JPH0697725A

JPH0697725A - プリントアンテナ

Info

Publication number: JPH0697725A
Application number: JP24206392A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kobayashi; 敦小林; Hiromichi Goto; 弘通後藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】帯域幅を広くし、且つアンテナ利得の低下を少
なくする。【構成】アンテナ本体部のリアクタンスを打ち消して帯
域幅を広くするリアクタンス補償回路を備える。このリ
アクタンス補償回路を、並列共振回路（２２’，２４）
とキャパシタンス（２３’）との直列回路で構成する。
並列共振回路の共振周波数をアンテナ本体部の共振周波
数よりも高くする。キャパシタンスとして、並列共振回
路のリアクタンス特性が上昇傾向の誘導特性を示す部分
の特定周波数で絶対値が等しい容量性のリアクタンス値
を示すものを用いる。キャパシタンス値を大きくするこ
とを可能として、寄生容量などによる影響を少なくし、
広帯域化を良好に行うことを可能とする。また、インダ
クタンス値を小さくすることを可能として、インダクタ
ンス成分を構成する導体の抵抗損失を低減することを可
能とし、アンテナ利得の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、両面プリント配線基板
を用いて形成されるマイクロストリップ形アンテナの一
種であるプリントアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、両面に金属箔（主に銅箔であ
るので、以下銅箔と呼ぶ）を有する両面プリント配線基
板（以下、単に両面基板と呼ぶ）を用いて形成されたプ
リントアンテナが提供されている。このプリントアンテ
ナはいわゆるマイクロストリップ形アンテナの一種であ
り、小型且つ薄型に形成できるという利点がある。しか
も、フォトエッチング技術の向上に伴い、電気的特性の
再現性が良好になり、特性が均一なものを量産できるよ
うになっている。

【０００３】上記プリントアンテナは移動通信機器に広
く使用されている。例えば、外形寸法が小さいことが要
求される携帯電話機用のアンテナとしては、図５に示す
逆Ｆ形プリントアンテナが多く用いられている。この逆
Ｆ形プリントアンテナでは、両面に銅箔を有する両面基
板１の上面側の銅箔を用いてアンテナ導体層２を形成
し、下面側の銅箔を用いてアース導体層３を形成してあ
り、両面基板１の上下銅箔部の間の絶縁材部を誘電体層
４として用いてある。ここで、アンテナ導体層２は両面
基板１の上面のほぼ全体に導体部２ａを形成してある。
そして、上記アンテナ導体層２とアース導体層３との間
はスルーホール孔で連結し、このスルーホール孔を接地
用導体５として用いてある。また、アース導体層３側に
は図５（ｂ）に示すようにこのアース導体層３とは絶縁
して銅箔で給電部７を形成してあり、上記アンテナ導体
層２と給電部７との間はスルーホール孔で連結し、この
スルーホール孔を給電用導体６として用いてある。この
逆Ｆ形プリントアンテナは、誘電体層４の波長短縮効果
により小型で薄型になる。

【０００４】ところで、この種の逆Ｆ形プリントアンテ
ナをさらに小型化したものとして、図６に示すものがあ
る。この逆Ｆ形プリントアンテナでは、図５（ａ）に示
す導体部２ａの中央部を取り除き、外周部のみに銅箔を
残したループ状（方形環状）の導体部２ａとしてあり、
この導体部２ａの両側片部を複数回直角に折り返したジ
グザク状に形成してある。つまり、導体部２ａによりア
ンテナ導体層２にインダクタンス分を装荷し、小型化を
図っている。なお、導体部２ａの接地されていない側の
一端片部は幅広に形成し、装荷キャパシタンス部２１と
してある。

【０００５】即ち、上記逆Ｆ形プリントアンテナでは、
アンテナ素子部（導体部２ａ）の形状を変更することに
より、インダクタンス成分を装荷して小型化を図ってい
る。なお、アンテナ素子部の形状変更は逆Ｆ形プリント
アンテナとしての動作モードを変化させないようにして
ある。図５に示す基本的な逆Ｆ形プリントアンテナで、
誘電率３．５、厚さ５ｍｍの両面基板１を用いて８１８
ＭＨｚのアンテナを製作した場合、３５×３５ｍｍの外
形寸法を必要とした。この逆Ｆ形プリントアンテナの定
在波比（ＶＳＷＲ）＝２の帯域幅は約３０ＭＨｚ（受信
周波数に対する帯域幅３．７％）であった。

【０００６】また、図６に示す逆Ｆ形プリントアンテナ
では、ほぼ１／２の寸法である３５×１５ｍｍの外形寸
法の両面基板１で８１８ＭＨｚのアンテナを製作できる
ことが実験的に確かめられた。但し、この逆Ｆ形プリン
トアンテナの場合、定在波比（ＶＳＷＲ）＝２の帯域幅
は約１９ＭＨｚ（受信周波数に対する帯域幅２．３％）
と狭くなった。つまり、外形寸法を５０％小型にできた
代わりに、周波数帯域幅が４０％狭くなった。

【０００７】しかし、例えば移動体通信機器用のアンテ
ナとして用いる場合には、周波数帯域幅は図５の逆Ｆ形
プリントアンテナと同程度必要であることが多い。そこ
で、リアクタンス補償法を用いて図６の逆Ｆ形プリント
アンテナの広帯域化を図ったものを図７（ａ）に示す。
この逆Ｆ形プリントアンテナは、基本的には図６のもの
と同じであり、以下の説明では特徴とする点のみを説明
する。この逆Ｆ形プリントアンテナでは、給電用導体６
のアンテナ導体層２側の端部を導体部２ａの内側に臨ま
せ、この給電用導体６の端部を始端とする角渦巻状の装
荷インダクタンス部２２を銅箔で形成すると共に、この
装荷インダクタンス部２２の終端と導体部２ａの一側片
との間に装荷キャパシタンスとしてのチップコンデンサ
２３を実装してある。

【０００８】図７（ｂ）は図７（ａ）の電気的な等価回
路であり、図中のＬ₁は導体部２ａのインダクタンス成
分であり、Ｌ₂は接地用導体５のインダクタンス成分、
Ｃ₁は導体部２ａのキャパシタンス成分、Ｌ₃は装荷イ
ンダクタンス部２２のインダクタンス成分、及びＣ₂は
チップコンデンサ２３のキャパシタンス成分である。こ
の逆Ｆ形プリントアンテナで、装荷インダクタンス部２
２及びチップコンデンサ２３を除くアンテナ部（以下、
アンテナ本体部と呼ぶ）のインピーダンス特性は、図８
に示すように、共振周波数付近でほぼ並列共振特性を示
す。そこで、この点に着目して、同程度のＱを有するリ
アクタンス補償回路としての直列共振回路、つまりは装
荷インダクタンス部２２とチップコンデンサ２３とから
なる直列共振回路を、給電用導体６の端部と導体部２ａ
の一側片との間に直列に接続し、広帯域化を図ってい
る。

【０００９】図９（ａ）は図７（ａ）の逆Ｆ形プリント
アンテナの装荷インダクタンス部２２及びチップコンデ
ンサ２３を除くアンテナ本体部のリアクタンス特性であ
り、同図（ｂ）は装荷インダクタンス部２２とチップコ
ンデンサ２３とからなる直列共振回路のリアクタンス特
性であり、同図（ｃ）は上記両者の合成後のリアクタン
ス特性を示す。ここで、同図（ｃ）より明らかなよう
に、広帯域にわたってリアクタンスが打ち消されている
ことが分かる。つまり、この逆Ｆ形プリントアンテナで
はリアクタンス補償により広帯域化が図られている。

【００１０】上記逆Ｆ形プリントアンテナで、誘電率
３．５、厚さ５ｍｍの両面基板１を用い、３５×１５ｍ
ｍの外形寸法の８１８ＭＨｚのアンテナを製作したとこ
ろ、定在波比（ＶＳＷＲ）＝２の帯域幅は約３０ＭＨｚ
（受信周波数に対する帯域幅３．７％）であった。この
場合、チップコンデンサ２３の容量は０．２５ｐＦが適
当であった。また、直列共振回路の挿入による利得の損
失は約０．５ｄＢであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した図７（ａ）の
プリントアンテナの場合には、上述のように本来は狭帯
域特性を示すプリントアンテナにおいて、同程度のＱを
有する直列共振回路でリアクタンス補償を行い、広帯域
化を図っている。この場合に、高いＱの直列共振回路を
構成するには、インダクタンスとキャパシタンスとの比
を大きく選ぶ必要がある。例えば、８１８ＭＨｚのアン
テナの場合には、直列共振回路のキャパシタンス成分と
して０．２５ｐＦの微小容量が必要であった。しかし、
このように微小な容量であると、寄生容量などの影響を
受けやすく、直列共振回路の共振周波数が変動して、広
帯域化の利点が失われるという欠点があった。

【００１２】そこで、逆にインダクタンス成分を大きく
することが考えられる。この場合にはインダクタンス成
分を構成する導体（銅箔）を長くすればよい。しかし、
このようにすると、導体抵抗損失が増加し、アンテナ利
得が低下するという欠点があった。本発明は上述の点に
鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、
広帯域であり、且つアンテナ利得の低下も少ないプリン
トアンテナを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、両面プリント配線基板の一面側に少な
くともループ状の導体部を含むアンテナ導体層が形成さ
れると共に、他面側にアース導体層が形成されたプリン
トアンテナにおいて、共振周波数がアンテナ本体部の共
振周波数よりも高い並列共振回路と、この並列共振回路
のリアクタンス特性が上昇傾向の誘導特性を示す特定周
波数で絶対値が等しい容量性のリアクタンス値を示すキ
ャパシタンスとの直列回路で、アンテナ本体部のリアク
タンスを打ち消して帯域幅を広くするリアクタンス補償
回路を構成し、このリアクタンス補償回路を介してルー
プ状の導体部に給電してある。

【００１４】なお、小型化できるという利点が損なわれ
ることなく、しかもリアクタンス補償回路を別個に作製
することに伴う問題点を解消するために、上記リアクタ
ンス補償回路をループ状の導体部で囲まれた平面内に配
置することが好ましい。また、プリントアンテナの表面
側からアンテナ出力を引き出すことができるようにする
ために、ループ状の導体部の一部を切断し、リアクタン
ス補償回路の給電側端部を両面プリント配線基板の端部
に引き出し、ループ状の導体部の切断端部を夫々アース
導体層に接地用導体で接続してもよい。

【００１５】

【作用】本発明は、上述のようにアンテナ本体部のリア
クタンスを打ち消して帯域幅を広くするリアクタンス補
償回路を、共振周波数がアンテナ本体部の共振周波数よ
りも高い並列共振回路と、この並列共振回路のリアクタ
ンス特性が上昇傾向の誘導特性を示す部分の特定周波数
で絶対値が等しい容量性のリアクタンス値を示すキャパ
シタンスとで構成することにより、比較的にＱの低い並
列共振回路を用いたリアクタンス補償回路としても、Ｑ
が高いリアクタンス補償回路と同等のアンテナ本体部の
リアクタンス補償を行えるようにして、広帯域化を図る
ことを可能とする。また、Ｑの低い並列共振回路で済
み、且つ並列共振回路に直列にキャパシタンスが接続さ
れることにより、キャパシタンス値を大きくすることを
可能とし、寄生容量などによる影響を少なくしてリアク
タンス補償回路の共振周波数の変化を防止し、広帯域化
を良好に行うことを可能とする。また、比較的にＱの低
い並列共振回路を用いることにより、インダクタンス値
を小さくすることを可能として、インダクタンス成分を
構成する導体の抵抗損失を低減し、アンテナ利得の低下
を防止することを可能とする。

【００１６】また、リアクタンス補償回路をループ状の
導体部で囲まれた平面内に配置することにより、リアク
タンス補償回路をアンテナ導体層内に組み込むことを可
能とし、小型化できるという利点が損なわれることを防
止する。また、リアクタンス補償回路を別個に製作して
アンテナ本体に組み合わされる場合、プリントアンテナ
の製作後に総合的な組み合わせ調節が必要であるが、リ
アクタンス補償回路をプリントアンテナに一体に形成す
ることにより、プリントアンテナの製作後の総合的な組
み合わせ調節を不要とする。

【００１７】さらに、ループ状の導体部の一部を切断
し、リアクタンス補償回路の給電側端部を両面プリント
配線基板の端部に引き出し、ループ状の導体部の切断端
部を夫々アース導体層に接地用導体で接続すれば、プリ
ントアンテナの表面側からアンテナ出力を引き出すこと
が可能となる。

【００１８】

【実施例】（実施例１）図１乃至図３に基づいて本発明
の一実施例を説明する。本実施例は逆Ｆ形プリントアン
テナに本発明を適用したものであり、基本構成的には、
図１（ａ）に示すように、図７（ａ）で説明した逆Ｆ形
プリントアンテナと同じものであるので、同一構成に関
しては同一符号を付して説明は省略する。

【００１９】本実施例では、図１（ａ）に示すように、
装荷インダクタンス部２２’を略コ字状に形成し、この
装荷インダクタンス部２２’の終端とループ導体部２ａ
の一側片との間に装荷キャパシタンス成分としてのチッ
プコンデンサ２３’を実装し、装荷インダクタンス部２
２’とチップコンデンサ２３’との接続点と、装荷イン
ダクタンス部２２’の給電端との間に、新たな装荷キャ
パシタンス成分としてのチップコンデンサ２４を実装し
てある。つまり、本実施例では図７（ａ）の場合とはリ
アクタンス補償回路の構成が異なる点に特徴がある。

【００２０】上記装荷インダクタンス部２２’及びチッ
プコンデンサ２３’，２４からなるリアクタンス補償回
路の等価回路を図１（ｂ）に示す。ここで、Ｌ₃’は装
荷インダクタンス部２２’のインダクタンス成分、
Ｃ₂’はチップコンデンサ２３’のキャパシタンス成
分、及びＣ₃はチップコンデンサ２４のキャパシタンス
成分である。

【００２１】上記装荷インダクタンス部２２’とチップ
コンデンサ２４とで構成された（Ｌ ₃’とＣ₃との）並
列共振回路のリアクタンス特性は図２（ａ）のようにな
る。この図２（ａ）から明らかなように上記並列共振回
路における共振周波数ｆｐよりも低い周波数ｆ_S付近の
リアクタンスの変化は右上がり特性を示し、その変化率
が比較的に大きい。つまりは、上記並列共振回路が比較
的にＱの低いものであっても、周波数ｆ_S付近のリアク
タンス特性部はＱの高い直列共振回路と同等のリアクタ
ンス特性を示す。

【００２２】そこで、本発明では上記周波数ｆ_S付近の
リアクタンス特性部（右上がり特性部）を図９（ｂ）の
補償用のリアクタンスとして用い、Ｑの高い直列共振回
路を用いた場合と同等のリアクタンス補償効果を得るよ
うにしたものである。このように周波数ｆ_S付近のリア
クタンス特性部を補償用のリアクタンスとして用いる場
合、図２（ａ）の上記周波数ｆ_S付近のリアクタンス特
性は誘導性側に偏っているので、これを図９（ｂ）の特
性に合わせるには容量性側に補正する必要がある。この
ため、本実施例では上記並列共振回路にチップコンデン
サ２３のキャパシタンス成分を直列に接続してある。

【００２３】上記チップコンデンサ２３は図２（ｂ）に
示すリアクタンス特性を示すものを用いてある。つま
り、周波数ｆ_Sで絶対値が等しい容量性のリアクタンス
値（−α）を示すものを用いてある。このチップコンデ
ンサ２３を上記並列共振回路に直列接続すると、同図
（ｃ）に示す合成リアクタンス特性が得られる。そし
て、このリアクタンス補償回路を除くアンテナ本体部の
共振周波数ｆ₀と上記リアクタンス補償回路の周波数ｆ
_Sとを一致させれば、図７（ａ）の逆Ｆ形プリントアン
テナの場合と同様にリアクタンス補償法により広帯域化
を図ることができる。

【００２４】本実施例によれば、上述のように比較的に
Ｑの低い装荷インダクタンス部２２’とチップコンデン
サ２４からなる並列共振回路を用いたリアクタンス補償
回路としても、Ｑが高いリアクタンス補償回路と同等の
アンテナ本体部のリアクタンス補償を行うことができ
る。しかも、チップコンデンサ２３’を上記並列共振回
路に直列接続するので、チップコンデンサ２３’，２４
の容量を大きくできる。従って、寄生容量などによる影
響を少なくでき、リアクタンス補償回路の共振周波数の
変化を防止して、広帯域化を良好に行うことができる。
また、Ｑの低い並列共振回路で済み、チップコンデンサ
２４の容量を大きくできるので、装荷インダクタンス部
２２’のインダクタンス値を大幅に小さくすることがで
き、装荷インダクタンス部２２’を図１（ａ）に示すよ
うに太く且つ短くすることができる。このため、装荷イ
ンダクタンス部２２’を形成する導体の抵抗損失が低減
し、アンテナ利得の低下を防止できる。

【００２５】本実施例の逆Ｆ形プリントアンテナで、誘
電率３．５、厚さ５ｍｍの両面基板１を用い、３５×１
５ｍｍの外形寸法の８１８ＭＨｚのアンテナを製作した
ところ、Ｃ₂’＝０．５ｐＦ、Ｃ₃＝３ｐＦとすること
ができた。また、この場合のインピーダンス特性として
は、図３（ａ）に示すインピーダンス特性が得られ、そ
の定在波比（ＶＳＷＲ）＝２の帯域幅は同図（ｂ）に示
すように約３０ＭＨｚ（受信周波数に対する帯域幅３．
７％）を確保できた。つまり、本実施例の場合には大き
い容量を使用しながらも、同等の広帯域化を図ることが
できた。

【００２６】また、リアクタンス補償回路が別個に製作
され、アンテナ本体に組み合わされる場合では、アンテ
ナ作製後に総合的な組み合わせ調節が必要であるが、リ
アクタンス補償回路をアンテナ導体層２内に組み込んで
プリントアンテナに一体に形成すると、総合的な組み合
わせ調節が不要となる。しかも、プリントアンテナを形
成する一般的に低損失である両面基板１上にリアクタン
ス補償回路が形成されるため、リアクタンス補償回路の
挿入損失が小さくなり、アンテナ利得の低下を少なくす
ることができるという利点もある。

【００２７】（実施例２）図４に本発明の他の実施例を
示す。上述の実施例の場合にはプリントアンテナの下面
側から給電するようになっていたが、本実施例では表面
側から給電を行えるようにしたものである。本実施例で
は、装荷インダクタンス部２２’への給電点に非スルー
ホール貫通孔９を形成し、この非スルーホール貫通孔９
にアンテナ出力線８を圧入して機械的に保持する構造と
し、両面基板１の端面に形成した凹部１０を通してプリ
ントアンテナの取付面に引き出すようにしてある。ここ
で、出力線８を端部側に引き出すために、アンテナ導体
層２の導体部２ａは切り欠いてあり、その切断部の端部
をスルーホール孔からなる接地用導体５で夫々アース導
体層３に接続してある。従って、導体部２ａの切断部
は、接地用導体５及びそれら接地用導体５間のアース導
体層３を介して互いに連結される。

【００２８】なお、上記各実施例の場合には、装荷イン
ダクタンス部２２’をコ字状に形成してあったが、渦巻
状あるいはジグザク状に形成してもよく、またチップコ
ンデンサ２３’，２４からなる装荷キャパシタンスを、
一対の電極を櫛歯状にして対向させたもの、あるいは平
行線を対向させたもので形成してもよいことは言うまで
もない。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上述のように、両面プリント配
線基板の一面側に少なくともループ状の導体部を含むア
ンテナ導体層が形成されると共に、他面側にアース導体
層が形成されたプリントアンテナにおいて、アンテナ本
体部のリアクタンスを打ち消して帯域幅を広くするリア
クタンス補償回路を、共振周波数がアンテナ本体部の共
振周波数よりも高い並列共振回路と、この並列共振回路
のリアクタンス特性が上昇傾向の誘導特性を示す部分の
特定周波数で絶対値が等しい容量性のリアクタンス値を
示すキャパシタンスとで構成してあるので、比較的にＱ
の低い並列共振回路を用いたリアクタンス補償回路とし
ても、Ｑが高いリアクタンス補償回路と同等のアンテナ
本体部のリアクタンス補償を行うことができ、広帯域化
を図ることができる。また、Ｑの低い並列共振回路で済
み、且つ並列共振回路に直列にキャパシタンスが接続さ
れることにより、キャパシタンス値を大きくすることが
でき、寄生容量などによる影響を少なくでき、リアクタ
ンス補償回路の共振周波数の変化を防止して、広帯域化
を良好に行うことができる。また、比較的にＱの低い並
列共振回路を用いることができることにより、インダク
タンス値を小さくすることができ、インダクタンス成分
を構成する導体の抵抗損失を低減することができ、アン
テナ利得の低下を防止することができる。

【００３０】また、リアクタンス補償回路をループ状の
導体部で囲まれた平面内に配置することにより、リアク
タンス補償回路がアンテナ導体層内に組み込まれ、小型
化できるという利点がを損なわれることがない。また、
リアクタンス補償回路が別個に製作され、アンテナ本体
に組み合わされる場合、プリントアンテナの製作後に総
合的な組み合わせ調節が必要であるが、リアクタンス補
償回路をプリントアンテナに一体に形成すると、プリン
トアンテナの製作後の総合的な組み合わせ調節が不要と
なる。

【００３１】さらに、ループ状の導体部の一部を切断
し、リアクタンス補償回路の給電側端部を両面プリント
配線基板の端部に引き出し、ループ状の導体部の切断端
部を夫々アース導体層に接地用導体で接続すれば、プリ
ントアンテナの表面側からアンテナ出力を引き出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の斜視図、
及び同上のリアクタンス補償回路の等価回路である。

【図２】同上のリアクタンス補償回路のリアクタンス特
性の説明図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本実施例のインピーダンス特
性を示すスミス図表及び定在波比特性の説明図である。

【図４】他の実施例の要部構造を示す部分斜視図であ
る。

【図５】（ａ），（ｂ）は従来例を示す斜視図及び断面
図である。

【図６】他の従来例を示す斜視図である。

【図７】（ａ），（ｂ）はさらに他の従来実施例の斜視
図及び等価回路図である。

【図８】同上のリアクタンス補償回路を除いたアンテナ
本体部のインピーダンス特性を示すスミス図表である。

【図９】同上のリアクタンス補償方法の説明図である。

【符号の説明】

１両面プリント配線基板２アンテナ導体層２ａ導体部３アース導体層５接地用導体２２’装荷インダクタンス部２３’，２４チップコンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両面プリント配線基板の一面側に少なく
ともループ状の導体部を含むアンテナ導体層が形成され
ると共に、他面側にアース導体層が形成されたプリント
アンテナにおいて、共振周波数がアンテナ本体部の共振
周波数よりも高い並列共振回路と、この並列共振回路の
リアクタンス特性が上昇傾向の誘導特性を示す特定周波
数で絶対値が等しい容量性のリアクタンス値を示すキャ
パシタンスとの直列回路で、アンテナ本体部のリアクタ
ンスを打ち消して帯域幅を広くするリアクタンス補償回
路を構成し、このリアクタンス補償回路を介してループ
状の導体部に給電して成ることを特徴とするプリントア
ンテナ。
【請求項２】上記リアクタンス補償回路をループ状の
導体部で囲まれた平面内に配置して成ることを特徴とす
る請求項１記載のプリントアンテナ。
【請求項３】ループ状の導体部の一部を切断し、リア
クタンス補償回路の給電側端部を両面プリント配線基板
の端部に引き出し、ループ状の導体部の切断端部を夫々
アース導体層に接地用導体で接続して成ることを特徴と
する請求項１記載のプリントアンテナ。