JPH08213831A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 片面短絡型方形マイクロストリップアンテナ
を含む方形マイクロストリップアンテナを小型化する際
に生じる周波数設定及び調整と給電点位置の決定を容易
にした高利得アンテナを提供する。 【構成】 誘電体基板３と、該誘電体基板３の一方の面
に形成された銅箔状の地板１と、前記誘電体基板３の他
方の面に形成された銅箔状の放射素子２とで構成される
方形マイクロストリップアンテナであって、放射素子を
複数に平行分割すると共に、分割された各放射素子を電
気的に接続し、１／２波長の電気長の長さで動作する方
形マイクロストリップアンテナあるいは１／４波長の電
気長の長さで動作する片面短絡型方形マイクロストリッ
プアンテナの放射部を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、携帯電話機及び移動
体通信機等、小型で高性能な携帯無線機用のマイクロス
トリップアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用の電話機や移動体通信機等
の小型無線機が急速に普及してきており、これに伴い、
各構成部品の小型化、薄型化が強く要求されている。マ
イクロストリップアンテナは上記小型無線機等の構成部
品として使用される代表的なアンテナであり、放射素子
の形状からパッチアンテナとも呼ばれ、より小型の無線
機の普及に伴い、アンテナにおいても一層の小型化、薄
型化あるいは高精度化が求められてきている。

【０００３】図６は、従来から一般的に用いられている
方形マイクロストリップアンテナの例であって、この図
面において１は銅箔状の地板、２は放射素子、３は誘電
体、４は給電点である。この方形マイクロストリップア
ンテナは、銅箔状の地板と放射素子と誘電体とからなる
マイクロストリップ共振器からの放射損失を積極的に利
用したアンテナであり、通常、放射素子の長さは電気的
に送受信周波数のほぼ１／２波長を選ぶ。

【０００４】一方、図７は放射素子２の背面から給電し
ている片面短絡型方形マイクロストリップアンテナの従
来例であり、この図面において１は銅箔状の地板、２は
放射素子、３は誘電体、４は給電点、５は、前記銅箔状
の地板及び銅箔状の放射素子を短絡する短絡導体であ
る。

【０００５】通常、アンテナ入力インピーダンスの値は
給電点の位置により変化するため、この片面短絡型方形
マイクロストリップアンテナの給電点は所望のアンテナ
入力インピーダンスに応じた位置に決定している。この
ような片面短絡型方形マイクロストリップアンテナは、
一般に小型化を目的としたアンテナとして使用され、図
６に示すような１／２波長共振型方形マイクロストリッ
プアンテナのほぼ１／２地点を短絡導体５によって地板
に短絡させて１／４波長共振型方形マイクロストリップ
アンテナとして構成したものであり、放射素子と短絡導
体の合計の長さは電気的に送受信周波数のほぼ１／４波
長を選ぶ。

【０００６】このような片面短絡型方形マイクロストリ
ップアンテナにおいて、短絡導体５はアンテナに装荷さ
れたインダクタンス素子としての役割を持つため、短絡
導体の幅（Ｗ）を変化させればアンテナの共振周波数を
変化させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、片面
短絡型方形マイクロストリップアンテナは、１／２波長
共振型方形マイクロストリップアンテナのほぼ１／２地
点を短絡導体により地板に短絡させて１／４波長共振型
方形マイクロストリップアンテナを構成し、この結果、
放射素子面積を共振型方形マイクロストリップアンテナ
に対し、ほぼ１／２に小型化すると共に、短絡導体はア
ンテナに装荷されたインダクタンス素子としての役割を
有するため、この短絡導体の幅（Ｗ）を変化させてアン
テナの共振周波数を変化させることができる点を利用
し、更に小型化することができる。

【０００８】しかし、短絡導体の幅（Ｗ）を狭くするこ
とで小型化すると、わずかな短絡導体の幅（Ｗ）の変化
でアンテナの共振周波数は大きく変動し、方形マイクロ
ストリップアンテナのもつ周波数帯域幅は共振周波数の
２〜３％程度であるため、周波数の設定及び調整が非常
に難しく、高い製作精度が要求されることとなる。

【０００９】また、周波数の場合と同様に給電点の位置
が短絡導体の幅（Ｗ）と密接に関係しているため、この
給電点の位置を決定するためにも高い製作精度が要求さ
れる。 従って、短絡導体の幅が可変タイプの片面短絡
型方形マイクロストリップアンテナでは小型化は可能で
あるが、これに伴う周波数の設定及び調整並びに給電点
の位置決定等において高い製作精度が要求され、実用的
ではない。

【００１０】そこで、本願発明の目的は、片面短絡型方
形マイクロストリップアンテナを含む方形マイクロスト
リップアンテナを小型化する際に生じる周波数設定及び
調整と給電点位置の決定等を容易にし、高利得アンテナ
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の片面短絡型方形マイクロストリップアン
テナにおいては、幅を可変することができる短絡導体に
加え、放射素子を複数に分割するための分離帯、あるい
は前記放射素子の１箇所以上に切り欠き部を形成して放
射素子を複数に分割し、切り欠いた残りの部分を前記各
放射素子の電気的接続部として接続帯を形成し、前記分
離帯にはその一部に幅の可変が可能な接続導体を介して
放射素子の一部を電気的に接続すると共に、これら短絡
導体や接続導体、あるいは接続帯の接続幅を可変させる
ことによってアンテナの共振周波数及びアンテナ入力イ
ンピーダンスを変化できるよう構成している。

【００１２】

【作用】上記のように構成された片面短絡型方形マイク
ロストリップアンテナを含む方形マイクロストリップア
ンテナにおいては、短絡導体の幅の可変、あるいは放射
素子に形成した狭隘な接続帯の幅と位置を可変するため
の接続導体、または前記放射素子を切り欠いて形成した
接続帯の幅を可変することによって前記アンテナの共振
周波数と給電点の位置を微調整できるようにし、精度が
要求される高利得の小型方形マイクロストリップアンテ
ナの製作をより簡便に、しかも実用的に提供できるよう
にして本願目的を達成している。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本願発明の実施例をよ
り具体的に説明する。図１は本願発明の第１の実施例で
あり、１は銅箔状の地板、２は後述する分離帯の形成に
よって複数に分離された銅箔状の放射素子、３は裏面に
前記地板１を形成し、表面に前記放射素子２を形成した
誘電体、４は前記放射素子に接続した給電点、５は前記
銅箔状の地板と銅箔状の放射素子とを電気的に短絡する
短絡導体、６は分割された各放射素子２を接続する接続
導体、７は前記放射素子を複数に分離する分離帯を示し
ている。

【００１４】図５は、前記短絡導体５及び接続導体６の
幅を変化させた時の片面短絡型方形マイクロストリップ
アンテナの共振周波数特性及びアンテナ入力インピーダ
ンス特性を説明する説明図である。図１に示す第１の実
施例において、給電点４を固定した状態で短絡導体５の
幅（Ｗ１）及び接続導体６の幅（Ｗ２）を変化させた時
の共振周波数とアンテナ入力インピーダンス（Ｚ）の変
化を、以下に説明する。

【００１５】まず、接続導体６の幅（Ｗ２）を固定し、
短絡導体５の幅（Ｗ１）を変化させた場合について説明
すれば、短絡導体５はインダクタンス素子としてその幅
（Ｗ１）に応じたインダクタンスが装荷される。このた
め、短絡導体５の幅（Ｗ１）を次第に狭くした時、図５
に示す曲線Ａのように、アンテナの共振周波数は次第に
低くなる。

【００１６】この時、アンテナ入力インピーダンス
（Ｚ）は短絡導体５の幅（Ｗ１）が狭くなるにつれて高
くなる。次に、前記短絡導体５の幅（Ｗ１）をある程度
狭くした状態で固定し、分離帯部分の一部に分離された
放射素子を電気的に結合するために設けた接続導体６の
幅（Ｗ２）を変化させた場合について説明する。

【００１７】まず、短絡導体５から分離帯７までの放射
素子の幅（Ｄ）を固定した状態で接続導体６の幅（Ｗ
２）を狭くしていくと、前述の短絡導体５の場合と同様
に接続導体がインダクタンス素子となって接続導体の幅
（Ｗ２）に応じたインダクタンスが装荷されるため、図
５に示す曲線Ｂのようにアンテナの共振周波数は次第に
低くなる。

【００１８】次に、短絡導体５から分離帯７に至るまで
の放射素子の幅（Ｄ）を増大させ、短絡導体５に対して
離れた位置に分離帯を形成し、この状態で接続導体の幅
（Ｗ２）を狭くしていくと、図５の曲線Ｃのようにアン
テナの共振周波数は次第に低くなる。

【００１９】この場合、曲線Ｃは曲線Ｂに比べて傾斜は
緩やかである。すなわち、短絡導体５から分離帯に至る
までの放射素子の幅（Ｄ）を増大させると、共振周波数
が低くなる傾斜は次第に緩やかになる。この結果に鑑
み、短絡導体５から分離帯７までの放射素子の幅（Ｄ）
を極端に増大させると共振周波数の変化はほとんどみら
れなくなる。

【００２０】次に、曲線Ｂと曲線Ｃにおけるアンテナ入
力インピーダンス（Ｚ）について説明する。曲線Ｂも曲
線Ｃもアンテナ入力インピーダンス（Ｚ）は接続導体の
幅（Ｗ２）が狭くなるにつれて高くなる。ある共振周波
数（Ｆｄ）において曲線Ｂと曲線Ｃを比較すると、アン
テナ入力インピーダンス（Ｚ）は曲線ＢのＦｄ点の方が
大きい。すなわち、短絡導体から接続導体部分に至るま
での放射素子の幅（Ｄ）が狭いほどアンテナ入力インピ
ーダンス（Ｚ）の変化が大きいことが確認できる。

【００２１】以上の説明のように、片面短絡型方形マイ
クロストリップアンテナにおいて所望の共振周波数（Ｆ
ｄ）に調整するには、例えば、まず短絡導体の幅（Ｗ
１）をある程度狭くして所望の共振周波数（Ｆｄ）より
も高い周波数に設定しておき、その後接続導体の幅（Ｗ
２）を順次狭く調整して所望の共振周波数（Ｆｄ）にす
ればよい。この時、例えばアンテナ入力インピーダンス
（Ｚ）が所望のアンテナ入力インピーダンスよりも高い
場合には、前記短絡導体の幅（Ｗ１）をある程度広く
し、その後接続導体の幅（Ｗ２）を狭くすれば所望のア
ンテナ入力インピーダンスを得ることができる。

【００２２】以上の説明では、まず短絡導体の幅（Ｗ
１）を調節して次に接続導体の幅（Ｗ２）を調節する方
法について説明したが、当然のことながら、接続導体の
幅（Ｗ２）を調節した後に短絡導体の幅（Ｗ１）を調節
してもよい。また、上記の方法に加えて、短絡導体５か
ら分離帯７に至るまでの放射素子の幅（Ｄ）、すなわ
ち、短絡導体から接続導体までの距離を変化させて調節
すれば、より容易な共振周波数の調整とアンテナ入力イ
ンピーダンスの調整が可能である。

【００２３】本実施例は、例えばプリント基板やテフロ
ンまたはガラスエポキシ樹脂等の誘電体の両面に銅箔を
張り付けた両面銅張誘電体基板等を利用すれば容易に製
作することができる。また、短絡導体については薄板状
の銅板やアルミ板等電気的に良好な導電性の金属を使用
すればよく、また短絡導体も板上の材料にこだわる必要
はなく、表裏を電気的に接続することができる短絡ピン
等であっても問題はない。さらに、接続導体ついても薄
板状の銅板やアルミ板等、電気的に良好な導電性の金属
を使用すればよい。また、短絡導体、あるいは接続導体
の放射素子への接続は、半田付けや溶接等、良好な電気
的導通が可能であればよく特に限定するものではない。

【００２４】次に、本願発明の第２の実施例について、
図２を参照して説明する。図２において、１は銅箔状の
地板、２は銅箔状の放射素子、３は裏面に前記地板１を
形成し、表面に前記放射素子２を形成した誘電体、４は
前記放射素子に接続した給電点、５は前記銅箔状の地板
及び銅箔状の放射素子を電気的に短絡する短絡導体、８
は接続帯、９は前記接続帯を形成するため、前記誘電帯
の適宜箇所に形成した切り欠きである。

【００２５】前記接続帯は、第１の実施例で構成される
接続導体と同等の機能を持っている。すなわち、誘電体
基板上の放射素子の一部を切り欠くことにより部分的に
誘電体の幅を狭め、この部分を接続帯として接続導体と
同等の機能を持たせたものである。

【００２６】前記接続帯は、接続導体と同様にインダク
タンス素子として接続帯の幅に応じたインダクタンスが
装荷されるため、共振周波数とアンテナ入力インピーダ
ンスの変化及び調整の方法は第１の実施例と同様であ
る。次に、本願発明の第３の実施例について、図３を参
照して説明する。

【００２７】図３において、１は銅箔状の地板、２は複
数に分離されて配置された銅箔状の放射素子、３は裏面
に前記地板１を形成し、表面に前記放射素子２を形成し
た誘電体、４は前記放射素子に電気的接続した給電点、
６は複数に分割された前記放射素子２を電気的に接続す
る接続導体、７は前記放射素子を複数に分離する分離帯
を示している。

【００２８】第１の実施例で述べた短絡導体と接続導体
が装荷インダクタンス素子として作用することについて
は、従来例として述べた図７の１／２波長方形マイクロ
ストリップアンテナにおいても適用できる。このことか
ら、上記第３の実施例は、３つに分離された放射素子に
生じた２つの分離帯７を接続導体６で接続した例であ
り、各接続導体６はその幅（Ｗ１，Ｗ２）に応じたイン
ダクタンスとなり、本実施例の１／２波長方形マイクロ
ストリップアンテナに装荷される。

【００２９】この時、前記分離帯の１つが前記放射素子
のほぼ中央に形成されており、接続導体６の１つがこの
中央に形成された分離帯に装荷されれば共振周波数の変
化が大きく、前記分離帯が放射素子の中央からずれて端
に形成されており、この端に形成された分離帯に接続導
体６が装荷されれば、共振周波数の変化が小さくなるこ
とは既に説明の通りである。

【００３０】例えば、第３の実施例のように一方の接続
導体（幅：Ｗ１）が中央に位置する分離帯部分に接続さ
れ、前記中央から外れた所に位置する分離帯部分に他の
接続導体（幅：Ｗ２）が接続された場合は、変化の値と
量は異なるが共振周波数とアンテナ入力インピーダンス
の変化の傾向は、第１の実施例で示した片面短絡型方形
マイクロストリップアンテナと同様となる。

【００３１】すなわち、本例によれば共振周波数とアン
テナ入力インピーダンスの変化の傾向は、第１、第２の
実施例に示される短絡導体が本例では一方の接続導体
（幅：Ｗ１）に匹敵し、さらに第１、第２の実施例に示
される接続導体が本例の他の接続導体（幅：Ｗ２）に匹
敵し、結果として図５に示すような変化がみられる。

【００３２】従って、第３の実施例に示す構造において
も、第１の実施例の場合と同様、容易に共振周波数の調
整とアンテナ入力インピーダンスの調整が可能となる。
最後に、本願発明の第４の実施例について、図４を参照
して説明する。本実施例も第２の実施例と同様、誘電体
基板上の放射素子の一部を切り欠いて、この切り欠き部
分に接続帯を構成し、この接続帯に第１あるいは第３の
実施例に開示される接続導体と同等の作用を行わせるこ
とを特徴としたものである。

【００３３】本例における接続帯は、第３の実施例の接
続導体と同様、インダクタンス素子となり、接続帯の幅
に応じたインダクタンスが装荷されるため、共振周波数
とアンテナ入力インピーダンスの変化及び調整は第３の
実施例と同様に行われる。尚、複数に分割または区分さ
れた放射素子の数は、既に説明した各実施例の数に限定
される必要はなく、共振周波数とアンテナ入力インピー
ダンスの調整具合に応じて設置すればよい。

【００３４】また、本願発明の実施例として図１から図
５を用いて説明したが、本願発明の技術的主旨に基づく
ものであれば他の実施例展開を排除するものではない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明は、片面
短絡型方形マイクロストリップアンテナを含む方形マイ
クロストリップアンテナにおいて、短絡導体の幅または
複数に分離された各放射素子を電気的に接続する接続導
体または放射素子を切り欠くことにより形成した狭隘な
接続帯の幅と位置を変更することにより、アンテナの共
振周波数と給電点の位置を微調整し、この結果、高利得
性を保ちながら容易に共振周波数の調整とアンテナ入力
インピーダンスの調整を容易に行うことができ、方形マ
イクロストリップアンテナの小型化を高精度で達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】片面短絡型方形マイクロストリップアンテナに
おける本願発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】片面短絡型方形マイクロストリップアンテナに
おける本願発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図３】方形マイクロストリップアンテナにおける本願
発明の第３の実施例を示す斜視図である。

【図４】方形マイクロストリップアンテナにおける本願
発明の第４の実施例を示す斜視図である。

【図５】片面短絡型方形マイクロストリップアンテナの
共振周波数特性及びアンテナ入力インピーダンス特性を
説明する説明図である。

【図６】従来の１／２波長方形マイクロストリップアン
テナの斜視図である。

【図７】従来の片面短絡型方形マイクロストリップアン
テナの斜視図である。

【符号の説明】

１ 地板 ２ 放射素子 ３ 誘電体 ４ 給電点 ５ 短絡導体 ６ 接続導体 ７ 分離帯 ８ 接続帯 ９ 切り欠き部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板と、該誘電体基板の一方の面
   に形成された銅箔状の地板と、前記誘電体基板の他方の
   面に形成された銅箔状の放射素子とで構成される方形マ
   イクロストリップアンテナにおいて、 前記放射素子を複数に平行分割すると共に、分割された
   各放射素子を電気的に接続する接続導体を設け、該接続
   導体を介して前記各放射素子を電気的に接続し、１／２
   波長の電気長の長さで動作する方形マイクロストリップ
   アンテナの放射部を構成することを特徴とするマイクロ
   ストリップアンテナ。
2. 【請求項２】 放射素子を少なくとも３つ以上に平行分
   割すると共に、分割された各放射素子を電気的に接続す
   る複数の接続導体を設け、該各接続導体を介して前記各
   放射素子を電気的に接続し、１／２波長の電気長の長さ
   で動作する方形マイクロストリップアンテナの放射部を
   構成することを特徴とする請求項１記載のマイクロスト
   リップアンテナ。
3. 【請求項３】 誘電体基板と、該誘電体基板の一方の面
   に形成された銅箔状の地板と、前記誘電体基板の他方の
   面に形成された銅箔状の放射素子とで構成される方形マ
   イクロストリップアンテナにおいて、 前記放射素子の銅箔を切り欠いて該放射素子を複数に平
   行分割すると共に、前記切り欠き部に狭隘な銅箔接続部
   を形成し、前記銅箔接続部を介して前記複数分割された
   放射素子を電気的に接続し、１／２波長の電気長の長さ
   で動作する方形マイクロストリップアンテナの放射部を
   構成することを特徴とする請求項１記載のマイクロスト
   リップアンテナ。
4. 【請求項４】 放射素子の銅箔を切り欠いて該放射素子
   を少なくとも３つ以上に平行分割すると共に、前記各切
   り欠き部に狭隘な銅箔接続部を形成し、前記銅箔接続部
   を介して各放射素子を電気的に接続し、１／２波長の電
   気長の長さで動作する方形マイクロストリップアンテナ
   の放射部を構成することを特徴とする請求項３記載のマ
   イクロストリップアンテナ。
5. 【請求項５】 誘電体基板と、該誘電体基板の一方の面
   に形成された銅箔状の地板と、前記誘電体基板の他方の
   面に形成された銅箔状の放射素子および前記銅箔上の地
   板と銅箔上の放射素子とを電気的に短絡する短絡導体と
   で構成される片面短絡型方形マイクロストリップアンテ
   ナにおいて、 前記放射素子を複数に平行分割すると共に、分割された
   各放射素子を電気的に接続する接続導体を設け、該接続
   導体を介して前記各放射素子を電気的に接続し、１／４
   波長の電気長の長さで動作する片面短絡型方形マイクロ
   ストリップアンテナの放射部を構成することを特徴とす
   るマイクロストリップアンテナ。
6. 【請求項６】 誘電体基板と、該誘電体基板の一方の面
   に形成された銅箔状の地板と、前記誘電体基板の他方の
   面に形成された銅箔状の放射素子および前記銅箔上の地
   板と銅箔上の放射素子とを電気的に短絡する短絡導体と
   で構成される片面短絡型方形マイクロストリップアンテ
   ナにおいて、 前記放射素子の銅箔を切り欠いて該放射素子を複数に平
   行分割すると共に、前記切り欠き部に狭隘な銅箔接続部
   を形成し、前記銅箔接続部を介して前記複数分割された
   放射素子を電気的に接続し、１／４波長の電気長の長さ
   で動作する片面短絡型方形マイクロストリップアンテナ
   の放射部を構成することを特徴とする請求項５記載のマ
   イクロストリップアンテナ。