JP2017034493A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同軸ケーブルと給電線路とが電気的特性を悪化させることなく接続されたアンテナ装置を実現する。
【解決手段】アンテナ素子と該アンテナ素子に電力を供給する給電線路とを備えたアンテナ装置であって、基板５の表裏面に形成された表面給電線路７ａ及び裏面給電線路７ｂと、基板５を挟んで対向する上側グランド板３及び下側グランド板６と、表面給電線路７ａ及び裏面給電線路７ｂに接続された中心導体１１と上側グランド板３に接続された外部導体とを備える同軸ケーブル１０と、上側グランド板３と下側グランド板６との間に挿入された基板接続部２１と上側グランド板３の外に突出する第１ケーブル接続部２２とを備える中心導体接続金具２０と、を有し、基板接続部２１の第１接続片２４ａ，２４ｂが表面給電線路７ａに接続され、第２接続片２５が裏面給電線路７ｂに接続されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、アンテナ装置に関するものであり、特に携帯電話の基地局用アンテナとしての利用に適したアンテナ装置に関するものである。

アンテナ装置は、給電線路が形成された基板と、基板上の給電線路と接続されたアンテナ素子と、これら基板及びアンテナ素子を収容する筐体（レドーム）と、を備えている。

一般的なアンテナ装置では、筐体内に引き入れられた同軸ケーブルが筐体内において基板上の給電線路に接続される。より具体的には、筐体内に引き入れられた同軸ケーブルの中心導体が接続部材等を介して給電線路と電気的に接続される。

特開２０１５−５０５３２号公報

同軸ケーブルと給電線路とを接続する場合、接続部の機械的強度を確保することは勿論のこと、電気的特性を悪化させることなく同軸ケーブルと給電線路とを接続することが求められる。

本発明の目的は、同軸ケーブルと給電線路とが電気的特性をなるべく悪化させることなく接続されたアンテナ装置を実現することである。

本発明のアンテナ装置は、アンテナ素子と該アンテナ素子に電力を供給する給電線路とを備えたアンテナ装置である。このアンテナ装置は、基板と、前記基板の表面に形成された表面給電線路と、前記基板の裏面に形成された裏面給電線路と、前記基板を挟んで対向する第１グランド板及び第２グランド板と、前記表面給電線路及び前記裏面給電線路に接続された中心導体と前記第１グランド板に接続された外部導体とを備える同軸ケーブルと、前記第１グランド板と前記第２グランド板との間に挿入された基板接続部と前記第１グランド板の外に突出する第１ケーブル接続部とを備える中心導体接続金具と、を有する。そして、前記基板接続部の第１接続片が前記表面給電線路に接続され、前記基板接続部の第２接続片が前記裏面給電線路に接続されている。

本発明の一態様では、前記第２接続片は、前記基板を貫通して前記裏面給電線路に接続される。

本発明の他の態様では、前記基板に、該基板を貫通して前記表面給電線路及び前記裏面給電線路に連通するスリットが形成され、前記第２接続片は、前記スリットを通して前記基板を貫通し、前記スリットの内面と前記第２接続片の外面との間には、前記基板の前記表面から前記裏面へはんだが回り込むことができる隙間がある。

本発明の他の態様では、１つの前記第２接続片と、２つの前記第１接続片と、が設けられ、前記２つの第１接続片は、前記１つの第２接続片の両側に配置される。

本発明の他の態様では、前記第１接続片に、前記基板と平行に延在し、前記表面給電線路の上に重ねて配置される屈曲部が設けられる。

本発明の他の態様では、前記基板接続部の幅が前記第１ケーブル接続部の幅よりも狭い。

本発明の他の態様では、前記同軸ケーブルを跨いで前記第１グランド板の上に配置され、前記第１グランド板との間に前記同軸ケーブルを挟持する外部導体接続金具が設けられる。前記外部導体接続金具は、前記同軸ケーブルの前記外部導体に接続された第２ケーブル接続部と、前記第１グランド板に固定された固定部と、を備える。

本発明の他の態様では、前記第２ケーブル接続部に、該第２ケーブル接続部を貫通するはんだ注入穴が設けられる。

本発明によれば、同軸ケーブルと給電線路とが電気的特性をなるべく悪化させることなく接続されたアンテナ装置が実現される。

本発明が適用されたアンテナ装置の一例を示す斜視図である。 本発明が適用されたアンテナ装置の内部構造を示す部分拡大斜視図である。 同軸ケーブルが接続される給電線路端部を模式的に示す拡大平面図である。 （ａ）は中心導体接続金具の側面図であり、（ｂ）は中心導体接続金具の正面図である。 （ａ）は外部導体接続金具の正面図であり、（ｂ）は外部導体接続金具の平面図である。 中心導体接続金具及び外部導体接続金具を用いた同軸ケーブル接続構造を示す平面図である。 中心導体接続金具及び外部導体接続金具を用いた同軸ケーブル接続構造を示す一部断面の正面図である。 図７中のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示されるアンテナ装置１は、一般的に“レドーム”と呼ばれる略円筒形の筐体２を有する。筐体２の長手方向両端にはキャップ２ａ，２ｂが設けられており、筐体２の内部には、該筐体２の長手方向に沿って延びる略矩形の第１グランド板３が収容されている。また、第１グランド板３の上には複数のアンテナ素子４が第１グランド板３の長手方向に沿って一列に並んで載置されている。

一般的に、アンテナ装置１は、キャップ２ｂを下にして鉛直又は略鉛直に起立した状態でビルの屋上等の高所に設置される。尚、図１では、筐体２の内部を示すべく、筐体２の一部の図示を省略し、内部を露出させてある。また、本実施形態に係るアンテナ装置１には８つのアンテナ素子４が設けられているが、アンテナ素子４の数は特定の数に限定されるものではない。

筐体２の内部には、図１に示されている第１グランド板３及びアンテナ素子４に加えて、基板及び第２グランド板が収容されている。具体的には、図２に示されるように、第１グランド板３の下に略矩形の基板５が第１グランド板３と平行に配置されており、基板５の下に略矩形の第２グランド板６が基板５と平行に配置されている。以下の説明では、第１グランド板３を“上側グランド板３”と呼び、第２グランド板６を“下側グランド板６”と呼ぶ場合がある。すなわち、上側グランド板３及び下側グランド板６は、基板５を挟んで対向している。換言すれば、対向する上側グランド板３と下側グランド板６との間に基板５が配置されている。

下側グランド板６は、幅方向両端部を上側グランド板３に向けて直角に折り曲げて形成した側壁部を有する断面コ字形に形成されている。基板５は、下側グランド板６の対向する側壁部の間に配置されており、上側グランド板３は、下側グランド板６の側壁部の端面に載せられている。

基板５の表裏面には、アンテナ素子４（図１）に電力を供給する給電線路７が形成されている。図２では、基板５の表面（上側グランド板３と対向する面）に形成されている給電線路７のみが図示されているが、基板５の裏面（下側グランド板６と対向する面）にも給電線路７が形成されている。本実施形態では、基板５の表裏面に形成されている給電線路７が電気的に導通しており、これら給電線路７に同一の信号が流れる。以下の説明では、基板５の表面に形成されている給電線路７を“表面給電線路７ａ”と呼び、基板５の裏面に形成されている給電線路７を“裏面給電線路７ｂ”と呼ぶ場合がある。また、表面給電線路７ａと裏面給電線路７ｂとを特に区別する必要のない場合には、これらを“給電線路７”と総称する場合がある。つまり、上側グランド板３及び下側グランド板６と、これらグランド板３，６の間に配置され、表裏面に給電線路７が形成された基板５と、によって全体としてトリプレート線路が形成されている。

再び図１を参照する。筐体２の一方のキャップ２ｂには筐体２の内外に連通するケーブル挿入口８が設けられており、このケーブル挿入口８から筐体２の内部に同軸ケーブル１０が引き入れられる。筐体２の内部に引き入れられた同軸ケーブル１０は、給電線路７及び上側グランド板３にそれぞれ接続される。具体的には、同軸ケーブル１０の中心導体１１（図１）が第１の接続部材を介して給電線路７に接続され、同軸ケーブル１０の外部導体（図１には不図示）が第２の接続部材を介して上側グランド板３に接続される。より具体的には、同軸ケーブル１０の中心導体１１は、図３に示されているような給電線路７の端部Ａに接続される。図３に示されている給電線路７の端部Ａは、図１に示されているキャップ２ｂに近接した基板５（図２）の長手方向一端側に位置している。もっとも、中心導体１１が接続される給電線路端部Ａの基板５上における位置は上記位置に限定されるものではない。一方、中心導体１１が接続される給電線路端部Ａの基板５上における位置が上記位置である場合には、中心導体１１と給電線路端部Ａとを短距離で接続できる利点がある。

次に、同軸ケーブル１０と給電線路７及び上側グランド板３との接続構造について詳細に説明する。本実施形態では、同軸ケーブル１０の中心導体１１と給電線路７とを接続する第１の接続部材として、図４（ａ），（ｂ）に示される中心導体接続金具２０が用いられる。また、同軸ケーブル１０の外部導体と上側グランド板３とを接続する第２の接続部材として、図５（ａ），（ｂ）に示される外部導体接続金具３０が用いられる。

図４（ａ），（ｂ）に示される中心導体接続金具２０は、基板接続部２１及び第１ケーブル接続部２２を備えている。もっとも、中心導体接続金具２０は、表面に錫めっきが施された銅板を図示されている形状に加工したものであって、基板接続部２１及び第１ケーブル接続部２２は一体である。

図４（ｂ）に示されている中心導体接続金具２０の基板接続部２１の幅（Ｗ１）は７．０ｍｍであり、第１ケーブル接続部２２の幅（Ｗ２）は８．０ｍｍである。すなわち、基板接続部２１の幅（Ｗ１）は、第１ケーブル接続部２２の幅（Ｗ２）よりも狭い。また、図４（ａ）に示されている中心導体接続金具２０の高さ（Ｈ）は１２．０ｍｍであり、厚み（Ｔ１）は０．５ｍｍである。

図４（ｂ）に示されるように、第１ケーブル接続部２２には、中心導体接続金具２０の高さ方向に延在する切欠き２３が形成されている。この切欠き２３の長さ（Ｌ１）は５．５ｍｍであり、切欠き２３の下端は円弧状になっている。

図４（ａ），（ｂ）に示されるように、基板接続部２１には複数の接続片が設けられている。具体的には、基板接続部２１には、２つの第１接続片２４ａ，２４ｂと１つの第２接続片２５とが設けられており、２つの第１接続片２４ａ，２４ｂは、第２接続片２５の両側に配置されている。換言すれば、２つの第１接続片２４ａ，２４ｂの間に１つの第２接続片２５が配置されている。さらに、それぞれの第１接続片２４ａ，２４ｂの先端には、略９０度折り曲げられた屈曲部２６が設けられている。

ここで、図４（ｂ）に示されている第１接続片２４ａ，２４ｂの長さ（Ｌ２）は、１．５ｍｍ、第２接続片２５の長さ（Ｌ３）は３．０ｍｍである。また、図４（ａ）に示されている屈曲部２６の長さ（Ｌ４）は２．０ｍｍである。

図６〜図８に示されるように、中心導体接続金具２０は、上側グランド板３に設けられている略矩形の開口部４０の内側に配置され、基板接続部２１は上側グランド板３と下側グランド板６との間に挿入され、第１ケーブル接続部２２は上側グランド板３の外（上方）に突出している。

図７，図８に示されるように、上側グランド板３と下側グランド板６との間に挿入された基板接続部２１の第１接続片２４ａ，２４ｂは、表面給電線路７ａに接続されている。具体的には、略９０度屈曲している第１接続片２４ａ，２４ｂの屈曲部２６は基板５と平行、つまり表面給電線路７ａと平行に延在している。第１接続片２４ａ，２４ｂの屈曲部２６は、表面給電線路７ａの上に重ねて配置され、表面給電線路７ａにはんだ付けされている。

また、図７，図８に示されるように、上側グランド板３と下側グランド板６との間に挿入された基板接続部２１の第２接続片２５は、裏面給電線路７ｂに接続されている。具体的には、基板５には、該基板５を貫通して表面給電線路７ａ及び裏面給電線路７ｂに連通するスリット５ａが形成されている（図３参照）。第２接続片２５はスリット５ａに挿入されて基板５を貫通している。そして、基板裏面から突出した第２接続片２５の一部が裏面給電線路７ｂにはんだ付けされている。

ここで、スリット５ａの内寸は第２接続片２５の外寸よりも若干大きく設定されている。よって、第２接続片２５がスリット５ａに挿入されると、スリット５ａの内面と第２接続片２５の外面との間に、基板５の表面から裏面にはんだが回り込むことが可能な程度の隙間が発生する。したがって、第１接続片２４ａ，２４ｂの屈曲部２６を表面給電線路７ａの上に重ねて配置するとともに、第２接続片２５をスリット５ａに挿入し、その後に基板５の表面側からスリット５ａの周囲に溶融させたはんだを供給すると、供給されたはんだがスリット５ａを通して基板５の裏面側に回り込む。これにより、第１接続片２４ａ，２４ｂが表面給電線路７ａにはんだ付けされるのと同時に、第２接続片２５が裏面給電線路７ｂにはんだ付けされる。さらに、基板５の裏面側に十分な量のはんだが供給されるので、第２接続片２５と裏面給電線路７ｂとがより強固に接合されるとともに、両者の間の電気的導通がより確実に確保される。

図６，図７に示されるように、上側グランド板３から突出している第１ケーブル接続部２２は、同軸ケーブル１０の中心導体１１に接続されている。具体的には、シース１２，外部導体１３及び絶縁体が除去され、外部に露出された中心導体１１が第１ケーブル接続部２２の切欠き２３に差し入れられている。さらに、切欠き２３に差し入れられた中心導体１１は、中心導体１１と切欠き２３の周囲とに跨って広がるはんだによって第１ケーブル接続部２２に接合されている。

以上のように、中心導体接続金具２０の第１ケーブル接続部２２は同軸ケーブル１０の中心導体１１に接続されている。また、中心導体接続金具２０の第１接続片２４ａ，２４ｂは表面給電線路７ａに接続され、中心導体接続金具２０の第２接続片２５は裏面給電線路７ｂに接続されている。つまり、同軸ケーブル１０の中心導体１１は、中心導体接続金具２０を介して表面給電線路７ａ及び裏面給電線路７ｂの双方と電気的に導通している。

図５（ａ），（ｂ）に示される外部導体接続金具３０は、第２ケーブル接続部３１と、第２ケーブル接続部３１の両側に延在する２つの固定部３２とを備えている。もっとも、外部導体接続金具３０は、表面に錫めっきが施された銅板を図示されている形状に加工したものであって、第２ケーブル接続部３１及び固定部３２は一体である。

図５（ａ）に示されている外部導体接続金具３０の厚み（Ｔ２）は１．５ｍｍである。また、図５（ｂ）に示されている外部導体接続金具３０の幅（Ｗ３）５．０ｍｍ、長さ（Ｌ５）は２５．０ｍｍである。

図５（ａ）に示されるように、第２ケーブル接続部３１は、同軸ケーブル１０（図１）の外形に倣った半円弧状に形成されており、それぞれの固定部３２は、第２ケーブル接続部３１の両端から外側に向けて直線的に延びている。第２ケーブル接続部３１の頂点には、該第２ケーブル接続部３１を貫通するはんだ注入穴３３が形成されており、それぞれの固定部３２には、ボルトが挿通されるボルト穴３４が形成されている。

図６〜図８に示されるように、外部導体接続金具３０は、上側グランド板３の上に同軸ケーブル１０を跨いで配置され、上側グランド板３に固定されている。図６，図７に示されるように、上側グランド板３の上に配置された外部導体接続金具３０の第２ケーブル接続部３１は、同軸ケーブル１０の露出された外部導体１３に被さり、外部導体１３を跨いでいる。また、第２ケーブル接続部３１の両端から同軸ケーブル１０の径方向外側へ向けて延びている固定部３２は、上側グランド板３の表面に載置され、ボルト穴３４（図５）に挿通された固定ボルト３５によって上側グランド板３に固定されている。つまり、外部導体接続金具３０は、上側グランド板３との間に同軸ケーブル１０を挟持している。

同軸ケーブル１０を挟持している外部導体接続金具３０は、同軸ケーブル１０の外部導体１３に接続されている。具体的には、外部導体接続金具３０は、外部導体１３と第２ケーブル接続部３１の側面との間に跨って広がるはんだによって外部導体１３に接合されている。さらに、図８に示されるように、外部導体接続金具３０は、第２ケーブル接続部３１のはんだ注入穴３３に注入されたはんだによっても外部導体１３に接合されている。図８には示されていないが、はんだ注入穴３３に注入されたはんだは、第２ケーブル接続部３１の内周面と外部導体１３の外周面との間に流入して両者を接合している。よって、外部導体接続金具３０と外部導体１３とがより強固に接合されるとともに、両者の間の電気的導通がより確実に確保される。尚、図８を含む本明細書に添付の図面においては省略されているが、図８に示されている中心導体１１と外部導体１３との間には発泡ポリエチレンその他の絶縁体が介在している。

以上のように、外部導体接続金具３０の第２ケーブル接続部３１は同軸ケーブル１０の外部導体１３に接続されている。また、外部導体接続金具３０の固定部３２は上側グランド板３に接続されている。つまり、同軸ケーブル１０の外部導体１３は、外部導体接続金具３０を介して上側グランド板３と電気的に導通している。

尚、図７に示されるように、上側グランド板３と下側グランド板６との間にはアルミ製のスペーサ９が介在しており、固定ボルト３５は、スペーサ９にねじ結合されている。

以上のように、本実施形態では、同軸ケーブル１０の中心導体１１と給電線路７とが中心導体接続金具２０を介して電気的特性を悪化させることなく接続されている。また、同軸ケーブル１０の外部導体１３と上側グランド板３とが外部導体接続金具３０を介して電気的特性を悪化させることなく接続されている。

尚、同軸ケーブル１０と給電線路７との接続点から所定距離の範囲内に３つ以上のスルーホールを形成すると、電気的特性がさらに安定する。例えば、図３に示されるように、同軸ケーブル１０と給電線路７との接続点であるスリット５ａから線路長４０ｍｍの範囲内に３つ以上のスルーホール５０を形成すると、電気的特性がさらに安定する。

本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態において示した中心導体接続金具や外部導体接続金具に関する各種寸法は一例であり、適宜変更することができる。また、中心導体接続金具や外部導体接続金具の材質は、はんだ接合可能な材質であればよく、銅や銅合金に限定されない。

１ アンテナ装置
２ 筐体
２ａ，２ｂ キャップ
３ 第１グランド板（上側グランド板）
４ アンテナ素子
５ 基板
５ａ スリット
６ 第２グランド板（下側グランド板）
７ 給電線路
７ａ 表面給電線路
７ｂ 裏面給電線路
８ ケーブル挿入口
９ スペーサ
１０ 同軸ケーブル
１１ 中心導体
１２ シース
１３ 外部導体
２０ 中心導体接続金具
２１ 基板接続部
２２ 第１ケーブル接続部
２４ａ,２４ｂ 第１接続片
２５ 第２接続片
２６ 屈曲部
３０ 外部導体接続金具
３１ 第２ケーブル接続部
３２ 固定部
３３ はんだ注入穴
３４ ボルト穴
３５ 固定ボルト
４０ 開口部
５０ スルーホール

Claims (8)

1. アンテナ素子と該アンテナ素子に電力を供給する給電線路とを備えたアンテナ装置であって、
   基板と、
   前記基板の表面に形成された表面給電線路と、
   前記基板の裏面に形成された裏面給電線路と、
   前記基板を挟んで対向する第１グランド板及び第２グランド板と、
   前記表面給電線路及び前記裏面給電線路に接続された中心導体と、前記第１グランド板に接続された外部導体と、を備える同軸ケーブルと、
   前記第１グランド板と前記第２グランド板との間に挿入された基板接続部と、前記第１グランド板の外に突出する第１ケーブル接続部と、を備える中心導体接続金具と、を有し、
   前記基板接続部の第１接続片が前記表面給電線路に接続され、前記基板接続部の第２接続片が前記裏面給電線路に接続されている、
   アンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記第２接続片は、前記基板を貫通して前記裏面給電線路に接続されている、
   アンテナ装置。
3. 請求項２に記載のアンテナ装置において、
   前記基板には、該基板を貫通して前記表面給電線路及び前記裏面給電線路に連通するスリットが形成されており、
   前記第２接続片は、前記スリットを通して前記基板を貫通しており、
   前記スリットの内面と前記第２接続片の外面との間には、前記基板の前記表面から前記裏面へはんだが回り込むことができる隙間がある、
   アンテナ装置。
4. 請求項２又は３に記載のアンテナ装置において、
   １つの前記第２接続片と、２つの前記第１接続片と、を有し、
   前記２つの第１接続片は、前記１つの第２接続片の両側に設けられている、
   アンテナ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第１接続片に、前記基板と平行に延在し、前記表面給電線路の上に重ねて配置される屈曲部が設けられている、
   アンテナ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記基板接続部の幅が前記第１ケーブル接続部の幅よりも狭い、
   アンテナ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記同軸ケーブルを跨いで前記第１グランド板の上に配置され、前記第１グランド板との間に前記同軸ケーブルを挟持する外部導体接続金具を有し、
   前記外部導体接続金具は、前記同軸ケーブルの前記外部導体に接続された第２ケーブル接続部と、前記第１グランド板に固定された固定部と、を備える、
   アンテナ装置。
8. 請求項７に記載のアンテナ装置において、
   前記第２ケーブル接続部に、該第２ケーブル接続部を貫通するはんだ注入穴が設けられている、
   アンテナ装置。

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