JP2010147561A - アンテナ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】宇宙環境の苛酷な温度環境下においても、給電部のフランジ状ショート部と金属薄板（例えば、銅箔）との電気的導通をとることができるアンテナの提供。
【解決手段】給電部３０の尖端部３１が面板２０の外側から金属薄板（銅箔）２１、誘電体板２２、及び金属板（リング状金属板）４０の給電部用穴５０に挿入された状態で、複数のねじ６０が給電部３０のフランジ状ショート部３２の外側からフランジ状ショート部３２、金属薄板（銅箔）２１、及び誘電体板２２の複数の挿入穴６５に挿入され、金属板（リング状金属板）４０の複数のねじ穴７０にねじ込まれることにより、フランジ状ショート部３２と金属薄板（銅箔）２１との電気的導通が直接接触によりとられていることを特徴とするアンテナ。
【選択図】図１

Description

本発明はアンテナに関し、特に衛星搭載用のアンテナに関する。本発明はまた、そのアンテナの製造方法に関する。

一般に、この種のアンテナは２枚の金属平板を使用し、２枚の金属平板をそれらの外周部の金属リングで互いに平行に支える構造となっていた。アンテナを搭載した衛星の打ち上げ時の機械環境に持たせようとした場合には直径１ｍ程度のアンテナの場合、金属でも２〜３ｍｍ程度の厚さは必要となるため質量が重くなり、質量の制約の大きい衛星搭載用のアンテナとして使用するには不向きであった。

引用文献１は、［００１５］段落に、誘電体平板に銅箔を貼り付けること及び同軸コネクタをハンダ等で誘電体平板に取り付けることを開示している。

引用文献２は、［０００３］段落及び図３に、取付けネジをフランジ付き同軸コネクタの貫通穴及び肉薄板の貫通穴を通し、サポートのタップ穴に螺合させることで、フランジ付き同軸コネクタと肉薄板とを取付けネジとサポートとで挟み付ける取付け構造を開示している。

特開２００１−３４５６３４号公報 特開平８−２３６２２０号公報

関連技術として、軽量化のために誘電体ハニカムを使用しその最外層に銅箔（金属薄板）をつけてアンテナ本体を作った場合、尖端部とフランジ状ショート部とを有する給電部（例えば、同軸コネクタ）のアンテナ本体へのネジ等による結合は無理である。半田付け等により給電部のフランジ状ショート部と銅箔との電気結合を設けたとしても、宇宙環境の苛酷な温度環境において±百数十度という温度が繰り返し加わった場合に金属材質の線膨張係数の違い等により半田等にクラックが入り、電気的導通がとれないという欠点があった。

本発明の目的は、宇宙環境の苛酷な温度環境下においても、給電部のフランジ状ショート部と金属薄板（例えば、銅箔）との電気的導通をとることができるアンテナ及びその製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、
第１の面板と、該第１の面板に平行な第２の面板と、給電部とを有し、該給電部は尖端部とフランジ状ショート部とを有しているアンテナにおいて、
前記第１の面板は外側の第１の金属薄板と内側の第１の誘電体板とを有し、
前記第２の面板は、外側の第２の金属薄板と内側の第２の誘電体板とを有し、
前記アンテナは、更に、前記第２の誘電体板の内側に止め板を有し、
前記第２の金属薄板、前記第２の誘電体板、及び前記止め板の各々は中央部に前記尖端部の挿入を可能とし前記フランジ状ショート部の挿入を不可能とする給電部用穴を有し、
前記フランジ状ショート部、前記第２の金属薄板、及び前記第２の誘電体板の各々は、複数のねじが挿入される複数の挿入穴を有し、
前記止め板は前記複数のねじがねじ込まれる複数のねじ穴を有し、
前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記第２の金属薄板、前記第２の誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじが前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記第２の金属薄板、及び前記第２の誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入され、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込まれることにより、前記フランジ状ショート部と前記第２の金属薄板との電気的導通が直接接触によりとられていることを特徴とするアンテナが得られる。

本発明の第２の態様によれば、
第１の面板と、該第１の面板に平行な第２の面板と、給電部とを有し、該給電部は尖端部とフランジ状ショート部とを有しているアンテナを製造する方法であって、
前記給電部を前記第２の面板に取り付ける際に、
前記第２の面板として、外側の金属薄板と内側の誘電体板とを有する面板を用意し、
更に、前記誘電体板の内側の止め板を用意し、
前記金属薄板、前記誘電体板、及び前記止め板の各々は中央部に前記尖端部の挿入を可能とし前記フランジ状ショート部の挿入を不可能とする給電部用穴を有しており、
前記フランジ状ショート部、前記金属薄板、及び前記誘電体板の各々は、複数のねじが挿入される複数の挿入穴を有しており、
前記止め板は前記複数のねじがねじ込まれる複数のねじ穴を有しており、
前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記金属薄板、前記誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじを前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記金属薄板、及び前記誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入し、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込むことにより、前記フランジ状ショート部と前記金属薄板との電気的導通を直接接触によりとることを特徴とするアンテナの製造方法が得られる。

本発明によれば、宇宙環境の苛酷な温度環境下においても、給電部のフランジ状ショート部と金属薄板（例えば、銅箔）との電気的導通をとることができるアンテナ及びその製造方法を得ることができる。

引用文献１は、前述のように、誘電体平板に銅箔を貼り付けること及び同軸コネクタをハンダ等で誘電体平板に取り付けることを開示しているが、引用文献１は、本願発明の構成要件である「フランジ状ショート部と金属薄板との電気的導通を直接接触によりとる」ことを開示していない。更に、引用文献１は、本願発明の構成要件である「第１の面板」を開示していないし、「第１の面板と、該第１の面板に平行な第２の面板とを有するアンテナ」を開示していない。

同様に、引用文献２は、本願発明の構成要件である「フランジ状ショート部と金属薄板との電気的導通をとる」ことを開示していない。更に、引用文献２は、本願発明の構成要件である「第１の面板」を開示していないし、「第１の面板と、該第１の面板に平行な第２の面板とを有するアンテナ」を開示していない。

次に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナは、第１の面板１０と、第１の面板１０に平行な第２の面板２０と、給電部３０とを有している。給電部３０は、例えば同軸コネクタであり、尖端部３１及びフランジ状ショート部３２を備えている。尖端部３１からは中心導体が突出している。

第１の面板１０は、外側の第１の金属薄板１１と内側の第１の誘電体板１２とを有し、第２の面板２０は、外側の第２の金属薄板２１と内側の第２の誘電体板２２とを有する。第１の金属薄板１１及び第２の金属薄板２１の各々は、銅箔からなる。第１の誘電体板１２及び第２の誘電体板２２の各々は例えば複合材誘電体板である。

本アンテナは、更に、第２の誘電体板２２の内側に止め板としての金属板４０を有する。図示の金属板４０はリング状金属板（リング状止め板）である。

第２の金属薄板２１、第２の誘電体板２２、及び金属板４０の各々は中央部に給電部３０の尖端部３１の挿入を可能とし給電部３０のフランジ状ショート部３２の挿入を不可能とする大きさの給電部用穴５０を有する。

フランジ状ショート部３２、第２の金属薄板（銅箔）２１、及び第２の誘電体板２２の各々は、複数のねじ６０が挿入される複数の挿入穴６５を有する。

金属板（リング状金属板）４０は複数のねじ６０がねじ込まれる複数のねじ穴７０を有する。

給電部３０の尖端部３１を第２の面板２０の外側から第２の金属薄板（銅箔）２１、第２の誘電体板２２、及び金属板（リング状金属板）４０の給電部用穴５０に挿入した状態で、複数のねじ６０が給電部３０のフランジ状ショート部３１の外側からフランジ状ショート部３１、第２の金属薄板（銅箔）２１、及び第２の誘電体板２２の複数の挿入穴６５に挿入され、金属板４０の複数のねじ穴７０にねじ込まれることにより、給電部３０の第２の面板２０への取り付けが行われかつ給電部３０のフランジ状ショート部３１と第２の金属薄板（銅箔）２１との電気的導通が半田付けせずに直接接触によりとられている。

第１の誘電体板１２と金属板（リング状金属板）４０との間及び第１の誘電体板２２と第２の誘電体板１２との間には、誘電体ハニカム８０を有する。

第１の面板１０はスロット１３（図３）を有する。

本アンテナは、衛星搭載用のアンテナであって、ハニカム構造ラジアルラインスロットアレイアンテナである。

上述のように、本アンテナにおいては、強度を得るために銅箔２１付の軽量な複合材誘電体板２２を用いる。更に、給電部３０を止めるためのリング状金属板４０を、銅箔２１付の軽量な複合材誘電体板２２の内側に設ける。この銅箔２１は、ＲＦ(Radio Frequency)伝送するために必要となるスキンデプス以上の厚さを有する。リング状金属板４０を複合材誘電体板２２の内側に設けることにより、ネジ６０等を使用して金属箔板２１に対する給電部３０のフランジ状ショート部３１の電気的導通を安定的にとることができる。金属箔板２１に対する給電部３０のフランジ状ショート部３１の電気的導通を半田付けせずにとることができる。

上記アンテナは以下のように製造する。

図２に示すように、外側の第１の金属薄板（銅箔）１１と内側の第１の誘電体板１２とを有する第１の面板１０と、外側の金属薄板（銅箔）２１と内側の誘電体板２２とを有する第２の面板２０（図示のものは表裏逆にして使用される）とを用意する。この際、金属薄板（銅箔）１１と第１の誘電体板１２とを一体成形にて第１の面板１０を作成し、金属薄板（銅箔）２１と誘電体板２２とを一体成形にて第２の面板２０を作成する。

次に、図１において、誘電体板２２の内側の止め板（リング状止め板）としての金属板（リング状金属板）４０を用意する。この金属板（リング状金属板）４０は、中央部に給電部３０の尖端部３１の挿入を可能とし給電部３０のフランジ状ショート部３２の挿入を不可能とする給電部用穴５０を有している。更に、この金属板（リング状金属板）４０は複数のねじ６０がねじ込まれる複数のねじ穴７０を有している。

次に、図３に示すように、第１の面板１０にスロットエッチングを行ってスロット１３を作成するとともに、第２の面板２０に給電部用エッチングを行って給電部用穴５０を作成する。これにより、金属薄板（銅箔）２１及び誘電体板２２の各々は中央部に給電部３０の尖端部３１の挿入を可能とし給電部３０のフランジ状ショート部３２の挿入を不可能とする給電部用穴５０を有する。

次に、図４に示すように、第２の面板２０に、給電部３０を止める金属板（リング状金属板）４０（図１）のネジ穴７０に相当する位置に複数の挿入穴６５を開けておく。これにより、金属薄板（銅箔）２１及び誘電体板２２の各々は、複数のねじ６０が挿入される複数の挿入穴６５を有する。

次に、図１において、給電部３０のフランジ状ショート部３２にも、複数のねじ６０が挿入される複数の挿入穴６５を開けておく。

次に、図５に示すように、第２の面板２０の誘電体板２２の内側に金属板（リング状金属板）４０を接着するとともに、誘電体ハニカム８０の金属板（リング状金属板）４０が入り込む部分８５を切り欠いておく。なお、図５には、挿入穴６５及びネジ穴７０は図示を省略してある。

最後に、第１の面板１０と誘電体ハニカム８０との間及び第２の面板２０と誘電体ハニカム８０との間にそれぞれ接着フィルム（図示せず）を挟み加熱加圧成形を行った後、金属板（リング状金属板）４０のネジ穴７０及び第２の面板２０の挿入穴６５を使用し、給電部３０の組み込みを行い、図１のアンテナが完成する。

即ち、図５及び図１において、給電部３０の尖端部３１が第２の面板２０の外側から金属薄板（銅箔）２１、誘電体板２２、及び金属板（リング状金属板）４０の給電部用穴５０に挿入された状態で、複数のねじ６０を給電部３０のフランジ状ショート部３２の外側からフランジ状ショート部３２、金属薄板（銅箔）２１、及び誘電体板２２の複数の挿入穴６５に挿入し、金属薄板（銅箔）２１の複数のねじ穴７０にねじ込むことにより、フランジ状ショート部３２と金属薄板（銅箔）２１との電気的導通を直接接触によりとる。

互いに平行な第１の面板１０及び第２の面板２０は金属薄板（銅箔）を用いることにより薄くてすむため質量が軽く出来る上、給電部３０の第２の面板２０への直接ネジ止めにて給電部３０のフランジ状ショート部３２と第２の面板２０の金属薄板（銅箔）２１との電気的結合が得られる。このことから、製作時に供試体に過度な熱的ストレスがかからないとともに熱サイクルに強い構造とすることが可能となった。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、上記実施形態では、止め板（或いはリング状止め板）として金属板（或いはリング状金属板）４０を例に挙げて説明したが、止め板（或いはリング状止め板）は複数のねじを止めることができる材質であれば金属以外の材質であってもよい。

本発明の一実施形態によるアンテナの断面図である。 図１のアンテナの製造方法の説明に使用する図である。 図１のアンテナの製造方法の説明に使用する図である。 図１のアンテナの製造方法の説明に使用する図である。 図１のアンテナの製造方法の説明に使用する図である。

符号の説明

１０ 第１の面板
１１ 第１の金属薄板（銅箔）
１２ 第１の誘電体板
１３ スロット
２０ 第２の面板
２１ 第２の金属薄板（銅箔）
３０ 給電部
３１ 尖端部
３２ フランジ状ショート部
４０ 金属板（リング状金属板）
５０ 給電部用穴
６０ 複数のねじ
６５ 複数の挿入穴
７０ 複数のねじ穴
８０ 誘電体ハニカム

Claims (13)

1. 第１の面板と、該第１の面板に平行な第２の面板と、給電部とを有し、該給電部は尖端部とフランジ状ショート部とを有しているアンテナにおいて、
   前記第１の面板は外側の第１の金属薄板と内側の第１の誘電体板とを有し、
   前記第２の面板は、外側の第２の金属薄板と内側の第２の誘電体板とを有し、
   前記アンテナは、更に、前記第２の誘電体板の内側に止め板を有し、
   前記第２の金属薄板、前記第２の誘電体板、及び前記止め板の各々は中央部に前記尖端部の挿入を可能とし前記フランジ状ショート部の挿入を不可能とする給電部用穴を有し、
   前記フランジ状ショート部、前記第２の金属薄板、及び前記第２の誘電体板の各々は、複数のねじが挿入される複数の挿入穴を有し、
   前記止め板は前記複数のねじがねじ込まれる複数のねじ穴を有し、
   前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記第２の金属薄板、前記第２の誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじが前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記第２の金属薄板、及び前記第２の誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入され、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込まれることにより、前記フランジ状ショート部と前記第２の金属薄板との電気的導通が直接接触によりとられていることを特徴とするアンテナ。
2. 請求項１に記載のアンテナにおいて、
   前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記第２の金属薄板、前記第２の誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじが前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記第２の金属薄板、及び前記第２の誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入され、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込まれることにより、前記フランジ状ショート部と前記第２の金属薄板との電気的導通が半田付けせずに直接接触によりとられていることを特徴とするアンテナ。
3. 請求項１に記載のアンテナにおいて、
   前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記第２の金属薄板、前記第２の誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじが前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記第２の金属薄板、及び前記第２の誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入され、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込まれることにより、前記給電部の前記第２の面板への取り付けが行われかつ前記フランジ状ショート部と前記第２の金属薄板との電気的導通が半田付けせずに直接接触によりとられていることを特徴とするアンテナ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナにおいて、
   前記止め板は、中央部に前記給電部用穴を有するリング状止め板であることを特徴とするアンテナ。
5. 請求項４に記載のアンテナにおいて、
   前記第１の誘電体板と前記リング状止め板との間及び前記第１の誘電体板と前記第２の誘電体板との間に、誘電体ハニカムを有することを特徴とするアンテナ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナにおいて、
   前記第１の金属薄板及び前記第２の金属薄板の各々は銅箔からなることを特徴とするアンテナ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナにおいて、
   前記第１の面板はスロットを有することを特徴とするアンテナ。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のアンテナにおいて、
   前記アンテナは衛星搭載用のアンテナであることを特徴とするアンテナ。
9. 第１の面板と、該第１の面板に平行な第２の面板と、給電部とを有し、該給電部は尖端部とフランジ状ショート部とを有しているアンテナを製造する方法であって、
   前記給電部を前記第２の面板に取り付ける際に、
   前記第２の面板として、外側の金属薄板と内側の誘電体板とを有する面板を用意し、
   更に、前記誘電体板の内側の止め板を用意し、
   前記金属薄板、前記誘電体板、及び前記止め板の各々は中央部に前記尖端部の挿入を可能とし前記フランジ状ショート部の挿入を不可能とする給電部用穴を有しており、
   前記フランジ状ショート部、前記金属薄板、及び前記誘電体板の各々は、複数のねじが挿入される複数の挿入穴を有しており、
   前記止め板は前記複数のねじがねじ込まれる複数のねじ穴を有しており、
   前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記金属薄板、前記誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじを前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記金属薄板、及び前記誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入し、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込むことにより、前記フランジ状ショート部と前記金属薄板との電気的導通を直接接触によりとることを特徴とするアンテナの製造方法。
10. 請求項９に記載のアンテナの製造方法において、
    前記尖端部が前記第２の面板の外側から前記金属薄板、前記誘電体板、及び前記止め板の前記給電部用穴に挿入された状態で、前記複数のねじを前記フランジ状ショート部の外側から前記フランジ状ショート部、前記金属薄板、及び前記誘電体板の前記複数の挿入穴に挿入し、前記止め板の前記複数のねじ穴にねじ込むことにより、前記フランジ状ショート部と前記金属薄板との電気的導通が半田付けせずに直接接触によりとることを特徴とするアンテナの製造方法。
11. 請求項９及び１０のいずれかに記載のアンテナの製造方法において、
    前記止め板は、中央部に前記給電部用穴を有するリング状止め板であることを特徴とするアンテナの製造方法。
12. 請求項９〜１１のいずれかに記載のアンテナの製造方法において、
    前記金属薄板は銅箔からなることを特徴とするアンテナの製造方法。
13. 請求項９〜１２のいずれかに記載のアンテナの製造方法において、
    前記アンテナは衛星搭載用のアンテナであることを特徴とするアンテナの製造方法。

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