JP2004112394A - Microstrip antenna and radio communication apparatus using it - Google Patents

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JP2004112394A
JP2004112394A JP2002272737A JP2002272737A JP2004112394A JP 2004112394 A JP2004112394 A JP 2004112394A JP 2002272737 A JP2002272737 A JP 2002272737A JP 2002272737 A JP2002272737 A JP 2002272737A JP 2004112394 A JP2004112394 A JP 2004112394A
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power supply
radiation electrode
microstrip antenna
base
electrode
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JP2002272737A
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Hisamatsu Nakano
中野 久松
Junji Yamauchi
山内 潤治
Takafumi Nakajima
中島 孝文
Nobutaka Misawa
三沢 宣貴
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microstrip antenna wherein impedance matching is easy in spite of the adoption of a plural point power supply system using side power supply. <P>SOLUTION: The microstrip antenna 10 is fabricated from a substrate 11 made from a dielectric, a radiation electrode 12 formed on one of the main surfaces of the substrate 11, a grounded electrode formed on the other of the main surfaces of the substrate 11, a plurality of feed lines 13 which are formed between the tip and the electrode 12 with a gap G therebetween and supply signals with specified phase differences from a signal source to the electrode 12, and a stub 16 extending from the lines 13 in the direction crossing the length direction of the lines 13 and formed by patterning a metal conductor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信装置である携帯電話機や移動端末の内蔵アンテナ等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】
GPSやETC等の移動端末では、安定した送受信性能を得るために、円偏波アンテナが内蔵されている。ここで、円偏波アンテナの代表的なものとして、マイクロストリップアンテナがある。
【0003】
このマイクロストリップアンテナでの給電形態には、基体を貫通して放射電極と直結した給電線で行うピン給電と、基体の側面から放射電極の形成面にわたって形成された給電線で行うサイド給電とがある。そして、サイド給電は、給電線を印刷技術で形成できることから低コストで量産効果が高いため、多くのマイクロストリップアンテナで採用されている。
【0004】
そして、マイクロストリップアンテナでは、基体上に形成された矩形形状の放射電極の相互に隣接する2辺の電気長を僅かに違えて1点から給電することにより、円偏波が放射される(1点給電方式)。あるいは、放射電極を正方形とし、相互に90度回転した複数(2点、4点)の給電点から給電位相を90度ずらして信号を給電することにより、円偏波が放射される(複数点給電方式)。
【0005】
ここで、1点給電方式では、放射される円偏波の軸比の周波数特性が劣化し、また周波数帯域も狭くなることから、これらの問題を回避するために、複数点給電方式が用いられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サイド給電で複数点給電方式を採用すると、インピーダンスの整合を図ることが困難になり、接続点でエネルギーの反射ロスが発生してしまう。
【0007】
そこで、本発明は、サイド給電で複数点給電方式を採用しつつ容易にインピーダンスの整合を図ることのできるマイクロストリップアンテナおよびそれを用いた無線通信装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るマイクロストリップアンテナは、誘電体で構成された基体と、基体の一方の主面上に形成された放射電極と、基体の他方の主面上に形成された接地電極と、先端と放射電極との間にギャップを形成して設けられ、信号源からの信号を所定の位相差で放射電極に給電する複数の給電線と、給電線から当該給電線の長さ方向と交差する方向に延びて設けられ、金属導体をパターニングして形成されたスタブと、を有することを特徴とする。
【0009】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るマイクロストリップアンテナは、誘電体で構成された基体と、基体の一方の主面上に形成された放射電極と、基体の他方の主面上に形成された接地電極と、放射電極と導通して設けられ、信号源からの信号を所定の位相差で放射電極に給電する複数の給電線と、給電線から当該給電線の長さ方向と交差する方向に延びて設けられ、金属導体をパターニングして形成されたスタブと、を有することを特徴とする。
【0010】
このような発明によれば、給電線から延びるスタブを調節することによりインピーダンス特性を所望の値に調整することができるので、サイド給電で複数点給電方式のマイクロストリップアンテナにおいて容易にインピーダンスの整合を図ることが可能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態としてのものであり、本発明がその実施の形態に限定されるものではない。
【0012】
図1は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナを示す斜視図、図2は図1のマイクロストリップアンテナの平面図、図3は図1のマイクロストリップアンテナの側面図、図4は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおいてスタブの長さに対する入力インピーダンスの変化を示すグラフ、図5は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける入力インピーダンスの周波数特性を示すグラフ、図6は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおけるVSWRの周波数特性を示すグラフ、図7は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける放射パターンを示すグラフ、図8は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける軸比パターンを示すグラフ、図9は本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける利得の周波数特性を示すグラフ、図10は本発明の他の実施の形態であるマイクロストリップアンテナを示す斜視図である。
【0013】
図1、図2および図3に示すように、本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10は、誘電体で構成された矩形形状の基体11を有しており、基体11の一方の主面上には正方形の放射電極12が形成され、他方の主面上には接地電極(図示せず)が形成されている。但し、本実施の形態では放射電極12は正方形であるが、長方形あるいは楕円形や円形、さらにはこれら以外の様々な形状であってもよい。なお、本明細書において矩形形状とは、長方形のみならず正方形をも含んで、広く四角形を意味する。
【0014】
矩形形状をした基体11の4つの側面から放射電極12の形成面にわたって、4つの給電線13が形成されている。給電線13は、その先端と放射電極12との間にギャップGを有しており、放射電極12と電磁結合している。そして、放射電極12の4辺側にそれぞれ位置するこのような給電点より、信号源(図示せず)からの信号を、相互に隣接する2辺側の給電点間の給電位相を90度ずらして放射電極12に給電する。
【0015】
なお、本明細書において給電線とは、マイクロストリップ線路や単一線路などの導線路のことである。
【0016】
図示するように、マイクロストリップアンテナ10は、金属板によりバッキングされた誘電体からなる実装基板14に搭載されている。実装基板14にはマイクロストリップアンテナ10の給電線13と接続される給電導体(図示せず)と、接地電極と接続される接地導体15とが形成されている。
【0017】
ここで、本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10では、放射される円偏波の軸比特性を良好にするために、給電線13を4つ形成し、給電点間の給電位相を90度ずらした4点給電としている。但し、給電線13は複数形成されていれば足り、4つに限定されるものではない。つまり、給電点は複数あればよく、4点給電ではなくてもよい。また、給電位相の位相差は90度以外であってもよい。
【0018】
なお、給電線13が2つの場合には、基体11の相互に隣接する2つの側面から放射電極12の形成面にわたって形成される。そして、放射電極12の相互に隣接する2辺側にそれぞれ位置する2つの給電点より、信号源からの信号を、給電位相を90度ずらして放射電極12に給電する。
【0019】
基体11の側面には、給電線13から、この給電線13の長さ方向と交差する方向(図示する場合には、直交する一方向)に延びて、金属導体をパターニングして形成され、マイクロストリップアンテナ10のインピーダンス特性を調整するスタブ16が形成されている。
【0020】
すなわち、本発明者は、このようなスタブ16を設け、その線長、形成位置、線幅などを変えるとマイクロストリップアンテナ10のインピーダンス特性が変化することを見出した。そこで、インピーダンスの整合が困難なサイド給電で複数点給電方式のマイクロストリップアンテナ10であっても、スタブ16を設けてこの線長等を調節することにより、容易に所望のインピーダンス(たとえば50Ω)にすることが可能になるとの知見を得た。なお、スタブ16の長さとインピーダンスとの関係については後述する。
【0021】
ここで、スタブ16は給電線13の片側2箇所、あるいは両側に形成されていてもよく、延びる方向は直交する方向ではなくてもよい。また、所望のインピーダンス特性が得られるならば、図示する場合のように隣接する側面にまで延びていなくてもよい。
【0022】
なお、放射電極12、接地電極、給電線13およびスタブ16は、銅や銀などの金属導体層をパターニングして形成されている。具体的には、たと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方法、金属パターン層をメッキで形成する方法、薄い金属膜をエッチングによりパターニングする方法などにより形成されている。
【0023】
以上の構成を有するマイクロストリップアンテナ10において、4つの給電線13を介して前述した位相差で信号源からの信号を放射電極12に給電すると、放射電極12の直交する2方向で共振状態となる。これら2つの共振電流は位相が90度異なっていることから、各共振電流から放射される電波は、向きが相互に直交して位相が90度ずれた直線偏波となる。したがって、これらが重ね合わされて円偏波の電波が放射される。
【0024】
ここで、基体11は、たとえば比誘電率がεr1=37程度の高周波用セラミック誘電体材料で形成されており、共振周波数がたとえばf=2.4GHz(λ2.4 =125mm)とした本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10の場合、その厚さはB =4mm(=0.032λ2.4 )、一辺の長さはS =12mm(=0.096λ2.4 )となっている。なお、実装基板14は、たとえば比誘電率がεr2=4.8、厚さがB =1mm(=0.008λ2.4 )、一辺の長さはS =40mm(=0.320λ2.4 )となっている。
【0025】
また、放射電極12の一辺の長さはS =9mm(=0.072λ2.4 )、給電線13およびスタブ16の幅はW=1mm(=0.008λ2.4 )、基体11の下部からスタブ16までの高さはH=1.5mm(=0.012λ2.4 )となっている。
【0026】
ここで、スタブ16の長さ(L)に対する入力インピーダンスの変化を図4に示す。
【0027】
図示するように、スタブ16の長さ(L)を変えるとインピーダンスは大きく変化し、L=0.076λ2.4 (9.5mm)のときに、リアクタンス成分Xinが0Ωとなり、抵抗成分Rinが50Ωとなっている。したがって、50Ωでインピーダンスの整合を図るときには、スタブ16の長さをL=0.076λ2.4 に設定すればよいことになる。
【0028】
このようにしてスタブ16の長さをL=0.076λ2.4 に設定した本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10における入力インピーダンスの周波数特性を図5に、VSWR(Voltage/Standing Wave Ratio〜電圧/定在波比)の周波数特性を図6に、それぞれ示す。
【0029】
図5に示すように、本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10では、周波数f=2.4GHzのときに入力インピーダンスが50+j0Ωになっているのが分かる。また、図6に示すように、周波数f=2.39〜2.405GHzにおいて、つまり周波数f=2.40GHz付近において、入力インピーダンス50Ω時でのVSWRが2以下になっているのが、つまり動作利得が良好になっているのが分かる。
【0030】
また、本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10におけるx−z面(図1参照)での放射パターンを図7に、軸比パターンを図8に、それぞれ示す。なお、このときの周波数はf=2.40GHzである。また、図7において、実線は右旋円偏波E の放射パターン、破線は左旋円偏波E の放射パターンである。これらの図から、ビーム半値幅が104度、軸比3dB以下のビーム幅が150度と算出され、軸比特性の良好な円偏波が放射されているのが分かる。
【0031】
さらに、本実施の形態のマイクロストリップアンテナ10における利得の周波数特性を図9に示す。図示するように、VSWRが2以下となる周波数f=2.40GHz付近での右旋円偏波利得は約5dBとなっている。
【0032】
このように、本願のマイクロストリップアンテナ10によれば、給電線13から延びるスタブ16を調節することによりインピーダンス特性を所望の値に調整することができるので、サイド給電で複数点給電方式のマイクロストリップアンテナ10において容易にインピーダンスの整合を図ることが可能になる。
【0033】
なお、以上の説明では、本発明を給電線13の先端と放射電極12との間にギャップGが形成された電磁結合形のマイクロストリップアンテナ10に適用した場合が示されているが、図10に示すように、給電線13と放射電極12とが導通した直接給電形のマイクロストリップアンテナ10であってもよい。
【0034】
また、本実施の形態において示した各数値は本発明を具体的に説明するための一例に過ぎず、本発明がこれらの数値に限定されるものではないことは勿論である。
【0035】
なお、本発明のマイクロストリップアンテナは、たとえば、携帯電話機、移動端末、無線LANカードの内蔵アンテナ等、様々な無線通信装置に用いることができる。
【0036】
さらに、本発明の他の使い方として、たとえば、放射電極における相互に隣接する2辺側のどちらか一方を給電し、他方を給電しないようにすれば、1つの固定したアンテナで水平偏波と垂直偏波とを切り替える直線偏波アンテナシステムへの応用が可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【0038】
すなわち、給電線から延びるスタブを調節することによりインピーダンス特性を所望の値に調整することができるので、サイド給電で複数点給電方式のマイクロストリップアンテナにおいて容易にインピーダンスの整合を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナを示す斜視図である。
【図2】図1のマイクロストリップアンテナの平面図である。
【図3】図1のマイクロストリップアンテナの側面図である。
【図4】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおいてスタブの長さに対する入力インピーダンスの変化を示すグラフである。
【図5】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける入力インピーダンスの周波数特性を示すグラフである。
【図6】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおけるVSWRの周波数特性を示すグラフである。
【図7】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける放射パターンを示すグラフである。
【図8】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける軸比パターンを示すグラフである。
【図9】本発明の一実施の形態であるマイクロストリップアンテナにおける利得の周波数特性を示すグラフである。
【図10】本発明の他の実施の形態であるマイクロストリップアンテナを示す斜視図である。
【符号の説明】
10 マイクロストリップアンテナ
11 基体
12 放射電極
13 給電線
14 実装基板
15 接地導体
16 スタブ
G ギャップ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microstrip antenna used as a built-in antenna of a mobile phone or a mobile terminal as a wireless communication device.
[0002]
[Prior art]
Mobile terminals such as GPS and ETC have a built-in circularly polarized antenna in order to obtain stable transmission and reception performance. Here, a typical example of a circularly polarized antenna is a microstrip antenna.
[0003]
The feed mode of the microstrip antenna includes pin feed through a feed line penetrating the base and directly connected to the radiation electrode, and side feed through a feed line formed from the side surface of the base to the surface on which the radiation electrode is formed. is there. The side power supply is used in many microstrip antennas because the power supply line can be formed by a printing technique and the mass production effect is low and the cost is high.
[0004]
Then, in the microstrip antenna, circularly polarized waves are radiated by feeding power from one point while slightly changing the electrical lengths of two adjacent sides of the rectangular radiation electrode formed on the base (1). Point feeding method). Alternatively, a circularly polarized wave is radiated (multiple points) by feeding a signal by shifting the power supply phase by 90 degrees from a plurality of (two or four) power supply points rotated by 90 degrees with respect to a square radiating electrode. Power supply system).
[0005]
Here, in the one-point feeding method, since the frequency characteristic of the axial ratio of the radiated circularly polarized wave is deteriorated and the frequency band is narrowed, a multi-point feeding method is used to avoid these problems. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the multi-point feeding method is adopted in the side feeding, it is difficult to achieve impedance matching, and a reflection loss of energy occurs at a connection point.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a microstrip antenna that can easily achieve impedance matching while adopting a multi-point feeding method with side feeding, and a wireless communication device using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a microstrip antenna according to the present invention includes a base made of a dielectric, a radiation electrode formed on one main surface of the base, and a radiation electrode formed on the other main surface of the base. A plurality of feed lines that are provided with a gap formed between the tip and the radiation electrode, and that supply a signal from a signal source to the radiation electrode with a predetermined phase difference; A stub that extends in a direction intersecting the length direction and is formed by patterning a metal conductor.
[0009]
In order to solve the above problems, a microstrip antenna according to the present invention includes a base made of a dielectric, a radiation electrode formed on one main surface of the base, and a radiation electrode formed on the other main surface of the base. A plurality of feed lines provided in conduction with the formed ground electrode and the radiating electrode, for feeding a signal from a signal source to the radiating electrode with a predetermined phase difference, and intersecting the feed line with the length direction of the feed line. And a stub that is provided to extend in a direction in which the metal conductor is formed.
[0010]
According to such an invention, the impedance characteristic can be adjusted to a desired value by adjusting the stub extending from the feed line, so that the impedance matching can be easily performed in the multi-point feeding microstrip antenna with side feeding. It becomes possible to plan.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the attached drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. The embodiment of the present invention is a particularly useful embodiment in which the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the embodiment.
[0012]
1 is a perspective view showing a microstrip antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the microstrip antenna of FIG. 1, FIG. 3 is a side view of the microstrip antenna of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a graph showing a change in input impedance with respect to a stub length in a microstrip antenna according to an embodiment of the present invention; FIG. 5 is a graph showing frequency characteristics of input impedance in a microstrip antenna according to an embodiment of the present invention; 6 is a graph showing the VSWR frequency characteristic of the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention, FIG. 7 is a graph showing the radiation pattern of the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention, and FIG. Axial ratio ratio in a microstrip antenna according to an embodiment of the invention FIG. 9 is a graph showing frequency characteristics of gain in a microstrip antenna according to one embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view showing a microstrip antenna according to another embodiment of the present invention. It is.
[0013]
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the microstrip antenna 10 of the present embodiment has a rectangular base 11 made of a dielectric, and is provided on one main surface of the base 11. Has a square radiation electrode 12, and a ground electrode (not shown) formed on the other main surface. In the present embodiment, the radiation electrode 12 is square, but may be rectangular, elliptical, circular, or various other shapes. In this specification, the rectangular shape broadly means a square including not only a rectangle but also a square.
[0014]
Four power supply lines 13 are formed from the four side surfaces of the rectangular base 11 to the surface on which the radiation electrode 12 is formed. The feed line 13 has a gap G between its tip and the radiation electrode 12 and is electromagnetically coupled to the radiation electrode 12. Then, signals from a signal source (not shown) are shifted from the feeding points located on the four sides of the radiation electrode 12 by 90 degrees in the feeding phase between the feeding points on two sides adjacent to each other. Power to the radiation electrode 12.
[0015]
In this specification, the power supply line is a conductive line such as a microstrip line or a single line.
[0016]
As shown, the microstrip antenna 10 is mounted on a mounting substrate 14 made of a dielectric material backed by a metal plate. A power supply conductor (not shown) connected to the power supply line 13 of the microstrip antenna 10 and a ground conductor 15 connected to a ground electrode are formed on the mounting substrate 14.
[0017]
Here, in the microstrip antenna 10 of the present embodiment, in order to improve the axial ratio characteristics of the radiated circular polarization, four feed lines 13 are formed, and the feed phases between the feed points are shifted by 90 degrees. And four-point power supply. However, it is sufficient that a plurality of power supply lines 13 are formed, and the number is not limited to four. That is, it is sufficient that there are a plurality of feeding points, and it is not necessary to use four-point feeding. Further, the phase difference between the power supply phases may be other than 90 degrees.
[0018]
In the case of two power supply lines 13, the power supply lines 13 are formed from two mutually adjacent side surfaces of the base 11 to the surface on which the radiation electrode 12 is formed. Then, a signal from a signal source is supplied to the radiation electrode 12 from two power supply points located on two mutually adjacent sides of the radiation electrode 12 with the power supply phase shifted by 90 degrees.
[0019]
A metal conductor is formed on the side surface of the base 11 by extending from the power supply line 13 in a direction intersecting with the length direction of the power supply line 13 (one direction orthogonal to the direction shown in the figure) and patterning a metal conductor. A stub 16 for adjusting the impedance characteristics of the strip antenna 10 is formed.
[0020]
That is, the present inventor has found that the impedance characteristic of the microstrip antenna 10 changes when such a stub 16 is provided and its line length, formation position, line width, and the like are changed. Therefore, even in the case of the microstrip antenna 10 of the side feeding method and the multi-point feeding method in which impedance matching is difficult, by providing the stub 16 and adjusting the line length or the like, a desired impedance (for example, 50Ω) can be easily obtained. I learned that it would be possible to do so. The relationship between the length of the stub 16 and the impedance will be described later.
[0021]
Here, the stubs 16 may be formed at two places on one side or both sides of the power supply line 13, and the extending directions may not be orthogonal directions. Further, if desired impedance characteristics can be obtained, it is not necessary to extend to adjacent side surfaces as shown in the figure.
[0022]
The radiation electrode 12, the ground electrode, the power supply line 13, and the stub 16 are formed by patterning a metal conductor layer such as copper or silver. Specifically, it is formed by, for example, a method of pattern printing and baking a metal paste such as silver, a method of forming a metal pattern layer by plating, and a method of patterning a thin metal film by etching.
[0023]
In the microstrip antenna 10 having the above configuration, when the signal from the signal source is fed to the radiation electrode 12 with the above-described phase difference via the four feed lines 13, the radiation electrode 12 resonates in two orthogonal directions. . Since these two resonance currents have a phase difference of 90 degrees, the radio waves radiated from each resonance current are linearly polarized waves whose directions are orthogonal to each other and whose phases are shifted by 90 degrees. Therefore, these are superimposed to emit a circularly polarized radio wave.
[0024]
Here, the base 11 is made of, for example, a high-frequency ceramic dielectric material having a relative dielectric constant of about ε r1 = 37, and has a resonance frequency of f = 2.4 GHz (λ 2.4 = 125 mm). In the case of the microstrip antenna 10 of the embodiment, the thickness is B 1 = 4 mm (= 0.032λ 2.4 ), and the length of one side is S 1 = 12 mm (= 0.096λ 2.4 ). I have. The mounting substrate 14 has, for example, a relative dielectric constant of ε r2 = 4.8, a thickness of B 2 = 1 mm (= 0.008λ 2.4 ), and a length of one side of S 2 = 40 mm (= 0.320λ). 2.4 ).
[0025]
The length of one side of the radiation electrode 12 is S P = 9 mm (= 0.072λ 2.4 ), the width of the feed line 13 and the stub 16 is W = 1 mm (= 0.008λ 2.4 ), The height from the lower part to the stub 16 is H = 1.5 mm (= 0.012λ 2.4 ).
[0026]
Here, the change of the input impedance with respect to the length (L) of the stub 16 is shown in FIG.
[0027]
As shown in the figure, when the length (L) of the stub 16 is changed, the impedance greatly changes. When L = 0.076λ 2.4 (9.5 mm), the reactance component X in becomes 0Ω and the resistance component R in is 50Ω. Therefore, when achieving impedance matching with 50Ω is, it is sufficient to set the length of the stub 16 in L = 0.076λ 2.4.
[0028]
FIG. 5 shows the frequency characteristics of the input impedance in the microstrip antenna 10 of the present embodiment in which the length of the stub 16 is set to L = 0.076λ 2.4 in this manner, and the VSWR (Voltage / Standing Wave Ratio) FIG. 6 shows the frequency characteristics of (/ standing wave ratio).
[0029]
As shown in FIG. 5, in the microstrip antenna 10 of the present embodiment, it can be seen that the input impedance is 50 + j0Ω when the frequency f = 2.4 GHz. Also, as shown in FIG. 6, at a frequency f = 2.39 to 2.405 GHz, that is, at a frequency f = about 2.40 GHz, the VSWR at an input impedance of 50Ω is 2 or less. It can be seen that the gain is good.
[0030]
Further, FIG. 7 shows a radiation pattern on the xz plane (see FIG. 1) and FIG. 8 shows an axial ratio pattern in the microstrip antenna 10 of the present embodiment. The frequency at this time is f = 2.40 GHz. Further, in FIG. 7, the solid line radiation pattern of right-handed circularly polarized wave E R, the broken line shows the radiation pattern of the left hand circular polarization E L. From these figures, it can be seen that the beam half width is calculated to be 104 degrees and the beam width having an axial ratio of 3 dB or less is calculated to be 150 degrees, and that a circularly polarized wave having an excellent axial ratio characteristic is emitted.
[0031]
Further, FIG. 9 shows the frequency characteristic of the gain in the microstrip antenna 10 of the present embodiment. As shown in the figure, the right-handed circularly polarized wave gain is about 5 dB near the frequency f = 2.40 GHz where the VSWR is 2 or less.
[0032]
As described above, according to the microstrip antenna 10 of the present application, the impedance characteristic can be adjusted to a desired value by adjusting the stub 16 extending from the feed line 13. In the antenna 10, impedance matching can be easily achieved.
[0033]
In the above description, the case where the present invention is applied to the electromagnetically coupled microstrip antenna 10 in which the gap G is formed between the tip of the feeder line 13 and the radiation electrode 12 is shown. As shown in (1), the direct feed type microstrip antenna 10 in which the feed line 13 and the radiation electrode 12 are electrically connected may be used.
[0034]
Further, each numerical value shown in the present embodiment is merely an example for specifically describing the present invention, and it is needless to say that the present invention is not limited to these numerical values.
[0035]
The microstrip antenna of the present invention can be used for various wireless communication devices such as a mobile phone, a mobile terminal, and a built-in antenna of a wireless LAN card.
[0036]
Further, as another usage of the present invention, for example, if one of two sides adjacent to each other in the radiation electrode is fed and the other is not fed, one fixed antenna can be used for horizontal polarization and vertical polarization. Application to a linearly polarized antenna system that switches between polarized waves is possible.
[0037]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
[0038]
That is, the impedance characteristic can be adjusted to a desired value by adjusting the stub extending from the feed line, so that impedance matching can be easily achieved in a microstrip antenna of a multi-point feeding system with side feeding. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a microstrip antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the microstrip antenna of FIG.
FIG. 3 is a side view of the microstrip antenna of FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing a change in input impedance with respect to a stub length in a microstrip antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing frequency characteristics of input impedance in the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing VSWR frequency characteristics in the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a radiation pattern in the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing an axial ratio pattern in the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing frequency characteristics of gain in the microstrip antenna according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a microstrip antenna according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 10 microstrip antenna 11 base 12 radiation electrode 13 feeder line 14 mounting substrate 15 ground conductor 16 stub G gap

Claims (5)

誘電体で構成された基体と、
前記基体の一方の主面上に形成された放射電極と、
前記基体の他方の主面上に形成された接地電極と、
先端と前記放射電極との間にギャップを形成して設けられ、信号源からの信号を所定の位相差で前記放射電極に給電する複数の給電線と、
前記給電線から当該給電線の長さ方向と交差する方向に延びて設けられ、金属導体層をパターニングして形成されたスタブと、を有することを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
A base made of a dielectric,
A radiation electrode formed on one main surface of the base,
A ground electrode formed on the other main surface of the base,
A plurality of feed lines that are provided with a gap formed between the tip and the radiation electrode and feed a signal from a signal source to the radiation electrode with a predetermined phase difference;
A stub provided extending from the power supply line in a direction intersecting the length direction of the power supply line, and formed by patterning a metal conductor layer.
誘電体で構成された基体と、
前記基体の一方の主面上に形成された放射電極と、
前記基体の他方の主面上に形成された接地電極と、
前記放射電極と導通して設けられ、信号源からの信号を所定の位相差で前記放射電極に給電する複数の給電線と、
前記給電線から当該給電線の長さ方向と交差する方向に延びて設けられ、金属導体をパターニングして形成されたスタブと、を有することを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
A base made of a dielectric,
A radiation electrode formed on one main surface of the base,
A ground electrode formed on the other main surface of the base,
A plurality of power supply lines that are provided in conduction with the radiation electrode and supply a signal from a signal source to the radiation electrode with a predetermined phase difference,
A stub that extends from the feeder line in a direction intersecting the length direction of the feeder line and is formed by patterning a metal conductor.
前記放射電極は矩形形状とされ、
前記給電線による前記放射電極への給電は、前記放射電極の4辺側にそれぞれ位置する給電点から、相互に隣接する2辺側の給電点間の給電位相を90度ずらして行われることを特徴とする請求項1または2記載のマイクロストリップアンテナ。
The radiation electrode has a rectangular shape,
The power supply to the radiation electrode by the power supply line is performed by shifting the power supply phase between the power supply points located on the four sides of the radiation electrode and the power supply points on two sides adjacent to each other by 90 degrees. The microstrip antenna according to claim 1 or 2, wherein:
前記放射電極は矩形形状とされ、
前記給電線による前記放射電極への給電は、前記放射電極の相互に隣接する2辺側にそれぞれ位置する給電点から給電位相を90度ずらして行われることを特徴とする請求項1または2記載のマイクロストリップアンテナ。
The radiation electrode has a rectangular shape,
The power supply to the radiation electrode by the power supply line is performed with a power supply phase shifted by 90 degrees from a power supply point located on each of two adjacent sides of the radiation electrode. Microstrip antenna.
請求項1〜4の何れか一項に記載のマイクロストリップアンテナが用いられていることを特徴とする無線通信装置。A wireless communication device using the microstrip antenna according to claim 1.
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