(57)【要約】【課題】小型化を実現することができる移相器を提供する。さらに、周波数帯域の広帯域化を実現することができる移相器を提供する。【解決手段】移相器１（１ａ〜１ｆ）において、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとの間に屈曲部１１ｃを有する信号線路１１と、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを結ぶ直線に対して垂直方向に可動する第１および第２誘電体板１２，１３とを有し、さらに、第１および第２誘電体板１２，１３は、屈曲部１１ｃを挟んで信号入力端側と信号出力端側とに配置される入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂを有し、第１および第２誘電体板１２，１３を垂直方向に可動させ、屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ，１３ａと出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂとの間の線路長を調整して、信号入力端１１ａから入力される信号の位相を制御して信号出力端１１ｆから出力する。【選択図】図２
2014093541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号入力端と信号出力端との間に屈曲部を有する信号線路と、
前記信号線路を表面および裏面から挟んで配置され、前記信号入力端と前記信号出力端とを結ぶ直線に対して交差する方向に可動する第１および第２誘電体板とを有し、
前記第１および第２誘電体板は、それぞれ、前記屈曲部を挟んで前記信号入力端側と前記信号出力端側とに配置される入力側および出力側誘電体板部を有し、
前記第１および第２誘電体板を前記交差する方向に可動させ、前記屈曲部を挟んだ前記入力側誘電体板部と前記出力側誘電体板部との間の線路長を調整して、前記信号入力端から入力される信号の位相を制御して前記信号出力端から出力することを特徴とする移相器。
【請求項２】
請求項１に記載の移相器において、
前記信号線路は、前記屈曲部の屈曲させた線路の途中に開放スタブ回路をさらに有することを特徴とする移相器。
【請求項３】
請求項２に記載の移相器において、
前記信号線路の前記入力側誘電体板部の位置から前記屈曲部を経由して前記出力側誘電体板部の位置までの線路長は、第１周波数ｆ１における第１波長λ１に対してλ１／４の長さであり、
前記信号線路の前記入力側誘電体板部の位置から前記屈曲部の前記開放スタブ回路の開放端の位置までの線路長は、第２周波数ｆ２における第２波長λ２に対してλ２／４の長さであることを特徴とする移相器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の移相器において、
前記入力側および出力側誘電体板部は、略三角形の形状からなり、
前記信号入力端に繋がる入力側線路部の延びる方向に対して前記入力側誘電体板部の２つの辺はそれぞれ直角以下の第１角度からなり、前記信号出力端に繋がる出力側線路部の延びる方向に対して前記出力側誘電体板部の２つの辺はそれぞれ直角以下の第２角度からなることを特徴とする移相器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の移相器において、
前記第１および第２誘電体板の前記信号線路の反対側にそれぞれ配置される第１および第２グランド板をさらに有することを特徴とする移相器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移相器に関し、特に、基地局用アンテナ内の移相器に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基地局用アンテナ内の移相器に関する技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載される技術などが挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、ストリップ線路からなるストリップ導体（信号線路）と、この信号線路に対向して設けられた地導体と、この信号線路および地導体との間に設置された誘電体板とを備えた構成が記載されている。この構成において、信号線路の長手方向に対し、垂直方向から誘電体板を挿入し、この誘電体板を挿入する面積を調整することで、位相を制御することができるようになっている。
【０００４】
特許文献２には、特許文献１と同様に、信号線路と、誘電体板とを備えた構成において、信号線路の長手方向に対し、垂直方向から誘電体板を挿入する構造が記載されている。この特許文献２では、誘電体板を挿入することで、信号線路の特性インピーダンスが変化することから、このインピーダンスを整合する回路も併せて組み込まれている構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特許第４７４５２１３号公報
【特許文献２】米国特許第５９４００３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１や特許文献２のような移相器は、誘電体板を挿入するタイプであるため、特性インピーダンスの整合を取る線路と位相制御する線路とが必要となり、移相器が大きくなる。その上、誘電体板の挿入部の間隔は、進行波がインピーダンス不整合部で反射した際に、その反射波を打ち消すようにλ／４（λは周波数ｆの時の波長）程度の線路長を確保する必要がある。この線路長の確保によっても、誘電体板を含めた移相器全体が大きくなることにつながる。
【０００７】
また、上記特許文献１や特許文献２のような移相器では、インピーダンス整合回路が１つしかないので、周波数帯域が狭くなることも課題として考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その代表的な目的は、小型化を実現することができる移相器を提供することである。さらに、他の目的は、周波数帯域の広帯域化を実現することができる移相器を提供することである。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１１】
すなわち、代表的な移相器は、信号入力端と信号出力端との間に屈曲部を有する信号線路と、前記信号線路を表面および裏面から挟んで配置され、前記信号入力端と前記信号出力端とを結ぶ直線に対して交差する方向に可動する第１および第２誘電体板とを有する。さらに、前記第１および第２誘電体板は、それぞれ、前記屈曲部を挟んで前記信号入力端側と前記信号出力端側とに配置される入力側および出力側誘電体板部を有する。そして、前記第１および第２誘電体板を前記交差する方向に可動させ、前記屈曲部を挟んだ前記入力側誘電体板部と前記出力側誘電体板部との間の線路長を調整して、前記信号入力端から入力される信号の位相を制御して前記信号出力端から出力することを特徴とする。
【００１２】
さらに好ましくは、前記信号線路は、前記屈曲部の屈曲させた線路の途中に開放スタブ回路をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００１４】
すなわち、代表的な効果は、小型化を実現することができる移相器を提供することが可能となる。さらに、周波数帯域の広帯域化を実現することができる移相器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置（移相器を含む）の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１のアンテナ装置に含まれる移相器の構造の一例を示す平面図である。
【図３】図２のｘ−ｘ’切断線による移相器の構造の一例を示す断面図である。
【図４】図２および図３の移相器の構造によるシミュレーションにおいて、（ａ）（ｂ）（ｃ）は第１および第２誘電体板の可動の一例を示す説明図である。
【図５】図４のシミュレーション結果において、周波数と位相との関係の一例を示す説明図である。
【図６】図２および図３の移相器の構造（ａ）によるシミュレーションにおいて、他の移相器の構造（開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路の構造（ｂ）、直線の信号線路の構造（ｃ））も含めたシミュレーションの一例を示す説明図である。
【図７】図６のシミュレーション結果において、周波数とＶＳＷＲとの関係の一例を示す説明図である。
【図８】図６のシミュレーション結果において、図２および図３の移相器の構造による周波数とＶＳＷＲとの関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１７】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
［実施の形態の概要］
まず、実施の形態の概要について説明する。本実施の形態の概要では、一例として、括弧内に実施の形態の対応する構成要素および符号などを付記して説明する。
【００１９】
本実施の形態の移相器は、信号入力端（信号入力端１１ａ）と信号出力端（信号出力端１１ｆ）との間に屈曲部（屈曲部１１ｃ）を有する信号線路（信号線路１１）と、前記信号線路を表面および裏面から挟んで配置され、前記信号入力端と前記信号出力端とを結ぶ直線に対して交差する方向に可動する第１および第２誘電体板（第１および第２誘電体板１２，１３）とを有する。さらに、前記第１および第２誘電体板は、それぞれ、前記屈曲部を挟んで前記信号入力端側と前記信号出力端側とに配置される入力側および出力側誘電体板部（入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂ）を有する。そして、前記第１および第２誘電体板を前記交差する方向に可動させ、前記屈曲部を挟んだ前記入力側誘電体板部と前記出力側誘電体板部との間の線路長を調整して、前記信号入力端から入力される信号の位相を制御して前記信号出力端から出力することを特徴とする。
【００２０】
さらに好ましくは、前記信号線路は、前記屈曲部の屈曲させた線路の途中に開放スタブ回路（開放スタブ１１ｄ）をさらに有することを特徴とする。
【００２１】
以下、上述した実施の形態の概要に基づいた実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものには原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
［一実施の形態］
一実施の形態を、図１〜図８を用いて説明する。本実施の形態においては、基地局用アンテナ装置、およびこの基地局用アンテナ装置内に含まれる移相器を例に説明する。
【００２３】
＜アンテナ装置（移相器を含む）の構成＞
まず、図１を用いて、本実施の形態に係るアンテナ装置（移相器を含む）の構成について説明する。図１は、このアンテナ装置（移相器を含む）の構成の一例を示す概略図である。
【００２４】
図１に示すように、アンテナ装置は、このアンテナ装置の入口に接続された複数の移相器１ａ〜１ｆ（総称して移相器１とも記述する）と、これらの移相器１に接続された複数のアンテナ素子２ａ〜２ｈ（総称してアンテナ素子２とも記述する）とを有して構成される。このアンテナ装置の入口には、図示しない高周波回路などからの高周波信号が入力される。図１では、一例として、移相器１は６個の例を図示し、アンテナ素子２は８個の例を図示している。
【００２５】
図１に示すアンテナ装置においては、このアンテナ装置の入口に、分岐して第２の移相器１ｂと第３の移相器１ｃとの入力側がそれぞれ接続され、さらに、第２の移相器１ｂの出力側には第１の移相器１ａと第５の移相器１ｅとの入力側がそれぞれ接続され、また、第３の移相器１ｃの出力側には第４の移相器１ｄと第６の移相器１ｆとの入力側がそれぞれ接続されている。そして、第１の移相器１ａの出力側には第１と第２のアンテナ素子２ａ，２ｂがそれぞれ接続され、第５の移相器１ｅの出力側には第３と第４のアンテナ素子２ｃ，２ｄがそれぞれ接続され、第６の移相器１ｆの出力側には第５と第６のアンテナ素子２ｅ，２ｆがそれぞれ接続され、第４の移相器１ｄの出力側には第７と第８のアンテナ素子２ｇ，２ｈがそれぞれ接続されている。
【００２６】
このような構成によるアンテナ装置においては、例えば、円筒形状からなるアンテナ装置に、６個の移相器１と８個のアンテナ素子２とが内装された構造で使用される。このような場合に、８個のアンテナ素子２は、円筒形状からなるアンテナ装置の長手方向に沿って並べて配置され、また、並べて配置されたアンテナ素子２のそれぞれに対応する接続位置に移相器１がそれぞれ配置され、そして、これらのアンテナ素子２はそれぞれが接続された移相器１により位相制御されて、所定の指向性を有するアンテナ装置として実現される。
【００２７】
例えば、円筒形状からなるアンテナ装置の、上方に配置された第１〜第４のアンテナ素子２ａ〜２ｄに接続された第１と第２と第５の移相器１ａ，１ｂ，１ｅは高周波信号の位相を進める方向に制御し、下方に配置された第５〜第８のアンテナ素子２ｅ〜２ｈに接続された第３と第４と第６の移相器１ｃ，１ｄ，１ｆは高周波信号の位相を遅らせる方向に制御することで、所望のビームチルト角の指向性を実現することができる。一般に、基地局用アンテナ装置は高い場所に設置され、下方に存在する携帯電話などが通信対象となるため、水平面から下方向へビームをチルトさせる特性となっている。
【００２８】
＜移相器の構造＞
次に、図２および図３を用いて、図１に示したアンテナ装置に含まれる移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造について説明する。図２は、この移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の一例を示す平面図である。図３は、図２のｘ−ｘ’切断線による移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の一例を示す断面図である。
【００２９】
図２に示すように、移相器１（１ａ〜１ｆ）は、信号線路１１と、この信号線路１１を表面および裏面から挟むように配置される第１誘電体板１２および第２誘電体板１３などを有して構成される。この移相器１（１ａ〜１ｆ）は、実際には後述する図３を用いて説明するように、信号線路１１と、この信号線路１１を挟むように配置される第１および第２誘電体板１２，１３と、これらの第１および第２誘電体板１２，１３の外側（信号線路１１の反対側）にそれぞれ配置される第１グランド板１４および第２グランド板１５とを有している。図２では、上面側の第１グランド板１４を取り除いた状態を図示している。また、図２においては、第２誘電体板１３は第１誘電体板１２に隠れて見えないが、この第２誘電体板１３の構成要素の符号も括弧内に付記して図示している。
【００３０】
信号線路１１は、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとの間に、屈曲部１１ｃを有する信号線路である。さらに、信号線路１１は、屈曲部１１ｃの屈曲させた線路の途中に開放スタブ１１ｄを有する。すなわち、信号線路１１は、一端を信号入力端１１ａとし、他端を信号出力端１１ｆとして、この信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを繋ぐ線路上に、略コ字状に曲がった屈曲部１１ｃを有する。さらに、この略コ字状の縦線の中間部に略一字状の開放スタブ１１ｄが形成されている。言い換えれば、この開放スタブ１１ｄが形成された屈曲部１１ｃは、略Ｅ字状になっている。そして、この略Ｅ字状の上側横線の端は信号入力端１１ａに繋がっており、下側横線の端は信号出力端１１ｆに繋がっている。この信号入力端１１ａに繋がる入力側線路部１１ｂと、開放スタブ１１ｄが形成された屈曲部１１ｃの略Ｅ字状の上側横線とは略Ｌ字状に繋がっており、また、信号出力端１１ｆに繋がる出力側線路部１１ｅと、開放スタブ１１ｄが形成された屈曲部１１ｃの略Ｅ字状の下側横線とは略Ｌ字状に繋がっている。入力側線路部１１ｂと出力側線路部１１ｅとは、略直線上に配置されている。これに限らず、平行に配置される構成でも良い。
【００３１】
なお、略コ字状とは、コ字の他、おおよそコ字に近い形状なども含むものとする。同様に、略一字状とは、一字の他、おおよそ一字に近い形状なども含むものとする。略Ｅ字状とは、Ｅ字の他、おおよそＥ字に近い形状なども含むものとする。略Ｌ字状とは、Ｌ字の他、おおよそＬ字に近い形状なども含むものとする。また、略直線上とは、直線の他、おおよそ直線に近い線なども含むものとする。
【００３２】
以上のように、信号線路１１は、信号入力端１１ａから、入力側線路部１１ｂ、開放スタブ１１ｄが形成された屈曲部１１ｃ、出力側線路部１１ｅを経て、信号出力端１１ｆまで繋がった線路構造となっている。また、これらの各接続部の外側の角は、面取りされた形状となっている。
【００３３】
第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、信号線路１１を表面および裏面から挟んで配置され、信号線路１１の信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを結ぶ直線に対して垂直方向に可動する誘電体板である。さらに、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、それぞれ、信号線路１１の屈曲部１１ｃを挟んで信号入力端１１ａ側と信号出力端１１ｆ側とに配置される入力側誘電体板部１２ａ，１３ａおよび出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂを有する。すなわち、第１誘電体板１２は、信号線路１１の表面側に、この信号線路１１に対向して配置されている。さらに、第１誘電体板１２は、信号線路１１の屈曲部１１ｃの信号入力端１１ａ側と信号出力端１１ｆ側とにそれぞれ、入力側誘電体板部１２ａと出力側誘電体板部１２ｂとを有している。また、第２誘電体板１３は、信号線路１１の裏面側に、この信号線路１１に対向して配置されている。さらに、第２誘電体板１３は、信号線路１１の屈曲部１１ｃの信号入力端１１ａ側と信号出力端１１ｆ側とにそれぞれ、入力側誘電体板部１３ａと出力側誘電体板部１３ｂとを有している。
【００３４】
そして、第１および第２誘電体板１２，１３は、信号線路１１の信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを結ぶ直線に対して交差する方向（本実施の形態では垂直方向）に可動する。すなわち、第１誘電体板１２の入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂと、第２誘電体板１３の入力側および出力側誘電体板部１３ａ，１３ｂとは、信号線路１１の入力側線路部１１ｂおよび出力側線路部１１ｅの延びた方向に対して垂直方向に移動する。この場合に、第１誘電体板１２の入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂと、第２誘電体板１３の入力側および出力側誘電体板部１３ａ，１３ｂとは、互いに同期して同一方向に移動するように構成されている。以下では、第１誘電体板１２を主に説明するが、第２誘電体板１３においても同様であり、第２誘電体板１３の構成要素の符号は括弧内に付与して説明する。
【００３５】
図２では、第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）は、入力側線路部１１ｂの延びた方向に対して垂直方向に移動する入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）と、出力側線路部１１ｅの延びた方向に対して垂直方向に移動する出力側誘電体板部１２ｂ（１３ｂ）とを有している。入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂ（１３ａ，１３ｂ）は、略三角形、具体的には略二等辺三角形の形状からなり、底辺に対向する頂点が信号線路１１の方向で配置されている。なお、略二等辺三角形とは、二等辺三角形の他、おおよそ二等辺三角形に近い形状なども含むものとする。
【００３６】
そして、第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）において、入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂ（１３ａ，１３ｂ）を入力側および出力側線路部１１ｂ，１１ｅの延びた方向に対して垂直方向に移動させる。すなわち、略二等辺三角形の形状からなる入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂ（１３ａ，１３ｂ）を、底辺の中間部とこの底辺に対向する頂点とを結ぶ方向に移動させる。これにより、屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）と出力側誘電体板部１２ｂ（１３ｂ）との間の線路長を調整することができる。
【００３７】
例えば、図２に示すように、信号線路１１において、入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）の位置から屈曲部１１ｃを経由して出力側誘電体板部１２ｂ（１３ｂ）の位置までの線路長は、第１周波数ｆ１における第１波長λ１に対してλ１／４の長さに調整される。また、入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）の位置から屈曲部１１ｃの開放スタブ１１ｄの開放端の位置までの線路長は、第２周波数ｆ２における第２波長λ２に対してλ２／４の長さに調整される。このλ１／４、λ２／４の長さは、信号線路１１の幅の中心線における長さであり、また、入力側および出力側誘電体板部１２ａ（１３ａ），１２ｂ（１３ｂ）の略二等辺三角形の等辺の位置を基準とする長さである。
【００３８】
また、この第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）は、信号線路１１に対して、以下のような配置となっている。入力側線路部１１ｂの延びる方向に対して、入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）の略二等辺三角形の２つの等辺はそれぞれ直角以下の第１角度である略６５度からなる。同様に、出力側線路部１１ｅの延びる方向に対して、出力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）の略二等辺三角形の２つの等辺はそれぞれ直角以下の第２角度である略６５度からなる。なお、略６５度とは、６５度の他、おおよそ６５度に近い角度なども含み、本実施の形態では直角以下の角度であれば良い。
【００３９】
以上のように、第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）は、入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）と出力側誘電体板部１２ｂ（１３ｂ）とを有し、入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂ（１３ａ，１３ｂ）を互いに同一方向に同期して可動する板状構造となっている。
【００４０】
以上のように構成される移相器１（１ａ〜１ｆ）においては、第１および第２誘電体板１２，１３を入力側および出力側線路部１１ｂ，１１ｅの延びた方向に対して垂直方向に可動させ、屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ，１３ａと出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂとの間の線路長を調整して、信号入力端１１ａから入力される信号の位相を制御して信号出力端１１ｆから出力することができるようになっている。
【００４１】
図２では、第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）の可動範囲において、この可動範囲の中間位置に第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）を可動した状態を図示している（図４（ａ）にも図示）。この中間位置を基準（初期位相）とすると、第１誘電体板１２（第２誘電体板１３）を、右方向の可動範囲端まで可動した位置で屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）と出力側誘電体板部１２ｂ（１３ｂ）との間の線路長が最小（−位相）となり（図４（ｂ）に図示）、左方向の可動範囲端まで可動した位置で屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ（１３ａ）と出力側誘電体板部１２ｂ（１３ｂ）との間の線路長が最大（＋位相）となる（図４（ｃ）に図示）。
【００４２】
図２に示した移相器１（１ａ〜１ｆ）は、例えば図３に示すような断面構造を有している。図３は、図２のｘ−ｘ’切断線による移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の断面図を示している。このｘ−ｘ’切断線による移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造は、信号線路１１の出力側線路部１１ｅと第１および第２誘電体板１２，１３の出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂとが重ね合わされる部分であり、実際には図３に示すように、出力側線路部１１ｅは出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂにより挟み込まれた構造となっている。他の入力側線路部１１ｂと入力側誘電体板部１２ａ，１３ａとが重ね合わされる部分も同様に、入力側線路部１１ｂは入力側誘電体板部１２ａ，１３ａにより挟み込まれた構造となっている。
【００４３】
すなわち、移相器１（１ａ〜１ｆ）は、図３に示すように、信号線路１１を表面および裏面から挟むように第１および第２誘電体板１２，１３がそれぞれ配置され、さらに、第１および第２誘電体板１２，１３の外側（信号線路１１の反対側）には第１および第２グランド板１４，１５がそれぞれ配置された構造となっている。この構造は、いわゆるトリプレート線路と呼ばれる。
【００４４】
以上のような移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造において、第１および第２誘電体板１２，１３の入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂを、入力側および出力側線路部１１ｂ，１１ｅの延びた方向に対して垂直方向に可動させるための機構としては、これに限定されるものではないが、例えば一例として、第１誘電体板１２の入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂと、第２誘電体板１３の入力側および出力側誘電体板部１３ａ，１３ｂとを、それぞれの端部で互いに結合して、この結合部にねじ棒などのねじ部材を嵌合させ、このねじ部材をモータなどで回転させることで、第１および第２誘電体板１２，１３を移動させることができる。
【００４５】
また、前記のような移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造において、各構成要素は、これに限定されるものではないが、例えば一例として、以下のような材料から構成される。信号線路１１は、銅などの金属材料から構成される。第１および第２誘電体板１２，１３は、ガラスエポキシなどの樹脂材料から構成される。第１および第２グランド板１４，１５は、銅などの金属材料から構成される。
【００４６】
＜移相器のシミュレーション結果＞
次に、図４〜図８を用いて、図２および図３に示した移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造によるシミュレーションについて説明する。図４は、この移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造によるシミュレーションにおいて、第１および第２誘電体板１２，１３の可動の一例を示す説明図である。図５は、このシミュレーション結果において、周波数と位相との関係の一例を示す説明図である。
【００４７】
この移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造によるシミュレーションは、第１および第２誘電体板１２，１３を入力側および出力側線路部１１ｂ，１１ｅの延びた方向に対して垂直方向に可動させ、屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ，１３ａと出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂとの間の線路長を調整することで、位相制御を行うことができる。
【００４８】
図４に示すように、シミュレーションは、（ａ）に示すような第１および第２誘電体板１２，１３の位置が可動範囲の中間位置における初期位相の場合と、（ｂ）に示すように、第１および第２誘電体板１２，１３を右方向の可動範囲端まで可動した位置による−位相の場合と、（ｃ）に示すように、第１および第２誘電体板１２，１３を左方向の可動範囲端まで可動した位置による＋位相の場合を測定した。
【００４９】
このシミュレーションにおいては、移相器１（１ａ〜１ｆ）を構成する、信号線路１１、第１および第２誘電体板１２，１３、第１および第２グランド板１４，１５はそれぞれ、以下の条件で形成した。第１グランド板１４と第２グランド板１５との間の距離を５ｍｍ、信号線路１１の厚さを１ｍｍ、第１および第２誘電体板１２，１３の厚さを２ｍｍ、信号線路１１の幅を２．１ｍｍとした。
【００５０】
以上のようなシミュレーションの条件において、周波数と位相との関係は図５のような結果となった。図５において、横軸は周波数〔ＭＨｚ〕を示し、縦軸は位相〔ｄｅｇ〕を示す。周波数は、６００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの範囲でシミュレーションを行った。
【００５１】
初期位相の場合において、周波数と位相との関係は、６８３ＭＨｚで１８０ｄｅｇ、８２３ＭＨｚで１４０ｄｅｇとなった。−位相の場合において、周波数と位相との関係は、６６３ＭＨｚで１８０ｄｅｇ、８０３ＭＨｚで１４０ｄｅｇとなった。＋位相の場合において、周波数と位相との関係は、７００ＭＨｚで１８０ｄｅｇ、８４５ＭＨｚで１４０ｄｅｇとなった。
【００５２】
以上のように、初期位相の場合、−位相の場合、＋位相の場合のいずれにおいても、周波数と位相との関係は、７００ＭＨｚ周辺〜８００ＭＨｚ周辺の周波数帯域において、周波数が増加するに従って位相は減少する方向に線形的に変化することが判った。
【００５３】
さらに、この周波数と位相との関係においては、図５のように、例えば、周波数＝８００ＭＨｚにおいて、初期位相の場合が１４７ｄｅｇであり、−位相の場合は１４１ｄｅｇとなり、また、＋位相の場合は１５３ｄｅｇとなった。この初期位相の場合に対する−位相の場合と＋位相の場合との位相差は、それぞれ、−６ｄｅｇ、＋６ｄｅｇとなり、周波数が７００ＭＨｚ周辺〜８００ＭＨｚ周辺の範囲においても一定となった。
【００５４】
以上のように、図５に示したシミュレーション結果では、周波数と位相との関係は、初期位相の場合と−位相の場合と＋位相の場合とにおいて、初期位相の場合に対して、−位相の場合は６ｄｅｇだけ位相を進め、また、＋位相の場合は６ｄｅｇだけ位相を遅らせる特性を有する移相器１（１ａ〜１ｆ）であることが判った。
【００５５】
また、図６は、図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造（ａ）によるシミュレーションにおいて、他の移相器の構造（開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路の構造（ｂ）、直線の信号線路の構造（ｃ））も含めたシミュレーションの一例を示す説明図である。図７は、このシミュレーション結果において、周波数とＶＳＷＲとの関係の一例を示す説明図である。図８は、このシミュレーション結果において、図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造による周波数とＶＳＷＲとの関係の一例を示す説明図である。
【００５６】
図６に示すように、シミュレーションは、（ａ）に示すような図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の場合と、（ｂ）に示すように、開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路を有する移相器の構造の場合と、（ｃ）に示すように、直線の信号線路を有する移相器の場合を測定した。すなわち、図６（ｂ）の移相器の構造は、図２および図３に示した移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造に対して、開放スタブ１１ｄがない構造である。また、図６（ｃ）の移相器の構造は、前述した特許文献１や特許文献２と同様の構造である。
【００５７】
このシミュレーションにおいて、周波数とＶＳＷＲとの関係は図７のような結果となった。図７において、横軸は周波数〔ＭＨｚ〕を示し、縦軸はＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）を示す。周波数は、６００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの範囲でシミュレーションを行った。
【００５８】
図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の場合（図６（ａ））は、周波数が６００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．１８となり、周波数が７００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．０４へと減少し、周波数が７５０ＭＨｚでＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が８００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．０２まで増加した。そして、周波数が８５０ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．０６へと増加し、さらに周波数が増加するに従ってＶＳＷＲは増加していった。
【００５９】
このように、図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の場合は、周波数とＶＳＷＲとの関係が略Ｗ字状の特性となり、周波数が７５０ＭＨｚと８５０ＭＨｚでＶＳＷＲが１．００となり、この７５０ＭＨｚと８５０ＭＨｚが共振周波数となった。この図２および図３の移相器の構造の場合は、６００ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲは１．２０以下となった。
【００６０】
開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路を有する移相器の構造の場合（図６（ｂ））は、周波数が６５０ＭＨｚでＶＳＷＲは１．２０となり、周波数が増加して８００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が増加して９００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．２０へと増加した。
【００６１】
このように、開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路を有する移相器の構造の場合は、周波数とＶＳＷＲとの関係が略Ｖ字状の特性となり、周波数が８００ＭＨｚでＶＳＷＲが１．００となり、この８００ＭＨｚが共振周波数となった。
【００６２】
直線の信号線路を有する移相器の場合（図６（ｃ））は、周波数が６００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．１３となり、周波数が増加して８００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が増加して１０００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．２０へと増加した。
【００６３】
このように、直線の信号線路を有する移相器の場合は、周波数とＶＳＷＲとの関係が略Ｖ字状の特性となり、周波数が８００ＭＨｚでＶＳＷＲが１．００となり、この８００ＭＨｚが共振周波数となった。
【００６４】
以上のように、図７に示したシミュレーション結果では、周波数とＶＳＷＲとの関係は、６００ＭＨｚ〜１００００ＭＨｚの周波数帯域において、図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造の場合に周波数＝７５０ＭＨｚ、８５０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲ＝１．００となる共振点が得られ、２つの共振点を有する移相器１（１ａ〜１ｆ）として良いインピーダンス整合が取れていることが判った。
【００６５】
この共振点で、信号入力端１１ａから入力され、信号出力端１１ｆから出力される信号の進行波に対する反射波の影響が最も小さくなる。例えば図２において、出力側線路部１１ｅに重ね合わされる出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂの等辺の位置が進行波に対する反射波の反射点となり、また、屈曲部１１ｃに形成された開放スタブ１１ｄの開放端の位置が進行波に対する反射波の反射点となる。この共振点の周波数が移相器１（１ａ〜１ｆ）の使用周波数となる。
【００６６】
この場合に、図２に示すように、信号線路１１において、入力側誘電体板部１２ａ，１３ａの位置から屈曲部１１ｃを経由して出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂの位置までの線路長は、８５０ＭＨｚの第１周波数ｆ１における第１波長λ１に対してλ１／４の長さである。また、入力側誘電体板部１２ａ，１３ａの位置から屈曲部１１ｃの開放スタブ１１ｄの開放端の位置までの線路長は、７５０ＭＨｚの第２周波数ｆ２における第２波長λ２に対してλ２／４の長さである。
【００６７】
一方、開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路を有する移相器の構造の場合、直線の信号線路を有する移相器の場合は、どちらも、周波数＝８００ＭＨｚにおいてＶＳＷＲ＝１．００となる共振点が得られ、１つのみの共振点を有する移相器となる。この移相器の場合は、この１つのみの共振点の周波数が使用周波数となる。
【００６８】
また、図２および図３の移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造において、図４に示した初期位相の場合と−位相の場合と＋位相の場合との、周波数とＶＳＷＲとの関係は、図８のようなシミュレーション結果となった。図８において、横軸は周波数〔ＭＨｚ〕を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。周波数は、６００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの範囲でシミュレーションを行った。
【００６９】
初期位相の場合は、周波数が６００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．１８となり、周波数が７００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．０４へと減少し、周波数が７５０ＭＨｚでＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が８００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．０２まで増加した。そして、周波数が８５０ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．０６へと増加し、さらに周波数が１０００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．４まで増加した。
【００７０】
このように、初期位相の場合は、周波数とＶＳＷＲとの関係が略Ｗ字状の特性となり、周波数が７５０ＭＨｚと８５０ＭＨｚでＶＳＷＲが１．００となり、この７５０ＭＨｚと８５０ＭＨｚが共振周波数となった。
【００７１】
−位相の場合は、周波数が６００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．３１となり、周波数が増加して８００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．１８まで減少した。そして、周波数が増加して９５０ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．４へと増加した。
【００７２】
このように、−位相の場合は、周波数とＶＳＷＲとの関係が略Ｕ字状の特性となり、周波数が８００ＭＨｚでＶＳＷＲが１．１８となった。
【００７３】
＋位相の場合は、周波数が６００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．０５となり、周波数が増加して６２５ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が増加して８００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．２４まで増加した。そして、周波数が増加して９４５ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．００まで減少した。そして、周波数が増加して１０００ＭＨｚの周波数でＶＳＷＲは１．２５まで増加した。
【００７４】
このように、＋位相の場合は、周波数とＶＳＷＲとの関係が略Ｗ字状の特性となり、周波数が６２５ＭＨｚと９４５ＭＨｚでＶＳＷＲが１．００となり、この６２５ＭＨｚと９４５ＭＨｚが共振周波数となった。
【００７５】
以上のように、図８に示したシミュレーション結果では、周波数とＶＳＷＲとの関係は、６００ＭＨｚ〜１００００ＭＨｚの周波数帯域において、初期位相の場合に周波数＝７５０ＭＨｚ、８５０ＭＨｚにおいてＶＳＷＲ＝１．００となる共振点が得られ、＋位相の場合に周波数＝６２５ＭＨｚ、９４５ＭＨｚにおいてＶＳＷＲ＝１．００となる共振点が得られ、それぞれで、２つの共振点を有する移相器１（１ａ〜１ｆ）として良いインピーダンス整合が取れていることが判った。
【００７６】
＜一実施の形態の効果＞
以上説明した本実施の形態に係るアンテナ装置に含まれる移相器１（１ａ〜１ｆ）によれば、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとの間に屈曲部１１ｃを有する信号線路１１と、この信号線路１１を表面および裏面から挟んで配置され、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを結ぶ直線に対して垂直方向に可動する第１および第２誘電体板１２，１３とを有し、さらに、第１および第２誘電体板１２，１３は、それぞれ、屈曲部１１ｃを挟んで信号入力端１１ａ側と信号出力端１１ｆ側とに配置される入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１３ａ，１２ｂ，１３ｂを有することで、第１および第２誘電体板１２，１３を垂直方向に可動させ、屈曲部１１ｃを挟んだ入力側誘電体板部１２ａ，１３ａと出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂとの間の線路長を調整して、信号入力端１１ａから入力される信号の位相を制御して信号出力端１１ｆから出力することができる。
【００７７】
すなわち、本実施の形態による移相器１（１ａ〜１ｆ）の構造では、入力側誘電体板部１２ａ，１３ａと出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂとの間の信号線路１１に屈曲部１１ｃを有することで、信号線路１１の長さ方向で、この屈曲部１１ｃによる屈曲させた分だけ短くすることができる。これにより、第１および第２誘電体板１２，１３の小型化を図ることができるので、移相器１（１ａ〜１ｆ）を小型化することが可能となる。例えば、前述した特許文献１や特許文献２の構造では、図６（ｃ）に示したように、信号線路の長さ方向で本実施の形態に比べて２倍程度の長さの移相器となる。
【００７８】
さらに、本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００７９】
（１）信号線路１１は、屈曲部１１ｃの屈曲させた線路の途中に開放スタブ１１ｄをさらに有することで、２つの共振点を有する移相器１（１ａ〜１ｆ）を実現することができる。
【００８０】
（２）信号線路１１において、入力側誘電体板部１２ａ，１３ａの位置から屈曲部１１ｃを経由して出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂの位置までの線路長は、第１周波数ｆ１における第１波長λ１に対してλ１／４の長さにすることができ、また、入力側誘電体板部１２ａ，１３ａの位置から屈曲部１１ｃの開放スタブ１１ｄの開放端の位置までの線路長は、第２周波数ｆ２における第２波長λ２に対してλ２／４の長さにすることができる。これにより、インピーダンス整合の線路長がλ１／４、λ２／４の２つの線路長が形成され、反射特性に対する周波数帯域を広くすることができる。この結果、移相器１（１ａ〜１ｆ）の周波数帯域の広帯域化を実現することが可能となる。
【００８１】
（３）信号線路１１に対する第１および第２誘電体板１２，１３において、信号入力端１１ａに繋がる入力側線路部１１ｂの延びる方向に対して、入力側誘電体板部１２ａ，１３ａの２つの等辺はそれぞれ直角以下の角度とし、信号出力端１１ｆに繋がる出力側線路部１１ｅの延びる方向に対して出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂの２つの等辺はそれぞれ直角以下の角度とすることで、出力側誘電体板部１２ｂ，１３ｂの等辺の位置を進行波に対する反射波の反射点として共振周波数を設定することができる。
【００８２】
（４）移相器１（１ａ〜１ｆ）は、信号線路１１を表面および裏面から挟むように第１および第２誘電体板１２，１３を配置し、さらに、第１および第２誘電体板１２，１３の信号線路１１の反対側にそれぞれ第１および第２グランド板１４，１５を配置して構成することができる。
【００８３】
＜一実施の形態の変形例＞
前述した本実施の形態に係るアンテナ装置に含まれる移相器１（１ａ〜１ｆ）については、以下のような変形例が考えられる。
【００８４】
（１）図２などでは、信号線路１１の信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを繋ぐ線路上に屈曲部１１ｃを有し、さらに、この屈曲部１１ｃに開放スタブ１１ｄが形成されている例を図示したが、これに限らず、開放スタブが形成されていない屈曲部のみを有する構成でも良い。この構成は、前述した図６（ｂ）に示した構成である。このような開放スタブ回路がない屈曲部のみの信号線路を有する移相器の構造の場合には、前述した図７に示したように、周波数＝８００ＭＨｚにおいてＶＳＷＲ＝１．００となる共振点が得られ、１つの共振点を有する移相器を実現することができる。
【００８５】
（２）図２などでは、信号線路１１の信号入力端１１ａと信号出力端１１ｆとを繋ぐ線路上に形成する屈曲部１１ｃの略コ字状が１つの例を図示したが、これに限らず、略コ字状の数が複数の場合、すなわちミアンダ状の屈曲部を形成する信号線路の移相器の構造の場合にも適用可能である。このような移相器の場合には、信号線路の長さ方向を、より一層短くできるので、さらなる移相器の小型化を実現することができる。
【００８６】
（３）図２などでは、入力側および出力側誘電体板部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは略二等辺三角形の形状からなる例を図示したが、これに限らず、例えば、略三角形、略直角三角形などを含む三角形全般や他の形状などにも適用可能である。このような移相器の場合にも、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１ａ〜１ｆ  移相器
２ａ〜２ｈ  アンテナ素子
１１  信号線路
１１ａ  信号入力端
１１ｂ  入力側線路部
１１ｃ  屈曲部
１１ｄ  開放スタブ
１１ｅ  出力側線路部
１１ｆ  信号出力端
１２  第１誘電体板
１３  第２誘電体板
１２ａ，１３ａ  入力側誘電体板部
１２ｂ，１３ｂ  出力側誘電体板部
１４  第１グランド板
１５  第２グランド板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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