JP2001284901A - 分配移相器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小さな移相量しかもたない移相器を組み合わせ
ることにより、大きな移相量を確保できる移相器を提供
する。 【解決手段】分配器および移相器と組み合わせることに
より、入力１端子，出力２端子でその出力位相が＋θ、
−θとなる移相器、もしくは入力１端子、出力３端子で
その出力位相が＋θ、０、−θとなる移相器を多段に複
数台組み合わせ、前段の移相器の出力端子のすべて、ま
たは出力端子の一部に後段の移相器の入力端を接続する
ことにより、１入力で４つ以上の出力端子を有する移相
器を構成し、且つ、すべての出力の位相差が等間隔にな
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信基地局ア
ンテナ等の給電部に用いる位相可変の分配移相器に係わ
るものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、移動通信網は１つの基地局ごとに
エリアを構成するゾーン方式により構成されている。ゾ
ーン方式とは、各基地局ごとに振り分けられたセクター
（小ゾーン）を形成することにより、移動体通信のチャ
ネル数を増やし限られた周波数を有効に活用するもので
ある。

【０００３】このゾーンを形成するに際して、基地局の
遠くへ飛びすぎないよう基地局アンテナの放射ビームを
少しだけ下向きにチルトさせて用いることがある。基地
局アンテナにチルトをかけ、またはチルトを可変させる
には、電気的な方法と機械的な方法がある。電気的にチ
ルト可変する方法は、アンテナ給電部でそれぞれの出力
端子の位相ケーブル長を変更させる方法と、アンテナ給
電部内において可変移相器を用いて位相調整しチルトを
変化させる方法の２種類に大別される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】昨今の携帯電話加入者
数の増加に伴い、各基地局アンテナが構成するゾーンを
多様な状況により可変させなければならない。そのため
可変移相量の変化範囲や出力端子の数に関して様々な移
相器が必要となる。本発明では、前記問題を解決するた
めに移相量を増大させ、必要な位相量を得ることができ
る移相器を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の構成ならびにそ
の目的と特徴については、本明細書の記述および添付図
面に掲示する。本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。アンテナ給電部内の移相器全体としては、分配器
および移相器とを組み合わせることにより、入力１端
子、出力２端子でその出力位相が＋θ、−θとなる移相
器、もしくは入力１端子、出力３端子でその出力位相が
＋θ、０、−θとなる移相器を多段に複数台組み合わ
せ、すべての出力位相が等間隔に並ぶように構成してい
る。

【０００６】また、前記多段構成した場合にも複数の歯
車を用いて一つの駆動部により駆動できるようにしてい
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態である原理構成について詳細に説明する。なお、
原理図において同一機能を有するものは同一記号を付
け、繰り返しの説明は省略する。図１は、従来のアンテ
ナ給電部に適用されるチルト角可変アレイアンテナの概
略構成を示すブロック図である。

【０００８】同図において、１はアンテナカバー、２₁
〜２₇はそれぞれが複数個のアンテナ素子からなるアン
テナブロック、３₁〜３₂₈はアンテナ素子、４₁〜４₇は
同長同位相の給電ケーブル、５はアンテナ給電部、６は
移相部、７₁〜７₇は移相器、８ ₁〜８₇は位相調整ケーブ
ル、９は装置側入力端子である。図１において、装置側
入力端子９より入力された高周波の励振電力は、アンテ
ナ給電部５内の各移相器７₁〜７₇より所定の位相値に分
配され、位相調整ケーブル８₁〜８₇により位相調整され
た後、アンテナカバー１内の各アンテナブロック２₁〜
２₇に送られ、各ブロック内でさらに分配されてアンテ
ナ素子３₁〜３₂₈に至り放射される。

【０００９】本実施例のアンテナ給電部に適用されるア
レイアンテナで、チルト角を可変するには、移相部６を
制御し、出力移相量を調整する。これにより、アレイア
ンテナの各アンテナ素子３₁〜３₂₈から放射されるビー
ムのチルト角が変わる。図２は、本発明の一実施形態で
あるアンテナ給電部内における可変移相器の概略構成を
示すブロック図である。尚、一つ一つの移相器は入力端
子１、出力端子３を基にしている。

【００１０】同図において、１０はアンテナ給電部、１
１は可変移相部、１２₁〜１２₂は可変移相部、１３
₁〜１３₆は移相器、１４₁〜１４₇は位相調整ケーブル、
１５₁〜１５₂は接続ケーブル、１６は装置側入力端子、
１７₁〜１７₇は装置側出力端子である。図２において、
装置側入力端子１６より入力された高周波の励振電力
は、移相器(11)、移相器（12₁〜12₂)にそれぞれ分
配される。

【００１１】このとき、１つの移相器は、入力端子１個
に対して、出力端子３個であるので、それぞれの位相値
は、Ｌ（初期値）、Ｌ＋θ、Ｌ−θ（θは可変移相量）
とおける。前記の位相値を基準として、図１のようなア
ンテナブロック(2₁〜2₇)に励振する方法を考えた場合、
装置側端子１個に対して、出力端子は７個であるため、
１入力−７出力の給電部が必要となる。

【００１２】基地局アンテナを可変チルトするのに多く
の移相量が必要な場合、考えられる方法として、複数の
移相器を多段構成する方法が挙げられる。このとき基本
となる移相器として、入力１端子に対して、出力３端子
のものを用い、且つ、前記多段構成法で構成すると、出
力端子のうち２つをさらに同じタイプの移相器につなげ
ることにより移相量を増大させることができる。１つの
基本移相器の出力位相値をＬ（初期値）、Ｌ＋θ、Ｌ−
θ（θは可変移相量）とした場合、装置側出力端子(17₁
〜17₇)の位相値は次のようにおける。

【００１３】17₁＝（Ｌ＋θ）＋（Ｌ＋θ）＋（Ｌ＋
θ）＝３Ｌ＋３θ 17₂＝（Ｌ＋θ）＋（Ｌ＋θ）＋（Ｌ）＝３Ｌ＋２θ 17₃＝（Ｌ＋θ）＋（Ｌ＋θ）＋（Ｌ−θ）＝３Ｌ＋θ 17₄＝（Ｌ）＋（Ｌ）＝２Ｌ 17₅＝（Ｌ−θ）＋（Ｌ−θ）＋（Ｌ＋θ）＝３Ｌ−θ 17₆＝（Ｌ−θ）＋（Ｌ−θ）＋（Ｌ）＝３Ｌ−２θ 17₇＝（Ｌ−θ）＋（Ｌ−θ）＋（Ｌ−θ）＝３Ｌ−３
θ このように一つの移相器の可変移相量が既知な値であれ
ば、多段構成することにより、出力端子の数に対しての
移相量を求めることが可能となる。

【００１４】図３ないし図４は、本実施形態のアンテナ
給電部５に適用可能な移相器の一例を示す図であり、図
３は斜め右前方から見た分解斜視図、図４は斜め左前方
から見た分解斜視図である。図３ないし図４において、
１８は入力端子、１９は入力結合線路、２２は出力結合
線路、２３は出力線路、２４は固定誘電体基板（以下、
単に固定基板と称す。）、２５は接地導体、２６は入力
結合部、２７は出力結合窓、２８は出力端子、２９は回
転誘電体基板（以下、単に回転基板と称す。）、３０は
回転基板側出力結合線路、３１はインピーダンス整合線
路、３２は回転基板側入力結合線路、３３は入力結合ス
ロット、３４は入力結合スロット、３５は接地導体
である。

【００１５】図３ないし図４に示す移相器において入力
端子１８に印加された高周波の励振電力は、つづいて入
力線路１９および接地導体２５にも印加される。この後
必要に応じて設けられるインピーダンス整合線路２０を
介して、１つはそのまま出力線路２３から出力端子２８
へ出力され、もう１つは入力結合線路２１より回転基板
側の入力結合スロット３４を励振する。このスロット
励振によって生じた電磁波は、回転基板側の出力結合線
路３０およびインピーダンス整合線路３１を介して、入
力結合線路３２を励振する。

【００１６】同様にして、高周波電力は、回転基板側の
入力結合線路３２および入力結合スロット３３を介し
て固定基板側の出力結合線路２２に励振される。この励
振によって出力結合線路２２に生じた高周波電力は励振
点を境に左右に分配され、出力結合線路２２を互いに逆
向きに伝送され、必要に応じて設けられるインピーダン
ス整合回路２０および出力線路２３を介して出力端子２
８より出力される。以上まとめると、この移相器は、回
転基板２９を回転させ、それぞれの回転角で固定基板側
の励振点が決まることにより、その励振点から２分され
た電力が各出力端子２８に至る。このとき各出力端子の
位相は、励振点から伝送される線路長が互いに異なるこ
とを利用して位相を変化させることができる。

【００１７】また、この移相器は固定基板に入力されて
そのまま出力端子に送られるポートを含めて１入力３出
力で構成される。尚、この移相器は、既に出願済みの特
願平８−１６３３０４号（特開平１０−１３１０３号公
報）に記載されている。図５も、本実施形態のアンテナ
給電部５に適用可能な移相器の一例を示す図である。ま
た、この移相器はミンダーラインを用いている。

【００１８】同図において、３６は入力端子、３７は電
力分配器、３８は接続ケーブル、３９はストリップライ
ン、４０は移相器本体、４１は誘電体、４２は出力端
子、４３は金属板である。図５において、入力端子３６
から入力された高周波電力は、分配器３７で３分配され
る。このうち２つは移相器４０に、１つはそのまま出力
される。移相器４０に伝送された電力は、ストリップラ
イン上を介して出力端子４２へ出力される。そのとき、
ストリップライン上では、誘電体４１に挟まれた部分
と、そうでない部分とに分けられ短縮がおこる。

【００１９】そのため、同一方向に誘電体を動かすと、
２つの出力端子に位相差が生じる。以上、この移相器は
トリプレートの部分とストリップラインの部分を利用す
ることで、出力２端子に移相をかけることができる。図
６は、複数の移相器を１つの駆動部で作動できることを
示す概略構成図である。図６において、４４は移相器、
４５は各移相器に付けた歯車（ギア）、４６はモータ
（駆動部）からの動力を直接伝達する支持柱、４７は中
心の歯車である。

【００２０】同図において、モータにより伝達された動
力は、移相器に接続された支持柱４６を回転させる。こ
れにより支持柱４６は、中心に置かれた歯車４７を回転
させ、それに隣接する４つの歯車４５を逆回転させる。
このとき４つの歯車４５の歯数が等しければ、それぞれ
の移相器を等しく作動させることができる。

【００２１】以上、本発明によってなされた発明を、前
記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲において種々変更が可能であることは勿論であ
る。

【００２２】

【発明の効果】上述に記載の本発明は、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すると下記の通りにま
とめられる。 （１）チルト可変アレイアンテナに適用されるアンテナ
給電部において、大きな移相量を得るには移相器を多段
構成する方法が挙げられる。本発明では、このとき前段
の移相器に出力端子をすべて、または出力端子の一部
に、後段の移相器の入力端を接続することにより、１入
力で４つ以上の出力端子を有する移相器を構成し、且
つ、すべての出力の位相差が等間隔になるように構成す
ることが可能となる。 （２）また、前記（１）の場合において、すべての移相
器はギアを介して組み合わせることにより一つの駆動部
で駆動できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアンテナ給電部に適用されるチルト各可
変アレイアンテナの概略構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施形態であるアンテナ給電部内に
おける可変移相器の概略構成を示すブロック図。

【図３】本発明の実施形態のアンテナ給電部に適用可能
な移相器の一例を示す斜め右前方から見た分解斜視図。

【図４】本発明の実施形態のアンテナ給電部に適用可能
な移相器の一例を示す斜め左前方から見た分解斜視図。

【図５】本発明の実施形態のアンテナ給電部に適用可能
な移相器の一例を示す解斜視図。

【図６】複数の移相器を１つの駆動部で作動させる一例
を示す概略構成図。

【符号の説明】

１ アンテナカバー ２₁〜２₇ アンテナ素子からなるアンテナブロック ３₁〜３₂₈ アンテナ素子 ４₁〜４₇ 同長同位相の給電ケーブル ５ アンテナ給電部 ６ 移相部 ７₁〜７₇ 移相器 ８₁〜８₇ 位相調整ケーブル ９ 装置側入力端子 １０ アンテナ給電部 １１ 可変移相部 １２₁〜１２₂ 可変移相部 １３₁〜１３₂ 移相器 １４₁〜１４₇ 位相調整ケーブル １５₁〜１５₂ 接続ケーブル １６ 装置側入力端子 １７₁〜１７₇ 装置側出力端子 １８ 入力端子 １９ 入力結合線路 ２０ インピーダンス整合線路 ２１ 入力結合線路 ２２ 出力結合線路 ２３ 出力線路 ２４ 固定基板 ２５ 接地導体 ２６ 入力結合部 ２７ 出力結合窓 ２８ 出力端子 ２９ 回転基板 ３０ 回転基板側出力結合線路 ３１ インピーダンス整合線路 ３２ 回転基板側入力結合線路 ３３ 入力結合スロット ３４ 入力結合スロット ３５ 接地導体 ３６ 入力端子 ３７ 電力分配器 ３８ 接続ケーブル ３９ ストリップライン ４０ 移相器 ４１ 誘電体 ４２ 出力端子 ４３ 金属板 ４４ 移相器 ４５ 各移相器に付けた歯車（ギヤ） ４６ モータ（駆動部）からの動力を直接伝達する支
持柱 ４７ 中心の歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恵比根 佳雄 東京都千代田区永田町二丁目11番１号 エ ヌ・ティ・ティ移動通信網株式会社内 (72)発明者 苅込 正敞 東京都千代田区九段南４−７−15 健和ビ ル 日本電業工作株式会社内 (72)発明者 朝香 聖成 東京都千代田区九段南４−７−15 健和ビ ル 日本電業工作株式会社内 Ｆターム(参考） 5J012 GA12 GA14 5J021 AA05 AA06 CA06 DB03 FA06 FA32 GA02 HA05 HA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分配器および移相器と組み合わせることに
   より、入力１端子、出力２端子でその出力位相が＋θ、
   −θ（θは可変移相量）となる移相器、もしくは入力１
   端子、出力３端子でその出力位相が＋θ、０、−θとな
   る移相器を多段に複数台組み合わせ、前段の移相器の出
   力端子のすべて、または出力端子の一部に後段の移相器
   の入力端を接続することにより、１入力で４つ以上の出
   力端子を有する移相器を構成し、且つ、すべての出力の
   位相差が等間隔になるように構成したことを特徴とする
   位相可変の分配移相器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の位相可変の分配移相器に
   おいて、 上記すべての移相器をギヤを介して組み合わせ一つの駆
   動軸により位相を連続的に変化させることができるよう
   にしたことを特徴とする位相可変の分配移相器。