JP5819485B1 - 分配移相器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造の小型化した分配移相器を提供する。【解決手段】分配移相器２００は、半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の円弧状の固定導体２１１、２１２、２１３と、固定導体２１１、２１２、２１３に交差するように設けられた直線状に延びた可動導体２２０と、点Ｏに設けられた回転軸２３０とを備えている。固定導体２１２、２１３は、特性インピーダンスＺ０１であって、固定導体２１１は、特性インピーダンスＺ０１より大きい特性インピーダンスＺ０２である。よって、固定導体２１１のパタン幅は、固定導体２１２、２１３に比べて小さく構成されている。このようにすることで、固定導体２１１に対する半径Ｒ１が小さくでき、分配移相器２００が小型化できる。【選択図】図４

Description

本発明は、分配移相器に関する。

移動体通信の基地局用のアンテナ（基地局アンテナ）には、ダイポールアンテナなどのアンテナ素子をアレイ状に並べたアレイアンテナが多く用いられる。そして、分配移相器によりアレイアンテナのそれぞれのアンテナ素子に供給される送信信号又はそれぞれのアンテナ素子が受信した受信信号の位相が制御されることで、アレイアンテナの指向性が設定される。

特許文献１には、第１の誘電体基板に形成され、一端に入力端子を有する入力側マイクロストリップ線路と、前記第１の誘電体基板に形成され、第１の出力端子、第２の出力端子およびこれらの出力端子間に介在する円弧状結合部を有する出力側マイクロストリップ線路と、第２の誘電体基板に形成され、前記円弧状結合部の曲率中心を通る支軸によって枢支された回転結合導体と、前記第２の誘電体基板に付加され、該第２の誘電体基板と共に前記支軸を中心として回転する付加誘電体とを備える結合回路が記載されている。

特許文献２には、同心状に配置された少なくとも二つの第１の帯状導体部及び第２の帯状導体部を有する帯状導体部と、旋回軸の周りに回転可能なタップ部材とを備え、少なくとも二つの帯状導体部に互いにずれて設けられる複数の接続位置により異なる位相角（φ）を備えた少なくとも二つの異なる対のアンテナ放射器を制御可能である高周波移相器ユニットが記載されている。

特開２０１０−７４７１０号公報 特許第４１９８３５５号公報

ところで、分配移相器には、広帯域なリターンロス特性及び通過損失特性を有するとともに、小型化が求められる。
本発明の目的は、簡易な構造の小型化した分配移相器を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される分配移相器は、予め定められた一点を中心とする複数の円環を仮定したとき、それぞれが、複数の円環におけるいずれかの円環の一部を構成する円弧状を有し、それぞれの両端部がそれぞれ入出力端子に接続される複数の第１の導体と、複数の第１の導体と交差するように設けられるとともに、一端部が中心に配置され、他端部が中心の周りに回転でき、一端部が入出力端子に接続される第２の導体と、を備え、複数の第１の導体のうち、少なくとも一つの第１の導体の特性インピーダンスが他の第１の導体の特性インピーダンスよりも高い。
このような分配移相器において、複数の第１の導体において、特性インピーダンスが他の第１の導体よりも高い第１の導体の両端部にそれぞれ整合回路をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、接続されるアンテナ素子とのインピーダンスの整合がとりやすくなる。
また、第２の導体の一端部に、他の入出力端子をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、奇数個のアンテナ素子を接続することができる。
さらに、第２の導体の一端部とこの一端部に接続される入出力端子との間に、整合回路をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、送受信部とのインピーダンスの整合がとりやすくなる。
さらにまた、複数の第１の導体の個数は、３であることを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡易な構造の小型化した分配移相器を提供できる。

第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナの全体構成の一例を示す図である。（ａ）は、基地局アンテナの斜視図であり、（ｂ）は、基地局アンテナの設置例を説明する図である。 第１の実施の形態におけるセクタアンテナの一例を示す図である。 第１の実施の形態において、セクタアンテナにおける分配移相器とアレイアンテナとの接続関係の一例を示す図である。 第１の実施の形態における分配移相器の一例を示す図である。（ａ）は、分配移相器の平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線での分配移相器の断面図である。 固定導体のすべてを特性インピーダンスＺ_０１とした場合における分配移相器の一例を示す平面図である。 第２の実施の形態における分配移相器の構成を示す平面図である。 第２の実施の形態における分配移相器のＳパラメータを示す図である。 第３の実施の形態において、セクタアンテナにおける分配移相器とアレイアンテナとの接続関係の一例を示す図である。 第３の実施の形態における分配移相器の構成を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
＜基地局アンテナ１＞
図１は、第１の実施の形態が適用される移動通信用の基地局アンテナ１の全体構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、基地局アンテナ１の斜視図であり、図１（ｂ）は、基地局アンテナ１の設置例を説明する図である。
基地局アンテナ１は、例えば、図１（ａ）に示すように、鉄塔２０に保持された複数のセクタアンテナ１０−１〜１０−３を備えている。そして、図１（ｂ）に示すように、基地局アンテナ１は、セル２内おいて電波を送受信する。
セクタアンテナ１０−１〜１０−３は、例えば、それぞれの外形が円筒状であって、円筒の中心軸が地面に対して垂直に設けられている。

図１（ｂ）に示すように、セル２は水平面において角度で分割した複数のセクタ３−１〜３−３を備えている。セクタ３−１〜３−３は、それぞれが基地局アンテナ１の３個のセクタアンテナ１０−１〜１０−３に対応して設けられている。つまり、セクタアンテナ１０−１〜１０−３が送信する電波において電界が大きいメインローブ１１の方向が、対応するセクタ３−１〜３−３に向いている。

ここで、セクタアンテナ１０−１〜１０−３をそれぞれ区別しないときは、セクタアンテナ１０と表記する。また、セクタ３−１〜３−３をそれぞれ区別しないときは、セクタ３と表記する。
なお、図１に例として示した基地局アンテナ１は、３個のセクタアンテナ１０−１〜１０−３を備え、それぞれがセクタ３−１〜３−３に対応しているが、セクタアンテナ１０及びセクタ３は、３以外の予め定められた数であってもよい。また、図１（ａ）では、セクタ３は、セル２を等分に分割して構成されているが、等分でなくともよく、いずれか１つのセクタ３が他のセクタ３に比べ広く又は狭く構成されていてもよい。

なお、以下では基地局アンテナ１が主に電波を送信するとして説明するが、アンテナの可逆性により、基地局アンテナ１は電波を受信する。電波を受信する場合は、例えば送信信号を受信信号として、信号の流れを逆にすればよい。

それぞれのセクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００、分配移相器２００を備えている。なお、セクタアンテナ１０をアンテナと表記することがある。
分配移相器２００は、入出力端子（後述する図３に示すＰｏｒｔ１参照）に入力した送信信号の位相を、複数の入出力端子（後述する図３に示すＰｏｒｔ２〜７の参照）間でずらして、複数の入出力端子（Ｐｏｒｔ２〜７）からアレイアンテナ１００に出力する。
また、分配移相器２００は、アレイアンテナ１００から複数の入出力端子（Ｐｏｒｔ２〜７）に入力した受信信号の位相を、複数の入出力端子（Ｐｏｒｔ２〜７）間でずらして合成し、入出力端子（Ｐｏｒｔ１）から出力する。
後述するように、分配移相器２００のＰｏｒｔ１〜７は、入力端子であるとともに、出力端子として機能する。よって、入出力端子と表記する。

そして、それぞれのセクタアンテナ１０は、分配移相器２００に対して信号を送受信する送受信ケーブル３１に接続されている。
送受信ケーブル３１は、基地局（不図示）内に設けられた送信信号を生成及び受信信号を受信する送受信部４（後述する図３参照）に接続されている。送受信ケーブル３１は、例えば同軸ケーブルである。

図１（ａ）では、セクタアンテナ１０−１に、アレイアンテナ１００、分配移相器２００、送受信ケーブル３１を表記している。他のセクタアンテナ１０−２、１０−３も、セクタアンテナ１０−１と同様に、アレイアンテナ１００、分配移相器２００、送受信ケーブル３１を備えている。

基地局アンテナ１は、セル２内に電波を送信し、セル２の外側に隣接するセルに電波を送信しないことが好ましい。同様に、セル２内から電波を受信し、セル２の外側に隣接するセルから電波を受信しないことが好ましい。
このため、図１（ａ）に示すように、電波（ビーム）の送受信方向（指向性）を水平面から地表方向に角度θ傾けて（ビーム・チルト角θとして）いる。

＜セクタアンテナ１０＞
図２は、第１の実施の形態におけるセクタアンテナ１０の一例を示す図である。図２は、１つのセクタアンテナ１０を横に置いた斜視図で示している。
セクタアンテナ１０は、アレイアンテナ１００と、分配移相器２００と、レドーム５００とを備えている。アレイアンテナ１００は、反射板１２０と、反射板１２０上に直線状に配列（アレイ）された複数のアンテナ素子１１０を備えている。レドーム５００は、アレイアンテナ１００及び分配移相器２００を包むように設けられている。
図２では、レドーム５００を破線で示し、レドーム５００の内部に設けられたアレイアンテナ１００が見えるようにしている。また、分配移相器２００は、アレイアンテナ１００における反射板１２０の裏面に置かれているので、破線で示している。
なお、図２では、アンテナ素子１１０を、一例としてダイポールアンテナとして表記している。アンテナ素子１１０は、ダイポールアンテナでなくともよく、パッチアンテナなど他のアンテナであってもよい。

図２に示すアンテナ素子１１０は、電界が地面に対して垂直な方向に振動する偏波（垂直偏波）を送受信する。なお、アンテナ素子１１０を９０°回転させて、電界が地面に対して平行な方向に振動する偏波（水平偏波）を送受信するようにしてもよい。また、垂直偏波を受信するアンテナ素子１１０と水平偏波を受信するアンテナ素子とを交互に又は交差させて配置して、アレイアンテナ１００が垂直偏波及び水平偏波の両方を送受信するようにしてもよい。

反射板１２０は、アンテナ素子１１０が送信する電波を反射するとともに、アンテナ素子１１０を保持する。図２では、６個のアンテナ素子１１０が、反射板１２０上において間隔Ｄｐで配置されている。そして、６個のアンテナ素子１１０をアンテナ素子１１０−１〜１１０−６と表記している。すなわち、アレイアンテナ１００における複数のアンテナ素子１１０をそれぞれ区別するときは、アンテナ素子１１０−１〜１１０−６と表記する。
反射板１２０のアンテナ素子１１０に対向する部分は平坦で、反射板１２０の両端部は、アンテナ素子１１０が設けられた側とは逆の側に折り曲げられている。なお、反射板１２０の両端部は折り曲げられてなくともよく、アンテナ素子１１０が設けられた側に折り曲げられていてもよい。

レドーム５００は、円筒５０１と、円筒５０１の上端部を覆う上蓋５０２と、円筒５０１の下端部を覆う下蓋５０３とを備えている。そして、レドーム５００は、アレイアンテナ１００、分配移相器２００を格納している。
そして、レドーム５００の下蓋５０３に、分配移相器２００と信号を送受信する送受信ケーブル３１が接続されるコネクタ（不図示）が設けられている。

なお、図２に示すセクタアンテナ１０のアレイアンテナ１００は、６個のアンテナ素子１１０を備えているが、アンテナ素子１１０の個数は６個に限らず、予め定められた個数とすればよい。
また、図２では、セクタアンテナ１０は、１個のアレイアンテナ１００により構成されているが、複数のアレイアンテナ１００を並べることで構成されてもよい。

さらに、図２では、アレイアンテナ１００等を覆うレドーム５００は上蓋５０２と下蓋５０３を備えた円筒５０１としたが、断面が方形の筒であってもよく、方形の筒であっても断面の一辺が円弧状であってもよい。

＜アレイアンテナ１００、分配移相器２００の接続関係＞
次に、分配移相器２００とアンテナ素子１１０との接続関係を説明する。
図３は、第１の実施の形態において、セクタアンテナ１０における分配移相器２００とアレイアンテナ１００との接続関係の一例を示す図である。
ここでは、アレイアンテナ１００は、図２で示したように、６個のアンテナ素子１１０（アンテナ素子１１０−１〜１１０−６）を備えているとして説明する。

分配移相器２００は、７個の入出力端子であるＰｏｒｔ１〜７を備えている。Ｐｏｒｔ１は、基地局（不図示）内に設けられた送受信部４に接続されている。Ｐｏｒｔ２〜７は、それぞれがアンテナ素子１１０−１〜１１０−６に接続されている。
電波を送信する場合は、送受信部４から送信信号が分配移相器２００のＰｏｒｔ１に入力される。そして、分配移相器２００により、Ｐｏｒｔ２〜７に分配される。このとき、Ｐｏｒｔ１に入力された送信信号は、分配移相器２００により位相が互いにずらされる。Ｐｏｒｔ２〜７に分配された送信信号は、Ｐｏｒｔ２〜７からアンテナ素子１１０−１〜１１０−６に出力される。アンテナ素子１１０−１〜１１０−６は、それぞれが位相のずらされた送信信号を電波として送信する。
ここでは、一例として、Ｐｏｒｔ２は、Ｐｏｒｔ１に入力された送信信号に対して位相が−５φずれた信号を出力する。位相のずれを移相量と呼ぶ。そして、Ｐｏｒｔ３は移相量−３φ、Ｐｏｒｔ４は移相量−φ、Ｐｏｒｔ５は移相量＋φ、Ｐｏｒｔ６は移相量＋３φ、Ｐｏｒｔ７は移相量＋５φである。このように、Ｐｏｒｔ２〜７の隣接するＰｏｒｔ間における移相量を２φとしている。Ｐｏｒｔ２〜７は、それぞれが間隔Ｄｐで配置されている６個のアンテナ素子１１０−１〜１１０−６に接続されているので、位相差２φによって、セクタアンテナ１０から送信される電波のビーム・チルト角θが設定される。
なお、位相差２φにおけるφは、後述するように分配移相器２００において可変である。

なお、図３において、分配移相器２００のＰｏｒｔ２〜７は、それぞれが１つのアンテナ素子１１０に接続されている。しかし、分配移相器２００のＰｏｒｔ２〜７が、それぞれが複数のアンテナ素子１１０を含むグループに接続されてもよい。この場合、図３において、アンテナ素子１１０−１〜１１０−６のそれぞれを、アンテナ素子１１０のグループに置き換えればよい。

＜分配移相器２００＞
次に分配移相器２００について説明する。
図４は、第１の実施の形態における分配移相器２００の一例を示す図である。図４（ａ）は、分配移相器２００の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線での分配移相器２００の断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、分配移相器２００は、点Ｏを中心とする半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の複数の円環を仮定したとき、これの複数の円環の一部を構成する円弧状の第１の導体の一例としての固定導体２１１、２１２、２１３を備えている。そして、分配移相器２００は、固定導体２１１、２１２、２１３に交差するように設けられた直線状に延びた第２の導体の一例としての可動導体２２０と点Ｏに設けられた回転軸２３０とを備えている。さらに、分配移相器２００は、基準電位（例えば、接地電位（ＧＮＤ））に設定される基準導体２４０を備えている。

基準導体２４０は、固定導体２１１、２１２、２１３に対向するように設けられている。すなわち、固定導体２１１、２１２、２１３は、基準導体２４０に平行な一平面を仮定したとき、その平面上に設けられている。
可動導体２２０は、回転軸２３０に一端部がはめ込まれ、他端部が回転軸２３０を中心に回転軸２３０の周りで回転するようになっている。すなわち、可動導体２２０は、アーム状に構成されている。
そして、可動導体２２０は、固定導体２１１、２１２、２１３と電気的に結合するように、固定導体２１１、２１２、２１３に接触又は近接して設けられている。なお、電気的な結合は、信号の直流成分が伝達されることを要せず、高周波成分が伝達されればよい。
可動導体２２０と固定導体２１１、２１２、２１３とが近接して設けられる場合、可動導体２２０と固定導体２１１、２１２、２１３との間に、ポリテトラフルオロエチレンなどの信号の高周波成分に対してロスの小さい誘電材料が設けられていてもよい。
以下では、可動導体２２０と固定導体２１１、２１２、２１３とが接触する（接する）として説明する。

固定導体２１１、２１２、２１３は、基準導体２４０に対して、ストリップ線路を構成している。また、可動導体２２０も、基準導体２４０に対して、ストリップ線路を構成している。

固定導体２１１の両端部は、それぞれ整合回路の一例としての変成線路２１４、２１５を介して、入出力端子であるＰｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５に接続されている。固定導体２１２の両端部は、入出力端子であるＰｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６に接続されている。固定導体２１３の両端部は、入出力端子であるＰｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ７に接続されている。
そして、可動導体２２０の一端部（回転軸２３０側）が入出力端子であるＰｏｒｔ１に接続されている。

固定導体２１１における固定導体２１１は、可動導体２２０と接触する部分である。変成線路２１４、２１５は、一端部と他端部との間で特性インピーダンスを変換する。変成線路２１４、２１５は、例えば、１／４波長（λ）変成器である。
固定導体２１２、２１３は、固定導体２１１における変成線路２１４、２１５を備えていない。すなわち、固定導体２１２、２１３は、可動導体２２０と接触する部分である。

ここで、固定導体２１１、２１２、２１３の特性インピーダンスについて説明する。
固定導体２１２、２１３は、特性インピーダンスＺ_０１である。一方、固定導体２１１は、特性インピーダンスＺ_０１より大きい、特性インピーダンスＺ_０２である（Ｚ_０２＞Ｚ_０１）。
よって、図４（ａ）に示すように、固定導体２１１のパタン幅は、固定導体２１２、２１３に比べて小さく（細く）構成されている。
特性インピーダンスＺ_０１は、例えば５０Ωである。これに対して、特性インピーダンスＺ_０２は、例えば１００Ωである。

ここでは、アンテナ素子１１０−１〜１１０−６の特性インピーダンスは_、特性インピーダンスＺ_０１であるとする。よって、固定導体２１２のＰｏｒｔ３、６に、アンテナ素子１１０−２、１１０−５を、インピーダンスの不整合を生じることなく接続しうる（図３参照）。同様に、固定導体２１３のＰｏｒｔ２、７に、アンテナ素子１１０−１、１１０−６を、インピーダンスの不整合を生じることなく接続しうる。
一方、固定導体２１１は、特性インピーダンスＺ_０２であるため、その両端部を、それぞれアンテナ素子１１０−３、１１０−４に接続すると、インピーダンスが不整合になる。そこで、固定導体２１１の特性インピーダンスＺ_０２と、アンテナ素子１１０の特性インピーダンスＺ_０１とを整合させるために、変成線路２１４、２１５が接続されている。変成線路２１４、２１５は、特性インピーダンスＺ_０１を特性インピーダンスＺ_０２に変換する。

可動導体２２０は、固定導体２１１と接触する部分（接触部分α）を含む第１接触部２２０ａ、固定導体２１２と接触する部分（接触部分β）を含む第２接触部２２０ｂ、固定導体２１３と接触する部分（接触部分γ）を含む第３接触部２２０ｃから構成されている。
なお、可動導体２２０における第１接触部２２０ａ、第２接触部２２０ｂ、第３接触部２２０ｃは、Ｐｏｒｔ２〜７に、等しい電力で信号が分配されるように、インピーダンスが設定されている。
可動導体２２０については、これまで知られた構成が適用しうるので、ここでは説明を省略する。

固定導体２１１、２１２、２１３、変成線路２１４、２１５、可動導体２２０、基準導体２４０は、それぞれが導電材料であるアルミニウムや銅などの金属板から構成されてもよく、銅箔などの導電材料の層が両面又は片面に設けられたガラスエポキシ基板等の誘電体基板において、導電材料の層を加工して構成されてもよい。このとき、基準導体２４０と固定導体２１１、２１２、２１３、変成線路２１４、２１５とを、導電材料の層が両面に設けられた誘電体基板において、両面に設けられた導電材料の層を加工して構成すればよい。また、可動導体２２０を、導電材料の層が片面に設けられた誘電体基板において、導電材料の層を加工して構成すればよい。
また、基準導体２４０と、固定導体２１１、２１２、２１３と、変成線路２１４、２１５とのそれぞれは、導電材料の層が片面に設けられた誘電体基板をそれぞれ加工して構成されてもよい。

なお、一例として、中心波長λ_０に対して、固定導体２１１の半径Ｒ１が０．１２λ_０、固定導体２１２の半径Ｒ２が０．３６λ_０、固定導体２１３の半径Ｒ３が０．６λ_０に設定されている。このように設定すると、Ｐｏｒｔ１〜７のそれぞれにおける移相量が、図３に記載した移相量の関係に設定される。

次に、分配移相器２００の動作を説明する。
分配移相器２００の可動導体２２０の一端部に設けられたＰｏｒｔ１に入力した入力信号は、可動導体２２０の第１接触部２２０ａを伝搬し、固定導体２１１との接触部分αにおいて、固定導体２１１に分配される。そして、固定導体２１１に分配された信号の一部は、接触部分αから左側（図４（ａ）において左側、以下同様）に固定導体２１１及び変成線路２１４を伝搬して、Ｐｏｒｔ４に至って出力される。同様に、固定導体２１１に分配された信号の残りは、接触部分αから右側に固定導体２１１及び変成線路２１５を伝搬して、Ｐｏｒｔ５に至って出力される。

固定導体２１１との接触部分αにおいて、固定導体２１１に分配されなかった信号は、可動導体２２０の第２接触部２２０ｂを伝搬し、固定導体２１２との接触部分βにおいて、固定導体２１２に分配される。そして、固定導体２１２に分配された信号の一部は、接触部分βから左側に固定導体２１２を伝搬して、Ｐｏｒｔ３に至って出力される。同様に、固定導体２１２に分配された信号の残りは、接触部分βから右側に固定導体２１２を伝搬して、Ｐｏｒｔ６に至って出力される。

固定導体２１２との接触部分βにおいて、固定導体２１２に分配されなかった信号は、可動導体２２０の第３接触部２２０ｃを伝搬し、固定導体２１３との接触部分γにおいて、固定導体２１３に分配される。そして、固定導体２１３に分配された信号の一部は、接触部分γから左側に固定導体２１３を伝搬して、Ｐｏｒｔ２に至って出力される。同様に、固定導体２１３に分配された信号の残りは、接触部分γから図４（ａ）において右側に固定導体２１３を伝搬して、Ｐｏｒｔ７に至って出力される。

このとき、Ｐｏｒｔ１からＰｏｒｔ２〜７のそれぞれまでにおいて、信号が伝搬する距離が異なることから、Ｐｏｒｔ２〜７の間において信号に位相の差が生じる。
また、回転軸２３０の周りに、可動導体２２０の他端部を回転させることで、固定導体２１１、２１２、２１３と可動導体２２０との接触部分α、β、γの位置が変えられる。これにより、Ｐｏｒｔ２〜７の間における位相差（移相量におけるφ）が変更される。

なお、上記では固定導体２１１、２１２、２１３、可動導体２２０とした。固定と可動とは相対的であればよく、可動導体２２０を固定し、固定導体２１１、２１２、２１３を可動させてもよい。
また、接続するアンテナの特性インピーダンスによっては、変成線路２１４、２１５を設けなくてもよく、固定導体２１２、２１３のいずれか一方又は両方の両端又は一端に別の変成線路を設けてもよい。

図５は、固定導体２１１、２１２、２１３のすべてを特性インピーダンスＺ_０１とした場合における分配移相器２００の一例を示す平面図である。
図４（ａ）、（ｂ）では、固定導体２１１の特性インピーダンスを、特性インピーダンスＺ_０１より大きい特性インピーダンスＺ_０２とした。
しかし、図５では、固定導体２１１を固定導体２１２、２１３と同様に、特性インピーダンスＺ_０１としている。よって、固定導体２１１を図４の固定導体２１１と区別するため、固定導体２１１′と表記する。
固定導体２１１′は、特性インピーダンスＺ_０１であるので、そのパタン幅は、図４（ａ）に示した固定導体２１１のパタン幅より大きく（広く）なっている。また、図４（ａ）に示した固定導体２１１に接続した変成線路２１４、２１５を要しない。
そして、特性インピーダンスＺ_０１の固定導体２１１′とした場合においても、可動導体２２０（図４の可動導体２２０と区別するため、以下では可動導体２２０′と表記する。）における第１接触部２２０ａ′、第２接触部２２０ｂ′、第３接触部２２０ｃ′は、Ｐｏｒｔ２〜７に、等しい電力で信号が分配されるように、インピーダンスが設定されている。
ここでは、固定導体２１１′は、図４における固定導体２１１の特性インピーダンスＺ_０２より小さい特性インピーダンスＺ_０１である。よって、可動導体２２０′における第１接触部２２０ａ′の特性インピーダンスは、図４に示した場合に比べて小さくすることが求められる。このため、可動導体２２０′における第１接触部２２０ａ′は、図４の可動導体２２０の第１接触部２２０ａに比べ広く（太く）構成されることが必要となる。
他の構成は、図４（ａ）、（ｂ）に示した同様であるので、説明を省略する。

図５に示した固定導体２１１′では、固定導体２１１′と可動導体２２０′の第１接触部２２０ａ′とが接触部分αの円周方向（移動する方向）の長さ（幅）が、図４（ａ）の場合に比べて、大きくなり、伝送線路としての体をなしていない。また、第１接触部２２０ａ′が広くなっていることで、実質的な可動範囲が狭くなるとともに、可動導体２２０′の他端部を回転軸２３０（点Ｏ）の周りで移動（回転）させても、Ｐｏｒｔ４、５からは、回転角に比例した位相差の信号が得られ難くなっている。
したがって、図５に示す構成の分配移相器２００の場合、インピーダンス整合をとりつつ、Ｐｏｒｔに等しく電力を分配するとともに、所望の移相変化量を得ようとすると、固定導体２１１′の半径Ｒ１を大きく設定することが必要になる。このことは、半径Ｒ１に比例させて、固定導体２１２の半径Ｒ２、固定導体２１３の半径Ｒ３を大きくせざるを得なくなり、分配移相器２００が大型化することになる。

これに対して、図４（ａ）、（ｂ）に示した第１の実施の形態における分配移相器２００では、点Ｏに最も近い固定導体２１１を特性インピーダンスＺ_０２と、固定導体２１２、２１３の特性インピーダンスＺ_０１より大きく設定している。これにより、図４（ａ）に示すように、固定導体２１１のパタン幅を、図５の固定導体２１１′に比べて、小さく（細く）している。また、固定導体２１１を特性インピーダンスＺ_０２とすることで、可動導体２２０の第１接触部２２０ａの幅が、図５の可動導体２２０′の第１接触部２２０ａ′に比べて狭くなる。
よって、固定導体２１１と可動導体２２０との接触部分αの円周方向（移動する方向）の長さ（幅）が、図５の場合に比べて小さく（短く）なる。このようにすることで、固定導体２１１に対する半径Ｒ１が小さくとも、Ｐｏｒｔ４、５からは、回転角に比例した位相差の信号が得られ易くなっている。
すなわち、分配移相器２００が小型化される。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、分配移相器２００のＰｏｒｔ１の特性インピーダンスは、Ｐｏｒｔ１から入力した信号の電力が、Ｐｏｒｔ２〜７において、均等に分配されるように設定される。しかしながらこの場合、Ｐｏｒｔ１の特性インピーダンスは、特性インピーダンスＺ_０１と異なるケースがある。すると、特性インピーダンスＺ_０１をケーブルや回路において広く使用されている５０Ωとした場合、Ｐｏｒｔ１に、特性インピーダンスが５０Ωのケーブルや回路を直接接続できない。

＜分配移相器２００＞
図６は、第２の実施の形態における分配移相器２００の構成を示す平面図である。第２の実施の形態における分配移相器２００は、可動導体２２０の一端部（回転軸２３０側）とＰｏｒｔ１との間に、整合回路２５０をさらに備えている。
他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
整合回路２５０により、Ｐｏｒｔ１から見た特性インピーダンスをインピーダンスＺ_０１に変換する。

このようにすることで、特性インピーダンスＺ_０１を５０Ωとした場合、Ｐｏｒｔ１には、広く使用されている特性インピーダンスが５０Ωのケーブルや回路を接続できる。

図７は、第２の実施の形態における分配移相器２００のＳパラメータを示す図である。図７では、横軸に中心周波数ｆ_０で規格化された周波数（ｆ／ｆ_０）を、縦軸にＳパラメータ（ｄＢ）を示している。
Ｓ１１は、Ｐｏｒｔ１における反射特性を示し、規格化された周波数（ｆ／ｆ_０）が０．９〜１．１６の範囲において、リターンロスが−２０ｄＢ以下となっていることが分かる。
一方、Ｐｏｒｔ１からＰｏｒｔ２〜７のそれぞれに対する伝達特性を示すＳ２１、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ５１、Ｓ６１、Ｓ７１は、規格化された周波数（ｆ／ｆ_０）が０．９〜１．１６の範囲において、いずれも約−８ｄＢであって、Ｐｏｒｔ１に入力した信号が、Ｐｏｒｔ２〜７にほぼ同じ電力で分配されていることを示している。

［第３の実施の形態］
図６に示した第２の実施の形態の分配移相器２００は、６出力（Ｐｏｒｔ２〜７）の分配移相器２００であった。この分配移相器２００は、図２、３に示した６個のアンテナ素子１１０−１〜１１０−６を備えるセクタアンテナ１０に適用できる。

＜アレイアンテナ１００、分配移相器２００の接続関係＞
図８は、第３の実施の形態において、セクタアンテナ１０における分配移相器２００とアレイアンテナ１００との接続関係の一例を示す図である。
ここでは、セクタアンテナ１０におけるアレイアンテナ１００は、７個のアンテナ素子１１０（アンテナ素子１１０−１〜１１０−７）を備えている。そして、分配移相器２００は、Ｐｏｒｔ１〜８を備え、Ｐｏｒｔ１を入力とし、Ｐｏｒｔ２〜８を出力とする、７出力の移相器である。
この場合、Ｐｏｒｔ５から出力される信号を移相量０とし、Ｐｏｒｔ２が移相量−３φ、Ｐｏｒｔ３が移相量−２φ、Ｐｏｒｔ４が移相量−φ、Ｐｏｒｔ６が移相量＋φ、Ｐｏｒｔ７が移相量＋２φ、Ｐｏｒｔ８が移相量＋３φとなるようにしている。すなわち、Ｐｏｒｔ２〜８の隣接するＰｏｒｔ間における位相差をφとしている。このようにすれば、位相差φによって、セクタアンテナ１０から送信される電波のビーム・チルト角θが設定される。

＜分配移相器２００＞
図９は、第３の実施の形態における分配移相器２００の構成を示す平面図である。
分配移相器２００は、第１の実施の形態、第２の実施の形態における分配移相器２００と同様に、固定導体２１１、２１２、２１３を備えている。さらに、分配移相器２００は、第１の実施の形態、第２の実施の形態における分配移相器２００と同様に、可動導体２２０、回転軸２３０、基準導体２４０を備えている。さらに、分配移相器２００は、整合回路２５０、２６０を備えている。
そして、固定導体２１１の両端部がＰｏｒｔ４、６、固定導体２１２の両端部がＰｏｒｔ３、７、固定導体２１３の両端部がＰｏｒｔ２、８である。
整合回路２５０は、一端部が、第２の実施の形態の分配移相器２００と同様に、Ｐｏｒｔ１であって、他端部が可動導体２２０の一端部（回転軸２３０側）に接続されている。
整合回路２６０は、一端部がＰｏｒｔ５であって、他端部が可動導体２２０の一端部（回転軸２３０側）に接続されている。

そして、固定導体２１１は、第１の実施の形態、第２の実施の形態における分配移相器２００と同様に、その両端にそれぞれ変成線路２１４、２１５が接続されている。
他の構成は、第１の実施の形態、第２の実施の形態で説明したのと同様であるので説明を省略する。

なお、一例として、中心波長λ_０に対して、固定導体２１１の半径Ｒ１が０．２λ_０、固定導体２１２の半径Ｒ２が０．４λ_０、固定導体２１３の半径Ｒ３が０．６λ_０に設定されている。そして、Ｐｏｒｔ５は可動導体２２０に入力されずにそのまま出力されているため、移相量は０になり、Ｐｏｒｔ２〜８のそれぞれの移相量は、図８に記載した移相量となる。
また、整合回路２６０により、Ｐｏｒｔ１から見た特性インピーダンスをインピーダンスＺ_０１となるよう調整するとともに、Ｐｏｒｔ５と、他のＰｏｒｔとの電力分配比を設定している。

第３の実施の形態における分配移相器２００においても、第１の実施の形態の分配移相器２００と同様に、点Ｏに最も近い固定導体２１１を、固定導体２１２、２１３の特性インピーダンスＺ_０１より大きい特性インピーダンスＺ_０２に設定している。これにより、固定導体２１１のパタン幅を、固定導体２１１を特性インピーダンスＺ_０１に設定した場合に比べて小さく（細く）している。また、固定導体２１１を特性インピーダンスＺ_０２とすることで、可動導体２２０の第１接触部２２０ａの幅が、固定導体２１１を特性インピーダンスＺ_０１に設定した場合に比べて狭く（細く）なる。
よって、固定導体２１１と可動導体２２０との接触部分αの円周方向（移動する方向）の長さ（幅）が、図５の場合に比べて小さく（短く）なる。このようにすることで、固定導体２１１に対する半径Ｒ１が小さくとも、Ｐｏｒｔ４、６からは、回転角に比例した位相差の信号が得られ易くなっている。
すなわち、分配移相器２００が小型化されている。

以上説明した第１の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態では、固定導体を固定導体２１１、２１２、２１３の３個としたが、３個以上の固定導体を備えていてもよい。この場合においても、点Ｏに近い固定導体について、他の固定導体より大きい（高い）特性インピーダンスとすればよい。
なお、特性インピーダンスを高くする固定導体の数は、１個でなく、複数であってもよい。
また、第１の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態では基準導体２４０は１個としたが、基準導体を２個とし、固定導体２１１、２１２、２１３を挟み込むトリプレート構造としてもよいし、固定導体２１１、２１２、２１３と同一平面上に、基準電位に設定される導体を配置して、コプレーナ構造としてもよい。

１…基地局アンテナ、２…セル、３、３−１〜３−３…セクタ、４…送受信部、１０、１０−１〜１０−３…セクタアンテナ、１１…メインローブ、２０…鉄塔、１００…アレイアンテナ、１１０、１１０−１〜１１０−６…アンテナ素子、２００…分配移相器、２１１、２１２、２１３…固定導体、２１４、２１５…変成線路、２２０…可動導体、２３０…回転軸、２４０…基準導体、２５０、２６０…整合回路、５００…レドーム、θ…ビーム・チルト角、λ_０…中心波長、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…半径、Ｚ_０１、Ｚ_０２…特性インピーダンス、ｆ_０…中心周波数

Claims (5)

1. 予め定められた一点を中心とする複数の円環を仮定したとき、それぞれが、当該複数の円環におけるいずれかの円環の一部を構成する円弧状を有し、それぞれの両端部がそれぞれ入出力端子に接続される複数の第１の導体と、
   前記複数の第１の導体と交差するように設けられるとともに、一端部が前記中心に配置され、他端部が当該中心の周りに回転でき、当該一端部が入出力端子に接続される第２の導体と、を備え、
   前記複数の第１の導体のうち、少なくとも一つの第１の導体の特性インピーダンスが他の第１の導体の特性インピーダンスよりも高い
   ことを特徴とする分配移相器。
2. 前記複数の第１の導体において、特性インピーダンスが他の第１の導体よりも高い第１の導体の両端部にそれぞれ整合回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分配移相器。
3. 前記第２の導体の前記一端部に、他の入出力端子をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の分配移相器。
4. 前記第２の導体の前記一端部と当該一端部に接続される入出力端子との間に、整合回路をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分配移相器。
5. 前記複数の第１の導体の個数は、３であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分配移相器。

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