JP3803976B2 - 無線信号送信用電子装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、アンテナ部、送信回路、電子回路部を含む無線信号送信用電子装置に関するものである。本装置は誘電体材料のサブストレート層を含む積層体で構成される。
発明の背景
高周波、特にマイクロウエーブ領域の電磁波で信号を送信する場合、アンテナ部と電子回路部の双方においてマイクロストリップ技術が利用される。マイクロストリップ技術は、２つの導電層の間に中間の誘電体層を挟んだ積層構造に基づくマイクロウエーブ技術である。この誘電体層はサブストレートとも呼ばれ、絶縁物としての機能のほかに、導電層の支持体として機能する。セクター分割された広角度範囲で信号を送信するための周知の電子装置は、個別電子回路部と個別アンテナ部で構成され、それらの間に従来のケーブル形式の送信回路が設けられる。これらは、ハンダづけ、あるいはコネクターを介して互いに接続されている。この周知の技術は高価で、大きなスペースが必要であって、また製造誤差、エージング等による動作の中断を引き起すことがある。
発明の要約
本発明の目的は、簡単で、費用効率が高く、省スペースの電子装置を提供することであり、本発明はアンテナ部と電子回路部の間のインターフェース問題を解決するので、良好な特性を提供することができる。
前記目的は、本発明による電子装置によって達成することができる。本発明の特徴は、連続する３セクションすなわち、電子回路部の一部を形成する第１のセクション、アンテナ部のサブストレートを形成する第２のセクション、送信回路を支持する第３のセクションに３分割されたサブストレート層を備えた構造である。このサブストレートは、３セクション間で連続的に広がり、フレキシブルな材料で作られていて第３のセクションで湾曲した形になっている。その凸表面には、放射要素を支持され、放射ビームは曲面にしたがって異なる方向に指向する。
本発明の構造によれば、はんだ付けやコネクターのような介在物を使用せずに全く同一の構造を用いた一体構成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
実施例および下記の付図にしたがって、以下に本発明の詳細を説明する。
図１および図２は一実施例による電子装置の斜視図。
図３は電子装置の開放図。
図４は開放された電子装置の側面図。
図５はアンテナ部を示す電子装置の断面図。
図６はアンテナ部の構造図。
図１および図２から明らかなように、本発明のアンテナ装置は電子回路部１、アンテナ部２、送信回路部３で構成され、送信回路部３は電子回路部とアンテナ部のインターフェースを形成する送信回路３'を備えている。本発明によれば、電子回路部１、アンテナ部２、送信回路部３は同じ構造で設計される。すなわち、電子回路部１、アンテナ部２、送信回路部３に共通のサブストレートで支持部を形成したマイクロストリップ技術を使って設計される。アンテナ部２は筒体４の周りに等間隔で置かれた複数のアンテナエレメント５、６、７、８、９、１０を備えたコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）・セクタアンテナで構成される（図５参照）。このアンテナは、マルチセクター・アンテナと呼ばれ、全体でシリンダーの長手軸１１に垂直な平面内の多方向（例では全方向）に指向性を持つように、各アンテナエレメントが配置される。
開示実施例において、電子回路部１は、好ましくは接触部分が平らなサブストレート１２で支持され、さらに電子回路部内で基本部分を形成する大型の金属製支持構造１３も、電子回路部１を支持している。電子装置の外形は全体として円筒形であり、基本部分は横側部分１４と円筒底面１５に伸びる外表面からなり、その底面には、例えば移動テレフォニー通信、データ通信、ビデオ通信等の信号送信用の基地局またはマイクロウエーブ・リンクにおける他の装置に電子回路部を接続するためのコネクターを配置することが可能である。電子回路部１のサブストレートは表面実装型電子回路、マイクロストリップ、送信線路等のアナログ／デジタル電子回路の支持構造になり得る。この電子回路を、更に積層することも可能である。開示実施例には電子制御スイッチ１８が含まれ、これは選択されたアンテナセクターのアンテナエレメント５〜１０の１つ以上を送受信条件にしたがって周知の方法で各送信回路３へ接続するために使用される。
図４、図５、図６を参照しながら、本発明の構造を更に詳細に説明する。前に述べたとおり、電子回路部１と、アンテナ部２と、送信回路３'を備えた送信回路部３は、例えばテトラフルオロエチレン等のポリマー製の連続的な共通フレキシブル・サブストレート１２で支持される。積層体は、サブストレートの一方の面全体に広がる接地面２１と、他方の面上にマイクロストリップ導体の形で形成される送信回路３'とを含む。アンテナ部には、第２のサブストレートの各セクション２４が配置されており、具体的には各アンテナエレメント５に対して１つのセクションが対応する。これらのサブストレート・セクション２４は、互いに間隔をあけて配置され、その外側でアンテナエレメント５〜１０が支持される。このアンテナエレメントはパッチ（ｐａｔｃｈ）と呼ばれ、矩形あるいは円形等、適切な形状の銅層で形成される。アンテナエレメントは、それぞれ１個以上を含むいくつかのグループに分けることができる。表面が湾曲しているため、各グループはそれぞれ異なる方向を向く。
図３で見られることができるように、電子回路部１、アンテナ部２、送信回路部３の共通サブストレートの基本部分は平らなサブストレート片で、開示実施例では略Ｔ形をしており、その「足」の部分がサブストレートの第１部分２２を形成し、電子回路部の支持部として働き、横棒の部分がサブストレートの第２部分２３を形成し、アンテナ部の支持部として働き、そして第１部分と第２部分の境界がサブストレートの第３部分２０を形成し、送信回路部分３の支持部として働く。アンテナ部２の最終形状は横棒２３すなわち、接地面とその他の層を持った第２部分を曲げたものである。開示実施例において、横棒は略円筒形になるように曲げられている。第２サブストレートのセクション２４の弾力性を減らすことにより、実際、この部分は、セクション間の間隙２５より少し硬めになる。単純にするため、図５では単に円弧形の線で描かれているが、実際は多角形であって、ほぼ平らなアンテナエレメント５〜１０になる。サブストレート片の横棒２３は、２つの外縁２６、２７が実質的に合致して、選択された直径の閉じた凸外表面が形成されるように寸法が決められる。接地面２１はサブストレート１２と一緒に曲げられ、サブストレートと同様の曲面が与えられる。簡単にするため、図５では太い円周の線で示される。
まったく同一のサブストレート層１２はこのように、電子回路部１と、アンテナ部と、その間に伸びる送信回路部３の送信回路３'とを支持する連続的な支持構成を形成する。サブストレート２０と同様に、接地面２１は電子回路部１、アンテナ部２、送信回路部３に亘って広がる導電層上の連続３セクションの構成と考えることができる。これによって前述の境界が形成され、送信回路が電子回路部１からアンテナ部２まで伸びる。正確に云えば、選択された点あるいは少なくとも各開口３５の領域まで続く導体が形成される。
図５に示すように、アンテナ部２は金属製本体２８で構成され、対称軸１１と一致する中心から放射状に広がる６つの壁２９、３０を備えている。設計上の理由により、本体２８は各アンテナ５〜１０の背後の空間３１を区画する。これら空間３１によって、アンテナエレメントおよび送信回路３から後方および側面方向への放射が抑制され、放射成分間の干渉問題が軽減される。これら空間はまた、アンテナエレメントのインピーダンス調節に影響を及ぼす凹みを形成する。本体２８は半径方向を向いた外側端面３２を備えており、それによってサブストレートの内側が支持される。端面には、例えば穴１７にねじを通して湾曲サブストレート層を取り付けることができる（図５参照）。
アンテナエレメント５〜１０の半径方向外側に面して、管状のカバー３３が配置され、このカバーは円筒形が好ましく、電磁波に対する減衰効果の低い材質を用いて周知の方法で設計される。カバー３３はレードーム（ｒａｄｏｍｅ）を形成するとともに、アンテナ部のサブストレート部分に対する機械的支持および保護の役割を果たし、また、凸形状に曲げられ、弾性体の場合は内側から本体２８との相互作用によって所定の形状になる。レードーム３３は少なくともサブストレート部２３の高さを覆うに十分なだけ長手軸１１の方向に広げられる。レードームはアンテナ部２の上に閉じた閉壁面を形成し、図示されていないが、電子回路部１と送信回路部３を囲んでいる。
図６は第１のサブストレート１２を含む前述のサブストレート構造を示している。図から分るように、接地面２１は傾斜したスリット状開口すなわち周知のアパチャーであって、送信回路３からアンテナエレメント５へマイクロウエーブ・エネルギーを送信し、アンテナから所定範囲の方向へ放射するための放射エレメントを形成している。受信時には、マイクロウエーブ放射は逆方向になる。
本発明は、上記実施例や付図に制限されることなく、添付「請求の範囲」内において変更が可能である。例えば、アンテナエレメント５〜１０は、別の形にすることが可能であり、その個数は任意である。また、各アンテナエレメントは、同方向を向く一群の放射エレメントの方へ伸ばして、円筒軸１１に対して平行な面内のビーム形を変えることができる。なお、発明を実施するに当って、パッチあるいは第２のサブストレート２４は必要条件でない。原則として、本体２８およびレードーム３３は省略可能である。

Claims (10)

1. 無線信号送信用電子装置であって、アンテナ部（２）と、誘電体材料で形成された少なくとも１つのサブストレート層を持つ積層体状に形成された電子回路部（１）と、前記電子回路部（１）と前記アンテナ部（２）を接続する送信回路（３'）を備えた送信回路部（３）とを有する電子装置において、前記サブストレート層（２０）がフレキシブル材質であること、前記サブストレート層が、前記電子回路部（１）を支持する第１セクション（２２）、前記アンテナ部（２）を支持する第２セクション（２３）、前記送信回路部（３）を支持する第３セクション（２０）から成る連続部材を形成すること、前記サブストレートの第２セクションが湾曲形状を持ち、その凸表面によって各々が少なくとも１つのアンテナエレメント（５〜１０）を含む複数のアンテナのグループが支持され、各グループが湾曲面上の点に応じて、それぞれ異なった方向へ向けられることを特徴とする電子装置。
2. 請求項１において、前記アンテナ部（２）が外側に閉じた表面を形成することを特徴とする電子装置。
3. 請求項２において、前記アンテナ部（２）が実質的に円筒形であることを特徴とする電子装置。
4. 請求項３において、前記アンテナエレメント（５〜１０）が前記凸表面の周囲に配置され、それらのビームが周辺をカバーすることを特徴とする電子装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記アンテナエレメント（５〜１０）および送信回路（３'）がマイクロストリップ技術によって設計されることを特徴とする電子装置。
6. 請求項５において、前記サブストレート（１２）が前記電子回路部（１）、送信回路部（３）、前記アンテナ部（２）に亘って広がる接地面（２１）を支持することを特徴とする電子装置。
7. 請求項６において、前記アンテナ部（２）が前記接地面（２１）に形成されたアパーチャ−であることを特徴とする電子装置。
8. 請求項７において、前記アンテナ部（２）がアパーチャ（３５）の外部に位置するアンテナエレメント（５〜１０）であって、それらアンテナエレメントが第２サブストレート層（２４）上でマイクロストリップ素子として形成されることを特徴とする電子装置。
9. 請求項４において、前記サブストレート層（１２）の第２セクション（２３）が半径方向に向けられた隔壁（２９、３０）を持つ金属本体（２８）の周囲で湾曲していることを特徴とする電子装置。
10. 請求項４において、アンテナエレメントを備えたサブストレート層（１２）の第２セクション（２３）が、機械的支持体およびアンテナ部（２）の保護物として働く略円筒形のレードームに収容されることを特徴とする電子装置。

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