JP2017152793A - Phase shifter and antenna device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号の位相を変化させることが可能な移相器、及びこの移相器を備えたアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a phase shifter capable of changing the phase of a signal, and an antenna device including the phase shifter.
従来、アンテナ素子を介して送信又は受信される信号の位相を調節することが可能な移相器が、例えば携帯電話機用の基地局アンテナに用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a phase shifter capable of adjusting the phase of a signal transmitted or received via an antenna element is used, for example, for a base station antenna for a mobile phone (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の移相器は、アンテナ素子を介して伝送される信号の伝送線路を構成する信号導体を第1グランド板及び第2グランド板で挟んでなるトリプレート線路に設けられ、信号導体と第1グランド板との間に配置される第1誘電体板と、信号導体と第2グランド板との間に配置される第2誘電体板とを備えている。第1誘電体板と第2誘電体板とは、共にその長手方向に進退移動可能であり、この長手方向への移動に伴って信号導体との重複面積が変化する。そして、この重複面積が変化することによってトリプレート線路における実効誘電率が変化し、これに伴って電気線路長が変化するため、信号導体を伝搬する信号の位相が変化する。 The phase shifter described in Patent Document 1 is provided on a triplate line formed by sandwiching a signal conductor constituting a transmission line of a signal transmitted via an antenna element between a first ground plate and a second ground plate. A first dielectric plate disposed between the conductor and the first ground plate; and a second dielectric plate disposed between the signal conductor and the second ground plate. Both the first dielectric plate and the second dielectric plate can move forward and backward in the longitudinal direction, and the overlapping area with the signal conductor changes with the movement in the longitudinal direction. The effective dielectric constant in the triplate line changes due to the change in the overlapping area, and the electric line length changes accordingly, so that the phase of the signal propagating through the signal conductor changes.
しかし、このトリプレート線路における実効誘電率は、第1誘電体板及び第2誘電体板の進退移動によって変化する他、振動等に起因して、信号導体に対する第1誘電体板及び第2誘電体板がその厚さ方向に変位することによっても変化してしまう。この場合、移相量が不安定となり、所望の移相量が得られないこととなってしまう。具体的には、第1誘電体板及び第2誘電体板が信号導体から遠ざかると移相量変化が小さくなる。すなわち、第1誘電体板及び第2誘電体板によって位相を遅らせる量が小さくなる。一方、第1誘電体板及び第2誘電体板が信号導体に近づくと移相量変化が大きくなる。すなわち、第1誘電体板及び第2誘電体板によって位相を遅らせる量が大きくなる。 However, the effective dielectric constant in the triplate line changes due to the forward and backward movement of the first dielectric plate and the second dielectric plate, and also due to vibration and the like, the first dielectric plate and the second dielectric with respect to the signal conductor. It also changes when the body plate is displaced in the thickness direction. In this case, the phase shift amount becomes unstable, and a desired phase shift amount cannot be obtained. Specifically, when the first dielectric plate and the second dielectric plate are moved away from the signal conductor, the phase shift amount change is reduced. That is, the amount by which the phase is delayed by the first dielectric plate and the second dielectric plate is reduced. On the other hand, when the first dielectric plate and the second dielectric plate are close to the signal conductor, the phase shift amount change becomes large. That is, the amount by which the phase is delayed by the first dielectric plate and the second dielectric plate is increased.
また、第1誘電体板及び第2誘電体板がその厚さ方向に大きく変位して、第1誘電体板あるいは第2誘電体板が信号導体に直接接触してしまうと、Inter Modulation(相互変調)不良(以下、IM不良という)となって送信信号が受信信号に影響を与えたり、移相量が大きくずれることがある。同時に、VSWRの大幅な劣化(電圧定在波比の上昇)が生じることもある。 Further, if the first dielectric plate and the second dielectric plate are greatly displaced in the thickness direction, and the first dielectric plate or the second dielectric plate is in direct contact with the signal conductor, the Inter Modulation (mutually) (Modulation) failure (hereinafter referred to as IM failure), the transmitted signal may affect the received signal, or the amount of phase shift may be greatly shifted. At the same time, the VSWR may be significantly deteriorated (voltage standing wave ratio is increased).
そこで、本発明は、信号導体と誘電体との間の距離が変化することによる移相量の変動を抑制することができる移相器、及びこの移相器を備えたアンテナ装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a phase shifter that can suppress fluctuations in the amount of phase shift due to a change in the distance between the signal conductor and the dielectric, and an antenna device including the phase shifter. With the goal.
本発明は、上記の目的を達成するため、アンテナ素子を介して伝送される信号の伝送線路を構成する信号導体が両面に形成された基板を、互いに平行配置された第1導電板及び第2導電板の間に間隔をあけて挟んでなるトリプレート線路に設けられ、前記第1グランド板と前記基板との間に配置され、前記信号導体との対向面積が変化する方向に、前記基板と平行に移動可能な第1移動部材と、前記第2グランド板と前記基板との間に配置され、第1移動部材と共に移動可能な第2移動部材とを備え、前記第1移動部材は、少なくとも一部が前記信号導体と対向する誘電体からなる平板状の第1板状部と、前記基板に摺接する第1内側突起と、前記第1導電板の前記基板との対向面に摺接する第1外側突起とを有し、前記第1内側突起によって前記第1板状部と前記信号導体との間隔が保持される共に、前記第1外側突起によって前記第1板状部と第1導電板との間隔が保持され、前記第2移動部材は、少なくとも一部が前記信号導体と対向する誘電体からなる平板状の第2板状部と、前記基板に摺接する第2内側突起と、前記第2導電板の前記基板との対向面に摺接する第2外側突起とを有し、前記第2内側突起によって前記第2板状部と前記信号導体との間隔が保持される共に、前記第2外側突起によって前記第2板状部と第2導電板との間隔が保持される、移相器、及びこの移相器を備えたアンテナ装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first conductive plate and a second conductive plate that are arranged in parallel with each other on a substrate on which signal conductors constituting a transmission line of a signal transmitted through an antenna element are formed on both sides. Provided on a triplate line sandwiched between conductive plates, arranged between the first ground plate and the substrate, and parallel to the substrate in a direction in which the area facing the signal conductor changes. A movable first movable member; and a second movable member disposed between the second ground plate and the substrate and movable together with the first movable member, wherein the first movable member is at least partially Is a flat first plate-shaped portion made of a dielectric material facing the signal conductor, a first inner protrusion that is in sliding contact with the substrate, and a first outer surface that is in sliding contact with the surface of the first conductive plate facing the substrate. A protrusion, and the first inner protrusion The distance between the first plate-shaped portion and the signal conductor is maintained, and the distance between the first plate-shaped portion and the first conductive plate is maintained by the first outer protrusion, and the second moving member is At least a part of the plate-like second plate-like portion made of a dielectric material facing the signal conductor, a second inner protrusion that makes sliding contact with the substrate, and a surface of the second conductive plate facing the substrate are in sliding contact. A second outer protrusion, and a distance between the second plate-like portion and the signal conductor is maintained by the second inner protrusion, and the second plate-like portion and the second conductive member are held by the second outer protrusion. Provided are a phase shifter in which a distance from a plate is maintained, and an antenna device including the phase shifter.
本発明に係る移相器及びこれを備えたアンテナ装置によれば、信号導体と誘電体との間の距離が変化することによる移相量の変動を抑制することができる。 According to the phase shifter and the antenna device including the phase shifter according to the present invention, variation in the amount of phase shift due to a change in the distance between the signal conductor and the dielectric can be suppressed.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の移相器及びこれを備えたアンテナ装置の第1の実施の形態について、図1乃至図7を参照して説明する。このアンテナ装置11は、例えば、アンテナ塔やビル等の建造物の高所に設置され、携帯電話機用の基地局アンテナとして用いられる。なお、以下の説明では、本実施の形態に係るアンテナ装置11を高周波信号の送信のために用いる場合について説明するが、このアンテナ装置11を受信のために用いることも可能である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a phase shifter of the present invention and an antenna device including the same will be described with reference to FIGS. 1 to 7. The antenna device 11 is installed at a high place in a building such as an antenna tower or a building, and is used as a base station antenna for a mobile phone. In the following description, a case where the antenna device 11 according to the present embodiment is used for transmission of a high-frequency signal will be described, but the antenna device 11 can also be used for reception.
(アンテナ装置の構成)
図1はアンテナ装置11を示すブロック図である。アンテナ装置11は、高周波信号が入力される入力端子12と、入力端子12に入力された信号を分配する第1分配線路14aと、第1分配線路14aによって分配された信号をさらに分配する第2分配線路14bと、第2分配線路14bによって分配された信号をさらに分配する第3分配線路14cと、第3分配線路14cの端末部に接続されたアンテナ素子13と、を備えている。各分配線路14a〜14cは1入力2出力の線路構成となっており、第3分配線路14cの端末部には合計8個のアンテナ素子13a〜13hがそれぞれ接続されている。
(Configuration of antenna device)
FIG. 1 is a block diagram showing the antenna device 11. The antenna device 11 includes an
8個のアンテナ素子13(13a〜13h)は鉛直方向に並び、アンテナ素子13aが最上部に、アンテナ素子13hが最下部に配置される。他のアンテナ素子13(13b〜13g)は、図1の上側(アンテナ素子13a側)に示すアンテナ素子13ほど鉛直方向の上側に配置される。各アンテナ素子13の信号位相は、第1乃至第3分配線路14a〜14cの線路長の違いにより、下側のアンテナ素子13ほど信号位相が遅れるように調節されている。
The eight antenna elements 13 (13a to 13h) are arranged in the vertical direction, and the antenna element 13a is disposed at the top and the
第1乃至第3の分配線路14a,14b,14cは、アンテナ素子13(13a〜13h)を介して伝送される信号の伝送線路1に含まれる第1分配線路14aと第2分配線路14bとの間、及び第2分配線路14bと第3分配線路14cとの間には、それぞれ移相器10が設けられている。ここでは、第1分配線路14aと第2分配線路14bとの間の2箇所と、第2分配線路14bと第3分配線路14cとの間の4箇所に、合計6個の移相器10(10a〜10f)が設けられている。これらの移相器10は、伝送線路1を構成する信号導体と後述するグランド板との間に誘電体を挿入する誘電体挿入型の移相器であり、信号導体と誘電体とが重なる面積が大きいほど信号の位相が遅れるように構成されている。
1st thru | or
アンテナ装置11では、移相器10a〜10fによって信号の位相を変化させることにより、アンテナ素子13a〜13hから放射される電波の指向性(ビームチルト角)を上下方向に調節することが可能である。具体的には、移相器10a,10c,10dによってアンテナ素子13a〜13dの位相遅れ量を小さくし、移相器10b,10e,10fによってアンテナ素子13e〜13hの位相遅れ量を大きくすることで、電波の指向性を下方(地上側)に向けることができる。また、移相器10a,10c,10dによってアンテナ素子13a〜13dの位相遅れ量を大きくし、移相器10b,10e,10fによってアンテナ素子13e〜13hの位相遅れ量を小さくすることで、電波の指向性を上方(天空側)に向けることができる。なお、ここでは、8個のアンテナ素子13(13a〜13h)と、6個の移相器10(10a〜10f)を用いる場合を説明したが、アンテナ素子13や移相器10の数は一例であり、図示のものに限定されない。
In the antenna device 11, the directivity (beam tilt angle) of the radio waves radiated from the antenna elements 13a to 13h can be adjusted in the vertical direction by changing the phase of the signal by the
図2は、アンテナ装置11の具体的な構成例を示す斜視図であり、(a)は外観を、(b)は複数のアンテナ素子13の配置状態を、それぞれ示す。図2(a)に示すように、アンテナ装置11は、円筒状のレドーム30内に、第1乃至第3の分配線路14a,14b,14cを含む伝送線路1、及び8個のアンテナ素子13等を収容して構成されている。伝送線路1は、後述するように、基板上に所定のパターンで形成された銅等の良導電性の金属からなる配線パターンによって構成され、トリプレート線路の内導体となる。
2A and 2B are perspective views showing a specific configuration example of the antenna device 11, where FIG. 2A shows an appearance and FIG. 2B shows an arrangement state of a plurality of antenna elements 13. As shown in FIG. 2A, the antenna device 11 includes a transmission line 1 including first to
レドーム30は、その両端をアンテナキャップ301,302によって閉塞されており、その中心軸方向が鉛直方向となるように、取付金具303,304によってアンテナ塔等の高所に取り付けられる。鉛直方向の下方に配置されるアンテナキャップ302には、入力端子12(図1参照)として機能する同軸ケーブルアダプタ305,306が取り付けられている。レドーム30内には、電気的に接地された第1グランド板31及び第2グランド板32が固定されている。図2(b)では、このうち第2グランド板32を8個のアンテナ素子13と共に図示している。
Both ends of the radome 30 are closed by
複数のアンテナ素子13は、レドーム30の長手方向に沿って配列され、第2グランド板32に固定されている。それぞれのアンテナ素子13は、十字状に交差して配置された水平偏波アンテナ素子131と垂直偏波アンテナ素子132とを有している。第2グランド板32は、水平偏波アンテナ素子131及び垂直偏波アンテナ素子132から放射される電磁波を反射する反射板としての機能を有している。
The plurality of antenna elements 13 are arranged along the longitudinal direction of the radome 30 and are fixed to the
水平偏波アンテナ素子131及び垂直偏波アンテナ素子132は、放射素子として機能する図略の配線パターンが板状の誘電体に形成されたプリント基板からなるプリントダイポールアンテナである。水平偏波アンテナ素子131及び垂直偏波アンテナ素子132には、第2グランド板32に形成された開口を挿通する図略の凸部が設けられ、この凸部を介して放射素子として機能する配線パターンが伝送線路1における第3分配線路14c(図1参照)の端末部に電気的に接続されている。
The horizontally polarized antenna element 131 and the vertically polarized
図3は、レドーム30の内部において8個のアンテナ素子13側とは反対側に配置された移相器10の移動機構4の構成例を示す斜視図である。この移動機構4は、8個のアンテナ素子13が固定された第2グランド板32と平行に配置された第1グランド板31上に設けられている。第1グランド板31及び第2グランド板32は、ステンレスやアルミニウム等の導電性金属からなる平板状の導電板であり、電気的に接地されている。また、第1グランド板31及び第2グランド板32は、その長手方向がレドーム30の中心軸方向に沿った長板状であって、トリプレート線路の外導体を構成する。第1グランド板31は本発明の第1導電板の一態様であり、第2グランド板32は本発明の第2導電板の一態様である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of the moving
移動機構4は、後述する移相器10の第1移動部材3a及び第2移動部材3bを第1グランド板31及び第2グランド板32の長手方向に沿って移動させるためのものであり、電動モータ41と、電動モータ41の駆動力によって第1グランド板31及び第2グランド板32の長手方向に移動する一対の駆動棒42と、一対の駆動棒42の移動を案内する一対のガイド部材43と、電動モータ41の回転力を駆動棒42の直線運動に変えるウォームギア機構44とを有している。また、第2グランド板32上には、外部からの指示信号を受けて電動モータ41を制御する制御部40が配置されている。
The moving
第1グランド板31の短手方向における両端部には、切り欠き31bが形成され、この切り欠き31bに一端部が挿通された水平偏波用同軸ケーブル33及び垂直偏波用同軸ケーブル34を介して伝送線路1における第1分配線路14a(図1参照)に送信信号が供給される。水平偏波用同軸ケーブル33及び垂直偏波用同軸ケーブル34の他端部は、同軸ケーブルアダプタ305,306に接続されている。
Cutouts 31b are formed at both ends of the
図4は、第1グランド板31と第2グランド板32との間に挟まれ、後述する信号導体2としての配線パターンが形成された基板20の一部を示す斜視図である。基板20は、例えばガラス繊維で補強されたエポキシ樹脂より構成されており、その両面に信号導体2となる配線パターンが形成されている。配線パターンは、基板20の一方の面に形成された配線パターンの裏側に同形状の配線パターンが形成されるように、基板20の両面に対称に設けられている。信号導体2は、領域P1及びP2において、後述する直線部2aと接続部2bを有し、その両側に本発明の孔部としての長孔20aが形成されている。図1に示した移相器10は、この領域P1及びP2に形成される。
FIG. 4 is a perspective view showing a part of the
(移相器の構成)
図5は、図1に示した本実施の形態に係る移相器10を示す図であり、(a)は第1グランド板31を省略して第1移動部材3a及び基板20を示す平面図、(b)は(a)における信号導体2が形成された基板20と第1移動部材3aとの位置関係を示す平面図である。図6(a)は、図5(a)のA−A線に沿った移相器10の断面図である。図6(b)は、移相器10の構成を示す分解斜視図である。
(Configuration of phase shifter)
FIG. 5 is a diagram illustrating the
基板20は、第1グランド板31と第2グランド板32との間に、それぞれ等間隔を以って平行に配置されている。移相器10は、複数のアンテナ素子13を介して伝送される信号の伝送線路1を構成する信号導体2が両面に形成された基板20を、互いに平行配置された第1グランド板31及び第2グランド板32の間に間隔をあけて挟んでなるトリプレート線路に設けられている。また、移相器10は、第1グランド板31と基板20との間に配置された第1移動部材3aと、第2グランド板32と基板20との間に配置された第2移動部材3bとを備えている。
The
信号導体2は、アンテナ素子13(13a〜13h)を介して伝送される信号の伝送線路1を構成する。本実施の形態では、第1移動部材3aと第2移動部材3bとの間に挟まれる部分の信号導体2が、互いに平行に配置された2本の直線部2aと、直線部2aの先端部同士(図5(b)における右側の端部同士)を接続する接続部2bとからなり、全体として平面視において略U字状に形成されている。直線部2aと接続部2bとの接続部は、面取りがなされた形状となっている。
The
なお、本実施の形態では、信号導体2として、ガラスエポキシ等からなる基板20の両面に形成された配線パターンで構成されたものを用いたが、これに限らず、信号導体2として、銅等の導体からなる板状の部材を用いた構成でもよく、また、誘電体基板としてフィルム状のものを用いる場合には、当該フィルム状の基板の一方の面に形成された配線パターンで構成されてもよい。
In the present embodiment, the
第1移動部材3aは、信号導体2(2本の直線部2a及び接続部2b)との対向面積が変化する方向に、基板20と平行に移動可能である。第2移動部材3bは、長孔20aを挿通する一対の連結部材35によって第1移動部材3aと連結され、第1移動部材3aと共に移動可能である。本実施の形態では、第1移動部材3a及び第2移動部材3bが、2本の直線部2aの長手方向に沿って移動する。
The first moving
第1移動部材3aは、少なくとも一部が信号導体2と対向する誘電体からなる平板状の第1板状部3a1と、基板20の表面に摺接する一対の第1内側突起3a2,3a3と、第1グランド板31における基板20との対向面31aに摺接する一対の第1外側突起3a4,3a5とを有している。同様に、第2移動部材3bは、少なくとも一部が信号導体2と対向する誘電体からなる平板状の第2板状部3b1と、基板20の表面に摺接する一対の第2内側突起3b2,3b3と、第2グランド板32における基板20との対向面32aに摺接する一対の第2外側突起3b4,3b5とを有している。
The first moving
図5(b)では、基板20において、第1板状部3a1と向かい合う範囲を領域200とし、第1移動部材3aの移動時に一対の第1内側突起3a2,3a3が摺接する範囲をそれぞれ領域201,202として、領域200〜202の外縁を破線で示している。領域200は、一部に信号導体2を含み、領域201,202には信号導体2が含まれない。
In FIG. 5 (b), in the
本実施の形態では、一対の第1内側突起3a2,3a3及び一対の第1外側突起3a4,3a5が、第1板状部3a1と一体の誘電体からなる。また、一対の第2内側突起3b2,3b3及び一対の第2外側突起3b4,3b5が、第2板状部3b1と一体の誘電体からなる。
In the present embodiment, the pair of first
第1移動部材3a及び第2移動部材3bの誘電体の材料は特に限定するものではないが、移相量の変化幅(調整幅)を大きくするためには、なるべく誘電率が大きい材料を用いることが望ましい。また、移相量の変化幅は、第1板状部3a1及び第2板状部3b1のサイズを大きくすることによっても、大きくすることができる。第1移動部材3a及び第2移動部材3bの誘電体として採用し得る誘電率が大きい材質としては、例えばLCP(液晶ポリマー)、PBT(ポリブチレンテレフタラート)、POM(ポリアセタール)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PC(ポリカーボネート)、PPE(ポリフェニレンエーテル)が挙げられる。ただし、誘電体として誘電率が大きい材質を用いた場合には、僅かな位置ずれによって移相量が大きく変動してしまうおそれがある。誘電体の材料は、必要とされる移相量の変化幅や誘電体の大きさ等を考慮して、好適なものを選択すべきである。
The dielectric material of the first moving
移動機構4は、第1移動部材3a及び第2移動部材3bを、基板20と平行に移動させる。本実施の形態では、第1移動部材3a及び第2移動部材3bが、基板20に対して垂直な方向から見た平面視において長方形状であり、移動機構4による移動方向が長手方向となるように配置される。
The moving
一対の連結部材35は、図示のようにそれぞれ板状であり、第1板状部3a1に形成された嵌合孔3c,3dに嵌合する嵌合部35aと、第2板状部3b1に形成された嵌合孔3e,3fと嵌合する嵌合部35bとを有する。嵌合孔3c,3dは、第1板状部3a1の短手方向の両端部に形成され、嵌合孔3e,3fは、第2板状部3b1の短手方向の両端部に形成されている。
A pair of connecting
この連結部材35においては、嵌合部35a,35bが嵌合孔3c〜3fに密嵌合によって固定されても良く、また、接着剤によって固定されても良い。また、嵌合部35a,35b及び嵌合孔3c〜3fの形状は、矩形状としたが、これに限定するもではない。例えば、その形状は、円形、楕円形、三角形等であっても良い。
In the connecting
第1移動部材3aは、一対の第1内側突起3a2,3a3によって、第1板状部3a1と信号導体2との間隔が保持される。また、第1移動部材3aは、一対の第1外側突起3a4,3a5によって、第1板状部3a1と第1グランド板31との間隔が保持される。同様に、第2移動部材3bは、一対の第2内側突起3b2,3b3によって、第2板状部3b1と信号導体2との間隔が保持される。また、第2移動部材3bは、一対の第2外側突起3b4,3b5によって、第2板状部3b1と第2グランド板32との間隔が保持される。
In the first moving
このように、第1移動部材3a及び第2移動部材3bは、信号導体2と第1グランド板31及び第2グランド板32の直近に形成される電界の影響を直接的に受けないように、第1板状部3a1及び第2板状部3b1が、信号導体2ならびに第1グランド板31及び第2グランド板32から離間して配置される。この電界の影響は、第1板状部3a1及び第2板状部3b1が信号導体2に近づいた場合に特に大きくなり、信号導体2に第1板状部3a1又は第2板状部3b1が接触すると、移相量が大きく変動してしまう。このため、第1板状部3a1は、信号導体2及び第1グランド板31から離間して配置され、第2板状部3b1は、信号導体2及び第2グランド板32から離間して配置されている。
Thus, the first moving
第1移動部材3aの移動は、駆動棒42(図3参照)の直線運動を、第1板状部3a1に設けられた被駆動突出部36が受けることにより行われる。第2移動部材3bの移動は、駆動棒42(図3参照)の直線運動を、被駆動突出部36、第1板状部3a1、及び一対の連結部材35を受けることにより行われる。基板20には、第1移動部材3a及び第2移動部材3bが位相調整のために進退移動したとき、連結部材35の移動を許容する一対の長孔20aが、第1移動部材3a及び第2移動部材3bの移動方向に沿って形成されている。連結部材35は、基板20に形成された長孔20aを介して、第1移動部材3aと第2移動部材3bとを一体移動可能に連結する。
Movement of the first moving
以下、移相器10における信号導体2と第1板状部3a1及び第2板状部3b1とが重なり合う部分を重複部5、重なり合わない部分を非重複部6と呼称する。非重複部6は、信号導体2と第1及び第2グランド板31,32とが空気層を介して対向する部分である。
Hereinafter, a portion where the
移相器10では、第1移動部材3a及び第2移動部材3bを駆動棒42により移動させ、重複部5の面積を変化させることで、信号導体2を伝送される信号の位相を変化させる。移相器10では、重複部5の面積が大きくなるほど信号の位相が遅れ、重複部5の面積が小さくなるほど信号の位相が進む。よって、図5(a)において、ある基準位置から図示左側(直線部2aの基端側)に第1移動部材3a及び第2移動部材3bを移動させることで、信号の位相を基準位置における位相よりも遅らせ、基準位置から図示右側(直線部2aの先端側、接続部2b側)に誘電体を移動させることで、信号の位相を基準位置における位相よりも進めることができる。
In the
本実施の形態に係る移相器10は、重複部5と非重複部6との間でインピーダンスを整合させるための変成器部7A,7Bを備えている。ここでは、第1移動部材3a及び第2移動部材3bの信号の入力側及び出力側の端部(直線部2aの基端側)に変成器部7Aを形成しており、かつ、直線部2aの長手方向に沿って第1移動部材3a及び第2移動部材3bを移動させるように移動機構4を構成しているため、変成器部7Aは、第1移動部材3a及び第2移動部材3bを図示左右方向に移動させた場合であっても、必ず信号の入力側および出力側の端部に位置することになる。
The
移相器10では、変成器部7A,7Bは、重複部5側に設けられた高インピーダンス部7aと、高インピーダンス部7aの非重複部6側に設けられ、高インピーダンス部7aよりも特性インピーダンスが低い低インピーダンス部7bとを備えている。高インピーダンス部7aにおける信号導体2と第1グランド板31及び第2グランド板32の間の実効誘電率は、低インピーダンス部7bにおける信号導体2と第1及び第2グランド板31,32間の実効誘電率よりも低い。
In the
図5(a)に示すように、高インピーダンス部7aの信号導体2に沿った長さLa1,La2、及び低インピーダンス部7bの信号導体2に沿った長さLb1,Lb2は、重複部5と非重複部6間でインピーダンスを整合できる長さに調整される。
As shown in FIG. 5A, the lengths La 1 and La 2 along the
図4に例示する移相器10では、重複部5の特性インピーダンスが21Ω、非重複部6の特性インピーダンスが50Ωであり、変成器部7A,7Bの高インピーダンス部7aの特性インピーダンスが50Ω、低インピーダンス部7bの特性インピーダンスが21Ωである。第1変成器部7Aは、その両インピーダンス部7a,7bの長さLa1,Lb1を調整することで、非重複部6と、重複部5と非重複部6の中間の特性インピーダンス(中間特性インピーダンスと呼称する)とをインピーダンス整合させるように構成される。第2変成器部7Bは、その両インピーダンス部7a,7bの長さLa2,Lb2を調整することで、中間特性インピーダンスと重複部5とをインピーダンス整合させるように構成される。つまり、移相器10では、重複部5と非重複部6間のインピーダンス整合を2段階で行うように変成器部7A,7Bを構成している。
In the
図7は、図5(a)のB−B線に沿った移相器10の断面を、その一部を拡大して示す断面図である。第1移動部材3aにおいて、一対の第1内側突起3a2,3a3は、第1板状部3a1からその厚さ方向に突出し、その突出量は、信号導体2の厚さよりも大きい。このため、第1板状部3a1と信号導体2との間には空隙S1が形成される。同様に、第2移動部材3bにおいて、一対の第2内側突起3b2,3b3は、第2板状部3b1からその厚さ方向に突出し、その突出量は、信号導体2の厚さよりも大きい。このため、第2板状部3b1と信号導体2との間には空隙S2が形成される。信号導体2の厚さは例えば35μmであり、基板20の厚さ方向における空隙S1,S2の幅は例えば25μm以上である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an enlarged part of the cross section of the
また、一対の第1外側突起3a4,3a5は、第1板状部3a1からその厚さ方向に突出し、一対の第2外側突起3b4,3b5は、第2板状部3b1からその厚さ方向に突出している。これにより、第1板状部3a1と第1グランド板31との間には空隙S3が形成され、第2板状部3b1と第2グランド板32との間には空隙S4が形成される。第1グランド板31及び第2グランド板32の厚さ方向における空隙S3,S4の幅は、例えば25μm以上である。なお、図7では、説明の明確化のため、基板20の厚さ方向における空隙S1〜S4及び信号導体2の寸法を誇張して表している。
The pair of first
(移相器を備えたアンテナ装置の動作)
図1乃至図3に示したアンテナ装置11がアンテナ塔に設置されると、必要なビームチルト角に応じて制御部40が電動モータ41を駆動する。電動モータ41が駆動されると、その駆動力がウォームギア機構44を介して駆動棒42を前進あるいは後退させる。この駆動棒42の前進あるいは後退により、移相器10a〜10fは、ビームチルト角に応じて重複部5の面積が調整される。本実施の形態では、移相器10a,10c,10dと、移相器10b,10e,10fとで、第1移動部材3a及び第2移動部材3bの長手方向の向きが反対となるように各移相器10が配置されている。これにより、駆動棒42の進退移動によって移相器10a,10c,10dの移相量が増大するとき、移相器10b,10e,10fの移相量が減少する。このように、アンテナ装置11は、移動機構4によって各移相器10の第1移動部材3a及び第2移動部材3bを移動させることで、所望のビームチルト角でアンテナ素子13から信号波を輻射することが可能である。
(Operation of antenna device equipped with phase shifter)
When the antenna device 11 shown in FIGS. 1 to 3 is installed in the antenna tower, the control unit 40 drives the electric motor 41 according to a required beam tilt angle. When the electric motor 41 is driven, the driving force advances or retracts the driving
(第1の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した第1の実施の形態によれば、以下に述べる作用及び効果が得られる。
(Operation and effect of the first embodiment)
According to the first embodiment described above, the following operations and effects can be obtained.
(1)第1移動部材3aにおいて、一対の第1内側突起3a2,3a3により第1板状部3a1と信号導体2との間の距離が一定に保たれる。また、第2移動部材3bにおいて、一対の第2内側突起3b2,3b3により第2板状部3b1と信号導体2との間の距離が一定に保たれる。これにより、第1板状部3a1と信号導体2との間の距離もしくは第2板状部3b1と信号導体2との間の距離が変化することによる移相量の変動を抑制することができる。
(1) first moving
(2)第1板状部3a1あるいは第2板状部3b1が信号導体2に直接接触することを防ぐことができるので、これらが接触することによるIM不良やVSWRの大幅な劣化の発生を抑制することができる。
(2) Since the first plate-
(3)第1移動部材3aにおいて、一対の第1外側突起3a4,3a5により第1板状部3a1と第1グランド板31との間の距離が一定に保たれる。また、第2移動部材3bにおいて、一対の第2外側突起3b4,3b5により第2板状部3b1と第2グランド板32との間の距離が一定に保たれる。これにより、第1板状部3a1と第1グランド板31との間の距離もしくは第2板状部3b1と第2グランド板32との間の距離が変化することによる移相量の変動を抑制することができる。
(3) In the first moving
(4)一対の第1内側突起3a2,3a3及び一対の第1外側突起3a4,3a5が、第1板状部3a1と一体であるので、第1移動部材3aを例えば射出成型によって容易に成形することができる。第2移動部材3bについても同様である。
(4) Since the pair of first
(5)第1移動部材3aと第2移動部材3bとは、一対の連結部材35によって連結されているので、第1移動部材3aと第2移動部材3bとを一体に移動させることができる。
(5) Since the first moving
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について、図8及び図9を参照して説明する。図8は、第2の実施の形態に係る移相器10を示す分解斜視図である。図9は、第2の実施の形態に係る移相器10を示す断面図である。図8及び図9において、第1の実施の形態と共通する構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an exploded perspective view showing the
第1の実施の形態では、一対の第1内側突起3a2,3a3及び一対の第1外側突起3a4,3a5が第1板状部3a1と一体の誘電体からなり、一対の第2内側突起3b2,3b3及び一対の第2外側突起3b4,3b5が第2板状部3b1と一体の誘電体からなる場合について説明した。第2の実施の形態では、第1移動部材3aが、第1板状部3a1、及び第1板状部3a1を補強する一対の第1補強部材37からなり、第2移動部材3bが、第2板状部3b1、及び第2板状部3b1を補強する一対の第2補強部材38からなる。
In the first embodiment, the pair of first
第1補強部材37は、第1板状部3a1よりも基板20側に突出して基板20に摺接する第1内側突起37aと、第1板状部3a1よりも第1グランド板31側に突出して第1グランド板31に摺接する第1外側突起37bとを有している。第1内側突起37aと第1外側突起37bとの間には、第1板状部3a1が嵌合する凹部37cが形成されている。一対の第1補強部材37は、第1板状部3a1よりも剛性が高い材料からなり、例えば接着によって第1板状部3a1に固定され、第1板状部3a1を補強している。また、一対の第1補強部材37は、平面視において長方形状の第1板状部3a1を短手方向に挟んでいる。
The first reinforcing
同様に、第2補強部材38は、第2板状部3b1よりも基板20側に突出して基板20に摺接する第2内側突起38aと、第2板状部3b1よりも第2グランド板32側に突出して第2グランド板32に摺接する第2外側突起38bとを有している。第2内側突起38aと第2外側突起38bとの間には、第2板状部3b1が嵌合する凹部38cが形成されている。一対の第2補強部材38は、第2板状部3b1よりも剛性が高い材料からなり、例えば接着によって第2板状部3b1に固定され、第2板状部3b1を補強している。また、一対の第2補強部材38は、平面視において長方形状の第2板状部3b1を短手方向に挟んでいる。
Similarly, second reinforcing
第1補強部材37及び第2補強部材38の材料としては、第1板状部3a1及び第2板状部3b1よりも硬質な樹脂であってもよく、例えばセラミック等の樹脂以外の材料であってもよい。ただし、第1補強部材37及び第2補強部材38は、電気絶縁性を有していることが望ましい。
The material of the first reinforcing
この第2の実施の形態によっても、第1の実施の形態について説明した(1),(2)及び(4)の作用及び効果が得られる。また、一対の第1補強部材37によって第1板状部3a1の歪みが抑制されると共に、一対の第2補強部材38によって第2板状部3b1の歪みが抑制される。これにより、第1板状部3a1又は第2板状部3b1の歪みによる移相量の変動を抑制することができる。
Also according to the second embodiment, the operations and effects (1), (2) and (4) described in the first embodiment can be obtained. Further, the pair of first reinforcing
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of embodiment)
Next, the technical idea grasped from the embodiment described above will be described with reference to the reference numerals in the embodiment. However, each reference numeral in the following description does not limit the constituent elements in the claims to members or the like specifically shown in the embodiment.
[1]アンテナ素子(13)を介して伝送される信号の伝送線路(1)を構成する信号導体(2)が両面に形成された基板(20)を、互いに平行配置された第1導電板(第1グランド板31)及び第2導電板(第2グランド板32)の間に間隔をあけて挟んでなるトリプレート線路に設けられ、前記第1導電板(31)と前記基板(20)との間に配置され、前記信号導体(2)との対向面積が変化する方向に、前記基板(20)と平行に移動可能な第1移動部材(3a)と、前記第2導電板(32)と前記基板(20)との間に配置され、前記第1移動部材(3a)と共に移動可能な第2移動部材(3b)とを備え、前記第1移動部材(3a)は、少なくとも一部が前記信号導体(2)と対向する誘電体からなる平板状の第1板状部(3a1)と、前記基板(20)に摺接する第1内側突起(3a2,3a3)とを有し、前記第1内側突起(3a2,3a3)によって前記第1板状部(3a1)と前記信号導体(2)との間隔が保持され、前記第2移動部材(3b)は、少なくとも一部が前記信号導体(2)と対向する誘電体からなる平板状の第2板状部(3b1)と、前記基板(20)に摺接する第2内側突起(3b2,3b3)とを有し、前記第2内側突起(3b2,3b3)によって前記第2板状部(3b1)と前記信号導体(2)との間隔が保持される、移相器(10)。
[1] A first conductive plate in which signal substrates (2) constituting a transmission line (1) for signals transmitted via an antenna element (13) are formed on both sides of a substrate (20) arranged in parallel with each other. The first conductive plate (31) and the substrate (20) are provided on a triplate line sandwiched between the (first ground plate 31) and the second conductive plate (second ground plate 32). Between the first moving member (3a) and the second conductive plate (32) that are movable in parallel with the substrate (20) in a direction in which the area facing the signal conductor (2) changes. ) And the substrate (20), and a second moving member (3b) movable together with the first moving member (3a), the first moving member (3a) being at least partially Is a flat plate-like first plate portion (3) made of a dielectric material facing the signal conductor (2). 1), the has a sliding contact with the first inner projection on the substrate (20) (3a 2, 3a 3), wherein the first plate-shaped portion by a first
[2]前記第1移動部材(3a)は、前記第1導電板(31)に摺接する第1外側突起(3a4,3a5)をさらに有し、前記第1外側突起(3a4,3a5)によって前記第1板状部(3a1)と第1導電板(31)との間隔が保持され、前記第2移動部材(3b)は、前記第2導電板(32)に摺接する第2外側突起(3b4,3b5)をさらに有し、前記第2外側突起(3b4,3b5)によって前記第2板状部(3b1)と第2導電板(32)との間隔が保持される、前記[1]に記載の移相器(10)。
[2] the first moving member (3a), the sliding contact first outer projection on the first conductive plate (31) (3a 4, 3a 5) further comprising a first
[3]前記第1移動部材(3a)は、前記第1内側突起(3a2,3a3)及び前記第1外側突起(3a4,3a5)が前記第1板状部(3a1)と一体の誘電体からなり、前記第2移動部材(3b)は、前記第2内側突起(3b2,3b3)及び前記第2外側突起(3b4,3b5)が前記第2板状部(3b1)と一体の誘電体からなる、前記[2]に記載の移相器(10)。 [3] In the first moving member (3a), the first inner protrusions (3a 2 , 3a 3 ) and the first outer protrusions (3a 4 , 3a 5 ) are the same as the first plate-shaped part (3a 1 ). The second moving member (3b) is composed of an integral dielectric, and the second inner protrusions (3b 2 , 3b 3 ) and the second outer protrusions (3b 4 , 3b 5 ) are formed on the second plate-shaped portion ( 3b 1 ) and the phase shifter (10) according to the above [2], which is made of a dielectric integral with the body.
[4]前記第1移動部材(3a)は、前記第1板状部(3a1)、及び前記第1板状部(3a1)を補強する第1補強部材(37)からなり、前記第1補強部材(37)に前記第1内側突起(37a)及び前記第1外側突起(37b)が設けられ、前記第2移動部材(3b)は、前記第2板状部(3b1)、及び前記第2板状部(3b1)を補強する第2補強部材(38)からなり、前記第2補強部材(38)に前記第2内側突起(38a)及び前記第2外側突起(38b)が設けられた、前記[2]に記載の移相器(10)。 [4] The first moving member (3a) includes the first plate-like portion (3a 1 ) and the first reinforcing member (37) that reinforces the first plate-like portion (3a 1 ). The first reinforcing member (37) is provided with the first inner protrusion (37a) and the first outer protrusion (37b), and the second moving member (3b) includes the second plate-like portion (3b 1 ), and The second reinforcing member (38) reinforces the second plate-like portion (3b 1 ), and the second inner protrusion (38a) and the second outer protrusion (38b) are formed on the second reinforcing member (38). The phase shifter (10) according to [2], provided.
[5]前記基板(20)に設けられた孔部(長孔20a)を介して前記第1移動部材(3a)と前記第2移動部材(3b)とを一体移動可能に連結する連結部材(35)をさらに備えた、前記[1]乃至[4]の何れか1つに記載の移相器(10)。
[5] A connecting member that connects the first moving member (3a) and the second moving member (3b) so as to be integrally movable through a hole (
[6]前記[1]乃至[5]の何れか1つに記載の移相器(10)を備えた、アンテナ装置(11)。 [6] An antenna device (11) including the phase shifter (10) according to any one of [1] to [5].
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記第1の実施の形態では、第1移動部材3a及び第2移動部材3bが平面視において長方形状であり、その短辺方向の両端部に、長辺方向に沿った一対の第1内側突起3a2,3a3及び第2内側突起3b2,3b3ならびに一対の第1外側突起3a3,3a4及び第2外側突起3b4,3b5が設けられた場合について説明したが、これに限らず、第1内側突起、第2内側突起、第1外側突起、及び第2外側突起が、例えばボス状(円柱状)の突起であってもよい。また、これらの突起の数や位置についても、上記実施の形態に例示したものに限らない。
Further, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, the first moving
1…伝送線路
10…移相器
11…アンテナ装置
2…信号導体
20…基板
31…第1グランド板(第1導電板)
32…第2グランド板(第2導電板)
35…連結部材
37…第1補強部材
37a…第1内側突起
37b…第1外側突起
38…第2補強部材
38a…第2内側突起
38b…第2外側突起
3a…第1移動部材
3a1…第1板状部
3a2,3a3…第1内側突起
3a4,3a5…第1外側突起
3b…第2移動部材
3b1…第2板状部
3b2,3b3…第2内側突起
3b4,3b5…第2外側突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
32. Second ground plate (second conductive plate)
35 ... connecting
Claims (6)
前記第1導電板と前記基板との間に配置され、前記信号導体との対向面積が変化する方向に、前記基板と平行に移動可能な第1移動部材と、
前記第2導電板と前記基板との間に配置され、前記第1移動部材と共に移動可能な第2移動部材とを備え、
前記第1移動部材は、少なくとも一部が前記信号導体と対向する誘電体からなる平板状の第1板状部と、前記基板に摺接する第1内側突起とを有し、前記第1内側突起によって前記第1板状部と前記信号導体との間隔が保持され、
前記第2移動部材は、少なくとも一部が前記信号導体と対向する誘電体からなる平板状の第2板状部と、前記基板に摺接する第2内側突起とを有し、前記第2内側突起によって前記第2板状部と前記信号導体との間隔が保持される、
移相器。 A triplate comprising a substrate on which both sides of a signal conductor constituting a transmission line for a signal transmitted via an antenna element are formed with a space between a first conductive plate and a second conductive plate arranged in parallel to each other Provided on the track,
A first moving member that is disposed between the first conductive plate and the substrate and is movable in parallel with the substrate in a direction in which an opposing area of the signal conductor changes;
A second moving member disposed between the second conductive plate and the substrate and movable together with the first moving member;
The first moving member has a flat plate-shaped first plate-shaped portion at least partially made of a dielectric material facing the signal conductor, and a first inner protrusion that is in sliding contact with the substrate. The distance between the first plate-like portion and the signal conductor is maintained by
The second moving member has a flat plate-like second plate-shaped portion at least partially made of a dielectric material facing the signal conductor, and a second inner protrusion that is in sliding contact with the substrate. The distance between the second plate-like portion and the signal conductor is maintained by
Phase shifter.
前記第2移動部材は、前記第2導電板に摺接する第2外側突起をさらに有し、前記第2外側突起によって前記第2板状部と第2導電板との間隔が保持される、
請求項1に記載の移相器。 The first moving member further includes a first outer protrusion that is in sliding contact with the first conductive plate, and the first outer protrusion maintains a distance between the first plate-like portion and the first conductive plate,
The second moving member further includes a second outer protrusion that is in sliding contact with the second conductive plate, and a distance between the second plate-like portion and the second conductive plate is maintained by the second outer protrusion.
The phase shifter according to claim 1.
前記第2移動部材は、前記第2内側突起及び前記第2外側突起が前記第2板状部と一体の誘電体からなる、
請求項2に記載の移相器。 The first moving member is made of a dielectric in which the first inner protrusion and the first outer protrusion are integrated with the first plate-shaped portion,
The second moving member is made of a dielectric in which the second inner protrusion and the second outer protrusion are integrated with the second plate-like portion.
The phase shifter according to claim 2.
前記第2移動部材は、前記第2板状部、及び前記第2板状部を補強する第2補強部材からなり、前記第2補強部材に前記第2内側突起及び前記第2外側突起が設けられた、
請求項2に記載の移相器。 The first moving member includes a first reinforcing member that reinforces the first plate-like portion and the first plate-like portion, and the first reinforcing member is provided with the first inner protrusion and the first outer protrusion. And
The second moving member includes a second reinforcing member that reinforces the second plate-like portion and the second plate-like portion, and the second inner protrusion and the second outer protrusion are provided on the second reinforcing member. Was,
The phase shifter according to claim 2.
請求項1乃至4の何れか1項に記載の移相器。 A connecting member that connects the first moving member and the second moving member so as to be integrally movable through a hole provided in the substrate;
The phase shifter of any one of Claims 1 thru | or 4.
アンテナ装置。 The phase shifter according to any one of claims 1 to 5 is provided.
Antenna device.
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