JPH03166802A

JPH03166802A - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH03166802A
Application number: JP30725789A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Takeuchi; 和則竹内; Masayuki Yasunaga; 安永　正幸; Takayasu Shiokawa; 塩川　孝泰
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1991-07-18

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、接地導体上に抗電体板と放射４体とを層状に
順次配置したマイクロストリップアンテナに関するもの
である。

（従来技術）マイクロストリップアンテナは、使用される波長に比べ
て十分に薄い平面構造であり、かつ軽量であることから
各種通信用アンテナとして用途が広い。マイクロストリ
ップアンテナの放射導体をそのうちの一辺の位置で接地
導体に短絡した構造のアンテナは、その中でも特に小型
であり、かつ広角な放射特性を有しているためアレイア
ンテナ用素子として有望である。なお、以下では、説明
を分かり易くするために、長方形の放射導体を用いた場
合のマイクロストリップアンテナについて説明する。

第４図は一辺を短絡した従来のマイクロストリップアン
テナの構戊図であり、同図（ａ）はアンテナの平面図、
（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ　”線上における断面図であ
る。図において、ｌは長辺の長さしが波長によって定ま
る長方形状の放射導体、２は放射導体１に給電するため
の給電線、３は放射導体１でインピーダンス整合する点
に設けられた給電点、４は接地導体、５は接地導体４と
放射導体１との間に配置されたグラステフロンまたはセ
ラ案ツク等からなる誘電体板、６は接地導体４と放射導
体１との間を短絡するための短絡導体、７は放射導体１
の短辺に短絡導体６が設けられた短絡辺、７′は短絡辺
７の対辺にあたる開放辺である。

放射導体１と接地導体４とを短絡する構威としては、次
のような手段が一般に用いられている。

■放射導体工と接地導体４との間に導体板を埋め込む。

■放射導体１及び誘電体板５とを貫通する複数の穴を設
け、その穴に銅などで電解めっきしてスルーホールを設
ける。

■放射導体１及び誘電体板５とを貫通する複数の穴を設
け、その穴にはんだが埋め込まれている。

このマイクロストリップアンテナにおいて完全に一辺短
絡を施した場合の共振周波数をｆ０　（波長λ）、誘電
体板５の比誘電率をと，とすれば、放射導体１の長辺の
長さしは、理論的には、となる。また短辺の長さは必要
とする周波数帯域によって決まる。例えば、自動車電話
、航空無線及び海事通信等の移動体通信のうち、インマ
ルサットでは移動局側の受信周波数が１．　５　ＧＨｚ
帯のＬバンドが割り当てられているが、実際にこの通信
で必要となるマイクロストリップアンテナを製作すると
、適切なε，をもつ誘電体板を選択することによって放
射導体１の長辺の長さが約３０ｍｍで、短辺の長さを約
２０ｍｍのものが得られる。

このようなマイクロストリップアンテナでは、効率良く
電波を発射させるため、給電線２から給電点３に給電し
た電力を反射させないように、放射導体１と給電線２と
でインピーダンス整合をとる必要がある。マイクロスト
リップアンテナは、背面から同軸の給電線２で無線周波
数帯信号を印加することになるが、一般に給電線２の特
性インピーダンスは５０Ωである。図のアンテナの給電
点３の位置は、給電線２とインピーダンス整合がとれる
ように決定されるが、第５図に示すように放射導体１の
一点ではなく、短絡ｉ２２７と平行の直線上にある。す
なわち、短絡辺７ではインピーダンスがＯΩであり、短
絡辺７から開放辺７′に行くにしたがってインピーダン
スが単調に増加し、開放辺７′ではインピーダンスが数
百Ωとなる。

従って、給電点３は短絡辺７と開放辺７′の間で、給電
線２と同一のインピーダンスとなる線上にあることにな
り、この線上の任意の一点を給電点３としてネットワー
クアナライザ等で実際に測定しながら正確に選んでいる
。

（発明が解決しようとする課題）しかし、従来の一辺が短絡されたマイクロストリップア
ンテナでは、インピーダンスが短絡辺７より遠ざかるに
つれて急峻に高くなり、良好な整合を得られる給電点３
の位置の許容範囲が非常に狭い。第６図は、従来のマイ
クロストリ・ノブアンテナにおける反射電力と給電点３
の短絡辺７からの距離の特性図であり、マイクロストリ
ップアンテナとして使用できる許容反射電力をｌＯｄＢ
とした場合、完全に整合のとれる理想的な給電点からの
ずれ幅は、先に例示した放射導体の大きさ約３０間×約
２０閣の実際のアンテナにおいてＬバンド帯で約０．　
Ｉ　ｎ＋ｍと極めて狭いという測定結果が出ている。ま
た、短絡辺７を短絡する方法として一ｉに用いられてい
るスルーホールでは、穴の数やめっきの乗り具合等によ
ってそれぞれ特性が異なり、給電点３の位置が一定とな
らないため、アンテナー台毎に給電点３の位置を測定し
なければならなかった。したがって、従来のマイクロス
トリップアンテナの製作においては、大量生産が困難で
、かつ給電点３の位置が許容反射電力値内に入るよう決
定するのにかなりの精度が必要であり、製作には相当の
熟練を要するという問題点があった。

また、共振周波数ｆ０を決定する条件の一つである誘電
体板５の比誘電率は、外部の温度の変化につれて誘電率
も変化することが知られている。

したがって、外部温度が変化するような場所で使用する
場合には、ある使用場所でインピーダンス整合するよう
に給電点３を決定しても、別の使用場所では共振周波数
がずれてしまうことになる。

例えば、飛行機と地上局との通信を行う航空無線通信の
場合には、飛行機が地上にいるときと高度１万メートル
程度の高度に位置しているときとでは、温度差がかなり
異なるため、誘電体板５の温度特性によって、共振周波
数が変化することになる．さらに、温度変化によるアン
テナの寸法の膨張、収縮の問題があり、０．１Ｍ単位の
精度が必要とされるアンテナでは、位置関係の歪は反射
電力を増加させ良好な整合性を保てなくなってしまうこ
とになる。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、給電点の位置の決定が容易で、かつア
ンテナ特性も温度変化にあまり影響を受けないマイクロ
ストリップ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）本発明の特徴は、以上のような問題を解決するためなさ
れたものであって、接地導体上に誘電体板と放射導体とを層状に順次配置し
、該放射導体の長さは所望の電波の周波数に適合するよ
うに定められ、該放射導体の周縁の一部を短絡導体によ
り該接地導体に短絡すると共に前記接地導体と該誘電体
板とを貫通して前記放射導体の給電点に給電するマイク
ロストリップアンテナにおいて、前記短絡導体により短絡されている前記放射導体の一部
に隣接する他の一部と前記接地導体とを前記短絡導体と
は異なる位置で短絡する短絡手段を備えて、前記給電点におけるインピーダンス整合を確立するため
の該給電点の位置決めが容易であるように構威されてい
るものである。

（実施例ｌ）第１図（ａ）及び（Ｃ）は本発明による第１の実施例の
平面図であり、マイクロストリップアンテナの平面図で
ある。また、第１図（ｂ），（ｄ）は、それぞれ第１図
（ａ）．　（ｃ）のａ−ａ，ｃ−ｃ′に沿う断面である
。これらの図から明らかなように、従来構或と異なる点
は放射導体１のうち、短絡辺７に隣接する辺の一方を短
絡手段８により接地導体４と短絡したことにある。

短絡千段８としては、短絡辺７と同一のスルーホールや
銅板（短絡板）等でよく、同図（ａ）（ｂ）のように短
絡板を短絡辺７と直接接続するか、または同図（ｃ）（
ｄ）のように短絡辺７から若干離れた点に短絡ピンを配
置して短絡しても良い。また、給電点３の位置は、従来
と同様にネットワークアナライザで測定して決める。

第２図は本発明による短絡手段８を用いた場合の給電点
３の位置と反射電力との特性図である。

第６図の従来構或の場合の特性図と比較すると許容反射
電力を１０ｄＢとした場合、本発明では給電点３の許容
幅がＬバンド帯で約０．　５　ｍｍ〜０．６Ｍと約５〜
６倍に改善することができる。また、本発明のように短
絡手段８により反射電力の特性はなだらかになり、給電
点３の位置決めが容易になり、この許容範囲の広さが温
度変化による膨張、収縮による歪を十分に吸収し、安定
な動作を可能にしている。

本発明では、短絡辺７から離れた位置まで短絡すればイ
ンピーダンスの変化が穏やかになり良好な整合を容易に
とることができるが、短絡手段の位置と比例して実際の
共振周波数も増加して行く。

したがって、本発明では短絡位置に基づいて（実際の共
振周波数）／（使用する共振周波数）の比だけ放射導体
１の長さを短絡手段を用いない場合のものに比べて予め
長くしておく必要がある。

上述のように、本発明では給電点３の許容範囲が広いた
め、予め一つの放射導体ｌの給電点３を求めて型を作製
しておけば、短絡辺７の状態に左右されることなく、そ
の型を用いて大量生産が可能となる。

（実施例２）第３図は本発明による第２の実施例であり、円の一部を
切り落とした形のマイクロストリップアンテナの平面図
である。弦に沿った一辺で短絡された本マイクロストリ
ップアンテナにおいて、弧に沿った点で短絡ビン８を設
けている。この場合も実施例１と同様に短絡導体６とは
別に短絡ビン８を設けることにより、短絡辺７からの距
離に対する反射電力の変化が穏やかになり、良好なイン
ピーダンス整合を容易にとることができる。

以上の例では放射導体の形状として矩形と円の一部を切
り落とした形のものを示したが、本発明は任意の形状の
放射導体に対して適用できる。また、短絡ビン８として
はピン状金属以外でもスルーホールめっき加工を用いて
同様の効果が得られる．（発明の効果）以上のように、本発明は短絡辺とは異なる位置において
放射導体と接地導体とを短絡板８で短絡することにより
、製作が容易で、かつ外部の温度変化に対してアンテナ
特性が安定なインピーダンス整合のよいマイクロストリ
ップアンテナが可能となる。

また、放射導体と接地導体を短絡板の代わりに短絡ピン
もしくはスルーホールめっきで短絡すれば通常のプリン
ト基板製造工程内でこのアンテナを製作でき大量生産に
適した小型アンテナを提供することができる。

さらに、放射導体１については任意の形状をとれるため
、本アンテナを設置する航空機等の移動体の都合により
アンテナの形状が制限される場合にも柔軟に対応できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第ｔ図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明によるマイク
ロストリップアンテナの平面図及び断面図、第２図は本
発明による短絡手段８を用いた場合の反射電力と給電点
の位置との関係を示す特性図、第３図は本発明による円
の一部を切り落とした形のマイクロストリップアンテナ
の平面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来のマイクロストリ
ップアンテナの平面図及び側面図、第５図は従来のマイ
クロストリップアンテナの等インピーダンス線図、第６
図は従来のマイクロストリップアンテナを用いた場合に
おける反射電力と給電点の位置の関係を示す特性図であ
る。１・・・放射導体、　２・・・給電線、　３・・・給電
点、４・・・接地導体、　５・・・誘電体板、　６・・
・短絡導体、　７・・・短絡辺、　７′・・・開放辺、
　８・・・短絡手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）接地導体上に誘電体板と放射導体とを層状に順次
配置し、該放射導体の長さは所望の電波の周波数に適合
するように定められ、該放射導体の周縁の一部を短絡導
体により該接地導体に短絡すると共に前記接地導体と該
誘電体板とを貫通して前記放射導体の給電点に給電する
マイクロストリップアンテナにおいて、前記短絡導体により短絡されている前記放射導体の一部
に隣接する他の一部と前記接地導体とを前記短絡導体と
は異なる位置で短絡する短絡手段を備えて、前記給電点におけるインピーダンス整合を確立するため
の該給電点の位置決めが容易であるように構成されてい
ることを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
（２）前記短絡手段が一本もしくは複数の短絡ピンで構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のマイクロストリップアンテナ。
（３）前記短絡手段が放射導体と接地導体との間に設け
られた複数の貫通穴に半田もしくは電解めっきを施して
構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のマイクロストリップアンテナ。
（４）前記放射導体が長方形の形状を有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
マイクロストリップアンテナ。
（５）前記放射導体が円の一部を切り落とした形状を有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又
は第３項記載のマイクロストリップアンテナ。