(57)【要約】【課題】移相回路のサイズをなるべく小さくすることができる技術を提供する。【解決手段】移相回路１において、信号線路１１と、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３と、第１可動線路１４および第２可動線路１５と、を有する。第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は互いに対向しており、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３との間に信号線路１１が配置されている。第１可動線路１４および第２可動線路１５は互いに対向しており、第１可動線路１４と第２可動線路１５との間に信号線路１１が配置されている。そして、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３の、信号線路１１の延在した方向に対して交差する方向への移動と、第１可動線路１４および第２可動線路１５の、信号線路１１の延在した方向と同一の方向への移動と、が同期する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の位相を変化させる移相回路であって、
対向する第１誘電体および第２誘電体と、
対向する第１移動部材および第２移動部材と、
前記第１誘電体と前記第２誘電体との間、および、前記第１移動部材と前記第２移動部材との間に配置された第１導体と、
を有し、
前記第１誘電体および前記第２誘電体の、前記第１導体の延在した方向に対して交差する方向への移動と、前記第１移動部材および前記第２移動部材の、前記第１導体の延在した方向と同一の方向への移動と、が同期する、移相回路。
【請求項２】
請求項１に記載の移相回路において、
前記第１誘電体は、前記第１導体の第１主面に対向して配置され、
前記第２誘電体は、前記第１導体の前記第１主面と反対側の第２主面に対向して配置され、
前記第１移動部材は、前記第１導体の第１側面に対向して配置され、
前記第２移動部材は、前記第１導体の前記第１側面と反対側の第２側面に対向して配置される、移相回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の移相回路において、
前記第１導体の、前記第１誘電体および前記第２誘電体の位置から前記第１移動部材および前記第２移動部材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の長さである、移相回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の移相回路において、
前記第１移動部材および前記第２移動部材の幅は、前記第１誘電体および前記第２誘電体の挿入部の特性インピーダンスと同じになるような幅である、移相回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の移相回路において、
前記第１移動部材および前記第２移動部材の長さは、前記第１誘電体および前記第２誘電体のサイズに基づいて決定される長さである、移相回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の移相回路において、
前記第１誘電体および前記第２誘電体の、前記第１導体と反対側の面に対向してそれぞれ配置されるグランド板の第２導体および第３導体をさらに有する、移相回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の移相回路を有する、アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移相回路に関するもので、特に、アンテナ装置の一例としての基地局用アンテナへの適用に好適な移相回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局用アンテナに用いられる従来の移相回路の一例が特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載されている移相回路は、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、信号線路と地導体との間に信号線路の長手方向に対して垂直な方向から挿入される誘電体板と、を備えている。特許文献１に記載されている移相回路では、誘電体板の挿入長に応じて該誘電体板と信号線路との重複面積が変化し、それによって信号線路から出力される信号の位相が制御される。
【０００４】
特許文献２には、特許文献１に記載されている移相回路と実質的に同一の構成を備えた移相回路が記載されている。もっとも、特許文献２に記載されている移相回路では、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。すなわち、特許文献２に記載されている移相回路には、インピーダンスを整合させる回路も併せて組み込まれている。
【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】
上記特許文献１，２に記載された移相回路では、信号線路の長手方向に対して垂直な方向から誘電体板が挿入される。このような構成では、誘電体板自体に特性インピーダンスの整合を取る寸法が必要になり、誘電体板の信号線路の延びる方向の長さが長くなる。このために、誘電体板のサイズが大きくなり、移相回路のサイズが大きくなってしまう。ひいては、基地局用アンテナのサイズも大きくなってしまう傾向があった。
【０００７】
基地局用アンテナのサイズが大きくなると、次のような問題が発生する。例えば、基地局用アンテナが受ける風圧荷重が増大する。また、基地局用アンテナが設置される鉄塔も大型化するので、鉄塔の設置用地も広くなり、用地確保が困難になる。
【０００８】
本発明の目的は、移相回路のサイズをなるべく小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために創案されたものであり、一実施の形態によれば、信号の位相を変化させる移相回路であって、対向する第１誘電体および第２誘電体と、対向する第１移動部材および第２移動部材と、前記第１誘電体と前記第２誘電体との間、および、前記第１移動部材と前記第２移動部材との間に配置された第１導体と、を有する。そして、前記第１誘電体および前記第２誘電体の、前記第１導体の延在した方向に対して交差する方向への移動と、前記第１移動部材および前記第２移動部材の、前記第１導体の延在した方向と同一の方向への移動と、が同期する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、移相回路のサイズをなるべく小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る基地局用アンテナの構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１の基地局用アンテナに適用される移相回路の構造の一例を示す斜視図である。
【図３】図１の基地局用アンテナに適用される移相回路の構造の一例を示す平面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は図３のｘ−ｘ’切断線、ｙ−ｙ’切断線による断面図である。
【図５】図２〜図４の移相回路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誘電体板と第１および第２可動線路との移動の一例を示す説明図である。
【図６】図５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（第１条件例）を示す説明図である。
【図７】図５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（第１条件例）を示す説明図である。
【図８】図５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（第２条件例）を示す説明図である。
【図９】図５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（第２条件例）を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
［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、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。
【００１５】
本実施の形態に係る移相回路は、入力された信号の位相を変化させる。本実施の形態に係る移相回路は、第１導体としての信号線路１１と、第１誘電体および第２誘電体としての第１誘電体板１２および第２誘電体板１３と、第１移動部材および第２移動部材としての第１可動線路１４および第２可動線路１５と、を有する。
【００１６】
第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は互いに対向しており、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３との間に信号線路１１が配置されている。ここで、本実施の形態における信号線路１１は矩形の断面を有する。すなわち、信号線路１１は２つの主面を備えている。よって、信号線路１１を挟んで対向する第１誘電体板１２および第２誘電体板１３の一方は、信号線路１１の１つの主面と対向し、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３の他方は、信号線路１１の他の１つの主面と対向する。そこで、以下の説明では、信号線路１１の２つの主面のうち、第１誘電体板１２が対向する主面を“第１主面”と呼び、第２誘電体板１３が対向する主面を“第２主面”と呼ぶ。換言すれば、信号線路１１の第１主面に対向する誘電体板が第１誘電体板１２であり、信号線路１１の第２主面に対向する誘電体板が第２誘電体板１３である。
【００１７】
第１可動線路１４および第２可動線路１５は互いに対向しており、第１可動線路１４と第２可動線路１５との間に信号線路１１が配置されている。前述のように、本実施の形態における信号線路１１は矩形の断面を有するので、信号線路１１は２つの側面を備えている。よって、信号線路１１を挟んで対向する第１可動線路１４および第２可動線路１５の一方は、信号線路１１の１つの側面と対向し、第１可動線路１４および第２可動線路１５の他方は、信号線路１１の他の１つの側面と対向する。そこで、以下の説明では、信号線路１１の２つの側面のうち、第１可動線路１４が対向する側面を“第１側面”と呼び、第２可動線路１５が対向する側面を“第２側面”と呼ぶ。換言すれば、信号線路１１の第１側面に対向する可動線路が第１可動線路１４であり、信号線路１１の第２側面に対向する可動線路が第２可動線路１５である。
【００１８】
そして、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、信号線路１１の延在した方向に対して交差する方向に移動可能であり、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、信号線路１１の延在した方向と同一の方向に移動可能である。第１誘電体板１２および第２誘電体板１３と、第１可動線路１４および第２可動線路１５との移動において、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３の、信号線路１１の延在した方向に対して交差する方向への移動と、第１可動線路１４および第２可動線路１５の、信号線路１１の延在した方向と同一の方向への移動と、が同期する。
【００１９】
本実施の形態に係る移相回路は、アンテナ装置の一例としての基地局用アンテナへの適用に好適な移相回路である。
【００２０】
以下、実施の形態の詳細について図面を参照しながら説明する。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。
【００２１】
［一実施の形態］
一実施の形態を、図１〜図９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、およびこの基地局用アンテナに適用される移相回路を例に説明する。
【００２２】
＜基地局用アンテナの構成＞
まず、図１を用いて、本実施の形態に係る基地局用アンテナの構成について説明する。図１は、この基地局用アンテナの構成の一例を示す概略図である。
【００２３】
図１に示すように、基地局用アンテナは、不図示の高周波回路などから出力される高周波信号が入力される入力端子（不図示）と、複数の移相回路１ａ〜１ｆ（総称して“移相回路１”とも呼ぶ。）と、複数のアンテナ素子２ａ〜２ｈ（総称して“アンテナ素子２”とも呼ぶ。）と、を有する。図１には、一例として、６個の移相回路１および８個のアンテナ素子２が図示されているが、移相回路１およびアンテナ素子２の個数は図示されている個数に限定されるものではない。
【００２４】
図１に示す基地局用アンテナの入力端子には、第２の移相回路１ｂおよび第３の移相回路１ｃの入力側がそれぞれ接続されている。すなわち、第２の移相回路１ｂおよび第３の移相回路１ｃは入力端子に並列接続されている。さらに、第２の移相回路１ｂの出力側には、第１の移相回路１ａおよび第５の移相回路１ｅの入力側が並列接続されている。また、第３の移相回路１ｃの出力側には、第４の移相回路１ｄおよび第６の移相回路１ｆの入力側が並列接続されている。そして、第１の移相回路１ａの出力側には、第１のアンテナ素子２ａおよび第２のアンテナ素子２ｂが並列接続されている。第５の移相回路１ｅの出力側には、第３のアンテナ素子２ｃおよび第４のアンテナ素子２ｄが並列接続されている。第６の移相回路１ｆの出力側には、第５のアンテナ素子２ｅおよび第６のアンテナ素子２ｆが並列接続されている。第４の移相回路１ｄの出力側には、第７のアンテナ素子２ｇおよび第８のアンテナ素子２ｈが並列接続されている。
【００２５】
上記のような移相回路１およびアンテナ素子２は、例えば、円筒形状を有するアンテナ本体に内装される。この場合、８個のアンテナ素子２は、円筒形状を有するアンテナ本体の長手方向に沿って配列され、配列された各アンテナ素子２に、対応する移相回路１がそれぞれ接続される。そして、各移相回路１は入力された高周波信号の位相を変化させ、位相が変えられた高周波信号を対応するアンテナ素子２に出力する。以上により、所定の指向性を有する基地局用アンテナが実現される。
【００２６】
例えば、円筒形状を有するアンテナ本体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、第２および第５の移相回路１ａ，１ｂ，１ｅは、入力された高周波信号の位相を進め、位相が進められた高周波信号を第１〜第４のアンテナ素子２ａ〜２ｄに出力する。一方、アンテナ本体の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、第４および第６の移相回路１ｃ，１ｄ，１ｆは、入力された高周波信号の位相を遅らせ、位相が遅らされた高周波信号を第５〜第８のアンテナ素子２ｅ〜２ｈに出力する。これにより、所望のビームチルト角（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。
【００２７】
＜移相回路の構造＞
次に、図２〜図４を用いて、図１に示した移相回路１（１ａ〜１ｆ）の構造について説明する。図２は、移相回路１の構造の一例を示す斜視図である。図３は、移相回路１の構造の一例を示す平面図である。図４（ａ）（ｂ）は、図３のｘ−ｘ’切断線、ｙ−ｙ’切断線による断面図である。
【００２８】
本実施の形態に係る移相回路１は、入力された信号の位相を変化させて出力可能な移相回路である。図２，図３，図４に示すように、移相回路１は、信号線路１１と、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３と、第１可動線路１４および第２可動線路１５と、第１グランド板１６および第２グランド板１７と、を有する。第１誘電体板１２は信号線路１１の第１主面に対向して配置され、第２誘電体板１３は信号線路１１の第２主面に対向して配置されている。以下の説明では信号線路１１の第１主面を“表面”、第２主面を“裏面”と呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、信号線路１１の延在した方向に対して交差する方向（例えば本実施の形態では垂直方向）に一体的に移動可能である。第１可動線路１４は信号線路１１の第１側面に対向して配置され、第２可動線路１５は信号線路１１の第２側面に対向して配置されている。第１可動線路１４および第２可動線路１５は、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３の移動に同期して、信号線路１１の延在した方向と同一の方向（例えば本実施の形態では水平方向）に一体的に移動可能である。第１グランド板１６は、第１誘電体板１２を挟んで信号線路１１の反対側に配置され、第２グランド板１７は、第２誘電体板１３を挟んで信号線路１１の反対側に配置されている。すなわち、信号線路１１、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、対向する第１グランド板１６と第２グランド板１７との間に配置されている。なお、図２，図３では、第１グランド板１６および第２グランド板１７を取り除いた状態を図示している。また、図３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。
【００２９】
主に図３に示すように、信号線路１１は、移相回路１の長手方向一端側に配置された信号入力端１１ａと、移相回路１の長手方向他端側に配置された信号出力端１１ｂと、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｂとを繋ぐ線路と、を有する。すなわち、信号線路１１は、信号入力端１１ａから信号出力端１１ｂまで繋がった直線状の線路構造となっている。
【００３０】
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いる。また、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、第１可動線路１４および第２可動線路１５に対して、信号線路１１の信号入力端１１ａに近い方に配置される。すなわち、第１誘電体板１２は、信号線路１１の表面側に、かつ、信号線路１１の信号入力端１１ａに近い方に、この信号線路１１に対向して配置されている。また、第２誘電体板１３は、信号線路１１の裏面側に、かつ、信号線路１１の信号入力端１１ａに近い方に、この信号線路１１に対向して配置されている。
【００３１】
そして、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、信号線路１１の延びる方向に対して垂直方向に移動可能である。すなわち、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、信号線路１１の信号入力端１１ａと信号出力端１１ｂとを結ぶ直線に対して垂直方向に移動可能である。この場合に、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３とは、可動子１８を介して、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、主に図３を用いて、第１誘電体板１２と共に、第２誘電体板１３についても同様に説明する。
【００３２】
第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、例えば、平面視において三角形ないしおおよそ三角形の形状を有する。具体的には、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は、二等辺三角形の形状の板状体からなり、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、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。
【００３３】
そして、第１および第２誘電体板１２，１３を信号線路１１の延びた方向に対して垂直方向に移動させる。すなわち、二等辺三角形の形状からなる第１および第２誘電体板１２，１３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、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５との間の線路長を調整することができる。
【００３４】
例えば、図３に示すように、信号線路１１において、第１および第２誘電体板１２，１３の位置から第１および第２可動線路１４，１５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。このλ１／４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、第１および第２誘電体板１２，１３の二等辺三角形の等辺の位置を基準とする長さである。
【００３５】
また、第１および第２誘電体板１２，１３は、信号線路１１に対して、以下のような配置となっている。信号線路１１の延びる方向に対して、第１および第２誘電体板１２，１３の二等辺三角形の２つの等辺はそれぞれ直角以下の第１角度である６５度からなる。なお、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。
【００３６】
以上のように、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３とは、互いに同一方向に同期して移動するとともに、第１および第２可動線路１４，１５との間でも、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５との間の線路長が調整されるように、互いに同期して移動する板状体である。
【００３７】
第１可動線路１４および第２可動線路１５は、信号線路１１を両側面から挟んでいる。また、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３に対して、信号線路１１の信号出力端１１ｂに近い方に配置される。すなわち、第１可動線路１４は、信号線路１１の幅方向の両側面のうちの一方の側面側に、かつ、信号線路１１の信号出力端１１ｂに近い方に、この信号線路１１に対向して配置されている。また、第２可動線路１５は、信号線路１１の幅方向の両側面のうちの他方の側面側に、かつ、信号線路１１の信号出力端１１ｂに近い方に、この信号線路１１に対向して配置されている。
【００３８】
そして、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、信号線路１１の延びる方向に対して水平方向に移動可能である。すなわち、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、信号入力端１１ａと信号出力端１１ｂとを結ぶ直線に対して水平方向に移動可能である。この場合に、第１可動線路１４と第２可動線路１５とは、連結部材を介して、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。
【００３９】
図３では、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、例えば、平面視において四角形ないしおおよそ四角形の形状を有する。具体的には、第１可動線路１４および第２可動線路１５は、長方形の形状の板状体からなり、第１および第２可動線路１４，１５のそれぞれの一方側側面が信号線路１１の各側面に対向する方向で配置されている。なお、長方形とは、長方形の他、おおよそ長方形に近い形状なども含むものとする。
【００４０】
そして、第１および第２可動線路１４，１５を信号線路１１の延びた方向に対して水平方向に移動させる。すなわち、長方形の形状からなる第１および第２可動線路１４，１５を、長方形の長辺方向に移動させる。これにより、前述したように、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５との間の線路長を調整することができる。
【００４１】
以上のように構成される移相回路１においては、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５とを同期させて、所望の位相特性を満たすように第１および第２誘電体板１２，１３を信号線路１１の延びる方向に対して垂直方向に移動させ、特定周波数で反射特性が良好になるように第１および第２可動線路１４，１５を信号線路１１の延びる方向に対して水平方向に移動させる。これにより、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５との間の線路長が調整され、信号入力端１１ａから入力される信号の位相が制御される。すなわち、信号線路１１の信号入力端１１ａに入力された信号に対して位相が進められた信号または位相が遅らされた信号が信号出力端１１ｂから出力される。
【００４２】
図３に示される第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５とは、これら第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５の可動範囲の中間位置にある（図５（ａ）にも図示）。この中間位置を基準（ここでは初期位相と呼ぶ）とすると、第１および第２誘電体板１２，１３が図３の紙面上方向の可動範囲端まで移動し、かつ、第１および第２可動線路１４，１５が図３の紙面左方向の可動範囲端まで移動したときに、位相が最小（ここでは−位相と呼ぶ）となる（図５（ｂ）に図示）。逆に、第１および第２誘電体板１２，１３が図３の紙面下方向の可動範囲端まで移動し、かつ、第１および第２可動線路１４，１５が図３の紙面右方向の可動範囲端まで移動したときに、位相が最大（ここでは＋位相と呼ぶ）となる（図５（ｃ）に図示）。
【００４３】
図２，図３に示した移相回路１は、例えば図４に示すような断面構造を有している。図４において、（ａ）は図３のｘ−ｘ’切断線に沿って切断された移相回路１の断面、（ｂ）は図３のｙ−ｙ’切断線に沿って切断された移相回路１の断面を示している。すなわち、図４（ａ）は第１および第２誘電体板１２，１３の部分を切断した断面を示し、図４（ｂ）は第１および第２可動線路１４，１５の部分を切断した断面を示している。
【００４４】
第１および第２誘電体板１２，１３の部分を切断した断面は、信号線路１１と第１および第２誘電体板１２，１３とが重なり合う部分であり、図４（ａ）に示すように、信号線路１１は表面および裏面が第１誘電体板１２と第２誘電体板１３とにより挟まれている。さらに、第１および第２誘電体板１２，１３は、信号線路１１と反対側において、第１グランド板１６と第２グランド板１７とにより挟まれている。
【００４５】
また、第１および第２可動線路１４，１５の部分を切断した断面は、信号線路１１と第１および第２可動線路１４，１５とが重なり合う部分であり、図４（ｂ）に示すように、信号線路１１は両側面が第１可動線路１４と第２可動線路１５とにより挟まれている。さらに、信号線路１１と第１および第２可動線路１４，１５の表面側および裏面側において、第１グランド板１６と第２グランド板１７とにより挟まれている。
【００４６】
すなわち、移相回路１は、図４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、また、信号線路１１を両側面から挟むように第１および第２可動線路１４，１５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の信号線路１１と反対側には第１および第２グランド板１６，１７がそれぞれ配置された構造となっている。
【００４７】
以上のような移相回路１の構造において、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５とを同期させて、第１および第２誘電体板１２，１３を信号線路１１の延びる方向に対して垂直方向に移動させ、第１および第２可動線路１４，１５を信号線路１１の延びる方向に対して水平方向に移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、例えば図２〜図４に示すような機構が考えられる。
【００４８】
図２〜図４に示すような機構では、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３とを、それぞれの底辺側の端部で互いに可動子１８に結合して、この可動子１８にねじ棒などのねじ部材１９を嵌合させ、このねじ部材１９をモータなどで回転させる。これにより、可動子１８の移動に連動させて、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。
【００４９】
具体的には、第１および第２誘電体板１２，１３と可動子１８との結合は、可動子１８に形成された信号線路１１の延びる方向に対して４５度ないしおおよそ４５度の方向に形成された開孔部１８ａ，１８ｂに沿って、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３とを結合する結合部材の突起部１２ａ，１３ａが移動可能となっている。さらに、可動子１８は、ねじ部材１９に移動可能に嵌合している。これにより、ねじ部材１９をモータなどで回転させて可動子１８を右方向または左方向へ移動させ、この可動子１８の右方向または左方向への移動に伴って第１および第２誘電体板１２，１３は上方向または下方向に移動する構造となっている。
【００５０】
一方、第１可動線路１４と第２可動線路１５とは、それぞれの一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２０を嵌合させ、このねじ部材２０を、第１および第２誘電体板１２，１３と同様にモータなどで回転させる。これにより、第１および第２誘電体板１２，１３と同期させて、第１および第２可動線路１４，１５を移動させることができる。
【００５１】
なお、ここで例示したねじ部材１９およびねじ部材２０を回転させるモータは、１つのモータを用いて両方を回転させてもよいし、あるいは、異なるモータを用いることも可能である。また、歯車機構などを用いてねじ部材１９，２０の回転比を変えることなども可能である。
【００５２】
図３において、第１および第２誘電体板１２，１３を移動するねじ部材１９と、第１および第２可動線路１４，１５を移動するねじ部材２０とを時計回り方向（図３の矢印方向）に回転させると、可動子１８は右方向に移動して第１および第２誘電体板１２，１３は上方向に移動し、かつ、第１および第２可動線路１４，１５は左方向に移動する。逆に、第１および第２誘電体板１２，１３を移動するねじ部材１９と、第１および第２可動線路１４，１５を移動するねじ部材２０とを反時計回り方向（図３の矢印と反対方向）に回転させると、可動子１８は左方向に移動して第１および第２誘電体板１２，１３は下方向に移動し、かつ、第１および第２可動線路１４，１５は右方向に移動する。
【００５３】
これらの移動方向を言い換えると、例えば、第１および第２誘電体板１２，１３の移動方向において、上方向とは第１および第２誘電体板１２，１３の底辺に対向する頂点の方向であり、下方向とはその逆方向である。また、第１および第２可動線路１４，１５の移動方向において、右方向とは信号線路１１の信号出力端１１ｂの方向であり、左方向とはその逆方向で信号入力端１１ａの方向である。
【００５４】
また、前記のような移相回路１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、以下のような材料から構成される。信号線路１１は、導体からなり、例えば、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、誘電体からなり、例えば、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可動線路１４，１５は、誘電体からなり、例えば、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１６，１７は、導体からなり、例えば、銅などの金属材料から構成される。
【００５５】
＜移相回路のシミュレーション結果＞
次に、図５〜図９を用いて、図２〜図４に示した移相回路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５は、この移相回路１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と第１および第２可動線路１４，１５との移動の一例を示す説明図である。図６および図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、周波数と位相との関係の一例（第１条件例）を示す説明図である。図８および図９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、周波数と位相との関係の一例（第２条件例）を示す説明図である。
【００５６】
この移相回路１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と第１および第２可動線路１４，１５とを同期させて、第１および第２誘電体板１２，１３を信号線路１１の延びる方向に対して垂直方向に移動させ、第１および第２可動線路１４，１５を信号線路１１の延びる方向に対して水平方向に移動させ、第１および第２誘電体板１２，１３と第１および第２可動線路１４，１５との間の線路長を調整することで行うことができる。
【００５７】
図５に示すように、シミュレーションは、（ａ）に示す場合と、（ｂ）に示す場合と、（ｃ）に示す場合とを測定した。（ａ）は、第１および第２誘電体板１２，１３の位置と第１および第２可動線路１４，１５の位置とが可動範囲の中間位置における初期位相の場合である。（ｂ）は、第１および第２誘電体板１２，１３を図５の紙面上方向の可動範囲端まで移動し、かつ、第１および第２可動線路１４，１５を図５の紙面左方向の可動範囲端まで移動した位置による−位相の場合である。（ｃ）は、第１および第２誘電体板１２，１３を図５の紙面下方向の可動範囲端まで移動し、かつ、第１および第２可動線路１４，１５を図５の紙面右方向の可動範囲端まで移動した位置による＋位相の場合である。
【００５８】
このシミュレーションにおいては、移相回路１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可動線路１４，１５、第１および第２グランド板１６，１７はそれぞれ、以下の条件で形成した。第１グランド板１６と第２グランド板１７との間の距離は５ｍｍとした。信号線路１１の厚さは１ｍｍとした。第１および第２誘電体板１２，１３の厚さは２ｍｍとした。第１および第２可動線路１４，１５の厚さは１ｍｍとした。信号線路１１の幅は２．１ｍｍとした。
【００５９】
さらに、第１および第２可動線路１４，１５は、この幅が第１および第２誘電体板１２，１３の挿入部の特性インピーダンスと同じになるように決定され、また、長さが第１および第２誘電体板１２，１３のサイズに基づいて決定される。ここでは、第１および第２可動線路１４，１５の長さが４ｍｍで、幅が６ｍｍの場合の第１条件例と、第１および第２可動線路１４，１５の長さが５ｍｍで、幅が６ｍｍの場合の第２条件例とのシミュレーション結果を示している。
【００６０】
なお、第１および第２可動線路１４，１５の幅とは、第１可動線路１４の信号線路１１と反対側の端面から第２可動線路１５の信号線路１１と反対側の端面までの長さである。また、第１および第２可動線路１４，１５の長さとは、第１および第２可動線路１４，１５の信号線路１１の延びる方向の長さである。
【００６１】
＜＜第１条件例＞＞
上記のようなシミュレーションの条件において、周波数とＶＳＷＲとの関係は図６のような結果となった。図６は、第１条件例（第１および第２可動線路１４，１５の長さが４ｍｍで、幅が６ｍｍの場合）である。図６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、１５００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの範囲でシミュレーションを行った。
【００６２】
初期位相の場合においては、周波数が１５００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．３６となり、周波数が１７００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．２７、１．１４へと減少し、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．０２まで減少した。そして、周波数が２３００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．１８まで増加し、さらに周波数が２５００ＭＨｚまで増加するとＶＳＷＲは１．４２まで増加した。
【００６３】
−位相の場合においては、周波数が１５００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．４３となり、周波数が１７００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．３２、１．１９へと減少し、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．１３まで減少した。そして、周波数が２３００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．２６まで増加し、さらに周波数が２５００ＭＨｚまで増加するとＶＳＷＲは１．５０まで増加した。
【００６４】
＋位相の場合においては、周波数が１５００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．３４となり、周波数が１７００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．２７、１．１７へと減少し、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．１２まで減少した。そして、周波数が２３００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．２０まで増加し、さらに周波数が２５００ＭＨｚまで増加するとＶＳＷＲは１．４０まで増加した。
【００６５】
このように、周波数とＶＳＷＲとの関係は、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略Ｖ字状の特性となり、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲが最小となり、この２１００ＭＨｚが共振周波数となった。また、１５００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲは１．５０以下となった。
【００６６】
以上のように、図６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、１５００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの周波数帯域において、２１００ＭＨｚにおいて共振点が得られた。これにより、２１００ＭＨｚの周波数で共振点を有する移相回路１であることが判った。また、この共振点では、ＶＳＷＲは１．０２となり（初期位相の場合）、インピーダンス整合の面でも整合が取れた良好な移相回路１であることが判った。
【００６７】
この共振点で、信号入力端１１ａから入力され、信号出力端１１ｂ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３において、信号線路１１に重なり合う第１および第２可動線路１４，１５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回路１の使用周波数となる。
【００６８】
この場合に、図３に示すように、信号線路１１において、第１および第２誘電体板１２，１３の位置から第１および第２可動線路１４，１５の位置までの線路長は、２１００ＭＨｚ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。
【００６９】
また、周波数と位相との関係は図７のような結果となった。図７は、図６と同じ第１条件例である。図７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、２０００ＭＨｚ〜２２００ＭＨｚの範囲でシミュレーションを行った。
【００７０】
初期位相の場合においては、２０４５ＭＨｚで−１５０ｄｅｇ、２１２５ＭＨｚで−１７０ｄｅｇとなった。−位相の場合においては、２０３５ＭＨｚで−１５０ｄｅｇ、２１２５ＭＨｚで−１７０ｄｅｇとなった。＋位相の場合においては、２０６０ＭＨｚで−１５０ｄｅｇ、２１４０ＭＨｚで−１７０ｄｅｇとなった。
【００７１】
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、２０５０ＭＨｚ周辺〜２１５０ＭＨｚ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。
【００７２】
さらに、この周波数と位相との関係においては、図７のように、例えば、周波数が２１００ＭＨｚにおいて、初期位相の場合が−１６３ｄｅｇであり、−位相の場合は−１６７ｄｅｇとなり、また、＋位相の場合は−１６１ｄｅｇ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、−４ｄｅｇ、＋２ｄｅｇとなり、周波数が２０５０ＭＨｚ周辺〜２１５０ＭＨｚ周辺の範囲においても一定となった。
【００７３】
以上のように、図７に示したシミュレーション結果では、周波数と位相との関係は、初期位相の場合に対して、−位相の場合は４ｄｅｇだけ位相を進め、また、＋位相の場合は２ｄｅｇだけ位相を遅らせる特性を有する移相回路１であることが判った。
【００７４】
＜＜第２条件例＞＞
第２条件例（第１および第２可動線路１４，１５の長さが５ｍｍで、幅が６ｍｍの場合）では、周波数とＶＳＷＲとの関係は図８、周波数と位相との関係は図９のような結果となった。
【００７５】
図８に示すように、初期位相の場合においては、周波数が１５００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．５０となり、周波数が１７００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．３７、１．２０へと減少し、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．０５まで減少した。そして、周波数が２３００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．２３まで増加し、さらに周波数が２４００ＭＨｚまで増加するとＶＳＷＲは１．３８まで増加した。
【００７６】
−位相の場合においては、周波数が１７００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．４７となり、周波数が１９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．３０へと減少し、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．２０まで減少した。そして、周波数が２３００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．３４まで増加し、さらに周波数が２４００ＭＨｚまで増加するとＶＳＷＲは１．５０まで増加した。
【００７７】
＋位相の場合においては、周波数が１５００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．４５となり、周波数が１７００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚへと増加するに従ってＶＳＷＲは１．３４、１．２０へと減少し、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲは１．１２まで減少した。そして、周波数が２３００ＭＨｚへと増加するとＶＳＷＲが１．２５まで増加し、さらに周波数が２４００ＭＨｚまで増加するとＶＳＷＲは１．３７まで増加した。
【００７８】
このように、周波数とＶＳＷＲとの関係は、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略Ｖ字状の特性となり、周波数が２１００ＭＨｚでＶＳＷＲが最小となり、この２１００ＭＨｚが共振周波数となった。また、１７００ＭＨｚ〜２４００ＭＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲは１．５０以下となった。
【００７９】
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、１５００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの周波数帯域において、２１００ＭＨｚにおいて共振点が得られた。これにより、２１００ＭＨｚの周波数で共振点を有する移相回路１であることが判った。また、この共振点では、ＶＳＷＲは１．０５となり（初期位相の場合）、インピーダンス整合の面でも整合が取れた良好な移相回路１であることが判った。
【００８０】
また、周波数と位相との関係は図９のような結果となった。図９に示すように、初期位相の場合においては、２０７０ＭＨｚで−１６０ｄｅｇ、２１４０ＭＨｚで−１８０ｄｅｇとなった。−位相の場合においては、２０５５ＭＨｚで−１６０ｄｅｇ、２１４０ＭＨｚで−１８０ｄｅｇとなった。＋位相の場合においては、２０８３ＭＨｚで−１６０ｄｅｇ、２１５５ＭＨｚで−１８０ｄｅｇとなった。
【００８１】
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、２０５０ＭＨｚ周辺〜２１５０ＭＨｚ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。
【００８２】
さらに、この周波数と位相との関係においては、図９のように、例えば、周波数が２１００ＭＨｚにおいて、初期位相の場合が−１６８ｄｅｇであり、−位相の場合は−１７３ｄｅｇとなり、また、＋位相の場合は−１６５ｄｅｇ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、−５ｄｅｇ、＋２ｄｅｇとなり、周波数が２０５０ＭＨｚ周辺〜２１５０ＭＨｚ周辺の範囲においても一定となった。
【００８３】
以上のように、図９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、初期位相の場合に対して、−位相の場合は５ｄｅｇだけ位相を進め、また、＋位相の場合は２ｄｅｇだけ位相を遅らせる特性を有する移相回路１であることが判った。
【００８４】
＜一実施の形態の効果＞
以上説明した本実施の形態に係る基地局用アンテナに適用される移相回路１（１ａ〜１ｆ）によれば、信号線路１１と、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３と、第１可動線路１４および第２可動線路１５と、を有する。第１誘電体板１２および第２誘電体板１３は互いに対向しており、第１誘電体板１２と第２誘電体板１３との間に信号線路１１が配置されている。第１可動線路１４および第２可動線路１５は互いに対向しており、第１可動線路１４と第２可動線路１５との間に信号線路１１が配置されている。そして、第１誘電体板１２および第２誘電体板１３の、信号線路１１の延在した方向に対して交差する方向への移動と、第１可動線路１４および第２可動線路１５の、信号線路１１の延在した方向と同一の方向への移動と、が同期する。これにより、信号線路１１に対して垂直方向に移動する第１および第２誘電体板１２，１３に同期させて、第１および第２可動線路１４，１５を信号線路１１に対して水平方向に移動させることで、信号線路１１の延びる方向の長さを短くできるので、移相回路１のサイズをなるべく小さくすることができる。ひいては、基地局用アンテナのサイズも小さくすることができる。また、シミュレーションの結果によれば、従来構成よりも反射特性の広帯域化を実現することが可能となる。
【００８５】
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。
【００８６】
（１）信号線路１１において、第１および第２誘電体板１２，１３の位置から第１および第２可動線路１４，１５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る。これにより、インピーダンス整合の線路長がλ１／４の１つの線路長が形成され、１つの共振点を有する移相回路１を実現することが可能となる。また、反射特性を広帯域にすることができる。
【００８７】
（２）第１および第２可動線路１４，１５において、この幅は、第１および第２誘電体板１２，１３の挿入部の特性インピーダンスと同じになるように決定することができる。すなわち、第１および第２可動線路１４，１５の部分は不整合線路となるため、第１および第２誘電体板１２，１３の挿入部との間隔を上記（１）のようにλ１／４程度空けることで、インピーダンス整合を取ることができる。
【００８８】
（３）第１および第２可動線路１４，１５において、この長さは、第１および第２誘電体板１２，１３のサイズに基づいて決定することができる。このように、第１および第２誘電体板１２，１３のサイズに基づいて第１および第２可動線路１４，１５の長さを決定することで、所望の位相特性を満たし、特定周波数で反射特性が良好になる移相回路１を実現することができる。
【００８９】
＜一実施の形態の変形例＞
前述した本実施の形態に係る基地局用アンテナに適用される移相回路１（１ａ〜１ｆ）については、以下のような変形例が考えられる。
【００９０】
（１）図２などでは、第１および第２誘電体板１２，１３は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、三角形、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。このような移相回路の場合にも、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
（２）図２などでは、第１および第２可動線路１４，１５は長方形の形状からなる例を図示したが、これに限らず、例えば、正方形などを含む四角形全般や他の形状などにも適用可能である。この場合に、第１および第２可動線路は、その幅を第１および第２誘電体板の挿入部の特性インピーダンスと同じになるように決定し、また、長さを第１および第２誘電体板のサイズに基づいて決定することが必要である。このような移相回路の場合にも、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（３）第１および第２可動線路１４，１５は、ガラスエポキシなどの樹脂材料から構成される例を説明したが、これに限らず、例えば、他の樹脂材料から構成される誘電体、さらに、金属などの導体などにも適用可能である。この場合に、第１および第２可動線路は、その幅を第１および第２誘電体板の挿入部の特性インピーダンスと同じになるように決定し、また、長さを第１および第２誘電体板のサイズに基づいて決定することが必要である。このような移相回路の場合にも、前述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
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】
【００９４】
１ａ〜１ｆ  移相回路
２ａ〜２ｈ  アンテナ素子
１１  信号線路（第１導体）
１１ａ  信号入力端
１１ｂ  信号出力端
１２  第１誘電体板（第１誘電体）
１３  第２誘電体板（第２誘電体）
１２ａ，１３ａ  突起部
１４  第１可動線路（第１移動部材）
１５  第２可動線路（第２移動部材）
１６  第１グランド板（第２導体）
１７  第２グランド板（第３導体）
１８  可動子
１８ａ，１８ｂ  開孔部
１９，２０  ねじ部材
【図１】
2014187546.tif 000003
【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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【図９】
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