(57)【要約】【課題】  小型化しつつ反射効率を向上させる機械式反射型移相器を提供する。【解決手段】  入力端１より直線状に延びたマイクロストリップ線路２の途中に、そのマイクロストリップ線路２よりも先まで延びて終端３が解放端である解放ストリップ線路４を前記マイクロストリップ線路２に沿って機械的に移動可能且つ前記マイクロストリップ線路２に対して信号伝達可能に設けたことにより、解放端による高い反射効率が得られる。【選択図】  図１
2006054708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端より直線状に延びたマイクロストリップ線路の途中に、そのマイクロストリップ線路よりも先まで延びて終端が解放端である解放ストリップ線路を前記マイクロストリップ線路に沿って機械的に移動可能且つ前記マイクロストリップ線路に対して信号伝達可能に設けたことを特徴とする機械式反射型移相器。
【請求項２】
９０度ハイブリッド回路の端子の１つを入力端とし、その９０度ハイブリッド回路の互いに隣接する２つの端子にそれぞれ直線状に延びたマイクロストリップ線路を接続し、それぞれのマイクロストリップ線路の途中に、当該マイクロストリップ線路よりも先まで延びて終端が解放端である解放ストリップ線路を当該マイクロストリップ線路に沿って機械的に移動可能且つ当該マイクロストリップ線路に対して信号伝達可能に設けたことを特徴とする機械式反射型移相器。
【請求項３】
入力端からの信号を２分配する分配器の出力端に２つの９０度ハイブリッド回路のそれぞれ１つの端子を接続し、それぞれの９０度ハイブリッド回路について互いに隣接する２つの端子にそれぞれ直線状に延びたマイクロストリップ線路を接続し、それぞれのマイクロストリップ線路の途中に、当該マイクロストリップ線路よりも先まで延びて終端が解放端である解放ストリップ線路を当該マイクロストリップ線路に沿って機械的に移動可能且つ当該マイクロストリップ線路に対して信号伝達可能に設けたことを特徴とする機械式反射型移相器。
【請求項４】
前記９０度ハイブリッド回路の残りの端子にその端子からの信号を２分配する分配器を接続し、この分配器の出力端に次段の９０度ハイブリッド回路の１つの端子を接続し、上記と同様のマイクロストリップ線路及び解放ストリップ線路を設けて多段化したことを特徴とする請求項３記載の機械式反射型移相器。
【請求項５】
前記解放ストリップ線路が前記マイクロストリップ線路に対して直流的に絶縁され、交流的に信号伝達可能であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の機械式反射型移相器。
【請求項６】
前記解放ストリップ線路の途中に幅の段差を形成したことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の機械式反射型移相器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射器を機械的に移動させる機械式反射型移相器に係り、小型化しつつ反射効率を向上させる機械式反射型移相器に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェーズド・アレーアンテナのビーム制御や位相変調などに使われる移相器として機械式反射型移相器がよく使用される。従来の機械式反射型移相器は、図９に示されるように、マイクロストリップ線路等の線路９１上に、インピーダンスが急激に変化するように１／４波長の反射板９２を置く。
【０００３】
その反射板９２を線路９１に沿って移動させることにより、信号の反射波の位相を変える。移相量が４５度以上の場合は、この構成にハイブリッド回路を組み合わせる。また、反射効率を上げるために反射板９２を線路の長手方向に１／４波長間隔で複数配置する。反射板９２によるインピーダンスの差が大きければ大きいほど反射効率が向上する。
【０００４】
なお、反射板９２が１段であるときはもとより、多段に設けられたとしても線路９１の図示しない終端には反射板９２で反射しきれなかった信号が到達し、この信号が終端で反射すると反射板９２で反射した信号と位相が不一致となってしまう。そこで、従来は線路９１の図示しない終端に終端器を設け、この終端器で余分な信号を熱に変換して吸収している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１８６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の機械式反射型移相器において、反射率向上のためには、インピーダンスの差を大きくとるのがよく、そのためには反射板の幅（線路の長手方向に直交する辺）を大きくすることが必要である。また、反射板を複数配置して多段型とするのも有効である。
【０００７】
しかし、反射板の幅を大きくすると、反射板の形状が矩形であることから、移相器もそのぶん大きくなる。また、多段型にすると、線路を長手方向に伸ばすことになるので、やはり移相器が大きくなる。
【０００８】
このような理由により、移相器を小型化しつつ反射効率を向上させることは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、小型化しつつ反射効率を向上させる機械式反射型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】
【００１０】
上記目的を達成するために第一の発明は、入力端より直線状に延びたマイクロストリップ線路の途中に、そのマイクロストリップ線路よりも先まで延びて終端が解放端である解放ストリップ線路を前記マイクロストリップ線路に沿って機械的に移動可能且つ前記マイクロストリップ線路に対して信号伝達可能に設けたものである。
【００１１】
第二の発明は、９０度ハイブリッド回路の端子の１つを入力端とし、その９０度ハイブリッド回路の互いに隣接する２つの端子にそれぞれ直線状に延びたマイクロストリップ線路を接続し、それぞれのマイクロストリップ線路の途中に、当該マイクロストリップ線路よりも先まで延びて終端が解放端である解放ストリップ線路を当該マイクロストリップ線路に沿って機械的に移動可能且つ当該マイクロストリップ線路に対して信号伝達可能に設けたものである。
【００１２】
第三の発明は、入力端からの信号を２分配する分配器の出力端に２つの９０度ハイブリッド回路のそれぞれ１つの端子を接続し、それぞれの９０度ハイブリッド回路について互いに隣接する２つの端子にそれぞれ直線状に延びたマイクロストリップ線路を接続し、それぞれのマイクロストリップ線路の途中に、当該マイクロストリップ線路よりも先まで延びて終端が解放端である解放ストリップ線路を当該マイクロストリップ線路に沿って機械的に移動可能且つ当該マイクロストリップ線路に対して信号伝達可能に設けたものである。
【００１３】
前記９０度ハイブリッド回路の残りの端子にその端子からの信号を２分配する分配器を接続し、この分配器の出力端に次段の９０度ハイブリッド回路の１つの端子を接続し、上記と同様のマイクロストリップ線路及び解放ストリップ線路を設けて多段化してもよい。
【００１４】
前記解放ストリップ線路が前記マイクロストリップ線路に対して直流的に絶縁され、交流的に信号伝達可能であってもよい。
【００１５】
前記解放ストリップ線路の途中に幅の段差を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１７】
（１）解放ストリップ線路の終端が解放端であるため、反射効率が良い。
【００１８】
（２）解放ストリップ線路の幅はマイクロストリップ線路と同程度でよいので、移相器が小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１に示されるように、第一の発明に係る移相器は、入力端１より直線状に延びたマイクロストリップ線路２の途中に、そのマイクロストリップ線路２よりも先まで延びて終端３が解放端である解放ストリップ線路４をマイクロストリップ線路２に沿って機械的に移動可能且つマイクロストリップ線路２に対して信号伝達可能に設けたものである。
【００２１】
この移相器は、従来の移相器が反射器を反射板で構成していたのに対し、反射器を解放ストリップ線路４で構成したものである。
【００２２】
図示例では、解放ストリップ線路４はマイクロストリップ線路２より若干細く形成されている。解放ストリップ線路４は、マイクロストリップ線路２に対して部分的に重なっており、解放ストリップ線路４の始端５がマイクロストリップ線路２の途中にあって、解放ストリップ線路４の終端３がマイクロストリップ線路２の終端６よりも先に延びている。
【００２３】
解放ストリップ線路４の移動範囲は、解放ストリップ線路４の始端５がマイクロストリップ線路２に重なり、かつ解放ストリップ線路４の終端３がマイクロストリップ線路２の終端６よりも先に位置する範囲である。
【００２４】
解放ストリップ線路４がマイクロストリップ線路２に対して部分的に重なることで、解放ストリップ線路４がマイクロストリップ線路２に対して信号伝達可能となっている。解放ストリップ線路４がマイクロストリップ線路２に重なる態様は２種類ある。
【００２５】
すなわち、図２の構成では、解放ストリップ線路４がマイクロストリップ線路２に直接接して重なっている。解放ストリップ線路４がマイクロストリップ線路２に導通、言い換えると直流的に接続されていることになる。
【００２６】
解放ストリップ線路４は厚さも幅もマイクロストリップ線路２とほぼ同じであるから、解放ストリップ線路４の始端５におけるインピーダンス不整合はなく、入力端１からマイクロストリップ線路２に流れてくる電流は、減衰や反射することなく、解放ストリップ線路４に流れ込む。しかし、解放ストリップ線路４は終端３が解放端である。この解放端では、有限のインピーダンスを持った線路に無限大のインピーダンスが接続されているのと等価になる。このインピーダンス不整合により、電流は終端３で反射を起こす。その反射電流がマイクロストリップ線路２を逆に戻る。
【００２７】
図３の構成では、解放ストリップ線路４がマイクロストリップ線路２から空気または絶縁体により絶縁されている。ギャップは適宜な狭さであるゆえ、解放ストリップ線路４はマイクロストリップ線路２に対して直流的には絶縁されているが、交流的には結合され、信号伝達が可能になっている。具体的には、図４に示されるように、マイクロストリップ線路２に電流が流れて磁界Ｈが形成され、その磁界Ｈに誘起されて解放ストリップ線路４には逆方向の電流が流れる。この場合も、解放ストリップ線路４は終端３が解放端であるから、電流は終端３で反射を起こす。よって、図２の構成と図３の構成は等価である。
【００２８】
以上のように、第一の発明では、解放ストリップ線路４の終端３において無限大のインピーダンス差でもって反射を起こしている。よって、反射効率は向上する。しかも、従来の反射板を用いた方式のように反射効率を上げるために反射板の幅を大きくする必要はない。この結果、移相器を小型化することができる。解放ストリップ線路４の終端３あるいはマイクロストリップ線路２の終端６に終端器が不要であることは言うまでもない。
【００２９】
なお、マイクロストリップ線路２の終端６は解放ストリップ線路４の終端３より始端５側に位置しているため、マイクロストリップ線路２を伝搬する信号は終端６で反射することなく、すべて解放ストリップ線路４へ流れ込む。つまり解放ストリップ線路４の終端３が等価的にマイクロストリップ線路２の終端になるといえる。従って、解放ストリップ線路４を移動させるということは、等価的にマイクロストリップ線路２の終端を移動させていることになる。
【００３０】
ここで、マイクロストリップ線路２及び解放ストリップ線路４の材質について説明すると、図２〜図４に示されるように、絶縁体からなる基板７の裏面に地導体８が設けられ、その基板７の表面にマイクロストリップ線路２及び解放ストリップ線路４が設けられる。解放ストリップ線路４は、金属板で構成しても良いし、プリント基板に形成された金属箔で構成しても良い。
【００３１】
第一の発明の変形例を図５、図６に示す。
【００３２】
マイクロストリップ線路２に重ねる解放ストリップ線路は、終端が解放端であればよく、幅や長さにはよらない。図５に示した解放ストリップ線路５１は、結合するマイクロストリップ線路２よりも幅が太い。解放ストリップ線路５１は、マイクロストリップ線路２の終端６よりも先に延びて終端５２が解放されている。この形態でも解放ストリップ線路５１の終端５２が解放端であることから、図１の形態と同様に反射効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに図６に示した解放ストリップ線路６１では、解放ストリップ線路４の始端６２が終端６３よりも大幅に太くなっており、始端６２と終端６３との間に幅が急激に狭くなる段差６４が形成してある。
【００３４】
この段差６４ではインピーダンスが不整合になっているため、伝送信号の反射が起きる。この段差６４からの反射波と終端６３からの反射波が同相となるように、始端６２から段差までの距離と始端６２から終端６３までの距離を決めておく。これにより、反射効率がいっそう向上する。
【００３５】
なお、図５、図６の形態でも、解放ストリップ線路５１，６１は図１の解放ストリップ線路４同様、マイクロストリップ線路２に沿って機械的に移動可能である。これらの解放ストリップ線路４，５１，６１を移動させる機構は、従来の反射板を移動させる機構と同じでよく、モータ等のアクチュエータとシャフトや歯車等の動力伝達手段とを適宜組み合わせて構成される。
【００３６】
第二の発明に係る移相器は、第一の発明に係る移相器に９０度ハイブリッド回路を組み合わせたものである。すなわち、その移相器は、図７に示されるように、９０度ハイブリッド回路７１の端子の１つ（端子Ａ）を入力端とし、その９０度ハイブリッド回路７１の互いに隣接する２つの端子Ｂ，Ｃにそれぞれ直線状に延びたマイクロストリップ線路７２，７２を接続し、それぞれのマイクロストリップ線路７２の途中に、当該マイクロストリップ線路７２に沿って延び終端が解放端である解放ストリップ線路７３を当該マイクロストリップ線路７２に沿って機械的に移動可能且つ当該マイクロストリップ線路７２に対して信号伝達可能に設けたものである。
【００３７】
マイクロストリップ線路７２と解放ストリップ線路７３の詳細は既に第一の発明として説明したとおりである。
【００３８】
一方、９０度ハイブリッド回路７１は、４つの９０度遅延素子７４を井桁状に組み、四隅に形成される各接続点を端子としたものである。時計回りに端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと呼ぶことにする。端子Ａにおける信号は位相が９０度遅延されて端子Ｂに現れる。端子Ｂにおける信号は位相が９０度遅延されて端子Ｃに現れる。端子Ｃにおける信号は位相が９０度遅延されて端子Ｄに現れる。このように９０度遅延素子７４を一度通ることにより位相が９０度遅延される。９０度遅延素子７４を二度以上通るときは、その回数分遅延が加算される。
【００３９】
今、入力端である９０度ハイブリッド回路７１の端子Ａにある周波数の高周波信号を入力すると、その信号は端子Ｂと端子Ｃに電力が１／２ずつに分割して出力される。端子Ａを基準にすると端子Ｂにおける位相は９０度、端子Ｃにおける位相は１８０度となる。端子Ｂから出力された信号はマイクロストリップ線路７２から解放ストリップ線路７３へ流れ、解放ストリップ線路７３の解放端で全反射されて端子Ｂに戻ってくる。なお、解放ストリップ線路７３を移動させることにより端子Ｂに戻ってくる信号の位相を変えることができるが、ここでは簡単のため同位相、すなわち端子Ａ基準（以下、同様）で９０度の位相になっているものとする。
【００４０】
端子Ｃから出力された信号も同様にマイクロストリップ線路７２から解放ストリップ線路７３へ流れ、解放ストリップ線路７３の解放端で全反射されて端子Ｂに戻ってくる。こちらも同位相、すなわち１８０度の位相とする。
【００４１】
端子Ｂに戻ってきた信号が端子Ａに現れると、その信号の位相は１８０度である。端子Ｃに戻ってきた信号が端子Ａに現れると、その信号の位相は３６０度である。すなわち、端子Ａでは両戻り信号は互いに逆位相となる。両戻り信号は電力が同じであるから相殺される。
【００４２】
一方、端子Ｂに戻ってきた信号が端子Ｄに現れると、その信号の位相は２７０度である。端子Ｃに戻ってきた信号が端子Ｄに現れると、その信号の位相は２７０度である。すなわち、端子Ｄでは両戻り信号は互いに同位相となる。
【００４３】
結果として、端子Ａに外から信号が入力されると、端子Ｂ側の解放ストリップ線路７３の解放端で反射された信号と端子Ｃ側の解放ストリップ線路７３の解放端で反射された信号とが合成されて端子Ｄから外へ出力されることになる。
【００４４】
次に、解放ストリップ線路７３をマイクロストリップ線路７２に沿って移動させることを考えると、端子Ｂにおける信号に対する端子Ｄにおける位相遅れと端子Ｃにおける信号に対する端子Ｄにおける位相遅れとの関係は固定であるから、端子Ｂ側の解放ストリップ線路７３の移動量と端子Ｃ側の解放ストリップ線路７３の移動量とが同じであれば、端子Ｄにおいて両戻り信号が互いに同位相である関係が保たれる。つまり、２つの解放ストリップ線路７３をそれぞれマイクロストリップ線路７２に沿って等距離移動させると、解放端で反射された信号の位相が変化し、端子Ｄからの出力の位相が変化することになる。
【００４５】
２つの解放ストリップ線路７３をそれぞれマイクロストリップ線路７２に沿って等距離移動させる機構としては、例えば、１枚の基板上に互いに平行な２本のマイクロストリップ線路７２をプリント配線し、もう１枚の基板上に同じピッチで互いに平行な２本の解放ストリップ線路７３をプリント配線し、一方の基板が他方の基板に沿って移動可能に両基板を重ね合わせることで、両マイクロストリップ線路７２上を両解放ストリップ線路７３が移動できるようにする。
【００４６】
第三の発明に係る移相器は、第二の発明に係る移相器を複数個組み合わせたものである。すなわち、その移相器は、図８に示されるように、入力端８１からの信号を２分配する分配器８２の出力端８３，８３に２つの９０度ハイブリッド回路８４，８４のそれぞれ１つの端子Ａ，Ａを接続し、それぞれの９０度ハイブリッド回路８４について互いに隣接する２つの端子Ｂ，Ｃにそれぞれ直線状に延びたマイクロストリップ線路８５，８５を接続し、それぞれのマイクロストリップ線路８５の途中に、当該マイクロストリップ線路８５に沿って延び終端８６が解放端である解放ストリップ線路８７を当該マイクロストリップ線路８５に沿って機械的に移動可能且つ当該マイクロストリップ線路８５に対して信号伝達可能に設けたものである。
【００４７】
１つの９０度ハイブリッド回路８４と２つのマイクロストリップ線路８５及び解放ストリップ線路８７の組み合わせに関しては既に第二の発明として説明したとおりである。このような２つの９０度ハイブリッド回路８４，８４に対し、分配器８２で２分配した信号を入力するようになっている。よって、各９０度ハイブリッド回路８４の端子Ｄには、２つの解放ストリップ線路８７の解放端で反射された信号が同相になって現れ、合成された信号が端子Ｄから出力される。
【００４８】
図の左半分の２つの解放ストリップ線路８７の移動量と右半分の２つの解放ストリップ線路８７の移動量とを一致あるいは不一致させることにより、左の９０度ハイブリッド回路８４の端子Ｄから出力される信号と右の９０度ハイブリッド回路８４の端子Ｄから出力される信号を同じ位相あるいは異なる位相で出力させることができる。
【００４９】
図８の移相器では、さらに、９０度ハイブリッド回路８４の端子Ｄにその端子Ｄからの信号を２分配する分配器８８を接続し、この分配器８８の一方の出力端８９に次段の９０度ハイブリッド回路８４’の１つの端子Ａを接続し、上記と同様のマイクロストリップ線路８５’及び解放ストリップ線路８７’を設けてある。つまり、第三の発明に係る移相器を２段に重ねて構成することができる。さらに、９０度ハイブリッド回路８４’の端子Ｄにも同様の構成を接続することを繰り返して、任意の段数まで多段化することができる。
【００５０】
分配器８８の他方の出力端には負荷を接続することにすると、多段化した場合には、多数の負荷が接続できることになる。したがって、アレーアンテナのような多素子アンテナにおいて、個々の素子を図８の移相器に負荷として接続すれば、個々の素子に出力する信号の位相を個別に制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態を示す移相器の平面図である。
【図２】図１の移相器の一実施形態による側断面図である。
【図３】図１の移相器の他の実施形態による側断面図である。
【図４】図３の移相器を入力端から見た横断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す移相器の平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す移相器の平面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す移相器の概念図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す移相器の概念図である。
【図９】従来の移相器の平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，８１  入力端
２，７２，８５  マイクロストリップ線路
３  解放ストリップ線路の終端
４，５１，６１，７３，８７  解放ストリップ線路
８２  分配器
【図１】
2006054708.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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