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SWITCH CHANGEOVER TYPE VARIABLE CAPACITOR, DESIGN METHOD FOR SWITCH CHANGEOVER TYPE VARIABLE CAPACITOR, AND IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT

Patent code P200017250
File No. T2-18006-T
Posted date Oct 20, 2020
Application number P2019-051148
Publication number P2020-155527A
Date of filing Mar 19, 2019
Date of publication of application Sep 24, 2020
Inventor
  • (In Japanese)石崎 俊雄
Applicant
  • (In Japanese)学校法人龍谷大学
Title SWITCH CHANGEOVER TYPE VARIABLE CAPACITOR, DESIGN METHOD FOR SWITCH CHANGEOVER TYPE VARIABLE CAPACITOR, AND IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch changeover type variable capacitor capable of realizing a desired variable capacitance value even in a high frequency domain without complicating a circuit even in a case where a switch element has off-capacitance.
SOLUTION: A switch changeover type variable capacitor 1 comprises: a reference stationary capacitor 2 which is provided between a first terminal 6 and a second terminal 7; and N pieces of series bodies 5K (herein N is a natural number equal to or greater than 2 and K is a natural number ranging from 1 to N) which is provided in parallel with the reference stationary capacitor 2 between the first terminal 6 and the second terminal 7 and includes a switch element 3K which is brought into an OFF state and an ON state and has OFF-capacitance (capacitance value CFK) at an OFF time, and a switching stationary capacitor 4K connected in series thereto. The OFF state and the ON state of the switch elements 3K in the N pieces of series bodies 5K are changed over in accordance with a value of a binary number of N digits indicating the discrete capacitance value, thereby changing over the capacitance value in 2N ways.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

マイクロ波領域などの高周波領域の回路では、電力を効率良く伝送するためにインピーダンス整合を行うことが必要であり、一般に、接続する素子間若しくは回路間にインピーダンス整合回路を設けて整合を行う。しかしながら、素子又は回路によっては動作条件によりインピーダンスが変化してしまうものが多々あり、インピーダンス整合回路を特定の容量値に固定できない場合も少なくない。その場合、多くは、バラクタダイオードなどの可変容量を用いたインピーダンス整合回路が用いられているが、バラクタダイオードを用いる回路は損失が大きい。

一方、一般に、可変容量には、バラクタダイオードの他に、例えば特許文献1に開示されているように、FET(電界効果トランジスタ)をスイッチ素子として用い、FETにより複数個の固定の容量を切り替えるものが知られている。このようなスイッチ切り替え型可変容量では、ゲート幅を大きくしてFETのオン抵抗を減らすことにより、損失を低減することも可能である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、マイクロ波領域などの高周波領域で好適なスイッチ切り替え型可変容量、スイッチ切り替え型可変容量の設計方法、及びインピーダンス整合回路に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第1端子と第2端子の間に設けられた基準用固定容量と、
前記第1端子と前記第2端子の間に前記基準用固定容量と並列に設けられ、オフ状態及びオン状態となり得てオフ時にオフ容量を有するスイッチ素子とそれに直列接続された切り替え用固定容量とを有するN個の直列体(ここで、Nは2以上の自然数)と、を備え、
離散的な容量値を示すN桁の2進数の値に応じて前記N個の直列体の前記スイッチ素子のオフ状態及びオン状態が切り替わることで、2N通りに容量値が切り替わり得ることを特徴とするスイッチ切り替え型可変容量。

【請求項2】
 
請求項1に記載のスイッチ切り替え型可変容量を設計する設計方法であって、
前記2進数のK桁目のビットに1が立つときの前記スイッチ切り替え型可変容量の容量値の該2進数の値が1少ないときに比べての差分ΔCKを全てのKの値について定め(ここで、Kは1~Nの自然数)、
前記2進数の全ての桁のビットが0のときの前記スイッチ切り替え型可変容量の容量値CRを定め、
前記N個の直列体の前記切り替え用固定容量の容量値CK及び前記基準用固定容量の容量値C0は、前記差分ΔCKと前記容量値CRと前記スイッチ素子の前記オフ容量の容量値CFKにより導出されることを特徴とするスイッチ切り替え型可変容量の設計方法。

【請求項3】
 
請求項2に記載のスイッチ切り替え型可変容量の設計方法において、
前記CKは、下記(式2)(ここで、AKは下記(式1)で与えられるもの)のように導出されることを特徴とするスイッチ切り替え型可変容量の設計方法。
(式省略)

【請求項4】
 
請求項3に記載のスイッチ切り替え型可変容量の設計方法において、
前記C0は、下記(式3)のように導出されることを特徴とするスイッチ切り替え型可変容量の設計方法。
(式省略)

【請求項5】
 
請求項1に記載のスイッチ切り替え型可変容量又は請求項2~4のいずれか1項に記載のスイッチ切り替え型可変容量の設計方法を用いて設計されたスイッチ切り替え型可変容量を有することを特徴とするインピーダンス整合回路。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2019051148thum.jpg
State of application right Published
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