JP4142072B2

JP4142072B2 - 分配移相器

Info

Publication number: JP4142072B2
Application number: JP2006224803A
Authority: JP
Inventors: 正敞苅込; タンチェングェン
Original assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2026-08-22
Also published as: JP2008053764A

Description

本発明は、分配移相器に係り、特に、アレイアンテナのチルト角を制御する位相回路等に適用される分配移相器に関する。

携帯電話基地局用等のアレイアンテナでは、例えば、基地局のサ−ビスエリアを最適化する等の理由により、各基地局におけるアレイアンテナから放射される放射ビ−ムのチルト角を制御している。
この放射ビームのチルト角を変更するためには、各アレイアンテナ素子に給電する励振電力の位相分布を、移相器により変更する必要がある。
この移相器として、例えば、下記特許文献１，特許文献２に記載されている分配移相器が知られている。
図６は、従来の分配移相器の一例を示す斜視図である。
図６に示す分配移相器は、誘電体基板１０の上に入力側ストリップ導体３と、一部が開かれた円環状の出力側ストリップ導体２とを設置し、入力側ストリップ導体３の円環の中心（中心軸をＡで示す）側の一端を、出力側ストリップ導体２の円環の中心に配置する。
また、導体摺動子５を設け、導体摺動子５のアーム部５ｃの円環の中心側の一端を、円環の中心に配置する。また、導体摺動子５は、出力側ストリップ導体２の上を摺動する摺動部（５ａ，５ｂ）を有し、その長さは、左右にそれぞれλ／４となっている。また、出力側ストリップ導体２の両端が、それぞれ出力端となる。
そして、ポリフッ化エチレンなどの一般の高周波電線の絶縁材料である高誘電率絶縁体（４ａ，４ｂ）を、導体摺動子５のアーム部５ｃと入力側ストリップ導体３、および、導体摺動子５の摺動部（５ａ，５ｂ）と出力側ストリップ導体２との間にそれぞれ介在させている。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開平５−１２１９１５号公報特開２０００−１９６３０２号公報

前述の図６に示す分配移相器では、入力側ストリップ導体３より入力された高周波信号は、高誘電率絶縁体４ｂを介して導体摺動子５のアーム部５ｃに結合され、これを通って先端の左右の摺動部（５ａ，５ｂ）に到る。そして、この左右の摺動部（５ａ，５ｂ）で高誘電率絶縁体４ａを介して出力側ストリップ導体２に結合される。
そして、導体摺動子５を回転することにより、出力側ストリップ導体２の両端から出力される励振電力の間に所定の位相差を持たせることができる。
しかしながら、前述の分配移相器では、位相を可変（遅延）できる高周波信号の帯域幅が狭いという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、従来よりも、広帯域の高周波信号の位相を可変することが可能な分配位相器を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するために、本発明は、誘電体基板と、前記誘電体基板上に形成されるとともに、任意の一点を中心とする円環を仮定したとき前記円環の一部を構成する円弧形状を有し、両端が出力端とされる出力側ストリップ導体と、前記誘電体基板上に形成され、前記円環の中心に一端が位置決めされた入力側ストリップ導体と、前記円環の一部を構成する円弧形状を有し、出力側ストリップ導体よりも長さが短い摺動部と、先端に前記摺動部を有し、前記円環の中心の回りに回転可能なアーム部とを備え、前記出力側ストリップ導体と円弧状の摺動部との間、および、前記入力側ストリップ導体とアーム部との間に絶縁体を介在させた分配移相器であって、前記入力側ストリップ導体は、前記円環の中心側の一端に、前記円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体を有し、前記アーム部は、前記円環の中心側の一端に、前記円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体と、一端が前記摺動部に接続され、他端が前記アーム部の前記リング形状の導体に電気的に接続される第１および第２の線路とを有し、前記入力側ストリップ導体のリング形状の導体と、前記アーム部のリング形状の導体とは、前記絶縁体を介して対向する。

また、本発明によれば、前記アーム部は、他端が前記アーム部の前記リング形状の導体に接続される第３の線路を有し、前記第１の線路の他端、および第２の線路の他端は、前記第３の線路の一端に接続され、前記第１の線路の一端、および第２の線路の一端は、前記摺動部の中心から等間隔の位置で前記摺動部に接続される。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の分配移相器によれば、従来よりも、広帯域の高周波信号の位相を可変することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の分配移相器の概略構成を示す斜視図である。
本実施例の分配移相器は、誘電体基板１０の上に一部が開かれた円弧形状の出力側ストリップ導体２と、入力側ストリップ導体３とが配置される。誘電体基板１０の裏面には、接地導体１０ｓが形成される。
ここで、任意の一点を中心（図１では、中心軸Ｐ）とする半径Ｒの円環を仮定したとき、出力側ストリップ導体２は、当該円環の一部を構成し、さらに、出力側ストリップ導体２の両端が、それぞれ出力端となる。
また、出力側ストリップ導体２上には、出力側ストリップ導体２の上を摺動する摺動部７が設けられる。ここで、摺動部７の円弧形状の長さは、λｏ／２（λｏは、設計中心周波数）とされる。
摺動部７は、第１の線路６ａと、第２の線路６ｂから成るアーム部により、円環の中心（図１の中心軸Ｐ）の回りに回転可能とされる。

図２に示すように、アーム部は、円環の中心側の一端に、円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体６ｄを有する。また、入力側ストリップ導体３も、円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体３ｄを有し、入力側ストリップ導体３のリング形状の導体３ｄと、アーム部のリング形状の導体６ａとの間には、絶縁体４ｂが向配置される。
また、摺動部７と、出力側ストリップ導体２との間には、絶縁体４ａが配置される。ここで、絶縁体（４ａ，４ｂ）は、例えば、ポリフッ化エチレンなどの一般の高周波電線の絶縁材料で構成される。
なお、図２では、第１の線路６ａのみを図示し、第２の線路６ｂの図示は省略している。
また、図３に示すように、第１の線路６ａ、および第２の線路６ｂは、摺動部７の中心から等間隔の位置（Ｔ１＝Ｔ２）で、摺動部７に接続される。
本実施例の分配移相器でも、入力側ストリップ導体３より入力された高周波信号は、リング形状の導体３ｄに至り、高誘電率絶縁体４ｂを介して、アーム部のリング形状の導体６ｄと結合され、第１の線路６ａと第２の線路６ｂを通って摺動部７に到り、摺動部７で高誘電率絶縁体４ａを介して出力側ストリップ導体２に結合される。
そして、本実施例では、円環の中心（図２のＰ）に回転軸を挿入し、この回転軸を回転して摺動部７を回転させることにより、出力側ストリップ導体２の両端から出力される励振電力の間に所定の位相差を持たせることができる。

図４は、本実施例の分配移相器の一例の分配損失特性（Ｂ）と反射減衰量特性（Ａ）のシミュレーション結果を示すグラフである。
図７は、従来の分配移相器の一例の分配損失特性（Ｂ）と反射減衰量特性（Ａ）のシミュレーション結果を示すグラフである。
図４に示すグラフは、入力側ストリップ導体３、第１の線路６ａ、第２の線路６ｂ、および出力側ストリップ導体２の特性インピーダンスを５０Ωとして計算した結果を示すグラフである。
また、図７に示すグラフは、入力側ストリップ導体３、導体摺動子５のアーム部５ｃおよび出力側ストリップ導体２の特性インピーダンスを５０Ωとし、導体摺動子５のアーム部５ｃの一部にインピーダンス整合回路を付加して計算した結果を示すグラフである。
図４、図７では、設計中心周波数が、２ＧＨｚの場合で、入力側ストリップ導体３に接続される入力端子に、高周波信号を印加したときの反射減衰量特性（Ａ）と、アーム部から出力側ストリップ導体２の両端に高周波信号を分配するときの分配損失特性（Ｂ）を示す。
また、図４、図７のグラフにおいて、横軸は周波数であり、１目盛りが０．１ＧＨｚ、縦軸は減衰量であり、１目盛りが（−５ｄＢ）である。

図７に示す反射減衰量特性（Ａ）から分かるように、従来の分配移相器において、−１５ｄＢ以下となる帯域は、約０．６ＧＨｚ（≒２．３ＧＨｚ−１．７ＧＨｚ）である。
これに対して、図４に示す反射減衰量特性（Ａ）から分かるように、本実施例の分配移相器においては、−１５ｄＢ以下となる帯域が、１．８ＧＨｚ（≒３．０ＧＨｚ−１．２ＧＨｚ）以上である。
このように、本実施例の分配移相器は、従来の分配移相器よりも、より広帯域の高周波信号の位相を可変することが可能となる。
また、図７に示す分配損失特性（Ａ）から分かるように、従来の分配移相器において、設計中心周波数（ここでは、２ＧＨｚ）から離れるほど、分配損失が大きくなるが、図４に示す分配損失特性（Ｂ）から分かるように、本実施例の分配移相器においては、分配損失は、ほぼ一定の値となっている。

図５は、本発明の実施例の分配移相器の変形例の概略構成を示す斜視図である。
図５に示す分配移相器は、アーム部が、リング形状の導体６ｄと、リング形状の導体６ｄに接続される第３の線路６ｃと、第１の線路６ａと、第２の線路６ｂとで構成される点で、図１に示す分配移相器と異なっている。
図５に示すように、第１の線路６ａ、および第２の線路６ｂと、リング形状の導体６ｄとの間に、第３の線路６ｃを介在させても、図１と同様の効果を得ることが可能である。
なお、前述の説明では、摺動部７の円弧形状の長さは、λｏ／２の場合について説明したが、摺動部７の円弧形状の長さは、摺動部７の円弧形状の長さをＬｏとするとき、（２×λｏ）／５≦Ｌｏ≦（３×λｏ）／５、より好ましくは、（９×λｏ）／２０≦Ｌｏ≦（１１×λｏ）／２０が望ましい。
以上説明したように、本実施例の分配移相器によれば、従来の分配移相器よりも、より広帯域の高周波信号の位相を可変することが可能となり、また、円環の中心（図２のＰ）に回転軸を挿入し、この回転軸を回転して摺動部７を回転させることができるので、摺動部７を回転させるための構造を簡略化することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の分配移相器の概略構成を示す斜視図である。本発明の実施例の分配移相器のアーム部と、入力側ストリップ導体の関係を説明するための図である。本発明の実施例の分配移相器の摺動部と、第１の線路および第２の線路の関係を説明するための図である。本発明の実施例の分配移相器の一例の分配損失特性（Ｂ）と反射減衰量特性（Ａ）のシミュレーション結果を示すグラフである。本発明の実施例の分配移相器の変形例の概略構成を示す斜視図である。従来の分配移相器の一例を示す斜視図である。従来の分配移相器の一例の分配損失特性（Ｂ）と反射減衰量特性（Ａ）のシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

２出力側ストリップ導体
３入力側ストリップ導体
３ｄ，６ｄリング形状の導体
４ａ，４ｂ絶縁体
５導体摺動子
５ａ，５ｂ，７摺動部
５ｃアーム部
６ａ，６ｂ，６ｃ線路
１０誘電体基板
１０ｓ接地導体

Claims

誘電体基板と、
前記誘電体基板上に形成されるとともに、任意の一点を中心とする円環を仮定したとき前記円環の一部を構成する円弧形状を有し、両端が出力端とされる出力側ストリップ導体と、
前記誘電体基板上に形成され、前記円環の中心に一端が位置決めされた入力側ストリップ導体と、
前記円環の一部を構成する円弧形状を有し、出力側ストリップ導体よりも長さが短い摺動部と、
先端に前記摺動部を有し、前記円環の中心の回りに回転可能なアーム部とを備え、
前記出力側ストリップ導体と円弧状の摺動部との間、および、前記入力側ストリップ導体とアーム部との間に絶縁体を介在させた分配移相器であって、
前記入力側ストリップ導体は、前記円環の中心側の一端に、前記円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体を有し、
前記アーム部は、前記円環の中心側の一端に、前記円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体と、
一端が前記摺動部に接続され、他端が前記アーム部の前記リング形状の導体に電気的に接続される第１および第２の線路とを有し、
前記入力側ストリップ導体のリング形状の導体と、前記アーム部のリング形状の導体とは、前記絶縁体を介して対向することを特徴とする分配移相器。
前記アーム部は、他端が前記アーム部の前記リング形状の導体に接続される第３の線路を有し、
前記第１の線路の他端、および第２の線路の他端は、前記第３の線路の一端に接続され、
前記第１の線路の一端、および第２の線路の一端は、前記摺動部の中心から等間隔の位置で前記摺動部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の分配移相器。