JP3804924B2

JP3804924B2 - 平面アンテナ

Info

Publication number: JP3804924B2
Application number: JP2001270565A
Authority: JP
Inventors: 一憲加藤; 篤北内
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP2003087048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面アンテナに関し、特に、円偏波及び直線偏波いずれ用にも製造可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面アンテナには、地板の一方の主表面側にパッチ素子を配置し、他方の主表面側にこれと垂直になるようにコネクタを設け、地板を貫通した接続ピンによってパッチ素子の給電箇所とコネクタを接続したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
円偏波面を持つ電波を送受信する場合、最も簡単な例では、機械的に９０度の角度をなすように２つのダイポールを配置し、これらを９０度位相を異ならせて、給電すればよい。一方、直線偏波面を持つ電波を送受信する場合、上記の円偏波用の２つのダイポールのうちいずれか一方を使用すればよい。平面アンテナを、例えば円偏波用とする場合と、直線偏波用とする場合とでは、異なるパッチ素子を使用しなければならず、その製造が面倒である。
【０００４】
また、上記のような平面アンテナでは、同軸コネクタが地板に垂直に取り付けられていることによりアンテナ背面側に突出しているので、平面アンテナの取付時や方位角、仰角の調整時に、コネクタが邪魔になり、作業能率が悪くなる。更に、コネクタと、コネクタに接続される同軸ケーブルが干渉しないように、この平面アンテナが取り付けられるマウントを設計しなければならず、特に仰角を大きな角度範囲で調整できるようにするには、マウントが大きくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、異なる偏波用であっても容易に製造することができ、取付や角度調整が容易に行える平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明による平面アンテナは、地板を有している。この地板は、導電体によって構成され、２つの対向する主表面を有している。この地板の一方の主表面側にパッチ素子がこれと所定の間隔をおいて配置されている。このパッチ素子は、円偏波及び直線偏波両用が可能なものである。地板の他方の主表面側に給電基板が設けられている。給電基板は、パッチ素子に接続されている。例えば、パッチ素子は地板を貫通した接続具によって給電基板に接続されている。この給電基板には、パッチ素子を円偏波及び直線偏波のうち予め定めたものに給電する給電回路が形成されている。給電基板は、円偏波用のものと、直線偏波用のものとが、予め準備されており、この平面アンテナを円偏波用とする場合と、直線偏波用とする場合とで、給電基板を変更する。前記給電基板に同軸ケーブルの露出させた心線が接続され、同軸ケーブルの露出させた外部導体が地板の他方の主表面に接続されている。この同軸ケーブルは、前記パッチ素子に垂直に向かう直線に対して垂直に引き出されている。この同軸ケーブルの先端にコネクタが接続されている。前記露出した心線は前記給電回路とほぼ同じ高さ位置に直線状に位置している。
【０００７】
このように構成された平面アンテナでは、円偏波用の場合でも、直線偏波用の場合でも、給電基板以外の構成は、共通である。従って、給電基板さえ変更すれば、容易にいずれの偏波用の平面アンテナも製造することができ、特に、同一の製造ラインにおいても、異なる偏波用の平面アンテナを容易に製造することができる。また、コネクタを、アンテナ背面側に突出させることなく、同軸ケーブルの引き出しを自由に選定できるので、同軸ケーブル及び同軸コネクタが、地板から離れた位置にあり、取付時や角度調整時に、同軸ケーブル及び同軸コネクタが邪魔になることはない。
【０００８】
前記パッチ素子は、前記円偏波用の２箇所の給電箇所と、前記直線偏波用の１箇所の給電箇所とを有し、直線偏波用の給電箇所は、前記円偏波用の２箇所の給電箇所のうち１箇所と同一箇所に形成されている。
【０００９】
このように構成した平面アンテナでは、円偏波用の２箇所の給電箇所のうち１箇所が、直線偏波用の給電箇所と共通しているので、給電基板が円偏波用であれ、直線偏波用であれ、給電基板の取付作業が大きく変化することがない。
【００１２】
前記地板、前記パッチ素子及び前記給電基板を、筐体内に収容することができる。前記筐体は、前記地板の主表面にほぼ平行な分割面によって２つに分割された分割部材からなる。前記給電基板は、シールドケースによって覆われ、前記シールドケースは、前記分割部材のうち前記給電基板が位置する側のものの内面に係合されている。この係合は、シールドケースを着脱自在に行うことができる。
【００１３】
このように構成された平面アンテナでは、分割部材に予めシールドケースを取り付けてあるので、分割部材を組み合わせて、その内部に地板、パッチ素子及び給電基板を収容したとき、同時にシールドケースによって給電基板を覆うことができる。従って、シールドケースの取付作業を、筐体の組立工程と別に行う必要がなく、効率よく、組み立て作業を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施形態の平面アンテナは、図１に示すように、地板２を有している。この地板２は、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、導電金属製の概略矩形のもので、対向する２つの主表面２ａ、２ｂを有している。
【００１５】
この地板２の一方の主表面２ａ側には、パッチ素子４が配置されている。このパッチ素子４は、一辺が送受信周波数、例えば２．４ＧＨｚの波長λの約０．４乃至０．５倍、例えば約５２ｍｍの矩形の金属板である。地板２の主表面側の中央に植立された支柱６に、このパッチ素子４の中央が、これに形成したネジ挿通孔７に挿通されたネジ（図示せず）によって、取り付けられている。地板２とパッチ素子４との間には、所定の間隔が設けられている。
【００１６】
このパッチ素子４は、円偏波及び直線偏波のいずれの電波も、給電方法の変更によって、送受信可能な放射素子として採用している。
【００１７】
そのため、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、パッチ素子４には、地板２の隣接する２辺２ｃ、２ｄにそれぞれ接近した２箇所の給電箇所４ａ、４ｂが形成されている。給電箇所４ａから給電すると、直線偏波面を持つ電波を送受信でき、給電箇所４ａ、４ｂに９０度の位相差を与えて給電すると、円偏波面を持つ電波を送受信することができる。
【００１８】
地板２の他方の主表面２ｂ側には、これに接して、ほぼ矩形に形成されたベース板８が取り付けられている。このベース板８は、地板２の一方の隅、例えば辺２ｃ、２ｄの頂点側に偏った状態で配置されている。このベース板８の隣接する２辺８ｃ、８ｄ側のパッチ素子４の給電箇所４ａ、４ｂに対応する位置に、貫通孔９ａ、９ｂが形成されている。このベース板８上に給電基板１０または１２が取り付けられている。
【００１９】
給電基板１０は、図２（ａ）に示すように、ベース板８内に配置可能な、例えばベース板８よりも細い誘電体基板１０ａの一表面に１本の伝送ライン１０ｂが形成されたマイクロストリップライン型の給電回路を有している。その伝送ライン１０ｂの先端が出力端１０ｄであり、貫通孔９ａの上方にある。即ち、出力端１０ｄは、パッチ素子４の給電箇所４ａに対応した位置に位置している。この給電箇所４ａと伝送ライン１０ｂの出力端１０ｄとは、ベース板８の貫通孔９ａ、地板２の貫通孔１１ａを貫通する接続具、例えば接続ピン１６を介して接続されている。また、この伝送ライン１０ｂの他端、即ち、入力端１０ｅは、ベース板８の辺８ｅ側にある。ベース板８の辺８ｅは、地板２の辺２ｃと対向する辺２ｅ側にある。
【００２０】
図３（ａ）に示すように、給電板１２は、ベース板８とほぼ同一形状の誘電体板１２ａを有している。この誘電体板１２ａ上に伝送ライン１２ｂが形成され、マイクロストリップライン型の給電回路が形成されている。伝送ライン１２ｂは、２つの出力端１２ｃ、１２ｄと、入力端１２ｅとの間を接続しているものである。ベース板８上に取り付けられた状態において貫通孔９ａ、９ｂ、即ちパッチ素子４上の給電箇所４ａ、４ｂに対応する位置に、出力端１２ｃ、１２ｄは位置し、入力端１２ｅは、ベース板８の辺８ｅに対応する辺１２ｆ側に位置している。なお、入力端１２ｅは、図２（ａ）に示す給電基板１０の入力端１０ｅに対応する位置にある。出力端１２ｃ、入力端子１２ｅとの距離と、出力端１２ｄと入力端１２ｅとの距離は、送受信する電波に９０度の位相差があるように長さが選択されている。これら出力端１２ｃ、１２ｄは、貫通孔９ａ、９ｂ、地板２に形成された貫通孔１１ａ、１１ｂに挿通された接続ピン１６ａ、１６ｂによって、パッチ素子４の給電箇所４ａ、４ｂに接続されている。
【００２１】
なお、図２に示す１８ａ乃至１８ｃは、給電基板１０をベース板８に固定するためのネジ挿通孔、図２及び図３に示す２０ａ乃至２０ｄは、ベース板８を地板２に固定するためのねじ挿通孔、図２及び図３に示す２２ａ乃至２２ｄは、給電基板１０または１２、ベース板８を地板に固定するためのネジ孔、図３に示す２４ａ乃至２４ｄは、給電基板１２をベース板８に固定するためのネジ挿通孔である。
【００２２】
ベース板８の辺８ｅ側において、図１に示すように、給電基板１０の入力端１０ｅまたは給電基板１２の入力端子１２ｅは、同軸ケーブル２６の心線２６ａに例えば半田付けによって接続されている。このとき、ベース板８が設けられているので、心線２６ａと給電基板１０または１２とは、ほぼ同一高さ位置にあり、心線２６ａが折り曲げられることがなく、直線状に接続されているので、断線が生じにくい。また、これら同軸ケーブル２６は、図４に示すように地板２に沿って外部に引き出されている。即ち、パッチ素子４に向かって直進してくる電波に対して直角な方向に引き出されている。図示していないが、この同軸ケーブル２６の他端には、同軸コネクタが接続されている。
【００２３】
この同軸ケーブル２６は、図４に示す２つのΩバンド２８ａ、２８ｂによって地板２の他方の主表面２ｂに固定されている。なお、Ωバンド２８ａは、図１に示すように同軸ケーブル２６の外部導体の部分に接触し、これを地板２に接触させている。図２及び図３に示す３０、３０、３０、３０は、Ωバンド２８ａ、２８ｂの固定用のネジ孔である。
【００２４】
この平面アンテナでは、円偏波面を持つ電波を送受信する場合には、給電基板１２を使用し、直線偏波面を持つ電波を送受信する場合には、給電基板１０を使用している以外、両者の基本的な構成は同一である。従って、給電回路以外は全て同一のであるので、部品コストを低減させ、円偏波及び直線偏波に対応した平面アンテナを低コストで製造できる。
【００２５】
従来、パッチ素子には、放射素子と共に給電回路も構成されていた。そのため、放射素子の構成上、給電位置さえ変更すれば、円偏波にも直線偏波にも使用できたにも拘わらず、それぞれ別個にパッチ素子を製造していた。これに対し、本実施の形態では、パッチ素子と給電基板とを分離し、円偏波用と直線偏波用とで給電基板を変更するように構成しているので、パッチ素子はいずれの偏波用に対しても共通に使用することができる。また、直線偏波の給電には、円偏波用の２つの給電位置４ａ、４ｂのうち一方を使用するので、円偏波用の給電位置と、直線偏波用の給電位置とを、別個に設ける必要がなく、製造が容易になる。
【００２６】
この平面アンテナは、図１に示すように筐体３２内に収容されている。この筐体３２は、例えば合成樹脂製で、地板２の主表面２ａ、２ｂに平行な面で、２つに分割された分割部材３２ａと３２ｂとによって構成されている。分割部材３２ａは、地板２の主表面２ａ側に位置し、分割部材３２ｂは、地板２の主表面２ｂ側に位置している。これら分割部材３２ａ、３２ｂは、分割部材３２ｂ側から分割部材３２ａ側に伸びた弾性を有する爪３４，３４が、分割部材３２ａに形成された突起３６、３６に係合することによって筐体３２を形成している。
【００２７】
分割部材３２ｂの内面には、シールドケース３８が取り付けられている。このシールドケース３８は、導電性であり、分割部材３２ａ、３２ｂを係合させた状態で、給電基板１０または１２及び同軸ケーブル２６の一部を覆い、かつ地板２の主表面２ｂに配置されている。このシールドケース３８は、同軸ケーブル２６と給電基板１０または１２との接続点付近から不要放射が生じることを防止するために設けられている。
【００２８】
このシールドケース３８の分割部材３２ｂへの係合は、図５に示すように、シールドケース３８に概略Ｈ字状の溝４０を形成し、分割部材３２ｂ側に設けた円柱状の突起４２をこの溝４０内に挿通することによって行われている。無論、突起４２の直径は、溝４０の幅よりも若干大きく形成されており、突起４２は、溝に摩擦係合している。このように摩擦係合した状態であっても、若干大きな力で、シールドケース３８を引っ張ると、分割部材３２ｂからシールドケース３８を取り外すことができる。即ち、シールドケース３８は、分割部材３２ｂに着脱自在に取り付けられている。
【００２９】
分割部材３２ｂ側に地板２の主表面２ｂを接触させた状態として、この分割部材３２ｂに分割部材３２ａを爪３４と突起３６とを利用して係合したとき、同時にシールドケース３８が地板２の主表面２ｂ側の給電回路と同軸ケーブルの一部を覆う。従って、シールドケース３８を取り付けるために、ネジ止め等の作業は不要である。
【００３０】
この平面アンテナでは、コネクタは同軸ケーブル２６の先端に取り付けられており、地板２や筐体３２には取り付けられていない。従って、コネクタが、この平面アンテナの取付時や、方位角や仰角の調整時にコネクタが邪魔になりにくい。
【００３１】
上記の実施の形態では、給電基板１０または１２を、パッチ素子４が取り付けられている地板２の主表面２ａとは反対側の主表面２ｂに設けた。しかし、主表面２ａ側に設けて、パッチ素子４と同一主表面側に設けることもできる。また、給電基板１０または１２は、同軸ケーブル２６に接続した。しかし、地板２上に設けたコネクタに接続することもできる。上記の実施の形態では、直線偏波の送受信については１偏波面についてだけ説明したが、直線偏波には水平偏波と垂直偏波と２種類ある。その両方の電波をそれぞれ送受信する場合には、給電基板１０の出力端の接続位置を、給電位置４ａから４ｂに変更すればよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、円偏波でも直線偏波用の平面アンテナでも、効率よく製造することができる。また、平面アンテナの取付や、角度調整を容易に行うことができる。さらに、シールドケースの取付を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の平面アンテナの縦断面図である。
【図２】図１の平面アンテナにおいて直線偏波面を有する電波を送受信する場合の表面と裏面とを表す斜視図である。
【図３】図１の平面アンテナにおいて円偏波面を有する電波を送受信する場合の表面と裏面とを表す斜視図である。
【図４】図１の平面アンテナにおける同軸ケーブルの接続状態を示す斜視図である。
【図５】図１の平面アンテナにおけるシールドケースと分割部材との係合状態を示す部分省略図である。
【符号の説明】
２地板
４パッチ素子
１０１２給電基板
２６同軸ケーブル
３２ａ３２ｂ筐体の分割部材
３８シールドケース

Claims

２つの対向する主表面を有する導電性の地板と、
この地板の一方の主表面側にこれと所定の間隔をおいて配置されたパッチ素子と、
前記地板の他方の主表面側に設けられ、前記パッチ素子に接続され、前記パッチ素子を円偏波及び直線偏波のうち予め定めたものに給電する給電回路が形成された給電基板と、
前記給電基板に、露出させた心線が接続され、露出させた外部導体が前記地板の他方の主表面に接続され、前記パッチ素子に垂直に向かう直線に対して垂直に引き出された同軸ケーブルとを、
具備し、前記露出した心線は前記給電回路とほぼ同じ高さ位置に直線状に位置する平面アンテナ。
請求項１記載の平面アンテナにおいて、前記パッチ素子は、前記円偏波用の２箇所の給電箇所と、前記直線偏波用の１箇所の給電箇所とを有し、直線偏波用の給電箇所は、前記円偏波用の２箇所の給電箇所のうち１箇所と同一箇所である平面アンテナ。
請求項１記載の平面アンテナにおいて、前記地板、前記パッチ素子及び前記給電基板は、筐体内に収容され、前記筐体は、前記地板の主表面にほぼ平行な分割面によって２つに分割された分割部材からなり、前記給電基板は、シールドケースによって覆われ、前記シールドケースは、前記分割部材のうち前記給電基板が位置する側のものの内面に係合されている平面アンテナ。