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Title:
DISTRIBUTED PHASE SHIFTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/104265
Kind Code:
A1
Abstract:
A distributed phase shifter capable of changing the phase of a high-frequency signal in a wider band than ever before. The distributed phase shifter comprises an output-side strip conductor which has a shape of a circular arc which is a part of a circular ring and has its both ends serving for output ends, an input-side strip conductor with its one end positioned at the center of the circular ring, a sliding portion which has a shape of a circular arc which is a part of the circular ring and is shorter than the output-side strip conductor, and an arm portion which has a sliding portion at the end and can be turned around the center of the circular ring. An insulating material is interposed between the output-side strip conductor and the circular-arc sliding portion and between the input-side strip conductor and the arm portion. A ring-shaped conductor of the input-side strip conductor and a ring-shaped conductor of the arm portion face each other via the insulating material. The arm portion consists of a first and a second line each of which has its one end connected to the sliding portion and the other end electrically connected to the ring-shaped conductor of the arm portion.

Inventors:
KARIKOMI MASAHIRO (JP)
NGUYEN THANG CHIEN (VN)
NISHIMURA TAKASHI (JP)
KOBAYASHI HISAE (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/052969
Publication Date:
August 27, 2009
Filing Date:
February 21, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NIPPON DENGYO KOSAKU KK (JP)
KARIKOMI MASAHIRO (JP)
NGUYEN THANG CHIEN (VN)
NISHIMURA TAKASHI (JP)
KOBAYASHI HISAE (JP)
International Classes:
H01P1/18
Foreign References:
JPH05121915A1993-05-18
US20050219133A12005-10-06
JP2000196302A2000-07-14
Attorney, Agent or Firm:
AKITA, Shuki et al. (JP)
Shuki Akita (JP)
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Claims:
 誘電基板と、
 前記誘電体基板上に形成されるとともに、任意の一点を中心とする円環を仮定したとき前記円環の一部を構成する円弧形状を有し、両端が出力端とされる出力側ストリップ導体と、
 前記誘電体基板上に形成され、前記円環の中心に一端が位置決めされた入力側ストリップ導体と、
 前記円環の一部を構成する円弧形状を有し、出力側ストリップ導体よりも長さが短い摺動部と、
 先端に前記摺動部を有し、前記円環の中心の回りに回転可能なアーム部とを備え、
 前記出力側ストリップ導体と円弧状の摺動部との間、および、前記入力側ストリップ導体とアーム部との間に絶縁体を介在させた分配移相器であって、
 前記入力側ストリップ導体は、前記円環の中心側の一端に、前記円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体を有し、
 前記アーム部は、前記円環の中心側の一端に、前記円環の中心を取り囲むように形成されたリング形状の導体を有し、
 前記入力側ストリップ導体のリング形状の導体と、前記アーム部のリング形状の導体とは、前記絶縁体を介して対向し、
 前記アーム部は、一端が前記摺動部に接続され、他端が前記アーム部の前記リング形状の導体に電気的に接続される第1および第2の線路で構成されることを特徴とする分配移相器。
 前記アーム部は、他端が前記アーム部の前記リング形状の導体に接続される第3の線路を有し、
 前記第1の線路の他端、および第2の線路の他端は、前記第3の線路の一端に接続され、
 前記第1の線路の一端、および第2の線路の一端は、前記摺動部の中心から等間隔の位置で前記摺動部に接続されていることを特徴とする請求項1記載の分配移相器。
Description:
分配移相器

 本発明は、分配移相器に係り、特に、ア イアンテナのチルト角を制御する位相回路 に適用される分配移相器に関する。

 携帯電話基地局用等のアレイアンテナでは 例えば、基地局のサ-ビスエリアを最適化す る等の理由により、各基地局におけるアレイ アンテナから放射される放射ビ-ムのチルト を制御している。
 この放射ビームのチルト角を変更するため は、各アレイアンテナ素子に給電する励振 力の位相分布を、移相器により変更する必 がある。
 この移相器として、例えば、下記特許文献1 ,特許文献2に記載されている分配移相器が知 れている。
 図6は、従来の分配移相器の一例を示す斜視 図である。
 図6に示す分配移相器は、誘電体基板10の上 入力側ストリップ導体3と、一部が開かれた 円環状の出力側ストリップ導体2とを設置し 入力側ストリップ導体3の円環の中心(中心軸 をAで示す)側の一端を、出力側ストリップ導 2の円環の中心に配置する。
 また、導体摺動子5を設け、導体摺動子5の ーム部5cの円環の中心側の一端を、円環の中 心に配置する。また、導体摺動子5は、出力 ストリップ導体2の上を摺動する摺動部(5a,5b) を有し、その長さは、左右にそれぞれλ/4と っている。また、出力側ストリップ導体2の 端が、それぞれ出力端となる。
 そして、ポリフッ化エチレンなどの一般の 周波電線の絶縁材料である高誘電率絶縁体( 4a,4b)を、導体摺動子5のアーム部5cと入力側ス トリップ導体3、および、導体摺動子5の摺動 (5a,5b)と出力側ストリップ導体2との間にそ ぞれ介在させている。

 なお、本願発明に関連する先行技術文献と ては以下のものがある。

特開平5-121915号公報

特開2000-196302号公報

 前述の図6に示す分配移相器では、入力側ス トリップ導体3より入力された高周波信号は 高誘電率絶縁体4bを介して導体摺動子5のア ム部5cに結合され、これを通って先端の左右 の摺動部(5a,5b)に到る。そして、この左右の 動部(5a,5b)で高誘電率絶縁体4aを介して出力 ストリップ導体2に結合される。
 そして、導体摺動子5を回転することにより 、出力側ストリップ導体2の両端から出力さ る励振電力の間に所定の位相差を持たせる とができる。
 しかしながら、前述の分配移相器では、位 を可変(遅延)できる高周波信号の帯域幅が いという問題点があった。
 本発明は、前記従来技術の問題点を解決す ためになされたものであり、本発明の目的 、従来よりも、広帯域の高周波信号の位相 可変することが可能な分配位相器を提供す ことにある。
 本発明の前記ならびにその他の目的と新規 特徴は、本明細書の記述及び添付図面によ て明らかにする。

 本願において開示される発明のうち、代表 なものの概要を簡単に説明すれば、下記の りである。
 前述の目的を達成するために、本発明は、 電基板と、前記誘電体基板上に形成される ともに、任意の一点を中心とする円環を仮 したとき前記円環の一部を構成する円弧形 を有し、両端が出力端とされる出力側スト ップ導体と、前記誘電体基板上に形成され 前記円環の中心に一端が位置決めされた入 側ストリップ導体と、前記円環の一部を構 する円弧形状を有し、出力側ストリップ導 よりも長さが短い摺動部と、先端に前記摺 部を有し、前記円環の中心の回りに回転可 なアーム部とを備え、前記出力側ストリッ 導体と円弧状の摺動部との間、および、前 入力側ストリップ導体とアーム部との間に 縁体を介在させた分配移相器であって、前 入力側ストリップ導体は、前記円環の中心 の一端に、前記円環の中心を取り囲むよう 形成されたリング形状の導体を有し、前記 ーム部は、前記円環の中心側の一端に、前 円環の中心を取り囲むように形成されたリ グ形状の導体を有し、前記入力側ストリッ 導体のリング形状の導体と、前記アーム部 リング形状の導体とは、前記絶縁体を介し 対向し、前記アーム部は、一端が前記摺動 に接続され、他端が前記アーム部の前記リ グ形状の導体に電気的に接続される第1およ び第2の線路で構成される。

 また、本発明によれば、前記アーム部は 他端が前記アーム部の前記リング形状の導 に接続される第3の線路を有し、前記第1の 路の他端、および第2の線路の他端は、前記 3の線路の一端に接続され、前記第1の線路 一端、および第2の線路の一端は、前記摺動 の中心から等間隔の位置で前記摺動部に接 される。

 本願において開示される発明のうち代表的 ものによって得られる効果を簡単に説明す ば、下記の通りである。
 本発明の分配移相器によれば、従来よりも 広帯域の高周波信号の位相を可変すること 可能となる。

本発明の実施例の分配移相器の概略構 を示す斜視図である。 本発明の実施例の分配移相器のアーム と、入力側ストリップ導体の関係を説明す ための図である。 本発明の実施例の分配移相器の摺動部 、第1の線路および第2の線路の関係を説明 るための図である。 本発明の実施例の分配移相器の一例の 配損失特性(B)と反射減衰量特性(A)のシミュ ーション結果を示すグラフである。 本発明の実施例の分配移相器の変形例 概略構成を示す斜視図である。 従来の分配移相器の一例を示す斜視図 ある。 従来の分配移相器の一例の分配損失特 (B)と反射減衰量特性(A)のシミュレーション 果を示すグラフである。

符号の説明

 2 出力側ストリップ導体
 3 入力側ストリップ導体
 3d,6d リング形状の導体
 4a,4b 絶縁体
 5 導体摺動子
 5a,5b,7 摺動部
 5c アーム部
 6a,6b,6c 線路
 10 誘電体基板
 10s 接地導体

 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳 に説明する。
 なお、実施例を説明するための全図におい 、同一機能を有するものは同一符号を付け その繰り返しの説明は省略する。
 図1は、本発明の実施例の分配移相器の概略 構成を示す斜視図である。
 本実施例の分配移相器は、誘電体基板10の に一部が開かれた円弧形状の出力側ストリ プ導体2と、入力側ストリップ導体3とが配置 される。誘電体基板10の裏面には、接地導体1 0sが形成される。
 ここで、任意の一点を中心(図1では、中心 P)とする半径Rの円環を仮定したとき、出力 ストリップ導体2は、当該円環の一部を構成 、さらに、出力側ストリップ導体2の両端が 、それぞれ出力端となる。
 また、出力側ストリップ導体2上には、出力 側ストリップ導体2の上を摺動する摺動部7が けられる。ここで、摺動部7の円弧形状の長 さは、λo/2(λoは、設計中心周波数)とされる
 摺動部7は、第1の線路6aと、第2の線路6bから 成るアーム部により、円環の中心(図1の中心 P)の回りに回転可能とされる。

 図2に示すように、アーム部は、円環の中心 側の一端に、円環の中心を取り囲むように形 成されたリング形状の導体6dを有する。また 入力側ストリップ導体3も、円環の中心を取 り囲むように形成されたリング形状の導体3d 有し、入力側ストリップ導体3のリング形状 の導体3dと、アーム部のリング形状の導体6a の間には、絶縁体4bが向配置される。
 また、摺動部7と、出力側ストリップ導体2 の間には、絶縁体4aが配置される。ここで、 絶縁体(4a,4b)は、例えば、ポリフッ化エチレ などの一般の高周波電線の絶縁材料で構成 れる。
 なお、図2では、第1の線路6aのみを図示し、 第2の線路6bの図示は省略している。
 また、図3に示すように、第1の線路6a、およ び第2の線路6bは、摺動部7の中心から等間隔 位置(T1=T2)で、摺動部7に接続される。
 本実施例の分配移相器でも、入力側ストリ プ導体3より入力された高周波信号は、リン グ形状の導体3dに至り、高誘電率絶縁体4bを して、アーム部のリング形状の導体6dと結合 され、第1の線路6aと第2の線路6bを通って摺動 部7に到り、摺動部7で高誘電率絶縁体4aを介 て出力側ストリップ導体2に結合される。
 そして、本実施例では、円環の中心(図2のP) に回転軸を挿入し、この回転軸を回転して摺 動部7を回転させることにより、出力側スト ップ導体2の両端から出力される励振電力の に所定の位相差を持たせることができる。

 図4は、本実施例の分配移相器の一例の分配 損失特性(B)と反射減衰量特性(A)のシミュレー ション結果を示すグラフである。
 図7は、従来の分配移相器の一例の分配損失 特性(B)と反射減衰量特性(A)のシミュレーショ ン結果を示すグラフである。
 図4に示すグラフは、入力側ストリップ導体 3、第1の線路6a、第2の線路6b、および出力側 トリップ導体2の特性インピーダンスを50ωと して計算した結果を示すグラフである。
 また、図7に示すグラフは、入力側ストリッ プ導体3、導体摺動子5のアーム部5cおよび出 側ストリップ導体2の特性インピーダンスを5 0ωとし、導体摺動子5のアーム部5cの一部にイ ンピーダンス整合回路を付加して計算した結 果を示すグラフである。
 図4、図7では、設計中心周波数が、2GHzの場 で、入力側ストリップ導体3に接続される入 力端子に、高周波信号を印加したときの反射 減衰量特性(A)と、アーム部から出力側ストリ ップ導体2の両端に高周波信号を分配すると の分配損失特性(B)を示す。
 また、図4、図7のグラフにおいて、横軸は 波数であり、1目盛りが0.1GHz、縦軸は減衰量 あり、1目盛りが(-5dB)である。

 図7に示す反射減衰量特性(A)から分かるよう に、従来の分配移相器において、-15dB以下と る帯域は、約0.6GHz(≒2.3GHz-1.7GHz)である。
 これに対して、図4に示す反射減衰量特性(A) から分かるように、本実施例の分配移相器に おいては、-15dB以下となる帯域が、1.8GHz(≒3.0 GHz-1.2GHz)以上である。
 このように、本実施例の分配移相器は、従 の分配移相器よりも、より広帯域の高周波 号の位相を可変することが可能となる。
 また、図7に示す分配損失特性(A)から分かる ように、従来の分配移相器において、設計中 心周波数(ここでは、2GHz)から離れるほど、分 配損失が大きくなるが、図4に示す分配損失 性(B)から分かるように、本実施例の分配移 器においては、分配損失は、ほぼ一定の値 なっている。

 図5は、本発明の実施例の分配移相器の変形 例の概略構成を示す斜視図である。
 図5に示す分配移相器は、アーム部が、リン グ形状の導体6dと、リング形状の導体6dに接 される第3の線路6cと、第1の線路6aと、第2の 路6bとで構成される点で、図1に示す分配移 器と異なっている。
 図5に示すように、第1の線路6a、および第2 線路6bと、リング形状の導体6dとの間に、第3 の線路6cを介在させても、図1と同様の効果を 得ることが可能である。
 なお、前述の説明では、摺動部7の円弧形状 の長さは、λo/2の場合について説明したが、 動部7の円弧形状の長さは、摺動部7の円弧 状の長さをLoとするとき、(2×λo)/5≦Lo≦(3×λ o)/5、より好ましくは、(9×λo)/20≦Lo≦(11×λo)/ 20が望ましい。
 以上説明したように、本実施例の分配移相 によれば、従来の分配移相器よりも、より 帯域の高周波信号の位相を可変することが 能となり、また、円環の中心(図2のP)に回転 軸を挿入し、この回転軸を回転して摺動部7 回転させることができるので、摺動部7を回 させるための構造を簡略化することが可能 なる。
 以上、本発明者によってなされた発明を、 記実施例に基づき具体的に説明したが、本 明は、前記実施例に限定されるものではな 、その要旨を逸脱しない範囲において種々 更可能であることは勿論である。

 本発明は、分配移相器に係り、特に、ア イアンテナのチルト角を制御する位相回路 に適用し有効である。




 
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