JP2003318602A - 移相器 - Google Patents
移相器Info
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- JP2003318602A JP2003318602A JP2002117970A JP2002117970A JP2003318602A JP 2003318602 A JP2003318602 A JP 2003318602A JP 2002117970 A JP2002117970 A JP 2002117970A JP 2002117970 A JP2002117970 A JP 2002117970A JP 2003318602 A JP2003318602 A JP 2003318602A
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- Japan
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- phase shifter
- impedance
- microstrip
- microstrip lines
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射効率が高く、小型化が可能な移相器を提
供する。 【解決手段】 誘電体基板９の表面に、所定のインピー
ダンスに設定される第一のマイクロストリップ線路２
ａ，２ｂと、それとは異なるインピーダンスに設定され
る第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１１ｂと、こ
れら第一、第二のマイクロストリップ線路間のインピー
ダンス変換機能を有する３ｄＢカプラ１０とを設け、こ
の誘電体基板９の表面に対向させて、前記第二のマイク
ロストリップ線路１１ａ，１１ｂに沿って移動可能な反
射板４を設けた。
供する。 【解決手段】 誘電体基板９の表面に、所定のインピー
ダンスに設定される第一のマイクロストリップ線路２
ａ，２ｂと、それとは異なるインピーダンスに設定され
る第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１１ｂと、こ
れら第一、第二のマイクロストリップ線路間のインピー
ダンス変換機能を有する３ｄＢカプラ１０とを設け、こ
の誘電体基板９の表面に対向させて、前記第二のマイク
ロストリップ線路１１ａ，１１ｂに沿って移動可能な反
射板４を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相を連続的に変
化させることができる移相器に係り、特に、反射効率が
高く、小型化が可能な移相器に関するものである。
化させることができる移相器に係り、特に、反射効率が
高く、小型化が可能な移相器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】移動体通信基地局用アンテナなどに用い
られ、位相を連続的に変化させることができる移相器に
は、従来、固定誘電体基板の表面上に構成されたマイク
ロストリップ線路と可動誘電体基板の表面上に構成され
たマイクロストリップ線路とを結合し、可動誘電体基板
を移動することで信号が伝わる距離を変化させる移相器
と、各端子が５０Ωにインピーダンス整合された３ｄＢ
ハイブリッドカプラを誘電体基板の表面上に設け、この
３ｄＢハイブリッドカプラの特性と伝送線路のインピー
ダンスの変化から起こる反射を利用して、伝送線路上の
反射を発生させる場所を変えることで位相を変化させる
移相器とがある。
られ、位相を連続的に変化させることができる移相器に
は、従来、固定誘電体基板の表面上に構成されたマイク
ロストリップ線路と可動誘電体基板の表面上に構成され
たマイクロストリップ線路とを結合し、可動誘電体基板
を移動することで信号が伝わる距離を変化させる移相器
と、各端子が５０Ωにインピーダンス整合された３ｄＢ
ハイブリッドカプラを誘電体基板の表面上に設け、この
３ｄＢハイブリッドカプラの特性と伝送線路のインピー
ダンスの変化から起こる反射を利用して、伝送線路上の
反射を発生させる場所を変えることで位相を変化させる
移相器とがある。
【０００３】ここで、３ｄＢハイブリッドカプラを用い
た移相器の構成と動作原理を説明する。図４に示される
ように、３ｄＢハイブリッドカプラ１にマイクロストリ
ップ線路５ａを介して入力された信号２２ａは、３ｄＢ
の結合度で互いに９０度の位相差を持った２つの信号３
ａ，３ｂ（電力比は１：１である）に分配され、マイク
ロストリップ線路６ａ，６ｂに出力される。この２つの
信号３ａ，３ｂは、マイクロストリップ線路６ａ，６ｂ
上に設置された反射板４により発生するインピーダンス
の変化により、３ｄＢハイブリッドカプラ１側に反射さ
れる。この反射された信号を７ａ，７ｂとすると、信号
７ａ，７ｂは互いに９０度の位相差を持っているため、
３ｄＢハイブリッドカプラ１の特性から、マイクロスト
リップ線路５ａには信号７ａ，７ｂが打ち消し合って信
号が出力されないが、マイクロストリップ線路５ｂには
信号７ａ，７ｂが合成された信号２２ｂが出力される。
つまり、３ｄＢハイブリッドカプラ１に入力された信号
２２ａは、出力信号２２ｂとして出力される。このと
き、反射板４を反射板４ａの位置に距離Ｌだけ移動すれ
ば、移動した距離Ｌに対応して出力信号２２ｂの位相も
変化する。
た移相器の構成と動作原理を説明する。図４に示される
ように、３ｄＢハイブリッドカプラ１にマイクロストリ
ップ線路５ａを介して入力された信号２２ａは、３ｄＢ
の結合度で互いに９０度の位相差を持った２つの信号３
ａ，３ｂ（電力比は１：１である）に分配され、マイク
ロストリップ線路６ａ，６ｂに出力される。この２つの
信号３ａ，３ｂは、マイクロストリップ線路６ａ，６ｂ
上に設置された反射板４により発生するインピーダンス
の変化により、３ｄＢハイブリッドカプラ１側に反射さ
れる。この反射された信号を７ａ，７ｂとすると、信号
７ａ，７ｂは互いに９０度の位相差を持っているため、
３ｄＢハイブリッドカプラ１の特性から、マイクロスト
リップ線路５ａには信号７ａ，７ｂが打ち消し合って信
号が出力されないが、マイクロストリップ線路５ｂには
信号７ａ，７ｂが合成された信号２２ｂが出力される。
つまり、３ｄＢハイブリッドカプラ１に入力された信号
２２ａは、出力信号２２ｂとして出力される。このと
き、反射板４を反射板４ａの位置に距離Ｌだけ移動すれ
ば、移動した距離Ｌに対応して出力信号２２ｂの位相も
変化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の移相器に使
用している３ｄＢハイブリッドカプラ１は、各端子が５
０Ωのインピーダンスで整合されており、反射板４側の
伝送線路（マイクロストリップ線路）６ａ，６ｂのイン
ピーダンスは５０Ωである。
用している３ｄＢハイブリッドカプラ１は、各端子が５
０Ωのインピーダンスで整合されており、反射板４側の
伝送線路（マイクロストリップ線路）６ａ，６ｂのイン
ピーダンスは５０Ωである。
【０００５】反射板４での信号の反射を高めるには反射
板４でのインピーダンスの変化を大きくすることが必要
であり、信号を反射させる金属板（反射板４）の幅を大
きくしてインピーダンスを小さくするか、または伝送線
路上に伝送線路と平行する形で金属体（反射板４）を数
段並べて反射を複数回発生させる構成にしていた。
板４でのインピーダンスの変化を大きくすることが必要
であり、信号を反射させる金属板（反射板４）の幅を大
きくしてインピーダンスを小さくするか、または伝送線
路上に伝送線路と平行する形で金属体（反射板４）を数
段並べて反射を複数回発生させる構成にしていた。
【０００６】このように、従来の移相器は、伝送線路６
ａ，６ｂと反射板４とのインピーダンスの相違を大きく
するために反射板４を大きく、或いは反射板４の個数を
多くしているので、反射板全体の寸法が大きくなるとい
う問題があった。
ａ，６ｂと反射板４とのインピーダンスの相違を大きく
するために反射板４を大きく、或いは反射板４の個数を
多くしているので、反射板全体の寸法が大きくなるとい
う問題があった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、反射効率が高く、小型化が可能な移相器を提供する
ことにある。
し、反射効率が高く、小型化が可能な移相器を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、誘電体基板の表面に、所定のインピーダン
スに設定される第一のマイクロストリップ線路と、それ
とは異なるインピーダンスに設定される第二のマイクロ
ストリップ線路と、これら第一、第二のマイクロストリ
ップ線路間のインピーダンス変換機能を有する３ｄＢカ
プラとを設け、この誘電体基板の表面に対向させて、前
記第二のマイクロストリップ線路に沿って移動可能な反
射板を設けたものである。
に本発明は、誘電体基板の表面に、所定のインピーダン
スに設定される第一のマイクロストリップ線路と、それ
とは異なるインピーダンスに設定される第二のマイクロ
ストリップ線路と、これら第一、第二のマイクロストリ
ップ線路間のインピーダンス変換機能を有する３ｄＢカ
プラとを設け、この誘電体基板の表面に対向させて、前
記第二のマイクロストリップ線路に沿って移動可能な反
射板を設けたものである。
【０００９】前記反射板に金属体を取り付けてもよい。
【００１０】前記反射板を誘電体で構成してもよい。
【００１１】前記第二のマイクロストリップ線路と前記
反射板との間に、絶縁体を設けてもよい。
反射板との間に、絶縁体を設けてもよい。
【００１２】ひとつの誘電体基板の表面に、複数の前記
第一のマイクロストリップ線路と、複数の前記第二のマ
イクロストリップ線路と、複数の前記３ｄＢカプラとを
設け、各第二のマイクロストリップ線路についてそれぞ
れ前記反射板を設けてもよい。
第一のマイクロストリップ線路と、複数の前記第二のマ
イクロストリップ線路と、複数の前記３ｄＢカプラとを
設け、各第二のマイクロストリップ線路についてそれぞ
れ前記反射板を設けてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１４】図１に示されるように、本発明に係る移相
器は、略直方体に形成された中空の筐体８と、筐体８内
に固定された固定誘電体基板９と、この固定誘電体基板
９の表面に設けられ５０Ωでインピーダンス整合された
マイクロストリップ線路２ａ，２ｂと、このマイクロス
トリップ線路２ａ，２ｂに接続し５０Ωから７５Ωに変
換する機能を持つ３ｄＢハイブリッドカプラ１０と、こ
の７５Ωにインピーダンス整合されたマイクロストリッ
プ線路１１ａ，１１ｂと、固定誘電体基板９に向き合わ
せて移動可能な可動反射板４と、固定誘電体基板９と可
動反射板４との間に挿入された絶縁体１２と、マイクロ
ストリップ線路１１ａ，１１ｂ上に重なるように上記絶
縁体１２を挟んで容量結合されて設けられた可動反射板
４表面に設けられた金属体１３と、上記可動反射板４を
平行移動させるガイド１４とから構成されている。
器は、略直方体に形成された中空の筐体８と、筐体８内
に固定された固定誘電体基板９と、この固定誘電体基板
９の表面に設けられ５０Ωでインピーダンス整合された
マイクロストリップ線路２ａ，２ｂと、このマイクロス
トリップ線路２ａ，２ｂに接続し５０Ωから７５Ωに変
換する機能を持つ３ｄＢハイブリッドカプラ１０と、こ
の７５Ωにインピーダンス整合されたマイクロストリッ
プ線路１１ａ，１１ｂと、固定誘電体基板９に向き合わ
せて移動可能な可動反射板４と、固定誘電体基板９と可
動反射板４との間に挿入された絶縁体１２と、マイクロ
ストリップ線路１１ａ，１１ｂ上に重なるように上記絶
縁体１２を挟んで容量結合されて設けられた可動反射板
４表面に設けられた金属体１３と、上記可動反射板４を
平行移動させるガイド１４とから構成されている。
【００１５】固定誘電体基板９としては、銅張積層板を
用いる。
用いる。
【００１６】通常、高周波伝送系における無線機、測定
装置等の入力端子は５０Ωでインピーダンス整合されて
いる。これに合わせるため、移相器の信号入力端子１５
及び出力端子１６に接続する第一のマイクロストリップ
線路２ａ，２ｂは５０Ωでインピーダンス整合されてい
る。即ち、第一のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂの
インピーダンスは５０Ωである。一方、第二のマイクロ
ストリップ線路１１ａ，１１ｂのインピーダンスは７５
Ωである。
装置等の入力端子は５０Ωでインピーダンス整合されて
いる。これに合わせるため、移相器の信号入力端子１５
及び出力端子１６に接続する第一のマイクロストリップ
線路２ａ，２ｂは５０Ωでインピーダンス整合されてい
る。即ち、第一のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂの
インピーダンスは５０Ωである。一方、第二のマイクロ
ストリップ線路１１ａ，１１ｂのインピーダンスは７５
Ωである。
【００１７】第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１
１ｂは、互いに平行な直線に形成されている。ガイド１
４は、第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１１ｂと
平行な直線に形成されており、固定誘電体基板９に固定
されている。可動反射板４は、ガイド１４に沿って移動
が許容されている。よって、可動反射板４は第二のマイ
クロストリップ線路１１ａ，１１ｂに沿って直線移動す
ることができる。
１ｂは、互いに平行な直線に形成されている。ガイド１
４は、第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１１ｂと
平行な直線に形成されており、固定誘電体基板９に固定
されている。可動反射板４は、ガイド１４に沿って移動
が許容されている。よって、可動反射板４は第二のマイ
クロストリップ線路１１ａ，１１ｂに沿って直線移動す
ることができる。
【００１８】金属体１３は、可動反射板４に取り付けら
れており、絶縁体１２を挟んで第二のマイクロストリッ
プ線路１１ａ，１１ｂと容量結合している。可動反射板
４には金属体１３を取り付けたほうがインピーダンスの
変化が大きくなるため反射効率が高まる。例えば、可動
反射板４に誘電体基板である銅張積層板を使用し、金属
体１３を銅箔で構成する。このとき銅箔からなる金属体
１３の長さ（第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１
１ｂに沿った方向の長さ）は、反射させたい波長λの１
／４の長さにすると反射効率が良くなる。また、銅箔の
幅を広くすれば金属体１３のインピーダンスは小さくな
り、反射効率が上がる。ただし、銅箔の幅をあまり広く
すると、可動反射板４の寸法が大きくなる。また、金属
体１３を複数段設けることで反射効率を高めることがで
きるが、同じように可動反射板４の寸法が大きくなる。
れており、絶縁体１２を挟んで第二のマイクロストリッ
プ線路１１ａ，１１ｂと容量結合している。可動反射板
４には金属体１３を取り付けたほうがインピーダンスの
変化が大きくなるため反射効率が高まる。例えば、可動
反射板４に誘電体基板である銅張積層板を使用し、金属
体１３を銅箔で構成する。このとき銅箔からなる金属体
１３の長さ（第二のマイクロストリップ線路１１ａ，１
１ｂに沿った方向の長さ）は、反射させたい波長λの１
／４の長さにすると反射効率が良くなる。また、銅箔の
幅を広くすれば金属体１３のインピーダンスは小さくな
り、反射効率が上がる。ただし、銅箔の幅をあまり広く
すると、可動反射板４の寸法が大きくなる。また、金属
体１３を複数段設けることで反射効率を高めることがで
きるが、同じように可動反射板４の寸法が大きくなる。
【００１９】ガイド１４の材質としては、電磁結合の影
響をなくすため、絶縁体が良い。
響をなくすため、絶縁体が良い。
【００２０】図２に、インピーダンス変換機能付き３ｄ
Ｂハイブリッドカプラ１０の一例を示す。このカプラ
は、ブランチラインカプラで構成し、シャントアーム
（Ｓｈｕｎｔ Ａｒｍ）１７ａ，１７ｂとシリーズアー
ム（Ｓｅｒｉｅｓ Ａｒｍ１８ａ，１８ｂ）のインピー
ダンスを変えることにより、第一のマイクロストリップ
線路２ａ，２ｂ側のインピーダンスと第二のマイクロス
トリップ線路１１ａ，１１ｂ側のインピーダンスとを変
化させ、３ｄＢの結合度を持ったカプラを構成すること
ができる。
Ｂハイブリッドカプラ１０の一例を示す。このカプラ
は、ブランチラインカプラで構成し、シャントアーム
（Ｓｈｕｎｔ Ａｒｍ）１７ａ，１７ｂとシリーズアー
ム（Ｓｅｒｉｅｓ Ａｒｍ１８ａ，１８ｂ）のインピー
ダンスを変えることにより、第一のマイクロストリップ
線路２ａ，２ｂ側のインピーダンスと第二のマイクロス
トリップ線路１１ａ，１１ｂ側のインピーダンスとを変
化させ、３ｄＢの結合度を持ったカプラを構成すること
ができる。
【００２１】図１に示した移相器は、可動反射板４の位
置を変化させることで、反射が発生する距離を変え、入
力した信号の位相を変えて出力することができる。課題
である反射効率の良い小型の移相器にするために、イン
ピーダンス変換機能付きカプラで反射板側の伝送線路の
インピーダンスを５０Ωより高い、例えば、７５Ωにす
ることで、可動反射板４の金属体１３とのインピーダン
スの差を大きくしてある。この構成により、反射効率を
高めることができる。また、伝送線路のインピーダンス
が高くなったことで、可動反射板４の金属体１３を小さ
くすることができる。これにより、可動反射板４を小型
化し、移相器を小型化することができる。
置を変化させることで、反射が発生する距離を変え、入
力した信号の位相を変えて出力することができる。課題
である反射効率の良い小型の移相器にするために、イン
ピーダンス変換機能付きカプラで反射板側の伝送線路の
インピーダンスを５０Ωより高い、例えば、７５Ωにす
ることで、可動反射板４の金属体１３とのインピーダン
スの差を大きくしてある。この構成により、反射効率を
高めることができる。また、伝送線路のインピーダンス
が高くなったことで、可動反射板４の金属体１３を小さ
くすることができる。これにより、可動反射板４を小型
化し、移相器を小型化することができる。
【００２２】図３に示した移相器は、固定誘電体基板９
の表面に、入力端子１５と、出力端子１６，１６と、第
一のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂと、分配回路１
９と、インピーダンス変換機能付き３ｄＢハイブリッド
カプラ１０，１０と、第二のマイクロストリップ線路１
１ａ，１１ｂと反射板４とを備える。このように、ひと
つの誘電体基板９の表面に、複数の第一のマイクロスト
リップ線路２ａ，２ｂと、複数の第二のマイクロストリ
ップ線路１１ａ，１１ｂと、複数の３ｄＢカプラ１０と
を設け、各第二のマイクロストリップ線路についてそれ
ぞれ反射板４を設けてもよい。これにより、複数の移相
器を一体化した構成となる。
の表面に、入力端子１５と、出力端子１６，１６と、第
一のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂと、分配回路１
９と、インピーダンス変換機能付き３ｄＢハイブリッド
カプラ１０，１０と、第二のマイクロストリップ線路１
１ａ，１１ｂと反射板４とを備える。このように、ひと
つの誘電体基板９の表面に、複数の第一のマイクロスト
リップ線路２ａ，２ｂと、複数の第二のマイクロストリ
ップ線路１１ａ，１１ｂと、複数の３ｄＢカプラ１０と
を設け、各第二のマイクロストリップ線路についてそれ
ぞれ反射板４を設けてもよい。これにより、複数の移相
器を一体化した構成となる。
【００２３】また、２組以上の第二のマイクロストリッ
プ線路１１ａ，１１ｂを平行に設け、各組の反射板４を
一体化してもよい。これにより、位相可変操作を同時に
行うことができる。
プ線路１１ａ，１１ｂを平行に設け、各組の反射板４を
一体化してもよい。これにより、位相可変操作を同時に
行うことができる。
【００２４】本発明に係る移相器は、例えば、移動体通
信基地局用アンテナに組み込まれ、可動反射板４を移動
制御して、アンテナ素子へ供給する信号の位相を連続的
に変えることにより、アンテナのチルト角を制御するこ
とができる。
信基地局用アンテナに組み込まれ、可動反射板４を移動
制御して、アンテナ素子へ供給する信号の位相を連続的
に変えることにより、アンテナのチルト角を制御するこ
とができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２６】（１）反射板の寸法を小さくし、移相器の
寸法を小さくすることができる。
寸法を小さくすることができる。
【００２７】（２）反射効率を上げて移相器の入力損失
を低損失にすることができる。
を低損失にすることができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す移相器の（ａ）平面
透視図、（ｂ）側断面である。
透視図、（ｂ）側断面である。
【図２】本発明に用いる３ｄＢカプラの回路図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す移相器の（ａ）平面
透視図、（ｂ）側断面である。
透視図、（ｂ）側断面である。
【図４】移相器の原理を示す構成図である。
２ａ，２ｂ マイクロストリップ線路（第一のマイクロ
ストリップ線路） ４ 可動反射板 ９ 固定誘電体基板 １１ａ，１１ｂ マイクロストリップ線路（第二のマイ
クロストリップ線路） １２ 絶縁体 １３ 金属体
ストリップ線路） ４ 可動反射板 ９ 固定誘電体基板 １１ａ，１１ｂ マイクロストリップ線路（第二のマイ
クロストリップ線路） １２ 絶縁体 １３ 金属体
Claims (5)
- 【請求項１】 誘電体基板の表面に、所定のインピーダ
ンスに設定される第一のマイクロストリップ線路と、そ
れとは異なるインピーダンスに設定される第二のマイク
ロストリップ線路と、これら第一、第二のマイクロスト
リップ線路間のインピーダンス変換機能を有する３ｄＢ
カプラとを設け、この誘電体基板の表面に対向させて、
前記第二のマイクロストリップ線路に沿って移動可能な
反射板を設けたことを特徴とする移相器。 - 【請求項２】 前記反射板に金属体を取り付けたことを
特徴とする請求項１記載の移相器。 - 【請求項３】 前記反射板を誘電体で構成したことを特
徴とする請求項１又は２記載の移相器。 - 【請求項４】 前記第二のマイクロストリップ線路と前
記反射板との間に、絶縁体を設けたことを特徴とする請
求項１〜３いずれか記載の移相器。 - 【請求項５】 ひとつの誘電体基板の表面に、複数の前
記第一のマイクロストリップ線路と、複数の前記第二の
マイクロストリップ線路と、複数の前記３ｄＢカプラと
を設け、各第二のマイクロストリップ線路についてそれ
ぞれ前記反射板を設けたことを特徴とする請求項１〜４
いずれか記載の移相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117970A JP3832377B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 移相器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117970A JP3832377B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 移相器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318602A true JP2003318602A (ja) | 2003-11-07 |
| JP3832377B2 JP3832377B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=29535008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117970A Expired - Fee Related JP3832377B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 移相器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3832377B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300397A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フェーズドアレイアンテナ |
-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002117970A patent/JP3832377B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300397A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フェーズドアレイアンテナ |
| JP4632999B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-02-16 | パナソニック株式会社 | フェーズドアレイアンテナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3832377B2 (ja) | 2006-10-11 |
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