JP2007116665A - アンテナおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性が困難な任意形状のアンテナを容易に構成できるアンテナおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】２枚の絶縁性フィルム５、５の間に複数本の線状導体４を並列して挟み込んでなる長尺のアンテナ素子７を所望の形状に折り曲げてアンテナを形成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯を受信する無線通信用のアンテナに係わり、特にアンテナの視認性を低減したアンテナおよびその製造方法に関するものである。

従来、ＶＨＦ帯（３０〜３００ＭＨｚ）、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）を送受信するアンテナ素子として、半波長ダイポールアンテナを考えた場合、図８に示すような一対の導体板１、１とその導体板１、１に接続される給電部２とでダイポールアンテナ３が構成される。

ここで視認性を低減するために、導体板１が、導電性ペーストによる印刷や線材で構成されるフィルム状のアンテナの場合がある。長さＬは様々だが、最も原理的なものは波長の１／２で、例えば５００ＭＨｚでは、波長が６００ｍｍのため、Ｌ＝約３００ｍｍとなる。この場合、導体の幅Ｗは、給電部とのインピーダンス整合をとるための抵抗値で決定されるが、実用的な寸法としては、抵抗率の低い銅線を使用しても、数ｍｍ以上の幅を必要とするのが一般的であり、視認性を低減することはできない。

また、導電性ペーストの場合、一般的に、抵抗率が最も低い銀を使用したペーストの場合でも銅に比べて約２０倍程度あり、銅線を用いた時以上に導体幅を大きくとらないと抵抗が増加して給電部とのインピーダンス整合をとることができなくなってしまう。

また、従来のアンテナは以下のような方法で製造していた。
（１）導電性の細線を専用ツール（ノズル）に通し、細線を吐出させながらその専用ツールの軌道を移動させて粘着シート上に細線を貼り付けることによりアンテナとする（描画方式、たとえば特許文献１）。
（２）基材を用意し、メッシュ版を用いて導電インキをスクリーン印刷し、これを乾燥・硬化することによりアンテナを形成する（ペイント方式、たとえば特許文献２）。
（３）導電体として金属箔を用い、アンテナとして残したい部分をマスキングして、その残したい部分以外の部分をエッチングにより除去してコイルとする（エッチング方式、たとえば特許文献３）。
特開２０００−７６３９８号公報 特開２００１−１０２７４５号公報 特開２００１−１０１３７１号公報

その結果、従来のアンテナ素子は、導体板１の幅Ｗは数ｍｍで長さＬが約３００ｍｍと大きいため可視状態となり、例えば、車両の窓や車内、または、テレビ受信機の周辺などの場所にアンテナを設置する場合には、車内からの外観の視認性低下による安全性、または、全体のデザインの調和上問題となることがある。

また、アンテナの製造方法の観点からは以下のような問題がある。

上記（１）の描画方式によると、高密度化が難しいのでターン数が多い場合にはアンテナ全体が大きくなってしまう。また、複雑なアンテナ形状を作成する場合、描画作業が容易ではないので手間がかかり、その分だけコストが高くなる。

上記（２）のペイント方式によると、一般的に、抵抗率が最も低い銀を使用したペーストの場合でも銅に比べて約２０倍程度あり、銅線を用いた時以上に導体幅を大きくとらないと抵抗が増加して給電部とのインピーダンス整合をとることができなくなってしまう。
さらに高価な銀ペーストを用いるためコストがかかってしまう。

上記（３）のエッチング方式によると、エッチング薬剤を用いるため、薬剤の管理や環境面での問題が多く、アンテナ以外の部分を溶解するため生産性（材料歩留）が低い。また溶解に時間がかかるため生産速度が遅くなってしまう。

本発明は、上記従来技術の問題を解決し、視認性が困難な任意形状のアンテナを容易に構成できるアンテナおよびその製造方法を提供するものである。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、２枚の絶縁性フィルムの間に複数本の線状導体を並列して挟み込んでなる長尺のアンテナ素子を所望の形状に折り曲げて構成した
アンテナである。

請求項２の発明は、前記折り曲げられた長尺のアンテナ素子の両端が露出するように、その両面を２枚の絶縁基材によって挟み込んでなる請求項１に記載のアンテナである。

請求項３の発明は、前記アンテナ素子の両端に位置する前記絶縁性フィルムの上に夫々金属板が貼り付けられている請求項１または請求項２に記載のアンテナである。

請求項４の発明は、前記線状導体は、銀めっき銅合金からなり、その直径が０．０４ｍｍ以下である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナである。

請求項５の発明は、前記絶縁基材および前記絶縁性フィルムは、光透過性を有する材料からなる請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ。

請求項６の発明は、隣接する前記線状導体の間隔は、前記線状導体の直径の１０倍以上である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアンテナ。

請求項７の発明は、幅が０．０４ｍｍ以下の線状導体の複数本を、線状導体同士の間隔が線状導体の幅の１０倍以上で整列させ、線状導体の視認性を低減させた状態で連続して送り出し、同時に、送り出された線状導体を光透過性のある粘着または接着層のある平面状の絶縁性フィルムで連続に挟み込んでアンテナ素子を製造するようにしたアンテナの製造方法である。

請求項８の発明は、請求項７で製造したアンテナ素子を任意の長さに切断し、切断したアンテナ素子を任意の角度で、１又は複数回折り曲げてアンテナを形成し、該アンテナの放射特性を任意に調整可能にしたアンテナの製造方法である。

請求項９の発明は、請求項７で製造したアンテナ素子を、光透過性のある粘着または接着層のある平面形状の絶縁基板の上に固定、または、光透過性のある粘着または接着層のある平面形状の２枚の絶縁基板で挟み込んでアンテナ素子を固定するようにしたアンテナの製造方法である。

請求項１０の発明は、請求項６で製造したアンテナ素子の給電部分には、アンテナ素子の絶縁性フィルム上に金属線または金属板を貼り付けることで、アンテナ素子の線状導体と絶縁性フィルムを介して静電的に結合することで給電を可能としたアンテナの製造方法である。

本発明によれば、線状導体の両面を絶縁性フィルムによって挟み込んで長尺のアンテナ素子を形成することで、これを所望の形状に折り曲げても、複数本の線状導体の短絡等の心配はなく、自由なアンテナ形状を実現することができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、アンテナ素子の要部斜視図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示したものである。

先ず、アンテナ素子７は、接着層６付の光透過性のある絶縁性フィルム５で、複数本並べた線状導体４を挟んで長尺のテープ状に形成される。

線状導体４は、視認性を低減するために、幅（或いは直径）を０．０４ｍｍ以下とし、線状導体４の幅（或いは直径）の１０倍以上の間隔で整列させた状態とし、その上下を接着層６付の絶縁フィルム５で接着してアンテナ素子７とする。 アンテナ素子７は、ダイポールアンテナやループアンテナなど、形成する線状アンテナの形状に合わせ適宜折り曲げて、アンテナ素子線部と給電線部とが一体となるようにし、その給電線部となる端部の絶縁性フィルム５上に、金属板９を貼り付けて、アンテナ素子７の線状導体４と絶縁性フィルム５を介して静電的に結合して給電が可能となるようにしたものである。

この長尺なアンテナ素子７の製造装置とその製造方法を図３、図４により説明する。

図３は、製造装置の正面図を、図４は、図３の平面図を示したものである。

図３、図４に示すように、複数本の細い線状導体４をガイドプーリ２２で整列させて連続で送り出しながら、同時にボビン２０に巻いてある光透過性のある粘着または接着層６のある平面上の絶縁性フィルム５に挟み込み、圧延用熱ロール８、８（圧延温度１５０℃）で連続して絶縁性フィルム５同士を密着させて、細い線状導体４が絶縁性フィルム５の粘着または接着層６に配線された長尺のアンテナ素子７を製造し、巻取りボビン２１に巻き取る。

製造したアンテナ素子７は、送受信する電波や設置場所に適応するように、適当な長さに切断し、例えば、図５に示すようにＬ字状に折り曲げてこれを対向させてダイポール形状のアンテナ１２としたり、図６に示すように四角形状に折り曲げてループアンテナ１３としたり、或いは図７に示すように逆三角形状に折り曲げてループアンテナ１４として折り曲げアンテナ１２，１３，１４を製造する。

これらアンテナ１２，１３，１４は、形状を固定するために、更に、粘着または接着層のある絶縁体フィルムからなる絶縁基板１１で平面上に固定、または２枚の絶縁基板１１で挟み込んで固定する。

アンテナ１２，１３，１４の給電部分には、図１に示すように、アンテナ素子７の絶縁性フィルム５上に金属線または金属板９を貼り付けることで、アンテナ素子７の線状導体４と絶縁性フィルム５を介して静電的に結合することで給電を可能とする。

以上において、アンテナ素子７の線状導体４の１本毎に電流が誘起され金属板９を通して受信電力が得られる。

複数の線状導体４は同じ長さのため、給電部である金属板９では各々の線状導体４からの受信電力が同位相で合成される。

線状導体４は、細いことから高い抵抗値を持つが、前述の理由により並列回路となり、本数Ｎが十分大きければアンテナの抵抗値がＮ分の１となり、抵抗損失を低減することができ、インピーダンス整合を容易にとることが可能となる。

例えば、直径０．０２ｍｍの抵抗値１．５×１０-8Ωの銀めっき銅合金線を用いて、５００ＭＨｚ（波長６００ｍｍ）用のＬ＝波長／２＝３００ｍｍのダイポールアンテナを考えた場合、図５に示す長さＬのダイポールアンテナ１２の高周波抵抗は、単線では約１５
０Ωになり、アンテナの放射抵抗７３．１３Ωよりはるかに大きな値のため、熱損失が大きくなる。しかし、線状導体４の本数Ｎを５０とすると、高周波抵抗は約３Ωと小さくなり熱損失は無視できるレベルとなる。

この時、線状導体４の間隔を導体径の１０倍の０．２ｍｍとすると線状導体４が配線された部分が占める幅は約１０ｍｍとなり、一般的なアンテナの寸法になる。

また、一般的な裸眼での視認能力では、距離２５０ｍｍから離れて線状導体４をみれば、一般的な視力の指標（分数視力）で２．０の時、約φ０．０４ｍｍが視認の限界であるため、導体径はφ０．０４ｍｍ以下、好ましくはφ０．０２ｍｍ以下になれば導体の可視が困難となる。

また、線状導体４と線状導体４の間隔は導体径の１０倍以上であれば、線状導体４により遮断される領域が１０％以下になり、アンテナの透過性への影響が小さくアンテナの背景の視認性が十分に得ることができるため、線状導体４と線状導体４の間隔は導体径の１０倍以上が望ましい。

線状導体４の表面は、視認性を困難にするために銅や黄銅等の色彩が濃く光沢があるよりも錫や銀等のめっき銅合金で形成し、色彩が淡く無光沢であることが望ましい。

線状導体４の径は上述の０．０４ｍｍ以下に限定されず、視認性が困難であればかまわない。線状導体４およびめっきの材質は、錫や銀等をめっきするものに限定されず、視認性が困難で十分な給電が得られればそれ以外でもかまわない。

線状導体４の本数は、十分な給電が得られれば、５０本以上でも以下でもかまわない。線状導体４と線状導体４の間隔は等間隔に限定されず、各々が異なった間隔でもかまわない。絶縁性フィルム５および粘着または接着層６および絶縁基板１１は、透明性が確保できれば、特に限定されない。

アンテナの形状は、図５〜図７に示した形状に限定されず、目的に応じた放射特性を得ることの出来る如何なる形状でもかまわない。つまり、本発明のアンテナによれば、顧客仕様および顧客用途に応じて多種多様なアンテナの形状を低コストで容易に生産することができる。

すなわち、従来のアンテナの製造方法（ペイント方式、エッチング方式）による場合には、１品種に対して１つのマスク版が必要になり、他の品種に対しては別のマスク版が必要になり、その分コスト高になる。

これに対し、本発明のアンテナ素子７によれば、巻き取りリールに巻き取った長尺のアンテナ素子を所望の長さ巻き出して、所望の形状に折り曲げることにより、車載用アンテナ等の複雑な形状にも対応することができ、多品種（とくに少量生産品）にも対応することができる。

また、本発明のアンテナ素子７によれば、マスク版が不要であり、プリント工程またはエッチング工程が不要であるため、生産速度および低コスト化を達成することができる。

また、従来のアンテナの製造方法（描画方式）による場合には、線材を１本１本引き回すため、描画作業に時間がかかってしまうのに対し、本発明のアンテナ素子７を用いれば、予め大量に製造し、巻き取りリールに保管しておくことができるため、アンテナの成形工程において描画する必要がなく、長尺のアンテナ素子を所望の長さ巻き出して、複数の線材のユニットを所望の形状に一括して折り曲げることでアンテナの成形工程の短縮化を達成することができ、ひいては低コスト化を達成することができる。

また、本発明のアンテナ素子７は複数本の線状導体４の両面を絶縁性フィルム５によってラミネートしているので、線状導体４の短絡等の心配はなく、自由なアンテナ形状を実現することができる。

絶縁性フィルム５および接着層６の厚みおよび種類は、特に限定されず任意に選択ができる。圧延接着する温度は、１５０℃に限定されず、接着材の種類に応じて適切な温度を選択する。

給電部分に貼り付ける金属板９は板状でなく線状でも良い。また、その金属の種類や厚さおよび径は、特に限定されない。

線状導体４を格子状、または、網目状にすることで、視認困難な透明の電磁波遮断フィルムとして適用することができる。これにより、家屋の窓ガラスやブラウン管表面への貼り付け、顔面を保護するカバーに適用することで、視認性を損なう事無く電磁波を遮断することが可能になる。

＜実施例１＞
図３、図４で説明した方法で、図５に示すように、直径φ０．０２ｍｍの５０本の無光沢銀めっき銅合金導体１０を等間隔０．２ｍｍで平行に配列し、光透過性の有る絶縁性フィルム５（たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート）の厚さ０．０１５ｍｍ、接着層６の厚さ０．０１ｍｍの絶縁性フィルム５で、温度１５０℃の圧延用熱ロール８で圧延接着しアンテナ素子７を形成した。

それを適当な長さに２本同じ長さで切断した後、途中から９０°折り曲げ、Ｌの長さが３００ｍｍとなるようにダイポールアンテナ１２の形状とした後、光透過性の有る絶縁体フィルムの厚さ０．０１５ｍｍ、接着層の厚さ０．０１ｍｍの絶縁基板１１（たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート）で、給電部分となる部分を絶縁基板１１の外側に出して挟み込み、温度１５０℃で圧延接着した。

給電部分には、厚さ０．１ｍｍの銅板（金属板９）をアンテナ素子７の絶縁性フィルム５上に貼り付け、静電的に導体１０と結合させ給電できるようにした。

＜実施例２＞
図３，図４で説明した方法で、図６に示すように、直径φ０．０２ｍｍの５０本の無光沢銀めっき銅合金導体１０を等間隔０．２ｍｍで平行に配列し、光透過性の有る、絶縁性フィルム５（たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート）の厚さ０．０１５ｍｍ、接着層６の厚さ０．０１ｍｍの絶縁性フィルム５で、温度１５０℃の熱ロール８で圧延接着しアンテナ素子７を形成した。

それを適当な長さに切断し、長方形になるように、途中の箇所を９０°折り曲げ、長辺の長さが３００ｍｍ、短辺の長さが５０ｍｍの長方形ループアンテナ１３の形状とした後、光透過性の有る、絶縁体フィルムの厚さ０．０１５ｍｍ、接着層の厚さ０．０１ｍｍの絶縁基板１１（たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート）で、給電部分となる部分を絶縁基板１１の外側に出して挟み込み、温度１５０℃で圧延接着した。給電部分には、厚さ０．１ｍｍの銅板（金属板）９をアンテナ素子７の絶縁性フィルム５上に貼り付け、静電的に導体１０と結合させ給電できるようにした。

＜実施例３＞
図３，図４で説明した方法で、図７に示すように、直径φ０．０２ｍｍの５０本の無光沢銀めっき銅合金導体１０を等間隔０．２ｍｍで平行に配列し、光透過性の有る、絶縁性フィルム５（たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート）の厚さ０．０１５ｍｍ、接着層６の厚さ０．０１ｍｍの絶縁体で、温度１５０℃の熱ロール８で圧延接着した。それを適当な長さに切断し、一辺の長さが３００ｍｍになるように途中を折り曲げ、逆正三角形のループアンテナ１４の形状とした後、光透過性の有る、絶縁性フィルム５の厚さ０．０１５ｍｍ、接着層６の厚さ０．０１ｍｍの絶縁基板１１（たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート）で、給電部分となる部分を絶縁基板１１の外側に出して挟み込み、温度１５０℃で圧延接着した。給電部分には、厚さ０．１ｍｍの銅板（金属板９）をアンテナ素子７の絶縁性フィルム５上に貼り付け、静電的に導体１０と結合させ給電できるようにした。

以上、実施例１〜３のアンテナ１２，１３，１４は、視認性が低減でき、しかもＶＨＦ体、ＵＨＦ帯を良好に受信することができた。

なお、本発明は視認困難な透明の電磁波遮蔽フィルムとして適用することができる。たとえば、２枚の透明基板間に複数の線材を組み合わせてなる導電性メッシュを介在させて、接着樹脂で接合一体化してなる電磁波シールドフィルター等にも応用することができる。すなわち、線材を横方向に複数本並べ、これと直行するように縦方向に複数本並べてメッシュ形状を形成し、かかるメッシュ形状を有する長尺体を巻き取りロールに巻き取る（メッシュ長尺体成形工程）。図３、図４に示すように、メッシュ形状の長尺体をガイドプーリーで整列させて連続で送り出しながら、その上下方向から、同時にボビンに巻いてある光透過性のある接着層を備えた絶縁フィルム（ポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネート）に挟み込み、圧延用熱ロール（圧延温度１５０℃）で連続してＰＥＴフィルム同士を密着させて、メッシュ形状の長尺体が絶縁フィルムの間に配線された長尺の電磁波シールドフィルターを製造し、巻き取りボビンに巻き取る。製造した長尺の電磁波シールドフィルターは、ディスプレイの形状および表面積に適応するように、適当な形状および長さに切断し、電磁波シールドフィルターを製造する。

本発明におけるアンテナ素子の一実施の形態を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明において、アンテナ素子を製造する製造方法を説明する正面図である。 図３の平面図である。 本発明のアンテナ素子を用いてダイポールアンテナを形成した例を示す図である。 本発明のアンテナ素子を用いて四角形状ループアンテナを形成した例を示す図である。 本発明のアンテナ素子を用いて逆三角形状ループアンテナを形成した例を示す図である。 従来のダイポールアンテナを示す図である。

符号の説明

４ 線状導体
５ 絶縁性フィルム
６ 接着層
７ アンテナ素子
９ 金属板
１１ 絶縁基板
１２、１３、１４ アンテナ

Claims (10)

1. ２枚の絶縁性フィルムの間に複数本の線状導体を並列して挟み込んでなる長尺のアンテナ素子を所望の形状に折り曲げて構成したことを特徴とするアンテナ。
2. 前記折り曲げられた長尺のアンテナ素子の両端が露出するように、その両面を２枚の絶縁基材によって挟み込んでなる請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記アンテナ素子の両端に位置する前記絶縁性フィルムの上に夫々金属板が貼り付けられている請求項１または請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記線状導体は、銀めっき銅合金からなり、その直径が０．０４ｍｍ以下である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナ。
5. 前記絶縁基材および前記絶縁性フィルムは、光透過性を有する材料からなる請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ。
6. 隣接する前記線状導体の間隔は、前記線状導体の直径の１０倍以上である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアンテナ。
7. 幅が０．０４ｍｍ以下の線状導体の複数本を、線状導体同士の間隔が線状導体の幅の１０倍以上で整列させ、線状導体の視認性を低減させた状態で連続して送り出し、同時に、送り出された線状導体を光透過性のある粘着または接着層のある平面状の絶縁性フィルムで連続に挟み込んでアンテナ素子を製造することを特徴とするアンテナの製造方法。
8. 請求項７で製造したアンテナ素子を任意の長さに切断し、切断したアンテナ素子を任意の角度で、１又は複数回折り曲げてアンテナを形成し、該アンテナの放射特性を任意に調整可能にしたことを特徴とするアンテナの製造方法。
9. 請求項７で製造したアンテナ素子を、光透過性のある粘着または接着層のある平面形状の絶縁基板の上に固定、または、光透過性のある粘着または接着層のある平面形状の２枚の絶縁基板で挟み込んでアンテナ素子を固定することを特徴とするアンテナの製造方法。
10. 請求項６で製造したアンテナ素子の給電部分には、アンテナ素子の絶縁性フィルム上に金属線または金属板を貼り付けることで、アンテナ素子の線状導体と絶縁性フィルムを介して静電的に結合することで給電を可能としたことを特徴とするアンテナの製造方法。

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