JP6593639B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、街中の電柱に設置される移動通信システムの基地局アンテナとして採用される可能性が有るアンテナ装置に関する。

従来、街中の電柱に設置される移動通信システムの基地局アンテナとしては、ダイポールアンテナ線路を誘電体基板に形成して成るダイポールアンテナとマイクロストリップ線路を誘電体基板に形成して成る配線基板とを半田接続を通じて電気接続して成るアンテナ装置を採用している（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６−３５２２９３号公報 特開２０１４−２１６７８４号公報

然し乍ら、ダイポールアンテナ線路を誘電体基板に形成して成るダイポールアンテナを使用する以上、半波長幅相当の総エレメント長を有するダイポールアンテナ線路を誘電体基板に形成する必要が有る為、半波長幅相当以上の幅を有する大面積の誘電体基板（価格が高い大型誘電体基板）の使用を回避する事が出来ず、アンテナ装置の製造費を今迄以上に削減させる事は困難である。又、基地局アンテナは、街中の電柱に設置される都合上、暴風に曝されて強い衝撃を受ける事も有り、半田が割れてダイポールアンテナと配線基板とが短絡する虞が有る為、半田接続の接続強度は、自然環境の脅威に耐え得る程に十分であるとは言い難い。又、マイクロストリップ線路は、２ＧＨｚ以上の高周波帯域の電波信号を送受信する時の損失が大きい為、ダイポールアンテナが固定される板状の第一外部導体と第一外部導体と対面して平行に離間して配置される板状の第二外部導体との間に空気絶縁を介して内部導体を配置して成るトリプレート線路を採用する事も考えられるが（例えば、特許文献２を参照）、トリプレート線路は、ダイポールアンテナと配線基板との電気接続を非常に煩雑化させるという課題を内包している。

本発明の目的は、製造費を今迄以上に削減させる事が出来ると共にダイポールアンテナと配線基板との接続強度を向上させる事が可能であり、ダイポールアンテナと配線基板との電気接続を簡易化させる事が出来るアンテナ装置を提供する事に有る。

本発明は、ダイポールアンテナと配線基板とを電気接続して成るアンテナ装置であって、前記ダイポールアンテナは、板金を成形加工して成るダイポールアンテナ素子と、前記ダイポールアンテナ素子と固定されると共に導体パターンを誘電体基板の表面に形成して成る給電基板と、を有しており、前記配線基板は、前記ダイポールアンテナと固定される板状の第一外部導体と前記第一外部導体と対面して平行に離間して配置される板状の第二外部導体との間に空気絶縁を介して内部導体を配置して成るトリプレート線路を採用しており、前記ダイポールアンテナ素子は、前記ダイポールアンテナ素子の一側に形成されると共に半波長幅相当の総エレメント長を有するアンテナ部と、前記ダイポールアンテナ素子の他側に形成されると共に前記第一外部導体と固定される固定部と、前記アンテナ部と前記固定部との間を折曲加工して成る屈曲部と、を有しており、前記給電基板は、前記誘電体基板の裏面を前記ダイポールアンテナ素子の片面と接触させると共に前記導体パターンの一部を前記ダイポールアンテナ素子の他側を超越して延在させるように、前記ダイポールアンテナ素子と固定されており、前記第一外部導体は、前記固定部と電気接続されると共に導体スペーサを介して前記第二外部導体と対面して平行に離間して配置されており、前記第二外部導体は、前記導体スペーサを通じて前記第一外部導体と電気接続されており、前記内部導体は、前記導体パターンと電気接続されているアンテナ装置である。

前記導体パターンは、前記誘電体基板を介して前記ダイポールアンテナ素子と絶縁されている事が望ましい。

前記固定部は、絶縁シートを介して前記第一外部導体と固定されると共に前記導体スペーサを通じて前記第一外部導体と電気接続されている事が望ましい。

前記内部導体は、半田接続を通じて前記導体パターンと電気接続されている事が望ましい。

前記ダイポールアンテナ素子は、自身と前記給電基板とを固定する為のスナップフィットを挿通する為の第一挿通孔を有しており、前記給電基板は、自身と前記ダイポールアンテナ素子とを固定する為のスナップフィットを挿通する為の第二挿通孔を有している事が望ましい。

前記第一挿通孔と前記第二挿通孔は、前記ダイポールアンテナ素子と前記給電基板とを固定する時に重なり合う位置に形成されている事が望ましい。

前記第一挿通孔は、前記アンテナ部に形成されている事が望ましい。

前記第二挿通孔は、前記導体パターンと離間して形成されている事が望ましい。

前記第一挿通孔と前記第二挿通孔は、二箇所以上の対称位置に形成されている事が望ましい。

本発明に依れば、製造費を今迄以上に削減させる事が出来ると共にダイポールアンテナと配線基板との接続強度を向上させる事が可能であり、ダイポールアンテナと配線基板との電気接続を簡易化させる事が出来るアンテナ装置を提供する事が出来る。

本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の部分断面図である。 図１のアンテナ装置のダイポールアンテナ素子の三面図である。 図１のアンテナ装置の給電基板の二面図である。 図１のアンテナ装置のダイポールアンテナの三面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。

図１を参照すると、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置１００は、ダイポールアンテナ１０１と配線基板１０２とを電気接続して成る。

ダイポールアンテナ１０１は、ダイポールアンテナ素子１０３と給電基板１０４とを有している。ダイポールアンテナ素子１０３は、板金１０５を成形加工して成る。給電基板１０４は、ダイポールアンテナ素子１０３と固定されると共に導体パターン１０６を誘電体基板１０７の表面に形成して成る。

配線基板１０２は、トリプレート線路１０８を採用している。トリプレート線路１０８は、ダイポールアンテナ１０１と固定される板状の第一外部導体１０９と第一外部導体１０９と対面して平行に離間して配置される板状の第二外部導体１１０との間に空気絶縁１１１を介して内部導体１１２を配置して成る。

ダイポールアンテナ素子１０３は、アンテナ部１１３と固定部１１４と屈曲部１１５とを有している。アンテナ部１１３は、ダイポールアンテナ素子１０３の一側（正面図上側）に形成されると共に半波長幅相当の総エレメント長を有している。固定部１１４は、ダイポールアンテナ素子１０３の他側（正面図下側）に形成されると共に第一外部導体１０９と固定されている。屈曲部１１５は、アンテナ部１１３と固定部１１４との間を折曲加工して成る。

再度、図１を参照すると、給電基板１０４は、誘電体基板１０７の裏面をダイポールアンテナ素子１０３の片面と接触させると共に導体パターン１０６の一部をダイポールアンテナ素子１０３の他側を超越して延在させるように、ダイポールアンテナ素子１０３と固定されている。

板金１０５としては、防錆性と導電性とが高く価格が低いアルミニウム板を使用する事が出来る。其の為、耐候性と電気特性とを兼ね備えるダイポールアンテナ素子１０３を提供し乍ら、たとい低周波帯域の電波信号（半波長幅が大きい長波長の電波信号）を送受信する為の大面積のダイポールアンテナ１０１を製造する場合であっても、ダイポールアンテナ素子１０３の価格を低く抑える事が出来る。故に、ダイポールアンテナ線路を誘電体基板に形成して成るダイポールアンテナを製造する場合と比較してアンテナ装置１００の製造費を大幅に削減させる事が可能と成る。

導体パターン１０６としては、導電性が高い銅プリント配線を使用する事が出来る。導体パターン１０６を誘電体基板１０７の表面に形成する際は、所望のインピーダンス特性に基づく最適パターンに形成する事が出来る。其の為、導体パターン１０６は、所望のインピーダンス特性に応じて種々の形状を有している。又、導体パターン１０６は、誘電体基板１０７を介してダイポールアンテナ素子１０３と絶縁されている。故に、ダイポールアンテナ１０１と配線基板１０２は、導体パターン１０６をストリップ導体とすると共にダイポールアンテナ素子１０３を接地導体とするマイクロストリップ線路を構成する事と成る。

誘電体基板１０７としては、導体パターン１０６の形状に応じて最小限の面積を有する小面積の誘電体基板（価格が低い小型誘電体基板）を使用する事が出来る。其の為、たとい低周波帯域の電波信号を送受信する為の大面積のダイポールアンテナ１０１を製造する場合であっても、高周波帯域の電波信号（半波長幅が小さい短波長の電波信号）を送受信する為の小面積のダイポールアンテナ１０１を製造する場合と略同面積の誘電体基板１０７を共通して使用する事が出来る（価格が低い小型誘電体基板を使用する事が出来る）。故に、ダイポールアンテナ線路を誘電体基板に形成して成るダイポールアンテナを製造する場合と比較してアンテナ装置１００の製造費を大幅に削減させる事が可能と成る。

第一外部導体１０９は、固定部１１４と電気接続されると共に導体スペーサ１１６を介して第二外部導体１１０と対面して平行に離間して配置されている。故に、第一外部導体１０９と第二外部導体１１０との距離を一定に維持する事が可能と成る。第一外部導体１０９としては、防錆性と導電性とが高く価格が低いアルミニウム板を使用する事が出来る。其の為、耐候性と電気特性とを兼ね備える第一外部導体１０９を提供する事が可能と成る。

第二外部導体１１０は、導体スペーサ１１６を通じて第一外部導体１０９と電気接続されている。第二外部導体１１０としても、防錆性と導電性とが高く価格が低いアルミニウム板を使用する事が出来る。其の為、耐候性と電気特性とを兼ね備える第二外部導体１１０を提供する事が可能と成る。

内部導体１１２は、半田接続１１７を通じて導体パターン１０６（ダイポールアンテナ素子１０３の他側を超越して延在される導体パターン１０６の一部）と電気接続されている。内部導体１１２としては、導電性が高い銅板を使用する事が出来る。其の為、電気特性が高い内部導体１１２を提供する事が可能と成る。

アンテナ部１１３は、一対の胴部１１８，１１９と一対の腕部１２０，１２１とを有している。一対の胴部１１８，１１９は、ダイポールアンテナ素子１０３の垂直方向（正面図上下方向）に亘って延在して同一平面上に並列に配置されている。一対の腕部１２０，１２１は、ダイポールアンテナ素子１０３の水平方向（正面図左右方向）亘って延在して同一平面上に直列に配置されると共に四半波長幅のエレメント長を有している。胴部１１８は、腕部１２０と一体的に形成されている。胴部１１９は、腕部１２１と一体的に形成されている。

固定部１１４は、絶縁シート１２２を介して第一外部導体１０９と固定されると共に導体スペーサ１１６を通じて第一外部導体１０９と電気接続されている。絶縁シート１２２としては、シート厚が１００μｍ程の薄型の樹脂シートを使用する事が出来る。ダイポールアンテナ素子１０３を製造する際は、板金１０５に打抜加工を施したり折曲加工を施したりしてアンテナ部１１３と固定部１１４と屈曲部１１５とを形成する為、固定部１１４に対して不可避的に応力が掛かり、固定部１１４が歪んで固定部１１４の表面及び／又は裏面が平坦となっていない虞が有る。又、第一外部導体１０９と固定部１１４とを固定する際は、第一締結部品１２３と導体スペーサ１１６との間に第一外部導体１０９と固定部１１４とを挟持させる為、第一外部導体１０９及び／又は固定部１１４に対して不可避的に応力が掛かり、第一外部導体１０９及び／又は固定部１１４が歪んで第一外部導体１０９及び／又は固定部１１４の表面及び／又は裏面が平坦となっていない虞が有る。故に、絶縁シート１２２を介さずに第一外部導体１０９と固定部１１４とを固定する場合は、ダイポールアンテナ素子１０３の製造及び／又は第一外部導体１０９と固定部１１４との固定を経て第一外部導体１０９及び／又は固定部１１４にもたらされる歪みに起因して第一外部導体１０９と固定部１１４との電気接続が不安定と成る為、相互変調ひずみが大きく成り、信号対雑音比が小さく成る虞が有る。逆に、絶縁シート１２２を介して第一外部導体１０９と固定部１１４とを固定する場合は、第一外部導体１０９と固定部１１４との電気接続が不安定と成る事を緩和させる事が出来る為、相互変調ひずみを小さくして信号対雑音比を大きくする事が可能と成る。

屈曲部１１５は、板金１０５をアンテナ部１１３と固定部１１４とが略９０度の角度を成すように折曲加工して成る。尚、アンテナ部１１３と固定部１１４とが成す角度は、略９０度に限定されず、所望の角度に変更する事が出来る。

導体スペーサ１１６は、スペーサ部１２４と第一締結部１２５と第二締結部１２６とを有している。導体スペーサ１１６としては、導電性と機械特性とが高い鉄スペーサを使用する事が出来る。其の為、第一外部導体１０９と第二外部導体１１０と固定部１１４とを確実に電気接続する事が出来ると共に第一外部導体１０９と第二外部導体１１０との距離を確実に維持する事が可能と成る。スペーサ部１２４は、第一外部導体１０９と第二外部導体１１０との間に介在されている。第一締結部１２５は、第一外部導体１０９の第一貫通孔１２７と絶縁シート１２２の第二貫通孔１２８と固定部１１４の第三貫通孔１２９とを通して第一締結部品１２３と締結されており、第一締結部品１２３との間に第一外部導体１０９と絶縁シート１２２と固定部１１４とを挟持している。第二締結部１２６は、第二外部導体１１０の第四貫通孔１３０を通して第二締結部品１３１と締結されており、第二締結部品１３１との間に第二外部導体１１０を挟持している。第一締結部品１２３としては、導電性と機械特性とが高い鉄締結部品を使用する事が出来る。第二締結部品１３１としても、導電性と機械特性とが高い鉄締結部品を使用する事が出来る。故に、第一締結部１２５と第一締結部品１２３との間に第一外部導体１０９と絶縁シート１２２と固定部１１４とを確実に挟持する事が出来ると共に第二締結部１２６と第二締結部品１３１との間に第二外部導体１１０を確実に挟持する事が可能と成る。

図２を参照すると、ダイポールアンテナ素子１０３は、自身と給電基板１０４とを固定する為のスナップフィット１３２を挿通する為の第一挿通孔１３３を有している。スナップフィット１３２としては、着脱性が高い樹脂スナップフィットを使用する事が出来る。其の為、ダイポールアンテナ素子１０３と給電基板１０４とを簡単に脱着する事が可能と成る。第一挿通孔１３３は、アンテナ部１１３に形成されている。

図３を参照すると、給電基板１０４は、自身とダイポールアンテナ素子１０３とを固定する為のスナップフィット１３２を挿通する為の第二挿通孔１３４を有している。第二挿通孔１３４は、導体パターン１０６と離間して形成されている。故に、電力供給に伴う導体パターン１０６の発熱に因ってスナップフィット１３２が熱的影響を受け難い為、スナップフィット１３２の変形に起因するダイポールアンテナ素子１０３と給電基板１０４との固定の緩みを抑制する事が出来る。

図４を参照すると、第一挿通孔１３３と第二挿通孔１３４は、ダイポールアンテナ素子１０３と給電基板１０４とを固定する時に重なり合う位置に形成されている。其の為、スナップフィット１３２を第一挿通孔１３３と第二挿通孔１３４とを貫通させてダイポールアンテナ素子１０３と給電基板１０４とを簡単に固定する事が出来る。又、第一挿通孔１３３と第二挿通孔１３４は、二箇所以上の対称位置に形成されている。対称位置とは、単に図形的に対称である事を意味しているのでは無く、電気的に特性が対称と成る位置を意味している。

以上のアンテナ装置１００に於いては、価格が低いアルミニウム板を成形加工して成るダイポールアンテナ素子１０３を採用している為、製造費を今迄以上に削減させる事が出来る。又、高周波帯域の電波信号を送受信する為の小面積のダイポールアンテナ１０１を製造する場合も低周波帯域の電波信号を送受信する為の大面積のダイポールアンテナ１０１を製造する場合も誘電体基板１０７として価格が低い小型誘電体基板を使用する事が出来る為、製造費を今迄以上に削減させる事が出来る。又、第一締結部１２５と第一締結部品１２３との間に第一外部導体１０９と固定部１１４とを強固に挟持する事が出来ると共に第二締結部１２６と第二締結部品１３１との間に第二外部導体１１０を強固に挟持する事が出来る為、ダイポールアンテナ１０１と配線基板１０２との接続強度を向上させる事が可能と成る。又、導体スペーサ１１６を通じてダイポールアンテナ素子１０３と第一外部導体１０９と第二外部導体１１０とを簡単に電気接続する事が出来ると共に半田接続１１７を通じて導体パターン１０６と内部導体１１２とを簡単に電気接続する事が出来る為、ダイポールアンテナ１０１と配線基板１０２との電気接続を簡易化させる事が可能と成る。尚、半田接続１１７を通じて導体パターン１０６と内部導体１１２とを電気接続しているが、導体スペーサ１１６と第一締結部品１２３と第二締結部品１３１とスナップフィット１３２とを使用してダイポールアンテナ素子１０３と給電基板１０４と第一外部導体１０９と第二外部導体１１０と内部導体１１２との位置関係を強固に固定している為、アンテナ装置１００が暴風に曝されて強い衝撃を受けても、半田接続１１７に衝撃が伝わり難く、導体パターン１０６と内部導体１１２との接続強度の高低は問題と成ら無い。

従って、本発明に依れば、製造費を今迄以上に削減させる事が出来ると共にダイポールアンテナ１０１と配線基板１０２との接続強度を向上させる事が可能であり、ダイポールアンテナ１０１と配線基板１０２との電気接続を簡易化させる事が出来るアンテナ装置１００を提供する事が出来る。

１００ アンテナ装置
１０１ ダイポールアンテナ
１０２ 配線基板
１０３ ダイポールアンテナ素子
１０４ 給電基板
１０５ 板金
１０６ 導体パターン
１０７ 誘電体基板
１０８ トリプレート線路
１０９ 第一外部導体
１１０ 第二外部導体
１１１ 空気絶縁
１１２ 内部導体
１１３ アンテナ部
１１４ 固定部
１１５ 屈曲部
１１６ 導体スペーサ
１１７ 半田接続
１１８ 胴部
１１９ 胴部
１２０ 腕部
１２１ 腕部
１２２ 絶縁シート
１２３ 第一締結部品
１２４ スペーサ部
１２５ 第一締結部
１２６ 第二締結部
１２７ 第一貫通孔
１２８ 第二貫通孔
１２９ 第三貫通孔
１３０ 第四貫通孔
１３１ 第二締結部品
１３２ スナップフィット
１３３ 第一挿通孔
１３４ 第二挿通孔

Claims (9)

1. ダイポールアンテナと配線基板とを電気接続して成るアンテナ装置であって、
   前記ダイポールアンテナは、板金を成形加工して成るダイポールアンテナ素子と、前記ダイポールアンテナ素子と固定されると共に導体パターンを誘電体基板の表面に形成して成る給電基板と、を有しており、
   前記配線基板は、前記ダイポールアンテナと固定される板状の第一外部導体と前記第一外部導体と対面して平行に離間して配置される板状の第二外部導体との間に空気絶縁を介して内部導体を配置して成るトリプレート線路を採用しており、
   前記ダイポールアンテナ素子は、前記ダイポールアンテナ素子の一側に形成されると共に半波長幅相当の総エレメント長を有するアンテナ部と、前記ダイポールアンテナ素子の他側に形成されると共に前記第一外部導体と固定される固定部と、前記アンテナ部と前記固定部との間を折曲加工して成る屈曲部と、を有しており、
   前記給電基板は、前記誘電体基板の裏面を前記ダイポールアンテナ素子の片面と接触させると共に前記導体パターンの一部を前記ダイポールアンテナ素子の他側を超越して延在させるように、前記ダイポールアンテナ素子と固定されており、
   前記第一外部導体は、前記固定部と電気接続されると共に導体スペーサを介して前記第二外部導体と対面して平行に離間して配置されており、
   前記第二外部導体は、前記導体スペーサを通じて前記第一外部導体と電気接続されており、
   前記内部導体は、前記導体パターンと電気接続されている
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記導体パターンは、前記誘電体基板を介して前記ダイポールアンテナ素子と絶縁されている
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記固定部は、絶縁シートを介して前記第一外部導体と固定されると共に前記導体スペーサを通じて前記第一外部導体と電気接続されている
   請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記内部導体は、半田接続を通じて前記導体パターンと電気接続されている
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記ダイポールアンテナ素子は、自身と前記給電基板とを固定する為のスナップフィットを挿通する為の第一挿通孔を有しており、
   前記給電基板は、自身と前記ダイポールアンテナ素子とを固定する為のスナップフィットを挿通する為の第二挿通孔を有している
   請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記第一挿通孔と前記第二挿通孔は、前記ダイポールアンテナ素子と前記給電基板とを固定する時に重なり合う位置に形成されている
   請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第一挿通孔は、前記アンテナ部に形成されている
   請求項５又は６に記載のアンテナ装置。
8. 前記第二挿通孔は、前記導体パターンと離間して形成されている
   請求項５乃至７の何れか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記第一挿通孔と前記第二挿通孔は、二箇所以上の対称位置に形成されている
   請求項５乃至８の何れか一項に記載のアンテナ装置。

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