JP2016054348A - アンテナユニット及びアンテナ用部品 - Google Patents
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【解決手段】アンテナユニット1は、管軸方向に電波を伝搬する導波管20と、導波管20の管軸方向一方側と電磁的に結合される放射素子31を有する第1基板11と、導波管20の管軸方向他方側と電磁的に結合される放射素子41を有する第2基板12とを備えている。導波管20は、放射素子31を囲むようにして第1基板11に取り付けられている第1管部21と、この第1管部21と別体であり放射素子41を囲むようにして第2基板12に取り付けられている第2管部22とを有しており、第1管部21と第2管部22とが連結されることによって導波管20が構成される。
【選択図】 図2
Description
このように、二つの基板を導波管により接続したアンテナユニットとして、例えば特許文献1に示すものがある。
この構成によれば、第1管部と第2管部とを嵌合させることで連結することができ、嵌合部によって第1管部と第2管部とを一体化させることができる。
この構成によれば、第1基板と第2基板とを相対的に導波管の軸中心線回りに回転させることが可能となる。このため、例えば、第1基板と第2基板との相対的な向きを変更することができる。
図1は、本発明のアンテナユニット1の実施の一形態をモデル化して示す断面構造図である。本実施形態のアンテナユニット1は、例えばミリ波を利用したレーダや通信機に組み込まれるものであり、前記通信機には、例えば、携帯電話機のような携帯型端末器が含まれる。更に具体的に説明すると、本実施形態のアンテナユニット1は、携帯型端末器に組み込まれ、60GHz帯の無線通信規格であるWiGig(Wireless Gigabit)に対応した無線通信を行うためのものである。
アンテナ2は、電波を放射する複数のアンテナ素子2aを有しており、これらアンテナ素子2aは、第2基板12上に形成され、平面線路(マイクロストリップライン)42に電気的に接続されている。
導波管20は、導電性を有する部材からなり、例えば銅製である。また、後に説明するが、導波管20は、第1管部21と第2管部22とに分割されている分割構造であり、これら管部21,22が組み合わされることで、一つの導波管20が構成される。
また、導波管20は、アンテナユニット1におけるアンテナ性能を高めるために管軸方向の長さが短く、導波管20の管軸方向の長さは導波管20の内径よりも短く設定されている。特に本実施形態では、導波管20の管軸方向の長さは導波管20の内径の半分よりも短く設定されている。
〔第1の形態〕
図4は、第1管部21と第2管部22とが連結されて構成された導波管20の斜視図である。図5(A)は、図4のX−X矢視の断面図であり、図5(B)は、図4のY−Y矢視の断面図である。
第2管部22は、全体として円筒形状であるが、周方向の一部に、周壁の一部を切り欠いて形成された欠損部24を有している。欠損部24は、第2基板12上の平面線路42(図2参照)を跨ぐための部分であり、第2管部22と平面線路42とがショート(短絡)するのを防いでいる。
この凸部25に対応するように、凹部26は断面円弧形状を有している。なお、第2管部22は、第1管部21の内周面21bと直径が同じである第1内周面22bと、この第1内周面22bよりも直径が大きい第2内周面22cとを有している。そして、凹部26は、第2内周面22cに形成されており、第2管部22の一部は、第1管部21の一部に対して外嵌して連結される。また、第1管部21の内周面21bと第2管部22の第1内周面22bとにより、導波管20は、平滑な直線状の内周面を有している。なお、第2管部22の一部に第1管部21の一部が挿入されることから、第1管部21の外周面21aは、第2管部22の外周面22aよりも、直径が小さく構成されている。
なお、第1管部21と第2管部22との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部21,22の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第1管部21と第2管部22とは密着して嵌合した状態となる。
図6は、第1管部21と第2管部22とが連結されて構成された導波管20の斜視図である。図7(A)は、図6のX−X矢視の断面図であり、図7(B)は、図6のY−Y矢視の断面図である。
第2管部22は、第1管部21の内周面21bと直径が同じである第1内周面22bと、この第1内周面22bよりも直径が大きい第2内周面22cとを有している。そして、貫通穴からなる凹部26は、第2内周面22cで開口しており、第2管部22の一部は、第1管部21の一部に対して外嵌して連結される。また、第1管部21の内周面21bと第2管部22の第1内周面22bとにより、導波管20は、平滑な直線状の内周面を有している。なお、第2管部22の一部に第1管部21の一部が挿入されることから、第1管部21の外周面21aは、第2管部22の外周面22aよりも、直径が小さく構成されている。
なお、第1管部21と第2管部22との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部21,22の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第1管部21と第2管部22とは密着して嵌合した状態となる。
図8は、図5に示す導波管20の変形例を示す断面図である。図8に示す形態は、図5に示す形態と比べて、凸部25と凹部26の形態が異なり、その他は同じである。図8に示す形態では、凸部25が第1傾斜面28と第2傾斜面29とにより構成されている。第1傾斜面28は、第2傾斜面29側に向かうにしたがって直径が大きくなるテーパー面からなり、第2傾斜面29は、第1傾斜面側に向かうにしたがって直径が大きくなるテーパー面からなる。そして、第1傾斜面28と第2傾斜面29との交点で直径が最も大きくなっている。
なお、第1管部21と第2管部22との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部21,22の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第1管部21と第2管部22とは密着して嵌合した状態となる。
図9は、第1管部21と第2管部22とが連結されて構成された導波管20の斜視図である。図10(A)は、図9のX−X矢視の断面図であり、図10(B)は、図9のY−Y矢視の断面図である。
なお、第1管部21と第2管部22との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部21,22の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第1管部21と第2管部22とは密着して嵌合した状態となる。
図14は、第1管部21と第2管部22とが連結されて構成された導波管20の斜視図である。図15(A)は、図14のX−X矢視の断面図であり、図15(B)は、図14のY−Y矢視の断面図である。
なお、第1管部21と第2管部22との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部21,22の一方又は双方の周壁21e,22eを弾性変形させることで行われる。これにより、第1管部21と第2管部22とは密着して嵌合した状態となる。また、前記の両テーパー面により、第1管部21を第2管部22に挿入させ嵌合させやすくしている。
この切り欠き部22fを、半径方向内側に位置する第1管部21の周壁21eではなく、半径方向外側に位置する第2管部22の周壁22eに設けることで、導波管20内を進む電磁波に影響を与えない。
後にも説明するが、第1管部21と第2管部22とを連結させて組み立てた後に、これらを分離させる場合があり、この場合に、図外の作業用の治具を前記鍔部21e(22e)に接触させる。これにより、基板(11,12)に傷等の損傷を与えないで済む。また、前記鍔部21e,22eを、半田付けの際に半田を載せる半田代とすることが可能となる。なお、鍔部21g,22gは、円環状(略円環状)とする以外に、四角(略方形状、略矩形状)としてもよい。
また、図14及び図15に示す鍔部21g,22gや切り欠き部22fを、前記第1から第4の形態のアンテナユニット1に適用してもよい。
以上、前記各形態のアンテナユニット1によれば、二枚の基板11,12に形成された放射素子31,41を導波管20によって電磁的に接続することが可能となる。更に、各アンテナユニット1の導波管20は、放射素子31を囲むようにして第1基板11に取り付けられている第1管部21と、この第1管部21と別体であり放射素子41を囲むようにして第2基板12に取り付けられている第2管部22とを有しており、これら第1管部21と第2管部22とが連結されることによって導波管20が構成されている。このため、アンテナユニット1の組み立ては、第1基板11に取り付けられている第1管部21と、第2基板12に取り付けられている第2管部22とを連結すればよく、導波管20全体の管軸方向の長さが短くても、その組み立てが容易となる。
また、例えば、第1基板11及び第1管部21を含む第1アンテナ用部品U1を共通とし、この第1アンテナ用部品U1に対して、様々な仕様を有する第2基板12(第2アンテナ用部品U2)を適用することができる。なお、この際、各第2アンテナ用部品U2に含まれる第2基板12の仕様は様々であるが、各第2アンテナ用部品U2に含まれる第2管部22の構成は同じである。
このように、分割構造である導波管20は、コネクタとして機能することができ、特に本実施形態の場合、第1基板11と第2基板12とを接続するミリ波帯で使用可能なコネクタとなる。
特にアンテナユニット1を、アンテナ指向性が強い無線システムに適用する場合、アンテナ指向性を好ましい状態とするために、アンテナ2が設けられている第2基板12の長手方向を、例えば第1基板11の長手方向と異なる方向に向けて、第1基板11及び第2基板12を配置することが可能となる。これにより、発信回路3を有する第1基板11及びアンテナ2を有する第2基板12を含むアンテナユニット1を、コンパクトな携帯型端末器に組み込む場合にも有利となる。
このように導波管20が分離可能となっていることで、前記のような基板(第1基板11又は第2基板12)の変更、取り換え、交換が可能でかつ容易となる。例えば、アンテナユニット1の組み立て後において検査を行い、不具合がある場合、導波管20を分解する必要があり、この際の作業が容易となる。
図2及び図3に示す形態では、第1基板11(及び第2基板12)に設けられている放射素子31(41)が円偏波素子である場合について説明したが、放射素子31(41)は、図11の平面図に示すように、垂直偏波素子であってもよい。図11に示す放射素子31は、四角形の素子の一辺に凹部が設けられた形状を有しており、この一辺に平面線路32が繋がっている。そして、この放射素子31を覆うようにして第1管部21が設けられている。なお、図示しないが、第2基板12に設けられる放射素子41も、図11に示す形態と同じ形状を有している。また、放射素子31(41)は、図3及び図11に示すもの以外の形状であってもよい。
20:導波管 21:第1管部 22:第2管部
27:嵌合部 31:放射素子(第1素子) 41:放射素子(第2素子)
U1:第1のアンテナ用部品 U2:第2のアンテナ用部品
Claims (4)
- 管軸方向に電波を伝搬する導波管と、
前記導波管の管軸方向一方側と電磁的に結合される第1素子を有する第1基板と、
前記導波管の管軸方向他方側と電磁的に結合される第2素子を有する第2基板と、
を備え、
前記導波管は、前記第1素子を囲むようにして前記第1基板に取り付けられている第1管部と、当該第1管部と別体であり前記第2素子を囲むようにして前記第2基板に取り付けられている第2管部と、を有し、
前記第1管部と前記第2管部とが連結されることによって前記導波管が構成されることを特徴とするアンテナユニット。 - 前記導波管は、前記第1管部の一部と前記第2管部の一部とを嵌合させる嵌合部を有している請求項1に記載のアンテナユニット。
- 前記第1管部及び前記第2管部は短円筒形状を有している請求項1又は2に記載のアンテナユニット。
- 管軸方向に電波を伝搬する導波管、前記導波管の管軸方向一方側と電磁的に結合される第1素子を有する第1基板、及び、前記導波管の管軸方向他方側と電磁的に結合される第2素子を有する第2基板を備えるアンテナユニットを構成するためのアンテナ用部品であって、
前記第2基板と、
前記第1素子を囲むようにして前記第1基板に取り付けられて前記導波管の一部となる第1管部に連結可能であって、当該第1管部と別体であり前記第2素子を囲むようにして前記第2基板に取り付けられて前記導波管の他部となる第2管部と、を有していることを特徴とするアンテナ用部品。
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