JPH10145123A - ミアンダラインアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の共振周波数を設計段階で決定すること
が可能な小形のミアンダラインアンテナを提供する。 【解決手段】 ミアンダラインアンテナ１０は、酸化バ
リウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電
材料からなる直方体状の基体１１と、基体１１の内部
に、印刷、蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキによっ
て、銅あるいは銅合金等よりなる１０か所のコーナを有
するミアンダ状の導体１２と、導体１２に電圧を印加す
るための給電用端子１３を備える。この際、ミアンダ状
の導体１２は、基体１１の長手方向に形成される。ま
た、導体１２の一端は、基体１１の表面に引き出され給
電部１５を形成し給電用端子１３に接続される。一方、
導体１２の他端は、基体１１の内部において自由端１６
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信用及び
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）用に用いられる
ミアンダラインアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に、従来の線状アンテナの１つであ
るモノポールアンテナ５０を示す。このモノポールアン
テナ５０は、空気中（比誘電率ε＝１、比透磁率μ＝
１）において、接地面５１に対してほぼ垂直に立てられ
た１本の導体５２を有している。そして、この導体５２
の一端５３には、給電源Ｖが接続され、他端５４は開放
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
のモノポールアンテナに代表される線状アンテナにおい
ては、空気中に導体が存在するため、導体の寸法が大き
なものになる。例えば、モノポールアンテナでは、真空
中の波長をλｏとすると、λｏ／４の長さの導体が必要
となり、共振周波数が１．０ＧＨｚ以下の場合には、モ
ノポールアンテナの導体の長さが約７．５ｃｍ以上必要
となる。

【０００４】従って、特に、低周波帯用の移動体通信等
において、小型のアンテナを必要とする場合には用いる
ことが困難であるという問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、所定の共振周波数を設計段階
で決定することが可能な小形のミアンダラインアンテナ
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明は、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一
方からなる基体と、該基体の表面及び内部の少なくとも
一方に、少なくとも１つのミアンダ状の導体と、前記基
体表面に、前記導体に電圧を印加するための少なくとも
１つの給電用端子とを備えたミアンダラインアンテナで
あって、従来の線状アンテナの共振周波数をｆ０＝（Ｃ
／ε^0.5 ）／（４×Ｌ）としたとき、前記ミアンダライ
ンアンテナの共振周波数ｆ１が、 ｆ１＝Ａ×Ｔ^0.5 ×ｆ０ ただし、Ａ＝Ｋ／Ｐ^0.5 −Ｌ／Ｐ＋Ｍ、Ｔ：ミアンダ状
の導体のターン数、Ｃ：光速、ε：基体の誘電率、Ｌ：
導体の導体長、Ｋ、Ｌ、Ｍ：定数を満足することを特徴
とする。

【０００７】本発明のミアンダラインアンテナによれ
ば、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方からなる基
体の表面及び内部の少なくとも一方に、ミアンダ状の導
体を備えるため、伝搬速度が遅くなり波長短縮が生じ
る。したがって、導体の実効線路長は１／ε^0.5 倍にな
る。

【０００８】また、ｆ０＝（Ｃ／ε^0.5 ）／（４×
Ｌ）、ｆ１＝Ａ×Ｔ^0.5 ×ｆ０、Ａ＝Ｋ／Ｐ^0.5 −Ｌ／
Ｐ＋Ｍから所望の共振周波数に必要なミアンダ状の導体
の形状、すなわち導体のターン数、導体における相対す
る線路の間隔、導体の導体長を設計段階で簡単に求める
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１及び図２に、本発明に係るミアン
ダラインアンテナの第１の実施例の透視斜視図及び分解
斜視図を示す。ミアンダラインアンテナ１０は、直方体
状の基体１１と、基体１１の内部に、１０か所のコーナ
を有するミアンダ状の導体１２と、基体１１の表面に、
導体１２に電圧を印加するための給電用端子１３とを備
えてなる。

【００１０】ここで、基体１１は、酸化バリウム、酸化
アルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料からなる
矩形状のシート層１４ａ〜１４ｃを積層してなる。この
うち、シート層１４ｂの表面には、印刷、蒸着、貼り合
わせ、あるいはメッキによって、銅あるいは銅合金より
なり、ミアンダ状をなす導体１２が設けられる。そし
て、シート層１４ａ〜１４ｃを積層することにより、基
体１１の内部に、１０か所のコーナを有するミアンダ状
の導体１２が、基体１１の長手方向に形成される。

【００１１】この際、導体１２の一端は、基体１１の表
面に引き出され給電部１５を形成し給電用端子１３に接
続される。一方、導体１２の他端は、基体１１の内部に
おいて自由端１６を形成する。

【００１２】図３に、本発明に係るミアンダラインアン
テナの第２の実施例の透視斜視図を示す。ミアンダライ
ンアンテナ２０は、第１の実施例のミアンダラインアン
テナ１０と比較して、ミアンダ状の導体が基体の一方主
面上に形成される点で異なる。

【００１３】すなわち、ミアンダラインアンテナ２０
は、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分
とする誘電材料からなる直方体状の基体２１と、基体２
１の一方主面２１１上に、印刷、蒸着、貼り合わせ、あ
るいはメッキによって、銅あるいは銅合金等よりなる１
０か所のコーナを有するミアンダ状の導体２２と、基体
２１の表面（他方主面及び側面）に導体２２に電圧を印
加するための給電用端子２３を備える。この際、ミアン
ダ状の導体２２は、基体２１の一方主面２１１の相対す
る一方端部から他方端部にかけて設けられ、導体２２の
一端は給電部２４を形成して給電用端子２３に接続さ
れ、他端は自由端２５を形成する。

【００１４】なお、図１及び図３において、給電部１５
（２４）から自由端１６（２５）までの長さを導体１２
（２２）の導体長Ｌ、点ａから点ｂまでを導体１２（２
２）における１ターン、Ｐを導体１２（２２）における
相対する線路の間隔とする。

【００１５】次に、ミアンダラインアンテナ１０（２
０）において、導体１２（２２）における相対する線路
の間隔Ｐを０．３ｍｍ、０．６２７ｍｍ、０．９８６ｍ
ｍとした場合の共振周波数ｆ１と、ミアンダラインアン
テナ１０（２０）と同一の線路長Ｌを有する線状アンテ
ナであるモノポールアンテナ５０の共振周波数ｆ０との
比ｆ１／ｆ０と、導体１２（２２）のターン数Ｔとの関
係を図４に示す。この図４より、ミアンダラインアンテ
ナ１０（２０）の共振周波数ｆ１とモノポールアンテナ
５０の共振周波数のｆ０との比ｆ１／ｆ０と、導体１２
（２２）のターン数Ｔとの関係は、導体１２（２２）に
おける相対する線路の間隔Ｐの値が異なっても同一の回
帰式、すなわち、 ｆ１／ｆ０＝Ａ×Ｔ^0.5 ・・・（１） に乗ることが理解できる。そして、この（１）式を変形
すると、 ｆ１＝Ａ×Ｔ^0.5 ×ｆ０・・・（１´） となる。ただし、線状アンテナであるモノポールアンテ
ナ５０の共振周波数ｆ０は、 ｆ０＝（Ｃ／ε^0.5 ）／（４×Ｌ）・・・（２） である。

【００１６】また、ミアンダラインアンテナ１０（２
０）の導体１２（２２）における相対する線路の間隔Ｐ
と（１）式中のＡとの関係を図５に示す。この図５よ
り、導体１２（２２）における相対する線路の間隔Ｐと
（１）式中のＡとの関係は、回帰式 Ａ＝Ｋ／Ｐ^0.5 −Ｌ／Ｐ＋Ｍ・・・（３） で近似できることが理解できる。ここで、Ｋ、Ｌ、Ｍは
定数であり、この場合のそれぞれの値は、５．８１８、
４．６０３、２３６．９である。

【００１７】以上のように、第１及び第２の実施例によ
れば、誘電材料からなる基体の表面あるいは内部に導体
を備えるため、伝搬速度が遅くなり波長短縮が生じる。
したがって、導体の実効線路長は１／ε^0.5 倍になり、
かつその導体が１０か所のコーナーを有するミアンダ状
になるため、ミアンダラインアンテナが小型化する。

【００１８】また、（１´）式に、（２）式及び（３）
式から求まるそれぞれの値、Ａ、ｆ０を代入すると、ミ
アンダラインアンテナの共振周波数ｆ１が求まる。した
がって、所望の共振周波数を得るために必要なミアンダ
状の導体の形状、すなわち導体のターン数、導体におけ
る相対する線路の間隔、導体の導体長を設計段階で簡単
に決定することができる。

【００１９】なお、実施例１及び実施例２のミアンダラ
インアンテナにおいては、基体が酸化バリウム、酸化ア
ルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料により構成
される場合について説明したが、基体としてはこの誘電
材料に限定されるものではなく、酸化チタン、酸化ネオ
ジウムを主成分とする誘電材料、ニッケル、コバルト、
鉄を主成分とする磁性材料、あるいは誘電材料と磁性材
料の組み合わせでもよい。

【００２０】また、導体が１本の場合について説明した
が、それぞれが平行に配置された複数本の導体を有して
いてもよく、また導体の本数に応じて、基体表面に設け
る給電用端子を複数個としてもよい。この場合には、導
体の本数に応じて複数の共振周波数を有することが可能
となり、１つのアンテナでマルチバンドに対応すること
が可能となる。

【００２１】さらに、導体が基体の内部あるいは表面の
いずれかに設けられる場合について説明したが、基体の
内部及び表面の両方に設けられてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明のミアンダラインアンテナによれ
ば、誘電材料からなる基体の表面あるいは内部に導体を
備えるため、伝搬速度が遅くなり波長短縮が生じる。し
たがって、導体の実効線路長は１／ε^0.5 倍になり、か
つその導体がミアンダ状になるため、ミアンダラインア
ンテナが小型化する。

【００２３】また、ｆ１＝Ａ×Ｔ^0.5 ×ｆ０、ｆ０＝
（Ｃ／ε^0.5 ）／（４×Ｌ）、Ａ＝Ｋ／Ｐ^0.5 −Ｌ／Ｐ
＋Ｍから、導体における相対する線路の間隔Ｐ、導体の
ターン数Ｔの値に対するミアンダラインアンテナの共振
周波数ｆ１が求まる。したがって、所望の共振周波数を
得るために必要なミアンダ状の導体の形状、すなわち導
体のターン数Ｔ、導体における相対する線路の間隔Ｐ、
導体の導体長Ｌを設計段階で簡単に決定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のミアンダラインアンテナに係る第１の
実施例の透視斜視図である。

【図２】図１のミアンダラインアンテナの分解斜視図で
ある。

【図３】本発明のミアンダラインアンテナに係る第２の
実施例の透視斜視図である。

【図４】図１及び図３のミアンダラインアンテナの共振
周波数の実測値ｆ１と理論値ｆ０との比ｆ１／ｆ０と、
導体のターン数Ｔとの関係を示す図である。

【図５】図１及び図３のミアンダラインアンテナの導体
の相対する線路の間隔Ｐと（１）式中のＡとの関係を示
す図である。

【図６】従来のミアンダラインアンテナの構造を示す図
である。

【符号の説明】

１０、２０ ミアンダラインアンテナ １１、２１ 基体 １２、２２ 導体 １３、２３ 給電用端子

フロントページの続き (72)発明者 萬代 治文 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方
   からなる基体と、該基体の表面及び内部の少なくとも一
   方に、少なくとも１つのミアンダ状の導体と、前記基体
   表面に、前記導体に電圧を印加するための少なくとも１
   つの給電用端子とを備えたミアンダラインアンテナであ
   って、 線状アンテナにおける共振周波数をｆ０＝（Ｃ／
   ε^0.5 ）／（４×Ｌ）としたとき、前記ミアンダライン
   アンテナの共振周波数ｆ１が ｆ１＝Ａ×Ｔ^0.5 ×ｆ０ ただし、 Ａ＝Ｋ／Ｐ^0.5 −Ｌ／Ｐ＋Ｍ Ｔ：ミアンダ状の導体のターン数、Ｃ：光速、ε：基体
   の誘電率、Ｌ：導体の導体長、Ｋ、Ｌ、Ｍ：定数を満足
   することを特徴とするミアンダラインアンテナ。