(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有する細長誘電管（２１０）と、
前記細長誘電管の形状と同心円の、前記細長誘電管表面（２３０）上に配置された薄い金属材料のストリップで形成される少なくとも１対のアームによって構成されるアンテナ素子（２２０）と、
前記細長誘電管表面上に配置された前記対のアームの１つと同じ薄い金属材料で一体的に形成される第１出射板部（３１０）と、
前記細長誘電管表面上に配置された前記対のアームの他方と同じ薄い金属材料で一体的に形成される第２出射板部（３２０）と、
前記アンテナ・アセンブリと無線機との間にエネルギを供給する熱リード線と接地リード線とを有する給電線（２９０）と、
前記給電線の前記熱リード線に電気的に接続され、前記細長誘電管の前記第１出射板部への対向側に配置された薄い金属材料で形成され、前記第１出射板部と容量結合する熱容量板（２７０）と、
前記給電線の前記接地リード線に電気的に接続され、前記細長誘電管の前記第２出射板部への対向側に配置された薄い金属材料で形成され、前記第２出射板部と容量結合する接地容量板（２８０）と
によって構成され、前記細長誘電管（２１０）の誘電率，前記細長誘電管（２１０）の幅，前記細長誘電管（２１０）の厚み，前記アームの長さ，前記第１および第２出射板部（３１０，３２０）の面積および前記熱および接地容量板（２７０，２８０）の面積が、前記給電線（２９０）と前記アンテナ素子（２２０）とのインピーダンスを整合するのに充分であり、
前記細長誘電管が、前記細長誘電管表面の給電端において内壁（１４０，２１５，４１５，６１５）によって閉じられており、
前記細長誘電管は前記給電端から突出するフランジ（３３０）を備え、
前記フランジが前記細長誘電管の前記内壁から懸架されるパッド（７３７）を形成していることを特徴とする無線機用アンテナ・アセンブリ。
【請求項２】
前記パッド（７３７）が、前記細長誘電管の前記内壁からステムにより放射状に懸架されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ・アセンブリ。
【請求項３】
前記熱容量板（８７０）および前記接地容量板（８８０）が、前記細長誘電管の給電端付近の内面に形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ・アセンブリ。
【請求項４】
前記アーム（２２０）が、互いに直交関係にある前記薄い金属材料の２対のストリップによって構成され、前記対のアームのうち２つが２つの直交ループを形成し、円形に極性をもつアンテナ・アセンブリを形成する交差ループ・アンテナ・アセンブリとなることを特徴とする請求項１記載のアンテナ・アセンブリ。
【請求項５】
前記給電線がバランによって構成される非平衡給電線（２９０）であり、前記給電線が同軸で、前記接地リード線が前記給電線の外導体であり、前記バランが前記給電線の前記接地導体内の分岐（１９５）によって構成され、分岐シース・バラン構造を形成し、前記分岐の側面が前記熱および接地容量板（２７０，２８０）に接続されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ・アセンブリ。
【請求項６】
前記アンテナ・アセンブリが携帯無線機の無線機トランシーバに接続されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アンテナ・アセンブリに関し、さらに詳しくは、その中にキャパシタが一体的に形成されたアンテナ・アセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
小型または携帯用の地上局衛星無線機用のアンテナは、高い利得と、半球形の出射パターンとを必要とする。たとえば、４線らせん型アンテナは、ループ型アンテナ素子を形成し半球型のアンテナ指向性パターン(radiation pattern) をもつ２対のアームを有する。４線アンテナにおいては、ループ型アンテナ素子は直交する。
【０００３】
これらのアンテナ素子は、接続される無線機トランシーバのインピーダンスに整合するためのインピーダンス変換網を採用することが多い。キャパシタを単体で、あるいは他のインピーダンス改変構成部品と共に、このような変換網に用いることができる。インピーダンス変換網はアンテナ素子と同じアセンブリ内に配置すると、最も効率が良くなることが分かっている。しかし、インピーダンス変換網をアンテナ素子と同じアセンブリに配置すると、アセンブリの価格が高くなり複雑になる。部品数が少なく製造が簡単なインピーダンス変換網を採用するアンテナ・アセンブリが、製造性，信頼性および価格を改善するために望ましい。
【０００４】
【実施例】
図１は、第１方法による、容量インピーダンス変換網がアンテナ素子と同一アセンブリ内に配置された一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。細長い誘電管１１０は、その上に形成された薄い金属材料からなり、アンテナ素子のアームとなる４つのストリップを有する。２対のアームが直交ループを形成し、これらは好ましくは、誘電管１１０の周囲で捻られ、それにより、細長誘電管１１０の表面１３０上に、円形の極性を持つ４線らせん型アンテナ素子を形成する。誘電管１１０の周囲にアームを捻らない場合は、代わりに交差ループ・アンテナ素子を形成することもできる。
【０００５】
第１および第２板１５０，１６０は、それぞれ熱板および接地板１７０．１８０に対向する。第１および第２板１５０，１６０は、対応する対の薄い金属材料のストリップ１２０にそれぞれ接続する。熱板および接地板１７０，１８０は、平衡給電線１９０の熱および接地リード線にそれぞれ接続する。
【０００６】
誘電管１１０上に薄い金属材料のストリップ１２０を形成するための三次元エッチングが出射素子に関して行われ、誘電性ディスク１４０上の二次元エッチングが板１５０，１６０，１７０，１８０を形成するために行われる。その後、板１５０，１６０は、対応する対のストリップ１２０にハンダ付けされる。この構造体は、２つの切片部品と４つのハンダ継部とを有する小型のアセンブリを形成し、１つの継部は第１および第１板１５０，１６０の各々と、対応する対のストリップ１２０との間にある。しかし、さらに部品とハンダ継部の数を減らすことが望ましい。異なるエッチング段階と不必要なハンダ段階とをなくすると、製造性，信頼性および価格がさらに改善される。
【０００７】
図２および図３は、図１の第１方法よりも製造段階と構成部品が少ない第２方法の第１実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図および等角図をそれぞれ示す。詳しくは、図１の第１方法の４つのハンダ継部と第２切片部品とが排除される。この第２方法では、１回の三次元エッチングが唯一の必要なエッチングである。さらに、同一エッチング段階において同一材料から板とストリップとを形成することにより４つのハンダ継部がなくなり、それにより一体型に形成されたアンテナ・アセンブリが作成される。
【０００８】
薄い金属材料のストリップ２２０が、第１出射板部３１０と第２出射板部３２０と同一の金属から、細長誘電管２１０の表面２３０上に形成される。熱容量板２７０および接地容量板２８０も、第１および第２出射板部３１０，３２０と対向して、細長誘電管の側面上に配置された薄い金属材料で形成される。細長誘電管が、板の間にフランジ３３０を形成する。給電線２９０の熱および接地リード線は、熱および接地容量板２７０，２８０にそれぞれ接続する。これら２つの接続部だけが、このアンテナ・アセンブリに必要なハンダ継部である。給電端付近の誘電管２１０の内面上に熱および接地容量板２７０，２８０を形成することにより、ストリップ２２０と出射板部３１０，３２０を形成するのと同じ三次元エッチングにより、１回のエッチング動作で熱および接地容量板２７０，２８０も形成される。アンテナ・アセンブリの整合キャパシタおよび出射アームの両方の板を形成することは、製造性，信頼性および価格が改善された一体型アンテナ・アセンブリを産するためには、従来は行われなかった。
【０００９】
図２および図３の給電線２９０は不平衡状態で、好ましくは、給電端付近の外リード線上に分岐シース２９５を備え、分岐シース・バラン（平衡不平衡網）を形成する。分岐シース２９５は、板３１０，３２０，２７０，２８０により形成されるキャパシタと共に、インピーダンス変換網となる。給電端にある給電線２９０の中心リード線２９７は、給電線２９０の外リード線の片側と、熱容量板２７０とにハンダ付けされる。給電線２９０の外リード線のもう一方は、接地容量板２８０にハンダ付けされる。これにより、本発明の構造体は、一体型に形成されたアンテナ・アセンブリ内にバランを置くという利点を有する。しかし、分岐シース・バランを、他の種類のバランと置き換えたり、キャパシタをインピーダンス整合のために用いたままで分岐シース・バランをなくすることもできる。
【００１０】
細長誘電管２１０の給電端は、好ましくは内壁部分２１５により閉じられる。第２方法の第１実施例による内壁部分２１５は、好ましくは、給電線２９０の機械的支持部となり、二次的には給電線２９０を熱および接地容量板２７０，２８０に電気的に接続する金属被覆経路の表面となる。細長誘電管２１０は、好ましくは断面が円形の円筒形であるが、断面が正方形の矩形、または楕円，矩形その他の断面を持つ他の形状とすることもできる。
【００１１】
第１および第２出射板部３１０，３２０と熱および接地容量板２７０，２８０とによって形成されるキャパシタは、原則的には、出射構造のアーム２２０に給電線２９０のインピーダンスを整合するために配置される。整合に必要なインピーダンスは、細長誘電管２１０の誘電率，細長誘電管２１０の幅，細長誘電管の厚み，ストリップ２２０により形成されるアームの長さ，第１および第２出射板部３１０，３２０の面積，熱および接地容量板２７０，２８０の面積など、アンテナ構造のその他の特性により決まる。アンテナのアームは、好適な１．６２１ギガヘルツ（GHz ）の公称共振周波数に関して約１０３．６ミリメートル（４．０８インチ）の曲線に沿う長さを有する。これにより、細長誘電管２１０は、約１１４．３ミリメートル（４．５０インチ）の好適な長さと、約１７．５２ミリメートル（０．６９０インチ）の好適な幅とを有する。図２および図３の第１実施例においては、細長誘電管の好適な厚みが約１．２２ミリメートル（０．０４８インチ）のとき、第１および第２出射板部は、それぞれ約１１５．４８平方ミリメートル（０．１７９平方インチ）の面積を有し、熱および接地容量板は、それぞれ、約９９．３５平方ミリメートル（０．１５４平方インチ）の好適な面積を有する。誘電管２１０の直径が小さくなる場合は、板の面積を増大する，板間の間隔を短くするか、あるいは誘電性材料の誘電率を大きくすることにより容量を増大しなければならない。公称共振周波数が大きくなる場合は、アームの長さを短くして、板の面積を小さくする，板間の間隔を長くするか、あるいは誘電性材料の誘電率を小さくすることにより容量を小さくしなければならない。しかし、誘電性材料の厚みが大きくなると、板の寸法も大きくなる。好ましくは、誘電性材料は、約３．１５の誘電率を有するポリエーテルイミド・プラスティックで作成され、薄い金属ストリップは、好ましくは、エッチングに先立って誘電性材料に貼付された銅で作成される。
【００１２】
図４は、第２方法の第２実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。第２実施例においては、細長誘電管４１０の表面４３０は、表面４３０の給電端から突き出すフランジ４３５によって構成される。第１および第２出射板部５１０，５２０は、フランジ４３５の第１側に形成され、アーム４２０に電気的に接続される。第１および第２出射板部５１０，５２０とアーム４２０とは、好ましくは同じ金属材料で、１回のエッチングにより形成される。これにより、熱および接地容量板４７０，４８０が、フランジ４３５の第２側に形成される。熱および接地容量板４７０，４８０は、これにより、フランジの対向側にある第１および第２出射板部５１０，５２０に容量結合することができ、このとき第１および第２出射板部と熱および接地容量板とを、１回のエッチング段階で形成することができるので、信頼性，製造性および価格が改善される。
【００１３】
フランジ４３５は、表面４３０の給電端から突出する同心円スカートまたはリングを形成することができる。このため、同心円スカートまたはリングは、好ましくは、給電線４９０の外径と同心円の直径を有することになる。このため、給電線４９０を同心円スカートまたはリング内に圧入させて、それらの間に機械的な統合性および効率的な電気接続を実現することができる。この２つの分岐シース外リード線は、圧入されると、熱および接地容量板そのものとして機能することができる。圧入により電気的接続が実現できるが、信頼性を良くするためにはハンダ継部が好ましい。
【００１４】
図５は、第２方法の第３実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。パッド７３７が、細長誘電管６１０の給電端において内壁６１５から、ステム７３９により懸架される。パッド７３７は、好ましくは、ディスク形状とされ、円筒管６１０の軸中心においてステム７３９により同心円状に懸架される。第１および第２出射板部７１０，７２０は、パッド７３７の第１側に形成され、熱および接地容量板６７０，６８０がパッド７３７の第２側に形成される。第１および第２出射板部７１０，７２０は、図２または図４の第１または第２実施例のように、１回のエッチング段階により、アームのストリップ６２０に電気的に結合される。給電線６９０を機械的に固定するためのパッド７３７の孔７３８が、図５に示されるように形成されることが好ましい。
【００１５】
図６は、第２方法の第４実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。第４実施例においては、熱および接地容量板８７０，８８０が、細長誘電管８１０の内面深く形成され、第１および第２出射板部９１０，９２０は細長誘電管８１０の外面上に、１回の段階で、同時に内面と外面とに形成される。管の給電端は、エッチングを容易にするために開放したままにすることができる。
【００１６】
図７は、本発明による携帯無線機を示す。好ましくは無線電話である携帯無線機１００５は、ユーザ・インタフェイス１０３０に接続された無線トランシーバ１０２０を備える。ユーザ・インタフェイスは、スピーカと、イヤフォンと、ユーザ用キーパッドおよび／またはディスプレイなどの制御部となる。ユーザ・インタフェイス１０３０は、無線トランシーバ１０２０の動作を制御し、音声通信用の音声のトランスデューサとなる。無線トランシーバ１０２０は、無線電話の場合は、送受切換器を介して、アンテナ・アセンブリ１０１０の給電線の熱および接地回線の両方に接続された送信機および受信機を両方とも備える。
【００１７】
図８は、第２方法による一体型アンテナ・アセンブリを製造する方法の流れ図である。段階１１１０において、その上に薄い金属材料を有する細長誘電管が設けられる。段階１１２０において、薄い金属材料が１段階でエッチングされ、ストリップにより形成されるアームを形成し、第１および第２出射板を形成し、熱および接地容量板を形成する。熱および接地容量板は、第１および第２出射板に対向する細長誘電管の側面に形成される。これにより、アンテナの出射アームと整合キャパシタの板の両方を形成するためにエッチング段階は１回しか必要でない。段階１１３０において、給電線の熱および接地リード線が、たとえばわずか２回のハンダ付け段階により、熱および接地容量板に接続される。本発明は、製造性，信頼性および価格を改善する。本発明のエッチング段階は、化学エッチング，レーザ・エッチングまたは機械的エッチングにより実行することができる。いずれの場合にも、エッチングを１回の段階で実行することができるという利点があり、それにより複数の切片部品や不必要なハンダ継部をなくすることができる。薄い金属材料を設けることおよびエッチングは、薄い金属材料を誘電管に付着または貼付する前に整形することにより同時に実行することができる。
【００１８】
本発明は上記の説明および図面に説明および図示されるが、この説明は例に過ぎず、本発明の精神と範囲から逸脱せずに数多くの変更および修正が当業者に可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１方法による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。
【図２】第２方法の第１実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。
【図３】第２方法の第１実施例による一体型アンテナ・アセンブリの等角図である。
【図４】第２方法の第２実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。
【図５】第２方法の第３実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。
【図６】第２方法の第４実施例による一体型アンテナ・アセンブリの側面図である。
【図７】無線機トランシーバ，ユーザ・インターフェースおよびアンテナ・アセンブリを有する無線電話の等角図である。
【図８】第２方法により一体型アンテナ・アセンブリを製造する方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１９５  分岐
２１０  細長誘電管
２１５  内壁部
２２０  ストリップ
２３０  表面
２７０  熱容量板
２８０  接地容量板
２９０  給電線
２９７  リード線
３１０，３２０  出射板
３３０  フランジ
【図１】
0004081158.tif 000002
【図２】
0004081158.tif 000003
【図３】
0004081158.tif 000004
【図４】
0004081158.tif 000005
【図５】
0004081158.tif 000006
【図６】
0004081158.tif 000007
【図７】
0004081158.tif 000008
【図８】
0004081158.tif 000009