(57)【要約】【課題】装置の小型化を可能にする移相器を提供する。【解決手段】誘電体で形成された誘電体部２と、誘電体部２と接触しながら移動可能に設けられ、高周波信号を流すための伝送線部４と、誘電体部２に並んで配置され、伝送線部４に対して非接触な状態を保たれ、金属で形成された金属部３と、伝送線部４と高周波信号の入出力をするコネクタ５Ａ、５Ｂと、コネクタ５Ａ、５Ｂと伝送線部４との間で高周波信号を伝える接続部６Ａ、６Ｂとを備える。この構造によって、誘電体部２と金属部３とを固定し、誘電体部２と接触を保ちながら伝送線部４を移動可能にしたので、装置の長さを短くして装置を小型化することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体で形成された第１の誘電体部と、
前記第１の誘電体部と接触しながら移動可能に設けられ、高周波信号を流すための伝送線部と、
前記第１の誘電体部に並んで配置され、前記伝送線部に対して非接触な状態を保たれ、前記第１の誘電体部に比べて誘電率の小さい誘電体で形成された第２の誘電体部と、
前記伝送線部と高周波信号の入出力をする入出力部と、
前記入出力部と前記伝送線部との間で高周波信号を伝える接続部とを備えることを特徴とする移相器。
【請求項２】
前記第２の誘電体部の代わりに、金属で作られた金属部を用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】
前記接続部としてケーブルまたはフレキシブル基板を用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】
前記接続部は、
前記入出力部側に設けられた各基板に形成された各結合線と、
前記各基板と向かい合わせに前記伝送線部に設けられた基板に形成されると共に、前記各結合線と対向して設けられた各結合線と、
前記伝送線部側の結合線間を接続する伝送線とで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位相器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波信号の位相を調整する移相器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移相器は、移動体通信などの各種の通信システムのアンテナや、レーダ等に用いられている。移相器は、入力された高周波信号の位相を変えて出力するものである。
【０００３】
従来の移相器を図１０に示す。この移相器は、ケース１０１、誘電体部１０２、金属部１０３、伝送線部１０４、およびコネクタ１０５Ａ、１０５Ｂを備えている。
【０００４】
この移相器では、伝送線部１０４が高周波信号を流すためのものである。伝送線部１０４は、ケース１０１内に固定されている。コネクタ１０５Ａとコネクタ１０５Ｂとは、互いに離れ、かつケース１０１を挟んで伝送線部１０４と向かい合うように、ケース１０１に固定されている。コネクタ１０５Ａ、１０５Ｂは、伝送線部１０４と電気的に接続されている。
【０００５】
ケース１０１内には、平板状の誘電体で作られた誘電体部１０２が、伝送線部１０４と接触しながら移動可能に設けられている。さらに、平板状の金属で作られた金属部１０３が、誘電体部１０２に隣接し、かつ誘電体部１０２に固定されている。つまり、金属部１０３は、誘電体部１０２と共に移動する。
【０００６】
この従来の移相器では、誘電体部１０２と金属部１０３とが移動する。コネクタ１０５Ａに高周波信号が加えられると、高周波信号は、伝送線部１０４に加えられる。さらに、高周波信号は、伝送線部１０４を流れ、コネクタ１０５Ｂから出力される。
【０００７】
このとき、矢印Ｍ方向またはその逆方向に誘電体部１０２および金属部１０３が移動すると、誘電体部１０２と金属部１０３との接触割合が変化し、伝送線部１０４の伝送線路の長さが等価的に変化し、位相が変わる。すなわち、誘電体部１０２および金属部１０３が移動すると、コネクタ１０５Ａに入力された高周波信号の位相に対して、コネクタ１０５Ｂから出力される高周波信号の位相が変わる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の移相器には、次のような問題点がある。つまり、従来の移相器では、ケース１０１に固定された伝送線部１０４に対して、誘電体部１０２が移動することで、等価的な伝送線路の長さが変わり、高周波信号の位相を変化させる。
【０００９】
このために、図１１に示すように、伝送線部１０４と接触を保つように誘電体部１０２が移動するので、誘電体部１０２および金属部１０３による移動距離が大きくなり、ケース１０１の長さＬ１０１が長くなってしまうという問題が発生する。この結果、従来の移相器では、装置の長さを短くして装置を小型化することができない。
【００１０】
この発明は、前記の課題を解決し、装置の小型化を可能にする移相器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、誘電体で形成された第１の誘電体部と、前記第１の誘電体部と接触しながら移動可能に設けられ、高周波信号を流すための伝送線部と、前記第１の誘電体部に並んで配置され、前記伝送線部に対して非接触な状態を保たれ、前記第１の誘電体部に比べて誘電率の小さい誘電体で形成された第２の誘電体部と、前記伝送線部と高周波信号の入出力をする入出力部と、前記入出力部と前記伝送線部との間で高周波信号を伝える接続部とを備えることを特徴とする移相器である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の移相器において、前記第２の誘電体部の代わりに、金属で作られた金属部を用いることを特徴とする。請求項３の発明は、請求項１または２に記載の移相器において、前記接続部としてケーブルまたはフレキシブル基板を用いることを特徴とする。請求項４の発明は、請求項１または２に記載の位相器において、前記接続部は、前記入出力部側に設けられた各基板に形成された各結合線と、前記各基板と向かい合わせに前記伝送線部に設けられた基板に形成されると共に、前記各結合線と対向して設けられた各結合線と、前記伝送線部側の結合線間を接続する伝送線とで構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
この実施の形態による移相器を図１に示す。この移相器は、ケース１、第１の誘電体部として誘電体部２、金属部３、伝送線部４、コネクタ５Ａ、５Ｂ、および接続部６Ａ、６Ｂを備えている。この実施の形態では、コネクタ５Ａ、５Ｂが入出力部を構成する。
【００１５】
ケース１は、金属製であり、内部に誘電体部２、金属部３、伝送線部４などを収納している。
【００１６】
誘電体部２は、誘電率がε１の誘電体で平板状に作られ、ケース１の一方の側面に固定されている。誘電体部２の長さがＬ１である。誘電体部２に隣接して、金属で平板状に作られた金属部３が、ケース１の一方の側面に固定されている。金属部３の長さはＬ２であり、厚さは誘電体部２より薄くなっている。これによって、後で述べる伝送線部４が金属部３に向かって移動してきたときに、金属部３が伝送線部４と接触することがない。なお、この実施の形態では、金属部３の長さＬ２は、誘電体部２の長さＬ１と同じである。
【００１７】
ケース１の他方の側面と誘電体部２との間には、ケース１の他方の側面との絶縁を保ちながら、伝送線部４が移動可能に配置されている。伝送線部４は、矢印Ａ方向およびその逆方向に移動可能である。伝送線部４は、高周波信号を流すためのものである。伝送線部４の長さは誘電体部２とほぼ同じであり、伝送線部４の移動によって、伝送線部４の等価的な伝送線路長が変わり、位相量が変化する。
【００１８】
伝送線部４は、図２に示すように、基板４Ａに形成された直線状の伝送線４Ｂである。つまり、伝送線４Ｂは、基板４Ａのパターンであり、両端にスルーホール４Ｃ、４Ｄを備えている。スルーホール４Ｃ、４Ｄは、接続部６Ａ、６Ｂと伝送線４Ｂとを電気的に接続するためのものである。
【００１９】
図１では、コネクタ５Ａとコネクタ５Ｂとは、互いに離れて、ケース１の他方の側面に固定されている。さらに、コネクタ５Ａ、５Ｂは、接続部６Ａ、６Ｂによって、伝送線部４に、電気的にそれぞれ接続されている。接続部６Ａ、６Ｂは、移動可能な伝送線部４とコネクタ５Ａ、５Ｂとの電気的な接続を常に保っている。
【００２０】
以上の構成の移相器では、コネクタ５Ａに高周波信号が加えられると、この高周波信号は、接続部６Ａを経て伝送線部４に加えられる。さらに、高周波信号は、伝送線部４の伝送線４Ｂを流れ、接続部６Ｂを経てコネクタ５Ｂから出力される。
【００２１】
このとき、矢印Ａ方向またはその逆方向に伝送線部４を移動すると、伝送線部４の伝送線４Ｂと接触する誘電体部２とにより、伝送線４Ｂの等価的な伝送線路長が変わり、コネクタ５Ａに入力される高周波信号の位相に対して、コネクタ５Ｂから出力される高周波信号の位相を変えることができる。
【００２２】
また、この実施の形態によれば、伝送線部４を移動可能にしたので、装置の長さがＬ１＋Ｌ２、つまり誘電体部２と金属部３との長さになり、従来の装置に比べて長さを短くすることができ、装置の小型化が可能になる。
【００２３】
［実施の形態２］
この実施の形態では、図１の誘電体部２の誘電率を段階的に変えている。つまり、図３に示すように、図１の誘電体部２の代わりに、誘電体部１１を用いる。なお、図３では、１２が金属部、１３が伝送線部、１４Ａ、１４Ｂがコネクタ、１５Ａ、１５Ｂが接続部である。これらは、図１の金属部３、伝送線部４、コネクタ５Ａ、５Ｂ、および接続部６Ａ、６Ｂとそれぞれ同じであるので、説明を省略する。
【００２４】
この実施の形態の誘電体部１１は、誘電体部分１１Ａ〜１１Ｃで構成されている。誘電体部分１１Ａは、図１の誘電体部２と同じ誘電体（誘電率＝ε１）で作られている。誘電体部分１１Ｂは、誘電体部分１１Ａの誘電率ε１に比べて小さな値ε２の誘電体で作られている。さらに、誘電体部分１１Ｃは、誘電体部分１１Ｂの誘電率ε２に比べて小さな値ε３の誘電体で作られている。つまり、３つの誘電率は、次のように段階的に小さくなっている。
ε１＞ε２＞ε３
【００２５】
誘電体部分１１Ａ〜１１Ｃの誘電率をこのようにすると、伝送路１３が金属部１２に向かって移動したときに、誘電率が順次に段階的に小さくなるので、定在波を少なくすることができる。
【００２６】
［実施の形態３］
この実施の形態では、図１の接続部６Ａ、６Ｂとしてケーブルを用いている。つまり、この実施の形態による移相器は、図４と図５に示すように、ケース２１、誘電体部２２、スポンジ２３、伝送線部２４、コネクタ２５Ａ、２５Ｂ、ケーブル２６を含む２本のケーブル、部材２７Ａ〜２７Ｄ、および駆動部２８を備えている。
【００２７】
ケース２１は、金属製である。ケース２１の内部には、平板状の伝送線部２４が移動可能に設けられている。伝送線部２４は、ケース２１の内部に設けられた部材２７Ａ〜２７Ｄによって保持されている。これによって、伝送線部２４は、ケース２１内を円滑に移動することができる。
【００２８】
伝送線部２４には、実施の形態１と同じように、誘電体部２２が接触している。さらに、この実施の形態では、誘電体部２２の側面がスポンジ２３によって伝送線部２４の側面に向かって押されている。これによって、伝送線部２４と誘電体部２２との接触を確実にしている。なお、図面の都合で図示していなが、実施の形態１と同じように、誘電体部２２と隣接して金属部が設けられている。
【００２９】
伝送線部２４の端面２４Ａと向かい合う、ケース２１の端面には、コネクタ２５Ａ、２５Ｂが取り付けられている。このとき、コネクタ２５Ａ、２５Ｂの端子がケース２１を貫通するように、コネクタ２５Ａ、２５Ｂが取り付けられている。なお、図５では、コネクタ２５Ａの端子２５Ａ１が図示されている。
【００３０】
ケース２１内部には、伝送線部２４の端面２４Ａとコネクタ２５Ａ、２５Ｂの端子とが露出するように、第１空間２１Ａ（図５）が形成されている。第１空間２１Ａの内部には、接続部としての２本のケーブルが収納されている。その一本のケーブル２６の一端が伝送線部２４の端面２４Ａに接続され、ケーブル２６の他端がコネクタ２５Ａの端子２５Ａ１に接続されている。別のケーブルは、図示を省略しているが、コネクタ２５Ｂの端子と伝送線部２４の端面に接続されている。さらに、伝送線部２４の接続されている２つのケーブルの端は、図示を省略しているが、パターン等によって伝送線部２４の伝送線に接続されている。
【００３１】
これによって、伝送線部２４が移動しても、ケーブル２６を含む２本のケーブルが第１空間２１Ａ内を動くので、コネクタ２５Ａ、２５Ｂと伝送線部２４の伝送線との電気的な接続を常に確保することができる。
【００３２】
ケース２１の内部には、伝送線部２４の端面２４Ａと直交する端面２４Ｂが露出するように、第２空間２１Ｂが形成されている。第２空間２１Ｂ内には、駆動部２８が取り付けられている。駆動部２８は、シャフト２８Ａが矢印Ｂ１方向に回転する場合、矢印Ｂ２方向に伝送線部２４を移動する。つまり、駆動部２８は、シャフト２８Ａの矢印Ｂ１方向またはその逆方向の回転を、矢印Ｂ２方向またはその逆方向への伝送線部２４の移動に変換する。これによって、伝送線部２４と誘電体部２２との接触を連続的に変えることができる。
【００３３】
前記の構造の移相器によれば、実施の形態１と同じように、矢印Ｂ２方向またはその逆方向に伝送線部２４を移動すると、伝送線部２４の等価的な伝送線路長が変化し、コネクタ２５Ａに入力される高周波信号の位相に対して、コネクタ２５Ｂから出力される高周波信号の位相を変えることができる。
【００３４】
また、この実施の形態によれば、伝送線部２４を移動可能にしたので、従来の装置に比べて装置の長さを短くすることができ、装置の小型化が可能になる。
【００３５】
［実施の形態４］
この実施の形態では、実施の形態３の図５に示す２本のケーブルの代わりに、フレキシブル基板を用いている。フレキシブル基板には、高周波信号を流すための配線が設けられている。また、フレキシブル基板は、屈曲が自在である。これによって、実施の形態３と同じように、伝送線部２４が移動しても、フレキシブル基板が第１空間２１Ａ内を動くので、コネクタ２５Ａ、２５Ｂと伝送線部２４との電気的な接続を常に確保することができる。
【００３６】
［実施の形態５］
この実施の形態では、図１の接続部６Ａ、６Ｂが基板に形成されたパターンで構成されている。この実施の形態による移相器は、図６および図７に示すように、ケース３１、誘電体部３２、金属部３３、伝送線部３４、スポンジ３５、コネクタ３６Ａ、３６Ｂ、および基板３７Ａ、３７Ｂを備えている。なお、図７は、図６の矢印Ｃ１から見た図である。ケース３１、誘電体部３２、および金属部３３は、図１のケース１、誘電体部２、および金属部３とそれぞれ同じであるので、説明を省略する。
【００３７】
誘電体部３２および金属部３３の両側には、基板３７Ａと基板３７Ｂとが設けられている。基板３７Ａの端部には、ケース３１に設けられたコネクタ３６Ａの端子３６Ａ１が露出している。基板３７Ａには、伝送線部３４の移動方向（矢印Ｃ２）に伸びる、直線状の結合線３７Ａ１がパターンで設けられ、結合線３７Ａ１の端が端子３６Ａ１と電気的に接続されている。同じように、基板３７Ｂの端部には、ケース３１に設けられたコネクタ３６Ｂの端子３６Ｂ１が露出している。基板３７Ｂには、伝送線部３４の移動方向（矢印Ｃ２の反対方向）に伸びる、直線状の結合線３７Ｂ１が設けられ、結合線３７Ｂ１の端が端子３６Ｂ１と電気的に接続されている。
【００３８】
結合線３７Ａ１、３７Ｂ１は、基板３７Ａ、３７Ｂに形成されたパターンであり、高周波信号を流すためのものである。
【００３９】
伝送線部３４は板状であり、伝送線部３４の裏面がスポンジ３５によって誘電体部３２に向かって押されている。これによって、伝送線部３４と誘電体部３２との接触を確実にしている。伝送線部３４の表面には、図８に示すように、Ｌ字状の結合線３４Ａと、同じくＬ字状の結合線３４Ｂとが設けられている。結合線３４Ａと結合線３４Ｂとの間隔は、基板３７Ａの結合線３７Ａ１と基板３７Ｂの結合線３７Ｂ１との間隔と同じである。結合線３４Ａと結合線３４Ｂとは互いに向かい合うように、かつ、伝送線部３４の移動方向（矢印Ｃ２）と平行になるように配置されている。結合線３４Ａの端と結合線３４Ｂの端とは、直線状の伝送線３４Ｃで接続されている。伝送線３４Ｃは、伝送線部３４の移動方向（矢印Ｃ２）と平行になるように配置されている。
【００４０】
結合線３４Ａ、３４Ｂと伝送線３４Ｃとは、伝送線部３４に形成されたパターンであり、高周波信号を流すためのものである。
【００４１】
この実施の形態によれば、伝送線部３４の結合線３４Ａ、３４Ｂは、基板３７Ａの結合線３７Ａ１と基板３７Ｂの結合線３７Ｂ１と向かい合うように配置されている。図９に示すように、基板３７Ａの結合線３７Ａ１が伝送線部３４の結合線３４Ａと接触し、基板３７Ｂの結合線３７Ｂ１が伝送線部３４の結合線３４Ｂと接触する。これによって、コネクタ３６Ａの端子３６Ａ１とコネクタ３６Ｂの端子３６Ｂ１との間が電気的に接続され、２つのコネクタ間を高周波信号が流れることを可能にする。つまり、この実施の形態では、結合線３７Ａ１、３４Ａと、結合線３７Ｂ１、３４Ｂとによって、図１の接続部６Ａ、６Ｂが形成される。
【００４２】
伝送線部３４が矢印Ｃ２方向またはその逆方向に移動すると、伝送線部３４の伝送線３４Ｃが誘電体部３２と接触する長さを変えることができる。しかもこのとき、伝送線部３４が例えば矢印Ｃ２方向に移動すると、結合線３７Ａ１と結合線３４Ａとの長さＬ１１が長くなり、結合線３７Ｂ１と結合線３４Ｂとの長さＬ１２が短くなるので、長さの和Ｌ１１＋Ｌ１２である全体の長さは変化しない。
【００４３】
この結果、高周波信号がコネクタ３６Ａとコネクタ３６Ｂとの間を流れるとき、結合線３７Ａ１、３７Ｂ１、３４Ｂ、３４Ａによる全体の長さが同じであるので、この結合線による位相の変化が発生しない。誘電体部３２上を伝送線３４Ｃが移動することにより、等価的な伝送線路長が変化し、伝送線３４Ｃの移動量に対応して、位相変化を比例させることができる。
【００４４】
以上、この発明の実施の形態１〜５を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。たとえば、実施の形態１〜５では、誘電体部と金属部とを用いたが、金属部の代わりに、誘電体部に比べて低い誘電率の誘電体で作られたものを、第２の誘電体部として用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、第１の誘電体部と、第２の誘電体部または金属部を固定し、第１の誘電体部と接触を保ちながら伝送線部を移動可能にしたので、装置の長さを短くして装置を小型化することができる。
【００４６】
この発明によれば、可動する伝送線部からの出力を、ケーブル、フレキシブル基板、結合線および伝送線を用いて行うので、装置の大幅な変更を不要にして、装置の小型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す移相器の基本構成図である。
【図２】図１の伝送線部を示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に用いられる誘電体部と金属部とを示す正面図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す移相器の断面を示す断面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態５を示す移相器の断面を示す断面図である。
【図７】図６の矢印Ｃ１から見た図である。
【図８】伝送線部の表面を示す平面図である。
【図９】図７の結合線と図８の結合線との接続の様子を示す図である。
【図１０】従来の移相器を示す構成図である。
【図１１】従来の移相器を示す構成図である。
【符号の説明】
１、２１、３１　ケース
２、１１、２２、３２　誘電体部
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ　誘電体部分
３、１２、３３　金属部
４、１３、２４、３４　伝送線部
４Ａ　基板
４Ｂ　伝送線
４Ｃ、４Ｄ　スルーホール
２４Ａ　端面
３４Ａ、３４Ｂ　結合線
３４Ｃ　伝送線
５Ａ、５Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ　コネクタ
２５Ａ１、３６Ａ１、３６Ｂ１　端子
６Ａ、６Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ　接続部
２１Ａ　第１空間
２１Ｂ　第２空間
２３　スポンジ
２６　ケーブル
２７Ａ〜２７Ｄ　部材
２８　駆動部
２８Ａ　シャフト
３５　スポンジ
３７Ａ、３７Ｂ　基板
３７Ａ１　結合線
３７Ｂ１　結合線
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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