(57)【要約】【課題】平面アンテナの取付け部分が成型品や鋳造品の場合、成形後の後加工を実施しないと精度が出ない。また、平面アンテナが樹脂等で形成されている場合、金属製のネジで固定した場合、線膨張係数が異なるため、ネジの緩みが発生する等の問題がある。【解決手段】無線装置の筐体と、第１の導波管を有する平面アンテナと、上記平面アンテナを支持する複数の支持部材と、上記筐体に上記複数の支持部材を介して上記平面アンテナを取り付ける取り付け基板と、上記取り付け基板に第２の導波管を有し、上記平面アンテナを上記取り付け基板に固定する場合、上記平面アンテナの上記第１の導波管の中心軸と上記取り付け基板の上記第２の導波管の中心軸とが一致するように上記複数の支持部材の高さを切削加工により調節するように構成される。【選択図】図１
2008067051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置の筐体と、第１の導波管を有する平面アンテナと、上記平面アンテナを支持する複数の支持部材と、上記筐体に上記複数の支持部材を介して上記平面アンテナを取り付ける取り付け基板と、上記取り付け基板に第２の導波管を有し、上記平面アンテナを上記取り付け基板に固定する場合、上記平面アンテナの上記第１の導波管の中心軸と上記取り付け基板の上記第２の導波管の中心軸とが一致するように上記複数の支持部材の高さを切削加工により調節することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
無線装置の筐体と、第１の導波管を有する平面アンテナと、上記筐体に設けられ、上記平面アンテナが設置される取り付け基板と、上記取り付け基板に設けられた第２の導波管を有し、上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け設置する複数の弾性部材を有し、上記複数の弾性部材は、上記取り付け基板に固定されると共に、上記平面アンテナは、複数の窪みを有し、上記複数の弾性部材が上記平面アンテナの複数の窪みに嵌合して上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け固定することを特徴とする無線装置。
【請求項３】
無線装置の筐体と、第１の導波管の端部を有する平面アンテナと、上記筐体に設けられ、上記平面アンテナが設置される取り付け基板と、上記取り付け基板に設けられた第２の導波管を有し、上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け設置する複数の弾性部材を有し、上記複数の弾性部材は、上記取り付け基板に固定されると共に、上記平面アンテナは、複数の窪みを有し、上記複数の弾性部材が上記平面アンテナの複数の窪みに嵌合して上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け固定し、上記平面アンテナと上記取り付け基板との間隔を調整する間隔調節手段を有し、上記平面アンテナの上記第１の導波管の中心軸と上記取り付け基板の上記第２の導波管の中心軸が一致するように上記間隔調節手段を調節することを特徴とする無線装置のアンテナ調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置および無線装置のアンテナ調節方法に関し、特に、平面アンテナの取付けの容易な無線装置および無線装置のアンテナ調節方法に関することである。
【背景技術】
【０００２】
移動体、例えば、自動車や列車等に搭載されている移動体通信用の無線装置と、例えば、基地局装置とがデータ通信を行う場合、一般に入力電界強度が変動し易い環境にあり、ある程度の電界強度のもとでしか無線装置の初期の性能が得られないのが普通である。従って、高速にデータ伝送が可能な、例えば、６０ＧＨｚ帯の無線キャリアを用いたデータ通信装置が用いられるようになってきている。このような移動体通信用の無線装置について図６を用いて説明する。
【０００３】
図６（Ａ）は、無線装置を示す斜視図である。１０１は、例えば、送受信用無線機（図示せず。）が内蔵された無線装置の筐体であり、寸法は、横幅約１６０ｍｍ、縦約９０ｍｍ、厚み約７５ｍｍの大きさを持つ。１０２は、平面アンテナである。この平面アンテナ１０２は、筐体１０１の金属板１０３にネジ１０４で固定される。１０６は、導波管を示し、例えば、筐体１０１内に設けられた送信用無線機からの出力信号が伝播する。そして、この導波管１０６を介して信号が伝送され、例えば、６０ＧＨｚの無線キャリアを平面アンテナ１０２に供給する。１０７は、平面アンテナ１０２を金属板１０３に位置合わせする位置合せ用突起部を示し、この突起部１０７が位置決め穴１０８に挿入され、位置合わせできるようになされている。１０９は、平面アンテナ１０２に多数設けられた電波放射の開口部である。なお、導波管１０６は、例えば、約３．３ｍｍ×約１．６ｍｍの矩形の形状をしている。
【０００４】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示される平面アンテナ１０２の矢印方向Ａから見た斜視図を示している。平面アンテナ１０２は、例えば、金属の筐体で構成され、内部には、誘電体板１１２（点線で示す。）が設けられている。この平面アンテナ１０２には、上述の導波管１０６から出力される、例えば、６０ＧＨｚの無線キャリアが入力される導波管１１１が設けられている。導波管１１１から入力された無線キャリアは、平面アンテナ１０２の金属の筐体と誘電体板１１２で構成される伝送路を伝播し、平面アンテナ１０２に多数設けられた電波放射の開口部１０９から電波を放射する。なお、図６では、金属板１０３−１上に、平面アンテナ１０２を設けた構造を示しているが、これは、例えば、移動体通信用の無線装置の送信用アンテナである。同様の構成が金属板１０３−２上に、受信用アンテナが設けられる。即ち、図６に示す無線装置は、１対の送受信アンテナ１０２を有している。なお、金属板１０３−１、１０３−２は、金属板の位置を示すための表示（呼称）であり、金属板１０３は、一体に構成されている。勿論、別体で構成することもできる。従って、無線装置は、平面アンテナ側の導波管１１１と、金属板１０３上の導波管１０６とが結合される。なお、以下の説明では、送信用アンテナを代表として説明する。
【０００５】
上述の無線装置において、金属板１０３上に平面アンテナ１０２を固定する場合、特に、重要なことは、金属板１０３の導波管１０６の開口部と平面アンテナ１０２の導波管１１１の開口部が±０．１ｍｍ程度の精度で一致させること、および、導波管１０６の導波管の中心軸と平面アンテナ１０２の導波管１１１の導波管の中心軸が一致するように固定する必要がある。このように構成しないと、伝播損失が大きくなり、十分な電波強度が得られないと言う問題がある。
【０００６】
さて、導波管１０６の開口部と平面アンテナ１０２の導波管１１１の開口部を±０．１ｍｍ程度の精度で一致させるためには、平面アンテナ１０２を金属板１０３に位置合わせする突起部１０７を位置決め穴１０８に挿入して位置合わせするので、比較的容易に精度の高い位置合わせが可能であるが、金属板１０３側の導波管１０６の導波管の中心軸と平面アンテナ１０２側の導波管１１１の導波管の中心軸が一致するように固定することが極めて難しい。その理由は、金属板１０３が鋳造で製作されたものであり、この鋳造で製作された金属板１０３は、殆ど平面が歪んでいるためである。両中心軸が一致するように固定するためには、金属板１０３を更に切削加工することにより平面精度を出す必要がある。なお、上記従来例では、平面アンテナ１０２を取り付ける板を金属板１０３として説明したが、例えば、樹脂等の成型品でもよいが、樹脂等の成型品でも平面精度が悪く、金属板同様に切削加工により平面精度を出す必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述したように無線装置の筐体は、１６０ｍｍ×９０ｍｍと、かなり加工面積が大きいので、加工時間が長く、また、加工精度も十分でない等の問題もあり、平面アンテナ１０２をネジ１０４で取付けたとき、筐体１０１の金属板１０３の導波管１０６の開口部分が垂直でなかった場合、平面アンテナ１０２を取外し、金属板１０３を再び切削加工する必要があり、手間がかかり、組み立てや調整の容易な無線装置の実現が望まれている。
【０００８】
【特許文献１】特に、発見されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術によると、平面アンテナの取付け部分が金型を使用した樹脂の成型品や鋳造品の場合、成形後の後加工を実施しないと精度が出なかった。取り付け部分の平面精度が出ない状態で平面アンテナを無線装置の筐体に取り付けて動作させた場合、十分な電波強度が得られないため、完成後の後加工が不可欠である。また、後加工では、切削面積が広く、加工時間と手間がかかっていた。更に、平面アンテナが樹脂等で形成されている場合、金属製のネジで固定した場合、線膨張係数が異なるため、ネジの緩みが発生する等の問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、平面アンテナの取付けの容易な無線装置および無線装置のアンテナ調節方法を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、平面アンテナの向き調整の容易な無線装置および無線装置のアンテナ調節方法を提供することである。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、線膨張係数の異なる樹脂製のアンテナと金属製の筐体を安定に密着させ、平面アンテナの向き調整が簡単な無線装置および無線装置のアンテナ調節方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の無線装置は、無線装置の筐体と、第１の導波管を有する平面アンテナと、上記平面アンタナを支持する複数の支持部材と、上記筐体に上記複数の支持部材を介して上記平面アンテナを取り付ける取り付け基板と、上記取り付け基板に第２の導波管を有し、上記平面アンタナを上記取り付け基板に固定する場合、上記平面アンテナの上記第１の導波管の中心軸と上記取り付け基板の上記第２の導波管の中心軸とが一致するように上記複数の支持部材の高さを切削加工により調節するように構成される。
【００１４】
また、本発明の無線装置は、無線装置の筐体と、第１の導波管を有する平面アンテナと、上記筐体に設けられ、上記平面アンテナが設置される取り付け基板と、上記取り付け基板に設けられた第２の導波管を有し、上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け設置する複数の弾性部材を有し、上記複数の弾性部材は、上記取り付け基板に固定されると共に、上記平面アンテナは、複数の窪みを有し、上記複数の弾性部材が上記平面アンテナの複数の窪みに嵌合して上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け固定するように構成される。
【００１５】
また、本発明の無線装置のアンテナ調節方法は、無線装置の筐体と、第１の導波管の端部を有する平面アンテナと、上記筐体に設けられ、上記平面アンテナが設置される取り付け基板と、上記取り付け基板に設けられた第２の導波管を有し、上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け設置する複数の弾性部材を有し、上記複数の弾性部材は、上記取り付け基板に固定されると共に、上記平面アンテナは、複数の窪みを有し、上記複数の弾性部材が上記平面アンテナの複数の窪みに嵌合して上記平面アンテナを上記取り付け基板に押付け固定し、上記平面アンテナと上記取り付け基板との間隔を調整する間隔調節手段を有し、上記平面アンテナの上記第１の導波管の中心軸と上記取り付け基板の上記第２の導波管の中心軸が一致するように上記間隔調節手段を調節するように構成される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、無線装置の筐体の間に支持部材を設け、支持部材の上面を切削加工で調節することにより、容易に平面アンテナを無線装置の筐体側の導波管にほぼ垂直に取り付けることができる。更に、平面アンテナの取付け部材を金属弾性体とすることにより、簡単な機構で線膨張係数の異なる樹脂製のアンテナと金属製の筐体を、安定に密着させることが可能となる。そのため、周囲環境の温度変化に影響されることは無く、安定した電波の送受信が可能となる。更に、平面アンテナを無線装置の筐体側の導波管に垂直となるようにするための平面アンテナの向き調整は、平面アンテナを無線装置の筐体に取り付けた後であっても、ネジを回すことだけで可能となり、無線装置の平面アンテナの取り付けが短時間で行えるので、生産性が向上し、信頼性が確保される等の特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。図４は、本発明の一実施例を説明するための無線装置の斜視図であり、図５は、平面アンテナを取付けた状態の斜視図である。なお、図５は、平面アンテナを保護するための無線装置のカバー（図示せず。）は、取外した状態を示している。
【００１８】
図４において、４０１は、平面アンテナ１０２の取付け基板を示し、筐体１０１に平面アンテナ１０２を取り付けるための基板を構成する。この基板４０１は、鋳造等の金属板や樹脂等の成型品で形成されている。４０２は、平面アンテナ１０２の取り付け基板に形成されたボス部（以下支持部材という。）であり、この支持部材４０２には、ネジ加工された穴（以下、タップ穴４０３と称する。）が設けられている。なお、支持部材４０２は、取付け基板４０１を金属板の鋳造や樹脂等の成型品で形成する場合には、一体に形成されるが、別体で構成し、接着することもできる。平面アンテナ１０２の構成は、図６（Ｂ）で説明したものと同じである。なお、図６と同じものには同じ符号が付されている。
【００１９】
図４に示す無線装置は、筐体１０１と平面アンテナ１０２との間に複数個の支持部材４０２が設けられ、平面アンテナ１０２は、支持部材４０２にネジ１０４で固定される。この時、筐体１０１の導波管１０６の中心軸と平面アンテナ１０２の導波管１１１（図６（Ｂ）に示す。）の中心軸とを一致させるように固定する。図５は、平面アンテナ１０２をアンテナ筐体１０１に取付けた状態の斜視図を示している。このアンテナ構造は、送信用平面アンテナと受信用平面アンテナを備えている。
【００２０】
次に、筐体１０１の導波管１０６の中心軸と平面アンテナ１０２の導波管１１１の中心軸とを一致させる方法について説明する。平面アンテナ１０２を無線装置の筐体１０１に取付ける場合、平面アンテナ１０２の位置決め穴１０８に、筐体１０１の位置合わせ用突起部１０７を合致させる。筐体１０１には、導波管１０６を有し、平面アンテナ１０２の導波管１１１（図６（Ｂ）に示す。）とを合致させる。この場合、平面アンテナ１０２の導波管１１１の中心軸と筐体１０１の導波管１０６の中心軸とは、導波管の中心軸が一致、即ち、直線上に一致させる必要がある。そのため支持部材４０２の高さ調節をすることにより、平面アンテナ１０２が筐体１０１の導波管１０６の軸に垂直となるように４個の支持部材４０２の高さを調節する。この高さ調節は、支持部材４０２の上部を切削により削り調整する。ここで、導波管の軸とは、導波管内を電波が伝播する方向の中心軸を意味する。
【００２１】
この時の高さ調節は、例えば、アンテナ構造を実際に動作させ、平面アンテナ１０２から、例えば、６０ＧＨｚの無線キャリアを放射し、その電界強度をオシロスコープあるいは電界強度測定装置で測定して調整する。即ち、平面アンテナ１０２の導波管１１１と筐体１０１の導波管１０６において、導波管の中心軸が一致する場合は、最大の電界強度が得られるが、これが一致しない場合には、電界強度が小さいので、支持部材４０２の上部を切削により削り調整する。このように構成すると、切削で削る面積は、支持部材４０２の上部の僅かな部分であるので、極めて簡単に加工、調整が容易である。従って、支持部材４０２の上面を微少に切削するだけで、筐体１０１の導波管１０６の中心軸と平面アンテナ１０２の導波管１１１の中心軸とを一致させることができるため、後加工の面積が少なく容易に調整可能である。
【００２２】
次に、本発明の他の一実施例について、図１〜図３を用いて説明する。先に説明した図４で示される平面アンテナ１０２は、筐体１０１の支持部材４０３に複数個の金属製のネジ１０４で固定している。この場合、平面アンテナ１０２の筐体（誘電体板１１２の外枠を意味する。）は、金属で構成されているので、金属製のネジ１０４とは、それほど線膨張係数は違わない。従って、使用中にネジ１０４が緩み、平面アンテナ１０２が支持部材４０２からずれることはない。しかしながら、平面アンテナ１２０の材質が樹脂等の場合、金属性のネジ１０４と樹脂製の平面アンテナ１２０とは、線膨張係数に大きな差異が有る。例えば、金属性のネジ１０４の線膨張係数は、樹脂製の平面アンテナ１２０の線膨張係数の約２倍となり、アンテナ構造が使用される周囲環境の温度変化によりネジの緩みが発生する。このように緩みが発生すると、再度、平面アンテナからの電界強度を測定しながら平面アンテナの向き調整をする必要があるため、平面アンテナを取り外し、筐体の支持部材４０２等を切削し、手間がかかり、生産性が悪かった。なお、平面アンテナ１０２と同じ材質である樹脂製のネジを使用すると、ネジの緩みの発生は、防止できるものの、強度上の問題が発生していた。
【００２３】
図１は、本発明の他の一実施例の分解図の斜視図を示し、図３（Ａ）は、組み立て後の無線装置の斜視図を示している。図１において、１２０は、平面アンテナを示す。この平面アンテナ１２０は、図４、図６に示される平面アンテナ１０２と構造は、同じであるが、筐体の材質が違っている。先に説明したように平面アンテナ１０２は、例えば、金属の筐体で構成され、内部には、誘電体板１１２が設けられているのに対して平面アンテナ１２０は、筐体が、例えば、樹脂等で構成され、その内面は、アルミニウム等の導電部材の薄膜で構成され、金属の筐体と同じ作用を有するように構成されている。このように構成される理由は、図４、図６に示される金属の筐体を用いた平面アンテナ１０２に比べて図１に示される樹脂等で構成される筐体の平面アンテナ１２０は、コストが数十分の１となり、これが多く利用されるようになってきている。
【００２４】
１２１は、平面アンテナ１２０を取付け基板４０１上に所定の押圧で取り付ける、例えば、金属製の弾性部材である。１２２は、平面アンテナ１２０に設けられた窪みである。１２３は、取付け基板４０１に設けられた金属製の弾性部材１２１の位置決めのための突起部、１２４は、金属製の弾性部材１２１をネジ１２５で固定するための支持部材である。１２６は、取付け基板４０１に対して平面アンテナ１２０の高さを調節するための調節ネジである。これについては、後述する。なお、図４および図６と同じものには同じ符号が付されている。また、図１で示される無線装置では、取付け基板４０１は、図４に示す取付け基板４０１とは、異なった凸状構造を有しているが、これは平面アンテナの高さを調節する部材であり、その表面は特に精度よく作成する必要はない。
【００２５】
図２は、金属製の弾性部材１２１の外観図であり、２０１は、金属製の弾性部材１２１をネジ１２５で支持部材１２４に固定するための穴、２０２は、位置決めのための突起部１２３が挿入される位置決め穴である。そして、平面アンテナ１２０は、平面アンテナ１２０の位置決め穴１０８を取付け基板４０１の突起部１０７に挿入し、位置合わせできるようになされている。平面アンテナ１２０の位置合わせは、金属製の弾性部材１２１の位置決め穴２０２を位置決めのための突起部１２３に挿入し、ネジ１２５で支持部材１２４に固定する。これによって金属製の弾性部材１２１は、平面アンテナ１２０の窪み１２２に嵌合し、かつ、弾性部材１２１の押圧により取付け基板４０１に密着するように固定される。
【００２６】
従って、平面アンテナ１２０を無線装置の取付け基板４０１に取付けるには、平面アンテナ１２０の位置決めの穴１０８に取付け基板４０１の位置決めピン１０７を合致させ、導波管１０６と導波管１１１の位置を合致させる。次に、金属の弾性体１２１の位置決め穴１２１を位置決めのための突起部１２３に挿入し、ネジ１２５で平面アンテナ１２０を支持部材１２４に取り付ける。図３（Ａ）は、平面アンタナ１２０を取付け基板４０１に取付けた状態を示している。
【００２７】
次に、図１に示す本発明の一実施例においても、図４で示した一実施例と同様に、平面アンテナ１２０の導波管１１１と筐体１０１の導波管１０６は、前述と同様に導波管の中心軸が一致、即ち、直線上に一致させる必要がある。そのため本発明の一実施例では、平面アンテナ１２０を取付け基板４０１に取付ける場合、その高さの調節を調節ネジ１２６でできるようにしている。これについて図３（Ｂ）を用いて説明する。
【００２８】
図３（Ｂ）は、平面アンテナ１２０の高さの調節機構を説明するための図である。図３（Ｂ）において、３０１は、ネジロックである。１２０は、平面アンテナ、４０１は、平面アンテナ１２０の取付け基板４０１であり、図３（Ａ）の矢印Ｂで示すように調節ネジ１２６をドライバーなどで回転させると、取付け基板４０１と平面アンテナ１２０の隙間Ｌの寸法を変更することが可能である。この間隙Ｌは、例えば、２ｍｍ〜３ｍｍ程度であり、調節ネジ１２６を回転させることによって筐体１０１の導波管１０６と平面アンテナ１２０の導波管１１１との位置関係を調整することが可能である。従って、調節のためには、例えば、無線装置を実際に動作させ、平面アンテナ１２０から、例えば、６０ＧＨｚの無線キャリアを放射し、その電界強度をオシロスコープあるいは電界強度測定装置で測定しながら調節ネジ１２６を回転させることによって調整する。
【００２９】
ネジロック３０１は、取付け基板４０１と平面アンテナ１２０の隙間の位置を固定させるためのもので、ネジの緩み止めのために塗布する接着剤等である。本実施例では、一個の平面アンテナ１２０について２箇所の調節ネジが設けられているが、これに限らず、３箇所、４箇所でもよいことはいうまでもない。
【００３０】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線装置および無線装置のアンテナ調節方法の実施例に限定されるものではなく、上記以外の無線装置および無線装置のアンテナ調節方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例を説明するための分解斜視図を示す。
【図２】図１の実施例で使用される弾性部材の外観を示す図である。
【図３】本発明の一実施例の組み立て後の斜視図を示す。
【図４】本発明の他の一実施例を説明するための分解斜視図を示す。
【図５】本発明の他の一実施例の組み立て後の斜視図を示す。
【図６】従来の一例の無線装置を説明するための分解斜視図を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１０１：無線装置の筐体、１０２、１２０：平面アンテナ、１０３：金属板１０３、１０４、１２５：固定ネジ、１０６、１１１：導波管、１０７：位置合わせ用突起部、１０８：位置決め穴、１０９：電波放射の開口部、１１０：平面アンテナの内面、１１２：誘電体板、１２１：弾性体、１２２：窪み、１２３：位置決めのための突起部、１２４：支持部材、１２６：調節ネジ、３０１：ネジロック、４０１：取付け基板、４０２：支持部材、４０３：タップ穴、４０４：取り付け穴。
【図１】
2008067051.tif 000003
【図２】
2008067051.tif 000004
【図３】
2008067051.tif 000005
【図４】
2008067051.tif 000006
【図５】
2008067051.tif 000007
【図６】
2008067051.tif 000008