JPH11284430A - マイクロストリップ技術により作製される短絡型アンテナおよび該アンテナを含む装置 - Google Patents

マイクロストリップ技術により作製される短絡型アンテナおよび該アンテナを含む装置

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JPH11284430A
JPH11284430A JP10351948A JP35194898A JPH11284430A JP H11284430 A JPH11284430 A JP H11284430A JP 10351948 A JP10351948 A JP 10351948A JP 35194898 A JP35194898 A JP 35194898A JP H11284430 A JPH11284430 A JP H11284430A
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Christophe Grangeat
クリストフ・グランジエ
Kouam Charles Ngounou
シヤルル・ングヌー・クアム
Laurence Lorcy
ロランス・ロルシー
Jean-Philippe Coupez
ジヤン−フイリツプ・クペ
Francois Lepennec
フランソワ・ルペネツク
Serge Toutain
セルジユ・トウタン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロストリップ技術により作製される短
絡アンテナおよびそのアンテナを含む装置を提案する。 【解決手段】 マイクロストリップ技術により作製され
るアンテナは、二つの導電帯（Ｃ２、Ｃ１２）で構成さ
れた複合短絡回路体を有する。垂直ストリップ（Ｃ３）
は、これら二つの導電帯の間のこの短絡面内に拡がる。
このストリップは、例えばアンテナの共振を励振するた
めに、その共振を伴う結合を可能にする、アンテナに属
する結合線の中央導体（Ｃ１）に接続される。この短絡
回路体およびこの垂直ストリップは、このアンテナのた
めに、送信器などの信号処理装置（８）へのアンテナの
接続を容易にすることができる二つの端子を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プ技術によって作製されるアンテナに関するものであ
る。このようなアンテナは、通常、無線周波数およびマ
イクロ波周波数を含むスペクトル分野で使用される。ア
ンテナはまた、通常、エッチングにより金属層で構成さ
れるパッチを含む。当業者によって、このアンテナは、
「マイクロストリップ型パッチアンテナ」と呼ばれてい
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロストリップ技術は、信号伝送線
の作製およびそのような線と放射波との間を結合するア
ンテナの作製に適用されるプレーナ技術である。マイク
ロストリップ技術は、基板の下面に拡がっている導電ア
ース層から分離する薄い誘電体基板の上面に形成された
導電ストリップおよび／または導電パッチを使用する。
通常、このようなパッチはそのようなストリップよりも
幅が大きく、その形状および寸法はアンテナの重要な特
性となる。通常、基板の形状は一定の厚さの矩形平面薄
板の形状である。しかしそのことは何ら必須ではない。
特に、指数分布による基板の厚さの変化により、そのよ
うなアンテナの通過帯域を拡大することが可能であるこ
と、および薄板の形状は矩形から外れてもよいことが知
られている。電界線は基板を通って、ストリップまたは
パッチとアース層との間に延びる。この技術は、同じく
薄い基板上の導電素子を使用する他の種々の技術、すな
わち以下の技術とは異なる。
【０００３】− 通常、「ストリップ線路」という名称
で知られ、ストリップが下部アース層と上部アース層の
間に含まれ、アンテナの場合、放射波との結合を可能に
するために、上部アース層がスロットを有するトリプレ
ート線技術。
【０００４】− 基板の上面上に形成され、スロットに
より互いに分離された導電層の二つの部分間に電界が生
じ、アンテナの場合、通常、スロットが、例えば共振構
造体を形成することにより放射波との結合を容易にす
る、より大きな開口に通じているスロット線路技術。
【０００５】− 基板の上面であって、中央導体ストリ
ップと、それぞれが二つのスロットによりストリップか
ら分離されたこのストリップの両側に位置する二つの導
体領域との間に対称的に、電界が生じ、アンテナの場
合、放射波との結合を可能にする共振構造体を形成する
ために、通常、このストリップがより大きなパッチに接
続されるコプレーナ線路技術。
【０００６】アンテナの作製に関しては、以下、簡略化
する目的から、場合によっては、送信器に接続された送
信アンテナの場合のみに限定して説明される。しかしな
がら、ここで説明する構成は、受信器に接続された受信
アンテナの場合にも適用できることが理解されなければ
ならない。同じ目的から、基板は平面薄板の形状を有す
ることも可能である。
【０００７】まず大まかに言って、マイクロストリップ
技術により作製することができる共振構造体は、二つの
基本的種類に分けることができる。第一の種類は「半波
長」と呼ぶことができる。その場合、アンテナは「半波
長」または「電気」型と呼ばれる。アンテナパッチの寸
法が長さを構成し、縦方向に延びているとした場合、こ
の長さは、アース、基板、およびパッチにより構成され
る線内をその方向に伝播する電磁波の波長の半分にほぼ
等しい。放射波との結合はこの長さの端部で行われる
が、これらの端部は、基板内に存在する電界の振幅が最
大になる領域に位置する。
【０００８】この同じ技術により作製することができる
第二の種類の共振構造体は、「１／４波長」と呼ぶこと
ができる。その場合、アンテナは「１／４波長」または
「磁気」型と呼ばれる。このアンテナは、一方では、そ
のパッチが波長の四分の一にほぼ等しい長さを有し、パ
ッチのこの長さおよびこの波長が上記のように規定され
る点、他方では、電界のノードが短絡により固定される
１／４波長型の共振を強制するように、アースとパッチ
の間のこの長さの端部においてしっかりとした短絡が起
きるという点において、半波長アンテナと異なる。放射
波との結合はこの長さの他端で行われ、この他端は、基
板を通過する電界の振幅が最大になる領域内に位置す
る。
【０００９】実際には、このようなアンテナ内にさまざ
まな種類の共振を設けることができる。これらの種類は
特に以下によって異なる。
【００１０】− 特に、スロット、場合によっては放射
型スロットを有することができるパッチの形状。
【００１１】− 短絡回路体が存在するかどうか、およ
びその位置、ならびにこれらの短絡回路体を表わす電気
的なモデル。電気的なモデルは、例え近似的であって
も、必ずしも常に、インピーダンスが０である完全な短
絡回路体と同一であるとみなすことはできない。
【００１２】− アンテナの共振構造体を送信器などの
信号処理装置に結合できるようにするためにこれらのア
ンテナ内に含まれた結合装置、およびこれらの装置の位
置。
【００１３】さらに、ある所与のアンテナの構成につい
て複数の共振モードの発生が可能であり、これらのモー
ドに対応する複数の周波数でアンテナを使用することが
できる。
【００１４】送信器などの信号処理装置へのこのような
アンテナの結合は、通常、このアンテナに内蔵された結
合装置を介するだけでなく、結合装置を信号処理装置に
接続するこのアンテナの外部接続線を介しても行われ
る。信号処理装置、接続線、結合装置、および共振構造
体を含む包括的機能システムを想定した場合、結合装置
および接続線は、このシステムがその全長にわたり均一
なインピーダンスを有するように作製されることが望ま
しく、そうすることにより、良好な結合の妨げになる寄
生反射が防止される。
【００１５】共振構造体送信アンテナの場合、結合装
置、接続線、およびアンテナの各々の機能は以下の通り
である。接続線の機能は、送信器の無線周波数またはマ
イクロ波周波数信号をアンテナの端子まで伝送すること
である。信号は、少なくとも原則的には、その特性が大
きく変化することなく、進行波の形態でこのような線の
全長にわたって伝播する。結合装置の機能は、接続線か
ら供給される信号がアンテナの共振を励起するように、
すなわちこの信号を搬送する進行波のエネルギーが、ア
ンテナにより規定された特性をともなってアンテナ内で
発生する定常波に移るように信号を変換することであ
る。アンテナに関しては、アンテナはこの定常波のエネ
ルギーを空間内に放射された波に移す。従って、送信器
から供給される信号は、進行波の形態から定常波の形態
に移行するための第一変換を、次に、これに放射波の形
態を付与する第二変換を受ける。受信アンテナの場合、
信号は同じ装置内で同じ形態をとるが、変換は逆の順番
で逆方向に行われる。
【００１６】接続線は、例えば同軸線の形態の下に、プ
レーナ以外の技術により作製することができる。
【００１７】プレーナ技術により作製されるアンテナは
種々の種類の機器に含まれる。これらの機器は、特に、
携帯無線電話、携帯無線電話用基地局、自動車、航空
機、航空ミサイルである。携帯無線電話の場合、このア
ンテナの下部アース層の連続的特性により、機器の使用
者の身体により遮られる放射出力が容易に制限されるこ
とが可能である。自動車の場合、また、外表面が金属製
で、低い空気力学抵抗が得られるように湾曲した断面形
状を有する航空機またはミサイルの場合、不都合な追加
の空気力学抵抗を生じさせないよう、アンテナをこの形
状に合わせることができる。
【００１８】本発明は、より詳細には、寸法が限定され
た１／４波長型アンテナに関する。
【００１９】マイクロストリップ技術により作製された
１／４波長型の第一のアンテナは、Ｔ．Ｄ．Ｏｒｍｉｓ
ｔｏｎ、Ｐ．Ｇａｒｄｎｅｒ、およびＰ．Ｓ．Ｈａｌｌ
の論文「Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃ
ｕｉｔ Ｐａｔｃｈ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｑｕａｔｉｏｎ
ｓ」、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ ＯｐｔｉｃａｌＴ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ１６，Ｎ
ｏ １、１９９７年９月、１２〜１４ページにより知ら
れている。
【００２０】この論文の図１には、このアンテナの基板
およびアースは示されていないが、図示されているパッ
チおよびマイクロストリップの下に基板およびアース層
が暗黙的に存在する。このアンテナに１／４波長型の共
振を印加するために、そのパッチの一つの縁部は、基板
の縁部表面上に拡がる導電層内に形成される短絡回路体
を備える。この短絡回路体は複合型である、すなわち、
垂直帯の形態を有する二つの導体により構成される。垂
直帯は、それらの間に自由軸方向間隙を設けながら、そ
れぞれパッチの幅の両端まで側方に延びる。
【００２１】送信器からアンテナに給電することが可能
になるように、この論文では給電手段が設けられる。こ
れらの手段は「マイクロストリップ給電」という用語で
示される、すなわちこれらの手段はマイクロストリップ
技術により作製される。この論文において何ら明記され
ていないが、結合装置および接続線に関して上で詳述し
た二つの機能がこのような手段により確保されることは
明らかである。この論文の図１から、接続線は従来型の
マイクロストリップ線路であると思われる。この線の主
導体は、パッチの面内に位置する、図示されたストリッ
プである。この線のアース導体は、この線、結合装置、
およびアンテナに共通の、ここでは図示されていないア
ース層に属する。
【００２２】結合装置に関しては、結合装置は水平な縦
方向ストリップの形状を有する。結合装置は、接続線の
ストリップを延長するマイクロストリップ線路に属する
ものとして図示されている。このストリップは結合スト
リップと呼ぶことができる。このストリップは短絡回路
体の縁部を通ってパッチの領域内に入る。次にこのスト
リップは、二つの切り欠き間のこの縁部からこの領域内
に拡がり、このパッチの内部接続点において、すなわち
この領域の内部の点において、パッチに接続する。この
論文では、これら二つの切り欠きは、結合ストリップを
適切な接続点まで挿入することができるようにするため
に設けられる。これら二つの切り欠きは、短絡回路体の
軸方向間隙の二つの縁部に対応する。
【００２３】この従来の第一のアンテナは、以下の欠点
を有する。
【００２４】第一の欠点は、接続線のストリップとアー
スが、それぞれ、アンテナのパッチとアースの延長上に
位置することに起因する。ところで、特定の無線電話の
ような小型機器においては、送信器を構成する素子がア
ンテナを含む機器の内側に取付けられるのに対して、ア
ンテナはこの機器の表面に取付けられ、それらの素子は
通常「マザーボード」と呼ばれるプリント回路板上にま
とめられる。その結果、この論文に記載されている接続
線は、それだけでアンテナの送信器への接続を確保する
には十分ではない。つまり、補足的な接続線を取付ける
必要があり、このような機器にそうした二本の線を設置
するために、アンテナの製造コストが上昇する。
【００２５】このアンテナのもう一つの欠点は、給電、
より一般的には信号処理装置へのその結合が、種々のパ
ラメータを正確に調節しないと有効に得られないという
点である。これらのパラメータとは、特に、上述の二つ
の切り欠きの幅および長さ、ならびに結合ストリップの
幅である。これらは、アンテナのインピーダンスに適切
な値を付与するように調節されなければならない。それ
らの値、より詳細にはこの長さの値は、相互にきわめて
近くさらに予め決定することが難しい公差範囲内にもっ
てくるようにしなければならない。このようなアンテナ
を量産する場合、このような調節の難しさのために製造
コストが不当に上昇することがある。
【００２６】マイクロストリップ技術により作製される
第二のアンテナは、特許文献ＷＯ９４／２４７２３（Ｗ
ｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ， Ｉｎｃ）により知ら
れている。そのパッチ（図３の３１６）は、人体などの
導体アースの近傍、またはマイクロコンピュータの導体
アースなどの電気回路の近傍において、その動作の感応
性を下げるために、大きなスロット（矩形リング３５
０）を有する。その短絡（３３０）は部分的である。す
なわち短絡は、このパッチの縁部の一部分上でのみ形成
される。これにより、アンテナの入力インピーダンスの
マッチングが容易になるとされている。このアンテナに
給電する接続線は基板の下に垂直に配置される。接続線
は同軸型である。結合装置は、中央導体、すなわち、こ
の線の中心線内を延びる主導体の延長部により構成さ
れ、この延長部は基板を通過してパッチに接続される。
この線を被覆するアース導体は、アンテナのアースに直
接接続される。
【００２７】この従来の第二のアンテナは、特に、アン
テナのパッチに接続される同軸線の中央導体の終端部分
を介して有効な結合装置を作製する場合、基板を穿孔し
なければならず、特に接続点の位置の調節について実際
的な難しさがあるという欠点を有する。これらの難しさ
のため、特に量産の場合、製造コストが上昇する。
【００２８】ヨーロッパ特許出願第ＥＰ ０７９５９２
６号は、以下を備えたアンテナについて記載している。
【００２９】− 各々が一つの下面、一つの上面、一つ
の縁部表面有する平行な二つの誘電体層。
【００３０】− 下部誘電体層の下面の下に延びたアー
スの導電面。
【００３１】− 二つの誘電体層の間に延び、上部誘電
体層の上面上で折り曲げられた二つの端部を有する導体
パッチ。このアンテナは、側方向の二つの開口部によっ
て放射キャビティに類似している。
【００３２】− 下部誘電体層の縁部表面上に延び、こ
のパッチをこのアース平面に接続する二つの短絡導体。
【００３３】− このアンテナと信号処理装置との間で
信号を伝送するための接続導体。
【００３４】これら接続導体は、下部誘電体層の上面上
に伸びる第一のストリップ波長ガイドを有する。なぜな
ら、このガイドはパッチの中で切断されるからである。
第一の実施形態によれば、第一のストリップ波長ガイド
は、第一のガイドより幅がはるかに小さい電導帯によっ
て、アース平面の下方に位置し、下部誘電体層の縁部表
面に伸びた同軸ケーブルに接続される。
【００３５】第二の実施形態によれば、同軸ケーブルに
代わって、下部誘電体層がプリント回路板のように設計
される場合には、その下部誘電体層の下面で、アース面
内に延びた第二のストリップ波長ガイドが使用される。
【００３６】このようなアンテナは、第一の波長ガイド
と同軸ケーブルまたは第二のストリップ波長ガイドとの
間の接続部で、インピーダンスの不連続性がわずかでは
ないという欠点を有する。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は特に、以下の
目的を有する。
【００３８】− 上記の種類の短絡アンテナと、このア
ンテナと協働すべき発信器などの信号処理装置との間の
結合を容易にすること。
【００３９】− 一般に、このようなアンテナと信号処
理装置とを含む通信装置の製造コスト、特にこのような
通信装置の量産の場合の製造コストを低減すること。
【００４０】
【課題を解決するための手段】これらの目的のため、本
発明は、マイクロストリップ技術により作製されるアン
テナであって、以下を有するアンテナを対象とする。
【００４１】− 下面、上面、縁部表面を有する誘電体
基板。
【００４２】− その下面上に延びたアースの電導平
面。
【００４３】− その上面上に延びた導電パッチ。
【００４４】− その縁部表面上に延び、このパッチを
この電導アースに接続する二つの短絡導体。
【００４５】− このアンテナと信号処理装置との間に
信号を伝送するための接続導体。
【００４６】このアンテナは、接続導体が、基板の上面
上に延びた第一の区間と、縁部表面上に延び、インピー
ダンスの著しい不連続性をもたない第一の区間を延長す
る第二の区間を有するコプレーナと呼ばれる線路を有す
ることを特徴とする。
【００４７】本発明の種々の態様は、以下の説明ならび
に添付の略図により、より良く理解されよう。これら複
数の図面に同一の素子が図示されている場合には、同じ
参照符号および／または同じ文字で表わしている。
【００４８】
【発明の実施の形態】本発明によるアンテナは、前述の
従来の第一アンテナと同様、以下の素子で構成される共
振構造体を含む。
【００４９】− 相互に対向する二つの主表面であっ
て、このアンテナ内に規定され、水平方向ＤＬおよびＤ
Ｔを構成し、アンテナの当該ゾーンによって異なること
がある方向に延びる二つの主表面を有する誘電体基板
２。この基板は、前述のような種々の形態を有すること
ができる。基板の二つの主表面は各々、下面Ｓ１および
上面Ｓ２を構成する。このアンテナ内には別の方向も規
定される。この方向は、これらの各水平方向に対し角度
を形成し、垂直方向ＤＶを構成する。通常、形成される
角度は直角である。しかしながら、この垂直方向は、こ
れらの水平方向に対し異なる角度を形成することもで
き、当該ゾーンにより変わることもできる。基板は、下
面縁部を上面の対応する縁部に接続し、この垂直方向を
含む、表面Ｓ３など複数の縁部表面を有する。
【００５０】− この下面に拡がり、このアンテナのア
ース４を構成する下部導電層。
【００５１】− パッチという語で呼ばれている種類の
パッチ６を構成するように、アース４の上方でこの上面
区域上に拡がる上部導電層。このパッチはアンテナに特
有な形状を有する。また、このパッチは、縦方向ＤＬお
よび横方向ＤＴを各々構成する前記二つの水平方向に延
びる長さおよび幅を有し、この横方向は縁部表面Ｓ３に
平行である。通常、長さおよび幅という語は、ある矩形
物体の相互に直角な二つの寸法に適用されるが、長さは
幅よりも大きいので、パッチ６は、本発明の範囲から逸
脱しない限りこのような形状から外れることができよ
う。より詳細には、方向ＤＬおよびＤＴは９０度とは異
なる角度を形成することができ、このパッチの縁部は矩
形でなくともよく、その前記長さはその前記幅よりも短
くてもよい。これら縁部のうちの一方は上面Ｓ２と縁部
表面Ｓ３との交わりに位置する。従ってこの縁部は横方
向ＤＴに沿って延びる。この縁部は後縁部１０となり、
縦方向ＤＬに沿って、この後縁部に向かった後部方向Ｄ
Ｂと、この後部方向とは反対の前部方向ＤＦを規定す
る。
【００５２】− 最後に、パッチ６をアース４に電気的
に接続する短絡回路体Ｃ２。この短絡回路体は、通常は
平面であって短絡面を構成する縁部表面Ｓ３内に形成さ
れる。この短絡のため、アンテナの共振は少なくともほ
ぼ１／４波長型でなければならない。
【００５３】アンテナはさらに、特に結合線の形状を有
する結合装置を含む。この装置は、一方では、二つの区
間Ｃ１およびＣ３からなり、内部接続点１８でパッチ６
に接続された主導体を含む。他方では、この装置は、主
導体と協働し以下に詳述する同じく複合型のアース導体
を含む。この装置は、送信アンテナの場合、例えば、信
号処理装置８からアンテナの単数または複数の共振を励
起するために、アンテナの共振構造体をこの信号処理装
置に接続する接続アセンブリの全体または一部を構成す
る。接続アセンブリは、この装置に加え、通常、アンテ
ナの外部にあり二つの導体を含むＣ４、Ｃ５などの接続
線を含む。アンテナ側のこの線の端部において、これら
二本の導体はそれぞれ、結合装置に属し、アンテナの二
つの端子を構成するとみなすことができる二つの接続導
体に接続される。この線の反対端において、この線の二
つの導体はそれぞれ、信号処理装置の二つの端子に接続
される。この線は特に、同軸型、マイクロストリップ
型、あるいはコプレーナ型とすることができる。当該ア
ンテナが受信アンテナを構成する場合、この同じアセン
ブリが、アンテナが受信した信号を信号処理装置に送信
する。このアセンブリの種々の素子は、上記で規定され
た機能を有する。
【００５４】本発明はまた、本発明によるアンテナと、
前記接続アセンブリによりこのアンテナに接続された前
記信号処理装置とを含む通信装置を対象とする。
【００５５】本発明によるアンテナは、単一周波数アン
テナまたは多周波数アンテナとすることができる。例と
して示したアンテナは複周波数アンテナであり、すなわ
ち、二つの動作周波数に対応する二つのモードで動作で
きるように、少なくとも二つの共振を発生することがで
きるものでなければならない。この目的のため、パッチ
６内にスロットが形成されており、このパッチの外側で
前方に向かって開口している。スロットは縦方向分離ス
ロットＦ１を構成する。このスロットが占めている縦方
向の範囲が、このパッチ内に前方領域Ｚ２、Ｚ１、Ｚ１
２を規定し、スロット自体はこの領域内で、一次ゾーン
Ｚ１と二次ゾーンＺ２とを分離する。後方領域ＺＡは、
この前方領域と後縁部１０の間に延びる。この後方領域
は縦方向ＤＬにおいてはこの前方領域よりもはるかに短
い。
【００５６】内部接続点１８は一次ゾーンＺ１内に位置
する。その場合、アンテナの動作モードは、この縦方向
またはこれに近接する方向の二つの向きに進行波が伝播
することにより定常波ができる一次モードとなり、これ
らの波は、二次ゾーンＺ２をほぼ除いて、この一次ゾー
ンとこの後方領域とを含む区域内を伝播する。別の動作
モードは、二つの同じ向きに進行波が伝播することによ
り定常波ができる二次モードであり、これらの波は、一
次および二次ゾーンと後方領域とを含む別の区域内を伝
播する。
【００５７】この配置の範囲内では、後方領域ＺＡは、
二次モードを確立することが可能になるように二次ゾー
ンを一次ゾーンに結合する第一機能を有する。後方領域
は、後縁部上に存在する短絡がこれらの二つのゾーンの
各々においてその役割を果たすことができるようにする
第二の機能を有する。その場合、アンテナは、各動作周
波数に関して、すくなくとも近似的には１／４波長型で
ある。
【００５８】パッチおよび結合線の構成、より詳細に
は、内部接続点１８の縦方向位置は、信号処理装置、よ
り一般にはこの信号処理装置をこの通信装置に接続する
接続線についてアンテナがもたらすインピーダンスの所
定の所望値が生じるように選択される。以下、このイン
ピーダンスをアンテナのインピーダンスと呼ぶことにす
る。送信アンテナの場合、通常、このインピーダンスは
入力インピーダンスと呼ばれる。その所望値は、有利に
は接続線のインピーダンスに等しい。好ましくは、接続
点の位置がアンテナのインピーダンスに、種々の動作周
波数についてほぼ同じ値を付与するのはこのためであ
る。
【００５９】動作周波数が所定の所望値を有することは
一般的に有効である。有利には、これらの値は、一次ゾ
ーンＺ１および二次ゾーンＺ２のそれぞれの縦方向寸法
を適切に選択することにより得ることができる。通常、
これらの二つの寸法が異なっているのはこのためであ
る。
【００６０】詳細に記述した例においては、パッチ６の
構成はさらに、横方向ＤＴに延びるスロットを形成す
る。このスロットは、後方領域ＺＡからこの一次ゾーン
を部分的に分離する横方向分離スロットＦ２を構成す
る。このスロットは、縦方向分離スロットＦ１の後端に
接続している。他のスロットＦ３は、一次ゾーンＺ１内
を横方向分離スロットＦ２から前方に向かって延びる。
この他のスロットは、その役割が、その長さに応じて増
加する範囲において動作周波数を下げることであること
から、周波数低減スロットと呼ぶことができる。従って
このスロットにより、所定の所望値の動作周波数を得る
のに必要なパッチの長さを制限することが可能であるば
かりでなく、その長さを適切に調節することにより、こ
れらの周波数を調節することも可能である。
【００６１】好ましくは、アンテナは、縦方向ＤＬおよ
び垂直方向ＤＶに延びる対称面を有し、基板の上面内の
この面の跡が、パッチ６についての対称軸Ａを構成す
る。二つの素子が対称軸または面を基準として相互に対
称である時、図の右側に記された素子の符号内に含まれ
る数字は、対応する左の素子に１０を加えた数字に等し
い。結合装置および一次ゾーンＺ１は軸Ａの近傍に延
び、パッチの構成は、この一次ゾーンの両側に前記二つ
の縦方向分離スロットＦ１、Ｆ１１を形成する。その場
合、二次ゾーンは、これらの二つのスロットを越えたと
ころに各々位置する二つの部分Ｚ２、Ｚ１２を含む。
【００６２】このような状況では、分離スロットＦ１、
Ｆ２、Ｆ１１、Ｆ１２のアセンブリはＵ字形を有する。
このＵの分岐は縦方向であり、ベースは横方向である。
このベースは、後方領域ＺＡの軸方向部分を介して、一
次ゾーンＺ１を短絡Ｃ２、Ｃ１２に接続するために、軸
の両側に延びる軸方向間隙２０を有する。
【００６３】上述の従来の第一アンテナにおいて既に適
用されている有利な構成によれば、アンテナの結合装置
を構成する結合線は、上部導電層に属する導体を含む。
より詳細には、前記主導体の区間Ｃ１は、縦方向ＤＬに
沿ってパッチ６の区域内に入り込む。この区間は、後縁
部１０に隣接する後端と、内部接続点１８を構成する前
端との間に延びる。主導体のこの区間Ｃ１はストリップ
の形状を有し、水平結合ストリップと呼ぶことができ
る。
【００６４】上述の従来の第一アンテナの場合と同様
に、このストリップは、二つの切り欠きＦ４およびＦ１
４により側方向に制限される。しかしながら、本発明の
アンテナでは、これら二つの切り欠きＦ４およびＦ１４
は、方向ＤＴにおいては間隙が十分に狭く、方向ＤＬに
おいては十分に長いので、各々、縦方向スロットＦ４お
よびＦ１４とみなすことができる。これら二つのスロッ
トは、パッチ６からこのストリップを分離するので、以
下、結合スロットと呼ぶことにする。これらのスロット
の幅の選択は、有利にも、この結合ストリップが主導体
を構成する線路のパラメータが、この線路の端部におい
てのみアンテナを励振するためのマイクロストリップ型
の線路としてというよりも、この線路の長さに沿って分
散してアンテナを励振することができるコプレーナ線路
としてこの線路を設計することによって決定できるとい
う点に起因する。
【００６５】このコプレーナ線路のアース導体は、コプ
レーナ線路と同じように、主に、二つのスロットＦ４お
よびＦ１４を越えたところにあるこのストリップＣ１の
両側の側方向に位置するパッチ６の部分によって構成さ
れ、マイクロストリップ線路内のようにアンテナのアー
スで構成されるわけではない。以下、この線路を水平コ
プレーナ線路と呼ぶことにする。
【００６６】この線路により、この水平コプレーナ線路
とアンテナとに共通な二つの端子であって、この線路の
アース導体４とこのストリップＣ１の後端とにより各々
構成される端子の間の外部接続線により印加または収集
される電磁信号を介して、アンテナをこの水平コプレー
ナ線路の後端に結合することが可能である。しかしなが
ら、少なくとも特定の無線電話のような機器の場合に
は、パッチの面内に位置するこのような導体を介して、
結合装置とこの外部線との間を接続することによって、
これらの機器の製造が複雑になるかもしれない。
【００６７】より詳細には、当該水平コプレーナ線路は
軸Ａに沿って延びている。この水平コプレーナ線路は、
二つの結合スロットＦ４およびＦ１４により画定される
Ｕ字形部分のベースの軸方向間隙２０を通過する。上述
したように、所望の値をアンテナのインピーダンスに付
与するために、その主導体の前端１８の位置が決定され
る。しかしながら、このインピーダンスは、結合ストリ
ップＣ１および結合スロットＦ４およびＦ１４の幅、な
らびに基板の性状など他のパラメータによっても変わ
る。
【００６８】従来の第一アンテナにおいて適用された別
の有利な構成によれば、前記短絡回路体は、二つの短絡
導体Ｃ２およびＣ１２を含む複合短絡回路体である。こ
れらの二つの導体は、両者の間に自由間隙を設けて垂直
方向ＤＶに延びる。各短絡はアンテナのアース４をパッ
チ６に接続する。
【００６９】本発明に特有の構成によれば、アンテナ結
合線はさらに、縁部表面Ｓ３上に形成され、垂直コプレ
ーナ線路を形成することができる接続導体を含む。この
ような線は、特に以下の導体により構成される。
【００７０】− 二つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２の間
に設けられた間隙内の下端と上端との間で垂直方向ＤＶ
に沿って延びる主導体Ｃ３。この上端は、水平コプレー
ナ線路の主導体Ｃ１の後端に接続される。垂直コプレー
ナ線路のこの主導体は、同時に、第一接続導体と、アン
テナの第一端子と、結合線の主導体の垂直区間とを構成
する。
【００７１】− 導体Ｃ３と協働し、二つの短絡導体Ｃ
２およびＣ１２により構成される二つのアース導体。
【００７２】これら二つの短絡導体は、同時に、共にア
ンテナの第二端子を構成する。結合線の垂直導体Ｃ３
は、水平導体Ｃ１と同じ幅を有し、さらにこの垂直導体
は、垂直線の区間が、インピーダンスの著しい不連続性
をもたない水平コプレーナ線路に接続される垂直コプレ
ーナ線路を構成することができるように、各々、スロッ
トＦ４およびＦ１４と同じ幅を有するスロットＦ５およ
びＦ１５によって、短絡導体Ｃ２およびＣ１２から分離
される。
【００７３】寸法が限定される機器の場合、これらの接
続導体が縁部表面Ｓ３上に形成されることにより、機器
の表面に形成されるアンテナに属する結合装置と、この
装置を信号処理装置に接続する接続線との間の接続が著
しく容易になる。この処理装置がこの機器の内部に位置
する場合、この線は、アンテナの近傍ではアンテナの面
に対し直角である同軸線の形状をとることができる。他
の場合、接続導体のこの配置により、面上に予めアンテ
ナの基板が固定されてあるマザーボードにより支承され
ている導体へのアンテナの接続が容易になり、通常、接
続線は、少なくともアンテナの近傍では、アンテナの縦
方向に平行である。
【００７４】さらに、基板の縁部表面上にアンテナの端
子を形成するのに適するこのような接続導体を作製する
ことによって、アンテナの製造が複雑になることはほと
んどない。実際、一方では、製造されるアンテナが１／
４波長型であるためには短絡導体を作製することが必要
である。他方では、第一接続導体は、短絡導体の作製プ
ロセスに少なくとも類似したプロセスにより作製するこ
とができ、さらに大半の場合、同一製造段階中に作製す
ることができる。
【００７５】より詳細には、例として示した第一アンテ
ナに特有な有利な構成によれば、結合装置の接続導体ア
センブリは、以下の段階によって集合的に作製される。
【００７６】− 縁部表面Ｓ３上に垂直導電層を形成す
る段階。
【００７７】− 二つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２、な
らびに第一接続導体Ｃ３を同時に作製するためにこの層
をエッチングする段階。ここでは、これらの導体が各
々、二つの短絡帯と垂直結合ストリップを構成する。
【００７８】好ましくは、接続導体は後縁部部分１０だ
けを占める。例として示されたアンテナにおいては、一
次ゾーンＺ１とほぼ同じ部分である。
【００７９】好ましくは、結合ストリップ、およびこれ
らのストリップの両側に位置する結合スロットなどのス
ロットの幅は、垂直および水平コプレーナ線路により構
成される結合線に、通常５０オームの均一で適切なイン
ピーダンスを付与するように選択される。また、アンテ
ナのインピーダンスは、内部接続点１８の位置を選択す
ることにより調節される。結合スロットの幅が小さな値
であることと、それによって生じる側面結合効果とによ
り、これらの種々のパラメータに関する製造余裕を拡大
することが可能であり、しかも、良好な結合品質を維持
したままで可能である。
【００８０】小型機器内に内蔵するための例として示し
た第一アンテナの場合、アンテナの外部の接続線は同軸
線である。通常、同軸線は、少なくともアンテナの近傍
では、このアンテナの表面に対しほぼ直角な方向、すな
わち例えば垂直方向ＤＶ、に沿って延びる。同軸線は軸
導体Ｃ４を含む。この軸導体は、線の一方の端では導体
Ｃ３に接続される。この軸導体は、線の他端では、信号
処理装置８の一方の端子に接続される。軸導体は、線長
にわたり、導電外装Ｃ５で囲まれる。この外装は、線の
第一端では、同時に二つの短絡導体Ｃ２およびＣ１２に
接続される。この外装は、線の他方端では、例えば送信
器で構成される信号処理装置８の他方の端子に接続され
る。
【００８１】この第一アンテナの実施形態の範囲におい
て、数値例として、種々の組成および値を以下に示す。
長さは縦方向ＤＬに沿って示し、幅は横方向ＤＴに沿っ
て示してある。
【００８２】− 一次動作周波数：９４０ＭＨｚ − 二次動作周波数：８７０ＭＨｚ − 入力インピーダンス：５０オーム − 基板の組成および厚さ：ｅr＝４．３の比誘電率お
よびｔａｎ ｄ＝０．０２の散逸係数を有するエポキシ
樹脂、厚さ１．６ｍｍ − 導電層の組成および厚さ：銅、１７ミクロン − 一次ゾーンＺ１の長さ：２６ｍｍ − 一次ゾーンＺ１の幅：２９ｍｍ − 二次ゾーンＺ２およびＺ１２の長さ：３０ｍｍ − これらの各ゾーンの幅：５．５ｍｍ − 後方領域Ｚ３の長さ：２．５ｍｍ − 水平コプレーナ線路の導体Ｃ１の長さ：２５ｍｍ − 垂直コプレーナ線路の導体Ｃ１および主導体Ｃ３の
幅：２．１ｍｍ − 導体Ｃ３の高さ：０．８ｍｍ − 横スロットＦ２およびＦ１２に関しては水平方向で
示される全スロットに共通な幅：０．５ｍｍ − 周波数低減スロットＦ３およびＦ１３の長さ：５ｍ
ｍ − 軸方向間隙２０の幅：７ｍｍ − 各短絡導体Ｃ２およびＣ１２の幅：５ｍｍ 図５および図６は、本発明による第二アンテナの場合
に、外部接続線およびアンテナ結合線との間の接続がど
のように行われるかを示す図である。
【００８３】この第二アンテナの種々の素子は、少なく
ともそれらの機能に関しては、上述した第一アンテナの
種々の素子と同様である。そのような素子は、番号が５
０増えていることを除き、第一アンテナの同類の素子と
同じ参照記号および／または符号で示してあり、例え
ば、第一アンテナの外部接続線のアース導体Ｃ５は第二
アンテナの導体Ｃ５５と同様である。
【００８４】この第二アンテナは以下の点で第一アンテ
ナと異なる。
【００８５】外部接続線の主導体Ｃ５４およびアースＣ
５５は、マザーボードを構成し、ここには図示されてい
ない信号処理装置の同じく図示されていない構成要素を
支承する誘電体薄板３０の下面および上面に形成され
る。この線はマイクロストリップ型である。そのアース
とマザーボードのアースを構成する層は、アンテナのア
ース５４の延長部分である。このアンテナの基板５２
は、マザーボード３０の上面に固定される。垂直結合線
の主導体、すなわち、前記第一接続導体は、マザーボー
ド３０を貫通する金属円筒Ｃ５３の形状を有する。この
導体は、一方では水平結合ストリップＣ５１に、他方で
は外部接続線のストリップ５４に、二つの溶接部３２お
よび３４によって接続される。二つの短絡導体Ｃ５２お
よびＣ６２は、予め構成され、同時に、基板５２の上面
と、その縁部表面Ｓ５３と、マザーボード３０のアース
Ｃ５５に張り付けられた二枚金属帯の形で作製される。
【００８６】当然のことながら、マザーボード上に平ら
に固定されるアンテナの接続のために他の形態も考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により作製される第一アンテナを含む通
信装置の斜視図である。
【図２】図１のアンテナの上面図である。
【図３】同アンテナの正面図である。
【図４】ＭＨｚで表わす周波数の変化に応じた、同アン
テナの入力部における単位をデジベルとする反射係数の
変化の線図である。
【図５】本発明により作製される第二アンテナの軸方向
垂直面による部分断面図である。
【図６】図５のアンテナの部分斜視図である。
【符号の説明】
２ 誘電体基板 ４ アース導体面 ６ 導電パッチ ８ 信号処理装置 Ｃ１ 水平結合ストリップ Ｃ２ 短絡導体 Ｃ３ 垂直区間 Ｃ４ 軸導体 Ｃ５ 導電外装 ＤＢ 後部方向 ＤＦ 前部方向 ＤＬ 縦方向 ＤＴ 横方向 ＤＶ 垂直方向 Ｓ１ 下面 Ｓ２ 上面 Ｓ３ 縁部表面 Ｚ１ 一次ゾーン Ｚ２、Ｚ１２ 二次ゾーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロランス・ロルシー フランス国、77310・サン・フアルジヨ・ ポンテイエリー、シユマン・ドウ・ビリ エ・41 (72)発明者 ジヤン−フイリツプ・クペ フランス国、29200・ブレスト、リユ・ド ウ・ロシユフオール・５ (72)発明者 フランソワ・ルペネツク フランス国、29840・ポスポデール、ルー ト・ドウ・ケルアラン・19・アー (72)発明者 セルジユ・トウタン フランス国、29280・プルザン、アレ・サ ン・ポル・ルー・33

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロストリップ技術により作製され
    るアンテナであって、 下面（Ｓ１）、上面（Ｓ２）および縁部表面（Ｓ３）を
    有する誘電体基板（２）と、 前記下面上に拡がるアース導体面（４）と、 前記上面上に拡がる導電パッチ（６）と、 前記縁部表面上に延び、前記アース導体面（４）に前記
    導電パッチを接続する二つの短絡導体（Ｃ２、Ｃ１２）
    と、 前記アンテナと信号処理装置との間で信号を伝送するた
    めの接続導体とを備え、 接続導体が、誘電体基板の上面に延びる第一の区画（Ｆ
    ４、Ｃ１、Ｆ１４）と、縁部表面上に延びインピーダン
    スの著しい不連続性をもたずに第一の区間を延長する第
    二の区画（Ｆ５、Ｃ３、Ｆ１５）とを有するコプレーナ
    と呼ばれる線路を有することを特徴とするアンテナ。
  2. 【請求項２】 共振構造体を有するアンテナであって、
    該共振構造体自体が、 前記誘電体基板（２）であって、アンテナ内で規定さ
    れ、水平方向を構成するた方向（ＤＬおよびＤＴ）に拡
    がる相互に向き合う二つの主表面を有し、それら二つの
    主表面が各々前記下面（Ｓ１）と前記上面（Ｓ２）とを
    構成し、さらに他の方向が、前記アンテナ内で規定さ
    れ、前記水平方向の各々と角度を形成し、前記他の方向
    が垂直方向（ＤＶ）を構成し、前記縁部表面（Ｓ３）が
    前記垂直方向を含む誘導体基板（２）と、 前記下面上に拡がり、前記アンテナの前記アース導体面
    （４）を構成する下部導電層と、 前記導電パッチ（６）を構成できるように前記アース導
    体面の上方の前記上面の区域に拡がる上部導電層であっ
    て、前記導電パッチは形状、縁部、長さ、幅を有し、該
    長さおよびその幅が、各々、長さ方向（ＤＬ）および横
    方向（ＤＴ）を構成する前記二つの水平方向に延び、前
    記縁部表面（１０）がさらに前記導電パッチの縁部（１
    ０）を含み、該縁部が前記横方向（ＤＴ）に延びる上部
    導電層と、 前記垂直方向（ＤＶ）に延び、共振構造体に対して少な
    くとも近似的に１／４波長型の共振を強制する前記短絡
    導体（Ｃ２）とを備え、 前記アンテナがさらに、結合線の中を伝播する進行波
    と、前記共振構造体の前記共振との間で結合を行うのに
    適した結合線を備え、該結合線自体が内部接続点（１
    ８）において前記導電パッチ（６）に接続された主導体
    と、 該主導体側で主導体に平行に延びるアース導体とを備
    え、 結合線の前記主導体が、前記短絡導体（Ｃ２）側に拡が
    り、第一接続導体を構成する垂直区間（Ｃ３）を含み、
    前記結合線の前記アース導体が、前記短絡導体によって
    構成される垂直区間を含み、それによって、前記接続導
    体の前記垂直区画を含み前記結合線に属する垂直線を介
    して、前記の信号処理装置（８）に前記共振構造体を接
    続することができることを特徴とする請求項１に記載の
    アンテナ。
  3. 【請求項３】 前記短絡導体の前記垂直区間（Ｃ３）を
    前記内部接続点（１８）に接続することができるよう
    に、結合線の前記主導体がさらに、前記縦方向（ＤＬ）
    に延びた、前記上部導体内に形成される水平結合ストリ
    ップ（Ｃ１）を含み、該水平結合ストリップが、各々該
    水平結合ストリップの二つの縁部上に延びた二つの縦方
    向側面スロット（Ｆ４、Ｆ１４）によって前記導電パッ
    チから分離され、前記結合線の前記アース導体がさら
    に、前記水平結合ストリップの両側で前記導電パッチに
    よって構成される水平区画を有し、前記水平結合ストリ
    ップと主導体の前記水平区間とが水平コプレーナ線路を
    構成し、 前記アンテナが、前記縁部表面（Ｓ３）の区域上に延び
    た垂直導電層を有し、短絡回路体が二つの前記短絡導体
    （Ｃ２、Ｃ１２）を有する複合短絡であり、前記二つの
    短絡導体が、結合線の主導体の前記垂直区間（Ｃ３）の
    両側で、前記垂直導電層に属する二つの垂直短絡回路体
    によって構成され、前記垂直区間がインピーダンスの著
    しい不連続性をもたずに前記水平コプレーナ線路に接続
    される垂直コプレーナ線路を構成するように、前記結合
    線の主導体が、前記垂直導電層に属し、各々二つの垂直
    側面スロット（Ｆ５、Ｆ１５）によって前記二つの短絡
    導体から分離された垂直結合ストリップで構成される請
    求項２に記載のアンテナ。
  4. 【請求項４】 前記垂直コプレーナ線路（Ｃ２、Ｆ５、
    Ｃ３、Ｆ１５、Ｃ１２）が導電パッチ（６）の前記幅の
    一部分にだけ形成されることを特徴とする請求項３に記
    載のアンテナ。
  5. 【請求項５】 前記垂直方向（ＤＶ）に延び、前記導電
    パッチ（６）の対称軸（Ａ）を通る平面を基準にする対
    称形であることを特徴とする請求項２から４のいずれか
    一項に記載のアンテナ。
  6. 【請求項６】 無線通信装置であって、 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナと、 前記接続導体（Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１２）を介して前記アン
    テナに接続される前記信号処理装置（８）とを含む装
    置。
JP10351948A 1997-12-11 1998-12-10 マイクロストリップ技術により作製される短絡型アンテナおよび該アンテナを含む装置 Pending JPH11284430A (ja)

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DE (1) DE69821327T2 (ja)
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