JP5888204B2 - 分配移相器及びアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、分配移相器およびアンテナ装置に関する。

分配移相器は、入力された高周波信号を分配するとともに、分配された高周波信号の位相を互いに異ならせる機能を有し、例えば、フェイズドアレイアンテナ（ＰＡアンテナ）のビームチルト角を調整するために用いられる。

本発明と関連する分配移相器が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている分配移相器（特許文献１中では“可変移相器”と呼ばれている。）は、誘電体基板上に形成された２本のマイクロストリップ線路と、これらマイクロストリップ線路に跨る可動カプラとしてのハイブリッド回路とを有する。

２本のマイクロストリップ線路は互いに平行に配置されており、一方のマイクロストリップ線路（以下“入力側マイクロストリップ線路”と呼ぶ。）の一端は入力ポートとされ、他端はアイソレーションポートとされている。また、他方のマイクロストリップ線路（以下“出力側マイクロストリップ線路”と呼ぶ。）の両端は、それぞれ出力ポートとされている。入力ポートに入力された高周波信号は、入力側マイクロストリップ線路およびハイブリッド回路を経由して出力側マイクロストリップ線路に伝わり、それぞれの出力ポートから出力される。すなわち、高周波信号は二分配され、２つの出力ポートからそれぞれ出力される。

さらに、ハイブリッド回路は、入力側マイクロストリップ線路および出力側ストリップ線路と電磁的に結合した状態でこれら線路の上をスライド可能に構成されている。ハイブリッド回路をマイクロストリップ線路の長手方向一方へスライドさせると、入力ポートから一方の出力ポートに至る線路長は増加する一方で、入力ポートから他方の出力ポートに至る線路長は変化しない。すなわち、ハイブリッド回路をマイクロストリップ線路の長手方向一方へスライドさせることにより、一方の出力ポートから出力される高周波信号の位相を維持したまま他方の出力ポートから出力される高周波信号の位相を変化させることができ、これにより、それぞれの出力ポートから出力される高周波信号に位相差を与えることができる。

特開２００５−６４９１５号公報

特許文献１に記載されている分配移相器では、ハイブリッド回路のスライド量を増加させることによって、高周波信号間に与えられる位相差を大きくすることができる。しかし、ハイブリッド回路のスライド量を増加させると、分配移相器が大型化してしまう。

本発明の目的は、分配移相器の大型化を回避しつつ、分配された高周波信号間に大きな位相差を与えることである。

本発明の分配移相器は、高周波信号を分配するとともに、分配された高周波信号に位相差を与える分配移相器であって、一列に配置された第一導線および第二導線と、前記第一導線および前記第二導線と平行に配置された第三導線と、前記第一導線と前記第二導線とに跨る第一の可動導体と、前記第二導線と前記第三導線とに跨る第二の可動導体とを有し、前記第一の可動導体は、前記第一導線および前記第二導線のそれぞれと容量結合可能であり、かつ、前記第一導線および前記第二導線の長手方向に往復移動可能であり、前記第二の可動導体は、前記第二導線および前記第三導線のそれぞれと容量結合可能であり、かつ、前記第二導線および前記第三導線の長手方向に往復移動可能である。

本発明の一態様では、前記第一導線の一端部に接続される入力端子と、前記第三導線の両端部にそれぞれ接続される２つの出力端子とが設けられ、前記第二の可動導体が移動すると、前記入力端子から２つの前記出力端子の一方に至る線路の長さが前記第二の可動導体の移動距離の２倍増減し、前記入力端子から２つの前記出力端子の他方に至る線路の長さは変化しない。

本発明の他の態様では、前記第二の可動導体の最大移動距離は、前記第一の可動導体の最大移動距離の２倍以上である。

本発明の他の態様では、前記第二の可動導体は、前記第一の可動導体に連動して移動するとともに、前記第一の可動導体とは独立して単独でも移動可能である。

本発明の他の態様では、前記第二の可動導体は、前記第一の可動導体の移動に伴って移動する前記第二導線に押されて前記第一の可動導体の移動方向と同方向に移動する。

本発明の他の態様では、前記第二導線と、前記第一の可動導体または前記第二の可動導体のいずれか一方とが固定されている。

本発明の他の態様では、前記第一の可動導体には、前記第一導線の出力側端部が挿入された挿入孔と、前記第二導線の入力側端部が挿入された挿入孔とが設けられ、前記第二の可動導体には、前記第二導線の出力側端部が挿入された挿入孔と、前記第三導線が貫通する貫通孔とが設けられている。

本発明の他の態様では、前記第一の可動導体には、第一の特性インピーダンスおよび第一の長さを有する２つの第一変成部がそれぞれ設けられ、２つの前記第一変成部の間には、第二の特性インピーダンスおよび第二の長さを有する第二変成部が設けられている。

本発明の他の態様では、前記第二の可動導体は、前記第二導線と前記第三導線との間に、前記高周波信号の波長の１／４倍以上の長さを有する線路を形成する。

本発明の他の態様では、前記第一導線、前記第二導線および前記第三導線がトリプレート線路である。

本発明のアンテナ装置は、上記分配移相器のいずれかと、その分配移相器に接続された複数のアンテナ素子とを有する。

本発明によれば、小型でありながら分配された高周波信号間に大きな位相差を与えることができる分配移相器およびアンテナ装置が実現される。

第一の実施形態に係る分配移相器の平面図である。 （ａ）は図１に示されるＡ−Ａ線に沿った拡大断面図であり、（ｂ）は図１に示されるＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。 図１に示されるＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 図１に示される第一の可動導体および第二の可動導体の移動前後における線路長の変化を示す説明図である。 第一の実施形態に係る分配移相器の平面図である。 図１に示される第一の可動導体がインピーダンス変成器として機能することを示す説明図である。 図１に示される第一の可動導体に関するスミスチャートを示す図である。 図５に示される第一の可動導体がインピーダンス変成器として機能することを示す説明図である。 図５に示される第一の可動導体に関するスミスチャートを示す図である。 図８に示される数式の導出過程を示す説明図である。 図１に示される第二の可動導体の変形例を示す拡大断面図である。

（第一の実施形態）
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示される分配移相器１Ａは、第一導線１０、第二導線２０および第三導線３０と、これら導線１０,２０,３０に跨って設けられた２つの可動導体４０,５０とを有する。具体的には、第一導線１０と第二導線２０とに跨って設けられた第一の可動導体４０と、第二導線２０と第三導線３０とに跨って設けられた第二の可動導体５０とを有する。

第一導線１０に入力された高周波信号は、第一の可動導体４０を介して第二導線２０に伝わる。第二導線２０に伝った高周波信号は、第二の可動導体５０を介して第三導線３０に伝わり、第三導線３０の両端からそれぞれ出力される。そこで、以下の説明では、第一導線１０を“入力導線１０”、第二導線２０を“中間導線２０”、第三導線３０を“出力導線３０”と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。

入力導線１０、中間導線２０および出力導線３０は、一対のグランド層と、これらグランド層の間に挟まれた信号層とを少なくとも有するトリプレート線路である。入力導線１０と中間導線２０は間隔を置いて一列に配置されている。換言すれば、入力導線１０と中間導線２０は同一直線上に配置されている。一方、出力導線３０は、入力導線１０および中間導線２０に隣接し、これら導線１０,２０に対して平行に配置されている。本実施形態では、入力導線１０および中間導線２０と出力導線３０とは、入力される高周波信号の波長（λ）の１／４倍（＝λ／４）未満の間隔で平行に並んでいる。本明細書では、図１に示されるように、導線１０,２０,３０の線方向（長手方向）を“Ｘ方向”と定義し、Ｘ方向と直交する方向を“Ｙ方向”と定義する。また、図１の紙面下方から上方へ向かう方向を“＋Ｘ方向”、紙面上方から下方へ向かう方向を“−Ｘ方向”と定義する。さらに、図１の紙面左側から右側へ向かう方向を“＋Ｙ方向”、紙面右側から左側へ向かう方向を“−Ｙ方向”と定義する。もっとも、かかる定義は説明の便宜上の定義に過ぎない。

入力導線１０の−Ｘ方向の端部（入力側端部１０ａ）は入力端子６０に接続されている。入力導線１０の＋Ｘ方向の端部（出力側端部１０ｂ）と第一の可動導体４０の−Ｘ方向の端部は、互いに重なり合って結合部を構成している。中間導線２０の−Ｘ方向の端部（入力側端部２０ａ）と第一の可動導体４０の＋Ｘ方向の端部は、互いに重なり合って結合部を構成している。また、中間導線の＋Ｘ方向の端部（出力側端部２０ｂ）と第二の可動導体５０の一部は、互いに重なり合って結合部を構成している。さらに、出力導線３０のＸ方向中間部３０ａと第二の可動導体５０の他の一部は、互いに重なり合って結合部を構成している。また、出力導線３０のＸ方向両端部３０ｂは出力端子６１,６２にそれぞれ接続されている。なお、出力導線３０の「Ｘ方向中間部」との用語は、Ｘ方向における中心のみを意味する限定的な用語ではなく、Ｘ方向両端部よりも内側の任意の部分を意味する用語である。このことは、出力導線３０のＸ方向中間部３０ａに結合された高周波信号が出力導線３０のＸ方向両端部３０ｂに接続されている出力端子６１,６２からそれぞれ出力されることからも明らかである。

第一の可動導体４０および第二の可動導体５０は、導電材料からなるブロックであり、それぞれ図１に示される平面形状を有する。

第一の可動導体４０は、入力導線１０の出力側端部１０ｂと重なり合う入力部４１と、中間導線２０の入力側端部２０ａと重なり合う出力部４２と、入力部４１と出力部４２とを繋ぐ接続部４３とから構成されている。ここで、入力導線１０および出力導線３０は不図示の基板上に固定的に設けられているのに対し、中間導線２０および第一の可動導体４０は移動可能に設けられている。具体的には、第一の可動導体４０は、不図示のガイド機構にガイドされて、入力導線１０および中間導線２０との重なり合いを維持したままＸ方向に往復移動可能（スライド可能）であり、第一の可動導体４０の移動に伴って中間導線２０も同方向に往復移動する。第一の可動導体４０および中間導線２０の移動については後に詳述する。

図１および図２に示されるように、第一の可動導体４０はＸ方向に沿って一様な太さで細長く形成されており、その外形断面は矩形である。図２（ａ）に示されるように、入力部４１には、その端面において開口し、かつ、＋Ｘ方向に延びる断面円形の挿入孔４１ａが形成されており、この挿入孔４１ａに入力導線１０の出力側端部１０ｂが挿入されている。図２（ｂ）に示されるように、第一の可動導体４０の出力部４２には、その端面において開口し、かつ、−Ｘ方向に延びる断面円形の挿入孔４２ａが形成されており、この挿入孔４２ａに中間導線２０の入力側端部２０ａが挿入されている。換言すれば、第一の可動導体４０のうち、挿入孔４１ａが形成されている部分が入力部４１であり、挿入孔４２ａが形成されている部分が出力部４２であり、入力部４１および出力部４２以外の部分が接続部４３である。

図２（ａ）に示されるように、挿入孔４１ａの内周面と入力導線１０の出力側端部１０ｂの外周面とは、容量結合可能となるように互いに重なり合っている。また、図２（ｂ）に示されるように、挿入孔４２ａの内周面と中間導線２０の入力側端部２０ａの外周面とは、容量結合可能となるように互いに重なり合っている。具体的には、挿入孔４１ａの内周面と入力導線１０の出力側端部１０ｂの外周面とは誘電体としてのフッ素樹脂膜４４ａを介して重なり合っており、挿入孔４２ａの内周面と中間導線２０の入力側端部２０ａの外周面とは誘電体としてのフッ素樹脂膜４４ｂを介して重なり合っている。これらフッ素樹脂膜４４ａ,４４ｂは、挿入孔４１ａ,４２ａの内周面に形成されていてもよく、入力導線１０や中間導線２０の外周面に形成されていてもよい。いずれにしても、フッ素樹脂膜４４ａは、挿入孔４１ａの内周面と入力導線１０の外周面との間の摩擦抵抗を低減させ、フッ素樹脂膜４４ｂは、挿入孔４２ａの内周面と中間導線２０の外周面との摩擦抵抗を低減させ、総じて第一の可動導体４０のスムーズな移動を実現する役割も果たす。

挿入孔４１ａ,４２ａは有底であり、その全長（深さ）は３５．０ｍｍである。挿入孔４２ａに挿入されている中間導線２０の入力側端部２０ａは、挿入孔４２ａの最底部まで挿入されている。換言すれば、入力側端部２０ａの端面は挿入孔４２ａの底面に突き当たっている。ここで、挿入孔４２ａの内周面と、この挿入孔４２ａに挿入されている中間導線２０の入力側端部２０ａの外周面とは固定されている。一方、挿入孔４１ａの内周面と、この挿入孔４１ａに挿入されている入力導線１０の出力側端部１０ｂの外周面とは固定されておらず、互いに摺動可能である。すなわち、第一の可動導体４０は、入力導線１０および中間導線２０との重なり合いを維持した状態でＸ方向に最大３５．０ｍｍ往復移動可能である。もっとも、挿入孔４１ａ,４２ａの全長（深さ）に関する上記数値は一例であり、挿入孔４１ａ,４２ａの全長は任意に延長または短縮することができる。上記のとおり、第一の可動導体４０のうち、挿入孔４１ａが形成されている部分が入力部４１であり、挿入孔４２ａが形成されている部分が出力部４２であり、これら以外の部分が接続部４３である。よって、挿入孔４１ａ,４２ａの全長が延長または短縮された場合、これに応じて入力部４１、接続部４３、出力部４２の全長もそれぞれ変化する。また、第一の可動導体４０の最大移動距離も変化する。

第二の可動導体５０は、中間導線２０の出力側端部２０ｂと重なり合う入力部５１と、出力導線３０のＸ方向中間部３０ａと重なり合う出力部５２と、入力部５１と出力部５２とを繋ぐ接続部５３とから構成されている。ここで、出力導線３０は不図示の基板上に固定的に設けられているのに対し、中間導線２０および第二の可動導体５０は移動可能に設けられている。具体的には、第二の可動導体５０は、不図示のガイド機構にガイドされて、中間導線２０および出力導線３０との重なり合いを維持したままＸ方向に往復移動可能（スライド可能）である。ここで、第一の可動導体４０の移動に伴って中間導線２０が往復移動することは既述の通りである。第二の可動導体５０は、第一の可動導体４０の移動に伴って＋Ｘ方向に移動する中間導線２０に押されて同方向に同距離だけ移動する。すなわち、第二の可動導体５０は、第一の可動導体４０に連動して移動する。もっとも、第二の可動導体５０は、第一の可動導体４０から独立して単独でもＸ方向に往復移動可能である。第二の可動導体５０の移動については後に詳述する。

図１および図３に示されるように、第二の可動導体５０の入力部５１はＸ方向に沿って細長く形成されており、その外形断面は矩形である。入力部５１には、その端面において開口し、かつ、＋Ｘ方向に延びる断面円形の挿入孔５１ａが形成されており、この挿入孔５１ａに中間導線２０の出力側端部２０ｂが挿入されている。また、第二の可動導体５０の出力部５２はＸ方向に沿って細長く形成されており、その外形断面は矩形である。換言すれば、出力部５２は入力部５１と平行であり、かつ、入力部５１と略同一の断面形状を有する。出力部５２には、その両端面において開口し、かつ、Ｘ方向に延びる断面円形の貫通孔５２ａが形成されており、この貫通孔５２ａに出力導線３０が挿通されている。すなわち、出力導線３０は出力部５２を貫いている。換言すれば、第二の可動導体５０のうち、挿入孔５１ａが形成されている部分が入力部５１であり、貫通孔５２ａが形成されている部分が出力部５２であり、入力部５１および出力部５２以外の部分が接続部５３である。

図３に示されるように、挿入孔５１ａの内周面と中間導線２０の出力側端部２０ｂの外周面とは、容量結合可能となるように互いに重なり合っている。また、貫通孔５２ａの内周面と出力導線３０のＸ方向中間部３０ａの外周面とは、容量結合可能となるように互いに重なり合っている。具体的には、挿入孔５１ａの内周面と中間導線２０の出力側端部２０ｂの外周面とは誘電体としてのフッ素樹脂膜５４ａを介して重なり合っており、貫通孔５２ａの内周面と出力導線３０のＸ方向中間部３０ａの外周面とは誘電体としてのフッ素樹脂膜５４ｂを介して重なり合っている。これらフッ素樹脂膜５４ａ,５４ｂは、挿入孔５１ａや貫通孔５２ａの内周面に形成されていてもよく、中間導線２０や出力導線３０の外周面に形成されていてもよい。いずれにしても、フッ素樹脂膜５４ａは、挿入孔５１ａの内周面と中間導線２０の外周面との間の摩擦抵抗を低減させ、フッ素樹脂膜５４ｂは、貫通孔５２ａの内周面と出力導線３０の外周面との摩擦抵抗を低減させ、総じて第二の可動導体５０のスムーズな移動を実現する役割も果たす。

挿入孔５１ａは有底であり、その全長（深さ）は３５．０ｍｍである。挿入孔５１ａの内周面と、この挿入孔５１ａに挿入されている中間導線２０の出力側端部２０ｂの外周面とは固定されておらず、互いに摺動可能である。また、貫通孔５２ａの内周面と、この貫通孔５２ａを貫通している出力導線３０のＸ方向中間部３０ａの外周面とは固定されておらず、互いに摺動可能である。すなわち、第二の可動導体５０は、中間導線２０および出力導線３０との重なり合いを維持した状態でＸ方向に単独で最大３５．０ｍｍ往復移動可能である。ここで、第一の可動導体４０の移動に伴って中間導線２０が移動すると、中間導線２０に押されて第二の可動導体５０が移動することは既述の通りである。中間導線２０に押されて第二の可動導体５０が移動する際には、中間導線２０と第二の可動導体５０の相対的位置関係は変化しない。よって、中間導線２０の出力側端部２０ｂと第二の可動導体５０の入力部５１との重複部分の長さは変化しない。したがって、第二の可動導体５０は、第一の可動導体４０と一緒にＸ方向に最大３５.０ｍｍ往復移動可能であり、かつ、単独でもＸ方向に最大３５.０ｍｍ往復移動可能である。すなわち、第二の可動導体５０は、中間導線２０および出力導線３０との重なり合いを維持した状態でＸ方向に最大７０．０ｍｍ往復移動可能である。換言すれば、第二の可動導体５０のＸ方向における最大移動距離は、第一の可動導体４０の同方向における最大移動距離の２倍である。

もっとも、挿入孔５１ａの全長（深さ）に関する上記数値は一例であり、挿入孔５１ａの全長は任意に延長または短縮することができる。上記のとおり、第二の可動導体５０のうち、挿入孔５１ａが形成されている部分が入力部５１であり、貫通孔５２ａが形成されている部分が出力部５２であり、これら以外の部分が接続部５３である。よって、挿入孔５１ａの全長が延長または短縮された場合、これに応じて入力部５１および接続部５３の全長もそれぞれ変化する。また、第二の可動導体５０の最大移動距離も変化する。

図１に示されるように、第二の可動導体５０の接続部５３は、入力部５１の端部と出力部５２の端部との間に延びて入力部５１と出力部５２とを繋いでいる。具体的には、接続部５３は、入力部５１の端部から＋Ｘ方向に延在した後に＋Ｙ方向に延在して出力部５２の端部に繋がっている。接続部５３は、インピーダンスの整合を図るために、入力部５１および出力部５２に対して拡幅されている。

上記のような構成を有する分配移相器１Ａでは、図１に示される入力端子６０に入力された高周波信号は、入力導線１０の入力側端部１０ａから出力側端部１０ｂに伝わる。入力導線１０の出力側端部１０ｂに伝わった高周波信号は、フッ素樹脂膜４４ａ（図２（ａ））を介して第一の可動導体４０の入力部４１に伝わり、接続部４３を経由して出力部４２に伝わる。第一の可動導体４０の出力部４２に伝った高周波信号は、フッ素樹脂膜４４ｂ（図２（ｂ））を介して中間導線２０の入力側端部２０ａに伝わり、出力側端部２０ｂに至る。中間導線２０の出力側端部２０ｂに伝わった高周波信号は、フッ素樹脂膜５４ａ（図３）を介して第二の可動導体５０の入力部５１に伝わり、接続部５３を経由して出力部５２に伝わる。第二の可動導体５０の出力部５２に伝わった高周波信号は、出力部５２において分岐し、一部は＋Ｘ方向へ伝わり、残りの一部は−Ｘ方向へ伝わる。＋Ｘ方向へ分岐した高周波信号は、フッ素樹脂膜５４ｂ（図３）を介して出力導線３０に伝わり、出力端子６１から出力される。一方、−Ｘ方向へ分岐した高周波信号は、フッ素樹脂膜５４ｂ(図)３を介して出力導線３０に伝わり、出力端子６２から出力される。すなわち、入力端子６０に入力された高周波信号は二分配されて出力端子６１,６２からそれぞれ出力される。

以下の説明では、第二の可動導体５０の出力部５２の両端部のうち、出力端子６１に近接している端部を“第一出力部５２ｃ”、出力端子６２に近接している端部を“第二出力部５２ｄ”と呼んで区別する場合がある。

図４（ａ）に示される第一の可動導体４０を同図（ｂ）に示されるように、＋Ｘ方向へＤ１[ｍｍ]移動させると（スライドさせると）、これに連動して第二の可動導体５０も同方向にＤ１[ｍｍ]移動する。すると、第一の可動導体４０の入力部４１は入力端子６０からＤ１[ｍｍ]遠ざかる。また、第二の可動導体５０の第一出力部５２ｃは出力端子６１にＤ１[ｍｍ]近づき、第二出力部５２ｄは出力端子６２からＤ１[ｍｍ]遠ざかる。すなわち、入力端子６０から出力端子６２までの距離（線路長）が２×Ｄ１[ｍｍ]増加する一方、入力端子６０から出力端子６１までの距離（線路長）は変化しない。

さらに、図４（ｂ）に示される第二の可動導体５０を同図（ｃ）に示されるように、＋Ｘ方向へＤ２[ｍｍ]移動させると（スライドさせると）、第二の可動導体５０の入力部５１は、第一の可動導体４０の出力部４２からＤ２[ｍｍ]遠ざかる。また、第二の可動導体５０の第一出力部５２ｃは出力端子６１にＤ２[ｍｍ]近づき、第二出力部５２ｄは出力端子６２からＤ２[ｍｍ]遠ざかる。すなわち、入力端子６０から出力端子６２までの距離（線路長）が２×Ｄ２[ｍｍ]増加する一方、入力端子６０から出力端子６１までの距離（線路長）は変化しない。

上記のように、第二の可動導体５０が第一の可動導体４０に連動して±Ｘ方向に移動すると、入力端子６０から出力端子６２に至る線路の長さは、第一の可動導体４０の移動距離（＝第二の可動導体５０の移動距離）の２倍増減するのに対し、入力端子６０から出力端子６１に至る線路の長さは変化しない。さらに、第二の可動導体のみが±Ｘ方向に移動した場合にも、入力端子６０から出力端子６２に至る線路の長さは、第二の可動導体５０の移動距離の２倍増減するのに対し、入力端子６０から出力端子６１に至る線路の長さは変化しない。

よって、第一の可動導体４０を±Ｘ方向にＤ１[ｍｍ]移動させ、かつ、第二の可動導体５０を同方向にＤ２[ｍｍ]移動させると、入力端子６０から出力端子６２に至る線路の長さは２×（Ｄ１＋Ｄ２）[ｍｍ]増減する一方、入力端子６０から出力端子６１に至る線路の長さは変化しない。

ここで、第二の可動導体５０のみの移動によって入力端子６０から出力端子６２に至る線路の長さを２×（Ｄ１＋Ｄ２）[ｍｍ]増減させるためには、第二の可動導体５０が中間導線２０との重なり合いを維持した状態で（Ｄ１＋Ｄ２）[ｍｍ]移動できなくてはならない。さらに、中間導線２０との重なり合いを維持した状態での第二の可動導体５０の最大移動距離が挿入孔５１ａ（図３）の全長（深さ）に依存することはこれまでの説明から明らかである。すなわち、第二の可動導体５０のみの移動によって入力端子６０から出力端子６２に至る線路の長さを２×（Ｄ１＋Ｄ２）[ｍｍ]増減させるためには、挿入孔５１ａの全長を延ばす必要がある。しかし、挿入孔５１ａの全長を延ばすと、第二の可動導体５０が大型化してしまい、ひいては分配移相器１Ａが大型化してしまう。この点、第二の可動導体５０に加えて第一の可動導体４０を有する本実施形態の分配移相器１Ａによれば、第二の可動導体５０の挿入孔５１ａの全長を可及的に短くしつつ、入力端子６０から出力端子６２に至る線路長の可変量を可及的に大きくすることができる。

以上のように、本実施形態の分配移相器１Ａによれば、入力導線１０、中間導線２０および出力導線３０の物理長を変化させることなく、入力端子６０から出力端子６１に至る線路長と入力端子６０から出力端子６２に至る線路長とを異ならせることができる。よって、出力端子６２から出力される高周波信号の位相は、入力された高周波信号の位相に対して変化するが、出力端子６１から出力される高周波信号の位相は変化しない。かくして、本実施形態の分配移相器１Ａでは、第一の可動導体４０および第二の可動導体５０の少なくとも一方を移動させることにより、分配された高周波信号に所望に位相差を与えることができる。

また、第二の可動導体５０に加えて第一の可動導体４０を有する本実施形態の分配移相器１Ａによれば、第二の可動導体５０の挿入孔５１ａの全長を可及的に短くしつつ、入力端子６０から出力端子６２に至る線路長の可変量を可及的に大きくすることができる。かくして、本実施形態の分配移相器１Ａは、小型でありながら、分配された高周波信号に大きな位相差を与えることができる。

さらに、本実施形態の分配移相器１Ａでは、第二の可動導体５０の入力部５１および接続部５３は、入力される高周波信号の波長（λ）の１／４倍以上の長さを有する。すなわち、入力部５１は、高周波信号に対して、その波長の１／４倍以上の長さを有する第一の線路を形成する。また、接続部５３は、高周波信号に対して、その波長の１／４倍以上の長さを有し、かつ、上記第一の線路に直列に接続された第二の線路を形成する。換言すれば、第二の可動導体５０は多段のインピーダンス変成器（トランス）として機能する。具体的には、第二の可動導体５０の入力部５１は一段目のλ／４変成器として機能し、接続部５３は二段目のλ／４変成器として機能する。このように、本実施形態の分配移相器１Ａでは、入力導線１０および中間導線２０と出力導線３０との間に高周波信号の波長の１／４倍以上（本実施形態では１／２倍）の長さを持った線路が挿入されているに等しい。よって、入力導線１０および中間導線２０と出力導線３０との間隔を高周波信号の波長の１／４倍未満として小型化を図りつつ、広帯域でインピーダンスの整合を図ることができる。

（第二の実施形態）
以下、本発明の実施形態の他例について図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態に係る分配移相器１Ｂの全体構成が図５に示されている。図５に示される分配移相器１Ｂは、図１に示される分配移相器１Ａと同一の基本構成を有する。そこで、図１に示される分配移相器１Ａと同一の構成については同一の符号を使用し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る分配移相器１Ｂを構成する第一の可動導体７０の長手方向途中には、所定の特性インピーダンスおよび所定の長さを有する調整部７１が設けられている。具体的には、図１に示される第一の可動導体４０は長手方向に沿って一様な太さ（幅）を有するのに対し、図５に示される第一の可動導体７０の長手方向途中は他の部分よりも太く形成されている（幅広に形成されている。）。

第一の実施形態に係る分配移相器１Ａと本実施形態に係る分配移相器１Ｂとは、入力導線１０の端部が第一の可動導体４０,７０の一端に挿入され、中間導線２０の端部が第一の可動導体４０,７０の他端に挿入されている点において共通している。かかる構造の場合、必然的に、第一の可動導体４０,７０が入力導線１０および中間導線２０よりも太くなるので（幅が広くなるので、）、第一の可動導体４０,７０の特性インピーダンスが入力導線１０および中間導線２０の特性インピーダンスよりも低くなり、入出力インピーダンスの不整合が生じる。

そこで、第一の実施形態に係る分配移相器１Ａでは、第一の可動導体４０をインピーダンス変成器として機能させて入出力インピーダンスの整合を図っている。図６に示されるように、第一の可動導体４０は、第一の特性インピーダンス（Ｚ１）、第一の長さ（Ｌ１）を有する変成部を二段有する多段インピーダンス変成器（トランス）として機能するように構成されている。具体的には、図６に示される特性インピーダンス（Ｚ１）および長さ（Ｌ１）が同図に示される数式に従って設定されている。なお、第一の可動導体４０は長手方向に沿って一様な太さ（幅）を有するので、図６に示される長さ（Ｌ２）は零となる。

上記のようにして第一の可動導体４０における特性インピーダンス（Ｚ１）および長さ（Ｌ１）が設定される場合、図６および図７に示されるように、一つの共振周波数が得られる。換言すれば、ＶＳＷＲに関する最適周波数は一つになる。図６および図７では、最適周波数が（ｆ１）として示され、最適周波数から外れる周波数の一つが（ｆ２）として示されている。

例えば、上記周波数（ｆ１）が２[ＧＨｚ]、入力インピーダンス（Ｚｉｎ）および出力インピーダンス（Ｚｏｕｔ）が７５[Ω]であり、その間のインピーダンス（Ｚ２）を５０[Ω]とすることを前提とした場合、図６に示される数式に従って、特性インピーダンス（Ｚ１）は６１．２[Ω]に設定され、長さ（Ｌ１）は３７．５[ｍｍ]に設定される。

以上のように、第一の可動導体４０の両端には、第一の特性インピーダンス（Ｚ１）および第一の長さ（Ｌ１）を有する変成部（第一変成部）がそれぞれ設けられている。

これに対し、本実施形態における第一の可動導体７０では、長手方向途中に、所定の特性インピーダンスおよび所定の長さを有する調整部７１が設けられている。すなわち、本実施形態における第一の可動導体７０は、図８に示されるように、特性インピーダンス（Ｚ１）、長さ（Ｌ１）の変成部を二段有し、それら変成部の間に特性インピーダンス（Ｚ２）、長さ（Ｌ２）の変成部をさらに有する多段インピーダンス変成器（トランス）として機能するように構成されている。具体的には、図８に示される長さ（Ｌ１,Ｌ２）および特性インピーダンス（Ｚ１,Ｚ２）が同図に示される数式に従って設定されている。なお、図８に示されるＬ２に関する数式は、図１０に示されるようにして導出されたものである。

上記ようにして第一の可動導体７０における特性インピーダンス（Ｚ１,Ｚ２）および長さ（Ｌ１,Ｌ２）が設定される場合、図８および図９に示されるように、２つの共振周波数が得られる。換言すれば、ＶＳＷＲに関する最適周波数は２つになる。図８および図９では、２つの最適周波数（共振周波数）が（ｆ１）および（ｆ２）として示されている。

例えば、上記周波数（ｆ１）が２[ＧＨｚ]、上記周波数（ｆ２）が２．４[ＧＨｚ]、入力インピーダンス（Ｚｉｎ）および出力インピーダンス（Ｚｏｕｔ）が７５[Ω]であり、その間のインピーダンス（Ｚ２）を５０[Ω]とすることを前提とした場合、特性インピーダンス（Ｚ１）は６１．２[Ω]に設定され、長さ（Ｌ１）は３７．５[ｍｍ]に設定される。また、特性インピーダンス（Ｚ２）は５０．０[Ω]に設定され、長さ（Ｌ２）は２５．０[ｍｍ]に設定される。

すなわち、第一の可動導体７０の両端には、第一の特性インピーダンス（Ｚ１）および第一の長さ（Ｌ１）を有する第一変成部がそれぞれ設けられ、２つの第一変成部の間には、第二の特性インピーダンス（Ｚ２）および第二の長さ（Ｌ２）を有する第二変成部が設けられている。

以上のように、本実施形態の分配移相器１Ｂでは、共振周波数が２つ得られる。よって、本実施形態に係る分配移相器１Ｂによれば、第一の実施形態に係る分配移相器１Ａに比べて、より広い帯域において所望のＶＳＷＲ特性が得られる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。図１１（ａ）〜（ｃ）に、第二の可動導体５０の変形例のいくつかを示す。なお、既に説明した構成と同一または実質的に同一の構成については図１１中に同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１１（ａ）に示される可動導体５０では、中間導線２０および出力導線３０の断面形状に応じて、挿入孔５１ａおよび貫通孔５２ａが矩形の断面を有する。

図１１（ｂ）に示される可動導体５０は、板状の第一部材５０ａおよび第二部材５０ｂから構成されている。第一部材５０ａおよび第二部材５０ｂは、中間導線２０および出力導線３０を挟んで互いに対向している。第一部材５０ａおよび第二部材５０ｂには凹部５５が２つずつ設けられており、対応する凹部５５が突き合わされることにより、相手部材との間に挿入孔５１ａおよび貫通孔５２ａが形成されている。

図１１（ｃ）に示される可動導体５０は、第一基板５０ｃおよび第二基板５０ｄから構成されている。第一基板５０ｃおよび第二基板５０ｄは、中間導線２０および出力導線３０を挟んで互いに対向している。第一基板５０ｃおよび第二基板５０ｄと中間導線２０および出力導線３０との間には誘電体としてのフッ素樹脂膜５４ａ,５４ｂがそれぞれ介在している。

図１１には、第二の可動導体５０の変形例のみを示したが、第一の可動導体４０も同様に変形させることができる。

第一の実施形態では、第二の可動導体５０を第一の可動導体４０に連動して移動させるために、中間導線２０が第一の可動導体４０に固定されていた。しかし、中間導線２０が第二の可動導体５０に固定されていても、第二の可動導体５０を第一の可動導体４０に連動して移動させることができる。また、中間導線２０が第一の可動導体４０および第二の可動導体５０のいずれにも固定されていなくても、第一の可動導体４０および第二の可動導体５０を上記のように移動させることは可能であり、これにより線路長を上記のように変化させることが可能である。いずれにしても、第一の可動導体４０および第二の可動導体５０を上記のように移動させるための駆動機構は、２つの可動導体４０,５０に共通した単一の駆動機構であってもよく、それぞれの可動導体４０,５０に対応した２つ以上の独立した駆動機構であってもよい。

１Ａ,１Ｂ 分配移相器
１０ 第一導線（入力導線）
２０ 第二導線（中間導線）
３０ 第三導線（出力導線）
４０,７０ 第一の可動導体
４１,５１ 入力部
４２,５２ 出力部
４３,５３ 接続部
５０ 第二の可動導体
６０ 入力端子
６１,６２ 出力端子
４１ａ,４２ａ,５１ａ 挿入孔
５２ａ 貫通孔

Claims (9)

1. 高周波信号を分配するとともに、分配された高周波信号に位相差を与える分配移相器であって、
   一列に配置された第一導線および第二導線と、
   前記第一導線および前記第二導線と平行に配置された第三導線と、
   前記第一導線と前記第二導線とに跨る第一の可動導体と、
   前記第二導線と前記第三導線とに跨る第二の可動導体と、を有し、
   前記第一の可動導体は、前記第一導線および前記第二導線のそれぞれと容量結合可能であり、かつ、前記第一導線および前記第二導線の長手方向に往復移動可能であり、
   前記第二の可動導体は、前記第二導線および前記第三導線のそれぞれと容量結合可能であり、かつ、前記第二導線および前記第三導線の長手方向に往復移動可能であり、
   前記第二の可動導体は前記第一の可動導体とは独立して単独で移動可能であり、かつ、前記第二の可動導体は、前記第一の可動導体の前記第二導線側に向かう方向の移動に伴って移動する前記第二導線に押されて前記第一の可動導体の移動方向と同方向に移動することを特徴とする分配移相器。
2. 請求項１に記載の分配移相器において、
   前記第一導線の一端部に接続される入力端子と、
   前記第三導線の両端部にそれぞれ接続される２つの出力端子と、を有し、
   前記第二の可動導体が移動すると、前記入力端子から２つの前記出力端子の一方に至る線路の長さが前記第二の可動導体の移動距離の２倍増減し、前記入力端子から２つの前記出力端子の他方に至る線路の長さは変化しないことを特徴とする分配移相器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の分配移相器において、
   前記第二の可動導体の最大移動距離は、前記第一の可動導体の最大移動距離の２倍以上であることを特徴とする分配移相器。
4. 請求項１に記載の分配移相器において、
   前記第二導線と、前記第一の可動導体または前記第二の可動導体のいずれか一方とが固定されていることを特徴とする分配移相器。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の分配移相器において、
   前記第一の可動導体には、前記第一導線の出力側端部が挿入された挿入孔と、前記第二導線の入力側端部が挿入された挿入孔とが設けられ、
   前記第二の可動導体には、前記第二導線の出力側端部が挿入された挿入孔と、前記第三導線が貫通する貫通孔とが設けられていることを特徴とする分配移相器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の分配移相器において、
   前記第一の可動導体には、第一の特性インピーダンスおよび第一の長さを有する２つの第一変成部がそれぞれ設けられ、
   ２つの前記第一変成部の間には、第二の特性インピーダンスおよび第二の長さを有する第二変成部が設けられていることを特徴とする分配移相器。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分配移相器において、
   前記第二の可動導体は、前記第二導線と前記第三導線との間に、前記高周波信号の波長の１／４倍以上の長さを有する線路を形成することを特徴とする分配移相器。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の分配移相器において、
   前記第一導線、前記第二導線および前記第三導線がトリプレート線路であることを特徴とする分配移相器。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の分配移相器と、前記分配移相器に接続された複数のアンテナ素子とを有することを特徴とするアンテナ装置。

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