JP2001156531A - 非導電性の熱成形フレームを使用するパッチアンテナ - Google Patents

非導電性の熱成形フレームを使用するパッチアンテナ

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JP2001156531A
JP2001156531A JP2000320212A JP2000320212A JP2001156531A JP 2001156531 A JP2001156531 A JP 2001156531A JP 2000320212 A JP2000320212 A JP 2000320212A JP 2000320212 A JP2000320212 A JP 2000320212A JP 2001156531 A JP2001156531 A JP 2001156531A
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resonator
frame
resonators
antenna assembly
supply plate
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John Philip Franey
フィリップ フレイニー ジョン
Keith V Guinn
ヴィ.グイン ケイス
Louis T Manzione
トーマス マンズィオン ルイス
Ming-Ju Tsai
ツァイ ミン−ジュ
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Nokia of America Corp
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Lucent Technologies Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0087Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 本発明は、パッチアンテナに関する。 【解決手段】 パッチアンテナ100の共振器116,
118は、非導電性フレーム124により支持される。
フレーム124は、共振器116,118内に穴を穿た
ずに支持することが可能であり、それによって望ましく
ない極性を有する電界成分を生じるという問題を解決す
る。加えて、フレームは、電流密度の小さな領域に共振
器116,118を固定し、それによって放射パターン
内に望ましくない妨害成分を生じるのを回避する。本発
明の1つの実施形態において、フレーム124は、供給
板130の縁とかみ合う外周の口唇状の突出部分を備
え、それによって供給板130にフレーム124を取り
付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、アンテナ、より具体的にはパッ
チアンテナに関する。
【0002】
【従来技術】この出願は、法定代理人が同じで同時に出
願されたUS特許出願「パッチアンテナ」シリアルナン
バー09/425358と「非導電性フレームを使用す
るパッチアンテナ」シリアルナンバー09/42537
4とに関連している。
【0003】図1は、従来のパッチアンテナの部品の組
み立て分解図である。非導電性の前部外被10と導電性
の後部外被12とが、アンテナの部品の外側表面を形成
している。外被の2つの部分は、多層の供給板14と、
共振器16及び18と、スペーサ20とを囲んでいる。
スペーサ20は、ねじ24によりフィードボード14の
前面22に取り付けられる。ねじ24は、供給板14の
スルーホール26を通り抜け、スペーサ20の内側のね
じ溝とかみ合う。共振器16及び18は、同様の方法で
スペーサ20に取り付けられる。供給板14と共振器1
6及び18との間に動作周波数での波長の概ね1/10
の間隙を与えるように、スペーサは選択される。供給板
とスペーサと共振器とは、組み立てられて、前部外被1
0と後部外被12とにより形成される筐体の内側に取り
付けられる。アンテナ部品により伝送される信号は、多
層の供給板14の導体40に送られる。導体40は、通
常、供給板14のうちの1つの層、例えば、最も上の層
42に位置している。通常は、導体40と供給板14の
基平面層との間に絶縁層を設ける。基平面層22は、通
常、開口部又はスロット44を有しており、開口部は、
導体40からの信号が共振器16及び18に伝播するの
を可能とし、それによって前部外被10を介して信号を
伝送することが可能となる。
【0004】図2は、供給板14とスペーサ20と共振
器16及び18とを組み立てたものをより詳細に図解し
ている。ねじ24は、供給板14内のスルーホールを通
り抜け、スペーサ20のねじ溝を刻んである内側部分と
かみ合う。同様に、ねじ28は、共振器16及び18内
のスルーホールを通り抜け、スペーサ20のねじ溝を刻
んである内側部分とかみ合う。
【0005】
【解決しようとする課題】従来のパッチアンテナ部品
は、いくつかの問題点を抱えている。8個のスペーサと
16本のねじを有することからわかるように、組み立て
部品は、多くの個々の部分を有することに起因して組み
立てるのに費用がかかる。スペーサは、内部にねじ溝を
刻んである部分を含んでいるので、量産にはコストがか
かる。加えて、共振器16及び18を貫通して、ねじ2
8がスペーサ20とかみ合うことを可能とするスルーホ
ールは、アンテナ部品により放射される無線周波数のエ
ネルギーに望ましくないパターンを生じさせる。例え
ば、水平方向に偏向させて行う送信にアンテナを使用す
る場合には、スルーホールは、送信される信号に他の水
平方向の偏向成分以外の極性を生じさせる要因となる。
【0006】
【解決手段】本発明は、共振器を支持する非導電性フレ
ームを提供することにより、上記の問題点を解決する。
フレームは、共振器内にスルーホールを設けずに共振器
を支持し、従って、電界の望ましくない極性を持つ成分
を生じさせるという問題点を解決する。加えて、フレー
ムは、電流密度の小さな領域内に共振器を固定し、従っ
て、放射パターン内に他の妨害成分を生じさせるのを回
避する。本発明の1つの実施形態においては、フレーム
は、供給板の縁にかみ合う外周の口唇状の突出部分を備
え、従って、ねじ等の他の構成要素を使用せずにフレー
ムを供給板に固定する。
【0007】
【実施の形態】図3は、パッチアンテナの組み立て部品
100を示している。組み立て部品は、導電性の後部外
被部分112と被導電性の全部外被部分114とによっ
て囲まれている。共振器素子116及び118は、非導
電性のフレーム124内に固定される。供給板は、タブ
132を配置することにより全部外被部分114内に配
置される。供給板130は、多数の層によって構成され
ており、基平面と、導体134を含む平面と、絶縁層と
を含み、絶縁層は、導体134と基平面との間と、最上
部の平面上と、最下部の平面上とに存在する。基平面内
にあるスロット136及び138は、導体134を伝播
する無線周波数 (RF) 信号が共振器116及び118
に伝播するのを可能にし、それによって、前部外被部分
114を介してRFエネルギーを送信することを可能と
する。後部外被部分112は、前部外被部分114とか
み合い、固定タブ142と相互作用することによって適
所にかみ合う。後部外被部分112は、通路として使用
する開口部114を備え、導体が、その通路を通過し
て、通路を介して導体134の点148に取り付けられ
ることが可能である。
【0008】非導電性フレーム124は、LEXAN
(登録商標)(LEXAN(登録商標)は、ゼネラルエ
レクトリック社の登録商標である。)101プラスティ
ック等の非導電性材料を使用して熱成形され、上記の材
料は、ゼネラルエレクトリック社から入手可能である。
1つの部分としてよりもむしろ2つの部分としてフレー
ム124を製造することが可能であり、あるいは、2つ
以上の共振器が存在する場合には、各共振器について部
分のフレームを使用することが可能である。共振器11
6及び118は、フレーム124の共振器受容部160
及び162にそれぞれかみ合わせられる。フレーム12
4の外周の口唇状の突出部分164は、供給板130の
縁166とかみ合う。フレーム124は、4辺の全ての
縁に沿ってよりもむしろ2辺の対向する縁に沿って外周
の口唇状の突出部分を有してもよいということに留意す
べきである。上記の構成は、各共振器について分かれて
いるフレームを使用する場合に特に有用である。フレー
ムは、供給板130から動作周波数での波長の概ね1/
10だけ隔てた位置に共振器116及び118を固定す
る。フレーム124は、導体134に重なって位置する
溝167と接続点148とを備える。溝167は、概ね
2mmの深さを有し、フレームが導体134にもたらす可
能性がある浮遊容量又はインダクタンスのいずれかを減
少させる。前部外被部分114は、供給板130とフレ
ーム124と共振器116及び118とを含む組み立て
部品を前部外被部分114内に整列し又は配置する際に
有用なタブ132を備える。
【0009】図4は、アンテナ部品100の断面図を示
す。連結タブ142及び170は、前部外被部分114
と後部外被部分112とを一体に保つ。共振器116及
び118は、フレーム124の共振器受容部160及び
162内にそれぞれ支持される。支持タブ180は、共
振器受容部内に共振器を固定する。上記のように、フレ
ームの外周の口唇状の突出部分164を供給板の縁16
6とかみ合わせることにより供給板130にフレームを
取り付けることが可能であるが、後部外被部分112の
リブ172により与えられる圧縮力を使用して、フレー
ムと供給板との間の関係を維持することも可能である。
前部外被部分114内の供給板130の配置は、配置タ
ブ132により行われる。後部外被部分112は、一連
の並列のリブ172を備える。タブ170と142とを
使用して外被部分114と112とを連結すると、リブ
172は、下にある素子を下方に押して、前部外被部分
114の内側表面とリブ172との間に素子を効果的に
押さえ込む。
【0010】図3を参照すると、導体134を伝播する
無線周波数(RF)信号は、スロット136及び138
を横断する導体134の部分149を介して共振器に伝
播する。望ましい支配的な極性の方向174が示されて
いる。RF信号が共振器に伝播する際に、導体の部分1
49と平行な共振器の面により大きな電流密度が発生す
る。結果として、共振器116及び118の側面部分1
73により大きな電流密度が発生する。大きな電流密度
同士の干渉を低減するために、共振器受容部160及び
162は、側面部分173に沿った共振器との接触を最
小化することが望ましい。上記の接触を低減するため
に、共振器受容部160及び162は、支持タブを使用
して小さな電流密度を有する外周の表面175に沿って
共振器と接触し、共振器受容部の側面176と178と
に沿って位置する表面又は隆起部分を支持する。
【0011】図5は、適所にかみ合っている共振器11
6を有する共振器受容部160を示す。支持タブ180
は、共振器116を適所に支持する。支持タブ180
は、電流密度がより小さい外周の表面175に沿って共
振器116と接触するということに留意すべきである。
【0012】図6は、共振器116が差し込まれていな
い共振器受容部160を示す。共振器受容部160の内
側表面188は、その中心部分190が周辺部分192
及び194よりも高くなるように成形される。上記の形
状に起因して、中心部分190は、支持タブ180のよ
り低い表面196に共振器116の縁を固定する張力を
与える。共振器を共振器受容部160にかみ合わせる際
に、隆起した中心部分190よりも周辺部分192をよ
り低くして成形することにより、共振器116の大きな
電流密度を有する部分173との接触を最小化すること
が可能であるということに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のパッチアンテナの組み立て部品を示す図
である。
【図2】従来の供給板とスペーサと共振器とを組み立て
たものを示す図である。
【図3】非導電性フレームを有するパッチアンテナの組
み立て部品の分解組立図である。
【図4】非導電性フレームを有する組み立てられたパッ
チアンテナシステムの断面図を示す図である。
【図5】共振器を差し込んだ共振器受容部を示す図であ
る。
【図6】共振器を差し込んでいない共振器受容部を示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイス ヴィ.グイン アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ,バスキング リッジ,オーヴァールッ ク アヴェニュー 4 (72)発明者 ルイス トーマス マンズィオン アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ,サミット,ドルイド ヒル ロード 25 (72)発明者 ミン−ジュ ツァイ アメリカ合衆国 07039 ニュージャーシ ィ,リヴィングストン,ウエスト ラウン ロード 28

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンテナ組み立て部品であって、 少なくとも1つの信号伝導素子と、開口部を有する少な
    くとも1つの基平面とを備える信号供給板を含み、該信
    号伝導素子の少なくとも一部分が、該開口部を横断して
    位置しており、該アンテナ組み立て部品はさらに、 平面状の表面を有する共振器と、 少なくとも2つの縁に外周の口唇状の突出部分を有する
    非導電性フレームとを含み、該外周の口唇状の突出部分
    は、該信号供給板の少なくとも2つの縁と適合し、該非
    導電性フレームは、該開口部に面すると共に該信号供給
    板と実質的に平行な該平面状の表面を有する該共振器を
    支持することを特徴とするアンテナ組み立て部品。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアンテナ組み立て部品
    において、該非導電性フレームは、少なくとも1つの共
    振器受容部を含み、該共振器受容部は、内側表面の中心
    部分が該内側表面の端の部分よりも高くなっている該内
    側表面を有することを特徴とするアンテナ組み立て部
    品。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のアンテナ組み立て部品
    において、該非導電性フレームは、少なくとも1つの共
    振器受容部を含み、該共振器受容部は、より小さい電流
    密度を有する外周の表面に沿って該共振器に接触する少
    なくとも1つの支持タブを備えることを特徴とするアン
    テナ組み立て部品。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のアンテナ組み立て部品
    において、該非導電性フレームは、該信号伝導素子の少
    なくとも一部分と重なって位置する少なくとも1つの溝
    を備えることを特徴とするアンテナ組み立て部品。
JP2000320212A 1999-10-22 2000-10-20 非導電性の熱成形フレームを使用するパッチアンテナ Pending JP2001156531A (ja)

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US09/425373 1999-10-22
US09/425,373 US6407704B1 (en) 1999-10-22 1999-10-22 Patch antenna using non-conductive thermo form frame

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EP (1) EP1094543B1 (ja)
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KR (1) KR100668997B1 (ja)
CA (1) CA2322737A1 (ja)
DE (1) DE60013726T2 (ja)

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