JPS58164302A - 位相制御アレイ・アンテナ - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、アンテナ・システムに関し、更に詳細には位
相制御アレイ・アンテナ・システムに関する。

（背景技術） 当該技術分野において周知の如く、プレイ・アンテナは
複数の個別の放射素子を有する。あるシステムにおいて
は、個々の放射素子は送信機構成要素を介して送信機に
結合され、送信信号の位相と振幅が制御される。同様に
、個々の放射素子は受信機構成要素を介しセ受信機に結
合され、受信信号の位相と振幅が制御される。他のシス
テムにおいては、単一の構成要素を介して送信機と受信
機の両方に結合され、その構成要素はトランシーバと呼
ばれ、送信信号及び受信信号の両方の位相及び振幅を制
御する。複数の放射素子とそれに対応する複数の個々の
トランシーバ装置との間を通過するマイクロ波周波数信
号の相対位相及び振幅が制御されて、所望の放射パター
ンが得られる。

その得られたノミターンは１固々のトランシーバ装置と
放射素子の総ての動作を結合した結果得られる。

フェライト移相器等の多くの装置がマイクロ波周波数信
号の位相をＴｉ１１　御するのに使用される。そのよう
な移相器の多くが可逆的である、即ち、それを通過する
信号の位相シフトが通過する方向とは無関係である。あ
る装置への適用においては、通過する信号にゲインを与
える能動移相器を設けることが望ましい。そのような移
相器は本来的に不可逆的である。従って、トランシーバ
に不可逆移相器を使用することは前述の移相器を２つ使
用する必要がある。位相制御アレイ・アンテナ・システ
ムにおける開発傾向は、モノリシック集積回路形態でト
ランシーバ装置を製造する方向に向いている。このよう
な傾向は、コストを下げ、位相制御プレイ・アンテナ・
システムに一般に付随するコストを下げること及びサイ
ズを小さくすることのために必要であり、航空機搭載又
は離間して配置されるレーダ・システム等に適合する位
相制御アレイ・アンテナを提供するの式必要である。

（発明の概要） 本発明によれば、アンテナ素子とレーダ・システムの間
にマイクロ波信号を結合するトランシーバが設けられる
。このトランシーバは、送信モーｒ中レーダ・システム
から与えられるマイクロ波周波数信号を不可逆移相器を
介して位相制御プレイ・アンテナに向け、受信モード中
位相制御アレイ・アンテナからのマイクロ波周波数信号
を不可逆移相器を介してレーダ・システムに向けるよう
に配置された複数のスイッチング装置を有する。

マイクロ波周波数信号は送信モート９及び受信モードの
いずれの場合にも移相器を同じ方向に通過する。そのス
イッチング装置に一組の制御信号が送られて、レーダ・
システムと位相制御アレイ・アンテナとの間でマイクロ
波周波数信号の方向を制御する。このような構成によっ
て、能動的不可逆移相器を通る２つの信号路が設けられ
る。この構成は、単一の能動的不可逆移相器の使用を可
能とし、トランシーバ装置のコスト及びサイズを減少さ
せる。史に、トランシーバ装置の各構成要素がモノリシ
ック・マイクロ波集噴回路として実現でき、従って、コ
ンパクトに、そしてモジュール形態で実現でき、安価に
製造することができる。

（実施例の説明） 本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。

第１図を参照すると、給電回路網１４によってレータ・
システム１１に結合された位相制御アレイ・アンテナ（
フエノズトゝ・アレイ・アンテナ）１０が示される。位
相制御アレイ・アンテナ１０は、複数の（ここではｎ）
同一の送信機／受信機（トランシーバ）装置１２α〜１
２ｔｔを含み、該装置は図示の如く類似する複数のアン
テナ素子２６α〜２６ｎに接続される。給電回路網１４
（ここでは並列給電回路網）は、マイクロ波信号に対し
レーダ・システム１１から位相制御アレイ・アンテナ１
０へ通過するｔこめの信号路を提供して目標（図、　示
せず）に信号を送信し、目標（図示せず）からレーダ・
システム１１への反射信号の受信信号路を提供する。複
数の制御バス２９α〜２９ｎ、ΣＺα〜２９ｎ　　はレ
ーダ・システム１１から与えられる。

このバス２９α〜２９ｎ、２９ｃｔ〜２９ｒＬ上の信号
は位相制御アレイ・アンテナ１０のトランシーバ装置１
２α〜１２ｎを制御するために使用される。給電回路網
１４からのマイクロ波信号は中空の（黒くぬってない）
矢印１３で示すようにトランシーバ装置１２α〜１２ｒ
Ｌの各々に結合される。トランシーバ装置１２α〜１２
％の各々に結合されるマイクロ波信号の一部は、次にア
ンテナ素子２６α〜２６ル　の対応するものに結合され
る。同様に目標からのマイクロ波反射信号の一部は、中
空でない（黒くぬった）矢印１５で示すように、各アン
テナ素子２６α〜２６ｒＬ、対応するトランシーバ装置
１２ａ〜１２ｎ、及び給電回路網１４に結合されて、レ
ーダ・システム１１によって処理される。送信モート９
の間のバス２９α〜２９Ｔｈ、　２９α〜２９ｒＬ上の
制御、信号は、トランシーバ装置２６α〜２６ｎ　に照
準を合せ方向付けられた送信マイクロ波エネルギ・ビー
ムを発生させ、受信モート８０間の該バス上の制御信号
はトランシーバ装置２６α〜２６ｎに照準を合せ方向付
けられた受ｉ旨マイクロ波エネルギ・ビームを発生させ
る。

第２図を参照すると、トランシーバ装置１２α〜１２ｒ
Ｌ　　の代表的な１つ（ここではトランシーバ装置１２
番）が示され、該装置は伝送ライン３３Ｌを通して給電
回路網１４の一部に、そして伝送ライン３５１を通して
アンテナ素子２６Ｌに結合される。トランクーパ装置１
２番は、５０オーム伝送線路（ライン）６２α〜３２Ａ
、４つの送信機／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８α〜１
８ｄを含み、該スイッチの各々は、共通（コモン）４−
ト２ｏａ〜２０ｄ一対のブランチ・ポート１９α〜１９
４及び２１α〜２１ｄ、　及び制御揚力２２α〜２２ｄ
を有する。制御対の制御ライン２９ｉ１．２９□、によ
って与えられる。Ｔ／Ｒスイッチ１８α〜１８ｄについ
ては第１８．１９図と関連して後述するので、ここでは
、相補的２進即ち論理信号が制御ライン２９ｉ１Ｊ２９
ｉ１の夫々に送られ、該論理信号は共通ホードとブラン
チ・ホードとの間の電気的結合を制御するのに使用され
るということを述べれば充分である。

Ｔ／Ｒスイッチ１８α〜１８ｄの１つ、Ｔ／Ｒスイッチ
１８α　を例にとると、スイッチ１８αは、ライン２９
．１．２９２、　に送られる制御信号の第１論理状態対
、即ちライン２９□１の論理１及びライン２９．１の論
理０に応答してブランチ・ｙＲ−ト１９αに結合される
共通ポート２０αを有する。該共通ポート２０αは、ラ
イン２９ｉ０．７ｆ２、に送られる制御信号の相補的論
理状態対、即ちライン２９，１の論理０及びライン２９
ｉ□の論理１に応答してブランチ・ポート２１αに結合
される。Ｔ／Ｒスイッチ１８αの共通ポート２０ａは、
図示の如く、伝送ライン５５ｉを経て給電回路網１４に
結合される。Ｔ／Ｒスイッチ１８αのブランチ・ホード
１９Ｇ及び２１ａは、夫々伝送ライン３２α及び３２Ａ
を経てブランチ・ポート１９ｄ及び２１ｈに結合される
。Ｔ／Ｒスイッチ１８ｂのブランチ・ポート１９ｂは、
伝送ライン３２ｄを経て送信増幅器２４の入力に結合さ
れる。送信増幅器２４は半絶縁基板（ここではガリウム
砒素（Ｇ（ＬＡ、）基板）上に形成される。送信増幅器
２４の出力は伝送ライン３２ｇを経てＴ／Ｒスイッチ１
８Ｃのブランチ・ポート１９Ｃに結合される。Ｔ／Ｒス
イッチ１８Ｃの共通ｒｇ−ト２ｏｃは伝送ライン６５；
を経てアンテナ素子２６番に結合される。Ｔ／Ｒスイッ
チ１８Ｃのフランチ・ポート２１Ｃは伝送ライン３２ｆ
を経て受信増幅器２８の入力に結合される。

受信増幅器２８は低ノイズ増幅器で、半絶縁基板（Ｇａ
Ａ、　）上に形成される。受信増幅器２８の出力は伝送
ライン３２ｇを経てＴ／Ｒスイッチ１８ｄのブランチ・
、ｙ−）２１ｄに結合される。Ｔ／Ｒスイッチ１８ｄの
共通＃？　−ト２　Ｏｃｔは伝送ライン３２ｂを経て能
動移相器４０の入力に結合され、該移相器は複数の段（
図示せず、第５．６及び７図に関連して後述）を有する
不可逆能動移相器である。能動移相器の各段は、適当に
ノζイアスされ通過する高周波信号にゲ°インを与える
電界効果トランジスタを含む。能動移相器４０に対する
制御信号はバス２９番のバス２９ｉ２．２９，２を経て
送られる。能動移相器４０の出力は伝送ライン６２Ｃを
経てＴ／Ｒスイッチ１８ｂの共通ポート２３ｂに結合さ
れる。

送信モードの間、トランシーバ装置１２ｉはレーダ・シ
ステム１１からのマイクロ周波数信号をアンテナ素子２
６ｉに結合する。レーダ・システム１１からの信号を給
電回路網１４を介してアンテナ素子２６ｉに結合するた
めの送信信号路は、第２図に中空の矢印１３で示される
。送信モード罠おいては、ライン２９ｉ１ｓ　２９ｉｌ
上の制御信号は、共通ｚ−）２０α〜２０ｄの各々なＴ
／Ｒスイッチ１８α〜１８ｄの対応するブランチ・ポー
ト１９α〜１９ｄに結合するために使用される。こうし
て、マイクロ波信号の一部はレーダ・システム１１から
能動移相器４０の入力に結合される。能動移相器４０は
、加えられる→イクロ波周波数信号の位相シフトを、移
相器４００制御人力４２に送られるバス２９１２ｍ　２
９ｉ２上の制御信号に従つて所定量だけ変化させるため
に使用される。位相シフトされたマイクロ周波数信号は
、次に、送信増幅器２４の入力に結合される。送信増幅
器２４の出力の信号はアンテナ素子２６ｚに結合される
。

受信モードの間、受信された反射信号の一部はアンテナ
素子２６Ｌからレーダ・システム１１に結合される。ア
ンテナ素子２６Ｌからの受信した反射信号をレーダ・シ
ステム１１に結合するための受信信号路は、第２図に中
空でない矢印１５によって示される。受信モードの間、
ライン２９１１　＊２９２、上の相補的論理状態信号は
、共通ポート２０α〜２０ｄの各々をＴ　／　、Ｒスイ
ッチ１８ａ〜１８ｄのブランチ・ｚ−）２１α〜２１ｄ
に結合するために使用される。こうして、反射信号はア
ンテナ素子２６Ｌから受信増幅器２８に結合される。受
信増幅器２８の出力の信号は能動移相器４００Å力に結
合される。この移相器を通過する信号は、バス２９１２
ｍ　’２９　ｚ２に供給される制御信号に従って再び位
相シフトを受ける。能動移相器４０の出力に発生する位
相シフトを受けた信号は、次に、給電回路網１４を経て
レーダ・システム１１Ｖｃ結合される。従って、マイク
ロ波周波数信号は、送信モート°及び受信モードの両方
において能動移相器４０に同じ方向で結合されることが
理解される。

第１図を再び参照すれば、複数のトランシーバ装置１２
α〜１２ルの各々は、マイクロ波信号の一部を給電回路
網１４を介してレーダ・システム１１と複数のアンテナ
素子２６α〜２６ｎ　との間に結合して、送信モート９
及び受信モードにおいて、照準を合せて方向付けられた
ビーム（図示せず）を発生するのに使用される。

ここで、第３図を参照すると、第１図の位相制御アレイ
・アンテナ１０に適合するトランシーバ装置の他の実施
例であるトランシーバ装置１２ｉ／が示され、該装置は
給電回路網１４及びアンテナ素子２６ｉの一部に結合さ
れている。トランシーバ装置１２Ｌ／は、図示するよう
に、５ボート・スイッチ３１０、能動移相器４０、送信
増幅器２４、受信増幅器２８、及び３＃？−）Ｔ／Ｒス
イッチ１８Ｃを含む。５ボート・スイッチ６１０は、基
板（図示せず）の下面上に金メッキされた接地面（グラ
ンド・プレーン）（図示せず）を有する半絶縁ガリウム
砒素（ＧａＡ、）から唆る基板上に形成される。半絶縁
基板の上面の能動領域部分にはＦ　Ｅ　Ｔ　（ＧａＡ、
　ＦＥＴ）ｓｏα〜５０ｄが形成され、該ＦＥＴの各々
はゲート電極５２α〜５２ｄ（第３図）、ドレーン電極
５４α〜５４ｄ、及びソース電ポ５６α〜５６ｄ　を有
する。ＦＥＴ５（）α、５０ｄのゲート電極は制御ライ
ン２９ｉ１に、ＦＥＴ５０Ａ、５０Ｃのゲート電極は制
御ライン２９，１に、接続される。ＦＥＴはコモン（接
地された）ソース形態で接続される。

Ｔ／Ｒスイッチ３１０は更に伝送ライン６０α〜６０ｆ
を含んでいる。各伝送ライン６０（ｔ〜６０．ｆは１／
４波長（２，／４）Ｋ相応する電気長（’ｅｌｅｃｔ−
ｒｉｃａｌ　ｌｅｎｇｔｈ）を有し、ここで２ｃは回路
の公称（動作）中心帯周波数（、ｆｃ）に対応する波長
である。給電回路網１４は、λｃ／４伝送ライン６０α
の第１端６０α１及びλｃ／４伝送ライン６０ｆの第１
端６０ｆ１に、伝送ライン３３１を通して電気的に接続
される。ＦＥＴ５ＱＣのドレーン電極５４Ｃはλ、／４
伝送ライン６０αの第２端６０ａ２に電気的に接続され
る。λ、／４伝送ライン６０ｂの第１端は伝送ライン６
０αの第２端６０ａ２及びト９レーン電Ｗ５４Ｃに電気
的に接続される。λｃ／４伝送ライン６０ｂの第２端６
０ｂ２は、伝送ライン３２ｂを介して能動移相器４０の
入力ポートに、そしてλｃ／４伝送ライン６０ｄの第１
端６０ｄ□に電気的に接続される。伝送ライン６０ｄの
第２端６０ｄ２は受信増幅器２８の出力及びＦＥＴ５０
ｄのトやレーン電極５４ｄに電気的に接続される。λ、
／４伝送ライン６０ｆの第２端６０ｆ２はλ。／４伝送
ライン６０ｇの第１端６０ｅ１とＦＥＴ５０ａの）”　
Ｌ／　−ン電極５４αに電気的に接続される。λｃ／４
伝送ライ７６０ｇの第２端６０ｅ２は、伝送ライｙ３２
ｄを介して能動移相器４０の出力に、モしてλ／４伝送
ライン６００の第１端６０Ｃ１に結合される。

λ、／４伝送ライン６０Ｃの第２端６０ｃ２は、送信増
幅器２４０入力及びＦＥＴ５０ｂのトド　　ン電極５４
ｂに結合される。送信増幅器２４と受信増幅器２８との
Ｔ／Ｒスイッチ１８Ｃへの接続は、第２図に関連して前
述したように行なわれる。

送信モートゝにおいては、バス２９Ｌのライン２９．１
上の論理制御信号が、中空の矢印１ろによって示すよう
に、ＦＥＴ５Ｑα、５０ｂのゲート電極５２α、５２ｄ
　に送られ、その論理制御信号の相補信号がバス２９ｔ
のライン２９．１を通ってＦＥＴ５（１，５ＤＣのゲー
）５２ｈ、５２Ｃに送られる。これらの信号に応答して
、ＦＥＴ５０α、５０ｄ。

は導通状態となり、ＦＥＴ５０ｈ、５０Ｃは不導通状態
となる。λ、／４伝送ライン６０ｄ、６０ｇ及び６０ｆ
は前述したようにＦＥＴ５０α及び５０ｈＫ電気的に接
続される端６０ｄ２，６０ｅｌ及び６０ｆ２を有する。

ＦＥＴ５０α、５０ｄが導通状！！ｉＫあるとき、ショ
ート回路（■で示す接地への低インピーダンス路）がＦ
ＥＴ５０α、５０ｄＫ結合される伝送ライン６０ｄｑ端
６０ｄ２．６０ｇ、及び６０ｆ２に生じる。端６０ｄ２
．６０ｇ１−６０ｆ２　のショート回路から１／４波長
（伝送ライン６０ｄ−６Ｏｆの他端６０ｄ１％６０ｇ２
＊６０ｆ、　）のところは、オープン回路（＠で示す接
地への高インピーダンス路）がトランシーバ装置の公称
（動作）中心帯周波数に対応する波長にほぼ等しい波長
を有するマイクロ波周波数信号に対して生じる。こうし
て、送信モート９中は、ライン６０ｆを通る信号路は与
えられず、エネルギはライン６０α及び６０ｂを通って
送信すれる。更に、第１端６０ｄ０がオープン回路■と
なるため、送信エネルギはライン６０ｂから、ライン３
２ｂ１移相器４０及びライ／３２Ｃを通過する。第２端
６０＃２はオープン回路＠を示しているので、位相シフ
トされたエネルギは、第２図に関連して前述したように
、送信増幅器２２Ｔ／Ｒスイツチ１８ｄを通ってアンテ
ナ２６ｚに送られる。

受信モート９においては、ライン２９７１．２９ｉｔ上
の制御信号は中空でない矢印１５で示されるよ５Ｋ、論
理状態が切換えられ、Ｆ　Ｅ　Ｔ　５［１α及び５０ｄ
を不導通に、ＦＥＴ５０Ａ及び５０Ｃを導通状態にする
。ＦＥＴ５Ｑｂ及び５０ｄのドレーン電極５４ｈ及び５
４Ｃに結合されるλ、／４伝送ライン６０α、６０ｈ及
び６０Ｃの端６０α２．６０ｈ１及び６０Ｃ２は接地に
結合され、伝送ライン６０α。

６０ｂ及び６０Ｃの他端６０ａ１．６０ｂ２及び６０Ｃ
１はオープン回路に相応するインピーダンスを呈する。

こうして、アンテナ素子２６Ｌからの受信マイクロ波信
号は第２図に関連して説明したように受信増幅器２４の
出力に結合される。受信信号は次に伝送ライン６０ｄを
通して能動移相器４０に結合される。その能動移相器４
０の出力信号は伝送ライン６０ｇ及び６ＣＪｆを通して
レーダ・システム１１に結合される。

ここで、第４図を参照すると、第１図の位相側割プレイ
・アンテナ１０に適合し得るトランシーバの他の実施例
（ここではトランシーバ装置１２Ｌ″）が示され、該ト
ランシーバ装置は、伝送ライン３３１を通して給電回路
網１４の一部に、そして伝送ライン６５番を通してアン
テナ素子２６１に結合される。トランシーバ装置１２１
“は、Ｔ／Ｒスイッチ１８α及び１８Ｃ１送信増幅器２
４、受信増幅器２８を含むが、２チヤンネル（デュアル
・チャンネル）能動移相器４４が異なってい名。

この２チヤンネル能動移相器４４は、位相シフト段４４
α〜４４ｄに接続された複数のカスケードを有する。こ
の詳細は、第１０〜１２図に関連して後述する。Ｔ／Ｒ
スイッチ１８αは、伝送ライン３３１を通して給電回路
網１４に結合される共通！−）２０１Ｚを有する。Ｔ／
Ｒスイッチ１８αのブランチ・ｄ−ト１９ａ及び２１α
は、２チヤンネル移相器４４の第１チヤンネル４７の入
力４７αと第２チヤンネル４９の出力４９ｂに夫々結合
される。第１チヤンネル４７の出力４７ｂは伝送ライン
３２ｂを通して送信増幅器２４０入力に結合される。受
信増幅器２８の出力は伝送ライン３２ｇを通して第２チ
ヤンネル４９０入力４９αに結合される。トランシーイ
装置１２ｉ“のアンテナ素子２６；（第１図）への接続
は前述したとおりである。

送信モート９においては、中空の矢印１３で示すように
、ライン２ｑｉ、−Σ乙１上の相補的制御信号に応答し
て、レーダ・システム１１から共通ポー）２０１ＺＫ送
られるマイクロ波信号はブランチ・４−）１９αに結合
される。そのブランチ・ポート１９αかもの信号は２チ
ーＶンネル移相器４４の入力４７αに結合される。信号
は位相シフトされ、伝送ライン２４及びアンテナ２６，
１に前述の如く結合される。受信モードでは、中空でな
い矢印１５で示すように、ライン２９Ｌ、２９１上の前
記制御信号の相補信号に応答して、アンテナ２６Ｌから
共通Ｊ−）２０Ｃに送られろマイクロ波信号は、ブラン
チ・ポート２１Ｃ及び受信増幅器２８に結合される。受
信増幅器２８の出力信号は移相器４４の入力４９ａに送
られる。位相シフトされた信号は、次にＴ／Ｒスイッチ
１８α及びレーダ・システム１１に前述の如く送られる
。

ここで、第５図を参照すると、トランシーバ装置１２Ｌ
（第２図）とトランシーバ装置１２Ｌ′（第６図）に適
合し得る単一チャンネル・デジタル制御移相器４０が示
される。該移相器は、複数のカスケード接続された段４
０α〜４０ｄを含み各段の類似の構成要素は同一の参照
番号で表わしている。その段の１つ（ここでは段４０ｃ
Ｌ）を例として第６〜８図に関連して詳述する。第６図
において、移相器段４０αは接地面４３を有する基板４
１　（ＧａＡ、？）上に形成される。第２８図を参照す
ると、位相シフト段４０αは、５０オームのインピーダ
ンスを有し、入力インピーダンス整合回路５１３に結合
されるマイクロ波伝送ライン５１２を含む。伝送ライン
５１２には伝送ライン３２ｂ（第２図）からマイクロ波
周波数信号が送られる。

入力インピーダンス整合回路５１３は、位相シフト段４
０αの入力インピーダンスを伝送ライン５１２の特性イ
ンピーダンスに整合させるために使用される。整合回路
５１３は、主に誘導性のりアクタンスを有する第１伝送
ライン部５１５を含み、コンデンサ５２６の底板５２６
Ｃを介して入力伝送ライン部にシャント（分路）結合さ
れる。

コンデンサ５２６の底板５２６Ｃはシャント的に取り付
けられる伝送ライン部５１４の一端に結合される。第２
の直列接続されたコンデンサ５１８′の上板５１８αは
ライン５１６に、コンデンサ５１８の底板はホール５１
８ｂによって接地に結合される。接地・セット”５２２
はホール５２２αを通して接地に結合される。第６Ｂ図
に示すようにコンデンサ５２６は基板４１の上面に形成
され、伝送ライン５２８のストリップ導体部に空気ブリ
ッジ５２６ｄを介して結合される上板５２６αを含む。

この上板の下にこれと整列して蒸着された金から成る底
板５２６Ｃが基板４１の上に形成される。上板５２６α
と底板５２６Ｃは窒化ケイ素（ＳＬ３Ｎ４）の５０００
オングストローム（Ａｌの層５２６ｂで分離される。底
板５２６Ｃは、フィンガー５２６　ｇ　（第６図）を有
し、該フィンガーは第２回路素子（ここでは伝送ライン
部５１４）をコンデンサ５２６に接続するのに使用され
る。その接続は底板５２６Ｃに結合される金属−金属接
触で行なわれる。主に誘導性のりアクタンスを有する第
２伝送ライン部５１６はコンデンサ５１８と５２６の間
にシャント結合される。インタゝクタ部５１６へのコン
デンサ５１８の接続はゲート電極へのバイアス供給部５
２０を与える。入力インピーダンス整合回路５１６は、
主に誘導性のりアクタンスを有する第６伝送ライン部５
２８を更に含み、該伝送ライン部はコンデンサ５２６及
びシャント伝送ライン部５１６の接続点と共通入力接続
点５６２との間に接続される。位相シフト段４０αは、
シュアル・ゲー）ＦＥＴ５３０ｇ、５３０Ａを有するＦ
ＥＴスイッチ５３０を更に含む。ＦＥＴ５３０α及び５
３０ｂは、共通接続点５３２に結合される第１ゲート電
極５３２α、５３２　ｂと、第２ゲート電極５６４α、
５３４ｂと、セパレート・ドレーン電極５６６α、５３
６ｂと、セパレート・ソース電極５３８α、５３８Ａと
、を含む。

ＦＥＴ５３Ｑα、５３０Ａはコモン（接地）ソース形態
で接続される。ＦＥＴ５３０α、５３０Ａは、各ＦＥＴ
によってゲート電極に送られト９レーン電極に結合され
る信号に対して与えられるゲイン及び位相がほぼ等しく
なるよ５に組立てられる。換言すればゲート電極５３２
α上の信号からＦＥＴ５３０αのドレン電極５３６αに
結合される電力部分ｌ５２１１’ａが、ＦＥＴ５３０Ａ
のゲート電極に与えられた入力信号からＦＥＴ５！ｌＯ
ｂのドレーン電極５３６ｂで得もれる電力部分ＩＳ２□
ｌｂがほぼ等しいということである。同様に、ＶｆＳ２
１１（Ｚ　７　””’２１　ｌｂ、即ち、ＦＥＴ５３０
α、５３０ｂの各トゝレーン電極に送られる瞬時電力の
位相がほぼ等しい。制御デ゛−ト電極５３４ａ、５ろ４
ｂにはライン２９　．２９Ｌ２（ＬＬ２α （第２図）から制御信号が送られる。これらの制御信号
は、ゲート電極５３２α、５３２ｈに送られろ入力信号
とＦＥＴ５３０α、５ろＯｈの対応するドレーン５３６
α、５３６ｂ　との結合を制御するのに使用される。制
御ライン２９ｉ２ａ、２９ｉｚａ上の信号の高周波成分
は、コンデンサ５２７α、５２７Ａを通して接地に短絡
される。ドレーン電極５３６α、５３６ｂは同一のイン
ピーダンス整合回路５４５α、５４５ｂに電気的に接続
される。整合回路５４５α（第８図）はドレーン電極５
３６αとカップリング・コンデンサ５５２αとの間に直
列に結合される第１伝送ライン部５４８αを含んでいる
。第１伝送ライン部５４８α、コンデンサ５５２ａの底
板及び直流阻止コンデンサ５４４の上板の接続点には、
第２伝送ライン部５４９αが結合される。直流阻止コン
デンサ５４４の底板はホール接続５４４α（第６図）に
よって接地に接続される。インピーダンス整合回路５４
５ｈはドレーン電極５６６ｈに対する基板４１（第６図
）上に同様に形成される。インピーダンス整合回路５４
５ｈは、整合回路５４５αと同様にドレーン電極５３６
ｂに結合される、伝送ライン部５４８ｂ、カップリング
・コンデンサ５５２ｈ、及び第２伝送ライン部５４９ｂ
を含む。

伝送ライン部５４９α、５４９ｂと直流阻止コンデンサ
５４４との接続点はト°レーン電極５３６ｃＬ。

５３６ｈに対するバイアス供給部を与える。第６Ａ図に
示すように、バイアス供給部５４２は、伝送ライン部５
４８ｂから周知の空隙メッキ・オーバーレイによって絶
縁されている。一般に、このようなオーバーレイは、全
実施例において交差する信号路を絶縁するのに使用され
る。インピーダンス整合回路５４５α、５４５ｈのカッ
プリング。

コンデンサ５５２α、５５２ｂの上板は、伝送ライン５
５４α、５５３のストリップ導体部と一体に形成される
。伝送ライン５５４αは、そこに結合される入力信号に
位相シフトφ１＋Δφ４を与える電気長を有し、伝送ラ
イン５５６はそこに結合される入力信号に位相シフトφ
１を与える電気長を有する。

この伝送ライン５５４ａと５５３の対は、第９α図に示
し、また、後述するように位相シフト増分Δφ。を何す
る１つの路を与える１、伝送ライン部５５４α、５５３
の第２４は周知の６ポー　ト結合器の対応する入力４−
ト５６５，５６７に結合され、該結合器は２つの入力ポ
ートからの電力を結合し結合した電力をブランチ・アー
ム５６２．５６４を介して出力ポートに送出する。この
ような結合器は、１９８１年、２月、Ｉ　ＥＥＥ　Ｔｒ
ａｎＳａｃｔｉｏｎｓｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐｅｖ
ｉｃｅｓ、Ｖｏｌ、ＥＤ−２８、Ｎｏ、２のＲａｙｍｏ
ｎｄ　、Ｃ１Ｗａｔ、ｅｒｍａｎ、　Ｊｒ＋等の「Ｇａ
ＡｓＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｌａｎｇｅ　ａｎｄ　Ｗ’
、１ｌｋｉｎｓｏｎ　Ｃｏｕｐｌｅｒｓ　Ｊに記載され
ている。ろポート結合器の出力は出力＃？　−ト５７０
に電気的に接続される。コンデンサ５１８．５２６，５
４４．５５２α、５５２ｈ、５２７σ及び５２７ｂは、
コンデンサ５２６について説明したと同様に形成される
。

動作において、伝送ライン５１２に送られる入力信号は
各ゲート電極５６２α、５３２Ａ　に結合される。これ
らの信号は、ライン２９・　、２９□２ａ２ａ から制御ゲート電極５３４Ｚ、５３４Ａに送られる制御
信号に従って、ドレーン電極５３６α、５３６ｂの１つ
に選択的に結合される。もし、ライン２９　Ｌ　２　（
ｚ　ｍ２９．２ａ上の制御信号に応答して入力信号がド
レーン電極５３６αに結合されたとすると、その信号の
位相は伝送ライｙ５５４αを通ってφ、＋Δφ４だけシ
フトされる。

これに対し、ドレーン電極５３６ｂから結合器５６０へ
の電気長はφ１の位相シフトに相応する路長を与える。

こうして、もし、ライン２９ｚ２ａｓ２９ｉｚａ上の制
御信号に応答して、入力信号がト９レーン電極５３６ｈ
に結合されるとすれば、その信号の出力５７０での位相
は伝送ライン５５６を通してφ□だけシフトされる。従
って、出力５７０におけるφ１又はφ□＋Δφ４の入力
信号に対する位相シフトが、ライン２９．２ａ、２９　
ｉ２ａ　　上の制御信号に応答して選択される。そのよ
うな位相シフト段が複数カスケードに接続されて移相器
４０を形成する。

第５図を再び参照すると、伝送ライン５１２上の入力信
号に対し所定の位相シフトを有する出力信号をｚ　−）
　５７０　ｃｔ、に発生させるために使用する能動不可
逆移相５４０は、４つのカスケード接続された位相シフ
ト段４０ａ〜４０ｄを含んでいる。第６〜８図に従って
実現された各位相シフト段４０α〜４０ｄは、入力信号
に対し夫々Δφ４＝ｉｓｏｏ、Δφｂ＝９０°、Δφｏ
＝４５°及びΔφｄ＝２２．５°の位相シフトを選択的
に与える。

各位相シフト段は出力整合回路５４５αと３ポ一ト結合
器５６０との間に独自の長さの伝送ラインを有する。伝
送ラインの各長さは、伝送ライン５５３の長さに対して
、独自の位相シフトに対応した路長差を与える。ライン
２９ｉ２ｃＬ−２９，２（Ｌ。

及び２９，２ａ〜２９　ｉ２ｄ上の制御信号に応答して
０°又は１８０°、Ｏｏ又は９０°、Ｏｏ又は４５°、
Ｏｏ又は２２．５°の位相シフト増分の選択的組合せは
、位相シフト段４０α〜４０ｄによって与えられ、ライ
ン２９　ｉｚａ〜２９　ｉ２ｄ及び２９　ｉ２ａ〜２９
　ｉ２ｄ　によって送られる制御信号はＡ−Ｄ及びＡ−
Ｄによって夫々示される。入力信号が移相器４０を通し
て受ける位相シフトφは次の論理式で表わされる。

φ＝〔（φ１＋Δφａ）＋Ａ（φ１））＋（Ｂ（φ１＋
Δφｂ）＋Ｂ（φ１））＋（Ｃ（φ１＋Δφｃ）十Ｃ（
φ１））＋（Ｄ（φ１＋Δφ（Ｌ）＋Ｄ（φ１））〕 このように、移相器４０は、段４０αの伝送ライン５１
２に送られる信号の位相を０から６６０゜まで２２．５
°増分で変えるのに使用される。

ここで第９Ａ〜９Ｄ図を参照すると、第５図の各段に対
し独自の位相シフト増分を与えるのに使用される伝送ラ
イン部５５３及び５５４α〜５５４ｄが示され、類似部
分は同じ数字で表わしている。伝送ライン５５３及び５
５４α〜５５４ｄは３ポ一ト結合器５６０の薄膜負荷抵
抗５６２及びブランチ・アーム５６４を有する入力ｚ−
）５６５゜５６７とインピーダンス整合回路５４５ａ〜
５４５ｈＫ結合される。伝送ライン５５４α〜５５４ｄ
は半絶縁基板４１の上にストリップ導体５５５α〜５５
５ｄ及び５５７によって形成され、接地面４６は絶縁体
（ここでは半絶縁基板４１によって分離されている。ス
トリップ導体５５５α〜５５５ｄ及び５５７は対応する
伝送ライン５５４α〜５５４ｄ及び５５ろに５０オーム
特性インピーダンスを与える。伝送ライン５５４α〜５
５４ｄの各々は、伝送ライン部５５３に対し相応する正
確な微小波長λ。／２ｎに等しい電気長を有する。ここ
でλ。は能動移相器の公称又は中心帯動作周波数の波長
であり、ルは段の総数である。従って、伝送ライン部５
５４ａは伝送ライン部５５３に対しλ２／２に等しい路
長（ΔφｃＬ）を有する。同様に、伝送ライン部５５３
に対して各セグメント５５４ｂ〜５５４ｄの路長はλｃ
／４　、２　、／８　、λｃ／１６　である。従って、
伝送ライン５５４α〜５５４ｄは、伝送ライン部５５“
６に対して、１８０°、９０°、４５°及び２２．５゜
の信号の位相シフトに対応する路長差を表わす。

ここで第１０図を参照すると、第４図に示すトランシー
バ装置１２ｉ＃に適合する２チヤンネル移相器４４が示
され、該移相器はチャンネル４７及び４９を有し、また
、カスケード接続された４つの１ビット位置シフト段（
ｐ、ｓ、段）４４ａ〜４４ｄを含んでいる。２チャンネ
ル位相シフト段４４α〜４４ｄは、各段の位相シフト回
路網を形成する路長差（位相シフト増分）（Δφ、）を
除−き同じものである。２チヤンネル移相器の各チャン
ネルは２つの信号路の１つを提供し、その路はライン送
られる制御信号に応答して選択される。これらの信号路
はφ１の位相シフト又はφ１＋Δφ、の位相シフトを与
える（ここでｔは段数である）。第１０図に示す４つの
段４４α〜４４ｄに対する位相シフト増分（Δφｉ）は
、第９α〜９ｄ図に関連して説明したように、Δφａ−
１８０°、Δφｂ＝９０°、Δφｏ＝４５°及びΔφｄ
＝２２．５°である。

ここで、第１１図を参照すると、位相シフト段の１つ（
ここでは位相シフト段４４ａ）が例示的に示される。位
相シフト段４４αはＦ　Ｅ　Ｔ　５３０ａ〜５３０ｄを
含み、その各ＦＥＴは、一対のゲート電極５３２α〜５
３２ｄ及び５３４Ｇ　〜５３４ｄ、、）”ｌｚ−ン電極
５６６α〜５３６ｄ及び共通ソース電極５３８を有する
。Ｆ　Ｅ　Ｔ　５３０α〜５３０ｄは、本発明と同じ譲
受人に付与された米国侍許第４．ろ１ろ、１２６号に開
示された型式の双極双投ＦＥＴスイッチ５３０で実現で
きる。Ｆ　ＥＴ　５３０１Ｚ〜５３０ｃｔの各々は、コ
モン（接地）ソース形態で接続される。

各Ｆ　Ｅ　Ｔ　５３０ａ〜５３０ｄハ、図示ノ如く、他
０）ＦＥＴ５３０ａ〜５３０ｄＫ非常に接近して基板４
１上に形成される。Ｆ　Ｅ　Ｔ　５３０α〜５６０ｄは
、第６゜７図に関連して説明したように、入力信号に与
えられるゲイン及び位相がほぼ等しくなるように組立て
られる。

第１移相器チヤンネル４７は、位相シフト段４４ｇに対
し信号入力を与える伝送ライン３２ａを通してトランシ
ーバ装置１２番“に結合されるマイクロ波伝送ライン５
１２を含んでいる。マイクロ波伝送ライン５１２は、第
６〜８図に関連して前述したインピーダンス整合回路５
１３αに電気的に接続される。整合回路５１６は共通入
力接続。

部５３２に電気的に接続される。入力接続部５６２はＦ
　Ｅ　Ｔ　５３０α、５３０Ａの夫々の入力ゲート電極
５３２１Ｚ、５３２ｂに結合される。レーダ・システム
１１からライン２９ｉｚａ−２９ｉ２ａ　上に送られる
信号は第２ゲート電極５６，４α、５３４Ａに送られ、
入力ダート電極５３２ａ、５３２Ａ上の入力信号の対応
するＦ　Ｅ　Ｔ　５３０α、５３０Ａ　のドレーン電極
５３６α。

５６６ｂへの導通を制御する。ライン２９２２４　ｓ２
９．２（Ｌに送られる制御信号の高周波成分は、コンデ
ンサ５２７Ｇ、５２７ｂ　によって接地に短絡される。

入力ゲート電極５６２α、５３２ｂに等しく与えられる
入力信号は、制御ゲート電極５３４Ｇ、５３４ｂに送ら
れるライン２９　Ｚ２ａ＃　２９　＊２ａ　上の制御信
号に従って対応するドレーン電極５３６α、５３６Ｍに
選択的に結合される。ドレーン電！５３６　Ｃは、第５
〜７図に関連して記載したインピーダンス整合回路網５
４５αに電気的に接続される。ト０レーン電極５３６ｂ
は、同様にインピーダンス整合回路網５４５ｂに電気的
に接続される。インピーダンス整合回路網５４５αはマ
イクロ波伝送ライン５５４αに結合される。同様にイン
ピーダンス整合回路網５４５ｂはマイクロ波伝送ライン
５５３に結合される。伝送ライン５５３及び５５４の第
２端は周知の３ポ一ト結合器５６０の入力ポート５６５
．５６７の対に結合される。

デジタル位相シフト段４４αの第２チヤンネル４９は、
伝送う・イン３２ｇ（第２図）を通してトランシーバ装
置１２ｉ″（第４図）に結合されるマイクロ波伝送ライ
ン５１２′を含み、該ラインはチャンネル４９に信号入
力を与える。マイクロ波伝送ライン５１２′は、第５〜
７図に関連して前述したようにインピーダンス整合回路
５１３’［電気的に接続される。第２整合回路５１３′
は共通接続点５６２′に電気的に接続される。共通接続
点５６２′はＦＥＴ−５３ＤＣ，５３０ｄの入力ゲート
電極５．３２Ｃ，５，３２、ｄに電気的に接続される。

Ｆ、Ｅ、Ｔ５３０Ｃ，５３［］ｄの制御ゲー）５３４０
．５３４ｄはゲート電極バット”５２４．５２７に夫々
電気的に接続される。制御電極５３４Ｃ，５３４ｄには
、レーダ・システム１１（第１図）からライン２９ｉ２
ａ＠　２９ｉ２．上の信号が送られ、入力ゲート電極５
３２Ｃ，５３２ｄ上の入力信号のＦ　Ｅ　Ｔ　５３０α
。

５３０ｂのドレーン電極５３６Ｃ，５３６ｄへの導通が
制御される。ト９レーン電極５３６Ｃ，５３６ｄは、第
６〜８図に関連して説明したように、インピーダンス整
合回路網５４５Ｃ，５４５ｄに電気的に接続される。伝
送ライン５５３′及び５５４α′はインピーダンス整合
回路網５４５Ｃ，５４５ｄ　と６ポ一ト結合器５６０′
との間に結合される。６ポ一ト結合器５６０／は出カポ
−）　５７　［３’に電気的に接続される。

チャンネル４７に対し、ト９レー／電極５３６αの３ポ
一ト結合器５４０への接続の全路長差は、第９α〜９ｄ
図に関連して説明したように、φ１十Δφ６　に等しい
移相シフトに相応するものを与えるように選択される。

ドレーン電極５３６ｂめ３ホ一ド結合器への接続の全路
長差はφ１に等しい位相シフトに相応して与えるように
選択される。

ゲート電極５３２α、５３２Ａに加えられる信号の位相
は、制御ゲート電極５３４α、５３４Ａ　に送られる制
御信号に従って、φ１＋Δφ４又はφ１だけ選択的にシ
フトされる。同様に、伝送ライン５５３’。

５５４α／はトレー１５３６ｃ、５５６ｄ間のチャンネ
ル４９にφ１＋Δφ。又はφ１　の路長を与える。

再び第１０図を参照すると、チャンネル４７及び４９を
有する２チヤ／ネル移相器４４は段４４α〜４４ｄを有
し、各段は加えられた信号に独自の位相シフトを与える
。各チャンネルは、ライン２９〜２９　ｉ２ｄ・２９Ｌ
２α〜２９ｉ２ｄの制御信号ｚ２α に応答して、位相シフト増分Δφ、＝ｉｓｏｏ。

Δφｂ＝９０°、Δφｏ＝４５°、及びΔφｄ＝２２・
５゜の選択的組合せを与える。

ここで、第１２図を参照すると、位相シフト段４４αが
示され、該シフト段は、−刃側に接地面４′５を有する
半絶縁基板４１の上に形成される。

低インダクタンス接地接続５６７がソー云電極領域５３
８に形成される。５２６等の平行板コンデンサが、第６
Ｂ図に関して前述したように、基板４１上に形成される
。交差する信号路は、第６Ａ図に関連して説明したよう
に、周知の空隙メッキ・オーバーレイによって相互に絶
縁される。。

第８図を参照すると、４ビツト移相器４０及び４４′の
各々に対する正味の全ゲインは段当り約８デシベル（ｄ
ｂ）又は２ｄｂである。各段は入力信号の分割で３ｄｂ
の損失を与え、他の３ｄｂの損失は３　＃？−ト結合器
５６０で再結合する電力のためである。寄生損失及び整
合回路網による全損失は１ｄｂ以下である。相当の不整
合を考慮すると、約８ｄｂのゲインがＸ帯で動作するデ
ュアル・ゲートＦＥＴから実現できる。こうして、第９
図及び第１２図の移相器に対し、段当り約２ｄｂ又は８
ｄｂの正味ゲインが実現できる。常に、段当り１つで、
４つのＦＥＴのみが、各移相器４０゜４４において動作
するので、直流電力消費は１つのＦＥＴに対するものの
４倍となる。

第１６図を参照すると、トランシーバ装置１２１及び１
２ｔ′（第２図及び第６図）に適合する移相器の他の実
施例として４ビツト・デジタル制御移相器４０／が示さ
れ、該移相器は単極４投（ＳＰ４Ｔ’）ＦＥＴスイッチ
１　！Ｉ！ｔｏを有する第１段４０αＩと５Ｐ４Ｔ　Ｆ
ＥＴスイッチ１６７０を有する第２段４０ｈ′とを含む
。５Ｐ４Ｔ　ＦＥＴスイッチ１６３０及び１５７０は前
、ボした米・Ｉ詩許第４，３１３，１２６゜号に開示さ
れる型式のものである。各段４０α′　。

４０ｂ′は接地面（図示せず）を有する基板（図示せず
）上に形成されろ。

４ビツト・デジタル移相器４０′の第１段４０α′は、
更に、ＦＥＴ　１ろ３０（Ｚ〜１ろ３０ｄを含んでいる
。

ＦＥＴ１３３０α〜１３３０ｄは、入力信号に与えられ
るゲイン及び位相は、第５〜７図に関連して説明したよ
うに、はぼ等しい。各ＦＥＴ１３３０α〜１３３０ｄは
、入力ゲー）１３３２α〜１３３２ｄ、制御ゲー）１３
３４α〜１３３４ｄ、ドレーン電極１６３６α〜１５６
６ｄ、及びソース領域１３３８を有する。ＦＥＴ１３６
０α〜１３３０ｄはコモン（接地）ソース形態で接続さ
れる。低インダクタンス接地接続は、ソース電極１３６
８から接地面４６（図示せず）ＶＣ周知のホール接続に
よって行なわれる。

マイクロ波伝送ライン５１２は、第４〜６図に関連して
前述したように、５０オームのインピーダンスを有し、
インピーダンス整合回路５１３に結合される。インピー
ダンス整合回路は入力ゲート電極１６３２α〜１３＋２
ｄに結合される。ドレーン１３３６α〜１３３６ｄは、
第８図に関連して前述したような型式の同一インピーダ
ンス整合回路網５４５α〜５４５ｄ、に電気的に接続さ
れる。インピーダンス整合回路網５４５α〜５４５ｄは
特性インピーダンスＺ。（ここでは５０オーム）を有す
る伝送ライン１３２０に結合される。伝送ライン１６２
０は、５０オーム（伝送ライン１３２０の特性インピー
ダンス）に等しい値の抵抗１６２２の１端で終端してい
る。抵抗１３２２は伝送ライン１３２０及び接地の間に
シャント状に結合される。ドレーン電極１３３６ｄはイ
ンピーダンス整合回路５４５ｄを介して伝送ライン１６
２０の端部に電気的に接続される。ＦＥＴ　１３３０Ｃ
のドレーン１３３６Ｃは、伝送ライン１３２６の一部を
形成する整合回路５４５Ｃを介して伝送ライン１３２０
に電気的に接続され、ＦＥＴ　１３３０ｂのドレーン電
極１３３６Ａは、伝送ライン１６２４の一部を形成する
整合回路５４５ｂを介して伝送ライン１６２０に電気的
に接続され、ＦＥＴ１３３０αのドレーン電極１６６６
αは、伝送ライン１３２２の一部を形成する整合回路５
４５αを介して伝送ライン１３２０に電気的に接続され
る。ここで、総ての伝送ライン部１６２２〜１３２６は
同じ電気長を有し、各部が印加信号の位相を同量シフト
する。

伝送ライン５１２を通して送られる入力信号のイ立相に
対する出力信号の総位相シフト量は、同じ電気長の伝送
ライン部１３２２，１３２４及び１３２６の各々によっ
て与えられる位相シフトの合計で、その出力信号はドレ
ーン電極１３３６α〜１３３６ｄの選択された１つから
出力ｚ−）１３３１に通過する。

動作において、入力信号は、レーダ・システム１１（第
１図）の適当な変更によって与えられるライン２９ｉ２
ａ〜２９ｉ２ｄ　　から制御ゲート電極１３６４α〜１
３３４ｄに送られる制御信号に従って選択される、ゲー
ト電極１３３２ａ〜１３３２ｄ　と対応するト９レーン
電極１　！１３６α〜１３３６ｄ　　との間に結合され
たり、分離されたりされる。制御ライン２９ｉ２ａ〜２
９ｉ２ｄ　　の制御信号は論理的制御信号である。その
ライン２９ｉ２ａ〜２９ｉ２ｄ　　の信号の１つはｒオ
ン」状態で選択され、残りの信号は「オフ」状態にされ
て、ＦＥＴ１３３０α〜１３３０ｄの１つのＦＥＴのみ
が導通状態に、−残りのＦＥＴが不導通にされる。同様
に、第１段からの出力信号は、ライン２９ｉｚｇ〜２９
ｉ２ｈ　　を介して制御ゲート電極１３７４α〜１３７
４ｄに送られる制御信号に応答して、選択されるゲート
電極１６７２α〜１３７２ｄと対応するト９レーン電極
１３７６α〜１３７６ｄとの間で、結合されたり、又は
分離される。

制御ゲート電極１３６４α〜１３３４ｄの１つに送られ
る制御信号に応答して、Ｆ　Ｅ　Ｔ　１３３０α〜１３
３０ｄの対応する１つが導通状態にされ、そのＦＥＴの
入力ゲート電極の入力信号をそのＦＥＴの対応するドレ
ーン電極に結合する。ＦＥＴ１３３０α〜１３３０ｄの
残りのＦＥＴは、制御ゲー）１３３４４〜１３３４ｄの
残りのもの送られる制御信号によって不導通に保持され
る。こうして、ト９レーン電極１３６６αかも伝送ライ
ン１６２０に結合される信号は、ドレーン電極１６３６
α上の入力信号の位相に対し正味３Δφの位相シフトを
有する。これは、ト８レーン電極１６３６αから結合さ
れる信号は出力、Ｎ−）１３３０に到達するまでに伝送
ライン１３２０の６つの位相シフト部１３２２　、１３
２４及び１６２６を通温するからである。同様ｌこ、ド
レーン電極１３３６Ａから伝送ライン１３２０に加えら
れる信号は、正味２Δφの位相シフトを有し、ドレーン
電極１３３１Ｃから伝送ライン１６２０に加えられる信
号はΔφの位相シフト増分を有し、ドレーン電極１３３
６ｄから伝送ライン１３２０に加えられる信号はドレー
ン電極１３３６ｄ上の信号に対し０°の位相シフト増分
を有する。制御ゲー）１３３４α〜１３３４ｄ　　に送
られる制御信号の選択的印加によって、６Δφ、２Δφ
、Δφ又は０°の位相シフト増分が得られる。２２．５
０に等しい第１投の各位相シフト増分（Δφ）の電気長
を選択することによって、６７５°に及ぶ全位相シフト
が第１段によって供給される。整合回路網５４５α〜５
４５ｄによって与えられる位相シフトは各ドレーン電極
整合回路に対し等しく、発生される位相シフト微分に影
響を与えない。

第１段４０α′の出力は第２段４０ｂ′の入力に接続さ
れる。４ビツト・デジタル移相器４０′の第２段４０ｈ
’は伝送ライン１３２０’の電気長を除き第１段４０α
′と同一である。同様に、第１段４０ａ′について説明
したように、４ビツト・デジタル移相器４０′の第２段
は伝送ライン１３２０’の一部に電気的に接続されるド
レーン電［！１３７６α〜１３７６ｂを有する。伝送ラ
イン１３２０’の位相シフト増分はここでは９０°に設
定される。従って、出力１３３１’において２７００の
全位相シフトは第２段４０ｂ′で得られる。６Ｚ５０の
全位相シフトを有する第１段４０αＩとの組合せによっ
て、２２．５°増分で３６００の位相シフトを与えるこ
とが可能な４ビツト・デジタル移相器４０′を提供する
。

ここで、第１４図を参照すると、トランシーバ装置１２
ｉ（第２図）のＴ／Ｒスイッチ１８ｂ。

１８ｄ及び移相器４０を取り替えることによってまた、
トランシーバ装置１２Ｌ″（第４図）の移相器４４を取
り替えろことによって、適合し得るデジタル制例位相ン
フト部５０が示され、該位相シフト部は第１６図の単一
チャンネル移相器４０′とＦＥＴ１４１０α〜１４１０
ｄを含んでいる。冬ＦＥＴ１４１０α〜１４１０ｄは、
図示の如く、信号ゲート電極１４１２α〜１４１２ｄ、
制御ゲート電極１４１４α〜１４１４ｄ、ドレーン電極
１４１６α〜１４１６ｄ及びソース電極１４１８α〜１
４１８ｄを有する。ＦＥＴ１４１０α〜１４１０ｄはコ
モン（接地）ソース形態で接続される。ＦＥＴ１４１０
α、１４１０ｂ゛の信号ゲート電極１４１２１Ｚ、１４
１２ｈは、第５図に関連して説明したように、一対のイ
ンピーダンス整合回路５１３を介して、トランシーバ装
置１２ｔ（第２図）の伝送ライン６２α及び′５２ｇに
結合される。各ドレーン電極１４１６ａ、１４１６Ａは
伝送ライン１４２０を通して移相器４０′に結合される
。

移相器４０′の出力はＦ　Ｅ　Ｔ　１４１０Ｃ，１４１
０ｄの入力ゲート電極１４１２Ｃ，１４１２ｄ　に伝送
ライｙ１４２２及びインピーダンス整合回路５１６を通
して結合される。ドレーン電極１４１６Ｃ，１４１６ｄ
はトランシーバ装置（第２図）の伝送ライン３２Ａ及び
６２！１に夫々結合される。動作において、入力チャン
ネル１４３０．１４３２の信号ゲート電極１４１２α、
１４１２ｂに送られる一対の入力信号の１つは、制御ゲ
ート電極１４１４ｃＬ、１４１４Ａに送られるライン２
９ｉ１．丁［、上の信号に応答して、相応するドレーン
電極１４１６α、１４１６ｂ　に選択的に結合される。

その選択的に結合された信号は移相器４０′に送られ、
その信号の位相は前述の側割信号２９１２ａ−２９ｉ２
ｋに応答してシフトされる。

一対の出力チャンネル１４３４．１４３６の１つは制御
ゲー）　１４１４Ｃ，１４１４ｄに送られるライン２９
１１　ｍ　２９　＠　１上の信号によって選択される。

位相シフトされた信号はＦＥＴ１４１０Ｃ，１４１Ｄｄ
の入力ゲート電極１４１２Ｃ，１４１４ｄに結合される
。入力ゲート電極１４１２Ｃ，１４１２ｄの各□々に送
られる位相シフトされた信号は、前述の如く、制御ゲー
）　１４１４Ｃ，１４１４ｄに送られるライン２９ｉ１
゜２９２、上の制御信号に応答して、ドレーン電極１４
１６Ｃ，１４１６ｄの１つに選択的に結合される。

トゝレーン電極１４１６ｃ、１４１６ｄの選択された１
つの信号は、受信モードの間は伝送ライン３２Ａ［結合
され、送信モート９の間はトランシーバ装置１２番（第
２図）の３２ｄに結合される。

ＦＥＴ当９１ミリワットの電力消費があるとすると、移
相器５０の電力消費は、４つのＦＥＴが同時に導ｊする
ので４ミリワツトである。移相器の動作中、４つの可逆
スイッチの２つのＦＥＴが導通し、各段４０α′及び４
０ｈ’（第１３図）の１つのＦＥＴが導通する。移相器
５０に対する正味の全ゲインは約４ｄｂである。これは
次の様に推測される。入力信号を位相シフト段４０α′
（第１６図）のＦＥＴ１３３０α〜１３３０ｄの４チヤ
ンネルに分割されるための６ｄ、ｂの損失があり、段４
０ｂ’Ｃ第１６図）に対する入力信号の分割による６ｄ
ｂの損失がある。更に、伝送ライン１３２０及び１３２
０’　　（第１６図）のための終端抵抗１３２２に起因
するろｄｂの損失が各段（４０α′。

４０ｈ’　）Ｋ存在し、寄生及び整合回路による段当り
１ｄｂの損失が存在する。これら損失は、各ＦＥＴに対
し最低で８ｄｂのゲインによって部分的に補償され、段
当り多くて２ｄｂの損失となる。

更に、ＦＥＴスイッチ１４１０α〜１４ｉｏｄは１６ｄ
ｂのゲインを与える（スイッチ当り８ｄｂ、同時に２ス
イツチが動作）。しかし、このゲインは、ＦＥＴ　１４
１０ａ、１４１０ｄの２チヤンネルに信号を分割するこ
とにより３ｄｂ減少し、寄生及び整合回路により１ｄｂ
減少する。従って、移相器５０に対する正味ゲインは約
４ｄｂとなる。

ここで、第１５図を参照すると、トランシーバ装置１２
ｔ（第２図）及び１２Ｌ“（第３図）ｋ適合する移相器
の他の実施例である移相器４０“が示され、該移相器は
、カスケード接続される第１位相シフト段４０α“、第
２位相シフト段４０ｈ“及び第３位相シフト段４０さ“
を含んでいる。各位相シフト段４０ａ“、４０ｈ“及び
４０ｃ“は第６〜８図に関連して説明したデジタル制御
位相シフト段４０αと類似のものである。しかし、位相
シフト段４０α“は、ここでは、０°と９００の間の連
続可変位相シフトを与える。位相シフト段４０ｂ′はφ
＝ＱＯ又はφ＝９ｏ０の位相シフトを発生し、位相シフ
ト段４０ｃ〃はφ＝ｏＯ又はφ＝　ｉ　ｓ　ｏｏの位相
シフトを与えるのに使用される。位相シフト段４０α“
　４０１．／／及び４０Ｃ“のカスケード接続は、入力
信号の位相を０°ρ・ら６６０°の範囲で連続的）Ｃ変
化させることができる移相器４０“を提供する。

第１６．１７図を参照すると、段４ｏα“〜４０Ｃ”の
例示的な１つ、４０α“が示され、該段４ｏα“は接地
面４６を有する基板４１上に形成される３、位相シフト
段４０．Ｚ“はトランシーバ装置１２Ｌ（第２図）の伝
送ライン３２ｂに結合される。位相シフト段４０α“は
、第５図に関連して説明した入力整合回路網５１３とト
ランシーバ装置１２Ｌ（第２図）の伝送ライン５２ｈと
の間に結合される。整合回路網５１３は、一対のＦ　Ｅ
　Ｔ　５３０α。

５３０ｈの入力ゲート電極５６２α、５３２ｂに結合さ
れる。ＦＥＴ５３０α、５３０ｂは、更ニ、制御ケート
電極５３４α、５３４Ａ、ソース１！’！５３８α、５
３８Ａ及びドレーン電極５３６α、５３６ｂを含む。Ｆ
ＥＴ５６０α、５３０Ａは、入力ゲート電極５６２α、
５３２ｂに送られる入力信号に与えられるゲインと位相
が第６図に関連して説明したようにト９レーン電極５６
６α、５３６Ａ　においてほぼ等しくなるように組立て
られる。Ｆ　Ｅ　Ｔ　５５Ｑα、５５０１１は、図示の
如く、コモン（接地）ソース形態で接続される。制御ゲ
ート電極５３４ｇ、５３４ｂ　には制御ライン２９ｉ３
ａ−２９ｉ３ｂ　から電圧レベル制御信号が送られる。

レーダ・システム（第２図）はライン２９ｉ３ａ、２９
ｉ３ｂ　（第２図には示さず）上にその制御信号を与え
る。、制御ライン２９　ｚ　３　ａ　ｅ　２９　ｚ　３
　ｈ上の信号のしはルは、各ＦＥＴの動作点即ち、ドレ
ーン電極５６６α、５３６ｂに加えられる信号の振幅を
制御するのに使用される。ドレーン電極５３６α、５３
６Ａは、第６〜８図に関連して説明したように、コンデ
ンサ５４４及びインピーダンス整合回路網５４５α、５
４５ｂに電気的に接続される。

本発明の好適実施例においては、インピーダンス整合回
路網５４５ａ、５４５Ａは周知の４ポート又は直角位相
結合器１５６０に電気的に結合される。

このような結合器は、１９８１年、２月のＩＥＥＥＴｒ
ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄ　
ｅｖｉｃｅｓ　ｔ’　Ｖｏｌ　、ＥＤ−’２８　ｔ、　
Ｎｏ、２　、　　ＲａｙｍｏｎＶｉ　Ｃ０Ｗ　ａｔｅｒ
ｍａｎ　、　　Ｊｒｏ等の［ＧａＡ、　Ｍｏｎｏｌｉｔ
ｈｔＣＬａｎｇｅ　ａｎｄ　ＷｉｌｌｋｉｎｓｏｎＣｏ
ｕｐｌｅｒｓＪ　　に記載されている。直角位相結合器
は、各入力の入力信号を出力ｉ（直角位相で結合する。

即ち、結合器の出力１５７０＃で結合さｎるドレーン電
極５６６ｂからの入力信号の位相が、結合器の出力１５
７０に結合されるドレーン電極５３６αからの入力信号
の位相から９０°遅れる。

このように、本発明のこれまでの実施例と異なって、制
御ゲート電極５６４α、５３４ｂに送られる信号が制御
信号の相補的対であるとき、ＦＥＴをオフ又はオンにす
るために与えられる信号、及び制御ゲート電極５３４α
、５６４ｂにライン２９６３４１２９　ｉｓｂ　から送
られる信号は、ＦＥＴのピンチオフ及び零ボルト「オン
」レベルとの間で選択されるＯ 第５〜１４図に関連して開示される実施例において、ト
９レーン電極で測定したとき、入力ゲート電極に送られ
る入力信号Ｖｉ＝Ａｏ、ｊｔ　　に対する出力電圧信号
Ｖ。は、次の様に表わされる。

ｖ　＝ＢＡｅ２（碩＋Ｆ）　ここでＢはゲイン、ｙは０
　　　　　　　０ ＦＥＴによって入力信号に与えられる位相である。

しかし、制御ゲート５３４α、５３４ｊ５に送うれるラ
イン２９ｉ３ａｅ　２９ｉ３ａの制御信号がＦＥＴの動
作点をオフとオンとの間で変化させる電圧レベル信号を
与えるとすると、Ｆ　Ｅ　Ｔ　５３０α、５３０Ａはス
イッチとしては機能せず、むしろＦ　Ｅ　Ｔ　５３Ｑα
。

５３０ｈは可変ゲイン増幅器として機能する。ＦＥＴ５
３０αの出力電圧Ｖ。ＣＡ］　　が制御ゲート５３４α
に送られる制御ゲート電圧Ｖ（１）の関数であるとき、
電圧ｙ　（Ａ）　　からの結合器１５６ｏの出力の出力
電圧Ｖｏｔ　　の一部はＶ。＝Ｂ　ＡＡ　、　ｅノ（６
）ｔ＋Ｖ’匂φｎ）テ与えられる。ここで、ＢＡは制御
ゲート電圧の関数としてのＦＥＴ−５３Ｑαのゲイ少で
おり、パΔφルはル段目のＦＥＴのト９レーン電極と結
合器１５６ｏの出力との間の路長に相応する位相シフト
である。

ＦＥＴ５３０（ＺとＦＥＴ５３０ｂの出力電圧は夫々次
の様に表わされる。

Ｖ（Ａｌ−Ｂ　Ａ　　ｇバωｔ＋Ｗ） ＯＡＯ Ｖ”＝Ｂ　　Ａ　　　ｅ　ノ（ω１＋＄）ＯＢ　　Ｏ 直角位相結合器１５６０は２つの入力信号■。（Ａ）と
Ｖ。（Ｂ）とを９０°位相をずらして結合するので結９
器１５６０の出力電圧は次の様に表わされる。

ｙ　　ｙ　ｆＡＩ　　Ｖ（ＢＩ Ｏｒ　　Ｏ−）　　Ｏ ＝ＢＡｇノ（ωｔ＋ψ′＋ΔφＡ）＋ＢＢＡｏｇ７（ω
ｔ＋ψ′＋ΔφＢ）ＡＯ ：Ａ　　、７　（ωｔ＋Ｆ”ＪφＡ　）（ＢＡ＋１３Ｂ
ｇ−，７π／２：］これを簡単に表わせば Ｖ、ｔ＝　Ａ、’　Ｂ’　ｅ）θ その入力信号のｙ　？Ｊ　、　　ｙ、（Ｂｌの振幅の比
に従ってシフトされる。その入力信号は各ト９レーン電
極５３６α、５３６Ａ　ｖｃ結合され、９０°の位相ず
レノ状態で結合されて直角位相結合器１５６０の出力に
おける信号■。ｔ（第１５図）を与える。

従って、Ｂ１と８２の値を選択することによって、０と
π／２　の間の任意の位置が実現できる。

Ｂ１　とＢ２の比はただ１つの位相を決定するのでＢ′
を一定、即ち段４０α“の全ゲインをほぼ一定にするこ
とが可能となる。これは、Ｂ　と８２の値を別々に調節
することによって達成される。

これによって、位相制御と共に振幅の制御をも可能とな
る。

例として、π／１６の最小位相シフト増分に対しほぼ一
定の振幅Ｂ′で８つの位相シフト増分を０とπ／２　と
の間で与えるＢ１　とＢ２の値は次の表の通りである。

ここで、ｈｌＢ’　＝　８１ ｈ、Ｂ’＝８２ 可変シフト段４０α“によって与えられる最小位相シフ
ト増分は、位相シフト段４０ａ“のＦＥＴ５６０σ、５
３０ｂの制御デート電極に加えられる。

電圧の制御の程度によってのみ制限される。

位相シフト段４０α〃は位相シフト段４０ｂ“に図示の
如（カスケード８接続される。位相シフト段４０ｈ“は
位相シフト段４０ａ“と同じものである。段４０α“と
４０ｈ“どの唯一の差は、位相シフトを生じさせる技術
（方法）である。位相シフト段４０ｂ“によって与えら
れる０°又は９０°の位相シートは、第６〜８図に関連
して前述したように、ＦＥＴ５３０ａ〜５３０ｂがオン
状態にバイアスされるように制御することによって決定
される。

位相シフト段４０Ｃ“は、インピーダンス整合回路網５
４５α及び結合器１５６０の間に結合される伝送ライン
部５５４ｂ（第９ｈ図）のような付加的な９０°の路長
差を含む以外は、位相シフト段４０α“と同様である。

ここで第１８．１９図を参照すると、伝送ライン３２ａ
（第２図）に結合される第１ブランチ・ポート１９ａと
、伝送ライン３２ｈ（第２図）に結合される第２ブラン
チ・ｙｔ−）２１αと、伝送ライン３３ｔ（第２図）に
結合される共通ホード２０ａと、を有する双方向スイッ
チ１８αが示される。双方向スイッチ１８αは、基板４
１上に形成され、基板４１の下面に形成される接地面４
ろを有する。ＦＥＴ５０ａ、５０ｂは基板４１の一部の
上に形成されろ。好適実施例において、ＦＥＴ５０α、
５０ｂは複数のＦ’ＥＴセルを有し、各セルは、埴２０
図ＶＣ示すように、各セルのドレーン電極とソース電量
との間に結合されるリアクタンス性要素（Ｃ″）を有す
る。回路網、ここではＦＥＴ５０αは各ＦＥＴセルのド
レーン電極の各々を相互接続して形成されろ。このよう
な回路網は伝送ライン部５８α、５８ｂの特性インピー
ダンス（ここ　・では５０オーム）に等しい特性インピ
ーダンスを有して形成される。その回路網は次の様に形
成される。各ＦＥＴのセル間に結合されるとき所定の特
性インピーダンスＺ。＝（ＬＬ（ＣＬ＋２　（Ｃ“／ｄ
））１了を与えるように、単位長当りの分布インピーダ
ンス（ＬＬ）と単位長当りの分布キャノぞシタンス（Ｃ
Ｌ）とを有するマイクロストリップ導体５９の長さく司
が選択される。双方向スイッチは、更に、一対の伝送ラ
イン５８α、５８ｂを含み、その各々は４分の１波長〔
λｃ／４）Ｋはぼ等しい電気長を有する。ここで、λ０
は回路についての公称動作周波数の波長である。ＦＥＴ
５０αの第１）″レーン電極５４ａは、第１ブランチ・
ｚ−）１９αと伝送ライン５８．２の一端に結合される
。伝送ライン５８αはブランチ・Ｊ−）１９αと共通ホ
ード２０αとの間に結合される。第２ＦＥＴ５（ｌのド
レーン電極５４ｂは第２ブランチ・ｙｄ−ト２１αと伝
送ライン５８ｂの一端に結合される。伝送ライン５８ｈ
の他端は共通、ｔ？　−ト２０αに結合される。ＦＥＴ
５０α、５０ｈのソース５６α、５６ｂは接地に電気的
に接続される。ＦＥＴ５Ｑα。

５０ｈは相補的信号を送る制御ライン２９．；、。

２９．１に電気的に接続される。

Ｔ／Ｒスイッチ１８αは、共通Ｊ　−ト２０　ＣＬに送
られるトランシーバ装置１２Ｌ（第２図）の伝送ライン
３６を上の信号を、ゲート電極５２α。

５２ＡＫ送られるライ：／２９ｉ１．２９ｉ１上の一対
の相補制御信号に従ってブランチ・ｚ−）１９α。

２１αの１つに結合するのに使用される。Ｔ／Ｆｌスイ
ッチ１８αは共通ｚ　−）　２０αかもの入力信号を次
の様にブランチ・ｚ−）１９αに結合する。

ライン２９，１上の制御信号はＦＥＴ５０ａのゲート電
極５２ａＫ送られＦＥＴ５０ａを不導通状態にする。こ
れに対応して、ライン２９目に送られる制御信号はＦＥ
Ｔ５Ｑｈのゲート電極５２ｈに送られＦＥＴ５０ｂを導
通状態ンこする。ＦＥＴ５Ｄｂを導通状態にすることに
よって、ショート回路■（接地への低インピーダンス路
）がドレーン電極５４ｂに結合される伝送ライン５８ｂ
の端部５８ｂ′に生じる。この点から１／４波長（伝送
ライン５８５の第２端）では、第１端のショート回路が
、双方向スイッチ１日αに対する動作の中心帯周波数の
波長にほぼ等しい波長を有するマイクロ波周波数信号に
対しオープン回路◎（高インピーダンス）として現われ
る。伝送ライン５８αと不導通状態のＦＥＴ５ｏｃＬｖ
ｃよるオープン回路は、伝送ライン５８Ｌ：Ｌの共通ポ
ート側５８ａ’ｖｃ５０オーム伝送ラインとして現われ
る。こうして共通ポート２０α上の信号はブランチ・ポ
ート１９αに結合される。同様に、ライン２９ｉ、。

２９．１上の制御信号の相補対の状態を変えることによ
って、共通ポート２０α上のマイクロ波周波数信号はブ
ランチ・ポート２１αに結合される。

本発明を好適実施例に従って説明したが、本発明の範囲
内で他の実施例が可能乎あること＆人当業者には明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数のトランシーバ装置を介して位相開制御
アレイ・アンテナ装置に結合されるレーダ・システム全
体のブロック図である。 第２図は、第１図に示す複数のトランシーバ装置のうち
の１つのトランシーバ装置のブロック図である。 第３図は、５＃？−ト・スイッチを利用したトランシー
バ装置のブロック図である。 第４図は、２チヤンネル移相器を使用したトランシーバ
装置のブロック図である。 第５図は、４ビツト不可逆移相器のブロック図である。 第６図は、１つのトランシーバ装置に使用される４ビツ
ト不可逆移相器の１８０°移相増分段の概略図である。 ｉ６Ａ図は、空隙メッキ・オーバーレイによって相互に
絶縁されたバイアス・ラインと出力ラインを示す。 第６Ｂ図は、基板−Ｅに形成された平行板コンデンサの
断面図である。 第７図は、第５図に示す位相シフト段のブロック図であ
る。 第８図は、第５図に示す位相シフト段の詳細回路図であ
る。 第９Ａ〜９Ｄ図は、４ビツト移相器を実現するのに使用
される電気長差を与える伝送ライン対の平面図である。 第１０図は、４ビツト・デュアル・チャンネル移相器の
ブロック図である。 第１１図は、可逆移相器の１つの段の回路図である。 第１２図は、第１１図のデュアル・チャンネル移相器の
段の概略図である。 第１６図は、４ビツト不可逆移相器の他の実施例を示す
。 第１４図は、可逆スイッチを含む第１３図の不可逆移相
器のブロック図である。 第１５図は、直角位相結合器を利用する可変移相器の回
路図である。 第１６図は、第１５図に示す可変移相器の平面図である
。 第１７図は、第１６図に示すｎビット可変移相器の１段
のブロック図である。 第１８図は双方向３＃？−）・スイッチの概略図である
。 第１９図は第１８図に示す双方向スイッチの回路図であ
る。 第２０図は第１−８図の双方向スイッチに使用される電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の回路図である。 （符号説明） １０：位相制御アレイ・アンテナ １１：レーダ・システム １４：給電回路網 ２６α〜２６ｎ：アンテナ素子 ４０：能動移相器 ４４：２チヤンネル移相器 ５０：デジタル制仙位相シフト部 ４８−許出願人　レイセオン・カンパニー（外４名） Ｆ／Ｇ９Ｂ ＦＩＧ９ＣＦＩＧ９Ｄ ７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の端子間に電磁エネルギを結合するマイクロ
   波回路であって、 移相器と、 第１モードの間、一対の端子の第１端子からの電磁エネ
   ルギが前記移相器を通して一対の端子の第２端子に向け
   、第２モードの間、前記第、２端子からの電磁エネルギ
   を前記移相器を通して前記第１端子に向けるスイッチン
   グ装置と、 からなるマイクロ波回路。
2. （２）送信される電磁エネルギと受信される電磁エネル
   ギの一直線にされ、そして方向付られたビームを発生す
   る位相制御プレイ・アンテナであって、 移相器と、前記送信される電磁エネルギ及び受信される
   電磁エネルギを同じ方向で前記移相器に向けるように配
   置されたスイッチング装置と、を有する複数のトランシ
   ーバ装置と、 を有し、前記複数のトランシーバ装置の各々が他のトラ
   ンシーバ装置と適切に離間されている位相制御アレイ・
   アンテナ。