JP3120497B2 - Distribution phase shifter - Google Patents
Distribution phase shifterInfo
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- conductor
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号の電力分配
を行えるとともに、分配された信号の位相を連続的に変
えることができる分配移相器に関するものである。この
分配移相器を用いてアレイアンテナのビームチルト角
（指向性）を連続的に変えることのできる可変位相給電
装置を構成することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distribution phase shifter capable of distributing power of a high-frequency signal and continuously changing the phase of the distributed signal. Using this distribution phase shifter, it is possible to configure a variable phase feeder capable of continuously changing the beam tilt angle (directivity) of the array antenna.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アレイ
アンテナのビームチルト角を変えるためには、電力分配
器で分配された高周波信号を各アレイアンテナ素子に給
電するケーブルの長さを変え、これによりアレイアンテ
ナに給電される高周波電流の位相分布を変えることが行
われている。2. Description of the Related Art In order to change the beam tilt angle of an array antenna, the length of a cable for feeding a high-frequency signal distributed by a power distributor to each array antenna element is changed. To change the phase distribution of the high-frequency current supplied to the array antenna.
【０００３】このようなケーブルを用いた給電装置で移
相量を変えようとすると、例えば給電装置を屋外に設置
している場合、防水処理部を除去してケーブルをコネク
タから取外し、長さの違うケーブルと交換するかケーブ
ル自体を切断して短縮し、再度コネクタの取付けと防水
処理を行うという手間のかかる作業を行わねばならなか
った。To change the amount of phase shift in a power supply device using such a cable, for example, when the power supply device is installed outdoors, the waterproofing section is removed, the cable is removed from the connector, and the length of the cable is reduced. It was necessary to replace the cable or cut and shorten the cable itself, and then re-attach the connector and perform the waterproofing process again.
【０００４】またアレイアンテナのビームチルト角を変
えるため、ケーブルの長さは同一とし、電力分配器とア
レイアンテナとの間に移相器を挿入したものも用いられ
ている。この移相器を用いた給電装置では、位相を連続
的に又は細かなピッチで変化させようとすると多数のス
イッチとケーブルを要し、寸法、コストともに大きなも
のになる。しかも、前記スイッチは機械的接点を持って
いるため、経年変化によって接触不良を起こす可能性が
あり、相互変調や雑音発生の原因となる。In order to change the beam tilt angle of the array antenna, a cable having the same length and having a phase shifter inserted between the power distributor and the array antenna is also used. In a power supply device using this phase shifter, a large number of switches and cables are required to change the phase continuously or at a fine pitch, resulting in large dimensions and cost. In addition, since the switch has mechanical contacts, there is a possibility that a contact failure occurs due to aging, which causes intermodulation and noise.
【０００５】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、簡単かつ信頼度の高い構造により、位相を
連続的に変えることのできる分配移相器を提供すること
である。An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems and to provide a distribution phase shifter capable of continuously changing the phase with a simple and highly reliable structure.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項１記載の分配移相器は、一部が開いた円環状
をなし、両端を出力端とした出力側ストリップ導体と、
前記円環の半径の中心に一端が位置決めされた入力側ス
トリップ導体と、前記円環の半径とほぼ同一の半径を有
する円弧状の摺動部と、この摺動部の中央から曲率中心
に向かって垂直に伸びた前記円環の半径とほぼ同一の長
さを有するアーム部とを含む導体摺動子とを備え、前記
アーム部の先端を前記円環の曲率半径の中心の回りに回
転可能とし、少なくとも前記出力側ストリップ導体と円
弧状の摺動部との間、及び前記入力側ストリップ導体と
アーム部との間に絶縁体を介在させたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a distribution phase shifter comprising: an output-side strip conductor having a partially open annular shape and having both ends as output ends;
An input-side strip conductor having one end positioned at the center of the radius of the ring, an arc-shaped sliding portion having a radius substantially the same as the radius of the ring, and a center of curvature extending from the center of the sliding portion. A conductor slider including an arm portion having substantially the same length as the radius of the ring extending vertically.The tip of the arm portion is rotatable around the center of the radius of curvature of the ring. An insulator is interposed at least between the output-side strip conductor and the arc-shaped sliding portion, and between the input-side strip conductor and the arm portion.
【０００７】前記分配移相器は、入力側ストリップ導体
の一部にインピーダンス補償用ストリップ導体を付加し
てもよい（請求項２）。[0007] The distribution phase shifter may include an impedance-compensating strip conductor added to a part of the input-side strip conductor.
【０００８】[0008]
【作用】前記請求項１記載の構成によれば、入力側スト
リップ導体より入力された高周波信号は、導体摺動子に
伝送され、摺動部において、絶縁体を介して出力側スト
リップ導体の両方向に分配され、それぞれ出力端に到る
ので電力分配ができる。また、前記摺動部の位置と出力
側ストリップ導体の両出力端までの距離は、アーム部の
回転角によって決まるので、アーム部を回転させること
によって、前記摺動部の位置と出力側ストリップ導体の
両出力端までの距離を変化させることができる。したが
って、出力側ストリップ導体の両出力端に現れる高周波
信号の位相差を自由に調節できることになる。According to the structure of the first aspect, the high-frequency signal input from the input-side strip conductor is transmitted to the conductor slider, and in the sliding portion, the two-way direction of the output-side strip conductor via the insulator. , And reach the output terminals, so that power distribution can be performed. Further, since the distance between the position of the sliding portion and both output ends of the output strip conductor is determined by the rotation angle of the arm portion, by rotating the arm portion, the position of the sliding portion and the output strip conductor are determined. Can be changed. Therefore, it is possible to freely adjust the phase difference between the high-frequency signals appearing at both output ends of the output-side strip conductor.
【０００９】また、請求項２の発明によれば、入力側ス
トリップ導体が接地との間に持つ静電容量を補償し整合
をとることができる。Further, according to the second aspect of the present invention, it is possible to compensate by matching the capacitance of the input side strip conductor between the strip conductor and the ground, thereby achieving matching.
【００１０】[0010]
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１は、実施例にかかる分配移相器１の斜視図
である。分配移相器１は、誘電体基板７の上に細長い入
力側ストリップ導体３と、一部が開かれた円環状の出力
側ストリップ導体２とを設置し、入力側ストリップ導体
３の円形状の一端を、出力側ストリップ導体２の円環の
中心（中心軸をＡで示す）に配置している。さらに、長
さλ／２（λは波長を表す）強のインピーダンス補償用
のストリップ導体６を前記入力側ストリップ導体３の円
形状の一端において入力側ストリップ導体３から分岐さ
せている。インピーダンス補償用のストリップ導体６
は、入力側ストリップ導体３の端部と接地との間で生じ
る静電容量を補償するための誘導性のものである。ま
た、錨形の導体摺動子５を設け、錨の主軸（以下「アー
ム部」という）５ｃの一端部（例えていえば錨綱と接続
する部分）を前記円環の中心軸Ａの回りに回転可能に配
置している。錨の左右のフックに当たる部分すなわち出
力側ストリップ導体２の上を摺動する部分（以下「摺動
部」という）５ａ，５ｂの長さは、左右にそれぞれλ／
４ずつとなっている。そしてポリフッ化エチレンなどの
一般の高周波電線の絶縁材料である高誘電率絶縁体４
ａ，４ｂを、導体摺動子５と入力側ストリップ導体３及
び導体摺動子５と出力側ストリップ導体２との間にそれ
ぞれ介在させている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a perspective view of a distribution phase shifter 1 according to the embodiment. The distribution phase shifter 1 has an elongated input-side strip conductor 3 and a partially opened annular output-side strip conductor 2 disposed on a dielectric substrate 7. The input-side strip conductor 3 has a circular shape. One end is arranged at the center of the ring of the output side strip conductor 2 (the central axis is indicated by A). Further, a strip conductor 6 for impedance compensation having a length λ / 2 (λ is a wavelength) is branched from the input strip conductor 3 at one end of the circular shape of the input strip conductor 3. Strip conductor 6 for impedance compensation
Are inductive for compensating the capacitance generated between the end of the input-side strip conductor 3 and the ground. Further, an anchor-shaped conductor slider 5 is provided, and one end (for example, a portion connected to an anchor rope) of an anchor main shaft (hereinafter referred to as an "arm portion") 5c is arranged around a central axis A of the ring. It is arranged to be rotatable. The lengths of the portions corresponding to the hooks on the left and right of the anchor, ie, the portions sliding on the output-side strip conductor 2 (hereinafter, referred to as “sliding portions”) 5a and 5b are λ /
There are four each. And a high dielectric constant insulator 4 which is an insulating material for general high-frequency electric wires such as polyfluoroethylene.
a and 4b are interposed between the conductor slider 5 and the input strip conductor 3 and between the conductor slider 5 and the output strip conductor 2, respectively.
【００１１】入力側ストリップ導体３の特性インピーダ
ンスは例えば５０Ωとなるよう導体の幅が選ばれ、出力
側ストリップ導体２の特性インピーダンスは１００Ωと
なるよう導体の幅が選ばれている。前記構造により、入
力側ストリップ導体３より入力された高周波信号は、高
誘電率絶縁体４ｂを介して導体摺動子５のアーム部５ｃ
に結合され、これを通って先端の左右の摺動部５ａ，５
ｂに到る。そしてこの左右の摺動部５ａ，５ｂで高誘電
率絶縁体４ａを介して出力側ストリップ導体２に結合さ
れる。前記アーム部５ｃには多少のインダクタンス分を
持たせ、高誘電率絶縁体４ａ，４ｂによるリアクタンス
分と共振させてインピーダンス整合をとるようにしてい
る。前記左右の摺動部５ａ，５ｂには高誘電率絶縁体４
ａで絶縁された平行平板伝送路が形成されたことにな
り、それぞれの伝送路の長さをλ／４に選んでいるの
で、等価的には摺動部５ａ，５ｂの中央部で導体摺動子
５のアーム部５ｃと出力側ストリップ導体２とが接続さ
れたことになる。The width of the conductor is selected so that the characteristic impedance of the input strip conductor 3 is, for example, 50Ω, and the width of the conductor is selected so that the characteristic impedance of the output strip conductor 2 is 100Ω. With the above structure, the high-frequency signal input from the input-side strip conductor 3 is transferred to the arm 5c of the conductor slider 5 via the high dielectric constant insulator 4b.
And the left and right sliding portions 5a, 5
It reaches b. The left and right sliding portions 5a and 5b are coupled to the output side strip conductor 2 via the high dielectric constant insulator 4a. The arm portion 5c is provided with some inductance, and resonates with the reactance of the high dielectric insulators 4a and 4b so as to achieve impedance matching. A high dielectric constant insulator 4 is provided on the left and right sliding portions 5a and 5b.
a, the length of each transmission line is selected to be λ / 4, so that equivalently, a conductor slide is formed at the center of the sliding portions 5a and 5b. This means that the arm 5c of the moving element 5 and the output-side strip conductor 2 are connected.
【００１２】導体摺動子５のアーム部５ｃから出力側ス
トリップ導体２を見たインピーダンスは、特性インピー
ダンス１００Ωの出力側ストリップ導体２が２つ並列に
接続されたことになるので、５０Ωとなる。したがっ
て、入出力側でのインピーダンスは一致している。出力
側ストリップ導体２の伝搬波長をλε、アームの半径を
ｒとし、導体摺動子５を、中央の位置から角度θだけ左
に回転させたとすれば、左の出力側ストリップ導体２の
出力位相δL は、 δL ＝（２π／λε）ｒθ 右の出力側ストリップ導体２の出力位相δR は、 δR ＝−（２π／λε）ｒθ となる。The impedance when the output side strip conductor 2 is viewed from the arm portion 5c of the conductor slider 5 is 50Ω because two output side strip conductors 2 having a characteristic impedance of 100Ω are connected in parallel. Therefore, the impedances on the input and output sides match. If the propagation wavelength of the output side strip conductor 2 is λε, the radius of the arm is r, and the conductor slider 5 is rotated to the left by an angle θ from the center position, the output phase of the left output side strip conductor 2 [delta] L is the δ L = (2π / λε) rθ output phase [delta] R of the output-side strip conductor 2 of the right, [delta] R = - a (2π / λε) rθ.
【００１３】したがって、この分配移相器１を用いて一
定の位相差δを実現したい場合には、 θ＝λεδ／４πｒ を満たす角度だけ導体摺動子５を回してやればよい。４
分配可変位相給電装置は、前記の分配移相器１を３つ
（第１，第２、第３の分配移相器という）備え、それら
の接続回路図は図２に示されている。すなわち、第１の
分配移相器１ａの入力側ストリップ導体３の端部１１が
受電端となり、第１の分配移相器１ａの円環状の出力側
ストリップ導体２の両端が、第２及び第３の分配移相器
１ｂ，１ｃの入力側ストリップ導体３の端部とそれぞれ
接続される。さらに、第２の分配移相器１ｂの、円環状
の出力側ストリップ導体２の両端がそれぞれ給電端１２
及び１３に、第３の分配移相器１ｃの、円環状の出力側
ストリップ導体２の両端がそれぞれ給電端１４及び１５
に接続されている。Therefore, when it is desired to realize a constant phase difference δ using the distribution phase shifter 1, the conductor slider 5 may be turned by an angle satisfying θ = λεδ / 4πr. 4
The distribution variable phase feeder includes three distribution phase shifters 1 (referred to as first, second, and third distribution phase shifters), and a connection circuit diagram thereof is shown in FIG. That is, the end 11 of the input-side strip conductor 3 of the first distribution phase shifter 1a is a power receiving end, and both ends of the annular output-side strip conductor 2 of the first distribution phase shifter 1a are second and second ends. 3 are connected to the ends of the input-side strip conductors 3 of the three phase shifters 1b and 1c, respectively. Further, both ends of the annular output-side strip conductor 2 of the second distribution phase shifter 1b are connected to the feeding ends 12 respectively.
And 13, two ends of the annular output-side strip conductor 2 of the third distribution phase shifter 1c are connected to feed ends 14 and 15 respectively.
It is connected to the.
【００１４】以上の４分配可変位相給電装置において、
端子１２，１３，１４，１５に一定の勾配で出力位相差
を与えたい場合、例えば３δ、δ、−δ、−３δなる位
相の出力を得たい場合には、第１の分配移相器１ａの導
体摺動子を２θ、第２及び第３の分配移相器１ｂ，１ｃ
の導体摺動子をそれぞれθだけ回転させればよい。この
ように、前記実施例の４分配可変位相給電装置は入力高
周波信号の電力の４等分配を行いながら、各端子の給電
位相を連続的に変えることができ、これによって、給電
されたアレイアンテナのビームチルト角を連続的に変え
ることができる。また、摺動部分は金属接触を行わない
ため、摺動による雑音の発生や相互変調の発生を防止す
ることができる。In the above four-distribution variable phase power supply,
When it is desired to provide an output phase difference with a constant gradient to the terminals 12, 13, 14, and 15, for example, to obtain an output having a phase of 3δ, δ, -δ, -3δ, the first distribution phase shifter 1a And the second and third distribution phase shifters 1b and 1c
May be rotated by θ. As described above, the four-distribution variable phase power supply device of the embodiment can continuously change the power supply phase of each terminal while equally dividing the power of the input high-frequency signal into four. Can be continuously changed. Further, since the sliding portion does not make metal contact, it is possible to prevent noise and intermodulation due to sliding.
【００１５】次に、インピーダンス整合のとり方につい
て説明する。前記の分配移相器１を複数段用いて多分配
可変位相給電装置を構成すると、出力側ストリップ導体
２の特性インピーダンスが段数に応じて増加していくの
で、出力側での位相整合がとりにくくなってくる。した
がって、入力側と出力側のインピーダンスを整合させる
ため、次の技術を用いる。Next, how to achieve impedance matching will be described. When a multi-distribution variable phase feeder is configured using a plurality of stages of the distribution phase shifter 1, the characteristic impedance of the output-side strip conductor 2 increases according to the number of stages, so that it is difficult to achieve phase matching on the output side. It is becoming. Therefore, the following technique is used to match the impedance on the input side and the impedance on the output side.
【００１６】図３では、入力側に５０ΩのラインＬ１を
用い、長さλ／４のインピーダンス変成器Ｌ２を挿入し
ている。インピーダンス変成器Ｌ２のインピーダンス
は、 （２５×５０）1/2 ＝３５Ω に選定すればよい。図４では出力側ストリップ導体Ｌ
３，Ｌ６に１００Ωのラインを用い、長さλ／４のイン
ピーダンス変成器Ｌ４，Ｌ７を接続している。インピー
ダンス変成器Ｌ４，Ｌ７のインピーダンスは、 （５０×１００）1/2 ＝７０Ω に選定すればよい。In FIG. 3, a 50 Ω line L1 is used on the input side, and an impedance transformer L2 having a length of λ / 4 is inserted. The impedance of the impedance transformer L2 may be selected to be (25 × 50) 1/2 = 35Ω. In FIG. 4, the output side strip conductor L
3, L6 is connected to impedance transformers L4 and L7 having a length of λ / 4 using 100Ω lines. The impedance of the impedance transformers L4 and L7 may be selected to be (50 × 100) 1/2 = 70Ω.
【００１７】以上、実施例に基づいて本発明を説明して
きたが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
い。例えば高誘電率絶縁体４ａで絶縁された平行平板伝
送路が形成された左右の摺動部５ａ，５ｂの長さを、λ
／４の他、３λ／４、５λ／４などに選んでもよい。そ
の他本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更を施す
ことが可能である。Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the length of the left and right sliding portions 5a and 5b on which the parallel plate transmission line insulated by the high dielectric constant insulator 4a is formed is represented by λ.
In addition to / 4, 3λ / 4, 5λ / 4, etc. may be selected. Various other changes can be made without changing the gist of the present invention.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上のように請求項１記載の分配移相器
によれば、ストリップライン等を用いて分配移相器を構
成することができるため、小型軽量化が図れ、かつ製造
が容易になる。また、電力分配と位相シフトとを同一の
構成で行えるため、別々に行うのと比べて部品点数が少
なくなり信頼性が高くなる。さらに、金属接点がないの
で、接触不良などを起こすことが少なくなる。As described above, according to the distribution phase shifter according to the first aspect, the distribution phase shifter can be configured using a strip line or the like, so that the size and weight can be reduced and the manufacturing is easy. become. Further, since the power distribution and the phase shift can be performed with the same configuration, the number of components is reduced and reliability is improved as compared with the case where the power distribution and the phase shift are performed separately. Furthermore, since there is no metal contact, the occurrence of poor contact and the like is reduced.
【００１９】また、前記分配移相器を複数個用いて可変
位相給電装置を構成すれば、移動通信基地局のアンテナ
などサービスエリアを随時変更する必要のあるアレイア
ンテナの給電装置として極めて有効である。請求項２記
載の分配移相器によれば、前記入力側ストリップ導体の
一部にインピーダンス補償用ストリップ導体を付加して
入力側ストリップ導体が接地との間に持つ静電容量を補
償し整合をとることができるので、分配の損失を防ぐこ
とができる。Further, if a variable phase feeder is constituted by using a plurality of the above-mentioned distribution phase shifters, it is extremely effective as a feeder of an array antenna such as an antenna of a mobile communication base station whose service area needs to be changed at any time. . According to the distribution phase shifter of the second aspect, a strip conductor for impedance compensation is added to a part of the input-side strip conductor to compensate for a capacitance between the input-side strip conductor and the ground, thereby achieving matching. Can avoid loss of distribution.
【図１】実施例にかかる分配移相器の要部斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view of a main part of a distribution phase shifter according to an embodiment.
【図２】３個の分配移相器により構成した可変位相給電
装置の接続図である。FIG. 2 is a connection diagram of a variable phase feeder configured by three distribution phase shifters.
【図３】インピーダンス変成器を用いて入力側のインピ
ーダンスを整合させた分配移相器の接続図である。FIG. 3 is a connection diagram of a distribution phase shifter whose input side impedance is matched using an impedance transformer.
【図４】インピーダンス変成器を用いて出力側のインピ
ーダンスを整合させた分配移相器の接続図である。FIG. 4 is a connection diagram of a distribution phase shifter whose output side impedance is matched using an impedance transformer.
１ 分配移相器 ２ 出力側ストリップ導体 ３ 入力側ストリップ導体 ４ａ，４ｂ 高誘電率絶縁体 ５ 導体摺動子 ６ インピーダンス補償用ストリップ導体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Distribution phase shifter 2 Output side strip conductor 3 Input side strip conductor 4a, 4b High dielectric constant insulator 5 Conductor slider 6 Impedance compensation strip conductor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田 雅樹 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友 電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−75901（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−80107（ＪＰ，Ｕ) 特許176791（ＪＰ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 5/12 H01P 1/18 H01P 5/04 603 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Masaki Mita 1-3-1 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi Osaka Works, Sumitomo Electric Industries, Ltd. (56) References JP-A-58-75901 (JP, A) Kaihei 4-80107 (JP, U) Patent 176791 (JP, C2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01P 5/12 H01P 1/18 H01P 5/04 603
Claims (2)
とした出力側ストリップ導体と、 前記円環の半径の中心に一端が位置決めされた入力側ス
トリップ導体と、 前記円環の半径とほぼ同一の半径を有する円弧状の摺動
部と、この摺動部の中央から曲率中心に向かって垂直に
伸びた前記円環の半径とほぼ同一の長さを有するアーム
部とを含む導体摺動子とを備え、 前記アーム部の先端を前記円環の曲率半径の中心の回り
に回転可能とし、 前記出力側ストリップ導体と円弧状の摺動部との間、及
び前記入力側ストリップ導体とアーム部との間に絶縁体
を介在させたことを特徴とする分配移相器。An output strip conductor having a partially open annular shape and having both ends as output ends; an input side strip conductor having one end positioned at a center of a radius of the annular shape; An arc-shaped sliding portion having a radius substantially equal to the radius, and an arm portion having a length substantially equal to the radius of the ring extending vertically from the center of the sliding portion toward the center of curvature. A conductor slider, the tip of the arm portion being rotatable around the center of the radius of curvature of the ring, between the output-side strip conductor and the arc-shaped sliding portion, and the input-side strip. A phase shifter, wherein an insulator is interposed between a conductor and an arm.
ーダンス補償用ストリップ導体を付加したことを特徴と
する請求項１記載の分配移相器。2. The phase shifter according to claim 1, wherein a strip conductor for impedance compensation is added to a part of said input-side strip conductor.
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| JP03279795A JP3120497B2 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Distribution phase shifter |
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