JP3123386B2 - アンテナ一体型ストリップラインケーブル - Google Patents
アンテナ一体型ストリップラインケーブルInfo
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
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Description
ップラインケーブル、特に高周波機器等に利用されるア
ンテナ一体型ストリップラインケーブルに関する。
としては、図24に示す構造のものが知られている。こ
の高周波機器内において、アンテナ91と回路基板92
間の伝送線路には、同軸ケーブル94が使用されてい
る。同軸ケーブル94と回路基板92との電気的接続は
コネクタ93を介して行なわれている。一方、同軸ケー
ブル94とアンテナ91との電気的接続は、一般的には
半田付けであり、場合によってはコネクタを介して行な
うことがあった。なお、図24中、符号95はケースで
ある。
においては、アンテナ91と同軸ケーブル94との電気
的接続に、半田付けやコネクタを用いる必要があるた
め、製造コストのアップを招いていた。また、アンテナ
91のインピーダンスは50Ωから外れることが一般的
であり、アンテナ91と同軸ケーブル94間で発生する
インピーダンスの不整合等によるリターンロス等の影響
を抑えるために、インピーダンスマッチング回路をアン
テナ91と同軸ケーブル94との間に外付けすることが
考えられる。しかしながら、この場合、インピーダンス
マッチング回路を外付けした分だけ、機器が大型化する
という新たな問題が発生する。
周波機器を大型化することなく、高性能化することがで
きるアンテナ一体型ストリップラインケーブルを提供す
ることにある。
め、本発明に係る請求項1記載のアンテナ一体型ストリ
ップラインケーブルは、(a)平行配置された2枚の導
電体と、この2枚の導電体の間に配設された第1絶縁体
と、この第1絶縁体の内部に設けられた第1中心導体と
で構成された伝送線路部と、(b)前記第1絶縁体から
延在した第2絶縁体と、前記第1中心導体から延在して
前記第2絶縁体の表面に設けられた第2中心導体とで構
成されたアンテナ部と、を備えたことを特徴とする。
ナ一体型ストリップラインケーブルは、(c)平行配置
された2枚の導電体と側壁からなるハウジングと、この
ハウジング内部に配設された第1絶縁体と、この第1絶
縁体の内部に設けられた第1中心導体とで構成された伝
送線路部と、(d)前記第1絶縁体から延在した第2絶
縁体と、前記第1中心導体から延在して前記第2絶縁体
の表面に設けられた第2中心導体とで構成されたアンテ
ナ部と、を備えたことを特徴とする。
テナ一体型ストリップラインケーブルは、平行配置され
た2枚の導電体のいずれか一方の導電体が、アンテナ部
と異なる方向に延在した延在部を有していることを特徴
とする。ここに、延在部の長さは、使用周波数の波長λ
の略1/4であることが望ましい。また、本発明に係る
請求項5記載のアンテナ一体型ストリップラインケーブ
ルは、第1及び第2絶縁体が可塑性材料又は可撓性材料
からなることを特徴とする。
テナ一体型ストリップラインケーブルは、伝送線路部の
第1中心導体にインピーダンスマッチング回路を設けた
ことを特徴とする。
テナ一体型ストリップラインケーブルは、伝送線路部と
アンテナ部が一体化されているため、従来のようにアン
テナと同軸ケーブルを電気的に接続する必要がなくな
る。また、請求項3記載のアンテナ一体型ストリップラ
インケーブルは、アンテナ部と異なる方向に設けられた
延在部がカウンターポイズとして機能し、良好な接地効
果が得られ、アンテナ部の指向性が調整される。
リップラインケーブルは、第1及び第2絶縁体が可塑性
材料又は可撓性材料からなるため、伝送線路部が高周波
機器の形状に合わせて容易に引き回され、アンテナ部も
柔軟性を有し外部からの機械的ストレスに対して強い。
また、請求項6記載のアンテナ一体型ストリップライン
ケーブルは、伝送線路部にインピーダンスマッチング回
路が内蔵されているため、インピーダンスマッチング回
路を外付けする必要がなくなる。
プラインケーブルの実施例について添付図面を参照して
説明する。なお、各実施例において同一部品及び同一部
分には同じ符号を付した。 [第1実施例、図1〜図10]図1に示すように、第1
実施例のアンテナ一体型ストリップラインケーブル1
は、伝送線路部2とアンテナ部3とカウンターポイズ4
が一体化されている。伝送線路部2は、図2に示すよう
に、平行配置された2枚の導電体21,22、この2枚
の導電体21と22の間に配設された絶縁体23,24
及び絶縁体23と24の間の幅方向中央部に配設された
中心導体25にて構成されている。伝送線路部2の一方
の端部2aはストリップラインケーブル1の長手方向に
対して直交する方向に延在している。この端部2aの先
端には中心導体25の一端が露出している。中心導体2
5には、幅広パターンのインピーダンスマッチング回路
26a,26bが設けられている。
0は、中心導体25の幅と厚みをそれぞれW、tとし、
絶縁体23,24の比誘電率をεrとし、絶縁体23と
24の合計厚みをbとすると、W/(b−t)≧0.3
5の場合は以下の(1)式により求められる。また、W
/(b−t)<0.35、t/b≦0.25、t/W≦
0.11の場合は以下の(2)式により求められる。
ように、特性インピーダンスZ0を一定とした場合、中
心導体25の厚みtを薄くすれば、絶縁体23と24の
合計厚みbは可及的に薄くなる。中心導体25はスパッ
タリング膜、蒸着膜といった薄膜から構成することがで
きるので、その厚みtを薄くすることは容易である。そ
のため、中心導体25の厚みを薄く設定することにより
全体の低背化ができるのである。
た絶縁体24と中心導体25にて構成されている。中心
導体25は絶縁体24の上面の幅方向中央部に配設され
ている。カウンターポイズ4は、伝送線路部2から延在
した絶縁体23と導電体21にて構成されている。カウ
ンターポイズ4はアンテナ部3と垂直関係にあり、その
長さは使用周波数の波長λの略4分の1である。カウン
ターポイズ4の長さを略λ/4に設定することにより、
アンテナから伝送線路側をみたインピーダンスが低くな
り、良好な接地効果が得られる。
ーブル1の製造方法の一例について説明する。図3に示
すように、導電体25,22を上下全面に設けた絶縁体
24を準備する。次に、図4に示すように、導電体2
5,22の不要な部分をエッチング処理して除去し、絶
縁体24の上面に中心導体25を形成すると共に、下面
に伝送線路部2の導電体22を形成する。次に、図5に
示すように、導電体21を上全面に設けた絶縁体23を
準備し、この絶縁体23とエッチング処理済みの絶縁体
24を、接着シート又は接着剤にて伝送線路部2のみ接
合する。接合されていない絶縁体23の部分は、アンテ
ナ部3に対して垂直に折り曲げられてカウンターポイズ
4とされる。
は、可塑性材料又は可撓性材料が使用される。具体的に
は、低損失な材料であるフッ素樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂等が使用される。また、導電体
21,22や中心導体25の材料としては、導電率の優
れた銅等の金属が使用される。そして、必要であれば、
図6に示すように、外部への信号の漏洩を防止する目的
から、伝送線路部2のみに導電体からなる側壁27a,
27bを設け、中心導体25を導電体21,22と側壁
27a,27bにて覆ってシールドしてもよい。側壁2
7a,27bは導電性ペーストを塗布したり、金属箔を
貼り付けたりして形成される。さらに、アンテナ一体型
ストリップラインケーブル1全体を絶縁体皮膜28で覆
って他の部品との間の絶縁を確保してもよい。
ブル1を携帯用高周波機器に取り付けた一例を図7に示
す。アンテナ一体型ストリップラインケーブル1は、高
周波機器の金属製ケース6の外表面端部に固定され、伝
送線路部2の端部2aが曲げられて高周波機器内の回路
基板7にコネクタ8を介して電気的に接続されている。
カウンターポイズ4は、導電体21が金属性ケース6の
端面に接触している。回路基板7からコネクタ8を介し
て伝送線路部2に送られてきた電磁波は中心導体25に
よってアンテナ部3へ導かれた後、アンテナ部から放射
される。また、伝送線路部2及びアンテナ部3は可逆素
子であるので、送信用としてだけでなく受信用としても
用いることができる。
ケーブル1は、伝送線路部2とアンテナ部3が一体化さ
れているので、部品点数が減り、従来のようにアンテナ
部と同軸ケーブルを電気的に接続する作業を省略するこ
とができる。また、絶縁体23,24が可塑性材料又は
可撓性材料からなるため、伝送線路部2を高周波機器の
形状に合わせて容易に引き回すことができ、アンテナ部
3も柔軟性を有し外部からの機械的ストレスに対して破
損し難い。そして、伝送線路部2にインピーダンスマッ
チング回路26a,26bを容易に形成でき、内蔵する
ことができるので、インピーダンスマッチング回路の外
付けが不要となり、高周波機器の小型化を図ることがで
きる。
体型ストリップラインケーブル1を高周波機器の端部に
取り付けた場合には、図8に示すように、高周波機器側
に電磁波が引寄せられ、アンテナ部3に指向性が生じる
ことがある(曲線9参照)。金属製ケース6を流れる電
流のため、指向性がケース6側に偏るからである。この
ような場合には、図9に示すように、アンテナ一体型ス
トリップラインケーブル1のカウンターポイズ4を高周
波機器に対して反対側に配設してL字形状に折り曲げる
ことにより、図10に示すように、アンテナ部3を無指
向性にすることができる(曲線10参照)。なお、第1
実施例では使用周波数1.9GHzに対して、図9中の
寸法Cは38mm、寸法dは23mm、寸法eは15m
mに設定した。
示すように、第2実施例のアンテナ一体型ストリップラ
インケーブル31は、伝送線路部32とアンテナ部33
とカウンターポイズ34が一体化されている。伝送線路
部32は、平行配置された2枚の導電体38,39、こ
の2枚の導電体38と39の間に配設された絶縁体4
0,41及び絶縁体40,41の間の幅方向中央部に配
設された中心導体42にて構成されている。伝送線路部
2の一方の端部32aは絶縁体40が一部削除され、中
心導体42が露出している。中心導体42には、幅広パ
ターンのインピーダンスマッチング回路43a,43b
が設けられている。
した絶縁体41と中心導体42にて構成されている。カ
ウンターポイズ34は、伝送線路部32から延在した絶
縁体40と導電性38にて構成されている。カウンター
ポイズ34はアンテナ部33と垂直関係にあり、その長
さは使用周波数の波長λの略4分の1である。絶縁体4
0,41の材料としては、可塑性材料又は可撓性材料が
使用される。
ブル31の使用周波数1.9GHzでのリターンロス
を、図12に示す装置を用いて測定した。測定装置は、
接地された広面積の銅板45、この銅板45の下面中央
部に固定された黄銅製取付け治具46及びSMAコネク
タ47にて構成されている。アンテナ一体型ストリップ
ラインケーブル31は伝送線路部32が取付け治具46
に取付けられ、SMAコネクタ47は伝送線路部32の
端部32aから露出している中心導体42に半田付けさ
れている。アンテナ部33は銅板45の中央部に設けた
穴45aを貫通して銅板45の上面から突出している。
カウンターポイズ34は銅板45の上面に接触してい
る。
31には、アンテナ部33とカウンターポイズ34の長
さLが35mm、アンテナ部33の中心導体42の幅W
2が0.4mm、伝送線路部32の長さが17.7mm
であり、伝送線路32の中心導体42の幅W1を0.4
mmにして伝送線路部32の特性インピーダンスZ0を
50Ωに設定したものと、0.8mmにして伝送線路部
32の特性インピーダンスZ0を32Ωに設定したもの
の2種類を準備した。図13は測定結果のグラフであ
る。伝送線路部32の特性インピーダンスZ0が50Ω
の場合には、リターンロスは約−10dBである(曲線
51参照)。一方、伝送線路部32の特性インピーダン
スZ0が32Ωの場合には、リターンロスは約−25d
B以上に低減することができる(曲線50参照)。この
ように、伝送線路部32の中心導体42やインピーダン
スマッチング回路43a,43bはエッチング等により
容易に変更することができるので、伝送線路部32とア
ンテナ部33の良好なインピーダンスマッチングが容易
に得られる。
に、第3実施例のアンテナ一体型ストリップラインケー
ブル56は、伝送線路部32の中心導体42にインピー
ダンスマッチング回路を設けないものである。高周波機
器のケースの形状や伝送線路部32の接地状態によって
は、アンテナ部33のインピーダンスが50Ωとなって
マッチング回路不要となる場合があるからである。
6]図15に示すように、第4実施例のアンテナ一体型
ストリップラインケーブル61は、カウンターポイズ3
4の長さLが使用周波数の波長λの1/4より短いもの
であり、図16に示すように、第5実施例のアンテナ一
体型ストリップラインケーブル66は、カウンターポイ
ズを有さないものである。これらの場合には、カウンタ
ーポイズ34の長さLがλ/4の場合と比較してアンテ
ナ部33の指向性調整の効果は小さくなるが、高周波機
器の形状が小さくなるという利点がある。なお、第4、
第5実施例及び以下の第6〜第8実施例においては、伝
送線路部32の中心導体42にインピーダンスマッチン
グ回路を設けてもよいし、設けなくてもよい。
に、第6実施例のアンテナ一体型ストリップラインケー
ブル71は、カウンターポイズ34をアンテナ部33に
対して垂直でなく、傾斜させることにより、アンテナ部
33の指向性を調整したものである。[第7及び第8実
施例、図18及び図19]図18に示すように、第7実
施例のアンテナ一体型ストリップラインケーブル76
は、中心導体42のアンテナ部側の先端部42dが蛇行
形状のもの採用し、アンテナ部33を長くすることな
く、中心導体42を長くしたものである。また、図19
に示すように、第8実施例のアンテナ一体型ストリップ
ラインケーブル81は、中心導体42のアンテナ部側の
先端部42eを幅広にし、アンテナ部33の電流分布を
変えるようにしたものである。これらの中心導体42は
導体膜のエッチング処理により容易に形成することがで
きる。
に、第9実施例のアンテナ一体型ストリップラインケー
ブル83は、絶縁体40と41を伝送線路部32のみだ
けでなく、アンテナ部33も接合したものである。絶縁
体40の上面に設けた導電体38は伝送線路部32を残
してエッチング処理によって、除去されている。絶縁体
41の下面には伝送線路部32のみに導電体が形成され
ている。このアンテナ一体型ストリップラインケーブル
83は、中心導体42が絶縁体40,41に挟まれてい
るので、アンテナ部33を曲げた際に、中心導体42に
は引張応力も圧縮応力もかからない。従って、中心導体
42が断線しにくくなり、耐屈曲性が高くなる。この結
果、アンテナ部33を可倒式タイプにすることができ
る。
ナ一体型ストリップラインケーブルは前記実施例に限定
するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形する
ことができる。伝送線路部の中心導体に設けられるイン
ピーダンスマッチング回路としては、前記実施例に示し
たもの以外に、図21に示すように異なる幅を有するパ
ターン86や、図22及び図23に示すようなスタブ8
7,88であってもよい。特に、スタブ88はその先端
部88aが伝送線路部の側面に露出してグランドに電気
的に接続される。
出していると、空気中の湿気によって中心導体が錆びる
おそれがある。これを防止するため、アンテナ部の上面
に絶縁フィルムを接着したり、絶縁剤をスプレーしてア
ンテナ部に保護フィルムを設けてもよい。
よれば、伝送線路部とアンテナ部が一体化しているの
で、部品点数が減ると共に、アンテナと同軸ケーブルの
接続作業が不要となり、製造コストを下げることができ
る。また、アンテナ部と異なる方向に設けられた延在部
がカウンターポイズとして機能し、アンテナ部の指向性
を改善することができる。
又は可撓性材料からなるので、伝送線路部が高周波機器
の形状に合わせて容易に引き回すことができ、アンテナ
部も柔軟性を有して外部からの機械的ストレスに対して
破損し難いアンテナ一体型ストリップラインケーブルが
得られる。また、伝送線路部にインピーダンスマッチン
グ回路を容易に内蔵させることができるので、インピー
ダンスマッチング回路の外付けが不要となり、高周波機
器の小型化を図ることができる。
ケーブルの第1実施例を示す斜視図。
ケーブルの断面図。
ケーブルの製造手順を示す断面図。
ケーブルの使用例を示した斜視図。
ケーブルのアンテナ部の指向性を測定したグラフ。
ケーブルの別の使用例を示した斜視図。
ンケーブルのアンテナ部の指向性を測定したグラフ。
ンケーブルの第2実施例を示す斜視図。
インケーブルのリターンロス測定装置を示す斜視図。
インケーブルのリターンロス測定結果を示すグラフ。
ンケーブルの第3実施例を示す斜視図。
ンケーブルの第4実施例を示す斜視図。
ンケーブルの第5実施例を示す斜視図。
ンケーブルの第6実施例を示す斜視図。
ンケーブルの第7実施例を示す斜視図。
ンケーブルの第8実施例を示す斜視図。
ンケーブルの第9実施例を示す斜視図。
チング回路の平面図。
マッチング回路の平面図。
ダンスマッチング回路の平面図。
器の内部を示す平面図。
一体型ストリップラインケーブル 86…パターン(インピーダンスマッチング回路) 87,88…スタブ(インピーダンスマッチング回路)
Claims (5)
- 【請求項1】 平行配置された2枚の導電体と、この2
枚の導電体の間に配設された第1絶縁体と、この第1絶
縁体の内部に設けられた第1中心導体とで構成された伝
送線路部と、 前記第1絶縁体から延在した第2絶縁体と、前記第1中
心導体から延在して前記第2絶縁体の表面に設けられた
第2中心導体とで構成された長尺状アンテナ部と、前記平行配置された2枚の導電体のいずれか一方の導電
体が、前記アンテナ部と異なる方向に延在してなるカウ
ンターポイズとを備え、 前記伝送線路部の前記アンテナ部側とは反対側の端部に
前記第1中心導体の一端が露出し、該第1中心導体の一
端が回路基板側コネクタに電気的に接続され、 アンテナ一体型ストリップラインケーブルを外表面端部
に固定するケースと、回路基板との隙間に前記カウンタ
ーポイズを配設する こと、 を特徴とするアンテナ一体型ストリップラインケーブ
ル。 - 【請求項2】 平行配置された2枚の導電体と側壁から
なるハウジングと、このハウジング内部に配設された第
1絶縁体と、この第1絶縁体の内部に設けられた第1中
心導体とで構成された伝送線路部と、 前記第1絶縁体から延在した第2絶縁体と、前記第1中
心導体から延在して前記第2絶縁体の表面に設けられた
第2中心導体とで構成された長尺状アンテナ部と、前記平行配置された2枚の導電体のいずれか一方の導電
体が、前記アンテナ部と異なる方向に延在してなるカウ
ンターポイズとを備え、 前記伝送線路部の前記アンテナ部側とは反対側の端部に
前記第1中心導体の一端が露出し、該第1中心導体の一
端が回路基板側コネクタに電気的に接続され、 アンテナ一体型ストリップラインケーブルを外表面端部
に固定するケースと、回路基板との隙間に前記カウンタ
ーポイズを配設する こと、 を特徴とするアンテナ一体型ストリップラインケーブ
ル。 - 【請求項3】 前記カウンターポイズの長さが使用周波
数の波長λの略1/4であることを特徴とする請求項1
又は請求項2記載のアンテナ一体型ストリップラインケ
ーブル。 - 【請求項4】 第1及び第2絶縁体が可塑性材料又は可
撓性材料からなることを特徴とする請求項1、2又は3
記載のアンテナ一体型ストリップラインケーブル。 - 【請求項5】 伝送線路部の第1中心導体にインピーダ
ンスマッチング回路を設けたことを特徴とする請求項
1、2、3又は4記載のアンテナ一体型ストリップライ
ンケーブル。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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