JPH09148838A

JPH09148838A - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH09148838A
Application number: JP7339817A
Authority: JP
Inventors: Sadao Ito; 伊藤貞男アイテック株式会社内
Original assignee: ITEC KK
Current assignee: ITEC KK
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】移動通信方式における無線基地局アンテナとし
て適する、構成が簡潔で、製作容易なマイクロストリッ
プアンテナを実現する。【構成】放射波長に比し薄い誘電体板の表面に、金属皮
膜をループ状回路に被着・形成した励振素子と、前記誘
電体板の前方、もしくは後方、或いは前後両方に適当な
間隔を隔てて平行に別の誘電体板群を設け、その表面
に、金属皮膜を円形、矩形或いはループ状回路状等の形
状に被着・形成した無給電励振素子群があり、励振素子
より発射される電磁波が無給電励振素子により影響を受
ける様に両者の相対位置を選ぶと共に、給電線及び整合
線路を設けてある。【効果】アンテナの有する指向性や特性インピーダン
ス、共振波長が変更可能となり、設計・製作が容易とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無線通信システム用アン
テナ、特に移動通信システムの無線基地局アンテナとし
て使用するのに適するアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】移動通信システムの無線基地局アンテナ
としては各種のアンテナが使用されている。例えばわが
国の代表的な移動無線システムであるＰＨＳシステム用
として、コリニアアンテナが使用されている。その他、
ブラウンアンテナ、スリーブアンテナ等も使用されてい
る。これらのアンテナは線状アンテナと呼ばれ、線状に
形成された励振素子から電磁波が送信される形式で現在
ほとんどがこの形式である。上記のアンテナは最近の良
質でかつ安価な誘電体板の出現にともない、金属皮膜を
誘電体板の表面に被着させた形式の線状アンテナ−通常
これはマイクロストリップアンテナと呼ばれる−が使用
されている。一方、ダイポールアンテナの先端を互いに
接続して、これらのダイポールのうちの一つを中央で給
電した「折り返しダイポールアンテナ」と言うアンテナ
形式がある。一般に給電部からみてアンテナ全体が閉じ
た電気回路を形成しているものはループアンテナと呼ば
れているが、「折り返しダイポールアンテナ」もこの範
疇にはいる。「折り返しダイポールアンテナ」もアマチ
ュア無線や、特殊通信等で広く使用されている。しかし
ながら、移動通信システムの無線基地局アンテナとして
は使用実績はない様である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】「折り返しダイポール
アンテナ」（以下ループアンテナと略称）が移動通信シ
ステムの無線基地局アンテナとして使用されていないの
は、次の理由からと思われる。高い利得を有するアンテナが得にくい。使用周波数が与えられると、それに対し共振するア
ンテナの全長が定まり、アンテナ長を任意の値に変更す
ることが出来ない。アンテナの有する形状が与えられるとその特性イン
ピーダンスが定まり、変更することが出来ない。したが
って、アンテナに給電するケーブルはケーブルの有する
特性インピーダンスがアンテナのそれと整合される様選
ばれなければならない。アンテナの形状は通常、２次元平面に含まれる形で
なければならず、またアンテナから送出される電磁波の
指向特性は形状が定まるとそれに応じて定まるので、任
意の指向性を得るためには、他の回路・手段を用いなけ
ればならない。アンテナの耐候性が線状アンテナに比べて劣る。上記の事項は一言で言えば使いにくいと言う事であり、
何らかの改善が望まれていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のべたルー
プアンテナ（折り返しダイポールアンテナ）の有する電
気的特性を改善するため、最近の良質でかつ安価な誘電
体板を用い、その表面に金属皮膜を円形、矩形或いはル
ープ状回路状等の形状に形成し、被着させ励振素子とす
ることにより、マイクロストリップアンテナ化した。さ
らに前記誘電体板の前方、もしくは後方、或いは前後両
方に適当な間隔を隔てて平行に別の誘電体板群を設け、
その表面に、金属皮膜をループ状回路に被着・形成した
無給電励振素子群を設置した。そして、励振素子より発
射される電磁波が無給電励振素子により影響を受ける様
に両者の相対位置を選ぶことにより、前記ループ状回路
が本来有していた諸特性を変化可能とした。なお、従来
線状アンテナに比べ耐候性が劣るとの欠点は、使用周波
数が１ＧＨｚ以上の高周波数（したがって波長が３０ｃ
ｍ以下）になり、アンテナ全体が小型化可能になったこ
とで、アンテナ全体を外部より樹脂材料で覆うことによ
り解決可能となった。

【０００５】

【作用】本発明のアンテナにおいては、誘電体板の表面
に形成されたループ状マイクロストリップ励振素子の前
方、もしくは後方、或いは前後両方に適当な間隔を隔て
て平行に別の誘電体板群を設け、その表面に、金属皮膜
を円形、矩形或いはループ状回路状等の形状に被着・形
成した無給電励振素子群を設置し、励振素子より発射さ
れる電磁波が無給電励振素子により影響を受ける様に両
者の相対位置が選ばれているから、ループ状励振素子が
本来有していた電磁波の発射特性が変化を受けることに
なる。変化を受けると言うことは、従来持たせ得なかっ
た電気的な特性を、ループアンテナの見掛け上の物理的
な寸法を変化させることなく得ることを意味している。
上記の変化の度合は前記ループ状励振素子の被着してい
る誘電体板と、これと平行して設置された別の誘電体板
との間隔をはじめ、誘電体板の数、別の誘電体板に設け
られた無給電励振素子の形状、ループ状励振素子との相
対位置等により種々の様相を呈する事になる。すなわ
ち、無給電励振素子の設置条件として、アンテナの有す
る共振波長（共振周波数）に大きな影響を受ける条件、
特性インピーダンスに影響を受ける条件、指向特性に変
化を受ける条件、前述の二者の双方、或いは前述の三者
全体に影響を受ける条件等種々様々である。

【０００６】

【実施例】図１（ａ）は本発明のマイクロストリップア
ンテナの励振素子の一実施例を示す平面図である。すな
わち、本発明のループ状励振素子を垂直上方から見た図
を示し、１は放射される電磁波の波長に比し薄い誘電体
板、２は励振素子、３は給電線である。図１（ｂ）はル
ープ状励振素子を被着・形成した誘電体板と、その前方
に適当な間隔を隔てて平行に別の誘電体板１０を設け、
その誘電体板に無給電励振素子４を設け、これらを上前
方より見た図である。ループ状励振素子２と無給電励振
素子４との相対位置関係は、ループ状励振素子２と無給
電励振素子４の形状を矩形と見て、その２つの対角線の
交点を結ぶ直線が誘電体板１と垂直に交わる様に設置さ
れているものとする。

【０００７】以下、本発明アンテナを試作し、その有す
る特性を測定した結果を説明する。図１（ａ）に示すル
ープアンテナ素子の実際の寸法は横（誘電体板の長手方
向）４．８ｃｍ，縦２．６ｃｍ、全長約１４．８ｃｍで
あり、理論的計算ではループアンテナの有する特性イン
ピーダンスは約５０オーム、共振波長（共振周波数）は
約１５．５ｃｍ，（約１．９３ＧＨｚ）程度と推定され
る。また、図１（ｂ）に示すループ状無給電励振素子４
の寸法は図２（ａ）に示す通りである。

【０００８】図３（ａ）はループ状励振素子が本来有し
ていたアンテナの定在波比を示している。すなわち誘電
体板１の表面に形成されたループ状マイクロストリップ
アンテナがあり、その近傍に何等無給電励振素子等が存
在しない場合の本来の定在波比（ＳＷＲ）特性を示す。
ここで言う定在波比とはアンテナ給電端子点における入
力波と反射波の比を示す。マーカ１は１．９ＧＨｚ、こ
の点での定在波比は１．２６２１，マーカ２は２．１Ｇ
Ｈｚ、この点での定在波比は１．８７３２、マーカ３は
１．７ＧＨｚ、この点での定在波比は４．０２６９をそ
れぞれ示す。図３（ｂ）は図１（ｂ）に示す無給電励振
素子１０が誘電体板１（厚さ１．０ｍｍ）の０．８ｃｍ
前方に存在したときのアンテナの定在波比を示してい
る。図から明らかな様に、共振周波数が０．０５ＧＨｚ
程度低くなり、周波数２．１ＧＨｚ、及び１．７ＧＨｚ
に置ける定在波比が図３（ａ）における値より大きくな
っていることがわかる。この結果、図１（ｂ）に示す無
給電励振素子１０の存在は、ループ状励振素子が本来有
していた共振周波数を変化させると共に、狭帯域化をさ
せていることがわかる。また、この場合、アンテナの有
する指向性がシャープになり、したがってアンテナ利得
（この場合水平方向）が増加することが判明した（図面
省略）。

【０００９】無給電励振素子の形状は必ずしも図２
（ａ）に示す様なループ状解放端子を有するものである
必要はない。図２（ｂ）は閉ループ形状（斜線の部分
５）の１例で平面図を示す。また、この場合の寸法は図
２（ｂ）に示す通りである。また、破線で示すループ回
路は図１（ａ）のループアンテナ素子２を示し、無給電
励振素子５との相対位置を明らかにしている。図２
（ｂ）に示す形状の無給電励振素子５を図１（ｂ）の無
給電励振素子４に示す場所へ設置した場合のアンテナの
定在波比特性を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）から明ら
かな様に、この場合はループ状励振素子２が本来有して
いた特性インピーダンスを変化（５０オームから高い値
へ）させていることがわかる。

【００１０】図２（ｃ）は窓型の無給電励振素子６の１
例で平面図を示す。この場合の寸法は図２（ｃ）に示す
通りである。また、破線で示すループ回路は図１（ａ）
のループアンテナ素子２を示し、無給電励振素子６との
相対位置を明らかにしている。図２（ｃ）に示す形状の
無給電励振素子６を図１（ｂ）の無給電励振素子４に示
す場所へ設置した場合のアンテナの定在波比特性を図３
（ｄ）に示す。図３（ｄ）から明らかな様に、この場合
はループ状励振素子の本来有していた特性インピーダン
スには変化は少ないが、共振周波数を大きく低い周波数
へ変化させていることがわかる。

【００１１】以上説明した様に無給電励振素子の存在は
ループ状励振素子が本来有していた電気特性を種々に変
化させることが明らかになったが、無給電励振素子を設
置する複数の誘電体板の存在、及びループ状励振素子と
無給電励振素子との相対関係により、下記の特性を持た
せることが可能になる。図１（ｂ）に示す誘電体板１０の前方へ更に同種の
誘電体板を複数設置し、各誘電体板上に図１（ｂ）に示
す無給電励振素子を被着・形成させると、アンテナとし
て本来有していた水平面内指向性を更に大きくする事が
可能となる。また、誘電体板１の後方へ前方と同種の誘
電体板を複数設置し、各誘電体板上に図１（ｂ）に示す
無給電励振素子を被着・形成させると、前後両方向に大
きな指向特性を有するアンテナを得ることが出来る。

【００１２】図１（ｂ）に示す誘電体板１０に設け
る無給電励振素子の位置を下方に若干下げる、すなわ
ち、平面図で書くと無給電励振素子の中心がループ状励
振素子の中心より下方に来る様に設置すると、アンテナ
の有する主指向特性を下方に向けられることが実験的に
確かめられた。この結果、アンテナの有する主指向特性
を上方に向けたい場合は図１（ｂ）に示す誘電体板１０
に設ける無給電励振素子の位置を上方に若干上げれば良
い事になる。

【００１３】

【発明の効果】本発明アンテナはアンテナ固有の特性イ
ンピーダンスや共振周波数さらには指向性を変化させる
ことが出来るから、アンテナと給電線との整合の容易さ
をはじめ、アンテナ設計の容易化、アンテナの小形化等
を容易に進めることが可能となる。したがって、本発明
の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図である。

【図３】本発明アンテナの諸特性を示す図である。

【符号の説明】

１誘電体板２励振素子３給電線４〜６無給電励振素子の形状１０誘電体板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射波長に比し薄い誘電体板の表面に被
着させた金属皮膜をループ状回路に形成した励振素子
と、前記誘電体板の前方もしくは後方、或いは前後両方
に適当な間隔を隔てて平行に別の誘電体板群を設け、そ
の表面に、金属皮膜を円形、矩形或いはループ状回路状
等の形状で被着・形成した無給電励振素子群とがあり、
前記励振素子より発射される電磁波が前記無給電励振素
子群により影響を受ける様に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。
【請求項２】放射波長に比し薄い誘電体板の表面に被
着させた金属皮膜をループ状回路に形成した励振素子
と、前記誘電体板の前方もしくは後方、或いは前後両方
に適当な間隔を隔てて平行に別の誘電体板群を設け、そ
の表面に、金属皮膜を円形、矩形或いはループ状回路状
等の形状で被着・形成した無給電励振素子群とがあり、
前記励振素子より発射される電磁波が前記無給電励振素
子群により影響を受ける様に構成することにより前記ル
ープ状回路が本来有していた指向特性を変更可能とした
マイクロストリップアンテナ。
【請求項３】放射波長に比し薄い誘電体板の表面に被
着させた金属皮膜をループ状回路に形成した励振素子
と、前記誘電体板の前方もしくは後方、或いは前後両方
に適当な間隔を隔てて平行に別の誘電体板群を設け、そ
の表面に、金属皮膜を円形、矩形或いはループ状回路状
等の形状で被着・形成した無給電励振素子とがあり、前
記励振素子より発射される電磁波の一部が前記無給電励
振素子により影響を受ける様に構成することにより前記
ループ状回路が本来有していた特性インピーダンスを変
更可能としたマイクロストリップアンテナ。
【請求項４】放射波長に比し薄い誘電体板群の表面に
被着させた金属皮膜をループ状回路に形成した励振素子
と、前記誘電体板群の前方もしくは後方、或いは前後両
方に適当な間隔を隔てて平行に別の誘電体板群を設け、
その表面に、金属皮膜を円形、矩形或いはループ状回路
状等の形状で被着・形成した無給電励振素子とがあり、
前記励振素子より発射される電磁波の一部が前記無給電
励振素子により影響を受ける様に構成することにより前
記ループ状回路が本来有していた共振周波数を変更可能
としたマイクロストリップアンテナ。