JP4221634B2 - Phase shifter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各アンテナ素子間の位相差を調整することにより、主ビーム方向を設定し、もって通信エリアの設定、基地局間の干渉の抑制を行うアレイアンテナに用いられる移相器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アレイアンテナ1は、図9に示すように、複数のアンテナ素子2を有しており、アンテナ素子2間の位相差を、移相器3を用いて調整することにより、主ビーム方向θを設定することができるものである。
従来の移相器には、固定基板に円弧状のストリップ導体をはめ込み、このストリップ導体に、絶縁膜を介して、時計の針のような回転結合導体を接触させ、回転結合導体を回転させることにより、移相量を連続的に変化させるものがある(特開平10−13103号公報)。絶縁膜を介しているのは、金属同士を直接接触させると、相互変調波歪みが発生し、通信障害が発生してしまうからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記移相器では、回転結合導体が回転するので、それに入力信号を供給するためには、回転しながら電気的な結合を保つことのできる部材(ロータリージョイント)が必要である。
前記公報記載の移相器では、回転結合導体の中心に入力端子となる軸を形成し、ロータリージョイントをその軸に結合させている。
【0004】
しかし、回転結合導体に軸を形成したり、ロータリージョイントを使用したりすると、移相器の構成が複雑になるとともに、当該軸やロータリージョイントが電波を放射するアンテナとなり、移相器の高周波特性に乱れを生じさせる。
そこで、本発明は、簡単な構成で済み、かつ安定した高周波特性を有する移相器を実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の移相器は、基板の上に設けられた円弧状または円環状の固定導体と、同じ基板の上の、前記円弧または円環の中心位置に設けられた中心導体と、前記中心導体と前記固定導体とを絶縁フィルムを介して結合させるための回転結合導体と、前記回転結合導体の回転中心部を、バネの押し下げ力で、前記中心導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第1の圧接部材と、前記回転結合導体の端部を、バネの押し下げ力で、前記固定導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第2の圧接部材と、前記第1の圧接部材及び前記第2の圧接部材の反力を受け止めるために前記第1の圧接部材及び前記第2の圧接部材を装着するとともに、前記回転結合導体の回転中心軸と一体になって回転する支持部材と、前記回転結合導体を回転させるための回転駆動手段とを備え、前記第1の圧接部材は樹脂でできており、前記回転結合導体の回転中心部及び前記絶縁フィルムの中心部にそれぞれ貫通孔が形成されており、前記中心導体に穴が形成されており、前記第1の圧接部材は、これらの貫通孔を貫き、前記穴に嵌入する突起を有しているものである。
【0006】
前記の構成によれば、第1の圧接部材及び前記第2の圧接部材により、回転結合導体を基板側に圧接する。これにより、回転結合導体と固定導体、及び回転結合導体と中心導体を、絶縁フィルムを介して、それぞれ安定した状態で、静電的に結合させることができる。そして静電的に結合した状態で、回転駆動手段により、回転結合導体を回転させ移相量を変えることができる。
回転結合導体は、従来の技術のように、基板側に突出する軸を持たないので、不要な放射をなくすことができ、移相器の高周波特性を良好にすることができる。
【0007】
また、突起が回転中心になるので、回転駆動手段により第1の圧接部材を回転駆動するときに、スムーズに回転させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、移相器を組み込んだアレイアンテナの回路図である。
このアレイアンテナは、+45°偏波のアンテナ素子8a及び−45°偏波のアンテナ素子8bを縦に並べた偏波ダイバーシチアレイアンテナである。アンテナ素子8a,8bの縦に続く3組で、1給電単位を構成し、5つの給電単位により、アレイアンテナを構成している。これらの給電単位を符号2a〜2eで表す。また、アレイアンテナは、移相角可変の移相器3a,3bを備えている。
【0009】
このアレイアンテナへの給電信号は、分配器5により分配され、+45°の固定型移相器6aと−45°の固定型移相器6bに供給される。固定型移相器6a,6bの出力信号はそれぞれ分配器7a,7bにより分配され、分配された信号の一方は、そのまま給電単位2cに給電される。他方は、移相器3a,3bにより位相差が与えられ、それぞれ給電単位2a,2b;2d,2eに給電される。移相器3a,3b(総称するときは3で表す)は同じ構造を有し、回転が連動するように互いに連結棒(図示せず)で結ばれている。
【0010】
図2は、移相器の移相を変化させる部分の要部分解斜視図である。
移相器3は、金属(銅、アルミニウムなど)の固定地板(図示せず)の上に設けられ、円弧状のストリップ導体(固定導体)15及び円筒状の中心導体16をはめ込んだ絶縁基板17と、回転結合導体13を支持する回転棒12と、ポリテトラフルオロエチレンなど絶縁体からなる絶縁フィルム14とを備えている。絶縁フィルム14の下面には、粘着剤を塗布している。
【0011】
なお、図2では、絶縁フィルム14は、ストリップ導体15の全体を覆う円板状シートになっているが、中心導体16の表面及びストリップ導体15の表面に合致する形状にして、それぞれ粘着剤を塗布して貼り付けてもよく、回転結合導体13の表面に粘着剤を塗布して貼り付けてもよい。
中心導体16、絶縁フィルム14、回転棒12の中心軸Cには、それぞれ回転孔16a、14a、12aが設けられており、中心導体16、絶縁フィルム14、回転棒12を互いに接触させた状態で、後述する挿入突起43aがこれらの回転孔16a、14a、12aを貫通する。回転棒12は、この回転孔12aを中心に回転駆動される。
【0012】
図3は、回転機構を含む移相器全体の正面図であり、図4は、平面図である。
移相器回転機構は、全体取付板33に、上下動しないように設けられた4つの回転軸A〜Dを有している。
回転軸Aは、電動モータ21の回転軸であり、ギヤ22を装着している。
回転軸Bは、ギヤ22に歯合するギヤ23を装着している。さらに、回転軸Bには、ギヤ28を送るための係合突起26が形成されている。また、回転軸Bは、目盛を刻んだ回転板31を装着している。この回転板31の回転は、検出器32により、磁気的若しくは光学的に検出される。
【0013】
回転軸Cは、後述する圧接部材4に連結されるもので、半円状をしたギヤ28を装着している。このギヤ28の歯に、弾力的に動くピン27が挿入されているので、ギヤ28は、このピン27を押し退けて1歯ずつ回転することができる。
前記ピン27は、回転軸Dに回転可能に取り付けられたL字形の金具25の一端に固定されているものである。金具25の他端は、引っ張りバネ24により、図4の矢印E方向に引っ張られる。したがって、ピン27は、常時、ギヤ28の歯に食い込む方向に付勢されることになる。
【0014】
さらに回転軸Cには、回転板29が装着されている。回転板29にはエンコーダとして機能する複数の孔29aが設けられており、検出器30によりこの孔29aの位置を検出することにより、回転軸Cの回転角を検出することができる。
移相器3は、金属製の固定地板18を支持する支持板18a、絶縁基板17、絶縁フィルム14(図3には示さず)、回転棒12、回転棒12を押さえつけるための圧接部材4(後述)、及び圧接部材4の反力を受け止めるとともに、回転軸Cと一体になって回転する支持部材46を備えている。支持部材46と圧接部材4とは、滑ることなく同伴回転することができる。なお、支持板18aの底面にある符号16bは、中心導体16の給電端を示す。
【0015】
図5は、移相器回転機構の回転動作を説明するための平面図である。
電動モータ21を回転させることにより、回転軸Bを図5(a)のように矢印F方向に約1回転させると、回転軸Bに形成された係合突起26は、ギヤ28の歯を、矢印G方向に進める。このとき、前述したように、ギヤ28の歯に、弾力的に動くピン27が挿入されているので、ギヤ28は、このピン27を押し退けて矢印G方向に1歯回転することができる。
【0016】
また、回転軸Bを図5(b)のように矢印H方向に約1回転させると、回転軸Bに形成された係合突起26は、ギヤ28の歯を、矢印I方向に進める。このときも、前述したように、ギヤ28は、このピン27を押し退けて矢印I方向に1歯回転することができる。
係合突起26は、ギヤ28の歯を、歯1つ分、矢印G方向若しくはI方向に進めればよく、係合突起26がそれ以上の回転をしても、その回転角が次の歯を進める角度に達しない限り、ギヤ28の回転には寄与しない。このため、係合突起26すなわち回転軸Bの回転角精度は、モータにより回転運動を発生しカムを使って直進運動に変える場合ほど、厳密さが要求されないという利点がある。
【0017】
図6は、移相器3の回転棒12と同伴回転するとともに、回転棒12を絶縁基板17に圧接するための圧接部材4を示す正面図である。
圧接部材4は、支持部材46に装着されており、回転棒12を中央部で押す支持筒44及び圧接体43、回転棒12を両端部で押す支持筒42及び圧接体41とを有する。支持筒42,44、圧接体41,43、及び後述する挿入突起43aは、すべて樹脂製(フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂など)である。
【0018】
図7は、支持筒44の断面(図6のJ−J断面)図である。圧接体43は、支持筒44に上下方向に移動可能に内挿されている。支持筒44の内部には、圧縮バネ45が配置されていて、この圧縮バネ45が圧接体43を下方向に押し下げる。圧接体43の先端には、挿入突起43aが形成されていて、この挿入突起43aが、回転棒12の孔、絶縁フィルム14の孔を貫通して、中心導体16の孔16aに挿入される。そして、圧接体43の底面43bで、回転棒12を押さえることにより、回転棒12の下面に層状に配置された回転結合導体13と、中心導体16との安定した静電結合を実現している。
【0019】
図8は、支持筒42の断面(図6のK−K断面)図である。圧接体41は、支持筒42に上下方向に移動可能に内挿されている。支持筒42の内部には、圧縮バネ45が配置されていて、この圧縮バネ45が圧接体41を下方向に押し下げる。したがって、圧接体41の底面41aで、回転棒12を押さえることができ、回転棒12の下側に層状に配置された回転結合導体13と、円弧状のストリップ導体15との安定した静電結合が可能になる。
【0020】
なお、圧接体41は、回転棒12の上面に設けられた凹部に嵌合されているので、圧接体41が回転移動すると、回転棒12もそれに連れて回転移動する。
以上のような回転棒12及び圧接部材4の構造なので、回転軸Cが回転すると、支持部材46、圧接部材4がそれに伴って回転し、回転棒12を回転させる。この場合、前述したように、回転棒12の下面に形成された回転結合導体13と、中心導体16及び円弧状のストリップ導体15との静電結合が保たれるので、電気的に安定な移相特性を実現することができる。
【0021】
なお、本発明の実施は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
例えば、移相器3は、ダイバーシチアレイアンテナに使用するので2つ用意されていたが、ダイバーシチでないアレイアンテナに使用する場合は、1つだけで済む。
【0022】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、簡単な構成で、不要な放射をなくすことができるので、安定した高周波特性を有する移相器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】移相器を組み込んだアレイアンテナの回路図である。
【図2】移相器3の移相を変化させる部分を示す要部分解斜視図である。
【図3】回転機構を含む移相器全体の正面図である。
【図4】回転機構を含む移相器全体の平面図である。
【図5】移相器回転機構の回転駆動動作を説明するための平面図である。
【図6】移相器3の回転棒12と同伴回転しながら、回転棒12を絶縁基板17に圧接する圧接部材4を示す正面図である。
【図7】支持筒44の断面(図6のJ−J断面)図である。
【図8】支持筒42の断面(図6のK−K断面)図である。
【図9】アレイアンテナ1から、主ビーム方向θに電波が放射される状態を説明するための概念図である。
【符号の説明】
A〜D回転軸
1アレイアンテナ
2アンテナ素子
3移相器
4圧接部材
12回転棒
14絶縁フィルム
15ストリップ導体
16中心導体
16a回転孔
17絶縁基板
21電動モータ
26係合突起
27ピン
28ギヤ
29回転板
29a孔
30検出器
41圧接体
42支持筒
43圧接体
43a挿入突起
44支持筒
46支持部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase shifter used for an array antenna that sets a main beam direction by adjusting a phase difference between antenna elements, thereby setting a communication area and suppressing interference between base stations. is there.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 9, the array antenna 1 has a plurality of
In a conventional phase shifter, an arc-shaped strip conductor is fitted on a fixed substrate, and a rotary coupling conductor such as a watch hand is brought into contact with the strip conductor via an insulating film, thereby rotating the rotary coupling conductor. Therefore, there is one that continuously changes the amount of phase shift (Japanese Patent Laid-Open No. 10-13103). The reason for interposing the insulating film is that when metals are brought into direct contact with each other, intermodulation wave distortion occurs and communication failure occurs.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the phase shifter, since the rotary coupling conductor rotates, in order to supply an input signal thereto, a member (rotary joint) that can maintain electrical coupling while rotating is necessary.
In the phase shifter described in the publication, a shaft serving as an input terminal is formed at the center of the rotary coupling conductor, and a rotary joint is coupled to the shaft.
[0004]
However, if an axis is formed on the rotary coupling conductor or a rotary joint is used, the configuration of the phase shifter becomes complicated, and the shaft or rotary joint becomes an antenna that radiates radio waves. Cause disturbance.
Accordingly, an object of the present invention is to realize a phase shifter that has a simple configuration and has stable high-frequency characteristics.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The phase shifter of the present invention includes an arc-shaped or annular fixed conductor provided on a substrate, a center conductor provided at a center position of the arc or ring on the same substrate, and the center conductor wherein the stationary conductor and the rotation coupling conductor for coupling through an insulating film, the rotation center of the rotary coupling conductor, with downward force of the spring, is pressed by applying a predetermined pressure to the center conductor side and A first press-contact member, a second press-contact member that presses a predetermined pressure on the fixed conductor side with a push-down force of a spring, and an end portion of the rotary coupling conductor; the first press-contact member; A support member that is attached to the first pressure contact member and the second pressure contact member to receive a reaction force of the second pressure contact member, and rotates integrally with a rotation center axis of the rotary coupling conductor; rotating the pre-Symbol rotation coupling conductor And a rotation driving means for said first pressing member is made of resin, and each through hole is formed in the center of the rotation center portion and the insulating film of said rotary coupling conductor, the central Holes are formed in the conductor, and the first pressure contact member has protrusions that pass through these through holes and fit into the holes .
[0006]
According to the above configuration, the rotary coupling conductor is pressed against the substrate side by the first pressing member and the second pressing member. Thereby, a rotation coupling conductor and a fixed conductor and a rotation coupling conductor and a center conductor can be electrostatically coupled in a stable state via an insulating film. And it remains attached electrostatically by the rotary drive means, it is possible to vary the amount of phase shift to rotate the rotary coupling conductor.
Since the rotary coupling conductor does not have a shaft protruding toward the substrate as in the prior art, unnecessary radiation can be eliminated and the high frequency characteristics of the phase shifter can be improved.
[0007]
Further, since the protrusion is the center of rotation, when the first pressure contact member is rotationally driven by the rotational driving means, it can be smoothly rotated.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of an array antenna incorporating a phase shifter.
This array antenna is a polarization diversity array antenna in which + 45 ° polarized
[0009]
The power feeding signal to the array antenna is distributed by the
[0010]
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of a portion that changes the phase shift of the phase shifter.
The
[0011]
In FIG. 2, the
The central conductor C, the
[0012]
FIG. 3 is a front view of the entire phase shifter including the rotation mechanism, and FIG. 4 is a plan view.
The phase shifter rotation mechanism has four rotation axes A to D provided on the
The rotation axis A is a rotation axis of the
The rotating shaft B is equipped with a
[0013]
The rotating shaft C is connected to the
The
[0014]
Further, a rotating
The
[0015]
FIG. 5 is a plan view for explaining the rotating operation of the phase shifter rotating mechanism.
When the rotating shaft B is rotated about one turn in the direction of arrow F as shown in FIG. 5 (a) by rotating the
[0016]
Further, when the rotation shaft B is rotated about one turn in the direction of arrow H as shown in FIG. 5B, the
The
[0017]
FIG. 6 is a front view showing the
The
[0018]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the support tube 44 (J-J cross-section in FIG. 6). The
[0019]
FIG. 8 is a cross-sectional view (cross-section KK in FIG. 6) of the
[0020]
Since the
Since the
[0021]
In addition, implementation of this invention is not limited to the above embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention.
For example, two
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, unnecessary radiation can be eliminated with a simple configuration, and a phase shifter having stable high-frequency characteristics can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an array antenna incorporating a phase shifter.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part showing a part of the
FIG. 3 is a front view of the entire phase shifter including a rotation mechanism.
FIG. 4 is a plan view of the entire phase shifter including a rotation mechanism.
FIG. 5 is a plan view for explaining the rotational driving operation of the phase shifter rotating mechanism.
6 is a front view showing a
7 is a cross-sectional view (cross-section JJ in FIG. 6) of the
FIG. 8 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line KK in FIG. 6) of the
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a state in which radio waves are radiated from the array antenna 1 in the main beam direction θ.
[Explanation of symbols]
A to D rotating shaft 1
Claims (3)
同じ基板の上の、前記円弧または円環の中心位置に設けられた中心導体と、
前記中心導体と前記固定導体とを絶縁フィルムを介して結合させるための回転結合導体と、
前記回転結合導体の回転中心部を、バネの押し下げ力で、前記中心導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第1の圧接部材と、
前記回転結合導体の端部を、バネの押し下げ力で、前記固定導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第2の圧接部材と、
前記第1の圧接部材及び前記第2の圧接部材の反力を受け止めるために前記第1の圧接部材及び前記第2の圧接部材を装着するとともに、前記回転結合導体の回転中心軸と一体になって回転する支持部材と、
前記回転結合導体を回転させるための回転駆動手段とを備え、
前記第1の圧接部材は樹脂でできており、
前記回転結合導体の回転中心部及び前記絶縁フィルムの中心部にそれぞれ貫通孔が形成されており、前記中心導体に穴が形成されており、前記第1の圧接部材は、これらの貫通孔を貫き、前記穴に嵌入する突起を有していることを特徴とする移相器。An arc-shaped or annular fixed conductor provided on the substrate;
A central conductor provided at the central position of the arc or ring on the same substrate;
A rotary coupling conductor for coupling with said stationary conductor and the center conductor via an insulating film,
A first pressure contact member that presses the rotation center portion of the rotation coupling conductor by applying a predetermined pressure to the center conductor side by a pressing force of a spring; and
A second press-contact member that presses the end of the rotationally-coupled conductor by applying a predetermined pressure to the fixed conductor with a spring pressing force;
The first pressure contact member and the second pressure contact member are attached to receive the reaction force of the first pressure contact member and the second pressure contact member, and are integrated with the rotation center axis of the rotary coupling conductor. A support member that rotates and
And a rotation drive means for rotating the pre-Symbol rotation coupling conductor,
The first pressure contact member is made of resin ;
A through hole is formed in each of the rotation center portion of the rotation coupling conductor and the center portion of the insulating film, and a hole is formed in the center conductor, and the first pressure contact member passes through these through holes. The phase shifter has a protrusion that fits into the hole .
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