JP3344217B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、広帯域性を必要
とするアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】対数周期ダイポールアンテナアンテナ
（以下、ログペリアンテナと略す）は、広帯域に亘り一
定の特性が得られるアンテナ方式として広く用いられて
いる。ログペリアンテナは、マイクロ波帯では、波長が
短いため工作性の点から誘電体基板を用いエッチング等
により製作されることが多い。また、ログペリアンテナ
は、アンテナ先端側から平衡モードで給電する必要があ
る。そのため同軸ケーブルで給電する場合は、基板表側
のダイポールアンテナの中央部に同軸ケーブルを取り付
け、アンテナ先端部で同軸ケーブルの心線を裏側に接続
し、裏側には表側の同軸ケーブルと同径の金属棒を取り
付けた構造とする方法が一般に用いられている。

【０００３】図１２は従来のログペリアンテナの構成を
示す斜視図である。図１２において、１は同軸コネク
タ、２ａは同軸コネクタ１から引き出され、基板３表面
に取り付けられる同軸ケーブル、２ｂは基板３裏面に取
り付けられている金属棒、３は表裏両面に導電性の線路
パターンが設けられた基板、４ａは基板３表面にエッチ
ング等によって設けられ、電波を送信又は受信するダイ
ポールアンテナであり、同軸ケーブル２ａの外部導体に
半田付けによって接続されている。４ｂは同様に基板３
裏面にエッチング等によって設けられ、電波を送信又は
受信するダイポールアンテナであり、金属棒２ｂに半田
付けにより接続されている。５０は信号を伝導する同軸
コネクタ１の心線である。この心線５は、基板３の先端
で折り曲げられ、裏面の金属棒２ｂへ半田付けされてい
る。

【０００４】図１３は、図１２のログペリアンテナをＩ
−Ｉ面で切断した断面図である。従って、図１３におい
て図１２と同一の符号は同一の部分を表す。

【０００５】次に、動作について説明する。ログペリア
ンテナはダイポールアンテナが対数周期的に配置され
て、それらのダイポールアンテナは順次位相反転が加え
られて接続されている。また、給電点はアンテナの先端
側から平衡モードで給電される。この構造を基板３上に
構成する場合は、通常図１２に示すように基板３の両面
に表側と裏側で交互になるようダイポールアンテナが配
置され、それらは同軸ケーブル２ａ及び金属棒２ｂによ
り接続されている。

【０００６】ここで、同軸コネクタ１から入力された信
号は、同軸ケーブル２ａによってアンテナ先端まで伝送
される。同軸ケーブル２ａの先端では、同軸ケーブル２
ａの心線５が基板３の裏側の金属棒２ｂに接続される。
これにより基板３表側のダイポールアンテナ２ａと裏側
のダイポールアンテナ２ｂには、１８０゜位相が反転さ
れた信号がアンテナ先端に給電されたことになる。ここ
で、表側の同軸ケーブル２ａと裏側の金属棒２ｂとを同
径とすると、理想的には表側と裏側には大きさの等しい
電流が流れることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際にはアン
テナ先端における同軸ケーブル２ｂ先端及び心線５０に
よってリアクタンスが発生し、リターンロスが悪化する
という問題があった。リターンロスが発生する原因の１
つには、心線５０において発生するリアクタンスがあ
る。図１３のログペリアンテナでは、基板３の表側から
裏側へ心線５０をまわす必要があり、その際、心線５０
の太さ、剛性上の関係から所定の折り曲げ半径が必要と
なる。そのため、心線５０を短くすることはできず、心
線５０の長さに応じたリアクタンスが反射を発生させて
いた。

【０００８】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、製造が容易でリターンロスの小さい
アンテナ装置を得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアンテナ
装置においては、基板と、この基板表面に設けられたケ
ーブルと、上記ケーブルに挿通され、端部から延出され
た心線と、上記基板表面に設けられた導電性の接続端子
部と、上記基板裏面に設けられたアンテナと、上記心線
を上記ケーブルの端部から上記基板側に折り曲げた際に
上記心線が破損せずに上記接続端子部と接触する最小の
折り曲げ半径の位置よりも上記ケーブルの端部側の基板
に設けられ、上記接続端子部と上記アンテナとを接続す
る導体部と、上記接続端子部上に設けられ、上記導体部
と上記心線とを電気的に接続する半田とを備えたもので
ある。

【００１０】また、上記導体部はスルーホールにより構
成されたものである。さらに、上記心線は、破損せずに
折り曲げられる最小の折り曲げ半径で折り曲げられてい
るものであってもよい。 さらにまた、上記半田は、断面
で見た場合に上記導体部の真上で上記心線と接続するよ
うに上記接続端子部上に形成されているものであっても
よく、さらに、上記半田は、断面で見た場合に上記接続
端子部の表面のほぼ全体を被覆しかつ断面円弧状に形成
されているものであってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１におけ
るログペリアンテナの構成を示す斜視図である。図１に
おいて、１は同軸コネクタ、２ａは同軸コネクタ１から
引き出され、基板３表面に取り付けられる同軸ケーブ
ル、２ｂは基板３裏面に取り付けられている金属棒、３
は表裏両面に導電性の線路パターンが設けられた基板、
４ａは基板３表面にエッチング等によって設けられ、電
波を送信又は受信するダイポールアンテナであり、同軸
ケーブル２ａの外部導体に半田付けによって接続され、
アンテナを構成する。４ｂは同様に基板３裏面にエッチ
ング等によって設けられ、電波を送信又は受信するダイ
ポールアンテナであり、金属棒２ｂに半田付けにより接
続され、アンテナを構成する。５は信号を伝導する同軸
コネクタ１の心線である。この心線５は、基板３の先端
で折り曲げられ、裏面の金属棒２ｂへ半田付けされてい
る。６は、基板３表面に設けられたランドであり、接続
端子部として働く。

【００１２】図２は図１のログペリアンテナのII−II面
で切断したときの断面図である。図２において、図１と
同一の符号は同一又は相当の部分を表す。７はランド６
とダイポールアンテナ４ｂとを電気的に接続するスルー
ホールである。このスルーホール７は心線５とダイポー
ルアンテナ４ｂとを基板３を貫いて接続する導体部とし
て働く。従って、このスルーホール７の内側には信号を
伝播する導体がめっきされている。図３は、図２のスル
ーホール７の部位を拡大した断面図であり、図２と同一
の符号は同一又は相当の部分を表している。

【００１３】次に動作について説明する。まず、ログペ
リアンテナはダイポールアンテナが対数周期的に配置さ
れて、それらのダイポールアンテナは順次位相反転が加
えられて接続されている。給電点はアンテナの先端側か
ら平衡モードで給電される。この構造を基板３上に構成
する場合は、通常図１に示すように基板３の両面に表側
と裏側で交互になるようダイポールアンテナが配置さ
れ、それらは同軸ケーブル２ａ及び金属棒２ｂにより接
続されている。

【００１４】ここで、同軸コネクタ１から入力された信
号は、同軸ケーブル２ａによってアンテナ先端まで伝送
される。同軸ケーブル２ａの先端では、同軸ケーブル２
ａの心線５が基板３の表側のランド６に接続される。こ
のランド６はスルーホール７を介して裏側のダイポール
アンテナ４ｂに電気的に接続されているため、心線５を
伝わった信号は裏側のダイポールアンテナ４ｂへ伝播す
る。これにより基板３表側のダイポールアンテナ４ａと
裏側のダイポールアンテナ４ｂには、１８０゜位相が反
転された信号がアンテナ先端に給電されたことになる。
ここで、表側の同軸ケーブル２ａと裏側の金属棒２ｂと
を同径とすると、理想的には表側と裏側には大きさの等
しい電流が流れることになる。

【００１５】以上が基本的な動作であるが、この発明の
実施の形態１では、基板３の表側に設けられている同軸
ケーブル２ａから裏側の金属棒２ｂにいたるまでの信号
伝播の距離を短くし、その間に生ずる抵抗を軽減してい
る。図３の５０で示した点線は、従来の技術のように心
線５０を折り曲げて裏側の金属棒２ｂに接続したときの
ようすを仮想的に示している。従って、実際にはこの実
施の形態１においてかかる心線５０は存在しない。５０
で表された心線５０は、心線５０を破損せずに折り曲げ
加工でき、かつ、最も心線５０の長さが短くなるように
接続した例であり、心線５を同軸ケーブル２ａの端部か
ら限界的に折り曲げた場合を示している。心線５０は所
定の曲げ半径以上に小さく曲げようとしても破損するた
め、心線５０の柔軟性、切断面の直径等によって折り曲
げられる半径の大きさが決まっている。そのため、抵抗
を少なくするために心線５０の長さを短くしようとして
も短くすることができない。

【００１６】１０は、心線５を破損せずにできるだけ小
さい半径で折り曲げ、ランド６と接触できる点を示して
いる。図４は、心線５を折り曲げてランド６と接触させ
ることができない領域、すなわち接触不能領域を示す図
１の上面図である。図４において、図１と同一の符号は
同一又は相当の部分を表している。６０は接触不能領域
を示し、心線５の根元から所定の半径で示される領域で
は、ランド６と心線５と接触させることができない。

【００１７】一方、この実施の形態１では、心線５はｌ
１で示した長さで半田８に接続され、半田８を介してス
ルーホール７に接続され、スルーホール７がダイポール
アンテナ４ｂ及び金属棒２ｂへ接続されている。この経
路は、心線５の折り曲げられる最小半径にほとんど影響
を受けないために、従来の心線５０で示したものと比較
して信号伝播の経路が短くなっている。すなわち、心線
５をランド６上に張り出し、ランド６と心線５を半田８
で接続することにより、心線５の折り曲げられる最小半
径にほとんど影響を受けずに裏側のダイポールアンテナ
４ｂ若しくは金属棒２ｂに接続することができる。スル
ーホール７は、上記経路を短くするために、ランド６の
同軸ケーブル２ａ端側に設けられる。

【００１８】図５は心線５を伝わる信号の伝達経路を説
明する図である。図５において、図３と同一の符号は同
一の部分を表す。Ｒ１は心線５の信号伝達経路、Ｒ２は
半田８の信号伝達経路、Ｒ３はランド６及びスルーホー
ル７の信号伝達経路を示している。ここで、半田８によ
って短い経路（Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３）で信号が伝わること
がわかる。

【００１９】以上のように同軸ケーブル２ａから裏側の
ダイポールアンテナ４ｂ若しくは金属棒２ｂまでの導体
の長さを短くすると、当該導体で発生するリアクタンス
が減少し、リターンロスが改善される。図６は、図１に
示したログペリアンテナの等価回路である。Ｚ０は、同
軸ケーブル２ａによる給電部の特性インピーダンス、Ｚ
１は心線５、半田８、スルーホール７による特性インピ
ーダンス、ＺＬはダイポールアンテナ４ｂ及び金属棒２
ｂによる負荷インピーダンスである。ここで、同軸ケー
ブル１の先端から金属棒２ｂにいたるまでの信号が伝播
する経路の長さをｌとすると、Ａ点からみた入力インピ
ーダンスＺＡは、以下の式となる。

【００２０】

【数１】

【００２１】従って、ｌが十分に小さいときは、ＺＡ≒
ＺＬとなるが、ｌが大きいときは、ＺＡ≠ＺＬとなり、
同軸ケーブル２ａによる給電部と、心線５等による心線
部との間にインピーダンスの不整合が発生する。そのた
め、リターンロスが悪化する。特に周波数が高い場合λ
が小さくなるためｌの影響は大きくなる。

【００２２】この実施の形態１においては、従来の技術
において解決できなかったｌの長さの問題を解決し、ｌ
を短くすることができ、リターンロスを改善することが
できる。

【００２３】また、スルーホールは、図１に示した回路
以外の回路においても必要となることが多い。そのた
め、基板３の作成行程において、それらのスルーホール
と同時かつ容易に作成できる。従って、基板表面と裏面
とを接続する別個の導体（例えば、金属板等）を用いる
方法よりも簡単な手段でリターンロスの小さいアンテナ
を構成できる。

【００２４】また、ランド６はエッチング等によって、
ダイポールアンテナ４ａ・ｂと同時にプリントできるた
め、給電点のズレがなく量産に適している。

【００２５】また、従来において、金属棒等と心線とを
半田付けする場合には、他の半田付けとは異なる融点を
持つ半田を用いなければならず、工作上難点があった。
この発明によれば、かかる問題もなく、通常のランドと
素子とを半田で接続するのと同様に半田付けができるた
め、工作が容易であるという利点がある。

【００２６】実施の形態２．図７は、この発明の実施の
形態２におけるログペリアンテナの構成を示す斜視図で
ある。図７において、図１と同一の符号は同一又は相当
の部分を表す。２ｃは、高域用の信号を伝達する同軸ケ
ーブル、４ｃは基板３上にエッチング等により設けられ
た高域用のダイポールアンテナ、５ａは同軸ケーブル２
ｃの心線、６ａはスルーホールを介して基板３裏面の高
域用ダイポールアンテナに接続されたランドである。

【００２７】各同軸ケーブル２ｃ、高域用ダイポールア
ンテナ４ｃ、心線５ａ、ランド６ａは、それぞれ各同軸
ケーブル２ａ、ダイポールアンテナ４ａ、心線５、ラン
ド６に相当する構成となっている。異なるのは、高域用
の信号を取り扱うように構成されている点のみである。

【００２８】この実施の形態２によれば、基板３の端部
でなくともログペリアンテナを構成することができるた
め、同一基板上に複数のログペリアンテナを構成するこ
とができる。また、心線５ａとランド６ａは、図３に示
したように配置されるため、リターンロスを改善するこ
とができる。

【００２９】実施の形態３．図８は、この発明の実施の
形態３におけるログペリアンテナの構成を示す斜視図で
ある。図８において、図７と同一の符号は同一又は相当
の部分を表す。図９は、図８のIII−III面の断面図であ
る。図９において、図８と同一の符号は同一又は相当の
部分を表している。４ｄは、基板３裏面に設けられたダ
イポールアンテナであり、ダイポールアンテナ４ｂに相
当するものである。

【００３０】この実施の形態３は、高域用の同軸ケーブ
ル２ｃを基板３裏面に設け、この同軸ケーブル２ｃに図
２に示す金属棒２ｂに相当する役割を持たせている。

【００３１】実施の形態４．図１０は、この発明の実施
の形態４におけるログペリアンテナの構成を示す斜視図
である。図１０において、図９と同一の符号は同一又は
相当の部分を表す。図１１は、図１０のIV−IV面の断面
図である。図９において、図８と同一の符号は同一又は
相当の部分を表している。

【００３２】２ｄは、高域用の信号を伝達する同軸ケー
ブル、５ｂ及び５ｃは同軸ケーブル２ｄの心線、６ｂは
スルーホール７を介して基板３裏面の同軸ケーブル２ｃ
に接続されたランド、６ｃはスルーホール７を介して基
板３裏面のダイポールアンテナ４ｄに接続されたランド
である。

【００３３】各同軸ケーブル２ｄ、心線５ｂ・５ｃ、ラ
ンド６ｂ・６ｃは、それぞれ各同軸ケーブル２ａ、心線
５、ランド６に相当する構成となっている。

【００３４】この実施の形態４では、心線５ａとランド
６ａ、心線５ｂとランド６ｂの接続において、リアクタ
ンスが少なくなるように接続され、１つのスルーホール
７に対して基板３の表裏両面でリターンロスを改善する
ことができる。

【００３５】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に記載されるような効果を奏す
る。

【００３６】この発明によれば、半田と導体部とが短経
路を構成し、ケーブルとアンテナとの間に生ずるリアク
タンスが減少するため、リターンロスが改善される。

【００３７】また、上記導体部はスルーホールであるた
め、上記基板の作成時に他のスルーホールと同様の工程
で作成でき、工作が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるログペリア
ンテナの構成を示す斜視図である。

【図２】 この発明の実施の形態１におけるログペリア
ンテナの構成を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１におけるログペリア
ンテナの構成を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１におけるランドの接
触不能領域を説明する上面図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における信号の伝達
経路を示したログペリアンテナの断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態１におけるログペリア
ンテナの等価回路である。

【図７】 この発明の実施の形態２におけるログペリア
ンテナの構成を示す斜視図である。

【図８】 この発明の実施の形態３におけるログペリア
ンテナの構成を示す斜視図である。

【図９】 この発明の実施の形態３におけるログペリア
ンテナの構成を示す断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４におけるログペリ
アンテナの構成を示す斜視図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４におけるログペリ
アンテナの構成を示す断面図である。

【図１２】 従来の技術におけるログペリアンテナの構
成を示す斜視図である。

【図１３】 従来の技術におけるログペリアンテナの構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 同軸コネクタ、 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 同軸ケ
ーブル、 ３ 基板、４ａ、４ｂ ダイポールアンテ
ナ、 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ 心線、 ６、６ａ、６
ｂ、６ｃ ランド、 ７ スルーホール、 ８ 半田

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 この基板表面に設けられたケーブルと、 上記ケーブルに挿通され、端部から延出された心線と、 上記基板表面に設けられた導電性の接続端子部と、 上記基板裏面に設けられたアンテナと、 上記心線を上記ケーブルの端部から上記基板側に折り曲
   げた際に上記心線が破損せずに上記接続端子部と接触す
   る最小の折り曲げ半径の位置よりも上記ケーブルの端部
   側の基板に設けられ、上記接続端子部と上記アンテナと
   を接続する導体部と、上記接続端子部上に設けられ、 上記導体部と上記心線と
   を電気的に接続する半田とを備えたアンテナ装置。
2. 【請求項２】 上記導体部はスルーホールであることを
   特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 上記心線は、破損せずに折り曲げられる
   最小の折り曲げ半径で折り曲げられている請求項１又は
   ２に記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 上記半田は、断面で見た場合に上記導体
   部の真上で上記心線と接続するように上記接続端子部上
   に形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のア
   ンテナ装置。
5. 【請求項５】 上記半田は、断面で見た場合に上記接続
   端子部の表面のほぼ全体を被覆しかつ断面円弧状に形成
   されている請求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナ
   装置。