JP2005294883A - 無線アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 無線モジュールを搭載しても全体の面積を小さくすることができる無線アンテナを提供する。
【解決手段】 誘電体よりなる板状の無線アンテナ基板１０と、無線アンテナ基板１０の表面、裏面及び厚さ方向に設けられかつ無線アンテナ基板１０と共に導波管モード伝送路を構成する周囲導体１１と、無線アンテナ基板１０の厚さ方向の周囲導体１１が欠如した放射部とを有することを特徴とする無線アンテナを用いる。このような構成によれば、端面を介して電波を送受信することができるので、カード型の無線アンテナやモジュールを容易に製作することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線アンテナに関し、特に誘電体導波路構造を有する無線アンテナに関する。

従来、無線モジュールからの電波を送受信する無線アンテナとして、例えば図１に示すような内部に導波路構造を有する無線アンテナ基板１が用いられてきた。代表的な無線アンテナ基板１には、平面基板の上面又は下面のいずれかに平面アンテナ２が設けられている。平面基板の内部には、壁構造体３によって囲まれた領域に導波路４が形成されており、平面アンテナ２はこの導波路４の領域内に配置される。このような構成によって、例えば平面アンテナ２で受信した電波は、導波路４内のみで伝達されることになる。そこで、無線アンテナ基板１に無線モジュール５を載置して無線モジュール５と導波路４とを例えば同軸ケーブル等の伝送路で接続すると、無線アンテナ基板１は、無線モジュールに対する送受信アンテナとしてだけでなく、無線モジュール５の固定基板としても機能することができる。

また、現在では、図１（ｂ）に示すように、例えばレーダシステム等に同一の無線モジュール５を複数アレイ化して用いる場合がある。このとき、図１（ａ）に示すような無線アンテナ基板１を用いれば、規則的に同一形状の安定したアレイ構造を構築することが可能となる。

しかしながら、図１（ａ）に示すような従来の無線アンテナ基板１をアレイ化した場合、平面アンテナ２が設けられたアンテナ面側には無線モジュール５のための配置領域が合わせて必要となるため、集積度が低下してしまうという問題点があった。また、図１（ｂ）のような集積度の低下を改善する方法として、平面アンテナ２を設ける面の裏面に無線モジュール５を設けることが考えられるが、この場合、通常はアンテナ面が取り付ける装置の外側を向くために無線モジュール５が取り付け面側に配置されることとなり、無線モジュール５の取り外しや調整が困難になってしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記のような問題を鑑み、無線モジュールを搭載しても全体の面積を小さくすることができる無線アンテナを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、誘電体よりなる板状の基板と、前記基板の表面、裏面及び厚さ方向に設けられかつ前記基板と共に導波管モード伝送路を構成する周囲導体と、前記基板の厚さ方向の前記周囲導体が欠如した放射部とを有することを特徴とする無線アンテナである。このような構成によれば、板状の基板の端面を放射面とする放射部を備えているので、板状の基板の主面に垂直な方向に電波を送受信することができるとともに、主面上に、放射部の上部に位置するように無線モジュールなどの部品を搭載することができる。

請求項１記載の無線アンテナは、請求項２記載のように、前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板中に伝送される電波の波長よりも短いピッチで離間して配置された複数の導体である構成とすることができる。

請求項１記載の無線アンテナは、請求項３記載のように、前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板の平面に直角な方向から見て矩形状に配置される構成とすることができる。

請求項１記載の無線アンテナは、請求項４記載のように、前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板の平面に直角な方向から見て前記放射部に向かって幅が大きくなるように配置される構成とすることができる。

請求項１記載の無線アンテナは、請求項５記載のように、前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板の平面に直角な方向から見て矩形状の領域と前記放射部に向かって幅が大きくなる領域とを有するように配置される構成とすることができる。

請求項１記載の無線アンテナは、請求項６記載のように、前記基板の表面あるいは裏面に部品搭載面を含む構成とすることができる。

請求項６記載の無線アンテナは、請求項７記載のように、前記基板の表面あるいは裏面に部品が搭載されているように構成することができる。この部品は例えば、無線モジュールである。

本発明によれば、アンテナ面が基板の側端面に位置することから、基板の表面が自由に利用できる。例えば、基板表面に無線モジュールを搭載しても全体の面積を小さくすることが可能である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、本発明の実施例１について図面を用いて詳細に説明する。図２は、本実施例１による無線アンテナ基板１０を示しており、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は断面図である。本実施例１による無線アンテナ基板１０は板状であって、基板の周囲を囲む周囲導体１０ｂとその内部を充填する誘電体１０ｃとを含む。誘電体１０ｃは、例えばポリテトラフルオロエチレン等の誘電体である。誘電体１０ｃの一部には、壁部材１１によって形成された導波路１２が設けられている。壁部材１１は、周囲導体１０ｂと電気的に接続された導体であり、図２（ａ）に示すように連続的に形成される構造又は伝送する信号の波長よりも小さい間隔で導体を間欠的に配置する構造でも良い。導波路１２は、壁部材１１と周囲導体１０ｂとに囲まれた閉空間となっており、かつ図示上右側の端面のみ周囲導体１０ｂが形成されていない開放面を有している。このような構造によって、この内部に入力された電波又は信号は、開放面以外の部分から外部には漏出しないように構成されている。

無線アンテナ基板１０の主面は部品搭載面となり、この上に無線モジュール１３が載置されている。無線モジュール１３の下面に設けられた給電部１４は、導波路１２内部に突出するように接続されている。導波路１２は、給電部１４からの入力を受けて共振器として振る舞い、開放面から電波を放出するアンテナとしての役割を果たす。このような構成とすることによって、電波の送受信を行うアンテナ面が端面側に設けられて無線モジュール１３の搭載面と直交する方向となるため、無線アンテナ基板１０の占有面積を小さくすることが可能となる。

次に、本実施例１による無線アンテナ基板１０の変形例について説明する。図３は、本実施例１による無線アンテナ基板１０の変形例を示しており、図３（ａ）は第１の変形例、図３（ｂ）は第２の変形例である。第１の変形例では、壁部材１１が開放面側に向けて幅が広くなる略台形断面状に設けられた略台形導波路１２ｂを形成している。第２の変形例では、壁部材１１が中間部までは略矩形断面状でその後略台形断面状に設けられたいわゆるホーンアンテナ状導波路１２ｃを形成している。このように形成することによって、第１の実施例による略台形導波路１２ｂ及び第２の実施例によるホーンアンテナ状導波路１２ｃは、いずれも無線モジュール１３から発信される電波をより広角度に放射することが可能となる。

次に、本実施例１の第３の変形例について説明する。図４は、本実施例１による第３の変形例を示している。第３の変形例では、導波路１２を形成する壁部材の代わりに複数の貫通孔１５が等間隔に設けられている。貫通孔１５は、図４（ｂ）に示すように、直径ｄを有して距離Ｄ毎に設けられる。貫通孔１５は内面に導体１５ｂが被覆されるか又は導体１５ｄの円筒を挿入して構成されており、無線アンテナ基板１０の周囲導体１０ｂと電気的に接続されている。２つの貫通孔の間の距離Ｄは、伝送する電波の波長λよりも十分に小さく、貫通孔１５の直径ｄは距離Ｄよりも小さいものが用いられる。このような構成とすることによって、伝送される電波は、２つの貫通孔１５の間を通過することができなくなる。つまり、複数の貫通孔１５は擬似的な壁面とみなすことができる。複数の貫通孔１５を設ける構造は、無線アンテナ基板１０を製造した後に加工することが可能なため、製造工程が簡略化できるとともに、製造コストを削減することも可能となる。

以上のような構成とすることによって、本実施例１による無線アンテナ基板１０によれば、無線アンテナ基板１０の端面を放射面とする導波路アンテナ構造を無線アンテナ基板１０の内部に形成することによって、無線アンテナ基板１０の上面に無線モジュール１３を搭載しても全体の面積を小さくすることを実現できる。

次に、本発明の実施例２について図面を用いて説明する。図５は、本実施例２による無線アンテナモジュール２０を示す平面図である。本実施例２による無線アンテナモジュール２０は、周囲を囲み筐体となる周囲導体と、無線モジュール２３と、無線モジュール２３の周囲を充填する誘電体と、外部の電子機器と接続されるコネクタ２５とを含む。誘電体は、例えばポリテトラフルオロエチレン等である。誘電体には、壁部材２１によって形成された導波路２２が設けられている。壁部材２１は、周囲導体と電気的に接続された導体であり、連続的に形成される構造、又は図４（ｂ）に示すような伝送する信号の波長よりも小さい間隔Ｄで複数の貫通孔を配置する構造でも良い。導波路２２は、壁部材２１と周囲導体とに囲まれた閉空間となっており、かつ図示上右側の端面のみ周囲導体が形成されていない開放面を有している。このような構造によって、この内部に入力された電波又は信号は、開放面以外の部分から外部には漏出しないように構成されている。

無線モジュール２３は、周囲導体の内部に設けられており、無線モジュール２３に設けられた給電部２４が、導波路２２内部に突出するように接続されている。導波路２２は、給電部２４からの入力を受けて共振器として振る舞い、開放面から電波を放出するアンテナとしての役割を果たす。また、無線モジュール２３は、その上面が周囲導体の上面と一致するように配置することもできる。コネクタ２５は、無線アンテナモジュール２０の表面にコネクタ端子が配置されるように設けられており、無線アンテナモジュール２０の内部で無線モジュール２３と電気的に接続されている。このような構成とすることによって、電波の送受信を行うアンテナ面が端面側に設けられるため、無線アンテナモジュール２０の占有面積を小さくすることが可能となる。

また、図５に示した無線アンテナモジュール２０は、図５（ｂ）に示すように、導波路の放射面とコネクタとを相対する面に設けたカード型モジュールとして形成することによって、例えばパーソナルコンピュータ３０等の機器への取り付け部３１をスロット形状とすることも可能である。すなわち、無線モジュール及びアンテナがカード型の筐体内部に収納されることによって、取り付けられる機器側の接続部の構成も簡略化することが可能となる。

以上のような構成とすることによって、本実施例２による無線アンテナモジュール２０によれば、無線アンテナモジュール２０の端面を放射面とする導波路アンテナ構造を無線アンテナモジュール２０の内部に形成し、無線モジュール２３及びコネクタ２５を筐体となる周囲導体内部に設けることによって、無線アンテナモジュール２０全体の面積を小さくすることを実現できる。また、本実施例２による無線アンテナモジュール２０によれば、取り付けられる機器側の接続部の構成の簡略化も実現できる。

以上の実施例から、本発明によれば、アンテナ面が基板の側端面に位置することから、基板の表面が自由に利用できる。例えば、基板表面に無線モジュールを搭載しても全体の面積を小さくすることが可能である。

以上、説明した実施例は、本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその主旨を逸脱しない限り種々変化及び変形して実施可能である。

従来技術における内部に導波路構造を有する無線アンテナ基板１の構成及び適用例を示す平面図である。 本実施例１による無線アンテナ基板１０の構成を示しており、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は断面図である。 本実施例１による無線アンテナ基板１０の第１の変形例及び第２の変形例を示している。 本実施例１による無線アンテナ基板１０の第３の変形例を示している。 本実施例２による無線アンテナモジュール２０の構成及び適用例を示す図である。

符号の説明

１０ 無線アンテナ基板
１０ｂ 周囲導体
１０ｃ 誘電体
１１、２１ 壁部材
１２、１２ｂ、１２ｃ、２２ 導波路
１３、２３ 無線モジュール
１４、２４ 給電部
１５ 貫通孔
ｄ 貫通孔１５の直径
Ｄ ２つの貫通孔１５の間の距離
λ 伝送される電波の波長

Claims (7)

1. 誘電体よりなる板状の基板と、前記基板の表面、裏面及び厚さ方向に設けられかつ前記基板と共に導波管モード伝送路を構成する周囲導体と、前記基板の厚さ方向の前記周囲導体が欠如した放射部とを有することを特徴とする無線アンテナ。
2. 前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板中に伝送される電波の波長よりも短いピッチで離間して配置された複数の導体であることを特徴とする請求項１記載の無線アンテナ。
3. 前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板の平面に直角な方向から見て矩形状に配置されることを特徴とする請求項１記載の無線アンテナ。
4. 前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板の平面に直角な方向から見て前記放射部に向かって幅が大きくなるように配置されることを特徴とする請求項１記載の無線アンテナ。
5. 前記基板の厚さ方向の前記周囲導体は、前記基板の平面に直角な方向から見て矩形状の領域と前記放射部に向かって幅が大きくなる領域とを有するように配置されることを特徴とする請求項１記載の無線アンテナ。
6. 前記基板の表面あるいは裏面は、部品搭載面を含むことを特徴とする請求項１記載の無線アンテナ。
7. 前記部品は無線モジュールであることを特徴とする請求項６記載の無線アンテナ。

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