(57)【要約】【課題】アンテナ素子により送信又は受信される信号の位相の調整を容易に行うことが可能な移相器、及び位相調整方法を提供する。【解決手段】移相器２は、第１及び第２の出力側導体３１，３２と、入力側導体３３と、可動導体２３と、可動導体２３を回転させるアクチュエータ２２と、同軸コネクタ２０１〜２０５と、第１及び第２の出力側導体３１，３２と同軸コネクタ２０１〜２０５との間に設けられ、信号の位相を調整する第１〜第５の位相調整部４１〜４５とを備え、第１〜第５の位相調整部４１〜４５は、第１及び第２の出力側導体３１，３２側の第１節点４１１と、同軸コネクタ２０１〜２０５側の第２節点４１２と、それぞれが少なくとも一箇所で分断され、分断された箇所を接続することにより、第１節点４１１と第２節点４１２とを互いに異なる経路長で接続することが可能な第１〜第３接続経路４１４〜４１５とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の固定導体と、
前記第１の固定導体に対して離間して配置された第２の固定導体と、
前記第１の固定導体と前記第２の固定導体とを電気的に結合させる可動導体と、
前記可動導体を前記第１の固定導体及び前記第２の固定導体の少なくとも一方の延伸方向に沿って移動させ、前記第１の固定導体と前記第２の固定導体との間の信号伝送の経路長を変化させるアクチュエータと、
アンテナ素子への信号出力又はアンテナ素子からの信号入力を行う入出力部と、
前記第１の固定導体と前記入出力部との間に設けられ、信号の位相を調整する位相調整部とを備え、
前記位相調整部は、前記第１の固定導体側の第１節点と、前記入出力部側の第２節点と、それぞれが少なくとも一箇所で分断され、前記分断された箇所を接続することにより、前記第１節点と前記第２節点とを互いに異なる経路長で接続することが可能な複数の接続経路とを有する移相器。
【請求項２】
前記位相調整部は、前記複数の接続経路のうち、経路長が最も短い接続経路の経路長と、経路長が最も長い接続経路との経路長との差が、前記信号の周波数帯の中心周波数の波長の５〜２０％である、
請求項１に記載の移相器。
【請求項３】
前記複数の接続経路は、少なくとも３つの接続経路からなる、
請求項１又は２に記載の移相器。
【請求項４】
前記第１の固定導体は円弧状に形成され、
前記第２の固定導体は前記第１の固定導体の円弧中心側に形成され、
前記可動導体は、前記第１の固定導体の周方向に沿って回転可能であり、
前記第１の固定導体、前記第２の固定導体、前記第１節点、前記第２節点、及び前記複数の接続経路は、共通の基板上に形成された導体パターンである、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の移相器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の移相器を用い、
前記第２の固定導体に供給される信号と前記位相調整部を介して前記アンテナ素子から放射される信号との位相差に基づいて前記複数の接続経路のうちの何れか一つの接続経路を選択し、前記選択された前記接続経路の前記分断された箇所を接続する位相調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ素子に出力する信号、又はアンテナ素子から入力された信号の位相を調節することが可能な移相器、及び位相調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば携帯電話用の基地局において、複数のアンテナ素子の給電位相を移相器によって調節し、主ビームの垂直方向に対する角度を変更可能なアレイアンテナがある（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、国際電気通信連合が定めるＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunication 2000）規格に準拠した通信システムでは、通信のトラフィックに応じて通信エリアを変更すべく、移相器のアクチュエータを遠隔操作してアンテナ素子間の位相差を調節し、主ビームの角度を変えるようにしている。このような通信システムでは、アンテナ素子間の位相差を高精度に調節することが求められている。
【０００４】
特許文献１に記載の位相制御装置では、移相器の入力信号と出力信号との位相差を検出し、検出した位相差に基づいてコンピュータが移相器のアクチュエータを制御するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４１８３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２８４９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、移相器の入力信号と出力信号との位相差が高精度に調節されていたとしても、各アンテナ素子に接続されたケーブルの長さが設計値通りでない場合には、アンテナ素子間における位相差に誤差が生じる。また、位相差の誤差は、ケーブルの引き回しやケーブルの特性のばらつきによっても発生し得る。またさらに、異なる周波数での送信と受信を共通のアンテナで行う共用アンテナの場合には、移相器とアンテナ素子との間に配置されるデュプレクサの特性のばらつきによっても位相差に誤差が発生する場合がある。
【０００７】
アンテナの設置後に、アンテナ素子間の位相差の誤差が発見された場合、例えば１つ又は複数のケーブルを一旦コネクタから外し、ケーブル長を短くして再接続することにより誤差を解消することが考えられるが、この作業には多大な労力を要する。また、この作業によって新たな位相差の誤差が発生する場合もあり得る。
【０００８】
そこで、本発明は、アンテナ素子により送信又は受信される信号の位相の調整を容易に行うことが可能な移相器、及び位相調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、第１の固定導体と、前記第１の固定導体に対して離間して配置された第２の固定導体と、前記第１の固定導体と前記第２の固定導体とを電気的に結合させる可動導体と、前記可動導体を前記第１の固定導体及び前記第２の固定導体の少なくとも一方の延伸方向に沿って移動させ、前記第１の固定導体と前記第２の固定導体との間の信号伝送の経路長を変化させるアクチュエータと、アンテナ素子への信号出力又はアンテナ素子からの信号入力を行う入出力部と、前記第１の固定導体と前記入出力部との間に設けられ、信号の位相を調整する位相調整部とを備え、前記位相調整部は、前記第１の固定導体側の第１節点と、前記入出力部側の第２節点と、それぞれが少なくとも一箇所で分断され、前記分断された箇所を接続することにより、前記第１節点と前記第２節点とを互いに異なる経路長で接続することが可能な複数の接続経路とを有する移相器を提供する。
【００１０】
また、前記位相調整部は、前記複数の接続経路のうち、経路長が最も短い接続経路の経路長と、経路長が最も長い接続経路との経路長との差が、前記送信信号の周波数帯の中心周波数の波長の５〜２０％であるとよい。
【００１１】
また、前記複数の接続経路は、少なくとも３つの接続経路からなるとよい。
【００１２】
また、前記第１の固定導体は円弧状に形成され、前記第２の固定導体は前記第１の固定導体の円弧中心側に形成され、前記可動導体は、前記第１の固定導体の周方向に沿って回転可能であり、前記第１の固定導体、前記第２の固定導体、前記第１節点、前記第２節点、及び前記複数の接続経路は、共通の基板上に形成された導体パターンであるとよい。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記の移相器を用い、前記第２の固定導体に供給される信号と前記位相調整部を介して前記アンテナ素子から放射される信号との位相差に基づいて前記複数の接続経路のうちの何れか一つの接続経路を選択し、前記選択された前記接続経路の前記分断された箇所を接続する位相調整方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アンテナ素子により送信又は受信される信号の位相の調整を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る移相器を用いたアンテナ装置の構成例を示す図である。
【図２】移相器の内部構成例を示す図である。
【図３】第１の位相調整部の構成例を示す図である。
【図４】アレイアンテナにおける複数のアンテナ素子の位相誤差が垂直面指向性に与える影響を検証したグラフである。
【図５】送信及び受信を行うことが可能なアンテナ装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施の形態］
図１は、本実施の形態に係る移相器を用いたアンテナ装置の構成例を示す図である。
【００１７】
このアンテナ装置１００は、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５を有するアレイアンテナ１０と、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５にそれぞれ接続された第１〜第５のケーブル１１１〜１１５と、移相器２と、移相器２を制御する制御部１２と、給電点１４と移相器２との間に設けられたフィルタ回路１３と、フィルタ回路１３と移相器２を接続する第６のケーブル１１６とを備えている。
【００１８】
アレイアンテナ１０は、例えば電波塔の頂上やビルの屋上付近のような高所に設置される。アレイアンテナ１０は、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５から放射される電波の位相を移相器２によって調節することにより、主ビームの放射角度が例えば仰角１°から俯角１０°まで変化する。
【００１９】
第１〜第５のケーブル１１１〜１１５は、中心導体の外周側に接地されたシールド線が配置された同軸ケーブルであり、一端がそれぞれ第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５に接続され、他端が移相器２に接続されている。なお、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５と移相器２との間にフィルタ回路等を介在させてもよい。
【００２０】
移相器２は、給電点１４からフィルタ回路１３を経て入力された入力信号を第１〜第５のケーブル１１１〜１１５に分配すると共に、分配された信号の位相の調節を行う。移相器２の構成については後述する。
【００２１】
制御部１２は、上位の制御装置からの指令を例えば通信により受信し、この指令に応じて移相器２を制御する。より具体的には、制御部１２は、上位の制御装置から、アレイアンテナ１０の主ビームの角度に関する指令情報を取得し、アレイアンテナ１０の垂直面内指向性が指令情報に適合したものとなるよう、ワイヤハーネス１２０を介して後述する移相器２のアクチュエータ２２を駆動制御する。
【００２２】
（移相器の構成）
図２は、移相器２の内部構成例を示す図である。
【００２３】
移相器２は、導電性を有する金属製のケース２０の内部に、基板２１と、アクチュエータ２２と、可動導体２３とを有している。ケース２０は直方体状であり、電気的に接地されている。
【００２４】
ケース２０の側壁２０ａには、第１のケーブル１１１（図１参照）に接続される同軸コネクタ２０１と、第２のケーブル１１２に接続される同軸コネクタ２０２と、第３のケーブル１１３に接続される同軸コネクタ２０３とが固定されている。また、側壁２０ａに対向するケース２０の側壁２０ｂには、第４のケーブル１１４に接続される同軸コネクタ２０４と、第５のケーブル１１５に接続される同軸コネクタ２０５と、第６のケーブル１１６に接続される同軸コネクタ２０６とが固定されている。同軸コネクタ２０１〜２０５は、本発明の入出力部の一例であり、本実施の形態では、移相器２から第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５への信号出力が同軸コネクタ２０１〜２０５によって行われる。
【００２５】
同軸コネクタ２０１〜２０６は、その接続端子（図示せず）が、基板２１の表面２１ａに形成された電極２１１〜２１６にそれぞれ接続されている。
【００２６】
また、側壁２０ａと側壁２０ｂとの間の側壁２０ｃには、ワイヤハーネス１２０に接続される多芯コネクタ２０７が固定されている。同軸コネクタ２０１〜２０６、及び多芯コネクタ２０７は、側壁２０ａ，２０ｂ，２０ｃに形成された貫通孔に挿通されて固定されている。
【００２７】
基板２１は平板状の絶縁体からなり、ケース２０に固定されている。基板２１の裏面２１ｂ側には、アクチュエータ２２が配置されている。
【００２８】
アクチュエータ２２は、例えばステッピングモータであり、ワイヤハーネス１２０，多芯コネクタ２０７，及び多芯コネクタ２０７に接続された内部配線２２１を介して制御部１２から供給される駆動電流によって、回転軸２２０を回転させるトルクを発生する。回転軸２２０は、基板２１を裏面２１ｂ側から表面２１ａ側に貫通している。
【００２９】
基板２１の表面２１ａ側には、移相部３と、第１〜第５の位相調整部４１〜４５とが形成されている。
【００３０】
移相部３は、円弧状に形成された第１の出力側導体３１と、第１の出力側導体３１と中心点を共有し、第１の出力側導体３１の内側に形成された第２の出力側導体３２と、第２の出力側導体３２の円弧中心側に形成された入力側導体３３と、可動導体２３とを備えている。第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２は、本発明の第１の固定導体の一例である。また、入力側導体３３は、本発明の第２の固定導体の一例である。
【００３１】
可動導体２３は、銅やアルミニウム等の導電性の金属からなり、柱部２３ａと、柱部２３ａの一端に形成され、アクチュエータ２２の回転軸２２０に相対回転不能に連結された連結部２３ｂと、柱部２３ａの一端に形成された円弧状の第１円弧部２３ｃと、第１円弧部２３ｃと連結部２３ｂとの間に形成された第２円弧部２３ｄとを一体に有している。そして、可動導体２３は、アクチュエータ２２の回転軸２２０の回転に伴って、回転軸２２０を中心に回転する。
【００３２】
第１円弧部２３ｃは第１の出力側導体３１に対向し、第２円弧部２３ｄは第２の出力側導体３２に対向している。第１円弧部２３ｃの第１の出力側導体３１との対向面には、絶縁体２３１が固定されている。また、第２円弧部２３ｄの第２の出力側導体３２との対向面には、絶縁体２３２が固定されている。
【００３３】
連結部２３ｂは、回転軸２２０を中心とする円形状に形成され、入力側導体３３に対向している。連結部２３ｂの入力側導体３３との対向面には、絶縁体２３３が固定されている。絶縁体２３１、絶縁体２３２、及び絶縁体２３３は、例えば絶縁性の樹脂からなり、可動導体２３に例えば接着により固定されている。
【００３４】
第１円弧部２３ｃの曲率及び径方向幅は、第１の出力側導体３１と同等に形成されている。また、第２円弧部２３ｄの曲率及び径方向幅は、第２の出力側導体３２と同等に形成されている。第１円弧部２３ｃの周方向長さは、第１の出力側導体３１の周方向長さよりも短く形成されている。また、第２円弧部２３ｄの周方向長さは、第２の出力側導体３２の周方向長さよりも短く形成されている。
【００３５】
第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２は、回転軸２２０を中心とする円弧状に形成されている。第２の出力側導体３２の外半径ｒ３２は、第１の出力側導体３１の内半径ｒ３１よりも小さく形成されている。第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２は、基板２１の表面２１ａに形成された金属箔（例えば銅箔）からなる導体パターンである。
【００３６】
入力側導体３３は、基板２１の表面２１ａにおける回転軸２２０を挿通させる貫通孔の周辺部に形成された環状の導体パターンであり、第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２に対して離間して配置されている。また、入力側導体３３は、配線パターン５６０によって電極２１６に接続されている。
【００３７】
可動導体２３は、入力側導体３３と、第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２とを電気的に結合させる。より具体的には、可動導体２３の連結部２３ｂが入力側導体３３と容量結合し、第１円弧部２３ｃが第１の出力側導体３１と容量結合し、第２円弧部２３ｄが第２の出力側導体３２と容量結合する。これにより、第６の同軸コネクタ２０６に供給された送信信号が配線パターン５６０，入力側導体３３，及び可動導体２３を介して第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２に分配される。
【００３８】
そして、アクチュエータ２２の回転軸２２０が回転すると、可動導体２３が回転駆動され、第１円弧部２３ｃが第１の出力側導体３１の延伸方向に沿って、また第２円弧部２３ｄが第２の出力側導体３２の延伸方向に沿って、それぞれ移動する。
【００３９】
第１の出力側導体３１は、その延伸方向（周方向）の一端部３１ａ及び他端部３１ｂが出力部となっている。また、第２の出力側導体３２は、その延伸方向（周方向）の一端部３２ａ及び他端部３２ｂが出力部となっている。
【００４０】
可動導体２３が図２に示す矢印Ａの方向（時計回り方向）に回転すると、入力側導体３３から第１の出力側導体３１の一端部３１ａに至る経路長が、入力側導体３３から他端部３１ｂに至る経路長よりも長くなると共に、入力側導体３３から第２の出力側導体３２の一端部３２ａに至る経路長が、入力側導体３３から他端部３２ｂに至る経路長よりも長くなる。一方、可動導体２３が図２に示す矢印Ｂの方向（反時計回り方向）に回転すると、入力側導体３３から第１の出力側導体３１の一端部３１ａに至る経路長が、入力側導体３３から他端部３１ｂに至る経路長よりも短くなると共に、入力側導体３３から第２の出力側導体３２の一端部３２ａに至る経路長が、入力側導体３３から他端部３２ｂに至る経路長よりも短くなる。
【００４１】
このように、アクチュエータ２２は、可動導体２３を第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２の延伸方向に沿って回転移動させることにより、第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２の出力部と入力側導体３３との間の信号伝送の経路長を変化させる。つまり、可動導体２３が回転軸２２０を中心に回転することにより、第１の出力側導体３１の出力部である一端部３１ａ及び他端部３１ｂ、ならびに第２の出力側導体３２の出力部である一端部３２ａ及び他端部３２ｂの入力側導体３３からの経路長が変化し、これにより各出力部における位相が変化する。
【００４２】
第１の出力側導体３１の一端部３１ａは、配線パターン５１１，第１の位相調整部４１，及び配線パターン５１２を介して電極２１１に接続され、他端部３１ｂは、配線パターン５４１，第４の位相調整部４４，及び配線パターン５４２を介して電極２１４に接続されている。第２の出力側導体３２の一端部３２ａは、配線パターン５２１，第２の位相調整部４２，及び配線パターン５２２を介して電極２１２に接続され、他端部３２ｂは、配線パターン５５１，第５の位相調整部４５，及び配線パターン５５２を介して電極２１５に接続されている。
【００４３】
また、入力側導体３３は、配線パターン５３１，第３の位相調整部４３，及び配線パターン５３２を介して電極２１３に接続されている。
【００４４】
可動導体２３が回転すると、第１の出力側導体３１及び第２の出力側導体３２の出力部における位相が変化するので、アレイアンテナ１０の第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５から放射される電波の位相が変化する。
【００４５】
制御部１２は、アクチュエータ２２を駆動することで第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５から放射される電波の位相を調節し、アレイアンテナ１０の指向性を制御する。
【００４６】
しかし、第１〜第５のケーブル１１１〜１１５のケーブル長の誤差や特性の違い、あるいは敷設経路の差異等によって、移相器２の同軸コネクタ２０１〜２０５における位相差がそのまま第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５から放射される電波の位相差として表れない場合がある。つまり、移相器２からアレイアンテナ１０までの間における信号伝送経路の誤差等により、所望の電波の位相差が得られず、この結果、アレイアンテナ１０の垂直面指向性が劣化してしまう場合がある。本実施の形態では、この位相差の誤差を第１〜第４の位相調整部４１〜４４を用いた位相の調整によって改善する。なお、図２では、同軸ケーブルが同軸コネクタ２０１〜２０６を使用して基板２１に接続された例を示しているが、第１〜第５のケーブル１１１〜１１５を基板２１に直接半田付けして接続してもよい。
【００４７】
（位相調整部の構成）
第１〜第５の位相調整部４１〜４５は、それぞれ共通の構成を有しているので、第１の位相調整部４１を例にとって説明する。
【００４８】
図３は、第１の位相調整部４１の構成例を示す図である。第１の位相調整部４１は、第１の出力側導体３１側の第１節点４１１と、同軸コネクタ２０１側の第２節点４１２と、第１節点４１１と第２節点４１２とを接続することが可能な第１〜第３接続経路４１３〜４１５を有して構成されている。
【００４９】
第１節点４１１は、配線パターン５１１の端部に設けられた第１〜第３接続経路４１３〜４１５の分岐点である。また、第２節点４１２は、配線パターン５１２の端部に設けられた第１〜第３接続経路４１３〜４１５の結合点である。
【００５０】
第１接続経路４１３は、電極４１３ａと電極４１３ｂとの間で分断され、電極４１３ａと第１節点４１１とを接続する配線パターン４１３ｃと、電極４１３ｂと第２節点４１２とを接続する配線パターン４１３ｄとを有している。
【００５１】
第２接続経路４１４は、電極４１４ａと電極４１４ｂとの間で分断され、電極４１４ａと第１節点４１１とを接続する配線パターン４１４ｃと、電極４１４ｂと第２節点４１２とを接続する配線パターン４１４ｄとを有している。
【００５２】
第３接続経路４１５は、電極４１５ａと電極４１５ｂとの間で分断され、電極４１５ａと第１節点４１１とを接続する配線パターン４１５ｃと、電極４１５ｂと第２節点４１２とを接続する配線パターン４１５ｄとを有している。
【００５３】
電極４１３ａと電極４１３ｂ、電極４１４ａと電極４１４ｂ、及び電極４１５ａと電極４１５ｂは、それぞれ近接して配置され、例えば半田付けによって接続（短絡）することが可能である。また、これら各電極同士を例えばショートピンによって接続してもよく、あるいはディップスイッチのオン又はオフによって接続又は絶縁させてもよい。
【００５４】
電極４１３ａと電極４１３ｂとを接続した場合の第１接続経路４１３の経路長を経路長Ｌ１とし、電極４１４ａと電極４１４ｂとを接続した場合の第２接続経路４１４の経路長を経路長Ｌ２とし、電極４１５ａと電極４１５ｂとを接続した場合の第３接続経路４１５の経路長を経路長Ｌ３とすると、経路長Ｌ１は、経路長Ｌ２よりも長く、経路長Ｌ３よりも短い（経路長Ｌ２＜経路長Ｌ１＜経路長Ｌ３）。
【００５５】
経路長Ｌ２と経路長Ｌ３との経路長差は、アレイアンテナ１０から放射される送信信号の周波数や、移相器２とアレイアンテナ１０との間の伝送経路の距離や構成等に応じて発生し得る位相差の誤差の量に対応して設定することができる。具体的には、経路長Ｌ２と経路長Ｌ３との経路長差は、アレイアンテナ１０から放射される送信信号の周波数帯の中心周波数における波長の５〜２０％（５％以上２０％以下）であることが望ましい。より望ましくは、経路長Ｌ２と経路長Ｌ３との経路長差が、アレイアンテナ１０から放射される送信信号の周波数帯の中心周波数における波長の１０〜１５％（１０％以上１５％以下）であるとよい。経路長差がこのような範囲であれば、移相器２からアレイアンテナ１０までの間における信号伝送経路の誤差に起因する、第１のアンテナ素子１０１の位相の誤差を適切に修正することができる。
【００５６】
また、経路長Ｌ１は、経路長Ｌ２と経路長Ｌ３との中央付近の値であるとよい。そして、アレイアンテナ１０における放射電波の位相差の誤差がない通常時に電極４１３ａと電極４１３ｂとを接続するようにしておけば、第１のアンテナ素子１０１から放射される電波の位相を＋側及び−側の何れにも調整することが可能となる。
【００５７】
つまり、電極４１４ａと電極４１４ｂとを接続して第２接続経路４１４によって第１節点４１１と第２節点４１２とを接続すれば、通常時よりも経路長が短くなるので、経路長Ｌ１と経路長Ｌ２との差に応じて位相を進めることができる。また、電極４１５ａと電極４１５ｂとを接続して第３接続経路４１５によって第１節点４１１と第２節点４１２とを接続すれば、通常時よりも経路長が長くなるので、経路長Ｌ１と経路長Ｌ３と差に応じて位相を遅らせることができる。
【００５８】
電極４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂ，４１５ａ，４１５ｂ、及び配線パターン４１３ｃ，４１３ｄ，４１４ｃ，４１４ｄ，４１５ｃ，４１５ｄは、基板２１の表面２１ａに形成された導体パターンである。
【００５９】
同様に、第２のアンテナ素子１０２の位相の誤差は第２の位相調整部４２により、第３のアンテナ素子１０３の位相の誤差は第３の位相調整部４３により、第４のアンテナ素子１０４の位相の誤差は第４の位相調整部４４により、第５のアンテナ素子１０５の位相の誤差は第５の位相調整部４５により、それぞれ個別に調整することができる。
【００６０】
（位相調整方法）
次に、移相器２を用いたアンテナ装置１００の位相調整方法を説明する。この位相の調整は、例えばアレイアンテナ１０を設置し、アンテナ装置１００を構築した際に行われる。
【００６１】
位相の調整は、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５のそれぞれについて順次行う。例えば、第１のアンテナ素子１０１について位相の調整を行う際には、他のアンテナ素子（第２〜第５のアンテナ素子１０２〜１０５）からは電波が放射されないよう、例えば第２〜第５の位相調整部４２〜４５にて、第１及び第２の出力側導体３１，３２又は入力側導体３３側と第２〜第５のアンテナ素子１０２〜１０５側との接続を遮断しておく。
【００６２】
また、可動導体２３を中立位置（入力側導体３３から第１の出力側導体３１の一端部３１ａ及び他端部３１ｂまでの経路長が等しくなる位置）に定位させ、第１の位相調整部４１の電極４１３ａと電極４１３ｂとを接続し、第１節点４１１と第２節点４１２とが第１接続経路４１３によって接続された状態とする。
【００６３】
そして、移相器２に入力される信号と第１のアンテナ素子１０１から放射される電波との位相差を検出する。この位相差が規定の範囲内であれば、第１の位相調整部４１については第１接続経路４１３を選択し、この第１接続経路４１３の電極４１３ａと電極４１３ｂとを接続することとする。
【００６４】
また、検出された位相差が規定の範囲外である場合、放射電波の位相が規定の範囲よりも進んでいるときは、第３接続経路４１５を選択し、電極４１５ａと電極４１５ｂとを接続する。また、放射電波の位相が規定の範囲よりも遅れているときには、第２接続経路４１４を選択し、電極４１４ａと電極４１４ｂとを接続する。
【００６５】
このように、移相器２に入力される信号（入力側導体３３に供給される信号）と、第１のアンテナ素子１０１から放射される電波の信号との位相差に基づいて第１〜第３接続経路４１３〜４１５のうちの何れか一つを選択し、選択された接続経路の分断された箇所（電極４１３ａと電極４１３ｂとの間、電極４１４ａと電極４１４ｂとの間、又は電極４１５ａと電極４１５ｂとの間の何れか一つ）を接続する。
【００６６】
このような位相の調整を第２〜第５のアンテナ素子１０２〜１０５についても順次行う。
【００６７】
（位相誤差と垂直面指向性との関係）
図４は、アレイアンテナ１０における第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５の位相誤差が垂直面指向性に与える影響を検証したグラフであり、（ａ）は位相誤差が±５％である場合、（ｂ）は位相誤差が±１２％である場合をそれぞれ示す。
【００６８】
図４（ａ）及び（ｂ）において、実線は周波数帯の中心周波数、破線は周波数帯の上限周波数、一点鎖線は周波数帯の上限周波数の垂直面指向性を示す。横軸は、水平方向を９０°とし、仰角を９０°よりも右側、俯角を９０°よりも左側に示している。縦軸は、放射された電波の電界強度のピークを０とし、ピークの角度から離れた角度における電界強度をデシベル値で示している。また、図４に示す太線は、目標指標を示すものであり、このレベル以下に電界強度を抑えるべき目標値を示している。
【００６９】
図４（ａ）に示すように、位相誤差は±５％である場合は、９０°（水平方向）よりもやや低い８５°付近で電界強度がピークとなり、角度が下がるにつれて電界強度が徐々に弱くなる一方、９０°を超える範囲では、電界強度が目標指標以下に抑えられた理想的な特性を示している。
【００７０】
また、図４（ｂ）に示すように、位相誤差は±１２％である場合は、（ａ）のグラフと同様に８５°付近で電界強度がピークとなっているが、２５〜５５°付近で電界強度が大きく変動している。また、９０°を超える範囲では、一部で電界強度が目標指標を超えている。この範囲で電界強度が目標指標を超えると、干渉が発生するので好ましくない。
【００７１】
このように、図４のグラフは、位相誤差を抑制することにより、理想的な垂直面指向性が得られることを示している。
【００７２】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
【００７３】
（１）第１〜第５のケーブル１１１〜１１５を移相器２から取り外す等の作業を行わなくとも、移相器２によって位相差の調整を行うことができるので、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５から送信される信号の位相の調整を容易に行うことが可能となる。
【００７４】
（２）位相調整部（第１〜第５の位相調整部４１〜４５）がアレイアンテナ１０の各アンテナ素子（第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５）のそれぞれに対応して設けられているので、各アンテナ素子ごとに独立して位相の調整を行うことができる。つまり、放射された電波の位相の誤差を可動導体２３の回転により修正しようとした場合、一つのアンテナ素子のみの位相を変えることはできず、他のアンテナ素子の位相も変化してしまう。しかし、本実施の形態によれば、移相器２に入力される信号と個々のアンテナ素子から放射される電波の信号との位相差に基づいて、各アンテナ素子ごとに位相を調整できるので、位相の調整作業を容易かつ確実に行うことが可能となる。
【００７５】
（３）位相調整部（第１〜第５の位相調整部４１〜４５）は、３つの接続経路（第１〜第３接続経路４１３〜４１５）を有しているので、位相の進み及び遅れの何れの誤差にも対応して、誤差を小さくすることが可能となる。
【００７６】
（４）第１〜第５の位相調整部４１〜４５、移相部３の第１及び第２の出力側導体３１，３２、及び入力側導体３３は共通の基板２１の表面２１ａ上の導体パターンであるので、基板２１のエッチングによって、これらが同時に形成される。これにより、製造時における作業工数の増大及びコストの上昇を抑制することができる。また、移相器２の小型化及び軽量化にも寄与し得る。
【００７７】
（５）経路長Ｌ２と経路長Ｌ３との経路長差を、アレイアンテナ１０から放射される送信信号の周波数帯の中心周波数における波長の５〜２０％とすれば、移相器２からアレイアンテナ１０までの間における信号伝送経路の誤差等に起因する位相の誤差を適切に修正することができる。この経路長差が波長の２０％を超えると、発生した位相の誤差をきめ細かく修正することができない。また、この経路長が波長の５％未満であると、大きな誤差に対して適切に修正を行うことができない。
【００７８】
（応用例）
上記実施の形態では、アンテナ装置１００のアレイアンテナ１０が送信のみを行う場合について説明したが、送信及び受信を行う共用アンテナに本発明を適用することも可能である。この場合の構成例を図５に示す。
【００７９】
図５は、送信及び受信を行うことが可能なアンテナ装置１００Ａの構成例を示す図である。この構成例では、送信波と受信波を分離するフィルタの一種である第１〜第５のデュプレクサ６１〜６５が、送信用の第１の移相器２Ａ及び受信用の第２の移相器２Ｂと、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５との間にそれぞれ配置されている。
【００８０】
第１の移相器２Ａは、給電点１４から入力される信号の分配及び位相の調節を行って第１〜第５のデュプレクサ６１〜６５に出力する。第２の移相器２Ｂは、第１〜第５のデュプレクサ６１〜６５からの入力信号の位相を調節して出力点１５に出力する。第１の移相器２Ａ及び第２の移相器２Ｂの機能及び構成は、図２を参照して説明したものと同一である。図５において、図１を参照して説明したものと同一の機能を有する構成要素については共通する符号を付して重複した説明を省略する。
【００８１】
アンテナ装置１００Ａでは、位相の誤差の発生要因として、第１〜第５のデュプレクサ６１〜６５の特性のばらつきが加わるので、図１に示す構成に比較して、位相の誤差が大きくなる傾向にある。しかし、第１〜第５の位相調整部４１〜４５を備える第１の移相器２Ａ及び第２の移相器２Ｂによって、この位相の誤差を抑制し、垂直面指向性の劣化を抑えることができる。また、送信用の第１の移相器２Ａと受信用の第２の移相器２Ｂとが別個に設けられているので、送信周波数帯と受信周波数帯のそれぞれについて、第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５から放射される電波の位相を個別に調整することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００８３】
また、本発明は上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で種々の態様において実施することが可能である。
【００８４】
例えば、上記実施の形態では、第１の位相調整部４１が経路長の異なる３つの第１〜第３接続経路４１３，４１４，４１５を有する場合について説明したが、接続経路の数は２つでもよく、４つ以上でもよい。接続経路の数が多ければ、よりきめ細かく位相を調整することが可能となる。
【００８５】
また、上記実施の形態では、移相器２が、５つのアンテナ素子（第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５）と同数の位相調整部（第１〜第５の位相調整部４１〜４５）を備えた場合について説明したが、位相調整部の数はアンテナ素子の数よりも少なくてもよい。この場合、例えば対応する位相調整部を有しないアンテナ素子の位相の調整が必要な場合には、他のアンテナ素子に対応する位相調整部の位相を調整することにより、アンテナ素子間の位相差の誤差を抑制することができる。
【００８６】
また、上記実施の形態では、アレイアンテナ１０が５つのアンテナ素子（第１〜第５のアンテナ素子１０１〜１０５）を有する場合について説明したが、アンテナ素子の数はこれに限らない。なお、本発明は、移相部３のみによってはアンテナ素子ごとの位相の調整をすることができない、３以上のアンテナ素子を有する場合に特に有効である。
【００８７】
また、上記実施の形態では、可動導体２３をアクチュエータ２２によって回転させる場合を例にとって説明したが、これに限らず、例えば入力側導体と第１及び第２の出力側導体とが互いに平行な直線状に形成され、可動導体がアクチュエータによって平行移動するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、第１〜第３接続経路４１３，４１４，４１５を、その一箇所で分断した場合について説明したが、これに限らず、複数の接続経路のぞれぞれを複数箇所で分断し、これら分断箇所の接続の組み合わせによって経路長を変更するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
２…移相器、２Ａ…第１の移相器、２Ｂ…第２の移相器、３…移相部、１０…アレイアンテナ、１２…制御部、１３…フィルタ回路、１４…給電点、１５…出力点、２０…ケース、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…側壁、２１…基板、２１ａ…表面、２１ｂ…裏面、２２…アクチュエータ、２３…可動導体、２３ａ…柱部、２３ｂ…連結部、２３ｃ…第１円弧部、２３ｄ…第２円弧部、３１…第１の出力側導体（第１の固定導体）、３１ａ…一端部、３１ｂ…他端部、３２…第２の出力側導体（第１の固定導体）、３２ａ…一端部、３２ｂ…他端部、３３…入力側導体（第２の固定導体）、４１〜４５…第１〜第５の位相調整部、６１〜６５…第１〜第５のデュプレクサ、１００，１００Ａ…アンテナ装置、１０１〜１０５…第１〜第５のアンテナ素子、１１１〜１１６…第１〜第６のケーブル、１２０…ワイヤハーネス、２０１〜２０６…同軸コネクタ（入出力部）、２０７…多芯コネクタ、２１１〜２１６…電極、２２０…回転軸、２２１…内部配線、２３１，２３２，２３３…絶縁体、４１１…第１節点、４１２…第２節点、４１３〜４１５…第１〜第３接続経路、４１３ａ，４１３ｂ，４１４ａ，４１４ｂ，４１５ａ，４１５ｂ…電極、４１３ｃ，４１３ｄ，４１４ｃ，４１４ｄ，４１５ｃ，４１５ｄ…配線パターン、５１１，５１２，５２１，５２２，５３１，５３２，５４１，５４２，５５１，５５２，５６０…配線パターン
【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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