JPWO2016157374A1 - 移相回路及びアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

移相量を大きくすることが可能でありながらもコンパクト化が可能であり、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性を得ることが可能な移相回路及びアンテナ装置を提供する。信号を伝送する信号導体２と、信号導体２と重なり合うように配置される誘電体３と、を備え、信号導体２と誘電体３とが重なり合う重複部５の面積を変化させることで信号の位相を変化させる移相回路１であって、誘電体３の信号の入力側および出力側の端部に設けられ、重複部５と、信号導体２と誘電体３とが重なり合わない非重複部６との間でインピーダンスを整合させるための変成器部７を備え、前記変成器部７は、重複部５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６側に設けられた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。

Description

本発明は、移相回路及びアンテナ装置に関する。

従来の移相回路として、特許文献１がある。

特許文献１に記載の移相回路では、移相回路の長手方向に沿って信号導体と誘電体とが重なり合う交差部を複数設け、誘電体を移相回路の長手方向に移動させることで、各交差部において信号導体と誘電体とが重なり合う面積を変化させ、信号導体を伝送する信号の位相を変化させるように構成されている。

特開２０１４−１５８１８８号公報 特許第４７４５２１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の移相回路では、移相量を大きくするためには交差部の数を増やす必要があり、全長が長くなってしまう場合がある、という問題がある。

また、特許文献１に記載の移相回路では、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を得るためには、誘電体の形状や交差部の間隔等を調整する必要が生じる。この際、調整後の誘電体の形状によっては、駆動量と移相量のリニアリティが低下し、誘電体の移動制御が複雑になってしまう場合がある、という問題がある。

そこで、本発明は、移相量が大きくすることが可能でありながらもコンパクト化が可能であり、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性を得ることが可能な移相回路及びアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、信号を伝送する信号導体と、前記信号導体と重なり合うように配置される誘電体と、を備え、前記信号導体と前記誘電体とが重なり合う重複部の面積を変化させることで前記信号の位相を変化させる移相回路であって、前記誘電体の前記信号の入力側および出力側の端部に設けられ、前記重複部と、前記信号導体と前記誘電体とが重なり合わない非重複部との間でインピーダンスを整合させるための変成器部を備え、前記変成器部は、前記重複部側に設けられた高インピーダンス部と、前記高インピーダンス部の前記非重複部側に設けられた前記高インピーダンス部よりも特性インピーダンスが低い低インピーダンス部と、を備えている、移相回路を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、前記移相回路を備えた、アンテナ装置を提供する。

本発明によれば、移相量が大きくすることが可能でありながらもコンパクト化が可能であり、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性を得ることが可能な移相回路及びアンテナ装置を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る移相回路を示す図であり、（ａ）は一方の地導体を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１の移相回路の変成器部の原理を説明する図である。 図１の移相回路において、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性をシミュレーションした結果を示すグラフ図である。 図１の移相回路において、駆動量と移相との関係をシミュレーションした結果を示すグラフ図である。 図１の移相回路を用いたアンテナ装置の概略構成図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の一変形例に係る移相回路の断面図である。 本発明の一変形例に係る移相回路の一方の地導体を省略した平面図である。 （ａ）は本発明の一変形例に係る移相回路の一方の地導体を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）の移相回路を多段に構成した際の平面図である。 本発明の一変形例に係る移相回路の一方の地導体を省略した平面図である。 （ａ）は本発明の一変形例に係る移相回路の一方の地導体を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図１０の移相回路において、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性をシミュレーションした結果を示すグラフ図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る移相回路を示す図であり、（ａ）は一方の地導体を省略した平面図、（ｂ）は断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、移相回路１は、信号を伝送する信号導体２と、信号導体２と重なり合うように配置される誘電体３と、誘電体３の信号導体２と反対側に配置される地導体４と、を備えている。

信号導体２は、電気良導体からなる板状の部材からなる。本実施の形態では、信号導体２は、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１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、全体として平面視で反時計周りに９０°回転させた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。

なお、本実施の形態では、信号導体２として電気良導体からなる板状の部材を用いたが、これに限らず、信号導体２はガラスエポキシ等からなる誘電体基板の両面に形成された配線パターンで構成されてもよく、また、誘電体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。

地導体４は、電気良導体からなる板状の部材からなる。本実施の形態では、移相回路４を、信号導体２を上下から挟み込むように２枚の地導体４を設けたトリプレート構造としている。以下、信号導体２の上方（図１（ｂ）の上側）に配置される地導体４を第１地導体４ａと呼称し、信号導体２の下方（図１（ｂ）の下側））に配置される地導体４を第２地導体４ｂと呼称する。なお、図１（ａ）では、第１地導体４ａを省略したときの上面図を示している。

誘電体３は、平面視で矩形状の板状の部材からなる。誘電体３の材料は特に限定するものではないが、移相量を大きくするため、なるべく誘電率が大きい材料を用いることが望ましい。

本実施の形態では、誘電体３は、信号導体２を上下から挟み込むように配置される第１誘電体３ａと第２誘電体３ｂとからなる。第１誘電体３ａは、信号導体２と第１地導体４ａとの間に配置され、第２誘電体３ｂは、信号導体２と第２地導体４ｂとの間に配置される。両誘電体３ａ，３ｂは、信号導体２と地導体４の直近に形成される電界の影響を受けないように、信号導体２および地導体４から離間して配置されている。つまり、第１誘電体３ａは、信号導体２および第１地導体４ａから離間して配置され、第２誘電体３ｂは、信号導体２および第２地導体４ｂから離間して配置されている。

両誘電体３ａ，３ｂは、図示しない連結部材により連結されている。誘電体３ａ，３ｂは、ＤＣモータ等の移動機構（不図示）により、図１における左右方向に移動可能に構成されている。

以下、移相回路１における信号導体２と誘電体３とが重なり合う部分を重複部５、信号導体２と誘電体３とが重なり合わない部分を非重複部６と呼称する。非重複部６は、信号導体２と地導体４とが空気層を介して対向する部分である。

移相回路１では、誘電体３を移動手段により移動させ、信号導体２と誘電体３とが重なり合う重複部５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ように構成されている。移相回路１では、重複部５の面積が大きくなるほど信号の位相が遅れ、重複部５の面積が小さくなるほど信号の位相が進むことになる。よって、図１の場合、ある基準位置から図示左側（平行部２ａの基端側）に誘電体３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（平行部２ａの先端側、接続部２ｂ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。誘電体３の移動範囲は予め設定されており、移相回路１では、この移動範囲内で誘電体３を移動させることにより、重複部５の面積を変化させて信号の位相を変化させるように構成されている。

さて、本実施の形態に係る移相回路１では、誘電体３の信号の入力側および出力側の端部に、重複部５と非重複部６との間でインピーダンスを整合させるための変成器部７を備えている。ここで、誘電体３の信号の入力側および出力側の端部とは、つまり、誘電体３における重複部５と非重複部６の境界の近傍の部分であり、信号の入力側および出力側の信号導体２（平行部２ａ）が重複部５から非重複部６に延出される部分の近傍の誘電体３の縁部である。なお、本実施の形態では、誘電体３の一部を加工することで変成器部７を形成しているが、変成器部７は誘電体３の一部ではなく、誘電体３とは別部材として取り扱う。すなわち、変成器部７と信号導体２とが重なり合う部分は、重複部５に含まれない。

本実施の形態では、入力側および出力側の信号導体２（平行部２ａ）が同じ方向（図示左方向）に延出されているため、誘電体３における信号導体２の延出側（図示左側）の端部に、入力側と出力側とで共通の変成器部７を形成している。なお、変成器部７は、信号の入力側と出力側とで個別に設けられていても構わない。変成器部７は、第１誘電体３ａと第２誘電体３ｂの両方にそれぞれ設けられる。

また、変成器部７は、誘電体３を設定された移動範囲内で移動させたとき、常に誘電体３の信号の入力側および出力側の端部に位置するように構成されている。ここでは、誘電体３の信号導体２の延出側の端部に変成器部７を形成しており、かつ、信号導体２の延出方向に沿って誘電体３を移動させるように移相回路１を構成しているため、変成器部７は、誘電体３を図示左右方向に移動させた場合であっても、必ず誘電体３の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。

移相回路１では、変成器部７は、重複部５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６側に設けられた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と地導体４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と地導体４間の実効誘電率よりも低い。

本実施の形態では、高インピーダンス部７ａは空気層からなり、低インピーダンス部７ｂは、誘電体３と同じ厚さで、かつ、誘電体３と同じ材料の誘電体層からなる。ここでは、誘電体３の信号の入力側および出力側の端から離間した位置に貫通孔８を形成し、その貫通孔８を高インピーダンス部７ａとし、貫通孔８と信号の入力側および出力側の端との間に残された誘電体３からなる誘電体層９を低インピーダンス部７ｂとして変成器部７を構成した。なお、ここでは貫通孔８を矩形状に形成したが、貫通孔８の形状はこれに限定されるものではない。また、貫通孔８は、誘電体３の側方に開口した切欠きであってもよい。

高インピーダンス部７ａの信号導体２に沿った長さＬａ、および低インピーダンス部７ｂの信号導体２に沿った長さＬｂは、重複部５と非重複部６間でインピーダンスを整合できる長さに調整される。

次に、移相回路１の動作原理について説明する。以下の説明では、重複部５の特性インピーダンスが２１Ω、非重複部６の特性インピーダンスが５０Ωであり、変成器部７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であるとする。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、非重複部６の特性インピーダンスは５０Ωであるから、図２（ａ）における非重複部６上の観測点ａは、基準のインピーダンスを５０Ωとした図２（ｂ）のスミスチャート（インピーダンスチャート）上では、実軸上の座標（１，０）の位置ａで表される。

ここで、図２（ａ）において観測点をａからｂに、すなわち非重複部６から低インピーダンス部７ｂに移動すると、図２（ｂ）のスミスチャート上では、位置ａから実軸上の位置ｂに移動する。位置ｂの実軸上の座標を（ｘ，０）とすると、ｘの値は、低インピーダンス部７ｂの特性インピーダンスで非重複部６の特性インピーダンスを正規化した値、すなわちｘ＝５０／２１＝約２．３８となる。

さらに、図２（ａ）において観測点をｂからｃに、すなわち低インピーダンス部７ｂを非重複部６側から高インピーダンス部７ａ側に移動すると、図２（ｂ）のスミスチャート上では、位置ａを中心とする円弧上を位置ｂから位置ｃまで移動することになる。位置ｂから位置ｃまでの移動距離、すなわち位置ｂから位置ｃまでの回転角度は、信号導体２を伝送する信号の中心周波数に対応する波長（非重複部６における実効波長）λｇと低インピーダンス部７ｂの長さＬｂによって決定される。本実施の形態では、位置ｃの座標は、約（１．２，−０．９５）となる。

図２（ａ）において観測点をｃからｄに、すなわち低インピーダンス部７ｂから高インピーダンス部７ａに移動すると、図２（ｂ）のスミスチャート上では、正規化インピーダンスが２１Ωから５０Ωに変化するため、実軸と平行に位置ｃから位置ｄまで移動する。本実施の形態では、位置ｄの座標は、約（０．５，−０．４）となる。

さらに、図２（ａ）において観測点をｄからｅに、すなわち高インピーダンス部７ａを低インピーダンス部７ｂ側から重複部５側に移動すると、図２（ｂ）のスミスチャート上では、位置ａを中心とする円弧上を位置ｄから位置ｅまで移動する。位置ｄから位置ｅまでの移動距離、すなわち位置ｄから位置ｅまでの回転角度は、信号導体２を伝送する信号の中心周波数に対応する波長（非重複部６における実効波長）λｇと高インピーダンス部７ａの長さＬａによって決定される。

この位置ｅが実軸上に位置し、かつ、その座標を（ｙ，０）としたときに、このｙの値が、重複部５の特性インピーダンスで高インピーダンス部７ａの特性インピーダンスを正規化した値、すなわちｙ＝２１／５０＝約０．４２となるように、両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ，Ｌｂを調整することで、重複部５と非重複部６とのインピーダンスが整合することになる。

移相回路１では、両インピーダンス部７ａ，７ｂにおけるスミスチャート上の回転角度２θが１８０°未満（θが９０°未満）となっているので、例えば回転角度２θを１８０°（θを９０°）としてインピーダンスを整合させるλ／４変成器を用いる場合と比較して、変成器部７の信号導体２に沿った長さをより短くし、移相回路１全体をより小型化することが可能になる。

図１の移相回路１において、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性をシミュレーションした結果を図３に示す。

図３に示すように、移相回路１では、周波数が約０．８ＧＨｚ〜１．０７ＧＨｚの範囲でＶＳＷＲが１．２以下となり、インピーダンスの整合が良好となっており、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性が実現できていることが分かる。

また、図１の移相回路１において、駆動量と位相との関係をシミュレーションした結果を図４に示す。なお、駆動量とは、図１の左右方向における誘導体３の移動量のことである。

図４に示すように、移相回路１では、少なくとも移相量が９０°〜−９０°の間で駆動量と位相とが略線形関係となっており、高いリニアリティが得られていることが分かる。

次に、移相回路１を用いたアンテナ装置について説明する。

図５に示すように、アンテナ装置４１は、高周波信号が入力される入力端子４２と、入力端子４２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４４ａ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４４ｂと、第２分配線路４４ｂ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４４ｃと、第３分配線路４４ｃの端末部に接続されたアンテナ素子４３と、を備えている。各分配線路４４ａ〜４４ｃは１入力２出力の線路構成となっており、第３分配線路４４ｃの端末部には合計８個のアンテナ素子４３ａ〜４３ｈがそれぞれ接続されている。

第１分配線路４４ａと第２分配線路４４ｂとの間、及び第２分配線路４４ｂと第３分配線路４４ｃとの間には、それぞれ移相回路１が設けられている。ここでは、第１分配線路４４ａと第２分配線路４４ｂとの間の２箇所と、第２分配線路４４ｂと第３分配線路４４ｃとの間の４箇所に、合計６個の移相回路１ａ〜１ｆが設けられている。

第１分配線路４４ａと第２分配線路４４ｂとの間に設けられる移相回路１ａ，１ｂ、第２分配線路４４ｂと第３配線路４４ｃとの間に設けられる移相回路１ｃ，１ｄおよび移相回路１ｅ，１ｆは、ペアとして用いられ、ペアの一方の移相回路１ａ，１ｃ，１ｅが所定の移相量で位相を進ませるとき、ペアの他方の移相回路１ｂ，１ｄ，１ｆは同じ移相量で位相を遅らせるように構成されている。ここでは、移相回路１ａ，１ｂ、移相回路１ｃ，１ｄ、および移相回路１ｅ，１ｆの各ペアの移相回路１において、ペアを構成する移相回路１を誘電体３の移動方向に互いに反転して配置すると共に、両者の誘電体３を連結して共に移動するように構成することで、ペアを構成する移相回路１の一方では位相を進めさせ、他方では位相を遅れさせる差動の移相回路を構成した。

アンテナ装置４１では、移相回路１ａ〜１ｆ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４３ａ〜４３ｈから放射される電波の指向性（電気チルト角）を調節することが可能である。なお、ここでは、８個のアンテナ素子４３（４３ａ〜４３ｈ）と、６個の移相回路１（１ａ〜１ｆ）を用いる場合を説明したが、アンテナ素子４３や移相回路１の数は一例であり、図示のものに限定されない。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る移相回路１では、誘電体３の信号の入力側および出力側の端部に設けられ、重複部５と非重複部６との間でインピーダンスを整合させるための変成器部７を備え、変成器部７は、重複部５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６側に設けられた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。

変成器部７を備えることで、特性インピーダンスの異なる重複部５と非重複部６のインピーダンスを整合させ、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性を得ることが可能になる。また、移相回路１では、駆動量と移相量のリニアリティが高く、誘電体３の移動制御が容易である。

さらに、移相回路１では、誘電体３の移動方向に沿った長さを調整することで、重複部５の面積の変化量、すなわち移相量を容易に大きくすることが可能であり、しかも、従来のように誘電体３の移動方向に沿って複数の交差部を設ける場合と比較して、同じ重複部５の面積を得るために必要な誘電体３の移動距離を小さくし、誘電体３の移動方向におけるサイズを小型化することが可能である。

さらにまた、移相回路１では、変成器部７を高インピーダンス部７ａと低インピーダンス部７ｂとで構成し、両インピーダンス部７ａ，７ｂの信号導体２に沿った長さＬａ，Ｌｂを調整することで、重複部５と非重複部６との間でインピーダンスを整合させているため、例えばλ／４変成器と比較して変成器部７の信号導体２に沿った長さを短くし、移相回路１全体を小型化することが可能になる。

つまり、本実施の形態によれば、移相量が大きくすることが可能でありながらもコンパクト化が可能であり、広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性を得ることが可能な移相回路１を実現できる。

また、移相回路１では、誘電体３を移動範囲内で移動させたとき、常に誘電体３の信号の入力側および出力側の端部に位置するように構成されている。そのため、誘電体３の位置によらず、重複部５と非重複部６間のインピーダンスを整合させ、良好なＶＳＷＲ特性を得ることが可能である。

次に、本発明の変形例について説明する。

図６（ａ）に示す移相回路５１は、図１の移相回路１において、貫通孔８に誘電体３よりも誘電率が低い誘電体を充填し、高インピーダンス部７ａを低誘電率誘電体層５２で構成したものである。移相回路５１のように高インピーダンス部７ａを低誘電率層５２とした場合であっても、重複部５と非重複部６間のインピーダンスを整合できる条件を満たすように（すなわち、図２（ｂ）と略同様の軌道をスミスチャート上で実現できるように）両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ，Ｌｂを調整すれば、図１の移相回路１と同様の作用効果を得ることができる。

図６（ｂ）に示す移相回路５５は、図６（ａ）の移相回路５１において、さらに、低インピーダンス部７ｂを誘電体３及び低誘電率誘電体層５２と異なる高誘電率誘電体層５６で構成したものである。高誘電率誘電体層５６としては、低誘電率誘電体層５２よりも誘電率が高い誘電体で構成される。この場合も、重複部５と非重複部６間のインピーダンスを整合できる条件を満たすように（すなわち、図２（ｂ）と略同様の軌道をスミスチャート上で実現できるように）両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ，Ｌｂを調整すれば、図１の移相回路１と同様の作用効果を得ることができる。

このように、高インピーダンス部７ａは空気層に限定されず、また、低インピーダンス部７ｂは誘電体３の一部でなくともよい。また、低インピーダンス部７ｂと誘電体３とは一体に形成されていなくてもよく、例えば低インピーダンス部７ｂと誘電体３を別体に形成し、両者を別途備えられた連結部材により連結するように構成しても構わない。

図７に示す移相回路６１は、図１の移相回路１において、信号導体２をメアンダ状に形成することで、信号導体２と誘電体３とが重なり合う重複部５の最大面積の増大を図ったものである。つまり、移相回路６１によれば、移相量をより大きくすることが可能になる。また、移相回路６１によれば、誘電体３の移動距離を小さくしても大きい移相量を実現できることになるため、誘電体３の移動方向におけるサイズをより小さくすることができる。なお、ここでは信号導体２を３回折り返して、全体として略時計方向に９０°回転させたM字状に信号導体２を構成したが、信号導体２を折り返す回数は特に限定されない。

図８（ａ），（ｂ）に示す移相回路７１は、直線状に形成された信号導体２の長さ方向に対して垂直方向に誘電体３を移動させるように構成したものである。移相回路７１では、誘電体３は、信号導体２と平行な辺７２と信号導体２と斜めに交差する２つの辺７３，７４とを有する三角形状（二等辺三角形状）に形成されており、その信号導体２と交差する２つの辺７３，７４に沿って、変成器部７が形成されている。移相回路７１では、誘電体３の移動に伴って信号導体２と重なり合う変成器部７の位置が変化することになるため、少なくとも、誘電体３の移動範囲内で信号導体２と交差する部分の辺７３，７４に沿うように、変成器部７を形成する必要がある。ここでは、辺７３，７４の全体に沿うように変成器部７を形成する場合を示している。変成器部７は、両インピーダンス部７ａ，７ｂの信号導体２に沿った長さＬａ，Ｌｂが一定となるように形成されている。この場合、平行四辺形状の貫通孔８が形成されることになる。

図８（ｃ）に示すように、信号導体２をメアンダ状に形成すると共に、複数の誘電体３を移動方向に連結すること、すなわち移相回路７１を複数連結することで、多段の移相回路７５を構成し、移相量を増加させることも可能である。

図９に示す移相回路８１は、１入力２出力の分配配線と差動の移相回路とを一体化したものである。移相回路８１は、１本の入力用の信号導体８２と、２本の出力用の信号導体８３，８４と、信号導体８２，８３，８４と重なり合うように配置された誘導体３と、を備えている。２本の出力用の信号導体８３，８４は一体に直線状に形成されており、出力用の信号導体８３，８４の長さ方向に対して垂直方向から入力用の信号導体８２が信号導体８３，８４に接続されている。

移相回路８１では、誘導体３は、出力用の信号導体８３，８４の長さ方向に沿った２辺８５，８６と当該２辺８５，８６と直交する２辺８７，８８を有する矩形状に形成されている。移相回路８１では、誘導体３は、出力用の信号導体８３，８４の長さ方向に沿って移動される。

移相回路８１では、変成器部７は、誘電体３の入力用の信号導体８２と交差する辺８６と、出力用の信号導体８３，８４と交差する辺８７，８８とに沿って形成されている。移相回路８１では、誘電体３の移動に伴って入力用の信号導体８２と重なり合う変成器部７の位置が変化することになるため、少なくとも、誘電体３の移動範囲内で入力用の信号導体８２と交差する部分の辺８６に沿うように、変成器部７を形成する必要がある。ここでは、辺８６，８７，８８に沿うように凹字状の貫通孔８を形成する場合を示しているが、貫通孔８の形状は特に限定されず、各辺８６，８７，８８に対応するように複数の貫通孔８を設けてもよい。

移相回路８１では、誘電体３を図示左側（出力用の信号導体８３側）に移動させると、信号導体８３から出力される信号の位相が遅れ、かつ、信号導体８４から出力される信号の位相が進むことになる。また、誘電体３を図示右側（信号導体８４側）に移動させると、信号導体８３から出力される信号の位相が進み、信号導体８４から出力される信号の位相が遅れることになる。このように、移相回路８１は差動の移相回路として作動する。

図１０（ａ），（ｂ）に示す移相回路９１は、変成器部７を２段構成としたものである。信号の入出力側に形成される変成器部７を第１変成器部９２、誘電体３側に形成される変成器部７を第２変成器部９３と呼称する。

移相回路９１では、第１変成器部９２は、その両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ，Ｌｂを調整することで、非重複部６と、重複部５と非重複部６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９３は、その両インピーダンス部７ａ，７ｂの長さＬａ，Ｌｂを調整することで、中間特性インピーダンスと重複部５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、移相回路９１では、重複部５と非重複部６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７を構成している。

移相回路９１のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性をシミュレーションした結果を図１１に示す。図１１に示すように、移相回路９１では、周波数が約１．３５ＧＨｚ〜２．４ＧＨｚの範囲でＶＳＷＲが１．２以下となり、インピーダンスの整合が良好となっており、より広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性が実現できていることが分かる。

ここでは、変成器部７を２段構成とする場合について説明したが、３段以上の構成としても構わない。変成器部７の段数を増加させることで、より広い周波数帯域で良好なＶＳＷＲ特性が実現できる。

（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等は、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］信号を伝送する信号導体（２）と、前記信号導体（２）と重なり合うように配置される誘電体（３）と、を備え、前記信号導体（２）と前記誘電体（３）とが重なり合う重複部（５）の面積を変化させることで前記信号の位相を変化させる移相回路（１）であって、前記誘電体（３）の前記信号の入力側および出力側の端部に設けられ、前記重複部（５）と、前記信号導体と前記誘電体とが重なり合わない非重複部（６）との間でインピーダンスを整合させるための変成器部（７）を備え、前記変成器部（７）は、前記重複部（５）側に設けられた高インピーダンス部（７ａ）と、前記高インピーダンス部（７ａ）の前記非重複部（６）側に設けられた前記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、移相回路（１）。

［２］前記高インピーダンス部（７ａ）は、空気層からなり、前記低インピーダンス部（７ｂ）は、前記誘電体（３）と同じ厚さで、かつ、前記誘電体（３）と同じ材料の誘電体層（９）からなる、［１］に記載の移相回路（１）。

［３］前記変成器部（７）は、前記誘電体（３）の前記信号の入力側および出力側の端から離間した位置に貫通孔（８）を形成して構成され、前記貫通孔（８）を前記高インピーダンス部（７ａ）とし、前記貫通孔（７）と前記信号の入力側および出力側の端との間の前記誘電体（３）を前記低インピーダンス部（７ｂ）として構成されている、［２］に記載の移相回路（１）。

［４］前記誘電体（３）を予め設定された移動範囲内で移動させることにより、前記重複部（５）の面積を変化させて前記信号の位相を変化させるように構成され、前記変成器部（７）は、前記誘電体（３）を前記移動範囲内で移動させたとき、常に前記誘電体（３）の前記信号の入力側および出力側の端部に位置するように構成されている、［１］乃至［３］のいずれかに記載の移相回路（１）。

［５］前記変成器部（７）を多段に構成した、［１］乃至［４］のいずれかに記載の移相回路（１）。

［６］前記誘電体（３）の前記信号導体（２）と反対側に配置され接地電位とされた地導体（４）を備え、前記高インピーダンス部（７ａ）における前記信号導体（２）と前記地導体（４）間の実効誘電率が、前記低インピーダンス部（７ｂ）における前記信号導体（２）と前記地導体（４）間の実効誘電率よりも小さい、［１］乃至［５］のいずれかに記載の移相回路（１）。

［７］［１］乃至［６］のいずれかに記載の移相回路（１）を備えた、アンテナ装置。

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。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、トリプレート構造の伝送線路に適用する場合を説明したが、伝送線路の構造は特に限定するものではなく、例えば、本発明はストリップ線路にも適用可能である。

１…移相回路
２…信号導体
３…誘電体
４…地導体
５…重複部
６…非重複部
７…変成器部
７ａ…高インピーダンス部
７ｂ…低インピーダンス部
８…貫通孔
９…誘電体層

Claims (7)

1. 信号を伝送する信号導体と、
   前記信号導体と重なり合うように配置される誘電体と、を備え、
   前記信号導体と前記誘電体とが重なり合う重複部の面積を変化させることで前記信号の位相を変化させる移相回路であって、
   前記誘電体の前記信号の入力側および出力側の端部に設けられ、前記重複部と、前記信号導体と前記誘電体とが重なり合わない非重複部との間でインピーダンスを整合させるための変成器部を備え、
   前記変成器部は、前記重複部側に設けられた高インピーダンス部と、前記高インピーダンス部の前記非重複部側に設けられた前記高インピーダンス部よりも特性インピーダンスが低い低インピーダンス部と、を備えている、
   移相回路。
2. 前記高インピーダンス部は、空気層からなり、
   前記低インピーダンス部は、前記誘電体と同じ厚さで、かつ、前記誘電体と同じ材料の誘電体層からなる、
   請求項１に記載の移相回路。
3. 前記変成器部は、前記誘電体の前記信号の入力側および出力側の端から離間した位置に貫通孔を形成して構成され、前記貫通孔を前記高インピーダンス部とし、前記貫通孔と前記信号の入力側および出力側の端との間の前記誘電体を前記低インピーダンス部として構成されている、
   請求項２に記載の移相回路。
4. 前記誘電体を予め設定された移動範囲内で移動させることにより、前記重複部の面積を変化させて前記信号の位相を変化させるように構成され、
   前記変成器部は、前記誘電体を前記移動範囲内で移動させたとき、常に前記誘電体の前記信号の入力側および出力側の端部に位置するように構成されている、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移相回路。
5. 前記変成器部を多段に構成した、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の移相回路。
6. 前記誘電体の前記信号導体と反対側に配置され接地電位とされた地導体を備え、
   前記高インピーダンス部における前記信号導体と前記地導体間の実効誘電率が、前記低インピーダンス部における前記信号導体と前記地導体間の実効誘電率よりも小さい、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移相回路。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移相回路を備えた、
   アンテナ装置。

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