JP2801558B2 - 電界/磁界マイクロストリップアンテナ - Google Patents
電界/磁界マイクロストリップアンテナInfo
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- JP2801558B2 JP2801558B2 JP7120219A JP12021995A JP2801558B2 JP 2801558 B2 JP2801558 B2 JP 2801558B2 JP 7120219 A JP7120219 A JP 7120219A JP 12021995 A JP12021995 A JP 12021995A JP 2801558 B2 JP2801558 B2 JP 2801558B2
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Description
リップアンテナに係り、特に送、受信感度を向上させ、
大きさを小型化させ、送受信装備に内装させることがで
き、実際携帯用無線装備に取付の際マッチング回路を除
去して構成を簡単にできるようにした電界/磁界マイク
ロストリップアンテナ(Micro−Strip An
tenna;MSA)に関する。
は、グラウンド板に形成された誘電体、その誘電体上に
取付けられた長方形あるいは円形の放射パッチで簡単に
構成され、平面アンテナであって、帯域幅が狭く低い効
率を有しているが価格が低廉し小型、軽量に製作が可能
で量産に適合する。さらに、バンディングが自由自在に
装置や部品に一定形状に巻くことができて高速に動く物
体に取付けられてロケット、ミサイル、航空機のような
飛行物体に広く用いられている。その以外にもマイクロ
ストリップアンテナは、発振器、増幅回路、可変減衰
器、スイッチ、変調器、ミキサ、移相器などのようなソ
リッドステートのモジュールとともに基板上に設計でき
る特徴をも有している。かかるマイクロストリップアン
テナは、円形偏波を求める衛星通信において円形あるい
は長方形パッチに一つまたは二つの給電点を有するよう
にして活用でき、ドップラーレーダ、電波高度計(ra
dioaltimeter)、命令および制御、ミサイ
ル遠隔測定法、武器、環境機械の使用と遠隔感知、複合
アンテナの伝送素子、衛星操縦受信器、生物医学の放射
体などにも用いられており、その利用分野がだんだん増
加している。
ンテナはλg(管内波長)/2となるグラウンド板21
に取付けられた誘電体22と、前記誘電体22に取付け
られた放射パッチ23とで構成されており、グラウンド
板21の一側が短絡されており、放射パッチ23の長さ
はλg/4と限定される。また、グラウンド板21には
給電線24の外部導体が接地されており、給電線24の
内部導体(中心導体)はグラウンド板21と誘電体22
を通じて放射パッチ23に接続されている。前記誘電体
22は代表的にポリエチレン(εr=2.4)やテフロ
ン(εr=2.5)あるいはエポキシ−繊維状ガラス
(εr=3.7)が主に用いられている。図2は図1の
Gzに対するゲイン率の変化を示すものであり、ここで
0(dB)は最も基本的な半波長ダイポールアンテナの
ゲインを示す。図3は図1のアンテナの全長さLに対す
るゲイン変化率を示しており、図4は図1の放射パッチ
23の幅Wに対するゲイン率を示している。図5は図1
のQMSAの放射特性を測定したものであり、(A),
(B),(C)に示したように、各放射パターンはほぼ
全方向から電波されている電界アンテナである。
都市環境中で定在波の分布が最小点に近く位置するとき
電界アンテナは信号の回折と反射などによる送、受信感
度が低下されて通信の妨害を受けるようになるという欠
点が発生する。従って、現在の無線装備システムにおい
ては空間ダイバーシティ、指向性ダイバーシティ、偏波
ダイバーシティなどを活用しているので、マルチパスに
よる低受信感度を解決しにくいため低受信感度を解決す
るためには二つ以上のアンテナを設置している。従来の
変形されたマイクロストリップアンテナ(MSA)、す
なわちQMSA,PMSA,WMSA,FVMSAアン
テナはグラウンド板を小さくする場合放射開口面が狭く
なるためその大きさをより小型化させることができない
ばかりでなく、特に携帯用無線装備の場合には電界アン
テナが用いられていて建物の壁面または建物内の各種金
属物質などによって電界強度が低下され、かつマルチパ
スの干渉による受信感度の低下をもたらすという問題点
があった。
上させ、大きさを小型化させ、送受信装備に内装させる
ことができるばかりでなく、マッチング回路を除去で
き、グラウンド板を共通とした配列アンテナである場
合、2重周波数を持たせることができ、平行平板の長さ
を調整して送信周波数と受信周波数との間隔を調整でき
る電界/磁界マイクロストリップアンテナを提供するこ
とにある。
本発明はグラウンド板に誘電体、放射パッチ、誘電体お
よび平行平板を同一の幅で順次積層するものの、前記放
射パッチの上面に誘電体を積層し、前記誘電体の上面の
左右に平行平板をそれぞれ結合して構成することを技術
的構成上の基本特徴とする。
て容量を装荷させて小型化し、アンテナを対称構造で形
成させて漏洩電流が給電点の同軸ケーブルの外部導体に
流れないようにし、電界強度が最低位置において磁界強
度が最大になるという原理に着目して電界アンテナと磁
界アンテナとが同時に存在できるようにするので一つの
アンテナでマルチパスによる低受信感度を解決できる。
すなわち、グラウンド板を放射パッチの幅と同一にしグ
ラウンド板の両側面を折り上げてグラウンド板の長さを
小さくすることにより、アンテナを小型化させるばかり
でなく、両側に容量を装荷させることができる微小球形
ループ構造を形成させる。さらに、両側に容量を装荷さ
せた部分において同位相電界が発生するようにするので
一側に容量の一方を装荷させたことに比べ帯域幅を増加
させるばかりでなく、垂直水平の両面波が同時に発生す
るため送、受信効率を増大させ、一つのアンテナでフェ
ージングを軽減させる。またインピーダンス整合のため
グラウンドの一側から給電点を調整し、給電線の中心導
体(内部導体)をグラウンド板に接続しないように通過
させて放射パッチに接続して励振する。
詳細に説明する。 実施例1 図6に示したように、グラウンド板11に誘電体12と
放射パッチ13および誘電体14と右側平行平板15を
同じ幅で順次積層し、グラウンド板11に給電線16の
外部導体を接続し、給電線16の中心導体をグラウンド
板11に接続しないように通過させて放射パッチ13に
接続、構成する。図7は図6のリターンロース特性を示
したものであり、使用周波数1.5GHzに対し26d
Bを得て、帯域幅は1.13%を得た。
aおよび放射パッチ13aが積層され、給電線16aの
外部導体および中心導体がグラウンド板11aおよび放
射パッチ13aにそれぞれ接続され、前記グラウンド板
11aと放射パッチ13aが同じ幅からなるアンテナで
あって、前記グラウンド板11aを短絡させグラウンド
板11aの他側に放射パッチ13aと接続しないように
平行平板15aを積層したものであり、製作が容易な単
純構造であり、対称構造になるようにしたので漏洩電流
が給電点16aのケーブルの外部導体に流れない。従っ
て、実際携帯用無線システムに取付の際マッチング回路
が必要でない構造である。また、マイクロストリップア
ンテナの弱みである狭帯域ではない広帯域マイクロスト
リップアンテナ構造である。図9は図8のリターンロー
ス特性を示したものであり、使用周波数2.4GHzに
対し25dBを得て、帯域幅は17.5%を得た。
2bと放射パッチ13bおよび誘電体14bと左、右側
平行平板15b,15cを同じ幅で順次積層し、グラウ
ンド板11bに給電線16bの外部導体を接続し、給電
線16bの中心導体をグラウンド板11bに接続しない
ように通過させて放射パッチ13bに接続、構成する。
給電点16bから短絡された放射パッチ13bとグラウ
ンド板11bの間がスタブに作用し左、右平行平板15
b,15cが対称構造になるようにしたので漏洩電流が
給電点16bの同軸ケーブルの外部導体に流れない。従
って、実際携帯用無線システムに取付の際マッチング回
路が必要でない構造である。図11は図10のリターン
ロース特性を示したものであり、使用周波数2.0GH
zに対し22dBを得て、帯域幅は5.2%を得た。
電体12cと放射パッチ13cを積層し、前記放射パッ
チ13cの上面に誘電体14cを積層するものの、前記
誘電体14cの上面に平行平板15d,15eを同じ幅
で順次それぞれ積層し、グラウンド板11cに給電線1
6cの外部導体を接続し、給電線16cの中心導体をグ
ラウンド板11cに接続しないように通過させて放射パ
ッチ13aに接続して構成する。図13は図12のリタ
ーンロース特性を示したものであり、使用周波数2.0
GHzに対し25dBを得て、帯域幅は1.7%を得
た。図14は図13の使用周波数2.0GHzにおいて
の放射特性図であって、既存のダイポールアンテナに対
し相対的ゲインを示したものである。(A)は送信アン
テナが水平偏波である場合のYZ面の指向特性であり、
(B)は送信アンテナが垂直偏波である場合のYX面の
指向特性であり、(C)は送信アンテナが垂直/水平偏
波である場合のZY面の指向特性である。
2dと放射パッチ13dを同じ幅で積層し、一側に誘電
体14dと平行平板15fを順次積層した後他側のグラ
ウンド板11dの底面に誘電体14eと平行平板15g
を積層し、グラウンド板11dに給電線16dの外部導
体を接続し給電線16dの中心導体をグラウンド板11
dに接続しないように通過させて放射パッチ13dに接
続して構成する。図16は図15のリターンロース特性
を示したものであり、使用周波数2.0GHzに対し1
9dBを得て、帯域幅は3.8%を得た。
チ13eを右側平行平板15iが接続しないように積層
し、誘電体12eの底面にグラウンド板11eと左側平
行平板15hが接続しないように積層し、グラウンド板
11eに給電線16eの外部導体を接続し、給電線16
eの中心導体をグラウンド板11eに接続しないように
通過させて放射パッチ13eに接続して構成する。図1
8は図17のリターンロース特性を示したものであり、
使用周波数2.24GHzに対し33dBを得て、帯域
幅は5.6%を得た。
2fと放射パッチ13fおよび誘電体14fと左、右側
平行平板15j,15kを同じ幅で順次積層し、誘電体
14fの左側下部を空気層14gに形成し、グラウンド
板11fに給電線16fの外部導体を接続し、給電線1
6fの中心導体をグラウンド板に接続しないように通過
させて放射パッチ13fに接続、構成する。給電点16
fから短絡された放射パッチ13fとグラウンド板11
fの間がスタブに作用し左、右平行平板15j,15k
が対称構造になるようにしたので漏洩電流が給電点16
fの同軸ケーブルの外部導体に流れない。従って、実際
携帯用無線システムに取付の際マッチング回路が必要で
ない構造である。図20は図19のリターンロース特性
を示したものであり、使用周波数2.17GHzに対し
27dBを得て、帯域幅は3.6%を得た。図21は図
20の使用周波数2.17GHzにおいての放射特性図
であって、基準ダイポールアンテナに対し相対的ゲイン
を示したものである。(A)は送信アンテナが水平偏波
である場合のYZ面の指向特性であり、(B)は送信ア
ンテナが垂直偏波である場合のYX面の指向特性であ
り、(C)は送信アンテナが垂直/水平偏波である場合
のZX面の指向特性である。
チ13gと左、右側平行平板15l,15mが接続しな
いように積層し、グラウンド板11gに給電線16gの
外部導体を接続し、給電線16gの中心導体をグラウン
ド板11gに接続しないように通過させて放射パッチ1
3gに接続した製作が容易な単純構造であり、対称構造
になるようにしたので漏洩電流が給電線16gの同軸ケ
ーブルの外部導体に流れない。従って、実際携帯用無線
システムに取付の際マッチング回路が必要でない構造で
ある。また、マイクロストリップアンテナの弱みである
狭帯域ではない広帯域マイクロストリップアンテナ構造
である。図23は図22のリターンロース特性を示した
ものであり、使用周波数2.2GHzに対し22dBを
得て、帯域幅は8.9%を得た。
線装備の変形されたアンテナのグラウンド板と放射パッ
チの幅を同じにすると共にグラウンド板の左右を平行平
板に形成することによりアンテナの大きいをより小型化
させることができ、また微小球形ループ構造の電界/磁
界アンテナであって垂直/水平の両偏波を同時に発生さ
せることができ、室内の通信においてマルチパスの干渉
による定在波の分布が極小点の低受信感度を偏波ダイバ
ーシティによって解決でき、一つのアンテナで送、受信
が可能であるばかりでなくマッチング回路を除去して用
いることもできる。
ある。
ある。
を示すグラフである。
ラフである。
向,(B)はYZ方向,(C)はZX方向である。
ストリップアンテナの斜視図である。
る。
ストリップアンテナの斜視図である。
る。
ロストリップアンテナの斜視図である。
である。
ロストリップアンテナの斜視図である。
である。
方向,(B)はYX方向,(C)はZX方向である。
ロストリップアンテナの斜視図である。
である。
ロストリップアンテナの斜視図である。
である。
ロストリップアンテナの斜視図である。
である。
方向,(B)はYX方向,(C)はZX方向である。
ロストリップアンテナの斜視図である。
である。
f,11g グラウンド板 12,12a,12b,12c,12d,12e,12
f,12g 誘電体 13,13a,13b,13c,13d,13e,13
f,13g 放射パッチ 14,14b,14c,14d,14e,14f,14
g 誘電体 15,15a,15b,15c,15d,15e,15
f,15g,15h,15i,15j,15k,15
l,15m 平行平板 16,16a,16b,16c,16d,16e,16
f,16g 給電線 17,17a,17b,17c,17d,17e,17
f,17g アンテナ
Claims (5)
- 【請求項1】 グラウンド板の上に誘電体と放射パッチ
が順次に積層されており、給電線の外部導体は前記グラ
ウンド板にそして給電線の中心導体は前記放射パッチに
それぞれ接続されており、前記グラウンド板と放射パッ
チが同じ幅になっているマイクロストリップアンテナに
おいて、 前記放射パッチの上面に第二誘電体が積層されており、
前記第二誘電体上面の左右には前記放射パッチと接続さ
れていない状態で左右平行平板がそれぞれ積層されてお
り、前記放射パッチと左右平行平板の間に容量が構成さ
れているのを特徴とする電界/磁界マイクロストリップ
アンテナ。 - 【請求項2】 グラウンド板の上に誘電体と放射パッチ
が順次に積層されており、給電線の外部導体は前記グラ
ウンド板にそして給電線の中心導体は前記放射パッチに
それぞれ接続されており、前記グラウンド板と放射パッ
チが同じ幅になっているマイクロストリップアンテナに
おいて、 前記グラウンド板の一端の前記放射パッチの上面に第二
誘電体と第一平行平板が前記放射パッチに接続されない
ように順次に積層され前記放射パッチと第一平行平板の
間に容量が構成され、前記グラウンド板の他端の底面に
第三誘電体と第二平行平板が前記グラウンド板に接続さ
れないように順次に積層され前記グラウンド板と第二平
行平板の間に容量が構成されているのを特徴とする電界
/磁界マイクロストリップアンテナ。 - 【請求項3】 グラウンド板の上に誘電体と放射パッチ
が順次に積層されており、給電線の外部導体は前記グラ
ウンド板にそして給電線の中心導体は前記放射パッチに
それぞれ接続されており、前記グラウンド板と放射パッ
チが同じ幅になっているマイクロストリップアンテナに
おいて、 前記誘電体の上面には前記パッチに接続されないように
第一平行平板が積層され前記放射パッチと第一平行平板
の間に容量が構成されており、前記誘電体の底面には前
記グラウンド板に接続されないように第二平行平板が積
層され前記グラウンド板と前記第二平行平板の間に容量
が構成されているのを特徴とする電界/磁界マイクロス
トリップアンテナ。 - 【請求項4】 グラウンド板の上に誘電体と放射パッチ
が順次に積層されており、給電線の外部導体は前記グラ
ウンド板にそして給電線の中心導体は前記放射パッチに
それぞれ接続されており、前記グラウンド板と放射パッ
チが同じ幅になっているマイクロストリップアンテナに
おいて、 前記グラウンド板の一端は放射パッチと短絡されてお
り、前記グラウンド板の他端の前記放射パッチ上面には
第二誘電体と平行平板が順次に積層されており、前記放
射パッチと前記平行平板の間に容量が構成されているの
を特徴とする電界/磁界マイクロストリップアンテナ。 - 【請求項5】 グラウンド板の上に誘電体と放射パッチ
が順次に積層されており、給電線の外部導体は前記グラ
ウンド板にそして給電線の中心導体は前記放射パッチに
それぞれ接続されており、前記グラウンド板と放射パッ
チが同じ幅になっているマイクロストリップアンテナに
おいて、 前記グラウンド板の一端は放射パッチと短絡されてお
り、前記放射パッチの上面に第二誘電体が積層されてお
り、前記第二誘電体上面の両側には左右平行平板がそれ
ぞれ積層されており、前記左右平行平板の間に容量が構
成されているのを特徴とする電界/磁界マイクロストリ
ップアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7120219A JP2801558B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 電界/磁界マイクロストリップアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7120219A JP2801558B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 電界/磁界マイクロストリップアンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08316726A JPH08316726A (ja) | 1996-11-29 |
JP2801558B2 true JP2801558B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=14780838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7120219A Expired - Fee Related JP2801558B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 電界/磁界マイクロストリップアンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (5)
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KR20020094578A (ko) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | 고영혁 | 이중 주파수 마이크로스트립 안테나 |
JP4500214B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2010-07-14 | 株式会社日立製作所 | 無線icタグ、及び無線icタグの製造方法 |
JPWO2010013610A1 (ja) * | 2008-07-30 | 2012-01-12 | 日本電気株式会社 | 平面アンテナ |
KR101089521B1 (ko) * | 2009-03-02 | 2011-12-05 | 주식회사 이엠따블유 | 메타머티리얼을 이용한 다중 대역 및 광대역 안테나 및 이를 포함하는 통신장치 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH082004B2 (ja) * | 1989-08-21 | 1996-01-10 | 三菱電機株式会社 | マイクロストリップアンテナ |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP7120219A patent/JP2801558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
昭和63年電子情報通信学会春季全国大会 B−47 |
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JPH08316726A (ja) | 1996-11-29 |
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