JPH0453441B2 - - Google Patents
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- JPH0453441B2 JPH0453441B2 JP27032986A JP27032986A JPH0453441B2 JP H0453441 B2 JPH0453441 B2 JP H0453441B2 JP 27032986 A JP27032986 A JP 27032986A JP 27032986 A JP27032986 A JP 27032986A JP H0453441 B2 JPH0453441 B2 JP H0453441B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- line
- phase
- path
- stub
- phase shifter
- Prior art date
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- Expired
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- 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、マイクロ波帯において、線路長の
異なる2つの線路をスイツチ、等によつて切換
え、所望の位相差を異るスイツチドライン形移相
器の高性能化に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention is a switched line type transfer method in which two lines with different line lengths are switched using a switch or the like to achieve a desired phase difference in the microwave band. This is related to improving the performance of phase equipment.
第4図は例えば電子通信学会 半導体・トラン
ジスタ研究会SSD84−119に示された従来のスイ
ツチドライン形移相器を示す斜視図である。前述
の文献では、ガリウムひ素基板を用いたモノリシ
ツクMICとなつており、スイツチング素子には
FETを用いているが、第4図ではハイブリツド
MICのダイオード移相器として説明している。
第4図はマイクロストリツプの構成となつてお
り、1は誘導体基板、2はマイクロストリツプの
地導体、3はマイクロ波の入出力線路、4はマイ
クロ波の2つの経路のうちの基準側線路、5はも
うひとつの経路の遅れ側線路、6aは基準側線路
のオン,オフを切換えるスイツチング素子である
PINダイオード、6bは遅れ側線路のオン,オフ
を切換えるスイツチング素子であるPINダイオー
ド、7はPINダイオードと線路を接続する金リボ
ンである。
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional switched line type phase shifter, as shown in SSD84-119 of the Semiconductor/Transistor Study Group of the Institute of Electronics and Communication Engineers, for example. In the above-mentioned literature, it is a monolithic MIC using a gallium arsenide substrate, and the switching element is
FET is used, but in Figure 4 a hybrid
It is explained as a diode phase shifter for MIC.
Figure 4 shows the configuration of a microstrip. 1 is a dielectric substrate, 2 is the ground conductor of the microstrip, 3 is a microwave input/output line, and 4 is one of the two microwave paths. Reference side line, 5 is a delay side line of another route, and 6a is a switching element for switching on/off of the reference side line.
PIN diode 6b is a PIN diode that is a switching element that switches the delay side line on and off, and 7 is a gold ribbon that connects the PIN diode and the line.
なお、実際にはPINダイオードに直流バイアス
を印加するためのバイアス回路がつくが、ここで
は省略することにする。 Note that a bias circuit is actually included to apply a DC bias to the PIN diode, but it will be omitted here.
次に動作について説明する。スイツチドライン
形移相器は、基準の位相状態と遅れの位相状態と
の2つの位相状態を切換えることによつて移相器
として働く。まず、基準の位相状態では、2個の
PINダイオード6aは順方向に電流が流れるよう
に直流バイアスが印加されオン状態となる。ま
た、2個のPINダイオード6bは逆方向に電圧が
印加されオフ状態となる。このため、一方の入出
力線路3に入つたマイクロ波は、オフ状態となつ
ているPINダイオード6bへは流れず、オン状態
のPINダイオード6aの方へ流れ基準側線路4を
通り他方の入出力線路3へ出てゆく。次に遅れの
位相状態では、PINダイオード6aとPINダイオ
ード6bの順、逆が逆転し、マイクロ波は遅れ側
線路5を通過することになる。 Next, the operation will be explained. A switched line phase shifter works as a phase shifter by switching between two phase states: a reference phase state and a delayed phase state. First, in the standard phase state, two
A DC bias is applied to the PIN diode 6a so that a current flows in the forward direction, and the diode 6a is turned on. Further, voltages are applied in opposite directions to the two PIN diodes 6b, and the PIN diodes 6b are turned off. Therefore, the microwave that has entered one input/output line 3 does not flow to the PIN diode 6b that is in the off state, but flows toward the PIN diode 6a that is in the on state, passes through the reference side line 4, and is transferred to the other input/output line. Exit to track 3. Next, in the delayed phase state, the order of the PIN diode 6a and the PIN diode 6b is reversed, and the microwave passes through the delayed line 5.
従来のスイツチドライン形移相器は以上のよう
に、線路の物理長の差を利用して移相器としてい
るため、中心周波数f0では精度良く移相量が得ら
れるが、帯域が広い場合に中心周波数f0から離れ
たところでは移相量の誤差が大きくなるという問
題点があつた。第5図は従来の構成での180度ビ
ツト移相器の移相量特性である。中心周波数f0±
10%で±18度の誤差が発生することを示してい
る。
As described above, the conventional switched line phase shifter uses the difference in the physical length of the line to create a phase shifter, so it can obtain a phase shift with high precision at the center frequency f 0 , but when the band is wide However, there was a problem in that the error in the amount of phase shift becomes large in areas far from the center frequency f 0 . FIG. 5 shows the phase shift amount characteristics of a 180 degree bit phase shifter with a conventional configuration. Center frequency f 0 ±
This shows that an error of ±18 degrees occurs at 10%.
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、広帯域での移相量誤差を小さ
くできるスイツチドライン形移相器を得ることを
目的とする。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a switched line type phase shifter that can reduce phase shift amount errors in a wide band.
この発明に係るスイツチドライン形移相器は、
中心周波数の約2分の1波長の電気長を持つ先端
開放のスタブを基準側線路の一部に並列に付加し
たものである。
The switched line phase shifter according to the present invention includes:
An open-ended stub with an electrical length of approximately 1/2 wavelength of the center frequency is added in parallel to a part of the reference side line.
この発明における中心周波数で約2分の1波長
の先端開放スタブは、並列に付加された点から見
た場合、中心周波数では並列アドミタンスが0と
なりマイクロ波的にスタブが無い場合と等価であ
る。しかし、中心周波数より高い周波数ではスタ
ブの電気長は2分の1波長より長くなり並列アド
ミタンスは容量性となる。このため、透過位相は
スタブがない場合に比べて遅れることになる。ま
た、中心周波数より低い周波数ではスタブの電気
長は2分の1波長より短かくなり並列アドミタン
スは誘導性となる。このため、逆に透過位相はス
タブがない場合に比べて進むことになる。このよ
うな特性を持つスタブを基準側線路に付加するこ
とにより、基準側線路の周波数特性は急峻となり
遅れ側線路の周波数特性に近づくことになる。こ
れにより基準側線路と遅れ側線路の位相差である
移相量の周波数特性は良くなる。
The open-ended stub of about 1/2 wavelength at the center frequency in this invention has a parallel admittance of 0 at the center frequency when viewed from the point where it is added in parallel, and is equivalent to the case where there is no stub in terms of microwaves. However, at frequencies higher than the center frequency, the electrical length of the stub becomes longer than one-half wavelength, and the parallel admittance becomes capacitive. Therefore, the transmission phase is delayed compared to the case without the stub. Further, at a frequency lower than the center frequency, the electrical length of the stub becomes shorter than a half wavelength, and the parallel admittance becomes inductive. Therefore, conversely, the transmission phase advances compared to the case without the stub. By adding a stub having such characteristics to the reference side line, the frequency characteristics of the reference side line become steep and approach the frequency characteristics of the lagging side line. This improves the frequency characteristics of the phase shift amount, which is the phase difference between the reference side line and the delayed side line.
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第1図において、8は基準側線路に並列に付
加された開放スタブである。この例では基準側線
路の一部に並列に2本の開放スタブが付加されて
おり、スタブの電気長は中心周波数の約2分の1
波長となつている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 8 is an open stub added in parallel to the reference side line. In this example, two open stubs are added in parallel to a part of the reference side line, and the electrical length of the stub is approximately half the center frequency.
It has become a wavelength.
また、2本の開放スタブの間隔は中心周波数の
約4分の1波長となつている。その他の構成は第
4図に示した従来技術の例と同一である。 Further, the interval between the two open stubs is about 1/4 wavelength of the center frequency. The other configurations are the same as the prior art example shown in FIG.
次に、動作について説明する。入出力線路3か
ら入つたマイクロ波が、基準側線路4との接続を
制御するPINダイオード6aと遅れ側線路5との
接続を制御するPINダイオード6bの順、逆バイ
アスを切換えることにより、2つの経路の一方を
通過するのは第4図で説明した場合と同じであ
る。まず、PINダイオード6bがオン状態、PIN
ダイオード6aがオフ状態の時には、一方の入出
力線路3から入つたマイクロ波は遅れ側線路5を
通過し、他方の入出力線路3へ出てゆく。この場
合の透過位相は、遅れ側線路5の物理長に対応す
る周波数特性を持つことになる。次に、PINダイ
オード6aがオン状態、PINダイオード6bがオ
フ状態の時には、一方の入出力線路3から入つた
マイクロ波は基準側線路4を通過し、他方の入出
力線路3へ出てゆく。基準側線路4には中心周波
数で約2分の1波長の開放スタブ8が付加されて
いるため、中心周波数ではスタブがない場合と同
じ透過位相となるが、中心周波数以外では開放ス
タブ8が並列アドミタンスとして奇与し、基準側
線路4の透過位相に影響を与える。例えば周波数
が高い場合には開放スタブ8の並列アドミタンス
は容量性となり基準側線路4の透過位相はスタブ
がない場合に比べ遅れることになる。また、周波
数が低い場合には、開放スタブ8の並列アドミタ
ンスは誘導性となり基準側線路4の透過位相はス
タブのない場合に比べ進むことになる。このため
基準側線路4の透過位相の周波数特性は急峻とな
り遅れ側線路5の透過位相の周波数特性に近づき
移相量の周波数特性が良くなる。周波数特性が急
峻となる度合いは開放スタブ8の線路インピーダ
ンスに依存するため、適当な線路インピーダンス
を選択することにより移相量の周波数特性による
誤差を0に近づけることが可能である。第2図
は、移相器の特性インピーダンスz0を50Ωとした
時に、開放スタブ8の線路インピーダンスZによ
つて180度ビツト移相器の移相量の周波数特性が
どう変化するかを示したグラフである。従来の構
成での特性である第5図に比べると大幅に特性が
改善されることを示している。この実施例では開
放スタブ8を2本付加しているが、これにより透
過位相の周波数特性を急峻にする効果を大きくす
るとともに、並列アドミタンスを打消し合つて移
相器の反射特性を良くしている。 Next, the operation will be explained. Microwaves input from the input/output line 3 are activated by switching the order and reverse bias of the PIN diode 6a that controls the connection with the reference side line 4 and the PIN diode 6b that controls the connection with the lagging side line 5. Passing through one of the routes is the same as the case described in FIG. 4. First, PIN diode 6b is in the on state, PIN
When the diode 6a is in the off state, the microwave entering from one input/output line 3 passes through the delay side line 5 and goes out to the other input/output line 3. The transmission phase in this case has a frequency characteristic corresponding to the physical length of the delay side line 5. Next, when the PIN diode 6a is on and the PIN diode 6b is off, the microwave entering from one input/output line 3 passes through the reference side line 4 and exits to the other input/output line 3. Since the open stub 8 of approximately 1/2 wavelength at the center frequency is added to the reference side line 4, the transmission phase is the same as when there is no stub at the center frequency, but the open stubs 8 are parallel at frequencies other than the center frequency. It acts as an admittance and influences the transmission phase of the reference side line 4. For example, when the frequency is high, the parallel admittance of the open stub 8 becomes capacitive, and the transmission phase of the reference line 4 is delayed compared to when there is no stub. Further, when the frequency is low, the parallel admittance of the open stub 8 becomes inductive, and the transmission phase of the reference side line 4 advances compared to the case without the stub. Therefore, the frequency characteristic of the transmission phase of the reference side line 4 becomes steep, approaching the frequency characteristic of the transmission phase of the delayed side line 5, and the frequency characteristic of the phase shift amount becomes good. Since the degree to which the frequency characteristic becomes steep depends on the line impedance of the open stub 8, by selecting an appropriate line impedance, it is possible to make the error due to the frequency characteristic of the amount of phase shift close to zero. Figure 2 shows how the frequency characteristics of the phase shift amount of the 180 degree bit phase shifter change depending on the line impedance Z of the open stub 8 when the characteristic impedance z 0 of the phase shifter is 50Ω. It is a graph. This shows that the characteristics are significantly improved compared to FIG. 5, which shows the characteristics of the conventional configuration. In this embodiment, two open stubs 8 are added, which not only increases the effect of steepening the frequency characteristics of the transmission phase, but also cancels out the parallel admittance and improves the reflection characteristics of the phase shifter. There is.
なお、上記実施例では開放スタブ8を2本とし
ているが、1本でも透過位相の周波数特性を急峻
とする効果が半分になるだけで、移相器の移相量
誤差を小さくする効果があることには変わりがな
い。また、中心周波数で約2分の1波長の先端開
放スタブを付加しているため、中心周波数ではこ
の開放スタブ8の反射は現われず、第2図に示す
帯域20%の範囲でも移相器の特性に影響を与える
ほどの大きな反射にはならず、この発明の効果が
得られる。さらに、開放スタブを3本以上にして
もこの発明の効果が得られることは言うまでもな
い。また、スタブの電気長も2分の1波長に限ら
ず、その整数倍でも構成できる。また、PINダイ
オード6a,6bは分岐部に直列に装着されてい
るが、第3図に示す実施例のように分岐部から中
心周波数の約4分の1波長のところに線路に並列
にPINダイオード6a,6bを装着してマイクロ
波の経路を切換えてもよい。図中、9は線路に並
列に装着されたPINダイオード6a,6bの片側
の電極を接地するためのパツドである。さらに、
PINダイオード6a,6bを直列に装着する方法
と並列に装着する方法を併用してもかまわない。
スイツチング素子はPINダイオードに限らず例え
ばFETを用いてもよい。また、線路形式はマイ
クロストリツプ線路で説明したが、トリプレート
線路などの他の方式や同軸線路でも構成が可能で
ある。さらに、ガリウムひ素などの半導体基板を
用いたモノリシツクMICによる構成にも適用可
能である。 In the above embodiment, two open stubs 8 are used, but even one open stub 8 only halves the effect of steepening the frequency characteristic of the transmission phase, and has the effect of reducing the phase shift amount error of the phase shifter. There is no difference. In addition, since an open-ended stub with approximately 1/2 wavelength at the center frequency is added, the reflection of this open stub 8 does not appear at the center frequency, and even in the 20% band range shown in Figure 2, the phase shifter is The effect of the present invention can be obtained without causing a large reflection that affects the characteristics. Furthermore, it goes without saying that the effects of the present invention can be obtained even when there are three or more open stubs. Further, the electrical length of the stub is not limited to a half wavelength, but may be an integral multiple of that wavelength. Furthermore, the PIN diodes 6a and 6b are installed in series at the branch, but as in the embodiment shown in FIG. 6a and 6b may be attached to switch the microwave path. In the figure, numeral 9 is a pad for grounding one side electrode of the PIN diodes 6a and 6b installed in parallel to the line. moreover,
The method of mounting the PIN diodes 6a and 6b in series and the method of mounting them in parallel may be used together.
The switching element is not limited to a PIN diode, and for example, an FET may be used. Further, although the line type has been explained using a microstrip line, other types such as a triplate line or a coaxial line can also be used. Furthermore, it is also applicable to a monolithic MIC configuration using a semiconductor substrate such as gallium arsenide.
以上のように、この発明によればスイツチドラ
イン形移相器の基準側線路に並列に中心周波数で
約2分の1波長の開放スタブを付加する構成とし
たので、移相器の移相量の周波数特性が大幅に改
善でき、広帯域に渡り移相量誤差を小さくできる
効果がある。
As described above, according to the present invention, since the open stub of approximately 1/2 wavelength at the center frequency is added in parallel to the reference side line of the switched line phase shifter, the phase shift amount of the phase shifter is This has the effect of significantly improving the frequency characteristics and reducing phase shift errors over a wide band.
第1図はこの発明の一実施例によるスイツチド
ライン形移相器を示す斜視図、第2図は第1図の
実施例による移相量の周波数特性を示すグラフ、
第3図はこの発明の他の実施例によるスイツチド
ライン形移相器を示す斜視図、第4図は従来のス
イツチドライン形移相器を示す斜視図、第5図は
第4図の従来の構成による移相量の周波数特性を
示す図である。図中、1は誘電体基板、2は地導
体、3は入出力線路、4は基準側線路、5は遅れ
側線路、6a,6bはPINダイオード、7は金リ
ボン、8は開放スタブ、9は接地パツドである。
なお、図中同一あるいは相当部分には同一符号を
付して示してある。
FIG. 1 is a perspective view showing a switched line phase shifter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing frequency characteristics of phase shift amount according to the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a switched line phase shifter according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing a conventional switched line phase shifter, and FIG. 5 is a perspective view showing a conventional switched line phase shifter shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics of phase shift amount depending on the configuration. In the figure, 1 is a dielectric substrate, 2 is a ground conductor, 3 is an input/output line, 4 is a reference side line, 5 is a delay side line, 6a, 6b are PIN diodes, 7 is a gold ribbon, 8 is an open stub, 9 is the ground pad.
It should be noted that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.
Claims (1)
路と第2の経路に切換えて、第1の経路と第2の
経路の透過位相の差を利用して移相器として働く
スイツチドライン形移相器において、第1の経
路,もしくは第2の経路の一部に、先端をマイク
ロ波的に開放し中心周波数の約2分の1波長もし
くはその整数倍の電気長を持つ線路を並列に付加
したことを特徴とするスイツチドライン形移相
器。1 A switched line type shifter that works as a phase shifter by alternately switching the path through which microwaves pass between the first path and the second path and utilizing the difference in transmission phase between the first path and the second path. In a phase converter, a line with an electrical length of about half the wavelength of the center frequency or an integral multiple thereof is added in parallel to the first path or a part of the second path, with the tip open for microwave radiation. A switched line phase shifter characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27032986A JPS63123202A (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Switched line type phase shifter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27032986A JPS63123202A (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Switched line type phase shifter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63123202A JPS63123202A (en) | 1988-05-27 |
| JPH0453441B2 true JPH0453441B2 (en) | 1992-08-26 |
Family
ID=17484745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27032986A Granted JPS63123202A (en) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | Switched line type phase shifter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63123202A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0421201A (en) * | 1990-05-16 | 1992-01-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | phase shifter |
| JP3191891B2 (en) * | 1993-04-21 | 2001-07-23 | 三菱電機株式会社 | 90 ° phase shifter |
| US6275120B1 (en) * | 1998-04-09 | 2001-08-14 | Harris Corporation | Microstrip phase shifter having phase shift filter device |
| JP2000295003A (en) | 1999-04-02 | 2000-10-20 | Nec Corp | Phase shifter |
| CN111122610B (en) * | 2019-11-22 | 2021-09-03 | 上海大学 | Active sensor based on half-integer order resonance mode |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP27032986A patent/JPS63123202A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63123202A (en) | 1988-05-27 |
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