专利名称：天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及圆偏振波通信用的天线装置。
背景技术：
以往，作为高频带通信用的天线装置，公知有贴片天线。贴片天线例如作为GPS(Global Positioning System:全球定位系统)天线、ETC (Electronic Toll CollectionSystem:电子不停车收费系统)天线来使用。此处，参照图15，对以往的贴片天线80的结构进行说明。图15是贴片天线80的俯视图。贴片天线80是圆偏振波通信用的一点供电的贴片天线。如图15所示，贴片天线80具备天线基体材料部81、天线电极82、接地部83以及供电销84。天线基体材料部81是具有上表面为正方形的长方体的形状的陶瓷等电介质制的基体材料。天线电极82是在天线基体材料部81的上表面形成的金属制的电极。接地部83是设置在天线基体材料部81的下表面且接地的金属制的接地板。供电销84是与天线电极82电连接且贯通天线基体材料部81、天线电极82以及接地部83的金属制的供电销。将供电销84与天线电极82的连接点设为供电点P。通过使用天线基体材料部81，来利用由天线基体材料部81的电介质的介电常数引起的波长缩短效果，能够使贴片天线80小型化。天线电极82具有从正方形的电极切去一对对角部分的形状，并具有作为退化分离元件的扰动元件821。由于具有扰动元件821，因此在天线电极82上产生两个共振模式。更具体而言，在天线电极82上，产生电极内的最长的电流路线、以及与该最长的电流路线正交的电流路线。将最长的电流路线的电极长设为长轴长LI。将与长轴长LI的电流路线正交的电流路线的电极长设为短轴长L2。长轴长LI的共振模式与短轴长L2的共振模式的振幅相同，从而通过以相位差为90°的方式向供电销84流动天线电流，来从贴片天线80辐射圆偏振波的电波。将长轴长LI的共振模式设为第一模式，将短轴长L2的共振模式设为第二模式。并且，公知有在天线基体材料部上使用磁性体的贴片天线(例如，参照专利文献I)。并且，公知有在天线基体材料部上使用磁性复合材料(磁性电介质)的贴片天线(例如，参照专利文献2)。磁性复合材料具有与电介质相同的介电常数，并且，具有与磁性体相同的相对磁导率。波长缩短效果的缩短率SR由下式(I)表示。SR=I/ ( ε r.μ r) 1/2...(I)其中，εΓ:介电常数，μ r:相对磁导率。因此，通过在天线基体材料部使用磁性体或者磁性复合材料，也能够使贴片天线小型化。现有技 术文献专利文献1:日本特开2000-82914号公报
专利文献2:日本特开2011-49802号公报参照图16 (a)、图16 (b)，对在天线基体材料部81上使用了电介质或者磁性复合材料的贴片天线80的相对于频率的电流的振幅分布以及相位分布进行说明。图16 (a)是表示在天线基体材料部81上使用了电介质或者磁性复合材料的贴片天线80的电流的振幅分布相对于频率的分布的图。图16 (b)是表示在天线基体材料部81使用了电介质或者磁性复合材料的贴片天线80的电流的相位分布相对于频率的分布的图。如图16 (a)、图16 (b)所示，将在天线基体材料部81上使用了电介质的贴片天线80的长轴长LI所对应的共振频率设为频率fal，将短轴长L2所对应的共振频率设为频率fa2。并且，将在天线基体材料部81上使用了磁性复合材料的贴片天线80的长轴长LI所对应的共振频率设为频率Π，将短轴长L2所对应的共振频率设为频率f2。将频率fal、fa2的中心频率与频率H、f2的中心频率设为频率f0。由贴片天线80产生圆偏振波的条件与长轴长L1、短轴长L2所对应的第一模式、第二模式的振幅相同，从而相位错开90°。一般，对于振幅与相位而言，若在天线基体材料部81上使用电介质而使贴片天线80小型化，则如图16 Ca)所示，频率fal、fa2间的频段成为窄的频段。此时，若如图16(b)所示，成为过于窄的频段，则相位差难以取得90°。与此相对，在天线基体材料部81上使用了磁性复合材料的贴片天线80中，频率fl、f2间的频段成为比较宽的频段，从而相位差容易取得90°。
一般，若在天线的天线基体材料部上使用磁性材料，则可知天线的输入阻抗增加、成为宽频段。而且，如图16 (a)、图16 (b)所示，若在贴片天线的天线基体材料部上使用磁性复合材料，则确认成为宽频段化。但是，对于在天线基体材料部上使用磁性复合材料的贴片天线辐射圆偏振波适当且具体的构造值不明确。
发明内容
本发明的课题在于，使用了磁性复合材料的天线装置中，实现良好的圆偏振波的辐射(接收)。为了解决上述课题，方案I所记载的发明的天线装置的特征在于，具备:平面形状的天线电极；平面形状的接地部；夹在上述天线电极与上述接地部之间，且包含电介质及磁性体的磁性复合材料的天线基体材料部；以及与上述天线电极连接的供电点，以上述天线电极的平面的中心点为中心，在从与作为该天线电极的最长的电流路线的长轴正交的短轴向该长轴旋转的方向上，以该长轴与该短轴的中间的轴为基准的上述供电点的角度为供电角度，对于相对于基于上述天线基体材料部的介电常数以及相对磁导率的缩短率的供电角度而言，比天线基体材料部为电介质的贴片天线的供电角度的特性曲线大。方案2所记载的发明，根据方案I所记载的天线装置，其特征在于，上述天线电极是从正方形的电极切去一对对角部分的形状的电极，对于具有上述电介质的天线基体材料部的贴片天线的供电角度的特性曲线而言，将供电角度设为Fang，将缩短率设为SR，从而Fang [deg.] =IStarT1 (15SR — 0.5) — 17。方案3所记载的发明，根据方案I所记载的天线装置，其特征在于，上述天线电极是长方形的电极，对于具有上述电介质的天线基体材料部的贴片天线的供电角度Fang的特性曲线而言，将供电角度设为Fang，将缩短率设为SR，从而Fang [deg.] =20tan — 1 (16SR — 2.2) — 22。方案4所记载的发明，根据方案I至3中任一项所记载的天线装置，其特征在于，基于上述天线基体材料部的介电常数以及相对磁导率的缩短率在0.4以下。本发明的效果如下。根据本发明，在使用了磁性复合材料的天线装置中，能够实现良好的圆偏振波的辐射(接收)。
图1 (a)是本发明的第一实施方式的贴片天线的立体图。图1 (b)是图1 (a)的小型化后的贴片天线的立体图。图2 (a)是示出了长轴长、短轴长等的第一实施方式的贴片天线的俯视图。图2(b)是示出了表示供电点的位置的供电角度等的第一实施方式的贴片天线的俯视图。图3是表示电介质的贴片天线与第一实施方式的贴片天线的供电角度相对于缩短率的分布的图。图4是表示电介质的贴片天线与第一实施方式的贴片天线的辐射效率相对于缩短率的分布的图。图5是表示电介质的贴片天线与第一实施方式的贴片天线的长轴短轴比相对于缩短率的分布的图。图6是表示电介质的贴片天线与第一实施方式的贴片天线的从中心向供电点的长度的比相对于缩短率的分布的图。图7是表示供电角度相对于缩短率的第一实施方式的贴片天线的应用范围的图。图8是本发明的第二实施方式的贴片天 线的俯视图。图9是电介质的贴片天线与第二实施方式的贴片天线的供电角度相对于缩短率的分布的图。图10是表示电介质的贴片天线与第二实施方式的贴片天线的辐射效率相对于缩短率的分布的图。图11是表示电介质的贴片天线与第二实施方式的贴片天线的长轴短轴比相对于缩短率的分布的图。图12是表示电介质的贴片天线与第二实施方式的贴片天线的从中心向供电点的长度的比相对于缩短率的分布的图。图13是表示供电角度相对于缩短率的第二实施方式的贴片天线的应用范围的图。图14 (a)是变形例的第一天线电极的俯视图。图14 (b)是变形例的第二天线电极的俯视图。图14 (c)是变形例的第三天线电极的俯视图。图14 (d)是变形例的第四天线电极的俯视图。图14 (e)是变形例的第五天线电极的俯视图。图15是以往例的贴片天线的俯视图。图16(a)是在天线基体材料部上使用了电介质或者磁性复合材料的以往例的贴片天线的电流的振幅分布相对于频率的分布的图。图16 (b)是在天线基体材料部上使用了电介质或者磁性复合材料的以往例的贴片天线的电流的相位分布相对于频率的分布的图。图中:10,20,80-贴片天线，11、21、81_ 天线基体材料部，12、22、32、42、52、62、72、82_ 天线电极，121、221、821-扰动元件，13、23、83_接地部，14、24、84_供电销，P-供电点，O-中心点。
具体实施例方式以下，参照附图，依次对本发明的第一、第二实施方式以及变形例进行详细说明。但是，发明的范围不限定于图示例子。(第一实施方式)参照图1 (a广图7，对本发明的第一实施方式进行说明。首先，参照图1 (a广图2 (b)，对作为本实施方式的天线装置的贴片天线10的装置构成进行说明。图1 (a)是贴片天线10的立体图。图1 (b)是小型化后的贴片天线10的立体图。图2 (a)是示出了长轴长All、短轴长A12等的贴片天线10的俯视图。图2 (b)是示出了表示供电点P的位置的供电角度Fang等的贴片天线1 0的俯视图。本实施方式的贴片天线10是在圆偏振波通信用的一点供电切开型的贴片天线。此处，以贴片天线10是对作为从GPS卫星射出的右旋圆偏振波的GPS信号进行接收的GPS天线为例进行说明。但是，贴片天线10不限定于GPS天线的构成。如图1 (a)所示，贴片天线10具备天线基体材料部11、天线电极12、接地部13以及供电销14。天线基体材料部11是具有上表面为正方形的长方体的形状的磁性复合材料制的基体材料。天线基体材料部11的磁性复合材料是包括磁性体以及电介质的材料，通过在具有绝缘性的电介质的树脂或者无机电介质中分散铁、铁氧体等磁性粒子的块状材料构成。但是，不限定于此，天线基体材料部11的磁性复合材料也可以具有在电介质的表面形成有磁性体的薄膜的结构。天线电极12是在天线基体材料部11的上表面形成的银箔、铜箔等金属制的电极。天线电极12具有从正方形的电极切去一对对角部分的形状，且具有作为退化分离元件(縮退分離素子)的扰动元件121。接地部13是设置在天线基体材料部11的下表面且接地的正方形且铜板等金属制的接地板。天线基体材料部11被夹在天线电极12与接地部13之间。此外，也可以做成在天线基体材料部11的下表面形成金属制的接地电极的结构。该接地电极的平面的外形例如与天线基体材料部11的平面的外形相同。供电销14与天线电极12电连接，供电销14是贯通天线基体材料部11以及接地部13的金属制的供电销。供电销14不与接地部13电连接。将供电销14与天线电极12的连接点设为供电点P。将天线基体材料部11的磁性复合材料的介电常数设为ε r，将天线基体材料部11的磁性复合材料的相对磁导率设为μ r。使天线基体材料部11的磁性复合材料的介电常数ε r以及相对磁导率μ r变化,来解析贴片天线10的天线特性。接下来，对贴片天线10的各部的参数进行说明。如图1 (a)所示，将天线基体材料部11的平面的正方形的一边的长度设为长度Ml [mm]。将接地部13的正方形的一边的长度设为长度Gl [mm]。G1=2XM1。将除去扰动元件121前的天线电极12的正方形的一边的长度设为Al [mm]。A1=0.8XM1。将天线基体材料部11的厚度设为厚度Mt [mm]。以Mt=2 [mm]来固定。若提高天线基体材料部11的磁性复合材料的介电常数ε r以及相对磁导率μ r，则由于由上述式(I)的缩短率表示的波长缩短效果，如图1 (b)所示，厚度Mt [mm]以外的贴片天线10的各长度的参数缩短，从而使贴片天线10小型化。如图2 (a)所示，由于具有扰动元件121，在天线电极12上产生两个共振模式。在天线电极12上产生电极内的最长的电流路线、以及与该最长的电流路线正交的电流路线。将最长的电流路线的电极长设为长轴长AU。将与长轴长AU的电流路线正交的电流路线的电极长设为短轴长A12。由于长轴长All的共振模式与短轴长A12的共振模式的振幅相同，从而通过以使相位差成为90°的方式向供电销14流动天线电流，来从贴片天线10辐射圆偏振波的电波。将长轴长AU的共振模式设为第一模式，将短轴长A12的共振模式设为第二模式。将短轴长A12的轴(短轴)的延长方向上的扰动元件121的长度设为长度Ad[mm]。并且，将短轴与长轴长All的轴(长轴)的交点、且天线电极12的平面的中心点设为中心点O0通过长轴以及短轴，天 线电极12被分为四个区域AR1、AR2、AR3、AR4。在区域AR1、AR2内设置供电点P的情况下，贴片天线10辐射右旋圆偏振波。GPS信号是右旋圆偏振波。如图2 (b)所示，将中心点O至供电点P的长度Pl与A1/2的比设为Fr。并且，将长轴与短轴的中间的轴设为轴Am。在以中心点O为中心地从短轴向长轴逆时针旋转的方向上，在从短轴向长轴的方向为正的情况下，将以轴Am为基准的供电点P的角度设为供电角度Fang [deg.(degree)。并且,轴Am的从中心点O至天线电极12的端边的距离是A1/2。贴片天线10的设计条件是，在GPS信号的频率1.575 [GHz]中得到良好的右旋圆偏振波。更具体而言，在频率1.575 [GHz]中，将满足下式(2)、式(3)的情况作为贴片天线10的设计条件。VSffR (Voltage Standing Wave Ratio) < 1.5...(2)轴比[dB]< 1.0...(3)其中，一般的GPS天线的式样在频率1.57542 [GHz]中，VSWR < 2，轴比[dB]< 3。接下来，对使天线基体材料部11的介电常数ε r以及相对磁导率μ r变化的情况下的贴片天线10的各参数的数值进行说明。首先，为了与贴片天线10进行比较，下表I表示与贴片天线10相同的形状且天线基体材料部为电介质的贴片天线的各参数的数值。电介质的相对磁导率固定为yr=l，使介电常数er变化。使电介质的介电损耗tan δ ε为0.001,使电介质的磁性损失tan δ μ为O。表I
权利要求
1.一种天线装置，其特征在于， 具备:平面形状的天线电极； 平面形状的接地部； 夹在上述天线电极与上述接地部之间，且包含电介质及磁性体的磁性复合材料的天线基体材料部；以及 与上述天线电极连接的供电点， 以上述天线电极的平面的中心点为中心，在从与作为该天线电极的最长的电流路线的长轴正交的短轴向该长轴旋转的方向上，以该长轴与该短轴的中间的轴为基准的上述供电点的角度为供电角度，对于相对于基于上述天线基体材料部的介电常数以及相对磁导率的缩短率的供电角度而言，比天线基体材料部为电介质的贴片天线的供电角度的特性曲线大。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 上述天线电极是从正方形的电极切去一对对角部分的形状的电极， 对于具有上述电介质的天线基体材料部的贴片天线的供电角度的特性曲线而言，将供电角度设为Fang，将缩短率设为SR，从而Fang [deg.] =IStarT1 (15SR — 0.5) — 17。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 上述天线电极是长方形的电极， 对于具有上述电介质的天线基体材料部的贴片天线的供电角度Fang的特性曲线而言，将供电角度设为Fang，将缩短率设为SR，从而Fang [deg.] =20tan_1 (16SR — 2.2) — 22。
4.根据权利要求广3中任一项所述的天线装置，其特征在于， 基于上述天线基体材料部的介电常数以及相对磁导率的缩短率在0.4以下。
全文摘要
本发明提供一种天线装置。在天线基体材料部上使用了磁性复合材料的天线装置中，实现良好的圆偏振波的辐射(接收)。作为天线装置的贴片天线(10)具备天线电极(12)、接地部(13)、天线基体材料部(11)以及供电点(P)。以天线电极(12)的平面的中心点(O)为中心，在从与作为天线电极(12)的最长的电流路线的长轴正交的短轴向该长轴旋转的方向上，以该长轴与该短轴的中间的轴为基准的供电点(P)的角度为供电角度(Fang)，对于相对于基于天线基体材料部(11)的介电常数以及相对磁导率的缩短率的供电角度(Fang)而言，比天线基体材料部为电介质的贴片天线的供电角度(Fang)的特性曲线大。
文档编号H01Q9/06GK103247849SQ20131004077
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者吉冈洋树 申请人:三美电机株式会社