JPH02107003A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は移動体と組み合わせて使用する薄型で且つ小型
のアンテナ装置に関するものである。

［従来の技術］ バッチ型アンテナ装置は小型で且つ薄型であって、しか
も量産に適している構造であるため、特に積層回路基板
の技術を応用して広く利用されている。

第８図（ａ）、（ｂ）は従来から用いられているパッチ
型アンテナ装置の構造例を示しており、アース板３上に
誘電体２を、更に誘電体２の上にパッチアンテナ部１を
積層し、パッチアンテナ部１の給電は同軸コネクタ５と
、給電ピン４とを通じて行われようになっている。

パッチアンテナ部１の形状は例えば図示するように、こ
のパッチアンテナ部１の寸法ＬＬ、Ｌ２は使用周波数、
誘電体２の誘電率ε１、誘電体２の厚さＤによって主と
して定まり、給電ピン４の位置はアンテナ公称出力イン
ピーダンス、使用偏波特性等の条件から決定される。実
際にこの種のアンテナ装置を作成する場合は量産性を考
慮して、積層回路基板の技術を応用し、第８図（ａ）で
示したパッチアンテナ部１を両面銅箔積層回路基板の一
方の面の銅箔のエツチングにより作成し、他方の面の銅
箔をアース板３として利用し、更に積層回路基板の絶縁
層を誘電体２として利用することが多い。

ところで移動体に取り付けて使用するアンテナ装置は外
観上等の理由により突出部を出来るだけ少なくする必要
があるため、次第に棒状アンテナ装置から板状アンテナ
装置に移行しており、前述の積層回路基板の技術を利用
したマイクロストリップアンテナが用いられる場合が多
い、またこのような移動体通信においては水平面内無指
向特性、低仰角受信特性が要求される。

第８図（ａ）、（ｂ）に示したような角形のパッチアン
テナ部を用いたアンテナ装置あるいは類似のマイクロス
トリップアンテナを用いたアンテナ装置の場合は水平面
内無指向特性を実現することは比較的容易であるので、
低仰角受信特性の改善が主な課題となる。

この低仰角受信特性を改善する方法としては例えば第８
図（ａ）、（ｂ）に示す誘電体２の比誘電率ε、を増し
てパッチアンテナ部１の寸法ＬＬ、Ｌ２の短縮率を増し
、輻射源を小型化することで低仰角受信特性を改善する
方法が従来あった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが第８図（ａ）、（ｂ）の従来例のように両面鋼
箔積層回路基板を用いた場合、パッチアンテナ部１の下
部にのみ誘電体が充填されているのみで、パッチアンテ
ナ部１の上部は開放空間（ε。

＝１）となっているため、実効誘電率は大幅に減少する
という欠点がある。この傾向は特に誘電体層の厚さが増
すほど大きい。一方マイクロストリップアンテナでは基
板厚が増すと、広帯域特性となって利得も増す傾向があ
るため、誘電体層の厚さを厚くするように製作される傾
向があり、従って上記実効誘電率は実際に使用している
誘電体の誘電率より低下してしまい低仰角特性の改善が
困難であった。

また第９図に示すように一般に誘電率ε、を増すと誘電
体材料の高周波損失も増してアンテナ利得が低下する傾
向があり、誘電率ε、の大きい積層回路基板を用いる場
合は利得の低下と低仰角特性との間の妥協を行う必要が
生じて、低仰角受信特性の改善に一定の限界を生じてい
た。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、実効誘
電率を上昇させて低仰角受信特性を改善したアンテナ装
置を提供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明はアース板の上部に第１の誘電体、パッチアンテ
ナ部、このパッチアンテナ部を覆う第２の誘電体を少な
くとも順次積層して形成したちのである。

特に請求項２記載の発明では多層積層回路基板の内層に
バッチアンテンナ部を配置し、層間誘電体を第１、第２
の誘電体として用いている。

更に請求項３記載の発明では層間誘電体として少なくと
も２種の誘電率の異なる誘電体を配置し、また請求項４
記載の発明では内層に機械的強度及び熱伝導性の高い金
属板を配置した多層積層回路基板を用い、更に請求項５
記載の発明では第２の誘電体の表面にアンテナ共振周波
数微調整用の第３の誘電体を貼り付け、更には請求項６
記載の第１の誘電体を少なくとも誘電率の異なる複数の
誘電体層を積層して形成している。

［作用］ 而して本発明ではバッチアンテンナの上部の第２の誘電
体によって、実効誘電率を大きくすることができ、結果
低仰角受信特性を向上させることができるのである。

特に請求項２記載の発明のように多層積層回路基板の内
層にパラ・チアンテンナを埋設した場合には耐久性、安
定性が増す上に従来の多層積層回路基板の製造技術を利
用することができて量産することができる。

また請求項３記載の発明のように層間誘電体として少な
くとも２種の誘電率の異なる誘電体を配置することによ
り、各種の設計条件を満足させることが可能となる。

更に請求項４記載の発明のように内層に機械的強度及び
熱伝導性の高い金属板を配置した多層積層回路基板を用
いることにより、十分な保持強度を得ることができる。

更にまた請求項５記載の発明のように第２の誘電体の表
面にアンテナ共振周波数＠調整用の第３の誘電体を貼り
付ければ、実効誘電率を制御することができ、結果第３
の誘電体によってアンテナ共振周波数を微調整すること
ができ、製造上のばらつきなどを吸収することができる
。

また更に請求項６記載の発明のように第１の誘電体を少
なくとも誘電率の異なる複数の誘電体層を積層すること
により、任意の実効誘電率を造り出すことができるので
ある。

［実施例コ 以下本発明を実施例によって説明する。

第１図は本発明の実施例１を示しており、アース板３の
上部には誘電体２を積層し、この誘電体２の上部には更
にパッチアンテナ部１を積層し、更にパッチアンテナ部
１の上部には第２の誘電体６を積層して構成され、パッ
チアンテナ部１の給電はアンテナ入力コネクタを構成す
る同軸コネクタ５と、アンテナ給電線７を通じて行われ
るようになっている。

ここで全体構造は外側の銅箔を除去した形の３層銅張積
層回路基板を用い、多層銅張積層回路基板の製作技術に
より製作される。また各誘電体２゜６の厚さＤｉ、Ｄ２
は実効誘電率あるいはこにれ関連したアンテナの低仰角
受信特性を考慮して定めである。

アンテナ給電線７はパッチアンテナ部１の給電部の上部
の誘電体６に点線で示したような皿穴６ａを設けて半田
付を行っている。

第２図は本発明の実施例２を示しており、この実施例２
は第３の誘電体として高誘電率シート８を外側の誘電体
６の外面に張り付けてパッチアンテナ部１のアンテナ共
振周波数を微調整する手段として用いている。

即ち多層銅張積層回路基板の製造上のばらつきあるいは
パッチアンテナ部１のパターンのエツチングのばらつき
によるアンテナ共振周波数のずれを誘電体６に高誘電率
シート８を貼り付けることにより実効誘電率を制御して
調整するのである。

特に微調整を要する場合は高誘電率シート８の厚さ、高
誘電率シート８の誘電率、あるいは高誘電率シート８に
適宜開口（部分的に切り抜く）を設けるか或は高誘電率
シート８を部分的に貼り付けることにより調整する。

これらの手段はアンテナのＱが高いときには有効に作用
する。

第３図は本発明の実施例３を示しており、この実施例で
は増幅器、コンバータ、ハイブリッド回路等の回路部１
１を組み合わせて構成する場合の例を示しており、誘電
体９及び銅箔１０を追加した多層鋼張積層回路基板によ
って製作されている。

ここでパッチアンテナ部１に対する給電線７をスルーホ
ールで形成し、またアース板２と回路部１１とをアース
接続用スルーホール１２．１３．１４で接続しである。

回路部１１の誘電体９の材料を、他の誘電体２．６と異
なった誘電率の材料を必要に応じて使用することができ
る。

即ち、回路部１１のフィルタ、ハイブリッド等をマイク
ロストリップラインで構成する場合パッチアンテナ部１
と異なる条件（寸法、損失等）が適用されるため、設計
条件により誘電率の異なる材料を使用する。

またパッチアンテナ部１を覆う誘電体６は実効誘電率を
増すために高誘電率材料を用いたり、或はアンテナ保護
機能を兼ねて表面高度の高い材料を選ぶこともできる。

尚１１ａは回路部品である。

第４図は本発明の実施例４の構成を示しており本実施例
４はパッチアンテナ部１とアース板３との間の誘電体２
を複数の誘電体層２０，２１．２２で構成している点で
第１図図示の実施例１と相違するものである。

このように構成することにより本実施例４では誘電体層
２０・・・の組み合わせによって任意の実効誘電率を造
り出すことができるのである。即ち、単一の誘電体を用
いると決まった値の実効誘電率しか実現できないが、誘
電率の異なる誘電体層を複数積層することにより等価的
な誘電率を任意に設定することができる。また誘電体層
２０，２１゜２２の各厚さＤ３．Ｄ４．Ｄ５を変化させ
て等価誘電率を微調整することもできるのである。尚本
実施例４も多層銅張積層回路基板の製造技術により実現
でき、また誘電率の異なる誘電体の積層配列、厚さ等の
組み合わせを選んで、一定の誘電率の勾配を造り出すこ
ともできる。

第５図は本発明の実施例５の構成を示しており、本実施
例５は多層鋼張積層回路基板の内層に積層板全体を保持
することのできる金属板を挟み込んだ構造としたもので
、移動体の車体、機体表面に埋め込んで使用することが
できるように取り付け用ねじ孔１６ａ、１６ｂを穿設し
たアンテナ収納ケース１５内に多層銅張積層回路基板に
て形成されたアンテナ部を組み込んである。アンテナ部
の構造は基本的には上記実施例３と同様に回路部１１の
銅箔１０の上に誘電体９を積層し、その誘電体９上にメ
ツキ鋼板など機械的強度の大きい導電体板からなるアー
ス板３°を積層し、更に誘電体２と、パッチアンテナ部
１と、誘電体６とを順次積層して構成され、アンテナ収
納ケース１５に対してはねじ１８ａ、１８ｂによって結
合される。

尚アンテナ部とアンテナ収納ケース１５との間の隙間に
はシール用接着剤１７ａ〜１７ｃ或は充填剤が充填され
ている。またアンテナ収納ケース１５の開口面に面した
誘電体６はそのままレドームとしてアンテナ装置の保護
カバーを兼ねている。

第６図、第７図は本発明の実施例６の構成を示しており
、この実施例は外形が円盤状に形成され、移動体の車体
或は機体の表面に取り付けて使用することができるよう
にしたもので、アンテナ部の構造は上記実施例５と同様
に構成され、このアンテナ部を収納するアンテナ収納ケ
ース１５°は底面が開口しており、この底面側からアン
テナ部を収納し、底面開口をねじ１８ａ、１８ｂでアン
テナ部に結合された裏Ｍ１９により被蔽している。

また底面開口の周縁には緩衝材２４を装着しており、取
り付は時に車体或は器体の取り付は面とアンテナ収納ケ
ース１５゛との間にＩＪ１５ｉ材２４を介在させて収り
付は面に密着させる６ 尚実施例１，２．４において同軸コネクタ５を直接接続
する必要が無ければ、実施例３と同様にして回路部用銅
箔とパッチアンテナ部１とをスルーホール部で接続して
もよい。

また各実施例１〜６では矩形のパッチ型アンテナを使用
しているが、多角形、円形パッチ形アンテナを採用して
も良く、更に円偏波アンテナについても同様であり、ま
た更に給電方法が一点給電であっても多点給電であって
も、ビン給電（背面給電）であっても、ストリップライ
ン給電（表面給電）であっても良い。

［発明の効果］ 本発明はバッチアンテンナの上部の第２の誘電体によっ
て、特に高周波損失の大きい高誘電率材料をパッチアン
テナ部とアース板との間に配置しなくても実効誘電率を
大きくすることができ、結果低仰角受信特性を向上させ
ることができ、アンテナ装置の小型化を図ることができ
るという効果が有る。

特に請求項２記載の発明は多層積層回路基板の内層にバ
ッチアンテンナを埋設しであるので耐久性、安定性が増
す上に従来の多層積層回路基板の製造技術を利用するこ
とができて量産することができ、製作コストも安価とな
るという効果がある。

また請求項３記載の発明は層間誘電体として少なくとも
２種の誘電率の異なる誘電体を配置するので、各種の設
計条件を満足させることが可能となるという効果がある
。

更に請求項４記載の発明は内層に機械的強度及び熱伝導
性の高い金属板を配置した多層積層回路基板を用いるの
で、十分な保持強度を得ることができるという効果があ
る。

更にまた請求項５記載の発明は第２の誘電体の表面にア
ンテナ共振周波数微調整用の第３の誘電体を貼り付ける
ので、第３の誘電体によって実効誘電率を制御すること
ができ、結果アンテナ共振周波数を！Ｒ調整することが
可能となって、製造上のばらつきなどを吸収することが
できるという効果がある。

また更に請求項６記載の発明は第１の誘電体を少なくと
も誘電率の異なる複数の誘電体層を積層するので、任意
の実効誘電率を造り出すことができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の断面図、第２図は本発明の
実施例２の断面図、第３図は本発明の実施例３の断面図
、第４図は本発明の実施例４の断面図、第５図は本発明
の実施例らの断面図、第６図は実施例６の断面図、第７
図は同上の斜視図、第８鴨ま従来例の断面図、第８図（
ｂ）は同上の上面図、第９図は誘電率とアンテナ利得の
特性図である。 １はパッチアンテンナ部、２は第１の誘電体、３はアー
ス板、５は同軸コネクタ、６は第２の誘電体、７は給電
線、８は高誘電率シート、２０゜２１．２２は誘電体層
である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第５図 １２グ 第６図 軍３図 ；瞼９ 手続補正書く自発） 昭和６３年１１月２６日 昭和６３年特許願第２５９７８１号 ２、発明の名称 アンテナ装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　三　　好　　俊　　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ 住　所　大阪市北区梅田１丁目１２番１７号１）本願明
細書第１０頁第１７行の「表面高度」を「表面硬度」と
訂正する。 第１３頁第７行の「車体或は器体」を「車体」と訂正す
る。 ３）同上同頁第１２行乃至第１３行の「スルホール部」
を「スルーホール」と訂正する。 代理人　弁理士　石　１）長　七 ５、補正命令の日付 自　　発

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）アース板の上部に第１の誘電体、パッチアンテナ
   部、このパッチアンテナ部を覆う第２の誘電体を少なく
   とも順次積層して形成されたことを特徴とするアンテナ
   装置。
2. （２）多層積層回路基板の内層にパッチアンテンナ部を
   配置し、層間誘電体を第１、第２の誘電体として用いた
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. （３）層間誘電体として少なくとも２種の誘電率の異な
   る誘電体を配置したことを特徴とする請求項２記載のア
   ンテナ装置。
4. （４）内層に機械的強度及び熱伝導性の高い金属板を配
   置した多層積層回路基板を用いたことを特徴とする請求
   項２記載のアンテナ装置。
5. （５）第２の誘電体の表面にアンテナ共振周波数微調整
   用の第３の誘電体を貼り付けて成ることを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載のアンテナ装置。
6. （６）第１の誘電体を少なくとも誘電率の異なる複数の
   誘電体層を積層して形成したことを特徴とする請求項１
   又は請求項２記載のアンテナ装置。