JPH10145134A - 平面アンテナおよびこれを用いた携帯無線機 - Google Patents
平面アンテナおよびこれを用いた携帯無線機Info
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- JPH10145134A JPH10145134A JP8295316A JP29531696A JPH10145134A JP H10145134 A JPH10145134 A JP H10145134A JP 8295316 A JP8295316 A JP 8295316A JP 29531696 A JP29531696 A JP 29531696A JP H10145134 A JPH10145134 A JP H10145134A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】４角形の放射素子となる導体を有する、一点背
面給電方式のマイクロストリップ平面アンテナ（ＭＳ
Ａ）の複共振周波数とインピーダンス整合を容易にする
ことを課題とする。 【解決手段】４角形の放射素子となる導体の４辺のうち
少なくとも３辺を互いに異なった長さにする。
面給電方式のマイクロストリップ平面アンテナ（ＭＳ
Ａ）の複共振周波数とインピーダンス整合を容易にする
ことを課題とする。 【解決手段】４角形の放射素子となる導体の４辺のうち
少なくとも３辺を互いに異なった長さにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信分野にかか
り、特に衛星通信に用いる円偏波平面アンテナの複共振
周波数の調整とインピーダンス整合に関するものであ
る。また、本発明は円偏波平面アンテナを用いた携帯無
線機に関するものである。
り、特に衛星通信に用いる円偏波平面アンテナの複共振
周波数の調整とインピーダンス整合に関するものであ
る。また、本発明は円偏波平面アンテナを用いた携帯無
線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、衛星を用いた携帯電話の構想が各
社から提案されており、それらの周波数帯は、地上の携
帯電話から衛星へは１．６ＧＨｚ帯が、衛星から地上の
携帯電話へは２．４ＧＨｚ帯が割当てられている。また
１．６ＧＨｚ帯は地上から衛星、衛星から地上の双方向
の通信に用いる周波数帯としても割当てられている。
社から提案されており、それらの周波数帯は、地上の携
帯電話から衛星へは１．６ＧＨｚ帯が、衛星から地上の
携帯電話へは２．４ＧＨｚ帯が割当てられている。また
１．６ＧＨｚ帯は地上から衛星、衛星から地上の双方向
の通信に用いる周波数帯としても割当てられている。
【０００３】従来から、ＧＰＳ（グローバル・ポジショ
ニング・システム）衛星からの電波（１．５ＧＨｚの右
旋円偏波）を受信するための平面アンテナが実用化され
ている。この平面アンテナは板状の誘電体の一方の面に
パッチ状の導体（放射素子）を貼付して、他方の面に地
導体を貼付した１点背面給電方式のマイクロストリップ
平面アンテナ（ＭＳＡ）である。図５は従来の１点背面
給電方式のマイクロストロリップ平面アンテナ（ＭＳ
Ａ）２１を真上から見た図で、パッチ状の導体２１ｂは
長方形である。パッチ状の導体２１ｂの長辺ＰＯ，ＱＲ
の長さをＬとし短辺ＰＱ，ＯＲの長さをＳとすると１０
０×Ｌ／Ｓ＝１０２〜１０３％程度になるように構成す
る。長辺ＰＯ，ＱＲでは、比較的低い周波数で共振し、
楕円偏波特性を示し、短辺ＰＱ，ＯＲでは、比較的高い
周波数で共振し、前記楕円偏波と直交した楕円偏波特性
を示し、それらの間の周波数で円偏波アンテナとして動
作する。さらに、特性インピーダンス５０Ωの給電線を
給電ピン２１ａに接続（接続は背面から）するために、
給電ピン２１ａの位置を調整してインピーダンス整合を
とる。すなわち、給電ピン２１ａを４角形の略対角線上
に配置すればよいことが知られている。
ニング・システム）衛星からの電波（１．５ＧＨｚの右
旋円偏波）を受信するための平面アンテナが実用化され
ている。この平面アンテナは板状の誘電体の一方の面に
パッチ状の導体（放射素子）を貼付して、他方の面に地
導体を貼付した１点背面給電方式のマイクロストリップ
平面アンテナ（ＭＳＡ）である。図５は従来の１点背面
給電方式のマイクロストロリップ平面アンテナ（ＭＳ
Ａ）２１を真上から見た図で、パッチ状の導体２１ｂは
長方形である。パッチ状の導体２１ｂの長辺ＰＯ，ＱＲ
の長さをＬとし短辺ＰＱ，ＯＲの長さをＳとすると１０
０×Ｌ／Ｓ＝１０２〜１０３％程度になるように構成す
る。長辺ＰＯ，ＱＲでは、比較的低い周波数で共振し、
楕円偏波特性を示し、短辺ＰＱ，ＯＲでは、比較的高い
周波数で共振し、前記楕円偏波と直交した楕円偏波特性
を示し、それらの間の周波数で円偏波アンテナとして動
作する。さらに、特性インピーダンス５０Ωの給電線を
給電ピン２１ａに接続（接続は背面から）するために、
給電ピン２１ａの位置を調整してインピーダンス整合を
とる。すなわち、給電ピン２１ａを４角形の略対角線上
に配置すればよいことが知られている。
【０００４】ＭＳＡ２１を構成する誘電体基板２１ｃの
諸元としては、比誘電率２０程度、厚さ４〜６ｍｍ、大
きさ２５ｍｍ程度のものが実用化されている。ＧＰＳで
必要とされる帯域幅は１ＭＨｚ程度と非常に狭い。
諸元としては、比誘電率２０程度、厚さ４〜６ｍｍ、大
きさ２５ｍｍ程度のものが実用化されている。ＧＰＳで
必要とされる帯域幅は１ＭＨｚ程度と非常に狭い。
【０００５】一方、衛星携帯電話では１０ＭＨｚ程度の
比較的広い帯域で送受信を行うため、誘電体基板２１ｃ
を厚くして比較的帯域を広くする必要がある。また、低
軌道の周回衛星を用いたシステムでは低仰角でのアンテ
ナ利得の確保の必要性が生じている。
比較的広い帯域で送受信を行うため、誘電体基板２１ｃ
を厚くして比較的帯域を広くする必要がある。また、低
軌道の周回衛星を用いたシステムでは低仰角でのアンテ
ナ利得の確保の必要性が生じている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯域や
低仰角でのアンテナ特性を向上させるために、誘電体基
板を厚く（従来のＧＰＳ用ＭＳＡの２倍程度）した場
合、長方形のパッチ状導体により所望の複共振周波数と
インピーダンス整合を同時に満足させることは困難であ
った。
低仰角でのアンテナ特性を向上させるために、誘電体基
板を厚く（従来のＧＰＳ用ＭＳＡの２倍程度）した場
合、長方形のパッチ状導体により所望の複共振周波数と
インピーダンス整合を同時に満足させることは困難であ
った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は特許請求の範囲に記載された手段により達成され
る。すなわち、板状の誘電体の一方の面にパッチ状の導
体を具備し、他方の面に地導体を具備して背面給電方式
にて前記パッチ状の導体に給電を行うマイクロストリッ
プ平面アンテナにおいて、前記パッチ状の導体が４角形
であって、少なくとも３つの辺の長さを異ならしめるこ
とにより上記課題を解決するものである。
題は特許請求の範囲に記載された手段により達成され
る。すなわち、板状の誘電体の一方の面にパッチ状の導
体を具備し、他方の面に地導体を具備して背面給電方式
にて前記パッチ状の導体に給電を行うマイクロストリッ
プ平面アンテナにおいて、前記パッチ状の導体が４角形
であって、少なくとも３つの辺の長さを異ならしめるこ
とにより上記課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の構成の
概略図であり、１はマイクロストリップ平面アンテナ
（ＭＳＡ）、１ａは給電ピン、１ｂはパッチ状の導体、
１ｃは誘電体基板である。誘電体基板１ｃの背面には図
示せぬ地導体が配置され、背面側より給電ピン１ａが地
導体の貫通孔内を非接触で貫通しパッチ状の導体１ｂの
給電点Ｈに接続している。ここで、パッチ状の導体１ｂ
の第１の辺（辺ＡＢ）、パッチ状の導体１ｂの第２の辺
（辺ＢＣ）、パッチ状の導体１ｂの第３の辺（辺Ｃ
Ｄ）、パッチ状の導体１ｂの第４の辺（辺ＤＡ）とす
る。
概略図であり、１はマイクロストリップ平面アンテナ
（ＭＳＡ）、１ａは給電ピン、１ｂはパッチ状の導体、
１ｃは誘電体基板である。誘電体基板１ｃの背面には図
示せぬ地導体が配置され、背面側より給電ピン１ａが地
導体の貫通孔内を非接触で貫通しパッチ状の導体１ｂの
給電点Ｈに接続している。ここで、パッチ状の導体１ｂ
の第１の辺（辺ＡＢ）、パッチ状の導体１ｂの第２の辺
（辺ＢＣ）、パッチ状の導体１ｂの第３の辺（辺Ｃ
Ｄ）、パッチ状の導体１ｂの第４の辺（辺ＤＡ）とす
る。
【０００９】本発明の実施形態では、まず、長方形ＥＢ
ＦＤを構成し、対角線ＥＦと対角線ＢＤとの交点をＧと
する。また右旋円偏波にするため線分ＥＧ上に点Ｈを設
け給電点とした。加えて、複共振周波数の調整とインピ
ーダンス整合を容易にするために、辺ＥＢを延長し辺Ａ
Ｂとし、辺ＢＦを延長し辺ＢＣとした（ＡＢ≠ＢＣ）。
各辺の延長により辺ＣＤと辺ＤＡは斜めの線になる。こ
れにより、給電点Ｈからみた各辺までの距離の取り得る
値の幅が広がる。すなわち、パッチ状の導体１ｂに於い
ても広帯域化がなされ、併せて、給電点Ｈと各辺までの
距離によるインピーダンス整合条件が緩和される。この
ＭＳＡ１の測定例を図２に示す。図２は図１にＥＢＦＤ
で示す長方形の長辺ＥＢを延長したＡＢＦＤで示される
台形のパッチ状の導体を測定した例で、図２（ａ）はパ
ッチ状の導体の延長分（辺ＡＥ）の長さを１．５ｍｍに
した時のスミスチャート、図２（ｂ）は延長分（辺Ａ
Ｅ）の長さを２．０ｍｍにした時のスミスチャートであ
る。
ＦＤを構成し、対角線ＥＦと対角線ＢＤとの交点をＧと
する。また右旋円偏波にするため線分ＥＧ上に点Ｈを設
け給電点とした。加えて、複共振周波数の調整とインピ
ーダンス整合を容易にするために、辺ＥＢを延長し辺Ａ
Ｂとし、辺ＢＦを延長し辺ＢＣとした（ＡＢ≠ＢＣ）。
各辺の延長により辺ＣＤと辺ＤＡは斜めの線になる。こ
れにより、給電点Ｈからみた各辺までの距離の取り得る
値の幅が広がる。すなわち、パッチ状の導体１ｂに於い
ても広帯域化がなされ、併せて、給電点Ｈと各辺までの
距離によるインピーダンス整合条件が緩和される。この
ＭＳＡ１の測定例を図２に示す。図２は図１にＥＢＦＤ
で示す長方形の長辺ＥＢを延長したＡＢＦＤで示される
台形のパッチ状の導体を測定した例で、図２（ａ）はパ
ッチ状の導体の延長分（辺ＡＥ）の長さを１．５ｍｍに
した時のスミスチャート、図２（ｂ）は延長分（辺Ａ
Ｅ）の長さを２．０ｍｍにした時のスミスチャートであ
る。
【００１０】またパッチ状の導体１ｂの辺ＡＢ，辺Ｂ
Ｃ，辺ＣＤ，辺ＤＡをそれぞれ辺ＡＢ＝２０ｍｍ、辺Ｂ
Ｃ＝１９ｍｍ、辺ＣＤ＝１８．６ｍｍ、辺ＤＡ＝１７．
０４ｍｍとし、このとき誘電体基板１ｃの厚さは１２ｍ
ｍ、誘電体基板１ｃの比誘電率は約２０、誘電体基板１
ｃの外形は２８ｍｍ×２８ｍｍとして図３に示すように
ヘリカルアンテナ２と組み合わせた例を示す。図３には
地導体４が示されている。地導体４の下にはヘリカルア
ンテナ２が同軸方向に配置される。ヘリカルアンテナ２
は直径３０ｍｍのアクリル製円筒（誘電体柱）２ａの表
面に幅４．５ｍｍの銅箔テープ（線状放射素子）２ｂを
４本、ヘリカル状に高さ１３４ｍｍの間を１８０度巻下
げて、円筒下端部において向かい合った銅箔テープ２ｂ
同志を被覆導線で電気的に結合したものである。また、
下端部での被覆線の交差は直流的には接続しない。アク
リル製円筒２ａの上端にＭＳＡ１を固定しているが、ヘ
リカル状の線状放射素子である銅箔テープ２ｂと地導体
４とは直接接続させず約７ｍｍの辺縁部（導体部）２ｄ
を設けてヘリカル状の放射素子に電気的に接続するよう
にしている。同軸線（信号伝送路）６はアクリル製円筒
２ａ内を通じて地導体４に設けた貫通孔４ａに至る給電
ピン１ａに接続しパッチ状の導体１ｂに給電する。本例
によりＭＳＡ１単体よりも低仰角の利得が向上し、低仰
角から天頂方向への全方位に指向性を有し、軸比が良好
なアンテナが構成される。
Ｃ，辺ＣＤ，辺ＤＡをそれぞれ辺ＡＢ＝２０ｍｍ、辺Ｂ
Ｃ＝１９ｍｍ、辺ＣＤ＝１８．６ｍｍ、辺ＤＡ＝１７．
０４ｍｍとし、このとき誘電体基板１ｃの厚さは１２ｍ
ｍ、誘電体基板１ｃの比誘電率は約２０、誘電体基板１
ｃの外形は２８ｍｍ×２８ｍｍとして図３に示すように
ヘリカルアンテナ２と組み合わせた例を示す。図３には
地導体４が示されている。地導体４の下にはヘリカルア
ンテナ２が同軸方向に配置される。ヘリカルアンテナ２
は直径３０ｍｍのアクリル製円筒（誘電体柱）２ａの表
面に幅４．５ｍｍの銅箔テープ（線状放射素子）２ｂを
４本、ヘリカル状に高さ１３４ｍｍの間を１８０度巻下
げて、円筒下端部において向かい合った銅箔テープ２ｂ
同志を被覆導線で電気的に結合したものである。また、
下端部での被覆線の交差は直流的には接続しない。アク
リル製円筒２ａの上端にＭＳＡ１を固定しているが、ヘ
リカル状の線状放射素子である銅箔テープ２ｂと地導体
４とは直接接続させず約７ｍｍの辺縁部（導体部）２ｄ
を設けてヘリカル状の放射素子に電気的に接続するよう
にしている。同軸線（信号伝送路）６はアクリル製円筒
２ａ内を通じて地導体４に設けた貫通孔４ａに至る給電
ピン１ａに接続しパッチ状の導体１ｂに給電する。本例
によりＭＳＡ１単体よりも低仰角の利得が向上し、低仰
角から天頂方向への全方位に指向性を有し、軸比が良好
なアンテナが構成される。
【００１１】また図４は図３に示すアンテナを携帯無線
機（携帯電話）に搭載した様子を示す図で、ヘリカルア
ンテナ２はアンテナ保持円筒１３に支持され、その位置
は携帯無線機（携帯電話）１１から高さ方向に連通部１
３ａを設けて離されている。携帯無線機１１において１
１ａは受話部、１１ｂは表示部、１１ｃは操作部、１１
ｄは送話部である。従って携帯無線機が図３に示すアン
テナを搭載することにより一本のアンテナで低軌道及び
天頂方向の衛星との通信が可能になる。
機（携帯電話）に搭載した様子を示す図で、ヘリカルア
ンテナ２はアンテナ保持円筒１３に支持され、その位置
は携帯無線機（携帯電話）１１から高さ方向に連通部１
３ａを設けて離されている。携帯無線機１１において１
１ａは受話部、１１ｂは表示部、１１ｃは操作部、１１
ｄは送話部である。従って携帯無線機が図３に示すアン
テナを搭載することにより一本のアンテナで低軌道及び
天頂方向の衛星との通信が可能になる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、比
較的厚い誘電体基板に放射素子となるパッチ状の導体を
形成しても、所望の複共振周波数と給電線とのインピー
ダンス整合を同時に満足させることができる。また本発
明は、従来の様に誘電体基板が比較的薄い場合にも適用
できることは言うまでもなく、比誘電率が高く、パッチ
状の導体の寸法精度が厳しい平面アンテナにおいて、顕
著に有効性を発揮する。
較的厚い誘電体基板に放射素子となるパッチ状の導体を
形成しても、所望の複共振周波数と給電線とのインピー
ダンス整合を同時に満足させることができる。また本発
明は、従来の様に誘電体基板が比較的薄い場合にも適用
できることは言うまでもなく、比誘電率が高く、パッチ
状の導体の寸法精度が厳しい平面アンテナにおいて、顕
著に有効性を発揮する。
【図１】 本発明の実施の形態を示す一点背面給電方式
のマイクロストリップ平面アンテナを真上から見た図。
のマイクロストリップ平面アンテナを真上から見た図。
【図２】 （ａ）（ｂ）は本発明のマイクロストリップ
平面アンテナの測定例を示すスミスチャート。
平面アンテナの測定例を示すスミスチャート。
【図３】 本発明のマイクロストリップ平面アンテナを
４線ヘリカルアンテナと組み合わせた実施例を示す図。
４線ヘリカルアンテナと組み合わせた実施例を示す図。
【図４】 図３のアンテナを携帯無線機に搭載した様子
を示す図。
を示す図。
【図５】 従来の背面給電方式のマイクロストリップ平
面アンテナを真上から見た図。
面アンテナを真上から見た図。
１ ：マイクロストリップ平面アンテナ（ＭＳＡ） １ａ：給電ピン １ｂ ：パッチ状の導体（放射素子） １ｃ：誘電体基板 ２ ：ヘリカルアンテナ ２ａ：誘電体柱（アクリル製円筒） ２ｂ：線状放射素子（銅箔テープ） ２ｄ：辺縁部（導体部） ４ ：地導体（導体板） ４ａ：地導体に設けた貫通孔 ６ ：同軸線（信号伝送路） １１：携帯無線機（携帯電話） １１ａ：受話部 １１ｂ：表示部 １１ｃ：操作部 １１ｄ：送話部 １３：アンテナ保持円筒 １３ａ：連通部 ２１：マイクロストリップ平面アンテナ（ＭＳＡ） ２１ａ：給電ピン ２１ｂ：パッチ状の導体（放射素子） ２１ｃ：誘電体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 7/15 Ｈ０４Ｂ 7/15 Ｚ Ｈ０４Ｑ 7/32 7/26 Ｖ
Claims (3)
- 【請求項１】板状の誘電体の一方の面にパッチ状の導体
を具備し、他方の面に地導体を具備して背面給電方式に
て前記パッチ状の導体に給電を行うマイクロストリップ
平面アンテナにおいて、 前記パッチ状の導体が４角形であって、少なくとも３つ
の辺の長さが異なることを特徴とする平面アンテナ。 - 【請求項２】前記平面アンテナの地導体の下方にヘリカ
ルアンテナを電気的に接続したことを特徴とする請求項
１記載の平面アンテナ。 - 【請求項３】板状の誘電体の一方の面に少なくとも３つ
の辺の長さが異なる４角形のパッチ状の導体を具備し、
他方の面に地導体を具備して背面給電方式にて前記パッ
チ状の導体に給電を行うマイクロストリップ平面アンテ
ナと、前記平面アンテナの地導体に電気的に接続され当
該平面アンテナの下方に配置されるヘリカルアンテナと
が具備されたことを特徴とする携帯無線機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29531696A JP3481801B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 平面アンテナおよびこれを用いた携帯無線機 |
| TW087106157A TW415126B (en) | 1996-11-07 | 1998-04-22 | Plane antenna, and portable radio using thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29531696A JP3481801B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 平面アンテナおよびこれを用いた携帯無線機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10145134A true JPH10145134A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3481801B2 JP3481801B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=17819038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29531696A Expired - Fee Related JP3481801B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 平面アンテナおよびこれを用いた携帯無線機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3481801B2 (ja) |
| TW (1) | TW415126B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002013312A1 (fr) * | 2000-08-04 | 2002-02-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Antenne et dispositif de radiocommunication comprenant cette antenne |
| JP2009239562A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Upr Corp | Ｐｈｓ移動端末発見システム |
-
1996
- 1996-11-07 JP JP29531696A patent/JP3481801B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-22 TW TW087106157A patent/TW415126B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002013312A1 (fr) * | 2000-08-04 | 2002-02-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Antenne et dispositif de radiocommunication comprenant cette antenne |
| US6781553B2 (en) | 2000-08-04 | 2004-08-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Antenna device and radio communication device comprising the same |
| JP2009239562A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Upr Corp | Ｐｈｓ移動端末発見システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3481801B2 (ja) | 2003-12-22 |
| TW415126B (en) | 2000-12-11 |
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Legal Events
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