JP2009290624A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】数百ＭＨｚ〜５ＧＨｚ帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立を可能にし、携帯電話等の小型機器へ搭載可能な小型のアンテナ装置を提供する。
【解決手段】有限地板１０と、有限地板１０上方に設けられ、一辺が有限地板１０に接続され、一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板１２と、有限地板１０上方に有限地板１０と略平行に配置され、一辺に略垂直方向に延伸し、給電点２２が矩形導体板１２の一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナ１４と、有限地板１０とアンテナ１４との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体１６とを有することを特徴とするアンテナ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型かつ広帯域なアンテナ装置が必要とされる通信システムに用いられるアンテナ装置に関する。

各種通信システムにおいては、機器の小型化と高性能化の要求に基づき、小型かつ広帯域なアンテナが必要とされている。小型化の要求に応えるものの例として、逆Ｆアンテナやパッチアンテナがある。逆Ｆアンテナは給電点付近に短絡する金属ピンによって、低姿勢化（小型化）してもアンテナ整合を取ることが可能である。しかし、給電点と金属ピンを通る小さなループによって、整合が取れる周波数帯域が制限されてしまうという問題がある。そのため、複数・広帯域の無線システムに対応するためにはそれに見合ったアンテナの高さを必要とする。

パッチアンテナは、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより構成したものであり、薄型化（小型化）が可能である。しかし、このパッチアンテナも動作可能帯域が狭いという問題がある。

一方、特許文献１に見られるように、パッチアンテナに磁性体を挿入する事によって、動作可能帯域を広帯域化させようとする試みもなされている。しかしながら、このパッチアンテナと磁性体の組み合わせは、小型化と広帯域の両立が必ずしも十分ではない。また、共振周波数が３．５〜４．５ＧＨｚと比較的高い。

磁性体をアンテナに挿入することで広帯域化の効果を発揮させるためには、１０μｍ以上、強いては１００μｍ以上の厚さが必要である。また、磁性体の誘電特性もアンテナ特性に影響を与え、高い絶縁性を有する事も必要である。しかし、現状において、３．５〜４．５ＧＨｚという高い周波数帯域で高い透磁率を有する１０μｍ以上、強いては１００μｍ以上の厚膜の絶縁性磁性体は存在しない。
特開２００７−１２４６９６号公報

従来のアンテナ装置においては、数百ＭＨｚ〜５ＧＨｚ帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立が困難であるという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、数百ＭＨｚ〜５ＧＨｚ帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立を可能にし、携帯電話等の小型機器へ搭載可能な小型のアンテナ装置を提供することにある。

本発明の一態様のアンテナ装置は、有限地板と、前記有限地板上方に設けられ、一辺が前記有限地板に接続され、前記一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、を有することを特徴とする。

本発明の別の一態様のアンテナ装置は、有限地板と、前記有限地板上方の磁性体と、前記磁性体上方の矩形導体板と、前記磁性体を貫通し、前記矩形導体板の一辺近傍を、前記有限地板と接続する導電体と、前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、を有することを特徴とする。

本発明のさらに別の一態様のアンテナ装置は、有限地板と、前記有限地板上方に設けられ、一端が前記有限地板の所定の直線上で接続され、略直角に屈曲し、前記直線と略平行な屈曲部を備え、他端が前記直線と略平行な櫛型線状導体と、前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記直線に略垂直方向に延伸し、給電点が前記櫛型線状導体の前記他端近傍に位置するアンテナと、前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、数百ＭＨｚ〜５ＧＨｚ帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立を可能にし、携帯電話等の小型機器へ搭載可能な小型のアンテナ装置を提供することが可能となる。

上述のように、従来のアンテナ装置においては、数百ＭＨｚ〜５ＧＨｚ帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立が困難であった。この問題を解決するために、発明者らは、新規のアンテナ構造と、新規の優れた磁気特性（高いμ’と低いμ’’）を有する絶縁性の高透磁率厚膜磁性体（１０μｍ以上、強いては１００μｍ以上の厚さ）を組み合わせることを考案し、これを試みた。

数百ＭＨｚ〜５ＧＨｚ帯域で、比較的高い透磁率を実現する１０μｍ以上、強いては１００μｍ以上の厚膜磁性体としては、六方晶系のフェライトが考えられる。しかし、数百ＭＨｚ以上の高周波帯域では、強磁性共鳴周波数に近づき、共鳴による磁気損失が顕著になり使用できない。

一方で、スパッタ法、めっき法などの薄膜技術による磁性体の開発も盛んに行われおり、薄膜レベルでは高周波帯域において優れた特性を示すことが確認されている。しかしながら、１０μｍ以上の厚膜での特性は確認されておらず、１０μｍ、強いては１００μｍ以上に厚膜化するには莫大な成膜時間を有する問題がある。また、これらの薄膜磁性体は一般に抵抗が低いため、誘導電流が発生しアンテナ特性に悪影響を与えるという問題がある。

更に、スパッタ法などの薄膜技術には大型の設備が必要である。また、膜厚等の制御性は必ずしも良好ではない。したがって、コストや歩留りの点で、必ずしも十分満足できる方法とはいえない。以下、記載するように、発明者らは、高周波磁気特性の優れた、すなわち、高周波帯域で高い透磁率実部（μ’）、低い透磁率虚部（μ’’）を有し、伝送損失を極力抑えた絶縁性の高透磁率厚膜磁性体を開発し、これをアンテナ装置に適用した。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板と、有限地板上方に設けられ、一辺が有限地板に接続され、この一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、先の一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が矩形導体板の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、有限地板とアンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体とを有する。なお、ここで上方とは、あくまで有限地板が下方にある場合を基準にした位置関係を示すための表現であり、必ずしも、常に鉛直方向に対して、上方にあることを示す表現ではない。また、上方とは２つの要素が接している場合も包含する概念とする。

図１は、本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）は変形例の断面図である。

このアンテナ装置は、有限地板１０と、有限地板１０上方に設けられる矩形導体板１２と、有限地板１０上方に有限地板１０と略平行に配置されるアンテナ１４と、有限地板１０とアンテナ１４との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体１６とを有している。図１では、有限地板１０と矩形導体板１２との間に磁性体１６が挿入される構成となっている。なお、図１（ａ）では、磁性体１６については、アンテナ装置の構成を分かりやすくするために、アンテナ装置と分離して図示している。

また、図１（ｂ）では、磁性体１６と、有限地板１０、矩形導体板１２との間に空間を設けるよう図示している。しかしながら、磁性体１６挿入の効果を高めるためには、これらの空間を排除し、磁性体１６と有限地板１０、矩形導体板１２とを接触させることがより望ましい。更に、図１（ｂ）では、磁性体１６は矩形導体板１２と有限地板の間にだけ挿入されているが、図１（ｃ）の変形例の様に、矩形導体板１２の外をはみ出してアンテナ１４の部分にまで挿入されていても良いし、また、アンテナ１４と矩形導体板１２の間にも挿入されていても良い。

もっとも、磁性体１６と、有限地板１０、矩形導体板１２、アンテナ１４との密着性の観点などから、それぞれの間の空間に他の材料を介在させる必要が生ずる場合も考えられる。このような場合には、有限地板１０とアンテナ１４の間の空間のうち、磁性体が占める空間以外の空間を誘電体が占め、この誘電体と磁性体の屈折率が同じ値である誘電体と磁性体の組み合わせを選ぶのがより好ましい。

これは、磁性体単独、もしくは屈折率の違う磁性体と誘電体の組み合わせの場合は、磁性体と空気の界面、もしくは磁性体と誘電体の界面において電波の反射が起こり、磁性体または誘電体に損失がある場合にはアンテナ装置の放射効率の劣化を招き、損失が無い場合にも狭帯域化の原因となってしまうからである。空間の屈折率を一定にする事によって、不要な電波反射を抑制でき、放射効率の劣化を抑制する事が可能となる。以上の議論は、図３（ｂ）、（ｃ）及び図６も同様である。

有限地板１０と矩形導体板１２は、ともに導電性の材料で形成されている。矩形導体板１２は、その一辺が有限地板１０に接続され、電気的に短絡した状態となっている。そして、この一辺と略平行な屈曲部１８を備えている。また、アンテナ１４は矩形導体板１２上方に設けられ、アンテナ１４は、矩形導体板１２が有限地板１０に接する一辺に略垂直方向に延伸している。そしてアンテナ１４の給電点２２が矩形導体板１２の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置している。図１では、アンテナ１４はダイポールアンテナである。

なお、矩形導体板１２の屈曲部１８は、矩形の導体板を折り曲げることによって形成しても、あるいは、電気的に等価であれば、折り曲げる代わりに２枚の矩形導体板を用意して、両者を半田付け等の方法で物理的、電気的に接続しても良い。また、図１のアンテナ装置では矩形導体板１２の屈曲部１８は直角になっており、有限地板１０に平行な部分と垂直な部分から構成されている。しかし、この構造は本質ではなく、矩形導体板１０の下の電磁波伝搬が得られれば、特に、この構造を有しなくともよい。すなわち、矩形導体板１２を、必ずしも直角に曲げる必要も有限地板１０に平行または垂直な部分を設けることも必須でない。

また、アンテナ１４の給電点２２が矩形導体板１２の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置するとは、給電点２２の位置が上記他辺から、アンテナ１４の動作周波数の電磁波の６分の１波長以下の範囲を意味するものとする。後述のように、アンテナ整合を取るための給電点２２の位置調整範囲がこの範囲にあることがその理由である。

図１では、アンテナ１４がダイポールアンテナである場合を例示した。図１のダイポールアンテナは、２本の線状導体を１直線状に並べてその間を給電する。

図２は、本実施の形態のアンテナ装置の第１の変形例の構成図である。この変形例においては、アンテナ１４として、板状ダイポールアンテナを適用している。板状ダイポールアンテナは、２枚の導体板を並べた中央を給電し、給電点２２に近い側の辺を給電点から離れるに従って２枚の導体板の間隔が広がるように斜めに加工した、ダイポールアンテナの変種の１つである。板状ダイポールアンテナは、線状導体を用いるダイポールアンテナよりも広帯域な特性を実現できるという利点がある。

図３は、本実施の形態のアンテナ装置の第２の変形例の構成図である。図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は断面図、図３（ｃ）は第２の変形例の更なる変形例である。この変形例においては、アンテナ１４として、モノポールアンテナを適用している。モノポールアンテナは、図１のダイポールアンテナに対し、矩形導体板１２から遠い側の線状導体を無くし、給電点２２が有限地板１０上になるよう給電点２２側を折り曲げたアンテナである。アンテナ装置の一層の小型化を実現するためには、ダイポールアンテナよりもモノポールアンテナの方が好ましい。

図１（ａ）、（ｂ）、図２、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、磁性体１６は、アンテナ１４と矩形導体板１２の間の少なくとも一部、例えば、矩形導体板１２と有限地板１０の間に挿入される。

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置は、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。本実施の形態の有するこの作用および効果について、以下詳述する。

図４は、本実施の形態のアンテナ装置において磁性体を挿入しない場合の動作原理の説明図である。図４（ａ）はアンテナが自由空間中に存在する場合、図４（ｂ）は有限地板上方にアンテナがある場合、図４（ｃ）は矩形導体板を有する場合である。

図４（ａ）に示すように、自由空間中のダイポールアンテナ１４上に流れる電流Ｊを仮定すると、電流Ｊによって生じる電界によって給電点には電圧Ｖ_０が発生する。電流Ｊと電圧Ｖ_０により、ダイポールアンテナ１４の入力インピーダンスＺ_０＝Ｖ_０／Ｊが求まる。半波長ダイポールアンテナの場合は約７２Ωになることが知られている。

図４（ｂ）は、有限地板１０上方に、ダイポールアンテナ１４を、有限地板１０に平行に配置した場合を示している。ここで、電流Ｊによって生じる電界はダイポールアンテナ１４より上側の半無限の自由空間側に発生する電界Ａと、ダイポールアンテナ１４より下側の有限地板１０によって反射されて発生する電界Ｂの２つが考えられる。

ここで反射する点における反射位相φによって、ダイポールアンテナ１４を低姿勢化した際のインピーダンスが異なる。反射体が金属に近い特性であるＰＥＣ（Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；完全電気導体）の場合はφ＝１８０度となり、低姿勢化の極限、すなわちアンテナが極限まで反射体に近づいた状態では電圧が発生せず、入力インピーダンスは０となる。反射体がＰＭＣ（Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；完全磁気導体）の場合はφ＝０度となり、低姿勢化の極限では自由空間の２倍の電圧が発生し、入力インピーダンスは２Ｚ_０となる。

仮にφ＝１２０度＝２π／３ｒａｄとすると、
ｅｘｐ（ｊωｔ）＋ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ±２π／３）｝＝ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ±π／３）｝
の関係式によって、入力インピーダンスは自由空間と同じＺ_０となる。

図４（ｂ）の下段は、反射位相と電圧の関係をフェーザで示した図である。フェーザは交流信号の変化を複素平面のベクトルで表したものであり、フェーザの実部または虚部を見れば実際の電圧の振幅が分かる。下段一番左の図では経路Ａの電磁波が発生する電界のフェーザとＰＥＣで反射する経路Ｂにより発生する電界のフェーザが位相差１８０度で打ち消し合う様子を表している。下段左から２番目の図はＰＭＣで同相の反射が発生して２倍の電圧が発生することを示している。下段左から３番目の図は１２０度位相差の反射が電圧の振幅を変化させないことを示している。

図４（ｃ）は、本実施の形態のアンテナ装置の磁性体を挿入しない状態の断面図である。矩形導体板１２は有限地板１０に短絡されているので、短絡点から開放端までの最短距離が４分の１波長程度となる周波数で共振する。矩形導体板１２の共振周波数では図４（ｃ）中、Ｂ１で示すような矩形導体板１２の下を伝搬する経路の電磁波が電力の上で支配的となる。この時、矩形導体板１２が十分低姿勢ならば、経路Ｂ１のうち矩形導体板１２の下をくぐる部分は往復で略半波長となる。つまり、矩形導体板２の下を往復する間に位相が略１８０度変化する。

さらに矩形導体板１２の有限地板１０に垂直な部分で１８０度の反射位相が発生するため、経路Ｂ１のうち矩形導体板１２の下に入ってから出るまでに略３６０度＝０度の位相差が発生する。これは上述したＰＭＣに相当する。さらにアンテナの給電点の位置を矩形導体板１２の先端から６分の１波長程度離して配置すると、先ほどの位相差３６０度＝０度のほかに１２０度の位相差が得られる。

こうして矩形導体板１２により３６０度、矩形導体板１２とダイポールアンテナ１４の先端を離すことにより１２０度の位相差が得られる。そして、先に説明したメカニズムの通り、自由空間と同等の入力インピーダンスを得ることが可能となる。

図４（ｃ）の下段は、反射位相と電圧の関係をフェーザで示した図である。矩形導体板１２の共振による電磁波の伝搬経路Ｂ１の電力が支配的ではあるが、有限地板１０や矩形導体板１２の上面からの短距離の反射Ｂ２が無視できない場合には、図４（ｃ）下段の図に示すように、経路Ｂ１の反射位相を０度側にずらすべくダイポールアンテナ１４の給電点を矩形導体板１２の先端に接近させれば、経路Ｂ１とＢ２の合成波を位相差１２０度とすることが可能である。

また、矩形導体板１２の下の空間は、平行平板線路と見做すことができる。そのため幅を広くするほど、斜め角度方向の伝搬の重ね合わせ（以下、伝搬モードと呼ぶ）が励振されやすくなり、伝搬モード毎に周波数に対する振幅の変化がばらばらになる。このためにアンテナ装置を広帯域化しやすい。

図５はモノポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の断面図である。上記ダイポールアンテナを用いた場合の動作原理の説明と同様に、特定の周波数で矩形導体板１２が共振する。そして、その周波数では、矩形導体板１２の下をくぐって１２０度の位相で反射する経路Ｂ１の電磁波が支配的なので、モノポールアンテナ１４の入力インピーダンスは、有限地板１０のモノポールアンテナ１４直下の部分が無い場合の入力インピーダンスと略同一となる。すなわち、自由空間と同等の入力インピーダンスとなる。

また、モノポールアンテナ１４直下の有限地板１０や矩形導体板１２上面から、短距離で直接反射する経路Ｂ２の電磁波の電力が無視できないような場合にも、モノポールアンテナ１４の給電点を矩形導体板１２の開放端に接近させれば、経路Ｂ１とＢ２の合成波を位相差１２０度とすることが、ダイポールアンテナの場合と同様に可能である。

以上のように、アンテナ装置に矩形導体板を設けることで、低姿勢であっても自由空間と同等の入力インピーダンスを得てアンテナ整合を取ることが可能となる。さらに、この矩形導体板は有限地板に対して矩形導体板の一辺で、線的に短絡されている。この構造により、矩形導体板は、矩形導体板に斜行する経路の電流あるいは短絡方向に最短経路の電流等、多様な長さの電流経路分布を持つことが可能となる。したがって、広い周波数帯域において、１２０度の反射位相を保つことが可能となり、アンテナ装置の広帯域化が可能となる。

さらに、本実施の形態においては、アンテナと有限地板の間の空間の少なくとも一部に磁性体を挿入する事によって、更なる小型化、広帯域化が可能となる。これは、磁性体の持つ誘電率、透磁率によって波長短縮効果が生じ、共振周波数が低周波化し、アンテナの小型化が可能になるためである。また、磁性体の持つ透磁率によって広帯域化が可能になるためである。

図３（ｃ）は、本実施の形態の第２の変形例の更なる変形例である。この図に示す磁性体１６ａ、１６ｂ、１６ｃのように、磁性体はアンテナ１４と有限地板１０の間および周囲のできる限り多くの空間に挿入あるいは配置されることが、一層の小型化および広帯域化の観点から望ましい。また、図１、図２、図３においては、磁性体１６と、有限地板１０、矩形導体板１２、アンテナ１４との間に空間を設けるよう図示している。しかしながら、磁性体１６挿入の効果を高めるためには、これらの空間を排除し、磁性体１６と有限地板１０、矩形導体板１２、アンテナ１４とを接触させることがより望ましい。

もっとも、磁性体１６と、有限地板１０、矩形導体板１２、アンテナ１４との密着性の観点などから、それぞれの間の空間に他の材料を介在させる必要が生ずる場合も考えられる。このような場合には、有限地板１０とアンテナ１４の間の空間のうち、磁性体が占める空間以外の空間を誘電体が占め、この誘電体と磁性体の屈折率が同じ値である誘電体と磁性体の組み合わせを選ぶのがより好ましい。

これは、磁性体単独、もしくは屈折率の違う磁性体と誘電体の組み合わせの場合は、磁性体と空気の界面、もしくは磁性体と誘電体の界面において電波の反射が起こり、アンテナ装置の放射効率の劣化を招いてしまうからである。空間の屈折率を一定にする事によって、不要な電波反射を抑制でき、放射効率の劣化を抑制する事が可能となる。

アンテナ装置の小型化、広帯域化のためには、挿入する磁性体は１０μｍ以上、強いては１００μｍ以上の厚膜である事が好ましく厚ければ厚いほど良い。また、誘導電流による損失を抑制するためには、磁性体の抵抗は大きい事が望ましく一般的な酸化物と同程度の抵抗値を有する事が望ましい。

次に、本実施の形態に用いる磁性体について詳細に説明する。まず、磁性体の構成について説明する。本実施の形態の磁性体は、コアシェル型磁性粒子と、この粒子が分散された、空隙を備える絶縁性材料とを有する。なお、この構成の磁性体が、アンテナ装置の小型化、広帯域化のために望ましいが、必ずしも本実施の形態は、この磁性体の構成に限定されるものではない。

コアシェル型磁性粒子は、磁性体全体に対して１０ｖｏｌ％以上７０ｖｏｌ％以下の充填率（体積率）であることが望ましい。充填率が７０ｖｏｌ％を超えると、磁性体の電気的抵抗が小さくなり渦電流損失が増加し高周波磁気特性が劣化するおそれがある。充填率を１０ｖｏｌ％未満にすると、磁性金属の充填率が低下することで磁性体の飽和磁化が低下し、それにより透磁率が低下するおそれがある。

また、絶縁性材料は、磁性体内において５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の充填率を占めることが望ましい。５ｖｏｌ％未満にすると、粒子同士が結着できず磁性体の部材としての強度が低下するおそれがある。８０ｖｏｌ％を超えると、コアシェル型磁性粒子が磁性体部材全体に占める体積率が低下し、透磁率が低下するおそれがある。

絶縁性材料は、樹脂や無機材料等が挙げられる。樹脂は、特に限定されないが、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、フッ素系樹脂、或いはそれらの共重合体が用いられる。無機材料は、酸化物、窒化物、炭化物等の、セラミックスもしくはガラス等である。無機材料は、具体的にはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、希土類元素、ＢａおよびＳｒからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含む酸化物、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ等を挙げることができる。

コアシェル型磁性粒子を一体化しシート化する手法は、特に限定されないが、例えばコアシェル型磁性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合し、スラリーとし、塗布、乾燥することで作製することができる。また、コアシェル型磁性粒子と樹脂との混合物をプレスしてシート状あるいはペレット状に成型してもよい。更に、コアシェル型磁性粒子を溶媒中に分散させ、電気泳動などの方法により堆積してもよい。

磁性体は、例えば、磁性体層と非磁性誘電体層とで形成される積層型磁性体にしてもよい。磁性体層を単純に積層せずに、非磁性誘電体層を挟んで積層させることによって、磁気的なカップリングを断ち、バルクのトータルの反磁界の影響を小さくすることが可能になる。つまり、磁性体層の間に非磁性誘電体層を介在させることによって、磁性体層同士の磁気的なカップリングを断ち、磁極の大きさを小さくして反磁界の影響を低減することが可能になる。さらに、磁性材料層の厚さを実質的に厚くすることが可能になるため、バルクトータルでの磁気特性（透磁率×厚さ）を向上させることが可能になる。

以上のように、コアシェル型磁性粒子を含む磁性体層を厚さ１００μｍ以下のシート状に形成し、このシート状磁性体層を厚さ１００μｍ以下の非磁性誘電体層と交互に積層した後、圧着、加熱、焼結した積層構造を有することによって、磁性体の高周波磁気特性が向上する。

磁性体の透磁率と誘電率は、上記磁性体の構成成分、すなわち、コアシェル型磁性粒子と絶縁性材料とその充填率によって決まる。数百ＭＨｚから数ＧＨｚで低損失を実現できる透磁率と誘電率はいずれも１より大きく１０以下の範囲である。

ここで、アンテナ装置に磁性体を組み込む場合、アンテナの小型化程度は磁性体の透磁率と誘電率の積の平方根に大凡比例する傾向にある。また、アンテナの広帯域化の程度は、磁性体の透磁率の平方根に大凡比例し、誘電率の平方根に大凡反比例する傾向にある。

したがって、上記の、透磁率と誘電率が１より大きく１０以下の場合、誘電率と透磁率の積が大きくできるため波長短縮効果が大きく、小型化への寄与が大きくなる。また、誘電体単独の場合に比べると透磁率の効果で広帯域化が可能になる。より好ましくは、透磁率の方が誘電率よりも大きいものである。

例えば、コアシェル型磁性粒子を用いた場合、透磁率が１より大きく５以下で、且つ、透磁率が誘電率よりも大きい場合と小さい場合の２種類を合成する事が出来る。前者の透磁率が誘電率よりも大きい場合、アンテナの広帯域化への寄与は大きくなる。この時、誘電率と透磁率の積はそれ程大きくはないため波長短縮効果はそれ程大きくなく、小型化への寄与もそれ程大きくない。もちろん、誘電体単独の場合に比べると小型化は可能ではある。一方で、後者の透磁率が誘電率よりも小さい場合、アンテナの広帯域化への寄与はそれ程大きくはないが（もちろん誘電体単独の場合に比べると広帯域化は可能である）、波長短縮効果は大きく小型化への寄与が大きくなる。

以上から、小型化と広帯域化の要求を総合的に判断して、磁性体の透磁率と誘電率を選定する事が求められる。これは、先に説明したように、磁性体の構成成分、すなわちコアシェル型磁性粒子および絶縁性材料とその充填率によって容易に制御出来る。

次に、磁性体の構成要素の一つであるコアシェル型磁性粒子について説明する。コアシェル型磁性粒子は、金属ナノ粒子である磁性金属粒子のコアと、この磁性金属粒子の表面に被覆された酸化物被覆層のシェルとを含む。そして、磁性金属粒子は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む磁性金属と、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｍｎ，希土類元素、ＢａおよびＳｒからなる群から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属と、カーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも１つの元素とを含む。また、酸化物被覆層は、磁性金属粒子の構成成分の１つである非磁性金属を少なくとも１つを含む酸化物からなることが望ましい。なお、ここで酸化物は、２種以上の金属を含む複合酸化物であっても構わない。

磁性金属粒子に含有する磁性金属は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、特にＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、ＦｅＣｏ基合金が高い飽和磁化を実現できるために好ましい。Ｆｅ基合金は、第２成分としてＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕなどを含有する、例えばＦｅＮｉ合金、ＦｅＭｎ合金、ＦｅＣｕ合金を挙げることができる。Ｃｏ基合金は、第２成分としてＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕなどを含有する、例えばＣｏＮｉ合金、ＣｏＭｎ合金、ＣｏＣｕ合金を挙げることができる。ＦｅＣｏ基合金は、第２成分としてＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕなどを含有する合金を挙げることができる。これらの第２成分は、コアシェル型磁性粒子の高周波磁気特性を向上させるために効果的な成分である。

磁性金属の中でも、特にＦｅＣｏ基合金を用いることが好ましい。ＦｅＣｏ中のＣｏ量は、熱的安定性および耐酸化性と高い飽和磁化を満足させる点から１０原子％以上５０原子％以下にすることが好ましい。更に好ましいＦｅＣｏ中のＣｏ量は、より飽和磁化を高める観点から２０原子％以上４０原子％以下の範囲である。

磁性金属粒子には、非磁性金属を含有することが望ましい。この磁性金属粒子に含有する非磁性金属は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｍｎ，希土類元素、ＢａおよびＳｒからなる群から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属である。これらの非磁性金属はその酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化しやすい元素であり、磁性金属粒子のコアを被覆するシェルである酸化物被覆層の絶縁性の安定性を高める観点から、好ましい元素である。いいかえれば、標準生成ギブスエネルギーが大きい金属は酸化物になりにくく好ましくない。

また、シェルの酸化物被覆層が、コアの磁性金属粒子の構成成分の１つである非磁性金属を１つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物である事によって、磁性金属粒子とシェルの酸化物被覆層との密着性・接合性がよくなり、熱的にも安定な材料となる。中でも、Ａｌ，Ｓｉは磁性金属粒子の主成分であるＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉと固溶し易く、コアシェル型磁性粒子の熱的安定性の向上に寄与するために好ましい。特に、Ａｌを用いた場合は熱的安定性および耐酸化性が高くなるために好ましい。複数種の非磁性金属を含む複合酸化物は固溶した形態も包含される。

酸化物被覆層は、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さを有すること好ましい。酸化物被覆層の厚さを０．１ｎｍ未満にすると、耐酸化性が不十分になると共に、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際に部材の抵抗が低下して渦電流損失を発生し易く、透磁率の高周波特性を劣化するおそれがある。一方、酸化物被覆層の厚さが１００ｎｍを超えると、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際、酸化物被覆層の厚さ分だけ部材中に含まれる磁性金属粒子の充填率が低下して、部材の飽和磁化の低下、それによる透磁率の低下を招くおそれがある。

磁性金属粒子は、カーボンおよび窒素がそれぞれ単独または共存して含まれることが望ましい。カーボンおよび窒素の少なくとも一方は、磁性金属と固溶することによって、コアシェル型磁性粒子の磁気異方性を大きくすることが可能になる。このような大きな磁気異方性を有するコアシェル型磁性粒子を含有する磁性体は、強磁性共鳴周波数を大きくする事ができ、高周波帯域で使用に適した材料となる。すなわち、高周波帯域での透磁率虚部（μ’’）を小さくする事ができるため、高周波帯域で使用するのに適する。

磁性金属粒子は、磁性金属の他に非磁性金属と、カーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも１つの元素とを、それぞれ０．００１原子％以上２０原子％以下の量で含有することが好ましい。非磁性金属とカーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも１つの元素との含有量が、それぞれ２０原子％を超えると、磁性粒子の飽和磁化を低下させるおそれがある。また、それぞれ０．００１原子％未満となると、磁気異方性、熱的安定性、耐酸化性を良好に保つ効果が得られなくなる恐れがあるからである。

特に、磁性金属としてＦｅＣｏ基合金、非磁性金属としてＡｌおよび上述の元素としてカーボン（Ｃ）を選択して含有する磁性金属粒子において、ＡｌはＦｅＣｏ基合金に対して０．００１原子％以上５原子％以下、より好ましくは０．０１原子％以上５原子％以下、カーボンはＦｅＣｏ基合金に対して０．００１原子％以上５原子％以下、より好ましくは０．０１原子％以上５原子％以下の範囲で配合されることが望ましい。磁性金属がＦｅＣｏ基合金で、Ａｌとカーボンがそれぞれ０．００１原子％以上５原子％以下の範囲で含む場合は、特に磁気異方性と飽和磁化を良好に保つことが可能となり、それによって、高周波化における透磁率を高くすることができる。

磁性金属粒子に含まれる磁性金属、非磁性金属およびカーボン、窒素のような元素のうちの少なくとも２つは、互いに固溶していることが好ましい。固溶することによって、磁気異方性を効果的に向上することができるため、高周波磁気特性を向上することができる。また、コアシェル型磁性粒子の機械的特性を向上することができる。すなわち、固溶せずに磁性金属粒子の粒界や表面に偏析すると、磁気異方性や機械特性を効果的に向上させることが困難になる虞がある。

磁性金属粒子は、多結晶、単結晶のいずれの形態でもよいが、単結晶であることがより好ましい。単結晶の磁性金属粒子を含むコアシェル型磁性粒子を一体化させて磁性体にする際、磁化容易軸を揃えることが可能になって磁気異方性を制御することができため、多結晶の磁性金属粒子を含むコアシェル型磁性粒子を含有する磁性体に比べて高周波特性を向上させることができる。

磁性金属粒子は、平均粒径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが望ましい。平均粒径を１０ｎｍ未満にすると、超常磁性が生じて磁束量が低下するおそれがある。一方、平均粒径が１０００ｎｍを超えると、高周波領域で渦電流損が大きくなり、目的とする高周波領域での磁気特性が低下するおそれがある。

コアシェル型磁性粒子において、多磁区構造を持つ磁性金属粒子は単磁区構造を持つそれよりエネルギー的に安定になる。多磁区構造の磁性金属粒子を含むコアシェル型磁性粒子は単磁区構造の磁性金属粒子を有するそれに比べて透磁率の高周波特性が低下する。このようなことから、コアシェル型磁性粒子を高周波用磁性部材として使用する場合は、単磁区構造を有する磁性金属粒子として存在させることが好ましい。

単磁区構造を保つ磁性金属粒子の限界粒径は、５０ｎｍ程度以下であるため、その磁性金属粒子の平均粒径は５０ｎｍ以下にすることが好ましい。以上の点から、磁性金属粒子は平均粒径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが望ましい。

磁性金属粒子は、球状でもよいが、大きいアスペクト比（例えば１０以上）を持つ偏平状、棒状であることが好ましい。棒状には回転楕円体も含む。ここで、「アスペクト比」とは高さと直径の比（高さ／直径）を指す。球状の場合は、高さも直径と等しくなるためアスペクト比は１になる。偏平状粒子のアスペクト比は（直径／高さ）である。棒状のアスペクト比は（棒の長さ／棒の底面の直径）である。但し、回転楕円体のアスペクト比は（長軸／短軸）となる。アスペクト比を大きくすると、形状による磁気異方性を付与することができ、透磁率の高周波特性を向上させることができる。その上、コアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際に磁場によって容易に配向させることが可能になり、さらに透磁率の高周波特性を向上させることができる。また、アスペクト比を大きくすることによって、単磁区構造となる磁性金属粒子の限界粒径を大きくする、例えば５０ｎｍを超える粒径にする、ことができる。

球状の磁性金属粒子の場合には単磁区構造になる限界粒径が５０ｎｍ程度である。アスペクト比の大きな偏平状の磁性金属粒子では限界粒径を大きくでき、透磁率の高周波特性は劣化しない。一般に粒径の大きな粒子の方が合成し易いため、製造上の観点からアスペクト比が大きい方が有利になる。さらに、アスペクト比を大きくすることによって、磁性金属粒子を有するコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際、充填率を大きくすることができるため、部材の体積当たり、重量当たりの飽和磁化を大きくすることができ、結果として透磁率も大きくすることが可能となる。

磁性金属粒子の表面を被覆する酸化物被覆層は、磁性金属粒子の構成成分の１つである非磁性金属を少なくとも１つ含む酸化物からなる。この酸化物被覆層は、内部の磁性金属粒子の耐酸化性を向上させるのみならず、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際にそれらの磁性粒子同士を電気的に離し、部材の電気抵抗を高めることができる。部材の電気抵抗を高くすることによって、高周波における渦電流損失を抑制し、透磁率の高周波特性を向上することが可能になる。このため、酸化物被覆層は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば１ｍΩ・ｃｍ以上の抵抗値を有することが好ましい。

以上説明した実施形態に係るコアシェル型磁性粒子において、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む磁性金属と、非磁性金属と、カーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも１つの元素とを含む磁性金属粒子は高い飽和磁化を有し、この磁性金属粒子の表面に被覆された磁性金属粒子の構成成分の１つである非磁性金属を少なくとも１つ含む酸化物からなる酸化物被覆層は高い絶縁性を有する。飽和磁化の高い磁性金属粒子の表面を絶縁性の高い酸化物被覆層で被覆することによって、高周波での損失の要因となる渦電流損失を抑制でき、かつ高い異方性磁界を有するコアシェル型磁性粒子を得ることができる。

このようなコアシェル型磁性粒子を含有する磁性体は、１００ＭＨｚ〜ＧＨｚの範囲までの高周波域において透磁率、すなわち透磁率実部（μ′）および透磁率虚部（μ″）の制御を可能にした優れた磁気特性を示し、かつ長時間に亘って優れた磁気特性の熱的安定性を有する。具体的には、磁性体は強磁性共鳴損失以外の損失が殆どなく、高周波で高透磁率を有し、かつ強磁性共鳴周波数も数ＧＨｚに及ぶ。このため、強磁性共鳴周波数より低い周波数帯域では高い透磁率実部（μ′）、低い透磁率虚部（μ″）を示し、アンテナと有限地板の間の空間に挿入する高透磁率部品として有効に利用することができる。

なお、磁性金属粒子の組成分析は、例えば以下の方法で行うことができる。例えばＡｌのような非磁性金属の分析は、ＩＣＰ発光分析、ＴＥＭ−ＥＤＸ、ＸＰＳ、ＳＩＭＳなどの方法を挙げることができる。ＩＣＰ発光分析によれば、弱酸などにより溶解した磁性金属粒子（コア）部分と、アルカリや強酸などにより溶解した残留物（酸化物シェル）、および粒子全体との分析結果を比較することにより、磁性金属粒子の組成を確認、すなわち磁性金属粒子中の非磁性金属の量を測定できる。また、ＴＥＭ−ＥＤＸによれば磁性金属粒子（コア）とシェルにビームを絞ってＥＤＸを照射し、半定量することにより、磁性金属粒子の大体の組成を確認できる。更に、ＸＰＳによれば磁性金属粒子を構成する各元素の結合状態を調べることもできる。例えばカーボンのような元素は、シェル部分に固溶することが困難であるため、磁性金属粒子であるコア側に固溶していると考え、ＩＣＰ発光分析により磁性金属粒子全体の組成を分析することにより測定できる。このような磁性金属粒子の組成分析により前記磁性金属粒子中の微量のＡｌのような非磁性金属およびカーボンのような元素を測定することができる。

また、本実施の形態のコアシェル型磁性粒子およびそれを用いた磁性体において、材料組織はＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で、回折パターン（固溶の確認を含む）はＴＥＭ回折、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）で、構成元素の同定および定量分析はＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）発光分析、蛍光Ｘ線分析、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等で、それぞれ判別（分析）可能である。そして、磁性金属粒子の平均粒径は、ＴＥＭ観察、ＳＥＭ観察により、個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、多数の粒子径の平均から求めることが可能である。

以下に、本実施の形態のコアシェル型磁性粒子及びそれを用いた磁性体の実験例を比較実験例と対比しながらより詳細に説明する。なお、以下の実験例および比較実験例での磁性金属粒子の平均結晶粒径の測定はＴＥＭ観察に基づいて行った。具体的には、ＴＥＭ観察（写真）で写し出された個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、その平均から求めた。写真は、単位面積１０μｍ×１０μｍを３ヶ所以上とり平均値を求めた。また、微構造の組成分析はＥＤＸ分析に基づいて行った。

（実験例１）
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを４０Ｌ／分で導入し、プラズマを発生させた。このチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径
１０μｍのＦｅ粉末と平均粒径３μｍのＡｌ粉末を重量比でＦｅ：Ａｌが２０：１になるようにアルゴン（キャリアガス）と共に３Ｌ／分で噴射した。同時に、チャンバ内に炭素被覆の原料としてアセチレンガスをキャリアガスと共に導入し、ＦｅＡｌ合金粒子を炭素で被覆されたナノ粒子を得た。この炭素被覆ＦｅＡｌナノ粒子を５００ｍＬ／分の水素フロー下、６５０℃にて還元処理し、室温まで冷却した後、酸素を０．１体積％含むアルゴンの雰囲気中にて取り出して酸化することにより、コアシェル型磁性粒子を製造した。

得られたコアシェル型磁性粒子は、コアの磁性金属粒子の平均粒径が３２ｎｍ、酸化物被覆層の厚さが４ｎｍの構造を有していた。コアの磁性金属粒子は，Ｆｅ−Ａｌ−Ｃで構成され、組成比は原子比でＦｅ：Ａｌ：Ｃ＝８１：３：７であった。酸化物被覆層はＦｅ−Ａｌ−Ｏで構成されていた。このようなコアシェル型磁性粒子とポリビニルブチラール樹脂とを重量比で１００：３０の割合で混合し、厚膜化して磁性体とした。

得られた磁性体の透磁率と誘電率を評価したところ、磁性体の透磁率実部は１ＧＨｚにおいて、２．２（透磁率虚部は０．０２２以下）で誘電率実部は３（誘電率虚部は０．０３以下）であった。

（実験例２）
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを４０Ｌ／分で導入し、プラズマを発生させた。このチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径１０μｍのＦｅ粉末と平均粒径１０μｍのＣｏ粒子と、平均粒径３μｍのＡｌ粉末をＦｅ：Ｃｏ：Ａｌが原子比で７０：３０：１０になるようにアルゴン（キャリアガス）と共に３Ｌ／分で噴射した。同時に、チャンバ内に炭素被覆の原料としてアセチレンガスをキャリアガスと共に導入し、ＦｅＣｏＡｌ合金粒子を炭素で被覆されたナノ粒子を得た。この炭素被覆ＦｅＣｏＡｌナノ粒子を５００ｍＬ／分の水素フロー下、６００℃にて還元処理し、室温まで冷却した後、酸素含有雰囲気中にて取り出して酸化することにより、コアシェル型磁性粒子を製造した。

得られたコアシェル型磁性粒子は、コアの磁性金属粒子の平均粒径が１８ｎｍ、酸化物被覆層の厚さが２．５ｎｍの構造を有していた。コアの磁性金属粒子はＦｅ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｃで構成され、組成比は原子比でＦｅ：Ｃｏ：Ａｌ：Ｃ＝７０：３０：０．０２：０．０２であった。酸化物被覆層はＦｅ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｏで構成されていた。このようなコアシェル型磁性粒子とポリビニルブチラール樹脂とを重量比で１００：３０の割合で混合し、厚膜化して磁性体とした。

得られた磁性体の透磁率と誘電率を評価したところ、透磁率実部は１ＧＨｚにおいて、３（透磁率虚部は０．０３以下）で誘電率実部は２．５（誘電率虚部は０．０２５以下）であった。

（比較実験例１）
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径１０μｍのＦｅ粉末と平均粒径３μｍのＡｌ粉末を重量比でＦｅ：Ａｌが２０：１になるようにアルゴン（キャリアガス）と共に３Ｌ／分で噴射し、炭素化処理のためのアセチレンガスを導入しない以外、実施例１と同様な方法でコアシェル型磁性粒子を製造した。

得られたコアシェル型磁性粒子は、コアの磁性金属粒子の平均粒径が４０ｎｍ、酸化物被覆層の厚さが５ｎｍの構造を有していた。コアの磁性金属粒子はＦｅ−Ａｌで構成され、酸化物被覆層はＦｅ−Ｏで構成されていた。なお、コアの磁性金属粒子において、Ａｌが偏析し、組成がばらついていた。このようなコアシェル型磁性粒子とポリビニルブチラール樹脂とを重量比で１００：３０の割合で混合し、厚膜化して磁性体とした。

得られた磁性体の透磁率と誘電率を評価したところ、透磁率は数百ＭＨｚから低下して１ＧＨｚでは約１にまで低下し、空気と変わらない透磁率であった。この低い磁気特性は、比較例１のコアシェル粒子では酸化物被覆層が材料の絶縁性を付与させるのに不十分であることに起因している。不十分な酸化物被覆層を有するコアシェル粒子では、個々の磁性金属粒子同士が電気的に繋がり、高周波において渦電流損失が発生し、結果として１ＧＨｚ帯では透磁率は低下し、材料は磁性体として見えなくなってしまったと考えられる。
また、この磁性体は抵抗が小さく正確な誘電特性を評価する事が出来なかった。

以上、上記実験例１乃至２の磁性体は、比較実験例１の磁性体に比べて優れた磁気特性及び誘電特性を有している事が分かった。

（第２の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、アンテナが同軸線路を用いて給電される構造を有する以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。

図６は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す断面図である。このアンテナ装置は、有限地板１０と、有限地板１０上方に設けられる矩形導体板１２と、有限地板１０上方に有限地板１０と略平行に配置されるアンテナ１４と、有限地板１０とアンテナ１４との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体１６とを有している。

有限地板１０と矩形導体板１２は、ともに導電性の材料で形成されている。矩形導体板１２は、その一辺が有限地板１０に接続され、電気的に短絡した状態となっている。そして、この一辺と略平行な屈曲部１８を備えている。また、アンテナ１４は矩形導体板１２上に設けられ、アンテナ１４は、矩形導体板１２が有限地板１０に接する一辺に略垂直方向に延伸している。そしてアンテナ１４の給電点２２が矩形導体板１２の先の一辺に対向する辺の近傍に位置している。図６では、アンテナ１４はダイポールアンテナである。

そして、さらに、このアンテナ装置は、同軸線路２０を有している。この同軸線路２０は、線状導体からなる内導体２０ａと、この内導体２０ａの側面を円筒状に囲む導体からなる外導体２０ｂとから構成される。この内導体２０ａは給電点２２に接続され、同軸線路２０の外導体が給電点２２の直下で有限地板１０に短絡される。

以上の本実施の形態により、アンテナ装置が低姿勢でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。かつ、給電線である同軸線路２０への漏洩電流が抑制できる。なぜなら、矩形導体板１０がバランと呼ばれる平衡不平衡変換器の役割を果たすからである。よって、アンテナ整合とその広帯域特性と同時に、同軸線路２０への漏洩電流を抑制することが可能である。

（第３の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、矩形導体板と、アンテナが略同一平面上に配置され、矩形導体板にアンテナを配置するための切り込み部があること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。

図７は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図に示すようにアンテナ１４が、矩形導体板１２の有限地板１０に平行な部分と、略同一平面上に配置されている。そして、アンテナ１４が矩形導体板１２の有限地板１０に平行な部分と同一面内に配置できるようにするために、アンテナ１４との短絡を避けるように、矩形導体板１２に切り込む部（ノッチ）２４を有している。

以上の構成により、第１の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られると同時に、矩形導体板１２およびアンテナ１４を同一平面に構成することができる。よって、更なる低姿勢化および実装の容易化を実現できる。

（第４の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板と、この有限地板上方の磁性体と、磁性体上方の矩形導体板と、磁性体を貫通し、矩形導体板の一辺近傍を、有限地板と接続する導電体と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、上記の一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が矩形導体板の上記の一辺に対向する辺の近傍に位置するアンテナとを有している。なお、ここで上方とは、あくまで有限地板が下方にある場合を基準にして、その他の要素との位置関係を示すための表現であり、必ずしも、常に鉛直方向に対して、上方にあることを示す表現ではない。また、上方とは２つの要素が接している場合も包含する概念とする。本実施の形態は、屈曲部を有する矩形導体板にかえて、平板の矩形導体板とスルーホールを用いること以外は第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。

図８は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。このアンテナ装置は、有限地板１０と、この有限地板１０上方の磁性体１６と、磁性体１６上方の平板上の矩形導体板１２とを備えている。そして、磁性体１６を貫通し、矩形導体板１２の一辺近傍を、有限地板１０と物理的及び電気的に接続する複数の導電体を備えている。この導電体は矩形導体板１２および磁性体１６にホールを開孔した後、メッキにより電気的な導通をとったスルーホール３０である。さらに、有限地板１０上方に有限地板１０と略平行に配置され、スルーホール３０が設けられる矩形導体板１２の一辺に略垂直方向に延伸するアンテナ１４とを有している。このアンテナ装置の給電点２２は、矩形導体板１２の上記の一辺に対向する他辺、すなわち、矩形導体板１２がスルーホール３０によって有限地板１０に短絡させる辺からもっとも遠い辺の近傍に位置する。

ここで、スルーホール３０が矩形導体板１２の一辺近傍にあるとは、少なくともこの一辺に対向する他辺からスルーホール３０までの距離までの距離よりも、この一辺からスルーホール３０までの距離が近いことをいう。

図８のアンテナ装置の矩形導体板１２とスルーホール３０を合わせた構造は、電気的には第１の実施の形態における屈曲部を有する矩形導体板１２と同一である。また、本実施の形態において磁性体１６は、波長短縮によるアンテナ装置の小型化、広帯域化を実現するともに、機械的な構造支持部材としても機能する。磁性体１６は、磁性体単独であっても良いし、磁性体層と非磁性誘電体層との積層型磁性体であってもよい。積層型の構造とする場合には、磁性体層の屈折率と非磁性誘電体層の屈折率が略同一となる組み合わせを選択することが、不要な電波反射を抑制できるため望ましい。

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置では、第１の実施の形態同様に、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。また、スルーホールで矩形導体板と有限地板とを接続させることで、従来から一般的でありかつ安価なプリント基板加工技術を用いて、第一の実施形態と電気的に同等な構成を実現できる、という利点もある。

（第５の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、第４の実施の形態において、磁性体が、有限地板と矩形導体板との間の第１の磁性体層と、矩形導体板上方の、第２の磁性体層とで構成されている。そして、この第２の磁性体層上方にアンテナが設けられている。また、アンテナはストリップ線路として形成される。これらの点以外は、第４に実施の形態と基本的に同様であるので、第４の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。

図９は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態において、磁性体は、有限地板１０と矩形導体板１２との間の第１の磁性体層１６ａと、矩形導体板１２とアンテナ１４との間の第２の磁性体層１６ｂとの２層構造となっている。第１の磁性体層１６ａおよび第２の磁性体層１６ｂは、磁性体単独であっても良いし、磁性体層と非磁性誘電体層との積層型磁性体であってもよい。積層型の構造とする場合には、磁性体層の屈折率と非磁性誘電体層の屈折率が略同一となる組み合わせを選択することが、不要な電波反射を抑制できるため望ましいことは、第４の実施の形態と同様である。

アンテナ１４は、第２の磁性体層１６ｂ上にストリップ線路として形成されている。また、第１の磁性体層１６ａと第２の磁性体層１６ｂとの間に設けられる矩形導体板１２は、一般的な多層基板加工技術で形成することが可能である。

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置では、第４の実施の形態同様に、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。さらに、アンテナ１４を第２の磁性体層１６ｂ上にストリップ線路として形成することにより、アンテナ装置を簡易かつ安価で製造することが可能となる。

また、ここでは、２層構造の磁性体による構造でアンテナをストリップ線路とする場合について記載した。第３の実施の形態と同様に矩形導体板１２に切り込み部（ノッチ）を設けて、第１の磁性体層１６ａ上に、ストリップ線路としてアンテナ１４を設けることで、磁性体を１層化すれば、一層のアンテナ装置の小型化を図ることが可能となる。

（第６の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板と、この有限地板上方に設けられ、一端が有限地板の所定の直線上で接続され、略直角に屈曲し、先の直線と略平行な屈曲部を備え、他端が先の直線と略平行な櫛型線状導体と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、先の直線に略垂直方向に延伸し、給電点が櫛型線状導体の他端近傍に位置するアンテナと、有限地板とアンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体とを有する。

本実施の形態のアンテナ装置は、第１の実施の形態の屈曲部を有する矩形導体板にかえて、屈曲部を有する櫛型線状導体を用いること以外は第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。

図１０は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図に示すように、本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板１０と、この有限地板１０の上方に設けられる櫛型線状導体１２と、アンテナ１４とを備えている。そして、有限地板１０とアンテナ１４との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体１６とを有する。

ここで、櫛型線状導体１２とは、複数の線状導体を一端で互いに接続した形状、所謂、髪を梳くための櫛の形状をした線状導体である。そして、櫛型を呈する一端が有限地板１０の所定の直線上で有限地板１０に物理的および電気的に接続されている。そして、この櫛型線状導体１２は、略直角に屈曲し、先の直線と略平行な屈曲部１８を備えている。さらに、この櫛型線状導体１２は、他端、すなわち、有限地板１０と接続されておらず、複数の線状導体が互いに接続されている端部が、先の直線および屈曲部１８と略平行な形状を有している。また、アンテナ１４は、先の直線に略垂直方向に延伸し、その給電点２２が櫛型線状導体１２の他端近傍に位置している。

以上の構成により、第１の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られる。さらに、アンテナ整合が取れる周波数を一層低くすることが可能である。この理由は、本実施の形態の構造によれば、櫛の平行した線状導体間の隙間が、櫛型線状導体１２と有限地板１０の間を伝播する電磁波の電界の僅かな染み出しを許容する。しかし、その隙間の長手方向の長さが電磁波の半波長より短いために電磁波の放射は生じない。したがって、導体の長さが同一であっても、第１の実施の形態における矩形導体板の下の電磁波の伝搬波長よりも、櫛型線状導体１２の下の電磁波の伝搬波長のほうを長くすることできるためである。

（第７の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、櫛型線状導体が、屈曲部を挟んで有限地板に略垂直な線状部分と、有限地板に略平行な線状部分を有し、略平行な線状部分が、メアンダ状であること以外は、第６の実施の形態と同様である。したがって、第６の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。

図１１は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図に示すように、本実施の形態のアンテナ装置は、図１０のアンテナ装置同様、櫛型線状導体１２を有している。そして、この櫛型線状導体１２は、屈曲部１８を挟んで、有限地板１０に接続される側の有限地板１０に略垂直な線状部分と、有限地板１０に略平行な線状部分を有している。そして、この有限地板１０に略平行な線状部分が、メアンダ状を呈している。

以上の構成により、第７の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られる。さらに、アンテナ整合が取れる周波数を一層低くすることが可能である。この理由は、本実施の形態の構造によれば、メアンダ状の櫛型線状導体１２の下の電磁波伝搬が、メアンダ状の櫛型線状導体１２を流れる電流の影響を受け、電流による低周波化の効果が起きるためである。

ここで、櫛型線状導体１２と、アンテナ１４を略同一平面上に配置し、櫛型線状導体１２にアンテナ１４を配置するための切り込み部を設けて、更なる小型化を図ることも可能である。

（第８の実施の形態）
本実施の形態のアンテナ装置は、矩形導体板の、有限地板に接続される一辺に垂直な辺に、複数のノッチが設けられていること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。

図１２は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図１のアンテナ装置とは異なり、矩形導体板１２の、有限地板１０に接続される一辺に対して垂直な辺に、複数のノッチ３２が設けられている。

以上の構成により、第１の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られる。さらに、アンテナ整合が取れる周波数を一層低くすることが可能である。この理由は、本実施の形態の構造によれば、ノッチ付き矩形導体板１２の下の電磁波の伝搬がノッチ付き矩形導体板１２上を流れる電流の影響を受け、この電流による低周波化の効果が起きるためである。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、アンテナ装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるアンテナ装置等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのアンテナ装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。

第１の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。 第１の実施形態のアンテナ装置の第１の変形例の構成図である。 第１の実施形態のアンテナ装置の第２の変形例の構成図である。 第１の実施の形態のアンテナ装置の動作原理の説明図である。 第１の実施の形態でモノポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の断面図である。 第２の実施の形態のアンテナ装置の構成図を示す断面図である。 第３の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第４の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第５の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第６の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第７の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 第８の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 有限地板
１２ 矩形導体板、櫛型線状導体
１４ アンテナ
１６ 磁性体
１６ａ 第１の磁性体層
１６ｂ 第２の磁性体層
１８ 屈曲部
２０ 同軸線路
２２ 給電点
２４ 切り込み部（ノッチ）
３０ スルーホール
３２ 切り込み部（ノッチ）

Claims (18)

1. 有限地板と、
   前記有限地板上方に設けられ、一辺が前記有限地板に接続され、前記一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、
   前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、
   前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、
   を有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 有限地板と、
   前記有限地板上方の磁性体と、
   前記磁性体上方の矩形導体板と、
   前記磁性体を貫通し、前記矩形導体板の一辺近傍を、前記有限地板と接続する導電体と、
   前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、
   を有することを特徴とするアンテナ装置。
3. 有限地板と、
   前記有限地板上方に設けられ、一端が前記有限地板の所定の直線上で接続され、略直角に屈曲し、前記直線と略平行な屈曲部を備え、他端が前記直線と略平行な櫛型線状導体と、
   前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記直線に略垂直方向に延伸し、給電点が前記櫛型線状導体の前記他端近傍に位置するアンテナと、
   前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、
   を有することを特徴とするアンテナ装置。
4. 前記磁性体が、
   Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む磁性金属と、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｍｎ，希土類元素、ＢａおよびＳｒからなる群から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属と、カーボン（Ｃ）および窒素（Ｎ）から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の１つである非磁性金属を少なくとも１つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、
   空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、
   を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. さらに、同軸線路を有し、前記同軸線路が前記給電点に接続され、前記同軸線路の外導体が前記給電点の直下で前記有限地板に接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記矩形導体板と、前記アンテナが略同一平面上に配置され、前記矩形導体板に前記アンテナを配置するための切り込み部があることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ装置。
7. 前記磁性体が、前記有限地板と前記矩形導体板との間の第１の磁性体層と、
   前記矩形導体板上方の、第２の磁性体層とで構成され、
   前記第２の磁性体層上方に前記アンテナが設けられていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
8. 前記矩形導体板の前記一辺に垂直な辺に、複数のノッチが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ装置
9. 前記櫛型線状導体は、前記屈曲部を挟んで前記有限地板に略垂直な線状部分と、前記有限地板に略平行な線状部分を有し、
   前記略平行な線状部分が、メアンダ状であることを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
10. 前記櫛型線状導体と、前記アンテナが略同一平面上に配置され、前記櫛型線状導体に前記アンテナを配置するための切り込み部があることを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
11. さらに、前記有限地板と前記アンテナ間の前記磁性体で占められる空間以外の空間を占有する誘電体を有し、
    前記誘電体と前記磁性体の屈折率が、略同一であることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載のアンテナ装置。
12. 前記磁性金属粒子は、０．００１原子％以上２０原子％以下の前記非磁性金属および０．００１原子％以上２０原子％以下の前記元素を含有することを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
13. 前記磁性金属粒子がＦｅＣｏと、Ａｌと、カーボンとを含み、
    前記酸化物被覆層がＡｌを含み、
    前記ＦｅＣｏ中にＣｏが１０原子％以上５０原子％以下含まれ、かつ、前記Ａｌが前記ＦｅＣｏに対して０．００１原子％以上５原子％以下、前記カーボンが前記ＦｅＣｏに対して０．００１原子％以上５原子％以下配合されることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
14. 前記コアシェル型磁性粒子の前記磁性体における充填率が１０ｖｏｌ％以上７０ｖｏｌ％以下、前記絶縁性材料の前記磁性体における充填率が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
15. 前記磁性体が、磁性体層と非磁性誘電体層とで形成される積層型磁性体である事を特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項に記載のアンテナ装置。
16. 前記磁性体の透磁率が１より大きく１０以下で、前記磁性体の誘電率が１より大きく１０以下である事を特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項に記載のアンテナ装置。
17. 前記磁性体の透磁率が１より大きく５以下で、かつ、誘電率よりも透磁率が大きいことを特徴とする請求項１６記載のアンテナ装置。
18. 前記磁性体の透磁率が１より大きく５以下で、かつ、透磁率よりも誘電率が大きいことを特徴とする請求項１６記載のアンテナ装置。
    
    

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