(57)【要約】【課題】容易に製造でき低コストなアンテナ装置を提供する。【解決手段】基板２と、基板２の表面Ｓにアレー状に形成された複数のパッチアンテナ素子３と、基板２の裏面Ｒに形成され、基板２に形成されたビアホール６を介して複数のパッチアンテナ素子３に給電する給電線路４と、基板２の裏面Ｒ側に基板２と空気層７を挟んで対向するように配置され、電気的に接地される金属シャーシ５と、を備えたものである。【選択図】図１
2013219723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の表面にアレー状に形成された複数のパッチアンテナ素子と、
前記基板の裏面に形成され、前記基板に形成されたビアホールを介して前記複数のパッチアンテナ素子に給電する給電線路と、
前記基板の裏面側に前記基板と空気層を挟んで対向するように配置され、電気的に接地される金属シャーシと、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記基板と前記金属シャーシとの間に、前記基板と前記金属シャーシとの距離を一定に保つためのスペーサを配置した
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記給電線路は、給電部に給電された給電信号を分岐して前記各パッチアンテナ素子に給電するように構成される
請求項１または２記載アンテナ装置。
【請求項４】
前記基板は長方形状に形成され、
前記複数のパッチアンテナ素子は、前記基板の短辺方向の中央部に、前記基板の長辺方向に沿って等間隔に形成され、
前記給電線路は、前記基板の短辺方向の両側で前記基板の長辺方向に延びると共に、分岐して前記各パッチアンテナ素子の裏側に延び、前記ビアホールを介して前記各パッチアンテナ素子に給電するように構成される
請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電部は、前記基板の長辺方向の中央部に形成される
請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数のパッチアンテナ素子を形成する前記基板の短辺方向の中央部における前記基板と前記金属シャーシとの距離が、前記給電線路を形成する前記基板の短辺方向の両側における前記基板と前記金属シャーシとの距離よりも大きい
請求項４または５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記金属シャーシを折り曲げ加工し、前記複数のパッチアンテナ素子を形成する前記基板の短辺方向の中央部と対向する位置に、前記基板と反対側に凹むように凹部を形成した
請求項６記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信用の基地局等に用いられるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動通信用の基地局に用いられるアンテナ装置として、電波を反射するための反射板を備え、反射板の表面側にアンテナ素子を、裏面側にアンテナ素子に給電するための給電回路を配置したものが一般に知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この従来のアンテナ装置では、反射板に形成された穴に給電回路から延びる給電ケーブルを通し、この給電ケーブルをアンテナ素子に半田付けすることで、アンテナ素子と給電回路とを電気的に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５０３３５６号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来のアンテナ装置では、反射板に穴を形成し、給電ケーブルをアンテナ素子に半田付けする、という接続作業が必要となるため、製造に手間がかかり、製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、容易に製造でき低コストなアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、基板と、該基板の表面にアレー状に形成された複数のパッチアンテナ素子と、前記基板の裏面に形成され、前記基板に形成されたビアホールを介して前記複数のパッチアンテナ素子に給電する給電線路と、前記基板の裏面側に前記基板と空気層を挟んで対向するように配置され、電気的に接地される金属シャーシと、を備えたアンテナ装置である。
【０００８】
前記基板と前記金属シャーシとの間に、前記基板と前記金属シャーシとの距離を一定に保つためのスペーサを配置してもよい。
【０００９】
前記給電線路は、給電部に給電された給電信号を分岐して前記各パッチアンテナ素子に給電するように構成されてもよい。
【００１０】
前記基板は長方形状に形成され、前記複数のパッチアンテナ素子は、前記基板の短辺方向の中央部に、前記基板の長辺方向に沿って等間隔に形成され、前記給電線路は、前記基板の短辺方向の両側で前記基板の長辺方向に延びると共に、分岐して前記各パッチアンテナ素子の裏側に延び、前記ビアホールを介して前記各パッチアンテナ素子に給電するように構成されてもよい。
【００１１】
前記給電部は、前記基板の長辺方向の中央部に形成されてもよい。
【００１２】
前記複数のパッチアンテナ素子を形成する前記基板の短辺方向の中央部における前記基板と前記金属シャーシとの距離が、前記給電線路を形成する前記基板の短辺方向の両側における前記基板と前記金属シャーシとの距離よりも大きくてもよい。
【００１３】
前記金属シャーシを折り曲げ加工し、前記複数のパッチアンテナ素子を形成する前記基板の短辺方向の中央部と対向する位置に、前記基板と反対側に凹むように凹部を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容易に製造でき低コストなアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１のアンテナ装置に用いる基板を示す図であり、（ａ）は表面側から見た平面図、（ｂ）は表面側から裏面を透視した図、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）を重ね合わせた図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るアンテナ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るアンテナ装置を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、アンテナ装置１は、基板２と、基板２の表面Ｓにアレー状に形成された複数のパッチアンテナ素子３と、基板２の裏面Ｒに形成され、基板２に形成されたビアホール（スルーホール）６を介して複数のパッチアンテナ素子３に給電する給電線路（伝送線路）４と、基板２の裏面Ｒ側に基板２と空気層７を挟んで対向するように配置され、電気的に接地される金属シャーシ５と、を備えている。
【００１９】
基板２としては、エポキシ基板など誘電体からなるリジッド基板を用いる。本実施の形態では、基板２として、長方形状に形成された厚さ０．８ｍｍの両面基板を用いた。なお、図１（ａ）では、図を見やすくするために、基板２を実際よりも厚く描いている。
【００２０】
図１および図２に示すように、複数のパッチアンテナ素子３は、基板２の短辺方向の中央部に、基板２の長辺方向に沿って等間隔に形成される。本実施の形態では、矩形状のパッチアンテナ素子３を形成したが、パッチアンテナ素子３の形状はこれに限定されるものではない。また、本実施の形態では、９個のパッチアンテナ素子３を形成する場合を示しているが、パッチアンテナ素子３の個数はこれに限定されるものではない。
【００２１】
給電線路４は、基板２の裏面Ｒに形成されたマイクロストリップ線路からなり、給電部４ａに給電された給電信号を分岐して各パッチアンテナ素子３に給電するように構成される。より具体的には、給電線路４は、基板２の短辺方向の両側で基板２の長辺方向に延びると共に、分岐して各パッチアンテナ素子３の裏側に延び、ビアホール６を介して各パッチアンテナ素子３に給電するように構成される。なお、給電線路４の導体幅が場所によって異なっているのは、導体幅でインピーダンスを調整してインピーダンスの整合をとるためである。
【００２２】
全てのパッチアンテナ素子３に効率よく給電を行うため、給電線路４に給電する給電部４ａは、基板２の長辺方向の略中央部に形成されることが望ましい。給電部４ａには、図示しない無線機より延びる給電ケーブルの中心導体が半田付けされ、電気的に接続される。この給電ケーブルの外部導体は金属シャーシ５に電気的に接続され、金属シャーシ５は電気的に接地される。
【００２３】
金属シャーシ５は、その幅方向の両側の縁部が基板２側に垂直に折り曲げられ、断面視でコの字状に形成されている。本実施の形態では、金属シャーシ５として、厚さ１．２ｍｍのアルミニウムからなるもの（アルミシャーシ）を用いた。
【００２４】
金属シャーシ５は、パッチアンテナ素子３が放射する電波を反射する反射板の役割と、給電線路４のグランド導体としての役割を兼ねている。通常の給電回路では、誘電体基板の一方の面に給電線路を、他方の面にグランド導体を形成するのが一般的であるが、本実施の形態に係るアンテナ装置１では、空気層７を介して給電線路４と金属シャーシ５（グランド導体）とを対向させる構成となっており、空気層７が誘電体基板の代わりとなっている。すなわち、給電線路４と金属シャーシ５と空気層７により、マイクロストリップ線路が構成されている。
【００２５】
給電線路４と金属シャーシ５との距離が変化するとインピーダンスが変化して設計が困難となるため、本実施の形態では、基板２と金属シャーシ５との間に、基板２と金属シャーシ５との距離を一定に保つためのスペーサ８を配置した。ここでは、基板２の短辺方向の両側端部を支持するように、円柱状の複数のスペーサ８を２列に配置し、両列にて基板２の長辺方向に沿って略等間隔にスペーサ８を配置した場合を示しているが、スペーサ８の形状や配置等はこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。本実施の形態では、基板２と金属シャーシ５との距離（給電線路４と金属シャーシ５との距離）を１ｍｍに設定した。
【００２６】
基板２と金属シャーシ５とは、図示していないが、円筒状のレドーム（カバー）に収容される。レドームとしては、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなるものを用いるとよい。アンテナ装置１は、その長さ方向（基板２の長辺方向）が鉛直方向に沿うように設置される。
【００２７】
本実施の形態の作用を説明する。
【００２８】
本実施の形態に係るアンテナ装置１は、基板２と、基板２の表面Ｓにアレー状に形成された複数のパッチアンテナ素子３と、基板２の裏面Ｒに形成され、基板２に形成されたビアホール６を介して複数のパッチアンテナ素子３に給電する給電線路４と、基板２の裏面Ｒ側に基板２と空気層７を挟んで対向するように配置され、電気的に接地される金属シャーシ５と、を備えている。
【００２９】
このように構成することで、パッチアンテナ素子３と給電線路４とが予めビアホール６を介して電気的に接続された状態となっているので、従来のように、組み立て時に反射板に穴をあけたり、給電回路から延びる給電ケーブルをアンテナ素子に半田付けするといった手間がなくなり、組み立て時に人手作業による接続作業を必要としない簡易な構成のアンテナ装置１を実現できる。その結果、組み立て時間を短縮することが可能となり、容易に製造でき低コストなアンテナ装置１を実現できる。
【００３０】
また、空気層７は誘電体基板と比較して誘電損失が小さいので、従来のように誘電体基板の表裏面に給電線路とグランド導体を形成した場合と比較して、低損失化が可能になる。
【００３１】
さらに、アンテナ装置１では、基板２と金属シャーシ５との間に、基板２と金属シャーシ５との距離を一定に保つスペーサ８を配置しているため、給電線路４と金属シャーシ５との距離を一定としてインピーダンスの変動を無くすことができ、設計が容易になる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
【００３３】
図３に示すアンテナ装置３１は、図１のアンテナ装置１において、複数のパッチアンテナ素子３を形成する基板２の短辺方向の中央部における基板２と金属シャーシ５との距離Ｄが、給電線路４を形成する基板２の短辺方向の両側における基板２と金属シャーシ５との距離ｄよりも大きくなるようにしたものである。
【００３４】
具体的には、アンテナ装置３１では、金属シャーシ５に折り曲げ加工を施し、複数のパッチアンテナ素子３を形成する基板２の短辺方向の中央部と対向する位置に、基板２と反対側に凹むように凹部３２を形成している。本実施の形態では、ｄ＝１ｍｍ、Ｄ＝３ｍｍとした。
【００３５】
一般に、アンテナ素子とグランド導体が接近しすぎると、アンテナ素子から放射される周波数の幅（帯域）が狭くなり、設計が困難になるという問題が生じる。アンテナ素子は電磁界を空間に放出するため、グランド導体との距離は遠い方が効率がよく、帯域も広くとりやすい。他方で、給電線路４と金属シャーシ５を離しすぎると、インピーダンスの整合がとりにくくなり動作が不安定になるという問題が生じる。そこで、アンテナ装置３１では、パッチアンテナ素子３と対向する部分の金属シャーシ５のみを基板２から離すように凹部３２を形成し、アンテナとしての機能を向上させるようにしている。
【００３６】
また、給電線路４の基板２の長手方向に延びる部分を含む給電線路４の大部分の金属シャーシ５との距離ｄは、図１のアンテナ装置１と同じである。このため、アンテナ装置３１は、誘電体基板の表裏面に給電線路とグランド導体を形成した場合と比較して低損失化が可能である。
【００３７】
なお、ここでは金属シャーシ５を折り曲げ加工して凹部３２を形成することにより、パッチアンテナ素子３と金属シャーシ５との距離を確保するようにしたが、これに限らず、例えば、金属シャーシ５が厚く形成される場合には、凹部３２を形成する代わりに金属シャーシ５に溝を形成するようにしてもよい。
【００３８】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１  アンテナ装置
２  基板
３  パッチアンテナ素子
４  給電線路
５  金属シャーシ
６  ビアホール
７  空気層
８  スペーサ
【図１】
2013219723.tif 000003
【図２】
2013219723.tif 000004
【図３】
2013219723.tif 000005