(57)【要約】【課題】誘電体アンテナを測定用基板に載置固定する際に、固定具の影響をできるだけなくすようにして、実装時の検査規格で測定できるようにする。【解決手段】誘電体アンテナ１２を測定用基板１４に載置固定した状態で該誘電体アンテナ１２の特性を測定するアンテナ測定装置１０において、測定用基板１４が収容される筐体５０と、固定具４０を搬送するアーム機構４２と、筐体５０に接触あるいは近接して取り付けられ、誘電体アンテナ１２から放射される電波を受信し、又は誘電体アンテナ１２へ電波を放射する送受信部５２と、測定用基板１４と送受信部５２との相対位置を調整する位置合わせ機構５４と、筐体５０外に設置され、送受信部５２からの信号あるいは誘電体アンテナ１２からの信号を解析するネットワークアナライザ５６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板にアンテナ電極が形成され、かつ、前記誘電体基板の表面の一部にアース電極が形成された誘電体アンテナを測定用基板に載置固定した状態で誘電体アンテナの特性を測定するアンテナ測定装置において、
前記誘電体アンテナの前記アース電極に接触して、該誘電体アンテナを前記測定用基板に押さえつける固定具を有することを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ測定装置において、
前記測定用基板が収容される筐体と、
前記固定具を搬送するアーム機構と、
前記筐体に接触あるいは近接して取り付けられ、前記誘電体アンテナから放射される電波を受信、又は前記誘電体アンテナへ電波を放射する送受信部と、
前記測定用基板と前記送受信部との相対位置を調整する位置合わせ機構と、
前記筐体外に設置され、前記送受信部からの信号あるいは誘電体アンテナからの信号を解析する解析部とを有することを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項３】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ測定装置において、
前記位置合わせ機構は、
前記測定用基板を任意の方向に移動させる基板移動機構と、
前記筐体を任意の方向に移動させる筐体移動機構とを有することを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項４】
請求項３記載のアンテナ測定装置において、
前記基板移動機構は、前記測定用基板を支持する１以上の支持部材を有し、
前記１以上の支持部材は、少なくとも低誘電率の材料で構成されていることを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項５】
請求項４記載のアンテナ測定装置において、
前記１以上の支持部材の誘電率は、前記誘電体アンテナの誘電体基板の誘電率よりも低いことを特徴とするアンテナ測定装置。
【請求項６】
誘電体基板にアンテナ電極が形成され、かつ、前記誘電体基板の表面の一部にアース電極が形成された誘電体アンテナを測定用基板に載置固定した状態で誘電体アンテナの特性を測定するアンテナ測定方法において、
固定具を前記誘電体アンテナの前記アース電極に接触させて、該誘電体アンテナを前記基板に押さえつけながら前記誘電体アンテナの特性を測定することを特徴とするアンテナ測定方法。
【請求項７】
請求項６記載のアンテナ測定方法において、
筐体内に前記測定用基板を収容し、
前記固定具を用いて前記測定用基板に前記誘電体アンテナを載置固定し、
前記筐体に接触あるいは近接して取り付けられた送受信部を通じて、前記誘電体アンテナから放射される電波を受信し、又は前記誘電体アンテナへ電波を放射し、
前記送受信部からの信号あるいは誘電体アンテナからの信号を解析して前記誘電体アンテナの特性を測定することを特徴とするアンテナ測定方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載のアンテナ測定方法において、
前記測定用基板を支持する支持部材として、少なくとも低誘電率の材料で構成された支持部材を使用することを特徴とするアンテナ測定方法。
【請求項９】
請求項８記載のアンテナ測定方法において、
前記１以上の支持部材の誘電率は、前記誘電体アンテナの誘電体基板の誘電率よりも低いことを特徴とするアンテナ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置の特性を測定するアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法に関し、特に、誘電体基板にアンテナ電極が形成されて構成された誘電体アンテナの特性を測定する上で好適なアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アンテナ装置の小型化並びに通信機の小型化を図るために、例えば誘電体基板の表面に電極膜によるアンテナパターンを形成した誘電体アンテナが多数提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００３】
これらの誘電体アンテナの特性を測定する場合、一部にアース電極が形成された測定用基板を用意し、誘電体アンテナの一部をアース電極に載置固定して行うようにしている。
【特許文献１】
特開平９−１６２６３３号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１０−３２４１３号公報（図１）
【特許文献３】
特開平１０−４１７２２号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この誘電体アンテナの載置固定においては、例えば固定具によって誘電体アンテナを測定用基板に押さえつける方法が採用されている。この場合、固定具が誘電体アンテナの一部に接触することによって誘電体アンテナの共振周波数やインピーダンスがずれるという問題がある。
【０００５】
つまり、誘電体アンテナを測定用基板に載置した際の誘電体アンテナの特性と、誘電体アンテナを配線基板（測定用基板と同等のもの）に半田実装した際の誘電体アンテナの特性とが大きく異なることとなる。従って、特性の測定にあたっては、実装時の検査規格をそのまま使用することができない。
【０００６】
そこで、従来では、測定用基板に誘電体アンテナを載置固定した際の特性と、実際の配線基板に誘電体アンテナを半田実装した際の特性との相関をとり、この相関関係から代替的な検査規格を定め、測定用基板に誘電体アンテナを載置固定した際の特性を前記代替的な検査規格と照らし合わせるようにしている。
【０００７】
このような検査方法では、実際の検査工程に入る前に、代替的な検査規格を決定するための工程が必要になり、工数の削減に限界が生じるおそれがある。
【０００８】
また、誘電体アンテナのアンテナ利得を測定するためには、誘電体アンテナに対向させて送信アンテナを設置して行うことが考えられる。しかし、この場合も、アンテナ利得を測定するための代替の検査規格が別途必要になるが、この代替の検査規格を作成するのは、多大な時間と労力が必要であり、コスト的に不利になる。
【０００９】
従って、従来では、測定用基板に誘電体アンテナを載置固定して測定する特性としては、もっぱら反射特性のみであり、誘電体アンテナのアンテナ利得、指向性特性や利得の周波数特性の測定は、実装した段階で行うか、別の設備を用いて行うようにしている。そのため、従来は、検査工程にかかる設備や工数が多く、コストの低廉化を図るには限界がある。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、誘電体アンテナを測定用基板に載置固定する際に、固定具の影響をできるだけなくすことができ、実装時の検査規格で測定することができるアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明の目的は、前記条件に加えて、誘電体アンテナのアンテナ利得、反射特性、指向性特性及び利得の周波数特性を１つの測定装置でほぼ同時に測定することができ、測定設備の簡略化や工数の削減を有効に図ることができるアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアンテナ測定装置は、誘電体基板にアンテナ電極が形成され、かつ、前記誘電体基板の表面の一部にアース電極が形成された誘電体アンテナを測定用基板に載置固定した状態で誘電体アンテナの特性を測定するアンテナ測定装置において、前記誘電体アンテナの前記アース電極に接触して、該誘電体アンテナを前記測定用基板に押さえつける固定具を有することを特徴とする。
【００１３】
測定時に、固定具が誘電体アンテナのアース電極に接触して、該誘電体アンテナを測定用基板に押さえつけることから、固定具による誘電体アンテナへの影響はほとんどなくなり、測定時に、固定具が接触しても誘電体アンテナの共振周波数やインピーダンスがずれるということはない。
【００１４】
このことから、誘電体アンテナを測定用基板に載置した際の誘電体アンテナの特性と、誘電体アンテナを配線基板（測定用基板と同等のもの）に半田実装した際の誘電体アンテナの特性とはほとんど同じになる。
【００１５】
従って、本発明に係るアンテナ測定装置においては、誘電体アンテナにおける特性の測定にあたって、実装時の検査規格をそのまま使用することができ、従来のような代替の検査規格を作る必要はない。その結果、検査工程にかかる工数の削減を有効に図ることができる。
【００１６】
そして、前記構成において、前記測定用基板が収容される筐体と、前記固定具を搬送するアーム機構と、前記筐体に接触あるいは近接して取り付けられ、前記誘電体アンテナから放射される電波を受信し、又は前記誘電体アンテナへ電波を放射する送受信部と、前記測定用基板と前記送受信部との相対位置を調整する位置合わせ機構と、前記筐体外に設置され、前記送受信部からの信号あるいは誘電体アンテナからの信号を解析する解析部とを有するようにしてもよい。
【００１７】
上述したように、誘電体アンテナにおける特性の測定にあたって、実装時の検査規格をそのまま使用することができることから、送受信部を使用して、アンテナ利得、指向性特性並びに利得の周波数特性を測定する場合においても、実装時の各検査規格をそのまま使用することができる。このため、各特性に合わせた代替の検査規格を別途作成する必要はない。従って、同一の測定装置で誘電体アンテナのアンテナ利得、反射特性、指向性特性、利得の周波数特性を１つの測定装置でほぼ同時に測定することができ、検査工程の工数の大幅なる削減を図ることができる。
【００１８】
また、前記測定用基板と前記送受信部との相対位置を調整する位置合わせ機構を有することから、１つの測定装置で様々なサイズの誘電体アンテナの測定を行うことができる。
【００１９】
この位置合わせ機構は、前記測定用基板を任意の方向に移動させる基板移動機構と、前記筐体を任意の方向に移動させる筐体移動機構とを有するようにしてもよい。
【００２０】
この場合、前記基板移動機構は、前記測定用基板を支持する１以上の支持部材を有し、前記１以上の支持部材は、少なくとも低誘電率の材料で構成されていることが好ましい。前記１以上の支持部材の誘電率は、前記誘電体アンテナの誘電体基板の誘電率よりも低いことが好ましい。これにより、支柱による誘電体アンテナへの影響をほとんどなくすことができ、測定時に、支持部材によって誘電体アンテナの共振周波数やインピーダンスがずれるということはない。
【００２１】
また、本発明に係るアンテナ測定方法は、誘電体基板にアンテナ電極が形成され、かつ、前記誘電体基板の表面の一部にアース電極が形成された誘電体アンテナを測定用基板に載置固定した状態で誘電体アンテナの特性を測定するアンテナ測定方法において、固定具を前記誘電体アンテナの前記アース電極に接触させて、該誘電体アンテナを前記基板に押さえつけながら前記誘電体アンテナの特性を測定することを特徴とする。
【００２２】
これにより、誘電体アンテナを測定用基板に載置固定する際に、固定具の影響をできるだけなくすことができ、実装時の検査規格で測定することができる。また、誘電体アンテナのアンテナ利得、反射特性、指向性特性及び利得の周波数特性をほぼ同時に測定することができ、測定設備の簡略化や工数の削減を有効に図ることができる。
【００２３】
そして、前記方法において、筐体内に前記測定用基板を収容し、前記固定具を用いて前記測定用基板に前記誘電体アンテナを載置固定し、前記筐体に接触あるいは近接して取り付けられた送受信部を通じて、前記誘電体アンテナから放射される電波を受信し、又は前記誘電体アンテナへ電波を放射し、前記送受信部からの信号あるいは誘電体アンテナからの信号を解析して前記誘電体アンテナの特性を測定するようにしてもよい。
【００２４】
また、前記測定用基板を支持する支持部材として、少なくとも低誘電率の材料で構成された支持部材を使用することが好ましい。この場合、前記１以上の支持部材の誘電率は、前記誘電体アンテナの誘電体基板の誘電率よりも低いことが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法の実施の形態例を図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２６】
本実施の形態に係るアンテナ測定装置１０は、図１に示すように、誘電体アンテナ１２（図３参照）を測定用基板１４に載置固定した状態で該誘電体アンテナ１２の特性を測定する装置である。
【００２７】
測定用基板１４は、図２に示すように、接地電極１６が１つのコーナー部１８を除いてほぼ全面に形成されている。誘電体アンテナ１２は、測定用基板１４のうち、接地電極１６が形成されていない前記１つのコーナー部１８に載置固定されることになる。
【００２８】
ここで、誘電体アンテナ１２の構成について図３を参照しながら説明する。この誘電体アンテナ１２は、図３に示すように、複数枚の板状の誘電体層が積層、焼成されて構成された誘電体基板２０と、該誘電体基板２０の上面に形成されたアンテナパターン２２とを有して構成されている。アンテナパターン２２は、電極膜によって例えば帯状に形成されている。
【００２９】
また、この誘電体アンテナ１２は、誘電体基板２０の後端面に電極膜による入出力端子２４が形成されており、該入出力端子２４とアンテナパターン２２の後端とは、誘電体基板２０内に形成されたストリップライン電極やビアホール等を介して電気的に接続されている。そして、前記入出力端子２４とアンテナの後端とを電気的に接続する部分が給電部分であって、この給電部分がアース電極３０で囲まれた形態となっている。
【００３０】
そして、本実施の形態に係るアンテナ測定装置１０は、図１及び図３に示すように、測定用基板１４に載置された誘電体アンテナ１２を測定用基板１４に押さえつける固定具４０を有し、この固定具４０は、アーム機構４２によって移動するようになっている。
【００３１】
誘電体アンテナ１２は、例えば多数の誘電体アンテナ１２が配列された図示しないパレットから取り出されて、測定用基板１４に載置される。図３に示すように、固定具４０は、測定用基板１４に載置された誘電体アンテナ１２のうち、上面に形成されたアース電極３０に接触して、該誘電体アンテナ１２を測定用基板１４に押さえつける。
【００３２】
なお、前記パレットから１つの誘電体アンテナ１２を取り出して測定用基板１４に載置する治具として、前記固定具４０を兼用するようにしてもよい。これは、固定具４０に例えば真空チャック機構を持たせることで容易に実現することができる。
【００３３】
本実施の形態に係るアンテナ測定装置１０の全体的な構成は、図１及び図２に示すように、筐体５０と、送受信部５２と、位置合わせ機構５４と、ネットワークアナライザ５６と、少なくともアーム機構４２、位置合わせ機構５４及びネットワークアナライザ５６を制御するコンピュータ５８とを有する。なお、誘電体アンテナ１２の入出力端子２４はネットワークアナライザ５６に接続されている。
【００３４】
筐体５０は、内部に測定用基板１４が収容される空間６０を有し、内壁のうち、少なくとも上下に関する内壁にはそれぞれ多数の電波吸収体６２が設けられている。この電波吸収体６２の構成材料としては、フェライト焼結材料（ＭＨｚ帯吸収用）や、ゴム及び樹脂系複合材料（ＧＨｚ帯吸収用）がある。
【００３５】
送受信部５２は、筐体５０の前面に接触あるいは近接して取り付けられており、誘電体アンテナ１２から放射される電波を受信し、及び誘電体アンテナ１２に電波を放射する送受信アンテナを有する。
【００３６】
位置合わせ機構５４は、測定用基板１４を、Ｘ軸方向（送受信部５２に対して接近及び離間する方向）と、Ｙ軸方向（上下方向）と、Ｘ軸を中心としたねじり方向θに移動させる基板移動機構７０と、筐体５０をＹ軸方向に移動させる第１の筐体移動機構７２と、図２に示すように、筐体５０をＺ軸方向（水平方向であって、かつ、Ｘ軸方向と直交する方向）に移動させる第２の筐体移動機構７４とを有する。
【００３７】
基板移動機構７０は、図１に示すように、基台７６上に配設され、かつ、基台７６に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向に相対移動するステージ７８と、該ステージ７８上に固定された複数本の円柱状の支柱８０と、これら支柱８０によって水平に支持された平板状の支持板８２とを有する。この支持板８２上に測定用基板１４が載置固定される。具体的には、図４に示すように、測定用基板１４は、そのうちの１つのコーナー部８４と、支持板８２の１つのコーナー部８６とが一致するように、支持板８２上に載置固定される。
【００３８】
第１の筐体移動機構７２は、図１に示すように、基台７６上に配設され、かつ、基台７６に対してＹ軸方向に相対移動する第１のステージ８８を有し、該第１のステージ８８に筐体５０の下面又は上面が固定されている。
【００３９】
第２の筐体移動機構７４は、図２に示すように、基台７６上に配設され、かつ、基台７６に対してＺ軸方向に相対移動する第２のステージ９０を有し、該第２のステージ９０に筐体５０の１つの側面が固定されている。
【００４０】
これらの各機構は、例えばコンピュータ５８にて制御され、検査対象の誘電体アンテナ１２の種類に応じて、測定上、最適な位置に誘電体アンテナ１２（もしくは測定用基板１４）が配置されるように駆動される。
【００４１】
基板移動機構７０における複数本の支柱８０は、少なくとも低誘電率の材料で構成され、具体的には、支柱８０の誘電率は、誘電体アンテナ１２における誘電体基板２０の誘電率よりも低い。
【００４２】
また、複数本の支柱８０の設置個所は、誘電体アンテナ１２から離れた位置に設置している。本実施の形態では、図４に示すように、支持板８２の３つのコーナー部に対応した位置（図４において、１、２及び３で示す位置）に設置した例を示す。
【００４３】
次に、この実施の形態に係るアンテナ測定装置１０を使用して誘電体アンテナ１２の特性を測定する方法について説明する。
【００４４】
まず、検査対象の誘電体アンテナ１２の種類をコンピュータ５８に入力する。コンピュータ５８は、入力されたデータに基づいて基板移動機構７０、第１及び第２の筐体移動機構７２及び７４を駆動制御して、測定用基板１４を、検査対象である誘電体アンテナ１２の特性を測定する上で最適な位置に設定する。
【００４５】
その後、コンピュータ５８は、アーム機構４２を駆動制御して固定具４０を図示しないパレット上に搬送し、該パレット内に配列された多数の誘電体アンテナ１２から１つの誘電体アンテナ１２を真空吸着して保持する。このとき、固定具４０は、誘電体アンテナ１２の上面のうち、アース電極３０に接触した状態で誘電体アンテナ１２を保持する。
【００４６】
次いで、コンピュータ５８は、アーム機構４２を駆動制御して固定具４０（誘電体アンテナ１２を保持している）を測定用基板１４上に搬送し、更に、誘電体アンテナ１２を、測定用基板１４の１つのコーナー部１８（接地電極１６が形成されていないコーナー部）に載置し、押し付ける。
【００４７】
その後、コンピュータ５８は、誘電体アンテナ１２に対して送信用の信号を送る。誘電体アンテナ１２からは、送信用の信号に応じた電波の放射がなされ、その電波が送受信部５２にて受信され、ネットワークアナライザ５６に受信信号として入力される。この段階で、誘電体アンテナ１２のアンテナ利得、反射特性、指向性特性、利得の周波数特性が測定されることになる。
【００４８】
このように、本実施の形態に係るアンテナ測定装置１０及びアンテナ測定方法は、誘電体アンテナ１２を測定用基板１４に載置固定する際に、固定具４０が誘電体アンテナ１２のアース電極３０に接触して、該誘電体アンテナ１２を測定用基板１４に押さえつけることから、固定具４０による誘電体アンテナ１２への影響はほとんどなくなり、測定時に、固定具４０が接触しても誘電体アンテナ１２の共振周波数やインピーダンスがずれるということはない。
【００４９】
このことから、誘電体アンテナ１２を測定用基板１４に載置した際の誘電体アンテナ１２の特性と、誘電体アンテナ１２を配線基板（測定用基板１４と同等のもの）に半田実装した際の誘電体アンテナ１２の特性とはほとんど同じになる。従って、本実施の形態に係るアンテナ測定装置１０及びアンテナ測定方法においては、誘電体アンテナ１２における特性の測定にあたって、実装時の検査規格をそのまま使用することができ、従来のような代替の検査規格を作る必要はない。その結果、検査工程にかかる工数の削減を有効に図ることができる。
【００５０】
誘電体アンテナ１２における特性の測定にあたって、実装時の検査規格をそのまま使用することができることから、送受信部５２を使用して、誘電体アンテナ１２のアンテナ利得、反射特性、指向性特性並びに利得の周波数特性を測定する場合においても、実装時の各検査規格をそのまま使用することができる。このため、各特性に合わせた代替の検査規格を別途作成する必要はない。従って、誘電体アンテナ１２のアンテナ利得、反射特性、指向性特性、利得の周波数特性を同一のアンテナ測定装置１０でほぼ同時に測定することができ、検査工程の工数を大幅に削減することができる。
【００５１】
また、測定用基板１４と送受信部５２との相対位置を調整する位置合わせ機構５４（基板移動機構７０、第１及び第２の筐体移動機構７２及び７４）を有することから、１つのアンテナ測定装置１０で様々なサイズの誘電体アンテナ１２の測定を行うことができる。
【００５２】
特に、基板移動機構７０は、支持板８２を支持する複数本の支柱８０を、少なくとも低誘電率の材料で構成するようにしたので、支柱８０による誘電体アンテナ１２への影響をほとんどなくすことができ、測定時に、支柱８０によって、誘電体アンテナ１２の共振周波数やインピーダンスがずれるということはない。本実施の形態では、支柱８０を誘電体アンテナ１２から離れた個所に設置するようにしたので、支柱８０による影響を更になくすことができる。
【００５３】
なお、この発明に係るアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ測定装置及びアンテナ測定方法によれば、誘電体アンテナを測定用基板に載置固定する際に、固定具の影響をできるだけなくすことができ、実装時の検査規格で測定することができる。
【００５５】
また、誘電体アンテナのアンテナ利得、反射特性、指向性特性及び利得の周波数特性を１つの測定装置でほぼ同時に測定することができ、測定設備の簡略化や工数の削減を有効に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るアンテナ測定装置の概略構成を側面から見て示す説明図である。
【図２】本実施の形態に係るアンテナ測定装置の概略構成を平面から見て示す説明図である。
【図３】測定用基板に載置固定された誘電体アンテナを示す斜視図である。
【図４】支持板に対する支柱の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…アンテナ測定装置          １２…誘電体アンテナ
１４…測定用基板                ２０…誘電体基板
２２…アンテナパターン          ２４…入出力端子
３０…アース電極                ４０…固定具
４２…アーム機構                ５０…筐体
５２…送受信部                  ５４…位置合わせ機構
５６…ネットワークアナライザ    ５８…コンピュータ
６２…電波吸収体                ７０…基板移動機構
７２…第１の筐体移動機構        ７４…第２の筐体移動機構
８０…支柱                      ８２…支持板
【図１】
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【図２】
2004279110.tif 000004
【図３】
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【図４】
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