(57)【要約】【課題】従来の可変容量コンデンサを用いた可変移相器は形状が大きすぎて送受信機の基板への実装が制限され、部品が高価でかつ、温度により容量変化が大きいなどの問題がある。【解決手段】入力端子８に入力された高周波信号は、３ｄＢ方向性結合器２０により２つに分配され、電極Ｂ（６）で構成される可変容量コンデンサ３０と電極Ａ（５）で構成される可変容量コンデンサ３０に印加される。電極Ａと電極Ｂで構成される可変容量コンデンサの容量を等しくすれば、インピーダンスが変化する可変容量コンデンサ３０からの反射信号は全て出力端子９から出力される。さらに、可変容量コンデンサ３０のロータ１を回転させることで、３ｄＢ方向性結合器２０に接続された容量が変化し、入力端子８と出力端子９の高周波信号の位相状態を連続的に可変することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの端子を有する方向性結合器と、２つの静電容量を可変できる可変容量コンデンサと、を備え、伝送する信号の位相状態を微調整する可変移相器において、
方向性結合器は、入力端子及び出力端子と、可変容量コンデンサの２つの電極に接続される端子と、を有し、
可変容量コンデンサは、基板と、基板上の接地電極に接続され内面にネジ溝を有する円筒と、円筒内の基板上に配置された２つの電極と、円筒のネジ溝に嵌り合うネジを有する蓋と、を備えることを特徴とする可変移相器。
【請求項２】
請求項１に記載の可変移相器において、
ネジを有する蓋を回転させることにより可変容量コンデンサの２つの静電容量を等しく可変させて位相状態を変更することを特徴とする可変移相器。
【請求項３】
請求項１に記載の可変移相器において、
可変容量コンデンサの円筒及び蓋と２つの電極は絶縁されており、蓋と２つの電極の接触を防止する接触防止手段を有することを特徴とする可変移相器。
【請求項４】
請求項１に記載の可変移相器において、
可変容量コンデンサの２つの電極は基板上の円筒内に配置され、半円形であることを特徴とする可変移相器。
【請求項５】
可変移相器に用いられる２つの静電容量を可変できる可変容量コンデンサにおいて、
基板と、基板上の接地電極に接続され内面にネジ溝を有する円筒と、円筒内の基板上に配置された２つの電極と、円筒のネジ溝に嵌り合うネジを有する蓋と、を備え、
蓋を回転させることにより可変容量コンデンサの２つの静電容量を等しく可変させることを特徴とする可変容量コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変移相器に関し、高周波信号の位相状態を微調整する移相変調装置などに用いられる可変移相器及び可変容量コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号の位相を制御する装置又は信号伝送ラインの２ポート間で電気長を変化させて位相状態を微調整する移相変調装置などに使用する可変移相器は、移相量が連続的に可変でき、要求される可変量の可変範囲を満たすことが必要である。従来の技術として、信号が通過する伝送路の物理的な長さを変える第１の方式と、反射による位相変化を利用する第２の方式が知られている。
【０００３】
第１の方式は、方向性結合器が有する４個の端子のうち、２個の端子を入力及び出力とし、他の２個の端子に一対の伝送線路を接続し、伝送線路に短絡器となる導体片を設け、方向性結合器に接続されている伝送線路の長さを短絡器により変更する。これにより、伝送線路の入力インピーダンスが変化し、この変化により方向性結合器の出力部の位相状態が変化することになる。
【０００４】
しかし、第１の方式は、導体片を接触させて移動させることから接触不良の原因となる。さらに導体片では、電流対接触抵抗の特性に非線形性を生じ相互変調が発生する場合や接触抵抗変動に伴う雑音が発生するという問題があった。
【０００５】
第２の方式は、ハイブリッド回路に一対の可変容量コンデンサを接続して可変移相器とするものである。一般的に可変容量コンデンサは平行配置の固定部導体間に可動部導体を出入りさせるもので、可動部導体の回転支持部はやはり金属同士の接触となっている。また、この形式の可変容量コンデンサは浮遊容量が電極間に発生し、最大容量値と最小容量値の比率が大きい可変容量コンデンサを作ることができないため、位相状態の変化を大きく取れないなどの問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献１に示すように、最大容量値と最小容量値の比率が大きい可変容量コンデンサとし、一対の可変容量コンデンサを同時にかつ電気的動曲線で変化させ、金属同士の接触を無くすことが可能な技術が公開されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１０２６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１で示されている可変容量コンデンサを用いた可変移相器は形状が大きすぎて送受信機の基板への実装が制限され、部品が高価でかつ、温度により容量変化が大きいなどの問題がある。そこで、以下に示す技術がある。
【０００９】
図８は、従来方式における実施例の概要図である。小型化と温度に対する変動を低減させるために、図８に示す３ｄＢ方向性結合器２０と、高周波線路の反射による移相変化で調整する２枚の開放端伝送路１１と、を用いる。この場合、それぞれの開放端伝送路１１の長さをカッターや銀ペイントで均等に変化させることで位相状態を調整することになるが、作業効率が悪いという別の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係る可変移相器は、４つの端子を有する方向性結合器と、２つの静電容量を可変できる可変容量コンデンサと、を備え、伝送する信号の位相状態を微調整する可変移相器において、方向性結合器は、入力端子及び出力端子と、可変容量コンデンサの２つの電極に接続される端子と、を有し、可変容量コンデンサは、基板と、基板上の接地電極に接続され内面にネジ溝を有する円筒と、円筒内の基板上に配置された２つの電極と、円筒のネジ溝に嵌り合うネジを有する蓋と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る可変移相器において、ネジを有する蓋を回転させることにより可変容量コンデンサの２つの静電容量を等しく可変させて位相状態を変更することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る可変移相器において、可変容量コンデンサの円筒及び蓋と２つの電極は絶縁されており、蓋と２つの電極の接触を防止する接触防止手段を有することを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明に係る可変移相器において、可変容量コンデンサの２つの電極は基板上の円筒内に配置され、半円形であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る可変容量コンデンサは、可変移相器に用いられる２つの静電容量を可変でき、基板と、基板上の接地電極に接続され内面にネジ溝を有する円筒と、円筒内の基板上に配置された２つの電極と、円筒のネジ溝に嵌り合うネジを有する蓋と、を備え、蓋を回転させることにより可変容量コンデンサの２つの静電容量を等しく可変させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明を用いることにより、２つの可変容量コンデンサを１つの筐体に納めるような構造としたことで、１つの回転電極で２つの電極の間隔を調整し、２つの容量を等しく変化させ、位相状態を調整する部品とすることが可能となり、構造が単純で安価に製造が出来るという効果がある。
【００１６】
さらに、移相器の設定がドライバ一本で移相調整が可能であり、温度変化により移相が変化しにくいという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態における可変移相器１０の構成を示す構成図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態における可変容量コンデンサ３０の断面を示す断面図である。可変移相器１０は、可変容量コンデンサ３０と、３ｄＢ方向性結合器と、を有しており、可変容量コンデンサ３０は、ステータ２と、ロータ１と、ＰＣ基板３と、を有している。
【００１９】
ＰＣ基板３には、ＧＮＤパターン４と、半円形の電極Ａ（５）と電極Ｂ（６）に接続されたストリップラインが設けられている。円筒状のステータ２の下部には、ＰＣ基板３上に設けられたストリップライン及び電極５，６との接触を避けるための切り欠きがあり、さらにステータ２の内面にはネジ溝が設けられている。また、ステータ２の下部はＰＣ基板３のＧＮＤパターン４に半田付けされる。
【００２０】
ロータ１の外周には、ステータ２のネジ溝に嵌り合うようにネジが設けられおりロータ１を回転させることでロータの出入りを可能とさせている。さらに、ロータ１は、上面に設けられた２個のピン穴と、下面に設けられたストッパを有している。上面のピン穴は、この穴に嵌り合う治具によりロータ１を回転させるものであり、下面のストッパは、ＰＣ基板３上の電極５，６との接触を防止するものである。なお、ロータ１とステータ２の材質は真鍮であり、これらはＰＣ基板３のＧＮＤパターン４と接続されている。
【００２１】
３ｄＢ方向性結合器２０は、９０°ハイブリッド回路型４端子カップラであり、入力端子８と出力端子９及びその他の２端子を備え、前記２端子は、ＰＣ基板３の半円形の電極Ａ（５）と電極Ｂ（６）に接続されている。また、電極Ａ，Ｂは可変容量コンデンサを構成しており、それぞれ静電容量を有している。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態における可変移相器１０の概念構成を示す概念図である。図３を用いて、可変移相器１０の動作を説明する。入力端子８に入力された高周波信号は、３ｄＢ方向性結合器２０により２つに分配され、電極Ｂ（６）で構成される可変容量コンデンサ３０と電極Ａ（５）で構成される可変容量コンデンサ３０に印加される。電極Ａと電極Ｂで構成される可変容量コンデンサの容量つまりインピーダンスを等しくすれば、インピーダンスが変化する可変容量コンデンサ３０からの反射信号は全て出力端子９から出力される。
【００２３】
可変容量コンデンサ３０のロータ１の回転によりロータ１が出入りすることで、３ｄＢ方向性結合器２０に接続された容量が変化して、入力端子８と出力端子９の高周波信号の移相を連続的に可変することができる。
【００２４】
図４は、本発明の第１の実施形態における可変容量コンデンサのロータ１から端子までの距離と容量の関係を示す特性図である。電極Ａ，Ｂは直径８ｍｍの円形がパターン間ギャップ０．５ｍｍで区切られた半円形であり、可変容量コンデンサ３０の２つの容量が等しくなるようにＰＣ基板３とステータ２を位置決めすることにより同一の特性を得ている。
【００２５】
また、ステータ２のネジ溝のピッチは０．５ｍｍ／回転であり、ロータ１を電極Ａ，Ｂから０．１ｍｍ〜８ｍｍまで離した時の容量を測定すると、可変容量コンデンサ３０の２つの容量は、２ｐＦ〜０．０４ｐＦまで可変することが確認できた。
【００２６】
図５は、本発明の第１の実施形態における可変移相器１０の特性を示す特性図である。実験により、２ＧＨｚの高周波信号を用いて、可変容量コンデンサ３０と３ｄＢ方向性結合器と接続して可変移相器１０の移相変化量を求めると、ＰＣ基板３の寄生容量の影響が確認でき、移相変化量は０degから１０５degまで可変することが確認できた。なお、実験で使用したＰＣ基板３はＰＰＥ材０．８ｍｍ厚、銅箔３５μｍを使用したが、使用するＰＣ基板３、ステータ２、ロータ１を好適に選択することにより特性を可変させることが可能であることはいうまでもない。
【００２７】
図６は、本発明の第１の実施形態における可変移相器の温度に対する移相変化量を示す特性図である。実験は、ロータ１の回転角を０°と９０°に設定し、温度０Ｃ°から８０Ｃ°まで変化させて移相変化量を測定したものである。図６の実験により室温２５Ｃ°を基準として±２°の移相変化量の範囲内に収まることが確かめられた。なお、実装状態では、変動を避けるために、ロータ１とステータ２を銀ペーストなどで固定したが、固定材を限定するものではない。
【実施例２】
【００２８】
図７は、本発明の第２の実施形態における可変移相器の構成を示す構成図である。ＰＣ基板３上の電極Ａ，Ｂに対する位置決めを容易にするためにステータ２の底面にピン３１と、ＰＣ基板３上にスルーホール３２を設けたものであり、ステータ２の方向を容易に判別可能にする為に、方向を示す面取り部を設けた。なお、特に面取り部は、何らかの印であれば良いことはいうまでもない。
【００２９】
ピン３１とスルーホール３２による位置決め手段より、可変容量コンデンサの２つの容量を均一にすることが可能となり、組立時の作業性が向上した。なお、位置決め手段は実施形態に限定するものではない。
【００３０】
以上述べたように、本発明に係る実施形態により、２つの可変容量コンデンサを１つの筐体に納めるような構造としたことで、１つの回転電極で２つの電極の間隔を調整し、２つの容量を等しく変化させ、位相状態を微調整することが可能となり、構造が単純で安価に製造が出来るという効果を得た。
【００３１】
さらに、移相器の設定がドライバ一本で移相調整が可能であり、温度変化により移相が変化しにくいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態における可変移相器の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における可変容量コンデンサの断面を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における可変移相器の概念構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における可変容量コンデンサのロータから端子までの距離と容量の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における可変移相器の特性を示す特性図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における可変移相器の温度に対する移相変化量を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における可変移相器の構成を示す構成図である。
【図８】従来方式における実施例の概要図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ロータ、２  ステータ、３  ＰＣ基板、４  ＧＮＤパターン、５，６  電極、８  入力端子、９  出力端子、１０  可変移相器、１１  開放端伝送路、２０  ３ｄＢ方向性結合器、３０  可変容量コンデンサ、３１  ピン、３２  スルーホール。
【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】
2006229658.tif 000008
【図７】
2006229658.tif 000009
【図８】
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