JPH06314923A

JPH06314923A - 小型二重リングマイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH06314923A
Application number: JP28423193A
Authority: JP
Inventors: Mohamed S Sanad; モハメッド・エス・サナド
Original assignee: WAIYARESU ACCESS Inc; Wireless Access Inc
Current assignee: WAIYARESU ACCESS Inc; Wireless Access Inc
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1994-11-08
Also published as: WO1994024723A1; EP0695467A1; AU6637194A; EP0695467A4

Abstract

(57)【要約】【目的】ページャ、電話及びポータブルコンピュータ
を含む携帯用電子装置において有用な小型マイクロスト
リップアンテナを提供する。【構成】マイクロストリップアンテナは接地面層と、
誘電体層と、矩形リングが形成されている放射パッチと
を含む。放射パッチは短絡縁部に沿って接地面層に短絡
されている。リングは放射縁部よりも短絡縁部のほうに
近接するようにずれた位置にあっても良い。アンテナは
ポータブルコンピュータの規格によるＰＣＭＣＩＡスロ
ットの中に嵌合することができる。小さなサイズのアン
テナは、アンテナからの放射を最適化するための向きを
ハウジング内でとることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯用電子装置のため
の小型マイクロストリップアンテナに関する。特に、本
発明は、人間又はコンピュータ機器にごく近接して動作
しなければならず且つクレジットカードの大きさのペー
ジャ、携帯電話又はポータブルコンピュータの中に十分
に組込めるほど小さい携帯用電子装置のためのマイクロ
ストリップアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ページャや携帯電話などの携帯用電子装
置においては、無線周波数（ｒｆ）信号を受信するため
に小型アンテナを使用している。その小型アンテナは構
造物の内部に配置されている。ところが、ポータブルコ
ンピュータに使用する場合には、従来の技法は信号を送
受信するために外部アンテナを要求する。ポータブルコ
ンピュータの内部に配置できる小型アンテナを構成する
と有利であろう。

【０００３】ページャと携帯電話に適する従来の小型ア
ンテナの１つはマイクロストリップアンテナである。典
型的な２導体マイクロストリップアンテナは、導電性接
地面と、導電性放射パッチと、その放射パッチと接地面
との間に配置された誘電体層とを有する積層平面構造を
含む。アンテナの接地面は回路素子及び他の金属材料な
どの隣接する材料に対するシールドとして作用する。

【０００４】マイクロストリップアンテナは二分の一波
長構造及び四分の一波長構造で開発されている。従来の
二分の一波長マイクロストリップアンテナの長さは誘電
体内部における波長の約二分の一である。四分の一波長
アンテナでは、放射パッチを接地面に短絡するために放
射縁部の一方を短絡することにより、長さを半減させて
いる。二分の一波長アンテナにおいては、接地面と放射
パッチは双方の放射縁部に沿って接続しない開回路であ
る。四分の一波長アンテナでは、一方の放射縁部がその
全長に沿って短絡されている。

【０００５】四分の一波長アンテナの大きさは二分の一
波長アンテナより相当に小さいのであるが、アンテナの
効率を妥当な限界の中に維持できるのであれば、大きさ
をさらに縮小するのが有利であろう。アンテナを小型に
することの利点の１つは、小さな面積の中にはめ込める
能力である。アンテナの必要条件が一定の重量又は限定
された体積を指定している場合、表面積を縮小すること
の効果は誘電体の厚さを増し、それにより、効率を相当
に向上できることである。

【０００６】小型アンテナに伴う問題の１つは、以前は
大きさの縮小と関連していた利得の相当な低減であっ
た。そのため高利得の小型マイクロストリップアンテナ
を設定する試みがなされていた。たとえば、放射パッチ
に形成された細いスリットはリアクタンスを変化させ、
そのため、アンテナのサイズを小さくすることは可能で
あるが、利得が犠牲になってしまうことは知られてい
る。同じ理由により、アンテナのサイズを縮小するため
に「Ｃ」字形開口も使用できるのであるが、利得はかな
り低減する。さらに、一方の放射縁部から誘電体が延出
しているのであれば、四分の一波長アンテナのほうが効
率良いことも知られている。ところが、誘電体の延長は
長さの増加という不利益をもたらし、その結果、装置全
体の大きさと重量が増加してしまう。

【０００７】体積当たりの効率が高レベルのマイクロス
トリップアンテナを提供するのが有利であろう。そのよ
うなマイクロストリップアンテナは携帯用電子機器のコ
ストを低下させる一方で、小さな体積の中で高い効率を
維持することができるであろう。

【０００８】どのマイクロストリップアンテナもその形
状によって決まる特定のパターンで放射するのである
が、その形状は、多くの場合、アンテナの「ジオメト
リ」と呼ばれる。マイクロストリップアンテナについて
は、多数の異なるジオメトリが開発されている。アンテ
ナの設計に際しては、特定の用途に対して、その用途の
特定の要求に厳密に合致するジオメトリを選択する。ジ
オメトリを適正に選択すれば、ｒｆ信号を効率良く送受
信できる。一般的なマイクロストリップアンテナのジオ
メトリの１つは中実の長方形又は正方形である。多数の
ジオメトリが説明されており、カタログにも記載されて
いる。たとえば、Ｊａｍｅｓ及びＨａｌｌ編「Ｈａｎｄ
ｂｏｏｋｏｆＭｉｃｒｏｓｔｒｉｐＡｎｔｅｎｎ
ａｓ」（英国ロンドン、ＰｅｔｅｒＰｅｒｅｇｒｉｎ
ｕｓＬｔｄ．，１９８９年刊、２４〜３９ページ）に
は、数多くのジオメトリが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】携帯用電子装置に適用
する場合、電気回路、コンピュータ機器及び人間などの
隣接する物理的物体によって、放射パターンと共振周波
数は大きな影響を受けるおそれがある。共振周波数の偏
移は重大なものとなりうる。たとえば、周波数は数十メ
ガヘルツ以上偏移することがあり、その結果、マイクロ
ストリップアンテナは約に立たないものになってしまう
という影響が生じる。アンテナの利得などの動作特性も
隣接する物理的物体による影響を受ける。人体への影響
を減少させたジオメトリを有するマイクロストリップア
ンテナを提供するのが有利であろう。そのようなアンテ
ナは、人間がいるところで動作しなければならないペー
ジャなどの携帯用電子機器の数多くの用途で有用であろ
う。

【００１０】従来のマイクロストリップアンテナのジオ
メトリは主に磁流ではなく、電流によって励起されるの
で、従来のマイクロストリップアンテナのジオメトリの
多くはいくつかの物理的物体の周囲では不利である。一
般に、マイクロストリップアンテナを主に電流ではな
く、磁流により励起できるのであれば、人体を含めた隣
接する物質がアンテナの性能に及ぼす影響を相当に減少
できることは知られている。さらに、そのようなマイク
ロストリップアンテナにおいては、接地面、又は他の何
らかの隣接する金属材料、又は人体に関する磁流の像は
マイクロストリップアンテナの前面での放射を向上させ
るであろう。

【００１１】従来のマイクロストリップアンテナのジオ
メトリのもう１つの欠点は、ピークがマイクロストリッ
プの平面に対して垂直に向いている非等方性放射パター
ンである（すなわち、パターンは均等に分布していな
い）。アンテナが電子機器のハウジングの中に配置され
ている場合、信号を適正に送受信するためにはピークの
位置どりがきわめて重大であると考えられる。「等方
性」アンテナは、放射パターンがあらゆる方向にほぼ均
等に分布している、すなわち、ほぼ全方向性であるよう
なアンテナである。アンテナが接続している電子装置又
は近接して位置している人間に放射ピークが向くことな
くほぼ全方向に放射する等方性マイクロストリップアン
テナを提供するのが有利であろう。

【００１２】さらに、ほぼ正方形のスペースの中に設置
できるほぼ正方形の形状を有するマイクロストリップア
ンテナを提供するのが有利であろう。そのような形状を
とれば、メーカーではマイクロストリップアンテナを狭
い面積の中に配置し且つ放射パターンをそれと隣接する
回路、素子及び人体との関係について最適化して製造す
ることが可能であろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、利得を大きく
減少させずに面積の小さいマイクロストリップアンテナ
を提供する。このマイクロストリップアンテナでは、ア
ンテナ体積当たりの効率が向上しているので、サイズの
縮小とコスト低減がはかれる。マイクロストリップアン
テナが小型であることと、相対的に高利得であること
は、ページャ及び電話を含めた携帯用電気装置において
有用である。さらに、アンテナは規格のＰＣＭＣＩＡス
ロットの中に十分に入る小ささであるため、ＰＣＭＣＩ
Ａカードを有するポータブルコンピュータにも新たに使
用できる。アンテナは小型であるので、コンピュータ内
部でアンテナから最大限の放射パワーを得るためにアン
テナのコンピュータ内における位置と向きを容易に最適
化することができる。

【００１４】本発明は、ほぼ等方性の放射パターンを有
し、人体への影響が最小であると共に、コンピュータへ
の影響も最小であるマイクロストリップアンテナをも提
供する。マイクロストリップアンテナは、ＰＣＭＣＩＡ
スロットの中でごくわずかなパターン劣化しか被らな
い。たとえば、本発明は、近接する物体が存在している
場合に、周波数偏移の影響を最小限に抑える。さらに、
アンテナ構造はマイクロストリップアンテナに本来備わ
っている帯域制限フィルタ特性を示すので、望ましくな
い信号の受信は最小である。加えて、アンテナのジオメ
トリは、従来のマイクロストリップアンテナと比べて放
射パターンがより全方向性となるように設計されてい
る。マイクロストリップアンテナは人体に隣接して位置
しているとき並びにコンピュータの内部に配置されてい
るときに、性能の向上を示す。

【００１５】二重リングマイクロストリップアンテナは
導電材料から成る接地面層と、導電性材料から成る放射
パッチ層と、放射パッチ層と接地面層との間に配置され
た誘電体層とを含む。二重リングジオメトリでは、マイ
クロストリップアンテナはその縁部の１つに沿って短絡
されているのが好ましい。その短絡は１つの縁部の全長
に沿った全短絡であっても良いし、あるいは、縁部の一
部分のみに沿った部分短絡であっても良い。短絡の追加
は接地面層に放射パッチの「鏡」像を発生させる。

【００１６】放射パッチには矩形リングが形成されてい
る。リングは放射縁部よりも短絡縁部のほうに近接する
ようにずれているのが好ましいのであるが、実施例によ
っては、リングを中心に位置させるか又は放射縁部に近
接するように移動させることも可能であろう。接地面層
に放射パッチの「鏡」像が形成されているので、アンテ
ナに二重リング効果が発生する。

【００１７】アンテナの長さを短絡するために、放射縁
部からそれに近接するリング縁部までの距離を最大限に
とる。リングの縁部と短絡した側面との間の長さを変化
させると共に、リングの両縁部と２つの非放射縁部との
間の２つの寸法を変化させることにより、所望の入力イ
ンピーダンスを選択できる。非放射縁部の縁を誘電体に
近接させて切断することを含む付加的な特徴は、等方性
放射パターンを向上させる。

【００１８】アンテナは電流ではなく、主に磁流により
励起されるので、人間やコンピュータが存在していると
き、リングジオメトリはアンテナの性能を改善すると考
えられる。この磁流による励起はアンテナの形状及び寸
法と結び付いて、説明したアンテナが隣接する回路によ
り最小限の影響のみを受けるようにすると共に、相対的
に高い利得と、均一な放射パターンとを得られるように
し且つ人体への影響を最小限に抑えることができる。Ｐ
ＣＭＣＩＡスロットで動作しているときでも、アンテナ
はそれらの利点を提供できる。

【００１９】短絡縁部に沿った部分短絡をリングジオメ
トリと組合わせて、二重オフセットリング部分短絡マイ
クロストリップアンテナを構成することができる。全体
としては、双方の構造の利点を併合したアンテナ構造を
得るという結果となる。

【００２０】ページャの場合、部分短絡を伴う小型二重
矩形リングマイクロストリップアンテナは９３１．５MH
z で共振するように設計されている。このアンテナ構造
により達成される平均利得は等方性アンテナに関して
０．０ｄＢから−５．０ｄＢの範囲にあることは試験に
より示唆されている。このアンテナについて得たデータ
によれば、従来のマイクロストリップアンテナとは異な
り、本発明に従って構成した二重リング部分短絡マイク
ロストリップアンテナは、ＰＣＭＣＩＡスロットの中で
動作するとき又は人体に近接しているときに認めうるほ
どの周波数偏移を示さないことがわかっている。

【００２１】この明細書に記載した特徴と利点が全てで
はなく、図面、明細書及び特許請求の範囲を考慮すれ
ば、数多くの付加的な特徴と利点は当業者には明白であ
ろう。さらに、この明細書で使用したことばは読みやす
さと教示を主要な目的として選択されたものであり、従
って、本発明の主題を確定するためには特許請求の範囲
を頼りにする必要があることに注意すべきである。

【００２２】

【実施例】図面の図１から図８は、単なる実例の説明を
目的として、本発明の様々な実施例を開示する。以下の
説明から、本発明の原理から逸脱せずにここで示す構造
や方法の代替実施例を採用しうることは当業者には容易
に認められるであろう。以下の説明においては、９３
１．５MHz で動作するページャ（無線呼出装置）に適用
するのに適する寸法をもって設計されているマイクロス
トリップアンテナを説明する。従って、好ましい実施例
について挙げる寸法はその特定の動作周波数に対応して
いる。アンテナの寸法を変化させることにより他の関心
周波数に対するマイクロストリップアンテナを設計でき
ることは当業者には明白であろう。

【００２３】そこで、一部短絡マイクロストリップアン
テナ１００を示す図１を参照する。導電性材料から成る
接地面は接地面層１１２に形成されている。その接地面
層１１２に誘電体層１１４が接着している。接地面層１
１２とは反対の誘電体層１１４の側の面には放射パッチ
１１６が形成されている。誘電体層１１４は非常に低い
接線損失を有し且つその制御誘電率は２．９４±０．０
４であるのが好ましい。放射パッチ層は厚さ１．０ｏｚ
／ｍ² の銅箔であるのが好ましい。

【００２４】部分短絡マイクロストリップアンテナ１０
０は放射縁部１２０と、それに対向する部分短絡縁部１
２２とを含めて４つの側部を含む。他の２つの縁部は第
１の側縁部１２４と、それに対向する第２の側縁部１２
６とを含む。他の箇所で側縁部１２４及び１２６を「非
放射」縁部と呼ぶことが多いが、通常、それらの縁部か
らも少量放射する。しかしながら、その量は放射縁部１
２０から発出する放射と比較して少ない。

【００２５】放射縁部１２０はその全長に沿って開回路
となっており、第１の側縁部１２４及び第２の側縁部１
２６も同様である。部分短絡縁部１２２はその長さの一
部に沿って短絡している。特定すれば、部分短絡縁部１
２２は、放射パッチ層１１６を接地面層１１２と結合す
る短絡部分１３０を含む。短絡部分１３０は何らかの導
電性材料、好ましくは、放射パッチ層１１６を形成する
箔などの銅箔から形成されている。短絡部分１３０は、
部分短絡縁部１２２の全幅ｌ_w より短い幅ｌ_sを有す
る。長さｌ_rs1 を有する第１の開回路部分１３２は短絡
部分１３０と第１の側縁部１２４との間に位置してい
る。長さｌ_rs2 を有する第２の開回路部分１３４は短絡
部分１３０と第２の側縁部１２６との間に位置してい
る。

【００２６】図示する通り、短絡部分１３０は１つの連
続する部分として形成されている。ところが、他の実施
例では、短絡部分１３０は分離した２つ以上の部分（図
示せず）から形成されていても良い。短絡部分が直接に
接続しているか否かにかかわらず、全ての短絡部分を合
わせた長さは接地面に放射パッチの鏡像を形成するのに
十分でなければならないと考えられる。従って、全長ｌ
_s をそのような適切な鏡像を形成する長さより短くすべ
きではない。言いかえれば、短絡の長さｌ_s は接地面層
１１２に像を形成するのに十分でなければならないとい
うことになる。

【００２７】短絡部分１３０の幅ｌ_s は主として５０オ
ームの要求入力インピーダンスを満足させるように選択
される。幅ｌ_s を変化させると、入力インピーダンスに
影響が及ぶこと、従って、幅ｌ_s を全長ｌ_w のパーセン
テージとして変化させることがアンテナを同調するに際
して有用になりうるということは認められている。とこ
ろが、幅ｌ_s をたとえば１０％以下に減少させてしまう
と、アンテナは効率良く動作しないか、又は全く動作で
きなくなるであろうということは実験によって認められ
ている。言うまでもなく、短絡の長さｌ_s を零まで減ら
した場合には、アンテナの特性は二分の一波長の特性に
変化する。これに対し、長さｌ_s をたとえば９０％以上
に像かさせたならば、部分短絡マイクロストリップアン
テナ１００は従来の四分の一波長アンテナの特性をとり
始める。従って、長さｌ_s はｌ_wの値の１０％から９０
％の間とされるべきである。現時点では、短絡の長さｌ
_sは部分短絡縁部１２２全体の長さｌ_w の２０％から５
０％の範囲内にあるのが好ましい。現時点で好ましい長
さｌ_s は約３０％である。

【００２８】典型的な四分の一波長アンテナ（図示せ
ず）では、全短絡縁部と放射縁部との間の長さは誘電体
材料の共振周波数の波長の四分の一にほぼ等しい。しか
しながら、ここで説明する実施例においては、部分短絡
縁部１２２から全放射縁部１２０までのアンテナの長さ
である長さｌ_a は、所定の共振周波数に対して四分の一
波長より短い。短絡部分１３０により成立する部分短絡
は共振周波数を減少させ、それによって、アンテナ１０
０の長さｌ_a は所定の共振周波数に対して四分の一波長
より短くなる。好ましい実施例では、９３１．５MHz の
共振周波数に対してアンテナの長さｌ_a は３０mmである
が、これは等価の利得を有する公知の従来のどのマイク
ロストリップアンテナよりも約４０％短い。短絡部分１
３０の幅ｌ_s は全幅の約３０％である約９mmである。第
１の開回路部分１３２の長さｌ_rs1は約１０．５mmであ
り、第２の開回路部分１３４の長さｌ_rs2 は約１０．５
mmである。

【００２９】好ましい実施例では、ほぼ正方形の構造が
得られるように、幅ｌ_w は長さｌ_a（３０mm）とほぼ同
等にされている。幅ｌ_w をそれより大きくすると、利得
は幾分か大きくなるであろう。しかしながら、幅ｌ_w を
ほぼ長さｌ_a にまで減少させても、利得は大きく減少し
ないということがわかっている。正方形の構造は設置す
るのに好都合である、サイズが小さくなるといったもの
を含む利点を与える。他の実施例においては、利得を増
加させるために幅ｌ_w をさらに広くできるであろうが、
それにより、当然、マイクロストリップアンテナ１００
の大きさ全体が拡大してしまうであろう。また、マイク
ロストリップアンテナ１００の全体の大きさを縮小させ
るために、幅ｌ_w をさらに狭くすることもできるであろ
う。

【００３０】好ましい実施例では、接地面層１１２と、
誘電体層１１４と、放射パッチ層１１６のそれぞれの縁
部がほぼ平らになる（すなわち、平らに整列する）よう
に第１の側縁部１２４と第２の側縁部１２６は密接して
切断される。縁部１２４及び１２６を平坦に切断するこ
とで、より等方向性にすぐれた放射パターンが得られる
と考えられる。

【００３１】給電ポイント１４０は短絡部分１３０に近
接して、その幅ｌ_s のほぼ中央に配置されている。給電
ポイント１４０の位置は入力インピーダンスが５０オー
ムになるように選択される。給電ポイント１４０は従来
の同軸ケーブル１４２に接続している。同軸ケーブル１
４２は、給電ポイント１４０でその外側導体が接地面層
１１２に結合し且つその中心導体は放射パッチ層１１６
に結合するように結合されている。しかしながら、送信
線路をマイクロストリップアンテナに接続するための従
来の他の技法も利用できるであろう。

【００３２】同軸ケーブル１４２と受信機の特性インピ
ーダンスは典型的には５０オームであるので、好ましい
実施例においては、アンテナ１００の入力インピーダン
スを５０オームと一致するように選択している。給電ポ
イント１４０及び以下で論じる他の特性を含めて、当業
者には明白であるいくつかのアンテナ特性は入力インピ
ーダンスに影響を及ぼすため、入力インピーダンスを設
定するに際してはそれらを全て考慮に入れるべきであ
る。

【００３３】利得を実質的にほとんど減少させずに又は
相応する利得の減少を伴わずにサイズを縮小するため
に、マイクロストリップアンテナ１００にいくつかの最
適化構成が含まれている。サイズを縮小することの利点
の１つは、少ないコストで利得をさらに増加させるため
に誘電体層の幅ω_d を広くすることができるという点で
ある。好ましい実施例では、幅ω_d は０．０１５インチ
から０．０９０インチであり、約０．０６０インチであ
るのが好ましい。誘電体層１１４の幅ω_d を増してもア
ンテナの面積が変化しないことはもちろんである。さら
に、利得を増加させるために、露出誘電体部分１５０が
設けられている。放射パッチ１１６はこの部分１５０を
覆うほどには延出していないので、誘電体は「露出し
た」ままである。接地面層１１２は縁部１２０まで続い
ている。

【００３４】次に図２を参照すると、図２は、以下に説
明する矩形リング２５０を含むマイクロストリップアン
テナ２００の斜視図である。図２に示すように、接地面
層２１２には導電性材料から成る接地面２１２が形成さ
れている。その接地面層２１２には誘電体層２１４が接
着している。誘電体層２１４の接地面層２１２とは反対
の側の面には放射パッチ２１６が形成されている。誘電
体層２１４は非常に低い接線損失を有し且つその制御誘
電率は２．９４±０．０４であるのは好ましい。放射パ
ッチ層は厚さ１．０ｏｚ．／ｍ² の銅箔であるのが好ま
しい。マイクロストリップアンテナ２００は放射縁部２
２０は、それに対向する短絡縁部２２２とを含めて４つ
の側部を含む。他の２つの縁部は第１の側縁部２２４
と、第２の側縁部２２６とを含む。第１の放射縁部２２
０はその全長に沿って開回路となっており、第１の側縁
部２２４及び第２の側縁部２２６も同様である。図２に
示すように、また、先に述べた通り、短絡縁部２２２は
その全長に沿って完全に短絡している。しかしながら、
後に特に図３を参照して説明するように、他の実施例で
は、短絡縁部２２２はその長さに沿って一部のみ短絡さ
れていても良い。

【００３５】給電ポイント２４０は短絡縁部２２２に近
接して、矩形リング２５０の上方の、そのほぼ中央の位
置に配置されている。リング２５０は幅ｌ_wwと、高さｌ
_whとを有する矩形の形状を呈する。言うまでもなく、マ
イクロストリップアンテナ２００の幅ｌ_r はリングの幅
ｌ_wwより大きい。幅ｌ_r は約３０mmであり且つ幅ｌ_wwは
約１８mmであるのが好ましい。リング２５０は第１の側
縁部２２４から長さｌ_ws ₁ だけ離間して位置しており、
また、第２の側縁部２２６はリング２５０から長さｌ
_ws2 だけ離間して位置している。それらの長さｌ_ws1 及
びｌ_ws2 は等しいのが好ましい。また、長さｌ_ws1 及び
ｌ_ws2 は６mmであるのが好ましいが、入力インピーダン
スを変化させるためにそれらの長さを変えることは可能
である。

【００３６】マイクロストリップアンテナ２００の長さ
ｌ_nrがリング２５０の高さｌ_whより大きいのはもちろん
である。長さｌ_nrは３０mmであり且つ高さｌ_whは９mmで
あるのが好ましい。リング２５０は放射縁部２２０から
長さｌ_g だけ離間して位置しており、また、リング２５
０は完全短絡縁部２２２からは距離ｌ_wsだけ離間して位
置している。アンテナの全長を短くするためにリング２
５０は短絡縁部２２２の側へずれていても良い。言いか
えれば、長さｌ_g は長さｌ_wsより大きくても良い。長さ
ｌ_g を大きくとると、マイクロストリップアンテナの長
さｌ_rnは短くなると考えられる。現時点では、長さｌ_g
はリングアンテナ２００の全長ｌ_nrの約二分の一である
のが好ましく、好ましい実施例においてはその長さは約
１５mmである。また、長さｌ_ws1、ｌ_ws2 及びｌ_ws は６
mmであるのが好ましいが、入力インピーダンスを変化さ
せるためにそれらの長さのいずれかを変えることは可能
である。

【００３７】リング２５０の矩形の形状は正方形であっ
ても良いが、他の実施例ではリング２５０はどのような
形状をとることができるであろうし、また、リングは放
射パッチ２１６の中の任意の場所に配置されていて良
い。たとえば、リング２５０は正方形であっても良く、
あるいは、放射縁部２２０、側縁部２２４又は第２の側
縁部２２６の側へずれていても良いであろう。言うまで
もなく、リングの形状と位置を変えれば、入力インピー
ダンスを含めた他のアンテナ動作特性にも影響が及ぶ。

【００３８】露出誘電体部分２７０は利得を増加させる
ために設けられるのが好ましい。放射パッチ２１６は露
出誘電体部分２０を覆うほどには延出していないので、
誘電体は「露出した」ままである。接地面層２１２は縁
部２２０まで続いている。従来の技法によれば、露出誘
電体部分は利得を増加させることがわかっているが、露
出誘電体部分２７０の長さｌ_d は実質的には従来の教示
が示唆すると思われるより短くなっている。アンテナ２
００の二重リング構造によって長さｌ_d を短くすること
ができ、しかも、利得は大きくは減少しないことが考え
られる。好ましい実施例では、長さｌ_d は２．０mmから
３．０mmの範囲にある。従来の参考文献が示唆するよう
に、この幅を相当に大きく、たとえば、全高ｌ_nrの３５
％にすべきであり、これに従えば、好ましい実施例にお
いては露出誘電体部分２７０を約１５mm（５倍以上の大
きさ）にする必要がある。

【００３９】次に図３を参照すると、図３は部分短絡、
二重矩形リングマイクロストリップアンテナ３００の図
である。アンテナ３００は、図１を参照して論じたマイ
クロストリップアンテナ１００の部分短絡特性を図２の
マイクロストリップアンテナ２００に関連して論じた矩
形リング２５０と組合わせたものである。それらの特徴
の各々は上記の図に関連して既に十分に説明されてお
り、従って、図３のマイクロストリップアンテナ３００
のさらに詳細な部分については、それらの図を参照のこ
と。

【００４０】以下、図３に示す構造を簡単に説明する。
導電性材料から成る接地面層３１２は誘電体層３１４を
伴って形成されており、誘電体層３１４の反対側の面に
は放射パッチ３１６が形成されている。マイクロストリ
ップアンテナ３００は、それぞれが約３０mmである４つ
の辺を含むほぼ正方形の形状を有する。アンテナ３００
は放射縁部３２０と、それに対向する部分短絡縁部３２
２とを含む。他の２つの縁部は第１の側縁部３２４と、
それに対向する第２の側縁部３２６とを含む。

【００４１】放射縁部３２０はその全長に沿って開回路
となっており、第１の側縁部３２４及び第２の側縁部３
２６も同様である。部分短絡縁部３２２はその長さｌ_r
の一部に沿って短絡している。特定していえば、部分短
絡縁部３２２は放射パッチ層３１６を接地面層３１２と
結合する短絡部分３３０を含む。短絡部分３３０は何ら
かの導電性材料から形成されている。短絡部分３３０は
何らかの導電性材料から形成されている。短絡部分３３
０は、部分短絡縁部３２２の全幅ｌ_r には満たない長さ
にわたる幅ｌ_s を有する。たとえば、その幅を幅ｌ_r の
２０％から５０％の範囲にすることができるが、長さｌ
_s は３０％（９mm）にほぼ等しい。選択された共振周波
数で要求される入力インピーダンスが得られるように、
実験に基づいて短絡部分３３０の幅ｌ_s を設定できる。

【００４２】長さｌ_rs1 を有する第１の開回路部分３３
２は短絡部分３３０と、第１の側縁部３２４との間に配
置されている。長さｌ_rs2 を有する第２の開回路部分３
３４は短絡部分３３０と、第２の側縁部３２６との間に
配置されている。長さｌ_rs1及びｌ_rs2 は等しく、約１
０．５mmであるのが好ましい。

【００４３】給電ポイント３４０は短絡部分３３０に近
接して、その幅ｌ_s のほぼ中央に配置されている。給電
ポイント３４０の位置は入力インピーダンスは５０オー
ムとなるように選択されている。給電ポイント３４０は
従来の同軸ケーブル３４２に接続しているが、この同軸
ケーブルは給電ポイント３４０でケーブルの外側導体が
接地面層３１２に結合し且つ内側導体は放射パッチ層３
１６に結合するように結合されている。

【００４４】アンテナ３００の利得を増加させるため
に、露出誘電体部分３４８が設けられている。放射パッ
チ３１６はこの部分３４８を覆うほどには延出していな
いので、誘電体は「露出した」ままである。接地面層３
１２は縁部３２０まで続いている。

【００４５】マイクロストリップアンテナ３００は矩形
リング３５０をさらに含む。給電ポイント３４０は矩形
リング３５０上方に、ほぼその中央に位置している。矩
形リング３５０は長さｌ_ww、高さｌ_whの矩形の形状を有
する。ｌ_wwは１８mmであり且つｌ_whは９mmであるのが好
ましい。リング３５０は第１の側縁部３２４から長さｌ
_ws1 だけ離間して位置していると共に、第２の側縁部３
２６から長さｌ_ws2 だけ離間して位置している。長さｌ
_ws1 及びｌ_ws2 は等しく、６mmであるのが好ましい。矩
形リング３５０は放射縁部３２０から好ましくは１５mm
である長さｌ_gだけ離間して位置していると共に、短絡
縁部３２２からは好ましくは６mmである距離ｌ_wsだけ離
間して位置している。リング３５０は短絡縁部３２２の
側へずれているのが好ましい。言いかえれば、長さｌ_g
は長さｌ_wsより大きいということになる。長さｌ_g はサ
イズを縮小させるように選択されており、マイクロスト
リップアンテナ３００の全長ｌ_nrのほぼ二分の一に等し
いのが好ましい。また、矩形リング３５０から短絡縁部
３２２までの長さｌ_ws は長さｌ_ws1 及びｌ_ws2とほぼ等
しいのが好ましい。

【００４６】ページャに適用する場合、好ましい実施例
の寸法は９３１．５MHz の共振周波数を前提としてい
る。共振周波数及びインピーダンスを含むアンテナ特性
を変化させるために寸法を変えても良いことは当業者に
は明白なはずである。好ましい実施例には他の最適化構
成も含まれている。たとえば、側縁部３２４及び３２６
は互いに平らに並ぶように切断されている。これによ
り、さらに等方性にすぐれた放射パターンが得られると
考えられる。

【００４７】その放射パターンは、アンテナを３６０度
の円弧を描くように回転させてゆく間にコンピュータ環
境の中と外の双方で５ｄＢ未満の変化しか示さないこと
は実験により観測されている。さらに、好ましい実施例
におけるアンテナ３００のフィルタリング特性は、実験
室において、帯域の中心から１０MHz を越える周波数で
帯域内利得に関して２０ｄＢを越える拒絶を示すことが
判明している。

【００４８】次に、ページャ４０２の中でマイクロスト
リップアンテナ４００がとりうる３つの異なる位置を示
す図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを参照する。図４Ａは、マ
イクロストリップアンテナ４００ａの第１の側縁部４０
６が外方へ向いているようなページャ４０２ａを示す。
図４Ｂは、アンテナ４００ｂの第２の側縁部４１０が外
方へ向いているようなページャ４０２ｂを示す。図４Ｃ
は、放射縁部４２０が外方へ向くように位置した第３の
マイクロストリップアンテナ４００ｃを示す。現時点で
好ましい実施例は図４Ａ及び図４Ｂに示されており、そ
の場合、側縁部４０６又は４１０がページャの縁部から
外方へ向いている。別の実施例においては、（図示しな
い）マイクロストリップアンテナの部分短絡縁部がペー
ジャから外方へ向いていても良いであろう。これらの構
成のいずれも動作可能であり、各々の構成はページャ４
０２の特定の回路構成及びその他の要因によってほぼ構
成が決定されるという利点を有する。図４Ａ、図４Ｂ及
び図４Ｃは、ページャ４０２などの電子素子の中に設置
するために小型のマイクロストリップアンテナ４００を
構成できる融通性をも示している。

【００４９】次に図５を参照すると、図５は、ＰＣＭＣ
ＩＡスロット５１０が設けられている小型ポータブルコ
ンピュータ５００を示している。ＰＣＭＣＩＡスロット
５１０はコンピュータ業界で現在使用されている周知の
ＰＣＭＣＩＡ規格に従った構成を有し、従来は追加メモ
リ及びプログラムなどの他の素子を小型ポータブルコン
ピュータに挿入するために使用されていた。図示する通
り、マイクロストリップアンテナ５２０はＰＣＭＣＩＡ
カード５３０の中に位置している。ＰＣＭＣＩＡスロッ
ト５１０の内部の対応するコネクタ（図示せず）への接
続のために、複数のコネクタ５４０が設けられている。

【００５０】ＰＣＭＣＩＡカード５３０は、５３２で表
わす長さｌ_p が８５．６０mm、５３４で表わす長さｌ_wp
が５４．０mmという規格寸法を有する。ＰＣＭＣＩＡカ
ードの厚さはその型によって異なる。すなわち、Ｉ型の
カードは３．３mmの厚さを有し、II型のカードは５．０
mmの厚さを有する。ＰＣＭＣＩＡ規格は参考としてこの
明細書にも取り入れられている。言うまでもなく、ＰＣ
ＭＣＩＡカードの厳密な寸法は本発明を実施する上で重
大なものではなく、別の寸法を有する他のハウジングも
利用できるであろう。しかしながら、ＰＣＭＣＩＡカー
ド５３０の大きさは既にコンピュータ業界内での周知の
規格の地位を築いているので特に有用である。

【００５１】ＰＣＭＣＩＡカード５３０の中のアンテナ
５２０及び関連回路のブロック線図である図８について
簡単に説明する。アンテナ５２０は何らかの適切な手段
により従来の無線周波数（ｒｆ）フロントエンド５４２
に結合しており、このフロントエンドはアンテナ５２０
から信号を受信し、それらの信号をデジタル処理・イン
タフェース回路５４６へ出力する。ｒｆ信号を受信し且
つ出力コネクタ５４０を介してコンピュータ回路などの
何らかの適切な電子機器とインタフェースするために、
デジタル処理・インタフェース回路５４６には従来の回
路が含まれている。

【００５２】再び図５を参照して説明する。通常、ＰＣ
ＭＣＩＡスロット５１０は金属ケースによりポータブル
コンピュータの他の部分から分離されている。本発明に
従って構成したアンテナ５２０は、金属の中に収納され
ていても、ＰＣＭＣＩＡスロット５１０などのスロット
からあらゆる方向に申し分なく放射することは試験によ
ってわかっている。スロット内における好ましい位置は
図５に示すような位置、すなわち、側縁部の１つ、たと
えば、側縁部５５０がスロット５１０から外方へ向いて
いる位置であることが認められている。

【００５３】次に図６を参照すると、図６は、部分短絡
二重矩形リングマイクロストリップアンテナ６１０の切
り取り図を示す、そのアンテナが内部に設置された携帯
電話６００の斜視図である。携帯電話の送受器にこのマ
イクロストリップアンテナ６１０を容易に設置でき、そ
こでアンテナは有効に動作できるであろう。

【００５４】図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃのマイクロスト
リップアンテナ４００、図５のアンテナ５２０及び図６
のアンテナ６１０のようなアンテナをユーザーの要求に
従って大きさ設定できることはもちろんである。詳細に
いえば、マイクロストリップアンテナ全体の寸法と、短
絡条片の寸法と、矩形リングの寸法とを所望の共振周波
数及びユーザーの要求に適合するように調整することが
可能なのである。たとえば、ポータブルコンピュータと
携帯電話とにそれぞれ使用されるアンテナ５２０と、ア
ンテナ６１０とは、ページャにおいて有用である好まし
い実施例に関連して説明した寸法とは異なる寸法を有す
るのであるが、全体としての比率はほぼ同じままである
のが好ましい。

【００５５】次に図７を参照すると、コンピュータ装置
７０４のハウジング７００が示されている。このコンピ
ュータ装置７０４は大型ポータブルユニット、デスクト
ップ型コンピュータ及びワークステーションを始めとす
る多種多様なコンピュータ装置のいずれかであれば良
い。コンピュータハウジング７００の側面７２０には、
スロット７１０が示されている。コンピュータハウジン
グ７００のスロット７１０に差し込むために、マイクロ
ストリップアンテナ７４０を収納したアンテナケース７
３０が設けられている。他の実施例では、スロット７１
０を必要とせずに、アンテナ７４０をコンピュータハウ
ジング７００に永久的に設置できるであろうということ
は当業者には明白なはずである。しかしながら、効率の
良い受信と送信を達成するためには、アンテナ７４０を
ハウジング７００の開口７５０に配置するのが有用であ
る。

【００５６】ここで開示する発明が新規で有利なマイク
ロストリップアンテナを提供することは以上の説明から
明白であろう。以上の論議は本発明の実例としての方法
及び実施例を開示し且つ説明している。本発明の精神又
は本質的特徴から逸脱せずに、本発明を他の特定の形態
でも具現化できるであろうし、従って、以上説明した実
施例は本発明の範囲を限定していないことは、当該技術
を熟知する人には理解されるであろう。たとえば、図２
は単一の矩形リング２５０を示しているが、短絡部分２
３０があるために接地面層２１２には矩形リング２５０
とは鏡像の関係にあるリングが形成されていることは当
業者には明白なはずである。従って、本発明に従って二
分の一波長アンテナを構成できるであろうし、その場合
には、二分の一波長アンテナの２つの放射縁部の間に中
心線に関して２つのリングが対称に形成されることにな
る。特許請求の範囲は本発明の範囲を指示している。特
許請求の範囲の等価性の意味と範囲の中に包含されるあ
らゆる変形はその範囲内にあるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】部分短絡マイクロストリップアンテナの斜視
図。

【図２】二重矩形リングマイクロストリップアンテナの
斜視図。

【図３】部分短絡矩形リングマイクロストリップアンテ
ナの斜視図。

【図４】ページャ内で様々な向きをとるマイクロストリ
ップアンテナの斜視図。

【図５】ポータブルコンピュータ又はページャに挿入す
べきＰＣＭＣＩＡカードにおけるマイクロストリップア
ンテナの斜視図。

【図６】内部に配置されたマイクロストリップアンテナ
を示す切り取り部分を含む携帯電話の斜視図。

【図７】マイクロストリップアンテナを受け入れるスロ
ットを有するコンピュータハウジングの斜視図。

【図８】ＰＣＭＣＩＡカードの中のマイクロストリップ
アンテナ及び関連回路のブロック線図。

【符号の説明】

１００一部短絡マイクロストリップアンテナ１１２接地面層１１４誘電体層１１６放射パッチ層１２０放射縁部１２２部分短絡縁部１２４第１の側縁部１２６第２の側縁部１３０短絡部分１３２第１の開回路部分１３４第２の開回路部分１４０給電ポイント１４２同軸ケーブル１５０露出誘電体部分２００マイクロストリップアンテナ２１２接地面層２１４誘電体層２１６放射パッチ層２２０放射縁部２２２短絡縁部２２４第１の側縁部２２６第２の側縁部２４０給電ポイント２４２同軸ケーブル２５０矩形リング２７０露出誘電体部分３００マイクロストリップアンテナ３１２接地面層３１４誘電体層３１６放射パッチ層３２０放射縁部３２２部分短絡縁部３２４第１の側縁部３２６第２の側縁部３３０短絡部分３３２第１の開回路部分３３４第２の開回路部分３４０給電ポイント３４２同軸ケーブル３４８露出誘電体部分３５０矩形リング４００ａ〜４００ｃマイクロストリップアンテナ４０２ａ〜４０２ｃページャ５００小型ポータブルコンピュータ５１０ＰＣＭＣＩＡスロット５２０マイクロストリップアンテナ５３０ＰＣＭＣＩＡカード６１０マイクロストリップアンテナ７００コンピュータハウジング７０４コンピュータ装置７１０スロット７３０アンテナケース７４０マイクロストリップアンテナ７５０開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性材料から成る接地面層と；導電性
材料から成る放射パッチ層と；接地面層と放射面層との
間に配置された誘電体層と；マイクロストリップアンテ
ナの短絡縁部に配置されて、放射パッチ層を接地面層に
結合する短絡導体とを具備し；短絡縁部とは反対の側に
位置する放射縁部と、第１の側縁部と、第２の側縁部と
を規定する二重リングマイクロストリップアンテナであ
り；前記放射パッチ層はその中に形成された矩形リング
を含み、前記矩形リングは放射縁部に近接する第１の辺
と、短絡導体と平行な第２の辺と、第１の側縁部と近接
する第３の辺と、第２の側縁部に近接する第４の辺とを
含む４つの辺を有するような二重リングマイクロストリ
ップアンテナ。
【請求項２】導電性材料から成る接地面層と；導電性
材料から成る放射パッチ層と；放射パッチ層と接地面層
との間に配置された誘電体層と；マイクロストリップア
ンテナの部分短絡縁部にあり、導電性材料から成り、部
分短絡縁部の全長の１０パーセントから９０パーセント
の長さを結合する短絡部分とを具備し；短絡縁部とは反
対の側に位置する放射縁部と、第１の側縁部と、第２の
側縁部とを規定する二重リング、部分短絡マイクロスト
リップアンテナであり；前記放射パッチ層はその中に形
成された矩形リングを含み、前記矩形リングは放射縁部
に近接する第１の辺と、部分短絡縁部に近接する第２の
辺と、第１の側縁部に近接する第３の辺と、第２の側縁
部に近接する第４の辺とを含む４つの辺を有するような
二重リング、部分短絡マイクロストリップアンテナ。
【請求項３】携帯用電子機器のためのハウジングを含
む携帯用電子機器のマイクロストリップアンテナにおい
て、導電性材料から成る接地面層と；導電性材料から成る放
射パッチ層と；接地面層と放射パッチ層との間に配置さ
れた誘電体層と；マイクロストリップアンテナの短絡縁
部に配置されて、放射パッチ層を接地面層に結合する短
絡導体とを具備し；二重リングマイクロストリップアン
テナは短絡縁部とは反対の側に位置する放射縁部と、第
１の側縁部と、第２の側縁部とを規定し；前記放射パッ
チ層はその中に形成された矩形リングを含み、前記矩形
リングは放射縁部に近接する第１の辺と、短絡導体と平
行な第２の辺と、第１の側縁部に近接する第３の辺と、
第２の側縁部に近接する第４の辺とを含む４つの辺を有
し；前記マイクロストリップアンテナは前記携帯用電子
機器のためのハウジングの中に配置されるマイクロスト
リップアンテナ。
【請求項４】電子機器のためのハウジングにあるスロ
ットに挿入するためのマイクロストリップアンテナ組立
体において、導電性材料から成る接地面層と、導電性材料から成る放射パッチ層と、接地面層と放射パッチ層との間に配置された誘電体層
と、マイクロストリップアンテナの短絡縁部に配置されて、
放射パッチ層を接地面層に結合する短絡導体とを含み、短絡縁部とは反対の側に位置する放射縁部と、第１の側
縁部と、第２の側縁部とを規定する二重リングマイクロ
ストリップアンテナであり、前記放射パッチ層はその中に形成された矩形リングを含
み、前記矩形リングは放射縁部に近接する第１の辺と、
短絡導体と平行な第２の辺と、第１の側縁部に近接する
第３の辺と、第２の側縁部に近接する第４の辺とを含む
４つの辺を有するようなマイクロストリップアンテナ
と；コンピュータハウジングのスロットの中に挿入する
ための形状を有する前記アンテナのためのアンテナハウ
ジングとを具備するマイクロストリップアンテナ組立
体。
【請求項５】コンピュータハウジングの中に収納され
たコンピュータと共に使用するための二重リングマイク
ロストリップアンテナにおいて、導電性材料から成る接地面層と；導電性材料から成る放
射パッチ層と；接地面層と放射パッチ層との間に配置さ
れた誘電体層と；マイクロストリップアンテナの短絡縁
部に配置されて、放射パッチ層を接地面層に結合する短
絡導体とを具備し；前記二重リングマイクロストリップ
アンテナは短絡縁部とは反対の側に位置する放射縁部
と、第１の側縁部と、第２の側縁部とを規定し；前記放
射パッチ層はその中に形成された矩形リングを含み、前
記矩形リングは放射縁部に近接する第１の辺と、短絡導
体と平行な第２の辺と、第１の側縁部に近接する第３の
辺と、第２の側縁部に近接する第４の辺とを含む４つの
辺を有し；前記マイクロストリップアンテナは前記コン
ピュータハウジングの中に配置されているような二重リ
ングマイクロストリップアンテナ。