JPH0884013A

JPH0884013A - 三次元形状の誘電体コアを用いた小型アンテナ

Info

Publication number: JPH0884013A
Application number: JP6234695A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Watanabe; 敏宏渡辺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】周波数特性を容易に調節でき、機械的に強く
安定なアンテナを提供すること。【構成】アンテナは、対向する第１及び第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面とを連結する第３の面とを
有する三次元形状をなし、動作波長に比して小さい誘電
体製コア（１）と、第１、第２の面に形成された導体薄
膜（２₁、２₂）と、第３の面に形成された導体薄膜（２
₃）とを具備する。これら導体薄膜を削り取ることによ
って共振周波数を大きく調整することができる。このア
ンテナに誘電体ブロックを装着することにより周波数帯
域を広げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、円筒や、立方体、直
方体等の多面体等の筒体の形状をした誘電体コアの一部
の面に金属膜を形成した構成を持ち、周波数特性を容易
に調整することができ、動作波長に比較して極めて小型
なアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在広範に使用されている携帯電話機や
自動車電話には、１／４波長ホイップ・アンテナが用い
られていることが多い。しかし、このアンテナは、共振
形アンテナであるために本質的に周波数帯域が狭いの
で、所望の帯域全体にわたって良好な定在波比を実現す
ることが困難であり、共振周波数が低くなるにつれ大型
化し、いわゆる８の字形の指向特性を示すので、所望の
電波よりも雑音の方を拾ってしまい、逆に、所望の電波
を拾うことができず、アンテナ利得が小さく、ビルの谷
間での使用に耐えず、アンテナが無線機器から突出する
ためにアンテナ自体が邪魔になり、携帯性や使い勝手が
悪い、等の多くの欠点があった。

【０００３】これらの従来のアンテナの欠点を解決する
ために、アンテナを誘電体の中に埋め込んだり、誘電体
の外面に金属膜を形成してアンテナの電気長を維持しな
がら物理長を短縮する提案、アンテナを無線機器に内蔵
させる提案等の種々の提案がなされてきたが、いずれも
満足な性能を与えるものではなかった。

【０００４】こうした現状に鑑み、出願人は、誘電体コ
アの端面及び貫通穴の内面に電極を設けただけの簡単な
構成で優れた周波数特性を有するアンテナ及びそれを使
用したアンテナを提案した（特願平５−２２０１５２号
参照）。これについて図３８を参照して簡単に説明す
る。図３８の（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ提案さ
れたアンテナ２０の斜視図、断面図及び電極の形状を示
している。このアンテナは、例えばテフロン（登録商
標）のような誘電体で作られ、中心部に貫通穴１１′を
有する円筒形又は円板形のコア１１を備える。この誘電
体製のコア１１の上下の端面全体に、焼き付け、メッ
キ、蒸着等により金、銀等の金属の電極１２、１２′が
形成され、更に、貫通穴１１′の内周面にも、電極１
２、１２′に上下両端が接続された電極１２″が同様に
して形成される。

【０００５】こうした構成のアンテナ２０を給電するに
は、貫通穴１１′にコネクタ１３の内部導体１４を挿入
して内部導体１４と貫通穴１１′の内周面に形成された
電極１２″とを直接に接続し（直接給電方式）、又は、
薄い誘電体のシートを介して内部導体１４と電極１２″
とを静電的に結合する（間接給電方式）。コア１１の下
端面に形成された電極１２′とコネクタ１３との間に絶
縁体製のリング１５を配置し、これによって電極１２′
がコネクタ１３の外部導体１６に直流的に接続されるの
を防止する。

【０００６】このように、上記アンテナ２０は構成が簡
単で個別部品として取り扱うことができ、機械的に強
く、安定な特性を持つ等、優れた性質を備えている。一
方、その共振周波数はコア１１の誘電率や形状、電極の
形状や面積、貫通穴の位置等のパラメータに応じて決定
されるので、通常は、電極の面積を所定の大きさよりも
広く形成しておき、電極を削り取ることによってアンテ
ナの共振周波数を所定の値に設定することが行われてい
た。しかし、実際には電極を削り取る作業は微妙であ
り、削り過ぎてしまって所望の共振周波数を得ることが
できないことがあり、このような場合には、電極を形成
し直す必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、こうした
従来のアンテナの欠点を解決するために成されたもの
で、構成が簡単で共振周波数の調整が容易であり、しか
も機械的に強く、安定な特性を持つ小型なアンテナ及び
それを使用したアンテナアレイを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係るアンテナは、少なくとも一対の対
向する第１及び第２の面を有する三次元的な外面形状を
なし、動作波長に比して小型な誘電体製コアと、前記誘
電体コアの外面上に、該外面の一部を除いて連続的に形
成された導体薄膜であって、互いに対向する部分を含む
導体薄膜と、を具備する。

【０００９】この発明の実施例においては、誘電体コア
は１つの軸に垂直な断面が多角形又は円形である。該断
面を四角形とした場合、導体薄膜は該軸を囲む一対の対
向する第１、第２の面と該第１、第２の面を連結する第
３の面とに形成される。このアンテナの変形としては、
（１）第３の面に対向する面の一部を覆うように且つ第
１、第２の面に形成された導体薄膜の少なくとも一方と
電気的に連結するように導体薄膜を形成するアンテナ、
（２）導体薄膜を第３の面のみ、その一部を覆うように
形成したアンテナ、（３）第３の面に形成された導体薄
膜に前記第１、第２の面に平行に切り欠きを設けたアン
テナ、（４）一対の対向する第１、第２の面に導体薄膜
が形成され、これらの導体薄膜の間を導線によって接続
したアンテナ等がある。

【００１０】一方、前記断面を円形とした場合には、導
体薄膜は一対の円形の面を除く面の一部を覆うように形
成され、又は、一対の円形の面とこれらの面を連結する
面の一部とに形成される。

【００１１】誘電体コアには、導体薄膜の軸方向に平行
に貫通穴を形成してもよい。

【００１２】この発明の他の実施例においては、少なく
とも１個の周波数帯域拡大素子がアンテナに密着又は接
近して設けられる。この周波数帯域拡大素子には導体薄
膜の軸方向に平行な貫通穴を形成してもよい。

【００１３】この発明に係るアンテナは動作波長の数分
の１の大きさしかないので、電気機器の中に組み込むこ
とができる。

【００１４】

【作用】この発明に係る小型アンテナにおいては、誘電
体コアの外面に形成された導体薄膜を励振することによ
って、導体薄膜から放射が行われる。このとき、誘電体
コアの形状、誘電率、導体薄膜の形状や面積等の種々の
パラメータによって、アンテナの共振周波数が決定され
る。また、周波数帯域拡大素子はアンテナの周波数帯域
を広げる

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係るアンテナの実施例とその
具体例とを図面を参照して説明する。図１の（イ）は、
本発明に係るアンテナの一実施例の構成を示す図で、同
図の（イ′）に示すような所定の誘電率を持つ直方体の
誘電体コア１を備える。該誘電体コア１の１組の対向す
る面Ａ、Ｂに直交する４つの面Ｃ〜Ｆのうちの３つの面
Ｃ、Ｄ、Ｅには、図１の（イ″）に示す導体薄膜２₁〜
２₃からなるメタライズ部が形成される。即ち、上下の
１組の対向する面Ｃ、Ｅ（以下、対向面という）にはそ
れぞれ第１及び第２の導体薄膜２₁、２₂が形成され、こ
れらの対向面の間を連結する１つの面Ｄ（以下、連結面
という）には、第１と第２の導体薄膜２₁、２₂の間を連
結する第３の導体薄膜２₃が形成され、連結面に対向す
る面Ｆ（以下、解放面という）には導体薄膜は形成され
ない。誘電体コアの各辺の長さは動作波長に比して小さ
い。

【００１６】このアンテナは、図１の（ロ）に示すよう
に、（ａ）同軸ケーブル３の内部導体を第２の導体薄膜
２₂の所定の点に直接接続する方法、（ｂ）同軸ケーブ
ル３の内部導体と外部導体との間に結合コイル４を接続
し、結合コイル４を介して誘導的に金属薄膜と同軸ケー
ブル３とを結合する方法、（ｃ）同軸ケーブル３の内部
導体と外部導体との間に接続された結合コイル４の１つ
の点を第２の導体薄膜２₂に直結する方法、（ｄ）同軸
ケーブル３の内部導体と外部導体との間に接続された結
合コイル４をコンデンサ５を介して第２の導体薄膜２₂
と結合する方法等のいずれかにより給電することができ
る。

【００１７】図２は、図１のアンテナを誘電率が９０で
１０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍの大きさの誘電体コア１
と、その対向面Ｃ、Ｅ及び連結面Ｄの全面に形成された
導体薄膜２₁、２₂、２₃からなるメタライズ部とを備え
るアンテナとして具体化したときの構成と周波数特性と
を示す図である。該アンテナは、同図の定在波比−周波
数特性から、このアンテナは９０４．９００００３ＭＨ
ｚに鋭い共振点を持ち、そのときの定在波比は２．１０
７５であることがわかった。このアンテナの動作周波数
をおおざっぱに１０００ＭＨｚとすると、その波長は３
０ｃｍであるから、誘電体コア１の誘電率９０による波
長短縮率（９０）^1/2を考慮すると、３０ｃｍの波長は
３０ｃｍ／（９０）^1/2≒３．１５ｃｍに相当する。そ
れに比較すると、このアンテナの１つの辺の物理的大き
さはその数分の１である。ここから、本発明のアンテナ
が誘電体による波長短縮とは異なる原理を利用したもの
であることがわかる。

【００１８】図１のアンテナの特徴は、メタライズ部を
適宜の形状に形成することによって任意に共振周波数を
設定することができることである。以下、図１の基本形
の種々の変形例の構成と特性を説明する。

【００１９】図１のアンテナの共振周波数は、対向面
Ｃ、Ｅ及び連結面Ｄに加えて解放面Ｆにも導体薄膜を形
成することにより低い方へ移動する。図３の（イ）は、
第１及び第２の導体薄膜２₁、２₂の両端を解放面Ｆ上に
更に延長して上、下から第４及び第５の導体薄膜２₄、
２₅を付加形成したメタライズ部を有するアンテナを示
している。また、図３の（ロ）は、図１のアンテナにお
ける第１の導体薄膜２₁の端部を解放面Ｆ上に更に延長
して第６の導体薄膜２₆を付加形成したメタライズ部を
有するアンテナを示している。

【００２０】図４及び図５はそれぞれ、図２に示すアン
テナを図３の（イ）、（ロ）のアンテナとして具体化し
た構成とその周波数特性とを示す図である。図４は、図
２のアンテナに更に３ｍｍ×１５ｍｍの大きさの第４、
第５の導体薄膜２₄、２₅を形成したものであり、図５
は、図２のアンテナに更に７ｍｍ×１５ｍｍの大きさの
第６の導体薄膜２₆を形成したものである。図４のアン
テナの共振周波数は７６９．９００００７ＭＨｚ、定在
波比は３．３１９８であり、図５のアンテナは６２６．
７００００８ＭＨｚに共振周波数を有して定在波比は
２．０２０６であった。このことは、対向面Ｃ、Ｅ上の
第１と第２の導体薄膜２₁、２₂と連結面Ｄ上の第３の導
体薄膜２₃とに加えて、導体薄膜２₄、２₅又は２₆を解放
面Ｆに形成するならば、図２のアンテナの共振周波数は
下がることを意味する。また、図４と図５との比較から
も理解されるように、解放面Ｆに形成された導体薄膜の
面積を小さくすると、共振周波数は低くなる。

【００２１】逆に、図１のアンテナの対向面Ｃ、Ｅに形
成された導体薄膜２₁、２₂を一部削り取ると、その共振
周波数は高くなることが判明した。これを、図６〜図８
により説明する。図６は、図２のアンテナにおいて第１
の導体薄膜２₁のみを連結面Ｄに平行に解放面Ｆの方か
ら削り取り、その大きさを９ｍｍ×１５ｍｍとした場合
の構成とその周波数特性とを示している。このアンテナ
は９１５．００８５８４ＭＨｚに共振周波数を持ち、定
在波は１．１８６５２である。図７は、図２のアンテナ
において第１の導体薄膜２₁と第２の導体薄膜２₂とを連
結面Ｄに平行に解放面Ｆの方から削り取って、それらの
大きさを９ｍｍ×１５ｍｍとした場合の周波数特性であ
る。このアンテナは９１７．６５８５８ＭＨｚに共振周
波数を持ち、定在波は２．０１９３である。また、図８
も、図２のアンテナにおいて第１の導体薄膜２₁と第２
の導体薄膜２₂とを同様に削り取って、第１の導体薄膜
２₁の大きさを８ｍｍ×１５ｍｍ、第２の導体薄膜２₂の
大きさを９ｍｍ×１５ｍｍとした場合の周波数特性であ
る。このアンテナは９４２．４０８５８５ＭＨｚに共振
周波数を持ち、定在波は２．０３０８である。

【００２２】この性質を利用すると、図４〜図８に示す
ように、誘電体コア１の連続する３つの面、即ち対向面
Ｃ、Ｅ及び連結面Ｄの上に導体薄膜を形成したアンテ
ナ、及び、更に解放面Ｆの上にも導体薄膜を形成したア
ンテナにおいて、対向面Ｃ、Ｅ上の導体薄膜又は解放面
Ｆ上の導体薄膜を削り取ることにより、所望の周波数で
共振するアンテナを得ることができる。

【００２３】また、図１のアンテナのメタライズ部の第
３の導体薄膜２₃のみの面積を削減したアンテナを作る
ことも可能であり、その共振周波数は図１のアンテナの
それよりも低くなる。図９は、この場合の導体薄膜２₃
の種々の形状の例を示している。図９において、（イ）
及び（ロ）はそれぞれ、第３の導体薄膜２₃を連結面の
中央及び一端に形成した例であり、（ハ）は第３の導体
薄膜２₃を第１及び第２の導体薄膜２₁、２₂に対して９
０度よりも小さい角度で交差するよう形成した例であ
り、（ニ）及び（ホ）は第３の導体薄膜２₃を蛇行状に
形成した例である。これらのアンテナを図２のアンテナ
を用いて構成したときの周波数特性を図１０〜図１４に
示す。図１０は、１０ｍｍ×５ｍｍの大きさの第３の導
体薄膜２₃を連結面Ｄの中央に形成したアンテナの周波
数特性を示しており、共振周波数は７２２．１００００
４ＭＨｚ、定在波比は１．７３４７である。図１１は、
１０ｍｍ×５ｍｍの大きさの第３の導体薄膜２₃を連結
面Ｄの一端に形成したアンテナの周波数特性を示してお
り、共振周波数は６３７．４５０００８ＭＨｚで、定在
波比は２．２１０３である。図１２は、幅５．５ｍｍの
第３の導体薄膜２₃によって第１の導体薄膜２₁の一端と
第２の導体薄膜２₂の他端との間を連結したアンテナの
場合で、共振周波数は６３７．５００００２ＭＨｚ、定
在波比は１．３０８である。図１３及び図１４はそれぞ
れ、図に示す大きさに形成された第３の導体薄膜２₃に
よって第１の導体薄膜２₁の一方の端部と第２の導体薄
膜２₂の他方の端部との間を連結したアンテナの場合
で、それぞれ共振周波数は６１０．０００００２ＭＨ
ｚ、５２７．５００００２ＭＨｚであり、定在波比は
１．８２３７，１．６７９８である。換言すれば、所望
の共振周波数特性を持つアンテナを得るには、まず第１
及び第２の導体薄膜２₁、２₂と第３の導体薄膜２₃とを
有する図１の形状のアンテナを形成し、次いで、第３の
導体薄膜２₃を、その幅が狭まるように、又は、斜め又
は蛇行状になるように削り取ることによって、共振周波
数を下げていけばよいことがわかる。

【００２４】所望の共振周波数を持つアンテナを得るた
めに、図３の（イ）又は（ロ）のアンテナと図９の
（イ）〜（ホ）のうちの１つのアンテナとを組み合わせ
た形状のアンテナとなるように金属薄膜を削り取ること
も可能である。例えば、図１５は、第３の導体薄膜２₃
を斜めに形成し、第１及び第２の導体薄膜２₁、２₂それ
ぞれに導体薄膜２₄、２₅を付加形成したアンテナを示
す。

【００２５】図１に示すアンテナにおいて、第３の導体
薄膜２₃に代えて、図１６の（イ）に示すような導体２₇
又は図１６の（ロ）に示すようなコイル２₈を用いるこ
ともできる。図１７は、図２のアンテナの第３の導体薄
膜２₃の代えて、連結面から１ｍｍ離れて置かれた導体
２₇によって第１及び第２の導体薄膜２₁、２₂の中央の
間を連結したものである。その共振周波数は５７０．９
６８６１０ＭＨｚで、定在波比は１，８９９４である。
また、図１８は、図２の導体薄膜２₃の代わりに３ター
ンのコイル２₈を用いた場合で、このアンテナの共振周
波数は２３４．９６８６１６ＭＨｚ、定在波比は２．３
４７５である。これらのことは、図１のアンテナの共振
周波数を、図１６の（イ）及び（ロ）の構成とすること
によって下げることができることがわかる。

【００２６】図１９は、図１のアンテナの第３の導体薄
膜２₃の一方の縁から連結面Ｄの横辺に平行に切り欠き
６を形成した例を示している。図２０は、図２のアンテ
ナの第３の導体薄膜２₃に幅４ｍｍ、深さ３ｍｍの切り
欠き６が面Ｄに接する辺から形成された場合のアンテナ
の構成とその周波数特性を示しており、共振周波数は８
８２．５５０００１ＭＨｚ、定在波比は２．０５２２で
ある。実験の結果、切り欠き６の幅を一定にして深さを
増大させると、アンテナの共振周波数は図２のアンテナ
のそれと比較して次第に低下することが判明した。

【００２７】これまでは直方体の誘電体コアの対向面
Ｃ、Ｅ、連結面Ｄ及び／又は解放面Ｆに導体薄膜を形成
したアンテナについて、その構成と周波数特性とを説明
してきたが、誘電体コアの残りの一対の面Ａ、Ｂにも導
体薄膜を付加形成することも可能である。図２１は、図
２のアンテナに更に、残りの一対の面Ａ、Ｂを覆う１０
ｍｍ×１０ｍｍの大きさの導体薄膜２₉、２₁₀を形成し
たメタライズ部を有するアンテナの構成とその周波数特
性とを示している。該アンテナの共振周波数は１５２
６．５７７３０２ＭＨｚで、定在波比は３．６９０７で
ある。実験の結果、図２１のアンテナにおいて導体薄膜
２₉、２₁₀の両方又は片方を連結面Ｄに平行に解放面Ｆ
の方から削り取ると、アンテナの共振周波数は低下する
ことがわかった。これを表１に示す。

【００２８】

【表１】２₉の大きさ２₁₀の大きさ共振周波数１０×１０１０×８１４７４．４２７３０３１０×８１０×８１４２７．５９７３０４１０×８１０×６１３４１．８４７３０５１０×６１０×６１２７１．１４７３０８１０×６１０×４１１８３．７１７３１６１０×４１０×４１１１７．６５００００１０×４１０×２１０５９．７５００００１０×２１０×２１０１２．２０００００なお、２₉、２₁₀の大きさはｍｍ²、共振周波数はＭＨｚ
である。

【００２９】以上、誘電体コアが直方体であるアンテナ
の構成及び特性について説明してきたが、この発明にあ
っては、誘電体コアは必ずしも直方体である必要はな
く、立方体、板状その他の任意の三次元形状を取ること
ができる。例えば、図２２は、１０ｍｍ×１５ｍｍ×５
ｍｍの大きさで誘電率９０の板状の誘電体コア１を使用
した例で、誘電体コア１の１０ｍｍ×１５ｍｍの対向面
Ｃ、Ｅとそれらを連結する１０ｍｍ×５ｍｍの連結面Ｄ
との３つの面に導体薄膜２₁〜２₃からなるメタライズ部
が形成される。このアンテナの周波数特性及び定在波比
は図に示す通りである。図２３は、５ｍｍ×１５ｍｍ×
１０ｍｍの大きさで誘電率９０の板状の誘電体コア１の
上下の１０ｍｍ×１５ｍｍの対向面Ｃ、Ｅとそれらを連
結する５ｍｍ×１０ｍｍの連結面Ｄとの３つの面に導体
薄膜２₁〜２₃からなるメタライズ部を形成したアンテナ
の構成とその周波数特性を示す図である。また、図２
４、図２５は、図２における誘電体コア１から一部を切
り取って断面形状を台形とした誘電体コア１の隣り合う
３つの面に導体薄膜を形成したアンテナの構成とその周
波数特性とを示しており、その寸法、共振周波数及び定
在波比は図示のとおりである。

【００３０】また、誘電体コア１の断面形状は四角形に
限られず、五角形、六角形等の多角形や円形でもよい。
図２６、図２７は、図２のアンテナの誘電体コア１の右
上の角から直方体を切り取って断面形状を段状とした誘
電体コアの隣り合う５つの面上に導体薄膜を形成してメ
タライズ部としたアンテナとその周波数特性とを示して
いる。これによると、導体薄膜の形成の仕方によって共
振周波数が大きく変化することがわかる。また、円筒型
の誘電体コアを用いる場合には、図２８の（イ）に示す
ように、一対の円形の端面を除く側面の一部を覆うよう
に導体薄膜２₁₁を形成してもよいし、同図２８の（ロ）
に示すように、一対の円形の端面に導体薄膜２₁₂、２₁₃
を形成し、更にこれらの導体薄膜を連結する導体薄膜２
₁₄を側面の一部に形成してもよい。

【００３１】なお、念のために付言すると、図２、図４
〜図８、図１０〜図１４、図１７、図１８、図２０、図
２２〜図２７においては、理解を容易にするために、そ
れぞれ具体化されたアンテナを構成する誘電体コアとメ
タライゼーション部とが別々に表示されている。

【００３２】以上説明した種々のアンテナにおいては、
誘電体コア１に導体薄膜と平行な貫通穴を形成してもよ
い。これにより、貫通穴のない同形のアンテナに比較し
て共振周波数を一般に高めることができる。貫通穴の内
面に導体薄膜を形成してもよい。また、貫通穴内には金
属筒体を配置するようにしてもよい。この金属筒体はア
ンテナの共振周波数を下げる作用を行う。更に、導体薄
膜に切り込みを形成すると、アンテナの共振周波数を変
化させることができる。例えば、図２のアンテナにおい
て第３の導体薄膜２₃に第１、第２の導体薄膜２₁、２₂
に平行に１本又は複数本の切り込みを入れると、アンテ
ナの共振周波数を図２のアンテナのそれよりも低下させ
ることができ、切り込みの長さ、位置、本数によっても
共振周波数を変えることができる。同様に、第１、第２
の導体薄膜２₁、２₂に切り込みを形成しても、共振周波
数を変化させることができる。

【００３３】図２９の（イ）、（ロ）、（ハ）及び
（ニ）は、この発明に係るアンテナの第６実施例の基本
的な構成を示す斜視図である。この実施例は、図１〜図
２８において説明したアンテナのうちの任意の１つであ
るアンテナ素子Ｋ（図２９では、それらの代表として図
２の形状のアンテナ素子を示す）に密着又は接近して誘
電体ブロックＬを設けたもので、誘電体ブロックＬを
（イ）ではアンテナ素子Ｋの導体薄膜２₃に、（ロ）で
は誘電体コア１の解放面Ｆに、（ハ）ではアンテナ素子
Ｋの導体薄膜２₁の上に、そして（ニ）では誘電体コア
１の１つの側面Ｂに密着させている。

【００３４】アンテナ素子Ｋに使用される誘電体コア１
と誘電体ブロックＬとは、エポキシ樹脂を基本材料とし
て、これに他の材料を混合して作ることができる。他の
材料としては、酸化チタン、二酸化マンガン、炭素、
銅、銀等を挙げることができる。実験の結果、抵抗値の
低い材料をエポキシ樹脂に混合した方が、また、少ない
エポキシ樹脂に混合し易い材料をもちいる方が、アンテ
ナの共振周波数及び周波数帯域に大きな変化を生じさせ
得ることがわかった。更に、誘電体ブロックＬは矩形、
円筒形等の任意の形状のものでよく、誘電材料を焼き固
めたり、粉状の誘電材料を接着剤で固めたもの等を使用
してもよい。なお、誘電体コアと誘電体ブロックとは異
なる材質で作られたものであってもよい。

【００３５】以下、図２９に示す第６実施例のアンテナ
の周波数特性について、誘電体ブロックＬを配置する位
置や個数を変えたときの変化をグラフで示す。図３０の
曲線ａは、誘電率３７で高さ１０ｍｍ、横幅１０ｍｍ、
奥行き１２ｍｍの矩形の誘電体コア１の対向面Ｃ、Ｅ及
び連結面Ｄに導体薄膜２₁、２₂、２₃を形成したアンテ
ナ素子Ｋ（図３０の（イ）に示す）の周波数特性を示し
ており、その共振周波数は１．６２４３１９９ＧＨｚで
ある。また、図３０の曲線ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ、
図２９の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）に対応する、
図３０の（イ）に示すアンテナ素子Ｋの導体薄膜２₃、
誘電体コア１の解放面Ｆ、導体薄膜２₁及び誘電体コア
１の１つの側面Ｂに誘電体コア１と同形の誘電体ブロッ
クＬを密着配置したアンテナ（それぞれ図３０の
（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）に示す）の周波数特性
を示している。

【００３６】図３０の曲線ａ〜ｅから、誘電体ブロック
Ｌを導体薄膜２₃に密着配置した場合（曲線ｂ）と誘電
体ブロックＬを導体薄膜２₁に密着配置した場合（曲線
ｄ）は、アンテナ素子Ｋ（曲線ａ）に比較して周波数帯
域がかなり広がり、一方、誘電体ブロックＬを解放面Ｆ
に密着配置した場合（曲線ｃ）と誘電体ブロックＬを１
つの側面Ｂに密着配置した場合（曲線ｅ）は、アンテナ
素子Ｋ（曲線ａ）に比較して共振周波数が大きく低下す
ることがわかる。

【００３７】更に、図３１の曲線ａは、同図の（イ）に
示すように、図３０の（イ）に示すアンテナ素子Ｋの導
体薄膜２₃に誘電体ブロックＬを、導体薄膜２₁に誘電体
ブロックＬと同形の誘電体ブロックＬ′をそれぞれ密着
配置したアンテナの周波数特性を示しており、図３１の
曲線ｂは、同図の（ロ）に示すように、（イ）に示すア
ンテナの誘電体ブロックＬ′の上に更に誘電体ブロック
Ｌ″を、解放面Ｆに誘電体ブロックＬ′′′をそれぞれ
密着配置したアンテナの周波数特性を示している。これ
らの曲線ａ、ｂと図３０の曲線ａ〜ｅとを比較すると、
図３１の方が周波数帯域が広がっていることがわかる。

【００３８】次に、図３２の曲線ａは、誘電率９０で高
さ１０ｍｍ、横幅１０ｍｍ、奥行き１５ｍｍの大きさの
誘電体コア１の対向面Ｃ、Ｅと連結面Ｄとにそれぞれ導
体薄膜２₁、２₂、２₃を形成したアンテナ素子Ｋ（図３
２の（イ）に示す）の周波数特性を示している。このと
きの共振周波数は０．９３１２４０ＧＨｚである。ま
た、図３２の曲線ｂは、同図の（イ）に示すアンテナ素
子Ｋの導体薄膜２₃に誘電体コア１と同じ形状の誘電体
ブロックＬを密着配置したアンテナ（図３２の（ロ）に
示す）の周波数特性で、曲線ａに比較して周波数帯域が
２倍以上に広がっていることがわかる。また、図３２の
曲線ｃは、同図の（ロ）に示すアンテナの誘電体ブロッ
クＬに更に誘電体ブロックＬ′を付加したアンテナ（図
３２の（ハ）に示す）の周波数特性を示すグラフで、そ
の周波数帯域は曲線ｂに比較して更に拡大されている。
誘電体ブロックを更に３個、４個、・・・と図の矢印の
方向へ増設していく実験を行った結果、誘電体ブロック
を増す毎にアンテナの共振周波数は低くなり、周波数帯
域は拡大されることがわかった。

【００３９】同様に、図３３は、誘電体ブロックを図３
２の（イ）に示すアンテナ素子Ｋの上に積み重ねていっ
たときの周波数特性の変化を示している。図３３の曲線
ａは、図３２の（イ）に示すアンテナ素子Ｋの周波数特
性を示しており、図３２の曲線ａと同じものである。図
３３の曲線ｂは、同図の（イ）に示すように、アンテナ
素子Ｋの導体薄膜２₁の上に誘電体ブロックＬを積み重
ねたアンテナの周波数特性、図３３の曲線ｃは、同図の
（ロ）に示すように、誘電体ブロックＬの上に誘電体ブ
ロックＬ′を積み重ねたアンテナの周波数特性、図３３
の曲線ｄは、同図の（ハ）に示すように、誘電体ブロッ
クＬ′の上に誘電体ブロックＬ″を積み重ねたアンテナ
の周波数特性をそれぞれ示している。これらの曲線ａ〜
ｄから、アンテナ素子Ｋの上に誘電体ブロックを積み重
ねていくと、周波数帯域は拡大されていくことがわか
る。

【００４０】なお、図３３に示すアンテナの誘電体ブロ
ックＬ、Ｌ′、Ｌ″、Ｌ′′′として、アンテナ素子Ｋ
の導体薄膜２₁の上に積み重ねたときに導体薄膜２₁に平
行になる両方の面に導体薄膜を形成したものを使用し、
導体薄膜どおしが接触するように積み重ねても、同様の
周波数帯域の拡大が認められた。

【００４１】周波数帯域を拡大する作用を行うのは、図
２９〜図３３で説明したような矩形の誘電体ブロックに
限らない。例えば、図３４の曲線ａは、図３０の（イ）
に示すアンテナ素子Ｋを直径が３０ｍｍで高さが１２ｍ
ｍであり誘電率が３７の円盤状の誘電体ブロックＬ内に
埋め込んだアンテナ（図３４の（イ）に示す）の周波数
特性、図３４の曲線ｂは、図３０の（イ）に示すアンテ
ナ素子Ｋの上に直径が３０ｍｍで高さが１２ｍｍであり
誘電率が３７の円盤状の誘電体ブロックＬを載置したア
ンテナ（図３４の（ロ）に示す）の周波数特性である。
これらの曲線ａ、ｂと図３０の曲線ａとを比較すると、
周波数帯域はかなり広がっていることがわかる。円盤状
の誘電体ブロックＬは誘電体材料の粉末を固化させたも
のである。また、図３５に示すように、図３０の（イ）
に示すアンテナ素子Ｋと同じ誘電体コアを用いた図１６
の（ロ）の形状のアンテナ素子Ｋの周波数特性（曲線ａ
で示す）に比較して、同アンテナ素子Ｋの上に図３４の
（ロ）に示す円盤状の誘電体ブロックＬを載置したとき
の周波数特性（曲線ｂで示す）の方が、周波数帯域が拡
大されている。

【００４２】以上、図３０〜図３５から理解されるよう
に、アンテナ素子Ｋに対して装着される誘電体ブロック
Ｌ、Ｌ′、Ｌ″、Ｌ′′′には、共振周波数を下げると
共に周波数帯域を拡大する作用があり、誘電体ブロック
を配置する位置や数によって共振周波数や周波数帯域を
調整することができる。この発明の第１実施例〜第５実
施例においては、誘電体コア１の外面に形成された導体
薄膜の大きさを調整して共振周波数や周波数帯域を調整
するようにしている。このため、周波数帯域を大きく取
るためには大きな誘電体コアを成型しなければならず、
大型の成型機が必要であったし、種々の形状のものを作
るのも困難であった。しかるに、この発明の第６実施例
において目的の周波数に共振するアンテナをを得るため
には、その周波数よりも高い共振周波数を持つアンテナ
素子Ｋを作って、これに誘電体ブロックを装着すればよ
いので、所望の周波数帯域のアンテナを得るのが容易で
ある。また、誘電体コアや誘電体ブロックは粉状の誘電
体材料をバインダで固めたり、プラスチック成型材に混
合して成型すればよいので、大型のアンテナであっても
ローコストで容易に種々の形状のもを作ることが可能に
なる。加えて、導体薄膜の大きさや形状を変更すること
によっても周波数特性を容易に変えることが可能であ
る。

【００４３】図２９〜図３５においては誘電体ブロック
Ｌ、Ｌ′、Ｌ″、・・をアンテナ素子Ｋに密着配置する
として説明したが、こうした誘電体ブロックの代わりに
金属ブロックを用いても同じような周波数帯域の拡大効
果が期待できる。しかし、成型の自由度の点からは、プ
ラスチックに誘電体材料や導電性材料を混合したものの
方が好ましい。また、誘電体ブロックＬ、Ｌ′、Ｌ″、
・・をアンテナ素子Ｋに密着配置する必要はなく、誘電
体ブロックＬ、Ｌ′、Ｌ″、・・を誘電率の低い誘電体
を介してアンテナ素子Ｋに装着するようにしてもよい。
こうすると、誘電体ブロックとアンテナ素子との間隔に
応じてアンテナの周波数特性を変えることができる。更
に、この発明の小型アンテナを実際に無線機等の電気機
器に装着する際、その筐体自体を誘電体で製作して上記
の誘電体ブロックと同様の周波数特性変更素子として作
用させたり、筐体の内部の適所に種々の形状の誘電体ブ
ロックを配置して所望の周波数特性を得ることも可能で
ある。

【００４４】なお、付言すれば、図２９〜図３６の実施
例における誘電体ブロックＬ、Ｌ′、Ｌ″、Ｌ′′′を
図３８に示すアンテナ２０に装着した場合にも、アンテ
ナ２０の周波数帯域を拡大することができる。

【００４５】次に、この発明の第７実施例であるデュー
アルバンドアンテナを図３６及び図３７によって説明す
る。まず、図３６の曲線ａは、図３２の（イ）に示すア
ンテナ素子Ｋの周波数特性を示すグラフで、共振周波数
は前記のとおり０．９３１２４０ＧＨｚである。曲線ｂ
は、図３６の（ロ）に示すように、誘電率が９０で高さ
及び横幅が１０ｍｍ、奥行きが５．５ｍｍの誘電体コア
の対向面及び連結面に導体薄膜を形成したアンテナ素子
Ｋ′の周波数特性を示すグラフで、共振周波数は１．０
６ＧＨｚである。

【００４６】図３６の（イ）、（ロ）に示すアンテナ
を、図３７の（イ）に示すように、解放面が逆を向くよ
うにアンテナ素子Ｋをアンテナ素子Ｋ′の上に載置して
１個のアンテナを構成し、その周波数特性を測定したと
ころ、図３７の曲線ａを得た。この曲線ａから、図３７
の（イ）に示すアンテナはアンテナ素子Ｋ、Ｋ′に対応
して２つの離隔したディップを有し、したがってデュー
アルバンドアンテナとして使用することができること、
及び、上下に載置されたアンテナ素子Ｋ、Ｋ′が互いに
作用し合ってアンテナ素子Ｋ、Ｋ′単体のときよりもそ
れぞれのディップの幅が広くなっていることがわかる。
なお、アンテナ素子Ｋをアンテナ素子Ｋ′の上に解放面
を同じ方向に向けて載置したアンテナの周波数特性に
も、図３７の曲線ｂに示すと同様の２つの離隔したディ
ップが生じる。

【００４７】更に、図３７の（ロ）に示すように、アン
テナ素子Ｋの上に誘電体ブロックＬを載置したところ、
その周波数特性は同図の曲線ｂに示すように変化し、ア
ンテナ素子Ｋに対応する側のディップが広くなり、アン
テナ素子Ｋ′に対応する側のディップの幅には大きな変
化がないことがわかったなお、以上の図２９〜図３７においては、図を見易くす
るために、誘電体コア及び誘電体ブロックは点線で、導
体薄膜は実線でそれぞれ示されている。また、導体薄膜
に平行な貫通穴が形成された誘電体コア及び誘電体ブロ
ックを使用することができ、貫通穴を有する誘電体コア
及び貫通穴のない誘電体コアと、貫通穴を有する誘電体
ブロック及び貫通穴のない誘電体ブロックとを任意に組
み合わせることが可能である。

【００４８】以上、種々の具体例により、この発明に係
るアンテナを説明してきたが、誘電体コアの材料は所望
の誘電率を有するものであればよく、導体薄膜はメッ
キ、吹き付け、蒸着、金属フィルムの貼着等の任意の方
法で形成することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上、具体的な測定データと共に説明し
たところから理解されるとおり、この発明は、以下の効
果を奏する。

【００５０】請求項１に記載された発明にあっては、誘
電体コアの面上に複数の導体薄膜が形成されていて共振
周波数を調整する自由度が増大するので、誘電体コアの
所要の面に形成された導体薄膜を任意の形状に削り取る
ことにより、アンテナの共振周波数を広範囲にわたって
高い方向へも低い方向へも移動させることができる。つ
まり、所望の周波数のアンテナを得ることが容易であ
る。しかも、誘電体コアの面上に導体薄膜を形成しただ
けの構成であるから、機械的に強く、特性が安定なもの
を製作することが容易である。断面が正方形、長方形、
台形等の単純な四角形である誘電体コアを使用した場合
には、大きな平板状の誘電体板から、所望の大きさと形
状の誘電体コアを切り出せばよいので、製作作業が単純
化される。そのうえ、このアンテナは１個の個体部品と
して扱うことができるので、アンテナチップとして高周
波回路基板やキャビティに組み込むことができ、無線機
全体を一枚の基板上にモジュール化することが容易であ
る。したがって、バンド幅の狭いスポット的な運用のマ
イクロ波等で使用すると、高周波アンプの同調回路から
アンテナまでを狭帯域のデバイスとしてチップ化するこ
とができるので、同調回路の部品数を減らすことがで
き、装置全体を小型化することができる。

【００５１】請求項２及び請求項３記載の発明にあって
は、請求項１記載のアンテナの効果に加えて、断面が多
角形の誘電体平板又は断面が円形の誘電体棒から所望の
長さの誘電体コアを切り出すことにより容易にアンテナ
を製作できるという効果を奏する。

【００５２】請求項４記載の発明においては、周波数帯
域拡大素子をアンテナに装着することにより、アンテナ
単体の周波数特性を変更でき、共振周波数を低くし周波
数帯域を拡大することが可能となるので、所望の形状の
周波数帯域拡大素子を所要の数だけアンテナの適宜の位
置に配置し、必要に応じて導体薄膜の大きさを変更する
ことにより、目的とする周波数特性を持つアンテナを容
易に実現することができるという格別の効果を奏する。

【００５３】請求項５、６記載の発明においては、貫通
穴を形成することによってアンテナの周波数特性を変え
ることができるという効果を奏する。

【００５４】請求項７記載の発明においては、アンテナ
を回路素子と同様に内蔵して使用勝手の良い無線機を提
供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るアンテナの第１実施例の構成を
示す図で、（イ）はその全体の構成を示す斜視図、
（イ′）は誘電体コアの、（イ″）はメタライゼーショ
ン部を示している。また、（ロ）〜（ホ）は、（イ）の
アンテナの給電の仕方を示す概念図である。

【図２】図１に示すアンテナの一具体例とその周波数特
性とを示す図である。

【図３】（イ）及び（ロ）は、図２のアンテナの第１の
変形例を示す斜視図で、解放面にも導体薄膜が形成され
る。

【図４】図３の（イ）に示すアンテナの具体例とその周
波数特性とを示す図である。

【図５】図３の（ロ）に示すアンテナの具体例とその周
波数特性とを示す図である。

【図６】図２のアンテナの第２の変形例とその周波数特
性とを示す図で、一方の対向面上の導体薄膜の面積が縮
小されている。

【図７】図２のアンテナの第２の変形例とその周波数特
性とを示す図で、両方の対向面上の導体薄膜の面積が縮
小されている。

【図８】図２のアンテナの第２の変形例とその周波数特
性とを示す図で、両方の対向面上の導体薄膜の面積が縮
小されている。

【図９】（イ）〜（ホ）は、図２のアンテナの第３の変
形例を示す斜視図で、連結面に形成された導体薄膜の種
々の形状を示す図である。

【図１０】図９の（イ）のアンテナの具体例とその周波
数特性とを示す図である。

【図１１】図９の（ロ）のアンテナの具体例とその周波
数特性とを示す図である。

【図１２】図９の（ハ）のアンテナの具体例とその周波
数特性とを示す図である。

【図１３】図９の（ニ）のアンテナの具体例とその周波
数特性とを示す図である。

【図１４】図９の（ホ）のアンテナの具体例とその周波
数特性とを示す図である。

【図１５】図３の（イ）と図９の（ハ）とのアンテナを
組み合わせた、図２のアンテナの第４の変形例を示す図
である。

【図１６】（イ）及び（ロ）は、図２のアンテナの第５
の変形例を示す図である。

【図１７】図１６の（イ）のアンテナの具体例とその周
波数特性とを示す図である。

【図１８】図１６の（ロ）のアンテナの具体例とその周
波数特性とを示す図である。

【図１９】図２のアンテナの第６の変形例を示す斜視図
で、連結面に形成された導体薄膜に切り欠きが設けられ
ている。

【図２０】図１９のアンテナの具体例とその周波数特性
とを示す図である。

【図２１】図２のアンテナの第７の変形例とその周波数
特性とを示す図である。

【図２２】この発明に係るアンテナの第２実施例を説明
するための図で、１つの具体例とその周波数特性とを示
す。

【図２３】この発明に係るアンテナの第２実施例を説明
するための図で、他の具体例とその周波数特性とを示
す。

【図２４】この発明に係るアンテナの第３実施例を説明
するための図で、１つの具体例とその周波数特性とを示
す。

【図２５】この発明に係るアンテナの第３実施例を説明
するための図で、他の具体例とその周波数特性とを示
す。

【図２６】この発明に係るアンテナの第４実施例を説明
するための図で、１つの具体例とその周波数特性とを示
す。

【図２７】この発明に係るアンテナの第４実施例を説明
するための図で、他の具体例とその周波数特性とを示
す。

【図２８】（イ）及び（ロ）は、この発明に係るアンテ
ナの第５実施例の構成を示す斜視図である。

【図２９】この発明に係るアンテナの第６実施例の構成
を説明するための図で、（イ）、（ロ）、（ハ）及び
（ニ）にそれぞれ異なる形状を示す。

【図３０】この発明に係るアンテナの第６実施例の周波
数特性を説明するための図で、誘電体ブロックを装着し
たことにより周波数帯域が拡大される。

【図３１】この発明に係るアンテナの第６実施例の周波
数特性を説明するための図で、誘電体ブロックを装着し
たことにより周波数帯域が拡大される。

【図３２】この発明に係るアンテナの第６実施例の周波
数特性を説明するための図で、誘電体ブロックを装着し
たことにより周波数帯域が拡大される。

【図３３】この発明に係るアンテナの第６実施例の周波
数特性を説明するための図で、誘電体ブロックを装着し
たことにより周波数帯域が拡大される。

【図３４】この発明に係るアンテナの第６実施例の周波
数特性を説明するための図で、誘電体ブロックをアンテ
ナ素子に載置したことにより周波数帯域が拡大される。

【図３５】この発明に係るアンテナの第６実施例の周波
数特性を説明するための図で、誘電体ブロックをアンテ
ナ素子に載置したことにより周波数帯域が拡大される。

【図３６】形状の異なる２つのアンテナ素子の周波数特
性を示す図である。

【図３７】この発明に係るアンテナの第７実施例の周波
数特性を説明するための図で、図３６に示す２つのアン
テナ素子を組み合わせたアンテナが示されている。

【図３８】（イ）〜（ハ）は従来のアンテナの構成を説
明するための図である。

【符号の説明】

１：誘電体コア、２₁〜２₆、２₉〜２₁₄：導体薄
膜、３：同軸ケーブル、４：結合コイル、
５：結合コンデンサ、６：切り欠き、

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年５月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一対の対向する第１及び第２
の面を有する三次元的な外面形状をなし、動作波長に比
して小型な誘電体製コアと、前記誘電体コアの外面上に、該外面の一部を除いて連続
的に形成された導体薄膜であって、互いに対向する部分
を含む導体薄膜と、を具備することを特徴とする小型ア
ンテナ。
【請求項２】前記誘電体コアの１つの軸に垂直な断面
が多角形であることを特徴とする請求項１記載の小型ア
ンテナ。
【請求項３】前記誘電体コアの１つの軸に垂直な断面
が円形であることを特徴とする請求項１記載の小型アン
テナ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つに記載の小
型アンテナに少なくとも１個の周波数帯域拡大素子を密
着又は接近して設けたことを特徴とする小型アンテナ。
【請求項５】前記周波数帯域拡大素子が前記導体薄膜
の軸方向に平行な貫通穴を有することを特徴とする請求
項４記載の小型アンテナ。
【請求項６】前記誘電体コアが前記導体薄膜の軸方向
に平行に形成された貫通穴を有することを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１つに記載された小型アンテナ。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１つに記載され
た小型アンテナを組み込んだ電気機器。