(57)【要約】【課題】電気長を変えて伝送する信号の位相を微調整する可変移相器において、コスト上昇や微調精度の低下を招かずに微調操作を容易にするものを提供する。【解決手段】可変移相器はケース本体１１とキャップ１２からなる金属ハウジング１０にステータ部材２０、調整手段３５の金属プレート３６を含むロータ部材３０および接地部材６０を収納配置し、この金属ハウジング１０にポート部材４０、５０を固定して構成する。ステータ部材２０は第１絶縁基板２１に分割のラインランドとしてストリップライン２２、２３を形成し、ロータ部材３０は第２絶縁基板３１に単一のラインランドとしてＳ字状ストリップライン３２を形成し、これら両部材の各ストリップラインが接合状態になるように金属プレート３６が弾圧状態でハウジング１０に収容される。この金属プレート３６に設けた溝付き突起部３７はキャップ１２の中央孔１４に配置され、外部からドライバ等によりロータ部材３０に回動を付与して位相の微調節をする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体およびキャップからなる金属ハウジングにステータ部材とロータ部材を収納し、ロータ部材の回動で金属ハウジングに取付けたポート部材間のラインランド長を可変する可変移相器であって、前記ステータ部材は第１絶縁基板に一方の面に分割のラインランドと他方の面にアースランドを形成してなり、前記ロータ部材は一方の面に単一のラインランドと他方の面にアースランドを形成した第２絶縁基板およびこの第２絶縁基板に固定され中央に突起部を形成した金属プレートの調整手段からなり、前記分割のラインランドと前記単一のラインランドとを互いに接触結合させる可変移相器。
【請求項２】
前記第２絶縁基板と前記金属プレートとの間で接触自在に配置し前記金属ハウジングに固定した接地部材を具備し、前記調整手段は所定範囲内の回動操作により前記分割のラインランドと前記単一のラインランドとの接触位置を変え、前記ポ−ト部材の入出力ターミナル間の電気長を変化させて伝送する信号の位相を微調整することを特徴とする請求項１に記載の可変移相器。
【請求項３】
前記第１絶縁基板のアースランドは前記ケース本体と直接接合し、前記第２絶縁基板のアースランドは前記接地部材を介在して前記ケース本体と接合し、それぞれ前記金属ハウジングに接地することを特徴とする請求項２に記載の可変移相器。
【請求項４】
前記接地部材は中央開口のフレキシブル導体からなり、その内方部分を前記第２絶縁部材のアースランドおよび前記金属プレートと接合状態を保ち、その外方部分を前記金属ハウジングに固定して接地することを特徴とする請求項３に記載の可変移相器。
【請求項５】
前記金属プレートはその突起部を前記キャップに形成した中央孔に配置し、その突起部端面に溝を形成して微調整を容易にしたことを特徴とする請求項４に記載の可変移相器。
【請求項６】
前記金属ハウジングは前記金属プレートと前記キャップとの間にワッシャ座金の弾圧手段を介在させ、前記ステータ部材と前記ロータ部材とを圧接状態で収容して前記単一のラインランドを前記分割のラインランドに圧接結合すると共に前記ロータ部材のアースランドと前記接地部材および前記金属プレートを圧接状態にして接地したことを特徴とする請求項５に記載の可変移相器。
【請求項７】
前記分割のラインランドはそれぞれ直線状ストリップラインと円弧状ストリップラインの連続するラインランドであり、直線状ストリップラインの一端を前記ポート部材に結合したことを特徴とする請求項１ないし６に記載の可変移相器。
【請求項８】
前記単一のラインランドはほぼＺまたはＳ字状ストリップラインであり、前記第１絶縁基板の円弧状ストリップラインが前記第２絶縁基板の円弧状ストリップラインに重なり合うライン長に関連して位相を微調整することを特徴とする請求項７に記載の可変移相器。
【請求項９】
前記ポート部材は中心導体と外部導体を有する同軸コネクタであり、前記金属ハウジングに形成した導出部で前記中心導体を前記分割のラインランドに結合することを特徴とする請求項８に記載の可変移相器。
【請求項１０】
前記金属ハウジングの導出部に片面にアースランドを形成した絶縁チップ基板が配置され、前記中心導体と前記分割のラインランドの結合部分をシールドすることを特徴とする請求項９に記載の可変移相器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波通信装置のデバイス間に配置して位相を変化させる高周波用コンポーネント、特に、信号伝送用ラインの２ポート間で電気長を変化させて所望の位相状態に微調整するフェ−ズトリマとも呼ばれる可変移相器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロウェーブ帯域等で使用する高周波用コンポーネントとして同軸線路の電気長を変化させるラインストレッチャや位相量を調節するトリマ調整フェ−ズシフタあるいはフェ−ズトリマが知られている。これらの高周波用コンポーネントは使用周波数範囲、挿入損失、ＶＳＷＲおよび位相可変量の諸特性を考慮して利用されている。例えば、高周波通信装置間に配置して狙いとおりの位相を得る従来のフェ−ズトリマはトロンボーン式可変移相器が知られており、筒状の同軸線路を伸び縮みさせて電気長を変化させて位相可変量を微調整している。それ故、このような可変移相器をデバイス間へ配置するには伸び縮み可能なスペースをもって取付けている。一方、高周波信号を分配してアンテナ等に給電する電力分配器において信号の位相を変える必要がある場合、給電ライン長を変える分配可変移相器がある。例えば、特開平９−２１４２１１号公報に記載されるように、誘電体基板の上に入力側ストリップ線路と円弧状の出力側ストリップ線路を形成し回転する結合導体を介して両ストリップ線路間を結合して、結合導体の回転角度で出力側ストリップ線路に供給する信号の分配位相を変えるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、信号を伝送する際の位相を微調整する高周波用コンポーネントとしてのトロンボーン式可変移相器は、伸び縮み可能なスペースを必要とするために配置する位置や方向が限られて装置全体のコンパクト化や設置上の安定化に問題があった。例えば、同軸コネクタを装備した通信機器のデバイス間にこの種の高周波用コンポーネンを固定するには、伸縮方向を直交方向にしなければ前後に配置されるデバイスが固定して装着できず、それによって伝送する信号の損失や整合性を悪化させてしまう。換言すると、コンポーネント自体のハウジング形状やコネクタの中心導体の形状、構成部材の物理的特性などでＶＳＷＲを含む高周波特性に大きく影響して信頼性を低下させ、取付け作業の効率の低下などからコスト上昇を招いたりする。一方、前述の公知例は、伝送する信号の分配時に配分する信号間の位相を大きく変える分配可変移相器であり、伝送信号の位相量を微調整するフェーズトリマとしての可変移相器でない。フェーズトリマは伝送信号を分配する際の位相調整を行なう分配可変移相器とは用途を異にして構成において明らかに相違するものである。
【０００４】したがって、本発明は上述する従来の欠点に鑑み提案されたものであり、ポート間を一定に固定した状態でも電気長を変化させ得ることのできる新規且つ改良された可変移相器の提供を目的とする。特に、フェーズトリマの回動操作で位相量を可変するものでラインランドの特定パターンにより効果的に電気長を可変させる新規且つ改良された可変移相器、通称フェーズトリマを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ケース本体およびキャップからなる金属ハウジングと、片面に分割のラインランドと他面にアースランドを形成した第１絶縁基板のステータ部材と、片面に単一のラインランドと他面にアースランドを形成した第２絶縁基板および中央に突起部を形成した金属プレートの調整手段からなるロータ部材と、この第２絶縁基板のアースランド上を摺動自在にして接触状態を保ちつつ金属ハウジングに固定される接地部材と、ステータ部材およびロータ部材を収納する金属ハウジングに取付けられた入出力ターミナルとしての一対のポート部材とを具備し、ロータ部材を構成する調整手段の回動操作により第２絶縁基板の単一のラインランドがステータ部材である第１絶縁基板の分割のラインランドと接合する位置を変え、それによりポート部材のターミナル間のラインランド長を変化させて伝送される高周波信号の位相を調整自在にする可変移相器が開示される。ここで、調整手段の所定範囲内の回動操作は、分割のラインランドと単一のラインランドとが重なり合うランド部分の大小で変化し、それに応じて電気長を可変させて供給または伝送する信号の位相を微調節できる。
【０００６】より詳細には、本発明の可変移相器はステータ部材のアースランドがケース本体に固定されて接地され、ロータ部材のアースランドが接地部材、金属プレートおよびキャップを介して接地され、それぞれが金属ハウジングに接地接続される。接地部材は中央に開口のあるフレキシブル導体の銅箔からなり、その内方部分がロータ部材のアースランドおよび金属プレートの間に配置されて接続状態を維持し、その外方部分がケース本体とキャップと共にねじ止めされて金属ハウジングに接地結合する。また、分割のラインランドはそれぞれ直線状と円弧状ストリップラインの連続するラインランドからなり、直線状ストリップラインの一端にポート部材が接続される。一方、単一のラインランドは分割のラインランドの円弧状ストリップラインとほぼ同じ形状の円弧状部分を含むＺまたはＳ字状ストリップラインからなり、ステータ部材とロータ部材の各円弧状部分が重なり合うラインランド部分をロータ部材の回動操作で可変し、重なり合う距離長に関連して変化する電気長によって位相が調整される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の可変移相器は、マイクロ波通信装置のデバイス間に取り付けて伝送する信号を狙いどおりの電気長すなわち位相にするために微調整可能にしたものであり、フェーズトリマとも呼ばれる。金属ハウジングにステータ部材とロータ部材を収納し、ロータ部材の回動でターミナル間のラインランドすなわちストリップラインのライン長を可変する。具体的にはロータ部材とステータ部材とを金属ハウジングに圧接状態で収納してなり、ロータ部材として第１絶縁基板に分割のストリップラインを形成し、これを金属ハウジングのケース本体に収納固定し、ロータ部材として第２絶縁基板に単一のストリップラインを形成すると共にこれら両絶縁基板のストリップラインを接合状態に弾圧接触させて回動操作する調整手段を用いる。金属ハウジングには信号の入出力ターミナルである同軸コネクタからなるポート部材を装着し、分割のストリップラインと単一のストリップラインとの重ね合った接合状態の変化でポート部材間のライン長である電気長で位相が調整される。ここで調整手段は第２絶縁基板に固定された中央突起部を有する金属プレートとこのプレートに押圧を与える座金や皿ばねの軸受け機構からなる。換言すると、本発明の可変移相器は、ある伝送線路の距離をある周波数において狙った位相に合わせる必要がある場合、また複数ある伝送線路の距離を同位相、あるいは伝送線路ごとに一定の位相差が必要な場合に調整するものであって、重なり合うコンタクト長に関連して入出力ポート間の電気長を可変させて位相を微調整する。なお、ステータ部材とロータ部材に使用の各絶縁基板の裏面はそれぞれアースランドが形成され、ケース本体またはキャップおよびフレキシブルシート状接地部材を介して金属ハウジングに接地される。
【０００８】このようなフェーズトリマの構成要素のうち、ステータ部材側の分割のストリップラインはそれぞれ直線部分と円弧状部分とを有し、直線状部分にターミナルのポート部材を接続して導出され、ロータ部材側の単一のストリップラインは分割のストリップラインの円弧状部分と重なり合う円弧状部分を包含するＺあるいはＳ字形状に形成される。ポート部材は中心導体、絶縁ブッシングおよび外部導体を有する同軸コネクタで中心導体を直線状ストリップラインの一端に結合し、好ましくは、金属ハウジングの導出部で中心導体が接続する位置にアースランドを片面に形成した絶縁チップ部材を配置して回路の絶縁性や接地シールド性を向上させる。また、接地部材は中央に開口のあるフレキシブル導体の銅箔からなり、その内方部分がロータ部材のアースランドおよび調整手段の金属プレートに接触接続し、その外方部分が金属ハウジングに固定されて接地結合する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明に係る実施例について図面を参照して詳述する。本発明に係る可変移相器は回転操作による微小回動で位相調整を可能にするものであり、フェーズトリマとも呼ばれ、構造上従来のトロンボーン式のように長さ方向の伸び縮みを必要としない。図１は本発明の実施例である可変移相器の正面図、図２はその部分断面図および図３はその分解図で構成要素を示している。図１および２において、本発明の可変移相器は金属ハウジング１０、このハウジングにステータ部材、ロータ部材および接地部材を収納して構成される。金属ハウジング１０はステータ部材を収容配置するケース本体１１とロータ部材をハウジング内に回動自在で弾圧的にカバ−するキャップ１２からなり、これに同軸コネクタのポート部材４０、５０を固定して取り付けている。詳細には、図３の構成要素分解図および図５の分解斜視図に示すように、金属ハウジング１０を構成するケース本体１１とキャップ１２は周辺４ヵ所をねじ１５で合体するようにねじ止めされ、また、ポート部材４０、５０の同軸コネクタはそれぞれ周辺４ヵ所でねじ１６により金属ハウジングのケース本体１１とキャップ１２に取り付けている。構成要素の分解図に示すように、ステータ部材２０は第１絶縁基板２１からなり、その一方の面に分割のラインランドとしてのストリップライン２２、２３を形成し、他方の面に全面アースランド２４（裏面側で図示されず）を形成して構成する。一方、ロータ部材３０は第２絶縁基板３１と調整手段３５からなり、第２絶縁基板３１には一方の面に単一のラインランドとしてＳ字状ストリップライン３２（裏面側で図示されず）を形成し、他方の面に全面アースランド３４を形成し、また、調整手段３５は金属プレート３６からなり、第２絶縁基板３１と一体結合される。この調整手段３５は、キャップ１２により押えの波座金１７と皿ばね１８で取り付けられ、その中央に溝付き突起部３７を設けキャップ１２と密着するＯリング１９を介して組み込まれ、ロータ部材３０として所定範囲内の回動を付与する。これら両部材はそれぞれのストリップライン２２，２３と３２とが接合状態になるよう弾圧状態で金属ハウジング１０に収容される。一方、伝送する信号の入出力ターミナルとしてのポート部材４０、５０は、それぞれ中心導体、外部導体およびこの間に介在の絶縁ブッシングからなる通常の同軸コネクタで構成され、中心導体一端側のセンタピン４５、５５をステータ部材の第１絶縁基板のストリップライン２２、２３の一端ではんだ接続し、外部導体のフランジを金属ハウジング１０にそれぞれ４個のねじ１６で取付固着される。なお、中心導体の他端にはターミナル導出側としてプラグとジャック５６を備える。
【００１０】この発明で注目すべきは、ステータ部材２０である第１絶縁基板２１とロータ部材３０としての第２絶縁基板３１が、それぞれのストリップライン２２、２３と３２とを対面する状態で対向配置され、互いにラインランドを接合状態としたことであり、その重なり合うコンタクト部分の物理長に関連してポート間の電気長を可変できるようにしたことにある。図４はラインランド長、すなわち、ポート間の電気長が最小となる場合（ａ）および最大となる場合（ｂ）を示している。ここでは調整手段３５の所定範囲の回動操作がステータとロータの両部材に形成したストリップライン２２、２３および３２のラインランドが互いに対面して接合状態を保持しつつ重なり合う部分の物理長の大小に関連してポート間の電気長の小大を変えて伝送する信号の位相を微調整することを特徴としている。例えば、図４（ａ）では、ポート間は第１絶縁基板の分割のラインランドである一方のストリップライン２２、第２絶縁基板の単一のストリップライン３２、および第１絶縁基板の分割のラインランドである他方のストリップライン２３が最短距離で結合されるが、図４（ｂ）では、調整手段３５の矢印間の回転操作により、分割のラインランドのストリップライン２２および２３と単一のストリップライン３２との重なる部分が最も小さくなってポート間のラインランド長を最長距離で結合する。なお、構成部品に使用する材質の物理的電気的特性、例えば、使用する絶縁基板の誘電率は製品性能にも大きく影響するので、位相変化量やＶＳＷＲが規定値を満足するように選ばれる。また、絶縁基板の変更によってインピ−ダンスの整合が取れない場合は、ポート部材の接続用センタピンの径変更などを行うなどの特性上の配慮がなされている。
【００１１】図５は本発明に係る可変移相器の主要部分の構成要素を示す分解斜視図であるが、金属ハウジングはポート導出部１３を形成したケース本体１１と中央に開口１４を形成したキャップ１２からなり、ステータ部材２０は第１絶縁基板２１の一方の面に分割のストリップライン２２，２３を対称的に形成している。この裏面側には図示しないが全面アースランド２４が形成されてケース本体１１に収容されて接地固定される。一方、ロータ部材３０の一部である第２絶縁基板３１の一方の面にはＳ字状の単一のストリップライン３２（裏面側で点線で示す）を形成し、表面側は全面アースランド３４を形成し、このアースランド３４を接地部材６０およびロータ部材の一部である金属プレート３６を介してキャップ１２により金属ハウジングに接地される。接地部材６０は中央に開口６１のあるフレキシブル導体の銅箔６２であり、この銅箔の内方部分が第２絶縁基板３１のアースランド３４および金属プレート３６と接触し電気的接続状態を維持し、その外方部分が本体ケース１１とキャップ１２の間に挟まれて金属ハウジングに固定され接地結合される。詳細には、第１絶縁基板２１の分割のストリップライン２２、２３はそれぞれ直線状部分と円弧状部分を含む連続のラインランドであり、直線状部分の一端がポート部材のセンタ−ピン４５、５５である中心導体とケース本体１１の導出部１３で接続される。一方、第２絶縁基板３１の単一のストリップライン３２は絶縁基板３１の中央部分でＳ字状に形成され、Ｓ字の両端側に円弧状部分を含み、この部分が分割のストリップライン２２、２３の円弧状部分と同様な形状となって調整手段３５の所定の回動範囲では常に接触状態を保つことができる。なお、単一のストリップライン３２はその形状をＺ字状にしてもよいが、マイクロ波帯域での諸特性を考慮すると、ラインの角張った曲げ位置では不整合の可能性もあって丸みある曲線がよく、したがって、形状としてはＳ字状のストリップライン３２が好ましい。
【００１２】本発明に係る可変移相器は、図１および２に示すように、ケース本体１１とキャップ１２からなる金属ハウジング１０と、表面に分割のストリップライン２２、２３と裏面にアースランドを形成した第１絶縁基板２１のステータ部材２０と、一方の面に単一のストリップライン３２と他方の面にアースランド３４を形成した第２絶縁基板３１および金属プレート３６の調整手段３５を含むロータ部材３０と、金属ハウジングのケース本体１１とキャップ１２とに取付けたポート部材４０、５０と、ロータ部材である第２絶縁基板のアースランド３４と金属プレート３６との間で摺動自在にして接触状態を保持する接地部材６０とを具備し、ストリップライン２２、２３とストリップライン３２とを互いに接触結合させ、その接合位置を変えてポート部材４０、５０間のラインランド長を変化させて伝送する信号の位相を変える可変移相器である。一方、ステータ部材２０の第１絶縁基板裏面の全面アースランドはケース本体１１と直接接合し、ロータ部材３０である第２絶縁基板３１の全面アースランド３４は接地部材６０を介在してそれぞれ金属ハウジングに接地される。接地部材６０は中央に開口６１のある銅箔６２からなり、その中心に対して内方部分を第２絶縁基板のアースランドと金属プレート３６との間で接地状態を保ち、外方部分を金属ハウジングに固定して接地結合する。特に、ケース本体１１の導出部１３は、ポート部材４０、５０とのはんだ取付用スペースであって、この導出部１３のスペース空間形状に合わせた片面アースランド６４を有する絶縁チップ基板６３を配置してスペース空間により生ずる絶縁性やシールド効果の低下を阻止する。また、調整手段の金属プレート３６は、図３に示すように、キャップ１２との間に波座金１７や皿ばね１８の押圧機構を介在させて押圧力を付与すると共にＯリング１９の使用により回動の円滑化を図りつつ気密性を高めてステータ部材２０とロータ部材３０とを適当な圧接状態で金属ハウジング内に収容し、単一のストリップライン３２を分割のストリップライン２２、２３に圧接結合させる。加えて、金属プレート３６の軸芯である中央の突起部３７（図５参照）をキャップ１１に形成した中央孔１４に嵌合配置し、突起部３７の端面に溝を形成することでこの溝を利用してのドライバ等治具による微調整を容易にしている。
【００１３】
【発明の効果】上述する実施例からも明らかなように、本発明の可変移相器はフェーズトリマとして通信施設のデバイス間に配置するに際し、ライン長を信号伝送方向の伸縮によることなく、回動操作で可変するようにしたので微調節が狭いスペースでもが容易となり高精度の調整を実現する。特に、高周波コンポーネントであるフェーズトリマの設置において、取付場所に拘らず所定位置に固定でき、設置工事に特別の熟練者を必要とせず簡単容易にでき、伝送信号の損失や整合性などの諸特性の低下を招かない。また、利用できる周波数帯域を高くし、回動操作方式で小型化が実現され、組立や取付け作業の効率改善も期待できるなど実用効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変移相器の正面図、
【図２】図１のは一部切欠断面図、
【図３】図２の分解図、
【図４】図１におけるラインランド長の変化を示す状態図、
【図５】図１の主要構成要素の分解斜視図である。
【符号の説明】
１０；金属ハウジング、１１；ケース本体、１２；キャップ、
１３；導出部、１４；中央孔、１５、１６；ねじ、１７；波座金、
１８；皿ばね、１９；Ｏリング、２０；ステータ部材、
２１；第１絶縁基板、２２、２３；分割のストリップライン、
２４、３４；アースランド、３０；ロータ部材、
３１；第２絶縁基板、　３２；単一のストリップライン、
３５；調整手段、３６；金属プレート、３７；突起部、
４０、５０；ポート部材、４５、５５；センタピン、
６０；接地部材、６１；開口、６２；銅箔（フレキシブル導体）、
６３；絶縁チップ基板、６４；アースランド
【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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