JPS593042B2 - microstrip antenna - Google Patents

microstrip antenna

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JPS593042B2
JPS593042B2 JP42979A JP42979A JPS593042B2 JP S593042 B2 JPS593042 B2 JP S593042B2 JP 42979 A JP42979 A JP 42979A JP 42979 A JP42979 A JP 42979A JP S593042 B2 JPS593042 B2 JP S593042B2
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JP
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microstrip antenna
conductor
antenna
conductor plate
present
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JP42979A
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Japanese (ja)
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JPS5593305A (en
Inventor
登喜雄 多賀
発 三島
綱夫 兼堀
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/005Patch antenna using one or more coplanar parasitic elements

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不平衡平面回路共振器の有する放射損失を積
極的に利用したマイクロストリップアンテナにおいて、
導体板を装荷することによって広帯域化を図る構造に関
する。
Detailed Description of the Invention The present invention provides a microstrip antenna that actively utilizes the radiation loss of an unbalanced planar circuit resonator.
This invention relates to a structure that achieves a wide band by loading a conductor plate.

不平衡平面回路共振器を利用したマイクロストリップア
ンテナは一般に小型・軽量で、かつ低姿勢であるという
利点を有している。
Microstrip antennas using unbalanced planar circuit resonators generally have the advantages of being small, lightweight, and low-profile.

そのうち、第1図は放射素子1が円形状(半径a)の円
形マイクロストリップアンテナの構造例である。
Among them, FIG. 1 shows an example of the structure of a circular microstrip antenna in which the radiating element 1 is circular (radius a).

2は波長に比べて十分薄い誘電体基板(比誘電率εr、
厚さh)であり、3は地板導体であり、開放周辺端4か
ら電波が放射される。
2 is a dielectric substrate that is sufficiently thin compared to the wavelength (relative permittivity εr,
3 is a ground plane conductor, and radio waves are radiated from the open peripheral end 4.

この共振器の基本モードの共振角周波数は α= 1.841/ρ7.υ。The resonant angular frequency of the fundamental mode of this resonator is α=1.841/ρ7. υ.

=真空中の光速(3×刊8m/Sec )と近似できる
= can be approximated to the speed of light in a vacuum (3 x 8 m/Sec).

給電点5は、共振器内部あるいは周辺端の適当な位置に
設けることができる。
The feed point 5 can be provided at any suitable position inside the resonator or at the peripheral edge.

周辺端から給電した場合の等価Q値はと近似できる。The equivalent Q value when power is supplied from the peripheral edge can be approximated as follows.

ここにGrは放射損失を表わす等価コンダクタンス、c
oは円形共振器の等価キャパシタンス(λ0;真空中波
長)、tanδは誘電体基板2の損失角、δ8は導体箔
1,30表皮深さである。
Here, Gr is the equivalent conductance representing radiation loss, and c
o is the equivalent capacitance of the circular resonator (λ0; wavelength in vacuum), tan δ is the loss angle of the dielectric substrate 2, and δ8 is the skin depth of the conductive foils 1 and 30.

Grはε1に関する減少関数であり、εr−1(空気)
のとき最大となりGr<、 0.006 [mho ]
である。
Gr is a decreasing function with respect to ε1, εr−1 (air)
It is maximum when Gr<, 0.006 [mho]
It is.

よってGr10)。Coく3.75(h/λ0)であり
、また通常δ7h<tanδz10−2〜10−3であ
るから Q ’=625Gr(h/λ0)十tanδ (
5)となる。
Therefore, Gr10). Since δ7h<tanδz10-2~10-3, Q'=625Gr(h/λ0)+tanδ (
5).

hくλ。でなければならないから、h//2゜zlo−
2と仮定するとQz102〜103程度トナリ、アンテ
ナとしてはQ値が大きすぎる。
hkuλ. Since it must be, h//2゜zlo-
If it is assumed that Qz is 2, the Q value is about 102 to 103, which is too large for an antenna.

従ってこの種のアンテナは本質的に狭帯域であり、高誘
電基板を用いる程、放射損失を表わすQ値(Qr=ω。
Therefore, this type of antenna essentially has a narrow band, and the higher the dielectric substrate used, the higher the Q value (Qr=ω), which represents radiation loss.

Co/Gr)が大きくなるので帯域が狭くなる。そのた
め、移動通信のような多チヤンネルシステムにこの種の
アンテナを応用する場合には、アンテナの外部に接続さ
れるLC回路を調節することにより第2図に示すごとく
チャンネル毎に同調を取らなければならず、実用上の欠
点があった。
Co/Gr) increases, the band becomes narrower. Therefore, when applying this type of antenna to a multi-channel system such as mobile communication, it is necessary to tune each channel by adjusting the LC circuit connected to the outside of the antenna, as shown in Figure 2. However, there were practical drawbacks.

本発明はこの点を解決することを目的とし、アンテナの
放射面側に導体板を装荷し、この導体を空間結合によっ
て給電する。
The present invention aims to solve this problem by loading a conductive plate on the radiation surface side of the antenna and feeding power through this conductor by spatial coupling.

これにより、導体板無装荷のマイクロストリップアンテ
ナの共振周波数に、導体板装荷による共振周波数特性を
重畳させ、等価的に(5)式の幅りを大きくして広帯域
化を図ることができる。
Thereby, the resonant frequency characteristic due to the conductor plate loading is superimposed on the resonant frequency of the microstrip antenna without the conductor plate loading, and it is possible to equivalently increase the width of equation (5) and widen the band.

以下、図面について詳細に説明する。The drawings will be described in detail below.

第3図は本発明によるマイクロストリップアンテナの構
造例であって、8は放射素子、9は誘電体基板、10は
地板導体、11は給電点、12は給電線、13は入力端
子、14は導体板支持棒、15は導体円板である。
FIG. 3 shows an example of the structure of a microstrip antenna according to the present invention, in which 8 is a radiating element, 9 is a dielectric substrate, 10 is a ground plane conductor, 11 is a feed point, 12 is a feed line, 13 is an input terminal, and 14 is a The conductor plate support rod 15 is a conductor disk.

放射素子8の中心は地板導体10に短絡されている。The center of the radiating element 8 is short-circuited to the ground plane conductor 10.

これは使用するモードを固定するためであり、この場合
には放射素子8の中心における電界成分が零となるモー
ドである。
This is to fix the mode to be used, which in this case is a mode in which the electric field component at the center of the radiating element 8 is zero.

このとき、入力端子13からみた入力インピーダンスは
、給電点11を放射素子8の動径方向に動かすことによ
り、零からほぼ無限大までの範囲で選択できる。
At this time, the input impedance seen from the input terminal 13 can be selected in the range from zero to almost infinity by moving the feeding point 11 in the radial direction of the radiating element 8.

従って、整合をとるべく給電点11を設定することがで
きる。
Therefore, the feed point 11 can be set to achieve matching.

本発明では、第3図の実施例に示すように、導体円板1
5を導体板支持棒14によって装荷したものであり、導
体円板15は空間給電され、新たに放射素子として動作
する。
In the present invention, as shown in the embodiment of FIG.
5 is loaded by a conductor plate support rod 14, and the conductor disk 15 is spatially powered and operates as a new radiating element.

この導体円板150半径および位置を適当に選ぶことに
より、スタガ的ニマイクロストリップアンテナの広帯域
化を図ることができるものである。
By appropriately selecting the radius and position of the conductor disk 150, the staggered bimicrostrip antenna can have a wide band.

第4図に本発明による構成のマイクロストリップアンテ
ナの周波数特性と、従来のマイクロストリップアンテナ
の周波数特性例を示す。
FIG. 4 shows frequency characteristics of a microstrip antenna configured according to the present invention and an example of frequency characteristics of a conventional microstrip antenna.

16は導体板を装荷しないマイクロストリップアンテナ
の特性、17は導体板を装荷したマイクロストリップア
ンテナの特性を示している。
16 shows the characteristics of a microstrip antenna not loaded with a conductor plate, and 17 shows the characteristics of a microstrip antenna loaded with a conductor plate.

これらを比較すれば、明らかに本発明のマイクロストリ
・ノブアンテナの帯域幅が従来のものと比べて拡大され
ていることがわかる。
Comparing these, it is clear that the bandwidth of the microstriped knob antenna of the present invention is expanded compared to the conventional one.

実施例として、円形マイクロストリップアンテナについ
て説明を行なったが、特に円形状の放射素子に限定する
ものではなく、同様に、第3図における導体板支持棒1
4のかわりに、適当な誘電体板を用いて導体板を支えて
も同様の効果が得られることを付記するものである。
Although a circular microstrip antenna has been described as an example, it is not limited to a circular radiating element, and similarly, the conductor plate support rod 1 in FIG.
It should be noted that the same effect can be obtained by supporting the conductor plate using a suitable dielectric plate instead of 4.

以上説明したように、本発明のマイクロストリップアン
テナは、小型・軽量、かつ低姿勢であるという利点を損
なうことなく、導体板を装荷するという簡単な構成で帯
域の拡大を図ることができるので、この種のアンテナを
移動通信などの多チヤンネルシステムへ適用する場合な
どに、必要な共振帯域特性をもたせることができる。
As explained above, the microstrip antenna of the present invention can expand the band with a simple configuration of loading a conductor plate without sacrificing the advantages of being small, lightweight, and low profile. When this type of antenna is applied to a multi-channel system such as mobile communication, it is possible to provide necessary resonance band characteristics.

なお実施例では導体板15の数が1枚の場合について例
示したが、複数の導体板を適当な間隔で平行に配置する
ことにより本発明の効果が更に改善されることが推測さ
れる。
In the embodiment, the case where the number of conductor plates 15 is one is illustrated, but it is presumed that the effects of the present invention can be further improved by arranging a plurality of conductor plates in parallel at appropriate intervals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のマイクロストリップアンテナの構成図、
第2図は従来のマイクロストリップアンテナを多チヤン
ネルシステムに用いる場合の共振周波数同調図、第3図
は本発明のマイクロストリップアンテナの構造例、第4
図は本発明の構成によるマイクロストリップアンテナの
共振周波数特性と従来の構成によるマイクロストリップ
アンテナの共振周波数特性の実験データの比較を示す。 1.8・・・・・・放射素子、2,9・・・・・・誘電
体基板、3.10・・・・・・地板導体、4・・・・・
・開放周辺端、5゜11・・・・・・給電点、6.12
・・・・・・給電線、I、13・・・・・・入力端子、
14・・・・・・導体板支持棒、15・・・・・・導体
円板、16・・・・・・従来のマイクロストリップアン
テナの周波数特性、17・・・・・・本発明によるマイ
クロストリップアンテナの周波数特性。
Figure 1 is a configuration diagram of a conventional microstrip antenna.
Figure 2 is a resonance frequency tuning diagram when a conventional microstrip antenna is used in a multi-channel system, Figure 3 is a structural example of the microstrip antenna of the present invention, and Figure 4 is a diagram of resonance frequency tuning when a conventional microstrip antenna is used in a multi-channel system.
The figure shows a comparison of experimental data of the resonant frequency characteristics of the microstrip antenna with the configuration of the present invention and the resonant frequency characteristics of the microstrip antenna with the conventional configuration. 1.8...Radiating element, 2,9...Dielectric substrate, 3.10...Ground conductor, 4...
・Open peripheral edge, 5°11...Power supply point, 6.12
...Feeding line, I, 13...Input terminal,
14...Conductor plate support rod, 15...Conductor disk, 16...Frequency characteristics of conventional microstrip antenna, 17...Micro according to the present invention Frequency characteristics of strip antenna.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 波長に比べて薄い誘電体を挾み、対向する放射導体
素子と接地導体板から構成される不平衡平面回路共振器
によるマイクロストリップアンテナにおいて、放射面側
に放射導体素子に平行な導体板を、空気層もしくは誘電
体層を挾んで配置したことを特徴とするマイクロストリ
ップアンテナ。
1. In a microstrip antenna using an unbalanced planar circuit resonator consisting of a dielectric thinner than the wavelength and a radiation conductor element and a grounded conductor plate facing each other, a conductor plate parallel to the radiation conductor element is placed on the radiation surface side. , a microstrip antenna characterized by being arranged with an air layer or a dielectric layer sandwiched therebetween.
JP42979A 1979-01-09 1979-01-09 microstrip antenna Expired JPS593042B2 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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