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移相器

移相器

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  •  이상기

 

通常、移相器というと通信系の高周波関係が思い浮かぶが、ここでは低周波の移相器に限定する。

特定周波数の正弦波から任意の位相差の信号を生成するには、90度移相器が基本となる。

図1がオールパスフィルタといわれるもので、図2に示すように、振幅一定で位相だけが周波数に応じて変化する回路である。

ここで、f=1/(2πRC)、R1=R2となる周波数 f で位相は90度となる。

0度と90度の信号があれば、0~360度の連続可変移相器を構成することができる。

 

 図1 オールパスフィルタ

 

図1 オールパスフィルタ

 

図2 オールパスフィルタの振幅-位相特性

 

図3は、0度(V1)と90度(V2)の信号を1対1で加算すると45度(V1+V2)の信号が得られことを示したものである。図1に示すようにV1とV2間に可変抵抗器を接続すると、V3に0度から90度の信号が得られる。ただし、振幅は一定ではない。

これをさらに発展させると、0~360度の連続可変移相器となり、ちょっとした工夫で振幅をほぼ一定とすることもできる。

入力周波数が変化すれば、それに応じて図1の時定数RCを変化させなければならない。

 

図3 45度位相差信号の合成

 

図3 45度位相差信号の合成

 

 

●遅延線

周波数の高い領域(周波数100MHz以上)での移相器は、同軸ケーブル等による遅延線が用いられます(遅延時間を変えれば位相を変えられる。ただし、遅延時間一定だと周波数が変わった場合、位相も変化してしまうという問題はありますが…)。

位相を連続的に変えるには、遅延時間(電気長)を連続的に変える必要があります。写真1はトロンボーン型の中心導体で可変遅延を実現しています。この遅延器は、遅延時間の可変量約2ns、周波数特性はDC~1GHz以上で広帯域オシロスコープのチャネル間スキューの調整用に使われていたものです。

移相器として用いた場合は、500MHzで360度、100MHzで72度の位相を変化させることができます。

可変遅延線を用いた移相器は、本質的に雑音を発生しないので、発振器の位相雑音の測定などに用いられています。

 

 写真1 可変遅延線

 

写真1 可変遅延線

 

●電圧制御移相器

ロックインアンプの参照信号等の用途で、入力信号の位相を調整したい場合があります。

このような用途に便利なのが当社製「電圧制御移相器CD-951V4」です。1k~2MHzの入力信号に対し、外部直流電圧±5Vで±100°まで位相を変えることができます。上記の可変時間型のデバイスではないので、周波数が変わっても位相は維持されます。

CD-951V4の動作原理は図4を、ブロック図やタイミングチャートは「機能デバイスータブック」をご覧ください。

 

 

図4 CD-951V4動作原理

 

図4 CD-951V4動作原理

 

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