JPH1070411A - マイクロストリップアンテナ - Google Patents

マイクロストリップアンテナ

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JPH1070411A
JPH1070411A JP22369596A JP22369596A JPH1070411A JP H1070411 A JPH1070411 A JP H1070411A JP 22369596 A JP22369596 A JP 22369596A JP 22369596 A JP22369596 A JP 22369596A JP H1070411 A JPH1070411 A JP H1070411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiating element
line
microstrip antenna
dielectric substrate
antenna
Prior art date
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Pending
Application number
JP22369596A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Uchimura
弘志 内村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多周波共用化が可能で、しかも低周波用でも低
コストで量産に適したマイクロストリップアンテナを提
供する。 【解決手段】誘電体基板1の表面に形成された電磁波を
放射する放射素子6と、放射素子6に給電するための給
電線5とを具備し、放射素子6と給電線5とが電磁的に
結合されてなるマイクロストリップアンテナにおいて、
放射素子6を、平行に配列した複数のライン素子7によ
り構成し、さらには、ライン素子7を長さの異なる2種
以上のライン素子により構成することにより多周波共用
化と放射素子の省面積化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波の信号を送
信あるいは受信するためのマイクロストリップアンテナ
に関するものである。
【0002】
【従来技術】マイクロストリップアンテナは、小型化、
軽量化、薄形化の最近の動向に伴い、近年盛んに研究が
進められている。マイクロストリップアンテナは現在様
々な形態のものがあるが、スロット結合型方形マイクロ
ストリップアンテナを例に従来技術を説明する。
【0003】図7は、方形マイクロストリップアンテナ
を裏面からスロットを介して電磁結合により給電した場
合の構成例を示しており、(a)は平面図、(b)は断
面図である。図7によれば、誘電体基板11の表面には
放射素子12が形成され、誘電体基板11内部には、給
電線14がグランド(接地)層13に形成されたスロッ
ト15を挟んだ放射素子12と対向する位置に形成され
ている。また、誘電体基板11の下面には、背面への放
射を抑えるためにグランド層16が形成される。なお、
スロット15のy方向の長さaは、目的の周波数におけ
る誘電体中の電磁波の波長λの1/2長さ程度、給電線
14の端部長(給電線の最端部からスロット部中央直下
までの長さ)は前記λの1/4長さ程度、放射素子12
のx方向の長さは前記λの1/2長さ程度で構成され
る。このアンテナによれば、放射素子12は、方形状の
単一平面から構成されている。
【0004】このアンテナの給電線14に目的の周波数
で信号を送ると、スロット15に電界が発生する。この
電界は放射素子12にx軸方向の電流を励起するので、
放射素子12では共振が起こり大きな電流がx軸方向に
流れる。これにより、放射素子12のx軸と垂直な辺で
磁流が発生し、電磁波が放射される。この図7のアンテ
ナによるS11反射特性図を図8に示した。図8から明
らかなように8.6GHz付近で大きな放射が得られて
いる。
【0005】このように、電磁結合型のマイクロストリ
ップアンテナは構造が簡単で、しかも導体による損失も
少ないため、その有効性が期待されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電磁結合型マイクロストリップアンテナに
は、次のような欠点を有する。
【0007】一つの大きな課題は、多周波共用化におけ
る問題である。例えば、送信と受信兼用のアンテナの場
合、送信周波数と受信周波数とは異なる周波数を用いる
のが普通であり、この場合、2つの周波数で動作する必
要がある。給電線と放射素子とをバイアホ−ル等の導体
線で給電する一般的手法では、大きさの異なる放射素子
を2層に重ねて構成する手法があるが、電磁結合型では
それができないため、2層の誘電体基板に対して、低域
用MSA素子への給電系と高域用の給電系とが個別に構
成された電磁結合と共平面型オフセット給電方式が併用
されている。しかし、このような構成の場合でも、放射
素子が大きくなり、アレ−化には適さないという問題点
がある。また、誘電体基板11をセラミックスによって
形成する場合、通常、セラミックスグリーンシートに金
属粉末を含むメタライズペーストで放射素子、給電線等
の導体パターンを印刷し、それらを位置合わせして積層
しグリーンシートと導体ペーストとを同時焼成すること
により作製されるが、この時、放射素子のサイズは、送
受信する周波数が低いほど大きくなるが、一般に、焼成
後の放射素子などの表面に露出した導体の表面には金メ
ッキが施されるが、放射素子の面積が大きいほど金メッ
キを大面積に施す必要があり、これにより低周波用のマ
イクロストリップアンテナでは必然的に放射素子の面積
が大きくなるためにコスト高となっていた。また、放射
素子の単一平面による大面積化は、誘電体基板との熱膨
張差や焼成時の収縮挙動の相違から放射素子の反りや剥
がれ等をきたすこともあり、これにより製品の歩留まり
が劣化するという問題も発生していた。
【0008】従って、本発明は、このような状況を鑑
み、多周波共用化が可能で、しかも低周波用でも低コス
トで量産に適したマイクロストリップアンテナを提供す
ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
課題に対して検討を重ねた結果、これまで単一平面から
構成されていた放射素子を、複数のライン素子の集合体
によって構成することにより、従来に比較して同等ある
いはそれ以上の反射特性を有し、しかも放射素子を形成
する導体層の面積を小さく、しかも長さの異なる2種以
上のライン素子により構成することによって、多周波共
用が可能となることを見いだし、本発明に至った。
【0010】即ち、本発明のマイクロストリップアンテ
ナは、セラミック誘電体基板の表面に形成された電磁波
を放射する放射素子と、前記放射素子に給電するための
給電線とを具備し、前記放射素子と前記給電線とが電磁
的に結合されてなるマイクロストリップアンテナにおい
て、前記放射素子が、平行に配列した複数のライン素子
から構成されていることを特徴とするものであり、さら
には、前記放射素子を構成するライン素子が、長さの異
なる2種以上のライン素子により構成されていることを
特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のマイクロストリップアン
テナの構造を図面をもとに説明する。図において付与さ
れる符号は、1が誘電体基板、2がスロット、3および
4はグランド層、5は給電線、6は放射素子をそれぞれ
示すものである。
【0012】図1は、本発明のマイクロストリップアン
テナにおいて、放射素子6に対して、その裏面からスロ
ット2を介して電磁結合により給電した場合の例を示し
ており、図1(a)は平面図、図1(b)は(a)のX
−X’線断面図である。
【0013】各図において、1は誘電体基板、2はスロ
ット、3及び4はグランド層、5は給電線、6は放射素
子である。
【0014】図1によれば、誘電体基板1の内部には、
誘電体基板1の表面に形成された放射素子6に給電する
ための給電線5が設けられ、放射素子6と給電線5との
間には、グランド層3が内設されている。そして、放射
素子6と給電線5とは、グランド層3に設けられたスロ
ット2を介して互いに対向する位置に設けられている。
このスロット2は、給電線5に対して長手方向が直交す
る長孔からなり、スロット2の長手方向(y軸方向)の
長さは、目的の周波数における誘電体中の電磁波の波長
λの1/2長さ程度に設定され、給電線5の端部長(給
電線の最端部からスロット2中央直下までの長さ)は前
記λの1/4長さ程度により構成されている。
【0015】一方、放射素子6は、複数のライン素子7
によって構成され、図1の態様によれば、7本のライン
素子によって構成されている。このライン素子7の長さ
は前記λの1/2長さ程度に設定され、給電線5と平行
に配設されている。また、誘電体基板1の下面には、グ
ランド層4が全面に形成されている。このグランド層4
は、背面への放射を抑えるためのものである。
【0016】このような層構成からなるアンテナの給電
線5に目的の周波数で信号を送ると、スロット2に電界
が発生する。この電界はライン素子に長手方向(x軸方
向)の電流を励起するので、各ライン素子では共振が起
こり大きな電流がx軸方向に流れる。このとき、放射素
子6とグランド層3の距離が非常に近ければ、ライン素
子7の端部で、隣り合うライン素子7同士の相互作用に
より磁流が発生し、電磁波が放射される。また、放射素
子6とグランド層3とがある程度離れていれば、それぞ
れのライン素子7がダイポールアンテナとして作用し電
磁波が放射される。
【0017】図2に、図1の態様のアンテナのS11反
射特性を示した。図2から明らかなように、8.6GH
z付近で大きな放射が得られていることがわかる。ま
た、放射素子が方形状の単一平面からなる図7の従来の
アンテナのS11特性を表す図8と比較すると、ほぼ同
様な特性を示し、若干ではあるが反射特性において、本
発明の方がシャープな特性を示していることがわかる。
【0018】従って、本発明のように、放射素子を複数
のライン素子によって構成すれば、実質的な放射素子の
省面積化を図ることができるために、放射素子表面に施
す金メッキ量を低減することができ、アンテナのコスト
を低減することができる。
【0019】また、放射素子が複数のライン素子に分割
されているために、誘電体基板との物性の違い、例えば
熱膨張特性の違いに基づく応力の発生を低減することが
でき、応力による反り等の変形を防止できる。
【0020】次に、図3は、本発明における第2の態様
を示す図であり、2周波共用の電磁結合型マイクロスト
リップアンテナの一例である。この態様では、長さの長
いライン素子7Aと短いライン素子7Bの2種類によっ
て構成される。そして、ライン素子7Aと7Bとは、ラ
イン素子群の中央部に長さの短いライン素子7Bが、外
側に長さの長いライン素子7Aとが、対象的に配設され
ている。この図3のアンテナのS11反射特性を図4に
示す。図4の特性図から明らかなように、2周波共用の
マイクロストリップアンテナとなっていることがわか
る。
【0021】さらに、図5は、本発明における第3の態
様を示す図であり、3周波共用の電磁結合型マイクロス
トリップアンテナの一例である。この態様では、ライン
素子の長さが異なる3種類のライン素子7A、7B、7
Cによって構成される。このアンテナのS11反射特性
の計算結果を図6に示す。図6の特性図から明らかなよ
うに3周波共用のマイクロストリップアンテナとなって
いることがわかる。
【0022】このように、放射素子6を構成するライン
素子7を共用化する周波数の数に応じてそのライン素子
の長さを代えてそれらを配置させることにより、アンテ
ナの多周波共用化が可能となるのである。
【0023】本発明のアンテナによれば、とりわけ各部
材の材質を特定するものではないが、例えば誘電体基板
1は、誘電率が2〜10程度、体積固有抵抗が1014Ω
−cm以上、目的の周波数における誘電正接が30×1
-4以下のアルミナ、窒化ケイ素などのセラミックス
や、低誘電率、低損失のガラスセラミックスによって構
成されることが望ましい。また、放射素子6、給電線
5、グランド層3、4としては、W,Moの高融点金属
や、Cu、Ag、Auなどの低抵抗導体材料から誘電体
基板の材質に応じて適宜選択して構成すればよく、特に
前記低抵抗導体材料からなるのが望ましい。
【0024】好適な製造方法としては、誘電体基板1を
構成するセラミック粉末をドクターブレード法、圧延
法、プレス法、押し出し成形法等によってシート状に成
形した後、そのシート表面に上記導体材料を含むペース
トを放射素子、給電線、グランド層の形状にスクリーン
印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等により印刷す
る。そして、それらを図1、3、5のように積層した
後、それらを導体材料とセラミックスとが同時に焼成し
得る条件にて同時焼成して一体化することが望ましい。
【0025】この場合、好適な組み合わせとしては、誘
電体基板をアルミナ質セラミックスによって構成し、導
体層としてW,Mo等の高融点金属によって構成する。
また、他の例としては、誘電体基板をガラスセラミック
スによって構成し、導体層をCu、Ag、Au等の低抵
抗金属によって構成することが望ましい。さらに、それ
らの導体層の表面には、Auメッキ等を施すのが望まし
い。
【0026】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のマイクロス
トリップアンテナによれば、多周波共用化が容易であ
り、しかも低周波向けとして放射素子が大面積化しても
放射素子の実質的な省面積化によってコストの低減を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロストリップアンテナの第1の
態様を示す平面図(a)及びX−X’線断面図(b)で
ある。
【図2】図1のマイクロストリップアンテナのS11反
射特性図である。
【図3】本発明のマイクロストリップアンテナの第2の
態様を示す平面図である。
【図4】図3のマイクロストリップアンテナのS11反
射特性図である。
【図5】本発明のマイクロストリップアンテナの第3の
態様を示す平面図である。
【図6】図5のマイクロストリップアンテナのS11反
射特性図である。
【図7】従来のマイクロストリップアンテナの平面図
(a)及びY−Y’線断面図(b)である。
【図8】図7の従来のマイクロストリップアンテナのS
11反射特性図である。
【符号の説明】
1 誘電体基板 2 スロット 3,4 グランド層 5 給電線 6 放射素子 7、7A、7B、7C ライン素子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体基板の表面に形成された電磁波を放
    射する放射素子と、前記放射素子に給電するための給電
    線とを具備し、前記放射素子と前記給電線とが電磁的に
    結合されてなるマイクロストリップアンテナにおいて、
    前記放射素子が、平行に配列した複数のライン素子から
    構成されていることを特徴とするマイクロストリップア
    ンテナ。
  2. 【請求項2】前記放射素子を構成するライン素子が、長
    さの異なる2種以上のライン素子により構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載のマイクロストリップア
    ンテナ。
JP22369596A 1996-08-26 1996-08-26 マイクロストリップアンテナ Pending JPH1070411A (ja)

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JP22369596A JPH1070411A (ja) 1996-08-26 1996-08-26 マイクロストリップアンテナ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004516734A (ja) * 2000-12-20 2004-06-03 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング アンテナ装置
EP1953867A1 (en) 2007-01-31 2008-08-06 Fujitsu Ltd. RFID tag
JP2010525742A (ja) * 2007-04-23 2010-07-22 アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド ストリップ・アレー・アンテナ
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