(57)【要約】  【課題】  波長短縮効果を高めつつ良好なアンテナ性能を維持することができるアンテナを提供する。  【解決手段】  給電素子１２と、この給電素子１２に対して所定の間隔で配置された無給電素子１３と、この無給電素子１３のうち少なくとも給電素子側を指向する面部に積層される磁性体１４とを含んでアンテナを構成する。  【選択図】  図１
2006222873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電素子と、この給電素子に対して所定の間隔で配置された無給電素子とを有し、前記無給電素子のうち少なくとも前記給電素子を指向する面部が磁性材料で形成されている、アンテナ。
【請求項２】
前記給電素子が平衡給電型素子である、
請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記無給電素子のすべてが前記磁性材料で形成されている、
請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記無給電素子が金属素子の表面に前記磁性材料が積層されたものである、
請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項５】
前記磁性材料が磁性誘電体である、
請求項１ないし４のいずれかの項記載のアンテナ。
【請求項６】
前記磁性材料が絶縁性磁性体又は絶縁性部材と導電性磁性体粒子との混合物である、請求項１ないし４のいずれかの項記載のアンテナ。
【請求項７】
前記絶縁性部材が無機物である、請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
前記絶縁性部材が合成樹脂である、請求項６記載のアンテナ。
【請求項９】
前記導電性磁性体粒子がコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）のいずれかを含む、
請求項６、７又は８記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記磁性材料は、その損失角（ｔａｎδ）が０．１以下のものである、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載されたアンテナを搭載して成る通信装置。
【請求項１２】
給電素子と無給電素子とを有するアンテナの製造方法であって、
前記無給電素子のうち少なくとも前記給電素子を指向する面部を磁性材料で形成するとともに、前記磁性材料の厚さ及びその比透磁率の少なくとも一方を変化させてインピーダンス整合をとることにより、前記給電素子と前記無給電素子との間隔を決定することを特徴とする、アンテナの製造方法。
【請求項１３】
前記給電素子を平衡給電型素子として所定部位に配置する、
請求項１２記載の製造方法。
【請求項１４】
磁性誘電体により前記磁性材料を形成するとともに、当該磁性誘電体の比誘電率を前記インピーダンス整合のパラメータとして使用することを特徴とする、
請求項１２又は１３記載の製造方法。
【請求項１５】
絶縁性磁性体又は絶縁性部材と導電性磁性体粒子との混合物により前記磁性材料を形成することを特徴とする、請求項１２、１３又は１４記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それを実装した通信装置の小型化を図ることができるアンテナ、通信装置及びアンテナの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯無線端末その他の通信装置の小型化に伴い、それに実装される送受信用のアンテナも、その小型化が余儀なくされている。この種の用途に用いられるアンテナとして、従来、筐体又は筐体内に配備されるプリント基板等に形成された接地面を利用したパッチアンテナ、板状逆Ｆ型アンテナ、あるいは、セラミックス等を用いた誘電体共振器アンテナなどの不平衡給電型アンテナが知られている。
【０００３】
パッチアンテナ又は誘電体共振器アンテナは、その小型化を図るために、アンテナエレメントをアルミナなどの高誘電体セラミックス上に配備し、これにより、波長短縮効果を得ている。逆Ｆ型アンテナは、例えば携帯無線端末の筐体を利用することにより、その薄型化、すなわち小型化を実現している。
ところが従来のこれらの不平衡給電型アンテナでは、筐体に流れる電流が、人体あるいは周囲の影響を受けて変化する。そのため、アンテナ特性が著しく劣化するという現象がしばしば見られる。
【０００４】
このようなアンテナ特性の劣化の原因となる筐体上の電流の影響を低減させる方法として、接地板を必要としない平衡給電型アンテナ、例えば、方形ループアンテナ、折り返しダイポールアンテナ等の使用が検討されてきた。しかしながら、これらのアンテナは、金属導体からなる反射板等が給電素子と近接して配置されている場合に、給電素子における入力インピーダンス整合をとるのが非常に困難であった。
【０００５】
このような問題を解決することができるアンテナの研究成果が文献１に示されている。すなわち、金属導体の表面に比誘電率が２の誘電体を装荷して誘電体層付の反射板とした平衡給電ダイポールアンテナが文献１に開示されている。
【０００６】
【非特許文献１】２００１年電子情報通信学会総合大会予稿集  Ｂ−１−１３２    ｐ．１５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
文献１に記載された平衡給電ダイポールアンテナは、反射板とダイポールアンテナとを近接させて低姿勢化した場合であっても、良好なアンテナ特性が得られることが検証されている。
しかし、このような平衡給電ダイポールアンテナのように、誘電体が装荷された反射板とダイポールアンテナとの組み合わせだけでは、例えば、携帯無線端末のような小型の通信機器のアンテナとして使用するための波長短縮効果が十分ではないという課題が残る。これは、ダイポールアンテナが電流給電型素子であり、文献１に開示されている構造に代表されるアンテナ近傍の誘電体層の存在によっては、アンテナ近傍の磁力線の分布を制御できないことに起因している。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決することができるアンテナ、通信装置及びアンテナの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のアンテナは、給電素子と、この給電素子に対して所定の間隔で配置された無給電素子とを有し、前記無給電素子のうち少なくとも前記給電素子を指向する面部が磁性材料で形成されているものである。給電素子は、例えば原理的に接地金属を必要としない平衡給電型素子を用いることができる。
給電素子と無給電素子の間隔を任意に定めたとき、相互結合により無給電素子を流れる電流の位相は、無給電素子を構成する磁性材料の比誘電率と比透磁率の大きさにより変化する。そのため、磁性材料の比誘電率と比透磁率とを適切に選定することにより、アンテナのインピーダンス整合を容易にとることができる。給電素子と無給電素子との間隔は任意であるから、その間隔はいくらでも小さくすることができる。これによりアンテナの低背化をより顕著にすることができ、併せて、インピーダンス不整合による放射効率の低下が抑制される。
【００１０】
本発明のアンテナにおいて、無給電素子は、そのすべてが磁性材料で形成されていても良い。あるいは、無給電素子が金属素子の表面に前記磁性材料が積層されたものであっても良い。
磁性材料は、例えば磁性誘電体、絶縁性磁性体又は絶縁性部材と導電性磁性体粒子との混合物である。絶縁性部材は、例えば無機物あるいは合成樹脂である。導電性磁性体粒子は、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）のいずれかを含むものである。より好ましい実施の形態では、磁性材料は、その損失角（ｔａｎδ）が０．１以下のものである。
【００１１】
絶縁性磁性材料の実効比誘電率をεeff、実効比透磁率をμeffとすると、一般に、材料内を通過する電磁波の波長は、１／√（εeff・μeff）に比例する。そのため、例えば誘電体のみを用いた場合に比べて磁性誘電体あるいは絶縁性磁性体を用いた場合は、波長短縮効果がより大きくなり、アンテナの低背化を促進することができる。また、絶縁性磁性材料を含む無給電素子を流れる電流の位相が変化することから、無給電素子を反射素子又は導波素子として働かせることも可能となり、電磁波の放射指向性を制御することができるので、指向性利得を増加させ、アンテナの放射効率の向上にも寄与することができる。
したがって、本発明のアンテナを通信装置に搭載することにより、その通信装置におけるアンテナ性能を所定値以上に維持しつつ、その小型化を図ることができる。
【００１２】
本発明のアンテナの製造方法は、給電素子と無給電素子とを有するアンテナの製造方法であって、前記無給電素子のうち少なくとも前記給電素子を指向する面部を磁性材料で形成するとともに、前記磁性材料の厚さ及び比透磁率の少なくとも一方を変化させてインピーダンス整合をとることにより、前記給電素子と前記無給電素子との間隔を決定することを特徴とする。
【００１３】
人体や周辺環境の変化に対してアンテナ特性の変動を抑制する観点からは、前記給電素子を平衡給電型素子として所定部位に配置する。
【００１４】
なお、磁性誘電体により前記磁性材料を形成するとともに、当該磁性誘電体の比誘電率を前記インピーダンス整合のパラメータとして使用するようにしても良い。このようにすれば、アンテナ設計がより容易になる。絶縁性磁性体又は絶縁性部材と導電性磁性体粒子との混合物により前記磁性材料を形成するようにしても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアンテナによれば、誘電体（空気層を含む）の比誘電率と磁性材料の比透磁率の相乗作用により波長短縮率が高まり、また、比誘電率、比透磁率及び磁性材料の厚さを好適に制御することでアンテナのインピーダンス整合を容易にとることができ、さらに、無給電素子の電磁波反射・導波効果により電磁波の放射指向性を制御することができるので、小型（低背）でありながら高効率のアンテナの実現が可能となるという、特有の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、本発明のアンテナの構成の一例を模式的に示した外観斜視図であり、図１（ｂ）は、その側面図である。図示されるアンテナは、給電点１１に接続された給電素子１２、この給電素子１２と一定の間隔で配置され、反射器として作用する金属板から成る無給電素子１３、磁性材料の一例となる絶縁性の磁性体１４、及び、非磁性の誘電体１５を含んで構成される。
なお、無給電素子１３は、金属棒であっても良い。
【００１７】
磁性体１４は、給電素子１２と無給電素子１３との間に配置され、無給電素子１３上に所定の厚さに積層される。誘電体１５は、給電素子１２と磁性体１４との間に充填される。
【００１８】
給電素子１２は、信号周波数や帯域にあわせて適宜任意の種類のものを選択することができる。この実施形態では、平衡給電型素子の一例となるダイポールアンテナを用いている。ダイポールアンテナの長さ、無給電素子１３の大きさ、形状は適宜選択できるが、この例ではダイポールアンテナ単独で使用した際に２［ＧＨｚ］で共振が起きる寸法とし、無給電素子１３は、反射特性を考慮して、１辺の大きさがダイポールアンテナ長に比べて長い正方形状とした。
【００１９】
磁性体１４は、所定の比透磁率（μｒ）及び損失角（ｔａｎδ）を持つ。磁性体１４は、比透磁率を上昇させつつ絶縁性が得られれば良く、その構造は、特に限定されないが、導電性の磁性体粒子と絶縁性部材との混合物が好ましい。絶縁性部材は、無機物もしくは合成樹脂であることが好ましい。
【００２０】
無機物としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ２，ＳｉＯ）、アルミナ（ＡｌＮ）などの酸化物、窒化シリコン（ＳｉＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの窒化物、スピンオンガラス（ＳＯＧ）材料などに用いられるシリケート材料などを用いることができる。合成樹脂の種類は、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、オレフィン系樹脂、フッ素樹脂、液晶樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。これらの無機物、合成樹脂を適宜選定することにより、所望の比誘電率（εｒ）を得ることができる。ここでいう絶縁性とは、「ＪＩＳＣ３００５」で測定した比抵抗が１［ｋΩｃｍ］以上のものをいう。
【００２１】
導電性磁性体粒子は、比透磁率（μｒ）の高い材料が好ましい。このような材料として、例えばコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）がある。これらの材料は、アトマイズ法や液中合成法などにより微小磁性体を得やすく、低コスト化に適しており、好適に使用することができる。
導電性磁性体粒子と混合される絶縁性部材としては、フェライトなどを例示できるが、使用周波数帯における損失が小さければ、他のものでも好適に使用できる。
【００２２】
磁性体１４の損失角（ｔａｎδ）は、電磁波の吸収・損失を低減し、このアンテナを用いた無線端末の電力効率を向上させる観点からは、０．１以下であることが好ましい。
【００２３】
磁性体１４は、例えば次のようにして無給電素子１３上に積層することができる。
まず、粒径５０［ｎｍ］のＮｉ微粒子を、ノニオン系高分子界面活性剤を溶解したキシレンとＭＥＫ（メチルエチルケトン）の有機混合溶液に添加し、遊星攪拌器を用いて混合・分散する。これにより得られた磁性体分散液を、あらかじめエポキシ樹脂などを上記有機混合溶液に溶解した樹脂ワニスに添加し、遊星攪拌器混合・分散する。余分な有機溶剤を０．０１［Ｐａ］、７５［℃］の雰囲気下で蒸発分離し、キャスト法により金属板上に塗布、熱処理を行って磁性体料層を完成させる。
【００２４】
以上の工程により得られた磁性体１４の比透磁率（μｒ）、比誘電率（εｒ）をそれぞれ、平行平板法、パラレルライン法等により測定した結果、いずれも１０であることが確認されている。
【００２５】
誘電体１５は、プラスチック又は樹脂などの非磁性体料であることが望ましい。なお、誘電体１５は、後述するように空気層であってもよい。
【００２６】
図２は、図１に示されるアンテナにおける磁性体１４の損失角（ｔａｎδ）と放射効率との関係を示した特性図である。放射効率は、給電点１１に投入された電力に対する前方（給電素子１２から反射器方向とは反対方向）への放射電力を、損失角がゼロ、すなわち無損失の場合を１として定義した量である。図２から明らかなように、損失角が０．１を超えると放射効率が著しく低下し始める。損失角が０．０５以下であれば、ほぼ一定の放射効率を得ることができる。したがって、損失角は０．１以下が好ましく、０．０５以下が、より好ましい。
【００２７】
この実施形態のアンテナでは、無給電素子１３上に磁性体１４を積層しているため、給電素子１２との間隔を小さくしても、比誘電率（εｒ）と比透磁率（μｒ）とを制御することにより、インピーダンス整合を容易にとることができる。そのため、アンテナの低背化が可能になり、かつ、インピーダンス不整合による放射効率の低減が抑制される。このとき、磁性体１４の実効比誘電率と実効比透磁率による波長短縮効果により、誘電体１５のみで構成されている場合に比べてアンテナがより低背化される。
【００２８】
また、無給電素子１３の反射作用により放射電磁波の指向性制御を行うことができるので、アンテナの指向性利得が増加し、高効率化に寄与することができる。このアンテナの電波放射特性を図３、共振周波数と反射損失との関係を図４に示す。なお、図３及び図４には、比較例として無給電素子１３に比透磁率（μｒ）が１、比誘電率（εｒ）が１０の誘電体材料を積層した場合の特性を併せて示している。
【００２９】
このように、無給電素子の一つとして磁性体１４を用いることにより、アンテナの放射指向性を変えることなく、インピーダンス整合がとれていることがわかる。この例におけるアンテナの共振周波数は１．４［ＧＨｚ］、比較アンテナの共振周波数は１．８［ＧＨｚ］であり、（アンテナ全体での共振周波数）／（ダイポールアンテナ単独での共振周波数）で定義される小型化率は、それぞれ、０．７０および０．９０であった。つまり、磁性体１４を装荷した無給電反射板を用いることにより、指向性の制御と低背化とを同時に達成することができる。
【００３０】
この実施形態のアンテナでは、また、給電素子１２として平衡型給電素子の一例となるダイポールアンテナを用いているので、アンテナを内蔵した通信装置の筐体に電流が流れることがない。そのため、その通信装置を操作する人体や周辺環境の変化に対してアンテナ特性の変動が抑制される。また、アンテナの整合回路への負担を減じ、機器の電力効率を向上することができる。
【００３１】
＜変形例１＞
図５（ａ）は、図１に示した構造を一部変形したアンテナの構造を模式的に示した外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。この例のアンテナでは、無給電素子として金属板又は金属棒を用いずに、絶縁性の磁性体１４のみを用いている。必ずしも指向性を重視する必要のないアンテナでは、このような構造によってもアンテナの低背化が可能である。
【００３２】
＜変形例２＞
図６（ａ）は、他の変形例に係るアンテナの構造を模式的に示した外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。この例のアンテナは、図１に示したアンテナとの対比では、誘電体１５を排して空気層に置き換えた点が異なる。すなわち、このアンテナは、給電素子１２、金属板等の無給電素子１３、及び、この無給電素子１３上に積層された絶縁性の磁性体１４を含んで構成されている。磁性体１４の比透磁率（μｒ）及び比誘電率（εｒ）は、共に１０である。この例によるアンテナの特性は、図３及び図４に示したものとほぼ同じ特性となる。
【００３３】
＜変形例３＞
図６に示されるアンテナにおいて、絶縁性の磁性体１４に代えて、磁性誘電体を用いることもできる。磁性誘電体を用いることで、比誘電率（εｒ）をインピーダンス整合のパラメータに加えることができるので、アンテナ設計がより容易となり、また、さらなる低背化が可能になる。但し、この場合は、ＦＢ比（アンテナ前方の最大指向性利得を後方±３０度の最大指向性利得により求められる数値）及び比帯域は多少犠牲になることに留意する必要がある。なお、ＦＢ比は、給電素子１２（ダイポールアンテナ）のみで反射板がない場合は０［ｄＢ］である。
【００３４】
＜変形例４＞
図７（ａ）は、他の変形例に係るアンテナの構造を模式的に示した外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。このアンテナは、図１に示したアンテナとの対比では、同じ形状、サイズの給電素子１２と、絶縁性の磁性体１４のみを用いて構成した点が異なる。この場合は、磁性体１４がそのまま無給電素子として作用する。金属板がある場合に比べてインピーダンス特性は多少悪くなるが、低背化が可能であり、また、磁性体１４が反射器として作用する。
【００３５】
＜変形例５＞
図８（ａ）は、他の変形例に係るアンテナの構造を模式的に示した外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。このアンテナは、無給電素子を反射器ではなく、無給電導波器として用いたものである。給電点１１及び給電素子１２は、図１に示したアンテナで使用するものと同じである。
【００３６】
無給電導波器２３は、金属板であっても良いが、より好ましくは金属棒とする。この例に示す無給電導波器２３は、例えば、給電素子（ダイポールアンテナ）１２に比べて短い（給電素子１２の約８０％）銅製のロッド（外径０．５ｍｍφ）の周囲に、厚さ約１［ｍｍ］の磁性体２４を積層してなる。磁性体２４の積層の仕方については、上述したとおりである。無給電導波器２３と給電素子１２は、通常、適当な誘電体層を介して配置される。この例では空気層とした。この例におけるアンテナの共振周波数を計測したところ、１．３［ＧＨｚ］であり、小型化率は０．６５であった。
【００３７】
図９は、この例におけるアンテナの電波放射特性図であり、図１０は反射損失−周波数特性図である。これらの図では、比較例として、磁性体未装荷の無給電導波器の場合を併せて示している。図９から、磁性体装荷の無給電導波器２３を用いることにより指向性が向上していることがわかる。このように、無給電素子を導波器（無給電導波器）として用いる場合にも、アンテナの低背化と指向性の向上とを同時に達成することができる。
【００３８】
＜応用例＞
次に、本発明のアンテナを実装した通信装置の例を説明する。ここにいう通信装置としては、無線ＬＡＮ端末、携帯電話端末、ゲーム装置、ワイヤレスヘッドセットその他の無線通信端末が想定される。無線ＬＡＮ端末としては、例えばパーソナルコンピュータやＰＤＡのカードスロットに挿入して使用する通信カードが挙げられる。このような通信カードの構造例を図１１に示す。
【００３９】
図１１（ａ）は、通信カードの構造の概要を表す外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。この通信カード１００は、例えば、ＰＣＭＣＩＡのタイプIIIの規格に対応するサイズものである。
【００４０】
通信カード１００は、金属板を含むカード用無給電素子１０３上にカード用磁性体１０４及び回路基板１０６を積層し、さらに、その端部付近にカード用誘電体１０５を配置し、そのカード用誘電体１０５に内蔵アンテナ１０２を設けたものである。使用時には、カード端部１０８をパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等のカードスロットに挿入する。
【００４１】
上記の例では、内蔵アンテナ１０２が給電素子１２に対応する。使用周波数は、無線ＬＡＮで使用する周波数である。またカード用磁性体１０４が磁性体１４に対応し、カード用誘電体１０５が誘電体１５に対応し、カード用無給電素子１０３が無給電素子（金属板）１３に対応する。各々の辺の長さ及び厚みは、ＰＣＭＣＩＡの規格に則ったサイズに成形されている。
【００４２】
この通信カード１００は、カード端部１０８をパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等のカードスロットに挿入することで、それ自体で、あるいは、それが挿入されたパーソナルコンピュータ等が無線ＬＡＮ端末として動作する。
【００４３】
なお、ＰＣＭＣＩＡ規格の通信カード１００に代えて、当該通信カード１００に搭載されているアンテナ部品１００〜１０６がパーソナルコンピュータに内蔵されたものであっても良い。
【００４４】
通信装置が携帯電話無線機の場合は、例えば図１２（ａ）〜（ｃ）に示す箇所に、ユニット化した本発明のアンテナを搭載する。
図１２（ａ）は、携帯電話無線機の操作部の端部にアンテナユニット１ａを取り付けた例である。図１２（ｂ）は、携帯電話無線機の表示部の先端部にアンテナユニット１ｂを取り付けた例である。図１２（ｃ）は操作部の背面端部にアンテナユニット１ｃを取り付けた例である。
なお、アンテナユニット１ａ〜１ｃは、筐体内部に収容（内蔵）する構成であってもよい。
【００４５】
アンテナユニット１ａ〜１ｃの構造は、上述したいずれかのアンテナを主要構成要素として含むものである。アンテナユニット１ａ〜１ｃは、信号周波数、指向特性その他の性能に応じて、適宜、交換して使用できるようにしてもよい。この場合は、携帯電話無線機に、アンテナユニット１ａ〜１ｃを着脱自在に装着するための機構を設け、アンテナユニット１ａ〜１ｃでは、上記機構に適合する装着機構を形成するようにする。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明のアンテナの実施例を説明する。
本発明のアンテナは、使用用途に応じてサイズ、構造を種々選択することができる。例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示される、誘電体層を空気層としたアンテナにおいて、２［ＧＨｚ］の信号周波数で、給電素子１２を銅製のダイポールアンテナで構成する場合の例を挙げる。
【００４７】
ここでは、無給電素子１３を正方形状の金属板とし、その境界面を電界反射面とする磁性体１４をこの無給電素子１３と同じサイズで積層したときの正方形の辺の長さを１００［ｍｍ］、給電素子１２と誘電体１４との間隔４［ｍｍ］、誘電体１４の厚さをtM［ｍｍ］、給電素子１２（ダイポールアンテナ）の長さを使用波長λ／２の７５［ｍｍ］の長さとする。給電は５０Ω給電で行われるものとする。
【００４８】
このような構造のアンテナにおいて、絶縁性の磁性体１４の比誘電率（εｒ）を１とし、比透磁率（μｒ）を５、１０、１５のように変えたときの反射損失−周波数特性図を図１３に示す。図１３は、各比透磁率（μｒ）の条件において、インピーダンス整合が最も良くなる厚さtMのときの解析結果のみをそれぞれプロットしたものである。
【００４９】
図１３において、最右側の特性線は比透磁率（μｒ）が５で磁性体１４の厚さtMが４．４［ｍｍ］の例である。中央の特性線は比透磁率（μｒ）が１０で磁性体１４の厚さtMが２．２５［ｍｍ］の例である。最左側の特性線は比透磁率（μｒ）が１５で磁性体１４の厚さtMが１．５［ｍｍ］の例である。この図１３から、比透磁率（μｒ）が高く、かつ、磁性体１４の厚さtMが薄くなるほど共振周波数は低くなることがわかる。また、磁性体１４の厚さtMを薄くするほど給電素子１２と無給電素子１３との間隔が近づき、両者間の容量が増えるので、波長短縮効果が高まることがわかる。
【００５０】
図１４は、磁性体１４の厚さtMと小型化率との関係を示した図であり、比透磁率（μｒ）を大きくするほど、共振周波数が下がり小型化できる。
なお、小型化率は、給電素子１２の長さを当該給電素子１２の共振周波数でのλ／２で除算することにより定量化することができる。
【００５１】
他方、この例のアンテナでは、誘電体１４がどの比透磁率（μｒ）で厚さtMに関わらず、比帯域は変化がない。図１５はこの様子を示している。図１５の例では、インピーダンス整合がとれているため、広帯域（約０．０８）を維持しており、ほぼ実用的な値となっている。
【００５２】
図１６は磁性体（板）の厚さtMに対するＦＢ比の関係を示している。この図から、比透磁率μｒが高く、厚さtMが薄い磁性体（板）１４ほど、ＦＢ比が低くなることがわかる。
【００５３】
この例のアンテナでは、磁性体１４の比透磁率（μｒ）によってインピーダンス整合が最も良くなる磁性体１４の厚さtMが異なる。図１７は比透磁率（μｒ）が５の場合の反射損失−周波数特性図である。この図１７において、反射損失が最も小さいのは厚さtMが３．９５［ｍｍ］のものであり、次いで厚さtM４．２０［ｍｍ］、厚さtM４．６０［ｍｍ］、そして厚さtM４．４０［ｍｍ］と続く。
【００５４】
図１８は、比透磁率（μｒ）が１０の場合の反射損失−周波数特性図である。この図において、反射損失が最も小さいのは厚さtMが１．５［ｍｍ］のものであり、次いで厚さtM１．７５［ｍｍ］、厚さtM２．０［ｍｍ］、厚さtM２．５［ｍｍ］そして厚さtM２．２５［ｍｍ］と続く。
【００５５】
図１９は、比透磁率（μｒ）が１５の場合の反射損失−周波数特性図である。この図において、反射損失が最も小さいのは厚さtMが２．０［ｍｍ］のものであり、次いで厚さtM１．３［ｍｍ］、そして厚さtM１．５［ｍｍ］と続く。なお、厚さtM１．７［ｍｍ］のものについては測定していない。
【００５６】
このように、本実施例のアンテナによれば、無給電素子に絶縁性の磁性体１４を用いることで、誘電率（εｒ）と比透磁率（μｒ）の相乗作用により波長短縮効果を高めることができ、アンテナの低背化が可能となることがわかる。つまり、アンテナの小型化率を高めることができる。また、誘電率（εｒ）と比透磁率（μｒ）を好適に制御することによりインピーダンス整合を容易にとることができるため、アンテナの実効利得が向上する。また、無給電素子１３の反射作用により放射電磁波の指向性制御を行うことができるので、アンテナから放射された電力の損失を著しく低減することができる。さらに、給電素子１２として平衡型給電素子を用いたので、人体などの存在といった周辺環境の変化に対して特性の変動を抑制したアンテナを供することができ、アンテナの整合回路への負担を減じることができるため、機器の電力効率を向上することができる。
【００５７】
次に、上記実施例のアンテナにおいて、絶縁性の磁性体１４に代えて、その厚みが２［ｍｍ］の磁性誘電体を用いた場合の特性について説明する。
ここでは、給電素子１２（ダイポールアンテナ）のサイズ、磁性誘電体及び無給電素子１５のサイズは上記のアンテナと同じとする。
【００５８】
図２０は、比透磁率（μｒ）を一定値（＝１０）、給電素子１２と磁性誘電体の表面との間隔を所定値（＝１〜４［ｍｍ］）としたときの磁性誘電体を用いたアンテナの反射損失−周波数特性図である。この図からわかるように、比誘電率（εｒ）を１〜１０まで高くするほど、波長短縮効果によって共振周波数は低い方へシフトする。また、比誘電率（εｒ）を変えることによって共振周波数での反射損失が小さくなるので、比誘電率（εｒ）の調整によってインピーダンス整合性を高めることができる。
【００５９】
図２１は、比誘電率（εｒ）と小型化率との関係を示している。この図から、比誘電率（εｒ）を高くするほど波長短縮効果が高まるため、小型化率が高くなることがわかる。
【００６０】
他方、比誘電率（εｒ）を高くしても、比帯域は殆ど変化しない。図２２は、このことを表している。これは、比誘電率（εｒ）が変化してもインピーダンス整合が劣化しないことによる。図２２の例では、比帯域の変化率は約８［％］程度である。
【００６１】
ＦＢ比は、図２３に示されるように、比誘電率（εｒ）を高くすると、低下していく。これは、比誘電率（εｒ）が高くなると共振周波数が低くなり、つまり波長が長くなり、電磁波がアンテナ後方に回り込みやすくなることによる。つまり、ＦＢ比と小型化率とはトレードオフの関係にあることがわかる。
【００６２】
図２４は、比誘電率（εｒ）を１０、比透磁率（μｒ）を１０とし、磁性誘電体の表面と給電素子１２との間隔ｔａのみを１〜４［ｍｍ］の範囲で変化させたときの反射損失−周波数特性図である。この図から、間隔ｔａを４〜１［ｍｍ］へ狭くするほど波長短縮効果が大きくなるため、共振周波数は、低い方へシフトしていく。これにより、反射損失は大きくなり、インピーダンス整合が劣化していく。図２５に示すように、比帯域も、間隔ｔａが狭くなるほど狭くなり、インピーダンス整合も劣化する。但し、磁性誘電体の比透磁率（μｒ）又は厚さを調整することで、これらは改善されるので、最適な設計値を求める必要がある。ＦＢ比については、図２６に示すように、間隔ｔａが小さくなるにつれて低下する。
【００６３】
このように、磁性体１４に代えて磁性誘電体を用いる場合は、比誘電率（εｒ）をもパラメータに加えることで、インピーダンス整合をとることがより容易になり、反射損失の低減にもつながることがわかる。また、磁性誘電体と給電素子との間隔ｔａを近づけるほど小型化は可能であるが、インピーダンス整合が劣化するので、比透磁率（μｒ）及び厚みとの兼ね合いで設計することが望ましい。また、原理的に小型化とＦＢ比向上とはトレードオフの関係にあるので、目的に応じていずれかを優先させる設計が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、携帯無線端末、ＰＤＡ、ゲーム装置、ワイヤレスヘッドセット、通信カードその他の通信装置において広く活用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は本発明のアンテナを模式的に表現した外観斜視図、（ｂ）はその側面図。
【図２】図１に示したアンテナの放射効率と損失角との関係を示した特性図。
【図３】図１に示したアンテナの電波放射特性図。
【図４】図１に示したアンテナの反射損失−周波数特性図。
【図５】（ａ）は図１の変形例に係るアンテナを模式的に表現した外観斜視図、（ｂ）はその側面図。
【図６】（ａ）は図１の変形例に係るアンテナを模式的に表現した外観斜視図、（ｂ）はその側面図。
【図７】（ａ）は図１の変形例に係るアンテナを模式的に表現した外観斜視図、（ｂ）はその側面図。
【図８】（ａ）は図１の変形例に係るアンテナを模式的に表現した外観斜視図、（ｂ）はその側面図。
【図９】図８に示されるアンテナの電波放射特性図。
【図１０】図８に示されるアンテナの反射損失−周波数特性図。
【図１１】（ａ）は、本発明のアンテナを内蔵した通信カードの外観斜視図、（ｂ）はその側面図。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明のアンテナを搭載した携帯電話端末の外観斜視図。
【図１３】比透磁率の変化に対する反射損失−周波数特性図。
【図１４】比透磁率及び磁性体の厚さと小型化率との関係を示した図。
【図１５】比透磁率及び磁性体の厚さと比帯域との関係を示した図。
【図１６】比透磁率及び磁性体の厚さとＦＢ比との関係を示した図。
【図１７】比透磁率が５のときの磁性体板厚さの変化に対する反射損失−周波数特性図。
【図１８】比透磁率が１０のときの磁性体の厚さの変化に対する反射損失の周波数特性図。
【図１９】比透磁率が１５のときの磁性体の厚さの変化に対する反射損失の周波数特性図。
【図２０】比誘電体率の変化に対する反射損失−周波数特性図。
【図２１】磁性体誘電体の比誘電率と小型化率との関係図。
【図２２】磁性体誘電体の比誘電率と比帯域との関係図。
【図２３】磁性体誘電体の比誘電率とＦＢ比との関係図。
【図２４】磁性体誘電体の厚さの変化に対する反射損失−周波数特性図。
【図２５】アンテナ−磁性体誘電体の間隔と小型化率との関係を示した図。
【図２６】アンテナ−磁性体誘電体間隔と比帯域との関係を示した図。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ，１ｂ，１ｃ・・・アンテナユニット、１１・・・給電点、１２・・・給電素子（ダイポールアンテナ）、１３・・・無給電素子、１４，２４・・・磁性体、１５・・・誘電体、２３・・・無給電導波器、１００・・・通信カード、１０２・・・内蔵アンテナ、１０３・・・カード用無給電素子、１０４・・・カード用磁性体、１０５・・・カード用誘電体、１０６・・・回路基板、１０８・・・カード端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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