JP2022024240A

JP2022024240A - アンテナの給電構造

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Publication number: JP2022024240A
Application number: JP2020119689A
Authority: JP
Inventors: 元樹大嶋; Motoki Oshima
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-02-09
Anticipated expiration: 2040-07-13
Also published as: JP6980354B1

Abstract

【課題】基板上に形成されたアンテナに、ハンダ付けによる給電を行えるようにする。【解決手段】第１フィルム基板１１ａおよび第２フィルム基板１１ｂは樹脂製の基板とされ、第１フィルム基板１１ａにはエレメントとエレメントに給電する給電ラインとが形成されている。耐熱性の給電基板２１には、給電ケーブル３１の内部導体と外部導体がハンダ付けされ、給電基板２１の周縁の凹部が第２フィルム基板１１ｂの給電部のグランド１４にハンダ付け部１５でハンダ付けされると共に、給電ラインの始端部１３ａに給電基板２１の凹部の一つがハンダ付け部１５ａでハンダ付けされる。凹部は径の小さい円弧の半円状とされ、これにより、同軸ケーブル３１からエレメントにハンダ付けによる給電がされるようになる。【選択図】図７

Description

本発明は、基板上に形成されて構成されたアンテナの給電構造に関する。

従来、通信用のアンテナや自動車搭載用のアンテナの一つとして、フィルムアンテナが用いられている。フィルムアンテナは、絶縁性とされたフィルムの面にプリントや貼着等によりアンテナや給電ラインとして機能する導電層を形成して構成されている。特許文献１に従来のフィルムアンテナが開示されている。
従来のフィルムアンテナ１００の構成を図１８に示す。図１８は従来のフィルムアンテナ１００の構成を示す平面図である。
図１８示す従来のフィルムアンテナ１００は、ポリイミド樹脂等の合成樹脂製とされたフレキシブルなフィルム基板である誘電体基板１１０と，誘電体基板１１０の表面上に形成された導体箔からなる第１放射素子１２１および第２放射素子１２２とから構成されている。第１放射素子１２１と第２放射素子１２２とは横に並んで形成されており、互いに向き合う端部が給電領域１１４とされて、給電領域１１４に同軸ケーブル１３１から給電されている。この場合、同軸ケーブル１３１の外部導体が給電領域１１４において第１放射素子１２１の端部にハンダ付けされて接続され、同軸ケーブル１３１の内部導体が給電において第２放射素子１２２の端部にハンダ付けされて接続されている。これにより、同軸ケーブル１３１から第１放射素子１２１および第２放射素子１２２へ給電される。

図１９は、コネクタからアンテナに給電する従来の他のフィルムアンテナの構成の一例を示す斜視図であり、図１９にはフィルムアンテナにおける給電部の構成だけが示されている。図２０（ａ）は、給電部の構成を示す正面図であり、図２０（ｂ）は給電部の構成を示す背面図である。
図１９に示す従来の他のフィルムアンテナにおける給電部では、フレキシブルな合成樹脂製のフィルム基板２１１の表面上には図示しないアンテナの導電膜が形成されていると共に、このアンテナに給電する給電ライン２１３とグランド２１４とが形成されている。給電ライン２１３とグランド２１４とに金属製のコネクタ２４０から給電されている。
コネクタ２４０の構成を図２１（ａ）～（ｄ）に示す。図２１（ａ）はコネクタ２４０の構成を示す上面図であり、図２１（ｂ）はコネクタ２４０の構成を示す正面図であり、図２１（ｃ）はコネクタ２４０の構成を示す側面図であり、図２１（ｄ）はコネクタ２４０の構成を示す下面図である。
これらの図に示すように、コネクタ２４０は円筒部２４３と、円筒部２４３の下端に円筒部２４３と一体に設けられた矩形状のグランドとされる平板部２４１とを備えている。円筒部２４３の中心軸上には中心導体２４４が配置されて、円筒部２４３と中心導体２４４とにより同軸構造が形成されている。円筒部２４３の側周面にはネジ部が形成されており、このネジ部に同軸ケーブルの先端に装着された同軸プラグを螺着可能とされている。平板部２４１の裏面には、図２１（ｄ）に示すように一の端縁から所定幅の凹溝２４２が形成されており、凹溝２４２の先端部は半円形に形成されて、当該半円形のほぼ中心に中心導体２４４の下端が臨んでいる。

図１９および図２０に戻り、上記説明したコネクタ２４０がフィルム基板２１１上に載置される。この際に、給電ライン２１３の先端には中心導体２４４の下端が挿通されるスルーホールが形成されており、このスルーホールに中心導体２４４の下端を挿入すると共に、平板部２４１における凹溝２４２が形成されていない縁を除く３縁がグランド２１４上に位置するように載置する。そして、平板部２４１の裏面の凹溝２４２がグランド２１４の間の給電ライン２１３を跨ぐように位置合わせする。次いで、フィルム基板２１１の裏面において中心導体２４４の先端をスルーホールにハンダ付け部２１５でハンダ付けする。さらに、フィルム基板２１１のおもて面において平板部２４１における凹溝２４２が形成されていない縁を除く３縁をグランド２１４にハンダ付け部２１５でハンダ付けする。これにより、コネクタ２４０から給電ライン２１３を介して図示しないアンテナに給電されるようになる。

特開２０１７－１８３９２０号公報

フィルムアンテナのフィルム基板は、高周波特性の優れたフィルム素材を用いることが好適とされており、高周波特性の優れた一般的なフィルム素材として、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）樹脂などのフレキシブルな樹脂素材が知られている。しかしながら、ＰＥＴ樹脂製のフィルム基板は、ハンダ付けに耐えられる耐熱性を有していないという問題点があった。このため、従来のフィルムアンテナ１００ではハンダ付けに耐えられる耐熱性を有するポリイミド樹脂製の誘電体基板１１０とされていた。また、従来の他のフィルムアンテナのフィルム基板２１１には、コネクタ２４０がハンダ付けされることから、ハンダ付けに耐えられる耐熱性を有するフィルム基板２１１とする必要があった。
しかしながら、ハンダ付けに耐えられる耐熱性を有するポリイミド樹脂製のフィルム基板とすると、フィルム基板の高周波損失が周波数が高くなるにつれて増加し、アンテナ製品の高周波性能を重んじる場合は、ポリイミド樹脂製のフィルム基板を採用しがたかった。
すなわち、給電部において安定した電気性能を維持するためにはハンダ付けによる給電を行うことが最良とされているが、ハンダ付けには高熱を伴うことから、高周波特性は良好であるが耐熱性を有さないＰＥＴ樹脂等のフィルム基板とすると、ハンダ付けによる給電を用いることができなかった。これに対して、耐熱性に優れるポリイミド樹脂製等のフィルム基板を用いてハンダ付けによる給電を行うようにすると、安定した電気性能を維持できるが、フィルム基板の高周波損失が周波数が高くなるにつれて増加してしまうという問題点があった。

また、同軸ケーブルに替えてコネクタから給電するようにすると、フィルムアンテナの適用性が広がるようになり、従来の他のフィルムアンテナの給電部では、コネクタ２４０から給電できる構成とされている。
しかしながら、コネクタ２４０から給電できる構成の従来の他のフィルムアンテナでは、コネクタ２４０の平板部２４１において裏面に凹溝２４２を形成して給電ライン２１３を跨ぐ構成のコネクタ２４０とする必要があり、このため、一般的な構成のコネクタを使用することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することができるアンテナの給電構造を提供することを目的としている。

本発明のアンテナの給電構造は、樹脂製の基板の面に形成されたエレメントに給電する前記基板の面に形成された給電ラインおよびグランドを有する給電部と、給電パターンと給電部グランドとが形成され、前記給電部上に載置される給電基板とを備え、前記給電基板の縁部には、前記給電パターンの一端が形成されている半円状の第１凹部と、前記給電部グランドが形成されている半円状の第２凹部とが形成されており、前記給電基板が前記給電部上に載置された時に、前記給電ライン上に前記第１凹部が位置すると共に、前記グランド上に前記第２凹部が位置して、前記給電ラインと前記第１凹部の縁部に形成されている前記給電パターンの一端とがハンダ付けされていると共に、前記グランドと前記第２凹部の縁部に形成されている前記給電部グランドとがハンダ付けされていることを主要な特徴としている。
また、本発明のアンテナの給電構造において、前記基板は、耐熱性を有さない樹脂製の基板とされており、前記給電基板の前記給電パターンに、前記エレメントに給電する同軸ケーブルの内部導体がハンダ付けされ、前記給電部グランドに前記同軸ケーブルの外部導体がハンダ付けされている。
さらに、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記同軸ケーブルの内部導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされている。

さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電基板上に前記エレメントに給電するコネクタが配置されて、前記給電基板の前記給電パターンに、前記エレメントに給電する前記コネクタの中心導体がハンダ付けされ、前記給電部グランドに前記コネクタのグランドとなる平板部がハンダ付けされている。
さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記コネクタの中心導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされている。

さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記エレメントに給電するコネクタは、中心導体と、複数の係止孔が形成されたグランドとなる平板部とを有し、前記給電部の前記グランドおよび前記給電基板の前記給電部グランドに前記係止孔に対応する位置にそれぞれ挿通孔が形成されており、前記給電部の下から前記給電部および前記給電基板に形成された前記挿通孔に挿通した係止手段を前記平板部の前記係止孔に係止することにより、前記給電部の上に前記給電基板および前記コネクタが固着されている。
さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記コネクタの中心導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされている。
さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端に第１スルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成され、前記給電部の前記給電ラインの先端に第２スルーホールが形成されており、前記コネクタの中心導体が前記第１スルーホールを介して前記第２スルーホールに挿通されてハンダ付けされている。

さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電基板は、プリント基板を分割することにより複数の前記給電基板を作成することができ、前記プリント基板上には、前記給電パターンおよび前記給電部グランドが形成されていると共に、前記第１凹部および前記第２凹部の位置にスルーホールとされた円形の孔部がそれぞれ形成されており、前記プリント基板を分割する際に、前記円形の孔部が分割されることにより前記第１凹部および前記第２凹部が形成されている。

本発明のアンテナの給電構造は、樹脂製の基板の面に形成されたエレメントに給電する給電部上に、給電基板を載置して、給電基板の縁部に形成された半円状の凹部においてハンダ付けすることにより、給電基板から給電するようにしたので、ハンダ付けに耐えられる耐熱性を有さない基板とされていても、その基板上に形成されたアンテナに、ハンダ付けによる給電を行うことができるようになる。
また、本発明のアンテナの給電構造では、樹脂製の基板の面に形成されたエレメントに給電する給電部上に載置された給電基板上にエレメントに給電するコネクタが配置されていることから、一般的な構成のコネクタからエレメントに給電することができるようになる。

本発明の第１実施例のアンテナの給電構造を備えるフィルムアンテナの構成を斜視図で示す平面図である。本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す平面図である。本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す正面図である。本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す背面図である。本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の組立工程を説明する斜視図である。本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の他の組立工程を説明する斜視図である。本発明の第１実施例のアンテナの給電構造のさらに他の組立工程を説明する斜視図である。本発明にかかるアンテナの給電構造が適用されるフィルムアンテナにおけるフィルム基板の構成を示す平面図、側面図、正面図、背面図である。本発明にかかるアンテナの給電構造の給電基板の構成を示す平面図、右側面図、左側面図、正面図、背面図である。本発明にかかるアンテナの給電構造の給電基板を作成する第１ステップを説明する図である。本発明にかかるアンテナの給電構造の給電基板を作成する第２ステップを説明する図である。本発明の第２実施例のアンテナの給電構造の組立工程を説明する斜視図である。本発明の第２実施例のアンテナの給電構造の他の組立工程を説明する斜視図である。本発明の第２実施例のアンテナの給電構造のさらに他の組立工程を説明する斜視図である。本発明の第２実施例のアンテナの給電構造の構成を示す正面図、斜視図で示す背面図である。本発明の第３実施例のアンテナの給電構造の組立工程を説明する斜視図である。本発明の第３実施例のアンテナの給電構造の他の組立工程を説明する斜視図である。従来のフィルムアンテナの構成を示す斜視図である。コネクタからアンテナに給電する従来のフィルムアンテナにおいて、給電部の構成を示す斜視図である。コネクタからアンテナに給電する従来の他のフィルムアンテナにおいて、給電部の構成を示す正面図、背面図である。コネクタからアンテナに給電する従来の他のフィルムアンテナにおけるコネクタの構成を示す上面図、正面図、側面図、下面図である。

＜本発明の第１実施例のアンテナの給電構造＞
本発明の第１実施例のアンテナの給電構造を備えるフィルムアンテナの構成を斜視図で示す平面図を図１に示す。そして、本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を図２ないし図４に示す。図２は本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す平面図であり、図３は本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す正面図であり、図４は本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す背面図である。
図１に示す本発明の第１実施例のアンテナの給電構造を備えるフィルムアンテナ１は、フィルム基板１１と、フィルム基板１１の上に載置された給電基板２１とを備えている。フィルム基板１１は、高周波特性の良好なＰＥＴ等のフィルム素材からなり、フレキシブルな基板とされている。フィルム基板１１は、矩形状の第１フィルム基板１１ａと、第１フィルム基板１１ａの一方の長辺のほぼ中央部から矩形状に突出している第２フィルム基板１１ｂとから構成され、第１フィルム基板１１ａの一面に、アンテナを構成する複数のエレメント１２と、エレメント１２に給電する給電ライン１３と、グランド１４との導電膜がプリントや貼着等により形成されている。また、第２フィルム基板１１ｂには、グランド１４と給電ライン１３の始端部１３ａとなる導電膜がプリントや貼着等により形成されて給電部を構成している。第２フィルム基板１１ｂの給電部の上に載置されている給電基板２１は、ガラスエポキシ樹脂やテフロン（登録商標）樹脂等の高周波特性の良好な耐熱性の基板とされており、エレメント１２に給電ライン１３を介して給電する同軸ケーブル３１が給電基板２１の上にハンダ付けされている。

給電基板２１は横長の矩形状とされて長辺の縁部に３つずつ半円状の凹部２２が形成され、短辺の縁部には半円状の１つの凹部２２ａまたは２つの半円状の凹部２２が形成されている。後述するが、給電基板２１には給電ライン１３の始端部１３ａに電気的に接続される給電パターンの導電膜と、グランド１４に電気的に接続される給電部グランド２１ａの導電膜とがプリントや貼着等により形成されている。第２フィルム基板１１ｂの上に給電基板２１が載置されて、凹部２２ａに形成されている給電パターンと始端部１３ａとがハンダ付けされ、凹部２２に形成されている給電部グランド２１ａとグランド１４とがハンダ付けされている。これにより、同軸ケーブル３１から給電基板２１を介して給電ライン１３に給電されてエレメント１２に給電されるようになる。
このように、同軸ケーブル３１からフィルムアンテナ１にハンダ付けによる給電を行う構造が本発明の第１実施例のアンテナの給電構造であり、第２フィルム基板１１ｂの給電部と、給電基板２１および同軸ケーブル３１とにより構成されている。

本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の構成を示す図２ないし図４は、図１に示すフィルムアンテナ１の主に第２フィルム基板１１ｂの給電部の構成を拡大して示す図とされている。これらの図に示すように、本発明の第１実施例のアンテナの給電構造では、同軸ケーブル３１からフィルムアンテナ１にハンダ付けによる給電が行われている。この場合、同軸ケーブル３１の内部導体３１ａの先端がＬ字状に折曲されて給電基板２１の後述する給電パターンのスルーホールに挿入されてハンダ付けされ、同軸ケーブル３１の先端部において被覆が取り除かれて露出した外部導体３１ｃが給電基板２１の給電部グランド２１ａにハンダ付けされている。そして、給電基板２１の長辺に形成されている複数の凹部２２の立設面には給電部グランド２１ａの導電膜が形成されており、これらの凹部２２に形成されている給電部グランド２１ａは第２フィルム基板１１ｂのグランド１４にハンダ付けされている。さらに、給電基板２１の一方に形成された凹部２２ａの立設面には給電パターンの先端となる導電膜が形成されており、この凹部２２ａに形成された給電パターンは給電ライン１３の始端にハンダ付けされている。そして、半円状の凹部２２は例えば約３ｍｍの径の円弧で形成され、半円状の凹部２２ａは例えば約２．５ｍｍの径の円弧で形成されることから、凹部２２，２２ａに形成されている導電膜を第２フィルム基板１１ｂに形成されている導電膜にハンダ付けする際に、ハンダ付けする領域が小さく限られ、第２フィルム基板１１ｂに悪影響を及ぼすことなくハンダ付けを行うことができる。これにより、第２フィルム基板１１ｂが耐熱性を有さないフィルム素材であっても、同軸ケーブル３１は給電基板２１にハンダ付けされることから、第２フィルム基板１１ｂに悪影響を及ぼすことなくハンダ付けによる給電を行うことができる。

＜フィルム基板＞
次に、本発明にかかるアンテナの給電構造が適用されるフィルムアンテナ１におけるフィルム基板１１の構成を図８（ａ）～（ｄ）に示す。図８（ａ）はフィルム基板１１の構成を示す平面図であり、図８（ｂ）はフィルム基板１１の構成を示す側面図であり、図８（ｃ）はフィルム基板１１の構成を示す正面図であり、図８（ｄ）はフィルム基板１１の構成を示す背面図である。
フィルム基板１１は、高周波特性の良好なＰＥＴ等のフィルム素材からなり、フレキシブルで透明な基板とされている。フィルム基板１１は、矩形状の第１フィルム基板１１ａと、第１フィルム基板１１ａの一方の長辺のほぼ中央部から矩形状に突出している第２フィルム基板１１ｂとから構成されている。図８（ａ）～（ｄ）に示すように、第１フィルム基板１１ａの一面に、アレーアンテナを構成する所定間隔で直線状に配列された４つのエレメント１２と、４つのエレメント１２にトーナメント状に分岐されたラインで給電する給電ライン１３と、給電ライン１３を取り囲むグランド１４との導電膜がプリントや貼着等により形成されている。また、第２フィルム基板１１ｂには、第１フィルム基板１１ａから延長するグランド１４と給電ライン１３の始端部１３ａとなる導電膜がプリントや貼着等により形成されて給電部が構成されている。グランド１４は、給電ライン１３および始端部１３ａを取り囲むように形成されている。

＜給電基板＞
次に、本発明にかかるアンテナの給電構造が適用されるフィルムアンテナ１における給電基板２１の構成を図９（ａ）～（ｅ）に示す。図９（ａ）は給電基板２１の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）は給電基板２１の構成を示す右側面図であり、図９（ｃ）は給電基板２１の構成を示す左側面図であり、図９（ｄ）は給電基板２１の構成を示す正面図であり、図９（ｅ）は給電基板２１の構成を示す背面図である。
これらの図に示すように、給電基板２１は横長の矩形状とされて両長辺の縁部のそれぞれに３つずつ半円状の凹部２２が形成され、短辺の縁部の一方に１つの半円状の凹部２２ａが形成され、短辺の縁部の他方に２つの半円状の凹部２２が形成されている。凹部２２は所定の径の円の円弧で形成され、凹部２２ａは凹部２２より若干小さい径の円の円弧で形成されている。給電基板２１は、ガラスエポキシ樹脂やテフロン（登録商標）樹脂等の高周波特性の良好な耐熱性の基板とされており、ほぼ中央に形成された孔部にスルーホール２３ａが形成されている。給電基板２１の一方の短辺に形成された凹部２２ａからスルーホール２３ａまで延伸している給電パターン２３が給電基板２１の裏面に形成されており、凹部２２ａの立設面に給電パターン２３の端部となる導電膜が形成されていると共に、凹部２２ａを取り囲む円弧状の給電パターン２３の導電膜がおもて面に形成されている。また、給電パターン２３を取り囲むように給電部グランド２１ａの導電膜が裏面に形成されており、裏面に形成されている給電部グランド２１ａとほぼ同形状の給電部グランド２１ａがおもて面に形成されている。給電部グランド２１ａの導電膜は、長辺の縁部にそれぞれ形成された凹部２２および短辺の他方の縁部に形成された凹部２２の立設面にも形成されており、おもて面に形成された給電部グランド２１ａは、裏面に形成された給電部グランド２１ａと電気的に接続されている。
給電基板２１の寸法の一例を挙げると、長辺の長さＬ１は約１７ｍｍとされ、短辺の幅Ｗ１は約１０ｍｍとされ、厚さＤ１は約０．８ｍｍとされる。そして、凹部２２を円弧で半円状に形成する円の所定の径は約３ｍｍとされ、凹部２２ａを円弧で半円状に形成する円の所定の径は約２．５ｍｍとされる。

＜本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の組立工程＞
図５～７に戻り本発明の第１実施例のアンテナの給電構造の組立工程を説明する。図５（ａ）は第１実施例のアンテナの給電構造の第１組立工程を説明する斜視図であり、図５（ｂ）は第１実施例のアンテナの給電構造の第２組立工程を説明する斜視図であり、図６は第１実施例のアンテナの給電構造の第３組立工程を説明する斜視図であり、図７は第１実施例のアンテナの給電構造の第４組立工程を説明する斜視図である。
本発明の第１実施例のアンテナの給電構造を組み立てる場合は、図５（ａ）に示す第１組立工程が最初に行われる。この第１組立工程では、内部導体３１ａをＬ字状に折曲した同軸ケーブル３１が給電基板２１の上に配置されて、内部導体３１ａの先端が給電基板２１のスルーホール２３ａに挿入されると共に、外部導体３１ｃが給電基板２１の給電部グランド２１ａの上に載置される。次いで行われる図５（ｂ）に示す第２組立工程では、内部導体３１ａがスルーホール２３ａにハンダ付け部２５でハンダ付けされると共に、外部導体３１ｃが給電基板２１の給電部グランド２１ａの導電膜にハンダ付け部２５でハンダ付けされる。これにより、同軸ケーブル３１はハンダ付け部２５でハンダ付けされて給電基板２１の上に固着される。

次いで行われる図６に示す第３組立工程では、同軸ケーブル３１がハンダ付け部２５でハンダ付けされた給電基板２１が、第２フィルム基板１１ｂの上に配置されて、給電基板２１が第２フィルム基板１１ｂの給電部上に位置合わせされて載置される。これにより、凹部２２ａが給電ライン１３の始端部１３ａの上に位置されると共に、スルーホール２３ａも始端部１３ａの上に位置されるようになり、さらに、給電基板２１の長辺と他方の短辺とが、グランド１４の上に位置されるようになる。次いで行われる図７に示す第４組立工程では、凹部２２ａの立設面に形成されている給電パターン２３の先端の導電膜と始端部１３ａの導電膜とがハンダ付け部１５ａでハンダ付けされると共に、給電基板２１の長辺と短辺の他方とに形成されている合計８つの凹部２２の立設面に形成されている給電部グランド２１ａの導電膜とグランド１４の導電膜とがハンダ付け部１５でハンダ付けされる。これにより、本発明の第１実施例のアンテナの給電構造が組み立てられ、同軸ケーブル３１から第１フィルム基板１１ａに形成された４つのエレメント１２に給電されるようになる。この給電は、給電部においてハンダ付けを行う本発明の第１実施例のアンテナの給電構造により行われることから、給電部において安定した電気性能を維持することができる。また、給電基板２１の凹部２２，２２ａに形成されている導電膜をフィルム基板１１に形成されている導電膜にハンダ付けする際に、凹部２２，２２ａは径の小さい円の円弧の半円状とされていることから、凹部２２，２２ａにおけるハンダ付けする領域が小さく限られることになる。これにより、フィルム基板１１がハンダ付けに耐えられる耐熱性を有さないフィルム基板であっても、フィルム基板１１に悪影響を及ぼすことなく給電部においてハンダ付けを行うことができる。

本発明の第１実施例の給電構造は、上記した組立工程の通りでなくても組み立てることができる。例えば、給電基板２１をフィルム基板１１に上記したようにハンダ付けした後に、同軸ケーブル３１の内部導体３１ａと外部導体３１ｃとを上記したように給電基板２１にハンダ付けするようにしてもよい。
また、本発明の第１実施例の給電構造は、フレキシブルなフィルム基板１１だけでなく、リジッド基板にも適用することができる。この場合、フィルム基板１１の素材は、ＰＥＴやポリイミド樹脂等のフィルム素材とすることができる。

＜給電基板の作成方法＞
次に、本発明にかかるアンテナの給電構造が適用されるフィルムアンテナ１における給電基板２１の作成方法を図１０、図１１を参照して説明する。図１０は給電基板２１を作成する第１のステップを説明する図であり、図１１は給電基板２１を作成する第２のステップを説明する図である。
図１０、図１１に示す給電基板２１の作成方法では、給電基板２１を一度に複数枚、図示する例では９枚の給電基板２１を一度に作成することができる。図１０に示す第１ステップでは、ガラスエポキシ樹脂やテフロン（登録商標）樹脂等の高周波特性が良好で耐熱性のプリント基板５０の所定位置に貫通孔とされる孔部５１ａおよび孔部５１ｂと孔部５１ｃとが形成される。孔部５１ａの径は約３ｍｍとされ凹部２２が形成される位置に対応する位置に形成され、孔部５１ｂの径は約２．５ｍｍとされ凹部２２ａが形成される位置に対応する位置に形成され、孔部５１ｃは同軸ケーブル３１の内部導体３１ａが挿通可能な径とされスルーホール２３ａが形成される位置に対応する位置に形成される。縦横に破線で示す線は、切断線であり切断線で囲まれた矩形の領域により給電基板２１が構成される。そこで、給電基板２１となる領域において給電パターン２３および給電部グランド２１ａの導電膜をプリントや貼着等によりプリント基板５０の両面に形成する。この場合、孔部５１ａおよび孔部５１ｂと孔部５１ｃの内壁面にも導電膜が形成されてそれぞれスルーホールとなる。なお、給電パターン２３および給電部グランド２１ａの形状や形成位置は図９（ａ）～（ｅ）に示す通りとされる。

次いで、図１１に示す第２ステップでは図１０に破線で示す切断線に沿ってプリント基板５０を切断する。これにより、９枚の給電基板２１を一度に得ることができる。切断線でプリント基板５０を切断することにより、孔部５１ａおよび孔部５１ｂが分割されて、切断されて得られた給電基板２１における凹部２２は約３ｍｍの径の円弧で半円状に形成され、凹部２２ａは約２．５ｍｍの径の円弧で半円状に形成されることになる。
このようにして作成された給電基板２１を上記説明した本発明の第１実施例のアンテナの給電構造に用いることができると共に、後述する本発明の第２実施例および第３実施例のアンテナの給電構造に用いることができる。
なお、プリント基板５０の大きさを変えることにより、一度に得られる給電基板２１の枚数を変更することができる。図１０に示すプリント基板５０より大きくすれば一度に得られる給電基板２１の枚数を増やすことができ、図１０に示すプリント基板５０より小さくすれば一度に得られる給電基板２１の枚数を減らすことができる。

＜本発明の第２実施例のアンテナの給電構造＞
本発明の第２実施例のアンテナの給電構造は、同軸構造のコネクタ４０からフィルムアンテナにハンダ付けによる給電を行う構造とされ、第１実施例のアンテナの給電構造における同軸ケーブル３１に替えてコネクタ４０を用いた構造とされている。本発明の第２実施例のアンテナの給電構造を備えるフィルムアンテナは、フィルム基板１１と、フィルム基板１１の上に載置された給電基板２１とを備えており、給電基板２１の上にコネクタ４０が設けられている。フィルム基板１１および給電基板２１の構成は、本発明の第１実施例の給電構造と同様とされているので、その説明は省略する。また、コネクタ４０は円筒部と、円筒部の下端に一体に形成された矩形状のグランドとされる平板部４１とを備えている。円筒部の中心軸上には中心導体が配置されて、円筒部と中心導体とにより同軸構造が形成されている。円筒部の側周面にはネジ部が形成されており、このネジ部に同軸ケーブルの先端に装着された同軸プラグを螺着可能とされている。

本発明の第２実施例のアンテナの給電構造の説明を、第２実施例のアンテナの給電構造の組立工程で説明する。図１２（ａ）は第２実施例のアンテナの給電構造の第１組立工程を説明する斜視図であり、図１２（ｂ）は第２実施例のアンテナの給電構造の第２組立工程を説明する斜視図であり、図１３は第２実施例のアンテナの給電構造の第３組立工程を説明する斜視図であり、図１４は第２実施例のアンテナの給電構造の第４組立工程を説明する斜視図である。また、図１５（ａ）は第２実施例のアンテナの給電構造を示す正面図であり、図１５（ｂ）は第２実施例のアンテナの給電構造を斜視図で示す背面図である。
本発明の第２実施例のアンテナの給電構造の組み立てる場合は、図１２（ａ）に示す第１組立工程が最初に行われる。この第１組立工程では、同軸構造のコネクタ４０が給電基板２１の上に配置されて、コネクタ４０の中心導体４２の先端が給電基板２１のスルーホール２３ａに挿入されると共に、コネクタ４０のグランドとされる矩形状の平板部４１が給電基板２１の給電部グランド２１ａの上に載置される。次いで行われる図１２（ｂ）に示す第２組立工程では、中心導体４２がスルーホール２３ａにハンダ付けされると共に、平板部４１の周縁が給電基板２１の給電部グランド２１ａの導電膜にハンダ付け部４１ａでハンダ付けされる。これにより、コネクタ４０はハンダ付け部４１ａ等でハンダ付けされて給電基板２１の上に固着される。

次いで行われる図１３に示す第３組立工程では、コネクタ４０がハンダ付け部４１ａ等でハンダ付けされた給電基板２１が、第２フィルム基板１１ｂの給電部の上に配置されて、給電基板２１が第２フィルム基板１１ｂの上に位置合わせされて載置される。これにより、凹部２２ａが給電ライン１３の始端部１３ａの上に位置されると共に、スルーホール２３ａも始端部１３ａの上に位置されるようになり、さらに、給電基板２１の長辺と他方の短辺とが、グランド１４の上に位置されるようになる。次いで行われる図１４に示す第４組立工程では、凹部２２ａの立設面に形成されている給電パターン２３の先端の導電膜と始端部１３ａの導電膜とがハンダ付け部１５ａでハンダ付けされると共に、給電基板２１の長辺と短辺の他方とに形成されている合計８つの凹部２２の立設面に形成されている給電部グランド２１ａの導電膜とグランド１４の導電膜とがハンダ付け部１５でハンダ付けされる。これにより、本発明の第２実施例のアンテナの給電構造が組み立てられ、コネクタ４０から第１フィルム基板１１ａに形成された４つのエレメント１２に給電されるようになる。給電する場合は、コネクタ４０に給電用の同軸ケーブルが装着される。第１組立工程ないし第４組立工程で組み立てられた第２実施例のアンテナの給電構造の正面図は図１５（ａ）に示すようになり、背面図は図１５（ｂ）に示すようになる。エレメント１２への給電は、給電部においてハンダ付けを行う本発明の第２実施例のアンテナの給電構造により行われることから、給電部において安定した電気性能を維持することができる。また、給電基板２１の凹部２２，２２ａに形成されている導電膜をフィルム基板１１に形成されている導電膜にハンダ付けする際に、凹部２２，２２ａは径の小さい円の円弧の半円状とされていることから、凹部２２，２２ａにおけるハンダ付けする領域が小さく限られることになる。これにより、フィルム基板１１が耐熱性を有さないフィルム素材であっても、フィルム基板１１に悪影響を及ぼすことなく給電部においてハンダ付けを行うことができる。
また、本発明の第２実施例の給電構造は、フレキシブルなフィルム基板１１だけでなく、リジッド基板にも適用することができる。この場合、フィルム基板１１の素材は、ＰＥＴやポリイミド樹脂等のフィルム素材とすることができる。

＜本発明の第３実施例のアンテナの給電構造＞
本発明の第３実施例のアンテナの給電構造は、同軸構造のコネクタ４０’からフィルムアンテナにハンダ付けによる給電を行う構造とされ、コネクタ４０’をフィルム基板１１に固着する構成が変更されている。本発明の第３実施例のアンテナの給電構造を備えるフィルムアンテナは、フィルム基板１１’と、フィルム基板１１’の上に載置された給電基板２１’とを備えており、給電基板２１’の上にコネクタ４０’が設けられている。フィルム基板１１’および給電基板２１’の構成は、本発明の第１，２実施例の給電構造におけるフィルム基板１１および給電基板２１の構成を一部変更した構成とされ、コネクタ４０’は、本発明の第２実施例の給電構造におけるコネクタ４０の構成を一部変更した構成とされている。

本発明の第３実施例のアンテナの給電構造の説明を、第３実施例のアンテナの給電構造の組立工程で説明する。図１６は第３実施例のアンテナの給電構造の第１組立工程を説明する斜視図であり、図１７は第２実施例のアンテナの給電構造の第２組立工程を説明する斜視図である。
本発明の第３実施例のアンテナの給電構造の組み立ての説明に先立って、フィルム基板１１’および給電基板２１’の構成を説明する。フィルム基板１１’は、第１，２実施例のアンテナの給電構造と同様の構成の第１フィルム基板１１ａと、第１，２実施例のアンテナの給電構造における第２フィルム基板１１ｂに４つの挿通孔１１ｃが形成されると共に、給電ライン１３の始端部１３ａの先端にスルーホール１１ｄが形成された第２フィルム基板１１ｂ’とから構成されている。また、給電基板２１’は、第１，２実施例のアンテナの給電構造における給電基板２１に４つの挿通孔２１ｃが形成された給電基板２１’とされている。さらに、コネクタ４０’は、第２実施例のアンテナの給電構造におけるコネクタ４０において、４つの角部にそれぞれネジ部４１ｂが形成された矩形状の平板部４１’を有するコネクタ４０’とされている。平板部４１’に形成された４つのネジ部４１ｂに対応する位置に、第２フィルム基板１１ｂ’の挿通孔１１ｃおよび給電基板２１’の挿通孔２１ｃが形成されている。

本発明の第３実施例のアンテナの給電構造の組み立てる場合は、図１６に示す第１組立工程が最初に行われる。この第１組立工程では、同軸構造のコネクタ４０’が給電基板２１’の上に位置合わせされて配置され、コネクタ４０’の中心導体４２の先端が給電基板２１’のスルーホール２３ａに挿入されると共に、第２フィルム基板１１ｂ’で構成される給電部の給電ライン１３の始端部１３ａのスルーホール１１ｄに挿入される。また、コネクタ４０’のグランドとされる矩形状の平板部４１’が給電基板２１’の給電部グランド２１ａの上に載置され、４つのネジ部４１ｂと挿通孔２１ｃと挿通孔１１ｃとの位置が合わされ、その延長線上にネジ４５がそれぞれ配置される。
次いで行われる図１７に示す第２組立工程では、４本のネジ４５を給電部の挿通孔１１ｃの下から挿通して挿通孔２１ｃに下から挿通し、さらにネジ部４１ｂにそれぞれ下から螺着する。これにより、第２フィルム基板１１ｂ’の給電部の上に給電基板２１’が固着されると共に、給電基板２１’の上にコネクタ４０’が固着されるようになる。次いで、コネクタ４０’の中心導体４２がスルーホール１１ｄにハンダ付けされると共に、給電基板２１’の凹部２２ａの立設面に形成されている給電パターン２３の先端の導電膜と始端部１３ａの導電膜とがハンダ付け部１５ａでハンダ付けされ、さらに、給電基板２１’の長辺と他方の短辺とに形成されている合計８つの凹部２２の立設面に形成されている給電部グランド２１ａの導電膜とグランド１４の導電膜とがハンダ付け部１５でハンダ付けされる。

これにより、本発明の第３実施例のアンテナの給電構造が組み立てられ、コネクタ４０’から第１フィルム基板１１ａに形成された４つのエレメント１２に給電されるようになる。給電する場合は、コネクタ４０’に給電用の同軸ケーブルが装着される。エレメント１２への給電は、給電部においてハンダ付けを行う本発明の第３実施例のアンテナの給電構造により行われることから、給電部において安定した電気性能を維持することができる。また、給電基板２１’の凹部２２，２２ａに形成されている導電膜をフィルム基板１１’に形成されている導電膜にハンダ付けする際に、凹部２２，２２ａは径の小さい円の円弧の半円状とされていることから、凹部２２，２２ａにおけるハンダ付けする領域が小さく限られることになる。これにより、フィルム基板１１’が耐熱性を有さないフィルム素材であっても、フィルム基板１１に悪影響を及ぼすことなく給電部においてハンダ付けを行うことができる。

本発明の第３実施例の給電構造は、上記した組立工程の通りでなくても組み立てることができる。例えば、コネクタ４０’の中心導体４２の先端が給電基板２１’のスルーホール２３ａに挿入された際に、中心導体４２をスルーホール２３ａにハンダ付けしてから第２フィルム基板１１ｂ’の給電ライン１３の始端部１３ａのスルーホール１１ｄに挿入してもよい。次いで、上記した第２組立工程を行うが、この場合は、中心導体４２をスルーホール１１ｄにハンダ付けしなくてもよい。また、上記した第２組立工程において、コネクタ４０’の平板部４１’の周縁を給電基板２１’の給電部グランド２１ａの導電膜にハンダ付けしてもよい。
なお、コネクタ４０’の平板部４１’における４つの角部にそれぞれネジ部４１ｂが形成されて、４本のネジ４５を給電部の挿通孔１１ｃの下から挿通して挿通孔２１ｃに下から挿通し、さらにネジ部４１ｂにそれぞれ下から螺着するようにしたが、これに限ることはなく、平板部４１’における４つの角部に係止孔を形成して、４本の係止手段を給電部の挿通孔１１ｃの下から挿通して挿通孔２１ｃに下から挿通し、さらに係止孔にそれぞれ下から挿入して係止するようにしてもよい。係止手段は、例えばリベット等を用いることができる。
さらに、本発明の第３実施例の給電構造は、フレキシブルなフィルム基板１１’だけでなく、リジッド基板にも適用することができる。この場合、フィルム基板１１の素材は、ＰＥＴやポリイミド樹脂等のフィルム素材とすることができる。

以上説明した本発明の実施例のアンテナの給電構造において、給電基板の縁部には半円状の凹部が形成されていたが、ここで云う半円状の凹部とは、円や楕円の一部を切り取った円弧の形状の凹部とされていればよく、厳密な半円状とされた凹部に限られるものではない。

通信系、自動車搭載用機器系のアンテナ製品においては、ハンダ付けによる給電構造とすることで安定した電気性能を維持するようにしている。また、ガラス貼付のアンテナでは、その透過的視認性も重要視され、必然的に透明フィルムを用いたフィルムアンテナに利用価値が見出される。またＩｏＴ（Internet of Things）系での内蔵型アンテナとしても不可視性、筐体内部装荷時の物理的柔軟性を問われる事からフレキシブルなフィルムアンテナの採用の可能性も多く、通信事業者、ＩｏＴ系での通信モジュール機器製品にも利便性を有している。このように、多様な通信メディアにおいては、非可視性、シームレスが望まれる製品としてフィルムアンテナが望まれる現状がある。
以上説明した本発明の実施例のアンテナの給電構造では、フィルムアンテナの基板としてハンダ付けに耐えられる耐熱性を有していないが透明でフレキシブルとされ高周波特性の良好なＰＥＴ材等のフィルム素材を用いることができる。すなわち、本発明の実施例のアンテナの給電構造では、ハンダ付けに耐えられる耐熱性を有していないが透明でフレキシブルとされ高周波特性の良好なフィルム素材を用いてもハンダ付けによる給電を行うことができ、上記した問題を全て解決することができる。

１フィルムアンテナ、１１フィルム基板、１１ａ第１フィルム基板、１１ｂ第２フィルム基板、１１ｃ挿通孔、１１ｄスルーホール、１２エレメント、１３給電ライン、１３ａ始端部、１４グランド、１５ハンダ付け部、１５ａハンダ付け部、２１給電基板、２１ａ給電部グランド、２１ｃ挿通孔、２２凹部、２２ａ凹部、２３給電パターン、２３ａスルーホール、２５ハンダ付け部、３１同軸ケーブル、３１ａ内部導体、３１ｃ外部導体、４０コネクタ、４１平板部、４１ａハンダ付け部、４１ｂネジ部、４２中心導体、４５ネジ、５０プリント基板、５１ａ孔部、５１ｂ孔部、５１ｃ孔部、１００フィルムアンテナ、１１０誘電体基板、１１４給電領域、１２１第１放射素子、１２２第２放射素子、１３１同軸ケーブル、２１１フィルム基板、２１３給電ライン、２１４グランド、２１５ハンダ付け部、２４０コネクタ、２４１平板部、２４２凹溝、２４３円筒部、２４４中心導体

さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記エレメントに給電するコネクタが前記給電基板上に配置されており、該コネクタは、中心導体と、複数の係止孔が形成されたグランドとなる平板部とを有し、前記給電部の前記グランドおよび前記給電基板の前記給電部グランドに前記係止孔に対応する位置にそれぞれ挿通孔が形成されており、前記給電部の下から前記給電部および前記給電基板に形成された前記挿通孔に挿通した係止手段を前記平板部の前記係止孔に係止することにより、前記給電部の上に前記給電基板および前記コネクタが固着されている。
さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記コネクタの中心導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされている。
さらにまた、本発明のアンテナの給電構造において、前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端に第１スルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成され、前記給電部の前記給電ラインの先端に第２スルーホールが形成されており、前記コネクタの中心導体が前記第１スルーホールを介して前記第２スルーホールに挿通されてハンダ付けされている。

Claims

樹脂製の基板の面に形成されたエレメントに給電する前記基板の面に形成された給電ラインおよびグランドを有する給電部と、
給電パターンと給電部グランドとが形成され、前記給電部上に載置される給電基板とを備え、
前記給電基板の縁部には、前記給電パターンの一端が形成されている半円状の第１凹部と、前記給電部グランドが形成されている半円状の第２凹部とが形成されており、前記給電基板が前記給電部上に載置された時に、前記給電ライン上に前記第１凹部が位置すると共に、前記グランド上に前記第２凹部が位置して、前記給電ラインと前記第１凹部の縁部に形成されている前記給電パターンの一端とがハンダ付けされていると共に、前記グランドと前記第２凹部の縁部に形成されている前記給電部グランドとがハンダ付けされていることを特徴とするアンテナの給電構造。
前記基板は、耐熱性を有さない樹脂製の基板とされており、
前記給電基板の前記給電パターンに、前記エレメントに給電する同軸ケーブルの内部導体がハンダ付けされ、前記給電部グランドに前記同軸ケーブルの外部導体がハンダ付けされていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナの給電構造。
前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記同軸ケーブルの内部導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナの給電構造。
前記給電基板上に前記エレメントに給電するコネクタが配置されて、前記給電基板の前記給電パターンに、前記コネクタの中心導体がハンダ付けされ、前記給電部グランドに前記コネクタのグランドとなる平板部がハンダ付けされていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナの給電構造。
前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記コネクタの中心導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナの給電構造。
前記エレメントに給電するコネクタは、中心導体と、複数の係止孔が形成されたグランドとなる平板部とを有し、前記給電部の前記グランドおよび前記給電基板の前記給電部グランドに前記係止孔に対応する位置にそれぞれ挿通孔が形成されており、前記給電部の下から前記給電部および前記給電基板に形成された前記挿通孔に挿通した係止手段を前記平板部の前記係止孔に係止することにより、前記給電部の上に前記給電基板および前記コネクタが固着されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナの給電構造。
前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端にスルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成されており、前記コネクタの中心導体が前記スルーホールに挿入されてハンダ付けされていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナの給電構造。
前記給電パターンは前記給電基板の裏面に形成されていると共に、他端に第１スルーホールが形成され、前記給電部グランドは、前記給電パターンを取り囲むように前記給電基板の両面に形成され、前記給電部の前記給電ラインの先端に第２スルーホールが形成されており、前記コネクタの中心導体が前記第１スルーホールを介して前記第２スルーホールに挿通されてハンダ付けされていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナの給電構造。
前記給電基板は、プリント基板を分割することにより複数の前記給電基板を作成することができ、
前記プリント基板上には、前記給電パターンおよび前記給電部グランドが形成されていると共に、前記第１凹部および前記第２凹部の位置にスルーホールとされた円形の孔部がそれぞれ形成されており、前記プリント基板を分割する際に、前記円形の孔部が分割されることにより前記第１凹部および前記第２凹部が形成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナの給電構造。