本文討論的實施例涉及一種可變移相器、半導(dǎo)體集成電路和移相方法。
背景技術(shù)：
：用于改變信號相位的可變移相器例如在高頻通信設(shè)備中使用?？勺円葡嗥饕灿糜诟淖冊诟哳l通信中使用的相控陣列天線（phasedarrayantenna）的相位。例如，可變移相器的示例包括那些可變電容器與耦合傳輸線并聯(lián)連接的可變移相器。在這樣的可變移相器中，通過電壓控制改變與傳輸線連接的容量，使得相位可以在100°或更大的范圍內(nèi)變化，然而，相移信號的振幅有大的變化。存在一種方法作為實現(xiàn)從0°至360°的可變相位范圍同時抑制振幅變化的方法，該方法使用正交發(fā)生器（quadraturegenerator）和向量合成器（vectorsynthesizer）。在該方法中，正交信號I（0°）、Q（90°）、I’（180°）和Q’（270°）由正交發(fā)生器產(chǎn)生并且由向量合成器合成。存在一種方法作為另一種實現(xiàn)從0°至360°的可變相位范圍同時抑制振幅的變化的方法，該方法使用用于輸出離散正交信號的離散移相器和用于將輸入信號的相位在0°至90°的范圍內(nèi)變化的反射式移相器。在這種方法中，采用分相器（phasedivider）來將0°、90°、180°和270°的每個相位的信號輸出至離散移相器。使用分相器的可變移相器將從分相器輸出的相位之一的信號輸入至反射式移相器，該反射式移相器將相位在0°至90°的范圍內(nèi)改變。由此，使用分相器的可變移相器具有0°至360°的可變相位范圍。然而，在正交發(fā)生器和離散移相器中，當(dāng)在0°、90°、180°和270°的每個相位處產(chǎn)生信號時，例如，需要平衡-不平衡變換器（balun）來輸出0°和180°的信號。此外，在正交發(fā)生器和離散移相器中，需要90°混合耦合器來輸出針對每個從平衡-不平衡變換器輸出的信號具有0°和90°的相位差的信號。平衡-不平衡變換器和混合耦合器占用了大部分的可變移相器器件表面積，因此阻礙了器件表面積的減小。存在一種可變移相器，該可變移相器使用兩個可變放大器裝置，從而通過控制使得可變放大器裝置的每一個的振幅特性彼此關(guān)聯(lián)以抑制振幅變化。在這樣的可變移相器中，具有由功分器（powerdivider）裝置分配的90°相位差的信號被可變放大器裝置放大，然后被功率合成（powercombining）裝置合成，使得輸出信號的相位在0°至90°的范圍內(nèi)變化。[相關(guān)專利文獻(xiàn)]日本特開公開號09-205301日本特開公開號2003-304136[相關(guān)非專利文獻(xiàn)]由P.Vadievelu等著的“IntegratedCMOSmm-wavePhaseShiftersforSingleChipPortableRadar”,IMS2009,565-568頁。然而，為了將90°的相位差傳遞給由功率合成裝置合成的信號，除了功分器裝置之外，還需要在功率合成裝置中使用90°混合耦合器等。結(jié)果是，在使用了兩個振幅放大裝置的可變移相器中，存在的問題是，需要使用兩個90°混合耦合器等來在0°至90°的范圍內(nèi)改變相位，這阻礙了表面積的減小。技術(shù)實現(xiàn)要素：因此，實施例一個方案的目的是當(dāng)在90°或更大的可變范圍內(nèi)改變相位時實現(xiàn)器件表面積的減小。根據(jù)實施例的一個方案，一種可變移相器，包括：傳輸線，響應(yīng)于特定頻率的輸入信號而從一對輸出端口輸出正交信號；合成器，包括與所述一對輸出端口的第一端口連接的第一晶體管和與所述一對輸出端口的第二端口連接的第二晶體管，使得寄生電容變成所述傳輸線的負(fù)載阻抗，并且當(dāng)所述輸入信號被輸入時，所述合成器提取以根據(jù)它們各自負(fù)載阻抗的相位從所述傳輸線的一對輸出端口輸出的信號，并使用所述第一晶體管和第二晶體管放大并合成所述信號；以及相位控制器，通過控制所述合成器的所述第一晶體管和所述第二晶體管中每一個的放大操作來控制由所述合成器合成并輸出的輸出信號的相位。根據(jù)實施例的另一個方案，一種半導(dǎo)體集成電路，包括：可變移相器，包括：合成器，針對響應(yīng)于特定頻率的輸入信號而從一對輸出端口輸出正交信號的傳輸線，包括與所述一對輸出端口的第一端口連接的第一晶體管和與所述一對輸出端口的第二端口連接的第二晶體管，使得寄生電容變成所述傳輸線的負(fù)載阻抗，并且當(dāng)至所述傳輸線的輸入信號被輸入時，所述合成器提取以根據(jù)它們各自負(fù)載阻抗的相位從所述傳輸線的一對輸出端口輸出的信號，并使用所述第一晶體管和第二晶體管放大并合成所述信號；以及相位控制器，通過控制所述合成器的所述第一晶體管和第二晶體管中每一個的放大操作來控制由所述合成器合成并輸出的輸出信號的相位。根據(jù)實施例的另一個方案，一種移相方法，包括：對于響應(yīng)于特定頻率的輸入信號從一對輸出端口輸出正交信號的傳輸線，將第一晶體管與所述一對輸出端口的第一端口連接，使得寄生電容變成所述傳輸線的負(fù)載阻抗；將第二晶體管（Mb）與所述一對輸出端口的第二端口連接，使得寄生電容變成所述傳輸線的負(fù)載阻抗；以及當(dāng)使用所述第一晶體管和所述第二晶體管放大并且合成當(dāng)至所述傳輸線的輸入信號被輸入時以根據(jù)它們各自負(fù)載阻抗的相位從所述一對端口輸出的信號時，通過控制所述第一晶體管和所述第二晶體管中每一個的放大操作來控制合成后的輸出信號的相位。根據(jù)本文公開的技術(shù)方案，能夠通過使用單個傳輸線使得相位所使用的可變相位范圍是90°或更大，由此能夠抑制器件表面積的增大。附圖說明圖1是示出根據(jù)示例性實施例的可變移相器的示例的功能性框圖；圖2是示出可變移相器的耦合傳輸線和向量合成器的示例的框圖；圖3是示出用于混合耦合器的負(fù)載阻抗的框圖；圖4是示出圖3中示出的向量合成器的偏置狀態(tài)（biasstate）的示例的框圖；圖5是示出通常使用的混合器的示例的功能性框圖；圖6是示出相位控制器的示例的功能性框圖；圖7是示出根據(jù)本示例性實施例的應(yīng)用于模擬的偏置狀態(tài)組合的表；圖8是示出本示例性實施例的模擬結(jié)果的曲線圖，并且示出相對于頻率振幅變化；圖9是示出本示例性實施例的模擬結(jié)果的曲線圖，并且示出相對于頻率的相位變化；圖10是示出偏壓控制的示例的曲線圖；以及圖11是示出可變移相器的向量合成器的另一示例的框圖。具體實施方式接下來將參考附圖詳細(xì)解釋關(guān)于本文公開的技術(shù)的示例性實施例的示例。圖1示出根據(jù)本示例性實施例的可變移相器10?？勺円葡嗥?0用作根據(jù)本文公開技術(shù)的可變移相器的示例。當(dāng)特定頻率F的輸入信號Sin輸入時，可變移相器10輸出頻率F的輸出信號Sout。當(dāng)執(zhí)行該步驟時，可變移相器10控制輸出信號Sout的相位θ。根據(jù)本示例性實施例的可變移相器10可以被用作傳輸設(shè)備或高頻通信系統(tǒng)中的相位調(diào)制器的一部分，例如執(zhí)行相位調(diào)制的高頻發(fā)射器?？勺円葡嗥?0可以在高頻傳輸設(shè)備或者在諸如相控陣?yán)走_(dá)之類的使用相控陣天線的高頻傳輸系統(tǒng)中使用。可變移相器10可以用作使用相控陣天線的高頻傳輸設(shè)備或高頻通信系統(tǒng)中用于切換傳輸波波束方向的移相器或向量合成相位調(diào)制器的一部分。可變移相器10還可以用作用于在使用相控陣天線的高頻通信系統(tǒng)中執(zhí)行相控陣天線調(diào)制的器件的一部分。可變移相器10使用例如1.5GHz至100GHz的頻率作為輸入信號Sin的頻率F。即，可變移相器10可以在采用諸如微波或毫米波（milliwaves）波長之類波長的電磁波的高頻通信系統(tǒng)中使用。注意，在可變移相器10中使用的頻率F不限于在1.5GHz至100GHz的范圍中，而是可以低于1.5GHz或高于100GHz。如圖1所示，可變移相器10包括耦合傳輸線12、向量合成器14和相位控制器16。在本示例性實施例中，耦合傳輸線12用作傳輸線的示例，向量合成器14用作合成器的示例，相位控制器16用作相位控制器的示例。根據(jù)本示例性實施例的可變移相器10例如可以形成在半導(dǎo)體集成電路18上。作為另一種選擇，可變移相器10例如可以形成為耦合傳輸線12連接到設(shè)置有向量合成器14和相位控制器16的半導(dǎo)體集成電路18。如圖1和圖2所示，可變移相器10輸入有輸入至耦合傳輸線12的輸入信號Sin。圖2示出可變移相器10的耦合傳輸線12和向量合成器14的示例。耦合傳輸線12包括與輸入信號Sin的頻率F對應(yīng)的90°混合耦合器（以下稱為混合器20）?；旌掀?0設(shè)置有端口22A和端口22B作為輸入端口，并且設(shè)置有24A和24B作為輸出端口。此外，混合器20例如包括線26A和26B，線26A和26B各自均形成為相對于頻率F的輸入信號Sin的波長λ具有λ/4的線長L，并且形成為具有特定特性阻抗Zo（例如Zo=50Ω）。在混合器20中，端口22A與線26A的一端連接，端口22B與線26A的另一端連接。此外，在混合器20中，端口24A與線26B的一端連接，并且端口24B與線26B的另一端連接。在可變移相器10中，輸入信號Sin被輸入至混合器20的端口22A。在混合器20中，線26A和線26B相對于直流電處于非耦合狀態(tài)，但是線26A和線26B相對于交流電處于耦合狀態(tài)。在混合器20中，由于線26A、線26B相對于交流電處于耦合狀態(tài)，因而，當(dāng)通過端口22A將頻率F的輸入信號Sin輸入至線26A時，在線26B中產(chǎn)生對應(yīng)于輸入信號Sin的信號。如圖5所示，在混合器20中通常使用分別匹配于特性阻抗Zo的與端口22A、22B連接的輸入阻抗Zin和與端口24A、24B連接的輸出阻抗。當(dāng)這在混合器20中發(fā)生時，在線26B中產(chǎn)生反射波，并且在端口24B處出現(xiàn)的輸出的相位被相對于在端口24A處出現(xiàn)的輸出移動90°。即，當(dāng)在混合器20中出現(xiàn)在端口24A處的輸出是相對于輸入至端口22A、22B的信號同相位（in-phase）的信號I時，在端口24B處出現(xiàn)的輸出是其正交信號Q?；旌掀?0因此具有一般的功能，當(dāng)與特性阻抗Zo匹配的輸出阻抗Zout的負(fù)載與端口24A、24B連接時，使得相位彼此正交的信號I、Q出現(xiàn)在端口24A、24B處。注意，在本示例性實施例中，盡管解釋的是使用混合器20的例子，然而耦合傳輸線12可以采用當(dāng)負(fù)載匹配時輸出相位彼此正交的信號I、Q的任何給定傳輸線。如圖1和圖2所示，在可變移相器10中，混合器20的端口24A、24B中的每一個均與向量合成器14連接?？勺円葡嗥?0因此將從混合器20的端口24A輸出的信號（以下稱為信號Si）和從混合器20的端口24B輸出的信號（以下稱為信號Sq）輸入至向量合成器14。此外，可變移相器10配置為混合器20的端口22B打開，使得響應(yīng)于從端口22A輸入的頻率F的輸入信號Sin而在端口22B側(cè)的線26A的端部出現(xiàn)全反射。因而，在混合器20中，當(dāng)輸入信號Sin被發(fā)送至線26B時，實現(xiàn)了傳輸效率的提高。注意，可變移相器10可以例如通過將對應(yīng)于混合器20的特性阻抗Zo的阻抗負(fù)載與混合器20的端口22B連接而被匹配?？勺円葡嗥?0的向量合成器14分別放大從混合器20輸入的信號Si和信號Sq，將放大后的信號合成在一起，然后將該信號作為輸出信號Sout輸出。當(dāng)這在混合器20發(fā)生中時，從端口24A輸出的信號Si的相位θ1不同于從端口24B輸出的信號Sq的相位θ2?？勺円葡嗥?0的相位控制器16通過控制向量合成器14中具有相位θ1的信號Si和具有相位θ2的信號Sq的放大而移動輸出信號Sout的相位θ。如圖2所示，設(shè)置給可變移相器10的向量合成器14包括晶體管Ma、Mb。向量合成器14包括晶體管Mc。在本示例性實施例中，晶體管Ma用作第一晶體管的示例，晶體管Mb用作第二晶體管的示例，晶體管Mc用作第三晶體管的示例。此外，在本示例性實施例中，晶體管Mc用作開關(guān)部件的示例并且用作靜電電容元件的示例。雙極晶體管或場效應(yīng)晶體管（FET）可以用作晶體管Ma、Mb和Mc。在本示例性實施例中，采用在半導(dǎo)體集成電路18上形成為FETs的負(fù)通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管（NMOS晶體管）作為晶體管Ma、Mb和Mc的示例。晶體管Ma的柵極G通過直流（DC）截止電容器28A連接到混合器20的一個端口24A。晶體管Mb的柵極G通過DC截止電容器28B連接到混合器20的另一個端口24B。因此，在向量合成器14中，從合成器20輸出的信號Si被輸入至晶體管Ma的柵極G，并且從合成器20輸出的信號Sq被輸入至晶體管Mb的柵極G。此外，在向量合成器14中，偏壓Va通過偏壓電阻器30A被輸入至晶體管Ma的柵極G，并且偏壓Vb通過偏壓電阻器30B被輸入至晶體管Mb的柵極G。結(jié)果是，在向量合成器14中，每個晶體管Ma、Mb形成源極接地放大電路，晶體管Ma、Mb根據(jù)偏壓Va、Vb將信號Si、Sq放大并輸出。當(dāng)這樣做時，電容器28A、28B防止由于輸入至晶體管Ma、Mb的偏壓Va、Vb導(dǎo)致的直流分量圍繞混合器20流動并流入混合器20。在向量合成器14中，晶體管Ma的漏極D與晶體管Mb的漏極D連接。此外，電源電壓VDD通過具有特定電感的電感器32被提供至晶體管Ma、Mb中每一個的漏極D。由此，在向量合成器14中，信號Si被晶體管Ma放大而信號Sq被晶體管Mb放大，然后放大后的信號被合成在一起并作為輸出信號Sout被輸出。當(dāng)這種情況發(fā)生時，向量合成器14的輸出阻抗由晶體管Ma、Mb的輸出阻抗和電感器32的電感確定。因此，可變移相器10被配置為實現(xiàn)由于電感器32的阻抗導(dǎo)致的向量合成器14的阻抗與位于向量合成器14后級的功能性組件的阻抗之間的匹配。晶體管Mc的源極S接地，并且晶體管Mc的漏極D與晶體管Mb的柵極G連接。晶體管Mc起到通過將特定電壓值的柵電壓Vg施加到柵極G被切換為開啟（ON）的開關(guān)元件的作用。在向量合成器14中，通過將晶體管Mc切換為開啟，在晶體管Mc的漏極D與源極S之間出現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)。此外，在向量合成器14中，通過中斷柵電壓Vg并且將晶體管Mc關(guān)斷，在晶體管Mc的漏極D與源極S之間出現(xiàn)非導(dǎo)通狀態(tài)。在可變移相器10中，相位控制器16控制設(shè)置在向量合成器14中的晶體管Ma、Mb的偏壓Va、Vb和晶體管Mc的柵電壓Vg。注意，根據(jù)本示例性實施例的向量合成器14例如使用容量彼此相等的靜電電容元件作為電容器28A、28B。根據(jù)本示例性實施例的向量合成器14例如使用電阻值彼此相等的電阻元件作為偏壓電阻30A、30B。然而，電容器28A、28B的容量和偏壓電阻30A、30B的電阻值不限于本示例性實施例的配置。此外，根據(jù)本示例性實施例的向量合成器14不限于在晶體管Ma與端口24A之間設(shè)置電容器28A以及在晶體管Mb與端口24B之間設(shè)置電容器28B的構(gòu)造。向量合成器14可以設(shè)置有電容器28A、28B中的一個或另一個或兩個都設(shè)置來作為DC截止電容器。晶體管Ma、Mb、Mc包括PN結(jié)。由于包括PN結(jié)，因而在諸如晶體管Ma、Mb、Mc之類的半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生寄生電容。在晶體管Ma、Mb、Mc中，高頻特性受寄生電容的影響，寄生電容越小，頻率通信帶（frequencycommunicationband）越高。寄生電容根據(jù)晶體管的尺寸的不同而不同，當(dāng)晶體管尺寸小時，寄生電容也小。此外，在微波頻帶和毫米波頻帶中使用的晶體管Ma、Mb、Mc具有包含頻率通信帶中的微波和毫米波頻率的頻率特性。具有頻率通信帶中的高頻特性的晶體管Ma、Mb、Mc比具有頻率通信帶中的低頻特性的晶體管具有較小的寄生電容。結(jié)果是，在可變移相器10中，晶體管Ma、Mb、Mc具有與微波頻帶和毫米波頻帶的頻率都匹配的小寄生電容。在可變移相器10中，晶體管Ma、Mb、Mc中每一個的尺寸均被設(shè)定為使得寄生電容是特定電容。如圖3和圖4所示，柵極G與源極S之間的寄生電容（以下稱為電容器34的電容Cgs）充當(dāng)晶體管Ma、Mb、Mc的寄生電容。此外，柵極G與漏極D之間的寄生電容（以下稱為電容器36的電容Cgd）也充當(dāng)晶體管Ma、Mb、Mc的寄生電容。根據(jù)本示例性實施例的晶體管Ma、Mb和晶體管Mc被形成為適用于處理位于微波頻帶和毫米波頻帶的頻率F。結(jié)果是，晶體管Ma、Mb、Mc的電容Cgs、Cgd顯著地小于在低頻帶中使用的晶體管的寄生電容。例如，晶體管Ma、Mb和晶體管Mc采用具有例如從數(shù)fF（飛法拉，10-15法拉）至數(shù)十fF的電容器34的電容Cgs和電容器36的電容Cgd的晶體管。在向量合成器14中，晶體管Ma、Mb的源極S接地，晶體管Ma的柵極G與混合器20的端口24A連接，在向量合成器14中，晶體管Mb的柵極G與混合器20的端口24B連接。通過施加0v作為偏壓Va、Vb實現(xiàn)晶體管Ma、Mb中漏極D與源極S之間的斷開（disconnected）狀態(tài)而停止放大操作。在晶體管Ma、Mb的斷開狀態(tài)中，電容器34的電容Cgs用作輸入阻抗。即，例如圖4所示，在晶體管Mb中，通過使得偏壓Vb為0v來由電容器34的電容Cgs確定輸入阻抗。注意，圖3示出特定偏壓Va、Vb被施加于晶體管Ma、Mb（放大操作）并且晶體管Mc開啟的狀態(tài)。圖4示出特定偏壓Va被施加于晶體管Ma、晶體管Mb的偏壓是0v（放大操作被停止）并且晶體管Mc關(guān)斷的狀態(tài)。下面解釋關(guān)于采用電氣特性彼此相同的晶體管Ma、Mb、Mc并且電容Cgs、Cgd也彼此相同的示例。包括電容Cgs、Cgd的電氣特性優(yōu)選地至少在晶體管Ma、Mb之間彼此相同，然而，晶體管Mc可以具有不同的電氣特性而且可以具有與晶體管Ma、Mb的尺寸不同的晶體管尺寸。晶體管Ma、Mb作為放大器在非飽和區(qū)域中在一范圍內(nèi)運行，其中偏壓Va、Vb高于閾值Vt，但是低于閾值Vt與漏極電壓Vd之間相差的電壓（即差值Vd-Vt）。即，當(dāng)偏壓Va、Vb是Vt﹤Va，Vt﹤Vb并且當(dāng)Va﹤Vd-Vt，Vb﹤Vd-Vt時，晶體管Ma、Mb作為放大器運行。如圖3所示，當(dāng)晶體管Ma在作為放大器運行時，輸入阻抗被對應(yīng)于電容器34的電容Cgs、電容器36的電容Cgd以及偏壓Va的放大比率A1改變。此外，當(dāng)晶體管Mb作為放大器運行時，輸入阻抗被對應(yīng)于電容器34的電容Cgs、電容器36的電容Cgd以及偏壓Vb的放大比率A2改變。即，當(dāng)晶體管Ma、Mb在線性區(qū)域中運行時，輸入阻抗根據(jù)偏壓Va、Vb和電容Cgs、Cgd而變化。如圖2所示，在向量合成器14中，晶體管Ma的柵極G與混合器20的端口24A連接。晶體管Mb的柵極G與混合器20的端口24B連接。結(jié)果是，如圖3和圖4所示，在向量合成器14中，晶體管Ma的輸入阻抗引起與混合器20的端口24A連接的負(fù)載阻抗Za。在向量合成器14中，晶體管Mb的輸入阻抗包含在與混合器20的端口24B連接的負(fù)載阻抗Zb中。晶體管Mc通過在Vg﹥Vd-Vt（飽和區(qū)域）與Vg=0v之間切換柵電壓Vg而起到開關(guān)元件的作用。如圖4所示，處于關(guān)閉狀態(tài)（Vg=0v）的晶體管Mc的輸出阻抗是電容Cgs、Cds的合成電容。此外，在晶體管Mc的漏極D與源極S之間存在有寄生電阻30R，并且當(dāng)晶體管開啟時，寄生電阻產(chǎn)生。通常對于電容而言，電容用作基于頻率的阻抗，隨著頻率降低阻抗變高，并且隨著頻率升高阻抗變低。此外，通常而言，由寄生電阻30R的電阻值Rds產(chǎn)生的阻抗小于由電容器34、36的電容Cgs、Cds產(chǎn)生的阻抗。因而，在晶體管Mc中，處于開啟狀態(tài)（Vg﹥Vd-Vt）下的輸出阻抗可以被認(rèn)為是寄生電阻30R的電阻值Rds。如圖2所示，在向量合成器14中，晶體管Mc的漏極D與混合器20的端口24B連接。結(jié)果是，如圖3和圖4所示，在向量合成器14中，晶體管Mc的輸出阻抗包含在與混合器20的端口24B連接的負(fù)載阻抗Zb中。因此，在向量合成器14中，當(dāng)晶體管Mc處于開啟狀態(tài)時的負(fù)載阻抗Zb大于當(dāng)晶體管Mc處于關(guān)斷狀態(tài)時的負(fù)載阻抗Zb。因而，在處于微波頻帶和毫米波頻帶中的頻率F處使用的晶體管Ma、Mb、Mc中，電容Cgs、Cgd從數(shù)fF至數(shù)十fF。因而，當(dāng)頻率F低時，晶體管Ma、Mb的輸入阻抗高。然而，晶體管Ma、Mb的輸入阻抗相對于處于微波頻帶和毫米波頻帶中的頻率F降低，當(dāng)晶體管Mc處于開啟狀態(tài)時的輸出阻抗是對應(yīng)于電容Cgs、Cgd的阻抗。在可變移相器10中，晶體管Ma、Mb、Mc的電容Cgs、Cgd和晶體管Mc的寄生電阻30R用作混合器20的負(fù)載阻抗。這時，在可變移相器10中，在頻率F處，與混合器20的端口24A連接的負(fù)載阻抗Za和與端口24B連接的負(fù)載阻抗Zb被配置為低于混合器20的特性阻抗Zo。通常，在頻率F包含在通信頻帶中的晶體管中，當(dāng)偏壓Va=0v時，負(fù)載阻抗（輸入阻抗）Za的大小（絕對值）滿足Za=1/(2π·F·Cp)。其中，電容Cp是當(dāng)輸入阻抗被輸入到標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶體管時產(chǎn)生的寄生電容，針對該標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶體管的頻率F包含在通信頻帶中（例如當(dāng)晶體管關(guān)斷時，Cp=Cgs）。這時，例如，當(dāng)頻率F=77GHZ并且電容Cp=100fF時，則負(fù)載阻抗Za是大約20Ω。此外，例如，當(dāng)頻率F=77GHZ并且電容Cp=50fF時，則負(fù)載阻抗Za是大約41Ω。此外，當(dāng)負(fù)載阻抗Za=50Ω時，電容Cp是大約41fF。由于負(fù)載阻抗Za、Zb小于特性阻抗Zo，因而混合器20具有大于90°的信號Si的相位θ1與信號Sq的相位θ2之間的相位差Δθ（絕對值）。此外，由于負(fù)載阻抗Za、Zb小于特性阻抗Zo，因而在混合器20中，信號Si、Sq的相位差Δθ的最大值為180°。注意，當(dāng)負(fù)載阻抗Za、Zb接近特性阻抗Zo時，信號Si、Sq的相位差Δθ接近90°。在本示例性實施例中，由于使晶體管Ma、Mb的晶體管尺寸小于用于處理頻率F的信號的標(biāo)準(zhǔn)尺寸晶體管，因而晶體管Ma、Mb的寄生電容小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶體管的寄生電容。在本示例性實施例中，通過使晶體管Ma、Mb的尺寸較小而使寄生電容較小，使得負(fù)載阻抗Za、Zb小于混合器20的特性阻抗Zo。在本示例性實施例中，例如，晶體管Ma、Mb使用的晶體管尺寸使得電容Cgs相對于電容Cp滿足Cgs﹤(Cp/5)。因而，在本示例性實施例中，信號Si、Sq的相位差Δθ接近180°。注意，晶體管Ma、Mb不限于Cgs﹤(Cp/5)，只要電容Cgs、Cgd小于電容Cp，任何晶體管都可以用作晶體管Ma、Mb。優(yōu)選地，對于晶體管Mc使用比晶體管Ma、Mb甚至更小的尺寸，以抑制關(guān)斷狀態(tài)下的負(fù)載阻抗Zb。如圖2所示，在向量合成器14中，具有相位θ1的信號Si被晶體管Ma放大，具有相位θ2的信號Sq被晶體管Mb放大，并且每個放大后的信號被合成在一起。當(dāng)執(zhí)行該步驟時，在向量合成器14中，信號Si的相位θ1、信號Sq的相位θ2以及信號Si和信號Sq的比率根據(jù)偏壓Va、Vb和晶體管Mc的開啟/關(guān)斷狀態(tài)而變化。在可變移相器10中，輸出信號Sout因此從向量合成器14以可變相位θ輸出。如圖1所示，在可變移相器10中，與輸出信號Sout的相位有關(guān)的相位指示信號Sθ被輸入至相位控制器16。相位控制器16使用由相位指示信號Sθ指定的相位作為輸出信號Sout的相位θ的目標(biāo)值，并且輸出對應(yīng)于相位指示信號Sθ的偏壓Va、Vb，并且根據(jù)相位指示信號Sθ使柵電壓Vg開啟/關(guān)斷。如圖6所示，相位控制器16包括輸出偏壓Va的變壓器38、輸出偏壓Vb的變壓器40以及輸出柵電壓Vg的切換部42。相位控制器16還包括信號轉(zhuǎn)換部44。在本示例性實施例中，變壓器38、40用作電源部的示例，信號轉(zhuǎn)換部44用作電壓控制器的示例。在變壓器38、40中，從用于半導(dǎo)體集成電路18的電源電路46提供特定電壓的直流電源。變壓器38、40將從電源電路46提供的直流電壓轉(zhuǎn)換成多個預(yù)定梯度的電壓值，然后分別將這些電壓值中的一個電壓值的直流電壓作為偏壓Va、Vb輸出。注意，偏壓Va、Vb的電壓值以下被稱作偏壓Va、Vb。變壓器38、40從通過DC-DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的多個電壓值之中輸出由從信號轉(zhuǎn)換部分44輸出的電壓值指示信號指示的電壓值的偏壓Va、Vb。此外，切換部42例如輸入由變壓器40產(chǎn)生的特定電壓值的直流電壓。切換部42將從變壓器40輸入的直流電壓作為柵電壓Vg輸出。切換部42通過基于從信號轉(zhuǎn)換部44輸出的指示信號執(zhí)行柵電壓Vg的輸出開始或輸出停止而進(jìn)行該操作。注意，切換部42可以被配置為將從電源電路46輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成特定電壓，以作為柵電壓Vg輸出。在可變移相器10中，基于用于指示輸出信號Sout的相位θ的相位指示信號Sθ來控制輸出信號Sout的相位θ。在可變移相器10中，相位指示信號Sθ被輸入至信號轉(zhuǎn)換部44?；谙辔恢甘拘盘朣θ，信號轉(zhuǎn)換部44控制從變壓器38輸出的偏壓Va（電壓值）、從變壓器40輸出的偏壓Vb以及由切換部42進(jìn)行的柵電壓Vg的輸出開始/輸出停止。在可變移相器10中，存在針對輸出信號Sout的相位θ而設(shè)定的偏壓Va、Vb和柵電壓Vg的開啟/關(guān)斷（晶體管Mc的開啟/關(guān)斷狀態(tài)）的預(yù)定組合。在信號轉(zhuǎn)換部44中，例如，在存儲器48中存儲有相對于相位θ或相對于相位指示信號Sθ的偏壓Va、Vb和柵電壓Vg的開啟/關(guān)斷組合的表。通過輸入相位指示信號Sθ，信號轉(zhuǎn)換部分44因此基于相位指示信號Sθ控制偏壓Va、Vb和柵電壓Vg的開啟/關(guān)斷。當(dāng)輸出信號Sout的相位θ根據(jù)偏壓Va、Vb和柵電壓Vg變化時，向量合成器14的輸出信號Sout具有不穩(wěn)定的相位θ，除非偏壓Va、Vb是穩(wěn)定的。在相位控制器16中，變壓器38、40因此以預(yù)設(shè)的電壓間隔（intervals）輸出偏壓Va、Vb。此外，在向量合成器14中，以階梯形式設(shè)定的偏壓Va、Vb的電壓間隔越小，則輸出信號Sout的相位θ的變化間隔越小。信號轉(zhuǎn)換部44因此對從變壓器38、40輸出的偏壓Va、Vb執(zhí)行時間控制。即，信號轉(zhuǎn)換部44控制變壓器38以交替輸出電壓V1、V2，從而輸出預(yù)設(shè)電壓V1、V2（V1﹤V2)之間的電壓Vn（V1﹤Vn﹤V2)。此外，信號轉(zhuǎn)換部44控制電壓V1的輸出時間t1和電壓V2的輸出時間t2。當(dāng)執(zhí)行該步驟時，輸出時間t1、t2基于電壓V1、V2、Vn被設(shè)定。注意，在本示例性實施例中，電壓V1、V2、V3分別用作第一電壓、第二電壓和第三電壓的示例。下面解釋關(guān)于在可變移相器10中輸出信號Sout的相位θ的控制。在可變移相器10中，在耦合傳輸線12中使用混合器20，信號Si從混合器20的端口24A輸出至向量合成器14，并且信號Sq從端口24B輸出至向量合成器14?？勺円葡嗥?0的向量合成器14配置有晶體管Ma、Mb，信號Si被晶體管Ma放大并且信號Sq被晶體管Mb放大。向量合成器14合成已被晶體管Ma、Mb放大的信號并且將合成的信號作為輸出信號Sout輸出。然而，在可變移相器10中，相對于混合器20的負(fù)載阻抗Za、Zb被合成器14的晶體管Ma、Mb的偏壓Va、Vb和晶體管Mc的柵電壓Vg改變?；旌掀?0由此改變從端口24A輸出的信號Si的相位θ1和從端口24B輸出的信號Sq的相位θ2。此外，在向量合成器14中，信號Si、Sq的比率由根據(jù)晶體管Ma、Mb的偏壓Va、Vb改變的放大比率A1、A2而改變。因而，在可變移相器10中，輸出信號Sout的相位θ在從信號Si的相位θ1至信號Sq的相位θ2的范圍內(nèi)改變。然而，在可變移相器10中，在混合器20的負(fù)載側(cè)沒有匹配狀態(tài)，負(fù)載阻抗Za、Zb低于混合器20的特性阻抗Zo。因而，有時混合器20的傳輸效率下降，并且輸出信號Sout的振幅W將根據(jù)輸出信號Sout的相位θ極大地改變。然而，可變移相器10通過由晶體管Ma、Mb改變信號Si、Sq的放大比率A1、A2而抑制輸出信號Sout的振幅W變化。因而，圖7至圖9示出采用可變移相器10進(jìn)行的輸出信號Sout的相位θ變化的模擬結(jié)果。圖7示出在模擬中應(yīng)用的晶體管Ma的偏壓Va、晶體管Mb的偏壓Vb以及晶體管Mc的開啟/關(guān)斷狀態(tài)（偏置條件）的組合。在本示例性實施中，為實例1至實例9設(shè)置偏置條件，并且用針對每個實例的偏壓Va、Vb和柵電壓Vg執(zhí)行模擬。注意，在圖7中，晶體管Mc的開啟/關(guān)斷狀態(tài)由柵電壓Vg高（Hi，晶體管Mc開啟）/低（晶體管Mc關(guān)斷）表示。在該模擬中，晶體管Ma、Mb的閾值為Vt=0.4v、漏極電壓Vd=0.8v，并且偏壓Va、Vb被設(shè)定在0v至Vdv的范圍中。在可變移相器10中，除非晶體管Ma、Mb中的至少一個運行，否則不能獲得輸出信號Sout。此外，在可變移相器10中，能夠通過將偏壓Va、Vb設(shè)定為高而使輸出信號Sout的振幅W較大。因而，作為本示例性實施例中的偏置條件，在實例1至實例8中，其中晶體管Mc開啟，偏壓Va、Vb中的至少一個被設(shè)定在0.8v，另一個在0v至0.8v之間被以階梯形式設(shè)定。圖8示出在圖7的實例1至實例9的每一個中相對于頻率F的輸出信號Sout的振幅W的變化。圖9示出圖7中的實例1至實例9的每一個中相對于頻率F的輸出信號Sout的相位θ的變化。如圖8所示，在頻率F處輸出信號Sout的振幅W在實例8中最大而在實例6中最小。在實例8中輸出信號Sout的振幅W是-1.89dB，而在實例6中輸出信號Sout的振幅W是-3.60dB，它們之間的差值是1.71dB。結(jié)果是，在可變移相器10中，輸出信號Sout的振幅W變化能夠被抑制在1.71dB范圍之內(nèi)。然而，如圖9所示，在晶體管Mc關(guān)閉的實例9中在頻率F處輸出信號Sout的相位θ是θ=172.45°。此外，當(dāng)晶體管Mc開啟時，在實例8中在頻率F處輸出信號Sout的相位θ是-1.14°，在實例1中是123.97°。結(jié)果是，在可變移相器10中，當(dāng)晶體管Mc開啟時獲得125°或125°以上的變化范圍作為相位θ的變化范圍。當(dāng)包括晶體管Mc的關(guān)斷狀態(tài)時，可變移相器10獲得了大約180°的變化范圍作為相位θ的變化范圍。即，在可變移相器10中，當(dāng)輸出信號Sout以大約180°的相位輸出時，通過將晶體管Mc切換為關(guān)斷而降低了晶體管Mc的輸出阻抗。在向量合成器14中，通過使晶體管Mc處于關(guān)斷狀態(tài)，晶體管Ma、Mb和晶體管Mc的寄生電容引起負(fù)載阻抗Za、Zb。因而，通過從混合器20輸出具有大約180°相位差Δθ的信號Si、Sq，向量合成器14能夠通過使用從混合器20輸出的信號Si、Sq有效地輸出具有相位差Δθ的輸出信號Sout。然而，正常來說，為了從具有大約180°相位差Δθ的信號Si、Sq獲得具有小于180°的相位θ的輸出信號Sout，需要使用具有大的放大比率A1、A2的晶體管Ma、Mb。具有大的放大比率A1、A2的晶體管Ma、Mb是大尺寸的晶體管，從而導(dǎo)致寄生電容的增加。然而，在可變移相器10中，將晶體管Mc設(shè)置給向量合成器14，采用晶體管Mc的漏極D與源極S之間的寄生電阻30R來稍微增大負(fù)載阻抗Zb。由于增大了負(fù)載阻抗Zb，因而，混合器20輸出了具有窄于180°的相位差Δθ的信號Si、Sq。向量合成器14因此能夠輸出該輸出信號Sout，該輸出信號Sout的相位θ已采用小晶體管尺寸的晶體管Ma、Mb被有效地改變。然而，實例1與實例2的不同之處在于，實例1中偏壓Vb是0v，與其相比在實例2中偏壓Vb是0.2V，低于閾值Vt。在實例1中，振幅W是-2.85dB，相位θ是123.97°，而在實例2中，振幅W是-2.81dB，相位θ是122.12°。結(jié)果是，在可變移相器10中，可以采用低于晶體管Ma、Mb之一的閾值Vt的偏壓Va、Vb而運行。實例3與實例4的不同之處在于，實例3中偏壓Vb是0.4V，而在實例4中偏壓Vb是0.6v。實例6與實例7的不同之處在于，實例6中偏壓Va是0.6v，而在實例7中偏壓Va是0.4v。在實例3中，振幅W是-3.61dB，相位θ是100.61°，而在實例4中，振幅W是-3.79dB，相位θ是62.58°。此外，在實例6中，振幅W是-3.89dB，相位θ是47.75°，在實例7中，振幅W是-3.10dB，相位θ是11.72°。即，在可變移相器10中，當(dāng)偏壓Va=0.8v時，在0.4v至0.6v的范圍內(nèi)改變偏壓Vb能夠使輸出信號Sout的相位θ在100°至62°的范圍內(nèi)變化。此外，在可變移相器10中，當(dāng)偏壓Vb=0.8v時，在0.4v至0.6v的范圍內(nèi)改變偏壓Va能夠使輸出信號Sout的相位θ在11°至47°的范圍內(nèi)變化。結(jié)果是，在可變移相器10中，通過使用電容Cgs、Cgd（電容Cgs、Cgd是晶體管Ma、Mb、Mc的寄生電容）和晶體管Mc的寄生電阻30R作為混合器20的負(fù)載阻抗Za、Zb，可以在0°至大約180°的范圍內(nèi)改變輸出信號Sout的相位θ。偏壓Va、Vb的改變優(yōu)選的是被連續(xù)地執(zhí)行（以模擬方式），然而，當(dāng)偏壓Va、Vb不穩(wěn)定時，輸出信號Sout的相位θ也變得不穩(wěn)定。即，偏壓Va、Vb的誤差引起輸出信號Sout的相位θ誤差。因此，如圖10所示，信號轉(zhuǎn)換部44交替地輸出電壓V1、V2，從而輸出已在變壓器38、40中以階梯方式被設(shè)定的電壓V1與電壓V2之間的電壓Vn作為偏壓Va、Vb。當(dāng)該步驟被執(zhí)行時，信號轉(zhuǎn)換部44根據(jù)電壓Vn為電壓V1、V2設(shè)定電壓V1的輸出時間t1以及電壓V2的輸出時間t2。注意，為了穩(wěn)定輸出信號Sout的相位θ，優(yōu)選地將用于改變電壓V1、V2的周期（時間Δt是1個周期的值，Δt=t1+t2）設(shè)定得較短。例如，相對于時間Tsmp可以使用大約(Tsmp/100)﹤Δt﹤(Tsmp/10)的時間作為時間Δt來檢測或測量相位θ。在信號轉(zhuǎn)換部44中，例如，當(dāng)電壓Vn=（V1+V2）/2時，電壓V1的輸出時間t1和電壓V2的輸出時間t2被設(shè)定為彼此相同（t1=t2）。此外，在信號轉(zhuǎn)換部44中，為了升高Vn，在針對電壓變化的一個周期值的時間Δt（Δt=t1+t2）范圍內(nèi)，使得電壓V2的輸出時間t2長于電壓V1的輸出時間t1。變壓器38、40因此將電壓Vn朝向電壓V2升高。此外，在信號轉(zhuǎn)換部44中，為了降低電壓Vn，使得電壓V1的輸出時間t1長于電壓V2的輸出時間t2（t1﹥t2）。變壓器38、40因此將電壓Vn朝向電壓V1降低?？勺円葡嗥?0由此獲得了偏壓Va、Vb的穩(wěn)定性，從而能夠使輸出信號Sout的相位θ的控制精度得以提高。在以上所解釋的本示例性實施例中，已經(jīng)解釋了輸出信號Sout的相位θ在0°至180°（0°≤θ≤180°）的范圍內(nèi)可變化的可變移相器10的示例，然而，相位θ也可以在0°≤θ≤360°的范圍內(nèi)變化。在這種情況下，例如可以通過設(shè)置一對可變移相器10并且輸入信號Sin輸入至可變移相器10中的一個而反相的輸入信號-Sin輸入至可變移相器10中的另一個來進(jìn)行配置。此外，在本示例性實施例中，采用晶體管Mc來改變混合器20的端口24B的負(fù)載阻抗Zb，然而，也可以進(jìn)行配置，使得晶體管Mc與晶體管Ma的柵極G連接。此外，作為一種改變混合器20的負(fù)載的方法，可以設(shè)置兩個晶體管Mc，每個晶體管Mc分別與晶體管Ma、Mb連接。即，當(dāng)相位θ的變化范圍是90°或更大時，晶體管Mc可以與晶體管Ma連接或者與晶體管Mb連接或者與晶體管Ma和Mb都連接。此外，在本示例性實施例中，采用晶體管Mc來改變混合器20的端口24B的負(fù)載阻抗Zb，然而，用來改變負(fù)載阻抗Zb的配置不限于此。圖11示出使用開關(guān)50和電容器52代替晶體管Mc的可變移相器10A。開關(guān)50用作開關(guān)部件的示例，電容器52用作靜電電容元件的示例。靜電電容元件不限于電容器，可以使用諸如電阻器之類的阻抗元件作為靜電電容元件。在可變移相器10A的向量合成器14A中，開關(guān)50的一個接觸點連接在混合器20的端口24B和晶體管Mb的柵極G之間。在向量合成器14A中，開關(guān)50的另一個接觸點通過電容器52接地。基于輸出信號Sout的相位θ的目標(biāo)值，開關(guān)50例如基于從相位控制器16輸入的操作信號Sc打開或閉合接觸點。因而，在向量合成器14A中，當(dāng)開關(guān)50打開時，負(fù)載電阻Zb充當(dāng)晶體管Mb的輸入阻抗?；旌掀?0因此輸出具有大約180°的相位差Δθ的信號Si、Sq。在向量合成器14A中，通過閉合開關(guān)50，電容器52的電容被添加至負(fù)載阻抗Zb，從而增大了負(fù)載阻抗Zb。混合器20因此輸出相位差Δθ窄于180°的信號Si、Sq。結(jié)果是，可變移相器10A使用單個混合器20來使得輸出信號Sout的相位θ能夠在0°至180°的范圍內(nèi)被輸出。注意，電容器52的電容Cc是包括晶體管Mb的輸入阻抗的負(fù)載阻抗Zb，優(yōu)選的是電容不超過混合器20的特性阻抗Zo的小電容。此外，可以通過用于形成負(fù)載阻抗的諸如特定電阻值的電阻器之類的給定阻抗元件來進(jìn)行配置。此外，傳輸門（transmissiongate）可以用作開關(guān)50，由此能夠省略電容器52。根據(jù)本文公開的技術(shù)方案，能夠通過使用單個傳輸線使得相位所使用的可變相位范圍是90°或更大，由此能夠抑制器件表面積的增大。本文公開的技術(shù)不限于以上描述的示例性實施例，并且每個部件都可以以用來展示期望功能的任意方式來實施。如同單獨的引用文獻(xiàn)、專利申請和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)被具體、單獨地通過引用被并入到本說明書中那樣的程度，所有在本說明書中提及的引用文獻(xiàn)、專利申請和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通過引用的方式被并入在本說明書中。當(dāng)前第1頁1 2 3