JP6774555B2 - アンテナ装置及び無線装置 - Google Patents

アンテナ装置及び無線装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6774555B2
JP6774555B2 JP2019505721A JP2019505721A JP6774555B2 JP 6774555 B2 JP6774555 B2 JP 6774555B2 JP 2019505721 A JP2019505721 A JP 2019505721A JP 2019505721 A JP2019505721 A JP 2019505721A JP 6774555 B2 JP6774555 B2 JP 6774555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric substrate
antenna device
antenna
conductor
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019505721A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018168155A1 (ja
Inventor
大輔 淡路
大輔 淡路
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Publication of JPWO2018168155A1 publication Critical patent/JPWO2018168155A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6774555B2 publication Critical patent/JP6774555B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/01Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the shape of the antenna or antenna system
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/04Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying one co-ordinate of the orientation
    • H01Q3/06Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying one co-ordinate of the orientation over a restricted angle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Description

本発明は、基板型のアンテナ装置に関する。また、このようなアンテナ装置を備えた無線装置に関する。
無線通信の普及に伴い、アンテナ装置が広く用いられている。特に、各種無線装置に内蔵されるアンテナ装置としては、軽くて薄い基板型のアンテナ装置が広く用いられている。ここで、基板型のアンテナ装置とは、誘電体基板と、誘電体基板の一方の主面に形成されたグランド導体と、誘電体基板の他方の主面に形成されたアンテナ導体とを備えたアンテナ装置のことを指す。
例えば、特許文献1に記載のプリント配線板のグランド導体が形成された主面と反対側の主面にアンテナ導体を形成すれば、反りの生じ難い基板型のアンテナ装置を得ることができる。
日本国公開特許公報「特開2015−08286号」(2015年1月15日公開)
ところで、ミリ波(30GHz〜300GHz)アンテナなど、指向性の強いアンテナ装置においては、放射方向の調整が重要になる。なぜなら、通信相手装置の位置に応じて放射方向を調整しないと、著しい通信品質の劣化が生じるからである。基板型のアンテナ装置において放射方向を調整する方法は、電気的な方法と機械的な方法とに大別される。
電気的な方法により放射方向が調整可能な基板型のアンテナ装置としては、フェイズドアレイアンテナが挙げられる。フェイズドアレイアンテナにおいては、アレイアンテナを構成する各アンテナ導体に供給する高周波信号の位相を制御することによって、アレイアンテナの放射方向を調整する。しかしながら、フェイズドアレイアンテナは、各アンテナ導体に供給する高周波信号の位相を変化させる移相器や移相器を制御する制御回路などを必要とするため、安価に実現することが困難である。
一方、基板型のアンテナ装置の放射方向を機械的に調整する方法としては、アンテナ装置そのものの向きを機械的に変化させる方法と、アンテナ装置を支持する支持体の向きを機械的に変化させる方法とが考えられる。前者は、リジッド基板等の剛性の高い誘電体基板を備えたアンテナ装置に好適な方法であり、後者は、フレキシブル基板等の剛性の低い誘電体基板を備えたアンテナ装置に好適な方法である。しかし、何れの方法においても、ヒンジや歯車、モータなどの機構が必要になるため、このようなアンテナ装置を安価に実現することは容易ではない。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、放射方向を調整することが可能な基板型のアンテナ装置を、従来よりも安価に実現することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様に係るアンテナ装置は、誘電体基板と、上記誘電体基板の第1主面に形成されたグランド導体であって、上記誘電体基板を構成する誘電体材料よりも熱膨張係数の大きい導体材料により構成されたグランド導体と、上記誘電体基板の第2主面に形成されたアンテナ導体と、上記誘電体基板及び上記グランド導体を加熱する加熱・冷却機構と、を備えている、ことを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様に係る調整方法は、誘電体基板と、上記誘電体基板の第1主面に形成されたグランド導体であって、上記誘電体基板を構成する誘電体材料よりも熱膨張係数の大きい導体材料により構成されたグランド導体と、上記誘電体基板の第2主面に形成されたアンテナ導体と、を備えたアンテナ装置の放射方向の調整方法であって、上記誘電体基板及び上記グランド導体を加熱又は冷却することによって、上記アンテナ導体の向きを制御する加熱・冷却工程を含んでいる、ことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、放射方向の調整が可能な基板型のアンテナ装置を、従来よりも安価に実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。(a)は、当該アンテナ装置の平面図であり、(b)は、当該アンテナ装置のAA’断面図であり、(c)は、当該アンテナ装置のBB’断面図である。 図1のアンテナ装置の効果を示す図である。(a)は、湾曲する前の当該アンテナ装置のAA’断面図であり、(b)は、湾曲した後の当該アンテナ装置のAA’断面図である。 図1のアンテナ装置の第1の変形例を示す図である。(a)は、当該アンテナ装置の平面図であり、(b)は、当該アンテナ装置のAA’断面図である。 図1のアンテナ装置の第2の変形例を示す図である。(a)は、当該アンテナ装置の平面図であり、(b)は、当該アンテナ装置のAA’断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。(a)は、当該アンテナ装置の平面図であり、(b)は、当該アンテナ装置のAA’断面図であり、(c)は、当該アンテナ装置のBB’断面図である。
〔第1の実施形態〕
(アンテナ装置の構成)
本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置1の構成について、図1を参照して説明する。図1において、(a)は、アンテナ装置1の平面図であり、(b)は、アンテナ装置1のAA’断面図であり、(c)は、アンテナ装置1のBB’断面図である。
アンテナ装置1は、図1に示すように、誘電体基板11、グランド導体12、アンテナ導体13、信号線14、集積回路15、及び電熱線16を備えている。
誘電体基板11は、誘電体により構成された板状の部材であり、可撓性を有する。誘電体基板11の材料としては、熱膨張係数が後述するグランド導体12を構成する導体材料よりも小さい誘電体材料を用いることができる。液晶ポリマー(MD方向の線膨張係数:0.001×10−5〜2.0×10−5/℃、TD方向の線膨張係数:5.0×10−5〜10.0×10−5/℃)、ポリイミド(線膨張係数:10×10−5〜40×10−5/℃)、及び、パーフルオロポリエチレン(線膨張係数:10×10−5)等のフッ素系樹脂は、誘電体基板11の好適材料の一例である。以下、誘電体基板11の表面(ひょうめん)を構成する6つの面のうち、最も面積の大きい2つの面を主面と呼ぶ。また、これら2つの主面のうち、一方を第1主面と呼び、他方を第2主面と呼ぶ。
誘電体基板11の第1主面には、グランド導体12が形成されている。グランド導体12は、金属等の導体により構成された板状又は膜状の部材であり、誘電体基板11の第1主面全体を覆っている。グランド導体12の材料としては、熱膨張係数が前述した誘電体基板11を構成する誘電体材料よりも大きい導体材料を用いることができる。アルミ(熱膨張係数:23.0×10−5/℃)、銅(熱膨張係数:16.8×10−5/℃)、及び金(熱膨張係数:14.3×10−5/℃)は、グランド導体12の好適材料の一例である。
誘電体基板11の第2主面には、アンテナ導体13と、アンテナ導体13から引き出された信号線14と、が形成されている。アンテナ導体13は、金属等の導体により構成されたパターンであり、高周波信号を電磁波に変換する(送信時)と共に、電磁波を高周波信号に変換する(受信時)。アンテナ導体13の形状は、アンテナ装置1に求められるアンテナ特性に応じて決定される。信号線14は、金属等の導体により構成された帯状のパターンであり、誘電体基板11の第1主面に形成されたグランド導体12と共にマイクロストリップ線路を構成する。このマイクロストリップ線路は、アンテナ導体13に入力する高周波信号を伝送する(送信時)と共に、アンテナ導体13から出力された高周波信号を伝送する(受信時)。信号線14の先端は、集積回路15の信号端子を接続するための電極パッドとして機能する。
誘電体基板11の第2主面には、集積回路15が実装されている。集積回路15は、搬送波信号を送信信号で変調することによって、アンテナ導体13に入力する高周波信号を生成する(送信時)と共に、アンテナ導体13から出力された高周波信号を復調することによって、受信信号を生成する(受信時)。集積回路15の裏面には、不図示の信号端子が設けられており、この信号端子が前述した信号線14の先端に接続される。集積回路15から信号線14への高周波信号の出力(送信時)及び信号線14から集積回路15への高周波信号の入力(受信時)は、この信号端子を介して行われる。
誘電体基板11の内部には、ニクロム線等の電熱線16が形成されている。電熱線16の一端は、ビア16aを介して誘電体基板11の第2主面に設けられたランド16bに接続されており、電熱線16の他端は、ビア16cを介して誘電体基板11の第2主面に設けられたランド16dに接続されている。ランド16b及びランド16dに電圧を印加すると、電熱線16に電流が流れ、電熱線16にて生成されたジュール熱により誘電体基板11及びグランド導体12が加熱される。
なお、誘電体基板11の内部において電熱線16を蛇行させると、誘電体基板11及びグランド導体12の一部分を選択的に加熱することができる。本実施形態においては、図1に示すように、アンテナ導体13が形成された領域Xを含む領域Hにおいて電熱線16を蛇行させている。このため、誘電体基板11及びグランド導体12のうち、領域Hに含まれる部分が選択的に加熱される。以下、アンテナ装置1においてアンテナ導体13が形成された領域Xのことを、「アンテナ導体形成領域」(特許請求の範囲における「第1領域」に相当)と呼び、アンテナ装置1において電熱線16を蛇行させる領域Hのことを、「加熱対象領域」(特許請求の範囲における「第2領域」に相当)と呼ぶ。
なお、本実施形態においては、集積回路15を誘電体基板11の第2主面に実装する構成を例示しているが、これに限定されない。すなわち、集積回路15は、誘電体基板11の第1主面に実装してもよい。また、本実施形態において、集積回路15は、誘電体基板11の第1主面及び第2主面の何れか一方に実装してもよく、誘電体基板11の第1主面及び第2主面の両方に実装してもよい。この場合、信号線14の一部を誘電体基板11の第1主面に形成して集積回路15に接続すると共に、信号線14の残りの部分を誘電体基板11の第2主面に形成してアンテナ導体13に接続する。そして、誘電体基板11の第1主面に形成された信号線14と、誘電体基板11の第2主面に形成された信号線14とを、誘電体基板11を貫通するスル‐ビアによって接続する。また、グランド導体12は、誘電体基板11の第1主面において、集積回路15及び信号線14と接触しないようにパターニングする。
(アンテナ装置の効果)
次に、アンテナ装置1の効果について、図2を参照して説明する。図2において、(a)は、湾曲する前のアンテナ装置1のAA’断面図であり、(b)は、湾曲した後のアンテナ装置1のAA’断面図である。
アンテナ装置1では、前述したように、加熱対象領域Hにおいて誘電体基板11及びグランド導体12が加熱される。そうすると、図2の(a)に示すように、加熱対象領域Hにおいて誘電体基板11及びグランド導体12が熱膨張する。このとき、グランド導体12の熱膨張係数が誘電体基板11の熱膨張係数よりも大きいので、グランド導体12の膨張量の方が誘電体基板11の膨張量よりも大きくなる。このため、誘電体基板11の第1主面側が凸面になるように加熱対象領域Hにおいてアンテナ装置1が湾曲する。このとき、加熱対象領域Hの外部においてアンテナ装置1の裏面(誘電体基板11の第1主面側の主面)が支持体5に固定されていれば、図2の(b)に示すように、加熱対象領域Hの内部に形成されたアンテナ導体13の向きが変化する。これにより、アンテナ装置1から放射される電磁波の放射方向(最大利得方向)が変化する。
電熱線16に印加する電圧を大きくして電熱線16からの発熱量を大きくすれば、アンテナ装置1の湾曲は強くなり、電熱線16に印加する電圧を小さくして電熱線16からの発熱量を小さくすれば、アンテナ装置1の湾曲は弱くなる。このため、アンテナ装置1においては、電熱線16に印加する電圧の大きさを変えることにより、アンテナ導体13の向きを制御することができる。すなわち、電熱線16に印加する電圧の大きさを変えることにより、アンテナ導体13の放射方向(最大利得方向)を制御することができる。なお、電熱線16に印加する電圧の大きさは、例えば、アンテナ装置1と共に無線装置(不図示)に内蔵された制御部(不図示)によって制御することができる。
(アンテナ装置の第1の変形例)
次に、アンテナ装置1の第1の変形例(以下、アンテナ装置1Aと記載する)について、図3を参照して説明する。図3において、(a)は、アンテナ装置1Aの平面図であり、(b)は、アンテナ装置1AのAA’断面図である。
アンテナ装置1とアンテナ装置1Aとの相違点は、電熱線16の配線経路である。アンテナ装置1においては、電熱線16を蛇行させる加熱対象領域Hを、加熱対象領域Hがアンテナ導体形成領域Xを含むように設けているのに対して、アンテナ装置1Aにおいては、電熱線16を蛇行させる加熱対象領域Hを、加熱対象領域Hがアンテナ導体形成領域Xを含まないように設けている。より具体的に言うと、電熱線16を蛇行させる加熱対象領域Hを、アンテナ導体形成領域Xと集積回路実装領域Yとの間に設けている。ここで、集積回路実装領域Yとは、アンテナ装置1Aにおいて集積回路15が実装された領域のことを指す。
アンテナ装置1Aにおいても、アンテナ装置1と同様、電熱線16に供給する電流の大きさを変えることによりアンテナ導体13の向きを制御することができる。これに加えて、アンテナ装置1Aにおいては、以下の利点がある。
第1の利点は、アンテナ導体形成領域Xと加熱対象領域H(アンテナ装置1が湾曲する領域)とが異なるため、アンテナ装置1Aが湾曲してもアンテナ導体13が歪み難い点である。このため、アンテナ装置1Aにおいては、アンテナ導体13の歪みに起因するアンテナ特性の劣化が生じ難い。
第2の利点は、アンテナ導体形成領域Xと加熱対象領域H(電熱線16が蛇行する領域)とが異なるため、電熱線16に電流を流してもアンテナ導体13の周囲に形成される電磁界が歪み難い点である。このため、アンテナ装置1Aにおいては、アンテナ導体13の周囲に形成される電磁界の歪みに起因するアンテナ特性の劣化が生じ難い。
(アンテナ装置の第2の変形例)
次に、アンテナ装置1の第2の変形例(以下、アンテナ装置1Bと記載する)について、図4を参照して説明する。図4において、(a)は、アンテナ装置1Bの平面図であり、(b)は、アンテナ装置1BのAA’断面図である。
本変形例に係るアンテナ装置1Bは、第1の変形例に係るアンテナ装置1Aの誘電体基板11を、狭窄部111が設けられた誘電体基板11Bに置き換えたものである。。この狭窄部111は、加熱対象領域Hとアンテナ導体形成領域Xとの間に位置し、加熱対象領域Hからアンテナ導体形成領域Xへの熱伝導を阻害する。
アンテナ装置1Bにおいても、アンテナ装置1及びアンテナ装置1Aと同様、電熱線16に供給する電流の大きさを変えることによりアンテナ導体13の向きを制御することができる。また、アンテナ装置1Bにおいても、アンテナ装置1Aと同様、アンテナ導体13の歪みに起因するアンテナ特性の劣化が生じ難いという第1の利点、及び、アンテナ導体13の周囲に形成される電磁界の歪みに起因するアンテナ特性の劣化が生じ難いという第2の利点がある。特に、アンテナ装置1Bにおいては、誘電体基板11に狭窄部111が設けられていることにより、加熱対象領域Hからアンテナ導体形成領域Xへの熱伝導が阻害される。したがって、アンテナ装置1Bにおいては、アンテナ導体13の歪みがアンテナ装置1Aよりも更に生じ難く、その結果、アンテナ導体13の歪みに起因するアンテナ特性の劣化がアンテナ装置1Aよりも更に生じ難い。
(第1の実施形態に関する付記事項)
なお、本実施形態においては、誘電体基板11の内部にニクロム線等の電熱線16を設ける構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、電熱線16の代わりに、誘電体基板11の内部に銅線等の熱伝導線を設ける構成を採用してよい。この場合、熱伝導線に発熱体(例えば、ペルティエ素子の発熱面)を熱接触させることによって、誘電体基板11及びグランド導体12を加熱することができる。この場合、誘電体基板11の第1主面側が凸面になるようにアンテナ装置1が湾曲する。また、熱伝導線に吸熱体(例えば、ペルティエ素子の吸熱面)を熱接触させることによって、誘電体基板11及びグランド導体12を冷却することができる。この場合、誘電体基板11の第2主面側が凸面になるようにアンテナ装置1が湾曲する。なお、後述する第2の実施形態では、熱伝導線に発熱体である集積回路15を熱接触させることによって、誘電体基板11及びグランド導体12を加熱する構成について説明する。
〔第2の実施形態〕
本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置2の構成について、図5を参照して説明する。図5において、(a)は、アンテナ装置2の平面図であり、(b)は、アンテナ装置2のAA’断面図であり、(c)は、アンテナ装置2のBB’断面図である。
アンテナ装置2は、図5に示すように、誘電体基板21、グランド導体22、アンテナ導体23、信号線24、集積回路25、熱伝導板26a〜26b、及び熱伝導線27を備えている。
本実施形態に係るアンテナ装置2が備える誘電体基板21、グランド導体22、アンテナ導体23、信号線24、及び集積回路25は、それぞれ、第1の実施形態に係るアンテナ装置1が備える誘電体基板11、グランド導体12、アンテナ導体13、信号線14、及び集積回路15と同様に構成されている。そこで、以下では、アンテナ装置2が備える熱伝導板26a〜26b及び熱伝導線27について説明する。
熱伝導板26aは、金属等の熱伝導性を有する材料により構成された板状の部材であり、誘電体基板21の第2主面に形成されている。熱伝導板26aの一部は、誘電体基板21と集積回路25との間に形成され、集積回路25の裏面と接触している。熱伝導板26bも、熱伝導板26aと同様に構成されている。
熱伝導線27は、金属等の熱伝導性を有する材料により構成された線状又は帯状の部材であり、誘電体基板21の内部に形成されている。熱伝導線27の一端は、ビア27aを介して誘電体基板21の第2主面に設けられた熱伝導板26aに接触しており、熱伝導線27の他端は、ビア27bを介して誘電体基板21の第2主面に設けられた熱伝導板26bに接触している。
アンテナ装置2においては、熱伝導板26a〜26b及び熱伝導線27が集積回路25にて発生した熱を誘電体基板21及びグランド導体22に伝える熱伝導路を構成する。このため、集積回路25が動作している間、集積回路25にて発生した熱によって、誘電体基板21及びグランド導体22が加熱される。
なお、誘電体基板21の内部において熱伝導線27を蛇行させると、誘電体基板21及びグランド導体22の一部分を選択的に加熱することができる。本実施形態においては、図5に示すように、アンテナ導体形成領域Xを含む加熱対象領域Hにおいて熱伝導線27を蛇行させている。このため、集積回路25が発熱すると、誘電体基板21及びグランド導体22のうち、加熱対象領域Hに含まれる部分が選択的に加熱される。そうすると、加熱対象領域Hにおいてアンテナ装置2が湾曲し、その結果、アンテナ装置2の放射方向が変化する。アンテナ装置2においては、集積回路25を動作させるための電力以外の電力を用いることなく、放射方向を調整することができるという利点がある。
〔まとめ〕
各実施形態に係るアンテナ装置(1,2)は、誘電体基板(11,21)と、上記誘電体基板(11,21)の第1主面に形成されたグランド導体(12,22)であって、上記誘電体基板(11,21)を構成する誘電体材料よりも熱膨張係数の大きい導体材料により構成されたグランド導体(12,22)と、上記誘電体基板(11,21)の第2主面に形成されたアンテナ導体(13,23)と、上記誘電体基板(11,21)及び上記グランド導体(12,22)を加熱する加熱・冷却機構と、を備えている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、上記加熱・冷却機構を用いて上記グランド導体(12,22)及び上記誘電体基板(11,21)を加熱すると、上記グランド導体(12,22)の熱膨張係数が上記誘電体基板(11,21)の熱膨張係数よりも大きいため、上記誘電体基板(11,21)の第1主面側が凸面になるように当該アンテナ装置(1,2)が湾曲する。逆に、上記加熱・冷却機構を用いて上記グランド導体(12,22)及び上記誘電体基板(11,21)を冷却すると、上記グランド導体(12,22)の熱膨張係数が上記誘電体基板(11,21)の熱膨張係数よりも大きいため、上記誘電体基板(11,21)の第2主面側が凸面になるように当該アンテナ装置(1,2)が湾曲する。これにより、上記アンテナ導体(13,23)の向きが変化し、その結果、当該アンテナ装置(1,2)の放射方向が変化する。上記加熱・冷却機構を制御することによって、上記加熱・冷却機構から上記グランド導体(12,22)及び上記誘電体基板(11,21)へと伝導される熱量(加熱の場合)又は上記グランド導体(12,22)及び上記誘電体基板(11,21)から上記加熱・冷却機構へと伝導される熱量(冷却の場合)を調整すれば、当該アンテナ装置(1,2)の放射方向を一定の精度で調整することができる。しかも、上記の構成によれば、放射方向を調整するために、高価な部品を当該アンテナ装置(1,2)に付加する必要がない。したがって、上記の構成によれば、放射方向の調整が可能な基板型のアンテナ装置(1,2)を、従来よりも安価に実現することができる。
第1の実施形態に係るアンテナ装置(1)の変形例において、当該アンテナ装置(1)において上記アンテナ導体(13)が形成された領域を第1領域(X)とし、当該アンテナ装置(1)において上記第1領域を含まない領域を第2領域(H)として、上記加熱・冷却機構は、上記誘電体基板(11)及び上記グランド導体(12)において上記第2領域(H)に含まれる部分を選択的に加熱する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記加熱・冷却機構により選択的に加熱又は冷却される領域(第2領域)、すなわち、当該アンテナ装置(1)が湾曲する領域は、上記アンテナ導体(13)の形成される領域(第1領域)を含まない。このため、当該アンテナ装置(1,2)が湾曲しても、上記アンテナ導体(13)の歪みが生じ難い。したがって、上記アンテナ導体(13)の歪みに起因するアンテナ特性の劣化が生じ難い。
第1の実施形態に係るアンテナ装置(1)の変形例において、上記誘電体基板(11)は、上記第1領域(X)と上記第2領域(H)との間に形成された狭窄部(111)を有している、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記加熱・冷却機構により選択的に加熱される領域(第2領域)から上記アンテナ導体(13)が形成される領域への熱伝導、又は、上記アンテナ導体(13)が形成される領域から上記加熱・冷却機構により選択的に冷却される領域(第2領域)への熱伝導が上記狭窄部(111)の存在によって阻害される。このため、上記アンテナ導体(13)が形成される領域における当該アンテナ装置(1)の湾曲が生じ難くなる。したがって、上記アンテナ導体(13)の歪みが更に生じ難くなり、その結果、上記アンテナ導体(13)の歪みに起因するアンテナ特性の劣化が更に生じ難くなる。
第1の実施形態に係るアンテナ装置(1)において、上記加熱・冷却機構は、上記誘電体基板(11)の内部に形成された電熱線(16)である、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記電熱線(16)に印加する電圧を制御することによって、上記電熱線(16)から上記グランド導体及び上記誘電体基板(11)に供給される熱量を精度良く調整することができる。このため、当該アンテナ装置(1)の放射方向を精度良く調整することができる。
第2の実施形態に係るアンテナ装置(2)は、上記誘電体基板(21)の表面(ひょうめん)(第1主面又は第2主面)に実装された集積回路(25)であって、信号線(24)を介して上記アンテナ導体(23)に接続された集積回路(25)を更に備え、上記加熱・冷却機構は、上記誘電体基板(21)の内部に形成された熱伝導線(27)であって、上記集積回路(25)と熱的に接触した熱伝導線(27)である、ことが好ましい。ここで、熱伝導線(27)とは、熱伝導性を有する材料により構成された線状部材のことを指す。
上記の構成によれば、上記集積回路(25)を動作させるための電力以外の電力を用いることなく、上記グランド導体(22)及び上記誘電体基板(21)を加熱することができる。このため、上記集積回路(25)を動作させるための電力以外の電力を用いることなく、当該アンテナ装置(2)の放射方向を調整することができる。
なお、上記アンテナ装置(1,2)と、上記アンテナ装置(1,2)の上記加熱・冷却機構を制御する制御部と、を備えている無線装置も本発明の範疇に含まれる。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
1 アンテナ装置
11 誘電体基板
12 グランド導体
13 アンテナ導体
14 信号線
15 集積回路
16 電熱線(加熱・冷却機構)
2 アンテナ装置
21 誘電体基板
22 グランド導体
23 アンテナ導体
24 信号線
25 集積回路
26a 熱伝導板
26b 熱伝導板
27 熱伝導線(加熱・冷却機構)

Claims (7)

  1. 誘電体基板と、
    上記誘電体基板の第1主面に形成されたグランド導体であって、上記誘電体基板を構成する誘電体材料よりも熱膨張係数の大きい導体材料により構成されたグランド導体と、
    上記誘電体基板の第2主面に形成されたアンテナ導体と、
    上記誘電体基板及び上記グランド導体を加熱又は冷却する加熱・冷却機構と、を備えている、
    ことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 当該アンテナ装置において上記アンテナ導体が形成された領域を第1領域とし、当該アンテナ装置において上記第1領域を含まない領域を第2領域として、
    上記加熱・冷却機構は、上記誘電体基板及び上記グランド導体において上記第2領域に含まれる部分を選択的に加熱する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 上記誘電体基板は、上記第1領域と上記第2領域との間に形成された狭窄部を有している、
    ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 上記加熱・冷却機構は、上記誘電体基板の内部に形成された電熱線である、
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のアンテナ装置。
  5. 上記誘電体基板の第1主面及び第2主面の一方又は両方に実装された集積回路であって、信号線を介して上記アンテナ導体に接続された集積回路を更に備え、
    上記加熱・冷却機構は、上記誘電体基板の内部に形成された熱伝導線であって、上記集積回路と熱的に接触した熱伝導線である、
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のアンテナ装置。
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載のアンテナ装置と、
    上記アンテナ装置の上記加熱・冷却機構を制御する制御部と、を備えている、
    ことを特徴とする無線装置。
  7. 誘電体基板と、上記誘電体基板の第1主面に形成されたグランド導体であって、上記誘電体基板を構成する誘電体材料よりも熱膨張係数の大きい導体材料により構成されたグランド導体と、上記誘電体基板の第2主面に形成されたアンテナ導体と、を備えたアンテナ装置の放射方向の調整方法であって、
    上記誘電体基板及び上記グランド導体を加熱又は冷却することによって、上記アンテナ導体の向きを制御する加熱・冷却工程を含んでいる、
    ことを特徴とする調整方法。
JP2019505721A 2017-03-13 2017-12-27 アンテナ装置及び無線装置 Active JP6774555B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017047373 2017-03-13
JP2017047373 2017-03-13
PCT/JP2017/047015 WO2018168155A1 (ja) 2017-03-13 2017-12-27 アンテナ装置及び無線装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018168155A1 JPWO2018168155A1 (ja) 2019-12-26
JP6774555B2 true JP6774555B2 (ja) 2020-10-28

Family

ID=63522023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019505721A Active JP6774555B2 (ja) 2017-03-13 2017-12-27 アンテナ装置及び無線装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200021022A1 (ja)
EP (1) EP3598575A1 (ja)
JP (1) JP6774555B2 (ja)
WO (1) WO2018168155A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10455065B2 (en) * 2017-09-29 2019-10-22 Lg Electronics Inc. Mobile terminal
CN112968298B (zh) * 2021-02-24 2022-10-14 北京卫星制造厂有限公司 一种大尺寸固面天线反射面高精度成型制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102934237B (zh) * 2010-03-24 2016-10-05 米纳·达内希 集成光伏电池和射频天线
JP6420569B2 (ja) 2013-05-31 2018-11-07 住友電気工業株式会社 高周波用プリント配線板
US10297923B2 (en) * 2014-12-12 2019-05-21 The Boeing Company Switchable transmit and receive phased array antenna

Also Published As

Publication number Publication date
US20200021022A1 (en) 2020-01-16
JPWO2018168155A1 (ja) 2019-12-26
EP3598575A1 (en) 2020-01-22
WO2018168155A1 (ja) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2715723C (en) Dual beam dual selectable polarization antenna
Patterson et al. A 60-GHz active receiving switched-beam antenna array with integrated butler matrix and GaAs amplifiers
CN109417228B (zh) 相控天线元件
Li et al. A new low cost leaky wave coplanar waveguide continuous transverse stub antenna array using metamaterial-based phase shifters for beam steering
JP6774555B2 (ja) アンテナ装置及び無線装置
WO2010140427A1 (ja) アンテナモジュール
CN111600113A (zh) 无线通信系统的天线模块和包括该天线模块的电子设备
WO2019187758A1 (ja) アレイアンテナ
JP2020501460A (ja) 低損失電送機構及びそれを使用するアンテナ
JP2007325118A (ja) アンテナ装置
JP4291365B2 (ja) 移相器装置
US20210242602A1 (en) Antenna device, antenna module, communication device, and radar device
US11223140B2 (en) Electronically-reconfigurable interdigital capacitor slot holographic antenna
JP6565838B2 (ja) 導波管型可変移相器および導波管スロットアレーアンテナ装置
Miraftab et al. A wideband low cost E-band SIW antenna array for high capacity mmWave radio
CN114696058B (zh) 液晶天线和通信设备
JP4830577B2 (ja) アンテナ装置
US20130120203A1 (en) Antenna Unit, Antenna Array and Antenna Module Used in a Portable Device
KR101093802B1 (ko) 양방향 빔 다이버시티를 위한 안테나
WO2022163848A1 (ja) アレーアンテナ
JP6578603B2 (ja) 電磁界発生装置及び電磁界発生方法
US20220123481A1 (en) Antenna device
Islam et al. Wave Manipulation with mmWave Wide Bandwidth and Extensive Spatial Coverage Using 1-Bit Reconfigurable Intelligent Surface
JP2020161853A (ja) 電子装置
JP2004023545A (ja) 移相器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190828

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201002

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6774555

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151