JP3930979B2 - マイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線機に搭載して好適なマイクロストリップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信を目的とした衛星通信システムが種々提案されているが、衛星通信システムには静止衛星を利用する静止移動体衛星通信システムと、非静止衛星を用いる非静止移動体衛星通信システムがある。
非静止移動体衛星通信システムには、低・中高度軌道の衛星を用いるシステム、長楕円軌道の衛星を用いるシステム、傾斜同期軌道を用いるシステムがある。このうちの低・中高度軌道の非静止衛星を用いるシステムには、ＬＥＯ（Low Earth Orbit）通信システムがある。このＬＥＯ通信システムは伝搬遅延時間が小さいシステムとされており、また、伝搬損失が小さくされているため、端末の送信電力を低減でき端末の小型化・軽量化を容易とできる長所を有している。
【０００３】
さらに、ＬＥＯ通信システムには、データ伝送のみを扱う小規模ＬＥＯ（Ｌｉｔｔｌｅ ＬＥＯ）と、音声伝送が可能な大規模ＬＥＯ（Ｂｉｇ ＬＥＯ）がある。大規模ＬＥＯの中には米国Ｉｒｉｄｉｕｍ社が計画を推進している国際パーソナル衛星通信システム“イリジウム”がある。このイリジウム・システムは、通信方式が１．６ＧＨｚ帯の周波数を用いたＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式とされており、地球全体をカバーするよう７８０ｋｍの高度に打ち上げられた（６６＋６）個の非静止衛星を用いて通信するようにされている。なお、非静止衛星は、経度３０度間隔で配置されて周回軌道を回っている。また、イリジウム・システムには１６１８．３５〜１６２６．５ＭＨｚの周波数帯域幅が割り当てられる。
【０００４】
このイリジウム・システムでは、多くの衛星が必要ではあるものの通信の遅延時間が無視できるので、リアルタイムで音声やデータ等の通信が行える。さらに、端末の送信電力を低減できるため端末を携帯型とすることが可能である。したがって、イリジウム・システム用の携帯無線機を携帯していれば、全世界の電話や携帯電話とリアルタイムで通話やデータ伝送を行うことが可能となる。なお、イリジウム・システムでは携帯無線機に好適なように円偏波（右旋）が用いられている。
【０００５】
このような携帯無線機においては、円偏波を受信する必要があることからヘリカルアンテナやマイクロストリップアンテナが用いられる。
ここで、円偏波を送受信可能な従来のマイクロストリップアンテナの構成を図７に示す。図７（ａ）は、方形マイクロストリップアンテナの平面図であり、図７（ｂ）はその側面図、図７（ｃ）は裏面図である。
図７（ａ）〜（ｃ）に示す方形マイクロストリップアンテナ１００は、所定厚みの円筒状の誘電体基板１１０の表面に方形パッチ状の方形放射導体１１１が形成されており、その裏面には全面にアース導体１１３が形成されている。方形放射導体１１１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点１１２が設けられており、この給電点１１２の位置には誘電体基板１１０を貫通するように挿通孔１１０ａが設けられている。
【０００６】
また、誘電体基板１１０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル１１４が装着されており、同軸ケーブル１１４の中心導体１１４ａは挿通孔１１０ａ内に挿通されて、その先端が給電点１１２にハンダ付けされている。また、同軸ケーブル１１４のシールド導体１１４ｂはアース導体１１３にハンダ付け等により電気的かつ機械的に固着されている。
このように、同軸ケーブル１１４は給電点１１２の位置から導出されるため、図７（ｂ）に示すように誘電体基板１１０の中心から偏心して導出されることになる。そして、方形放射導体１１１で受信された円偏波は同軸ケーブル１１４を介して受信機に導かれ、同軸ケーブル１１４から供給されたＲＦ信号は方形放射導体１１１から円偏波の電磁波として空間へ放射されるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来のマイクロストリップアンテナをイリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載するようにした際には、携帯無線機を小型化して携帯に便利にする必要からマイクロストリップアンテナを極力コンパクト化しなければならない。この場合には、マイクロストリップアンテナの誘電体基板１１０の径を極力小さくすることになる。すると、誘電体基板１１０の裏面に形成されているアース導体１１３の面積がアースとしての機能を十分に果たす面積を確保することができないようになる。
このため、マイクロストリップアンテナの特性が不安定となって、周囲の影響を受けやすくなるため、携帯無線機本体の影響やユーザの影響を受け易くなりアンテナの特性が変化してしまうという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は周囲の影響を極力受けないようにしたマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のマイクロストリップアンテナは、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、下端が開放された円筒状のスリーブとされており、前記同軸ケーブルに被嵌された該スリーブの先端が前記アース導体に接続されている。
【００１０】
また、本発明の目的を達成することのできる他のマイクロストリップアンテナは、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、上端が開放された円筒状の套管部と、該套管部の下端に略直交するよう形成された接続部とからなるシュペルトップとされており、該シュペルトップの上端と前記アース導体の間隔が約λ（波長）／１６とされ、該接続部の端部が前記同軸ケーブルの前記シールド導体に接続されている。
【００１１】
さらに、本発明のマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機は、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、上端が開放された円筒状の套管部と、該套管部の下端に略直交するよう形成された接続部とからなるシュペルトップとされており、該シュペルトップの上端と前記アース導体の間隔が約λ（波長）／１６とされ、該接続部の端部が前記同軸ケーブルの前記シールド導体に接続されているマイクロストリップアンテナが、アンテナカバーケースに収納されており、該アンテナカバーケースが伸縮自在に筐体に設けられている。
さらにまた、本発明の他のマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機は、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、下端が開放された円筒状のスリーブとされており、前記同軸ケーブルに被嵌された該スリーブの先端が前記アース導体に接続されている。
【００１２】
このような本発明によれば、マイクロストリップアンテナに接続された給電ケーブルにおけるシールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段を設けるようにしたので、アース導体の面積が十分でなくとも周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。
従って、本発明のマイクロストリップアンテナは、イリジウム・システム等の移動体衛星通信システムに使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。また、アース導体の面積が小さくてもよいことからマイクロストリップアンテナおよび携帯無線機の小型化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第１の構成例を図１に示す。図１（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ１の一部を破断した正面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ１では、所定厚みの円筒状とされたセラミック製等の誘電体基板１０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体１１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体１３が設けられている。この放射導体１１とアース導体１３は、誘電体基板１０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体１１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点１２が設けられており、この給電点１２の位置には誘電体基板１０を貫通するように挿通孔１０ａが設けられている。
【００１４】
また、誘電体基板１０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル１４が挿通孔１０ａの位置に装着されており、同軸ケーブル１４の中心導体１４ａは挿通孔１０ａの下端から挿通されている。そして、挿通孔１０ａに挿通された中心導体１４ａの先端が給電点１２にハンダ付けされて、放射導体１１が同軸ケーブル１４により給電される。さらに、同軸ケーブル１４のパイプ状のシールド導体１４ｂの先端はアース導体１３にハンダ付け部１６として示すようにハンダ付けされて電気的かつ機械的に固着される。
【００１５】
また、同軸ケーブル１４のシールド導体１４ｂにはシュペルトップ１５が設けられている。シュペルトップ１５は、長さＬ１の円筒状の套管部１５ａと、套管部１５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部１５ｂとから構成されている。シュペルトップ１５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体１３から距離Ｌ２の位置に上端が位置するように、シュペルトップ１５の下端である接続部１５ｂの内径端が電気的にシールド導体１４ｂのＡ点に接続されている。この場合、シュペルトップ１５の接続部１５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル１４を挿通することにより、同軸ケーブル１４に対してほぼ同軸上にシュペルトップ１５を配置することができる。
【００１６】
ところで、套管部１５ａの長さＬ１は約λ／４とされているため、Ａ点から見た先端が開放されたシュペルトップ１５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル１４のシールド導体１４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体１３に達し、この部分で折り返されてシールド導体１４ｂの外側を流れる電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ１においてアース導体１３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ１は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
【００１７】
また、アース導体１３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ１の小型化を図ることができる。
なお、シュペルトップ１５の上端とアース導体１３との距離Ｌ２は、約λ／１６以上とされていればよい。また、シュペルトップ１５の套管部１５ａの径はシールド導体１４ｂの径の約３倍程度とされる。
【００１８】
次に、本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第２の構成例を図２に示す。図２（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ２の一部を破断した正面図であり、図２（ｂ）はその上面図である。
図２（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ２では、所定厚みの円筒状とされたセラミック製等の誘電体基板２０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体２１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体２３が設けられている。この放射導体２１とアース導体２３は、誘電体基板２０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体２１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点２２が設けられており、この給電点２２の位置には誘電体基板２０を貫通するように挿通孔２０ａが設けられている。
【００１９】
また、誘電体基板２０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル２４が挿通孔２０ａの位置に装着されており、同軸ケーブル２４の中心導体２４ａは挿通孔２０ａの下端から挿通される。そして、挿通孔２０ａに挿通された中心導体２４ａの内径端が給電点２２にハンダ付けされて、放射導体２１が同軸ケーブル２４により給電される。さらに、同軸ケーブル２４のパイプ状のシールド導体２４ｂの先端はアース導体２３にハンダ付け等により電気的かつ機械的に固着される。
【００２０】
また、同軸ケーブル２４のシールド導体２４ｂと同軸にスリーブ２５が設けられている。スリーブ２５は、長さＬ１の円筒状の套管部２５ａと、套管部２５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部２５ｂとから構成されている。スリーブ２５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体２３に接続部２５ｂがハンダ付けされて電気的に接続されている。この接続点をＡ点とする。この場合、スリーブ２５の接続部２５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル２４を挿通することにより、同軸ケーブル２４に対してほぼ同軸上にスリーブ２５を配置することができる。
【００２１】
ところで、套管部２５ａの長さＬ１は約λ／４とされていると共に、接続部２５ｂが同軸ケーブル２４のシールド導体２４ｂに接続されているため、Ａ点から見た先端が開放されているスリーブ２５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル２４のシールド導体２４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体２３に達し、この部分で折り返されてシールド導体２４ｂの外側を流れようとする電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
【００２２】
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ２においてアース導体２３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ２は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
また、アース導体２３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ２の小型化を図ることができる。
なお、スリーブ２５の套管部２５ａの径はシールド導体１４ｂの径の約３倍程度とされる。また、スリーブ２５の接続部２５ｂは必ずしも必要ではなく、接続部２５ｂを設けることなく套管部２５ａを直接アース導体２３に接続するようにしてもよい。
【００２３】
本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第３の構成例を図３に示す。図３（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ３の一部を破断した正面図であり、図３（ｂ）はその上面図である。
図３（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ３では、所定厚みの円筒状とされたセラミック製等の誘電体基板３０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体３１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体３３が設けられている。この放射導体３１とアース導体３３は、誘電体基板３０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体３１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点３２が設けられており、この給電点３２の位置には誘電体基板３０に形成されたスリット３０ｂに連通するように挿通孔３０ａが設けられている。
【００２４】
このスリット３０ｂの断面形状は方形状とされており、給電点３２から誘電体基板３０の略中心に至る幅で誘電体基板３０に形成されており、スリット３０ｂの厚みは極力薄く形成されている。
また、誘電体基板３０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル３４が誘電体基板３０のほぼ中心に装着されており、同軸ケーブル３４の中心導体３４ａはスリット３０ｂの下端からスリット３０ｂ内に斜めに挿通されて、スリット３０ｂに連通する挿通孔３０ａ内に挿通される。そして、挿通孔３０ａに挿通された中心導体３４ａの先端が給電点３２にハンダ付けされて、放射導体３１が同軸ケーブル３４により給電される。さらに、同軸ケーブル３４のパイプ状のシールド導体３４ｂの先端はアース導体３３の略中心にハンダ付け部３６においてハンダ付けされることにより電気的かつ機械的に固着される。
【００２５】
このように、同軸ケーブル３４のパイプ状のシールド導体３４ｂの先端が誘電体基板３０の略中心に固着されるため、同軸ケーブル３４の中心導体３４ａは図３（ａ）に示すようにスリット３０ｂ内において斜めに挿通されるようになる。これにより、給電点３２が偏心していても同軸ケーブル３４は誘電体基板３０の略中心位置から導出されるようになる。このように構成されたマイクロストリップアンテナ３は回転対称の形状となる。
また、同軸ケーブル３４のシールド導体３４ｂにはシュペルトップ３５が設けられている。シュペルトップ３５は、長さＬ１の円筒状の套管部３５ａと、套管部３５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部３５ｂとから構成されている。シュペルトップ３５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体３３から距離Ｌ２の位置に上端が位置するように、シュペルトップ３５の下端である接続部３５ｂの内径端が電気的にシールド導体３４ｂのＡ点に接続されている。この場合、シュペルトップ３５の接続部３５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル３４を挿通することにより、同軸ケーブル３４に対してほぼ同軸上にシュペルトップ３５を配置することができる。
【００２６】
ところで、套管部３５ａの長さＬ１は約λ／４とされているため、Ａ点から見た先端が開放されたシュペルトップ３５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル３４のシールド導体３４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体３３に達し、この部分で折り返されてシールド導体３４ｂの外側を流れる電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ３においてアース導体３３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ３は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
【００２７】
また、アース導体３３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ３の小型化を図ることができる。
なお、シュペルトップ３５の上端とアース導体３３との距離Ｌ２は、約λ／１６以上とされていればよい。また、シュペルトップ３５の套管部３５ａの径はシールド導体３４ｂの径の約３倍程度とされる。
【００２８】
次に、本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第４の構成例を図４に示す。図４（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ４の一部を破断した正面図であり、図４（ｂ）はその上面図である。
図４（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ４では、所定厚みの円柱状とされたセラミック製等の誘電体基板４０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体４１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体４３が設けられている。この放射導体４１とアース導体４３は、誘電体基板４０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体４１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点４２が設けられており、この給電点４２の位置には誘電体基板４０に形成されたスリット４０ｂに連通するように挿通孔４０ａが設けられている。
【００２９】
このスリット４０ｂの断面形状は方形状とされており、給電点４２から誘電体基板４０の略中心に至る幅で誘電体基板４０に形成されており、スリット４０ｂの厚みは極力薄く形成されている。
また、誘電体基板４０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル４４が誘電体基板４０のほぼ中心に装着されており、同軸ケーブル４４の中心導体４４ａはスリット４０ｂの下端からスリット４０ｂ内に斜めに挿通されて、スリット４０ｂに連通する挿通孔４０ａ内に挿通される。そして、挿通孔４０ａに挿通された中心導体４４ａの先端が給電点４２にハンダ付けされて、放射導体４１が同軸ケーブル４４により給電される。さらに、同軸ケーブル４４のパイプ状のシールド導体４４ｂの先端はアース導体４３の略中心にハンダ付け部４６においてハンダ付けされることにより電気的かつ機械的に固着される。
【００３０】
このように、同軸ケーブル４４のパイプ状のシールド導体４４ｂの先端が誘電体基板４０の略中心に固着されるため、同軸ケーブル４４の中心導体４４ａは図４（ａ）に示すようにスリット４０ｂ内において斜めに挿通されるようになる。これにより、給電点４２が偏心していても同軸ケーブル４４は誘電体基板４０の略中心位置から導出されるようになる。このように構成されたマイクロストリップアンテナ４は回転対称の形状となる。
【００３１】
また、同軸ケーブル４４のシールド導体４４ｂと同軸にスリーブ４５が設けられている。スリーブ４５は、長さＬ１の円筒状の套管部４５ａと、套管部４５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部４５ｂとから構成されている。スリーブ４５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体４３に接続部４５ｂがハンダ付けされて電気的に接続されている。この接続点をＡ点とする。この場合、スリーブ４５の接続部４５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル４４を挿通することにより、同軸ケーブル４４に対してほぼ同軸上にスリーブ４５を配置することができる。
【００３２】
ところで、套管部４５ａの長さＬ１は約λ／４とされていると共に、接続部４５ｂが同軸ケーブル４４のシールド導体４４ｂに接続されているため、Ａ点から見た先端が開放されているスリーブ４５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル４４のシールド導体４４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体４３に達し、この部分で折り返されてシールド導体４４ｂの外側を流れようとする電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
【００３３】
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ４においてアース導体４３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ４は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
また、アース導体４３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ４の小型化を図ることができる。
なお、スリーブ４５の套管部４５ａの径はシールド導体４４ｂの径の約３倍程度とされる。また、スリーブ４５の接続部４５ｂは必ずしも必要ではなく、接続部４５ｂを設けることなく套管部４５ａを直接アース導体４３に接続するようにしてもよい。
【００３４】
上記説明したマイクロストリップアンテナの第１の構成例ないし第４の構成例において、パッチ状の放射導体の形状は方形に限らず、円形の放射導体としてもよい。円形の放射導体とする場合は、対向する周縁部を一部切り取ったり、対向する周縁部に切溝を設けるようにして円偏波の送受信を行えるようにする。
なお、誘電体基板はセラミック製として説明したが、これに限ることはなく所定の誘電率を有する一般的な誘電材からなる誘電体基板であってもよい。
さらに、誘電体基板にスリットを形成する場合にスリットの断面形状は、方形状に限らずくさび状としてもよい。この場合は、偏心された給電点と誘電体基板の裏面の略中心とを連通させるようなスリットの形状とされる。
【００３５】
次に、本発明に係るマイクロストリップアンテナをイリジウム・システム等に適用した携帯無線機の構成例を図５，図６に示す。ただし、これらの図においては上記した第３の構成例のマイクロストリップアンテナを使用する例を示しており、図５（ａ）は一部を断面図で示す携帯無線機の平面図、図５（ｂ）は携帯無線機の側面図、図６（ａ）はアンテナ部を収納した携帯無線機を示す平面図、図６（ｂ）は一部を断面図で示す携帯無線機の上面図である。
図５（ａ）（ｂ）において、携帯無線機５０の筐体５０ａ内には送受信回路が収納されており、筐体５０ａには各種表示を行う表示部５０ｂと、ダイアルしたり各種操作を行う複数のボタン５０ｃが設けられている。この筐体５０ａに対してアンテナ部５１が伸縮自在に設けられている。なお、アンテナ部５１を筐体５０ａに対して伸長した状態が図５に、アンテナ部５１を収納した状態が図６に示されている。
【００３６】
アンテナ部５１は、上記した第３の構成例（図３参照）のマイクロストリップアンテナ５２と、マイクロストリップアンテナ５２を収納している上部アンテナカバーケース５１ａと下部アンテナカバーケース５１ｂとから構成される。上部アンテナカバーケース５１ａには、マイクロストリップアンテナ５２における誘電体基板および絶縁筒体が収納され、下部アンテナカバーケース５１ｂにはセミリジッドの同軸ケーブル５２ｂおよびシュペルトップ５２ａが収納される。この上部アンテナカバーケース５１ａと下部アンテナカバーケース５１ｂは、合成樹脂製とされ、回転対称の形状とされている。
【００３７】
このような構成の携帯無線機５０においては、アンテナ部５１の上部にマイクロストリップアンテナ５２が設けられているので、アンテナ部５１が伸張状態でも収納状態でも送受信可能となる。また、携帯無線機５０が待ち受け時とされているときには、アンテナ部５１を図６に示すように筐体５０ａに収納してコンパクトに携帯することが可能とされる。
上記の説明では、第３の構成例のマイクロストリップアンテナを用いるようにしたが、これに限るものではなく携帯無線機５０には第１の構成例ないし第４の構成例のマイクロストリップアンテナのいずれでも搭載することができる。
なお、本発明のマイクロストリップアンテナは、イリジウム・システム等の移動体衛星通信システム用の携帯端末用アンテナ、車載用アンテナ、船舶用アンテナに適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上記説明したように本発明のマイクロストリップアンテナは、マイクロストリップアンテナに接続された給電ケーブルにおけるシールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段を設けるようにしたので、アース導体の面積が十分でなくとも周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。
従って、本発明のマイクロストリップアンテナは、イリジウム・システム等の移動体衛星通信システムに使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。また、アース導体の面積が小さくてもよいことからマイクロストリップアンテナおよび携帯無線機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第３の構成例を示す図である。
【図４】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第４の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態のマイクロストリップアンテナを携帯無線機に取り付けた構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態のマイクロストリップアンテナを携帯無線機に取り付けた際に、アンテナ部を収納した状態を示す図である。
【図７】従来のマイクロストリップアンテナの構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５２ マイクロストリップアンテナ
１０，２０，３０，４０，１１０ 誘電体基板
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，１１０ａ 挿通孔
３０ｂ，４０ｂ スリット
１１，２１，３１，４１ 放射導体
１２，２２，３２，４２，１１２ 給電点
１３，２３，３３，４３，１１３ アース導体
１４，２４，３４，４４，５２ｂ，１１４ 同軸ケーブル
１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ，１１４ａ 中心導体
１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ，１１４ｂ シールド導体
１５，３５，５２ａ シュペルトップ
１５ａ，３５ａ 套管部
１５ｂ，３５ｂ 接続部
２５，３５ スリーブ
１６，３６ ハンダ付け部
５０ｃ ボタン
５０ 携帯無線機
５０ａ 筐体
５０ｂ 表示部
５１ アンテナ部
５１ａ 上部アンテナカバーケース
５１ｂ 下部アンテナカバーケース
１００ 方形マイクロストリップアンテナ
１１１ 方形放射導体
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線機に搭載して好適なマイクロストリップアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信を目的とした衛星通信システムが種々提案されているが、衛星通信システムには静止衛星を利用する静止移動体衛星通信システムと、非静止衛星を用いる非静止移動体衛星通信システムがある。
非静止移動体衛星通信システムには、低・中高度軌道の衛星を用いるシステム、長楕円軌道の衛星を用いるシステム、傾斜同期軌道を用いるシステムがある。このうちの低・中高度軌道の非静止衛星を用いるシステムには、ＬＥＯ（Low Earth Orbit）通信システムがある。このＬＥＯ通信システムは伝搬遅延時間が小さいシステムとされており、また、伝搬損失が小さくされているため、端末の送信電力を低減でき端末の小型化・軽量化を容易とできる長所を有している。
【０００３】
さらに、ＬＥＯ通信システムには、データ伝送のみを扱う小規模ＬＥＯ（Ｌｉｔｔｌｅ ＬＥＯ）と、音声伝送が可能な大規模ＬＥＯ（Ｂｉｇ ＬＥＯ）がある。大規模ＬＥＯの中には米国Ｉｒｉｄｉｕｍ社が計画を推進している国際パーソナル衛星通信システム“イリジウム”がある。このイリジウム・システムは、通信方式が１．６ＧＨｚ帯の周波数を用いたＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式とされており、地球全体をカバーするよう７８０ｋｍの高度に打ち上げられた（６６＋６）個の非静止衛星を用いて通信するようにされている。なお、非静止衛星は、経度３０度間隔で配置されて周回軌道を回っている。また、イリジウム・システムには１６１８．３５〜１６２６．５ＭＨｚの周波数帯域幅が割り当てられる。
【０００４】
このイリジウム・システムでは、多くの衛星が必要ではあるものの通信の遅延時間が無視できるので、リアルタイムで音声やデータ等の通信が行える。さらに、端末の送信電力を低減できるため端末を携帯型とすることが可能である。したがって、イリジウム・システム用の携帯無線機を携帯していれば、全世界の電話や携帯電話とリアルタイムで通話やデータ伝送を行うことが可能となる。なお、イリジウム・システムでは携帯無線機に好適なように円偏波（右旋）が用いられている。
【０００５】
このような携帯無線機においては、円偏波を受信する必要があることからヘリカルアンテナやマイクロストリップアンテナが用いられる。
ここで、円偏波を送受信可能な従来のマイクロストリップアンテナの構成を図７に示す。図７（ａ）は、方形マイクロストリップアンテナの平面図であり、図７（ｂ）はその側面図、図７（ｃ）は裏面図である。
図７（ａ）〜（ｃ）に示す方形マイクロストリップアンテナ１００は、所定厚みの円筒状の誘電体基板１１０の表面に方形パッチ状の方形放射導体１１１が形成されており、その裏面には全面にアース導体１１３が形成されている。方形放射導体１１１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点１１２が設けられており、この給電点１１２の位置には誘電体基板１１０を貫通するように挿通孔１１０ａが設けられている。
【０００６】
また、誘電体基板１１０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル１１４が装着されており、同軸ケーブル１１４の中心導体１１４ａは挿通孔１１０ａ内に挿通されて、その先端が給電点１１２にハンダ付けされている。また、同軸ケーブル１１４のシールド導体１１４ｂはアース導体１１３にハンダ付け等により電気的かつ機械的に固着されている。
このように、同軸ケーブル１１４は給電点１１２の位置から導出されるため、図７（ｂ）に示すように誘電体基板１１０の中心から偏心して導出されることになる。そして、方形放射導体１１１で受信された円偏波は同軸ケーブル１１４を介して受信機に導かれ、同軸ケーブル１１４から供給されたＲＦ信号は方形放射導体１１１から円偏波の電磁波として空間へ放射されるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来のマイクロストリップアンテナをイリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載するようにした際には、携帯無線機を小型化して携帯に便利にする必要からマイクロストリップアンテナを極力コンパクト化しなければならない。この場合には、マイクロストリップアンテナの誘電体基板１１０の径を極力小さくすることになる。すると、誘電体基板１１０の裏面に形成されているアース導体１１３の面積がアースとしての機能を十分に果たす面積を確保することができないようになる。
このため、マイクロストリップアンテナの特性が不安定となって、周囲の影響を受けやすくなるため、携帯無線機本体の影響やユーザの影響を受け易くなりアンテナの特性が変化してしまうという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は周囲の影響を極力受けないようにしたマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のマイクロストリップアンテナは、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、下端が開放された円筒状のスリーブとされており、前記同軸ケーブルに被嵌された該スリーブの先端が前記アース導体に接続されている。
【００１０】
また、本発明の目的を達成することのできる他のマイクロストリップアンテナは、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、上端が開放された円筒状の套管部と、該套管部の下端に略直交するよう形成された接続部とからなるシュペルトップとされており、該シュペルトップの上端と前記アース導体の間隔が約λ（波長）／１６とされ、該接続部の端部が前記同軸ケーブルの前記シールド導体に接続されている。
【００１１】
さらに、本発明のマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機は、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、上端が開放された円筒状の套管部と、該套管部の下端に略直交するよう形成された接続部とからなるシュペルトップとされており、該シュペルトップの上端と前記アース導体の間隔が約λ（波長）／１６とされ、該接続部の端部が前記同軸ケーブルの前記シールド導体に接続されているマイクロストリップアンテナが、アンテナカバーケースに収納されており、該アンテナカバーケースが伸縮自在に筐体に設けられている。
さらにまた、本発明の他のマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機は、一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、前記阻止手段が、下端が開放された円筒状のスリーブとされており、前記同軸ケーブルに被嵌された該スリーブの先端が前記アース導体に接続されている。
【００１２】
このような本発明によれば、マイクロストリップアンテナに接続された給電ケーブルにおけるシールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段を設けるようにしたので、アース導体の面積が十分でなくとも周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。
従って、本発明のマイクロストリップアンテナは、イリジウム・システム等の移動体衛星通信システムに使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。また、アース導体の面積が小さくてもよいことからマイクロストリップアンテナおよび携帯無線機の小型化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第１の構成例を図１に示す。図１（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ１の一部を破断した正面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ１では、所定厚みの円筒状とされたセラミック製等の誘電体基板１０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体１１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体１３が設けられている。この放射導体１１とアース導体１３は、誘電体基板１０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体１１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点１２が設けられており、この給電点１２の位置には誘電体基板１０を貫通するように挿通孔１０ａが設けられている。
【００１４】
また、誘電体基板１０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル１４が挿通孔１０ａの位置に装着されており、同軸ケーブル１４の中心導体１４ａは挿通孔１０ａの下端から挿通されている。そして、挿通孔１０ａに挿通された中心導体１４ａの先端が給電点１２にハンダ付けされて、放射導体１１が同軸ケーブル１４により給電される。さらに、同軸ケーブル１４のパイプ状のシールド導体１４ｂの先端はアース導体１３にハンダ付け部１６として示すようにハンダ付けされて電気的かつ機械的に固着される。
【００１５】
また、同軸ケーブル１４のシールド導体１４ｂにはシュペルトップ１５が設けられている。シュペルトップ１５は、長さＬ１の円筒状の套管部１５ａと、套管部１５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部１５ｂとから構成されている。シュペルトップ１５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体１３から距離Ｌ２の位置に上端が位置するように、シュペルトップ１５の下端である接続部１５ｂの内径端が電気的にシールド導体１４ｂのＡ点に接続されている。この場合、シュペルトップ１５の接続部１５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル１４を挿通することにより、同軸ケーブル１４に対してほぼ同軸上にシュペルトップ１５を配置することができる。
【００１６】
ところで、套管部１５ａの長さＬ１は約λ／４とされているため、Ａ点から見た先端が開放されたシュペルトップ１５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル１４のシールド導体１４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体１３に達し、この部分で折り返されてシールド導体１４ｂの外側を流れる電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ１においてアース導体１３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ１は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
【００１７】
また、アース導体１３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ１の小型化を図ることができる。
なお、シュペルトップ１５の上端とアース導体１３との距離Ｌ２は、約λ／１６以上とされていればよい。また、シュペルトップ１５の套管部１５ａの径はシールド導体１４ｂの径の約３倍程度とされる。
【００１８】
次に、本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第２の構成例を図２に示す。図２（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ２の一部を破断した正面図であり、図２（ｂ）はその上面図である。
図２（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ２では、所定厚みの円筒状とされたセラミック製等の誘電体基板２０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体２１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体２３が設けられている。この放射導体２１とアース導体２３は、誘電体基板２０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体２１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点２２が設けられており、この給電点２２の位置には誘電体基板２０を貫通するように挿通孔２０ａが設けられている。
【００１９】
また、誘電体基板２０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル２４が挿通孔２０ａの位置に装着されており、同軸ケーブル２４の中心導体２４ａは挿通孔２０ａの下端から挿通される。そして、挿通孔２０ａに挿通された中心導体２４ａの内径端が給電点２２にハンダ付けされて、放射導体２１が同軸ケーブル２４により給電される。さらに、同軸ケーブル２４のパイプ状のシールド導体２４ｂの先端はアース導体２３にハンダ付け等により電気的かつ機械的に固着される。
【００２０】
また、同軸ケーブル２４のシールド導体２４ｂと同軸にスリーブ２５が設けられている。スリーブ２５は、長さＬ１の円筒状の套管部２５ａと、套管部２５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部２５ｂとから構成されている。スリーブ２５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体２３に接続部２５ｂがハンダ付けされて電気的に接続されている。この接続点をＡ点とする。この場合、スリーブ２５の接続部２５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル２４を挿通することにより、同軸ケーブル２４に対してほぼ同軸上にスリーブ２５を配置することができる。
【００２１】
ところで、套管部２５ａの長さＬ１は約λ／４とされていると共に、接続部２５ｂが同軸ケーブル２４のシールド導体２４ｂに接続されているため、Ａ点から見た先端が開放されているスリーブ２５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル２４のシールド導体２４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体２３に達し、この部分で折り返されてシールド導体２４ｂの外側を流れようとする電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
【００２２】
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ２においてアース導体２３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ２は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
また、アース導体２３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ２の小型化を図ることができる。
なお、スリーブ２５の套管部２５ａの径はシールド導体１４ｂの径の約３倍程度とされる。また、スリーブ２５の接続部２５ｂは必ずしも必要ではなく、接続部２５ｂを設けることなく套管部２５ａを直接アース導体２３に接続するようにしてもよい。
【００２３】
本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第３の構成例を図３に示す。図３（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ３の一部を破断した正面図であり、図３（ｂ）はその上面図である。
図３（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ３では、所定厚みの円筒状とされたセラミック製等の誘電体基板３０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体３１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体３３が設けられている。この放射導体３１とアース導体３３は、誘電体基板３０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体３１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点３２が設けられており、この給電点３２の位置には誘電体基板３０に形成されたスリット３０ｂに連通するように挿通孔３０ａが設けられている。
【００２４】
このスリット３０ｂの断面形状は方形状とされており、給電点３２から誘電体基板３０の略中心に至る幅で誘電体基板３０に形成されており、スリット３０ｂの厚みは極力薄く形成されている。
また、誘電体基板３０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル３４が誘電体基板３０のほぼ中心に装着されており、同軸ケーブル３４の中心導体３４ａはスリット３０ｂの下端からスリット３０ｂ内に斜めに挿通されて、スリット３０ｂに連通する挿通孔３０ａ内に挿通される。そして、挿通孔３０ａに挿通された中心導体３４ａの先端が給電点３２にハンダ付けされて、放射導体３１が同軸ケーブル３４により給電される。さらに、同軸ケーブル３４のパイプ状のシールド導体３４ｂの先端はアース導体３３の略中心にハンダ付け部３６においてハンダ付けされることにより電気的かつ機械的に固着される。
【００２５】
このように、同軸ケーブル３４のパイプ状のシールド導体３４ｂの先端が誘電体基板３０の略中心に固着されるため、同軸ケーブル３４の中心導体３４ａは図３（ａ）に示すようにスリット３０ｂ内において斜めに挿通されるようになる。これにより、給電点３２が偏心していても同軸ケーブル３４は誘電体基板３０の略中心位置から導出されるようになる。このように構成されたマイクロストリップアンテナ３は回転対称の形状となる。
また、同軸ケーブル３４のシールド導体３４ｂにはシュペルトップ３５が設けられている。シュペルトップ３５は、長さＬ１の円筒状の套管部３５ａと、套管部３５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部３５ｂとから構成されている。シュペルトップ３５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体３３から距離Ｌ２の位置に上端が位置するように、シュペルトップ３５の下端である接続部３５ｂの内径端が電気的にシールド導体３４ｂのＡ点に接続されている。この場合、シュペルトップ３５の接続部３５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル３４を挿通することにより、同軸ケーブル３４に対してほぼ同軸上にシュペルトップ３５を配置することができる。
【００２６】
ところで、套管部３５ａの長さＬ１は約λ／４とされているため、Ａ点から見た先端が開放されたシュペルトップ３５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル３４のシールド導体３４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体３３に達し、この部分で折り返されてシールド導体３４ｂの外側を流れる電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ３においてアース導体３３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ３は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
【００２７】
また、アース導体３３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ３の小型化を図ることができる。
なお、シュペルトップ３５の上端とアース導体３３との距離Ｌ２は、約λ／１６以上とされていればよい。また、シュペルトップ３５の套管部３５ａの径はシールド導体３４ｂの径の約３倍程度とされる。
【００２８】
次に、本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第４の構成例を図４に示す。図４（ａ）は、円偏波を送受信可能な本発明のマイクロストリップアンテナ４の一部を破断した正面図であり、図４（ｂ）はその上面図である。
図４（ａ）（ｂ）に示すマイクロストリップアンテナ４では、所定厚みの円柱状とされたセラミック製等の誘電体基板４０の表面に方形のパッチ状とされた放射導体４１が設けられており、その裏面には全面に薄板状のアース導体４３が設けられている。この放射導体４１とアース導体４３は、誘電体基板４０に金属を蒸着することにより形成されたり、あるいは金属薄板を貼着することにより形成されている。放射導体４１には円偏波を送受信するために、中心から偏心した位置に給電点４２が設けられており、この給電点４２の位置には誘電体基板４０に形成されたスリット４０ｂに連通するように挿通孔４０ａが設けられている。
【００２９】
このスリット４０ｂの断面形状は方形状とされており、給電点４２から誘電体基板４０の略中心に至る幅で誘電体基板４０に形成されており、スリット４０ｂの厚みは極力薄く形成されている。
また、誘電体基板４０の裏面にはセミリジッドケーブルとされた同軸ケーブル４４が誘電体基板４０のほぼ中心に装着されており、同軸ケーブル４４の中心導体４４ａはスリット４０ｂの下端からスリット４０ｂ内に斜めに挿通されて、スリット４０ｂに連通する挿通孔４０ａ内に挿通される。そして、挿通孔４０ａに挿通された中心導体４４ａの先端が給電点４２にハンダ付けされて、放射導体４１が同軸ケーブル４４により給電される。さらに、同軸ケーブル４４のパイプ状のシールド導体４４ｂの先端はアース導体４３の略中心にハンダ付け部４６においてハンダ付けされることにより電気的かつ機械的に固着される。
【００３０】
このように、同軸ケーブル４４のパイプ状のシールド導体４４ｂの先端が誘電体基板４０の略中心に固着されるため、同軸ケーブル４４の中心導体４４ａは図４（ａ）に示すようにスリット４０ｂ内において斜めに挿通されるようになる。これにより、給電点４２が偏心していても同軸ケーブル４４は誘電体基板４０の略中心位置から導出されるようになる。このように構成されたマイクロストリップアンテナ４は回転対称の形状となる。
【００３１】
また、同軸ケーブル４４のシールド導体４４ｂと同軸にスリーブ４５が設けられている。スリーブ４５は、長さＬ１の円筒状の套管部４５ａと、套管部４５ａに一体に形成されている略中央に孔が形成された円板状の接続部４５ｂとから構成されている。スリーブ４５は金属製の筒体を加工することにより形成されており、アース導体４３に接続部４５ｂがハンダ付けされて電気的に接続されている。この接続点をＡ点とする。この場合、スリーブ４５の接続部４５ｂに形成されている孔に同軸ケーブル４４を挿通することにより、同軸ケーブル４４に対してほぼ同軸上にスリーブ４５を配置することができる。
【００３２】
ところで、套管部４５ａの長さＬ１は約λ／４とされていると共に、接続部４５ｂが同軸ケーブル４４のシールド導体４４ｂに接続されているため、Ａ点から見た先端が開放されているスリーブ４５のインピーダンスは略無限大となる。これにより同軸ケーブル４４のシールド導体４４ｂの内側を流れてその先端に設けられたアース導体４３に達し、この部分で折り返されてシールド導体４４ｂの外側を流れようとする電流はＡ点の位置で阻止されるようになる。
【００３３】
これにより、本発明のマイクロストリップアンテナ４においてアース導体４３の面積が十分でなくとも、周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。従って、本発明のマイクロストリップアンテナ４は、イリジウム・システム等に使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。
また、アース導体４３の面積を小さくすることができることから、マイクロストリップアンテナ４の小型化を図ることができる。
なお、スリーブ４５の套管部４５ａの径はシールド導体４４ｂの径の約３倍程度とされる。また、スリーブ４５の接続部４５ｂは必ずしも必要ではなく、接続部４５ｂを設けることなく套管部４５ａを直接アース導体４３に接続するようにしてもよい。
【００３４】
上記説明したマイクロストリップアンテナの第１の構成例ないし第４の構成例において、パッチ状の放射導体の形状は方形に限らず、円形の放射導体としてもよい。円形の放射導体とする場合は、対向する周縁部を一部切り取ったり、対向する周縁部に切溝を設けるようにして円偏波の送受信を行えるようにする。
なお、誘電体基板はセラミック製として説明したが、これに限ることはなく所定の誘電率を有する一般的な誘電材からなる誘電体基板であってもよい。
さらに、誘電体基板にスリットを形成する場合にスリットの断面形状は、方形状に限らずくさび状としてもよい。この場合は、偏心された給電点と誘電体基板の裏面の略中心とを連通させるようなスリットの形状とされる。
【００３５】
次に、本発明に係るマイクロストリップアンテナをイリジウム・システム等に適用した携帯無線機の構成例を図５，図６に示す。ただし、これらの図においては上記した第３の構成例のマイクロストリップアンテナを使用する例を示しており、図５（ａ）は一部を断面図で示す携帯無線機の平面図、図５（ｂ）は携帯無線機の側面図、図６（ａ）はアンテナ部を収納した携帯無線機を示す平面図、図６（ｂ）は一部を断面図で示す携帯無線機の上面図である。
図５（ａ）（ｂ）において、携帯無線機５０の筐体５０ａ内には送受信回路が収納されており、筐体５０ａには各種表示を行う表示部５０ｂと、ダイアルしたり各種操作を行う複数のボタン５０ｃが設けられている。この筐体５０ａに対してアンテナ部５１が伸縮自在に設けられている。なお、アンテナ部５１を筐体５０ａに対して伸長した状態が図５に、アンテナ部５１を収納した状態が図６に示されている。
【００３６】
アンテナ部５１は、上記した第３の構成例（図３参照）のマイクロストリップアンテナ５２と、マイクロストリップアンテナ５２を収納している上部アンテナカバーケース５１ａと下部アンテナカバーケース５１ｂとから構成される。上部アンテナカバーケース５１ａには、マイクロストリップアンテナ５２における誘電体基板および絶縁筒体が収納され、下部アンテナカバーケース５１ｂにはセミリジッドの同軸ケーブル５２ｂおよびシュペルトップ５２ａが収納される。この上部アンテナカバーケース５１ａと下部アンテナカバーケース５１ｂは、合成樹脂製とされ、回転対称の形状とされている。
【００３７】
このような構成の携帯無線機５０においては、アンテナ部５１の上部にマイクロストリップアンテナ５２が設けられているので、アンテナ部５１が伸張状態でも収納状態でも送受信可能となる。また、携帯無線機５０が待ち受け時とされているときには、アンテナ部５１を図６に示すように筐体５０ａに収納してコンパクトに携帯することが可能とされる。
上記の説明では、第３の構成例のマイクロストリップアンテナを用いるようにしたが、これに限るものではなく携帯無線機５０には第１の構成例ないし第４の構成例のマイクロストリップアンテナのいずれでも搭載することができる。
なお、本発明のマイクロストリップアンテナは、イリジウム・システム等の移動体衛星通信システム用の携帯端末用アンテナ、車載用アンテナ、船舶用アンテナに適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上記説明したように本発明のマイクロストリップアンテナは、マイクロストリップアンテナに接続された給電ケーブルにおけるシールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段を設けるようにしたので、アース導体の面積が十分でなくとも周囲の影響を受けづらい安定した特性のマイクロストリップアンテナとすることができる。
従って、本発明のマイクロストリップアンテナは、イリジウム・システム等の移動体衛星通信システムに使用する携帯無線機に搭載した際に人体や無線機本体の影響を受けにくい好適なアンテナとすることができる。また、アース導体の面積が小さくてもよいことからマイクロストリップアンテナおよび携帯無線機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第３の構成例を示す図である。
【図４】本発明のマイクロストリップアンテナの実施の形態の第４の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態のマイクロストリップアンテナを携帯無線機に取り付けた構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態のマイクロストリップアンテナを携帯無線機に取り付けた際に、アンテナ部を収納した状態を示す図である。
【図７】従来のマイクロストリップアンテナの構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５２ マイクロストリップアンテナ
１０，２０，３０，４０，１１０ 誘電体基板
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，１１０ａ 挿通孔
３０ｂ，４０ｂ スリット
１１，２１，３１，４１ 放射導体
１２，２２，３２，４２，１１２ 給電点
１３，２３，３３，４３，１１３ アース導体
１４，２４，３４，４４，５２ｂ，１１４ 同軸ケーブル
１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ，１１４ａ 中心導体
１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ，１１４ｂ シールド導体
１５，３５，５２ａ シュペルトップ
１５ａ，３５ａ 套管部
１５ｂ，３５ｂ 接続部
２５，３５ スリーブ
１６，３６ ハンダ付け部
５０ｃ ボタン
５０ 携帯無線機
５０ａ 筐体
５０ｂ 表示部
５１ アンテナ部
５１ａ 上部アンテナカバーケース
５１ｂ 下部アンテナカバーケース
１００ 方形マイクロストリップアンテナ
１１１ 方形放射導体
Claims (4)
- 一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、
該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、
該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、
前記阻止手段が、下端が開放された円筒状のスリーブとされており、前記同軸ケーブルに被嵌された該スリーブの先端が前記アース導体に接続されていることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。 - 一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、
該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、
該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、
前記阻止手段が、上端が開放された円筒状の套管部と、該套管部の下端に略直交するよう形成された接続部とからなるシュペルトップとされており、該シュペルトップの上端と前記アース導体の間隔が約λ（波長）／１６とされ、該接続部の端部が前記同軸ケーブルの前記シールド導体に接続されていることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。 - 一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、
該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、
該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、
前記阻止手段が、上端が開放された円筒状の套管部と、該套管部の下端に略直交するよう形成された接続部とからなるシュペルトップとされており、該シュペルトップの上端と前記アース導体の間隔が約λ（波長）／１６とされ、該接続部の端部が前記同軸ケーブルの前記シールド導体に接続されているマイクロストリップアンテナが、アンテナカバーケースに収納されており、該アンテナカバーケースが伸縮自在に筐体に設けられていることを特徴とするマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機。 - 一面に円偏波を放射するパッチ状の放射導体が形成され、他面にアース導体が形成された誘電体基板と、
該誘電体基板の他面から導出されると共に、中心導体が前記誘電体基板の一面に形成された放射導体の給電点に接続され、シールド導体が前記誘電体基板の他面に形成されたアース導体に接続される給電ケーブルと、
該給電ケーブルの前記シールド導体の外側に流れる電流を阻止する阻止手段とを備え、
前記阻止手段が、下端が開放された円筒状のスリーブとされており、前記同軸ケーブルに被嵌された該スリーブの先端が前記アース導体に接続されていることを特徴とするマイクロストリップアンテナを備える携帯無線機。
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