(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように誘導性素子を選定し、その誘導性素子を上記可変容量素子にそれぞれ直列に接続するとともに、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、その抵抗を上記結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれ接続したことを特徴とするマイクロ波移相器。
【請求項２】
入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように容量性素子を選定し、その容量性素子を上記可変容量素子にそれぞれ直列に接続するとともに、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、その抵抗を上記結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれ抵抗を接続したことを特徴とするマイクロ波移相器。
【請求項３】
入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように誘導性素子を選定するとともに、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、
上記結合端子と可変容量素子間および通過端子と可変容量素子間にそれぞれ抵抗と所望の周波数で１／４波長を有する伝送線路と誘導性素子との直列回路を接続したことを特徴とするマイクロ波移相器。
【請求項４】
入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように容量性素子を選定するとともに、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、
上記結合端子と可変容量素子間および通過端子と可変容量素子間にそれぞれ抵抗と所望の周波数で１／４波長を有する伝送線路と容量性素子との直列回路を接続したことを特徴とするマイクロ波移相器。
【請求項５】
上記９０°ハイブリッドの入力端子とアイソレーション端子にそれぞれ先端開放スタブを接続したことを特徴とする請求項１から４いずれか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】
この発明は、マイクロ波帯のレーダあるいは通信装置に使用され、これらの装置の温度に対する位相変化を補償するためのマイクロ波移相器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波帯のレーダ装置あるいは通信装置等では信頼性および高速性の観点から、そこに使用されるアンテナとして多数の素子アンテナからなるアクティブフェーズドアレーアンテナが使用されており、各素子アンテナには信号を増幅あるいは制御するための送信モジュールあるいは受信モジュールが用いられる。これらのモジュールを多数配列した場合、各モジュールの熱制御が難しく、一般に、各モジュールに温度分布が生じる。
【０００３】
このため、各モジュールでは温度に対して、振幅、位相があまり変化しないものが望ましく、それには温度特性を補償するための減衰器、移相器が用いられる。特に、ここでは位相補償を行うための移相器に関するものである。
【０００４】
図１３は例えばMICROWAVE JOURNAL 1989 STATE OF ART REFERENCE pp109に示された従来の移相器の構成を示すもので、図中、１は９０°ハイブリッド、２は入力端子、３はアイソレーション端子、４は結合端子、５は通過端子、６は可変容量素子、７はチョーク回路、８は直流電源である。
【０００５】
この移相器は４端子を有する９０°ハイブリッド１の結合端子４と接地間、通過端子５と接地間にそれぞれ可変容量素子６が設けられており、各可変容量素子６に所望のバイアスを印加するために、各可変容量素子６にはチョーク回路７を介して直流電源８が接続されている。
【０００６】
また、９０°ハイブリッド１としてブランチラインカップラ、インターディジタルカップラ等の結合端子４と通過端子５とに同振幅で分配され、その位相差が９０度異なるものが用いられている。
【０００７】
また、可変容量素子６として、バラクターダイオード、FET等が用いられ、ここではバラクターダイオードの場合について示している。一般にバラクタダイオードはこの図に示すようにボンディングワイヤに起因するインダクタLdと直列抵抗Riおよび接合キャパシタCjとの直列回路で表わされる。この接合キャパシタCjは直流電源８の電圧VRに依存し、VRが高くなるほどCjが小さくなる。
【０００８】
さらに、チョーク回路７はマイクロ波特性にできる限り影響を与えないように、所望周波数帯で高インピーダンスとなるように設計されており、このチョーク回路７を介して直流電源８からの所望の電圧VRを可変容量素子６に印加することができる。
【０００９】
次に動作について説明する。入力端子２から入力されたマイクロ波信号は９０°ハイブリッド１で結合端子４と通過端子５にそれぞれ同振幅、９０度位相差で分配される。分配されたマイクロ波信号はそれぞれ可変容量素子６に供給される。供給されたそれぞれのマイクロ波信号は可変容量素子６で９０°ハイブリッド１側に反射される。
【００１０】
さらに反射されたそれぞれのマイクロ波信号は入力端子２では逆相合成、アイソレーション端子３では同相合成となるため、全てアイソレーション端子３に出力される。
【００１１】
図１４は図１３の可変容量素子６側を見たインピーダンスZa軌跡をスミスチャート上に表わした一例である。ここでは角周波数ωを一定とし、可変容量素子６に印加する電圧VRをVR１、VR0、VR２と変化させ、かつ、規格化インピーダンスZ0（通常５０Ω）で規格化した場合について示している。一般に周波数が低い場合、ボンディングワイヤに起因するインダクタLdの影響が小さいため、この図に示すように可変容量素子６のインピーダンスは容量性を示す。
【００１２】
また、この図に示すようにVRをVR１からVR2まで高くすることにより、可変容量素子６の接 合キャパシタCjは徐々に小さくなるため、Zaは抵抗成分一定の線上を反時計回りに変化す る。
【００１３】
さらに、可変容量素子６における反射係数の絶対値はスミスチャートの中心からの距離で決まり、VRが高くなるほど可変容量素子６での反射係数の絶対値は大きくなり、位相は進むようになる。この種のマイクロ波移相器の損失は反射係数の絶対値に反比例し、絶対値が大きいほど損失は小さくなる。
【００１４】
従って、従来のマイクロ波移相器では図１５に示すように、VRを高くするほど位相は進み（図１５（ａ））、また、損失が変動する特性（図１５（ｂ））を示す。
【００１５】
一般にモジュールを構成する増幅器、減衰器等は温度が高くなるほど位相は遅れる。従って、このマイクロ波移相器をモジュールに搭載し、モジュールの位相の温度変動に応じて直流電圧VRを変化させることにより、モジュールの位相変動を相殺することができ、温度に対して位相変動の小さなモジュールを得ることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波移相器では可変容量素子６に印加する電圧VRを制御することにより、モジュールの温度に対する位相変動を小さく抑えることができる。しかし、同時に損失も変化するため、モジュールの振幅が変化してしまい高いアンテナ利得を得ることができない問題点があった。これを避けるにはマイクロ波移相器の損失変動分も考慮した振幅制御を行う必要があり、振幅の制御が複雑になってしまう問題点もあった。
【００１７】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、位相を変化させても損失変動の小さなマイクロ波移相器を得ることを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるマイクロ波移相器は、入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように誘導性素子を選定し、その誘導性素子を上記可変容量素子にそれぞれ直列に接続するとともに、当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、その抵抗を上記結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれ接続したものである。
【００１９】
また、第２の発明によるマイクロ波移相器は、入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように容量性素子を選定し、その容量性素子を上記可変容量素子にそれぞれ直列に接続するとともに、当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、その抵抗を上記結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれ抵抗を接続したものである。
【００２０】
第３の発明によるマイクロ波移相器は、入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように誘導性素子を選定するとともに、
当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、上記結合端子と可変容量素子間および通過端子と可変容量素子間にそれぞれ抵抗と所望の周波数で１／４波長を有する伝送線路と誘導性素子との直列回路を接続したものである。
【００２１】
第４の発明によるマイクロ波移相器は、入力端子、結合端子、通過端子およびアイソレーション端子とを有する９０°ハイブリッドの結合端子と接地間および通過端子と接地間にそれぞれバラクターダイオード、FET等の可変容量素子を接続し、上記可変容量素子に所定の範囲の印加電圧を印加してなるマイクロ波移相器において、当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスがスミスチャートの実軸上に移動するように容量性素子を選定するとともに、当該印加電圧範囲の中心電圧を印加した時に、上記可変容量素子のインピーダンスに対する反射係数と印加電圧範囲の両端の電圧に対する反射係数がほぼ等しくなるように抵抗値を選定し、上記結合端子と可変容量素子間および通過端子と可変容量素子間にそれぞれ抵抗と所望の周波数で１／４波長を有する伝送線路と容量性素子との直列回路を接続したものである。
【００２２】
第５の発明によるマイクロ波移相器は第１から第４の発明のマイクロ波移相器を構成する９０°ハイブリッドの入力端子とアイソレーション端子にそれぞれ先端開放スタブを接続したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１のマイクロ波移相器の構成を示すものであり、９は誘導性素子、１０は抵抗であり、１〜８は従来の説明の図１３と同じものである。
【００２４】
このマイクロ波移相器は図１３に示した従来のマイクロ波移相器の９０°ハイブリッド１の結合端子４と可変容量素子６間および通過端子５と可変容量素子６間に、それぞれ可変容量素子６に直列接続されるように誘導性素子９を設け、また、９０°ハイブリッド１の結合端子４と接地間および通過端子５と接地間にそれぞれ抵抗１０を設けたものである。
【００２５】
図２は図１に示した可変容量素子６のみのインピーダンスZa,誘導性素子９を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｂおよび誘導性素子９と抵抗１０とを介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｃ軌跡をそれぞれスミスチャート上に表わした一例である。ここでは図１４と同様に角周波数ωを一定とし、印加電圧VRをVR1からVR2まで変化させた場合について示している。
【００２６】
誘導性素子９は可変容量素子６のインピーダンスZaを抵抗成分一定の線上を時計方向に移動させるためのものであり、印加電圧VR1とVR2との中間の電圧VR0でスミスチャートの実軸上に移動するような値に選ばれている。このため、誘導性素子９を介して見た可変容量素子６のインピーダンスはZaからZｂに移動する。
【００２７】
この誘導性素子９を介して見た可変容量素子６ のインピーダンスZbは印加電圧VR0では実数部のみ、VR1およびVR2では実数部がVR0と同じで、かつ、虚数部を含む。このため、VR0印加時に比べ、VR1およびVR2印加時のZbは高くなる。即ち、VR0印加時に比べ、VR1およびVR2印加時の反射係数の絶対値は大きい。
【００２８】
さらに抵抗１０を接続することにより、誘導性素子９と抵抗１０を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZcはZbと抵抗１０との並列回路となる。従って、VR0印加時のZcはZbよりもやや実数部が小さくなり、また、VR1,VR2印加時のZcはZbの実数部とほぼ同じで、虚数部のみやや小さくなる。このため、この図に示すようにZbはZcへ移動する。
【００２９】
即ち、抵抗１０はVR0印加時のZbの反射係数の絶対値を大きく、VR1,VR2印加時のZbの反射係数の絶対値を小さくするように作用する。この抵抗１０はマイクロ波移相器の印加電圧VRにより、損失変動が小さく、かつ、低損失化を図るために数百Ω程度に選ばれる。
【００３０】
このような抵抗１０を選ぶことにより、誘導性素子９と抵抗１０とを介して見た可変容量素子６ の反射係数の絶対値は印加電圧VRに関系なくほぼ一定となる。
【００３１】
従って、図３に示すように、このマイクロ波移相器では印加電圧VRに対して損失がほぼ一定で、位相のみ変化する特性を得ることができる。
なお、抵抗１０を接続することにより、VRに対するZcの虚数部の変化がやや小さくなり、位相変化も小さくなるが、VRに対して接合容量Cjが大きく変化する可変容量素子６を選択することにより実用上問題はない。
【００３２】
以上のように、この発明のマイクロ波移相器では損失がほぼ一定で、位相のみ変化させることができるため、これをアクティブフェーズドアレーアンテナ用モジュールの位相の温度補償に適用することにより、高いアンテナ利得を得ることができる。また、マイクロ波移相器の損失変動分を考慮した振幅制御を行う必要がなくなり、振幅の制御が簡単になる利点もある。
【００３３】
また、図４は実施の形態１のマイクロ波移相器の他の実施例の構成を示す図であり、１〜８は従来の説明の図１３と同じもの、９、１０は図１の説明と同じものである。
【００３４】
図１のものでは誘導性素子９を９０°ハイブリッド１の結合端子４と可変容量素子６間および通過端子５と可変容量素子６間に設けた場合について示したが、この図のように誘導性素子９を可変容量素子６と接地間に設けても同じである。
【００３５】
実施の形態２．
図５は実施の形態２のマイクロ波移相器の構成を示すものであり、１１は容量性素子であり、１〜８は従来の説明の図１３と同じもの、１０は図１の説明と同じものである。
【００３６】
このマイクロ波移相器は実施の形態１に示した誘導性素子９の変わりに容量性素子１１を用いた他は実施の形態１と基本構成は同じである。一般に可変容量素子６は周波数が低い場合、可変容量素子６のボンディングワイヤに起因するインダクタLdの影響が小さいため、実施の形態１で示したように可変容量素子６のインピーダンスZaは容量性を示す。
【００３７】
しかし、インダクタLdの影響が大きい高周波数帯では可変容量素子６のインピーダンスZaは誘導性を示す場合がある。この実施の形態２では誘導性のインピーダンスZaを有する可変容量素子６を用い、印加電圧VRに対して損失変動の小さなマイクロ波移相器を得るものである。
【００３８】
図６はこの発明の実施の形態２の可変容量素子６のインピーダンスZa,容量性素子１１を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｂおよび容量性素子１１と抵抗１０を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｃの軌跡をそれぞれスミスチャート上に表わした一例である。ここでは実施の形態１と同様に角周波数ωを一定とし、印加電圧VRをVR1からVR2まで変化させた場合について示している。
【００３９】
容量性素子１１は可変容量素子６のインピーダンスZaを抵抗成分一定の線上を反時計方向に移動させるためのものであり、印加電圧VR1とVR2との中間の電圧VR0でスミスチャートの実軸上に移動するような値に選ばれている。従って、容量性素子１１を介して見た可変容量素子６のインピーダンスはZaからZｂに移動する。
【００４０】
また、容量性素子１１を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZbは実施の形態１で示した様に、VR0印加時に比べ、VR1およびVR2印加時のZbは高くなる。また、抵抗１０を並列接続することにより、容量性素子１１と抵抗１０とを介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｃの反射係数の絶対値をほぼ一定にすることができる。
【００４１】
以上のように、可変容量素子６のインピーダンスZaが誘導性を示す高周波帯で適用でき、可変容量素子６に直列に容量性素子１１を接続し、９０°ハイブリッド１の結合端子４と接地間および通過端子５と接地間にそれぞれ抵抗１０を設けることにより、損失変動の小さなマイクロ波移相器を得ることができる。
【００４２】
なお、容量性素子１１を直流阻止キャパシタと兼用することができるため、新たに直流阻止キャパシタを設ける必要がなく、実施の形態１のものよりは安価にできる。
【００４３】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３のマイクロ波移相器の構成を示すものであり、１２は伝送線路であり、１〜８は従来の説明の図１３と同じもの、９、１０は図１の説明と同じものである。
【００４４】
このマイクロ波移相器は９０°ハイブリッド１の結合端子４と可変容量素子６間および通過端子５と可変容量素子６間にそれぞれ抵抗１０と所望の周波数で１／４波長を有する伝送線路１２と誘導性素子９との直列回路を接続したものである。
【００４５】
図８は図７に示す可変容量素子６のインピーダンスZa,誘導性素子９を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｂ、誘導性素子９と伝送線路１２を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｃおよび誘導性素子９と伝送線路１２と抵抗１０を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZdの軌跡をそれぞれスミスチャート上に表わした一例である。ここでは実施の形態１、２と同様に角周波数ωを一定とし、印加電圧VRをVR1からVR2まで変化させた場合について示している。
【００４６】
誘導性素子９は実施の形態１で示したように可変容量素子６のインピーダンスZaをスミスチャートの実軸上にインピーダンス変換するためのものであり、誘導性素子９を介して見た可変容量素子６のインピーダンスはZaからZbに移動する。また、伝送線路１２はZbを高インピーダンスまでインピーダンス変換する機能を有し、伝送線路１２を介して見た可変容量素子６のインピーダンスはZbからZcに移動する。
【００４７】
ここで伝送線路１２の特性インピーダンスを規格化インピーダンスZ0（通常５０Ω）に選んだ場合、VR0,VR1およびVR2印加時におけるZbの反射係数の絶対値を保ちつつインピーダンス変換を行うことができる。即ち、VR１、VR2印加時のZcの反射係数の絶対値はVR0印加時に比べ大きい。
【００４８】
さらに、抵抗１０を直列に接続することにより、Zcの実数部のみ増加するため抵抗１０を介して見た可変容量素子６のインピーダンスはZｃからZｄに移動する。即ち、抵抗１０はVR0印加時のZｃの反射係数の絶対値を大きく、VR1,VR2印加時のZｃの反射係数の絶対値を小さくするように作用する。なお、この抵抗１０はマイクロ波移相器の印加電圧VRにより、損失変動が小さく、かつ、低損失化を図るために数Ω程度に選ばれる。
【００４９】
このような抵抗１０を選ぶことにより、誘導性素子９と伝送線路１２と抵抗１０とを介して見た可変容量素子６ の反射係数の絶対値はほぼ一定となる。従って、実施の形態１、２と同様に印加電圧VRに対して損失がほぼ一定で、位相のみ変化する特性のマイクロ波移相器を得ることができる。
【００５０】
なお、抵抗１０を接続することにより、VRに対するZcの虚数部の変化がやや小さくなり、位相変化も小さくなるが、印加電圧VRに対して接合容量Cjが大きく変化する可変容量素子６を選択することにより実用上問題はない。
【００５１】
以上のように９０°ハイブリッド１の結合端子４と可変容量素子６間および通過端子５と可変容量素子６間にそれぞれ抵抗１０と伝送線路１２と誘導性素子９との直列回路を接続することにより、印加電圧VRに対して損失変動の小さなマイクロ波移相器を得ることができる。
【００５２】
この構成のものでは抵抗１０の一端を短絡する必要がなく、マイクロ波集積回路技術を用いることにより、実施の形態１，２に比べ実現が容易である。
【００５３】
実施の形態４
図９は実施の形態４のマイクロ波移相器の構成を示すものであり、１〜８は従来の説明の図１３と同じもの、１０は図１の説明と、１１は図５の説明と、１２は図７の説明と同じものである。
【００５４】
実施の形態３に示した誘導性素子９の変わりに容量性素子１１を用いた他は実施の形態３と基本構成は同じである。実施の形態３では可変容量素子６のインピーダンスが容量性を持つ場合に対して、この発明のものでは誘導性を持つ場合に適用できる。
【００５５】
図１０は図９に示す可変容量素子６のインピーダンスZa,容量性素子１１を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｂ、容量性素子１１と伝送線路１２を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZｃおよび容量性素子９と伝送線路１２と抵抗１０を介して見た可変容量素子６のインピーダンスZdの軌跡をそれぞれスミスチャート上に表わした一例である。ここでは実施の形態１〜３と同様に角周波数ωを一定とし、印加電圧VRをVR1からVR2まで変化させた場合について示している。
【００５６】
容量性素子１１は実施の形態２で示したように可変容量素子６のインピーダンスZaをスミスチャートの実軸上にインピーダンス変換するためのものであり、容量性素子１１を介して見た可変容量素子６のインピーダンスはZaからZbに移動する。さらに、実施の形態３で示したように伝送線路１２および抵抗１０を介すことにより、可変容量素子６のインピーダンスはZcからZdに移動する。
【００５７】
伝送線路１２および抵抗１０は実施の形態３で示したものと同様の機能を持つため、印加電圧VRに対して容量性素子１１と伝送線路１２と抵抗１０とを介して見た可変容量素子６ の反射係数の絶対値はほぼ一定となる。
【００５８】
従って、可変容量素子６のインピーダンスが誘導性の場合には９０°ハイブリッド１の結合端子４と可変容量素子６間および通過端子５と可変容量素子６間にそれぞれ抵抗１０と伝送線路１２と容量性素子１１との直列回路を接続することにより、印加電圧VRに対して損失変動の小さなマイクロ波移相器を得ることができる。
【００５９】
この構成のものでも抵抗１０の一端を短絡する必要がなく、マイクロ波集積回路技術を用いることにより、実現が容易である。
【００６０】
以上述べた実施の形態１から実施の形態４では印加電圧VRにより損失変動が小さく、所望の位相特性を得るマイクロ波移相器について述べた。一般にアクティブフェーズドアレーアンテナのような多数のモジュールを配列して構成するアンテナでは各モジュールに温度分布が生じ、そのため各モジュールの絶対位相にもバラツキが生じる。このため、絶対位相を補償する機能が必要となる。
【００６１】
以下、実施１から実施の形態４で示した機能を損なうことなく絶対位相のバラツキも補償できるマイクロ波移相器について述べる。
【００６２】
実施の形態５
図１１は実施の形態５のマイクロ波移相器の構成を示すものであり、１３は先端開放スタブであり、１〜８は従来の説明の図１３と同じもの、９、１０は図１の説明と、１２は図７の説明と同じものである。
【００６３】
実施の形態３の９０°ハイブリッド１の入力端子２とアイソレーション端子３にそれぞれ先端開放スタブ１３を設けたものである。この先端開放スタブ１３は絶対位相を遅らせる機能を有し、長さが長いほど位相遅れが大きくなる。
【００６４】
通常、先端開放スタブ１３を設けることにより、マイクロ波移相器のリターンロスが劣化する。しかし、この発明のように先端開放スタブ１３を位相差が９０°異なる９０°ハイブリッド１の入力端子２とアイソレーション端子３にそれぞれ設けることにより、２個の先端開放スタブ１３によるリターンロスの劣化が相殺され、リターンロス劣化を防ぐことができる。
【００６５】
この先端開放スタブ１３を設けることにより、実施の形態３で示した印加電圧VRによる損失変動および位相特性を与えないため、この図のように入力端子２とアイソレーション端子３にそれぞれ先端開放スタブ１３を設け、長さを所望の値に設定することにより、入力端子２とアイソレーション端子３間の絶対位相のみ設定することができる。
【００６６】
図１２（ａ）（ｂ）はこの発明のマイクロ波移相器の印加電圧VRに対する損失および位相特性の一例であり、実線は先端開放スタブ１３無し、点線は有りの場合である。このように、先端開放スタブ１３を設けることにより、VRに対する位相および損失に影響を与えることなく、絶対位相のみ調整することができる。
【００６７】
このように、この発明のマイクロ波移相器をモジュールの位相の温度補償に適用することにより、温度に対して位相変動が小さく、また、絶対位相のバラツキの小さなモジュールを得ることができ、高いアンテナ利得を得ることができる。
【００６８】
なお、ここでは実施の形態３のマイクロ波移相器の入力端子２およびアイソレーション端子３に先端開放スタブ１３を設けた場合について述べたが、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態４のものに適用しても良い。
【００６９】
なお、以上の実施例ではアクティブフェーズドアレーアンテナ用モジュールに適用する場合について述べたが、実施の形態１から実施の形態５のマイクロ波移相器をマルチポート増幅器、あるいは電力合成形増幅器に適用しても良く、また、可変容量素子６としてFETを用いても良い。
【００７０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、可変容量素子のインピーダンスが容量性を示す周波数帯で適用でき、制御電圧VRにより、損失変動が小さく、位相のみ変化する特性を得ることができる。これをアクティブフェーズドアレーアンテナ用モジュールの位相の温度補償に適用することにより、温度に対して位相変動の小さなモジュールを得ることができ、高い利得のアンテナを実現することができる。しかもマイクロ波移相器の損失変動分も考慮したモジュールの振幅補償を行う必要がなくなり、振幅制御が簡単になる利点もある。
【００７１】
また、第２の発明によれば、可変容量素子のインピーダンスが誘導性を示す周波数帯で適用でき、制御電圧VRにより、損失変動が小さく、位相のみ変化する特性を得ることができるとともに、直流阻止キャパシタが不要となるため安価にできる利点がある。
【００７２】
また、第３の発明によれば、可変容量素子のインピーダンスが容量性を示す周波数帯で適用でき、制御電圧VRにより、損失変動が小さく、位相のみ変化する特性を得ることができる。特に、抵抗の一端を短絡する必要がなく、マイクロ波集積回路技術により容易に実現できる利点がある。
【００７３】
また、第４の発明によれば、可変容量素子のインピーダンスが誘導性を示す周波数帯で適用でき、制御電圧VRにより、損失変動が小さく、位相のみ変化する特性を得ることができるとともに、直流阻止キャパシタが不要となり、また、抵抗の一端を短絡する必要がなくマイクロ波集積回路技術により容易に実現できる利点がある。
【００７４】
また、第５の発明によれば、制御電圧VRにより、損失変動が小さく、位相のみ変化する特性を得ることができるとともに、絶対位相調整機能も有するため、これをアクティブフェーズドアレーアンテナ用モジュールの位相の温度補償に適用することにより、温度に対して位相変動が小さく、しかも絶対位相のバラツキの小さなモジュールを得ることができる。これにより、より高性能なアンテナを実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による実施の形態１のマイクロ波移相器の構成を示す図である。
【図２】  この発明による実施の形態１のマイクロ波移相器に用いた可変容量素子のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図３】  この発明による実施の形態１のマイクロ波移相器の位相および損失特性の一例を示す図である。
【図４】  この発明による実施の形態１のマイクロ波移相器の他の実施例の構成を示す図である。
【図５】  この発明による実施の形態２のマイクロ波移相器の構成を示す図である。
【図６】  この発明による実施の形態２のマイクロ波移相器に用いた可変容量素子のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図７】  この発明による実施の形態３のマイクロ波移相器の構成を示す図である。
【図８】  この発明による実施の形態３のマイクロ波移相器に用いた可変容量素子のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図９】  この発明による実施の形態４のマイクロ波移相器の構成を示す図である。
【図１０】  この発明による実施の形態４のマイクロ波移相器に用いた可変容量素子のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図１１】  この発明による実施の形態５のマイクロ波移相器の構成を示す図である。
【図１２】  この発明による実施の形態５のマイクロ波移相器の位相および損失特性の一例を示す図である。
【図１３】  従来のマイクロ波移相器の構成を示す図である。
【図１４】  従来のマイクロ波移相器に用いた可変容量素子のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図１５】  従来のマイクロ波移相器の位相および損失特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  ９０°ハイブリッド、  ２  入力端子、  ３  アイソレーション端子、  ４  結合端子、  ５  通過端子、  ６  可変容量素子、  ７  チョーク回路、  ８  直流電源
９  誘導性素子、  １０  抵抗、  １１  容量性素子、  １２  伝送線路、  １３  先端開放スタブ
【図１】
0003818178.tif 000002
【図２】
0003818178.tif 000003
【図３】
0003818178.tif 000004
【図４】
0003818178.tif 000005
【図５】
0003818178.tif 000006
【図６】
0003818178.tif 000007
【図７】
0003818178.tif 000008
【図８】
0003818178.tif 000009
【図９】
0003818178.tif 000010
【図１０】
0003818178.tif 000011
【図１１】
0003818178.tif 000012
【図１２】
0003818178.tif 000013
【図１３】
0003818178.tif 000014
【図１４】
0003818178.tif 000015
【図１５】
0003818178.tif 000016