JP2002185241A - マイクロ波レンジ用パッチアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板上の表面実装（ＳＭＤ）に適
し、短絡コンダクタを有するパッチアンテナを提供する
こと。 【解決手段】 少なくとも１つのパッチ共振器（１０、
２０）を有し、特に短絡コンダクタ（１４、２４）を有
する多層アンテナとしての実施及びプリント基板上への
ＳＭＤ実装に適したマイクロ波レンジ用パッチアンテナ
が説明される。更に、このアンテナは、同じ誘電値若し
くは透過値の基板（１１、２１）が用いられる場合であ
っても、移動通信での使用に十分な帯域幅を有する。こ
れは、フィード端子が、グラウンド金属被覆（１２）と
金属パッチのパターン（１３）との間で共振器の第一側
面（１１２）上に延在する第一金属被覆部材（１７）を
少なくとも有し、該部材の寸法で該アンテナの入力イン
ピーダンスを調整可能とすることによって、基本的に実
現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製パッチ・パ
ターンと、グラウンド金属被覆と、電磁エネルギ供給用
のフィード端子と、を有する少なくとも１つのパッチ共
振器を備えた、特にマイクロ波レンジ用のパッチアンテ
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波領域における電磁波は、移動
通信において情報送信に用いられる。これの例は、周波
数レンジ：８８０〜９６０ＭＨｚ（ＧＳＭ９００）及び
１７１０〜１８８０ＭＨｚ（ＧＳＭ１８００若しくはＤ
ＣＳ）のＧＳＭ携帯電話規格、更には、ＵＭＴＳ帯域
（１９７０〜２１７０ＭＨｚ）、周波数レンジ：１８８
０〜１９００ＭＨｚのコードレス電話用ＤＥＣＴ規格、
及び、周波数レンジ：２４００〜２４８０ＭＨｚの新し
いブルートゥース規格、である。ブルートゥース規格
は、例えば携帯電話と例えばコンピュータや他の携帯電
話などの他の電子機器との間でデータ交換を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】市場は、これら装置の
小型化への向けた強い傾向を示す。これは、携帯電話用
部品、すなわち電子部品のサイズ削減への要望ももたら
す。通常はワイヤ・アンテナである現在携帯電話で用い
られるアンテナ種類は、この点に関して重大な欠点を有
する。なぜなら、それらは比較的大きいからである。そ
れらは、携帯電話から突き出ており、容易に折れる可能
性があり、ユーザと望ましくないアイコンタクトに入る
可能性があり、更に、芸術的デザインの妨げとなる。そ
の上、携帯電話によるユーザの望まれないマイクロ波照
射は、まずます公共の議論の主題となってきている。携
帯電話から突き出たワイヤ・アンテナの場合、発せられ
た放射パワの大部分はユーザの頭に吸収され得る。

【０００４】（ＳＭＤ若しくは表面実装装置を用いた）
表面実装、すなわち、ウェーブ・ソルダリング・バス処
理若しくはリフロー・ソルダリング処理による電子部品
のＰＣＢ若しくはプリント基板上へのプレーナー・ソル
ダリング、は現代のディジタル電子装置の技術的実現に
おいて常識になっている、という事実から別の問題が発
生する。しかし、これまで用いられてきたアンテナは、
この実装技術に適さない。なぜなら、それらは、特別な
支持によって携帯電話のプリント基板上に設けられ得る
のみであることが多く、電磁パワの供給はピンなどの特
別な支持若しくは支持部によってのみ可能であるからで
ある。これは、望まれない実装処理、品質問題、製造に
おける追加的コストを生じさせる。

【０００５】携帯電話に今日使われているアンテナは、
電磁共振が生成されたときに、電磁エネルギを放射す
る。これは、アンテナの長さが少なくとも送信される放
射の波長の１／４に等しくなるべきであることを要求す
る。これによると、誘電体（ε _ｒ＝１）として空気を用
いると、１ＧＨｚの周波数に対して必要なアンテナの長
さは７５ｍｍとなる。

【０００６】発せられる放射の所定の波長に対するアン
テナのサイズを最小化するために、誘電率ε_ｒ＞１を有
する誘電体をアンテナに対する基礎建築ブロックとして
用い得る。これにより、誘電体における放射の波長が１
／⊆ε_ｒに削減される。したがって、このような誘電体
に基づいて設計されたアンテナは、上記と同じ率でその
サイズが削減される。

【０００７】例えばＷＯ９８／１８１７７において説明
されるようないわゆるパッチ・パターン・アンテナ若し
くはパッチアンテナは、誘電率ε_ｒによる小型化が利用
され得るアンテナ種類である。それは、ε_ｒ＞１を有す
る誘電体材料の固体ブロックから成る。ここで、このブ
ロックの高さは、通常、その長さ及び幅の１／３〜１／
１０である。このブロックには、一表面の全部若しくは
一部上に金属製パッチのパターンを有し、残りの表面上
にグラウンド金属被覆を有する。これら電極間で、電磁
共振が生成され、その周波数は電極の寸法と該ブロック
の誘電率ε_ｒの値とに依存する。個別の共振周波数の値
は、前述のように、アンテナの横方向の寸法を増やす
と、減少する。又、誘電率ε_ｒの値を増やしても、減少
する。よって、アンテナを大幅に小型化させるために
は、ε_ｒを高くなるように設計し、共振スペクトラムか
ら最も低い周波数を有するモードを選択することであ
る。このモードは、基本若しくは基礎モードと呼ばれ
る。

【０００８】更なる小型化へ向けた工程は、上記２つの
電極間の誘電体に追加的な導電接続（短絡コンダクタ）
を挿入することから成る。共振周波数が同じであるとす
ると、通常、それによってアンテナのサイズを１／４に
することができる。

【０００９】しかし、（短絡コンダクタの有無に係わら
ず）これらパッチアンテナにおける問題は、ＧＳＭ規格
の周波数レンジ内に位置する共振周波数に対して数ＭＨ
ｚしか帯域幅の量がないことである。加えて、この帯域
幅は、誘電体材料の誘電率ε _ｒが増えると、減少する。
それに対して、ＧＳＭ規格に要求される帯域幅は、約７
０ＭＨｚである。したがって、従来のパッチアンテナは
このようなブロードバンド用途に向いていない。

【００１０】短絡コンダクタ有り若しくは無しの複数の
パッチ・パターン共振器は、パッチアンテナの帯域幅を
より大きくするために、垂直方向に積み重ねられ得る。
この構成は、多層パッチアンテナと呼ばれる。この多層
パッチアンテナの基本モード数は、構成するパッチ共振
器の数と等しい。基本モード間の周波数距離がその帯域
幅より小さい場合、アンテナの全帯域幅は増やされ得
る。

【００１１】しかし、この種のアンテナは、更に、２つ
の大きな欠点を有する。１つは、共振器の適切な周波数
距離を実現するために、個々のパッチ共振器について容
易に区別され得る誘電率値（例えば、ε_ｒ１＝２．２、
及び、ε_ｒ２＝１．０７）を有する基板材料が用いられ
なければならないことである。

【００１２】他方は、アンテナに電磁パワを供給し、短
絡コンダクタを有する多層パッチアンテナの場合に、フ
ィード構造において発生する反射がわずかなものとなる
ように、限られたレンジ上で、該アンテナの入力インピ
ーダンスを調整する手段となれるのは同軸ケーブルしか
ないことが判明したことである。しかし、この種のフィ
ード・ラインは、携帯電話のプリント基板（ＰＣＢ）上
のＳＭＤ集積化を妨害する。なぜなら、下方より金属被
覆を通って進むべきＰＣＢ上の電磁パワの供給に適した
ピンが設けられるため、該アンテナは表面実装（ＳＭＤ
技術）によって他の部品と共にＰＣＢ上にはんだ付けさ
れ得ないからである。

【００１３】したがって、本発明の目的は、冒頭段落で
述べた種類のパッチアンテナであって、プリント基板上
の表面実装（ＳＭＤ）に適し、短絡コンダクタを有する
パッチアンテナを提供することである。

【００１４】本発明の目的は、更に、異なる誘電率を有
する誘電体を用いることなく、前述の用途を満足させる
帯域幅を提供する小さい寸法のパッチアンテナを提供す
ることである。

【００１５】更に、本発明は、アンテナを同軸フィード
・ラインで構成せずに、該アンテナに供給される電力が
アンテナにおいて反射せず、ほぼ完全に放射されるよう
に、その入力インピーダンスが調整され得るパッチアン
テナを提供する。

【００１６】最後に、特徴として特に大きな帯域幅を有
するパッチアンテナが提供される。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、これ
らの目的は、冒頭段落に述べた種類のパッチアンテナで
あって、前記フィード端子が、前記グラウンド金属被覆
と前記金属パッチのパターンとの間で、前記共振器の第
一側面上に延在する第一の金属被覆部材を少なくとも有
し、この金属被覆部材の寸法によって、該アンテナの入
力インピーダンスが決定される、ことを特徴とするパッ
チアンテナによって実現される。

【００１８】この解決策特有の利点は、入力インピーダ
ンスの具体的構造状況への最適な調整が簡易な方法で
（例えばレーザー・トリミングで）可能であるため、ア
ンテナにおいて反射が発生せず、供給される電磁パワは
ほぼ完全に放射される。このアンテナは、同時に、アン
テナの寸法を減らす短絡コンダクタが取り付けられるこ
とも可能である。

【００１９】上記述べた問題への別の解決策は、請求項
４の冒頭段落に述べられた種類のパッチアンテナであっ
て、少なくとも１つの基板上に設けられたラインによっ
て形成され、前記フィード端子へ供給される電磁エネル
ギの前記少なくとも１つのパッチ共振器内への共振カッ
プリングに役立つライン共振器を有することを特徴とす
るパッチアンテナによって実現される。

【００２０】この解決策特有の利点は、この共振カップ
リング機構は、パッチ・パターン共振の構成を減らさ
ず、該アンテナの帯域幅は、別の共振の追加を通じて、
更に大幅に増加させられ得る。加えて、このアンテナ
は、ＳＭＤ実装及び短絡コンダクタの提供にも適してい
る。

【００２１】従属請求項は、本発明の別の有益な実施形
態を定義する。

【００２２】請求項２の実施形態は、ＳＭＤ技術によっ
て、該アンテナの特に簡易な表面実装を可能にする。な
ぜなら、第二の金属被覆部材は、グラウンド金属被覆と
共に、プリント基板上へ直接はんだ付けされ得るからで
ある。

【００２３】請求項３の実施形態は、同じ誘電値若しく
は透過値の基板が用いられても、２つの共振器を通じて
帯域幅は更に増やされ、更に、短絡コンダクタを有する
構成にも適する、という特有の利点を有する。

【００２４】請求項５の実施形態は、ライン共振器とパ
ッチ共振器との間の結合強度が端部の寸法によって調整
され得るという特有の利点を有する。本実施形態及び請
求項７において定義される実施形態の別の利点は、共振
カップリングの周波数が前記ラインの長さの適切な決定
によって調整され得ることである。

【００２５】請求項６の実施形態は、フィード端子とラ
イン共振器との間の結合強度の適応を可能にする。

【００２６】該アンテナの帯域幅は、請求項８の実施形
態を用いて、更に増やすことが可能であると共に、請求
項９及び１０の実施形態は原則として該アンテナを更に
小型化させることができる。

【００２７】最後に、本発明に係るアンテナは、請求項
１１に定義されるプリント基板上及び請求項１２に定義
される移動通信装置において特に有益的に用いられ得
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の更なる詳細、特徴、及び
利点は、図面を参照して、好ましい実施形態についての
以下の説明から明らかにされる。

【００２９】図１、３、及び５に示すパッチアンテナ
は、複数の層から成る。これらの層は、垂直方向に互い
に分離された状態でそれぞれ描写され、組み立てられた
状態でパッチ・パターンによって形成された２つの個別
の共振器を有するパッチアンテナを形成する。各層は、
ほぼ長方形ブロックの形をしたセラミック基板によって
形成され、その高さは、通常、その長さ若しくは幅の１
／３〜１／１０である。以下の説明はこの状況に基づ
き、図に頂面及び底面として示された基板表面は上面及
び下面と呼ばれ、更に、より小さく、垂直な面は、側面
と呼ばれる。

【００３０】しかし、別の方法として、その上に相当す
る共振コンダクタ・トラック構造が例えば螺旋状に設け
られた例えば円筒形状などのブロック形状以外の幾何学
的形状を上記基板に対して選択することも全く可能であ
る。

【００３１】この基板は、高分子母材にセラミック・パ
ウダを埋め込むことによって製造することができ、ε_ｒ
＞１の誘電率及び／若しくはμ_ｒ＞１の透過値を有し得
る。

【００３２】図１に示すアンテナの第一の実施形態は、
組み立てられた状態で、下面の第一パッチ・パターン共
振器１０及び上面の第二パッチ・パターン共振器２０を
それぞれ形成する２つの層を有する。第一共振器１０
は、その下面にグラウンド金属被覆１２が備えられた第
一基板１１を有する。この第一基板１１の上面は、該上
面の大部分の上に広がる金属パッチ１３の第一パターン
を支持し、この上面のエッジ部１１１のみが空いたまま
となっている。短絡コンダクタの第一部分１４は、グラ
ウンド金属被覆１２とパッチ１３の第一パターンとの間
に伸びる。

【００３３】第一基板１１の第一側面１１２の長さの約
半分のところに、フィード端子１５、１７がある。この
フィード端子は、該側面において、該基板の上面に向か
う方向に伸びるストリップ・コンダクタ１７の形をした
第一金属被覆部材と、グラウンド金属被覆１２がくぼみ
を有する領域１６において下面上に位置する第二金属被
覆部材１５と、から形成される。したがって、このフィ
ード端子は、グラウンド金属被覆１２から絶縁される。

【００３４】パターン化されたパッチの第二共振器２０
は、第二基板２１によって形成される。第二基板２１の
上面上には、上面全体に広がる金属パッチ２３の第二パ
ターンが設けられる。更に、短絡コンダクタの第二部分
２４は、第二基板２１に存在する。２つの共振器を矢印
Ａの方向に結合させてアンテナを組み立てられると、第
二部分２４は第一部分１４と連結し、よって短絡コンダ
クタが生成される。

【００３５】本アンテナの上記第一の実施形態の基本的
特徴は、今までに広まっている観点とは対照的に、説明
された種類の非同軸フィード端子を用いても、電磁エネ
ルギのパッチアンテナ内へ結合させることは可能であ
る、すなわち、このアンテナに短絡コンダクタが備えら
れた場合、アンテナの寸法は更に削減され得る、という
驚くべき認識に基づく。

【００３６】更に、該アンテナの入力インピーダンスは
ストリップ・コンダクタ１７の高さ及び幅を適切に選択
することによって調整し得るため、アンテナの低反射に
関する最適化を実現することができると共に、アンテナ
に供給される電磁パワのはるか大部分が実際に放射され
る。

【００３７】フィード端子若しくはストリップ・コンダ
クタ１７は、可変幅の複数の金属部材から構成され得
る。

【００３８】フィード端子の第二金属被覆部材１５は第
一基板１１の下面に存在し、フィード端子が同軸ケーブ
ルによって形成される場合のようにピンや同類のアイテ
ムが要求されないため、該アンテナは、従来の表面実装
処理（ＳＭＤ）で、プリント基板上に、他の部品と共に
マウントされ得る。更に、グラウンド金属被覆１２も、
この方法で、該プリント基板上の対応するグラウンド接
続へはんだ付けされ得る。

【００３９】本実施形態の別の利点は、第一及び第二基
板１１、１２に同じ材料を用いることができることであ
り、従来の短絡コンダクタを有するパッチアンテナのよ
うに、アンテナに十分な帯域幅を持たせるために異なる
誘電率を有する材料で構成する必要がない。

【００４０】本発明によれば、前述の用途に要求される
周波数帯域が特に実現される。なぜなら、該アンテナ
は、２つの層、すなわち２つのパッチ・パターン共振器
１０、２０から構成され、作動モードにおける個々の共
振は、パッチの第一及び第二パターン１３、２３のサイ
ズが異なるために幾分異なるからである。

【００４１】別の方法として、パッチ・パターンは同一
でもよい。この場合、２つの共振器の結合は、名目上同
一の共振周波数の分割を実現し、これにより周波数帯域
幅が増加する。

【００４２】このアンテナの好ましい実施形態におい
て、基板１１、２１の寸法は、それぞれ約１９．４×１
０．９×２．０ｍｍ^３である。これら基板に対して用い
られる材料の誘電特性は、ε_ｒ＝１８．５５、ｔａｎδ
＝１．１７×１０^−４である。これは、市場に流通して
いるＮＰ０−Ｋ１７セラミック（Ｃａ_０．０５Ｍｇ_{０．
９５}ＴｉＯ_３セラミック）の高周波特性に相当する。金
属被覆（銀ペースト）の伝導率は、約σ＝３．０×１０
^７Ｓ／ｍである。最も下の第一パッチ・パターン１３
は、約１７．０×８．５ｍｍの寸法を有し、最も上の第
二パッチ・パターン２３は第二基板２１の表面をほぼ完
全に覆う。グラウンド金属被覆１２は、第二金属被覆部
材１５を収容するくぼみ１６を除いて、ほぼ完全に第一
基板１１の下面を覆う。横方向のストリップ・コンダク
タ１７は、約１．８ｍｍの幅と、約２．０ｍｍの高さを
有する。これは、約０．５ｍｍの長さを有する第二金属
被覆部材１５の形で、第一基板１１の下面上に続く。短
絡コンダクタ１４、２４は、約０．５ｍｍの直径を有
し、基板１１、３１の２つの角への両横方向の距離はそ
れぞれ３．５ｍｍであり、２つの基板内部で、金属被覆
間に伸びる。

【００４３】図２は、上記アンテナに対する反射図、す
なわち、周波数Ｆ［ＧＨｚ］の関数として表した、該ア
ンテナにおいて反射されたパワの該アンテナに供給され
たパワに対する比Ｒ［ｄＢ］、を示す。２つの層（パッ
チ共振器）の個々の共振は明らかに区別することがで
き、よって該パッチアンテナの全帯域幅を広げるのに貢
献する。

【００４４】図３は、その上に第一及び第二パッチ共振
器２０、３０が設けられたマイクロストリップ共振器１
０’から構成された、本発明に係るアンテナの第二の実
施形態を示す。

【００４５】マイクロストリップ共振器１０’は、図に
上面として示す表面上がグラウンド金属被覆１２’で被
服された第一基板１１’を有する。この第一層の下面上
には曲がりくねったマイクロストリップ・コンダクタ１
８’が設けられる。このコンダクタは、フィード端子１
５’から出発し、基板１１’の側面において上方へ導か
れる。グラウンド金属被覆１２’とマイクロストリップ
・コンダクタ１８’との間の短絡はこの上方へ向かうト
ラックに対しては回避されるべきである。これは、例え
ば、第一基板１１’の関連する側面において、グラウン
ド金属被覆１２’を適切に短くすることによって、実現
され得る。

【００４６】フィード端子１５’は、マイクロストリッ
プ・コンダクタ１８’の先頭をＵ字形でつかむ。この二
者の間にはギャップが存在し、その寸法によって、該二
者間の結合強度が調整される。このマイクロストリップ
共振器１０’の共振周波数は、従来通り、マイクロスト
リップ・コンダクタ１８’の長さによってほぼ決定され
る。短絡コンダクタの第一部分１４’も、この第一層に
存在してもよい。

【００４７】第一パッチ共振器２０は、第二基板２１に
よって形成される。第二基板２１は、その上面の周辺の
エッジ領域２１１を空きにしたまま、該上面上で金属パ
ッチ２３の第一パターンを支持する。基板２１の側面２
１３に存在する端部２は、該アンテナが組み立てられた
状態において、マイクロストリップ・コンダクタ１８’
と連結し、それを終端させる。第一パッチ共振器２０へ
の結合強度は、この端部の寸法によって設定され得る。
短絡コンダクタの第二部分２４は、更に、第一パッチ共
振器２０に存在する。

【００４８】第二パッチ共振器３０は、第三基板３１に
よって形成される。第三基板３１は、その上面の周辺の
エッジ領域３１１を空きにしたまま、該上面上で金属パ
ッチ３３の第二パターンを支持する。短絡コンダクタの
第三部分３４は、第二パッチ共振器２０を通って伸び
る。金属パッチ２３、３３の第一及び第二パターンは、
第一の実施形態と同様に、基板２１及び３１上で寸法が
異なってもよい。

【００４９】これら３つの層が矢印Ａの方向に一体に結
合されると、共振カップリング無しの多層パッチアンテ
ナと比べて、帯域を更に増加させることができる、電磁
エネルギの共振カップリングを有する多層パッチアンテ
ナが生成される。

【００５０】この構成は、個々のパッチ共振器の基本モ
ードの共振周波数は、上記説明した種類のマイクロスト
リップ共振器１０’を用いると、共振カップリングから
は無視し得る程度にしか干渉されないという驚くべき認
識に基づく。これは、特に、短絡コンダクタ１４’が用
いられる場合にも当てはまる。グラウンド金属被覆１
２’は、第一パッチ共振器２０に対するグラウンドとマ
イクロストリップ共振器１０’に対するグラウンドとを
同時に構成する。加えて、個々のパッチ・パターン共振
の生成は、対応する多層パッチアンテナの帯域幅を増加
させる。

【００５１】パッチ共振器２０、３０のマイクロストリ
ップ共振器１０’に対する電磁カップリングは、該アン
テナの結合強度及び帯域幅が、特に第一パッチ共振器２
０上の端部２８の高さ及び幅によって規定若しくは修正
され得るように、第二基板２１の側面２１３に沿って上
方へ伸びるマイクロストリップ・コンダクタ１８’を通
じて、発生する。

【００５２】マイクロストリップ共振器１０’の共振周
波数は、既知の方法で、マイクロストリップ・コンダク
タ１８’、２８の長さによって、調整され得る。

【００５３】最後に、フィード端子１５’とマイクロス
トリップ・コンダクタ１８’、２８との間の結合は、こ
れら二者間のギャップの幅を適切に選択することによっ
て、調整され得る。

【００５４】この第二の実施形態も、アンテナが、表面
実装（ＳＭＤ技術）によって、プリント基板（ＰＣＢ）
上に、他の部品と共に備えられ得るという利点を有す
る。このため、フィード端子１５’は、該プリント基板
の適切なストリップ・コンダクタへはんだ付けされる。
このコンダクタを通じて、放射される電磁エネルギが供
給される。グラウンド金属被覆１２’は、第一基板１
１’上の（図示しない）金属被覆フィード端子を通じ
て、プリント基板のグラウンド接続へはんだ付けされ得
る。

【００５５】本実施形態の別の利点は、パス共振器２
０、３０のグラウンド金属被覆２３、３３のジオメトリ
は、既知のギャップ共振器による共振カップリングと異
なり、ほぼ変化なしのまま維持され得る。これは、多層
パッチアンテナ、特に短絡コンダクタを有する多層パッ
チアンテナのデザインを大幅に簡素化することを意味す
る。

【００５６】このアンテナの実現において以下の値が好
んで選択された。第二及び第三基板２１、３１の寸法
は、それぞれ約１９．０×１０．５×２．０ｍｍ^３であ
る。第一基板１１の寸法は、約１９．０×１０．５×
１．０ｍｍ^３である。誘電特性は、おおよそε_ｒ＝１
８．５５、ｔａｎδ＝１．１７×１０^−４と選択され
る。これは、市場に流通しているＮＰ０−Ｋ２１セラミ
ック（Ｃａ_０．０５Ｍｇ_{０．９ ５}ＴｉＯ_３セラミック）
の高周波特性に相当する。金属被覆の伝導率は、おおよ
そσ＝３．０×１０^７Ｓ／ｍ（銀ペースト）である。２
つのパッチ・パターン１３、２３は、約１７．０×８．
５ｍｍ^２の寸法を有する。短絡コンダクタは、約０．５
ｍｍの直径と、パッチ・パターンの個々の角から両横方
向に約２．４ｍｍの距離とを有し、３つの層１０、２
０、３０を通って伸びる。グラウンド金属被覆１２は、
約１８．５ｍｍの長さと、約１０．５ｍｍの幅とを有す
る。マイクロストリップ・コンダクタ（ストリップ幅は
約０．３６ｍｍ）は、約１．０ｍｍの高さを有するＮＰ
０−Ｋ１７基板上でグラウンド金属被覆１２’の下方
を、曲がりくねって伸びる。この共振器の垂直端は、ま
ず、長さ約１．０ｍｍにわたって約０．３６ｍｍの幅を
有し、次いで、長さ約１．０ｍｍにわたって約１．４ｍ
ｍの幅を有する。したがって、マイクロストリップ・ラ
インの全長は、約４２．９３ｍｍである。

【００５７】マイクロストリップ１８’と、この回りに
Ｕ字型に存在するフィード端子１５’との間の距離は、
すべての側面上で約０．１８ｍｍである。

【００５８】図４は、反射特性の傾き、すなわち、周波
数Ｆ［ＧＨｚ］の関数として、該アンテナ構造において
反射されるパワと該アンテナに供給されるパワとの間の
比Ｒ［ｄＢ］を表す図である。これら共振は、明らかに
区別され得るため、該アンテナの全帯域幅を広げること
に貢献する。ここでは、中央の共振がマイクロストリッ
プ共振器によって生じ、残りの２つの共振がパッチ共振
器によって生じる。

【００５９】図５は、本発明に係るアンテナの第三の実
施形態を示す。電磁エネルギの共振カップリングはマイ
クロストリップ共振器１０’によっては発生しないが、
いわゆるプリント・ワイヤ・アンテナ（「プリント・ワ
イヤ共振器」）１９、２９によって形成される共振器に
よっては発生するため、この第三の実施形態は第二の実
施形態とは根本的に異なる。ここで、プリント・ワイヤ
・アンテナは、プリント・コンダクタ・トラック１９
２、２９２を有する上記述べた種類の基板によって形成
されたワイヤ・アンテナ共振器の一種である。

【００６０】コンダクタ・トラック１９２、２９２は、
フィード端子１５の単一のコンダクタへ電気的に接続さ
れ、電磁共振に達した際に波の形でエネルギを放射する
ことができる。共振周波数の値は、一般的に知られてい
るように、プリント・コンダクタ・トラックの寸法と、
基板の誘電値若しくは透過値と、に依存する。

【００６１】第一パッチ共振器１０は、第一基板１１に
よって形成される。第一基板１１の下面上にはグラウン
ド金属被覆１２が設けられる。基板１１の縦方向に伸び
るために、金属パッチ１３の第一パターンが第一基板１
１の上面の一部の上に存在する。それと平行して、第一
基板１１の一側面に沿って、共振器の第一部分１９が配
置される。この第一部分１９は、その上にプリントされ
た第一コンダクタ・トラック部分１９２を有する第一基
板１１の第一エッジ部分１９１によって形成される。コ
ンダクタ・トラック部分は、基板１１の下面において、
フィード端子１５へ接続される。フィード端子１５は、
アンテナの表面実装中に、対応する電磁エネルギ供給コ
ンダクタへはんだ付けされる。加えて、プラナー短絡コ
ンダクタの第一部分１４は基板１１の別の側面に沿って
配置される。

【００６２】第二パッチ共振器２０は、第二基板２１に
よって形成される。第二基板２１の上面上には金属パッ
チ２３の第二パターンが設けられる。共振器の第一部分
１９に対応する第二共振器部分２９は、第二基板２１の
一側面に沿って設けられ、そこにプリントされた第二コ
ンダクタ・トラック部分２９２を有する第二基板２１の
第二エッジ領域２９１によって形成される。最後に、加
えて、プラナー短絡コンダクタの第二部分２４は、第二
基板２１の別の側面に沿って配置され、該アンテナが組
み立てられると第一部分１４を構成し、これにより短絡
コンダクタを形成する。

【００６３】更に、この２つの層が矢印Ａに沿って一体
に組み合わせられると、これら２つのコンダクタ・トラ
ック部分１９２、２９２は、互いにぴったりと合い、曲
がりくねった形状で基板の側面及び表面の一部に沿って
進み、電磁エネルギが供給されると共振へと励磁される
ジョイント・コンダクタ・トラックを形成する。それに
よって励磁されるパッチ共振器１０、２０の共振と共
に、図４に示すのと同様なパッチアンテナの比較的大き
な帯域幅が実現される。上記共振は、金属パッチ１３、
２３のパターンの表面エリアが異なるため、互いに幾分
異なる。パッチ共振器２０、３０への電磁カップリング
も、プリント・ワイヤ共振器１９、２９のストレイ・フ
ィールドを通じて、発生する。

【００６４】加えて、この第三の実施形態は、実質的
に、第二の実施形態を参照して説明したのと同じ利点を
有する。

【００６５】共振周波数及び入力インピーダンスに関し
て、上記説明したパッチアンテナの具体的構造状況への
適応は、レーザービーム（レーザー・トリミング）を用
いて、金属パッチのパターン、カップリング用金属構
造、又は、フィード端子とマイクロストリップ・ライン
との間のギャップ、を変更することによって達成され得
る。

【００６６】本発明に係るパッチアンテナは、（ＤＥＣ
Ｔ及びブルートゥース帯域を除く）携帯電話における利
用に特に適している。なぜなら、それらはＧＳＭ及びＵ
ＭＴＳに対して十分な帯域幅を有する小さい寸法を組み
合わせる共に、同時に、他の部品と共に、表面実装（Ｓ
ＭＤ技術）によって、プリント基板上へ備えられ得るか
らである。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、プリント基板上の表面
実装（ＳＭＤ）に適し、短絡コンダクタを有するパッチ
アンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態を概略的に示す図であ
る。

【図２】本発明の第一の実施形態に係るアンテナの反射
を示す図である。

【図３】本発明の第二の実施形態を概略的に示す図であ
る。

【図４】本発明の第二の実施形態に係るアンテナの反射
を示す図である。

【図５】本発明の第三の実施形態を概略的に示す図であ
る。

【符号の説明】

１０、２０、１０’ 共振器 １１、１１’、２１、３１ 基板 １２、１２’ グラウンド金属被覆 １３、２３ 金属パッチ １４、２４、１４’ 短絡コンダクタ １５、１７、１５’ フィード端子 １６ くぼみ領域 １８’ マイクロストリップ・コンダクタ １９、２９ プリント・ワイヤ・アンテナ ２８ 端部 ３４ 短絡コンダクタ １１１、２１１、２９１、３１１ エッジ領域 １１２、２１３ 側面 １９１ エッジ部分 １９２、２９２ プリント・コンダクタ・トラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 レベッカ ポラト ドイツ連邦共和国，52066 アーヘン，シ ェーンラートシュトラーセ 23 Ｆターム(参考） 5J045 AA01 AA02 AA07 AB06 DA10 EA08 HA03 MA07 5J046 AA03 AA07 AB13 PA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属パッチ・パターン及びグラウンド金
   属被覆を有するパッチ共振器を少なくとも１つと、電磁
   エネルギ供給用フィード端子とを有するパッチアンテナ
   において、 前記フィード端子は、 前記グラウンド金属被覆と前記金属パッチのパターンと
   の間で、前記共振器の第一側面上に延在する第一の金属
   被覆部材を少なくとも有し、 この金属被覆部材の寸法によって、該アンテナの入力イ
   ンピーダンスが決定される、ことを特徴とするパッチア
   ンテナ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパッチアンテナであっ
   て、 前記フィード端子は、前記グラウンド金属被覆における
   くぼみに絶縁されて備えられ、ストリップ・コンダクタ
   の形で前記第一の金属被覆部材へ続く、第二の金属被覆
   部材を有する、ことを特徴とするパッチアンテナ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のパッチアンテナであっ
   て、 第二の基板を有する第二のパッチ共振器が更に設けら
   れ、 前記第一のパッチ共振器は、 第一の表面にグラウンド金属被覆を有し、反対側の第二
   の表面に金属パッチの第一のパターンを有する第一の基
   板を有し、 前記第二のパッチ共振器は、 その第一の表面において、金属パッチの第二のパターン
   を支持し、 その反対側の第二の表面で前記金属パッチの第一のパタ
   ーンに寄り掛かる、ことを特徴とするパッチアンテナ。
4. 【請求項４】 少なくとも１つのパッチ共振器と電磁エ
   ネルギ供給用フィード端子とを有するパッチアンテナに
   おいて、 少なくとも１つの基板上に設けられたラインによって形
   成され、前記フィード端子へ供給される電磁エネルギの
   前記少なくとも１つのパッチ共振器内への共振カップリ
   ングに役立つライン共振器を有することを特徴とするパ
   ッチアンテナ。
5. 【請求項５】 請求項４記載のパッチアンテナであっ
   て、 前記ライン共振器は、一表面にマイクロストリップ・ラ
   インを有し、反対側の表面にグラウンド金属被覆を有す
   る第一の基板によって形成されるマイクロストリップ・
   ライン共振器であり、 少なくとも第一のパッチ共振器が前記グラウンド金属被
   覆に設けられ、 前記マイクロストリップ・ラインの端部は、前記電磁エ
   ネルギのカップリングのための前記第一のパッチ共振器
   の一側面に寄り掛かる、ことを特徴とするパッチアンテ
   ナ。
6. 【請求項６】 請求項５記載のパッチアンテナであっ
   て、 前記フィード端子と前記マイクロストリップ・ラインの
   先頭との間にはギャップが存在し、 該フィード端子と該マイクロストリップ・ラインの先頭
   との間の結合強度は前記ギャップのサイズによって決定
   される、ことを特徴とするパッチアンテナ。
7. 【請求項７】 請求項４記載のパッチアンテナであっ
   て、 前記ライン共振器は、前記少なくとも１つの基板のエッ
   ジ領域に沿って曲がりくねったコンダクタ・トラックに
   よって形成されるプリント・ワイヤ共振器である、こと
   を特徴とするパッチアンテナ。
8. 【請求項８】 請求項１乃至４のいずれか一記載のパッ
   チアンテナであって、 前記金属パッチのパターンは、異なる幅の異なる共振周
   波数を生成する複数のパッチ共振器を有する、ことを特
   徴とするパッチアンテナ。
9. 【請求項９】 請求項１乃至４のいずれか一記載のパッ
   チアンテナであって、 該パッチアンテナを通って伸びる短絡コンダクタを有す
   ることを特徴とするパッチアンテナ。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のパッチアンテナであっ
    て、 前記短絡コンダクタは、該パッチアンテナの一側面にお
    けるストリップ・コンダクタによって形成される、こと
    を特徴とするパッチアンテナ。
11. 【請求項１１】 特に電子部品の表面実装用のプリント
    基板であって、 請求項１乃至１０のいずれか一記載のパッチアンテナを
    有することを特徴とするプリント基板。
12. 【請求項１２】 特にデュアルバンド若しくはマルチバ
    ンド・オペレーション用の移動通信装置であって、 請求項１乃至１０のいずれか一記載のパッチアンテナを
    有することを特徴とする移動通信装置。