JP6736948B2 - 移相器及びこれを備えたアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号の位相を変化させることが可能な移相器、及びこの移相器を備えたアンテナ装置に関する。

従来、複数のアンテナ素子を介して送信又は受信される信号の位相を調整することが可能な移相器が、例えば携帯電話機の基地局用のアンテナ装置に用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１〜３に記載の移相器は、複数のアンテナ素子を介して伝送される信号の伝送線路を構成する信号導体を第１グランド板及び第２グランド板で挟んでなるトリプレート線路に設けられ、信号導体と第１グランド板との間、及び信号導体と第２グランド板との間にそれぞれ誘電体板が配置されている。これらの誘電体板は、共にその長手方向に進退移動可能であり、この長手方向への移動に伴って信号導体との重複面積が変化する。そして、この重複面積が変化することによってトリプレート線路における実効誘電率が変化し、これに伴って電気線路長が変化するため、信号導体を伝搬する信号の位相が変化する。

また、信号導体を挟む一対の誘電体板は、ピンやねじ棒等の軸状部材によって連結され、この軸状部材を介して長手方向の移動力を受けて進退移動する。一対の誘電体板からなる誘電体板対は、アンテナ装置の複数箇所に設けられ、複数のアンテナ素子から電磁波が放射される場合、各アンテナ素子から放射される電磁波の位相差が移相器によって調整される。これにより、アンテナ装置の指向性、具体的にはメインビームの放射方向を可変とすることができる。

特開２０１４−１５８１８８号公報 特開２０１５−２３３２０５号公報 特開２０１４−２１６７８４号公報

特許文献１〜３に記載された移相器では、誘電体板の長手方向の両端部に軸状部材が配置されている。また、これらの軸状部材は、例えば特許文献３に記載されているように、第２グランド板と平行に移動する棒状の駆動体（連結棒）に一端部が嵌合し、この駆動体を介して電動モータを有するアクチュエータからの移動力を受ける。

このように構成された移相器において、誘電体板の両端部に配置されたそれぞれの軸状部材の先端部が駆動体に形成された嵌合孔に密嵌合（締り嵌め）する場合には、例えば誘電体板の製造誤差や誘電体板と駆動体との熱膨張率の違い等により、誘電体板の長手方向における軸状部材同士の間隔と、駆動体に形成された嵌合孔同士の間隔とが異なると、誘電体板に歪みが発生し、この歪によって信号の位相差が変動してしまうおそれがある。

また、誘電体板の両端部に配置された２つの軸状部材のうち、一方の軸状部材の先端部を駆動体の嵌合孔に密嵌合し、他方の軸状部材の先端部を駆動体の嵌合孔に遊嵌（すきま嵌め）した場合には、実質的に嵌合孔に密嵌合した一方の軸状部材のみが駆動体からの移動力を受けることになるため、この一方の軸状部材の基端部の周辺において誘電体板に応力による歪が発生しやすくなる。また、この軸状部材の強度によっては、誘電体板の移動時に折れや曲り等の破損が生じやすくなる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘電体板に発生する歪を抑制しながら、誘電体板の移動時における損傷を防ぐことが可能な移相器、及びこの移相器を備えたアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、互いに平行に配置された導電板の間に配置され、アンテナ素子を介して伝送される信号の伝送線路を構成する信号導体と、前記導電板と前記信号導体との間に配置された誘電体からなる誘電体板を有する誘電部材と、前記誘電部材を前記導電板と平行な所定の方向に移動させる移動機構とを備え、前記誘電部材が前記所定の方向に移動することにより前記信号導体と前記誘電体板との対向面積が変化し、前記伝送線路を伝搬する信号の位相が変化する移相器であって、前記移動機構は、駆動体と、前記駆動体に前記所定の方向への移動力を付与するアクチュエータとを備え、前記誘電部材は、前記駆動体に嵌合して前記駆動体に付与された前記移動力を受ける複数の駆動突起が立設され、前記複数の駆動突起は、前記誘電部材における前記所定の方向の一部の領域に、前記所定の方向に直交する方向に並んで設けられている移相器、及びこの移相器を備えたアンテナ装置を提供する。

本発明に係る移相器及びこれを備えたアンテナ装置によれば、誘電体板に発生する歪を抑制しながら、誘電体板の移動時における損傷を防ぐことが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る移相器を備えたアンテナ装置を示すブロック図である。 アンテナ装置を示す説明図であって、（ａ）は外観を示す全体斜視図、（ｂ）は（ａ）のレドームを外した第２グランド板上の構成を示す斜視図である。 レドームの内部において８個のアンテナ素子側とは反対側に配置された移相器の移動機構の構成例を示す斜視図である。 信号導体を構成する配線パターンが形成された基板の一部を示す斜視図である。 移相部を示す図であり、（ａ）は第１グランド板を省略して第１誘電体板及び基板の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）における基板を部分的に示す平面図である。 （ａ）は、移相部の断面図である。（ｂ）は、第１の誘電体板及び第２の誘電体板を示す斜視図である。 第１誘電体板の第１及び第２の駆動突起ならびに第１乃至第４の柱状突起がそれぞれ嵌合する第１乃至第６の嵌合孔が形成された駆動体の長手方向の一部を示す平面図である。 （ａ）は、第１の実施の形態の変形例に係る第１の誘電体板を示す斜視図である。図８（ｂ）は、第１の実施の形態の変形例に係る駆動体の一部を示す平面図である。 第２の実施の形態に係る第１及び第２の誘電部材を示し、（ａ）は第１の誘電部材を示す平面図、（ｂ）は第１及び第２の誘電部材を示す側面図、（ｃ）は第２の誘電部材を示す平面図である。 （ａ）は、第１の誘電部材と第２の誘電部材との間に配置される基板を示す平面図である。（ｂ）及び（ｃ）は、基板と第１の誘電部材との位置関係を示す平面図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の移相器及びこれを備えたアンテナ装置の第１の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。このアンテナ装置１１は、例えば、アンテナ塔やビル等の建造物の高所に設置され、携帯電話機用の基地局アンテナとして用いられる。なお、以下の説明では、本実施の形態に係るアンテナ装置１１を高周波信号の送信のために用いる場合について説明するが、このアンテナ装置１１を受信のために用いることも可能である。

（アンテナ装置の構成）
図１はアンテナ装置１１を示すブロック図である。アンテナ装置１１は、移相器１０と、高周波信号が入力される入力端子１２と、入力端子１２に入力された信号を分配する第１分配線路１４ａと、第１分配線路１４ａによって分配された信号をさらに分配する第２分配線路１４ｂと、第２分配線路１４ｂによって分配された信号をさらに分配する第３分配線路１４ｃと、第３分配線路１４ｃの端末部に接続されたアンテナ素子１３と、を備えている。各分配線路１４ａ〜１４ｃは１入力２出力の線路構成となっており、第３分配線路１４ｃの端末部には合計８個のアンテナ素子１３（１３ａ〜１３ｈ）がそれぞれ接続されている。

８個のアンテナ素子１３（１３ａ〜１３ｈ）は鉛直方向に並び、アンテナ素子１３ａが最上部に、アンテナ素子１３ｈが最下部に配置される。他のアンテナ素子１３（１３ｂ〜１３ｇ）は、図１の上側（アンテナ素子１３ａ側）に示すアンテナ素子１３ほど鉛直方向の上側に配置される。各アンテナ素子１３の信号位相は、第１乃至第３分配線路１４ａ〜１４ｃの線路長の違いにより、下側のアンテナ素子１３ほど信号位相が遅れるように調節されている。

第１乃至第３の分配線路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、アンテナ素子１３（１３ａ〜１３ｈ）を介して伝送される信号の伝送線路１に含まれる。第１分配線路１４ａと第２分配線路１４ｂとの間、及び第２分配線路１４ｂと第３分配線路１４ｃとの間には、それぞれ移相器１０の移相部１０ａ〜１０ｆが設けられている。ここでは、第１分配線路１４ａと第２分配線路１４ｂとの間の２箇所と、第２分配線路１４ｂと第３分配線路１４ｃとの間の４箇所に、合計６個の移相部１０ａ〜１０ｆが設けられている。移相器１０は、伝送線路１を構成する信号導体と後述するグランド板との間に誘電体を挿入する誘電体挿入型の移相器であり、信号導体と誘電体とが重なる面積が大きいほど信号の位相が遅れるように構成されている。

アンテナ装置１１では、移相部１０ａ〜１０ｆによって信号の位相を変化させることにより、アンテナ素子１３ａ〜１３ｈから放射される電波の指向性（ビームチルト角）を上下方向に調節することが可能である。具体的には、移相部１０ａ，１０ｃ，１０ｄによってアンテナ素子１３ａ〜１３ｄの位相遅れ量を小さくし、移相部１０ｂ，１０ｅ，１０ｆによってアンテナ素子１３ｅ〜１３ｈの位相遅れ量を大きくすることで、電波の指向性を下方（地上側）に向けることができる。また、移相部１０ａ，１０ｃ，１０ｄによってアンテナ素子１３ａ〜１３ｄの位相遅れ量を大きくし、移相部１０ｂ，１０ｅ，１０ｆによってアンテナ素子１３ｅ〜１３ｈの位相遅れ量を小さくすることで、電波の指向性を上方（天空側）に向けることができる。なお、ここでは、８個のアンテナ素子１３（１３ａ〜１３ｈ）と、６個の移相部１０ａ〜１０ｆを用いる場合を説明したが、アンテナ素子や移相部の数は一例であり、図示のものに限定されない。

図２は、アンテナ装置１１の具体的な構成例を示す斜視図であり、（ａ）は外観を、（ｂ）は複数のアンテナ素子１３の配置状態を、それぞれ示す。図２（ａ）に示すように、アンテナ装置１１は、円筒状のレドーム３０内に、第１乃至第３の分配線路１４ａ，１４ｂ，１４ｃを含む伝送線路１、及び８個のアンテナ素子１３等を収容して構成されている。伝送線路１は、基板上に所定のパターンで形成された銅等の良導電性の金属からなる配線パターンによって構成され、トリプレート線路の内導体となる。

レドーム３０は、その両端がアンテナキャップ３０１，３０２によって閉塞されており、その中心軸方向が鉛直方向となるように、取付金具３０３，３０４によってアンテナ塔等の高所に取り付けられる。鉛直方向の下方に配置されるアンテナキャップ３０２には、入力端子１２（図１参照）として機能する同軸ケーブルアダプタ３０５，３０６が取り付けられている。レドーム３０内には、図略のアース線により電気的に接地された第１グランド板３１及び第２グランド板３２が固定されている。図２（ｂ）では、このうち第２グランド板３２を８個のアンテナ素子１３と共に図示している。

複数のアンテナ素子１３は、レドーム３０の長手方向に沿って配列され、第２グランド板３２に固定されている。それぞれのアンテナ素子１３は、十字状に交差して配置された水平偏波アンテナ素子１３１と垂直偏波アンテナ素子１３２とを有している。第２グランド板３２は、水平偏波アンテナ素子１３１及び垂直偏波アンテナ素子１３２から放射される電磁波を反射する反射板としての機能を有している。

水平偏波アンテナ素子１３１及び垂直偏波アンテナ素子１３２は、放射素子として機能する図略の配線パターンが板状の誘電体に形成されたプリント基板からなるプリントダイポールアンテナである。水平偏波アンテナ素子１３１及び垂直偏波アンテナ素子１３２には、第２グランド板３２に形成された開口を挿通する図略の凸部が設けられ、この凸部を介して放射素子として機能する配線パターンが伝送線路１における第３分配線路１４ｃ（図１参照）の端末部に電気的に接続されている。

図３は、レドーム３０の内部において８個のアンテナ素子１３側とは反対側に配置された移相器１０の移動機構４の構成例を示す斜視図である。この移動機構４は、８個のアンテナ素子１３が固定された第２グランド板３２と平行に配置された第１グランド板３１上に設けられている。第１グランド板３１及び第２グランド板３２は、ステンレスやアルミニウム等の導電性金属からなる平板状の導電板であり、電気的に接地されている。また、第１グランド板３１及び第２グランド板３２は、その長手方向がレドーム３０の中心軸方向に沿った長板状であって、トリプレート線路の外導体を構成する。第１グランド板３１は本発明の導電板の一態様である。

移動機構４は、後述する移相器１０の第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２（図６参照）を、第１グランド板３１及び第２グランド板３２と平行で、かつ第１グランド板３１及び第２グランド板３２の長手方向に沿った所定の方向に進退移動させる。以下、この所定の方向を移動方向Ａという。図３では、この移動方向Ａを両矢印で図示している。

移動機構４は、電動モータ４１と、電動モータ４１の回転力を直線方向の移動力に変換する回転直動変換部４２と、第１グランド板３１に固定された支持板４３と、支持板４３に形成された挿通孔４３０に挿通された軸部４４１、及び軸部４４１に固定されて第１グランド板３１の短手方向に延びる腕部４４２を有する直動部材４４と、第１グランド板３１と対向して配置された一対の駆動体４５とを備えている。

回転直動変換部４２は、例えばラックアンドピニオン機構を構成するピニオン歯車及びラック軸の噛み合いにより、直動部材４４の軸部４４１を第１グランド板３１の長手方向に移動させる。一対の駆動体４５は、第１グランド板３１の長手方向に延在して互いに平行に配置された棒状の部材である。一対の駆動体４５は、その長手方向の一部においてそれぞれ直動部材４４の腕部４４２に固定され、直動部材４４と共に第１グランド板３１の長手方向に進退移動する。

電動モータ４１、回転直動変換部４２、及び直動部材４４は、駆動体４５に移動方向Ａへの移動力を付与するアクチュエータを構成する。第１グランド板３１上には、外部からの指示信号を受けて電動モータ４１を制御する制御部４０が配置されている。また、第１グランド板３１には、駆動体４５をガイドするガイド部材３５が固定されている。

第１グランド板３１の短手方向における両端部には、切り欠き３１ｂが形成され、この切り欠き３１ｂに一端部が挿通された水平偏波用同軸ケーブル３３及び垂直偏波用同軸ケーブル３４を介して伝送線路１における第１分配線路１４ａ（図１参照）に送信信号が供給される。水平偏波用同軸ケーブル３３及び垂直偏波用同軸ケーブル３４の他端部は、同軸ケーブルアダプタ３０５，３０６に接続されている。

図４は、第１グランド板３１と第２グランド板３２との間に挟まれ、後述する信号導体２を構成する配線パターンが形成された基板２０の一部を示す斜視図である。基板２０は、例えばガラス繊維で補強されたエポキシ樹脂からなるソリッド基板であり、その両面に配線パターンが形成されている。配線パターンは、基板２０の一方の面に形成された配線パターンの裏側に同形状の配線パターンが形成されるように、基板２０の両面に対称に設けられている。第１乃至第３分配線路１４ａ〜１４ｃは、この配線パターンによって形成されている。

なお、本実施の形態では、信号導体２として、ガラスエポキシ等からなる基板２０の両面に形成された配線パターンで構成されたものを用いたが、これに限らず、信号導体２として、銅等の導体からなる板状の部材を用いた構成でもよく、また、誘電体基板としてフィルム状のものを用いる場合には、当該フィルム状の基板の一方の面に形成された配線パターンで構成されてもよい。

信号導体２は、第１グランド板３１と第２グランド板３２との間に配置され、図４に示す領域Ｐにおいて直線部２ａと接続部２ｂを有し、その両側に移動方向Ａに沿って延びる長孔２０ａが形成されている。基板２０には、このような領域Ｐが６箇所に設けられ、図４ではそのうち２箇所の領域Ｐを図示している。

（移相部の構成）
図５は、移相部１０ａを示す図であり、（ａ）は第１グランド板３１を省略して第１誘電体板５１及び基板２０の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）における基板２０を部分的に示す平面図である。図６（ａ）は、移相部１０ａの断面図である。図６（ｂ）は、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を示す斜視図である。なお、図示は省略しているが、他の移相部１０ｂ〜１０ｆについても、移相部１０ａと同様に構成されている。第１誘電体板５１は、本発明の誘電体板及び誘電部材に相当する。

基板２０は、第１グランド板３１と第２グランド板３２との間に、それぞれ等間隔を以って平行に配置されている。基板２０の配線パターンならびに第１グランド板３１及び第２グランド板３２は、トリプレート線路を形成する。第１誘電体板５１と第２誘電体板５２との間に挟まれる領域Ｐの信号導体２は、互いに平行に配置された２本の直線部２ａと、直線部２ａの先端部同士（図５（ｂ）における右側の端部同士）を接続する接続部２ｂとからなり、全体として平面視において略Ｕ字状に形成されている。直線部２ａと接続部２ｂとの接続部は、面取りがなされた形状となっている。

移相部１０ａは、第１グランド板３１と基板２０との間に配置された第１誘電体板５１と、第２グランド板３２と基板２０との間に配置された第２誘電体板５２とを有している。

第１誘電体板５１は、少なくとも一部が信号導体２（基板２０の一方の面側の直線部２ａ及び接続部２ｂ）と対向する誘電体からなる平板状の第１板状部５１０と、第１板状部５１０から第１グランド板３１側に突出する一対の第１外側突起５１１と、第１板状部５１０から基板２０側に突出する一対の第１内側突起５１２と、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４と、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８とを一体に有している。第１及び第２の駆動突起５１３，５１４ならびに第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、第１板状部５１０からその板厚方向に沿って延びる軸状である。第１誘電体板５１は、電動モータ４１、回転直動変換部４２、及び直動部材４４からなるアクチュエータにより駆動体４５に付与された移動力を、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４によって受け、移動方向Ａへ進退移動する。

本実施の形態では、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４ならびに第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８が円柱状であり、それぞれの直径（太さ）が同じである。ただし、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４ならびに第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８の形状はこれに限らず、例えば四角柱状であってもよい。また、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４の太さと第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８の太さとが異なっていてもよい。

第１及び第２の駆動突起５１３，５１４ならびに第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、第１板状部５１０における第１グランド板３１との対向面に立設されている。また、第１板状部５１０における基板２０との対向面には、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４ならびに第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８のそれぞれに対応する位置（第１板状部５１０の裏側にあたる位置）に、第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆが立設されている。第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆは、第１の誘電体板５１に第２の誘電体板５２を連結するための連結部材として機能する。基板２０には、第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆを挿通させる６つの長孔２０ａが、移動方向Ａに延在して形成されている。

なお、本実施の形態では、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８、ならびに第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆが第１板状部５１０と一体であるが、これに限らず、例えば第１板状部５１０に形成された孔に軸状の部材を嵌合して取り付け、この軸状の部材を第１及び第２の駆動突起５１３，５１４、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８、ならびに第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆとしてもよい。

第２誘電体板５２は、少なくとも一部が信号導体２（基板２０の他方の面側の直線部２ａ及び接続部２ｂ）と対向する誘電体からなる平板状の第２板状部５２０と、第２板状部５２０から第２グランド板３２側に突出する一対の第２外側突起５２２と、第２板状部５２０から基板２０側に突出する一対の第２内側突起５２１とを一体に有している。第２板状部５２０には、第１の誘電体板５１の第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆが嵌合する嵌合孔５２０ａ〜５２０ｂが形成されている。

第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２の誘電体の材料は特に限定するものではないが、例えばＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）を用いることができる。

移動機構４は、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を、基板２０と平行に移動させる。本実施の形態では、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２が、基板２０に対して垂直な方向から見た平面視において長方形状であり、移動機構４による移動方向が長手方向となるように配置される。第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２は、第１乃至第６の連結突起５１９ａ〜５１９ｆが第２誘電体板５２の嵌合孔５２０ａ〜５２０ｂに嵌合して連結されているので、移動機構４によって一体に移動する。

第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２が移動方向Ａに沿って移動することにより、信号導体２（直線部２ａ及び接続部２ｂ）と第１板状部５１０及び第２板状部５２０との対向面積が変化し、信号導体２を伝搬する信号の位相が変化する。これにより、トリプレート線路における実効誘電率が変化し、これに伴って電気線路長が変化するため、伝送線路１を伝搬する信号の位相が変化する。

第１誘電体板５１は、一対の第１内側突起５１２によって第１板状部５１０と信号導体２との間隔が保持され、一対の第１外側突起５１１によって第１板状部５１０と第１グランド板３１との間隔が保持される。また、第２誘電体板５２は、一対の第２内側突起５２１によって第２板状部５２０と信号導体２との間隔が保持され、一対の第２外側突起５２２によって第２板状部５２０と第２グランド板３２との間隔が保持される。

移動機構４によって第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２が移動する際、第１誘電体板５１の一対の第１外側突起５１１は第１グランド板３１を摺動し、一対の第１内側突起５１２は基板２０を摺動する。また、第２誘電体板５２の一対の第２外側突起５２１は第２グランド板３２を摺動し、一対の第２内側突起５２２は基板２０を摺動する。移動機構４は、これらの摺動により発生する摺動抵抗に抗して第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を移動方向Ａに沿って移動させる。

以下、移相器１０における信号導体２と第１板状部５１０及び第２板状部５２０とが重なり合う部分を重複部６１、重なり合わない部分を非重複部６２と呼称する。非重複部６２は、信号導体２と第１及び第２グランド板３１，３２とが空気層を介して対向する部分である。

移相器１０は、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を駆動体４５により移動させ、重複部６１の面積を変化させることで、信号導体２を伝送される信号の位相を変化させる。信号の位相は、重複部６１の面積が大きくなるほど遅れ、重複部６１の面積が小さくなるほど進む。よって、図５（ａ）において、ある基準位置から図示左側（直線部２ａの基端側）に第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を移動させることで、信号の位相を基準位置における位相よりも遅らせ、基準位置から図示右側（直線部２ａの先端側）に誘電体を移動させることで、信号の位相を基準位置における位相よりも進めることができる。

また、移相器１０は、重複部６１と非重複部６２との間でインピーダンスを整合させるための変成器部７Ａ，７Ｂを備えている（図５（ａ）参照）。ここでは、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２の信号の入力側及び出力側の端部（直線部２ａの基端側）に変成器部７Ａを形成しており、かつ、直線部２ａの長手方向に沿って第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を移動させるように移動機構４を構成しているため、変成器部７Ａは、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を図示左右方向に移動させても、必ず信号の入力側および出力側の端部に位置することになる。

移相器１０では、変成器部７Ａ，７Ｂは、重複部６１側に設けられた高インピーダンス部７ａと、高インピーダンス部７ａの非重複部６２側に設けられ、高インピーダンス部７ａよりも特性インピーダンスが低い低インピーダンス部７ｂとを備えている。高インピーダンス部７ａにおける信号導体２と第１グランド板３１及び第２グランド板３２の間の実効誘電率は、低インピーダンス部７ｂにおける信号導体２と第１及び第２グランド板３１，３２間の実効誘電率よりも低い。

図５（ａ）に示すように、高インピーダンス部７ａの信号導体２に沿った長さＬａ_１，Ｌａ_２、及び低インピーダンス部７ｂの信号導体２に沿った長さＬｂ_１，Ｌｂ_２は、重複部６１と非重複部６２間でインピーダンスを整合できる長さに調整される。

図４に例示する移相器１０では、重複部６１の特性インピーダンスが２１Ω、非重複部６２の特性インピーダンスが５０Ωであり、変成器部７Ａ，７Ｂの高インピーダンス部７ａの特性インピーダンスが５０Ω、低インピーダンス部７ｂの特性インピーダンスが２１Ωである。第１変成器部７Ａは、その両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ_１，Ｌｂ_１を調整することで、非重複部６２と、重複部６１と非重複部６２の中間の特性インピーダンス（中間特性インピーダンスと呼称する）とをインピーダンス整合させるように構成される。第２変成器部７Ｂは、その両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ_２，Ｌｂ_２を調整することで、中間特性インピーダンスと重複部６１とをインピーダンス整合させるように構成される。つまり、移相器１０では、重複部６１と非重複部６２間のインピーダンス整合を２段階で行うように変成器部７Ａ，７Ｂを構成している。

アンテナ装置１１がアンテナ塔に設置されると、必要なビームチルト角に応じて制御部４０が電動モータ４１を駆動する。電動モータ４１が駆動されると、その回転力が回転直動変換部４２によって変換された移動力により直動部材４４が移動し、その移動力が駆動体４５を介して各移相部１０ａ〜１０ｆの第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２に付与される。そして、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２が移動方向Ａに沿って移動することにより、移相部１０ａ〜１０ｆにおいて、ビームチルト角に応じて重複部６１の面積が調整される。

本実施の形態では、移相部１０ａ，１０ｃ，１０ｄと、移相部１０ｂ，１０ｅ，１０ｆとで、第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２の長手方向の向きが反対となるように第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２が配置されている。これにより、駆動体４５の進退移動によって移相部１０ａ，１０ｃ，１０ｄの移相量が増大するとき、移相部１０ｂ，１０ｅ，１０ｆの移相量が減少する。このように、アンテナ装置１１は、移動機構４によって各移相部１０ａ〜１０ｆの第１誘電体板５１及び第２誘電体板５２を移動させることで、所望のビームチルト角でアンテナ素子１３から信号波を輻射することが可能である。

図７は、第１誘電体板５１の第１及び第２の駆動突起５１３，５１４ならびに第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８がそれぞれ嵌合する第１乃至第６の嵌合孔４５１〜４５６が形成された駆動体４５の長手方向の一部を示す平面図である。

第１の駆動突起５１３は第１の嵌合孔４５１に嵌合し、第２の駆動突起５１４は第２の嵌合孔４５２に嵌合する。また、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、第３乃至第６の嵌合孔４５３〜４５６にそれぞれ嵌合する。

第１及び第２の駆動突起５１３，５１４は、第１誘電体板５１における移動方向Ａの一部の領域に、移動方向Ａに直交する方向に並んで設けられている。前述のように、第１誘電体板５１は、移動方向Ａが長辺方向（長手方向）となるように配置された長方形状であるので、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４は、第１の誘電体板５１の長辺方向の一端部において、短辺方向（短手方向）に並んで設けられている。また、第３及び第４の柱状突起５１７，５１８は、第１誘電体板５１の他端部において、短辺方向（短手方向）に並んで設けられている。またさらに、第１及び第２の柱状突起５１５，５１６は、第１誘電体板５１の長辺方向の一端部と他端部との間の位置において、短辺方向（短手方向）に並んで設けられている。

第１及び第２の駆動突起５１３，５１４は、駆動体４５に嵌合し、駆動体４５に付与された移動力を受ける。第１誘電体板５１及び第２の誘電体板５２は、この移動力によって信号導体２に対して移動する。本実施の形態では、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４の先端部が駆動体４５の第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２に密嵌合され、駆動体４５に対して相対移動不能に固定されている。

第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、第３乃至第６の嵌合孔４５３〜４５６にそれぞれ遊嵌されている。これにより、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、駆動体４５に付与された移動力を第１板状部５１０に伝達しないが、例えば第１及び第２の駆動突起５１３，５１４が第１板状部５１０に対して傾いている場合には、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８によって、第１誘電体板５１の移動方向Ａに対する傾きが抑制される。

第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２の直径は、第３乃至第６の嵌合孔４５３〜４５６の直径よりも小さい。本実施の形態では、図７に示すように、第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２の直径が共にＤ_１であり、第３及び第４の嵌合孔４５３，４５４の直径が共にＤ_２であり、第５及び第６の嵌合孔４５５，４５６の直径が共にＤ_３である。そして、Ｄ_１はＤ_２及びＤ_３よりも小さく、Ｄ_２とＤ_３は等しい（Ｄ_１＜Ｄ_２＝Ｄ_３）。なお、Ｄ_２をＤ_１よりも大きくＤ_３よりも小さくしてもよい（Ｄ_１＜Ｄ_２＜Ｄ_３）。この場合、第１誘電体板５１の移動方向Ａに対する傾きをより確実に抑制できる。

第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２の直径Ｄ_１は、第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２に嵌合される前の第１及び第２の駆動突起５１３，５１４の直径よりも僅かに小さい。また、第３及び第４の嵌合孔４５３，４５４の直径Ｄ_２ならびに第５及び第６の嵌合孔４５５，４５６の直径Ｄ_３は、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８の直径よりも僅かに大きい。これにより、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４は第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２にそれぞれ密嵌合し、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、第３乃至第６の嵌合孔４５３〜４５６にそれぞれ遊嵌される。

（第１の実施の形態の効果）
以上、説明した第１の実施の形態によれば、駆動体４５に付与された移動力が第１及び第２の駆動突起５１３，５１４によって分散して第１板状部５１０に伝達される。これにより、例えば第１誘電体板５１が１つの駆動突起のみを有し、この１つの駆動突起によって駆動体４５に付与された移動力を受ける場合に比較して、第１誘電体板５１に発生する歪を抑制しながら、第１誘電体板５１の移動時における損傷を防ぐことが可能となる。

また、本実施の形態によれば、第１誘電体板５１の第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８が駆動体４５の第３乃至第６の嵌合孔４５３〜４５６にそれぞれ遊嵌されているので、基板２０と平行な方向への第１誘電体板５１の傾きが規制される。これにより、第１誘電体板５１の傾きによって伝送線路１を伝搬する信号の位相が変化してしまうことが抑制される。

［第１の実施の形態の変形例］
次に、第１の実施の形態の変形例について図８を参照して説明する。

図８（ａ）は、第１の実施の形態の変形例に係る第１の誘電体板５１を示す斜視図である。図８（ｂ）は、第１の実施の形態の変形例に係る駆動体４５の一部を示す平面図である。

図６を参照して説明した第１の実施の形態では、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４が長辺方向の一端部において短辺方向に並んで設けられた場合について説明したが、本変形例では、第１の誘電体板５１の長辺方向の一端部に第１及び第２の柱状突起５１５，５１６が立設されると共に、長辺方向の他端部に第３及び第４の柱状突起５１７，５１８が立設され、第１及び第２の駆動突起５１３，５１４が長辺方向の一端部と他端部との間の位置において短辺方向に並んで設けられている。

第１及び第２の駆動突起５１３，５１４は、駆動体４５の第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２にそれぞれ密嵌合し、第１乃至第４の柱状突起５１５〜５１８は、第３乃至第６の嵌合孔４５３〜４５６にそれぞれ遊嵌される。第１及び第２の嵌合孔４５１，４５２は、第３及び第４の嵌合孔４５３，４５４と第５及び第６の嵌合孔４５５，４５６との間に形成されている。第１乃至第６の嵌合孔４５１〜４５６の寸法関係は、第１の実施の形態と同様である。

この変形例によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図９及び図１０を参照して説明する。本実施の形態では、移相部１０ａ〜１０ｆに、それぞれ第１の誘電部材８Ａ及び第２の誘電部材８Ｂが配置されている。第１の誘電部材８Ａ及び第２の誘電部材８Ｂの動作及び機能は、概ね第１の実施の形態と同様であるので、以下、第１の実施の形態について説明した構成要素をその符号と共に援用して説明する。

図９（ａ）は、連結された第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂのうち、第１の誘電部材８Ａを示す平面図である。図９（ｂ）は、第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂを示す側面図である。図９（ｃ）は、連結された第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂのうち、第２の誘電部材８Ｂを示す平面図である。

第１の誘電部材８Ａは、基板２０と第１グランド板３１との間に配置され、第２の誘電部材８Ｂは、基板２０と第２グランド板３２との間に配置される。第１の誘電部材８Ａ及び第２の誘電部材８Ｂは、互いに連結され、移動機構４によって一体に移動する。

第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂは、それぞれが第１乃至第４の誘電体板９１〜９４と、第１乃至第４の誘電体板９１〜９４を支持する支持体としての枠体８０とを有している。枠体８０の誘電率は、第１乃至第４の誘電体板９１〜９４の誘電率よりも低い。枠体８０は、例えばポリアセタール樹脂によって形成されている。第１乃至第４の誘電体板９１〜９４は、それぞれが三角形状であり、枠体８０に装着されている。

第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂは、長方形状であり、その長辺方向（長手方向）に沿って基板２０に対して移動する。第１の誘電部材８Ａの枠体８０には、その長手方向の一端部に、第１の駆動突起８１及び第２の駆動突起８２が立設されている。第１の駆動突起８１及び第２の駆動突起８２は、第１の誘電部材８Ａの枠体８０に形成された挿通孔を挿通し、その一端部が駆動体４５に密嵌合し、他端部は第２の誘電部材８Ｂの枠体８０に形成された嵌合孔に嵌合している。

また、第１の誘電部材８Ａの枠体８０には、その長手方向の他端部に、第１の柱状突起８３及び第２の柱状突起８４が立設されている。第１の柱状突起８３及び第２の柱状突起８４は、第１の誘電部材８Ａの枠体８０に形成された挿通孔を挿通し、その一端部が駆動体４５に遊嵌され、他端部は第２の誘電部材８Ｂの枠体８０に形成された嵌合孔に嵌合している。

第１の駆動突起８１及び第２の駆動突起８２は、第１の誘電部材８Ａの短辺方向（短手方向）に並んで設けられている。また、第１の柱状突起８３及び第２の柱状突起８４は、第１の誘電部材８Ａの短辺方向（短手方向）に並んで設けられている。第１の誘電部材８Ａと第２の誘電部材８Ｂとは、第１及び第２の駆動突起８１，８２ならびに第１及び第２の柱状突起８３，８４によって連結されている。なお、第１及び第２の駆動突起８１，８２ならびに第１及び第２の柱状突起８３，８４を、第１の誘電部材８Ａの枠体８０と一体に形成してもよい。

図１０（ａ）は、第１の誘電部材８Ａと第２の誘電部材８Ｂとの間に配置される基板２０を示す平面図である。図１０（ｂ）及び（ｃ）は、基板２０と第１の誘電部材８Ａとの位置関係を示す平面図であり、（ｂ）は第１の誘電部材８Ａが移動方向の一側に最も移動したときの状態を示し、（ｃ）は第１の誘電部材８Ａが移動方向の他側に最も移動したときの状態を示している。

基板２０の両面には、第１の誘電部材８Ａと第２の誘電部材８Ｂの移動方向に対して直交する方向に延びる第１乃至第３の直線部２０１〜２０４を含むミアンダ状の信号導体２が配線パターンとして形成されている。第１の駆動突起８１が移動機構４の移動力を受けて移動すると、第１乃至第４の誘電体板９１〜９４と第１乃至第３の直線部２０１〜２０４との対向面積が変化する。そして、この対向面積が変化することによって実効誘電率が変化し、これに伴って電気線路長が変化するため、信号導体を伝搬する信号の位相が変化する。なお、図示は省略しているが、第２の誘電部材８Ｂの第１乃至第４の誘電体板９１〜９４と第１乃至第３の直線部２０１〜２０４との対向面積も同様に変化する。

（第２の実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態によれば、駆動体４５に付与された移動力が第１及び第２の駆動突起８１，８２によって分散して第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂの枠体８０に伝達される。これにより、例えば枠体８０に１つの駆動突起のみが立設された場合に比較して、枠体８０の歪を抑制することができ、枠体８０の損傷等を防ぐことも可能となる。

また、本実施の形態によれば、第１及び第２の柱状突起８３，８４が駆動体４５にそれぞれ遊嵌されるので、基板２０と平行な方向への第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂの傾きが規制される。これにより、第１及び第２の誘電部材８Ａ，８Ｂの傾きによって信号の位相が変化してしまうことが抑制される。

なお、第１の誘電部材８Ａの長手方向における第１及び第２の駆動突起８１，８２と第１及び第２の柱状突起８３，８４との間に、駆動体４５に遊嵌される１つ又は複数の柱状突起をさらに設けてもよい。この柱状突起は、枠体８０に立設してもよく、例えば第２の誘電体板９２に立設してもよい。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］互いに平行に配置された導電板（第１グランド板３１及び第２グランド板３２）の間に配置され、アンテナ素子（１３）を介して伝送される信号の伝送線路（１）を構成する信号導体（２）と、前記導電板（３１，３２）と前記信号導体（２）との間に配置された誘電体からなる誘電体板（第１誘電体板５１／第１乃至第４の誘電体板９１〜９４）を有する誘電部材（第１誘電体板５１／第１の誘電部材８Ａ）と、前記誘電部材（５１／８Ａ）を前記導電板（３１，３２）と平行な所定の方向に移動させる移動機構（４）とを備え、前記誘電部材（５１／８Ａ）が前記所定の方向に移動することにより前記信号導体（２）と前記誘電体板（５１／９１〜９４）との対向面積が変化し、前記伝送線路（１）を伝搬する信号の位相が変化する移相器（１０）であって、前記移動機構（４）は、駆動体（４５）と、前記駆動体（４５）に前記所定の方向への移動力を付与するアクチュエータ（４１，４２，４４）とを備え、前記誘電部材（５１／８Ａ）は、前記駆動体（４５）に嵌合して前記駆動体（４５）に付与された前記移動力を受ける複数の駆動突起（５１３，５１４／８１，８２）が立設され、前記複数の駆動突起（５１３，５１４／８１，８２）は、前記誘電部材（５１／８Ａ）における前記所定の方向の一部の領域に、前記所定の方向に直交する方向に並んで設けられている、移相器（１０）。

［２］前記誘電部材（５１／８Ａ）は、前記所定の方向が長辺方向となる長方形状であり、前記複数の駆動突起（５１３，５１４／８１，８２）は、前記誘電部材（５１／８Ａ）の前記長辺方向の一端部において短辺方向に並んで設けられ、前記誘電部材（５１／８Ａ）の前記長辺方向の他端部に柱状突起（５１５〜５１８／８３，８４）が立設され、前記柱状突起（５１５〜５１８／８３．８４）が前記駆動体（４５）に形成された嵌合孔（４５３〜４５６）に遊嵌されている、前記［１］に記載の移相器（１０）。

［３］前記誘電部材（５１）は、前記所定の方向が長辺方向となる長方形状であり、前記誘電部材（５１）の前記長辺方向の一端部及び他端部にそれぞれ柱状突起（５１５〜５１８）が立設され、これら柱状突起（５１５〜５１８）のそれぞれが前記駆動体（４５）に形成された嵌合孔（４５３〜４５６）に遊嵌され、前記複数の駆動突起（５１３，５１４）は、前記誘電部材（５１）の前記長辺方向の前記一端部と前記他端部との間の位置において短辺方向に並んで設けられている、前記［１］に記載の移相器（１０）。

［４］前記誘電部材（８Ａ）は、前記誘電体板（９１〜９４）と、前記誘電体板（９１〜９４）を支持する支持体（枠体８０）とを有し、前記枠体（８０）の誘電率は、前記誘電体板（９１〜９４）の誘電率よりも低く、前記枠体（８０）に前記複数の駆動突起（８１，８２）が立設されている、前記［１］乃至［３］の何れか１つに記載の移相器（１０）。

［５］前記［１］乃至［４］の何れか１つに記載の移相器（１０）を備えた、アンテナ装置（１１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…伝送線路
１０…移相器
１１…アンテナ装置
１３…アンテナ素子
２…信号導体
３１，３２…第１及び第２グランド板（導電板）
４…移動機構
４１…電動モータ（アクチュエータ）
４２…回転直動変換部（アクチュエータ）
４４…直動部材（アクチュエータ）
４５…駆動体
４５１〜４５６…嵌合孔
５１…第１の誘電体板（誘電部材）
５１５〜５１８…第１乃至第４の柱状突起
８Ａ，８Ｂ…第１及び第２の誘電部材
８０…枠体（支持体）
８１，８２…第１及び第２の駆動突起
８３，８４…第１及び第２の柱状突起
９１〜９４…第１乃至第４の誘電体板

Claims (5)

1. 互いに平行に配置された導電板の間に配置され、アンテナ素子を介して伝送される信号の伝送線路を構成する信号導体と、
   前記導電板と前記信号導体との間に配置された誘電体からなる誘電体板を有する誘電部材と、
   前記誘電部材を前記導電板と平行な所定の方向に移動させる移動機構とを備え、
   前記誘電部材が前記所定の方向に移動することにより前記信号導体と前記誘電体板との対向面積が変化し、前記伝送線路を伝搬する信号の位相が変化する移相器であって、
   前記移動機構は、駆動体と、前記駆動体に前記所定の方向への移動力を付与するアクチュエータとを備え、
   前記誘電部材は、前記駆動体に嵌合して前記駆動体に付与された前記移動力を受ける複数の駆動突起が立設され、
   前記複数の駆動突起は、前記誘電部材における前記所定の方向の一部の領域に、前記所定の方向に直交する方向に並んで設けられている、
   移相器。
2. 前記誘電部材は、前記所定の方向が長辺方向となる長方形状であり、
   前記複数の駆動突起は、前記誘電部材の前記長辺方向の一端部において短辺方向に並んで設けられ、
   前記誘電部材の前記長辺方向の他端部に柱状突起が立設され、
   前記柱状突起が前記駆動体に形成された嵌合孔に遊嵌されている、
   請求項１に記載の移相器。
3. 前記誘電部材は、前記所定の方向が長辺方向となる長方形状であり、
   前記誘電部材の前記長辺方向の一端部及び他端部にそれぞれ柱状突起が立設され、これら柱状突起のそれぞれが前記駆動体に形成された嵌合孔に遊嵌され、
   前記複数の駆動突起は、前記誘電部材の前記長辺方向の前記一端部と前記他端部との間の位置において短辺方向に並んで設けられている、
   請求項１に記載の移相器。
4. 前記誘電部材は、前記誘電体板と、前記誘電体板を支持する支持体とを有し、
   前記支持体の誘電率は、前記誘電体板の誘電率よりも低く、
   前記支持体に前記複数の駆動突起が立設されている、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の移相器。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の移相器を備えた、
   アンテナ装置。

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