JPH01305601A - 半導体移相器 - Google Patents

半導体移相器

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JPH01305601A
JPH01305601A JP13595888A JP13595888A JPH01305601A JP H01305601 A JPH01305601 A JP H01305601A JP 13595888 A JP13595888 A JP 13595888A JP 13595888 A JP13595888 A JP 13595888A JP H01305601 A JPH01305601 A JP H01305601A
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switch
5pst
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line
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Yoshitada Iyama
伊山 義忠
Kenji Suematsu
憲治 末松
Akio Iida
明夫 飯田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波の伝搬径路を切り換えてマイク
ロ波の位相を変える半導体移相器に関するものである。
〔従来の技術〕
マイクロ波の伝搬径路を切り換えてマイクロ波の位相を
変える半導体移相器には種々のものがあるが、ここでは
シリコン、GaAsなどの半導体基板に構成した電界効
果トランジスタ(以下F E Tと称す)をスイッチと
して用い、同一の半導体基板に構成したマイクロストリ
ップ線路の径路を切り換えてマイクロ波の位相を変えろ
半導体移相器を例にとって説明する。
第6図は例えば1981年G aA s I CS y
mposiumpp37に開示された従来の半導体移相
器の構造を示す。図において、(1)は半導体基板、(
2)は地導体、(3)はこの地導体(2)と共にマイク
ロス1−リツブ線路を構成するストリップ導体、(4)
は2個のFETからなる第1の単極単投スイッチ(以下
5PDTスイツチと称す)、(5)は同しく2個のFE
Tからなる第2の5PDTスイツヂ、(6)はFETの
ドレイン電極、(7)はFETのデー1−電極、(8)
はFETのソース電極である。またFETのデーl−電
極(7)にはゲートバイアス電圧を印加するため所要の
周波数で】/4波長となる高インピーダンス線路(9)
および所要の周波数で172波長となる低インピーダン
ス線路(10)からなるバイアス回路(11)を介して
、バイアス端子(12)からバイアス電圧が印加される
。なおFETのスイッチ動作のためには、FETのドレ
イン電圧、ソース電圧は直流的に同電位とするためドレ
イン電極、ソース電極を通常接地して用いるが、図では
そのためのバイアス回路は省略している。
第7図は、第6図に示した従来の半導体移相器の動作説
明のための図である。図中、(13)はマイクロストリ
ップ線路の主線路、(14)は電気長θの第1の分岐線
路、(15)は電気長θ の第1の分岐線路である。今
、ドレイン電圧、ソース電圧を直流的に同電位例えばO
Vにしたとすると、ゲート電圧をOVとピンチオフ電圧
に切り換えることにより、FETのドレイン電極(6)
とソース電極(81間はマイクロ波が通過・遮断のスイ
ッチ動作をする。従って、2個のFETをドレイン電極
を共通して配置し、かつそれぞれのゲー)・バイアス電
圧を一方はOV1他方はピンチオフ電圧とし、同時に互
いに他方のバイアス電圧にバイアスを切り換えるならば
5PDTスイツチが構成できろ。
第7図において、主線路(13)を伝搬する電波は第1
の5PTDスイツチ(4)、第1の分岐線#1(14)
、第2の5PDTスイツチ(5)を通過していく。
ここで、両5PDTスイッチ(4) (5)を切す換え
、電波伝搬径路を第2の分岐線路(I5)側に切り換え
ると、電波の位相は径路の電気長の差△θ(=θ−θ 
)だけ遅れろことになり移相器が構成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の半導体移相器は、第1、第2の分岐
線路(14)、(15)の長さの差で移相量が決まるた
め、ストリップ導体(3)の寸法を正確に工作すること
により精度の良い移相量特性が得られる。しかし、伝搬
径路の切り換えに必要な2個の5PDTスイツチを電波
が通過するため挿入損失が大きいという課題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、低損失な半導体移相器を得ることを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係わる半導体移相器は3個の単極単投スイッ
チと172波長の長さのマイクロストップ線路および1
74波長の長さのマイクロストップ線路とを組み合わせ
たものである。
〔作用〕
この発明における半導体移相器は電波の通過するスイッ
チの数が1個であるので低損失な90度移相器が得られ
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
この実施例では半導体素子と線路が同一の半導体基板を
用いて構成されたモノリシック構造の場合について示し
ている。
第1図において、FETで構成された第コの単極単投ス
イッチ(1B) (以下5PSTスイツチと称す)のド
レイン電極(6Lソース電極(8)それぞれに、入出力
マイクロストリップ線路を構成するストリップ導体(3
)が接続され、かつ、上記ドレイン電極(6)にソース
’1m(81をバイアホール(図示せず)等で接地した
第2の5PSTスイツチ(17)のドレイン電極(6)
を接続している。さらにこの第2の5PSTスイツチ(
17)のドレイン電極(6)から概略174波長離れた
位置に、上記マイクロストリップ線1@ (3)から分
岐して概略172波長の長さのマイクロストリップ線路
を構成するストリップ導体(3)を設けて上記第1の5
PSTスイツチ(16)のソース電極(8)に接続し、
かつ、この概略172波長の長さのマイクロストリップ
線路を構成するストリップ導体(3)の概略中間位置に
、ソース電極(8)をバイアホール(図示せず)等で接
地した第2の5PSTスイツチ(17)のドレイン電極
(6)を接続した構成である。
第2図は乙の発明の動作説明図である。第1の5PST
スイツチ(16)の第1、第2の両電極には、入出力線
路となる主線路(13)が接続され、さらに、上記両電
極のうち一方の電極(第1の電極)には、一方の電極を
接地した5PSTスイツチ(17)が接続され、5PS
Tスイツチ(16)の他方の電極(第2の電極)には1
72波長の長さを有する分岐線路(19)の一端が接続
されている。乙の分岐線1i@(19)の他端は、5P
STREツチ(16)から174波長離れた位置で主線
*(13)に接続され、分岐線路(]9)の概略中間位
置に一方の電極を接地した5PSTスイツチ(18)が
接続されている。
第2図(、)では、第1、第33 P S T ス、(
−)チ(16) (18) ie構成するFETのゲー
l、バイアスがOVに設定され、第2の5PSTスイツ
チ(17)を構成するFETのゲートバイアスがピンチ
オフ電圧に設定された状態である。第1、第38PST
スイツヂ(]6) (+81は導通状態となっており、
第2の5PSTスイツチ(17)は遮断状態となってい
る。
そのため分岐線路(19)の各端から第2の5PST 
  ・スイッチ(17)側をみたインピーダンスは高ン
ピーダンス、即ち開放状態となり、電波は分岐#略(1
9)および第2の5PSTスイツチ(17)の影響を受
けず第1の5PSTスイツチ(16)を通過する。
−力筒2図(b)ては、第1、第33PSTスイツチ(
16) (18)を構成するFETのゲーI・バイアス
がピンチオフ電圧に設定され、第2の5PSTスイツチ
(17)を構成するFETのゲートバイアスが0■電圧
に設定された状態である。第1、第33PSTスイツチ
(16) (18)は遮断状態となっており、第2の5
PSTスイツチ(17)は導通となっている。
そのため第2の5PSTスイツヂ(17)から174波
長離れた分岐線路(19)の分岐点から第1の5pST
スイツチ(16)側をみたインピーダンスは高ンピーダ
ンス、即ち開放状態となる。このため主線路(13)を
伝搬する電波は上記分岐点と第2の5pSTスイツチ(
17)との間にある主線路(13)の影響を受けず分岐
線路(19)を経由して伝搬するようになる。この際に
伝搬経路長の違いにより、第2図(alに示した場合に
比へて位相が90度遅れる。
従って、5PSTスイツチ(16) (17) (1g
)を構成するFETのゲートバイアスをピンチオフ電圧
とOvとに切り換えることにより、電波の伝搬位相は9
0度変化し、90度位相益が構成できる。
この構成による半導体移相器では、電波はFETからな
る5PSTスイツチを一個通過するのみで90度の移相
量を得ることができ、従来の2個のスイッチを通過して
いるものに比べて挿入損失を172近くに低減できる。
なお、以上の説明では5PSTスイツチ(17) (]
8)のソース電極(8)はバイアホール(図示せず)等
接地される場合について説明したが、この発明はこれに
限らず、第3図に示す他の実施例のように、先端を開放
した概略174波長の長さのストリップ導体(20)を
ソース電極(8)に接続してもよい。
また、以上の説明では所要の電気長を実現するための回
路として分布定数線路を用いた場合について説明したが
、乙の発明はこれに限らず、第4図に示す他の実施例の
ように、所要の電気長を実現するためスパイダルインダ
クタ(211、キャパシタ(22)等の集中定数素子を
用いて構成してもよいさらに、以上の説明では半導体素
子と線路とが同一基板に構成されるモノリシック構造の
場合について説明したが、この発明はこれに限らず、第
5図に示す他の実施例のように、半導体素子としてPI
Nダイオード(23)を用い基板として誘電体基板(2
4)を用いたディスクリ−1〜な構造のマイクロ波IC
としてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、5PSTスイツチの
両電極に入出力線路となる主線路を接続し、この一方の
電極に、一つの電極を接地17た5PSTスイツチを接
続し、上記主線路を接続した5PSTスイツチの他方の
電極には172波長の長さを有する分岐線路の一端を接
続し、かつ」皿子分岐!路の他端は上記l・セトカスイ
ッチから174波長離れた位置で主線路に接続し、さら
に上記分岐線路の概略中間位置に一方の電極を接地した
5PSTスイツチを接続する構成とする乙とにより、電
波は5PSTスイツヂを1個通過するだけで90度移相
器が構成でき低損失な移相器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す半導体移相器の構成
図、第2図は第1図に示す半導体移相器の動作説明図、
第3図はこの発明の他の実施例を示す半導体移相器の構
成図、第4図は乙の発明のまた他の実施例を示す半導体
移相器の構成図、第5図は乙の発明のさらに他の実施例
を示す半導体移相器の構成図、第6図は従来の半導体移
相器の構成図、第7図(よ第6図に示す半導体移相器の
動作説明図である。 図中符号(1)は半導体基板、(2)は地導体、(3)
はストリップ導体、(6)はFETのドレイン電極、(
7)はFETのゲート電極、(81FETのソース電極
、(9)は高インピーダン線路、(10)は低インピー
ダン線路、(11)はバイアス回路、(12)はバイア
ス端子、(13)は主線路、(16)は第1の5PST
スイツチ、(17)は第2のS P S Tスイッチ、
(18)は第3の5PSTスイツチ、(19)は分岐線
路、(20)は1/4波長の長さのストリップ導体、(
21)はスパイクラルインダクタ、(22)はキャパシ
タ、(23)はPINダイオード、(24)は誘電体基
板である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  バイアス印加電圧により遮断または導通する半導体で
    構成され、それぞれ第1、第2の端子を有する第1、第
    2、第3の3個の単極単投スイッチと、所要周波数で概
    略90度の電気長を有する第1の伝送路と同じく所要周
    波数て概略180度の電気長を有する第2の伝送路とを
    備え、上記第1の単極単投スイッチは第1の端子が入力
    線路と第2の伝送路の一端に、第2の端子は上記第1の
    伝送路に接続され、上記第2の単極単投スイッチの第1
    の端子は上記第1の単極単投スイッチの第2の端子に接
    続され、第2の端子は接地され、上記第3の単極単投ス
    イッチの第1の端子は上記第2の伝送路の中間点に接続
    され、第2の端子は接地され、かつ上記第2の伝送路と
    上記第1の伝送路の他端は出力線路に接続されてなり、
    上記第1、第2、第3の3個の単極単投スイッチにバイ
    アス電圧を印加する手段を備えてなることを特徴とする
    半導体移相器
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877659A (en) * 1996-10-31 1999-03-02 Northrop Grumman Corporation 90° phase shifter apparatus and method using a directly coupled path and a switched path
RU2715910C1 (ru) * 2019-05-07 2020-03-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Фазовращатель

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59196603A (ja) * 1983-04-22 1984-11-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体移相器

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