JPH10308625A

JPH10308625A - アンテナ

Info

Publication number: JPH10308625A
Application number: JP11539197A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Nagatomo; 泰樹長友; Kengo Shiiba; 健吾椎葉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化及び耐久性の向上を実現することがで
き、特に水平面内に指向性を有するアンテナを提供する
事を目的としている。【解決手段】セラミック等で構成された誘電体の基板
１の一方の主面にパッチ電極２を設け、他方の主面１ａ
にアース電極３を設けるとともに基板に中央孔４を設
け、その中央孔４に給電ピン５を挿入し、更に、中央孔
４の周りに短絡孔６，７，８を設け、この短絡孔６，
７，８それぞれにショートピン９，１０，１１をそれぞ
れ挿入し、そのショートピン９，１０，１１でアース電
極３とパッチ電極２を電気的に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
や無線データ通信等に用いられ、特に水平面指向性を有
するアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のアンテナを示す側面図であ
る。図８において、５０は放射部材、５１はアース部
材、５２は放射部材５０と接続され、しかもアース部材
５１と非接触に設けられた給電部材、５３，５４はそれ
ぞれ放射部材５０とアース部材５１を電気的に接続する
ショート部材である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな構成では、アンテナの大きさが大きいために、無線
通信装置などが大きくなってしまうという問題点や、放
射部材５０等が板金で形成されているので、ちょっとし
た衝撃等で、変形してしまうことがあり、特性が劣化す
るという問題点があった。

【０００４】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、小型化を行うことができ、給電部材などの変形が容
易に発生せず、特性の劣化を防止できるアンテナを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、パッチ電極と
アース電極の間に誘電体材料で形成された基板を設け
た。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、誘電体材
料で構成された基板と、前記基板の一方の主面に設けら
れたパッチ電極と、前記基板の他方の主面に設けられた
アース電極と、前記基板に設けられ、前記基板を貫通す
る第１及び第２の孔と、前記第１の孔に前記基板を貫通
するように挿入され、前記パッチ電極に電気的に接続さ
れ、しかも前記アース電極とは非接触に設けられた給電
部材と、前記第２の孔に設けられ、前記パッチ電極と前
記アース電極を電気的に接続するショート部材とを備え
た事によって、パッチ電極とアース電極間に誘電率の比
較的大きい基板を配置させることができるので、アンテ
ナ自体の小型化を行うことができ、しかもちょっとした
衝撃などで、パッチ電極等が破損したりすることはない
ので、機械的強度が向上する。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、基板の比誘電率εｒは６以上６０以下としたことに
よって、アンテナをより小型化することができ、しかも
感度の幅を広くすることができる。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１〜２にお
いて、基板の表面粗さを１０μｍ以下とした事によっ
て、パッチ電極やアース電極を形成する際に良質な膜と
することができるので、性能のばらつきを抑えることが
できる。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１〜３にお
いて、基板をセラミックで構成するとともに、焼結密度
を９２％以上とした事によって、機械的強度を向上させ
ることができるとともに加工性なども良く、更には、安
定した特性を得ることができる。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１〜４にお
いて基板の主面の粗さを側面の粗さよりも小さくした事
によって、面粗さがそれほど必要ない部分を見出したこ
とによって、生産性などを向上させることができる。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項１〜５にお
いて、基板の角部に面取り加工かテーパー加工の少なく
とも一方を施すことによって、基板の角部の大きな欠け
を防止できるので、使用途中でアンテナの特性が大きく
変化し、不具合が生じることはない。

【００１２】請求項７記載の発明は、請求項６におい
て、面取り加工としてＣ面取り加工を採用するととも
に、Ｃ面取りのＲを０．１ｍｍ以上とした事によって、
確実にしかも生産性良くアンテナを生産することができ
る。

【００１３】請求項８記載の発明は、請求項１〜７にお
いて、第２の孔を複数設けるとともに、前記第２の孔を
第１の孔の周りに配置されるように、前記第１の孔及び
第２の孔を設けた事によって、しかも第２の孔の数を調
整する事によって所定の特性を調整することができる。

【００１４】請求項９記載の発明は、請求項８におい
て、第２の孔を第１の孔を中心とした円上に等間隔に配
置した事によって、水平面内の指向性を無くすることが
できる。

【００１５】請求項１０記載の発明は、請求項１〜９に
おいて、基板の厚みｔはｔ＝λ×ｎ÷εｒ^0.5 （ｎ＝は定数，λは送受信する電波もしくは電磁波の波
長，εｒは基板の比誘電率）の関係式を満たす事によっ
て、アンテナの良好な特性を得ることができるとともに
アンテナの小型化を行うことができる。

【００１６】請求項１１記載の発明は請求項１０におい
て、ｎ＝０．０２〜０．１とした事によって特性の向上
及び装置の小型化を確実に行うことができる。

【００１７】請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１
において、基板の外形サイズＱは（この時基板が円板状
であればその円の直径、基板が四角形板状であればその
四角形の一辺の長さ、基板が五角形板状以上の多角形板
状であればその多角形に内接する直径）、Ｑ＝λ×ｐ÷（２×εｒ^0.5）（ｐ＝は定数，λは送受信する電波もしくは電磁波の波
長，εｒは基板の比誘電率）の関係式を満たす事によっ
て、アンテナの良好な特性を得ることができるとともに
アンテナの小型化を行うことができる。

【００１８】請求項１３記載の発明は、請求項１２にお
いて、ｐ＝０．３〜０．８とした事によって、特性の向
上及び装置の小型化を確実に行うことができる。

【００１９】請求項１４記載の発明は、コンピュータ等
の電子機器間で無線でデータをやり取りを行う無線ＬＡ
Ｎ装置であって、請求項１〜９いずれか１記載のアンテ
ナと、前記アンテナで受信した受信信号を復調してデー
タ信号を生成する受信手段と、外部装置からのデータ信
号を変調して送信信号を生成する送信手段とを備えた事
によって、配置場所などの限定が少なくなって、装置の
レイアウトなどがしやすくなるとともに、確実にデータ
通信を行うことができる。また、アンテナが非常に大き
な耐久性を有するので、無線ＬＡＮ装置の設置条件が広
範囲になる。

【００２０】請求項１５記載の発明は、使用量をカウン
トし、無線にて前記使用量を測定可能なデータ送受信シ
ステムであって、使用量をカウントするカウント手段
と、前記カウント手段でカウントした使用量に相当する
データを格納する記憶手段と、請求項１〜９いずれか１
記載のアンテナと、前記アンテナで受信した受信信号を
復調してデータ信号を生成する受信手段と、外部装置か
らのデータ信号を変調して送信信号を生成する送信手段
と、制御手段とを備え、前記アンテナが所定の信号を受
信し、その受信信号を前記受信手段で変調してデータ信
号を生成し、前記データ信号が、前記記憶手段に格納さ
れたデータの送出する旨のデータ信号であった場合に
は、前記制御手段が前記記憶手段に記憶されたデータを
前記送信手段と前記アンテナを介して外部に送出信号と
して送出させる事によって、設置場所を取ることがな
く、しかも装置の小型化でき、送受信可能な領域を広げ
ることがでいる。また、アンテナが非常に大きな耐久性
を有するので、劣悪な環境に装置等を配置しても十分に
装置の性能を機能させることができる。

【００２１】以下、本発明におけるの実施の形態につい
て説明する。図１，２，３はそれぞれ本発明の一実施の
形態におけるアンテナを示す斜視図，平面図及び側面図
である。

【００２２】図１，２，３において、１は基板で、基板
１は誘電体材料で構成される。基板１の比誘電率εｒは
６以上６０以下（好ましくは６以上４０以下）であるこ
とが好ましい。比誘電率εｒが６より小さいと、基板１
が大きくなりすぎてアンテナの小型化を行うことができ
ず、比誘電率εｒが６０より大きいと、共振周波数帯域
が狭くなりすぎて、ちょっとした組成の違いや、欠けな
どの発生によって共振周波数帯域が外れてしまい、所定
の特性を得ることはできない。

【００２３】基板１の具体的構成材料としては、樹脂，
液晶ポリマー，セラミックなどが挙げられる。これらの
構成材料のなかでも、耐候性が良く、機械的強度が大き
く、安価であることを考慮すると、セラミックを用いる
ことが好ましい。セラミックを基板の構成材料として用
いる場合、抗析力などを大きくするために焼結密度は９
２％以上が好ましい。また、基板１の主面１ａの表面粗
さは、後述する電極を良質に形成するために表面粗さが
１０μｍ（特に好ましくは７μｍ以下、更に好ましくは
５μｍ以下）とすることが好ましい。また、基板１の粗
さは、基板１の主面１ａの表面粗さと側面１ｂの表面粗
さを異ならせても良い。即ち、主面１ａには後に示す電
極を形成するので、表面粗さをできるだけ小さくした方
が、アンテナ特性の面から非常に有効であり、更に側面
１ｂ表面粗さは、電極などを形成しないので、主面１ａ
程小さくしなくても良い。従って、表面粗さは、主面１
ａよりも側面１ｂの方を粗くすることによって、生産性
を向上させることができ、コスト面等で非常に有利にな
る。

【００２４】この基板１の表面粗さを平均粗さ１０μｍ
以下とする及び主面１ａ主面１ｂで異ならせることこと
は、基板１をセラミックで構成した場合に限らず、樹脂
や液晶ポリマーなどで構成した場合にも好ましい。

【００２５】基板１をセラミックで構成する場合の更に
具体的材料としては、チタン酸カルシウム系セラミック
やアルミナ系セラミックス等が挙げられる。基板１をセ
ラミックで構成する場合には、焼結密度が９２％以上と
する事によって、安定した特性を得ることができる。

【００２６】基板１の形状は、図１，２，３に示す様な
円板状や、他に楕円板状，多角形板状（断面が三角形，
四角形，五角形・・・・・）とすることができる。この
時、多角形板状とする場合には、各辺が略等しい多角形
状とすることが好ましい。本実施の形態では図１に示す
円板状とすることや、多角形板状とすることによって、
水平面の各方向に指向性を持たせることなく、どの方向
にも均一に電波の発信や受信を行うように構成した。な
お、基板１の一部を他の部分よりも大きく突出させた
り、くぼませたりすることで、ある程度の基板１の主面
に対して平行な水平方向の指向性を持たせても良い。

【００２７】また、本実施の形態では、基板１の厚みを
均一に（中央部と端部の厚さがほぼ同じ）する事によっ
て、特性の均一化または特性の安定化を行うことができ
るが、使用状況や、使用機械の種類等によって、基板１
の厚みを所定の部分間で異ならせても良い。即ち、例え
ば、基板１に複数の凹部を形成したり、基板１の一方の
端部の厚みを反対側の端部の厚みよりも厚くしたり薄く
したりすることができる。また、図４（ａ）（ｂ）に示
す様に、基板１の厚みを中心部よりも端部側の方を厚く
したり、また反対に中心部よりも端部側を薄くしたりし
ても良い。更に、基板１の厚みを中心部と端部で異なら
せる場合、その変化の仕方については、図４（ａ）に示
すように直線的に変化させたり、図４（ｂ）に示す様に
円弧状に変化させたり、図示していないが階段状に変化
させても良い。

【００２８】更に、基板１の角部１ｃには面取りやテー
パーなどを施すことによって、基板１の角部１ｃに大き
な欠けなどが発生して特性が変化することを防止でき
る。特に、本実施の形態に関わるアンテナは基板１の主
面１ａに対して平行な水平方向における電磁波や電波な
どの受信及び送信を行うものであるので、特に基板１の
角部１ｃに大きな欠け等が発生することによって、送信
や受信特性が容易に変化する事がある。

【００２９】従って、前述の様に、角部１ｃに予め、面
取りやテーパー等を施しておくことによって、送信や受
信特性が途中で基板１の角部１ｃに大きな欠けが生じる
ことによって変化することはほとんどなくなる。

【００３０】この時、生産性や確実な角部処理が施せる
事などを考慮すると、Ｃ面取りを施すことが好ましい。
この時のＣ面取りのＲは０．１ｍｍ以上（好ましくは
０．２ｍｍ以上）とすることによって、ちょっとした衝
撃などが基板１に加わっても、基板１の角部１ｃの欠け
等の発生はほとんどなくなり、もし基板１が欠けるほど
大きな衝撃などが加わったとしても、ほんのわずかな欠
けしか発生せず、送信や受信特性の大きな変化が生じる
ことはない。この基板１の面取りやテーパー加工等は、
基板１を構成する材料が何であれ、必要であるが、上述
の様に比較的欠けが発生しやすいセラミックを用いた場
合には、特に有効である。更に、他の実施の形態とし
て、基板１の角部１ｃにＣ面取りやテーパー加工を施さ
ずに、基板１の角部に、欠け防止を行う有機系の樹脂な
どを設ける事によって、角部１ｃの大きな欠けを防止で
きる。

【００３１】基板１のサイズとしては、以下の条件を満
たすことが良好な電波等の送受信特性得ることができ、
装置の小型化を行うことができるので好ましい。

【００３２】先ず、基板１の厚みｔは、ｔ＝λ×ｎ÷εｒ^0.5 （ｎ＝は定数）そして、基板１の外形サイズＱは、（この時基板１が円
板状であればその円の直径、基板１が四角形板状であれ
ばその四角形の一辺の長さ、基板１が五角形板状以上の
多角形板状であればその多角形に内接する直径）Ｑ＝λ×ｐ÷（２×εｒ^0.5）（ｐ＝は定数）の関係式を満たすことが好ましい。ここで、λ（単位は
ｍｍ）は、アンテナの送受信しようとしている電波（電
磁波）の波長、ｎ及びｐは、後述するショートピンを設
ける数や、その他の条件によって変動する定数で、アン
テナの小型化及び特性面から見るとｎ＝０．０２〜０．
１が好ましくｐ＝０．３〜０．８が好ましい。εｒは基
板１の比誘電率である。

【００３３】なお、具体的な基板１のサイズとしては、
厚みｔ（上述の式でｎ＝０．１，基板１の比誘電率εｒ
は９，電波等の波長は２．４８４ＧＨｚ）は２〜７ｍｍ
とし、外形形状を円形状とした場合（上述の式でｐ＝
０．６２５，基板１の比誘電率εｒは９，電波等の波長
は２．４８４ＧＨｚ）には、直径は１５ｍｍ〜２５ｍｍ
とした方が好ましく、更に外形形状を略正方形状とした
場合には、一辺の長さは１５ｍｍ〜２５ｍｍとした方が
好ましく、加えて外形形状を五角形状以上の多角形状と
した場合には、多角形に外接する円の直径が１５ｍｍ〜
２５ｍｍとした方が好ましい。

【００３４】基板１の厚みが２ｍｍ以下となると、機械
的強度が低い、利得レベルが低くなる等の不具合が生じ
る。基板１の厚みが７ｍｍ以上であると、装置が大型に
なったり、製造コストが高くなったりする。特に、基板
１の構成材料をセラミックで構成すると上記数値範囲は
非常に有効となる。

【００３５】また、基板１の厚みｔを略均一に構成した
場合、基板１の最大厚さと最小厚さの差は０．４ｍｍ以
下（好ましくは０．１５ｍｍ以下、更に好ましくは０．
１ｍｍ以下）が受信感度のばらつきを抑える上で有効で
あり、特に基板１の厚みｔを２ｍｍ〜７ｍｍとしたとき
には、有効である。

【００３６】また、基板１の外形形状を略正方形とした
場合には、基板１の最大厚さと最小厚さの差は０．４ｍ
ｍ以下（好ましくは０．１５ｍｍ以下、更に好ましくは
０．１ｍｍ以下）とすることが有効である。

【００３７】次に、本実施の形態では、基板１の外形形
状は円形としたが、その直径の最大ばらつきは、０．３
ｍｍ以下（より好ましくは０．１ｍｍ以下、更に好まし
くは０．０５ｍｍ以下）とすることが好ましい。すなわ
ち、図１に示す様に、最も長い直径Ｌ１と最も短い直径
Ｌ２の関係がＬ１−Ｌ２≦０．０３ｍｍ（より好ましく
は０．１ｍｍ以下、更に好ましくは０．０５ｍｍ以下）
となるように基板１を構成することによって、受信感度
等の劣化を防止できる。

【００３８】なお、他の実施の形態として、図５に示す
様に、基板１の外形形状を略正方形とした場合、その各
辺の長さＬ３，Ｌ４の長さのばらつきも０．３ｍｍ以下
（より好ましくは０．１ｍｍ以下、更に好ましくは０．
０５ｍｍ以下）とすることが好ましい。すなわち、図５
に示すＬ３とＬ４の関係（Ｌ３の方が長くて、Ｌ４の方
が短い場合）がＬ３−Ｌ４≦０．３ｍｍ（より好ましく
は０．１ｍｍ以下、更に好ましくは０．０５ｍｍ以下）
となるように基板１を構成することによって、受信感度
等の劣化を防止できる。なお、基板１の外形形状が略正
方形以外の多角形形状も同様に上述の寸法範囲に入るこ
とが好ましい。

【００３９】また、図３に示す様に、基板１の一方の主
面１ａの最長の直径Ｌ５と基板の他方の主面１ａの最長
の直径Ｌ６の最大ばらつきは４０μｍ以下（特に好まし
くは２０μｍ以下）とすることが好ましい。すなわち、
Ｌ５とＬ６の関係（Ｌ５の方が長くて、Ｌ６の方が短い
場合）がＬ５−Ｌ６≦４０μｍ（より好ましくは２０μ
ｍ以下）となるように基板１を構成することによって、
受信感度等の劣化を防止できる。

【００４０】なお、図５に示すように他の実施の形態と
して、基板１の外形形状を略正方形とした場合に、基板
１の一方の主面１ａの一辺の長さＬ７と基板の他方の主
面１ａの一辺の長さＬ８の最大ばらつきは４０μｍ以下
（特に好ましくは２０μｍ以下）とすることが好まし
い。すなわち、Ｌ７とＬ８の関係（Ｌ７の方が長くて、
Ｌ８の方が短い場合）がＬ７−Ｌ８≦４０μｍ（より好
ましくは２０μｍ以下）となるように基板１を構成する
ことによって、受信感度等の劣化を防止できる。なお、
基板１の外形形状が略正方形以外の多角形形状も同様に
上述の寸法範囲に入ることが好ましい。

【００４１】図１，２，３，５において、２は基板１の
一方の主面１ａ上にしかも円形状に形成されたパッチ電
極、３は基板１の他方の主面１ａに形成されたアース電
極である。パッチ電極２は、水平方向の受信特性などの
指向性を無くすために、円形状に形成している。なお、
水平方向の受信特性に指向性を持たせるには、パッチ電
極２を円形状とせずに、多角形状や楕円形状に形成す
る。また、パッチ電極２を円形状としたままでも、水平
方向の指向性を持たせるために、基板１の側面１ｂの一
部に他の電極を形成しても目的は達成される。更に、パ
ッチ電極２を円形状に形成しても、そのパッチ電極２の
一部を削り取ったり、または、パッチ電極２の外周部に
他の電極を付加したりする事によっても水平方向の受信
特性などの指向性を持たせる事もできる。

【００４２】アース電極３は、パッチ電極２よりも広い
面積（パッチ電極２の面積をＳ１とし、アース電極３の
面積をＳ２とし、基板１の主面の面積をＳ３とした場
合、Ｓ２＜Ｓ３であって、０．１＜Ｓ１／Ｓ２＜１．０
を満たす事が好ましい。）なお、基板１の外形形状が略
正方形以外の多角形形状も同様に上述の寸法範囲に入る
ことが好ましい。）で構成されており、しかもその形状
は、パッチ電極２と同様に円形状としても良いし、他の
形状としてもよい。図１，２，３に示すように、基板１
を円板状とした場合には、パッチ電極２とアース電極３
をそれぞれ円形状とすることが、生産性及び各電極の形
成精度の面から非常に好ましく、また、図５に示す様に
基板１を略正方形板状とした場合には、パッチ電極２は
指向性を持たないように円形とし、アース電極３は、略
正方形状とした方が好ましい。なお、アース電極３は、
基板１を円板状とした場合でも、略正方形板状とした場
合でも、アース電極３の縁部と基板１の縁部の間隔Ｚは
０．３ｍｍ以上（好ましくは０．５ｍｍ以上）設けるこ
とが、アース電極３の欠損や回路基板などとの接合性を
向上させることができたり、基板１の側面１ｂに所望し
ていない導電材料の膜が付着して、水平指向性が不安定
になるなどの不具合を抑えることができる。

【００４３】なお、パッチ電極２及びアース電極３（以
下各電極と略す）のそれぞれの厚さは表皮深さの２倍以
上形成することが好ましく、具体的には０．０１μｍ〜
３０μｍとする事が好ましい。各電極の膜厚が０．０１
μｍ以下であると、アンテナとしての所定の特性を得る
ことができず、３０μｍ以上であると、各電極の剥がれ
等が発生したり、コスト高になるなどの不具合が生じ
る。

【００４４】更に、各電極は比抵抗が２×１０^-7Ωｃｍ
以下となる導電材料で構成することによって、損失を小
さくし、通信レベルの劣化を防止できる。

【００４５】また、各電極の具体的構成材料としては、
Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ、Ｐｄの金属材料単体、あるいはそれ
らの合金、若しくは、前記金属材料の他の金属（Ｔｉ，
Ｎｉ等）との合金などが用いられる。これらの材料の中
で、特にＡｇあるいは、Ａｇと他の金属材料との合金は
特性的あるいは、各電極を形成する際に作業性等が非常
に優れているので、好適に用いられる。更に、各電極
は、一層で形成しても良いし、二層以上の複数層で構成
しても良い。即ち、基板１と各電極の間に、密着強度な
どを向上させる目的等で、他の金属材料の膜をバッファ
層として形成したり、各電極上に、各電極を保護するな
どの目的等で、耐食性の良い金属材料等を形成しても良
い。更に各電極には、不純物として、特性に影響を及ぼ
さない程度に、酸素や窒素や炭素の少なくとも１つを不
純物として含ませてもよい。

【００４６】各電極等の形成は、印刷法やメッキ法及び
スパッタリング法などが用いられる。特に各電極の膜厚
を比較的薄く形成する場合には、スパッタリング法やメ
ッキ法を用いた法が好ましく、比較的厚く形成する場合
には、印刷法を用いる方が好ましい。本実施の形態の場
合、生産性が良好である事などを理由として印刷法を用
いた。具体的には、Ａｇ等の金属粒子とガラスフリット
及び溶媒などを混ぜたペーストを基板１上に所定の形状
で塗布し、熱処理を加えて、各電極を形成した。

【００４７】４は基板１の略中央に設けられ、基板１を
貫通した中央孔で、中央孔４には図３に示す様に給電ピ
ン５が挿入されており、給電ピン５の一端はパッチ電極
２に半田などの導電性接合材によって電気的に接合され
ている。また、中央孔４の周りには、アース電極３が設
けられておらず、給電ピン５はアース電極３と電気的に
接触しておらず、しかも給電ピン５の他端は基板１より
大きく突出している。

【００４８】給電ピン５はＦｅやＣｕ等の導電材料で構
成されており、更に、パッチ電極２等との接合性を良く
するために、表面に半田等の導電性の金属膜等を形成し
ても良い。また、給電ピン５の耐食性等を向上させるた
めに、Ａｕ，ＮｉやＴｉ等で構成された耐食性の大きな
材料をコーティングしてもよい。

【００４９】６，７，８はそれぞれ中央孔４の周りに形
成された短絡孔で、水平面内の送受信特性の指向性を無
指向性とする場合には、短絡孔６，７，８はそれぞれ図
１及び図５に示すように給電孔４を中心とした円上に等
間隔、すなわちθ１≒θ２≒θ３≒１２０°となるよう
に配置されている。更に、水平面内に送受信特性を持た
せる場合には、中央孔４の周りに不均一の間隔で短絡孔
６，７，８を配置する。また、各短絡孔６，７，８には
それぞれショートピン９，１０，１１が挿入されてお
り、しかもショートピン９，１０，１１それぞれの一端
は、パッチ電極２にそれぞれ半田等の導電性接合材でそ
れぞれ電気的に接合されており、しかもショートピン
９，１０，１１の他端はアース電極３にそれぞれ半田等
の導電性接合材で電気的に接合されている。この様に、
ショートピン９，１０，１１によってパッチ電極２とア
ース電極３はショートピン９，１０，１１にて電気的に
接合されている状態となる。ショートピン９，１０，１
１は給電ピン５と同じようにＦｅやＣｕ等の導電材料で
構成されており、更に、パッチ電極２及びアース電極３
との接合性を良くするために、表面に半田等の導電性の
金属膜等を形成しても良いし、耐食性等を向上させるた
めに、Ａｕ、ＮｉやＴｉ等で構成された耐食性の大きな
材料をコーティングしてもよい。

【００５０】更に、本実施の形態では、ショートピン
９，１０，１１を用いてパッチ電極２とアース電極３を
電気的に接合したが、短絡孔６，７，８内面に導電性材
料で構成した薄膜を設け、この薄膜によって、パッチ電
極２とアース電極３を電気的に接合することによって、
部品点数の削減などを行うことができる。

【００５１】なお、本実施の形態では、上述の様にほぼ
等しい間隔で各短絡孔６，７，８を設けたが、θ１＝θ
２＝θ３＝１２０°±３°（特に好ましくは±１°）
（但しθ１＋θ２＋θ３＝３６０°）程度の誤差の範囲
であれば十分にアンテナとして機能する。また、本実施
の形態では短絡孔を３つ設けたが、１つ，２つまたは４
つ以上設けても良い。この時、短絡孔をより多く設け
る、即ち、パッチ電極２とアース電極３との電気接合箇
所を多くすることによって、アンテナの帯域幅を狭帯域
とすることができ、更に電気的接合箇所を少なくするこ
とによってアンテナの帯域幅を広帯域とすることができ
る。

【００５２】以上の様に構成されたアンテナは、特に基
板１の主面１ａと垂直な方向の送受信特性の感度は、あ
まり良くなく、基板１の主面１ａに平行である水平面内
における受信または送信特性の感度がよいものであり、
特に無線ＬＡＮ装置等に用いることができる。

【００５３】次に、本実施の形態における、アンテナの
回路基板への取付の一例について説明する。

【００５４】まず、回路基板に給電ピン５とショートピ
ン９，１０，１１が挿入する挿入孔を複数設け、それぞ
れの挿入孔に前記各ピンを挿入し、アース電極３が回路
基板と対向するように基板１を載置する。そして、回路
基板の基板１を載置側と反対側の面に形成された給電配
線及びアース配線と、各ピンを半田等の接合材を用いて
それぞれ接合する。なお、この時、取付強度を向上させ
るために、両面テープや有機接着材などを基板１と回路
基板との間に設けてもよい。

【００５５】次に、上述のアンテナを用いた応用例につ
いて説明する。図６は無線ＬＡＮ装置を示す図であり、
図６において、２０，２１はそれぞれ無線ＬＡＮ装置、
２２，２３はそれぞれ無線ＬＡＮ装置２０，２１にそれ
ぞれ接続されたパーソナルコンピュータなどの電子機
器、２４は無線ＬＡＮ装置２０内に設けられた受信手
段、２５は無線ＬＡＮ装置２０内に設けられた送信手
段、２６は無線ＬＡＮ装置２１内に設けられた受信手
段、２７は無線ＬＡＮ装置２１内に設けられた送信手
段、２８，２９はそれぞれ無線ＬＡＮ装置２０，２１に
それぞれ設けられ、前述の図１から図５に示すアンテナ
を用いた。

【００５６】電子機器２２から電子機器２３に所定のデ
ータを転送したい場合には、電子機器２２から送られて
きたデータ信号を送信手段２５にて変調し、所定の送信
信号に変換し、その送信信号をアンテナ２８から送信す
る。アンテナ２８から送信した送信信号は、アンテナ２
９にて受信され、受信手段２６にて所定のデータ信号に
復調され、そのデータ信号は電子機器２３に送られる。

【００５７】逆に電子機器２３から電子機器２２に所定
のデータを転送したい場合には、電子機器２３から送ら
れてきたデータ信号を送信手段２６にて変調し、所定の
送信信号に変換し、その送信信号をアンテナ２９から送
信する。アンテナ２９から送信した送信信号は、アンテ
ナ２８にて受信され、受信手段２５にて所定のデータ信
号に復調され、そのデータ信号は電子機器２２に送られ
る。

【００５８】以上の様に構成された無線ＬＡＮ装置で
は、アンテナ２８，２９を非常に小型化することがで
き、しかも水平方向に対して送受信特性の指向性を大き
くできるので、無線ＬＡＮ装置の配置や、アンテナ２
８，２９の配置場所等の限定が少なくなり、レイアウト
が簡単になるとともに、データ通信を確実に行うことが
できる。

【００５９】次に他の応用例について説明する。図７は
データ送受信システムを示す図で、３０は本体、３１は
例えば水道水、燃料、電気等の課金等が必要なものの量
などをカウントするカウント手段、３２は送信手段、３
３は受信手段、３４はカウント手段３１でカウントした
データ等を記憶する記憶手段で、記憶手段３４として
は、半導体メモリや磁気ディスク装置等の記憶装置など
が用いられる。３５は制御手段、３６は図１〜図５に示
すアンテナ、３７は端末装置、３８は送信手段、３９は
受信手段、４０は制御手段、４１は図１〜図５に示すア
ンテナである。なお、アンテナ４１は他の形式のアンテ
ナ（ヘリカルアンテナ等）でも良い。

【００６０】以上の様に構成された、データ送受信シス
テムについて以下その動作について説明する。具体的に
水道水メータに応用した例について説明する。

【００６１】まず、家庭などで使用された水道水の使用
量をカウント手段３１で計測し、その使用量をデータの
形で記憶手段３４に記憶しておく。そして、定期的に端
末装置３７で、水道水の使用量を無線通信で計測する。
具体的には、端末装置３７に設けられた入力手段（図示
せず）から所定のデータが入力されると、制御手段４０
は送信手段を介して所定のデータを要求する要求信号を
アンテナ４１から送信する。ここで、送信手段３８は制
御手段４０から送られてきたデータ信号を変調して要求
信号に変換する。要求信号をアンテナ３６にて受信する
と、その受信信号は受信手段３３によって変調され、要
求データ信号に変換され、その要求データ信号は制御手
段３５に送られる。要求データ信号を受け取った制御手
段３５は、所定の時期までにカウント手段３１にてカウ
ントされた水道水の使用量に対応する使用データを送信
手段３２に送るように記憶手段３４等に信号を出す。送
信手段３２は、記憶手段３４から送られてきた使用デー
タ信号を送信手段３２は、変調し、使用信号に変換し、
アンテナ３６から送信する（他の方法としては、記憶手
段３４からの使用データ信号を制御手段３５を受信する
と、介して送信手段３２に送っても良い。）。送信され
た使用信号をアンテナ４１で受信すると、受信手段３９
で使用データ信号に復調され、その使用データ信号は制
御手段４０に送られる。ここで、制御手段４０は、図示
していないプリンタやディスプレー等の出力手段及び表
示手段等で、水道水の使用量を表示したり、図示してい
ないが、半導体メモリや磁気ディスク装置などの記憶手
段に記憶したりする。

【００６２】この様な構成によって、わざわざ本体３０
の近傍まで移動して、本体３０に設けられたメータ等を
見て計測する必要が無く、電波等が届く範囲で、容易に
水道水などの使用量を見ることができ、作業の効率化を
図ることができる。

【００６３】以上の様なデータ送受信システムにおい
て、少なくともアンテナ３６を図１〜図５に示すアンテ
ナで構成することによって、本体３０を小型軽量化する
ことができ、設置場所をとることなく、しかも送受信可
能な領域を広げることができる。なお、本実施の形態で
は、カウント手段３１を本体３０外に設けたが、本体３
０内に設けても同様の効果を得る。

【００６４】

【発明の効果】本発明は、誘電体基板を挟んでパッチ電
極とアース電極を設けたので、アンテナの小型化が図
れ、機械的強度の等の耐久性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
斜視図

【図２】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
平面図

【図３】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
側面図

【図４】本発明の一実施の形態におけるアンテナを示す
側面図

【図５】本発明の一実施の形態におけるアンテナにおい
て、基板を四角形板状とした場合を示すを示す斜視図

【図６】本発明の一実施の形態におけるアンテナを用い
た無線ＬＡＮ装置を示す図

【図７】本発明の一実施の形態におけるアンテナを用い
たデータ送受信システムを示す図

【図８】従来のアンテナを示す側面図

【符号の説明】

１基板１ａ主面１ｂ側面１ｃ角部２パッチ電極３アース電極４中央孔５給電ピン６，７，８短絡孔９，１０，１１ショートピン２０，２１無線ＬＡＮ装置２２，２３電子機器２４，２６受信手段２５，２７送信手段２８，２９アンテナ３０本体３１カウント手段３２送信手段３３受信手段３４記憶手段３５制御手段３６アンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体材料で構成された基板と、前記基板
の一方の主面に設けられたパッチ電極と、前記基板の他
方の主面に設けられたアース電極と、前記基板に設けら
れ、前記基板を貫通する第１及び第２の孔と、前記第１
の孔に前記基板を貫通するように挿入され、前記パッチ
電極に電気的に接続され、しかも前記アース電極とは非
接触に設けられた給電部材と、前記第２の孔に設けら
れ、前記パッチ電極と前記アース電極を電気的に接続す
るショート部材とを備えた事を特徴とするアンテナ。
【請求項２】基板の比誘電率εｒは６以上６０以下であ
る事を特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】基板の表面粗さを１０μｍ以下とした事を
特徴とする請求項１，２いずれか１記載のアンテナ。
【請求項４】基板をセラミックで構成するとともに、焼
結密度を９２％以上とした事を特徴とする請求項１〜３
いずれか１記載のアンテナ。
【請求項５】基板の主面の粗さを側面の粗さよりも小さ
くした事を特徴とする請求項１〜４いずれか１記載のア
ンテナ。
【請求項６】基板の角部に面取り加工かテーパー加工の
少なくとも一方を施すことを特徴とする請求項１〜５い
ずれか１記載のアンテナ。
【請求項７】面取り加工としてＣ面取り加工を採用する
とともに、Ｃ面取りのＲを０．１ｍｍ以上とした事を特
徴とする請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】第２の孔を複数設けるとともに、前記第２
の孔を第１の孔の周りに配置されるように、前記第１の
孔及び第２の孔を設けた事を特徴とする請求項１〜７記
載のアンテナ。
【請求項９】第２の孔を第１の孔を中心とした円上に配
置した事を特徴とする請求項８記載のアンテナ。
【請求項１０】基板の厚みｔは、ｔ＝λ×ｎ÷εｒ^0.5 （ｎ＝は定数，λは送受信する電波もしくは電磁波の波
長，εｒは基板の比誘電率）の関係式を満たす事を特徴
とする請求項１〜９いずれか１記載のアンテナ。
【請求項１１】ｎ＝０．０２〜０．１とした事を特徴と
する請求項１０記載のアンテナ。
【請求項１２】基板の外形サイズＱは（この時基板が円
板状であればその円の直径、基板が四角形板状であれば
その四角形の一辺の長さ、基板が五角形板状以上の多角
形板状であればその多角形に内接する直径）、Ｑ＝λ×ｐ÷（２×εｒ^0.5）（ｐ＝は定数，λは送受信する電波もしくは電磁波の波
長，εｒは基板の比誘電率）の関係式を満たす事を特徴
とする請求項１〜１１いずれか１記載のアンテナ。
【請求項１３】ｐ＝０．３〜０．８とした事を特徴とす
る請求項１２記載のアンテナ。
【請求項１４】コンピュータ等の電子機器間で無線でデ
ータをやり取りを行う無線ＬＡＮ装置であって、請求項
１〜１３いずれか１記載のアンテナと、前記アンテナで
受信した受信信号を復調してデータ信号を生成する受信
手段と、外部装置からのデータ信号を変調して送信信号
を生成する送信手段とを備えた事を特徴とする無線ＬＡ
Ｎ装置。
【請求項１５】使用量をカウントし、無線にて前記使用
量を測定可能なデータ送受信システムであって、使用量
をカウントするカウント手段と、前記カウント手段でカ
ウントした使用量に相当するデータを格納する記憶手段
と、請求項１〜１３いずれか１記載のアンテナと、前記
アンテナで受信した受信信号を復調してデータ信号を生
成する受信手段と、外部装置からのデータ信号を変調し
て送信信号を生成する送信手段と、制御手段とを備え、
前記アンテナが所定の信号を受信し、その受信信号を前
記受信手段で変調してデータ信号を生成し、前記データ
信号が、前記記憶手段に格納されたデータの送出する旨
のデータ信号であった場合には、前記制御手段が前記記
憶手段に記憶されたデータを前記送信手段と前記アンテ
ナを介して外部に送出信号として送出させる事を特徴と
するデータ送受信システム。