JP2821647B2

JP2821647B2 - アンテナの整合装置

Info

Publication number: JP2821647B2
Application number: JP20205490A
Authority: JP
Inventors: 慎一黒田; 一郎鳥山; 登大野; 浩二丸山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JPH0486101A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はマイクロストリップアンテナ等に好適な、
アンテナの整合装置に関する。

［発明の概要］この発明は、狭帯域のアンテナと給電線との間に介挿
して広帯域で整合させるようにしたアンテナの整合装置
において、第１の所定長でアンテナ側の高インピーダン
ス線路と、第２の所定長で給電線側の低インピーダンス
線路とを直列接続することにより、簡単な構造で小型化
できるようにしたものである。

［従来の技術］従来、第６図に示すように、接地導体（11）上に、誘
電体層（12）を介して、放射素子（13）を配設したマイ
クロストリップアンテナ（10）が、簡単な構造と低い高
さで、所望の単一指向性が得られることから、特にUHF/
SHF帯で、航空機・自動車等の無線通信に使用されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ところで、前述のようなマイクロストリップアンテナ
は、Ｑが高く周波数帯域幅が狭いので、例えば、送受２
周波数方式の無線通信で共用することができないという
欠点があった。

この欠点を解消する技法としては、例えば、無給電素
子を放射素子の正面に装荷して、２共振状態により広帯
域化するものが知られているが、無給電素子の装荷によ
り、アンテナ全体の高さが増大するという問題が生ず
る。

一方、第６図に示すように、スタブを含む整合器をア
ンテナと給電線との間に介挿する技法が、例えば特開昭
62−279704号公報により知られている。

即ち、第６図において、整合器（20）は接地導体（2
1）上に、誘電体層（22）を介して、線路導体（23）〜
（25）が直列に配設されると共に、中間点ＰMからＬ字
状のスタブ（26）が分岐され、負荷側，入力側のコネク
タ（27），（28）が線路導体（23），（25）にそれぞれ
接続されて構成される。アンテナ（10）の給電点（14）
が、同軸給電線（15）とコネクタ（16）とを介して、整
合器（20）の一方のコネクタ（27）に接続される。他方
のコネクタ（28）には、給電線（図示を省略）が接続さ
れる。

所望の２周波数f1,f2（f1＜f2）において、整合器（2
0）の中間点ＰMからアンテナ（10）側を見たコンダクタ
ンス成分が等しくなり、サセプタンス成分B1,B2（|B1|
＞|B2|）が異符号となるように、給電点（14）と中間点
ＰMとの距離l1が設定される。

また、スタブ（26）の長さl2と特性インピーダンス
は、中間点ＰMから見たスタブ（26）のサセプタンス成
分が、周波数f1,f2においてそれぞれ−B1,−B2となるよ
うに設定される。

これにより、所望の２周波数f1,f2において、中間点
ＰMから見たスタブ（26）とアンテナ（10）側との合成
アドミタンスがそれぞれ等しくなる。

中間部の線路導体（24）は周知のλ/4（但し、λは波
長を示す）インピーダンス変換器であって、中間点ＰM
から見た合成アドミタンスが、入力側のコネクタ（28）
から見規準値［１］になるように変換される。

このようにして、整合器（20）の使用により、所望の
２周波数f1,f2において、アンテナ（10）のインピーダ
ンスが整合して、広帯域化が達成される。

なお、上述の整合器は、第７図に示すように、双方の
接地導体を共通化して、アンテナと一体化することがで
きる。この第７図において、（17）は接続導体、（29）
は非接地導体であって、非接地導体（29）は第６図の給
電線（15）と線路導体（23）〜スタブ（26）を代表す
る。

ところが、上述の整合器（20）では、スタブ（26）が
線路導体（23）から分岐されているため、スタブ（26）
をＬ字状としても、整合器（20）の寸法が比較的大きく
なるという問題があった。

また、同軸線路で構成する場合、構造が複雑になると
いう問題があった。

かかる点に鑑み、この発明の目的は、小型で構造が簡
単なアンテナの整合装置を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］この発明は、狭帯域のアンテナと給電線との間に介挿
してアンテナと給電線とを広帯域で整合させるようにし
たアンテナの整合装置において、長さがほぼ（1/4）波
長で、インピーダンスがほぼ50Ωの高インピーダンス線
路をアンテナ側に配し、長さがほぼ１波長で、インピー
ダンスが50Ωより十分低い低インピーダンス線路を給電
線側に配し、高インピーダンス線路と低インピーダンス
線路とを直列接続したアンテナの整合装置である。

〔作用〕

この発明によれば、長さがほぼ（1/4）波長で、イン
ピーダンスがほぼ50Ωの高インピーダンス線路をアンテ
ナ側に配し、長さがほぼ１波長で、インピーダンスが50
Ωより十分低い低インピーダンス線路を給電線側に配
し、高インピーダンス線路と低インピーダンス線路とを
直列接続して、アンテナの整合装置を構成したので、ア
ンテナと給電線とを広帯域で整合させることができる。

［実施例］以下、第１図〜第５図を参照しながら、この発明によ
るアンテナの整合装置の一実施例について説明する。

この発明の一実施例の構成を第１図に示す。この第１
図において、前出第６図に対応する部分には同一の符号
を付して一部説明を省略する。

第１図において、マイクロストリップアンテナ（10）
の放射素子（13）は、中心から所定距離rfだけオフセッ
トして給電点（14）が設けられ、TM21モードで励振され
る。

例えば、2.5GHzの周波数帯では、誘電体層（12）の厚
さと誘電率が d12＝3.2mm ε＝2.6 であるとき、放射素子（13）の半径raと、給電点（14）
のオフセット距離rfは、それぞれ次のように設定され
る。

ra＝35.5mm rf＝17.5mm （30）は整合器であって、接地導体（図示を省略）上
に、例えばフッ素樹脂のような、低損失の誘電体層（3
2）を介して、３部分の線路導体（33），（34），（3
5）が直列に配設されて、マイクロストリップライン構
成とされる。

なお、前出第７図に示したと同様に、この実施例でも
整合器（30）とアンテナ（10）の接地導体を共通化し
て、両者を一体化することができる。

両端部の線路導体（33），（35）は、特性インピーダ
ンスが標準の50Ωとなるように、その幅W33,W35が共に
狭く設定される。一方、中間部の線路導体（34）は、特
性インピーダンスが例えば数Ωと格段に低くなるよう
に、その幅W34が広く設定される。

また、幅狭の線路導体（33）の長さL33はλ/4（但
し、λは波長を示す）弱に設定され、幅広の線路導体
（34）の長さL34はほぼ１λに設定される。

幅狭の一方の線路導体（33）がアンテナ（10）の給電
点（14）に接続され、他方の線路導体（35）がコネクタ
（36）に接続される。このコネクタ（36）には、特性イ
ンピーダンス50Ωの給電線（図示を省略）が接続され
る。

次に、第２図〜第５図をも参照しながら、この発明の
一実施例の動作について説明する。

この実施例では、第５図に破線で示した反射損（リタ
ーンロス）が鋭いＶ字状であることから容易に判るよう
に、アンテナ（10）単体の周波数帯域幅がきわめて狭
く、線路導体（33）の一端ＰLDからアンテナ側を見た負
荷インピーダンスＺLDは、スミスチャート上で、第２図
に示すようになる。

このような負荷インピーダンスＺLDは、特性インピー
ダンスが50Ωで長さがλ/4弱の線路［導体（33）に対
応］により、スミスチャート上で回転されて、幅広の線
路導体（34）との接続中点ＰMからアンテナ側を見た中
間インピーダンスＺMは第３図に示すようになる。

そして、特性インピーダンスが数Ωでほぼ１λの長さ
の線路［導体（34）に対応］により、この中間インピー
ダンスＺMに対して、所要の周波数領域でこれとほぼ共
役なインピーダンスが等価的に付加されて、幅広の線路
導体（34）の他端ＰINからアンテナ側を見た入力インピ
ーダンスＺINは、第４図に示すように、スミスチャート
上で中心を繞るように、かなりの部分がその近傍に集中
する。

これにより、線路導体（34）の他端ＰINにおける（総
合の）リターンロスは第５図に実線で示すようにＵ字状
となり、約50MHzと比較的広い周波数領域にわたって、
マイクロストリップアンテナ（10）と給電線とが整合し
ていることが判る。

上述のように、この実施例では、それぞれ所定長の幅
狭・幅広の線路導体を直列接続するだけの簡単な構成
で、整合器を小型化することができる。

上述の実施例では、整合器（30）が開放型のマイクロ
ストリップライン構成とされたが、線路導体の両側にそ
れぞれ誘電体層と接地導体とを配した遮蔽型、いわゆる
トリプレット型のマイクロストリップライン構成とすれ
ば、線路導体の幅がほぼ半減されると共に、長さがほぼにまで低減されて、一層の小型化が可能となる。

整合器（30）がトリプレット型の場合、例えば、2.5G
Hzの周波数帯では、誘電体層の厚さと誘電率がｄ＝1.6mm ε＝2.6 であるとき、両線路導体（33），（34）の幅と長さはそ
れぞれ次のように設定される。

W33＝1.1mm W34＝12mm L33＝15mm L34＝75mm 以上、この発明をマイクロストリップラインに適用し
た実施例について説明したが、この発明は同軸線路にも
同様に適用することができて、この場合も構造はきわめ
て簡単になる。

［発明の効果］以上詳述のように、この発明によれば、狭帯域のアン
テナと給電線との間に介挿してアンテナと給電線とを広
帯域で整合させるようにしたアンテナの整合装置におい
て、長さがほぼ（1/4）波長で、インピーダンスがほぼ5
0Ωの高インピーダンス線路をアンテナ側に配し、長さ
がほぼ１波長で、インピーダンスが50Ωより十分低い低
インピーダンス線路を給電線側に配し、高インピーダン
ス線路と低インピーダンス線路とを直列接続したので、
小型かつ簡単な構造で、狭帯域のアンテナを広帯域で給
電線に整合させることができるアンテナの整合装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるアンテナの整合装置の一実施例
の構成を示す展開図、第２図〜第４図はこの発明の一実
施例の動作を説明するための線図、第５図はこの発明の
一実施例の特性を示す線図、第６図は従来のアンテナの
整合装置の構成例を示す斜視図、第７図は他の従来例の
構成を示す断面図である。（10）はアンテナ、（30）は整合器、（33）は高インピ
ーダンス線路導体、（34）は低インピーダンス線路導体
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山浩二東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (56)参考文献特開平１−318304（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−279704（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−176802（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01P 5/02 603

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】狭帯域のアンテナと給電線との間に介挿し
て上記アンテナと上記給電線とを広帯域で整合させるよ
うにしたアンテナの整合装置において、長さがほぼ（1/4）波長で、インピーダンスがほぼ50Ω
の高インピーダンス線路をアンテナ側に配し、長さがほぼ１波長で、インピーダンスが50Ωより十分低
い低インピーダンス線路を給電線側に配し、上記高インピーダンス線路と上記低インピーダンス線路
とを直列接続したことを特徴とするアンテナの整合装
置。