JP2001044743A - Planar antenna and its adjustment method - Google Patents
Planar antenna and its adjustment methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は平面アンテナに係わ
り、特にアンテナの共振周波数を設定する際に有用な平
面アンテナ、及びその共振周波数の調整方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar antenna, and more particularly to a planar antenna useful for setting a resonance frequency of an antenna, and a method of adjusting the resonance frequency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年普及している移動体通信方式のアン
テナとしては、構造がシンプルで、かつ安価に製造でき
るアンテナとして平面アンテナが開発されている。この
ような平面アンテナ、又は薄型アンテナは、例えば接地
導体板の上に誘電体を介して所定の大きさに切り出され
ているパッチ導体を付けることによって構成され、数Ｇ
Ｈz の電波に対して比較的簡単な構造で、かつ感度の高
いアンテナを構築することができ、また機器への取り付
けも容易になるという利点がある。2. Description of the Related Art As a mobile communication type antenna which has been widely used in recent years, a planar antenna has been developed as an antenna having a simple structure and which can be manufactured at low cost. Such a planar antenna or a thin antenna is formed by, for example, attaching a patch conductor cut out to a predetermined size via a dielectric material on a grounded conductor plate.
There is an advantage that an antenna having a relatively simple structure and a high sensitivity to a radio wave of Hz can be constructed, and the antenna can be easily attached to a device.
【０００３】このような平面アンテナの共振周波数は、
通常、接地導体部と対峙しているパッチアンテナ部の寸
法によって決定するが、その他の要因によっても共振周
波数が変化するため、実際に機器に搭載して使用する際
は、パッチアンテナ部の寸法をトリミングしてアンテナ
共振周波数に合わせるようにしている。[0003] The resonance frequency of such a planar antenna is
Normally, it is determined by the dimensions of the patch antenna part facing the ground conductor part.However, since the resonance frequency changes due to other factors, the dimensions of the patch antenna part must be Trimming is performed to match the antenna resonance frequency.
【０００４】以下、この点を図４によって説明する。図
４（ａ）（ｂ）は平面アンテナ部１０の平面部と側面図
を示したもので、１１は受信周波数に共振するような寸
法に設定されている導体板からなるパッチアンテナ部、
１２は誘電体、１３は接地導体板である。１４ａは前記
パッチアンテナ部１１を励振するために設けられている
給電点であり、この給電点１４ａをスルーホールによっ
て誘電体１２を貫通し、平面アンテナの裏面で同軸ケー
ブル、またはストリップラインの中心導体を接続する。
同軸ケーブルの外部導体は接地導体板１３に接地され
る。なお、給電点１４ａと直交する線上に給電点１４ｂ
を設けることによって、水平偏波、及び垂直偏波の電磁
波を同時に受信することができるダイバシチーアンテナ
とすることができる。Hereinafter, this point will be described with reference to FIG. 4 (a) and 4 (b) show a plane portion and a side view of the planar antenna portion 10, where 11 is a patch antenna portion made of a conductor plate set to have dimensions resonating with a reception frequency.
Reference numeral 12 denotes a dielectric, and 13 denotes a ground conductor plate. Reference numeral 14a denotes a feed point provided for exciting the patch antenna unit 11. The feed point 14a penetrates the dielectric 12 through a through-hole, and a coaxial cable or a center conductor of a strip line is formed on the back surface of the planar antenna. Connect.
The outer conductor of the coaxial cable is grounded to the ground conductor plate 13. Note that the feed point 14b is located on a line orthogonal to the feed point 14a.
Is provided, it is possible to provide a diversity antenna capable of simultaneously receiving horizontally polarized waves and vertically polarized electromagnetic waves.
【０００５】誘電体１２はアンテナを小型化する上では
高い誘電率のものが使用されるが、この誘電体１２の厚
みを大きくすることによって、一般に受信感度を高くす
ることができると同時に、受信帯域幅を広くすることが
できる。アンテナ共振周波数はパッチアンテナ部１１の
寸法によって設定することができるので、図のように方
形状の平面アンテナの場合、そのパッチアンテナ部１１
の４辺に点線で示すように僅かに突出する調整スタブ１
５（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を設けておき、この調整スタブ１
５（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の突出部を少しずつ削り取ること
によって平面アンテナの共振周波数の微調整を行うこと
が考えられている。For the purpose of miniaturizing the antenna, a dielectric 12 having a high dielectric constant is used. However, by increasing the thickness of the dielectric 12, it is possible to generally increase the reception sensitivity and, at the same time, to increase the reception sensitivity. The bandwidth can be increased. Since the antenna resonance frequency can be set according to the dimensions of the patch antenna section 11, in the case of a rectangular planar antenna as shown in FIG.
Adjustment stub 1 slightly projecting as shown by dotted lines on four sides
5 (a, b, c, d) are provided, and this adjustment stub 1
It has been considered to finely adjust the resonance frequency of the planar antenna by slightly removing the protrusions of 5 (a, b, c, d).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように調整スタブ１５をトリミングしながら共振周波
数を調整する場合は以下のような問題点が生じる。 （１）トリミングによって給電点１４ａからみてパッチ
アンテナ部１１の左右の辺までの長さＬが平衡していな
い場合は、給電点インピーダンスにリアクタンス成分が
付加され、電磁波の放射効率が低下すると共に、受信イ
ンピーダンスとのミスマッチングを発生する。また、ダ
イバシティアンテナの場合はこの給電点と周辺部間の寸
法の不平衡によって垂直偏波、および水平偏波のアイソ
レーションが低下するという問題が生じる。 （２）調整スタブ１５（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）のトリミング
によって共振周波数を高くすることができるが、共振周
波数が高くなりすぎたときは、元の状態の戻すことがで
きないので、平面アンテナを多量に使用するときはコス
トアップの要因となる。 （３）調整スタブ１５のトリミングは上記したように微
妙な調整となるので、調整作業に時間がかかると同時
に、熟練者が必要になるHowever, when the resonance frequency is adjusted while trimming the adjustment stub 15 as described above, the following problems occur. (1) When the length L from the feed point 14a to the left and right sides of the patch antenna unit 11 is not balanced due to the trimming, a reactance component is added to the feed point impedance, and the radiation efficiency of electromagnetic waves is reduced. A mismatch with the receiving impedance occurs. Also, in the case of a diversity antenna, there is a problem that the vertical polarization and the horizontal polarization are reduced in isolation due to the dimensional imbalance between the feeding point and the peripheral portion. (2) The resonance frequency can be increased by trimming the adjustment stubs 15 (a, b, c, d). However, if the resonance frequency is too high, the original state cannot be restored. When a large amount of is used, it causes a cost increase. (3) Since the trimming of the adjustment stub 15 is a delicate adjustment as described above, it takes a long time to perform the adjustment work and requires a skilled person.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の平面アンテナは
上記したような問題を解決するために、誘電体を介して
接地導体部と、パッチアンテナ部が対向している平面ア
ンテナにおいて、パッチアンテナ部の表面を誘電体膜に
よって被覆することにより所定の共振周波数に設定でき
るようにしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a planar antenna according to the present invention comprises a patch antenna in which a ground conductor and a patch antenna face each other via a dielectric. The predetermined resonance frequency can be set by coating the surface of the portion with a dielectric film.
【０００８】パッチアンテナ部には所定の箇所に２個の
給電点を設けることによりダイバシチーアンテナとする
こともできるし、誘電体膜はスプレー、または塗布によ
って所定の共振周波数となるように成膜することができ
る。[0008] A diversity antenna can be formed by providing two feeding points at predetermined locations in the patch antenna section, and a dielectric film is formed by spraying or coating to have a predetermined resonance frequency. can do.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態とされ
る平面アンテナの一実施例を示す斜視図である。図１
（ａ）において図４と同様に、１１は方形状のパッチア
ンテナ部、１２は誘電体、１３は誘電体１２の裏面に張
り付けられている接地導体板（銅箔）である。パッチア
ンテナ部１１は誘電体１２を挟んで接地導体部１３と対
向するように配置されており、前記したように所定の給
電点インピーダンスとなる点に図４と同様に給電点１４
ａ（ダイバシティアンテナ場合は給電点１４ｂを追加）
となる小さなスルーホールが形成されている。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a planar antenna according to an embodiment of the present invention. FIG.
4A, similarly to FIG. 4, reference numeral 11 denotes a rectangular patch antenna portion, reference numeral 12 denotes a dielectric, and reference numeral 13 denotes a ground conductor plate (copper foil) adhered to the back surface of the dielectric 12. The patch antenna section 11 is disposed so as to face the ground conductor section 13 with the dielectric 12 interposed therebetween.
a (Addition of feed point 14b in case of diversity antenna)
Is formed.
【００１０】１６は上記パッチアンテナ部１１の表面に
積層される誘電体膜であり、例えばポリエスチレンフイ
ルム、ポリフェニールサルファイト、ＰＰＥ等によって
構成することができる。なお、１４ｃの位置を給電点と
すると、円偏波の送受信アンテナとすることができる。
このような方形状のパッチアンテナ部１１を採用したと
きは、通常その一辺の長さＬが給電線の線路内波長の１
／２となったときに、方形のマイクロストリップアンテ
ナとして共振することが知られている。図１の（ｂ）は
パッチアンテナ部１３を円形とした円形パッチアンテナ
であり、図１（ａ）と同一部分は同一の符号とされてい
る。この円形パッチアンテナの場合は、その直径を適当
に設定することによって共振周波数を定めるものである
が、方形パッチアンテナと同様に誘電体膜１６を設ける
ことによって共振周波数の微調整が行われる。Reference numeral 16 denotes a dielectric film laminated on the surface of the patch antenna section 11, which can be made of, for example, polystyrene film, polyphenylsulfite, PPE, or the like. If the position of 14c is a feeding point, a circularly polarized transmitting / receiving antenna can be provided.
When such a rectangular patch antenna section 11 is employed, the length L of one side of the patch antenna section 11 is usually equal to one of the in-line wavelength of the feed line.
It is known that when it becomes / 2, it resonates as a rectangular microstrip antenna. FIG. 1B shows a circular patch antenna in which the patch antenna unit 13 has a circular shape, and the same parts as those in FIG. 1A have the same reference numerals. In the case of this circular patch antenna, the resonance frequency is determined by appropriately setting the diameter thereof, but fine adjustment of the resonance frequency is performed by providing the dielectric film 16 similarly to the rectangular patch antenna.
【００１１】上記誘電体膜１６をパッチアンテナ部１１
の表面に積層すると、この誘電体膜１６が存在していな
い場合に比較してアンテナ共振周波数が低下する。例え
ば、誘電体膜１６の比誘電率εsが１以上であれば、導
体にそった静電容量の分布が増加し、そこを進む電流の
速度が１／√εsとなる。よってパッチアンテナの導体
部の機械的な長さに対して、その電気長は√εs倍とな
り共振周波数が低下する。The above-mentioned dielectric film 16 is connected to the patch antenna section 11.
, The antenna resonance frequency is lower than when the dielectric film 16 is not present. For example, if the relative permittivity epsilon s of the dielectric film 16 is 1 or more, an increase in capacitance distribution along the conductor, the speed of the current traveling therethrough is 1 / √ε s. Therefore to mechanical length of the conductor of the patch antenna, the electrical length is reduced the resonance frequency becomes √Ipushiron s times.
【００１２】本発明は上記したような原理を利用して平
面アンテナの共振周波数を調整するもので、例えばアン
テナの所望の共振周波数をｆ（２．４ＧＨｚ）としたと
きは、アンテナ制作時にこの共振周波数ｆより少し高い
共振周波数となるように平面アンテナの設計をする。そ
して、この平面アンテナに対して前記誘電体膜１６をフ
イルム、又は種々の手段で積層する。フイルムの場合は
予めその厚みｔの少し異なるものを数種類用意しておけ
ば、積層するフイルムの枚数によって共振周波数をかな
りの高い精度で所望の周波数ｆに設定することができ
る。The present invention adjusts the resonance frequency of a planar antenna using the above-described principle. For example, when the desired resonance frequency of an antenna is f (2.4 GHz), the resonance frequency is adjusted when the antenna is manufactured. The planar antenna is designed to have a resonance frequency slightly higher than the frequency f. Then, the dielectric film 16 is laminated on the planar antenna by a film or various means. In the case of a film, if several kinds of films having slightly different thicknesses t are prepared in advance, the resonance frequency can be set to a desired frequency f with considerably high accuracy depending on the number of films to be laminated.
【００１３】なお、誘電体膜１６は誘電体物質をスプレ
ー等によってパッチアンテナ部側に吹き付ける、または
塗布することによって形成することができる、この吹き
付け量、または塗布量を共振周波数を測定しながらコン
トロールすることにより、平面アンテナの共振周波数を
調整することができる。The dielectric film 16 can be formed by spraying or applying a dielectric substance to the patch antenna side by spraying or the like. The amount of spraying or the amount of coating can be controlled while measuring the resonance frequency. By doing so, the resonance frequency of the planar antenna can be adjusted.
【００１４】図２（ａ）（ｂ）はこのようにして作成さ
れた平面アンテナ全体的な構成を示す平面図と、側面図
である。この図において図１と同一部分は同一の符号と
示す。平面アンテナ部１０は上下に分割されている保護
ケース２０の中に収納され、保護ケースの蓋部２０ａ、
底部２０ｂの４隅に設けられている突起部２０ｃによっ
て周辺部が侠着され固定されるようにしている。平面ア
ンテナ部１０の周辺部は弾力性のあるガスケット２１に
よって周辺部が覆われるが、このときに前述した誘電体
膜１６もこのガスケット２１によってアンテナ表面に密
着して固定することができる。FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view, respectively, showing the overall configuration of the planar antenna thus prepared. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The planar antenna unit 10 is housed in a protective case 20 which is divided into upper and lower parts, and a cover 20a of the protective case,
Peripheral portions are attached and fixed by protrusions 20c provided at four corners of the bottom portion 20b. The periphery of the planar antenna unit 10 is covered with a gasket 21 having elasticity. At this time, the dielectric film 16 can also be fixed to the antenna surface by the gasket 21.
【００１５】給電点に対して同軸ケーブル２２がアンテ
ナの裏面から半田付け等によって接続され、この同軸ケ
ーブル２２の先端にコネクタ２３が設けられる。同軸ケ
ーブル２２に代えてマイクロストリップラインを配置
し、機器等に直接取り付けるようにすることができる。A coaxial cable 22 is connected to the feeding point from the back of the antenna by soldering or the like, and a connector 23 is provided at the end of the coaxial cable 22. Instead of the coaxial cable 22, a microstrip line can be arranged and directly attached to equipment or the like.
【００１６】先に述べたように給電点１４の位置は、ア
ンテナをどのようなモードで励振するかによって選択す
ることができると共に、この位置によって給電点の実効
インピーダンスＲを変化させることができる。例えば、
図１に示すような平面アンテナの場合は、給電点１４ａ
の位置が下方（周辺部）に移動すると実効インピーダン
スＲが大きくなり、給電点１４ａの位置が上方（中心）
に移動すると実効インピーダンスＲが小さくなるように
変化させることができる。As described above, the position of the feeding point 14 can be selected depending on the mode in which the antenna is excited, and the effective impedance R of the feeding point can be changed depending on this position. For example,
In the case of a planar antenna as shown in FIG.
When the position moves downward (peripheral portion), the effective impedance R increases, and the position of the feeding point 14a moves upward (center).
, The effective impedance R can be changed so as to decrease.
【００１７】図３は誘電体膜１６の厚み（ｔ）により共
振周波数が変化する傾向を示したものであり、同じ膜厚
の場合でも、誘電体膜１６の誘電率εが大きくなると、
共振周波数がより低下することを示している。共振周波
数はこのように誘電体膜１６の誘電率εとその膜厚ｔに
よって変化するので調整する際は種種の誘電体板を組み
合わせて行うことが考えられる。FIG. 3 shows that the resonance frequency tends to change depending on the thickness (t) of the dielectric film 16. Even when the dielectric film 16 has the same thickness, when the dielectric constant ε of the dielectric film 16 increases,
This indicates that the resonance frequency is further reduced. As described above, the resonance frequency varies depending on the dielectric constant ε of the dielectric film 16 and the thickness t thereof, so that it is conceivable to perform adjustment by combining various dielectric plates.
【００１８】本発明の実施の形態の場合は、図１または
図２の場合において誘電体１２の上に配置されるパッチ
アンテナ部１１の形状を矩形状にしたが、円形のパッチ
アンテナ、又は、その他の形状の平面アンテナに対して
も適用することができることはいうまでもない。In the case of the embodiment of the present invention, the shape of the patch antenna section 11 disposed on the dielectric 12 in the case of FIG. 1 or 2 is rectangular, but a circular patch antenna or It goes without saying that the present invention can be applied to a planar antenna having another shape.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように本発明の平面アンテ
ナは、その共振周波数を設定する際に誘電体膜をパッチ
アンテナ部に積層するようにしているので、共振周波数
の調整が非常に容易になると共に、大量生産するときで
も調整の失敗によって歩留まりが低下することがないと
いう実用的な効果が得られ、製造原価を低下することが
できる。また、構造がシンプルとなるため、移動体通信
機器に配置して使用する際にも、その取り付けが容易で
あり、かつ、経年変化によって共振周波数が変化するこ
とも殆どないという効果がある。As described above, in the planar antenna according to the present invention, when the resonance frequency is set, the dielectric film is laminated on the patch antenna portion, so that the resonance frequency can be adjusted very easily. In addition, even in mass production, a practical effect that the yield does not decrease due to failure in adjustment is obtained, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the structure is simple, there is an effect that, even when used in a mobile communication device, the device can be easily mounted and the resonance frequency hardly changes due to aging.
【図１】本発明の実施の形態とされる平面アンテナの斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view of a planar antenna according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施の形態とされる平面アンテナ
の平面図と断面図である。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a planar antenna according to another embodiment of the present invention.
【図３】平面アンテナの共振周波数の変化を示す傾向を
示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a tendency to show a change in a resonance frequency of a planar antenna.
【図４】平面アンテナの説明図であるFIG. 4 is an explanatory diagram of a planar antenna.
１１ パッチアンテナ部、１２ 誘電体、１３ 接地導
体板、１６ 誘電体膜11 patch antenna section, 12 dielectric, 13 ground conductor plate, 16 dielectric film
Claims (6)
にパッチアンテナ部の形状を定め、次にこのパッチアン
テナ部の表面に誘電体膜を積層することによって、平面
アンテナの共振周波数を調整することを特徴とする平面
アンテナの調整方法。1. The resonance frequency of a planar antenna is adjusted by previously determining the shape of a patch antenna portion so as to be higher than a predetermined resonance frequency, and then laminating a dielectric film on the surface of the patch antenna portion. A method for adjusting a planar antenna.
よって形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の平面アンテナの調整方法。2. The method according to claim 1, wherein the dielectric film is formed of a film-shaped dielectric plate.
で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の平
面アンテナの調整方法。3. The method according to claim 1, wherein the patch antenna section is formed of a rectangular conductive plate.
テナ部が対向している平面アンテナにおいて、前記パッ
チアンテナ部の表面が誘電体膜によって被覆されている
ことを特徴とする平面アンテナ。4. A planar antenna, wherein a surface of the patch antenna is covered with a dielectric film, wherein the surface of the patch antenna is opposed to a ground conductor via a dielectric.
個の給電点を設けることによりダイバシチーアンテナと
したことを特徴とする請求項４に記載の平面アンテナ。5. A patch antenna according to claim 2, wherein
The planar antenna according to claim 4, wherein a diversity antenna is provided by providing a plurality of feeding points.
よって成膜されていることを特徴とする請求項４に記載
の平面アンテナ。6. The planar antenna according to claim 4, wherein said dielectric film is formed by spraying or coating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11215326A JP2001044743A (en) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | Planar antenna and its adjustment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11215326A JP2001044743A (en) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | Planar antenna and its adjustment method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001044743A true JP2001044743A (en) | 2001-02-16 |
Family
ID=16670454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11215326A Pending JP2001044743A (en) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | Planar antenna and its adjustment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001044743A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007156632A (en) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Toshiba Tec Corp | Radio tag adjustment method, radio tag adjustment system and radio tag |
| JP2010278736A (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Japan Radio Co Ltd | Waterproof structure of protection case |
| CN108666752A (en) * | 2018-04-17 | 2018-10-16 | 惠州市元盛科技有限公司 | A kind of flat plane antenna |
-
1999
- 1999-07-29 JP JP11215326A patent/JP2001044743A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010278736A (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Japan Radio Co Ltd | Waterproof structure of protection case |
| CN108666752A (en) * | 2018-04-17 | 2018-10-16 | 惠州市元盛科技有限公司 | A kind of flat plane antenna |
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