａ，２２ｂ間の交流電圧をＶ、電流をＩとすると、Ｖ／Ｉにより入出力端子間の回路のインピーダンスが得られるようになっている。
【００３５】
具体的には、それぞれの回路（線路）のインダクタ（Ｌ）値とキャパシタ（Ｃ）値の相互調整（論理積）により、高インピーダンスが得られるようになっている。
【００３６】
また、アクティブフィルタ型移相器２０は、ゲートバイアス回路２３側から入出力回路２２側へ出力する電圧を変化させることにより、この入出力回路２２のインダクタを変化させて電流を制御することができるようになっている。
【００３７】
従って、ＦＥＴ２６ａ〜２６ｃと、ＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９と、伝送線路３０ａ，３０ｂとのそれぞれの間の入出力電力の相関関係を制御することにより、移相器としての働きがなされるようになっている。
【００３８】
入出力回路２２のＨＰＦ回路２７は、図２（Ａ）に示すように、入出力回路３３と接地回路３６とにより構成される。
【００３９】
この入出力回路３３には、入力端子３３ａおよび出力端子３３ｂを有し、この両端子３３ａ，３３ｂ間にキャパシタ３４ａ，インダクタ３５ａ，３５ｂおよびキャパシタ３３ｂを接続して構成される。
【００４０】
接地回路３６には、入力端子３３ａ側のインダクタ３５ａと出力端子３３ｂ側のインダクタ３５ｂとの間と、接地３６ａとの間にインダクタ３７ａ〜３７ｃがそれぞれ備えられる。
【００４１】
このように、入力端子３３ａ側のキャパシタ３４ａ，インダクタ３５ａ、出力端子３３ｂ側のインダクタ３５ｂ，キャパシタ３４ｂ、および接地回路３６側のインダクタ３７ａ〜３７ｃのそれぞれの容量値を任意に設定することにより、パラメータ付与ができるようになっている。
【００４２】
一方、入出力回路２２のＬＰＦ回路２９は、図２（Ｂ）に示すように、入出力回路４０と接地回路４１とにより構成される。
【００４３】
この入出力回路４０には、入力端子４０ａおよび出力端子４０ｂを有し、この両端子４０ａ，４０ｂ間にインダクタ４２ａ〜４２ｄを接続して構成される。
【００４４】
接地回路４１には、入力端子４０ａ側のインダクタ４２ｂと出力端子４０ｂ側のインダクタ４２ｃとの間と、接地４１ａとの間にインダクタ４３ａ，４３ｂおよびキャパシタ４４が備えられる。
【００４５】
また、入力端子４０ａ側のインダクタ４２ａ，４２ｂ、出力端子４０ｂ側のインダクタ４２ｃ，４２ｄ、接地回路４１側のインダクタ４３ａ，４３ｂおよびキャパシタ４４のそれぞれの容量値を任意に設定することにより、パラメータ付与ができるようになっている。
【００４６】
このように、ＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９によれば、入力電力と出力電力とをシミュレーションするために、それぞれ所定のパラメータが付与された構成になっている。
【００４７】
すなわち、規定値の電力の入力と、規定値の電力の出力値を前以て規定させ、この規定値を得るために、図２に示すようにＬＣ回路が論理的に設計され、この設計によるＬＣ回路のＬ（インダクタ）およびＣ（キャパシタ）の組み合わせをパラメータとして扱うことができる。
【００４８】
従って、このパラメータを用いたコンピュータ処理により、シミュレーションを行なうことができる。
【００４９】
このシミュレーションによれば、設計段階で、ＬＣ回路が前以て論理的に設計され、この設計によるＬＣ回路のＬ（インダクタ）およびＣ（キャパシタ）の組み合わせに基づいて、Ｔ型フィルタ回路２１の特性が正確な確率で、予知することができる。
【００５０】
次に、アクティブフィルタ型移相器２０のシミュレーションを行なう手順について、図１〜図２を参照して説明する。
【００５１】
アクティブフィルタ型移相器２０の入力端子２２ａおよび出力端子２２ｂにおける入出力電力規模を特定する。
【００５２】
そして、この入出力電力規模に対応するＦＥＴ２６ａ〜２６ｃ、ＨＰＦ回路２７，ＬＰＦ回路２９および伝送線路３０ａ，３０ｂのそれぞれの定格レベルを定め、それぞれ適合する入出力回路２２およびゲートバイアス回路２３を備えたアクティブフィルタ型移相器２０を用意する＜ステップ１＞。
【００５３】
ゲートバイアス回路２３側の伝送線路３０ａ，３０ｂの高インピーダンス値に対応して入出力回路２２側における所定の入出力電力が得られるように高インピーダンス値の容量を設定する＜ステップ２＞。
【００５４】
そのＬＣの容量値の中でＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９の占める高インピーダンス値を推定する＜ステップ３＞。
【００５５】
前記推定されたＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９の高インピーダンス値を微調整する。
【００５６】
すなわち、この容量値成分をしてパラメータとして付与し得るようにＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９のそれぞれの入出力回路３３および４０、接地回路３６および４１のそれぞれのインダクタ（Ｌ）値およびキャパシタ容量（Ｃ）値を算出する＜ステップ４＞。
【００５７】
このように算出されたインダクタ（Ｌ）値およびキャパシタ容量（Ｃ）値をＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９に保有させる＜ステップ５＞。
【００５８】
以上の＜ステップ１＞〜＜ステップ５＞のステップの手順によりシミュレーションを行なうことによって、この得られたデータが、所期の特性に照らして適合する特性に合致するようになる。
【００５９】
このようにしてシミュレーションがなされ、製作されたマイクロ波移相器２０は、所期の特性をコンピュータ上で検証した特性が、そのまま実装状態においても反映させることを可能にすることができた。
【００６０】
従って、このシミュレーションによれば、設計段階で、ＬＣ回路が前以て論理的に設計され、この設計によるＬＣ回路のＬ（インダクタ）およびＣ（キャパシタ）の組み合わせに基いて、Ｔ型フィルタ回路２１の特性が正確な確立で得ることができる。
【００６１】
延いては、シミュレーションを行なったマイクロ波移相器を採用することにより、製造段階でのバラツキを少なくすることにより、歩留をも改善し得るマイクロ波移相器を得ることができる。
【００６２】
また、アクティブフィルタ型移相器２０によれば、アクティブフィルタ型移相器２０の入出力回路２２に採用したＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ２９は、特有の構成としてＬＣの数量は比較的少量で可能である一方で、移相量の調整が容易でありことから、アクティブフィルタ型移相器２０の精度向上と所期の特性を得るにあたって広範な利用が可能となる。
【００６３】
なお、アクティブフィルタ型移相器２０によれば、入出力回路２２にＨＰＦ回路２７およびＬＰＦ回路２９を採用したが、ゲートバイアス回路２３に用いた伝送線路３０ａ，３０ｂと同様の伝送線路と代替して用いることができる。
【００６４】
更には、アクティブフィルタ型移相器２０によれば、アクティブフィルタ型移相器の例について説明したが、パッシブフィルタ型移相器にも適用可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、アクティブフィルタ型移相器等のマイクロ波移相器において、パラメータを付与してシミュレーションを行なうことができるようにしたから、製造段階からより安定的なフィルタ回路が得られ。より安定した動作特性を備えたマイクロ波移相器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロ波移相器の概要図。
【図２】図１に示す高インピーダンス線路の概要図で、（Ａ）はハイパスフィルタの回路図、（Ｂ）はローパスフィルタ回路図。
【図３】従来のマイクロ波移相器の概要図。
【符号の説明】
２０  アクティブフィルタ型移相器（マイクロ波移相器）
２１  Ｔ型フィルタ回路
２２，３３，４０  入出力回路
２２ａ，３３ａ，４０ａ  入力端子
２２ｂ，３３ｂ，４０ｂ  出力端子
２３  ゲートバイアス回路
２３ａ，３６ａ，４１ａ  接地
２４  電力入力回路
２５  電力出力回路
２６ａ〜２６ｃ  ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）
２７  ＨＰＦ回路（高インピーダンス線路）
２９  ＬＰＦ回路（高インピーダンス線路）
３０ａ，３０ｂ  伝送線路（高インピーダンス線路）
３４ａ，３４ｂ，４４  キャパシタ
３５ａ，３５ｂ，３７ａ〜３７ｃ，４２ａ〜４２ｄ，４３ａ，４３ｂ  インダクタ
３６，４１  接地回路
【図１】
2005006094.tif 000003
【図２】
2005006094.tif 000004
【図３】
2005006094.tif 000005