(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射電極部と接地電極部の間に挟持されたセラミック誘電体と、前記接地電極部の下面に配設されローノイズアンプ部を実装したローノイズアンプ基板部と、を備えた平面アンテナであって、前記放射電極部、前記接地電極部、前記セラミック誘電体、及び、前記ローノイズアンプ基板部を一体に被覆した不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護被膜部を備え、前記保護被膜部が、２００〜１００００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有する不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護内層被膜部と、前記保護内層被膜部の外表面に被覆され１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有する不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護外層被膜部を備え、前記保護内層皮膜部の曲げ弾性率は前記保護外層皮膜部の曲げ弾性率より高いことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
放射電極部と接地電極部の間に挟持されたセラミック誘電体と、前記接地電極部の下面に配設されローノイズアンプ部を実装したローノイズアンプ基板部と、を備えた平面アンテナであって、前記放射電極部、前記接地電極部、前記セラミック誘電体、及び、前記ローノイズアンプ基板部を一体に被覆した保護被膜部を備え、前記保護皮膜部は保護内層皮膜部と保護外層皮膜部とからなり、前記保護内層被膜部は、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、及び、シリコン系樹脂の内いずれか１の耐湿耐熱耐衝撃性の合成樹脂からなり、一方、前記保護外層被膜部は、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなることを特徴とする平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工衛星等からの電波を受信する通信システムに用いられる平面アンテナに関し、特に、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）等に用いられるマイクロストリップアンテナの一種である平面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、船舶や乗用車等において現在位置を確認或いは測定する方法としてＧＰＳが注目を集めていた。ＧＰＳは比較的簡便で小型の装置で正確な位置を常時測定できまた地球上の任意の位置で測定が可能であるのでその利便性から一般にも使用されていた。このＧＰＳにおける受信アンテナとしてはマイクロストリップアンテナの一種である平面アンテナが用いられていた。
【０００３】
図５は従来の平面アンテナの構造を示す要部断面側面図である。図５において、Ｅは従来の平面アンテナ、放射電極部１は、電波を受信する一電極をなし、板状に形成され給電点から回路への電気的接続をするための給電ピン（図示せず）を挿入するスルーホール（図示せず）が穿孔され後述するセラミック誘電体３上に印刷、メッキ、蒸着等の方法で積層され銀、銀−パラジウム、金、銅等からなる。接地電極部２は、放射電極部１とともに電波を受信する作用を行い、放射電極部１と同様の方法でセラミック誘電体３の下面に積層される。セラミック誘電体３は、受信感度と受信に必要な寸法のバランスが取れており、比誘電率が２〜９５の材料、例えば、Ｍｇ−Ｓｉ系（比誘電率７〜９、焼成温度８００℃〜９００℃）のセラミック誘電体材料等が用いられ放射電極部１及び接地電極部２と一体に焼成される。ローノイズアンプ基板部４ｂは、後述するフィルター部１１やローノイズアンプ部１２を実装し支持する作用を行い、接地電極部２の下面に配設されプリント基板等からなる。フィルター部１１は、放射電極部１及び接地電極部２で受信した信号のノイズを除去する作用を行い、ローノイズアンプ基板部４ｂ上に配設され誘電体フィルタからなる。ローノイズアンプ部１２は、放射電極部１及び接地電極部２で受信した信号を増幅する作用を行い、回路素子からなる。伝送部６は、ローノイズアンプ部１２で増幅された受信信号を接続された装置（図示せず）に伝送する作用を行い、同軸ケーブルからなる。上部キャビネット１３は、セラミック誘電体３やローノイズアンプ基板部４ｂを外力から保護し防水する作用を行い、セラミック誘電体３やローノイズアンプ基板部４ｂに覆設され合成樹脂等からなる。Ｏリング１４は、上部キャビネット１３及び後述する下部キャビネット１５を密閉して防水作用を行い、上部キャビネット１３及び下部キャビネット１５のそれぞれの端面に圧接して配設されシリコン系のゴムからなる。下部キャビネット１５は、上部キャビネット１３とともに内部を保護し防水する作用を行い、上部キャビネット１３に対向して配設され合成樹脂等からなる。
【０００４】
以上のように構成された従来の平面アンテナについて、以下その製造方法を説明する。まず、Ｍｇ−Ｓｉ系のセラミック誘電体を円板状、方形状、長方形状に仮成形した後に、上面及び下面に銀−パラジウム或いは銀のペーストを塗布し８００〜９００℃の温度で焼成した。次に、放射電極部１にスルーホールを穿孔し給電ピンを挿着した。次に、ローノイズアンプ部１２及びフィルター部１１を実装したローノイズアンプ基板部４ｂを接地電極部２の下面に配設し放射電極部１、接地電極部２及び伝送部６と配線した。次に、上部キャビネット１３及び下部キャビネット１５をＯリング１４を介して接合しセラミック誘電体３及びローノイズアンプ基板部４ｂを被覆した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の平面アンテナでは、上部キャビネットや下部キャビネットが剛性の高い材料で形成されるので外部から打撃力が加わると永久変形を生じ内部の各素子を破壊したり或いは圧迫し機能を喪失させるという問題点を有していた。また、上部キャビネットや下部キャビネット内に防水機構を設けねばならずまたＯリング等も設置せねばならないので形状が大型となり小型化が困難であるという問題点を有していた。また、防水性を向上させ気密性を高めるためには上部キャビネットや下部キャビネットの寸法精度を向上させる必要があるので金型の設計等の多数の試作をせねばならず製造工程に多大の手間がかかり生産性に劣るという問題点を有していた。また、射出成形等の上部キャビネットや下部キャビネットの成形方法では寸法精度にばらつきが生じ製造歩留りが低下しまた各製品毎に耐水性の試験をせねばならず生産性や量産性に劣るという問題点を有していた。さらに、防水機構等を設けねばならないので放射電極部や接地電極部或いはセラミック誘電体のための十分な空間を用意し難く電波の受信感度を向上し難いという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、衝撃力に対する抵抗力が高く耐久性に優れ、かつ、小型化が可能であり構成部品数を減少させ製造工程を簡素化し生産性や量産性に優れるとともに耐水性が向上し電波の受信感度を高めることのできる平面アンテナの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、放射電極部、接地電極部、セラミック誘電体、及び、ローノイズアンプ基板部等の内部素子を一体に被覆した不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護被膜部であって、２００〜１００００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有する不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護内層被膜部と、前記保護内層被膜部の外表面に被覆され１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有する不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護外層被膜部を備え、前記保護内層皮膜部の曲げ弾性率は前記保護外層皮膜部の曲げ弾性率より高い構成を有するものである。
【０００８】
これにより、外部からの衝撃力に対する抵抗力が高く寸法を小型化できまた内部素子を保護被膜部で一体に被覆するだけで外壁の製造を完了し製造工程が簡素化でき生産性や量産性が高いとともに耐水性に極めて優れ漏水等の心配がなく耐久性が向上し、かつ、電波の受信性能を高めることの可能な平面アンテナが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、放射電極部と接地電極部の間に挟持されたセラミック誘電体と、接地電極部の下面に配設されローノイズアンプ部を実装したローノイズアンプ基板部と、を備えた平面アンテナであって、放射電極部、接地電極部、セラミック誘電体、及び、ローノイズアンプ基板部を一体に被覆した不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、乃至、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護被膜部を備え、保護被膜部が２００〜１００００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有する不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護内層被膜部と、前記保護内層被膜部の外表面に被覆され１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有する不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる保護外層被膜部を備え、前記保護内層皮膜部の曲げ弾性率は前記保護外層皮膜部の曲げ弾性率より高い構成としたものであり、保護被膜部が適度な弾性を有し外部から衝撃力が打撃された場合この衝撃力を弾性変形により吸収し永久変形が生じ難く耐衝撃性が高い。また、保護被膜部が一体に形成されるので漏水し難く耐水性が向上できるとともに製造工程を簡素化し均一で高い耐水性を有する高性能な製品を高製造歩留りで生産できる。また、保護被膜部が内部素子に密着して膜状に形成されるので形状を小型化できる。さらに、放射電極部や接地電極部或いはセラミック誘電体の表面積を大きくでき電波の受信感度を向上させることができる。また、保護内層被膜部の曲げ弾性率が２００ｋｇ／ｃｍ2未満になるにつれ外部からの応力に対して内部のアンテナ、回路部を十分に保護できなく傾向となり好ましくない。曲げ弾性率が１００００ｋｇ／ｃｍ2を越えるにつれ一体成形時の圧力、温度が高くなり回路部の信頼性に良くない傾向となり好ましくない。保護外層被膜部の曲げ弾性率が１０ｋｇ／ｃｍ2未満及び２００ｋｇ／ｃｍ2を越えるにつれ外力が加わった場合の保護内層被膜部での応力吸収能が低下し保護内層被膜部や内部素子へ応力が伝達され好ましくない。弾性変形の容易な保護外層被膜部において外部から加えられた応力を吸収し剛性の高い保護内層被膜部において内部の素子を強固、確実に保護できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、放射電極部と接地電極部の間に挟持されたセラミック誘電体と、接地電極部の下面に配設されローノイズアンプ部を実装したローノイズアンプ基板部と、を備えた平面アンテナであって、放射電極部、接地電極部、セラミック誘電体、及び、ローノイズアンプ基板部を一体に被覆した保護被膜部を備え、前記保護皮膜部は保護内層皮膜部と保護外層皮膜部とからなり、前記保護内層被膜部は、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、及び、シリコン系樹脂の内いずれか１の耐湿耐熱耐衝撃性の合成樹脂からなり、一方、前記保護外層被膜部は、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる構成としたので、保護外層被膜部において保護被膜部に加わった応力を弾性変形により吸収することができる。保護内層被膜部が耐湿性、耐熱性、耐衝撃性に優れるので耐久性が向上する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は第１実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図を示す。図１において、Ａは第１実施の形態における平面アンテナである。放射電極部１、接地電極部２、セラミック誘電体３、伝送部６は従来例と同様のものであり同一の符号を付けて説明を省略する。ローノイズアンプ基板部４ａは、後述するローノイズアンプ部５を実装し支持する作用を行い、接地電極部２の下面に配設されセラミック誘電体３と同様の比誘電率７〜９のＭｇ−Ｓｉ系のセラミック誘電体からなりフィルターの機能を有したフィルターパターンを有するフィルター部（図示せず）やローノイズアンプの回路の一部を構成するコンデンサやインダクタ等の受動素子の機能を備えた回路パターン部（図示せず）が積層して多層に形成され放射電極部１及び接地電極部２とは給電ピン（図示せず）で配線されている。ローノイズアンプ部５は、受信した電波を増幅する作用を行い、回路パターン部に配線されバイポーラトランジスタ、ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＭＭＩＣ等の回路素子からなる。保護被膜部７は、セラミック誘電体３やローノイズアンプ基板部４ａを水や外力或いは熱から防護する作用を行い、セラミック誘電体３やローノイズアンプ基板部４ａを一体に被覆して形成され不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる。
【００１４】
以上のように本実施の形態１によれば、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、乃至、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなり外周面全体を被覆した保護被膜部７を設けたので、外部からの衝撃力が保護被膜部７に加わった場合保護被膜部７が弾性変形されその衝撃力を吸収することができ耐衝撃性が著しく向上する。また、製造工程を簡略化し耐水試験等をする必要がなく生産性や量産性が向上する。また、各構成が保護被膜部７で完全に密閉されており耐水性が高く耐久性に優れる。また、小型化や軽量化が可能で搬送性が高くまた乗用車等に搭載した際美観が向上し利便性が高い。さらに、放射電極部１や接地電極部２或いはセラミック誘電体３の表面積を大きくし大型化することが可能で電波の受信感度を向上させ信頼性を高めることができる。
【００１５】
（実施の形態２）
図２は第２実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図を示す。図２において、Ｂは第２実施の形態における平面アンテナである。放射電極部１、接地電極部２、セラミック誘電体３、ローノイズアンプ基板部４ａ、ローノイズアンプ部５、伝送部６、保護被膜部７は第１実施の形態と同様のものであり同一の符号を付けて説明を省略する。空隙部８は、保護被膜部７を薄肉化し各内部素子に保護被膜部７を被覆する際に生じる応力を防止する作用を行い、セラミック誘電体３及びローノイズアンプ基板部４ａ等のそれぞれ略中央部に形成される。
【００１６】
以上のように構成された第２実施の形態における平面アンテナＢについて、以下その製造方法を説明する。まず、Ｍｇ−Ｓｉ系等のセラミック誘電体３原料を円盤状、方形状、長方形状等に仮成形した後に加熱、焼成してセラミック誘電体３を成形した。次に、このセラミック誘電体３の上下面に銀、銀−パラジウム、金、銀等の電極材料を印刷、メッキ、蒸着等の方法で形成した。特に印刷が簡便な工法であるので好適に用いられた。放射電極部１には給電点から回路へ電気的接続をするための給電ピン（図示せず）を挿入するスルーホール（図示せず）が穿孔された。次に、Ｍｇ−Ｓｉ系セラミック誘電体をシート状に成形しフィルターの機能を有するフィルターパターンからなるフィルター部１１とローノイズアンプの回路の一部を形成する回路パターン部の受動素子や電極層を積層し圧着した。このシート状物をセラミック誘電体３の接地電極２の下面に配設し焼成してフィルター部１１や回路パターン部が一体に成形されたローノイズアンプ基板部４ａを形成した。次に、回路パターン部にバイポーラトランジスタ、ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＭＭＩＣ等からなるローノイズアンプ部５を配設した。次に、伝送部６を回路パターン部に接続した。次に、セラミック誘電体３及びローノイズアンプ基板部４ｂに不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内１種或いは２種以上の混合物を成形加工機により空隙部８を設けるとともに被覆し保護被膜部７を形成した。
【００１７】
以上のように第２実施の形態によれば保護被膜部７と放射電極部１やローノイズアンプ部５等の内部素子との間に空隙部８を設けたので、第１実施の形態で挙げた効果の他に保護被膜部７の肉厚を薄くでき保護被膜部７の使用原料を減少させ生産性や量産性を向上できる。また、内部素子を保護被膜部７によって完全に密閉しないので保護被膜部７形成時に生じる保護被膜部７の収縮によって生じる応力が内部素子にかからず受信機能の経時劣化等が生じ難く耐久性が著しく向上する。
【００１８】
（実施の形態３）
図３は第３実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図を示す。図３において、Ｃは第３実施の形態における平面アンテナである。放射電極部１、接地電極部２、セラミック誘電体３、ローノイズアンプ基板部４ａ、ローノイズアンプ部５、伝送部６は第１実施の形態と同様のものであり同一の符号を付けて説明を省略する。保護内層被膜部９ａは、内部素子を保護する作用を有し、内部素子に直接被覆され２００〜１００００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有し不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる。保護外層被膜部１０ａは、平面アンテナＣに加わった外部からの衝撃力を吸収し内部素子を保護する作用を行い、保護内層被膜部９ａの外表面全体に被覆され１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2の曲げ弾性率を有し不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる。保護被膜部７は保護内層被膜部９ａと保護外層被膜部１０ａからなる。
【００１９】
以上のように第３実施の形態によれば曲げ弾性率の高い保護内層被膜部９ａと曲げ弾性率の低い保護外層被膜部１０ａとを設けたので、第１実施の形態で挙げた効果の他に外部の衝撃力を吸収する柔軟性と同時に内部素子を強固に保護する堅牢性の両特性を兼ね備えており衝撃力や静的な荷重等の種々の外的阻害作用に対抗することができ保護作用が極めて高い。
【００２０】
（実施の形態４）
図４は第４実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図を示す。図４において、Ｄは第４実施の形態における平面アンテナである。放射電極部１、接地電極部２、セラミック誘電体３、ローノイズアンプ基板部４ａ、ローノイズアンプ部５、伝送部６は第１実施の形態と同様のものであり同一の符号を付けて説明を省略する。保護内層被膜部９ｂは、内部素子を保護する作用を有し、内部素子に直接被覆されエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、及び、シリコン系樹脂の内いずれか１の耐湿耐熱耐衝撃性の合成樹脂からなる。保護外層被膜部１０ｂは、平面アンテナＤに加わった外部からの衝撃力を吸収し内部素子を保護する作用を行い、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン系合成ゴム、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、オレフィン系エラストマー、及び、スチレン系エラストマーの内いずれか１以上からなる。保護被膜部７は保護内層被膜部９ｂと保護外層被膜部１０ｂからなる。
【００２１】
以上のように第４実施の形態によれば耐湿性、耐熱性、耐衝撃性の高い保護内層被膜部９ｂと曲げ弾性率の低い保護外層被膜部１０ｂとを設けたので、第１実施の形態で挙げた効果の他に保護外層被膜部１０ｂにおいて外力を弾性変形により吸収するとともに保護内層被膜部９ｂにおいて耐水性や耐熱性あるいは力学的強度も向上させることができるので野外に装着されても多様な環境に対する抵抗力が高く耐久性が著しく高い。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明の平面アンテナによれば、保護被膜部をエラストマーで形成するので外力が加えられても弾性変形によりその外力のエネルギーを吸収し衝撃力に対する抵抗力が高く耐衝撃性に優れ耐久性が向上する。また、保護被膜部の内壁面に空隙部を設けることにより保護被膜部を薄肉化することが可能で保護被膜部の形成に要する合成樹脂の量を低減でき生産性や量産性に優れるとともに、放射電極部やローノイズアンプ部等の内部素子に保護被膜部の収縮等による応力がかかることを防止でき受信性能の経時劣化が少なく信頼性に優れる。また、保護被膜部が保護内層被膜部と保護外層被膜部の２層で形成されるので外力の吸収能と強固な保護内層被膜部による保護作用がそれぞれ並立して内部素子を保護し多様な環境においても内部素子の劣化が少なく耐久性が著しく向上し信頼性が高い。また、構成部品を少なくでき製造工程を簡略化できるので生産性や量産性に優れる。また、保護被膜部を均一に量産できるとともに保護被膜部が他の機能部品を一体に被覆し密閉しているので耐水性が著しく向上する。また、保護被膜部が他の機能部品に被覆できるので平面アンテナ全体の寸法を小型化でき狭い空間に搭載でき利便性や美観が向上する。さらに、平面アンテナを小型化できるので放射電極部や接地電極部或いはセラミック誘電体を相対的に大きくでき電波の受信感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図
【図２】第２実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図
【図３】第３実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図
【図４】第４実施の形態における平面アンテナの要部断面側面図
【図５】従来の平面アンテナの構造を示す要部断面側面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ  平面アンテナ
１  放射電極部
２  接地電極部
３  セラミック誘電体
４ａ、４ｂ  ローノイズアンプ基板部
５  ローノイズアンプ部
６  伝送部
７  保護被膜部
８  空隙部
９ａ、９ｂ  保護内層被膜部
１０ａ、１０ｂ  保護外層被膜部
１１  フィルター部
１２  ローノイズアンプ部
１３  上部キャビネット
１４  Ｏリング
１５  下部キャビネット
【図１】
0003803408.tif 000002
【図２】
0003803408.tif 000003
【図３】
0003803408.tif 000004
【図４】
0003803408.tif 000005
【図５】
0003803408.tif 000006