天线装置制造方法
【专利摘要】一种天线装置，通过将对天线元件供电的供电线路的电介质损失抑制得较低来实现高效化，并且能够省去传输线路的连接部来抑制损失的发生。移动电话基站用天线装置(1)具备：输入或输出高频信号的同轴电缆适配器(25a、25b)、将输入同轴电缆适配器(25a、25b)的高频信号分配为多个高频信号的分配器用三板线路(11)、对多个高频信号赋予预定移相量的介质插入型移相器用三板线路(12)、以及将被赋予了预定移相量的多个高频信号供电给多个天线元件(32)来使天线元件(32)辐射多个高频信号的供电线路用三板线路(13)，其中，供电线路用三板线路(13)由在一对平行的板状外部导体(30、50)之间配置了中心导体(40)的三板线路(100)构成。
【专利说明】天线装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种天线装置，其将通过移相器施加了移相量的高频信号供电给多个 天线元件。
【背景技术】
[0002] 作为现有的天线装置，例如有的通过将旋转式移相器与预定长度的移相量调整用 传输线路组合起来，通过调整旋转式移相器的旋转角度来变更倾斜角。该天线装置具有的 结构为通过功率分配器分配被输入到输入端子的激励功率，将该分配后的功率输入到旋转 式移相器，将旋转式移相器的输出输入给移相调整用传输线路，并通过供电线路将移相调 整用传输线路的输出供电给天线元件（例如参照专利文献1)。
[0003] 但是，现有的天线装置，使用将中心导体与外部导体用电介质绝缘的同轴电缆作 为供电线路，因此，该同轴电缆中的电介质损失是无法忽略的，天线装置的高效化存在局限 性。另外，如果功率分配器、移相调整用传输线路以及供电线路的电路结构不同，则在它们 的连接部有时也会产生无法忽略的损失。
[0004] 专利文献1 :日本专利第3231985号公报
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的在于提供一种天线装置，其通过将对天线元件供电的供电线 路的电介质损失抑制得较低来实现高效率化，并且能够省去传输线路的连接部来抑制损失 的发生。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种天线装置，具备：输入输出部，用于输入或输出 高频信号；分配部，其将输入所述输入输出部的所述高频信号分配为多个高频信号；移相 部，其对所述多个高频信号赋予预定的移相量；以及供电部，其将赋予了所述预定的移相量 的所述多个高频信号供电给多个天线元件，使所述多个天线元件辐射所述多个高频信号， 所述供电部由在一对平行的板状外部导体之间配置了中心导体的三板线路构成。
[0007] 根据本发明涉及的天线装置，能够通过将对天线元件供电的供电线路的电介质损 失抑制得较低来实现高效率化，还可以省去传输线路的连接部来抑制损失的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1中（a)是表示本发明实施方式涉及的移动电话基站用天线装置的框图。（b) 是表示在移动电话基站用天线装置中，分配器用三板线路包含介质插入型移相器用三板线 路的框图。
[0009] 图2是表示移动电话基站用天线装置的立体图。
[0010] 图3是表示移动电话基站用天线装置中的第1底板（第1外部导体）上的天线元 件的立体图。
[0011] 图4是将图3中的天线元件扩大表示的立体图。
[0012] 图5是表示移动电话基站用天线装置中的第2底板（第2外部导体）上的直动电 动机单元以及连杆等的立体图。
[0013] 图6是表示移动电话基站用天线装置中的第2底板（第2外部导体）上的三板线 路等的立体图。
[0014] 图7是表示移动电话基站用天线装置中的介质插入型移相器的立体图。
[0015] 图8是表示图7中的介质插入型移相器的平面图。
[0016] 图9是表示图7中的介质插入型移相器的断面图。
[0017] 图10中（a)是表示移动电话基站用天线装置中的三板线路的断面图。（b)是表示 (a)中的三板线路的中心导体的平面图。
[0018] 图11中（a)是表示设置第1高阻抗部所引起的特性阻抗的移动的说明图。（b)是 表示设置被支持部所引起的特性阻抗的移动的说明图。（c)是表示设置第2高阻抗部所引 起的特性阻抗的移动的说明图。
[0019] 图12中（a)是表示扩大被支持部的线路宽度所引起的第1高阻抗部中特性阻抗 的变化的说明图。（b)是表示扩大被支持部的线路宽度所引起的被支持部中特性阻抗的变 化的说明图。（c)是表示扩大被支持部的线路宽度所引起的第2高阻抗部中特性阻抗的变 化的说明图。
[0020] 符号说明
[0021] 1……移动电话基站用天线装置
[0022] 10……高频信号发送接收端子
[0023] 11……分配器用三板线路
[0024] 12、12&至12€……介质插入型移相器用三板线路
[0025] 13……供电线路用三板线路
[0026] 14…… 天线元件阵列
[0027] 14a至14h...... 天线元件
[0028] 21a,21b......安装配件
[0029] 22…… 天线罩
[0030] 23a、23b......天线盖
[0031] 24...... 连接器
[0032] 25a、25b...... 同轴电缆适配器
[0033] 30……第1底板（第1外部导体）
[0034] 32…… 天线元件
[0035] 32a......水平极化波天线元件
[0036] 32b……垂直极化波天线元件
[0037] 33a、33b......侧板
[0038] 40...... 中心导体
[0039] 41a、41b......安装配件
[0040] 42a,42b......螺栓?螺母
[0041] 43...... 槽
[0042] 50...... 第2底板（第2外部导体）
[0043] 51a,51b...... 连杆导向装置
[0044] 52a、52b......连杆
[0045] 53…… 电动机单元用电缆
[0046] 54...... 直动电动机单元
[0047] 55a,55b...... 水平极化波用及垂直极化波用同轴电缆
[0048] 56...... 倾斜设定基板
[0049] 57......底座
[0050] 60...... 电介质衬垫
[0051] 61……介质支持销
[0052] 62...... 介质组合体
[0053] 71...... 第1电介质
[0054] 72...... 第2电介质
[0055] 100......三板线路
【具体实施方式】
[0056] 图1 (a)是表示本发明实施方式涉及的移动电话基站用天线装置1的概要结构的 框图。该移动电话基站用天线装置1包含高频信号发送接收端子10、分配器用三板线路11、 介质插入型移相器用三板线路12、供电线用三板线路13、以及将天线元件配置成阵列状的 天线元件阵列14。
[0057] 在该结构中，当将作为高频发送信号的激励功率输入高频信号发送接收端子10 时，该激励功率由作为分配部的分配器用三板线路11进行分配。该分配后的激励功率分别 由对应的移相部、即介质插入型移相器用三板线路12赋予预定的移相量，分别被输入对应 的供电部、即供电线路用三板线路13。由此，供给多个供电线路用三板线路13的激励功率 被供电给天线元件阵列14的分别对应的天线元件，从该天线元件具有预定指向性地被辐 射。
[0058] 图1(b)是更具体地表示了图1(a)的框图的移动电话基站用天线装置1的结构例 的示意图。该移动电话基站用天线装置1具有：被输入由图中未示出的高频电路等输出的 高频信号的高频信号发送接收端子10、将输入高频信号发送接收端子10的高频信号进行 分配的分配器用三板线路11、形成了介质插入型移相器12a至12f的介质插入型移相器用 三板线路12、以及形成了多个天线元件14a至14h的天线元件阵列14。
[0059] 另外，图1(b)中作为一例表示了 6个移相器以及8个天线元件，但移相器以及天 线元件的个数并不限于图中所示的个数。还有，图1(a)中为了方便，将分配器用三板线路 11与介质插入型移相器用三板线路12分开进行说明，而在本实施方式中如图1(b)所示，分 配器用三板线路11以包含介质插入型移相器用三板线路12的形态来构成。
[0060] 图2是表示移动电话基站用天线装置1的外观的立体图。移动电话基站用天线装 置1是将上述高频信号发送接收端子10、分配器用三板线路11、介质插入型移相器用三板 线路12、供电线路用三板线路13、天线元件阵列14等容纳在圆筒形的天线罩（radome) 22 内所构成的。
[0061] 天线罩22的两端由天线盖23a、23b封闭，通过安装配件21a、21b安装在天线塔等 处，使其长度方向为铅垂方向。天线盖23b具有用于对后述的直动电动机单元（在图5中 以符号53表示）提供外部电源的连接器（C〇nneCt〇r)24、用于对构成图1(a)、（b)的天线 元件阵列14的后述天线元件（在图3中以符号32表示）提供激励功率的同轴电缆适配器 25a、25b。该同轴电缆适配器25a、25b起到高频信号发送接收端子10的功能。
[0062] 图3是表示在天线罩22内在第1底板30上配置的天线元件32的立体图。
[0063] 该天线元件32具有水平极化波天线元件32a和垂直极化波天线元件32b，水平极 化波天线元件32a对应与同轴电缆适配器25a连接的后述水平极化波用同轴电缆（在图5 中以符号55a表示），垂直极化波天线元件32b对应与同轴电缆适配器25b连接的后述垂直 极化波用同轴电缆（在图5中以符号55b表示）。另外，第1底板30在与其长度方向垂直 的宽度方向两侧具有侧板33a、33b。
[0064] 图4是将配置在第1底板30上的天线元件32扩大表示的立体图。
[0065] 水平极化波天线元件32a通过螺栓?螺母42a由L字形的安装配件41a安装在第 1底板30上。垂直极化波天线元件32b通过螺栓?螺母42b由L字形的安装配件41b安装 在第1底板30上。水平极化波天线元件32a和垂直极化波天线元件32b中，在电介质基板 上形成图中省略的导体图案，供电线用三板线路13通过图中省略的导线与该导体图案连 接。
[0066] 第1底板30作为反射从水平极化波天线元件32a以及垂直极化波天线元件32b 发射的电波的反射板来发挥作用。该第1底板30上形成了作为引导后述的介质支持销61 的长孔的多个槽43。
[0067] 图5是表示从与图3相反的方向观察卸去天线罩22后的移动电话基站用天线装 置1的立体图。
[0068] 如图5所示，移动电话基站用天线装置1具有：相对于排列有天线元件32的第1 底板30具有预定间隔地平行配置的第2底板50 ;由连杆导向装置51a、51b导引，与后述的 介质支持销61相连，使该支持销61在第1底板30的长度方向上移动的连杆52a、52b ;通 过电动机单元用电缆53提供驱动电源的直动电动机单元54 ;将第1底板30与第2底板50 作为三板线路的一对外部导体，向位于其间的后述中心导体（在图6中以符号40表示）提 供信号的水平极化波用同轴电缆55a以及垂直极化波用同轴电缆55b ;以及配置在底座57 上，用于设定倾斜角的倾斜设定基板56。
[0069] 图6是在图5中进一步将第2底板50拆卸，表示在第1底板30与第2底板50之 间夹着的部分的结构的立体图。
[0070] 第1底板30与第2底板50之间配置有图1 (a)、（b)中说明的分配器用三板线路 11、介质插入型移相器用三板线路12以及供电线路用三板线路13的中心导体40。如图6 所示，本实施方式中，分配器用三板线路11、介质插入型移相器用三板线路12、以及供电线 路用三板线路13由一系列的三板线路构成。
[0071] 通过后述的阻抗匹配用电介质衬垫60 (在图10(a)、（b)中以符号60表示）在第 1底板30与第2底板50之间平行配置中心导体40。中心导体40由例如铜等金属材料构 成。
[0072] 另外，介质组合体62具有构成前述移相器12a至12f的第1介质板71以及第2 介质板72,中心导体40的一部分被夹在该介质组合体62的第1介质板71以及第2介质板 72之间。通过连杆52a、52b能够经由介质支持销61将该介质组合体62在第1底板30的 长度方向上移动。
[0073] 图7是表示图1(b)所示的移相器12a至12f中移相器12a的结构例的立体图。而 移相器12b至12f也和移相器12a同样地构成。
[0074] 该移相器12a的结构要素有中心导体40、第1介质板71以及第2介质板72、第1 底板30以及第2底板50。第1介质板71与中心导体40的第1主面对向配置，第2介质板 72与中心导体40的第2主面对向配置。在以下的说明中，为了方便有时会将中心导体40 的第1主面称为"正面"，将中心导体40的第2主面称为"反面"。
[0075] 第1介质板71以及第2介质板72能够作为整体在移相器12a的长度方向上移动。 第1底板30隔着第1介质板71配置在中心导体40的正面侧；第2底板50隔着第2介质 板72配置在中心导体40的反面侧。也就是说，第1介质板71和第2介质板72夹着中心 导体40配置在第1底板30和第2底板50之间。另外，图7中为了说明方便，表示的是将 第1底板30移动到附图上方的状态。
[0076] 图8是在第2底板50上平面地表不移相器12a的平面图。
[0077] 中心导体40在移相器12a长度方向一端侧具有信号输入端40a，在移相器12a长 度方向另一端侧具有信号输出端40i并且具有在信号输入端40a和信号输出端40i之间连 接的导体线路。在该导体线路上设置有在与移相器12a的长度方向（图8中所示的移相电 路长度方向）交叉的方向（例如本实施方式中为与移相器12a的长度方向垂直的方向）上 延展的多个交叉部、在与移相器12a的长度方向平行的方向上延展的多个连接部。换句话 说，导体线路由多个交叉部和将这些交叉部彼此连接起来的连接部构成。本实施方式中的 中心导体40包括第1交叉部40c、第2交叉部40e、第3交叉部40g以及第1连接部40b、第 2连接部40d、第3连接部40f以及第4连接部40h。
[0078] 第1交叉部40c的一端通过第1连接部40b与信号输入端40a连接。第1交叉部 40c的另一端通过第2连接部40d与第2交叉部40e的一端连接。第2交叉部40e的另一 端通过第3连接部40f与第3交叉部40g的一端连接。第3交叉部40g的另一端通过第4 连接部40h与信号输出端40i连接。
[0079] 换句话说，第1连接部40b与第1交叉部40c在平面视图中呈L字形连接。第1交 叉部40c、第2连接部40d以及第2交叉部40e在平面视图中呈匚字形（U字形）连接。第 2交叉部40e、第3连接部40f以及第3交叉部40g在平面视图中呈匚字形（U字形）连接。 第3交叉部40g与第4连接部40h在平面视图中呈L字形连接。
[0080] 另外，这里的L字形除了 L字以外，也包含大致与L字相近的形状等。同样，这里 的匚字形（U字形）除了匚字（U字）以外，也包含大致与匚字（U字）相近的形状等。
[0081] 如上所述，中心导体40的线路结构为从信号输入端40a开始，经过第1连接部 40b、第1交叉部40c、第2连接部40d、第2交叉部40e、第3连接部40f、第3交叉部40g以 及第4连接部40h，与信号输出端40i连接。即中心导体40包含由弯折状相连的第1连接 部40b、第1交叉部40c、第2连接部40d、第2交叉部40e、第3连接部40f、第3交叉部40g 以及第4连接部40h构成的导体线路，在该导体线路上设有两个匚字形（U字形）的部分。 另外，各连接部的外侧角经过倒角处理。
[0082] 第1介质板71和第2介质板72从正面和反面夹着中心导体40。也就是说，第1 介质板71以及第2介质板72被配置为与中心导体40的交叉部部分重叠。具体来说，在中 心导体40的正面侧，与该中心导体40对向，与中心导体40的第1至第3交叉部40c、40e、 40g部分重叠地配置第1介质板71。在中心导体40的反面侧，与该中心导体40对向，与中 心导体40的第1至第3交叉部40c、40e、40g部分重叠地配置第2介质板72。
[0083] 第1介质板71以及第2介质板72能够在移相器12a的长度方向上移动。也就是 说，第1介质板71以及第2介质板72能够在与中心导体40第1至第3交叉部40c、40e、 40g延展的方向垂直的方向上移动。而第1介质板71与第2介质板72相互将作为一侧端 部的第1支持部71a、72a以及作为另一侧端部的第2支持部71e、72e分别连结，构成为整 体在同一方向上移动。
[0084] 第1以及第2介质板71、72具有：与第1交叉部40c部分重叠的第1重叠部71b、 72b ;与第2交叉部40e部分重叠的第2重叠部71c、72c ;与第3交叉部40g部分重叠的第 3重叠部71d、72d。这些第1至第3重叠部71b、72b、71c、72c、71d、72d分别在平面视图中 具有例如三角形或近似三角形的形状。
[0085] 更具体地说，第1重叠部71b、72b的平面形状如图8所示，是具有顶点A、B、C的直 角三角形。在以下的说明中，将连接顶点A和顶点C的边称为斜边，将连接顶点A和顶点B 的边称为较长直角边，将连接顶点B和顶点C的边称为较短直角边。第2重叠部71c、72c的 平面形状为具有顶点D、E、F的等腰三角形。在以下的说明中，将连接顶点E和顶点F的边 称为底边，将连接顶点D和顶点E的边称为一条腰，将连接顶点D和顶点F的边称为另一条 腰。第3重叠部71d、72d的平面形状为具有顶点G、H、I的直角三角形。在以下的说明中， 将连接顶点G和顶点I的边称为斜边，将连接顶点G和顶点Η的边称为较长直角边，将连接 顶点Η和顶点I的边称为较短直角边。
[0086] 另外，这里的直角三角形除了直角三角形以外，也包含大致与直角三角形相近的 形状等。同样，这里的等腰三角形除了等腰三角形以外，也包含大致与等腰三角形相近的形 状等。还有，直角三角形的较长直角边和较短直角边，分别将2条直角边中长度较长的称为 较长直角边，将长度较短的称为较短直角边。同样，等腰三角形的一条腰和另一条腰，分别 将2条腰中的一条称为一条腰，将另一条称为另一条腰。
[0087] 第1重叠部71b、72b的顶点Α与第1支持部71a、72a连接。第1重叠部71b、72b 的顶点B与第2重叠部71c、72c的顶点D连接。连接第2重叠部71c、72c的顶点E和顶点 F的底边中部与第3重叠部71d、72d的顶点G连接。第3重叠部71d、72d的顶点Η与第2 支持部71e、72e连接。以上各部之间分别通过具有可互相连结的形状的连结部连接。第1 支持部71a、72a以及第2支持部71e、72e在平面视图中具有例如正方形的形状。
[0088] 而在第1以及第2介质板71、72中，通过使第1支持部71a、72a以及第2支持部 71e、72e在移相器12a的长度方向上移动，能够使第1重叠部71b、72b、第2重叠部71c、72c 以及第3重叠部71d、72d在移相器12a的长度方向上移动。
[0089] 第1以及第2介质板71、72相对于中心导体40成为如下配置。SP，连接第1重叠 部71b、72b的顶点A和顶点B的较长直角边与第1交叉部40c的延展方向垂直。连接第1 重叠部71b、72b的顶点A和顶点C的斜边与第1交叉部40c的延展方向以小于90°的第1 角度（例如65° )交叉。连接第2重叠部71c、72c的顶点D和顶点F的另一条腰与第2交 叉部40e的延展方向以小于90°的第2角度（例如65° )交叉。
[0090] 另外，连接第2重叠部71c、72c的顶点D和顶点E的一条腰与第2交叉部40e的 延展方向以小于90°的第3角度（例如65° )交叉。连接第3重叠部71d、72d的顶点G 和顶点I的斜边与第3交叉部40g的延展方向以小于90°的第4角度（例如65° )交叉。 连接第3重叠部71d、72d的顶点G和顶点Η的较长直角边与第3交叉部40g的延展方向垂 直。
[0091] 而且，第1以及第2介质板71、72将连接第1重叠部71b、72b的顶点A与顶点B 的较长直角边与连接第3重叠部71d、72d的顶点G与顶点Η的较长直角边配置在同一条直 线上。另外，连接该顶点Α与顶点Β的较长直角边以及连接顶点G与顶点Η的较长直角边 的配置不限于直线，也可以配置为直角边互相平行的结构。
[0092] 如上所述，第1以及第2介质板71、72是从第1支持部71a、72a出发，经过第1重 叠部71b、72b、第2重叠部71c、72c以及第3重叠部71d、72d，与第2支持部71e、72e相连 接的板状体。
[0093] 在以上那样构成的移相器12a中，如果使第1以及第2介质板71、72在移相器12a 的长度方向上移动，则该第1以及第2介质板71、72的第1至第3重叠部71b、72b、71c、72c、 71d、72d与中心导体40的第1至第3交叉部40c、40e、40g重叠的面积（重叠面积）发生 变化，控制从中心导体40的信号输入端40a输入的信号的相位。也就是说，相对于被输入 中心导体40的信号输入端40a的信号，相位提前的信号或相位延迟的信号被从信号输出端 40i输出。
[0094] 图8所示的第1以及第2介质板71、72位于该第1以及第2介质板71、72的可移 动范围的中间位置。若以该中间位置为基准，则当第1以及第2介质板71、72移动到图8 的纸面下方可移动范围端点时，第1至第3重叠部71b、72b、71c、72c、71d、72d与第1至第3 交叉部40c、40e、40g的重叠面积为最小，当第1以及第2介质板71、72移动到图8的纸面 上方的可移动范围端点时，第1至第3重叠部71b、72b、71c、72c、71d、72d与第1至第3交 叉部40c、40e、40g的重叠面积为最大。
[0095] 图7、图8所示的移相器12a具有的断面结构例如图9所示。图9表示沿着图8所 示x-x'切断线切断的移相器12a的断面。该x-x'切断线横跨中心导体40的第2交叉部 40e与第1以及第2介质板71、72的第2重叠部71c、72c重叠的部分。在该重叠部分如图 9所示，第2交叉部40e被夹在第2重叠部71c、72c之间。
[0096] 图中虽然省略了，但另外的第1交叉部40c与第1重叠部71b、72b所重叠的部分、 第3交叉部40g与第3重叠部71d、72d所重叠的部分也具有同样的断面结构。也就是说， 第1以及第3交叉部40c、40g被夹在第1以及第3重叠部7讣、7213、71(1、72(1之间。但是，如 图9所示，第2交叉部40e与第2重叠部71c、72c并不接触。此外，另外的第1交叉部40c 与第1重叠部71b、72b也不接触，第3交叉部40g与第3重叠部71d、72d也不接触。
[0097] 第1以及第2介质板71、72上，第1介质板71的第1支持部71a与第2介质板72 的第1支持部72a、以及第1介质板71的第2支持部71e与第2介质板72的第2支持部 72e分别用介质支持销61连结。介质支持销61的两端部分别从设在第1底板30以及第2 底板50上的槽43突出，通过前述的连杆52a、52b的移动沿着槽43移动。
[0098] 第1以及第2介质板71、72例如由玻璃纤维环氧树脂等树脂材料形成的板状的电 介质构成。第1以及第2底板30、50例如由铜、铝或者不锈钢等的板状金属材料构成。另 夕卜，在以下的说明中，第1底板30以及第2底板50作为三板线路的外部导体发挥功能时， 有时将两个底板分别称为第1外部导体30和第2外部导体50。
[0099] 分配器用、介质插入型移相器用以及供电线路用的一系列三板线路100如图 10 (a)所示，由隔开预定间隔平行配置的第1外部导体30以及第2外部导体50、以及在第1 外部导体30和第2外部导体50之间的空间内配置的中心导体40构成。而在第1外部导 体30和第2外部导体50与中心导体40之间，夹着支持中心导体40的由电介质构成的电 介质衬垫60。
[0100] 另外，这里的"一系列"并不是指各部的三板线路通过连接器或同轴电缆等相互连 接，而是指分配器用三板线路11、介质插入型移相器用三板线路12以及供电线路用三板线 路13连续的结构。本实施方式中，三板线路100具有固定有天线元件32的第1底板30、以 及相对第1底板30有预定间隔地平行配置的第2底板50,作为一对外部导体30、50。
[0101] 还有，本实施方式中说明采用由铜或黄铜等具有导电性的金属构成的板状体作为 第1外部导体30、第2外部导体50以及中心导体40的情况，但第1外部导体30以及第2 外部导体50还有中心导体40也可以采用例如在由树脂制成的板状部件的一面或者两面形 成了金属箔的方式。
[0102] 中心导体40的与其延展方向垂直的断面呈矩形，其厚度例如为1mm。而第1外部 导体30与第2外部导体50的间隔例如为5mm。但是，中心导体40的断面形状或厚度、以及 第1外部导体30与第2外部导体50的间隔可以考虑三板线路100的特性阻抗的目标值等 来适当地设定。
[0103] 图10(b)表示位于由电介质衬垫60支持的部分的周边部的中心导体40。中心导 体40具有：由电介质衬垫60支持的被支持部122、沿着中心导体40的延展方向形成在被 支持部122的一侧（输入侧）的第1高阻抗部121、沿着中心导体40的延展方向形成在被 支持部122的另一侧（输出侧）的第2高阻抗部123。在以下的说明中，将中心导体40上 除了第1高阻抗部121、被支持部122以及第2高阻抗部123以外的部分作为主体部120。 被支持部122上，在其中央部分形成了在厚度方向上贯穿中心导体40的贯穿孔122a。
[0104] 与中心导体40的延展方向（图10(a)和（b)的左右方向）垂直的宽度方向上的 线路宽度的尺寸，在第1高阻抗部121和第2高阻抗部123中形成得比被支持部122以及 主体部120窄。被支持部122的线路宽度W 2例如为4至6mm，第1高阻抗部121的线路宽 度A以及第2高阻抗部123的线路宽度W3例如为2至3mm。而被支持部122上形成的贯 穿孔122a的直径例如为2至3mm。
[0105] 电介质衬垫60如图10(a)所示，由第1衬垫部件101和第2衬垫部件102组合而 成。第1衬垫部件101 -体地具有圆盘状基部210以及在基部210上突起设置的圆柱形突 出部211。基部210的直径比被支持部122的线路宽度W 2大，例如为5至7mm。基部210的 厚度例如为2mm。
[0106] 第2衬垫部件102是在中心部具有配合孔102a的圆盘状，第1衬垫部件101的突 出部211与配合孔102a配合。第2衬垫部件102的直径（外径）和厚度与第1衬垫部件 101的基部210的直径和厚度相同。配合孔102a贯穿第2衬垫部件102的厚度方向。
[0107] 第1衬垫部件101的突出部211穿过中心导体40的被支持部122上的贯穿孔 122a，与第2衬垫部件102的配合孔102a配合。第1衬垫部件101的基部210被配置在第 2外部导体50和中心导体40之间。第2衬垫部件102被配置在第1外部导体30和中心导 体40之间。电介质衬垫60通过第1衬垫部件101与第2衬垫部件102夹着中心导体40 的被支持部122的方式成为一个整体，在被支持部122支持中心导体40。
[0108] 通过电介质衬垫60的支持，三板线路100的被支持部122的特性阻抗变得比被支 持部122本身的特性阻抗（被支持部122在电介质衬垫60不存在的情况下的特性阻抗） 小。在以下的说明中，被支持部122的特性阻抗指的是由电介质衬垫60支持的状态下的被 支持部122的特性阻抗。
[0109] 另外，电介质衬垫60只要位于第1外部导体30以及第2外部导体50和中心导体 40之间，能够在被支持部122支持中心导体40,则并不限于图10中所示的状态及结构。例 如第1衬垫部件101的基部210以及第2衬垫部件102不限于圆形，也可以是例如矩形。而 电介质衬垫60只要本身是电介质，其材料并没有特殊限定，例如可以适当地使用聚乙烯等 树脂。
[0110] 第1高阻抗部121的特性阻抗Zi以及第2高阻抗部123的特性阻抗Z3的值高于 由电介质衬垫60支持的被支持部122的特性阻抗Z 2 0 > Z2且Z3 > Z2)。优选为第1高阻 抗部121以及第2高阻抗部123的特性阻抗Ζρ Z3高于中心导体40的主体部120的特性 阻抗&。这种情况下，被支持部122的特性阻抗Z 2与主体部120的特性阻抗&相同或比& 低，即Zi > Z。彡Z2且Z3 > Z。彡Z2。而第1高阻抗部121以及第2高阻抗部123的特性阻 抗Zp Z3的值可以相同0 = Z3)，也可以不同0 > Z3或者Zi < Z3)。
[0111] 第1高阻抗部121以及第2高阻抗部123的阻抗调整，可以通过根据特性阻抗Ζρ z 3的设定值来设定它们的线路长度U、L3以及线路宽度Wp w3来进行。
[0112] 这样，在通过由电介质衬垫60支持而特性阻抗降低的被支持部122的输入侧以及 输出侧设置比被支持部122的特性阻抗Z 2高的第1高阻抗部121和第2高阻抗部123,使 三板线路100的整体的阻抗匹配，由此可以抑制高频信号的反射。
[0113] 另外，由于可以将被支持部122的线路宽度W2设置得比第1高阻抗部121和第2 高阻抗部123的线路宽度Wi、W 3更大，所以即使形成贯穿孔122a依然可以确保被支持部122 的强度。即，能够在确保被支持部122处强度的同时抑制三板线路100中的反射。
[0114] 以下，使用史密斯图对上述阻抗匹配的基本思想进行说明。
[0115] 图11是三板线路100的阻抗匹配的说明图，其中（a)在史密斯图上表示设置第1 高阻抗部121所引起的特性阻抗的变化；(b)在史密斯图上表示设置被支持部122所引起 的特性阻抗的变化；（c)在史密斯图上表示设置第2高阻抗部123所引起的特性阻抗的变 化。史密斯图上通常绘制的是归一化阻抗，而以下为了说明方便，直接绘制三板线路100的 各部的特性阻抗。
[0116] 如图11(a)所示，在设置了第1高阻抗部121 (特性阻抗？^的情况下，与其线路长 度U相应地，特性阻抗由&移动到Z4。接着，由于在第1高阻抗部121的输出侧设置了被 支持部122 (特性阻抗Z2)，对应于被支持部122的线路长度L2，特性阻抗Z4移动到在史密 斯图中与其相对于表示复数反射系数的实数部的水平轴对称的位置的特性阻抗Z 5。进而， 由于在被支持部122的输出侧设置了第2高阻抗部123 (特性阻抗Z3)，与其线路长度L3相 应地，特性阻抗Z5变回三板线路100的主体部的特性阻抗&，从输入侧来看确保了三板线 路100的阻抗匹配。其结果是抑制了信号反射。
[0117] 以下，考虑被支持部122的机械强度，说明增大设定被支持部122线路宽度的情况 下的阻抗匹配。
[0118] 图12是在三板线路100中增大设定被支持部122线路宽度时的阻抗匹配的说明 图，（a)在史密斯图上表示设置第1高阻抗部121所引起的特性阻抗的变化；(b)在史密斯 图上表示设置被支持部122所引起的特性阻抗的变化；（c)在史密斯图上表示设置第2高 阻抗部123所引起的特性阻抗的变化。
[0119] 若设定被支持部122的线路宽度W2及线路长度L2，则被支持部122的特性阻抗Z 2 确定，图12(b)中的由&到25的阻抗的移动量及角度θ2确定。然后，调整第1高阻抗部 121的特性阻抗Zi以及第2高阻抗部123的特性阻抗Ζ 3，使其适合图12 (b)中的Ζ4和Ζ5。
[0120] 具体来说，如图12(a)所示，设定第1高阻抗部121的线路长度U以及线路宽度 Wi，使得与史密斯图水平轴成Θ i角度（Θ i = Θ 2/2)倾斜通过Z4的直线与水平轴交叉的点 与第1高阻抗部121的特性阻抗Zi -致。
[0121] 再如图12(c)所示，设定第2高阻抗部123的线路长度L3以及线路宽度Μ吏得与 史密斯图水平轴成Θ 3角度（θ 3 = Θ 2/2)倾斜通过Ζ5的直线与水平轴交叉的点与第2高 阻抗部123的特性阻抗Ζ 3-致。由此，便可在确保阻抗匹配，抑制信号反射的同时，也确保 被支持部的机械强度。
[0122] 以上说明的图2至图10所示结构，即从高频信号发送接收端子10到天线元件 32 (对应图1 (a)、（b)的天线元件阵列14的天线元件14a至14h)为止的传输线路，在采用 了在作为第1及第2外部导体的第1底板30和第2底板50之间配置了中心导体40的三板 线路100的结构中，当水平极化波高频信号以及垂直极化波高频信号分别从同轴电缆55a 和55b提供给作为分配器用三板线路11的三板线路的中心导体40与第1、第2外部导体 30、50之间时，被分配给8条作为供电线路用三板线路13(图1 (a)、（b))的三板线路100。
[0123] 三板线路100通过第1和第2介质板71、72构成了作为移相器12a至12f (图1 (b)) 的介质插入型移相器（图7至图9)，因此具有预定移相量的水平极化波以及垂直极化波的 高频信号从作为供电线路用三板线路13的三板线路100被提供给8个天线元件32。由此， 天线元件32的水平极化波天线元件32a辐射水平极化波信号，该垂直极化波天线元件32b 辐射垂直极化波信号。
[0124] 这里，分配器用、介质插入型移相器用以及供电线路用的各三板线路以预定间隔 具有电介质衬垫60,且中心导体40的宽度设定为预定宽度WpWyWs (图6、图10(a)、（b))， 因此在三板线路100全长范围内，阻抗不匹配导致的反射可以被抑制得较低。
[0125] 另外，分配器用、介质插入型移相器用的三板线路100(图1(a)、（b)的三板线路 11、12)的损失如下面表1所示。
[0126] 表 1
[0127]
【权利要求】
1. 一种天线装置，其特征在于，具备： 输入输出部，用于输入或输出高频信号； 分配部，其将输入所述输入输出部的所述高频信号分配为多个高频信号； 移相部，其对所述多个高频信号赋予预定的移相量；以及 供电部，其将赋予了所述预定的移相量的所述多个高频信号供电给多个天线元件，使 所述多个天线元件辐射所述多个高频信号， 其中，所述供电部由在一对平行的板状外部导体之间配置了中心导体的三板线路构 成。
2. 根据权利要求1所述的天线装置，其中， 所述移相部，作为在一对平行的板状外部导体之间配置了中心导体的三板线路，具备 隔着所述中心导体在其上下能够部分沿着所述中心导体的长度方向移动地设置的第1以 及第2电介质，所述第1以及第2电介质由宽度沿着所述长度方向变化的介质插入型移相 器构成。
3. 根据权利要求1或2所述的天线装置，其中， 所述分配部由在一对平行的板状外部导体之间配置了中心导体的三板线路构成。
4. 根据权利要求3所述的天线装置，其中， 所述分配部为包含所述移相部的结构。
5. 根据权利要求1所述的天线装置，其中， 所述分配部、所述移相部以及所述供电部由在一对平行的板状外部导体之间配置了中 心导体的一系列的三板线路构成。
6. 根据权利要求5所述的天线装置，其中， 所述三板线路具有：固定有所述天线元件的第1底板以及相对于所述第1底板具有预 定间隔地平行配置的第2底板，作为所述一对外部导体。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的天线装置，其中， 在1. 4GHz以上2. 2GHz以下的频带内，所述移相部的损失为0. 7dB以下。
【文档编号】H01Q1/50GK104124525SQ201310646884
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】矶直树, 北野延明, 小川智之, 石神良明 申请人:日立金属株式会社