JP2000312111A - 平面パッチアンテナ - Google Patents
平面パッチアンテナInfo
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- JP2000312111A JP2000312111A JP12194099A JP12194099A JP2000312111A JP 2000312111 A JP2000312111 A JP 2000312111A JP 12194099 A JP12194099 A JP 12194099A JP 12194099 A JP12194099 A JP 12194099A JP 2000312111 A JP2000312111 A JP 2000312111A
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- planar patch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】周波数バラツキが小さく、信頼性の高い平面パ
ッチアンテナ１を供給する。 【解決手段】平面パッチアンテナ１を構成する誘電体セ
ラミック板２表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下
であり、かつ前記誘電体セラミック板２の吸水率が０．
０８％以下とする。
ッチアンテナ１を供給する。 【解決手段】平面パッチアンテナ１を構成する誘電体セ
ラミック板２表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下
であり、かつ前記誘電体セラミック板２の吸水率が０．
０８％以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａ
ｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等に用い
られる小型の平面パッチアンテナに関するものである。
ｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等に用い
られる小型の平面パッチアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信等の発達に伴い、ＧＰ
Ｓを始めとする小型の通信機器が開発されており、これ
に伴いアンテナもより小型化が要求されるようになって
きた。
Ｓを始めとする小型の通信機器が開発されており、これ
に伴いアンテナもより小型化が要求されるようになって
きた。
【０００３】以下に小型平面パッチアンテナについて説
明する。図３は小型平面パッチアンテナの斜視図であ
り、図４は同断面図である。この小型平面パッチアンテ
ナ１は誘電体セラミック板２の片面に放射電極３を形成
し、また、他面に接地導体４を形成して構成され、放射
電極３の給電点５に半田７で給電ピン６を接合し、この
給電ピン６は接地導体４側へ延び同軸ケーブル８に接続
される。
明する。図３は小型平面パッチアンテナの斜視図であ
り、図４は同断面図である。この小型平面パッチアンテ
ナ１は誘電体セラミック板２の片面に放射電極３を形成
し、また、他面に接地導体４を形成して構成され、放射
電極３の給電点５に半田７で給電ピン６を接合し、この
給電ピン６は接地導体４側へ延び同軸ケーブル８に接続
される。
【０００４】上記放射電極３でＧＰＳ衛星から送信され
てくる電波を受信し、給電ピン６を介して同軸ケーブル
８へ伝達するが、このとき受信する電波の周波数に応じ
て関係式ｆ＝Ｃ／（２・ａ・√εｒ）から誘電体セラミ
ック板２の誘電率と放射電極３の寸法を決定する。但
し、上記関係式においてｆは共振周波数、ａは放射電極
３の寸法、Ｃは光速、εｒは誘電体セラミック板２の誘
電率である。同じ共振周波数でアンテナを小型化するた
めにはεｒを大きくし、ａを小さくすればよい。小型化
に対応するため、誘電体セラミック板２の誘電率や材料
を改善することが特開平02-150101 号公報、特開平06-3
50331 号公報等で提案されている。しかしながら、誘電
体セラミック板を用いて小型平面パッチアンテナを作成
した場合、共振周波数のバラツキが大きくなるという問
題点があった。
てくる電波を受信し、給電ピン６を介して同軸ケーブル
８へ伝達するが、このとき受信する電波の周波数に応じ
て関係式ｆ＝Ｃ／（２・ａ・√εｒ）から誘電体セラミ
ック板２の誘電率と放射電極３の寸法を決定する。但
し、上記関係式においてｆは共振周波数、ａは放射電極
３の寸法、Ｃは光速、εｒは誘電体セラミック板２の誘
電率である。同じ共振周波数でアンテナを小型化するた
めにはεｒを大きくし、ａを小さくすればよい。小型化
に対応するため、誘電体セラミック板２の誘電率や材料
を改善することが特開平02-150101 号公報、特開平06-3
50331 号公報等で提案されている。しかしながら、誘電
体セラミック板を用いて小型平面パッチアンテナを作成
した場合、共振周波数のバラツキが大きくなるという問
題点があった。
【０００５】共振周波数のバラツキを小さくする方法と
して特開平07-283648 号公報では誘電体セラミック板２
をＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを主成分とし、
ＭｇとＣａの組成比を９２：８〜９５：５としたときに
ＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3を０．５〜１．０重量％含
有することにより、共振周波数のバラツキを小さくでき
ることが提案されている。また特開平07-94934号公報で
はＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを主成分とし、
ＭｇとＣａの組成比が９０：１０〜９７：３としたとき
にＡｌ2 Ｏ3 を０．１〜１．０重量％好ましくは０．１
〜０．５重量％、ＭｎＯ2 を０．１〜１．５重量％好ま
しくは０．３〜１．０重量％含有することにより、共振
周波数のバラツキを小さくできることが提案されてい
る。
して特開平07-283648 号公報では誘電体セラミック板２
をＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを主成分とし、
ＭｇとＣａの組成比を９２：８〜９５：５としたときに
ＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3を０．５〜１．０重量％含
有することにより、共振周波数のバラツキを小さくでき
ることが提案されている。また特開平07-94934号公報で
はＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを主成分とし、
ＭｇとＣａの組成比が９０：１０〜９７：３としたとき
にＡｌ2 Ｏ3 を０．１〜１．０重量％好ましくは０．１
〜０．５重量％、ＭｎＯ2 を０．１〜１．５重量％好ま
しくは０．３〜１．０重量％含有することにより、共振
周波数のバラツキを小さくできることが提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法で小型平面パッチアンテナの共振周波数のバラツキ
を小さくしようとしても、突発的に±１０ＭＨｚ以上共
振周波数がバラツクものが発生することがあった。バラ
ツキが大きくなると小型平面パッチアンテナの周波数帯
域幅を広くしなければならず、周波数帯域幅を広くする
と利得が下がり感度が低下してしまい信頼性に欠けると
いう問題があった。
方法で小型平面パッチアンテナの共振周波数のバラツキ
を小さくしようとしても、突発的に±１０ＭＨｚ以上共
振周波数がバラツクものが発生することがあった。バラ
ツキが大きくなると小型平面パッチアンテナの周波数帯
域幅を広くしなければならず、周波数帯域幅を広くする
と利得が下がり感度が低下してしまい信頼性に欠けると
いう問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記に鑑みて本発明は小
型平面パッチアンテナをなす誘電体セラミック板表面の
算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とし、かつ前記誘電
体セラミック板の吸水率を０．０８％以下とすることに
より共振周波数のバラツキを小さくしたものである。
型平面パッチアンテナをなす誘電体セラミック板表面の
算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とし、かつ前記誘電
体セラミック板の吸水率を０．０８％以下とすることに
より共振周波数のバラツキを小さくしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の平面パッチアンテ
ナの斜視図であり、図２は同断面図である。本発明の平
面パッチアンテナ１はＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系または、Ｍｇ
−Ｌａ−Ｃａ−Ｔｉ系などの誘電体セラミック板２の片
面に放射電極３を形成し、また、他面に接地導体４を形
成して構成され、放射電極３の給電点５に半田７で給電
ピン６を接合し、この給電ピン６は接地導体４側へ延び
同軸ケーブル８に接続される。
ナの斜視図であり、図２は同断面図である。本発明の平
面パッチアンテナ１はＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系または、Ｍｇ
−Ｌａ−Ｃａ−Ｔｉ系などの誘電体セラミック板２の片
面に放射電極３を形成し、また、他面に接地導体４を形
成して構成され、放射電極３の給電点５に半田７で給電
ピン６を接合し、この給電ピン６は接地導体４側へ延び
同軸ケーブル８に接続される。
【０００９】上記放射電極３でＧＰＳ衛星から送信され
てくる電波を受信し、給電ピン６を介して同軸ケーブル
８へ伝達する。
てくる電波を受信し、給電ピン６を介して同軸ケーブル
８へ伝達する。
【００１０】そして本発明では誘電体セラミック板２の
磁器表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とし、か
つ、吸水率を０．０８％以下とすることにより、信頼性
の高い小型の平面パッチアンテナを供給できるようにし
てある。
磁器表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とし、か
つ、吸水率を０．０８％以下とすることにより、信頼性
の高い小型の平面パッチアンテナを供給できるようにし
てある。
【００１１】誘電体セラミック板２の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）を１μｍ以下とすることにより、誘電体セラミック
板２の表面が平滑になり、誘電体セラミック板２と放射
電極３、接地導体４との接合界面の微細な空間が低減さ
れ、周波数バラツキが低減されるものである。これは、
微細な空間には誘電体セラミック板２とは誘電率の異な
る空気が存在し、接合界面に微細な空気の層が存在する
ことになり、この空気の層の多少が共振周波数のバラツ
キの原因となっているためである。従って、算術平均粗
さ（Ｒａ）が小さい場合空気の層の発生にバラツキが生
じにくくなり、共振周波数のバラツキが小さくなり、算
術平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とすることによって特に
バラツキを小さくすることができる。
ａ）を１μｍ以下とすることにより、誘電体セラミック
板２の表面が平滑になり、誘電体セラミック板２と放射
電極３、接地導体４との接合界面の微細な空間が低減さ
れ、周波数バラツキが低減されるものである。これは、
微細な空間には誘電体セラミック板２とは誘電率の異な
る空気が存在し、接合界面に微細な空気の層が存在する
ことになり、この空気の層の多少が共振周波数のバラツ
キの原因となっているためである。従って、算術平均粗
さ（Ｒａ）が小さい場合空気の層の発生にバラツキが生
じにくくなり、共振周波数のバラツキが小さくなり、算
術平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とすることによって特に
バラツキを小さくすることができる。
【００１２】また、誘電体セラミック板２の吸水率を
０．０８％以下とすることにより、製造工程中やアンテ
ナとして使用中に空気中の水分の吸収が低減され、水分
付着による周波数バラツキが低減されるものである。こ
れは、誘電体セラミック板２中に誘電体セラミック板２
とは誘電率の異なる水分が存在すると、この水分の多少
が共振周波数のバラツキの原因となっているためであ
る。従って吸水率を小さくすると存在する水分量のバラ
ツキが小さくなり、共振周波数のバラツキが小さくな
り、吸水率０．０８％以下とすることによって特にバラ
ツキを小さくすることができる。
０．０８％以下とすることにより、製造工程中やアンテ
ナとして使用中に空気中の水分の吸収が低減され、水分
付着による周波数バラツキが低減されるものである。こ
れは、誘電体セラミック板２中に誘電体セラミック板２
とは誘電率の異なる水分が存在すると、この水分の多少
が共振周波数のバラツキの原因となっているためであ
る。従って吸水率を小さくすると存在する水分量のバラ
ツキが小さくなり、共振周波数のバラツキが小さくな
り、吸水率０．０８％以下とすることによって特にバラ
ツキを小さくすることができる。
【００１３】誘電体セラミック板２の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）の調整は、誘電体セラミック板２を成形する際の粉
末原料の粒度を変化させるか、または得られた誘電体セ
ラミック２に研磨加工を行いその砥石等の条件を変更し
て変化させる。粒径の大きい砥石を使用すると算術平均
粗さ（Ｒａ）は大きくなり、逆に粒径の小さい砥石を使
用すると算術平均粗さ（Ｒａ）は小さくなる。算術平均
粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とするには粉末原料の最大粒径
を３００μｍ以下として研磨加工を行わないか、もしく
は粒径が２００μｍより小さい砥石を使用して研磨加工
すればよい。
ａ）の調整は、誘電体セラミック板２を成形する際の粉
末原料の粒度を変化させるか、または得られた誘電体セ
ラミック２に研磨加工を行いその砥石等の条件を変更し
て変化させる。粒径の大きい砥石を使用すると算術平均
粗さ（Ｒａ）は大きくなり、逆に粒径の小さい砥石を使
用すると算術平均粗さ（Ｒａ）は小さくなる。算術平均
粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とするには粉末原料の最大粒径
を３００μｍ以下として研磨加工を行わないか、もしく
は粒径が２００μｍより小さい砥石を使用して研磨加工
すればよい。
【００１４】吸水率は焼成温度を変更して変化させる。
焼成温度を低くすると緻密化されず吸水率は大きくな
り、逆に焼成温度を高くすると緻密化され吸水率は小さ
くなる。吸水率０．０８％以下とするには吸水率０％と
なる焼成温度をＴ１とした場合、（Ｔ1 −８０）℃以上
で焼成すればよい。
焼成温度を低くすると緻密化されず吸水率は大きくな
り、逆に焼成温度を高くすると緻密化され吸水率は小さ
くなる。吸水率０．０８％以下とするには吸水率０％と
なる焼成温度をＴ１とした場合、（Ｔ1 −８０）℃以上
で焼成すればよい。
【００１５】誘電体セラミック板２はＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ
系またはＭｇ−Ｌａ−Ｃａ−Ｔｉ系などの好ましくは誘
電率５〜１１０の誘電体セラミックを主成分とし、スプ
レードライにて造粒された粉末原料を粉末プレス成形し
たあと大気中１２００〜１７００℃で焼成し研磨加工を
行って得る。但し、研磨加工前ですでに算術平均粗さ
（Ｒａ）が１μｍ以下の場合は研磨加工を行う必要はな
い。
系またはＭｇ−Ｌａ−Ｃａ−Ｔｉ系などの好ましくは誘
電率５〜１１０の誘電体セラミックを主成分とし、スプ
レードライにて造粒された粉末原料を粉末プレス成形し
たあと大気中１２００〜１７００℃で焼成し研磨加工を
行って得る。但し、研磨加工前ですでに算術平均粗さ
（Ｒａ）が１μｍ以下の場合は研磨加工を行う必要はな
い。
【００１６】放電電極３、設置導体４はいずれも銀ペー
ストをセラミック誘電体２ａにスクリーン印刷したあと
大気中約５００〜１０００℃で焼き付けを行って形成す
る。
ストをセラミック誘電体２ａにスクリーン印刷したあと
大気中約５００〜１０００℃で焼き付けを行って形成す
る。
【００１７】
【実施例】図１、図２に示す平面パッチアンテナを作成
した。
した。
【００１８】誘電体セラミック板２はＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ
系誘電体セラミック（誘電率約２０）を主成分とし、ス
プレードライにて造粒された粉末原料を粉末プレス成形
にて成形した後、大気中約１３００℃で焼成し、２５ｍ
ｍ×２５ｍｍ×厚み４ｍｍとした。また、放射電極３、
接地導体４はいずれも銀ペーストをスクリーン印刷し、
大気中約８７０℃で焼き付けを行って形成した。放射電
極３は誘電体セラミック板２の中心部に２０ｍｍ×２０
ｍｍ、接地導体４は２５ｍｍ×２５ｍｍとした。
系誘電体セラミック（誘電率約２０）を主成分とし、ス
プレードライにて造粒された粉末原料を粉末プレス成形
にて成形した後、大気中約１３００℃で焼成し、２５ｍ
ｍ×２５ｍｍ×厚み４ｍｍとした。また、放射電極３、
接地導体４はいずれも銀ペーストをスクリーン印刷し、
大気中約８７０℃で焼き付けを行って形成した。放射電
極３は誘電体セラミック板２の中心部に２０ｍｍ×２０
ｍｍ、接地導体４は２５ｍｍ×２５ｍｍとした。
【００１９】次に放射電極３および接地導体４を形成し
た誘電体セラミック板２に受信機器と接続するための給
電ピン６を接地導体４より絶縁し、誘電体セラミック板
２を貫通して放射電極３の給電点５に半田７で接着し、
小型平面パッチアンテナ１を完成させた。
た誘電体セラミック板２に受信機器と接続するための給
電ピン６を接地導体４より絶縁し、誘電体セラミック板
２を貫通して放射電極３の給電点５に半田７で接着し、
小型平面パッチアンテナ１を完成させた。
【００２０】尚、誘電体セラミック板２の表面の中心線
表面粗さ（Ｒａ）は、研磨加工しないものと、研磨加工
を行いその砥石等の条件を変更して変化させた。また、
誘電体セラミック板２の吸水率は、焼成温度を変更して
変化させた。
表面粗さ（Ｒａ）は、研磨加工しないものと、研磨加工
を行いその砥石等の条件を変更して変化させた。また、
誘電体セラミック板２の吸水率は、焼成温度を変更して
変化させた。
【００２１】算術平均粗さ（Ｒａ）はＪＩＳ Ｂ ０６
０１に従い測定し、吸水率はＪＩＳＣ ２１４１に従い
測定した。
０１に従い測定し、吸水率はＪＩＳＣ ２１４１に従い
測定した。
【００２２】以上の様に製造された各々の小型平面パッ
チアンテナ１について共振周波数のバラツキの測定を行
った。共振周波数は日本ヒューレットパッカード社製ネ
ットワークアナライザーを用いて測定した。各１０個測
定し、算術平均粗さ（Ｒａ）と吸水率は平均値、共振周
波数のばらつきは最大値と最小値の差を求めた。その結
果を表１に示す。
チアンテナ１について共振周波数のバラツキの測定を行
った。共振周波数は日本ヒューレットパッカード社製ネ
ットワークアナライザーを用いて測定した。各１０個測
定し、算術平均粗さ（Ｒａ）と吸水率は平均値、共振周
波数のばらつきは最大値と最小値の差を求めた。その結
果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らかなように、本実施例によれ
ば、算術平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とし、かつ吸水率
０．０８％以下とすれば周波数バラツキが２０ＭＨｚ以
下の小型平面パッチアンテナが得られることがわかる。
また、研磨の有無によらず算術平均粗さ（Ｒａ）のみに
関係していることもわかる。
ば、算術平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とし、かつ吸水率
０．０８％以下とすれば周波数バラツキが２０ＭＨｚ以
下の小型平面パッチアンテナが得られることがわかる。
また、研磨の有無によらず算術平均粗さ（Ｒａ）のみに
関係していることもわかる。
【００２５】また、セラミック誘電体２をＭｇ−Ｌａ−
Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミック（誘電率約２９）で形成
した場合も同様の結果が得られた。
Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミック（誘電率約２９）で形成
した場合も同様の結果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明は、平面パッチアン
テナに用いる誘電体セラミック板の磁器表面の算術平均
粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下、かつ吸水率０．０８％以下
にすることにより周波数バラツキが小さく、信頼性の高
い非常に安定した製品を提供することができる。
テナに用いる誘電体セラミック板の磁器表面の算術平均
粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下、かつ吸水率０．０８％以下
にすることにより周波数バラツキが小さく、信頼性の高
い非常に安定した製品を提供することができる。
【図１】本発明の平面パッチアンテナを示す斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の平面パッチアンテナを示す断面図であ
る。
る。
【図３】従来の平面パッチアンテナを示す斜視図であ
る。
る。
【図４】従来の平面パッチアンテナを示す断面図であ
る。
る。
１：平面パッチアンテナ ２：誘電体セラミック板 ３：放射電極 ４：接地導体 ５：給電点 ６：給電ピン ７：半田 ８：同軸ケーブル
Claims (1)
- 【請求項１】誘電体セラミック板の片面に放射電極を形
成し、他面に接地導体を形成して成る平面パッチアンテ
ナであって、前記誘電体セラミック板表面の算術平均粗
さ（Ｒａ）が１μｍ以下であり、かつ前記誘電体セラミ
ック板の吸水率が０．０８％以下であることを特徴とす
る平面パッチアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12194099A JP2000312111A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 平面パッチアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12194099A JP2000312111A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 平面パッチアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000312111A true JP2000312111A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14823704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12194099A Pending JP2000312111A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 平面パッチアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000312111A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003115718A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Hitachi Maxell Ltd | 平面アンテナ及び製造方法 |
| US6897823B2 (en) | 2001-07-31 | 2005-05-24 | Hitachi Maxell, Ltd. | Plane antenna and method for manufacturing the same |
| US7650173B2 (en) | 2005-10-06 | 2010-01-19 | Flextronics Ap, Llc | Combined antenna module with single output |
| CN113009515A (zh) * | 2019-12-19 | 2021-06-22 | 法雷奥舒适驾驶助手公司 | 包括橡胶连接器的gnss模块 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12194099A patent/JP2000312111A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003115718A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Hitachi Maxell Ltd | 平面アンテナ及び製造方法 |
| US6897823B2 (en) | 2001-07-31 | 2005-05-24 | Hitachi Maxell, Ltd. | Plane antenna and method for manufacturing the same |
| US7650173B2 (en) | 2005-10-06 | 2010-01-19 | Flextronics Ap, Llc | Combined antenna module with single output |
| CN113009515A (zh) * | 2019-12-19 | 2021-06-22 | 法雷奥舒适驾驶助手公司 | 包括橡胶连接器的gnss模块 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041221 |