JP5743476B2 - アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、副反射鏡を有する反射鏡アンテナの副反射鏡の構造に関し、さらに詳しくは、副反射鏡を長期的に所定の位置に、安定した状態で保持する固定技術に関するものである。

近年、携帯電話の普及により、携帯電話基地局の設置が世界中のあらゆる場所で行われている。携帯電話の回線を接続するためには、携帯電話の基地局同士を接続する回線の構築が必要である。この携帯電話基地局同士を接続する回線は、有線を使用すると莫大な工事費を要するため、世界的に無線を用いる場合が多い。このような回線では、通常、１対１の通信が行われるため、１つの方向に高い利得を得ることができる反射鏡アンテナが用いられる。

従来の反射鏡アンテナとして、図１６に示すように、一次放射器１６１からの電磁波を副反射鏡１６２で反射させて主反射鏡１６３に入射させるようにしたものがある。この種の反射鏡アンテナは、複数の反射鏡を有することから、複反射鏡アンテナとも呼ばれる。副反射鏡１６３は、一次放射器１６１の先端に取り付けられた誘電体支持部材１６４に密着支持されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１７３４６号公報

特許文献１に記載された複反射鏡アンテナでは、副反射鏡が一次放射器の先端取り付けられた誘電体支持部材に密着支持されている。ここで、誘電体支持部材に副反射鏡を密着支持させる方法としては、接着剤を用いる接着が一般的である。これは、誘電体支持部材と副反射鏡との接合部分は電磁波の通り道であるため、ねじ等の金属締結部材を使用できないからである。

しかしながら、接着剤による接着強度は、接着面の洗浄状態、接着剤の塗布量、接着作業時の接着剤の乾燥状態など種々の接着条件に大きく依存する。このため、接着作業時には、適切に管理しなければならない事項が多く、作業ムラなどにより、必ずしも良好な接着状態を実現できるとは限らない。

しかも、この種のアンテナは、風雨に曝され、温度や湿度が絶えず変化する屋外環境下で使用されるものである。それゆえ、接着剤による接着は、所定の接合強度を長期にわたり維持できるか否かが不明であり、接着剤によって誘電体支持部に接着された副反射鏡は、いつ脱落するか分からないという問題点がある。

そこで、本発明は、誘電体支持部材に接着剤で接着された副反射鏡の脱落を防止し、複反射鏡アンテナの信頼性向上を図ることを目的とする。

本発明の一形態に係るアンテナは、導波管の先端に取り付けられる誘電体支持部と、前記誘電体支持部に接着固定される反射器と、を備え、前記誘電体支持部は、前記反射器を収容する収容部と、該収容部に前記反射器を収容した状態で前記反射器の脱落を防止する脱落防止手段と、を有し、前記脱落防止手段は、前記収容部の周囲に設けられた筒部と、該筒部に対して前記反射器の縁部を係止する係止手段とを有し、前記係止手段は、前記筒部に形成された溝又は貫通孔と、前記溝又は貫通孔に少なくともその一部が挿入される係止部材と、を有していることを特徴とする。

本発明によれば、誘電体支持部に反射器を収容する収容部を設け、さらに、収容部に収容された反射器の脱落を防止する脱落防止手段を設けたことで、接着剤の負荷を減少させて剥がれを防止し、万が一、接着剤が剥がれても反射器の脱落を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の斜視図である。 （ａ）は、図１に示す給電部の分解斜視図、（ｂ）は、同給電部の縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアンテナに使用可能なとめ具の他の例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナに使用可能なとめ具の他の例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の斜視図、（ｂ）はその部分拡大図である。 本発明の第３の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の変形例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその部分拡大図である。 本発明の第３の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の別の変形例を示す図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）はその部分拡大図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の第４の実施の形態に係るアンテナに使用可能なとめ具の例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の変形例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのとめ具の斜視図である。 本発明の第６の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１３に示す給電部の組立工程を示す工程図である。 （ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の分解斜視図、（ｂ）はその縦断面図である。 従来のアンテナの構成を示す概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るアンテナについて詳細に説明する。以下の説明では、便宜上の理由から、図に描かれている要素、部材等について、図の上方に描かれている部分を上側又は上部と呼び、図の下方に描かれている部分を下側又は下部と呼ぶ。しかしながら、アンテナ使用時において、上側又は上部と呼ばれる部分は、必ずしも下側又は下部と呼ばれる部分の上方に位置するものではない。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナに用いられる給電部の構成を示す構成図である。また、図２（ａ）及び（ｂ）は、その詳細を示す図である。なお、アンテナ全体の構成は、従来と同様である（図１６参照）。

図示の給電部は、反射器（副反射鏡）１１、反射器１１を支持する誘電体支持部１２、反射器１１を押えるとめ具（板部材）１３、とめ具１３を反射器１１に固定するビス１４を有している。

反射器１１は、下側に頂点を有する低背の略円錐形状を有している。詳述すると、反射器１１は、下側に円錐状面を、上側に円錐状面に連続する円筒状面とそれに連続する上面（円錐体の底面に相当、円錐状面の中心軸に対して垂直面）を有している。円筒状面及びその近傍の上面の周辺部を縁部と呼ぶ。反射器１１の上面側中央部には凹所が形成されおり、上面は環状平面として構成されている。しかしながら、上面は、円形平面として構成されてもよい。また、反射器１１の頂点位置には、整合器として機能する突起が設けられている。

反射器１１の上部、すなわち上面には、とめ具１３を固定するビス１４をねじ込むためのビス穴１５が設けられている。ビス穴１５は、１つでもよいが、２個以上設けることが望ましい。つまり、２個以上のとめ具１３を取り付けることができる構造が望ましい。また、ビス１４が脱落しないように、ビス１４にネジロック剤などを塗布することが望ましい。なお、ビス１４の代わりに、圧入やリベット、スポット溶接を用いてとめ具１３を反射器１１に固定する方法も有効である。

反射器１１は、電波を反射させるためのものなので、金属などの導体で構成することができる。しかしながら、反射器１１の下側の円錐状面が反射面として機能（電波を反射）すればよいので、誘電体で構成した反射器本体の表面に金属メッキを施こしたり、導電塗料を塗布したり、あるいは、金属シールを貼り付けたりして反射器１１を構成してもよい。

誘電体支持部１２は、反射器１１の径よりも若干大きい径を有している。誘電体支持部１２は、その上部に反射器１１を収容するための円錐状の窪み（収容部）を有し、その周囲に筒状の外周壁（筒部）を有している。外周壁の内径は、反射器１１の外径と略同じかわずかに小さい。外周壁の内周面側には、とめ具１３の一部を収容する凹状の溝１６が全周にわたり形成されている。しかしながら、溝１６は、とめ具１３に対応する位置にのみ形成されてもよい。また、溝１６の上下方向位置は、反射器１１を窪みに収容した際に、溝１６が外部に露出する位置とする。即ち、反射器１１の上面位置が溝の側面（下側の側面）位置と同じかわずかに低くなるように形成する。換言すると、溝１６は、窪みに収容された反射器１１の縁部に沿うように形成されている。誘電体支持部１２の下部側は、一次放射器である導波管１７に挿入固定される形状（突起）にしてある。

とめ具１３は、図１及び図２では、円板状でその略中央にビス穴１８が形成されている。とめ具１３は、導体製でも誘電体（絶縁体）製でもかまわない。ビスも１４も同様である。

本実施の形態では、とめ具の形状を円形としたが、任意の形状とすることができる。例えば、図３に示すように馬蹄形であってもよい。或いは、半円形であってもよい。また、とめ具１３の厚さは、誘電体支持部１２の内壁の溝の幅よりやや小さく、かつ、その半径は、誘電体２の内壁の溝の深さよりも十分に広いことが必要である。つまり、とめ具１３は、誘電体支持部１２の溝１６内に完全に収容されることなく、その一部が溝１６からはみ出す大きさとする。

次に、給電部の組み立てについて説明する。

まず、反射器１１と誘電体支持部１２の一方又は両方の対向面の全面または一部に接着剤を塗布する。反射器１１を、誘電体支持部１２の窪みに上部からはめ込む。次に、とめ具１３の端部を、誘電体支持部１２の内壁の溝１６に入れ込み、とめ具１３をビス１４で反射器１１に固定する。

この構成において、とめ具１３及びビス１４は、反射器１１の縁部を、溝１６が形成された誘電体支持部１２の外周壁に係止する係止手段として機能する。また、とめ具１３及びビス１４と、溝１６が形成された誘電体支持部１２の外周壁とは、反射器１１の脱落を防止する脱落防止手段として機能する。

以上のような構造にすることで、反射器１１を誘電体支持部１２に接着する接着剤がはがれても、ビス１４により反射器１１に固定されているとめ具１３の端部が、誘電体２の内壁の溝１６に引っかかる。それゆえ、反射器１１は、脱落を免れる。これにより、反射器１１の脱落による通信断を防止できる。しかも、簡易な構成なので、安価である。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナについて説明する。

図４は、第２の実施の形態に係るアンテナの給電部の構成を示す構成図である。第１の実施の形態と同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

とめ具４１は、扇形形状であり、２本のビス１４で反射器１１に固定されるように構成されている。とめ具４１は、その外周側の端部が、誘電体支持部１２の外周壁の内側に形成された溝１６に入り込むように固定される。

図４では、とめ具４１の形状を扇形としたが、図５（ａ）に示すように楕円形であってもよいし、図５（ｂ）に示すように、両端を円弧状にした細長い板部材であってもよい。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの給電部の構成を示す構成図である。

とめ具６１は、部分円弧状の形状を有している。第１及び第２の実施の形態と同様に、とめ具６１の一部が誘電体支持部１２の外周壁の内側に形成された溝１６に挿入された状態で、とめ具６１はビス１４で反射器１１に固定される。

図６では、とめ具６１にビス１４用のビス穴が形成されている例を示した。しかしながら、図７に示すように、ビス穴のないとめ具７１を用いたり、図８に示すように、部分ビス穴（切り欠き）が形成されたとめ具８１を用いることも可能である。

図７に示す例では、部分円弧状のとめ具７１の弦に相当する部分にビス１４が接するように、反射器１１に形成されるビス穴１５の位置を設定する。また、とめ具７１が回転（位置ずれ）して脱落しないよう、とめ具７１の形状及びサイズを設計する。あるいは、２個以上のビス１４を用いて固定するようにしてもよい。本例では、とめ具７１に関してビス穴形成を省略できるというメリットがある。

また、図８に示す例は、部分ビス穴としてＶ字型やコの字型の切り欠きを利用することができ、ビス穴形成を簡略化できる。また、部分ビス穴の存在により、図７の例のような、とめ具の位置ずれの問題が生じないので、図７に示す例よりも、とめ具７１の形状に関して自由度が高いというメリットがある。

図９は、本発明の第４の実施の形態に係るアンテナの給電部の構成を示す構成図である。

とめ具９１は、円環の一部を開放したＣ字状（Ｃリング状）の弾性体である。とめ具９１は例えば金属（バネ鋼）からなる。しかし、弾性体であれば、他の材料を用いて形成してもよい。とめ具９１の高さ（厚さ）は、誘電体支持部１２の外周壁の内側に形成された溝１６の幅よりやや小さく、かつ、その幅（内径と外径の差）は、溝１６の深さよりも十分に広いことが必要である。

とめ具９１は、誘電体支持部１２の溝１６が形成された部分の内径よりもやや大きい外径を有している。とめ具９１を弾性変形させてその径を縮め、誘電体支持部１２の外周壁の内側に位置させ、その一部を溝１６内に挿入する。たわみを開放すれば、とめ具９１はその弾性により、一部を溝１６内に位置させた状態で安定する。溝１６の外に出ている部分が反射器１１の脱落を防止する。

図１０（ａ）〜（ｆ）は、とめ具９１の変形例を示す図である。

（ａ）は、断面が縦長の長方形のとめ具の例を、（ｂ）は、断面が横型の長方形のとめ具の例を示している。いずれの場合も、その一部（外周側）が溝１６に挿入された状態で、他の一部（内周側）が溝１６から突出するように形成される。なお、角部が丸められている方が、取り扱いは容易である。

（ｃ）〜（ｆ）は、断面が円形又は楕円形のとめ具の例を示している。断面形状は任意でよいが、円形又は楕円形の方が取り扱いは容易である。

（ｃ）は、Ｃ字型の形状のとめ具の例を示している。（ａ）及び（ｂ）に示す例と同様に、その一部（外周側）が溝１６に挿入された状態で、他の一部（内周側）が溝１６から突出するように形成される。

（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、三角形、四角形及び多角形に折り曲げられたとめ具の例である。これらのとめ具は、（ａ）〜（ｃ）に示す例のように、内径と外径の差を溝１６の深さよりも大きくしなければならないという制限が無く、設計の自由度が高い。これらのとめ具では、屈曲部（又は屈曲部及び端部）が溝１６に挿入され、他の部分が溝１６から突出して反射器１１の脱落を防止する。

図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係るアンテナの給電部の構成を示す構成図である。

とめ具１１１は、両端を円弧状にした薄く細長い弾性板である。とめ具１１１は、誘電体支持部１２の溝１６が形成された部分の内径と略等しいかわずかに短い長さを有している。また、とめ具１１１には、ビス穴が形成されていない。

とめ具１１１は、図１１（ｂ）に示されるように、弾性変形させることにより、その両端が誘電体支持部１２の溝１６内に挿入された状態とすることができる。

とめ具１１１は、接着剤を用いて反射器１１及び誘電体支持部１２の少なくとも一方に固定されてもよい。或いは、図１２に示すように、ビス穴が形成されたとめ具１２１を用いて反射器１１に固定するようにしてもよい。ビスを用いることでより強固にとめ具１１１を反射器１１に固定し、反射器の脱落を確実に防止することができる。

図１３、図１４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第６の実施の形態に係るアンテナの給電部の構成を示す構成図である。

本実施の形態に係る給電部は、とめ具１３１と誘電体支持部１３２とを有している。

とめ具１３１は、誘電体支持部１３２の径よりも大きい長さを持つ。このとめ具１３１は、第５の実施の形態に用いられるとめ具１１１又は１２１のような弾性は必要ではない。

誘電体支持部１３２は、誘電体支持部１２のような溝１６は形成されていないが、図１４（ａ）から理解されるように、とめ具１３１を挿入するための一対の貫通穴１３３が外周壁に形成されている。これらの貫通穴１３３の形成位置は、溝１６と同様の位置、即ち、反射器１１を誘電体支持部１３２の窪みに収容した状態で、とめ具１３１が挿入可能となるように定められる。例えば、貫通穴１３３の下側の縁が、反射器１１の上面に一致するように、貫通穴１３３の形成位置は定められる。

給電部の組立は、以下のように行われる。

まず、図１４（ａ）に示すように、誘電体支持部１３２の窪みに反射器１１を収容した状態で、とめ具１３１を、一対の貫通穴１３３の両方に挿入する。そして、図１４（ｂ）に示すように、とめ具１３１をビスで反射器１１に固定する。

以上のようにして、本実施の形態よれば、１個のとめ具１３１を用い、とめ具を弾性変形させることなく、確実に反射器の脱落を防止することができる。

図１５は、本発明の第７の実施の形態に係るアンテナの給電部の構成を示す構成図である。

図示の給電部は、反射器１５１、誘電体支持部１５２、及び一対のビス１５３を有している。

反射器１５１には、上部外周面にビス１５３に螺合する一対のビス穴が形成されている。また、誘電体支持部１５２の外周壁には、ビス１５３を挿入する一対の貫通穴１５４が形成されている。

反射器１５１は、誘電体支持部１５２の窪みに収容された状態で、ビス１５３によって誘電体支持部１５２に固定される。即ち、ビス１５３は、誘電体支持部１５２の外周壁の外周側から貫通穴１５４に挿入され、反射器１５１に形成されたビス穴に螺合する。ビスに代わる係止片を貫通穴１５４に圧入する構成としてもよい。また、反射器１５１にはビス穴を形成せず、誘電体支持部１５２にビス穴を形成して、反射器１５１をビスの先端で押圧支持するようにしてもよい。

以上、本発明についていくつかの実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形・変更が可能である。

例えば、第１乃至第３、第５の実施の形態に用いられるとめ具は、一部が溝内に位置し、他の一部が反射器に接触していれば（固定できれば）よく、平板状ではなく湾曲している等、立体的な形状を有してもよい。第６の実施の形態に関しても、とめ具の一方の端部を外周壁の内側から一方の貫通穴に所定量以上挿入することにより、他方の端部を他方の貫通穴に挿入可能とできるならば、立体的な形状とすることができる。

また、とめ具の固定は、ビス止めでも接着でもかまわないし、さらに他の方法を採用してもかまわない。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１） 導波管の先端に取り付けられる誘電体支持部と、前記誘電体支持部に接着固定される反射器と、を備え、前記誘電体支持部は、前記反射器を収容する収容部と、該収容部に前記反射器を収容した状態で前記反射器の脱落を防止する脱落防止手段と、を有していることを特徴とするアンテナ。

（付記２） 前記脱落防止手段は、前記収容部の周囲に設けられた筒部と、該筒部に対して前記反射器の縁部を係止する係止手段とを有していることを特徴とする付記１に記載のアンテナ。

（付記３） 前記係止手段は、前記筒部の内周面に前記反射器の縁部に沿うように形成された溝と、該溝に一部挿入可能な板部材とを有していることを特徴とする付記２に記載のアンテナ。

（付記４） 前記板部材の形状が円形、楕円形、半円形、馬蹄形、扇形又はＣ字形であることを特徴とする付記３に記載のアンテナ。

（付記５） 前記係止手段は、前記筒部に形成された貫通穴と、該貫通穴に挿入可能な板部材とを有していることを特徴とする付記２に記載のアンテナ。

（付記６） 前記係止手段は、さらに、前記板部材を前記反射器に固定するビスを有していることを特徴とする付記３、４又は５に記載のアンテナ。

（付記７） 前記係止手段は、さらに、前記板部材を前記反射器に固定する接着材を有していることを特徴とする付記３、４又は５に記載のアンテナ。

（付記８） 前記係止手段は、前記筒部の内周面に前記反射器の縁部に沿うように形成された溝と、該溝に一部挿入可能な屈曲バネ部材とを有していることを特徴とする付記２に記載のアンテナ。

（付記９） 前記係止手段は、前記筒部に形成された貫通穴と、該貫通穴に挿入され、前記反射器の縁部に形成されたビス穴に螺合する固定ビスとを有していることを特徴とする付記２に記載のアンテナ。

（付記１０） 前記反射器は、円錐面形状の反射面と、該反射面に連続する円筒状面と、前記円錐面形状の中心軸に垂直でかつ前記円筒状面に連続する平面を備えた、略円錐状形状を有していることを特徴とする付記１乃至９のいずれか一項に記載のアンテナ。

（付記１１） 前記縁部は、前記円筒状面とそれに連続する前記平面の周辺部であることを特徴とする付記１０に記載のアンテナ。

（付記１２） 前記反射器を副反射器とする複反射鏡アンテナであることを特徴とする付記１乃至１１のいずれか一項に記載のアンテナ。

１１ 反射器
１２ 誘電体支持部
１３ とめ具
１４ ビス
１５ ビス穴
１６ 溝
１７ 導波管
１８ ビス穴
４１，６１，７１，８１ とめ具
８２ 部分ビス穴
９１，１１１，１２１，１３１ とめ具
１３２ 誘電体支持部
１３３ 貫通穴
１５１ 反射器
１５２ 誘電体支持部
１５３ ビス
１５４ 貫通穴
１６１ 一次放射器
１６２ 副反射鏡
１６３ 主反射鏡
１６４ 誘電体支持部

Claims (9)

1. 導波管の先端に取り付けられる誘電体支持部と、
   前記誘電体支持部に接着固定される反射器と、を備え、
   前記誘電体支持部は、前記反射器を収容する収容部と、該収容部に前記反射器を収容した状態で前記反射器の脱落を防止する脱落防止手段と、を有し、
   前記脱落防止手段は、前記収容部の周囲に設けられた筒部と、該筒部に対して前記反射器の縁部を係止する係止手段とを有し、
   前記係止手段は、前記筒部に形成された溝又は貫通孔と、前記溝又は貫通孔に少なくともその一部が挿入される係止部材と、を有している
   ことを特徴とするアンテナ。
2. 前記係止手段は、前記筒部の内周面に前記反射器の縁部に沿うように形成された前記溝と、該溝に一部挿入可能な前記係止部材である板部材とを有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記板部材の形状が円形、楕円形、半円形、馬蹄形、扇形又はＣ字形であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記係止手段は、前記筒部に形成された前記貫通穴と、該貫通穴に挿入可能な前記係止部材である板部材とを有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記係止手段は、さらに、前記板部材を前記反射器に固定するビスを有していることを特徴とする請求項２，３又は４に記載のアンテナ。
6. 前記係止手段は、さらに、前記板部材を前記反射器に固定する接着材を有していることを特徴とする請求項２，３又は４に記載のアンテナ。
7. 前記係止手段は、前記筒部の内周面に前記反射器の縁部に沿うように形成された前記溝と、該溝に一部挿入可能な前記係止部材である屈曲バネ部材とを有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
8. 前記係止手段は、前記筒部に形成された前記貫通穴と、該貫通穴に挿入され、前記反射器の縁部に形成されたビス穴に螺合する前記係止部材である固定ビスとを有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
9. 前記反射器は、円錐面形状の反射面と、該反射面に連続する円筒状面と、前記円錐面形状の中心軸に垂直でかつ前記円筒状面に連続する平面を備えた、略円錐状形状を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ。

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