JP3960939B2

JP3960939B2 - 平面アンテナ

Info

Publication number: JP3960939B2
Application number: JP2003122772A
Authority: JP
Inventors: 克敏境; 尚之豊田
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004328539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射素子と接地導体板との間に誘電体を介在させたマイクロストリップアンテナである平面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、マイクロストリップアンテナなどの平面アンテナは、小型軽量であることから、車載用のアンテナとして用いられている。図５は、従来の平面アンテナの概要構成の一例を示す図である。図５において、この平面アンテナは、放射素子１０３と接地導体板１０１との間に誘電体１０２が挟まれた構造をなし、放射素子１０３と接地導体板１０１とは略平行に配置される。放射素子１０３には、電力を供給する同軸ケーブル１０５が給電ピン１０４を介して接続される。
【０００３】
この給電ピン１０４の一端と放射素子１０３は、同軸ケーブル１０５の特性インピーダンスに対してインピーダンス整合条件を満たす、放射素子１０３面の接合部１０４ａで半田付される。また、給電ピン１０４の他端は、同軸ケーブル１０５の内部導体１０５ａの先端部と接合部１０４ｂにおいて半田付けされる。一方、同軸ケーブル１０５の外部導体１０５ｂは、接地導体板１０１に接続される。
【０００４】
一方、図６は、従来の平面アンテナの概要構成の他の例を示す図である。図６において、この平面アンテナは、放射素子２０３と接地導体板２０１との間に誘電体２０２が挟まれた構造をなし、放射素子２０３と接地導体板２０１とは略平行に配置される。接地導体板２０１の下部には基板２００が配置され、この基板２００上にマイクロストリップライン２０６が形成される。放射素子２０３は、給電ピン２０４、マイクロストリップライン２０６を順次介して同軸ケーブル２０５の内部導体２０５ａに接続され、同軸ケーブル２０５から電力が供給される。このマイクロストリップライン２０６と内部導体２０５ａとはコネクタ化されて接続される。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７５１３０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の平面アンテナでは、接地導体板１０１の下部に同軸ケーブル１０５を這わせ、接地導体板１０１の裏面から給電しているため、平面アンテナの厚みが大きく、平面アンテナの小型化を促進できないという問題点があった。
【０００７】
また、給電ピン１０４を介して同軸ケーブル１０５と放射素子１０３とを接合しているため、接合部１０４ａ，１０４ｂ等の接合点が多くなり、しかも半田付けを行っているため、部品点数が多くかつ製造工程数が多く、構造が複雑で製造が容易でないという問題点があった。
【０００８】
一方、同軸ケーブル１０５の内部導体１０５ａは、同軸ケーブル１０５の外皮の撚りなどによって、突出する場合があり、この突出によって給電ピン１０４が折れてしまったり、接地導体板と接触して電気的ショートが発生する場合があり、信頼性が低いという問題点があった。
【０００９】
また、給電ピン１０４は、接合部１０４ａにおいて放射素子１０３とインピーダンス整合させる必要があるが、このインピーダンス整合点は放射素子１０３面内の非常に狭いポイントであり、しかも半田付けを行う必要があるため、インピーダンス整合に時間がかかるという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、良好なアンテナ特性を維持しつつ、小型化、特に薄型化および製造が容易で、信頼性の高い平面アンテナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる平面アンテナは、放射素子と、誘電体を介し前記放射素子に対してほぼ平行に設けられた接地導体板と、前記接地導体板と前記放射素子との間に挿入される給電線と、を備え、前記給電線の先端部の内部導体は、前記放射素子側に延び、該放射素子の裏面と電気的に接続されることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の発明によれば、給電線が、接地導体板と放射素子との間に挿入され、給電線の先端部の内部導体を、前記放射素子側に延ばし、該放射素子の裏面と電気的に接続されるようにしているので、良好なアンテナ特性を維持しつつ、小型化、特に薄型化および製造が容易で、信頼性の高い平面アンテナを実現することができる。
【００１３】
また、請求項２にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記給電線の先端部の内部導体は、略Ｌ字状に曲げられ、最先端部が、誘電体膜を介して前記放射素子と容量結合することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記誘電体は、空気による内部空間領域を有し、少なくとも前記給電線の先端部をケーシングすることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４にかかる平面アンテナは、上記の発明において、前記放射素子の上面に設けられた誘電体板と、前記誘電体と前記誘電体板とを結合する結合部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５にかかる無線情報端末は、上記の発明において、請求項１〜４のいずれか一つに記載の平面アンテナと、前記給電線を介して接続された処理モジュールと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる平面アンテナの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である平面アンテナの構成を示す断面図である。図１において、この平面アンテナ１は、接地導体板１１上に、内部に空間領域１２ａを有する誘電体１２がケ−スとして設けられる。さらに、この誘電体１２上部に誘電体膜１４を介して放射素子１３が設けられる。接地導体板１１は、略円形をなし、放射素子１３は、略正方形をなしている。但し、形状はこれらに限定されるものではない。空間領域１２ａは誘電体１２の外部雰囲気に対して密閉されている必要はない。
【００１９】
接地導体板１１と放射素子１３の間であって、誘電体１２の外部から、接地導体板１１上に這わせられた同軸ケーブルが空間領域１２ａ内に挿入され、その外部導体１５ｂが誘電体１２によって固定される。また、外部導体１５ｂは、接地導体板１１に電気的に接合される。空間領域１２ａ内の内部導体１５ａは、略Ｌ字状に屈曲され、その最先端部が接合部１５ｃにおいて、誘電体膜１４を介して放射素子１３と容量結合される。なおＬ字の曲げ方向は図１に示す方向に限らない。たとえば、図２に示すように、誘電体１２の外側から曲げるようにしてもよい。
【００２０】
この接合部１５ｃは、誘電体膜１４を介して接合部１５ｃの内部導体１５ａが放射素子１３に対して平行配置されることによって容量結合され、この容量は、平行配置された内部導体１５ａの長さによって調整することができる。ここで、内部導体１５ａに対する５０Ωのインピーダンス整合点が放射素子１３の外部に位置する場合であっても、この容量によってインピーダンスを調整することができるため、放射素子１３の内部にインピーダンス整合点を移すことができ、インピーダンス整合を高精度かつ柔軟に行うことができる。また、インピーダンスの変化も、接合部１５ｃの水平方向の移動量に対してゆるやかであるため、インピーダンス整合が容易である。なお、ここでのインピーダンス整合は、内部導体１５ａの形状もインピーダンスに影響を与えるため、内部導体１５ａと接合部１５ｃとの総合インピーダンスを整合させる必要がある。
【００２１】
このように内部導体１５ａを接合部１５ｃを介して放射素子１３に直接に接続するようにしているので、同軸ケーブル１５の撚りなどによって内部導体１５ａが突出した場合であっても、内部導体１５ａのＬ字形状がこの突出を吸収するため、内部導体１５ａが折れたり、接合部１５ｃが大きく移動することがなくなる。また、たとえ、内部導体１５ａが突出した場合であっても、接合部１５ｃは動かないため、インピ−ダンス整合条件が崩れず、アンテナ特性の劣化が少なく、信頼性の高い平面アンテナを実現することができる。さらに、誘電体１２によって、同軸ケーブルを１５を固定することができるため、内部導体１５ａの突出量も抑えることができる。
【００２２】
さらに、給電ピン１０４などを用いていないため、部品点数が少なくなり、製造も容易になるとともに、歩留まりを上げることができる。しかも、内部導体１５ａは、空間領域１２ａ内にあって、ほぼ中央から接合部１５ｃに延びるように形成されるため、組立作業が容易になるだけでなく、半田付け作業が不要になることで結合作業も容易になる。
【００２３】
また、この平面アンテナ１では、同軸ケーブル１５を放射素子１３と接地導体板１１との間であって、誘電体１２の外部から空間領域１２ａ内に挿入するようにしているため、接地導体板１１の下部のスペ−スが不要となり、厚みの小さい平面アンテナを実現することができ、小型・薄型化を促進することができる。
【００２４】
逆に、全体の寸法を変える必要が無い場合には、誘電体１２を厚くし、かつ空間領域１２ａを大きくすることによって、放射素子１３と接地導体板１１の間の平均誘電率を低くすることが可能になり、平面アンテナ１を高帯域化することが可能になる。
【００２５】
（実施の形態２）
この発明の実施の形態２では、実施の形態１の平面アンテナ１の放射素子１３上に誘電体カバー１６を設けるとともに、放射素子１３を確実に固定するようにしている。
【００２６】
図３は、この発明の実施の形態２である平面アンテナ２の構成を示す断面図である。図３において、この平面アンテナ２は、平面アンテナ１の放射素子１３上部に、放射素子１３を覆うように、かつ厚さが均一な誘電体カバー１６が設けられる。誘電体１２の上部であって、放射素子１３の外周近傍に、上部に向かう突起１７が複数箇所設けられ、誘電体カバー１６は、この突起１７に嵌合する凹部１６ａが形成されている。誘電体カバー１６は、放射素子１３を圧接しつつ密着結合し、突起１６ａと突起１７との嵌合によって固定される。誘電体カバ−で覆われた放射素子１３は片面回路基板を用いて容易に実現できる。
【００２７】
この結果、放射素子１３は、確実に誘電体１２に固定され、接合部１５ｃである給電位置のずれがなくなり、安定したアンテナ特性を得ることができる。また、放射素子１３の上部が一定の誘電率を有する誘電体カバー１６で覆われるので、共振周波数が安定し、この点からも安定したアンテナ特性を得ることができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態１，２では、結合部１５ｃによって内部導体１５ａと放射素子１３とが容量結合するようにしていたが、内部導体１５ａの先端を、インピーダンス整合する放射素子１３のポイントに直接結合するようにしてもよい。インピーダンス整合の柔軟性がなくなるものの、小型・薄型化された平面アンテナを得ることができる。
【００２９】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３は、上述した実施の形態１，２で示した平面アンテナを用いた無線情報端末である。
【００３０】
図４は、この発明の実施の形態３である無線情報端末の概要構成を示す斜視図である。図４に示すように、この無線情報端末３は、実施の形態１で示した平面アンテナ１とカードユニット２１とが同軸ケーブル１５によって接合されたものである。この無線情報端末３は、たとえば車載されるＥＴＣ用の無線情報端末３であり、５．８ＧＨｚの無線電波を円偏波で送受信する。
【００３１】
ここで、平面アンテナ１は、同軸ケーブル１５の撚りなどが生じても、上述した実施の形態１，２で説明したように、平面アンテナ１自体のアンテナ特性を劣化させることがないので、たとえば３ｍ程度の長い同軸ケーブル１５を用いても、平面アンテナ１に与える影響は少ない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、給電線が、接地導体板と放射素子との間に挿入され、給電線の先端部の内部導体を、前記放射素子側に延ばし、該放射素子の裏面に電気接続されるようにしているので、良好なアンテナ特性を維持しつつ、小型化、特に薄型化および製造が容易で、信頼性の高い平面アンテナを実現することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、この発明によれば、前記給電線の先端部の内部導体が、略Ｌ字状に曲げられ、最先端部が、誘電体膜を介して前記放射素子と容量結合するようにしているので、高精度のインピーダンス整合をとることができるとともに、インピーダンス整合が容易であるという効果を奏する。
【００３４】
また、この発明によれば、前記誘電体を、内部に空間領域を有し、少なくとも前記給電線の先端部を空間領域内に挿入するようにし、かつこの誘電体によって給電線である同軸ケ−ブルを固定するようにしているので、同軸ケ−ブルの内部導体の突出を防止することができるという効果を奏する。
【００３５】
また、この発明によれば、前記放射素子の上面に誘電体板を設けて放射素子上の誘電率を安定化し、放射素子自体の位置ずれもなくなるので、アンテナ特性の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である平面アンテナの構成の一例を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１である平面アンテナの構成の他の例を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２である平面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３である無線情報端末の概要構成を示す斜視図である。
【図５】従来の平面アンテナの構成の一例を示す断面図である。
【図６】従来の平面アンテナの構成の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２平面アンテナ
３無線情報端末
１１接地導体板
１２誘電体
１２ａ空間領域
１３放射素子
１４誘電体膜
１５同軸ケーブル
１５ａ内部導体
１５ｂ外部導体
１５ｃ接合部
１６誘電体カバー
１６ａ凹部
１７突起
２１カードユニット

Claims

放射素子と、
前記放射素子に対してほぼ平行に設けられた接地導体板と、
前記接地導体板との間で空間領域を形成する誘電体と、
前記接地導体板と前記放射素子との間に挿入され、先端部が前記空間領域内に挿入された給電線と、
を備え、前記放射素子は前記空間領域とは反対側の前記誘電体の表面に固定され、前記給電線の先端部の内部導体は、前記放射素子側に延び、前記誘電体の前記表面において前記放射素子と平行に曲げられて、該放射素子と容量結合することを特徴とする平面アンテナ。
前記放射素子の上面に設けられた誘電体板と、
前記誘電体と前記誘電体板とを結合する結合部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
請求項１または２に記載の平面アンテナと、
前記給電線を介して接続された処理モジュールと、
を備えたことを特徴とする無線情報端末。