JPH06350331A - 平面パッチアンテナ - Google Patents

平面パッチアンテナ

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JPH06350331A
JPH06350331A JP16629793A JP16629793A JPH06350331A JP H06350331 A JPH06350331 A JP H06350331A JP 16629793 A JP16629793 A JP 16629793A JP 16629793 A JP16629793 A JP 16629793A JP H06350331 A JPH06350331 A JP H06350331A
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JP
Japan
Prior art keywords
patch antenna
dielectric
sintered body
conductor
planar patch
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Pending
Application number
JP16629793A
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English (en)
Inventor
Kazunori Hosomi
和徳 細見
Yoshiharu Ogawa
善晴 小川
Tatsuo Kono
辰男 河野
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KYUSHU NORITAKE KK
Noritake Co Ltd
Original Assignee
KYUSHU NORITAKE KK
Noritake Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 充分な電力利得の得られる平面パッチアンテ
ナを得る。 【構成】 平面パッチアンテナ16は、誘電体10の一
方の面に送受信部12としての第1導体が、他方の面に
グランドプレーン14としての第2導体が固着されて構
成されている。前記誘電体10はフォルステライト、ス
テアタイト等の比誘電率5.5乃至7.5、誘電正接
0.1%以下のセラミック焼結体で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に小型化が要求され
る分野に用いられる平面パッチアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】無線機等の小型化に伴い、電波の送受信
を行うアンテナの小型化が要求され、マイクロ波帯の分
野にはマイクロストリップアンテナとも称される平面パ
ッチアンテナが用いられている。この平面パッチアンテ
ナは、誘電体の一方の面に送受信部としての所定の大き
さの第1導体が、他方の面にグランドプレーンとしての
その面と略同様な大きさの第2導体が、それぞれ固着さ
れて構成されている。この平面パッチアンテナの誘電体
には、従来、比誘電率(εr )が小さいテフロン(εr
≒2.5)やBTレジン(εr ≒4.5)等の材料が用
いられてきたが、このような材料は、低誘電率であるた
めに小型化が困難となり、また、熱による変形やεr
変化が生じ易いため高い信頼性が得られず、更に、誘電
正接( tanδ)が大きいため特にマイクロ波帯における
電力利得が充分得られないといった問題点があった。
【0003】
【発明が解決すべき課題】そこで、小型化および高信頼
性を実現するために、高誘電率セラミック焼結体等を用
いることが提案された。例えば特開平2−150101
号公報に開示されている技術がそれである。一般に、電
気的体積/(帯域×電力利得×放射効率)=一定 とい
う関係があるため、電力利得を大きくするには電気的体
積Veを大きくすれば良いことになる。Veは、前記送
受信部の長さをL、幅をW、誘電体の厚さをh、波長を
λ、実効誘電率をεe (但し、εe は、平面パッチアン
テナにおいて電波の入射方向を考慮してεr を補正した
値)としたとき、Ve=(LWh/λ)×εe 3/2 で示
されるから、εe を大きくすればVeすなわち電力利得
を維持しながら、小型化が可能となる。また、セラミッ
ク焼結体は化学的に安定であるため高信頼性が得られる
ことになる。しかしながら、一般的な高誘電率のセラミ
ック焼結体から成る平面パッチアンテナは上記の一般式
から予測されるような充分な電力利得が得られなかっ
た。
【0004】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、充分な電力利得の得られ
る平面パッチアンテナを得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
めに本発明の要旨とするところは、平板状の誘電体と、
その誘電体の一方の面の一部に固着された送受信部とし
ての第1導体と、他方の面の略全面に固着されたグラン
ドプレーンとしての第2導体とを含む平面パッチアンテ
ナであって、その誘電体は、比誘電率が5.5乃至7.
5であり且つ誘電正接が1%以下であるセラミック焼結
体から成ることにある。
【0006】
【作用および発明の効果】このようにすれば、従来の材
料に比べてεr が比較的大きく、 tanδが小さいセラミ
ック材料から誘電体が構成されているため、高い信頼性
が得られるとともに、高い電力利得の得られる小型平面
パッチアンテナが得られる。
【0007】好適には、前記セラミック焼結体は、フォ
ルステライト焼結体またはステアタイト焼結体である。
これらのセラミック焼結体は、εr が6前後、且つ tan
δが1%以下であり、導体形成時にこれらの特性値が変
化しないため、小型平面パッチアンテナの誘電体として
適している。
【0008】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明する。
【0009】図1は本実施例の工程流れ図である。例え
ば表1の組成のフォルステライト一次原料を合計100
%になるように調合し、例えば回転ミルでアルミナボー
ルを用いて例えば約12時間で所定の粒度まで粉砕し、
例えば水比55重量%程度になるように水分調整後、ス
ラリーを取り出して例えば#30パスし、一次粉砕原料
を得た。この一次粉砕原料を、例えばドラムドライヤー
で150±10℃・24時間乾燥する。乾燥後、仮焼炉
で例えば1150℃・1.5時間保持で仮焼し、その後
前述と同様な方法で再び所定の粒度に粉砕した。粉砕
後、例えば水比33重量%になるように水分調整し、ス
ラリーを取り出して例えば#60パスして二次粉砕原料
を得た。この二次粉砕原料に所定のバインダ(成形助
剤)を添加して例えば攪拌機で攪拌後、スプレードライ
ヤーで150±10℃で噴霧造粒し、#60パスして二
次原料が得られた。
【0010】
【表1】
【0011】上記二次原料を所定の形状に例えば粉末加
圧成形し、例えば900℃までは2.5時間、900〜
1350℃までは2時間で昇温し、1.5時間保持の後
放冷することにより、例えば10時間を1サイクルとす
るスケジュールで焼成した。得られたフォルステライト
焼結体は50×50×4mmの大きさであり、その組成
は例えば表2のようになっていた。
【0012】
【表2】
【0013】一方、例えばMgO、珪砂、SiO2 、B
aCO3 等から成る一次原料を合計100%になるよう
に調合し、前述のフォルステライト焼結体と同様にして
例えば表3に組成を示すステアタイト焼結体を得た。な
お、仮焼温度は950℃とし、焼成は、500℃まで1
時間、500〜1150℃までは2時間で昇温し、1.
5時間の保持の後放冷する8時間を1サイクルとして行
った。
【0014】
【表3】
【0015】これらのフォルステライト焼結体およびス
テアタイト焼結体の、一方の面の全面と他方の面の一部
に所定の形状の導体パターンを、例えば田中貴金属イン
ターナショナル社製TR3911、TR4910、デュ
ポン社製DP6177、QP153等の導体ペーストを
用いてスクリーン印刷によって印刷し、例えば大気雰囲
気下、880℃、0.2時間保持で焼成した。こうし
て、図2に示すように、誘電体10の一方の面に30×
42.9×0.015mmの送受信部12を有し、他方
の面に厚さ0.015mmのグランドプレーン14を有
する平面パッチアンテナ16を得た。この平面パッチア
ンテナ16は、図3に断面を示すように、グランドプレ
ーン14から送受信部12に貫通する貫通孔18が設け
られており、グランドプレーン14側から例えば同軸線
20を接続して用いられる。この同軸線20の外周部導
体22はグランドプレーン14に、中心部導体24は送
受信部12の給電点26にそれぞれ半田28等で接続さ
れる。
【0016】ここで、上記平面パッチアンテナ16は、
誘電体10がεr ≒6.5のフォルステライト焼結体ま
たはステアタイト焼結体で構成されており、従来のテフ
ロンやBTレジン等で誘電体10が構成されていた場合
に比べて、誘電率が高いため小型化できると共に、熱に
よる変形やεr の変化が生じ難く、高い信頼性が得られ
る。また、これらの非セラミックス素材や高誘電率セラ
ミック焼結体に比較して tanδが0.1%以下と小さい
ため、電力利得が向上している。したがって、GPS用
アンテナとして好適である。なお、これらの特性値は、
図4に示すような、50×50×0.5〜2.0mmの
板状のセラミック焼結体30の一方の面は全面に、他方
の面は中央部にφ10〜20mmの大きさに、導体ペー
スト(例えば田中貴金属インターナショナル社製TR1
14、デュポン社製DP6160、9922等)をスク
リーン印刷、焼成して用意した両面に電極32、34を
有する試験片36を、例えば電気学会JEC6150に
したがって、εr と tanδを測定して得たものである。
その結果を図5および表4に示す。測定した105〜1
10Hzの範囲で、εr は殆ど変化せず、 tanδは0.
1%以下であった。なお、この試験ではAu導体とAg
導体を用いたが、双方とも同等の特性であった。
【0017】
【表4】
【0018】また、上記の試験から判るように、本実施
例の平面パッチアンテナ16は、導体材料によるεr
tanδの変化が小さく、したがって、導体材料の選択の
幅が大きいものとなっている。
【0019】図6および図7は送受信部12とグランド
プレーン14の別の製法を説明する図である。図6に示
すように、本実施例においては、誘電体10の送受信部
12側は所定の大きさよりも広い範囲に導体ペースト3
8を印刷し、グランドプレーン14は前記と同様に全面
に印刷する。これを所定の条件で第一実施例と同様に焼
成し、その後、例えばフォトリソグラフィにより送受信
部12側のパターンを形成する。すなわち、所定のパタ
ーンのレジストマスク40を例えばTOK社製PMER
4100を用いて形成し、所定のエッチング液(例えば
ヨウ素ヨウ化カリウム溶液、塩化第二鉄、硝酸第一鉄
等)によってエッチング処理し、レジストマスク40を
所定の方法で除去することにより前記試験片36(図
4)と同様な形状の平面パッチアンテナ16が得られ
る。なお、本実施例の送受信部14は丸型とされてい
る。
【0020】本実施例の方法によれば、第一実施例の特
徴に加え、送受信部12のパターンの寸法精度が第一実
施例の方法では±50μm程度であるのに対し、約±5
μm程度と良いため、共振中心周波数精度を一層向上さ
せることができる。この効果は、特に高周波帯において
顕著である。なお、前記レジストマスク40は、ネガ
型、ポジ型を問わず使用可能であり、また、グランドプ
レーン14にも用いても良い。
【0021】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき
る。
【0022】前述の実施例においては、セラミック焼結
体としてフォルステライト焼結体およびステアタイト焼
結体を用いたが、εr が5.5乃至7.5であり、且つ
tanδが0.1%以下であるベリリア焼結体等の他のセ
ラミック焼結体や、ガラス中にアルミナ等のフィラーを
混ぜて所定のεr と tanδが得られるようにしたもので
も良い。
【0023】また、セラミック焼結体の原料の製法は、
実施例に示したものに限られず、所定のεr と tanδが
得られるならば、単に所定の組成の原料粉末に成形助剤
を添加することによっても良く、成形方法は粉末加圧成
形の他に、各種のシート成形法や鋳込み成形法等、誘電
体として必要な形状、特性が得られるものであれば良
い。
【0024】また、セラミック焼結体の焼成後に、電気
特性向上或いは導体との密着性向上のために、表面ラッ
ピングを施しても良い。
【0025】また、焼成条件は選択された材料により適
宜定められるものであり、本実施例で示した温度範囲に
限られるものではない。
【0026】また、用いられる導体の材料としては、
金、銀、アルミニウム、ニッケル、銅等でも良く、その
固着方法は蒸着、スパッタリング、無電解メッキ等でも
良い。要するに、半田付けが可能であり、耐半田性を有
し、導電率106 S/m以上の特性を有する導体であれ
ば良い。また、誘電体10への密着強度は0.1kg/
mm2 以上であるのが好ましく、スクリーン印刷可能な
材料であれば一層好適である。
【0027】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の工程流れ図である。
【図2】図1の工程により作製された平面パッチアンテ
ナの一例を示す斜視図である。
【図3】図2の平面パッチアンテナの使用方法を示す断
面図である。
【図4】図1の工程により得られるセラミック焼結体の
特性評価用試験片の斜視図である。
【図5】図4の試験片により得られた 周波数−εr
性を示す図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
10:誘電体 12:送受信部 14:グランドプレーン 16:平面パッチアンテナ
フロントページの続き (72)発明者 小川 善晴 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 河野 辰男 福岡県朝倉郡夜須町大字三並字八ツ並2160 番地九州ノリタケ株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板状の誘電体と、該誘電体の一方の面
    の一部に固着された送受信部としての第1導体と、他方
    の面の略全面に固着されたグランドプレーンとしての第
    2導体とを含む平面パッチアンテナであって、 該誘電体は、比誘電率が5.5乃至7.5であり且つ誘
    電正接が1%以下であるセラミック焼結体から成ること
    を特徴とする平面パッチアンテナ。
  2. 【請求項2】 前記セラミック焼結体は、フォルステラ
    イト焼結体またはステアタイト焼結体である請求項1の
    平面パッチアンテナ。
JP16629793A 1993-06-10 1993-06-10 平面パッチアンテナ Pending JPH06350331A (ja)

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JP16629793A JPH06350331A (ja) 1993-06-10 1993-06-10 平面パッチアンテナ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5978965A (en) * 1997-02-26 1999-11-09 Summers; Neil Upper body garment
JP2008017491A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd スパッタリング工程を利用するフィルム型アンテナの製造方法
JP2008072721A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd アンテナ付きケース構造物の製造方法
JP2010157862A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Fujifilm Corp 通信アンテナ、rfidタグ、非接触通信装置、及び非接触通信方法

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US5978965A (en) * 1997-02-26 1999-11-09 Summers; Neil Upper body garment
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