JP2001203521A - 平面形マイクロストリップパッチアンテナ - Google Patents

平面形マイクロストリップパッチアンテナ

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JP2001203521A
JP2001203521A JP2000390467A JP2000390467A JP2001203521A JP 2001203521 A JP2001203521 A JP 2001203521A JP 2000390467 A JP2000390467 A JP 2000390467A JP 2000390467 A JP2000390467 A JP 2000390467A JP 2001203521 A JP2001203521 A JP 2001203521A
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恒 九 朴
Kenfu In
賢 普 尹
Tosobu Kin
東 ▲ソブ▼ 金
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    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信端末器に内蔵することのできるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナを提供する。 【解決手段】 平面形マイクロストリップパッチアンテ
ナにおいて、誘電物質からなる基板310と、基板310上に
導電体によって形成されるマイクロストリップパッチ32
0と、マイクロストリップパッチ320の片側の端部に電気
的に接続された給電導体330と、基板310の片面に形成さ
れた導電体からなる接地面340とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ジグザグ形状マイ
クロストリップパッチアンテナに関し、特に個人通信サ
ービス(PCS: Personal Communication Services)と無線
加入者網(WLL:Wireless Local Loop)端末器に内蔵され
るマイクロストリップパッチアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、互いに異なる周波数帯域を使用す
る個人通信サービス端末器及び無線加入者網端末器が広
く普及することによって、両周波数帯域において使用で
きるアンテナが必要となっているが、現在最も多く用い
られている端末器アンテナは、ヘリカル(helical)アン
テナである。端末器アンテナ100は、収納状態において
はヘリカルアンテナとして動作し、伸長状態において
は、ヘリカルアンテナとモノポール(monopole)アンテナ
との結合により動作しており、また携帯用端末器本体の
ハウジング(housing)は接地面として利用されている。
【０００３】図1A及び図1Bは、端末器アンテナ100の断
面図であり、各々ロッドアンテナの収納及び伸長時の動
作状態を示すものである。図に示したように、従来の端
末器アンテナ100は、導電性コア12とその外郭を取り巻
く絶縁体14からなるロッドアンテナ8、前記ロッドアン
テナ8を支持し絶縁及び非磁性物質からなる支持部材11
0、前記ロッドアンテナ8の収納及び伸長時に取っ手の役
割をするボタン16、螺旋状の弾性を有した金属ワイヤー
からなるヘリカルアンテナ6、上部に貫通孔120があり絶
縁及び非磁性物質からなるフード18、及び前記ロッドア
ンテナ8の上部、下部の境界地点において接触部28とヘ
リカルアンテナ6とを互いに電気的に接触させるための
金属から形成されているコンタクト座金(contact washe
r)22を備えている。ここで、前記接触部28は、ロッドア
ンテナ8の伸長時には前記コンタクト座金22を持ち上げ
る役割をして、図1Bに示すように、ヘリカルワイヤーが
圧縮されることとなる。
【０００４】また、連結部26は、電気的にトランシーバ
2に直接接続されているので、ヘリカルアンテナ6が活性
化された場合、すなわちロッドアンテナ8が収納された
場合には、コンタクト座金22とコンタクト素子24とが接
触することによってヘリカルアンテナ6と連結部26とが
電気的に接続されることとなって、ヘリカルアンテナ6
はトランシーバ2に電気的に接続されることとなり、反
対の場合、すなわちロッドアンテナ8が伸長された場合
には、ヘリカルアンテナ6がトランシーバ2と電気的に分
離されることとなる。
【０００５】しかしながら、上記した従来の端末器アン
テナ100は、端末器の外側に取り付けられていることか
ら、小型化する上で多くの制限があり、放射パターンが
アンテナ全体の中心部から表われることになって電磁波
により人体頭部が影響を受けるだけでなく、ユーザによ
りアンテナの放射が妨害を受けて放射効率の低下を招
く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、携帯用通信
端末器から発生する電磁波が人体に及ぼす影響を低減す
ると共に放射効率の高いジグザグ形状マイクロストリッ
プパッチアンテナを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る平面形マイクロストリップパッチアン
テナは、誘電物質からなる基板と、該基板上に形成され
て導電体からなるマイクロストリップパッチと、該マイ
クロストリップパッチの片側の端部に電気的に接続され
た給電導体と、前記基板の片面に連結された導電体から
なる接地面とを備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明が属する技術分野に
おける通常の知識を有するものが本発明の技術的思想を
容易に実施できるほどに詳細に説明するため、本発明の
最も好ましい実施の形態を添付した図面を参照して説明
する。
【０００９】図2A及び図2Bは、本発明の第1の実施の形
態にかかる端末器内部に装着可能なＨスロット型(H-Slo
t)マイクロストリップパッチアンテナを示す。
【００１０】図2Aは、Ｈスロット平面形マイクロストリ
ップパッチアンテナ200を示す正面図であり、金属板210
の側面に平行にＨ型のしわのあるスロット220が形成さ
れている。スロット220の長さL1はλ/4（λは波長）で
あり、このような形態の電磁気結合による給電方式は、
広帯域特性及び良好なインピーダンスマッチングを実現
するだけでなく、放射効率が良く強い電波を放射するこ
とが可能である。
【００１１】前記アンテナ200に対する給電は、図2Bに
示したような給電線230により行なわれる。Ｈスロット2
20に所定の電源を供給するとともに受信信号を入力する
ための給電線230は、図2Aに示したようにＨスロット220
の中央部まで延びている。
【００１２】Ｈスロット平面形マイクロストリップアン
テナ200の仕様は、表1に示されているように、受信周波
数帯域の中心波長数が1．8GHz、帯域幅が170MHz、イン
ピーダンスが50Ωである。ここで、アンテナの利得が高
いほどアンテナの放射パターンは狭くなり、したがって
他の特性が同じであるならば、高い利得特性を有するア
ンテナの方が全方向放射アンテナよりも距離の面から効
果的である。表１において、電圧定在波比は、アンテナ
に伝達される電圧と反射して戻ってくる電圧の比を表し
ている。
【表１】
【００１３】図3Aは、本発明の第2の実施の形態にかか
る端末器内部に装着可能な１つの要素により構成された
平面ジグザグ形状マイクロストリップパッチアンテナを
示す。
【００１４】製造方法を簡単に説明すれば、まず予め準
備した高い比誘電率（例えば2．33）の基板310（例えば
RT/Duroid TM 5880）上に導電性金属膜とフォトレジス
ト膜を順に形成し、該フォトレジストをパターンニング
した後、これをマスクにしてフォトリソグラフィにより
前記金属膜を蝕刻してマイクロストリップパッチ320を
作る。次いで、マイクロストリップパッチ320と電気的
に接続される三角パッド330及び接地面340を順に形成す
る。この場合、三角パッド330及び接地面340も全て導電
性金属により作成する。
【００１５】図3Aに示したように、基板310の幅W0は12m
mであって、長さL0は20mmである。また、L1は5mm、パッ
チ320の長さL2及びジグザグ形状の幅（以下「直径D」と
記す）は、各々15mm、12mmである。パッチ320の屈曲部
(turn)の間隔bは3．5mmであり、ピッチ角αは16．59度
であり、マイクロストリップパッチ320の厚さwは0．3mm
である。
【００１６】アンテナ300を垂直に設置して、給電点350
から電力を供給することによって測定される放射パター
ンは、図3Bに示すようなEパターンを示す。また、アン
テナ300を水平に設置して、同様に測定した放射パター
ンは、図3Cに示すようなHパターンを示す。
【００１７】また、上記した１つの要素からなる平面ジ
グザグ形状マイクロストリップパッチアンテナ300の仕
様は、下記の表2に示したように、受信周波数帯域の中
心周波数は1．8GHz、帯域幅は200MHz、及び利得は約2．
8dBiを実現し、広い帯域幅及び高い利得値を有すること
が分かる。
【表２】
【００１８】図4Aは、本発明の第3の実施の形態にかか
る端末器内部に装着可能な２つの要素を備える平面ジグ
ザグ形状マイクロストリップパッチアンテナ400を示
す。
【００１９】製造方法は、上記で説明した１つの要素の
平面ジグザグ形状マイクロストリップパッチアンテナ30
0の製造方法と同様であるので、説明は省略する。図4A
に示したように、基板410の幅W0は15mmであって、長さL
0は27mmである。またL1は5mm、パッチ420の長さL2及び
直径Dは、各々22mm、7mmである。パッチ420の屈曲部の
間隔bは1．5mmであって、ピッチ角αは12．23度であ
り、マイクロストリップパッチ420の厚さwは0．3mmであ
る。
【００２０】アンテナ400を垂直に設置して、給電点450
から電力を供給することによって測定される放射パター
ンは、図4Bに示すようなEパターンを表す。また、アン
テナ400を水平に設置して、同様に測定した放射パター
ンは、図4Cに示すようなHパターンを示す。
【００２１】前記２つの要素からなるジグザグ形状マイ
クロストリップパッチアンテナ400の仕様は、下記の表3
に示したように、受信周波数帯域の中心周波数は1．8GH
z、帯域幅は350MHzであり、利得は2．5dBiを実現し、広
い帯域幅及び高い利得値を有することが分かる。
【表３】
【００２２】図5Aは、本発明の第4の実施の形態にかか
る端末器内部に装着可能な３つの要素のジグザグ形状パ
ッチ520を備える平面ジグザグ形状マイクロストリップ
パッチアンテナ500を示す。
【００２３】製造方法は、上記と同様であるため、説明
は省略する。図5Aに示したように、基板510の幅W0は25m
mであって、長さL0は17mmである。また、パッチ520の直
径Dは12mmであり、パッチ520の長さL2はλ/8に設計され
ている。ストリップを一直線にした時の総延長は(4/3)
λであるので、この長さのマイクロストリップがパッチ
520の長さである(1/8)λ内にジグザグ形状に挿入される
ように設計したものである。ここで、ピッチ角αは約1
8．92度である。
【００２４】アンテナ500を垂直に設置して、給電点550
から電力を供給することによって測定される放射パター
ンは、図5Bに示すようなEパターンを示す。また、アン
テナ500を水平に設置して、同様に測定した放射パター
ンは、図5Cに示すようなHパターンを示す。
【００２５】下記の表４は３つの要素からなるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナ500の仕様を表
している。表4に示したように、受信周波数帯域の中心
周波数は1．8GHz、帯域幅は139MHzであり、利得は1．9d
Biを実現し、広い帯域幅及び高い利得値を有することが
分かる。
【表４】
【００２６】本発明の技術思想は、上記好ましい実施の
形態によって具体的に記述されたが、上記した実施の形
態は説明のためのものであって、制限のためのものでは
ない。また、本発明の技術分野の通常の専門家であるな
らば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施の
形態を実現可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれ
ば、端末器の内部に実装できるジグザグ形状アンテナを
提供することによって、アンテナの効率を極大化させて
放射パターン及び利得を改善することができ、また人体
頭部に及ぼす電磁波の影響を最小化してアンテナの小
型、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 従来の端末器のロッドアンテナが収納された
状態のアンテナを示す断面図である。
【図1B】 従来の端末器のロッドアンテナが伸長された
状態のアンテナを示す断面図である。
【図2A】 本発明の第1の実施の形態にかかるＨスロッ
ト型マイクロストリップパッチアンテナの概略を示す正
面図である。
【図2B】 本発明の第1の実施の形態にかかるＨスロッ
ト型マイクロストリップパッチアンテナの概略を示す裏
面図である。
【図3A】 本発明の第2の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナの概略を示す正
面図である。
【図3B】 本発明の第2の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナにおける電磁波
放射のEパターンを示す図である。
【図3C】 本発明の第2の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナにおける電磁波
放射のHパターンを示す図である。
【図4A】 本発明の第3の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナの概略を示す正
面図である。
【図4B】 本発明の第3の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナにおける電磁波
放射のＥパターンを示す図である。
【図4C】 本発明の第3の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナにおける電磁波
放射のHパターンを示す図である。
【図5A】 本発明の第4の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナの概略を示す正
面図である。
【図5B】 本発明の第4の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナにおける電磁波
放射のＥパターンを示す図である。
【図5C】 本発明の第4の実施の形態にかかるジグザグ
形状マイクロストリップパッチアンテナにおける電磁波
放射のHパターンを示す図である。
【符号の説明】
３１０、４１０、５１０ 誘電体基板 ３２０、４２０、５２０ マイクロストリップパッチ ３３０、４３０、５３０ 三角パッド ３４０、４４０、５４０ 接地面 ３５０、４５０、５５０ 給電点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９９９−６０４４２ (32)優先日 平成11年12月22日(1999．12．22) (33)優先権主張国 韓国（ＫＲ） (72)発明者 金 東 ▲ソブ▼ 大韓民国京畿道利川市夫鉢邑牙美里山136 −１

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘電物質からなる基板と、 該基板上に形成されて導電体からなるマイクロストリッ
    プパッチと、 該マイクロストリップパッチの片側の端部に電気的に接
    続された給電導体と、 前記基板の片面に形成された導電体からなる接地面とを
    備える平面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  2. 【請求項２】 前記マイクロストリップパッチは、ジグ
    ザグ形状であることを特徴とする請求項1に記載の平面
    形マイクロストリップパッチアンテナ。
  3. 【請求項３】 前記マイクロストリップパッチは、Ｈス
    ロット形状であることを特徴とする請求項1に記載の平
    面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  4. 【請求項４】 １つの前記ジグザグ形状マイクロストリ
    ップパッチを備えることを特徴とする請求項2に記載の
    平面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  5. 【請求項５】 ２つの前記ジグザグ形状マイクロストリ
    ップパッチを備えることを特徴とする請求項2に記載の
    平面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  6. 【請求項６】 ３つの前記ジグザグ形状マイクロストリ
    ップパッチを備えることを特徴とする請求項2に記載の
    平面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  7. 【請求項７】 前記給電導体は、三角パッド形状に形成
    されることを特徴とする請求項2に記載の平面形マイク
    ロストリップパッチアンテナ。
  8. 【請求項８】 ２つの前記Ｈスロット型マイクロストリ
    ップパッチを備えることを特徴とする請求項3に記載の
    平面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  9. 【請求項９】 前記基板は、比誘電率が約2．33の誘電
    体からなることを特徴とする請求項1に記載の平面形マ
    イクロストリップパッチアンテナ。
  10. 【請求項１０】 端末器内蔵型であることを特徴とする
    請求項1に記載の平面形マイクロストリップパッチアン
    テナ。
  11. 【請求項１１】 中心周波数が約1．8GHzであることを
    特徴とする請求項1に記載の平面形マイクロストリップ
    パッチアンテナ。
  12. 【請求項１２】 所定の周波数帯域におけるインピーダ
    ンスが約50Ωであることを特徴とする請求項1に記載の
    平面形マイクロストリップパッチアンテナ。
  13. 【請求項１３】 電圧定在波比が約1．9：1であること
    を特徴とする請求項1に記載の平面形マイクロストリッ
    プパッチアンテナ。
JP2000390467A 1999-12-22 2000-12-22 平面形マイクロストリップパッチアンテナ Pending JP2001203521A (ja)

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