JP3306729B2 - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動通信方式の移動機の
アンテナに関し、特に使用状態によって、アンテナの角
度が変化し、そのため、受信感度が影響を受けるような
構造の携帯無線電話機のアンテナ構造に係る。

【０００２】

【従来の技術】図２５は、従来の携帯無線電話機の構成
の例を示す図である。同図において、２９はホイップア
ンテナ、３０は送話器、３１は受話器、３２はダイヤル
部、３３はきょう体を表わしている。このような構造の
携帯無線電話機では、携帯無線電話機が図２５に示され
るように直立状態のときにはホイップアンテナ２９は垂
直偏波アンテナとして動作し、水平面内で無指向性の放
射パタンが得られる。

【０００３】しかし、実際の通話状態においては、図２
６に示すように人体頭部１９の横に使用者の手２０によ
って携帯無線電話機が保持され、アンテナが鉛直方向か
ら傾けられて使用される。従ってアンテナの偏波特性が
垂直偏波だけではなく水平偏波に対する指向性をももつ
ようになる。このため、垂直偏波を主偏波として用いて
いる陸上移動通信方式では、アンテナの傾斜に伴って実
効的な利得が低下する。

【０００４】特に、移動通信の周波数利用効率を高める
技術として有望視されているマイクロセルを用いる移動
通信システムにおいては、基地局アンテナが路上の比較
的低い位置（地上高２〜１０ｍ）に置かれ、移動局と基
地局とがほぼ見通しとなる伝搬状況の下で携帯無線電話
機が使用されることが想定される。このような見通し伝
搬路においては、交差偏波識別度が極めて高く、１０〜
１５ｄＢにも達する。

【０００５】従って、図２５に示すような従来の携帯無
線電話機では、アンテナの傾斜による偏波特性変動が大
きな実効利得の低下となって現われ、通信品質が大きく
劣化する。図２７は、ホイップアンテナ系でのアンテナ
の傾斜に対する実効利得の特性を示したものである。同
図から明らかなように、アンテナ傾斜角が９０度に達し
た場合、実効利得、すなわち、受信レベルは約１４ｄＢ
も低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したアンテナの実
効利得の低下は、アンテナの偏波特性が使用状態に応じ
て変動することに基づくものである。このような携帯無
線電話機におけるアンテナ偏波特性の人為的な変動を軽
減する方法として、図２８に示すような直交偏波を用い
た偏波ダイバーシチアンテナ構成が考えられる。

【０００７】同図において３３は携帯無線電話機のきょ
う体、３４はきょう体３３の背面に取付けられたマイク
ロストリップアンテナの放射素子、３５はアンテナ素子
３４の第１のポート、３６はアンテナ素子３４の第２の
ポートである。マイクロストリップアンテナ素子３４の
基本励振モードは互いに直交するように縮体しており、
従ってこれら縮体モードをそれぞれのダイバーシチポー
トとして用いることにより独立なアンテナブランチが得
られる（多賀他：「マイクロストリップダイバーシチア
ンテナの検討」昭和５７年度電子通信学会電波部門全国
大会講演論文集Ｓ２−１参照）。

【０００８】このアンテナ素子３４を図２８に示すよう
に無線機きょう体に実装した場合、きょう体３３が直立
しているときにはアンテナ素子３４の第１のポート３５
が垂直偏波に感度を有する。きょう体３３が鉛直方向か
ら傾斜するにつれて第１のポート３５の受信レベルは低
下するが、逆に第２のポート３６の受信レベルが上昇す
る。きょう体３３の鉛直方向から傾斜角３７が４５°の
とき、第１のポート３５の受信レベルと第２のポート３
６の受信レベルとが等しくなるが、きょう体３３が直立
しているときの第１のポート３５の受信レベルに比して
約３ｄＢ低下する。

【０００９】傾斜角３７が４５°以上に傾けられた場合
には、第２のボート３６の受信レベルの方が高くなる。
従って、これら２つのアンテナポート３５，３６の受信
レベルを常時監視していてベルの高いポートを選択する
ようにすればアンテナの傾斜による受信レベルの極端な
低下を防ぐことができる。

【００１０】しかし、このようなダイバーシチアンテナ
構成では、受信レベル検出器やレベル判定器、更にアン
テナポートの切り換えスイッチ等を必要とする上、アナ
ログ方式の場合には切り換えスイッチの切り換え雑音が
問題になるという好ましくない問題があった。また受信
レベル検出器の経年変化による検出レベルのバラツキが
大きく、必ずしも選択したアンテナポートが最適偏波と
ならない場合があるという問題があった。

【００１１】一方、ディジタル方式の場合には、フレー
ム単位でアンテナポートを切り換えればよいため、切り
換え雑音については問題とならないが、受信レベル検出
器のバラツキにより、必ずしも選択したアンテナポート
が最適偏波とならない場合があるという問題は不可避で
あった。また、電気的なアンテナポートの切り換え方式
があるため、切り換え回路が必要となり、携帯無線電話
機の小型化や低消費電力化に不利であるという問題があ
った。

【００１２】本発明は、携帯無線機の小型化や低消費電
力化に不利となる電気回路を必要とせず、携帯電話無線
機が傾けられた場合でもアンテナの偏波特性が初期の偏
波状態に戻るアンテナを提供し、これによってアンテナ
の実効利得の変動を抑え、通話品質に優れる携帯電話機
を実現することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の課
題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決され
る。すなわち、請求項１の発明は、一方の面に金属被膜
よりなる少なくとも１つの放射素子を有する第１の誘電
体基板と、一方の面に金属被膜よりなる接地導体を有す
ると共に、他方の面に金属被膜よりなるストリップ線路
を有する第２の誘電体基板からなるマイクロストリップ
アンテナにおいて、第１の誘電体基板の放射素子と第２
の誘電体基板のストリップ線路とが電磁的な結合を保ち
つつ、第１の誘電体基板が第２の誘電体基板上でアンテ
ナ回転軸を中心に回転し得る機構を有し、前記アンテナ
回転軸は前記第1の誘電体基板上の重心を外した位置に
構成され、前記第１の誘電体基板が重力によって回転す
ることにより前記放射素子は常に垂直偏波に感度を有す
る方向へ向く、ことを特徴とするマイクロストリップア
ンテナである。

【００１４】請求項２の発明は、上記請求項１記載のア
ンテナにおいて、前記第１の誘電体基板または前記放射
素子の表面ないし側面に重りを付けたことを特徴とする
マイクロストリップアンテナである。請求項３の発明
は、上記請求項１および請求項２の発明において、第１
の誘電体基板の放射素子の形状を長方形としたマイクロ
ストリップアンテナである。

【００１５】請求項４の発明は、上記請求項１〜請求項
３記載の発明において、アンテナ回転軸が第２の誘電体
基板上に設けたストリップ線路上から外れた位置、ある
いは、該ストリップ線路を長手方向に延長した領域の外
の位置になるように構成したマイクロストリップアンテ
ナである。請求項５の発明は、上記請求項１〜請求項４
記載の発明において、第２の誘電体基板のストリプ線路
の一端を円弧状に形成したマイクロストリップアンテナ
である。

【００１６】請求項５の発明は、上記請求項１〜請求項
４記載の発明において、第２の誘電体基板のストリップ
線路の一端を円弧状に形成し、円弧状に形成したストリ
ップ線路の一端に使用波長のほぼ４分の１の電気長を有
するストリップ線路を接続したマイクロストリップアン
テナである。

【００１７】

【作用】本発明のマイクロストリップアンテナが、携帯
無線機の筐体に実装され実際に使用されるとき、携帯無
線機が傾けば、第２の誘電体基板も同時に傾く。しか
し、第１の誘電体基板は、第２の誘電体基板とは独立的
に回転し得るので、例えば、第１の誘電体基板に重りを
設けるなどし、アンテナ回転軸を第1の誘電体基板上の
重心を外した位置に構成することにより、第１の誘電体
基板がアンテナ回転軸を中心として回転し常に一定の位
置を保つようにすることができる。このとき、第１の誘
電体基板に設けられたアンテナ放射素子は第２の誘電体
基板に設けられたストリップ線路と電磁的な結合を保っ
ているのでこれにより給電される。従って、アンテナ放
射素子の偏波特性を重力を利用して常に鉛直方向に向け
ることができる。以下本発明の作用等に関し、実施例に
基づいて詳細に説明する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の第１の実施例を示す図であって、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図を示
しており、それぞれ一部を破砕して内部構造が見えるよ
うに描いてある。同図において、１は第１の誘電体基
板、２は第２の誘電体基板、３は第１の誘電体基板１の
表面に被着せしめた金属被膜から成る形状が長方形のア
ンテナ放射素子、

【００１９】４は第２の誘電体基板２の表面に被着せし
めた金属被膜より成るストリップ線路、５は第２の誘電
体基板２の背面に被着せしめた金属被膜からなる接地導
体、６はアンテナ接栓、７は第１の誘電体基板１に設け
た重り、８はアンテナ放射素子３の中心となる位置に設
けたアンテナ回路軸、９は誘電体材料から成るアンテナ
カバー、１０は第２の誘電体基板２の表面に設けたアン
テナ回転軸支持部、

【００２０】１１はアンテナカバー９の背面に設けたア
ンテナ回転軸支持部であり、第１の誘電体基板１に設け
たアンテナ回転軸８と第２の誘電体基板２に設けたアン
テナ回転軸支持部１０とアンテナカバー９の背面に設け
たアンテナ回転軸支持部１１が互いに合わされるように
第２の誘電体基板２の上に第１の誘電体基板１を重ね、
さらに第１の誘電体基板１の上にアンテナカバー９を重
ねた構成としている。

【００２１】アンテナ放射素子３は誘電体基板１および
２の誘電率を勘案した共振波長のおよそ１／２の電気長
となるように素子長が設定され、マイクロストリップ線
路４の上部に配置されている。アンテナ接栓６より入力
された高周波電流はマイクロストリップ線路４を伝搬
し、マイクロストリップ線路４とアンテナ放射素子３が
重なる部分において電磁結合によりアンテナ放射素子３
へ給電され、所望の周波数帯域において共振が得られ
る。

【００２２】図２は本実施例のリターンロスを示したも
のであり、良好な共振特性が得られていることがわか
る。図３は（ａ）に示すアンテナ放射素子３がアンテナ
回転軸８を中心として回転したとき、ＶＳＷＲが２以下
となる周波数帯域幅の変化を（ｂ）に示したものであ
る。アンテナ放射素子の回転角度が６０°で約１０ＭＨ
ｚの帯域幅が得られていることがわかる。

【００２３】図４はアンテナ放射素子３がアンテナ回転
軸８を中心として回転したときの水平面内での垂直・水
平両偏波の放射指向性の変化を示すものである。（ｂ）
に示す回転角度が６０°のときでも最大約２．０ｄＢｄ
（ダイポール比）の指向性利得が得られており、放射素
子３が回転しても（ａ）に示す回転角度が０°のときの
偏波特性が維持され、良好な放射特性が実現されてい
る。

【００２４】更に、本発明のアンテナが、図５（ａ）に
示すように携帯無線機に実装され使用される場合、アン
テナ放射素子は重り７によって回転せしめられる。同図
において、２は本発明のアンテナの誘電体基板、４はス
トリップ線路、１７は携帯無線機筐体であり、（ａ）は
携帯無線筐体１７が直立している状態を示している。

【００２５】このとき、携帯無線機は直立しているの
で、重り７は重力によりアンテナ下端に位置し、これに
よりアンテナ放射素子３は垂直偏波に対して感度を持
つ。図５（ｂ）は携帯無線機が実際の使用状態の例を示
したものであり、１９は使用者の人体頭部、２０は使用
者の手である。この時、携帯無線機筐体１７は使用者の
頭部１９の横で約６０°の角度に傾けられているが、

【００２６】アンテナ放射素子３は重り７によりアンテ
ナ回転軸８を回転中心として回転し、同図に示すように
垂直偏波に感度を有する方向に動く。即ち、本実施例で
は、携帯無線機の傾斜角度が使用者により人為的に変動
しても、アンテナ放射素子３は常に垂直偏波に対して感
度をもつように動き、偏波特性が維持されるので、アン
テナ実効利得を一定とすることができる。

【００２７】図６は本発明の第２の実施例を示す図であ
って、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面
図を示しており、先の図１の場合と同様にそれぞれ一部
を破砕して内部構造が見えるように描いている。図面に
おいて、１は第１の誘電体基板、２は第２の誘電体基
板、３は第１の誘電体基板１の表面に被着せしめた金属
被膜から成る形状が長方形のアンテナ放射素子、

【００２８】４は第２の誘電体基板２の表面に被着せし
めた金属被膜より成るストリップ線路、５は第２の誘電
体基板２の背面に被着せしめた金属被膜からなる接地導
体、６はアンテナ接栓、７は第１の誘電体基板１に設け
た重り、８はアンテナ放射素子３の中心からはずれた位
置に設けたアンテナ回転軸、９は誘電体材料から成るア
ンテナカバー、１０は第２の誘電体基板２の表面に設け
たアンテナ回転軸支持部、１１はアンテナカバー９の背
面に設けたアンテナ回転軸支持部であり、

【００２９】第１の誘電体基板１に設けたアンテナ回転
軸８と第２の誘電体基板２に設けたアンテナ回転軸支持
部１０とアンテナカバー９の背面に設けたアンテナ回転
軸支持部１１が互いに合わされるように第２の誘電体基
板２の上に第１の誘電体基板１を重ね、さらに第１の誘
電体基板１の上にアンテナカバー９を重ねた構成として
いる。

【００３０】アンテナ放射素子３は誘電体基板１および
２の誘電率を勘案した共振波長のおよそ１／２の電気長
となるように素子長が設定され、マイクロストリップ線
路４の上部に配置されている。アンテナ接栓６より入力
された高周波電流はマイクロストリップ線路４を伝搬
し、マイクロストリップ線路４とアンテナ放射素子３が
重なる部分において電磁結合によりアンテナ放射素子３
へ給電され、所望の周波数帯域において共振が得られ
る。

【００３１】図７は（ａ）に示すようにアンテナ放射素
子３がアンテナ回転軸８を中心として回転したとき、Ｖ
ＳＷＲが２以下となる周波数帯域幅の変化を（ｂ）に示
すものである。アンテナ放射素子３の回転角度が約８０
°でも約１００ＭＨｚの帯域幅が得られており、前記第
１の実施例で示したアンテナ回転軸８をアンテナ放射素
子３の重心に設置した場合に比べて、ＶＳＷＲが２以下
となるアンテナ放射素子３の回転角度範囲、帯域幅とも
に格段に広がっていることがわかる。

【００３２】図８はアンテナ放射素子３がアンテナ回転
軸８を中心として回転したときの水平面内での垂直・水
平両偏波の放射指向性の変化を示すものである。（ｂ）
に示す回転角度が６０°のときでも最大約２．０ｄＢｄ
（ダイポール比）の指向性利得が得られており、放射素
子３が回転しても、（ａ）に示す回転角度が０°のとき
の偏波特性が維持され、良好な放射特性が実現されてい
る。

【００３３】本発明のアンテナは携帯無線機に実装さ
れ、使用される場合、前記第１の実施例で説明したと同
様に、誘電体基板１は重り７によって回転せしめられる
ので、アンテナ放射素子３はアンテナ回転軸８を回転中
心として回転せしめられ、常に垂直偏波に対して感度を
持つように動き、偏波特性が維持される。即ち、携帯無
線機の傾斜角度が使用者により人為的に変動しても、ア
ンテナ実効利得が一定となる携帯無線機を実現すること
ができる。

【００３４】図９は本発明の第３の実施例を説明する図
であって（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底
面図を示している。（描画方法については先の図と同様
である）同図において、１は第１の誘電体基板、２は第
２の誘電体基板、３は第１の誘電体基板１の表面に被着
せしめた金属被膜から成り、形状が長方形のアンテナ放
射素子、４は第２の誘電体基板２の表面に被着せしめた
金属被膜より成るストリップ線路、

【００３５】５は第２の誘電体基板２の背面に被着せし
めた金属被膜からなる接地導体、６はアンテナ接栓、７
は第１の誘電体基板１に設けた重り、８はアンテナ放射
素子３の中心に設けたアンテナ回転軸、９は誘電体材料
から成るアンテナカバー、１０は第２の誘電体基板２に
設けたストリップ線路４の長手方向を通る直線を外れた
位置となる第２の誘電体基板２の表面に設けたアンテナ
回転軸支持部、１１はアンテナカバー９の背面に設けた
アンテナ回転軸支持部であり、

【００３６】第１の誘電体基板１に設けたアンテナ回転
軸８と第２の誘電体基板２に設けたアンテナ回転軸支持
部１０とアンテナカバー９の背面に設けたアンテナ回転
軸支持部１１が互いに合わされるように第２の誘電体基
板２の上に第１の誘電体基板１を重ね、さらに第１の誘
電体基板１の上にアンテナカバー９を重ねた構成として
いる。

【００３７】アンテナ放射素子３は誘電体基板１および
２の誘電率を勘案した共振波長のおよそ１／２の電気長
となるように素子長が設定され、マイクロストリップ線
路４の上部に配置されている。アンテナ接栓６より入力
された高周波電流はマイクロストリップ線路４を伝搬
し、マイクロストリップ線路４とアンテナ放射素子３が
重なる部分において電磁結合によりアンテナ放射素子３
へ給電され、所望の周波数帯域において共振が得られ
る。

【００３８】図１０は（ａ）に示すようにアンテナ放射
素子３がアンナテ回転軸８を中心として回転したときの
ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域幅の変化を（ｂ）に
示すものである。回転角度が約７５°でも約１０ＭＨｚ
の帯域幅が得られており、アンテナ回転軸をアンテナ放
射素子の重心となる位置に設けた前記第１の実施例に比
べて、ＶＳＷＲが２以下となる回転角度範囲が広がって
いることがわかる。また、前記第２の実施例ではアンテ
ナ放射素子３の重心からはずれた位置にアンテナ回転軸
を設けていたため、

【００３９】アンテナ放射素子回転時の回転半径が大き
くなり、携帯機に実装する場合には携帯無線機筐体を大
きくする必要があり、携帯機の小形化には不利であっ
た。しかし、本発明のアンテナは前記第１の実施例と同
様、アンテナ回転軸をアンテナ放射素子の中心に設けて
いるためアンテナ放射素子回転時の回転半径が小さくな
り、携帯機の小形化に有利である。

【００４０】図１１はアンテナ放射素子３がアンテナ回
転軸８を中心として回転したときの水平面内での垂直・
水平両偏波の放射指向性の変化を示すものである。
（ｂ）に示す回転角度が６０°のときでも最大約０ｄＢ
ｄ（ダイパール比）の指向性利得が得られており、放射
素子３が回転しても（ａ）に示す回転角度が０°のとき
の偏波特性が維持され、良好な放射特性が実現されてい
る。

【００４１】本発明のアンテナが携帯無線機に実装さ
れ、使用される場合、前記第１の実施例で説明したと同
様に、誘導体基板１は重り７によって回転せしめられる
ので、アンテナ放射素子３はアンテナ回転軸８を回転中
心として回転せしめられ、常に垂直偏波に対して感度を
持つように動き、偏波特性が維持される。即ち、携帯無
線機の傾斜角度が使用者により人為的に変動しても、ア
ンテナ実効利得が一定となる携帯無線機を実現すること
ができる。

【００４２】図１２は本発明の第４の実施例を説明する
図であって、１，２は誘電体基板、３ａは誘電体基板２
の表面に被着せしめた金属被膜より形成され、波長の１
／２より短い長さを有する放射素子、５は接地導体、６
はアンテナ接栓、７は重り、８はアンテナ回転軸、９は
誘電体材料からなるアンテナカバー、１０は誘電体基板
１に設けたアンテナ回転軸支持部、

【００４３】１１はアンテナカバー９に設けたアンテナ
回転軸支持部、１２，１３は給電線２０の端部、１４，
１５は給電線１６の端部１２，１３に接続され、波長の
ほぼ１／４の電気長を有する高周波線路、誘電体基板１
はアンテナ回転軸８がアンテナ回転軸支持部に嵌入され
て回動自在なるように、誘電体基板１上に重ねられてい
る。また、アンテナ回転軸の他端はアンテナカバーの回
転支持部１１に嵌入され誘電体基板１が回動自在である
ように位置決めされている。

【００４４】このような構成になっているため、アンテ
ナ接栓６より入力された高周波は高周波線路１９、給電
線１６、および高周波線路１４を通過して高周波線路１
４の端部で反射される。高周波線路１４の電気長をほぼ
１／４波長に設定していることにより、給電線１６の位
置において定在波電流の振幅がほぼ最大となる。誘電体
基板１の表面に形成されている放射素子３ａは、この給
電線５の位置の上部に配置されるため、電磁結合により
給電線１６上の給電電流は放射素子３ａ上に誘起され
る。

【００４５】放射素子３ａの素子長は、誘電体基板１お
よび２の誘電率を勘案した共振波長（通常、波長の１／
２より短い長さとなる）に設定することにより、所望の
周波数帯において共振が得られる。図１３は本実施例の
リターンロス特性を示したものであり、良好な共振特性
が得られていることがわかる。

【００４６】このとき、放射素子３ａには、正弦波状の
電流が誘起され、マイクロストリップ構造の半波長ダイ
ポールアンテナ素子として動作する。図１４に本実施例
のアンテナの水平面内での垂直偏波放射指向性を示す。
最大約５．６ｄＢｉの指向性利得が得られており、良好
な放射特性が実現されている。

【００４７】更に、このアンテナの誘電体基板１はアン
テナ回転軸を回転中心として３６０°自由に回転する構
造となっているため、このアンテナが図１５に示すよう
に携帯無線機に実装され、使用される場合、誘電体基板
１は重り７が回転中心の下になるように回転して一定の
位置で静止する。図１５（ａ）において、

【００４８】１８は本発明のアンテナ、１７は無線機き
ょう体であり、無線機きょう体１７が直立している状態
を示している。このとき、重り７は図に示すようにアン
テナの最下部に位置するようになり、その結果誘電体基
板１上の放射素子３ａは垂直偏波に感度を有する方向に
向いている。同図（ｂ）において、１９は人体頭部、２
０は手であり、無線機きょう体１７は人体頭部１９の横
で斜めに傾いている。

【００４９】このとき、誘電体基板１はアンテナ回転軸
を回転中心として重り７により回転せしめられ、図に示
すように放射素子３ａは垂直偏波に感度を有する方向に
傾く。すなわち、本実施例では、携帯無線機きょう体の
傾きの如何にかかわらず放射素子３ａは常に垂直偏波に
感度を有するように動き、偏波特性が維持される。

【００５０】本発明では、給電線１６を円弧状に形成し
ているため、放射素子が回転しても一定の励振条件が保
たれ、従って図１４に示した放射指向性が保たれる。ま
た、動作放射素子３ａを給電線１６との空間給電により
励振する構造としているため、放射素子の回転動作によ
る雑音の発生もない。

【００５１】図１６は本発明の第５の実施例を説明する
図であって、構造等は先の図１２の場合とほぼ同様であ
るが放射素子３ｂが付加されている点が異なる。アンテ
ナ接栓６より入力された高周波は高周波線路１５、給電
線１６、および高周波線路１４を通過して高周波線路１
４の端部で反射される。

【００５２】高周波線路１４の電気長をほぼ１／４波長
に設定しているので、給電線１６の位置において定在波
電流の振幅がほぼ最大となる。誘電体基板１の表面に形
成されている放射素子３ａは、この給電線１６の位置の
上部に配置されるため、電磁結合により給電線１６上の
給電電流は放射素子３ａ上に誘起される。

【００５３】放射素子３ａの素子長は、誘電体基板１お
よび２の誘電率を勘案した共振波長の定在波がたつ長さ
に設定することにより、所望の周波数帯において共振が
得られる。また、放射素子３ｂは放射素子３ａと異なる
共振波長に設定されているが、その共振波長に対応する
周波数において給電線１６上の給電電流は放射素子３ａ
を介して放射素子３ｂ上に誘起される。すなわち、異な
る２周波において動作する放射素子を形成できる。

【００５４】図１７は第１６の実施例を説明する図であ
って、２周波において動作する放射素子を形成する他の
例を示している。同図の放射素子３ｃ上には放射素子３
ａを介してアンテナ電流が誘起される。従って、放射素
子３ａの長さによって決まる共振周波数と、放射素子３
ｃと放射素子３ａとを含む長さによって決まる共振周波
数の２周波において動作する放射素子が形成できる。

【００５５】このとき、放射素子３ａ、３ｃおよび放射
素子３ａと３ｃを含めた放射素子には、それぞれ正弦波
状の定在波電流が誘起され、マイクロストリップ構造の
ダイポールアンテナ素子として動作し、図１４に示され
る放射指向性と同様の放射指向性が得られる。

【００５６】更に、このアンテナの誘電体基板１はアン
テナ回転軸を回転中心として３６０°自由に回転する構
造となっているため、実施例１において説明したと同様
に、放射素子３ａ、および３ｃは、重り７によって携帯
無線機きょう体の傾きに因らず常に垂直偏波に感度を有
するように動き、偏波特性が維持される。

【００５７】実施例も、給電線１６を円弧状に形成して
いるため、放射素子が回転しても一定の励振条件が保た
れ、従って図１４に示したと同様の放射指向性が維持さ
れる。また、放射素子３ａを給電線１６との空間給電に
より励振する行動としているため、放射素子の回転動作
による雑音の発生もない。

【００５８】図１８は本発明の第７の実施例を説明する
図であって、誘電体基板１および２がアンテナ回転軸と
誘電体基板２との嵌合部を中心とする円形状に構成され
た場合の例を示している。このような４３となっている
ため、本アンテナは必要な機能動作を保持したまま誘電
体基板２の重量を軽量化して構成できるものである。

【００５９】図１９は本発明の第８の実施例を説明する
図であって、図１８における誘電体基板１の形状を誘電
体基板の凸部１２を中心点として非対象形となるよう構
成した場合の実施例を示すものである。図では、誘電体
基板１の形状をＴ字形にした場合を示している。このよ
うに誘電体基板１を形成することにより、誘電体基板１
そのものを振り子のように構成できるので、重り７を削
除した構造とすることができる。本実施例においても、
その動作特性は前記実施例と同様である。

【００６０】図２０は本発明の第９の実施例を説明する
図であって、８ａは誘電体基板１を貫通する回転軸であ
り、９ａは本発明のアンテナを収納する誘電体から成る
アンテナカバーである。アンテナカバー９ａは、回転軸
８ａがアンテナカバー９ａに設けられたアンテナ回転軸
支持部１１と誘電体基板１の表面に設けられたアンテナ
回転軸支持部Ｉｃとによって挟まれるようにして誘電体
基板１，２が重なるように固定される。

【００６１】誘電体基板１は回転軸８ａを中心に３６０
度回転し、携帯無線機きょう体に本アンテナが実装され
たとき、重り７の作用によって放射素子３ａは常に一定
の偏波特性を維持するように動作する。本実施例は他の
実施例が主としてアンテナ回転軸を誘電体板１に固定的
に設けているのに対し、アンテナ回転軸上で誘電体板１
が回転し得るようにした点で他の実施例と異なる。

【００６２】図２１は本発明の第１０の実施例を説明す
る図であって、誘導体基板およびアンテナカバーのアン
テナ回転軸支持部に金属製等のキャップ２１を埋め込
み、このキャップ２１によってアンテナ回転軸を支持す
るようにした構成を示すものである。このような構造と
することにより、アンテナ回転軸支持部の摩耗を軽減で
き、アンテナの長寿命化を図ることができる。

【００６３】図２２は本発明の第１１の実施例を説明す
る図であって、誘電体基板１の中央部に設けられたアン
テナ回転軸支持部を、放射素子３ａの長手方向の長さを
二分する中心線の延長線上から外れた位置に設けるよう
構成した場合の例を示すものである。放射素子３ａの長
手方向の長さを二分する中心線の位置が給電線１６の真
上部分からオフセットされた位置に来るように構成さ
れ、給電線１６と放射素子３ａとの結合状態を変化させ
ることができる。

【００６４】すなわち、アンテナ接栓からみた入力イン
ピーダンス特性を調節することができ、最も良好な結合
条件の下でアンテナを動作させることができる。同様に
して、放射素子３ａの位置を誘電体基板１のアンテナ回
転軸支持部に対してより近づけるかあるいは遠ざけるこ
とによっても結合条件を調整できる。

【００６５】図２３は本発明の第１２の実施例を説明す
る図であって、本発明において可能な放射素子の形状の
例を示したものである。同図（ａ）は放射素子３ａが長
方形である場合であり、前記実施例において説明した。
同図（ｂ）は放射素子３ｄが折れ曲がった帯状の素子形
状の場合を示したものであり、誘電体基板１，２の寸法
を変えることなくアンテナの動作周波数を下げることが
できる。

【００６６】言い換えれば、アンテナの小型化に有効で
ある。また交差偏波特性が必要となる場合にも有効であ
る。同図（ｃ）は放射素子３ｅが曲線的に帯状の場合を
示したものであり、希望する偏波特性・放射指向性を得
ようとする場合に有効である。これらいずれの場合にお
いても、給電性１６とアンテナ素子との位置関係は実施
例１０の説明で述べたごとく、最適な位置関係に配置さ
れる。

【００６７】図２４は本発明の第１３の実施例を説明す
る図であって、円弧状の給電線１６の一端に接続する波
長のほぼ１／４の電気長を有する高周波線路１４と、円
弧状の給電線１６のもう一方の端部とアンテナ接栓６と
を電気的に接続する線路１５とが、誘電体基板２の背面
側に被着せしめた接地導体５の更に背面に設けられた誘
電体基板２３の背面に被着せしめられ、接地導体２５を
被着せしめた誘電体基板２４により挟まれてトリプレー
ト構造の高周波線路として構成されている。

【００６８】そして接地導体５に設けた小さい穴を通し
て誘電体基板２ならびに誘電体基板２３を貫通する導体
ピン２２により円弧状の給電線１６に電気的に接続して
構成されている。このような構造になっているから、高
周波線路１４および１５と回転する放射素子３ａとの間
の相互結合の影響を無くすことができ、放射素子３ａが
任意のどのような位置に回転した場合でも良好な動作特
性を得ることができる。

【００６９】以上説明した実施例は、給電回路を誘電体
基板２の表面に前記アンテナ回転軸を中心として円弧状
に被着せしめた金属被膜より成るマイクロストリップ線
路によって構成した実施例を示したものであるが、給電
線１６のようなマイクロストリップ線路構造に換えて誘
電体基板２の表面にスロットを形成してスロット結合を
利用することによっても同様の偏波追尾アンテナが実現
可能である。

【００７０】また、このことは放射素子の構成について
も同様である。本発明のアンテナにおける誘電体板の厚
みは、誘電体の誘電率、放射素子と給電素子が向き合う
面積などと共に、給電損失を決める一要因であり、絶対
的な制限はないが、損失を必要以上に大きくしないため
に、通常は、使用電磁波の波長以下とすることが望まし
い。

【００７１】更に、上記全ての実施例では、誘電体基板
１および誘電体基板２の形状が長方形あるいは円形の場
合について説明したが、本発明の誘電体基板はこれに限
定されるものではなく、例えば、楕円や、その他の形状
のものなども、本発明に含まれることは言うまでもな
い。

【００７２】また、上記全ての実施例では、第１の誘電
体基板の放射素子がない面と、第２の誘電体基板のスト
リップ線路を有する面とが、互いに向き合った場合につ
いて説明したが、第１の誘電体基板の放射素子を有する
面と、第２の誘電体基板のストリップ線路を有する面と
が、互いに向き合った場合でも同様なアンテナ特性が得
られる。

【００７３】また、上記実施例では、アンテナ放射素子
の形状が主として長方形の場合について説明したが、本
発明のアンテナ放射素子３の形状はこれに限定されるも
のではなく、例えば、長方形の放射素子に切り込みを入
れて小形化を図ったもの、無給電素子を付加して２周波
共用化および広帯域化を図ったものなど、既存のアンテ
ナ技術を本発明のアンテナ構造に適用したものも本発明
に含まれるのは当然である。

【００７４】上記実施例では、アンテナ回転軸をアンテ
ナカバーと誘電体基板とで保持する場合にいて説明した
が、本発明のアンテナ放射素子の回転構造はこれに限定
されるものではなく、例えば、アンテナ放射素子の表面
または誘電体基板の表面のどちらか一方にアンテナ回転
軸を設け、誘電体基板またはアンテナカバーの一方で支
持する回転構造のものなども本発明に含まれることは言
う迄もない。

【００７５】また、上記実施例では、重りを誘電体基板
に設けた場合について説明したが、本発明の重りの構成
は、これに限定されるものではなく、例えば、重りの設
置位置をアンテナ放射素子の表面や側面に設けた構造の
ものなども考えられる。

【００７６】更に、上記実施例では誘電体基板をその回
転中心で機械的に支持する部材を設けた場合について説
明しているが、これに限るものではなく特に突起状ある
いは軸状の構造物を設けることなく、例えば、アンテナ
を密閉された容器内に収め核容器内に流体を満たして、
放射素子を設けた誘電体板が回動し得るような構造とし
たものも本発明に含まれるものであることは言う迄もな
い。

【００７７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、携帯
無線機の傾斜角度が使用者の使用状態により人為的な変
動を受けた場合でも、アンテナの偏波特性が変動せず、
アンテナ実効利得が常に一定となる携帯無線機用アンテ
ナとして有効である。従って、見通し道路等を主な無線
ゾーンとする交差偏波識別度の高いマイクロセル方式の
移動通信システムにおいて有用な実効利得の高い携帯無
線機用アンテナを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明のアンテナのリターンロスを示す図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例のアンテナのアンテナ放
射素子が回転したときのＶＳＷＲが２以下となる帯域幅
の変化を示す図である。

【図４】第１の実施例のアンテナの垂直・水平両偏波の
放射指向性を示す図である。

【図５】第１の実施例のアンテナの携帯無線機への実装
と通話状態を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図７】第２の実施例のアンテナ放射素子が回転したと
きの帯域幅の変化を示す図である。

【図８】第２の実施例のアンテナの垂直・水平両偏波の
放射指向性を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図１０】第３の実施例のアンテナ放射素子が回転した
ときの帯域幅の変化を示す図である。

【図１１】第３の実施例のアンテナの垂直・水平両偏波
の放射指向性を示す図である。

【図１２】本発明の第４の実施例を説明する図である。

【図１３】第４の実施例のリターンロス特性を示す図で
ある。

【図１４】第４の実施例のアンテナの水平面内で垂直偏
波放射指向性を示す図である。

【図１５】第４の実施例のアンテナの携帯無線機への実
装例と使用例を示す図である。

【図１６】本発明の第５の実施例を説明する図である。

【図１７】本発明の第６の実施例を説明する図である。

【図１８】本発明の第７の実施例を説明する図である。

【図１９】本発明の第８の実施例を説明する図である。

【図２０】本発明の第９の実施例を説明する図である。

【図２１】本発明の第１０の実施例を説明する図であ
る。

【図２２】本発明の第１１の実施例を説明する図であ
る。

【図２３】本発明の第１２の実施例を説明する図であ
る。

【図２４】本発明の第１３の実施例を説明する図であ
る。

【図２５】従来の携帯無線電話機の構成の例を示す図で
ある。

【図２６】携帯無線電話機を実際に使用する状態を説明
する図である。

【図２７】アンテナの傾きと実効利得の関係を示す図で
ある。

【図２８】直交偏波を用いた偏波ダイバーシチアンテナ
の構成の例を示す図である。

【符号の説明】

１，２，２３，２４ 誘電体基板 ３，３ａ〜３ｃ アンテナ放射素子 ４ マイクロストリップ線路給電線 ５ 接地導体 ６ アンテナ接栓 ７ 重り ８，８ａ アンテナ回転軸 ９ アンテナカバー １０ 誘電体基板１に設けたアンテナ回転軸支持部 １１ アンテナカバー９に設けたアンテナ回転軸支持
部 １２，１３ 給電線の端部 １４，１５ 高周波線路 １６ 給電線 １７ 無線機筐体 １８ アンテナ １９ 人体頭部 ２０ 使用者の手 ２１ 金属性のキャップ ２２ 導体ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多賀 登喜雄 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 長 敬三 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−214205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−1304（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04Q 3/00 - 3/46 H04Q 13/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の面に金属被膜よりなる少なくとも
   １つの放射素子を有する第１の誘電体基板と、 一方の面に金属被膜よりなる接地導体を有すると共に、
   他方の面に金属被膜よりなるストリップ線路を有する第
   ２の誘電体基板からなるマイクロストリップアンテナに
   おいて、 第１の誘電体基板の放射素子と第２の誘電体基板のスト
   リップ線路とが電磁的な結合を保ちつつ、第１の誘電体
   基板が第２の誘電体基板上でアンテナ回転軸を中心に回
   転し得る機構を有し、 前記アンテナ回転軸は前記第1の誘電体基板上の重心を
   外した位置に構成され、 前記第１の誘電体基板が重力によって回転することによ
   り前記放射素子は常に垂直偏波に感度を有する方向へ向
   く、 ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
2. 【請求項２】 前記第１の誘電体基板または前記放射素
   子の表面ないし側面に重りを付けたことを特徴とする請
   求項１記載のマイクロストリップアンテナ。
3. 【請求項３】 第１の誘電体基板の放射素子の形状を長
   方形とした請求項１および請求項２記載のマイクロスト
   リップアンテナ。
4. 【請求項４】 アンテナ回転軸が、第２の誘電体基板上
   に設けたストリップ線路上を外れた位置、あるいは、該
   ストリップ線路を長手方向に延長した領域の外の位置に
   なるように構成した請求項１〜請求項３記載のマイクロ
   ストリップアンテナ。
5. 【請求項５】 第２の誘電体基板のストリップ線路の一
   端を円弧状に形成した請求項１〜請求項４記載のマイク
   ロストリップアンテナ。
6. 【請求項６】 第２の誘電体基板のストリップ線路の一
   端を円弧状に形成し、円弧状に形成したストリップ線路
   の一端に使用波長のほぼ４分の１の電気長を有するスト
   リップ線路を接続した請求項１〜請求項４記載のマイク
   ロストリップアンテナ。