JPH10124785A - 信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信部と受信部とが回転可能に設けられた信
号伝送装置において、装置を大型化することなく、高い
周波数帯域まで使用することができ、インピーダンスを
容易に安定化させることのできる信号伝送装置を提供す
ること。 【解決手段】 送受信エレメント層２７と信号分配層１
４の間に絶縁層２５，２１とグランド層２４を設けた多
層構造とすると共に、送受信エレメント層２７の上側と
信号分配層１４の下側にも絶縁層２９，１１を設け、こ
れらをアルミニウム等で形成されたハウジング２内に収
納し、送信側と受信側を対向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号の送信部と受
信部とが相対的に回転する信号伝送装置の技術分野に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、信号の送信部と受信部が互いに独
立して回転移動する場合等において、非接触で信号の伝
送を行なう方法としては、送信アンテナ及び受信アンテ
ナを用いた無線伝送方式が用いられている。

【０００３】この方式は、図８に示すようなエレメント
層１００を備えた送信部と、同様なエレメント層を備え
た受信部とを互いに所定の間隔を保持して対向させ、エ
レメント層間で信号の送受信を行うものである。

【０００４】図８に示す送信部において、送信エレメン
ト１００は、基板１０１の表面上に形成されており、該
基板１０１はハウジング１０２に収納されている。ま
た、基板１０１の裏面上に形成された４つの信号供給点
１０３，１０４，１０５，１０６には、３個のバラン１
０７，１０８，１０９が設けられている。

【０００５】このような構成により、図９に示すよう
に、送信側の同軸ケーブル１１０ａから出力される信号
Ｓｉは、バラン１０９ａを介してバラン１０８ａ及びバ
ラン１０７ａに分配され、該バラン１０８ａ及びバラン
１０７ａから出力される信号は、基板１０１ａ上の４個
の信号供給点１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ
へ供給され、基板１０１ａから放射される。なお、図９
においては、説明の便宜のため、基板１０１ａ及び基板
１０１ｂ上のエレメント１００ａ，１００ｂを省略して
いる。

【０００６】また、受信側も、送信側と同一の構成を有
しており、上述のように送信された信号は、基板１０１
ｂを介して受信され、受信された信号はバラン１０７ｂ
及び１０８ｂを介してバラン１０９ｂに出力されて受信
側の同軸ケーブル１１０ｂへと供給される。

【０００７】上述のようなバランは、一般に非平衡線路
から平衡線路への変換、又はその逆の変換を行なうため
の回路であり、図８及び図９に示すバラン１０７，１０
８，１０９は、相対するコイルによるトランス結合回路
により構成されている。バラン１０９ａは、入力側コイ
ルが５０Ω、出力側コイルが１ｋΩのインピーダンスを
有しており、この結果、信号Ｓｉはインピーダンスの変
換がなされ、かつ、２つの信号Ｓａ、Ｓｂに分割され
る。信号Ｓａ、Ｓｂはそれぞれバラン１０８ａ及び１０
７ａに入力される。バラン１０８ａ、１０７ａもバラン
１０９ａ同様にトランス結合回路により構成されるが、
バラン１０９ａと異なり入力側コイルが１ｋΩ、出力側
コイルが５０Ωのインピーダンスを有している。従っ
て、信号Ｓａ、Ｓｂはそれぞれ５０Ωのインピーダンス
に変換された２つの信号Ｓ１、Ｓ２及びＳ３、Ｓ４とし
て出力され、基板１０１ａ上の４つの信号供給点１０３
ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａに供給される。

【０００８】送信エレメント１００ａと受信エレメント
１００ｂとは、信号伝送においては一種のコンデンサの
役割を果たしており、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、
４つの信号供給点１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０
６ａから放射され、容量結合により受信エレメント１０
０ｂで受信される。即ち、相対向する基板１０１ａ及び
１０１ｂにおいて、基板１０１ａ上のリング状エレメン
ト１００ａから放射された信号は、エレメント間を伝播
し、基板１０１ｂ上のリング状エレメント１００ｂによ
り受信される。受信エレメント１００ｂは、前述の通り
送信エレメント１００ａと同一の構成を有しており、エ
レメント１００ｂにより受信された信号は、４個の受信
側の信号供給点１０３ｂ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６
ｂから出力される。この出力された信号は、送信側と同
様の構成を有するバラン１０７ｂ，１０８ｂ，１０９ｂ
により５０Ω、１ｋΩ、５０Ωというインピーダンスの
変換がなされ、かつ、１の信号に結合されて受信信号Ｓ
ｏとして出力され、信号処理部（図示せず）へ送られ
る。

【０００９】以上のように構成した信号伝送装置の特徴
は、信号入力側／信号出力側と送受信エレメントとの間
にバランを介在させたこと、及び、当該バランにより送
信信号を送信エレメントの複数の点に均等に供給し、ま
た、受信エレメントの複数の点から受信信号を均等に出
力することにある。このようにバランを介在させること
により、入力側／出力側と送受信エレメントとの間のイ
ンピーダンスの整合性が改善され、信号の反射が吸収、
抑制される。また、当該バランにより高いインピーダン
スへの変換がなされるので、送受信エレメント部への外
乱により生じるノイズやエレメント部の物理的形状のば
らつき等に起因するエレメント部の容量の変動等の影響
が抑制される。さらに、バランを介して信号を送信エレ
メントの複数の点に均等に供給し、また、受信エレメン
トの複数の点から均等に信号を出力するため、エレメン
ト相互間の信号の伝播強度の分布が平均化される。

【００１０】以上のような作用により、送受信エレメン
ト間で伝送特性の変動が抑制されることになる。また、
送信エレメント１００ａ、受信エレメント１００ｂは、
バランを介して同一の長さのエレメントにより各信号供
給点１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ，１０３
ｂ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂに接続されているた
め、各信号供給点毎の信号の振幅の変動や位相のずれ等
も生じず、同一の条件でエレメントから放射されるた
め、エレメント間の伝播強度の均一化に寄与している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の信号伝送装置では、前記のようにバランを用いてい
るため、図１０に示すように伝送可能な信号の周波数が
最高でも８００ＭＨｚ程度であり、これを超える高域の
周波数帯域では使用することが困難であった。

【００１２】また、バランを用いた装置において周波数
帯域を上げようとすると、装置が大型化するという問題
があった。そこで、本発明は、上述のように送信部と受
信部とが回転可能に設けられた信号伝送装置において、
装置を大型化することなく、高い周波数帯域まで使用す
ることができ、インピーダンスを容易に安定化させるこ
とのできる信号伝送装置を提供することを課題としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の信号伝
送装置は、前記課題を解決するために、互いに所定の間
隔を保持して対向しつつ、相対的に回転可能に設けられ
た送信部及び受信部間で信号を伝送する信号伝送装置で
あって、前記送信部と受信部の少なくともいずれか一方
に、導電体上に複数の信号供給点を備えた送受信エレメ
ント層と、導電体上に複数の信号分配点と、伝送される
べき信号についての信号入出力点とを備え、該信号分配
点を介して該信号入出力点と前記送受信エレメント層上
の複数の信号供給点との間に前記伝送されるべき信号を
分配する信号分配層と、前記送受信エレメント層と前記
信号分配層とを分離せしめる絶縁層と、前記絶縁層によ
り分離された前記送受信エレメント層と前記信号分配層
との間に設けられたグランド層とを有することを特徴と
する。

【００１４】請求項１に記載の信号伝送装置によれば、
送受信エレメント層と信号分配層の間に絶縁層とグラン
ド層を設けた多層構造とすることにより、バランを用い
ることなく、信号入出力点と信号供給点との間のインピ
ーダンスを一定値に保ち、送信部と受信部におけるイン
ピーダンスの整合性を高めるので、伝送信号の周波数帯
域を高い帯域まで保証しつつ、信号の反射の吸収及び抑
制が行われる。また、前記信号供給点は、送受信エレメ
ント層の複数の点に設けられているので、送信部におい
ては信号が複数の信号供給点に供給され、受信部におい
ては信号が複数の信号供給点から出力されるので、高い
周波数帯域の信号についてエレメント相互間の伝播強度
の分布が平均化される。さらに、前記グランド層を設け
たことにより、複数の信号供給点と信号分配点のそれぞ
れの間のインピーダンスの安定化が図られ、高い周波数
帯域の信号に対して、利得の変動が抑制され、正確かつ
安定な伝送が行われる。

【００１５】請求項２に記載の信号伝送装置は、前記請
求項１に記載の信号伝送装置において、前記送信部と受
信部が対向する側の前記送受信エレメント層上には絶縁
層が設けられていることを特徴する。

【００１６】請求項２に記載の信号伝送装置によれば、
前記送信部と受信部が対向する側の前記送受信エレメン
ト層上に設けられた絶縁層により、前記エレメント層の
耐食性が向上され、送信部のエレメント層表面と受信部
のエレメント層表面とを当接させた後に引き離すような
送信部と受信部の間隔設定を行ってもエレメント層の損
傷が防止される。また、エレメント層に対する異物の付
着が防止される。

【００１７】請求項３に記載の信号伝送装置は、前記請
求項１または請求項２に記載の信号伝送装置において、
前記グランド層側とは反対側の前記信号分配層上には絶
縁層が設けられていることを特徴する。

【００１８】請求項３に記載の信号伝送装置によれば、
前記グランド層側とは反対側の前記信号分配層上に絶縁
層を設けたことにより、送受信エレメント層、グランド
層、及び信号分配層のそれぞれが絶縁層と一対となり、
より一層インピーダンスの安定化が図られ、高い周波数
帯域の信号に対して、利得の変動が抑制され、より一層
正確かつ安定な伝送が行われる。

【００１９】請求項４に記載の信号伝送装置は、前記請
求項１乃至請求項３のいずれかに記載の信号伝送装置に
おいて、前記送信部と受信部の各層は、互いの対向部に
開口部を有する導電性のハウジングに収納されているこ
とを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の信号伝送装置によれば、
前記送信部と受信部の各層は、互いの対向部に開口部を
有する導電性のハウジングに収納されているため、該開
口部以外への電波の漏れが防止されると共に、外部から
のノイズ等の侵入が防止されるので、高い周波数帯域の
信号に対して、利得の変動が抑制され、より一層正確か
つ安定な伝送が行われる。

【００２１】請求項５に記載の信号伝送装置は、前記請
求項４に記載の信号伝送装置において、前記グランド層
は、前記ハウジングとの接触面にもグランド部を有し、
該ハウジングと電気的に接触されていることを特徴とす
る。

【００２２】請求項５に記載の信号伝送装置によれば、
前記グランド層は、前記ハウジングとの接触面にもグラ
ンド部を有し、該ハウジングと電気的に接触されている
ので、各層間だけでなく、ハウジングと各層間のインピ
ーダンスも安定化され、高い周波数帯域の信号に対し
て、利得の変動が抑制され、より一層正確かつ安定な伝
送が行われる。

【００２３】請求項６に記載の信号伝送装置は、前記請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載の信号伝送装置に
おいて、前記送受信エレメント層の信号供給点と、前記
信号分配層の信号分配点とはスルーホールメッキにより
電気的に接続されていることを特徴とする。

【００２４】請求項６に記載の信号伝送装置によれば、
前記送受信エレメント層の信号供給点と、前記信号分配
層の信号分配点とをスルーホールメッキにより電気的に
接続したことにより、リード線等を用いる場合に比べ
て、各装置間でのインピーダンス等の特性のばらつきを
減少させ、また、当該スルーホールメッキにより形成さ
れた信号伝送部が前記グランド層のグランド部に囲まれ
ることになるので、当該信号伝送部に対するインピーダ
ンスが安定化され、高い周波数帯域の信号に対して、利
得の変動が抑制され、より一層正確かつ安定な伝送が行
われる。

【００２５】請求項７に記載の信号伝送装置は、前記請
求項１乃至請求項６のいずれかに記載の信号伝送装置に
おいて、前記信号分配層上の信号入出力点と、前記送受
信エレメント層上の複数の信号供給点との間の電気的接
続距離は、いずれの信号供給点についても一定に保たれ
ていることを特徴とする。

【００２６】請求項７に記載の信号伝送装置によれば、
前記信号分配層上の信号入出力点と、前記送受信エレメ
ント層上の複数の信号供給点との間の電気的接続距離
は、いずれの信号供給点についても一定に保たれている
ので、信号入出力点と信号供給点との間のインピーダン
スが一定値に保たれ、高い周波数帯域の信号に対して、
利得の変動が抑制され、より一層正確かつ安定な伝送が
行われる。

【００２７】請求項８に記載の信号伝送装置は、前記請
求項７に記載の信号伝送装置において、前記電気的接続
距離は、伝送すべき信号の波長の１／８以下に設定され
ており、前記送受信エレメント層上における各信号供給
点間の距離は、前記電気的接続距離よりも短く設定され
ていることを特徴とする。

【００２８】請求項８に記載の信号伝送装置によれば、
前記電気的接続距離は、伝送すべき信号の波長の１／８
以下に設定されているので、高い周波数帯域の信号に対
して、正確かつ安定な伝送が行われる。また、前記送受
信エレメント層上における各信号供給点間の距離は、前
記電気的接続距離よりも短く設定されているので、その
結果として前記送受信エレメント層上に多数の信号供給
点が設けられることになり、送信部においては信号が多
数の信号供給点に供給され、受信部においては信号が多
数の信号供給点から出力されるので、高い周波数帯域の
信号についてエレメント相互間の伝播強度の分布がより
一層平均化される。

【００２９】請求項９に記載の信号伝送装置は、前記請
求項１乃至請求項８のいずれかに記載の信号伝送装置に
おいて、前記信号分配層の信号入出力点には、インピー
ダンス整合用のパッドが接続され、該パッドに外部の信
号出力手段または信号入力手段との接続端子が設けられ
ていることを特徴とする。

【００３０】請求項９に記載の信号伝送装置によれば、
前記信号分配層の信号入出力点には、インピーダンス整
合用のパッドが接続され、該パッドに外部の信号出力手
段または信号入力手段との接続端子が設けられているの
で、上述のようにインピーダンスの安定化の図られた前
記送信部と受信部間のインピーダンス整合性がより一層
向上され、高い周波数帯域の信号についてエレメント相
互間の伝播強度の分布がより一層平均化されて、高い周
波数帯域の信号に対して、利得の変動が抑制され、より
一層正確かつ安定な伝送が行われる。

【００３１】請求項１０に記載の信号伝送装置は、前記
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の信号伝送装置
において、前記信号分配層は、層外縁部及び中央部にグ
ランドパターンを有し、信号入出力点と前記信号分配点
を結ぶ信号パターンは、前記グランドパターンに囲ま
れ、それぞれの引き回し長さが一致するように円弧状ま
たは折り返されて引き回されていることを特徴とする。

【００３２】請求項１０に記載の信号伝送装置によれ
ば、前記信号分配層は、層外縁部及び中央部にグランド
パターンを有し、信号入出力点と前記信号分配点を結ぶ
信号パターンは、前記グランドパターンに囲まれ、それ
ぞれの引き回し長さが一致するように円弧状または折り
返されて引き回されているので、信号入出力点から信号
分配点までのインピーダンスを一定値に保つと共に、信
号分配時における位相ずれが防止される。

【００３３】請求項１１に記載の信号伝送装置は、前記
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の信号伝送装
置において、前記グランドパターンと前記信号パターン
との間隔を一定に保つ領域を設けたことを特徴とする。

【００３４】請求項１１に記載の信号伝送装置によれ
ば、前記グランドパターンと前記信号パターンとの間隔
を一定に保つ領域を設けたので、信号パターンに対する
インピーダンスの安定化が図られ、高い周波数帯域の信
号に対して、利得の変動が抑制され、より一層正確かつ
安定な伝送が行われる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。なお、本発明のアンテナは送
受信兼用であり、常時双方向で送受信可能であるが、説
明上一方を送信部、他方を受信部として以下に示す。

【００３６】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、
信号伝送装置１の斜視図である。図示のように、信号伝
送装置１は、送信側のハウジング２と受信側のハウジン
グ３が、上下方向に回転可能に結合されて一体となり、
密閉されることにより電磁シールドされている。従っ
て、送信部と受信部は、送信側のハウジング２が回転し
ても互いに常に対向しており、情報信号を安定的に授受
できる。さらに、電磁シールドされているので外部から
のノイズの影響を受けることがない。また、外部に対し
ての雑音源ともならない。前記送信側のハウジング２及
び受信側のハウジング３は例えばＡｌ（アルミニウム）
等により形成される。

【００３７】図２は信号伝送装置１の構成をさらに詳し
く説明するための断面図であり、図２に示すように、受
信側のハウジング３には貫通孔５が設けられており、送
信側のハウジング２の軸部４は、該貫通孔５に軸受６を
介して回転可能に支持されている。

【００３８】また、送信側のハウジング２の収納部７に
は、送信アンテナエレメント基板８が収納され、同様に
受信側のハウジング３の収納部９には、受信アンテナエ
レメント基板１０が収納されており、これらの基板は、
図３に示すように多層構造となっている。なお、図３に
は説明の簡単のため、送信側の基板及びハウジングのみ
を示しているが、構成は受信側も同様である。

【００３９】本実施形態においては、送信アンテナエレ
メント基板８は、図３（Ａ）に示すように７層構造とな
っており、層を構成する各基板は、ハウジング２に収納
可能なように、それぞれがドーナッツ形状の基板となっ
ている。

【００４０】まず、ハウジング２の底部には、厚さ０．
４ｍｍのガラスエポキシ基板からなる絶縁層１１が設け
られており、該絶縁層１１には図３（Ｂ）に示すように
２つのスルーホール１２が設けられている。このスルー
ホール１２は、図３（Ａ）に示す同軸ケーブル１３から
の信号線とグランド線を、後述する信号入出力点とグラ
ンド点に接続させるためのものである。

【００４１】この絶縁層１１の上には、同軸ケーブル１
３からの信号を、後述するエレメント層に分配するため
信号分配層１４が設けられている。該信号分配層１４
は、図３（Ｃ）に示すように、前記絶縁層１１に銅等の
導電体により形成されたパターンであり、外縁部と中央
部にはグランドパターン１５が設けられ、該グランドパ
ターン１５に囲まれて、信号入出力点１６から４つの信
号分配点１７までの引き回しパターン１８，１９が設け
られている。また、前記信号入出力点１６の近傍には、
前記グランドパターン１５と接続されたグランド点２０
が設けられている。

【００４２】この信号分配層１４の上には、ガラスエポ
キシ基板からなる絶縁層２１が設けられており、該絶縁
層２１の厚さは、接着層も含めて１．６ｍｍとなってい
る。また、該絶縁層２１にも、図３（Ｄ）に示すよう
に、信号分配点１７に対応するスルーホール２２と、信
号入出力点に対応するスルーホール２３が設けられてい
る。

【００４３】そして、この絶縁層２１の上には、図３
（Ｅ）銅等の導電体で形成されたパターンからなるグラ
ンド層２４が設けられており、前記スルーホール２２，
２３の周囲には所定の間隔を設けるようにパターンが形
成されている。このスルーホールの周囲のパターンは、
図３（Ｆ）に示すように、直径０．６ｍｍのスルーホー
ルに対して、直径２．８ｍｍの穴が設けられるようにな
っている。

【００４４】このグランド層２４の上には、接着層も含
めて厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシ基板からなる絶縁
層２５が設けられている。該絶縁層２５には、図３
（Ｇ）に示すように、前記信号分配点１７に対応するス
ルーホール２６が設けられている。

【００４５】また、前記絶縁層２５の上には、図３
（Ｈ）に示すような銅等の導電体で形成されたパターン
からなる送信エレメント層２８が設けられており、該送
信エレメント層２８上には、図３（Ｈ）に示すように、
前記信号分配点１７に対応する信号供給点２８が４箇所
に設けられている。

【００４６】そして、受信側と対向する最上層には、図
３（Ｉ）に示すように、スルーホールの設けられていな
い厚さ０．４ｍｍのガラスエポキシ基板からなる絶縁層
２９が設けられており、前記送信エレメント層２８を保
護している。

【００４７】以上に説明した各基板は、上述の順に積層
され、位置決めが行われた後、各基板同士を接着するこ
とにより一体化される。また、前記送信エレメント層の
信号供給点２８と前記信号分配層１４の信号分配点１７
とは、図３（Ａ）に示すようにスルーホールメッキ３０
により電気的に接続されており、同様にグランド層２４
と信号分配層１４のグランド点２０、及び信号分配層１
４の信号入出力点１６もスルーホールメッキ３０により
電気的に接続されている。

【００４８】このように構成することにより、信号入出
力点１６、信号分配点１７、信号供給点２８等の信号端
子部とグランド部、基板と基板、ハウジングと信号端子
部については、一定の距離を確保し、一定のインピーダ
ンスを保持するようになっている。本実施形態では、イ
ンピーダンスは５０Ωである。

【００４９】また、信号分配層１４の信号分配点１７の
周囲にはグランド部１５が取り囲むよう配置されてお
り、インピーダンスの安定化を図っている。さらに、上
述のように、送信エレメント層２８と信号分配層１４と
の間にグランド層２４を設ける構成としたため、送信エ
レメント層２８と信号分配層１４のインピーダンスをよ
り一層安定化させることができる。

【００５０】また、上述のように、信号供給点２８と信
号分配点１７とをスルーホールメッキ３０により接続し
たため、リード線等を用いる場合に比べ、各装置でのイ
ンピーダンス等の特性のばらつきを減少させることがで
きる。また、その長さは４箇所の各点においてそれぞれ
等しい長さであり、さらに信号分配層１４のパターン１
８，１９も等しい長さに形成されているため、結果とし
て、信号入出力点１６から信号供給点２８までの長さ
は、いずれも等しくなっいる。従って、この間のインピ
ーダンスもそれぞれ等しく、一定になっている。

【００５１】以上のように、本発明の信号伝送装置は、
バランを用いることなくインピーダンスの安定化を図る
ことができるので、高い周波数帯域の信号に対しても、
送信エレメントの複数の信号供給点に一定のインピーダ
ンスで供給を行い、受信エレメントの複数の信号供給点
から一定のインピーダンスで取り出すことができる。

【００５２】特に、インピーダンスを５０Ωに一定に保
つことにより、送受信エレメント部への外乱により生じ
るノイズやエレメント部の物理的形状のばらつき等に起
因するエレメント部の容量の変動等の影響を抑制して、
高い周波数帯域の信号を安定して伝送することができ
る。

【００５３】さらに、スルーホールメッキ及び信号分配
層の引き回しパターンにより、信号を送信エレメントの
複数の信号供給点に均等に供給し、また、受信エレメン
トの複数の信号供給点から均等に信号を出力するため、
エレメント相互間の信号の伝播強度の分布を平均化させ
ることができる。

【００５４】特に、本実施形態では、信号分配層１４の
パターン１９を図３（Ｃ）に示すように折り返して引き
回すことにより、前記信号入出力点１６からいずれの信
号供給点２８までの長さも伝送波長のλ／８の長さとな
るようにしており、高い周波数帯域の信号に対して正確
かつ安定な伝送を行うことができると共に、各信号供給
点毎の信号の振幅の変動や位相のずれ等も生じず、同一
の条件でエレメントから放射されるため、エレメント間
の伝播強度の均一化に寄与している。

【００５５】図４に本発明に係る信号伝送装置１による
伝送特性を示す。図４からわかるように、図１０に示す
従来の場合と比較して、伝送信号の帯域内で利得の変動
が抑制されており、かつ、帯域幅が広がっている。従っ
て、従来の装置にに比べて装置を大型化することなく、
高い周波数帯域の信号の伝送を行うことができると共
に、多チャンネル化を容易に実現することができる。な
お、図４の伝送特性の測定の際には、信号伝送装置１内
において、送信部の絶縁層２９と受信部の絶縁層２９
を、約０．８ｍｍの間隔で対向させた。

【００５６】次に、送受信エレメントとハウジングとの
関係について説明する。図３に示すように、信号伝送装
置１においては、送信アンテナエレメント基板８、ハウ
ジング２により外部から電磁波シールドされている。従
って、本発明の信号伝送装置によれば、高い周波数帯域
の信号に対しても、送信エレメントから受信エレメント
へ伝播する割合が増加し、伝送効率の改善を図ることが
できる。なお、本実施形態では、送信アンテナエレメン
ト基板８と受信アンテナエレメント基板１０をハウジン
グ２，３の収納部７，９に収納するようにしたが、本発
明はこれに限られるものではなく、ハウジング２，３と
は別体のアルミニウム等で形成されたケースに前記送信
アンテナエレメント基板８及び受信アンテナエレメント
基板１０を収納した後、前記ハウジング２，３に収納す
るようにしても良い。

【００５７】さらに、本実施形態では、最上層の絶縁層
２９に、ガラスエポキシ系素材の保護層を用いているこ
とも特徴としている。この保護層により、エレメントの
耐食性が向上し、エレメント位置の設定が容易となり、
エレメントを他の部材等との接触から保護し、さらには
エレメントに異物が付着するのを防止することができ
る。従って、送信エレメントと受信エレメントの間隙を
所定値に設定する際に、一旦送信エレメント上の絶縁層
２９と受信エレメント層上の絶縁層２９とを当接させ、
前記間隙を計測しながら引き離すという作業を行って
も、送信エレメント層及び受信エレメント層を損傷から
防ぐことができる。

【００５８】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第１の実施
形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００５９】本実施形態は、インピーダンス整合用のパ
ッド（固定型アッテネータ）３１を同軸ケーブル１３と
信号入出力点１６及びグランド点２０の間に接続するも
のである。このパッド３１は、前記の送信アンテナエレ
メント基板を構成する基板とは別の基板を付加し、信号
分配層１６の前に実装する。

【００６０】パッド３１は、図５に示すように、インピ
ーダンス５０Ω（３ｄＢ）で、本実施形態では、π型の
ものを用いている。図５においてＲ１は２９２．４０
Ω、Ｒ２は１７．６１Ωである。また、対向する受信部
も同一仕様とする。

【００６１】このようにパッド３１を用いることによ
り、コイルを用いた場合に比べて高周波特性を劣化させ
ることなく、インピーダンス整合性をより一層高めるこ
とができ、送受信エレメント間における高帯域の信号に
対する伝送特性の変動を抑制することができる。

【００６２】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を図６に基づいて説明する。なお、第１の実施
形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００６３】本実施形態は、図６に示すように、全基板
を覆うようにグランドパターン３２を設け、ハウジング
２の内側面と接触させる。また、グランド層及び信号分
配層のグランド部とも接続させる。

【００６４】このようにグランドパターンを設けること
により、インピーダンスをより一層安定化させることが
でき、同軸ケーブルと同様に、高い周波数帯域の信号に
対して、利得の変動を抑制しつつ、正確かつ安定な伝送
を行うことができる。

【００６５】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態を図７に基づいて説明する。なお、第１の実施
形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００６６】上述の実施形態においては、信号供給点を
４個としたが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明では、信号入出力点１６と信号供給点２８の間の
長さをＢとし、信号供給点の弧の長さをＡとした時、Ａ
＜Ｂの関係が維持されるように構成されており、その結
果、信号供給点が多数設けられ、信号の伝播強度の片寄
りがさらに平均化され、より変動の少ない信号伝送が可
能となる。

【００６７】なお、上述の実施形態においては、送信部
と受信部の双方に上述のような多層構造の送信アンテナ
エレメント基板及び受信アンテナエレメント基板を設け
るようにしたが、本発明はこれに限られるものではな
く、送信部と受信部のいずれか一方に設ける場合でも、
従来に比べて優れた効果を奏することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
信号伝送装置によれば、送受信エレメント層と信号分配
層の間に絶縁層とグランド層を設けた多層構造とするこ
とにより、バランを用いることなく、信号入出力点と信
号供給点との間のインピーダンスを一定値に保つことが
でき、送信部と受信部におけるインピーダンスの整合性
を高めることができるので、装置を大型化することな
く、伝送信号の周波数帯域を高い帯域まで保証し、信号
の反射の吸収及び抑制を行うことができる。また、前記
信号供給点を、送受信エレメント層の複数の点に設けた
ので、高い周波数帯域の信号についてエレメント相互間
の伝播強度の分布を平均化することができる。さらに、
前記グランド層を設けたことにより、複数の信号供給点
と信号分配点のそれぞれの間のインピーダンスの安定化
を図ることができ、高い周波数帯域の信号に対して、利
得の変動を抑制して、正確かつ安定な伝送を行うことが
できる。

【００６９】請求項２に記載の信号伝送装置によれば、
前記送信部と受信部が対向する側の前記送受信エレメン
ト層上に絶縁層を設けたので、前記エレメント層の耐食
性が向上され、送信部のエレメント層表面と受信部のエ
レメント層表面とを当接させた後に引き離すような送信
部と受信部の間隔設定を行ってもエレメント層の損傷を
防止することができ、また、エレメント層に対する異物
の付着を防止することができる。

【００７０】請求項３に記載の信号伝送装置によれば、
前記グランド層側とは反対側の前記信号分配層上に絶縁
層を設けたことにより、送受信エレメント層、グランド
層、及び信号分配層のそれぞれが絶縁層と一対となり、
より一層インピーダンスの安定化を図ることができ、高
い周波数帯域の信号に対して、利得の変動を抑制し、よ
り一層正確かつ安定な伝送を行うことができる。

【００７１】請求項４に記載の信号伝送装置によれば、
前記送信部と受信部の各層を、互いの対向部に開口部を
有する導電性のハウジングに収納させたので、該開口部
以外への電波の漏れを防止することができ、かつ、外部
からのノイズ等の侵入を防止することができるので、高
い周波数帯域の信号に対して、利得の変動を抑制し、よ
り一層正確かつ安定な伝送を行うことができる。

【００７２】請求項５に記載の信号伝送装置によれば、
前記グランド層は、前記ハウジングとの接触面にもグラ
ンド部を有し、該ハウジングと電気的に接触させたの
で、各層間だけでなく、ハウジングと各層間のインピー
ダンスを安定化させることができ、高い周波数帯域の信
号に対して、利得の変動を抑制し、より一層正確かつ安
定な伝送を行うことができる。

【００７３】請求項６に記載の信号伝送装置によれば、
前記送受信エレメント層の信号供給点と、前記信号分配
層の信号分配点とをスルーホールメッキにより電気的に
接続したことにより、リード線等を用いる場合に比べ
て、各装置間でのインピーダンス等の特性のばらつきを
減少させることができ、また、当該スルーホールメッキ
により形成された信号伝送部が前記グランド層のグラン
ド部に囲まれることになるので、当該信号伝送部に対す
るインピーダンスを安定化させることができ、高い周波
数帯域の信号に対して、利得の変動を抑制し、より一層
正確かつ安定な伝送を行うことができる。

【００７４】請求項７に記載の信号伝送装置によれば、
前記信号分配層上の信号入出力点と、前記送受信エレメ
ント層上の複数の信号供給点との間の電気的接続距離
を、いずれの信号供給点についても一定に保つようにし
たので、信号入出力点と信号供給点との間のインピーダ
ンスを一定値に保つことができ、高い周波数帯域の信号
に対して、利得の変動を抑制し、より一層正確かつ安定
な伝送を行うことができる。

【００７５】請求項８に記載の信号伝送装置によれば、
前記電気的接続距離は、伝送すべき信号の波長の１／８
以下に設定したので、高い周波数帯域の信号に対して、
正確かつ安定な伝送を行うことができる。また、前記送
受信エレメント層上における各信号供給点間の距離を、
前記電気的接続距離よりも短く設定したので、その結果
として前記送受信エレメント層上に多数の信号供給点が
設けられることになり、高い周波数帯域の信号について
エレメント相互間の伝播強度の分布をより一層平均化さ
せることができる。

【００７６】請求項９に記載の信号伝送装置によれば、
前記信号分配層の信号入出力点に、インピーダンス整合
用のパッドを接続し、該パッドに外部の信号出力手段ま
たは信号入力手段との接続端子を設けたので、上述のよ
うにインピーダンスの安定化の図られた前記送信部と受
信部間のインピーダンス整合性をより一層向上させるこ
とができ、高い周波数帯域の信号についてエレメント相
互間の伝播強度の分布をより一層平均化して、高い周波
数帯域の信号に対して、利得の変動を抑制し、より一層
正確かつ安定な伝送を行うことができる。

【００７７】請求項１０に記載の信号伝送装置によれ
ば、前記信号分配層の層外縁部及び中央部にグランドパ
ターンを設け、信号入出力点と前記信号分配点を結ぶ信
号パターンを、前記グランドパターンで囲み、それぞれ
の引き回し長さが一致するように円弧状または折り返し
て引き回したので、信号入出力点から信号分配点までの
インピーダンスを一定値に保つことができると共に、信
号分配時における位相ずれを防止することができる。

【００７８】請求項１１に記載の信号伝送装置によれ
ば、前記グランドパターンと前記信号パターンとの間隔
を一定に保つ領域を設けたので、信号パターンに対する
インピーダンスの安定化を図ることができ、高い周波数
帯域の信号に対して、利得の変動を抑制し、より一層正
確かつ安定な伝送を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における信号伝送装置
の概略構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における信号伝送装置
の概略構成を示す平面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における信号伝送装置
の送信アンテナエレメント基板の構成を示す断面図及び
平面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における信号伝送装置
の伝送特性を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施形態における信号伝送装置
の送信アンテナエレメント基板の構成を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施形態における信号伝送装置
の送信アンテナエレメント基板の構成を示す断面図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施形態における信号伝送装置
の構成を示す図である。

【図８】従来の信号伝送装置の送信アンテナエレメント
基板の構成を示す断面図である。

【図９】従来の信号伝送装置の構成を示す図である。

【図１０】従来の信号伝送装置の伝送特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…信号伝送装置 ２…送信側のハウジング ３…受信側のハウジング ４…送信側のハウジングの軸部 ８…送信アンテナエレメント基板 １０…受信アンテナエレメント基板 １１…絶縁層 １４…信号分配層 ２１…絶縁層 ２４…グランド層 ２５…絶縁層 ２７…送信エレメント層 ２９…絶縁層 ３０…スルーホールメッキ ３１…インピーダンス整合用パッド ３２…グランドパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 豊和 北海道石狩市新港中央３の761の６ 株式 会社フォース内 (72)発明者 森下 明 北海道石狩市新港中央３の761の６ 株式 会社フォース内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに所定の間隔を保持して対向しつ
   つ、相対的に回転可能に設けられた送信部及び受信部間
   で信号を伝送する信号伝送装置であって、前記送信部と
   受信部の少なくともいずれか一方に、 導電体上に複数の信号供給点を備えた送受信エレメント
   層と、 導電体上に複数の信号分配点と、伝送されるべき信号に
   ついての信号入出力点とを備え、該信号分配点を介して
   該信号入出力点と前記送受信エレメント層上の複数の信
   号供給点との間に前記伝送されるべき信号を分配する信
   号分配層と、 前記送受信エレメント層と前記信号分配層とを分離せし
   める絶縁層と、 前記絶縁層により分離された前記送受信エレメント層と
   前記信号分配層との間に設けられたグランド層と、 を有することを特徴とする信号伝送装置。
2. 【請求項２】 前記送信部と受信部が対向する側の前記
   送受信エレメント層上には絶縁層が設けられていること
   を特徴する請求項１に記載の信号伝送装置。
3. 【請求項３】 前記グランド層側とは反対側の前記信号
   分配層上には絶縁層が設けられていることを特徴する請
   求項１または請求項２に記載の信号伝送装置。
4. 【請求項４】 前記送信部と受信部の各層は、互いの対
   向部に開口部を有する導電性のハウジングに収納されて
   いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
   に記載の信号伝送装置。
5. 【請求項５】 前記グランド層は、前記ハウジングとの
   接触面にもグランド部を有し、該ハウジングと電気的に
   接触されていることを特徴とする請求項４に記載の信号
   伝送装置。
6. 【請求項６】 前記送受信エレメント層の信号供給点
   と、前記信号分配層の信号分配点とはスルーホールメッ
   キにより電気的に接続されていることを特徴とする請求
   項１乃至請求項５のいずれかに記載の信号伝送装置。
7. 【請求項７】 前記信号分配層上の信号入出力点と、前
   記送受信エレメント層上の複数の信号供給点との間の電
   気的接続距離は、いずれの信号供給点についても一定に
   保たれていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の
   いずれかに記載の信号伝送装置。
8. 【請求項８】 前記電気的接続距離は、伝送すべき信号
   の波長の１／８以下に設定されており、前記送受信エレ
   メント層上における各信号供給点間の距離は、前記電気
   的接続距離よりも短く設定されていることを特徴とする
   請求項７に記載の信号伝送装置。
9. 【請求項９】 前記信号分配層の信号入出力点には、イ
   ンピーダンス整合用のパッドが接続され、該パッドに外
   部の信号出力手段または信号入力手段との接続端子が設
   けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
   いずれかに記載の信号伝送装置。
10. 【請求項１０】 前記信号分配層は、層外縁部及び中央
    部にグランドパターンを有し、信号入出力点と前記信号
    分配点を結ぶ信号パターンは、前記グランドパターンに
    囲まれ、それぞれの引き回し長さが一致するように円弧
    状または折り返されて引き回されていることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の信号伝送装
    置。
11. 【請求項１１】 前記グランドパターンと前記信号パタ
    ーンとの間隔を一定に保つ領域を設けたことを特徴とす
    る請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の信号伝送
    装置。