JP7432631B2 - Antenna device and method for manufacturing the antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、基体部に取り付けられた同軸ケーブルと、基体部の内部にある導波路に設けられた導体ピンとを結合し、この導体ピンにより電力を授受して電波の送受信を行なうアンテナ装置とその製造方法に係り、特に導体ピンを所定の位置に確実に固定することによって、より高い周波数帯において安定した良好な性能を示すアンテナ装置とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an antenna device that connects a coaxial cable attached to a base part and a conductor pin provided in a waveguide inside the base part, and sends and receives electric power through the conductor pin to transmit and receive radio waves. The present invention relates to a manufacturing method, and particularly to an antenna device that exhibits stable and good performance in higher frequency bands by reliably fixing conductor pins at predetermined positions, and a manufacturing method thereof.

近年、マルチメディアの進展に伴い、セルラ、無線LAN等の無線通信用のアンテナが実装された無線端末(スマートフォン等)が盛んに生産されるようになっている。今後は、特に、ミリ波帯の広帯域な信号を使用するIEEE802.11adや5Gセルラ等に対応した無線信号を送受信する無線端末が求められている。 In recent years, with the development of multimedia, wireless terminals (smartphones, etc.) equipped with antennas for wireless communication such as cellular and wireless LAN have been actively produced. In the future, there will be a particular need for wireless terminals that can transmit and receive wireless signals compatible with IEEE802.11ad, 5G cellular, etc., which use wideband signals in the millimeter wave band.

近年、このような無線端末の性能試験として、ダブルリッジホーンアンテナ(Double-Ridged Horn Antenna:DRHA)又はクアッドリッジホーンアンテナ(Quad-Ridged HornAntenna :QRHA)などのホーンアンテナを用いたOTA(Over The Air)試験が行われるようになっている。下記特許文献1には、OTA環境の電波暗箱を用いて、被試験対象のアンテナから送受信される無線信号に対してスプリアス測定を行なうアンテナ装置の発明が開示されている。 In recent years, OTA (Over The Air) using a horn antenna such as a double-ridge horn antenna (DRHA) or a quad-ridge horn antenna (QRHA) has been used to test the performance of such wireless terminals. ) The test is about to take place. Patent Document 1 below discloses an invention of an antenna device that performs spurious measurements on wireless signals transmitted and received from an antenna under test using an anechoic box in an OTA environment.

また、従来、DRHA又はQRHAなどのホーンアンテナのリッジの内部に設けられたアンテナ給電領域(フィードポイント)において、同軸ケーブルとリッジとの間のインピーダンス不整合を低減することにより、これらのアンテナの低周波数帯域における周波数特性を改善する試みがなされている。下記特許文献2には、電波暗箱におけるOTA試験に使用可能であり、インピーダンス不整合の低減によって動作周波数帯域を拡大したホーンアンテナの発明が開示されている。 In addition, conventionally, in the antenna feeding area (feed point) provided inside the ridge of horn antennas such as DRHA or QRHA, the impedance mismatch between the coaxial cable and the ridge is reduced. Attempts have been made to improve frequency characteristics in frequency bands. Patent Document 2 below discloses an invention of a horn antenna that can be used for OTA testing in an anechoic box and has an expanded operating frequency band by reducing impedance mismatch.

特許文献2に開示されたホーンアンテナによれば、同文献の図5Aに示されるように、アンテナの本体であるベース部分320に取り付けられた同軸伝送線350と、ベース部分320の内部に形成された導波路とを導体ピン370で結合し、この導体ピンにより電力を授受して電波の送受信を行なうことができる。この導体ピン370は、その一端部がベース部分320側に固定されており、さらにベース部分320の内部に形成された挿通孔を経て給電領域380の導波路を横断するように配置され、その他端部が、ベース部分320の内部において挿通孔と反対側に形成されたノッチ部390に挿入されている。そして、このホーンアンテナによれば、インピーダンス不整合を減少させるために、導体ピン370の直径または挿通孔及びノッチ部390の内径は、導体ピン370の先端に近づくに連れて減少する構造とされている。 According to the horn antenna disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. It is possible to transmit and receive radio waves by coupling the waveguide with a conductor pin 370 and transmitting and receiving electric power using the conductor pin. This conductor pin 370 has one end fixed to the base portion 320 side, is further arranged to cross the waveguide of the power feeding area 380 through an insertion hole formed inside the base portion 320, and the other end is fixed to the base portion 320 side. is inserted into a notch 390 formed inside the base portion 320 on the side opposite to the insertion hole. According to this horn antenna, in order to reduce impedance mismatch, the diameter of the conductor pin 370 or the inner diameter of the insertion hole and notch portion 390 is structured to decrease as it approaches the tip of the conductor pin 370. There is.

特開2021-60358号公報JP 2021-60358 Publication 特許第5036772号公報Patent No. 5036772

特許文献2に開示されたホーンアンテナを波長が短いミリ波帯において実現しようとすると、その製造・組立工程において、0.3mm程度である細い導体ピン370を、比較的内径の大きい挿通孔に挿通させるとともに、その先端部を比較的内径が小さいノッチ部390に差し込み、挿通孔及びノッチ部390の内面と接触しない一定の状態に安定して固定するのは、加工技術及び組立技術の面で困難であり、同一仕様の製品であっても、その性能にばらつきが生じる可能性があった。 When trying to realize the horn antenna disclosed in Patent Document 2 in the millimeter wave band with a short wavelength, in the manufacturing and assembly process, a thin conductor pin 370 of about 0.3 mm is inserted into an insertion hole with a relatively large inner diameter. At the same time, it is difficult in terms of processing technology and assembly technology to insert the tip into the notch part 390, which has a relatively small inner diameter, and to stably fix it in a constant state without contacting the insertion hole or the inner surface of the notch part 390. Therefore, even products with the same specifications could have variations in performance.

特許文献2には、導体ピン370と挿通孔の内面との間には隙間があるが、導体ピン370とノッチ部390の内面との間には誘電体400が充填されている構造例も開示されている。このような構造例に従い、上述したように比較的内径の小さいノッチ部390に誘電体を詰め込み、ここに導体ピン370の先端を差し込んで固定する構造も考えられるが、このような構造のアンテナでは、性能を所期の範囲に安定化させることは難しい。なぜなら、第1に比較的内径の小さいノッチ部390に誘電体を詰め込むことが技術的に困難だからである。また第2に、誘電体として多用される材料は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン樹脂)がそうであるように、機械材料としては寸法交差が大きい場合が多く、ノッチ部390に詰め込んだとしても、導体ピン370とノッチ部390の間に一定の厚さで設けることが難しいからである。そして、アンテナ装置の発明において、より高い周波数帯において安定した良好な性能を得ることを目的とした場合、アンテナ装置の給電領域である導波路を横断する導体ピンの配置が、微小寸法であっても所期の値から外れてしまうと、特に微小キャパシタンスの影響が大きな短波長帯域におけるアンテナの性能にばらつきが生じてしまう可能性がある。 Patent Document 2 also discloses a structural example in which there is a gap between the conductor pin 370 and the inner surface of the insertion hole, but a dielectric material 400 is filled between the conductor pin 370 and the inner surface of the notch portion 390. has been done. Following such a structure example, a structure may be considered in which the notch portion 390 with a relatively small inner diameter is stuffed with a dielectric material as described above, and the tip of the conductor pin 370 is inserted and fixed therein, but an antenna with such a structure , it is difficult to stabilize the performance within the desired range. This is because, first, it is technically difficult to fill the notch portion 390, which has a relatively small inner diameter, with a dielectric material. Secondly, materials often used as dielectrics, such as PTFE (polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene resin), often have large dimensional intersections as mechanical materials, and the notch portion 390 This is because it is difficult to provide a constant thickness between the conductor pin 370 and the notch portion 390 even if the conductor pin 370 and the notch portion 390 are packed together. In the invention of an antenna device, when the purpose is to obtain stable and good performance in a higher frequency band, the arrangement of the conductor pins that cross the waveguide, which is the feeding area of the antenna device, has minute dimensions. If it deviates from the expected value, there is a possibility that the performance of the antenna will vary, especially in the short wavelength band where the influence of minute capacitance is large.

本発明は、以上説明した従来の技術における課題に鑑みてなされたものであり、基体部に取り付けられた同軸ケーブルと、基体部の内部にある導波路に設けた導体ピンとを結合し、この導体ピンにより電力を授受して電波の送受信を行なうアンテナ装置において、導体ピンを所定の位置に確実に固定することにより、高い周波数帯において安定した良好な性能を示すことができるアンテナ装置と、その製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the problems in the conventional technology described above, and it combines a coaxial cable attached to a base part and a conductor pin provided on a waveguide inside the base part, and connects this conductor. An antenna device that transmits and receives radio waves by transmitting and receiving power through pins, and its manufacture, which can exhibit stable and good performance in high frequency bands by securely fixing the conductor pin in a predetermined position. The purpose is to provide a method.

請求項1に記載されたアンテナ装置1は、
同軸ケーブルが連結される金属製の基体部3と、
前記基体部3の内部に形成された導波路4と、
前記基体部3に連結される前記同軸ケーブルと前記導波路4を結ぶように前記基体部3の内部に形成された挿通孔15と、
前記挿通孔15と連続するように前記導波路4に開口して前記基体部3の内部に形成された受け孔16と、
前記同軸ケーブルと導通するように基端部が前記基体部3に固定され、前記挿通孔15に隙間をおいて挿入されるとともに先端部が前記受け孔16に挿入される導体ピン13と、
前記導体ピン13の先端部を前記受け孔16内で固定するように前記基体部3に設けられた固定部材19と、
を有することを特徴としている。
The antenna device 1 according to claim 1 includes:
a metal base portion 3 to which the coaxial cable is connected;
a waveguide 4 formed inside the base portion 3;
an insertion hole 15 formed inside the base part 3 so as to connect the coaxial cable connected to the base part 3 and the waveguide 4;
a receiving hole 16 opened in the waveguide 4 and formed inside the base portion 3 so as to be continuous with the insertion hole 15;
a conductor pin 13 whose base end is fixed to the base portion 3 so as to be electrically connected to the coaxial cable, and which is inserted into the insertion hole 15 with a gap therebetween and whose tip end is inserted into the receiving hole 16;
a fixing member 19 provided on the base portion 3 so as to fix the tip end of the conductor pin 13 within the receiving hole 16;
It is characterized by having the following.

請求項2に記載されたアンテナ装置1は、請求項1に記載のアンテナ装置1において、
前記固定部材19は、前記導体ピン13の長手方向と直交する方向に移動して前記導体ピン13を押圧することを特徴としている。
The antenna device 1 according to claim 2 is the antenna device 1 according to claim 1, which includes:
The fixing member 19 is characterized in that it moves in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductor pin 13 and presses the conductor pin 13.

請求項3に記載されたアンテナ装置1は、請求項1又は2に記載のアンテナ装置1において、
前記導波路4には、リッジ6が設けられていることを特徴としている。
The antenna device 1 according to claim 3 is the antenna device 1 according to claim 1 or 2, which includes:
The waveguide 4 is characterized in that a ridge 6 is provided.

請求項4に記載されたアンテナ装置1の製造方法は、
受け孔16が開口して形成された第1の構造部材2aと、挿通孔15が貫通して形成された第2の構造部材2bを含む複数の構造部材から構成された基体部3と、
前記第2の構造部材2bの表面に開口した前記挿通孔15に取り付けられた同軸コネクタ10と、
基端部が前記同軸コネクタ10に取り付けられて前記挿通孔15に隙間をおいて挿入されるとともに先端部が前記受け孔16に挿入された導体ピン13と、
前記導体ピン13の先端部を前記受け孔16内で固定するように前記第1の構造部材2aに設けられた固定部材19と、
を有するアンテナ装置1の製造方法であって、
前記第1の構造部材2aに開口している前記受け孔16に前記導体ピン13を挿入する工程と、
前記第1の構造部材2aに前記固定部材19を設けて前記導体ピン13を固定する工程と、
前記導体ピン13が前記挿通孔15を通るように、前記第1の構造部材2aに前記第2の構造部材2bを組み合わせて基体部3を組立てる工程と、
第2の構造部材2bに開口した前記挿通孔15と前記導体ピン13の前記基端部に前記同軸コネクタ10を取り付ける工程と、
を具備することを特徴とする
The method for manufacturing the antenna device 1 according to claim 4 includes:
A base portion 3 made up of a plurality of structural members including a first structural member 2a formed with a receiving hole 16 and a second structural member 2b formed with an insertion hole 15 passing therethrough;
a coaxial connector 10 attached to the insertion hole 15 opened on the surface of the second structural member 2b;
a conductor pin 13 whose base end is attached to the coaxial connector 10 and inserted into the insertion hole 15 with a gap therebetween, and whose tip end is inserted into the receiving hole 16;
a fixing member 19 provided on the first structural member 2a so as to fix the tip of the conductor pin 13 within the receiving hole 16;
A method of manufacturing an antenna device 1 having the following steps:
inserting the conductor pin 13 into the receiving hole 16 opened in the first structural member 2a;
providing the fixing member 19 on the first structural member 2a to fix the conductor pin 13;
assembling the base portion 3 by combining the first structural member 2a and the second structural member 2b so that the conductor pin 13 passes through the insertion hole 15;
attaching the coaxial connector 10 to the insertion hole 15 opened in the second structural member 2b and the base end of the conductor pin 13;
It is characterized by comprising the following .

請求項1に記載されたアンテナ装置によれば、基体部に取り付けられる同軸ケーブルと、基体部の内部にある導波路を結ぶ導体ピンは、挿通孔に通されて導波路を横切るように配置されるとともに、その先端が受け孔に挿入されている。一方、基体部に設けられた固定部材は、受け孔に挿入された導体ピンの先端部を押圧しているので、挿通孔の内部及び受け孔の内部における導体ピンの位置は固定されて変化することがない。このためアンテナ装置は、導体ピンが固定されていないアンテナ装置に較べ、より高い周波数帯で安定した良好な性能を発揮することができ、また同一仕様の製品であれば性能にばらつきが生じることもない。 According to the antenna device described in claim 1, the conductor pin connecting the coaxial cable attached to the base portion and the waveguide inside the base portion is inserted through the insertion hole and arranged to cross the waveguide. At the same time, its tip is inserted into the receiving hole. On the other hand, the fixing member provided on the base presses the tip of the conductor pin inserted into the receiving hole, so the position of the conductor pin inside the insertion hole and inside the receiving hole is fixed and changes. Never. For this reason, the antenna device can demonstrate stable and good performance in higher frequency bands compared to antenna devices without fixed conductor pins, and there may be variations in performance if the products have the same specifications. do not have.

請求項2に記載されたアンテナ装置によれば、固定部材は、導体ピンの長手方向と直交する方向に導体ピンを押圧するため、受け孔内にある導体ピンは、受け孔の内面と略平行な状態を維持しつつ、受け孔の内面に面接触する。このため、受け孔の内部における導体ピンの位置及び挿通孔の内部における導体ピンの位置は安定的に固定されて変化することがなく、アンテナ装置は所定の性能を発揮することができる。 According to the antenna device described in claim 2, since the fixing member presses the conductor pin in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductor pin, the conductor pin in the receiving hole is approximately parallel to the inner surface of the receiving hole. surface contact with the inner surface of the receiving hole while maintaining the same condition. Therefore, the position of the conductor pin inside the receiving hole and the position of the conductor pin inside the insertion hole are stably fixed and do not change, and the antenna device can exhibit a predetermined performance.

請求項3に記載されたアンテナ装置によれば、導波路には、リッジが設けられているため、そうでない場合に較べて、より広い周波数帯域、特に高周波帯域において安定した良好な性能を得ることができる。 According to the antenna device according to claim 3, since the waveguide is provided with a ridge, stable and good performance can be obtained in a wider frequency band, particularly in a high frequency band, than in a case where the waveguide is not provided with a ridge. Can be done.

請求項4に記載されたアンテナ装置の製造方法によれば、第1の構造部材の受け孔に導体ピンを挿入して固定部材で固定してから、導体ピンが挿通孔を通るように、第1の構造部材に第2の構造部材を組み合わせて基体部を組立て、最後に、第2の構造部材の表面に開口した挿通孔と導体ピンの基端部に同軸コネクタを取り付ける。このような組立方法によれば、基体部を先に組み立てておき、同軸コネクタに取り付けた導体ピンを基体部の外側から挿通孔に挿入し、視認できない受け孔に差し込む組立方法に較べれば、導体ピンの取り扱いが容易で作業が簡便になり、組立精度が高いという効果が得られる。 According to the method for manufacturing an antenna device according to claim 4, the conductor pin is inserted into the receiving hole of the first structural member and fixed by the fixing member, and then the conductor pin is inserted into the receiving hole of the first structural member, and then the conductor pin is inserted into the receiving hole of the first structural member. A base portion is assembled by combining the first structural member and the second structural member, and finally, a coaxial connector is attached to the insertion hole opened in the surface of the second structural member and the base end of the conductor pin. According to this assembly method, the conductor pins are assembled first, and the conductor pins attached to the coaxial connector are inserted into the insertion holes from the outside of the base, and then inserted into the receiving holes that cannot be seen visually. The pins are easy to handle, the work is simple, and the assembly accuracy is high.

実施形態のアンテナ装置の外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view of an antenna device according to an embodiment. 実施形態のアンテナ装置において上面の同軸コネクタの中心を通過し、基体部の長手辺に平行な鉛直面を切断面とした断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a vertical plane that passes through the center of the coaxial connector on the top surface and is parallel to the long side of the base in the antenna device of the embodiment. 実施形態のアンテナ装置に用いられている同軸コネクタを構成する部品の写真を示す図である。It is a figure which shows the photograph of the components which constitute the coaxial connector used for the antenna device of embodiment. 図2のA部の拡大図である。3 is an enlarged view of section A in FIG. 2. FIG. 実施形態のアンテナ装置の製造工程を示す流れ図である。It is a flow chart showing a manufacturing process of an antenna device of an embodiment. 実施形態のアンテナ装置の入力電圧定在波比(VSWR)と、比較例のアンテナ装置の入力電圧定在波比(VSWR)一グラフに表して対比した図である。FIG. 2 is a graph comparing the input voltage standing wave ratio (VSWR) of the antenna device of the embodiment and the input voltage standing wave ratio (VSWR) of the antenna device of the comparative example.

以下、本発明に係るアンテナ装置の実施形態について図1~図5を参照して説明する。なお、各図面上の各構成要素の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。 Embodiments of the antenna device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. Note that the dimensional ratio of each component on each drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio.

まず、実施形態のアンテナ装置1の構造を中心に説明する。
図1及び図2に示すように、実施形態のアンテナ装置1は、複数の構造部材2(2a,2b)から略箱型に組み立てられた金属製の基体部3を備えている。基体部3の内部には、電磁波が伝送される導波路4が形成されている。導波路4は、基体部3の前方に向けて拡径するホーン部5に連続しており、ホーン部5は基体部3の前面に開口している。
First, the structure of the antenna device 1 of the embodiment will be mainly described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 1 of the embodiment includes a metal base portion 3 assembled into a substantially box shape from a plurality of structural members 2 (2a, 2b). A waveguide 4 through which electromagnetic waves are transmitted is formed inside the base portion 3 . The waveguide 4 is continuous with a horn portion 5 whose diameter increases toward the front of the base portion 3, and the horn portion 5 is open at the front surface of the base portion 3.

図1及び図2に示すように、基体部3の導波路4からホーン部5の内表面には、4つのリッジ6がホーン部5の開口に向けて形成されている。実施形態のアンテナ装置1は、リッジ6を設けていることにより、これを設けない場合に較べ、より広い周波数帯域、特に高周波帯域において安定した良好な性能を得ることができる。なお、リッジ6の数は4つに限定する理由はなく、1つ又は2つでもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, four ridges 6 are formed on the inner surface of the horn section 5 from the waveguide 4 of the base section 3 toward the opening of the horn section 5. By providing the ridge 6, the antenna device 1 of the embodiment can obtain stable and good performance in a wider frequency band, particularly in a high frequency band, compared to a case where the ridge 6 is not provided. Note that there is no reason to limit the number of ridges 6 to four, and it may be one or two.

図2に示すように、導波路4は、基体部3の後面に開口して形成された略直方体状の空洞部7に連通している。空洞部7は閉止部8により閉止されている。閉止部8は、空洞部7の内形状と略一致する外形状を備えるが、空洞部7よりも長手方向の寸法が若干小さく、導波路4に連通する空洞部7の前方部分を所定の容積に区画している。この空洞部7により、アンテナ装置1の給電領域となる導波路4の後方にシャントインダクタンスが設けられ、インピーダンスを整合してエネルギーがアンテナ装置1の後方に放射されるのを防止している。なお、閉止部8の後端にはフランジ部9が設けられている。図示しない固定手段でフランジ部9を基体部3に連結することにより、閉止部8を空洞部7内に保持し、空洞部7の前方部分を所定の容積に区画することができる。また、図1に示したフランジ部9の形状から理解されるように、フランジ部9と図示しない固定手段によって、アンテナ装置1を他の装置やフレーム等に連結して固定することができる。 As shown in FIG. 2, the waveguide 4 communicates with a substantially rectangular parallelepiped-shaped cavity 7 that is opened at the rear surface of the base portion 3. As shown in FIG. The cavity 7 is closed by a closing part 8. The closing part 8 has an outer shape that substantially matches the inner shape of the cavity 7, but has a slightly smaller dimension in the longitudinal direction than the cavity 7, and has a predetermined volume in the front part of the cavity 7 that communicates with the waveguide 4. It is divided into This cavity 7 provides a shunt inductance at the rear of the waveguide 4 that serves as the power feeding region of the antenna device 1, and matches the impedance to prevent energy from being radiated to the rear of the antenna device 1. Note that a flange portion 9 is provided at the rear end of the closing portion 8. By connecting the flange portion 9 to the base portion 3 using a fixing means (not shown), the closing portion 8 can be held within the cavity 7 and the front portion of the cavity 7 can be partitioned into a predetermined volume. Furthermore, as can be understood from the shape of the flange portion 9 shown in FIG. 1, the antenna device 1 can be connected and fixed to other devices, frames, etc. by the flange portion 9 and fixing means (not shown).

図1及び図2に示すように、基体部3の上面及び側面には、同軸コネクタ10が取り付けられており、図示しない同軸ケーブルを、同軸コネクタ10を介して基体部3に連結することができる。図3は、同軸コネクタ10の構造を説明するための図であって、同軸コネクタ10を構成する部品の一例の写真を示している。図3に示すように、同軸コネクタ10は、基体部3に取り付けるためのフランジ11aが設けられた略円筒体である金属製のシェル11と、シェル11の内部に収納されるコンタクト12を備えており、コンタクト12には基体部3側に向けて突出する金属製の導体ピン13を取り付けることができる。コンタクト12は、略円筒形の部材であり、中心導体12aと、中心導体12aを囲む円筒形の外部導体12bを備えており、導体ピン13はコンタクト12の中心導体12aに接続される。図示はしないが、同軸コネクタ10は中心導体と外部導体を備えており、同軸ケーブルを同軸コネクタ10に連結すれば、同軸ケーブルの中心導体と、同軸コネクタ10の中心導体12aは電気的に接続される。 As shown in FIGS. 1 and 2, a coaxial connector 10 is attached to the top and side surfaces of the base portion 3, and a coaxial cable (not shown) can be connected to the base portion 3 via the coaxial connector 10. . FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the coaxial connector 10, and shows a photograph of an example of parts constituting the coaxial connector 10. As shown in FIG. 3, the coaxial connector 10 includes a metal shell 11 that is a substantially cylindrical body provided with a flange 11a for attachment to the base portion 3, and contacts 12 housed inside the shell 11. A metal conductor pin 13 protruding toward the base portion 3 can be attached to the contact 12. The contact 12 is a substantially cylindrical member, and includes a center conductor 12a and a cylindrical outer conductor 12b surrounding the center conductor 12a, and the conductor pin 13 is connected to the center conductor 12a of the contact 12. Although not shown, the coaxial connector 10 includes a center conductor and an outer conductor, and when a coaxial cable is connected to the coaxial connector 10, the center conductor of the coaxial cable and the center conductor 12a of the coaxial connector 10 are electrically connected. Ru.

図4は、図2中に太線で囲んで示したA部の拡大図である。図4に示すように、基体部3の内部には、基体部3に取り付けられた同軸コネクタ10の中心導体12aに接続された導体ピン13が挿通する挿通孔15が形成されている。挿通孔15は、導波路4の方向と直交する断面円形の孔であって、同軸コネクタ10の中心導体12aと外部導体12bの隙間と、空洞部7に近い導波路4とを結んでいる。挿通孔15の内径は、導体ピン13よりも大きく、導体ピン13を挿通孔15に挿入すると、導体ピン13は挿通孔15と軸線を一致させて挿通孔15の中心に配置され、導体ピン13の周囲には誘電体としての空気層が一定の厚さで存在し同軸線路として機能する。 FIG. 4 is an enlarged view of section A surrounded by a bold line in FIG. As shown in FIG. 4, an insertion hole 15 is formed inside the base portion 3, through which a conductor pin 13 connected to the center conductor 12a of the coaxial connector 10 attached to the base portion 3 is inserted. The insertion hole 15 is a hole with a circular cross section orthogonal to the direction of the waveguide 4, and connects the gap between the center conductor 12a and the outer conductor 12b of the coaxial connector 10 and the waveguide 4 near the cavity 7. The inner diameter of the insertion hole 15 is larger than the conductor pin 13, and when the conductor pin 13 is inserted into the insertion hole 15, the conductor pin 13 is arranged at the center of the insertion hole 15 with its axis aligned with the insertion hole 15, and the conductor pin 13 There is a dielectric layer of air around it with a certain thickness, which functions as a coaxial line.

図4に示すように、基体部3の挿通孔15のもう一端には、中心軸線を一致させることで挿通孔15と連続するように、導波路4に開口して受け孔16が形成されている。受け孔16の内径は、導体ピン13が大きな抵抗を受けずに挿入できる程度の大きさであり、従って導体ピン13を受け孔16に挿入すると、導体ピン13の周面と受け孔16の内周面は、ほぼ面接触した状態となる。また、受け孔16の長さは、アンテナ装置1を組み立てた状態で導体ピン13の先端が受け孔16の底に接触する程度である。 As shown in FIG. 4, a receiving hole 16 is formed at the other end of the insertion hole 15 of the base portion 3 so as to be continuous with the insertion hole 15 by aligning the center axes with each other and open into the waveguide 4. There is. The inner diameter of the receiving hole 16 is large enough to allow the conductor pin 13 to be inserted without experiencing large resistance. Therefore, when the conductor pin 13 is inserted into the receiving hole 16, the circumferential surface of the conductor pin 13 and the inside of the receiving hole 16 are connected. The peripheral surfaces are almost in surface contact. Further, the length of the receiving hole 16 is such that the tip of the conductor pin 13 contacts the bottom of the receiving hole 16 when the antenna device 1 is assembled.

図2に示すように、基体部3の後面には、受け孔16又は導体ピン13の長手方向と直交する向きで、挿入孔17が開口して形成され、さらに挿入孔17の奥には、挿入孔17に同軸で連続するねじ孔18が形成されている。ねじ孔18は受け孔16に開口している。図2及び図4に示すように、ねじ孔18には、導体ピン13の固定部材として止めねじ19がねじ込まれており、受け孔16内にある導体ピン13の周面を止めねじ19の先端が押圧している。止めねじ19は、導体ピン13の長手方向と直交する方向に導体ピン13を押圧するため、受け孔16内の導体ピン13は、受け孔16の内表面と略平行な状態を維持しつつ、受け孔16の内表面に面で接触する。このため、受け孔16の内部における導体ピン13の位置及び挿通孔15の内部における導体ピン13の位置は安定的に固定されて変化することがなく、アンテナ装置1は所定の性能を発揮することができる。 As shown in FIG. 2, an insertion hole 17 is formed on the rear surface of the base portion 3 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the receiving hole 16 or the conductor pin 13, and further inside the insertion hole 17, A screw hole 18 coaxially continuous with the insertion hole 17 is formed. The screw hole 18 opens into the receiving hole 16. As shown in FIGS. 2 and 4, a set screw 19 is screwed into the screw hole 18 as a fixing member for the conductor pin 13. is pressing down. Since the set screw 19 presses the conductor pin 13 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductor pin 13, the conductor pin 13 in the receiving hole 16 maintains a state substantially parallel to the inner surface of the receiving hole 16. The surface contacts the inner surface of the receiving hole 16. Therefore, the position of the conductor pin 13 inside the receiving hole 16 and the position of the conductor pin 13 inside the insertion hole 15 are stably fixed and do not change, and the antenna device 1 can exhibit a predetermined performance. Can be done.

なお、止めねじ19を回して押圧力を強める操作又は弱める操作は、挿入孔17からドライバ等の器具を差し込んで行なう。通常、基体部3の空洞部7には閉止部8が挿入されており、基体部3の後面はフランジ部9によって覆われているため、挿入孔17は外側からは視認できず、アクセスすることはできない。従って、導体ピン13の保持状態を止めねじ19で適切に調整した後は、閉止部8及びフランジ部9を基体部3に取り付けることで、止めねじ19に対する故意又は過失による操作を防止し、アンテナ装置1の本来の性能を保障することができる。 The operation of increasing or decreasing the pressing force by turning the set screw 19 is performed by inserting a tool such as a screwdriver through the insertion hole 17. Normally, the closing part 8 is inserted into the cavity 7 of the base part 3, and the rear surface of the base part 3 is covered by the flange part 9, so the insertion hole 17 is not visible from the outside and cannot be accessed. I can't. Therefore, after properly adjusting the holding state of the conductor pin 13 with the set screw 19, the closing part 8 and the flange part 9 are attached to the base part 3 to prevent the set screw 19 from being manipulated intentionally or accidentally. The original performance of the device 1 can be guaranteed.

次に、実施形態のアンテナ装置1の製造方法(工程)を、図2及び図4を参照して説明する。このアンテナ装置1の基体部3は、複数の構造部材から組み立てられているが、当該構造物中、特に下側の構造部材を第1の構造部材2aと称し、上側の構造部材を第2の構造部材2bと称する。第1の構造部材2aと第2の構造部材2bの間に配される他の構造部材は中間の構造部材として符号2で示すものとする。 Next, a method (process) for manufacturing the antenna device 1 of the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 4. The base portion 3 of this antenna device 1 is assembled from a plurality of structural members. Among the structures, the lower structural member in particular is referred to as a first structural member 2a, and the upper structural member is referred to as a second structural member. It is called a structural member 2b. Another structural member disposed between the first structural member 2a and the second structural member 2b is designated by the reference numeral 2 as an intermediate structural member.

まず、基体部3を略箱型に組み立てる前に、基体部3の下半部を構成する下側の第1の構造部材2aに開口している受け孔16に、導体ピン13を挿入する(図4、工程S1)。 First, before assembling the base part 3 into a substantially box shape, the conductor pin 13 is inserted into the receiving hole 16 opened in the lower first structural member 2a that constitutes the lower half of the base part 3 ( FIG. 4, step S1).

次に、下側の第1の構造部材2aの後面の挿入孔17から止めねじ19を入れ、奥のねじ孔18に止めねじ19をねじ込み、止めねじ19の先端で導体ピン13を押圧して固定する(図4、工程S2)。 Next, insert the set screw 19 through the insertion hole 17 on the rear surface of the lower first structural member 2a, screw the set screw 19 into the deep screw hole 18, and press the conductor pin 13 with the tip of the set screw 19. Fix it (FIG. 4, step S2).

次に、下側の第1の構造部材2aの上に中間の構造部材2を組み合わせ、さらに上側の第2の構造部材2bを、導体ピン13の上半分が挿通孔15を通るように、下側の第1の構造部材2aの上に被せて複数の構造部材2a,2b,2を互いに固定し、基体部3を組み立てる(図4、工程S3)。 Next, the intermediate structural member 2 is assembled on top of the lower first structural member 2a, and the upper second structural member 2b is lowered so that the upper half of the conductor pin 13 passes through the insertion hole 15. The plurality of structural members 2a, 2b, 2 are fixed to each other by covering the first structural member 2a on the side, and the base portion 3 is assembled (FIG. 4, step S3).

最後に、上側の第2の構造部材2bに開口している挿通孔15と、ここから突出している導体ピン13に、同軸コネクタ10を取り付ける(図4、工程S4)。 Finally, the coaxial connector 10 is attached to the insertion hole 15 opened in the upper second structural member 2b and the conductor pin 13 protruding from the insertion hole 15 (FIG. 4, step S4).

実施形態のアンテナ装置は、基体部3を先に組み立て、また同軸コネクタ10に導体ピン13を取り付けておき、同軸コネクタ10に取り付けた導体ピン13を基体部3の外側から挿通孔15を通して視認できない受け孔16に差し込むことによって製造することもできる。しかしながら、先に説明した実施形態の製造方法(工程)によれば、第1の構造部材2aの受け孔16に導体ピン13を挿入してから基体部3を組立て、同軸コネクタ10を基体部3に対して最後に取り付けているため、特に導体ピンの取り扱いが容易で作業が簡便になり、組立精度が高いという効果が得られる。 In the antenna device of the embodiment, the base portion 3 is assembled first, and the conductor pins 13 are attached to the coaxial connector 10, so that the conductor pins 13 attached to the coaxial connector 10 cannot be visually recognized from the outside of the base portion 3 through the insertion hole 15. It can also be manufactured by inserting it into the receiving hole 16. However, according to the manufacturing method (process) of the embodiment described above, the conductor pin 13 is inserted into the receiving hole 16 of the first structural member 2a, and then the base part 3 is assembled, and the coaxial connector 10 is attached to the base part 3. Since the conductor pins are attached last, it is easy to handle the conductor pins, the work is simple, and the assembly accuracy is high.

次に、実施形態のアンテナ装置1の作用及び効果について説明する。
以上のように構成されたアンテナ装置1によれば、図示しない同軸ケーブルを介して導体ピン13に高周波信号が給電されると、導体ピン13と基体部3の間に高周波の電圧が印加され、高周波信号の電波が外部に放射される。また、外部から導波路4に電波が入力されると、これを導体ピン13で受信し、受信した電波は同軸ケーブルに向けて出力される。
Next, the functions and effects of the antenna device 1 of the embodiment will be explained.
According to the antenna device 1 configured as described above, when a high frequency signal is fed to the conductor pin 13 via a coaxial cable (not shown), a high frequency voltage is applied between the conductor pin 13 and the base portion 3, Radio waves of high frequency signals are radiated to the outside. Moreover, when a radio wave is input into the waveguide 4 from the outside, it is received by the conductor pin 13, and the received radio wave is output toward the coaxial cable.

図5は、実施形態のアンテナ装置1の入力電圧定在波比(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio)と、比較例のアンテナ装置1の入力電圧定在波比を一グラフに表して対比した図である。入力電圧定在波比は、上述したアンテナ装置1の作用において、アンテナ装置1の入力ポートに入射したパワーがいくら反射したかを表しており、入力電圧定在波比の値が小さいことはアンテナ装置1の性能が良好であることを示している。なお、比較例のアンテナ装置は、給電構造が特許文献2と類似の方法で基体部はアンテナ装置1と同一の構成とした。 FIG. 5 is a graph comparing the input voltage standing wave ratio (VSWR) of the antenna device 1 of the embodiment and the input voltage standing wave ratio of the antenna device 1 of the comparative example. be. The input voltage standing wave ratio represents how much of the power incident on the input port of the antenna device 1 is reflected in the operation of the antenna device 1 described above, and a small value of the input voltage standing wave ratio means that the antenna This shows that the performance of device 1 is good. Note that the antenna device of the comparative example has a power feeding structure similar to that of Patent Document 2, and a base portion having the same configuration as antenna device 1.

図5に示すように、実施形態のアンテナ装置1の入力電圧定在波比は、比較例のアンテナ装置に較べ、27GHzよりも高い周波数帯域では概ね低い値を示している。特に、実施形態のアンテナ装置1は、35GHzよりも高い周波数帯域において、比較例のアンテナ装置1に較べて数倍も良好な入力電圧定在波比を示しており、IEEE802.11adや5Gセルラ等に対応したミリ波帯の広帯域な無線信号を使用する無線端末への適用を想定した場合、実施形態のアンテナ装置1が通信システムの世代交代に対応できる優れた性能を有するアンテナ装置1となっていることが示されている。 As shown in FIG. 5, the input voltage standing wave ratio of the antenna device 1 of the embodiment shows a generally lower value in a frequency band higher than 27 GHz compared to the antenna device of the comparative example. In particular, the antenna device 1 of the embodiment shows an input voltage standing wave ratio that is several times better than that of the antenna device 1 of the comparative example in a frequency band higher than 35 GHz, and is compatible with IEEE802.11ad, 5G cellular, etc. When it is assumed that the antenna device 1 of the embodiment is applied to a wireless terminal that uses wideband wireless signals in the millimeter wave band compatible with It is shown that there is.

以上説明した実施形態のアンテナ装置1は、導体ピン13を配置した導波路4と、これに連続するリッジ6及びホーン部5を基体部3内に設けた構成となっており、これ単体でも電波の送受信を行なうことができ、前述した電波暗箱を用いたOTA(Over The Air)試験において、被試験対象のアンテナから送受信される無線信号に対してスプリアス測定を行なうアンテナ装置等として使用することができる。しかしながら、実施形態のアンテナ装置1を電磁波と電力の変換部と考え、そのホーン部5の開口に、別部材としてのホーンアンテナを取り付けて全体としてアンテナとして使用することもできる。 The antenna device 1 of the embodiment described above has a configuration in which a waveguide 4 in which a conductor pin 13 is arranged, a ridge 6 and a horn portion 5 that are continuous with the waveguide 4 are provided in the base portion 3, and even this alone can generate radio waves. In the OTA (Over The Air) test using the anechoic box described above, it can be used as an antenna device, etc. to perform spurious measurements on the wireless signals transmitted and received from the antenna under test. can. However, considering the antenna device 1 of the embodiment as a converter for electromagnetic waves and electric power, it is also possible to attach a horn antenna as a separate member to the opening of the horn portion 5 and use the antenna device as a whole as an antenna.


1…アンテナ装置
2…構造部材
2a…第1の構造部材
2b…第2の構造部材
3…基体部
4…導波路
6…リッジ
10…同軸コネクタ
13…導体ピン
15…挿通孔
16…受け孔
19…固定部材としての止めねじ

1... Antenna device 2... Structural member 2a... First structural member 2b... Second structural member 3... Base portion 4... Waveguide 6... Ridge 10... Coaxial connector 13... Conductor pin 15... Insertion hole 16... Receiving hole 19 ...Set screw as a fixing member

Claims (4)

同軸ケーブルが連結される金属製の基体部(3)と、
前記基体部の内部に形成された導波路(4)と、
前記基体部に連結される前記同軸ケーブルと前記導波路を結ぶように前記基体部の内部に形成された挿通孔(15)と、
前記挿通孔と連続するように前記導波路に開口して前記基体部の内部に形成された受け孔(16)と、
前記同軸ケーブルと導通するように基端部が前記基体部に固定され、前記挿通孔に隙間をおいて挿入されるとともに先端部が前記受け孔に挿入される導体ピン(13)と、
前記導体ピンの先端部を前記受け孔内で固定するように前記基体部に設けられた固定部材(19)と、
を有することを特徴とするアンテナ装置(1)。
a metal base portion (3) to which the coaxial cable is connected;
a waveguide (4) formed inside the base portion;
an insertion hole (15) formed inside the base to connect the coaxial cable connected to the base and the waveguide;
a receiving hole (16) opened in the waveguide and formed inside the base portion so as to be continuous with the insertion hole;
a conductor pin (13) whose base end is fixed to the base part so as to be electrically connected to the coaxial cable, and which is inserted into the insertion hole with a gap and whose tip end is inserted into the receiving hole;
a fixing member (19) provided on the base portion so as to fix the tip of the conductor pin within the receiving hole;
An antenna device (1) characterized by having:
前記固定部材(19)は、前記導体ピン(13)の長手方向と直交する方向に移動して前記導体ピンを押圧することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置(1)。 The antenna device (1) according to claim 1, wherein the fixing member (19) moves in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the conductor pin (13) and presses the conductor pin. 前記導波路(4)には、リッジ(6)が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ装置(1)。 The antenna device (1) according to claim 1 or 2, wherein the waveguide (4) is provided with a ridge (6). 受け孔(16)が開口して形成された第1の構造部材(2a)と、挿通孔(15)が貫通して形成された第2の構造部材(2b)を含む複数の構造部材から構成された基体部(3)と、
前記第2の構造部材の表面に開口した前記挿通孔に取り付けられた同軸コネクタ(10)と、
基端部が前記同軸コネクタに取り付けられて前記挿通孔に隙間をおいて挿入されるとともに先端部が前記受け孔に挿入された導体ピン(13)と、
前記導体ピンの先端部を前記受け孔内で固定するように前記第1の構造部材に設けられた固定部材(19)と、
を有するアンテナ装置(1)の製造方法であって、
前記第1の構造部材に開口している前記受け孔に前記導体ピンを挿入する工程と、
前記第1の構造部材に前記固定部材を設けて前記導体ピンを固定する工程と、
前記導体ピンが前記挿通孔を通るように、前記第1の構造部材に前記第2の構造部材を組み合わせて基体部を組立てる工程と、
第2の構造部材に開口した前記挿通孔と前記導体ピンの前記基端部に前記同軸コネクタを取り付ける工程と、
を具備することを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
Consisting of a plurality of structural members including a first structural member (2a) formed with a receiving hole (16) and a second structural member (2b) formed with an insertion hole (15) passing through it. a base portion (3),
a coaxial connector (10) attached to the insertion hole opened in the surface of the second structural member ;
a conductor pin (13) whose base end is attached to the coaxial connector and inserted into the insertion hole with a gap therebetween, and whose tip end is inserted into the receiving hole;
a fixing member (19) provided on the first structural member so as to fix the tip of the conductor pin within the receiving hole;
A method for manufacturing an antenna device (1) comprising:
inserting the conductor pin into the receiving hole opened in the first structural member;
providing the fixing member on the first structural member to fix the conductor pin;
assembling a base portion by combining the first structural member and the second structural member so that the conductor pin passes through the insertion hole;
attaching the coaxial connector to the insertion hole opened in the second structural member and the base end of the conductor pin;
A method of manufacturing an antenna device, comprising:
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