(57)【要約】【課題】  ±１８０度以上の移相量をインピーダンス整合を取りながら得ることが可能な移相器を提供する。【解決手段】  マイクロストリップ線路（１２）と、マイクロストリップ線路（１２）と結合する結合部（２１ａ）を有し、その結合部（２１ａ）がマイクロストリップ線路（１２）に沿って移動するように構成された可動導体（２１）と、マイクロストリップ線路（１２）と結合する結合部（２２ａ）を有し、その結合部（２２ａ）が可動導体（２１）の結合部（２１ａ）と共に一体移動する通過阻止用スタブ（２２）と、を備える。高周波電力を可動導体（２１）の結合部（２１ａ）を介してマイクロストリップ線路（１２）に入力するとともに、この入力された高周波電力がマイクロストリップ線路（１２）におけるスタブ（２２）の結合部（２２ａ）側に流入することをスタブ（２２）の作用によって阻止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路と結合する結合部を有し、その結合部が前記マイクロストリップ線路に沿って移動するように構成された可動導体と、
前記マイクロストリップ線路と結合する結合部を有し、その結合部が前記可動導体の結合部と共に一体移動する通過阻止用スタブと、を備え、
高周波電力を前記可動導体の結合部を介して前記マイクロストリップ線路に入力するとともに、この入力された高周波電力が前記マイクロストリップ線路における前記スタブの結合部側に流入することを該スタブの作用によって阻止するようにしたことを特徴とする移相器。
【請求項２】
前記可動導体の結合部と前記スタブの結合部は、前記マイクロストリップ線路に沿って約λ／４（λは使用周波数帯域の中心周数数の波長）だけ離れていることを特徴とする請求項１に記載の移相器。
【請求項３】
前記マイクロストリップ線路は円弧に沿って形成され、前記可動導体は前記円弧の中心において回動可能に支持されるとともに、該円弧の中心から前記マイクロストリップ線路まで延びて該マイクロストリップ線路と結合していることを特徴とする請求項１または２に記載の移相器。
【請求項４】
前記スタブを複数設け、それらのスタブを互いに異なる周波数に対して動作するように形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の移相器。
【請求項５】
前記可動導体の結合部および前記スタブの結合部は、前記マイクロストリップ線路上にシート材を介して移動可能に重ね合わされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の移相器。
【請求項６】
複数のマイクロストリップ線路と、
前記各マイクロストリップ線路とそれぞれ結合する複数の結合部を有し、それらの結合部が対応する前記マイクロストリップ線路に沿って移動するように構成された可動導体と、
前記各マイクロストリップ線路と結合する結合部をそれぞれ有し、それらの結合部が前記可動導体の結合部と共に一体移動する複数の通過阻止用スタブと、を備え、
高周波電力を前記可動導体の各結合部を介して該各結合部に対応する前記マイクロストリップ線路に入力するとともに、この入力された高周波電力が対応する前記マイクロストリップ線路における前記スタブの結合部側に流入することを該スタブの作用によって阻止するようにしたことを特徴とする移相器。
【請求項７】
前記可動導体の結合部と前記スタブの結合部は、対応する前記マイクロストリップ線路に沿って約λ／４（λは使用周波数帯域の中心周数数の波長）だけ離れていることを特徴とする請求項６に記載の移相器。
【請求項８】
前記各マイクロストリップ線路は同心かつ異径の円弧に沿って形成され、前記可動導体は前記円弧の中心において回動可能に支持されるとともに、該円弧の中心から前記各マイクロストリップ線路まで延びて該各マイクロストリップ線路と結合していることを特徴とする請求項６または７に記載の移相器。
【請求項９】
前記各マイクロストリップ線路に結合する前記スタブをそれぞれ複数設け、この複数のスタブを互いに異なる周波数に対して動作するように形成したことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の移相器。
【請求項１０】
前記可動導体の各結合部および前記各スタブの結合部は、対応する前記マイクロストリップ線路上にシート材を介して移動可能に重ね合わされていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の移相器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にマイクロ波帯に使用する移相器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体を使った移相器（例えば、非特許文献１参照）や、トロンボーン型の移相器（例えば、非特許文献２参照）が実用されている。
【０００３】
【非特許文献１】「高誘電率誘電体を装荷したメアンダライン型移相器」恵比根佳雄、苅込正敏  電子情報通信学会  信学技報  TECHNlCAL REPORT OF IEICE A・P2000-47,SAT2000-44,ＭW2000-47(2000-07)
【非特許文献２】「アンテナ工学ハンドブック」ｐ．２５２  社団法人  電子情報通信学会編  昭和５５年１０月３０日（株）オーム社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記誘電体を使った移相器は、一段での移相量が±１３０度程度であって、それ以上の移相量を得るのが難しいという欠点がある。
また、トロンボーン型の移相器は、金属体（同軸導体）同士を摺動可能に嵌合させた構造を有するので、上記金属体同士の接触がＩＭ特性の劣化を招き、これは移動体通信などにおける通信品質を低下させる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、±１８０度以上の移相量をインピーダンス整合を取りながら得ることが可能な移相器を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＩＭ特性の劣化を防止することが可能な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】
【０００６】
本発明に係る移相器は、マイクロストリップ線路と、前記マイクロストリップ線路と結合する結合部を有し、その結合部が前記マイクロストリップ線路に沿って移動するように構成された可動導体と、前記マイクロストリップ線路と結合する結合部を有し、その結合部が前記可動導体の結合部と共に一体移動する通過阻止用スタブと、を備え、高周波電力を前記可動導体の結合部を介して前記マイクロストリップ線路に入力するとともに、この入力された高周波電力が前記マイクロストリップ線路における前記スタブの結合部側に流入することを該スタブの作用によって阻止するようにしている。この移相器によれば、±１８０度以上の移相量をインピーダンス整合を取りながら得ることが可能となる。
【０００７】
前記可動導体の結合部と前記スタブの結合部は、前記マイクロストリップ線路に沿って約λ／４（λは使用周波数帯域の中心周数数の波長）だけ離れていることが好ましい。
前記マイクロストリップ線路は、円弧に沿って形成することができる。この場合、前記可動導体は前記円弧の中心において回動可能に支持されるとともに、該円弧の中心から前記マイクロストリップ線路まで延びて該マイクロストリップ線路と結合される。
【０００８】
前記スタブを複数設け、それらのスタブを互いに異なる周波数に対して動作するように形成することによって適用周波数帯域を拡げることができる。
前記可動導体の結合部および前記スタブの結合部は、前記マイクロストリップ線路上にシート材を介して移動可能に重ね合わせることができる。この構成によれば、金属体の接触に伴うＩＭ特性の劣化が防止される。
【０００９】
本発明に係る移相器は、複数のマイクロストリップ線路と、前記各マイクロストリップ線路とそれぞれ結合する複数の結合部を有し、それらの結合部が対応する前記マイクロストリップ線路に沿って移動するように構成された可動導体と、前記各マイクロストリップ線路と結合する結合部をそれぞれ有し、それらの結合部が前記可動導体の結合部と共に一体移動する複数の通過阻止用スタブと、を備え、高周波電力を前記可動導体の各結合部を介して該各結合部に対応する前記マイクロストリップ線路に入力するとともに、この入力された高周波電力が対応する前記マイクロストリップ線路における前記スタブの結合部側に流入することを該スタブの作用によって阻止するようにしている。この移相器によれば、±１８０度以上の移相量をインピーダンス整合を取りながら得ることが可能であり、かつ、１入力に対して複数の出力を得ることができる。
【００１０】
前記可動導体の結合部と前記スタブの結合部は、対応する前記マイクロストリップ線路に沿って約λ／４だけ離れていることが好ましい。
前記各マイクロストリップ線路は同心かつ異径の円弧に沿って形成することができる。この場合、前記可動導体は前記円弧の中心において回動可能に支持されるとともに、該円弧の中心から前記各マイクロストリップ線路まで延びて該各マイクロストリップ線路と結合される。
【００１１】
前記各マイクロストリップ線路に結合する前記スタブをそれぞれ複数設け、この複数のスタブを互いに異なる周波数に対して動作するように形成することによって適用周波数帯域を拡げることができる。
前記可動導体の各結合部および前記各スタブの結合部は、対応する前記マイクロストリップ線路上にシート材を介して移動可能に重ね合わせることができる。この構成によれば、金属体の接触に伴うＩＭ特性の劣化が防止される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る移相器は、３６０度を超える移相量を１ユニットで連続的に、かつ、インピーダンスの整合を取りながら変化することが可能になるので、実用性に優れている。
また、可動導体の結合部およびスタブの結合部をマイクロストリップ線路上にシート材を介して移動可能に重ね合わせる構成を採用すれば、金属体同士の接触に伴うＩＭ特性の劣化を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１および図２は、それぞれ本発明の一実施形態に係る移相器の分解斜視図および平面図である。この実施形態に係る移相器は、方形状の誘電体基板1０と、この誘電体基板１０上に配置した略扇状の誘電体基板２０とを備えている。
誘電体基板１０は、その上面に入力側線路１１および出力側線路１２がそれぞれ金属箔によって形成され、また、その下面の全域に金属箔からなる接地導体（図示せず）が形成されている。したがって、入力側線路１１および出力側線路１２は、それぞれ上記接地導体と共にマイクロストリップ線路を構成している。なお、本実施形態では、上記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが約５０Ωに設定されている。
【００１４】
入力側線路１１は、基端に入力ポート１１ａを有し、その先端に円形状結合部１１ｂを備えている。出力側線路１２は、円弧に沿って形成され、その一端に出力ポート１２ａを有する。上記入力側線路１１に形成された円形状結合部１１ｂは、出力側線路１２の円弧ラインの中心（曲率中心）にその中心点が位置している。
【００１５】
誘電体基板２０は、上記円形状結合部１１ｂの中心点を通る軸３０によって回動可能に支持され、その下面には、可動導体２１および通過阻止用スタブ２２が金属箔によって形成されている。
可動導体２１は、上記出力側線路１２上に重ね合すことが可能な円弧状結合部２１ａと、上記円形状結合部１１ｂに重ね合すことが可能な円形状結合部（その中心点には、上記軸３０が貫通している）２１ｂと、上記円弧状結合部２１ａの中点と上記円形状結合部２１ｂの中心点間を結ぶ入力線路部２１ｃとによって構成されている。
【００１６】
通過阻止用スタブ２２は、上記出力側線路１２上に重ね合すことが可能な円弧状結合部２２ａと、該円弧状結合部２２ａの中央部位から上記軸３０の方向に延びる所定長の本体部２２ｂとによって構成され、出力側線路１２上において可動導体２１から約λ／４（λは使用周波数帯域の中心周数数の波長）だけ該出力側線路１２の非出力ポート１２ｂ側にずれるように、具体的には、その円弧状結合部２２ａの中点が出力側線路１２上において可動導体２１の円弧状結合部２１ａの中点から約λ／４だけ非出力ポート１２ｂ側にずれるように設けられている。
【００１７】
誘電体基板１０上の全域もしくは少なくとも円形状結合部１１ｂ上および出力側線路１２上には、テフロン（登録商標）等の誘電材料からなるシート材（図示せず）が配設されている。したがって、円弧状結合部２１ａ，２２ａは、上記シート材を介して出力側線路１２上に重ね合わされ、また、円形状結合部２１ｂは、上記シート材を介して円形状結合部１１ｂ上に重ね合わされている。
【００１８】
次に、本実施形態に係る移相器の作用について説明する。
入力側線路１１は、円形状結合部１１ｂおよび２１ｂを介して可動導体２１と高周波的に結合し、該可動導体２１は、円弧状結合部２１ａを介して出力側線路１２と高周波的に結合している。したがって、入力側線路１１の入力ポート１１ａから入力した所定周波数の高周波電力は、入力側線路１１および可動導体２１を介して出力側線路１２に入力される。
【００１９】
このとき、通過阻止用スタブ２２は、可動導体２１から出力側線路１２に沿って約λ／４だけ離れて位置し、かつその円弧状結合部２２ａが出力側線路１２と高周波的に結合している。この通過阻止用スタブ２２は、出力側線路１２に入力された高周波電力が該線路１２の非出力ポート１２ｂ側にほとんど向かわないように、つまり、出力側線路１２における高周波電力の入力部位から上記非出力ポート１２側を見たインピーダンスがほぼ無限大となるようにその長さが設定されている。したがって、入力側線路１１の入力ポート１１ａから入力した所定周波数の高周波電力は、そのほとんどが出力ポート１２ａから出力されることになる。
【００２０】
ここで、軸３０を中心として誘電体基板２０を手動操作もしくは電動機等のアクチュエータによって回動させると、可動導体２１の円弧状結合部２１ａおよびスタブ２２の円弧状結合部２２ａが前記出力側線路１２上を一体移動する。したがって、通過阻止用スタブ２２の結合部２２ａは、誘電体基板２０の回動角θ（図２参照）が変化しても、出力側線路１２における電力入力部位から非出力ポート１２ｂ側に所定距離、つまり、スタブ２２の通過阻止効率が最も良好となる約λ／４の距離だけ離れて位置することになる。つまり、通過阻止用スタブ２２は、誘電体基板２０を回動させても、上記非出力ポート１２ｂ側への電力の通過を阻止するように作用する。
【００２１】
この結果、誘電体基板２０の回動角θが変化しても、出力側線路１２の出力ポート１２ａからの出力は一定に維持され、しかも、上記両結合部２１ａ，２２ａが一体移動することから、前記入力ポート１１ａから見たインピーダンスの整合も維持される。
一方、誘電体基板２０の回動角θの変化に伴い、出力側線路１２における電力入力部位から出力ポート１２ａに至る線路長が変化する。そして、この線路長の変化は、出力ポート１２ａからの出力の移相量を変化させる。
【００２２】
かくして、この実施形態に係る移相器によれば、移相量を連続的かつインピーダンスの整合を取りながら変化することが可能である。そして、出力側線路１２の円弧状部分を所望の周波数に対して所望の移相分の長さにすることにより、±１８０度（３６０度）を超える大きな移相量変化を実現することができる。しかも、固定部分と可動部分とが前記テフロン（登録商標）等の誘電材料からなるシート材を介して高周波的に結合されるので、上記両部分の金属同士が接触することによる摩耗が防止されるとともに、ＩＭ特性の劣化が回避される。
なお、非出力ポート１２は、ダミー負荷を介して終端することが理想的である。しかし、実測によると、スタブ２２による通過阻止作用が十分であれば、オープン状態でもショート状態でも特性の変化は見られなかった。したがって、コストなどを考慮すると、オ一プン構造が望ましい。
【００２３】
実施例
図１、２に示す移相器を２．２ＧＨｚの周波数に適用するように構成した。誘電体基板１０，２０は、誘電率が２．６で、厚みが１．６ｍｍである。
図３および図４は、それぞれ誘電体基板２０の回動角θの変化に対する出力の移相変化量および損失の変化を示すグラフである。また、下記表は、所定の回動角θに対する上記出力の損失（ｄＢ）および移相変化量（度）の値と、リターンロスの値（ｄＢ）とをまとめて示している。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
上記グラフおよび表から明らかなように、この実施例によれば、誘電体基板２０を回動させることによって、インピーダンス整合を保ちかつ損失を１ｄＢ以内に抑えながら移相量を３６０度（±１８０度）以上変化させることが可能である。
【００２６】
上記実施形態に係る移相器は、１つの入力に対して１つの出力を得るように構成されているが、１つの入力に対して複数の出力を得るように構成することも可能である。図５および図６は、一例として１入力に対して２つの出力を得るように構成した本発明の別の実施形態に係る移相器の分解斜視図および平面図をそれぞれ示す。この移相器においては、図２に示す各要素に対応する要素に対応する符号を付してある。以下、図２の移相器との相違点について説明する。
出力側線路１２１は、図１、図２に示す出力側線路１２に相当するものである。出力側線路１２２は、出力側線路１２１と同心でかつ異径（小径）の円弧形状に沿って形成されている。この出力側線路１２２も、出力側線路１２１と同様に金属箔によって形成され、誘電体基板１００の下面全域に形成された図示していない接地導体とともにマイクロストリップ線路を構成している。
【００２７】
誘電体基板２００に設けられた可動導体２１１には、出力側線路１２１に重ね合わせるための円弧状結合部２１１ａの外に、出力側線路１２２に重ね合わせるための円弧状結合部２１２ａも形成されている。また、誘電体基板２００には、出力側線路１２１に適用する通過阻止用スタブ２２１の外に、出力側線路１２２に適用する通過阻止用スタブ２２２が形成されている。この通過阻止用スタブ２２２は、上記出力側線路１２２上に重ね合すことが可能な円弧状結合部２２２ａと、該円弧状結合部２２２ａの中央部位から軸３００（図５参照）の方向に延びる所定長の本体部２２２ｂとによって構成され、円弧状結合部２１２ａの中点から約λ／４だけ出力側線路１２２の非出力ポート１２２ｂ側にずれて位置している。
【００２８】
次に、本実施形態に係る移相器の作用について説明する。
入力側線路１１０の入力ポート１１０ａから入力した所定周波数の高周波電力は、該入力側線路１１０および可動導体２１１を介して出力側線路１２１および１２２に入力される。通過阻止用スタブ２２１（２２２）は、円弧状結合部２１２ａ（２２２ａ）から出力側線路１２１（１２２）に入力された高周波電力が該線路１２１（１２２）の非出力ポート１２１ｂ（１２２ｂ）側にほとんど向かわないように、つまり、円弧状結合部２１２ａ（２２２ａ）から上記非出力ポート（１２２ｂ）側を見たインピーダンスがほぼ無限大となるようにその長さが設定されている。したがって、入力側線路１１０の入力ポート１１１ａから入力した所定周波数の高周波電力は、そのほとんどが出力側線路１２１（１２２）の出力ポート１２１ａ（１２２ａ）から出力されることになる。
【００２９】
ここで、図５に示す軸３００を中心として誘電体基板２００を回動させると、可動導体２１１の円弧状結合部２１１ａ（２１２ａ）およびスタブ２２１（スタブ２２２）の円弧状結合部２２ａが出力側線路１２１（１２２）上を一体移動する。したがって、誘電体基板２０の回動位置によらず上記非出力ポート１２１ｂ（１２２ｂ）側への電力の通過を阻止するように作用する。
【００３０】
この結果、誘電体基板２０を回動させても、出力側線路１２１（１２２）の出力ポート１２１ａ（１２２ａ）からの出力は一定に維持され、しかも、可動導体２１１とスタブ２２１（スタブ２２２）が一体移動することから、前記入力ポート１１０ａから見たインピーダンスの整合も維持される。そして、誘電体基板２００の回動に伴い、出力側線路１２１（１２２）における電力入力部位から出力ポート１２１ａ（１２２ａ）に至る線路長が変化するので、該出力ポート１２１ａ（１２２ａ）からの出力の移相量が変化する。
かくして、この１入力２出力構成の移相器においても、図１，２に示した実施形態の移相器が奏する効果と同様の効果を得ることができ。
なお、この実施形態においても、固定部分と可動部分とをテフロン（登録商標）等の誘電材料からなるシート材を介して高周波的に結合することが望ましい。
１つの入力に対して３以上の出力を得る構成は、上記した２出力のための構成から容易に導出されるので、その説明を省略する。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されない。たとえば、図１，２に示した実施形態では、出力側線路１２に対して１つのスタブ２２を設けているが、該出力側線路１２に沿って配列する複数のスタブを可動誘電体基板２０に設けることも可能である。この場合、各スタブは互いに異なる周波数に対して通過阻止作用をなすようにその長さおよび形成位置が設定される。この構成によれば、非出力ポート１２ｂ側への通過を阻止すべき電力の周波数帯域を広くして、出力ポート１２ａ側へより広い周波数帯域の電力を出力することができる。つまり、適用周波数帯域を広げることが可能となる。図５，６に示した実施形態においても、上記（ａ）に記載の技術を適用することができる。
なお、上記複数のスタブの内、いくつかのスタブは可動誘電体基板２０，２００の上面に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る移相器の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の移相器の平面図である。
【図３】本発明に係る移相器の回動角に対応する出力の移相変化量を例示したグラフである。
【図４】本発明に係る移相器の回動角に対応する出力の損失を例示したグラフである。
【図５】本発明に係る移相器の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図５の移相器の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１００  誘電体基板
１１，１１０  入力側線路
１１ａ，１１０ａ  入力ポート
１２，１２１，１２２  出力側線路
１２ａ，１２１ａ，１２２ａ  出力ポート
２０，２００  可動誘電体基板
２１，２１１  可動導体
２１ａ，２１１ａ，２２１ａ  円弧状結合部
２２，２２１，２２２  スタブ
２２ａ，２２１ａ，２２２ａ  円弧状結合部
３０，３００  軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008053920.tif 000007
【図５】
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【図６】
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