(57)【要約】【課題】  可変電力分割器に関する。【解決手段】  可変電力分割器とその方法により、基地局アンテナで送受される信号を制御するために使用されるような高電力マルチキャリアＲＦ環境でのポート間のＲＦ電力を変更出来る。可変電力分割器は単一制御位相シフター（１０）とハイブリッド分割器（１１５）を含んでいる。単一制御位相シフターは１つの入力ポートと２つの出力ポートを有する３ポート装置からなる。単一制御位相シフターはさらに２つのＲＦ信号間の位相を変化又は調整できる可変調整器を含んでいる。ハイブリッド電力分割器は２つの入力ポートと２つの出力ポートを有する４ポート装置からなる。単一制御位相シフターおよびハイブリッド電力分割器は実質的に高速製造に適する平面構造からなる。ハイブリッド電力分割器の出力ポートはアンテナ又は電力吸収素子のような種々の装置に結合できる。
2006506013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ信号を受信するための第１入力ポートと、２つの相補可変位相シフトされたＲＦ信号を出力するための第１および第２出力ポートを有する位相シフターと；
前記位相シフターの前記第１および第２出力ポートと第３および第４出力ポートに接続された第２および第３入力ポートを有し、調整範囲でほぼ一定の位相を有しかつ前記可変位相シフトされたＲＦ信号の関数である振幅を有する２つの信号を出力するためのハイブリッド電力分割器と；
を具備することを特徴とする可変電力分割器。
【請求項２】
前記位相シフターが１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項３】
前記位相シフターがアクチュエータに接続された１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項４】
前記アクチュエータが電気機械装置からなることを特徴とする請求項３記載の可変電力分割器。
【請求項５】
前記電気機械装置がモータからなることを特徴とする請求項４記載の可変電力分割器。
【請求項６】
前記位相シフターが前記第１入力ポートに容量的に接続された１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項７】
前記位相シフターがアクチュエータに接続された前記第１入力ポートに容量的に接続された１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項８】
前記位相シフターが第２電気路に容量的に接続された第１電気路からなることを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項９】
前記ハイブリッド電力分割器が０度／９０度電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の前記第３および第４出力ポートから出力された前記２つの信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項１０】
前記ハイブリッド電力分割器が０度／１８０度電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の前記第３および第４出力ポートから出力された前記２つの信号がほぼ９０度異なる位相を有することを特徴とする請求項１記載の可変電力分割器。
【請求項１１】
ＲＦ信号を受信するための第１入力ポートと、調整範囲でほぼ一定の位相と可変振幅を有する２つのＲＦ信号を出力するための出力ポートを有する可変電力分割器において、
前記ＲＦ信号を受信するための前記第１入力ポートと、２つの可変位相、一定振幅ＲＦ信号を出力するための第１および第２出力ポートと、制御範囲を有する１つの可変調整器からなる位相シフターであり、前記可変調整器が前記ＲＦ信号を２つのＲＦ信号に分割し且つ前記２つのＲＦ信号を位相シフトし、前記分割および位相シフトする機能は前記可変調整器により互いに一体的に実施され、前記２つのＲＦ信号は前記可変調整器の制御範囲でほぼ等しく一定の振幅を有し且つ前記可変調整器の位置の関数として調整可能な相補位相を有する位相シフターと；
前記位相シフターの第１および第２出力ポートにそれぞれ接続され、前記２つの位相シフトされたＲＦ信号を受信するための第２および第３入力ポートと、前記可変調整器の設定の関数としての変数である前記調整器の制御範囲でほぼ一定の位相を有しかつ相補振幅を有する２つの信号を出力するための第３および第４出力ポートからなるハイブリッド電力分割器と；
を具備することを特徴とする可変電力分割器。
【請求項１２】
前記可変調整器に存在する前記２つのＲＦ信号の位相の和が前記可変調整器の制御範囲でほぼ一定量にほぼ等しいことを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項１３】
前記可変調整器が１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項１４】
前記可変調整器がアクチュエータに接続された１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項１５】
前記アクチュエータが電気機械装置からなることを特徴とする請求項１４記載の可変電力分割器。
【請求項１６】
前記電気機械装置がモータからなることを特徴とする請求項１６記載の可変電力分割器。
【請求項１７】
前記可変調整器が１つの回転可能な電気路からなることを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項１８】
前記可変調整器がアクチュエータに接続された１つの回転可能な電気路からなることを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項１９】
前記可変調整器が前記位相シフターの入力ポートに容量的に結合された１つの電気路からなることを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項２０】
前記可変調整器が前記位相シフターに容量的に接続された１つの可動電気路からなることを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項２１】
前記ハイブリッド電力分割器が０度／９０度ハイブリッド電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の第３および第４出力ポートから出力された前記２つの信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項２２】
前記ハイブリッド電力分割器が０度／１８０度ハイブリッド電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の第３および第４出力ポートから出力された前記２つの信号がほぼ９０度異なる位相を有することを特徴とする請求項１１記載の可変電力分割器。
【請求項２３】
ＲＦ信号を受信するための第１入力ポートと、調整範囲でほぼ一定の位相と可変振幅で２つのＲＦ信号を出力するための出力ポートを有する可変電力分割器において、
前記ＲＦ信号を受信するための前記第１入力ポートと、第１および第２出力ポートと、前記ＲＦ信号を前記可変調整器の関数としてほぼ同一振幅と調整可能な可変差動位相を有する２つの位相シフトされたＲＦ信号に分割し、前記２つの位相された信号は前記位相シフターの第１および第２出力ポートに送出される位相シフターと；
前記位相シフターの第１および第２出力ポートにそれぞれ接続され、前記２つの位相シフトされたＲＦ信号を受信するための第２および第３入力ポートと、前記位相シフターの前記可変調整器の関数としての変数である前記可変調整器の調整範囲でほぼ一定の位相を有し且つ相補振幅を有する２つのＲＦ信号を出力するための第３および第４出力ポートからなるハイブリッド電力分割器と；
を具備することを特徴とする可変電力分割器。
【請求項２４】
前記ＲＦ信号の分割の機能と、前記ＲＦ信号をシフトする位相の機能が単一構成部品により互いに一体的にを実行されることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項２５】
前記可変調整器は規定された調整範囲を含み、前記ハイブリッド電力分割器の前記第３および第４出力ポートの相補振幅の和は前記可変調整器の調整範囲でほぼ一定量であることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項２６】
前記第１および第２出力ポートの２つの位相シフトされた信号の相補位相の和が前記可変調整器の調整範囲で一定であることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項２７】
前記可変調整器は前記ＲＦ信号の伝送路セグメントであり、ワイパーアームの入力および出力区画で前記ＲＦ信号を容量的に結合するための入力区画と出力区画を有するワイパーアームを備えることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項２８】
前記直交ハイブリッドは分岐ライン直交ハイブリッドであることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項２９】
前記可変電力分割器に入力された前記ＲＦ信号の伝送路が前記位相シフターにより生成された前記２つの位相シフトされたＲＦ信号の伝送路からなり、前記ハイブリッド電力分割器の前記ＲＦ信号の伝送路がプリント回路基板材料から製造されることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３０】
前記ＲＦ信号伝送路のすべてが、可変調整器を除いて、ほぼ平面であることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３１】
前記可変調整器の制御範囲が前記制御範囲の第１点と第２点を備えるＲＦスイッチを規定しており、前記可変調整器を前記第１点に設定するとほぼすべての入手可能な信号入力電力が第３出力ポートに現れ、前記第４出力ポートには信号がほとんど存在せず、且つ前記可変調整器を第２点に設定するとほぼすべての入手可能な信号入力電力が第４出力ポートに現れ、前記第３出力ポートには信号がほとんど存在しないことを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３２】
前記第３又は第４出力ポートの１つは吸収性負荷に接続され、前記調整範囲でほぼ一定の位相で可変減衰信号が他の第３又は第４出力ポートに現れるので、前記可変電力分割器が可変減衰器として動作することを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３３】
前記可変減衰信号が前記可変調整器の制御範囲内の設定の関数であることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３４】
前記可変調整器に接続された電気機械アクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３５】
前記電気機械アクチュエータがモータであることを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３６】
前記可変調整器の動きを制御するための遠隔制御器を更に具備することを特徴とする請求項２３記載の可変電力分割器。
【請求項３７】
主ＲＦ信号を第１ＲＦ信号と第２ＲＦ信号に分割し、前記第１および第２ＲＦ信号間の位相差を提供し、前記分割機能と前記位相差機能が互いに一体的に実施される位相シフターと；
前記電力分割器の第１出力ポートのＲＦ信号の振幅と前記電力分割器の第２出力ポートのＲＦ信号の振幅の和が前記調整範囲でほぼ一定量に等しいように、前記第１および第２ＲＦ信号を受信するため、且つ前記第１および第２ＲＦ信号を分割し、再合成するためのハイブリッド電力分割器と；
を具備することを特徴とする可変ＲＦ電力分割器。
【請求項３８】
前記第１ＲＦ信号の位相と前記第２ＲＦ信号の位相の和が前記調整範囲でほぼ一定量に等しいことを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項３９】
前記位相シフターが静止電気路に容量的に結合された、前記第１および第２ＲＦ信号を伝播するための１つの可動電気路を具備することを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項４０】
前記ハイブリッド電力分割器が前記可変調整器の位置の関数として前記第１および前記第２出力ポート間の電力を変更することを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項４１】
前記位相シフターは各々が各ＲＦ信号を伝播させる２つの電気路を具備することを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項４２】
前記ハイブリッド電力分割器は０度／９０度ハイブリッド電力分割器を具備し、前記ハイブリッド電力分割器の前記第１および第２出力ポートから出力された前記２つの信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項４３】
前記ハイブリッド電力分割器は０度／１８０度ハイブリッド電力分割器を具備し、前記ハイブリッド電力分割器の前記第１および第２出力ポートから出力された前記２つの信号がほぼ９０度の差である位相を有することを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項４４】
前記位相シフターは入力ポートと２つの出力ポートを有する３ポート装置を具備することを特徴とする請求項３７記載の可変電力分割器。
【請求項４５】
ＲＦ信号を受信するための単一入力ポートと；
前記単一入力ポートを具備し、前記ＲＦ信号を第１ＲＦ信号と第２ＲＦ信号に分割し、前記第１ＲＦ信号の第１位相と前記第２ＲＦ信号の第２位相を発生するための単一制御位相シフターと；
前記単一制御位相シフターに動作可能に結合され、前記第１および第２ＲＦ信号を処理するためのハイブリッド電力分割器と；
第１振幅を有する第１ＲＦ出力信号を伝播させるための、前記電力分割器の第１出力ポートと；
前記第２ＲＦ出力信号を伝播させるための、前記電力分割器の第２出力ポートであり、前記第２ＲＦ出力信号が第２振幅を有し、前記第１振幅と前記第２振幅の和が前記調整範囲で一定量にほぼ等しく、前記第１および前記第２位相が前記調整範囲でほぼ一定量である第２出力ポートと；
を具備することを特徴とする可変電力分割器。
【請求項４６】
前記単一制御位相シフターは前記第１位相と前記第２位相の和が前記調整範囲で一定量にほぼ等しいように前記第１位相と前記第２位相を発生することを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項４７】
前記単一制御位相シフターは非接触導電構造を具備し、前記非接触導電構造間のＲＦ信号流が容量結合によることを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項４８】
前記位相シフターがほぼ平面構造体を具備ことを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項４９】
前記位相シフターがプリント回路基板材料から製造されることを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項５０】
前記ハイブリッド電力分割器がほぼ平面構造体を具備することを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項５１】
前記単一制御可変電力分割器は前記第１および第２出力ポートにあるＲＦ出力電力の和が出力ポートの１つに実質的に現れ、他の出力ポートでＲＦ電力が実質的に現れないような調整範囲を有し、前記可変電力分割器が前記第１および第２出力ポート間の入力ＲＦ信号を切り替えることを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項５２】
前記可変調整器に結合された電気機械アクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項５３】
前記電気機械アクチュエータがモータであることを特徴とする請求項５２記載の可変電力分割器。
【請求項５４】
前記可変調整器の動きを制御するための遠隔制御器を更に具備することを特徴とする請求項４５記載の可変電力分割器。
【請求項５５】
主ＲＦ信号を入力ポートに挿入する工程と；
前記主ＲＦ信号を第１および第２ＲＦ信号に分割する工程と；
所定の長さ範囲を有する可変電気長の２つの異なる電気路に沿って前記第１および第２ＲＦ信号を伝播させることにより前記第１および第２ＲＦ信号間に第１位相差を発生する工程と；
前記第１および第２ＲＦ信号間に第２位相差を発生する工程と；
前記第２出力ＲＦ信号が第２電力を有し、第１電力と第２電力の和が前記範囲で一定量にほぼ等しい状態で、第１電力を有する第１出力ＲＦ信号を発生するため前記第１および第２出力ＲＦ信号を分割し且つ再合成する工程と；
を具備し、前記電気長を変化させて、２つの出力ポート間に可変出力ＲＦ電力を発生することを特徴とする方法。
【請求項５６】
前記主ＲＦ信号を分割する工程は前記第１ＲＦ信号の位相と前記第２ＲＦ信号の位相の和が前記調整範囲でほぼ一定量に等しいように前記主ＲＦ信号を分割する工程を更に具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
前記主ＲＦ信号を分割する工程が前記第１および第２ＲＦ信号を前記２つの電気長に沿って出力する単一電気通路に前記主ＲＦ信号を給電する工程を具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項５８】
前記主ＲＦ信号を単一電気路に給電する工程と；
前記第１および第２ＲＦ信号間の前記第１位相差を変化させるため前記単一電気路を移動させる工程と；
を更に具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項５９】
前記主ＲＦ信号を単一電気路に給電する工程と；
前記第１および第２ＲＦ信号間の前記第１位相差を変化させるため前記単一電気路を移動させる工程と；
を更に具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項６０】
前記主ＲＦ信号を分割する工程が前記ＲＦ信号を電気路に容量的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項６１】
第１位相差を発生する工程が前記第１ＲＦ信号と前記第２ＲＦ信号を前記２つの電気路に容量的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項６２】
第２位相差を発生し、分割し、再合成する工程が前記第１ＲＦ信号および第２ＲＦ信号をハイブリッド電力分割器に給電する工程を更に具備することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項６３】
第２位相差を発生し、分割し、再合成する工程が前記第１ＲＦ信号および第２ＲＦ信号を０度／９０度ハイブリッド電力分割器に給電する工程を更に具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第１および第２ＲＦ信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項６４】
第２位相差を発生し、分割し、再合成する工程が前記第１ＲＦ信号および第２ＲＦ信号を０度／１８０度ハイブリッド電力分割器に給電する工程を更に具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第１および第２ＲＦ信号がほぼ９０度異なる位相を有することを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項６５】
ＲＦ電力を変化させ、分割するための方法において、
ＲＦ信号を受信する工程と；
前記ＲＦ信号の電力を等分に分割する工程と；
位相差が前記第１ポートの第１ＲＦ信号と前記第２ポートの第２ＲＦ信号間に存在するように、前記分割電力を異なる電気長の２つの電気路に沿って第１および第２ポートに分配する工程と；
第３ポートのＲＦ信号の位相と第４ポートのＲＦ信号の位相が前記調整範囲でほぼ一定量であるように前記電力を再合成する工程と；
を具備することを特徴とする方法。
【請求項６６】
前記電力を再合成する工程は前記第３ポートのＲＦ信号の電力と前記第４ポートのＲＦ信号の電力の和が前記調整範囲で一定量にほぼ等しいように前記電力を再合成する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
前記電力を均等に分割する工程の結果として第３および第４ポート間の電力を変更する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項６８】
前記分割された電力を分配する工程が前記２つの電気路を供給する電気路を移動させることにより前記第１および第２ＲＦ信号間の前記位相差を変化させる工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項６９】
前記ＲＦ信号の電力を均等に分割する工程が前記ＲＦ信号を可動電気路に供給する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７０】
前記ＲＦ信号の電力を均等に分割する工程が誘電体媒体間の前記ＲＦ信号を可動電気路に電気的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７１】
前記分割された電力を２つの電気路に沿って分配する工程が前記位相差に対応する所定の長さを有する２つの電気路に沿って前記分割電力を分配する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７２】
前記分割電力を２つの電気路に沿って分配する工程が前記分割電力を２つの電気路に容量的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７３】
前記電力を再合成する工程が前記電力を分割する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７４】
前記電力を再合成する工程がハイブリッド電力分割器で前記第１ＲＦ信号と前記第２ＲＦ信号を処理する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７５】
前記電力を再合成する工程が０度／９０度ハイブリッド電力分割器で前記第１ＲＦ信号および第２ＲＦ信号を処理する工程を具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第１および第２ＲＦ信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７６】
前記電力を再合成する工程が０度／１８０度ハイブリッド電力分割器で前記第１ＲＦ信号および第２ＲＦ信号を処理する工程を具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第１および第２ＲＦ信号がほぼ９０度異なる位相を有することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【請求項７７】
前記ＲＦ信号の分割と分配を遠隔的に制御する工程を更に具備することを特徴とする請求項６５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に受動ネットワークに使用する無線通信システムに関し、特に、単一入力ＲＦ信号を調整範囲で一定の位相であるが可変電力分割器の一部である単一位相シフターの動きの関数として可変振幅を有する２つの出力ＲＦ信号に変換するためプリント回路基板上で使用される低受動相互変調を有する平面可変電力分割器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの類のマイクロ波部品は２つの位相シフターと２つの固定電力分割器（結合器）を組み合わせることにより形成される。これらの部品の２つが比較的高ＲＦ電力レベルで且つ広周波数範囲で動作するように製造できる事実はこの一般構成を能動電子部品用の可変電力分割器、スイッチ、および固定サーキュレータの構成および通信衛星やレーダ用のアンテナ用途でのビーム形成において有益にした。
【０００３】
従来技術の一般説明
図１−図５は可変電力分割器とスイッチとして機能するため２つの位相シフターと２つの固定電力分割器を組み込んだ５つの従来構成を示している。図１−図４は４つのポートを有するネットワークを図示し、図５は３つのポートを有するネットワークを図示する。他のネットワークでは３又は４つのポートを有し、多数のポートを有するネットワークは多数のポートと追加の位相シフターを有する固定電力分割器で実現される。より多数のポートを有するネットワークはビルディングブロックとして３又は４ポートを有するネットワークを使用して実現できる。図１−図５に示される３又は４ポート構成は（２状態を有する）スイッチまたは（連続状態を有する）可変電力分割器として実現される。
【０００４】
スイッチの場合、位相シフトの２値（従って、２つの状態）のみが得られ、即ち、これらの位相設定値は状態０および状態１に対応する。可変電力分割器で、位相シフターφ１およびφ２の設定は値の所定の範囲で連続的に変化する。異なる挿入位相を有する位相シフターの使用は示されるものと異なる状態０と状態１の位相値になる。非相反位相特性を有する位相シフターの使用は装置を介して伝播する前進（送信）又は逆（受信）信号に対応する異なる位相値になる。４つのポートサーキュラーは位相シフターが非相反位相特性を有する場合固定位相状態を有する４つの外部ポートからなる図１−図４の構成を使用して製造される。
【０００５】
図１の構成は０度／１８０度ハイブリッド電力分割器と直交（０度／９０度）ハイブリッド電力分割器を使用している。図１の式により示されるポート３および４の出力電圧信号ｂ３およびｂ４はポート１の入力信号に対応する。ポート１の入力信号は可変位相シフターφ１およびφ２に同一振幅の同相信号を提供する。理想的には、信号がポート１に印加されると信号はポート２に現れず、ポート２はポート１に入力される信号のための“分離ポート”として記載できる。同様に、ポート２に入力される信号はポート１に現れない。位相差Δφ＝φ１−φ２はポート３および４の出力信号振幅の制御パラメータであり、２つの位相値の和は出力信号位相を変化させる。２つの位相値の和は一定位相値を有するため出力信号の調整範囲で一定の位相値に等しくなければならない。
【０００６】
相補的に位相値を同時に変更することにより電力分割器出力信号の振幅変動を達成し、その間、調整範囲で比較的一定の出力信号位相値を維持する。出力信号振幅を変更する可変電力分割器機能は１つの位相シフターの位相値を変更することにより達成され、他の位相シフターの位相は固定値に維持される。出力信号位相値は位相量（φ１＋φ２）が調整範囲で一定値にほぼ等しい場合のみほぼ一定値である。
【０００７】
図１に示される構成のスイッチ状態間の信号振幅を制御するための位相値の範囲は９０度である。図１の表はスイッチ状態０でΔφ＝−９０度であり、スイッチ状態１でΔφ＝＋９０度である場合のφ１およびφ２の位相値を特定する。状態０はポート１に入力されるすべての得られる信号が理想的にポート４に現れる状態に対応する。状態１はポート１に入力されるすべての得られる信号が理想的にポート３に現れる状態に対応する。表のゼロ以上のφ１およびφ２位相値の値は同一位相値を有する位相シフターφ１およびφ２に入力された信号の０度値に対するより大きな位相遅延を示す。
【０００８】
換言すると、φ１＝０度とφ２＝９０度はφ２から出力された信号がφ１から出力された信号に対して９０度遅延する場合の状態である。換言すると、φ１＝０度とφ２＝９０度はφ２から出力された信号がφ１から出力された信号を９０度遅延する場合の状態である。位相制御装置の挿入損失は位相制御装置が所望の振幅調整範囲に対応して最小の位相調整範囲を有する場合に最小化される。
【０００９】
外部ポートを有する図５の構成は図１と同一であるが、入力分割器は分離ポート２を持たず、入力分割器は従ってリアクティブ型電力分割器であり、ハイブリッド電力分割器ではない。図５の構成の動作は図１の構成と同一である。
【００１０】
図２の構成は、図１の混合ハイブリッド構成に比べて、２つの直交ハイブリッド電力分割器を使用している。図２のスイッチ状態間の信号振幅を制御するための位相値の範囲は１８０度であり、位相シフターの挿入損失は図１の構成より大きい。
【００１１】
図３の構成は、混合ハイブリッド（図１）または直交ハイブリッド（図２）でなく、０度／１８０度ハイブリッド電力分割器を使用している。この構成において、１８０度の位相シフトが各位相シフターで要求される。ポート３および４の出力信号は９０度異なる位相値を有する。
【００１２】
図４の構成は追加の固定位相遅延φ０および伝送ラインの長さＬの図２と同一であり、２つの信号位相は各可変位相シフターφ１とφ２に対する入力と一致する。この構成は図１に構成と全体で機能的に同一である。
【００１３】
従来技術の具体的説明
キャンピ（Ｃａｍｐｉ）らに与えられた米国特許第４，４８５，３６２号は、他方の出力部で感知できるほど電力出力を変化させずに、１方の出力部で広範囲に可変出力を有するが、電力分割を変更するため電子パッチデバイスおよび回路を要求する、３ポート可変マイクロ波ストリップライン電力分割器を教示している
【００１４】
ミゾニ（Ｍｉｚｚｏｎｉ）らに与えられた米国特許第５，４７３，２９４号は２つの直交ハイブリッドおよび２つの可変位相シフターを使用することを要求し、マイクロストリップ技術でない導波管を使用し、且つ４つのハイブリッド出力回路を閉じるため２つの滑動機構の使用を要求する平面型可変電力分割器を教示している。ミゾニらにより記載されたような滑動短絡を有する直交ハイブリッドが２ポート位相シフターであるような技術で既知であることを承知しているミゾニらのブロック図は図４に従っている。
【００１５】
逆に動作する可変電力分割器は可変電力合成器になり、２つの入力信号は所定の電力レベルの単一出力信号に合成する。このような合成器はエバンス（Ｅｖａｎｓ）に与えられた米国特許第６，０６９，５２９号で教示され、可変電力合成器は故障した第１増幅器の場合に増幅信号のバックアップを与えるための冗長スイッチとして使用される。しかしながら、この合成器は導波管通路を使用し、能動増幅器回路と、金属壁と置換可能な可動結合プレートからなるハイブリッド内の機械装置を要求する。このような設計は高価で、製造において複雑になる。この設計の特徴は信頼性を減じると共に、導波管媒体用途に制限されることである。  
【００１６】
浅尾らに与えられた日本特開平０４−０００９０２号は、図１の１つの分離ポート（２）の代わりに２つの分離ポートを有する以外、図１に従ったブロック図を有するストリップライン技術で実行される平面可変電力分配器を教示している。固定入力分割器は５つのポートからなる“ラットレース”または“リング”ハイブリッドであり、同相ポートは可変電力分配器に対する入力部（１）として使用される。２つの分離ポートは吸収負荷で終端する。入力同相ハイブリッド分割器と直交分割器間の平行ラインは２つのひし形誘電体で一部をカバーされる。
【００１７】
平行ラインの方向を横断する方向で縦一列に誘電体を動かすと２つのライン上で差分相補位相シフトになる。この設計は一定幅の伝送ライン導体の近傍で誘電体材料の変化量を有する。伝送ラインのインピーダンスは２つの接地プレートと伝送ライン間の離間距離のようなある他の幾何学的パラメータが同時に変化しなければ位相シフトに沿って変化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来技術の問題
従来技術の可変電力分割器は調整範囲でほぼ一定の位相を有する出力信号を達成するため複数の位相シフターを要求し、より高価な導波管伝送媒体の使用に限定され、又はハイブリッドネットワークの一部として複雑な機械装置の使用に依存した。キャンピらの１つのストリップライン電力分割器でさえ２つの平面パッチ部材であることを要求される２つの出力部間の個別電力分割を達成するためパッチ部材と接地間の種々の接触点の接続を要求する。
【００１９】
従って、当業界で、出力信号が単純で単一の可動部品により局部的に又は遠隔的に容易に制御できる可変電力分割器を求める要望がある。さらに、マイクロストリップ又はストリップライン伝送ラインを使用し、単一の入力ポートと２つの出力ポートを有する、プリント回路基板上の平面構造に適する可変電力分割器を求める需要がある。ここで、２つの出力ポートでは、２つの出力信号は調整範囲でほぼ一定量である振幅と位相で可変であり、一定出力信号位相がほぼ等しく又は一定値だけ異なっている。
【００２０】
２つの信号路の入力信号の位相を変化させ、局部的に又は遠隔的に動作される単一可動部により、出力信号の可変振幅が得られる可変電力分割器を求める他の需要がある。
【００２１】
当業界で、プリント基板上の平面構成に適し、プリント基板上のマイクロストリップ又はストリップライン伝送路と共に使用される可変電力分割器を提供するために更なる需要がある。
【００２２】
最後に、低コストで容易に製造でき、一般のプリント回路基板製造技術に適用でき、部品の単純化により信頼性が高く、信号出力を容易に可変し、繰り返し可能である可変電力分割器を提供するための他の需要がある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、基地局アンテナで送信され且つ受信された信号を制御するのに使用されるように高電力およびマルチキャリアＲＦ環境でポート間のＲＦ電力を変更できる可変電力分割器および方法で前述の問題を解決する。可変電力分割器は単一制御位相シフターとハイブリッド電力分割器からなる。
【００２４】
単一制御位相シフターは単一の入力ポートと２つの出力ポートを有する３ポート装置である。本発明の単一制御位相シフターは相反的であり、従って、従来技術で教示されたサーキュラー機能はこの発明で実現できない。単一制御位相シフターはさらに２つのＲＦ信号間を変更又は調整できる可変調整器からさらに構成される。具体的には、可変調整器は互いに関して電気路長を変更することにより２つの電気路に沿って伝播する２つのＲＦ信号間の位相を変更できる。この方法で、第１ＲＦ信号の第１位相および第２ＲＦ信号の第２位相の和は３つのポート位相シフターの出力ポートで測定された定数にほぼ等しく維持される。
【００２５】
単一制御位相シフターは受動相互変調を実質的に減少させるため非接触導体構造間のＲＦ信号を伝播する。具体的に、単一制御位相シフターの可変調整器は非接触導体構造間のＲＦ信号を容量的に結合させる。可変調整器は互いに対して反対方向に受信ＲＦ信号を伝播させる第２電気通路に沿って種々の位置に回転し、容量的に結合された可動第１電気通路からなる。
【００２６】
しかしながら、本発明は第２電気路に沿って種々の位置に回転しおよび容量的に接続される第１電気通路のこの特定の機械構造に制限されない。他の位相シフター構造が含まれるが、容量結合された滑動スリーブ、縦並びの可動誘電体、導波管に、および３つのポートを有し、位相シフト値の和が調整範囲で一定量にほぼ等しくなるようにＲＦ信号間の位相シフトを与える他の同様な構成に制限されない。
【００２７】
一方、ハイブリッド電力分割器は２つの入力ポートと２つの出力ポートを有する４ポート装置であり、相反的である。ハイブリッド電力分割器はその入力ポートで受信されたＲＦ信号の位相と振幅を操作する。ハイブリッド電力分割器は入力ポート間で入力ＲＦ信号流を実質的に分離する。極微信号流は２つの入力ポート間に生じるので、ハイブリッド電力分割器での優位なＲＦ信号流は入力ポートから出力ポートに流れる。
【００２８】
１つの出力ポートからのＲＦ信号に相当する位相シフターの２つの出力ポートのＲＦ信号振幅はほぼ等しい振幅を有する。ハイブリッド電力分割器の入力ポートの一方からのＲＦ信号に対応するハイブリッド電力分割器の２つの出力ポートのＲＦ信号位相値はほぼ９０度又は１８０度異なる。ハイブリッド電力分割器の入力ポートの各々に入力された１つの信号がある場合、ハイブリッド電力分割器の各出力ポートに２つの信号がある。
【００２９】
ハイブリッド電力分割器の各出力ポートの２つのＲＦ信号の追加により入力ＲＦ信号の相対信号振幅と位相に依存する振幅と位相を持つＲＦ信号を出力する。各入力ＲＦ信号の位相は各出力ＲＦ信号の各位相が調整範囲で一定値にほぼ等しいように調整可能である。さらに、各入力ＲＦ信号の位相は各出力ＲＦ信号の各位相が一定値にほぼ等しく、出力ＲＦ信号の相対振幅値が変化するように調整される。本発明の可変電力分割器は位相シフターの調整範囲でほぼ一定量である出力信号位相値に対して特有である。
【００３０】
１つの典型的な実施例によれば、ハイブリッド電力分割器の第１出力ポートの第１ＲＦ信号の位相と第２出力ポートの第２ＲＦ信号の位相はほぼ等しい。他の典型的な実施例によれば、ほぼ一定値の位相差がハイブリッド電力分割器の第１出力ポートの第１ＲＦ信号とハイブリッド電力分割器の第２出力ポートの第２ＲＦ信号間に存在する。
【００３１】
単一制御位相シフターとハイブリッド電力分割器は製造コストを実質的に減らせる高速製造環境に適する、ほぼ平面な構造からなる。具体的には、単一制御位相シフターとハイブリッド電力分割器はほぼ平面プリント回路基板材料から製造される。
【００３２】
可変電力分割器の出力ポートは種々の装置に結合される。発明の１つの典型的な態様によると、可変電力分割器出力ポートがアンテナ放射特性を変更するためアンテナアレイのアンテナ素子に直接的に又は間接的に接続される。本発明の他の典型的な態様によれば、可変電力分割器は２つのＲＦ信号路に結合され、ＲＦ入力信号を実質的に１つの出力ポートと各信号路に経由させるＲＦスイッチとして２つの状態および機能で動作される。本発明の他の典型的な態様によれば、出力ポートの１つはＲＦ信号吸収素子に結合される。この方法で、可変電力分割器は１方の出力ポートが通常熱の形態でＲＦエネルギーを放熱し、他方の出力ポートがアンテナのようなＲＦエネルギーを保存する他の装置にＲＦエネルギーを放出するので可変電力減衰器として機能する。
【００３３】
可変電力分割器の位相シフターは電気モータのような電気機械装置から成るアクチュエータにより移動する。アクチュエータは無線又は有線型の通信媒体からなる制御リンクを介して遠隔制御器に結合される。遠隔制御器はハイブリッド電力分割器の出力部の電力分配を制御するため位相シフターをどのように調整するかを決定するコンピュータ動作ソフトウエアから構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
可変電力分割器および方法は、地上基地アンテナで送信され且つ受信される信号を制御するのに使用されるような、高電力およびマルチキャリアＲＦ環境でのポート間のＲＦ電力を変更できる。可変電力分割器は単一制御位相シフターおよび０度／９０度又は０度／１８０度ハイブリッド電力分割器のようなハイブリッド電力分割器からなる。
【００３５】
いくつかの図で同一番号が同一素子を示している図面を参照すると、本発明の態様および実例の動作環境が記載されている。
【００３６】
図６は所定の基準位置の周辺で可変電力分割器１００の−４５度から＋４５度の位相の電気路長制御範囲を有する典型的な位相シフター１１０の更なる詳細を示す機能ブロック図である。この通路長変動は位相シフターの２つの出力信号の相対位相変動のΔφ＝±９０度に対応する。この図は本発明の１つの典型的な実施例による典型的な位相シフトおよび振幅調整を示している。位相シフター１１０は第１電気路２０５に対して静止している第２電気路２１０に沿って可動する第１電気通路２０５に接続された単一入力ポート１０５から成る。典型的な位相シフター１１０は入力ポート１０５と２つの出力ポート２１５と２２０を有する３ポート装置として特徴付けられる。第１電気路２０５は可変調整器と称せられる。好ましい実施例において、位相シフター１１０はマイクロストリップ位相調整器を構成する。
【００３７】
第１入力ポート１０５がＲＦ信号を供給されると、第２電気路２１０との併用で第１電気路２０５は第１位相シフト出力ポート２１５と第２位相シフト出力ポート２２０で計測される２つの相補位相シフトＲＦ信号を発生する。換言すると、第１電気路又は可変調整器２０５はＲＦ信号を第１位相シフター出力ポート２１５と第２位相シフター出力ポート２２０に向かって２つの方向に第２電気路２１０に沿って２つの位相シフトＲＦ信号に分割する。分割後に発生した２つのＲＦ信号はほぼ等しい振幅を有するが、可変調整器２０５の機能である調整可能な可変差分位相を有する。
【００３８】
典型的な位相シフター１１０の１つの独自の特性はＲＦ信号を分割する機能と分割機能後のＲＦ信号をシフトする位相の機能が可変調整器２０５と第２電気路２１０から成る単一部品により互いに一体的に実行されることである。この一体的信号分割と位相シフト機能により、位相シフター１１０は単一制御位相シフター１１０と称される。
【００３９】
典型的な位相シフター１１０の他の独自の特性は第２電気路２１０と共に可変調整器２０５が可変調整器２０５の調整範囲で等分に単一入力ポート１０５から受信されたＲＦ信号を分割することである。例示された典型的な実施例において、可変調整器２０５は分割後に発生したＲＦ信号の相補位相の和が可変調整器２０５の調整範囲で一定である規定の調整又は制御範囲を有する。
【００４０】
換言すると、位相シフトＲＦ信号は第１位相シフター出力ポート２１５のＲＦ信号の位相と第２位相シフター出力ポート２２０のＲＦ信号の位相の和は可変調整器２０５の調整範囲で一定量にほぼ等しいことにおいて相補的である一方のＲＦ信号が第１位相シフター出力ポート２１５に接続された第２電気路２１０の第１部分に沿って伝播し、他方のＲＦ信号が第２電気路２１０に対してより長い又は短い第２位相シフター出力ポート２２０に接続された第２電気路２１０の第２部分に沿って伝播するように、第１電気路２０５を第２電気路２１０に沿ってある位置に動かすことにより、第１位相シフター出力ポート２１５のＲＦ信号の位相は第２位相シフター出力ポート２２０のＲＦ信号の位相に対して変更される。
【００４１】
例えば、第１電気路２０５が第２電気路２１０を等しい物理長の２つの部分に分割する中心部に載れる場合、２つの相補ＲＦ信号が同相で発生し、ほぼ等しい電力振幅を有する。第１電気路２０５が中心位置から離間し且つ上部の信号路長に対応する位置Ｐ１に配置され、信号路長が動作の名目周波数で４５度の位相電気角である場合、２つの相補ＲＦ信号は動作の名目周波数で互いに対して９０度の位相差と、ほぼ等しい電力振幅を有する。具体的には、第２位相シフター出力ポート２２０で測定されたＲＦ信号は第１位相シフター出力ポート２１５で測定されたＲＦ信号を９０度遅延する位相を有する。
【００４２】
第１電気路２０５が中心位置から離間し且つ下部の信号路長に対応する位置Ｐ２に配置され、信号路長が動作の名目周波数で４５度の位相電気角である場合、２つの相補ＲＦ信号は互いに対して９０度の位相差と、ほぼ等しい電力振幅を有する。具体的に、第１位相シフター出力ポート２１５で測定されたＲＦ信号は第２位相シフター出力ポート２２０で測定されたＲＦ信号を９０度遅延する位相を有する。
【００４３】
図６に示される典型的な実施例において、可変調整器２０５はアーク状の第２電気路１０に対して回転可能である。しかしながら、本発明は回転可能調整器２０５とアーク状第２電気路２１０に制約されない。他の型の調整器および第２電気路２１０は、後述の図１０の説明で明らかになるように、本発明の範囲から逸脱するものではない。
【００４４】
第１および第２位相シフター出力ポート２１５および２２０はハイブリッド電力分割器１１５がこれらのポートで位相シフター１１０に結合されるので、第１および第２電力分割器入力ポート２１５および２２０とも称される。ハイブリッド電力分割器１１５は典型的には入力ポート２１５と２２０および出力ポート１２０と１２５を有する４ポート装置からなる。ハイブリッド電力分割器１１５は、通常、伝送（例えば、ストリップライン、同軸、方形同軸、矩形同軸）の基本横電磁（ＴＥＭ）モードを有する構造又は伝送（例えば、マイクロストリップ、共面導波管）の準ＴＥＭ型モードを有する構造からなる。これらのＴＥＭ又は準ＴＥＭ構造は伝播モードの電界および／又は磁界の縦成分を有するように通常特徴付けられる通常の導波管構造と異なる。
【００４５】
１つの好ましいおよび典型的な実施例において、典型的なハイブリッド電力分割器１１５の構造は典型的には単一層基板からなる分岐線ハイブリッドからなる。このような典型的な実施例は、この実施例の部品点数および材料の量が減少するので、製造が容易である。ハイブリッド電力分割器の部品および／又は材料を減少させることは他の型のハイブリッド電力分割器１１５に関する製造コストを実質的に減少させる。代案として、ハイブリッド電力分割器１１５の構造は多層構造と通常称される典型的にマルチ平面層を有する結合器からなる。ハイブリッド電力分割器１１５の構造はストリップライン型、マイクロストリップの空気型、ストリップラインの空気型、方形同軸、又は矩形同軸、および他の同様な構造から構成可能である。
【００４６】
図６の典型的な実施例において、ハイブリッド電力分割器１１５は０度／９０度又は直交ハイブリッド電力分割器からなる。しかしながら、以下の図７の説明で明らかになるように、本発明は０度／９０度又は直交ハイブリッド電力分割器に限定されるものではない。本発明は、業界の当業者に知られているような、０度／１８０度又は直交ハイブリッド電力分割器も包含する。
【００４７】
単一制御位相シフター１１０と共に使用される図６のハイブリッド電力分割器１１５は可変調整器２０５の調整範囲でほぼ一定で等しい位相を有しハイブリッド電力分割器１１５の入力ポート２１５と２２０で受信される可変位相シフトＲＦ信号の関数である電力振幅を有する２つのＲＦ信号を出力する。換言すると、ハイブリッド電力分割器の出力ポート１２０と１２５で測定された２つのＲＦ信号の電力振幅は可変調整器２０５の位置の関数である。
【００４８】
単一制御位相シフター１１０と共に使用されるハイブリッド電力分割器１１５の１つの独自特性は出力ポート１２０と１２５で測定されたＲＦ信号が互いに相補的であるということである。換言すると、第１出力ポート１２０で測定されたＲＦ信号のＲＦ電力と第２出力ポート１２５で測定されたＲＦ信号のＲＦ電力の和は可変調整器２０５の調整範囲で一定量にほぼ等しい。
【００４９】
ほぼ一定の位相と相補的で可変電力振幅を有する２つの出力ＲＦ信号の独自の特性を達成するため、ハイブリッド電力分割器１１５は単一制御位相シフター１１０と共に使用される。単一制御位相シフター１１０は単一入力ポート１０５でＲＦ信号を受信し、位相シフター出力ポート２１５および２２０でほぼ等しい振幅で、相対的に相補的な位相の２つのＲＦ信号を発生する。換言すると、位相シフター出力ポート２１５で測定されるＲＦ信号の位相値と位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号の位相値の和は可変調整器２０５の調整範囲でほぼ一定量に等しい。ハイブリッド電力分割器は業界の当業者に知られているように入力ポート２１５と２２０で受信されるＲＦ信号間の位相差を発生する。ハイブリッド電力分割器は業界の当業者に知られているように入力ポート２１５と２２０で受信されたＲＦ信号を分割し再合成する。
【００５０】
図６に示される０度／９０度ハイブリッド電力分割器において、第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０は第１ハイブリッド電力分割器入力ポート２１５の入力信号の基準位相（０度）ポートを指定し、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５は第１ハイブリッド電力分割器入力ポート２１５の入力信号の直交（９０度）ポートを指定する。逆に、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５は第２ハイブリッド電力分割器入力ポート２２０の入力信号の基準位相（０度）ポートを指定し、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０は第１ハイブリッド電力分割器入力ポート２１５の入力信号の直交（９０度）ポートを指定する。
【００５１】
可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置上４５電気角度である位置Ｐ１にある場合、入手可能なほぼすべてのＲＦ電力は第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５にあり、ＲＦ電力は第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０には実質的に存在しない。これは、位置Ｐ１で、９０度の位相差が位相シフター出力ポート２１５と２２０で測定される２つのＲＦ信号間に存在するためである。具体的には、第１位相シフター出力ポート２１５で測定されたＲＦ信号は第２位相シフター出力ポート２２０で測定されたＲＦ信号を９０度進める。
【００５２】
逆に、可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置下４５電気角度である位置Ｐ２にある場合、すべてのＲＦ電力は第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５にあり、ＲＦ電力は第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５には実質的に存在しない。これは、９０度の位相差が位相シフター出力ポート２１５と２２０で測定される２つのＲＦ信号間に存在するためである。具体的には、第２位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号は第１位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号を９０度進める。
【００５３】
可変調整器又はアーム２０５が第２電気路２１０に沿って中心位置にある場合、ＲＦ信号は第１および第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０と１２５間に実質的に等分に分割される。具体的には、第１位相シフター出力ポート２１５と第２位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号はほぼ等しい位相量を有する。
【００５４】
図７は可変電力分割器１１５のため９０電気角度の制御範囲を有する典型的な位相シフター１１０の更に詳細部を示す機能図である。図７はまた本発明の他の典型的な実施例に従った典型的な位相シフトおよび振幅調整を示す。図７の可変電力分割器１００は図６の可変電力分割器１００に類似するいくつかの部品を有するので、図６および図７間の差のみが以下に述べられる。
【００５５】
図７に示される可変電力分割器１００の０度／１８０度ハイブリッド電力分割器１１５において、第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０は同相又は和（０度）ポートとして指定され、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５は差（１８０度）ポートとして指定される。可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置である位置Ｐ１’にある場合、ほぼすべてのＲＦ電力は第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０にあり、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５にＲＦ電力は存在しない。
【００５６】
逆に、可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置下の９０電気角度である位置Ｐ３’である場合、ＲＦ電力のすべては第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５にあり、第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０にＲＦ電力は存在しない。これは、可変調整器又はアーム２０５が第２電気路２１０に沿って９０電気角度だけ移動すると、１８０度の位相差が位相シフター出力ポート２１５および２２０で測定された２つのＲＦ信号間に存在するためである。具体的には、第２位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号は第１位相シフター出力ポート２１５で測定されるＲＦ信号を１８０度進める。
【００５７】
可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置下４５電気角度である位置Ｐ２’である場合、ＲＦ電力は第１および第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０および１２５間で等分に分割される。これは、可変調整器又はアーム２０５が第２電気路２１０に沿って４５電気角度だけ移動すると、９０度の位相差が位相シフター出力ポート２１５および２２０で測定される２つのＲＦ信号間に存在するためである。具体的には、第２位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号は第１位相シフター出力ポート２１５で測定されるＲＦ信号を９０度進める。
【００５８】
本発明は図面に示される位置Ｐ１’、Ｐ２’、およびＰ３’に限定されない。図７に示される位相シフター１１０は対称であるので、位置Ｐ２’およびＰ３’は中心、即ち、０度位置上にあり、同様な結果を生じる。位相シフター１１０の位相可変調整器２０５の他の位置は本発明の範囲を超えるものではない。
【００５９】
図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、これらの図は本発明の１つの典型的な実施例による典型的なマイクロストリップ位相シフター１１０の２つの出力ポート用の可変調整器２０５を示す例示である。図８Ｂは図８Ａに示された可変調整器２０５の近接底面図を示すのでこの位置で参照される。図８Ａおよび図８Ｂの可変電力分割器１００が図６に示される可変電力分割器１００に類似するいくつかの部品を有するので、図６、図８Ａおよび図８Ｂ間の差のみが以下に述べられる。
【００６０】
上述のように、本発明は図８Ａおよび図８Ｂに示される位相シフター１１０の特定の機械構成に限定されない。図８Ａと図８Ｂは本発明の一部である位相シフター１１０の機械構成の１つの好ましいが典型的な実施例を示す。他の位相シフター構成は（図１０を参照して以下に述べられる）容量結合滑動スリーブ、縦並びの可動誘電体、導波管、および（入力ポートおよび２つの出力ポートの）３ポートを有し、ＲＦ信号間の位相シフトの和が可変調整器２０５の調整範囲でほぼ一定値に等分であるようにＲＦ信号間に位相シフトを与える他の類似の構成を含むが、これらに制限されない。換言すると、本発明は本発明の範囲と精神を逸脱することなく上記の信号特性を提供する多数の型の位相シフト構造を採用できる。
【００６１】
図８Ａを参照すると、位相シフター１１０はナット４００、ワッシャ４０５、バネ４１０、キー４１５、可変調整器２０５、誘電体スペーサー４３０、およびシャフト４２５を具備する。ナット４００、ワッシャ４０５、バネ４１０、キー４１５、誘電体スペーサー４２０、およびシャフト４２５の詳細は図９を参照して以下に述べられる。
【００６２】
図８Ａおよび図８Ｂを参照すると、可変調整器２０５は平面表面３３５に回転可能に取り付けられる。可変調整器２０５は結合リング３１０、ワイパー素子３００、中間部３０５、支持トレース３２０Ａ、および誘電体支持部３４０を備えている。結合リング３１０、ワイパー素子３００、中間部３０５からなる可変調整器２０５は好ましくは（λ）／４である電気長Ｌ１を有する（ここで、λは近似的に回路の伝播信号の波長である）。
【００６３】
回路の伝播信号のほぼ１／４波長である電気長Ｌ１は図８に示されるように開口部３１５の幾何学的中心からワイパー素子３００の中間点まで測定される。電気長は可変調整器２０５のこの距離Ｌ１にほぼ等しいことに留意のこと。可変調整器２０５の実際の物理的サイズはほとんどの用途のために通常実験的に見出される。
【００６４】
これは、可変調整器２０５は本発明の範囲と精神から逸脱することなく他の電気長を有することを意味する。即ち、電気長Ｌ１は本発明から逸脱することなくサイズの増減が可能である。他の調整例のように、電気長Ｌ１は動作無線周波数で半波長の電気長を有する。代案として、可変調整器２０５は動作無線周波数で多様な１／４波長又は半波長である長さＬ１を有する。
【００６５】
さらに、電気長Ｌ１は半波長以上の大きさを持てるが、動作帯域が動作無線周波数の半波長以上である電気長に減らせることに留意すべきである。典型的な１／４波長の次元はもし給電線のサイズが調整されるかまたは位相シフター１１０内で使用される誘電体材料が変更されるか、又は両方であるならば調整（即ち、増加又は減少）可能である。
【００６６】
ワイパー素子３００はアーク状部材からなる。しかしながら、他の形状も本発明の範囲を超えるものでない。ワイパー素子３００の形状は、典型的には、以下に述べられるように、ワイパー素子３００と容量的に結合された給電線２１０の形状の機能である。
【００６７】
１つの典型的な実施例での可変調整器２０５はプリント回路基板（ＰＣＢ）、プラスチック、又はセラミック材料のような強固な材料からなる誘電体支持部３４０を有する。誘電体支持部３４０のための好ましい典型的な基板材料はアリゾナ州、チャンドラーのロジャース・マイクロウエーブ・プロダクツ社（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から入手可能な、型名ＲＯ−４００３である材料である。可変調整器２０５と誘電体支持部３４０はＰＴＦＥ基板材料を使用して製造され、その１つの材料がデラウエア州、ベアのアーロン・マテリアルズ・フォー・エレクトロニックス社（Ａｒｌｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）から入手可能な型名ＤｉＣｌａｄ−８８０である。
【００６８】
可変調整器２０５に配置された結合リング３１０、ワイパー素子３００、中間領域３０５、支持トレース３２０Ａは銅材料からなる。この銅材料はエッチングされたマイクロストリップ伝送ラインからなる。この銅材料は酸化、腐食、又は双方に対して銅の保護層を設けるためめっき工程で塗られた錫で被覆される。代案として、支持トレース３２０Ａは誘電体材料から構成される。しかしながら、支持トレース３２０Ａが結合リング３１０、ワイパー素子３００、中間領域３０５と同じ材料で構成される場合、このような設計は効率的で且つコスト的に有効なエッチング製造工程につながる。
【００６９】
可変調整器２０５はさらに開口部３１５、ウィング部３４５、およびアーム部３５０から成る。ウイング部３４５は第１組の支持トレーサ３２０Ａに対応し、調整器の回転範囲で平面表面３３５に対して可変調整器２０５の水平位置を維持するための追加の指示物を与えるように設計される。具体的には、ウイング部３４５は可変調整器２０５の表面積を最小にするため支持トレース３２０Ａの形状に対応するように形成され、材料を保持し材料がＲＦ伝播に作用する影響を減少させる。
【００７０】
結合リング３１０、ワイパー素子３００、および中間領域３０５が分配ネットワーク３５５間の全移動範囲で平坦又はほぼ平面である比較的平坦又は平面素子として好ましく構成される。アーム部３５０とウイング部３４５からなる可変調整器２０５の形状は可変調整器２０５の平衡挿入を容易にし、可変調整器の円回転の全範囲でこの比較的平坦な設計を維持しながら滑らかな回転を可能にする。
【００７１】
可変調整器２０５の全体形状は典型的には可変調整器２０５と交差する給電線の数の機能であり、結合リング３１０、ワイパー素子３００、および中間部３０５が平面表面３３５上の対応する構造と容量的に結合されるように可変調整器２０５間の平衡挿入を維持するように成形される。可変調整器２０５の形状はさらに可変調整器の円運動で平面表面３３５上のトレースに近接する誘電体または金属材料の量を減少させる設計に依存する。
【００７２】
平面表面３３５はワイパー素子３００と交差する供給線３５５の種々のセグメントを支持できる。平面表面３３５は第１給電線３５５Ａの一部である結合リング３２５からなる。入力ポート１０５からなる第１給電線３５５Ａの結合リング３２５は開口部３６０から離間される。第１給電線３５５Ａの一部を形成する結合ライン３２５の形態は一般的に可変調整器２０５の結合リング３１０の形状に対応する。この類似の形態は可変調整器２０５が回転する場合可変調整器２０５を介して伝播する入力信号のＲＦ電力を最適化するため適正なインピーダンス整合を与える。この類似の形態は可変調整器２０５と平面表面３３５上の結合リング３１０、３２５間の接触領域と信頼性を高める。
【００７３】
平面表面３３５はさらに可変調整器２０５のワイパー素子３００の形状と対応する成形部２１０を含む第２給電線３５５Ｂからなる。平面表面３３５上に配置された第１および第２給電線３５５Ａ、３５５Ｂ、および第２組の支持トレース３２０Ｂはプリント回路基板材料からエッチングされたマイクロストリップ伝送ラインからなる。具体的には、平面表面３３５上に配置された第１および第２給電線３５５Ａ、３５５Ｂ、および第２組の支持トレース３２０Ｂは錫で被覆された銅材料からなる。しかしながら、支持トレース３２０Ｂは、導電材料に代わって、誘電体材料から構成される。
【００７４】
可変調整器２０５のワイパー素子３００が第２給電線３５５Ｂ上を動くにつれて発生する力に対して逆の力を与えることにより、可変調整器２０５および平面表面３３５上に配置された第１および第２対の支持トレース３２０Ａ、３２０Ｂは位相シフター１１０の滑らかな回転を容易にする。この滑らかな回転により、支持トレース３２０Ａ、３２０Ｂは磨耗を最小にするためトレース３２０Ａ、３２０Ｂに均一な力があり、上述の２つの容量結合部に確実な所望の間隔を提供する条件を与える。磨耗の減少は給電線３５５と可変調整器２０５が非常に薄い厚みを持つ場合に重要である。
【００７５】
具体的には、導電給電線３５５はこれらを支持する平面表面上に薄い厚み即ち高さを有する。これらのマイクロストリップライン３５５の高さは、典型的には、業界で精通するものに対して知られた条件である、半オンス又は１オンスの銅と関連する。（製造される平面表面周辺のマイクロストリップの高さのより小さいまたはより大きい角度の）より薄い又はより厚いマイクロストリップラインが上述の位相シフター１１０に使用できる。支持表面３２０Ａ、３２０ＢはＲＦ信号が伝播している場合給電ラインの電気特性と干渉しないような長さ、幅、および厚みに寸法決め可能である。
【００７６】
平面表面３５５上に位置決めされた支持トレース３２０Ｂの位置は可変調整器２０５のウイング３４５上に配置された整合支持トレース３２０Ａの位置に対応する。ウイング部３４５上の支持トレース３２０Ａの厚みおよび平面表面３５５上の支持トレース３２０Ｂの厚みは可変調整器２０５と給電線３５５間で整合される残りのトレースの厚みを補償する。基本的に、支持トレース３２０は可変調整器２０５のレベルを回転中に平面表面３３５の面に対して平行に維持し、容量的に結合されたリング３１０、３２５および他のトレースの磨耗を減少させる。支持トレース３２０の半円形設計は可変調整器が可変調整器２０５の円運動で非常に安定に平面表面３３５の面で正しい位置に保持されるのを可能にする。
【００７７】
ワイパー素子３００は低受動混変調（ＰＩＭ）効果を達成するため第２給電線３５５Ｂの成形給電線部２１０に容量的に結合される。位相シフター１１０の選択された構成要素の容量接合部および非金属材料は、可能な場合、高電力マルチキャリアＲＦ環境でＰＩＭの発生を更に最小化するため導電金属表面間の直接物理接触を防止するために使用される。
【００７８】
破線で示される容量接合部３３０Ａ、３３０Ｂは（１）第２給電線３５５Ｂのワイパー素子３００、誘電体スペーサー４２０、および成形給電ライン部２１０の組合せ、および（２）可変調整器２０５の導電リング３１０、誘電体スペーサー４２０、および第１給電線３５５Ａの一部である結合リング３２５の組合せにより形成される。これらの容量接合部は位相シフター１１０から位相シフター出力２１５、２２０への入力ＲＦ信号の転送を容易にする。
【００７９】
位相シフター１１０の入力部は結合リング３１０、３２５により形成された第１容量接合部３３０Ｂにより示される。位相シフター１１０の出力部はワイパー３００と第２給電線３５５Ｂの成形給電線部２１０の組合せにより形成された第２容量接合部３３０Ａにより示される。
【００８０】
位相シフター１１０はリング３１０および３２５間およびワイパー素子３００と第２給電ライン３５５Ｂの成形部２１０間の所定の容量値を維持する可変調整器２０５の圧縮負荷を均等に分配するため比較的小型な構造からなる。
【００８１】
典型的な可変電力分割器１００の位相シフター１１０が比較的小型の構造からなるが、構造は所望の電気位相シフトの種々のレベルを発生するために必要な全移動範囲を達成するために寸法決めされる。さらに、マイクロストリップ位相シフター１１０の詳細は２００２年８月２３日に出願された、“マイクロストリップ位相シフター”と題する同時継続中の出願第１０／２２６，６４１号で記載され、全内容は参考のためここに記載されている。
【００８２】
図９を参照すると、この図は本発明の典型的な実施例による組立て位相シフター１１０の斜視図を示す例示である。図９の可変電力分割器１００は図６に示される可変電力分割器１００に類似するいくつかの部品を有するので、図６と図９間の差のみが以下に説明される。
【００８３】
上述のように、位相シフター１１０はさらにキー４１５、バネ４１０、およびワッシャ４０５からなる。これらの部品はシャフト４２５およびナット４００からなる支持構造４２０により共に保持される。シャフト４２５又はナット４００は導電材料で他方が非導電材料で製造され、又は両者が非導電材料で製造される。ワッシャ４０５とキー４１５は好ましくは本発明の１つの典型的な実施例に従った非導電材料から構成される。
【００８４】
バネ４１０は可変調整器２０５の広い領域で力を加える薄く、広く、且つ円筒構造物として導入される。１つの典型的な実施例において、キー４１５はプラスチック円盤から成る。しかしながら、他の誘電体材料も本発明の範囲と精神を逸脱するものではない。
【００８５】
当業者は位相シフター１１０の種々の部品用の非導電材料の選択がＰＩＭ問題を防止するために重要であることを理解するであろう。位相シフター１１０の種々の部品用の非導電材料の選択はＲＦ信号伝播のための良好な誘電体特性を維持するために重要である。
【００８６】
可変調整器の動きはキー４１５と交差するシャフト４２５により得られる。シャフトは典型的には（図８Ａに示される）平面表面３３５に設けられた開口部３６０に挿入することにより組み立てられる。位相シフター１１０は平面表面３３５に設けられた開口部３６０の近傍に位置決めされ、シャフト４２５が平面表面３３５を通過し、可変調整器２０５の動きを有効にするためキー４１５と交差するのを可能にする。支持構造４２０、ワッシャ、バネ４１０、キー４１５、（図９に示されない）誘電体スペーサー４２０、および可変調整器２０５の組合せにより、可変調整器２０５の圧力を下方に加え、円運動の比較的全範囲で可変調整器２０５を回転するのを可能にする。
【００８７】
位相シフター１１０は典型的な分岐線直交ハイブリッド電力分割器１１５に結合される。この分岐線直交ハイブリッド電力分割器１１５はマイクロストリップで構成され、好ましい典型的な実施例である。当業者は他のハイブリッド電力分割器１１５が本発明の範囲と精神から逸脱することなく使用できることを理解するであろう。
【００８８】
図１０を参照すると、この図は本発明の変形実施例による可変電力分割器１００用の他の典型的な位相シフター１１０の更に詳細を示す機能ブロック図である。図１０は本発明が如何にこの詳細明細書で説明された特定の機械構造に限定されないかを示している。当業者は、他の位相シフター構造（図示せず）が縦並びの可動誘電体、導波管、および（入力ポートと２つの出力ポートの）３ポートを有する他の類似構造を含み（但し、限定されない）、且つＲＦ信号間の位相シフトの和が可変調整器２０５の構成範囲で定数にほぼ等しいようにＲＦ信号間の位相シフトを配分できることを理解するであろう。
【００８９】
図１０の可変電力分割器１００は図６に示される可変電力分割器１００に類似のいくつかの部品を有するので、図６および図１０間の差のみが以下に説明される。この典型的な実施例の位相シフター１１０は単一入力ポート１０５からなる。位相シフター１１０は位相シフターの出力部で信号の相対位相を変形するように電気路２１０に沿って可変調整器２０５を滑動することにより機械的に調整される。
【００９０】
可変調整器２０５は外部スリーブ１００５と内部スリーブ（図示せず）からなる。これらのスリーブは第２電気路２１０の一部を形成する各構造に容量結合される。例えば、外部スリーブ１００５は外部スリーブ１００５が滑動する外部導電管（図示せず）に容量的に結合される。さらに、内部スリーブ（図示せず）は、同軸であり且つ導電管（図示せず）内に配置された内部ロッド（図示せず）に容量的に接続される。
【００９１】
この図におけるハイブリッド電力分割器１１５は０度／９０度又は０度／１８０度ハイブリッド電力分割器１１５からなる。図１０の位相シフター１１０は好ましい典型的な実施例でなく、この位相シフター１１０は本発明がこの詳細明細書で記載された機械実施例に限定されないことを示している。換言すると、本発明の位相シフター１１０用の他の機械構造も、このような位相シフター１１０はＲＦ電力を等しく分割する３ポート装置からなり、位相シフター１１０により発生するＲＦ信号の位相の和が可変調整器２０５の調整範囲で定数にほぼ等しければ、本発明の範囲から逸脱するものでない。
【００９２】
図１１を参照すると、この図は本発明の１つの典型的な実施例によるＴＥＭ又は準ＴＥＭ構造からなるハイブリッド電力分割器１１５を示す機能ブロック図である。図１１は本発明の典型的な実施例に従うと可変電力分割器１００のいくつかのコア部品を示す。この図の可変電力分割器１００はＲＦ信号用の単一入力ポートからなる。可変電力分割器１１０はさらに低ＰＩＭ単一制御位相シフター１１０とＴＥＭ又は準ＴＥＭ構造を含む電力分割器１１５からなる。
【００９３】
可変電力分割器１００はさらに出力ポート１２０、１２５からなる。任意２ポート位相シフター１２７は第２出力ポート１２５のような出力ポートの１つに結合される。任意２ポート位相シフター１２７は、０度／９０度電力分割器の代わりに０度／１８０度電力分割器がハイブリッド電力分割器１１５のために採用される場合のように、出力ポート１２０、１２５で測定されるＲＦ信号間で相対位相を調整するために使用できる。このようなモデルで、２ポート位相シフターはハイブリッド電力分割器１１５の第１および第２出力ポート１２０、１２５で測定されるＲＦ信号間に存在する位相差を補償する。当業者は任意２ポート位相シフター１２７がハイブリッド電力分割器１１５の一方の出力ポートに結合されることを認識する。
【００９４】
アンテナのように、ここで記載された可変電力分割器１００は受動相反装置である。その性能特性はＲＦエネルギー流の主方向に無関係である。従って、可変電力分割器１００はＲＦ信号の送信および受信での使用に等しく有効である。
【００９５】
図１２を参照すると、これは可変電力分割器１００が如何に本発明の１つの典型的な実施例によるＲＦスイッチ８００として機能するかを示す機能ブロック図である。この典型的な実施例でのハイブリッド電力分割器１１５は０度／９０度ハイブリッド電力分割器１１５からなる。電力分割器１１５のこの型において、電力分割器１１５の動作範囲の２つの端部点を与える位相シフター１１０の２つの独自の位置がある。
【００９６】
第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０は第１ハイブリッド電力分割器入力ポート２１５の入力信号のための基準位相（０度）ポートを示し、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５は第１ハイブリッド電力分割器入力ポート２１５の入力信号のための直交（９０度）ポートを示す。代わって、第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５は第２ハイブリッド電力分割器入力ポート２２０の入力信号のための基準位相（０度）ポートを示し、第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０は第１ハイブリッド電力分割器入力ポート２１５の入力信号のための直交（９０度）ポートを示す。
【００９７】
具体的に、可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置上方の４５度電気角度である位置Ｐ１である場合、ほぼすべてのＲＦ電力が第２ハイブリッド電力分割器ポート１２５に存在するが、ほぼすべてのＲＦ電力は第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０に存在しない。これは９０度の位相差が位相シフター出力ポート２１５および２２０で測定される２つのＲＦ信号間に存在するためである。具体的には、第１位相シフター出力ポート２１５で測定されるＲＦ信号は第２位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号を９０度進める。
【００９８】
代わって、可変調整器又はアーム２０５が可変調整器２０５の中心位置下方の４５度電気角度である位置Ｐ２である場合、ほぼすべてのＲＦ電力が第１ハイブリッド電力分割器ポート１２０に存在するが、ほぼすべてのＲＦ電力は第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５に存在しない。これは９０度の位相差が位相シフター出力ポート２１５および２２０で測定される２つのＲＦ信号間に存在するためである。具体的には、第２位相シフター出力ポート２２０で測定されるＲＦ信号は第１位相シフター出力ポート２１５で測定されるＲＦ信号を９０度進める。
【００９９】
可変電力分割器１００を電気信号スイッチとして使用することにより、位相シフター１１０の調整範囲で常に整合された平衡な負荷を提供する。換言すると、図１２の位相シフター１１０はＲＦエネルギーが常に位相シフター１１０の移動範囲中に電気路を有する整合したインピーダンスを与える。２ポート装置の一方の出力ポートの電気長を切断又は短絡する従来のスイッチと異なり、本発明は常に２つの出力ポート１２０および１２５に向かうエネルギーのための電気通路を提供する。
【０１００】
ＲＦスイッチとして使用される場合、本発明は図１２に示される典型的な実施例に制限されるものでない。例えば、ハイブリッド電力分割器１１５は、０度／９０度電力分割器の代わりに、０度／１８０度電力分割器からなる。０度／１８０度電力分割器において、位相シフター１１０の動きの範囲で端部位置は中心位置と、中心位置の上方又は下方の９０度電気角度の位置を含む。中心位置の上方又は下方の９０度電気角度の位置での位相シフター１１０の調整器２０５で、出力ポート２１５、２２０で測定されたＲＦ信号は互いに対して１８０度の位相差を有する。
【０１０１】
図１３を参照すると、本発明の一つの他の典型的な実施例に従ったアンテナ素子９０５Ａに結合された可変電力分割器１００を示す機能ブロック図である。これらの素子の構成は方位角又は水平面でビーム幅を変えるためアンテナ素子９０５Ａ、９０５Ｂ間のＲＦ電力を変更できる可変ビーム幅アンテナを形成する。図１３の典型的な実施例の各アンテナ素子９０５Ａ、９０５Ｂは縦列に配置されたアンテナ素子アレイからなる。  
【０１０２】
追加のマルチアンテナ素子を出力ポート１２０、１２５に取り付けることは本発明の範囲を逸脱するものではない。換言すると、出力ポート１２０、１２５は３列のアンテナ素子９０５Ａ、９０５Ｂに結合できる。例えば、第１列は可変電力分割器１００の第１出力ポート１２０に結合され、２つの列は可変電力分割器１００の第２出力ポート１２５に結合される。アンテナ素子９０５Ａ、９０５Ｂの追加構成は本発明の範囲を超えるものではない。
【０１０３】
図１４を参照すると、この図は１方の出力ポート１２５が本発明の一つの他の典型的な実施例に従って電力吸収終端１０１５に結合される場合、如何に可変電力分割器１００が可変電力減衰器１０００として機能するかを示す機能ブロック図である。この典型的な実施例において、ＲＦ電力は電力吸収終端１０１５のため保存されない。つまり、第２可変電力分割器出力ポート１２５のＲＦ電力は熱エネルギーとして発散し、可変電力減衰器１０００の出力ポート１２０のＲＦ電力は電力吸収終端１０１５により消費されるＲＦ電力に対して相補的である。換言すると、第１可変電力分割器出力１２０のＲＦ電力と電力吸収終端１０１５により消費されるＲＦ電力の和はほぼ一定である。
【０１０４】
電力吸収終端１０１５はＲＦ電力が熱に変換される抵抗器のような抵抗負荷からなる。他の電力吸収終端１０１５は本発明の範囲を超えるものでない。可変電力減衰器１０００で、可変電力出力ポート１００５での電力は増減する。
【０１０５】
図１５を参照すると、この図は本発明の１つの典型的な実施例に従ったＲＦ信号の電力を制御し分割するための典型的な方法を示す論理フロー図１５００である。基本的に、論理フロー図１５００では上述の可変電力分割器１００のある重要な機能を強調している。
【０１０６】
後述のプロセスのある工程は記載のように機能するため当然本発明の他の工程に先行しなければならない。しかしながら、本発明はこのような順序又はシーケンスが本発明の機能性を変更するものでなければ記載された工程順に制限されるものでない。即ち、ある工程は本発明の範囲および精神を逸脱しなければ他の工程の前後で実施されることが認識される。
【０１０７】
さらに、上述のように、ここで記載される可変電力分割器１００は受動相反装置である。可変電力分割器１００の性能特性はＲＦエネルギー流の主方向に無関係である。従って、可変電力分割器１００はＲＦ信号の送受信に使用するために均等に有効である。以下の工程はＲＦ信号エネルギーが単一入力ポート１０５に給電される送信の場合を記載している。以下の工程はもしＲＦエネルギーが可変電力分割器１００のポート１２０、１２５で供給されるならば逆になることを、当業者は理解するであろう。
【０１０８】
工程１５０５はＲＦ給電線の電力を制御し且つ分割する典型的な方法１５００の第１工程である。工程１５０５において、ＲＦ信号は可変電力分割器１００の一部である３ポート位相シフター１１０の単一入力ポート１０５に供給される。
【０１０９】
工程１５１０において、ＲＦ信号は位相シフター１１０を介して伝播する。具体的には、ＲＦ信号は第１電気路２０５に容量結合される。ＲＦ信号は第２電気路２１０に対して可動である第１電気路２０５に沿って進む。次に、工程１５１５において、ＲＦ信号は第１可動電気路２０５からＲＦ信号が２つのＲＦ信号に分割される第２静止電気路２１０に容量結合される。換言すると、この工程でのＲＦ電力は２つのＲＦ信号間で等分に分割される。
【０１１０】
工程１５２０において、位相差は位相シフターで発生する。具体的には、位相差は第２電気路２１０の不均衡長の２つの部分に沿ってＲＦ信号を伝播させることにより２つのＲＦ信号間で発生する。単一入力ポート１０５で導入されるＲＦ信号の平衡分割と不均衡長の電気路での位相差の発生により、第１ＲＦ信号の第１位相と第２ＲＦ信号の第２位相間の和は位相シフター出力ポート２１５、２２０で測定されるように可変調整器２０５の調整範囲でほぼ一定である。
【０１１１】
工程１５２５において、各ＲＦ信号は４ポートハイブリッド電力分割器１１５の各入力ポート２１５、２２０に供給される。工程１５３０において、３ポート位相シフター１１０により発生した第１および第２ＲＦ信号は当業者に既知であるように４ポートハイブリッド電力分割器１１５により分割され且つ再合成される。第１および第２ＲＦ信号はハイブリッド電力分割器１１５内で分割され且つ再合成され、第２位相差は２つのＲＦ信号間で発生する。次に、工程１５３５において、第１および第２ＲＦ信号は、第１ＲＦ信号が第１電力振幅を有し、第２ＲＦ信号が第２電力振幅を有する出力ポート１２０、１２５を介してハイブリッド電力分割器１１５から離間するように伝播する。第１および第２出力電力振幅の和は可変調整器２０５の調整範囲でほぼ一定量に等しく、各ＲＦ信号の位相は可変調整器２０５の調整範囲でほぼ一定量に等しい。
【０１１２】
１つの典型的な実施例に従って、第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０で測定される第１ＲＦ信号の位相は第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５で測定される第２ＲＦ信号の位相にほぼ等しい。他の典型的な実施例に従うと、第１ハイブリッド電力分割器出力ポート１２０で測定される第１ＲＦ信号の位相は可変調整器２０５の調整範囲で第２ハイブリッド電力分割器出力ポート１２５で測定される第２ＲＦ信号の位相に対してほぼ一定量だけオフセットされる。
【０１１３】
図１６を参照すると、この図は本発明の１つの典型的な実施例に従った可変電力分割器１００の遠隔制御を示す機能ブロック図である。この典型的な実施例において、可変電力分割器１００の（図１６で示されないが、図６で示される）位相シフター１１０はアクチュエータ１６１５に結合される。アクチュエータは（図１６で示されないが図６で示される）位相シフター１１０の（図１６で示されないが図６で示される）調整器２０５の動きを伝達する電気機械装置からなる。電気機械装置はステッパモータのような電気モータを含む。しかしながら、本発明のアクチュエータ１６１５はここで記載された装置に限定されない。他の型のアクチュエータ１６１５は本発明の範囲と精神を超えるものでない。
【０１１４】
１つの典型的な好ましい実施例のアクチュエータ１６１５は単一位相シフター１１０に結合され、より具体的には、位相シフター１１０の単一調整器アーム２０５に接続される。アクチュエータ１６１５は制御リンク１６１０を介して遠隔制御器１６０５により駆動される。制御リンク１６１０は少なくとも１つの有線又は無線リンクからなる。例えば、制御リンク１６１０は導電ケーブルからなる。代案として、制御リンク１６１０はＲＦリンク、赤外線リンクのような無線通信媒体、又は可変電力分割器１００および可変電力分割器１００に接続された出力装置の動作で干渉しない他の同様な無線通信媒体からなる。さらに、制御リンク１６１０は有線及び無線媒体の組合せを含む。
【０１１５】
遠隔制御器１６０５はコンピュータ実行ソフトウエア又はマルチ反復実行のためにプログラム書き込みされる永久メモリを含むハードウエア組込み装置からなる。遠隔制御器１６０５はプログラムに従って又はユーザ入力に応答して可変電力分割器１００の（図示しない）位相シフター１１０の制御範囲を調整できる。本発明はここで記載される遠隔制御器１６０５に限定されない。他の遠隔制御器１６０５は本発明の範囲と精神を超えるものではない。
【０１１６】
結論
本発明の可変電力分割器は出力信号が簡単で単一の可動部により、局部的又は遠隔的に容易に制御可能な装置を提供する。本発明の可変電力分割器はマイクロストリップ又はストリップライン伝送ラインを使用するプリント回路基板上の平面構成に適している。本発明の可変電力分割器は単一入力ポートおよび少なくとも２つの出力ポートを有し、出力ポートに現れる信号は広範囲に渡って振幅を可変できる。１つの典型的な実施例において、一定の位相差が可変電力分割器の出力ポートでＲＦ信号間に存在する。他の典型的な実施例において、可変電力分割器の出力ポートのＲＦ信号は可変調整器の調整範囲で位相がほぼ等しい。
【０１１７】
本発明の可変電力分割器により発生する出力ＲＦ信号の可変振幅は入力信号の位相が変化させる単一可動部により実現し、この単一可動部は局部的にまたは遠隔的に制御される。本発明の可変電力分割器は普通のプリント回路基板製造技術で適用できるので低コストで容易に構成される。可変電力分割器は構成部品の単純さにより信頼性が高く、可変で反復可能な信号を容易に出力できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１は０度／１８０度ハイブリッド分割器、２つの分離可変位相シフターと、直交（０度／９０度）ハイブリッド分割器からなる従来技術の可変電力分割器を示す図である。
【図２】図２は２つの直交（０度／９０度）ハイブリッド分割器と２つの分離可変位相シフターからなる従来技術の可変電力分割器を示す図である。
【図３】図３は２つの０度／１８０度ハイブリッド電力分割器と２つの分離可変位相シフターからなる従来技術の可変電力分割器を示す図である。
【図４】図４は２つの直交（０度／９０度）ハイブリッド電力分割器と、固定位相オフセットと、伝送ライン長と、および２つの分離可変位相シフターからなる従来技術の可変電力分割器を示す図である。
【図５】図５はリアクティブ電力分割器と、直交（０度／９０度）ハイブリッド電力分割器に結合された２つの可変位相シフターからなる従来技術の可変電力分割器を示す図である。
【図６】図６は本発明の１つの典型的な実施例による可変電力分割器の位相（Δφ＝±９０度）の−４５度から＋４５度の電気通路長制御範囲と位相シフトと振幅調整を有する典型的な可変位相シフターの詳細を示す機能ブロック図である。
【図７】図７は本発明の１つの典型的な実施例による可変電力分割器の電気的に９０度の通路長制御範囲と位相シフトと振幅調整を有する典型的な可変位相シフターの詳細を示す機能ブロック図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の１つの典型的な実施例による模範マイクロストリップ可変位相シフターの２つの出力ポートの単一ワイパー素子を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８Ａに示される単一ワイパー素子の底面図である。
【図９】図９は本発明の典型的な実施例による組み立て可変電力分割器の斜視図である。
【図１０】図１０は本発明の変形実施例による可変電力分割器の他の典型的な可変位相シフターの詳細を更に示す機能ブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の典型的な実施例によるＴＥＭまたは準ＴＥＭ構成からなるハイブリッド電力分割器を示す機能ブロック図である。
【図１２】図１２は本発明の１つの典型的な実施例による可変電力分割器がどのようにスイッチとして機能するかを示す機能ブロック図である。
【図１３】図１３は本発明の１つの典型的な実施例によるアンテナ素子に接続された可変電力分割器を示す機能ブロック図である。
【図１４】図１４は本発明の１つの他の典型的な実施例による、１つの出力ポートが電力吸収終端に接続されると可変電力分割器がどのように可変電力減衰器として機能するかを示す機能ブロック図である。
【図１５】図１５は本発明の１つの典型的な実施例による、ＲＦ信号の電力を制御し分配する典型的な方法を示す論理フロー図である。
【図１６】図１６は本発明の１つの典型的な実施例による、可変電力分割器の遠隔制御を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００    可変電力分割器
１０５    入力ポート
１１０    位相シフター
１１５    ハイブリッド電力分割器
１２０    出力ポート
２０５    第１電気路
２１０    第２電気路
２１５    第１位相シフター出力ポート
２２０    第２位相シフター出力ポート
３００    ワイパー素子
３１０    結合リング
３２０Ａ    支持トレース
３４０    誘電体支持体
４００    ナット
４０５    ワッシャ
４１０    バネ
４１５    キー
４２０    誘電体スペーサー
４２５    シャフト
９０５Ａ、９０５Ｂ    アンテナ素子
１０００    可変電力減衰器
１０１５    電力吸収終端
【図１】
2006506013.tif 000003
【図２】
2006506013.tif 000004
【図３】
2006506013.tif 000005
【図４】
2006506013.tif 000006
【図５】
2006506013.tif 000007
【図６】
2006506013.tif 000008
【図７】
2006506013.tif 000009
【図８Ａ】
2006506013.tif 000010
【図８Ｂ】
2006506013.tif 000011
【図９】
2006506013.tif 000012
【図１０】
2006506013.tif 000013
【図１１】
2006506013.tif 000014
【図１２】
2006506013.tif 000015
【図１３】
2006506013.tif 000016
【図１４】
2006506013.tif 000017
【図１５】
2006506013.tif 000018
【図１６】
2006506013.tif 000019
【国際調査報告】
2006506013.tif 000020