JP2001053534A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

マイクロストリップアンテナ

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JP2001053534A
JP2001053534A JP11229887A JP22988799A JP2001053534A JP 2001053534 A JP2001053534 A JP 2001053534A JP 11229887 A JP11229887 A JP 11229887A JP 22988799 A JP22988799 A JP 22988799A JP 2001053534 A JP2001053534 A JP 2001053534A
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JP
Japan
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microstrip antenna
dielectric substrate
back surface
patch electrode
shape
Prior art date
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JP11229887A
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English (en)
Inventor
Tokumasa Ishitobi
徳昌 石飛
Hideaki Shimoda
秀昭 下田
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 低コストでかつ小型化を図ることのできるマ
イクロストリップアンテナを提供する。 【解決手段】 誘電体基板10と、誘電体基板10の裏
面に形成された接地電極11と、誘電体基板10の表面
に形成されたパッチ電極12と、裏面の、パッチ電極1
2の電流の流れる方向に沿った端部に対向する部分に形
成されており、少なくとも底面が接地電極11に電気的
に接続された導体層で覆われた凹部13,14とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、携帯電話
機や移動端末等の内蔵アンテナとして用いられるマイク
ロストリップアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話機やGPS等の移動端末に内蔵
されるマイクロストリップアンテナとして、代表的なも
のがλ/2パッチアンテナである。ただし、λは使用周
波数における波長を表している。
【0003】このアンテナは、一辺の長さが約λ/2の
矩形又は円形の導体パターン(パッチパターン)を一方
の面に有し、他方の面に接地導体が設けられた誘電体基
板から主として構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、このような携帯
電話機や移動端末はより小型化することが要求されてお
り、それに伴って内蔵アンテナのさらなる小型化が求め
られている。このような約λ/2のパッチパターン寸法
を有するパッチアンテナを物理的に小型化する一般的な
方法は、誘電率の高い誘電体基板を使用することであ
る。
【0005】しかしながら、高周波の利用に適した低温
度係数を有する誘電体材料の比誘電率は、ε=110
程度が限界であり、従って、パッチアンテナの寸法は、
矩形パッチアンテナではその1つの辺の長さaについて
a=3×10/(f×2×√110)が、円形のパッ
チアンテナではその直径DについてD=(3×10
/(f×1.71×√110)が小型化の限界となって
しまう。これは、使用周波数がf=2.4GHzである
とすると、a=6mmとなる。
【0006】また、このような高誘電率かつ低温度係数
の誘電体材料は、低誘電率の誘電体材料に比してかなり
高価となり、その結果、マイクロストリップアンテナの
製造コストも高くなってしまう。
【0007】従って本発明の目的は、低コストでかつ小
型化を図ることのできるマイクロストリップアンテナを
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、誘電体
基板と、誘電体基板の裏面に形成された接地電極と、誘
電体基板の表面に形成されたパッチ電極と、裏面の、パ
ッチ電極の電流の流れる方向に沿った端部に対向する部
分に形成されており、少なくとも底面が接地電極に電気
的に接続された導体層で覆われた凹部とを備えたマイク
ロストリップアンテナが提供される。
【0009】誘電体基板の裏面において、パッチ電極の
電流の流れる方向に沿った端部に対向する部分に凹部が
形成されており、その少なくとも底面が接地電極に電気
的に接続された導体層で覆われている。このため、その
凹部が形成されている端部では、電極間距離が小さくな
るのでその部分のキャパシタンスが増大する。パッチ電
極では、一般に、電流の流れる方向に沿って、両端の全
長の約1/4の各部分はキャパシティブな回路素子とし
て動作し、中央の約1/2の各部分はインダクティブな
回路素子として動作する。従って、本発明のように、パ
ッチ電極の電位の高い両端部をよりキャパシティブとす
ることによって共振周波数を低下させることができる。
その結果、マイクロストリップアンテナの寸法をより小
型化することができる。しかも、その際に、電極間に高
価な誘電体層を用いる必要がなく、低コストの一般的な
誘電体材料によって形成された誘電体基板を使用するの
みでよいため、全体の製造コストも低く抑えられる。
【0010】凹部が、電流の流れる方向に沿った軸線に
ついて線対称形状を有していることが好ましい。
【0011】この場合、凹部が、円形状又は長円形状で
あるか、又は矩形形状であるかもしれない。
【0012】凹部が、裏面の、パッチ電極の電流の流れ
る方向に沿った各端部に対向する部分に1つづつ形成さ
れているか、又は複数づつ形成されていることが好まし
い。
【0013】凹部が、裏面の、パッチ電極の周端部に対
向する部分に溝形状に形成されていることも好ましい。
【0014】凹部が、中空であるか、又は導体材料で満
たされていることも好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明のマイクロストリッ
プアンテナの一実施形態における構成を概略的に示す斜
視図であり、図2はそのA−A線断面図であり、図3は
その凹部の形状を示す底面図である。
【0016】これらの図において、10は誘電体基板、
11は誘電体基板10の裏面に形成された接地電極、1
2は誘電体基板10の表面に形成されたパッチ電極、1
3及び14は誘電体基板10の裏面に形成された2つの
凹部をそれぞれ示している。
【0017】誘電体基板10は、一般的な誘電体材料、
例えば比誘電率がε=38程度の高周波用セラミック
誘電体材料で形成されている。
【0018】接地電極11、パッチ電極12並びに後述
する導体層16及び17は、誘電体基板10の裏面及び
表面に、銅、銀等の金属導体層をパターニングしてそれ
ぞれ形成されている。具体的には、例えば銀等の金属ペ
ーストをパターン印刷して焼き付けるか、金属パターン
層をめっきで形成するか、又は薄い金属膜をエッチング
によりパターニングする等の方法が適用される。
【0019】2つの凹部13及び14は、誘電体基板1
0の裏面であって、電流の流れる方向15に沿った軸線
上に位置するパッチ電極12の両端部に対向する位置に
それぞれ形成されている。本実施形態において、凹部1
3及び14は、平面形状が長円形状の盲穴である。
【0020】これら凹部13及び14の内面、即ちその
底面及び側面は、導体層16及び17で覆われている。
導体層16及び17は、接地電極11と電気的に接続さ
れるようにこの接地電極11に連続して形成されてい
る。
【0021】なお、パッチ電極12のパッチパターン形
状は、本実施形態のように矩形形状に限定されるもので
はなく、三角形状、多角形状又は台形形状であってもよ
いし、その他の種々の形状であってもよい。
【0022】このように、誘電体基板10の裏面におい
て、電流の流れる方向15に沿った軸線上に位置するパ
ッチ電極12の両端部に対向する位置に内面が接地電極
と電気的に接続された凹部13及び14がそれぞれ設け
られているので、これら凹部の部分の電極間距離が短く
なるから、パッチ電極12の両端部におけるキャパシタ
ンスが増大する。このように、電位の高い両端部をより
キャパシティブとすることにより、共振周波数を低下さ
せ、マイクロストリップアンテナ全体の寸法をより小型
化させている。しかも、誘電体基板10として、高価な
誘電体材料を用いる必要がなく、低コストの一般的な誘
電体材料を使用するのみでよいため、全体の製造コスト
も低く抑えられる。
【0023】なお、本実施形態では、凹部13及び14
の内面のみが導体層で覆われており、これら凹部のその
他の部分は中空となっているが、凹部13及び14全体
を導体材料で満たすように構成してもよい。
【0024】図4は本発明のマイクロストリップアンテ
ナの他の実施形態における凹部の形状を示す底面図であ
る。
【0025】同図に示すように、2つの凹部43及び4
4が、誘電体基板40の裏面であって、電流の流れる方
向45に沿った軸線上に位置するパッチ電極42の両端
部に対向する位置にそれぞれ形成されている。特に本実
施形態において、凹部43及び44は、平面形状が矩形
形状の盲穴である。
【0026】なお、本実施形態では、凹部43及び44
の内面のみが導体層で覆われており、これら凹部のその
他の部分は中空となっているが、凹部43及び44全体
を導体材料で満たすように構成してもよい。
【0027】本実施形態におけるその他の構成、変更態
様及び作用効果は、図1の実施形態の場合と全く同様で
ある。
【0028】図5は本発明のマイクロストリップアンテ
ナのさらに他の実施形態における凹部の形状を示す底面
図である。
【0029】同図に示すように、それぞれが複数の凹部
からなる凹部群53及び54が、誘電体基板50の裏面
であって、電流の流れる方向55に沿った軸線上に位置
するパッチ電極52の両端部に対向する位置にそれぞれ
形成されている。特に本実施形態において、凹部群53
及び54の各々は、平面形状が長円形状の多数の盲穴か
ら構成されており、それら各盲穴は全体が接地導体と電
気的に接続された導体材料で満たされている。
【0030】本実施形態におけるその他の構成、変更態
様及び作用効果は、図1の実施形態の場合と全く同様で
ある。
【0031】図6は本発明のマイクロストリップアンテ
ナのまたさらに他の実施形態における凹部の形状を示す
底面図である。
【0032】同図に示すように、それぞれが複数の凹部
からなる凹部群63及び64が、誘電体基板60の裏面
であって、電流の流れる方向65に沿った軸線上に位置
するパッチ電極62の両端部に対向する位置にそれぞれ
形成されている。特に本実施形態において、凹部群63
及び64の各々は、平面形状が矩形形状の多数の盲穴か
ら構成されており、それら各盲穴は全体が接地導体と電
気的に接続された導体材料で満たされている。
【0033】本実施形態におけるその他の構成、変更態
様及び作用効果は、図1の実施形態の場合と全く同様で
ある。
【0034】図7は本発明のマイクロストリップアンテ
ナのさらに他の実施形態における凹部の形状を示す底面
図である。
【0035】同図に示すように、本実施形態では、パッ
チ電極72のパッチパターンが、縮退分離素子72a及
び72bを設けて上下左右の対称形状をわずかに崩した
形状とし、直交する2つの同じ周波数の共振モードを結
合するように構成されている。このように直交する2つ
の共振モードを結合させて帯域を大幅に拡大させてい
る。
【0036】このように直交する2つの共振モードに対
応するように、誘電体基板70の裏面には、1つの周溝
形状の凹部73が、パッチ電極72の周端部に対向する
位置に形成されている。凹部73の底面は誘電体基板7
0の表面に平行に形成されている。凹部73の内面のみ
が接地電極に電気的に接続された導体層で覆われてお
り、これら凹部のその他の部分は中空となっている。し
かしながら、凹部73全体を導体材料で満たすように構
成してもよい。
【0037】本実施形態におけるその他の構成、変更態
様及び作用効果は、図1の実施形態の場合と全く同様で
ある。
【0038】本発明における凹部の形状、寸法、位置及
び数等は、上述した実施形態に限定されるものではな
く、パッチ電極の電流の流れる方向に沿った両端部の一
部、具体的には全長の約1/4の両端部分の少なくとも
一部、より好ましくは全長の約1/4の両端部分全て、
に対向する裏面に形成されていれば、どのような形状、
寸法、位置及び数であってもよい。
【0039】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【0040】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
誘電体基板の裏面において、パッチ電極の電流の流れる
方向に沿った端部に対向する部分に凹部が形成されてお
り、その少なくとも底面が接地電極に電気的に接続され
た導体層で覆われている。このため、その凹部が形成さ
れている端部では、電極間距離が小さくなるのでその部
分のキャパシタンスが増大する。このように、電位の高
い端部をよりキャパシティブとすることにより、共振周
波数が低下する。その結果、マイクロストリップアンテ
ナの寸法がより小型化される。しかも、その際に、電極
間に高価な誘電体層を用いる必要がなく、低コストの一
般的な誘電体材料によって形成された誘電体基板を使用
するのみでよいため、全体の製造コストも低く抑えられ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロストリップアンテナの一実施
形態における構成を概略的に示す斜視図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1の実施形態における凹部の形状を示す底面
図である。
【図4】本発明のマイクロストリップアンテナの他の実
施形態における凹部の形状を示す底面図である。
【図5】本発明のマイクロストリップアンテナのさらに
他の実施形態における凹部の形状を示す底面図である。
【図6】本発明のマイクロストリップアンテナのまたさ
らに他の実施形態における凹部の形状を示す底面図であ
る。
【図7】本発明のマイクロストリップアンテナのさらに
他の実施形態における凹部の形状を示す底面図である。
【符号の説明】
10、40、50、60、70 誘電体基板 11 接地電極 12、42、52、62、72 パッチ電極 13、14、43、44、73 凹部 53、54、63、64 凹部群 15、45、55、65 電流の流れる方向 72a、72b 縮退分離素子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板と、該誘電体基板の裏面に形
    成された接地電極と、該誘電体基板の表面に形成された
    パッチ電極と、前記裏面の、前記パッチ電極の電流の流
    れる方向に沿った端部に対向する部分に形成されてお
    り、少なくとも底面が前記接地電極に電気的に接続され
    た導体層で覆われた凹部とを備えた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】 前記凹部が、電流の流れる方向に沿った
    軸線について線対称形状を有していることを特徴とする
    請求項1に記載のマイクロストリップアンテナ。
  3. 【請求項3】 前記凹部が、円形状又は長円形状である
    ことを特徴とする請求項2に記載のマイクロストリップ
    アンテナ。
  4. 【請求項4】 前記凹部が、矩形形状であることを特徴
    とする請求項2に記載のマイクロストリップアンテナ。
  5. 【請求項5】 前記凹部が、前記裏面の、前記パッチ電
    極の電流の流れる方向に沿った各端部に対向する部分に
    1つづつ形成されていることを特徴とする請求項1から
    4のいずれか1項に記載のマイクロストリップアンテ
    ナ。
  6. 【請求項6】 前記凹部が、前記裏面の、前記パッチ電
    極の電流の流れる方向に沿った各端部に対向する部分に
    複数づつ形成されていることを特徴とする請求項1から
    4のいずれか1項に記載のマイクロストリップアンテ
    ナ。
  7. 【請求項7】 前記凹部が、前記裏面の、前記パッチ電
    極の周端部に対向する部分に溝形状に形成されているこ
    とを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の
    マイクロストリップアンテナ。
  8. 【請求項8】 前記凹部が、中空であることを特徴とす
    る請求項1から7のいずれか1項に記載のマイクロスト
    リップアンテナ。
  9. 【請求項9】 前記凹部が、導体材料で満たされている
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載
    のマイクロストリップアンテナ。
JP11229887A 1999-08-16 1999-08-16 マイクロストリップアンテナ Withdrawn JP2001053534A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011459A1 (ja) * 2004-07-28 2006-02-02 Osaka University パッチアンテナ及びパッチアンテナの製造方法
JP2012049820A (ja) * 2010-08-26 2012-03-08 Denso Wave Inc パッチアンテナ
JP2017103709A (ja) * 2015-12-04 2017-06-08 株式会社Soken 衛星電波受信用アンテナ装置

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Effective date: 20061107