ＡＳＫ変調回路および送信装置
【課題】高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善する。
【解決手段】高周波信号を伝達する入力端子１１から出力端子１２までの主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４がこの順番に設けられた高周波回路２０を具備し、制御信号に基づいて高周波トランジスタ２４のオン／オフの動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路１０であって、上記主伝送線路と高周波回路２０とが接続される接続点１６に、先端開放伝送線路１５を備える。
【解決手段】高周波信号を伝達する入力端子１１から出力端子１２までの主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４がこの順番に設けられた高周波回路２０を具備し、制御信号に基づいて高周波トランジスタ２４のオン／オフの動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路１０であって、上記主伝送線路と高周波回路２０とが接続される接続点１６に、先端開放伝送線路１５を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＳＫ変調回路および送信装置に関し、特に、マイクロ波およびミリ波帯無線通信システムにおいて、データ信号に基づいてスイッチ回路の動作状態を切り替えることにより高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波・ミリ波帯無線通信システムで使用されるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路が知られている。ＡＳＫ変調回路では、高周波信号の伝送経路上の一点とグランドとの間に、ダイオードなどの非線形素子により構成されたスイッチ回路が配置される。これにより、データ信号に基づいてスイッチを開閉することによって、高周波信号の振幅が変調される。
【０００３】
上記構成のＡＳＫ変調回路には、ＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）スイッチ回路を用いることができる。スイッチ回路としては、高周波信号の伝送経路や、この伝送経路とグランドとの間のシャント経路に、電界効果トランジスタやダイオードなどの半導体素子を配置し、これらの経路の半導体素子を開閉することによってスイッチング動作を行う構成がある。
【０００４】
つまりは、従来のスイッチ回路は、スイッチング動作を行うことによって、高周波信号の伝送経路における高周波信号の通過特性を制御している。ゆえに、伝送経路にて高周波信号を通過させるスイッチング動作を行っている場合、高周波信号が伝送経路を損失なく通過することが望まれる。しかし、高周波信号がシャント経路に流れて、アースに漏洩してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に、伝送経路とスイッチング動作を行う半導体素子との間に、上記伝送線路を通過する高周波信号の波長の４分の１の奇数倍の線路長を有する分布定数線路を設けるスイッチ回路が記載されている。
【０００６】
図１３は、従来のスイッチ回路１００の構成を示す回路図である。
【０００７】
従来のスイッチ回路１００は、図１３に示すように、入力端子１０１から出力端子１０２に至る高周波信号の伝送経路上の一点とグランドとの間に、伝送線路１０３、および電界効果トランジスタ１０４を設けた構成としている。
【０００８】
電界効果トランジスタ１０４のゲート端子に、制御信号入力端子１０６から抵抗１０５を介して制御信号を供給し、電界効果トランジスタ１０４をオン／オフ（開／閉）する。伝送線路１０３は、伝送線路を通過する高周波信号の４分の１波長の線路長を有し、低インピーダンスを高インピーダンスに、高インピーダンスを低インピーダンスに変換する。
【０００９】
よって、高周波信号の伝送経路と伝送線路１０３との接続点１０７から伝送線路１０３側を見たインピーダンスは、電界効果トランジスタ１０４がオン状態となって、ドレイン端子が低インピーダンスのとき、高インピーダンスとなる。これにより、高周波信号は、通過損失が抑制されて、入力端子１０１から出力端子１０２に伝達される。
【００１０】
一方、電界効果トランジスタ１０４がオフ状態のときは、ドレイン端子が高インピーダンスとなる。これにより、伝送線路１０３によって低インピーダンスに変換され、接続点１０７から伝送線路１０３側を見たインピーダンスは、低インピーダンスとなる。それゆえ、高周波信号は反射され、出力端子１０２まで伝達されない。
【００１１】
このような従来のスイッチ回路１００を、制御信号としてのデータ信号に基づいて、電界効果トランジスタ１０４のオン／オフを切り替えることにより、ＡＳＫ変調回路を構成することが可能となっていた。
【００１２】
しかし、従来のスイッチ回路１００では、電界効果トランジスタ１０４のソース端子をスルーホールやビアホールを用いて接地すると、周波数が高くなるにしたがって、電界効果トランジスタ１０４での容量成分や、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分の影響が無視できなくなる。
【００１３】
つまりは、上記容量成分やインダクタンス成分によって位相が変化してしまうという問題があった。このため、特に、ミリ波帯においては、電界効果トランジスタ１０４のオン／オフ状態における位相の変化を無視することができなくなり、所望の特性を得ることが難しくなる。
【００１４】
例えば、電界効果トランジスタ１０４がオン状態では、ソース−ドレイン間は低抵抗でほぼ短絡となることが望まれる。ところが、容量成分やインダクタンス成分、グランドまでの接続長（例えば、ソース端子からビアホールまでの接続長や、ビアホールの電気的接続長）によって位相が回転する。これにより、伝送線路１０３によって所望のインピーダンスに変換することができなくなるため、高周波信号の通過損失が大きくなる。
【００１５】
同様に、電界効果トランジスタ１０４がオフ状態でも、容量成分やインダクタンス成分によって位相が回転し、伝送線路１０３によって所望のインピーダンスに変換することができなくなる。このため、高周波信号を十分に減衰させることができなくなる。
【００１６】
特に、ミリ波帯においては、電界効果トランジスタ１０４がオフ状態のときのソース−ドレイン間の寄生容量によって高周波信号が漏れてしまうため、所望のインピーダンスに変換することができない。それゆえ、従来のスイッチ回路１００の構成では、ミリ波帯においては、十分なオフ状態を実現することが難しい。
【００１７】
また、電界効果トランジスタ１０４が、オン状態のときの等価回路はオン抵抗として、また、オフ状態のときの等価回路は、オフ抵抗とソース−ドレイン間の寄生容量との並列接続として考えることができる。
【００１８】
この場合、電界効果トランジスタ１０４のオン状態とオフ状態とでは、位相の回転量が異なることになる。それゆえ、従来のスイッチ回路１００の構成ではオン状態とオフ状態との両方の特性を改善することができない。よって、十分なオン／オフ比を確保することが難しい。
【００１９】
そこで、例えば、特許文献２に、電界効果トランジスタのソース端子に、他端が開放された伝送線路と他端が接地された抵抗とが接続されたスイッチ回路が記載されている。電界効果トランジスタのソース端子は、抵抗を介して直流的に接地されているため、電界効果トランジスタのゲート端子とソース端子との間にバイアス電圧をかけることができる。これにより、上記ソース端子の高周波的な接地に、スルーホールやビアホールを用いずに他端が開放された伝送線路を用いることができるため、周波数が高くなってもスイッチ特性の悪化を抑制することが可能となっている。
【特許文献１】特開平７−２３５８０２号公報（１９９５年９月５日公開）
【特許文献２】特開平９−２７５３０３号公報（１９９７年１０月２１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記特許文献２に記載のスイッチ回路では、高周波信号が、シャント経路に流れて、アースに漏洩してしまうという問題を解決するには至っていない。理由は、電界効果トランジスタがオン／オフした場合の容量成分変化に伴う位相変化量の違いによる影響や、主伝送線路と電界効果トランジスタの接続長が考慮されていない為である。
【００２１】
また、上記特許文献２に記載のスイッチ回路では、電界効果トランジスタのソース端子に、他端が開放された伝送線路を接続することにより、周波数が高くなることによるスイッチ特性の悪化を抑制している。
【００２２】
しかし、スルーホールやビアホールを用いて接地することにより、例えば、２層プリント配線基板では、１層目から２層目へ、また、４層プリント配線基板では、４層目から２層目へなどと、配線パターンの設計範囲が広がるという利点がある。それゆえ、他端が開放された伝送線路と抵抗とを設ける場合は、スルーホールやビアホールを用いて接地する場合と比べ、基板サイズが大きくなるという問題点を有している。
【００２３】
さらに、上記特許文献２に記載のスイッチ回路においても、電界効果トランジスタのソース端子に抵抗を設けているので、抵抗のインダクタンス成分の影響がないとは言い切れない。
【００２４】
したがって、ミリ波帯の周波数における、電界効果トランジスタでの容量成分や、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分の影響を考慮して高周波信号の通過損失を低減し、電界効果トランジスタにおけるオン状態とオフ状態との両方の特性を改善することにより、十分なオン／オフ比を簡単な構成で確保することが望まれている。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することができるＡＳＫ変調回路および送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明のＡＳＫ変調回路は、上記課題を解決するために、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記主伝送線路と上記高周波回路とが接続される接続点に、先端開放伝送線路を備えることを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、制御信号に基づいて、非線形素子がオフの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子のインピーダンスは、第１の伝送線路によって低インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、低インピーダンス、すなわち略短絡となる。これにより、主伝送線路を伝達する高周波信号の通過量が低くなる。
【００２８】
一方、制御信号に基づいて、非線形素子がオンの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子は低インピーダンスとなる。このため、第１の伝送線路によって高インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、高インピーダンスとなる。
【００２９】
ところが、例えば、ミリ波帯などのように高周波数になるにつれて、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響を受けて、接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【００３０】
これに対し、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路によってインピーダンスが変化する。それゆえ、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することが可能となる。
【００３１】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることが可能となる。すなわち、オン／オフ比を向上させることが可能となる。
【００３２】
したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することが可能となる。また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波回路と先端開放伝送線路とを、主伝送線路上の同じ部分に接続する構成であるため、回路の小型化に有利となる。
【００３３】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記高周波回路は、上記主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置に具備されており、上記主伝送線路と上記複数の位置に具備された高周波回路とが接続される複数の接続点に、先端開放伝送線路をそれぞれ備えることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、制御信号に基づいて、非線形素子がオフの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子のインピーダンスは、第１の伝送線路によって低インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、低インピーダンス、すなわち略短絡となる。これにより、主伝送線路を伝達する高周波信号の通過量が低くなる。
【００３５】
一方、制御信号に基づいて、非線形素子がオンの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子は低インピーダンスとなる。このため、第１の伝送線路によって高インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、高インピーダンスとなる。
【００３６】
ところが、例えば、ミリ波帯などのように高周波数になるにつれて、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響を受けて、接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【００３７】
これに対し、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路によってインピーダンスが変化する。それゆえ、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することが可能となる。
【００３８】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることが可能となる。すなわち、オン／オフ比を向上させることが可能となる。
【００３９】
また、高周波回路および先端開放伝送線路を１セットとしたものが、主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置にそれぞれ具備されていることにより、オン／オフ比をさらに向上することが可能となる。したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比をさらに改善することが可能となる。
【００４０】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記非線形素子は、高周波トランジスタであることが好ましい。これにより、増幅回路などの能動回路との集積化が可能となる。
【００４１】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記第１の伝送線路は、一方の端子が上記主伝送線路上の一点に接続され、他方の端子が上記高周波トランジスタの第１導通端子に接続され、上記高周波トランジスタは、制御端子に上記制御信号が供給され、第２導通端子が接地されていることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、例えば、高周波トランジスタが電界効果トランジスタの場合、制御端子はゲート端子であり、第１導通端子はドレイン端子であり、第２導通端子はソース端子である。また、高周波トランジスタがバイポーラトランジスタの場合、制御端子はベース端子であり、第１導通端子はコレクタ端子であり、第２導通端子はエミッタ端子である。
【００４３】
これにより、高周波トランジスタの制御端子に供給する電圧信号または電流信号などを制御するだけで、接続点から高周波回路側を見たインピーダンスの値を容易に切り替えることが可能となる。
【００４４】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記所定の間隔は、動作周波数の略４分の１波長の長さであることが好ましい。
【００４５】
上記の構成によれば、所定の間隔を動作周波数の略４分の１波長の長さにすることにより、例えば、主伝送線路上の２箇所に高周波回路および先端開放伝送線路がそれぞれ備えられている場合、非線形素子がオフの動作状態で、主伝送線路と高周波回路との接続点が略短絡のとき、一方の接続点から他方の接続点を見たインピーダンスが、高インピーダンスに変換される。このため、高周波信号をより減衰させることが可能となる。
【００４６】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記非線形素子に、上記制御信号を供給する制御信号供給手段を備えることが好ましい。これにより、上記非線形素子に、好適に制御信号を供給することが可能となる。
【００４７】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記高周波トランジスタの制御端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、上記高周波トランジスタの制御端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることが好ましい。
【００４８】
上記の構成によれば、高周波トランジスタの制御端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、高周波トランジスタの制御端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とが備えられていることにより、直流電圧が重畳されたデータ信号が高周波トランジスタの制御端子に供給される。これにより、高周波トランジスタのバイアス点を調節することが可能となり、オン／オフ動作を最適に行うことが可能となる。
【００４９】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記高周波トランジスタの制御端子と、上記データ信号供給手段および上記直流電圧供給手段との間に、抵抗を設けることが好ましい。
【００５０】
上記の構成によれば、抵抗を介して、直流電圧が重畳されたデータ信号が高周波トランジスタの制御端子に供給される。これにより、高周波トランジスタの制御端子から、データ信号供給手段および直流電圧供給手段に、高周波信号が漏れ出すのを抑制することが可能となる。よって、高周波トランジスタがオンの動作状態のときの通過損失を小さくすることが可能となる。
【００５１】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記高周波信号の略４分の１波長の長さを有し、一方の端子が上記高周波トランジスタの制御端子に接続され、他方の端子が容量素子を介して接地された第２の伝送線路と、上記第２の伝送線路の他方の端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、上記第２の伝送線路の他方の端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることが好ましい。
【００５２】
上記の構成によれば、第２の伝送線路が高周波信号の略４分の１波長の長さを有することにより、他方の端子が容量素子を介して接地されているため、高周波トランジスタの制御端子から第２の伝送線路側を見たインピーダンスを、高インピーダンスとすることが可能となる。
【００５３】
これにより、高周波トランジスタの、例えば、ゲート−ソース間容量やゲート−ドレイン容量を介して、ゲート端子から高周波信号が漏れ出すのを低減することが可能となる。よって、高周波トランジスタがオンの動作状態のときの通過損失を小さくすることが可能となる。
【００５４】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記データ信号供給手段は、入力されたデータ信号の直流成分を阻止する阻止手段と、上記阻止手段から出力されたデータ信号の振幅を一定値にする増幅手段と、上記増幅手段から出力されたデータ信号の不要な信号成分を取り除く抽出手段と、上記抽出手段から出力されたデータ信号の振幅を所定の値にする減衰手段とを備えることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、入力されたデータ信号が、配線の損失などによって振幅が所定値からずれた場合であっても、最終的に所定の値の振幅に調整されるので、一定の変調度を確保することが可能となる。これにより、安定した通信状態を確保することが可能となる。
【００５６】
また、本発明の送信装置は、高周波信号をＡＳＫ変調する上記ＡＳＫ変調回路を備え、当該ＡＳＫ変調回路から出力された変調信号を送信する送信装置である。
【００５７】
上記の構成によれば、上記ＡＳＫ変調回路を備えることにより、ミリ波帯域においても、通過損失を低減したＡＳＫ変調を行うことが可能となる。また、上記ＡＳＫ変調回路は簡単な構成であるので、送信装置におけるＡＳＫ変調回路に隣接する構成回路を、ＡＳＫ変調回路と共に集積化する場合であっても、チップ面積の増加を抑制することが可能となる。よって、送信装置を小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【００５８】
以上のように、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記主伝送線路と上記高周波回路とが接続される接続点に、先端開放伝送線路を備える構成である。
【００５９】
それゆえ、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することができる。
【００６０】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることができる。すなわち、オン／オフ比を向上させることができる。
【００６１】
したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することができるという効果を奏する。また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波回路と先端開放伝送線路とを、主伝送線路上の同じ部分に接続する構成であるため、回路の小型化に有利となるという効果を奏する。
【００６２】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記高周波回路は、上記主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置に具備されており、上記主伝送線路と上記複数の位置に具備された高周波回路とが接続される複数の接続点に、先端開放伝送線路をそれぞれ備える構成である。
【００６３】
それゆえ、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することができる。
【００６４】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることができる。すなわち、オン／オフ比を向上させることができる。
【００６５】
また、高周波回路および先端開放伝送線路を１セットとしたものが、主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置にそれぞれ具備されていることにより、オン／オフ比をさらに向上することができる。したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比をさらに改善することができるという効果を奏する。
【００６６】
また、本発明の送信装置は、高周波信号をＡＳＫ変調する上記ＡＳＫ変調回路を備え、当該ＡＳＫ変調回路から出力された変調信号を送信する送信装置である。
【００６７】
それゆえ、上記ＡＳＫ変調回路を備えることにより、ミリ波帯域においても、通過損失を低減したＡＳＫ変調を行うことができるという効果を奏する。また、上記ＡＳＫ変調回路は簡単な構成であるので、送信装置におけるＡＳＫ変調回路に隣接する構成回路を、ＡＳＫ変調回路と共に集積化する場合であっても、チップ面積の増加を抑制することができる。よって、送信装置を小型化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。始めに、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の構成について説明し、その次に、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の動作について説明する。
【００６９】
図１は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の一構成例を示す回路図である。
【００７０】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、入力された高周波信号をＡＳＫ変調して、変調信号を出力する機能を有している。本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、図１に示すように、入力端子１１、出力端子１２、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４、先端開放伝送線路１５、制御信号入力端子２１、および高周波回路２０を備えている。
【００７１】
入力端子１１、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４、出力端子１２は、この順番に直列に接続されている。高周波信号は、入力端子１１に入力され、第１伝送線路１３および第２伝送線路１４を介して、出力端子１２からＡＳＫ変調された変調信号として出力される。ここで、入力端子１１、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４、および出力端子１２により構成される経路を、ＡＳＫ変調回路１０における主伝送経路とする。
【００７２】
先端開放伝送線路１５は、先端開放の伝送線路（オープン・スタブ）であり、その一端が、主伝送経路上における第１伝送線路１３と第２伝送線路１４との間の接続点１６に接続されている。
【００７３】
高周波回路２０は、主伝送線路上の接続点１６と接地との間に設けられており、一方の端子が、第１伝送線路１３と第２伝送線路１４との間の接続点１６に接続され、もう一方の端子が制御信号入力端子２１に接続されている。高周波回路２０は、図１に示すように、抵抗２２、第３伝送線路２３（第１の伝送線路）、高周波トランジスタ２４（非線形素子）、第４伝送線路２５、およびインダクタンス２６を含んでいる。
【００７４】
抵抗２２は、一方の端子が制御信号入力端子２１に接続されており、他方の端子が高周波トランジスタ２４の制御端子に接続されている。抵抗２２は、高周波トランジスタ２４における、例えば、ゲート−ドレイン容量などによって、ゲート端子から高周波信号が漏れ出すのを防止するために設けられている。
【００７５】
第３伝送線路２３は、一方の端子が接続点１６に接続されており、他方の端子が高周波トランジスタ２４の第１導通端子に接続されている。第３伝送線路２３は、高周波トランジスタ２４がオフ状態の時、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンス状態が、低インピーダンス（略短絡）となるよう、その線路長が設定される。
【００７６】
高周波トランジスタ２４は、第２導通端子が、例えば、ビアホールなどを介して接地されている。つまりは、第４伝送線路２５は、高周波トランジスタ２４から接地までの接続長、例えば、ビアホールと高周波トランジスタ２４との接続長を示している。また、インダクタンス２６は、例えば、ビアホールが有するインダクタンス成分を表している。
【００７７】
高周波トランジスタ２４は、制御信号入力端子２１から入力される制御信号に基づいて、オン／オフ動作を行う。高周波トランジスタ２４としては、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）やＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）を用いることができる。高周波トランジスタ２４がＨＥＭＴまたはＭＥＳＦＥＴの場合、制御端子はゲート端子であり、第１導通端子はドレイン端子であり、第２導通端子はソース端子である。また、高周波トランジスタ２４がＨＢＴの場合、制御端子はベース端子であり、第１導通端子はコレクタ端子であり、第２導通端子はエミッタ端子である。
【００７８】
ここで、上記の構成により、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０では、先端開放伝送線路１５と高周波回路２０とが、主伝送経路上の同じ一点（接続点１６）に接続されていることがわかる。
【００７９】
次に、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の動作について説明する。
【００８０】
高周波信号が入力端子１１に入力されると、高周波信号は、基本的に、主伝送線路を伝達する。つまりは、高周波信号は、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４をこの順番に介して、出力端子１２から変調信号として出力される。
【００８１】
このとき、第１伝送線路１３と第２伝送線路１４との間の接続点１６に高周波回路２０が接続されていることにより、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンスの値に応じて、高周波信号は振幅が変調されて、変調信号となっている。
【００８２】
高周波回路２０では、制御信号入力端子２１に入力される制御信号に基づいて、高周波トランジスタ２４のオン／オフの動作状態が切り換わることにより、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンスの値が切り換わる。
【００８３】
例えば、制御信号入力端子２１に、高周波トランジスタ２４をオフ状態に切り替える制御信号（高周波トランジスタ２４に応じて電圧信号や電流信号など）が入力されて、高周波トランジスタ２４がオフ状態に切り換わるとする。この場合、高周波トランジスタ２４の第１導通端子は、高インピーダンスとなり、十分開放に近い状態となる。
【００８４】
これにより、上記高インピーダンスが第３伝送線路２３により低インピーダンスに変換され、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンス状態は、低インピーダンスとなる。このため、入力端子１１から入力された高周波信号は、接続点１６で反射され、出力端子１２に伝達されない。
【００８５】
一方、制御信号入力端子２１に、高周波トランジスタ２４をオン状態に切り替える制御信号が入力されて、高周波トランジスタ２４がオン状態に切り換わるとする。この場合、高周波トランジスタ２４の第１導通端子は低インピーダンスとなり、第３伝送線路２３により高インピーダンスに変換される。このため、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンス状態は、高インピーダンスとなる。
【００８６】
ここで、十分に高インピーダンスとなっていれば、入力端子１１から入力された高周波信号は、損失なく出力端子１２に伝達される。しかし、実際は、第４伝送線路２５およびインダクタンス２６で示したように、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分や、高周波トランジスタ２４での容量成分などの影響を受けて、十分に高インピーダンスとならない。それゆえ、高周波信号の通過損失が大きくなってしまう。
【００８７】
これに対し、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０では、高周波信号の通過損失を低減することが可能となっている。続いて、具体例を挙げて、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０が奏する作用および効果について詳細に説明する。
【００８８】
先ず、図２および３を参照しながら、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０において、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分や、高周波トランジスタ２４での容量成分などの影響が生じている点について説明する。その後、図４〜７を参照しながら、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減している点について説明する。
【００８９】
図２は、ＡＳＫ変調回路１０の構成のうち高周波回路２０を抜き出した図である。なお、図２では、高周波回路２０の特性を見る地点として、接続点１６に接続される端子１１ａを設けている。
【００９０】
図３は、図２に示す高周波回路２０の回路構成において、端子１１ａから見た反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。なお、矢印ＯＦＦおよび矢印ＯＮで示した位置は、動作周波数が６０ＧＨｚでの反射特性を示している。
【００９１】
図３に示す反射特性Ｓ１１を測定する際、高周波回路２０は、基板厚み１００μｍのＧａＡｓ基板上に形成した。また、高周波トランジスタ２４として、ゲート長が０．１５μｍおよびゲート幅が５０μｍで、２フィンガーのＨＥＭＴを用いた。ビアホールと高周波トランジスタ２４との接続長を示す第４伝送線路２５は、線路幅が５０μｍで、長さが１０μｍとした。ビアホールのインダクタンス成分を表すインダクタンス２６は、２８ｐＨとした。
【００９２】
また、第３伝送線路２３は、線路幅が５０μｍで、長さが９０μｍとした。これは、高周波トランジスタ２４のゲート端子に、−１Ｖが印加されオフ状態のとき、端子１１ａから高周波回路２０側を見たインピーダンスが、動作周波数６０ＧＨｚにおいて低インピーダンスとなるようにするため設定した。それゆえ、高周波トランジスタ２４がオフ状態のとき、図３の矢印ＯＦＦに示すように、端子１１ａから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、低インピーダンスとなっている。
【００９３】
一方、第３伝送線路２３の長さを同様に９０μｍとし、高周波トランジスタ２４のゲート端子を０Ｖとして、高周波トランジスタ２４をオン状態にした。ここで、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、図３に示すように、第３伝送線路２３や寄生インダクタンス成分の影響を受けて、実軸上の低インピーダンスの地点から位相が回転していることがわかる。しかし、図３の矢印ＯＮに示すように、回転量が小さく高インピーダンスには変換されていない。それゆえ、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、端子１１ａから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【００９４】
ここで、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、接続点１６に接続される先端開放伝送線路１５を備えている。これにより、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制することが可能となっている。
【００９５】
図４は、図２に示した高周波回路２０に、先端開放伝送線路１５をさらに設けた図である。なお、図４では、高周波回路２０の特性を見る地点として、接続点１６に接続される端子１１ｂを設けている。
【００９６】
図５は、図４に示す先端開放伝送線路１５および高周波回路２０の回路構成において、端子１１ｂから見た反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。なお、矢印ＯＦＦおよび矢印ＯＮで示した位置は、動作周波数が６０ＧＨｚでの反射特性を示している。
【００９７】
図５に示す反射特性Ｓ１１を測定する際、ＧａＡｓ基板、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４、第４伝送線路２５、およびインダクタンス２６のパラメータは、図３に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とした。また、先端開放伝送線路１５は、線路幅が５０μｍで、長さが２００μｍとした。
【００９８】
高周波トランジスタ２４がオフ状態のとき、図５の矢印ＯＦＦに示すように、端子１１ｂから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、先端開放伝送線路１５を設けなかった場合とほぼ同じ、低インピーダンスとなっている。
【００９９】
一方、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、図５の矢印ＯＮに示すように、端子１１ｂから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、実軸上の高インピーダンスに変換されていることがわかる。
【０１００】
続いて、図１に示したＡＳＫ変調回路１０における、高周波トランジスタ２４がオン状態での通過特性Ｓ２１と反射特性Ｓ１１とを示すグラフを、図６に示す。図６では、縦軸が通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１（ｄＢ）を示し、横軸が周波数（ＧＨｚ）を示し、実線が、先端開放伝送線路１５を設ける場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示し、破線が、先端開放伝送線路１５を設けない場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示している。
【０１０１】
図６に示す通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を測定する際、ＧａＡｓ基板、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４、第４伝送線路２５、およびインダクタンス２６のパラメータは、図３に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とし、先端開放伝送線路１５は、図５に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とした。また、第１伝送線路１３および第２伝送線路１４は、線路幅が５０μｍで、長さが１０μｍとした。
【０１０２】
図６を参照すると、通過特性Ｓ２１は、先端開放伝送線路１５を設けない場合よりも先端開放伝送線路１５を設ける場合の方が向上している。また、反射特性Ｓ１１は、先端開放伝送線路１５を設けない場合よりも先端開放伝送線路１５を設ける場合の方が低減している。よって、先端開放伝送線路１５を設けることにより、通過損失が低減し、リターンロスが改善していることが認められる。
【０１０３】
また、図１に示したＡＳＫ変調回路１０における、高周波トランジスタ２４がオフ状態での通過特性Ｓ２１と反射特性Ｓ１１とを示すグラフを、図７に示す。図７では、縦軸が通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１（ｄＢ）を示し、横軸が周波数（ＧＨｚ）を示し、実線が、先端開放伝送線路１５を設ける場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示し、破線が、先端開放伝送線路１５を設けない場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示している。
【０１０４】
図７を参照すると、動作周波数６０ＧＨｚにおいて、通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１共に、先端開放伝送線路１５を設けても設けなくてもほとんど変化しないことが認められる。よって、ＡＳＫ変調回路１０では、高周波トランジスタ２４がオフ状態での通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１に影響を与えずに、先端開放伝送線路１５を設けることによって、高周波トランジスタ２４がオン状態での通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を良好にすることが可能となる。
【０１０５】
以上により、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、高周波信号を伝達する入力端子１１から出力端子１２までの主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４がこの順番に設けられた高周波回路２０を具備し、制御信号に基づいて高周波トランジスタ２４のオン／オフ状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるものであり、上記主伝送線路と高周波回路２０とが接続される接続点１６に、先端開放伝送線路１５を備える構成を有している。
【０１０６】
上記の構成によれば、高周波トランジスタ２４がオフ状態のとき、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスを略短絡（低インピーダンス）とすることにより、主伝送線路を伝達する高周波信号の通過量を小さくする。
【０１０７】
逆に、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスを高インピーダンスとする。
【０１０８】
ところが、例えば、ミリ波帯などのように高周波数になるにつれて、高周波回路２０におけるインダクタンス成分や容量成分の影響を受けて、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【０１０９】
これに対し、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、主伝送線路上の接続点１６に先端開放伝送線路１５を備えることにより、先端開放伝送線路１５によってインピーダンスが変化する。それゆえ、先端開放伝送線路１５と高周波回路２０とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することが可能となる。
【０１１０】
よって、ミリ波帯においても、高周波トランジスタ２４がオン状態のときの高周波信号の通過量と、オフ状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることが可能となる。すなわち、オン／オフ比を向上させることが可能となる。
【０１１１】
したがって、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することが可能となる。また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、高周波回路２０と先端開放伝送線路１５とを、主伝送線路上の同じ部分（接続点１６）に接続する構成であるため、回路の小型化に有利となる。
【０１１２】
また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０では、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスの切り替えを、高周波トランジスタ２４のオン／オフを切り替えることにより実施している。これにより、高周波トランジスタ２４の制御端子に供給する電圧信号または電流信号などを制御するだけで、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスの値を容易に切り替えることが可能となる。
【０１１３】
なお、高周波トランジスタ２４を用いているが、これに限らず、例えば、ダイオードなどを用いてもよい。
【０１１４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１５】
図８は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路３０の一構成例を示す回路図である。
【０１１６】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路３０は、図８に示すように、入力端子１１、出力端子１２、第１伝送線路１３ａおよび１３ｂ、第２伝送線路１４、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂ、制御信号入力端子２１、並びに、高周波回路２０ａおよび２０ｂを備えている。
【０１１７】
入力端子１１、第１伝送線路１３ａ、第２伝送線路１４、第１伝送線路１３ｂ、出力端子１２は、この順番に直列に接続されている。高周波信号は、入力端子１１に入力され、第１伝送線路１３ａ、第２伝送線路１４、および第１伝送線路１３ｂを介して、出力端子１２からＡＳＫ変調された変調信号として出力される。ここで、入力端子１１、第１伝送線路１３ａ、第２伝送線路１４、第１伝送線路１３ｂ、および出力端子１２により構成される経路を、ＡＳＫ変調回路３０における主伝送経路とする。
【０１１８】
また、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１４との間の接続点１６ａに、先端開放伝送線路１５ａおよび高周波回路２０ａが接続され、第２伝送線路１４と第１伝送線路１３ｂとの間の接続点１６ｂに、先端開放伝送線路１５ｂおよび高周波回路２０ｂが接続されている。
【０１１９】
つまりは、ＡＳＫ変調回路３０では、前記実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の第１伝送線路１３、先端開放伝送線路１５、および高周波回路２０を２個ずつ備える構成を有している。なお、制御信号入力端子２１には、高周波回路２０ａおよび２０ｂが、共通に接続されている。
【０１２０】
続いて、ＡＳＫ変調回路３０における、第２伝送線路１４の線路長に対する高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオン／オフ状態での、動作周波数６０ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１を示すグラフを、図９に示す。図９では、縦軸が通過特性Ｓ２１（ｄＢ）を示し、横軸が第２伝送線路１４の線路長（μｍ）を示し、実線が、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設ける場合の通過特性Ｓ２１を示し、破線が、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けない場合の通過特性Ｓ２１を示している。
【０１２１】
図９に示す通過特性Ｓ２１を測定する際、ＡＳＫ変調回路３０は、基板厚み１００μｍのＧａＡｓ基板上に形成した。また、第３伝送線路２３ａおよび２３ｂ、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂ、第４伝送線路２５ａおよび２５ｂ、並びに、インダクタンス２６ａおよび２６ｂのパラメータは、図３に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とし、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂは、図５に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とした。第１伝送線路１３ａおよび１３ｂは、線路幅が５０μｍで、長さが１０μｍとした。
【０１２２】
図９を参照すると、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオン状態のとき、通過特性Ｓ２１は、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けない場合よりも、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設ける場合の方が向上している。よって、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けることにより、通過損失が低減し、リターンロスが改善していることがわかる。
【０１２３】
一方、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオフ状態のとき、通過特性Ｓ２１は、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けてもほとんど変化しないことが認められる。よって、ＡＳＫ変調回路３０では、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオフ状態での通過特性Ｓ２１に影響を与えずに、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けることによって、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオン状態での通過特性Ｓ２１を良好にすることが可能となる。
【０１２４】
また、図９に示すように、第２伝送線路１４の線路長が４００μｍから５００μｍのとき、すなわち、動作周波数の略４分の１波長の長さのとき、オン／オフ比が大きく取れることがわかる。
【０１２５】
これは、第２伝送線路１４の線路長が、動作周波数の略４分の１波長の長さの場合、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオフ状態で、主伝送線路と高周波回路との接続点が略短絡のとき、接続点１６ａから接続点１６ｂを見たインピーダンス、および、接続点１６ｂから接続点１６ａを見たインピーダンスは高インピーダンスに変換される。このため、高周波信号をより減衰させることが可能となるためである。
【０１２６】
また、第２伝送線路１４の線路長が１００μｍから４００μｍのときの、通過特性Ｓ２１の改善効果が大きい。それゆえ、ＡＳＫ変調回路３０は、小型化に有利となる。
【０１２７】
また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路３０では、前記実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の先端開放伝送線路１５および高周波回路２０を２個ずつ備える構成を有していたが、これに限らない。
【０１２８】
つまりは、主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置（接続点１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、・・・）に、先端開放伝送線路１５および高周波回路２０を１セットとしたものを、それぞれ備えてもよい。これにより、オン／オフ比をさらに向上することが可能となる。また、上記所定の間隔は、すなわち第２伝送線路１４の線路長を示しており、上述したように、動作周波数の略４分の１波長の長さが好適である。
【０１２９】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１および２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１および２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
図１０は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路４０の一構成例を示す回路図である。
【０１３１】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路４０は、図１０に示すように、前記実施の形態２のＡＳＫ変調回路３０の構成に加えて、第５伝送線路４１ａおよび４１ｂ（第２の伝送線路）、並びに、キャパシタ４２ａおよび４２ｂ（容量素子）を備えている。
【０１３２】
第５伝送線路４１ａおよび４１ｂは、動作周波数の略４分の１波長の長さを有している。第５伝送線路４１ａは、一方の端子が、高周波トランジスタ２４ａの制御端子に接続され、他方の端子が、抵抗２２ａに接続されると共に、キャパシタ４２ａを介して接地されている。第５伝送線路４１ｂは、一方の端子が、高周波トランジスタ２４ｂの制御端子に接続され、他方の端子が、抵抗２２ｂに接続されると共に、キャパシタ４２ｂを介して接地されている。なお、第５伝送線路４１ａおよび４１ｂの構成および作用効果は同様であるので、以下では、代表して第５伝送線路４１ａについて述べる。
【０１３３】
前記実施の形態２のＡＳＫ変調回路３０は、高周波トランジスタ２４ａの制御端子に、抵抗２２ａを介して制御信号を供給する構成であったのに対し、本実施の形態のＡＳＫ変調回路４０は、高周波トランジスタ２４ａの制御端子に、抵抗２２ａおよび第５伝送線路４１ａを介して制御信号を供給する構成としている。
【０１３４】
上記の構成によれば、第５伝送線路４１ａが、高周波信号の略４分の１波長の長さを有することにより、他方の端子がキャパシタ４２ａを介して接地されている。このため、例えば、半導体基板上では、材質、デザインルールや限られたレイアウト面積のために、高抵抗を形成することが難しい場合であっても、高周波トランジスタ２４ａの制御端子から第５伝送線路４１ａ側を見たインピーダンスを、高インピーダンスにすることが可能となる。
【０１３５】
これにより、高周波トランジスタ２４ａの、例えば、ゲート−ソース間容量やゲート−ドレイン容量を介して、ゲート端子から高周波信号が漏れ出すのを防止することが可能となり、通過損失を低減することが可能となる。
【０１３６】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３７】
図１１は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０の一構成例を示すブロック図である。
【０１３８】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０は、前記実施の形態１〜３のＡＳＫ変調回路１０、３０または４０を用いたＡＳＫ変調部６０に、データ信号を供給する手段をさらに構成している。
【０１３９】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０は、図１１に示すように、データ入力端子５１、データ信号供給回路６１（制御信号供給手段、データ信号供給手段）、直流電圧供給回路６２（制御信号供給手段、直流電圧供給手段、制御信号入力端子２１、入力端子１１、出力端子１２、およびＡＳＫ変調部６０を備えている。
【０１４０】
データ信号供給回路６１は、キャパシタ５２（阻止手段）、振幅制限増幅器５３（増幅手段）、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５４（抽出手段）、減衰器（アッテネータ）５５（減衰手段）、およびキャパシタ５６により構成されている。
【０１４１】
直流電圧供給回路６２は、直流電圧を供給できる構成であればよく、例えば、チョークインダクタ５７と直流電源５８とにより構成される。
【０１４２】
上記の構成によれば、データ入力端子５１によりデータ信号が入力され、キャパシタ５２により直流成分が阻止される。そして、キャパシタ５２を通過したデータ信号は、振幅制限増幅器５３により一定の振幅にされ、ＬＰＦ５４により不要な高周波成分が取り除かれる。その後、ＬＰＦ５４を通過したデータ信号は、減衰器５５により所望の振幅にされ、キャパシタ５６を介して、直流電圧供給回路６２からの直流信号と合成される。このデータ信号が、制御信号となって、制御信号入力端子２１を介して、ＡＳＫ変調部６０に供給される。
【０１４３】
これにより、データ入力端子５１に入力されるデータ信号の振幅が、配線の損失などによって所定値から変動した場合であっても、振幅制限増幅器５３によって変動が吸収される。このため、ＡＳＫ変調部６０の制御信号入力端子２１に、一定振幅のデータ信号が入力される。
【０１４４】
よって、安定した変調度を実現することが可能になるため、安定した通信状態を確保することが可能となる。なお、上記所望の振幅は、安定した変調度を実現するために必要な振幅を設計に応じて決定すればよい。
【０１４５】
また、キャパシタ５６を通過した時点のデータ信号に、直流電圧供給回路６２からの直流信号を重畳することにより、ＡＳＫ変調部６０における高周波トランジスタ２４の動作点（バイアス点）を調節することが可能となる。よって、ＡＳＫ変調回路５０における、オン／オフ比の調整や挿入損失を低減することが可能となる。
【０１４６】
また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０では、データ信号供給回路６１および直流電圧供給回路６２を備える構成としたが、これに限らず、ＡＳＫ変調回路内の制御信号を供給する構成に応じて、好適な構成とすることができる。
【０１４７】
〔実施の形態５〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４８】
図１２は、本実施の形態の送信装置７０の一構成例を示すブロック図である。
【０１４９】
本実施の形態の送信装置７０は、図１２に示すように、発振回路７１、周波数逓倍回路７２、ＡＳＫ変調回路７３、フィルタ回路７４、増幅回路７５、およびアンテナ７６を備えている。
【０１５０】
発振回路７１は、一定の周波数および振幅の信号を出力できる構成であればよく、例えば、ＤＲＯ（Dielectric Resonator Oscillator）などを用いることができる。
【０１５１】
また、ＡＳＫ変調回路７３は、前記実施の形態１〜４のＡＳＫ変調回路１０、３０、４０および５０や、前記実施の形態１〜３のＡＳＫ変調回路１０、３０または４０にデータ信号を供給する手段をさらに構成した回路などを用いる。
【０１５２】
上記の構成によれば、発振回路７１により生成された信号は周波数逓倍回路７２により逓倍され、搬送波信号が生成される。搬送波信号は、ＡＳＫ変調回路７３において入力されたデータ信号によって変調され、フィルタ回路７４により不要な信号が除去される。そして、フィルタ回路７４を通過した変調信号は、増幅回路７５によって増幅され、アンテナ７６により送信される。
【０１５３】
これにより、ＡＳＫ変調回路７３を備えることにより、ミリ波帯域においても、通過損失を低減したＡＳＫ変調を行うことが可能となる。
【０１５４】
また、ＡＳＫ変調回路７３は簡単な構成であるので、送信装置７０におけるＡＳＫ変調回路７３に隣接する構成回路（発振回路７１、周波数逓倍回路７２、およびフィルタ回路７４など）を、ＡＳＫ変調回路と共に集積化する場合であっても、チップ面積の増加を抑制することが可能となる。よって、送信装置７０を小型化することが可能となる。
【０１５５】
また、周波数逓倍回路７２は、発振回路７１から生成された信号を逓倍し、さらに増幅する機能を有していてもよい。
【０１５６】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、スイッチ回路により高周波信号の振幅をデータ信号に基づいて変化させるＡＳＫ変調回路に適用できるが、これに限らず、他の分野にも適用できる。例えば、制御信号を供給することによって、スイッチ回路のオン／オフを切り替えることにより、信号の通過／反射を切り替えるような回路にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明におけるＡＳＫ変調回路の実施の一形態を示す回路図である。
【図２】上記ＡＳＫ変調回路における高周波回路の構成を示す回路図である。
【図３】図２の構成に対応する反射特性を示すスミスチャートである。
【図４】上記ＡＳＫ変調回路における高周波回路および先端開放伝送線路の構成を示す回路図である。
【図５】図４の構成に対応する反射特性を示すスミスチャートである。
【図６】上記ＡＳＫ変調回路における通過特性および反射特性を示すグラフである。
【図７】上記ＡＳＫ変調回路における通過特性および反射特性を示すグラフである。
【図８】本発明におけるＡＳＫ変調回路の他の実施の形態を示す回路図である。
【図９】上記ＡＳＫ変調回路における通過特性を示すグラフである。
【図１０】本発明におけるＡＳＫ変調回路のさらに他の実施の形態を示す回路図である。
【図１１】本発明におけるＡＳＫ変調回路のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【図１２】本発明における送信装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図１３】従来のスイッチ回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０，３０，４０，５０ ＡＳＫ変調回路
１１ 入力端子
１２ 出力端子
１３，１３ａ，１３ｂ 第１伝送線路
１４ 第２伝送線路
１５，１５ａ，１５ｂ 先端開放伝送線路
１６，１６ａ，１６ｂ 接続点
２０，２０ａ，２０ｂ 高周波回路
２１ 制御信号入力端子
２２，２２ａ，２２ｂ 抵抗
２３，２３ａ，２３ｂ 第３伝送線路（第１の伝送線路）
２４，２４ａ，２４ｂ 高周波トランジスタ（非線形素子）
２５，２５ａ，２５ｂ 第４伝送線路
２６，２６ａ，２６ｂ インダクタンス
４１ａ，４１ｂ 第５伝送線路（第２の伝送線路）
４２ａ，４２ｂ キャパシタ（容量素子）
５１ データ入力端子
５２ キャパシタ（阻止手段）
５３ 振幅制限増幅器（増幅手段）
５４ ローパスフィルタ（抽出手段）
５５ 減衰器（減衰手段）
６０ ＡＳＫ変調部（ＡＳＫ変調回路）
６１ データ信号供給回路（制御信号供給手段、データ信号供給手段）
６２ 直流電圧供給回路（制御信号供給手段、直流電圧供給手段）
７０ 送信装置
７３ ＡＳＫ変調回路
Ｓ１１ 反射特性
Ｓ２１ 通過特性
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＳＫ変調回路および送信装置に関し、特に、マイクロ波およびミリ波帯無線通信システムにおいて、データ信号に基づいてスイッチ回路の動作状態を切り替えることにより高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波・ミリ波帯無線通信システムで使用されるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路が知られている。ＡＳＫ変調回路では、高周波信号の伝送経路上の一点とグランドとの間に、ダイオードなどの非線形素子により構成されたスイッチ回路が配置される。これにより、データ信号に基づいてスイッチを開閉することによって、高周波信号の振幅が変調される。
【０００３】
上記構成のＡＳＫ変調回路には、ＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）スイッチ回路を用いることができる。スイッチ回路としては、高周波信号の伝送経路や、この伝送経路とグランドとの間のシャント経路に、電界効果トランジスタやダイオードなどの半導体素子を配置し、これらの経路の半導体素子を開閉することによってスイッチング動作を行う構成がある。
【０００４】
つまりは、従来のスイッチ回路は、スイッチング動作を行うことによって、高周波信号の伝送経路における高周波信号の通過特性を制御している。ゆえに、伝送経路にて高周波信号を通過させるスイッチング動作を行っている場合、高周波信号が伝送経路を損失なく通過することが望まれる。しかし、高周波信号がシャント経路に流れて、アースに漏洩してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に、伝送経路とスイッチング動作を行う半導体素子との間に、上記伝送線路を通過する高周波信号の波長の４分の１の奇数倍の線路長を有する分布定数線路を設けるスイッチ回路が記載されている。
【０００６】
図１３は、従来のスイッチ回路１００の構成を示す回路図である。
【０００７】
従来のスイッチ回路１００は、図１３に示すように、入力端子１０１から出力端子１０２に至る高周波信号の伝送経路上の一点とグランドとの間に、伝送線路１０３、および電界効果トランジスタ１０４を設けた構成としている。
【０００８】
電界効果トランジスタ１０４のゲート端子に、制御信号入力端子１０６から抵抗１０５を介して制御信号を供給し、電界効果トランジスタ１０４をオン／オフ（開／閉）する。伝送線路１０３は、伝送線路を通過する高周波信号の４分の１波長の線路長を有し、低インピーダンスを高インピーダンスに、高インピーダンスを低インピーダンスに変換する。
【０００９】
よって、高周波信号の伝送経路と伝送線路１０３との接続点１０７から伝送線路１０３側を見たインピーダンスは、電界効果トランジスタ１０４がオン状態となって、ドレイン端子が低インピーダンスのとき、高インピーダンスとなる。これにより、高周波信号は、通過損失が抑制されて、入力端子１０１から出力端子１０２に伝達される。
【００１０】
一方、電界効果トランジスタ１０４がオフ状態のときは、ドレイン端子が高インピーダンスとなる。これにより、伝送線路１０３によって低インピーダンスに変換され、接続点１０７から伝送線路１０３側を見たインピーダンスは、低インピーダンスとなる。それゆえ、高周波信号は反射され、出力端子１０２まで伝達されない。
【００１１】
このような従来のスイッチ回路１００を、制御信号としてのデータ信号に基づいて、電界効果トランジスタ１０４のオン／オフを切り替えることにより、ＡＳＫ変調回路を構成することが可能となっていた。
【００１２】
しかし、従来のスイッチ回路１００では、電界効果トランジスタ１０４のソース端子をスルーホールやビアホールを用いて接地すると、周波数が高くなるにしたがって、電界効果トランジスタ１０４での容量成分や、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分の影響が無視できなくなる。
【００１３】
つまりは、上記容量成分やインダクタンス成分によって位相が変化してしまうという問題があった。このため、特に、ミリ波帯においては、電界効果トランジスタ１０４のオン／オフ状態における位相の変化を無視することができなくなり、所望の特性を得ることが難しくなる。
【００１４】
例えば、電界効果トランジスタ１０４がオン状態では、ソース−ドレイン間は低抵抗でほぼ短絡となることが望まれる。ところが、容量成分やインダクタンス成分、グランドまでの接続長（例えば、ソース端子からビアホールまでの接続長や、ビアホールの電気的接続長）によって位相が回転する。これにより、伝送線路１０３によって所望のインピーダンスに変換することができなくなるため、高周波信号の通過損失が大きくなる。
【００１５】
同様に、電界効果トランジスタ１０４がオフ状態でも、容量成分やインダクタンス成分によって位相が回転し、伝送線路１０３によって所望のインピーダンスに変換することができなくなる。このため、高周波信号を十分に減衰させることができなくなる。
【００１６】
特に、ミリ波帯においては、電界効果トランジスタ１０４がオフ状態のときのソース−ドレイン間の寄生容量によって高周波信号が漏れてしまうため、所望のインピーダンスに変換することができない。それゆえ、従来のスイッチ回路１００の構成では、ミリ波帯においては、十分なオフ状態を実現することが難しい。
【００１７】
また、電界効果トランジスタ１０４が、オン状態のときの等価回路はオン抵抗として、また、オフ状態のときの等価回路は、オフ抵抗とソース−ドレイン間の寄生容量との並列接続として考えることができる。
【００１８】
この場合、電界効果トランジスタ１０４のオン状態とオフ状態とでは、位相の回転量が異なることになる。それゆえ、従来のスイッチ回路１００の構成ではオン状態とオフ状態との両方の特性を改善することができない。よって、十分なオン／オフ比を確保することが難しい。
【００１９】
そこで、例えば、特許文献２に、電界効果トランジスタのソース端子に、他端が開放された伝送線路と他端が接地された抵抗とが接続されたスイッチ回路が記載されている。電界効果トランジスタのソース端子は、抵抗を介して直流的に接地されているため、電界効果トランジスタのゲート端子とソース端子との間にバイアス電圧をかけることができる。これにより、上記ソース端子の高周波的な接地に、スルーホールやビアホールを用いずに他端が開放された伝送線路を用いることができるため、周波数が高くなってもスイッチ特性の悪化を抑制することが可能となっている。
【特許文献１】特開平７−２３５８０２号公報（１９９５年９月５日公開）
【特許文献２】特開平９−２７５３０３号公報（１９９７年１０月２１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記特許文献２に記載のスイッチ回路では、高周波信号が、シャント経路に流れて、アースに漏洩してしまうという問題を解決するには至っていない。理由は、電界効果トランジスタがオン／オフした場合の容量成分変化に伴う位相変化量の違いによる影響や、主伝送線路と電界効果トランジスタの接続長が考慮されていない為である。
【００２１】
また、上記特許文献２に記載のスイッチ回路では、電界効果トランジスタのソース端子に、他端が開放された伝送線路を接続することにより、周波数が高くなることによるスイッチ特性の悪化を抑制している。
【００２２】
しかし、スルーホールやビアホールを用いて接地することにより、例えば、２層プリント配線基板では、１層目から２層目へ、また、４層プリント配線基板では、４層目から２層目へなどと、配線パターンの設計範囲が広がるという利点がある。それゆえ、他端が開放された伝送線路と抵抗とを設ける場合は、スルーホールやビアホールを用いて接地する場合と比べ、基板サイズが大きくなるという問題点を有している。
【００２３】
さらに、上記特許文献２に記載のスイッチ回路においても、電界効果トランジスタのソース端子に抵抗を設けているので、抵抗のインダクタンス成分の影響がないとは言い切れない。
【００２４】
したがって、ミリ波帯の周波数における、電界効果トランジスタでの容量成分や、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分の影響を考慮して高周波信号の通過損失を低減し、電界効果トランジスタにおけるオン状態とオフ状態との両方の特性を改善することにより、十分なオン／オフ比を簡単な構成で確保することが望まれている。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することができるＡＳＫ変調回路および送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明のＡＳＫ変調回路は、上記課題を解決するために、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記主伝送線路と上記高周波回路とが接続される接続点に、先端開放伝送線路を備えることを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、制御信号に基づいて、非線形素子がオフの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子のインピーダンスは、第１の伝送線路によって低インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、低インピーダンス、すなわち略短絡となる。これにより、主伝送線路を伝達する高周波信号の通過量が低くなる。
【００２８】
一方、制御信号に基づいて、非線形素子がオンの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子は低インピーダンスとなる。このため、第１の伝送線路によって高インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、高インピーダンスとなる。
【００２９】
ところが、例えば、ミリ波帯などのように高周波数になるにつれて、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響を受けて、接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【００３０】
これに対し、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路によってインピーダンスが変化する。それゆえ、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することが可能となる。
【００３１】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることが可能となる。すなわち、オン／オフ比を向上させることが可能となる。
【００３２】
したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することが可能となる。また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波回路と先端開放伝送線路とを、主伝送線路上の同じ部分に接続する構成であるため、回路の小型化に有利となる。
【００３３】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記高周波回路は、上記主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置に具備されており、上記主伝送線路と上記複数の位置に具備された高周波回路とが接続される複数の接続点に、先端開放伝送線路をそれぞれ備えることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、制御信号に基づいて、非線形素子がオフの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子のインピーダンスは、第１の伝送線路によって低インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、低インピーダンス、すなわち略短絡となる。これにより、主伝送線路を伝達する高周波信号の通過量が低くなる。
【００３５】
一方、制御信号に基づいて、非線形素子がオンの動作状態に切り替えられている場合、非線形素子の第１の伝送線路側の端子は低インピーダンスとなる。このため、第１の伝送線路によって高インピーダンスに変換され、主伝送線路上の接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、高インピーダンスとなる。
【００３６】
ところが、例えば、ミリ波帯などのように高周波数になるにつれて、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響を受けて、接続点から高周波回路側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【００３７】
これに対し、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路によってインピーダンスが変化する。それゆえ、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することが可能となる。
【００３８】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることが可能となる。すなわち、オン／オフ比を向上させることが可能となる。
【００３９】
また、高周波回路および先端開放伝送線路を１セットとしたものが、主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置にそれぞれ具備されていることにより、オン／オフ比をさらに向上することが可能となる。したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比をさらに改善することが可能となる。
【００４０】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記非線形素子は、高周波トランジスタであることが好ましい。これにより、増幅回路などの能動回路との集積化が可能となる。
【００４１】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記第１の伝送線路は、一方の端子が上記主伝送線路上の一点に接続され、他方の端子が上記高周波トランジスタの第１導通端子に接続され、上記高周波トランジスタは、制御端子に上記制御信号が供給され、第２導通端子が接地されていることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、例えば、高周波トランジスタが電界効果トランジスタの場合、制御端子はゲート端子であり、第１導通端子はドレイン端子であり、第２導通端子はソース端子である。また、高周波トランジスタがバイポーラトランジスタの場合、制御端子はベース端子であり、第１導通端子はコレクタ端子であり、第２導通端子はエミッタ端子である。
【００４３】
これにより、高周波トランジスタの制御端子に供給する電圧信号または電流信号などを制御するだけで、接続点から高周波回路側を見たインピーダンスの値を容易に切り替えることが可能となる。
【００４４】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記所定の間隔は、動作周波数の略４分の１波長の長さであることが好ましい。
【００４５】
上記の構成によれば、所定の間隔を動作周波数の略４分の１波長の長さにすることにより、例えば、主伝送線路上の２箇所に高周波回路および先端開放伝送線路がそれぞれ備えられている場合、非線形素子がオフの動作状態で、主伝送線路と高周波回路との接続点が略短絡のとき、一方の接続点から他方の接続点を見たインピーダンスが、高インピーダンスに変換される。このため、高周波信号をより減衰させることが可能となる。
【００４６】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記非線形素子に、上記制御信号を供給する制御信号供給手段を備えることが好ましい。これにより、上記非線形素子に、好適に制御信号を供給することが可能となる。
【００４７】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記高周波トランジスタの制御端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、上記高周波トランジスタの制御端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることが好ましい。
【００４８】
上記の構成によれば、高周波トランジスタの制御端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、高周波トランジスタの制御端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とが備えられていることにより、直流電圧が重畳されたデータ信号が高周波トランジスタの制御端子に供給される。これにより、高周波トランジスタのバイアス点を調節することが可能となり、オン／オフ動作を最適に行うことが可能となる。
【００４９】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記高周波トランジスタの制御端子と、上記データ信号供給手段および上記直流電圧供給手段との間に、抵抗を設けることが好ましい。
【００５０】
上記の構成によれば、抵抗を介して、直流電圧が重畳されたデータ信号が高周波トランジスタの制御端子に供給される。これにより、高周波トランジスタの制御端子から、データ信号供給手段および直流電圧供給手段に、高周波信号が漏れ出すのを抑制することが可能となる。よって、高周波トランジスタがオンの動作状態のときの通過損失を小さくすることが可能となる。
【００５１】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記高周波信号の略４分の１波長の長さを有し、一方の端子が上記高周波トランジスタの制御端子に接続され、他方の端子が容量素子を介して接地された第２の伝送線路と、上記第２の伝送線路の他方の端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、上記第２の伝送線路の他方の端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることが好ましい。
【００５２】
上記の構成によれば、第２の伝送線路が高周波信号の略４分の１波長の長さを有することにより、他方の端子が容量素子を介して接地されているため、高周波トランジスタの制御端子から第２の伝送線路側を見たインピーダンスを、高インピーダンスとすることが可能となる。
【００５３】
これにより、高周波トランジスタの、例えば、ゲート−ソース間容量やゲート−ドレイン容量を介して、ゲート端子から高周波信号が漏れ出すのを低減することが可能となる。よって、高周波トランジスタがオンの動作状態のときの通過損失を小さくすることが可能となる。
【００５４】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、上記データ信号供給手段は、入力されたデータ信号の直流成分を阻止する阻止手段と、上記阻止手段から出力されたデータ信号の振幅を一定値にする増幅手段と、上記増幅手段から出力されたデータ信号の不要な信号成分を取り除く抽出手段と、上記抽出手段から出力されたデータ信号の振幅を所定の値にする減衰手段とを備えることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、入力されたデータ信号が、配線の損失などによって振幅が所定値からずれた場合であっても、最終的に所定の値の振幅に調整されるので、一定の変調度を確保することが可能となる。これにより、安定した通信状態を確保することが可能となる。
【００５６】
また、本発明の送信装置は、高周波信号をＡＳＫ変調する上記ＡＳＫ変調回路を備え、当該ＡＳＫ変調回路から出力された変調信号を送信する送信装置である。
【００５７】
上記の構成によれば、上記ＡＳＫ変調回路を備えることにより、ミリ波帯域においても、通過損失を低減したＡＳＫ変調を行うことが可能となる。また、上記ＡＳＫ変調回路は簡単な構成であるので、送信装置におけるＡＳＫ変調回路に隣接する構成回路を、ＡＳＫ変調回路と共に集積化する場合であっても、チップ面積の増加を抑制することが可能となる。よって、送信装置を小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【００５８】
以上のように、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記主伝送線路と上記高周波回路とが接続される接続点に、先端開放伝送線路を備える構成である。
【００５９】
それゆえ、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することができる。
【００６０】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることができる。すなわち、オン／オフ比を向上させることができる。
【００６１】
したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することができるという効果を奏する。また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波回路と先端開放伝送線路とを、主伝送線路上の同じ部分に接続する構成であるため、回路の小型化に有利となるという効果を奏する。
【００６２】
また、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、上記高周波回路は、上記主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置に具備されており、上記主伝送線路と上記複数の位置に具備された高周波回路とが接続される複数の接続点に、先端開放伝送線路をそれぞれ備える構成である。
【００６３】
それゆえ、主伝送線路上の接続点に先端開放伝送線路が備えられていることにより、先端開放伝送線路と高周波回路とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、高周波回路部分のインダクタンス成分や容量成分の影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することができる。
【００６４】
よって、ミリ波帯においても、非線形素子がオンの動作状態のときの高周波信号の通過量と、非線形素子がオフの動作状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることができる。すなわち、オン／オフ比を向上させることができる。
【００６５】
また、高周波回路および先端開放伝送線路を１セットとしたものが、主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置にそれぞれ具備されていることにより、オン／オフ比をさらに向上することができる。したがって、本発明のＡＳＫ変調回路は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比をさらに改善することができるという効果を奏する。
【００６６】
また、本発明の送信装置は、高周波信号をＡＳＫ変調する上記ＡＳＫ変調回路を備え、当該ＡＳＫ変調回路から出力された変調信号を送信する送信装置である。
【００６７】
それゆえ、上記ＡＳＫ変調回路を備えることにより、ミリ波帯域においても、通過損失を低減したＡＳＫ変調を行うことができるという効果を奏する。また、上記ＡＳＫ変調回路は簡単な構成であるので、送信装置におけるＡＳＫ変調回路に隣接する構成回路を、ＡＳＫ変調回路と共に集積化する場合であっても、チップ面積の増加を抑制することができる。よって、送信装置を小型化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。始めに、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の構成について説明し、その次に、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の動作について説明する。
【００６９】
図１は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の一構成例を示す回路図である。
【００７０】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、入力された高周波信号をＡＳＫ変調して、変調信号を出力する機能を有している。本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、図１に示すように、入力端子１１、出力端子１２、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４、先端開放伝送線路１５、制御信号入力端子２１、および高周波回路２０を備えている。
【００７１】
入力端子１１、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４、出力端子１２は、この順番に直列に接続されている。高周波信号は、入力端子１１に入力され、第１伝送線路１３および第２伝送線路１４を介して、出力端子１２からＡＳＫ変調された変調信号として出力される。ここで、入力端子１１、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４、および出力端子１２により構成される経路を、ＡＳＫ変調回路１０における主伝送経路とする。
【００７２】
先端開放伝送線路１５は、先端開放の伝送線路（オープン・スタブ）であり、その一端が、主伝送経路上における第１伝送線路１３と第２伝送線路１４との間の接続点１６に接続されている。
【００７３】
高周波回路２０は、主伝送線路上の接続点１６と接地との間に設けられており、一方の端子が、第１伝送線路１３と第２伝送線路１４との間の接続点１６に接続され、もう一方の端子が制御信号入力端子２１に接続されている。高周波回路２０は、図１に示すように、抵抗２２、第３伝送線路２３（第１の伝送線路）、高周波トランジスタ２４（非線形素子）、第４伝送線路２５、およびインダクタンス２６を含んでいる。
【００７４】
抵抗２２は、一方の端子が制御信号入力端子２１に接続されており、他方の端子が高周波トランジスタ２４の制御端子に接続されている。抵抗２２は、高周波トランジスタ２４における、例えば、ゲート−ドレイン容量などによって、ゲート端子から高周波信号が漏れ出すのを防止するために設けられている。
【００７５】
第３伝送線路２３は、一方の端子が接続点１６に接続されており、他方の端子が高周波トランジスタ２４の第１導通端子に接続されている。第３伝送線路２３は、高周波トランジスタ２４がオフ状態の時、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンス状態が、低インピーダンス（略短絡）となるよう、その線路長が設定される。
【００７６】
高周波トランジスタ２４は、第２導通端子が、例えば、ビアホールなどを介して接地されている。つまりは、第４伝送線路２５は、高周波トランジスタ２４から接地までの接続長、例えば、ビアホールと高周波トランジスタ２４との接続長を示している。また、インダクタンス２６は、例えば、ビアホールが有するインダクタンス成分を表している。
【００７７】
高周波トランジスタ２４は、制御信号入力端子２１から入力される制御信号に基づいて、オン／オフ動作を行う。高周波トランジスタ２４としては、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）やＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）を用いることができる。高周波トランジスタ２４がＨＥＭＴまたはＭＥＳＦＥＴの場合、制御端子はゲート端子であり、第１導通端子はドレイン端子であり、第２導通端子はソース端子である。また、高周波トランジスタ２４がＨＢＴの場合、制御端子はベース端子であり、第１導通端子はコレクタ端子であり、第２導通端子はエミッタ端子である。
【００７８】
ここで、上記の構成により、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０では、先端開放伝送線路１５と高周波回路２０とが、主伝送経路上の同じ一点（接続点１６）に接続されていることがわかる。
【００７９】
次に、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の動作について説明する。
【００８０】
高周波信号が入力端子１１に入力されると、高周波信号は、基本的に、主伝送線路を伝達する。つまりは、高周波信号は、第１伝送線路１３、第２伝送線路１４をこの順番に介して、出力端子１２から変調信号として出力される。
【００８１】
このとき、第１伝送線路１３と第２伝送線路１４との間の接続点１６に高周波回路２０が接続されていることにより、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンスの値に応じて、高周波信号は振幅が変調されて、変調信号となっている。
【００８２】
高周波回路２０では、制御信号入力端子２１に入力される制御信号に基づいて、高周波トランジスタ２４のオン／オフの動作状態が切り換わることにより、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンスの値が切り換わる。
【００８３】
例えば、制御信号入力端子２１に、高周波トランジスタ２４をオフ状態に切り替える制御信号（高周波トランジスタ２４に応じて電圧信号や電流信号など）が入力されて、高周波トランジスタ２４がオフ状態に切り換わるとする。この場合、高周波トランジスタ２４の第１導通端子は、高インピーダンスとなり、十分開放に近い状態となる。
【００８４】
これにより、上記高インピーダンスが第３伝送線路２３により低インピーダンスに変換され、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンス状態は、低インピーダンスとなる。このため、入力端子１１から入力された高周波信号は、接続点１６で反射され、出力端子１２に伝達されない。
【００８５】
一方、制御信号入力端子２１に、高周波トランジスタ２４をオン状態に切り替える制御信号が入力されて、高周波トランジスタ２４がオン状態に切り換わるとする。この場合、高周波トランジスタ２４の第１導通端子は低インピーダンスとなり、第３伝送線路２３により高インピーダンスに変換される。このため、接続点１６から高周波回路２０側を見たときのインピーダンス状態は、高インピーダンスとなる。
【００８６】
ここで、十分に高インピーダンスとなっていれば、入力端子１１から入力された高周波信号は、損失なく出力端子１２に伝達される。しかし、実際は、第４伝送線路２５およびインダクタンス２６で示したように、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分や、高周波トランジスタ２４での容量成分などの影響を受けて、十分に高インピーダンスとならない。それゆえ、高周波信号の通過損失が大きくなってしまう。
【００８７】
これに対し、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０では、高周波信号の通過損失を低減することが可能となっている。続いて、具体例を挙げて、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０が奏する作用および効果について詳細に説明する。
【００８８】
先ず、図２および３を参照しながら、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０において、スルーホールやビアホール部分のインダクタンス成分や、高周波トランジスタ２４での容量成分などの影響が生じている点について説明する。その後、図４〜７を参照しながら、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減している点について説明する。
【００８９】
図２は、ＡＳＫ変調回路１０の構成のうち高周波回路２０を抜き出した図である。なお、図２では、高周波回路２０の特性を見る地点として、接続点１６に接続される端子１１ａを設けている。
【００９０】
図３は、図２に示す高周波回路２０の回路構成において、端子１１ａから見た反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。なお、矢印ＯＦＦおよび矢印ＯＮで示した位置は、動作周波数が６０ＧＨｚでの反射特性を示している。
【００９１】
図３に示す反射特性Ｓ１１を測定する際、高周波回路２０は、基板厚み１００μｍのＧａＡｓ基板上に形成した。また、高周波トランジスタ２４として、ゲート長が０．１５μｍおよびゲート幅が５０μｍで、２フィンガーのＨＥＭＴを用いた。ビアホールと高周波トランジスタ２４との接続長を示す第４伝送線路２５は、線路幅が５０μｍで、長さが１０μｍとした。ビアホールのインダクタンス成分を表すインダクタンス２６は、２８ｐＨとした。
【００９２】
また、第３伝送線路２３は、線路幅が５０μｍで、長さが９０μｍとした。これは、高周波トランジスタ２４のゲート端子に、−１Ｖが印加されオフ状態のとき、端子１１ａから高周波回路２０側を見たインピーダンスが、動作周波数６０ＧＨｚにおいて低インピーダンスとなるようにするため設定した。それゆえ、高周波トランジスタ２４がオフ状態のとき、図３の矢印ＯＦＦに示すように、端子１１ａから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、低インピーダンスとなっている。
【００９３】
一方、第３伝送線路２３の長さを同様に９０μｍとし、高周波トランジスタ２４のゲート端子を０Ｖとして、高周波トランジスタ２４をオン状態にした。ここで、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、図３に示すように、第３伝送線路２３や寄生インダクタンス成分の影響を受けて、実軸上の低インピーダンスの地点から位相が回転していることがわかる。しかし、図３の矢印ＯＮに示すように、回転量が小さく高インピーダンスには変換されていない。それゆえ、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、端子１１ａから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【００９４】
ここで、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、接続点１６に接続される先端開放伝送線路１５を備えている。これにより、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制することが可能となっている。
【００９５】
図４は、図２に示した高周波回路２０に、先端開放伝送線路１５をさらに設けた図である。なお、図４では、高周波回路２０の特性を見る地点として、接続点１６に接続される端子１１ｂを設けている。
【００９６】
図５は、図４に示す先端開放伝送線路１５および高周波回路２０の回路構成において、端子１１ｂから見た反射特性Ｓ１１を示すスミスチャートである。なお、矢印ＯＦＦおよび矢印ＯＮで示した位置は、動作周波数が６０ＧＨｚでの反射特性を示している。
【００９７】
図５に示す反射特性Ｓ１１を測定する際、ＧａＡｓ基板、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４、第４伝送線路２５、およびインダクタンス２６のパラメータは、図３に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とした。また、先端開放伝送線路１５は、線路幅が５０μｍで、長さが２００μｍとした。
【００９８】
高周波トランジスタ２４がオフ状態のとき、図５の矢印ＯＦＦに示すように、端子１１ｂから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、先端開放伝送線路１５を設けなかった場合とほぼ同じ、低インピーダンスとなっている。
【００９９】
一方、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、図５の矢印ＯＮに示すように、端子１１ｂから高周波回路２０側を見たインピーダンスは、実軸上の高インピーダンスに変換されていることがわかる。
【０１００】
続いて、図１に示したＡＳＫ変調回路１０における、高周波トランジスタ２４がオン状態での通過特性Ｓ２１と反射特性Ｓ１１とを示すグラフを、図６に示す。図６では、縦軸が通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１（ｄＢ）を示し、横軸が周波数（ＧＨｚ）を示し、実線が、先端開放伝送線路１５を設ける場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示し、破線が、先端開放伝送線路１５を設けない場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示している。
【０１０１】
図６に示す通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を測定する際、ＧａＡｓ基板、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４、第４伝送線路２５、およびインダクタンス２６のパラメータは、図３に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とし、先端開放伝送線路１５は、図５に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とした。また、第１伝送線路１３および第２伝送線路１４は、線路幅が５０μｍで、長さが１０μｍとした。
【０１０２】
図６を参照すると、通過特性Ｓ２１は、先端開放伝送線路１５を設けない場合よりも先端開放伝送線路１５を設ける場合の方が向上している。また、反射特性Ｓ１１は、先端開放伝送線路１５を設けない場合よりも先端開放伝送線路１５を設ける場合の方が低減している。よって、先端開放伝送線路１５を設けることにより、通過損失が低減し、リターンロスが改善していることが認められる。
【０１０３】
また、図１に示したＡＳＫ変調回路１０における、高周波トランジスタ２４がオフ状態での通過特性Ｓ２１と反射特性Ｓ１１とを示すグラフを、図７に示す。図７では、縦軸が通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１（ｄＢ）を示し、横軸が周波数（ＧＨｚ）を示し、実線が、先端開放伝送線路１５を設ける場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示し、破線が、先端開放伝送線路１５を設けない場合の通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を示している。
【０１０４】
図７を参照すると、動作周波数６０ＧＨｚにおいて、通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１共に、先端開放伝送線路１５を設けても設けなくてもほとんど変化しないことが認められる。よって、ＡＳＫ変調回路１０では、高周波トランジスタ２４がオフ状態での通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１に影響を与えずに、先端開放伝送線路１５を設けることによって、高周波トランジスタ２４がオン状態での通過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を良好にすることが可能となる。
【０１０５】
以上により、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、高周波信号を伝達する入力端子１１から出力端子１２までの主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第３伝送線路２３、高周波トランジスタ２４がこの順番に設けられた高周波回路２０を具備し、制御信号に基づいて高周波トランジスタ２４のオン／オフ状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるものであり、上記主伝送線路と高周波回路２０とが接続される接続点１６に、先端開放伝送線路１５を備える構成を有している。
【０１０６】
上記の構成によれば、高周波トランジスタ２４がオフ状態のとき、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスを略短絡（低インピーダンス）とすることにより、主伝送線路を伝達する高周波信号の通過量を小さくする。
【０１０７】
逆に、高周波トランジスタ２４がオン状態のとき、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスを高インピーダンスとする。
【０１０８】
ところが、例えば、ミリ波帯などのように高周波数になるにつれて、高周波回路２０におけるインダクタンス成分や容量成分の影響を受けて、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスは、十分に高インピーダンスとならない。
【０１０９】
これに対し、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、主伝送線路上の接続点１６に先端開放伝送線路１５を備えることにより、先端開放伝送線路１５によってインピーダンスが変化する。それゆえ、先端開放伝送線路１５と高周波回路２０とからなる合成インピーダンスを高インピーダンスとすることが可能となる。よって、上記影響によるインピーダンスの低下を抑制し、高周波信号の通過損失を低減することが可能となる。
【０１１０】
よって、ミリ波帯においても、高周波トランジスタ２４がオン状態のときの高周波信号の通過量と、オフ状態のときの高周波信号の通過量との差を大きくすることが可能となる。すなわち、オン／オフ比を向上させることが可能となる。
【０１１１】
したがって、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、高周波信号の通過損失を低減し、オン／オフ比を改善することが可能となる。また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０は、高周波回路２０と先端開放伝送線路１５とを、主伝送線路上の同じ部分（接続点１６）に接続する構成であるため、回路の小型化に有利となる。
【０１１２】
また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路１０では、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスの切り替えを、高周波トランジスタ２４のオン／オフを切り替えることにより実施している。これにより、高周波トランジスタ２４の制御端子に供給する電圧信号または電流信号などを制御するだけで、接続点１６から高周波回路２０側を見たインピーダンスの値を容易に切り替えることが可能となる。
【０１１３】
なお、高周波トランジスタ２４を用いているが、これに限らず、例えば、ダイオードなどを用いてもよい。
【０１１４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１５】
図８は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路３０の一構成例を示す回路図である。
【０１１６】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路３０は、図８に示すように、入力端子１１、出力端子１２、第１伝送線路１３ａおよび１３ｂ、第２伝送線路１４、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂ、制御信号入力端子２１、並びに、高周波回路２０ａおよび２０ｂを備えている。
【０１１７】
入力端子１１、第１伝送線路１３ａ、第２伝送線路１４、第１伝送線路１３ｂ、出力端子１２は、この順番に直列に接続されている。高周波信号は、入力端子１１に入力され、第１伝送線路１３ａ、第２伝送線路１４、および第１伝送線路１３ｂを介して、出力端子１２からＡＳＫ変調された変調信号として出力される。ここで、入力端子１１、第１伝送線路１３ａ、第２伝送線路１４、第１伝送線路１３ｂ、および出力端子１２により構成される経路を、ＡＳＫ変調回路３０における主伝送経路とする。
【０１１８】
また、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１４との間の接続点１６ａに、先端開放伝送線路１５ａおよび高周波回路２０ａが接続され、第２伝送線路１４と第１伝送線路１３ｂとの間の接続点１６ｂに、先端開放伝送線路１５ｂおよび高周波回路２０ｂが接続されている。
【０１１９】
つまりは、ＡＳＫ変調回路３０では、前記実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の第１伝送線路１３、先端開放伝送線路１５、および高周波回路２０を２個ずつ備える構成を有している。なお、制御信号入力端子２１には、高周波回路２０ａおよび２０ｂが、共通に接続されている。
【０１２０】
続いて、ＡＳＫ変調回路３０における、第２伝送線路１４の線路長に対する高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオン／オフ状態での、動作周波数６０ＧＨｚにおける通過特性Ｓ２１を示すグラフを、図９に示す。図９では、縦軸が通過特性Ｓ２１（ｄＢ）を示し、横軸が第２伝送線路１４の線路長（μｍ）を示し、実線が、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設ける場合の通過特性Ｓ２１を示し、破線が、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けない場合の通過特性Ｓ２１を示している。
【０１２１】
図９に示す通過特性Ｓ２１を測定する際、ＡＳＫ変調回路３０は、基板厚み１００μｍのＧａＡｓ基板上に形成した。また、第３伝送線路２３ａおよび２３ｂ、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂ、第４伝送線路２５ａおよび２５ｂ、並びに、インダクタンス２６ａおよび２６ｂのパラメータは、図３に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とし、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂは、図５に示す反射特性Ｓ１１を測定したときと同様とした。第１伝送線路１３ａおよび１３ｂは、線路幅が５０μｍで、長さが１０μｍとした。
【０１２２】
図９を参照すると、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオン状態のとき、通過特性Ｓ２１は、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けない場合よりも、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設ける場合の方が向上している。よって、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けることにより、通過損失が低減し、リターンロスが改善していることがわかる。
【０１２３】
一方、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオフ状態のとき、通過特性Ｓ２１は、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けてもほとんど変化しないことが認められる。よって、ＡＳＫ変調回路３０では、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオフ状態での通過特性Ｓ２１に影響を与えずに、先端開放伝送線路１５ａおよび１５ｂを設けることによって、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオン状態での通過特性Ｓ２１を良好にすることが可能となる。
【０１２４】
また、図９に示すように、第２伝送線路１４の線路長が４００μｍから５００μｍのとき、すなわち、動作周波数の略４分の１波長の長さのとき、オン／オフ比が大きく取れることがわかる。
【０１２５】
これは、第２伝送線路１４の線路長が、動作周波数の略４分の１波長の長さの場合、高周波トランジスタ２４ａおよび２４ｂがオフ状態で、主伝送線路と高周波回路との接続点が略短絡のとき、接続点１６ａから接続点１６ｂを見たインピーダンス、および、接続点１６ｂから接続点１６ａを見たインピーダンスは高インピーダンスに変換される。このため、高周波信号をより減衰させることが可能となるためである。
【０１２６】
また、第２伝送線路１４の線路長が１００μｍから４００μｍのときの、通過特性Ｓ２１の改善効果が大きい。それゆえ、ＡＳＫ変調回路３０は、小型化に有利となる。
【０１２７】
また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路３０では、前記実施の形態のＡＳＫ変調回路１０の先端開放伝送線路１５および高周波回路２０を２個ずつ備える構成を有していたが、これに限らない。
【０１２８】
つまりは、主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置（接続点１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、・・・）に、先端開放伝送線路１５および高周波回路２０を１セットとしたものを、それぞれ備えてもよい。これにより、オン／オフ比をさらに向上することが可能となる。また、上記所定の間隔は、すなわち第２伝送線路１４の線路長を示しており、上述したように、動作周波数の略４分の１波長の長さが好適である。
【０１２９】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１および２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１および２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
図１０は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路４０の一構成例を示す回路図である。
【０１３１】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路４０は、図１０に示すように、前記実施の形態２のＡＳＫ変調回路３０の構成に加えて、第５伝送線路４１ａおよび４１ｂ（第２の伝送線路）、並びに、キャパシタ４２ａおよび４２ｂ（容量素子）を備えている。
【０１３２】
第５伝送線路４１ａおよび４１ｂは、動作周波数の略４分の１波長の長さを有している。第５伝送線路４１ａは、一方の端子が、高周波トランジスタ２４ａの制御端子に接続され、他方の端子が、抵抗２２ａに接続されると共に、キャパシタ４２ａを介して接地されている。第５伝送線路４１ｂは、一方の端子が、高周波トランジスタ２４ｂの制御端子に接続され、他方の端子が、抵抗２２ｂに接続されると共に、キャパシタ４２ｂを介して接地されている。なお、第５伝送線路４１ａおよび４１ｂの構成および作用効果は同様であるので、以下では、代表して第５伝送線路４１ａについて述べる。
【０１３３】
前記実施の形態２のＡＳＫ変調回路３０は、高周波トランジスタ２４ａの制御端子に、抵抗２２ａを介して制御信号を供給する構成であったのに対し、本実施の形態のＡＳＫ変調回路４０は、高周波トランジスタ２４ａの制御端子に、抵抗２２ａおよび第５伝送線路４１ａを介して制御信号を供給する構成としている。
【０１３４】
上記の構成によれば、第５伝送線路４１ａが、高周波信号の略４分の１波長の長さを有することにより、他方の端子がキャパシタ４２ａを介して接地されている。このため、例えば、半導体基板上では、材質、デザインルールや限られたレイアウト面積のために、高抵抗を形成することが難しい場合であっても、高周波トランジスタ２４ａの制御端子から第５伝送線路４１ａ側を見たインピーダンスを、高インピーダンスにすることが可能となる。
【０１３５】
これにより、高周波トランジスタ２４ａの、例えば、ゲート−ソース間容量やゲート−ドレイン容量を介して、ゲート端子から高周波信号が漏れ出すのを防止することが可能となり、通過損失を低減することが可能となる。
【０１３６】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３７】
図１１は、本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０の一構成例を示すブロック図である。
【０１３８】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０は、前記実施の形態１〜３のＡＳＫ変調回路１０、３０または４０を用いたＡＳＫ変調部６０に、データ信号を供給する手段をさらに構成している。
【０１３９】
本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０は、図１１に示すように、データ入力端子５１、データ信号供給回路６１（制御信号供給手段、データ信号供給手段）、直流電圧供給回路６２（制御信号供給手段、直流電圧供給手段、制御信号入力端子２１、入力端子１１、出力端子１２、およびＡＳＫ変調部６０を備えている。
【０１４０】
データ信号供給回路６１は、キャパシタ５２（阻止手段）、振幅制限増幅器５３（増幅手段）、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５４（抽出手段）、減衰器（アッテネータ）５５（減衰手段）、およびキャパシタ５６により構成されている。
【０１４１】
直流電圧供給回路６２は、直流電圧を供給できる構成であればよく、例えば、チョークインダクタ５７と直流電源５８とにより構成される。
【０１４２】
上記の構成によれば、データ入力端子５１によりデータ信号が入力され、キャパシタ５２により直流成分が阻止される。そして、キャパシタ５２を通過したデータ信号は、振幅制限増幅器５３により一定の振幅にされ、ＬＰＦ５４により不要な高周波成分が取り除かれる。その後、ＬＰＦ５４を通過したデータ信号は、減衰器５５により所望の振幅にされ、キャパシタ５６を介して、直流電圧供給回路６２からの直流信号と合成される。このデータ信号が、制御信号となって、制御信号入力端子２１を介して、ＡＳＫ変調部６０に供給される。
【０１４３】
これにより、データ入力端子５１に入力されるデータ信号の振幅が、配線の損失などによって所定値から変動した場合であっても、振幅制限増幅器５３によって変動が吸収される。このため、ＡＳＫ変調部６０の制御信号入力端子２１に、一定振幅のデータ信号が入力される。
【０１４４】
よって、安定した変調度を実現することが可能になるため、安定した通信状態を確保することが可能となる。なお、上記所望の振幅は、安定した変調度を実現するために必要な振幅を設計に応じて決定すればよい。
【０１４５】
また、キャパシタ５６を通過した時点のデータ信号に、直流電圧供給回路６２からの直流信号を重畳することにより、ＡＳＫ変調部６０における高周波トランジスタ２４の動作点（バイアス点）を調節することが可能となる。よって、ＡＳＫ変調回路５０における、オン／オフ比の調整や挿入損失を低減することが可能となる。
【０１４６】
また、本実施の形態のＡＳＫ変調回路５０では、データ信号供給回路６１および直流電圧供給回路６２を備える構成としたが、これに限らず、ＡＳＫ変調回路内の制御信号を供給する構成に応じて、好適な構成とすることができる。
【０１４７】
〔実施の形態５〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４８】
図１２は、本実施の形態の送信装置７０の一構成例を示すブロック図である。
【０１４９】
本実施の形態の送信装置７０は、図１２に示すように、発振回路７１、周波数逓倍回路７２、ＡＳＫ変調回路７３、フィルタ回路７４、増幅回路７５、およびアンテナ７６を備えている。
【０１５０】
発振回路７１は、一定の周波数および振幅の信号を出力できる構成であればよく、例えば、ＤＲＯ（Dielectric Resonator Oscillator）などを用いることができる。
【０１５１】
また、ＡＳＫ変調回路７３は、前記実施の形態１〜４のＡＳＫ変調回路１０、３０、４０および５０や、前記実施の形態１〜３のＡＳＫ変調回路１０、３０または４０にデータ信号を供給する手段をさらに構成した回路などを用いる。
【０１５２】
上記の構成によれば、発振回路７１により生成された信号は周波数逓倍回路７２により逓倍され、搬送波信号が生成される。搬送波信号は、ＡＳＫ変調回路７３において入力されたデータ信号によって変調され、フィルタ回路７４により不要な信号が除去される。そして、フィルタ回路７４を通過した変調信号は、増幅回路７５によって増幅され、アンテナ７６により送信される。
【０１５３】
これにより、ＡＳＫ変調回路７３を備えることにより、ミリ波帯域においても、通過損失を低減したＡＳＫ変調を行うことが可能となる。
【０１５４】
また、ＡＳＫ変調回路７３は簡単な構成であるので、送信装置７０におけるＡＳＫ変調回路７３に隣接する構成回路（発振回路７１、周波数逓倍回路７２、およびフィルタ回路７４など）を、ＡＳＫ変調回路と共に集積化する場合であっても、チップ面積の増加を抑制することが可能となる。よって、送信装置７０を小型化することが可能となる。
【０１５５】
また、周波数逓倍回路７２は、発振回路７１から生成された信号を逓倍し、さらに増幅する機能を有していてもよい。
【０１５６】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、スイッチ回路により高周波信号の振幅をデータ信号に基づいて変化させるＡＳＫ変調回路に適用できるが、これに限らず、他の分野にも適用できる。例えば、制御信号を供給することによって、スイッチ回路のオン／オフを切り替えることにより、信号の通過／反射を切り替えるような回路にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明におけるＡＳＫ変調回路の実施の一形態を示す回路図である。
【図２】上記ＡＳＫ変調回路における高周波回路の構成を示す回路図である。
【図３】図２の構成に対応する反射特性を示すスミスチャートである。
【図４】上記ＡＳＫ変調回路における高周波回路および先端開放伝送線路の構成を示す回路図である。
【図５】図４の構成に対応する反射特性を示すスミスチャートである。
【図６】上記ＡＳＫ変調回路における通過特性および反射特性を示すグラフである。
【図７】上記ＡＳＫ変調回路における通過特性および反射特性を示すグラフである。
【図８】本発明におけるＡＳＫ変調回路の他の実施の形態を示す回路図である。
【図９】上記ＡＳＫ変調回路における通過特性を示すグラフである。
【図１０】本発明におけるＡＳＫ変調回路のさらに他の実施の形態を示す回路図である。
【図１１】本発明におけるＡＳＫ変調回路のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【図１２】本発明における送信装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図１３】従来のスイッチ回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０，３０，４０，５０ ＡＳＫ変調回路
１１ 入力端子
１２ 出力端子
１３，１３ａ，１３ｂ 第１伝送線路
１４ 第２伝送線路
１５，１５ａ，１５ｂ 先端開放伝送線路
１６，１６ａ，１６ｂ 接続点
２０，２０ａ，２０ｂ 高周波回路
２１ 制御信号入力端子
２２，２２ａ，２２ｂ 抵抗
２３，２３ａ，２３ｂ 第３伝送線路（第１の伝送線路）
２４，２４ａ，２４ｂ 高周波トランジスタ（非線形素子）
２５，２５ａ，２５ｂ 第４伝送線路
２６，２６ａ，２６ｂ インダクタンス
４１ａ，４１ｂ 第５伝送線路（第２の伝送線路）
４２ａ，４２ｂ キャパシタ（容量素子）
５１ データ入力端子
５２ キャパシタ（阻止手段）
５３ 振幅制限増幅器（増幅手段）
５４ ローパスフィルタ（抽出手段）
５５ 減衰器（減衰手段）
６０ ＡＳＫ変調部（ＡＳＫ変調回路）
６１ データ信号供給回路（制御信号供給手段、データ信号供給手段）
６２ 直流電圧供給回路（制御信号供給手段、直流電圧供給手段）
７０ 送信装置
７３ ＡＳＫ変調回路
Ｓ１１ 反射特性
Ｓ２１ 通過特性
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、
上記主伝送線路と上記高周波回路とが接続される接続点に、先端開放伝送線路を備えることを特徴とするＡＳＫ変調回路。
【請求項２】
高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、
上記高周波回路は、上記主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置に具備されており、
上記主伝送線路と上記複数の位置に具備された高周波回路とが接続される複数の接続点に、先端開放伝送線路をそれぞれ備えることを特徴とするＡＳＫ変調回路。
【請求項３】
上記非線形素子は、高周波トランジスタであることを特徴とする請求項１または２に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項４】
上記第１の伝送線路は、一方の端子が上記主伝送線路上の一点に接続され、他方の端子が上記高周波トランジスタの第１導通端子に接続され、
上記高周波トランジスタは、制御端子に上記制御信号が供給され、第２導通端子が接地されていることを特徴とする請求項３に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項５】
上記所定の間隔は、動作周波数の略４分の１波長の長さであることを特徴とする請求項２に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項６】
上記非線形素子に、上記制御信号を供給する制御信号供給手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項７】
上記高周波トランジスタの制御端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、
上記高周波トランジスタの制御端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項８】
上記高周波トランジスタの制御端子と、上記データ信号供給手段および上記直流電圧供給手段との間に、抵抗を設けることを特徴とする請求項７に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項９】
上記高周波信号の略４分の１波長の長さを有し、一方の端子が上記高周波トランジスタの制御端子に接続され、他方の端子が容量素子を介して接地された第２の伝送線路と、
上記第２の伝送線路の他方の端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、
上記第２の伝送線路の他方の端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項１０】
上記データ信号供給手段は、
入力されたデータ信号の直流成分を阻止する阻止手段と、
上記阻止手段から出力されたデータ信号の振幅を一定値にする増幅手段と、
上記増幅手段から出力されたデータ信号の不要な信号成分を取り除く抽出手段と、
上記抽出手段から出力されたデータ信号の振幅を所定の値にする減衰手段とを備えることを特徴とする請求項７または９に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項１１】
高周波信号をＡＳＫ変調するＡＳＫ変調回路を備え、当該ＡＳＫ変調回路から出力された変調信号を送信する送信装置であって、
上記ＡＳＫ変調回路は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＡＳＫ変調回路であることを特徴とする送信装置。
【請求項１】
高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、
上記主伝送線路と上記高周波回路とが接続される接続点に、先端開放伝送線路を備えることを特徴とするＡＳＫ変調回路。
【請求項２】
高周波信号を伝達する主伝送線路上の一点と接地との間に、上記主伝送線路側から、第１の伝送線路、および非線形素子がこの順番に設けられた高周波回路を具備し、制御信号に基づいて上記非線形素子の動作状態を切り替えることによって、上記高周波信号の振幅を変化させるＡＳＫ変調回路であって、
上記高周波回路は、上記主伝送線路上における所定の間隔だけ離れた複数の位置に具備されており、
上記主伝送線路と上記複数の位置に具備された高周波回路とが接続される複数の接続点に、先端開放伝送線路をそれぞれ備えることを特徴とするＡＳＫ変調回路。
【請求項３】
上記非線形素子は、高周波トランジスタであることを特徴とする請求項１または２に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項４】
上記第１の伝送線路は、一方の端子が上記主伝送線路上の一点に接続され、他方の端子が上記高周波トランジスタの第１導通端子に接続され、
上記高周波トランジスタは、制御端子に上記制御信号が供給され、第２導通端子が接地されていることを特徴とする請求項３に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項５】
上記所定の間隔は、動作周波数の略４分の１波長の長さであることを特徴とする請求項２に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項６】
上記非線形素子に、上記制御信号を供給する制御信号供給手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項７】
上記高周波トランジスタの制御端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、
上記高周波トランジスタの制御端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項８】
上記高周波トランジスタの制御端子と、上記データ信号供給手段および上記直流電圧供給手段との間に、抵抗を設けることを特徴とする請求項７に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項９】
上記高周波信号の略４分の１波長の長さを有し、一方の端子が上記高周波トランジスタの制御端子に接続され、他方の端子が容量素子を介して接地された第２の伝送線路と、
上記第２の伝送線路の他方の端子にデータ信号を供給するデータ信号供給手段と、
上記第２の伝送線路の他方の端子に直流電圧を供給する直流電圧供給手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項１０】
上記データ信号供給手段は、
入力されたデータ信号の直流成分を阻止する阻止手段と、
上記阻止手段から出力されたデータ信号の振幅を一定値にする増幅手段と、
上記増幅手段から出力されたデータ信号の不要な信号成分を取り除く抽出手段と、
上記抽出手段から出力されたデータ信号の振幅を所定の値にする減衰手段とを備えることを特徴とする請求項７または９に記載のＡＳＫ変調回路。
【請求項１１】
高周波信号をＡＳＫ変調するＡＳＫ変調回路を備え、当該ＡＳＫ変調回路から出力された変調信号を送信する送信装置であって、
上記ＡＳＫ変調回路は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＡＳＫ変調回路であることを特徴とする送信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２５２８３３（Ｐ２００８−２５２８３３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９４９９６（Ｐ２００７−９４９９６）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度総務省「電波資源拡大のための研究開発」のうち、「ミリ波帯無線装置の低コスト化の小型ワンチップモジュール化技術の研究開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度総務省「電波資源拡大のための研究開発」のうち、「ミリ波帯無線装置の低コスト化の小型ワンチップモジュール化技術の研究開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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