JP3519599B2 - アンテナ装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信用のアン
テナ装置に関し、例えば、水平面３０°ビームとなる１
２セクタアンテナ等の、特に、ＬＡＮなどの高速データ
通信に用いるマイクロ波帯、準ミリ波帯、ミリ波帯のモ
ノポールアレイアンテナを、高い精度で容易に実現する
ことができるアンテナ構造、および、その製造方法に係
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の、構内無線ＬＡＮ等に用いる端末
装置用アンテナは、机の上や机の上のパーソナルコンピ
ュータや、ワークステーション、あるいは、パーティシ
ョンの上などに取り付けられている。無線ＬＡＮのよう
な、伝送速度が１０Ｍｂｐｓを超えるような高速無線通
信では、指向性を鋭くした利得の高いアンテナが必要で
ある。

【０００３】一方、端末装置は基地局がどの方向にあっ
ても電波を受信できるように水平面内３６０°のすべて
の方向にビームを向けられるようにするのが望ましい。
既に、ＲＣＲ ＳＴＤ−３４の標準（財団法人 電波シ
ステム開発センター：“構内無線局１９ＧＨｚ帯データ
伝送用無線設備，標準規格”：ＲＣＲ ＳＴＤ−３４，
Ｍａｒｃｈ，１９９３．）に基づく、高速な伝送速度２
５Ｍｂｐｓ、最大スループト１５Ｍｐｓを実現する１９
ＧＨｚ帯無線ＬＡＮが開発されている。

【０００４】（文献：「Ｔ．Ｏｋａｄａ，Ｔ．Ｓｈｉｒ
ａｔｏ，Ｈ．Ｈａｒａ，Ｍ．Ｉｋｉ，“ＶＪ２５ Ｓｙ
ｓｔｅｍ：１９ＧＨｚ Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄＷｉｒｅ
ｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ，“ＮＴＴ ＲＥＶＩ
ＥＷ，Ｖｏｌ．９，ｐｐ８６−９２、Ｊａｎ．１９９
７．」参照）。

【０００５】上記に関し、基地局を１セクタオムニとし
たときに、伝送速度２５Ｍｂｐｓを実現するのに必要と
なる端末の仕様を、幾何光学モデルで解析した例が知ら
れており、そこでは、水平面（円錐面）半値幅３０°、
垂直面半値幅３０°、指向性利得１５ｄＢｉ以上と定め
ている。

【０００６】これを実現する従来のアンテナ装置に、３
次元コーナーリフレクタおよび誘電体を装荷した３次元
コーナーリフレクタがある（文献：「白土正，花澤徹
朗，岡田隆，丸山珠美：“高速無線ＬＡＮ装置の開
発，”：ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ，Ｖｏｌ４５，Ｎｏ．８，ｐ
ｐ．９５−１０４，Ａｕｇ．，１９９６．」参照）。

【０００７】このようなアンテナは、基本的に反射板の
大きさと開口面積に頼ってアンテナの利得やビーム幅が
決定されるため、高さと地板直径を小さくすることは難
しく、そのため、重量を軽くすることもできない。

【０００８】また、少しでも小さいアンテナを実現する
ために誘電体を装荷した場合には製造工程が複雑にな
り、誘電体である例えばテフロンなどと銅などの金属と
の接着に特殊な接着方法が必要であることから、製造原
価が高くならざるを得ない。

【０００９】また、３次元コーナーリフレクタアンテナ
の高さを低くする方法にフィンをつけたものが考案され
ているが（特願平７−３１４８８４参照）、フィンを地
板と平行につけるため、構造が複雑になり、製作工数が
増える。

【００１０】一方、この３次元コーナーリフレクタアン
テナよりも小さい体積でこれを実現する平面パッチアン
テナが考えられている。（文献：「上原一浩，関智弘，
鹿子嶋憲一：“平面マルチビームアレーアンテナを用い
た２０ＧＨｚ帯１２セクタアンテナ”信学’９６春大
Ｂ−１０７，１９９６．」参照）しかし、この場合も、
垂直面の指向性を絞るためには縦方向、水平面の指向性
を絞るためには横方向の開口面積を確保する必要があ
り、そのため、薄型化の実現は難しく、また、給電回路
の損失が大きくなる。

【００１１】また、６セクタの無線ＬＡＮ端末用アンテ
ナとしてホーンアンテナを用いた例も（文献：「Ｊａｍ
ｅｓ Ｅ．Ｍｉｔｚｌａｆｆ：“Ｒａｄｉｏ Ｐｒｏｐ
ａｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎｔｉ−Ｍｕｌｔｉｐａｔ
ｈ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎ ｔｈｅ ＷＩＮ Ｅｎ
ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，”ＩＥＥＥ ＮｅｔｗｏｒｋＭａ
ｇａｚｉｎｅ，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．６，ｐｐ．２１−２
６，Ｎｏｖ．１９９１．」）あるが、その大きさは縦２
０ｍｍ横１５ｍｍを必要とする。

【００１２】そのため、このような構造で、更にビーム
を絞った１２セクタアンテナを１２個配置すると、開口
面積が２倍、必要な個数が２倍となるため、その大きさ
は４倍になると考えられ、小型化は難しい。

【００１３】一方、従来のモノポールアレイアンテナは
反射器、放射器、および導波器として機能する複数のア
ンテナ素子を、導電性平板の表面部と直角の面内に所定
間隔で配列し、放射器から放出される送信波を反射器で
導波器の形成方向に導くように構成されたアンテナであ
り、高周波帯において多用されている。

【００１４】図１２（ａ）は、従来のモノポールアレイ
アンテナの外観斜視図であり、導電性材料の平板２０上
に、一本の放射器２１および反射器２２ａと、複数本
（図示の例では１０本）の導波器２２ｂ〜２２ｋとを同
一面内に所定間隔で配置するとともに、導電性平板２０
の背面にコネクタ部２３を配置した例が示されている。
コネクタ部２３は、無線送受信装置（図示せず）から導
かれる同軸ケーブルの芯線を放射器２１と導通させるも
のである。

【００１５】このような構成のモノポールアレイアンテ
ナは、放射器２１、反射器２２ａ、および導波器２２ｂ
〜２２ｋとして機能する棒状のアンテナ素子を、それぞ
れ規定寸法に加工した後、図１２（ｂ）の分解斜視図に
示すように、導電性平板２０に所定間隔で空けられた放
射器挿入用孔２４に放射器２１を係着すると共に、反射
器２２ａを反射器挿入用孔２５ａに、導波器２２ｂ〜２
２ｋを導波器挿入用孔２５ｂ〜２５ｋに圧入することに
よって作られていた。

【００１６】従来の製造方法の場合の工程の流れを図１
３、および、図１４に示す。図１３は金属フィンと円筒
リフレクタを地板に半田付けなどで取り付ける場合の製
造方法であり、図１４はアルミなど金属塊を削り出して
金属フィンと地板を同時に作成する方法である。

【００１７】はじめに、図１３の場合について説明す
る。従来の製造方法を用いる場合、所望の直径厚さとな
るように、台数分の地板をカットする。この地板の材質
は円筒リフレクタと金属フィンを取り付けたときに半田
付けしやすい例えば真鍮などにしておく。

【００１８】次に円形地板上に導波器取り付け用の穴を
各アレイに必要な導波器数の１２倍あける。一方、円筒
型リフレクタ・金属フィンは、あらかじめ所定の大きさ
にカットする。次に円形地板上に円筒型リフレクタおよ
び金属フィンを取り付けるための切り欠きを行う。

【００１９】次に円形地板上に円筒リフレクタと金属フ
ィンを取り付け半田付け処理を行う。一方、導波器用の
素子にする棒状の金属はそれぞれ高さが前後で逆転しな
いように、カットしておく。

【００２０】また、棒状の素子の太さが規格の寸法でな
い場合はそれぞれ棒状の素子の太さを所望値にあうよう
加工する。次に加工した棒状の素子である導波器を地板
上に設けた穴に挿入し半田付けなどを行う。また放射素
子も同様に挿入する。

【００２１】本アンテナは、導波器が、地板の端にむか
ってだんだん低くなるようにする必要がある。前後で隣
接する導波器の高さは１９．５ＧＨｚ帯のときは、０．
０１ｍｍ程度の差となり高い精度が要求される。

【００２２】このため、素子を挿入後再度素子の高さを
測定し所望の値となるように調節を行う。この製造方法
のフローにおいてもっとも時間を要するのは素子の高さ
や太さの調整である。また、これは１２個のセクタ間で
ばらつきが生じないように作成しなくてはならない。そ
して、この本調整は１台ずつ全ての台数について行われ
なければならなかった。

【００２３】次に図１４に示すように、円形地板、円筒
型リフレクタおよび金属フィン全てを１つの金属塊で構
成し、円柱状の金属塊を削り出すことによってリフレク
タ部や金属フィン部を作成する方法について説明する。
このとき、地板の材料はアルミなど柔らかい材質のもの
を用いる。

【００２４】この場合も、導波器の取り付けについて
は、図１３で説明した場合と同様調整を繰り返しながら
取り付ける方法となる。このように、従来の方法では素
子長や素子の太さを１台について１００本程度調整しな
くてはならず、その調整時間がかかる。また、取り付け
たあとから調整する場合は測定方法や調整方法自体精度
を保持しなくてはならない。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の３次元コーナーレフ型の無線ＬＡＮ端末用マルチセ
クタアンテナは、小型化のため、誘電体や金属フィンを
取り付けると製作工数が増え、安価に製造できないとい
う問題があった。また平面アンテナを用いると給電回路
やスイッチの損失によって特性が劣化するという問題が
あった。

【００２６】一方、従来のモノポールアレイアンテナ
は、以下のような問題があるため製造時の効率が悪く、
コスト低減化を図る上で一定の限界があった。すなわ
ち、使用周波数が高くなるにつれて個々のアンテナ素子
の寸法が小さくなり、その配置間隔も短くなる。そのた
め、各アンテナ素子の寸法、導電性平板上の穴の径や間
隔を所要の精度に加工することが困難であり、加えて穴
に、該当素子を埋め込む作業も困難になる。

【００２７】特に準ミリ波帯以上の周波数では、アンテ
ナ素子の径が細いのでその扱いにかなりの注意を要する
とともに、各構成要素を精度よく組み立てるには熟練を
要する。

【００２８】一般的な八木宇田アンテナを１９ＧＨｚ帯
で作成する場合について、文献：「Ｊ．Ｌ．Ｌａｗｓｏ
ｎ（Ｗ２ＰＶ），“Ｙａｇｉ ＡｎｔｅｎｎａＤｅｓｉ
ｇｎ”，ｈａｍ ｒａｄｉｏ，Ｆｅｂ．，１９８１」、
文献：「ダイナミックハムシリーズ、アンテナ・ハンド
ブック、ＣＱ出版社、ｐ．３５３」に記載されているも
のを“表１”に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】“表１”に示すように、放射器や導波器の
素子長は、０．３波長から０．５波長の間で前後が逆転
しないように作成される。１９ＧＨｚの波長は、１λ＝
１５ｍｍであるから、これで八木宇田アンテナを作成す
ると、隣り合う素子どうしの高さの差は、０．０１ｍｍ
のオーダーで規定されることになり、機械加工が大変難
しくなる。

【００３１】すなわちこのように精密なアンテナを作成
しようとすると一度加工した後、特殊な顕微鏡で精度を
測定し、ずれが生じている場合はもう一度調整しなくて
はならなくなる。

【００３２】本発明は、上述のような従来の課題に鑑
み、複雑な給電回路を必要とせず小型・薄型で、設計、
組み立てが容易な構成のモノポールアレイアンテナ、お
よびモノポールアレイアンテナを構成するアンテナ素子
を歩留まり良く製造するための方法を提供することを目
的としている。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的は前記「特許請求の範囲」に記載した手段により達
成される。

【００３４】すなわち、第１の発明は、第一の板状の誘
電体の一方の面に、該第一の板状の誘電体の一方の面に
一方の端面が接する筒状の部材と、該筒状の部材の外周
に放射状に、かつ、その一端面が前記第一の板状の誘電
体の表面に接するように設けた複数の第二の板状の部材
と、該第二の板状の部材と、これに隣接する第二の板状
の部材仕切板との間に、前記第一の板状の誘電体の表面
と直角をなすように、かつ、前記筒状の部材の外周に対
して放射状に、第三の板状の部材とを膨出させて設け、
前記第一の板状の誘電体の一方の面の表面、および、前
記各部材の表面を導電性の被膜で覆うことにより、前記
第一の板状の誘電体を地板、前記筒状の部材を反射器、
前記第二の板状の部材を仕切板、となすと共に、前記該
第三の板状の部材の一方の面に、帯状の導電性の被膜で
成る複数の導波器を形成せしめ、前記第三の板状の誘電
体の一方の端部と反射器の外周との間の、第三の板状の
部材の延長線上の第一の板状の誘電体の一方の面に、給
電用の素子を設けたことを特徴とするアンテナ装置であ
る。

【００３５】

【００３６】

【００３７】第２の発明は、前記第１の発明に係るアン
テナ装置において、地板の形状を円形又は多角形とし
て、その中心部に反射器を設けて構成したものである。

【００３８】第３の発明は、前記第１の発明に係るアン
テナ装置において、地板の形状が扇形であり、反射器の
地板に接する面が円弧状又は多角形の一部の形状である
ように構成したものである。

【００３９】第４の発明は、前記第１の発明〜第３の発
明のいずれか１つに係るアンテナ装置において、給電用
の素子を、セミリジッドケーブルなどの同軸線路の内部
導体を、地板に開けた穴から突出させた構造であり、該
同軸線路の外被導体を地板に圧着するか、又は、導電性
材料で接着して構成したものである。

【００４０】第５の発明は、前記第１の発明〜第３の発
明のいずれか１つに係るアンテナ装置において、給電用
の素子を、地板の誘電体を膨出させ、該膨出部の内部に
穴を設けて、その内壁を導体膜で覆うか、又は、該穴に
導電材料を充填した構造としたものである。

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】第６の発明は、前記第１の発明〜第５の発
明のいずれか１つに係るアンテナ装置において、給電用
の素子を、前記第三の板状の部材の一方の面に、複数の
導波器と共に、帯状の導電性の被膜で形成せしめて構成
したものである。

【００４５】第７の発明は、前記第１の発明〜第６の発
明のいずれか１つに係るアンテナ装置において、給電素
子と各導波器の少なくとも一部を硬質の誘電体材料で覆
って構成したものである。

【００４６】第８の発明は、前記第１の発明〜第７の発
明のいずれか１つに係るアンテナ装置において、 第一
の板状の部材の他方の面の表面にストリップ線路を形成
せしめ、該ストリップ線路を、給電素子に接続して給電
を行う構成としたものである。

【００４７】第９の発明は、第一の板状の誘電体の一方
の面に、該第一の板状の誘電体の一方の面に一方の端面
が接する筒状の部材と、該筒状の部材の外周に放射状
に、かつ、その一端面が前記第一の板状の誘電体の表面
に接するように設けた複数の第二の板状の部材と、該第
二の板状の部材と、これに隣接する第二の板状の部材と
の間に、前記第一の板状の誘電体の表面と直角をなすよ
うに、かつ、前記筒状の部材の外周に対して放射状に設
けられた第三の板状の部材とが膨出した形状の基礎構造
体を、誘電体材料を用いて、射出成形、又は、圧縮成形
によって成型し、メタライジング加工、又、は、金属メ
ッキを施すことにより、前記第一の板状の誘電体の一方
の面の表面、前記第二の板状の誘電体の表面、および、
前記筒状の部材の表面を、導電性の被膜で覆うと共に、
前記第三の板状の部材の一方の面に、給電用の素子と複
数の導波器との内少なくとも一方を帯状の導電性の被膜
で形成せしめるアンテナ装置製造方法である。

【００４８】

【００４９】

【００５０】第１０の発明は、前記第９の発明に係るア
ンテナ装置の製造方法において、第一の板状の誘電体の
面の所定の位置に穴を開け、該穴に、給電素子を挿入し
て固着する工法を採るものである。

【００５１】第１１の発明は、前記第９の発明に係るア
ンテナ装置の製造方法において、第一の板状の誘電体の
面の所定の位置を膨出させて、その内部に穴を開け、該
穴の内部を導電性の被膜で覆うか、導電性の材料を充填
して、給電素子を形成するようにしたものである。

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】第１２の発明は、前記第９の発明に係るア
ンテナ装置製造方法において、第一の板状の誘電体の他
方の面に、メタライジング加工、又、は、金属メッキを
施すことにより、ストリップ線路を形成せしめ、該スト
リップ線路と給電素子とを接続する工程を加えたもので
ある。

【００５６】本発明のアンテナ装置は、上述のような構
造となっているので、金属コーティングした棒状の素子
列を導波器とする八木宇田アンテナが実現できる。本ア
ンテナは導波器により、指向性を鋭くするだけでなく、
仕切り板を設けることによって、隣接アレイの給電素子
からの不要な放射を抑圧すると共に、隣接アレイからの
相互結合を有効に利用することにより、鋭いビームを有
するアンテナを低いアンテナ高で、実現させている。

【００５７】さらに、本発明によれば、射出成形や圧縮
成形によって金型に誘電体を流し込み、その表面にメッ
キやスパッタリング等によってアンテナを作成するた
め、従来のように一つ一つの素子を穴に埋め込みなが
ら、高さを調整する必要がなく、金型のみをあらかじめ
精度よく作成すれば同じ精度のアンテナを何台でも作成
することが可能になる。

【００５８】さらに上述のように、地板と直角をなす方
向では凹凸がなく形状が変化しない構造となっているの
で、型を抜く方向が一方向ですみ、アンテナを製造する
のに必要な型の台数が一つでまかえなる。

【００５９】本アンテナ装置の地板は任意の形状で良
い。例えば、地板の形状を円形とし、１２セクタのアン
テナアレイを形成させる構造を基本とした場合、壁際な
どに本アンテナを取り付け、１２セクタのうち、半分の
セクタを使用しない場合には半円形のアンテナ装置が、
また部屋のすみなどに、アンテナを取り付ける場合には
１／４円型のアンテナを組み合わせて円型のアンテナを
作成することも可能となり組み合わせに自由度を生じさ
せることができる。

【００６０】さらに、給電素子としてセミリジッドケー
ブルの内部導体を用いる構造とした場合には、従来のモ
ノポールアンテナに見られるように、アンテナ素子から
セミリジッドケーブルへ接続しコネクタへ接続するプロ
セスを、削除することができる。

【００６１】さらに、給電素子や導波器を硬質の誘電材
料で覆う構造を採った場合には、微少な素子を強度的に
補強すると共に、素子を環境からも保護し、その特性を
長期に亘って安定なものに維持できる。

【００６２】また、モノポール素子を地板やリフレクタ
の材料と同じ誘電体の薄い板の上のパッチとするこによ
って、放射素子が細いことによる製造時の折れの発生を
解消することが可能となる。

【００６３】さらに、地板に用いた誘電体の裏面にスト
リップ線路を形成させる構造を採れば、アンテナ素子か
ら給電回路やセクタ切り替えスイッチまで、ストリップ
線路を介して接続できるのでコネクタやセミリジッドケ
ーブル、あるいは他の給電回路を不要にできる。

【００６４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の第１
の例を示す図であって、（ａ）は地板を円形にしたアン
テナ装置の斜視図、（ｂ）はその一部を取り出して拡大
して示した図である。同図において、数字符号１は誘電
体、２は地板、４は導波器、５は仕切り板、６は反射
器、７は金属被膜、８は給電素子を表わしている。誘電
体１の材質は金型の媒質に適するもの、すなわち、全芳
香族系ポリエステルなどの高分子材料のように非導電性
で流動性の良いものが用いられる。

【００６５】図１に示すアンテナ装置は、突起する構造
がアンテナ装置の上部にのみ向いており、鉛直方向に構
造が変化しない。そのため、一方向（上）にだけ抜けれ
ば良いような構造の型を用いて、作成できることがわか
る。

【００６６】図２は、図１に示したアンテナ装置の母体
になる誘電体の形状を示したものであって、図１と同様
に（ａ）は誘電体全体の斜視図、（ｂ）はその一部を取
り出して拡大して示した図である。同図に示した数字符
号１は誘電体板、１ａは誘電体の突起、３は給電素子を
取り付けるための穴を示している。先に述べた図１にお
ける地板２、導波器４、仕切り板５、反射器６となるべ
き箇所は、誘電体板１を膨出させ、その上に金属被膜を
被せて形成するので、それらは、この図では誘電体の突
起１ａとして表示している。

【００６７】本例のアンテナ装置は図２に示した誘電体
の構造物の表面に金属のコーティングを施すことによっ
て、主要な構造を形成する。金属コーティングは、例え
ば、メッキが乗り易くなるよう、タングステンとニッケ
ルの厚みが５μｍ、銅５μｍ、そして、導電率を良くす
るために、金あるいは銀０．０２μｍなどを用いる。な
お、タングステンとニッケルはプラスチック材料に付き
易いことから誘電体に対する第１層とし、導電性を高め
るため、最外層に金あるいは銀の層を設ける。なお、銅
の層は、金あるいは銀がタングステンとニッケルに付き
にくいことから設けられている。

【００６８】このように、本アンテナは、導波器等主要
な構造のすべてを一体で成形その上にメッキなどで金属
被膜を形成させて構成するため、これら多数の素子を調
整する必要がなく、短時間で大量の製品を製造できる。

【００６９】図３は図１に示したアンテナ装置の給電素
子の取り付けの例を示す断面図である。この例では、給
電素子としてセミリジッドケーブルの内導体を用いる場
合を示している。同図において、数字符号１は誘電体、
２は地板、３は地板に空けられた穴、７は金属被膜、９
はセミリジッドケーブルの内導体（芯線）、１０はセミ
リジッドケーブルの外導体、１１はセミリジッドケーブ
ルの内部導体と外部導体の間に充填されている誘電体、
１２は半田などの接着剤、１８はセミリジッドケーブル
を示している。

【００７０】同図（ａ）の方式では、地板２に設けられ
た穴にセミリジッドケーブル１８の外導体１０を圧入す
ることによって給電素子（セミリジッドケーブルの内導
体９）を固定する。

【００７１】同図（ｂ）の方式では、地板２に設けられ
た穴にセミリジッドケーブル１８の外導体１０を挿入し
た後、半田などの接着剤１２を用いて地板２にセミリジ
ッドケーブル１８を接着し、これによって、給電素子
（セミリジッドケーブルの内導体９）を固定する。この
構造では、給電素子として棒状の導体を設ける必要がな
く、また、これを給電用のセミリジッドケーブル等に接
続する手間を省くことができる。

【００７２】図４は、給電素子、導波器などを補強する
構造の例を示す図であって、アンテナ装置の断面図とし
て示している。同図において、数字符号１，２，４，
６，７，９，１８は先の図１〜図３の場合と同様であ
り、１３は比誘電率がほぼ１の誘電体でなる硬化材料を
示している。

【００７３】同図（ａ）は、セミリジットケーブルの内
導体９（給電素子）と導波器４とを共に、硬化材料１３
で固着したものを示しており、（ｂ）は、導波器４のみ
を硬化材料１３で固着したものを示している。

【００７４】このように、各素子表面を硬化材料で覆う
ことにより、これらの微細な素子を機械的に保護するこ
とが可能となり、また、空気中に含まれる腐食性のガス
などの影響も受け難くすることができるので、アンテナ
の特性を長期に亘って、安定に保つことができる。さら
に、給電素子や導波器だけではなく、アンテナ装置全体
を硬化材料で覆う構造としても良い。

【００７５】図５は本発明の実施の形態の第２の例を示
す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示し
ており、導波器を板状の誘電体板の一方の面に帯状の金
属膜で形成させる例について示している。同図におい
て、数字符号１は誘電体板、２は地板（この例の地板は
形状が扇形をしたものを示している）、５は仕切り板を
示している。

【００７６】また、６は反射器、８は棒状の給電素子、
１４は誘電体板１からこれと直角をなすように膨出させ
た板状の誘電体板、４ａは板状の誘電体板１４の一方の
面に金属被膜で帯状に形成させた導波器、１６は地板２
の裏面に形成させたストリップ線路、１９はセクタスイ
ッチを示している。

【００７７】誘電体板１４は、この例では誘電体板１か
ら膨出させることにより形成させているが、これは、誘
電体板１４を誘電体板１と別に作成して、取り付けるよ
うにしても良い。この場合は、導波器４ａを、地板２の
金属被膜に半田などの導電性の物質で接着する。

【００７８】本例のように板状の誘電体板１４に導波器
４ａを帯状の金属被膜として形成せしめたり、地板２の
裏面にストリップ線路を形成させるには、メッキをする
際に触媒処理を行って、メッキのかからない部分を作っ
たり、メッキをしてからエッチング加工をするなどの方
法によって、実現できる。

【００７９】この例では、給電素子８は地板２の裏面に
形成したストリップ線路１６に接続して給電するように
している。また、地板２の裏面にはセクタスイッチ１９
が設けられていて、セクタを切り替えることができる。

【００８０】図６は、本発明の実施の形態の第３の例を
示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示
している。この例は、先に図５で示したものとほぼ同様
であるが、先の例とは給電素子８ａを導波器４ａと共に
誘電体板１７上に形成させたものである点が異なる。そ
の他については、図５に示したものと全く同様であるの
で詳しい説明は省略する。

【００８１】図７は、本発明の実施の形態のその他の例
について示す図であって、２つの例をそれぞれ（ａ）、
（ｂ）として断面図で示している。同図（ａ）は、先に
図１で示したものとほぼ同様のものであるが、地板２の
裏面にストリップ線路１６とセクタスイッチ１９を有す
る点が先のものと異なる。

【００８２】同図（ｂ）は、誘電体板１を膨出させ、中
心部に穴を穿って、その穴に導電材料を充填するか、あ
るいはその穴の内部を導電性皮膜で覆って、給電素子８
ｂと成し、この給電素子８ｂをストリップ線路１６から
給電するようにした点が、同図（ａ）と異なるものであ
る。

【００８３】図８は本発明の実施の形態のその他の例と
して更に別の例を示す図であって、ストリップラインの
部分をトリプレート構造にした例を示している。ここ
で、同図において、数字符号８は給電素子となる内導体
で誘電体の穴に注入された、金属導体である。１６は給
電素子８を給電する５０Ωマイクロストリップラインで
あり、給電素子８の穴から穴３ａへ抜けている。

【００８４】すなわち、３ａは誘電体１にあらかじめ設
けられた穴であり、この穴に充填される金属は給電素子
８に接続される形になる。穴３ａを空ける方法は、型抜
きを２重にする方法や、あるいは、一つの型で作成した
あと穴を空けて、給電素子８の穴と穴３ａの双方から金
属導体を注入する方法や、同図（ｂ）に示すように、上
部と下部を別々の型で成形したのち、接着する方法など
が用いられる。７ａは１６のストリップラインのグラン
ドとなる金属皮膜である。

【００８５】図９は本発明のアンテナ装置の基本構造の
製造工程を示す流れ図である。同図に示すように、本ア
ンテナは、先ず、アンテナと同じ木型を作成し（ステッ
プＳ１）、この木型をもとに金型を作成する（ステップ
Ｓ２）。従来はアンテナを製造するときに１台ごとに行
っていた寸法調整は、本発明では金型を作成するときに
一括して行う（ステップＳ３）。そのあとの処理は、台
数にかかわらず、金型へ媒体を流し込み（ステップＳ
４）、メッキ処理（ステップＳ５〜Ｓ７）を行うのみで
良い。

【００８６】ここで、ステップＳ４の金型を用いた成形
としては、金型の小さな穴より媒体を射出して成形を行
う射出成形や、一方の金型に媒体を流し込み他方の金型
でその媒体を圧縮して成形する圧縮成形等がある。ただ
し、本発明のアンテナ装置は、導波器といった微細な構
造を有するものであることから、このような微細構造の
成形に適した射出成形の方が好ましい。なお、ステップ
Ｓ５からＳ７のメッキ処理等は前述した３つの層のメッ
キを示している。

【００８７】金型の調整は、媒体を流し込みメッキ処理
した試験用アンテナを、測定して行う。本実施の形態の
例のように、金型を用いて製造することにより大幅に調
整時間を削減できる。これまで、このような金型による
構成方法をモノポールアンテナに適用した例はなかっ
た。本アンテナの場合は型を一方向に抜くだけで作成で
きるようなアンテナ構造にしているので、簡潔な構造の
金型を用いて作成することが可能となっている。

【００８８】なお、メッキ処理が終了した後、図３
（ａ），（ｂ）に示すアンテナ装置であれば給電素子の
取り付けが必要となり、図４（ａ），（ｂ）に示すアン
テナ装置てあれば導波器などの補強処理等が行われる。
上述した他の実施の形態のアンテナ装置も同様に所定の
製造工程が必要になる。

【００８９】次に、上述の方法により製造したアンテナ
装置の特性を実験により求めた結果を示す。図１０
（ａ），（ｂ）はアンテナの１９．５ＧＨｚにおける放
射特性の例を示す図であって、図１０（ａ）は水平面内
放射指向性の測定値、図１０（ｂ）は垂直面内放射指向
性の測定値を示しており、同図中実線のグラフが本発明
の製造方法によるアンテナの特性であり、破線のグラフ
が従来の製造方法によるアンテナの特性である。

【００９０】同図より本発明の製造方法により製造した
アンテナ装置は、アンテナ装置毎にアンテナ素子を調整
した従来の製造方法によるアンテナ装置と同等の性能を
得ることができ、実用に耐えることが分かる。図１１は
本発明のアンテナ装置のリターンロス特性の例を示す図
である。一般にリターンロスとして−１０［ｄＢ］以下
が要求されるが、図１１より標準化の進められている１
９．５［ＧＨｚ］においてその性能を満たしていること
が分かる。

【００９１】このように、図１０、図１１から、本発明
によるアンテナ装置が、利得、放射指向性、リターンロ
ス特性とも従来の製造方法と変わらない良好な特性を得
ていることが分かる。以上説明したように、本発明によ
れば、コーナーレフ型の多セクタアンテナを、金型で成
形した誘電体表面に金属薄膜を形成せしめるという簡潔
な工程により容易に実現できる。そして、その際用いる
金型は一方向に、膨出させるべき部材に対応する凹部を
設けるという単純な構造で良いから経済的に作成でき
る。

【００９２】また、金型とこれによって成形したアンテ
ナ装置の母体となる誘電体は、成形後、単一方向に容易
に離脱させることができるので歩留まりの良い製造が可
能である。これらによって、高い精度のアンテナ装置を
非常に経済的に製造できる利点がある。また、本アンテ
ナ装置は、上述のような構遣となっているのて、図５
（ａ），（ｂ）や、図６（ａ），（ｂ）に示すように金
属コーティングした棒状の素子列を導波器とする八木宇
田アンテナが実現できる。

【００９３】また、本アンテナ装置は、導波器により指
向性を鋭くするだけでなく、仕切り板を設けることによ
って、隣接アレイの給電素子からの不要な放射を抑圧す
ると共に、隣接アレイからの相互結合を有効に利用する
ことにより、鋭いビームを有するアンテナを低いアンテ
ナ高で、実現させている。

【００９４】さらに、射出成形や圧縮成形によって金型
に誘電体を流し込み、その表面にメッキやスパッタリン
グ等によってアンテナを作成するため、従来のように．
一っ一つの素子を穴に埋め込みながら、高さを調整する
必要がなく、金型のみをあらかじめ精度よく作成すれば
同じ精度のアンテナを、いくつでも容易に作成すること
が可能になる。

【００９５】また、上述のように、地板と直角をなす方
向では凹凸がなく形状が変化しない構造となっているの
で、型を抜く方向が一方向ですみ、アンテナを製造する
のに必要な型の台数が一つでまかえなる。なお、本アン
テナ装置の地板は任意の形状で良い。例えば、地板の形
状を円形とし、１２セクタのアンテナアレイを形成させ
る構造を基本とした場合、壁際などに本アンテナを取り
付けて、１２セクタのうち、半分のセクタを使用しない
場合には半円形のアンテナ装置とし、また部屋のすみな
どに、アンテナを取り付ける場合には１／４円型のアン
テナとするなどが考えられる。

【００９６】また、これらを組み合わせて円型のアンテ
ナを作成することも可能となり組み合わせに自由度を持
たせることができる。さらに、地板の形状は、円形を基
本とするものに限定されるものではな＜、多角形を基本
とするものであっても良い。同様に、半円形あるいは扇
型のアンテナ装置の場合も、弧の部分が多角形であって
も良い。

【００９７】さらに、反射器を形成する部分も、筒状、
もしくは筒の側壁の一部を欠切した板状でなく、地板に
接する面がセクタ数に対応して多角形となるものであっ
てもよい。また、給電素子としてセミリジッドケーブル
の内部導体を用いる構造とした場合には、従来のモノポ
ールアンテナに見られるように、アンテナ素子からセミ
リジッドケーブルヘ接続しコネクタヘ接続するプロセス
を、削除することができる。

【００９８】なお、給電素子や導波器を硬質の誘電材料
で覆う構造を採った場合には、微少な素子を強度的に補
強すると共に、素子を環境からも保護し、その特性を長
期に亘って安定なものに維持できる。また、モノポール
素子を地板やリフレクタの材料と同じ誘電体の薄い板の
上のパッチとすることによって、放射素子が細いことに
よる製造時の折れの発生を解消することが可能となる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コーナーレフ型の多セクタアンテナを、金型で成形した
誘電体表面に金属薄膜を形成せしめるという簡潔な工程
により容易に実現できる。そして、その際用いる金型は
一方向に、膨出させるべき部材に対応する凹部を設ける
という単純な構造で良いから経済的に作成できる。

【０１００】また、金型とこれによって成形したアンテ
ナ装置の母体となる誘電体は、成形後、単一方向に容易
に離脱させることができるので歩留まりの良い製造が可
能である。これらによって、高い精度のアンテナ装置を
非常に経済的に製造できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図であ
る。

【図２】誘電体の形状を示す図である。

【図３】給電素子の取付けの例を示す図である。

【図４】導波器などを補強する構造の例を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態の第２の例を示す図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態の第３の例を示す図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態のその他の例を示す図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態のその他の例を示す図であ
る。

【図９】本発明のアンテナ装置の製造工程の例を示す流
れ図である。

【図１０】アンテナの放射特性の例を示す図である。

【図１１】本発明のアンテナ装置のリターンロス特性の
例を示す図である。

【図１２】従来のモノポールアレイアンテナを示す図で
ある。

【図１３】従来のアンテナ装置の製造方法の第１の例を
示す流れ図である。

【図１４】従来のアンテナ装置の製造方法の第２の例を
示す流れ図である。

【符号の説明】

１，１ｂ 誘電体 １ａ 誘電体の突起 ２ 地板 ３，３ａ 穴 ４，４ａ 導波器 ５ 仕切り板 ６ 反射器 ７，７ａ 金属被膜 ８，８ａ，８ｂ 給電素子 ９ セミリジッドケーブルの芯線（内導体） １０ セミリジッドケーブルの外導体 １１ セミリジッドケーブルの誘電体 １２ 半田あるいは誘電性接着剤 １３ 硬化材料 １４ 板状の誘電体 １６ ストリップ線路 １８ セミリジッドケーブル １９ セクタ切り替えスイッチ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 21/06 Ｈ０１Ｑ 21/06 (56)参考文献 特開 平９−36654（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27713（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−168318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100387（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−198706（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 19/10 - 19/28 H01Q 3/24 H01Q 9/32 - 9/38 H01Q 21/06

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の板状の誘電体の一方の面に、 該第一の板状の誘電体の一方の面に一方の端面が接する
   筒状の部材と、 該筒状の部材の外周に放射状に、かつ、その一端面が前
   記第一の板状の誘電体の表面に接するように設けた複数
   の第二の板状の部材と、 該第二の板状の部材と、これに隣接する第二の板状の部
   材仕切板との間に、前記第一の板状の誘電体の表面と直
   角をなすように、かつ、前記筒状の部材の外周に対して
   放射状に、第三の板状の部材とを膨出させて設け、 前記第一の板状の誘電体の一方の面の表面、および、前
   記各部材の表面を導電性の被膜で覆うことにより、前記
   第一の板状の誘電体を地板、前記筒状の部材を反射器、
   前記第二の板状の部材を仕切板、となすと共に、前記該
   第三の板状の部材の一方の面に、帯状の導電性の被膜で
   成る複数の導波器を形成せしめ、 前記第三の板状の誘電体の一方の端部と反射器の外周と
   の間の、第三の板状の部材の延長線上の第一の板状の誘
   電体の一方の面に、給電用の素子を設けたことを特徴と
   するアンテナ装置。
2. 【請求項２】 地板の形状が円形又は多角形であり、そ
   の中心部に反射器を設けた請求項１記載のアンテナ装
   置。
3. 【請求項３】 地板の形状が扇形であり、反射器の地板
   に接する面が円弧状又は多角形の一部の形状である請求
   項１記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 給電用の素子は、セミリジッドケーブル
   などの同軸線路の内部導体を、地板に開けた穴から突出
   させた構造であり、該同軸線路の外被導体を地板に圧着
   するか、又は、導電性材料で接着した請求項１〜請求項
   ３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 給電用の素子は、地板の誘電体を膨出さ
   せ、該膨出部の内部に穴を設けて、その内壁を導体膜で
   覆うか、又は、該穴に導電材料を充填した構造である請
   求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装
   置。
6. 【請求項６】 給電用の素子は、前記第三の板状の部材
   の一方の面に、複数の導波器と共に、帯状の導電性の被
   膜で形成せしめたものである請求項１〜請求項５のいず
   れか１項に記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 給電素子と各導波器の少なくとも一部を
   硬質の誘電体材料で覆った請求項１〜請求項６のいずれ
   か１項に記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 第一の板状の部材の他方の面の表面にス
   トリップ線路を形成せしめ、該ストリップ線路を給電素
   子に接続して給電を行う構成である請求項１〜請求項７
   のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 【請求項９】 第一の板状の誘電体の一方の面に、 該第一の板状の誘電体の一方の面に一方の端面が接する
   筒状の部材と、 該筒状の部材の外周に放射状に、かつ、その一端面が前
   記第一の板状の誘電体の表面に接するように設けた複数
   の第二の板状の部材と、 該第二の板状の部材と、これに隣接する第二の板状の部
   材との間に、前記第一の板状の誘電体の表面と直角をな
   すように、かつ、前記筒状の部材の外周に対して放射状
   に設けられた第三の板状の部材とが膨出した形状の基礎
   構造体を、 誘電体材料を用いて、射出成形、又は、圧縮成形によっ
   て成型し、 メタライジング加工、又、は、金属メッキを施すことに
   より、前記第一の板状の誘電体の一方の面の表面、前記
   第二の板状の誘電体の表面、および、前記筒状の部材の
   表面を、導電性の被膜で覆うと共に、前記第三の板状の
   部材の一方の面に、給電用の素子と複数の導波器との内
   少なくとも一方を帯状の導電性の被膜で形成せしめるこ
   とを特徴とするアンテナ装置製造方法。
10. 【請求項１０】 第一の板状の誘電体の面の所定の位置
    に穴を開け、該穴に、給電素子を挿入して固着する請求
    項９記載のアンテナ装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 第一の板状の誘電体の面の所定の位置
    を膨出させて、その内部に穴を開け、該穴の内部を導電
    性の被膜で覆うか、導電性の材料を充填して、給電素子
    を形成する請求項９記載のアンテナ装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 第一の板状の誘電体の他方の面に、メ
    タライジング加工、又、は、金属メッキを施すことによ
    り、ストリップ線路を形成せしめ、該ストリップ線路と
    給電素子とを接続する請求項９に記載のアンテナ装置製
    造方法。