JPH09260934A

JPH09260934A - マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH09260934A
Application number: JP7073096A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Goto; 弘通後藤; Katsuya Tsukamoto; 活也塚本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化しつつ、２つの周波数帯域をカバーす
ることができるマイクロストリップアンテナを提供す
る。【解決手段】二つの放射導体１，２を並列配置する。
各放射導体１，２を誘電体層３を介して接地導体４と対
向させると共に各放射導体１，２を接地導体と電気的に
短絡させ、一方の放射導体１を給電部５を有する給電素
子として形成すると共に他方の放射導体２を給電部を有
しない無給電素子として形成する。各放射導体１，２に
複数のスリット６を設ける。給電素子の放射導体１によ
る共振と、給電素子の放射導体１からの電磁結合によっ
て動作する無給電素子の放射導体２による共振との、２
つの共振をつくることができる。またスリット６の周長
分、放射導体１，２の周囲長が長くなって、放射導体
１，２の面積を小さくすることができ、マイクロストリ
ップアンテナを小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機など移
動体通信用機器への組み込みに適した小型のマイクロス
トリップアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では携帯電話機などの移動体通信機
器の普及により、使用周波数帯域に対して無線局の数が
著しく多くなっており、通信の混雑が問題になってい
る。特に約８００ＭＨｚ帯の携帯電話機については、使
用周波数帯域が狭いためにチャンネルが混雑し、通信に
支障が出ている。そこで携帯電話機ではデジタル式とア
ナログ式で周波数帯域が違うことを利用し、一方の周波
数帯域のチャンネルが混雑しているときには他方の周波
数帯域のチャンネルに切り換えることによって、混み具
合を緩和することが行なわれるようになっている。

【０００３】一方、携帯電話機などの移動体通信機器に
内蔵するアンテナとしては、アンテナ体積を小さく形成
することが容易な逆Ｆ型マイクロストリップアンテナが
よく用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、逆Ｆ型マイク
ロストリップアンテナはダイポールアンテナなどと比較
して共振周波数帯域が狭く、デジタル式とアナログ式の
周波数帯域の両方をカバーするのは非常に困難である。
帯域を広げる方法としてはアンテナ高さを高くする方法
があるが、この場合にはアンテナ体積が大きくなって移
動体通信機器に内蔵するのが難しくなり、現実的な方法
ではない。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、小型化しつつ、２つの周波数帯域をカバーするこ
とができるマイクロストリップアンテナを提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロス
トリップアンテナは、二つの放射導体１，２を並列配置
し、各放射導体１，２を誘電体層３を介して接地導体４
と対向させると共に各放射導体１，２を接地導体と電気
的に短絡させ、一方の放射導体１を給電部５を有する給
電素子として形成すると共に他方の放射導体２を給電部
を有しない無給電素子として形成し、各放射導体１，２
に複数のスリット６を設けて成ることを特徴とするもの
である。

【０００７】また請求項２の発明は、二つの放射導体
１，２を０．０１１λ（λ＝使用周波数での波長）以上
離して配置して成ることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の実施の一形態を示すものであり、
金属板で形成される接地導体４の端部の表面に誘電体層
３を接着等して積層すると共に、誘電体層３の表面に銅
箔等のパッチ状の金属箔を積層して二つの放射導体１，
２が設けてある。二つの放射導体１，２はマイクロスト
リップアンテナを携帯用通信機器に組み込むときに上側
と下側になるように平行に並べて設けてある。そして各
放射導体１，２の一端部には短絡部７が設けてある。短
絡部７は例えば、誘電体層３を貫通する貫通孔の内周に
金属メッキを設けることによって形成されるものであ
り、短絡部７によって各放射導体１，２を接地導体３に
電気的に接続するようにしてある。

【０００９】また二つの放射導体１，２のうち一方（マ
イクロストリップアンテナを携帯用通信機器に組み込む
ときに上側になる放射導体１）に、短絡部７の近傍にお
いて給電部５が設けてある。給電部５は誘電体層３を貫
通する貫通孔の内周に金属メッキを設けることによって
形成されるものであり、接地導体４側から給電するよう
にしてある。このように、二つの放射導体１，２のうち
一方の放射導体１は給電部５を有する給電素子として形
成し、他方の放射導体２を給電部を有しない無給電素子
として形成するようにしてある。

【００１０】このように給電素子として形成した放射導
体１と無給電素子として形成した放射導体２を並べて設
けることによって、給電素子の放射導体１による共振
と、給電素子の放射導体１からの電磁結合によって動作
する無給電素子の放射導体２による共振との、２つの共
振をつくることができるものである。従って、２つの共
振を携帯電話のデジタル式の場合の使用周波数帯域（中
心の周波数は８１８ＭＨｚであり、±８ＭＨｚ程度の範
囲が周波数帯域）と携帯電話のアナログ式の場合の使用
周波数帯域（中心の周波数は８７３ＭＨｚであり、±１
３ＭＨｚ程度の範囲が周波数帯域）にそれぞれ合わせる
ことによって、２つの周波数帯域をカバーすることがで
きるものである。

【００１１】但し、給電素子の放射導体１と無給電素子
の放射導体２を上下に並べると、誘電体層３の面積が二
倍になり、マイクロストリップアンテナの体積が約２倍
になる。このために本発明では、給電素子の放射導体１
と無給電素子の放射導体２にそれぞれ複数のスリット６
を設けることによって、各放射導体１，２の面積を小さ
くし、マイクロストリップアンテナを小型化するように
している。すなわち、放射導体１，２にスリット６を設
けることによってスリット６の周長分、放射導体１，２
の周囲長が長くなり、共振する周波数の波長λが長くな
る（つまり共振周波数は低くなる）。従って、放射導体
１，２の面積を小さく形成してもスリット６を設けるこ
とによって、放射導体１，２の周囲長を同じ寸法に形成
することができ、同じ周波数に共振させるのであれば、
スリット６を設けることによって放射導体１，２の面積
を小さくすることができるものであり、マイクロストリ
ップアンテナを小型化することができるのである。

【００１２】また、このように放射導体１，２にスリッ
ト６を設けると、給電素子の放射導体１と無給電素子の
放射導体２の電磁結合が強くなり、給電素子の放射導体
１により発生する共振と、無給電素子の放射導体２によ
り発生する共振のそれぞれの共振周波数を独立して調整
することが困難になる。このために請求項２の発明で
は、給電素子の放射導体１と無給電素子の放射導体２の
それぞれの共振周波数を独立して調整できるように、給
電素子の放射導体１と無給電素子の放射導体２を０．０
１１λ（λ＝使用周波数での波長）以上の間隔で離して
形成するようにしてある。給電素子の放射導体１と無給
電素子の放射導体２の間隔は大きい程好ましいが、この
間隔を大きくするとマイクロストリップアンテナの小型
化が難しくなるので、この間隔は０．２λ程度を上限に
するが好ましい。尚、本発明では給電素子の放射導体１
による共振と無給電素子の放射導体２による共振の２つ
の共振が発生して受信周波数のピークは図２のように２
つできるが、本発明において上記の使用周波数とは、こ
の２つのピークの中央の周波数をいうものである。

【００１３】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。（実施例１）誘電体層３として比誘電率εｒ＝３．５の
プリント配線板を用い、放射導体１，２として銅箔を、
接地導体４として真鍮板をそれぞれ用いて、図１のよう
な二つの放射導体１，２を並列配置したマイクロストリ
ップアンテナを作製した。二つの各放射導体１，２は貫
通孔に銅メッキを施して形成した短絡部７によって接地
導体４と電気的に接続してある。またこの二つの各放射
導体１，２のうち一方の放射導体１には貫通孔に銅メッ
キを施して形成した給電部５を設けて給電素子として形
成してあり、給電部５の接地導体４の側の端部に給電ケ
ーブルを接続するようにしてある。他方の放射導体２は
このような給電部を有しない無給電素子として形成して
ある。このマイクロストリップアンテナの各部の寸法は
図１に示す通りであり（単位はｍｍ）、各放射導体１，
２にそれぞれ幅０．８ｍｍ、長さ６．２ｍｍのスリット
６を１５本ずつ設けた。また放射導体１，２の間隔は４
ｍｍ（０．０１１λ）に設定した。

【００１４】（比較例１）誘電体層３として比誘電率ε
ｒ＝３．５のプリント配線板を用い、放射導体１０とし
て銅箔を、接地導体４として真鍮板をそれぞれ用いて、
図４のような標準的な逆Ｆ型マイクロストリップアンテ
ナを作製した。放射導体１０は貫通孔に銅メッキを施し
て形成した短絡部７によって接地導体４と電気的に接続
してあり、また貫通孔に銅メッキを施して形成した給電
部５の接地導体４の側の端部に給電ケーブルを接続する
ようにしてある。このマイクロストリップアンテナの各
部の寸法は図４に示す通りである（単位はｍｍ）。

【００１５】（比較例２）誘電体層３として比誘電率ε
ｒ＝３．５のプリント配線板を用い、放射導体１０とし
て銅箔を、接地導体４として真鍮板をそれぞれ用いて、
図６のような逆Ｆ型マイクロストリップアンテナを作製
した。放射導体１０は貫通孔に銅メッキを施して形成し
た短絡部７によって接地導体４と電気的に接続してあ
り、また貫通孔に銅メッキを施して形成した給電部５の
接地導体４の側の端部に給電ケーブルを接続するように
してある。このマイクロストリップアンテナの各部の寸
法は図６に示す通りであり（単位はｍｍ）、放射導体１
０に幅１．０ｍｍ、長さ１４．５ｍｍのスリット６を１
本設けた。

【００１６】実施例１のマイクロストリップアンテナの
インピーダンス特性を図２に、比較例１のマイクロスト
リップアンテナのインピーダンス特性を図５に、比較例
２のマイクロストリップアンテナのインピーダンス特性
を図７にそれぞれ示す。各図において（ａ）はスミスチ
ャート、（ｂ）は周波数に対するＶＳＷＲ（電圧定在波
比）を示す図であり、横軸に周波数を、縦軸にＶＳＷＲ
を示す。

【００１７】まず比較例１のインピーダンス特性を示す
図５について検討すると、図５（ａ）のスミスチャート
は周波数７５０ＭＨｚから９５０ＭＨｚの間を掃引した
ときの軌跡を示しており、図５（ａ）（ｂ）においてマ
ーカ１は８１０ＭＨｚ、マーカ２は８２６ＭＨｚ、マー
カ３は８６０ＭＨｚ、マーカ４は８８５ＭＨｚを示す。
そして図５（ｂ）にみられるように、携帯電話のデジタ
ルの周波数帯域の下側の端の８１０ＭＨｚでＶＳＷＲが
４．８、上側の端の８２６ＭＨｚでＶＳＷＲが２．５、
携帯電話のアナログの周波数帯域の下側の端の８６０Ｍ
ＨｚでＶＳＷＲが２．３、上側の端の８８５ＭＨｚでＶ
ＳＷＲが４．５である。このように標準的な逆Ｆ型マイ
クロストリップアンテナでは共振のピークが一つである
ために、携帯電話のデジタルの周波数帯域の下側の端の
周波数と携帯電話のアナログの周波数帯域の上側の端の
周波数でＶＳＷＲが大きくなり、二つの周波数帯域をカ
バーすることは困難である。

【００１８】次に、比較例２は放射導体１０にスリット
８を設けた逆Ｆ型マイクロストリップアンテナであり、
放射導体１０にスリット８を設けることによって誘電体
層３の寸法が３０×２０×５ｍｍとなって、３２×２８
×５ｍｍの比較例１のマイクロストリップアンテナより
も寸法を小さくして小型化することができた。また比較
例２のインピーダンス特性を示す図７について検討する
と、図７（ａ）のスミスチャートは周波数７５０ＭＨｚ
から９５０ＭＨｚの間を掃引したときの軌跡を示してお
り、図７（ａ）（ｂ）においてマーカ１は８１０ＭＨ
ｚ、マーカ２は８２６ＭＨｚ、マーカ３は８６０ＭＨ
ｚ、マーカ４は８８５ＭＨｚを示す。そして図７（ｂ）
にみられるように、携帯電話のデジタルの周波数帯域の
下側の端の８１０ＭＨｚでＶＳＷＲが６．４、上側の端
の８２６ＭＨｚでＶＳＷＲが２．９、携帯電話のアナロ
グの周波数帯域の下側の端の８６０ＭＨｚでＶＳＷＲが
２．４、上側の端の８８５ＭＨｚでＶＳＷＲが５．６で
ある。このように比較例２のマイクロストリップアンテ
ナは標準的な逆Ｆ型マイクロストリップアンテナである
比較例１のものよりも小型化することができるが、比較
例１のものと同様に共振のピークが一つであるために、
携帯電話のデジタルの周波数帯域の下側の端の周波数と
携帯電話のアナログの周波数帯域の上側の端の周波数で
ＶＳＷＲが大きくなり、二つの周波数帯域をカバーする
ことは困難である。

【００１９】さらに実施例１は放射導体１，２にスリッ
ト８を設けたマイクロストリップアンテナであり、誘電
体層３の寸法が比較例２と同じ３０×２０×５ｍｍとな
って、比較例１のマイクロストリップアンテナよりも寸
法を小さくして小型化することができた。また実施例１
のインピーダンス特性を示す図２について検討すると、
図２（ａ）のスミスチャートは周波数７５０ＭＨｚから
９５０ＭＨｚの間を掃引したときの軌跡を示しており、
図２（ａ）（ｂ）においてマーカ１は８１０ＭＨｚ、マ
ーカ２は８２６ＭＨｚ、マーカ３は８６０ＭＨｚ、マー
カ４は８８５ＭＨｚを示す。そして図２（ｂ）にみられ
るように、携帯電話のデジタルの周波数帯域の下側の端
の８１０ＭＨｚでＶＳＷＲが３．９、上側の端の８２６
ＭＨｚでＶＳＷＲが４．２、携帯電話のアナログの周波
数帯域の下側の端の８６０ＭＨｚでＶＳＷＲが２．５、
上側の端の８８５ＭＨｚでＶＳＷＲが３．１である。こ
のように、実施例１のマイクロストリップアンテナでは
共振のピークが二つであるために、携帯電話のデジタル
の周波数帯域の下側と上側の端の周波数のＶＳＷＲや携
帯電話のアナログの周波数帯域の下側と上側の端の周波
数のＶＳＷＲがそれぞれ小さくなり、二つの周波数帯域
をカバーすることができるものである。

【００２０】また実施例１のマイクロストリップアンテ
ナについて、給電素子である放射導体１と無給電素子で
ある放射導体２の間隔を変えて、２つの共振周波数のピ
ークの差を測定し、図３に示した。図３にみられるよう
に、給電素子である放射導体１と無給電素子である放射
導体２の間隔が小さいと共振周波数のピークが近くなっ
てそれぞれの共振周波数を独立して調整することが困難
になりことが確認される。そして携帯電話のデジタルの
周波数帯域とアナログの周波数帯域との差（５５ＭＨ
ｚ）より大きくするには、図３にみられるように給電素
子である放射導体１と無給電素子である放射導体２の間
隔が０．０１１λ以上であることが必要である。

【００２１】

【発明の効果】上記のように本発明は、二つの放射導体
を並列配置し、各放射導体を誘電体層を介して接地導体
と対向させると共に各放射導体を接地導体と電気的に短
絡させ、一方の放射導体を給電部を有する給電素子とし
て形成すると共に他方の放射導体を給電部を有しない無
給電素子として形成するようにしたので、給電素子の放
射導体による共振と、給電素子の放射導体からの電磁結
合によって動作する無給電素子の放射導体による共振と
の、２つの共振をつくることができ、２つの周波数帯域
をカバーすることが容易になるものであり、しかも、各
放射導体に複数のスリットを設けるようにしたので、ス
リットの周長分、放射導体の周囲長が長くなって、放射
導体の面積を小さくすることができ、マイクロストリッ
プアンテナを小型化することができるのである。

【００２２】また請求項２の発明は、二つの放射導体を
０．０１１λ（λ＝使用周波数での波長）以上離して配
置するようにしたので、給電素子の放射導体と無給電素
子の放射導体の電磁結合が強くなり過ぎることを未然に
防ぐことができ、給電素子の放射導体により発生する共
振と、無給電素子の放射導体により発生する共振のそれ
ぞれの共振周波数を独立して調整することが容易になる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（実施例１）を示す斜視図
である。

【図２】実施例１のマイクロストリップアンテナのイン
ピーダンス特性を示すものであり、（ａ）はスミスチャ
ート、（ｂ）は周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフで
ある。

【図３】実施例１の放射導体間の間隔と共振周波数の二
つのピークの差の関係を示すグラフである。

【図４】従来の形態の一例（比較例１）を示す斜視図で
ある。

【図５】比較例１のマイクロストリップアンテナのイン
ピーダンス特性を示すものであり、（ａ）はスミスチャ
ート、（ｂ）は周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフで
ある。

【図６】従来の形態の一例（比較例２）を示す斜視図で
ある。

【図７】比較例２のマイクロストリップアンテナのイン
ピーダンス特性を示すものであり、（ａ）はスミスチャ
ート、（ｂ）は周波数とＶＳＷＲの関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１放射導体２放射導体３接地導体４給電部５スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二つの放射導体を並列配置し、各放射導
体を誘電体層を介して接地導体と対向させると共に各放
射導体を接地導体と電気的に短絡させ、一方の放射導体
を給電部を有する給電素子として形成すると共に他方の
放射導体を給電部を有しない無給電素子として形成し、
各放射導体に複数のスリットを設けて成ることを特徴と
するマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】二つの放射導体を０．０１１λ（λ＝使
用周波数での波長）以上離して配置して成ることを特徴
とする請求項１に記載のマイクロストリップアンテナ。