JPH11103213A - 平面アンテナ - Google Patents

平面アンテナ

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JPH11103213A
JPH11103213A JP9261343A JP26134397A JPH11103213A JP H11103213 A JPH11103213 A JP H11103213A JP 9261343 A JP9261343 A JP 9261343A JP 26134397 A JP26134397 A JP 26134397A JP H11103213 A JPH11103213 A JP H11103213A
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antenna
conductor
dielectric
patch antenna
impedance
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JP9261343A
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Satoshi Nagasawa
総 長澤
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Futaba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
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    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0442Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular tuning means
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    • H01Q9/045Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 給電点の構造を簡単にした平面アンテナを提
供する。 【解決手段】 1は円形のパッチアンテナ部、2は誘電
体、3は接地導体板である。パッチアンテナ部1は誘電
体2を挟んで接地導体部3と対向するように配置されて
おり、誘電体2の厚みtを貫通するように同軸ケーブル
の中心導体5が接地導体板3の開口部4から挿入されて
いる。中心導体5はパッチアンテナ部1のP点で電気的
に接続され、このP点を給電点とし、同軸ケーブルの外
部導体は接地導体部3と接続されている。Lは中心導体
5が誘電体2を貫通する長さによって付加される誘導性
インピーダンスを示し、パッチアンテナ部1の共振周波
数が受信周波数より高くなるように設定することによっ
て、その給電点インピーダンスに容量性のインピーダン
スを付加し、整合性を取るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は平面アンテナに係わ
り、特に平面アンテナの給電点に接続される同軸ケーブ
ルの給電方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年普及している移動体通信方式のアン
テナとしては、構造がシンプルで、かつ安価に製造でき
るアンテナとして平面アンテナが開発されている。この
ような平面アンテナ、又は薄型アンテナは、例えば接地
導体板の上に誘電体を介して所定の大きさに切り出され
ているパッチ導体を付けることによって構成され、数G
Hz の電波に対して比較的簡単な構造で、かつ感度の高
いアンテナを構築することができ、また機器への取り付
けも容易になるという利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信周
波数に共振している平面アンテナを使用し、その給電点
のインピーダンスが実数成分からなる放射抵抗となるよ
うに設計すると、実際にアンテナから受信電波を引き出
すか、アンテナに送信電力を供給する同軸ケーブルをパ
ッチアンテナに接続する際に、その給電点のインピーダ
ンスを整合するための種種の加工を行わなければならい
という問題が生じる。
【0004】以下、この点を図5によって説明する。図
5(a)は平面アンテナの側面図を示したもので、10
は受信周波数に共振するような寸法に設定されている導
体板からなるパッチアンテナ部、11は誘電体、12は
接地導体板である。13は前記パッチアンテナ部10に
電力を送り込むために設けられている同軸ケーブルの中
心導体であり、同軸ケーブルの外部導体は接地導体板1
2の開口12Aを貫通するときに接地される。誘電体1
1はアンテナを小型化する上では高い誘電率のものが使
用されるが、この誘電体11の厚み大きくすることによ
って、一般に受信感度を高くすることができると同時
に、受信帯域幅を広くすることができる。
【0005】しかし、誘電体11の中を中心導体13が
挿通されることによって、この部分に誘導性のインピー
ダンス成分Lが付加される。ところで、特定の受信周波
数に共振しているパッチアンテナの給電点インピーダン
スは通常放射抵抗成分のみとなるように設計されている
ため、同軸ケーブルの終端インピーダンスに付加された
誘導性インピーダンスLをキャンセルするために、図に
示されているようにパッチアンテナの給電点を貫通する
ように中心導体13を挿通し、その先端部にチップ導体
15を設け、このチップ導体15とパッチアンテナ部1
0の表面に形成される容量性キャパシタンスcによって
同軸ケーブルとパッチアンテナの整合をとるようにして
いる。
【0006】また同図(b)の場合は(a)と同様に同
一部分は同一符号とされている円形のパッチアンテナの
場合を示しており、この場合も、同軸ケーブルの中心導
体13が誘電体を通過するときに付加する誘導性インピ
ーダンスLをキャンセルするために、この従来例ではパ
ッチアンテナ10Aの給電点にパッチアンテナと絶縁さ
れた島導体10Bを設け、この島導体10Bとパッチア
ンテナ10Aの間隙tで構成される容量cによって同軸
ケーブルとの整合をとるようにしたものである。
【0007】また、同図(c)に示すものはパッチアン
テナ部10と誘電体11の間に、絶縁物(カプトン)1
5を積層して、同軸ケーブルの中心導体13を絶縁体1
5の下方に設けられているチップ導体16に接続して、
チップ導体16とパッチアンテナ部10の間に容量性イ
ンピーダンスCを付加し、給電することにより誘導性イ
ンピーダンスLをキャンセルする整合構造をとるようし
たものである。
【0008】このように従来の平面アンテナは同軸ケー
ブルによって給電する場合は、誘電体12内を通過する
中心導体の誘導性インピーダンスLをキャンセルして整
合をとるために、パッチアンテナに何らかの加工を施す
必要があり、構造が複雑になるという問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の平面アンテナは
かかる問題点を解消するために所定の周波数に共振する
ように設定された部パッチアンテナ部と、一方の面が前
記パッチアンテナ部に当接し、他方の面が接地板に当接
している誘電板と、前記接地板、および前記誘電板を貫
通して前記パッチアンテナ部に接続される同軸型の給電
線とを備えた平面アンテナおいて、前記給電線はその中
心導体部分のみが前記誘電板を貫通して前記パッチアン
テナ部の給電点に接続されるように構成し、前記誘電板
を貫通する中心導体の部分が呈する誘導性インピーダン
ス成分と、前記パッチアンテナ部の給電点が呈する容量
性インピーダンスとが使用周波数でほぼ一致するように
前記パッチアンテナ部の共振周波数を受信周波数より高
くするように設計したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態とされ
る平面アンテナの一実施例を示す平面図と、A−A線で
の断面図を示したもので、1は円形のパッチアンテナ
部、2は誘電体、3は接地導体板である。パッチアンテ
ナ部1は誘電体2を挟んで接地導体部3と対向するよう
に配置されており、誘電体2の厚みtを貫通するように
同軸ケーブルの中心導体5が接地導体板3の開口部4か
ら挿入されている。中心導体5はパッチアンテナ部1の
P点で電気的に接続され、このP点を給電点として電波
を送信し、また受信するように構成されている。また、
同軸ケーブルの外部導体は接地導体部3と接続されてい
る。
【0011】Lは中心導体5が誘電体2を貫通する長さ
によって付加される誘導性インピーダンスを示してい
る。図2はパッチアンテナ部1として矩形の導体板を使
用するときの本発明の他の実施例を示したもので、同一
符号は同一部分を示している。矩形のパッチアンテナ部
1を採用したときは、その一辺の長さLが給電線の線路
内波長の1/2となったときに、方形のマイクロストリ
ップアンテナとして共振することが知られている。しか
しながら、一般的にパッチアンテナの場合は誘電体2の
厚みtが大きくなると端部効果によって、アンテナの共
振周波数が等価的に低くなり、共振Qが低下すると共
に、受信感度が向上する。
【0012】また、図4に示すように平面アンテナのア
ンテナの実効利得(gain)は、誘電体の誘電率εが大き
くなると、図4ののように受信帯域のQが鋭くなり感
度が低下するが、誘電体の厚みtが厚くなればなるほど
図4の、のようにQが低下し、感度が高くなるとい
う傾向を有する。
【0013】給電点Pの位置は、アンテナをどのような
モードで励振するかによって選択することができると共
に、この位置によって給電点の実効インピーダンスRを
変化させることができる。例えば、図1に示すような平
面アンテナの場合は、給電点Pの位置が左方向に移動す
ると実効インピーダンスRが大きくなり、給電点Pの位
置が右方向に移動すると実効インピーダンスRが小さく
なるように変化させることができる。また、例えば図2
に示すような平面アンテナの場合は、給電点Pの位置を
図示する方向に移動させることで実効インピーダンスR
を変化させることができる。
【0014】図3は所定の周波数f2で共振しているパ
ッチアンテナに対して異なる周波数で励振したときの給
電点Pのインピーダンスの変化傾向を示したものであ
る。この図3に見られるように周波数f2で共振してい
るパッチアンテナに対して低い周波数f1で励振する
と、同一の給電点の場合でも容量性のインピーダンス1
/jωcが付加され、共振周波数f2より高い周波数f
3で励振すると誘導性のインピーダンスjωLが付加さ
れる。また、放射抵抗Rは、パッチアンテナの給電点の
位置によって変化し、一般的には給電点Pがパッチアン
テナの外縁に近付く程高くなる。
【0015】そこで、本発明の実施の形態の場合は、図
1または図2の場合において誘電体2の上に配置される
パッチアンテナ部1の形状を所望の受信周波数fに対し
て、やや高い周波数で共振するように設計する。そし
て、このように設計されたパッチアンテナ部1の給電点
Pに図1、または図2に示したように誘電体2を挿通し
ている中心導体5を直接接続する。このように設計され
た平面アンテナは、周波数fで励振すると、給電点のイ
ンピーダンスを容量性にすることができるから、この容
量性のインピーダンス1/jωcと、誘電体2を貫通し
ている中心導体5の終端部の誘導性インピーダンスjω
Lが受信周波数fで共振するように設定することがで
き、給電線側から見たインピーダンスは実数成分のみの
抵抗成分にすることができる。
【0016】従って、この抵抗成分を給電線の特性イン
ピーダンスと一致するように給電点の位置を定めること
によって、無効電力を生じない整合条件を構築すること
ができるようになる。一例として実用的な誘電体の厚さ
(t)を使用する電波の波長λの1/10程度にする
と、上記図3の場合、f1/f2は約0.98となり、
アンテナの実効利得、及び指向性はほとんど低下しない
ことが確かめられた。また、このような平面アンテナは
同軸ケーブルの中心導体を直接パッチアンテナ部1に半
田付け等して接続することができるので、給電線の取り
付けが容易になり、同時にアンテナの価格を安価にする
ことができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明の平面アンテ
ナは、パッチアンテナ部に同軸ケーブルを接続する際
に、同軸ケーブルの中心導体を直接誘電体を挿通して給
電ポイントに半田付け等で接続することができるので、
アンテナ構造を簡単にすると共に、製造原価を低下する
ことができる。また、構造がシンプルとなるため、移動
体通信機器に配置して使用する際にも、その取り付けが
容易であり、かつ、故障等によって通信システムがダウ
ンするような事故を少なくすることができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態とされる平面アンテナの平
面図と断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態とされる平面アンテナ
の平面図と断面図である。
【図3】平面アンテナの給電点のインピーダンスの傾向
を示す説明図である。
【図4】誘電体の厚み及び誘電率によるアンテナの実効
利得の説明図である
【図5】従来の平面アンテナに採用されている給電点の
インピーダンス整合構造を示す図である。
【符号の説明】
1 パッチアンテナ部、2 誘電体、3 接地導体板、
5 中心導体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の周波数に共振するように設定され
    たパッチアンテナ部と、 一方の面が前記パッチアンテナ部に当接し、他方の面が
    接地板に当接している誘電板と、 前記接地板、および前記誘電板を貫通して前記パッチア
    ンテナ部に接続される同軸型の給電線とを備えた平面ア
    ンテナにおいて、 前記給電線はその中心導体部分のみが前記誘電板を貫通
    して前記パッチアンテナ部の給電点に接続されるように
    構成し、 前記誘電板を貫通する中心導体の部分が呈する誘導性イ
    ンピーダンス成分と、前記パッチアンテナ部の給電点が
    呈する容量性インピーダンスとが使用周波数でほぼ一致
    するように前記パッチアンテナ部の共振周波数を受信周
    波数より高く設定したこと特徴とする平面アンテナ。
  2. 【請求項2】 前記パッチアンテナ部は円形の導電板で
    構成されていることを特徴とする請求項1に記載の平面
    アンテナ。
  3. 【請求項3】 前記パッチアンテナ部は矩形状の導電板
    で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の平
    面アンテナ。
JP9261343A 1997-09-26 1997-09-26 平面アンテナ Pending JPH11103213A (ja)

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JP9261343A JPH11103213A (ja) 1997-09-26 1997-09-26 平面アンテナ
US09/158,782 US6307508B1 (en) 1997-09-26 1998-09-23 Flat antenna
DE19843929A DE19843929A1 (de) 1997-09-26 1998-09-24 Flachantenne
TW087115873A TW388139B (en) 1997-09-26 1998-09-24 Flat antenna

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JP (1) JPH11103213A (ja)
DE (1) DE19843929A1 (ja)
TW (1) TW388139B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7847737B2 (en) 2007-07-09 2010-12-07 Sony Corporation Antenna apparatus

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6992630B2 (en) * 2003-10-28 2006-01-31 Harris Corporation Annular ring antenna
AU2010246438A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-24 World Products, Llc Surface-independent body mount conformal antenna
CN102208710B (zh) 2010-03-31 2014-11-19 安德鲁公司 射频同轴电缆至空气微带耦合接地转换结构及相应的天线
US10950944B2 (en) 2012-04-05 2021-03-16 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna
US10553951B2 (en) 2012-04-05 2020-02-04 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna
US10992058B2 (en) 2012-04-05 2021-04-27 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160976A (en) * 1977-12-12 1979-07-10 Motorola, Inc. Broadband microstrip disc antenna
US4218682A (en) * 1979-06-22 1980-08-19 Nasa Multiple band circularly polarized microstrip antenna
US4386357A (en) * 1981-05-21 1983-05-31 Martin Marietta Corporation Patch antenna having tuning means for improved performance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7847737B2 (en) 2007-07-09 2010-12-07 Sony Corporation Antenna apparatus

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Publication number Publication date
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US6307508B1 (en) 2001-10-23
DE19843929A1 (de) 1999-04-01

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