JP6090071B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関するものである。

給電線路における損失を抑制し、かつ構造を簡単にすることが可能なアンテナ装置として、中心導体板を２枚のグランド板で挟み込んで構成されるトリプレート線路を給電線路として用いたアンテナ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、トリプレート線路を給電線路として用いたアンテナ装置では、複数の周波数帯で送受信可能な周波数共用アンテナとする場合、周波数毎、および偏波毎に給電線路が必要となり、これらの給電線路全てを１つのトリプレート線路に組み込むと、トリプレート線路の面積が非常に大きくなり装置全体が大型化してしまう。

そこで、本出願人は、トリプレート線路を複数に分割し、これらを互いに交差して接続するように構成したアンテナ装置を提案中である。

特開昭６３−８８９０２号公報

しかしながら、上述の提案中のアンテナ装置では、トリプレート線路のグランド板同士を接続する部分にて、接触不良が発生し相互変調ひずみ（ＩＭ）が大きくなってしまう場合があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、相互変調ひずみを改善可能なアンテナ装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、中心導体を空気層を介して２枚のグランド板で挟み込んで構成されるトリプレート線路を、給電線路として用いたアンテナ装置であって、前記トリプレート線路が、第１トリプレート線路と、前記第１トリプレート線路に対して交差して接続された１つ以上の第２トリプレート線路と、を有し、前記第２トリプレート線路の前記２枚のグランド板は、前記第１トリプレート線路の前記グランド板の表面に当接して固定されるフランジ部を有し、前記フランジ部の前記第１トリプレート線路の前記グランド板への接触面、あるいは、前記フランジ部が当接される前記第１トリプレート線路の前記グランド板の表面の少なくとも一方に、両者の接触面積を減らすための凹凸が形成されているアンテナ装置である。

前記凹凸は、前記フランジ部が当接される前記第１トリプレート線路の前記グランド板の表面のみに形成されていてもよい。

前記フランジ部と、前記第１トリプレート線路の前記グランド板とは、ボルトにより締結固定されていてもよい。

前記凹凸は、エンボス加工により形成された突起からなってもよい。

前記凹凸は、凹溝を形成することにより形成されていてもよい。

本発明によれば、相互変調ひずみを改善可能なアンテナ装置を提供できる。

（ａ）は、本実施形態に係るアンテナ装置におけるトリプレート線路の接続状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は第１トリプレート線路と第２トリプレート線路の接続部の断面図である。 （ａ）は本実施形態に係るアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、（ｂ）はレドームとトリプレート線路の一部およびアンテナ素子を省略した斜視図である。 図１のアンテナ装置における第２トリプレート線路の構造を示す図であり、一方のグランド板を省略した斜視図である。 図１のアンテナ装置におけるアンテナ素子の構造を示す斜視図である。 図１のアンテナ装置における第１トリプレート線路のグランド板の斜視図である。 本発明の一変形例における第１トリプレート線路と第２トリプレート線路の接続部の断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係るアンテナ装置におけるトリプレート線路の接続状態を示す模式的な断面図であり、図１（ｂ）は第１トリプレート線路と第２トリプレート線路の接続部の断面図である。

また、図２（ａ）は本実施形態に係るアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図２（ｂ）はレドームとトリプレート線路の一部およびアンテナ素子を省略した斜視図である。

図１，２に示すように、アンテナ装置１は、中心導体２を空気層を介して２枚のグランド板３で挟み込んで構成されるトリプレート線路４を、給電線路として用いたものである。アンテナ装置１は、例えば、移動通信用の基地局アンテナとして用いられるものである。

アンテナ装置１は、円筒状のレドーム２１を備えている。このレドーム２１内に、トリプレート線路４が収容される。レドーム２１の両端は、図示しないアンテナキャップにより閉塞される。レドーム２１には、アンテナ塔等に固定するための取り付け金具２２が設けられている。アンテナ装置１は、レドーム２１の軸方向（長手方向）が鉛直方向となるように、取り付け金具２２によりアンテナ塔等に取り付けられる。

本実施形態では、アンテナ装置１を、２つの周波数帯で送受信可能な周波数共用アンテナとする場合を説明する。２つの周波数帯の周波数共用アンテナとして使用し、かつ各周波数で垂直偏波と水平偏波を使用する場合、４つの系統の給電線路が必要になる。これら４つの系統の給電線路全てを１つのトリプレート線路４に組み込むと、トリプレート線路４の面積が非常に大きくなり装置全体が大型化してしまう。そこで、本実施形態では、トリプレート線路４を複数に分割し、これらを互いに交差して接続するように構成している。

具体的には、トリプレート線路４は、第１トリプレート線路（横型トリプレート線路）４ａと、第１トリプレート線路４ａに対して交差して接続された１つ以上の第２トリプレート線路（縦型トリプレート線路）４ｂと、を有している。ここでは、４つの系統の給電線路それぞれに１つずつ、合計４つの第２トリプレート線路４ｂを備え、これら４つの第２トリプレート線路４ｂを第１トリプレート線路４ａに対して直交して接続するように構成した。

アンテナ装置１では、外部から供給された給電信号が、第２トリプレート線路４ｂから第１トリプレート線路４ａを介してアンテナ素子に伝送されるように構成されている。ここでは、４つの第２トリプレート線路４ｂを互いに離間させて平行に配置しており、ローバンド用（例えば７００〜８００ＭＨｚ帯）の偏波毎の２つの第２トリプレート線路４ｂを外側に、ハイバンド用（例えば１．５〜２ＧＨｚ帯）の偏波毎の２つの第２トリプレート線路４ｂを内側に配置する構成としている。なお、共用とする周波数帯は２つに限定するものではなく、第２トリプレート線路４ｂの数や配置も図示のものに限定されない。

第１トリプレート線路４ａは、中心導体２となる金属板からなる中心導体板２ａを空気層を介して２枚のグランド板３ａで挟み込んで構成されている。２枚のグランド板３ａは互いに平行となるように対向配置されており、両グランド板３ａからの距離が等しくなる位置、すなわち２枚のグランド板３ａの中間の位置に、中心導体板２ａが配置されている。

第２トリプレート線路４ｂは、中心導体２となる金属板からなる中心導体板２ｂを空気層を介して２枚のグランド板３ｂで挟み込んで構成されている。２枚のグランド板３ｂは互いに平行となるように対向配置されており、両グランド板３ｂからの距離が等しくなる位置、すなわち２枚のグランド板３ｂの中間の位置に、中心導体板２ｂが配置されている。グランド板３ａ，３ｂとしては、軽量かつ低コストで耐候性に優れるアルミニウムからなるものを用いる。

図１〜３に示すように、第２トリプレート線路４ｂでは、その中心導体板２ｂに誘電体挿入型移相器３１が設けられており、外部から入力された給電信号を分配し位相を調整して第１トリプレート線路４ａに出力するように構成されている。誘電体挿入型移相器３１は、その誘電体板を中心導体板２ｂに沿って移動させるための直動モータユニット３２に接続されている。

第２トリプレート線路４ｂの２枚のグランド板３ｂは、第１トリプレート線路４ａのグランド板３ａの表面に当接して固定されるフランジ部５を有し、断面視で略Ｌ字状に形成されている。このフランジ部５と、第１トリプレート線路の２枚のグランド板３ａとを、ボルト１０により締結固定することにより、両グランド板３ａ，３ｂが電気的に接続されると共に固定され、両トリプレート線路４ａ，４ｂが固定されるようになっている。

また、第２トリプレート線路４ｂの中心導体板２ｂは、その先端部がグランド板３ｂから外部に延出され、第１トリプレート線路４ａのグランド板３ａに形成された貫通孔４１に挿入されて、第１トリプレート線路４ａの中心導体板２ａにはんだ付けされ電気的に接続されている。

図４に示すように、第１トリプレート線路４ａの第２トリプレート線路４ｂが設けられる側と反対側には、アンテナ素子５１が設けられている。つまり、アンテナ装置１では、第１トリプレート線路４ａの一方のグランド板３ａ側に第２トリプレート線路４ｂを設け、他方のグランド板３ａ側にアンテナ素子５１を設けるように構成されている。

アンテナ素子５１は、樹脂等の絶縁体からなる板状の基板に配線パターンを形成して構成されており、第１トリプレート線路４ａの一方のグランド板３ａに立設されている。

アンテナ素子５１は、２つの周波数帯に対応した２つのアンテナ素子対５２，５３を有している。ハイバンド用の第１アンテナ素子対５２は、第１水平偏波アンテナ素子５２ａと第１垂直偏波アンテナ素子５２ｂとからなり、ローバンド用の第２アンテナ素子対５３は、第２水平偏波アンテナ素子５３ａと第２垂直偏波アンテナ素子５３ｂとからなる。なお、アンテナ素子５１の構成や配置は図示のものに限定されない。アンテナ素子５１は、第１トリプレート線路４ａのグランド板３ａに形成された貫通孔４２を介して、第１トリプレート線路４ａの中心導体板２ａと電気的に接続されている（図１（ａ）参照）。

さて、図１（ｂ）および図５に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置１では、フランジ部５のグランド板３ａへの接触面、あるいは、フランジ部５が当接されるグランド板３ａの表面の少なくとも一方に、両者の接触面積を減らすための凹凸７が形成されている。

本実施形態では、凹凸７をグランド板３ａの表面のみに形成しているが、これに限らず、フランジ部５の接触面のみに凹凸７を形成してもよいし、グランド板３ａの表面とフランジ部５の接触面の両方に凹凸７を形成してもよい。

なお、フランジ部５に凹凸７を形成する場合、複数の部材（ここでは８枚のグランド板３ｂのそれぞれ）に凹凸７を形成する加工を行わなければならなくなるが、グランド板３ａの表面のみに凹凸７を形成する場合、１枚のグランド板３ａのみに加工を行えばよい。よって、製造の容易さの観点からは、本実施形態のように、１枚のグランド板３ａのみに凹凸７を形成することが望ましい。

アンテナ装置１では、凹凸７は、裏面を押し上げて表面を凸とするエンボス加工により形成された突起８からなる。ここでは、ボルト１０を挿入する孔１０ａを中心とする平面視で円形状の突起８を形成したが、突起８の形状はこれに限定されるものではない。また、ここでは突起８の高さ（グランド板３ａの表面から突起８の頂部までの高さ）を１ｍｍとしたが、突起８の高さは適宜調整可能である。

凹凸７としての突起８を形成することで、突起８の頂部のみがフランジ部５に接触することとなり、グランド板３ｂのフランジ部５とグランド板３ａとをボルト１０で締結固定する際の接触面積を小さくして、両グランド板３ａ，３ｂの接触面圧を高めることが可能になる。その結果、両グランド板３ａ，３ｂを安定してかつ強固に固定し、安定した導通を得ることが可能になる。

突起８の大きさや数は、特に限定するものではないが、両グランド板３ａ，３ｂ間で安定した導通が実現できるよう適宜設定すればよい。なお、本実施形態では、ボルト１０の締結位置の直下に突起８を形成しているが、ボルト１０の締結位置でない位置に突起８を形成してもよい。

本実施形態では、凹凸７として突起８を形成したが、これに限らず、図６に示すように、凹溝６１を形成することにより凹凸７を形成してもよい。凹溝６１は、グランド板３ｂのフランジ部５とグランド板３ａとの接触面積が小さくなり十分な接触面圧が得られるように形成される。図６では、グランド板３ａに凹溝６１を形成しているが、グランド板３ｂのフランジ部５に凹溝６１を形成してもよい。また、凹溝６１は直線状である必要はなく、任意の形状とすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置１では、グランド板３ｂにおけるフランジ部５のグランド板３ａへの接触面、あるいは、フランジ部５が当接されるグランド板３ａの表面の少なくとも一方に、両者の接触面積を減らすための凹凸７が形成されている。

凹凸７を形成することにより、両グランド板３ａ，３ｂの接触面圧を大きくし、安定した導通を得ることが可能になる。その結果、両グランド板３ａ，３ｂの接触不良を抑制し、相互変調ひずみを改善することが可能になる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、中心導体２が中心導体板２ａ，２ｂからなるトリプレート線路４ａ，４ｂを用いる場合を説明したが、これに限らず、トリプレート線路４ａ，４ｂの一方または両方に、誘電体基板に形成した配線パターンを中心導体２として用いた基板トリプレート線路を用いてもよい。

１ アンテナ装置
２ 中心導体
３ グランド板
４ トリプレート線路
４ａ 第１トリプレート線路
４ｂ 第２トリプレート線路
５ フランジ部
７ 凹凸
８ 突起

Claims (4)

1. 中心導体を空気層を介して２枚のグランド板で挟み込んで構成されるトリプレート線路を、給電線路として用いたアンテナ装置であって、
   前記トリプレート線路が、第１トリプレート線路と、前記第１トリプレート線路に対して交差して接続された１つ以上の第２トリプレート線路と、を有し、
   前記第２トリプレート線路の前記２枚のグランド板は、前記第１トリプレート線路の前記グランド板の表面に当接して固定されるフランジ部を有し、
   前記フランジ部の前記第１トリプレート線路の前記グランド板への接触面、あるいは、前記フランジ部が当接される前記第１トリプレート線路の前記グランド板の表面の少なくとも一方に、両者の接触面積を減らすための凹凸が形成されている
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記フランジ部と、前記第１トリプレート線路の前記グランド板とは、ボルトにより締結固定されており、
   前記凹凸は、前記フランジ部が当接される前記第１トリプレート線路の前記グランド板の表面のみに形成されている突起により形成されており、
   前記突起には、前記ボルトが挿入される孔が形成されている
   請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記突起は、エンボス加工により形成されている
   請求項２記載のアンテナ装置。
4. 前記凹凸は、凹溝を形成することにより形成されている
   請求項１記載のアンテナ装置。