JP2017188749A - Phase shifter and antenna device with 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、複数の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整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用のアンテナ装置に用いられている(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 a plurality of antenna elements has been used in, for example, an antenna device for a base station for a mobile phone (for example, Patent Documents). 1).
特許文献1に記載の移相器は、複数の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、及び信号導体と第2グランド板との間にそれぞれ誘電体板が配置されている。これらの誘電体板は、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
また、信号導体を挟む一対の誘電体板からなる誘電体板対は、アンテナ装置の複数箇所に設けられている。そして、複数のアンテナ素子から電磁波が放射される場合、各アンテナ素子から放射される電磁波の位相差が移相器によって調整される。これにより、アンテナ装置の指向性、具体的にはメインビームの放射方向を可変とすることができる。 In addition, dielectric plate pairs including a pair of dielectric plates sandwiching the signal conductor are provided at a plurality of locations of the antenna device. And when electromagnetic waves are radiated | emitted from several antenna elements, the phase difference of the electromagnetic waves radiated | emitted from each antenna element is adjusted with a phase shifter. Thereby, the directivity of the antenna device, specifically, the radiation direction of the main beam can be made variable.
上記のように構成された移相器では、誘電体の厚みのばらつき等の製造誤差により、各誘電体板対によってもたらされる位相の変化量が所期のものと異なる場合がある。このような場合には、位相の変化量を容易に調整できることが望ましい。また、指向性の調整のため、複数のアンテナ素子のうち、一部のアンテナ素子から放射される電磁波の位相のみを他のアンテナ素子から放射される電磁波に対して進ませ、あるいは遅らせることが必要になる場合がある。 In the phase shifter configured as described above, the amount of phase change caused by each pair of dielectric plates may differ from the intended one due to manufacturing errors such as variations in dielectric thickness. In such a case, it is desirable that the amount of phase change can be easily adjusted. In order to adjust the directivity, it is necessary to advance or delay only the phase of electromagnetic waves radiated from some of the antenna elements with respect to electromagnetic waves radiated from other antenna elements. It may become.
そこで、本発明者らは鋭意検討し、誘電体板を進退移動させる駆動体と誘電体板との相対位置を調節することができれば、上記のような要請に応えることができるとの知見を得た。 Therefore, the present inventors diligently studied and obtained the knowledge that if the relative position between the driving body for moving the dielectric plate back and forth and the dielectric plate can be adjusted, the above-described demand can be met. It was.
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、その目的は、誘電体板を進退移動させる駆動体と誘電体板との相対位置を容易に調節す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を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of this finding, and the object thereof is to provide a phase shifter capable of easily adjusting the relative position between a driver and a dielectric plate for moving the dielectric plate forward and backward, and An object of the present invention is to provide an antenna device provided with this phase shifter.
本発明は、上記の目的を達成するため、電気的に接地された導電板と平行に配置され、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と、前記導電板と前記信号導体との間に配置された誘電体からなる誘電体板と、前記誘電体板を前記導電板と平行な所定の方向に移動させる移動機構とを備え、前記誘電体板が前記所定の方向に移動することにより前記信号導体と前記誘電体板との対向面積が変化し、前記伝送線路を伝搬する信号の位相が変化する移相器であって、前記移動機構は、前記導電板と対向して配置された駆動体と、前記駆動体を前記所定の方向へ移動させるアクチュエータと、前記駆動体と前記誘電体板とを連結する連結軸とを備え、前記駆動体には、前記連結軸が係合可能な係合部が前記所定の方向に沿った複数箇所に設けられ、前記誘電体板は、前記複数箇所に設けられた前記係合部のうち前記連結軸が係合する1つの係合部を選択することにより、前記駆動体に対する前記所定の方向の位置を調整可能である、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 signal conductor that is arranged in parallel with an electrically grounded conductive plate and constitutes a transmission line of a signal transmitted through an antenna element, the conductive plate, A dielectric plate made of a dielectric disposed between the signal conductor and a moving mechanism for moving the dielectric plate in a predetermined direction parallel to the conductive plate, the dielectric plate being in the predetermined direction The phase shifter changes the phase of the signal propagating through the transmission line by changing the opposed area between the signal conductor and the dielectric plate by moving to the conductive plate, and the moving mechanism is opposed to the conductive plate. And a connecting shaft that connects the driving body and the dielectric plate. The driving body includes the connecting shaft. The engaging portion that can engage is aligned along the predetermined direction. The dielectric plate is configured to select the one engaging portion with which the connecting shaft engages among the engaging portions provided at the plurality of locations, thereby the predetermined body with respect to the driving body. There are provided a phase shifter capable of adjusting the position in the direction 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、誘電体板を進退移動させる駆動体と誘電体板との相対位置を容易に調節することができ、以って誘電体板によってもたらされる信号位相の変化量を調整することが可能となる。 According to the phase shifter and the antenna device including the phase shifter according to the present invention, the relative position between the driving body for moving the dielectric plate forward and backward and the dielectric plate can be easily adjusted. It is possible to adjust the amount of change in signal phase caused by.
[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、移相器10と、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13(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 a phase shifter 10, 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
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の移相部10a〜10f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個の移相部10a〜10fが設けられている。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。
The first to
アンテナ装置11では、移相部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、移相部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、移相部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、移相部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、移相部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個の移相部10a〜10fを用いる場合を説明したが、アンテナ素子や移相部の数は一例であり、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
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、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
レドーム30は、その両端がアンテナキャップ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、図略のアース線により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 antenna element 132 are printed dipole antennas made of a printed circuit board in which a not-illustrated wiring pattern that functions as a radiating element is formed on a plate-like dielectric. The horizontal polarization antenna element 131 and the vertical polarization antenna element 132 are provided with an unillustrated convex portion that passes through the opening formed in the
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は本発明の導電板の一態様である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of the moving mechanism 4 of the phase shifter 10 disposed on the side opposite to the eight antenna element 13 sides inside the radome 30. The moving mechanism 4 is provided on the
移動機構4は、後述する移相器10の第1誘電体板51及び第2誘電体板52(図6参照)を、第1グランド板31及び第2グランド板32と平行で、かつ第1グランド板31及び第2グランド板32の長手方向に沿った所定の方向に進退移動させる。以下、この所定の方向を移動方向Aという。図3では、この移動方向Aを両矢印で図示している。
The moving mechanism 4 includes a
移動機構4は、電動モータ41と、電動モータ41の回転力を直線方向の移動力に変換する回転直動変換部42と、第1グランド板31に固定された支持板43と、支持板43に形成された挿通孔430に挿通された軸部441、及び軸部441に固定されて第1グランド板31の短手方向に延びる腕部442を有する直動部材44と、第1グランド板31と対向して配置された一対の駆動体45と、駆動体45と第1誘電体板51とを連結する連結軸46(後述)とを備えている。
The moving mechanism 4 includes an electric motor 41, a rotation / linear motion conversion unit 42 that converts the rotational force of the electric motor 41 into a linear moving force, a support plate 43 fixed to the
回転直動変換部42は、例えばラックアンドピニオン機構を構成するピニオン歯車及びラック軸の噛み合いにより、直動部材44の軸部441を第1グランド板31の長手方向に移動させる。一対の駆動体45は、第1グランド板31の長手方向に延在して互いに平行に配置された棒状の部材である。一対の駆動体45は、その長手方向の一部においてそれぞれ直動部材44の腕部442に固定され、直動部材44と共に第1グランド板31の長手方向に進退移動する。
The rotation / linear motion conversion unit 42 moves the
電動モータ41、回転直動変換部42、及び直動部材44は、駆動体45を移動方向Aに沿って移動させるアクチュエータを構成する。第1グランド板31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。また、第1グランド板31には、駆動体45をガイドする一対のガイド部材35が固定されている。
The electric motor 41, the rotation / linear motion conversion unit 42, and the linear motion member 44 constitute an actuator that moves the
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。
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を構成する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からなるソリッド基板であり、その両面に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。第1乃至第3分配線路14a〜14cは、この配線パターンによって形成されている。
FIG. 4 is a perspective view showing a part of 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
信号導体2は、領域Pにおいて、直線部2aと接続部2bを有し、その両側に移動方向Aに沿って延びる長孔20aが形成されている。基板20には、このような領域Pが6箇所に設けられ、図4ではそのうち2箇所の領域Pを図示している。
In the region P, the
(移相部の構成)
図5は、移相部10aを示す図であり、(a)は第1グランド板31を省略して第1誘電体板51及び基板20の一部を示す平面図、(b)は(a)における基板20を部分的に示す平面図である。図6(a)は、図5(a)のA−A線に沿った移相部10aの断面図である。図6(b)は、第1誘電体板51、第2誘電体板52、一対の連結部材53、及び駆動体45と第1誘電体板51とを連結する連結軸46を示す斜視図である。なお、図示は省略しているが、他の移相部10b〜10fについても、移相部10aと同様に構成されている。一対の駆動体45には、移相部10a〜10fのそれぞれの連結軸46が係合する係合領域45a〜45f(図3参照)が形成されている。係合領域45a〜45fの構成については後述する。
(Configuration of phase shift section)
5A and 5B are diagrams showing 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。基板20の配線パターンならびに第1グランド板31及び第2グランド板32は、伝送線路1を構成するトリプレート線路を形成する。移相部10aは、第1グランド板31と基板20との間に配置された第1誘電体板51と、第2グランド板32と基板20との間に配置された第2誘電体板52と、第1誘電体板51と第2誘電体板52とを連結する一対の連結部材53とを有している。
The
第1誘電体板51は、連結軸46により駆動体45と連結され、駆動体45と共に移動方向Aに沿って移動する。第1誘電体板51には、連結軸46の一端部が例えば接着により固定されている。また、第2誘電体板52は、一対の連結部材53によって第1誘電体板51と連結されているので、駆動体45がアクチュエータにより駆動されると、第1誘電体板51と共に移動方向Aに沿って移動する。連結部材53は、基板20に形成された長孔20aに挿通され、一端部が第1誘電体板51に固定されると共に、他端部が第2誘電体板52に固定されている。
The
第1誘電体板51と第2誘電体板52との間に挟まれる領域Pの信号導体2は、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
第1誘電体板51は、少なくとも一部が信号導体2(基板20の一方の面側の直線部2a及び接続部2b)と対向する誘電体からなる平板状の第1板状部510と、第1板状部510から第1グランド板31側に突出する一対の第1外側突起511と、第1板状部510から基板20側に突出する一対の第1内側突起512とを有している。同様に、第2誘電体板52は、少なくとも一部が信号導体2(基板20の他方の面側の直線部2a及び接続部2b)と対向する誘電体からなる平板状の第2板状部520と、第2板状部520から第2グランド板32側に突出する一対の第2外側突起521と、第2板状部520から基板20側に突出する一対の第2内側突起522とを有している。
The
本実施の形態では、第1板状部510が一対の第1外側突起511及び一対の第1内側突起512と一体の誘電体からなる。また、第2板状部520が一対の第2外側突起521及び一対の第2内側突起522と一体の誘電体からなる。
In the present embodiment, the first plate-
第1誘電体板51及び第2誘電体板52の誘電体の材料は特に限定するものではないが、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)を用いることができる。
The dielectric material of the
移動機構4は、第1誘電体板51及び第2誘電体板52を、基板20と平行に移動させる。本実施の形態では、第1誘電体板51及び第2誘電体板52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 mechanism 4 moves the
第1誘電体板51及び第2誘電体板52が移動方向Aに沿って移動することにより、信号導体2(直線部2a及び接続部2b)と第1板状部510及び第2板状部520との対向面積が変化し、信号導体2を伝搬する信号の位相が変化する。これにより、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、伝送線路1を伝搬する信号の位相が変化する。
When the
一対の連結部材53は、それぞれの一端部が第1誘電体板51の第1板状部510に形成された嵌合孔510aに嵌合し、他端部が第2誘電体板52の第2板状部520に形成された嵌合孔520aに嵌合する。なお、連結部材53は、両端部が嵌合孔510a,520aへの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。
One end of each of the pair of connecting
第1誘電体板51は、一対の第1内側突起512によって第1板状部510と信号導体2との間隔が保持され、一対の第1外側突起511によって第1板状部510と第1グランド板31との間隔が保持される。また、第2誘電体板52は、一対の第2内側突起522によって第2板状部520と信号導体2との間隔が保持され、一対の第2外側突起521によって第2板状部520と第2グランド板32との間隔が保持される。
The
以下、移相器10における信号導体2と第1板状部510及び第2板状部520とが重なり合う部分を重複部61、重なり合わない部分を非重複部62と呼称する。非重複部62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は、第1誘電体板51及び第2誘電体板52を駆動体45により移動させ、重複部61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。信号の位相は、重複部61の面積が大きくなるほど遅れ、重複部61の面積が小さくなるほど進む。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誘電体板51及び第2誘電体板52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。
The phase shifter 10 changes the phase of the signal transmitted through the
また、移相器10は、重複部61と非重複部62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(図5(a)参照)。ここでは、第1誘電体板51及び第2誘電体板52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誘電体板51及び第2誘電体板52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誘電体板51及び第2誘電体板52を図示左右方向に移動させても、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。
Further, the phase shifter 10 includes
移相器10では、変成器部7A,7Bは、重複部61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62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 phase shifter 10, 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61と非重複部62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61の特性インピーダンスが21Ω、非重複部62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62と、重複部61と非重複部62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61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61と非重複部62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 phase shifter 10 illustrated in FIG. 4, the characteristic impedance of the overlapping
(移相器を備えたアンテナ装置の動作)
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、その回転力が回転直動変換部42によって変換された移動力により直動部材44が移動し、その移動力が駆動体45及び連結軸46を介して各移相部10a〜10fの第1誘電体板51及び第2誘電体板52に付与される。そして、第1誘電体板51及び第2誘電体板52が移動方向Aに沿って移動することにより、移相部10a〜10fにおいて、ビームチルト角に応じて重複部61の面積が調整される。
(Operation of antenna device equipped with phase shifter)
When the antenna device 11 is installed on the antenna tower, the control unit 40 drives the electric motor 41 according to a necessary beam tilt angle. When the electric motor 41 is driven, the linear motion member 44 is moved by the movement force converted by the rotation / linear motion conversion unit 42, and the movement force is transferred through the
本実施の形態では、移相部10a,10c,10dと、移相部10b,10e,10fとで、第1誘電体板51及び第2誘電体板52の長手方向の向きが反対となるように第1誘電体板51及び第2誘電体板52が配置されている。これにより、駆動体45の進退移動によって移相部10a,10c,10dの移相量が増大するとき、移相部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によって各移相部10a〜10fの第1誘電体板51及び第2誘電体板52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。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、各移相部10a〜10fにおける第1誘電体板51及び第2誘電体板52の駆動体45に対する移動方向Aの相対位置を調整可能である。以下、移相部10aにおける第1誘電体板51及び第2誘電体板52の駆動体45に対する位置を調整するための構成について説明する。
Moreover, in this Embodiment, the relative position of the moving direction A with respect to the
図7は、移相部10aの第1誘電体板51、この第1誘電体板51に固定された連結軸46、この連結軸46を挿通させる長孔31aが形成された第1グランド板31の一部、及び駆動体45の係合領域45aを示す斜視図である。
FIG. 7 shows the
駆動体45の係合領域45aには、連結軸46が係合可能な係合部が移動方向Aに沿った複数箇所に設けられている。本実施の形態では、第1乃至第3の係合部451〜453が移動方向Aに沿って並んで設けられている。また、本実施の形態では、連結軸46が四角柱状であり、第1乃至第3の係合部451〜453は、連結軸46の一端部が嵌入する断面四角形状の嵌合孔によって形成されている。換言すれば、駆動体45には、連結軸46の一端部が嵌入する3つの嵌合孔が第1乃至第3の係合部451〜453として形成されている。
In the
連結軸46は、移動方向Aに沿って第1グランド板31に形成された長孔31aを挿通して、第1乃至第3の係合部451〜453の何れかに係合する。第1誘電体板51は、第1乃至第3の係合部451〜453のうち連結軸46が係合する1つの係合部を選択することにより、駆動体45に対する移動方向Aの位置を調整可能である。例えば、連結軸46が第2の係合部452に係合した場合の第1誘電体板51の位置を基準位置とすると、連結軸46が第1の係合部451に係合した場合には、第1誘電体板51が基準位置よりも上方(アンテナキャップ301側)に位置し、連結軸46が第3の係合部453に係合した場合には、第1誘電体板51が基準位置よりも下方(アンテナキャップ302側)に位置する。これにより、位相の変化量が調節される。
The connecting
第1グランド板31の長手方向における長孔31aの長さは、移動機構4による第1誘電体板51の移動量に加え、第1の係合部451から第3の係合部453までの距離を考慮して定められる。
The length of the
なお、図示は省略しているが、他の係合領域45b〜45fについても、係合領域45aと同様に第1乃至第3の係合部451〜453が形成され、これら第1乃至第3の係合部451〜453のうちの何れかに移相部10b〜10fの第1誘電体板51に固定された連結軸46が係合する。これにより、移相部10b〜10fについても、移相部10aと同様に、駆動体45に対する移動方向Aの第1誘電体板51の位置を調整可能である。
Although not shown, the first to
駆動体45に対する第1誘電体板51の位置の調整は、例えば各アンテナ素子13から放射された電磁波の放射方向(メインビームの放射方向)の測定結果に基づいて行われる。すなわち、電磁波の放射方向の測定の結果、移相部10a〜10fの何れかにおいて駆動体45に対する第1誘電体板51の位置の調整する必要があると判断されれば、移動機構4の駆動体45を第1のグランド板31から取り外し、長孔31aから突き出した連結軸46の位置をずらして第1誘電体板51の位置を調整した後、再度駆動体45を組み付ける。これにより、位相の変化量が調節され、電磁波の放射方向を所望の方向に近づけることができる。
Adjustment of the position of the
以上説明した第1の実施の形態によれば、駆動体45と第1誘電体板51との相対位置を容易に調節することができ、以って第1誘電体板51及び第2の誘電体板52によってもたらされる信号位相の変化量を調整することが可能となる。
According to the first embodiment described above, the relative position between the
[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を参照して説明する。第1の実施の形態では、駆動体45の係合領域45aに第1乃至第3の係合部451〜453が設けられ、連結軸46が四角柱状である場合について説明したが、本実施の形態では、駆動体45Aの係合領域45aに第1乃至第5の係合部451〜455が設けられると共に、連結軸46Aの形状が第1の実施の形態とは異なっている。その他の構成については同様であるので、この違いの部分について重点的に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the first to
図8(a)は、本実施の形態に係る駆動体45A、第1のグランド板31、連結軸46A、及び第1誘電体板51を示す斜視図である。図8(b)は、駆動体45Aを示す平面図である。図8(c)は、連結軸46Aをその中心軸線方向から見た先端面を示す端面図である。
FIG. 8A is a perspective view showing the driving
第1乃至第5の係合部451〜455は、その開口が、駆動体45Aの長手方向に直交する幅方向が長辺方向となる長方形状である。また、第1乃至第5の係合部451〜455は、駆動体45Aの長手方向に等間隔に並んでいる。
The first to fifth engaging
連結軸46Aは、第1誘電体板51に基端部が固定された円柱状の基部461と、基部461の先端面461aから第1誘電体板51とは反対側に突出する突部462とを一体に有している。突部462は平板状であり、連結軸46Aの中心軸線に直交する断面における突部462の形状は、第1誘電体板51の移動方向(駆動体45Aの長手方向)が短辺方向となる長方形状である。
The connecting
連結軸46Aは、その一端部における突部462が第1乃至第5の係合部451〜455の何れかに嵌入し、駆動体45Aと共に移動する。すなわち、駆動体45Aには、連結軸46Aの突部462が嵌入する嵌合孔が第1乃至第5の係合部451〜455として形成され、第1乃至第5の係合部451〜455のうち連結軸46Aが係合する1つの係合部を選択することにより、駆動体45Aに対する第1誘電体板51の位置を調整可能である。
The
図8(c)に示すように、突部462の短辺方向の幅wは、基部461の直径Dよりも狭い。すなわち、連結軸46Aは、第1乃至第5の係合部451〜455の何れかに嵌入する一端部(突部462)における移動方向の幅が、当該一端部よりも第1誘電体板51側の部分(基部461)における移動方向の幅よりも狭い。
As shown in FIG. 8C, the width w in the short side direction of the
また、第1誘電体板51の駆動体45Aに対する移動方向の位置の調整ピッチPは、図8(b)に示すように、駆動体45Aの長手方向に隣り合う2つの係合部(例えば第1の係合部451と第2の係合部452)の中心部間の間隔である。本実施の形態では、調整ピッチPが、基部461の直径Dよりも狭い。
Further, as shown in FIG. 8B, the adjustment pitch P of the position of the
以上のように構成された駆動体45A及び連結軸46Aを備えたアンテナ装置の動作及び信号位相の変化量の調整は、第1の実施の形態と同様に行われる。また、本実施の形態によれば、第1誘電体板51の駆動体45Aに対する位置の調整ピッチPを第1の実施の形態よりも狭くすることができるので、信号位相の変化量の調整をより高精度に行うことが可能となる。
The operation of the antenna device including the driving
(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]電気的に接地された導電板と平行に配置され、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)と、前記導電板(第1のグランド板31)と前記信号導体(2)との間に配置された誘電体からなる誘電体板(第1誘電体板51)と、前記誘電体板(51)を前記導電板(31)と平行な所定の方向(移動方向A)に移動させる移動機構(4)とを備え、前記誘電体板(51)が前記所定の方向に移動することにより前記信号導体(2)と前記誘電体板(51)との対向面積が変化し、前記伝送線路(1)を伝搬する信号の位相が変化する移相器(10)であって、前記移動機構(4)は、前記導電板(31)と対向して配置された駆動体(45/45A)と、前記駆動体(45)を前記所定の方向へ移動させるアクチュエータ(電動モータ41、回転直動変換部42、及び直動部材44)と、前記駆動体(45)と前記誘電体板(51)とを連結する連結軸(46/46A)とを備え、前記駆動体(45/45A)には、前記連結軸(46/46A)が係合可能な係合部(第1乃至第3の係合部451〜453/第1乃至第5の係合部451〜455)が前記所定の方向に沿った複数箇所に設けられ、前記誘電体板(51)は、前記複数箇所に設けられた前記係合部(451〜453/451〜455)のうち前記連結軸(46/46A)が係合する1つの係合部を選択することにより、前記駆動体(45/45A)に対する前記所定の方向の位置を調整可能である、移相器(10)。
[1] A signal conductor (2) which is arranged in parallel with an electrically grounded conductive plate and constitutes a transmission line (1) of a signal transmitted via an antenna element (13), and the conductive plate (first 1 ground plate 31) and a dielectric plate (first dielectric plate 51) made of a dielectric disposed between the signal conductor (2) and the dielectric plate (51) as the conductive plate (31). ) And a moving mechanism (4) that moves in a predetermined direction (moving direction A), and when the dielectric plate (51) moves in the predetermined direction, the signal conductor (2) and the dielectric A phase shifter (10) in which an area facing the body plate (51) changes and a phase of a signal propagating through the transmission line (1) changes, wherein the moving mechanism (4) includes the conductive plate ( 31) and the driving body (45 / 45A) disposed opposite to the driving body (45) Actuator (electric motor 41, rotation / linear motion conversion unit 42, and linear motion member 44) that moves in the direction, and a connecting shaft (46 / 46A) that connects the driving body (45) and the dielectric plate (51). The drive body (45 / 45A) includes an engagement portion (first to
[2]前記連結軸(46/46A)は、前記所定の方向に沿って前記導電板(31)に形成された長孔(31a)を挿通して前記係合部(451〜453/451〜455)に係合する、前記[1]に記載の移相器(10)。 [2] The connecting shaft (46 / 46A) is inserted through the long hole (31a) formed in the conductive plate (31) along the predetermined direction, and the engaging portion (451-453 / 451). 455). The phase shifter (10) according to the above [1].
[3]前記駆動体(45/45A)には、前記連結軸(46/46A)の一端部が嵌入する嵌合孔が前記係合部(451〜453/451〜455)として形成されている、前記[1]又は[2]に記載の移相器(10)。 [3] In the driving body (45 / 45A), a fitting hole into which one end portion of the connecting shaft (46 / 46A) is fitted is formed as the engaging portion (451 to 453/451 to 455). The phase shifter (10) according to [1] or [2].
[4]前記連結軸(46A)は、前記嵌合孔に嵌入する前記一端部(突部462)における前記所定の方向の幅(w)が、前記一端部よりも前記誘電体板(51)側の部分における前記所定の方向の幅(D)よりも狭い、前記[3]に記載の移相器(10)。 [4] In the connecting shaft (46A), the width (w) in the predetermined direction at the one end (projection 462) that fits into the fitting hole is larger than that at the one end. The phase shifter (10) according to the above [3], which is narrower than the width (D) in the predetermined direction at the side portion.
[5]前記誘電体板(51)の前記駆動体(45A)に対する前記所定の方向の位置の調整ピッチ(P)は、前記連結軸(46A)の前記一端部(462)よりも前記誘電体板(51)側の部分(基部461)における前記所定の方向の幅(D)よりも狭い、前記[4]に記載の移相器(10)。 [5] The adjustment pitch (P) of the position of the dielectric plate (51) in the predetermined direction with respect to the driving body (45A) is more than the one end (462) of the connecting shaft (46A). The phase shifter (10) according to the above [4], which is narrower than the width (D) in the predetermined direction in the part (base 461) on the plate (51) side.
[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.
1…伝送線路
10…移相器
11…アンテナ装置
13…アンテナ素子
2…信号導体
31…第1グランド板(導電板)
31a…長孔
32…グランド板
33…水平偏波用同軸ケーブル
34…垂直偏波用同軸ケーブル
35…ガイド部材
4…移動機構
41…電動モータ(アクチュエータ)
42…回転直動変換部(アクチュエータ)
44…直動部材(アクチュエータ)
45,45A…駆動体
451〜455…第1乃至第5の係合部
46,46A…連結軸
51…第1誘電体板
DESCRIPTION OF
31a ...
42 ... Rotational linear motion conversion part (actuator)
44 ... Linear motion member (actuator)
45, 45A ... driving bodies 451-455 ... first to fifth engaging
Claims (6)
前記導電板と前記信号導体との間に配置された誘電体からなる誘電体板と、
前記誘電体板を前記導電板と平行な所定の方向に移動させる移動機構とを備え、
前記誘電体板が前記所定の方向に移動することにより前記信号導体と前記誘電体板との対向面積が変化し、前記伝送線路を伝搬する信号の位相が変化する移相器であって、
前記移動機構は、
前記導電板と対向して配置された駆動体と、
前記駆動体を前記所定の方向へ移動させるアクチュエータと、
前記駆動体と前記誘電体板とを連結する連結軸とを備え、
前記駆動体には、前記連結軸が係合可能な係合部が前記所定の方向に沿った複数箇所に設けられ、
前記誘電体板は、前記複数箇所に設けられた前記係合部のうち前記連結軸が係合する1つの係合部を選択することにより、前記駆動体に対する前記所定の方向の位置を調整可能である、
移相器。 A signal conductor disposed in parallel with the electrically grounded conductive plate and constituting a transmission line of a signal transmitted through the antenna element;
A dielectric plate made of a dielectric disposed between the conductive plate and the signal conductor;
A moving mechanism for moving the dielectric plate in a predetermined direction parallel to the conductive plate,
The phase shifter in which the opposing area of the signal conductor and the dielectric plate changes as the dielectric plate moves in the predetermined direction, and the phase of the signal propagating through the transmission line changes,
The moving mechanism is
A driving body disposed opposite to the conductive plate;
An actuator for moving the driver in the predetermined direction;
A connecting shaft that connects the driver and the dielectric plate;
The drive body is provided with engaging portions engageable with the connecting shaft at a plurality of locations along the predetermined direction,
The dielectric plate can be adjusted in position in the predetermined direction with respect to the driving body by selecting one engaging portion with which the connecting shaft engages among the engaging portions provided at the plurality of locations. Is,
Phase shifter.
請求項1に記載の移相器。 The connecting shaft is inserted through a long hole formed in the conductive plate along the predetermined direction to engage with the engaging portion.
The phase shifter according to claim 1.
請求項1又は2に記載の移相器。 In the drive body, a fitting hole into which one end portion of the coupling shaft is fitted is formed as the engaging portion.
The phase shifter according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の移相器。 The connecting shaft has a width in the predetermined direction at the one end that is fitted into the fitting hole, which is narrower than a width in the predetermined direction at a portion on the dielectric plate side than the one end.
The phase shifter according to claim 3.
請求項4に記載の移相器。 The adjustment pitch of the position of the dielectric plate in the predetermined direction with respect to the driving body is narrower than the width of the predetermined direction in the portion on the dielectric plate side than the one end of the connecting shaft.
The phase shifter according to claim 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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