JP3495322B2 - ヘリカルアンテナ及びヘリカルアンテナアレイ - Google Patents

ヘリカルアンテナ及びヘリカルアンテナアレイ

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JP3495322B2 JP2000266554A JP2000266554A JP3495322B2 JP 3495322 B2 JP3495322 B2 JP 3495322B2 JP 2000266554 A JP2000266554 A JP 2000266554A JP 2000266554 A JP2000266554 A JP 2000266554A JP 3495322 B2 JP3495322 B2 JP 3495322B2
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helical antenna
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伊知郎 城川
稔男 田中
剛史 辻
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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、ヘリカルアンテ
ナに関し、特にフレキシブルプリント基板をボビンに巻
く精度を向上させると共に、アンテナの固定を容易にし
たヘリカルアンテナに関するものである。また、このヘ
リカルアンテナを複数個並べたヘリカルアンテナアレイ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は例えば特開平9−326627号
公報に示された従来のヘリカルアンテナを示す斜視図、
図8は従来のヘリカルアンテナの製造手順を説明する説
明図である。図7及び図8において、1はGFRPから
なるボビン、2は平行四辺形のフレキシブルプリント基
板(以下、フレキシブル基板と記す)、3はフレキシブ
ル基板2に形成されたヘリカルアンテナ放射素子用パタ
ーンで、ボビン1に巻き付けたとき螺旋状となるよう
に、左右の辺に対して平行に、上下の辺に対しては所定
の角度傾けて平行に複数本形成されている。20はヘリ
カルアンテナである。次に、製造手順を説明する。先
ず、ボビン1の表面上にフレキシブル基板接着用の接着
剤12を塗布する。次に、接着剤12の塗布されたボ
ン1に、ヘリカルアンテナ放射素子用直線パターン3の
形成されたフレキシブル基板2を巻き付ける。この状態
で、加熱等により接着剤12を乾燥させ、ボビン1とフ
レキシブル基板2とを一体化させる。以上の手順で製造
することにより、ヘリカルアンテナ20が完成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のヘリカルアンテ
ナは、上記のように構成されているので、ボビン1とフ
レキシブル基板2との位置決め機構がなく、フレキシブ
ル基板を巻く精度が悪く、組立が困難という問題があっ
た。また、ヘリカルアンテナの固定については、別の機
構を設ける必要があるという問題があった。さらに、ヘ
リカルアンテナ放射素子に給電電力を分配する分配回路
を固定するためには別の機構を設ける必要があるという
問題があった この発明は、上記のような問題点を解決
するためになされたもので、板状の導体からなる板状導
体部及びこの板状導体部に直立させて固定された絶縁材
料からなるボビンを有する基台を設け、ボビン及びフレ
キシブル基板にそれぞれ位置決め機構を設けることによ
り、ヘリカルアンテナの固定機構を別に設ける必要がな
く、ボビンとフレキシブル基板とを容易に位置決めする
ことができると共に、ヘリカルアンテナ放射素子に給電
電力を分配する分配回路を容易に設けることができるヘ
リカルアンテを得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明に係るヘリカル
アンテナは、板状の導体からなる板状導体部及びこの板
状導体部に立てて固定された絶縁材料からなるボビンを
有し、上記ボビンには巻き付けられるフレキシブルプリ
ント基板の位置を決めるフレキシブルプリント基板位置
決め機構が設けられている基台と、複数の直線導体パタ
ーンを含むパターンが形成されると共に上記ボビンに対
する位置を決めるボビン位置決め機構が設けられている
フレキシブルプリント基板を、上記ボビン位置決め機構
と上記フレキシブルプリント基板位置決め機構とに基づ
いて位置決めして、上記ボビンに巻き付けて形成されて
いるヘリカルアンテナ放射素子とを備え、上記ヘリカル
アンテナ放射素子は、上記ボビンと上記フレキシブルプ
リント基板とが接着剤で固定され、かつ、上記フレキシ
ブルプリント基板のパターンの巻き終わり側縁部に半田
ランドが設けられ、この半田ランドが巻き始め側縁部近
傍のパターンと半田付けされているものである。
【0005】また、この発明に係るヘリカルアンテナア
レイは、上記ヘリカルアンテナを複数個並べてアレイが
構成されているものである。
【0006】
【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によるヘリカルアンテナ
を示す斜視図、図2は実施の形態1における基台を
部を断面して示す正面図、図3は分配回路基板を示す
平面図、図4はフレキシブル基板を示す平面図である。
図1〜図4において、1はボビンでABS樹脂で成形
されると共に、アルミ板5に直立させて固定されてい
る。なお、ボビン1とアルミ板5とで基台15が構成さ
れている。この基台15は、後述するヘリカルアンテナ
放射素子21及び分配回路基板4を固定する台である
が、アルミ板5は機械的には固定のための強度向上の作
用を有し、電気的にはヘリカルアンテナ放射素子21及
び分配回路基板4に対しグランド板の作用を有してい
る。21はヘリカルアンテナ放射素子で、ボビン1にフ
レキシブル基板2を巻き付けて形成されている。3はフ
レキシブル基板2の直線導体パターンである。
【0007】4は分配回路基板で、ヘリカルアンテナ放
射素子21の各パターン3へ給電電力を分配する分配回
路がプリント配線で形成されているプリント基板であ
る。6aは分配回路基板に設けられた位置決め用穴、7
は半田付け、8は導電性接着剤、9はボビン1に設けら
れた位置決め用穴で、所定の位置に所定の間隔で2個あ
けられている。なお、位置決め用穴9は、巻き付けられ
るフレキシブル基板2の位置決めを行う穴である。10
aはアルミ板5に設けられた位置決め用穴である。11
は分配回路基板4の半田ランド、12は接着剤、13は
フレキシブル基板2に設けられた半田ランド、14はフ
レキシブル基板2に設けられた位置決め用穴で、所定の
位置にボビン1の穴9と同径で、且つ同間隔で設けられ
ている。なお、位置決め用穴14は、ボビン1に対する
フレキシブル基板2の位置を決めるための穴である。2
0aは実施の形態1によるヘリカルアンテナである。
【0008】上記の構成において、基台15は、ボビン
1とアルミ板5とを同時に成形することにより製作され
る。なお、この成形方法は以下の手順で行われる。
ず、穴6a,6bとボビン1が通る穴16とが開けられ
た四角状のアルミ板5を、先に作っておく。次に、ボビ
ン1を成形する型に、アルミ板5をセットする。さら
に、型にボビン1の材料を流し込むことにより、ボビン
1にアルミ板5が一体に固定されたものが出来上がる。
分配回路基板4は、穴16にヘリカルアンテナ放射素子
21を貫通させ、基台15のアルミ板5に、固定されて
いる。なお、アルミ板5と分配回路基板4とは導電性の
接着剤8により固定されているので、両者は電気的に同
電位になっている。従って、アルミ板5のグランド板と
しての作用が極めて有効に働いているが、導電性の接着
剤8を用いないで、密着させて固定することでも、それ
なりのグランド効果は得られる。
【0009】ボビン1には、フレキシブル基板2が巻き
付けられて、螺旋状放射素子を有する筒状のヘリカルア
ンテナ放射素子21が形成されている。なお、フレキシ
ブル基板2の裏面には、接着剤12が塗布されているの
で、巻き付けると同時に接着される。また、フレキシブ
ル基板2は、平行四辺形に形成され、複数の直線導体パ
ターン3が対向する一方の2辺に平行に形成され、対向
する他方の2辺が筒の両端を形成するようにボビン1に
巻き付けられている。従って、フレキシブル基板2が、
ボビン1に巻き付けられた状態では、直線導体パターン
3は螺旋を形成している。なお、31は、パターン3の
端部を接続する接続パターン、32は分配回路との接続
部である。なお、接着剤は、フレキシブル基板2の裏面
に塗布するのでなく、例えば巻き始め側縁部と巻き終わ
り側縁部のみに塗布することでもよい。フレキシブル基
板2がボビン1に巻き付けられて移動せず、直線導体パ
ターン3が螺旋を形成するようになっていればよい。
【0010】次に、穴6aは、アルミ板5に分配回路基
板4を固定するための位置決めの穴である。従って、穴
6aとアルミ板5に予め配置された穴10aとは、位置
決めするため、穴ピッチ及び穴径を厳しく加工してあ
る。なお、穴6bは、穴10bと共に、ヘリカルアンテ
ナ20aを別の構成部品に固定するための取付け穴であ
る。さらに、ヘリカルアンテナ放射素子21を形成する
フレキシブル基板2のパターン3と分配回路基板4の分
配回路パターンとは、半田付け7により接続されてい
る。この半田付け7は、フレキシブル基板2に、フイル
ムに凸部を設けてパターン3を延長させると共にスルー
ホールを形成した接続部32を設け、この接続部32を
曲げて、分配回路パターンと半田付けしている。分配回
路の入出力端子は、半田ランド11である。ここにケー
ブル等を半田付けすることにより、4線のヘリカルアン
テナを構成することが出来る。なお、入出力端子のマイ
ナス側はアルミ板5になる。半田ランド11から給電さ
れた電流は、最初に分岐され、その後さらに2分岐さ
れ、半田付け7の部分からヘリカルアンテナ放射素子2
1の4本のパターン3へ伝送される。受信の場合は上記
と逆になり、4本のパターン3で受信した電流は合成さ
れて、半田ランド11から出力される。
【0011】ボビン1には、図2に示すように予め位置
決め用穴9を設けておく。この位置決め用穴9と図4に
示すフレキシブル基板2の位置決め用穴14とに棒状の
治具を差し込んで合わせた後、フレキシブル基板2を巻
き付ける。このようにすることにより、ボビン1とフレ
キシブル基板2とを容易に組み立てることができる。な
お、位置決め用穴14は貫通穴になるが、位置決め用穴
9は、治具が入って位置決め作用を果たせれば、貫通穴
でなくてもよい。ボビンが筒状か,柱状か等によって決
めればよい。また、位置決め用穴9と位置決め用穴14
との間隔が大きい場合には、製造公差が生じるので、ボ
ビン1及びフレキシブル基板2のいずれか一方は、2個
の穴のいずれか一方を短径のみ同一の長穴にする
【0012】フレキシブル基板2には、図4に示すよう
に、巻き終わり側となる縁部の表面及び裏面に半田ラン
ド13を設けておき、ボビン1にフレキシブル基板2を
巻いた後、半田ランド13と巻き始め側縁部近傍のパタ
ーンとの半田付けを行う。このようにすることにより、
耐環境性(特に温度変化)に対して、接着による固定に
加えて半田付けを行っているので、従来例に比べて信頼
性が高くなっている。従って、特に、航空機用として好
適である。また、半田付けをしている部分は、ヘリカル
アンテナ放射素子を形成するフレキシブル基板2のパタ
ーン3の一部となっているため、電気特性への影響がな
い。
【0013】なお、上記実施の形態1では、フレキシブ
ル基板2が平行四辺形であるが、矩形であってもよい。
その場合は、直線導体パターン3は、ボビン1に巻いた
とき筒の両端を形成する二辺に対して傾斜させて設け
る。要するに、ボビン1に巻き付けたとき直線パターン
が螺旋を形成するようになっていればよい。また、ボビ
ン1とアルミ板5とは、図2に示すように予め同時成形
されているので、振動時におけるボビン1とアルミ板5
との信頼性が高くなっている。また、ボビン1の成形工
程にてアルミ板5を固定しているため、別の組立工程が
不要で工程が簡略化されている。さらに、従来例では、
ヘリカルアンテナパターンの分配回路については、別の
機構を設ける必要があったが、実施の形態1では、アル
ミ板5がボビン及び分配回路基板の取付け部分を兼ね備
えているので、別の機構を設ける必要がない。なお、ア
ルミ板5は、導電材料による板であればよく、SuS,
Mgなどを用いることができる。また、実施の形態1で
は、アルミ板5に分配回路基板4が固定されているが、
分配回路基板は設けなくても、ヘリカルアンテナとして
の機能は得られる。
【0014】実施の形態2. 図5は実施の形態2によるヘリカルアンテナアレイを示
す斜視図である。この実施の形態2は、実施の形態1に
よるヘリカルアンテナを平面状に多数個並べてアレイを
構成したものである。図5において、17はアルミから
なる固定板である。各ヘリカルアンテナ20aは、図6
に示すようにスペーサ18を介して、固定ネジ19によ
り固定板17に固定されている。なお、スペーサ18に
は、固定ネジ19が貫通する貫通穴が設けてあり、固定
板17には、固定ネジ19が螺合するネジ穴が設けてあ
る。個数は、電気性能上2が最も効率が良いというこ
とから、実施の形態2では6列×6列−4個=32個に
なっている。なお、実施の形態2では、平面状に並べて
いるが、仕様によっては曲面状に並べたり、直線状に並
べることもあり得る。
【0015】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、板状の
導体からなる板状導体部及びこの板状導体部に立てて固
定された絶縁材料からなるボビンを有し、ボビンには巻
き付けられるフレキシブルプリント基板の位置を決める
フレキシブルプリント基板位置決め機構が設けられてい
る基台と、複数の直線導体パターンを含むパターンが形
成されると共に、ボビンに対する位置を決めるボビン位
置決め機構が設けられているフレキシブルプリント基板
を、ボビン位置決め機構とフレキシブルプリント基板位
置決め機構とに基づいて位置決めして、ボビンに巻き付
けて形成されているヘリカルアンテナ放射素子とを備え
ているものであるから、ボビンとフレキシブルプリント
基板とを容易に位置決めすることができる。また、ヘリ
カルアンテナの固定機構を別に設ける必要がない。さら
に、ヘリカルアンテナ放射素子に給電電力を分配する分
配回路の設置が容易であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるヘリカルアン
テナを示す斜視図である。
【図2】 実施の形態1における基台を一部を断面
して示す正面図である。
【図3】 分配回路基板を示す平面図である。
【図4】 フレキシブル基板を示す平面図である。
【図5】 実施の形態2によるヘリカルアンテナアレイ
を示す斜視図である。
【図6】 実施の形態2におけるヘリカルアンテナの固
定方法を説明する説明図である。
【図7】 従来のヘリカルアンテナを示す斜視図であ
る。
【図8】 従来のヘリカルアンテナの製造手順を説明す
る説明図である。
【符号の説明】
1 ボビン、 2 フレキシブル基板、 3 直線導体パターン、 4 分配回路基板、 5 アルミ板、 15 基台、 20a ヘリカルアンテナ、 21 ヘリカルアンテナ
放射素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 剛史 東京都千代田区永田町二丁目11番1号 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内 (56)参考文献 特開 平7−40523(JP,A) 特開 平4−26203(JP,A) 特開 平5−206719(JP,A) 特開 平2−189008(JP,A) 特開 昭53−78752(JP,A) 実開 平4−8518(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 11/08 H01Q 1/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状の導体からなる板状導体部及びこの
    板状導体部に立てて固定された絶縁材料からなるボビン
    を有し、上記ボビンには巻き付けられるフレキシブルプ
    リント基板の位置を決めるフレキシブルプリント基板位
    置決め機構が設けられている基台と、複数の直線導体パ
    ターンを含むパターンが形成されると共に上記ボビンに
    対する位置を決めるボビン位置決め機構が設けられてい
    るフレキシブルプリント基板を、上記ボビン位置決め機
    構と上記フレキシブルプリント基板位置決め機構とに基
    づいて位置決めして、上記ボビンに巻き付けて形成され
    ているヘリカルアンテナ放射素子とを備え、上記ヘリカ
    ルアンテナ放射素子は、上記ボビンと上記フレキシブル
    プリント基板とが接着剤で固定され、かつ、上記フレキ
    シブルプリント基板のパターンの巻き終わり側縁部に半
    田ランドが設けられ、この半田ランドが巻き始め側縁部
    近傍のパターンと半田付けされていることを特徴とする
    ヘリカルアンテナ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のヘリカルアンテナを複
    数個並べてアレイが構成されていることを特徴とする
    リカルアンテナアレイ。」
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