JPH05327331A - プリントアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インピーダンス特性を広帯域化し、また整合手
段の挿入損失を少なくしたプリントアンテナを提供する
にある。 【構成】プリントアンテナはプリント配線基板を用いて
下面にアース導体層３を、上面の両側に頂部容量装荷板
８となるアンテナ導体層１を形成している。インダクタ
ンス導体部６及びキャパシタンス導体部７からなる並列
共振回路は両側のアンテナ導体層１、１間のプリント配
線基板の上面に設けて、アンテナ素子部と一体化を図っ
ている。並列共振回路が並列接続される一対の給電点へ
の給電はアンテナ導体層１、１に一体連結されたパター
ン１ａ、１ａから、誘電体層２、アース導体層３を貫通
させた給電導体４、４により行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体通信機器への組
み込みに適した小型のプリントアンテナに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】プリントアンテナはフォトエッチング技
術により、電気的特性の再現性が良好なプリント配線基
板を用いたマイクロストリップ形アンテナであって、一
枚の多層銅張積層プリント配線基板で構成されたプリン
トアンテナは、小型で、しかも特性が均一で量産に適し
ているので、移動体通信用機器に広く使用されている。

【０００３】このようなプリントアンテナは基本的に
は、図９〜図１１に示すようにアンテナ導体層１、誘電
体層２、アース導体層３、給電導体４とで構成されてお
り、図９に示すプリントアンテナは、非接地型アンテナ
素子部を有するプリントアンテナの例を示しており、こ
の図示例の場合スルーホール或いは給電ピンからなる給
電導体４、４をアンテナ導体層１から、誘電体層２、ア
ース導体層３を貫通させて配設してある。

【０００４】図１０に示すプリントアンテナは、接地型
アンテナ素子部を有するアンテナの例を示している。ま
た図１１は、短縮型逆Ｆアンテナ素子部を有するプリン
トアンテナの例を示しており、このプリントアンテナは
給電導体４の他に、アンテナ導体層３とアース導体層３
とを電気的に接続する接地導体５が、スールホール或い
は導体ピンにより追加されている点で図１０のアンテナ
と異なるものである。

【０００５】上記いずれのプリントアンテナの場合も、
アンテナ素子部に、インダクタンス素子、キャパシタン
ス素子を装荷した例を示している。これら装荷により、
アンテナ外形は小型になるが、アンテナ特性は狭帯域に
なる。一方プリントアンテナはフォトエッチング技術に
よって電気的特性の再現性が良好で、ばらつきが少ない
ため、若干狭帯域であっても実用が可能となり、上記の
ように装荷する場合が多い。

【０００６】ところが、近年移動体通信の需要の増大に
より、周波数割当バンド幅が広がり、特に携帯電話機用
アンテナの場合、超小型化に加えて広帯域化の要望が強
まって来た。従来、アンテナ広帯域化の手段としては、
サセプタンス補償法が用いられてきた。このサセプタン
ス補償法について簡単に説明する。通常のアンテナイン
ピーダンスの周波数軌跡は共振点付近の周波数では直列
共振回路のインピーダンス軌跡と類似している。図１２
（ａ）はアンテナインピーダンスのリアクタンス成分の
周波数特性を示すもので、共振周波数ｆ₀ を中心に、低
周波数側では、キャパシタンス成分を打ち消す必要があ
る。

【０００７】図１２（ｂ）は前記アンテナと同一の周波
数ｆ₀ で共振する並列共振回路のリアクタンス成分の周
波数特性を示す図である。この場合は、共振周波数ｆ₀
より低い周波数側では、インダクタンス成分、高い周波
数側ではキャパシタンス成分を呈する。従って、アンテ
ナの給電点と並列に、並列共振回路を挿入すれば、リア
クタンス成分の打ち消しが可能になることが分かる。例
えば、低い周波数側の代表周波数としてｆ₁ 、高い周波
数側の代表周波数としてｆ₂ を選び、夫々の周波数にお
いて、リアクタンスの絶対値が等しく符号が逆になるよ
うに並列共振回路のＱを選ぶと良い。この場合図１２
（ａ）と図１２（ｂ）のリアクタンスの並列合成である
から、夫々、サセプタンス成分に変換して（逆数をとっ
て）加算し、再びリアクタンス成分に変換すれば良く、
図１２（ｃ）はその合成結果を示している。合成後のリ
アクタンス成分は、十分広帯域に亘って低い値となって
おり、広帯域化されていることがわかる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、上述の整合回路
部分は、アンテナ素子部とは別個に、回路部に追加され
ていた。そのため、アンテナ素子製作後、回路部との総
合組み合わせ調整が必要となるという欠点があった。ま
た回路部は一般に低Ｑ設計となっているため、アンテ素
子ナ部と異なり、誘電体損失の多い基板材料を使うこと
が多いが、このような場合広帯域整合のための回路部で
の損失が生ずる欠点があった。

【０００９】本発明は上述の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところはインピーダンス特性を広
帯域化し、通信の多チャンネル化に対応するとともに、
製造歩留りを改善し、また整合手段の挿入損失を少なく
したプリントアンテナを提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は誘電体損失が低いプリント配線基
板の一方の面にアース導体層を設けるとともにアース導
体層に対向する他方の面にアンテナ導体層を設け、少な
くとも、前記アンテナ導体層から前記アース導体層を貫
通してアンテナ背面に至る給電導体を設けたプリントア
ンテナにおいて、前記アンテナ導体層の一部に並列共振
回路からなる整合手段を設けて、前記アンテナ導体層と
前記給電導体との接続部に前記整合手段の少なくとも一
部を電気的に接続したものである。

【００１１】尚請求項２の発明のようにアンテナ導体層
に、ダイポール型アンテナ素子を形成し、該ダイポール
型アンテナ素子に給電する一対の給電導体に対して並列
共振回路を並列に接続しても良く、また請求項３の発明
のようにアンテナ導体層に、モノポール型アンテナ素子
を形成し、該モノポール型アンテナ素子に給電する１つ
の給電導体に対し、一端を接地した並列共振回路の他端
を接続してもよい。

【００１２】

【作用】而して本発明の構成によれば、アンテナ素子部
のみで構成されていたプリントアンテナにおいて、アン
テナ導体層の一部に並列共振回路からなる整合手段を設
けて、前記アンテナ導体層と前記給電導体との接続部に
前記整合手段の少なくとも一部を電気的に接続したの
で、アンテナ素子部と整合手段とが一体となってアンテ
ナ素子部自体でインピーダンス特性の広帯域化が図れ、
その結果多チャンネル化に対応することが可能となり、
その上アンテナ素子部の製作後の組み合わせ調整が不要
で、製造歩留りも改善される。

【００１３】またアンテナ素子部の誘電体損失が低いプ
リント配線基板に整合手段が設けられることになるた
め、整合手段の挿入損失が少なく、アンテナ利得も減少
しない。

【００１４】

【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１）本実施例は図１に示すように非接地型（ダ
イポール型）のアンテナを構成しており、両面銅箔積層
のプリント配線基板を用いて、下面にはアース導体層３
を、上面の両側には頂部容量装荷板８となるアンテナ導
体層１を夫々形成し、このアンテナ導体層１、１の間の
プリント配線基板の上面のジグザグ状に形成した導体で
構成したインダクタンス導体部６及び櫛歯状の導体で構
成したキャパシタンス導体部７からなる並列共振回路を
設けている。この並列共振回路は整合手段を構成し、図
２に示す電気的等価回路において、一対の給電点間に並
列に電気的に接続している。給電点への給電はアンテナ
導体層１、１に一体連結されたパターン１ａ、１ａか
ら、誘電体層２、アース導体層３を貫通させたスルーホ
ール或いは給電ピンからなる給電導体４、４により行な
う。

【００１５】（実施例２）本実施例は、図３に示すよう
に接地型（モノポール型）のアンテナを構成しており、
両面銅箔積層のプリント配線基板を用いて、下面にはア
ース導体層３を、上面の片側には頂部容量装荷板１２と
なるアンテナ導体層１を形成し、このアンテナ導体層１
の側方のプリント配線基板の上面にはインダクタンス導
体部１１、キャパシタンス導体部１０からなる並列共振
回路を設けている。そして並列共振回路の一端は誘電体
層２を貫通させた接地ピン若しくはスルーホールからな
る接地導体９を介してアース導体層３に電気的に接続
し、他端をアンテナ導体層１に一体連結されたパターン
１ａの給電点の近傍に接続している。給電点への給電は
パターン１ａから、誘電体層２、アース導体層３を貫通
させたスルーホール或いは給電ピンからなる給電導体４
により行なう。図４は本実施例の電気的等価回路を示
す。

【００１６】（実施例３）本実施例は、図５に示すよう
に逆Ｆ型アンテナを構成しており、両面銅箔積層のプリ
ント配線基板を用いて、下面にはアース導体層３を、上
面の片側には頂部容量装荷板１５となるアンテナ導体層
１を形成し、このアンテナ導体層１の側方のプリント配
線基板の上面にはアンテナ素子部の一部を兼ねるインダ
クタンス導体部１３及びキャパシタンス導体部１４から
なる並列共振回路を設けている。この並列共振回路は、
図６に電気的的等価回路で示すようにアンテナ導体層１
に一体連結されたパターン１ａの接地点と、給電点との
間に挿入接続している。

【００１７】アース導体層３と、接地点との間は誘電体
層２を貫通させたスルーホール又は接地ピンからなる接
地導体５で接続しており、この接地導体５はインダクタ
ンス成分となる。また給電点への給電は、実施例１、実
施例２と同様にパターン１ａから、誘電体層２、アース
導体層３を貫通させたスルーホール或いは給電ピンから
なる給電導体４により行なう。

【００１８】本実施例の構成において、アンテナ素子部
の寸法を３５×１５×５ｍｍの大きさとし、誘電率が
３．５で設計周波数が８２０ＭＨｚのプリントアンテナ
を形成した場合のインピーダンススミス図表及びＶＳＷ
Ｒ特性は夫々図７、図８に示すようになった。つまり実
施例のように並列共振回路からなる整合手段を一体に設
けなかった広帯域化前の帯域幅はＶＳＷＲ＝２にて１９
ＭＨｚであったが、並列共振回路からなる整合手段を設
けた本実施例の場合は、図８から分かるようにＶＳＷＲ
＝２にて４０ＭＨｚという２倍の広帯域化が達成でき
た。またアンテナ利得はプラス２．３ｄＢｉで、広帯域
化前に比較して、０．３ｄＢ程度の減少の留まってい
る。

【００１９】尚上記各実施例１〜３では整合手段を構成
する並列共振回路を、アンテナ導体層１と同一平面内に
設けた構成となっているが、三層プリント配線基板を用
いて内層に並列共振回路を形成するようにしても良く、
本発明は実施例１〜３の構成に特定に限定されない。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、アンテナ導体層の一部に並列
共振回路からなる整合手段を設けて、前記アンテナ導体
層と前記給電導体との接続部に前記整合手段の少なくと
も一部を電気的に接続したので、従来アンテナ素子部の
みで構成されていたプリントアンテナにおいて、アンテ
ナ素子部と整合手段とが一体となってアンテナ素子部自
体でインピーダンス特性の広帯域化が図れ、その結果て
多チャンネル化に対応することが可能となり、またアン
テナ素子部と整合手段とが一体化されるため設計評価も
容易な上に、製作後の組み合わせ調整が不要で、製造歩
留りも改善されるという効果があり、しかもアンテナ素
子部の誘電体損失が低いプリント配線基板に整合手段が
設けられることになるため、整合手段の挿入損失が少な
く、アンテナ利得も減少しないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の斜視図である。

【図２】同上の電気的等価回路図である。

【図３】本発明の実施例２の斜視図である。

【図４】同上の電気的等価回路図である。

【図５】本発明の実施例３の斜視図である。

【図６】同上の電気的等価回路図である。

【図７】同上の具体的例のインピーダンススミス図表を
示す説明図である。

【図８】同上の具体的例のＶＳＷＲ特性図である。

【図９】一従来例の斜視図である。

【図１０】別の従来例の斜視図である。

【図１１】他の従来例の斜視図である。

【図１２】本発明の原理説明図である。

【符号の説明】

１ アンテナ導体層 １ａ パターン ２ 誘電体層 ３ アース導体層 ４ 給電導体 ６ インダクタンス導体部 ７ キャパシタンス導体部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体損失が低いプリント配線基板の一方
   の面にアース導体層を設けるとともにアース導体層に対
   向する他方の面にアンテナ導体層を設け、少なくとも、
   前記アンテナ導体層から前記アース導体層を貫通してア
   ンテナ背面に至る給電導体を設けたプリントアンテナに
   おいて、前記アンテナ導体層の一部に並列共振回路から
   なる整合手段を設けて、前記アンテナ導体層と前記給電
   導体手段との接続部に前記整合手段の少なくとも一部を
   電気的に接続したことを特徴とするプリントアンテナ。
2. 【請求項２】アンテナ導体層に、ダイポール型アンテナ
   素子を形成し、該ダイポール型アンテナ素子に給電する
   一対の給電導体に対して、並列共振回路を並列に接続し
   たことを特徴とする請求項１記載のプリントアンテナ。
3. 【請求項３】アンテナ導体層に、モノポール型アンテナ
   素子を形成し、該モノポール型アンテナ素子に給電する
   １つの給電導体に対し、一端を接地した並列共振回路の
   他端を接続したことを特徴とするプリントアンテナ。