JP4032578B2 - 移相器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は移動体通信用基地局アンテナの給電回路などに用いられる移相器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信用基地局アンテナは基地局のサービスエリアを変更するために、アンテナがもっとも電波を強く放射する主ビームの水平方向からの角度（以下、チルト角という）を変更することがある。チルト角を変更する方法としては機械的にアンテナを傾ける機械的チルト角可変や、アンテナをいくつかのサブアレーに分割し、各サブアレーの励振位相を変える電気的チルト角可変の２つの方法がある。
【０００３】
また電気的チルト可変の方法としては、各サブアレーの接続ケーブルの長さを変更し励振位相を変更する方法や、各サブアレーに移相器を接続することにより励振位相を変更する方法があるが、移動体通信用基地局アンテナは鉄塔などの高所に取り付けられる場合が多く、作業性の面から移相器を用いたチルト角の変更方法が要求されている。
【０００４】
これに対し、従来の移相器としては特開平５−１２１９０２号公報に示されるものがあった。
【０００５】
図５に従来の移相器の構造を示す。図５において１は同軸線路外導体、２は同軸線路内導体、３は固体誘電体よりなる可動筒体、４は結合回路を示す。
【０００６】
従来の移相器では固体誘電体よりなる可動筒体３の挿入量ＬＤを変化させることにより、ＬＤが０の時を基準に位相変化量θ（ｄｅｇ）を図６に示すように変化させることができるが、挿入量ＬＤと位相変化量θ（ｄｅｇ）は数１の直線に対し周期的なリップルを持つ。
【０００７】
【数１】
【０００８】
これは、固体誘電体よりなる可動筒体の結合回路側からの反射と同軸線路の終端側からの反射の２点反射によるもので、その位相関係が挿入量ＬＤにより変化することにより起因する。また位相変化量の近似特性とも考えられる数１で示されるように、位相変化量は可動筒体３のある場合とない場合の比実効誘電率の平方根の差に比例するため単位挿入量に対し位相変化量を大きくするのが困難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の移相器では固体誘電体よりなる可動筒体の挿入量を変化させることにより位相を変化させることができるが、位相変化量が固体誘電体よりなる可動筒体の単位挿入量に対し大きくするのが困難なため移相器が大きくなってしまったり、また位相変化量が挿入量に対しリニアに変化せず、所望の位相変化量を得るためには固体誘電体よりなる可動筒体の挿入量の計算が複雑になる欠点があった。特に外部回路により位相変化量をコントロールする場合には計算の複雑さは回路構成の簡略化を妨げることになる。
【００１０】
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、可動物体の移動距離に対し位相変化量がリニアに変化しかつ小型な移相器を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による移相器は、入力端子、前記入力端子より入力された信号が出力される第１の出力端子、前記第１の出力端子と同振幅で位相が９０度遅れた信号が出力される第２の出力端子及び信号が出力されないアイソレーション端子よりなる結合回路と、一方の端子が前記結合回路の第１の出力端子に接続され、もう一方の端子が抵抗により終端された第１の反射器と、前記第１の反射器と同一構造で前記結合回路の第２の出力端子に接続される第２の反射器よりなる移相器において、前記反射器が平板状の第１の地導体、前記第１の地導体の一方の面と所定の間隔を置いて位置する内導体、前記内導体を挟んで前記第１の地導体と対向している第２の地導体及び前記内導体の長手方向に４分の１波長間隔で複数個配列された全長が２分の１波長で片側４分の１波長の部分が前記内導体と第２の地導体の間に位置する可動可能な結合導体から構成したものである。
【００１２】
また、第２の発明による移相器は、入力端子、前記入力端子より入力された信号が出力される第１の出力端子、前記第１の出力端子と同振幅で位相が９０度遅れた信号が出力される第２の出力端子及び信号が出力されないアイソレーション端子よりなる第１及び第２の結合回路と、一方の端子が前記第１の結合回路の第１の出力端子に接続され、もう一方の端子が第２の結合回路の第１の出力端子に接続される第１の反射器と、一方の端子が前記第１の結合回路の第２の出力端子に接続され、もう一方の端子が第２の結合回路の第２の出力端子に接続される第２の反射器よりなる移相器において、前記反射器が平板状の第１の地導体、前記第１の地導体の一方の面と所定の間隔を置いて位置する内導体、前記内導体を挟んで前記第１の地導体と対向している第２の地導体及び前記内導体の長手方向に４分の１波長間隔で複数個配列された全長が２分の１波長で片側４分の１波長の部分が前記内導体と第２の地導体の間に位置する可動可能な結合導体から構成したものである。
【００１３】
また、第３の発明による移相器は、第１または第２の発明による移相器の結合回路を方向性結合器により構成したものである。
【００１４】
また、第４の発明による移相器は、第１または第２の発明による移相器の結合回路をハイブリッド回路により構成したものである。
【００１５】
また、第５の発明による移相器は、第２の発明による移相器の結合回路を方向性結合器とハイブリッド回路により構成したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１を示す移相器の構成図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の反射器の断面ＡＡ’を示す。図１において５は方向性結合器、６は方向性結合器５の入力端子、７は方向性結合器５の出力端子、８は方向性結合器のアイソレーション端子、９は反射器、１０は反射器９の入力端子、１１は反射器９の終端抵抗、１２はトリプレート線路内導体、１３は結合線路、１４はトリプレート線路外導体を示す。
【００１７】
次に動作について説明する。結合度が約−３ｄＢで出力端子７ａと７ｂの位相差が９０゜の方向性結合器５を用いることにより入力端子６から入力された電波は−３ｄＢづつ出力端子７ａと７ｂに分配され第１、第２の反射器９ａと９ｂに入力される。この時２つの反射器９ａ，９ｂの反射特性を同じにすることにより、２つの反射器９ａ，９ｂより反射した電波は入力端子６では逆位相となり、アイソレーション端子８では同位相となる。よって反射器９ａ，９ｂより反射した電波は入力端子６に戻ることなく、すべてアイソレーション端子へ現れる。これにより反射器９ａ，９ｂの反射位相が変えることができれば移相器として作用することになる。
【００１８】
次に反射器の動作について説明する。反射器９ａに入力した電波は結合線路１３ａと結合し、そのほとんどが結合線路１３ａのトリプレート線路１２ａと重なり合わない端子に現れるが、また反射され反射器９ａの入力端子側に戻る。また一部は結合線路１３ｂ側に通過するが同様に結合線路１３ｂにより入力端子側に反射する。この時結合線路１３ａ，ｂを４分の１波長で配置することにより２つの反射位相が同相になり１つの場合より反射損失が少なくなる。２つの結合線路においても反射されなかった電波は抵抗に吸収されることになる。このように反射器に入力された電波は、そのほとんどが反射される。この時結合線路１３ａ，ｂを動かすことにより反射器の反射位相が数２のように変化することになる。
【００１９】
【数２】
【００２０】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す移相器の構成図である。図２において１５はハイブリッド回路、１６はハイブリッド回路の入力端子、１７はハイブリッド回路の出力端子、１８はハイブリッド回路のアイソレーション端子を示す。
【００２１】
ここでは、結合回路としてハイブリッド回路を用いている。ハイブリッド回路は方向性結合器と同じ動作をするのでハイブリッド回路１５ａでは実施の形態１と同じ動作をする。
【００２２】
反射器９ａは反対側の入力端子１０ｃから入射された電波も入力端子１０ａと同様に反射する。よってハイブリッド回路１５ｂにおいても移相器を構成することができる。本移相器の特徴は２台の移相器を小型に構成できると共に２つの移相器の位相を同時に変化させることができる。結合線路の位置Ｌが０の時を基準にした位相変化量は、反射器９ｂ側では９ａ側の逆符号となるので図３のようになる。
【００２３】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す移相器の構成図である。ここでは、結合回路として方向性結合器とハイブリッド回路を用いている。ハイブリッド回路と方向性結合器は同じ動作をするので実施の形態２と同じく２台相当の移相器を構成できる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば小型で、位相変化量が結合線路の移動量に対しリニアな移相器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による移相器の実施の形態１を示す図である。
【図２】 この発明による移相器の実施の形態２を示す図である。
【図３】 実施の形態２の移相器の位相変化量の特性図である。
【図４】 この発明による移相器の実施の形態３を示す図である。
【図５】 従来の移相器を示す図である。
【図６】 従来の移相器の位相変化量の特性図である。
【符号の説明】
１ 同軸線路外導体、２ 同軸線路内導体、３ 可動筒体、４ 結合回路、５方向性結合器、６ 方向性結合器の入力端子、７ 方向性結合器の出力端子、８ 方向性結合器のアイソレーション端子、９ 反射器、１０ 反射器の入力端子、１１ 反射器の終端抵抗、１２ トリプレート線路内導体、１３ 結合線路、１４ トリプレート線路外導体、１５ ハイブリッド回路、１６ ハイブリッド回路の入力端子、１７ ハイブリッド回路の出力端子、１８ ハイブリッド回路のアイソレーション端子。
【発明の属する技術分野】
この発明は移動体通信用基地局アンテナの給電回路などに用いられる移相器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信用基地局アンテナは基地局のサービスエリアを変更するために、アンテナがもっとも電波を強く放射する主ビームの水平方向からの角度（以下、チルト角という）を変更することがある。チルト角を変更する方法としては機械的にアンテナを傾ける機械的チルト角可変や、アンテナをいくつかのサブアレーに分割し、各サブアレーの励振位相を変える電気的チルト角可変の２つの方法がある。
【０００３】
また電気的チルト可変の方法としては、各サブアレーの接続ケーブルの長さを変更し励振位相を変更する方法や、各サブアレーに移相器を接続することにより励振位相を変更する方法があるが、移動体通信用基地局アンテナは鉄塔などの高所に取り付けられる場合が多く、作業性の面から移相器を用いたチルト角の変更方法が要求されている。
【０００４】
これに対し、従来の移相器としては特開平５−１２１９０２号公報に示されるものがあった。
【０００５】
図５に従来の移相器の構造を示す。図５において１は同軸線路外導体、２は同軸線路内導体、３は固体誘電体よりなる可動筒体、４は結合回路を示す。
【０００６】
従来の移相器では固体誘電体よりなる可動筒体３の挿入量ＬＤを変化させることにより、ＬＤが０の時を基準に位相変化量θ（ｄｅｇ）を図６に示すように変化させることができるが、挿入量ＬＤと位相変化量θ（ｄｅｇ）は数１の直線に対し周期的なリップルを持つ。
【０００７】
【数１】
これは、固体誘電体よりなる可動筒体の結合回路側からの反射と同軸線路の終端側からの反射の２点反射によるもので、その位相関係が挿入量ＬＤにより変化することにより起因する。また位相変化量の近似特性とも考えられる数１で示されるように、位相変化量は可動筒体３のある場合とない場合の比実効誘電率の平方根の差に比例するため単位挿入量に対し位相変化量を大きくするのが困難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の移相器では固体誘電体よりなる可動筒体の挿入量を変化させることにより位相を変化させることができるが、位相変化量が固体誘電体よりなる可動筒体の単位挿入量に対し大きくするのが困難なため移相器が大きくなってしまったり、また位相変化量が挿入量に対しリニアに変化せず、所望の位相変化量を得るためには固体誘電体よりなる可動筒体の挿入量の計算が複雑になる欠点があった。特に外部回路により位相変化量をコントロールする場合には計算の複雑さは回路構成の簡略化を妨げることになる。
【００１０】
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、可動物体の移動距離に対し位相変化量がリニアに変化しかつ小型な移相器を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による移相器は、入力端子、前記入力端子より入力された信号が出力される第１の出力端子、前記第１の出力端子と同振幅で位相が９０度遅れた信号が出力される第２の出力端子及び信号が出力されないアイソレーション端子よりなる結合回路と、一方の端子が前記結合回路の第１の出力端子に接続され、もう一方の端子が抵抗により終端された第１の反射器と、前記第１の反射器と同一構造で前記結合回路の第２の出力端子に接続される第２の反射器よりなる移相器において、前記反射器が平板状の第１の地導体、前記第１の地導体の一方の面と所定の間隔を置いて位置する内導体、前記内導体を挟んで前記第１の地導体と対向している第２の地導体及び前記内導体の長手方向に４分の１波長間隔で複数個配列された全長が２分の１波長で片側４分の１波長の部分が前記内導体と第２の地導体の間に位置する可動可能な結合導体から構成したものである。
【００１２】
また、第２の発明による移相器は、入力端子、前記入力端子より入力された信号が出力される第１の出力端子、前記第１の出力端子と同振幅で位相が９０度遅れた信号が出力される第２の出力端子及び信号が出力されないアイソレーション端子よりなる第１及び第２の結合回路と、一方の端子が前記第１の結合回路の第１の出力端子に接続され、もう一方の端子が第２の結合回路の第１の出力端子に接続される第１の反射器と、一方の端子が前記第１の結合回路の第２の出力端子に接続され、もう一方の端子が第２の結合回路の第２の出力端子に接続される第２の反射器よりなる移相器において、前記反射器が平板状の第１の地導体、前記第１の地導体の一方の面と所定の間隔を置いて位置する内導体、前記内導体を挟んで前記第１の地導体と対向している第２の地導体及び前記内導体の長手方向に４分の１波長間隔で複数個配列された全長が２分の１波長で片側４分の１波長の部分が前記内導体と第２の地導体の間に位置する可動可能な結合導体から構成したものである。
【００１３】
また、第３の発明による移相器は、第１または第２の発明による移相器の結合回路を方向性結合器により構成したものである。
【００１４】
また、第４の発明による移相器は、第１または第２の発明による移相器の結合回路をハイブリッド回路により構成したものである。
【００１５】
また、第５の発明による移相器は、第２の発明による移相器の結合回路を方向性結合器とハイブリッド回路により構成したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１を示す移相器の構成図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の反射器の断面ＡＡ’を示す。図１において５は方向性結合器、６は方向性結合器５の入力端子、７は方向性結合器５の出力端子、８は方向性結合器のアイソレーション端子、９は反射器、１０は反射器９の入力端子、１１は反射器９の終端抵抗、１２はトリプレート線路内導体、１３は結合線路、１４はトリプレート線路外導体を示す。
【００１７】
次に動作について説明する。結合度が約−３ｄＢで出力端子７ａと７ｂの位相差が９０゜の方向性結合器５を用いることにより入力端子６から入力された電波は−３ｄＢづつ出力端子７ａと７ｂに分配され第１、第２の反射器９ａと９ｂに入力される。この時２つの反射器９ａ，９ｂの反射特性を同じにすることにより、２つの反射器９ａ，９ｂより反射した電波は入力端子６では逆位相となり、アイソレーション端子８では同位相となる。よって反射器９ａ，９ｂより反射した電波は入力端子６に戻ることなく、すべてアイソレーション端子へ現れる。これにより反射器９ａ，９ｂの反射位相が変えることができれば移相器として作用することになる。
【００１８】
次に反射器の動作について説明する。反射器９ａに入力した電波は結合線路１３ａと結合し、そのほとんどが結合線路１３ａのトリプレート線路１２ａと重なり合わない端子に現れるが、また反射され反射器９ａの入力端子側に戻る。また一部は結合線路１３ｂ側に通過するが同様に結合線路１３ｂにより入力端子側に反射する。この時結合線路１３ａ，ｂを４分の１波長で配置することにより２つの反射位相が同相になり１つの場合より反射損失が少なくなる。２つの結合線路においても反射されなかった電波は抵抗に吸収されることになる。このように反射器に入力された電波は、そのほとんどが反射される。この時結合線路１３ａ，ｂを動かすことにより反射器の反射位相が数２のように変化することになる。
【００１９】
【数２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す移相器の構成図である。図２において１５はハイブリッド回路、１６はハイブリッド回路の入力端子、１７はハイブリッド回路の出力端子、１８はハイブリッド回路のアイソレーション端子を示す。
【００２１】
ここでは、結合回路としてハイブリッド回路を用いている。ハイブリッド回路は方向性結合器と同じ動作をするのでハイブリッド回路１５ａでは実施の形態１と同じ動作をする。
【００２２】
反射器９ａは反対側の入力端子１０ｃから入射された電波も入力端子１０ａと同様に反射する。よってハイブリッド回路１５ｂにおいても移相器を構成することができる。本移相器の特徴は２台の移相器を小型に構成できると共に２つの移相器の位相を同時に変化させることができる。結合線路の位置Ｌが０の時を基準にした位相変化量は、反射器９ｂ側では９ａ側の逆符号となるので図３のようになる。
【００２３】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す移相器の構成図である。ここでは、結合回路として方向性結合器とハイブリッド回路を用いている。ハイブリッド回路と方向性結合器は同じ動作をするので実施の形態２と同じく２台相当の移相器を構成できる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば小型で、位相変化量が結合線路の移動量に対しリニアな移相器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による移相器の実施の形態１を示す図である。
【図２】 この発明による移相器の実施の形態２を示す図である。
【図３】 実施の形態２の移相器の位相変化量の特性図である。
【図４】 この発明による移相器の実施の形態３を示す図である。
【図５】 従来の移相器を示す図である。
【図６】 従来の移相器の位相変化量の特性図である。
【符号の説明】
１ 同軸線路外導体、２ 同軸線路内導体、３ 可動筒体、４ 結合回路、５方向性結合器、６ 方向性結合器の入力端子、７ 方向性結合器の出力端子、８ 方向性結合器のアイソレーション端子、９ 反射器、１０ 反射器の入力端子、１１ 反射器の終端抵抗、１２ トリプレート線路内導体、１３ 結合線路、１４ トリプレート線路外導体、１５ ハイブリッド回路、１６ ハイブリッド回路の入力端子、１７ ハイブリッド回路の出力端子、１８ ハイブリッド回路のアイソレーション端子。
Claims (4)
- 入力端子、前記入力端子より入力された信号が出力される第１の出力端子、前記第１の出力端子と同振幅で位相が９０度遅れた信号が出力される第２の出力端子及び信号が出力されないアイソレーション端子よりなる第１及び第２の結合回路と、一方の端子が前記第１の結合回路の第１の出力端子に接続され、もう一方の端子が第２の結合回路の第１の出力端子に接続される第１の反射器と、一方の端子が前記第１の結合回路の第２の出力端子に接続され、もう一方の端子が第２の結合回路の第２の出力端子に接続される第２の反射器とを有する移相器において、前記第１、第２の反射器は平板状の第１の地導体、前記第１の地導体の一方の面と所定の間隔を置いて位置する内導体、前記内導体を挟んで前記第１の地導体と対向している第２の地導体及び前記内導体の長手方向に４分の１波長間隔で複数個配列された全長が２分の１波長で片側４分の１波長の部分が前記内導体と第２の地導体の間に位置する可動可能な結合導体から構成されることを特徴とする移相器。
- 上記結合回路を方向性結合器により構成したことを特徴とする請求項１記載の移相器。
- 上記結合回路をハイブリッド回路により構成したことを特徴とする請求項１記載の移相器。
- 上記結合回路を方向性結合器とハイブリッド回路により構成したことを特徴とする請求項１記載の移相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27916299A JP4032578B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 移相器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP27916299A JP4032578B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 移相器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR100708085B1 (ko) | 2000-05-31 | 2007-04-16 | 삼성전자주식회사 | 무지향성 안테나 시스템 및 노트북 컴퓨터 |
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1999
- 1999-09-30 JP JP27916299A patent/JP4032578B2/ja not_active Expired - Fee Related
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