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　目次
　１．ＰＩＮダイオード
　２．スイッチ
　３．移相器　（１）移相とは？
　　　　　　　（２）反射によって位相を変える？

　（３）Loaded Line Type 移相器

　　　ディジタル方式の移相器でよく使われるのは、Loaded Line 型，Hybrid Coupled型
　　の２種類です。前者は移相量が４５°以下の移相器に、そして後者は移相量がそれ以上
　　の移相器に主に用いられています。図５−３２にその概略回路構成を示します。ＰＩＮ
　　ダイオードをＯＮ／ＯＦＦさせた時のリアクタンスの変化を利用して移相を行います。

　　［注］・Loaded Line は、Transmission Type の移相器の一つです。
　　　　　・Hybrid Coupled は、Reflection Type の移相器の一つです。


    　

    　　　　図５−３２　Loaded Line 型，Hybrid Coupled 型　移相器



　　○　Loaded Line 型

　　　１GHzで４５°の移相量を持つ移相器の例を図５−３３に示します。また、この回路
　　のシミュレーション結果を図５−３４に示します。グラフ中、P_ON は PINダイオード
　　がＯＮの時の特性を、P_OFF はＯＦＦの時の特性を表します。また、位相のグラフ中の
　　ANG[PS]の特性は、ＯＮとＯＦＦとの位相差（ＯＦＦ時を基準にした）、つまり移相量
　　を表しています。


    　　　

    　　　　　　　　　図５−３３　４５°Loaded Line Type 移相器



    　　　　　　Phase
    　　　　　　Loss
    　　　　　　VSWR

    　　　　　　　　　　　　　図５−３４　移相器の特性


　　挿入移相特性を見てまず気が付くのは、主伝送線路のみの場合の挿入位相（90°）に対
　　して、ＯＮの時には挿入位相が移相量の約半分（22.5°）ほど大きくなり、ＯＦＦの時
　　には逆に小さくなっている点です。また、挿入損失特性とＶＳＷＲ特性は、中心周波数
　　を境にＯＮとＯＦＦとでほぼ対称になっています。

　　　この移相器の動作を知る為に、主伝送線路にぶら下がっている２つの枝の特性がどう
　　なっているのか見てみましょう。図５−３５に示す１port回路としてその反射特性を見
　　てみます（図５−３６）。まず、インピーダンス特性を見て何か気が付くことはありま
　　せんか。ＯＮの時にその特性曲線はスミスチャートの下半分に位置し、ＯＦＦの時には
　　上半分に位置しています。チョット判りづらいですが、中心周波数の１GHzでほぼ共役
　　の関係になっています。位相特性を見るとハッキリとわかります。ＯＮの時の反射位相
　　は約−４５°でＯＦＦの時には約＋４５°になっています。共役になっていることによ
　　って、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えをを行い位相を変化させても、中心周波数付近で挿入損
　　失特性，インピーダンス特性の悪化が起こりません。挿入移相のみが大きく変化し、移
　　相器として動作します。

　　　Ｚb，θbの伝送線路は、主伝送線路から見た時のＯＮ／ＯＦＦ時のインピーダンスを
　　共役にし、且つ必要な反射位相を得る為にあります。


　　　　　　　　　　　　　　　

    　　　　　　　図５−３５　Loaded Line 型移相器の部分解析（その１）


    　　　　　　Impedance

    　　　　　　Phase


    　　　　　　　　　　　　　図５−３６　移相器の部分特性


　　　次に、２つの枝をなぜλ／４離して配置するのか見てみましょう。伝送線路に任意の
　　リアクタンス素子を２つ接続し、その間隔を変えた時に回路の特性がどう変化するのか
　　見てみましょう。リアクタンス素子として、１ｐＦのＣと、２５．３ｎＨのＬをつなげ
　　てみます。（Ｌの値が半端だと思う方は、１ＧＨｚにおけるそれぞれのインピーダンス
　　を計算してみてください）図５−３７，３８に回路とシミュレーション結果を示します。
　　グラフで CAP2 はＣの場合、IND2 はＬの場合を示しています。２素子の間隔を0°,30°
　　,60°,90°と変化させました。90°に近づくにつれて挿入損失，VSWR は下がっていま
　　す。黒線が 90°の時の特性です。どうですか？λ／４離して配置する理由が何となくわ
　　かって頂けましたか。
　　　Loaded Line Typeの設計式は、マイクロ波回路関係の本に載っていますので、もっと
　　よく知りたい方は文献を見てください。（国内の本には載っていないかも）


　 

    　　　　　　　　図５−３７　Loaded Line 型移相器の部分解析（その２）


   

   

    　　　　　　　　　　　　　　　図５−３８　移相器の部分特性



　　＜移相器に関する文献について＞

　　　移相器に関する本としては、Artech Houseから "Microwave and Millimeter Wave 
　　　Phase Shifters" という本が出版されておりますが、手に入れるのは難しいです。
　　　　（紀伊国屋で注文し3ヵ月ほど待ちましたが入手不可能という回答がきました。
　　　　　そこで、Amazon.comに注文しやっと手に入れることが出来ました。）
　　　マイクロ波回路関係の本であれば、Loaded Line，Hybrid Coupled，Switched Line
　　　の説明は載っています。例えば、"Microwave Solid State Circuit Design"という
　　　Wileyから出版されている本には結構詳しい説明が載っています。
　　

（４)Hybrid Coupled Type 移相器