JP2006050517A

JP2006050517A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2006050517A
Application number: JP2004284223A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyoshi; 明三好; Junichi Noro; 順一野呂; Kenichi Kamata; 謙一鎌田
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-02-16
Also published as: TW200601613A; CN1716690B; US7084820B2; CN1716690A; US20060001579A1

Abstract

【課題】水平偏波特性ばかりでなく、垂直偏波特性をも向上させることができるアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】同軸ケーブル（１２）の中心導体に接続されるリード線（１４）をＬ字形に曲げて形成すると共に、同軸ケーブルの外部導体に接続される金属スリーブ（１６）もＬ字形に曲げて形成して、全体としてコ字形のアンテナ装置（１０）とする。リード線（１４）および金属スリーブ（１６）の代わりに、基板上に形成された第１および第２の配線パターンを使用しても良い。
【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、スリーブアンテナの改良に関する。

周知のように、スリーブアンテナは同軸形垂直アンテナであり、単一の垂直半波長放射器である。スリーブアンテナは水平方向の指向性を持たない。このようなスリーブアンテナは給電線とアンテナの結合をなくすために使用される。

図１にスリーブアンテナ１の外観を示す。スリーブアンテナ１は、下半部２と上側の放射部３とから構成される。下半部２は金属スリーブになっており、その中を同心状に給電線４が通る。給電線４としては同軸ケーブルが使用される。上側の放射部３は１／４波長（λ／４）の長さであり、給電線４の中心導体に接続される。

給電線として同軸ケーブルを使用したとする。この場合、同軸ケーブルの中心導体をそのまま上側の放射部３として使用することもできる。また、同軸ケーブルの外部導体は上記金属スリーブ２に半田などによって電気的に接続される。

尚、スリーブアンテナではないが、本発明に関連する先行技術として、２種類の波長λ１およびλ２の両方に共振し得る、小形、軽量、かつ低コストのアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３３８７０８号公報

上述したように、スリーブアンテナは、水平方向の指向性を持たないので、水平偏波特性が得られる。しかしながら、スリーブアンテナは、垂直偏波特性が余りよくないという問題がある。

したがって、本発明の課題は、水平偏波特性ばかりでなく、垂直偏波特性をも向上させることができるアンテナ装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、中心導体（２２）と外部導体（２１）とを持ち、先端部でＬ字形に折り曲げられた同軸ケーブル（１２）と、該同軸ケーブルの先端部で、前記中心導体と電気的に接続されて、前記同軸ケーブルの先端から長手方向に延在したＬ字形の第１の導体部（１４；３１）と、前記同軸ケーブルの先端部で、前記外部導体と電気的に接続されて、当該同軸ケーブルの外周面に沿って配置されたＬ字形の第２の導体部（１６；３２）とを有し、全体としてコ字形をしているアンテナ装置（１０；１０Ａ）が得られる。

上記第１の態様によるアンテナ装置（１０）において、前記第１の導体部が、前記同軸ケーブルの中心導体をそのまま長手方向に延在したＬ字形のリード線（１４）から成って良い。また、前記第２の導体部が、前記同軸ケーブルの先端部の外周面を覆うＬ字形の金属スリーブ（１６）から成って良い。その代わりに、前記同軸ケーブルは基板（３０）上に配置されており、前記第１の導体部が前記基板上に形成されたＬ字形の第１の配線パターン（３１）から構成され、前記第２の導体部が前記基板上に形成されたＬ字形の第２の配線パターン（３２）から構成されても良い。

本発明の第２の態様によれば、基板（３０）と、該基板上に形成されたＬ字形の第１の配線パターン（３１）と、該第１の配線パターンの先端（３１ａ）と離間して対向する先端（３２ａ）を持ち、前記基板上に前記第１の配線パターンと実質的に対称に形成されたＬ字形の第２の配線パターン（３２）と、前記第２の配線パターンの先端（３２ａ）と電気的に接続された一端を持ち、前記第２の配線パターンの内側で間隔を空けて前記基板上に前記第２の配線パターンに沿って形成されたＬ字形の接地パターン（４１）と、前記第１の配線パターンの先端（３１ａ）と電気的に接続された一端を持ち、前記接地パターンの内側で間隔を空けて前記基板上に前記接地パターンに沿って形成されたＬ字形の信号パターン（４２）と、中心導体（２２）と外部導体（２１）とを持つ同軸ケーブルであって、該同軸ケーブルの先端部で、前記中心導体が前記信号パターンの他端に接続され、前記外部導体が前記接地パターンの他端に接続されている、前記同軸ケーブル（１２）とを有し、全体としてコ字形をしているアンテナ装置が得られる。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明に係るアンテナ装置では、同軸ケーブルの中心導体に接続される第１の導体部をＬ字形に曲げて形成すると共に、同軸ケーブルの外部導体に接続される第２の導体部もＬ字形に曲げて形成して、全体としてコ字形をしているので、水平偏波特性ばかりでなく、垂直偏波特性をも向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０について説明する。図２はアンテナ装置１０の平面図である。図示のアンテナ装置１０は、図１に示したスリーブアンテナ１を後述するように変形させることによって得られる。

アンテナ装置１０は、給電線１２として、図３に示される同軸ケーブル２０を使用している。図３に示されるように、同軸ケーブル２０は、円筒状の外部導体２１と、その中央にある中心導体２２とからなる同軸形状の電気信号伝送媒体である。外部導体２１と中心導体２２との間は円筒状の絶縁体２３で絶縁されている。また、外部導体２１はシース２４で覆われている。

同軸ケーブル２０のシース２４、外部導体２１、および絶縁体２３をカットして、同軸ケーブル１２の中心導体２２のみを距離Ｌ_１だけ延在させて、アンテナ装置１０の放射部１４とする。すなわち、放射部１４は、同軸ケーブル２０の中心導体２２から成るリード線で構成されている。

一方、給電線１２の外周には、長さＬ_２の金属スリーブ１６が被せられる。金属スリーブ１６は、同軸ケーブル２０の外部導体２１に半田により電気的に接続される。尚、図示の金属スリーブ１６は銅製である。

図２に示されるように、金属スリーブ１６は途中で直角に折り曲げられてＬ字形をしており、放射部（リード線）１４も途中で直角に折り曲げられてＬ字形をしている。したがって、本アンテナ装置１０は、全体としてコ字形をしている。

図示の例では、放射部１４の長さＬ_１は３０．５ｍｍであり、金属スリーブ１６の長さＬ_２は２４ｍｍであり、金属スリーブ１６の折り曲げ位置と放射部１４の折り曲げ位置との間の距離Ｌ_３は１７．９ｍｍである。また、放射部１４の直径Ｄ_１は０．４ｍｍであり、金属スリーブ１４の外径Ｄ_２は１．４ｍｍであり、給電線１２（同軸ケーブル２０）の外径Ｄ_３は０．８ｍｍである。

このように、本実施の形態によるアンテナ装置１０は、図１に図示したスリーブアンテナ１をコ字形に折り曲げた構造（形状）をしている。

尚、このアンテナ装置１０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等で使用される周波数帯域内の２．４５６ＧＨｚの共振周波数を持つ。

このような構造のアンテナ装置１０は、従来のスリーブアンテナ１とは異なり、水平偏波特性ばかりでなく、垂直偏波特性を向上させることができる。

図４および図５に、それぞれ、従来のスリーブアンテナ１および本発明に係るアンテナ装置１０の放射パターン特性を示す。図４および図５において、ＨＰは水平偏波特性を示し、ＶＰは垂直偏波特性を示す。

図４に示されるように、スリーブアンテナ１は、十分な水平偏波特性ＨＰが得られるが、十分な垂直偏波特性ＶＰが得られない。これに対して、図５に示されるように、本発明に係るアンテナ装置１０は、水平偏波特性ＨＰおよび垂直偏波特性ＶＰとも十分に得られることが分かる。

図６に本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａについて説明する。図６において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は背面図である。図示のアンテナ装置１０Ａは、リード線１４および金属スリーブ１６の代わりに、基板３０上に形成された第１および第２の配線パターン３１および３２を使用する点を除いて、図２に示したアンテナ装置１０と同様の構成を有する。

図７に第１および第２の配線パターン３１および３２を持つ基板３０を示す。基板３０は縦Ｌ_４、横Ｌ_５を持つ矩形形状をしている。第１の配線パターン３１は、長さＬ_１でＬ字形をしている。第２の配線パターン３２は、長さＬ_２でＬ字形をしている。第１の配線パターン３１と第２の配線パターン３２は、図７に示されるように、それらの一端３１ａおよび３２ａの間に隙間を空けた状態で、互いに近接して配置されている。

図示の例では、第１の配線パターン３１の長さＬ_１は２６．５ｍｍであり、第２の配線パターン３２の長さＬ_２は２６ｍｍである。また、基板３０の縦Ｌ_４は３５ｍｍであり、横Ｌ_５は２３ｍｍである。

図６に示されるように、図７に図示した基板３０上に同軸ケーブル１２が第２の配線パターン３２に沿って搭載される。同軸ケーブル１２の中心導体２２は、半田３４によって第１の配線パターン３１と電気的に接続される。同軸ケーブル１２の外部導体２１は、半田３６によって第２の配線パターン３２と電気的に接続される。

尚、同軸ケーブル１２は、粘着テープ３８によって基板３０上に固定される。

このような構造のアンテナ装置１０Ａでは、第１の配線パターン３１が放射部として働くと共に、第２の配線パターン３２が金属スリープの役目を果たしている。本アンテナ装置１０Ａも全体としてコ字形をしているので、水平偏波特性ばかりでなく、垂直偏波特性をも向上させることができる。

図８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ｂについて説明する。図８はアンテナ装置１０Ｂの平面図である。図示のアンテナ装置１０Ｂは、後述するように、同軸ケーブル１２の先端部をＬ字形に折り曲げて基板３０上に搭載する代わりに、基板３０上に接地パターン４１と信号パターン４２とを形成した点を除いて、図６に示したアンテナ装置１０Ａと同様の構成を有する。

すなわち、図６に示したアンテナ装置１０Ａでは、同軸ケーブル１２の先端部をＬ字形に折り曲げて基板３０上に搭載している。換言すれば、第１および第２の配線パターン３１、３２から成るプリントパターンと同軸ケーブル１２の外部導体（シールド線材）２１によりスリーブダイポールを形成している。この同軸ケーブル１２の先端部の基板３０上への搭載作業は、人手によって行われている。そのため、同軸ケーブル１２の基板３０上の取り付け位置により、アンテナ性能が著しく変動してしまう。さらに、同軸ケーブル１２の先端部をＬ字形に折り曲げて基板３０上に搭載しなければならないので、アンテナ装置１０Ａを組み立てるのが困難となる。

そこで、図８に図示したアンテナ装置１０Ｂでは、同軸ケーブル１２の先端部をＬ字形に折り曲げて基板３０に搭載する代わりに、基板３０上に接地パターン４１と信号パターン４２とを形成している。

詳述すると、第１の配線パターン３１と第２の配線パターン３２は、それぞれ、互いに離間して対向する先端３１ａと３２ａとを持ち、基板３０上に実質的に対称に形成されている。接地パターン４１はＬ字形をしており、第２の配線パターン３２の先端３２ａと電気的に接続された一端を持つ。そして、接地パターン４１は、第２の配線パターン３２の内側で間隔を空けて基板３０上に第２の配線パターン３２に沿って形成されている。信号パターン４２もＬ字形をしており、第１の配線パターン３１の先端３１ａと電気的に接続された一端を持つ。そして、信号パターン４２は、接地パターン４１の内側で間隔を空けて基板３０上に接地パターン４１に沿って形成されている。同軸ケーブル１２は、その先端部で、中心導体２２が半田３４によって信号パターン４２の他端に接続され、外部導体２１が半田３６によって接地パターン４１と電気的に接続されている。

このように、本実施の形態によるアンテナ装置１０Ｂでは、スリーブダイポールの接地側を、図６に示されるような同軸ケーブル１２の外部導体（シールド線材）２１により形成するのではなく、接地パターン４１であるプリントパターンにより形成している。これにより、アンテナ装置１０Ｂを容易に組み立てることが可能となり、アンテナ性能のバラツキを抑制することが可能となり、安定性を確保することができる。

尚、本アンテナ装置１０Ｂも全体としてコ字形をしているので、水平偏波特性ばかりでなく、垂直偏波特性をも向上させることができる。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、第１の導体部としてリード線や基板上に形成された第１の配線パターンを使用した場合を例に挙げて説明しているが、第１の導体部はこれらに限定されないのは勿論である。また、第２の導体部として金属スリーブや基板上に形成された第２の配線パターンを使用した場合を例に挙げて説明しているが、第２の導体部もこれらに限定されないのは勿論である。

スリーブアンテナの構成を示斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の平面図である。図２に示すアンテナ装置の給電線として使用さえる同軸ケーブルを示す正面図である。従来のスリーブアンテナの放射パターン特性を示す特性図である。本発明に係るアンテナ装置の放射パターン特性を示す特性図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は背面図である。図６に示したアンテナ装置に使用される基板を示す平面図である。本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置を示す平面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂアンテナ装置
１２同軸ケーブル（給電線）
１４リード線（放射部）
１６金属スリーブ
２０同軸ケーブル
２１外部導体
２２中心導体
２３絶縁体
２４シース
３０基板
３１第１の配線パターン
３２第２の配線パターン
４１接地パターン
４２信号パターン

Claims

中心導体と外部導体とを持ち、先端部でＬ字形に折り曲げられた同軸ケーブルと、該同軸ケーブルの先端部で、前記中心導体と電気的に接続されて、前記同軸ケーブルの先端から長手方向に延在したＬ字形の第１の導体部と、前記同軸ケーブルの先端部で、前記外部導体と電気的に接続されて、当該同軸ケーブルの外周面に沿って配置されたＬ字形の第２の導体部とを有し、全体としてコ字形をしているアンテナ装置。
前記第１の導体部が、前記同軸ケーブルの中心導体をそのまま長手方向に延在したＬ字形のリード線から成る、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第２の導体部が、前記同軸ケーブルの先端部の外周面を覆うＬ字形の金属スリーブから成る、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
前記同軸ケーブルは基板上に配置されており、前記第１の導体部が前記基板上に形成されたＬ字形の第１の配線パターンから構成され、前記第２の導体部が前記基板上に形成されたＬ字形の第２の配線パターンから構成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
基板と、
該基板上に形成されたＬ字形の第１の配線パターンと、
該第１の配線パターンの先端と離間して対向する先端を持ち、前記基板上に前記第１の配線パターンと実質的に対称に形成されたＬ字形の第２の配線パターンと、
前記第２の配線パターンの先端と電気的に接続された一端を持ち、前記第２の配線パターンの内側で間隔を空けて前記基板上に前記第２の配線パターンに沿って形成されたＬ字形の接地パターンと、
前記第１の配線パターンの先端と電気的に接続された一端を持ち、前記接地パターンの内側で間隔を空けて前記基板上に前記接地パターンに沿って形成されたＬ字形の信号パターンと、
中心導体と外部導体とを持つ同軸ケーブルであって、該同軸ケーブルの先端部で、前記中心導体が前記信号パターンの他端に接続され、前記外部導体が前記接地パターンの他端に接続されている、前記同軸ケーブルと
を有し、全体としてコ字形をしているアンテナ装置。