(57)【要約】【課題】誘電体のみ可動として、アースが不安定になるのを防止した移相器を提供する。【解決手段】平面伝送線路と、前記平面伝送線路上に、前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動可能に配置される誘電体とを有し、前記誘電体を前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動させることにより、前記平面伝送線路と前記誘電体との間の距離を変化させて、前記平面伝送線路を伝搬する高周波信号の位相量を変化させる。あるいは、前記誘電体の一端を支点とし、他端を作用点として、前記誘電体を前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動させることにより、前記平面伝送線路と前記誘電体との間の距離を変化させて、前記平面伝送線路を伝搬する高周波信号の位相量を変化させる。【選択図】　　　　図２
2004056603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面伝送線路と、
前記平面伝送線路上に、前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動可能に配置される誘電体とを有し、
前記誘電体を前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動させることにより、前記平面伝送線路と前記誘電体との間の距離を変化させて、前記平面伝送線路を伝搬する高周波信号の位相量を変化させることを特徴とする移相器。
【請求項２】
平面伝送線路と、
一端が、前記平面伝送線路上に固定され、他端が、前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動可能とされる誘電体とを有し、
前記誘電体の一端を支点とし、他端を作用点として、前記誘電体を前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動させることにより、前記平面伝送線路と前記誘電体との間の距離を変化させて、前記平面伝送線路を伝搬する高周波信号の位相量を変化させることを特徴とする移相器。
【請求項３】
前記平面伝送路は、コプレーナ線路、あるいは、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移相器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移相器に係わり、特に、フェーズドアレイアンテナに供給するマイクロ波信号などの位相を制御する移相器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のアンテナ素子をアレイ状に配置し、空間において電力合成を行うフェーズドアレイアンテナでは、各アンテナ素子に給電される送信信号の振幅と、位相量を調整することにより、放射ビームの指向特性および放射ビームのビームパターンを変化させることが可能である。
一般に、前述したフェーズドアレイアンテナにおける、各アンテナ素子に給電される送信信号の位相量を調整する移相器としては、伝送線路の物理長を変化して位相量を変化させるもの、あるいは、誘電体を伝送線路上で移動して位相量を変化させるものが知られている。
図８は、従来の移相器の一例を説明するための図であり、同図（ａ）は同軸線路の長さ方向に直交する面で切断した断面構造を示す断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｄ切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
同図において、１０は同軸線路ａの中心導体、１１は同軸線路ｂの中心導体、１２は同軸線路ａの外導体、１３は同軸線路ｂの外導体である。
この図８に示す移相器は、伝送線路の物理長を変化させるタイプの移相器であり、例えば、同軸線路ｂに対して、同軸線路ａを、同軸線路の長さ方向に移動可能に取り付け、同軸線路ａ（あるいは、同軸線路ｂ）を、図８（ｂ）の矢印Ｐの方向に移動させることにより、同軸線路ａと同軸線路ｂとで構成される同軸線路の全体の長さを変化させて、同軸線路ａの中心導体１０、および同軸線路ｂの中心導体１１を伝搬する高周波信号の位相量を変化させる。
【０００３】
図９は、従来の移相器の他の例を説明するための図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＥ−Ｆ切断線に沿った断面構造を示す断面図、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＧ−Ｈ切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
同図において、１４はトリプレート線路の中心導体、１５はトリプレート線路の接地導体、１６は可動接地導体、１７は誘電体、１８はスペーサである。
この図９に示す移相器は、誘電体１７を伝送線路上で動かすタイプの移相器であり、図９に示す構成において、中心導体１４を挟むように設けられる一対の誘電体１７の部分は、トリプレート線路を構成するが、中心導体１４に近接して配置される可動接地導体１６の部分はマイクロストリップ線路を構成する。
この図９に示す移相器は、前述した構成において、可動接地導体１６と、一対の誘電体１７とを、図９（ａ）に示す矢印Ｐの方向に移動させることにより、トリプレート線路を構成する一対の誘電体１７により位相が遅延することを利用して、中心導体１４を伝搬する高周波の位相量を変化させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した図８に示す移相器では、同軸線路ａの中心導体１０と同軸線路ｂの中心導体１１、並びに、同軸線路ａの外導体１２と同軸線路ｂの外導体１３とを擦り合わせているため、導体間の接触に起因する雑音成分が発生し易く、また、接触抵抗による損失が発生したり、さらに、接触抵抗が変化するために安定したアースを実現できないという問題点があった。
また、前述した図９に示す移相器は、一対の誘電体１７を移動させて位相量を制御する際に、整合を図るために、トリプレート線路からマイクロストリップ線路へと線路形態を変化させている。
しかしながら、接地導体１５は、筐体（図示せず）と容量結合しており、周波数特性を持つとともに、中心導体１４を伝搬する高周波の周波数が高くなるにつれて、接地導体１５との距離が無視できなくなり、アースが不安定になり、不要共振が発生するという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、誘電体のみ可動として、アースが不安定になるのを防止した移相器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、平面伝送線路（例えば、コプレーナ線路、あるいは、マイクロストリップ線路）と、前記平面伝送線路上に、前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動可能に配置される誘電体とを有する移相器であって、前記誘電体を前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動させることにより、前記平面伝送線路と前記誘電体との間の距離を変化させて、前記平面伝送線路を伝搬する高周波信号の位相量を変化させることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、平面伝送線路（例えば、コプレーナ線路、あるいは、マイクロストリップ線路）と、一端が、前記平面伝送線路上に固定され、他端が、前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動可能とされる誘電体とを有する移相器であって、前記誘電体の一端を支点とし、他端を作用点として、前記誘電体を前記平面伝送線路に対して垂直な方向に移動させることにより、前記平面伝送線路と前記誘電体との間の距離を変化させて、前記平面伝送線路を伝搬する高周波信号の位相量を変化させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の移相器の概略構成を示す斜視図である。
同図において、１はコプレーナ線路の中心導体、２はコプレーナ線路の接地導体、３は高誘電率誘電体（以下、単に、誘電体という。）、４は支持体である。
図１に示すように、支持体上に形成される中心導体１と接地導体２とで、コプレーナ線路を形成する。ここで、コプレーナ線路の中心導体１および接地導体２は、支持体上に導体を被着させ、プリント配線板の形成方法で用いられるエッチング手法によって、導体箔パターンを形成する等の手法により形成される。
本実施の形態では、コプレーナ線路上（コプレーナ線路に対して垂直な方向の上側）に、誘電体３を配置し、この誘電体３を図１に示す矢印Ｐの方向に移動させることにより、誘電体３とコプレーナ線路との間の距離を変化させることで位相量を変化させる。
【０００８】
良く知られているように、コプレーナ線路では、中心導体１と接地導体２との間の溝に電磁波が集中して伝送される。
図１に示す状態では、誘電体３がコプレーナ線路から離れており、コプレーナ線路の中心導体２を伝搬する高周波信号の電界は、ほぼ中心導体１と接地導体２の間に集中し、コプレーナ線路上方の符価誘電率は空気に近くなる。
図２は、本実施の形態の移相器において、コプレーナ線路上に誘電体３を近づけた状態を説明するための図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ｂ切断線に沿った断面構造を示す断面図である。
図２に示すように、誘電体３がコプレーナ線路近くまで接近すると、コプレーナ線路の中心導体２を伝搬する高周波信号の電界は誘電体３の影響を受け、等価誘電率が大きくなり、電気長が短縮されるため位相が遅延する。
しかしながら、支配的な電界は、中心導体１と接地導体２との間に集中しており、誘電体３とコプレーナ線路との間には、誘電体３がコプレーナ線路に密着しない限り空気層５が存在するので、コプレーナ線路としての等価誘電率の変化は小さく、良好なＶＳＷＲ（電圧定在波比）を実現できる。
なお、本実施の形態の移相器において、位相量は、誘電体３により覆われるコプレーナ線路の長さを変化させることにより調整することが可能である。
【０００９】
図３は、本実施の形態の移相器における、位相量とＶＳＷＲの関係の一例を示すグラフである。
この図３のグラフは、コプレーナ線路の中心導体２を伝搬する高周波信号の周波数が、５．７〜５．９ＧＨｚの場合のＶＳＷＲの最悪値を示しており、図３に示すグラフから分かるように、位相量を０°から３６０°まで変化させた場合でも、ＶＳＷＲが１．２以下であり、良好なＶＳＷＲを実現できる。
また、図４は、本実施の形態の移相器における、コプレーナ線路の中心導体１と誘電体３との間の距離と位相量の関係の一例を示すグラフである。
この図４のグラフは、コプレーナ線路の中心導体２を伝搬する高周波信号の周波数が、５．７ＧＨｚの場合を示しており、図４に示すグラフから分かるように、コプレーナ線路の中心導体１と誘電体３との間の距離を、約０．２ｍｍから約４．５ｍｍまで変化させることにより、位相量を０°から３６０°まで変化させることできる。
【００１０】
前述した誘電体３を図１に示す矢印Ｐの方向に移動させる移動機構としては、従来の周知の機械的な移動機構を採用することができ、その一例を図５に示す。
図５は、本実施の形態の移相器において、誘電体３を図１に示す矢印Ｐの方向に移動させるための移動機構の一例を説明するための模式図である。
図５において、１９は筐体、２０はコネクタ、２１はピストン、２３はシャフト、２４はアームである。
図５に示す移動機構では、誘電体３をピストン２１に接着などにより固定するとともに、ピストン２１をアーム２４に固定する。また、筐体１９の上部に凹部２５を形成し、この凹部内に歯車２２を配置する。
ここで、アーム２４には雌ねじが形成され、また、歯車２２に一体に形成されたシャフト２３には雄ねじが形成され、アーム２４に、シャフト２３が螺合されている。
歯車２２は、他の歯車（図示せず）に噛み合わさっており、他の歯車を回転させて、歯車２２を回転させることにより、アーム２４を上下させ、誘電体３とコプレーナ線路との間の距離を変化させる。
【００１１】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２の移相器の概略構成を示す斜視図である。
本実施の形態の移相器は、前述の実施の形態１の移相器において、誘電体３の一端（図６のＫで示す側）を固定し、他端（図６のＬで示す側）を、コプレーナ線路に対して垂直な方向（図６に示す矢印Ｐの方向）に移動させる構造としたものである。
本実施の形態の移相器では、誘電体３の一端を支点とし、他端を作用点として、誘電体３をコプレーナ線路に対して垂直な方向に移動させることにより、コプレーナ線路と誘電体３との間の距離を変化させて、コプレーナ線路の中心導体２を伝搬する高周波信号の位相量を変化させることができる。
前述の各実施の形態では、コプレーナ線路の中心導体１を伝搬する高周波信号の位相量を変化させる際に、誘電体３のみを可動として、接地導体２は固定としたので、接地導体２を安定したアースとすることができる。
なお、図１、図６では、支持体上に、一本のコプレーナ線路を形成した状態を図示しているが、コプレーナ線路は、支持体上に複数本形成するようにしてもよい。
【００１２】
［実施の形態３］
図７は、本発明の実施の形態３の移相器の概略構成を示す斜視図である。
同図において、６はマイクロストリップ線路の中心導体、７はマイクロストリップ線路の接地導体、８は誘電体、９は支持体である。
本実施の形態の移相器は、コプレーナ線路に代えて、マイクロストリップ線路を使用した点で、前述の実施の形態１の移相器と相違する。ここで、マイクロストリップ線路の中心導体６は、支持体上に導体を被着させ、プリント配線板の形成方法で用いられるエッチング手法によって、導体箔パターンを形成する等の手法により形成される。
本実施の形態の移相器においても、マイクロストリップ線路の中心導体６と誘電体８との間の距離を変化させることで位相量を変化させることができる。
なお、図７では、支持体上に、一本のマイクロストリップ線路を形成した状態を図示しているが、マイクロストリップ線路は、支持体上に複数本形成するようにしてもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明の移相器によれば、誘電体のみ移動するようにしたので安定したアースを実現でき、良好なＶＳＷＲを得ることが可能となる。
（２）本発明の移相器によれば、平面伝送線路と誘電体から成る簡単な構成であり、短い誘電体の移動距離で大きい位相量の変化を得ることが可能である。
（３）本発明の移相器によれば、伝送損失は、平面伝送線路と誘電体の損失のみであり、伝送損失を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の移相器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１の移相器において、コプレーナ線路上に誘電体を近づけた状態を説明するための図ある。
【図３】本発明の実施の形態１の移相器における、位相量とＶＳＷＲの関係の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１の移相器における、コプレーナ線路の中心導体と誘電体との間の距離と位相量の関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１の移相器において、誘電体を図１に示す矢印Ｐの方向に移動させるための移動機構の一例を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２の移相器の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態３の移相器の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来の移相器の一例を説明するための図である。
【図９】従来の移相器の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…コプレーナ線路の中心導体、２…コプレーナ線路の接地導体、３，８，１７…誘電体、４，９…支持体、５…空気層、６…マイクロストリップ線路の中心導体、７…マイクロストリップ線路の接地導体、１０…同軸線路ａの中心導体、１１…同軸線路ｂの中心導体、１２…同軸線路ａの外導体、１３…同軸線路ｂの外導体、１４…トリプレート線路の中心導体、１５…トリプレート線路の接地導体、１６…可動接地導体、１８…スペーサ、１９…筐体、２０…コネクタ、２１…ピストン、２３…シャフト、２４…アーム、２５…凹部。
【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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