JP6397275B2 - アンテナユニット - Google Patents

Description

本発明は、アンテナユニット及びアンテナ用部品に関する。

例えばミリ波を利用したレーダや通信機は、送受信アンテナ及び発信回路を備えており、送受信アンテナが第１基板上に設けられ、発信回路が第２基板上に実装され、これら第１基板と第２基板とが導波管により接続されているものがある。
このように、二つの基板を導波管により接続したアンテナユニットとして、例えば特許文献１に示すものがある。

特開２０００−１３８５２５号公報

二つの基板が導波管により接続されているアンテナユニットでは、図１６に示すように、第１基板９１に給電用配線９３及び給電導体９４が設けられており、第２基板９２に無給電導体９５が設けられている。そして、これら基板９１，９２の間に導波管となる円筒形状の壁状部材９６が介在している。

これら第１基板９１、第２基板９２及び壁状部材９６を含むアンテナユニット９０を組み立てる際、給電導体９４と無給電導体９５とを対向させる必要があり、更に、給電導体９４の周縁と無給電導体９５の周縁とを結んで得られる導体間空間部の周囲に、壁状部材９６を配置する必要があり、アンテナユニット９０の組み立ての作業が難しくなることがある。

また、円筒形状である壁状部材９６の管軸方向一方側と第１基板９１とを固定し、壁状部材９６の管軸方向他方側と第２基板９２とを固定する際、基板９１，９２の間隔が狭いことから、つまり、壁状部材９６の管軸方向の長さが短いことから、前記固定の作業に手間を要しアンテナユニットの組み立ての作業性が悪くなる。

そこで、本発明は、アンテナユニットの組み立てを容易とすることを目的とする。

本発明のアンテナユニットは、管軸方向に電波を伝搬する導波管と、前記導波管の管軸方向一方側と電磁的に結合される第１素子を有する第１基板と、前記導波管の管軸方向他方側と電磁的に結合される第２素子を有する第２基板とを備え、前記導波管は、前記第１素子を囲むようにして前記第１基板に取り付けられている第１管部と、当該第１管部と別体であり前記第２素子を囲むようにして前記第２基板に取り付けられている第２管部とを有し、前記第１管部と前記第２管部とが連結されることによって前記導波管が構成される。

本発明によれば、アンテナユニットの組み立ては、第１基板に取り付けられている第１管部と、第２基板に取り付けられている第２管部とを連結すればよく、その組み立てが容易となる。

また、前記導波管は、前記第１管部の一部と前記第２管部の一部とを嵌合させる嵌合部を有しているのが好ましい。
この構成によれば、第１管部と第２管部とを嵌合させることで連結することができ、嵌合部によって第１管部と第２管部とを一体化させることができる。

また、前記第１管部及び前記第２管部は短円筒形状を有しているのが好ましい。
この構成によれば、第１基板と第２基板とを相対的に導波管の軸中心線回りに回転させることが可能となる。このため、例えば、第１基板と第２基板との相対的な向きを変更することができる。

また、本発明は、管軸方向に電波を伝搬する導波管、前記導波管の管軸方向一方側と電磁的に結合される第１素子を有する第１基板、及び、前記導波管の管軸方向他方側と電磁的に結合される第２素子を有する第２基板を備えるアンテナユニットを構成するためのアンテナ用部品であって、前記第２基板と、前記第１素子を囲むようにして前記第１基板に取り付けられて前記導波管の一部となる第１管部に連結可能であって、当該第１管部と別体であり前記第２素子を囲むようにして前記第２基板に取り付けられて前記導波管の他部となる第２管部とを有している。

本発明によれば、アンテナユニットの組み立ては、第１基板に取り付けられている第１管部と、第２基板に取り付けられている第２管部とを連結すればよく、その組み立てが容易となる。

本発明によれば、アンテナユニットの組み立ては、第１基板に取り付けられている第１管部と、第２基板に取り付けられている第２管部とを連結すればよく、その組み立てが容易となる。

本発明のアンテナユニット１の実施の一形態をモデル化して示す断面構造図である。 図１に示すアンテナユニットの分解斜視図である。 第１基板と第１管部を示す平面図である。 第１管部と第２管部とが連結されて構成された導波管の斜視図である。 （Ａ）は、図４のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、（Ｂ）は、図４のＹ−Ｙ矢視の断面図である。 第１管部と第２管部とが連結されて構成された導波管の斜視図である。 （Ａ）は、図６のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、（Ｂ）は、図６のＹ−Ｙ矢視の断面図である。 図５に示す導波管の変形例を示す断面図である。 第１管部と第２管部とが連結されて構成された導波管の斜視図である。 （Ａ）は、図９のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、図（Ｂ）は、図９のＹ−Ｙ矢視の断面図である。 第１基板と第１管部を示す平面図である。 反射量と周波数のブラフである。 透過量と周波数のグラフである。 第１管部と第２管部とが連結されて構成された導波管の斜視図である。 （Ａ）は、図１４のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、（Ｂ）は、図１４のＹ−Ｙ矢視の断面図である。 従来のアンテナユニットの分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のアンテナユニット１の実施の一形態をモデル化して示す断面構造図である。本実施形態のアンテナユニット１は、例えばミリ波を利用したレーダや通信機に組み込まれるものであり、前記通信機には、例えば、携帯電話機のような携帯型端末器が含まれる。更に具体的に説明すると、本実施形態のアンテナユニット１は、携帯型端末器に組み込まれ、６０ＧＨｚ帯の無線通信規格であるＷｉＧｉｇ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｇｉｇａｂｉｔ）に対応した無線通信を行うためのものである。

図１に示すアンテナユニット１は、送受信用アンテナ（アンテナ本体）２及び発信回路３を備えている。更に、このアンテナユニット１は、第１基板１１、第２基板１２、及び、導波管２０を備えている。

図１に示す発信回路３は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）からなり、第１基板１１上に実装されている。発信回路３は、アンテナ２を用いた電波の送信及び受信の制御を行う。
アンテナ２は、電波を放射する複数のアンテナ素子２ａを有しており、これらアンテナ素子２ａは、第２基板１２上に形成され、平面線路（マイクロストリップライン）４２に電気的に接続されている。

第１基板１１は、ガラスエポキシ樹脂やフッ素樹脂等を含む誘電体からなり、プリント基板を構成する。つまり、第１基板１１の一面側１１ａには、放射素子３１と、この放射素子３１から延びて設けられている平面線路（マイクロストリップライン）３２が設けられており、発信回路３はこの平面線路３２に接続されている。これら放射素子３１及び平面線路３２は、導電性金属の薄膜パターンからなる。第１基板１１の他面側１１ｂには、導電性金属の薄膜からなるグランド導体３３が設けられている。そして、第１基板１１の放射素子３１は、導波管２０の管軸方向一方側と電磁的に結合される。

第２基板１２は、ガラスエポキシ樹脂やフッ素樹脂等を含む誘電体からなり、プリント基板を構成する。つまり、第２基板１２の一面側１２ａには、放射素子４１と、この放射素子４１から延びて設けられている平面線路（マイクロストリップライン）４２が設けられており、アンテナ２はこの平面線路４２と接続されている。これら放射素子４１及び平面線路４２は、導電性金属の薄膜パターンからなる。第２基板１２の他面側１２ｂには、導電性金属の薄膜からなるグランド導体４３が設けられている。そして、第２基板１２の放射素子４１は、導波管２０の管軸方向他方側と電磁的に結合される。

第１基板１１の一面側１１ａと第２基板１１の一面側１２ａとの間に導波管２０が介在しており、導波管２０は、第１基板１１と第２基板との間において管軸方向に電波を伝搬する。つまり、導波管２０は、二枚の基板１１，１２を高周波帯において接続することができる。
導波管２０は、導電性を有する部材からなり、例えば銅製である。また、後に説明するが、導波管２０は、第１管部２１と第２管部２２とに分割されている分割構造であり、これら管部２１，２２が組み合わされることで、一つの導波管２０が構成される。

図２は、図１に示すアンテナユニット１の分解斜視図である。なお、図２では、第１基板１１の発信回路３側を省略し、第２基板１２のアンテナ２側を省略している。導波管２０は、図２に示すように、管軸方向一方側（第１基板１１側）にある第１管部２１と、第１管部２１と別体として管軸方向他方側（第２基板１２側）にある第２管部２２とを有している。第１管部２１は、放射素子３１を囲むようにして第１基板１１に取り付けられており、第２管部２２は、放射素子４１を囲むようにして第２基板１２に取り付けられている。

本実施形態では、後に説明するが放射素子３１（４１）が円偏波素子であることから、導波管２０の形状も円筒形としている。このため、第１管部２１及び第２管部２２は短円筒形状を有している。
また、導波管２０は、アンテナユニット１におけるアンテナ性能を高めるために管軸方向の長さが短く、導波管２０の管軸方向の長さは導波管２０の内径よりも短く設定されている。特に本実施形態では、導波管２０の管軸方向の長さは導波管２０の内径の半分よりも短く設定されている。

図３は、第１基板１１と第１管部２１を示す平面図である。第１基板１１上に形成されている放射素子３１は、四角形の一対の対角をそれぞれ面取りした形状を有しており、円偏波素子を構成している。この放射素子３１を囲むようにして第１管部２１が第１基板１１の一面側１１ａに設けられている。第１管部２１と第１基板１１とは例えば半田によって固定されているのが好ましく、この固定のために、第１基板１１に半田用のランド部が設けられていてもよい。

また、この放射素子３１と同様に、第２基板１２（図２参照）上に形成されている放射素子４１（図２参照）も、四角形の一対の対角をそれぞれ面取りした形状を有しており、円偏波素子を構成している。そして、第１管部２１と第１基板１１との関係と同様に、この放射素子４１を囲むようにして第２管部２２が第２基板１２の一面側１２ａに設けられている。第２管部２２と第２基板１２とは例えば半田によって固定されているのが好ましく、この固定のために、第２基板１２に半田用のランド部が設けられていてもよい。

このように、第１基板１１と第１管部２１とが一体となって、これら基板１１及び管部２１により第１のアンテナ用部品Ｕ１が構成されている。そして、第２基板１２と第２管部２２とが一体となって、これら基板１２及び管部２２により第２のアンテナ用部品Ｕ２が構成されている。そして、第１管部２１と第２管部２２とが連結されることによって導波管２０が構成され、また、この連結によって、第１のアンテナ用部品Ｕ１と第２のアンテナ用部品Ｕ２とが組み合わされてアンテナユニット１が構成される。

以下、第１管部２１及び第２管部２２の構成、及び、これら第１管部２１と第２管部２２との連結構造について説明する。
〔第１の形態〕
図４は、第１管部２１と第２管部２２とが連結されて構成された導波管２０の斜視図である。図５（Ａ）は、図４のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、図５（Ｂ）は、図４のＹ−Ｙ矢視の断面図である。

第１管部２１は、全体として円筒形状であるが、周方向の一部に、周壁の一部を切り欠いて形成された欠損部２３を有している。欠損部２３は、第１基板１１上の平面線路３２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第１管部２１と平面線路３２とがショート（短絡）するのを防いでいる。
第２管部２２は、全体として円筒形状であるが、周方向の一部に、周壁の一部を切り欠いて形成された欠損部２４を有している。欠損部２４は、第２基板１２上の平面線路４２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第２管部２２と平面線路４２とがショート（短絡）するのを防いでいる。

第１管部２１の外周面２１ａには凸部２５が設けられており、第２管部２２の内周面（２２ｃ）には前記凸部２５が嵌る凹部２６が設けられている。凸部２５は全周にわたって設けられており、凹部２６も全周にわたって設けられている。本実施形態の凸部２５は、断面円弧形状を有しており、第１管部２１の外周面２１ａから突出している。
この凸部２５に対応するように、凹部２６は断面円弧形状を有している。なお、第２管部２２は、第１管部２１の内周面２１ｂと直径が同じである第１内周面２２ｂと、この第１内周面２２ｂよりも直径が大きい第２内周面２２ｃとを有している。そして、凹部２６は、第２内周面２２ｃに形成されており、第２管部２２の一部は、第１管部２１の一部に対して外嵌して連結される。また、第１管部２１の内周面２１ｂと第２管部２２の第１内周面２２ｂとにより、導波管２０は、平滑な直線状の内周面を有している。なお、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部が挿入されることから、第１管部２１の外周面２１ａは、第２管部２２の外周面２２ａよりも、直径が小さく構成されている。

このように、図４及び図５に示す形態では、第１管部２１の一部（凸部２５）と第２管部２２の一部（凹部２６）とが嵌合しており、これら第１管部２１の一部及び第２管部２２の一部により、第１管部２１と第２管部２２とを連結させる嵌合部２７が構成されている。この嵌合部２７によれば、第１管部２１と第２管部２２とを一体化させることができ、管部２１，２２の抜け止めが行われる。
なお、第１管部２１と第２管部２２との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部２１，２２の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第１管部２１と第２管部２２とは密着して嵌合した状態となる。

また、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部を挿入させることで、前記嵌合が行われるが、この挿入を容易とするために、第１管部２１の軸方向端面は、テーパー形状（テーパー面２１ｃ）を有している。つまり、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部を挿入させる際に、第２管部２２の軸方向端部２２ｄが、このテーパー面２１ｃに沿って凸部２５側へ移動することができ、これにより、この軸方向端部２２ｄ及びその内周面２２ｃが弾性的に拡径され、軸方向端部２２ｄが凸部２５を乗り越え、この軸方向端部２２ｄに隣接して設けられている凹部２６が凸部２５に嵌合することができる。

〔第２の形態〕
図６は、第１管部２１と第２管部２２とが連結されて構成された導波管２０の斜視図である。図７（Ａ）は、図６のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、図７（Ｂ）は、図６のＹ−Ｙ矢視の断面図である。

前記第１の形態（図４）と同様に、第２の形態の第１管部２１は、全体として円筒形状であり、周方向の一部に欠損部２３を有している。また、第２管部２２は、全体として円筒形状であり、周方向の一部に欠損部２４を有している。欠損部２３は、第１基板１１上の平面線路３２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第１管部２１と平面線路３２とがショート（短絡）するのを防いでいる。欠損部２４は、第２基板１２上の平面線路４２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第２管部２２と平面線路４２とがショート（短絡）するのを防いでいる。

第１管部２１の外周面２１ａには凸部２５が設けられており、第２管部２２の管壁には前記凸部２５が嵌る凹部２６が設けられている。凸部２５は、外周面２１ａから突出している半球状の突起からなり、凹部２６は、第２管部２２の管壁を内周面２２ｃから外周面２２ａに貫通している穴からなる。凸部２５は周方向に少なくとも２箇所設けられており、凹部２６も凸部２５と同じ周方向位置に設けられている。
第２管部２２は、第１管部２１の内周面２１ｂと直径が同じである第１内周面２２ｂと、この第１内周面２２ｂよりも直径が大きい第２内周面２２ｃとを有している。そして、貫通穴からなる凹部２６は、第２内周面２２ｃで開口しており、第２管部２２の一部は、第１管部２１の一部に対して外嵌して連結される。また、第１管部２１の内周面２１ｂと第２管部２２の第１内周面２２ｂとにより、導波管２０は、平滑な直線状の内周面を有している。なお、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部が挿入されることから、第１管部２１の外周面２１ａは、第２管部２２の外周面２２ａよりも、直径が小さく構成されている。

このように、図６及び図７に示す形態では、第１管部２１の一部（凸部２５）と第２管部２２の一部（凹部２６）とが嵌合しており、これら第１管部２１の一部及び第２管部２２の一部により、第１管部２１と第２管部２２とを連結させる嵌合部２７が構成されている。この嵌合部２７によれば、第１管部２１と第２管部２２とを一体化させることができ、管部２１，２２の抜け止めが行われる。
なお、第１管部２１と第２管部２２との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部２１，２２の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第１管部２１と第２管部２２とは密着して嵌合した状態となる。

〔第３の形態〕
図８は、図５に示す導波管２０の変形例を示す断面図である。図８に示す形態は、図５に示す形態と比べて、凸部２５と凹部２６の形態が異なり、その他は同じである。図８に示す形態では、凸部２５が第１傾斜面２８と第２傾斜面２９とにより構成されている。第１傾斜面２８は、第２傾斜面２９側に向かうにしたがって直径が大きくなるテーパー面からなり、第２傾斜面２９は、第１傾斜面側に向かうにしたがって直径が大きくなるテーパー面からなる。そして、第１傾斜面２８と第２傾斜面２９との交点で直径が最も大きくなっている。

そして、この凸部２５の形状と一致するようにして、凹部２６が第２管部２２の内周面２２ｃに形成されている。つまり、凹部２６も二つの傾斜面により構成されている。なお、図８に示す形態の斜視図は、図４に示す斜視図とほぼ同じとなる。

この図８に示す実施形態においても、前記各形態と同様に、第１管部２１の一部（凸部２５）と第２管部２２の一部（凹部２６）とが嵌合しており、これら第１管部２１の一部及び第２管部２２の一部により、第１管部２１と第２管部２２とを連結させる嵌合部２７が構成されている。この嵌合部２７により、第１管部２１と第２管部２２とを一体化させることができ、管部２１，２２の抜け止めが行われる。
なお、第１管部２１と第２管部２２との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部２１，２２の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第１管部２１と第２管部２２とは密着して嵌合した状態となる。

また、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部を挿入させることで、前記嵌合が行われるが、前記第１傾斜面２８により、この挿入を容易としている。つまり、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部を挿入させる際に、第２管部２２の軸方向端部２２ｄが、この第１傾斜面２８に沿って移動することができ、これにより、この軸方向端部２２ｄ及びその内周面２２ｃが弾性的に拡径され、軸方向端部２２ｄが第１傾斜面２８と第２傾斜面２９との交点である頂部２５ａを乗り越え、凹部２６が凸部２５に嵌合することができる。

〔第４の形態〕
図９は、第１管部２１と第２管部２２とが連結されて構成された導波管２０の斜視図である。図１０（Ａ）は、図９のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、図１０（Ｂ）は、図９のＹ−Ｙ矢視の断面図である。

前記第１の形態（図４）と同様に、第４の形態の第１管部２１は、全体として円筒形状であり、周方向の一部に欠損部２３を有している。また、第２管部２２は、全体として円筒形状であり、周方向の一部に欠損部２４を有している。欠損部２３は、第１基板１１上の平面線路３２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第１管部２１と平面線路３２とがショート（短絡）するのを防いでいる。欠損部２４は、第２基板１２上の平面線路４２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第２管部２２と平面線路４２とがショート（短絡）するのを防いでいる。

第１管部２１の外周面２１ａには凸部２５が設けられており、第２管部２２の内周面（２２ｃ）には前記凸部２５が嵌る凹部２６が設けられている。凸部２５は全周にわたって設けられており、凹部２６も全周にわたって設けられている。本実施形態の凸部２５は、断面円弧形状を有しており、第１管部２１の外周面２１ａから突出している。そして、この凸部２５に対応するように、凹部２６は断面円弧形状を有している。

この第４の形態では、第１管部２１及び第２管部２２の成形は、絞り加工により行われることから、図１０に示すように、第１管部２１の内周面２１ｂに凹部１５を形成することで、この凹部１５の径方向外側の肉部が径方向外側へ流れ、この結果、外周面２１ａに凸部２５が形成される。これと同様に、第２管部２２の内周面２２ｃに凹部２６を形成することで、この凹部２６の径方向外側の肉部が径方向外側へ流れ、この結果、外周面２２ａに凸部１６が形成される。なお、前記各形態においても、絞り加工によって第１管部２１及び第２管部２２の成形を行うことができる。

第２管部２２は、第１管部２１の内周面２１ｂと直径が同じである第１内周面２２ｂと、この第１内周面２２ｂよりも直径が大きい第２内周面２２ｃとを有している。そして、凹部２６は、第２内周面２２ｃに形成されており、第２管部２２の一部は、第１管部２１の一部に対して外嵌して連結される。そして、第１管部２１の内周面２１ｂと第２管部２２の第１内周面２２ｂとにより、導波管２０は、平滑な直線状の内周面を有している。なお、第２管部２２の一部に第１管部２１の一部が挿入されることから、第１管部２１の外周面２１ａは、第２管部２２の外周面２２ａよりも、直径が小さく構成されている。

このように、図９及び図１０に示す形態では、第１管部２１の一部（凸部２５）と第２管部２２の一部（凹部２６）とが嵌合しており、これら第１管部２１の一部及び第２管部２２の一部により、第１管部２１と第２管部２２とを連結させる嵌合部２７が構成されている。この嵌合部２７により、第１管部２１と第２管部２２とを一体化させることができ、管部２１，２２の抜け止めが行われる。
なお、第１管部２１と第２管部２２との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部２１，２２の一方又は双方の周壁の一部を弾性変形させることで行われ、これにより、第１管部２１と第２管部２２とは密着して嵌合した状態となる。

〔第５の形態〕
図１４は、第１管部２１と第２管部２２とが連結されて構成された導波管２０の斜視図である。図１５（Ａ）は、図１４のＸ−Ｘ矢視の断面図であり、図１５（Ｂ）は、図１４のＹ−Ｙ矢視の断面図である。

前記第１の形態（図４）と同様に、第５の形態の第１管部２１は、全体として円筒形状であり、周方向の一部に欠損部２３を有している。また、第２管部２２は、全体として円筒形状であり、周方向の一部に欠損部２４を有している。欠損部２３は、第１基板１１上の平面線路３２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第１管部２１と平面線路３２とがショート（短絡）するのを防いでいる。欠損部２４は、第２基板１２上の平面線路４２（図２参照）を跨ぐための部分であり、第２管部２２と平面線路４２とがショート（短絡）するのを防いでいる。

第１管部２１が有する周壁２１ｅの外周面２１ａは、テーパー面を有しており、（分解し同軸上に配置した状態にある）第２管部２２側に向かって縮径している。そして、第２管部２２が有する周壁２２ｅの内周面２２ｃは、テーパー面を有しており、（分解し同軸上に配置した状態にある）第１管部２１側に向かって拡径している。第１管部２１側の前記テーパー面と第２管部２２側の前記テーパー面とは平行である。そして、第２管部２２の前記テーパー面（周壁２２ｅ）が第１管部２１の前記テーパー面（周壁２１ｅ）に対して外嵌し、相互が締まり嵌めの状態となることで、第１管部２１と第２管部２２とが連結される。

このように、図１４及び図１５に示す形態では、第１管部２１の一部（周壁２１ｅ）と第２管部２２の一部（周壁２２ｅ）とが嵌合しており、これら第１管部２１の一部及び第２管部２２の一部により、第１管部２１と第２管部２２とを連結させる嵌合部２７が構成されている。この嵌合部２７によれば、第１管部２１と第２管部２２とを一体化させることができ、管部２１，２２の抜け止めが行われる。
なお、第１管部２１と第２管部２２との嵌合は、両者を管軸方向に接近させ更に接触させ、管部２１，２２の一方又は双方の周壁２１ｅ，２２ｅを弾性変形させることで行われる。これにより、第１管部２１と第２管部２２とは密着して嵌合した状態となる。また、前記の両テーパー面により、第１管部２１を第２管部２２に挿入させ嵌合させやすくしている。

そして、この形態では、第２管部２２の周壁２２ｅの一部に、切り欠き部２２ｆ（図１４参照）が設けられている。切り欠き部２２ｆは、管軸方向に平行な方向に沿って周壁２２ｅに設けられているスリットである。この切り欠き部２２ｆによれば、周壁２２ｅは半径方向の弾性変形（拡径及び縮径）が容易となる。第１管部２１の周壁２１ｅに第２管部２２の周壁２２ｅを外嵌させると、周壁２２ｅは拡径し、この拡径により、周壁２２ｅは、その径方向内側で嵌合する周壁２１ｅに対して半径方向の締付け力を付与することができる。
この切り欠き部２２ｆを、半径方向内側に位置する第１管部２１の周壁２１ｅではなく、半径方向外側に位置する第２管部２２の周壁２２ｅに設けることで、導波管２０内を進む電磁波に影響を与えない。

また、第１管部２１の端部には周壁２１ｅから径方向外側へ拡大している円環状（略円環状）の鍔部２１ｇが設けられている。また、第２管部２２の端部には周壁２２ｅから径方向外側へ拡大している円環状（略円環状）の鍔部２２ｇが設けられている。
後にも説明するが、第１管部２１と第２管部２２とを連結させて組み立てた後に、これらを分離させる場合があり、この場合に、図外の作業用の治具を前記鍔部２１ｅ（２２ｅ）に接触させる。これにより、基板（１１，１２）に傷等の損傷を与えないで済む。また、前記鍔部２１ｅ，２２ｅを、半田付けの際に半田を載せる半田代とすることが可能となる。なお、鍔部２１ｇ，２２ｇは、円環状（略円環状）とする以外に、四角（略方形状、略矩形状）としてもよい。

なお、図１５に示す形態では、第１管部２１の内周面２１ｂの端部側（鍔部２１ｇの径方向内側）は、断面において円弧形状を有しているが、角形状であってもよい。また、第１管部２１の内周面２１ｂは、管軸方向に平行となるストレート円筒面を有しているが、外周面２１ａに平行となるテーパー面であってよい。テーパー面とした場合、周壁２１ｅの管厚は一定となる。

また、図示しないが、図１４及び図１５に示す形態においても、前記第１の形態、前記第２の形態及び前記第４の形態で説明した凸部２５及び凹部２６の組み合わせを更に有する嵌合部２７であってもよい。
また、図１４及び図１５に示す鍔部２１ｇ，２２ｇや切り欠き部２２ｆを、前記第１から第４の形態のアンテナユニット１に適用してもよい。

〔各形態のアンテナユニット１について〕
以上、前記各形態のアンテナユニット１によれば、二枚の基板１１，１２に形成された放射素子３１，４１を導波管２０によって電磁的に接続することが可能となる。更に、各アンテナユニット１の導波管２０は、放射素子３１を囲むようにして第１基板１１に取り付けられている第１管部２１と、この第１管部２１と別体であり放射素子４１を囲むようにして第２基板１２に取り付けられている第２管部２２とを有しており、これら第１管部２１と第２管部２２とが連結されることによって導波管２０が構成されている。このため、アンテナユニット１の組み立ては、第１基板１１に取り付けられている第１管部２１と、第２基板１２に取り付けられている第２管部２２とを連結すればよく、導波管２０全体の管軸方向の長さが短くても、その組み立てが容易となる。

更に、導波管２０は、第１管部２１と第２管部２２とを連結することで構成されるので、例えば第１基板１１及び第２基板１２の内の一方の基板の仕様（設計）を変更する場合（ここでは、アンテナ２の仕様を変更するために第２基板１２を変更する場合）、その一方の第２基板１２とこの第２基板１２に取り付けられている第２管部２２（つまり、第２アンテナ用部品Ｕ２）を変更すればよい。このため、基板（１２）等の仕様の変更に対応しやすいアンテナユニット１が得られる。
また、例えば、第１基板１１及び第１管部２１を含む第１アンテナ用部品Ｕ１を共通とし、この第１アンテナ用部品Ｕ１に対して、様々な仕様を有する第２基板１２（第２アンテナ用部品Ｕ２）を適用することができる。なお、この際、各第２アンテナ用部品Ｕ２に含まれる第２基板１２の仕様は様々であるが、各第２アンテナ用部品Ｕ２に含まれる第２管部２２の構成は同じである。
このように、分割構造である導波管２０は、コネクタとして機能することができ、特に本実施形態の場合、第１基板１１と第２基板１２とを接続するミリ波帯で使用可能なコネクタとなる。

また、前記各形態のアンテナユニット１の導波管２０は、第１管部の一部と第２管部の一部とを嵌合させる嵌合部２７を有していることから、第１管部２１と第２管部２２とを嵌合させることで連結することができ、嵌合部２７によって第１管部２１と第２管部２２とを一体化させることができる。そして、この嵌合部２７により第１管部２１と第２管部２２との抜け止めが実現される。

また、前記各形態では、第１管部２１及び第２管部２２は短円筒形状を有していることから、第１基板１１と第２基板１２とを相対的に導波管２０の軸中心線Ｃ１（図２参照）回りに回転させることが可能となる。このため、例えば、第１基板１１と第２基板１２との相対的な向きを変更することができる。
特にアンテナユニット１を、アンテナ指向性が強い無線システムに適用する場合、アンテナ指向性を好ましい状態とするために、アンテナ２が設けられている第２基板１２の長手方向を、例えば第１基板１１の長手方向と異なる方向に向けて、第１基板１１及び第２基板１２を配置することが可能となる。これにより、発信回路３を有する第１基板１１及びアンテナ２を有する第２基板１２を含むアンテナユニット１を、コンパクトな携帯型端末器に組み込む場合にも有利となる。

そして、前記各形態のアンテナユニット１では、導波管２０は、第１管部２１と第２管部２２とが着脱可能として連結されることで構成されている。つまり、第１管部２１と第２管部２２とが連結後（組み立て後）において分離可能（分解可能）となっている。導波管２０は嵌合部２７を有しているが、この嵌合部２７における嵌合を解くことで分離可能となる。
このように導波管２０が分離可能となっていることで、前記のような基板（第１基板１１又は第２基板１２）の変更、取り換え、交換が可能でかつ容易となる。例えば、アンテナユニット１の組み立て後において検査を行い、不具合がある場合、導波管２０を分解する必要があり、この際の作業が容易となる。

また、図１２及び図１３は、図２に示すアンテナユニット１のシミュレーション結果を示しており、図１２は反射量と周波数のブラフであり、図１３は透過量と周波数のグラフである。図１２及び図１３それぞれにおいて、実線は、放射素子３１（４１）を円偏波素子（図３）とした場合を示し、破線は、放射素子３１（４１）を垂直偏波素子（図１１）とした場合を示している。更に、これらグラフは、アンテナユニット１の第１基板１１の平面線路３２を入力側とし、第２基板１２の平面線路４２を出力側とした結果である。

本実施形態のアンテナユニット１は、６０ＧＨｚ帯のアンテナとして使用するために設計されており、図１２及び図１３に示すように、６０ＧＨｚの周波数において、垂直偏波の場合及び円偏波の場合の双方において良好な結果が得られている。特に、円偏波の場合、６０ＧＨｚを中心として反射帯域幅が広くなっており、良好なアンテナ特性を有することができる。

〔放射素子の変形例について〕
図２及び図３に示す形態では、第１基板１１（及び第２基板１２）に設けられている放射素子３１（４１）が円偏波素子である場合について説明したが、放射素子３１（４１）は、図１１の平面図に示すように、垂直偏波素子であってもよい。図１１に示す放射素子３１は、四角形の素子の一辺に凹部が設けられた形状を有しており、この一辺に平面線路３２が繋がっている。そして、この放射素子３１を覆うようにして第１管部２１が設けられている。なお、図示しないが、第２基板１２に設けられる放射素子４１も、図１１に示す形態と同じ形状を有している。また、放射素子３１（４１）は、図３及び図１１に示すもの以外の形状であってもよい。

また、導波管２０についても、他の形状であってもよい。つまり、前記各形態では、導波管２０を円筒形状とするために、第１管部２１及び第２管部２２は短円筒形状を有しているが、導波管２０は矩形の筒形状であってもよい。この場合、第１管部２１及び第２管部２２を矩形筒形状とすればよい。

さらに、本発明のアンテナユニット１は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、アンテナユニット１をミリ波帯（６０ＧＨｚ）で使用できるものとして説明したが、電波帯（周波数帯）としては、ミリ波以外であってもよい。なお、第２基板１２に形成されるアンテナ２の形態は様々なものを採用することができる。

１：アンテナユニット １１：第１基板 １２：第２基板
２０：導波管 ２１：第１管部 ２２：第２管部
２７：嵌合部 ３１：放射素子（第１素子） ４１：放射素子（第２素子）
Ｕ１：第１のアンテナ用部品 Ｕ２：第２のアンテナ用部品

Claims (1)

1. 管軸方向に電波を伝搬する導波管と、
   前記導波管の管軸方向一方側と電磁的に結合される第１素子を有する第１基板と、
   前記導波管の管軸方向他方側と電磁的に結合される第２素子を有する第２基板と、
   を備え、
   前記導波管は、前記第１素子を囲むようにして前記第１基板に取り付けられている短円筒形状の第１管部と、当該第１管部と別体であり前記第２素子を囲むようにして前記第２基板に取り付けられている短円筒形状の第２管部と、前記第１管部の一部と前記第２管部の一部とを嵌合させる嵌合部と、を有し、
   前記第２管部は、前記第１管部の内周面と直径が同じである第１内周面と、当該第１内周面よりも直径が大きい第２内周面とを有していて、
   前記嵌合部は、前記第２内周面に全周にわたって形成されている凹部と、前記第１管部の外周面の一部に全周にわたって形成されており前記凹部に嵌合する形状の凸部と、によって構成され、
   前記第２内周面は前記第１管部の一部に対して外嵌し前記凹部と前記凸部とが嵌合することで前記第１管部と前記第２管部とは連結されていて、前記第１管部と前記第２管部とが連結されることによって前記導波管が構成され、
   直径が同じである前記第１管部の前記内周面と前記第２管部の前記第１内周面とにより、前記導波管は、平滑な直線状の内周面を有する、
   ことを特徴とするアンテナユニット。
   

Images