JP5935675B2 - 伝送線路及びアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝送線路、及び伝送線路を備えたアンテナ装置に関する。

従来、携帯端末などの無線通信機器用のアンテナ装置では、高周波電源と送受信装置との間の分配器や合波器を構成する高周波信号の伝送線路としてマイクロストリップ線路などのほか、互いに平行に配置された一対の外部導体の間に板状の中心導体を配置してなるトリプレート線路が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のトリプレート線路は、内部導体としての内導体と、内導体を挟んで対向する一対の外部導体としての外導体及び反射板とから構成されている。内導体は、一端がアンテナ素子に設けられた給電トランスに接続され、他端が給電部に接続されている。内導体と外導体との間、及び内導体と反射板との間は、空間となっている。

特開２００３−２６４４２０号公報

ところで、この種のトリプレート線路は、中心導体の位置ずれや一対の外部導体の間隔の変化によって特性が不安定になりやすいという問題がある。そのため、特にトリプレート線路が比較的大型である場合には、樹脂等の絶縁体からなるスペーサによって中心導体を一対の外部導体の間で支持することが必要となる。

しかし、このようなスペーサは、それ自体空気と比べて高い固有誘電率を有するため、スペーサによって支持された中心導体の被支持部におけるインピーダンスが、その周辺部のインピーダンスよりも相対的に低くなる。その結果、インピーダンスの整合がとれなくなり、高周波信号の反射が生じることになる。

この反射対策として、本発明者らは当初、中心導体における被支持部の線路幅を狭くすることを考えた。この方法によれば、被支持部自体は線路幅に応じて周辺部よりも高いインピーダンスを示すようになるので、スペーサの誘電率を考慮して被支持部の線路幅を設定することで、被支持部におけるインピーダンスをその周辺部におけるトリプレート線路の特性インピーダンスと整合させることができ、反射を抑制することができる。

しかし、例えば被支持部を中心導体の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔にスペーサの一部を挿通することによってスペーサを被支持部に固定する場合、被支持部の貫通孔の周囲における線路幅が極めて狭くなる。このため、機械的強度の問題から、このような貫通孔を設けることが実際には困難であった。

そこで、本発明は、中心導体の被支持部における強度を確保しながら反射を抑制することが可能な伝送線路及びアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、所定間隔を隔てて互いに平行に配置された一対の外部導体、及び前記一対の外部導体の間の空間内に配置される中心導体を有して構成されるトリプレート線路と、前記空間内で前記一対の外部導体と前記中心導体との間に介在して前記中心導体を支持する誘電体からなるスペーサとを備え、前記中心導体には、前記スペーサによって支持された被支持部における特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを有する第１及び第２の高インピーダンス部が、前記被支持部の入力側及び出力側に形成された伝送線路を提供する。

本発明によれば、中心導体の被支持部における強度を確保しながら反射を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る伝送線路の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 伝送線路のインピーダンス整合について説明する図であり、（ａ）はトリプレート線路の入力側に第１高インピーダンス部を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、（ｂ）は被支持部を設けたことによるインピーダンスの変化を、（ｃ）は出力側に第２高インピーダンス部を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、それぞれスミスチャート上に示した説明図である。 伝送線路において、被支持部の線路幅を拡大設定する場合のインピーダンス整合を説明する図であり、（ａ）は第１高インピーダンス部を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、（ｂ）は被支持部を設けたことによるインピーダンスの変化を、（ｃ）は第２高インピーダンス部を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、それぞれスミスチャート上に示した説明図である。 伝送線路の被支持部、第１高インピーダンス部、及び第２高インピーダンス部を設けたことによる特性インピーダンスの変化をスミスチャート上にプロットした例を示す説明図である。 伝送線路の一適用例として、送信装置としての高周波電源からの信号を複数のアンテナ素子に分配する分配器の構成を示す概略構成図である。 上記のように構成された分配器３について、１．０〜２．５ＧＨｚの周波数帯域における帯域特性を調べた結果を示すグラフである。 本発明の実施例１に係るトリプレート線路を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は要部拡大図である。 （ａ）〜（ｅ）は、実施例１に係るＮｏ．１〜Ｎｏ．５の伝送線路についてのＶＳＷＲの測定結果を示す。 実施例２に係るトリプレート線路を示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はＶＳＷＲの測定結果を示す。

以下、本発明の実施の形態に係る伝送線路を、図１乃至図９を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る伝送線路の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

伝送線路１は、図１（ｂ）に示すように、所定間隔を隔てて平行に配置された第１外部導体１０及び第２外部導体１１、ならびに第１外部導体１０と第２外部導体１１との間の空間内に配置された中心導体１２からなるトリプレート線路１００と、第１外部導体１０及び第２外部導体１１と中心導体１２との間に介在して中心導体１２を支持する誘電体からなる誘電体スペーサ２とを有して構成されている。

本実施の形態では、第１外部導体１０及び第２外部導体１１ならびに中心導体１２として、銅や真鍮などの導電性を有する金属からなる板状体を用いた場合について説明する。なお、第１外部導体１０及び第２外部導体１１ならびに中心導体１２としては、例えば樹脂からなる板状部材の一面あるいは両面に金属箔を形成したものを用いてもよい。

中心導体１２は、その延伸方向に直交する断面が矩形状であり、その厚さは例えば１ｍｍである。また、第１外部導体１０と第２外部導体１１との間隔は、例えば５ｍｍである。ただし、中心導体１２の断面形状や厚さ、及び第１外部導体１０と第２外部導体１１との間隔は、トリプレート線路１００の特性インピーダンスの目標値などを考慮して適宜設定することができる。

中心導体１２は、誘電体スペーサ２によって支持される被支持部１２２と、中心導体１２の延伸方向に沿って被支持部１２２の一側（入力側）に形成された第１高インピーダンス部１２１と、中心導体１２の延伸方向に沿って被支持部１２２の他側（出力側）に形成された第２高インピーダンス部１２３とを有している。また、以下の説明では、中心導体１２のうち、第１高インピーダンス部１２１、被支持部１２２、及び第２高インピーダンス部１２３以外の部分を本体部１２０とする。被支持部１２２には、その中央部に中心導体１２を厚さ方向に貫通する貫通孔１２２ａが形成されている。

中心導体１２の延伸方向（図１（ａ）の左右方向）に直交する幅方向における線路幅の寸法は、第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３において被支持部１２２よりも狭く形成されている。被支持部１２２の線路幅Ｗ_２は例えば４〜６ｍｍであり、第１高インピーダンス部１２１の線路幅Ｗ_１及び第２高インピーダンス部１２３の線路幅Ｗ_３は例えば２〜３ｍｍである。また、被支持部１２２に形成された貫通孔１２２ａの直径は例えば２〜３ｍｍである。

誘電体スペーサ２は、図１（ｂ）に示すように、第１スペーサ部材２１と、第２スペーサ部材２２とを組み合わせてなる。第１スペーサ部材２１は、円板状の基部２１０と、基部２１０に突設された円柱状の突部２１１とを一体に有している。基部２１０の直径は、被支持部１２２の線路幅Ｗ_２よりも大きく、例えば５〜７ｍｍである。また、基部２１０の厚さは例えば２ｍｍである。

第２スペーサ部材２２は、第１スペーサ部材２１の突部２１１が嵌合する嵌合孔２２ａを中心部に有する円板状である。第２スペーサ部材２２の直径（外径）及び厚さは、第１スペーサ部材２１の基部２１０の直径及び厚さと同じである。嵌合孔２２ａは、第２スペーサ部材２２を厚さ方向に貫通している。

第１スペーサ部材２１の突部２１１は、中心導体１２の被支持部１２２における貫通孔１２２ａを挿通して第２スペーサ部材２２の嵌合孔２２ａに嵌合する。第１スペーサ部材２１の基部２１０は、第２外部導体１１と中心導体１２との間に配置される。第２スペーサ部材２２は、第１外部導体１０と中心導体１２との間に配置される。誘電体スペーサ２は、第１スペーサ部材２１と第２スペーサ部材２２とが、中心導体１２の被支持部１２２を挟み込むように一体化されることで、中心導体１２を被支持部１２２において支持する。以下、第１高インピーダンス部１２１、被支持部１２２、及び第２高インピーダンス部１２３からなる部分を支持構造部１２ａとする。

伝送線路１の被支持部１２２における特性インピーダンスは、誘電体スペーサ２によって支持されることで、被支持部１２２自体の特性インピーダンス（誘電体スペーサ２が存在しない場合の被支持部１２２における特性インピーダンス）よりも低くなる。以下の説明において、被支持部１２２における特性インピーダンスとは、誘電体スペーサ２によって支持された状態の被支持部１２２における特性インピーダンスをいうものとする。

なお、誘電体スペーサ２は、第１外部導体１０及び第２外部導体１１と中心導体１２との間に介在し、中心導体１２を被支持部１２２において支持可能であれば、図１に示した形状及び構造に限定されない。例えば、第１スペーサ部材２１の基部２１０及び第２スペーサ部材２２は、円形状に限らず、例えば矩形状であってもよい。また、誘電体スペーサ２は、それ自体が誘電体であれば、その素材について特に限定されず、例えばポリエチレン等の樹脂を好適に使用できる。

第１高インピーダンス部１２１の特性インピーダンスＺ_１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_３は、誘電体スペーサ２によって支持された被支持部１２２における特性インピーダンスＺ_２よりも高い値である（Ｚ_１＞Ｚ_２かつＺ_３＞Ｚ_２）。好ましくは、第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_１，Ｚ_３は、中心導体１２の本体部１２０の特性インピーダンスＺ_０よりも高い。この場合、被支持部１２２における特性インピーダンスＺ_２は本体部１２０の特性インピーダンスＺ_０と同じもしくは特性インピーダンスＺ_０よりも低く、Ｚ_１＞Ｚ_０≧Ｚ_２かつＺ_３＞Ｚ_０≧Ｚ_２となる。なお、第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_１，Ｚ_３は同じ値であってもよく（Ｚ_１＝Ｚ_３）、異なる値であってもよい（Ｚ_１＞Ｚ_３又はＺ_１＜Ｚ_３）。

第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３のインピーダンス調整は、特性インピーダンスＺ_１，Ｚ_３の設定値に応じて、これらの線路長Ｌ_１，Ｌ_３及び線路幅Ｗ_１，Ｗ_３を設定することで行うことができる。

このように、誘電体スペーサ２によって支持されることにより特性インピーダンスが低下する被支持部１２２の入力側および出力側に、被支持部１２２における特性インピーダンスＺ_２よりもインピーダンスの高い第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３を設けて伝送線路１の全体のインピーダンスを整合させることで、高周波信号の反射を抑制できる。

また、被支持部１２２の線路幅Ｗ_２を第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の線路幅Ｗ_１，Ｗ_３よりも大きくすることができるので、貫通孔１２２ａを形成しても、被支持部１２２の強度を確保することができる。つまり、被支持部１２２における強度を確保しながら、伝送線路１における反射を抑制することが可能となる。

次に、上記したインピーダンス整合の基本的な考え方に関し、スミスチャートを用いて説明する。

図２は、伝送線路１のインピーダンス整合について説明する図であり、（ａ）は第１高インピーダンス部１２１を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、（ｂ）は被支持部１２２を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、（ｃ）は第２高インピーダンス部１２３を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、それぞれスミスチャート上に示したものである。なお、スミスチャートには、正規化インピーダンスをプロットするのが通常であるが、以下では説明の便宜上、伝送線路の各部の特性インピーダンスをそのままプロットしている。

図２（ａ）に示すように、第１高インピーダンス部１２１（特性インピーダンスＺ_１）を設けた場合、その線路長Ｌ_１分だけ、特性インピーダンスがＺ_０からＺ_４に移動する。続いて第１高インピーダンス部１２１の出力側に被支持部１２２（特性インピーダンスＺ_２）が設けられていることで、被支持部１２２の線路長Ｌ_２に応じて、特性インピーダンスＺ_４はスミスチャートにおける複素反射係数の実数部を示す水平軸に対して対称な位置の特性インピーダンスＺ_５に移動する。さらに、被支持部１２２の出力側に第２高インピーダンス部１２３（特性インピーダンスＺ_３）が設けられていることで、その線路長Ｌ_３分で特性インピーダンスＺ_５がトリプレート線路１００の本体部の特性インピーダンスＺ_０に戻り、入力側から見て伝送線路１におけるインピーダンス整合が確保される。この結果、信号の反射が抑制される。

次に、被支持部１２２の機械的強度を考慮し、被支持部１２２の線路幅を拡大して設定する場合のインピーダンス整合について説明する。

図３は、伝送線路１において、被支持部１２２の線路幅を拡大設定する場合のインピーダンス整合を説明する図であり、（ａ）は第１高インピーダンス部１２１を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、（ｂ）は被支持部１２２を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、（ｃ）は第２高インピーダンス部１２３を設けたことによる特性インピーダンスの変化を、それぞれスミスチャート上に示したものである。

被支持部１２２の線路幅Ｗ_２及び線路長Ｌ_２を設定すると、被支持部１２２の特性インピーダンスＺ_２が定まり、図３（ｂ）におけるＺ_４からＺ_５へのインピーダンスの移動量及び角度θ_２が定まる。そして、第１高インピーダンス部１２１の特性インピーダンスＺ_１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_３を、図３（ｂ）におけるＺ_４及びＺ_５に適合するように調整する。

具体的には、図３（ａ）に示すように、スミスチャートの水平軸に対して角度θ_１（θ_１＝θ_２／２）をもって傾斜してＺ_４を通過する直線が水平軸と交差する点に第１高インピーダンス部１２１の特性インピーダンスＺ_１が一致するように、第１高インピーダンス部１２１の線路長Ｌ_１及び線路幅Ｗ_１を設定する。

また、図３（ｃ）に示すように、スミスチャートの水平軸に対して角度θ_３（θ_３＝θ_２／２）をもって傾斜してＺ_５を通過する直線が水平軸と交差する点に第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_３が一致するように、第２高インピーダンス部１２３の線路長Ｌ_３及び線路幅Ｗ_３を設定する。これにより、インピーダンス整合が確保されて信号の反射が抑制されるとともに、被支持部の機械的強度の確保も可能となる。

なお、第１の高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_１，Ｚ_３が等しい場合、以下のようにして、上記特性インピーダンスＺ_０，Ｚ_１（＝Ｚ_３），Ｚ_２の間の関係式を求めることができる。

図４は、伝送線路１の被支持部１２２、第１高インピーダンス部１２１、及び第２高インピーダンス部１２３を設けたことによる特性インピーダンスの変化をスミスチャート上にプロットした例を示している。

図４に示した特性インピーダンスＺ_２、Ｚ_４、Ｚ_１をそれぞれ頂点とする三角形において、θ_１及びθ_２はそれぞれ次式（数１）で求められる。

ここで、Ｌ_１は第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の線路長、Ｌ_２は被支持部１２２の線路長を示している。

また、図４に示す三角形について、同図に示した符号を用いて次式（数２）が得られる。

ここで、数２の式中、ＸＺ_１及びＸＺ_２は次式（数３）で与えられる。

上記ＸＺ_１及びＸＺ_２についての数３に示す式を数２に示す式に代入して展開整理することで、次式（数４）に示すように、第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_１、伝送線路１の特性インピーダンスＺ_０、及び被支持部１２２の特性インピーダンスＺ_２の三者間の関係式が成立する。そして、数４に示す関係式から、本体部１２０の特性インピーダンスＺ_０及び被支持部１２２のインピーダンスＺ_２、並びに線路長Ｌ_１及びＬ_２が既知であれば、特性インピーダンスＺ_１を算出できる。

図５は、伝送線路１の一適用例として、送信装置としての高周波電源からの信号を複数のアンテナ素子に分配する分配器の構成を示す概略構成図である。

この図に示す分配器３は、所定間隔を隔てて配置された第１外部導体１０及び第２外部導体１１（紙面に向かって手前側の第１外部導体１０の図示は省略している。）と、第１外部導体１０及び第２外部導体１１の間の空間内に配置された中心導体１２とを備えている。図示の例では、中心導体１２は高周波電源４に接続された入力側から順次分岐され、出力側において８つの端子に分岐して構成されている（分配数８）。８つの端子は、それぞれアンテナ素子５０に接続されている。分配器３及びアンテナ素子５０は、アンテナ装置５を構成する。なお、分配数は特に上記値に限定されない。また、図５において、符号１２ｂ〜１２ｇは位相を調整するために蛇行した部分を示すが、本発明には直接関係しないので、その説明を省略する。

図５に例示した分配器３では、中心導体１２の入力側及び出力側の端子寄りの部分９か所に、図１に示すものと同様の支持構造部１２ａ（被支持部１２２ならびに第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３）が設けられ、被支持部１２２が誘電体スペーサ２によってそれぞれ支持されている。

図５に示す分配器３においても、各被支持部１２２の入力側及び出力側にそれぞれ第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３を設けることで、上記したようにインピーダンス整合を確保して信号の反射を抑制しつつ、被支持部１２２の線路幅Ｗ_２を拡大設定してその機械的強度の確保が可能となる。

図６は、上記のように構成された分配器３について、１．０〜２．５ＧＨｚの周波数帯域における帯域特性を調べた結果を示すグラフである。このグラフに示すように、特に周波数帯域Ｒ（１．５〜２．２ＧＨｚ）においてＶＳＷＲ１．２以下を達成できることが判明した。これは、被支持部１２２の入力側及び出力側に第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３を設けたことで、インピーダンス整合が確保され、信号の反射が抑制されたことによるものである。

なお、図５では高周波電源４からの信号を複数のアンテナ素子５０に分配する分配器３について説明したが、本発明の伝送線路は、上記のような複数のアンテナ素子５０と送信装置（高周波電源４）との間に設けられる分配器に限定されず、複数のアンテナ素子５０と受信装置との間に設けられ、複数の高周波信号を合成して受信装置に導く合波器にも適用できる。

（実施例１）
図７は、本発明の実施例１に係るトリプレート線路１００Ａを示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は要部拡大図である。

図７（ａ）に示すように、第１外部導体１０及び第２外部導体１１と、細長板状の中心導体１２とで、トリプレート線路１００Ａを形成した。第１外部導体１０と第２外部導体１１との間隔は５ｍｍとし、中心導体１２の厚さは１ｍｍとした。中心導体１２の中央部には、図１に示したものと同様の被支持部１２２ならびに第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３を形成した。被支持部１２２には、貫通孔１２２ａ（図７（ｂ）に示す）を形成し、この貫通孔１２２ａの直径Ｄは２ｍｍとした。そして、被支持部１２２を図１と同様の構造の誘電体スペーサ２によって支持するようにした。

次に、図７（ｂ）に示す第１高インピーダンス部１２１の線路幅Ｗ_１と線路長Ｌ_１、及び被支持部１２２の線路幅Ｗ_２及び線路長Ｌ_２をそれぞれ表１に示す５つの寸法に設定し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の５つの伝送線路をそれぞれ得た。第２高インピーダンス部１２３の線路幅及び線路長は、第１高インピーダンス部１２１の線路幅Ｗ_１及び線路長Ｌ_１と同じにした。また、中心導体１２の本体部１２０の線路幅Ｗ_０は被支持部１２２の線路幅Ｗ_２と同じにした。

上記のＮｏ．１〜Ｎｏ．５の伝送線路のそれぞれについて１．０〜３．０ＧＨｚの周波数帯域におけるＳパラメータ（電圧定在波比ＶＳＷＲ）のシミュレーションを行った。シミュレーションには、３次元シミュレータＦｅｍｔｅｔを用いた。

図８（ａ）〜（ｅ）は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の伝送線路についてのＶＳＷＲの測定結果を示す。

この図から明らかなように、５つの伝送線路はいずれも１．０〜２．２ＧＨｚの帯域にてＶＳＷＲが１．０１以下であり、２．２〜３．０ＧＨｚの帯域にて周波数の増加に伴いＶＳＷＲは増加する傾向を示し、３．０ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが１．０７（Ｎｏ．２）以下の低い値を示している。

以上から、線路幅が４．０〜５．２ｍｍの被支持部１２２に対して、線路幅が２．２〜２．９ｍｍの第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３を設けることで、伝送線路のインピーダンスを整合でき、１．０〜３．０ＧＨｚの帯域にてＶＳＷＲ１．０７以下に低減でき、反射が抑制されていることが分かる。

（実施例２）
図９は、実施例２に係るトリプレート線路１００Ｂを示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はＶＳＷＲの測定結果を示す。

このトリプレート線路１００Ｂにおける中心導体１２は、第１端子Ｐ_１から支持構造部１２ａを経て第２端子部Ｐ_２と第３端子部Ｐ_３に分岐している。第２端子部Ｐ_２と第３端子部Ｐ_３との間は直線状に形成され、第２端子部Ｐ_２と第３端子部Ｐ_３との間にＴ字状の分岐部Ｐ_０が形成されている。被支持部１２２の第１端子Ｐ_１側には第１高インピーダンス部１２１が、被支持部１２２の分岐部Ｐ_０側には第２高インピーダンス部１２３が、それぞれ形成されている。中心導体１２は、第１外部導体１０及び第２外部導体１１（図示せず）の間に配置されている。

このトリプレート線路１００Ｂにおいて、被支持部１２２を誘電体スペーサ２によって支持した場合と、支持しない場合（この場合、被支持部１２２は第１スペーサ部材２１及び第２スペーサ部材２２との間で浮いた状態となる）とで、Ｓパラメータ（ＶＳＷＲ）がどのように変化するかをシミュレーションした。シミュレーションは、第１端子部Ｐ_１から信号を入力した場合について、３次元シミュレータＦｅｍｔｅｔを用いて行った。シミュレーションの周波数帯域は、実施例１と同様に１．０〜３．０ＧＨｚとした。

その結果、図９（ｂ）に示すように、被支持部１２２を誘電体スペーサ２によって支持した場合と、支持しない場合とで、ＶＳＷＲに大きな差異はなかった。この結果から、分岐部を有するトリプレート線路１００Ｂにおいて被支持部１２２を誘電体スペーサ２によって支持しても、インピーダンスの整合が得られていることが分かる。

（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、次に述べる作用及び効果が得られる。

（１）誘電体スペーサ２によって支持される被支持部１２２によるインピーダンスの不整合が第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３によって緩和され、伝送線路１における反射を広帯域において抑制することが可能となる。また、被支持部１２２における特性インピーダンスＺ_２を中心導体１２の本体部１２０における特性インピーダンスＺ_０よりも低くしてもインピーダンスの整合をとることができるので、被支持部１２２の強度を確保しながら、誘電体スペーサ２によって被支持部１２２を支持することが可能となる。

（２）被支持部１２２の線路幅Ｗ_２を第１高インピーダンス部１２１の線路幅Ｗ_１及び第２高インピーダンス部１２３の線路幅Ｗ_３よりも広くしたので、被支持部１２２に貫通孔１２２ａを形成しても、被支持部１２２の強度を確保することができる。

（３）誘電体スペーサ２は、第１スペーサ部材２１の突部２１１を貫通孔１２２ａに挿通させて被支持部１２２に固定され、中心導体１２を支持するので、誘電体スペーサ２の被支持部１２２に対する位置ずれを確実に防ぐことが可能となる。

（４）第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の特性インピーダンスＺ_１、本体部１２０の特性インピーダンスＺ_０、及び被支持部１２２の特性インピーダンスＺ_２を上記の数４に示す関係式を満たすように設定すれば、より確実にインピーダンスを整合させることができる。

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。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、被支持部１２２の線路幅Ｗ_２を第１高インピーダンス部１２１の線路幅Ｗ_１及び第２高インピーダンス部１２３の線路幅Ｗ_３よりも広くすることにより、被支持部１２２の強度を確保したが、これに限らず、例えば被支持部１２２の厚みを第１高インピーダンス部１２１及び第２高インピーダンス部１２３の厚みよりも厚くすることによって、被支持部１２２の強度を確保してもよい。この場合でも、上記した実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

また、上記実施の形態では、被支持部１２２に貫通孔１２２ａを形成し、第１スペーサ部材２１の突部２１１を貫通孔１２２ａに挿通させて誘電体スペーサ２を中心導体１２に固定したが、これに限らず、被支持部１２２に貫通孔１２２ａを設けず、例えば接着によって誘電体からなるスペーサを被支持部１２２と第１外部導体１０及び第２外部導体１１との間に固定してもよい。この場合でも、被支持部１２２の線路幅Ｗ_２を第１高インピーダンス部１２１の線路幅Ｗ_１及び第２高インピーダンス部１２３の線路幅Ｗ_３よりも広くすることにより、接着面積の増大によって強固にスペーサを被支持部１２２に固定することができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］所定間隔を隔てて互いに平行に配置された一対の外部導体（１０，１１）、及び前記一対の外部導体（１０，１１）の間の空間内に配置される中心導体（１２）を有して構成されるトリプレート線路（１００）と、前記空間内で前記一対の外部導体（１０，１１）と前記中心導体（１２）との間に介在して前記中心導体（１２）を支持する誘電体からなるスペーサ（２）とを備え、前記中心導体（１２）には、前記スペーサ（２）によって支持された被支持部（１２２）における特性インピーダンス（Ｚ_２）よりも高い特性インピーダンス（Ｚ_１，Ｚ_３）を有する第１及び第２の高インピーダンス部（１２１，１２３）が前記被支持部（１２２）の入力側及び出力側に形成された伝送線路（１）。

［２］前記被支持部（１２２）における線路幅（Ｗ_２）は、前記第１及び第２の高インピーダンス部（１２１，１２３）における線路幅（Ｗ_１，Ｗ_３）よりも広い、［１］に記載の伝送線路（１）。

［３］前記スペーサ（２）は、板状の基部（２１０）と前記基部（２１０）に突設された突部（２１１）とを有する第１スペーサ部材（２１）と、前記突部（２１１）が嵌合する嵌合孔（２２ａ）が形成された第２スペーサ部材（２２）とを有し、前記被支持部（１２２）は、前記第１スペーサ部材（２１）の前記基部（２１０）と前記第２スペーサ部材（２２）との間に挟まれて支持され、かつ前記突部（２１１）を挿通させる貫通孔（１２２ａ）が形成されている、［１］又は［２］に記載の伝送線路（１）。

［４］前記トリプレート線路（１００）の本体部（１２０）の特性インピーダンスをＺ_０とし、前記第１及び第２の高インピーダンス部（１２１，１２３）の特性インピーダンスを共にＺ_１とし、前記スペーサ（２）によって支持された前記被支持部（１２２）における特性インピーダンスをＺ_２とし、前記第１及び第２の高インピーダンス部（１２１，１２３）の線路長を共にＬ_１とし、前記被支持部（１２２）の線路長をＬ_２としたとき、上記の数４に示す関係を満たす、［１］乃至［３］の何れか１つに記載の伝送線路（１）。

［５］送信装置（４）と複数のアンテナ素子（５０）との間に設けられる分配器（３）、又は複数のアンテナ素子（５０）と受信装置との間に設けられる合波器に適用される、［１］乃至［４］の何れか１つに記載の伝送線路（１）。

［６］［１］乃至［４］の何れか１つに記載の伝送線路（１）と、アンテナ素子（５０）とを有する、アンテナ装置（５）。

１…伝送線路、２…誘電体スペーサ、３…分配器、４…高周波電源、５…アンテナ装置、１０…第１外部導体、１１…第２外部導体、１２…中心導体、１２ａ…支持構造部、２１…第１スペーサ部材、２２…第２スペーサ部材、２２ａ…嵌合孔、５０…アンテナ素子、１００，１００Ａ，１００Ｂ…トリプレート線路、１２０…本体部、１２１…第１高インピーダンス部、１２２…被支持部、１２２ａ…貫通孔、１２３…第２インピーダンス部、２１０…基部、２１１…突部、Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３…線路長、Ｐ_０…分岐部、Ｐ_１…第１端子部、Ｐ_２…第２端子部、Ｐ_３…第３端子部、Ｒ…周波数帯域、Ｗ_０，Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３…線路幅

Claims (4)

1. 所定間隔を隔てて互いに平行に配置された一対の外部導体、及び前記一対の外部導体の間の空間内に配置される中心導体を有して構成されるトリプレート線路と、
   前記空間内で前記一対の外部導体と前記中心導体との間に介在して前記中心導体を支持する誘電体からなるスペーサとを備え、
   前記スペーサは、板状の基部と前記基部に突設された突部とを有する第１スペーサ部材と、前記突部が嵌合する嵌合孔が形成された第２スペーサ部材とを有し、
   前記中心導体は、前記スペーサによって支持された被支持部と、前記被支持部の入力側に連なる第１の高インピーダンス部と、前記被支持部の出力側に連なる第２の高インピーダンス部と、前記第１の高インピーダンス部に連なる第１の本体部と、前記第２の高インピーダンス部に連なる第２の本体部と、を有し、
   前記第１の高インピーダンス部の線路幅は前記被支持部の線路幅よりも狭く、前記第２の高インピーダンス部の線路幅は前記被支持部の線路幅よりも狭く、前記第１の本体部の線路幅は前記第１の高インピーダンス部の線路幅よりも広く、前記第２の本体部の線路幅は前記第２の高インピーダンス部の線路幅よりも広く形成されており、
   前記被支持部は、前記第１スペーサ部材の前記基部と前記第２スペーサ部材との間に挟まれて支持され、かつ前記突部を挿通させる貫通孔が形成されている、
   伝送線路。
2. 前記トリプレート線路の前記第１の本体部と前記第２の本体部の特性インピーダンスを共にＺ₀とし、前記第１及び第２の高インピーダンス部の特性インピーダンスを共にＺ₁とし、前記スペーサによって支持された前記被支持部における特性インピーダンスをＺ₂とし、前記第１及び第２の高インピーダンス部の線路長を共にＬ₁とし、前記被支持部の線路長をＬ₂としたとき、次式（数１）に示す関係を満たす、
   請求項１に記載の伝送線路。
   

   
3. 送信装置と複数のアンテナ素子との間に設けられる分配器、又は複数のアンテナ素子と受信装置との間に設けられる合波器に適用される、
   請求項１又は２に記載の伝送線路。
4. 請求項１又は２に記載の伝送線路と、アンテナ素子とを有する、
   アンテナ装置。

Images