JPH05136626A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平面アンテナを一段と小形化する。 【構成】 誘電体層４２を介して接地導体４１に対向す
る放射素子４３をそのゼロ電位線で接地導体に短絡する
と共に、放射素子のゼロ電位線側に放射素子と同形の切
欠き４３ｃを設けて半環状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小形の平面アンテナ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動体無線通信の分野において、
移動局側のアンテナとしては、構成が簡単で形状が小さ
く、低プロファイルの平面アンテナが広く使用されてい
る。そして、平面アンテナの代表格であるマイクロスト
リップアンテナでは、円形または方形の放射素子が一般
的である。

【０００３】まず、図８及び図９を参照しながら、従来
のマイクロストリップアンテナについて説明する。図８
及び図９において、１０は通常のマイクロストリップア
ンテナであって、いずれも方形の接地導体１１と放射素
子１３とが、ふっ素樹脂のような低損失の誘電体層１２
を介して、同軸に積層配設される。

【０００４】放射素子１３の中心から適宜オフセットさ
れて、給電点１３ｆが設けられ、接地導体１１の背面に
取り付けられた同軸接栓座１４を介して、信号源または
受信機（図示は省略）が給電点１３ｆに接続されて、放
射素子１３は、その中心と給電点１３ｆとを含む方向に
励振される。そして、放射素子１３の中心を通り励振方
向１と垂直な線２上では、ＲＦ電位がゼロとなる。

【０００５】これらの形状の放射素子では、その寸法が
使用周波数に対して一意的に定まることが知られてい
る。例えば、方形の放射素子の場合、その辺長Ａと共振
周波数ｆとの間には、主モード（ＴＭ10）において、次
の数式１のような関係が成立する。

【０００６】

【数１】

【０００７】この数式１において、ｃは光速、ｔは誘電
体の厚み、εr は誘電体の比誘電率である。また、ｘは
放射素子の形状に固有な値であって、一般にはマクスウ
ェルの方程式から導かれる２次元波動方程式を解くこと
により与えられ、方形の放射素子では次式のような値に
なる。 ｘ ＝ π

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な通信分野において、移動局側が携帯用である場合、そ
のアンテナはなるべく小形であることが望ましい。従
来、前出図８に示すような通常のマイクロストリップア
ンテナを小型化する場合、同図に示すような方形の放射
素子１３から、ゼロ電位線２で分割して、図１０に示す
ような長方形の放射素子２３を形成し、図１１に示すよ
うに、そのゼロ電位線において、短絡片２３ｓを介して
接地導体２１と接続することにより、放射素子の面積を
半減することが行なわれていた。なお、この図１０，１
１において、前出図８，９に対応する部分には、“１”
の位が同一の符号を付して重複説明を省略する。

【０００９】一方、本出願人は、特願平３−１０９３３
３号などにおいて、方形環状の放射素子を用いた平面ア
ンテナを既に提案している。既提案において開示したよ
うに、方形放射素子に比べて、方形リング放射素子の固
有値ｘの値が小さくなることが、実験的に確かめられて
おり、既提案によれば、アンテナ自体の形状を小さくす
ることができる。

【００１０】図１２に示すように、辺長Ａｏの方形放射
素子３３に辺長Ａｉの方形開孔３３ｉを穿設してリング
状に形成した場合は、開孔３３ｉの等価辺長Ａｉeqが放
射素子３３の等価辺長Ａｏeqに近づく程、即ち、方形リ
ングのリング比Ａｉeq／Ａｏeqが１に近づく程、図１３
に示すように、固有値ｘの値が小さくなる。なお、図１
２では、方形開孔３３ｉの一辺の中心の近傍に給電点３
３ｆが配設されて、主モードで励振される。

【００１１】上述の等価辺長Ａｏeq及びＡｉeqは、フリ
ンジ効果を考慮して理論的に想定される磁流ループに対
応するもので、次の数式２，数式３のように表される。

【数２】

【数３】

【００１２】しかしながら、アンテナの一層の小形化が
絶えず要望されており、前述のようなゼロ電位線短絡に
よる構成や、既提案による構成のみでは、小形化の要望
に充分に対応することができないという問題があった。

【００１３】かかる点に鑑み、この発明の目的は、一層
の小形化が可能な平面アンテナを提供するところにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体層４
２を介して接地導体４１に対向する放射素子４３を備
え、この放射素子をその励振方向に垂直なゼロ電位線で
接地導体に短絡した平面アンテナにおいて、放射素子の
ゼロ電位線側に当該放射素子と同形の切欠き４３ｃを設
けて半環状に形成した平面アンテナである。

【００１５】

【作用】かかる構成によれば、一層小形化されたアンテ
ナが得られる。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図３を参照しながら、この発明
による平面アンテナの一実施例について説明する。

【００１７】この発明の一実施例の構成を図１，図２及
び図３に示す。この図１〜３において、前出図８〜１１
に対応する部分には、それぞれ“１”の位と添字が同一
の符号を付して一部説明を省略する。

【００１８】図１〜図３に示すように、この実施例の平
面アンテナ４０では、誘電体層４２を介して、接地導体
４１と放射素子４３とが積層され、この放射素子４３
が、ゼロ電位線（前出図８参照）において、短絡片４３
ｓにより接地導体４１と短絡される。そして、この短絡
片４３ｓ側に、長方形の切欠き４３ｃを設けることによ
り、放射素子４３が長方形半環状に形成される。なお、
この短絡片４３ｓに代えて、スルーホールやピンを使用
することもできる。

【００１９】上述の実施例の平面アンテナ４０が、例え
ば３ＧＨｚ帯で使用される場合、接地導体４１，放射素
子４３，切欠き４３ｃの寸法、誘電体層４２の厚さ及び
誘電率は、例えばそれぞれ次のように設定される。 Ｄ ＝８０ ｍｍ， Ｗ ＝６５ ｍｍ； Ａｏ＝２３．８ｍｍ， Ａｉ＝１１．６ｍｍ； ｔ42＝ １．６ｍｍ， εr ＝ ２．６

【００２０】前出図１０，１１に示すような従来のゼロ
電位線短絡型の平面アンテナ２０では、同じく３ＧＨｚ
帯で使用される場合、放射素子２３の寸法が、例えば次
のようであって、このゼロ電位線短絡型アンテナ２０に
比べても、図１〜３の実施例の平面アンテナ４０は、面
積で、約６４％の小形化が達成されている。 Ａ＝２９．６ｍｍ

【００２１】図１〜３の実施例の入力インピーダンス特
性は、例えば、図４に示すようであり、放射パターン
は、例えば、図５に示すようである。

【００２２】上述の実施例では、誘電体層として、例え
ば、ふっ素樹脂を用いたが、誘電体として空気を用いる
こともできる。この場合、図６，７に示すように、接地
導体４１と放射素子４３との間隔が大きめに設定される
と共に、変形防止のために、例えば、ふっ素樹脂からな
るスペーサ４５が適宜に用いられる。

【００２３】図６，７の実施例の平面アンテナ４０Ａ
が、例えば８００ＭＨｚ帯で使用される場合、接地導体
４１と放射素子４３との間隔、即ち、スペーサ４５の高
さは、例えば次のように設定される。ｈ45＝１０ｍｍ

【００２４】なお、上述の各実施例では、放射素子・切
欠きの形状は、すべて長方形としたが、半円形としても
よい。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述のように、この発明によれば、
放射素子をそのゼロ電位線で接地導体に短絡した平面ア
ンテナにおいて、放射素子のゼロ電位線側に放射素子と
同形の切欠きを設けて半環状に形成するようにしたの
で、一段と小形の平面アンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による平面アンテナの一実施例の構
成を示す斜視図

【図２】 この発明の一実施例の構成を示す平面図

【図３】 この発明の一実施例の構成を示す断面図

【図４】 この発明の一実施例の特性を示す線図

【図５】 この発明の一実施例の特性を示す線図

【図６】 この発明の他の実施例の構成を示す平面図

【図７】 この発明の他の実施例の構成を示す断面図

【図８】 従来の平面アンテナの構成例を示す平面図

【図９】 従来例の構成を示す断面図

【図１０】 他の従来例の構成を示す平面図

【図１１】 他の従来例の構成を示す断面図

【図１２】 既提案例の要部の構成を示す平面図

【図１３】 既提案例の説明のための線図

【符号の説明】

４０ 平面アンテナ ４１ 接地導体 ４２ 誘電体層 ４３ 放射素子 ４３ｃ 切欠き ４３ｓ 短絡片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体層を介して接地導体に対向する放
   射素子を備え、この放射素子をその励振方向に垂直なゼ
   ロ電位線で上記接地導体に短絡した平面アンテナにおい
   て、 上記放射素子の上記ゼロ電位線側に当該放射素子と同形
   の切欠きを設けて半環状に形成したことを特徴とする平
   面アンテナ。