JPH06120723A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型化できるマイクロストリップアンテナを提
案する。 【構成】送信あるいは受信する電波の波長に比較して薄
い誘電体基板を挟んでその一の面側には接地導体板が配
され、他方の面側にはこの接地導体板よりもその面積が
小さな放射導体板４０が配され、この放射導体板４０は
方形状をなし、その一の面より所定の幅と長さにわたり
切除された直方体状の切込み部４１が形成されると共
に、この放射導体板４０に給電点Ｆが設けられる。切込
み部４１を設けることによって、従来の放射導体板の１
／４の面積でも従来と同じようなアンテナ特性を実現で
きるため、従来よりも小型化されたマイクロストリップ
アンテナを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車載用、ＢＳ用など
に適用して好適な小型化されたマイクロストリップアン
テナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＢＳ用アンテナ、移動通信用アンテナな
どに用いられるマイクロストリップアンテナは送信ある
いは受信する電波の波長に比較して薄い誘電体基板を挟
んでその一の面側に接地導体板が配され、他方の面側に
この接地導体板よりも面積が小さな放射導体板を配し、
この放射導体板に給電点を設けて構成される。

【０００３】このような平面構成のマイクロストリップ
アンテナはある程度の平面面積を持つ放射導体板を使用
する必要があるからあまり小型化できない。したがっ
て、移動体通信用やＢＳ放送受信用、車載用などのよう
に小型化を指向するアンテナとしてはまだ充分には機能
していない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のマイ
クロストリップアンテナは小型化の隘路となっており、
それに伴って用途が自ずと制限されてしまう欠点があっ
た。

【０００５】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、従来と同等の特性を持つ小型
化を可能にしたマイクロストリップアンテナを提案する
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、送信あるいは受信する電波の
波長に比較して薄い誘電体基板を挟んでその一の面側に
は接地導体板が配され、他方の面側にはこの接地導体板
よりもその面積が小さな放射導体板が配され、この放射
導体板は方形状をなし、その一の面より所定の幅と長さ
にわたり切除された直方体状の切込み部が形成されると
共に、この放射導体板に給電点が設けられたことを特徴
とするものである。

【０００７】

【作用】図１および図２に示すように、誘電体基板２０
の上面に貼着される放射導体板４０の一部に切込み部４
１が形成される。切込み部４１は長方形状をなし、また
放射導体板４０の中心ｐを通り辺４２と平行な基準線ｍ
上の任意の点Ｆが給電点となされる。

【０００８】この構成によると、切込み部４１を設ける
という極めて簡単な構成で、放射導体板４０の面積を従
来の１／４程度に小さくしても従来と同等のアンテナ特
性が得られる（図６、図７参照）。そのため、誘電体基
板２０自体小型のものを使用できるためアンテナ全体と
して従来よりも小型化できる。

【０００９】切込み部４１の長さを示す切込み率を変え
るなどすることによってマイクロストリップアンテナが
取り扱える周波数（共振周波数）や帯域幅などを制御で
きるので、用途に応じたアンテナを簡単に得ることがで
きる（図８以降）。

【００１０】

【実施例】続いて、この発明に係るマイクロストリップ
アンテナの一例を、図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１はこの発明に係るマイクロストリップ
アンテナ１０の概要を示す側面図であり、これは送信あ
るいは受信する電波の波長に比較して充分その厚みｄ
（図３参照）が薄い誘電体基板２０を有し、この誘電体
基板２０の一の面この例では下面に厚みがｅの接地導体
板３０が貼着され、反対の上面に放射導体板４０が貼着
される。実施例では図３に示すように厚みｄが５ｍｍ、
ｅが０．５ｍｍの場合を示す。

【００１２】放射導体板４０は端効果をなくするため、
接地導体板３０の面積よりも小さい面積のものが使用さ
れる。図では、放射導体板４０の約１．５倍が接地導体
板３０となっている。

【００１３】放射導体板４０は図２に示すように上下左
右の辺４２，４３が等しい方形状のものが使用されると
共に、中心ｐを通り辺４２と平行な直線ｍよりも下側
に、この例では辺４３側から切込み部４１が所定の幅と
長さをもって形成される。

【００１４】図では辺４３の長さをｗとしたとき、下側
の辺４２からｗ／５だけ隔ててｗ’＝ｗ／５の幅を持
ち、長さがｋの切込み部４１が形成される。（ｋ／ｗ）
×１００％を切込み率とする。切込み部４１の面積は放
射導体板４０の１／４以下に設定される。

【００１５】辺４２，４３の長さは従来のマイクロスト
リップアンテナの放射導体板のほぼ１／２以下に選定さ
れ、したがって面積は従来の１／４以下の放射導体板が
使用されている。放射導体板４０として従来よりも小さ
なものを使用できるから、それに伴って使用する誘電体
基板２０も小さくなり、アンテナ全体の小型化に寄与す
る。

【００１６】中心ｐを通る直線ｍ上に給電点Ｆが設けら
れ、ここには図３に示すような給電線５０が接続され
る。給電線５０は５０オームの同軸線路が使用され、そ
の芯線の太さは１ｍｍ、誘電体の厚みは２ｍｍそして外
皮の厚みは３ｍｍである。中心ｐから給電点Ｆまでの長
さをρ（中心ｐから右側が＋側）とすると、最適給電点
は２ρ／Ｗで表される。

【００１７】放射導体板４０は図１〜図４に示すように
誘電体基板２０の中央部に位置するように位置決めされ
た状態で放射導体板４０の上面に貼着される。エッチン
グの手法を用いて誘電体基板２０上に図２に示す形状の
放射導体板４０を形成することもできる。

【００１８】さて、このように構成されたマイクロスト
リップアンテナ１０の諸特性を実験により確認するた
め、図５に示すような測定装置が使用される。

【００１９】６０は発振器であり、発振出力は対数周期
のアンテナ７０に供給され、これより放射された電波は
１４ｍ離れたこの発明に係るマイクロストリップアンテ
ナ１０で受信される。マイクロストリップアンテナ１０
はそのｚ軸がアンテナ７０を向くように取り付けられ
る。マイクロストリップアンテナ１０には電界強度など
の測定器８０が接続され、電界強度などが図１および図
２に示すｘ−ｙ−ｚ面に沿って測定される。この発明に
係るマイクロストリップアンテナ１０の諸特性を以下に
示す。

【００２０】（１）上述したように誘電体基板２０の上
面に設けられる放射導体板４０の面積は従来における放
射導体板の面積の約１／４にしても従来と同等なアンテ
ナ特性を示す。

【００２１】図６は従来のスミスチャートを示すもので
あって、放射導体板の長さｗは１１４．５ｍｍで、発振
周波数ｆを７５０〜８００ＭＨｚまで変化させたときの
特性曲線を示す。

【００２２】図７は図２に示す構成の放射導体板４０を
使用した場合であり、その辺の長さｗは６２．５ｍｍで
あって、従来のほぼ１／２の長さの放射導体板が使用さ
れ、このときに使用した発振周波数は８００〜８２０Ｍ
Ｈｚまでである。

【００２３】両者は殆ど同じインピーダンス特性を示す
ことが判る。これによって放射導体板４０の面積を従来
の１／４程度にする代わりに切込み部４１を設ければ、
従来と同様なアンテナ特性を実現できる。これはマイク
ロストリップアンテナ１０の一層の小型化に寄与し、小
型化は車載用アンテナ、移動体通信用アンテナ、ＢＳ用
アンテナなどに適用して好適である。

【００２４】（２）指向特性は図８に示すように放射導
体板４０のほぼ面全体にわたる電界強度となっているの
で、ほぼ無指向特性となる。これはどの位置で通信を行
うか不定である移動体通信用アンテナやどの地域でも通
信を行う必要のある車載用アンテナや車載用ＢＳアンテ
ナなどに適用して好適である。

【００２５】（３）図９は放射導体板（パッチ）の長さ
によってアンテナ利得Ｇがどのように変化するかを測定
したもので、参考のために円形パッチアンテナ（放射導
体板が円形のアンテナ）では曲線９１のような特性とな
り、方形パッチアンテナ（放射導体板が切込みのない方
形のアンテナ）では曲線９２のような特性となる。

【００２６】これに対してこの発明のように切込みのあ
る放射導体板（変形パッチ）を用いたアンテナ１０で
は、曲線９３で示すようにほぼ直線状に利得Ｇが減少す
ることが判る。したがって、ある程度の利得Ｇをもたせ
るにはそれなりのサイズを確保しなければならない。

【００２７】（４）図１０は切込み部４１の切込み率と
そのときのアンテナの共振周波数との関係を示す図であ
る。切込み率は０％が切込みがないときを表し、１００
％が切込みによって上下２枚の導体板に分断されること
を表し、５０％がｗ／２まで切り込まれたことを表す。

【００２８】図１０からも明らかなように、切込み率に
よって共振周波数（ＭＨｚ）が、３５０ＭＨｚから７０
０ＭＨｚあたりまで大幅に変化するのでこの切込み率に
よって受信帯域の違うアンテナを実現できる。つまり、
特定受信バンド若しくは特定送信バンドのアンテナを簡
単に実現できることになる。ただし、この測定に際して
は誘電体基板２０の厚みｄや放射導体板４０の厚みｅな
どは一定にしてあるが、最適給電点Ｆは切込み率によっ
て最適な給電点となる位置に直線ｍ上を移動しながら測
定している。

【００２９】（５）図１１は切込み率と帯域幅との関係
を示すものであり、切込み率が高いほど帯域幅が狭くな
るから、狭帯域のアンテナほど切込み率を高く、広帯域
のアンテナほど切込み率を低く設定すればよい。この場
合も、最適給電点Ｆは切込み率によって最適な給電点と
なる位置に直線ｍ上を移動しながら測定してある。

【００３０】この図１１と上述した図１０から、共振周
波数が低いアンテナほど狭帯域特性を持つことが判る。

【００３１】（６）図１２は誘電体基板２０の厚みｄを
変化させたときの帯域幅への影響を測定したものであっ
て、切込み率が８０％ぐらいになると誘電体基板２０の
厚みｄを可変しても帯域幅は殆ど変化しない。しかし、
切込み率が４０位になると厚みｄによって帯域幅の変動
が大きくなるので、切込み率が少ないときは誘電体基板
２０の厚みｄをある程度正確に設定する必要がある。

【００３２】（７）図１３は放射導体板４０の切込み率
を８０％したときで、誘電体基板２０の厚みｄを１ｍ
ｍ、３ｍｍ、５ｍｍおよび１０ｍｍまで可変したときの
各厚みでのアンテナのインピーダンス特性と共振周波数
との関係を示す。これによって、最適インピーダンス特
性となるアンテナは誘電体基板２０の厚みｄによっても
設定できることになる。

【００３３】（８）図１４は給電点Ｆを放射導体板４０
の中心ｐにおいたとき、つまり２ρ／ｗ＝０としたとき
の切込み率による共振周波数ｆの変化を示す特性図であ
り、この図から最適給電点Ｆを変えて２ρ／ｗをゼロ以
外の値にしたときでも切込み率を変えることによってそ
のアンテナで取り扱うことのできる周波数帯域を制御で
きることが推測できる。

【００３４】以上のように、切込み部４１を設けるとい
う極めて簡単な構成で、放射導体板４０の面積を従来の
１／４程度に小さくしても従来と同等のアンテナ特性が
得られる。そのため、誘電体基板２０自体小型のものを
使用できるためアンテナ全体として従来よりも小型化で
きる。なお、誘電体基板２０は、接地導体板３０よりも
大きい方が接地導体板３０が放射導体板４０の影響を受
けにくくなる。

【００３５】切込み部４１の長さを示す切込み率を変え
るなどすることによってマイクロストリップアンテナが
取り扱える周波数（共振周波数）や帯域幅などを制御で
きるので、用途に応じたアンテナを簡単に得ることがで
きるなどの特徴がある。

【００３６】上述した実施例はこの発明の一部の変形例
を述べたものであり、この他にも種々の変形変更が可能
であり、さらに、切込み率の異なるものを組み合わせて
使用することにより、車載用としても好適である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るマイクロ
ストリップアンテナでは接地導体板よりも面積の小さな
放射導体板を誘電体基板の一の面に配すると共に、放射
導体板の一部に切込み部を設けたものである。

【００３８】これによれば、従来の放射導体板の１／２
以下でも従来と同等のアンテナ特性を実現でき、アンテ
ナの小型化を達成できる。このアンテナはダイポール形
に比べると利得が高いため、車載用アンテナを始めとし
て移動体用アンテナ、ＢＳ用アンテナなど小型化が要求
されるアンテナに適用してきわめて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るマイクロストリップアンテナの
一例を示す側面図である。

【図２】放射導体板の平面図である。

【図３】図１の横断面図である。

【図４】図１の別の位置での横断面図である。

【図５】アンテナ特性測定装置の系統図である。

【図６】従来のアンテナ特性を示すスミスチャートであ
る。

【図７】本発明のアンテナ特性を示すシミスチャートで
ある。

【図８】アンテナ指向特性を示す図である。

【図９】放射導体板とアンテナ利得との関係を示す図で
ある。

【図１０】放射導体板への切込み率とアンテナ共振周波
数との関係を示す図である。

【図１１】放射導体板への切込み率と帯域幅との関係を
示す図である。

【図１２】誘電体基板の厚みと帯域幅との関係を示す図
である。

【図１３】切込み率８０％での誘電体基板の厚みとアン
テナインピーダンス特性との関係を示す図である。

【図１４】給電点と切込み率と共振周波数との関係を示
す図である。

【符号の説明】

１０ マイクロストリップアンテナ ２０ 誘電体基板 ３０ 接地導体板 ４０ 放射導体板 ４１ 切込み部 ５０ 給電線 Ｆ 給電点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信あるいは受信する電波の波長に比較
   して薄い誘電体基板を挟んでその一の面側には接地導体
   板が配され、他方の面側にはこの接地導体板よりもその
   面積が小さな放射導体板が配され、 この放射導体板は方形状をなし、その一の面より所定の
   幅と長さにわたり切除された直方体状の切込み部が形成
   されると共に、 この放射導体板に給電点が設けられたことを特徴とする
   マイクロストリップアンテナ。