JPH0150123B2 - - Google Patents

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JPH0150123B2
JPH0150123B2 JP25005484A JP25005484A JPH0150123B2 JP H0150123 B2 JPH0150123 B2 JP H0150123B2 JP 25005484 A JP25005484 A JP 25005484A JP 25005484 A JP25005484 A JP 25005484A JP H0150123 B2 JPH0150123 B2 JP H0150123B2
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JP
Japan
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line
balanced modulators
triplate
phase shifter
diodes
Prior art date
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Application number
JP25005484A
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English (en)
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JPS61128601A (ja
Inventor
Makoto Matsunaga
Akio Iida
Yoshitada Iyama
Fumio Takeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to JP25005484A priority Critical patent/JPS61128601A/ja
Publication of JPS61128601A publication Critical patent/JPS61128601A/ja
Publication of JPH0150123B2 publication Critical patent/JPH0150123B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/18Phase-shifters
    • H01P1/185Phase-shifters using a diode or a gas filled discharge tube

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばマイクロ波の位相を連続的
に変える広帯域化した半導体移相器に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来この種の半導体移相器としては、例えば
「電子通信学会技術研究報告MW80−102」に記述
されているように、二重平衡変調器から成る構成
のものが知られており、このものは、ダイオード
へのバイア電圧の印加方法を変更するのみで、ア
ナログ形の半導体移相器として用いることができ
る。
第3図は従来の半導体移相器を示す斜視図であ
る。図において、1は誘電体基板、2はマイクロ
ストリツプ線路のストリツプ導体、3はマイクロ
ストリツプ線路の地導体、4はブランチライン形
の3dBハイブリツド結合器、5は第1の入出力端
子、6は整合終端端子、7は整合終端端子6に接
続される終端抵抗器であり、一端は地導体3に接
続される。8,9は第1の入力端子5から入射し
た電波が位相差90゜で等電力分配されて現われる
第1の結合端子及び第2の結合端子、10,11
は、地導体3に設けた細隙より成る第1の環状ス
ロツト線路及び第2の環状スロツト線路、12,
13は、各第1及び第2の環状スロツト線路1
0,11に設けた3分岐に接続される先端短絡の
第1の分岐スロツト線路及び第2の分岐スロツト
線路、14,15,16,17は、各第1及び第
2の環状スロツト線路10,11が取り囲む第1
の導体面18及び第2の導体面19に一方の電極
が接続されるダイオードであり、各ダイオード1
4,15及び16,17は一組のペアを構成し、
各ペアは逆極性で接続される。各ダイオード1
4,15及び16,17の他方の電極は、それぞ
れ各第1及び第2の環状スロツト線路10,11
の細隙を橋渡しするように、かつ各第1及び第2
の分岐スロツト線路12,13をはさむように地
導体3に接続される。各ダイオード14,15に
印加するバイアスは、第1の導体面18と地導体
3を介して印加し、各ダイオード16,17に印
加するバイアスは、第2の導体面19と地導体3
を介して印加するが、第3図では図示を省略して
ある。20はウイルソン形の3dB電力分配器、2
1は抵抗器、22は第2の入力端子である。な
お、ブランチライン形の3dBハイブリツド結合器
4の各第1及び第2の結合端子8,9のストリツ
プ導体2は、それぞれ第1及び第2の環状スロツ
ト線路10,11と直交して配置することによ
り、また、第2の入出力端子22から3dB電力分
配器20に入射した電波が同位相、同振幅で現わ
れる各第1及び第2の分配端子23,24のスト
リツプ導体2は、それぞれ第1及び第2の分岐ス
ロツト線路12,13と直交して配置することに
より、マイクロストリツプ線路を伝搬する波とス
ロツト線路を伝搬する波とのスムーズな交換が行
われる。
従来の二重平衡変調器は上記のように構成され
ており、以下に述べる各ダイオード14〜17へ
のバイアス印加方法により、位相変化範囲が360゜
のアナログ形の半導体位相器となる。
第4図は、第3図の半導体移相器における平衡
変調器のみを取り出して示す動作説明図である。
第4図は、第3図に示す地導体3側から見た状態
を示している。図に示すように、導体ワイヤから
成るバイアス回路25のバイアス端子26に印加
するバイアス電圧Vを正の電圧+V0とすると、
ダイオード14は順バイアスに印加されて低イン
ピーダンスとなり、ダイオード15は逆バイアス
に印加されて高インピーダンスとなり、第1の分
岐スロツト線路12から入射した波は第1の環状
スロツト線路10を右回りに伝搬し、マイクロス
トリツプ線路に変換されて第1の結合端子8へ現
われる。一方、バイアス電圧Vを負の電圧−V0
とすると、各ダイオード14,15は上記と逆の
バイアス状態となり、第1の分岐スロツト線路1
2から入射した波は第1の環状スロツト線路10
を左回りに伝搬し、マイクロストリツプ線路に変
換されて第1の結合端子8へ現われる。このよう
に、バイアス端子26に印加するバイアス電圧の
極性により、第1の環状スロツト線路10を伝搬
する電波の伝搬方向が異なり、マイクロストリツ
プ線路との変換部において両者は逆位相となる。
このため、第1の結合端子8へ現われる電波は、
バイアス電圧を+V0から−V0に変えることによ
り位相が180゜反転する。
第5図、第6図及び第7図は、それぞれ第3図
の半導体移相器における動作説明図である。第5
図は、バイアス電圧と第1の結合端子8へ現われ
る電波の振幅、位相の関係の概要を示すベクトル
図を示しており、図示されているように、平衡変
調器はバイアス電圧を+V0から−V0に連続的に
変えることにより、出力電波の位相を0゜と180゜に
保つたまま任意の振幅に制御することができる。
第6図は、二重平衡変調器を用いた位相変化範
囲が360゜のアナログ形の移相器の動作を説明する
ための図を示しており、第1の平衡変調器27a
のバイアス端子28a、第2の平衡変調器27b
のバイアス端子を28bとする。ここで、第1の
平衡変調器27aのバイアス端子28aに印加す
る電圧は、上記第4図に示す平衡変調器の出力電
圧の振幅の時間変化を、角速度ω1、時間tとし
て、sin ω1tに比例するように駆動する。一方、
第2の平衡変調器27bのバイアス端子28bに
印加する電圧は、出力電圧の振幅の時間変化を、
上記出力電圧に対し90゜の位相差を持つcos ω1tに
比例するように駆動する。このような時間変化で
ダイオード印加電圧を駆動すると、第2の入力端
子22から3dB電力分配器20に入射した電波
は、電力が等分された後、それぞれ第1及び第2
の平衡変調器27a,27bを伝搬し、90゜の位
相差をもつて3dBハイブリツド結合器4で電力合
成され、第1の入出力端子5へ現われる。この第
1の入出力端子5へ現われる電波は、第7図に示
すように、第1の平衡変調器27aを通つた電波
(第7図の点線ベクトル)と、第2の平衡変調器
27bを通つた電波(第7図の点線ベクトル)の
合成電波(第7図の実線ベクトル)となる。すな
わち、各第1及び第2の平衡変調器27a,27
bの出力の合成ベクトルは、各出力電圧の振幅の
変化に応じて、振幅が一定で、角速度ω1で連続
的に位相変化するベクトルとなり、位相変化範囲
が360゜の半導体移相器が実現できることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の半導体移相器では、マイク
ロストリツプ線路の地導体3を利用してスロツト
線路が構成されている。そのため、3dBハイブリ
ツド結合器4としては、マイクロストリツプ線路
で構成するブランチライン形の3dBハイブリツド
結合器、インタデイジタル形の3dBハイブリツド
結合器が用いられるが、前者は使用可能帯域が10
%程度と狭帯域であり、また、後者は不均一な媒
質に構成されるために結合線路の偶モードと奇モ
ードの伝搬定数が異なり、使用可能帯域が狭くな
り1オクターブ以上の帯域を得ることは難しい。
平衡変調器の出力は、バイアス電圧の駆動に読み
出し専用メモリ(ROM)、デイジタル・アナロ
グ変換器(D/Aコンバータ)を用いることによ
り、広帯域にわたり所要の出力電圧を得ることが
可能となるが、3dBハイブリツド結合器4の帯域
により、この種のマイクロ波における半導体移相
器の使用帯域が制限されるという問題点があつ
た。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、1オクターブ以上のような広帯域
で、位相変化範囲が360°の半導体移相器を得るこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体移相器は、3層の誘電体
基板から成るトリプレート形ストリツプ線路を用
いた幅広面結合線路形の3dBハイブリツド結合器
及び3dB電力分配器と、同じく3層の誘電体基板
から成るトリプレート形ストリツプ線路の地導体
両面に設けた、対の細隙から成るスロツト線路で
構成した平衡変調器とを一体構成したものであ
る。
〔作用〕
この発明の半導体移相器においては、トリプレ
ート形ストリツプ線路で構成した幅広面結合線路
形の3dBハイブリツド結合器が広帯域な性能を有
し、かつトリプレート形ストリツプ線路と、この
トリプレート形ストリツプ線路の地導体両面に設
けた対の細隙から成るスロツト線路との変換も円
滑に行われるために、広帯域性能が得られる。
〔実施例〕
第1図Aはこの発明の一実施例である半導体移
相器を示す斜視図、第1図Bは、第1図Aの半導
体移相器のA−A線断面図、第2図は、第1図A
の半導体移相器の構造を説明するための分解斜視
図である。第2図は、第1図Aに示す3層の誘電
体基板を分離した状態を示している。上記各図に
おいて、5は第1の入出力端子、6は整合終端端
子、7は終端抵抗器、21は抵抗器、22は第2
の入出力端子、29は誘電体上層基板、30は誘
電体中層基板、31は誘電体下層基板、32はト
リプレート形ストリツプ線路の第1の地導体、3
3はトリプレート形ストリツプ線路の第2の地導
体、34は誘電体中層基板30の両面にストリツ
プ導体35を設けて構成した幅広面結合線路形の
3dBハイブリツド結合器、36は、第1の地導体
32及び第2の地導体33に設けた対向する細隙
から成るスロツト線路37で構成した第1の平衡
変調器、38は同じく上記スロツト線路37で構
成した第2の平衡変調器である。各第1及び第2
の平衡変調器36,38は、それぞれ第1の地導
体32、第2の地導体33の面に各々2個のダイ
オード39を逆極性で接続して用い、これらのダ
イオード39には、環状のスロツト線路37が取
り囲む導体と地導体を介して各バイアス端子4
0,41,42,43からバイアスが印加され
る。44は、誘電体中層基板30の一方の面にス
トリツプ導体35、抵抗器21を設けたトリプレ
ート形ストリツプ線路で構成したウイルキンソン
形の3dB電力分配器である。
次に、上記のようにして構成されたこの発明の
一実施例である半導体移相器の動作について説明
する。第2の入出力端子22から入射した電波
は、3dB電力分配器44で等電力分配された後、
各第1の地導体32、第2の地導体33の両面に
設けられたスロツト線路37を伝搬し、各第1の
平衡変調器36及び第2の平衡変調器38でそれ
ぞれsin ω1t、cos ω1tに比例する振幅で変調を受
けた後、再度、トリプレート形ストリツプ線路に
伝搬モードが変換され、広帯域な幅広面結合線路
形の3dBハイブリツド結合器34により位相差
90゜でベクトル的に合成され、第1の入出力端子
5には、等振幅で、位相が360゜連続して変化する
出力が現われる。各第1及び第2の平衡変調器3
6,38の出力電圧の振幅は、読み取り専用メモ
リ(ROM)を利用したダイオードバイアス電圧
駆動方法を用いれば、所要のsin ω1t、cos ω1tに
比例した値とすることが可能である。したがつ
て、原理的に、アイソレーシヨンに周波数特性を
持たない広帯域な幅広面結合線路形の3dBハイブ
リツド結合器34を用い、かつトリプレート形ス
トリツプ線路、スロツト線路37を一体した3層
の誘電体基板を用いて構成するため、不連続部に
よる反射が少なく、広帯域な半導体移相器を得る
ことができる。
なお、上記実施列では、この発明の半導体移相
器を位相変化範囲が360゜の移相器として用いる場
合について説明したが、ダイオードをパルス電圧
で駆動する4相位相変調器として利用できること
は云うまでもない。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、半導体移相器
において、3層の誘電体基板を用いたトリプレー
ト形ストリツプ線路で幅広面結合線路形の3dBハ
イブリツド結合器及び3dB電力分配器を構成し、
トリプレート形ストリツプ線路の地導体両面に設
けた対の細隙から成るスロツト線路で平衡変調器
を構成したので、この種の従来の半導体移相器と
比べて、より一層広帯域な半導体移相器が得られ
るという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図Aはこの発明の一実施例である半導体移
相器を示す斜視図、第1図Bは、第1図Aの半導
体移相器のA−A線断面図、第2図は、第1図A
の半導体移相器の構造を説明するための分解斜視
図、第3図は従来の半導体移相器を示す斜視図、
第4図は、第3図の半導体移相器における平衡変
調器のみを取り出して示す動作説明図、第5図、
第6図及び第7図は、それぞれ第3図の半導体移
相器における動作説明図である。 図において、5……第1の入出力端子、6……
整合終端端子、7……終端抵抗器、21……抵抗
器、22……第2の入出力端子、29……誘電体
上層基板、30……誘電体中層基板、31……誘
電体下層基板、32……第1の地導体、33……
第2の地導体、34……幅広面結合線路形の3dB
ハイブリツド結合器、35……ストリツプ導体、
36……第1の平衡変調器、37……スロツト線
路、38……第2の平衡変調器、39……ダイオ
ード、40〜43……バイアス端子、44……
3dB電力分配器である。なお、各図中、同一符号
は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 3dBハイブリツド結合器の位相差90゜で等電
    力分配される2つの端子に同一構成の第1及び第
    2の平衡変調器を接続し、この2個の平衡変調器
    の出力を3dB電力分配器に接続した構成を有し、
    前記第1及び第2の平衡変調器の出力の振幅の時
    間変化が、それぞれ正弦関数及び余弦関数に比例
    するように駆動されるアナログ形の移相器におい
    て、前記3dBハイブリツド結合器は、3層の誘電
    体基板から成るトリプレート形ストリツプ線路を
    用いた幅広面結合線路形の3dBハイブリツド結合
    器で構成し、前記第1及び第2の平衡変調器は、
    共に前記トリプレート形ストリツプ線路の地導体
    両面の対向する位置に設けた対の細隙から成るス
    ロツト線路を環状に配置し、この環状のスロツト
    線路が取り囲む対向する第1及び第2の導体面の
    対向するそれぞれの位置に、2個のダイオードが
    互いに逆極性になるようにこの各ダイオードの一
    方の電極を近接して接続し、前記第1及び第2の
    導体面の対向する位置に接続された4個のダイオ
    ードの他方の電極は、前記スロツト線路を対の細
    隙を橋渡しするように導体面にそれぞれ接続し、
    前記2個のダイオードの間から前記環状のスロツ
    ト線路の外側に向けて伝送路を伸ばすように、対
    の細隙から成る有限長の長さのスロツト線路を接
    続する3分岐部を設けて構成し、前記3dB電力分
    配器は、前記3dBハイブリツド結合器と前記第1
    及び第2の平衡変調器を構成する同一の誘電体基
    板から成るトリプレート形ストリツプ線路で構成
    し、前記3dBハイブリツド結合器と前記第1及び
    第2の平衡変調器、ならびに前記3dB電力分配器
    と前記第1及び第2の平衡変調器のそれぞれの接
    続部は、共にトリプレート形ストリツプ線路と、
    このトリプレート形ストリツプ線路の地導体両面
    に設けた対の細隙から成るスロツト線路との変換
    で構成し、前記第1及び第2の平衡変調器を構成
    する前記環状のスロツト線路で取り囲む4つの導
    体面を介し、前記ダイオードにバイアスを印加す
    る手段を具備したことを特徴とする半導体移相
    器。
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