JPH07283648A - 小型平面パッチアンテナ - Google Patents
小型平面パッチアンテナInfo
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- JPH07283648A JPH07283648A JP7100294A JP7100294A JPH07283648A JP H07283648 A JPH07283648 A JP H07283648A JP 7100294 A JP7100294 A JP 7100294A JP 7100294 A JP7100294 A JP 7100294A JP H07283648 A JPH07283648 A JP H07283648A
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- Japan
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- patch antenna
- dielectric
- small
- ceramic
- planar patch
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 携帯性に優れると共に、周波数温度係数が小
さく、共振周波数のばらつきが小さく信頼性に優れた小
型平面パッチアンテナを提供することを目的とする。 【構成】 セラミック誘電体２’と、片面に形成された
放射電極３と、他面に形成された接地導体４とを備えた
小型平面パッチアンテナ１’において、セラミック誘電
体２’がＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラミックを
主原料とし、ＭｇとＣａの組成比を９２：８〜９５：５
としたときに、セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ
3 を０．５〜１．０ｗｔ％含有し、かつ、アンテナの周
波数温度係数が±８ｐｐｍ／℃、共振周波数のばらつき
が±５ＭＨｚとした。
さく、共振周波数のばらつきが小さく信頼性に優れた小
型平面パッチアンテナを提供することを目的とする。 【構成】 セラミック誘電体２’と、片面に形成された
放射電極３と、他面に形成された接地導体４とを備えた
小型平面パッチアンテナ１’において、セラミック誘電
体２’がＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラミックを
主原料とし、ＭｇとＣａの組成比を９２：８〜９５：５
としたときに、セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ
3 を０．５〜１．０ｗｔ％含有し、かつ、アンテナの周
波数温度係数が±８ｐｐｍ／℃、共振周波数のばらつき
が±５ＭＨｚとした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動体に搭載して使用
するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）等に用いられる小型平面パッチアンテナ
に関するものである。
するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）等に用いられる小型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ともない、
ＧＰＳをはじめとする小型の通信機器が開発されてお
り、これにともな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。
ＧＰＳをはじめとする小型の通信機器が開発されてお
り、これにともな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】以下に従来の小型平面パッチアンテナにつ
いて説明する。図３は従来の小型平面パッチアンテナの
斜視図である。この小型平面パッチアンテナ１は、樹脂
やセラミック材料で形成された誘電体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
れている。５は給電点である。
いて説明する。図３は従来の小型平面パッチアンテナの
斜視図である。この小型平面パッチアンテナ１は、樹脂
やセラミック材料で形成された誘電体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
れている。５は給電点である。
【０００４】以上のように構成された小型平面パッチア
ンテナ１について、以下その誘電体２とアンテナの大き
さの関係について説明する。誘電体２の材質はテフロ
ン、エポキシをはじめとする樹脂系やフォルステライ
ト、アルミナをはじめとする低い比誘電率のセラミック
であり、これらの誘電体２の比誘電率はおおよそ３〜１
０である。小型平面パッチアンテナ１における共振周波
数、比誘電率と放射電極３の寸法の関係は、（数１）の
とおりである。
ンテナ１について、以下その誘電体２とアンテナの大き
さの関係について説明する。誘電体２の材質はテフロ
ン、エポキシをはじめとする樹脂系やフォルステライ
ト、アルミナをはじめとする低い比誘電率のセラミック
であり、これらの誘電体２の比誘電率はおおよそ３〜１
０である。小型平面パッチアンテナ１における共振周波
数、比誘電率と放射電極３の寸法の関係は、（数１）の
とおりである。
【０００５】
【数１】
【０００６】但し、（数１）において、ｆは共振周波
数、ａは放射電極の寸法、ｃは光速、εｒは誘電体の比
誘電率である。（数１）において、比誘電率εｒは分母
側にあるために、放射電極３の寸法は、誘電体２の比誘
電率に大きく依存する。
数、ａは放射電極の寸法、ｃは光速、εｒは誘電体の比
誘電率である。（数１）において、比誘電率εｒは分母
側にあるために、放射電極３の寸法は、誘電体２の比誘
電率に大きく依存する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の比誘電率が
３〜１０の誘電体を用いた小型平面パッチアンテナで
は、放射電極３の寸法は３０〜５０ｍｍになるために、
小型平面パッチアンテナの面積が大きくなる。そのため
に小型化した通信機器に小型平面パッチアンテナを搭載
したとき、通信機器自体が大きくなり、携帯性に欠ける
という問題点を有していた。
３〜１０の誘電体を用いた小型平面パッチアンテナで
は、放射電極３の寸法は３０〜５０ｍｍになるために、
小型平面パッチアンテナの面積が大きくなる。そのため
に小型化した通信機器に小型平面パッチアンテナを搭載
したとき、通信機器自体が大きくなり、携帯性に欠ける
という問題点を有していた。
【０００８】また、通信機器自体をある程度小型化しよ
うとすると、一定のアンテナ特性を得るために小型平面
パッチアンテナ自体を小型化できないために、操作部や
表示部を小さくしなくてはならないために操作性に欠け
るなどの問題点があった。また、小型化の手法として
は、低い比誘電率の誘電体による１／４λ型の小型平面
パッチアンテナがあるが、この１／４λ型の小型平面パ
ッチアンテナを作製する上で放射電極の端面と接地導体
との間をショートするなどの加工が複雑で生産性に欠け
るとともに、小型化のために高周波特性が劣化して信頼
性に欠けるなどの問題点があった。
うとすると、一定のアンテナ特性を得るために小型平面
パッチアンテナ自体を小型化できないために、操作部や
表示部を小さくしなくてはならないために操作性に欠け
るなどの問題点があった。また、小型化の手法として
は、低い比誘電率の誘電体による１／４λ型の小型平面
パッチアンテナがあるが、この１／４λ型の小型平面パ
ッチアンテナを作製する上で放射電極の端面と接地導体
との間をショートするなどの加工が複雑で生産性に欠け
るとともに、小型化のために高周波特性が劣化して信頼
性に欠けるなどの問題点があった。
【０００９】さらに、比誘電率が２０程度のＭｇ2 Ｔｉ
Ｏ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラミック性誘電体を使用した場
合、アンテナを小型化することはできるが、共振周波数
の温度特性が−２５℃から７５℃の範囲において１００
ｐｐｍ以上であり、使用する温度によっては共振周波数
が２０ＭＨｚ程度シフトするので周波数帯域幅を広くし
なくてはならず、周波数帯域幅を広くすると利得が下が
り、受信性能が低下するという問題点を有していた。ま
た、比誘電率が２０程度のＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ
3 系セラミックの比誘電率のばらつきは±１であるた
め、同じ放射電極寸法の小型平面パッチアンテナを作製
しても、共振周波数が±３０ＭＨｚの範囲でシフトして
しまう問題点があった。
Ｏ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラミック性誘電体を使用した場
合、アンテナを小型化することはできるが、共振周波数
の温度特性が−２５℃から７５℃の範囲において１００
ｐｐｍ以上であり、使用する温度によっては共振周波数
が２０ＭＨｚ程度シフトするので周波数帯域幅を広くし
なくてはならず、周波数帯域幅を広くすると利得が下が
り、受信性能が低下するという問題点を有していた。ま
た、比誘電率が２０程度のＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ
3 系セラミックの比誘電率のばらつきは±１であるた
め、同じ放射電極寸法の小型平面パッチアンテナを作製
しても、共振周波数が±３０ＭＨｚの範囲でシフトして
しまう問題点があった。
【００１０】そこで本発明は、上記従来の問題点を解決
するもので、携帯性に優れるとともに、周波数温度係数
が小さく、共振周波数のばらつきが小さく信頼性に優
れ、容易に製造することができる生産性に優れた小型平
面パッチアンテナを提供することを目的とする。
するもので、携帯性に優れるとともに、周波数温度係数
が小さく、共振周波数のばらつきが小さく信頼性に優
れ、容易に製造することができる生産性に優れた小型平
面パッチアンテナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を解決するため
に本発明は、誘電体の片面に放射電極を、また他面に接
地導体を形成した小型平面パッチアンテナにおいて、誘
電体の比誘電率が１９〜２１の比較的比誘電率の高いセ
ラミック誘電体としている。またセラミック誘電体が、
Ｍｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系を主成分とするセラミ
ックからなり、ＭｇとＣａの組成比が９２：８〜９５：
５としたときに、アンテナの共振周波数のばらつきが±
５ＭＨｚとした。またセラミック誘電体がＭｇ2 ＴｉＯ
4 −ＣａＴｉＯ3 系を主成分とするセラミックからな
り、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０．５〜１．０ｗ
ｔ％含有し、かつアンテナの周波数温度係数を±８ｐｐ
ｍ／℃とした。
に本発明は、誘電体の片面に放射電極を、また他面に接
地導体を形成した小型平面パッチアンテナにおいて、誘
電体の比誘電率が１９〜２１の比較的比誘電率の高いセ
ラミック誘電体としている。またセラミック誘電体が、
Ｍｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系を主成分とするセラミ
ックからなり、ＭｇとＣａの組成比が９２：８〜９５：
５としたときに、アンテナの共振周波数のばらつきが±
５ＭＨｚとした。またセラミック誘電体がＭｇ2 ＴｉＯ
4 −ＣａＴｉＯ3 系を主成分とするセラミックからな
り、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０．５〜１．０ｗ
ｔ％含有し、かつアンテナの周波数温度係数を±８ｐｐ
ｍ／℃とした。
【００１２】
【作用】上記構成において、誘電体に比較的比誘電率が
高いＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラミックを用い
ているので、放射電極の寸法を従来のアルミナやフォル
ステライト等に比べ１／４〜１／２に小型化することが
できる。また、ベースとなるＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉ
Ｏ3 系セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3を所定
量添加することでＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラ
ミックの周波数温度係数を改善することができる。
高いＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラミックを用い
ているので、放射電極の寸法を従来のアルミナやフォル
ステライト等に比べ１／４〜１／２に小型化することが
できる。また、ベースとなるＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉ
Ｏ3 系セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3を所定
量添加することでＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系セラ
ミックの周波数温度係数を改善することができる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１は本発明の一実施例における小型平面パ
ッチアンテナの斜視図、図２は同断面図である。この小
型平面パッチアンテナ１’はセラミック誘電体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、放射電極３に給電点５を形成して構成されている。
セラミック誘電体２’はＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3
系セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3 を所定量添
加して高い比誘電率を有しながら周波数温度係数が改善
されたものである。６は同軸コネクターである。
説明する。図１は本発明の一実施例における小型平面パ
ッチアンテナの斜視図、図２は同断面図である。この小
型平面パッチアンテナ１’はセラミック誘電体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、放射電極３に給電点５を形成して構成されている。
セラミック誘電体２’はＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3
系セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3 を所定量添
加して高い比誘電率を有しながら周波数温度係数が改善
されたものである。６は同軸コネクターである。
【００１４】次に、この小型平面パッチアンテナ１’の
製造方法を説明する。まず、セラミック誘電体２’の作
製工程について説明する。Ｍｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ
3 を主材料とし、ＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3 を添加物
として（表１）に示すように所定量、秤量して配合す
る。
製造方法を説明する。まず、セラミック誘電体２’の作
製工程について説明する。Ｍｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ
3 を主材料とし、ＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3 を添加物
として（表１）に示すように所定量、秤量して配合す
る。
【００１５】
【表１】
【００１６】配合後、ボールミルにて２０時間混合した
後、一昼夜乾燥する。乾燥した粉にバインダー、水等を
加えて混合し、適度な粘度を持たせた後にスプレードラ
イヤーで造粒と乾燥を行う。その後に、油圧プレスで１
０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で所定の形に成形する。この
成形体をバッチ式の高温用電気炉に入れ、所定の焼成パ
ターンにて、１３５０〜１４００℃の範囲で２時間焼成
して、セラミック誘電体２’を得る。
後、一昼夜乾燥する。乾燥した粉にバインダー、水等を
加えて混合し、適度な粘度を持たせた後にスプレードラ
イヤーで造粒と乾燥を行う。その後に、油圧プレスで１
０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で所定の形に成形する。この
成形体をバッチ式の高温用電気炉に入れ、所定の焼成パ
ターンにて、１３５０〜１４００℃の範囲で２時間焼成
して、セラミック誘電体２’を得る。
【００１７】次に、電極の形成工程について説明する。
セラミック誘電体２’の一方の面に放射電極３を、他方
の面に接地導体４を形成する。放射電極３の寸法は、前
述の（数１）より求め、電極は求めた寸法にてスクリー
ン印刷用のマスクを作製し、このマスクを用いてセラミ
ック誘電体２’の一方の面の所定の位置に塗布、乾燥
後、他方の面に接地導体４用のパターンを印刷、乾燥
後、８００℃で５分焼成して形成する。
セラミック誘電体２’の一方の面に放射電極３を、他方
の面に接地導体４を形成する。放射電極３の寸法は、前
述の（数１）より求め、電極は求めた寸法にてスクリー
ン印刷用のマスクを作製し、このマスクを用いてセラミ
ック誘電体２’の一方の面の所定の位置に塗布、乾燥
後、他方の面に接地導体４用のパターンを印刷、乾燥
後、８００℃で５分焼成して形成する。
【００１８】次に、放射電極３および接地導体４を形成
したセラミック誘電体２’に受信機器と接続するための
ＳＭＡ型の同軸コネクター６の外装部を、接地導体４に
半田７などで接着する。一方、ＳＭＡ型の同軸コネクタ
ー６の芯線は接地導体４より絶縁し、セラミック誘電体
２’を貫通して放射電極３の給電点５（インピーダンス
整合点）に半田７などで接着し、小型平面パッチアンテ
ナ１’を完成させる。
したセラミック誘電体２’に受信機器と接続するための
ＳＭＡ型の同軸コネクター６の外装部を、接地導体４に
半田７などで接着する。一方、ＳＭＡ型の同軸コネクタ
ー６の芯線は接地導体４より絶縁し、セラミック誘電体
２’を貫通して放射電極３の給電点５（インピーダンス
整合点）に半田７などで接着し、小型平面パッチアンテ
ナ１’を完成させる。
【００１９】以上のようにして製造された小型平面パッ
チアンテナ１’について、周波数温度特性および共振周
波数のばらつきの測定を行った。その結果を（表１）に
示す。また、誘電体材料にアルミナ、フォルステライト
をそれぞれ用いたものを作製し、同様に周波数温度特性
および共振周波数のばらつきの測定を行った。その結果
を（表１）に示す。
チアンテナ１’について、周波数温度特性および共振周
波数のばらつきの測定を行った。その結果を（表１）に
示す。また、誘電体材料にアルミナ、フォルステライト
をそれぞれ用いたものを作製し、同様に周波数温度特性
および共振周波数のばらつきの測定を行った。その結果
を（表１）に示す。
【００２０】（表１）から明らかなように、本実施例に
よれば、従来のアルミナやフォルステライトのセラミッ
ク誘電体を用いた小型平面パッチアンテナ１に比べ、Ｍ
ｇ2ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系のセラミック誘電体２’
を用いた小型平面パッチアンテナ１’の方が放射電極３
の寸法が１／４〜１／２と小型化できる。また、比誘電
率が１９〜２１と比較的高いＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉ
Ｏ3 系セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3 を所定
量添加することにより、比誘電率が３〜１０と低い従来
のセラミック誘電体と同等の優れたアンテナ特性を有し
た小型平面パッチアンテナ１’を得ることができた。
よれば、従来のアルミナやフォルステライトのセラミッ
ク誘電体を用いた小型平面パッチアンテナ１に比べ、Ｍ
ｇ2ＴｉＯ4 −ＣａＴｉＯ3 系のセラミック誘電体２’
を用いた小型平面パッチアンテナ１’の方が放射電極３
の寸法が１／４〜１／２と小型化できる。また、比誘電
率が１９〜２１と比較的高いＭｇ2 ＴｉＯ4 −ＣａＴｉ
Ｏ3 系セラミックにＮｄＯあるいはＮｄＴｉＯ3 を所定
量添加することにより、比誘電率が３〜１０と低い従来
のセラミック誘電体と同等の優れたアンテナ特性を有し
た小型平面パッチアンテナ１’を得ることができた。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、１９〜２
１という比較的比誘電率の高いＭｇ2ＴｉＯ4 −ＣａＴ
ｉＯ3 系のセラミックを主原料とし、これにＮｄＯある
いはＮｄＴｉＯ3 を所定量添加して形成されたセラミッ
ク誘電体を用いて小型平面パッチアンテナを作製したこ
とにより、樹脂系誘電体や３〜１０の低い比誘電率のセ
ラミック誘電体を用いた小型平面パッチアンテナに比べ
て、放射電極の寸法的には１／４〜１／２に小型化する
ことができ携帯性に優れ、周波数温度係数を安定させる
ことができるとともに、共振周波数のばらつきを小さく
することができ信頼性に優れ、容易に製造できる生産性
に優れた小型平面パッチアンテナを実現できる。
１という比較的比誘電率の高いＭｇ2ＴｉＯ4 −ＣａＴ
ｉＯ3 系のセラミックを主原料とし、これにＮｄＯある
いはＮｄＴｉＯ3 を所定量添加して形成されたセラミッ
ク誘電体を用いて小型平面パッチアンテナを作製したこ
とにより、樹脂系誘電体や３〜１０の低い比誘電率のセ
ラミック誘電体を用いた小型平面パッチアンテナに比べ
て、放射電極の寸法的には１／４〜１／２に小型化する
ことができ携帯性に優れ、周波数温度係数を安定させる
ことができるとともに、共振周波数のばらつきを小さく
することができ信頼性に優れ、容易に製造できる生産性
に優れた小型平面パッチアンテナを実現できる。
【図１】本発明の一実施例における小型平面パッチアン
テナの斜視図
テナの斜視図
【図２】本発明の一実施例における小型平面パッチアン
テナの断面図
テナの断面図
【図３】従来の小型平面パッチアンテナの斜視図
１’ 小型平面パッチアンテナ ２’ セラミック誘電体 ３ 放射電極 ４ 接地導体
Claims (3)
- 【請求項１】誘電体の片面に放射電極を形成し、また他
面に接地導体を形成して成る小型平面パッチアンテナで
あって、前記誘電体として比誘電率が１９〜２１の比較
的比誘電率の高いセラミック誘電体を用いることを特徴
とする小型平面パッチアンテナ。 - 【請求項２】前記セラミック誘電体が、Ｍｇ2 ＴｉＯ4
−ＣａＴｉＯ3 系セラミックが主成分であり、ＭｇとＣ
ａの組成比を９２：８〜９５：５としたときのアンテナ
の共振周波数のばらつきを±５ＭＨｚにしたことを特徴
とする請求項１記載の小型平面パッチアンテナ。 - 【請求項３】前記セラミック誘電体が、Ｍｇ2 ＴｉＯ4
−ＣａＴｉＯ3 系セラミックが主成分であり、ＭｇとＣ
ａの組成比を９２：８〜９５：５としたときに、ＮｄＯ
あるいはＮｄＴｉＯ3 を０．５〜１．０ｗｔ％添加して
アンテナの共振周波数の周波数温度係数を±８ｐｐｍ／
℃にしたことを特徴とする請求項１記載の小型平面パッ
チアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7100294A JPH07283648A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 小型平面パッチアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7100294A JPH07283648A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 小型平面パッチアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07283648A true JPH07283648A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13447869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7100294A Pending JPH07283648A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 小型平面パッチアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07283648A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100321098B1 (ko) * | 1998-04-15 | 2002-02-04 | 무라타 야스타카 | 전자부품 및 그 제조방법 |
| KR100395267B1 (ko) * | 2001-03-27 | 2003-08-21 | (주) 코산아이엔티 | 마이크로스트립 안테나 |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP7100294A patent/JPH07283648A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100321098B1 (ko) * | 1998-04-15 | 2002-02-04 | 무라타 야스타카 | 전자부품 및 그 제조방법 |
| KR100395267B1 (ko) * | 2001-03-27 | 2003-08-21 | (주) 코산아이엔티 | 마이크로스트립 안테나 |
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