JPH0823220A

JPH0823220A - セラミック平面アンテナ

Info

Publication number: JPH0823220A
Application number: JP15495994A
Authority: JP
Inventors: Kengo Shiiba; 健吾椎葉; Munenori Fujimura; 宗範藤村; Kazuhide Goto; 和秀後藤; Katsumi Sasaki; 勝美佐々木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】仰角３０゜付近の利得の劣化が少なく、高精
度の位置情報を得ることができ、構造が簡単で受信ユニ
ットに取り付けが容易な、低コストで高性能のセラミッ
ク平面アンテナを提供する事を目的としている。【構成】円形、楕円形、正方形または、長方形の板状
の側部に傾斜部５を有したセラミック誘電体アンテナ基
板１に平面状の接地導体３とこの接地導体３に平行に対
向して設けられた放射導体２と、放射導体２への給電線
４がセラミック誘電体アンテナ基板１内部を貫通してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体通信用のアンテ
ナとして用いられるマイクロストリップ用のセラミック
平面アンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来のセラ
ミック平面アンテナを示す斜視図及び側面図である。図
において円形、楕円形、正方形または、長方形の板状の
誘電体基板１１の底面に接地導体１３が形成され、この
接地導体１３に平行に対向して放射導体１２が誘電体基
板１１の上面に形成されており、放射導体１２への給電
は誘電体基板１１内部を貫通する導体、給電線１４によ
り行なわれ、受信時には、この給電線１４より信号が取
り出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような、従来の平
面アンテナの送・受信感度、すなわち利得はアンテナの
天頂方向（放射導体の面に対して垂直上方）で最大とな
り、水平方向（放射導体面内方向）に近づく低仰角にお
いて利得が低くなっていくという問題点を有している。
従って、従来の平面アンテナでは、特開平５−１９９０
３２号公報に示されるような、低仰角での利得の改善が
なされていた。

【０００４】しかしながら、現在、ナビゲーションシス
テムとして実用化されているＧＰＳ（グローバル・ポジ
ショニング・システム）においては、電波を送信する衛
星の数が、２６個とかなり多いため、これに使用される
受信ユニットに用いられる平面アンテナからみると、仰
角３０゜以上の位置に必要な数の衛星が全て存在する確
率の方が高くなっている。このため、衛星の数が少なか
った従来のシステムにおいて平面アンテナに求められて
いた、仰角１０゜以下の利得の改善は、衛星の数が十分
に多い現在のシステムにおいては、それほど重要ではな
くなってきている。むしろ、仰角３０゜付近の利得の劣
化を抑えることの方が重要である。

【０００５】従って、仰角３０゜付近の利得の劣化が少
なく、構造が簡単で受信ユニットに取り付けが容易なセ
ラミック平面アンテナが提供しなければならない。

【０００６】また特開平５−１９９０３２号公報に記載
されたアンテナでは、側部を別部材で構成しているため
に、その別部材を取り付ける際に生じる取付誤差や取り
付ける接着剤の種類等によってアンテナ特性のばらつき
を生じてしまうという問題点があった。

【０００７】本願発明は前記従来の課題を解決するもの
で、低コストで利得の劣化が少なく特性にばらつきが生
じないセラミック平面アンテナを提供する事を目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、誘電体セラミック基板の側部を傾斜させた。

【０００９】

【作用】本発明になる平面アンテナによれば、ナビゲー
ションシステムとして実用化されているＧＰＳ（グロー
バル・ポジショニング・システム）においては、重要
な、仰角３０゜付近の利得の劣化が少なく、高精度の位
置情報を得ることができ、構造が簡単で受信ユニットに
取り付けが容易であるため、低コストで高性能のセラミ
ック平面アンテナを提供することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のセラミック平面アンテナにつ
いての実施例を図面を参照しながら説明する。図１
（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例におけるセラミック平
面アンテナを示す斜視図及び側面図である。セラミック
誘電体アンテナ基板１の上面に、印刷または、メッキに
て金、銀、銅などからなる放射導体２が形成され、セラ
ミック誘電体アンテナ基板１の下面には接地導体３が同
様の方法にて形成されている。受信した電波を信号とし
て取り出す給電線４は、放射導体２に、はんだ付け等に
より接続され、セラミック誘電体アンテナ基板１を貫通
して接地導体３側に引き出している。セラミック誘電体
アンテナ基板１の側面には、傾斜部５、垂直部６が形成
されている。この時傾斜部５の傾斜角θは図１（ｂ）に
定義する。

【００１１】この時セラミック誘電体アンテナ基板１
は、例えばセラミック粉体等を金型等に入れ、加圧し、
焼成などを施して作製するので、傾斜部５は各セラミッ
ク誘電体アンテナ基板１においてその形状や寸法等のば
らつきは小さくなりアンテナ特性のばらつきを抑える事
ができる。

【００１２】仰角３０゜付近の利得の劣化を抑えるため
に、傾斜部５を設けているわけであるが、これについて
は、図２（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

【００１３】図２（ａ）が、本発明の一実施例における
セラミック平面アンテナの断面および電界分布を表した
図、図２（ｂ）は、従来のセラミック平面アンテナの断
面および電界分布を表した図である。これから分かるよ
うに、本実施例によるセラミック平面アンテナの電界分
布は、従来のセラミック平面アンテナの電界分布に比べ
て、電界が外に漏れ易くなっている。これは、従来のセ
ラミック平面アンテナの電界分布が、セラミック誘電体
アンテナ基板１１のコーナー部１５の為、電界をセラミ
ック誘電体アンテナ基板１１内部に閉じこめ易い構造と
なっているためで、セラミック誘電体アンテナ基板１１
の誘電率が、空気の誘電率に比べて、５〜３０程度と高
いためである。アンテナは、送受信等価の原理、すなわ
ち、相反定理の成り立つ部品である。従って、電界が漏
れ易い、すなわち送信電力を得易いということから、大
きな受信電力を得ることができるということが分かる。

【００１４】傾斜角θについては、漏れ電界の分布から
考えなければならない。すなわち、電界が低仰角方向に
分布するほど、低仰角感度が良くなるが、仰角３０゜付
近の利得の劣化を抑えるための条件、傾斜部５の角度
は、セラミック誘電体アンテナ基板１の厚み、面積、放
射導体２及び接地導体３の面積等に依存する。一般に、
セラミック誘電体アンテナ基板１の厚みが薄く、接地導
体３の面積が大きなものほど、傾斜角θは、大きくしな
ければならない。

【００１５】本実施例による試作品（傾斜角θが３０
゜）及び従来品（垂直部のみ）による受信感度を測定し
たデータを図３に示す。測定周波数は、１５７５．４２
ＭＨｚである。これから、傾斜角２０゜〜４０゜のセラ
ミック平面アンテナによって、仰角３０゜付近の利得の
劣化を抑えられることがわかる。ここでは、正方形のセ
ラミック平面アンテナについて示したが、円形、楕円
形、または、長方形のセラミック平面アンテナについて
も同様である。

【００１６】また、放射導体２と接地導体３の面積がほ
とんど同程度（面積比が８０％程度のもの）になるまで
小型化したセラミック平面アンテナもあり、この場合、
傾斜角を大きくすると放射導体２の面積が所定の共振周
波数に適した大きさを確保できないため、十分な傾斜角
が構造上とれない。しかしながら、最適な傾斜角はとれ
なくとも、低仰角感度改善のために有効であることは、
明らかである。これについてのデータを図４に示す。図
中の”傾斜角１５゜”が本発明になる試作品の利得（受
信感度）、”垂直部のみ”が従来品の利得データであ
る。また、測定周波数は、図３と同様に１５７５．４２
ＭＨｚである。このように傾斜角５゜〜２０゜のセラミ
ック平面アンテナによっても、仰角３０゜付近の利得の
改善がはかられる。ここでも、正方形のセラミック平面
アンテナについて示したが、円形、楕円形、または、長
方形のセラミック平面アンテナについても同様の結果が
得られることは変わらない。

【００１７】また、このようにセラミック誘電体アンテ
ナ基板１に傾斜を設けることは、製造プロセスにおい
て、成形金型を所定の形状に変更するだけでよく、構造
が簡単で受信ユニットに取り付けが容易であり、低コス
トで高性能のセラミック平面アンテナを提供することが
できる。

【００１８】なお、セラミック誘電体アンテナ基板１の
垂直部６は、基板１の金型成形時に、金型の上パンチ
と、下パンチの衝突を防止するために設けられているも
のである。

【００１９】次に、同様な設計原理に基づいた他の実施
例について、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

【００２０】図５（ａ）は、セラミック誘電体アンテナ
基板１の側面１００を円弧状にしたセラミック平面アン
テナであり、他の構成は図１に示すものと同じである。
誘電体セラミック誘電体アンテナ基板１の断面が電界分
布にそって形成されているため、電界分布に特異点が発
生しにくく、衛星の仰角が何度であっても、アンテナの
動作が安定であるというメリットがある。

【００２１】図５（ｂ）は、セラミック誘電体アンテナ
基板１の側面１０１を凹面状にしたセラミック平面アン
テナであり、図１に示すセラミック平面アンテナに比べ
て、電界の漏れを更に大きくとれるというメリットがあ
る。

【００２２】図５（ｃ）は、セラミック誘電体アンテナ
基板１の側面１０２に階段状の段差を設けたセラミック
平面アンテナであり、放射導体２と接地導体３の面積が
ほとんど同程度になるまで小型化したセラミック平面ア
ンテナに対して、電界の漏れを大きして受信電力を改善
することができるというメリットがある。

【００２３】ところで、セラミック平面アンテナを、き
ょう体や保持板などに実装する際の利便性の為、セラミ
ック誘電体アンテナ基板１の一部に切り欠き部、また
は、不連続な傾斜を設けなければならない場合がある。
このような場合でも、切り欠き部や不連続な傾斜が、ア
ンテナの体積に比べて、十分に小さければ、本実施例の
有効性に何等影響を及ぼすことはない。

【００２４】本実施例のセラミック平面アンテナを使用
する場合、アンテナとアンテナの受信電力を増幅するロ
ーノイズアンプと所定の信号以外のノイズを除去する帯
域制限フィルタとをユニット化して使用する場合が多
い。本発明になる、セラミック平面アンテナを用いれ
ば、構造が簡単で受信ユニットにも取り付けが容易であ
り、低コストで高性能のアンテナユニットを提供するこ
とができる。

【００２５】また、本実施例のセラミック平面アンテ
ナ、アンテナユニットをナビゲーションシステムとして
実用化されているＧＰＳ（グローバル・ポジショニング
・システム）等に用いることにより、高精度の位置情報
を検知できるシステムを提供することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の平面アン
テナによれば、ナビゲーションシステムとして実用化さ
れているＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システ
ム）においては、重要な、仰角３０゜付近の利得の劣化
が少なく、高精度の位置情報を得ることができ、構造が
簡単で受信ユニットに取り付けが容易であり、新たな部
品の追加がなく、簡単な金型成形加工によって構成され
ているため、製造コストを引き上げることもないため、
低コストで高性能の平面アンテナ、アンテナユニット、
ナビゲーションシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例におけるセラミック平
面アンテナを示す斜視図（ｂ）本発明の一実施例におけるセラミック平面アンテ
ナを示す側面図

【図２】（ａ）本発明の一実施例におけるセラミック平
面アンテナの断面および電界分布を表した図（ｂ）従来のセラミック平面アンテナの断面および電界
分布を表した図

【図３】本発明の一実施例におけるセラミック平面アン
テナの試作品の受信感度データを示す図

【図４】従来のセラミック平面アンテナの試作品の受信
感度データを示す図

【図５】（ａ）本発明の他の実施例におけるセラミック
平面アンテナを示す斜視図（ｂ）本発明の他の実施例におけるセラミック平面アン
テナを示す斜視図（ｃ）本発明の他の実施例におけるセラミック平面アン
テナを示す斜視図

【図６】（ａ）従来のセラミック平面アンテナを示す斜
視図（ｂ）従来のセラミック平面アンテナを示す側面図

【符号の説明】

１セラミック誘電体アンテナ基板２放射導体３接地導体４給電線５傾斜部６垂直部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木勝美大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側部に傾斜を設けた板状の誘電体セラミッ
ク基板と、前記誘電体セラミック基板上に設けられた接
地導体と、前記誘電体セラミック基板上に設けられ前記
接地導体に平行に対向して設けられた放射導体と、前記
誘電体セラミック基板内部を貫通した給電部とを備えた
事を特徴とするセラミック平面アンテナ。
【請求項２】放射導体を設けた面側よりも接地導体を設
けた面側の誘電体セラミック基板の断面の面積が広くな
るように側部を傾斜させた事を特徴とする請求項１記載
のセラミック平面アンテナ。
【請求項３】側部が直線的に傾斜している事を特徴とす
る請求項２記載のセラミック平面アンテナ。
【請求項４】誘電体セラミック基板の側部の傾斜角度が
５゜〜２０゜であることを特徴とするセラミック平面ア
ンテナ。
【請求項５】誘電体セラミック基板の側部の傾斜角度が
２０゜〜４０゜であることを特徴とするセラミック平面
アンテナ。
【請求項６】誘電体セラミック基板の側部を凸円弧状に
傾斜させたことを特徴とする請求項２記載のセラミック
平面アンテナ。
【請求項７】誘電体セラミック基板の側面を凹円孤状に
傾斜させたことを特徴とする請求項２記載のセラミック
平面アンテナ。
【請求項８】誘電体セラミック基板の側面に階段状の傾
斜を設けたことを特徴とする請求項２記載のセラミック
平面アンテナ。