特許 7111920 デジタル移相器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-25

(45)【発行日】2022-08-02

(54)【発明の名称】デジタル移相器

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/185 20060101AFI20220726BHJP

   H03H 7/20 20060101ALI20220726BHJP

【ＦＩ】

H01P1/185

H03H7/20 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022024000

(22)【出願日】2022-02-18

【審査請求日】2022-03-07

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】上道 雄介

【審査官】鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１５８０６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２５９２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９８７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１３２６８３９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５８０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３１２９８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６８１６０３１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６７８５２５０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ １／００－１１／００

Ｈ０３Ｈ ７／１８－ ７／２１

Ｈ０３Ｈ １１／００－１１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号線路、当該信号線路の両側に設けられた一対の内側線路、当該内側線路の外側に各々設けられた一対の外側線路、前記内側線路及び前記外側線路の各一端に接続された第１の接地導体、前記外側線路の各他端に接続された第２の接地導体、前記内側線路の各他端と前記第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチを少なくとも備えた複数のデジタル移相回路が縦続接続されてなり、当該デジタル移相回路が前記内側線路にリターン電流が流れる低遅延モードあるいは前記外側線路にリターン電流が流れる高遅延モードに各々設定されるデジタル移相器であって、
複数の前記デジタル移相回路のうち、移相量が他の前記デジタル移相回路に対して不均一となる不均一デジタル移相回路について、前記移相量の不均一性を緩和する移相量緩和部を備え、
前記不均一デジタル移相回路の前記信号線路に接続された単一の出力信号線路と、前記不均一デジタル移相回路の前記一対の内側線路に接続された一対の出力接地線路とを有する出力回路を備えており、
前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路の前記第１の接地導体と前記出力接地線路とに接続する拡張接地線路である、
デジタル移相器。

【請求項2】

前記出力信号線路の中心から前記拡張接地線路の外縁までの長さが前記第１、第２の接地導体の長さの１／４を超える幅に設定されている請求項１に記載のデジタル移相器。

【請求項3】

前記デジタル移相回路は、上部電極が前記信号線路に接続され、下部電極が前記第１の接地導体及び前記第２の接地導体の少なくとも一方に接続されるコンデンサを備える請求項１又は２に記載のデジタル移相器。

【請求項4】

前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、前記コンデンサが他の前記デジタル移相回路よりも小さいという条件を満たす請求項３に記載のデジタル移相器。

【請求項5】

前記デジタル移相回路は、前記コンデンサの下部電極と前記第１の接地導体及び前記第２の接地導体の少なくとも一方との間にコンデンサ用電子スイッチをさらに備える請求項３又は４に記載のデジタル移相器。

【請求項6】

前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、前記内側線路の各他端と前記第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチが他の前記デジタル移相回路よりも小さいという条件を満たす請求項１～５のいずれか一項に記載のデジタル移相器。

【請求項7】

信号線路、当該信号線路の両側に設けられた一対の内側線路、当該内側線路の外側に各々設けられた一対の外側線路、前記内側線路及び前記外側線路の各一端に接続された第１の接地導体、前記外側線路の各他端に接続された第２の接地導体、前記内側線路の各他端と前記第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチを少なくとも備えた複数のデジタル移相回路が縦続接続されてなり、当該デジタル移相回路が前記内側線路にリターン電流が流れる低遅延モードあるいは前記外側線路にリターン電流が流れる高遅延モードに各々設定されるデジタル移相器であって、
複数の前記デジタル移相回路のうち、移相量が他の前記デジタル移相回路に対して不均一となる不均一デジタル移相回路について、前記移相量の不均一性を緩和する移相量緩和部を備え、
前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、長さが他の前記デジタル移相回路よりも短いという条件、前記信号線路と前記内側線路との距離が他の前記デジタル移相回路よりも長いという条件及び前記信号線路と前記外側線路の距離が他の前記デジタル移相回路よりも短いという条件のうち少なくとも１つを満足する、
デジタル移相器。

【請求項8】

前記デジタル移相回路は、上部電極が前記信号線路に接続され、下部電極が前記第１の接地導体及び前記第２の接地導体の少なくとも一方に接続されるコンデンサを備える請求項７に記載のデジタル移相器。

【請求項9】

前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、前記コンデンサが他の前記デジタル移相回路よりも小さいという条件を満たす請求項８に記載のデジタル移相器。

【請求項10】

前記デジタル移相回路は、前記コンデンサの下部電極と前記第１の接地導体及び前記第２の接地導体の少なくとも一方との間にコンデンサ用電子スイッチをさらに備える請求項８又は９に記載のデジタル移相器。

【請求項11】

前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、前記内側線路の各他端と前記第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチが他の前記デジタル移相回路よりも小さいという条件を満たす請求項７～１０のいずれか一項に記載のデジタル移相器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デジタル移相器に関する。

【背景技術】

【0002】

下記非特許文献１には、マイクロ波、 準ミリ波あるいはミリ波を対象とするデジタル制御型の移相回路（デジタル移相回路）が開示されている。このデジタル移相回路は、非特許文献１の図２に示されているように、信号線路（signal line）、当該信号線路の両側に設けられた一対の内側線路（inner lines）、一対の内側線路の外側に各々設けられた一対の外側線路（outer lines）、一対の内側線路及び一対の外側線路の各一端に接続された第１接地バー、一対の外側線路の各他端に接続された第２接地バー、一対の内側接路の各他端と第２接地バーとの間に各々設けられる一対のＮＭＯＳスイッチ等を備える。

【0003】

このようなデジタル移相回路は、信号線路における信号波の伝送に起因して一対の内側線路あるいは一対の外側線路に流れるリターン電流を一対のＮＭＯＳスイッチの開／閉に応じて切り替えることにより、動作モードを低遅延モードと高遅延モードとに切り替える。すなわち、デジタル移相回路は、一対の内側線路にリターン電流が流れる場合に動作モードが低遅延モードとなり、一対の外側線路にリターン電流が流れる場合に動作モードが高遅延モードとなる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】A Ka-band Digitally-Controlled Phase Shifter with sub-degree Phase Precision (2016,IEEE,RFIC)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したデジタル移相回路は、例えばフェイズドアレイアンテナ等を用いた基地局等に適用されるものであり、実際には多数が縦続接続された状態で半導体基板上に実装される。すなわち、上記デジタル移相回路は、実際の移相器の構成における単位ユニットであり、各段を構成する数十個が縦続接続されることによってデジタル移相器を構成する。このデジタル移相器は、各段の単位ユニットが各々に低遅延モードあるいは高遅延モードに設定されることにより、全体として複数の移相量を実現する。

【0006】

このようなデジタル移相器には各段の単位ユニットの動作モードの切り替えによって各段の移相量が均一に変化することが要求されるが、本願の発明者は、動作モードの特異な設定状態において各段の移相量が均一に変化しないことを見出した。このデジタル移相器では、例えば１つの単位ユニットが高遅延モードに設定され、残りの単位ユニットが低遅延モードに設定された状態から全ての単位ユニットが低遅延モードに設定された状態に変化する際に移相量の均一な変化が損なわれる。

【0007】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、移相量をより均一に変化させることが可能なデジタル移相器の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明では、デジタル移相器に係る第１の解決手段として、信号線路、当該信号線路の両側に設けられた一対の内側線路、当該内側線路の外側に各々設けられた一対の外側線路、前記内側線路及び前記外側線路の各一端に接続された第１の接地導体、前記外側線路の各他端に接続された第２の接地導体、前記内側線路の各他端と前記第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチを少なくとも備えた複数のデジタル移相回路が縦続接続されてなり、当該デジタル移相回路が前記内側線路にリターン電流が流れる低遅延モードあるいは前記外側線路にリターン電流が流れる高遅延モードに各々設定されるデジタル移相器であって、複数の前記デジタル移相回路のうち、移相量が他の前記デジタル移相回路に対して不均一となる不均一デジタル移相回路について、前記移相量の不均一性を緩和する移相量緩和部を備える、という手段を採用する。

【0009】

本発明では、デジタル移相器に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記不均一デジタル移相回路の前記信号線路に接続された単一の出力信号線路と、前記不均一デジタル移相回路の前記一対の内側線路に接続された一対の出力接地線路とを有する出力回路を備えており、前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路の前記第１の接地導体と前記出力接地線路とに接続する拡張接地線路である、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、デジタル移相器に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記出力信号線路の中心から前記拡張接地線路の外縁までの長さが前記第１、第２の接地導体の長さの１／４を超える幅に設定されている、という手段を採用する。

【0011】

本発明では、デジタル移相器に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、長さが他の前記デジタル移相回路よりも短いという条件、前記信号線路と前記内側線路との距離が他の前記デジタル移相回路よりも長いという条件及び前記信号線路と前記外側線路の距離が他の前記デジタル移相回路よりも短いという条件のうち少なくとも１つを満足する、という手段を採用する。

【0012】

本発明では、デジタル移相器に係る第５の解決手段として、上記第１～第４のいずれかの解決手段において、前記デジタル移相回路は、上部電極が前記信号線路に接続され、下部電極が前記第１の接地導体及び前記第２の接地導体の少なくとも一方に接続されるコンデンサを備える、という手段を採用する。

【0013】

本発明では、デジタル移相器に係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、前記コンデンサが他の前記デジタル移相回路よりも小さいという条件を満たす、という手段を採用する。

【0014】

本発明では、デジタル移相器に係る第７の解決手段として、上記第５又は第６の解決手段において、前記デジタル移相回路は、前記コンデンサの下部電極と前記第１の接地導体及び前記第２の接地導体の少なくとも一方との間にコンデンサ用電子スイッチをさらに備える、という手段を採用する。

【0015】

本発明では、デジタル移相器に係る第８の解決手段として、上記第１～第７のいずれかの解決手段において、前記移相量緩和部は、前記不均一デジタル移相回路であって、前記内側線路の各他端と前記第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチが他の前記デジタル移相回路よりも小さいという条件を満たす、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、移相量をより均一に変化させることが可能なデジタル移相器を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１の構成を示す正面図である。

【図2】本発明の第１実施形態におけるデジタル移相回路Ｙの機能構成を示す概念図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１のリターン電流の通電経路を示す模式図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係るデジタル移相器Ａ２の構成を示す正面図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係るデジタル移相器Ａ３の構成を示す正面図である。

【図6】本発明の第４実施形態に係るデジタル移相器Ａ４の構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１は、マイクロ波、 準ミリ波あるいはミリ波等の高周波信号を入力とし、所定の移相量だけ位相シフトした複数の高周波信号を外部に出力する高周波回路である。

【0019】

このデジタル移相器Ａ１は、図１に示すように、入力回路Ｘ、８個（複数）のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８及び出力回路Ｚを縦続接続したものである。なお、第１実施形態におけるデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の個数（＝８）は、あくまでも一例である。すなわち、デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の個数（段数）は、２以上の任意の数である。

【0020】

このデジタル移相器Ａ１は、図示するように、入力回路Ｘ、８段（複数段）のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８及び出力回路Ｚが直線状に縦続接続されてなる。このようなデジタル移相器Ａ１は、入力回路Ｘの一端（左端）から入力された高周波信号を各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８で所定の移相量だけ順次移相させ、出力回路Ｚの一端（右端）から外部に出力する。

【0021】

入力回路Ｘは、外部からマイクロ波、 準ミリ波あるいはミリ波等の波長域を有する高周波信号を受け入れ、右側に隣接する第１のデジタル移相回路Ｙ_１に供給する高周波回路である。この入力回路Ｘは、図１に示すように、入力信号線路ｘ１及び一対の入力接地線路ｘ２，ｘ３を備える。

【0022】

入力信号線路ｘ１は、一定幅、一定厚及び所定長さを有し、所定方向に延在する直線状の帯状導体である。この入力信号線路ｘ１には、外部から入力端（左端）にマイクロ波、 準ミリ波あるいはミリ波等の波長域を有する高周波信号が印加されることにより、入力端（左端）から出力端（右端）に向かって信号電流が流れる。

【0023】

また、入力信号線路ｘ１は、出力端（右端）が後述する第１のデジタル移相回路Ｙ_１における信号線路１の一端に接続している。すなわち、この入力信号線路ｘ１は、外部から入力端（左端）に入力された高周波信号を伝送し、出力端（右端）から第１のデジタル移相回路Ｙ_１における信号線路１に供給する。

【0024】

一対の入力接地線路ｘ２，ｘ３は、上記入力信号線路ｘ１の両側に設けられた直線状の帯状導体である。このような一対の入力接地線路ｘ２，ｘ３のうち、第１の入力接地線路ｘ２は、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、入力信号線路ｘ１の一方側（図１における下側）に離間配置されている。

【0025】

第１の入力接地線路ｘ２は、電気的に接地されており、一端（左端）が外部に接続され、他端（右端）が後述する第１のデジタル移相回路Ｙ_１における第２の接地導体４ｂに接続されている。このような第１の入力接地線路ｘ２には、後述する第１のリターン電流が他端（右端）から一端（左端）に向かって流れる。

【0026】

一対の入力接地線路ｘ２，ｘ３のうち、第２の入力接地線路ｘ３は、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、入力信号線路ｘ１の他方側（図１における上側）に離間配置されている。第２の入力接地線路ｘ３は、第１の入力接地線路ｘ２と同様に電気的に接地されており、一端（左端）が外部に接続され、他端（右端）が後述する第１のデジタル移相回路Ｙ１における第２の接地導体４ｂに接続されている。このような第２の入力接地線路ｘ３には、後述する第２のリターン電流が他端（右端）から一端（左端）に向かって流れる。

【0027】

８個（複数）のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８は、デジタル移相器Ａ１を構成する単位移相ユニットであり、図示するように第１のデジタル移相回路Ｙ_１→第２のデジタル移相回路Ｙ_２→（中略）→第８のデジタル移相回路Ｙ_８の順で直線状に縦続接続されている。各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８は、非特許文献１に開示されたデジタル制御型の移相回路と略同様な機能を備える。

【0028】

すなわち、各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８は、入力回路Ｘあるいは左側に隣り合うデジタル移相回路から入力される高周波信号を予め設定された移相量分だけ遅延させて右側に隣り合うデジタル移相回路あるいは出力回路Ｚに出力する遅延回路である。このような各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８は、図２に代表符号Ｙとして示すように、信号線路１、一対の内側線路２ａ，２ｂ、一対の外側線路３ａ，３ｂ、一対の接地導体４ａ，４ｂ、コンデンサ５、７つの接続導体６ａ～６ｇ、４つの電子スイッチ７ａ～７ｄ及びスイッチ制御部８を備える。

【0029】

信号線路１は、図２に示すように所定方向に延在する直線状の帯状導体である。すなわち、この信号線路１は、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体である。このような信号線路１には、手前側から奥側に向かって、つまり手前側の端部（入力端）から奥側の端部（出力端）に向かって信号電流が流れる。

【0030】

このような信号線路１は、電気的には分布回路定数としてのインダクタンスＬ１を有する。このインダクタンスＬ１は、信号線路１の長さ等、信号線路１の形状に応じた大きさの寄生インダクタンスである。また、この信号線路１は、電気的には分布回路定数としての静電容量Ｃ１をも有する。この静電容量Ｃ１は、信号線路－内側、外側線路間あるいはシリコン基板間の寄生容量である。

【0031】

一対の内側線路２ａ，２ｂは、上記信号線路１の両側に設けられた直線状の帯状導体である。このような一対の内側線路２ａ，２ｂのうち、第１の内側線路２ａは、信号線路１の一方側（図２における右側）に離間配置され、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体である。すなわち、この第１の内側線路２ａは、信号線路１と所定距離を隔てて平行に設けられており、信号線路１の延在方向と同一な方向に延在する。

【0032】

第２の内側線路２ｂは、上記信号線路１の他方側（図２における左側）に離間配置され、第１の内側線路２ａと同様に一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体である。この第２の内側線路２ｂは、信号線路１に対して第１の内側線路２ａと同様な距離を隔てて平行に設けられており、第１の内側線路２ａと同様に信号線路１の延在方向と同一な方向に延在する。

【0033】

第１の外側線路３ａは、上述した信号線路１の一方側において第１の内側線路２ａの外側に設けられた直線状の帯状導体である。すなわち、第１の外側線路３ａは、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、信号線路１の一方側において第１の内側線路２ａよりも信号線路１から遠い位置に設けられている。

【0034】

また、第１の外側線路３ａは、図示するように第１の内側線路２ａを挟んだ状態で信号線路１から所定距離を隔てて平行に設けられている。すなわち、第１の外側線路３ａは、上述した第１の内側線路２ａ及び第２の内側線路２ｂと同様に信号線路１の延在方向と同一な方向に延在する。

【0035】

第２の外側線路３ｂは、上述した信号線路１の他方側つまり第１の外側線路３ａとは異なる側において、第２の内側線路２ｂの外側に設けられた直線状の帯状導体である。すなわち、第２の外側線路３ｂは、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、信号線路１の他方側において第２の内側線路２ｂよりも信号線路１から遠い位置に設けられている。

【0036】

また、第２の外側線路３ｂは、図示するように第２の内側線路２ｂを挟んだ状態で信号線路１から所定距離を隔てて平行に設けられている。すなわち、第２の外側線路３ｂは、上述した第１の内側線路２ａ及び第２の内側線路２ｂ並びに第１の外側線路３ａと同様に、信号線路１の延在方向と同一な方向に延在する。

【0037】

第１の接地導体４ａは、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂの各一端側に設けられる直線状の帯状導体である。すなわち、第１の接地導体４ａは、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、電気的に接地されている。

【0038】

また、第１の接地導体４ａは、同一方向に延在する第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂに対して直交するように設けられている。すなわち、第１の接地導体４ａは、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂの各一端側において、左右方向に延在するように設けられている。

【0039】

さらに、第１の接地導体４ａは、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂから所定距離を隔てた下方に設けられている。すなわち、第１の接地導体４ａと第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂの各端部との間には、上下方向に一定の距離が設けられている。

【0040】

ここで、第１の接地導体４ａは、左右方向における一端（図２における右端）が第１の外側線路３ａの右側縁部と略同一位置となるように長さ設定されている。また、この第１の接地導体４ａは、左右方向における他端（図２における左端）が第２の外側線路３ｂの左側縁部と略同一位置となるように長さ設定されている。

【0041】

第２の接地導体４ｂは、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂの各他端側に設けられる直線状の帯状導体である。すなわち、第２の接地導体４ｂは、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、電気的に接地されている。

【0042】

また、第２の接地導体４ｂは、同一方向に延在する第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂに対して直交するように設けられている。すなわち、第２の接地導体４ｂは、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂの各他端側において、左右方向に延在するように設けられている。

【0043】

さらに、第２の接地導体４ｂは、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂから所定距離を隔てた下方に設けられている。すなわち、第２の接地導体４ｂと第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂの各端部との間には、上下方向に一定の距離が設けられている。

【0044】

ここで、第２の接地導体４ｂは、左右方向における一端（図２における右端）が第１の外側線路３ａの右側縁部と略同一位置となるように長さ設定されている。また、第２の接地導体４ｂは、左右方向における他端（図２における左端）が第２の外側線路３ｂの左側縁部と略同一位置となるように長さ設定されている。すなわち、第２の接地導体４ｂは、左右方向における位置が第１の接地導体４ａと同一である。

【0045】

コンデンサ５は、上部電極が第７の接続導体６ｇを介して信号線路１に接続され、下部電極が第４の電子スイッチ７ｄを介して第２の接地導体４ｂに接続される平行平板である。このコンデンサ５は、平行平板の対向面積に応じた静電容量Ｃａを有する。すなわち、この静電容量Ｃａは、信号線路１と第２の接地導体４ｂとの間に設けられる回路定数である。

【0046】

第１の接続導体６ａは、第１の内側線路２ａの一端と第１の接地導体４ａとを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、この第１の接続導体６ａは、上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が第１の内側線路２ａの下面に接続し、他端（下端）が第１の接地導体４ａの上面に接続する。

【0047】

第２の接続導体６ｂは、第２の内側線路２ｂの一端と第１の接地導体４ａとを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、この第２の接続導体６ｂは、第１の接続導体６ａと同様に上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が第２の内側線路２ｂの下面に接続し、他端（下端）が第１の接地導体４ａの上面に接続する。

【0048】

第３の接続導体６ｃは、第１の外側線路３ａの一端と第１の接地導体４ａとを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、この第３の接続導体６ｃは、上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が第１の外側線路３ａの一端における下面に接続し、他端（下端）が第１の接地導体４ａの上面に接続する。

【0049】

第４の接続導体６ｄは、第１の外側線路３ａの他端と第２の接地導体４ｂとを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、この第４の接続導体６ｄは、上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が第１の外側線路３ａの他端における下面に接続し、他端（下端）が第２の接地導体４ｂの上面に接続する。

【0050】

第５の接続導体６ｅは、第２の外側線路３ｂの一端と第１の接地導体４ａとを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、この第５の接続導体６ｅは、上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が第２の外側線路３ｂの一端における下面に接続し、他端（下端）が第１の接地導体４ａの上面に接続する。

【0051】

第６の接続導体６ｆは、第２の外側線路３ｂの他端と第２の接地導体４ｂとを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、この第６の接続導体６ｆは、上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が第２の外側線路３ｂの他端における下面に接続し、他端（下端）が第２の接地導体４ｂの上面に接続する。

【0052】

第７の接続導体６ｇは、信号線路１とコンデンサ５の上部電極とを電気的かつ機械的に接続する導体である。すなわち、第７の接続導体６ｇは、上下方向に延在する導体であり、一端（上端）が信号線路１の下面に接続し、他端（下端）がコンデンサ５の下部電極（上面）に接続する。

【0053】

第１の電子スイッチ７ａは、第１の内側線路２ａの他端と第２の接地導体４ｂとを開閉自在に接続するトランジスタである。この第１の電子スイッチ７ａは、図示するように例えばＭＯＳ型ＦＥＴであり、ドレイン端子が第１の内側線路２ａの他端に接続され、ソース端子が第２の接地導体４ｂに接続され、またゲート端子がスイッチ制御部８に接続されている。

【0054】

このような第１の電子スイッチ７ａは、スイッチ制御部８からゲート端子に入力されるゲート信号に基づいてドレイン端子とソース端子との導通状態を開状態あるいは閉状態に切替える。すなわち、第１の電子スイッチ７ａは、スイッチ制御部８によって第１の内側線路２ａの他端と第２の接地導体４ｂとの接続をＯＮ／ＯＦＦする。

【0055】

第２の電子スイッチ７ｂは、第２の内側線路２ｂの他端と第２の接地導体４ｂとを開閉自在に接続するトランジスタである。この第２の電子スイッチ７ｂは、第１の電子スイッチ７ａと同様にＭＯＳ型ＦＥＴであり、ドレイン端子が第２の内側線路２ｂの他端に接続され、ソース端子が第２の接地導体４ｂに接続され、またゲート端子がスイッチ制御部８に接続されている。

【0056】

このような第２の電子スイッチ７ｂは、スイッチ制御部８からゲート端子に入力されるゲート信号に基づいてドレイン端子とソース端子との導通状態を開状態あるいは閉状態に切替える。すなわち、第２の電子スイッチ７ｂは、スイッチ制御部８によって第２の内側線路２ｂの他端と第２の接地導体４ｂとの接続をＯＮ／ＯＦＦする。

【0057】

第３の電子スイッチ７ｃは、信号線路１の一端と第２の接地導体４ｂとを開閉自在に接続するトランジスタである。この第３の電子スイッチ７ｃは、上述した第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂと同様にＭＯＳ型ＦＥＴであり、ドレイン端子が信号線路１の一端に接続され、ソース端子が第２の接地導体４ｂに接続され、またゲート端子がスイッチ制御部８に接続されている。

【0058】

このような第３の電子スイッチ７ｃは、スイッチ制御部８からゲート端子に入力されるゲート信号に基づいてドレイン端子とソース端子との導通状態を開状態あるいは閉状態に切替える。すなわち、第３の電子スイッチ７ｃは、スイッチ制御部８によって信号線路１の一端と第２の接地導体４ｂとの接続をＯＮ／ＯＦＦする。

【0059】

第４の電子スイッチ７ｄは、コンデンサ５の他端と第２の接地導体４ｂとを開閉自在に接続するトランジスタである。この第４の電子スイッチ７ｄは、上述した第１の電子スイッチ７ａ、第２の電子スイッチ７ｂ及び第３の電子スイッチ７ｃと同様にＭＯＳ型ＦＥＴであり、ドレイン端子がコンデンサ５の他端に接続され、ソース端子が第２の接地導体４ｂに接続され、またゲート端子がスイッチ制御部８に接続されている。

【0060】

このような第４の電子スイッチ７ｄは、スイッチ制御部８からゲート端子に入力されるゲート信号に基づいてドレイン端子とソース端子との導通状態を開状態あるいは閉状態に切替える。すなわち、第４の電子スイッチ７ｄは、スイッチ制御部８によってコンデンサ５の他端と第２の接地導体４ｂとの接続をＯＮ／ＯＦＦする。なお、第４の電子スイッチ７ｄは、本発明のコンデンサ用電子スイッチに相当する。

【0061】

スイッチ制御部８は、上述した第１の電子スイッチ７ａ、第２の電子スイッチ７ｂ、第３の電子スイッチ７ｃ及び第４の電子スイッチ７ｄを制御する制御回路である。このスイッチ制御部８は、４つの出力ポートを備えており、各出力ポートから第１の電子スイッチ７ａ、第２の電子スイッチ７ｂ、第３の電子スイッチ７ｃ及び第４の電子スイッチ７ｄの各ゲート端子にゲート信号を個別に出力する。すなわち、このスイッチ制御部８は、上記ゲート信号によって第１の電子スイッチ７ａ、第２の電子スイッチ７ｂ、第３の電子スイッチ７ｃ及び第４の電子スイッチ７ｄのＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。

【0062】

このように構成された複数のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８のうち、第８のデジタル移相回路Ｙ_８は、信号電流の通電方向において最下流に位置する最下流デジタル移相回路である。すなわち、入力回路Ｘにおける入力信号線路ｘ１の入力端（左端）に外部から供給された高周波信号の信号電流は、入力信号線路ｘ１→第１のデジタル移相回路Ｙ_１の信号線路１→第２のデジタル移相回路Ｙ_２の信号線路１→（中略）→第８のデジタル移相回路Ｙ_８（最下流デジタル移相回路）の順に流れ、最終的に出力回路Ｚに流入する。

【0063】

上記第８のデジタル移相回路Ｙ_８は、高周波信号の伝送方向において最下流に位置する最下流デジタル移相回路である。詳細については後述するが、第８のデジタル移相回路Ｙ_８は、高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の移相量に対して不均一となる不均一デジタル移相回路である。

【0064】

出力回路Ｚは、このような第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）の右側に隣接する高周波回路であり、第８のデジタル移相回路Ｙ_８から高周波信号を受け入れて外部に出力する。この出力回路Ｚは、図１に示すように、単一の出力信号線路ｚ１、一対の出力接地線路ｚ２，ｚ３及び一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５を備えている。

【0065】

出力信号線路ｚ１は、一定幅、一定厚及び所定長さを有し、所定方向に延在する直線状の帯状導体である。この出力信号線路ｚ１は、入力端（左端）が第８のデジタル移相回路Ｙ_８における信号線路１の出力端（右端）に接続している。このような出力信号線路ｚ１は、入力端（左端）に第８のデジタル移相回路Ｙ_８から入力された高周波信号を伝送して出力端（右端）から外部に出力する。すなわち、出力信号線路ｚ１には、入力端（左端）から出力端（右端）に向かって高周波信号の信号電流が流れる。

【0066】

一対の出力接地線路ｚ２，ｚ３は、上記出力信号線路ｚ１の両側に設けられた直線状の帯状導体である。このような一対の出力接地線路ｚ２，ｚ３のうち、第１の出力接地線路ｚ２は、一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、出力信号線路ｚ１の一方側（図１における下側）に離間配置されている。

【0067】

第１の出力接地線路ｚ２は、電気的に接地されており、一端（左端）が第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の接地導体４ａに接続され、他端（右端）が外部に接続されている。このような第１の出力接地線路ｚ２には、後述する第１のリターン電流が他端（右端）から一端（左端）に向かって流れる。

【0068】

一対の出力接地線路ｚ２，ｚ３のうち、第２の出力接地線路ｚ３は、第１の出力接地線路ｚ２と同様に一定幅、一定厚及び所定長さを有する長尺板状の導体であり、出力信号線路ｚ１の他方側（図１における上側）に離間配置されている。第２の出力接地線路ｚ３は、第１の出力接地線路ｚ２と同様に電気的に接地されており、一端（左端）が第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の接地導体４ａに接続され、他端（右端）が外部に接続されている。このような第２の出力接地線路ｚ３には、後述する第２のリターン電流が他端（右端）から一端（左端）に向かって流れる。

【0069】

一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）における第１の接地導体４ａ及び一対の出力接地線路ｚ２，ｚ３に各々接続する移相量緩和部である。すなわち、一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５のうち、第１の拡張接地線路ｚ４は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）における第１の接地導体４ａ及び第１の出力接地線路ｚ２に接続する。この第１の拡張接地線路ｚ４は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の不均一性を緩和する第１の移相量緩和部である。

【0070】

第１の拡張接地線路ｚ４は、図示するように第１の出力接地線路ｚ２の外縁から第１の接地導体４ａの一端（端部）に亘る幅Ｗで設けられている。すなわち、第１の拡張接地線路ｚ４は、第１の接地導体４ａの一端、第１の出力接地線路ｚ２の一端（左端）及び第１の出力接地線路ｚ２の他端（右端）を頂点とする矩形状の接地線路である。なお、第１の拡張接地線路ｚ４は、上記幅Ｗに限定されず、幅が出力信号線路ｚ１の中心から自身の外縁までの長さが第１、第２の接地導体４ａ，４ｂの長さの１／４を超えるように設定されていれば良い。

【0071】

第２の拡張接地線路ｚ５は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）における第１の接地導体４ａ及び第２の出力接地線路ｚ３に接続する。この第２の拡張接地線路ｚ５は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の不均一性を緩和する第２の移相量緩和部である。

【0072】

また、第２の拡張接地線路ｚ５は、図示するように第２の出力接地線路ｚ３の外縁から第１の接地導体４ａの他端（端部）に亘る幅Ｗで設けられている。すなわち、第２の拡張接地線路ｚ５は、第１の接地導体４ａの他端、第２の出力接地線路ｚ３の一端（左端）及び第２の出力接地線路ｚ３の他端（右端）を頂点とする矩形状の接地線路である。なお、第２の拡張接地線路ｚ５についても幅Ｗに限定されず、出力信号線路ｚ１の中心から自身の外縁までの長さがが第１、第２の接地導体４ａ，４ｂの長さの１／４を超えるように幅が設定されていれば良い。

【0073】

なお、図２ではデジタル移相回路Ｙ（各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８）の機械的構造が解り易いようにデジタル移相回路Ｙを斜視した模式図を示しているが、実際のデジタル移相回路Ｙは、半導体製造技術を利用することにより、絶縁層を挟んで複数の導電層が積層された積層構造物として形成される。

【0074】

例えば、デジタル移相回路Ｙは、信号線路１、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂが第１の導電層に形成され、第１の接地導体４ａ及び第２の接地導体４ｂは、絶縁層を挟んで第１の導電層と対向する第２の導電層に形成される。

【0075】

第１の導電層の構成要素、第２の導電層の構成要素、コンデンサ５並びに第１～第４の電子スイッチ７ａ～７ｄは、ビア（スルーホール）によって接続される。すなわち、これらビアは、絶縁層内に埋設され、上述した第１の接続導体６ａ、第２の接続導体６ｂ、第３の接続導体６ｃ、第４の接続導体６ｄ、第５の接続導体６ｅ、第６の接続導体６ｆ及び第７の接続導体６ｇとして機能する。

【0076】

このようなデジタル移相回路Ｙ（各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８）を構成要素とするデジタル移相器Ａ１は、図１に示すように８個のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８が接触するように配置される。すなわち、このデジタル移相器Ａ１において、互いに隣り合う８個のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８は、隣り合う８個の信号線路１、第１の内側線路２ａ、第２の内側線路２ｂ、第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂが一列に各々接続され、また隣り合う第１の接地導体４ａの外縁と第２の接地導体４ｂの外縁とが接続されている。

【0077】

続いて、第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１の動作について、図３をも参照して詳しく説明する。

【0078】

このデジタル移相器Ａ１におけるデジタル移相回路Ｙ（各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８）は、第１～第４の電子スイッチ７ａ，７ｂ，７ｄの導通状態に応じて動作モードが切替えられる。すなわち、デジタル移相回路Ｙの動作モードには、スイッチ制御部８によって第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂのみがＯＮ状態に設定される低遅延モードと、スイッチ制御部８によって第４の電子スイッチ７ｄのみがＯＮ状態に設定される高遅延モードとがある。

【0079】

低遅延モードにおいて、スイッチ制御部８は、第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂをＯＮ状態に設定し、また第４の電子スイッチ７ｄをＯＦＦ状態に設定す。すなわち、低遅延モードでは、高周波信号が信号線路１の入力端（他端）から出力端（一端）まで伝搬するまで第１の伝搬遅延時間Ｔ_Ｌによって、高遅延モードにおける第２の位相差θ_Ｈよりも小さな第１の位相差θ_Ｌが発生する。

【0080】

この低遅延モードについてさらに詳しく説明すると、第１の内側線路２ａは、第１の電子スイッチ７ａがＯＮ状態に設定されることにより、他端が第２の接地導体４ｂと接続された状態となる。すなわち、第１の内側線路２ａは、一端が第１の接続導体６ａを介して第１の接地導体４ａに常時接続されており、他端が第１の電子スイッチ７ａを介して第２の接地導体４ｂと接続されることによって一端と他端との間に電流が流れ得る第１の通電経路を形成する。

【0081】

一方、第２の内側線路２ｂは、第２の電子スイッチ７ｂがＯＮ状態に設定されることにより、他端が第２の接地導体４ｂと接続された状態となる。すなわち、第２の内側線路２ｂは、一端が第２の接続導体６ｂを介して第１の接地導体４ａに常時接続されており、他端が第２の電子スイッチ７ｂを介して第２の接地導体４ｂと接続されることによって一端と他端との間に電流が流れ得る第２の通電経路を形成する。

【0082】

そして、このような第１の内側線路２ａ及び第２の内側線路２ｂの両端接続状態において、信号線路１に入力端から出力端に向かって信号電流が流れると、当該伝搬に起因して第１の内側線路２ａ及び第２の内側線路２ｂには、一端から他端に向かって信号電流のリターン電流が流れる。

【0083】

すなわち、第１の通電経路を形成する第１の内側線路２ａには、信号線路１における信号電流の通電によって信号電流の通電方向とは逆方向の第１のリターン電流が流れる。また、第２の通電経路を形成する第２の内側線路２ｂには、信号線路１における信号電流の通電によって信号電流の通電方向とは逆方向、つまり第１のリターン電流と同方向に第２のリターン電流が流れる。

【0084】

ここで、第１の内側線路２ａに流れる第１のリターン電流及び第２の内側線路２ｂに流れる第２のリターン電流は、いずれも信号電流の通電方向に対して逆方向である。したがって、第１のリターン電流及び第２のリターン電流は、信号線路１と第１の内側線路２ａ及び第２の内側線路２ｂとの電磁気的な結合に起因して、信号線路１のインダクタンスＬ１を減少させるように作用する。このインダクタンスＬ１の低減量をΔＬｓとすると、信号線路１の実効的なインダクタンスＬｍは（Ｌ１－ΔＬｓ）となる。

【0085】

また、信号線路１は、上述したように寄生容量としての静電容量Ｃ１を有している。低遅延モードでは、第４の電子スイッチ７ｄがＯＦＦ状態に設定されるので、コンデンサ５は、信号線路１と第２の接地導体４ｂとの間に接続されていない状態である。すなわち、コンデンサ５の静電容量Ｃａは、信号線路１を伝搬する高周波信号に影響を与えない。したがって、信号線路１を伝搬する高周波信号には、（Ｌｍ×Ｃ１）^１／２に比例した第１の伝搬遅延時間Ｔ_Ｌが作用する。

【0086】

そして、信号線路１の出力端（一端）における高周波信号は、このような第１の伝搬遅延時間Ｔ_Ｌに起因して信号線路１の入力端（他端）における高周波信号より位相が第１の位相差θ_Ｌだけ遅れたものとなる。すなわち、低遅延モードでは、第１のリターン電流及び第２のリターン電流によって信号線路１のインダクタンスＬ１がインダクタンスＬｍに低減されることによって、信号線路１が有する本来の伝搬遅延時間が減少し、この結果として信号線路１が本来有する位相差よりも小さな第１の位相差θ_Ｌが実現される。

【0087】

ここで、低遅延モードでは、第３の電子スイッチ７ｃがＯＮ状態に設定されることにより、信号線路１の損失を意図的に増加させている。この損失付与は、低遅延モードにおける高周波信号の出力振幅を高遅延モードにおける出力振幅に近づけるものである。なお、第３の電子スイッチ７ｃについては必須の構成要素ではなく、削除してもよい。

【0088】

すなわち、低遅延モードにおける高周波信号の損失は、高遅延モードにおける高周波信号の損失よりも明確に小さい。この損失差は、動作モードを低遅延モードと高遅延モードとに切り替えた場合にデジタル移相回路Ｙから出力される高周波信号の振幅差を招来させるものである。このような事情に対して、デジタル移相回路Ｙでは、低遅延モードで第３の電子スイッチ７ｃをＯＮ状態に設定することにより、上記振幅差を解消している。

【0089】

一方、高遅延モードにおいて、スイッチ制御部８は、第１の電子スイッチ７ａ、第２の電子スイッチ７ｂ、第３の電子スイッチ７ｃをＯＦＦ状態に設定し、また第４の電子スイッチ７ｄをＯＮ状態に設定する。すなわち、高遅延モードでは、高周波信号が信号線路１の入力端（他端）から出力端（入力端）まで伝搬するまで第２の伝搬遅延時間Ｔ_Ｈによって、低遅延モードにおける第１の位相差θ_Ｌよりも大きな第２の位相差θ_Ｈが発生する。

【0090】

この高遅延モードでは、第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂがＯＦＦ状態に設定されるので、第１の内側線路２ａには第１の通電経路が形成されず、また第２の内側線路２ｂには第２の通電経路が形成されない。したがって、第１の内側線路２ａには第１のリターン電流は極めて小さくなり、また第２の内側線路２ｂには第２のリターン電流は極めて小さくなる。

【0091】

これに対して、第１の外側線路３ａは、一端が第３の接続導体６ｃを介して第１の接地導体４ａに接続され、また他端が第４の接続導体６ｄを介して第２の接地導体４ｂに接続されている。すなわち、第１の外側線路３ａには一端と他端との間に電流が流れ得る第３の通電経路が予め形成されている。

【0092】

したがって、高遅延モードでは、信号線路１における信号電流に起因して、第１の外側線路３ａの一端から他端に向かって第３のリターン電流が流れる。この第３のリターン電流は、信号線路１における信号電流の通電方向に対して逆方向である。したがって、第３のリターン電流は、信号線路１と第１の外側線路３ａとの電磁気的な結合に起因して信号線路１のインダクタンスＬ１を減少させ得る。

【0093】

また、第２の外側線路３ｂは、一端が第５の接続導体６ｅを介して第１の接地導体４ａに接続され、また他端が第６の接続導体６ｆを介して第２の接地導体４ｂに接続されている。すなわち、第２の外側線路３ｂには一端と他端との間に電流が流れ得る第４の通電経路が予め形成されている。

【0094】

したがって、高遅延モードでは、信号線路１における信号電流に起因して、第２の外側線路３ｂの一端から他端に向かって第４のリターン電流が流れる。この第４のリターン電流は、信号線路１における信号電流の通電方向に対して逆方向である。したがって、第４のリターン電流は、信号線路１と第２の外側線路３ｂとの電磁気的な結合に起因して信号線路１のインダクタンスＬ１を減少させ得る。

【0095】

ここで、信号線路１と第１の外側線路３ａ及び第２の外側線路３ｂとの距離は、信号線路１と第１の内側線路２ａ及び第２の内側線路２ｂとの距離よりも大きい。したがって、第３のリターン電流及び第４のリターン電流は、第１のリターン電流及び第２のリターン電流よりもインダクタンスＬ１を減少させる作用が小さい。第３のリターン電流及び第４のリターン電流に起因するインダクタンスＬ１の低減量をΔＬｈとすると、信号線路１の実効的なインダクタンスＬｐは（Ｌ１－ΔＬｈ）となる。

【0096】

一方、信号線路１は寄生容量としての静電容量Ｃ１を有している。また、高遅延モードでは、第４の電子スイッチ７ｄがＯＮ状態に設定されるので、信号線路１と第２の接地導体４ｂとの間にはコンデンサ５が接続されている。すなわち、信号線路１は、コンデンサ５の静電容量Ｃａと静電容量Ｃ１（寄生容量）とを合算した静電容量Ｃｂを有する。したがって、信号線路１を伝搬する高周波信号には、（Ｌｐ×Ｃｂ）^１／２に比例した第２の伝搬遅延時間Ｔ_Ｈが作用する。

【0097】

そして、信号線路１の出力端における高周波信号は、このような第２の伝搬遅延時間Ｔ_Ｈに起因して信号線路１の入力端における高周波信号より位相が第２の位相差θ_Ｈだけ遅れたものとなる。すなわち、高遅延モードでは、第３のリターン電流及び第４のリターン電流によって信号線路１のインダクタンスＬ１がインダクタンスＬｎに弱く低減されることによって、また第４の電子スイッチ７ｄがＯＮ状態に設定されることによって、低遅延モードの第１の位相差θ_Ｌよりも大きな第２の位相差θ_Ｈが実現される。

【0098】

なお、高遅延モードでは、第３の電子スイッチ７ｃがＯＦＦ状態に設定されてもよい。すなわち、高遅延モードでは、信号線路１の損失を意図的に増加させる処置は施されない。この結果、高遅延モードにおいて高周波信号に与える損失は、低遅延モードにおいて高周波信号に与える損失と同程度となる。

【0099】

このような８個のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８が直線状に配置されたデジタル移相器Ａ１では、各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の動作モードの設定状態に応じてリターン電流の通電経路が様々に変化する。例えば、図３（ａ）は、各デジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８のうち、第１のデジタル移相回路Ｙ_１から第７のデジタル移相回路Ｙ_７までを低遅延モードに設定し、かつ第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）を高遅延モードに設定した場合におけるリターン電流の通電経路を一例として示している。

【0100】

すなわち、この場合、第１のリターン電流Ｒ１は、第１の出力接地線路ｚ２及び第１の拡張接地線路ｚ４→第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の接地導体４ａ→第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の外側線路３ａ→第８のデジタル移相回路Ｙ８における第２の接地導体４ｂ→第７のデジタル移相回路Ｙ_７における第１の内側線路２ａ→（中略）→第１のデジタル移相回路Ｙ_１における第１の内側線路２ａ→入力回路Ｘにおける第１の入力接地線路ｘ２の順で流れる。

【0101】

また、第２のリターン電流Ｒ２は、第２の出力接地線路ｚ３及び第２の拡張接地線路ｚ５→第８のデジタル移相回路Ｙ８における第１の接地導体４ａ→第８のデジタル移相回路Ｙ８における第２の外側線路３ｂ→第８のデジタル移相回路Ｙ８における第２の接地導体４ｂ→第７のデジタル移相回路Ｙ７における第２の内側線路２ｂ→（中略）→第１のデジタル移相回路Ｙ１における第２の内側線路２ｂ→入力回路Ｘにおける第２の入力接地線路ｘ３の順で流れる。

【0102】

ここで、出力回路Ｚには第１の拡張接地線路ｚ４及び第２の拡張接地線路ｚ５が設けられているので、出力回路Ｚを流れる第１のリターン電流Ｒ１及び第２のリターン電流Ｒ２は、第１の出力接地線路ｚ２及び第２の出力接地線路ｚ３のみが設けられている場合に比較して電流経路が第１の拡張接地線路ｚ４及び第２の拡張接地線路ｚ５の幅Ｗの分だけ広くなる。

【0103】

一方、図３（ｂ）は、全てのデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８を低遅延モードに設定した場合におけるリターン電流の通電経路を一例として示している。この場合における第１のリターン電流Ｒ１’は、第１の出力接地線路ｚ２→第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の内側線路２ａ→第７のデジタル移相回路Ｙ_７における第１の内側線路２ａ→（中略）→第１のデジタル移相回路Ｙ_１における第１の内側線路２ａ→入力回路Ｘにおける第１の入力接地線路ｘ２の順で流れる。

【0104】

また、この場合における第２のリターン電流Ｒ２’は、第２の出力接地線路ｚ３→第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第２の内側線路２ｂ→第７のデジタル移相回路Ｙ_７における第２の内側線路２ｂ→（中略）→第１のデジタル移相回路Ｙ_１における第２の内側線路２ｂ→入力回路Ｘにおける第２の入力接地線路ｘ３の順で流れる。

【0105】

第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１は、出力回路Ｚに第１の拡張接地線路ｚ４及び第２の拡張接地線路ｚ５が設けられているので、第８のデジタル移相回路Ｙ_８におけるリターン電流の経路変化を緩和する。すなわち、第１の拡張接地線路ｚ４は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の接地導体４ａと第１の出力接地線路ｚ２とを接続する接地線路なので、図３（ａ）で一点鎖線で囲んだ領域における第１のリターン電流Ｒ１の経路を短くするように作用する。

【0106】

また、第２の拡張接地線路ｚ５は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８における第１の接地導体４ａと第２の出力接地線路ｚ３とを接続する接地線路なので、図３（ａ）で一点鎖線で囲んだ領域における第２のリターン電流Ｒ２の経路を短くするように作用する。このような一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５によるリターン電流の経路の短縮によって、第８のデジタル移相回路Ｙ_８の高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量は、他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量により近いものとなる。

【0107】

このような第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１によれば、他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）の移相量の均一性を向上させることが可能である。すなわち、第１実施形態によれば、８段のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の移相量をより均一に変化させることが可能なデジタル移相器Ａ１を提供することが可能である。

【0108】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。第２実施形態に係るデジタル移相器Ａ２は、図４に示すように、第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１において第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）を第１変形デジタル移相回路ａＹ_８に置き換えるとともに出力回路Ｚを変形出力回路Ｚ’に置き換えたものである。

【0109】

すなわち、第１変形デジタル移相回路ａＹ_８は、長さ（一対の外側線路３ａ，３ｂ等の長さ）Ｐａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の長さＰよりも短いという条件を満足するものである。このような第１変形デジタル移相回路ａＹ_８は、第１実施形態における第８のデジタル移相回路Ｙ_８の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の不均一性を緩和する移相量緩和部である。

【0110】

変形出力回路Ｚ’は、第１実施形態の出力回路Ｚから一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５を削除したものである。すなわち、第２実施形態に係るデジタル移相器Ａ２は、第１実施形態における一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５に代えて、第１変形デジタル移相回路ａＹ_８を移相量緩和部として採用するものである。

【0111】

第１実施形態で説明したように、第８のデジタル移相回路Ｙ_８におけるリターン電流の経路変化は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８の高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量を他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量よりも大きくするように作用する。第１変形デジタル移相回路ａＹ_８（不均一デジタル移相回路）は、高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の高遅延モードから低遅延モードへ切り替わる際の移相量と同等となるように、他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の長さＰに対する長さＰａが設定されている。

【0112】

ここで、一対の外側線路３ａ，３ｂの長さＰａを他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７における一対の外側線路３ａ，３ｂの長さＰよりも短く設定すると、一対の内側線路２ａ，２ｂも一対の外側線路３ａ，３ｂの長さＰａと同様に短くなる。この一対の内側線路２ａ，２ｂの短縮は、第８のデジタル移相回路Ｙ_８の長さを短くするものであり、ユニットセルの低遅延モードと高遅延モード間の位相差を小さくするものである。

【0113】

デジタル移相器で最も重視される性能は、低遅延モードにおける移相量と高遅延モードにおける移相量との差（位相）である。第２実施形態における第１変形デジタル移相回路ａＹ_８（不均一デジタル移相回路）は、高遅延モードにおける移相量とともに低遅延モードにおける移相量を小さくするものであり、よって上記移相差が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７と同様である。

【0114】

このような第２実施形態に係るデジタル移相器Ａ２によれば、第１変形デジタル移相回路ａＹ_８（不均一デジタル移相回路）の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の均一性を第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１よりも向上させることが可能である。すなわち、第２実施形態によれば、８段のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の移相量の均一性をデジタル移相器Ａ１よりも向上させることが可能なデジタル移相器Ａ２を提供することができる。

【0115】

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図５を参照して説明する。第３実施形態に係るデジタル移相器Ａ３は、図５に示すように、第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１において第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）を第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８に置き換えるとともに出力回路Ｚを変形出力回路Ｚ’に置き換えたものである。

【0116】

第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８は、図示するように、一対の内側線路２ａ，２ｂの信号線路１に対する距離Ｑａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７における一対の内側線路２ａ，２ｂの信号線路１に対する距離Ｑよりも大きいという条件を満足するものである。この第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８は、高遅延モードにおける位相と低遅延モードにおける位相との差（移相差）が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の移相量と同等となるように、低遅延モードにおける移相量を増加させる。

【0117】

このような第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８（不均一デジタル移相回路）は、第１実施形態における第８のデジタル移相回路Ｙ_８の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の不均一性を緩和する移相量緩和部である。すなわち、第４実施形態に係るデジタル移相器Ａ４は、第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８を移相量緩和部として採用するものである。

【0118】

変形出力回路Ｚ’は、第１実施形態の出力回路Ｚから一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５を削除したものである。すなわち、第３実施形態に係るデジタル移相器Ａ３は、第１実施形態における一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５に代えて、第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８を採用するものである。なお、変形出力回路Ｚ’については出力回路Ｚにおける一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５に相当する拡張接地線路を備えていてもよい。

【0119】

このような第３実施形態に係るデジタル移相器Ａ３によれば、第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８（不均一デジタル移相回路）の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の均一性を第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１よりも向上させることが可能である。すなわち、第３実施形態によれば、８段のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の移相量の均一性をデジタル移相器Ａ１よりも向上させることが可能なデジタル移相器Ａ３を提供することができる。

【0120】

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について図６を参照して説明する。第４実施形態に係るデジタル移相器Ａ４は、図６に示すように、第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１において第８のデジタル移相回路Ｙ_８（不均一デジタル移相回路）を第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８に置き換えるとともに出力回路Ｚを変形出力回路Ｚ’に置き換えたものである。

【0121】

第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８は、図示するように、一対の外側線路３ａ，３ｂの信号線路１に対する距離Ｓａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７における一対の外側線路３ａ，３ｂの信号線路１に対する距離Ｓよりも小さいという条件を満足するものである。この第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８は、高遅延モードにおける位相と低遅延モードにおける位相との差（移相差）が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の移相量と同等となるように、高遅延モードにおける移相量を低下させる。

【0122】

このような第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８（不均一デジタル移相回路）は、第１実施形態における第８のデジタル移相回路Ｙ_８の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の不均一を緩和する移相量緩和部である。すなわち、第４実施形態に係るデジタル移相器Ａ４は、第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８を移相量緩和部として採用するものである。

【0123】

変形出力回路Ｚ’は、第１実施形態の出力回路Ｚから一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５を削除したものである。すなわち、第４実施形態に係るデジタル移相器Ａ４は、第１実施形態における一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５に代えて、第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８を採用するものである。なお、この変形出力回路Ｚ’については、出力回路Ｚにおける一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５に相当する拡張接地線路を備えていてもよい。

【0124】

このような第４実施形態に係るデジタル移相器Ａ４によれば、第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８（不均一デジタル移相回路）の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の均一性を第１実施形態に係るデジタル移相器Ａ１よりも向上させることが可能である。すなわち、第４実施形態によれば、段のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８の移相量の均一性をデジタル移相器Ａ１よりも向上させることが可能なデジタル移相器Ａ４を提供することができる。

【0125】

ここで、上述した第２～第４実施形態は、第１実施形態における一対の拡張接地線路ｚ４，ｚ５に代えて、第１変形デジタル移相回路ａＹ_８、第２変形デジタル移相回路ｂＹ_８あるいは第３変形デジタル移相回路ｃＹ_８を採用するものである。すなわち、第２～第４実施形態は、移相量緩和部が不均一デジタル移相回路であって、長さ（外側線路３ａ，３ｂ等の長さ）Ｐａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の長さＰよりも短いという条件、信号線路１と内側線路２ａ，２ｂとの距離Ｑａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の距離Ｑよりも長いという条件及び信号線路１と外側線路３ａ，３ｂの距離Ｓａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の距離Ｓよりも短いという条件のうち、いずれか１つを満足するものである。

【0126】

不均一デジタル移相回路の位相を他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の位相に近付けるための不均一デジタル移相回路に関する条件としては、上記３つの条件の他に最下流デジタル移相回路のコンデンサ５の静電容量が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７のコンデンサ５の静電容量よりも小さいという条件、また不均一デジタル移相回路における第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７における第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂよりも小さいという条件が考えられる。

【0127】

すなわち、不均一デジタル移相回路のコンデンサ５の静電容量が他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７のコンデンサ５の静電容量よりも小さいという条件によって、高遅延モードにおける移相量を低下させることが可能である。また、不均一デジタル移相回路における第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７における第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂよりも小さいという条件によって、低遅延モードにおける移相量を高くすることが可能である。

【0128】

したがって、このような不均一デジタル移相回路のコンデンサ５に関する条件あるいは不均一デジタル移相回路における第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂに関する条件によって、不均一デジタル移相回路の他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７に対する移相量の均一性を向上させることが可能である。

【0129】

また、上述した３つの条件を複合化させることによって、不均一デジタル移相回路におけるリターン電流の経路変化に起因する移相差の変化を解消してもよい。すなわち、本発明における移相量緩和部は、不均一デジタル移相回路の長さ（外側線路３ａ，３ｂ等の長さ）Ｐａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の長さＰよりも短いという条件、不均一デジタル移相回路における信号線路１と内側線路２ａ，２ｂとの距離Ｑａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の距離Ｑよりも長いという条件、また不均一デジタル移相回路における信号線路１と外側線路３ａ，３ｂの距離Ｓａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の距離Ｓよりも短いという条件のうち少なくとも１つを満足するものであれば良い。

【0130】

さらに、上述した５つの条件を複合化させることによって、不均一デジタル移相回路におけるリターン電流の経路変化に起因する移相差の変化を解消してもよい。すなわち、最下流デジタル移相回路の長さ（外側線路３ａ，３ｂ等の長さ）Ｐａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の長さＰよりも短いという条件、不均一デジタル移相回路における信号線路１と内側線路２ａ，２ｂとの距離Ｑａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の距離Ｑよりも長いという条件、また不均一デジタル移相回路における信号線路１と外側線路３ａ，３ｂの距離Ｓａが他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７の距離Ｓよりも短いという条件、不均一デジタル移相回路のコンデンサ５に関する条件あるいは不均一デジタル移相回路における第１の電子スイッチ７ａ及び第２の電子スイッチ７ｂに関する条件のうち、少なくとも１つを満足する不均一デジタル移相回路を移相量緩和部としても良い。

【0131】

上記各実施形態では、高周波信号の伝送方向において最下流に位置する最下流デジタル移相回路（第８のデジタル移相回路Ｙ_８）が不均一デジタル移相回路である場合について説明した。しかしながら、本発明における不均一デジタル移相回路は、最下流デジタル移相回路に限定されない。

【0132】

８段のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_８における高遅延モードと低遅延モードとの設定の仕方によっては、他のデジタル移相回路Ｙ_１～Ｙ_７が不均一デジタル移相回路になり得る。例えば、第１のデジタル移相回路Ｙ_１が不均一デジタル移相回路の場合には、入力回路Ｘに第１実施形態の第１の拡張接地線路ｚ４及び第２の拡張接地線路ｚ５に相当する移相量緩和部を設けたり、第１のデジタル移相回路Ｙ_１の形状を第２～第４実施形態のように変更する。

【符号の説明】

【0133】

Ａ１～Ａ４ デジタル移相器、Ｙ，Ｙ_１～Ｙ_８ デジタル移相回路、Ｙ_８ デジタル移相回路（不均一デジタル移相回路）、ａＹ_８ 第１変形デジタル移相回路（不均一デジタル移相回路）、ｂＹ_８ 第２変形デジタル移相回路（不均一デジタル移相回路）、ｃＹ_８ 第３変形デジタル移相回路（不均一デジタル移相回路）、ｘ１ 入力信号線路、ｘ２ 第１の入力接地線路、ｘ３ 第２の入力接地線路、Ｚ 出力回路、Ｚ’ 変形出力回路、ｚ１ 出力信号線路、ｚ２ 第１の出力接地線路、ｚ３ 第２の出力接地線路、ｚ４ 第１の拡張接地線路（移相量緩和部）、ｚ５ 第２の拡張接地線路（移相量緩和部）、１ 信号線路、２ａ 第１の内側線路、２ｂ 第２の内側線路、３ａ 第１の外側線路、３ｂ 第２の外側線路、４ａ 第１の接地導体、４ｂ 第２の接地導体、５ コンデンサ、６ａ 第１の接続導体、６ｂ 第２の接続導体、６ｃ 第３の接続導体、６ｄ 第４の接続導体、６ｅ 第５の接続導体、６ｆ 第６の接続導体、６ｇ 第７の接続導体、７ａ 第１の電子スイッチ、７ｂ 第２の電子スイッチ、７ｃ 第３の電子スイッチ、７ｄ 第４の電子スイッチ（コンデンサ用電子スイッチ）、８ スイッチ制御部

【要約】

【課題】移相量をより均一に変化させることが可能なデジタル移相器を提供する。
【解決手段】信号線路、当該信号線路の両側に設けられた一対の内側線路、当該内側線路の外側に各々設けられた一対の外側線路、内側線路及び外側線路の各一端に接続された第１の接地導体、外側線路の各他端に接続された第２の接地導体、内側線路の各他端と第２の接地導体との間に各々設けられる一対の電子スイッチを少なくとも備えた複数のデジタル移相回路が縦続接続されてなり、当該デジタル移相回路が内側線路にリターン電流が流れる低遅延モードあるいは外側線路にリターン電流が流れる高遅延モードに各々設定されるデジタル移相器であって、複数の前記デジタル移相回路のうち、移相量が他の前記デジタル移相回路に対して不均一となる不均一デジタル移相回路について、前記移相量の不均一性を緩和する移相量緩和部を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】