JP2001203529A

JP2001203529A - アンテナ及びアンテナ装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2001203529A
Application number: JP2000012557A
Authority: JP
Inventors: Kengo Shiiba; 健吾椎葉; 淳 ▲吉▼ノ元; Atsushi Yoshinomoto; Yoshio Onaka; 良雄尾中; Kazuhide Goto; 和秀後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】面実装が可能な小型、高利得、高信頼性のア
ンテナを提供することを目的とする。【解決手段】基板１の一方の主面に放射電極２、基板
１の他方の主面に対向してアース電極６を、基板側面に
は固定用電極７を、基板１の側面及び基板１の両主面に
放射電極２と電気的に接合し、アース電極６とは非接触
に、かつ、その自身がインダクタンス成分を有し、放射
電極２、及びアース電極６間でキャパシタンス成分を有
する整合回路となる帯状の給電電極を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線データ通信、
衛星通信、等の移動体通信やＧＰＳ等のナビゲーション
用のアンテナとして用いられるマイクロストリップを用
いたアンテナ及びアンテナ装置及び電子機器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、２．４ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ、衛星
用ＤＡＢ、及びＧＰＳ等のナビゲーション用のアンテナ
として用いられるマイクロストリップアンテナが広く用
いられるようになった。それは、このアンテナが、従来
の線状アンテナに比べて小型・薄型化が可能であるため
機器の小型化、薄型化に大きく寄与したためである。し
かしながら従来のマイクロストリップアンテナは、例え
ば特開平５−１９９０３２号公報に示されるように、放
射電極への給電手段としては、金属導体から成るリベッ
ト状の給電ピンを用いるのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような給電ピンに
より給電を行うマイクロストリップアンテナでは、自動
実装が困難であり、給電ピンが基板外部に突出している
ため、輸送時に特別な配慮を必要とし、かつ取り扱い難
いなどの問題点がある上、インピーダンス整合からくる
制約があるため、給電ピンを、どうしても基板のほぼ中
央部に設けざるを得ず、外部回路との接続が最も容易な
基板端部に給電部を設けることが非常に困難であった。

【０００４】また面実装用として積層アンテナも提案さ
れているが、この積層アンテナは生産設備が過大で、製
造コストが高く、また電極をセラミック基板間に挟んだ
状態で焼成するので、焼成条件が非常に厳しく、工程不
良の発生率がきわめて高い。更に焼成して出来上がった
アンテナの特性が基準からずれている場合の特性の調整
が非常に困難であると言う問題点があった。

【０００５】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、給電ピンがなく、自動実装可能で、かつ、製造が容
易で、歩留りが高く、さらに特性調整の容易なアンテナ
及びアンテナ装置及び電子機器を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板と、基板
の一方の主面に対向して設けられた放射電極と、基板の
他方の主面に対向して設けられたアース電極と、放射電
極と電気的に接続され、しかも少なくとも一方の主面と
基板の側面の双方に設けられるとともにアース電極とは
非接触に設けられた給電手段を備え、給電手段がインダ
クタンス成分を有すると共に、給電手段と放射電極の
間、給電手段とアース電極間それぞれにキャパシタンス
成分を有する構成とした。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、基板と、
前記基板の一方の主面に対向して設けられた放射電極
と、前記基板の他方の主面に対向して設けられたアース
電極と、前記放射電極と電気的に接続され、しかも少な
くとも前記一方の主面と前記基板の側面の双方に設けら
れるとともに前記アース電極とは非接触に設けられた給
電手段を備え、前記給電手段がインダクタンス成分を有
すると共に、前記給電手段と前記放射電極の間、前記給
電手段と前記アース電極間それぞれにキャパシタンス成
分を有する事によって、給電ピンがなく、自動実装可能
で、かつ、製造が容易で、歩留りが高く、さらに特性調
整が容易となる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、基板の一方の主面上における給電手段において、前
記給電手段の両側にスリットを設けることによって、前
記スリットを介して、前記給電手段と前記放射電極が対
向する部分を有する事によって、効果の第１は、給電手
段の長さを実効的に長くすることによって、給電手段自
身のインダクタンス成分を大きく取れることである。こ
れにより、インダクタンス分を稼ぐために給電手段を細
くし過ぎて、損失が増加することを防止することができ
る。効果の第２は、給電手段と放射電極間の結合容量を
調節できることである。結合容量を小さくしたいとき
は、スリット幅を広げ、大きくしたいときは、スリット
８幅を狭くすればよい。第３はアンテナの動作周波数を
下げ、より小型化しやすくできることである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１，２にお
いて、給電手段は、基板の放射電極を形成した主面に設
けられた第１の給電線と、前記主面に隣接した側面上に
設けられた第２の給電線と、前記主面と反対側の主面に
設けられた給電部と有する事によって、面実装が容易に
なり、しかも特性のばらつきを抑えることができる。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１〜３にお
いて、給電手段を複数備えの円偏波からなる電波の送受
信をする事ができる小型の自動実装可能な平面アンテナ
を提供することができる。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１〜４にお
いて、基板の表面粗さを５０μｍ以下とした事によっ
て、Ｑ値の低下を防止することができ、アンテナの利得
を向上させることができる。

【００１２】請求項６記載の発明は、請求項１，５にお
いて、基板の比誘電率εｒは４以上１５０以下とするこ
とによって、アンテナの小型化を促進することができ、
共振周波数の帯域を広くでき、さらには、特性のばらつ
きを抑えることができる。

【００１３】請求項７記載の発明は、請求項１〜６にお
いて、基板をセラミックで構成するとともに、焼結密度
を９２％以上とした事によって機械的強度を向上させる
ことができるとともに加工性なども良く、更には、安定
した特性を得ることができるともに、Ｑ値の低下や比誘
電率の低下を防止できる。

【００１４】請求項８記載の発明は、請求項１〜７にお
いて、基板を誘電正接が０．００５以下の樹脂で構成し
た事によって機械的強度を保ちながら、軽量化を図り加
工性なども良く、更には、安定した特性を得ることがで
きるともに、Ｑ値の低下や比誘電率の低下を防止でき
る。

【００１５】請求項９記載の発明は、請求項１〜８にお
いて、基板の角部に面取り加工かテーパー加工の少なく
とも一方を施すことによって、板の角部の大きな欠けを
防止できるので、使用途中でアンテナの特性が大きく変
化し、不具合が生じることはない。

【００１６】請求項１０記載の発明は、請求項９におい
て、面取り加工としてＣ面取り加工を採用するととも
に、Ｃ面取りのＲを０．１ｍｍ以上としたことによっ
て、確実にしかも生産性良くアンテナを生産することが
できる。

【００１７】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
において、電極材料を、抵抗率が１×１０^-4Ωｃｍ以下
の金属材料とし、電極厚みを０．０１μｍ〜５０μｍと
することによって、Ｑ値の低下や導体損の増加を防止で
き、低損失で、高利得のアンテナを得ることができる。

【００１８】請求項１２記載の発明は、請求項１〜１０
において、アンテナと、前記アンテナのアース電極の裏
面側にローノイズアンプ基板を接合し、前記ローノイズ
アンプ基板への電源供給、入出力信号の授受を行う同軸
ケーブルを備える構成としたことによって前記アンテナ
を安定に保持し効率の良い送受信特性を得ることがで
き、また、アンテナが送受信する電波を効率よく増幅
し、確実に信号処理回路と信号のやりとりができる。

【００１９】請求項１３記載の発明は、人工衛星もしく
は、地上の基地局から無線で送られてくるデータを受信
する装置であって、請求項１〜１２いずれか１記載のア
ンテナと、前記アンテナで受信した受信信号を復調して
データ信号を生成する手段と、前記データ信号を音声も
しくは、映像として出力する手段とを備える事によっ
て、配置場所などの限定が少なくなって、装置のレイア
ウトなどがしやすくなるとともに、確実にデータ通信を
行うことができる。また、アンテナが非常に大きな耐久
性を有するので、無線ＬＡＮ装置の設置条件が広範囲に
なる。さらに、アンテナが外部に大きく突出することが
ないので、破損などの不具合が生じることはない。

【００２０】以下、本発明におけるの実施の形態につい
て説明する。

【００２１】図１，２，３はそれぞれ本発明の一実施の
形態におけるアンテナを示す表面斜視図，裏面斜視図及
び給電手段側の側面図である。

【００２２】図１，２，３において、１は基板で、基板
１は誘電体材料で構成される。基板１の比誘電率εｒは
４以上１５０以下（好ましくは１８以上１３０以下）で
あることが好ましい。基板１の比誘電率εｒが４より小
さいと、基板１が大きくなりすぎてアンテナの小型化を
行うことができず、比誘電率εｒが１５０より大きい
と、共振周波数帯域が狭くなりすぎて、ちょっとした組
成の違いや、欠けなどの発生によって共振周波数帯域が
外れてしまい、所定の特性を得ることはできないととも
に、特性のばらつきが大きくなるという不具合が生じ
る。

【００２３】また、比誘電率εｒが４以上１２以下の領
域では、Ｑ値の低下の少なく誘電正接が０．００５以下
の樹脂基板が基板１として好適に用いられ、また、６以
上１５０以下の領域においては、同様に、Ｑ値の低下の
少ない、誘電正接が０．００５以下のセラミック基板が
基板１として好適に用いられる。

【００２４】基板１の具体的構成材料としては、ガラス
／フッ素樹脂、ガラス／熱硬化ＰＰＯ樹脂、ＢＴレジ
ン、セラミック粉末ＰＴＦＥ積層板、セラミック／ウィ
スカ等の樹脂系基板、フォルステライト、アルミナ系、
チタン酸マグネシウム系やチタン酸カルシウム系、ジル
コニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系や鉛・カ
ルシウム・チタン系等のセラミック基板などが挙げられ
る。これらの構成材料のなかでも、耐候性が良く、機械
的強度が大きく、安価であることを考慮すると、セラミ
ックを用いることが好ましい。セラミックを基板の構成
材料として用いる場合、抗析力などを大きくするために
焼結密度は９２％以上（より好ましくは９５％以上）が
好ましい。焼結密度が９２％以下であると、Ｑ値の低下
や比誘電率εｒが低下することがあり、不具合が生じ
る。

【００２５】また、基板１の表面粗さは、後述する電極
との界面における特性のばらつきを抑制するために、５
０μｍ以下（特に好ましくは１０μｍ以下、更に好まし
くは５μｍ以下）とすることが好ましい。表面粗さが５
０μｍ以上であると、電極の導体損を増加させアンテナ
の絶対利得の低下を招くと共に、実効誘電率のばらつき
要因となり、アンテナの共振周波数のずれを引き起こ
し、所望の周波数におけるアンテナ利得が下がることが
ある。

【００２６】基板１の形状は、図１，２，３に示す様な
方形板状や、多角形板状（断面が三角形，四角形，五角
形・・・・・）とすることができる。この時、多角形板
状とする場合には、各辺が略等しい多角形状とすること
が実装性や特性の面で好ましい。

【００２７】また、本実施の形態では、基板１の厚みを
均一に（中央部と端部の厚さがほぼ同じ）する事によっ
て、特性の均一化または特性の安定化を行うことができ
るが、使用状況や、使用機械の種類等によって、基板１
の厚みを所定の部分間で異ならせても良い。即ち、例え
ば、基板１に複数の凹部や段差部を形成したり、基板１
の一方の端部の厚みを反対側の端部の厚みよりも厚くし
たり薄くしたりすることができる。

【００２８】更に、基板１の角部には面取りやテーパー
などを施すことによって、基板１の角部１ｃに大きな欠
けなどが発生して特性が変化することを防止できる。

【００２９】従って、前述の様に、基板１の角部に予
め、面取りやテーパー等を施しておくことによって、送
信や受信特性が途中で基板１の角部１ｃに大きな欠けが
生じることによって変化することはほとんどなくなる。

【００３０】この時、生産性や確実な角部処理が施せる
事などを考慮すると、Ｃ面取り、もしくは、Ｒ処理を施
すことが好ましい。この時のＣ面取り、Ｒ処理によるコ
ーナー処理は、０．１ｍｍ以上（好ましくは０．２ｍｍ
以上）とすることによって、ちょっとした衝撃などが基
板１に加わっても、基板１の角部の欠け等の発生はほと
んどなくなり、もし基板１が欠けるほど大きな衝撃など
が加わったとしても、ほんのわずかな欠けしか発生せ
ず、送信や受信特性の大きな変化が生じることはない。
この基板１の面取りやテーパー加工等は、基板１を構成
する材料が何であれ、必要であるが、上述の様に比較的
欠けが発生しやすいセラミックを用いた場合には、特に
有効である。更に、他の実施の形態として、基板１の角
部にＣ面取りやテーパー加工を施さずに、基板１の角部
に、欠け防止を行う有機系の樹脂などを設ける事によっ
て、角部の大きな欠けを防止できる。

【００３１】このような欠け防止対策を行うことによ
り、欠けの発生による工程不良を抑制でき、アンテナの
生産性・歩留りを向上させることができる。

【００３２】また、アンテナの幅をＬ１（ｃｍ）、長さ
をＬ２（ｃｍ）、厚さをＬ３（ｃｍ）としたときに下記
の条件を満たすことにより、アンテナの動作周波数を最
適にすると共に、外形寸法を最小にすることができるの
で、アンテナを安定に供給できると共に利得や帯域幅を
適正に確保することができる。

【００３３】０.７×λ0÷（２×εr^1/2）≦Ｌ１≦２.０×λ0÷（２×εr^1/2）０.７×λ0÷（２×εr^1/2）≦Ｌ２≦２.０×λ0÷（２×εr^1/2）０.０８≦Ｌ３≦０.５ここで、λ0は、アンテナを動作させる際の中心周波数
における自由空間波長（単位：ｃｍ）を、εrは、アン
テナに使用する基板１の構成材料の比誘電率を表してい
る。厚さＬ３において上記範囲を下回ると、アンテナ自
体の機械的強度が低くなり、割れなどが発生しやすくな
るとともに、利得の低下や帯域幅の減少を招き、安定し
た電波の送受信ができなくなってしまう。また、上記範
囲を上回ると、アンテナ形状が大きくなりすぎて小型
化、薄型化のメリットを損ねる事になってしまう。

【００３４】図１，２，３において、２は基板１の一方
の主面に設けられた円偏波を実現するための縮帯分離素
子９を備えた方形状の放射電極である。

【００３５】６は基板１のもう一方の主面に放射電極２
に対向して設けられたアース電極である。

【００３６】また、給電手段は基板１の側面及び両主面
に放射電極と電気的に接合し、アース電極６とは非接触
に設けられている。

【００３７】給電手段は給電線３，４及び給電部５で構
成されており、給電線３は基板１における放射電極２を
形成した主面上に設けられ、帯状体形状をしており、し
かも給電線３自体でインダクタンス成分を有すると共
に、放射電極２と給電線３の間、アース電極６と給電線
３の間にそれぞれキャパシタンス成分を構成している。
また、給電線３は好ましくは放射電極２と一体に形成さ
れていると共に、しかも後述に示すように、給電線３は
両端にスリット８を介して放射電極２と対向している部
分を有している。なお、本実施の形態では、給電線３と
放射電極２を一体で形成したが、給電線３及び放射電極
２を隔離して基板１の同一主面上に設け、それらを半田
などの導電性部材で電気的に接合させても良い。

【００３８】更に給電線４は、基板１の主面と略垂直に
設けられた側面上に形成されており、に設けられた帯状
体形状を有しており、やはり給電線４自体でインダクタ
ンス成分を有すると共に、放射電極２と給電線４の間、
アース電極６と給電線４の間にそれぞれキャパシタンス
成分を有し、各々整合回路の一部を構成している。給電
線４は給電線３に電気的に接続されており、本実施の形
態では、給電線３，４は一体構成とした。しかしなが
ら、前述の通り、給電線３，４を隔離して設け、それら
の間を半田などの部材によって、電気的に接続した構成
でも良い。

【００３９】また、給電部５は、アース電極６と同じ基
板１の主面上に設けられ、外部回路に接続される。給電
部５は給電線４に電気的に接続されており、本実施の形
態では、給電線４と給電部５は一体構成とした。しかし
ながら、前述の通り、給電線４と給電部５を隔離して設
け、それらの間を半田などの部材によって、電気的に接
続した構成でも良い。更に、給電部５の主目的は外部回
路と接合されることで給電手段と外部回路とを電気的に
接続することであり、給電線４を外部回路との接続に用
いる場合には、不要となり、この場合には給電手段は給
電線３，４にて構成されることになる。なお、給電部５
を設けることで、アンテナの面実装が可能となり、装置
の組立の際に、生産性が向上したり、特性のばらつきを
抑えることが可能となる。又、給電部５を設けなけれ
ば、半田などによって、給電線４と外部回路が電気的に
接続されるので、半田などのの塗布量や塗布位置の違い
によって、給電線の長さ等が異なることになり、特性に
ばらつきが発生する可能性があり、好ましくは給電部５
を設けることが好ましい。

【００４０】なお、本実施の形態では、給電手段として
後述するように印刷やメッキ法などで形成された電極を
用いたが、棒状体やシート状体の導電部材を基板１の主
面や側面に接着材や基板に埋め込んだりして取り付けた
りしてもよい。

【００４１】７はアース電極６に電気的に接続された固
定用電極で、固定用電極７は外部回路のアースに接続さ
れる。本実施の形態では、給電線４が設けられた基板１
の側面上と、その反対側の側面にそれぞれ一対ずつ計４
個設けたが、基板１の各側面に１乃至複数の固定用電極
７を設けても良いし、基板の隣り合う２側面にそれぞれ
１乃至複数固定用電極を設けても良いし、一つの側面に
のみ固定用電極７を１乃至複数個設けても良い。

【００４２】特に、アンテナ実装後の耐衝撃性を重視す
る場合には、むしろ、四方の側面、少なくとも対向する
二方の側面に設けることが好ましい。

【００４３】又、図３に示すように、固定用電極７の高
さＨ１は、はんだ付け性、耐熱衝撃性などの信頼性を確
保するために、基板厚みＬ３の２０〜７５％、好ましく
は、３０〜５０％であることが望ましい。Ｈ１が小さす
ぎるとはんだ付け性、耐熱衝撃性などの信頼性を確保す
ることが難しくなり、大きすぎると放射電極と容量結合
をおこし、アンテナの動作周波数を狂わせたり、損失が
大きくなったりしてアンテナ利得を劣化させる恐れが生
じるためである。

【００４４】なお、本実施の形態では、固定用電極７を
設けたが、特に設けなくても良い。すなわち、外部回路
の構成等によっては、アース電極６を直接外部回路のア
ース等に接続する場合が有り、この様な場合には、上述
の様に固定用電極７は不要となる。

【００４５】しかしながら、固定用電極７を設けること
によって、面実装をやりやすくしたり、アース電極６に
半田などの接合材が付着することによって、特性のばら
つきが生じるので、好ましくは、固定用電極７を設け、
この固定用電極７と外部回路のアースなどとを半田など
で接合することが好ましい。

【００４６】又、アース電極６は、図５に示すように、
基板１の外縁部から一定の隙間Ｔ１を設けて構成するの
が望ましい。電極形成時のちょっとした位置ずれによっ
て、基板１側面にはみ出してしまうのを防止するためで
ある。隙間Ｔ１の大きさは、少なくとも２００μｍ、好
ましくは、５００μｍ以上設けることが望ましい。この
時、固定用電極７の部分は当然の事ながら基板１の側面
まで達しているので、固定用電極７の部分には隙間Ｔ１
は存在しない。なお、ここで言う隙間Ｔ１とは最小隙間
のことである。

【００４７】また、給電部５とアース電極６との隙間Ｔ
２もまた、少なくとも２００μｍ、好ましくは、５００
μｍ以上設けることが望ましい。これは、給電部５とア
ース電極６が接近しすぎると不要な容量結合をおこした
り、アンテナを回路基板に実装する際のはんだ付けによ
って、電気的にショートしたりするのを防止するためで
ある。この隙間Ｔ２は最小隙間の事を示している。更
に、隙間Ｔ２を設ける構成としては、図５に示すように
アース電極６の給電部５と対向する部分を他の部分より
も窪ませた例えば略コ字型になるような凹部６ａを設
け、この凹部６ａ内に給電部５を設けることで、容易に
実現させることができる。

【００４８】また、給電線３，４の幅Ｔ３は、０.５〜
３.０ｍｍが望ましい。これは、給電線３，４の線路幅
が小さすぎるとインダクタンス分が大きくなりすぎて、
損失になってしまうためであり、大きすぎると放射電極
２及びアース電極６との結合容量が大きくなりすぎて、
不整合損失を招いてしまうためである。

【００４９】又、図１〜３では、給電線３，４はストレ
ートな線路のみを示しているが、必ずしもこれにこだわ
る必要はなく、途中に不連続なステップ部を設けたり、
連続的なテーパー部を設けて、インピーダンス整合が容
易に取れるようにすることができる。また、給電線３，
４を１本にする必要もない、複数の線路を略平行に設け
てもよく、複数の線路にステップ部やテーパー部を設け
ることによって、インピーダンスの整合を取りやすくし
たり、アンテナの帯域幅を拡大したりすることができ
る。

【００５０】次に、放射電極２と給電線３との間に設け
られたスリット８について、図４を用いて説明する。ス
リット８の効果の第１は、給電線３の長さを実効的に長
くすることによって、給電線３自身のインダクタンス成
分を大きく取れることである。これにより、インダクタ
ンス分を稼ぐために給電線３を細くし過ぎて、損失が増
加することを防止することができる。効果の第２は、給
電線３と放射電極２間の結合容量を調節できることであ
る。結合容量を小さくしたいときは、スリット８幅を広
げ、大きくしたいときは、スリット８幅を狭くすればよ
い。第３は、後述する周波数調整用スリットと相まっ
て、アンテナの動作周波数を下げ、より小型化しやすく
できることである。このスリット８の幅、及び長さは、
後述する周波数調整用スリット１０，１１，１２と同様
に、幅は２ｍｍ以下、長さは放射電極２の辺の長さの３
０％以下にするのが望ましい。なぜなら、幅が広すぎる
とアンテナの動作モードが変わり損失が増加したり、後
述の円偏波特性を満たすことができなくなるためであ
り、長さが長すぎると、所望のインピーダンス整合が得
られなくなってしまうからである。また、このスリット
８もストレートなスリットのみを示したが、必ずしもこ
れにこだわる必要はなく、途中に不連続なステップ部を
設けたり、連続的なテーパー部を設けて、インピーダン
ス整合が容易に取れるようにすることができる。このよ
うにして、インピーダンスの整合を取りやすくしたり、
アンテナの帯域幅を拡大したりすることができる。

【００５１】また、図４に示す様に、本実施の形態で
は、左右のスリット８の長さＴ４，Ｔ５を略同じ長さと
し、幅Ｔ６，Ｔ７を略同じ幅としたが、スリット８の長
さや幅を左右で異ならせても良い。この様な構成によっ
て、インピーダンスの整合性を取りやすく、しかも周波
数の調整が容易になる。

【００５２】放射電極２，アース電極６，帯状の給電線
３，４，給電部５，固定用電極７（以下、各電極と略
す）は、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ、Ｐｄの金属材料単体、ある
いはそれらの合金、若しくは、前記金属材料の他の金属
（Ｔｉ，Ｎｉ等）との合金などが用いられる。これらの
材料の中で、特にＡｇあるいは、Ａｇと他の金属材料と
の合金は、特性及び各電極を形成する際に作業性が非常
に優れているので好適に用いられる。更に、各電極は、
一層で形成しても良いし、二層以上の複数層で構成して
も良い。即ち、各電極の表面に、耐腐食性、防錆性など
を向上させる目的等で、耐食性の良い金属材料等を形成
しても良い。また、同様の目的で、電極表面を化学処理
しても良い。更に各電極には、不純物として、特性に影
響を及ぼさない程度に、酸素や窒素や炭素の少なくとも
１つを不純物として含ませてもよい。また、アンテナと
各電極の間に、密着強度などを向上させる目的等で、他
の金属材料の膜をバッファ層として形成したり、各電極
上に、各電極を保護するなどの目的等で、耐食性の良い
金属材料または保護膜等を形成しても良い。耐食性の良
い金属材料としは金、白金、チタンなどが、また耐食性
の良い保護膜としては、エポキシ系、シリコン系などの
樹脂が挙げられる。更に各電極には、不純物として、特
性に影響を及ぼさない程度に、酸素や窒素や炭素の少な
くとも１つを不純物として含ませてもよい。

【００５３】各電極等の形成は、印刷法やメッキ法及び
スパッタリング法などが用いられる。特に各電極の膜厚
を比較的薄く形成する場合には、スパッタリング法やメ
ッキ法を用いたほうが好ましく、比較的厚く形成する場
合には、印刷法を用いる方が好ましい。本実施の形態の
場合、生産性が良好である事などを理由として印刷法を
用いた。具体的には、Ａｇ等の金属粒子とガラスフリッ
ト及び溶媒などを混ぜたペーストをアンテナ上に所定の
形状で塗布し、熱処理を加えて、各電極を形成した。ま
た、各電極の膜厚は０．０１μｍ〜５０μｍ（好ましく
は１μｍ〜４０μｍ）とすることが好ましい。各電極の
膜厚が０．０１μｍ以下であると、スキンデプスより薄
くなりアンテナの利得が低下することがあり、各電極の
膜厚が５０μｍ以上であると、電極の剥離が発生しやす
くなり、しかもコストが高くなる等の不具合が生じる。

【００５４】放射電極２の形状は、送受信するべき電波
の種類によって異なるが、直線偏波の場合は縮帯分離素
子９の無い方形、右旋回／左旋回円偏波アンテナの場
合、図１に示すような縮退分離素子（三角形の切り欠き
部）を有する方形状の他に、突起部からなる縮帯分離素
子を有する方形、や楕円形、切り欠きや突起状の縮退分
離素子付き円形、などの他、円偏波条件を満たす多角形
状（三角形，四角形，五角形・・・・・）とすることが
できる。

【００５５】但し、縮帯分離素子９については、一定の
割合を越えると円偏波特性の劣化を招くため以下のよう
な条件下で用いることが好ましい。すなわち縮帯分離素
子９を除いた方形状の放射電極２を主放射電極と考え、
その他の部分を縮退分離素子９、そして、この主放射電
極と縮退分離素子を合わせたものが全放射電極と考え
る。この時、全放射電極の面積に対して縮退分離素子の
面積は、２０％以下、好ましくは、１％以上１０％以下
にするのが望ましい。

【００５６】このように、縮退分離素子９は、図１のよ
うに切り欠くことによっても構成でき、突起状に加える
ことによっても構成できる。例えば、正方形や円形の主
放射電極に、長方形や三角形等の縮退分離素子を追加し
ても良い。この時、縮退分離素子の面積が、全放射電極
の２０％以下、好ましくは、１％以上１０％以下である
のは上記の場合と同様である。

【００５７】楕円形の放射電極２の場合は、楕円形の短
軸を一辺とする円形を主放射電極と考え、その他の部分
を縮退分離素子、そして、この主放射電極と縮退分離素
子を合わせたものが全放射電極と考えれば良い。この
時、全放射電極の面積に対して縮退分離素子の面積は、
２０％以下、好ましくは、１％以上１０％以下にするの
が望ましいのは長方形の場合と同様である。

【００５８】縮退分離素子９（切り欠き部）付き円形の
放射電極２の場合は、図１の場合と同様であり、全放射
電極の面積に対して縮退分離素子の面積は、２０％以
下、好ましくは、１％以上１０％以下にするのが望まし
い。

【００５９】一方、図６に示すように、放射電極２の周
辺部から中心部に向けて、複数の周波数調整用のスリッ
ト１０，１１，１２を設けることができる。この周波数
調整用スリットによって、実効的な共振波長を大きくす
ることができ、放射電極２の大きさを小さくすることが
でき、アンテナを小型化することができる。スリット１
０，１１，１２の幅、長さ、本数は、要求されるアンテ
ナの利得に対して調整する必要があり、幅、長さ、本数
を大きくすればするほど小型化することができるが、ア
ンテナの利得は低下していくので、システム上要求され
るアンテナ利得の範囲内で用いることが重要である。幅
は２ｍｍ以下、長さは放射電極の辺の長さの３０％以下
にするのが望ましく、本数は、一辺当たり１０本以下と
するのが望ましい。

【００６０】以上述べたように、アース電極６と給電部
５を同一主面上に形成し、その側面にはんだ付け部も兼
ねた、給電線４及び固定用電極７を設ける構成としたこ
とにより、給電ピン等の突起部をなくすことができ、面
実装が可能なアンテナを実現することができる。また基
板側面にはんだ付け部が見えるような構成であり、はん
だ付け状態の確認すなわち、実装状態を容易に確認する
ことができるので、アンテナの動作確認等を簡単に行う
ことができる。

【００６１】次に、別な形態における、実施の形態につ
いて、図７を用いて説明する。

【００６２】正方形，円形の放射電極に交差角度、略９
０度で給電すると円偏波特性が得られることはすでに知
られているが、その時の円偏波特性は、この給電回路に
大きく依存する。とりわけインピーダンス整合が十分に
でき、低損失の給電回路を構成することが必要である。
これは、図７に示すように、給電線路１４ａ，１４ｂが
各々インダクタンス成分を有し、放射電極１３及びアー
ス電極（図示せず）間でキャパシタンス成分を有し、第
１の実施の形態で説明したような、低損失の電極構成を
実施することによって達成することができる。また、外
部回路との接続に用いる給電部１５は一カ所とすること
もでき外部回路の負担を軽減することができる。この給
電線１４ａ，１４ｂ，給電部１５の形状、配置をのぞく
他の内容は、上記の第一の実施の形態と同様である。

【００６３】続いて、本実施の形態における、アンテナ
の回路基板への取付の一例について、説明する。

【００６４】まず、アース電極及び給電回路（送受信回
路）に接続される所望のランドパターンを備え、ここに
適当な量のクリームはんだが印刷／塗布された回路基板
上に本発明のアンテナを実装し、リフロー処理して、回
路基板にはんだ付けする。なお、この時、取付強度を向
上させるために、有機接着材などをアンテナと回路基板
との間に設けてもよい。また、回路基板を外部からの電
波や輻射などによって影響されないように、鉄板、銅
板、アルミ板等の導電性平板、フェライト板等の磁性平
板、導電性平板と磁性平板の複合平板などを用いてボッ
クス状に覆い、シールドすることが望ましい。

【００６５】次に、上述のアンテナを用いた応用例につ
いて説明する。

【００６６】図８は本発明のアンテナを用いた無線ＬＡ
Ｎ装置を示す図であり、図８において、２０，２１はそ
れぞれ無線ＬＡＮ装置、２２，２３はそれぞれ無線ＬＡ
Ｎ装置２０，２１にそれぞれ接続されたパーソナルコン
ピュータなどの電子機器、２４は無線ＬＡＮ装置２０内
に設けられた受信手段、２５は無線ＬＡＮ装置２０内に
設けられた送信手段、２６は無線ＬＡＮ装置２１内に設
けられた受信手段、２７は無線ＬＡＮ装置２１内に設け
られた送信手段、２８，２９はそれぞれ無線ＬＡＮ装置
２０，２１にそれぞれ設けられ、前述の図１から図７に
示すアンテナを用いた。

【００６７】電子機器２２から電子機器２３に所定のデ
ータを転送したい場合には、電子機器２２から送られて
きたデータ信号を送信手段２５にて変調し、所定の送信
信号に変換し、その送信信号をアンテナ２８から送信す
る。アンテナ２８から送信した送信信号は、アンテナ２
９にて受信され、受信手段２６にて所定のデータ信号に
復調され、そのデータ信号は電子機器２３に送られる。

【００６８】逆に電子機器２３から電子機器２２に所定
のデータを転送したい場合には、電子機器２３から送ら
れてきたデータ信号を送信手段２７にて変調し、所定の
送信信号に変換し、その送信信号をアンテナ２９から送
信する。アンテナ２９から送信した送信信号は、アンテ
ナ２８にて受信され、受信手段２４にて所定のデータ信
号に復調され、そのデータ信号は電子機器２２に送られ
る。

【００６９】以上の様に構成された無線ＬＡＮ装置２
０，２１では、アンテナ２８，２９を非常に小型化する
ことができ、しかも水平方向に対して送受信特性の指向
性を大きくできるので、無線ＬＡＮ装置２０，２１の配
置や、アンテナ２８，２９の配置場所等の限定が少なく
なり、レイアウトが簡単になるとともに、データ通信を
確実に行うことができる。

【００７０】なお、ここでは、無線ＬＡＮ装置を用いて
説明したが、用途は、必ずしも上記の内容に限定される
ものではなく、無線通信機器において、広く応用するこ
とができる。

【００７１】次に、図９を用いてアンテナ装置の実施の
１形態について説明する。

【００７２】図９において、１６は上述の本発明になる
アンテナ、１７ａ，１７ｂは本アンテナ装置を保護した
り、防水など耐候性を確保するためのレドーム（カバ
ー）、１８は、半導体、フィルタ、抵抗、コンデンサな
どの電子部品が実装されたローノイズアンプ基板、１９
ａはアンテナで受信した信号をローノイズアンプで増幅
した後、信号処理回路へ伝達したり、ローノイズアンプ
へ電力を供給する同軸ケーブル、１９ｂは本アンテナ装
置を信号処理回路や電源に電気的に接続するためのコネ
クタである。このような構成からなるアンテナ装置とす
ることによって、信号処理回路や電源から離れたアンテ
ナ装置の送受信にもっとも適した場所に本アンテナ装置
を容易に設置することができ、さまざまな応用用途に柔
軟に適合させることができる。また、本発明になるアン
テナやローノイズアンプを埃や衝撃などから保護し、風
雨や高い湿度などからまもることができ、高信頼性を保
持したアンテナ装置を提供することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明は、基板と、基板の一方の主面に
対向して設けられた放射電極と、基板の他方の主面に対
向して設けられたアース電極と、放射電極と電気的に接
続され、しかも少なくとも一方の主面と基板の側面の双
方に設けられるとともにアース電極とは非接触に設けら
れた給電手段を備え、給電手段がインダクタンス成分を
有すると共に、給電手段と放射電極の間、給電手段とア
ース電極間それぞれにキャパシタンス成分を有する構成
とした事によって、給電ピンがなく、自動実装可能で、
かつ、製造が容易で、歩留りが高く、さらに特性調整が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
表面斜視図

【図２】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
裏面斜視図

【図３】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
給電手段側の側面図

【図４】本発明の一実施の形態におけるアンテナの放射
電極を示す平面図

【図５】本発明の一実施の形態におけるアンテナのアー
ス電極を示す平面図

【図６】本発明の他の実施の形態におけるアンテナの放
射電極を示す平面図

【図７】本発明の他の実施の形態におけるアンテナを示
す斜視図

【図８】本発明のアンテナを用いた無線ＬＡＮ装置を示
す図

【図９】本発明のアンテナを用いたアンテナ装置を示す
断面図

【符号の説明】

１基板２放射電極３，４給電線５給電部６アース電極７固定用電極８給電線と放射電極間のスリット９縮帯分離素子（放射電極切り欠き部）１０，１１，１２周波数調整用スリット１３放射電極１４ａ，１４ｂ給電線１５給電部１６アンテナ１７ａ，１７ｂレドーム１８ローノイズアンプ基板１９ａ同軸ケーブル１９ｂコネクタ２０，２１無線ＬＡＮ装置２２，２３電子機器２４，２６受信手段２５，２７送信手段２８，２９アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾中良雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者後藤和秀大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5J021 AA01 AB06 CA06 FA17 FA26 HA05 HA10 JA07 JA08 5J045 AA01 AA02 AA05 AB05 AB06 DA10 EA07 GA05 GA06 HA03 NA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板の一方の主面に対向して
設けられた放射電極と、前記基板の他方の主面に対向し
て設けられたアース電極と、前記放射電極と電気的に接
続され、しかも少なくとも前記一方の主面と前記基板の
側面の双方に設けられるとともに前記アース電極とは非
接触に設けられた給電手段を備え、前記給電手段がイン
ダクタンス成分を有すると共に、前記給電手段と前記放
射電極の間、前記給電手段と前記アース電極間それぞれ
にキャパシタンス成分を有する事を特徴とするアンテ
ナ。
【請求項２】基板の一方の主面上における給電手段にお
いて、前記給電手段の両側にスリットを設けることによ
って、前記スリットを介して、前記給電手段と前記放射
電極が対向する部分を有する事を特徴とする請求項１記
載のアンテナ。
【請求項３】給電手段は、基板の放射電極を形成した主
面に設けられた第１の給電線と、前記主面に隣接した側
面上に設けられた第２の給電線と、前記主面と反対側の
主面に設けられた給電部と有する事を特徴とする請求項
１，２いずれか１記載のアンテナ。
【請求項４】給電手段を複数備えの円偏波からなる電波
の送受信を目的とする事を特徴とする請求項１〜３いず
れか１記載のアンテナ。
【請求項５】基板の比誘電率εｒは４以上１５０以下で
ある事を特徴とする請求項１〜４いずれか１記載のアン
テナ。
【請求項６】基板の表面粗さを５０μｍ以下とした事を
特徴とする請求項１〜５いずれか１記載のアンテナ。
【請求項７】基板をセラミックで構成するとともに、焼
結密度を９２％以上とした事を特徴とする請求項１〜６
いずれか１記載のアンテナ。
【請求項８】基板を誘電正接が０．００５以下の樹脂で
構成した事を特徴とする請求項１〜７いずれか１記載の
アンテナ。
【請求項９】基板の角部に面取り加工かテーパー加工の
少なくとも一方を施すことを特徴とする請求項１〜８い
ずれか１記載のアンテナ。
【請求項１０】面取り加工としてＣ面取り加工を採用す
るとともに、Ｃ面取りのＲを０．１ｍｍ以上とした事を
特徴とする請求項９記載のアンテナ。
【請求項１１】電極材料を、抵抗率が１×１０^-4Ωｃｍ
以下の金属材料とし、電極厚みを０．０１μｍ〜５０μ
ｍとすることを特徴とする請求項１〜１０記載のアンテ
ナ。
【請求項１２】請求項１〜１１に記載してなる前記アン
テナと、前記アンテナのアース電極の裏面側にローノイ
ズアンプ基板を接合し、前記ローノイズアンプ基板への
電源供給、入出力信号の授受を行う同軸ケーブルを備え
る構成としたことを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】人工衛星もしくは、地上の基地局から無
線で送られてくるデータを受信する装置であって、請求
項１〜１２いずれか１記載のアンテナと、前記アンテナ
で受信した受信信号を復調してデータ信号を生成する手
段と、前記データ信号を音声もしくは、映像として出力
する手段とを備えた事を特徴とする無線受信装置。