JPH07288401A - Non-contact rotary joint - Google Patents

Non-contact rotary joint

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JPH07288401A
JPH07288401A JP7683094A JP7683094A JPH07288401A JP H07288401 A JPH07288401 A JP H07288401A JP 7683094 A JP7683094 A JP 7683094A JP 7683094 A JP7683094 A JP 7683094A JP H07288401 A JPH07288401 A JP H07288401A
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line
rotary joint
signal
coupling
contact rotary
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Kunitoshi Nishikawa
訓利 西川
Eiji Teramoto
英二 寺本
Toshiaki Watanabe
俊明 渡辺
Masaru Ogawa
勝 小川
Makoto Morita
真 森田
Atsushi Kosaka
敦志 匂坂
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce the increase of a transmission loss and to reduce the directional dependency of transmission characteristics even when fixed side and rotary side positions are deviated. CONSTITUTION:Printed circuit boards 30a and 30b fixed at a fixed part and a rotary part are provided with coupling lines 34a and 34b for the length of the 1/4 wavelength of a transmitting signal, one terminal P1 is grounded, and another terminal P2 is an opened terminal. Then, a current to flow to the coupling lines 34a and 34b is made maximum at the grounded terminal and made minimum at the opened terminal. However, the coupling lines 34a and 34b is made helical and shaped a little over one circumference. Therefore, the maximum and minimum parts of a current amount are compensated each other, an equal magnetic field can be provided as a whole and even in the case of position deviation, influences are reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、固定部と、固定部に回
転自在に支持された回転部との間で高周波信号を伝送す
る非接触ロータリージョイントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact rotary joint for transmitting a high frequency signal between a fixed part and a rotary part rotatably supported by the fixed part.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のBS(Broadcasting Satellite)
等の衛星通信の普及に伴い、自動車・列車などの移動体
においても高画質な衛星放送を楽しみたいという要望が
高まっている。ここで、BSを十分な強度で受信するた
めには、ビーム幅の非常に狭い高感度のアンテナを用い
なければならない。一方、自動車などの移動体では、衛
星の方向が車両の走行に伴い変化する。そこで、移動体
において、BSを受信するためには、移動体の動きに応
じてビームの方位角および仰角を制御して、常にビーム
を衛星方向に保つ必要がある。
2. Description of the Related Art Recent BS (Broadcasting Satellite)
With the spread of satellite communications such as, there is an increasing demand to enjoy high-quality satellite broadcasting even for mobiles such as cars and trains. Here, in order to receive BS with sufficient strength, a highly sensitive antenna with a very narrow beam width must be used. On the other hand, in a moving body such as an automobile, the direction of the satellite changes as the vehicle travels. Therefore, in order to receive the BS in the moving body, it is necessary to control the azimuth angle and the elevation angle of the beam according to the movement of the moving body and always keep the beam in the satellite direction.

【0003】このうち、方位角については全ての方向
(360°以上)にビームを向ける必要があるため、ア
ンテナ素子を方位角面において機械的に回転させる方法
が一般に使用されている。従って、アンテナ素子で受信
した受信信号(BS−IF信号(1015〜1350M
Hz))を車室内のBSチューナーに伝送するために、
BS−IF信号の周波数帯の高周波信号を伝送する回転
自在のロータリージョイントが必要になる。
Of these, with respect to azimuth, it is necessary to direct the beam in all directions (360 ° or more), so a method of mechanically rotating the antenna element in the azimuth plane is generally used. Therefore, the received signal received by the antenna element (BS-IF signal (1015 to 1350M
Hz)) to the BS tuner in the passenger compartment,
A rotatable rotary joint that transmits a high frequency signal in the frequency band of the BS-IF signal is required.

【0004】高周波信号を伝送するロータリージョイン
トには、大別して、 機械的な接点によって信号を伝送するもの(接触型) 静電結合あるいは電磁結合によって非接触で信号を伝
送するもの(非接触型)の2種類がある。
Rotary joints for transmitting high-frequency signals are roughly classified into those that transmit signals by mechanical contacts (contact type) and those that transmit signals non-contact by electrostatic coupling or electromagnetic coupling (non-contact type). There are two types.

【0005】このうちの接触型は、伝送特性は優れて
いるが接点の摩耗により使用回転数が制限される。この
ため、移動体の走行に伴い始終ビームの方向を変更する
移動体BSアンテナ用としては不適当である。従って、
移動体BSアンテナ用としては、一般にの非接触型が
用いられている。
Of these, the contact type has excellent transmission characteristics, but the number of revolutions used is limited due to wear of the contacts. For this reason, it is not suitable for a mobile BS antenna that changes the direction of the starting and ending beams as the mobile body travels. Therefore,
A general non-contact type is used for a mobile BS antenna.

【0006】一方、移動体BSアンテナ用の非接触型の
ロータリージョイントでは、 1)伝送損失が少ない 2)伝送特性の回転による方向依存性が少ない 3)BS−IF帯域内での伝送特性の周波数依存性が少
ない(広帯域である)の点が重要となる。
On the other hand, in the non-contact type rotary joint for the mobile BS antenna, 1) there is little transmission loss, 2) there is little direction dependence due to rotation of the transmission characteristic, and 3) frequency of the transmission characteristic within the BS-IF band. It is important that the dependence is low (wide band).

【0007】特開平3−41801号公報には、このよ
うな非接触ロータリージョイントの一例が示されてい
る。この例では、図11に示すように、固定部10に
は、回転部12が対向配置されている。また、この固定
部10および回転部12の対向部にはそれぞれプリント
基板14、16が配置されている。そして、このプリン
ト基板14、16の表面には、螺旋状のインダクタンス
素子18が形成されている。また、プリント基板14、
16の表面に形成されたインダクタンス素子18には、
同軸給電線20、22の中心導体20a、22aが接続
されている。ここで、インダクタンス素子18の長さ
は、λ/4(λ:実効波長)に設定されてい
る。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-41801 discloses an example of such a non-contact rotary joint. In this example, as shown in FIG. 11, the rotating portion 12 is arranged opposite to the fixed portion 10. Further, printed circuit boards 14 and 16 are arranged at the facing portions of the fixed portion 10 and the rotating portion 12, respectively. A spiral inductance element 18 is formed on the surfaces of the printed boards 14 and 16. In addition, the printed circuit board 14,
In the inductance element 18 formed on the surface of 16,
The center conductors 20a and 22a of the coaxial feeders 20 and 22 are connected. Here, the length of the inductance element 18 is set to λ g / 4 (λ g : effective wavelength).

【0008】このような非接触ロータリージョイントに
よれば、回転部12を自由に回転でき、この状態で一対
のインダクタンス素子18間において、高周波信号を伝
送できる。特に、螺旋状に形成した一対のインダクタン
ス素子18を対向配置させ分布容量結合させることによ
り、通常の集中定数コイルを用いたものと比較して分布
容量が大きくなる。従って、インダクタンス素子18間
における伝送のQが低くなり、広帯域において高い伝送
特性が得られるという特徴を持っている。
According to such a non-contact rotary joint, the rotating portion 12 can be freely rotated, and in this state, a high frequency signal can be transmitted between the pair of inductance elements 18. In particular, by disposing a pair of spirally formed inductance elements 18 so as to face each other and performing distributed capacitance coupling, the distributed capacitance becomes large as compared with the one using an ordinary lumped constant coil. Therefore, the Q of the transmission between the inductance elements 18 is low, and the characteristic is that high transmission characteristics can be obtained in a wide band.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図11のイン
ダクタンス素子の長さはλ/4であるため、インダ
クタンス素子18上の電流分布は図12に示すように中
心部(同軸線路20または22との接続部)で最大とな
り、外周部の先端で0となる。そのため、このインダク
タンス素子18上の電流によって誘起される磁界の強さ
は中心部分で大きく、外周に向うほど小さくなる。従っ
て、この非接触ロータリージョイントの伝送特性は、図
13に示されるような、インダクタンス素子18の外周
径に対し、比較的小径であるコイルを用いた回転トラン
スと相似と考えられる。
However, since the length of the inductance element of FIG. 11 is λ g / 4, the current distribution on the inductance element 18 is as shown in FIG. 12 at the center (coaxial line 20 or 22). It becomes maximum at the connection part) and becomes 0 at the tip of the outer peripheral part. Therefore, the strength of the magnetic field induced by the current on the inductance element 18 is large in the central portion and becomes smaller toward the outer periphery. Therefore, the transmission characteristics of this non-contact rotary joint are considered to be similar to those of a rotary transformer using a coil whose diameter is relatively smaller than the outer diameter of the inductance element 18, as shown in FIG.

【0010】このため、固定部および回転部に取り付け
る際にインダクタンス素子18間に位置ずれが発生し、
図14に示すように、素子の中心が回転中心に対してず
れた場合、伝送損失が大きくなり、またコイル同士の対
面する面積が回転により変化するため、伝送特性の方向
依存性が強くなるという問題点があった。
For this reason, when mounting on the fixed portion and the rotating portion, a displacement occurs between the inductance elements 18,
As shown in FIG. 14, when the center of the element deviates from the center of rotation, the transmission loss becomes large, and the area where the coils face each other changes due to the rotation, so that the direction dependence of the transmission characteristic becomes strong. There was a problem.

【0011】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてなされたものであり、位置ずれが発生した場合
でも伝送損失の増加が少なく、また伝送特性の方向依存
性を少なくすることができる非接触ロータリージョイン
トを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to reduce the increase in transmission loss even when a position shift occurs and to reduce the direction dependency of transmission characteristics. The purpose is to provide a non-contact rotary joint.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、固
定部および回転部を対向配置すると共に、この対向部分
に信号伝送素子をそれぞれ設け、これら信号伝送素子間
で高周波信号を非接触で伝送する非接触ロータリージョ
イントであって、上記信号伝送素子は、導電体からなる
接地導体板と、接地導体板上に誘電体層を介して形成さ
れた伝送信号の波長の約1/4の線路長を有する略一周
の螺旋状の線路であって、一端が接地導体板に接地され
ると共に、他端が開放されており、開放端が接地端近傍
に位置するように回転部の回転軸の回りに周回する結合
線路と、をそれぞれ有し、各信号伝達素子の接地導体板
には信号を伝達する同軸給電線の外導体を接続し、結合
線路には同軸給電線の中心導体を接続することを特徴と
する。
According to the present invention, a fixed portion and a rotating portion are arranged to face each other, and a signal transmission element is provided in each of the opposed portions, and a high frequency signal is transmitted between these signal transmission elements in a non-contact manner. The signal transmission element comprises a ground conductor plate made of a conductor and a line length of about ¼ of the wavelength of the transmission signal formed on the ground conductor plate via a dielectric layer. A spiral line having a circumference of one end, one end of which is grounded to a ground conductor plate and the other end of which is open. Each of the signal transmission elements has a coupling line that circulates around, and an outer conductor of a coaxial power feed line that transmits a signal is connected to the ground conductor plate of each signal transmission element, and a central conductor of the coaxial power feed line is connected to the coupling line. Is characterized by.

【0013】このように、本発明に係る非接触型ロータ
リージョイントは、対向配置された信号伝送素子間で高
周波信号を非接触で伝達する。このため、使用回転数に
限界がなく、移動体の走行に対応して、ビーム方向を始
終変更しても問題がない。
As described above, the non-contact type rotary joint according to the present invention transmits a high frequency signal in a non-contact manner between the signal transmission elements arranged opposite to each other. Therefore, there is no limit to the number of rotations that can be used, and there is no problem even if the beam direction is changed from start to finish in response to traveling of the moving body.

【0014】そして、結合線路は、線路長が伝搬波長の
1/4の長さの略一周の螺旋状であり、一端が接地端、
他端が開放端になっている。このため、この結合線路に
流れる電流は、接地端で最大、開放端で最小となるが、
接地端と開放端とが近傍に位置することによって、電流
量が相補われる。従って、結合線路間の伝送効率が良
く、伝送損失が少なく、かつ伝送特性の方向依存性が小
さい。このため、取り付け時の位置ずれによる伝送損失
・方向依存性を小さくすることができる。
The coupled line has a spiral shape in which the line length is a quarter of the propagation wavelength, and one end is a ground end.
The other end is open. Therefore, the current flowing in this coupled line is maximum at the ground end and minimum at the open end,
The amount of current is complemented by the fact that the grounded end and the open end are located close to each other. Therefore, the transmission efficiency between the coupled lines is good, the transmission loss is small, and the direction dependence of the transmission characteristics is small. Therefore, it is possible to reduce the transmission loss / direction dependency due to the positional deviation during mounting.

【0015】また、上記螺旋状の結合線路に一端が接続
され、他端が回転軸中心にまで伸びる給電線路を有し、
この給電線路の回転軸中心付近に同軸給電線の中心導体
を接続することによって、結合線路に給電することを特
徴とする。
Further, a feed line having one end connected to the spiral coupling line and the other end extending to the center of the rotation axis is provided.
It is characterized in that the central conductor of the coaxial feed line is connected near the center of the rotation axis of the feed line to feed power to the coupling line.

【0016】このため、回転部の結合線路を給電点を中
心に回転させることができ、好適な信号伝送を行うこと
ができる。
Therefore, the coupling line of the rotating portion can be rotated around the feeding point, and suitable signal transmission can be performed.

【0017】また、2つの信号伝送素子の螺旋状結合線
路の線長を異なる長さにすることを特徴とする。これに
よって、信号伝送素子における複数共振化が図れ、伝送
周波数帯域幅を広くすることができる。
Further, it is characterized in that the spiral coupling lines of the two signal transmission elements have different line lengths. As a result, multiple resonances can be achieved in the signal transmission element, and the transmission frequency bandwidth can be widened.

【0018】さらに、上記給電線路部分にアッテネータ
を接続したことを特徴とする。これによって、伝送した
い周波数以外の帯域の信号の反射を十分小さくすること
ができ、寄生発振等が発生せず、回路を安定して動作さ
せることができる。
Further, an attenuator is connected to the power feeding line portion. As a result, reflection of signals in bands other than the frequency to be transmitted can be sufficiently reduced, parasitic oscillation or the like does not occur, and the circuit can operate stably.

【0019】[0019]

【実施例】以下に、本発明に係る非接触型ロータリージ
ョイントの実施例について図面に基づいて説明する。
Embodiments of the non-contact rotary joint according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】[第1実施例]第1実施例の要部構成を図
1〜図3に示す。本実施例のロータリージョイントは、
図2に示すように、対向配置された一対のプリント基板
(信号伝送素子)30から構成されている。この例は、
車載用のアンテナに用いるロータリージョイントであ
り、プリント基板30aは車体に固定された固定部側に
設けられたものであり、プリント基板30bは固定部に
対しベアリング等により回転可能に支持された回転部側
に設けられたものである。
[First Embodiment] FIGS. 1 to 3 show the construction of the essential parts of the first embodiment. The rotary joint of this embodiment is
As shown in FIG. 2, it is composed of a pair of printed circuit boards (signal transmission elements) 30 arranged to face each other. This example
A rotary joint used for a vehicle-mounted antenna, a printed circuit board 30a is provided on the side of a fixed part fixed to the vehicle body, and a printed circuit board 30b is a rotary part rotatably supported by a bearing or the like with respect to the fixed part. It is provided on the side.

【0021】プリント基板30a、30b(30)は、
図3に示すように、セラミック、プラスチック等の誘電
体の板からなるの基板本体31を有し、この基板本体3
1の裏面には薄い銅層からなる接地面(グラウンド面)
32が形成され、表面にはマイクロストリップ線路から
なる結合線路34が形成されている。
The printed circuit boards 30a, 30b (30) are
As shown in FIG. 3, the substrate body 31 is made of a dielectric plate such as ceramic or plastic.
The back surface of 1 is a ground plane made of a thin copper layer (ground plane)
32 is formed, and a coupling line 34 formed of a microstrip line is formed on the surface.

【0022】そして、この結合線路34は、図1に示す
ように、回転部の回転軸の回りを略一周周回する螺旋状
であり、その長さが伝送信号の実効波長λの略1/
4に設定されている。そして、結合線路34の一端(接
地端)P1 は、スルーホールで裏面に接続されて接地さ
れ、もう一端(開放端)P2は開放となっている。ま
た、結合線路34は、接地端P1と開放端P2とが近接
して位置するものであり、本実施例では、開放端P2側
が接地端P1側に対して外側にあって、両者が若干オー
バーラップするように形成されている。なお、開放端P
2側が内側に位置してもよい。また、この結合線路34
の所定部分(この例では、接地端から90°程度離れた
点)から中心に向けて給電線路36がマイクロストリッ
プ線路で形成されている。
As shown in FIG. 1, the coupling line 34 is in the shape of a helix that makes one revolution around the rotation axis of the rotating portion, and its length is approximately 1 / the effective wavelength λ g of the transmission signal.
It is set to 4. One end (ground end) P1 of the coupled line 34 is connected to the back surface through a through hole and is grounded, and the other end (open end) P2 is open. Further, in the coupling line 34, the ground end P1 and the open end P2 are located close to each other. In this embodiment, the open end P2 side is outside the ground end P1 side, and both are slightly over. It is formed to wrap. The open end P
The two sides may be located inside. In addition, this coupled line 34
The power supply line 36 is formed of a microstrip line from a predetermined portion (in this example, a point distant from the ground end by about 90 °) toward the center.

【0023】一方、このプリント基板30の中心には、
裏面側から同軸線路38が接続されている。すなわち、
図3に示すように、同軸線路38の外部導体38Bは、
プリント基板30の接地面32に接続され、また中心導
体38Aは表面に導かれ、給電線路36の中心側端(給
電点)P3に接続されており、中心導体38Aは給電線
路36を介し結合線路34に接続される(図1、2参
照)。なお、この給電線路36の結合線路34への接続
点P4が動作における実質的な給電点になる。
On the other hand, in the center of the printed circuit board 30,
The coaxial line 38 is connected from the back side. That is,
As shown in FIG. 3, the outer conductor 38B of the coaxial line 38 is
The center conductor 38A is connected to the ground plane 32 of the printed circuit board 30, is guided to the surface, and is connected to the center side end (feed point) P3 of the feed line 36. The center conductor 38A is connected to the coupling line via the feed line 36. 34 (see FIGS. 1 and 2). The connection point P4 of the feed line 36 to the coupling line 34 is a substantial feed point in operation.

【0024】ここで、結合線路34の線長はλ/4
である。このため、開放端では電圧が最大でかつ電流0
となり、ここにおけるインピーダンスは無限大となる。
逆に、接地端では電流最大で電圧0となってインピーダ
ンスは0となる。従って、結合線路34における給電線
路36を接続する接続点を適当に選ぶことにより、接続
点P4におけるインピーダンスを任意の値とすることが
できる。そこで、給電線路36を結合線路34に接続す
る点P4を同軸線路38のインピーダンスに応じて設定
することにより、給電線路36および同軸線路38を整
合良く接続することができる。
Here, the line length of the coupled line 34 is λ g / 4.
Is. Therefore, the voltage is maximum and the current is 0 at the open end.
And the impedance here is infinite.
On the contrary, at the ground end, the maximum current is 0, and the impedance is 0. Therefore, the impedance at the connection point P4 can be set to an arbitrary value by appropriately selecting the connection point at which the feed line 36 in the coupling line 34 is connected. Therefore, by setting the point P4 connecting the power feeding line 36 to the coupling line 34 according to the impedance of the coaxial line 38, the power feeding line 36 and the coaxial line 38 can be connected with good matching.

【0025】そして、上記のように構成されたプリント
基板30a、30bをその表面同士(結合線路34同
士)が対向するよう所定の間隔を隔てて保持する。この
とき、プリント基板30a、30bにおける螺旋状の結
合線路34の中心が回転部の回転中心に一致するように
する。すなわち、車体の屋根等の固定部にプリント基板
30aを固定し、ここにベアリング等によって回転自在
に支持された回転部側にプリント基板30bを固定し、
両者を対向配置する。これによって、回転部を固定部に
対し回転した場合にも、2つのプリント基板30a、3
0bの結合線路34同士の電磁結合により高周波信号の
伝送が行われる。
Then, the printed circuit boards 30a and 30b configured as described above are held at a predetermined interval so that their surfaces (the coupled lines 34) face each other. At this time, the center of the spiral coupling line 34 on the printed circuit boards 30a and 30b is made to coincide with the center of rotation of the rotating portion. That is, the printed circuit board 30a is fixed to a fixed part such as the roof of the vehicle body, and the printed circuit board 30b is fixed to the rotating part side rotatably supported by bearings or the like,
Both are arranged to face each other. As a result, even when the rotating portion is rotated with respect to the fixed portion, the two printed circuit boards 30a, 3
A high frequency signal is transmitted by electromagnetic coupling between the coupling lines 34 of 0b.

【0026】前述のように結合線路34の線路長がλ
/4であるため、結合線路34上の電流分布は図4
に示すように接地端側で最大であり、開放端側で最小と
なる。そして、本実施例では、結合線路34を略一周の
螺旋状とし、接地端P1側と開放端P2側をオーバーラ
ップさせているため、電流最大の部分と最小の部分が重
なって周上の電流分布がほぼ一定となる。このため、結
合線路34の電流によって誘起される磁界の強さも周上
でほぼ一定となる。従って、本実施例の非接触ロータリ
ージョイントの伝送特性は、図5に示すように、結合線
路34の径とほぼ等しい大きさのコイルを用いた回転ト
ランスと相似となり、従来技術と比較して回転トランス
の径が大きくなる。そこで、プリント基板30a、30
bを対向配置した時において、多少の位置ずれが発生し
た場合でも伝送損失や、伝送量の方向依存性が少なくな
り、良好な特性を得ることができる。
As described above, the line length of the coupled line 34 is λ.
Since g / 4, the current distribution on the coupled line 34 is shown in FIG.
As shown in, the maximum is on the grounded end side and the minimum is on the open end side. In this embodiment, since the coupling line 34 has a spiral shape of about one round and the ground end P1 side and the open end P2 side are overlapped with each other, the maximum current portion and the minimum current portion overlap each other and the current on the circumference is increased. The distribution is almost constant. Therefore, the strength of the magnetic field induced by the current of the coupled line 34 is also substantially constant on the circumference. Therefore, as shown in FIG. 5, the transmission characteristics of the non-contact rotary joint of the present embodiment are similar to those of a rotary transformer using a coil whose size is substantially equal to the diameter of the coupling line 34, and the rotation characteristics are higher than those of the conventional technology. The diameter of the transformer increases. Therefore, the printed circuit boards 30a, 30
When b is arranged to face each other, even if some positional deviation occurs, the transmission loss and the direction dependency of the transmission amount are reduced, and good characteristics can be obtained.

【0027】なお、略一周の螺旋状をなす結合線路34
の線路長(周長)は前述の如くλ/4程度である必要
があり、結合線路34の径(すなわち回転トランスの
径)を大きくしつつ、周上の電流分布がほぼ一定となる
ためには接地端P1より開放端P2までの周回の角度は
315°(すなわちオーバーラップしない角度)ないし
450°(すなわちオーバーラップする角度)が望まし
く、さらには360°〜420°(オーバーラップ角と
して0°〜60°)程度とすることで、上記電流分布の
均一性が高められ好適である。
It should be noted that the coupling line 34 having a spiral shape of about one round is provided.
Since the line length (circumferential length) of A must be approximately λ g / 4 as described above, since the diameter of the coupling line 34 (that is, the diameter of the rotary transformer) is increased, the current distribution on the periphery becomes substantially constant. It is desirable that the angle of revolution from the grounded end P1 to the open end P2 is 315 ° (that is, an angle that does not overlap) to 450 ° (that is, an angle that overlaps), and further 360 ° to 420 ° (the overlapping angle is 0). It is preferable that the angle is about 60 ° to 60 °) because the uniformity of the current distribution is enhanced.

【0028】図6に伝送特性を示す。このように、共振
周波数(波長λに対応する周波数f)を中心とし
て、高い伝送特性を得ることができる。
FIG. 6 shows the transmission characteristics. Thus, around the resonance frequency (frequency f g corresponding to the wavelength lambda g), it is possible to obtain a high transmission characteristic.

【0029】[第2実施例]図7に本発明の第2実施例
の構成を示す。上記第1実施例では、2つのプリント基
板30a、30bの結合線路34の線路長が等しいた
め、共振周波数付近では非常に低損失となるが、帯域幅
は比較的狭くなる。移動体BSアンテナでは、BS−I
F信号(1015MHz〜1350MHz)という広範
囲において、固定部と回転部の間で信号伝送を行う必要
がある。このため、この周波数範囲における伝送損失が
ほぼ一定であることが望ましい。
[Second Embodiment] FIG. 7 shows the configuration of a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, since the line lengths of the coupling lines 34 of the two printed boards 30a and 30b are equal to each other, the loss is very low near the resonance frequency, but the bandwidth is relatively narrow. In the mobile BS antenna, BS-I
In a wide range of F signal (1015 MHz to 1350 MHz), it is necessary to perform signal transmission between the fixed part and the rotating part. Therefore, it is desirable that the transmission loss in this frequency range be substantially constant.

【0030】したがって、第2実施例では、2つのプリ
ント基板30a、30bにおける結合線路34の線路長
を異なる長さにしている。これにより、結合線路34
a、34bにおける共振点が互いに異なるものになる。
そこで、第2実施例のロータリージョイントでは、図8
に示すように、複共振となり、伝送帯域が広帯域化され
る。このため、伝送損失は第1実施例の最小の点よりも
若干増加するが、広い周波数範囲に対しほぼ一定の伝送
特性が得られる。なお、伝送帯域内の周波数特性をほぼ
平坦とするために、結合線路34a,34bの共振周波
数差は概ね20%以内が好適である。
Therefore, in the second embodiment, the line lengths of the coupling line 34 in the two printed boards 30a and 30b are made different. As a result, the coupled line 34
The resonance points at a and 34b are different from each other.
Therefore, in the rotary joint of the second embodiment, as shown in FIG.
As shown in (1), multiple resonance occurs and the transmission band is widened. For this reason, the transmission loss increases slightly from the minimum point of the first embodiment, but almost constant transmission characteristics can be obtained over a wide frequency range. In addition, in order to make the frequency characteristic in the transmission band substantially flat, it is preferable that the resonance frequency difference between the coupling lines 34a and 34b is approximately 20% or less.

【0031】[第3実施例]上述の図6および図8から
明らかなように、本発明の非接触ロータリージョイント
は、ある周波数範囲の信号を伝送する一種のバンドパス
フィルタとして作用する。従って、伝送帯域以外の周波
数帯域では不整合状態となり、特に広帯域な増幅器と接
続した場合に寄生発振などの不具合が発生する可能性が
ある。そこで、第3実施例では、図9に示すように、給
電線路36にチップ抵抗等を用いたアッテネータ40を
挿入配置する。これによって、通過帯域における伝送損
失は若干増大するものの、通過帯域外における反射が軽
減し整合が改善されるため、回路が安定に動作するよう
になり、信頼性が向上する。
[Third Embodiment] As is apparent from FIGS. 6 and 8, the non-contact rotary joint of the present invention functions as a kind of band-pass filter for transmitting signals in a certain frequency range. Therefore, in a frequency band other than the transmission band, a mismatching state occurs, and in particular, when connected to a wide band amplifier, a problem such as parasitic oscillation may occur. Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG. 9, an attenuator 40 using a chip resistor or the like is inserted and arranged in the feed line 36. As a result, although the transmission loss in the pass band is slightly increased, the reflection outside the pass band is reduced and the matching is improved, so that the circuit operates stably and the reliability is improved.

【0032】[伝送特性の例]移動体BSアンテナ用に
作成した本発明の実施例である非接触ロータリージョイ
ントの伝送特性をネットワークアナライザで測定した結
果を図10に示す。ここで、本例のロータリージョイン
トは、広帯域化のための複共振化(第2実施例)、およ
び通過帯域外の整合改善のためのアッテネータ40の付
加(第3実施例)を行っており、第2実施例および第3
実施例の特徴を兼ね備えたものになっている。なお、ア
ッテネータ40は回転部側、固定部側の給電線路36に
それぞれ3dBずつ挿入されている。また、本例におけ
る結合線路の波長短縮率は約0.55、長い方の結合線
路長は37.5mm、短い方は31.7mmであり、また、
2つのプリント基板30a、30bの間隔は2mmであ
る。
[Example of Transmission Characteristics] FIG. 10 shows the results of measurement of the transmission characteristics of the non-contact rotary joint, which is an embodiment of the present invention prepared for a mobile BS antenna, with a network analyzer. Here, in the rotary joint of this example, multiple resonance for widening the band (second embodiment) and addition of an attenuator 40 for improving matching outside the pass band (third embodiment) are performed, Second embodiment and third
It has the characteristics of the embodiment. The attenuator 40 is inserted by 3 dB in each of the power supply lines 36 on the rotating portion side and the fixed portion side. The wavelength shortening rate of the coupled line in this example is about 0.55, the longer coupled line length is 37.5 mm, and the shorter one is 31.7 mm.
The distance between the two printed circuit boards 30a and 30b is 2 mm.

【0033】また、図10の測定においては、伝送特性
の周波数特性と方向依存性を同時に測定するため、測定
は回転部側を高速に回転させながら周波数掃引をゆっく
り行っている。従って、測定データ中の細かい変動幅が
伝送損失の方向依存性を示している。なお、図中のマー
カー△1からマーカ▽2の間が、移動体BSアンテナに
必要な伝送帯域を示している。
Further, in the measurement of FIG. 10, the frequency characteristic and the direction dependency of the transmission characteristic are simultaneously measured, and therefore the frequency sweep is slowly performed while rotating the rotating part side at high speed. Therefore, the small fluctuation width in the measurement data shows the direction dependence of the transmission loss. Note that the transmission band required for the mobile BS antenna is shown between the marker Δ1 and the marker ▽ 2 in the figure.

【0034】この図10における測定データから、所望
帯域内における伝送損失は最大12dB、周波数に対す
る変動幅は3dB以内、方向依存性は2dB以内と移動
体BSアンテナ用の非接触ロータリージョイントとして
十分な性能が得られていることがわかる。
From the measured data in FIG. 10, the transmission loss in the desired band is 12 dB at maximum, the fluctuation width with respect to frequency is within 3 dB, and the direction dependency is within 2 dB, which is sufficient performance as a non-contact rotary joint for a mobile BS antenna. It can be seen that is obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る非接
触型ロータリージョイントは、 非接触であるため、使用回転数に限界がない。 結合線路を略一周の螺旋状にしたため、結合線路間の
伝送効率が良く、伝送損失が少なく、かつ伝送特性の方
向依存性が小さい。このため、取り付け時の位置ずれに
よる伝送損失・方向依存性の増大も少ない。 さらに、一対の結合線路の線路長を異なるものにする
ことによって、伝送周波数帯域幅を広くすることができ
る。
As described above, since the non-contact rotary joint according to the present invention is non-contact, there is no limit to the number of rotations that can be used. Since the coupling line has a spiral shape of about one round, the transmission efficiency between the coupling lines is good, the transmission loss is small, and the direction dependence of the transmission characteristic is small. Therefore, there is little increase in transmission loss and directional dependence due to displacement during mounting. Furthermore, the transmission frequency bandwidth can be widened by making the line lengths of the pair of coupled lines different.

【0036】さらに、アッテネータを設けることによ
って、寄生発振等が発生せず、回路が安定に動作する。
Further, by providing the attenuator, parasitic oscillation or the like does not occur and the circuit operates stably.

【0037】等の優れた特徴が得られる。Excellent characteristics such as

【0038】従って、移動体BSアンテナ等において高
周波信号を回転部/固定部間で伝送するのに好適であ
る。
Therefore, it is suitable for transmitting a high frequency signal between the rotating part and the fixed part in a mobile BS antenna or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例のプリント基板の構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a printed circuit board according to a first embodiment.

【図2】第1実施例の一対のプリント基板の配置を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of a pair of printed circuit boards according to the first embodiment.

【図3】第1実施例の同軸給電線の接続状態を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a connected state of the coaxial feeder line of the first embodiment.

【図4】第1実施例の結合線路上の電流状態を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a current state on the coupled line of the first embodiment.

【図5】第1実施例の結合線路に相似な回転トランスを
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a rotary transformer similar to the coupled line of the first embodiment.

【図6】第1実施例の伝送損失の周波数特性を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics of transmission loss according to the first embodiment.

【図7】第2実施例のプリント基板の構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a printed circuit board according to a second embodiment.

【図8】第2実施例の伝送損失の周波数特性を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing frequency characteristics of transmission loss according to the second embodiment.

【図9】第3実施例のプリント基板の構成を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a printed circuit board according to a third embodiment.

【図10】実施例の伝送特性の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of transmission characteristics according to the embodiment.

【図11】従来例のプリント基板の構成を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional printed circuit board.

【図12】従来例の電流特性を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing current characteristics of a conventional example.

【図13】従来例に相似な回転トランスを示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a rotary transformer similar to the conventional example.

【図14】従来例の伝送損失および方向依存性を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing transmission loss and direction dependence of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 プリント基板(信号伝送素子) 32 接地面 34 結合線路 36 給電線路 38 同軸給電線 38A 中心導体 38B 外部導体 P1 接地端 P2 開放端 P3 中心端(給電点) P4 接続点 30 Printed Circuit Board (Signal Transmission Element) 32 Ground Plane 34 Coupling Line 36 Feed Line 38 Coaxial Feed Line 38A Center Conductor 38B Outer Conductor P1 Ground End P2 Open End P3 Center End (Feed Point) P4 Connection Point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺本 英二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 渡辺 俊明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小川 勝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 森田 真 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 匂坂 敦志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Eiji Teramoto, Eiji Teramoto, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture, No. 1 No. 41 Yokomichi, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor, Toshiaki Watanabe, Nagachite-machi, Aichi-gun, Aichi-gun 1 in 41 Chuo-do, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Masaru Ogawa, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi-gun, Nagatoji 1-in-1 Toyota Chuo Research Center (72) Inventor, Masa Morita Aichi Toyota city, Toyota city, Toyota city (72) Inventor Atsushi Kozaka, Toyota city, Toyota city, Aichi prefecture Toyota car company

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定部および回転部を対向配置すると共
に、この対向部分に信号伝送素子をそれぞれ設け、これ
ら信号伝送素子間で高周波信号を非接触で伝送する非接
触ロータリージョイントであって、 上記信号伝送素子は、 導電体からなる接地導体板と、 接地導体板上に誘電体層を介して形成された伝送信号の
波長の約1/4の線路長を有する略一周の螺旋状の線路
であって、一端が接地導体板に接地されると共に、他端
が開放されており、開放端が接地端近傍に位置するよう
に回転部の回転軸の回りに周回する結合線路と、 をそれぞれ有し、 各信号伝達素子の接地導体板には信号を伝達する同軸給
電線の外導体を接続し、結合線路には同軸給電線の中心
導体を接続することを特徴とする非接触ロータリージョ
イント。
1. A non-contact rotary joint for arranging a fixed portion and a rotating portion so as to face each other and providing signal transmitting elements at the facing portions, respectively, for transmitting a high frequency signal between these signal transmitting elements in a non-contact manner. The signal transmission element consists of a ground conductor plate made of a conductor and a spiral line that is formed on the ground conductor plate via a dielectric layer and has a line length of about 1/4 of the wavelength of the transmission signal. One end is grounded to the ground conductor plate and the other end is open, and each has a coupling line that circulates around the rotation axis of the rotating unit so that the open end is located near the ground end. A non-contact rotary joint characterized in that an outer conductor of a coaxial feed line for transmitting a signal is connected to a ground conductor plate of each signal transmission element, and a central conductor of the coaxial feed line is connected to a coupling line.
【請求項2】 請求項1に記載の非接触ロータリージョ
イントにおいて、 上記螺旋状の結合線路に一端が接続され、他端が回転軸
中心にまで伸びる給電線路を有し、 この給電線路の回転軸中心付近に同軸給電線の中心導体
を接続することによって、結合線路に給電することを特
徴とする非接触ロータリージョイント。
2. The non-contact rotary joint according to claim 1, wherein one end is connected to the spiral coupling line, and the other end has a feed line extending to the center of the rotation axis. A non-contact rotary joint that feeds power to a coupling line by connecting a central conductor of a coaxial power feed line near the center.
【請求項3】 請求項1または2に記載の非接触ロータ
リージョイントにおいて、 2つの信号伝送素子の螺旋状結合線路の線長を異なる長
さにすることを特徴とする非接触ロータリージョイン
ト。
3. The non-contact rotary joint according to claim 1, wherein the spiral coupling lines of the two signal transmission elements have different line lengths.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の非接触
ロータリージョイントにおいて、 上記給電線路部分にアッテネータを接続したことを特徴
とする非接触ロータリージョイント。
4. The non-contact rotary joint according to claim 1, wherein an attenuator is connected to the power feed line portion.
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JPWO2013065238A1 (en) * 2011-11-01 2015-04-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Resonant coupler

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177784A (en) * 2008-01-25 2009-08-06 Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc Apparatus and method to operate rf antenna array
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