JPH0677710A - 可変移相4分配器 - Google Patents

可変移相4分配器

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JPH0677710A
JPH0677710A JP22745992A JP22745992A JPH0677710A JP H0677710 A JPH0677710 A JP H0677710A JP 22745992 A JP22745992 A JP 22745992A JP 22745992 A JP22745992 A JP 22745992A JP H0677710 A JPH0677710 A JP H0677710A
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雅樹 三田
Ichiro Kuwayama
一郎 桑山
Akinobu Obara
明信 小原
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波信号の電力4分配が行えるとともに、分
配された信号の位相差が−3δ,−δ,δ,3δと等間
隔で現れ、その位相差δを連続的に変えることができる
可変移相4分配器を提供する。 【構成】一点Oを中心とする半径aの円弧状の導体11
を有する入力側ストリップ導体1と、小さな半径bの2
つの出力側ストリップ導体2,3とを基板4の上に配置
した固定子5と、一点O′を中心とする半径aの半円形
円弧状の第一のストリップ導体14と、一点O′を中心
とする半径bの円弧状の第二、第三のストリップ導体1
5,16とを一体的に形成した回転子7とからなり、一
点Oと一点O′とを一致させ、固定子5と回転子7との
間に絶縁体6を介在させつつ回転子7を回転可能とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号の電力4分
配が行えるとともに、分配された信号の位相差が−3
δ,−δ,δ,3δと等間隔で現れ、その位相差δを連
続的に変えることができる可変移相4分配器に関するも
のである。この可変移相4分配器を用いてアレイアンテ
ナのビームチルト角(指向性)を連続的に変えることの
できる可変位相給電装置を構成することができる。
【0002】
【従来の技術】従来、アレイアンテナのビームチルト角
を変えるためには、電力分配器で分配された高周波信号
を各アレイアンテナ素子に給電するケーブルの長さを変
え、これによりアレイアンテナに給電される高周波電流
の位相分布のテーパを変えることが行われている。
【0003】また、ケーブルの長さは同一とし、電力分
配器とアレイアンテナとの間に移相器を挿入したものも
フェイズドアレイアンテナなどで用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記ケーブルの長さの
変更によって移相量を変えようとすると、例えば給電装
置を屋外に設置している場合、防水処理部を除去してケ
ーブルをコネクタから取外し、長さの違うケーブルと交
換するかケーブル自体を切断して短縮し、再度コネクタ
の取付けと防水処理を行うという手間の係る作業を行わ
ねばならなかった。
【0005】また、前記移相器を用いた給電装置では、
位相を連続的に変化させようとしたり又は細かなピッチ
で変化させようとしたりすると多数のスイッチとケーブ
ルを要し、寸法が大きくなり、コストも高くなる。しか
も、前記スイッチは機械的接点を持っているため、経年
変化によって接触不良を起こす可能性があり、相互変調
や雑音発生の原因となる。
【0006】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、簡単かつ信頼度の高い構造により、電力4
分配が行えるとともに、分配された信号の位相差を連続
的に変えることができる可変移相4分配器を提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項1記載の可変移相4分配器は、固定子と回転
子とを備えるものであって、固定子は、(a) 一点Oを中
心とする半径aの円弧状の導体と、前記円弧の中央部か
らこの中央部を通る法線に沿って円弧の外側又は内側に
向かって延びた有限長導体とからなり、この有限長導体
の端を入力端とした入力側ストリップ導体と、(b) 前記
法線に対して線対称に配置され、前記一点Oを中心とす
る、前記入力側ストリップ導体の円弧の半径aよりも小
さな半径bの円弧を有し、それぞれの円弧の両端を出力
端とした2つの出力側ストリップ導体とを基板の上に配
置したものであり、回転子は、(c) 一点O′を中心とす
る半径aの半円形円弧状の第一のストリップ導体と、
(d) 第一のストリップ導体の円弧の中央部を通る法線に
対して線対称に配置され、一点O′を中心とする半径b
の円弧状の第二、第三のストリップ導体と、(e) 第一の
ストリップ導体の両端から中心方向に延び、第二、第三
のストリップ導体と交わる2つの有限長導体とを一体的
に形成したものであり、前記一点Oと一点O′とを一致
させ、固定子と回転子との間に絶縁体を介在させつつ回
転子を回転可能としたものである。
【0008】
【作用】前記請求項1記載の構成によれば、入力側スト
リップ導体の入力端より入力された高周波信号は、円弧
状の導体に分配され、絶縁体を介して回転子の第一のス
トリップ導体に結合される。そして第一のストリップ導
体の両端からそれぞれ有限長導体を通して第二、第三の
ストリップ導体の両方向に分配され、絶縁体を介して、
固定子の2つの出力側ストリップ導体の各出力端に到る
ので電力の4分配ができる。
【0009】回転子を回転させると、入力側ストリップ
導体の入力端から、2つの出力側ストリップ導体の各出
力端に到るまでの距離は等間隔で変化し、その距離差は
回転角に比例する。したがって、分配された信号の位相
差を等間隔とし、その位相差を連続的に変えることがで
きる。
【0010】
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図1は、実施例に係る可変移相4分配器の分解
斜視図である。可変移相4分配器は、入力側ストリップ
導体1と、2つの出力側ストリップ導体2,3とをプリ
ント基板4に配置した固定子5と、前記固定子5の上
を、絶縁体板6を介して摺動する回転子7とを有する。
【0011】固定子5の入力側ストリップ導体1は、円
弧状の導体11と、円弧の中央部でこの導体11に接続
され、法線方向に延びた有限長導体12とからなり、こ
の有限長導体12の端は入力端Aとなっている。有限長
導体12は多少のインダクタンスを持ち、絶縁体板6の
容量分と共振するようにしてインピーダンス整合をとっ
ている。
【0012】出力側ストリップ導体2,3は、前記入力
側ストリップ導体1の円弧の半径aのほぼ半分の半径b
を有する円弧状の導体であり、前記有限長導体12に沿
った法線Xに対して線対称に配置されている。前記入力
側ストリップ導体1の円弧と出力側ストリップ導体2,
3の円弧は中心Oを共用している。また、出力側ストリ
ップ導体2,3のそれぞれの円弧の両端は出力端B,
C,D,Eとなっている。
【0013】入力側ストリップ導体1の有限長導体12
は特性インピーダンスが50Ωとなるように幅を選んで
あり、円弧状の導体11は特性インピーダンスが100
Ωとなるように幅を選んである。したがって、有限長導
体12に円弧状の導体11が左右に並列に接続されてい
る実施例の配置ではインピーダンス整合がとれる。ま
た、出力側ストリップ導体2,3は特性インピーダンス
が200Ωとなるように幅を選んである。
【0014】一方、回転子7は、ポリフッ化エチレンな
どの一般の高周波電線の絶縁材料を使った高誘電率絶縁
体板6に、半径aの円弧状の第一の摺動導体14と、半
径bの円弧状の第二、第三の摺動導体15,16と、第
一の摺動導体14の両端から法線方向に延び、第二、第
三の摺動導体15,16の中央部でこれら第二、第三の
摺動導体15,16に接続される2つの有限長導体1
7,18とを配置したものであり、前記第一の摺動導体
14と、第二、第三の摺動導体15,16とは円弧の中
心O′を共用している。
【0015】前記固定子5のストリップ導体の円弧の中
心Oと、回転子7の円弧の中心O′とは一致しており、
回転子7は、この中心を軸として回転可能となってい
る。円弧状の第一の摺動導体14及び有限長導体17,
18は特性インピーダンスが100Ωとなるように幅を
選んであり、円弧状の第二、第三の摺動導体15,16
は特性インピーダンスが200Ωとなるように幅を選ん
である。したがって、有限長導体17,18に円弧状の
導体15,16がそれぞれ左右に接続されている実施例
の配置ではインピーダンス整合がとれる。
【0016】前記構造によれば、入力側ストリップ導体
1の入力端Aより入力された高周波信号は、円弧状の導
体11との結合部において2分され、絶縁体板6を介し
て回転子7の円弧状の第一の摺動導体14に結合され
る。そして、有限長導体17,18を通して第二、第三
の摺動導体15,16との結合部において再び2分され
る。さらに、絶縁体板6を介して固定子5の2つの出力
側ストリップ導体2,3にそれぞれ結合され、出力端
B,C,D,Eから取り出される(図2参照)。
【0017】回転子7を回転角θだけ回転させると(図
3参照)、入力側ストリップ導体1の入力端Aから、円
弧状の導体15,16の出力端B,C,D,Eまでの距
離は、それぞれL− (3/2)ΔL,L− (1/2)ΔL,L+
(1/2)ΔL,L+ (3/2)ΔLとなる。ここに、Lは回転
角θ=0のときの入力端Aから出力端B,C,D,Eま
での距離であり、ΔL=aθである。ただしa=2bと
した。したがって、各出力端B,C,D,Eに現れる出
力には、一定の差が生じ、しかもその差は回転子7の回
転角θに比例して現れる。
【0018】この結果、分配された信号に位相差が等間
隔で現れ、その位相差を連続的に変えることができる。
次に、インピーダンスの整合法について説明する。前記
の可変移相4分配器の入力端Aのインピーダンスは50
Ω、出力端B,C,D,Eのインピーダンスは200Ω
であった(図4参照)が、入力端Aも、出力端B,C,
D,Eも50Ωに一致させたければ、ストリップ導体に
4分の1波長のインピーダンス変成器を設ける必要があ
る。そこで、図5に示すように、円弧状の導体11と、
第一の摺動導体14の特性インピーダンスを25Ωと
し、有限長導体12の途中に√(50×12.5)Ωの
4分の1波長インピーダンス変成器を設けるとよい。こ
れにより、ストリップ導体が接地との間に持つ静電容量
を補償しインピーダンス整合をとることができるので、
分配の損失を防ぐことができる。また、図6に示すよう
に、円弧状の導体11の特性インピーダンスを100Ω
とし、第一の摺動導体14の途中に√(100×25)
Ωの4分の1波長インピーダンス変成器を設けてもよ
い。また、図7に示すように、出力側ストリップ導体
2,3の途中にそれぞれ√(200×50)Ωの4分の
1波長インピーダンス変成器を設けてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のように請求項1記載の可変移相4
分配器によれば、入力高周波信号の電力4分配を行いな
がら、出力高周波信号の位相をテーパ状にし、かつその
位相差を連続的に変化させることができる。これによっ
てリニアアンテナアレイのビームチルト角を連続的に変
えることができる。
【0020】また、固定子のストリップ導体と、回転子
のストリップ導体とは絶縁体を挟んで摺動するので、摺
動による雑音の発生、経年変化による導体の接触不良に
基づく雑音の発生、相互変調の発生を防止することがで
きる。また、ストリップライン等を用いて可変移相4分
配器を構成することができるため、小型軽量化が図れ、
かつ製造が容易になる。
【0021】さらに、電力4分配器と移相器とが一体で
構成されているため、部品点数が少なく信頼性が高くな
るとともにコンパクトにできる。したがって、移動通信
基地局のアンテナなどで、サービスエリアを随時変更す
る必要がある場合のアンテナ給電装置として用いると極
めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る可変移相4分配器の分解斜視図で
ある。
【図2】可変移相4分配器の回路図である。
【図3】回転子を角度θだけ回転させた場合の回路図で
ある。
【図4】可変移相4分配器の各導体の特性インピーダン
スを表示した図である。
【図5】インピーダンス変成器を用いて出力側のインピ
ーダンスを整合させた可変移相4分配器の回路図であ
る。
【図6】インピーダンス変成器を用いて出力側のインピ
ーダンスを整合させた可変移相4分配器の回路図であ
る。
【図7】インピーダンス変成器を用いて出力側のインピ
ーダンスを整合させた可変移相4分配器の回路図であ
る。
【符号の説明】
1 入力側ストリップ導体 2 出力側ストリップ導体 3 出力側ストリップ導体 4 基板 5 固定子 6 絶縁体 7 回転子 11 円弧状の導体 12 有限長導体 14 第一のストリップ導体 15,16 第二、第三のストリップ導体 17,18 有限長導体 A 入力端 B,C,D,E 出力端

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子と回転子とを備える可変移相4分配
    器であって、 固定子は、 一点Oを中心とする半径aの円弧状の導体と、前記円弧
    の中央部から法線に沿って円弧の外側又は内側に向かっ
    て延びた有限長導体とからなり、この有限長導体の端を
    入力端とした入力側ストリップ導体と、 前記法線に対して線対称に配置され、前記一点Oを中心
    とする前記入力側ストリップ導体の円弧の半径aよりも
    小さな半径bの円弧を有し、それぞれの円弧の両端を出
    力端とした2つの出力側ストリップ導体と、 を基板の上に配置したものであり、 回転子は、 一点O′を中心とする半径aの半円形円弧状の第一のス
    トリップ導体と、 第一のストリップ導体の円弧の中央部を通る法線に対し
    て線対称に配置され一点O′を中心とする半径bの円弧
    状の第二、第三のストリップ導体と、 第一のストリップ導体の両端から中心方向に延び、第
    二、第三のストリップ導体と交わる2つの有限長導体
    と、 を一体的に形成したものであり、 前記一点Oと一点O′とを一致させ、固定子と回転子と
    の間に絶縁体を介在させつつ回転子を回転可能としたこ
    とを特徴とする可変移相4分配器。
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