(57)【要約】【課題】液晶又は可変長同軸管を用いることなく小型で遅延時間を大きく変化させることのできる遅延時間変更装置、その遅延時間変更装置を用いた発振装置、受信装置、送信装置並びにデータ再生装置を提供する。【解決手段】圧縮率で誘電率が変わる誘電体２と、誘電体の上に形成された導体線路１と、誘電体の下に接続された導体３とを備えた遅延時間変更装置６を構成し、誘電体を圧縮して誘電率を変えることにより、導体線路を信号が伝播する遅延時間を変える。また、その遅延時間変更装置を用いて発振装置、受信装置、送信装置並びにデータ再生装置を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮率で誘電率が変わる誘電体と、
前記誘電体の上に形成された導体線路と、
前記誘電体の下に接続された導体とを、備えた遅延時間変更装置。
【請求項２】
前記誘電体の上に形成された基板を更に備え、
前記導体線路は、前記基板に形成される請求項１に記載の遅延時間変更装置。
【請求項３】
前記誘電体は、多孔質で構成されている請求項１又は２に記載の遅延時間変更装置。
【請求項４】
前記誘電体の多孔質の穴の中の成分が気体である請求項３に記載の遅延時間変更装置。
【請求項５】
前記誘電体の多孔質の穴の中の成分が硬化材である請求項３に記載の遅延時間変更装置。
【請求項６】
入力信号を増幅して発振出力を送出する増幅回路と、
前記増幅回路の出力を入力にフィードバックする回路として請求項１から５のいずれか１つに記載の遅延時間変更装置とを、備えた発振装置。
【請求項７】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナからの信号の位相を調整する請求項１から５のいずれか１つに記載の複数の遅延時間変更装置と、
前記複数の遅延時間変更装置からの信号を合成して受信する受信機とを、備えた受信装置。
【請求項８】
複数の信号を出力する送信機と、
前記送信機から出力される複数の信号の位相を調整する請求項１から５のいずれか１つに記載の複数の遅延時間変更装置と、
前記複数の遅延時間変更装置から出力される位相調整された信号をそれぞれ放射する複数のアンテナとを、備えた送信装置。
【請求項９】
入力データに同期したクロックを再生するクロック再生回路と、
前記クロック再生回路から出力されるクロックを遅延させる請求項１から５のいずれか１つに記載の遅延時間変更装置と、
前記遅延時間変更装置を介したクロックに基づいて前記入力データをラッチしてデータを出力するラッチ回路とを、備えたデータ再生装置。
【請求項１０】
入力データに同期したクロックを再生するクロック再生回路と、
前記入力データを遅延させる請求項１から５のいずれか１つに記載の遅延時間変更装置と、
前記クロック再生回路からのクロックに基づいて前記遅延時間変更装置を介した入力データをラッチしてデータを出力するラッチ回路とを、備えたデータ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遅延時間を変えることができる遅延時間変更装置と、遅延時間変更装置を用いて発振周波数を変えることができる発振装置と、遅延時間変更装置を用いて受信方向を変えることができる受信装置及び遅延時間変更装置を用いて送信方向を変えることができる送信装置並びにデータ再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の遅延時間変更装置として、基板上の導体線路に接して液晶が配置され、この液晶を挟むように電極が配置されているものがある（例えば、下記の非特許文献１参照）。この遅延時間変更装置によると、液晶はその分子配向により誘電率が変わるので、液晶を挟むように配置された電極により液晶に電界を印加して誘電率を変えることで、導体線路の伝播遅延時間を変えることができる。
【０００３】
また、可変長同軸管は、機械的に長さを変えることができる同軸タイプの伝送路の構造となっており、伝送路の長さを変えることで伝播遅延時間を変えることができる。
【０００４】
【非特許文献１】
“液晶を用いたマイクロ波可変遅延線”（九鬼孝夫、藤掛英夫、野本俊裕、ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ    Ｎｏ，７３  ２００２．５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶を使用した遅延時間変更装置においては、次のような課題があった。
（１）液晶の誘電率の変化が小さいため、導体線路の単位長さあたりの遅延時間の変化が小さく、大きな遅延時間の変化を得るためには導体線路を長くする必要がある。
（２）液晶のｔａｎδが大きいために遅延時間変更装置の伝送損失が大きい。
（３）液晶の誘電率を一定に保つためには、液晶に電界を印加し続ける必要がある。
【０００６】
また、可変長同軸管はその構造からサイズが大きいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたもので、液晶又は可変長同軸管を用いることなく小型で遅延時間を大きく変化させることのできる遅延時間変更装置、その遅延時間変更装置を用いた発振装置、受信装置、送信装置並びにデータ再生装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る遅延時間変更装置は、圧縮率で誘電率が変わる誘電体と、前記誘電体の上に形成された導体線路と、前記誘電体の下に接続された導体とを備えたものである。この構成により、誘電体を圧縮して誘電率を変えることにより、導体線路を信号が伝播する遅延時間を変えることができる。
【０００９】
また、前記誘電体の上に形成された基板を更に備え、前記導体線路は、前記基板に形成されるよう構成されている。この構成により、誘電体を圧縮して誘電率を変えることにより、導体線路を信号が伝播する遅延時間を変えることができる。
【００１０】
また、前記誘電体は、多孔質で構成することができる。この構成により、誘電体を圧縮して誘電率を変えることで、導体線路を信号が伝播する遅延時間を変えることができる。
【００１１】
また、前記誘電体の多孔質の穴の中の成分は気体とすることができる。この構成により、誘電体を圧縮して誘電率を変えることで、遅延時間を変えることができる。
【００１２】
また、前記誘電体の多孔質の穴の中の成分は硬化材とすることができる。この構成により、誘電体を圧縮して誘電率を変えた後に硬化材を硬化させることができ、誘電体の形状を固定して遅延時間を変えた後に遅延を固定することができる。
【００１３】
また、本発明に係る発振装置は、入力信号を増幅して発振出力を送出する増幅回路と、前記増幅回路の出力を入力にフィードバックする回路として前述した遅延時間変更装置とを備えたものである。この構成により、フィードバックの時間を大幅に変えることで、発振装置の発振周波数を大幅に変えることができる。
【００１４】
また、本発明に係る受信装置は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナからの信号の位相を調整する前述した複数の遅延時間変更装置と、前記複数の遅延時間変更装置からの信号を合成して受信する受信機とを備えたものである。この構成により、受信する信号の方向を調整することが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る送信装置は、複数の信号を出力する送信機と、前記送信機から出力される複数の信号の位相を調整する前述した複数の遅延時間変更装置と、前記複数の遅延時間変更装置から出力される位相調整された信号をそれぞれ放射する複数のアンテナとを備えたものである。この構成により、送信する信号の方向を調整することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係るデータ再生装置は、入力データに同期したクロックを再生するクロック再生回路と、前記クロック再生回路から出力されるクロックを遅延させる前述した遅延時間変更装置と、前記遅延時間変更装置を介したクロックに基づいて前記入力データをラッチしてデータを出力するラッチ回路とを備えたものである。この構成により、クロック再生回路から出力されるクロック信号で入力信号をラッチすることでデータを再生することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明に係るデータ再生装置は、入力データに同期したクロックを再生するクロック再生回路と、前記入力データを遅延させる前述した遅延時間変更装置と、前記クロック再生回路からのクロックに基づいて前記遅延時間変更装置を介した入力データをラッチしてデータを出力するラッチ回路とを備えたものである。この構成により、クロック再生回路から出力されるクロック信号で入力信号をラッチすることでデータを再生することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る遅延時間変更装置を示す構成図である。図１に示すように、第１の実施の形態に係る遅延時間変更装置６は、信号を伝える導体線路１の下に、圧縮することで誘電率が変わる誘電体２を設け、誘電体２の下に、導体線路１のグランドとなる導体３を設けたものである。
【００１９】
以上のように構成された遅延時間変更装置６の動作を説明する。まず、導体線路１と誘電体２と導体３により構成されたマイクロストリップラインを信号が伝送される。このときの信号が伝送される時間は誘電体２の誘電率により変わる。
したがって、誘電体２の誘電率を変えることができれば、伝送時間である遅延時間を変えることができる。本発明では、誘電体２に、圧縮率でその誘電率が変わる材料を用いているので、図１中に矢印で示す導体線路１と導体３の間の距離を変えて誘電体２の圧縮率を変え、その結果誘電率を変えることで遅延時間が変わることとなる。なお、圧縮率で誘電率が変わる材料としては、テフロン（Ｒ）、ポリエチレン、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴムなどを用いることができる。この点は以下の他の実施の形態でも同様である。
【００２０】
このように構成された本発明の第１の実施の形態に係る遅延時間変更装置によれば、マイクロストリップラインの誘電体に圧縮率で誘電率が変わる誘電体を使用することにより、誘電体の圧縮率を変えて遅延時間を変えることができる。
【００２１】
＜第２の実施の形態＞
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る遅延時間変更装置を示す構成図である。図２に示すように、第２の実施の形態に係る遅延時間変更装置は、先に述べた第１の実施の形態に対し、誘電体２の上に形成された基板４を更に備え、導体線路１を基板４に設けた点が相違している。
【００２２】
図２に示す遅延時間変更装置においては、導体線路１と誘電体２と導体３により構成されたマイクロストリップラインを信号が伝送される。このときの信号が伝送される時間は誘電体２の誘電率により変わる。したがって、誘電体２の誘電率を変えることができれば、伝送時間である遅延時間を変えることができる。本発明では、誘電体２に、圧縮率でその誘電率が変わる材料を用いているので、基板４と導体３の間に力を加えることで、図２中の矢印で示す導体線路１と導体３の間の距離が変わる。これにより、誘電体２の圧縮率が変わることで誘電率を変えて、遅延時間を変えることができる。
【００２３】
このように構成された本発明の第２の実施の形態に係る遅延時間変更装置によれば、基板４と導体３の間に力を加えて誘電体２の圧縮率を変えることで、遅延時間を変えることができる。
【００２４】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る遅延時間変更装置について説明する。
本発明の第３の実施の形態に係る遅延時間変更装置は、図１及び図２に示す第１及び第２の実施の形態とは、誘電体２に微細な穴を設けた点が相違している。それ以外は図１及び図２と同様なため図を用いた説明は省略する。
【００２５】
誘電体２自体が圧縮性を持たない場合でも、誘電体２に微細な穴を設けることで多孔質とし、誘電体２に圧力を加えることで穴の体積を縮小させ、単位体積あたりの誘電体の割合を高め、これにより誘電率を変えて、遅延時間を変化させることができる。
【００２６】
このように構成された本発明の第３の実施の形態に係る遅延時間変更装置によれば、非圧縮性の誘電体２を多孔質にすることで、誘電体部分の密度を変えて誘電率を変え、遅延時間を変えることができる。
【００２７】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態に係る遅延時間変更装置について説明する。上述した第３の実施の形態は、多孔質で構成された誘電体２の穴には物質が存在しない状態で構成した例であるが、本発明の第４の実施の形態においては、多孔質の誘電体２の穴の中に、気体などの圧縮性の物質を充填している。このように穴に気体などの圧縮性の物質が充填された場合も第３の実施の形態と同様に実施可能である。
【００２８】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態に係る遅延時間変更装置について説明する。
本発明の第５の実施の形態においては、先に述べた第４の実施の形態とは、誘電体２の微細な穴を硬化材で充填した点が相違している。
【００２９】
誘電体の誘電率を変える方法は第１から第４の実施の形態と同じである。本実施の形態では、誘電率を変えた後に硬化材を硬化させて誘電体２の形状を固定している。
【００３０】
このように構成された本発明の第５の実施の形態によれば、誘電体２の穴を硬化材で充填することにより、誘電体２を圧縮するための力を加え続けなくてもよい。したがって、構成を簡略化できる。
【００３１】
＜第６の実施の形態＞
図３は、上記遅延時間変更装置を備える本発明の第６の実施の形態に係る発振装置を示す回路図である。図３に示すように、第６の実施の形態に係る発振装置は、上述の第１から第５の実施の形態に係る遅延時間変更装置６と、入力信号を増幅して発振出力を送出する増幅回路５とを備えていて、増幅回路５の発振出力７を入力にフィードバックする回路として、増幅回路５の発振出力７の一部を遅延させる遅延時間変更装置６を用いたものである。
【００３２】
以上のように構成された発振装置の動作を説明する。まず、増幅回路５は、入力された信号を増幅し出力する。出力された信号の一部が分岐されて遅延時間変更装置６に入力されて、所定の時間だけ遅延された後に増幅回路５に入力される。これにより、増幅回路５と遅延時間変更装置６での遅延時間を含めたループ遅延時間により決まる周波数で図３に示す発振装置は発振することになる。したがって、遅延時間変更装置６の遅延時間を変えることでループ遅延時間が変わり、発振周波数が変わる。
【００３３】
このように構成された本発明の第６の実施の形態に係る発振装置によれば、小型で遅延時間を大きく変えることができる遅延時間変更装置６を設けることで、小型で発振周波数を大きく変えることができる発振装置を構成できる。
【００３４】
＜第７の実施の形態＞
図４は、本発明の第７の実施の形態に係る遅延時間変更装置を備える受信装置を示す回路図である。図４に示すように、第７の実施の形態に係る受信装置は、電波を受信する複数のアンテナ８と、先に述べた第１から第５の実施の形態に係る複数の遅延時間変更装置６と、複数の遅延時間変更装置６からの受信信号を合成して受信する受信機９とを備えたものである。
【００３５】
以上のように構成された受信装置の動作を説明する。まず、複数のアンテナ８で電波が受信され、各々のアンテナ８からの受信信号は各々の遅延時間変更装置６に入力され、所定の時間の遅延が与えられた後に受信機９に入力される。受信機９では、それら複数の信号を合成して受信する。このとき、受信機９に入力された複数の信号の位相がすべて同じになる方向からの信号は、合成後に信号レベルが最も大きくなり、その他の方向からの信号は位相差があるために打ち消し合い、信号レベルが小さくなる。したがって、希望する方向からの電波を受信するためには、複数のアンテナ８からの信号が受信機９で合成されるときに、それらの位相が同一になるように遅延時間変更装置６で遅延時間を調整する必要がある。
【００３６】
このように構成された本発明の第７の実施の形態によれば、複数のアンテナ８からの信号の位相を調整する複数の遅延時間変更装置６を設けることにより、希望する方向からの信号を最大感度で受信することができる。一般に、周波数が低い信号の位相を変えるためには、大型の遅延時間変更装置が必要となるが、本発明の第１から第５の実施の形態に記載の遅延時間変更装置６を用いることで、低い周波数でも小型のフェーズドアレイアンテナを構成することができる。
【００３７】
＜第８の実施の形態＞
図５は、本発明の第８の実施の形態に係る遅延時間変更装置を備える送信装置を示す回路図である。図５に示すように、第８の実施の形態に係る送信装置は、先に述べた第７の実施の形態とは、送信機１０からの信号を複数のアンテナ８から出力するように構成した点が相違している。
【００３８】
次に、第８の実施の形態に係る送信装置の動作を説明する。まず、送信機１０から複数の信号が出力される。それら複数の信号は、遅延時間変更装置６により遅延されることで、それぞれの位相が変えられて複数のアンテナ８から放射される。複数のアンテナ８から空中に放射された電波は、その位相が揃う方向には強く放射されるが、その他の方向では互いに打ち消し合うため、弱められることとなる。
【００３９】
このように構成された本発明の第８の実施の形態によれば、複数のアンテナ８への信号の位相を調整する遅延時間変更装置６を設けることにより、希望する方向へ信号を最大強度で送信することができる。一般に、周波数が低い信号の位相を変えるためには大型の遅延時間変更装置が必要となるが、本発明の第１から第５の実施の形態に記載の遅延時間変更装置を用いることで、低い周波数でも小型のフェーズドアレイアンテナを構成することができる。
【００４０】
＜第９の実施の形態＞
図６は、本発明の第９の実施の形態に係る遅延時間変更装置を備えるデータ再生装置を示す回路図である。図６に示すように、第９の実施の形態に係るデータ再生装置では、入力データ１１が２つに分岐され、そのうちの１つはクロック再生回路１２に入力される。クロック再生回路１２は入力データ１１からクロックを再生して出力し、再生されたクロックは遅延時間変更装置６に入力された後クロック１３として出力される。遅延時間変更装置６から出力されたクロック１３は２つに分岐され、１つはそのまま出力され、もう１つはラッチ回路１４に入力される。また、２つに分岐された入力データ１１の他方はラッチ回路１４に入力され、ラッチ回路１４からの出力データがデータ再生装置からの出力データ１５となる。
【００４１】
以上のように構成されたデータ再生装置の動作を説明する。まず、入力データ１１が２つに分岐され、そのうちの１つがクロック再生回路１２に入力されて、データに同期したクロックが再生される。再生されたクロックは、遅延時間変更装置６に入力されてデータとの位相が調整された後に２つに分岐された１つがラッチ回路１４に入力される。ラッチ回路１４では、データ再生装置に入力された信号から分岐された入力データ１１を、遅延時間変更装置６から出力されて分岐されたクロック信号でラッチしてデータを出力する。また、時間遅延変更装置６から出力されて分岐された他のクロック信号もデータと位相が同期した状態で出力される。
【００４２】
このように構成された本発明の第９の実施の形態のデータ再生装置によれば、小型の遅延時間変更装置６により、クロックの位相を連続的に変えてデータと同期させることができる小型のデータ再生装置を構成することができる。
【００４３】
＜第１０の実施の形態＞
図７は、本発明の第１０の実施の形態に係る遅延時間変更装置を備えるデータ再生装置を示す回路図である。図７に示すように、第１０の実施の形態に係るデータ再生装置は、先に述べた第９の実施の形態とは、遅延時間変更装置６をクロック信号のパスではなく、データ信号のパスに設けた点が相違している。すなわち、ラッチ回路１４は、クロック再生回路１２からのクロックに基づいて遅延時間変更装置６を介した入力データをラッチして出力データ１５を出力する。
【００４４】
以上のように構成されたデータ再生装置の動作を説明する。まず、入力データ１１が２つに分岐され、そのうちの１つがクロック再生回路１２に入力されてデータに同期したクロックが再生される。再生されたクロックは２つに分岐されたうちの１つがラッチ回路１４に入力される。また、２つに分岐された入力データ１１のうちのもう１つが遅延時間変更装置６に入力され、データの位相がクロックに同期するように遅延されてから出力される。遅延時間変更装置６から出力された入力データはラッチ回路１４に入力され、ラッチ回路１４がクロック再生回路１２からのクロック１３で遅延時間変更装置６を介した入力データをラッチしてから出力データ１５を送出する。また、クロック再生回路１２から出力されて分岐されたクロック１３もデータと位相が同期した状態で出力される。
【００４５】
このように構成された本発明の第１０の実施の形態のデータ再生装置によれば、小型の遅延時間変更装置６によりクロックの位相を連続的に変えてデータと同期させることができる小型のデータ再生装置を構成することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、マイクロストリップラインの誘電体に圧縮率で誘電率が変わる誘電体を使用することにより、液晶又は可変長同軸管を用いることなく、誘電体の圧縮率を変えることで、小型で遅延時間を大きく変化させることのできる遅延時間変更装置を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る遅延時間変更装置を示す構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る遅延時間変更装置を示す構成図
【図３】本発明の第６の実施の形態に係る発振装置を示す回路図
【図４】本発明の第７の実施の形態に係る受信装置を示す回路図
【図５】本発明の第８の実施の形態に係る送信装置を示す回路図
【図６】本発明の第９の実施の形態に係るデータ再生装置を示す回路図
【図７】本発明の第１０の実施の形態に係るデータ再生装置を示す回路図
【符号の説明】
１  導体線路
２  誘電体
３  導体
４  基板
５  増幅回路
６  遅延時間変更装置
７  発振出力
８  アンテナ
９  受信機
１０  送信機
１１  入力データ
１２  クロック再生回路
１３  クロック
１４  ラッチ回路
１５  出力データ
【図１】
2004343404.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004343404.tif 000007
【図６】
2004343404.tif 000008
【図７】
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