JP4430498B2

JP4430498B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP4430498B2
Application number: JP2004279944A
Authority: JP
Inventors: 崇徳野呂; 庄治石崎
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006094349A

Description

本発明は、給電パッチ及び無給電パッチを備えたパッチアンテナと地導体板とを有し、衛星通信用等に適用して好適なアンテナ装置に関する。

従来より、船舶等に搭載される衛星通信用のアンテナ装置に関し、複数のパッチアンテナを用いてアレーアンテナを構成した構造が提案されている。

このようなアンテナ装置には、（１）パッチアンテナを個別に製作し、これらのパッチアンテナを地導体板上に組立てることにより製造されたアンテナ装置と、（２）一枚のプリント基板に対して複数のパッチアンテナを印刷形成することにより製造されたアンテナ装置（特許文献１参照）とがある。

図１０及び図１１は、前述した（１）のアンテナ装置１００を示している。このアンテナ装置１００では、地導体板１０２の上部にスペーサ１０４を介して給電パッチ１０６が配置され、前記給電パッチ１０６の上部にスペーサ１０８を介して無給電パッチ１１０が配置されている。ここで、ねじ１１２を用いてスペーサ１０４、１０８を締結することにより、前記給電パッチ１０６及び前記無給電パッチ１１０が前記地導体板１０２の上部に支持固定される。この場合、前記スペーサ１０４の高さが、前記地導体板１０２と前記給電パッチ１０６との間隔となり、前記スペーサ１０８の高さが、前記給電パッチ１０６と前記無給電パッチ１１０との間隔となる。

特開２００３−２３４６１３号公報

上述した（１）のアンテナ装置１００では、給電パッチ１０６がスペーサ１０４を介して地導体板１０２の上部で一点支持され、無給電パッチ１１０がスペーサ１０８を介して前記給電パッチ１０６の上部で一点支持されている。そのため、該アンテナ装置１００を組立てる際に、前記地導体板１０２及び前記給電パッチ１０６の間隔と、前記給電パッチ１０６及び前記無給電パッチ１１０の間隔とを所定の間隔に保持することが容易でなく、さらに、スペーサ１０４、１０８の回転方向に対する前記給電パッチ１０６及び前記無給電パッチ１１０の位置決めも困難である。従って、アンテナ装置１００毎に製造ばらつきが発生し、パッチアンテナの電気的特性が劣化するという問題が発生する。

一方、（２）のアンテナ装置では、プリント基板に地導体板、給電パッチ及び無給電パッチを印刷形成するので、前記地導体板及び前記給電パッチの間隔と、前記給電パッチ及び前記無給電パッチの間隔とを所定の間隔に保持することが可能となるが、該プリント基板を構成する誘電体の損失によって、パッチアンテナとしての利得が低下するという問題がある。そこで、誘電体の損失を抑制するような基板を採用した場合、このような基板は一般に高価であるので、前記アンテナ装置の製造コストが高騰するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、製造ばらつきを低減してパッチアンテナにおける電気的特性の劣化を抑制すると共に、製造工程における組立てが容易で、且つ製造コストを低減することが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るアンテナ装置は、地導体板と、前記地導体板の一面に配置される第１位置決め部材と、前記第１位置決め部材に積層され且つ電波の送受信を行う給電パッチ、前記給電パッチに積層される第２位置決め部材、及び前記第２位置決め部材に積層される無給電パッチを備えたパッチアンテナとを有し、前記地導体板には、前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチを貫通する第３位置決め部材が形成され、前記第１位置決め部材には、前記給電パッチの側部に当接する第１突出部が形成されていることを特徴とする。

この場合、前記給電パッチが前記第１位置決め部材を介して前記地導体板に面接触で支持され、前記無給電パッチが前記第２位置決め部材を介して前記給電パッチに面接触で支持されているので、前記地導体板及び前記給電パッチの間隔と、前記給電パッチ及び前記無給電パッチの間隔とが確実に保持され、且つ前記第３位置決め部材によって、前記地導体板に対する前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチの位置決めが行われる。

一方、前記第１突出部によって前記第３位置決め部材を中心とした回転方向に対する前記給電パッチの位置決めが行われる。この場合、前記無給電パッチの前記回転方向に対する位置決めは、前記給電パッチの位置決めされた向きに合わせて行えばよい。ここで、前記給電パッチは、人工衛星等に向けて電波を放射する一方で、外部からの電波を受信するアンテナ素子である。また、前記無給電パッチは、前記給電パッチからの電波を外部に放射させるためのアンテナ素子である。このように、前記回転方向に対する前記給電パッチ及び前記無給電パッチの位置決めが達成されることにより、製造ばらつきによる電波の送受信に及ぼす影響を抑制することができる。

従って、本発明に係るアンテナ装置では、前記各間隔が確実に保持されると共に、前記地導体板に対して前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチが所望の箇所で位置決めされ、さらに、前記回転方向に対して前記給電パッチ及び前記無給電パッチが相対的に位置決めされるので、該アンテナ装置の組立ての際に発生する製造ばらつきを低減して、前記パッチアンテナの電気的特性の劣化を抑制することが可能になると共に、製造工程における該アンテナ装置の組立て時間が短縮され、且つ製造コストを削減することが可能となる。

ここで、前記第２位置決め部材には、前記第１突出部に当接する第２突出部が形成されていることが好ましい。

前記第１突出部により、前記回転方向に対して前記第２位置決め部材が位置決めされるので、前記回転方向に対する前記無給電パッチと前記給電パッチとの相対的な位置決めが容易となる。

また、前記第２位置決め部材には、前記無給電パッチの側部に当接する第３突出部が形成されていることが好ましい。

これにより、前記無給電パッチは、前記第２位置決め部材の表面において前記回転方向に対して位置決めされるので、前記回転方向に対する前記無給電パッチと前記給電パッチとの相対的な位置決めをより簡単に行うことができる。

さらに、前記第１突出部は、前記無給電パッチの側部に当接するように形成されていることが好ましい。

これにより、前記給電パッチ及び前記無給電パッチが、前記第１位置決め部材を用いて、前記回転方向に対して確実に位置決めされるので、前記アンテナ装置の組立て時間をさらに短縮することが可能となる。

さらにまた、前記第１位置決め部材及び前記第２位置決め部材は、低誘電率の電気絶縁材料から構成され、前記第３位置決め部材が、前記無給電パッチを介して締結部材と締結して、前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチが一体化されていることが好ましい。

前記第１位置決め部材及び前記第２位置決め部材を低誘電率の電気絶縁材料で構成することにより、前記パッチアンテナにおける誘電体の損失を低減し、利得の低下を抑制することができる。また、前記第３位置決め部材と前記締結部材とが締結して、前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチが一体化されることにより、前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチの積層方向に対する位置決めも可能となる。この場合、前記電気絶縁材料には、例えば、空気の誘電率に近い発泡材がある。

さらにまた、前記第１位置決め部材には、前記パッチアンテナが複数配置されてアレーアンテナが構成され、前記地導体板には、前記第３位置決め部材が複数個形成され、前記各第３位置決め部材は、前記各パッチアンテナ内の前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチを貫通することが好ましい。

これにより、１個のパッチアンテナを配置した場合と比較して、アンテナ装置としての利得を高めることができる。

さらにまた、前記地導体板の一面には、前記第１突出部を貫通する第４位置決め部材が配置されていることが好ましい。

これにより、前記第４位置決め部材を介して前記第１突出部が前記地導体板に位置決めされるので、前記各パッチアンテナを確実に位置決めすることができる。

本発明によれば、給電パッチが第１位置決め部材を介して地導体板に面接触で支持され、無給電パッチが第２位置決め部材を介して前記給電パッチに面接触で支持されているので、前記地導体板及び前記給電パッチの間隔と、前記給電パッチ及び前記無給電パッチの間隔とが確実に保持され、且つ第３位置決め部材によって、前記地導体板に対する前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチの位置決めが行われる。

一方、前記第１突出部によって前記第３位置決め部材を中心とした回転方向に対する前記給電パッチの位置決めが行われる。この場合、前記無給電パッチの前記回転方向に対する位置決めは、前記給電パッチの位置決めされた向きに合わせて行えばよい。ここで、前記給電パッチは、人工衛星等に向けて電波を放射する一方で、外部からの電波を受信するアンテナ素子である。また、前記無給電パッチは、前記給電パッチからの電波を外部に放射させるためのアンテナ素子である。この場合、前記回転方向に対する前記給電パッチ及び前記無給電パッチの位置決めが達成されることにより、製造ばらつきによる電波の送受信に及ぼす影響を抑制することができる。

本発明に係るアンテナ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０（第１の実施形態に係るアンテナ装置１０と呼称し、以下同様とする。）を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３は、前記アンテナ装置１０の分解斜視図である。

第１の実施形態に係るアンテナ装置１０は、基本的に、地導体板１２と、前記地導体板１２の一面（以下、前面ともいう。）１２ａに配置された第１位置決め部材１４と、前記第１位置決め部材１４に積層された給電パッチ１６と、前記給電パッチ１６に積層された第２位置決め部材１８と、前記第２位置決め部材１８に積層された無給電パッチ２０と、前記地導体板１２の前面１２ａに形成され、且つねじ２４と締結して、前記第１位置決め部材１４、前記給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び前記無給電パッチ２０が一体化される第３位置決め部材２２とから構成される。

なお、前記地導体板１２の前面１２ａとは、上述した給電パッチ１６、第２位置決め部材１８及び無給電パッチ２０から構成されるパッチアンテナ３５が第１位置決め部材１４を介して積層され、且つこのパッチアンテナ３５において電波の送受信が行われるアンテナの放射面をいう。

地導体板１２は、アルミニウム等の導電材料からなる略矩形状のアース板であり、その他面（以下、背面ともいう）１２ｂには、同軸コネクタ３９が取り付けられている。

第１位置決め部材１４は、空気の誘電率に近い低誘電率を有する発泡材等の電気絶縁材料からなる略矩形状の絶縁板であり、その外縁部が第１突出部２５として形成されることにより、その中央部には凹部２６が形成され、前記凹部２６を形成する第１突出部２５の内側から、その外側面に向う４つの凹部２８が各々形成されている。

給電パッチ１６は、真鍮等の導電材料からなり、且つ板金加工等によって製作された略矩形状のアンテナ素子であり、凹部２６内に配置されている。この場合、前記給電パッチ１６の外縁は、前記第１突出部２５の内側面に当接している。また、前記給電パッチ１６における背面１２ｂ側には、該給電パッチ１６と同軸コネクタ３９とを電気的に接続する接続ピン３７が設けられている。

第２位置決め部材１８は、空気の誘電率に近い低誘電率を有する発泡材等の電気絶縁材料からなる略矩形状の絶縁板であり、凹部２６内に収容されている。この場合、前記第２位置決め部材１８の幅は、給電パッチ１６の幅及び凹部２６の幅よりも狭く、前記第２位置決め部材１８は、前記凹部２６の側面から内方に離間して配置されている。また、前記第２位置決め部材１８の外側面には、前記各凹部２８に向う第２突出部３０が形成され、前記各第２突出部３０は、前記各凹部２８と嵌合する。

無給電パッチ２０は、真鍮等の導電材料からなり、且つ板金加工等によって製作された略矩形状のアンテナ素子であり、第２位置決め部材１８と略同一の幅とされている。

第３位置決め部材２２は、ステンレス等からなるセルスペーサであり、地導体板１２の中心部に設けられている。ここで、凹部２６の中心部に孔３２が形成され、給電パッチ１６の中心部に孔３４が形成され、第２位置決め部材１８の中心部に孔３６が形成され、無給電パッチ２０の中心部に孔３８が形成され、これらの孔３２、３４、３６、３８に前記第３位置決め部材２２が嵌合することにより、地導体板１２に対して前記第１位置決め部材１４、前記給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び前記無給電パッチ２０が位置決めされる。

そして、ねじ２４を第３位置決め部材２２に螺入することにより、前記第１位置決め部材１４、前記給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び前記無給電パッチ２０が一体化されて地導体板１２に固定される。

同軸コネクタ３９は、図示しない送信回路及び受信回路と電気的に接続されている。

ここで、前記送信回路から同軸コネクタ３９及び接続ピン３７を介して給電パッチ１６に送信信号（例えば、１．５ＧＨｚの高周波信号）を供給すると、前記給電パッチ１６と無給電パッチ２０及び地導体板１２との間で共振器が形成され、該給電パッチ１６は前記送信信号を電波に変換し、この電波を前記給電パッチ１６のうち、第２位置決め部材１８で覆われていない箇所から図示しない人工衛星等に送信する。

一方、給電パッチ１６が外部から前記覆われていない箇所で電波を受信した場合、該給電パッチ１６は、この電波を受信信号（例えば、１．６ＧＨｚの高周波信号）に変換し、前記接続ピン３７及び前記同軸コネクタ３９を介して前記受信回路に前記受信信号を出力する。

なお、前述したように、第１位置決め部材１４、給電パッチ１６、第２位置決め部材１８及び無給電パッチ２０の中心部を第３位置決め部材２２が貫通し、該第３位置決め部材２２とねじ２４との締結により、前記第１位置決め部材１４、前記給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び前記無給電パッチ２０が地導体板１２に対して機械的に接続されている。しかしながら、前記各中心部は、前記電波の送受信の際に電界が０となる箇所であるため、前記第３位置決め部材２２の配置が前記電波の送受信に影響を及ぼすことはない。

このように、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０では、給電パッチ１６が第１位置決め部材１４を介して地導体板１２に面接触で支持され、無給電パッチ２０が第２位置決め部材１８を介して前記給電パッチ１６に面接触で支持されているので、前記地導体板１２及び前記給電パッチ１６の間隔と、前記給電パッチ１６及び前記無給電パッチ２０の間隔とが確実に保持され、且つ第３位置決め部材２２によって、前記地導体板１２に対する前記第１位置決め部材１４、前記給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び前記無給電パッチ２０の位置決めが行われる。

一方、第１突出部２５によって第３位置決め部材２２を中心とした回転方向に対する給電パッチ１６の位置決めが行われる。この場合、無給電パッチ２０の前記回転方向に対する位置決めは、前記給電パッチ１６の位置決めされた向きに合わせて行えばよい。ここで、前記給電パッチ１６は、人工衛星等に向けて電波を放射する一方で、外部からの電波を受信するアンテナ素子である。また、前記無給電パッチ２０は、前記給電パッチからの電波を外部に放射させるためのアンテナ素子である。このように、前記回転方向に対する前記給電パッチ１６及び前記無給電パッチ２０の位置決めが達成されることにより、製造ばらつきによる電波の送受信に及ぼす影響を抑制することができる。

従って、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０では、前記各間隔が確実に保持されると共に、地導体板１２に対して第１位置決め部材１４、給電パッチ１６、第２位置決め部材１８及び無給電パッチ２０が所望の箇所で位置決めされ、さらに、前記回転方向に対して前記給電パッチ１６及び前記無給電パッチ２０が相対的に位置決めされるので、該アンテナ装置１０の組立ての際に発生する製造ばらつきを低減して、パッチアンテナ３５の電気的特性の劣化を抑制することが可能になると共に、製造工程における該アンテナ装置１０の組立て時間が短縮され、製造コストを削減することが可能となる。

また、第２位置決め部材１８には、第１位置決め部材１４の凹部２８と嵌合する第２突出部３０が形成されているので、前記第２位置決め部材１８は、前記第１突出部２５により、前記回転方向に対して位置決めされ、前記回転方向に対する無給電パッチ２０と給電パッチ１６との相対的な位置決めを容易に行うことができる。

さらに、第１位置決め部材１４及び第２位置決め部材１８を低誘電率の電気絶縁材料で構成することにより、パッチアンテナ３５における誘電体の損失を低減し、利得の低下を抑制することができる。また、第３位置決め部材２２とねじ２４とを締結して、前記第１位置決め部材１４、給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び無給電パッチ２０が一体化されることにより、前記第１位置決め部材１４、給電パッチ１６、前記第２位置決め部材１８及び無給電パッチ２０の積層方向に対する位置決めも可能となる。

次に、第２の実施形態に係るアンテナ装置４０について、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図１〜図３に示した第１の実施形態に係るアンテナ装置１０の各構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付して説明し、以下同様とする。

第２の実施形態に係るアンテナ装置４０は、図４及び図５に示すように、第１突出部２５が第１位置決め部材１４の表面から略十字状に形成され、前記第１突出部２５で区画された該第１位置決め部材１４の各表面にパッチアンテナ３５ａ〜３５ｄが各々配置され、これらのパッチアンテナ３５ａ〜３５ｂに対応して前記地導体板１２の前面１２ａに第３位置決め部材２２ａ〜２２ｄが設けられ、その背面１２ｂに同軸コネクタ３９ａ〜３９ｄが配置される点を除いては、第１の実施形態に係るアンテナ装置（図１〜図３参照）と同様である。

具体的に、アンテナ装置４０においては、図４及び図５に示すように、前記第１突出部２５で区画された第１位置決め部材１４の各表面で、前記第１突出部２５の側面４２ａ〜４２ｄと当接するように各パッチアンテナ３５ａ〜３５ｄが積層されている。

この場合、各給電パッチ１６ａ〜１６ｄの側部は前記側面４２ａ〜４２ｄと当接し、各第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄも前記側面４２ａ〜４２ｄと当接している。前記各給電パッチ１６ａ〜１６ｄの背面１２ｂ側には、接続ピン３７ａ〜３７ｄが設けられ、同軸コネクタ３９ａ〜３９ｄと電気的に接続されている。

また、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄの表面において、側面４２ａ〜４２ｄ寄りの箇所から第３突出部４４ａ〜４４ｄが屈曲形成され、無給電パッチ２０ａ〜２０ｄは、その側部が該第３突出部４４ａ〜４４ｄに当接するように前記第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄに配置される。

さらに、給電パッチ１６ａ〜１６ｄが配置される第１位置決め部材１４の前記各表面の中心部には、第３位置決め部材２２ａ〜２２ｄに対応して孔３２ａ〜３２ｄが形成され、各給電パッチ１６ａ〜１６ｄの中心部には孔３４ａ〜３４ｄが形成され、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄには前記孔３４ａ〜３４ｄに対応して孔３６ａ〜３６ｄが形成され、各無給電パッチ２０ａ〜２０ｄの中心部には孔３８ａ〜３８ｄが形成されている。

第３位置決め部材２２ａ〜２２ｄが、孔３２ａ〜３２ｄと孔３４ａ〜３４ｄと孔３６ａ〜３６ｄと孔３８ａ〜３８ｄとを貫通して、ねじ２４ａ〜２４ｄと締結することにより、第１位置決め部材１４、給電パッチ１６ａ〜１６ｄ、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄ及び無給電パッチ２０ａ〜２０ｄが一体化されて地導体板１２に固定される。

このように、第２の実施形態に係るアンテナ装置４０では、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄに無給電パッチ２０ａ〜２０ｄの側部と当接する第３突出部４４ａ〜４４ｄが屈曲形成されているので、前記各無給電パッチ２０ａ〜２０ｄは、前記各第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄの表面において、第３位置決め部材２２ａ〜２２ｄを中心とする回転方向に対して位置決めされ、該回転方向に対する前記各無給電パッチ２０ａ〜２０ｄと各給電パッチ１６ａ〜１６ｄとの相対的な位置決めをより簡単に行うことができる。

また、アンテナ装置４０では、第１位置決め部材１４に複数のパッチアンテナ３５ａ〜３５ｄを各々積層したことにより、１個のパッチアンテナ３５が配置されたアンテナ装置１０（図１〜図３参照）よりもアンテナとしての利得を高めることができる。

次に、第３の実施形態に係るアンテナ装置５０について、図６及び図７を参照しながら説明する。

第３の実施形態に係るアンテナ装置５０は、略十字状の第１突出部２５の中央部において、側面４２ａ〜４２ｄから中心部に向う凹部５２ａ〜５２ｄが形成され、これら凹部５２ａ〜５２ｄからさらに前記中心部に向う凹部２８ａ〜２８ｄが形成され、さらにまた、前記各凹部２８ａ〜２８ｄに第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄの第２突出部３０ａ〜３０ｄが嵌合し、且つパッチアンテナ３５ａ〜３５ｄの側部の一部が前記各凹部５２ａ〜５２ｄに嵌合する。この状態で、該パッチアンテナ３５ａ〜３５ｄが第１位置決め部材１４に各々積層されている点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０（図１〜図３参照）及び第２の実施形態に係るアンテナ装置４０（図４及び図５参照）とは異なる。

アンテナ装置５０は、図６及び図７に示すように、外周部の一部が切り落とされた略円盤状の地導体板１２の表面に略八角形状の第１位置決め部材１４が配置され、さらに、この第１位置決め部材１４の中心に対して円周方向で９０°に編位したパッチアンテナ３５ａ〜３５ｄが配置された円偏波のアレーアンテナである。

具体的に、前記アンテナ装置５０においては、第１位置決め部材１４の表面が前記第１突出部２５で区画され、前記区画された前記各表面に略六角形状の給電パッチ１６ａ〜１６ｄが配置される。この場合、第１突出部２５の側面４２ａ〜４２ｄと一部当接するように各パッチアンテナ３５ａ〜３５ｄが配置されている。

また、前記第１突出部２５の高さは、前記各パッチアンテナ３５ａ〜３５ｄの高さ（無給電パッチ２０ａ〜２０ｄの高さ）と同一か、あるいは高くなるように形成されている。

さらに、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄにおける第２突出部３０ａ〜３０ｄ寄りの側部は、前述した凹部５２ａ〜５２ｄに嵌合し、該第２突出部３０ａ〜３０ｄは前記凹部２８ａ〜２８ｄに嵌合している。さらにまた、無給電パッチ２０ａ〜２０ｄにおける第２突出部３０ａ〜３０ｄ寄りの側部は、凹部５２ａ〜５２ｄに当接している。

このように、第３の実施形態に係るアンテナ装置５０では、第１突出部２５における各側面４２ａ〜４２ｄに各給電パッチ１６ａ〜１６ｄの側部が当接し、各凹部５２ａ〜５２ｄに各無給電パッチ２０ａ〜２０ｄの側部が当接しているので、第１位置決め部材１４によって、第３位置決め部材２２ａ〜２２ｄを中心とする回転方向に対して前記各給電パッチ１６ａ〜１６ｄ及び前記無給電パッチ２０ａ〜２０ｄを確実に位置決めすることができ、該アンテナ装置５０の組立て時間をさらに短縮することが可能となる。

次に、第４の実施形態に係るアンテナ装置６０について、図８及び図９を参照しながら説明する。

第４の実施形態に係るアンテナ装置６０は、第１位置決め部材１４が、給電パッチ１６ａ〜１６ｄを配置する第１部分１４ａと、前記第１部分１４ａの表面に設けられた略十字状の突出部である第２部分１４ｂとから構成され、前記第１部分１４ａの中央部に孔７２が形成される一方で、前記第２部分１４ｂの中央部に孔７０が形成され、前記各孔７０、７２に第４位置決め部材としてのシールドカバー６２が嵌合し、さらに、このシールドカバー６２内に低雑音増幅回路ユニット８２が配置されて、この低雑音増幅回路ユニット８２と各給電パッチ１６ａ〜１６ｄとの間を、給電回路としての給電用導体６６ａ〜６６ｄで電気的に接続した点で、第３の実施形態に係るアンテナ装置５０（図６及び図７参照）とは異なる。

具体的に、アンテナ装置６０では、図８及び図９に示すように、外周部の一部が背面１２ｂ側に折り曲げられた略円盤状の地導体板１２の中央部に略矩形状の孔７４が形成され、前記孔７４を形成する該地導体板１２の内側面の隅角部から、略Ｌ字状の取付部材７６が突出形成されている。これらの取付部材７６に、低雑音増幅回路ユニット８２を構成し、且つ高誘電率の電気絶縁材料からなる略矩形状の基板６４が取り付けられている。この場合、前記基板６４の隅角部は地導体板１２の前面１２ａに沿って突出し、これらの突出部分を介して前記基板６４が取付部材７６に取り付けられている。また、これらの突出部分には、前記給電用導体６６ａ〜６６ｄの一部が形成されている。

低雑音増幅回路ユニット８２は、基本的には、前記送信信号及び前記受信信号に対するフィルタとしての２つのアンテナ共用器６８と、前記受信信号を増幅する図示しない低雑音増幅回路とを有し、これらは前記基板６４に実装されている。

ここで、前記低雑音増幅回路ユニット８２は、アルミニウム等の導電材料からなる略矩形状のシールドカバー６２で覆われ、該シールドカバー６２は、パッチアンテナ３５ａ〜３５ｄから前記低雑音増幅回路ユニット８２をシールドする。前記シールドカバー６２は地導体板１２と電気的に接続され、該シールドカバー６２の隅角部には、前記基板６４の各突出部分が突出するための孔が形成されている。これらの孔より突出する前記各突出部分から、真鍮等の導電材料からなる略Ｌ字状の給電用導体６６ａ〜６６ｄが延在し、前記低雑音増幅回路ユニット８２と各給電パッチ１６ａ〜１６ｄとを電気的に接続している。

この場合、前記給電用導体６６ａ〜６６ｄは、基板６４の前記各突出部分からアンテナ装置６０の背面１２ｂに向かって突出し、この突出部の先端から地導体板１２の表面に沿って略Ｌ字状に延在して、前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄと電気的に接続されている。なお、前記給電用導体６６ａ〜６６ｄと前記地導体板１２とは接触していない。

第１位置決め部材１４は、前述したように、各給電パッチ１６ａ〜１６ｄが配置される略八角形状の第１部分１４ａと、前記第１部分１４ａの表面に配置されて第１位置決め部材１４における突出部となる略十字状の第２部分１４ｂとから構成される。前記第１部分１４ａの中央部には、シールドカバー６２が貫通する略矩形状の孔７２が形成され、この孔７２を形成する前記第１部分１４ａの内側面の隅角部には、給電用導体６６ａ〜６６ｄを収容するための略Ｌ字状の溝８０ａ〜８０ｄが形成されている。

ここで、前記低雑音増幅回路ユニット８２と各給電パッチ１６ａ〜１６ｄとが給電用導体６６ａ〜６６ｄによって電気的に接続された状態で、前記低雑音増幅回路ユニット８２、前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄ及び前記給電用導体６６ａ〜６６ｄを第１部分１４ａ及び前記地導体板１２に配置させると、基板６４が取付部材７６に取り付けられ、前記各給電パッチ１６ａ〜１６ｄが第１部分１４ａの表面に配置され、前記給電用導体６６ａ〜６６ｄが前記溝８０ａ〜８０ｄ内に収容される。

第２部分１４ｂの中央部には、シールドカバー６２が貫通する略矩形状の孔７０が形成され、この孔７０を形成する前記第２部分１４ｂの内側面の隅角部には、基板６４の前記各突出部分を収容する凹部７８ａ〜７８ｄが形成されている。

また、第２部分１４ｂにおける前記中央部の外側面は、給電パッチ１６ａ〜１６ｄ、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄ及び無給電パッチ２０ａ〜２０ｄにおける第２突出部３０ａ〜３０ｄ側の側面と当接し、前記外側面の中央部分には凹部２８ａ〜２８ｄが形成されている。これらの凹部２８ａ〜２８ｄに前記各第２突出部３０ａ〜３０ｄが嵌合する。さらに、前記第２部分１４ｂの外側面のうち、前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄと給電用導体６６ａ〜６６ｄとが電気的に接続される箇所は、前記各接続箇所と前記第２部分１４ｂとが接触しない切欠とされている。

ここで、前記送信回路から低雑音増幅回路ユニット８２及び給電用導体６６ａ〜６６ｄを介して給電パッチ１６ａ〜１６ｄに送信信号を供給すると、前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄは前記送信信号を電波に変換し、この電波を前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄのうち、第２位置決め部材１８ａ〜１８ｄで覆われていない箇所から図示しない人工衛星等に送信する。

一方、給電パッチ１６ａ〜１６ｄが外部から前記覆われていない箇所で電波を受信した場合、該給電パッチ１６ａ〜１６ｄは、この電波を受信信号に変換し、この受信信号を給電用導体６６ａ〜６６ｄを介して低雑音増幅回路ユニット８２に出力する。前記低雑音増幅回路ユニット８２は、入力された各受信信号を増幅し、前記増幅した各受信信号を図示しない通信機器等に出力する。

第４の実施形態に係るアンテナ装置６０では、パッチアンテナ３５ａ〜３５ｄの側部が、第３位置決め部材２２ａ〜２２ｄを中心とする回転方向に対して第１位置決め部材１４で位置決めされ、この第１位置決め部材１４の第１部分１４ａに形成された孔７０と、第２部分１４ｂに形成された孔７２とにシールドカバー６２が貫通し、該シールドカバー６２が地導体板１２の前面１２ａに配置されているので、前記シールドカバー６２によりパッチアンテナ３５ａ〜３５ｄを前記地導体板１２に対して確実に位置決めすることが可能となる。

上述した第１〜第３の実施形態に係るアンテナ装置１０、４０、５０では、給電パッチ１６、１６ａ〜１６ｄに対する給電方式として、同軸コネクタ３９による背面給電方式を採用しているが、この給電方式に代えて、セミリジッドケーブルを用いた背面給電方式、前記給電パッチ１６、１６ａ〜１６ｄの背面１２ｂ側に電磁結合用の開口部を設けた電磁結合方式、あるいは、一つの平面上に前記給電パッチ１６、１６ａ〜１６ｄを設け、この平面上に形成されたストリップ線路等を介して給電を行う共平面給電方式等を採用することが可能である。

また、前述した第４の実施形態に係るアンテナ装置６０では、給電パッチ１６ａ〜１６ｄに対する給電方式として、給電用導体６６ａ〜６６ｄによる給電方式を採用しているが、この給電方式に代えて、同軸コネクタやセミリジッドケーブルを用いた背面給電方式、前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄの背面１２ｂ側に電磁結合用の開口部を設けた電磁結合方式、あるいは、一つの平面上に前記給電パッチ１６ａ〜１６ｄを設け、この平面上に形成されたストリップ線路等を介して給電を行う共平面給電方式等を採用することが可能である。

なお、本発明に係るアンテナ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

第１の実施形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１のアンテナ装置の分解斜視図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。図４のアンテナ装置の分解斜視図である。第３の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。図６のアンテナ装置の分解斜視図である。第４の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。図８のアンテナ装置の分解斜視図である。従来技術に係るアンテナ装置の斜視図である。図１０のアンテナ装置の分解斜視図である。

符号の説明

１０、４０、５０、６０…アンテナ装置
１２…地導体板１４…第１位置決め部材
１４ａ…第１部分１４ｂ…第２部分
１６、１６ａ〜１６ｄ…給電パッチ１８、１８ａ〜１８ｄ…第２位置決め部材
２０、２０ａ〜２０ｄ…無給電パッチ
２２、２２ａ〜２２ｄ…第３位置決め部材
２４…ねじ２５…第１突出部
２６、２８、２８ａ〜２８ｄ、５２ａ〜５２ｄ、７８ａ〜７８ｄ…凹部
３０、３０ａ〜３０ｄ…第２突出部３５、３５ａ〜３５ｄ…パッチアンテナ
３７、３７ａ〜３７ｄ…接続ピン３９、３９ａ〜３９ｄ…同軸コネクタ
４４ａ〜４４ｄ…第３突出部６２…シールドカバー
６４…基板６６ａ〜６６ｄ…給電用導体
６８…アンテナ共用器７６…取付部材
８０ａ〜８０ｄ…溝８２…低雑音増幅回路ユニット

Claims

地導体板と、
前記地導体板の一面に配置される第１位置決め部材と、
前記第１位置決め部材に積層され且つ電波の送受信を行う給電パッチ、前記給電パッチに積層される第２位置決め部材、及び前記第２位置決め部材に積層される無給電パッチを備えたパッチアンテナと、
を有し、
前記給電パッチは、前記第１位置決め部材を介して前記地導体板に面接触で支持され、
前記無給電パッチは、前記第２位置決め部材を介して前記給電パッチに面接触で支持され、
前記地導体板には、前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチを貫通することにより、前記地導体板に対して前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチを位置決めする第３位置決め部材が形成され、
前記第１位置決め部材には、前記給電パッチの外縁に当接することにより、前記第３位置決め部材を中心とした回転方向に対して前記給電パッチを位置決めする第１突出部が形成され、
前記第２位置決め部材には、前記第１突出部に当接することにより、前記回転方向に対して該第２位置決め部材を位置決めする第２突出部が形成されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１記載のアンテナ装置において、
前記第２位置決め部材には、前記無給電パッチの側部に当接することにより、前記第２位置決め部材の表面で前記回転方向に対して前記無給電パッチを位置決めする第３突出部が形成されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１記載のアンテナ装置において、
前記第１突出部は、前記無給電パッチの側部に当接するように形成されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記第１位置決め部材及び前記第２位置決め部材は、低誘電率の電気絶縁材料から構成され、
前記第３位置決め部材が、前記無給電パッチを介して締結部材と締結して、前記第１位置決め部材、前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチが一体化されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項４記載のアンテナ装置において、
前記第１位置決め部材には、前記パッチアンテナが複数配置されてアレーアンテナが構成され、
前記地導体板には、前記第３位置決め部材が複数個形成され、前記各第３位置決め部材は、前記各パッチアンテナ内の前記給電パッチ、前記第２位置決め部材及び前記無給電パッチを貫通する
ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項５記載のアンテナ装置において、
前記地導体板の一面には、前記第１突出部を貫通することにより、前記地導体板に対して前記各パッチアンテナを位置決めする第４位置決め部材が配置されている
ことを特徴とするアンテナ装置。