JP3337535B2 - 非接触型回転結合器 - Google Patents
非接触型回転結合器Info
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- H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
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- H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
- H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
- H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送受信用アンテ
ナなどのアンテナ装置に利用される非接触型回転結合器
に関するものであり、特に結合損失の低減化を図った非
接触型回転結合器に関するものである。
ナなどのアンテナ装置に利用される非接触型回転結合器
に関するものであり、特に結合損失の低減化を図った非
接触型回転結合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、観光バスなどの移動体に搭載する
ための衛星放送受信用アンテナが急ピッチで開発中であ
る。この種の車載用アンテナでは、車両の進路の変更な
どに伴いアンテナから見た放送衛星（ＢＳ）の方向が時
々刻々変化するため、このアンテナが常時放送衛星の方
向を向くように、その方位角や仰角を制御する追尾動作
が必要になる。この結果、アンテナとチューナとの間を
接続する給電線路の途中に、信号周波数帯の電気的結合
を保ちながら相対的な回転を許容する回転結合器の設置
が必要になる。このような回転結合器としては、10 GHz
近傍の受信信号を結合させるために、回転アンテナと非
回転コンバータとの間に設置される高周波タイプのもの
がある。他のタイプとしては、アンテナとコンバータと
を一体化し、このコンバータによって10 GHz近傍の受信
信号を一旦１GHz 程度の低周波の中間周波信号に変換
し、この中間周波信号の伝送路の途中に設置する低周波
タイプのものがある。両タイプには、それぞれ一長一短
があるが、Ｓ／Ｎ比や周波数特性などの電気特性の点で
は、低周波タイプのものが有利と考えられる。
ための衛星放送受信用アンテナが急ピッチで開発中であ
る。この種の車載用アンテナでは、車両の進路の変更な
どに伴いアンテナから見た放送衛星（ＢＳ）の方向が時
々刻々変化するため、このアンテナが常時放送衛星の方
向を向くように、その方位角や仰角を制御する追尾動作
が必要になる。この結果、アンテナとチューナとの間を
接続する給電線路の途中に、信号周波数帯の電気的結合
を保ちながら相対的な回転を許容する回転結合器の設置
が必要になる。このような回転結合器としては、10 GHz
近傍の受信信号を結合させるために、回転アンテナと非
回転コンバータとの間に設置される高周波タイプのもの
がある。他のタイプとしては、アンテナとコンバータと
を一体化し、このコンバータによって10 GHz近傍の受信
信号を一旦１GHz 程度の低周波の中間周波信号に変換
し、この中間周波信号の伝送路の途中に設置する低周波
タイプのものがある。両タイプには、それぞれ一長一短
があるが、Ｓ／Ｎ比や周波数特性などの電気特性の点で
は、低周波タイプのものが有利と考えられる。
【０００３】従来、上述したような低周波タイプの回転
結合器としては、図４に示す構造のものが使用されてい
る。すなわち、図４（Ａ）に示すように、絶縁板 21 の
裏面側には非接地（ホット側）導体板 22 を形成し、表
面側には接地導体板 23 を形成し、かつ非接地導体板 2
2 と接地導体板 23 との間にインピーダンス整合用の抵
抗器R1と直流阻止用のコンデンサ C1 とを直列接続する
ことにより結合板 20を構成している。なお、 24 は非
接地導体板 22 を囲むように裏面側に形成された導体板
である。また、コンデンサ C1 の一方の端子は、裏面側
に形成された非接地導体板 22 に絶縁板 21 を貫いて接
続される導体に接続されている。この結合板20と、これ
と全く同一構造の結合板 20 ’とを、図４（Ｂ）に示す
ように、各結合板の非接地導体板 22 と、これらの間の
空隙とによって結合容量が形成されるように離間して対
向させている。各結合板 20, 20 ’には同軸コネクタ25
,25’が接続されると共に、両者は図示しない周辺部の
保持機構によって互いに回転自在に保持される。
結合器としては、図４に示す構造のものが使用されてい
る。すなわち、図４（Ａ）に示すように、絶縁板 21 の
裏面側には非接地（ホット側）導体板 22 を形成し、表
面側には接地導体板 23 を形成し、かつ非接地導体板 2
2 と接地導体板 23 との間にインピーダンス整合用の抵
抗器R1と直流阻止用のコンデンサ C1 とを直列接続する
ことにより結合板 20を構成している。なお、 24 は非
接地導体板 22 を囲むように裏面側に形成された導体板
である。また、コンデンサ C1 の一方の端子は、裏面側
に形成された非接地導体板 22 に絶縁板 21 を貫いて接
続される導体に接続されている。この結合板20と、これ
と全く同一構造の結合板 20 ’とを、図４（Ｂ）に示す
ように、各結合板の非接地導体板 22 と、これらの間の
空隙とによって結合容量が形成されるように離間して対
向させている。各結合板 20, 20 ’には同軸コネクタ25
,25’が接続されると共に、両者は図示しない周辺部の
保持機構によって互いに回転自在に保持される。
【０００４】図４に示した構造の回転結合器の等価回路
は、図５に示すようなものとなる。２枚の結合板の非接
地導体とこれらの間の空隙とによって結合容量 C2 が形
成され、接地導体板とこれらの間の空隙とによって結合
容量 C3 が形成される。なおこの結合容量 C3 は、一方
の側の結合板の接地導体 23 、導体板 24 及びこれらの
間に存在する絶縁板 11 によって形成される結合容量
と、他方の側の結合板に形成される同様の構造の結合容
量とが直列接続された構造となっている。各結合板にお
いて、非接地導体板と接地導体板との間に直流阻止用の
コンデンサの静電容量 C1 ，C4 と、インピーダンス整
合用の抵抗器 R1, R2 が直列に接続されている。なお、
Roはコンバータ側の出力抵抗であり、RLはチューナ側の
負荷抵抗である。
は、図５に示すようなものとなる。２枚の結合板の非接
地導体とこれらの間の空隙とによって結合容量 C2 が形
成され、接地導体板とこれらの間の空隙とによって結合
容量 C3 が形成される。なおこの結合容量 C3 は、一方
の側の結合板の接地導体 23 、導体板 24 及びこれらの
間に存在する絶縁板 11 によって形成される結合容量
と、他方の側の結合板に形成される同様の構造の結合容
量とが直列接続された構造となっている。各結合板にお
いて、非接地導体板と接地導体板との間に直流阻止用の
コンデンサの静電容量 C1 ，C4 と、インピーダンス整
合用の抵抗器 R1, R2 が直列に接続されている。なお、
Roはコンバータ側の出力抵抗であり、RLはチューナ側の
負荷抵抗である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図４の構造と図５の等
価回路とによって示した非接触型回転回転結合器では、
結合損失をいかに低減するかが問題となり、そのために
は、結合容量 C2 と C3とを十分大きくする必要があ
る。結合容量を十分大きくするには、各導体板の面積を
十分大きくすると共に、結合板どうしの間隙を十分狭く
する必要がある。しかしながら、接地導体板の方はとも
かくとしても、中央部に形成される非接地導体板の面積
を大きくすることには限界がある。また、結合板どうし
の間隙を狭くすることにも、機械的な精度と安定度の点
で限界がある。
価回路とによって示した非接触型回転回転結合器では、
結合損失をいかに低減するかが問題となり、そのために
は、結合容量 C2 と C3とを十分大きくする必要があ
る。結合容量を十分大きくするには、各導体板の面積を
十分大きくすると共に、結合板どうしの間隙を十分狭く
する必要がある。しかしながら、接地導体板の方はとも
かくとしても、中央部に形成される非接地導体板の面積
を大きくすることには限界がある。また、結合板どうし
の間隙を狭くすることにも、機械的な精度と安定度の点
で限界がある。
【０００６】本発明者は、結合容量 C2 と C3 をいかに
大きくするかについて苦心しているうちに、図４に示し
た非接触型回転結合器の等価回路が図５に示したもので
は不正確であり、実際には、図６に示すように、非接地
導体板と接地導体板との間に形成される漂遊容量 CS1と
CS2が結合損失に大きな影響を及ぼしているのはでない
かという疑問を抱いた。このような漂遊容量 CS1と CS2
が相当の大きさであるとすれば、これらによって線路の
インピーダンスが大幅に低下し、大きなインピーダンス
不整合が生ずる。この結果、信号が反射されてしまこと
による結合損失の増加の方が、結合容量 C2 と C3 が小
さいことよりも重大であるとも考えられる。また、結合
容量 C2 を増加させるために非接地導体板２２の面積を
増加させると、これに伴い漂遊容量 CS1と CS2も増加す
ることが予想されるため、逆効果になることも考えられ
る。
大きくするかについて苦心しているうちに、図４に示し
た非接触型回転結合器の等価回路が図５に示したもので
は不正確であり、実際には、図６に示すように、非接地
導体板と接地導体板との間に形成される漂遊容量 CS1と
CS2が結合損失に大きな影響を及ぼしているのはでない
かという疑問を抱いた。このような漂遊容量 CS1と CS2
が相当の大きさであるとすれば、これらによって線路の
インピーダンスが大幅に低下し、大きなインピーダンス
不整合が生ずる。この結果、信号が反射されてしまこと
による結合損失の増加の方が、結合容量 C2 と C3 が小
さいことよりも重大であるとも考えられる。また、結合
容量 C2 を増加させるために非接地導体板２２の面積を
増加させると、これに伴い漂遊容量 CS1と CS2も増加す
ることが予想されるため、逆効果になることも考えられ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の問題点を
解決する本発明の非接触型回転結合器は、各結合板につ
いて、接地導体板と非接地導体板との間に存在する漂遊
容量と信号周波数帯において並列共振を生じさせるため
のインダクタを、非接地導体板と接地導体板との間又は
抵抗器とコンデンサとの接続点と接地導体板との間に接
続するように構成されている。
解決する本発明の非接触型回転結合器は、各結合板につ
いて、接地導体板と非接地導体板との間に存在する漂遊
容量と信号周波数帯において並列共振を生じさせるため
のインダクタを、非接地導体板と接地導体板との間又は
抵抗器とコンデンサとの接続点と接地導体板との間に接
続するように構成されている。
【０００８】
【作用】信号周波数帯において漂遊容量と並列共振する
インダクタを各結合板に付加することにより、この漂遊
容量が除去される。この結果、漂遊容量による信号路の
短絡に起因する結合損失がなくなり、結合損失が改善さ
れる。また、漂遊容量の増加を問題にすることなく、非
接地導体の面積の増加による結合容量 C2,C3の増加を図
ることができる。
インダクタを各結合板に付加することにより、この漂遊
容量が除去される。この結果、漂遊容量による信号路の
短絡に起因する結合損失がなくなり、結合損失が改善さ
れる。また、漂遊容量の増加を問題にすることなく、非
接地導体の面積の増加による結合容量 C2,C3の増加を図
ることができる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の非接触型回転結
合器を構成する結合板の構成を示す平面図、裏面図及び
断面図である。絶縁板 11 の裏面には非接地（ホット
側）導体板 12 を形成し、表面には接地導体板 13 を形
成し、かつ非接地導体板 12と接地導体板 13 との間に
インピーダンス整合用の抵抗器 R1 と直流阻止用のコン
デンサ C1 とを直列接続することにより結合板 10 を構
成している。絶縁板11の裏面側には、非接地導体板 12
を囲むように導体板 14 が形成されている。コンデンサ
C1 の一方の端子は、裏面に形成された非接地導体板 1
2 に絶縁板 11を貫いて接続される導体に接続されてい
る。更に、抵抗器 R1 とコンデンサ C1との接続点と、
接地導体板 13 との間に分布定数型のインダクタ L1 が
接続されている。
合器を構成する結合板の構成を示す平面図、裏面図及び
断面図である。絶縁板 11 の裏面には非接地（ホット
側）導体板 12 を形成し、表面には接地導体板 13 を形
成し、かつ非接地導体板 12と接地導体板 13 との間に
インピーダンス整合用の抵抗器 R1 と直流阻止用のコン
デンサ C1 とを直列接続することにより結合板 10 を構
成している。絶縁板11の裏面側には、非接地導体板 12
を囲むように導体板 14 が形成されている。コンデンサ
C1 の一方の端子は、裏面に形成された非接地導体板 1
2 に絶縁板 11を貫いて接続される導体に接続されてい
る。更に、抵抗器 R1 とコンデンサ C1との接続点と、
接地導体板 13 との間に分布定数型のインダクタ L1 が
接続されている。
【００１０】上述した構造の結合板 10 と、これと全く
同一構造の結合板とを、図４（Ｂ）に示すように、各結
合板の非接地導体板 12 と、これらの間の空隙とによっ
て結合容量が形成されるように離間して対向させること
により非接触型回転結合器が構成される。この非接触型
回転結合器の等価回路は、図２に示すようなものとな
る。各漂遊容量と直流阻止コンデンサの容量間の大小関
係が、CS1 ≪ C1 , CS2≪ C2 であることを考慮すれ
ば、各結合板についてコンデンサ CS1とインダクタL1
とは実質的に非接地導体と接地導体との間に並列接続さ
れ、コンデンサ CS2とインダクタL2とは実質的に非接地
導体と接地導体との間に並列接続される。
同一構造の結合板とを、図４（Ｂ）に示すように、各結
合板の非接地導体板 12 と、これらの間の空隙とによっ
て結合容量が形成されるように離間して対向させること
により非接触型回転結合器が構成される。この非接触型
回転結合器の等価回路は、図２に示すようなものとな
る。各漂遊容量と直流阻止コンデンサの容量間の大小関
係が、CS1 ≪ C1 , CS2≪ C2 であることを考慮すれ
ば、各結合板についてコンデンサ CS1とインダクタL1
とは実質的に非接地導体と接地導体との間に並列接続さ
れ、コンデンサ CS2とインダクタL2とは実質的に非接地
導体と接地導体との間に並列接続される。
【００１１】中間周波数の中心値において、漂遊容量 C
S1とインダクタ L1 とが並列共振状態となるようにイン
ダクタ L1 のインダクタンスを選択すれば、この並列共
振回路は開放状態になり、漂遊容量 CS1による信号線の
短絡状態は除去される。同様に、漂遊容量 CS2とインダ
クタ L2 とが並列共振状態となるようにインダクタ L2
のインダクタンスを選択すれば、この並列共振回路は開
放状態になり、漂遊容量 CS2による信号線の短絡状態は
除去される。この結果、結合損失は大幅に改善される。
S1とインダクタ L1 とが並列共振状態となるようにイン
ダクタ L1 のインダクタンスを選択すれば、この並列共
振回路は開放状態になり、漂遊容量 CS1による信号線の
短絡状態は除去される。同様に、漂遊容量 CS2とインダ
クタ L2 とが並列共振状態となるようにインダクタ L2
のインダクタンスを選択すれば、この並列共振回路は開
放状態になり、漂遊容量 CS2による信号線の短絡状態は
除去される。この結果、結合損失は大幅に改善される。
【００１２】図３は、中間周波数帯で測定した結合損失
の実測データである。実線は、図１の結合板を用いた非
接触型回路結合器の結合損失であり，一点鎖線は図４の
非接触型回路結合器の結合損失である。図３から明らか
なように、インダクタの付加により、1.2 GHz の中心周
波数において結合損失がほぼ 7dB 改善されている。
の実測データである。実線は、図１の結合板を用いた非
接触型回路結合器の結合損失であり，一点鎖線は図４の
非接触型回路結合器の結合損失である。図３から明らか
なように、インダクタの付加により、1.2 GHz の中心周
波数において結合損失がほぼ 7dB 改善されている。
【００１３】以上、直流阻止コンデンサと抵抗器との接
続点と接地導体板との間にインダクタを接続する構成を
例示した。しかしながら、この直流阻止コンデンサの静
電容量が漂遊容量 CS1， CS2 に比べて十分大きいこと
を考慮すれば、このインダクタを非接地導体と接地導体
との間に直接接続してもよい。
続点と接地導体板との間にインダクタを接続する構成を
例示した。しかしながら、この直流阻止コンデンサの静
電容量が漂遊容量 CS1， CS2 に比べて十分大きいこと
を考慮すれば、このインダクタを非接地導体と接地導体
との間に直接接続してもよい。
【００１４】また、直流阻止コンデンサを結合板上に配
置する構成を例示した。しかしながら、信号に直流分が
含まれない場合や、直流阻止コンデンサを信号源や負荷
側に配置する場合などには、結合板上の直流阻止コンデ
ンサを省略できることは明らかである。
置する構成を例示した。しかしながら、信号に直流分が
含まれない場合や、直流阻止コンデンサを信号源や負荷
側に配置する場合などには、結合板上の直流阻止コンデ
ンサを省略できることは明らかである。
【００１５】さらに、接地導体板１３の面積が非接地導
体板１２の面積に比べて十分大きいことを考慮すれば、
結合容量 C3 の減少と引換えに裏面側の導体板１４を省
略することもできる。これとは逆に、絶縁板１１を貫通
する適宜な導体によって表面側の接地導体板１３と裏面
側の導体板１４とを直結することにより、結合容量 C3
を更に増大させる構成とすることもできる。
体板１２の面積に比べて十分大きいことを考慮すれば、
結合容量 C3 の減少と引換えに裏面側の導体板１４を省
略することもできる。これとは逆に、絶縁板１１を貫通
する適宜な導体によって表面側の接地導体板１３と裏面
側の導体板１４とを直結することにより、結合容量 C3
を更に増大させる構成とすることもできる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の非
接触型回転結合器は、信号周波数帯において漂遊容量と
並列共振するインダクタを各結合板に付加することによ
りこの漂遊容量を除去してしまう構成であるから、漂遊
容量によるインピーダンス不整合と反射に起因する結合
損失がなくなり、実験データによって実証したように結
合損失が大幅に改善される。
接触型回転結合器は、信号周波数帯において漂遊容量と
並列共振するインダクタを各結合板に付加することによ
りこの漂遊容量を除去してしまう構成であるから、漂遊
容量によるインピーダンス不整合と反射に起因する結合
損失がなくなり、実験データによって実証したように結
合損失が大幅に改善される。
【００１７】また、漂遊容量が最終的には除去されるた
め、漂遊容量の増加を問題にすることなく、非接地導体
の面積の増加による結合板間の結合容量 C2,C3の増加を
図ることができる。
め、漂遊容量の増加を問題にすることなく、非接地導体
の面積の増加による結合板間の結合容量 C2,C3の増加を
図ることができる。
【図１】本発明の一実施例の非接触型回転結合器を構成
する結合板の構成を示す平面図、裏面図及び断面図であ
る。
する結合板の構成を示す平面図、裏面図及び断面図であ
る。
【図２】上記実施例の非接触型回転結合器の等価回路図
である。
である。
【図３】上記実施例の非接触型回転結合器の結合損失を
従来のものと比較しながら示す実測データである。
従来のものと比較しながら示す実測データである。
【図４】従来の非接触型回転結合器を構成する結合板の
構成を示す平面図、裏面図及び断面図である。
構成を示す平面図、裏面図及び断面図である。
【図５】従来の非接触型回転結合器の等価回路図であ
る。
る。
【図６】従来の非接触型回転結合器の等価回路を改良し
た等価回路図である。
た等価回路図である。
11 絶縁板 12 非接地導体板 13 接地導体板 14 導体板 15 同軸コネクタ C1,C4 直流阻止コンデンサ R1,R2 インピーダンス整合用抵抗器 L1,L2 インダクタ C2,C3 結合容量 CS1,CS2 漂遊容量
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−224401（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−41801（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−270272（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 1/12 E H01Q 1/46 H02J 17/00 B H02J 17/00 X H01P 1/06 H01R 17/04
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁板の一方の面に板状又は箔状の非接
地導体を形成し、他方の面に板状又は箔状の接地導体を
形成し、かつ前記非接地導体と接地導体との間にインピ
ーダンス整合用の抵抗器と直流阻止用のコンデンサとを
直列接続した構造の２枚の結合板を、各結合板の前記非
接地導体とこれらの間の空隙とによって結合容量が形成
されるように離間して対向させた非接触型回転結合器に
おいて、 前記各結合板について、前記接地導体と前記非接地導体
との間に存在する漂遊容量と信号周波数帯において並列
共振を生じさせるためのインダクタを、前記抵抗器とコ
ンデンサとの接続点と前記接地導体との間又は前記非接
地導体と前記接地導体との間に接続したことを特徴とす
る非接触型回転結合器。 - 【請求項２】請求項１記載の非接触型回転結合器におい
て、 前記各結合板を構成する絶縁板の前記一方の面には、前
記非接地導体を囲む板状又は箔状の導体が形成されたこ
とを特徴とする非接触型回転結合器。 - 【請求項３】 絶縁板の一方の面に板状又は箔状の非接
地導体を形成し、他方の面に板状又は箔状の接地導体を
形成し、かつ前記非接地導体と接地導体との間にインピ
ーダンス整合用の抵抗器を接続した構造の２枚の結合板
を、各結合板の前記非接地導体とこれらの間の空隙とに
よって結合容量が形成されるように離間して対向させた
非接触型回転結合器において、 前記各結合板について、前記接地導体と前記非接地導体
との間に存在する漂遊容量と信号周波数帯において並列
共振を生じさせるためのインダクタを、前記非接地導体
と前記接地導体との間に接続したことを特徴とする非接
触型回転結合器。 - 【請求項４】請求項３記載の非接触型回転結合器におい
て、 前記各結合板を構成する絶縁板の前記一方の面には、前
記非接地導体を囲む板状又は箔状の導体が形成されたこ
とを特徴とする非接触型回転結合器。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25899293A JP3337535B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 非接触型回転結合器 |
| TW083108619A TW295735B (ja) | 1993-09-24 | 1994-09-17 | |
| CA002132495A CA2132495C (en) | 1993-09-24 | 1994-09-20 | Non-contact rotating coupler |
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