JP2007129432A - Antenna assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘電体基板に八木式アンテナを形成してなるアンテナ装置に関し、さらに詳しく言えば、主として屋内や屋外のステージまたは録音スタジオなどで使用されるワイヤレスマイクロホン用の受信アンテナとして好適なアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device in which a Yagi-type antenna is formed on a dielectric substrate, and more specifically, an antenna device suitable as a receiving antenna for a wireless microphone mainly used in an indoor or outdoor stage or a recording studio. It is about.
通常の八木式アンテナは、金属の棒材からなる導波器,放射器および反射器の各アンテナエレメントを所定の間隔をもって互いに平行に配置してなるが、近年では、誘電体基板上に各アンテナエレメントを配置して平面型とした八木式アンテナが、例えばワイヤレス・ローカル・ループなどで用いられている(例えば特許文献1,2参照)。 A normal Yagi type antenna is made by arranging each antenna element of a director, radiator and reflector made of a metal bar in parallel with each other at a predetermined interval. However, in recent years, each antenna is arranged on a dielectric substrate. A Yagi-type antenna in which elements are arranged to be a planar type is used in, for example, a wireless local loop (for example, see Patent Documents 1 and 2).
従来において、この種の平面型八木式アンテナは、誘電体基板に形成されたアンテナ本体を合成樹脂ケース内に収納し、その合成樹脂ケースに設けられた取り付け金具を介して例えば屋外に設置されているアンテナ支持軸に所定の方向を向くようにセットして使用される。 Conventionally, this type of planar Yagi type antenna has an antenna body formed on a dielectric substrate housed in a synthetic resin case, and is installed, for example, outdoors via a mounting bracket provided on the synthetic resin case. It is used by being set so as to face a predetermined direction on the antenna support shaft.
しかしながら、平面型であることからケースの風当たり面積が大きく、したがって強い風を受けると、アンテナの向きが変わってしまうことがある。八木式アンテナは指向性が強いため、アンテナの向きが変わると、電波の受信感度が低下し通信に支障をきたすことになる。 However, since it is a flat type, the wind area of the case is large, and therefore the direction of the antenna may change when it receives strong wind. Since the Yagi type antenna has a strong directivity, if the direction of the antenna is changed, the radio wave reception sensitivity is lowered, which hinders communication.
そこで、特許文献1に記載の発明では、誘電体基板に形成された八木式アンテナをケース内に収納して設置する収納型八木アンテナにおいて、八木式アンテナのアンテナエレメントのない部分を通して、ケースに風通しのための貫通孔を設け、風圧を受けにくいようにしている。 Therefore, in the invention described in Patent Document 1, in the storage type Yagi antenna in which the Yagi type antenna formed on the dielectric substrate is stored and installed in the case, the Yagi type antenna is ventilated through the part without the antenna element. A through hole is provided to prevent wind pressure.
しかしながら、誘電体基板にアンテナエレメントを形成してなる平面型の八木式アンテナを、例えば屋内や屋外のステージもしくは録音スタジオなどで使用されるワイヤレスマイクロホンの受信アンテナに用いる場合には、上記のワイヤレス・ローカル・ループや無線LANなどの用途とは異なり、次の点に対する配慮が必要となる。 However, when a planar Yagi antenna formed by forming an antenna element on a dielectric substrate is used as a receiving antenna for a wireless microphone used in, for example, an indoor or outdoor stage or a recording studio, the above-mentioned wireless antenna is used. Unlike applications such as local loops and wireless LANs, the following points need to be considered.
まず、ワイヤレスマイクロホンでの使用周波数帯は800MHz付近であるため、その受信アンテナは、上記無線LANなどで使用される例えば数GHz帯のアンテナよりも大型なものとなるため、上記従来のアンテナ以上に風圧を受けにくいようにする必要があるとともに、運搬を容易とするため軽量であることが求められる。 First, since the frequency band used by the wireless microphone is around 800 MHz, the receiving antenna is larger than, for example, a few GHz band antenna used in the wireless LAN or the like, and thus more than the conventional antenna. It is necessary to make it difficult to receive wind pressure, and it is required to be lightweight in order to facilitate transportation.
また、ステージなどの人の目につきやすい場所に設置されるため、受信性能もさることながら意匠も重視される。そればかりでなく、録音スタジオなどでは、スタンドなどを介して人の背丈くらいの高さに設置されることから、人の顔面などに接触するおそれがあるため、その安全対策も必要とされる。 Moreover, since it is installed in a place where people can easily see, such as a stage, the design is emphasized as well as the reception performance. In addition, in recording studios and the like, they are installed at the height of a person's height through a stand or the like, so there is a risk of coming into contact with the person's face and the like, and safety measures are also required.
しがって、本発明の課題は、風圧を受けにくく、軽量であり、意匠上の見栄えもよく、人と接触しても安全であり、しかも給電特性が良好である、特にワイヤレスマイクロホンに好適なアンテナ装置を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that it is difficult to receive wind pressure, is lightweight, has a good design, is safe to contact with humans, and has good power supply characteristics, particularly suitable for a wireless microphone. Is to provide a simple antenna device.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、硬質材からなる誘電体基板に、導波器,放射器および反射器の各アンテナエレメントを含む八木式アンテナを形成してなるアンテナ装置において、上記誘電体基板は、上記各アンテナエレメントが所定の間隔をもって互いに平行として形成される複数のエレメント形成部を有し、上記複数のエレメント形成部の中央部分同士が主骨格板で一体に連結されているとともに、上記複数のエレメント形成部の間に空隙部が形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is an antenna device in which a Yagi type antenna including antenna elements of a director, a radiator and a reflector is formed on a dielectric substrate made of a hard material. The dielectric substrate has a plurality of element forming portions in which the antenna elements are formed in parallel with each other at a predetermined interval, and the central portions of the plurality of element forming portions are integrally connected by a main skeleton plate. In addition, a gap is formed between the plurality of element forming portions.
請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記誘電体基板自体に給電線接続用のコネクタと、支持用のアンテナホルダとが設けられることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the dielectric substrate itself is provided with a connector for connecting a feeder and a supporting antenna holder.
請求項3に記載の発明は、上記請求項1または2において、上記誘電体基板は、上記エレメント形成部の端部間を連結する橋絡部を備えていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the dielectric substrate includes a bridging portion that connects between the end portions of the element forming portion.
請求項4に記載の発明は、上記請求項1ないし3のいずれか1項において、上記エレメント形成部の端部は、上記アンテナエレメントの端部とほぼ同一位置で終端しており、上記エレメント形成部の端部面は空隙と接していることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the end of the element forming portion terminates at substantially the same position as the end of the antenna element. The end surface of the portion is in contact with the gap.
請求項5に記載の発明は、上記請求項2ないし4のいずれか1項において、上記導波器と上記反射器とが上記誘電体基板の一方の面に配置されるとともに、上記放射器が上記誘電体基板の他方の面に配置され、上記放射器と上記給電線接続用のコネクタとが上記誘電体基板の他方の面に形成されるプリント配線にて接続されることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second to fourth aspects, the waveguide and the reflector are disposed on one surface of the dielectric substrate, and the radiator is It is arranged on the other surface of the dielectric substrate, and the radiator and the connector for connecting the feeder line are connected by a printed wiring formed on the other surface of the dielectric substrate.
請求項6に記載の発明は、上記請求項1ないし5のいずれか1項において、少なくとも上記エレメント形成部のエレメント形成面が電気絶縁性樹脂材にて被覆されていることを特徴としている。 A sixth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fifth aspects, at least an element forming surface of the element forming portion is covered with an electrically insulating resin material.
請求項1に記載の発明によれば、硬質材からなる誘電体基板に、導波器,放射器および反射器の各アンテナエレメントを含む八木式アンテナを形成してなるアンテナ装置において、各アンテナエレメントが所定の間隔をもって互いに平行として形成される複数のエレメント形成部の各々の中央部分同士を主骨格板で一体に連結するとともに、各エレメント形成部の間に空隙部を形成し、アンテナとして機能しない無駄な部分を極力削除して、誘電体基板を魚骨状としたことにより、大幅な軽量化が図れるとともに、各アンテナエレメント間に誘電体基板の誘電率が殆ど介在せず、性能的に金属のアンテナロッドを空気中に配列したのと同等になり、給電特性の向上を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, in the antenna device in which the Yagi type antenna including the antenna elements of the director, radiator and reflector is formed on the dielectric substrate made of a hard material, each antenna element Are connected in parallel with each other at a predetermined interval, and the central portions of each of the element forming portions are integrally connected with the main skeleton plate, and a gap is formed between each element forming portion, so that it does not function as an antenna. By eliminating unnecessary parts as much as possible and making the dielectric substrate into a fishbone shape, the weight of the dielectric substrate can be greatly reduced, and the dielectric constant of the dielectric substrate does not intervene between each antenna element, making it a metal in terms of performance. This is equivalent to arranging the antenna rods in the air, and the power feeding characteristics can be improved.
誘電体基板自体に給電線接続用のコネクタと、支持用のアンテナホルダとを備える請求項2に記載の発明によれば、外装ケースを用いることなく、誘電体基板単体でスタンドなどに取り付けて使用することができる。 According to the second aspect of the present invention, the dielectric substrate itself is provided with a connector for feeding line connection and a supporting antenna holder, and the dielectric substrate alone is attached to a stand or the like without using an outer case. can do.
エレメント形成部の端部間を連結する橋絡部を備える構成とした請求項3に記載の発明によれば、出っ張る部分がなく、したがって人が接触しても怪我などを負わせる危険性が回避される。また、機械的強度も高められる。 According to the invention according to claim 3, which is configured to include a bridging portion that connects between the end portions of the element forming portion, there is no protruding portion, and therefore a risk of injuries or the like even if a person touches is avoided. Is done. Also, the mechanical strength is increased.
エレメント形成部の端部をアンテナエレメントの端部とほぼ同一位置で終端とし、エレメント形成部の端部面を空隙と接するようにした請求項4に記載の発明によれば、アンテナエレメントの端部に、その長さ成分に悪影響をおよぼす誘電体が殆ど存在しないため、アンテナエレメントがほぼ設計どおりの長さで動作する。 According to the invention of claim 4, the end of the element forming portion is terminated at substantially the same position as the end of the antenna element, and the end surface of the element forming portion is in contact with the air gap. In addition, since there is almost no dielectric that adversely affects the length component, the antenna element operates at a length almost as designed.
導波器と反射器とを誘電体基板の一方の面に配置し、放射器を誘電体基板の他方の面に配置して、放射器と給電線接続用のコネクタとを誘電体基板の他方の面に形成されるプリント配線にて接続するようにした請求項5に記載の発明によれば、放射器から見て給電線接続用のコネクタを反射器の外側位置である誘電体基板の端縁に配置することができ、設計の自由度が高められる。 The director and the reflector are disposed on one surface of the dielectric substrate, the radiator is disposed on the other surface of the dielectric substrate, and the radiator and the connector for connecting the feeder are connected to the other surface of the dielectric substrate. According to the invention described in claim 5, the connector for connecting the feeder line as viewed from the radiator is connected to the end of the dielectric substrate which is the outer position of the reflector. It can be arranged at the edge, increasing the degree of freedom of design.
少なくともエレメント形成部のエレメント形成面(好ましくは誘電体基板の全面)を電気絶縁性樹脂材にて被覆する請求項6に記載の発明によれば、ワイヤレスマイクロホン用の受信アンテナとして、誘電体基板をケースなしの露出した状態で用いることができ、また、その被覆面に宣伝用として例えばメーカー名などを印刷することもできる。 According to the invention of claim 6, at least the element forming surface of the element forming portion (preferably the entire surface of the dielectric substrate) is covered with an electrically insulating resin material. It can be used in an exposed state without a case, and for example, a manufacturer's name can be printed on the coated surface for advertising purposes.
次に、図1ないし図6により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は本発明によるアンテナ装置の一例を示す外観斜視図,図2は上記アンテナ装置の一方の面の構成を示す平面図,図3は上記アンテナ装置の他方の面の構成を示す平面図,図4は図2のA−A線断面図,図5,図6はそれぞれ別の実施形態を示す平面図である。 Next, some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6, but the present invention is not limited thereto. 1 is an external perspective view showing an example of an antenna device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the configuration of one surface of the antenna device, and FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the other surface of the antenna device. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, and FIGS. 5 and 6 are plan views showing different embodiments.
まず、図1ないし図4を参照して、本発明の第1実施形態に係るアンテナ装置1Aについて説明する。このアンテナ装置1Aは、誘電体基板10にアンテナエレメントとしての導波器,放射器および反射器を形成してなる平面型の八木式アンテナで、この例ではアンテナエレメントを5素子としている。
First, an
すなわち、誘電体基板10には、3つの導波器20a,20b,20cと、1つの放射器20dと、1つの反射器20eとがそれぞれ所定の間隔をもって互い平行に設けられている。なお説明上、導波器,放射器,反射器を区別する必要がない場合には、これらの素子を総称してアンテナエレメント20という。
That is, the
この例では、誘電体基板10に銅張り積層基板からなる回路基板が用いられ、したがって各アンテナエレメント20は帯状の銅箔パターンとして形成されている。なお、特性的には、誘電体基板10にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)の基板を用いることが好ましい。また、変形例として、アンテナエレメント20に金属線材を用いることもできる。
In this example, a circuit board made of a copper-clad laminate is used for the
誘電体基板10のうち、導波器20a,20b,20c、放射器20dおよび反射器20eが形成される帯状の領域をエレメント形成部11a〜11eとすると、各エレメント形成部11a〜11eは、それらの各中央部分同士がアンテナエレメント20と直交する方向に延びる主骨格板12にて一体に連結され、各エレメント形成部11a〜11e間には、それぞれ開口部(空隙)が設けられる。なお説明上、各エレメント形成部11a〜11eを区別する必要がない場合には、これらのエレメント形成部を総称してエレメント形成部11という。
Assuming that the band-like regions in which the
すなわち、エレメント形成部11aと11bとの間には、主骨格板12を挟んでその両側に1対の開口部13a,13aが穿設されている。同様にして、エレメント形成部11bと11cとの間,エレメント形成部11cと11dとの間,エレメント形成部11dと11eとの間にも、それぞれ1対の開口部13a,13a;13b,13b;13c,13c;13d,13dが穿設されている。なお説明上、各開口部13a〜13dを区別する必要がない場合には、これらの開口部を総称して開口部13という。
That is, a pair of
開口部13の反主骨格板12側を開放して、誘電体基板10を魚骨状としてもよいが、魚骨状とした場合、各エレメント形成部11の両端が突き出た状態となり、人体などに対して好ましくなく、また機械的強度も低下するため、この第1実施形態では、エレメント形成部11の端部間を連結する橋絡部14,14を備えている。
The side opposite to the
また、このアンテナ装置1Aは、例えば同軸ケーブルからなる図示しない給電線を接続するためのコネクタ31と、アンテナ装置1Aを図示しないアンテナスタンドなどに支持させるためのアンテナホルダ41とを備える。
The
この例では、図2,図3に示すように、誘電体基板10の反射器20e側の端部にコネクタ31のはんだ付け用パッド32と、アンテナホルダ41の取り付け孔42とが設けられており、コネクタ31ははんだ付け用パッド32にはんだ付けされ、アンテナホルダ41は取り付け孔42にねじ止めされる。コネクタ31およびアンテナホルダ41は、市販されているものを使用することができる。
In this example, as shown in FIGS. 2 and 3, the
図2に示すように、導波器20a,20b,20cと反射器20eは誘電体基板10の一方の面側に配置され、図3に示すように、放射器20dは誘電体基板10の他方の面側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
このような配置とすることにより、放射器20dとコネクタ31との間に反射器20eが配置されているにも拘わらず、放射器20dとコネクタ31のはんだ付け用パッド32とを、誘電体基板10に形成されるプリント配線33a,33bにて接続することができ、設計の自由度が高められる。
With this arrangement, the
なお、この例において、放射器20dは中央で分割されており、その一方の放射器パターンはプリント配線33aを介してはんだ付け用パッド32のうちの給電側(ホット側)に接続され、他方の放射器パターンはプリント配線33bを介してはんだ付け用パッド32のうちのアース側と接続される。
In this example, the
図4の断面図に示すように、誘電体基板10には、意匠性を良好にするとともに、屋外での使用時の耐候性などを高めるため、電気絶縁性樹脂材(好ましくは、耐環境性塗料とシリコン樹脂との併用)からなる樹脂膜51が設けられる。樹脂膜51は、少なくとも銅箔パターンの形成部分に設けられればよいが、開口部13の切り口部分を含めて、誘電体基板10の全面に形成することが好ましい。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the
このアンテナ装置1Aは、一例としてステージの脇のアンテナスタンドなどに取り付けられ、音源(ワイヤレスマイクロホン)側に向けて使用されるが、開口部13が多数設けられているため、強風でないかぎり風圧によって向きが変えられることは殆どない。また、軽量であるため、運搬も容易である。ちなみに、受信帯域を800MHzとした場合、このアンテナ装置1Aの大きさは、縦寸法約216mm,横寸法約320mmである。厚さは用いる誘電体基板10の厚さによる。
The
また、アンテナエレメント20の間に開口部13が設けられ、その間に誘電体基板10の誘電率が存在しないため、アンテナゲインおよびF/B比(前方/後方比)も改善される。開口部13を設けない場合を比較例として、実測したところ次のような結果が得られた。周波数範囲:779〜810MHz,バンド幅31MHzとして、
アンテナゲインは、本発明例9.8dBiであるのに対して、比較例9.2dBi,
F/B比は、本発明例15dBiであるのに対して、比較例12dBi,
であった。
Moreover, since the opening part 13 is provided between the antenna elements 20, and the dielectric constant of the
The antenna gain is 9.8 dBi of the present invention example, while the comparison example 9.2 dBi,
The F / B ratio is 15 dBi of the present invention example, while 12 dBi of the comparative example.
Met.
次に、図5の第2実施形態と図6の第3実施形態について説明する。この第2実施形態と第3実施形態は、各アンテナエレメント20の端部に、その長さ成分に悪影響をおよぼす誘電体が存在しないようにして、各アンテナエレメント20がほぼ設計どおりの長さで動作することを意図したものである。 Next, the second embodiment of FIG. 5 and the third embodiment of FIG. 6 will be described. In the second and third embodiments, each antenna element 20 has a length almost as designed so that there is no dielectric that adversely affects the length component at the end of each antenna element 20. It is intended to work.
この意図は、エレメント形成部11の端部をアンテナエレメント20の端部とほぼ同一位置で終端させ、エレメント形成部11の端部面を空隙と接するようにすることで達成される。その他の構成は、上記第1実施形態と実質的に同一であってよい。 This intention is achieved by terminating the end of the element forming portion 11 at substantially the same position as the end of the antenna element 20 so that the end face of the element forming portion 11 is in contact with the gap. Other configurations may be substantially the same as those of the first embodiment.
そのため、図5の第2実施形態に係るアンテナ装置1Bでは、左側の導波器20aについては、上記第1実施形態で説明した橋絡部14の角の部分を一部削り落として、エレメント形成部11aの長さを導波器20aの長さとほぼ同一とし、また、導波器20b,20c,放射器20d,反射器20eの各アンテナエレメント20については、上記橋絡部14の内側において、その各エレメント形成部11の長さをアンテナエレメント20の長さとほぼ同一として、各エレメント形成部11の端部面に、開口部13の一部分を回り込ませて空隙13gを与えるようにしている。
Therefore, in the
また、図6の第3実施形態に係るアンテナ装置1Cでは、各エレメント形成部11a〜11eを上記橋絡部14の外側にまで延長し、その各エレメント形成部11a〜11eのほぼ全長にわたって各アンテナエレメント20(20a〜20e)を形成するようにしている。
Further, in the
以上、図示の実施形態により本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、アンテナエレメントは5素子に限られない。八木式アンテナであることから、少なくとも導波器,放射器および反射器の3素子を備えていればよい。また、各アンテナエレメント20a〜20eは、誘電体基板10の一方の面にのみ設けられてもよい。さらには、アンテナホルダは天井吊り下げ式であってもよい。
Although the present invention has been described with the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the antenna element is not limited to five elements. Since it is a Yagi-type antenna, it is only necessary to have at least three elements of a director, a radiator, and a reflector. Each
1A,1B,1C アンテナ装置
10 誘電体基板
11(11a〜11e) エレメント形成部
12 主骨格板
13(13a〜13e) 開口部
13g 空隙
14 橋絡部
20(20a〜20e) アンテナエレメント
31 コネクタ
41 アンテナホルダ
51 樹脂膜
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記誘電体基板は、上記各アンテナエレメントが所定の間隔をもって互いに平行として形成される複数のエレメント形成部を有し、上記複数のエレメント形成部の中央部分同士が主骨格板で一体に連結されているとともに、上記複数のエレメント形成部の間に空隙部が形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device formed by forming a Yagi type antenna including each antenna element of a director, a radiator and a reflector on a dielectric substrate made of a hard material,
The dielectric substrate has a plurality of element forming portions in which the antenna elements are formed in parallel with each other at a predetermined interval, and central portions of the element forming portions are integrally connected by a main skeleton plate. And an air gap is formed between the plurality of element forming portions.
6. The antenna device according to claim 1, wherein at least an element forming surface of the element forming portion is covered with an electrically insulating resin material.
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