WO1999043036A1 - Phase shifter and scanning antenna - Google Patents

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Naota Uenishi
Hiroshi Hayami
Yoshito Sakamoto
Akira Nishimura
Tamao Saito
Norichika Ohmi
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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Abstract

A phase shifter (1) comprises a ferroelectric layer (3) formed on a flat metal plate (2), and a metal strip (4) formed on the ferroelectric layer. When the D.C. voltage between the metal strip (4) and the flat metal plate (2) is varied, the dielectric constant of the ferroelectric layer (3) changes. Therefore, the amount of phase delay of the microwave (α) can be continuously varied by adjusting the D.C. current. Such a phase shifter (1) is arranged between rows and columns of a plurality of antenna elements (22) to form a phased array antenna.

Description

明細書 移相器およびこれを用いた走査アンテナ 技術分野  Description Phase shifter and scanning antenna using the same
この発明は、 移相器およびこれを用いた走査アンテナに関する。 より特定的に は、 この発明は 1 T H z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器と、 この移相器を用いて移動体とマイクロ波通信を行なうための走 査アンテナに関する。 背景技術  The present invention relates to a phase shifter and a scanning antenna using the same. More specifically, the present invention relates to a phase shifter capable of controlling the amount of delay for delaying the phase of an electromagnetic wave of 1 THz or less, and to perform microwave communication with a mobile using the phase shifter. About the scanning antenna. Background art
従来より、 人工衛星を利用した無線通信システムでは、 人工衛星を自動追尾す るためのフェイズドアレーアンテナが用いられている。  2. Description of the Related Art Conventionally, phased array antennas for automatically tracking artificial satellites have been used in wireless communication systems using artificial satellites.
図 1 3は、 そのような従来のフェイズドアレーアンテナ 7 0の構成を示す平面 図である。 図 1 3を参照して、 このフェイズドアレ一アンテナ 7 0は、 複数行、 複数列 (図では 5行 7列) に配列された複数 (図では 3 5 ) のアンテナエレメン ト 7 1を備える。 各列には図中 X軸方向に延在する副導波管 7 2が設けられ、 各 副導波管 7 2は対応の列のアンテナエレメント 7 1群に接続されている。 各副導 波管 7 2の一方端部内部に移相器 7 4が設けられ、 各副導波管 7 2の一方端は図 中 Y軸方向に延在する主導波管 7 3に接続されている。 通信用のマイクロ波 αは、 主導波管 7 3の一方端から入出力される。 ここでマイクロ波 ctとは、 l G H z〜 1 T H zの電磁波をいうものとする。  FIG. 13 is a plan view showing a configuration of such a conventional phased array antenna 70. As shown in FIG. Referring to FIG. 13, this phased array antenna 70 includes a plurality (35 in the figure) of antenna elements 71 arranged in a plurality of rows and a plurality of columns (five rows and seven columns in the figure). Each row is provided with a sub-waveguide 72 extending in the X-axis direction in the figure, and each sub-waveguide 72 is connected to a group of antenna elements 71 in the corresponding row. A phase shifter 74 is provided inside one end of each sub waveguide 72, and one end of each sub waveguide 72 is connected to a main waveguide 73 extending in the Y-axis direction in the figure. ing. Microwave α for communication is input and output from one end of main waveguide 73. Here, the microwave ct refers to an electromagnetic wave of l GHz to 1 T Hz.
移相器 7 4は、 図 1 4に示すように、 副導波管 7 2の中心軸に沿って配置され た複数段 (図では 4段) のトロイダル 8 1〜8 4を備える。 トロイダル 8 1〜8 4は、 フェリ磁性体で形成され、 順に 2倍ずつ長くなつている。 トロイダル 8 1 〜8 4には、 それぞれドライブワイヤ 8 5〜8 8が挿通されている。  As shown in FIG. 14, the phase shifter 74 includes a plurality of (four in the figure) toroids 81 to 84 arranged along the central axis of the sub-waveguide 72. The toroids 81 to 84 are formed of ferrimagnetic material, and are sequentially doubled in length. Drive wires 85 to 88 are inserted through the toroids 81 to 84, respectively.
ドライブワイヤ 8 5〜8 8に所定のパルス電流を流すと、 トロイダル 8 1〜8 4が磁化されて副導波管 7 2内の透磁率が変化し、 マイクロ波ひの位相が遅延す る。 磁化されたトロイダル 8 1〜8 4は、 それぞれマイクロ波 αの位相を 2 2 . 5 ° , 4 5 ° , 9 0。 , 1 8 0 ° 遅延させる。 したがって、 パルス電流を流すヮ ィャ 8 5〜 8 8の組合せを変えることにより、 0〜 3 6 0 ° の範囲で 2 2 . 5 ° 単位でマイクロ波ひの位相遅延量を調整できる。 When a predetermined pulse current is applied to the drive wires 85 to 88, the toroids 81 to 84 are magnetized, the magnetic permeability in the sub-waveguide 72 changes, and the phase of the microwave is delayed. Each of the magnetized toroids 81 to 84 has a phase of microwave α of 22. 5 °, 45 °, 90. , 180 ° delay. Therefore, by changing the combination of the pins 85 to 88 through which the pulse current flows, the phase delay amount of the microwave can be adjusted in a unit of 22.5 ° in the range of 0 to 360 °.
各列の移相器 7 4の位相遅延量を調整することにより、 各列のアンテナエレメ ント 7 1群から出射されるマイクロ波の位相を調整することができ、 フェイズド アレーアンテナ 7 0全体から出射されるマイクロ波のビームの方向を Υ Ζ平面内 で調整することができる。  By adjusting the phase delay amount of the phase shifters 74 in each row, the phase of the microwaves emitted from the antenna elements 7 in each row can be adjusted, and the phase of the phased array antenna 70 can be adjusted. The direction of the generated microwave beam can be adjusted within the Υ Ζ plane.
また、 フェイズドアレーアンテナ 7 0は、 図中 Υ軸を中心として回転自在に設 けられていて、 機械的な駆動装置 (図示せず) によって基準位置から所望の角度 だけ回転可能となっている。 したがって、 フェイズドアレーアンテナ 7 0全体か ら出射されるビームの方向を Χ Ζ平面内でも調整できる。  Further, the phased array antenna 70 is provided rotatable about the Υ axis in the figure, and is rotatable by a desired angle from a reference position by a mechanical driving device (not shown). Therefore, the direction of the beam emitted from the entire phased array antenna 70 can be adjusted even in the plane.
次に、 このフェイズドアレーアンテナ 7 0の動作について説明する。 人工衛星 が Ζ軸方向にある場合は、 5つの移相器 7 4の位相遅延量は等しい値に設定され る。 これにより、 すべてのアンテナエレメント 7 1から同位相でマイクロ波ひが 放射され、 マイクロ波ひのビームは Ζ軸方向の人工衛星に放射される。  Next, the operation of the phased array antenna 70 will be described. When the artificial satellite is in the Ζ-axis direction, the phase delay amounts of the five phase shifters 74 are set to the same value. As a result, the microwaves are radiated from all the antenna elements 71 in the same phase, and the beam of the microwaves is radiated to the satellite in the Ζ-axis direction.
人工衛星が Ζ軸方向から Υ軸正方向にある角度だけ傾いた方向にある場合は、 5つの移相器 7 4の位相遅延量はその角度に応じた値ずつ Υ軸正方向に向かって 順次大きくなるように設定される。 これにより、 Υ軸正方向に位置するアンテナ エレメント 7 1から出射されるマイク口波 αの位相が Υ軸負方向に位置するアン テナエレメント 7 1から出射されるマイクロ波 αの位相よりも遅れ、 マイクロ波 aのビームは移相器 7 4間の位相遅延量の差に応じた角度だけ Z軸方向から Y軸 正方向に傾いて人工衛星に放射される。  When the satellite is inclined from the Ζ-axis direction by a certain angle in the Υ-axis positive direction, the phase delay amounts of the five phase shifters 74 are sequentially shifted toward the Υ-axis positive direction by a value corresponding to the angle. Set to be larger. As a result, the phase of the microphone mouth wave α emitted from the antenna element 71 located in the 正 -axis positive direction lags behind the phase of the microwave α emitted from the antenna element 71 located in the Υ-axis negative direction, The beam of the microwave a is emitted to the satellite at an angle corresponding to the difference in the amount of phase delay between the phase shifters 74 from the Z-axis direction to the Y-axis positive direction.
人工衛星が Z軸方向から Y軸負方向にある角度だけ傾いた方向にある場合は、 5つの移相器 7 4の位相遅延量はその角度に応じた値ずつ Y軸正方向に向かって 順次小さくなるように設定される。 これにより、 Y軸正方向に位置するアンテナ エレメント 7 1から出射されるマイク口波 αの位相が Y軸負方向に位置するアン テナエレメント 7 1から出射されるマイクロ波 αの位相よりも進み、 マイクロ波 αのビームは移相器 7 4間の位相遅延量の差に応じた角度だけ Ζ軸方向から Υ軸 負方向に傾いて人工衛星に放射される。 人工衛星が Z軸方向から X軸方向にある角度だけ傾いた方向にある場合は、 フ エイズドアレーアンテナ 7 0は、 機械的な駆動装置によって Y軸を中心としてそ の角度だけ回転される。 If the satellite is inclined from the Z-axis direction by a certain angle in the Y-axis negative direction, the phase delay amounts of the five phase shifters 74 are sequentially shifted toward the Y-axis positive direction by a value corresponding to the angle. It is set to be smaller. As a result, the phase of the microphone mouth wave α emitted from the antenna element 71 located in the positive Y-axis direction leads the phase of the microwave α emitted from the antenna element 71 located in the negative Y-axis direction, The beam of the microwave α is emitted to the satellite at an angle corresponding to the difference in the amount of phase delay between the phase shifters 74 from the Ζ-axis direction to the Υ-axis negative direction. When the satellite is in a direction inclined by an angle in the X-axis direction from the Z-axis direction, the phased array antenna 70 is rotated by that angle about the Y-axis by a mechanical driving device.
移相器 7 4および駆動装置は、 マイクロ波 αのビームが常に人工衛星の方向を 向くように自動制御される。  The phase shifter 74 and the driving device are automatically controlled so that the microwave α beam always faces the satellite.
図 1 5は、 従来の他の移相器 9 0の構成を示す回路図である。 図 1 5を参照し て、 この移相器 9 0は、 マイクロストリップ線路によってマイクロ波が伝送され るシステムで用いられるものであり、 入出力端子 9 0 a, 9 O b間に直列接続さ れた複数 (図では 4つ) のダイオード 9 1〜9 4と、 それぞれダイオード 9 1〜 9 4に並列接続されたマイクロストリップ線路 9 5〜9 8とを備える。  FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of another conventional phase shifter 90. Referring to FIG. 15, this phase shifter 90 is used in a system in which microwaves are transmitted by a microstrip line, and is connected in series between input / output terminals 90a and 90b. And four (in the figure, four) diodes 91 to 94, and microstrip lines 95 to 98 connected in parallel to the diodes 91 to 94, respectively.
ダイオード 9 1〜9 4の各々には、 対応のダイオードに順バイアス電圧を与え て導通させるための直流電源 (図示せず) が設けられている。 マイクロストリツ プ線路 9 5〜 9 8は、 順に 2倍ずつ長くなつていて、 それぞれマイクロ波の位相 を 2 2 . 5 ° , 4 5 ° , 9 0° , 1 8 0 ° 遅延させる。 したがって、 導通させる ダイオード 4 1〜4 4の組合せを変えることにより、 0〜3 6 0 ° の範囲で 2 2 . 5 ° 単位でマイク口波の位相遅延量を調整できる。  Each of the diodes 91 to 94 is provided with a DC power supply (not shown) for applying a forward bias voltage to the corresponding diode to make it conductive. Each of the microstrip lines 95 to 98 is twice as long in order, and delays the phases of the microwaves by 22.5 °, 45 °, 90 °, and 180 °, respectively. Therefore, by changing the combination of the diodes 41 to 44 to be made conductive, the phase delay amount of the microphone mouth wave can be adjusted in the unit of 22.5 ° in the range of 0 to 360 °.
図 1 3に示した従来のフェイズドアレーアンテナ 7 0では、 フェリ磁性体製の トロイダル 8 1〜8 4からなる移相器 7 4を用いていたので、 装置サイズが大き くなり、 装置重量が大きくなるという問題があった。 また、 各移相器 7 4のドラ イブワイヤ 8 5〜8 8の各々に高出力のパルス電流発生装置が必要であり、 シス テムがコスト高になっていた。  In the conventional phased array antenna 70 shown in Fig. 13, the phase shifter 74 consisting of toroids 81 to 84 made of ferrimagnetic material is used, so the device size becomes large and the device weight becomes large. There was a problem of becoming. Also, a high-output pulse current generator is required for each of the drive wires 85 to 88 of each phase shifter 74, which has increased the cost of the system.
また、 移相器 7 4の位相遅延量を 2 2 . 5 ° 単位でしか調整できず、 ビーム出 射方向を連続的に調整することができなかった。 移相器 7 2のトロイダル 8 1〜 8 4の数を増やせば位相遅延量をより小さな角度で調整することもできるが、 よ り多くのパルス発生装置が必要となりコスト高になってしまう。  Also, the phase delay of the phase shifter 74 could be adjusted only in 22.5 ° units, and the beam emission direction could not be adjusted continuously. By increasing the number of toroids 81 to 84 of the phase shifter 72, the amount of phase delay can be adjusted at a smaller angle, but more pulse generators are required and the cost increases.
さらに、 移相器 7 4が各副導波管 7 2の一方端部に 1つしか設けられていなか つたので、 ビーム出射方向を Y Z平面内でしか調整することができず、 ビーム出 射方向を X Z平面内で調整することができなかった。 このため、 ビーム出射方向 を X Z平面内で調整するための機械的な駆動装置が必要となり、 コスト高になつ ていた。 各副導波管 7 2において隣接する 2つのアンテナエレメント 7 1の間ご とに移相器 7 4を設ければ、 ビーム出射方向を X Z平面内でも調整することがで きるが、 より多くのパルス電流発生装置が必要となり、 一層コス ト高になってし まう。 Further, since only one phase shifter 74 is provided at one end of each sub-waveguide 72, the beam emission direction can be adjusted only in the YZ plane, and the beam emission direction can be adjusted. Could not be adjusted in the XZ plane. For this reason, a mechanical driving device for adjusting the beam emission direction in the XZ plane is required, which increases costs. I was If a phase shifter 74 is provided between every two adjacent antenna elements 71 in each sub-waveguide 72, the beam emission direction can be adjusted even in the XZ plane, but more A pulse current generator is required, which further increases the cost.
また、 図 1 5の移相器 4 0では、 長いマイクロストリップ線路 9 5〜9 8を用 いていたので、 装置サイズが大きくなるという問題があった。 また、 ダイオード 9 1〜9 4を導通 非導通にするための複数の直流電源およびそれらの制御装置 が必要であり、 システムがコスト高になっていた。  Further, in the phase shifter 40 of FIG. 15, since long microstrip lines 95 to 98 were used, there was a problem that the device size became large. In addition, a plurality of DC power supplies for controlling the diodes 91 to 94 to conduct and non-conduct, and their control devices were required, and the system cost increased.
また、 この移相器 9 0も、 位相遅延量を 2 2 . 5 ° 単位でしか調整できず、 位 相遅延量を連続的に調整することができなかった。 マイクロストリップ線路 9 5 〜 9 8の数を増やせば位相遅延量をより小さな角度で調整することもできるが、 より多くのパルス発生装置などが必要となりコスト髙になってしまう。  Also, this phase shifter 90 could also adjust the phase delay amount only in 22.5 ° units, and could not continuously adjust the phase delay amount. If the number of microstrip lines 95 to 98 is increased, the amount of phase delay can be adjusted at a smaller angle, but more pulse generators and the like are required and the cost is reduced.
それゆえに、 この発明の第 1の目的は、 位相遅延量を連続的に調整することが でき、 システムの低コスト化を図ることができ、 かつコンパク トな移相器を提供 することである。  Therefore, a first object of the present invention is to provide a compact phase shifter capable of continuously adjusting the amount of phase delay, reducing the cost of the system, and providing a compact phase shifter.
この発明の第 2の目的は、 ビーム出射方向を連続的に調整することができ、 シ ステムの低コスト化を図ることができ、 軽量でコンパク 卜な走査アンテナを提供 することである。 発明の開示  A second object of the present invention is to provide a lightweight and compact scanning antenna capable of continuously adjusting the beam emission direction, reducing the cost of the system, and providing a light and compact scanning antenna. Disclosure of the invention
この発明は、 1 T H z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、 互いに対向して設けられ、 電磁波を伝送するとともに、 —方と他方の間に遅延量を制御するための電磁波よりも低い周波数の制御電圧が 印加される 1対の伝送線、 および 1対の伝送線の間に設けられ、 制御電圧に応じ てその誘電率が変化する絶縁性物質を備えたものである。  The present invention relates to a phase shifter capable of controlling a delay amount for delaying the phase of an electromagnetic wave of 1 THz or less, provided opposite to each other, transmitting the electromagnetic wave, and A pair of transmission lines to which a control voltage of a frequency lower than the electromagnetic wave for controlling the amount of delay is applied, and insulation provided between a pair of transmission lines and whose dielectric constant changes according to the control voltage It is provided with a sexual substance.
他の発明は、 移動体とマイクロ波通信を行なうための走査アンテナであって、 複数行、 複数列に配列された複数のアンテナエレメント、 および複数行の各間に 設けられ、 前行のアンテナエレメントに与えられたマイクロ波の位相を遅延させ て後行のアンテナエレメントに与えるための遅延量の制御が可能な第 1の移相器 を備える。 ここで第 1の移相器は、 互いに対向して設けられ、 マイクロ波を伝送 するとともに、 一方と他方の間に遅延量を制御するためのマイクロ波よりも低い 周波数の第 1の制御電圧が印加される 1対の伝送線、 および 1対の伝送線の間に 設けられ、 第 1の制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質を含む。 さらに、 他の発明は、 複数列の各間に設けられ、 前列のアンテナエレメントに 与えられたマイクロ波の位相を遅延させて後列のアンテナエレメントに与えるた めの遅延量の制御が可能な第 2の移相器が設けられる。 ここで第 2の移相器は、 互いに対向して設けられ、 マイクロ波を伝送するとともに、 一方と他方の間に遅 延量を制御するためのマイクロ波よりも低い周波数の第 2の制御電圧が印加され る 1対の伝送線、 および 1対の伝送線の間に設けられ、 第 2の制御電圧に応じて その誘電率が変化する絶縁性物質を含む。 Another invention is a scanning antenna for performing microwave communication with a moving object, comprising: a plurality of antenna elements arranged in a plurality of rows and a plurality of columns; and a plurality of antenna elements provided between each of the plurality of rows. Phase shifter that can control the amount of delay to delay the microwave phase given to the antenna element and apply it to the succeeding antenna element Is provided. Here, the first phase shifters are provided opposite to each other, transmit microwaves, and a first control voltage having a lower frequency than the microwaves for controlling the amount of delay between one and the other is provided. A pair of transmission lines to be applied, and an insulating material provided between the pair of transmission lines, the dielectric constant of which is changed according to the first control voltage. Furthermore, another invention is provided between the plurality of rows, and is capable of controlling the amount of delay for delaying the phase of the microwave given to the front row antenna element and giving it to the rear row antenna element. Are provided. Here, the second phase shifters are provided opposite to each other, transmit microwaves, and have a second control voltage having a lower frequency than the microwaves for controlling the amount of delay between one and the other. And a pair of transmission lines to which is applied, and an insulating material provided between the pair of transmission lines and having a dielectric constant that changes according to a second control voltage.
さらに他の発明は、 第 1および第 2の移相器の絶縁性物質は、 強誘電性物質、 反強誘電性物質または液晶性物質を含む。  In still another invention, the insulating material of the first and second phase shifters includes a ferroelectric material, an antiferroelectric material, or a liquid crystal material.
さらに、 他の発明は、 強誘電性物質、 反強誘電性物質または液晶性物質は、 微 粒子化されてポリマ中に分散されている。  Further, in another invention, a ferroelectric substance, an antiferroelectric substance, or a liquid crystal substance is formed into fine particles and dispersed in a polymer.
さらに、 他の発明は第 1および第 2の制御電圧は、 直流電圧である。 図面の簡単な説明  Further, in another invention, the first and second control voltages are DC voltages. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1はこの発明の第 1の実施例による無線通信システムの要部の構成を示すブ ロック図である。  FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a wireless communication system according to a first embodiment of the present invention.
図 2は図 1に示した走査アンテナの構成を示す斜視図である。  FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the scanning antenna shown in FIG.
図 3は図 2に示したフェイズドアレ一アンテナの構成を示す斜視図である。 図 4は図 3に示した移相器の構成を示す斜視図である。  FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the phased array antenna shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the phase shifter shown in FIG.
図 5は図 4の A— A' 線断面図である。  FIG. 5 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
図 6は図 4に示した移相器における位相遅延率の電界強度依存性を示す図であ る。  FIG. 6 is a diagram showing the electric field strength dependence of the phase delay rate in the phase shifter shown in FIG.
図 7は図 1に示した周波数変換器 1 6の構成を示す回路プロック図である。 図 8 Aおよび 8 Bは図 1に示した周波数変換器 1 7の構成を示す回路ブロック 図である。 図 9は図 1に示した切換回路の構成を示す回路図である。 FIG. 7 is a circuit block diagram showing the configuration of the frequency converter 16 shown in FIG. 8A and 8B are circuit block diagrams showing the configuration of the frequency converter 17 shown in FIG. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the switching circuit shown in FIG.
図 1 0はこの発明の第 2の実施例による無線通信システムの移相器の構成を示 す断面図である。  FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a phase shifter in a wireless communication system according to a second embodiment of the present invention.
図 1 1は図 1 0に示した移相器における位相遅延率の電界強度依存性を示す図 である。  FIG. 11 is a diagram showing the electric field strength dependence of the phase delay rate in the phase shifter shown in FIG.
図 1 2は図 1 0に示した移相器の改良例を示す断面図である。  FIG. 12 is a sectional view showing an improved example of the phase shifter shown in FIG.
図 1 3は従来のフェイズドアレーアンテナの構成を示す平面図である。  FIG. 13 is a plan view showing a configuration of a conventional phased array antenna.
図 1 4は図 1 3に示した移相器の構成を示す斜視図である。  FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the phase shifter shown in FIG.
図 1 5は移相器の他の例を示す回路図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 15 is a circuit diagram showing another example of the phase shifter. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
図 1は、 この発明の第 1の実施例による無線通信システムの要部の構成を示す ブロック図である。  FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a wireless communication system according to a first embodiment of the present invention.
図 1を参照して、 この無線通信システムは、 2台の人工衛星を利用するシステ ムであって、 走查アンテナ 1 0、 インタフェース装置 1 1、 信号入力端子 1 2, 1 3、 信号入出力端子 1 4、 制御装置 1 5、 周波数変換器 1 6, 1 7および切換 回路 1 8を備える。  Referring to FIG. 1, this wireless communication system is a system using two artificial satellites, including a scanning antenna 10, an interface device 11, signal input terminals 12, 13, and a signal input / output. It has terminals 14, controller 15, frequency converters 16 and 17, and switching circuit 18.
走査アンテナ 1 0は、 図 2に示すように、 6枚の台形のフェイズドアレーアン テナ 1〜6と、 1枚の六角形のフェイズドアレーアンテナ 7とを含む。 六角形の 1辺の長さが台形の上辺の長さに等しくなつていて、 台形のアンテナ 1〜6が六 角形のアンテナ 7を水平に支持するように 7枚のアンテナ 1〜 7が台状に組立て られている。 組立てられたアンテナ 1〜7は、 半球状のカバ一 8で覆われている。 アンテナ 7は、 天頂から 4 0 ° 以内の範囲を移動する 1台の人工衛星を追尾す る。 アンテナ 1〜6の各々は、 天頂から 4 0〜 8 0 ° で水平方向に 6 0 ° の範囲 を移動する 1台の人工衛星を追尾する。 アンテナ 1〜7のうちの 2枚のアンテナ が 1台ずつ人工衛星を追尾し、 人工衛星が移動してそのアンテナの追尾可能範囲 を越えると別のアンテナがその人工衛星を追尾する。  The scanning antenna 10 includes six trapezoidal phased array antennas 1 to 6 and one hexagonal phased array antenna 7 as shown in FIG. The length of one side of the hexagon is equal to the length of the top side of the trapezoid, and the seven antennas 1 to 7 are trapezoidal so that the trapezoidal antennas 1 to 6 support the hexagonal antenna 7 horizontally. Assembled in The assembled antennas 1 to 7 are covered with a hemispherical cover 8. Antenna 7 tracks one satellite moving within 40 ° from the zenith. Each of antennas 1 to 6 tracks a satellite that moves horizontally 60 to 80 degrees from the zenith. Two of the antennas 1 to 7 track the satellite one by one, and when the satellite moves and exceeds the trackable range of the antenna, another antenna tracks the satellite.
図 3は、 1枚のフェイズドアレーアンテナ 1の構成を示す斜視図である。 ただ し、 図面および説明の簡単化のため台形ではなく長方形として説明する。 図 3を参照して、 このフェイズドアレ一アンテナ 1は、 長方形の基板 2 1上に 複数行、 複数列 (図では 5行 7列) に配列された複数 (図では 3 5 ) のアンテナ エレメント 2 2を備える。 各列には図中 X軸方向に延在する副マイクロストリツ プ線路 2 3が設けられ、 各副マイクロストリップ線路 2 3の金属ストリップは対 応の列のアンテナエレメント 2 2群に接続されている。 各副マイクロス卜リップ 線路 2 3の一方端は、 コンデンサ 2 4を介して図中 Y軸方向に延在する主マイク ロストリップ線路 2 5に接続される。 FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of one phased array antenna 1. However, for simplicity of the drawings and explanation, the explanation is made as a rectangle instead of a trapezoid. Referring to FIG. 3, this phased array antenna 1 is composed of a plurality of (3 5 in the figure) antenna elements 2 arranged in a plurality of rows and a plurality of columns (5 rows and 7 columns in the figure) on a rectangular substrate 21. 2 is provided. Each row is provided with a sub-microstrip line 23 extending in the X-axis direction in the figure, and the metal strip of each sub-microstrip line 23 is connected to a group of antenna elements 22 in the corresponding row. I have. One end of each sub microstrip line 23 is connected via a capacitor 24 to a main microstrip line 25 extending in the Y-axis direction in the figure.
主マイクロストリツプ線路 2 5の一方端はコンデンサ 2 4を介して入出力端子 One end of the main microstrip line 25 is an input / output terminal via a capacitor 24.
2 6に接続され、 その他方端の金属ストリップはコイル 2 7を介して直流電源端 子 2 8に接続される。 各副マイクロストリップ線路 2 3の他方端に接続されたァ ンテナエレメント 2 2は、 コィノレ 2 7を介して直流電源端子 2 9に接続される。 マイクロ波 αは、 入出力端子 2 6から入出力される。 直流電源端子 2 8, 2 9に は、 それぞれ可変直流電圧が別個に印加される。 26, and the other end of the metal strip is connected to a DC power supply terminal 28 via a coil 27. An antenna element 22 connected to the other end of each sub-microstrip line 23 is connected to a DC power supply terminal 29 via a coil 27. Microwave α is input and output from input / output terminal 26. Variable DC voltages are separately applied to the DC power supply terminals 28 and 29, respectively.
コンデンサ 2 4は、 主マイクロストリップ線路 2 5と副マイクロストリップ線 路 2 3の間に直流電流が流れるのを防止するためのハイパスフィルタである。 コ ィル 2 7は、 直流電源端子 2 8 , 2 9にマイクロ波ひが侵入するのを防止するた めのローパスフィルタである。 したがって、 直流電源端子 2 8, 2 9から主マイ クロストリツプ線路 2 5と副マイクロストリツプ線路 2 3とに別々に直流電圧を 印加することが可能となっている。  The capacitor 24 is a high-pass filter for preventing a DC current from flowing between the main microstrip line 25 and the sub-microstrip line 23. The coil 27 is a low-pass filter for preventing microwaves from entering the DC power supply terminals 28 and 29. Therefore, it is possible to separately apply a DC voltage to the main microstrip line 25 and the sub-microstrip line 23 from the DC power supply terminals 28 and 29.
また、 各隣接する 2つのアンテナエレメント 2 2の間の副マイクロストリップ 線路 2 3の途中に移相器 3 0が接続され、 各隣接する 2つの副マイクロストリツ プ線路 2 3の一方端の間の主マイクロストリップ線路 2 5の途中に移相器 3 0が 接続される。  Also, a phase shifter 30 is connected in the middle of the sub-microstrip line 23 between each two adjacent antenna elements 22, and is connected between one end of each two adjacent sub-microstrip lines 23. A phase shifter 30 is connected in the middle of the main microstrip line 25.
ここで、 移相器 3 0について詳細に説明する。 図 4は移相器 3 0の構成を示す 斜視図、 図 5は図 4の Α— A' 線断面図である。  Here, the phase shifter 30 will be described in detail. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the phase shifter 30, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line Α-A 'of FIG.
図 4および図 5を参照して、 この移相器 3 0は、 金属平板 3 1上に強誘電体層 Referring to FIG. 4 and FIG. 5, this phase shifter 30 has a ferroelectric layer
3 2を形成し、 強誘電体層 3 2上に金属ストリップ 3 3を形成したものである。 強誘電体層 3 2は、 具体的には B a T i 03 、 L i N b〇3 、 L i T a 03 等の 単結晶層または多結晶層である。 この移相器 3 0が通常のマイクロストリップ線路 2 3, 2 5と異なる点は、 マ イクロストリップ線路 2 3, 2 5の絶縁層が強誘電体層 3 2で置換されている点 である。 3 is formed, and a metal strip 33 is formed on the ferroelectric layer 32. Ferroelectric layer 3 2 is specifically a B a T i 0 3, L i N B_〇 3, L i T a 0 monocrystalline layer or polycrystalline layer such as 3. The phase shifter 30 is different from the ordinary microstrip lines 23 and 25 in that the insulating layers of the microstrip lines 23 and 25 are replaced with ferroelectric layers 32.
通常のマイクロストリップ線路 2 3, 2 5では、 金属平板と金属ストリップの 間に絶縁層が設けられ、 この絶縁層によって金属平板と金属ストリップの間隔が 一定に保たれて線路の特性インピーダンスが一定に保たれる。 絶縁層の材料とし ては、 構造的に十分な強度を有し、 マイクロ波ひの損失が小さく、 かつ直流電圧 が印加されてもその誘電率 f が変化しない材料、 具体的には F R P、 テフロンな どが選択される。  In ordinary microstrip lines 23 and 25, an insulating layer is provided between the metal plate and the metal strip, and this insulating layer keeps the distance between the metal plate and the metal strip constant, thereby keeping the characteristic impedance of the line constant. Will be kept. As a material of the insulating layer, a material having a structurally sufficient strength, a small loss of microwave, and a dielectric constant f which does not change even when a DC voltage is applied, specifically, FRP, Teflon Is selected.
これに対して移相器 3 0は、 強誘電体層 3 2に直流電圧を印加すると、 直流電 圧の大きさに応じてその誘電率 εが変化することを積極的に利用するものである。 すなわち、 マイクロ波 αが強誘電体層 3 2中を伝搬すると、 マイクロ波 αの位 相遅延量 øは、 次式で示されるように、 強誘電体層 3 2の誘電率 f の 1 2乗に 比例する。 On the other hand, the phase shifter 30 positively utilizes the fact that when a DC voltage is applied to the ferroelectric layer 32, the dielectric constant ε changes according to the magnitude of the DC voltage. That is, when the microwave α propagates through the ferroelectric layer 32, the phase delay ø of the microwave α becomes the square of the dielectric constant f of the ferroelectric layer 32 as shown by the following equation. Is proportional to
2πし 2KL-JE  2π then 2KL-JE
λ  λ
ここで、 Lは強誘電体層 3 2の長さ、 λ 0は自由空間を伝搬するマイクロ波 α の波長、 λはそのマイクロ波 αが強誘電体層 3 2中を伝搬するときの波長である。 したがって、 強誘電体層 3 2に印加する直流電圧を調整して強誘電体層 3 2の誘 電率 £を調整することにより、 マイクロ波 αの位相遅延量 Φを調整することがで きる。 Here, L is the length of the ferroelectric layer 32, λ 0 is the wavelength of the microwave α propagating in free space, and λ is the wavelength when the microwave α propagates in the ferroelectric layer 32. is there. Therefore, by adjusting the direct current voltage applied to the ferroelectric layer 32 to adjust the dielectric constant の of the ferroelectric layer 32, the phase delay amount Φ of the microwave α can be adjusted.
図 6は、 この移相器 3 0の位相遅延率 (d e g Zmm) の電界強度 (k VZm m) 依存性を例示する図である。  FIG. 6 is a diagram illustrating the electric field strength (kVZmm) dependency of the phase delay rate (degZmm) of the phase shifter 30.
強誘電体層 3 2としては、 B a T i 〇3 の単結晶層を形成した。 マイクロ波ひ の周波数は、 2 0 G H zとした。 位相遅延率 (d e g Zmm) は、 移相器 3 0を 通過することによって生じたマイクロ波"の位相遅延量 Φを移相器 3 0の線路長 Lで除算したものである。 The ferroelectric layer 3 2, to form a single crystal layer of the B a T i 〇 3. The frequency of the microwave was set to 20 GHz. The phase delay rate (deg Zmm) is obtained by dividing the phase delay amount Φ of the microwave generated by passing through the phase shifter 30 by the line length L of the phase shifter 30.
金属平板 3 1を接地し、 金属ストリップ 3 3と金属平板 3 1の間にコイル 2 7 および可変直流電源 3 4を直列接続して、 強誘電体層 3 2の電界強度 (k VZm m) を調整した。 電界強度 (k V Z m m) は、 金属ストリップ 3 3と金属平板 3 1の間の直流電圧を強誘電体層 3 2の膜厚で除算したものである。 The metal plate 3 1 is grounded, the coil 27 and the variable DC power supply 3 4 are connected in series between the metal strip 3 3 and the metal plate 3 1, and the electric field strength of the ferroelectric layer 3 2 (k VZm m) was adjusted. The electric field strength (k VZ mm) is obtained by dividing the DC voltage between the metal strip 33 and the metal plate 31 by the thickness of the ferroelectric layer 32.
電界強度 (k V Zmm) を 0から 1 . 0まで増加させると、 位相遅延率 (d e g /mm) は 1 7から 1 0まで徐々に減少した。 したがって、 移相器 3 0の線路 長 Lを l m mとすれば、 直流電圧を 5 0 0 V程度変化させれば位相遅延量を 4 ° 変化させることができることがわかった。  When the electric field strength (kVZmm) was increased from 0 to 1.0, the phase delay rate (deg / mm) gradually decreased from 17 to 10. Therefore, it was found that if the line length L of the phase shifter 30 is 1 mm, the phase delay amount can be changed by 4 ° by changing the DC voltage by about 500 V.
図 3に戻って、 このフェイズドアレ一アンテナ 1の動作について説明する。 人 ェ衛星が Z軸方向にある場合は、 すべての移相器 3 0の位相遅延量 øは 3 6 0 ° に設定される。 これにより、 すべてのアンテナエレメント 7 1からマイクロ波 α が同位相で放射され、 アンテナ 1全体から出射されるマイクロ波 αのビームは Ζ 軸方向を向く。  Returning to FIG. 3, the operation of the phased array antenna 1 will be described. When the human satellite is in the Z-axis direction, the phase delay ø of all phase shifters 30 is set to 360 °. As a result, the microwaves α are radiated in phase from all the antenna elements 71, and the beam of the microwaves α emitted from the entire antenna 1 is directed in the 軸 -axis direction.
人工衛星が Ζ軸方向から Υ軸方向にある角度だけ傾いた方向にある場合は、 主 マイクロストリップ線路 2 5に設けられた 4つの移相器 3 0の位相遅延量 0はそ の角度に応じた値だけ 3 6 0 ° からずれた値に設定される。 これにより、 Υ軸負 方向に位置するアンテナエレメント 2 2から出射されるマイクロ波 αの位相と Υ 軸正方向に位置するアンテナエレメント 2 2から出射されるマイクロ波 αの位相 との間に差が生じ、 マイクロ波 αのビームは移相器 3 0の位相遅延量 φに応じた 角度だけ Ζ軸方向から Υ軸方向に傾いて人工衛星に放射される。  When the satellite is inclined from the Ζ-axis direction by a certain angle in the Υ-axis direction, the phase delay 0 of the four phase shifters 30 provided on the main microstrip line 25 depends on the angle. Is set to a value that deviates from 360 ° As a result, the difference between the phase of the microwave α emitted from the antenna element 22 located in the negative Υ axis direction and the phase of the microwave α emitted from the antenna element 22 located in the positive 方向 axis direction is reduced. The resulting beam of microwave α is emitted from the Ζ-axis direction to the Υ-axis direction by an angle corresponding to the phase delay φ of the phase shifter 30 and emitted to the satellite.
人工衛星が Ζ軸方向から X軸方向にある角度だけ傾いた方向にある場合は、 各 副マイクロストリップ線路 2 3に設けられた 6つの移相器 3 0の位相遅延量 φは その角度に応じた値だけ 3 6 0 ° 力 らずれた値に設定される。 これにより、 X軸 負方向に位置するアンテナエレメント 2 2から出射されるマイクロ波 ctの位相と X軸正方向に位置するアンテナエレメント 2 2から出射されるマイクロ波 αの位 相との間に差が生じ、 マイクロ波ひのビームは移相器 3 0の位相遅延量 φに応じ た角度だけ Ζ軸方向から X軸方向に傾いて人工衛星に放射される。  When the satellite is inclined at a certain angle in the X-axis direction from the Ζ-axis direction, the phase delay φ of the six phase shifters 30 provided in each sub-microstrip line 23 depends on the angle. The value is set to a value that is shifted by 360 °. Thus, the difference between the phase of the microwave ct emitted from the antenna element 22 located in the negative direction of the X axis and the phase of the microwave α emitted from the antenna element 22 located in the positive direction of the X axis is determined. The microwave beam is emitted to the satellite at an angle corresponding to the phase delay φ of the phase shifter 30 from the Ζ-axis direction to the X-axis direction.
移相器 3 0の位相遅延量 øは、 マイクロ波 αのビームが人工衛星の方向を向く ように自動制御される。  The phase delay ø of the phase shifter 30 is automatically controlled so that the beam of the microwave α is directed to the artificial satellite.
また、 受信時は、 各移相器 3 0の位相遅延量 Φを調整することにより、 3 5の アンテナエレメント 2 2の各々に異なる位相で入射したマイクロ波 αの位相を一 致させて入出力端子 26に導くことができる。 これにより、 受信感度の向上が図 れる。 他のフェイズドアレ一アンテナ 2〜 7もフェイズドアレ一アンテナ 1と同 様である。 During reception, the phase of the microwave α incident on each of the 35 antenna elements 22 with a different phase is adjusted by adjusting the phase delay amount Φ of each phase shifter 30. And can be led to the input / output terminal 26. Thereby, the receiving sensitivity can be improved. The other phased array antennas 2 to 7 are the same as phased array antenna 1.
図 1に戻って、 制御装置 1 5は、 外部からインタフェース装置 1 1を介して入 力される制御信号に従って、 システム全体を制御する。  Returning to FIG. 1, the control device 15 controls the entire system according to a control signal input from the outside via the interface device 11.
周波数変換器 16は、 7つのフェイズドアレーアンテナ 1〜7のうちの 1つの アンテナが受信したマイクロ波 RF S 1を中間周波数信号 I F S 1にへテロダイ ン変換して高感度の受信を可能とするものである。 詳しく説明すると周波数変換 器 1 6は、 図 7に示すように、 低ノイズ増幅器 40、 ミキサ 41、 I F増幅器 4 2および乗算器 43を含む。  The frequency converter 16 converts the microwave RF S 1 received by one of the seven phased array antennas 1 to 7 into an intermediate frequency signal IFS 1 by heterodyne conversion to enable high-sensitivity reception. It is. More specifically, the frequency converter 16 includes a low-noise amplifier 40, a mixer 41, an IF amplifier 42, and a multiplier 43, as shown in FIG.
7つのフェイズドアレ一アンテナ 1〜7のうちの 1つのアンテナで受信された 22GHzのマイクロ波 RF S 1は、 低ノイズ増幅器 40によって增幅される。 乗算器 43は、 信号入力端子 13を介して外部から与えられた 2. 5 GHzの口 —カル信号 L S 0の周波数を整数倍して 2 OGH zのローカル信号 L S 1と 30 GH zのローカル信号 L S 2とを生成する。 口一カル信号 LS I, L S 2は周波 数変換器 1 7にも与えられる。 ミキサ 41は、 低ノイズ増幅器 40の出力信号 R F S 1と乗算器 43で生成されたローカル信号 L S 1とを混合して、 2 GHzの 中間周波数信号 I F S 1を生成する。 ミキサ 41の出力信号 I F S 1は、 I F增 幅器 42によって増幅されて信号出力端子 1 2に出力される。  The 22 GHz microwave RF S 1 received by one of the seven phased array antennas 1 to 7 is amplified by the low noise amplifier 40. Multiplier 43 is a 2.5 GHz port provided externally through signal input terminal 13 —a cull signal LS 0 is an integer multiple of 2 OGHz local signal LS 1 and 30 GHz local signal Generate LS2. The oral signals LSI, LS2 are also supplied to a frequency converter 17. The mixer 41 mixes the output signal R F S 1 of the low noise amplifier 40 and the local signal L S 1 generated by the multiplier 43 to generate a 2 GHz intermediate frequency signal I F S 1. The output signal IF S1 of the mixer 41 is amplified by the IF amplifier 42 and output to the signal output terminal 12.
周波数変換器 17は、 周波数変換器 16と結合されたアンテナ以外のアンテナ と結合され、 そのアンテナが受信したマイクロ波 RF S 2を中間周波数信号 I F S 2にへテロダイン変換して高感度の受信を可能とするとともに、 中間周波数信 号 I FS 3をマイクロ波 RFS 3に変換してそのアンテナに与える。  The frequency converter 17 is coupled to an antenna other than the antenna coupled to the frequency converter 16, and the microwave RF S2 received by the antenna is heterodyne-converted into an intermediate frequency signal IFS2 to enable high-sensitivity reception. At the same time, the intermediate frequency signal IFS3 is converted to microwave RFS3 and given to the antenna.
周波数変換器 1 7は、 具体的には図 8 Aおよび 8 Bに示すように、 低ノイズ増 幅器 44、 ミキサ 45, 48、 I F増幅器 46, 47および高電力増幅器 49を 含む。 アンテナで受信された 22 GHzのマイクロ波 RFS 2は、 低ノイズ增幅 器 44によって増幅される。 ミキサ 45は、 低ノイズ増幅器 44の出力信号 RF S 2と周波数変換器 1 6で生成された口一カル信号 L S 1とを混合して、 2GH zの中間周波数信号 I F S 2を生成する。 ミキサ 45の出力信号 I F S 2は、 I F増幅器 4 6によって増幅されて信号入出力端子 1 4に出力される。 The frequency converter 17 specifically includes a low-noise amplifier 44, mixers 45 and 48, IF amplifiers 46 and 47, and a high-power amplifier 49, as shown in FIGS. 8A and 8B. The 22 GHz microwave RFS 2 received by the antenna is amplified by the low noise amplifier 44. The mixer 45 mixes the output signal RF S 2 of the low noise amplifier 44 with the oral signal LS 1 generated by the frequency converter 16 to generate a 2 GHz intermediate frequency signal IFS 2. The output signal IFS 2 of mixer 45 is I The signal is amplified by the F amplifier 46 and output to the signal input / output terminal 14.
I F増幅器 4 7は、 信号入出力端子 1 4を介して外部から与えられた 3 G H z の中間周波数信号 I F S 3を増幅する。 ミキサ 4 8は、 I F増幅器 4 7の出力信 号 I F S 3と周波数変換器 1 6で生成されたローカル信号 L S 2とを混合して、 3 3 G H zのマイクロ波 R F S 3を生成する。 ミキサ 4 8の出力信号 R F S 3は、 高電力増幅器 4 9によって増幅されてアンテナに供給される。  The IF amplifier 47 amplifies the 3 GHz intermediate frequency signal IFS 3 externally supplied through the signal input / output terminal 14. The mixer 48 mixes the output signal IF S3 of the IF amplifier 47 with the local signal L S2 generated by the frequency converter 16 to generate a microwave R F S 3 of 33 GHz. The output signal R F S 3 of the mixer 48 is amplified by the high power amplifier 49 and supplied to the antenna.
図 1に戻って、 切換回路 1 8は、 制御装置 1 5によって制御され、 7つのフエ ィズドアレーアンテナ 1〜 7のうちの 1つのァンテナを周波数変換器 1 6に接続 し、 もう 1つのアンテナを周波数変換器 1 7に接続する。  Returning to FIG. 1, the switching circuit 18 is controlled by the controller 15 and connects one of the seven phased array antennas 1 to 7 to the frequency converter 16 and the other antenna. To the frequency converter 17.
詳しく説明すると、 切換回路 1 8は、 図 9に示すように、 スィッチ 5 1〜5 9 を含む。 スィッチ 5 1〜5 7の共通端子 5 1 c〜5 7 cは、 それぞれフェイズド アレーアンテナ 1〜7に接続される。 スィツチ 5 1〜5 7の一方切換端子 5 1 a 〜5 7 aは、 それぞれスィッチ 5 8の切換端子 5 8 a〜5 8 gに接続される。 ス イッチ 5 1〜5 7の他方切換端子 5 1 b〜5 7 bは、 それぞれスィツチ 5 9の切 換端子 5 9 a〜5 9 gに接続される。 スィッチ 5 8 , 5 9の共通端子 5 8 h, 5 9 hは、 それぞれ周波数変換器 1 7 , 1 6に接続される。  More specifically, the switching circuit 18 includes switches 51 to 59 as shown in FIG. The common terminals 51c to 57c of the switches 51 to 57 are connected to the phased array antennas 1 to 7, respectively. One of the switching terminals 51a to 57a of the switches 51 to 57 is connected to the switching terminals 58a to 58g of the switch 58, respectively. The other switching terminals 51 b to 57 b of the switches 51 to 57 are respectively connected to the switching terminals 59 a to 59 g of the switch 59. The common terminals 58 h and 59 h of the switches 58 and 59 are connected to the frequency converters 17 and 16, respectively.
スィッチ 5 1〜5 9は、 実際にはダイオードで生成され、 制御装置 1 5によつ て制御される。 図 9では、 アンテナ 1がスィッチ 5 1, 5 8を介して周波数変換 器 1 7に接続され、 アンテナ 7がスィッチ 5 7 , 5 9を介して周波数変換器 1 6 に接続されている状態が例示される。  Switches 51-59 are actually generated by diodes and controlled by controller 15. FIG. 9 illustrates an example in which antenna 1 is connected to frequency converter 17 via switches 51 and 58, and antenna 7 is connected to frequency converter 16 via switches 57 and 59. Is done.
次に、 図 1〜図 9で示した無線通信システムの動作について簡単に説明する。 7つのフェイズドアレーアンテナ 1〜 7のうち目標の 2つの人工衛星に対向する 2つのアンテナが切換回路 1 8によって周波数変換器 1 6, 1 7に接続される。 人工衛星が移動するに従って各ァンテナの移相器 3 0の位相遅延量 φが連続的に 調整され、 各アンテナのビーム出射方向が常に人工衛星の方向に向けられる。 人 ェ衛星が移動してアンテナの追尾可能範囲から外れた場合は、 別のアンテナがそ のアンテナの代わりに周波数変換器 1 6または 1 7に接続される。  Next, the operation of the wireless communication system shown in FIGS. 1 to 9 will be briefly described. Two of the seven phased array antennas 1 to 7 facing the target two artificial satellites are connected to the frequency converters 16 and 17 by the switching circuit 18. As the satellite moves, the phase delay φ of the phase shifter 30 of each antenna is continuously adjusted, and the beam emission direction of each antenna is always directed toward the satellite. If the human satellite moves out of the tracking range of the antenna, another antenna is connected to the frequency converter 16 or 17 instead of that antenna.
2つのアンテナの一方によって受信されたマイク口波 R F S 1は、 周波数変換 器 1 6によって中間周波数信号 I F S 1にへテロダイン変換され、 高感度の受信 が行なわれる。 2つのアンテナの他方によって受信されたマイク口波 R F S 2は、 周波数変換器 1 7によって中間周波数信号 I F S 2にへテロダイン変換され、 高 感度の受信が行なわれる。 信号 I F S 1 , I F S 2は、 信号一情報変換器 (図示 せず) によって情報に変換される。 また、 情報が重畳された中間周波数信号 I F S 3は、 周波数変換器 1 7によってマイクロ波 R F S 3に変換され、 マイクロ波 R F S 3は 2つのアンテナの他方を介して人工衛星に放射される。 The microphone mouth wave RFS 1 received by one of the two antennas is heterodyne-converted into an intermediate frequency signal IFS 1 by the frequency converter 16, and high-sensitivity reception Is performed. The microphone mouth wave RFS 2 received by the other of the two antennas is heterodyne-converted into an intermediate frequency signal IFS 2 by the frequency converter 17, and high-sensitivity reception is performed. The signals IFS 1 and IFS 2 are converted into information by a signal-to-information converter (not shown). The intermediate frequency signal IFS 3 on which the information is superimposed is converted into a microwave RFS 3 by the frequency converter 17, and the microwave RFS 3 is radiated to the satellite via the other of the two antennas.
この実施の形態では、 マイクロストリップ線路の絶縁層を強誘電体層 3 2で置 換して移相器 3 0を構成し、 移相器 3 0の金属ストリップ 3 3と金属平板 3 1の 間の直流電圧を調整することによって位相遅延量 øを調整する。 したがって、 フ エリ磁性体のトロイダル 8 1〜8 4で移相器 7 4を構成していた従来に比べ、 装 置サイズの小型化、 装置の軽量化を図ることができる。  In this embodiment, the insulating layer of the microstrip line is replaced with a ferroelectric layer 32 to constitute a phase shifter 30, and a phase shifter 30 is provided between a metal strip 33 and a metal plate 31. The phase delay ø is adjusted by adjusting the DC voltage of. Therefore, the size of the device and the weight of the device can be reduced as compared with the related art in which the phase shifter 74 is configured by the toroids 81 to 84 of the ferrimagnetic material.
また、 移相器 3 0の金属ストリップ 3 3と金属平板 3 1の間の直流電圧を調整 することで、 従来のように 2 2 . 5 ° 単位ではなく、 位相遅延量 0を連続的に調 整できる。  In addition, by adjusting the DC voltage between the metal strip 33 and the metal plate 31 of the phase shifter 30, the phase delay amount 0 is continuously adjusted instead of the conventional 22.5 ° unit. Can be adjusted.
また、 小電力の可変直流電源 3 4のみで位相遅延量 Φを制御できるので、 高出 力のパルス電流発生装置が必要であった従来に比べ、 システムの低コスト化が図 られる。  In addition, since the phase delay amount Φ can be controlled only by the small power variable DC power supply 34, the cost of the system can be reduced as compared with the conventional system that required a high-output pulse current generator.
また、 フェイズドアレ一アンテナ 1において X軸方向および Y軸方向に移相器 3 0を配列したので、 ビーム出射方向を Y Z平面内だけではなく X Z平面内でも 変えることができる。 したがって、 機械的な駆動装置で X Z平面内でビーム出射 方向を変えていた従来に比べ、 システムの低コスト化が図られる。  Further, since the phase shifters 30 are arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction in the phased array antenna 1, the beam emission direction can be changed not only in the YZ plane but also in the XZ plane. Therefore, the cost of the system can be reduced as compared with the conventional system in which the beam emission direction is changed in the XZ plane by a mechanical driving device.
なお、 この実施の形態では、 移相器 3 0の強誘電体層 3 2の具体例として B a T i 03 の単結晶層を使用したが、 B a T i〇3 に限るものではなく、 強誘電体 であれば何でもよい。 たとえば L i N b〇3 でもよいし、 L i T a〇3 でもよレヽ。 また、 単結晶層でなくても多結晶層でもよい。 In this embodiment, a single crystal layer of Ba Ti 0 3 is used as a specific example of the ferroelectric layer 32 of the phase shifter 30. However, the present invention is not limited to Ba Ti 3. Any ferroelectric material is acceptable. For example, L i N b〇 3 or L i T a〇 3 may be used. In addition, a polycrystalline layer may be used instead of a single crystal layer.
また、 強誘電体でなくても、 電界強度によって誘電率 Eが変化する絶縁性物質 であれば何でもよい。 たとえば、 P b Z r 03 のような反強誘電体でもよいし、 液晶性材料でもよい。 In addition, it is not necessary to use a ferroelectric material as long as it is an insulating material whose dielectric constant E changes with the electric field strength. For example, it may be in the antiferroelectric such as P b Z r 0 3, may be a liquid crystal material.
また、 この実施の形態では、 金属ストリップ 3 3と金属平板 3 1の間に直流電 圧を印加したが、 直流電圧に限るものではなく、 マイクロ波 αよりも低い周波数 の電圧であれば交流電圧でもよい。 この場合は、 交流電圧の振幅、 周波数を調整 することにより、 マイクロ波 αの位相遅延量 Φを調整できる。 In this embodiment, a DC power is applied between the metal strip 33 and the metal flat plate 31. Although the voltage is applied, the voltage is not limited to the DC voltage, and may be an AC voltage as long as the voltage has a frequency lower than the microwave α. In this case, the phase delay Φ of the microwave α can be adjusted by adjusting the amplitude and frequency of the AC voltage.
図 1 0は、 この発明の第 2の実施例による無線通信システムで用いられるフユ ィズドアレーアンテナの移相器 6 0の構成を示す断面図であって、 図 5と対比さ れる図である。  FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a phase shifter 60 of a fused array antenna used in a wireless communication system according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram to be compared with FIG. .
図 1 0の移相器 6 0が図 5の移相器 3 0と異なる点は、 強誘電体層 3 2が強誘 電体微粒子 Ζポリマ分散層 6 1で置換されている点である。 強誘電体を微粒子化 してポリマ中に分散させたのは、 製造方法の容易化を図るとともに、 微粒子 6 2 ノポリマ 6 3の成分比を変えて位相遅延率 (d e g Zmm) を所望の値に調整す るためである。  The phase shifter 60 in FIG. 10 differs from the phase shifter 30 in FIG. 5 in that the ferroelectric layer 32 is replaced by ferroelectric fine particles / polymer dispersion layer 61. The reason that the ferroelectric material is made into fine particles and dispersed in a polymer is to simplify the manufacturing method and to change the component ratio of the fine particles 62 and the polymer 63 to a desired value for the phase delay rate (deg Zmm). This is for adjustment.
図 1 1は、 この移相器 6 0の位相遅延率 (d e g Zmm) の電界強度 (k V/ mm) 依存性を例示する図である。 強誘電体微粒子 6 2としては直径 1 z mの B a T i 03 の単結晶粒子を使用し、 微粒子 6 2をポリマ 6 3中に分散させて分散 層 6 1を形成した。 微粒子 6 2 /ポリマ 6 3の成分比は 8 0 %とした。 FIG. 11 is a diagram illustrating the dependence of the phase delay rate (deg Zmm) of the phase shifter 60 on the electric field strength (kV / mm). Strength using single-crystal particles of B a T i 0 3 of diameter 1 zm as dielectric grains 6 2, and the fine particles 6 2 to form a dispersion layer 61 are dispersed in the polymer 6 3. The component ratio of the fine particles 62 / polymer 63 was 80%.
電界強度 (k VZmm) を 0から 1 . 0まで増加させると、 位相遅延率 (d e g /mm) は 0 . 2から 0 . 0 5まで徐々に減少した。 したがって、 移相器 6 0 の線路長 Lを 1 O mmとし直流電圧を 1 k V程度変化させれば、 位相遅延量 φを 1 . 5 ° 変化させることができることがわかった。 また、 実施の形態 1に比べ、 位相遅延率 (d e g Zmm) が 1ノ 1 0 0程度に小さくなることがわかった。 ま た、 微粒子 6 2 ポリマ 6 3の成分比を変えれば、 位相遅延率 (d e g /mm) は変化すると考えられる。  When the electric field strength (kVZmm) was increased from 0 to 1.0, the phase delay rate (deg / mm) gradually decreased from 0.2 to 0.05. Therefore, it was found that if the line length L of the phase shifter 60 was set to 1 O mm and the DC voltage was changed by about 1 kV, the phase delay φ could be changed by 1.5 °. Further, it was found that the phase delay rate (deg Zmm) was reduced to about 100, compared to the first embodiment. In addition, if the component ratio of the fine particles 62 and the polymer 63 is changed, the phase delay rate (deg / mm) is considered to change.
この第 2の実施例では、 第 1の実施例と同じ効果が得られる他、 強誘電体微粒 子 6 2をポリマ 6 3中に分散させた分散層 6 1を使用するので、 強誘電体の単結 晶層を使用していた第 1の実施例に比べて容易に製造できる。 また、 微粒子 6 2 ポリマ 6 3の成分比を調整することにより、 位相遅延率を調整できる。  In the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition, since the dispersion layer 61 in which the ferroelectric fine particles 62 are dispersed in the polymer 63 is used, the ferroelectric It can be manufactured more easily than in the first embodiment using a single crystal layer. Further, by adjusting the component ratio of the fine particles 62 and the polymer 63, the phase delay rate can be adjusted.
なお、 図 1 2に示すように、 金属ストリ ップ 3 3と金属平板 3 1の間に強誘電 体層 6 6とボリマ層 6 7を交互に積層してもよい。 この移相器 6 5では、 強誘電 体層 6 6 /ポリマ層 6 7の膜厚比を調整することにより、 位相遅延率を容易に調 整できる。 As shown in FIG. 12, a ferroelectric layer 66 and a volima layer 67 may be alternately stacked between the metal strip 33 and the metal flat plate 31. In this phase shifter 65, the phase delay rate can be easily adjusted by adjusting the film thickness ratio of the ferroelectric layer 66 / polymer layer 67. Can be adjusted.
なお、 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なもので はないと考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請 求の範囲によって示され、 特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべて の変更が含まれることが意図される。 産業上の利用可能性  It should be noted that the embodiments disclosed this time are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above description but by the scope of the patent claims, and is intended to include the meaning equivalent to the claims and all modifications within the scope. Industrial applicability
以上のように、 この発明によれば、 電磁波を伝送するために互いに対向して設 けられた 1対の伝送線の間に遅延量を制御するための絶縁性物質を配置し、 電磁 波よりも低い周波数の制御電圧を 1対の伝送線に加え、 その制御電圧を調整する ことで位相遅延量を連続的に調整できる。 この移相器を複数行, 複数列に配列さ れたアンテナエレメントの間に配置すれば、 走査アンテナ全体から出射されるマ イク口波のビームの方向を連続的に調整できる。  As described above, according to the present invention, an insulating substance for controlling the amount of delay is arranged between a pair of transmission lines provided to face each other for transmitting electromagnetic waves, By applying a low-frequency control voltage to a pair of transmission lines and adjusting the control voltage, the amount of phase delay can be continuously adjusted. If this phase shifter is arranged between antenna elements arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, the direction of the beam of the micro mouth wave emitted from the entire scanning antenna can be continuously adjusted.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1. 1 TH z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が可能な移相 器であって、 A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves less than 1.1 THz,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送線 (31、 33) 、 および  A pair of transmission lines (31, 33) that are provided to face each other and transmit the electromagnetic wave, and a control voltage of a lower frequency than the electromagnetic wave for controlling the delay amount is applied between one and the other. ) , and
前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化す る絶縁性物貧 (32) を備える、 移相器。  A phase shifter, which is provided between the pair of transmission lines and has an insulating material (32) whose dielectric constant changes according to the control voltage.
2. 前記絶縁性物質は、 強誘電性物質 (62) を含む、 請求項 1に記載の移相器。2. The phase shifter according to claim 1, wherein the insulating material comprises a ferroelectric material (62).
3. 前記強誘電性物質は、 微粒子化されてポリマ (63) 中に分散されている、 請求項 2に記載の移相器。 3. The phase shifter according to claim 2, wherein the ferroelectric material is micronized and dispersed in a polymer (63).
4. 前記絶縁性物質は、 反強誘電性物質を含む、 請求項 1に記載の移相器。  4. The phase shifter according to claim 1, wherein the insulating material includes an antiferroelectric material.
5. 前記反強誘電性物質は、 微粒子化されてポリマ (63) 中に分散されている、 請求項 4に記載の移相器。  5. The phase shifter according to claim 4, wherein the antiferroelectric substance is micronized and dispersed in a polymer (63).
6. 前記絶縁性物質は、 液晶性物質を含む、 請求項 1に記載の移相器。  6. The phase shifter according to claim 1, wherein the insulating material includes a liquid crystal material.
7. 前記液晶性物質は、 微粒子化されてポリマ (63) 中に分散されている、 請 求項 6に記載の移相器。  7. The phase shifter according to claim 6, wherein said liquid crystalline substance is dispersed in a polymer (63) in the form of fine particles.
8. 前記制御電圧は、 直流電圧である、 請求項 1に記載の移相器。  8. The phase shifter according to claim 1, wherein the control voltage is a DC voltage.
9. 移動体とマイクロ波通信を行なうための走査アンテナであって、 9. A scanning antenna for microwave communication with a mobile object,
複数行、 複数列に配列された複数のアンテナエレメント (22) 、 および 前記複数行の各間に設けられ、 前行のアンテナエレメントに与えられたマイク 口波の位相を遅延させて後行のアンテナエレメントに与えるための遅延量の制御 が可能な第 1の移相器 (30) を備え、  A plurality of antenna elements (22) arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, and a microphone provided between each of the plurality of rows and delaying a phase of a microphone mouth wave given to the antenna element of the preceding row and a subsequent antenna A first phase shifter (30) that can control the amount of delay applied to the element,
前記第 1の移相器は、  The first phase shifter includes:
互いに対向して設けられ、 前記マイクロ波を伝送するとともに、 一方と他方の 間に前記遅延量を制御するための前記マイクロ波よりも低い周波数の第 1の制御 電圧が印加される 1対の伝送線 (31、 33) 、 および  A pair of transmissions that are provided to face each other and transmit the microwave, and a first control voltage of a lower frequency than the microwave for controlling the amount of delay is applied between one and the other. Lines (31, 33), and
前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記第 1の制御電圧に応じてその誘電率が 変化する絶縁性物質 (32) を含む、 走査アンテナ。 Provided between the pair of transmission lines, and having a dielectric constant according to the first control voltage. A scanning antenna comprising a changing insulating material (32).
10. さらに、 前記複数列の各間に設けられ、 前列のアンテナエレメントに与え られたマイクロ波の位相を遅延させて後列のアンテナエレメントに与えるための 遅延量の制御が可能な第 2の移相器 (30) を備え、  10. Further, a second phase shift provided between each of the plurality of rows and capable of controlling a delay amount for delaying the phase of the microwave given to the front row antenna element and giving it to the rear row antenna element. Vessel (30),
前記第 2の移相器 (30) は、  The second phase shifter (30)
互いに対向して設けられ、 前記マイクロ波を伝送するとともに、 一方と他方の 間に前記遅延量を制御するための前記マイクロ波よりも低い周波数の第 2の制御 電圧が印加される 1対の伝送線 (31, 33) 、 および  A pair of transmissions provided opposite to each other and transmitting the microwave, and a second control voltage having a lower frequency than the microwave for controlling the delay amount is applied between one and the other. Lines (31, 33), and
前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記第 2の制御電圧に応じてその誘電率が 変化する絶縁性物質 (32) を含む、 請求項 9に記載の走査アンテナ。  The scanning antenna according to claim 9, further comprising: an insulating material (32) provided between the pair of transmission lines, the dielectric constant of which changes according to the second control voltage.
1 1. 前記第 1および第 2の移相器の絶縁性物質は、 強誘電性物質、 反強誘電性 物質または液晶性物質を含む、 請求項 10に記載の走査アンテナ。  1 1. The scanning antenna according to claim 10, wherein the insulating material of the first and second phase shifters includes a ferroelectric material, an antiferroelectric material, or a liquid crystal material.
12. 前記強誘電性物質、 反強誘電性物質または液晶性物質は、 微粒子化されて ポリマ (63) 中に分散されている、 請求項 1 1に記載の走査アンテナ。  12. The scanning antenna according to claim 11, wherein the ferroelectric substance, antiferroelectric substance or liquid crystalline substance is dispersed in a polymer (63) in the form of fine particles.
13. 前記第 1および第 2の制御電圧は、 直流電圧である、 請求項 10に記載の 走査アンテナ。 13. The scanning antenna according to claim 10, wherein the first and second control voltages are DC voltages.
補正書の請求の範囲 Claims of amendment
[1 999年 7月 22日 (22. 07. 99 ) 国際事務局受理:出願当初の請求の範囲 1 3は取り 下げられた;出願当初の請求の範囲 1一 1 2は補正された;他の請求の範囲は変更なし。 (3頁)][1 July 22, 1999 (22.07.99) Accepted by the International Bureau: Claims 13 originally filed have been withdrawn; Claims 11 originally filed have been amended; No change in claims. (Page 3)]
1. (補正後) 1 TH z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、 1. (After correction) A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves of 1 THz or less,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送線 (3 1、 33) 、 および  A pair of transmission lines (31, 3) provided opposite to each other, transmitting the electromagnetic wave, and applying a control voltage of a lower frequency than the electromagnetic wave for controlling the amount of delay between one and the other. 33), and
微粒子化されてポリマ中に分散されている強誘電性物質を含み、 前記 1対の伝 送線の間に設けられ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質  An insulating material which is provided between the pair of transmission lines and whose dielectric constant changes according to the control voltage, including a ferroelectric substance which is atomized and dispersed in a polymer;
(32) を備える、 移相器。  A phase shifter comprising (32).
2. (補正後) 1 TH z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、  2. (After correction) A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves of 1 THz or less,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送路 (3 1、 33) 、 および  A pair of transmission paths (31, 316) that are provided to face each other and transmit the electromagnetic wave, and a control voltage having a lower frequency than the electromagnetic wave for controlling the amount of delay is applied between one and the other. 33), and
微粒子化されてポリマ中に分散されている反強誘電性物質を含み、 前記 1対の 伝送線の間に設けられ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質  An insulating material that includes an antiferroelectric substance that is atomized and dispersed in a polymer, is provided between the pair of transmission lines, and whose dielectric constant changes according to the control voltage;
(32) を備える、 移相器。  A phase shifter comprising (32).
3. (補正後) 1 TH 2以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、  3. (After correction) A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves of 1 TH2 or less,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送路 (3 1、 33) 、 および  A pair of transmission paths (31, 316) that are provided to face each other and transmit the electromagnetic wave, and a control voltage having a lower frequency than the electromagnetic wave for controlling the amount of delay is applied between one and the other. 33), and
微粒子化されてポリマ中に分散されている液晶性物質を含み、 前記 1対の伝送 線の間に設けられ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質 (3 2) を備える、 移相器。  An insulating material (32) is provided between the pair of transmission lines, the insulating material including a liquid crystal material that is atomized and dispersed in a polymer, and whose dielectric constant changes according to the control voltage. , Phase shifter.
4. (補正後) 1 TH z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、  4. (After correction) A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves of 1 THz or less,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に  Are provided facing each other and transmit the electromagnetic wave, and between one and the other
17 捕正された用紙 (条約第 19条) 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送路 (3 1、 3 3 ) 、 および 17 Paper captured (Article 19 of the Convention) A pair of transmission lines (3 1, 3 3) to which a control voltage of a frequency lower than the electromagnetic wave for controlling the delay amount is applied; and
ポリマ層と膜化された強誘電性物質を有し、 前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質 (3 2 ) を備える、 移相 器  An insulating material (32) having a polymer layer and a ferroelectric material formed into a film, provided between the pair of transmission lines, and having a dielectric constant changed according to the control voltage; Companion
5 . (補正後) 1 T H z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、  5. (After correction) A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves of 1 THz or less,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送路 (3 1、 3 3 ) 、 および  A pair of transmission paths (31, 316) that are provided to face each other and transmit the electromagnetic wave, and a control voltage having a lower frequency than the electromagnetic wave for controlling the amount of delay is applied between one and the other. 3 3), and
ポリマ層と膜化された反強誘電性物質を有し、 前記 1対の伝送線の間に設けら れ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質 (3 2 ) を備える、 移相器。  An insulating material (32) having a polymer layer and a filmed antiferroelectric material, provided between the pair of transmission lines, and having a dielectric constant changed according to the control voltage. , Phase shifter.
6 . (補正後) 1 T H z以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が 可能な移相器であって、  6. (After correction) A phase shifter that can control the amount of delay to delay the phase of electromagnetic waves of 1 THz or less,
互いに対向して設けられ、 前記電磁波を伝送するとともに、 一方と他方の間に 前記遅延量を制御するための前記電磁波よりも低い周波数の制御電圧が印加され る 1対の伝送路 (3 1、 3 3 ) 、 および  A pair of transmission paths (31, 316) that are provided to face each other and transmit the electromagnetic wave, and a control voltage having a lower frequency than the electromagnetic wave for controlling the amount of delay is applied between one and the other. 3 3), and
ポリマ層と膜化された液晶性物質を有し、 前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記制御電圧に応じてその誘電率が変化する絶縁性物質 (3 2 ) を備える、 移相 器。  A phase shifter comprising a polymer layer and a liquid crystalline material formed into a film, provided between the pair of transmission lines, and an insulating material (32) whose dielectric constant changes according to the control voltage; vessel.
7 . (補正後) 移動体とマイクロ波通信を行なうための走査アンテナであって、 複数行、 複数列に配列された複数のアンテナエレメント (2 2 ) 、 および 前記複数行の各間に設けられ、 前行のアンテナエレメントに与えられたマイク 口波の位相を遅延させて後行のアンテナエレメントに与えるための遅延量の制御 が可能な第 1の移相器 (3 0 ) を備え、  7. (After Correction) A scanning antenna for performing microwave communication with a moving body, comprising a plurality of antenna elements (2 2) arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, and provided between each of the plurality of rows. A first phase shifter (30) that can control the amount of delay for delaying the phase of the microphone mouth wave given to the preceding antenna element and giving it to the following antenna element;
前記第 1の移相器は、  The first phase shifter includes:
互いに対向して設けられ、 前記マイクロ波を伝送するとともに、 一方と他方の 間に前記遅延量を制御するための前記マイクロ波よりも低い周波数の第 1の制御  A first control of a frequency lower than that of the microwave for transmitting the microwave and controlling the amount of delay between one and the other while being opposed to each other;
18 捕正された用紙 (条約第 19条) 電圧が印加される 1対の伝送線 (3 1、 33) 、 および 18 Paper captured (Article 19 of the Convention) A pair of transmission lines (3 1, 33) to which voltage is applied, and
前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記第 1の制御電圧に応じてその誘電率が 変化する絶縁性物質 (32) を含む、 走査アンテナ。  A scanning antenna, comprising: an insulating material (32) provided between the pair of transmission lines, the dielectric constant of which changes according to the first control voltage.
8. (補正後) さらに、 前記複数列の各 ίこ設けられ、 前列のアンテナエレメン トに与えられたマイク口波の位相を遅延させて後列のアンテナエレメントに与え るための遅延量の制御が可能な第 2の移相器 (30) を備え、  8. (After correction) Further, the delay amount control for delaying the phase of the microphone mouth wave given to the front row antenna element and giving the phase to the rear row antenna element is provided. Equipped with a possible second phase shifter (30),
前記第 2の移相器 (30) は、  The second phase shifter (30)
互いに対向して設けられ、 前記マイクロ波を伝送するとともに、 一方と他方の 間に前記遅延量を制御するための前記マイクロ波よりも低い周波数の第 2の制御 電圧が印加される 1対の伝送線 (31、 33) 、 および  A pair of transmissions provided opposite to each other and transmitting the microwave, and a second control voltage having a lower frequency than the microwave for controlling the delay amount is applied between one and the other. Lines (31, 33), and
前記 1対の伝送線の間に設けられ、 前記第 2の制御電圧に応じてその誘電率が 変化する絶縁性物質 (32) を含む、 請求項 7に記載の走査アンテナ。  The scanning antenna according to claim 7, further comprising: an insulating material (32) provided between the pair of transmission lines, the dielectric constant of which changes according to the second control voltage.
9. (補正後) 前記第 1および第 2の移相器の絶縁性物質は、 強誘電性物質、 反 強誘電性物質または液晶性物質を含む、 請求項 8に記載の走査アンテナ。  9. The scanning antenna according to claim 8, wherein the insulating material of the first and second phase shifters includes a ferroelectric material, an antiferroelectric material, or a liquid crystal material.
10. (補正後) 前記強誘電性物質、 反強誘電性物質または液晶性物質は微粒子 化されてポリマ (63) 中に分散されている、 請求項 9に記載の走査アンテナ。 1 1. (補正後) 前記第 1および第 2の移相器の絶縁性物質は、 ポリマ層ならび に膜化された強誘電性物質、 膜化された反強誘電性物質または膜化された液晶性 物質を有する、 請求項 8に記載の走査アンテナ。  10. The scanning antenna according to claim 9, wherein (after correction) said ferroelectric substance, antiferroelectric substance or liquid crystal substance is finely divided and dispersed in a polymer (63). 1 1. (After correction) The insulating material of the first and second phase shifters is a polymer layer and a ferroelectric material formed into a film, an antiferroelectric material formed into a film, or a film formed from a film. 9. The scanning antenna according to claim 8, comprising a liquid crystalline substance.
12. (補正後) 前記第 1および第 2の制御電圧は、 直流電圧である、 請求項 8 に記載の走査:  12. The scan of claim 8, wherein (after correction) the first and second control voltages are DC voltages.
13. (削除)  13. (Delete)
19 補正された用紙 (条約第 19条) 19 Amended paper (Article 19 of the Convention)
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