JPH03192804A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロストリップ７ンテナあるいは板状逆
Ｆアンテナの構造に関し、特に小形かつ軽量で、しかも
高い利得を得ることのできるアンテナの構造に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第１２図は従来の矩形マイクロストリップアンテナの例
を示す図であって、５１放射素子、５２は地板、５３は
放射素子と地板の間に挿入された誘電体、５４は給電点
、５５は放射素子の長さを表わしている。

同図に示したアンテナの共振条件は放射素子の長さ５５
がほばλ。／２　（人。二基板上の実効波長）となる時
である。

すなわち、誘電体５３の替わりに、これを空気層とした
場合、ＩＧＨｚでは放射素子の長さが約１５ｃｍとなる
。そのため、一般的に放射素子と地板との闇を誘電体で
満たすことにより小形化を図っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、放射素子と地板との間を誘電体で満た
すように構成したアンテナにおいで、例えばε丁（比誘
電率）＝１５の場合、ＩＧＨｚでは放射素子の長さが約
７ｃ論となる。しかし、このようにしてアンテナの小形
化を図った場合、誘電体を充填したことによりアンテナ
が重くなる上、さらに、アンテナ形状がが小形になるの
で利得も低下するという欠点があった。

また、板状逆Ｆアンテナにおいても、同様にして小形化
を図ることができるが、上記マイクロストリップアンテ
ナの場合と同じ欠点があった。

本発明は、このような従来の問題点の鑑み、小形軽量で
ありながら、高利得を有するマイクロストリップアンテ
ナまたは板状逆Ｆアンテナを提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、マイクロストリッ
プアンテナまたは板状逆Ｆアンテナの放射素子周辺部分
の少なくとも一部と地板の開に存在する誘電体の誘電率
を、該誘電体以外に放射素子と地板の開に存在する誘電
体の誘電率よりも高くするごとく構成したものである。

以下、本発明の作用等に関し、実施例に基づいて詳細に
説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の第一の実施例を示す図であって、１は
放射素子、２は地板、４は給電点、５は放射素子の氏さ
、６は放射素子の幅、７７ａは放射素子周辺部分と地板
の開に挿入された第一の誘電体、８は放射素子と地板の
闇で第一の誘電体以外の部分を満たしている第二の誘電
体、９は放射素子と第一の誘電体の重なり部分の長さを
表わしている。同図に示した第一の誘電体７　　７ａの
誘電率は第二の誘電体８の誘電率よりも高い。

このような構造のアンテナにおいて、放射素子の長さ５
を１０ｃｍ、幅６を６ｃ−とし、第一の誘電体７　　７
ａとして、８丁　（比誘電率）１５のものを、第二の誘
電体８を空気として、放射素子１と第一の誘電体７，７
ａとの重なり部分の長さ９と共振周波数との関係を調べ
た結果を第２図に示す。

同図において、１０で示す丸印が実測定データ、１１が
実測定データをもとにした近似曲線を示しており、これ
によれば、第一の誘電体を深く挿入するほど共振周波数
が低下していくことがわかる。

さらに、この結果をもとに、同じ共振周波数を得るため
に、本実施例のように部分的に高い誘電率を有する誘電
体を実装した場合と従来例のように全部同じ誘電体を実
装した場合のアンテナの重さの比較を第３図に示す。

同図において、数字符１２で示しているのは、本実施例
の高い誘電率を有する誘電体を部分実装した場合のデー
タ、数字符１３で示しているのは、従来の低い誘電率を
有する誘電体を全部に満たした場合のデータである。こ
の図から、同じ共振周波数を得るためには、本発明のよ
うに高い誘電率を有する誘電体を部分実装するほうが、
低い誘電率を有する誘電体を全部溝たすよりも軽くなる
ことがわかる。

すなわち、本発明のアンテナにおいては、低い誘電率を
有する誘電体として空気あるいは比重の小さい物質を使
うことが可能になるから、比較的比重の大きい高い誘電
率を有する誘電体の体積を減少せしめて、アンテナの軽
量化を図ることができるものである。

次に、第４図に放射素子と地板との開の電界の様子を示
す。

同図において、１は放射素子、２は地板、４は給電点、
７，７ａは高い誘電率をもつ第一の誘電体、８は第一の
誘電体よりも低い誘電率をもつ第二の誘電体を表わして
おり、これらは第１図の場合と同様である。このように
、本実施例では高い誘電率の誘電体が放射エッソ部分に
あるため、同図に矢印で表わしたように、そこに電界が
集中することになり、利得が上昇する。

すなわち、本実施例のように高い誘電率を有する誘電体
を部分実装することにより、小形、軽量で高利得のアン
テナを実現することができる。

第５図は、本発明の第二の実施例を示す図であって、１
ａは放射素子、２ａは地板、４ａは給電点、５ａは放射
素子の長さ、６ａは放射素子の幅、７ｂ、７ｃは放射素
子周辺部分と地板の間に挿入された第一の誘電体、８ａ
は放射素子と地板の間で第一の誘電体以外の部分を満た
している第二の誘電体、９＆は放射素子と第一の誘電体
の重なり部分の長さを表わしている。

同図の第一の誘電体７ｂ、７ｅの誘電率は第二の誘電体
８ａの誘電率よりも高い。

本実施例が第一の実施例と異なるのは、放射素子の幅方
向に高誘電体を部分実装したものである。克である。

本実施例において、放りｔ素子の長さ５ａを１０ｃ■、
幅を６ｃ−とし、第一の誘電体７ｂ、７Ｃとして、６丁
　（比誘電率）＝１５のものを、第二の誘電体８ａを空
気として、放射素子と第一の誘電体の重なり部分の氏さ
９ａと共振周波数との関係を調べた結果を第６図に示す
。

同図において、数字群１４で示す丸印は片側の誘電体の
み（７ｂまたは７ｃ）を高誘電体とした場合を、また、
数字群１５で示す黒丸印は両側の誘電体（７ｂおよび７
ｃ）を高誘電体とした場合のデータを示している。

同図から、本実施例においても共振周波数が低下し、ア
ンテナの小形化が図られていることがわかる。しかし、
この場合は放射エツジ部分にのみ高い誘電率を有する誘
電体を部分実装したのではないため、利得の上昇効果は
前記第一の実施例はど烏いものではない。

また、第一の実施例および第二の実施例を岨み合わせて
、放射素子の周囲全てに高い誘電率を有する誘電体を部
分実装することによっても同様の効果が得られる。

第７図は本発明の第三の実施例を示す図であって、１ｂ
は放射素子、２ｂは地板、４ｂは給電点、７ｄ、７ｅは
放射素子周辺部分と地板の間に挿入された第一の誘電体
、８ｂは放射素子と地板の開で第一の誘電体以外の部分
を満たしている第二の誘電体を表わしている。

第一の誘電体７ｄ、７ｅの誘電率は第二の誘電体８ｂの
誘電率よりも高く、その誘電率は、徐々に変化している
。

本実施例の誘電体の位置による誘電率の変化の例を第８
図に示した。

同図において、（ａ）はアンテナの断面、（ｂ）は誘電
率の変化の特性を（ａ）に対応付けて示しており、数字
群１６は誘電率の変化特性を示している。

誘電率の変化は、第８図に示すように直線的でなくとも
よく、三角関数的に変化させる方法もある。この場合も
放射素子周辺の誘電率が商く、一方、中心部の誘電率が
低いので、第一の実施例と同様の効果があることは明ら
かである。

さらに、誘電率の変化が連続的であるため、周波数特性
が優れており、帯域幅が広くなる。

また、同様の効果を得るものとして、＄９図に示すよう
に、第一の高誘電体と第二の低誘電体をテーパ状にして
組み合わせることもできる。

同図において、１ｃは放射素子、２ｃは地板、４ｃは給
電点、７ｆｔ７ｇは放射素子周辺部分と地板の間に挿入
された第一の誘電体、８ｃは放射素子と地板の間で第一
の誘電体以外の部分を満たしている第二の誘電体を表わ
している。

この構造においては、第一の高誘電体７ｆ。

７ｇと第二の低誘電体８ｃをテーパ状に接合することに
より、前記第三の実施例のように、誘電率が徐々に変化
していく場合と等価なものとしている。第一の高い誘電
率を有する誘電体と第二の低い誘電率を有する誘電体の
接合方法は、第９図に示したように、直線的なテーバに
限定されるものではなく、三角関数的な曲面で組み合わ
せる等の方法もある。

すなわち、本実施例のように誘電率が部分的に変化する
誘電体を実装し、連続的に誘電率を変化させるか、また
は誘電体をテーパ状に組み合わせる等により誘電率を連
続的に変化させることにより、小形軽量でありながら、
高利得かつ広帯域なアンテナが実現できる。

第１０図は本発明の第四の実施例を示す図であって、板
状逆Ｆアンテナの場合の実施例である。

同図において、１ｄは放射素子、２ｄは地板、４ｄは給
電点、７ｈは放射素子周辺部分と地板の間に挿入された
第一の誘電体、８ｄは放射素子と地板の間で第一の誘電
体以外の部分を満たしている第二の誘電体、１７は放射
素子１ｄと地板２ｄを接続するスタブを表わしている。

第一の誘電体７ｈの誘電率は第二の誘電体８ｄの誘電率
よりも高い、この場合も放射素子周辺の誘電率が＾く、
一方中心部の誘電率が低いので、第一の実施例と同様の
効果があることは明らかである。

すなわち、板状逆Ｆアンテナの場合も本実施例のように
高い誘電率を有する誘電体を部分実装することによって
、小形、軽量なアンテナが実現される。

第１１図は本発明の第五の実施例を示す図であって、円
形マイクロストリップアンテナに本発明を適用した場合
を示している。

同図において、１ｅは放射素子、４ｅ、４ｆは給電、弘
、７ｅ〜７ｑは放射素子周辺部分と地板の開に挿入され
た第一の誘電体、８ｅは放射素子と地板の間で第一の誘
電体以外の部分を満たしている第二の誘電体を表わして
いる。第一の誘電体７ｅ〜７ｑの誘電率は、第二の誘電
体８ｅの誘電率よりも高い。

同図中、（＆）は放射素子周辺を一様に高い誘電率を有
する誘電体にした場合、（ｂ）は電界の集中する部分の
み円形に高い誘電率を有する誘電体にした場合、（ｃ）
は（ｂ）と同様であるが、２点で給電して偏波共用をし
た場合、（ｄ）は電界の集中する部分のみを扇形に高い
誘電率を有する誘電体にした場合、（ｅ）は（ｄ）と　
同様であるが、２点で給電して偏波共用をした場合の例
を示している。

本実施例の場合も、第一の誘電体と第二の誘電体の直断
面を突き合わせしめて接合するだけでなり、誘電体その
ものの誘電率を連続的に変化させる方法や、テーパ状に
接合する等の方法を採ることができる。

また、板状逆Ｆアンテナの場合も本実施例と同様な考え
方によって、いくつも高誘電体を部分実装する方法が考
えられる。

これらは、いずれのものも、前記第一あるいは第二の方
形マイクロストリップアンテナの場合と同様の効果を得
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、マイクロストリ
ップアンテナ、または板状逆Ｆアンテナの放射素子周辺
部分の少なくとも一部と地板の開に存在する第一の誘電
体の誘電率を、第一の誘電体以外に放射素子と地板の闇
に存在する誘電体の誘電率よりも高くするという簡潔な
構成により、従来のマイクロストリップアンテナまたは
板状逆Ｆアンテナを小形化した場合に、その重量が増大
し利得も低下するという欠点を除去することが可能であ
り、小形軽量でありながら、高利得なアンテナを実現し
得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す図、第２図は放射
素子と第一の誘電体との重なり部分の長さと共振周波数
との関係を示す図、第３図は従来のアンテナと本発明に
よるアンテナの重量の比較について示す図、第４図は放
射素子と地板との開の電界の様子を示す図、第５図は本
発明の第二の実施例を示す図、第６図は第二の実施例に
おける放射素子と第一の誘電体の重なり部分の長さと共
振周波数の関係を示す図、第７図は本発明の第三の実施
例を示す図、第８図は本発明の第三の実施例の誘電体の
誘電率の変化について示す図、第９図は第三の実施例の
変形についで示す図、第１０図は本発明の第四の実施例
について示す図、第１１図は本発明の第五の実施例につ
いて示す図、第１２図は従来の矩形マイクロストリップ
７ンテナの例を示す図である。 １．１ａ〜　１ｆ　・・・・・・放射素子、２　　２ａ
〜　２ｄ・・・・・・地板、４．３ａ〜　４ｄ・・・・
・・給電点、５　　５ｍ・・・・・・　放射素子の長さ
、６　　６ｍ・・・・・・放射素子の幅、７　　７ａ〜
７ｑ・・・・・・放射素子周辺部分と地板の開に挿入さ
れた第一の誘電体、 ８　　８ａ〜８ｅ・・・・・・放射素子と地板の闇で第
一の誘電体以外の部分を満たしている第二の誘電体、 ９　　９ａ・・・・・・放射素子と第一の誘電体の重な
り部分の氏さ、　　　　１０　・・・・・・実測定デー
タ、１１　・・・・・・実測定データをもとにした近似
曲線、１２　・・・・・・高い誘電率を有する誘電体を
部分実装した場合のデータ、 １３　・・・・・・低い誘電率を有する誘電体を全部に
満たした場合のデータ、 １４　・・・・・・片側のみを高い誘電率を有する誘電
体とした場合のデータ、 １５　・・・・・・両側を高い誘電率を有する誘電体と
した場合のデータ、 １６　・・・・・・誘電率の変化を示す特性１７・・・
・・・スタブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 波長に比して十分狭い間隔を持つ２枚の導体板の一方を
   地板とし、他方を放射素子としたアンテナ装置において
   、放射素子周辺部分の少なくとも一部と地板の間に存在
   する誘電体の誘電率が、該誘電体以外に放射素子と地板
   の間に存在する誘電体の誘電率よりも高いことを特徴と
   するアンテナ装置。