JP5399848B2

JP5399848B2 - Ceiling antenna device

Info

Publication number: JP5399848B2
Application number: JP2009233573A
Authority: JP
Inventors: 行雄巽; 徹坂本; 元和濱野
Original assignee: Maspro Denkoh Corp; NHK Integrated Technology Inc
Current assignee: Maspro Denkoh Corp; NHK Integrated Technology Inc
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-10-07
Also published as: JP2011082810A

Description

本発明は、駅や地下街等の建造物の天井に設置して使用される天井用アンテナ装置に関する。 The present invention relates to a ceiling antenna device used by being installed on the ceiling of a building such as a station or an underground mall.

従来、地下鉄の駅等の地下施設でＦＭ放送等の放送電波を再送信するアンテナ装置として、天井から吊り下げられた表示板にダイポールアンテナを組み込んだものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an antenna device for retransmitting a radio wave such as FM broadcast in an underground facility such as a subway station, a device in which a dipole antenna is incorporated in a display board suspended from a ceiling is known (for example, Patent Document 1). Etc.).

また、このように建造物の天井にアンテナ装置を設置する場合、天井から吊り下げられた表示板等がなければ、ダイポールアンテナ等からなるアンテナ素子を天井に直接設置することになるが、天井がアルミ板などの金属製化粧板である場合には、アンテナ素子を垂直偏波用のものにする必要がある。これは、水平偏波で電波を放射すると、天井を構成している金属板に誘導電流が流れ、アンテナからの放射特性が低下するためである。 Also, when installing an antenna device on the ceiling of a building in this way, if there is no display board or the like suspended from the ceiling, an antenna element consisting of a dipole antenna or the like will be installed directly on the ceiling. In the case of a metal decorative plate such as an aluminum plate, the antenna element needs to be for vertical polarization. This is because when a radio wave is radiated with horizontally polarized waves, an induced current flows through the metal plate constituting the ceiling, and the radiation characteristics from the antenna deteriorate.

従って、ダイポールアンテナを使って垂直偏波の電波を送信するには、エレメントが垂直方向になるように、ダイポールアンテナを設置すればよい。また、ダイポールアンテナをこのように設置すれば、水平面上では略無指向性となり、垂直面上ではダイポールアンテナを中心として水平方向に広がる８の字形若しくは繭形の指向特性が得られることから、地下街等で広範囲に効率よく電波を放射することができるようになる。 Therefore, in order to transmit vertically polarized radio waves using a dipole antenna, the dipole antenna may be installed so that the elements are in the vertical direction. In addition, if the dipole antenna is installed in this way, it becomes almost omnidirectional on the horizontal plane, and on the vertical plane, an 8-shaped or bowl-shaped directional characteristic that spreads horizontally around the dipole antenna can be obtained. Thus, radio waves can be radiated efficiently over a wide area.

しかしながら、地下街の通路等で、ダイポールアンテナを垂直方向にして天井から吊り下げると、通行の邪魔になる。
そこで、本願発明者らは、ダイポールアンテナを使用することなく、天井に設置して、上記のような放射特性が得られるアンテナ素子として、導体壁で囲まれ、筒状で扁平な形状を有するキャビティを利用して構成されるキャビティスロットアンテナを提案している（例えば、特許文献２等参照）。 However, if the dipole antenna is hung from the ceiling in an underground passage or the like in the vertical direction, it will hinder traffic.
Therefore, the inventors of the present application installed a cavity on a ceiling without using a dipole antenna, and surrounded by a conductor wall and having a cylindrical and flat shape as an antenna element that can obtain the above radiation characteristics. Cavity slot antennas configured using the above are proposed (for example, see Patent Document 2).

このキャビティスロットアンテナは、キャビティの側壁（詳しくは筒の中心軸周りの側壁）に、その中心軸周りに長尺なスロットを形成したものであり、その中心軸が垂直方向となるように配置することで、ダイポールアンテナをエレメントが垂直方向になるよう設置したときと同様の指向特性を得られる。 This cavity slot antenna is formed by forming a long slot around the central axis on the side wall of the cavity (specifically, the side wall around the central axis of the cylinder), and the central axis is arranged in the vertical direction. As a result, the same directivity as when the dipole antenna is installed so that the elements are in the vertical direction can be obtained.

従って、この提案のキャビティスロットアンテナを天井用アンテナ装置として使用すれば、アンテナ素子にダイポールアンテナを使用した場合に比べて、垂直方向の長さが極めて短くなり、地下街の通路等に設置しても通行の邪魔になることはない。 Therefore, if this proposed cavity slot antenna is used as a ceiling antenna device, the vertical length is much shorter than when a dipole antenna is used as an antenna element, and it can be installed in a passage in an underground shopping center. There is no hindrance to traffic.

特開２００９−４９８８号公報JP 2009-4988 A 特願２００８−４７９４０号Japanese Patent Application No. 2008-47940

ところで、上記提案のキャビティスロットアンテナをアンテナ素子として天井に設置するには、アンテナ素子を、建造物の天井に取り付け可能な支持部材に固定する必要がある。 By the way, in order to install the proposed cavity slot antenna as an antenna element on the ceiling, it is necessary to fix the antenna element to a support member that can be attached to the ceiling of the building.

この支持部材は、建造物の天井に取り付けるためのものであるため、板状にすることが望ましく、更に、この支持部材（換言すれば支持板）に同軸コネクタを設けて、この同軸コネクタとアンテナ素子の給電点とを同軸ケーブル等で接続しておくようにするとよい。 Since this support member is for mounting on the ceiling of a building, it is desirable to make it plate-shaped, and further, a coaxial connector is provided on this support member (in other words, the support plate), and the coaxial connector and the antenna are provided. It is preferable to connect the feeding point of the element with a coaxial cable or the like.

つまり、このようにすれば、アンテナ装置を、支持板を介して天井に設置した際、送信機等の通信装置に接続された同軸ケーブルを天井裏に配線して、支持板に設けた同軸コネクタに接続すればよく、アンテナ装置設置時の配線作業を簡単にすることができる。 In other words, in this way, when the antenna device is installed on the ceiling via the support plate, a coaxial cable connected to a communication device such as a transmitter is wired on the back of the ceiling, and the coaxial connector provided on the support plate The wiring work at the time of installing the antenna device can be simplified.

また、この場合、アンテナ素子の給電点から直接同軸ケーブル等のアンテナ線を引き出す必要がないので、支持板にアンテナ素子を囲むカバーを取り付けることにより、アンテナ素子を保護するとか、アンテナ設置時の見栄えをよくする、といったことができる。 Also, in this case, there is no need to pull out the antenna wire such as a coaxial cable directly from the feeding point of the antenna element, so that the antenna element can be protected by attaching a cover that surrounds the antenna element to the support plate, or the appearance when the antenna is installed. Can be improved.

しかしながら、実際に支持板を使ってアンテナ素子（キャビティスロットアンテナ）を天井に設置し、支持板に設けた同軸コネクタを介して通信装置からアンテナ素子に送信信号を給電すると、アンテナ素子からの放射電波が、同軸コネクタに接続された同軸ケーブルの影響を受けて、所望の放射特性が得られなくなることがわかった。 However, when an antenna element (cavity slot antenna) is actually installed on the ceiling using a support plate and a transmission signal is fed from the communication device to the antenna element via a coaxial connector provided on the support plate, the radiated radio wave from the antenna element However, it has been found that the desired radiation characteristics cannot be obtained due to the influence of the coaxial cable connected to the coaxial connector.

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、アンテナ素子を建造物の天井に設置し、垂直偏波の電波を建造物内に放射する天井用アンテナ装置において、キャビティスロットアンテナをアンテナ素子として使用する際、その放射特性を劣化させることなく、天井への設置作業を簡単に行うことができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in a ceiling antenna apparatus that radiates vertically polarized radio waves into a building by installing the antenna element on the ceiling of the building, the cavity slot antenna is used as the antenna element. An object of the present invention is to make it possible to easily perform installation work on the ceiling without deteriorating the radiation characteristics when used.

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、
筒状で扁平な形状を有する導体壁にて囲まれたキャビティを有し、前記導体壁の内、筒を形成する側壁には、当該側壁の中心軸周りに長尺なスロットが形成された、キャビティスロットアンテナからなるアンテナ素子と、
建造物の天井に対し、板面が略水平となるよう取り付け可能で、当該板面と前記アンテナ素子の前記中心軸方向一端側の端面とが対向するよう、前記アンテナ素子が固定される支持板と、
を備えた天井用アンテナ装置であって、
前記支持板を非導電性材料にて形成すると共に、
前記支持板の略中央に、前記アンテナ素子の給電点に同軸ケーブルを介して接続された同軸コネクタを固定し、
更に、前記支持板の板面に、前記同軸コネクタの外部導体に接続され、前記アンテナ素子の中心周波数の波長をλとしたとき、電気長がλ／４以上となる線状の導電部材を設けたことを特徴とする。 The invention according to claim 1, which has been made to achieve the object,
It has a cavity surrounded by a cylindrical and flat conductor wall, and among the conductor walls, a long slot is formed around the central axis of the side wall on the side wall forming the cylinder. An antenna element comprising a cavity slot antenna;
A support plate on which the antenna element is fixed so that the plate surface can be attached to the ceiling of the building so that the plate surface is substantially horizontal, and the end surface on the one end side in the central axis direction of the antenna element is opposed to the plate surface. When,
A ceiling antenna device comprising:
Forming the support plate from a non-conductive material;
A coaxial connector connected to the feeding point of the antenna element via a coaxial cable is fixed to the approximate center of the support plate,
Furthermore, a linear conductive member is connected to the outer surface of the coaxial connector on the plate surface of the support plate and has an electrical length of λ / 4 or more when the wavelength of the center frequency of the antenna element is λ. It is characterized by that.

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の天井用アンテナ装置において、前記導電部材は、前記同軸コネクタの外部導体を中心として、放射状に複数本設けられていることを特徴とする。 Next, according to a second aspect of the present invention, in the ceiling antenna device according to the first aspect, a plurality of the conductive members are provided radially with the outer conductor of the coaxial connector as a center. And

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の天井用アンテナ装置において、前記導電部材は、前記同軸コネクタの外部導体から外方向に延び、前記支持板の周縁部分で、当該支持板の外周に沿って折り曲げられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the ceiling antenna device according to the first or second aspect, the conductive member extends outward from an outer conductor of the coaxial connector, and a peripheral portion of the support plate And it is bent along the outer periphery of the said support plate, It is characterized by the above-mentioned.

請求項１に記載の天井用アンテナ装置においては、キャビティスロットアンテナからなるアンテナ素子と、このアンテナ素子が板面に固定される支持板を備える。このため、この支持板の他方の板面が上方を向くように建造物の天井に取り付ければ、アンテナ素子を建造物の天井に設置することができる。 The ceiling antenna device according to claim 1 includes an antenna element formed of a cavity slot antenna and a support plate on which the antenna element is fixed to the plate surface. For this reason, if it attaches to the ceiling of a building so that the other board surface of this support plate may face upwards, an antenna element can be installed in the ceiling of a building.

また、アンテナ素子は、中心軸方向一端側の端面が対向するように支持板に固定されることから、支持板を介して天井に取り付けられると、垂直偏波の電波を放射することになる。そして、この場合、アンテナ素子の水平面の指向特性は、アンテナ素子を中心として円若しくは楕円形状となり、垂直面の指向特性は、アンテナ素子を中心として水平方向両側に広がる８の字形状若しくは繭型形状となる。従って、天井がアルミ板などの金属製化粧板で構成されていても、建造物内に広範囲に効率よく電波を放射することができる。 Further, since the antenna element is fixed to the support plate so that the end faces on one end side in the central axis direction face each other, when it is attached to the ceiling via the support plate, it emits vertically polarized radio waves. In this case, the directional characteristic of the antenna element in the horizontal plane is a circle or an ellipse with the antenna element as the center, and the directional characteristic of the vertical plane is an 8-shaped or saddle-shaped shape spreading on both sides in the horizontal direction with the antenna element as the center. It becomes. Therefore, even if the ceiling is made of a metal decorative plate such as an aluminum plate, radio waves can be efficiently radiated in a wide range within the building.

また、支持板は非導電性材料にて形成され、しかも、板面の略中央には、アンテナ素子の給電点に同軸ケーブルを介して接続された同軸コネクタが固定されている。このため、当該天井用アンテナ装置を送信機等の通信装置に接続するための同軸ケーブルを天井裏に配線しておけば、支持板を天井に取り付ける際に、同軸コネクタを使って、この配線用の同軸ケーブルとアンテナ素子とを簡単に接続することができるようになり、その接続作業を極めて簡単に行うことができる。また、支持板が非導電性材料にて形成されているので、支持板がアンテナ素子の放射特性に影響を与えることはない。 The support plate is made of a non-conductive material, and a coaxial connector connected to the feeding point of the antenna element via a coaxial cable is fixed at substantially the center of the plate surface. For this reason, if a coaxial cable for connecting the ceiling antenna device to a communication device such as a transmitter is wired on the back of the ceiling, a coaxial connector is used to attach the support plate to the ceiling. The coaxial cable and the antenna element can be easily connected, and the connection work can be performed very easily. In addition, since the support plate is formed of a non-conductive material, the support plate does not affect the radiation characteristics of the antenna element.

また、更に、支持板の板面には、同軸コネクタの外部導体に接続され、アンテナ素子の中心周波数の波長をλとしたとき、電気長がλ／４以上となる線状の導電部材が設けられている。 Furthermore, a linear conductive member having an electrical length of λ / 4 or more when the wavelength of the center frequency of the antenna element is λ is provided on the plate surface of the support plate. It has been.

この導電部材は、グランドプレーン若しくはシュペルトップ、或いはトラップとして機能し、アンテナ素子の放射特性が、当該アンテナ装置の設置時に同軸コネクタに接続される同軸ケーブルの影響を受けるのを防止する。 This conductive member functions as a ground plane, a super top, or a trap, and prevents the radiation characteristics of the antenna element from being affected by the coaxial cable connected to the coaxial connector when the antenna device is installed.

従って、本発明の天井用アンテナ装置によれば、この導電部材により上述した指向特性が安定して得られることになり、天井用アンテナとしての機能を安定して実現できることになる。 Therefore, according to the ceiling antenna device of the present invention, the above-mentioned directivity can be stably obtained by this conductive member, and the function as the ceiling antenna can be stably realized.

ここで、導電部材は、支持板に対し一本だけ設けるようにしてもよいが、より好ましくは、請求項２に記載のように、同軸コネクタの外部導体を中心として、放射状に複数本設けるようにするとよい。そして、このようにすれば、導電部材は、グランドプレーンを複数の線で実現した場合と同様、指向特性の安定化機能をより良好に発揮することができる。 Here, only one conductive member may be provided on the support plate, but more preferably, a plurality of conductive members are provided radially around the outer conductor of the coaxial connector as described in claim 2. It is good to. If it does in this way, the conductive member can demonstrate the stabilization function of directivity more satisfactorily like the case where a ground plane is realized by a plurality of lines.

なお、導電部材を、同軸コネクタの外部導体を中心として、外方向に真っ直ぐ形成した場合、支持板の大きさによっては、導電部材の電気長をλ／４以上にすることができないことが考えられるが、この場合には、請求項３に記載のように、導電部材を、支持板の周縁部分で、当該支持板の外周に沿って折り曲げるようにしてもよい。 In addition, when the conductive member is formed straight outward with the outer conductor of the coaxial connector as the center, depending on the size of the support plate, the electrical length of the conductive member may not be λ / 4 or more. However, in this case, as described in claim 3, the conductive member may be bent along the outer periphery of the support plate at the peripheral portion of the support plate.

つまり、このようにすれば、支持板の大きさが小さく、導電部材を直線状に形成した際、その電気長をλ／４以上にすることができない場合であっても、導電部材全体の電気長をλ／４以上にすることができる。そして、この場合、支持板の大きさ（面積）を小さくすることができるので、アンテナ装置全体を小型化し、天井へのアンテナ装置の設置面積を小さくすることができる。 In other words, in this way, even when the size of the support plate is small and the conductive member is formed in a straight line, the electrical length of the entire conductive member can be increased even when the electrical length cannot be made λ / 4 or more. The length can be made λ / 4 or more. In this case, since the size (area) of the support plate can be reduced, the entire antenna device can be downsized and the installation area of the antenna device on the ceiling can be reduced.

実施形態の天井用アンテナ装置の外観を表す説明図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）は底面図である。It is explanatory drawing showing the external appearance of the antenna apparatus for ceilings of embodiment, (a) is the side view, (b) is a bottom view. 実施形態の天井用アンテナ装置の内部構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the internal structure of the antenna apparatus for ceilings of embodiment. 実施形態の天井用アンテナ装置を構成する各部の寸法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the dimension of each part which comprises the antenna apparatus for ceilings of embodiment. 実施形態の天井用アンテナ装置の垂直面指向特性を測定した測定結果を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the measurement result which measured the vertical surface directional characteristic of the antenna apparatus for ceilings of embodiment. 実施形態の天井用アンテナ装置の水平面指向特性を測定した測定結果を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the measurement result which measured the horizontal surface directivity characteristic of the antenna apparatus for ceilings of embodiment. 実施形態の天井用アンテナ装置の電圧定在波比を同軸コネクタから測定した測定結果を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the measurement result which measured the voltage standing wave ratio of the ceiling antenna apparatus of embodiment from the coaxial connector.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の天井用アンテナ装置は、地下街等の建造物の天井を構成するボード２に固定して使用されるものであり、複数（本実施形態では４本）の取付用ボルト４を介して、板面が略水平となるようにボード２に取り付けられる支持板１０を備える。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the ceiling antenna device of the present embodiment is used by being fixed to a board 2 that constitutes the ceiling of a building such as an underground mall, and a plurality (four in the present embodiment) are used. A support plate 10 is provided that is attached to the board 2 via the mounting bolts 4 so that the plate surface is substantially horizontal.

支持板１０の天井とは反対側の面には、アンテナ素子２０がねじ（図示せず）を介して固定されており、支持板１０の周縁には、アンテナ素子２０を保護するカバー５０が嵌合されている。 The antenna element 20 is fixed to the surface of the support plate 10 opposite to the ceiling via screws (not shown), and a cover 50 that protects the antenna element 20 is fitted to the periphery of the support plate 10. Are combined.

アンテナ素子２０は、支持板１０及びカバー５０に対向する上・下面が略正方形で、側面の高さが上・下面の各辺よりも短い、扁平な箱形形状のキャビティスロットアンテナにて構成されている。 The antenna element 20 is configured by a flat box-shaped cavity slot antenna whose upper and lower surfaces facing the support plate 10 and the cover 50 are substantially square and whose side surfaces are shorter than the upper and lower sides. ing.

支持板１０は、アンテナ素子２０の上・下面よりも大きい円形に形成されており、アンテナ素子２０は、４つの側壁で形成される筒の中心軸を支持板１０の中心軸と一致させた状態で、支持板１０に固定されている。 The support plate 10 is formed in a circular shape larger than the upper and lower surfaces of the antenna element 20, and the antenna element 20 is in a state where the central axis of the cylinder formed by the four side walls coincides with the central axis of the support plate 10. Thus, it is fixed to the support plate 10.

また、カバー５０は、支持板１０の周縁に嵌合可能な径を有し、中心軸方向の長さ（高さ）がアンテナ素子２０よりも長い円筒形状であり、支持板１０との嵌合部とは反対側は閉塞されている。 The cover 50 has a diameter that can be fitted to the periphery of the support plate 10, has a cylindrical shape whose length (height) in the central axis direction is longer than that of the antenna element 20, and is fitted to the support plate 10. The side opposite to the part is closed.

そして、カバー５０及び支持板１０は、アンテナ素子２０の放射特性に影響を与えることのないよう、非導電性の合成樹脂にて形成されている。
次に、アンテナ素子２０の構成を、図２を用いて説明する。 The cover 50 and the support plate 10 are made of non-conductive synthetic resin so as not to affect the radiation characteristics of the antenna element 20.
Next, the configuration of the antenna element 20 will be described with reference to FIG.

図２に示すように、アンテナ素子２０は、キャビティの４つの側壁を構成する中空の筒状部２２と、その上下の開口面を閉塞する上下一対の蓋体２３、２４とからなる。
筒状部２２は、例えば、プリント配線基板等の合成樹脂製の基板を、各側面の大きさに切断して、その長手方向両端同士を接続することにより、略正方形の中空部を有する筒状に形成されている。 As shown in FIG. 2, the antenna element 20 includes a hollow cylindrical portion 22 that forms four side walls of the cavity, and a pair of upper and lower lid bodies 23 and 24 that close the upper and lower opening surfaces thereof.
The cylindrical part 22 is, for example, a cylindrical shape having a substantially square hollow part by cutting a synthetic resin substrate such as a printed wiring board into the size of each side surface and connecting both longitudinal ends thereof. Is formed.

そして、各側壁の内外面には、長手方向の上下の辺に沿って、所定の幅を有する帯状の導電体パターン２６、２８がそれぞれ形成されており、更に、一つの側壁の外面には、上下の導電体パターン２６同士を接続する導電体パターン２７が形成されている。 And the strip | belt-shaped conductor patterns 26 and 28 which have a predetermined width are formed in the inner and outer surface of each side wall along the upper and lower sides of a longitudinal direction, respectively, Furthermore, in the outer surface of one side wall, A conductor pattern 27 that connects the upper and lower conductor patterns 26 is formed.

なお、これらの導電体パターン２６〜２８は、合成樹脂製の基板に導電体シール等を貼り付けることによっても形成できるが、プリント配線基板を利用すればエッチング等により簡単に形成することができる。 In addition, although these conductor patterns 26-28 can be formed also by sticking a conductor seal etc. on the board | substrate made from a synthetic resin, if a printed wiring board is utilized, it can form easily by etching etc.

一方、蓋体２３、２４は、金属製の導電板にて略正方向に形成されており、各４辺には、筒状部２２の上下端縁に当接されることにより、蓋体２３、２４を筒状部２２の上下開口端に位置決めする鍔部３０が形成されている。 On the other hand, the lid bodies 23 and 24 are formed in a substantially positive direction with a metal conductive plate, and the lid body 23 is brought into contact with the upper and lower edges of the cylindrical portion 22 on each of the four sides. , 24 is formed at the upper and lower opening ends of the cylindrical portion 22.

また、蓋体２３、２４の各４辺には、筒状部２２の上下開口端に位置決めした際、筒状部２２の各側壁の内側に嵌合されて、各側壁の内面に形成された導電体パターン２８と電気的に接続される接続片３２が形成されている。 In addition, each of the four sides of the lids 23 and 24 is formed on the inner surface of each side wall by being fitted inside each side wall of the cylindrical portion 22 when positioned at the upper and lower opening ends of the cylindrical portion 22. A connection piece 32 that is electrically connected to the conductor pattern 28 is formed.

そして、この接続片３２にはねじ孔３２ａが形成されており、筒状部２２の各側壁には、このねじ孔３２ａに対応する透孔２２ａが形成されている。このため、各蓋体２３、２４を筒状部２２の上下開口端に位置決めした際、透孔２２ａを介して、固定用のねじ（図示せず）をねじ孔３２ａに螺入することで、蓋体２３、２４を筒状部２２の上下開口部にしっかりと固定できるようになる。 The connection piece 32 is formed with a screw hole 32a, and a through hole 22a corresponding to the screw hole 32a is formed on each side wall of the cylindrical portion 22. For this reason, when the lids 23 and 24 are positioned at the upper and lower opening ends of the cylindrical portion 22, a fixing screw (not shown) is screwed into the screw hole 32a through the through hole 22a. The lid bodies 23 and 24 can be firmly fixed to the upper and lower openings of the cylindrical portion 22.

また、この固定により、蓋体２３、２４と、筒状部２２の内外面に形成された導電体パターン２７〜２８とが電気的に接続される。
この結果、筒状部２２と蓋体２３、２４とにより、導体壁で囲まれたキャビティが形成され、筒状部２２の各側壁の外面に形成された導電体パターン２６、２７により、キャビティの中心軸周りに長尺なスロットが形成されて、これら各部は、キャビティスロットアンテナとして機能することになる。 Further, by this fixing, the lid bodies 23 and 24 and the conductor patterns 27 to 28 formed on the inner and outer surfaces of the cylindrical portion 22 are electrically connected.
As a result, a cavity surrounded by the conductor wall is formed by the cylindrical portion 22 and the lids 23 and 24, and the conductor patterns 26 and 27 formed on the outer surface of each side wall of the cylindrical portion 22 provide the cavity. A long slot is formed around the central axis, and each of these parts functions as a cavity slot antenna.

また次に、筒状部２２において、導電体パターン２７が形成された側壁と対向する側壁には、その外面に、キャビティスロットアンテナの給電点となる給電用パターン３４、３６が形成されている。 Next, in the cylindrical portion 22, feeding patterns 34 and 36 serving as feeding points for the cavity slot antenna are formed on the outer surface of the sidewall facing the sidewall on which the conductor pattern 27 is formed.

この給電用パターン３４、３６は、スロットの略中間点で、筒状部２２の外面に形成された上下開口端側の導電体パターン２６とそれぞれ接続されるものであり、上方の給電用パターン３４は、インピーダンス整合用の抵抗３７を介して、上方の開口端側の導電体パターン２６に接続され、下方の給電用パターン３６は、下方の開口端側の導電体パターン２６と直接接続されている。 The power feeding patterns 34 and 36 are respectively connected to the upper and lower opening end conductor patterns 26 formed on the outer surface of the cylindrical portion 22 at approximately the midpoint of the slot. Is connected to the upper opening end side conductor pattern 26 via the impedance matching resistor 37, and the lower feeding pattern 36 is directly connected to the lower opening end side conductor pattern 26. .

なお、これら各給電用パターン３４、３６は、Ｔ字状に形成され、導電体パターン２６の長さ方向に張り出した部分があるが、これはインピーダンス整合用パターンである。
そして、これら各給電用パターン３４、３６には、キャビネット内に設けられた同軸ケーブル３８と接続するためのスルーホール（図示せず）が形成されており、給電用パターン３４には、スルーホールを介して同軸ケーブル３８の中心導体（芯線）が接続され、給電用パターン３６には、スルーホールを介して同軸ケーブル３８の外部導体が接続される。 Each of the power feeding patterns 34 and 36 is formed in a T-shape and has a portion protruding in the length direction of the conductor pattern 26. This is an impedance matching pattern.
Each of the power feeding patterns 34 and 36 is formed with a through hole (not shown) for connection to a coaxial cable 38 provided in the cabinet. The power feeding pattern 34 has a through hole. The central conductor (core wire) of the coaxial cable 38 is connected via the through-hole, and the external conductor of the coaxial cable 38 is connected to the power feeding pattern 36 via the through hole.

次に、同軸ケーブル３８の他端には、同軸コネクタ４０が接続されている。この同軸コネクタ４０は、支持板１０の略中心位置に形成された透孔に挿通されて、支持板１０の外側から外部の通信装置（詳しくは通信装置に接続された同軸ケーブル）を接続できるようにするためのものであり、同軸ケーブル３８側端部には、支持板１０にねじで固定するための透孔４１が穿設された鍔部４２が形成されている。 Next, a coaxial connector 40 is connected to the other end of the coaxial cable 38. The coaxial connector 40 is inserted through a through hole formed at a substantially central position of the support plate 10 so that an external communication device (specifically, a coaxial cable connected to the communication device) can be connected from the outside of the support plate 10. At the end of the coaxial cable 38 side, a flange 42 having a through hole 41 for fixing to the support plate 10 with a screw is formed.

また、この同軸ケーブル３８を支持板１０に固定する際には、鍔部４２と支持板１０との間に、支持板１０と同形状で取付用ボルト４の取り付け位置に切り欠きが形成されたプリント配線基板４４を挟む。そして、鍔部４２及びプリント配線基板４４に形成された透孔４１、４５にねじを通して、支持板１０に形成されたねじ孔（図示せず）にねじを螺入することで、同軸コネクタ４０とプリント配線基板４４とを同時に支持板１０に固定する。 Further, when the coaxial cable 38 is fixed to the support plate 10, a notch is formed between the flange portion 42 and the support plate 10 in the same shape as the support plate 10 at the mounting position of the mounting bolt 4. The printed wiring board 44 is sandwiched. Then, by passing screws through the through holes 41 and 45 formed in the collar portion 42 and the printed wiring board 44 and screwing screws into screw holes (not shown) formed in the support plate 10, the coaxial connector 40 and The printed wiring board 44 is simultaneously fixed to the support plate 10.

なお、アンテナ素子２０を構成する蓋体２３には、この同軸コネクタ４０を挿通するための透孔２３ａが形成されている。また、図示しないが、蓋体２３及びプリント配線基板４４には、アンテナ素子２０及びプリント配線基板４４を支持板１０にねじで固定するための透孔も形成されている。 Note that a through hole 23 a for inserting the coaxial connector 40 is formed in the lid body 23 constituting the antenna element 20. Although not shown, the lid body 23 and the printed wiring board 44 are also formed with through holes for fixing the antenna element 20 and the printed wiring board 44 to the support plate 10 with screws.

プリント配線基板４４には、上記のように支持板１０に固定されることにより、同軸コネクタ４０の鍔部４２（換言すれば外部導体）と電気的に接続されて、その接続点から外方向に延びる４つの線状パターン４６が形成されている。 The printed wiring board 44 is electrically connected to the flange portion 42 (in other words, an external conductor) of the coaxial connector 40 by being fixed to the support plate 10 as described above, and outward from the connection point. Four linear patterns 46 extending are formed.

この線状パターン４６は、給電線である同軸ケーブル３８の外部導体から同軸コネクタ４０を介して外部の同軸ケーブルへと不要電波が出力されて、アンテナ素子２０本来の放射特性が得られなくなるのを防止するためのものであり、アンテナ素子２０の中心周波数の波長をλとしたとき、電気長がλ／４以上となるように形成されている。 This linear pattern 46 prevents unnecessary radio waves from being output from the outer conductor of the coaxial cable 38 serving as a feeder line to the outer coaxial cable via the coaxial connector 40, and the original radiation characteristics of the antenna element 20 cannot be obtained. In order to prevent this, the length of the center frequency of the antenna element 20 is λ / 4, and the electrical length is λ / 4 or more.

具体的には、４つの線状パターン４６は、同軸コネクタ４０を中心として、互いに略９０度の角度をなすよう、外方向に放射状に延びており、プリント配線基板４４（換言すれば支持板１０）の周縁部分で、その外周に沿って円弧状に折り曲げられることにより形成されている。 Specifically, the four linear patterns 46 extend radially outward from the coaxial connector 40 so as to form an angle of approximately 90 degrees with each other, and the printed wiring board 44 (in other words, the support plate 10). ) And is bent by an arc along the outer periphery thereof.

このように、本実施形態の天井用アンテナ装置においては、キャビティスロットアンテナからなるアンテナ素子２０を備え、このアンテナ素子２０を支持板１０に固定する際には、導電部材としての４つの線状パターン４６を形成したプリント配線基板を、支持板１０に積層するようにされている。 As described above, the ceiling antenna device of the present embodiment includes the antenna element 20 formed of a cavity slot antenna, and when the antenna element 20 is fixed to the support plate 10, four linear patterns as conductive members are provided. The printed wiring board formed with 46 is laminated on the support plate 10.

このため、本実施形態の天井用アンテナ装置を天井のボード２に固定して使用する際、４つの線状パターン４６は、グランドプレーン若しくはシュペルトップ、或いはトラップとして機能し、キャビティスロットアンテナ本来の放射特性が得られなくなるのを防止することができる。 For this reason, when the ceiling antenna device of the present embodiment is used by being fixed to the ceiling board 2, the four linear patterns 46 function as a ground plane, a super top, or a trap, and are inherent to the cavity slot antenna. It is possible to prevent the radiation characteristics from being obtained.

次に、この効果（つまりキャビティスロットアンテナ本来の放射特性が得られること）を確認するため、本実施形態の天井用アンテナ装置の放射特性を測定したので、その測定結果を図４〜図６に記載する。 Next, in order to confirm this effect (that is, to obtain the original radiation characteristics of the cavity slot antenna), the radiation characteristics of the ceiling antenna device of the present embodiment were measured, and the measurement results are shown in FIGS. Describe.

なお、この測定には、天井用アンテナ装置を、テレビの地上デジタル放送で使用されている４７０〜５６０ＭＨｚ帯のテレビ放送電波を建造物内で再送信するものとして作製した。 For this measurement, a ceiling antenna device was manufactured as a device that retransmits 470-560 MHz band TV broadcast waves used in digital terrestrial television broadcasts in buildings.

具体的には、図３に示すように、アンテナ素子２０を構成する筒状部２２の側壁の長手方向の長さを１１７ｍｍ、側壁の高さを４８ｍｍ、導電体パターン２６（２８）の高さを１０ｍｍ、アンテナ素子２０とプリント配線基板との間隔を２ｍｍ、給電点から同軸コネクタ４０迄の同軸ケーブル３８の長さを１００ｍｍとした。 Specifically, as shown in FIG. 3, the longitudinal length of the side wall of the cylindrical portion 22 constituting the antenna element 20 is 117 mm, the height of the side wall is 48 mm, and the height of the conductor pattern 26 (28). 10 mm, the distance between the antenna element 20 and the printed wiring board is 2 mm, and the length of the coaxial cable 38 from the feeding point to the coaxial connector 40 is 100 mm.

また、プリント配線基板４４に形成される線状パターン４６において、同軸コネクタ４０の中心から周縁部までの長さを７５ｍｍ、折り曲げられた円弧の長さを１１０ｍｍとした。また、同軸コネクタ４０には、鍔部４２の厚みが２ｍｍ、鍔部４２から同軸ケーブル３８側の長さが１０ｍｍ、これとは反対側（つまり外部の同軸ケーブルを接続するコネクタ部）の長さが３３ｍｍのものを使用した。 In the linear pattern 46 formed on the printed wiring board 44, the length from the center to the peripheral portion of the coaxial connector 40 is 75 mm, and the length of the bent arc is 110 mm. Further, the coaxial connector 40 has a thickness of the flange portion 2 mm, a length from the flange portion 42 to the coaxial cable 38 side of 10 mm, and a length on the opposite side (that is, a connector portion for connecting an external coaxial cable). Used was 33 mm.

そして、このように構成された天井用アンテナ装置によれば、使用周波数範囲（４７０ＭＨｚ〜５６０ＭＨｚ）内で、垂直偏波の電波の垂直面の指向特性が、自身を中心として水平方向両側に広がる繭型形状となり（図４参照）、垂直偏波の電波の水平面の指向特性が、自身を中心として略無指向性の楕円形状となり（図５参照）、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）も値：３以下になり、地下街等で地上デジタル放送のテレビ放送電波を再送信するのに適した特性が得られることが分かった。 According to the ceiling antenna device configured in this manner, the directivity characteristics of the vertical plane of the vertically polarized radio wave spread on both sides in the horizontal direction around itself within the usable frequency range (470 MHz to 560 MHz). The horizontal directional characteristic of vertically polarized radio waves becomes a substantially omnidirectional elliptical shape (see FIG. 5), and the voltage standing wave ratio (VSWR) is also a value: It became 3 or less, and it turned out that the characteristic suitable for retransmitting the television broadcast electric wave of terrestrial digital broadcasting in an underground shopping center etc. was acquired.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、アンテナ素子からの放射特性の劣化を防止する導電部材を、プリント配線基板４４に形成した線状パターン４６で実現しているが、この導電部材は、電線等の線状部材を支持板１０に固定することによって構成してもよく、或いは、支持板１０自体に導電シール等で線状パターンを形成してもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, a various aspect can be taken.
For example, in the above embodiment, the conductive member for preventing the deterioration of the radiation characteristics from the antenna element is realized by the linear pattern 46 formed on the printed wiring board 44. This conductive member is a linear shape such as an electric wire. You may comprise by fixing a member to the support plate 10, or you may form a linear pattern in a support plate 10 itself with a conductive seal.

また、上記実施形態では、線状パターン４６の長さを確保するために、プリント配線基板４４（換言すれば支持板１０）の周縁部分で折り曲げているが、支持板１０の径が大きく、線状パターン４６を直線にするだけで、所望の長さが得られる場合には、折り曲げる必要はない。また、線状パターン４６（つまり導電部材）は、４本に限らず、１本にしてもよく、５本以上にしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, in order to ensure the length of the linear pattern 46, it bends in the peripheral part of the printed wiring board 44 (in other words, the support plate 10), However, The diameter of the support plate 10 is large, and a wire If the desired length can be obtained simply by making the pattern 46 straight, it is not necessary to bend it. Further, the number of linear patterns 46 (that is, conductive members) is not limited to four, and may be one or five or more.

また、上記実施形態では、キャビティスロットアンテナは、プリント配線基板等の合成樹脂基板を使って四角形の箱形状にするものとして説明したが、その形状は円筒形であってもよいし、金属板を金型にてプレス成形することにより、金属板だけで形成してもよい。 In the above embodiment, the cavity slot antenna is described as a rectangular box shape using a synthetic resin substrate such as a printed wiring board, but the shape may be a cylindrical shape or a metal plate. You may form only with a metal plate by press-molding with a metal mold | die.

２…ボード(天井）、４…取付用ボルト、１０…支持板、２０…アンテナ素子、２２…筒状部、２２ａ…透孔、２３，２４…蓋体、２３ａ…透孔、２６〜２８…導電体パターン、３０…鍔部、３２…接続片、３２ａ…ねじ孔、３４，３６…給電用パターン、３７…抵抗、３８…同軸ケーブル、４０…同軸コネクタ、４１…透孔、４２…鍔部、４４…プリント配線基板、４６…線状パターン、５０…カバー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Board (ceiling), 4 ... Mounting bolt, 10 ... Support plate, 20 ... Antenna element, 22 ... Cylindrical part, 22a ... Through-hole, 23, 24 ... Cover, 23a ... Through-hole, 26-28 ... Conductor pattern, 30 ... collar, 32 ... connection piece, 32a ... screw hole, 34, 36 ... power feeding pattern, 37 ... resistor, 38 ... coaxial cable, 40 ... coaxial connector, 41 ... through hole, 42 ... collar 44 ... printed circuit board, 46 ... linear pattern, 50 ... cover.

Claims

It has a cavity surrounded by a cylindrical and flat conductor wall, and among the conductor walls, a long slot is formed around the central axis of the side wall on the side wall forming the cylinder. An antenna element comprising a cavity slot antenna;
A support plate on which the antenna element is fixed so that the plate surface can be attached to the ceiling of the building so that the plate surface is substantially horizontal, and the end surface on the one end side in the central axis direction of the antenna element is opposed to the plate surface. When,
A ceiling antenna device comprising:
Forming the support plate from a non-conductive material;
A coaxial connector connected to the feeding point of the antenna element via a coaxial cable is fixed to the approximate center of the support plate,
Furthermore, a linear conductive member is connected to the outer surface of the coaxial connector on the plate surface of the support plate and has an electrical length of λ / 4 or more when the wavelength of the center frequency of the antenna element is λ. A ceiling antenna device characterized by the above.

The ceiling antenna device according to claim 1, wherein a plurality of the conductive members are provided radially with an outer conductor of the coaxial connector as a center.

3. The conductive member according to claim 1, wherein the conductive member extends outward from an outer conductor of the coaxial connector, and is bent along an outer periphery of the support plate at a peripheral portion of the support plate. The antenna device for ceiling as described.