專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓偏振波通信用的天線裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為高頻帶通信用的天線裝置，公知有貼片天線。貼片天線例如作為GPS(Global Positioning System:全球定位系統(tǒng))天線、ETC (Electronic Toll CollectionSystem:電子不停車收費系統(tǒng))天線來使用。此處，參照圖15，對以往的貼片天線80的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖15是貼片天線80的俯視圖。貼片天線80是圓偏振波通信用的一點供電的貼片天線。如圖15所示，貼片天線80具備天線基體材料部81、天線電極82、接地部83以及供電銷84。天線基體材料部81是具有上表面為正方形的長方體的形狀的陶瓷等電介質(zhì)制的基體材料。天線電極82是在天線基體材料部81的上表面形成的金屬制的電極。接地部83是設(shè)置在天線基體材料部81的下表面且接地的金屬制的接地板。供電銷84是與天線電極82電連接且貫通天線基體材料部81、天線電極82以及接地部83的金屬制的供電銷。將供電銷84與天線電極82的連接點設(shè)為供電點P。通過使用天線基體材料部81，來利用由天線基體材料部81的電介質(zhì)的介電常數(shù)引起的波長縮短效果，能夠使貼片天線80小型化。天線電極82具有從正方形的電極切去一對對角部分的形狀，并具有作為退化分離元件的擾動元件821。由于具有擾動元件821，因此在天線電極82上產(chǎn)生兩個共振模式。更具體而言，在天線電極82上，產(chǎn)生電極內(nèi)的最長的電流路線、以及與該最長的電流路線正交的電流路線。將最長的電流路線的電極長設(shè)為長軸長LI。將與長軸長LI的電流路線正交的電流路線的電極長設(shè)為短軸長L2。長軸長LI的共振模式與短軸長L2的共振模式的振幅相同，從而通過以相位差為90°的方式向供電銷84流動天線電流，來從貼片天線80輻射圓偏振波的電波。將長軸長LI的共振模式設(shè)為第一模式，將短軸長L2的共振模式設(shè)為第二模式。并且，公知有在天線基體材料部上使用磁性體的貼片天線(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。并且，公知有在天線基體材料部上使用磁性復(fù)合材料(磁性電介質(zhì))的貼片天線(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。磁性復(fù)合材料具有與電介質(zhì)相同的介電常數(shù)，并且，具有與磁性體相同的相對磁導(dǎo)率。波長縮短效果的縮短率SR由下式(I)表示。SR=I/ ( ε r.μ r) 1/2...(I)其中，εΓ:介電常數(shù)，μ r:相對磁導(dǎo)率。因此，通過在天線基體材料部使用磁性體或者磁性復(fù)合材料，也能夠使貼片天線小型化?，F(xiàn)有技 術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-82914號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-49802號公報參照圖16 (a)、圖16 (b)，對在天線基體材料部81上使用了電介質(zhì)或者磁性復(fù)合材料的貼片天線80的相對于頻率的電流的振幅分布以及相位分布進(jìn)行說明。圖16 (a)是表示在天線基體材料部81上使用了電介質(zhì)或者磁性復(fù)合材料的貼片天線80的電流的振幅分布相對于頻率的分布的圖。圖16 (b)是表示在天線基體材料部81使用了電介質(zhì)或者磁性復(fù)合材料的貼片天線80的電流的相位分布相對于頻率的分布的圖。如圖16 (a)、圖16 (b)所示，將在天線基體材料部81上使用了電介質(zhì)的貼片天線80的長軸長LI所對應(yīng)的共振頻率設(shè)為頻率fal，將短軸長L2所對應(yīng)的共振頻率設(shè)為頻率fa2。并且，將在天線基體材料部81上使用了磁性復(fù)合材料的貼片天線80的長軸長LI所對應(yīng)的共振頻率設(shè)為頻率Π，將短軸長L2所對應(yīng)的共振頻率設(shè)為頻率f2。將頻率fal、fa2的中心頻率與頻率H、f2的中心頻率設(shè)為頻率f0。由貼片天線80產(chǎn)生圓偏振波的條件與長軸長L1、短軸長L2所對應(yīng)的第一模式、第二模式的振幅相同，從而相位錯開90°。一般，對于振幅與相位而言，若在天線基體材料部81上使用電介質(zhì)而使貼片天線80小型化，則如圖16 Ca)所示，頻率fal、fa2間的頻段成為窄的頻段。此時，若如圖16(b)所示，成為過于窄的頻段，則相位差難以取得90°。與此相對，在天線基體材料部81上使用了磁性復(fù)合材料的貼片天線80中，頻率fl、f2間的頻段成為比較寬的頻段，從而相位差容易取得90°。

一般，若在天線的天線基體材料部上使用磁性材料，則可知天線的輸入阻抗增加、成為寬頻段。而且，如圖16 (a)、圖16 (b)所示，若在貼片天線的天線基體材料部上使用磁性復(fù)合材料，則確認(rèn)成為寬頻段化。但是，對于在天線基體材料部上使用磁性復(fù)合材料的貼片天線輻射圓偏振波適當(dāng)且具體的構(gòu)造值不明確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于，使用了磁性復(fù)合材料的天線裝置中，實現(xiàn)良好的圓偏振波的輻射(接收)。為了解決上述課題，方案I所記載的發(fā)明的天線裝置的特征在于，具備:平面形狀的天線電極；平面形狀的接地部；夾在上述天線電極與上述接地部之間，且包含電介質(zhì)及磁性體的磁性復(fù)合材料的天線基體材料部；以及與上述天線電極連接的供電點，以上述天線電極的平面的中心點為中心，在從與作為該天線電極的最長的電流路線的長軸正交的短軸向該長軸旋轉(zhuǎn)的方向上，以該長軸與該短軸的中間的軸為基準(zhǔn)的上述供電點的角度為供電角度，對于相對于基于上述天線基體材料部的介電常數(shù)以及相對磁導(dǎo)率的縮短率的供電角度而言，比天線基體材料部為電介質(zhì)的貼片天線的供電角度的特性曲線大。方案2所記載的發(fā)明，根據(jù)方案I所記載的天線裝置，其特征在于，上述天線電極是從正方形的電極切去一對對角部分的形狀的電極，對于具有上述電介質(zhì)的天線基體材料部的貼片天線的供電角度的特性曲線而言，將供電角度設(shè)為Fang，將縮短率設(shè)為SR，從而Fang [deg.] =IStarT1 (15SR — 0.5) — 17。方案3所記載的發(fā)明，根據(jù)方案I所記載的天線裝置，其特征在于，上述天線電極是長方形的電極，對于具有上述電介質(zhì)的天線基體材料部的貼片天線的供電角度Fang的特性曲線而言，將供電角度設(shè)為Fang，將縮短率設(shè)為SR，從而Fang [deg.] =20tan — 1 (16SR — 2.2) — 22。方案4所記載的發(fā)明，根據(jù)方案I至3中任一項所記載的天線裝置，其特征在于，基于上述天線基體材料部的介電常數(shù)以及相對磁導(dǎo)率的縮短率在0.4以下。本發(fā)明的效果如下。根據(jù)本發(fā)明，在使用了磁性復(fù)合材料的天線裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的圓偏振波的輻射(接收)。


圖1 (a)是本發(fā)明的第一實施方式的貼片天線的立體圖。圖1 (b)是圖1 (a)的小型化后的貼片天線的立體圖。圖2 (a)是示出了長軸長、短軸長等的第一實施方式的貼片天線的俯視圖。圖2(b)是示出了表示供電點的位置的供電角度等的第一實施方式的貼片天線的俯視圖。圖3是表示電介質(zhì)的貼片天線與第一實施方式的貼片天線的供電角度相對于縮短率的分布的圖。圖4是表示電介質(zhì)的貼片天線與第一實施方式的貼片天線的輻射效率相對于縮短率的分布的圖。圖5是表示電介質(zhì)的貼片天線與第一實施方式的貼片天線的長軸短軸比相對于縮短率的分布的圖。圖6是表示電介質(zhì)的貼片天線與第一實施方式的貼片天線的從中心向供電點的長度的比相對于縮短率的分布的圖。圖7是表示供電角度相對于縮短率的第一實施方式的貼片天線的應(yīng)用范圍的圖。圖8是本發(fā)明的第二實施方式的貼片天 線的俯視圖。圖9是電介質(zhì)的貼片天線與第二實施方式的貼片天線的供電角度相對于縮短率的分布的圖。圖10是表示電介質(zhì)的貼片天線與第二實施方式的貼片天線的輻射效率相對于縮短率的分布的圖。圖11是表示電介質(zhì)的貼片天線與第二實施方式的貼片天線的長軸短軸比相對于縮短率的分布的圖。圖12是表示電介質(zhì)的貼片天線與第二實施方式的貼片天線的從中心向供電點的長度的比相對于縮短率的分布的圖。圖13是表示供電角度相對于縮短率的第二實施方式的貼片天線的應(yīng)用范圍的圖。圖14 (a)是變形例的第一天線電極的俯視圖。圖14 (b)是變形例的第二天線電極的俯視圖。圖14 (c)是變形例的第三天線電極的俯視圖。圖14 (d)是變形例的第四天線電極的俯視圖。圖14 (e)是變形例的第五天線電極的俯視圖。圖15是以往例的貼片天線的俯視圖。圖16(a)是在天線基體材料部上使用了電介質(zhì)或者磁性復(fù)合材料的以往例的貼片天線的電流的振幅分布相對于頻率的分布的圖。圖16 (b)是在天線基體材料部上使用了電介質(zhì)或者磁性復(fù)合材料的以往例的貼片天線的電流的相位分布相對于頻率的分布的圖。圖中:10,20,80-貼片天線，11、21、81_ 天線基體材料部，12、22、32、42、52、62、72、82_ 天線電極，121、221、821-擾動元件，13、23、83_接地部，14、24、84_供電銷，P-供電點，O-中心點。
具體實施例方式以下，參照附圖，依次對本發(fā)明的第一、第二實施方式以及變形例進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，發(fā)明的范圍不限定于圖示例子。(第一實施方式)參照圖1 (a廣圖7，對本發(fā)明的第一實施方式進(jìn)行說明。首先，參照圖1 (a廣圖2 (b)，對作為本實施方式的天線裝置的貼片天線10的裝置構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1 (a)是貼片天線10的立體圖。圖1 (b)是小型化后的貼片天線10的立體圖。圖2 (a)是示出了長軸長All、短軸長A12等的貼片天線10的俯視圖。圖2 (b)是示出了表示供電點P的位置的供電角度Fang等的貼片天線1 0的俯視圖。本實施方式的貼片天線10是在圓偏振波通信用的一點供電切開型的貼片天線。此處，以貼片天線10是對作為從GPS衛(wèi)星射出的右旋圓偏振波的GPS信號進(jìn)行接收的GPS天線為例進(jìn)行說明。但是，貼片天線10不限定于GPS天線的構(gòu)成。如圖1 (a)所示，貼片天線10具備天線基體材料部11、天線電極12、接地部13以及供電銷14。天線基體材料部11是具有上表面為正方形的長方體的形狀的磁性復(fù)合材料制的基體材料。天線基體材料部11的磁性復(fù)合材料是包括磁性體以及電介質(zhì)的材料，通過在具有絕緣性的電介質(zhì)的樹脂或者無機電介質(zhì)中分散鐵、鐵氧體等磁性粒子的塊狀材料構(gòu)成。但是，不限定于此，天線基體材料部11的磁性復(fù)合材料也可以具有在電介質(zhì)的表面形成有磁性體的薄膜的結(jié)構(gòu)。天線電極12是在天線基體材料部11的上表面形成的銀箔、銅箔等金屬制的電極。天線電極12具有從正方形的電極切去一對對角部分的形狀，且具有作為退化分離元件(縮退分離素子)的擾動元件121。接地部13是設(shè)置在天線基體材料部11的下表面且接地的正方形且銅板等金屬制的接地板。天線基體材料部11被夾在天線電極12與接地部13之間。此外，也可以做成在天線基體材料部11的下表面形成金屬制的接地電極的結(jié)構(gòu)。該接地電極的平面的外形例如與天線基體材料部11的平面的外形相同。供電銷14與天線電極12電連接，供電銷14是貫通天線基體材料部11以及接地部13的金屬制的供電銷。供電銷14不與接地部13電連接。將供電銷14與天線電極12的連接點設(shè)為供電點P。將天線基體材料部11的磁性復(fù)合材料的介電常數(shù)設(shè)為ε r，將天線基體材料部11的磁性復(fù)合材料的相對磁導(dǎo)率設(shè)為μ r。使天線基體材料部11的磁性復(fù)合材料的介電常數(shù)ε r以及相對磁導(dǎo)率μ r變化,來解析貼片天線10的天線特性。接下來，對貼片天線10的各部的參數(shù)進(jìn)行說明。如圖1 (a)所示，將天線基體材料部11的平面的正方形的一邊的長度設(shè)為長度Ml [mm]。將接地部13的正方形的一邊的長度設(shè)為長度Gl [mm]。G1=2XM1。將除去擾動元件121前的天線電極12的正方形的一邊的長度設(shè)為Al [mm]。A1=0.8XM1。將天線基體材料部11的厚度設(shè)為厚度Mt [mm]。以Mt=2 [mm]來固定。若提高天線基體材料部11的磁性復(fù)合材料的介電常數(shù)ε r以及相對磁導(dǎo)率μ r，則由于由上述式(I)的縮短率表示的波長縮短效果，如圖1 (b)所示，厚度Mt [mm]以外的貼片天線10的各長度的參數(shù)縮短，從而使貼片天線10小型化。如圖2 (a)所示，由于具有擾動元件121，在天線電極12上產(chǎn)生兩個共振模式。在天線電極12上產(chǎn)生電極內(nèi)的最長的電流路線、以及與該最長的電流路線正交的電流路線。將最長的電流路線的電極長設(shè)為長軸長AU。將與長軸長AU的電流路線正交的電流路線的電極長設(shè)為短軸長A12。由于長軸長All的共振模式與短軸長A12的共振模式的振幅相同，從而通過以使相位差成為90°的方式向供電銷14流動天線電流，來從貼片天線10輻射圓偏振波的電波。將長軸長AU的共振模式設(shè)為第一模式，將短軸長A12的共振模式設(shè)為第二模式。將短軸長A12的軸(短軸)的延長方向上的擾動元件121的長度設(shè)為長度Ad[mm]。并且，將短軸與長軸長All的軸(長軸)的交點、且天線電極12的平面的中心點設(shè)為中心點O0通過長軸以及短軸，天 線電極12被分為四個區(qū)域AR1、AR2、AR3、AR4。在區(qū)域AR1、AR2內(nèi)設(shè)置供電點P的情況下，貼片天線10輻射右旋圓偏振波。GPS信號是右旋圓偏振波。如圖2 (b)所示，將中心點O至供電點P的長度Pl與A1/2的比設(shè)為Fr。并且，將長軸與短軸的中間的軸設(shè)為軸Am。在以中心點O為中心地從短軸向長軸逆時針旋轉(zhuǎn)的方向上，在從短軸向長軸的方向為正的情況下，將以軸Am為基準(zhǔn)的供電點P的角度設(shè)為供電角度Fang [deg.(degree)。并且,軸Am的從中心點O至天線電極12的端邊的距離是A1/2。貼片天線10的設(shè)計條件是，在GPS信號的頻率1.575 [GHz]中得到良好的右旋圓偏振波。更具體而言，在頻率1.575 [GHz]中，將滿足下式(2)、式(3)的情況作為貼片天線10的設(shè)計條件。VSffR (Voltage Standing Wave Ratio) < 1.5...(2)軸比[dB]< 1.0...(3)其中，一般的GPS天線的式樣在頻率1.57542 [GHz]中，VSWR < 2，軸比[dB]< 3。接下來，對使天線基體材料部11的介電常數(shù)ε r以及相對磁導(dǎo)率μ r變化的情況下的貼片天線10的各參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行說明。首先，為了與貼片天線10進(jìn)行比較，下表I表示與貼片天線10相同的形狀且天線基體材料部為電介質(zhì)的貼片天線的各參數(shù)的數(shù)值。電介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率固定為yr=l，使介電常數(shù)er變化。使電介質(zhì)的介電損耗tan δ ε為0.001,使電介質(zhì)的磁性損失tan δ μ為O。表I
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，其特征在于， 具備:平面形狀的天線電極； 平面形狀的接地部； 夾在上述天線電極與上述接地部之間，且包含電介質(zhì)及磁性體的磁性復(fù)合材料的天線基體材料部；以及 與上述天線電極連接的供電點， 以上述天線電極的平面的中心點為中心，在從與作為該天線電極的最長的電流路線的長軸正交的短軸向該長軸旋轉(zhuǎn)的方向上，以該長軸與該短軸的中間的軸為基準(zhǔn)的上述供電點的角度為供電角度，對于相對于基于上述天線基體材料部的介電常數(shù)以及相對磁導(dǎo)率的縮短率的供電角度而言，比天線基體材料部為電介質(zhì)的貼片天線的供電角度的特性曲線大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 上述天線電極是從正方形的電極切去一對對角部分的形狀的電極， 對于具有上述電介質(zhì)的天線基體材料部的貼片天線的供電角度的特性曲線而言，將供電角度設(shè)為Fang，將縮短率設(shè)為SR，從而Fang [deg.] =IStarT1 (15SR — 0.5) — 17。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 上述天線電極是長方形的電極， 對于具有上述電介質(zhì)的天線基體材料部的貼片天線的供電角度Fang的特性曲線而言，將供電角度設(shè)為Fang，將縮短率設(shè)為SR，從而Fang [deg.] =20tan_1 (16SR — 2.2) — 22。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 基于上述天線基體材料部的介電常數(shù)以及相對磁導(dǎo)率的縮短率在0.4以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線裝置。在天線基體材料部上使用了磁性復(fù)合材料的天線裝置中，實現(xiàn)良好的圓偏振波的輻射(接收)。作為天線裝置的貼片天線(10)具備天線電極(12)、接地部(13)、天線基體材料部(11)以及供電點(P)。以天線電極(12)的平面的中心點(O)為中心，在從與作為天線電極(12)的最長的電流路線的長軸正交的短軸向該長軸旋轉(zhuǎn)的方向上，以該長軸與該短軸的中間的軸為基準(zhǔn)的供電點(P)的角度為供電角度(Fang)，對于相對于基于天線基體材料部(11)的介電常數(shù)以及相對磁導(dǎo)率的縮短率的供電角度(Fang)而言，比天線基體材料部為電介質(zhì)的貼片天線的供電角度(Fang)的特性曲線大。
文檔編號H01Q9/06GK103247849SQ20131004077
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者吉岡洋樹 申請人:三美電機株式會社