CN108028467A - 波导缝隙天线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

波导缝隙天线(1)具有：树脂制的波导管(10)，其具有在管轴方向上延伸的波导路(2)；以及多个辐射缝隙(3)，其设置于波导管(10)，其中，波导管(10)由波导路(2)的延伸方向各部的横截面形成为有端状且通过与对方侧结合而划定波导路(2)的第1波导管形成部件和第2波导管形成部件(11、12)构成，其中，该波导缝隙天线(1)具有沿着管轴方向配置的芯骨(20)，芯骨(20)被两个波导管形成部件(11、12)保持。

Description

波导缝隙天线及其制造方法
技术领域
本发明涉及波导缝隙天线及其制造方法。
背景技术
众所周知，波导缝隙天线在具有无线通信功能的各种电气/电子设备(系统)中，被用作用于收发高频带的电波(例如毫米波段的电波)或低频带的电波(例如厘米波段的电波)的天线。毫米波段的电波例如在车载用雷达系统中被利用，厘米波段的电波例如在广播卫星(BS)或通信卫星(CS)等卫星广播系统、无线LAN或蓝牙(注册商标)等数据传输系统、被简称作ETC(注册商标)的电子收费系统等中被利用。另外，毫米波段的电波是波长1～10mm、频率30～300GHz的电波，厘米波段的电波是波长10～100mm、频率3～30GHz的电波。
为了促进具有无线通信功能的各种系统的低价化，需要实现波导缝隙天线的成本降低。因此，本申请人在下述专利文献1中提出了树脂制的波导缝隙天线。更具体而言，一种波导缝隙天线具有：树脂制的波导管，其具有在管轴方向上延伸的波导路，波导路的划定面被导电性覆膜覆盖；以及多个辐射缝隙，它们在该波导管上沿着其管轴方向按照规定间隔设置，波导管由横截面(与管轴方向垂直的截面)形成为有端状并通过与对方侧结合而划定波导路的第1波导管形成部件和第2波导管形成部件构成。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开2014-60700号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，特别是在收发低频带的电波的用途中，需要按照与波长的关系使天线尺寸增大(使天线变长)，但在专利文献1所记载的波导缝隙天线中，在增大了其尺寸的情况下，伴随温度变化等，波导管(两个波导管形成部件中的任意一方或者双方)中容易产生不期望的变形，例如管轴方向上的翘曲或弯曲。而且，在产生如上所述的变形时，容易
·对波导的形状精度造成不良影响，电波的传播效率下降、
·两个波导管形成部件的结合部产生间隙，在波导中传播的电波容易经由该间隙而泄漏到外部、
等这样的不良情况，因此，无法稳定地发挥期望的天线特性。
鉴于以上的情况，本发明的目的在于实现一种能够稳定地发挥期望的天线特性的波导缝隙天线。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的而创立的本申请的第1发明是一种波导缝隙天线，该波导缝隙天线具有：树脂制的波导管，其具有在管轴方向上延伸的波导路，波导路的划定面被导电性覆膜覆盖；以及多个辐射缝隙，它们沿着波导管的管轴方向按照规定间隔设置，波导管由第1波导管形成部件和第2波导管形成部件构成，第1波导管形成部件和第2波导管形成部件在波导路的延伸方向各部的横截面形成为有端状，通过与对方侧结合来划定波导路，该波导缝隙天线具有沿着管轴方向配置的芯骨，该芯骨被第1波导管形成部件和第2波导管形成部件双方所保持。
如上所述，如果用第1波导管形成部件和第2波导管形成部件双方保持沿着管轴方向配置的芯骨(在管轴方向上延伸的芯骨)，则能够提高由两个波导管形成部件的结合体构成的波导管的弯曲刚性或扭转刚性，因此，不容易产生伴随温度变化等而发生的波导管的变形(特别是沿着管轴方向的方向的翘曲/弯曲)。因此，可实现一种能够尽可能地降低产生如上所述的不良情况的可能性并稳定地发挥期望的天线特性的波导缝隙天线。
能够设第1波导管形成部件和第2波导管形成部件中的至少一方是一体地具有芯骨的树脂的注射成型品(将芯骨作为嵌入部件的树脂的注射成型品)。由此，还能够尽可能地防止伴随至少上述一方的成型收缩而发生的变形。因此，还能够尽可能地防止由于伴随成型收缩而发生的变形所引起的波导管形成部件彼此的结合精度的下降等，通过这个，能够稳定地获得天线特性优异的波导缝隙天线。
可以设为芯骨由第1芯骨和第2芯骨的结合体构成，第1波导管形成部件由一体地具有第1芯骨的树脂的注射成型品(将第1芯骨作为嵌入部件的树脂的注射成型品)构成，并且，第2波导管形成部件由一体地具有第2芯骨的树脂的注射成型品(将第2芯骨作为嵌入部件的树脂的注射成型品)构成。由此，关于第1波导管形成部件和第2波导管形成部件双方，能够尽可能地防止伴随其成型收缩而发生的变形，因此，能够进一步稳定地获得天线特性优异的波导缝隙天线。
芯骨可以埋设在波导管的壁部内，也可以使其一部分在波导管的外表面露出。
能够设为，第1波导管形成部件和第2波导管形成部件的横截面均形成为凹形。
此外，为了达成上述目的而创立的本申请的第2发明具有：波导管，其具有在管轴方向上延伸的波导路；以及多个辐射缝隙，它们沿着波导管的管轴方向按照规定间隔设置，波导管由第1波导管形成部件和第2波导管形成部件的结合体构成，第1波导管形成部件和第2波导管形成部件在波导路的延伸方向各部的横截面形成为有端状，第1波导管形成部件由具有多个辐射缝隙的平板状的金属部件构成，并且第2波导管形成部件由一体地保持第1波导管形成部件的树脂部件构成，并且波导管中的至少波导路的划定面被连续的导电性覆膜覆盖。
具有上述结构的波导缝隙天线能够通过如下所述来进行制造：通过嵌入由具有多个辐射缝隙的平板状的金属部件构成的第1波导管形成部件并用树脂注射成型第2波导管形成部件而获得波导管，然后，对该波导管执行覆盖至少波导路的划定面的导电性覆膜的形成处理。
如上所述，如果设为通过嵌入由平板状的金属部件构成的第1波导管形成部件并用树脂注射成型第2波导管形成部件而获得波导管，则能够使第1波导管形成部件作为增强部件发挥作用，因此，能够尽可能地防止伴随成型收缩而发生的第2波导管形成部件的变形(特别是管轴方向上的翘曲/弯曲)，并低成本地获得不容易产生伴随温度变化等而发生的变形的波导管。此外，第2波导管形成部件一体地保持第1波导管形成部件、以及由两个波导管形成部件的结合体构成的波导管中的至少波导路的划定面被连续的导电性覆膜(无中断的导电性覆膜)覆盖，由此，能够有效地防止在两个波导管形成部件的结合部形成使得在波导路中传播的电波漏出到外部的间隙。根据以上内容，可低成本地实现能够稳定地发挥期望的天线特性的波导缝隙天线。
在第2发明的结构中，能够设为，第1波导管形成部件还具有孔部，该孔部设置于经由辐射缝隙而辐射到外部的电波的辐射方向前方侧，在孔部的内周配置有辐射缝隙。如果设置这样的孔部，则能够排除被称作栅瓣的无用辐射，因此，能够提高波导缝隙天线的天线特性。
在该情况下，第1波导管形成部件能够由具有辐射缝隙的第1金属板与具有上述孔部的第2金属板的层叠体构成。由此，能够使具有辐射缝隙的第1金属板和具有上述孔部的第2金属板分别为对金属板实施冲压加工(冲孔加工)而获得的冲压成型品，因此，能够低成本地制作具有辐射缝隙及孔部的第1波导管形成部件。
导电性覆膜还能够沿着波导管的外表面连续地形成。这样的导电性覆膜(波导管)通过不实施屏蔽处理而对波导管实施导电性覆膜的形成处理而获得。由此，能够省略对波导管的屏蔽的形成处理，因此，在实现波导缝隙天线的升本降低的方面是有利的。
发明效果
以上所示，根据本申请的第1发明和第2发明，可实现一种能够稳定地发挥期望的天线特性的波导缝隙天线。
附图说明
图1A是具有波导缝隙天线的天线单元的概略俯视图。
图1B是该天线单元的后视图。
图2A是本申请第1发明的第1实施方式的波导缝隙天线的概略横剖视图。
图2B是图1A中所示的Y-Y线概略剖视图。
图3A是示出图2所示的波导缝隙天线的组装方法的一例的概略立体图。
图3B是示出波导缝隙天线的组装方法的另一例的概略立体图。
图3C是示出波导缝隙天线的组装方法的另一例的概略立体图。
图4A是本申请第1发明的第2实施方式的波导缝隙天线的组装前的状态的概略立体图。
图4B是第1发明的第2实施方式的波导缝隙天线的概略立体图。
图5A是本申请第1发明的第3实施方式的波导缝隙天线的部分俯视图。
图5B是图5A的X-X线概略剖视图。
图5C是图5A的Y-Y线概略剖视图。
图6A是本申请第1发明的第4实施方式的波导缝隙天线的概略横剖视图。
图6B是本申请第1发明的第5实施方式的波导缝隙天线的概略横剖视图。
图7A是本申请第2发明的第1实施方式的波导缝隙天线的部分概略俯视图。
图7B是图7A的X1-X1线剖视图。
图7C是图7A的Y1-Y1线剖视图。
图8A是图7所示的波导缝隙天线的部分放大剖视图。
图8B是变形例的波导缝隙天线的部分放大剖视图。
图9A是本申请第2发明的第2实施方式的波导缝隙天线的横剖视图。
图9B是该天线的纵剖视图。
图10A是本申请第2发明的第3实施方式的波导缝隙天线的部分概略俯视图。
图10B是图10A的X2-X2线剖视图。
图10C是图10A的Y2-Y2线剖视图。
图11是图7的变形例，且是本申请第2发明的第4实施方式的波导缝隙天线的横剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A和图1B分别示出具有波导缝隙天线1的天线单元A的概略俯视图和概略后视图。该天线单元A是用于收发厘米波段的电波的天线单元，具有并联连接的多根(在图示的例子中为5根)波导缝隙天线1、以及向各波导缝隙天线1供给高频电力(电波)的供电波导管9(在图1B中用双点划线表示)。用于将波导缝隙天线1并联连接的手段没有特殊限定，例如，能够单独使用粘接、双面胶带固定、凹凸嵌合等固定手段，或者组合两种以上。5根波导缝隙天线1中的例如配置于中央部的天线1能够作为电波的发送用天线发挥作用，在其两侧各配置有两根的天线1能够作为电波的接收用天线发挥作用。另外，在用于收发24GHz频段的电波的用途中使用该天线单元A的情况下，各波导缝隙天线1的尺寸例如设为：管轴方向(图1A的纸面的上下方向)的尺寸为100mm、宽度方向(图1A的纸面的左右方向)的尺寸为20mm、高度方向(图1A中的与纸面垂直的方向)的尺寸为5mm。
接着，说明各波导缝隙天线1的详细结构。也如图2A和图2B所示，波导缝隙天线1具有：波导管10，其在内部具有在管轴方向上延伸的波导路2；多个辐射缝隙3，它们沿着波导管10的管轴方向按照规定间隔设置；以及供电缝隙5，其设置于波导管10的管轴方向的一端，向波导路2供给高频电力。如图1A所示，本实施方式的辐射缝隙3设置成通过其宽度方向中央部而延伸的直线相对于管轴方向倾斜45°，但辐射缝隙3相对于管轴方向的倾斜角能够根据用途等而适当设定。
如图2A和图2B所示，波导管10采用波导路2的延伸方向各部的横截面形成为方形的方形波导管。更具体而言，具有相互平行的顶壁10a和底壁10b、以及相互平行的侧壁10c、10d，还具有将管轴方向的一端和另一端开口封闭的终端壁10e、10f。多个辐射缝隙3设置于顶壁10a，供电缝隙5设置于底壁10b。在本实施方式中，顶壁10a和底壁10b的横截面尺寸设为大于侧壁10c、10d的横截面尺寸。另外，下面，为了方便说明，将设置有顶壁10a的一侧也称作上侧、设置有底壁10b的一侧也称作下侧，但并不是限定波导缝隙天线1的使用方式。
在顶壁10a，在其外表面上开口的凹陷部4沿着管轴方向配置有多个，在各凹陷部4的内底面开口有一个辐射缝隙3。在本实施方式中，将凹陷部4形成为俯视时标准圆形，但凹陷部4还能够形成为俯视时矩形、椭圆形等。通过设置这样的凹陷部4，可抑制也被称作栅瓣(grating lobes)的无用辐射。
波导管10通过将波导路2的延伸方向各部的横截面形成为有端状的第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12结合而形成。具体而言，如图2A所示，通过将第1波导管形成部件11与第2波导管形成部件12结合而形成波导管10，该第1波导管形成部件11一体地具有设置有辐射缝隙3的顶壁10a、侧壁10c、10d及终端壁10e、10f的一部分(上侧部分)，该第2波导管形成部件12一体地具有设置有供电缝隙5的底壁10b、侧壁10c、10d及终端壁10e、10f的剩余部(下侧部分)。总而言之，本实施方式的波导管10通过将上述横截面形成为在下侧开口的凹形的第1波导管形成部件11与上述横截面形成为在上侧开口的凹形的第2波导管形成部件12结合而形成。
第1波导管形成部件11为树脂的注射成型品，与注射成型同时对辐射缝隙3和凹陷部4进行模具成型。此外，第2波导管形成部件12也为树脂的注射成型品，与注射成型同时对供电缝隙5进行模具成型。作为波导管形成部件11、12的成型用树脂，例如，使用以从液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)和聚缩醛(POM)的组中选择的至少一种热塑性树脂为基础树脂的成型用树脂，并根据需要，在基础树脂中添加一种或多种玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)等填充材料。在以上所例示的树脂中，与PPS等相比，LCP在形状稳定性优异且能够抑制伴随成型而发生的毛边的产生量的方面也是优选的。
第1波导管形成部件11中的对波导路2进行划定的面、以及第2波导管形成部件12中的对波导路2进行划定的面被图2A中的放大图所示的导电性覆膜6覆盖。由此，能够使电波沿着波导路2顺利地传播。另外，导电性覆膜6可以形成于两个波导管形成部件11、12的表面整个区域。由此，不需要进行形成导电性覆膜6之前的屏蔽的形成作业、以及形成导电性覆膜6之后的屏蔽的去除作业，因此，能够抑制覆盖膜形成成本、以及波导缝隙天线1的制造成本。
导电性覆膜6可以由单层的金属镀层覆盖膜构成，但是，这里，由在波导管形成部件11、12上析出形成的第1覆盖膜6a、以及在该第1覆盖膜6a上析出形成的第2覆盖膜6b构成导电性覆膜6。第1覆盖膜6a能够采用铜、银、金等导电性(电波的传播性)特别优异的金属的镀层覆盖膜，此外，第2覆盖膜6b能够采用镍等耐久性(耐腐蚀性)优异的金属的镀层覆盖膜。通过使导电性覆膜6为这样的层叠结构，能够对导电性覆膜6同时赋予高导电性和高耐久性，除此以外，能够抑制作为高价的金属的铜或银等的使用量，从而抑制成本增加。
导电性覆膜6(6a、6b)例如能够通过电镀法或无电镀法形成，但无电镀法更优选。这是因为，无电镀法比电镀法更容易获得均匀厚度的导电性覆膜6(6a、6b)，因此，在确保期望的天线特性的方面是有利的。导电性覆膜6的膜厚如果过薄，则缺乏耐久性，相反如果过厚，则形成覆盖膜需要过多的时间，导致成本升高。基于该观点，导电性覆膜6的膜厚优选设为0.2μm以上1.5μm以下。另外，如本实施方式那样，在导电性覆膜6采用第1覆盖膜6a和第2覆盖膜6b的层叠结构的情况下，第1覆盖膜6a和第2覆盖膜6b的膜厚能够分别为例如0.1～1.0μm左右和0.1～0.5μm左右。
波导管10还具有芯骨20，该芯骨20沿着管轴方向配置，被第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12双方保持。也如图3A所示，芯骨20由在管轴方向上延伸的矩形(长方形)的板状部件构成，以立起姿势分别埋设于侧壁10c、10d的内部。即，在本实施方式中，一对芯骨20、20不在波导管10的内侧面(波导路2)和外侧面中的任何面上露出。除了例如不锈钢、黄铜、铝(铝合金)等金属板以外，芯骨20还能够采用以铁或者铜为主要成分的烧结金属制的板状部件。另外，为了进一步提高在波导路2中传播的电波的传播性，作为芯骨20，特别优选采用导电性优异的黄铜板或铝板。
例如通过采用以下的(1)～(3)所示的任意手段(步骤)，利用第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12双方来保持一对芯骨20、20。
(1)将芯骨20、20的上侧部分嵌合到设置于第1波导管形成部件11(的构成侧壁10c、10d的部分)的保持部11a，并且，将芯骨20、20的下侧部分嵌合到设置于第2波导管形成部件12(的构成侧壁10c、10d的部分)的保持部12a(参照图3A)。
(2)为了利用第2波导管形成部件12一体地保持芯骨20、20的下侧部分，在将芯骨20、20作为嵌入部件并用树脂注射成型第2波导管形成部件12以后，将芯骨20、20的上侧部分(从第2波导管形成部件12突出的部分)嵌合到保持部11a，该保持部11a分别设置于第1波导管形成部件11的构成侧壁10c、10d的部分(参照图3B)。
(3)为了利用第1波导管形成部件11一体地保持芯骨20、20的上侧部分，在将芯骨20、20作为嵌入部件并用树脂注射成型第1波导管形成部件11以后，将芯骨20、20的下侧部分(从第1波导管形成部件11突出的部分)嵌合到保持部12a，该保持部12a分别设置于第2波导管形成部件12的构成侧壁10c、10d的部分(参照图3C)。
另外，在本实施方式中，通过采用上述(2)的手段，能够利用两个波导管形成部件11、12来保持一对芯骨20、20。这里，在采用上述(2)的手段的情况下，当设置于第1波导管形成部件11的保持部11a的上下方向尺寸小于应由该保持部11a保持的芯骨20的上侧部分的上下方向尺寸时，无法使第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12的相对两个面抵接(在两个波导管形成部件11、12之间产生间隙)，因此，有可能对天线特性造成不良影响。因此，保持部11a的上下方向尺寸设定成稍微大于应由该保持部11a保持的芯骨20的上侧部分的上下方向尺寸。在采用上述(1)或者(3)的手段的情况下，也基于相同的理由，来设定保持部11a、12a的上下方向尺寸。
综上所述，本实施方式的波导缝隙天线1(波导管10)通过如下方法而完成：在用树脂注射成型第1波导管形成部件11，并且将芯骨20、20作为嵌入部件而用树脂注射成型第2波导管形成部件12以后，在两个波导管形成部件11、12的对波导路2进行划定的面上形成导电性覆膜6，然后，将两个波导管形成部件11、12结合。第1波导管形成部件11与第2波导管形成部件12的结合方法是任意的，例如能够采用使涂覆到两个波导管形成部件11、12的抵接部上的粘接剂固化的粘接、或在两个波导管形成部件11、12的抵接部处使波导管形成部件11、12彼此熔化粘接的熔化粘接等。除此以外，还能够通过对于设置于两个波导管形成部件11、12中的任意一方的凹部，将设置于另一方的凸部嵌合(压入)到该凹部，将两个波导管形成部件11、12结合。此外，还能够利用芯骨20将两个波导管形成部件11、12结合。具体而言，例如，还能够采用将芯骨20的上侧部分压入(在干涉配合状态下嵌合)到设置于第1波导管形成部件11的保持部11a、以及在将芯骨20的上侧部分嵌合到填充有粘接剂的保持部11a以后使粘接剂固化等。
另外，在使用粘接剂来将两个波导管形成部件11、12结合的情况下，作为粘接剂，例如能够使用热固化型粘接剂、紫外线固化型粘接剂、厌气性粘接剂等，但在使粘接剂固化时需要进行加热处理的热固化型粘接剂中，树脂制的波导管形成部件11、12有可能伴随加热处理而发生变形等。因此，作为粘接剂，优选紫外线固化型粘接剂或厌气性粘接剂。另外，粘接剂一般是绝缘体，因此，在粘接剂附着到波导路2的划定面时，有可能对电波的传播性造成不良影响。因此，在使用粘接剂来将两个波导管形成部件11、12结合的情况下，要留意不使粘接剂附着到波导路2的划定面是关键。
在以上所说明的波导缝隙天线1中，利用第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12双方来保持沿着管轴方向配置的芯骨20。由此，波导管10的弯曲刚性或扭转刚性提高，因此，即使两个波导管形成部件11、12中的任意一方或者双方伴随温度变化等而发生变形，也能够通过芯骨20限制该变形。因此，能够尽可能地降低产生下述不良情况的可能性：由于波导管形成部件11、12的变形使波导路2的形状精度产生偏差而导致电波的传播性下降、以及在两个波导管形成部件11、12的结合部产生间隙、在波导路2中传播的电波经由该间隙而漏出到外部等。因此，可实现能够稳定地发挥期望的天线特性的波导缝隙天线1。
特别是，在本实施方式中，使第2波导管形成部件12为一体地具有芯骨20的树脂注射成型品(以芯骨20为嵌入部件的树脂的注射成型品)，因此，关于第2波导管形成部件12，还能够尽可能地防止伴随成型收缩的变形。因此，还能够尽可能地防止由于伴随第2波导管形成部件12的成型收缩而产生的变形所引起的波导管形成部件11、12彼此的结合精度下降等，通过这个，能够稳定地大量生产天线特性优异的波导缝隙天线1。
以上对第1发明的第1实施方式的波导缝隙天线1进行了说明，但对该波导缝隙天线1能够实施适当的变更。下面，参照附图对其他实施方式进行说明，但对依据以上所说明的第1实施方式的结构标注相同的参考标号，尽可能省略重复说明。
图4A和图4B示出第1发明的第2实施方式的波导缝隙天线1的概略立体图(包含横截面的概略立体图)。该图所示的波导缝隙天线1与上述波导缝隙天线1的主要不同之处在于，由第1芯骨20A和第2芯骨20B的结合体构成分别埋设在波导管10的侧壁10c、10d中的芯骨20，由一体地具有第1芯骨20A的树脂注射成型品(将第1芯骨20A作为嵌入部件的树脂注射成型品)构成第1波导管形成部件11，并且，由一体地具有第2芯骨20B的树脂注射成型品(将第2芯骨20B作为嵌入部件的树脂注射成型品)构成第2波导管形成部件12。
由此，关于第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12双方，能够尽可能地防止伴随成型收缩而发生的变形，因此，能够进一步提高两个波导管形成部件11、12的结合精度。因此，能够实现天线特性更优异的波导缝隙天线1。另外，在本实施方式中，如图4A、图4B所示，通过将设置于第2芯骨20B(的上端)的凸部压入到设置于第1芯骨20A(的下端)的凹部，实现了由两个芯骨20A、20B的结合体构成的芯骨20。另外，除了上述的压入以外，两个芯骨20A、20B例如还能够通过粘接、以及压入与粘接的并用等手段来结合。此外，两个波导管形成部件11、12能够通过任意的方法结合。
图5A～图5C分别示意性示出第1发明的第3实施方式的波导缝隙天线1的部分俯视图、横剖视图和纵剖视图。在该实施方式的波导缝隙天线1中，如图5A所示，在波导管10的宽度方向上设置两列将多个辐射缝隙3沿着管轴方向按照规定间隔配置而成的辐射缝隙列，并且使构成一个辐射缝隙列的辐射缝隙3和构成另一个辐射缝隙列的辐射缝隙3在管轴方向上的配设位置相互不同。简单而言，在该实施方式的波导缝隙天线1中，辐射缝隙3和凹陷部4锯齿状地配置有多个。
此外，如图5B和图5C所示，该实施方式的波导缝隙天线1(波导管10)还具有：分支壁10g，其与侧壁10c、10d平行地配设，使波导路2分支为两条波导路2A、2B；以及多个内壁13，它们使辐射缝隙3的形成位置处的波导路2(2A、2B)的截面积缩小。内壁13在底壁10b的内底面上立起设置，并形成为在设在管轴方向上相邻的2个内壁13、13中的、相对接近供电缝隙5的一侧的内壁13的高度尺寸为h1、相对远离供电缝隙5的一侧的内壁13的高度尺寸为h2时，满足h1≤h2的关系式(参照图5C中的放大图)。一个辐射缝隙列沿着波导路2A形成，另一个辐射缝隙列沿着波导路2B形成。
如上所述，如果在辐射缝隙3的形成位置处设置使波导路2的截面积缩小的内壁13，则能够提高在波导路2中传播的电波的辐射效率。特别是，如果设为在设在管轴方向上相邻的2个内壁13、13中的、相对接近供电缝隙5的一侧的内壁13的高度尺寸为h1、相对远离供电缝口5的一侧的内壁13的高度尺寸为h2时，满足h1≤h2的关系式，则经由各辐射缝隙3而辐射到该天线1的外部的电波量在辐射缝隙3相互之间不容易发生偏差，能够从各辐射缝隙3辐射大概相等量的电波。因此，能够尽可能地避免在管轴方向各部件中天线性能产生偏差，波导缝隙天线1的可靠性提高。
构成该实施方式的波导缝隙天线1的波导管10也通过将波导路2的延伸方向的各部的横截面形成为有端状且至少波导路2的划定面被导电性覆膜6覆盖的树脂制的第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12结合而形成。具体而言，通过将一体地具有设置有辐射缝隙3和凹陷部4的顶壁10a、侧壁10c、10d、终端壁10e、10f和分支壁10g的一部分(上侧部分)的第1波导管形成部件11，与一体地具有设置有供电缝隙5的底壁10b、侧壁10c、10d、终端壁10e、10f和分支壁10g的剩余部(下侧部分)的第2波导管形成部件12结合起来，形成波导管10。
此外，该实施方式的波导缝隙天线1也还具有芯骨20，该芯骨20沿着管轴方向配置，被第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12双方保持。芯骨20由在管轴方向上延伸的矩形(长方形)的板状部件构成，以立起姿势分别埋设于侧壁10c、10d及分支壁10g的内部。在上述方式中，通过配设芯骨20，本实施方式的波导缝隙天线1也能够享有与图2等所示的波导缝隙天线1相同的作用效果。
另外，虽然省略详细的图示，但在该实施方式中，为了利用两个波导管形成部件11、12中的任意一方一体地保持全部3个芯骨20，除了能够将3个芯骨20作为嵌入部件并用树脂注射成型第1波导管形成部件11或者第2波导管形成部件12以外，还能够将由侧壁10c、10d分别保持的芯骨20、20作为嵌入部件并用树脂注射成型两个波导管形成部件11、12中的任意一方，并且，将由分支壁10g保持的芯骨20作为嵌入部件并用树脂注射成型两个波导管形成部件11、12的另一方。
图6A示出第1发明的第4实施方式的波导缝隙天线A的概略横剖视图。该图所示的波导缝隙天线1是图5A～图5C所示的波导缝隙天线1的变形例，仅由第1波导管形成部件11和第2波导管形成部件12形成分支壁10g。即，分支壁10g不保持芯骨20。另外，在图6A中，通过将设置于第2波导管形成部件12的形成分支壁10g的部分上的凸部嵌合(压入)到设置于第1波导管形成部件11的形成分支壁10g的部分上的凹部，来形成分支壁10g。
图6B示出第1发明的第5实施方式的波导缝隙天线1的概略横剖视图。该图所示的波导缝隙天线1是图5A～图5C所示的波导缝隙天线1的变形例，使由侧壁10c保持的芯骨20和由侧壁10d保持的芯骨20的一面在波导管10的外侧面露出。虽然省略图示，但在图2和图4所示的波导缝隙天线1中也可以采用相同的结构。
如上所述，以上所说明的本申请第1发明的实施方式的波导缝隙天线1具有能够尽可能地防止伴随温度变化等而发生的变形的特征。因此，本申请的第1发明能够优选适用于波导缝隙天线中，特别是需要按照与波长的关系而增大天线尺寸(在管轴方向上变长)，用于收发容易产生伴随温度变化等而发生的变形的低频带的电波的波导缝隙天线。
图7A～图7C分别示出本申请第2发明的第1实施方式的波导缝隙天线31的部分俯视图、横剖视图(图7A的X1-X1线剖视图)和纵剖视图(图7A的Y1-Y1线剖视图)。图7A所示的波导缝隙天线31例如被用作构成用于收发毫米波段的电波的天线单元的部件。虽然省略图示，但上述天线单元由并联连接的多根(例如5根)波导缝隙天线31、以及向各波导缝隙天线31供给高频电力(电波)的供电波导管构成。另外，在用于收发毫米波段(例如76GHz频段)的电波的用途中使用该波导缝隙天线31的情况下，其尺寸例如设为：管轴方向(图7A的纸面的上下方向)的尺寸为90mm，宽度方向(图7A的纸面的左右方向)的尺寸为7mm，高度方向(图7A中的与纸面垂直的方向)的尺寸为7mm。
接着，说明波导缝隙天线31的详细结构。如图7A～图7C所示，波导缝隙天线31具有：波导管40，其在内部具有在管轴方向上延伸的波导路32；多个辐射缝隙33，它们沿着波导管40的管轴方向按照规定间隔设置；以及供电缝隙35，其设置于波导管40的管轴方向的一端，向波导路32供给高频电力(电波)。如图7A所示，本实施方式的辐射缝隙33设置成通过其宽度方向中央部而延伸的直线相对于管轴方向倾斜45°，但辐射缝隙33相对于管轴方向的倾斜角能够根据用途等而适当设定。
如图7B和图7C所示，波导管40采用在波导路32的延伸方向各部的横截面形成为方形的方形波导管。更具体而言，具有相互平行的顶壁40a和底壁40b、以及相互平行的侧壁40c、40d，还具有将管轴方向的一端和另一端开口封闭的终端壁40e、40f。多个辐射缝隙33设置于顶壁40a，供电缝隙35设置于底壁40b。在本实施方式中，顶壁30a和底壁30b的横截面尺寸大于侧壁30c、30d的横截面尺寸。另外，下面，为了方便说明，将设置有顶壁40a的一侧也称作上侧、设置有底壁40b的一侧也称作下侧，但并不是限定波导缝隙天线31的使用方式。
顶壁40a具有孔部34，该孔部34设置于经由辐射缝隙33而辐射到外部的电波的辐射方向前方侧，辐射缝隙33配置于其内周。即，在顶壁40a上，沿着管轴方向配置有多个在其外表面(上表面)上开口的孔部34，在各孔部34的内底面开口有一个辐射缝隙33。在本实施方式中，将孔部34形成为俯视时为标准圆形，但孔部34还能够形成为俯视时为矩形、椭圆形等。通过设置这样的孔部34，可抑制也被称作栅瓣的无用辐射，因此能够提高天线特性。
波导管40由在波导路32的延伸方向各部的横截面形成为有端状的第1波导管形成部件和第2波导管形成部件41、42的结合体构成。具体而言，如图7B和图7C所示，由构成顶壁40a的第1波导管形成部件41与一体地具有底壁40b、侧壁40c、40d和终端壁40e、40f的第2波导管形成部件42的结合体，总而言之由形成为平板状的第1波导管形成部件41与上述横截面形成为在上侧开口的凹形状的第2波导管形成部件42的结合体，构成波导管40。
第1波导管形成部件41例如由第1金属板41A与第2金属板41B的层叠体构成，该第1金属板41A通过对金属板实施冲压加工(冲孔加工)而形成为规定形状，该第2金属板41B通过对金属板实施冲压加工(冲孔加工)而形成为规定形状。与通过冲压加工获得第1金属板41A同时而形成辐射缝隙33，与通过冲压加工获得第2金属板41B同时而形成孔部34。
另一方面，第2波导管形成部件42为一体地保持第1波导管形成部件41的树脂部件，即为嵌入第1波导管形成部件41并用树脂进行注射成型后的树脂的注射成型品，与注射成型同时对供电缝隙35进行模具成型。作为第2波导管形成部件42的成型所使用的树脂材料，例如，使用如下树脂材料：以从液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)和聚缩醛(POM)的组中选择的至少一种热塑性树脂为基础树脂，并根据需要添加了一种或多种玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)等填充材料。在以上所例示的基础树脂中，与PPS等相比，LCP的形状稳定性优异且在能够抑制伴随成型而发生的毛边的产生量的方面也是优选的。
如图8A中放大所示，第2波导管形成部件42具有保持部42a，该保持部42a一体地保持第1波导管形成部件41。该保持部42a能够通过如下方法获得：在将两个金属板41A、41B层叠起来的状态下作为嵌入部件配置于成型模具中，然后，对设置于两个金属板41A、41B中的填充部(孔部)37填充上述树脂材料，注射成型第2波导管形成部件42。在本实施方式中，也如图7C所示，仅在管轴方向的两端部(终端壁40e、40f)设置有保持部42a，但当然也可以在侧壁40c、40d设置保持部42a。
上述保持部42a还能够通过除了上述以外的方法，例如如下方法获得：在通过粘接或熔接等适当的手段将两个金属板41A、41B结合使它们一体化以后，将该一体品(第1波导管形成部件41)作为嵌入部件而配置于成型模具中，然后，对仅设置于第1金属板41A中的多个填充部37填充上述树脂材料，从而注射成型第2波导管形成部件42(参照图8B)。关于图8B所示的结构，从抑制伴随成型收缩而发生的第2波导管形成部件42的变形的观点而言，优选如上所述那样来获得，但还能够在仅将第1金属板41A作为嵌入部件并用树脂注射成型第2波导管形成部件42以后，通过适当的手段将第2金属板41B结合到第1金属板41A来获得。
如图7B中的放大图所示，波导管40中的至少波导路32的划定面被导电性覆膜36覆盖。导电性覆膜36在两个波导管形成部件41、42的抵接部(边界部)也未中断，在第1波导管形成部件41的划定波导路32的面和第2波导管形成部件42的划定波导路32的面上连续。导电性覆膜在如上所述那样获得波导管40以后，对该波导管40实施导电性覆膜36的形成处理，具体而言为无电解镀层处理来获得这样的导电性覆膜36。虽然省略图示，但导电性覆膜36除了形成于划定波导路32的面上以外，还可以形成于波导管40的外表面(波导管40的表面整个区域)上。这样的结构通过不对波导管40实施屏蔽处理而对波导管40实施导电性覆膜36的形成处理而获得。在该情况下，能够省略针对波导管40的屏蔽处理，因此在抑制形成导电性覆膜36所需的成本、以及波导缝隙天线31的制造成本方面是有利的。
导电性覆膜36可以由单层的金属镀层覆盖膜构成，但是，这里，由在波导管40上析出形成的第1覆盖膜36a、以及在该第1覆盖膜36a上析出形成的第2覆盖膜36b构成导电性覆膜36。第1覆盖膜36a能够为铜、银、金等导电性(电波的传播性)特别优异的金属的镀层覆盖膜，此外，第2覆盖膜36b能够为镍等耐久性(耐腐蚀性)优异的金属的镀层覆盖膜。通过使导电性覆膜36为这样的层叠结构，能够对导电性覆膜36同时赋予高导电性和高耐久性，除此以外，能够抑制作为高价的金属的铜或银等的使用量，从而抑制成本增加。
导电性覆膜36的膜厚如果过薄，则缺乏耐久性，相反如果过厚，则形成覆盖膜需要过多的时间，导致成本升高。基于该观点，导电性覆膜36的膜厚优选为0.2μm以上1.5μm以下。另外，如本实施方式那样，在设导电性覆膜36为第1覆盖膜36a和第2覆盖膜36b的层叠结构的情况下，第1覆盖膜36a和第2覆盖膜36b的膜厚能够分别为例如0.1～1.0μm左右和0.1～0.5μm左右。
在以上所说明的波导缝隙天线31中，波导管40由第1波导管形成部件41和第2波导管形成部件42的结合体构成，并且，波导管40中的至少波导路32的划定面被连续的导电性覆膜36覆盖，该第1波导管形成部件41由具有多个辐射缝隙33的平板状的金属部件构成，该第2波导管形成部件42由一体地保持第1波导管形成部件41的树脂部件构成。而且，具有这样的结构的波导缝隙天线31能够通过如下方法进行制造：嵌入由平板状的金属部件构成的第1波导管形成部件41，并用树脂注射成型第2波导管形成部件而获得波导管40，然后，对该波导管40执行导电性覆膜36的形成处理。
这样，如果嵌入金属制的第1波导管形成部件41并用树脂注射成型第2波导管形成部件42而获得波导管40，则能够使第1波导管形成部件41作为增强部件发挥作用，因此，能够低成本地获得能尽可能地防止伴随成型收缩而发生的第2波导管形成部件42的变形并不容易产生伴随温度变化等而发生的变形的波导管40。
此外，如果嵌入第1波导管形成部件41并用树脂进行注射成型的第2波导管形成部件42具有一体地保持第1波导管形成部件41的保持部42a，以及由两个波导管形成部件41、42的结合体构成的波导管40中的、至少波导路32的划定面被连续的导电性覆膜(无中断的导电性覆膜)36覆盖，由此，能够有效地防止在两个波导管形成部件41、42的抵接部形成使得在波导路32中传播的电波漏出到外部的间隙。综上所述，能够低成本地制作，同时，尽可能地降低发生由于波导管40(波导路32)的形状精度低下而引起的电波的传播效率下降、以及经由在两个波导管形成部件41、42的抵接部所产生的间隙的电波的外部泄漏等这样的使天线特性下降的不良情况的可能性。由此，可实现能够稳定地发挥期望的天线特性的波导缝隙天线31。
以上对本申请第2发明的第1实施方式的波导缝隙天线31进行了说明，但对该波导缝隙天线31能够在不脱离本发明的主旨的范围内实施适当的变更。下面，参照附图对第2发明的其他实施方式进行说明，但对依据以上所说明的第1实施方式的结构标注相同的参考标号，省略重复说明。
图9A和图9b分别示意性示出第2发明的第2实施方式的波导缝隙天线31的横剖视图和纵剖视图。该图所示的波导缝隙天线31与以上所说明的波导缝隙天线31的主要不同之处在于，沿着第2波导管形成部件42的上端外周部，即侧壁40c、40d和终端壁40e、40f的上端外周部无端状地形成用于一体地保持第1波导管形成部件31的保持部42a。即使在采用这样的结构的情况下，也能够获得与第1实施方式的波导缝隙天线31相同的作用效果。
图10A～图10C分别示意性示出第2发明的第3实施方式的波导缝隙天线31的部分俯视图、横剖视图(图10A的X2-X2线剖视图)和纵剖视图(图10A的Y2-Y2线剖视图)。在该实施方式的波导缝隙天线31中，如图10A所示，在波导管40的宽度方向上设置两列将多个辐射缝隙33沿着管轴方向按照规定间隔配置而成的辐射缝隙列，并且，使构成一个辐射缝隙列的辐射缝隙33和构成另一个辐射缝隙列的辐射缝隙33在管轴方向上的配设位置相互不同。简单而言，在该实施方式的波导缝隙天线31中，锯齿状地在配置有多个辐射缝隙33和孔部34。
此外，如图10B和图10C所示，该实施方式的波导缝隙天线31(波导管40)还具有：分支壁40g，其与侧壁40c、40d平行地配设，使波导路32分支为两条波导路32A、32B；以及多个内壁43，它们使辐射缝隙33的形成位置处的波导路32(32A、32B)的截面积缩小。内壁43立起设置于底壁40b的内底面，并形成为在设在管轴方向上相邻的2个内壁43、43中的、相对接近供电缝隙35的一侧的内壁43的高度尺寸为h10、相对远离供电缝隙35的一侧的内壁43的高度尺寸为h20时，满足h10≤h20的关系式(参照图10C中的放大图)。一个辐射缝隙列沿着波导路32A形成，另一个辐射缝隙列沿着波导路32B形成。
如上所述，如果在辐射缝隙33的形成位置处设置使波导路32的截面积缩小的内壁43，则能够提高在波导路32中传播的电波的辐射效率。特别是，如果设为在设在管轴方向上相邻的2个内壁43、43中的、相对接近供电缝隙35的一侧的内壁43的高度尺寸为h10、相对远离供电口35的一侧的内壁43的高度尺寸为h20时，满足h10≤h20的关系式，则经由各辐射缝隙33而辐射到外部的电波量在辐射缝隙33相互之间不容易发生偏差，能够从各辐射缝隙33辐射大概相等的量的电波。因此，能够尽可能地避免在管轴方向各部中天线性能发生偏差，能够实现可靠性优异的波导缝隙天线31。
构成该实施方式的波导缝隙天线31的波导管40也由第1波导管形成部件41和树脂制的第2波导管形成部件41构成，并且，至少波导路32的划定面被连续的导电性覆膜36覆盖，该第1波导管形成部件41由平板状的金属部件构成，该第2波导管形成部件41一体地保持第1波导管形成部件41(嵌入第1波导管形成部件41而进行注射成型)。
图11示出第2发明的第4实施方式的波导缝隙天线31的概略横剖视图。该图所示的波导缝隙天线31是图7A～图7C所示的波导缝隙天线31的变形例，在第1波导管形成部件31由单一的平板状金属部件构成的方面，使结构与图7A等所示的波导缝隙天线31不同。虽然省略图示，但当然还能够将本实施方式的结构应用于图9A和图10A等所示的波导缝隙天线31。
以上所说明的本申请的第2发明除了应用于用于收发毫米波段(高频带)的电波的波导缝隙天线31以外，当然还能够应用于用于收发厘米波帯(低频带)的电波的波导缝隙天线。
以上所说明的本申请的第1发明和第2发明不限定于上述任何实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围内进一步以各种方式进行实施。
标号说明
1：波导缝隙天线；2：波导路；3：辐射缝隙；5：供电缝隙；10：波导管；11：第1波导管形成部件；12：第2波导管形成部件；20：芯骨；20A：第1芯骨；20B：第2芯骨；31：波导缝隙天线；32：波导路；33：辐射缝隙；34：孔部；35：供电缝隙；36：导电性覆膜；40：波导管；41：第1波导管形成部件；41A：第1金属板；41B：第2金属板；42：第2波导管形成部件；42a：保持部。

Claims (11)

1.一种波导缝隙天线，其具有：树脂制的波导管，其具有在管轴方向上延伸的波导路，该波导路的划定面被导电性覆膜覆盖；以及多个辐射缝隙，它们沿着该波导管的管轴方向按照规定间隔设置，所述波导管由第1波导管形成部件和第2波导管形成部件构成，第1波导管形成部件和第2波导管形成部件在所述波导路的延伸方向各部的横截面形成为有端状，通过与对方侧结合来划定所述波导路，
该波导缝隙天线具有沿着所述管轴方向配置的芯骨，该芯骨被所述第1波导管形成部件和第2波导管形成部件双方所保持。
2.根据权利要求1所述的波导缝隙天线，其中，
所述第1波导管形成部件和第2波导管形成部件中的至少一方是一体地具有所述芯骨的树脂的注射成型品。
3.根据权利要求1所述的波导缝隙天线，其中，
所述芯骨由第1芯骨和第2芯骨的结合体构成，
所述第1波导管形成部件是一体地具有所述第1芯骨的树脂的注射成型品，所述第2波导管形成部件是一体地具有所述第2芯骨的树脂的注射成型品。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的波导缝隙天线，其中，
所述芯骨的一部分在所述波导管的外表面露出。
5.根据权利要求1～5中的任意一项所述的波导缝隙天线，其中，
所述第1波导管形成部件和第2波导管形成部件的所述横截面均形成为凹形。
6.一种波导缝隙天线，其具有：波导管，其具有在管轴方向上延伸的波导路；以及多个辐射缝隙，它们沿着该波导管的管轴方向按照规定间隔设置，所述波导管由第1波导管形成部件和第2波导管形成部件的结合体构成，所述第1波导管形成部件和第2波导管形成部件在所述波导路的延伸方向各部的横截面形成为有端状，
所述第1波导管形成部件由具有所述多个辐射缝隙的平板状的金属部件构成，并且所述第2波导管形成部件由一体地保持所述第1波导管形成部件的树脂部件构成，并且所述波导管中的至少所述波导路的划定面被连续的导电性覆膜覆盖。
7.根据权利要求6所述的波导缝隙天线，其中，
所述第1波导管形成部件还具有孔部，该孔部设置于经由所述辐射缝隙而辐射到外部的电波的辐射方向前方侧，在该孔部的内周配置有所述辐射缝隙。
8.根据权利要求7所述的波导缝隙天线，其中，
所述第1波导管形成部件是具有所述辐射缝隙的第1金属板与具有所述孔部的第2金属板的层叠体。
9.根据权利要求6～8中的任意一项所述的波导缝隙天线，其中，
所述导电性覆膜在所述波导管的外表面整个区域无缝地形成。
10.一种波导缝隙天线的制造方法，该波导缝隙天线具有：波导管，其具有在管轴方向上延伸的波导路；以及多个辐射缝隙，它们沿着该波导管的管轴方向按照规定间隔设置，所述波导管由第1波导管形成部件和第2波导管形成部件的结合体构成，所述第1波导管形成部件和第2波导管形成部件在所述波导路的延伸方向各部的横截面形成为有端状，其特征在于，
通过嵌入由具有所述多个辐射缝隙的平板状的金属部件构成的所述第1波导管形成部件，用树脂注射成型所述第2波导管形成部件，从而获得所述波导管，然后，对该波导管实施覆盖至少所述波导路的划定面的导电性覆膜的形成处理。
11.根据权利要求10所述的波导缝隙天线的制造方法，其中，
不对所述波导管实施屏蔽处理，而对所述波导管实施所述导电性覆膜的形成处理。
CN201680053629.XA 2015-09-18 2016-08-31 波导缝隙天线及其制造方法 Pending CN108028467A (zh)

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