(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイポールの下方に取り付けられる脚部を備える少なくとも一つの放射要素と、
少なくとも一つのオリフィスを備える平坦な導電性取付け部と、
誘電体部分を備える導電性取付け部に前記放射要素を接合および締結する装置と、を備え、前記装置が
基部と、
前記基部に設けられ、前記基部の平面と直角な方向に延出する少なくとも１つのロッドと、
如何なる直接接触も回避するように、前記放射要素と前記導電性取付け部との間に位置される誘電体層とを備え、
前記導電性取付け部は、前記ロッドを挿入するのに必要な丁度よい大きさを有する少なくとも一つのオリフィスを備え、前記導電性取付け部に造りつけられた前記オリフィスの寸法よりもより大きい前記基部は、前記導電性取付け部の後部表面に当てられる、
ことを特徴とするパネル・アンテナ。
【請求項２】
前記誘電体部分が、前記放射要素と協働可能な前記ロッドの端部に配置されて、それを保持する少なくとも１つの隆起部を備える、請求項１に記載のパネル・アンテナ。
【請求項３】
前記誘電体部分の前記基部が、前記取付け部とのばねの方法による接触が可能なようになされた湾曲した花弁状部をその周辺部に備える、請求項１に記載のパネル・アンテナ。
【請求項４】
前記誘電体部分の前記基部が、前記放射要素の電力供給源を挿入するために少なくとも１つのオリフィスを備える、請求項１または２のいずれか１項に記載のパネル・アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体部分が、前記放射要素の脚部の外部と協働可能な少なくとも１つのロッドを備える、請求項１または２に記載のパネル・アンテナ。
【請求項６】
前記誘電体部分が、前記放射要素の前記脚部内に配置される中空管内へ挿入可能な少なくとも１つのロッドを備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパネル・アンテナ。
【請求項７】
前記ロッドの端部の前記隆起部が、鉤形状を有する、請求項２乃至６のいずれか１項に記載のパネル・アンテナ。
【請求項８】
前記取付け部の長手方向の縁部の間に配置される補強材を更に備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載のパネル・アンテナ。
【請求項９】
前記誘電体部分の前記ロッドが、前記誘電体部分の前記基部を前記取付け部の後部表面と接触させるように、前記取付け部の前記オリフィス内へ挿入されるステップと、
前記放射要素を保持するために、前記ロッドの端部によって担持される前記隆起部が、前記脚部の少なくとも１つのノッチと協働するように、前記放射要素の前記脚部が、前記取付け部の前部面側で、前記誘電体部分内へ軸方向に押し込まれるステップと、
を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射要素を接合および締結するための装置を用いてアンテナを組み立てるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射要素による、超高周波分野の電波を送信する遠隔通信アンテナの分野に関する。更に詳細には、本発明は、アンテナの組立中に平坦な金属性取付け部上へ放射要素を迅速に、確実に、および安価に接合および締結できるようにする装置に関する。
【０００２】
更に、それは、そのような装置を備えるアンテナ、および、そのようなアンテナを組み立てるための方法に及ぶ。
【背景技術】
【０００３】
アンテナの構築は、その構成要素を他の構成要素に機械的に締結するステップを備える。今日、ほとんどのアンテナ製造者は、機械的中央軸を構成し、その上に放射要素、出力分配器、移相器、反射壁、非励振素子等のような、全ての他の構成要素が締結される、シャーシを備える機械的組立体を使用する。一旦、全ての要素がシャーシの周囲に組み付けられると、組立体はレドームに覆われる。
【０００４】
構成要素の重量および環境による機械的力に耐えられるように、このシャーシは、十分な硬度および厚さのある金属材料からから製造される。この最初の制約が後の機械的選択を制限する。それは、特に電気的要素と機械的要素との間をつなぐ設計、および、製造費用に関する譲歩が、主に性能安定性確保の視点からの機械的要求によって左右されることを要求する。例えば、約２ＧＨｚの周波数帯域で作動する約２ｍの長さのアンテナは、１．５ｍｍと２．５ｍｍとの間の厚さのアルミニウム・シャーシを備える。しかし、表皮効果に関連する深さだけが周波数領域に関して考慮される場合、必要とされる厚さは、僅か０．１ｍｍ未満である。構成要素間の金属の連結およびそれらの位置付けが存在することによって、ねじ留めまたは溶接のような機械的手法を選択することが必要になる。これらの連結技術は、特に作業を行うために要する時間、および、得られる連結の高度な品質制御を必要とするために、追加的費用を要し、かつ、それらは、分解を困難に、更には不可能にする。すなわち、電気的接触による不可避な劣化によって、アンテナは、相互変調積（ＩＭＰ）問題に直面する恐れがあり、それは、電磁場が強い場所にこれらの劣化が発生する場合に性能低下のような、アンテナを通過する信号のゆがみをもたらす。
【０００５】
パネル・アンテナは、平面リフレクタである金属シャーシ上に締結される、ダイポールであり得る放射要素の配列を備える。したがって、機械的および電気的に有効で、相互変調積のない連結を得るように、迅速に、確実に、可逆的に、かつ、安価にシャーシ上にこれらのダイポールを位置付け、締結することを可能にする装置を提供することが課題である。
【０００６】
求められる解決策は、特に以下の要求を同時に考慮しなくてはならない。
ダイポールとリフレクタとを機械的に組み立てるねじ留めおよび／または溶接を回避すること。
容量性の電気的接続、すなわち、金属と金属との直接接触のない接続を設けること。
【０００７】
米国特許第６，９３３，９０６号は、放射要素の脚部とリフレクタとの間に配置される電導性のない接合および締結構造によって、非接触の形態で容量的にリフレクタに連結されたダイポールを備えるアンテナを説明する。その接合および締結構造は、誘電体材料から作製される差し込みである。ダイポールの基部が、凸部が設けられる差し込み内へ挿入され、そこに保たれ、次いで、それが、リフレクタに造りつけられた適合する形状および寸法のオリフィス内へ回転により固定される。差し込みを適所に引くために、プラスチック製の差し込み内の孔、および、リフレクタ内の孔内へ挿入されるねじのような追加の締結手段が、ダイポールとの電気的接続を構築しないように注意しながら、施される。
【０００８】
しかし、この接合および締結構造は、締結の信頼性を確保するために、特に差し込みの回転、および、そのオリフィスからの分離を防止するために、依然としてねじによる締結手段の使用を必要とする欠点を見せる。更に、このような組立体は、結合表面の観点からすると有害である。リフレクタに造りつけられたオリフィスによって占められる相当な表面面積は、差し込みの表面面積と等しいか、または、それより大きく、したがって、リフレクタとダイポールとの間の結合表面を削減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，９３３，９０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、先行技術の欠点を排除すること、具体的には、接合表面面積を最大化するように平坦な金属性取付け部上にアンテナの放射要素を接合および締結するための装置を開示することである。
【００１１】
また、本発明の目的は、ねじ止めまたは溶接を必要としない、平坦な金属性取付け部上に放射要素を接合および締結するための装置を開示することである。
【００１２】
また、本発明の目的は、平坦な金属性取付け部上に締結される放射要素を備え、取付け部の厚さが、アンテナの機械的強度を弱めずに、先行技術よりも薄いアンテナを開示することである。
【００１３】
また、本発明の目的は、先行技術の方法よりもより迅速に、しかし、それと同様に確実に平坦な金属性取付け部上に放射要素を接合および締結するための方法を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明の対象は、ダイポールの下方に取り付けられる脚部を備える、オリフィスが設けられる平坦な導電性取付け部上に放射アンテナ要素を接合および締結するための装置である。その装置は、
寸法が、取付け部に造りつけられたオリフィスの寸法よりもより大きい基部と、
基部と連結され、基部の平面と直角な方向に延出する少なくとも１つのロッドと、
放射要素と協働可能なロッドの端部に配置されて、それを保持する少なくとも１つの隆起部と
を備える誘電体部分を備える。
【００１５】
装置はまた、如何なる直接接触も回避するように、放射要素と導電性取付け部との間に位置される誘電体層を更に備える。
【００１６】
放射要素と取付け部との間に誘電体層が存在することによって、電気的絶縁を確保し、それによって、放射要素とリフレクタとの間に容量性接合を設けることが可能となる。誘電体部分は、もはや、この機能を提供する必要がないので、それによって、放射要素の容易な締結に関して最適化できる。
【００１７】
１つの好ましい実施形態によると、誘電体部分の基部が、取付け部とのばねの方法による接触が可能なようになされた湾曲した花弁状部をその周辺部に備える。基部から延出するために僅かに湾曲した花弁状部を形成するように、基部の周辺縁部が細長く切り込まれる。誘電体部分が装着された場合、花弁状部が、最初に取付け部に当接し、放射要素を所望の位置に保つのに寄与するばね効果を提供する。
【００１８】
１つの実施形態によると、誘電体部分の基部が、放射要素の電力供給源を挿入するために少なくとも１つのオリフィスを備える。これによって、放射要素を支持し、リフレクタを形成する取付け部の表面を何もない状態に保つために、取付け部の下方に給電手段を挿入することが可能となる。この場合、取付け部は、給電手段を挿入するためのオリフィスを更に備える。
【００１９】
第１の変形において、誘電体部分が、放射要素の脚部の外部と協働可能な少なくとも１つのロッドを備える。ロッドは、誘電体部分の基部と直角に延出し、適切なサイズのオリフィスを貫通して取付け部を横断する。ロッドは、放射要素を保持するために、その端部によって担持される隆起部が、この目的のために脚部の外部表面上に造りつけられたノッチ内にロッド自体を固定することが可能となるように、脚部の外側に沿って位置される。
【００２０】
第２の変形において、誘電体部分が、放射要素の脚部内に配置される中空管内へ挿入可能な少なくとも１つのロッドを備える。ロッドは、誘電体部分の基部と直角に延出し、適切なサイズのオリフィスを貫通して取付け部を横断する。ロッドは、放射要素を保持するために、その端部によって担持される隆起部が、この目的のために管の内部表面上に造りつけられたノッチ内にロッド自体を固定することが可能となるように、放射要素の脚部に造りつけられた中空管の１つの中へ挿入される。
【００２１】
他の一実施形態において、ロッドの端部の隆起部が、鉤形状を有する。この形状は、隆起部が鉤の形状に適するように形作られた凸部またはハウジングの形状を有することができるノッチとより良好に協働することを可能にする。
【００２２】
本発明の１つの利点は、リフレクタに対する放射要素の正確な位置付けを、その回転を防止し、要素上に軸方向の保持力をかけることによって、その締結を確保することによって、提供することである。
【００２３】
本発明の更なる目的は、
ダイポールの下方に取り付けられる脚部を備える少なくとも１つの放射要素と、
前述のような放射要素を接合および締結するための装置と、
誘電体部分のロッドを挿入するために適した少なくとも１つのオリフィスを備える平坦な導電性取付け部と
を備えるパネル・アンテナである。
【００２４】
本発明のアンテナの１つの利点は、それが、組み立てに必要とされる人手および器具の使用をより少なくしながら、高い信頼性で迅速に組み立てできる
【００２５】
好ましくは、アンテナは、取付け部の長手方向の縁部の間に配置される補強材を更に備える。
【００２６】
本発明の更なる目的は、
誘電体部分のロッドが、誘電体部分の基部を取付け部の後部表面と接触させるように、取付け部のオリフィス内へ挿入されるステップと、
放射要素を保持するために、ロッドの端部によって担持される隆起部が、脚部の少なくとも１つのノッチと協働するように、放射要素の脚部が、取付け部の前部面側で、誘電体部分内へ軸方向に押し込まれるステップと、
を備える、前述の放射要素を接合および締結するための装置を用いてアンテナを組み立てるための方法である。
【００２７】
本発明の他の特徴および利点は、非制限的で、例示の目的のためだけに示される実施形態の以下の説明を読み、添付の図面を参照することで明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の方法および本発明の装置によるアンテナの放射要素の組立の第１の実施形態の概略的断面図である。
【図２】本発明の方法および本発明の装置によるアンテナの放射要素の組立の第２の実施形態の概略的断面図である。
【図３】本発明の方法および本発明の装置によるアンテナの放射要素の組立の第３の実施形態の概略的断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による装置の誘電体部分の概略的上面透視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による装置の誘電体部分の概略的底面図である。
【図６】本発明の１つの実施形態によるアンテナ部分の概略的上面透視図である。
【図７】図６のアンテナの概略的底面透視図である。
【図８】補強材の他の一実施形態を示すアンテナ部分の概略的上面透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に図示される本発明の実施形態で、少なくとも１つのダイポール３を支持する脚部２と、放射要素１が誘電体部分５によって締結されるリフレクタ４とを備える放射要素１が示される。誘電体部分５は、鉤部を形成する凸部８を担持するロッド７の下方に取り付けられる基部６と、僅かに湾曲した花弁状部９を形成するために、細長く切り込まれる基部６の周辺部とを備える。誘電体部分５の基部６は、リフレクタ４の後部表面１０に当てられる。リフレクタ４はオリフィス１１を備え、それを貫通してロッド７が挿入される。これらのオリフィス１１は、ロッド７を挿入するのに必要な丁度適合するサイズを有し、ロッド７の凸部８の下方に取り付けられる。この状態において、放射要素１の脚部２の下方部分は、ノッチを構成する凹部１２を備え、そこに凸部８が放射要素１を保持するために鉤で留まる。
【００３０】
部分５は、それに一定の可撓性を提供する誘電体材料、好ましくは、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ガラス繊維強化ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート重合体（ＡＳＡ）等のような重合体から作製される。基部６の周辺部は、基部６の中央部分１３よりも比較してより可撓である、僅かに湾曲した花弁状部９を形成するように、細長く切り込まれる。それによって、基部６は、その花弁状部９を介して、リフレクタ４の後部表面１０を弾性的に支持する。この弾性支持部が鉤部８に力を及ぼし、そのことが、放射要素１がばねの効果によって適所に保たれることを確保する。一旦適所に位置すると、放射要素１は、堅固に維持され、組立体は、どのような追加の締結手段も必要としない。絶縁層１４は、あらゆる直接接触を回避ために、放射要素１の脚部２の下方部分と、リフレクタ４の前部面１５との間に差し込まれ、それによって、放射要素１とリフレクタ４との間に容量性接合をもたらす。誘電体層１４は、例えば、約０．１ｍｍの厚さを有する薄い絶縁ポリエチレン（ＰＥ）膜である。好ましくは、着色膜が制御を容易にするために使用されるだろう。
【００３１】
放射要素１の脚部２は、ダイポール３の電力供給導線１６を挿入するための４つの並列中空管２０を通常備える。図２に図示される実施形態において、２つの管２０は、ダイポール３に電力供給するために使用されず、誘電体部分２３の一部分である隆起部２２を担持するロッド２１を収容することが可能である。誘電体部分２３は、鉤部を形成する隆起部２２を担持するロッド２１の下方に取り付けられる基部２４を備える。ロッド２１は、それらが挿入される管２０の位置に対応するように、先の場合よりも基部２４上のより中央に配置される。凹部２５は、隆起部２２が鉤で留まることができるノッチを形成するように管２０の内側表面に造りつけられている。
【００３２】
ここで、本発明の締結装置の１つの有利な実施形態を図示する図３を検討することとする。この実施形態において、脚部２と少なくとも１つのダイポール３とを備える放射要素１が、誘電体部分３０によって平面リフレクタ４上に締結される。
【００３３】
誘電体部分３０は、図４の透視図、および、図５の上面図に図示される。誘電体部分３０は、基部３１を備え、そこから少なくとも１つ（この場合には２つ）の中央ロッド３２が延出し、少なくとも１つ（この場合には４つ）の周辺ロッド３３が延出する。周辺ロッド３３は、放射要素の脚部２に造りつけられた凸部３５と協働する鉤部３４を形成する端部が設けられる。ロッド３３は、それらが貫通できる十分な丁度の大きさになされるオリフィス１１を貫通して平面リフレクタを横断する。中央ロッド３２は、その端部に二重の鉤部３６を担持する。中央ロッド３２は、電力供給導体１６によって占有されない、放射要素１の１つの中空管２０の内に挿入される。鉤部３６は、管２０の内部表面に造りつけられたハウジング３７と協働する。
【００３４】
組立は、リフレクタ４の後部面１０を貫通して誘電体部分３０を装着することから開始して実行される。ロッド３２、３３は、リフレクタ４のオリフィス１１内へ挿入される。基部３１は、リフレクタ４の後部面１０に対して押し付けられ、基部３１の周辺部は、面１０を弾性的に支持する花弁状部３８を形成するように細長く切り込まれる。絶縁膜１４はリフレクタ４の前部面１５上に配置される。次いで、放射要素１の脚部２は、ロッド３２が放射要素の脚部２の管２０内へ挿入され、かつ、ロッド３３が脚部２の周囲に位置に移動するように、誘電体部分３０内へ軸方向に押し込まれる。最後に圧力を印加することによって、放射要素１を保持するために、鉤部３４、３６は、脚部２の内部ノッチ３５および外部ノッチ３７内にカチッと嵌る。それによって、放射要素１は、放射要素１とリフレクタ４との間の如何なる直接接触も防止する絶縁膜１４を介してリフレクタ４の前部面１５を支持するようになる。
【００３５】
直前に説明された本方法により組み立てられるアンテナ６０が、図６の透視図に図示される。アンテナ６０は、前述の１つに類似の誘電体部分６３によってリフレクタ６２に位置合わせされ、その上に締結される放射要素６１を備える。
【００３６】
アンテナ６０のリフレクタ６２の下方表面６４が図７に図示される。図７は、誘電体部分６３の基部６５の周辺部に切り込まれ、僅かに湾曲した花弁状部６６を介してリフレクタ６２の下方表面６４に当てて弾性的に置かれる誘電体部分６３の基部６５を示す。これらの花弁状部６６は、放射要素６１の脚部のノッチ内に鉤で留められる、ロッドの端部によって担持される隆起部にけん引力を及ぼすためのばねとして働く。適切な力が放射要素６１にかけられ、それによって、放射要素６１が確実に効果的に保持され、衝撃または振動による動きから保護される。
【００３７】
補強材６７が下方表面６４上に装着されている。補強材６７は、リフレクタ６２の下方表面６４に対向して、折り曲げられた長手方向の縁部６８上に締結され、縁部６８が交わることを防止するように縁部６８上に適度な圧力を及ぼす。補強材６７は基部６９を備え、その形状はリフレクタ６２の形状と基部６９上に見られる先端部７０を組み合わせたもので、補強材６７の剛性に寄与する。これらの補強材６７は、例えば、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ガラス繊維強化ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート共重合体（ＡＳＡ）等の重合体のような、剛性材料、好ましくは、誘電体から作製される。
【００３８】
図８は、放射要素８２を支持するリフレクタ８１の上方表面上に位置する補強材８０の他の一実施形態を示す。補強材８０は放射要素８２の間に配置される。これらの補強材８０は円弧の形状を有し、リフレクタ８１の長手方向の縁部８３上に置かれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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