JP2001119203A

JP2001119203A - 非接触型連続可変移相器

Info

Publication number: JP2001119203A
Application number: JP29682599A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kunimura; 真国村
Original assignee: STACK DENSHI KK
Current assignee: STACK DENSHI KK
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】移相の可変量を大にするには固定部導体と可
動部導体の長さを大にする必要があり、大きくなって実
用的でなくなる。【解決手段】３dBカップラーのコネクタ用端子はコネ
クタに接続され、コンデンサ用端子は非接触型連続可変
コンデンサに接続される。該コンデンサは固定部導体と
可動部導体を有する。該固定部導体は枠体に平行に架設
され、同心にかつ互いに空間を保って配置された内極部
と外極部を有する。該内極部は該コンデンサ用端子と導
結され、該外極部は接地され、該内極部と該外極部は所
定のインピーダンスをもつ電送線路として動作する。該
可動部導体は該固定部導体の該空間の一部を占める軸長
を有し、該空間の全長を移動自在に、かつ該内外の極部
との間に所定の静電容量を保って、該空間に没入してい
る。該可動部導体と該固定部導体の相対位置を変化させ
ることにより移相の可変量を変えるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触型連続可変移
相器にかかり、携帯電話や自動車電話システムにおける
各基地局間の干渉波を少なくするため、電波の放射方向
を制御する装置に使用されるもので、殊に移相の可変量
を大きくとれるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】電波の放射方向を制御する場合に使用す
る移相器としては、移相量が連続的に可変でき、しかも
移相量の可変範囲が大きいことが必要である。従来の技
術としては、本件出願人が先に出願した特開平８−１０
２６０１号発明がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の技術では、
可動部導体を固定部導体にその一端から出入させるよう
にしているので、移相の可変量の範囲を更に大きくしよ
うとして固定部導体の長さを大きくすると、可動部導体
の長さも大にする必要があり、両者の離別せんとする位
置における両者の全長の和は更に大きくなって、移相器
は実用的でない大きさになってしまう。

【０００４】この大型化をやめると、固定部導体の長さ
が短くなり、図５に示すように可動部導体の位置の変化
に対する移相の変化量が非対称のカーブを描くので、両
極における移相の変化量が限られた位置の範囲内でしか
対称にならない。これに対し、図６のように移相の変化
量を直線的にできれば、両極は可動部導体がどの位置に
あっても対称となるので、移相器として大変好ましい。

【０００５】本発明は可動部導体を固定部導体内に没入
させることにより、可動部導体の長さの制約を解決して
固定部導体の全長を長く取り、可動部導体をこの固定部
導体内で移動させることにより、移相の可変量を直線的
として移相器の信頼性を高めると共にその大型化を阻止
した移相器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる非接触型
連続可変移相器は、コネクタ用端子とコンデンサ用端子
をもつ３dBカップラーと、一対の非接触型連続可変コン
デンサを有している。該コネクタ用端子は入出力端子で
コネクタにそれぞれ接続され、該コンデンサ用端子が該
非接触型連続可変コンデンサにそれぞれ接続されてい
る。該各非接触型連続可変コンデンサは固定部導体と、
可動部導体を有している。該固定部導体は枠体に平行に
架設され、同心にかつ互いに空間を保って配置された内
極部と外極部を有している。該内極部は該コンデンサ用
端子と導結され、該外極部は接地され、該内極部と該外
極部は所定のインピーダンスをもつ電送線路として動作
するようになっている。該可動部導体は該固定部導体の
該空間の一部を占める軸長を有し、該空間の全長にわた
って同時に移動自在に、かつ該内外の極部との間に所定
の静電容量を保って、該空間に没入している。そして、
該可動部導体と該固定部導体の相対位置を変化させるこ
とにより移相の可変量を変えるようになっている。

【０００７】この９０゜ハイブリッド回路型の４個の端
子をもつ３dBカップラーに関し、ハイブリッド回路につ
いては、例えば社団法人通信学会が昭和５８年８月１５
日に発行した「通信用マイクロ波回路」の第５８ー６２
頁に、2.2.3 ハイブリッド回路（３dB方向性結合器）と
して図と共に説明されており、（ａ）ブランチライン
形、（ｂ）１／４波長分布結合形、（ｃ）ラットレース
形、（ｄ）移相反転形ハイブリッドリング形が示されて
いる。

【０００８】以下、段落番号［０００９］から［００１
４］までは、従来技術で挙げた特開平８−１０２６０１
号公報の段落番号［００１８］〜［００２３］で述べら
れた事項と同様で、本発明実施例の図１を参照する。

【０００９】周知の通り、コネクタ用端子３に到達した
入力信号はハイブリッド回路（３dBカップラー）１によ
り分配され、非接触型連続可変コンデンサ２に印加され
る。二つの非接触型連続可変コンデンサ２の容量を等し
くすれば、当該コンデンサ２からの反射信号は全てコネ
クタ用端子３から出力信号として取出される。当該コン
デンサ２の固定部導体６の部分は、特性インピーダンス
Ｚ₁、長さＬ、波数β₁の伝送線路とみなせる。更に固定
部導体６の一部の長さｌ₂の部分に可動部導体７を挿入
すると、可動部導体の入った部分は特性インピーダンス
Ｚ₂、長さｌ₂、波数β₂の伝送線路とみなせる。固定部
導体６の残りの部分、つまり長さｌ₁（ｌ ₁＝Ｌ−ｌ₂）
の部分は特性インピーダンスＺ₁、波数β₁の伝送線路と
して残っている。

【００１０】つまり、３dBカップラーの２個のコネクタ
用端子３，３にそれぞれ２個の伝送線路をつなげた状態
となり、可動部導体７を挿抜することにより、各線路の
長さｌ₁、ｌ₂がｌ₁＋ｌ₂＝Ｌの関係を保ちつつ変化する
ことになる。このようにすると、図１に示すように、３
dBカップラー１のコンデンサ用端子４，４に可変コンデ
ンサ２，２を接続したことと等価となる。

【００１１】その容量Ｃは

【数１】となる。ωは使用する信号の角周波数である。

【００１２】従って、可動部導体７の挿抜により、３dB
カップラー１につながれた容量が変化して、コネクタ用
端子３，３間の入出力信号の移相を連続可変にすること
ができる。

【００１３】通常の可変コンデンサでは固定部導体に対
し可動部導体を回転させて容量を変えているが、可動部
導体を電気回路に導結するために金属同志の回転摺動接
触子が不可欠である。

【００１４】本発明の場合、可変コンデンサの固定部導
体の双方の極部も接点を有するが接触子ではなく、可動
部導体は完全に絶縁された状態で固定部導体の双方の極
部間に出入するだけで、接触子を有していない。この可
変コンデンサの一対を同時に出入させることにより、コ
ンデンサ容量が同時かつ電気的同曲線で連続的に変化
し、その変化分に対応して入力と出力の端子間の移相が
連続的に変化する。また最大容量値と最少容量値の比率
が大きく、移相器の出力端の移相の変化量も大となる。

【００１５】しかしながら、この場合は可動部導体を固
定部導体にその一端から出入させるようにしているの
で、移相の可変量を直線的にしようとして固定部導体の
長さを大きくすると、可動部導体の長さも大にする必要
があり、両者の離別せんとする位置における両者の全長
の和は更に大きくなって、移相器は実用的でない大きさ
になってしまう。本発明は可動部導体を固定部導体内に
没入させ、この固定部導体内で移動させることにより、
移相器の大型化を阻止しつつしかも移相の可変量を直線
的にして入出力極における移相の変化量の対称性を確保
し、もって移相器としての実用性を高めている。

【００１６】該コネクタ用端子はそれぞればね性中継端
子を介して該コネクタに接続されていてもよい。この場
合、コネクタ用端子とコネクタを接続する際に両者が多
少ねじれても、ばね性中継端子がそのねじれを吸収し、
接点同士のずれによる特性の劣化を防ぎ、ＩＭ対策上好
ましい。

【００１７】該コンデンサ用端子はそれぞればね性中継
端子を介して該各非接触型連続可変コンデンサに接続さ
れていてもよい。この場合、コンデンサ用端子と可変コ
ンデンサを接続する際に両者が多少ねじれても、ばね性
中継端子がそのねじれを吸収し、接点同士のずれによる
特性の劣化を防ぎ、ＩＭ対策上好ましい。

【００１８】該ばね性中継端子は細長い板片の両端部を
取付部として中間部にＵ字状の湾曲部を形成したもの
で、該取付部が半田付けに供されていてもよい。この場
合、互いに接続する極同士が軸線方向にずれ、又は軸線
上で互いにねじれても、ばね性中継端子がそのずれやね
じれを吸収し、接点同士のずれによる特性の劣化を防
ぎ、ＩＭ対策上好ましい。

【００１９】該内極部は絶縁材を介して該枠体に支持さ
れ、その一端が該コンデンサ用端子と導結されていても
よい。この場合、内極部と枠体の短絡が絶縁材により防
止されてコンデンサ用端子と導結される。

【００２０】該内極部は丸棒で、該外極部は円筒となっ
ており、該空間が円筒状となっていてもよい。この場
合、円筒状の空間の厚さ、即ち、丸棒と円筒間の寸法が
均一に取りやすく、インピーダンスを一定に保てる。双
方の非接触型連続可変コンデンサの容量は等しいので、
それらからの反射信号は全て出力端子から出力信号とし
て取出される。ここで両非接触型連続可変コンデンサの
容量を変えるとそのリアクタンスの変化に対応して入力
端子と出力端子間の移相が連続的に変化する。

【００２１】該枠体は金属製で、該外極部が結合されて
接地回路に供されていてもよい。この場合、格別に接地
回路を用意する必要がない。接地回路の選択肢が拡る。

【００２２】該可動部導体は金属筒で、該一対の極部と
はそれぞれ内部誘電体及び外部誘電体を介して密接に摺
嵌していてもよい。この場合、金属筒と円筒との短絡は
外部誘電体により防止されて所定のインピーダンスを確
保でき、また金属筒と丸棒との短絡は内部誘電体により
防止され所定のインピーダンスを確保できる。

【００２３】該可動部導体は該枠体に設けた連続移動機
構に連繋されて該空間内を移動するようになっていても
よい。この場合、可動部導体の移動を連続的に行え、移
相の変化も連続的となる。

【００２４】該連続移動機構は該枠体外で定位置回転の
つまみと該枠体内に架設されて該つまみに連動するねじ
桿で、該ねじ桿が絶縁体ブロックと螺合し、該絶縁体ブ
ロックは該円筒に設けたスリットを通して該可動部導体
と一体化されていてもよい。この場合、ねじ送りとなる
ので、可動部導体の微細な移動が可能となり、移相の変
化量の調整を微細に行える。

【００２５】

【発明実施の形態】１はハイブリッド回路（３dBカップ
ラー）、２は一対の非接触型連続可変コンデンサであ
る。

【００２６】ハイブリッド回路１は通常の型式のもの
で、コネクタ用端子３，３とコンデンサ用端子４，４を
備えている。コネクタ用端子３はコネクタ５との接続用
で入出力端子となっており、コンデンサ用端子４は非接
触型連続可変コンデンサー２との接続用となっている。

【００２７】各非接触型連続可変コンデンサー２は固定
部導体６と可動部導体７を有している。各固定部導体６
は枠体８に平行に架設され、同心にかつ互いに空間９を
保って配置された内極部１０と外極部１１を有してい
る。この内極部１０はコンデンサ用端子４，４と導結さ
れ、外極部１１は接地され、内極部１０と外極部１１は
所定のインピーダンスをもつ電送線路として動作するよ
うになっている。

【００２８】各可動部導体７は固定部導体６の空間９の
一部を占める軸長を有し、空間９の全長にわたって同時
に移動自在に、かつ内外の極部１０，１１との間に所定
の静電容量を保って、空間９に没入している。そして、
各可動部導体７と固定部導体６の相対位置を変化させる
ことにより移相の可変量を変えるようになっている。

【００２９】可動部導体７の長さは固定部導体６の長さ
に比べて十分短く、固定部導体６自身の絶対長さも長い
ので、可動部導体７の位置の変化に対する移相の変化量
は、先行技術の場合の図５が曲線状となっているのに対
し、本発明の場合は図６で分かるとおり、ほぼ直線的と
なる。従って、可動部導体７の固定部導体６に対する移
動のある位置におけるコネクタ用端子３，３間での移相
の変化量は等しくなり、実用的な移相器となる

【００３０】コネクタ用端子３，３はそれぞればね性中
継端子１２を介してコネクタ５，５に接続されている。
こうすると、コネクタ用端子３，３とコネクタ５，５を
接続する際に両者が多少ねじれても、ばね性中継端子１
２がそのねじれを吸収し、接点同士のずれによる特性の
劣化を防ぎ、ＩＭ対策上好ましい。

【００３１】コンデンサ用端子４，４はそれぞればね性
中継端子１２を介して各非接触型連続可変コンデンサ
２，２に接続されている。こうすると、コンデンサ用端
子４，４と可変コンデンサ２，２を接続する際に両者が
多少ねじれても、ばね性中継端子１２がそのねじれを吸
収し、接点同士のずれによる特性の劣化を防ぎ、ＩＭ対
策上好ましい。

【００３２】ばね性中継端子１２は細長い板片の両端部
を取付部１３，１３として中間部にＵ字状の湾曲部１４
を形成したもので、取付部１３，１３が半田付けに供さ
れている。こうすると、互いに接続する極同士が軸線方
向にずれ、又は軸線上で互いにねじれても、ばね性中継
端子１２がそのずれやねじれを吸収し、接点同士のずれ
による特性の劣化を防ぎ、ＩＭ対策上好ましい。

【００３３】なお、以上の三つの例の場合、ばね性中継
端子１２に並列に補正用コンデンサ１５を設けてもよ
い。

【００３４】内極部１０は絶縁材２１を介して枠体８に
支持され、その一端がコネクタ用端子３と導結されてい
ている。こうすると、内極部１０と枠体８の短絡が絶縁
材２１により防止されてコネクタ用端子３と導結され
る。

【００３５】内極部１０は丸棒３１で、外極部１１は円
筒３２となっており、空間９が円筒状となっていてい
る。こうすると、円筒状の空間９の厚さ、即ち、丸棒３
１と円筒３２間の寸法が均一に取りやすく、インピーダ
ンスを一定に保てる。双方の非接触型連続可変コンデン
サー２の容量は等しいので、それらからの反射信号は全
て出力端子から出力信号として取出される。ここで両非
接触型連続可変コンデンサー２の容量を変えるとそのリ
アクタンスの変化に対応して入出力端子３，３間の移相
が連続的に変化する。同心配置された部分は一種の同軸
線となっており、インピーダンス５０Ωは７５Ωの伝送
線路となっている。インピーダンスの数値は、特に理由
がある場合は他の数値に設計してもよい。

【００３６】枠体８は金属製で、外極部１１が結合され
て接地回路に供されていている。こうすると、格別に接
地回路を用意する必要がない。接地回路の選択肢が拡
る。

【００３７】可動部導体７は金属筒４１で、丸棒３１と
は内部誘電体４２を介して、また円筒３２に対しては外
部誘電体４３を介して、それぞれ密接に摺嵌している。
こうすると、金属筒４１と円筒３２との短絡は外部誘電
体４３により防止されて所定のインピーダンスを確保で
き、また金属筒４１と丸棒３１との短絡は内部誘電体４
２により防止されて所定のインピーダンスを確保でき
る。

【００３８】可動部導体７は枠体８に設けた連続移動機
構５１に連繋されて空間９内を移動するようになってい
る。こうすると、可動部導体７の移動を連続的に行え、
移相の変化も連続的となる。

【００３９】連続移動機構５１は枠体８外で定位置回転
のつまみ５２と枠体８内に架設されてこのつまみ５２に
連動するねじ桿５３で、このねじ桿５３が絶縁体ブロッ
ク５４と螺合し、この絶縁体ブロック５４は円筒３２に
設けたスリット５５を通して可動部導体７と連繋されて
いる。こうすると、ねじ送りとなるので、可動部導体７
の微細な移動が可能となり、移相の変化量の調整を微細
に行える。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、可動部導体を固定部導
体内に没入させ、この固定部導体内で移動させるように
したので、移相器の大型化を阻止しつつしかも移相の可
変量を直線的にして入出力極における移相の変化量の対
称性を確保でき、移相器としての実用性を高められる。

【００４１】請求項２によれば、コネクタ用端子とコネ
クタを接続する際に両者が多少ねじれても、ばね性中継
端子によりそのねじれを吸収して接点同士のずれによる
特性の劣化を防げるので、ＩＭ対策上好ましい。

【００４２】請求項３によれば、コンデンサ用端子と可
変コンデンサを接続する際に両者が多少ねじれても、ば
ね性中継端子によりそのねじれを吸収して接点同士のず
れによる特性の劣化を防げるので、ＩＭ対策上好まし
い。

【００４３】請求項４によれば、互いに接続する極同士
が軸線方向にずれ、又は軸線上で互いにねじれても、ば
ね性中継端子によりそのずれやねじれを吸収して接点同
士のずれによる特性の劣化を防げるので、ＩＭ対策上好
ましい。

【００４４】請求項５によれば、内極部と枠体の短絡を
絶縁材により防止して出入力端子と導結できる。

【００４５】請求項６によれば、円筒状の空間の厚さ、
即ち、丸棒と円筒間の寸法が均一に取りやすく、インピ
ーダンスを一定に保てる。

【００４６】請求項７によれば、格別に接地回路を用意
する必要がないので、接地回路の選択肢を拡げることが
できる。

【００４７】請求項８によれば金属筒と円筒との短絡は
外部誘電体により防止できて所定のインピーダンスを確
保でき、また金属筒と丸棒との短絡は内部誘電体により
防止して所定のインピーダンスを確保できる。

【００４８】請求項９によれば、可動部導体の移動を連
続的に行え、移相の変化も連続的にできる。

【００４９】請求項１０によれば、つまみの回転により
容量の微量かつ精確な調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる非接触型連続可変移相器の具体
例を示す回路図である。

【図２】同非接触型連続可変移相器の具体例を示す一部
の切断平面図である。

【図３】ばね性中継端子の斜面図である。

【図４】非接触型連続可変移相器の一部を切断した分解
斜面図である。

【図５】可動部導体の固定部導体に対する位置と移相の
可変量の関係を示すグラフで、固定部導体の長さが短い
場合である。

【図６】同じく固定部導体の長さが長い場合である。

【符号の説明】

１３dBカップラー（ハイブリッド回路）２非接触型連続可変コンデンサー３コネクタ用端子４コンデンサ用端子５コネクタ６固定部導体７可動部導体８枠体９空間１０内極部１１外極部１２ばね性中継端子１３取付部１４湾曲部２１絶縁材３１丸棒３２円筒４１金属筒４２内部誘電体４３外部誘電体５１連続移動機構５２つまみ５３ねじ桿５４絶縁体ブロック５５スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コネクタ用端子(3,3)とコンデンサ用端
子(4,4)をもつ３dBカップラー(1)と、一対の非接触型連
続可変コンデンサ(2,2)を有し、該コネクタ用端子(3,3)
は入出力端子でコネクタ(5,5)にそれぞれ接続され、該
コンデンサ用端子(4,4)が該非接触型連続可変コンデン
サ(2,2)にそれぞれ接続されており、該各非接触型連続可変コンデンサ(2)は固定部導体(6)
と、可動部導体(7)を有し、該固定部導体(6)は枠体(8)に平行に架設され、同心にか
つ互いに空間(9)を保って配置された内極部(10)と外極
部(11)を有し、該内極部(10)は該コンデンサ用端子(4,4)と導結され、
該外極部(11)は接地され、該内極部(10)と該外極部(11)
は所定のインピーダンスをもつ電送線路として動作する
ようになっており、該可動部導体(7)は該固定部導体(6)の該空間(9)の一部
を占める軸長を有し、該空間(9)の全長にわたって同時
に移動自在に、かつ該内外の極部(10,11)との間に所定
の静電容量を保って、該空間(9)に没入しており、該可動部導体(7)と該固定部導体(6)の相対位置を変化さ
せることにより移相の可変量を変えるようになっている
ことを特徴とする非接触型連続可変移相器。
【請求項２】該コネクタ用端子(3,3)はそれぞればね
性中継端子(12)を介して該コネクタ(5)に接続されてい
る請求項１に記載の非接触型連続可変移相器。
【請求項３】該コンデンサ用端子(4,4)はそれぞれば
ね性中継端子(12)を介して該各非接触型連続可変コンデ
ンサ(2)に接続されている請求項１又は２に記載の非接
触型連続可変移相器。
【請求項４】該ばね性中継端子(12)は細長い板片の両
端部を取付部(13)として中間部にＵ字状の湾曲部(14)を
形成したもので、該取付部(13)が半田付けに供されてい
る請求項２又は３に記載の非接触型連続可変移相器。
【請求項５】該内極部(10)は絶縁材(21)を介して該枠
体(8)に支持され、その一端が該コンデンサ用端子(4)と
導結されている請求項１から４の一つに記載の非接触型
連続可変移相器。
【請求項６】該内極部(10)は丸棒(31)で、該外極部(1
1)は円筒(32)となっており、該空間(9)が円筒状となっ
ている請求項１から５の一つに記載の非接触型連続可変
移相器。
【請求項７】該枠体(8)は金属製で、該外極部(11)が
結合されて接地回路に供されている請求項１又は５に記
載の非接触型連続可変移相器。
【請求項８】該可動部導体(7)は金属筒(41)で、該丸
棒(31)や円筒(32)とはそれぞれ内部誘電体(42)及び外部
誘電体(43)を介して密接に摺嵌している請求項１から７
の一つに記載の非接触型連続可変移相器。
【請求項９】該可動部導体(7)は該枠体(8)に設けた連
続移動機構(51)に連繋されて該空間(9)内を移動するよ
うになっている請求項１から８の一つに記載の非接触型
連続可変移相器。
【請求項１０】該連続移動機構(51)は該枠体(8)外で
定位置回転のつまみ(52)と該枠体(8)内に架設されて該
つまみ(52)に連動するねじ桿(53)で、該ねじ桿(53)が絶
縁体ブロック(54)と螺合し、該絶縁体ブロック(54)は該
円筒(32)に設けたスリット(55)を通して該可動部導体
(7)と連繋されている請求項９に記載の非接触型連続可
変移相器。