JPH11317614A - マイクロストリップアンテナと前記アンテナを備える装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アンテナと信号処理装置との間の結合の実現を
容易にし、このようなアンテナの製造許容度を拡大し、
製造コストを低減する。 【解決手段】 １／４波長アンテナは、各々、基板
（２）の両面上に形成され短絡回路体（Ｃ２、Ｃ１２）
により相互に接続されたパッチ（６）とアース（４）を
含む。結合ストリップ（Ｃ１）は、この短絡回路体を通
してパッチ内に入る。結合ストリップは、二つの側面ス
ロット（Ｆ４、Ｆ１４）の間にあるパッチ内で延び、前
記アンテナの共振を励起されるようにするために、内部
点（１８）でバッチに結合される。本発明によれば、側
面結合効果がこのストリップの縁からのアンテナ励起に
寄与するよう、側面スロットは十分狭い。本発明は特に
無線電話に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プアンテナに関する。典型的には、このようなアンテナ
は超短波周波数および無線周波数で使用される。典型的
には、アンテナは金属層をエッチングして得られるパッ
チを含む。前記アンテナは、「マイクロストリップパッ
チアンテナ」として知られている。

【０００２】

【従来の技術】マイクロストリップ技術は、信号伝送線
の製作、ならびに伝送線と放射波の間の結合を構成する
アンテナの製作の双方に適用されるプレーナ技術の一つ
である。マイクロストリップ技術は、導電パッチおよび
／またはストリップを基板の下面上に拡がっている電導
アース層から分離する薄い誘電基板の上面に形成される
導電パッチおよび／またはストリップを使用する。典型
的には、上記種類のパッチは上記種類のストリップより
も幅広で、形状および寸法はアンテナの重要な特性とな
る。典型的には、基板は一定の厚さをもつ長方形平面シ
ートである。しかしそのことは何ら義務ではない。特
に、基板の厚さの指数関数的な変化は、上記種類のアン
テナの通過帯域を拡大し、また、シート形状は長方形で
なくともよいことが知られている。電界線は基板を通っ
て、ストリップまたはパッチと、アース層の間を延び
る。上記技術は、薄い基板の上に、導電要素を使用する
他のいろいろな技術とは異なっている。すなわち − ストリップが下部アース層と上部アース層の間に制
限され、アンテナの場合、放射波との結合を可能にする
ために、上部アース層がスロットを有する必要があるス
トリップ線路技術。

【０００３】− 電界が基板の上面上に形成された導電
層の２部分であってスロットにより互いに分離されてい
る２部分の間に生じ、アンテナの場合、典型的には、ス
ロットが、例えば共振構造体を形成することにより放射
波との結合を容易にするより大きな開口に開くスロット
線路技術。

【０００４】− 電界が基板の上面であって、中央導体
ストリップと、各々のスロットによりストリップから分
離された、ストリップの各々の反対側にある二つの導体
部分との間に対称的に確立されるコプレーナ線路技術。
アンテナの場合、放射波との結合を可能にする共振構造
体を形成するために、典型的には、このストリップがよ
り幅広のパッチに接続される。

【０００５】アンテナの製作に関しては、以下では、説
明は、必要に応じて、また、簡単にする目的から、送信
器に接続された送信アンテナの場合のみに限定される。
しかしながら、明らかに、記述される構成は、受信器に
接続された受信アンテナの場合にも適用することが可能
である。同じ簡素化の目的から、基板は平面シート形状
を有していると仮定されている。

【０００６】まず、大まかに言って、マイクロストリッ
プ技術で提供される２種類の基本的な共振構造体は区別
される。第一の種類は「半波長」構造体と呼ばれる。そ
の場合、アンテナは「半波長」または「電気」型であ
る。パッチの寸法の一つが長さを構成し縦方向に延びて
いるとした場合、この長さは、アース面、基板、および
パッチにより構成される線内をその方向に伝播する電磁
波の波長の半分にほぼ等しい。放射波との結合はこの長
さの端部で行われるが、これらの端部は、基板内に存在
する電界の振幅が最大になる領域に位置する。

【０００７】同じ技術を使って提供される第二の種類の
共振構造体は、「１／４波長」と呼ぶことができる。そ
の場合、アンテナは「１／４波長」または「磁気」型と
呼ばれる。このアンテナは、第一に、そのパッチが波長
の四分の一にほぼ等しい長さを有し、パッチのこの長さ
およびこの波長が上のようにして規定される点、次に、
短絡回路体により固定される電界ノードとの１／４波長
型の共振を強制するように、アース面とパッチの間の端
部においてしっかりした短絡があるところが半波長アン
テナと異なる。放射波との結合はこの長さの反対側端部
で起き、この反対側端部は、基板を通過する電界の振幅
が最大になる領域内に位置する。

【０００８】実際には、このようなアンテナ内には、種
々の種類の共振が起き得る。これらの種類は特に、 − スロット、場合によっては放射型スロットを有する
ことができるパッチの構成、 − 任意の短絡回路体ならびに短絡回路を表わす電気モ
デルの存在および位置。もっとも電気モデルは、たとえ
近似的であっても、必ずしも常に、インピーダンスが０
である完全な短絡回路体と同一であるとみなすことはで
きない。

【０００９】− アンテナの共振構造体を送信器のよう
な信号処理装置に結合できるアンテナ内に内蔵された結
合装置、およびこれらの装置の位置、によって異なる。

【００１０】さらに、ある所与のアンテナの構成につい
て複数の共振モードが存在しうることができ、これらの
モードに対応する複数の周波数でのアンテナの使用が可
能である。

【００１１】上記種類のアンテナは、典型的には、アン
テナに内蔵される結合装置だけでなく、このアンテナの
外部にあって結合装置を信号処理装置に接続する接続線
によって送信器のような信号処理装置に結合されてい
る。信号処理装置、接続線、結合装置、および共振構造
体を内蔵する包括的機能システムを考慮した場合、結合
装置および接続線は、前記システムがその全長にわたり
均一なインピーダンスを有するように製作されなければ
ならない。そうすることにより、良好な結合の妨げにな
る擬似反射が防止される。

【００１２】共振構造体を有する送信アンテナの場合、
結合装置、接続線、およびアンテナの各々の機能は以下
の通りである。接続線の機能は、送信器から無線周波数
または超短波周波数信号をアンテナの端子まで伝送する
ことである。信号は、少なくとも理論では、その特性に
重要な変更を受けずに進行波の形態で上記種類の線の全
長にわたって伝播する。結合装置の機能は、接続線から
供給される信号がアンテナの共振を励起するように前記
信号を変換する、すなわちこの信号を搬送する進行波の
エネルギーが、アンテナにより規定された特性をもつア
ンテナ内で確立する定常波に移らねばならない。アンテ
ナに関しては、アンテナはこの定常波からのエネルギー
を空間内に放射される波に移す。従って、送信器から供
給される信号は、まず第一に、進行波の形態から定常波
の形態に変換され、次に、これに放射波の形態に変換さ
れる。受信アンテナの場合、信号は同じ装置内で同じ形
態になるが、変換は方向および順序を逆にして行われ
る。

【００１３】接続線は、例えば同軸線の形態など、プレ
ーナ以外の技術により提供される。

【００１４】プレーナ技術によるアンテナは種々の種類
の機器で使用される。これらの機器は、無線電話、無線
電話用基地局、自動車、航空機、空ミサイルである。無
線電話の場合、アンテナの下部アース層の連続的な性質
は、機器の使用者の身体により遮られる放射出力が容易
に制限されることを意味する。自動車の場合、また、外
表面が金属製で、抵抗を最小にするように湾曲した断面
形状を有する航空機またはミサイルの場合、不都合な追
加の抵抗を生じさせないよう、アンテナを前記形状に合
わせることができる。

【００１５】マイクロストリップアンテナは、Ｔ．Ｄ．
Ｏｒｍｉｓｔｏｎ、Ｐ．Ｇａｒｄｎｅｒ、およびＰ．
Ｓ．Ｈａｌｌの論文「Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｓｈｏｒ
ｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ Ｐａｔｃｈ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｑ
ｕａｔｉｏｎｓ」、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，
ｖｏｌ１６，Ｎｏ １、１９９７年９月、１２〜１４ペ
ージに記述されている。このアンテナは１／４波長型で
ある。

【００１６】この論文の図１には、このアンテナの基板
およびアースは示されていないが、図示されているパッ
チおよびマイクロストリップの下に基板およびアース層
が存在することが暗示されている。このアンテナに１／
４波長型の共振を強制するために、そのパッチの一つの
縁部は、基板の端面上にある電導層内に形成される短絡
回路体を具備する。この短絡回路体は複合型である、す
なわち、垂直ストリップ形状の二つの導体を含む。垂直
ストリップは、間に軸方向間隔のあるパッチの各々の端
部横方向に延びる。

【００１７】前記記事は、送信器からアンテナに給電す
る手段を記載している。これらの手段は「マイクロスト
リップ」という用語で示される、すなわちこれらの手段
はマイクロストリップ技術を利用する。前記論文は、説
明されていないが、マイクロストリップ技術、結合装置
および接続線に関する上述の二つの機能を提供する。こ
の論文の図１は、接続線が標準的なマイクロストリップ
線であることを示している。接続線の主導体は、パッチ
の面内に位置する、図示したストリップである。接続線
のアース導体は、接続線、結合装置、およびアンテナに
共通する図示しないアース層の一部である。

【００１８】結合装置に関しては、結合装置は水平な縦
方向ストリップの形状を有する。結合装置は、接続線の
ストリップを延長するマイクロストリップ線の一部とし
て図示されている。このストリップは結合ストリップと
呼ばれる。このストリップは短絡回路体のの端部を通っ
てパッチの領域内に入る。次にこのストリップは、二つ
の切り欠きの間の端部からこの領域内に拡がり、このパ
ッチの内部接続点において、すなわちこの領域の内部の
点において、パッチに接続される。この論文によれば、
これら二つの切り欠きは、結合ストリップを適切な接続
点まで挿入することができるように設けられる。これら
二つの切り欠きは、短絡回路体の軸方向間隙の二つの端
部に対応する。

【００１９】従来技術の第一例のアンテナは、種々のパ
ラメータが正確に調節されたときのみ信号処理装置に給
電される、より一般的には、結合されるという欠点があ
る。これらのパラメータとは、上述の二つの切り欠きの
幅および長さ、ならびに結合ストリップの幅を含み、こ
れらはアンテナのインピーダンスに適切な値を付与する
ように調節されなければならない。それらの値、より特
定的にはこの長さは、予め決定することが難しい許容誤
差範囲内に維持されなければならない。このようなアン
テナを工業的に多量生産する場合、問題、製造コストを
不当に上昇させることである。

【００２０】第二例のマイクロストリップアンテナは、
特許文献ＷＯ９４／２４７２３（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａ
ｃｃｅｓｓ， Ｉｎｃ）に記載されいる。このアンテナ
も１／４波長型である。そのパッチ（図３の３１６）
は、人体などの導体質量、またはマイクロコンピュータ
などの電気回路のの近接に対する感度を下げるために、
幅広のスロット（長方形リング３５０）を有する。その
短絡（３３０）は短絡は、パッチの１端部の単なる一部
分上でのみ形成されるという意味で部分的である。これ
により、アンテナの入力インピーダンスの適合が容易に
なるといわれ、このアンテナに給電する接続線は基板の
下に垂直に配置される。接続線は同軸型である。結合装
置は、中央導体、すなわち、接続線の軸に沿って、延び
る主導体の延長部である。この延長部は基板を通過して
パッチに接続される。接続線を被覆するアース導体は、
アンテナアースに直接接続される。

【００２１】従来技術の第二例のアンテナは、特に、ア
ンテナパッチに接続される同軸線の中央導体の端子部分
を使用して、有効な結合装置を提供する場合、基板を貫
通する穴が必要とされ、特に接続点の位置の調節につい
て実際的な難しさを有するという欠点を有する。これら
の難しさは、特に多量生産の場合、製造コストを上昇さ
せる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は特に、 − 上記種類のアンテナ、特に１／４波長アンテナの共
振構造体と、前記アンテナと協動すべき発信器などの信
号処理装置との間の結合を容易にすること、 − 前記種類のアンテナの製造許容誤差を拡大するこ
と、 − 前記種類のアンテナの製造コストを制限すること、 − 上記種類のアンテナと、一般的な信号処理装置とを
内蔵する通信装置の、より特定てきには、上記種類の装
置の多量生産の場合の製造コストを制限すること、を目
的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的のため、本発明
は、マイクロストリップアンテナであって、 − 下面および上面を有する誘電基板と、 ― 前記下面上にあり、アンテナアースを構成する導体
と、 ― 前記上面のある部分を占有し、パッチを構成する導
体と、 − 前記上面内で結合方向に沿って延び、幅を有する横
方向間隙により前記導体の少なくとも片側上にある前記
パッチから分離される細長導体とを含む。前記細長導体
は結合ストリップを構成し、結合線は前記結合方向に沿
って延び、前記結合ストリップを含む一組の二つの前記
導体により形成され、前記アンテナは、前記結合線の前
記導体の一部をなす端子を有し、前記結合線は、前記ア
ンテナとアンテナの端子に供給される信号とを結合し、
前記結合はアンテナ結合を構成する。

【００２４】ここで、前記結合方向に沿って分布し、前
記間隙を横切る前記結合ストリップと前記パッチとの間
の相互作用から生じる結合効果により、前記アンテナ結
合が少なくとも容易になるように、前記横方向間隙の幅
が十分に狭く、そして、前記間隙が、結合スロットを構
成する。

【００２５】典型的には、このアンテナ内を伝播方向に
伝播する電磁波を誘導するために、前記パッチは前記ア
ースと協働し、前記結合方向はこの伝播方向に少なくと
も近い。

【００２６】上で規定したような横方向結合効果により
アンテナの結合が実現されるがアンテナの結合は、前述
の従来技術の第一の例のアンテナ内で使用される端部結
合とは異なる。本発明により結合ストリップとパッチと
の間で実現される有利な相互作用は、主導体とコプレー
ナ線のアースとの間のコプレーナ線内で発生する相互作
用に類似している。このような相互作用が無視できると
すれば、結合線は、アース導体がアンテナアースである
マイクロストリップ線のように機能したであろう。上記
は、前記端子間のアンテナインピーダンスを考慮する
と、上記の有利な相互作用が存在することおよび大きさ
をもつことは、アンテナインピーダンスが、マイクロス
トリップよりもコプレーナインピーダンスにより近くな
るようなもののであり、コプレーナインピーダンスが、
アンテナアースが存在しない場合、前記基板上の結合ス
トリップおよびパッチ（６）により構成される仮想コプ
レーナ線のインピーダンスに等しく、このマイクロスト
リップインピーダンスが、パッチが存在しない場合に、
基板の各々反対側の結合ストリップおよびアースにより
構成される仮想マイクロストリップ線のインピーダンス
に等しいからである。

【００２７】好ましくは、前記アンテナインピーダンス
は、前記コプレーナインピーダンスの７０％から９９．
９％の間、さらに好ましくは８０％から９８％の間にあ
る。

【００２８】結合スロットの必要な幅は、アンテナの種
々のパラメータの値、主に基板の厚さおよび誘電率によ
って異なる。典型的には、本発明の状況では、前記結合
スロットの幅は前記基板の厚さの３％から６０％の間に
ある。より特定的には、前記幅は前記基板の厚さの３５
％未満である。通常の工業技術では、基板の厚さに関わ
らず、０．１ｍｍ未満の幅に結合スロットをエッチング
することは難しいと思われる。

【００２９】アンテナインピーダンスと、前記コプレー
ナおよびマイクロストリップインピーダンスとの間の関
係は、数値例により示される。これらの例では、アンテ
ナのインピーダンスは、下記のように定義された複合線
のインピーダンスである複合インピーダンスとして扱わ
れた。主導体は、長さが無限大、幅がｗのストリップ形
状を有した。同一幅ｓを有するの二つのスロットにより
前記ストリップから分割され、このストリップの各々反
対側の同一面上で無限に拡がる二つのコプレーナアース
導体間にある基板の上面上にリボン体があった。基板の
厚さは、ｈ、誘電率は、εであり、、その下面上全体
で、アース層を有した。コプレーナおよびマイクロスト
リップインピーダンスは前記と同じように規定され、前
記複合線を基にして、パッチがコプレーナアース導体に
置き換えられた。

【００３０】その目的は、マイクロストリップインピー
ダンスを、５０Ωに近い値にすることであった。第一例
および第３例では、基板はエポキシ樹脂製であった。第
２例および第４例では、基板は四フッ化ポリエチレンガ
ラス製であった。

【００３１】結果を下表に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】前半の２例においては、基板の厚さに対し
スロットの幅が狭いため、複合線は、マイクロストリッ
プ線よりもコプレーナ線にはるかに近い動作を示した。
一方、後半の２例では、複合線はマイクロストリップ線
に似ている。

【００３４】典型的には、前記基板と、前記アンテナア
ースと、前記パッチは、波が、構造体内を、前記伝播方
向に沿って相互に反対な２方向に伝播できる共振構造体
を構成し、前記構造は、これらの波を、往復させて、前
記アンテナの共振を発生させる二つの反射器を形成す
る。

【００３５】典型的には、前記結合ストリップは、この
ストリップがアンテナの前記端子に接続する外部接続点
と、ストリップが前記パッチに接続する内部接続点との
間に延びる。

【００３６】本発明の種々の態様は、以下の説明ならび
に添付の図表によって説明される。同一要素が複数の図
面において示されるときには、同一の参照数字および／
または文字で示されている。

【００３７】

【発明の実施の形態】 本発明によるアンテナは、前述
の従来技術の第一例のアンテナと同様、以下の要素で構
成される共振構造体を含む。

【００３８】− 誘電基板であって、アンテナ内に定義
される方向に延びて、水平方向ＤＬおよびＤＴを構成す
る相互に対向する二つの主表面をもち、これらの方向
は、おそらく関連するアンテナの面積に依存する。基板
は、前述のように種々の形状を有することができる。基
板の二つの主表面は各々、下面Ｓ１および上面Ｓ２であ
る。このアンテナ内には別の方向も規定され、各水平方
向に対しある角度をなして、垂直方向ＤＶを構成する。
典型的には、形成される角度は直角である。しかし、垂
直方向は、これらの水平方向に対し異なる角度をなすこ
ともでき、関連するアンテナの面積変わる。基板は、Ｓ
３のような数個の端面を有し、各端面は、下面端を上面
の対応する端部に接続し、垂直方向を含む。

【００３９】− 下部導電層であって、下面上に拡が
り、アンテナアース４を構成する。

【００４０】− 上部導電層であって、アース４の上側
にある上面の一部に拡がりパッチ６を構成する。前記パ
ッチは本発明のアンテナに固有の構成を有する。また、
前記パッチは、縦方向ＤＬ、および横方向ＤＴから構成
される前記水平２方向各々に延びる長さおよび幅を有す
る。前記横方向は端面Ｓ３に平行である。前記縦方向は
前述の結合と伝播方向を構成する。典型的には、長さお
よび幅という語は、長さが幅よりも大きい長方形の物体
の相互に直角な二つの寸法に適用されるが、パッチ６は
前記形状とは異なっても本発明の範囲を逸脱しないこと
は明らかである。特に方向ＤＬおよびＤＴは９０度とは
異なる角度をなす、このパッチの縁は長方形でなくとも
よく、長さは幅よりも短くてもよい。一つの縁は上面Ｓ
２と端面Ｓ３との交点にある。したがって、この縁は横
方向ＤＴに沿って延びる。この縁は後縁部１０となり、
縦方向ＤＬに沿って、この後縁側に向かう方向にＤＢ、
および縦方向に沿って、反対方向にＤＦを規定する。

【００４１】− 最後に、短絡回路体Ｃ２であって、本
発明による例のアンテナの場合、パッチ６をアース４に
電気的に接続する。この短絡回路体は、典型的には平面
である短絡面を構成する端面Ｓ３内に形成される。した
がって、アンテナの共振は少なくともほぼ１／４波長型
でなければならない。

【００４２】アンテナはさらに、特に結合線の形状を有
する結合装置を含む。前記装置は、二つの部分Ｃ１およ
びＣ３から成り、内部接続点１８でパッチ６に接続され
る主導体を含む。さらに、前記装置は、主導体と協働し
以下で詳述される複合型のアース導体を含む。前記装置
は、、アンテナの共振構造体をこの信号処理装置８に接
続する接続システムの一部または全体を構成し、送信ア
ンテナの場合、例えば、前記信号処理装置８からアンテ
ナの単数または複数の共振を励起する。前記接続システ
ムは、この装置に加え、典型的には、アンテナより外部
にあり二つの導体を含むＣ４、Ｃ５の接続線を含む。前
記線の端部においては、これら２本の導体が、結合装置
の一部をなし、アンテナの二つの端子を形成するとみな
すことができる二つの接続導体に各々接続される。前記
線の反対側端部においては、前記線の二つの導体が、信
号処理装置の二つの端子に各々接続される。この線は特
に、同軸型、マイクロストリップ型、またはコプレーナ
型とすることができる。前記アンテナが受信アンテナの
場合、同じシステムは、アンテナが受信した信号を、信
号処理装置に送信する。前記システムの種々の要素は上
で規定した機能を有する。

【００４３】また、本発明は、本発明によるアンテナ
と、前記種類の接続システムにより前記アンテナに接続
された前記種類の信号処理装置とを含む通信装置の一部
である。

【００４４】本発明によるアンテナは、単一周波数アン
テナまたは多周波数アンテナとすることができる。第一
例のアンテナは複周波数アンテナであり、すなわち、二
つの動作周波数に対応する二つのモードで動作できるよ
うに、少なくとも二つの共振を発生することができるも
のでなければならない。この目的のため、パッチ６内に
スロットが形成されて、このパッチの外側および前方に
向かって開口している。前記スロットは縦方向分離スロ
ットＦ１を構成する。このスロットが占有する縦方向範
囲がこのパッチ内に前方領域Ｚ２、Ｚ１、Ｚ１２を規定
し、スロットがこの領域内で、１次ゾーンＺ１と２次ゾ
ーンＺ２とを分離する。後方領域ＺＡはこの前方領域と
後縁部１０の間に延びる。後方領域は縦方向ＤＬにおい
ては前方領域よりもはるかに短い。

【００４５】内部接続点１８は１次ゾーンＺ１内に位置
する。そして、アンテナの動作モード一つは、縦方向ま
たはこれに近い方向の２方向きに波が伝播することによ
り定常波ができる１次モードであり、これらの波は、２
次１次ゾーンと後方領域とを含み、実際には、２次ゾー
ンＺ２を除く領域内を伝播する。別の動作モードでは、
（前記と同じように）波が２方向に伝播することにより
定常波ができる２次モードであって、これらの波は、１
次および２次ゾーンと後方領域とを含む別の領域内を伝
播する。

【００４６】この配置の状況では、後方領域ＺＡは、２
次モードを確立することが可能になるように２次ゾーン
を１次ゾーンに結合する第一機能を有する。後方領域
は、後縁部上に存在する短絡回路体がこれらの二つのゾ
ーンの各々においてその役割を果たすことができるよう
にする第二機能を有する。その場合、アンテナは、各動
作周波数に関して、少なくとも近似的には１／４波長型
である。

【００４７】パッチおよび結合線の構成、より詳細に
は、内部接続点１８の縦方向位置は、信号処理装置、よ
り一般にはこの信号処理装置をこの通信装置に接続する
接続線についてアンテナがもたらすインピーダンスの所
定の所望値が出るように選択される。以下、このインピ
ーダンスをアンテナのインピーダンスと呼ぶことにす
る。送信アンテナの場合、典型的には、このインピーダ
ンスは入力インピーダンスと呼ばれる。その所望値は接
続線のインピーダンスに等しいことが有利である。接続
点の位置がアンテナのインピーダンスに、種々の動作周
波数についてほぼ同じ値を付与するのが好ましいからで
ある。

【００４８】動作周波数が所定の所望値を有することは
一般的に有効である。有利には、これらの値は、１次ゾ
ーンＺ１および２次ゾーンＺ２各々の縦方向寸法を適切
に選択することにより得ることができる。典型的には、
これらの二つの寸法が異なっているのはこのためであ
る。

【００４９】さらに特定的に記述するこ例においては、
パッチ６の構成はさらに、横方向ＤＴに広がるスロット
を形成する。このスロットは、後方領域ＺＡからこの１
次ゾーンを部分的に分離する横方向分離スロットＦ２を
構成する。このスロットは、縦方向分離スロットＦ１の
後端に接続され、１次ゾーンＺ１内の別のスロットＦ３
は、１次横方向分離スロットＦ２から前方に向かって延
びる。この別のスロットは、その役割が、その長さが増
加するにつれて動作周波数を下げることであることか
ら、周波数低減スロットと呼ばれてもよい。したがっ
て、このスロットにより、所定の所望値の動作周波数を
得るように必要なパッチの長さを制限することが可能で
あるばかりでなく、その長さを適切に調節することによ
り、これらの周波数を調節することも可能である。

【００５０】好ましくは、アンテナは、縦方向ＤＬおよ
び垂直方向ＤＶに延びる対称面を有し、基板の上面内の
この面の線は、パッチ６についての対称軸Ａを構成す
る。対称軸または面を基準として二つの要素が相互に対
称である時、図の右側にある要素の参照符号内に含まれ
る数字は、左側の対応する要素に１０を加えた数字に等
しい。結合装置および１次ゾーンＺ１は軸Ａの近傍で延
び、パッチの構成は、１次ゾーンの相対する側に前記二
つの縦方向分離スロットＦ１、Ｆ１１を形成する。その
場合、２次ゾーンは、これらの二つのスロットを越えた
ところに各々位置する二つの部分Ｚ２、Ｚ１２を含む。

【００５１】このような状況では、１組の分離スロット
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ１１、Ｆ１２はＵ字形を有する。このＵ
の分岐は縦方向であり、Ｕのベースは横方向である。ベ
ースは、後方領域ＺＡの軸方向部分を介して１次ゾーン
Ｚ１を短絡回路体Ｃ２、Ｃ１２に接続するために、軸の
両側に広がる軸方向間隙２０を有する。

【００５２】上述の従来技術の第一例のアンテナにおい
て既に適用されている有利な構成によれば、アンテナの
結合装置を構成する結合線は、上部導電層に属する導体
を含む。より詳細には、前記主導体の部分Ｃ１は、縦方
向ＤＬに沿ってパッチ６の域内に進入する。この部分
は、後縁部１０の近傍の後端と、内部接続点１８を構成
する前端との間に延びる。主導体のこの部分はストリッ
プの形状を有し、水平結合ストリップと呼ばれる。この
ストリップは、上述の従来技術の第一例のアンテナの場
合と同様に、横方向において二つの切り欠きにより制限
される。しかしながら、本発明のアンテナでは、これら
二つの切り欠きは方向ＤＴにおいては間隙が十分に狭
く、方向ＤＬにおいては十分に長いので、各々、縦方向
スロットＦ４およびＦ１４とみなすことができる。これ
ら二つのスロットはパッチ６からスリットを分離する。
以下、これらのスロットは結合スロットと呼ばれる。こ
れらのスロットの幅については、この結合ストリップが
主導体を構成する線のパラメータが、この線の端部のア
ンテナのみを励起するためのマイクロストリップ線とし
てというよりも、この線の長さに沿って分散してアンテ
ナを励起することができるコプレーナ線としてこの線を
設計するときに決められることが有利であるという事実
が考慮される。その場合、このコプレーナ線のアース導
体は、コプレーナ線と同様、二つのスロットＦ４および
Ｆ１４を越えたところにあるこのストリップの両側の側
面に位置するパッチの部分により主に構成されるもので
あって、マイクロストリップ線内のようなアンテナのア
ースによるものではない。以下、この線は水平コプレー
ナ線と呼ばれる。

【００５３】アンテナは、水平コプレーナ線とアンテナ
とに共通な二つの端子であって、この線のアース導体と
このストリップの後端とにより各々構成される端子の間
にある水平コプレーナ線の後端部の外部接続線により印
加または収集される電磁信号によって結合される。しか
しながら、少なくとも、無線電話のような機器の場合、
パッチ面内に位置するこのような導体を介して、結合装
置とこの外部線とを接続すると、これらの機器の製造が
複雑になる可能性がある。

【００５４】特に問題の水平コプレーナ線は軸Ａに沿っ
て延びている。この水平コプレーナ線は、Ｕ字形部分の
ベースの軸方向間隙２０に入る。前記間隙は、二つの結
合スロットＦ４およびＦ１４により決定される、上に示
したように、所望の値をアンテナのインピーダンスに付
与するために、その主導体の前端１８の位置が決定され
る。しかしながら、このインピーダンスは、結合ストリ
ップＣ１および結合スロットの幅、ならびに基板の性状
など他のパラメータによっても変わる。

【００５５】上記の従来技術の第一例のアンテナにおい
て適用された別の有利な構成によれば、前記短絡は、二
つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２を含む複合短絡回路体で
ある。これらの二つの導体は、両者の間に間隙を設けて
垂直方向ＤＶに延びる。各導体はアンテナのアース４を
パッチ６に接続する。

【００５６】有利な構成によれば、アンテナ結合線は端
面Ｓ３上に形成され、垂直コプレーナ線を形成すること
ができる接続導体をさらに含む。このような線は、特に
以下の導体により構成される。

【００５７】− 主導体Ｃ３であって、二つの短絡導体
の間に設けられた間隙内の下端と上端との間で垂直方向
ＤＶに沿って延び、上端は、水平コプレーナ線の主導体
Ｃ１の後端に接続される。同時に、垂直コプレーナ線の
この主導体は、前記第一接続導体と、アンテナの第一端
子と、結合線の主導体の垂直部分とを構成する。

【００５８】− 二つのアース導体であって、導体Ｃ３
と協働し、二つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２により構成
されるまた、これら二つの短絡導体は合同でアンテナの
第二端子を構成する。

【００５９】寸法が限定される機器の場合、これらの接
続導体が端面Ｓ３上に形成されることにより、機器の表
面に形成されるアンテナの一部である結合装置と、この
装置を信号処理装置に接続する接続線との間の接続が著
しく容易になる。この処理装置がこの機器の内部にある
場合、この線は同軸線の形状をとることができ、この線
は、アンテナの近傍ではアンテナの面に対し直角であ
る。他の場合、接続導体のこの配置により、面上に予め
アンテナの基板が固定されているマザーボードにより支
えられている導体へのアンテナの接続が容易になり、典
型的には、接続線は、少なくともアンテナの近傍では、
アンテナの縦方向に平行である。基板の端面上にアンテ
ナの端子を形成するのに適するこのような接続導体を製
作することによってアンテナの製造が複雑になる程度は
無視できる程度にすぎない。製造されるアンテナが１／
４波長型であるためには短絡導体が必要である。第一接
続導体は、短絡導体の製作プロセスに少なくとも類似し
たプロセスにより作製することができ、大半の場合、同
一製造段階において製作される。

【００６０】さらに特定すれば、、第一例のアンテナに
特有な有利な構成によれば、結合装置の一式の接続導体
は下記の段階により、集合的に製作される。

【００６１】− 端面Ｓ３上に垂直電導層を形成する段
階と、 − 二つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２、ならびに第一接
続導体Ｃ３を同時に製作するために前記層をエッチング
する段階であって、これらの導体が各々、二つの短絡ス
トリップと、垂直結合ストリップを構成する。

【００６２】接続導体は、後縁部１０の一部のみを占め
ることが好ましい。例に示したアンテナでは、１次ゾー
ンZ１とほぼ同じ割合を占める。

【００６３】結合ストリップ、およびこれらのストリッ
プの両側に位置する結合スロットなどのスロットの幅
は、垂直および水平コプレーナ線により構成される結合
線に、典型的には５０オームの均一で適切なインピーダ
ンスを付与するように選択されることが好ましい。ま
た、アンテナインピーダンスは、内部接続点１８の位置
を選択することにより調節される。狭い幅の結合スロッ
トと、それによって生じる横方向結合効果とにより、こ
れらの種々のパラメータに関する製造時の許容誤差を、
良好な結合品質を弱体化することなく、拡大することが
可能である。

【００６４】小型機器で使用される目的の第一例のアン
テナの場合、アンテナより外部の接続線は同軸線であ
る。典型的には、同軸線は、少なくともアンテナの近傍
では、このアンテナの表面に対しほぼ直角な方向、例え
ば垂直方向ＤＶ、に沿って延びる。同軸線は軸導体Ｃ４
を含む。この軸導体は、接続線の第一端では導体Ｃ３に
接続される。この軸導体は、線の他端では、信号処理装
置８の第一端子に接続される。軸導体は、全長にわたり
導電外装Ｃ５で囲まれる。この外装は、線の第一端で
は、二つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２に接続される。こ
の外装は、線の他端では、例えば送信器である信号処理
装置８の他方の端子に接続される。

【００６５】アンテナの一つの実施形態である第一例の
アンテナの範囲において、数値例として種々の成分およ
び値を以下に示され、長さは縦方向ＤＬに沿って、幅は
横方向ＤＴに沿って示されている。

【００６６】− １次動作周波数：９４０ＭＨｚ − ２次動作周波数：８７０ＭＨｚ − 入力インピーダンス：５０オーム − 基板の組成および厚さ：エポキシ樹脂、比誘電率ｅ
_r＝４．３、および、散逸係数tan ｄ＝０．０２、厚さ
１．６ｍｍ − 電導層の組成および厚さ：銅、１７ミクロン − １次ゾーンＺ１の長さ：２６ｍｍ − ゾーンＺ１の幅：２９ｍｍ − ２次ゾーンＺ２およびＺ１２の長さ：３０ｍｍ − これらの各ゾーンの幅：５．５ｍｍ − 後部域Ｚ３の長さ：２．５ｍｍ − 水平コプレーナ線の導体Ｃ１の長さ：２５ｍｍ − 垂直コプレーナ線の導体Ｃ１および主導体Ｃ３の
幅：２．１ｍｍ − 導体Ｃ３の高さ：０．８ｍｍ − 横方向スロットおよびＦ１２のための全スロットに
共通な水平方向の幅：０．５ｍｍ − 周波数低減スロットＦ３およびＦ１３の長さ：５ｍ
ｍ − 軸方向間隙２０の幅：７ｍｍ − 各短絡導体Ｃ２およびＣ１２の幅：５ｍｍ 図５は、本発明による第二アンテナ、外部接続線および
アンテナ結合線を示す図である。

【００６７】この第２アンテナの種々の要素は、少なく
とも機能に関しては、上記の第１例のアンテナの種々の
要素と同様である。それらの要素は、番号が５０増えて
いることを除き、第１例のアンテナの相似の要素と同じ
参照文字および／または番号で示してあり、例えば、第
１例のアンテナの外部接続線の主導体Ｃ４は第２アンテ
ナの導体Ｃ５４と相似である。

【００６８】第２例のアンテナは、基板５２の下面を覆
う図示しないアースを含む。第２アンテナは第１例のア
ンテナと以下の点において異なる。

【００６９】パッチ５６の各横方向縁部１０２および１
０４の各々に電界の膨れを有する半波長アンテナであ
り、その結果、送信アンテナの場合、これら各横方向縁
部は放射部分を構成する。垂直結合ストリップも短絡回
路体もない。結合ストリップＣ５１は、単一の結合スロ
ットＦ５４により分離されるパッチ５６の端部の近傍に
延びる。外部接続線は、アンテナのアースと同じ導体層
で構成されるアースを有する形式のものである。その主
導体は、接続ストリップＣ５４を構成するストリップの
形状を有する。接続ストリップは、部分Ｃ５３内で結合
ストリップＣ５１に接続され、その結果、二つのストリ
ップは、２機能を有する一つの共通ストリップの連続す
る部分に似る。

【００７０】本発明の状況においては、アンテナの第一
端子Ｃ５３は２機能ストリップの２区間の接続部分とし
て規定され、第二端子は共通アースにより構成される。
その場合、２機能ストリップの部分のうちの一つが、す
なわち、結合ストリップが、アンテナの共振構造体との
結合効果の発生場所であり、アンテナの一部であるとみ
なされる。接続ストリップなど、これらの部分のうちの
他方は、すなわち接続ストリップは、そのような効果の
ある場所ではない。接続ストリップは結合ストリップと
は異なるものとしてみなされ、また、パッチおよび結合
ストリップと同じエッチングの段階により製作されたと
しても、さらに、ストリップＣ５４を一つの単一の信号
処理装置に接続するために異なる補足的な接続線、例え
は、同軸線がが使用される図示しない場合でも、アンテ
ナより外部のものとみなされる。

【００７１】基板５２の厚さが均一な典型的な場合で、
本発明の配置特徴に一致する場合、部分Ｃ５３内のイン
ピーダンスが不連続になるのを防ぐために、接続ストリ
ップの幅は結合ストリップＣ５１の幅よりも大きい。よ
り一般的には、本発明が実施される時には、２機能スト
リップに全長にわたり均一なインピーダンスを付与する
必要があり、２機能ストリップがアンテナの端子となる
場所では、ストリップのパラメータが変化しなければな
らない。この変化は、急激な幾何学的不連続性を防止す
るために、漸進的であることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による作製される第一アンテナを含む通
信装置の斜視図である。

【図２】図１のアンテナの上面図である。

【図３】同アンテナの正面図である。

【図４】ＭＨｚで表わす周波数を関数として、アンテナ
の入力部における反射係数を、デシベルを単位として表
す図である。

【図５】本発明による第二アンテナの部分図である。

【符号の説明】

２ 誘電基板 ４ アース ６ パッチ ８ 信号処理装置 １０ 後縁部 ２０ 軸方向間隙 ５２ 基板 ５６ パッチ １０２、１０４ 横方向縁部 Ａ 軸 Ｃ２、Ｃ３ 端子 Ｃ４、Ｃ５ 接続線 Ｃ１２ 短絡回路体 Ｃ５１ 結合ストリップ Ｃ５３ 第一端子 Ｃ５４ ストリップ ＤＢ 後部側方向 ＤＦ 前部側方向 ＤＬ 縦方向 ＤＴ 横方向 ＤＶ 垂直方向 Ｆ１ 縦方向分離スロット Ｆ２、Ｆ１２ 横方向分離スロット Ｆ３、Ｆ１３ 周波数低減スロット Ｆ４、Ｆ１４ 結合スロット Ｓ１ 下面 Ｓ２ 上面 Ｓ３ 端面 ＺＡ 後方領域 Ｚ１ １次ゾーン Ｚ２、Ｚ１２ ２次ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−フイリツプ・クペ フランス国、29200・ブレスト、リユ・ド ウ・ロシユフオール、５ (72)発明者 フランソワ・ルペネツク フランス国、29840・ポルスポデール、ル ート・ドウ・ケルアラン、19・アー (72)発明者 セルジユ・トウタン フランス国、29280・プルーザン、アレ・ サン・ポル・ルー、33

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロストリップアンテナであって、 下面（Ｓ１）および上面（Ｓ２）を有する誘電基板
   （２）と、 前記下面上にあり、アンテナアース（４）を構成する導
   体と、 前記上面のある部分を占有し、パッチ（６）を構成する
   導体と、 前記上面内で結合方向に沿って延び、幅を有する横方向
   間隙により前記導体の少なくとも片側にある前記パッチ
   から分離される細長導体とを含み、前記細長導体が、結
   合ストリップ（Ｃ１）を構成し、結合線が前記結合方向
   に沿って延び、前記結合ストリップを含む一組の二つの
   前記導体により形成され、前記アンテナが、前記線の前
   記導体の一部なす端子（Ｃ２、Ｃ３）を有し、前記線に
   より、前記アンテナと前記端子に供給される信号との間
   を結合し、前記結合がアンテナ結合を構成し、ここで、
   前記結合方向に沿って分布し、前記間隙を横切る、前記
   結合ストリップと前記パッチとの間の相互作用から生じ
   る結合効果により、前記アンテナ結合が少なくとも容易
   になるように横方向間隙の幅が十分に狭く、そして、前
   記間隙が結合スロット（Ｆ４）を構成するアンテナ。
2. 【請求項２】 前記アンテナ内を伝播方向に沿って伝播
   する電磁波を誘導するために、前記パッチ（６）が前記
   アース（４）と協働し、前記結合方向がこの伝播方向に
   少なくとも近い請求項１に記載のアンテナ。
3. 【請求項３】 前記アンテナがその前記端子（Ｃ２、Ｃ
   ３）の間にインピーダンスを有し、前記インピーダンス
   がアンテナインピーダンスを構成し、前記アンテナが、
   前記アンテナインピーダンスがマイクロストリップイン
   ピーダンスよりもコプレーナインピーダンスにより近
   く、前記コプレーナインピーダンスが、前記アンテナア
   ース（４）が存在しない場合に、前記基板（２）上の前
   記結合ストリップ（Ｃ１）および前記パッチ（６）によ
   り構成されるコプレーナ線のインピーダンスに等しく、
   このマイクロストリップインピーダンスが、前記パッチ
   が存在しない場合に、前記基板の各反対側にある前記結
   合ストリップおよび前記アンテナアースにより構成され
   るマイクロストリップ線のインピーダンスに等しい請求
   項１に記載のアンテナ。
4. 【請求項４】 前記アンテナのインピーダンスが前記コ
   プレーナインピーダンスの７０％から９９．９％の間に
   ある請求項３に記載のアンテナ。
5. 【請求項５】 前記アンテナのインピーダンスが前記コ
   プレーナインピーダンスの８０％から９８％の間にあ請
   求項４に記載のアンテナ。
6. 【請求項６】 前記結合スロット（Ｆ４）の幅が前記基
   板（２）の厚さの３％から６０％の間にある請求項１に
   記載のアンテナ。
7. 【請求項７】 前記結合スロット（Ｆ４）の幅が前記基
   板（２）の厚さの３５％未満である請求項６に記載のア
   ンテナ。
8. 【請求項８】 前記基板（２）と、前記アンテナアース
   （４）と、前記パッチ（６）が、共振構造体を構成し、
   前記共振構造体内を、前記伝播方向（ＤＬ）に沿って、
   相互に反対な２方向（ＤＦ、ＤＢ）に伝播し、前記構造
   体が、これらの波に対して、このアンテナの共振を発生
   させる往復行程を波に強制する反射器を形成する請求項
   ２に記載のアンテナ。
9. 【請求項９】 前記結合ストリップ（Ｃ１）が、前記ス
   トリップがアンテナの前記端子（Ｃ３）に接続される外
   部接続点と、前記ストリップが前記パッチ（６）に接続
   する内部接続点（１８）との間に延びる請求項８に記載
   のアンテナ。
10. 【請求項１０】 前記パッチが前記伝播方向（ＤＬ）に
    対しほぼ直角な後縁部（１０）を有し、前記アンテナ
    が、前記共振が前記後縁部にある電界ノードを有する１
    ／４波長共振になるよう、前記縁上の前記アンテナアー
    ス（４）に前記パッチ（６）を接続する短絡導体（Ｃ
    ２）をさらに含み、前記結合ストリップ（Ｃ１）が、前
    記後縁部上にある前記外部接続点において上面の前記部
    分を貫通し、前記ストリップが、前記部分に延びて、前
    記ストリップの各々の反対側にある二つの結合スロット
    （Ｆ４、Ｆ１４）により前記パッチから分離されてお
    り、前記内部接続点（１８）が前記部分の内部ある請求
    項９に記載のアンテナ。
11. 【請求項１１】 請求項３によるアンテナと、 前記アンテナの前記端子によって前記アンテナに接続さ
    れ、前記アンテナのインピーダンスにほぼ等しいインピ
    ーダンスを有する信号処理装置（８）とを含む通信装
    置。
12. 【請求項１２】 さらに、前記アンテナの前記端子（Ｃ
    ５３）を前記信号処理装置に接続する接続線を含み、前
    記接続線が、前記アンテナの少なくとも近傍に、 前記アンテナアースに結合している前記基板（５２）の
    前記下面上に延びる導体と、 前記結合ストリップ（Ｃ５１）に結合している基板の前
    記上面上を延びる細長導体であって、前記導体が幅を有
    し、接続ストリップ（Ｃ５４）を構成する細長導体とを
    含み、 接続ストリップの前記幅が結合ストリップの前記幅より
    も大きい請求項１１に記載の装置。