(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に設けられた円弧状または円環状の固定導体と、
同じ基板の上の、前記円弧または円環の中心位置に設けられた中心導体と、
前記中心導体と前記固定導体とを絶縁フィルムを介して結合させるための回転結合導体と、
前記回転結合導体の回転中心部を、バネの押し下げ力で、前記中心導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第１の圧接部材と、
前記回転結合導体の端部を、バネの押し下げ力で、前記固定導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第２の圧接部材と、
前記第１の圧接部材及び前記第２の圧接部材の反力を受け止めるために前記第１の圧接部材及び前記第２の圧接部材を装着するとともに、前記回転結合導体の回転中心軸と一体になって回転する支持部材と、
前記回転結合導体を回転させるための回転駆動手段とを備え、
前記第１の圧接部材は樹脂でできており、
前記回転結合導体の回転中心部及び前記絶縁フィルムの中心部にそれぞれ貫通孔が形成されており、前記中心導体に穴が形成されており、前記第１の圧接部材は、これらの貫通孔を貫き、前記穴に嵌入する突起を有していることを特徴とする移相器。
【請求項２】
前記回転結合導体の両端部に凹部が形成されており、前記第２の圧接部材は前記凹部に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の移相器。
【請求項３】
前記回転駆動手段は、電動モータを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２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、各アンテナ素子間の位相差を調整することにより、主ビーム方向を設定し、もって通信エリアの設定、基地局間の干渉の抑制を行うアレイアンテナに用いられる移相器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アレイアンテナ１は、図９に示すように、複数のアンテナ素子２を有しており、アンテナ素子２間の位相差を、移相器３を用いて調整することにより、主ビーム方向θを設定することができるものである。
従来の移相器には、固定基板に円弧状のストリップ導体をはめ込み、このストリップ導体に、絶縁膜を介して、時計の針のような回転結合導体を接触させ、回転結合導体を回転させることにより、移相量を連続的に変化させるものがある（特開平１０−１３１０３号公報）。絶縁膜を介しているのは、金属同士を直接接触させると、相互変調波歪みが発生し、通信障害が発生してしまうからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記移相器では、回転結合導体が回転するので、それに入力信号を供給するためには、回転しながら電気的な結合を保つことのできる部材（ロータリージョイント）が必要である。
前記公報記載の移相器では、回転結合導体の中心に入力端子となる軸を形成し、ロータリージョイントをその軸に結合させている。
【０００４】
しかし、回転結合導体に軸を形成したり、ロータリージョイントを使用したりすると、移相器の構成が複雑になるとともに、当該軸やロータリージョイントが電波を放射するアンテナとなり、移相器の高周波特性に乱れを生じさせる。
そこで、本発明は、簡単な構成で済み、かつ安定した高周波特性を有する移相器を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の移相器は、基板の上に設けられた円弧状または円環状の固定導体と、同じ基板の上の、前記円弧または円環の中心位置に設けられた中心導体と、前記中心導体と前記固定導体とを絶縁フィルムを介して結合させるための回転結合導体と、前記回転結合導体の回転中心部を、バネの押し下げ力で、前記中心導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第１の圧接部材と、前記回転結合導体の端部を、バネの押し下げ力で、前記固定導体側に所定の圧力を加えることにより圧接する第２の圧接部材と、前記第１の圧接部材及び前記第２の圧接部材の反力を受け止めるために前記第１の圧接部材及び前記第２の圧接部材を装着するとともに、前記回転結合導体の回転中心軸と一体になって回転する支持部材と、前記回転結合導体を回転させるための回転駆動手段とを備え、前記第１の圧接部材は樹脂でできており、前記回転結合導体の回転中心部及び前記絶縁フィルムの中心部にそれぞれ貫通孔が形成されており、前記中心導体に穴が形成されており、前記第１の圧接部材は、これらの貫通孔を貫き、前記穴に嵌入する突起を有しているものである。
【０００６】
前記の構成によれば、第１の圧接部材及び前記第２の圧接部材により、回転結合導体を基板側に圧接する。これにより、回転結合導体と固定導体、及び回転結合導体と中心導体を、絶縁フィルムを介して、それぞれ安定した状態で、静電的に結合させることができる。そして静電的に結合した状態で、回転駆動手段により、回転結合導体を回転させ移相量を変えることができる。
回転結合導体は、従来の技術のように、基板側に突出する軸を持たないので、不要な放射をなくすことができ、移相器の高周波特性を良好にすることができる。
【０００７】
また、突起が回転中心になるので、回転駆動手段により第１の圧接部材を回転駆動するときに、スムーズに回転させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、移相器を組み込んだアレイアンテナの回路図である。
このアレイアンテナは、＋４５°偏波のアンテナ素子８ａ及び−４５°偏波のアンテナ素子８ｂを縦に並べた偏波ダイバーシチアレイアンテナである。アンテナ素子８ａ，８ｂの縦に続く３組で、１給電単位を構成し、５つの給電単位により、アレイアンテナを構成している。これらの給電単位を符号２ａ〜２ｅで表す。また、アレイアンテナは、移相角可変の移相器３ａ，３ｂを備えている。
【０００９】
このアレイアンテナへの給電信号は、分配器５により分配され、＋４５°の固定型移相器６ａと−４５°の固定型移相器６ｂに供給される。固定型移相器６ａ，６ｂの出力信号はそれぞれ分配器７ａ，７ｂにより分配され、分配された信号の一方は、そのまま給電単位２ｃに給電される。他方は、移相器３ａ，３ｂにより位相差が与えられ、それぞれ給電単位２ａ，２ｂ；２ｄ，２ｅに給電される。移相器３ａ，３ｂ（総称するときは３で表す）は同じ構造を有し、回転が連動するように互いに連結棒（図示せず）で結ばれている。
【００１０】
図２は、移相器の移相を変化させる部分の要部分解斜視図である。
移相器３は、金属（銅、アルミニウムなど）の固定地板（図示せず）の上に設けられ、円弧状のストリップ導体（固定導体）１５及び円筒状の中心導体１６をはめ込んだ絶縁基板１７と、回転結合導体１３を支持する回転棒１２と、ポリテトラフルオロエチレンなど絶縁体からなる絶縁フィルム１４とを備えている。絶縁フィルム１４の下面には、粘着剤を塗布している。
【００１１】
なお、図２では、絶縁フィルム１４は、ストリップ導体１５の全体を覆う円板状シートになっているが、中心導体１６の表面及びストリップ導体１５の表面に合致する形状にして、それぞれ粘着剤を塗布して貼り付けてもよく、回転結合導体１３の表面に粘着剤を塗布して貼り付けてもよい。
中心導体１６、絶縁フィルム１４、回転棒１２の中心軸Ｃには、それぞれ回転孔１６ａ、１４ａ、１２ａが設けられており、中心導体１６、絶縁フィルム１４、回転棒１２を互いに接触させた状態で、後述する挿入突起４３ａがこれらの回転孔１６ａ、１４ａ、１２ａを貫通する。回転棒１２は、この回転孔１２ａを中心に回転駆動される。
【００１２】
図３は、回転機構を含む移相器全体の正面図であり、図４は、平面図である。
移相器回転機構は、全体取付板３３に、上下動しないように設けられた４つの回転軸Ａ〜Ｄを有している。
回転軸Ａは、電動モータ２１の回転軸であり、ギヤ２２を装着している。
回転軸Ｂは、ギヤ２２に歯合するギヤ２３を装着している。さらに、回転軸Ｂには、ギヤ２８を送るための係合突起２６が形成されている。また、回転軸Ｂは、目盛を刻んだ回転板３１を装着している。この回転板３１の回転は、検出器３２により、磁気的若しくは光学的に検出される。
【００１３】
回転軸Ｃは、後述する圧接部材４に連結されるもので、半円状をしたギヤ２８を装着している。このギヤ２８の歯に、弾力的に動くピン２７が挿入されているので、ギヤ２８は、このピン２７を押し退けて１歯ずつ回転することができる。
前記ピン２７は、回転軸Ｄに回転可能に取り付けられたＬ字形の金具２５の一端に固定されているものである。金具２５の他端は、引っ張りバネ２４により、図４の矢印Ｅ方向に引っ張られる。したがって、ピン２７は、常時、ギヤ２８の歯に食い込む方向に付勢されることになる。
【００１４】
さらに回転軸Ｃには、回転板２９が装着されている。回転板２９にはエンコーダとして機能する複数の孔２９ａが設けられており、検出器３０によりこの孔２９ａの位置を検出することにより、回転軸Ｃの回転角を検出することができる。
移相器３は、金属製の固定地板１８を支持する支持板１８ａ、絶縁基板１７、絶縁フィルム１４（図３には示さず）、回転棒１２、回転棒１２を押さえつけるための圧接部材４（後述）、及び圧接部材４の反力を受け止めるとともに、回転軸Ｃと一体になって回転する支持部材４６を備えている。支持部材４６と圧接部材４とは、滑ることなく同伴回転することができる。なお、支持板１８ａの底面にある符号１６ｂは、中心導体１６の給電端を示す。
【００１５】
図５は、移相器回転機構の回転動作を説明するための平面図である。
電動モータ２１を回転させることにより、回転軸Ｂを図５(a)のように矢印Ｆ方向に約１回転させると、回転軸Ｂに形成された係合突起２６は、ギヤ２８の歯を、矢印Ｇ方向に進める。このとき、前述したように、ギヤ２８の歯に、弾力的に動くピン２７が挿入されているので、ギヤ２８は、このピン２７を押し退けて矢印Ｇ方向に１歯回転することができる。
【００１６】
また、回転軸Ｂを図５(b)のように矢印Ｈ方向に約１回転させると、回転軸Ｂに形成された係合突起２６は、ギヤ２８の歯を、矢印Ｉ方向に進める。このときも、前述したように、ギヤ２８は、このピン２７を押し退けて矢印Ｉ方向に１歯回転することができる。
係合突起２６は、ギヤ２８の歯を、歯１つ分、矢印Ｇ方向若しくはＩ方向に進めればよく、係合突起２６がそれ以上の回転をしても、その回転角が次の歯を進める角度に達しない限り、ギヤ２８の回転には寄与しない。このため、係合突起２６すなわち回転軸Ｂの回転角精度は、モータにより回転運動を発生しカムを使って直進運動に変える場合ほど、厳密さが要求されないという利点がある。
【００１７】
図６は、移相器３の回転棒１２と同伴回転するとともに、回転棒１２を絶縁基板１７に圧接するための圧接部材４を示す正面図である。
圧接部材４は、支持部材４６に装着されており、回転棒１２を中央部で押す支持筒４４及び圧接体４３、回転棒１２を両端部で押す支持筒４２及び圧接体４１とを有する。支持筒４２，４４、圧接体４１，４３、及び後述する挿入突起４３ａは、すべて樹脂製（フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂など）である。
【００１８】
図７は、支持筒４４の断面（図６のＪ−Ｊ断面）図である。圧接体４３は、支持筒４４に上下方向に移動可能に内挿されている。支持筒４４の内部には、圧縮バネ４５が配置されていて、この圧縮バネ４５が圧接体４３を下方向に押し下げる。圧接体４３の先端には、挿入突起４３ａが形成されていて、この挿入突起４３ａが、回転棒１２の孔、絶縁フィルム１４の孔を貫通して、中心導体１６の孔１６ａに挿入される。そして、圧接体４３の底面４３ｂで、回転棒１２を押さえることにより、回転棒１２の下面に層状に配置された回転結合導体１３と、中心導体１６との安定した静電結合を実現している。
【００１９】
図８は、支持筒４２の断面（図６のＫ−Ｋ断面）図である。圧接体４１は、支持筒４２に上下方向に移動可能に内挿されている。支持筒４２の内部には、圧縮バネ４５が配置されていて、この圧縮バネ４５が圧接体４１を下方向に押し下げる。したがって、圧接体４１の底面４１ａで、回転棒１２を押さえることができ、回転棒１２の下側に層状に配置された回転結合導体１３と、円弧状のストリップ導体１５との安定した静電結合が可能になる。
【００２０】
なお、圧接体４１は、回転棒１２の上面に設けられた凹部に嵌合されているので、圧接体４１が回転移動すると、回転棒１２もそれに連れて回転移動する。
以上のような回転棒１２及び圧接部材４の構造なので、回転軸Ｃが回転すると、支持部材４６、圧接部材４がそれに伴って回転し、回転棒１２を回転させる。この場合、前述したように、回転棒１２の下面に形成された回転結合導体１３と、中心導体１６及び円弧状のストリップ導体１５との静電結合が保たれるので、電気的に安定な移相特性を実現することができる。
【００２１】
なお、本発明の実施は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
例えば、移相器３は、ダイバーシチアレイアンテナに使用するので２つ用意されていたが、ダイバーシチでないアレイアンテナに使用する場合は、１つだけで済む。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、簡単な構成で、不要な放射をなくすことができるので、安定した高周波特性を有する移相器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】移相器を組み込んだアレイアンテナの回路図である。
【図２】移相器３の移相を変化させる部分を示す要部分解斜視図である。
【図３】回転機構を含む移相器全体の正面図である。
【図４】回転機構を含む移相器全体の平面図である。
【図５】移相器回転機構の回転駆動動作を説明するための平面図である。
【図６】移相器３の回転棒１２と同伴回転しながら、回転棒１２を絶縁基板１７に圧接する圧接部材４を示す正面図である。
【図７】支持筒４４の断面（図６のＪ−Ｊ断面）図である。
【図８】支持筒４２の断面（図６のＫ−Ｋ断面）図である。
【図９】アレイアンテナ１から、主ビーム方向θに電波が放射される状態を説明するための概念図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｄ回転軸
１アレイアンテナ
２アンテナ素子
３移相器
４圧接部材
１２回転棒
１４絶縁フィルム
１５ストリップ導体
１６中心導体
１６ａ回転孔
１７絶縁基板
２１電動モータ
２６係合突起
２７ピン
２８ギヤ
２９回転板
２９ａ孔
３０検出器
４１圧接体
４２支持筒
４３圧接体
４３ａ挿入突起
４４支持筒
４６支持部材
【図１】
0004221634.tif 000002
【図２】
0004221634.tif 000003
【図３】
0004221634.tif 000004
【図４】
0004221634.tif 000005
【図５】
0004221634.tif 000006
【図６】
0004221634.tif 000007
【図７】
0004221634.tif 000008
【図８】
0004221634.tif 000009
【図９】
0004221634.tif 000010