JPS607403B2 - 可変移相器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は給電線により伝送される高周波信号の位相を、
給電線のインピーダンス、即ち長さを可変することによ
り、その終端で任意に変化させることができる可変移相
器に関し、特に上記可変移相器を経由する回路に存在す
る無効線路長にほぼ等しい線路長を可変移相器を経由し
ない回路に挿入することにより、一層精度の高い位相可
変を行なうことができる可変移相器の改良に関する。

従来より、例えば第１図に示すような位相差給電方式の
アンテナ装置が知られている。概略的に説明すると、２
本のアンテナ素子１１，１０が水平スタックに設置され
ており、例えば前方のアンテナ素子１０は位相反転回路
１２、整合回路１３を介して給電線１４により合成器１
５に接続されている。また「後方のアンテナ素子１１は
整合回路１６を介して給電線１７により直接合成器１５
に接続されている。ところで、上記位相差給電方式のア
ンテナ装置は２本のアンテナのうち、一方を逆相給電と
なるようにして電波を受信し、合成器により合成すると
、その指向性パターンにヌル点（指向性のメィ０ン・ロ
ーブとサブローブの左右にできる谷間）ができる。

この場合一方のアンテナから合成器までの給電線の線路
長を、他方の線路長に対し、ある線路長差をもつように
可変すると遅延効果によりヌル点（ヌル角）がそれに対
応して変化すること夕が知られている。そのような原理
を応用してヌル点にテレビジョン受信、ＦＭ受信時にみ
られるゴースト妨害「マルチバス歪の原因となる反射波
を向けることにより、ゴースト妨害、マルチバス歪除去
などを改善し得る。０ そこで、第２図に示す如き回路
構成による可変移相器を用いたアンテナ装置が考えられ
る。

説明すると、例えば水平スタックに設置される２本のア
ンテナ（図示せず）の一方のアンテナに接続される接続
端子２０‘ま切換スイッチ２１の第１の固タ定端子２１
−，に接続され、この第１の固定端子２１−，は第４の
固定端子２亀‐４に接続される。また、他方のアンテナ
に接続される鞍続端子２２は上記スイッチ２１の第２の
固定端子２１‐２に接続され、この第２の固定端子２１
‐２は第３の固定端子２１‐３に接続される。そして、
上言己スイッチ２１の第１の可動端子２１‐５は線路長
可変による可変移相器２３を介して合成器２４の一方の
入力端子２５に接続され、他方の第２の可動端子２１‐
６は直接合成器２４の他方の入力端子２６に接続される
。

なお上記第１及び第２の可動端子２１‐５，２１‐６は
連動であり、２７は合成器２４の出力端子である。とこ
ろで、上記線路長可変による可変移相器２３は第３図及
び第４図に示す如く構成されている。

まず第３図に示す如き印刷配線板３８が備えられる。こ
の印刷配線板３Ｑ！ま平行な表面を有する平坦なセラミ
ック〜 フェノール樹脂などによる誘電体板３１と、こ
の誘電体板３１の一方の表面及び他方の表面に後述する
如く印刷配線される信号を導くストリップラインによる
線路及び接地導体とによって構成される。さらに上記印
刷配線板３０１こはロータリースイッチ３２の相対向し
た１対の切換端子板３３７ ３４のそれぞれの接続端子
３５−，乃至３５−，２及び接続端子３６−，（その他
の接続端子は図示せず）が挿入される如く配列した孔３
７−，乃至３７−，２及び孔３８−，乃至３８−，２が
形成される。そして上記ストリップラインを印刷する側
の孔３７−，乃至３７−，２及び孔３８−，乃至３８−
，２の周囲にはラウンド３９−，乃至３９−，２及びラ
ウンド４０−，乃至４０−，２が印刷技術により付着さ
れる。次に上記ラウンド３９−，はかなり狭い幅のスト
リップライン４１により同一表面の一側縁に形成した出
力電極４２に接続され、ラウンド亀Ｑ‐，は同一幅のス
トリップライン４３により入力電極４４１こ接続される
。そして相対同したラウンド３９‐２とラウンド４０‐
２とは最大線路長を有するように蛇行状に印刷配線した
ストリップライン４５により接続され、ラウンド３９‐
３とラウンド４０−３は上記ストリップライン４５より
も線路長が短いストリップライン４６により接続される
。さらに、上記ラウンド３９‐４とラウンド４０‐４は
上記ストリップライン４６よりも短いストリップライン
４７により接続される。

前記同様にラゥンド３９‐５とラウンド４０‐５からラ
ウンド３９−，２とラウンド４０−，２に向かって順に
ストリップライン４８亀４９，５０，５１，５２，５３
，５４，５５を短かく形成して接続されている。また〜
上記誘電体板３１の他方の表面には上記孔の周囲部を除
いて表面の全てを覆う如く接地導体５６が印刷される。
そして上述した印刷配線板３０の孔３７−，乃至３４−
，２及び孔３８−，乃至３８−，２に接地導体５６面側
からロータリースイッチ３２０の第１及び第２の切換端
子板３３，３４‘こ設けた接続端子３５−，乃至３５‐
，２及び接続端子３６−，（その他図示せず）を挿入し
た後、ラウンド３９‐，乃至３９−，２及びラウンド４
０−，乃至４０−，２にはんだ付けする。タ 上記ロー
タリースイッチ３２の第１の切換端子板３３には放射状
に固定端子５７−，乃至固定端子５７−，２が取着され
、これらが各印刷配線を介して上記接続端子３５−，乃
至３５−．２にそれぞれ対応して接続される。

また第２の切携端子板３４も０上記切換端子板３３と同
様に構成される。そして上記第１及び第２の切換端子板
３３，３４の固定端子５７‐ｉ，５８−，２に対するそ
の他の固定端子との切換接続は回転軸６川こ連動の可動
酸片６１（片方のみ図示）により行なわれる。なお、固
定５端子５７−，，５８−，は常時可動綾片に接触して
いる。ところで、第２図に示した両方の接続端子２０，
２２から合成器２４の出力端子２７間の各給電線と上述
した印刷配線板３０もこよるそれぞれのストリップライ
ン４１，４３，４５，４６，４０７；４８，４９，５０
，５１，５２，５３，５４，５５は伝送損失、反射など
の問題から均一な特性インピーダンスを有する如く設定
される。なお、上記各ストリップラインの特性インピー
ダンスは誘電体板３１の厚みと誘電率及びライン幅をタ
任意に選択することによって設定し得る。以上のように
構成した印刷配線板３０１こよるそれぞれのストリップ
ラインをロータリースイッチ３２により選択的に切換え
て一方のアンテナから合成器２４間の給電線路の長さを
可変し、以つて０給電線により伝送される高周波信号の
位相を可変することができる。そして上記可変移相器２
３を挿入しない他方のアンテナの給電線路の長さもこ対
して或る線路長差をもたせるとそれに対応した遅延効果
により指向性の左右に作り出すヌル点（ヌル角）を可変
することができる。従って可変できるヌル点にテレビジ
ョン受信、ＦＭ受信にみられるゴースト妨害、マルチバ
ス歪の原因となる反射波を向けることにより、ゴースト
妨害、マルチバス歪を除去でき、良好な受信を行なうこ
とができる。しかしながら、上述したような可変移相器
２９においても完全に満足し得るとは限らない。

すなわち、上述した可変移相器２３を経由する回路に無
効線路長が存在することである。主な発生原因は上記ロ
ータリースイッチ３２を構成する第１及び第２切換端子
板３３，３４における各固定端子及びこれらの固定端子
と印刷配線板３０に形成したそれぞれのストリップライ
ン４５乃至５５を接続するそれぞれ第１及び第２の斜線
で示す配線にある。しかも第１及び第２切換端子板３３
，３４におけるそれぞれの印刷配線部分は上記給電線と
ストリップラインのように均一な特性インピーダンスで
はなく、また充分な線路長を有しており、しかも長さが
異なっている。従って、可変移相器２３による線路長を
ゼロにしても、可変移相器２３を経由しない給電線の線
路長と等しくならない、これは信号の伝送損失などの問
題がからみ、精度の向上の妨げとなる。本発明は、上述
した点に鑑み成されたもので、同一印刷配線板上に高周
波信号を伝送する給電線と同じ特性インピーダンスを有
する異なる長さのストリップラインを複数本形成してお
き、これらをスイッチなどにより選択的に上記給電線に
切換接続して線路長を可変することにより高周波信号の
位相を可変せしめると共に無効線路長にほぼ等しい線路
長を有するストリップラインを上記同一面に形成してこ
のストリップラインを線路長を可変しない回路に介挿し
、両路線へ往復する外部線路の長さに関係なく、常に無
効線路長を等しくすることができる。

簡単な構成で且つ安価なしかも一層精度の高い可変移相
器を提供するものである。以下「本発明による可変移相
器及びこの可変移相器を用いたアンテナ装置の実施例を
第５図乃至第７図を参照して詳細に説明する。

まず、第５図及び第７図に示す如き印刷配線板７０が備
えられる。

この印刷配線板７川ま平行な表面を有する平坦なセラミ
ック、フェノール樹脂などによる誘電体板７１と、この
譲露体板７１の一方の表面及び他方の表面に後述する如
く印刷配線される信号を導くストリップラインによる線
路及び接地導体とによって構成される。さらに上記印刷
配線板７０にはロータリ−スイッチ７２の相対抗した１
対の切換端子７３，７４のそれぞれの接続端子７５−．
乃至７５−，２及び接続端子７６−，（その他の接続端
子は図示せず）が挿入される如く配列した孔７７−，乃
至７７Ｍ，２及び孔７８−，乃至７８−，２が形成され
る。そして」上記ストリップラインを印刷する側の孔７
７−，乃至７７−，２及び孔７８−，乃至７８−，２の
周囲にはラウンド７９−，乃至７９−，２及びラウンド
８０−，乃至８０−，２が印刷技術により付着される。
次に上記ラウンド７９−，はかなり狭い幅のストリップ
ライン８１により同一表面の一側縁に形成した入力電極
８２に接続され、ラウンド８０−・は同一幅のストリッ
プライン８３により出力電極８４に接続される。

そして相対向したラウンド７９‐２とラウンド８０‐２
とは最大線路長を有するように蛇行状に印刷配線したス
トリップライン８５により接続され、ラウンド７９‐３
とラウンド８０‐３は上記ストリップライン８５よりも
線路長が短いストリップライン８６により接続される。
さらに上言己ラウンド７９‐４とラウンド８０‐４は上
記ストリップライン８６よりも短いストリップライン８
７により接続される。

前記同様にラウンド７９−５とラウンド８０‐５からラ
ウンド７．９−，２とラウンド−，２に向かって順にス
トリップライン８８，８９，９０，９１，９２，９３，
９４，９５を短か〈形成して接続されている。そして、
上言己それぞれのストリップラインを形成した譲露体板
７１の同一表面に無効線路長にほぼ等しい線路長を有す
るストリップライン９６が形成され、これに入力電極９
７と出力電極９８が接続される。

また、上記誘電体板７１の他方の表面には上記孔の周囲
部を除いて表面の全てを覆う如く接地導体９９が印刷さ
れる。

次に上述した印刷配線板７０を用いた線路長可変による
可変移相器の実施例を説明する。

第６図に示した回路を説明する。なお前述した第２図に
示した回路と同一の部分は同符号を記入して説明する。
例えば水平スタックに設置される２本のアンテナ（図示
せず）の一方のアンテナに接続される接続端子２川ま切
換スイッチ２１の第１の固定端子２１−，に接続され、
この第１の固定端子２１−，は第４の固定端子２１‐４
に接続される。また、他方のアンテナに接続される接続
端子２２はスイッチ２１の第２の固定端子２１‐２に接
続され、この第２の固定端子２１‐２は第３の固定端子
２１‐３に接続される。そして、上記スイッチ２１の第
１の可動端子２１‐５は線路長可変による可変移相器２
３を介してＺ合成器２４の一方の入力端子２５に接続さ
れ、他方の第２の可動端子２１‐６は固定の移相回路１
００を介して合成器２４の他方の入力端子２６に接続さ
れる。

なお上記第１及び第２の可動端子２１‐３，２１‐６は
連動であり、２７は合成器２４の出Ｚ力端子である。次
に、第７図を用いて上記回路の具体的構成を説明する。

まず上述した印刷配線板７６の孔７７−，乃至７７−，
２及び孔７８−，乃至７９−，２に接地導体９９面２側
からロータリースイッチ７２の第１及び第２の切換端子
板７３，７４に設けた接続端子７５−，乃至７５−，２
及び接続端子７６−，（その他図示せず）を挿入した後
ラウンド７９−，乃至７９−，２及びラウンド８０−，
乃至８０−，２にはんだ付けす２る。

上記ロータリースイッチ７２の第１の切換端子板７３に
は放射状に固定端子１０１−，乃至固定端子１０１−，
２が取着され、これらが各印刷配線を介して上記援続端
子７５−，乃至７５−，２にそれぞれ対応して接続され
る。また、第２の切襖端子３板７４も上記第１の切換端
子板７３と同機に構成される。そして上記第１及び第２
の切換端子板７３，７４の固定端子１０１−，，１０２
−，に対するその他の固定端子との切換接続は回転軸１
０３に運動の可動髪片１０４（片方のみ図示）により行
３なわれる。なお、固定端子１０１−，，１０２−・は
常時可動嬢片に接触している。次に一方のアンテナから
の給電線が接続される第１のコネクター１０が設けられ
、このコネクタ１１０の出力端子１１１は給電線例えば
同軸コード１１２の芯線の二端に接続され、外被導体１
１３は接地線に接続される。

そして上記同軸コード１１２の芯線の他端は切換スイッ
チ２１の第１の固定端子２１−，に接続され、接地線は
印刷配線板７０の接地導体９９に接続される。また他方
のアンテナからの給電線が接続される第２のコネクター
１４が設けられ、このコレクタ１１４の出力端子１１５
は同軸コード１１６の芯線の一端に接続され、外被導線
１１７は接地線に接続される。そして上記同軸コード１
１６の芯線の池端は切襖スイッチ２１の第２の固定端子
２１‐２に接続され、接地線は接地導体９９に接続され
る。ところで上記スイッチ２１の第１の固定端子２１−
，と第４の固定端子２１‐４及び第２の固定端子２１‐
２と第３の固定端子２１‐３は前述した如くそれぞれ短
絡される。またスイッチ２１の第１の可動端子２１‐５
は同軸コード１１８の芯線を介して印刷配線板７０１こ
形成した入力電極８２に接続され、同軸コード１１８の
接地線の両端は接地導体９９に後続される。

さらに印刷配線板７０の出力電極８４は同軸コ−ド１１
９の芯線を介して所望の回路構成による合成器２４の一
方の入力端子２５に接続され、同軸コード１１９の接地
線の一端は接地導体９９に、他端は締付金具１２０‘こ
接続される。そして、スイッチ２１の第２の可動端子２
１‐６は同軸コード１２１の芯線を介して固定の移相回
路１００を構成するストリップライン９６の入力電極９
７に接続され、上記同軸コードｉ２１の接地線の両端は
接地導体９９に接続される。また出力電極９Ｍま同軸コ
ード１２２の芯線を介して合成器２４の他方の入力端子
２６に接続され、上記同軸コード１２２の接地線の一端
は接地導体９９に他端は締付金具１２３に接続される。
また、合成器２４の出力端子２７は同軸コード１２４を
介して第３のコネクタ１２５に接続される。

以上のようにそれぞれ配線される各部品すなわちロータ
リースイッチ７２は金属ケース１３０の一側板１３１に
取着され、第１のコネクタ１１０は他側板１３２に設け
た孔１３３に、第２のコネクタ１１４は孔１３４に、第
３のコネクタ１２５は孔１３５に挿入されてネジ締めな
どにより、取着される。

また、スイッチ２１も一側板１３１に設けた孔１３６に
挿入されて上記同様ネジ締めなどにより取着される。そ
して金属ケース１３川こは合成器２４を収納した後、裏
蓋（図示せず）が取着される。なお、金属ケース１３０
の一側板Ｉ３１におけるロータリースイッチ７２の回転
軸１０３を取着した周囲には、予めロータリースイッチ
７２により切換える印刷配線板７０のストリップライン
の長さに対応した目盛表示１３７が付設されると共に回
転軸１０３の先端には目印を付設した滴まみ（図示せず
）が取着され、またスイッチ２１部分にも切換表示１３
８が付設される。ところで、前記それぞれの同鞄コ−ド
１１２，１１６，１１８，１１９，１２１，１２２，１
２４と印刷配線板７０１こよるそれぞれのストリップラ
イン８１，８３，８５，８６，８７，８８，８９，９０
，９１，９２，９３，９４，９５，９６とは伝送損失、
反射などの問題から均一な特性インピーダンスに設定さ
れる。そして上記各ストリップラインの特性インピーダ
ンスは誘電体板７１の厚みと誘電率及びライン幅を任意
に選択することによって設定し得る。次に動作を説明す
る。

第１のコネクタに給電された一方のアンテナからの電波
受信信号は同軸コード１１０による給電線により伝送さ
れ切換スイッチ２１の第１の固定端子２１−，及び第４
の固定端子２１‐４に印加される。そして、第７図に示
すスイッチ２１が第６図に示す状態に切換わっている場
合「上記第１の固定端子２１−，に印加された高周波受
信信号は（以下高周波信号と称する）第１の可動端子２
１‐５及び同軸コード１ １８により伝送されたストリ
ップラインの入力電極８２に印加される。次に入力電極
８２はストリップライン８１に接続されており、これが
ロータリースイッチ７２における第１の切換様子板７３
の固定端子１０１−，に接続されているので、入力電極
８２に伝送される高周波信号は固定端子１０１−，に印
力０される。そして図示の状態では、上記固定端子１０
１−，が可動鞍片１０４を介して固定端子１０１−，２
に接続されているので、上記高周波信号は固定端子１０
１−，２→最短長のストリップライン９５→第２の切換
端子板７４の固定端子１０２−，２→可動援片（図示せ
ず）→固定端子１０２−，→ストリップライン８３によ
り順に伝送され、出力電極８４に導出される。次に上記
出力電極８４に伝送される高周波信号は両軸コード１１
９を介して合成器２４の一方の入力端子２５に印加され
る。一方、第２のコネクター１４に給電される他方のア
ンテナからの信号は同軸コード１１６による給電線によ
って伝送され、スイッチ２１の第２及び第３の固定端子
２１‐２，２１‐３に印加される。そして、第３の固定
端子２１‐３に印加される高周波信号は第２の可動端子
２１‐６を介して同軸コード１２１により伝送され「
ストリップライン９６の入力電極９７に印加される。そ
して、さらにストリップライン９６により伝送されて出
力電極９８に導出され、この出力電極９８からの信号は
同軸コード１２２により伝送され上記合成器２４の他方
の入力端子２６に印加される。また、上記一方の入力端
子２５及び他方の入力端子２６に伝送された信号は合成
された後出力端子２７から同軸コードを介して第３のコ
ネクタに伝送される。上述した切換スイッチ２１の功換
ポジション状態では可変移相器２３すなわち線路長可変
部が第１のコネクタ１１０‘こ接続されるアンテナの給
電線路間に挿入され固定の移相器１００が第２のコネク
タ１１４に接続されるアンテナの給電線路の間に挿入さ
れることになる。またロータリースイッチ７２と印刷配
線板７川こよる給電線路長可変部はストリップライン９
５が最短線路長であり、これは他のアンテナの給電線に
接続される同軸コード１１６と同軸コード１２１及び同
軸コード１２２が接続された線路長よりも若干長くなる
程度となる。このときロータリースイッチ７２の回転軸
１０３に取着した滴まみの目印は目盛表示１３７の“１
”の位置に対応する如く設定しておく。次に回転軸１０
３を時計方向に回動し、可動接片１０４によって順に固
定端子１０１−，，１０２−，に対してその他の固定端
子との連結を切換えれば順に線路長が長くなるストリッ
プライン９４，９３，９２，９１，９０，８９，８８，
８７，８６，８５に切換わり、これに連動して目盛表示
１３７に対する切換えも行なわれる。従って、上記他方
のアンテナに接続される給電線路の長さに対して段階的
にその差がひらくものである。

すなわち、一方のアンテナの給電線間に挿入される上記
ストリップラインによる線路の長さをロータリースイッ
チにより任意に切換えて可変し、他方の給電線の長さに
対して或る線路長差をもたせるとそれに対応した遅延効
果により指向性の左右に作り出すヌル点（ヌル角）を或
る範囲内で徐々に可変することができる。

これによって指向性のメイン４ローブをより鋭くし、サ
ブ・ローフをより小さくすることができるもので、ゴー
スト妨害、マルチパス歪除去などを改善し得る。しかも
こ考案においては上記ロータリースイッチ７２などによ
る無効線路長とほぼ等しい線路長を有するストリップラ
イン９６による固定移相器１００を設け、これを上記移
相を可変しない給電線路に挿入したことによって両線路
へ往復する外部線路の長さに関係なく、常に両線路の無
効線路長を等しくすることができる。従って、信号の伝
送損失などの問題を生せず且つ線路長差をゼロまたは小
さくして可変する場合にも精度の高い可変移相を得るこ
とができる。また、切換スイッチ２１を切換えることで
線路長可変部を他方のアンテナの給電線路間に切換接続
し、この切換によって指向性の左右に作り出すヌル角を
左又は右いずれかを選択して可変することもできる。上
述したように本考案による可変移相器によれば高周波信
号を伝送する給電線に選択的に接続される同一の印刷配
線板上に上記給電線と同じ特性インピーダンスを有する
異なる長さのストリップラインによる線路を複数本形成
し、これをスイッチなどにより選択的に切換えることに
より給電線両端間の長さを可変し、以つて上記給電線に
より伝送される高周波信号の位相を任意に可変すること
ができる。

さらに、上記印刷配線板の同一表面に、可変移相器を経
由する線路に存在する無効線路長とほぼ等しい線路長を
有するストリップラインを形成しこのストリップライン
を上記可変移相器を経由しない線路に挿入したことによ
り、両線路へ往復する外部線路の長さに関係なく、常に
両線路の無効線路長を等しくすることができる。

従って、線路長差をゼロ又は小さくして位相可変する場
合にも精度の高い可変移相を得ることができる。特に位
相差給電方式のアンテナ装置に好適である。以上のよう
に本発明は簡単な構成で且つ安価なしかも一層精度の高
い種々の移相器に用いることができる可変移相器を提供
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するために用いた公知の位相差給
電方式のアンテナ装置の実施例を示す簡略図、第２図は
当初発明された可変移相器を用いた位相差給電方式のア
ンテナ装置、第３図は第２図に示した装置に用いられる
印刷配線板を示す平面図、第４図は第２図に示した装置
の主要部を一部破線で示す斜視図、第５図は本発明によ
る可変移相器に係る印刷配線板の実施例を示す平面図、
第６図は同上可変移相器を用いたアンテナ装置の実施例
を示す回路図、第７図は第６図に目した回路の具体的構
成を示す一部破線で示した斜視図である。 図中「 ２１・・・…切換スイッチ、２４・・・・・・
合成器、７０・・・・・・印刷配線板、７２……ロータ
リースイッチ、８１，８３……ストリップライン、８５
乃至９６・・・・・・ストリップライン「 １１２，１
１６，１１８，１１９，１２１，１２２，１２４・・。 …同軸コード。第「図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも前後に配置して高周波信号を受信する第
   １及び第２のアンテナを有し、第２のアンテナの給電線
   には誘電体板に形成した異なる長さのストリツプライン
   を可変手段により択一的に介挿して、第１のアンテナに
   対し逆相としたのちそれぞれを合成して給電するように
   したアンテナの可変移相器において、前記ストリツプラ
   インの線路長を可変する可変手段に存在する無効の線路
   にほぼ等しい線路長を有するストリツプラインを誘電体
   板に形成しこれを前記第１のアンテナの給電線に介挿し
   たことを特徴とする可変位相器。