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JP6269857B2 - Planar antenna and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP6269857B2 JP2016558884A JP2016558884A JP6269857B2 JP 6269857 B2 JP6269857 B2 JP 6269857B2 JP 2016558884 A JP2016558884 A JP 2016558884A JP 2016558884 A JP2016558884 A JP 2016558884A JP 6269857 B2 JP6269857 B2 JP 6269857B2
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Description

本発明は、平面アンテナ及びその製造方法に関し、特に、アンテナ基板の上に放射素子を備えた平面アンテナ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a planar antenna and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a planar antenna including a radiating element on an antenna substrate and a manufacturing method thereof.

レーダ装置や無線通信装置において電波を送受信するため平面アンテナが利用されている。関連する技術として、例えば特許文献1〜4が知られている。   Planar antennas are used to transmit and receive radio waves in radar devices and wireless communication devices. For example, Patent Documents 1 to 4 are known as related techniques.

特許文献1には、平面アンテナがアンテナ回路基板を覆うレドームを備え、このレドームによりアンテナ回路基板のアンテナ素子を外部環境から保護することが記載されている。特許文献2には、平面アンテナにおいて、レドームとフレームとの接合部をシリコン樹脂により接着することが記載されている。   Patent Document 1 describes that a planar antenna includes a radome that covers an antenna circuit board, and the antenna element of the antenna circuit board is protected from the external environment by the radome. Patent Document 2 describes that in a planar antenna, a joint portion between a radome and a frame is bonded with silicon resin.

特許文献3には、シャーシとレドーム(ラドーム)で構成される平面アンテナの筐体内部にハニカム構造体を配置することで、レドームの剛性を高めることが記載されている。特許文献4には、複数の放射素子を配列したスロットアレイアンテナの表面に硬質ウレタンフォームを接着することにより気密構造とすることが記載されている。   Patent Document 3 describes that the rigidity of a radome is increased by disposing a honeycomb structure inside a casing of a planar antenna including a chassis and a radome (radome). Patent Document 4 describes that an airtight structure is formed by adhering a hard urethane foam to the surface of a slot array antenna in which a plurality of radiating elements are arranged.

特開2010−4165号公報JP 2010-4165 A 特許第3206016号公報Japanese Patent No. 3206016 特開平5−121931号公報JP-A-5-121931 実開昭58−189611号公報Japanese Utility Model Publication No. 58-189611

例えば、特許文献1や2では、レドームの接合部分の隙間をシール材(シーリング材)によりシーリングすることで平面アンテナの気密構造を実現している。   For example, in Patent Documents 1 and 2, the airtight structure of the planar antenna is realized by sealing the gap at the joint portion of the radome with a sealing material (sealing material).

しかしながら、接合部分が誘電体のようなシール材との相性の悪い材料を含む場合には、十分な接着力を得ることができない。したがって、関連する技術では、接合部分の材料によっては、接着力が弱く、気密性が低下する恐れがあるという問題がある。   However, when the joint portion includes a material having a poor compatibility with a sealing material such as a dielectric, a sufficient adhesive force cannot be obtained. Therefore, in the related technology, there is a problem that depending on the material of the joining portion, the adhesive force is weak and the airtightness may be lowered.

本発明は、このような課題に鑑み、気密性の低下を抑えることが可能な平面アンテナ及びその製造方法を提供することを目的とする。   In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a planar antenna capable of suppressing a decrease in airtightness and a manufacturing method thereof.

本発明に係る平面アンテナは、誘電体で形成されたアンテナ基板と、前記アンテナ基板の第1の面に形成された放射素子と、前記アンテナ基板上の前記第1の面における前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、前記アンテナ基板の前記第1の面と対向する第2の面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、前記第2の面を覆うアンテナケースと、前記アンテナ基板上の前記金属パターンとシール材により接着しているアンテナフレームと、を備えるものである。   The planar antenna according to the present invention includes an antenna substrate formed of a dielectric, a radiating element formed on a first surface of the antenna substrate, and the radiating element on the first surface of the antenna substrate. A metal pattern formed in a different region; a feed line formed on a second surface opposite to the first surface of the antenna substrate; and electrically connected to the radiating element; and the second surface. An antenna case for covering, and an antenna frame bonded to the metal pattern on the antenna substrate by a sealing material are provided.

本発明に係る平面アンテナは、誘電体で形成されたアンテナ基板と、前記アンテナ基板の第1の面に形成された放射素子と、前記アンテナ基板上であって、前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、前記アンテナ基板の前記第1の面とは異なる面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、前記給電線路を覆うアンテナケースと、を備え、前記金属パターンと前記アンテナケースは、シール材により接着されていることを特徴とするものである。   A planar antenna according to the present invention includes an antenna substrate formed of a dielectric, a radiating element formed on a first surface of the antenna substrate, and a region on the antenna substrate that is different from the radiating element. A formed metal pattern, a feed line formed on a surface different from the first surface of the antenna substrate, electrically connected to the radiating element, and an antenna case covering the feed line, The metal pattern and the antenna case are bonded with a sealing material.

本発明に係る平面アンテナの製造方法は、アンテナ基板を誘電体で形成し、エッチング処理により、前記アンテナ基板の第1の面に放射素子を形成するとともに、前記アンテナ基板の前記第1の面における前記放射素子とは異なる領域に金属パターンを形成し、前記アンテナ基板の前記第1の面と対向する第2の面に、前記放射素子と電気的に接続される給電線路を形成し、前記第2の面をアンテナケースにより覆い、前記アンテナ基板上にアンテナフレームを固定し、前記アンテナフレームと前記金属パターンとをシール材により接着するものである。   In the method for manufacturing a planar antenna according to the present invention, the antenna substrate is formed of a dielectric, and a radiating element is formed on the first surface of the antenna substrate by etching, and the antenna substrate is formed on the first surface of the antenna substrate. Forming a metal pattern in a region different from the radiating element, forming a feeding line electrically connected to the radiating element on a second surface of the antenna substrate opposite to the first surface; The second surface is covered with an antenna case, an antenna frame is fixed on the antenna substrate, and the antenna frame and the metal pattern are bonded together with a sealing material.

本発明によれば、気密性の低下を抑えることが可能な平面アンテナ及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the planar antenna which can suppress the fall of airtightness, and its manufacturing method can be provided.

実施の形態に係る平面アンテナの概要を示す平面図である。It is a top view which shows the outline | summary of the planar antenna which concerns on embodiment. 実施の形態に係る平面アンテナの概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the planar antenna which concerns on embodiment. 実施の形態1に係る平面アンテナの構成を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a configuration of a planar antenna according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a configuration of a planar antenna according to a first embodiment. 実施の形態1に係る平面アンテナの構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a planar antenna according to a first embodiment. 実施の形態1に係る平面アンテナの構成を示す拡大断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of a planar antenna according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るアンテナ基板の内部構成を示す拡大断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view showing an internal configuration of an antenna substrate according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the planar antenna according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the planar antenna according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the planar antenna according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the planar antenna according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1に係る平面アンテナの製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the planar antenna according to the first embodiment. FIG. 実施の形態2に係る平面アンテナの構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of a planar antenna according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る平面アンテナの構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a planar antenna according to Embodiment 3. FIG. 参考例の平面アンテナの概要を示す平面図である。It is a top view which shows the outline | summary of the planar antenna of a reference example. 参考例の平面アンテナの概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the planar antenna of a reference example. 他の参考例の平面アンテナの概要を示す平面図である。It is a top view which shows the outline | summary of the planar antenna of another reference example. 他の参考例の平面アンテナの概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the planar antenna of another reference example.

(実施の形態の概要)
平面アンテナに大電力を供給する場合、アンテナの放射素子に給電する複数の給電線路間で発生する放電を考慮する必要がある。一般的に、この放電現象は給電線路の周囲の気圧が低い場合に発生する確率が高くなる傾向にある。
(Outline of the embodiment)
When supplying a large amount of power to a planar antenna, it is necessary to consider the discharge generated between a plurality of feed lines that feed power to the radiating element of the antenna. In general, this discharge phenomenon tends to occur when the atmospheric pressure around the feeder line is low.

例えば、航空機等に平面アンテナを搭載する場合、飛行高度が高くなると外気圧が低くなるため、放電現象の発生する可能性が高くなるという問題がある。したがって、入力電力を高く設定し、平面アンテナに大電力を供給するためには、気圧が低下した場合の放電現象による影響を抑える必要がある。   For example, when a plane antenna is mounted on an aircraft or the like, there is a problem that the possibility of occurrence of a discharge phenomenon increases because the external air pressure decreases as the flight altitude increases. Therefore, in order to set the input power high and supply large power to the planar antenna, it is necessary to suppress the influence of the discharge phenomenon when the atmospheric pressure is lowered.

そこで、まず、実施の形態適用前の参考例について検討する。図8Aは参考例の平面アンテナ900の概略平面図であり、図8Bはその概略断面図である。図8A及び図8Bに示すように、参考例の平面アンテナ900は、アンテナ基板1、アンテナケース2、レドーム10を備えている。なお、本明細書において、Z軸方向正側を上、Z軸方向負側を下と呼ぶ場合がある。   First, a reference example before application of the embodiment is examined. FIG. 8A is a schematic plan view of a planar antenna 900 of a reference example, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view thereof. As shown in FIGS. 8A and 8B, the planar antenna 900 of the reference example includes an antenna substrate 1, an antenna case 2, and a radome 10. In the present specification, the positive side in the Z-axis direction may be referred to as “up” and the negative side in the Z-axis direction may be referred to as “down”.

平板状のアンテナ基板1の放射素子形成面1a(第1の面、もしくはアンテナ基板1の上面)には、複数の放射素子4が、例えばマトリクス状に配列されている。放射素子形成面1aに対向するアンテナ基板1の給電線路形成面1b(第1の面と対向する第2の面、もしくはアンテナ基板1の下面)には、複数の放射素子4と電気的に接続される複数の給電線路9が、例えばストリップ(Strip-line)状に配列されている。   A plurality of radiating elements 4 are arranged in a matrix, for example, on the radiating element forming surface 1a (the first surface or the upper surface of the antenna substrate 1) of the flat antenna substrate 1. A plurality of radiating elements 4 are electrically connected to the feed line forming surface 1b (the second surface facing the first surface or the lower surface of the antenna substrate 1) of the antenna substrate 1 facing the radiating element forming surface 1a. A plurality of feed lines 9 are arranged in a strip-line shape, for example.

アンテナケース2は、アンテナ基板1の給電線路形成面1bの全体を覆うように凹型に形成されており、凹型の内部にアンテナ基板1を収容可能となっている。アンテナケース2の内壁の全体に、アンテナ基板1を支持する段差である支持部2aが形成されている。支持部2aは、アンテナケース2の縁部2bよりも低く、アンテナケース2の底部から一段高くなるように形成されている。   The antenna case 2 is formed in a concave shape so as to cover the entire feed line forming surface 1b of the antenna substrate 1, and the antenna substrate 1 can be accommodated inside the concave shape. A support portion 2 a that is a step for supporting the antenna substrate 1 is formed on the entire inner wall of the antenna case 2. The support portion 2 a is lower than the edge portion 2 b of the antenna case 2 and is formed to be one step higher than the bottom portion of the antenna case 2.

この支持部2aでアンテナ基板1の外周全体を支持するよう固定し、アンテナ基板1の給電線路形成面1bとアンテナケース2の底部との間に気密空間8aが形成されている。さらに、アンテナケース2の縁部2bに平板状のレドーム10の外周全体を固定し、アンテナ基板1の放射素子形成面1aとレドーム10との間に気密空間8bが形成されている。   The support portion 2 a is fixed so as to support the entire outer periphery of the antenna substrate 1, and an airtight space 8 a is formed between the feed line forming surface 1 b of the antenna substrate 1 and the bottom portion of the antenna case 2. Further, the entire outer periphery of the flat radome 10 is fixed to the edge 2 b of the antenna case 2, and an airtight space 8 b is formed between the radiating element forming surface 1 a of the antenna substrate 1 and the radome 10.

図8A及び図8Bの参考例の平面アンテナ900では、アンテナ基板1を収容するアンテナケース2の全体をレドーム10により密封し、気密空間8a及び8bを形成している。このため、平面アンテナが大きい場合には、アンテナに合わせて大きなレドームが必要となり、レドームの強度が不足する恐れがある。航空機等の気圧が低い環境に対応するように、大きなレドームで気密構造を実現することは強度上困難である。また、放射素子4の放射面から近い位置に気密用のレドーム10を設置すると、レドームによる反射波11が生じるため、放射パターンを劣化させる可能性が高い。   In the planar antenna 900 of the reference example of FIGS. 8A and 8B, the entire antenna case 2 that houses the antenna substrate 1 is sealed by the radome 10 to form airtight spaces 8a and 8b. For this reason, when a planar antenna is large, a large radome is required according to the antenna, and the strength of the radome may be insufficient. It is difficult in terms of strength to realize an airtight structure with a large radome so as to cope with an environment where air pressure is low such as an aircraft. In addition, when the airtight radome 10 is installed at a position near the radiation surface of the radiating element 4, a reflected wave 11 is generated by the radome, so that there is a high possibility that the radiation pattern is degraded.

さらに、実施の形態適用前の他の参考例について検討する。図9Aは参考例の平面アンテナ910の概略平面図であり、図9Bはその概略断面図である。図9A及び図9Bに示すように、参考例の平面アンテナ910は、アンテナ基板1、アンテナケース2、アンテナフレーム3を備えている。   Further, another reference example before application of the embodiment will be examined. FIG. 9A is a schematic plan view of a planar antenna 910 of a reference example, and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view thereof. As shown in FIGS. 9A and 9B, the planar antenna 910 of the reference example includes an antenna substrate 1, an antenna case 2, and an antenna frame 3.

参考例の平面アンテナ910では、図8A及び図8Bと同様に、アンテナ基板1の放射素子形成面1aに、複数の放射素子4がマトリクス状に配列され、アンテナ基板1の給電線路形成面1bに、複数の給電線路9が、ストリップ状に配列されている。また、アンテナケース2の支持部2aでアンテナ基板1の外周全体を支持するよう固定し、アンテナ基板1の給電線路形成面1bとアンテナケース2の底部との間に気密空間8を形成する。複数の放射素子4は密封されず、外部に露出している。   In the planar antenna 910 of the reference example, similarly to FIGS. 8A and 8B, a plurality of radiating elements 4 are arranged in a matrix on the radiating element forming surface 1 a of the antenna substrate 1, and on the feed line forming surface 1 b of the antenna substrate 1. A plurality of feed lines 9 are arranged in a strip shape. In addition, the support portion 2 a of the antenna case 2 is fixed so as to support the entire outer periphery of the antenna substrate 1, and an airtight space 8 is formed between the feed line forming surface 1 b of the antenna substrate 1 and the bottom portion of the antenna case 2. The plurality of radiating elements 4 are not sealed and are exposed to the outside.

この例では、アンテナフレーム3が、アンテナ基板1の放射素子形成面1a側から、アンテナ基板1及びアンテナケース2に固定される。アンテナケース2にアンテナ基板1を収容した状態で、アンテナケース2の縁部2bとアンテナ基板1の放射素子形成面1aとの高さが略同じである。このアンテナケース2の縁部2bとアンテナ基板1の放射素子形成面1aの上を跨いで、アンテナ基板1の外周を囲むフレーム状のアンテナフレーム3が固定されている。さらに、アンテナフレーム3とアンテナ基板1の放射素子形成面1aとの間が、シール材6によりシーリングされており、アンテナフレーム3とアンテナケース2との間が、シール材7によりシーリングされている。   In this example, the antenna frame 3 is fixed to the antenna substrate 1 and the antenna case 2 from the radiation element forming surface 1 a side of the antenna substrate 1. In a state where the antenna substrate 1 is accommodated in the antenna case 2, the height of the edge 2 b of the antenna case 2 and the radiation element forming surface 1 a of the antenna substrate 1 is substantially the same. A frame-like antenna frame 3 surrounding the outer periphery of the antenna substrate 1 is fixed across the edge 2b of the antenna case 2 and the radiation element forming surface 1a of the antenna substrate 1. Further, the gap between the antenna frame 3 and the radiating element forming surface 1 a of the antenna substrate 1 is sealed with a sealing material 6, and the gap between the antenna frame 3 and the antenna case 2 is sealed with a sealing material 7.

図9A及び図9Bの参考例の平面アンテナ910では、アンテナ基板1の外周と同じ形状のアンテナフレーム3により密封し、気密空間8を形成している。図8A及び図8Bのように、レドームを備えていないため、大型化した際のレドームの強度不足や、レドームにより反射波が生じる恐れがない。   In the planar antenna 910 of the reference example of FIGS. 9A and 9B, the airtight space 8 is formed by sealing with the antenna frame 3 having the same shape as the outer periphery of the antenna substrate 1. As shown in FIGS. 8A and 8B, since the radome is not provided, there is no fear that the radome is insufficient in strength when the size is increased, and that no reflected wave is generated by the radome.

しかしながら、アンテナ基板1には一般的に誘電体基板材料が用いられ、フッ素樹脂(例えばテフロン(登録商標))などの誘電体基板材料にはシール材が接着し難いという性質がある。そうすると、図9A及び図9Bの参考例では、誘電体基板であるアンテナ基板1とシール材6との接着力が弱く、十分に強固な気密構造を実現することができない。   However, a dielectric substrate material is generally used for the antenna substrate 1, and the dielectric substrate material such as a fluororesin (for example, Teflon (registered trademark)) has a property that the sealing material is difficult to adhere. Then, in the reference example of FIGS. 9A and 9B, the adhesive force between the antenna substrate 1 which is a dielectric substrate and the sealing material 6 is weak, and a sufficiently strong airtight structure cannot be realized.

このように、関連する技術では、平面アンテナに大電力を入力した場合、気圧の低い環境下では放電現象が発生しやすく、入力できる電力の限界を見極めるのが困難であるという問題があった。また、参考例のように、レドームを用いた場合でも強度上の問題があり、また、単純にアンテナフレームをシール材で接着した場合でも気密性に問題がある。   As described above, in the related technology, when a large amount of power is input to the planar antenna, a discharge phenomenon is likely to occur in an environment with a low atmospheric pressure, and it is difficult to determine the limit of power that can be input. Further, as in the reference example, there is a problem in strength even when a radome is used, and there is a problem in airtightness even when the antenna frame is simply bonded with a sealing material.

そこで、実施の形態では、図9A及び図9Bの参考例に対しシール材の接着力の向上を図る。図1Aは実施の形態に係る平面アンテナ100の概略平面図であり、図1Bはその概略断面図である。図1A及び図1Bに示すように、平面アンテナ100は、アンテナ基板1、アンテナケース2、アンテナフレーム3を備えている。   Therefore, in the embodiment, the adhesive force of the sealing material is improved with respect to the reference example of FIGS. 9A and 9B. FIG. 1A is a schematic plan view of a planar antenna 100 according to an embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view thereof. As shown in FIGS. 1A and 1B, the planar antenna 100 includes an antenna substrate 1, an antenna case 2, and an antenna frame 3.

実施の形態に係る平面アンテナ100では、図9A及び図9Bと同様に、アンテナ基板1の放射素子形成面1aに、複数の放射素子4がマトリクス状に配列され、アンテナ基板1の給電線路形成面1bに、複数の給電線路9が、ストリップ状に配列されている。さらに、アンテナ基板1の放射素子形成面1aには、複数の放射素子4から離間して、例えばアンテナ基板1の外周端部近傍に、シーリング用銅箔(金属パターン)5が形成されている。   In planar antenna 100 according to the embodiment, similarly to FIGS. 9A and 9B, a plurality of radiating elements 4 are arranged in a matrix on radiating element forming surface 1a of antenna substrate 1, and feed line forming surface of antenna substrate 1 is formed. A plurality of feed lines 9 are arranged in a strip shape in 1b. Further, a sealing copper foil (metal pattern) 5 is formed on the radiating element forming surface 1 a of the antenna substrate 1 at a distance from the plurality of radiating elements 4, for example, in the vicinity of the outer peripheral end of the antenna substrate 1.

アンテナケース2の支持部2aでアンテナ基板1の外周全体を支持するよう固定し、アンテナケース2の縁部2bとアンテナ基板1の放射素子形成面1aの上を跨いで、アンテナフレーム3を固定する。さらに、アンテナフレーム3とアンテナ基板1上のシーリング用銅箔5との間が、シール材6によりシーリングされ、アンテナフレーム3とアンテナケース2との間が、シール材7によりシーリングされている。   The antenna case 2 is fixed so that the entire outer periphery of the antenna substrate 1 is supported by the support portion 2a of the antenna case 2, and the antenna frame 3 is fixed across the edge 2b of the antenna case 2 and the radiation element forming surface 1a of the antenna substrate 1. . Further, the sealing frame 6 is sealed between the antenna frame 3 and the sealing copper foil 5 on the antenna substrate 1, and the sealing material 7 is sealed between the antenna frame 3 and the antenna case 2.

図1A及び図1Bのように、実施の形態では、気圧差の大きいアンテナ内外の気密性を確保するシール材の接着力を高めるため、シール材が塗布される誘電体基板上に金属パターンを形成する。この金属パターンは例えばエッチングによって形成される。誘電体に比べて、金属はシール材の接着力が高いため、アンテナフレームとアンテナ基板上に形成された金属パターンの間で強固な気密構造を実現することができる。したがって、航空機で使用するような減圧環境下において、気密構造を実現することで、放電現象のリスクを抑えることが可能となる。特に、エッチングにより金属パターンを形成することで、アンテナ基板上に放射素子と金属パターンとを同時に形成することができ、アンテナ基板から金属パターンが剥離することを防ぐことができる。   As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, in the embodiment, a metal pattern is formed on a dielectric substrate to which a sealing material is applied in order to increase the adhesive strength of the sealing material that secures airtightness inside and outside the antenna having a large pressure difference. To do. This metal pattern is formed by etching, for example. Compared to the dielectric, metal has a higher adhesive force of the sealing material, so that a strong airtight structure can be realized between the antenna frame and the metal pattern formed on the antenna substrate. Therefore, it is possible to suppress the risk of the discharge phenomenon by realizing an airtight structure in a reduced pressure environment such as that used in an aircraft. In particular, by forming the metal pattern by etching, the radiating element and the metal pattern can be simultaneously formed on the antenna substrate, and the metal pattern can be prevented from peeling off from the antenna substrate.

(実施の形態1)
以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。本実施の形態に係る平面アンテナは、例えば、航空機などのレーダ装置や無線通信装置に搭載され、気圧の低い環境下で使用されるアンテナや、給電線路間での放電現象が懸念されるような大電力を使用するアンテナ等である。
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. The planar antenna according to the present embodiment is mounted on a radar device or a wireless communication device such as an aircraft, for example, and an antenna used in a low-pressure environment or a discharge phenomenon between feed lines may be a concern. An antenna that uses large power.

図2は、本実施の形態に係る平面アンテナ100の分解斜視図であり、図3はその平面図であり、図4Aはその断面図であり、図4Bはその拡大断面図である。図2、3、4A及び4Bに示すように、平面アンテナ100は、アンテナ基板1、アンテナケース2、アンテナフレーム3を備えている。   2 is an exploded perspective view of the planar antenna 100 according to the present embodiment, FIG. 3 is a plan view thereof, FIG. 4A is a sectional view thereof, and FIG. 4B is an enlarged sectional view thereof. As shown in FIGS. 2, 3, 4A and 4B, the planar antenna 100 includes an antenna substrate 1, an antenna case 2, and an antenna frame 3.

アンテナ基板1は、長方形状の平面基板であり、ハニカム材料をコアとした複数枚の基板を融着して積層されている。なお、アンテナ基板1は、長方形状に限らず、その他の多角形や円形等でもよい。アンテナ基板1は、誘電体層とハニカム層が積層されている。誘電体層は、フッ素樹脂(例えばテフロン)から形成された層であり、ハニカム層(ハニカム構造体)は、樹脂等の非金属絶縁体材料をハニカム構造とした板状の層である。   The antenna substrate 1 is a rectangular planar substrate, and a plurality of substrates each having a honeycomb material as a core are fused and laminated. The antenna substrate 1 is not limited to a rectangular shape, but may be other polygonal shapes or circular shapes. The antenna substrate 1 has a dielectric layer and a honeycomb layer laminated. The dielectric layer is a layer formed of a fluororesin (for example, Teflon), and the honeycomb layer (honeycomb structure) is a plate-like layer having a non-metallic insulator material such as a resin having a honeycomb structure.

例えば、図4Bに示すように、アンテナ基板1は、誘電体層101、103、106及び109、ハニカム層105及び108が積層されている。具体的には、誘電体層101の下(給電線路形成面1b)に複数の給電線路9がストリップ状などのパターンで形成されている。複数の給電線路9は、外部から電力が供給され、複数の放射素子4へ給電を行う。誘電体層101の上にGND線路102が形成されており、誘電体層101及びGND線路102の上に誘電体層103が積層されている。誘電体層103の上に、給電線路9とスルーホール等を介して電気的に接続される内部線路104が形成されている。内部線路104は、給電線路9と同じパターンでもよいし、その他のパターンでもよい。   For example, as shown in FIG. 4B, the antenna substrate 1 has dielectric layers 101, 103, 106, and 109 and honeycomb layers 105 and 108 laminated thereon. Specifically, a plurality of feed lines 9 are formed in a strip-like pattern under the dielectric layer 101 (feed line forming surface 1b). The plurality of feed lines 9 are supplied with electric power from the outside and feed the plurality of radiation elements 4. A GND line 102 is formed on the dielectric layer 101, and a dielectric layer 103 is stacked on the dielectric layer 101 and the GND line 102. On the dielectric layer 103, an internal line 104 that is electrically connected to the feeder line 9 via a through hole or the like is formed. The internal line 104 may have the same pattern as the feeder line 9 or other patterns.

誘電体層103及び内部線路104の上にハニカム層105及び誘電体層106が順に積層されている。誘電体層106の上に、内部線路104と電磁的に結合する等によって電気的に接続される内部素子107が形成されている。内部素子107は、放射素子4と同じパターンでもよいし、その他のパターンでもよい。誘電体層106及び内部素子107の上にハニカム層108及び誘電体層109が順に積層されている。ハニカム層105及び108は、例えば図4Cに示すように、六角形の樹脂をハニカム状に並べて形成されている。アンテナ基板1にハニカム層を備えることで基板の強度を向上することができる。   A honeycomb layer 105 and a dielectric layer 106 are sequentially laminated on the dielectric layer 103 and the internal line 104. An internal element 107 that is electrically connected to the internal line 104 by electromagnetic coupling or the like is formed on the dielectric layer 106. The internal element 107 may have the same pattern as the radiating element 4 or other patterns. A honeycomb layer 108 and a dielectric layer 109 are sequentially stacked on the dielectric layer 106 and the internal element 107. For example, as shown in FIG. 4C, the honeycomb layers 105 and 108 are formed by arranging hexagonal resins in a honeycomb shape. By providing the antenna substrate 1 with the honeycomb layer, the strength of the substrate can be improved.

誘電体層109の上(放射素子形成面1a)に、複数の放射素子4とシーリング用銅箔5が形成されている。複数の放射素子4は、内部素子107と電磁的に結合する等によって電気的に接続され、給電線路9からの給電に応じた放射パターンで電波を放射する。図3に示すように、複数の放射素子4は、矩形状の銅などの金属膜(金属パターン)であり、マトリクス状などのパターンに配列するようエッチングにより形成されている。例えば、平面アンテナ100を偏波共用アンテナとする場合、各放射素子4を正方形状とし、1つの偏波を使わない場合、各放射素子4を長方形状としてもよい。   A plurality of radiating elements 4 and a sealing copper foil 5 are formed on the dielectric layer 109 (radiating element forming surface 1a). The plurality of radiating elements 4 are electrically connected to the internal element 107 by electromagnetic coupling or the like, and radiate radio waves in a radiation pattern corresponding to power feeding from the power feeding line 9. As shown in FIG. 3, the plurality of radiating elements 4 are rectangular metal films (metal patterns) such as copper, and are formed by etching so as to be arranged in a pattern such as a matrix. For example, when the planar antenna 100 is a dual-polarized antenna, each radiating element 4 may be square, and when one polarization is not used, each radiating element 4 may be rectangular.

シーリング用銅箔5は、アンテナフレーム3とアンテナ基板1との間でシール材6によりシーリングし接着するための金属パターンである。シーリング用銅箔5は、放射素子4と同じ材料であり、金属の一例として銅で形成されている。シーリング用銅箔5と放射素子4を同じ材料とすることで、1回のエッチング工程で同時に形成することができる。尚本実施の形態では、シーリング用の材料は銅を用いたが、銅に限られず、その他アルミニウムなどの金属であっても良いし、銅を含む合金等であっても良い。さらには、金属に限られず、アンテナ基板1との接着性とシール材6との接着性の両立が可能な材料であれば、などのような材料を用いても良い。例えば、シーリング用銅箔5と放射素子4は異なる材料で形成されていてもよく、シーリング用銅箔5をより接着力の高い材料として、接着性を向上させてもよい。シーリング用銅箔5及び放射素子4は、腐食を防ぐために、金などのメッキ処理を行ってもよい。金メッキに限られず、腐食を防止するための材料を塗布する形態を採用しても良い。   The sealing copper foil 5 is a metal pattern for sealing and adhering between the antenna frame 3 and the antenna substrate 1 with a sealing material 6. The sealing copper foil 5 is made of the same material as the radiating element 4 and is made of copper as an example of a metal. By using the same material for the sealing copper foil 5 and the radiating element 4, they can be simultaneously formed in one etching process. In the present embodiment, copper is used as the sealing material, but the material is not limited to copper, and other metals such as aluminum, alloys containing copper, and the like may be used. Furthermore, the material is not limited to metal, and any material may be used as long as it can achieve both adhesion with the antenna substrate 1 and adhesion with the sealing material 6. For example, the sealing copper foil 5 and the radiating element 4 may be formed of different materials, and the adhesiveness may be improved by using the sealing copper foil 5 as a material having higher adhesive force. The sealing copper foil 5 and the radiating element 4 may be plated with gold or the like in order to prevent corrosion. A form in which a material for preventing corrosion is applied is not limited to gold plating.

図3に示すように、シーリング用銅箔5は、アンテナ基板1条の放射素子4とは異なる領域に形成されている。特に、シーリング用銅箔5は、放射素子4から適当な間隔を取ることで放射パターンに影響を与えないように、アンテナフレーム3の内側に沿ってエッチングにより帯状に形成されている。具体的には、適当な間隔として、1/4λ(λ:使用される電波の波長)以上空いていることが好ましい。さらには、適当な間隔は、1/2λ(λ:使用される電波の波長)以上空いていることが好ましい。ただし、上述した適当な間隔だけに限定されるわけではなく、放射パターンに影響を与えない間隔であれば良い。シーリング用銅箔5は、アンテナ基板1の外周端部近傍を囲むように延在形成されているとも言える。アンテナフレーム3との接着部分となるアンテナ基板1の外周端部近傍にシーリング用銅箔5を形成することで、アンテナフレーム3とアンテナ基板1との接着力を確実に向上することができる。本実施の形態では、アンテナ基板1の外周を延在形成するように構成したが、気密性が担保される範囲で、シーリング用銅箔5を一部分にのみ形成する構成であっても良い。具体的には、破線状合や、コの字状、Cの字状に形成する場合などが考えられる。   As shown in FIG. 3, the sealing copper foil 5 is formed in a region different from the radiating element 4 of the single antenna substrate. In particular, the sealing copper foil 5 is formed in a strip shape by etching along the inner side of the antenna frame 3 so as not to affect the radiation pattern by keeping an appropriate distance from the radiation element 4. Specifically, it is preferable that the distance is not less than 1 / 4λ (λ: wavelength of radio wave used) as an appropriate interval. Furthermore, it is preferable that the appropriate interval is more than 1 / 2λ (λ: wavelength of radio wave used). However, the interval is not limited to the above-described appropriate interval, and may be any interval that does not affect the radiation pattern. It can be said that the sealing copper foil 5 is formed so as to surround the vicinity of the outer peripheral end portion of the antenna substrate 1. By forming the sealing copper foil 5 in the vicinity of the outer peripheral end portion of the antenna substrate 1 to be a bonded portion with the antenna frame 3, the adhesive force between the antenna frame 3 and the antenna substrate 1 can be reliably improved. In the present embodiment, the outer periphery of the antenna substrate 1 is formed so as to extend. However, the sealing copper foil 5 may be formed only partially in a range in which airtightness is ensured. Specifically, the case where it forms in the shape of a broken line, a U-shape, C-shape etc. can be considered.

図4Aに示すように、アンテナケース2は、アンテナ基板1を収容するケースであり、アンテナ基板1の形状に合わせた凹型のケースである。例えば、アンテナケース2は、アルミなどの金属で形成されている。アンテナケース2の内壁の全体に、アンテナ基板1を載せて支持する段差である支持部2aを有する。支持部2aは、アンテナケース2の縁部2bよりも低く、アンテナケース2の底部から一段高くなるように形成されている。アンテナケース2の支持部2aでアンテナ基板1の外周全体を支持するよう固定し、アンテナ基板1の給電線路形成面1bとアンテナケース2の底部との間に気密空間8を形成する。給電線路9は、気密空間8に露出している。なお、放射素子4は、外部に露出している。   As shown in FIG. 4A, the antenna case 2 is a case that houses the antenna substrate 1 and is a concave case that matches the shape of the antenna substrate 1. For example, the antenna case 2 is formed of a metal such as aluminum. The entire inner wall of the antenna case 2 has a support portion 2a which is a step for placing and supporting the antenna substrate 1. The support portion 2 a is lower than the edge portion 2 b of the antenna case 2 and is formed to be one step higher than the bottom portion of the antenna case 2. A support portion 2 a of the antenna case 2 is fixed so as to support the entire outer periphery of the antenna substrate 1, and an airtight space 8 is formed between the feed line forming surface 1 b of the antenna substrate 1 and the bottom portion of the antenna case 2. The feed line 9 is exposed in the airtight space 8. The radiating element 4 is exposed to the outside.

図4Aに示すように、アンテナフレーム3は、アンテナ基板1をアンテナケース2と挟み込みために、アンテナ基板1の上側に設けられている。アンテナケース2の縁部2bとアンテナ基板1の放射素子形成面1aとの高さが略同じであり、アンテナケース2の縁部2bとアンテナ基板1の放射素子形成面1aの上を跨いで、アンテナフレーム3が固定されている。例えば、アンテナフレーム3は、アルミなどの金属で形成されている。   As shown in FIG. 4A, the antenna frame 3 is provided on the upper side of the antenna substrate 1 in order to sandwich the antenna substrate 1 with the antenna case 2. The height of the edge 2b of the antenna case 2 and the radiation element forming surface 1a of the antenna substrate 1 is substantially the same, straddling the edge 2b of the antenna case 2 and the radiation element forming surface 1a of the antenna substrate 1, The antenna frame 3 is fixed. For example, the antenna frame 3 is formed of a metal such as aluminum.

図2及び図3に示すように、アンテナフレーム3は、アンテナ基板1の外周を囲むような形状であり、アンテナケース2の端部と同じ形状でもある。アンテナフレーム3、アンテナ基板1、アンテナケース2は、複数のボルト12により固定され、アンテナ基板1が、アンテナフレーム3とアンテナケース2の支持部2aにより挟持されている。アンテナ基板1が挟持された状態において、アンテナフレーム3とシーリング用銅箔5とは接触していてもよいし、非接触でもよい。例えば、アンテナフレーム3とシーリング用銅箔5を非接触とすることで、シーリング用銅箔5の腐食を抑えることができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the antenna frame 3 has a shape that surrounds the outer periphery of the antenna substrate 1 and has the same shape as the end of the antenna case 2. The antenna frame 3, the antenna substrate 1, and the antenna case 2 are fixed by a plurality of bolts 12, and the antenna substrate 1 is sandwiched between the antenna frame 3 and the support portion 2 a of the antenna case 2. In a state where the antenna substrate 1 is sandwiched, the antenna frame 3 and the sealing copper foil 5 may be in contact with each other or may not be in contact with each other. For example, the corrosion of the copper foil 5 for sealing can be suppressed by making the antenna frame 3 and the copper foil 5 for sealing non-contact.

シーリング用銅箔5とアンテナフレーム3の間の隙間は、シール材6により埋められている。すなわち、シーリング用銅箔5の表面とアンテナフレーム3の内周部分との間は、隙間がなくなるようにシール材6によりシーリングされ接着されている。また、アンテナケース2とアンテナフレーム3との隙間は、シール材7により埋められている。すなわち、アンテナケース2の縁部2bとアンテナフレーム3の外周部との間は、隙間がなくなるようにシール材7によりシーリングされ接着されている。シーリング用銅箔5とアンテナフレーム3とをシール材6により接着し、さらに、アンテナケース2とアンテナフレーム3とをシール材7により接着することで、完全に密封された機密構造とすることができる。例えば、シール材6及び7は、シリコン系やエポキシ系のシール材である。   A gap between the sealing copper foil 5 and the antenna frame 3 is filled with a sealing material 6. That is, the surface of the sealing copper foil 5 and the inner peripheral portion of the antenna frame 3 are sealed and bonded by the sealing material 6 so that there is no gap. Further, the gap between the antenna case 2 and the antenna frame 3 is filled with a sealing material 7. That is, the edge portion 2b of the antenna case 2 and the outer peripheral portion of the antenna frame 3 are sealed and bonded by the sealing material 7 so that there is no gap. The sealing copper foil 5 and the antenna frame 3 are bonded to each other with the sealing material 6, and further, the antenna case 2 and the antenna frame 3 are bonded to each other with the sealing material 7, thereby providing a completely sealed confidential structure. . For example, the sealing materials 6 and 7 are silicon-based or epoxy-based sealing materials.

次に、図5A〜図5Eを用いて、本実施の形態に係る平面アンテナ100の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing planar antenna 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5E.

まず、図5Aに示すように、アンテナ基板1を形成する。すなわち、誘電体層及びハニカム層を積層しアンテナ基板1を形成する。具体的には、図4Bのように、誘電体層101、GND線路102、誘電体層103、内部線路104、ハニカム層105、誘電体層106、内部素子107、ハニカム層108、誘電体層109を順に積層しアンテナ基板1を形成する。   First, as shown in FIG. 5A, the antenna substrate 1 is formed. That is, the antenna substrate 1 is formed by laminating the dielectric layer and the honeycomb layer. Specifically, as shown in FIG. 4B, dielectric layer 101, GND line 102, dielectric layer 103, internal line 104, honeycomb layer 105, dielectric layer 106, internal element 107, honeycomb layer 108, dielectric layer 109 Are sequentially stacked to form the antenna substrate 1.

続いて、図5Bに示すように、アンテナ基板1の上下に金属膜110を形成する。誘電体層109の上(放射素子形成面1a)の全面及び誘電体層101の下(給電線路形成面1b)の全面に、蒸着などにより金属膜110を形成する。蒸着により金属膜110を形成することにより、金属膜110をアンテナ基板1に強固に付着することができる。したがって、本実施の形態のように、この金属膜110からシーリング用銅箔5を形成し、シーリング用銅箔5にシーリングを行っても、シーリング用銅箔5がアンテナ基板1から剥がれることがない。   Subsequently, as shown in FIG. 5B, metal films 110 are formed on the upper and lower sides of the antenna substrate 1. A metal film 110 is formed on the entire surface of the dielectric layer 109 (radiating element forming surface 1a) and the entire surface of the lower surface of the dielectric layer 101 (feeding line forming surface 1b) by vapor deposition or the like. By forming the metal film 110 by vapor deposition, the metal film 110 can be firmly attached to the antenna substrate 1. Therefore, even if the sealing copper foil 5 is formed from the metal film 110 and sealing is performed on the sealing copper foil 5 as in the present embodiment, the sealing copper foil 5 is not peeled off from the antenna substrate 1. .

続いて、図5Cに示すように、アンテナ基板1の上下にエッチングにより放射素子4、シーリング用銅箔5及び給電線路9を形成する。すなわち、アンテナ基板1の上面の金属膜110に対しエッチング処理を行って放射素子4及びシーリング用銅箔5を形成するとともに、アンテナ基板1の下面の金属膜110に対しエッチング処理を行って給電線路9を同時に形成する。エッチング処理は、一般的なフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いてよい。例えば、アンテナ基板1の上面の金属膜110の上に放射素子4及びシーリング用銅箔5のパターンに合わせたマスクと、アンテナ基板1の下面の金属膜110の下に給電線路9のパターンに合わせたマスクをフォトレジストなどで形成し、このマスクを介してドライエッチングやウェットエッチングを行って金属膜110の不要部分を除去し、さらにマスクを除去することで、図3のパターンのような放射素子4及びシーリング用銅箔5と、給電線路9を形成する。なお、ここでは、放射素子4及びシーリング用銅箔5と、給電線路9とを同時に形成しているが、放射素子4及びシーリング用銅箔5と、給電線路9とを別の工程で形成してもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 5C, the radiation element 4, the sealing copper foil 5, and the feed line 9 are formed on the upper and lower sides of the antenna substrate 1 by etching. That is, the metal film 110 on the upper surface of the antenna substrate 1 is etched to form the radiating element 4 and the copper foil 5 for sealing, and the metal film 110 on the lower surface of the antenna substrate 1 is etched to perform the feeding line. 9 are formed simultaneously. For the etching process, a general photolithography technique or etching technique may be used. For example, a mask that matches the pattern of the radiating element 4 and the copper foil 5 for sealing is formed on the metal film 110 on the upper surface of the antenna substrate 1, and a pattern of the feed line 9 is formed below the metal film 110 on the lower surface of the antenna substrate 1. The mask is formed of a photoresist or the like, dry etching or wet etching is performed through the mask to remove unnecessary portions of the metal film 110, and the mask is further removed, whereby a radiating element like the pattern of FIG. 4 and the copper foil 5 for sealing, and the feeder line 9 are formed. Here, the radiating element 4 and the sealing copper foil 5 and the feeder line 9 are formed simultaneously, but the radiating element 4 and the sealing copper foil 5 and the feeder line 9 are formed in separate steps. May be.

続いて、図5Dに示すように、アンテナケース2にアンテナ基板1を配置し、図5Eに示すように、アンテナフレーム3をアンテナ基板1及びアンテナケース2に固定する。アンテナケース2の段差である支持部2aの上にアンテナ基板1の外周端部を載置し、さらに、アンテナ基板1の外周部分とアンテナケース2の縁部2bの上にアンテナフレーム3を載置し、アンテナケース2の上方から複数のボルト12を挿入し締結することで、アンテナフレーム3とアンテナケース2との間にアンテナ基板1を固定する。   Subsequently, as illustrated in FIG. 5D, the antenna substrate 1 is disposed on the antenna case 2, and the antenna frame 3 is fixed to the antenna substrate 1 and the antenna case 2 as illustrated in FIG. 5E. The outer peripheral end portion of the antenna substrate 1 is placed on the support portion 2 a that is the step of the antenna case 2, and the antenna frame 3 is placed on the outer peripheral portion of the antenna substrate 1 and the edge portion 2 b of the antenna case 2. The antenna board 1 is fixed between the antenna frame 3 and the antenna case 2 by inserting and fastening a plurality of bolts 12 from above the antenna case 2.

その後、シール材6及び7を塗布しシーリングを行い、上記の図4Aのように平面アンテナ100が完成する。すなわち、アンテナフレーム3の内周全体に沿って、シーリング用銅箔5とアンテナフレーム3と隙間を、シール材6によりシーリングし、アンテナフレーム3の外周全体に沿って、アンテナケース2とアンテナフレーム3との隙間を、シール材7によりシーリングする。   Thereafter, sealing materials 6 and 7 are applied and sealed, and the planar antenna 100 is completed as shown in FIG. 4A. That is, the sealing copper foil 5 and the antenna frame 3 are sealed with the sealing material 6 along the entire inner periphery of the antenna frame 3, and the antenna case 2 and the antenna frame 3 are aligned along the entire outer periphery of the antenna frame 3. Is sealed with a sealing material 7.

以上のように、本実施の形態では、アンテナ基板にエッチングにより金属パターンであるシーリング銅箔を形成し、このシーリング銅箔とアンテナフレームとの間をシール材によりシーリングすることとした。誘電体であるアンテナ基板と比べてシーリング銅箔はシール材との接着力が高いため、平面アンテナの気密性を向上することができる。例えば、航空機等で使用するような減圧環境下において、気密構造を実現することで、相対的に外圧よりも気圧を高く保ち、放電現象の発生を抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, a sealing copper foil that is a metal pattern is formed on the antenna substrate by etching, and the sealing copper foil and the antenna frame are sealed with the sealing material. Since the sealing copper foil has a higher adhesive force with the sealing material than the antenna substrate which is a dielectric, the airtightness of the planar antenna can be improved. For example, by realizing an airtight structure in a reduced pressure environment such as that used in an aircraft or the like, it is possible to keep the air pressure relatively higher than the external pressure and suppress the occurrence of a discharge phenomenon.

図9A及び図9Bの参考例では、本実施の形態のようなシーリング用銅箔5が無いため、シール材6とアンテナ基板1の接着力が不十分であり、接着部分6aからの気密漏れが生じる可能性が高く、大きな圧力差のある環境では同様な構造を適用するのが難しかった。なお、図9A及び図9Bのようなシール構造ではなく、パッキンによって気密にする方法も考えられるが、大きな圧力差があるとパッキンによる気密にも限界がある。   In the reference example of FIGS. 9A and 9B, since there is no sealing copper foil 5 as in the present embodiment, the adhesive force between the sealing material 6 and the antenna substrate 1 is insufficient, and airtight leakage from the adhesive portion 6a occurs. It is highly probable that it is difficult to apply a similar structure in an environment with a large pressure difference. 9A and 9B is not a sealing structure, but a method of sealing with packing is conceivable. However, if there is a large pressure difference, there is a limit to the sealing with packing.

一般に、シール材の接着力は、テフロン系の材料よりも金属材料の方がはるかに高い。そこで、本実施の形態では、アンテナ基板として使用される材料に直接シール材を塗布するのではなく、上記のようにアンテナ基板1にシーリング用銅箔5をエッチングによりパターンとして残し、金属のアンテナフレーム3との間にシール材6を埋めることで強固な気密構造を実現する。   In general, the adhesive strength of the sealing material is much higher for metal materials than for Teflon-based materials. Therefore, in the present embodiment, the sealing material is not directly applied to the material used as the antenna substrate, but the sealing copper foil 5 is left as a pattern on the antenna substrate 1 by etching as described above, so that a metal antenna frame is formed. 3 is filled with the sealing material 6 to realize a strong airtight structure.

アンテナ外部の気圧が低下すると、シール材6の位置では、気密空間8からアンテナ外部へ圧力がかかる構造となるため、シール材6の強度は非常に重要となる。アンテナフレーム3とシーリング用銅箔5の間を高い強度でシーリングすることにより、アンテナ外部の気圧が変化した場合でも、気密空間の気圧の変動を抑えることができる。   When the atmospheric pressure outside the antenna is reduced, the structure is such that pressure is applied from the airtight space 8 to the outside of the antenna at the position of the sealing material 6, so that the strength of the sealing material 6 becomes very important. By sealing between the antenna frame 3 and the copper foil 5 for sealing with high strength, it is possible to suppress fluctuations in the air pressure in the airtight space even when the air pressure outside the antenna changes.

また、要求される放射パターンの仕様が厳しく、気密を保つためのレドームをアンテナ本体から近距離(例えば数cm程度)に設けられないようなアンテナに適用することができる。レドームを備えていないため、気密空間とアンテナ外部との圧力差が大きい場合、圧力によりアンテナ基板が湾曲し、放射パターン性能への影響を与えるだけでなく、気密構造にも不安定になる可能性がある。このため本実施の形態では、アンテナ基板にハニカム構造の材料を用いて基板強度を高めることで、圧力による湾曲を防いで平面度を保つことを可能とした。特に、ハニカム構造体を複数積層することで、より強度を高めることができる。   Further, the required radiation pattern specification is strict, and the present invention can be applied to an antenna in which a radome for keeping airtightness cannot be provided at a short distance (for example, about several centimeters) from the antenna body. Since there is no radome, if the pressure difference between the airtight space and the outside of the antenna is large, the antenna substrate may bend due to the pressure, which not only affects the radiation pattern performance, but may also be unstable in the airtight structure There is. For this reason, in this embodiment, by using a honeycomb structure material for the antenna substrate to increase the substrate strength, it is possible to prevent the bending due to the pressure and to maintain the flatness. In particular, the strength can be further increased by stacking a plurality of honeycomb structures.

(実施の形態2)
本実施の形態は、シーリングに用いる金属パターンの形状の他の例である。金属パターン以外については実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
The present embodiment is another example of the shape of the metal pattern used for sealing. Except for the metal pattern, the second embodiment is the same as the first embodiment.

図6は、本実施の形態に係る平面アンテナ100の平面図である。図6に示すように、本実施の形態に係る金属パターン5aは、アンテナ基板1の外周端部近傍に形成されるとともに、さらに、複数の放射素子4の間の領域にも形成されている。複数の放射素子4から所定の間隔で離間した領域を除いて、アンテナ基板1の上の全面に格子状の金属パターン5aが形成されている。金属パターン5aは、実施の形態1と同様にエッチング処理により形成されている。例えば、金属パターン5aは、アンテナ基板1の外周端部近傍のパターンと、複数の放射素子4の間のパターンとは、連続して一体で形成されていてもよいし、離間して別体で形成されていてもよい。一体または別体で形成することで、アンテナ特性をより詳細に設定することができる。   FIG. 6 is a plan view of planar antenna 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the metal pattern 5 a according to the present embodiment is formed in the vicinity of the outer peripheral end of the antenna substrate 1, and is also formed in a region between the plurality of radiating elements 4. A grid-like metal pattern 5 a is formed on the entire surface of the antenna substrate 1 except for a region separated from the plurality of radiating elements 4 at a predetermined interval. The metal pattern 5a is formed by etching as in the first embodiment. For example, in the metal pattern 5a, the pattern in the vicinity of the outer peripheral end portion of the antenna substrate 1 and the pattern between the plurality of radiating elements 4 may be continuously formed integrally, or separated and separated. It may be formed. The antenna characteristics can be set in more detail by forming them integrally or separately.

複数の放射素子4の間に金属パターン5aを形成することで、金属パターン5aが平面アンテナの導体カバーとなる。すなわち、金属パターン5aにより給電線路からの不要放射を避け、所望のアンテナ特性を得ることができる。   By forming the metal pattern 5a between the plurality of radiating elements 4, the metal pattern 5a becomes a conductor cover of the planar antenna. That is, the metal pattern 5a can avoid unnecessary radiation from the feeder line and obtain desired antenna characteristics.

このように、金属パターンを複数の放射素子の間にも形成することで、実施の形態1と同様に、アンテナフレームとアンテナ基板間の気密性を向上するとともに、さらに、所望のアンテナ特性を得ることが可能となる。   As described above, by forming the metal pattern also between the plurality of radiating elements, the airtightness between the antenna frame and the antenna substrate is improved and desired antenna characteristics are obtained as in the first embodiment. It becomes possible.

(実施の形態3)
本実施の形態は、アンテナケースとアンテナフレームを一体形成した例である。アンテナケースとアンテナフレーム以外については実施の形態1と同様である。
(Embodiment 3)
This embodiment is an example in which an antenna case and an antenna frame are integrally formed. Except for the antenna case and the antenna frame, the second embodiment is the same as the first embodiment.

図7は、本実施の形態に係る平面アンテナ100の断面図である。図7に示すように、本実施の形態では、アンテナケース2は、ケース部21とフレーム部22とが一体形成されて構成されている。ケース部21は、実施の形態1のアンテナケース2と同様の形状であり、フレーム部22は、実施の形態1のアンテナフレーム3と同様の形状である。この場合、アンテナケースのフレーム部22とアンテナ基板1のシーリング用銅箔5との間がシール材6で接着される。   FIG. 7 is a cross-sectional view of planar antenna 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the antenna case 2 is configured by integrally forming a case portion 21 and a frame portion 22. Case portion 21 has the same shape as antenna case 2 of the first embodiment, and frame portion 22 has the same shape as antenna frame 3 of the first embodiment. In this case, the sealing material 6 bonds the frame 22 of the antenna case and the sealing copper foil 5 of the antenna substrate 1.

このように、アンテナケースとアンテナフレームを一体形成した場合でも、実施の形態1と同様に、アンテナケースとアンテナ基板間の気密性を向上することができる。   Thus, even when the antenna case and the antenna frame are integrally formed, the airtightness between the antenna case and the antenna substrate can be improved as in the first embodiment.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

例えば、大電力を入力した場合に生じる放電現象を抑えるためには、より気圧が高い方が良いため、上記の気密構造を利用し、平面アンテナ内の気密空間に1気圧よりも高い気圧を封入してもよい。また、平面アンテナ内気密空間に充填する気体を、通常の空気以外、空気よりも放電現象を起こしにくい気体を充填することにより耐電力を向上するようにしてもよい。   For example, in order to suppress the discharge phenomenon that occurs when a large amount of power is input, it is better to have a higher atmospheric pressure. Therefore, the above airtight structure is used, and an air pressure higher than 1 atm is enclosed in the airtight space in the planar antenna. May be. In addition, the withstand power may be improved by filling the gas that fills the airtight space in the planar antenna with a gas that is less likely to cause a discharge phenomenon than air other than normal air.

また、航空機のような減圧状態での使用に限らず、地上の温度差が激しい屋外の環境下においても、アンテナ内部の圧力は温度に比例して変化するため、十分な気密性が保たれていないと、内部に水分が溜る恐れがある。したがって、上記のように気密性を向上させることで、寒暖の差が激しい環境において、結露等によりアンテナの性能に影響が生じることを防ぐことも可能である。   In addition, not only in a decompressed state such as an aircraft, but also in an outdoor environment where the temperature difference on the ground is severe, the pressure inside the antenna changes in proportion to the temperature, so sufficient airtightness is maintained. Otherwise, moisture may accumulate inside. Therefore, by improving the airtightness as described above, it is possible to prevent the antenna performance from being affected by dew condensation or the like in an environment where there is a great difference in temperature.

さらに、通信断が許されない重要な回線に使用するアンテナの場合、アンテナの内部から常に外部よりも高い圧力をかけ続け、圧力レベルが下がった時にアラームが出力されるようなシステムにおいても、上記の気密構造を有するアンテナの利用することで、通信断の発生を抑えることができる。   Furthermore, in the case of an antenna used for an important line where communication is not allowed to be interrupted, even in a system in which an alarm is output when the pressure level is constantly lowered and pressure is constantly applied from the inside of the antenna. By using an antenna having an airtight structure, occurrence of communication interruption can be suppressed.

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。   Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the invention.

この出願は、2014年11月10日に出願された日本出願特願2014−227676を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。   This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2014-227676 for which it applied on November 10, 2014, and takes in those the indications of all here.

1 アンテナ基板
1a 放射素子形成面
1b 給電線路形成面
2 アンテナケース
2a 支持部
2b 縁部
3 アンテナフレーム
4 放射素子
5 シーリング用銅箔
5a 金属パターン
6 シール材
6a 接着部分
7 シール材
8、8a、8b 気密空間
9 給電線路
10 レドーム
11 反射波
12 ボルト
21 ケース部
22 フレーム部
100 平面アンテナ
101 誘電体層
102 GND線路
103 誘電体層
104 内部線路
105 ハニカム層
106 誘電体層
107 内部素子
108 ハニカム層
109 誘電体層
110 金属膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna board | substrate 1a Radiation element formation surface 1b Feeding line formation surface 2 Antenna case 2a Support part 2b Edge part 3 Antenna frame 4 Radiation element 5 Copper foil for sealing 5a Metal pattern 6 Seal material 6a Adhesion part 7 Seal material 8, 8a, 8b Airtight space 9 Feed line 10 Radome 11 Reflected wave 12 Bolt 21 Case part 22 Frame part 100 Planar antenna 101 Dielectric layer 102 GND line 103 Dielectric layer 104 Internal line 105 Honeycomb layer 106 Dielectric layer 107 Internal element 108 Honeycomb layer 109 Dielectric Body layer 110 Metal film

Claims (10)

誘電体で形成されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の第1の面に形成された放射素子と、
前記アンテナ基板上の前記第1の面における前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、
前記アンテナ基板の前記第1の面と対向する第2の面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、
前記第2の面を覆うアンテナケースと、
前記アンテナ基板上の前記金属パターンとシール材により接着しているアンテナフレームと、
を備える、平面アンテナ。
An antenna substrate formed of a dielectric;
A radiating element formed on the first surface of the antenna substrate;
A metal pattern formed in a region different from the radiating element on the first surface of the antenna substrate;
A feed line formed on a second surface opposite to the first surface of the antenna substrate and electrically connected to the radiation element;
An antenna case covering the second surface;
An antenna frame bonded to the metal pattern on the antenna substrate with a sealing material;
A planar antenna comprising:
前記金属パターンは、エッチング処理により形成されている、
請求項1に記載の平面アンテナ。
The metal pattern is formed by an etching process.
The planar antenna according to claim 1.
前記金属パターンは、前記放射素子と同じエッチング処理により形成されている、
請求項2に記載の平面アンテナ。
The metal pattern is formed by the same etching process as the radiating element,
The planar antenna according to claim 2.
前記金属パターンは、前記第1のアンテナ基板の外周端部近傍に形成されている、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
The metal pattern is formed in the vicinity of the outer peripheral end of the first antenna substrate.
The planar antenna as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
前記放射素子を複数備え、
前記金属パターンは、さらに、前記複数の放射素子の間に形成されている、
請求項4に記載の平面アンテナ。
A plurality of the radiating elements;
The metal pattern is further formed between the plurality of radiating elements,
The planar antenna according to claim 4.
前記第1のアンテナ基板の外周端部近傍の金属パターンと、前記複数の放射素子の間の金属パターンとは、一体または別体で形成されている、
請求項5に記載の平面アンテナ。
The metal pattern in the vicinity of the outer peripheral edge of the first antenna substrate and the metal pattern between the plurality of radiating elements are formed integrally or separately.
The planar antenna according to claim 5.
前記アンテナ基板は、ハニカム構造体を含んでいる、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
The antenna substrate includes a honeycomb structure,
The planar antenna as described in any one of Claims 1 thru | or 6.
前記金属パターンは、前記放射素子と同じ材料で形成されている、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の平面アンテナ。
The metal pattern is formed of the same material as the radiating element,
The planar antenna as described in any one of Claims 1 thru | or 7.
誘電体で形成されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の第1の面に形成された放射素子と、
前記アンテナ基板上であって、前記放射素子とは異なる領域に形成された金属パターンと、
前記アンテナ基板の前記第1の面とは異なる面に形成され、前記放射素子と電気的に接続される給電線路と、
前記給電線路を覆うアンテナケースと、を備え、
前記金属パターンと前記アンテナケースは、シール材により接着されていることを特徴とする、平面アンテナ。
An antenna substrate formed of a dielectric;
A radiating element formed on the first surface of the antenna substrate;
A metal pattern formed on a region different from the radiating element on the antenna substrate;
A feed line formed on a surface different from the first surface of the antenna substrate and electrically connected to the radiation element;
An antenna case covering the feeder line,
The planar antenna, wherein the metal pattern and the antenna case are bonded together by a sealing material.
アンテナ基板を誘電体で形成し、
エッチング処理により、前記アンテナ基板の第1の面に放射素子を形成するとともに、前記アンテナ基板の前記第1の面における前記放射素子とは異なる領域に金属パターンを形成し、
前記アンテナ基板の前記第1の面と対向する第2の面に、前記放射素子と電気的に接続される給電線路を形成し、
前記第2の面をアンテナケースにより覆い、
前記アンテナ基板上にアンテナフレームを固定し、
前記アンテナフレームと前記金属パターンとをシール材により接着する、
平面アンテナの製造方法。
The antenna substrate is made of a dielectric,
Etching treatment forms a radiating element on the first surface of the antenna substrate, and forms a metal pattern in a region different from the radiating element on the first surface of the antenna substrate,
Forming a feed line electrically connected to the radiating element on a second surface opposite to the first surface of the antenna substrate;
Covering the second surface with an antenna case;
Fixing an antenna frame on the antenna substrate;
Bonding the antenna frame and the metal pattern with a sealing material,
A method for manufacturing a planar antenna.
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