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JP2005020284A - Phase-shifter circuit and phase shifter - Google Patents

Phase-shifter circuit and phase shifter Download PDF

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JP2005020284A
JP2005020284A JP2003181410A JP2003181410A JP2005020284A JP 2005020284 A JP2005020284 A JP 2005020284A JP 2003181410 A JP2003181410 A JP 2003181410A JP 2003181410 A JP2003181410 A JP 2003181410A JP 2005020284 A JP2005020284 A JP 2005020284A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase shift
circuit
phase
frequency signal
shift circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003181410A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Miyaguchi
賢一 宮口
Morishige Hieda
護重 檜枝
Masatoshi Arai
眞敏 新居
Sunao Takagi
直 高木
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2003181410A priority Critical patent/JP2005020284A/en
Publication of JP2005020284A publication Critical patent/JP2005020284A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a phase shifter circuit and a phase shifter small in size and not easily influenced by the variations in manufacturing. <P>SOLUTION: The phase shifter circuit comprises the serial circuit of an FET 4 which shows a capacitive property under the OFF state, and an inductor 8 connected in series to this FET4, to connect one terminal of the serial circuit to a high frequency signal input/output terminal 2, and then to connect the other terminal to the ground 9. Moreover, this phase shifter circuit is connected to a 90° hybrid coupler having a high frequency input terminal and a high frequency output terminal to form a phase shifter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型で広帯域な移相量特性を有する移相回路及び移相器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の移相回路として、高周波信号入出力端子とグランドとの間に、インダクタと電界効果トランジスタ(以下、FETと略す)との直列回路を設けると共に、当該直列回路にキャパシタを並列接続したものがある(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
従来の移相回路において、FETは、オン状態とオフ状態を切り換えるスイッチとして動作し、FETのドレイン電圧およびソース電圧と同電位のゲート電圧をバイアス端子に印加すると、FETはオン状態となり抵抗性(以下、オン抵抗という)を示す。一方、ピンチオフ電圧以下のゲート電圧をバイアス端子に印加すると、FETはオフ状態となり容量性(以下、オフ容量という)を示す。
【0004】
FETのオン抵抗が十分小さいとすると、従来の移相回路は、インダクタとキャパシタとから成る並列LC回路とみなすことができ、高周波信号入出力端子から入力された信号は、前記並列LC回路により位相回転が生じて反射され、高周波信号入出力端子から出力される。
【0005】
他方、FETをオフ状態としたときは、キャパシタが呈するアドミタンスが十分小さいとすると、従来の移相回路は、インダクタとオフ容量とから成る直列LC回路とみなすことができ、高周波信号入出力端子から入力された信号は、前記直列LC回路により位相回転が生じて反射され、高周波信号入出力端子から出力される。
【0006】
前記並列LC回路により生じる反射位相と、前記直列LC回路により生じる反射位相の差を所要移相量とすることにより、高周波信号入出力端子から入力された信号は、FETのオン/オフ状態を切り換えることによって、所望の移相量を得て反射され、高周波信号入出力端子から出力される。
【0007】
【非特許文献1】
信学技報,MW2002−56,pp.27−31,2002
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の移相回路では、回路素子が3個必要となる構成であるため、回路が大型化するといった問題があった。また、キャパシタの製造ばらつきによって、製造した移相回路で得られる移相量が所望の値からずれ易いといった問題があった。
【0009】
この発明は前記のような問題を解決するためになされたもので、小型でかつ製造ばらつきの影響を受けにくい移相回路及び移相器を実現することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る移相回路は、オフ時に容量性を示すスイッチング素子と、このスイッチング素子に直列接続されたインダクタとの直列回路を備え、当該直列回路の一端は高周波信号入出力端子に接続され、他端はグランドに接続されたことを特徴とする。
【0011】
また、この発明に係る移相器は、前記移相回路を、高周波信号入力端子と高周波信号出力端子とを有する90°ハイブリッドカプラに接続したことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る移相回路を示す構成図である。図1に示す移相回路は、半導体基板1上にモノリシックに構成されており、半導体基板1上に形成された高周波信号入出力端子2とスルーホール5との間に、スパイラルインダクタ3とFET4との直列回路が形成され、FET4のゲートは、抵抗6を介してバイアス端子7に接続されている。
【0013】
図2は、図1に示す移相回路の等価回路図である。図2に示す等価回路図において、図1と同一または相当する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。新たな符号として、8はスパイラルインダクタ3に相当するインダクタ、9はスルーホール5に相当するグランドである。
【0014】
ここで、FET4は、オン/オフ状態を切り換えるスイッチとして動作する。また、バイアス端子7はFET4のゲート電極に接続されている。FET4のドレイン電圧およびソース電圧と同電位のゲート電圧をバイアス端子7に印加すると、FET4は、オン状態となり、抵抗性(以下、オン抵抗という)を示す。一方、ピンチオフ電圧以下のゲート電圧をバイアス端子7に印加すると、FET4は、オフ状態となり、容量性(以下、オフ容量という)を示す。
【0015】
次に、図1の等価回路である図2を用いて、図1の動作について説明する。図3には、FET4がオン状態のときの図1の等価回路図を示す。なお、10はFET4のオン抵抗である。ここで、オン抵抗10が十分小さいとすると、図3に示す回路は、インダクタ8から成る回路とみなすことができる。したがって、高周波信号入出力端子2から入力された信号は、インダクタ8により位相回転が生じて反射され、高周波信号入出力端子2から出力される。
【0016】
また、図4には、FET4がオフ状態のときの図1の等価回路図を示す。なお、11はFET4のオフ容量である。図4に示す回路は、インダクタ8とオフ容量11から成る直列LC回路とみなすことができる。したがって、高周波信号入出力端子2から入力された信号は、前記直列LC回路により位相回転が生じて反射され、高周波信号入出力端子2から出力される。
【0017】
以上により、図1に示す実施の形態1の移相回路は、FET4のオン/オフ切換動作によりインダクタと直列LC回路とを切り換え、高周波信号入出力端子2から入力された信号が反射される際に生じる位相回転量を変化させる。
【0018】
従って、実施の形態1に係る移相回路によれば、インダクタ8のインダクタンスとオフ容量11のキャパシタンスを適切に設定すれば、位相回転量の差により所望の移相量を得ることができる。つまり、FET1つとインダクタ1つとで移相回路を構成できるため、従来例に比べてキャパシタを減らすことができ、小型化が図れる。
【0019】
また、キャパシタを使用しないので、キャパシタの製造ばらつきに起因する移相量の所望値からのずれをなくすことができる。
【0020】
なお、図1に示す実施の形態1に係る移相回路において、FET4はスイッチング素子として用いているが、オン/オフ状態を切り換えることができるようなスイッチング機能を有するものであればどのような形式でもよい。
【0021】
また、図1に示す実施の形態1に係る移相回路は、半導体基板1上にモノリシックに構成されているが、受動素子を誘電体基板に、能動素子を半導体基板に構成して、金属ワイヤ、または金バンプ等で両基板を電気的に接続して移相回路を構成してもよい。
【0022】
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2に係る移相回路の構成を示す図である。図1、図2と同一または相当する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。新たな符号として、12は抵抗である。本実施の形態2に係る移相回路は、実施の形態1による移相回路の構成を示す図2において、インダクタ8とFET4とから成る直列回路に、抵抗12を並列接続したものである。
【0023】
次に、前記構成における本実施の形態2に係る移相回路の動作について説明する。FET4がオン状態のとき、前記実施の形態1と同様に、図5に示す回路は、インダクタ8から成る回路とみなすことができる。また、FET4がオフ状態のとき、前記実施の形態1と同様に、図5に示す回路は、インダクタ8とオフ容量11から成る直列LC回路とみなすことができる。その際、抵抗12により、インダクタ8として動作させた際の減衰量と、直列LC回路として動作させた際の減衰量との差が小さくなる。
【0024】
従って、実施の形態2に係る移相回路によれば、前記実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、抵抗12を適切に設定することにより、FET4をオン状態にしてインダクタとして動作させた場合の減衰量と、FET4をオフ状態にして直列LC回路として動作させた場合の減衰量との差を小さくし、高周波出力信号のレベル補償を簡易に実現することができる。
【0025】
なお、図5に示す実施の形態2に係る移相回路において、FET4はスイッチとして用いているが、オン/オフ状態を切り換えることができるようなスイッチング機能を有するものであればどのような形式でもよい。
【0026】
また、図5に示す実施の形態2に係る移相回路は、半導体基板1上にモノリシックに構成されているが、受動素子を誘電体基板に、能動素子を半導体基板に構成して、金属ワイヤまたは金バンプ等で両基板を電気的に接続して移相回路を構成してもよい。
【0027】
実施の形態3.
図2に示す実施の形態1に係る移相回路、図5に示す実施の形態2に係る移相回路において、インダクタ8のインダクタンスをL、オフ容量11のキャパシタンスをCとおく。高周波信号入出力端子2の特性インピーダンスをZとして、式(1)を満たす移相回路を構成する。
=(L/C1/2 ・・・・(1)
【0028】
次に、本実施の形態3に係る移相回路の動作について説明する。インダクタの反射位相をφ1、直列LC回路の反射位相をφ2とすると、移相量Φは、両回路の反射位相の差で表され、Φ=φ1−φ2となる。そして、移相量の周波数に対する微分係数がゼロになれば、すべての周波数において、移相量は一定となる。すなわち、dΦ/dω=d(φ1−φ2)/dω=0をすべての周波数で満たせばよい。前記条件式を満たす解は、中間式を省略すれば、式(1)となる。その際、直列LC回路において、オフ容量11によるリアクタンスがインダクタ8によるリアクタンスより十分大きいとして、インダクタ8によるリアクタンスを無視している。
【0029】
DCにおいて、インダクタから成る回路はショート状態になるため、反射位相はゼロである。直列LC回路はオープン状態になるため、反射位相は180°遅れる。したがって、DCにおいて、両回路の反射位相の差、すなわち、移相量は180°になる。さらに、式(1)を満たせば、すべての周波数で移相量は180°で一定となる。
【0030】
従って、実施の形態3に係る移相回路によれば、前記実施の形態1または2と同様の効果が得られるとともに、式(1)を満たすことによって、広い周波数範囲で移相量180°が実現できる。
【0031】
実施の形態4.
図2に示す実施の形態1に係る移相回路、図5に示す実施の形態2に係る移相回路において、インダクタ8のインダクタンスをL、オフ容量11のキャパシタンスをCとおく。高周波信号入出力端子2の特性インピーダンスをZとして、式(2)を満たす移相回路を構成する。
<(L/C1/2 ・・・・(2)
【0032】
次に、本実施の形態4に係る移相回路の動作について説明する。インダクタの反射位相をφ3、直列LC回路の反射位相をφ4とすると、移相量Φは、両回路の反射位相の差で表され、Φ=φ3−φ4となる。そして、移相量の周波数に対する微分係数がゼロになれば、すべての周波数において移相量は一定となる。すなわち、dΦ/dω=d(φ3−φ4)/dω=0をすべての周波数で満たせばよい。実施の形態3と同様に、前記条件式を満たす解は、中間式を省略すれば式(1)となる。その際、直列LC回路において、オフ容量11によるリアクタンスがインダクタ8によるリアクタンスより十分大きいとして、インダクタ8によるリアクタンスを無視している。
【0033】
DCにおいて、インダクタから成る回路はショート状態になるため、反射位相はゼロである。直列LC回路はオープン状態になるため、反射位相は180°遅れる。したがって、DCにおいて、両回路の反射位相の差、すなわち、移相量は180°になる。
【0034】
実際には、周波数が高くなると、インダクタ8によるリアクタンスは無視できなくなるため、移相量は180°からずれる。そのため、Cを小さくすることにより、高い周波数においてもインダクタ8によるリアクタンスがオフ容量11によるリアクタンスよりも十分小さくなるようにする。このとき、インダクタ8のインダクタンスL、オフ容量11のキャパシタンスCは、式(2)を満たす。
【0035】
式(2)を満たすとき、周波数fu=((L/C−Z )/3L1/2/2πにおいてdΦ/dω=0となる。このとき、0<f<fuにおいてdΦ/dω>0、f=fuにおいてdΦ/dω=0、fu<fにおいてdΦ/dω<0となる。すなわち、f=0とfu2(fu2>f)において、移相量が180°となる。
【0036】
従って、実施の形態4に係る移相回路によれば、前記実施の形態3と同様の効果が得られるとともに、式(2)を満たすことによって、広い周波数範囲で移相量180°が実現できる。
【0037】
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5に係る移相器の構成を示す構成図である。図6に示す移相器は、反射性終端回路16(16a、16bを総称する)として、前記実施の形態1〜4のいずれかに記載の移相回路を適用し、当該反射性終端回路16を、高周波信号入力端子13と高周波信号出力端子14を有する90°ハイブリッドカプラ15に接続して構成されている。
【0038】
次に、本実施の形態5に係る移相器の動作について説明する。高周波信号入力端子13から高周波信号が90°ハイブリッドカプラ15に入力される。90°ハイブリッドカプラ15に入力された高周波信号と同相の信号が反射性終端回路16aに、90°位相が遅れた信号が反射性終端回路16bに入力される。位相が互いに90°異なる高周波信号が、それぞれ反射性終端回路16a、16bで所望の位相回転を生じて反射される。
【0039】
反射された高周波信号は、再び90°ハイブリッドカプラ15に入力される。高周波信号入力端子13においては、反射性終端回路16a、16bで反射された信号の位相が互いに180°異なるため、出力は現れず、高周波信号出力端子14においては、反射性終端回路16a、16bで反射された信号の位相が同相であるため、合成されて出力される。
【0040】
ここで、反射性終端回路16a、16bには、前記実施の形態1〜3のいずれかに記載の移相回路を適用しており、反射性終端回路16aおよび16bの状態を同時に切り換えることにより、各状態の反射位相の差から所望の移相量を得るものである。これにより、入力信号と出力信号を分離し、反射性終端回路16で反射された信号のみを出力信号として取り出すことができる。
【0041】
従って、実施の形態5に係る移相器によれば、反射性終端回路16で反射された信号のみを出力信号とする1ビット分の移相器を構成できる。
【0042】
なお、図6に示す実施の形態5に係る移相器は、半導体基板上にモノリシックに構成してもよい。また、受動素子および90°ハイブリッドカプラを誘電体基板に、能動素子を半導体基板に構成して、金属ワイヤまたは金バンプ等で両基板を電気的に接続して移相器を構成してもよい。
【0043】
実施の形態6.
図7は、この発明の実施の形態6に係る移相器の構成を示す図である。図7に示す移相器は、1ビット分の移相器17として、実施の形態5に係る移相器を適用し、移相器17を複数個多段接続して構成している。図6と同一または相当する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。1ビットの移相器17を多段接続して移相器を構成することにより、多ビット動作する移相器を実現できる。
【0044】
なお、図7に示す実施の形態6に係る移相器は、半導体基板上にモノリシックに構成してもよい。また、受動素子および90°ハイブリッドカプラを誘電体基板に、能動素子を半導体基板に構成して、金属ワイヤまたは金バンプ等で両基板を電気的に接続して移相器を構成してもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、小型でかつ製造ばらつきの影響を受けにくい移相回路及び移相器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る移相回路の構成を示す回路図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係る移相回路の構成を示す等価回路図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係る移相回路のFET4をオン状態としたときの等価回路図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係る移相回路のFET4をオフ状態としたときの等価回路図である。
【図5】この発明の実施の形態2に係る移相回路の構成を示す回路図である。
【図6】この発明の実施の形態5に係る移相器の構成を示す回路図である。
【図7】この発明の実施の形態6に係る移相器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2 高周波信号入出力端子、3 スパイラルインダクタ、4FET、5 スルーホール、6 抵抗、7 バイアス端子、8 インダクタ、9 グランド、10 オン抵抗、11 オフ容量、12 キャパシタ、13 高周波信号入力端子、14 高周波信号出力端子、15 90°ハイブリッドカプラ、16 反射性終端回路、17 移相器。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase shift circuit and a phase shifter having a small and broadband phase shift amount characteristic.
[0002]
[Prior art]
As a conventional phase shift circuit, a series circuit of an inductor and a field effect transistor (hereinafter abbreviated as FET) is provided between a high-frequency signal input / output terminal and a ground, and a capacitor is connected in parallel to the series circuit. Yes (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
In a conventional phase shift circuit, the FET operates as a switch for switching between an on state and an off state. When a gate voltage having the same potential as the drain voltage and the source voltage of the FET is applied to the bias terminal, the FET is turned on and has resistance ( Hereinafter, the on-resistance is indicated. On the other hand, when a gate voltage equal to or lower than the pinch-off voltage is applied to the bias terminal, the FET is turned off and exhibits capacitance (hereinafter referred to as off-capacitance).
[0004]
If the on-resistance of the FET is sufficiently small, the conventional phase shift circuit can be regarded as a parallel LC circuit composed of an inductor and a capacitor, and the signal input from the high-frequency signal input / output terminal is phase-shifted by the parallel LC circuit. Rotation occurs and the light is reflected and output from the high-frequency signal input / output terminal.
[0005]
On the other hand, when the FET is turned off, assuming that the admittance exhibited by the capacitor is sufficiently small, the conventional phase shift circuit can be regarded as a series LC circuit composed of an inductor and off-capacitance, and from the high-frequency signal input / output terminal The input signal undergoes phase rotation by the serial LC circuit, is reflected, and is output from the high-frequency signal input / output terminal.
[0006]
By setting the difference between the reflection phase generated by the parallel LC circuit and the reflection phase generated by the series LC circuit as a required phase shift amount, the signal input from the high-frequency signal input / output terminal switches the on / off state of the FET As a result, a desired phase shift amount is obtained and reflected and output from the high-frequency signal input / output terminal.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
IEICE Technical Report, MW 2002-56, pp. 27-31, 2002
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional phase shift circuit has a configuration in which three circuit elements are required, and thus there is a problem that the circuit becomes large. Further, there is a problem that the amount of phase shift obtained by the manufactured phase shift circuit is likely to deviate from a desired value due to manufacturing variations of capacitors.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a phase shift circuit and a phase shifter that are small in size and hardly affected by manufacturing variations.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A phase shift circuit according to the present invention includes a series circuit of a switching element that exhibits capacitance when turned off, and an inductor connected in series to the switching element, and one end of the series circuit is connected to a high-frequency signal input / output terminal, The other end is connected to the ground.
[0011]
The phase shifter according to the present invention is characterized in that the phase shift circuit is connected to a 90 ° hybrid coupler having a high frequency signal input terminal and a high frequency signal output terminal.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a phase shift circuit according to Embodiment 1 of the present invention. The phase shift circuit shown in FIG. 1 is configured monolithically on a semiconductor substrate 1, and a spiral inductor 3, an FET 4, and a high-frequency signal input / output terminal 2 formed on the semiconductor substrate 1 and a through hole 5. The gate of the FET 4 is connected to the bias terminal 7 through the resistor 6.
[0013]
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the phase shift circuit shown in FIG. In the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2, the same or corresponding components as those in FIG. As new symbols, 8 is an inductor corresponding to the spiral inductor 3, and 9 is a ground corresponding to the through hole 5.
[0014]
Here, the FET 4 operates as a switch for switching the on / off state. The bias terminal 7 is connected to the gate electrode of the FET 4. When a gate voltage having the same potential as the drain voltage and source voltage of the FET 4 is applied to the bias terminal 7, the FET 4 is turned on and exhibits resistance (hereinafter referred to as on-resistance). On the other hand, when a gate voltage equal to or lower than the pinch-off voltage is applied to the bias terminal 7, the FET 4 is turned off and exhibits capacitance (hereinafter referred to as off-capacitance).
[0015]
Next, the operation of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2 which is an equivalent circuit of FIG. FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of FIG. 1 when the FET 4 is on. Reference numeral 10 denotes an on-resistance of the FET 4. Here, if the on-resistance 10 is sufficiently small, the circuit shown in FIG. 3 can be regarded as a circuit including the inductor 8. Therefore, the signal input from the high-frequency signal input / output terminal 2 is reflected by the phase rotation caused by the inductor 8 and is output from the high-frequency signal input / output terminal 2.
[0016]
FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of FIG. 1 when the FET 4 is in an OFF state. Reference numeral 11 denotes an off capacitance of the FET 4. The circuit shown in FIG. 4 can be regarded as a series LC circuit including an inductor 8 and an off-capacitance 11. Therefore, the signal input from the high frequency signal input / output terminal 2 is reflected by the phase rotation generated by the serial LC circuit, and is output from the high frequency signal input / output terminal 2.
[0017]
As described above, the phase shift circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 switches the inductor and the serial LC circuit by the on / off switching operation of the FET 4 and the signal input from the high frequency signal input / output terminal 2 is reflected. The amount of phase rotation generated in is changed.
[0018]
Therefore, according to the phase shift circuit according to the first embodiment, if the inductance of the inductor 8 and the capacitance of the off-capacitance 11 are appropriately set, a desired phase shift amount can be obtained from the difference in the phase rotation amount. That is, since a phase shift circuit can be configured with one FET and one inductor, the number of capacitors can be reduced as compared with the conventional example, and the size can be reduced.
[0019]
Further, since no capacitor is used, it is possible to eliminate a deviation from a desired value of the amount of phase shift due to manufacturing variations of the capacitor.
[0020]
In the phase shift circuit according to the first embodiment shown in FIG. 1, the FET 4 is used as a switching element. However, any type can be used as long as it has a switching function capable of switching the on / off state. But you can.
[0021]
In addition, the phase shift circuit according to the first embodiment shown in FIG. 1 is monolithically formed on the semiconductor substrate 1, but the passive element is formed on the dielectric substrate, the active element is formed on the semiconductor substrate, and the metal wire is formed. Alternatively, the phase shift circuit may be configured by electrically connecting both substrates with gold bumps or the like.
[0022]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the phase shift circuit according to the second embodiment of the present invention. About the structure which is the same as that of FIG. 1, FIG. 2, or equivalent, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted. As a new code, 12 is a resistor. The phase shift circuit according to the second embodiment is obtained by connecting a resistor 12 in parallel to a series circuit including an inductor 8 and an FET 4 in FIG. 2 showing the configuration of the phase shift circuit according to the first embodiment.
[0023]
Next, the operation of the phase shift circuit according to the second embodiment having the above configuration will be described. When the FET 4 is in the on state, the circuit shown in FIG. 5 can be regarded as a circuit including the inductor 8 as in the first embodiment. Further, when the FET 4 is in the off state, the circuit shown in FIG. 5 can be regarded as a series LC circuit including the inductor 8 and the off-capacitance 11 as in the first embodiment. At that time, the resistor 12 reduces the difference between the amount of attenuation when operated as the inductor 8 and the amount of attenuation when operated as the series LC circuit.
[0024]
Therefore, according to the phase shift circuit according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the FET 4 is turned on to operate as an inductor by appropriately setting the resistor 12. In this case, the difference between the amount of attenuation and the amount of attenuation when the FET 4 is turned off and operated as a series LC circuit can be reduced, and level compensation of the high-frequency output signal can be easily realized.
[0025]
In the phase shift circuit according to the second embodiment shown in FIG. 5, the FET 4 is used as a switch. However, any type can be used as long as it has a switching function capable of switching the on / off state. Good.
[0026]
Further, the phase shift circuit according to the second embodiment shown in FIG. 5 is monolithically formed on the semiconductor substrate 1, but the passive element is formed on the dielectric substrate, the active element is formed on the semiconductor substrate, and the metal wire is formed. Alternatively, the phase shift circuit may be configured by electrically connecting both substrates with gold bumps or the like.
[0027]
Embodiment 3 FIG.
Phase shift circuit according to the first embodiment shown in FIG. 2, the phase shift circuit according to the second embodiment shown in FIG. 5, placing the inductance of the inductor 8 L, the capacitance of the off capacitance 11 and C 1. With the characteristic impedance of the high-frequency signal input / output terminal 2 as Z 0 , a phase shift circuit that satisfies Equation (1) is configured.
Z 0 = (L / C 1 ) 1/2 ... (1)
[0028]
Next, the operation of the phase shift circuit according to the third embodiment will be described. When the reflection phase of the inductor is φ1 and the reflection phase of the series LC circuit is φ2, the phase shift amount Φ is represented by the difference between the reflection phases of both circuits, and Φ = φ1−φ2. If the differential coefficient of the phase shift amount with respect to the frequency becomes zero, the phase shift amount becomes constant at all frequencies. That is, dΦ / dω = d (φ1-φ2) / dω = 0 may be satisfied at all frequencies. The solution satisfying the conditional expression is expressed by Expression (1) if the intermediate expression is omitted. At this time, in the series LC circuit, the reactance due to the inductor 8 is ignored, assuming that the reactance due to the off-capacitance 11 is sufficiently larger than the reactance due to the inductor 8.
[0029]
In DC, since the circuit composed of the inductor is in a short circuit state, the reflection phase is zero. Since the series LC circuit is in an open state, the reflection phase is delayed by 180 °. Therefore, in DC, the difference between the reflection phases of both circuits, that is, the amount of phase shift is 180 °. Furthermore, if the expression (1) is satisfied, the phase shift amount is constant at 180 ° at all frequencies.
[0030]
Therefore, according to the phase shift circuit according to the third embodiment, the same effect as in the first or second embodiment can be obtained, and by satisfying the formula (1), the phase shift amount can be 180 ° in a wide frequency range. realizable.
[0031]
Embodiment 4 FIG.
Phase shift circuit according to the first embodiment shown in FIG. 2, the phase shift circuit according to the second embodiment shown in FIG. 5, placing the inductance of the inductor 8 L, the capacitance of the off capacitance 11 and C 1. With the characteristic impedance of the high-frequency signal input / output terminal 2 as Z 0 , a phase shift circuit that satisfies Equation (2) is configured.
Z 0 <(L / C 1 ) 1/2 ... (2)
[0032]
Next, the operation of the phase shift circuit according to the fourth embodiment will be described. When the reflection phase of the inductor is φ3 and the reflection phase of the series LC circuit is φ4, the phase shift amount Φ is expressed by the difference between the reflection phases of both circuits, and Φ = φ3−φ4. When the differential coefficient of the phase shift amount with respect to the frequency becomes zero, the phase shift amount becomes constant at all frequencies. That is, dΦ / dω = d (φ3-φ4) / dω = 0 may be satisfied at all frequencies. As in the third embodiment, the solution satisfying the conditional expression is represented by expression (1) if the intermediate expression is omitted. At this time, in the series LC circuit, the reactance due to the inductor 8 is ignored, assuming that the reactance due to the off-capacitance 11 is sufficiently larger than the reactance due to the inductor 8.
[0033]
In DC, since the circuit composed of the inductor is in a short circuit state, the reflection phase is zero. Since the series LC circuit is in an open state, the reflection phase is delayed by 180 °. Therefore, in DC, the difference between the reflection phases of both circuits, that is, the amount of phase shift is 180 °.
[0034]
Actually, when the frequency increases, the reactance due to the inductor 8 cannot be ignored, and the phase shift amount deviates from 180 °. Therefore, by decreasing the C 1, the reactance due to the inductor 8 also is set to be sufficiently smaller than the reactance due to the off capacity 11 at high frequencies. At this time, the inductance L of the inductor 8 and the capacitance C 1 of the off-capacitance 11 satisfy Expression (2).
[0035]
When Expression (2) is satisfied, dΦ / dω = 0 at the frequency fu = ((L / C 1 −Z 0 2 ) / 3L 2 ) 1/2 / 2π. At this time, dΦ / dω> 0 when 0 <f <fu, dΦ / dω = 0 when f = fu, and dΦ / dω <0 when fu <f. That is, the phase shift amount is 180 ° at f = 0 and fu2 (fu2> f).
[0036]
Therefore, according to the phase shift circuit according to the fourth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained, and a phase shift amount of 180 ° can be realized in a wide frequency range by satisfying the equation (2). .
[0037]
Embodiment 5 FIG.
6 is a block diagram showing a configuration of a phase shifter according to Embodiment 5 of the present invention. The phase shifter shown in FIG. 6 applies the phase shift circuit described in any of the first to fourth embodiments as the reflective termination circuit 16 (generally referred to as 16a and 16b). Is connected to a 90 ° hybrid coupler 15 having a high-frequency signal input terminal 13 and a high-frequency signal output terminal 14.
[0038]
Next, the operation of the phase shifter according to the fifth embodiment will be described. A high frequency signal is input to the 90 ° hybrid coupler 15 from the high frequency signal input terminal 13. A signal having the same phase as the high-frequency signal input to the 90 ° hybrid coupler 15 is input to the reflective termination circuit 16a, and a signal delayed by 90 ° is input to the reflective termination circuit 16b. High-frequency signals whose phases are different from each other by 90 ° are reflected by the reflective termination circuits 16a and 16b, respectively, with a desired phase rotation.
[0039]
The reflected high frequency signal is input to the 90 ° hybrid coupler 15 again. At the high-frequency signal input terminal 13, the signals reflected by the reflective termination circuits 16 a and 16 b are different from each other by 180 °, so that no output appears. At the high-frequency signal output terminal 14, the reflective termination circuits 16 a and 16 b Since the reflected signals are in phase, they are combined and output.
[0040]
Here, the phase shift circuit described in any of the first to third embodiments is applied to the reflective termination circuits 16a and 16b, and by simultaneously switching the states of the reflective termination circuits 16a and 16b, A desired amount of phase shift is obtained from the difference in reflection phase in each state. Thereby, the input signal and the output signal can be separated, and only the signal reflected by the reflective termination circuit 16 can be taken out as an output signal.
[0041]
Therefore, according to the phase shifter according to the fifth embodiment, it is possible to configure a 1-bit phase shifter that uses only the signal reflected by the reflective termination circuit 16 as an output signal.
[0042]
Note that the phase shifter according to the fifth embodiment shown in FIG. 6 may be configured monolithically on a semiconductor substrate. Alternatively, a passive element and a 90 ° hybrid coupler may be configured on a dielectric substrate, an active element may be configured on a semiconductor substrate, and the two substrates may be electrically connected with metal wires or gold bumps to configure a phase shifter. .
[0043]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a phase shifter according to Embodiment 6 of the present invention. The phase shifter shown in FIG. 7 is configured by applying the phase shifter according to the fifth embodiment as the 1-bit phase shifter 17 and connecting a plurality of phase shifters 17 in multiple stages. About the structure which is the same as that of FIG. 6, or equivalent, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted. By constructing a phase shifter by connecting the 1-bit phase shifter 17 in multiple stages, a phase shifter that operates in multiple bits can be realized.
[0044]
Note that the phase shifter according to the sixth embodiment shown in FIG. 7 may be monolithically configured on a semiconductor substrate. Alternatively, a passive element and a 90 ° hybrid coupler may be configured on a dielectric substrate, an active element may be configured on a semiconductor substrate, and the two substrates may be electrically connected with metal wires or gold bumps to configure a phase shifter. .
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a phase shift circuit and a phase shifter that are small in size and hardly affected by manufacturing variations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram when the FET 4 of the phase shift circuit according to the first embodiment of the present invention is turned on.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when the FET 4 of the phase shift circuit according to the first embodiment of the present invention is turned off.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shifter according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shifter according to Embodiment 6 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 2 High frequency signal input / output terminal, 3 Spiral inductor, 4FET, 5 Through hole, 6 Resistance, 7 Bias terminal, 8 Inductor, 9 Ground, 10 On resistance, 11 Off capacity, 12 Capacitor, 13 High frequency signal input terminal , 14 High-frequency signal output terminal, 15 90 ° hybrid coupler, 16 Reflective termination circuit, 17 Phase shifter.

Claims (6)

オフ時に容量性を示すスイッチング素子と、このスイッチング素子に直列接続されたインダクタとの直列回路を備え、当該直列回路の一端は高周波信号入出力端子に接続され、他端はグランドに接続されたことを特徴とする移相回路。It has a series circuit of a switching element that exhibits capacitance when turned off and an inductor connected in series to the switching element, and one end of the series circuit is connected to the high-frequency signal input / output terminal and the other end is connected to the ground. A phase shift circuit. 請求項1に記載の移相回路において、
前記スイッチング素子と前記インダクタとの直列回路に抵抗を並列接続した
ことを特徴とする移相回路。
The phase shift circuit according to claim 1,
A phase shift circuit, wherein a resistor is connected in parallel to a series circuit of the switching element and the inductor.
請求項1または2に記載の移相回路において、
前記インダクタのインダクタンスをL、前記スイッチング素子のオフ時の容量をCとしたとき、前記高周波信号入出力端子の特性インピーダンスZは、
=(L/C1/2
を満たす
ことを特徴とする移相回路。
The phase shift circuit according to claim 1 or 2,
The inductance of the inductor L, when the OFF-time capacity of the switching element is a C 1, the characteristic impedance Z 0 of the high frequency signal input and output terminals,
Z 0 = (L / C 1 ) 1/2
A phase shift circuit characterized by satisfying
請求項1または2に記載の移相回路において、
前記インダクタのインダクタンスをL、前記スイッチング素子のオフ時の容量をCとしたとき、前記高周波信号入出力端子の特性インピーダンスZは、
<(L/C1/2
を満たす
ことを特徴とする移相回路。
The phase shift circuit according to claim 1 or 2,
The inductance of the inductor L, when the OFF-time capacity of the switching element is a C 1, the characteristic impedance Z 0 of the high frequency signal input and output terminals,
Z 0 <(L / C 1 ) 1/2
A phase shift circuit characterized by satisfying
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の移相回路を、高周波信号入力端子と高周波信号出力端子とを有する90°ハイブリッドカプラに接続した
ことを特徴とする移相器。
5. A phase shifter, wherein the phase shift circuit according to claim 1 is connected to a 90 ° hybrid coupler having a high frequency signal input terminal and a high frequency signal output terminal.
請求項5に記載の移相器における前記高周波信号入力端子と前記高周波信号出力端子を互いに多段接続して構成した
ことを特徴とする移相器。
6. The phase shifter according to claim 5, wherein the high-frequency signal input terminal and the high-frequency signal output terminal are connected to each other in multiple stages.
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