JP6808096B2

JP6808096B2 - 移相器

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Publication number: JP6808096B2
Application number: JP2020525119A
Authority: JP
Inventors: 友絢大塚; 政毅半谷; 竜太幸丸; 山中　宏治; 宏治山中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: JPWO2019244244A1; WO2019244244A1

Description

この発明は、移相器に係り、特に、高域フィルタと右手・左手系複合線路(CRLH線路)をスイッチで切り替える構造を持つ移相器に関する。

移相器として、例えば、特許文献１に、入力側切替スイッチと出力側切替スイッチとにより、Ｔ型高域フィルタとＴ型又はπ型低域フィルタが入力端子と出力端子の間を切替接続される移相器が示されている。
このように構成された移相器にあっては、高域フィルタは位相進みを生じ、低域フィルタは位相遅れが生じる。その結果、高域フィルタと低域フィルタを入力側切替スイッチ及び出力側切替スイッチにより高域フィルタと低域フィルタを切り替えることにより通過位相差が生じ、この通過位相差から移相量を得ている。

特開２００２−７６８１０号公報

高域フィルタと低域フィルタを切替接続する移相器にあっては、高域フィルタが低周波領域では移相進みが大きく、高周波領域では移送進みが小さい移相進みの特性を持ち、低域フィルタが低周波領域では位相遅れが小さく、高周波では移相遅れが大きい位相遅れの特性を持つ。
その結果、入力側切替スイッチ及び出力側切替スイッチにより高域フィルタと低域フィルタを切り替えることによる通過位相差は、設定する移相量に対し、低周波領域の移相量誤差が高周波領域の移送量誤差に対して大きくなり、設定する移相量に対して設定する移相量誤差範囲内を広い周波数領域に亘って得ることが困難であるという課題があった。

この発明は、上記した課題に鑑みてなされてものであり、従来の高域フィルタと低域フィルタを切替接続する移相器に対して低周波領域の移相量誤差を小さくできる移相器を得ることを目的とする。

この発明に係る移相器は、第１の出力端と第２の出力端とを有する入力側切替スイッチの第１の出力端と、第１の入力端と第２の入力端とを有する出力側切替スイッチの第１の入力端との間に接続され、動作中心周波数において通過位相Φ0を有し、移相進みの特性を持つ高域フィルタ、及び入力側切替スイッチの第２の出力端と出力側切替スイッチの第２の入力端との間に接続され、低周波領域での動作時は位相進みの特性を持ち、高周波領域での動作時は位相遅れの特性を持ち、低周波領域での動作時と高周波領域での動作時の境界周波数における通過位相が０であり、境界周波数が動作中心周波数である右手・左手系複合線路を備える。

この発明によれば、高周波領域の移相量誤差を、従来の高域フィルタと低域フィルタを切替接続する移相器に対して小さくできる。

この発明の実施の形態１に係る移相器を示す回路図である。この発明の実施の形態１に係る移相器における高域フィルタ及び右手・左手系複合線路の周波数と通過位相との関係を示す図である。この発明の実施の形態１に係る移相器における右手・左手系複合線路の低周波動作時の等価回路図である。この発明の実施の形態１に係る移相器における右手・左手系複合線路の高周波動作時の等価回路図である。この発明の実施の形態１に係る移相器における周波数と通過位相との関係を示す図である。この発明の実施の形態１に係る移相器における高域フィルタ及び右手・左手系複合線路の周波数と通過位相との関係について検証した結果を示す図である。この発明の実施の形態１に係る移相器における高域フィルタ及び右手・左手系複合線路の周波数と通過位相との関係について検証した結果を示す図である。この発明の実施の形態２に係る移相器を示す回路図である。この発明の実施の形態３に係る移相器を示す回路図である。この発明の実施の形態４に係る移相器を示す回路図である。この発明の実施の形態５に係る移相器を示す回路図である。この発明の実施の形態６に係る移相器を示す回路図である。この発明の実施の形態７に係る移相器を示す回路図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る移相器について図１から図７を用いて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る移相器を示す図である。
図１において、入力端子１に高周波信号が入力される。出力端子２から高周波信号が出力され、２つの伝送経路を切り替えて通過した高周波信号により生じる通過位相差から移相量が得られる。

入力側切替スイッチ３は、入力端子１に接続される入力端３ａと、第１の出力端３ｂと第２の出力端３ｃを有する。入力側切替スイッチ３は、例えば、特許文献１に示されたＳＰＤＴスイッチ４で構成される。
出力側切替スイッチ４は、第１の入力端４ａと第２の入力端４ｂと、出力端子２に接続される出力端４ｃを有する。出力側切替スイッチ４は、例えば、特許文献１に示されたＳＰＤＴスイッチ５で構成される。
入力側切替スイッチ３及び出力側切替スイッチ４は切替信号（図示せず）に切り替えられるスイッチである。切替信号が高域選択を示すと、入力側切替スイッチ３は入力端３ａと第１の出力端３ｂを接続し、出力側切替スイッチ４は第１の入力端４ａと出力端４ｃを接続する。
また、切替信号が低域選択を示すと、入力側切替スイッチ３は入力端３ａと第２の出力端３ｃを接続し、出力側切替スイッチ４は第２の入力端４ｂと出力端４ｃを接続する。

高域フィルタ１００は、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂと出力側切替スイッチ４の第１の入力端４ａの間に接続される。
高域フィルタ１００は、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂと出力側切替スイッチ４の第１の入力端４ａの間に、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂ側から順に直列接続される第１の高域用キャパシタンス１０１及び第２の高域用キャパシタンス１０２と、これら第１の高域用キャパシタンス１０１と第２の高域用キャパシタンス１０２の接続点Ｐ１と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタ１０３を有する。

高域フィルタ１００を構成する第１の高域用キャパシタンス１０１及び第２の高域用キャパシタンス１０２のキャパシタンスＣHと、第１の高域用インダクタ１０３のインダクタンスＬHをそれぞれ次式（１）及び次式（２）に示す。
これら式（１）及び式（２）から理解されるように、高域フィルタ１００を構成する第１の高域用キャパシタンス１０１及び第２の高域用キャパシタンス１０２のキャパシタンスＣHと、第１の高域用インダクタ１０３のインダクタンスＬHは、動作中心周波数ω0と通過位相Φ0に依存している。

すなわち、高域フィルタ１００を構成する第１の高域用キャパシタンス１０１及び第２の高域用キャパシタンス１０２のキャパシタンスＣHは、動作中心周波数ω0の規格化サセプタンスが移相量（通過位相）Φ0の半分の正接の逆数を満たす関係になっている。図２に動作中心周波数ω0と通過位相Φ0との関係を示す。
また、高域フィルタ１００を構成する第１の高域用インダクタ１０３のインダクタンスＬHは、中心周波数の規格化リアクタンスが移相量の正弦の逆数を満たす関係になっている。
なお、高域フィルタ１００の動作中心周波数を、移相器の動作中心周波数ω0としている。

但し、ω0は動作中心周波数の角周波数、Ｚ0は給電回路系インピーダンス、Φ0は動作中心周波数ω0における高域フィルタ１００の通過位相である。

高域フィルタ１００は、図２にて特性曲線Ｃ１にて示すように移相進みの特性を持つ。図２は周波数と通過位相の関係を示す図である。横軸が周波数、縦軸が通過位相を示し、横軸より上が位相進みを下が位相遅れを示す。図２の特性曲線Ｃ１から理解されるように、低周波領域では移相進みが大きい特性を示し、高周波領域では移送進みが小さい特性を示す。

右手・左手系複合線路(以下、CRLH線路と称す。)２００は、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂの間に接続される。
CRLH線路２００は、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂとの間に、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃ側から順に直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２と、出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂと接地ノードとの間に並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４を有する。

CRLH線路２００を構成する第１の低域用インダクタ２０１のインダクタンスＬRを次式（３）に、第１の低域用キャパシタンス２０２のキャパシタンスＣLを次式（４）に、第２の低域用インダクタ２０４のインダクタンスＬLを次式（５）に、第２の低域用キャパシタンス２０３のキャパシタンスＣRを次式（６）に示す。
また、式（３）から式（６）に用いた係数Ａ、βをそれぞれ次式（７）及び次式（８）に示す。
なお、この実施の形態１では、後述するように、低周波領域での動作時と高周波領域での動作時の境界周波数ωγを移相器の動作中心周波数ω0としている。その結果、高域フィルタ１００の動作中心周波数とCRLH線路２００の動作中心周波数は、移相器の動作中心周波数ω0と一致する。

これら式（４）から式（６）から理解されるように、CRLH線路２００を構成する第１の低域用キャパシタンス２０２のキャパシタンスＣLと、第２の低域用インダクタ２０４のインダクタンスＬLと、第２の低域用キャパシタンス２０３のキャパシタンスＣRは、第１の低域用インダクタ２０１のインダクタンスＬRに依存している。
また、式（３）から理解されるように、第１の低域用インダクタ２０１のインダクタンスＬRは、動作中心周波数ω0に依存しているため、第１の低域用キャパシタンス２０２のキャパシタンスＣLと、第２の低域用インダクタ２０４のインダクタンスＬLと、第２の低域用キャパシタンス２０３のキャパシタンスＣRも動作中心周波数ω0に依存している。
さらに、式（７）及び式（８）から理解されるように、係数βは周波数帯域幅に依存することから、移相器の帯域幅はCRLH線路２００を構成する第１の低域用インダクタ２０１のインダクタンスＬRと、第１の低域用キャパシタンス２０２のキャパシタンスＣLと、第２の低域用インダクタ２０４のインダクタンスＬLと、第２の低域用キャパシタンス２０３のキャパシタンスＣRに依存している。
なお、式（７）及び式（８）から理解されるように、Lmimは動作下限周波数ωmimにおける通過振幅がLmim以上になる。

但し、ωmimとωmaxはそれぞれCRLH線路２００における動作下限動作周波数と動作上限周波数の角周波数である。

CRLH線路２００は、低周波領域では、直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２において第１の低域用キャパシタンス２０２が支配的となり、並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４において第２の低域用インダクタ２０４が支配的になる。そのため、CRLH線路２００は、低周波領域の動作では図３に示すように第１の低域用キャパシタンス２０２と第２の低域用インダクタ２０４からなる高域フィルタとして機能し、位相進みの特性を持つように振舞う。

一方、高周波領域では、CRLH線路２００は直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２において第１の低域用インダクタ２０１が支配的となり、並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４において第２の低域用キャパシタンス２０３が支配的になる。そのため、CRLH線路２００は、高周波領域の動作時では図４に示すように第１の低域用インダクタ２０１と第２の低域用キャパシタンス２０３からなる低域フィルタとして機能し、位相遅れの特性を持つように振舞う。

また、実施の形態１では、低周波領域での動作時と高周波領域での動作時のどちらでもないバンドギャップを有しないために、直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２の共振周波数ωseと、並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４の共振周波数ωshを同じにしている。

すなわち、低周波領域での動作時と高周波領域での動作時の境界周波数(Γ点周波数)ωγとすると、境界周波数ωγについて、CRLH線路２００が低周波領域での動作時と高周波領域での動作時のどちらでもないバンドギャップを有しないための条件はωγ＝ωse＝ωshとなる。
境界周波数ωγが、共振周波数ωseと共振周波数ωshと一致すると、直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２による直列共振と並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４による並列共振によりCRLH線路２００の通過位相は０となる。
従って、境界周波数ωγを移相器の動作中心周波数ω0にしている。

従って、CRLH線路２００は、低周波領域では高域フィルタとして振舞い、高周波領域では低域フィルタとして振舞い、境界周波数ωγを移相器の動作中心周波数ω0とし、かつ、境界周波数ωγの時に通過位相を０としているので、図２において特性曲線Ｃ２にて示すように、境界周波数ωγより周波数が低い低周波領域では位相進みの特性を持ち、境界周波数ωγより周波数が高い高周波領域では位相遅れの特性を持つ。
また、図２の特性曲線Ｃ１及び特性曲線Ｃ２から理解されるように、両曲線間Ｃ１−Ｃ２の通過位相差は低周波領域から高周波領域まで略同じとすることができる。

この実施の形態1においては、移相器からの移相量は、図５に示す特性曲線Ｃ0となる。図５は周波数と移相量の関係を示す図である。横軸が周波数、縦軸が移相量を示す。移相器の動作中心周波数ω0を動作中心周波数ＦＣ、動作中心周波数ＦＣにおける移相量をΦ0、高周波ＦＨ、つまり、CRLH線路２００の動作上限周波数ωmaxにおける移相量Φ0との移送量誤差をＡ、低周波ＦＬ、つまり、CRLH線路２００の動作下限周波数ωmimにおける移相量Φ0との移送量誤差をＢ1で示している。なお、比較のために、従来の高域フィルタと低域フィルタを切替接続する移相器における特性曲線をＣcとして示している。

この図５から理解されるように、動作中心周波数ＦＣ、つまり、移相器の動作中心周波数ω0における移相量Φ0は、高域フィルタ１００の動作中心周波数ω0における通過位相がΦ0、CRLH線路２００の通過位相が０であるので、高域フィルタ１００の動作中心周波数ω0における通過位相Φ0と同じになる。
移相器の動作中心周波数ω0における移相量Φ0が移相器の移相量となる。
そして、実施の形態１に係る移相器における低周波ＦＬにおける移相量Φ0との移送量誤差Ｂ1は、高周波ＦＨにおける移相量Φ0との移送量誤差Ａとほぼ同じにでき、従来の移相器における低周波ＦＬにおける移相量PSHとの移送量誤差Ｂ２より低減できている。
その結果、移相器における移相量誤差を低周波ＦＬから高周波ＦＨまでの広い周波数範囲内で低く抑えることができる。その結果、実施の形態１に示した移相器は、広い周波数帯域にわたり平坦な移相量特性を持つことになるから、広帯域な移相器を実現できる。

上記のように構成された移相器において、マイクロ波回路シミュレータ(Microwave Office, NI AWR社)を用いて、高域フィルタ１００における周波数と通過位相との関係、CRLH線路２００における周波数と通過位相との関係、移相器としての周波数と移相量との関係を検証した結果を図６及び図７に示す。
検証は、設計値を移相量４５°、４倍帯域(４〜１６GHｚ)にて行っている。
図６に示すように、高域フィルタ１００における特性曲線Ｃ１とCRLH線路２００における特性曲線Ｃ２は、通過位相の変化が、４GHzから１９GHzまでほぼ同じである。
その結果、図７に示すように、移相器の特性曲線Ｃ0は４GHzから１９GHzまで平坦な移相量特性を示している。
以上から明らかなように、実施の形態１に係る移相器は、広い周波数帯域にわたり平坦な移相量特性を持つことになるから、広帯域な移相器を実現できる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について、図８を用いて説明する。
この発明の実施の形態２に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器に対して、高域フィルタ１００を高域フィルタ１００ａに変更したものであり、その他の点については同じである。なお、図８において、図１に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
従って、高域フィルタ１００ａを中心に説明する。

高域フィルタ１００ａは、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂと出力側切替スイッチ４の第１の入力端４ａの間に、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂから順に直列接続される第２の高域用インダクタ１０４、第１の高域用キャパシタンス１０１、第２の高域用キャパシタンス１０２、及び第３の高域用インダクタ１０５と、これら第１の高域用キャパシタンス１０１と第２の高域用キャパシタンス１０２の接続点Ｐ１と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタ１０３を有する。

すなわち、このように構成された高域フィルタ１００ａは、実施の形態１にて示した高域フィルタ１００に対して、さらに、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂと第１の高域用キャパシタンス１０１との間に接続される第２の高域用インダクタ１０４と、第２の高域用キャパシタンス１０２と出力側切替スイッチ４の第１の入力端４ａとの間に接続される第３の高域用インダクタ１０５を設けたものである。

このように構成された高域フィルタ１００ａは、第２の高域用インダクタ１０４と第３の高域用インダクタ１０５により、これら第２の高域用インダクタ１０４と第３の高域用インダクタ１０５を設けないものに対して、高周波領域において位相進みが小さくなる。
従って、高周波領域にて、CRLH線路２００の位相遅れに対して、通過位相差を小さくできる。その結果、移相器として、高周波領域での移送量誤差を小さくでき、高周波領域での平坦な移相量特性を広く取ることができ、広帯域な移相器を実現できる。

なお、上記実施の形態２では、第２の高域用インダクタ１０４と第３の高域用インダクタ１０５両者を設けたものとしたが、第２の高域用インダクタ１０４と第３の高域用インダクタ１０５のいずれか一方を設けたものでも良い。
第２の高域用インダクタ１０４又は第３の高域用インダクタ１０５により、第２の高域用インダクタ１０４及び第３の高域用インダクタ１０５を設けないものに対して、高周波領域において位相進みを小さくなる。
その結果、実施の形態２と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３について、図９を用いて説明する。
この発明の実施の形態３に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器に対して、高域フィルタ１００を高域フィルタ１００ｂに変更したものであり、その他の点については同じである。なお、図９において、図１に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
従って、高域フィルタ１００ｂを中心に説明する。

高域フィルタ１００ｂは、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂと出力側切替スイッチ４の第１の入力端４ａの間に、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂ側から順に直列接続される第１の高域用キャパシタンス１０１及び第２の高域用キャパシタンス１０２と、これら第１の高域用キャパシタンス１０１と第２の高域用キャパシタンス１０２の接続点Ｐ１と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタ１０３と、第１の高域用キャパシタンス１０１に並列接続される第１の高域用抵抗１０６と、第２の高域用キャパシタンス１０２に並列接続される第２の高域用抵抗１０７を有する。

すなわち、このように構成された高域フィルタ１００ｂは、実施の形態１にて示した高域フィルタ１００に対して、さらに、第１の高域用キャパシタンス１０１に並列接続される第１の高域用抵抗１０６と、第２の高域用キャパシタンス１０２に並列接続される第２の高域用抵抗１０７を設けたものである。

このように構成された高域フィルタ１００ｂは、第１の高域用抵抗１０６及び第２の高域用抵抗１０７を設けたことにより、高域フィルタ１００ｂにおける通過損失を増やすことができる。その結果、高域フィルタ１００ｂとCRLH線路２００の通過損失を同じにできる。
従って、この実施の形態３に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器と同様の効果を奏する他、移相器をアレイアンテナに用いた場合、アレイアンテナの劣化を防ぐことができるという効果を奏する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４について、図１０を用いて説明する。
この発明の実施の形態４に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器に対して、高域フィルタ１００を高域フィルタ１００ｃに変更したものであり、その他の点については同じである。なお、図１０において、図１に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
従って、高域フィルタ１００ｃを中心に説明する。

高域フィルタ１００ｃは、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂと出力側切替スイッチ４の第１の入力端４ａの間に、入力側切替スイッチ３の第１の出力端３ｂ側から順に直列接続される第１の高域用キャパシタンス１０１及び第２の高域用キャパシタンス１０２と、これら第１の高域用キャパシタンス１０１と第２の高域用キャパシタンス１０２の接続点Ｐ１と接地ノードの間に、接続点Ｐ１側から順に直列接続される第１の高域用インダクタ１０３及び第３の高域用抵抗１０８を有する。

すなわち、このように構成された高域フィルタ１００ｃは、実施の形態１にて示した高域フィルタ１００に対して、さらに、第１の高域用インダクタ１０３と接地ノードの間に接続される第３の高域用抵抗１０８を設けたものである。

このように構成された高域フィルタ１００ｃは、第３の高域用抵抗１０８を設けたことにより、高域フィルタ１００ｃにおける通過損失を増やすことができる。その結果、高域フィルタ１００ｃとCRLH線路２００の通過損失を同じにできる。
従って、この実施の形態４に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器と同様の効果を奏する他、移相器をアレイアンテナに用いた場合、アレイアンテナの劣化を防ぐことができるという効果を奏する。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５について、図１１を用いて説明する。
この発明の実施の形態５に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器に対して、CRLH線路２００をCRLH線路２００ａに変更したものであり、その他の点については同じである。なお、図１１において、図１に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
従って、CRLH線路２００ａを中心に説明する。

CRLH線路２００ａは、いわゆるπ型CRLH線路であり、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂの間に、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃ側から順に直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２と、出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂと接地ノードの間に並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４と、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと接地ノードの間に並列接続される第３の低域用キャパシタンス２０５及び第３の低域用インダクタ２０６を有する。

すなわち、このように構成されたCRLH線路２００ａは、実施の形態１にて示したCRLH線路２００に対して、さらに、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと接地ノードの間に並列接続される第３の低域用キャパシタンス２０５及び第３の低域用インダクタ２０６を設けたものである。

このように構成されたCRLH線路２００ａは、並列接続される第３の低域用キャパシタンス２０５及び第３の低域用インダクタ２０６により、これら第３の低域用キャパシタンス２０５及び第３の低域用インダクタ２０６を設けないものに対して、高周波領域において位相遅れが小さくなる。
従って、高周波領域にて、高域フィルタ１００の位相遅れに対して、通過位相差を小さくできる。その結果、移相器として、高周波領域での移送量誤差を小さくでき、高周波領域での平坦な移相量特性を広く取ることができ、広帯域な移相器を実現できる。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６について、図１２を用いて説明する。
この発明の実施の形態６に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器に対して、CRLH線路２００をCRLH線路２００ｂに変更したものであり、その他の点については同じである。なお、図１２において、図１に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
従って、CRLH線路２００ｂを中心に説明する。

CRLH線路２００ｂは、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂの間に、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃ側から順に直列接続される第１の低域用抵抗２０７、第１の低域用インダクタ２０１、及び第１の低域用キャパシタンス２０２と、出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂと接地ノードの間に並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４を有する。

すなわち、このように構成されたCRLH線路２００ｂは、実施の形態１にて示したCRLH線路２００に対して、さらに、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと第１の低域用インダクタ２０１の間に接続される第１の低域用抵抗２０７を設けたものである。

このように構成されたCRLH線路２００ｂは、第１の低域用抵抗２０７を設けたことにより、CRLH線路２００ｂの通過損失を増やすことができる。その結果、高域フィルタ１００とCRLH線路２００ｂの通過損失を同じにできる。
従って、この実施の形態６に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器と同様の効果を奏する他、移相器をアレイアンテナに用いた場合、アレイアンテナの劣化を防ぐことができるという効果を奏する。

実施の形態７．
この発明の実施の形態７について、図１３を用いて説明する。
この発明の実施の形態７に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器に対して、CRLH線路２００をCRLH線路２００ｃに変更したものであり、その他の点については同じである。なお、図１２において、図１に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
従って、CRLH線路２００ｃを中心に説明する。

CRLH線路２００ｃは、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃと出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂの間に、入力側切替スイッチ３の第２の出力端３ｃ側から順に直列接続される第１の低域用インダクタ２０１及び第１の低域用キャパシタンス２０２と、出力側切替スイッチ４の第２の入力端４ｂと接地ノードの間に並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４と、並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４と並列接続される第２の低域用抵抗２０８を有する。

すなわち、このように構成されたCRLH線路２００ｃは、実施の形態１にて示したCRLH線路２００に対して、さらに、並列接続される第２の低域用キャパシタンス２０３及び第２の低域用インダクタ２０４と並列接続される第２の低域用抵抗２０８を設けたものである。

このように構成されたCRLH線路２００ｃは、第２の低域用抵抗２０８を設けたことにより、CRLH線路２００ｃの通過損失を増やすことができる。その結果、高域フィルタ１００とCRLH線路２００ｃの通過損失を同じにできる。
従って、この実施の形態７に係る移相器は、実施の形態１に係る移相器と同様の効果を奏する他、移相器をアレイアンテナに用いた場合、アレイアンテナの劣化を防ぐことができるという効果を奏する。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る移相器は、特に、フェーズドアレーアンテナ及びマルチビームアンテナに対し、好適に適用できる。

１入力端子、２出力端子、３入力側切替スイッチ、３ａ入力端、３ｂ第１の出力端、３ｃ第２の出力端、４出力側切替スイッチ、４ａ第１の入力端、４ｂ第２の入力端、４ｃ出力端、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，高域フィルタ、１０１第１の高域用キャパシタンス、１０２第２の高域用キャパシタンス、１０３第１の高域用インダクタ、１０４第２の高域用インダクタ、１０５第３の高域用インダクタ、１０６第１の高域用抵抗、１０７第２の高域用抵抗、１０８第３の高域用抵抗、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ， CRLH線路、２０１第１の低域用インダクタ、２０２第１の低域用キャパシタンス、２０３第２の低域用キャパシタンス、２０４第２の低域用インダクタ、２０５第３の低域用キャパシタンス、２０６第３の低域用インダクタ、２０７第１の低域用抵抗、２０８第２の低域用抵抗。

Claims

第１の出力端と第２の出力端とを有する入力側切替スイッチの第１の出力端と、第１の入力端と第２の入力端とを有する出力側切替スイッチの第１の入力端の間に接続され、動作中心周波数において通過位相Φ0を有し、移相進みの特性を持つ高域フィルタ、
前記入力側切替スイッチの第２の出力端と前記出力側切替スイッチの第２の入力端との間に接続され、低周波領域での動作時は位相進みの特性を持ち、高周波領域での動作時は位相遅れの特性を持ち、前記低周波領域での動作時と前記高周波領域での動作時の境界周波数における通過位相が０であり、前記境界周波数が前記動作中心周波数である右手・左手系複合線路を備える移相器。
前記高域フィルタは、
前記入力側切替スイッチの第１の出力端と前記出力側切替スイッチの第１の入力端の間に直列接続される第１の高域用キャパシタンス及び第２の高域用キャパシタンスと、
これら第１の高域用キャパシタンスと第２の高域用キャパシタンスの接続点と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタを有することを特徴とする請求項１記載の移相器。
前記高域フィルタは、
前記第１の高域用キャパシタンス及び第２の高域用キャパシタンスのキャパシタンスは、前記動作中心周波数の規格化サセプタンスが移相量の半分の正接の逆数を満たす関係になっており、
前記第１の高域用インダクタのインダクタンスは、前記動作中心周波数の規格化リアクタンスが前記移相量の正弦の逆数を満たす関係になっていることを特徴とする請求項２記載の移相器。
前記高域フィルタは、
前記入力側切替スイッチの第１の出力端と前記出力側切替スイッチの第１の入力端の間に、前記入力側切替スイッチの第１の出力端から順に直列接続される第２の高域用インダクタ、第１の高域用キャパシタンス、及び第２の高域用キャパシタンスと、
これら第１の高域用キャパシタンスと第２の高域用キャパシタンスの接続点と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタを有することを特徴とする請求項１記載の移相器。
前記高域フィルタは、
前記入力側切替スイッチの第１の出力端と前記出力側切替スイッチの第１の入力端の間に、前記入力側切替スイッチの第１の出力端から順に直列接続される第１の高域用キャパシタンス、第２の高域用キャパシタンス、及び第３の高域用インダクタと、
これら第１の高域用キャパシタンスと第２の高域用キャパシタンスの接続点と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタを有することを特徴とする請求項１記載の移相器。
前記高域フィルタは、
前記入力側切替スイッチの第１の出力端と前記出力側切替スイッチの第１の入力端の間に、前記入力側切替スイッチの第１の出力端から順に直列接続される第２の高域用インダクタ、第１の高域用キャパシタンス、第２の高域用キャパシタンス、及び第３の高域用インダクタと、
これら第１の高域用キャパシタンスと第２の高域用キャパシタンスの接続点と接地ノードの間に接続される第１の高域用インダクタを有することを特徴とする請求項１記載の移相器。
前記高域フィルタは、
前記第１の高域用キャパシタンスに並列接続される第１の高域用抵抗と、
前記第２の高域用キャパシタンスに並列接続される第２の高域用抵抗を有することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の移相器。
前記高域フィルタは、前記第１の高域用インダクタと接地ノードの間に接続される第３の高域用抵抗を有することを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の移相器。
前記右手・左手系複合線路は、
前記入力側切替スイッチの第２の出力端と前記出力側切替スイッチの第２の入力端の間に直列接続される第１の低域用インダクタ及び第１の低域用キャパシタンスと、
前記出力側切替スイッチの第２の入力端と接地ノードの間に並列接続される第２の低域用キャパシタンス及び第２の低域用インダクタを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の移相器。
前記直列接続される第１の低域用インダクタ及び第１の低域用キャパシタンスの共振周波数と、前記並列接続される第２の低域用キャパシタンス及び第２の低域用インダクタの共振周波数が同じであることを特徴とする請求項９記載の移相器。
前記右手・左手系複合線路は、
前記入力側切替スイッチの第２の出力端と接地ノードの間に並列接続される第３の低域用キャパシタンス及び第３の低域用インダクタを有することを特徴とする請求項９記載の移相器。
前記右手・左手系複合線路は、
前記第１の低域用インダクタ及び前記第１の低域用キャパシタンスが、前記入力側切替スイッチの第２の出力端から順に直列接続され、
さらに、前記入力側切替スイッチの第２の出力端と前記第１の低域用インダクタの間に接続される第１の低域用抵抗を有することを特徴とする請求項９又は請求項１１に記載の移相器。
前記右手・左手系複合線路は、前記並列接続される第２の低域用キャパシタンス及び第２の低域用インダクタと並列接続される第２の低域用抵抗を有することを特徴とする請求項９、請求項１１又は請求項１２のいずれか１項に記載の移相器。