WO2011024607A1

WO2011024607A1 - 円偏波アンテナ

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Publication number: WO2011024607A1
Application number: PCT/JP2010/062994
Authority: WO
Inventors: 明中村; 洋樹吉岡
Original assignee: ミツミ電機株式会社
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2011-03-03
Also published as: EP2472672A1; US20120154235A1; CN102484322A; JP2011049802A

Abstract

　円偏波アンテナの小型化を実現するとともに、良好な円偏波の放射（受信）を実現することである。　円偏波パッチアンテナ１は、アンテナ電極２と、グランド部４と、アンテナ電極２及びグランド部４の間に挟まれ、絶縁性、所定の誘電率、及び互いに異なる複数の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する基板部３と、アンテナ電極２に電気的に接続される給電ピンと、を備える。

Description

円偏波アンテナ

　本発明は、円偏波アンテナに関する。

　従来、高周波数帯の通信用のアンテナとして、パッチアンテナが知られている。パッチアンテナは、例えば、車載用のＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）アンテナとして用いられている。

　パッチアンテナの特徴は、構造が簡単であることと、作成が容易であることと、インピーダンス整合が容易であることと、各種偏波制御が容易であることである。パッチアンテナは、グランド板と、基板と、アンテナ電極板と、給電ピンと、を備える。基板は、アンテナ電極板とグランド板との間に挟まれて設けられている。給電ピンは、アンテナ電極板に電気的に接続され、基板及びグランド板に開けられた穴を貫通している。

　基板の材料は、誘電体のセラミックス等である。基板の誘電率は、パッチアンテナの共振周波数に関わる。

　例えば、ＧＰＳ信号用のパッチアンテナは、自動車の車内等に設置される。この設置スペースを小さくするために、パッチアンテナの小型化の要請がある。このため、パッチアンテナに高誘電率の基板が用いられ、波長短縮効果によりパッチアンテナの小型化が図られている。

　また、アンテナの近傍に金属が存在する場合に、その金属に誘導電流が発生し、アンテナの電磁波の放射が妨げられていた。このため、高周波用磁性材料を備え、近傍の金属の不要な誘導電流発生を防ぐアンテナが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

　従来のパッチアンテナにおいて、基板に高誘電率材料を用いる場合、この高誘電率化に付随して、放射効率低下と、アンテナ特性の狭帯域化とが発生する。この点の解決策として、上記のアンテナのように磁性を利用し、基板に磁性を付与して、この基板の誘電率と透磁率との積に応じた波長短縮率を高めて、パッチアンテナを小型化する方法があった。

特開２００９－５９９３２号公報特開２００９－７６６５２号公報

　従来の磁性を付与した基板を備えるパッチアンテナにおいて、その磁性による波長短縮効果を高めるために、基板の磁性材料に、磁気損失が少ない材料、特に一軸磁気異方性材料を用いるのが好ましい。しかし、一軸磁気異方性材料を単に基板に用いても、パッチアンテナは、ＧＰＳ信号等の電波のような円偏波の放射（受信）ができなかった。このため、従来は、円偏波パッチアンテナとして、透磁率が比較的低い等方的磁性材料を基板に用いることしかできなかった。

　本発明の課題は、円偏波アンテナの小型化を実現するとともに、良好な円偏波の放射（受信）を実現することである。

　上記課題を解決するため、本発明に係る円偏波アンテナは、
　アンテナ電極と、
　グランド部と、
　前記アンテナ電極及び前記グランド部の間に挟まれ、絶縁性、所定の誘電率、及び互いに異なる複数の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する基板部と、
　前記アンテナ電極に電気的に接続される給電部と、を備える。

　好ましくは、前記円偏波アンテナにおいて、
　前記基板部は、
　絶縁性、所定の誘電率、及び所定の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する複数の磁性誘電体部を備え、
　前記各磁性誘電体部の磁化容易軸方向は、互いに異なる。

　好ましくは、前記円偏波アンテナにおいて、
　前記基板部は、
　誘電体からなる誘電体部と、
　前記誘電体部に形成された所定の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する複数の磁性層と、を備え、
　前記各磁性層の磁化容易軸方向は、互いに異なる。

　好ましくは、前記円偏波アンテナにおいて、
　隣り合う前記磁性層の間に非磁性絶縁層を備える。

　好ましくは、前記円偏波アンテナにおいて、
　前記各磁化容易軸方向は、３６０°が全ての磁化容易軸により等分割された方向のいずれか一つである。

　好ましくは、前記円偏波アンテナにおいて、
　少なくとも２つの前記磁化容易軸方向が直交している。

　本発明によれば、円偏波アンテナにおける小型化の効果を高めることができるとともに、放射効率及び利得が向上し良好な円偏波の放射（受信）を実現できる。

本発明に係る実施の形態の円偏波パッチアンテナの構成を示す斜視図である。円偏波パッチアンテナの各部品を示す斜視図である。実施の形態の磁性誘電体部の磁化容易軸方向を示す図である。円偏波パッチアンテナにおける等方的磁性材料及び一軸磁気異方性材料の透磁率の周波数特性を示す図である。円偏波パッチアンテナの平面図である。円偏波パッチアンテナの側面図である。実施の形態の具体例の円偏波パッチアンテナ、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナにおけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）の周波数特性を示す図である。具体例の円偏波パッチアンテナ、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナにおける軸比の周波数特性を示す図である。変形例の基板部の断面図である。３つの磁性誘電体部の磁化容易軸方向を示す図である。

　以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び変形例を順に詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

　図１～図９を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１～図３を参照して、本実施の形態の円偏波アンテナとしての円偏波パッチアンテナ１の装置構成を説明する。図１に、円偏波パッチアンテナ１の斜視構成を示す。図２に、円偏波パッチアンテナ１の各部品を示す。図３に、円偏波パッチアンテナ１の磁性誘電体部３１，３２の磁化容易軸方向を示す。

　円偏波パッチアンテナ１は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号の電波を受信するＧＰＳアンテナであるものとする。ＧＰＳ信号の電波は、１．５７５［ＧＨｚ］の右旋円偏波である。

　図１及び図２に示すように、円偏波パッチアンテナ１は、アンテナ電極２と、基板部３と、グランド部４と、給電ピン５と、を備える。基板部３は、磁性誘電体部３１と、磁性誘電体部３２とを有する。グランド部４、磁性誘電体部３２、磁性誘電体部３１、アンテナ電極２は、＋Ｚ軸方向へ順に積み重ねられている。

　アンテナ電極２は、銀や銅等の金属導体の略正方形の導体板である。アンテナ電極２は、上面（Ｘ軸及びＹ軸の平面）から見て、正方形に一つの対角のノッチ（切り込み）が入れられた形状を有する。アンテナ電極２は、直線偏波用の正方形のアンテナ電極にノッチが入れられて形成されており、円偏波用のアンテナ電極として機能する。

　磁性誘電体部３１は、上面から見てアンテナ電極２よりも大きな正方形の板形状を有する。また、磁性誘電体部３１は、上面から見て給電ピン５を通すための穴部３１ａを有する。穴部３１ａは、磁性誘電体部３１の中心部と端部との間で、インピーダンス調整がとられている位置に設けられる。磁性誘電体部３２は、磁性誘電体部３１と同じ大きさ及び形状を有する。また、グランド部４は、穴部３１ａと同じ位置に、給電ピン５を通すための穴部４ａを有する。給電ピン５は穴部４ａと接触することなくグランド部４に挿入され図示しない信号線と接続される。

　磁性誘電体部３１，３２は、誘電体であるとともに、磁性が加えられて一方向に磁気的異方性を有する。図３に示すように、磁性誘電体部３１，３２は、互いに異なる方向の磁気的異方性を有する。図３において、両矢印の破線が磁化容易軸方向を示す。磁性誘電体部３１の磁化容易軸方向は、Ｘ軸方向である。磁性誘電体部３２の磁化容易軸方向は、Ｙ軸方向である。但し、磁性誘電体部３１，３２の磁化容易軸方向は、図３の例で逆でもよく、互いに直交していればよい。

　磁性誘電体部３１，３２は、例えば、誘電体に、磁性を有する薄膜系材料を形成した構成を有する。この誘電体は、絶縁性を有し、誘電損失が少なく、適度な誘電率を有することが必要である。この誘電体は、ガラス基板、プラスチック基板、セラミック基板等である。誘電体は、例えば、モールド成形により作成される。

　また、上記薄膜系材料は、例えば、アモルファス金属薄膜、グラニュラー薄膜、又はパターン化された磁性薄膜である。アモルファス金属薄膜又はグラニュラー薄膜は、誘電体への成膜プロセスにおける磁場中成膜、又は成膜後の磁場中熱処理により製造される。パターン化された磁性薄膜は、磁性薄膜をパターニングした事による形状効果で磁気的異方性が付与される。磁性誘電体部３１，３２に薄膜系材料を用いるのは、磁気的特性を制御しやすく、工業的な生産性が高いためである。また、磁性誘電体部３１，３２において、磁性薄膜は、誘電体の上面（＋Ｚ側のＸＹ平面）に形成されているものとする。

　磁性誘電体部３１，３２は、接着剤により互いに接着されている。また、この接着剤に代えて、両面テープ等とする構成としてもよい。これら接着剤、両面テープ等は、非磁性で絶縁性を有し、誘電損失が少なく、適度な誘電率を有することが必要であり、さらに十分な接着力が必要である。

　グランド部４は、銀やブリキ板等の金属導体の導体板である。図２ではグランド部４は、上面から見て磁性誘電体部３１，３２と大きな形状を有するが、グランド部４は、磁性誘電体部３１，３２と同等又は若干小さく構成してもよく、信号受信が良好に行うに必要な面積を有すればよい。また、グランド部４は、穴部３２ａに対応する位置に、給電ピン５を通すための穴部４ａを有する。なお、グランド部４をパッチアンテナに直接形成せず、パッチアンテナ下に配される回路基板をグランド部として利用する構成としてもよい。

　給電ピン５は、表面にスズ（Ｓn）がメッキされた銅等の金属導体の導体ピンである。
給電ピン５は、アンテナ電極２に電気的に接続されるとともに、穴部３１ａ，３２ａ及びグランド部４の穴部４ａを貫通される。給電ピン５は、軸方向がＺ軸方向となるよう設けられている。給電ピン５は、図２に示す給電点Ｐにおいて、給電用の同軸ケーブルの給電線に接続される。また、グランド部４は、給電用の同軸ケーブルのシールド線に接続される。

　次いで、図４を参照して、磁性誘電体部３１，３２の透磁率について説明する。図４に、パッチアンテナにおける等方的磁性材料及び一軸磁気異方性材料の透磁率の周波数特性を示す。

　図４に示すように、パッチアンテナの基板に等方的磁性材料を用いた場合の、電波の周波数に対する透磁率を透磁率Ｍ１とする。また、パッチアンテナの基板に、一軸磁気異方性材料を用いた場合の、電波の周波数に対する磁化容易軸方向の透磁率を透磁率Ｍ２とする。同じく、パッチアンテナの基板に一軸磁気異方性材料を用いた場合の、電波の周波数に対する磁化困難軸方向の透磁率を透磁率Ｍ３とする。

　透磁率Ｍ１に比べて、透磁率Ｍ２は低い。しかし、透磁率Ｍ１に比べて、透磁率Ｍ３は高い。一軸磁気異方性材料としての磁性誘電体部３１は、一軸異方性に起因して磁化困難軸方向としてのＹ軸方向のみに高い透磁率と低い磁気損失とを有する。また、一軸磁気異方性材料としての磁性誘電体部３２は、磁化困難軸方向としてのＸ軸方向のみに高い透磁率と低い磁気損失とを有する。このため、円偏波パッチアンテナ１において、磁性誘電体部３１によりＹ軸方向の波長短縮率を高くすることができ、磁性誘電体部３２によりＸ軸方向の波長短縮率を高くすることができる。Ｘ，Ｙ軸方向の波長短縮率を高めることにより、円偏波パッチアンテナ１のＸ，Ｙ軸方向の寸法を小さくすることができる。

　次いで、図５及び図６を参照して、円偏波パッチアンテナ１の寸法を説明する。図５に、円偏波パッチアンテナ１の平面構成を示す。図６に、円偏波パッチアンテナ１の側面構成を示す。但し、図６において、アンテナ電極２を省略している。

　図５に示すように、アンテナ電極２の平面の正方形の一辺の長さを長さＬ１とする。また、磁性誘電体部３１，３２の平面の正方形の一辺の長さを長さＬ２とする。また、グランド部４の平面の正方形の一辺の長さを長さＬ３とする。また、図６に示すように、磁性誘電体部３１，３２の厚さを長さＬ４とする。

　長さＬ１は、通信対象の電波（ＧＰＳ信号の電波）で共振するように、基板部３の誘電率及び透磁率（比誘電率及び比等磁率）による波長短縮効果を考慮した電波の波長の１／２倍に設定されている。長さＬ２は、長さＬ１より大きい任意の長さである。長さＬ４は、長さＬ１より小さい任意の長さである。長さＬ４に対応して、磁性誘電体部３１，３２の各厚さは、同じ長さとしている。これによって円偏波を発生させているが、磁性誘電体部３１，３２の各厚みが異なる場合であっても、磁性誘電体部３１、３２の「透磁率×厚み」を等しくすることよって円偏波を発生させることもできる。また、磁性誘電体部３１，３２の各厚さを異ならせて、「透磁率×厚み」を磁性誘電体部３１，３２で差を持たせることで惰円偏波を発生させる構成としてもよい。長さＬ３は、長さＬ２より大きい任意の長さとしているが、Ｌ３≦Ｌ２としてもよく、信号受信が良好に行えるだけのグランド部４の面積が確保できればよい。

　次に、図７及び図８を参照して、円偏波パッチアンテナ１の具体的な一例（具体例）についてのアンテナ特性を説明する。図７に、具体例の円偏波パッチアンテナ１、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナにおけるＶＳＷＲの周波数特性を示す。図８に、具体例の円偏波パッチアンテナ１、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナにおける軸比の周波数特性を示す。

　具体例の円偏波パッチアンテナ１について、アンテナ特性のシミュレーションを行った。ここで、電波の周波数ｆをＧＰＳ信号に対応する１．５７５［ＧＨｚ］とする。電波の波長λ＝ｃ・ｆ（ｃ：電波の速度）＝１９０．５［ｍｍ］である。具体例の円偏波パッチアンテナ１について、長さＬ１＝０．０６８λとし、長さＬ２＝０．１０５λとし、長さＬ３＝０．２６３λとした。

　また、基板部３のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の比誘電率を（ε_Ｘ，ε_Ｙ，ε_Ｚ）で表し、同じくＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の比透磁率を（μ_Ｘ，μ_Ｙ，μ_Ｚ）で表す。具体例の円偏波パッチアンテナ１について、磁性誘電体部３１の比誘電率（ε_Ｘ，ε_Ｙ，ε_Ｚ）＝（７．０，７．０，７．０）とし、同じく比透磁率（μ_Ｘ，μ_Ｙ，μ_Ｚ）＝（１．２，６．０，１．２）とした。同じく磁性誘電体部３２の比誘電率（ε_Ｘ，ε_Ｙ，ε_Ｚ）＝（７．０，７．０，７．０）とし、同じく比透磁率（μ_Ｘ，μ_Ｙ，μ_Ｚ）＝（６．０，１．２，１．２）とした。

　また、具体例の円偏波パッチアンテナ１と比較するための２つの円偏波パッチアンテナを説明する。一つは、基板が一枚の誘電体のみからなる円偏波パッチアンテナ（以下、誘電体のみの円偏波パッチアンテナという）である。もう一つは、基板が等方性磁性材料を含む一枚の誘電磁性部からなる円偏波パッチアンテナ（以下、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナという）である。誘電体のみの円偏波パッチアンテナと、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナとは、アンテナ電極、基板、グランド部、給電ピンが、具体例の円偏波パッチアンテナ１のアンテナ電極２、基板部３（磁性誘電体部３１，３２）、グランド部４、給電ピン５の寸法とほぼ同じであるものとする。

　また、誘電体のみの円偏波パッチアンテナの基板の比誘電率ε_ｒ＝５０．０であり、同じく比透磁率μ_ｒ＝１．０であるものとした。また、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナの基板の比誘電率ε_ｒ＝１７．０であり、同じく比透磁率μ_ｒ＝２．０であるものとした。また、図７、図８において、具体例の円偏波パッチアンテナ１に対応する特性を実線で示し、誘電体の円偏波パッチアンテナに対応する特性を破線で示し、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナに対応する特性を一点鎖線で示した。

　図７に示すように、具体例の円偏波パッチアンテナ１と、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナと、誘電体のみの円偏波パッチアンテナとのアンテナ特性としてのＶＳＷＲの周波数特性は、１．５７５［ＧＨｚ］付近で最も低い。このため、具体例の円偏波パッチアンテナ１と、誘電体のみの円偏波パッチアンテナと、誘電磁性部からなる円偏波パッチアンテナとの共振周波数が１．５７５［ＧＨｚ］であるという結果が得られた。

　そして、具体例の円偏波パッチアンテナ１、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナのＶＳＷＲ≦２における比帯域幅は、順に、９．３％、７．５％、５．１％となった。つまり、円偏波パッチアンテナ１のＶＳＷＲの比帯域幅＞等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナのＶＳＷＲの比帯域幅＞誘電体のみの円偏波パッチアンテナのＶＳＷＲの比帯域幅となった。具体例の円偏波パッチアンテナ１のＶＳＷＲが最も広帯域であるという結果が得られた。

　図８に示すように、具体例の円偏波パッチアンテナ１と、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナと、誘電体のみの円偏波パッチアンテナとのアンテナ特性としての軸比の周波数特性は、１．５７５［ＧＨｚ］付近で最も低い。このため、具体例の円偏波パッチアンテナ１と、誘電体のみの円偏波パッチアンテナと、誘電磁性部からなる円偏波パッチアンテナとが、１．５７５［ＧＨｚ］で最も良好な軸比の円偏波を放射（受信）できるという結果が得られた。

　そして、具体例の円偏波パッチアンテナ１、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナの軸比≦３における比帯域幅は、順に、２．３％、１．９％、１．２％となった。つまり、円偏波パッチアンテナ１の軸比の比帯域幅＞等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナの軸比の帯域幅＞誘電体のみの円偏波パッチアンテナの軸比の比帯域幅となった。具体例の円偏波パッチアンテナ１の軸比が最も広帯域であるという結果が得られた。

　また、具体例の円偏波パッチアンテナ１、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナにおけるアンテナ特性としての電波の放射効率は、順に、７１．４％、６０．０％、５０．０％となった。つまり、円偏波パッチアンテナ１の放射効率＞等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナの放射効率＞誘電体のみの円偏波パッチアンテナの放射効率となった。具体例の円偏波パッチアンテナ１の放射効率が最も高いという結果が得られた。

　また、具体例の円偏波パッチアンテナ１、等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナ、誘電体のみの円偏波パッチアンテナにおけるアンテナ特性としての天頂方向（＋Ｚ軸方向）右旋円偏波利得は、順に、２．５１［ｄＢｉｃ］、１．７５［ｄＢｉｃ］、１．２５［ｄＢｉｃ］となった。つまり、円偏波パッチアンテナ１の天頂方向右旋円偏波利得＞等方性磁性材料の円偏波パッチアンテナの天頂方向右旋円偏波利得＞誘電体のみの円偏波パッチアンテナの天頂方向右旋円偏波利得となった。具体例の円偏波パッチアンテナ１の天頂方向右旋円偏波利得が最も高いという結果が得られた。

　以上、本実施の形態によれば、円偏波パッチアンテナ１は、絶縁性と、所定の誘電率と、互いに異なる２つの磁化容易軸方向を有する２つの一軸磁気異方性と、を有する基板部３を備える。基板部３は、互いに異なる磁化容易軸方向の一軸磁気異方性の２つの磁性誘電体部３１，３２を備える。このため、一軸磁気異方性の磁性誘電体部３１，３２による磁化困難軸方向の大きな透磁率により、波長短縮効果を高めて円偏波パッチアンテナ１の小型化を実現できる。これとともに、２つの磁化容易軸方向が互いに異なるので、良好な円偏波の放射（受信）を実現できる。具体的には、円偏波パッチアンテナ１のアンテナ特性（ＶＳＷＲ及び軸比）を広帯域化でき、電波の放射効率及び円偏波利得を高めることができる。

　また、磁性誘電体部３１，３２の２つの磁化容易軸方向は、３６０°を当該２つの磁化容易軸で等分割した方向として、互いに直交している。このため、磁化容易軸方向のバランスがよく、さらに良好な円偏波の放射（受信）を実現できる。

　（変形例）
　図９を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。図９に、本変形例の基板部６の断面構成を示す。

　本変形例の装置構成は、上記実施の形態の円偏波パッチアンテナ１における基板部３（磁性誘電体部３１，３２の２枚）を１枚の基板部６に代えた構成である。このため、主として基板部６のみを説明する。

　基板部６は、基板部３と同様に、正方形の平面を有する板形状である。図１０に示すように、基板部６は、誘電体部６１と、磁性層６２と、非磁性絶縁層６３と、磁性層６４と、を備える。誘電体部６１の上面に、＋Ｚ軸方向へ、磁性層６２、非磁性絶縁層６３、磁性層６４が順に積層されている。

　磁性層６２は、一軸磁気異方性材料の薄膜を有する磁性誘電体部３１，３２の薄膜と同様の一軸磁気異方性材料により構成されている。非磁性絶縁層６３は、酸化アルミニウム、酸化シリコン等の酸化物等の非磁性絶縁体により構成されている。

　また、磁性層６２は、上面から見て、磁化容易軸方向が、図３の磁性誘電体部３１の磁化容易軸方向（Ｘ軸方向）の磁性を有するものとする。磁性層６４は、上面から見て、磁化容易軸方向が、図３の磁性誘電体部３２の磁化容易軸方向（Ｙ軸方向）の磁性を有するものとする。また、磁性層６２、非磁性絶縁層６３及び磁性層６４を誘電体部６１の下面に形成する構成としてもよい。また、磁性層６２、磁性層６４を誘電体部６１の上面と下面と分けて形成する構成としてもよい。

　以上、本変形例によれば、円偏波パッチアンテナは、絶縁性と、所定の誘電率と、互いに異なる複数の磁化容易軸方向を有する複数の一軸磁気異方性とを有する基板部６を備える。基板部６は、誘電体部６１と、互いに異なる磁化容易軸方向の一軸磁気異方性の２つの磁性層６２，６４とを備える。このため、一軸磁気異方性の磁性層６２，６４による磁化困難軸方向の大きな透磁率により、波長短縮効果を高めて円偏波パッチアンテナの小型化を実現できる。これとともに、２つの磁化容易軸方向が互いに異なるので、良好な円偏波の放射（受信）を実現できる。

　また、磁性層６２，６４の２つの磁化容易軸方向は、３６０°を当該２つの磁化容易軸で等分割した方向として、互いに直交している。このため、磁化容易軸方向のバランスがよく、さらに良好な円偏波の放射（受信）を実現できる。

　基板部６は、隣り合う磁性層６２，６４の間に非磁性絶縁体層６３を備える。このため、隣接する磁性層６２，６４の磁性の結合により磁気特性が損なわれることを防ぐことができる。

　なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る円偏波アンテナの一例であり、これに限定されるものではない。

　例えば、上記実施の形態、変形例及び下記の構成の少なくとも２つを適宜組み合わせることとしてもよい。

　また、上記実施の形態及び変形例において、円偏波パッチアンテナの基板部が、誘電体に一軸磁気異方性材料を薄膜形成した基板部（磁性誘電体部３１，３２又は基板部６）として構成したが、これに限定されるものではない。例えば、円偏波パッチアンテナの基板部は、バルク材料等からなる一軸磁気異方性の磁性誘電体部を複数有する基板部であってもよい。バルク材料とは、金属またはフェライトからなる磁性粒子が、樹脂中又は無機誘電体中に分散した複合材料である。また、円偏波パッチアンテナの基板部は、誘電体の平面における対向する辺の側面部に永久磁石を設けて、一軸磁気異方性を実現した磁性誘電体部を複数備える基板部としてもよい。

　また、上記実施の形態において、磁性誘電体部３１，３２が、それぞれ誘電体の上面に一軸異方性材料の薄膜が形成されている構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、磁性誘電体部３１，３２が、それぞれ誘電体の下面に一軸異方性材料の薄膜が形成されている構成としてもよい。また、磁性誘電体部３１が、誘電体の上面に一軸異方性材料の薄膜が形成され、磁性誘電体部３２が、誘電体の下面に一軸異方性材料の薄膜が形成される構成としてもよい。さらに、磁性誘電体部３１が、誘電体の下面に一軸異方性材料の薄膜が形成され、磁性誘電体部３２が、誘電体の上面に一軸異方性材料の薄膜が形成される構成としてもよい。この構成では、磁性誘電体部３１と磁性誘電体部３２とが、非磁性絶縁性の接着剤、両面テープ等で貼り合わせられるのが好ましい。

　また、上記実施の形態において、円偏波パッチアンテナ１の基板が、２層の磁性誘電体部３１，３２として構成されているものとしたが、これに限定されるものではない。円偏波パッチアンテナの基板を、３層以上とし、各層が互いに異なる向きの一軸異方性を有する磁性誘電体部としてもよい。

　また、上記変形例において、磁性層６２と、非磁性絶縁層６３と、磁性層６４からなる基板部６が１層形成される構成としたが、これに限定されるものではなく、基板部６の磁性層６４上に非磁性絶縁層を形成し、その上に磁性層６２と、非磁性絶縁層６３と、磁性層６４をさらに積層し、基板部６の磁性層６２、６４を２層以上に積層するようにしてもよい。

　ここで、図１０を参照して、円偏波パッチアンテナ１が、２つの磁性誘電体部３１，３２に代えて、３つの磁性誘電体部７，８，９を備える構成を説明する。図１０に、磁性誘電体部７，８，９の磁化容易軸方向を示す。

　磁性誘電体部７，８，９は、図１の＋Ｚ軸方向へ順に積層されているものとする。磁性誘電体部７，８，９は、接着剤により互いに貼り付けられている。図１０に示すように、磁性誘電体部７の磁化容易軸方向は、Ｘ軸方向である。磁性誘電体部８の磁化容易軸方向は、磁性誘電体部７の磁化容易軸方向（Ｘ軸）から反時計回りに１２０°回転した方向である。磁性誘電体部９の磁化容易軸方向は、磁性誘電体部８の磁化容易軸方向から反時計回りに１２０°回転した方向である。

　つまり、磁性誘電体部７，８，９の磁化容易軸方向は、３６０°を基板の全層の磁化容易軸で等分した方向となっている。この構成によっても、磁化困難軸方向の比透磁率を高めて波長短縮率を高めることができ、円偏波パッチアンテナ１の小型化を実現できる。また、磁性誘電体部が４つ以上でも、同様に、磁性誘電体部の各磁化容易軸方向は、互いに異なる方向であることが好ましく、さらに、基板の各磁化容易軸方向が、３６０°を全磁化容易軸で等分割された方向のうちの一つであることがより好ましい。同様に、上記変形例における誘電体に形成される磁性層を３層以上とする構成としてもよい。

　また、上記実施の形態及び変形例では、上面（ＸＹ平面）から見て正方形のアンテナ電極２、基板部３，６、グランド部４を有する円偏波パッチアンテナとしたが、これに限定されるものではない。例えば、上面から見て、円形、多角形等の形状のアンテナ電極、基板部、グランド部を有する円偏波パッチアンテナとしてもよい。

　また、上記実施の形態及び変形例では、円偏波パッチアンテナの通信用の電波を、ＧＰＳ信号の電波としたが、これに限定されるものではない。例えば、円偏波パッチアンテナの通信用の電波を、ＥＴＣ用の５．８［ＧＨｚ］等、１．５７５［ＧＨｚ］以外の周波数の右旋円偏波の電波や、任意の周波数の左旋円偏波の電波としてもよい。

　また、上記実施の形態及び変形例では、アンテナ電極への給電を給電ピン５によって行っているが、これに限定されるものではない。例えば、給電用の電極パターンを基板部上に形成して、この給電用電極パターンを介してアンテナ電極に給電するようにしてもよい。さらには、直接給電としないで電磁結合によって給電するようにしてもよい。この時、給電ピン５を通すために形成していた穴部３１ａ、３２ａが不要であることは言うまでもない。

　その他、上記実施の形態における円偏波パッチアンテナ１の細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

　以上のように、本発明に係る円偏波アンテナは、ＧＰＳ、ＥＴＣ等の円偏波の電波の通信に適している。

１　円偏波パッチアンテナ
２　アンテナ電極
３，６　基板部
３１，３２　磁性誘電体部
３１ａ，３２ａ　磁性誘電体部
６１　誘電体部
６２，６４　磁性層
６３　非磁性絶縁層
７，８，９　磁性誘電体部
４　グランド部
５　給電ピン

Claims

　アンテナ電極と、
　グランド部と、
　前記アンテナ電極及び前記グランド部の間に挟まれ、絶縁性、所定の誘電率、及び互いに異なる複数の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する基板部と、
　前記アンテナ電極に電気的に接続される給電部と、を備える円偏波アンテナ。
　前記基板部は、
　絶縁性、所定の誘電率、及び所定の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する複数の磁性誘電体部を備え、
　前記各磁性誘電体部の磁化容易軸方向は、互いに異なる請求項１に記載の円偏波アンテナ。
　前記基板部は、
　誘電体からなる誘電体部と、
　前記誘電体部に形成された所定の磁化容易軸方向の一軸磁気異方性を有する複数の磁性層と、を備え、
　前記各磁性層の磁化容易軸方向は、互いに異なる請求項１に記載の円偏波アンテナ。
　隣り合う前記磁性層の間に非磁性絶縁層を備える請求項３に記載の円偏波アンテナ。
　前記各磁化容易軸方向は、３６０°が全ての磁化容易軸により等分割された方向のいずれか一つである請求項１から４のいずれか一項に記載の円偏波アンテナ。
　少なくとも２つの前記磁化容易軸方向が直交している請求項１から５のいずれか一項に記載の円編波アンテナ。