JPH01206705A

JPH01206705A - 無指向性マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH01206705A
Application number: JP3109088A
Authority: JP
Inventors: Toru Matsuoka; 徹松岡; Kenji Suzuki; 健司鈴木
Original assignee: NIPPON DENGIYOU KOSAKU KK; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: NIPPON DENGIYOU KOSAKU KK; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 1988-02-13
Filing date: 1988-02-13
Publication date: 1989-08-18
Anticipated expiration: 2009-08-24
Also published as: JPH0666578B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、陸」−における移動無線基地局用のコ拳リニ
ア・アンテナの基本放射素子等に好適な無指向性マイク
ロストリップアンテナに関するものである。

従来の技術第２０図は、従来におけるマイクロストリップアンテナ
の一例を示す斜視図で、１１は波長に比し十分薄い誘電
体より成る基板、１２は基板１１の表面中央に設けた矩
形状の導体より成る放射素子、１３はリボン状の導体、
１４は基板１１の背面に設けた接地導体、１５は同軸形
給電端子で、その外部導体を接地導体１４に接続し、内
部導体をリボン状の導体１３に接続しである。

給電端子１５、リボン状の導体１３及び接地導体１４よ
り成るマイクロストリップ線路を介して基本モードで励
振する場合、放射素子１２０所要の長さａは、基板１１
の比誘電率なε「、波長を入とすると、入／２吊となり
、給電点、即ち、放射素子１２とリボン状の導体１３と
の接続点を含む放射素子１２の下端縁に対向する上端縁
を接地導体１４に短絡接続せしめた場合には、放射素子
１２の所要の長さａはほぼ入／４八］となる。

このマイクロストリップアンテナの基本的な特性は、放
射素子Ｉ２の給電点が波源となると共に、放射素子１２
の中心点に対して給電点と対称な上端縁部分が波源とな
り、この２個所の波源から放射される電磁波が合成され
るため、基板１１の誘電率が一様で、基板１１が平板で
あるとすると、放射電界面及び磁界面は共に正面方向に
のみ指向性を有する。

第２０図における放射素子１２の中心を座標原点と６一し、矢印を付した実線を以て示すように、放射素子１２
の長ご方向をＸ軸方向、幅方向をＹ軸方向、基板１１の
板面と直交する方向をＸ軸方向とした場合、７２面の指
向性、即ち、磁界面の指向性の一例を示すと第２１図の
ようになり、図から明らかなように半値幅はほぼ８０°
である。

ＸＺ面の指向性、即ち、電界面の指向性の一例を示すと
第２２図のようになり、半値幅はほぼ７６°である。

又、このマイクロストリップアンテナのインピーダンス
特性は、このアンテナが不平衡平面回路共振器より成る
ため、Ｑが大で、比帯域は狭帯域である。

第２３図は、第２０図に示したアンテナにおける基板１
１の比誘電率ε、を３．６に選んだ場合における放射周
波数と反射減衰量の関係の一例を示す図で、横軸は周波
数、縦軸は反射減衰量（ｄＢ）であるが、図から明らか
なように、反射減衰量１０ｄＢ　（電圧定在波比ＶＳＷ
Ｒ岬１．９）において比帯域は２．５％程度である。

第２４図は、水平面内における指向性を無指向性とする
ために従来提案実施されているマイクロストリップアン
テナの一例を示す図、第２５図は、その要部の展開図で
、両図において、１Ｇは砲弾形支持体、１７は誘電体よ
り成る可撓性基体、１８はリボン状の導体より成る放射
素子で、基体１７の表面に設けである。１９は給電線で
ある。

発明が解決しようとする問題点陸上における移動無線基地局用のアンテナは、垂直偏波
で、水平面内の指向性か無指向性であることが要求され
ると共に、特に送受信に共用する場合には、比帯域がほ
ぼ１０％に及ぶことが要求されるため、第２０図に示し
た従来のマイクロストリップアンテナは陸上における移
動無線基地局用のアンテナとしては不適である。

第２４図及び第２５図に示したアンテナはＹＺ平面にお
いて無指向性であるが、形状構造が大形複雑なばかりで
なく、放射素子１７は基本的には不平衡平面回路共振器
であるから周波数特性が狭帯域で、矢張り陸上における
移動無線基地局用のアンテナとしては不適である。

問題点を解決するための手段本発明マイクロストリップアンテナは、誘電体基板の表
面に被着せしめた金属被膜より成る一次放射素子の外周
に筒状の二次放射素子を設けて成ることを特徴とするも
のである。

作用上記のように構成することにより、小形で、水平面内に
おいて無指向性を呈せしめ得ると共に、広帯域に亙って
インピーダンス特性の変化を極めて小ならしめることが
出来る。

実施例第１図は、本発明の一実施例を示す正面図、第２図は側
面図、第３図は背面図、第４図は平面図、第５図は要部
の正面図、第６図は要部の側面図で、各図において、１
は誘電体より成る基板、２は基板１の表面に設けた矩形
状の導体より成る一次放射素子、３は基板１の表面に設
けたリボン状の導体で、上端部を一次放射素子２の下端
部に接続しである。４はリボン状の導体３の中間部分を
適宜の長さに亙って幅を広く形成して成るインピーダン
ス整合素子、５は基板１の背面に設けた接地導体、６は
給電端子で、例えば同軸端子より成り、その内部導体を
リボン状の導体３に接続し、外部導体を接地導体５に接
続しである。

一次放射素子２、リボン状の導体３、インピーダンス整
合素子４及び接地導体５等は、プリント配線手法又は蒸
着等の手段によって基板１の表面又は背面に被着せしめ
た銅箔等を以て形成しである。

７は本発明の要旨である二次放射素子で、両端を開放し
た筒状の導体より成り、その中心軸を基板１の長手方向
の中心軸にほぼ一致せしめ、その軸長を波長の渉より適
宜短く形成して二次放射素子７の側壁が一次放射素子２
の表面を覆うと共に、二次放射素子７の内径を適当なら
しめて一次放射素子２、リボン状の導体３及び接地導体
５等が二次放射素子７に接触することのないように配設
しである。

８１乃至８４は誘電体より成る支持体で、それぞれ例え
ば横断面の形状を半円形に形成し、平坦な側壁に基板１
の嵌入凹部を設け、支持体８１及び８２を二次放射素子
７の」一端部に内装し、支持体８３及び８４を二次放射
素子７の下端部に内装すると共に、支持体８１乃至８４
の各嵌入凹部の間に基板１を挟持せしめ、支持体８１乃
至８４と二次放射素子７との間及び支持体８１乃至８４
と基板１との間を適当な接着剤等で固着せしめる。

支持体８１乃至８４の各平坦な側壁に嵌入凹部を設ける
ことなく、平坦な側壁の状態で基板１を挟持せしめても
よい。

図には一次放射素子２の正面から見た輪郭形状を矩形に
形成した場合を例示しであるが、円形又は楕円形等に形
成してもよく、又、二次放射素子７の横断面の形状も円
形のほか楕円形、正方形又は矩形等任意の形状に形成し
ても本発明を実施することが出来る。

二次放射素子７の横断面の形状に応じて支持体８１乃至
８４の各横断面の形状を定めること勿論である。

更に、二次放射素子７を導板より成る筒体を以て形成す
る代りに網状又は格子状の導体を以て形成するか、筒状
の誘電体より成る基体の外表面又は内表面にプリント配
線手法又は蒸着等の手法によって被着せしめた銅箔等を
以て形成してもよい。

本発明マイクロストリップアンテナにおける二次放射素
子２を基本モードで励振する場合における一次放射素子
２の長さａは、基板１の比誘電率をε「、波長を入とす
ると、入／２八丁に形成する。

第７図乃至第９図は、本発明アンテナの作動原理を説明
するための図で、各図の符号は第１図乃至第６図と同様
で、矢印を付した実線は電界分布を、破線は電流分布を
示す。

第７図における０点は、リボン状の導体３及び接地導体
５より成るマイクロストリップ線路を以て形成した給電
線と一次放射素子２との接続点、即ち、給電点で、この
給電点Ｃを介して励振した場合、一次放射素子２の開放
端の近傍において発生した電界に基づく電流分布は、一
次放射素子２の中心点ｄ２において最大となり、この点
における電圧は最小であるから、６２点に対応する接地
導体５における６５点と６２点とを短絡しても電気的に
何隻問題を生ずることはない。

第８図に示すように、一次放射素子２に発生した電界に
よって二次放射素子７に電界が誘導発生するが、この誘
導電界は一次放射素子２に発生した電界を打ち消すよう
に作用すると共に、この誘導電界によって二次放射素子
７の内表面及び外表面に電流が流れる。

二次放射素子７の内表面に流れる電流に着目すると、一
次放射素子２の中心点ｄ２に対応する二次放射素子７の
内表面における６７点においては、電流最大で電圧最小
となるから一次放射素子２の６２点、二次放射素子７の
６７点及び接地導体５の６５点をすべて短絡しても電気
的に何隻問題はない。

二次放射素子７の外表面に着目すると、二次放射素子７
の軸長はほぼ入／２であるから、半波長ダイポールアン
テナを、その両端において電圧給電したことと等価とな
り、二次放射素子７の外径を波長に比し小ならしめれば
、その外表面の円周方向全域に亙って第８図に示したの
と同様の電流分布を生じ、外表面全域の電流分布は第９
図のようになる。

したがって、二次放射素子７の６７点を含み、軸と直角
な面と二次放射素子７の側壁との交線」−の任意の点、
一次放射素子２の中心点ｄノ及び接地導体５の６５点は
何れも電流最大、電圧最小となるから、上記例れの点を
短絡しても電気的に問題を生ずることはない。

第１０図は、本発明アンテナの等価回路図で、Ｌ２及び
Ｃ２は一次放射素子２の実効インダクタンス及び実効容
量、Ｌ７及びＣ７は二次放射素子７の実効インダクタン
ス及び実効容量、Ｃ２７は一次放射素子２と二次放射素
子７の電界結合容量、Ｒｒは電磁波の放射に寄与する放
射抵抗、Ｔｆは給電点である。

一次放射素子２の幅すを変えるか、基板１及び二次放射
素子７の中心軸をずらせるか、又は基板１を適宜曲率の
曲面に形成するか、或いは二次放射素子７の横断面の形
状を、例えば楕円形又は長方形等に変化せしめることに
よって電界結合容量Ｃ２７の大きさを変えることが出来
、電界結合容量０２７の大きさを変えることによって反
射減衰量の周波数特性を変化せしめることが出来る。

以上は、本発明アンテナを基本モードで励振した場合に
ついて説明したが、第７図乃至第９図について説明した
ように、一次放射素子２の中心点ｄ２と接地導体５を短
絡しても電気的には何等問題を生ずることはないから、
第１図乃至第６図に示した一次放射素子２の長手方向の
中間点において、第１１図に一部切矢部を有する正面図
を示すように短絡ピン又はスルーホール９１乃至８３を
介して一次放射素子２と接地導体５とを短絡し、この短
絡個所から上部の一次放射素子部分を除いても本発明を
実施することが出来る。この実施例においては、二次放
射素子７への励振は二次放射素子７の一端に対する電圧
給電と等価となり、半波長ダイポールアンテナと等測的
に作動することとなる。

第１２図は、本発明の他の実施例を示す正面図、第１３
図は側面図で、両図において、１は共通の誘電体基板、
２１及び２２は一次放射素子で、基板１の長手方向に適
宜間隔を隔てて設けである。３はリボン状の導体、４１
及び４２はインピーダンス整合素子、５は基板ｌの背面
に設けた接地導体、７Ｉ及び７２は二次放射素子で、そ
れぞれ一次放射素子２１及び２２の各外周に設けである
。

この実施例においては、リボン状の導体３及び接地導体
５より成るマイクロストリップ線路を以て形成された給
電線を介して一次放射素子２１及び２２が直列に給電さ
れる。

第１４図に正面図を示すように、主給電線を形成するリ
ボン状の導体３及び分岐給電線を形成するリボン状の導
体３１及び３２を設けて並列給電を行うように構成して
も本発明を実施することが出来る。

以上何れの実施例においても、基板ｌの表面に設けたリ
ボン状の導体３．３１及び３２と基板ｌの背面に設けた
接地導体５より成るマイクロストリップ線路を以て給電
線を形成した場合を例示したが、マイクロストリップ線
路の代りに平衡線路を以て給電線を形成してもよく、基
板ｌの表面及び背面に被着せしめた金属被膜によってマ
イクロストリップ線路又は平衡線路を形成する代りに基
板１の表面を用いることなく背面側のみで給電線を形成
せしめてもよい。

又、第１５図に正面図を、第１６図に側面図を示すよう
に、基板ｌの背面側に設けた同軸線路１０及び基板ｌの
表面側に設けたリボン状の導体３を以て主給電線を形成
し、リボン状の導体３１及び３２を以て分岐給電線を形
成するか、全給電線を同軸線路を以て形成してもよい。

尚、同軸線路を用いる場合には放射特性への影響を軽減
するために、同軸線路の外部導体を接地導体５に接続す
ることが望ましい。

第１２図乃至第１８図には、２組の一次放射素子及び二
次放射素子を共通の誘電体基板に設けた場合を例示した
が、２以上任意複数組の一次放射素子及び二次放射素子
を設けても本発明を実施することが出来る。

第１１図乃至第１６図には示していないが、基板と二次
放射素子との間に支持体を介装して二次放射素子を所要
の位置に保持せしめること並びに各図における他の符号
及び構成等は第１図乃至第６図に示した実施例と同様で
ある。

発明の効果本発明マイクロストリップアンテナは、小形軽量で、構
造も簡潔なると共に、広帯域に亙って無指向性の放射特
性を呈し得るもので、陸上における移動無線基地局用の
コ・リニア・アンテナの基本放射素子等に好適である。

第１７図は、第１図乃至第６図に示した本発明アンテナ
において、一次放射素子２の長さａを０．２Ｂ１　人、
接地導体５の幅Ｗを０．０７５人、基板１の厚さを０．
００５人、比誘電率εｒを３．６、二次放射素子７の軸
長りを０．３７７　人、二次放射素子７の外径を０．０
８７人にそれぞれ形成した試作品について、一次放射素
子２の幅すを変化せしめた場合における反射減衰量の周
波数特性の変化の実測値を示すもので、横軸は周波数、
縦軸は反射減衰量（ｄＢ）　、曲線ｂ１は一次放射素子
２の＠ｂを０．０５８　入に選んだ場合、曲線ｂ２は０
．０４８人、曲線ｂ３は０．０３５　人、曲線ｂ４は０
．０２３人にそれぞれ選んだ場合である。

図から明らかなように、一次放射素子２の幅すを広くす
ることにより反射減衰量が大で帯域幅が広くなる傾向を
有し、ｂ　＝　０．０５８　人においては反射減衰量１
０ｄＢで、比帯域は１２％、ｂ　＝　０．０３５人にお
いては反射減衰量２ＥｉｄＢで、比帯域４％で、使用目
的に応じて調整可能である。

第１８図は、上記試作品において一次放射素子２の幅を
０．０４８入に選び、他の機械的寸法及び比誘電率等を
すべて同一ならしめ、第１図乃至第６図における一次放
射素子２の中心を座標原点とし、矢印を付した実線を以
て示すように、一次放射素子２の長さ方向にＸ軸を、幅
方向にＹ軸を、基板１の板面と直交する方向にＺ軸をそ
れぞれとった場合におけるＹＺ面における指向性の実測
値を示すもので、図から明らかなように、極めて良好な
無指向性を呈している。

第１９図は、」−配賦作品におけるＸＺ面の指向性の実
測値で、半波長ダイポールアンテナと同様の８の字形の
指向性を有すること図から明らかであ

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す正面図、第２図は側
面図、第３図は背面図、第４図は平面図、第５図は要部
の正面図、第６図は要部の側面図、第７図乃至第９図は
本発明アンテナの作動原理を説明するための図、第１１
図は、本発明の他の実施例を示す一部切欠部を有する正
面図、第１２図、第１４図及び第１５図は、本発明の他
の実施例を示す正面図、第１３図及び第１６図は側面図
、第１７図乃至第１９図は、本発明アンテナの特性の一
例を示す図、第２０図は、従来のアンテナの一例を示す
斜視図、第２１図乃至第２３図は、従来のアンテナの特
性の一例を示す図、第２４図は、従来のアンテナの他の
一例を示す図、第２５図は、その要部の展開図で、１：
誘電体基板、２，２Ｉ及び２２ニ一次放射素子、３，３
１及び３２：リボン状の導体、４゜４１及び４２：イン
ピーダンス整合素子、５：接地導体、６：給電端子、７
，７１及び７２：二次放射素子、８１乃至８４：支持体
、８１乃至８３：短絡ピン、１吐同軸線路、１１：誘電
体基板、１２：放射素子、１３：リボン状の導体、１４
：接地導体、１５：給電端子、１６：砲弾形支持体、１
７：誘電体より成る可撓性基体、１８：放射素子、１９
：給電線である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）波長に比し薄い誘電体基板の表面に被着せしめた
金属被膜より成る一次放射素子と、前記誘電体基板の背
面に被着せしめた金属被膜より成る接地導体と、前記一
次放射素子に接続された給電線と、前記一次放射素子の
外周に設けられ、波長のにより短い軸長を有する筒状の
二次放射素子とを備えて成ることを特徴とする無指向性
マイクロストリップアンテナ。
（２）波長に比し薄い共通の誘電体基板の表面に適宜間
隔を隔てて被着せしめた金属被膜より成る複数個の一次
放射素子と、前記共通の誘電体基板の背面に被着せしめ
た金属被膜より成る共通の接地導体と、前記複数個の一
次放射素子に接続された給電線と、前記複数個の一次放
射素子の各外周に設けられ、それぞれ波長の１／２より
短い軸長を有する複数個の筒状の二次放射素子とを備え
て成ることを特徴とする無指向性マイクロストリップア
ンテナ。
（３）一次放射素子及び二次放射素子の各長手方向の中
心軸がほぼ一致するように配設した特許請求の範囲第１
項又は第２項記載の無指向性マイクロストリップアンテ
ナ。
（４）誘電体基板の背面に設けた接地導体と二次放射素
子の長手方向のほぼ中央部とが高周波的に接続された特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイクロ
ストリップアンテナ。
（５）二次放射素子の横断面の形状が円形又は楕円形で
ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マ
イクロストリップアンテナ。
（６）二次放射素子の横断面の形状が角形である特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイクロスト
リップアンテナ。
（７）二次放射素子が導板より成る筒体を以て形成され
た特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイ
クロストリップアンテナ。
（８）二次放射素子が網状又は格子状導体より成る特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイクロス
トリップアンテナ。
（９）二次放射素子が筒状誘電体基体の表面に被着せし
めた金属被膜より成る特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の無指向性マイクロストリップアンテナ。
（１０）一次放射素子の正面の輪郭形状が角形である特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイクロ
ストリップアンテナ。
（１１）一次放射素子の正面の輪郭形状が円形又は楕円
形である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向
性マイクロストリップアンテナ。
（１２）誘電体基板と二次放射素子との間に長手方向に
適宜間隔を隔てて誘電体より成る支持体を介装して成る
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイク
ロストリップアンテナ。
（１３）一次放射素子が電圧最小部において誘電体基板
の背面に設けられた接地導体に接続された特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の無指向性マイクロストリップ
アンテナ。
（１４）一次放射素子の給電点側端部又はその対向端部
の何れかが、誘電体基板の背面に設けた接地導体に接続
された特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性
マイクロストリップアンテナ。
（１５）給電線が誘電体基板に設けたマイクロストリッ
プ線路より成る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
無指向性マイクロストリップアンテナ。
（１６）給電線が誘電体基板に設けた平衡線路より成る
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無指向性マイク
ロストリップアンテナ。
（１７）給電線が同軸線路より成る特許請求の範囲第１
項又ほ第２項記載の無指向性マイクロストリップアンテ
ナ。
（１８）給電線が直列給電線より成る特許請求の範囲第
２項記載の無指向性マイクロストリップアンテナ。
（１９）給電線が並列給電線より成る特許請求の範囲第
２項記載の無指向性マイクロストリップアンテナ。