JPH0888511A

JPH0888511A - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH0888511A
Application number: JP22438894A
Authority: JP
Inventors: Atsuya Andou; 篤也安藤; Yasunobu Honma; 保信本間; Kenichi Kagoshima; 憲一鹿子嶋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1996-04-02
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JP3224330B2

Abstract

(57)【要約】【目的】携帯無線機のマイクロストリップアンテナに
関し、携帯無線機が傾けて使用されてもアンテナの実効
利得が変化しない構造のアンテナの実現を目的とする。【構成】一方の面に少なくとも１つの放射素子を有す
る第１の誘電体基板と、一方の面に接地導体板を有する
第２の誘電体基板とからなり、放射素子が第１の誘電体
基板と直交すると共にその重心を外れた位置に配された
同軸線路により給電され、該同軸線路の内導体を中心軸
として第１の誘電体基板が第２の誘電体基板上で回転し
得るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯無線機のアンテナ
に関し、特に携帯無線機の傾斜角度が使用者の使用状態
により変動しても、アンテナ実効利得を一定とすること
ができるマイクロストリップアンテナに係る。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来のマイクロストリップアン
テナの構成の例を示す図であって、（ａ）は正面図、
（ｂ）は側面図を表わしている。同図において、数字符
号１０は誘電体基板、１１は誘電体基板の一方の面に被
着せしめた金属よりなる接地導体、１２は誘電体基板の
他方の面に被着せしめた金属被膜からなるアンテナ放射
素子、１３は給電線路の外導体、１４は給電線路の内導
体、１５はアンテナ放射素子の給電点を表わしている。

【０００３】図１３は従来のマイクロストリップアンテ
ナを有する携帯無線機について説明する図である。同図
（ａ）において、数字符号１０，１２，１５は先の図１
２と同じであり、１６は携帯無線機の筐体である。この
ような構成の従来の携帯無線機では、無線機が直立状態
の時にはマイクロストリップアンテナは垂直偏波アンテ
ナとして動作する。

【０００４】しかしながら、同図（ｂ）に示すように、
実際の通話状態においては、携帯無線機は使用者の手１
７に保持され、人体頭部１８の口から耳にかけて鉛直方
向から約６０°傾けられて使用される。従って、アンテ
ナの偏波特性は垂直偏波のみならず水平偏波に対しても
指向性を持つようになり、アンテナ実効利得が低下す
る。図１４は携帯無線機筐体の傾き角度αに対するアン
テナ実効利得の変化を示したものであり、傾き角度が９
０°では実効利得は約１０ｄＢ低下する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の携
帯無線機では、実際の使用に際して、アンテナの偏波特
性が変動を受ける。そのため、垂直偏波を主偏波として
用いている陸上移動通信方式では、携帯無線機の傾斜角
度の変化に伴ってアンテナ実効利得が低下するという問
題があった。

【０００６】本発明は、携帯無線機の実際の使用に際し
て、携帯無線機の傾斜角度が変化した場合でも、アンテ
ナの偏波特性が変動せず、アンテナ実効利得を常に一定
となる携帯無線機アンテナを提供し、通話品質に優れた
携帯無線機を実現することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決さ
れる。

【０００８】すなわち、請求項１の発明は、一方の面に
少なくとも１つの放射素子を有する第１の誘電体基板
と、一方の面に接地導体板を有する第２の誘電体基板と
からなり、放射素子が、第１の誘電体基板の重心を外れ
た位置に配された同軸線路により給電され、該同軸線路
の内導体を中心軸として第１の誘電体基板が第２の誘電
体基板上で回転し得る構造を有するマイクロストリップ
アンテナである。

【０００９】請求項２の発明は、一方の面に少なくとも
１つの放射素子を有する第１の誘電体基板と、独立した
接地導体板とからなり、放射素子が、その重心を外れた
位置に配された同軸線路により給電され、該同軸線路の
内導体を中心軸として第１の誘電体基板が接地導体板上
で回転し得る構造を有するマイクロストリップアンテナ
である。

【００１０】請求項３の発明は上記請求項１あるいは請
求項２の発明において、放射素子を有する第１の誘電体
基板を給電線路の内導体の位置に対して非対称形状とす
ると共に、放射素子の回転半径内に第２の誘電体基板あ
るいは接地導体板が収まるように構成したものである。

【００１１】請求項４の発明は金属板からなる放射素子
と、一方の面に接地導体板を有する誘電体基板とからな
り、放射素子がその重心を外れた位置に配された同軸線
路により給電され、該同軸線路の内導体を中心軸として
放射素子が誘電体基板上で回転し得る構造を有するマイ
クロストリップアンテナである。

【００１２】請求項５の発明は、前記請求項１〜請求項
４の発明において、給電線路の内導体をその内部に嵌挿
し得る金属円筒を、放射素子と一体化して構成したもの
である。

【００１３】請求項６の発明は、前記請求項１〜請求項
５の発明において、放射素子の中心を給電点として同軸
線路により給電するように構成したものである。請求項
７の発明は、前記請求項１〜請求項６の発明において、
放射素子と同軸線路の内導体とを電磁的に結合するよう
に構成したものである。

【００１４】

【作用】請求項１の発明のマイクロストリップアンテナ
が、携帯無線機の筐体に実装され、実際に使用されると
き、携帯無線機が傾けば、第２の誘電体基板も同時に傾
く。しかし、第１の誘電体基板は、第２の誘電体基板と
は独立に回転し得る。そして、その回転中心が第１の誘
電体基板の重心を外れている。

【００１５】回転中心を重心を外れた位置とするには第
１の誘電体基板（請求項４の発明にあっては放射素子）
の面の中心を外れた位置に回転中心を設定するか、ある
いは、第１の誘電体基板の一部に重りを設けるなどによ
り実現できる。これは他の請求項の発明についても同様
である。

【００１６】これによって、第１の誘電体基板が給電線
路の内導体を中心として回転し、常に一定の位置を保つ
ことができる。このとき、第１の誘電体基板に設けられ
たアンテナ放射素子は常に垂直偏波に対して感度を持つ
ように動き、偏波特性を常に鉛直方向に向けるように作
用する。

【００１７】請求項２の発明のマイクロストリップアン
テナが、携帯無線機の筐体に実装され、実際に使用され
るとき、携帯無線機が傾けば、接地導体板も同時に傾
く。しかし、誘電体基板は、接地導体板とは独立に回転
し得る。そして、その回転中心が誘電体基板の重心を外
れている。

【００１８】従って、誘電体基板が給電線路の内導体を
中心として回転し、常に一定の位置を保つことができ
る。このとき、誘電体基板に設けられたアンテナ放射素
子は常に垂直偏波に対して感度を持つように動き、偏波
特性を常に鉛直方向に向ける。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１〜請求項２の
発明において放射素子を有する誘電体基板を非対象形状
としているのでその重心位置をずらすために重りなどを
付加する必要がない。

【００２０】請求項４の発明は、本発明のマイクロスト
リップアンテナが、携帯無線機の筐体に実装され、実際
に使用されるとき、携帯無線機が傾けば、誘電体基板も
同時に傾く。しかし、放射素子は誘電体基板とは独立に
回転し得る。そして、その回転中心が放射素子の重心を
外れているので、放射素子がアンテナ回転軸を中心とし
て回転し、常に一定の位置を保つ。

【００２１】請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の
発明において、給電線路の内導体を放射素子に設けた金
属円筒内を通しているので、その電気的結合を確実に
し、また回転動作を円滑に成し得る。

【００２２】請求項６の発明は、請求項１〜請求項５の
発明において、放射素子の中心を回転中心として放射素
子が回転するため、放射素子の回転半径を小さく成し得
る。請求項７の発明は、請求項１〜請求項６の発明にお
いて放射素子と同軸線路の内導体とを電磁的に結合する
ようにしているので、放射素子と同軸線路内導体との、
電気的結合を安定に保つ作用を有する。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であっ
て、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示している。こ
の（ａ），（ｂ）の関係は、以下の各実施例を示す図面
においても同様であるので、特にその都度断らないもの
とする。

【００２４】同図において、数字符号１は第１の誘電体
基板、２は第２の誘電体基板の表面に被着せしめた金属
よりなる接地導体、３は第１の誘電体基板の表面に被着
せしめた金属被膜からなるアンテナ放射素子、４は第２
の誘電体基板、５は給電線路の外導体、６は給電線路の
内導体、７は金属導体である。

【００２５】図１に示すように、給電線路の内導体６と
誘電体基板１の表面に被着せしめた金属被膜からなるア
ンテナ放射素子３は、金属導体７および給電線路の内導
体６と物理的には接触し、電気的には接続され、かつ給
電線路の内導体６を中心として誘電体基板１が自由に回
転する。

【００２６】そのとき、金属導体７により、誘電体基板
４がどのような角度に傾いても誘電体基板１は脱落しな
い構造となっている。アンテナ放射素子３は誘電体基板
１および４の誘電率を勘案した共振波長のおよそ１／２
の電気長となるように素子長が設定され、所望の周波数
帯域において共振が得られる。

【００２７】図２（ａ）は本実施例のアンテナのリター
ンロスを示すものであり、良好な共振特性が得られてい
ることがわかる。図２（ｂ）は水平面内での垂直・水平
両偏波の放射指向性の変化を示すものである。最大約０
ｄＢｄ（ダイポール比）の指向性利得が得られており、
良好な放射特性が実現されていることがわかる。

【００２８】更に、本発明のアンテナは、図３（ａ）に
示すように携帯無線機に実装され使用される場合、アン
テナ放射素子は給電線路の内導体６を中心として回転せ
しめられる。同図において、３はアンテナ放射素子、４
は第２の誘電体基板、８は無線機筐体であり、携帯無線
機筐体８が直立している状態を示す図である。

【００２９】この状態では、携帯無線機は直立している
ので、アンテナ放射素子は重力により鉛直に保たれ、ア
ンテナ放射素子３は、垂直偏波に対して感度を持つよう
になる。図３（ｂ）は携帯無線機が実際に使用されてい
る状態を示したものであり、１１は使用者の手、１２は
使用者の人体頭部である。

【００３０】このとき、携帯無線機筐体８は使用者の頭
部１２の横で約６０°の角度に傾けられているが、アン
テナ放射素子３は給電線路の内導体６を中心として重力
により回転せしめられ、同図に示すように垂直偏波に感
度を有する方向に動く。

【００３１】即ち、本実施例では、携帯無線機の傾斜角
度が使用者により人為的に変動しても、アンテナ放射素
子は常に垂直偏波に対して感度を持つように動き、偏波
特性が維持されるので、アンテナ実効利得が一定で、通
話品質に優れた携帯無線機を実現することが可能とな
る。

【００３２】図４は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。同図において数字符号１は第１の誘電体基板、２は
金属よりなる接地導体、３は第１の誘電体基板の表面に
被着せしめた金属被膜からなるアンテナ放射素子、５は
給電線路の外導体、６は給電線路の内導体、７は金属導
体である。

【００３３】同図に示すように、アンテナ放射素子３
は、金属導体７および給電線路の内導体６と物理的には
接触して、電気的に接続され、かつ、給電線路の内導体
６を中心として誘電体基板１が自由に回転し、金属導体
７により、接地導体２がどのような角度に傾いても誘電
体基板１が脱落しない構造となっている。

【００３４】また、接地導体板は誘電体基板を有せず、
誘電体基板は放射素子の下部にみに存在となっているた
めアンテナを軽量化することができる。アンテナ放射素
子３は誘電体基板１誘電率を勘案した共振波長のおよそ
１／２の電気長となるように素子長が設定され、所望の
周波数帯域において共振が得られる。

【００３５】更に、本発明のアンテナは、携帯無線機に
実装され使用される場合、アンテナ放射素子３は給電線
路の内導体６を中心として重力により回転せしめられる
ので、前記第１の実施例で説明したと同様に、常に垂直
偏波に対して感度を持つように動き、偏波特性が維持さ
れる。即ち、本実施例では、携帯無線機の傾斜角度が使
用者により人為的に変動しても、アンテナ実効利得が一
定で、通話品質に優れた携帯無線機を実現することが可
能となる。

【００３６】図５は本発明の第３の実施例を示す図であ
り、放射素子３が誘電体基板４の表面で回転するように
構成した場合の実施例である。同図に示すように、アン
テナ放射素子３は、金属導体７および給電線路の内導体
６と物理的に接触して、電気的に接続され、かつ、給電
線路の内導体を中心として放射素子が自由に回転し、金
属導体により、接地導体がどのような角度に傾いても、
放射素子が脱落しない構造となっている。このような構
成としても、前記実施例と同様の効果が得られる。

【００３７】図６は本発明の第４の実施例を示す図であ
る。同図に示すように、アンテナ放射素子３は、アンテ
ナ放射素子の中心において金属導体７および給電線路の
内導体６と物理的に接触して、電気的に接続され、か
つ、給電線路の内導体６を中心として誘電体基板１が自
由に回転し、金属導体７により、接地導体２がどのよう
な角度に傾いても誘電体基板１が脱落しない構成となっ
ている。

【００３８】本実施例のアンテナは、携帯無線機に実装
され使用される場合、アンテナ放射素子３は給電線路の
内導体６を中心として重り８の重力によって回転せしめ
られるので、前記第１の実施例で説明したと同様に、常
に垂直偏波に対して感度を持つように動き、偏波特性が
維持される。また、放射素子の中心を回転中心として回
転するため、前記実施例のアンテナ構成に比べ回転半径
が小さくできるので、アンテナを小形化できる。

【００３９】図７は本発明の第５の実施例を示す図であ
り、給電線路の内導体６の半径とほぼ同等の円筒半径を
有する金属円筒９を放射素子３と一体化した構成として
いる。これにより、給電線６と金属円筒９が物理的に接
触する面積が大きくなるので、給電線６と放射素子３の
電気的接続状態がより安定となり、より良好な共振特性
が得られる。

【００４０】図８は本発明の第６の実施例を示す図であ
って、誘電体材料からなるシート１９を微小の金属板７
と放射素子３の間に挿入した構造としたものである。金
属板７と放射素子３は電磁結合により給電されているた
め、広い帯域幅を確保できる。

【００４１】図９は本発明の第７の実施例を示す図であ
って、給電線の内導体６の半径とほぼ同等の円筒半径を
有する金属円筒９を放射素子３と一体化した構成とする
ことにより、放射素子３は電気的に接続され、給電され
ている。誘電体からなるシート１９を給電線の内導体９
に接着することにより放射素子３が脱落しない構造とな
っている。このような構成としても、上記実施例と同様
な効果が得られる。

【００４２】図１０は本発明のアンテナの軸受部の構造
の例を示す図であって、その構造の理解を容易にするた
め側面から見た断面図として示している。数字符号はこ
れ迄に示した図と同じものは特に断ることなく同一の符
号を付している。

【００４３】同図（ａ）において、数字符号２０は誘電
体材料からなる軸受け、２１は誘電体材料からなる回転
軸であり、回転軸２１は給電線の内導体６に接着されて
いるため、放射素子３は回転可能な構造となっている。
給電線の内導体６は放射素子３と物理的に接触すること
により、電気的に接続され給電される。また、給電線の
内導体６が放射素子３と物理的に接触していない場合で
も電磁結合により給電線の内導体６は放射素子３に給電
することも可能となる。

【００４４】同図（ｂ）は給電線の内導体６の先端部に
金属板７を接続した構成としたものであり、金属板７に
より放射素子３との接触面積が大きくなるので、電気的
な接続状態が安定となる。そして、このような構造を採
っているので金属板７と放射素子３との電磁結合により
放射素子３に給電する場合でも、同様に、良好な電磁結
合が得られる。

【００４５】同図（ｃ）は金属板７を放射素子３と同一
平面内に設けた場合の軸受部の構造の例であり、円形の
金属板７と放射素子３は物理的に接触することなく放射
素子３に設けた円形の孔との隅のスリットを介して電磁
結合により給電することができる。また、この方式では
金属板７と放射素子３を物理的に接触するようにして、
給電する方式とすることもできる。

【００４６】図１１は本発明の第６の実施例を示す図で
あり、誘電体基板１を給電線路の内導体６を中心として
非対称形となるように成形し、かつ、放射素子３の回転
半径内に誘電体基板１がおさまるように構成したもので
ある。同図では誘電体基板１を円形に成形し、放射素子
以外の半円部分の誘電体を取り除いている。

【００４７】このような構成とすることにより、誘電体
基板１は重りと同等に機能し、新たに重りを設ける必要
がない。また、重りを放射素子上に設ける場合に比べ、
誘電体基板と同一平面内に構成しているためアンテナを
薄く構成できる。さらに、放射素子の回転半径内に収ま
るように誘電体基板を成形しているため、放射素子が回
転するのに必要なスペースの増加を招くこともない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
携帯無線機の使用に際してその傾斜角度が変動しても、
アンテナ放射素子は常に垂直偏波に対して感度を持つよ
うに動き、偏波特性が維持されるので、アンテナ実効利
得が一定で、通話品質に優れた携帯無線機を実現するこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】第１の実施例のアンテナの特性を示す図であ
る。

【図３】第１の実施例のアンテナの携帯無線機への実装
と携帯無線機の使用状態を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図７】本発明の第５の実施例を示す図である。

【図８】本発明の第６の実施例を示す図である。

【図９】本発明の第７の実施例を示す図である。

【図１０】軸受部の構造の例を示す断面図である。

【図１１】本発明の第８の実施例を示す図である。

【図１２】従来のマイクロストリップアンテナの例を示
す図である。

【図１３】従来のアンテナの携帯無線機への実装と携帯
無線機の使用状態を示す図である。

【図１４】従来のマイクロストリップアンテナを有する
携帯無線機の傾き角度と実効利得の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１誘電体基板２接地導体３金属被膜よりなるアンテナ放射素子４誘電体基板５給電線路の外導体６給電線路の内導体７金属導体８重り９金属円筒１０誘電体基板１１接地導体１２従来のマイクロストリップアンテナ放射素子１３給電線路の外導体１４給電線路の内導体１５従来のマイクロストリップアンテナ放射素子の
給電点１６携帯無線機筐体１７使用者の手１８人体頭部１９誘電体のシート２０誘電体の軸受２１誘電体の回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の面に少なくとも１つの放射素子を
有する第１の誘電体基板と、一方の面に接地導体板を有
する第２の誘電体基板とからなり、放射素子が、第１の
誘電体基板の重心を外れた位置に配された同軸線路によ
り給電され、該同軸線路の内導体を中心軸として第１の
誘電体基板が第２の誘電体基板上で回転し得る構造を有
することを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】一方の面に少なくとも１つの放射素子を
有する第１の誘電体基板と、独立した接地導体板とから
なり、放射素子が、第１の誘電体基板の重心を外れた位
置に配された同軸線路により給電され、該同軸線路の内
導体を中心軸として第１の誘電体基板が接地導体板上で
回転し得る構造を有することを特徴とするマイクロスト
リップアンテナ。
【請求項３】放射素子を有する第１の誘電体基板を給
電線路の内導体の位置に対して非対称形状とすると共
に、放射素子の回転半径内に第２の誘電体基板あるいは
接地導体板が収まるように構成した請求項１〜請求項２
記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４】金属板からなる放射素子と、一方の面に
接地導体板を有する誘電体基板とからなり、放射素子が
その重心を外れた位置に配された同軸線路により給電さ
れ、該同軸線路の内導体を中心軸として放射素子が誘電
体基板上で回転し得る構造を有することを特徴とするマ
イクロストリップアンテナ。
【請求項５】給電線路の内導体をその内部に嵌挿し得
る金属円筒を、放射素子と一体化して構成した請求項１
〜請求項４記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項６】放射素子の中心を給電点として、同軸線
路により給電する請求項１〜請求項５記載のマイクロス
トリップアンテナ。
【請求項７】放射素子と同軸線路の内導体とが電磁的
に結合する構造を有する請求項１〜請求項６記載のマイ
クロストリップアンテナ。