JP2010166380A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構造により、積層板間の隙間を低減し、低コスト、小型でかつ長期にわたって信頼性が確保されたアンテナ装置を得る。
【解決手段】この発明に係るアンテナ装置は、組立前の状態ではベース1側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成された曲面板12を有し、平面が矩形状の曲面板12における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階の曲面板12をベース1側に弾性力により押圧する板ばね5設けられている。
【選択図】図3

Description

この発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波帯で用いられるアンテナ装置に関する。
従来、複数の積層板を積層して導波路部が形成された積層体と、この積層体に載置され、電磁波を放出し、または受け取るアンテナ素子板とを備え、各前記積層板及び前記アンテナ素子板が互いに面接触により結合されたアンテナ装置が知られている。
このものの場合、周縁部をねじやリベット等の締結部材で締結したとき、この締結部材の締結力により、各積層板間に隙間が生じてしまい、積層板を積層して形成された導波路部の隙間から電磁波が漏洩し、伝送損失が増えるばかりでなく、他の導波管部とのアイソレーションが悪化する等の不具合が発生する。
また、隙間から電磁波が漏洩することで、励振位相誤差が生じ、アンテナの指向特性が低下するという問題点もあった。
このような問題点を生じさせないようにするための手段として、特許文献1には、隙間を生じたとしても近接部のチョーク構造によって擬似的にショートして高周波信号を漏洩させないようにしたアンテナ装置が記載されている。
特開2004−221718号公報
しかしながら、このチョーク構造によるものは、経年変化や温度特性の工作面では有利であるが、導波路部に近接してチョーク溝を構成する場所を確保しなければならず小型化が困難である問題や、微小チョーク溝を非常に高いコストで実現しなければならないといった問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構造により、各板状部材間の隙間を低減し、低コスト、小型でかつ長期にわたって信頼性が確保されたアンテナ装置を得ることも目的とする。
この発明に係るアンテナ装置は、ベース用導波路部を有するベースと、このベースに載置され複数の積層板が積層されて構成されているとともに前記ベース用導波路部と連通した積層体用導波路部を有する積層体と、この積層体に載置され、電磁波を放出し、または受け取るアンテナ素子板と、このアンテナ素子板に載置された曲面板とを備え、前記ベース、各前記積層板、前記アンテナ素子板及び前記曲面板が互いに面接触により結合されたアンテナ装置であって、
前記曲面板は、組立前の状態では前記ベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成されており、
平面が矩形状の前記曲面板における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階の前記曲面板を前記ベース側に弾性力により押圧する押圧部材が設けられている。
また、この発明に係るアンテナ装置は、ベース用導波路部を有するベースと、このベースに載置され複数の積層板が積層されて構成されているとともに前記ベース用導波路部と連通した積層体用導波路部を有する積層体と、この積層体に載置され、電磁波を放出し、または受け取るアンテナ素子板とを備え、前記ベース、各前記積層板及び前記アンテナ素子板が互いに面接触により結合されたアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子板及び前記積層板のうち、少なくともアンテナ素子板は、組立前の状態では前記ベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成され、
平面が矩形状の前記アンテナ素子板における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階のアンテナ素子板を前記ベース側に弾性力により押圧する押圧部材が設けられている。
この発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナ本体は、組立前の状態ではベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成された曲面板を有し、平面が矩形状の曲面板における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階の曲面板をベース側に弾性力により押圧する押圧部材が設けられているので、簡単な構造により、ベースと積層板との間、各積層板間、積層板とアンテナ素子板との間、アンテナ素子板と曲面板との間の各隙間の発生を低減し、低コスト、小型でかつ長期にわたって信頼性が確保される。
また、この発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナ素子板及び積層板のうち、少なくともアンテナ素子板は、組立前の状態ではベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成され、平面が矩形状のアンテナ素子板における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階のアンテナ素子板をベース側に弾性力により押圧する押圧部材が設けられているので、簡単な構造により、ベースと積層板との間、各積層板間、積層板とアンテナ素子板との間の各隙間の発生を低減し、低コスト、小型でかつ長期にわたって信頼性が確保される。
この発明の実施の形態1のスロットアンテナ装置を示す平面図である。 図1のA―A線に沿った矢視断面図である。 図2のスロットアンテナ装置の分解図である。 図1に示した板ばねの側面図である。 図4の板ばねの使用態様を示す側面図である。 この発明の実施の形態2のスロットアンテナ装置を示す分解断面図である。 図6に示した板ばねの側面図である。 図7の板ばねの使用態様を示す側面図である。
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1のスロットアンテナ装置を示す平面図、図2は図1のA―A線に沿った矢視断面図、図3は図2のスロットアンテナ装置の分解図である。
このスロットアンテナ装置では、ベース用導波路部2を有するベース1と、このベースに載置された積層体3と、この積層体3に載置され、電磁波を放出し、または受け取るアンテナ素子板10と、このアンテナ素子板10に載置され組立前の状態では中間部がベース1側に突出した弧状の弾性板状部材で構成され、等分間隔で複数個配設されたアンテナ素子9に対応して抜き穴11を有する曲面板12と、曲面板12、アンテナ素子板10及び積層体3及び曲面板12の両端部の全領域にわたって延び、曲面板12、アンテナ素子板10及び積層体3をベース1側に押圧する押圧部材である板ばね5と、この板ばね5をベース1に4箇所で締結しアンテナ本体4及び積層体3をベース1に固定する結合手段である結合ねじ6とを備えている。
なお、この結合ねじ6については、リベット等の他の結合部材を用いてもよい。
上記積層体3は、複数枚の矩形形状の積層板7を積層して構成されているとともに、ベース用導波路部2に連通した積層体用導波路部8を有している。
高周波回路で生成された電磁波は、ベース用導波路部2、積層体用導波路部8を通ってアンテナ素子板10に伝送され、各アンテナ素子9を通じて外部に放出される。
なお、矩形状の曲面板12は、長手方向に沿って曲面形状であり、短手方向に沿っては直線状であるが、矩形状の曲面板12は、短手方向に沿って曲面形状であり、長手方向に沿っては直線状であってもよい。
上記板ばね5は、Z形状をした板ばねである。曲面板12は、長手方向にのみ曲面を持つ弾性板状部材であり、板ばね5を用いて曲面板12をアンテナ本体4に面接触し、押圧したときの面内の面圧を均一化させるためには、弾性板状部材の曲面を持たない方向(矩形方向)の2辺全域についても、上記面圧と同一にする必要がある。
このために、板ばね5を用いた押圧力は、一辺当たり、次式(1)で求められる値に設定されている。
192EbhYmax/(60L)・・・・・(1)
但し、E:曲面板12の縦弾性係数、b:曲面板12の矩形方向の直線辺の長さ、h:曲面板12の厚み、Ymax:曲面板12の最大撓み量、L:曲面板12の長手方向における結合ねじ6間の距離。
図4は板ばね5を結合ねじ6を用いてベース1に締結する前の板ばね5の側面図、図5は板ばね5の使用態様を示す側面図である。
板ばね5は、図4の点丸で囲った2箇所で屈曲しており、結合ねじ6が螺着する基部13と、この基部13から起立した起立部14と、この起立部14から倒伏し曲面板12の表面と線接触(押さえ線P1)して曲面板12を押圧する押圧部15とから構成されている。
この板ばね5には、図5に示すように結合ねじ6を締め付けることによって、力aの押圧力を受ける。これと同時に板ばね5の押圧部15は、矢印c方向に変形し、この変形量に比例した押圧力bが曲面板12に作用する。
この実施の形態のスロットアンテナ装置は、次の手順に従って組み立てられる。
先ず、図3に示すように、ベース1上に、各積層板7、アンテナ素子板10及び弧状の曲面板12の各板状部材を順次載置する。
この後、ベース1、積層体3、アンテナ素子板10及び曲面板12の各端面を一致させる。
次に、積層体3、アンテナ素子板10及び曲面板12の両端面側から板ばね5の押圧部15の先端面のコーナ部を曲面板12の表面に押し当てる。
最後に、結合ねじ6を用いて板ばね5をベース1に結合することで、積層体3、アンテナ素子板10及び曲面板12は一体化される。
この実施の形態のスロットアンテナ装置では、組立前の状態ではベース1側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成された曲面板12を有しており、曲面板12は、変形量の増大により弾性力が増大し、この弾性力は、各板状部材間の面接触の結合力に寄与している。
ところで、このものの場合、曲面板12をベース1に結合する力と曲面板12の反発力とを同一にする必要性がある。このためには、板ばね5をベース1に固定するための結合ねじ6の軸力を所定適正値の範囲内にするためにねじトルクを管理する必要がある。
曲面板12の反発力は、その形状ばらつきによって変動するため、組立ごとに結合ねじ6の軸力の適正値が異なり、ねじトルク管理が困難である。
また、適正値で板ばね5をベース1に結合できたとしても、実使用環境下においては、その温度変動や振動や、経年変化とともに結合ねじ6の軸力が小さくなり、結果的に隙間が生じるといった問題が起こり得る。
これらの不都合に対しては、平面が矩形状の曲面板12における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において弾性力により最上階の曲面板12をベース1側に押圧する板ばね5が設けられている。
従って、曲面板12の反発力のばらつきは、板ばね5の変形により吸収され、適正な押圧力Fが曲面板12に伝えられる。
また、結合ねじ6のトルクのばらつきに関係なく曲面板12に与える押圧力の均一化が可能となり、安定して固定することができる。
この実施の形態によるスロットアンテナ装置によれば、組立前の状態ではベース1側に突出した弧状の弾性板状部材である曲面板12の弾性力と、曲面板12に対する板ばね5による弾性力とが相俟って、各板状部材の面接触の結合に寄与している。
従って、ベース1と積層板7との間、各積層板7間、積層板7とアンテナ素子板10との間、アンテナ素子板10と曲面板12との間に各隙間が発生するのが防止され、スロットアンテナ装置は、低コスト、小型でかつ長期にわたって信頼性が確保される。
また、板ばね5は、曲面板12の表面において短手方向の両端部の全領域にわたって線接触しているので、面接触した場合と比較して曲面板12に対する押圧力Fの偏荷重を小さく抑えることができ、各板状部材間の各隙間の発生をさらに低減することができる。
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2のスロットアンテナ装置の分解断面図である。
この実施の形態では、図7及び図8に示すように、板ばね5Aは、図7の点丸で囲った3箇所で屈曲しており、起立部14に曲げ部16が形成されている。
他の構成は、実施の形態1と同じである。
この実施の形態では、板ばね5Aに対する負荷に対する変形は、図8のdに示すように、板ばね5に追加した曲げ部16でも生じるので、それだけ実施の形態1の板ばね5と比較して板ばね5Aに加わる負荷が分散され、板ばね5Aは長期にわたって信頼性が確保される。
また、曲面板12の反発力のばらつき、結合ねじ6のトルクのばらつきに対しても、実施の形態1の板ばね5と比較して吸収できる幅が拡がる。
なお、上記各実施の形態では、アンテナ素子板10は、組立前の状態ではベース1側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成された曲面板12と積層体3との間に位置しているが、曲面板12を削除し、アンテナ素子板10を、組立前の状態ではベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成してもよい。
また、曲面板12を削除し、アンテナ素子板10、積層板7を組立前の状態ではベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成してもよい。
さらに、曲面板12、アンテナ素子板10及び積層板7を組立前の状態ではベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成してもよい。
また、アンテナ素子板10に連通した導波路部の形態としては、同軸線路、平面回路等でもよい。
また、曲面板12、アンテナ素子板10及び積層板7については、導電性部材で構成してもよいし、誘電体基板の外表面に導電性の薄板を貼り付けたものでもよい。
また、上記各実施の形態では、スロットアンテナ装置について説明したが、この発明は、勿論このアンテナ装置に限定されるものではなく、導波管給電アンテナ装置、同軸線給電アンテナ装置、平面回路アンテナ装置等にも適用できる。
また、上記各実施の形態では、押圧部材として板ばね5,5Aを用いたが、ゴム、コイルばね等でもよい。また、押圧部材のZ字形状についても、一例に過ぎず、同様な効果が得られれば他の形状でもよい。
1 ベース、2 ベース用導波路部、3 積層体、5 板ばね(押圧部材)、6 結合ねじ(結合手段)、7 積層板、8 積層体用導波路部、9 アンテナ素子、10 アンテナ素子板、11 抜き穴、12 曲面板、13 基部、14 起立部、15 押圧部、16 曲げ部。

Claims (6)

  1. ベース用導波路部を有するベースと、このベースに載置され複数の積層板が積層されて構成されているとともに前記ベース用導波路部と連通した積層体用導波路部を有する積層体と、この積層体に載置され、電磁波を放出し、または受け取るアンテナ素子板と、このアンテナ素子板に載置された曲面板とを備え、前記ベース、各前記積層板、前記アンテナ素子板及び前記曲面板が互いに面接触により結合されたアンテナ装置であって、
    前記曲面板は、組立前の状態では前記ベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成されており、
    平面が矩形状の前記曲面板における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階の前記曲面板を前記ベース側に弾性力により押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
  2. ベース用導波路部を有するベースと、このベースに載置され複数の積層板が積層されて構成されているとともに前記ベース用導波路部と連通した積層体用導波路部を有する積層体と、この積層体に載置され、電磁波を放出し、または受け取るアンテナ素子板とを備え、前記ベース、各前記積層板及び前記アンテナ素子板が互いに面接触により結合されたアンテナ装置であって、
    前記アンテナ素子板及び前記積層板のうち、少なくともアンテナ素子板は、組立前の状態では前記ベース側に中間部が突出した弧状の弾性板状部材で構成され、
    平面が矩形状の前記アンテナ素子板における辺が直線である両端部には、それぞれ全領域において最上階のアンテナ素子板を前記ベース側に弾性力により押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
  3. 前記押圧部材は、前記曲面板の表面に線接触していることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  4. 前記押圧部材は、前記アンテナ素子板の表面に線接触していることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
  5. 前記押圧部材は、断面Z形状の板ばねであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のアンテナ装置。
  6. 前記板ばねは、前記ベースに面接触した基部から起立した起立部に曲面部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ装置。
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