JP4156647B2 - Multi-branch distribution phase shifter - Google Patents
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Description
本発明は、多分岐分配移相器に係り、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多分岐分配移相器に関する。 The present invention relates to a multi-branch distribution phase shifter, and more particularly to a multi-branch distribution phase shifter applied to a phase circuit or the like that controls the tilt angle of an array antenna.
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7は、従来の分配移相器の一例を示す斜視図である。
図7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P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、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となっており、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。さらに、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。
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、アーム部5cと入力側ストリップ導体3、および、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る。
図7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4aを介してアーム部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4bを介して出力側ストリップ導体2に結合される。
そして、アーム部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。
In an array antenna for a mobile phone base station or the like, the tilt angle of the radiation beam radiated from the array antenna in each base station is controlled, for example, for the purpose of optimizing the service area of the base station. .
In order to change the tilt angle of the radiation beam, it is necessary to change the phase distribution of the excitation power supplied to each array antenna element by a phase shifter.
As this phase shifter, for example, a distributed phase shifter described in Patent Literature 1 and
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional distributed phase shifter.
The distribution phase shifter shown in FIG. 7 includes an input-
Moreover, it has a sliding part (5a, 5b) which slides on the output
Then, a high dielectric constant insulator (4a, 4b), which is an insulating material of a general high-frequency electric wire such as polyfluorinated ethylene, is output to the
In the distributed phase shifter shown in FIG. 7, the high frequency signal input from the input
Then, by rotating the arm portion, it is possible to give a predetermined phase difference between the excitation power output from both ends of the output
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。
しかしながら、図7から分かるように、図7に示す分配移相器では、入力された高周波信号を、2分配することしかできない。
そのため、入力される高周波信号を3分配以上分配し、かつ、所定の位相差を有する出力を得るためには、図8に示すような多分岐分配位相器が使用される。
なお、図8は、従来の多分岐分配位相器の一例を説明するための図である。図8において、30a,30b,30cは、それぞれ図7に示す分配位相器、31は3分配器、32はリンク機構(またはギア機構)である。
図8に示す多分岐分配位相器では、入力された高周波信号を、3分配器31で3分配して、この3分配された高周波信号を、それぞれ分配移相器(30a,30b,30c)に入力し、リンク機構(またはギア機構)32で同期して導体摺動子を回転させることにより、分配位相器(30a,30b,30c)間で所望の位相差を有し、かつ、それぞれの分配移相器(30a,30b,30c)の出力間で所定の位相差を有する励振電力を得ることができる。
しかしながら、この図8に示す多分岐分配位相器は、分配器31とともにリンク機構(またはギア機構)32が必要となり、構成が複雑で、面積も大きく、さらに、部品点数も多いのでコストが高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、構成が単純で、面積も小さく、さらに、コストを低減することが可能な多分岐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。
However, as can be seen from FIG. 7, the distribution phase shifter shown in FIG. 7 can only distribute the input high-frequency signal into two.
Therefore, a multi-branch distribution phase shifter as shown in FIG. 8 is used to distribute an input high-frequency signal by three or more distributions and to obtain an output having a predetermined phase difference.
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a conventional multi-branch distribution phase shifter. In FIG. 8, 30a, 30b, and 30c are distribution phase shifters shown in FIG. 7, 31 is a 3-distributor, and 32 is a link mechanism (or gear mechanism).
In the multi-branch distribution phase shifter shown in FIG. 8, the input high frequency signal is divided into three by the three
However, the multi-branch distribution phaser shown in FIG. 8 requires a link mechanism (or gear mechanism) 32 together with the
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a multi-branch distribution phase that is simple in configuration, small in area, and further capable of reducing cost. To provide a vessel.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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して同心円状に配置される(n≧2)個の円環を仮定し、前記(n≧2)個の円環の中で半径の小さいものから1番目ないしn番目の円環とするとき、それぞれ前記1番目ないしn番目の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1番目ないしn番目の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、それぞれ前記1番目ないしn番目の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1番目ないしn番目の摺動部と、前記1番目ないしn番目の前記摺動部を有し、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を有するとともに、一端が前記リング形状の導体に接続され、他端側に前記1番目ないしn番目の円弧状の摺動部を有する第1および第2の線路を有し、前記1番目ないしn番目の出力側ストリップ導体と、前記1番目ないしn番目の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ことを特徴とする。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
In order to achieve the above object, the present invention provides a dielectric substrate and annulus (n ≧ 2) formed on the dielectric substrate and arranged concentrically around an arbitrary point. Assuming that the first to n-th rings from the smallest radius among the (n ≧ 2) rings are part of the first to n-th rings, respectively. A first to n-th output-side strip conductor having an arc shape and having both ends as output ends; and an input-side strip conductor formed on the dielectric substrate and having one end positioned at the center of the ring 1st to nth sliding portions each having a circular arc shape that constitutes a part of the 1st to nth annular rings and shorter in length than the output side strip conductor, and the 1st to nth The sliding part of the ring rotates around the center of the ring And a capacity of the arm portion, the arm portion is at one end of the center side of the circular ring, which has a conductor formed ring-shaped to surround the center of the ring, one end conductor of the ring-shaped To the other end side and having the first to nth arc-shaped sliding portions on the other end side, the first to nth output side strip conductors, and the first In addition, an insulator is interposed between the n-th arc-shaped sliding portion and between the input-side strip conductor and the arm portion .
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。
本発明によれば、構成が単純で、面積も小さく、さらに、コストを低減することが可能な多分岐分配位相器を提供することが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the present invention, it is possible to provide a multi-branch distribution phase shifter having a simple configuration, a small area, and capable of reducing cost.
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、本発明の実施例の多分岐分配移相器の概略構成を示す平面図である。
本実施例の多分岐分配移相器は、誘電体基板10の上に一部が開かれた3個の円弧形状の出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)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(図示せず)が形成される。
ここで、任意の一点を中心(中心軸をPで示す)として同心円状に配置される3個の円環を仮定し、3個の円環の中で直径の小さいものから1番目ないし3番目の円環とするとき、出力側ストリップ導体(2a)は、1番目の円環の一部を構成し、出力側ストリップ導体(2b)は、2番目の円環の一部を構成し、出力側ストリップ導体(2c)は、3番目の円環の一部を構成し、さらに、各出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)の両端が、それぞれ出力端(ここでは、6個の出力端)となる。
また、各出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)上には、それぞれ摺動部(7a,7b,7c)が設けられる。各摺動部(7a,7b,7c)は、各出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)の上を摺動し、各摺動部(7a,7b,7c)の円弧形状の長さは、λo/2(λoは、設計中心周波数)以下とされる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a multi-branch distribution phase shifter according to an embodiment of the present invention.
The multi-branch distribution phase shifter of this embodiment includes three arc-shaped output side strip conductors (2a, 2b, 2c) partially opened on the
Here, assuming three circular rings arranged concentrically with an arbitrary point as the center (the central axis is indicated by P), the first to third of the three circular rings having the smallest diameter The output side strip conductor (2a) constitutes a part of the first ring, and the output side strip conductor (2b) constitutes a part of the second ring, The side strip conductor (2c) constitutes a part of the third annular ring, and both ends of each output side strip conductor (2a, 2b, 2c) are respectively connected to output ends (here, six output ends). )
Also, sliding portions (7a, 7b, 7c) are provided on the output side strip conductors (2a, 2b, 2c), respectively. Each sliding part (7a, 7b, 7c) slides on each output side strip conductor (2a, 2b, 2c), and the length of the arc shape of each sliding part (7a, 7b, 7c) is , Λo / 2 (λo is the design center frequency) or less.
各摺動部(7a,7b,7c)は、第1の線路6bと、第2の線路6cとを有するアーム部により、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6a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3aを有し、入力側ストリップ導体3のリング形状の導体3aと、アーム部のリング形状の導体6aとの間には、絶縁体4aが配置される。
また、各摺動部(7a,7b,7c)と、各出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)との間にも、絶縁体4b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。
また、図3に示すように、第1の線路6b、および第2の線路6cは、各摺動部(7a,7b,7c)の中心から等間隔の位置(T1=T2)で、各摺動部(7a,7b,7c)に接続される。
Each sliding portion (7a, 7b, 7c) can be rotated around the center of the ring (center axis P in FIG. 1) by an arm portion having a
As shown in FIG. 2, the arm portion has a ring-
The
Further, as shown in FIG. 3, the
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3aに至り、高誘電率絶縁体4aを介して、アーム部のリング形状の導体6aと結合され、第1の線路6bと第2の線路6cを通って、各摺動部(7a,7b,7c)に到り、各摺動部(7a,7b,7c)で高誘電率絶縁体4bを介して、それぞれの出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)に結合される。
そして、円環の中心(図1のP)に回転軸を挿入し、この回転軸を回転してアーム部を回転、即ち、各摺動部(7a,7b,7c)を回転させることにより、各出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)の両端から出力される励振電力として、各出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)間で所望の位相差を有し、かつ、それぞれの出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)の端子間で所定の位相差を有する励振電力を得ることができる。
なお、アーム部のリング形状の導体6aと1番目の摺動部7aとの間、あるいは、各摺動部の間の第1の線路6bと第2の線路6cの線路幅を小さくする等の方法により、各摺動部(7a,7b,7c)に至る第1の線路6bと第2の線路6cの特性インピーダンスをそれぞれ変化させることにより、それぞれの出力側ストリップ導体(2a,2b,2c)から出力される高周波信号の振幅比を変化させることが可能である。
Also in the distributed phase shifter of the present embodiment, the high frequency signal input from the input
Then, by inserting a rotation shaft into the center of the ring (P in FIG. 1) and rotating the rotation shaft to rotate the arm portion, that is, by rotating each sliding portion (7a, 7b, 7c), The excitation power output from both ends of each output side strip conductor (2a, 2b, 2c) has a desired phase difference between each output side strip conductor (2a, 2b, 2c), and each output side Excitation power having a predetermined phase difference can be obtained between the terminals of the strip conductors (2a, 2b, 2c).
In addition, between the ring-
図4は、本発明の実施例の多分岐分配移相器の変形例の概略構成を示す斜視図である。
図4に示す多分岐分配移相器は、出力側ストリップ導体が、2本の出力側ストリップ導体(2a,2b)で構成される点で、図1に示す多分岐分配移相器と相異するが、それ以外の構成は、図1に示す多分岐分配移相器と同じであるので再度の詳細な説明は省略する。
図5は、図4に示す多分岐分配移相器の一例の分配損失特性と反射減衰量特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
図5に示すグラフは、入力側ストリップ導体3、および各出力側ストリップ導体(2a,2b)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5のグラフにおいて、横軸は周波数であり、1目盛りが0.5GHz、縦軸は減衰量であり、1目盛りが(−5dB)である。
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a modified example of the multi-branch distribution phase shifter according to the embodiment of the present invention.
The multi-branch distribution phase shifter shown in FIG. 4 is different from the multi-branch distribution phase shifter shown in FIG. 1 in that the output-side strip conductor is composed of two output-side strip conductors (2a, 2b). However, since the other configuration is the same as that of the multi-branch distribution phase shifter shown in FIG. 1, detailed description thereof is omitted.
FIG. 5 is a graph showing simulation results of distribution loss characteristics and return loss characteristics of an example of the multi-branch distribution phase shifter shown in FIG.
The graph shown in FIG. 5 is a graph showing the results of calculation with the characteristic impedance of the input
In the graph of FIG. 5, the horizontal axis is frequency, one scale is 0.5 GHz, the vertical axis is attenuation, and one scale is (−5 dB).
図5のAに示す曲線は、入力端子(図4のO1)の反射減衰量を示す。また、図5のBに示す曲線は、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO2)への分配損失、および、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO3)への分配損失を示す。
さらに、図5のCに示す曲線は、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO4)への分配損失、および、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO5)への分配損失を示す。
なお、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO2)への分配損失、および、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO3)へ分配損失は、ほぼ同様の特性を示すために、図5では、Bの曲線は、一本の曲線にように描かれている。
同様に、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO4)への分配損失、および、入力端子(図4のO1)から出力端子(図4のO5)への分配損失も、ほぼ同様の特性を示すために、図5では、Cの曲線は、一本の曲線にように描かれている。
図5に示す分配損失特性(B、C)から分かるように、本実施例の多分岐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。
A curve indicated by A in FIG. 5 indicates the return loss of the input terminal (O1 in FIG. 4). Further, the curve shown in FIG. 5B shows the distribution loss from the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (O2 in FIG. 4), and the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (in FIG. 4). The distribution loss to O3) is shown.
Further, the curve shown in FIG. 5C shows the distribution loss from the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (O4 in FIG. 4) and the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (in FIG. 4). The distribution loss to O5) is shown.
The distribution loss from the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (O2 in FIG. 4) and the distribution loss from the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (O3 in FIG. 4) are almost the same. In FIG. 5, the curve B is drawn as a single curve.
Similarly, the distribution loss from the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (O4 in FIG. 4) and the distribution loss from the input terminal (O1 in FIG. 4) to the output terminal (O5 in FIG. 4) In order to show substantially the same characteristics, the curve C is drawn as a single curve in FIG.
As can be seen from the distribution loss characteristics (B, C) shown in FIG. 5, in the multi-branch distribution phase shifter of the present embodiment, the distribution loss has a substantially constant value.
図6は、本発明の実施例の多分岐分配移相器の変形例の概略構成を示す斜視図である。
図6に示す多分岐分配移相器は、アーム部が、単一の第1の線路6bで構成される点で、図1に示す多分岐分配移相器と相違するが、それ以外の構成は図1に示す多分岐分配移相器と同じであるので再度の詳細な説明は省略する。
図1に示すように、アーム部を、第1の線路6bと第2の線路6cとで構成する方が、図6に示すように、アーム部を、単一の第1の線路6bで構成する場合よりも、より広帯域の高周波信号の位相を可変することができる。
なお、前述の説明では、各摺動部(7a,7b,7c)の円弧形状の長さは、λo/2の場合について説明したが、各摺動部(7a,7b,7c)の円弧形状の長さは、各摺動部(7a,7b,7c)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、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。
FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of a modified example of the multi-branch distribution phase shifter according to the embodiment of the present invention.
The multi-branch distribution phase shifter shown in FIG. 6 is different from the multi-branch distribution phase shifter shown in FIG. 1 in that the arm portion is composed of a single
As shown in FIG. 1, the arm portion is composed of the
In the above description, the length of the arc shape of each sliding portion (7a, 7b, 7c) has been described in the case of λo / 2, but the arc shape of each sliding portion (7a, 7b, 7c) The length of is (2 × λo) / 5 ≦ Lo ≦ (3 × λo) / 5, more preferably, where Lo is the length of the arc shape of each sliding portion (7a, 7b, 7c). It is desirable that (9 × λo) / 20 ≦ Lo ≦ (11 × λo) / 20.
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
2,2a,2b,2c 出力側ストリップ導体
3 入力側ストリップ導体
3a,6a リング形状の導体
4a,4b 高誘電率絶縁体
5a,5b,7a,7b,7c 摺動部
5c アーム部
6b 第1の線路
6c 第2の線路
10 誘電体基板
11 回転基板
30a,30b,30c 分配位相器
31 3分配器
32 リンク機構(またはギア機構)
2, 2a, 2b, 2c Output
Claims (1)
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して同心円状に配置される(n≧2)個の円環を仮定し、前記(n≧2)個の円環の中で半径の小さいものから1番目ないしn番目の円環とするとき、それぞれ前記1番目ないしn番目の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1番目ないしn番目の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、
それぞれ前記1番目ないしn番目の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1番目ないしn番目の摺動部と、
前記1番目ないしn番目の前記摺動部を有し、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、
一端が前記リング形状の導体に接続され、他端側に前記1番目ないしn番目の円弧状の摺動部を有する第1および第2の線路とを有し、
前記1番目ないしn番目の出力側ストリップ導体と、前記1番目ないしn番目の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ことを特徴とする多分岐分配移相器。 A dielectric substrate ;
Assuming (n ≧ 2) rings that are formed on the dielectric substrate and arranged concentrically around an arbitrary point, the radius among the (n ≧ 2) rings is assumed. When the first to n-th rings are selected from the smallest, the first to n-th rings have arc shapes that form part of the first to n-th rings, and both ends are output ends. The output side strip conductor,
An input-side strip conductor formed on the dielectric substrate and having one end positioned at the center of the ring;
First to nth sliding portions each having an arc shape that constitutes a part of the first to nth annular rings and shorter in length than the output side strip conductor;
The first to nth sliding portions, and an arm portion rotatable around the center of the ring,
The arm portion has a ring-shaped conductor formed at one end on the center side of the ring so as to surround the center of the ring,
A first line and a second line having one end connected to the ring-shaped conductor and the other end side having the first to n-th arc-shaped sliding portions;
Insulators are interposed between the first to nth output side strip conductors and the first to nth arcuate sliding portions, and between the input side strip conductors and the arm portions. A multi-branch distribution phase shifter characterized by that.
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