JP2917316B2 - アンテナ - Google Patents

アンテナ

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JP2917316B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ページャ等の小型携帯無線機等に内蔵する
のに適したアンテナに関する。
従来の技術 従来、小型無線機に内蔵される小型のアンテナとして
は、第7図(a)に示すように、筐体のケース1内に張
り巡らされたループアンテナ2が用いられている。尚、
3は、ループアンテナ2や回路部品4が実装されるプリ
ント基板である。
また、他の従来の小型のアンテナとしては、第7図
(b)に示すように、誘電体5の両面をそれぞれ、放射
パッチ6と、理論的には無限大であるが実際上は有限大
のグランド板7の2枚の導体板で挾み、放射パッチ6の
一端8をグランド板7に短絡した1/4波長の方形マイク
ロストリップアンテナが用いられている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、近年、小型携帯無線機の分野において
キャリア周波数帯がVHF帯からUHF帯に移行しているの
で、上記前者のループアンテナ2では、インダクタンス
成分とこのインダクタンス成分に同調するコンデンサの
容量成分がキャリア周波数帯に共振して給電するので、
周波数帯が高くなると、同調させるためのコンデンサ成
分を非常に小さく設定する必要があり、したがって、ト
リマ等で調整することが不可能となる。
また、ある程度の容量成分を維持するためには、イン
ダクタンス成分を小さくするためにアンテナの開口面積
を小さくする必要があり、したがって、アンテナ利得を
下げるという問題点がある。
更に、第7図(a)に示すように、ループアンテナ2
が筐体ケース1に内蔵されるので、近接して配置された
プリント基板3や回路部品4により利得が低下したり、
インピーダンスが変動するという問題点がある。
他方、上記問題点を解決するために、上記後者の1/4
波長の方形マイクロストリップアンテナは、UHF帯以上
の有用な受信アンテナとして用いられているが、第7図
(b)に示すようにグランド板7を受信信号の波長より
十分大きくする必要があり、したがって、小型化するこ
とができないという問題点がある。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、小型化することが
でき、また、近接部品の影響を受けない高利得のアンテ
ナを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、長さが誘電体上
の信号の波長の略1/4倍に形成されて誘電体板の一方の
面に取り付けられた第1の導体板と、幅が第1の導体板
の幅と同一に形成され、長さが第1の導体板の長さより
長く形成され、誘電体板の他方の面に取り付けられた第
2の導体板とを備え、第1,第2の導体板の長さ方向の一
端を短絡したものである。
作 用 本発明は上記構成により、第2の導体板をグランド板
として用いることにより、従来例のように、波長より十
分大きなグランド板が不要となり、小型化することがで
きる。
また、上記構成により、放射開口付近の磁流成分のみ
ならず、グランド板に流れる電流成分により、ほゞ無指
向性を実現し、グランド板の長さにより利得を必要な大
きさにし、且つグランド板の作用により近接部品の影響
の少ない高利得のアンテナを実現することができる。
実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
1図(a)は、本発明に係るアンテナの一実施例を示す
側面断面図、第1図(b)は、第1図(a)のアンテナ
の平面図、第2図は、第1図のアンテナの利得を説明す
るためのグラフである。
第1図において、11は、テフロン等の低損失の材料
(比誘電率ε)により、長さL、幅Wの矩形であって、
受信信号の波長より十分小さい厚さtの板状に形成され
た誘電体、12は、長さb(<L)、幅Wの板状に形成さ
れ、一端が誘電体板11の一端に一致するように誘電体板
11の一方の面に取り付けられた放射パッチ、13は、誘電
体板11と同一の矩形で形成され、誘電体板11の他方の面
に取り付けられたグランド板であり、放射パッチ12とグ
ランド板13は、導体で形成される。
14は、放射パッチ12の一端とグランド板13の一端を電
気的に接続するように誘電体11を貫通して形成された複
数のスルーホール群より成る短絡部、15は、放射パッチ
12の一端から距離FPの点に位置する給電点高周波端子16
と、相対抗するグランド板13のアース端子17を不図示の
無線機の高周波入力端子に接続するためのコネクタであ
る。
放射パッチ12の長さbは、このアンテナが平行板伝送
路を形成するので、その共振長に相当する(1/4)λ
(λ:誘電体内の波長)倍近辺になるように、すなわち (但し、C:光速、f:周波数、N:1以上の奇数)で概略値
が求められる。
短絡部14と給電点高周波端子16の間の距離FPは給電点
インピーダンスを決定するが、この距離FPが大きくなる
につれて抵抗分が大きくなり、他方、距離FPが小さくな
るにつれて抵抗分が小さくなるので、距離FPを適当に設
定することにより共振周波数における入力インピーダン
スをほぼ所望の値に設定することができる。尚、通常
は、入力インピーダンスを50Ωになるように設定する。
誘電体11の厚さtは、波長λに比べて十分薄い範囲で
はその値が大きいほどアンテナとしての利得が向上し、
導体板(放射パッチ12、グランド板13)の幅Wは、1/4
波長以下の範囲では大きいほど利得が向上する。
グランド板13の放射パッチ12から伸張する部分の長さ
GZ(=L−b)は、アンテナとしての利得の向上に最も
寄与するパラメータであり、第2図に示すようにある長
さまではその値が大きいほど利得が向上する。このアン
テナを無線機に内蔵して使用する場合、無線機のケース
により寸法的制約を受けるが、この長さGZが長くなるよ
うに設計することがアンテナ利得向上のための重要なポ
イントとなる。尚、一例として930MHz帯で使用する場
合、b=50,FP=8,t=1.6,W=30,GZ=12(単位はいずれ
もmm),ε=2.6が最高である。
尚、上記実施例では、給電点16の位置をアンテナ幅方
向の中心に設けたが第3図に示すように上記中心よりず
れた位置であっても良い。
また、放射パッチ12とグランド板13は水平断面が長方
形である必要はなく、一部を切断しても良好に動作する
ことが実験により確認された。
第4図は、第3図に示すアンテナを無線機に取り付け
た場合の断面図であり、回路部品4が一方の面に実装さ
れたプリント基板19の他方の面と、アンテナのグランド
板13が対向するように取り付けられる。これは、放射パ
ッチ12に近接した場合の影響よりもグランド板13に近接
する場合の方がはるかに小さいからである。
ここで、グランド板13とプリント基板19の距離が近す
ぎるとアンテナの動作が不安定になるが、これは、グラ
ンド板13と無線機のベタアース間の浮遊容量により無線
機のベタアースがアンテナとして動作し、本来のアンテ
ナに悪影響を及ぼすためと考えられるので、この場合に
は、第4図に示すように、本来の給電点16,17の他に、
グランド板13の開口側の一点を無線機にアース21するこ
とにより、アンテナの不安定な動作を改善することがで
き、良好な特性を示すことが実験により確認された。そ
して、第4図の場合も給電点16,17,アース点21を共にコ
ネクタにより無線機に接続するように構成することが望
ましい。
第5図は、ページャのように人体Pに装着される小型
無線機に本アンテナ20が内蔵される場合を示し、第5図
(a)は、小型無線機が人体Pに装着された場合にアン
テナ20の放射パッチ12が人体Pに対向するように内蔵さ
れる場合を示し、第5図(b)は、その逆の場合を示
す。
第6図は、第5図(a)(b)に示す場合の無線機と
人体との間の距離dをパラメータとして、受信可能な電
界強度を示す。第6図に示すように、人体Pに装着され
た場合(d=0〜5cm)には、アンテナ20の放射パッチ1
2が人体Pに対向するようにした方が良い特性を示し、
グランド板13が人体Pに対向する場合に比べて約4dbの
感度を向上することができた。
発明の効果 以上説明したように、本発明は、長さが誘電体上の信
号の波長の略1/4倍に形成されて誘電体板の一方の面に
取り付けられた第1の導体板と、幅が第1の導体板の幅
と同一に形成され、長さが第1の導体板の長さより長く
形成されて誘電体板の他方の面に取り付けられた第2の
導体板とを備え、第1,第2の導体板の長さ方向の一端を
短絡したので、第2の導体板をグランド板として用いる
ことにより、従来例のように、波長より十分大きなグラ
ンド板が不要となり、小型化することができる。また、
放射開口付近の磁流成分のみならず、グランド板に流れ
る電流成分により、ほゞ無指向性を実現し、グランド板
の長さにより利得を必要な大きさにし、且つグランド板
の作用により近接部品の影響の少ない高利得のアンテナ
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明に係るアンテナの一実施例を示
す側面断面図、第1図(b)は、第1図(a)のアンテ
ナの平面図、第2図は第1図のアンテナの利得を説明す
るためのグラフ、第3図は本発明に係るアンテナの第2
の実施例を示す側面断面図、第4図は、第3図のアンテ
ナの実装状態を示す側面断面図、第5図(a)(b)
は、本発明に係るアンテナが実装された無線機の使用状
態を示す説明図、第6図は、第5図(a)(b)の使用
状態における感度を示すグラフ、第7図(a)(b)
は、従来のアンテナを示す斜視図である。 11……誘電体、12……放射パッチ(第1の導体板)、13
……グランド板(第2の導体板)、14……短絡部、15…
…コネクタ、16……給電点高周波端子、17……給電点ア
ース端子、18……スルーホール、19……プリント基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−71701(JP,A) 特開 昭62−84606(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告 AP 88−48 IEEE J.Sel,Areas, Commun,Vol.5,No.5, 1987,pp.921−929 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01Q 13/08 JOIS

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】厚さが波長より十分薄い誘電体板と、長さ
    が前記誘電体上の信号の波長の略1/4倍に形成されて、
    前記誘電体板の一方の面に取り付けられた第1の導体板
    と、幅が前記第1の導体板の幅と同一に形成され、長さ
    が前記第1の導体板の長さより長く形成されて、前記誘
    電体板の他方の面に取付けられた第2の導体板とを備
    え、前記第1、第2の導体板の長さ方向の一端を短絡
    し、前記第1の導体板の一点を給電点高周波端子とし、
    前記給電点高周波端子に対向する前記第2の導体板の近
    傍の一点を給電点アース端子として無線機の高周波入力
    端子に接続するとともに、前記2の導体板の他の一点で
    無線機にアースすることを特徴とするアンテナ。
  2. 【請求項2】前記第2の導体板の他の一点は、前記第2
    の導体板における前記第1の導体板と短絡していない側
    の一点である請求項(1)記載のアンテナ。
  3. 【請求項3】前記第2の導体板が無線機のプリント基板
    に対向するように取り付けられるとともに、無線機が人
    体に装着された場合に前記第1の導体板が人体に対向す
    るように取り付けられることを特徴とする請求項(1)
    記載のアンテナ。
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