(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が入力端子に接続された高周波信号用の第１の伝送ラインと電磁結合するように、一端が出力端子に接続された高周波信号用の第２の伝送ラインを配置した結合手段と、
前記第１及び第２の伝送ラインの他端と基準電位点との間それぞれに、設けられた２つのマイクロストリップライン型のスタブとを、
有し、これらスタブは、
線対称に配置された２つの円弧状部と、
これら円弧状部上に、これらと同心に配置され、互いに噛み合っている２つの歯車と、
これら歯車における前記円弧状部側の面に設けられ、前記両歯車の回転に従って基準位置に対して同一角度をなしながら線対称に回転しつつ、前記円弧状部を基準電位点に短絡する短絡手段とを、
有する可変位相調整器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変位相調整器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記の可変位相調整器は、例えば可変指向性アンテナを構成する場合に使用することがある。この可変指向性アンテナを構成した例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５７−１２７３０２号公報  （第４頁、第６図）
【０００４】
特許文献１では、２つのアンテナを所定の距離を隔てて同一方向からの電波を受信するように配置し、一方のアンテナでの受信信号を逆相変成器を介して同相合成器に供給する。他方のアンテナでの受信信号を可変位相器及び同相変成器を介して上記の同相合成器に供給する。可変位相器は、並列接続された容量可変コンデンサからなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような可変位相調整器では、容量可変コンデンサの容量を変化させることによって、位相を調整している。ところで、アンテナが例えばＵＨＦ帯のような高い周波数を受信するためのものである場合、容量可変コンデンサに必要な容量変化は０乃至２ｐＦ程度であり、特に０乃至１ｐＦの範囲で微調整できることが望まれる。しかし、容量可変コンデンサでは、１ｐＦ以下の微少容量を得ることが、その構造上、極めて困難である。また、０乃至２ｐＦの範囲での微調整も困難である。容量の微調整が困難であるので、位相変化の微調整もできない。
【０００６】
本発明は、位相の微調整が容易に行える可変位相調整器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様の可変位相調整器は、一端が入力端子に接続された高周波信号用の第１の伝送ラインと電磁結合するように、一端が出力端子に接続された高周波信号用の第２の伝送ラインを配置した結合手段と、前記第１及び第２の伝送ラインの他端と基準電位点との間それぞれに、設けられた２つのマイクロストリップライン型のスタブとを、有している。各スタブは、線対称に配置された２つの円弧状部を有している。これら円弧状部上に、これらと同心に２つの歯車が配置され、互いに噛み合っている。これら歯車には、同一直径の同一歯数のものを使用するのが望ましい。これら歯車における前記円弧状部側の面に短絡手段が設けられている。短絡手段は、前記両歯車の回転に従って基準位置に対して同一角度をなしながら線対称に回転しつつ、前記円弧状部を基準電位点に短絡する。
【００１４】
このように構成すると、スタブが円弧状部を有しているので、全てを直線状に形成したスタブを使用する場合よりも小型化することができる。さらに、短絡手段が歯車によって回転させられているので、２つの短絡手段が基準位置に対してなす角度は常に等しく、スタブが持つ容量は常に等しくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の参考例の可変位相調整器２は、図１に示すように、２つのアンテナ４、６の受信信号を合成器８によって合成する際に、一方のアンテナ６の受信信号の位相を調整するために使用されている。
【００１８】
アンテナ４、６は、公知の種々のものを使用することができる。例えば八木形アンテナのような指向性アンテナが使用される。これらアンテナ４、６は、同一周波数帯、例えばＵＨＦ帯の電波を受信するように同一に構成され、さらに同一の方向から到来する電波を受信するように配置されている。アンテナ４の受信信号は、合成器８にそのまま供給される。一方、アンテナ６の受信信号は、可変位相調整器２によって位相が調整された後に、合成器８に供給される。合成器８は、これら供給された信号を同相または逆相合成する。
【００１９】
可変位相調整器２は、伝送手段、例えば方向性結合手段、具体的には３ｄＢカプラライン１０を有している。このカプラライン１０は、アンテナ６に接続された入力端子１１を有している。この入力端子１１に第１の伝送ライン１２の一端が、コンデンサ１４を介して接続されている。第１の伝送ライン１２と電磁結合するように、第２の伝送ライン１６も、カプラライン１０に設けられている。第２の伝送ライン１６の一端は、コンデンサ１８を介して出力端子１９に接続されている。この出力端子１９は合成器８に接続されている。
【００２０】
第１及び第２の伝送ライン１２、１６の他端には、マイクロストリップライン形のスタブ２０、２２が設けられている。これらスタブ２０、２２は、１つの基板２４上に形成されている。基板２４は、例えば矩形に形成され、図示していないが、それの裏面全域に地導体となる金属箔が形成されている。基板２４の表面側にスタブ２０、２２が設けられている。基板２４の表面側も元々は全域に金属箔が形成されていたが、これを適切にエッチング等することによって、ライン状にスタブ２０、２２が所定の間隔を隔てて形成されている。これらスタブ２０、２２の周囲に、接地電位面２６とされる金属箔が残されている。これらスタブ２０、２２は、同一の形状に形成され、カプラライン１０を含めた特性インピーダンスが５０Ωまたは７５Ωに設定されている。スタブ２０、２２の長さは、例えば８０ｍｍとすることができる。これらスタブ２０、２２の一端が、第１及び第２の伝送ライン１２、１６の他端に接続され、他端が開放されている。
【００２１】
これらスタブ２０、２２には、短絡手段、例えばショートバー２８、３０が設けられている。ショートバー２８、３０は、スタブ２０、２２の長さ方向に垂直に配置されている。ショートバー２８、３０の中央部は、スタブ２０、２２に接触し、さらにショートバー２８、３０の両端部が、それぞれ接地電位面２６に接触している。このショートバー２８、３０は、スタブ２０、２２の長さ方向に沿って摺動可能である。
【００２２】
従って、ショートバー２８は、第１の伝送ライン１２との接続端部から任意の距離Ｌ１の位置でスタブ２０を短絡する。同様に、ショートバー３０も、第２の伝送ライン１６との接続端部から任意の距離Ｌ２の位置でスタブ２２を短絡する。これらショートバー２８、３０は、図示していない操作子を操作することによって、上記の距離Ｌ１、Ｌ２が常に等しい値となるように、連動する構成である。従って、第１及び第２の伝送ライン１２、１６の他端には、常に同一の容量が接続される。
【００２３】
このように構成した可変位相調整器２では、ショートバー２８、３０の距離Ｌ１、Ｌ２を０乃至８０ｍｍの範囲（スタブ２０、２２の全長）で変化させることによって、入力端子１１での信号と出力端子１９での信号との間で位相変化量が、４７０ＭＨｚの周波数において０乃至１８０度となる。
【００２４】
この可変位相調整器２では、第１及び第２の伝送ライン１２、１６に接続される容量の値が変化する。しかも、マイクロストリップライン形のスタブ２０、２２において短絡位置を変化させることによって、スタブ２０、２２の容量を変化させているので、微少容量において微調整が容易に行える。従って、位相の微調整が容易に行え、例えば所望のヌル点を容易に得ることができる。
【００２５】
第１の参考例では、スタブ２０、２２は直線状のものを使用した。しかし、スタブを設置する面積を小さくする必要がある場合には、図２乃至図５に示す構成を採用することによって、設置面積を縮小することができる。
【００２６】
即ち、図２に示す第２の参考例では、スタブ２０ａ、２２ａがジグザグ形に形成されている。
【００２７】
また、図３に示す第３の参考例では、スタブ２０ｂ、２２ｂが正弦波状に形成されている。なお、図２及び図３では、接地電位面２６を図示していないが、ショートバー２８、３０は、スタブ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂに接触する他に、接地電位面にも接触している。
【００２８】
図４に示す第１の実施の形態では、スタブ２０ｃ、２２ｃが、円弧状部、例えば３／４円弧状部２０ｃ−１、２２ｃ−１とこれに連なる直線状部２０ｃ−２、２２ｃ−２とから構成されている。これら円弧状部２０ｃ−１、２２ｃ−１は所定の間隔を隔てて線対称に配置されている。
【００２９】
これら円弧状部２０ｃ−１、２２ｃ−１と同心に、基板２４の裏面側に歯車３２、３４が形成されている。これら歯車３２、３４は、同一直径の同一歯数のものである。これら歯車３２、３４に結合され、かつ基板２４の表面側に位置し、円弧状部上を歯車３２、３４の回転に従って摺動するようにショートバー２８ａ、３０ａが線対称に形成されている。ショートバー２８ａ、３０ａは円弧状部２０ｃ−１、２２ｃ−１と接触すると共に、図示していない接地電位面とに接触している。基板２４には、ショートバー２８ａ、３０ａが移動するための環状の溝３６、３８が歯車３２、３４と同心に形成されている。
【００３０】
基板２４の裏面側において歯車３２、３４に歯車４０、４２がかみ合っている。さらに、歯車４０、４２同士もかみ合っている。歯車４０、４２も同一直径で、同一歯数のものである。歯車４０、４２の一方の中心には、図示していないが、基板２４側から操作可能な摘みが設けられている。
【００３１】
この摘みを回転させると、歯車４０、４２は互いに逆方向に回転し、歯車３２、３４も互いに逆方向に回転する。その結果、ショートバー２８ａ、３０ａは、歯車３２、３４の中心を通り直線状部３０ｃ−２、３２ｃ−２に平行な基準位置、例えば基準線ｒ１，ｒ２に対して常に同一の角度をなして、線対称に回転する。従って、両スタブ２０ｃ、２２ｃの容量は常に同一の値となる。
【００３２】
図５（ａ）、（ｂ）に第２の実施の形態を示す。この実施の形態は、ほぼ第１の実施の形態と同様に構成されている。同等部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。この実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、基板２４側におけるスタブ２０ｃ、２２ｃが設けられている面に、歯車３２ａ、３４ａが設けられている。これら歯車３２ａ、３４ａは、３／４円弧状部２０ｃ−１、２２ｃ−１と同心に配置され、かつ互いに噛み合っている。歯車３２ａ、３４ａは、同一直径、同一歯数のものである。歯車３２ａ、３４ａのスタブ２０ｃ、２２ｃ側の面に、ショートバー２８ａ、３０ａが線対称に形成されている。従って、第１の実施の形態と同様に、ショートバー２８ａ、３０ａは、基準線ｒ１、ｒ２に対して常に同一角度をなしながら回転する。歯車３２ａ、３４ａの上面には、つまみ４３が設けられている。これを回転させることによって、歯車３２ａ、３４ａが回転し、ショートバー２８ａ、３０ａが線対称に同一角度回転する。従って、両スタブ２０ｃ、２２ｃの容量は、常に同一の値となる。また、第１の参考例のようにスタブ２０、２２を全て直線状に形成した場合よりも小型化することができる。さらに、歯車３２ａ、３４ａをスタブ２０ｃ、２２ｃ側に設けているので、ショートバー２８ａ、３０ａを回転させるための溝（第１の実施形態参照）が不要となり、構成を簡略化することができる。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、スタブ２０ｃ、２２ｃの周囲にある接地電位面は省略してある。ショートバー２８ａ、３０ａは、この接地電位面に接続されている。
【００３３】
また、図６に示す第４の参考例のように、トロンボーン構造の可変容量素子を使用することもできる。この可変容量素子は、中心導体４４を有している。中心導体４４を間隔を隔てて包囲するように固定式の外部導体４６が固定配置されている。この固定式の外部導体４６と中心導体４４との間を、外部導体４６の長さ方向に可動するように可動式の外部導体４８が設けられている。可動式の外部導体４８は中空の円筒状のものである。
【００３４】
この可変容量素子が２つ設けられ、一方の可変容量素子の中心導体４４が、カプラライン１０の第１の伝送ライン１２の他端に接続され、他方の可変容量素子の中心導体４４が、第２の伝送ライン１６の他端に接続されている。可動式外部導体４８を固定外部導体４６から抜き差しすることによって、中心導体４４のうち可動式外部導体４８によって覆われる面積が変化し、容量が変化する。無論、２つの可変容量素子において可動式外部導体４８は、連動して移動する。
【００３５】
この可変容量素子を使用すると、第１及び第２の伝送ライン１２、１６の他端に接続されている容量の値が同一の値で変化する。しかも、可動式外部導体４８の挿入量を変化させることによって、微少な容量調整が可能である。
【００３６】
上記の各実施の形態では、３ｄＢカプラライン１０を使用したが、これに限ったものではなく、例えばリアクタンスを有する伝送ラインを設け、これの所定位置に上述したようなマイクロストリップライン形のスタブまたはトロンボーン形の可変容量素子を設けることも可能である。また、上記の各実施の形態では、スタブは、カプラライン１０に接続されていない端部を開放端部としたが、接地電位点に短絡されている短絡端部とすることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、微少な容量変化を与えることができるので、位相の細かな調整が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例の可変位相調整器のブロック図である。
【図２】  本発明の第２の参考例の可変位相調整器のブロック図である。
【図３】  本発明の第３の参考例の可変位相調整器のブロック図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態の可変位相調整器のブロック図である。
【図５】  本発明の第２の実施の形態の可変位相調整器のブロック図である。
【図６】  本発明の第４の参考例の可変位相調整器のブロック図である。
【符号の説明】
１０  カプラライン（伝送手段、結合手段）
１２  第１の伝送ライン
１６  第２の伝送ライン
２０  ２２  マイクロストリップライン型スタブ
２８  ３０  ショートバー（短絡手段）
４４  中心導体
４６  固定式の外部導体
４８  可動式の外部導体
【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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