(57)【要約】本発明は、より高い性能を有する可変移相器を提供する。本発明は、ハウジング内に固定されるように設けられ、少なくとも一つの円弧状の出力マイクロストリップラインを一面に備える誘電体基板部で構成される固定基板部と、固定基板部の一面と接触しつつハウジング内に回転可能に設けられ、固定基板部の一面と接触する面には回転時にも円弧状の出力マイクロストリップラインとカップリングがなされる第２伝送ストリップラインを備える誘電体基板部で構成される回転基板部とを含み、固定基板部の少なくとも一つの出力マイクロストリップラインの両端は出力ポートに接続され、固定基板部の他面は入力マイクロストリップラインを備え、電気的に入力ポートと接続されることにより、入力信号を受信する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変移相器であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に固定されるように設けられ、一面は開放端を有するマイクロストリップラインである第１伝送ストリップラインを備えて入力信号を受信し、少なくとも一つの円弧状の出力マイクロストリップラインを前記第１伝送ストリップラインの外側に備える固定基板部と、
前記固定基板部の一面と接触しつつ前記ハウジング内に回転可能に設けられ、前記固定基板部の一面に接触する面には第２伝送ストリップラインを備える回転基板部と、を含み、
前記回転基板部の回転時にもカップリングがなされ、少なくとも一つの出力信号を提供することを特徴とする可変移相器。
【請求項２】
前記固定基板部は、他面に入力ポートと接続する入力マイクロストリップラインを備えることを特徴とする請求項１記載の可変移相器。
【請求項３】
前記入力マイクロストリップラインは、一端にビアホールを備え、第１伝送ストリップラインに入力信号を提供することを特徴とする請求項２記載の可変移相器。
【請求項４】
前記第２伝送ストリップラインは、前記第１伝送ストリップラインの開放端からカップリングされることを特徴とする請求項１記載の可変移相器。
【請求項５】
前記第２伝送ストリップラインは、両端に開放部を備え、周波数によって異なる長さで配列されることを特徴とする請求項４記載の可変移相器。
【請求項６】
前記第２伝送ストリップラインの開放部からカップリングがなされる出力マイクロストリップラインは、少なくとも一つの出力信号を提供することを特徴とする請求項５記載の可変移相器。
【請求項７】
前記固定基板部と回転基板部との間の接触する面には、それぞれの形態によって形成される絶縁膜が装着されることを特徴とする請求項１記載の可変移相器。
【請求項８】
可変移相器であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に固定されるように設けられ、一面は開放端を有するマイクロストリップラインである第１伝送ストリップラインを備え、他面は前記第１伝送ストリップラインに入力信号を提供するために、入力ポートと接続する入力マイクロストリップラインを備えるとともに、該入力マイクロストリップラインの一端にビアホールを備え、前記第１伝送ストリップラインの外側に円弧状の二つの出力ストリップラインを備える誘電体基板部で構成される固定基板部と、
前記固定基板部の一面と接触しつつ前記ハウジング内に回転可能に設けられ、前記固定基板部の一面と接触する面に第２伝送ストリップラインを備える回転基板部と、
前記固定基板部と回転基板部との間の接触する面に装着され、それぞれの形態によって形成される絶縁膜と、
前記回転基板部に結合されて外部から提供される回転力によって前記回転基板部を回転させる回転体と、を含み、
前記二つの出力マイクロストリップラインは、前記回転基板部の回転時にも前記第２伝送ストリップラインからカップリングがなされ、それぞれの出力信号を提供することを特徴とする可変移相器。
【請求項９】
前記第２伝送ストリップラインは、前記第１伝送ストリップラインの開放端からカップリングされることを特徴とする請求項８に記載の可変移相器。
【請求項１０】
前記第２伝送ストリップラインは、両端に開放部を備え、周波数によって異なる長さで配列されることを特徴とする請求項８または９に記載の可変移相器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力された信号の位相を変化させて出力するための移相器に関するもので、特に入力信号の分配及び位相の可変が制御可能な可変移相器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、通信信号を線形伝送する通信装置では、入力された信号の位相を変化させて時間遅延を発生させる移相器(Phase Shifter)と入力された信号の強さを所定の大きさだけ減衰させる減衰器などの信号処理装置が必要である。このような移相器は、広範囲な応用分野を持つ。例えば、一つの応用分野として、位相遷移器が無線周波数信号に対して選択的位相遷移を提供するものが挙げられる。公知のように移相器は、位相配列アンテナシステムのような多様な無線周波数応用分野で採用される。
【０００３】
特に、可変移相器は、位相配列アンテナ(Phase Array Antenna)のビーム制御だけでなく、位相変調機能を遂行するためにＲＦアナログ信号処理装置などの多様な分野で使用される。可変移相器の原理は、入力信号を適切に遅延させることによって、入力信号と出力信号との間の位相差を発生させることであって、例えば、単に伝送線路の物理的な長さ又は伝送線路内の信号伝送速度を変化させることによる多様な方式で実現することができる。このような移相器は、例えば、伝送線路長を可変とすることで、一般に位相遷移の変更が可能な可変移相器の構造として使用される。
【０００４】
最近では、移動通信システムにおいて、基地局の位相配列アンテナの垂直ビームの角度を調節して基地局のカバレッジを調整するために位相配列アンテナの各放射素子の位相を相互に適用的に可変する技術が要求されており、それに応じて多様な構造の位相可変器が開発及び普及されている。このような可変移相器は、特に入力信号を複数の出力信号に分配し、各出力信号の位相差を適切に調節するための構造を有することができる。この可変移相器は、その一例として、韓国特許出願登録番号１０−３９２１３０号の“位相遷移範囲の選択が可能な移相器”（発明者：バックラクジュン，リスンチャル）に開示されている。このような可変移相器は信号が入力される線路と出力される線路との間に所定の誘電率を有する誘電体を装着して入力された信号の位相または大きさを変化させて出力するが、高品質のパフォーマンスという基本的要求の他にも、通信装備の小型化という側面で可変移相器の小型化は非常に重要である。
【０００５】
なお、最近の移動通信技術の飛躍的な発展は、ＲＦ信号処理技術のより高度の性能を要求するため、可変移相器のより良い性能及び一層効率的な構成のために多様な研究が活発に進んでいる。
【特許文献１】韓国特許出願登録第１０−３９２１３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より高い性能を有する可変移相器を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、全体的な製品サイズの小型化が可能で、且つより安定した機構的構造を有する可変移相器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、ハウジングと、ハウジング内に固定されるように設けられ、一面は開放端を有するマイクロストリップラインである第１伝送ストリップラインを備えて入力信号を受信し、少なくとも一つの円弧状の出力マイクロストリップラインを第１伝送ストリップラインの外側に備える固定基板部と、固定基板部の一面と接触しつつハウジング内に回転可能に設けられ、固定基板部の一面に接触する面には第２伝送ストリップラインを備える回転基板部と、を含み、回転基板部の回転時にもカップリングがなされ、少なくとも一つの出力信号を提供することを特徴とする可変移相器を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明よる可変移相器は、固定基板部及び回転基板部を用いるメアンダーライン（meander line）カップリング構造を介して入力信号を分配し、複数の伝送線路間の長さに差が発生するようにして位相を可変する。したがって、本発明は、全体的な製品サイズの小型化ができ、加えて、ストリップライン間の機構的接触による機械的摩耗を減少し、より高い性能を実現することができる効果がある
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
下記に、具体的な構成素子のような特定事項を説明するが、これは、本発明のより全般的な理解のために提供されることであって、本発明の範囲内で所定の変形や変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明である。
【００１２】
図１は本発明の実施形態による可変移相器の概略的な分解斜視図である。
【００１３】
図１を参照すると、本発明の実施形態による可変移相器は、まず適切な収容空間が形成された円筒状のハウジング１１０を具備する。ハウジング１１０の円筒形の収容空間には円板状の固定基板１２０及び回転基板１３０が接触する形態で取り付けられる。すなわち、固定基板１２０の底面と回転基板１３０の上面とが相互に接触する構造で装着される。また、固定基板１２０と回転基板１３０それぞれの形態によって形成される浅い絶縁膜が、例えば、印刷回路基板部を製作するときに、基板部の表面処理方式で一般的に使用されているＰＳＲ(Photo-imageable Solder Resist)で固定基板１２０と回転基板１３０との間に装着され、固定基板１２０と回転基板１３０との間が直接的に接触することを防止することができる。
【００１４】
また、固定基板１２０及び回転基板１３０は、相互に接触しているが、相互に固定して結合された構造ではない。それによって、結果的に固定基板１２０に回転基板１３０が密着できるようにし、後述する構造によって回転基板１３０が回転する場合に、固定基板１２０に接触している回転基板１３０の面は滑るようになる。
【００１５】
外部から回転力を受けて回転する回転体１４０は、回転基板１３０の下部に備えられてハウジング１１０内に設置される。回転体１４０の下部には、例えば長方形の締結溝(locking groove)１５０が形成されて、外部モーター(図示せず)と連動するため、回転可能なように構成することができる。
【００１６】
固定基板１２０は、ハウジング１１０内に適切に固定されるように装着される。一方、回転基板１３０は、回転体１４０と相互に結合されて回転体１４０の回転により共に回転する。この時、回転体１４０及びこれと結合された回転基板１３０は締結溝１５０を中心軸として外部モーターと連動して回転するようになる。
【００１７】
このような構造を有する可変移相器１００は、また、ハウジング１１０内に固定基板１２０、回転基板１３０、及び回転体１４０などが装着された状態で、ハウジング１１０の上下には上側カバー１６０及び下側カバー１７０が各々結合されて内部構造物を支持する。
【００１８】
以下、添付の図面を参照して固定基板１２０及び回転基板１３０の構造及び動作をより詳細に説明する。
【００１９】
図２及び図３は、図１に示した固定基板部及び回転基板部の平面構造図であり、図４は図１に示した固定基板部及び回転基板部の詳細斜視図である。
【００２０】
図２〜図４を参照すると、固定基板１２０は、適切に設定された誘電率を有する円板状の誘電体で構成される。固定基板１２０の底面にはマイクロストリップライン１８０、１９０が備えられる。円弧状の第１、第２出力マイクロストリップライン１８０、１８１は固定基板部の底面に外側に沿って配列され、内側の開放端２００を有する第１伝送ストリップライン（transfer stripline）１９０は円板状の固定基板１２０の底面の中心を基準に配列される。
【００２１】
第１、第２出力マイクロストリップライン１８０、１８１の円弧状の両端は、第１〜４出力ポート１８２、１８３、１８４、１８５を各々形成する。
【００２２】
このとき、第１〜４出力ポート１８２〜１８５は、各々図１に示されたハウジング１１０の対応する位置に設けられた貫通孔１１５のうちの一つに各々挿入されて結合されるコネクター(図示せず)に接続され、このようなコネクターを介して最終的にアンテナの各放射素子(図示せず)と接続される。
【００２３】
円板状の固定基板部に開放端２００を有する第１伝送ストリップライン１９０は、固定基板部の中心から螺旋形態であり、他端には入力マイクロストリップライン２１０から入力信号を受信するためにビアホール１１７が形成される。
【００２４】
すなわち、開放端２００を有する第１伝送ストリップライン１９０は、その他端に形成されたビアホール１１７を介して入力マイクロストリップライン２１０の一端と接続されるので、入力信号が第１伝送ストリップライン１９０に提供される。
【００２５】
また、固定基板１４の上面には、ハウジング１３に予め設けられた貫通孔１１５のうち一つに挿入されて結合されるコネクター(図示せず)に接続され入力信号を受信して、これを固定基板１２０の中心部に形成されたビアホール１１７に伝達するための入力マイクロストリップライン２１０が備えられる。入力マイクロストリップライン２１０の他端には入力ポートが形成され、これによって入力マイクロストリップライン２１０の入力ポートに入力された信号は、ビアホール１１７を介して第１伝送ストリップライン１９０に提供される。固定基板１２０の第１伝送ストリップライン１９０は、全体的に螺旋状の形態で示すが、より多様な形態を有することができることはもちろんである。
【００２６】
一方、回転基板１３０は、全体的にメアンダーライン(Meander Line)形態のマイクロストリップライン(Micro Stripline)構造で構成される。すなわち、円板状になされて固定基板１２０の底面と接触しつつ、両側が長方形で突出され、中心部に貫通孔が形成される。上面には固定基板１２０の出力マイクロストリップライン１８０、１８１と第１伝送ストリップライン１９０に静電結合(capacitively coupled)されるメアンダーライン形態の第２伝送ストリップライン２２０が周波数による長さで配列され、このような第２伝送ストリップライン２２０の両端は、両側の突出された部位に開放部２３０、２４０を具備する。このような構造を有する回転基板１３０は、回転体１４０の回転時に回転体１４０に取り付けられる構造を有する。
【００２７】
図５〜図１０は、図１に示した回転基板１５上に固定基板１４が設置された状態の平面構造図である。
【００２８】
図５を参照すると、固定基板１２０は、誘電体基板部の底面に第１、第２出力マイクロストリップライン１８０、１８１が形成された構造を有し、回転基板１３０の上面は、固定基板１２０の底面に第１、第２出力マイクロストリップライン１８０、１８１と対応する適正位置にメアンダーライン形態の第２伝送ストリップライン２２０が形成されて当接した構造であるから、この構造はマイクロストリップライン(Micro Stripline)間の静電結合構造（capacitive coupling structure）であることが分かる。
【００２９】
また、固定基板１２０の第１伝送ストリップライン１９０と第２伝送ストリップライン２２０がカップリングされる第１転移点(transition point)２５０ａと、第２伝送ストリップライン２２０の開放部２３０、２４０との間の距離は、回転基板１３０が回転可能に構成されるので、第２伝送ストリップライン２２０での転移点の位置は変化するようになり、伝達信号の周波数との対比による長さの波長で設定されることが分かる。一方、図５で開放端２００の第１転移点２５０ａと第２伝送ストリップライン２２０の両端との間の距離は同一に形成し、第１伝送ストリップライン１９０の開放端から回転基板１３０上面の第２伝送ストリップライン２２０に転移された信号は、第２伝送ストリップライン２２０の両端に分配される。
【００３０】
ここで、第２伝送ストリップライン２２０の両端の開放部２３０、２４０は、回路的に開放(open end)されるので、第２伝送ストリップライン２２０の電磁エネルギーと出力マイクロストリップライン１８０、１８１が接する地点、すなわち開放部２３０、２４０の位置は、第１出力マイクロストリップライン１８０及び第２出力マイクロストリップライン１８１の円弧部分と各々対応する位置にくるように形成されて、図５と図６に図示された第２転移点２５０ｂ及び第３転移点２５０ｃで放射される。このような第２伝送ストリップライン２２０の第２転移点２５０ｂ及び第３転移点２５０ｃで放射された信号は、第１出力マイクロストリップライン１８０及び第２出力マイクロストリップライン１８１に各々転移される。この時、各出力ポートの位相差は、下記の［表１］のように定義される。
【００３１】
【表１】
2009542155.tif 000003
【００３２】
上記のような固定基板１２０及び回転基板１３０の構成により、固定基板１２０の上面の入力ストリップライン２１０に入力された信号は、ビアホール１１７を介して底面の第１伝送ストリップライン１９０に提供され、以後、開放端の第１転移点２５０ａで回転基板１３０の上面の第２伝送ストリップライン２２０に転移される。以後、第２伝送ストリップライン２２０の第２転移点２５０ｂ及び第３転移点２５０ｃで固定基板部の底面の第１出力マイクロストリップライン１８０及び第２出力マイクロストリップライン１８１に各々分配され転移され、これによって、第１ストリップライン１８０及び第２ストリップライン１８１の第１〜第４出力ポート１８２〜１８５に分配され出力される。この時、回転基板１３０は回転可能に構成されるので、第２転移点２５０ｂ及び第３転移点２５０ｃに対応する第１出力マイクロストリップライン１８０及び第２出力マイクロストリップライン１８１での位置は変化し、これによって第１〜第４出力ポート１８２〜１８５に出力される信号の位相差も変化する。以下、上記の入力信号転移、分配及び出力過程をより詳細に説明する。
【００３３】
すなわち、固定基板１２０の上面に形成された入力マイクロストリップライン２１０から入力ポートを介して信号が入力されると、その信号はビアホール１１７を介して底面に提供される。入力信号が固定基板１２０の底面に入力されると、これは第１伝送ストリップライン１９０に伝達され、第１伝送ストリップライン１９０の開放端２００が第１転移点２５０ａ（２００）で物理的にはオープンであるが、電気的に短絡され信号が回転基板１３０上面の第２伝送ストリップライン２２０に転移される。このように転移された信号は、第２転移点２５０ｂと第３転移点２５０ｃに分配される。
【００３４】
第２伝送ストリップライン２２０で分配された信号のうち、第２転移点２５０ｂに伝達された信号は、第２伝送ストリップライン２２０の第１開放部２３０によって第２転移点２５０ｂで物理的にはオープンであるが、電気的に短絡され固定基板１２０の底面の第１出力マイクロストリップライン１８０に転移される。第１出力マイクロストリップライン１８０に転移された信号は両側に分配される。分配された信号は第１出力ポート１８２と第４出力ポート１８５で各々出力されてアンテナの各放射素子(図示せず)に提供される。
【００３５】
同様に、第２伝送ストリップライン２２０で分配された信号のうち、第３転移点２５０ｃに伝達された信号は、第２伝送ストリップライン２２０の第２開放部２４０によって第３転移点２５０ｃで物理的にはオープンであるが、電気的に短絡され固定基板１２０の底面の第２出力マイクロストリップライン１８１に転移される。第２出力マイクロストリップライン１８１に転移された信号は両側に分配される。分配された信号は第２出力ポート１８３と第３出力ポート１８４に各々出力されてアンテナの各放射素子(図示せず)に提供される。結論的に入力マイクロストリップライン２１０の入力ポートを介して入力された信号は４個の信号に分配され出力される。
【００３６】
この時、回転体１４０に結合された回転基板１３０の回転状態、すなわち、回転基板１３０の回転による、回転基板１３０上面にある第２伝送ストリップライン２２０の転移点の位置により第１〜第４出力ポート(１８２〜１８５)を介して出力される信号の位相差が決定される。
【００３７】
例えば、図７及び図８において、第２転移点２５０ｂが第４出力ポート１８５よりも第１出力ポート１８２に近い位置にある場合に、この転移点で転移された信号が第１、第４出力ポート１８２、１８５方向に分配されるので、第４出力ポート１８５を介して出力される信号の伝送ラインの長さが第１出力ポート１８１を介して出力される信号の伝送ラインの長さより長くなるようになる。このように、第１出力マイクロストリップライン１８０で各々両出力ポート１８２、１８５に分配された信号の伝送ラインの長さが相異なることによって、第１、第４出力ポート１８２、１８５を介して出力される信号の間の位相差が発生する。この時、各出力ポートの位相差は［表１］のように定義される。
【００３８】
図９及び図１０に示されたように、同様に第３転移点２５０ｃで転移された信号が第２出力マイクロストリップライン１８１の第２、第３出力ポート１８３、１８４を介して位相差を持って分配され出力され、位相差は［表１］ように定義される。
【００３９】
一方、固定基板１２０の第１、第２出力マイクロストリップライン１８０、１８１は、ライン長さが相異なるように構成されているために、第１出力マイクロストリップライン１８０の両出力ポート１８２、１８５と第２出力マイクロストリップライン１８１の両出力ポート１８３、１８４を介して出力される信号間の位相差は、それぞれ異なる。例えば第２出力マイクロストリップライン１８１の第２、第３出力ポート１８３、１８４で出力される信号間の位相差を＋３φから−３φまでの範囲に設計する場合には、第１出力マイクロストリップライン１８０の両出力ポート１８２、１８５で出力される信号間の位相差も−３φから＋３φまでの範囲に設計することができ、これによって、各出力ポートの位相差を可変させることができる。
【００４０】
上記のように、本発明の実施形態による可変移相器の構成及び動作が実現可能であり、一方、本発明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を外れない限り、多様な変形を実施できることはもちろんである。したがって、本発明の範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による可変移相器の概略的な分解斜視図である。
【図２】図１に示す固定基板部の平面図である。
【図３】図１に示す回転基板部の平面図である。
【図４】図１に示す固定基板部及び回転基板部の詳細斜視図である
【図５】図１に示す固定基板部上に回転基板部が取り付けられた状態の一例を示す平面構造図である。
【図６】図１に示す固定基板部上に回転基板部が取り付けられた状態の一例を示す平面構造図である。
【図７】図１に示す固定基板部上に回転基板部が取り付けられた状態の一例を示す平面構造図である。
【図８】図１に示す固定基板部上に回転基板部が取り付けられた状態の一例を示す平面構造図である。
【図９】図１に示す固定基板部上に回転基板部が取り付けられた状態の一例を示す平面構造図である。
【図１０】図１に示す固定基板部上に回転基板部が取り付けられた状態の一例を示す平面構造図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１０    ハウジング
１１５    貫通孔
１１７    ビアホール
１２０    固定基板
１３０    回転基板
１４０    回転体
１５０    締結溝
１６０    上側カバー
１７０    下側カバー
１８０    第１出力マイクロストリップライン
１８１    第２出力マイクロストリップライン
１８２    第１出力ポート
１８３    第２出力ポート
１８４    第３出力ポート
１８５    第４出力ポート
１９０    第１伝送ストリップライン
２００    開放端
２１０    入力マイクロストリップライン
２２０    第２伝送ストリップライン
２３０    開放部
２４０    開放部
２５０ａ  第１転移点
２５０ｂ  第２転移点
２５０ｃ  第３転移点
【図１】
2009542155.tif 000004
【図２】
2009542155.tif 000005
【図３】
2009542155.tif 000006
【図４】
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【図５】
2009542155.tif 000008
【図６】
2009542155.tif 000009
【図７】
2009542155.tif 000010
【図８】
2009542155.tif 000011
【図９】
2009542155.tif 000012
【図１０】
2009542155.tif 000013
【国際調査報告】
2009542155.tif 000014
2009542155.tif 000015