(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスダイポールアンテナを具備してなる装置であって、前記クロスダイポールアンテナは、
中心導体および外側シールドを有する同軸構造体であって、前記外側シールドは、ある外径および対応する半径Ｒを有する同軸構造体と、
アームの第１の対を具備してなる第１のダイポールと、
アームの第２の対を具備してなる第２のダイポールと、を具備してなり、
前記第１の対あるいは前記第２の対の少なくとも一つの対のアームは、前記外側シールドに接続されたアームが、前記同軸構造体の中心から測った場合に、前記半径Ｒの０.１５ないし１.５倍だけ、前記中心導体に接続されたアームよりも長いように、固定された非対称有効電気的長さを有し、前記アンテナの少なくとも一つのアームは、その有効電気的長さよりも短い物理的長さを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記同軸構造体の前記外側シールドの半径は、前記第１のダイポールあるいは前記第２のダイポールの最短アームの少なくとも３０分の１であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記同軸構造体は同軸ケーブルフィードラインを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記同軸構造体は同軸ケーブルコネクターを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のダイポールおよび前記第２のダイポールは、プリント回路基板のトレースを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アンテナは、一つ以上のリフレクターをさらに具備してなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記クロスダイポールアンテナは第１の偏波方向を有し、さらに、前記第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記クロスダイポールアンテナは水平偏波方向を有し、かつ、前記第２のアンテナは垂直偏波方向を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２のアンテナはモノポールアンテナを具備してなることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２のアンテナはダイポールアンテナを具備してなることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記クロスダイポールアンテナは水平偏波方向を有し、かつ、前記第２のアンテナは前記クロスダイポールアンテナから水平方向に離間しており、前記クロスダイポールアンテナおよび前記第２のアンテナのそれぞれは別個のフィードラインに接続されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記クロスダイポールアンテナと同じ偏波方向を有する一つ以上の付加的なクロスダイポールアンテナと、
前記第２のアンテナと同じ偏波方向を有する一つ以上の付加的なアンテナと、をさらに具備してなり、前記装置はアンテナアレイを具備してなることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
第３のアンテナとして第２のクロスダイポールアンテナをさらに具備してなり、かつ、第４のアンテナをさらに具備してなり、前記第２のクロスダイポールアンテナは前記クロスダイポールアンテナと同じ偏波方向を有し、前記第４のアンテナは前記第２のアンテナと同じ偏波方向を有し、前記クロスダイポールアンテナ、前記第２のアンテナ、前記第２のクロスダイポールアンテナおよび前記第４のアンテナは、前記第２のクロスダイポールアンテナが前記クロスダイポールアンテナの斜め向かい存在し、かつ、前記第４のアンテナが前記第２のアンテナの斜め向かいに存在するように、２×２アンテナアレイで配置されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
第１の端部、第２の端部および第３の端部を有するティージョイントをさらに具備してなり、前記第１の端部はフィードラインに接続され、前記クロスダイポールアンテナは前記第２の端部に配置され、前記第２のアンテナは前記第３の端部に配置され、かつ、前記第２のアンテナはモノポールアンテナを具備してなることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも一つのアームは、屈曲アーム、折り曲げアーム、容量性端部ロードアーム、蛇行パターンロードアーム、誘導性ロードアーム、あるいは高比誘電率および／または透磁率素材内への埋め込みの少なくとも一つから選ばれた小型化技術によって、その所定の有効電気的長さよりも物理的に短いことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
波長λを有する信号のために使用されることを意図されたクロスダイポールアンテナを設計するための方法であって、前記クロスダイポールアンテナは、第１のアーム、第２のアーム、第３のアーム、および第４のアームを具備してなり、前記方法は、
前記クロスダイポールアンテナのシミュレーションモデルを生成するステップであって、前記シミュレーションモデルは、前記第１のアームと、前記第２のアームと、前記第３のアームと、前記第４のアームと、それに対して前記第１のアーム、前記第２のアーム、前記第３のアームおよび前記第４のアームが接続される同軸構造体と、を含んでいるステップと、
前記シミュレーションモデルのコンピューター実行によって前記クロスダイポールアンテナをシミュレーションするステップと、
前記第１のアームおよび前記第３のアームに関する長さａλと共に開始するステップであって、ａに関する値は約０.２５であり、前記第１のアームは前記同軸構造体の中心導体に接続され、かつ、前記第３のアームは前記同軸構造体のシールドに接続されるステップと、
前記第２のアームおよび前記第４のアームに関する長さｂλと共に開始するステップであって、ｂに関する値は約０.２５であり、前記第２のアームは前記同軸構造体の中心導体に接続され、かつ、前記第４のアームは前記同軸構造体のシールドに接続されるステップと、
アームの間で直角位相関係が確立されるまで短いアームのａに関する値を調整すると共に長いアームのｂに関する値を調整するステップであって、前記短いアームのａに関する最終値が前記長いアームのｂに関する最終値よりも小さく、前記直角位相関係は前記シミュレーションモデルのコンピューター実行によって決定されるステップと、
前記同軸構造体の半径Ｒのある割合ｘだけ、前記第１のアームに対して前記第３のアームの長さを増大させるステップと、
前記同軸構造体の半径Ｒのある割合ｘだけ、前記第２のアームに対して前記第４のアームの長さを増大させるステップと、
シミュレーション結果に応じて、前記第１のアーム、前記第２のアーム、前記第３のアームおよび前記第４のアームの一つ以上のアーム長を調整するステップと、を具備することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、高周波アンテナ、特に全方向アンテナに関する。良好な送信フィールド(アンテナパターン)は、より低い送信機パワー設定値を使用することを可能とし、これはパワーを一定に保つ。
【背景技術】
【０００２】
ある状況では、全方向パターンを備えたアンテナが望まれる。たとえば、そうした特性は、通常、ワイヤレスアクセスポイントなどの送信機用途におけるアンテナのために好まれる。別な状況では、全方向パターンが、ＦＣＣ規則などの規則によって必要とされるであろう。別な状況では、円偏波のための相対的に良好な軸比特性を有するアンテナが望まれる。
【０００３】
従来型全方向アンテナの一例はターンスタイルアンテナとして公知である。そうしたアンテナは四つの４分の１波長アームから構成され、かつ、各アームは、各アーム間の９０°移相インターバルを伴って給電される。０および１８０度の移相が、同軸ケーブルの中心コア(あるいは中心導体)およびシールド(あるいは外側導体)から、それぞれ利用可能である。９０および２７０度に関して、通常は、４分の１波長移相が４分の１波長のケーブル長さによって実現される。たとえば、特許文献１を参照されたい。それ以外の移相回路もまた使用可能である。たとえば、特許文献２を参照されたい。
【０００４】
従来型全方向アンテナの別な例はクロスダイポールアンテナとして公知である。クロスダイポールアンテナは単一の同軸ケーブルによって駆動され、かつ、有利なことにはコンパクトである。さらに、アームの一つの対(ダイポール)はアームの第２の対(第２のダイポール)よりも長く、この結果、理想的な場合には、外部移相シフターあるいは第２の同軸ケーブルを要さずに、アームそれ自体によって４５,１３５,２２５,３１５度の移相が実現される。たとえば、特許文献３、特許文献４の背景の説明(図７)、特許文献５、そして特許文献６の背景の説明(図１０Ｂ)を参照されたい。
【０００５】
だが、本願出願人は、従来型のクロスダイポールアンテナなどの従来の全方向アンテナは都合の悪いことに零位パターンを示し、これによって、アンテナあるいはシステムの機能が低下し、収率が低減し、あるいはさもなければコストの掛かる回転作業が必要になることがあることに気付いた。
【０００６】
図１は、クロスダイポールアンテナのアームが不均一な振幅によって駆動される場合に生じるアンテナパターン１０２を示している。図２は正確に９０度移相を伴ってクロスダイポールアンテナのアームが駆動されない、すなわち直角位相ではない場合に生じるアンテナパターン２０２を示している。図１および図２に示すパターンのそれぞれは、問題の根源が認識されるので、当業者であれば容易に修正可能である。
【０００７】
図３は従来型クロスダイポールアンテナの平面図である。たとえば、特許文献３を参照されたい。同軸ケーブルフィードライン、コネクター、ブラケット、アダプター、フレームなどの同軸構造体は、中心導体３０２と外側シールド３０４とを含む。同軸ケーブルにおいて、誘電性素材が中心導体３０２と外側シールド３０４との間のスペースに充填される。
【０００８】
上から反時計回りに、アンテナは第１のアーム３１２、第２のアーム３１４、第３のアーム３１６、および第４のアーム３１８を有する。アンテナの鏡像もまた適用可能である。従来のクロスダイポールアンテナにおいては、第１のアーム３１２および第３のアーム３１６は(同軸構造体の中心から測った場合に)同じ長さを共有する。第２のアーム３１４および第４のアーム３１８は同じ長さを共有する。
【０００９】
図４は、同軸ケーブルの外側導体(シールド)の直径が波長に対して無視できない場合に見られる、従来技術に基づくクロスダイポールアンテナのためのアンテナパターンの例を示している。このアンテナパターンは、実質的に所望の全方位パターンのそれから変化し得る。図４に示すパターン４０２は、図８に関連付けて以下で説明するようなシミュレーションに基づく。アンテナフェーザー４０４は均等な大きさのものではなく、直角位相(９０度)からオフセットしている。本願出願人は、クロスダイポールアンテナに関して見られる図４に示される非対称アンテナパターンを修正するための従来技術は認識していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第2,086,976号明細書(Brown)
【特許文献２】米国特許第3,725,943号明細書(Spanos)
【特許文献３】米国特許第2,420,967号明細書(Moore)
【特許文献４】米国特許第6,163,306号明細書(Nakamura)
【特許文献５】特開平4‐291806号公報
【特許文献６】米国特許第6,271,800号明細書(Nakamura)
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
装置は、クロスダイポールアンテナ用の改良されたアンテナパターンを有する。そうしたアンテナは、好ましくは、全方向アンテナパターンを有する。従来型のクロスダイポールアンテナは、そのアンテナパターンに関して零位を呈するが、これによってアンテナは基準あるいは規格から外れることがある。本願出願人は、アンテナアームに対する同軸ケーブルの接続がアンテナパターンにおける零位の原因であることを認識しかつ確認し、そして接続の影響を補償あるいはキャンセルするために本明細書に開示する技術を発明した。ある実施形態では、同軸ケーブルの中心導体に接続されるクロスダイポールアンテナのアームは従来の長さのままであるが、同軸ケーブルのシールドに接続されるクロスダイポールアンテナの長さは、同軸ケーブルの半径(直径の半分)のある割合だけ延長される。
【００１２】
ある実施形態は以下の装置であり、すなわち当該装置は第１の偏波方向を有するクロスダイポールアンテナを含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体と、対応する半径Ｒを備えた、ある外径を有する外側シールドと、を有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームを具備してなる複数の導電性アームであって、複数のものは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間して、複数のアームのそれぞれの近位端部が中心ポイント付近に配置されるようになっており、かつ、複数のアームのそれぞれは遠位端部において概ね外向きに延在している複数の導電性アームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さを有しており、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さとは異なる第２の所定の長さを有しており、第３のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第３の所定の長さを有しており、第３の所定の長さは、第１の所定の長さと、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍との合計と等しく、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第４の所定の長さを有しており、第４の所定の長さは、第２の所定の長さと、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍との合計と等しく、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、かつ、当該装置は、第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００１３】
別な実施形態は以下の装置であり、すなわち当該装置は第１の偏波を有するクロスダイポールアンテナを含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームであって、アームは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間しており、各アームの近位端部は中心ポイント付近に配置され、かつ、各アームは遠位端部において概ね外向きに延在している、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第３のアームは、近位端部において外側導体に電気的に接続され、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において外側導体に電気的に接続され、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、同軸構造体の外側シールドの半径は、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの最短のものの長さの少なくとも５０分の１であり、かつ、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームのそれぞれは、同軸構造体によって誘起されるアンテナパターンの歪みを補償するために、同軸構造体の中心から測った場合に、異なる所定の長さを有し、かつ、当該装置は、第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００１４】
別な実施形態は以下の装置であり、すなわち当該装置は、第１の偏波を有するクロスダイポールアンテナを含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体であって、外側シールドは、ある外径および対応する半径Ｒを有する同軸構造体と、アームの第１の対を具備してなる第１のダイポールと、アームの第２の対を具備してなる第２のダイポールと、を具備してなり、第１の対あるいは第２の対の少なくとも一つの対のアームは、外側シールドに接続されたアームが、同軸構造体の中心から測った場合に、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍だけ、中心導体に接続されたアームよりも長いように、固定された非対称長さを有し、かつ、当該装置は、第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００１５】
装置は、クロスダイポールアンテナ用の改良されたアンテナパターンを有する。そうしたアンテナは、好ましくは、全方向アンテナパターンを有する。従来型のクロスダイポールアンテナは、そのアンテナパターンに関して零位を呈するが、これによってアンテナは基準あるいは規格から外れることがある。本願出願人は、アンテナアームに対する同軸ケーブルの接続がアンテナパターンにおける零位の原因であることを認識しかつ確認し、そして接続の影響を補償あるいはキャンセルするために本明細書に開示する技術を発明した。ある実施形態では、同軸ケーブルの中心導体に接続されるクロスダイポールアンテナのアームは従来の長さのままであるが、同軸ケーブルのシールドに接続されるクロスダイポールアンテナのアームは同軸ケーブルの半径Ｒ(直径の半分)のある割合だけ延長される。別な実施形態では、全てのアームの長さは、従来のクロスダイポールアンテナのそれから変更される。
【００１６】
別な実施形態は以下の装置であり、すなわち当該装置は第１の偏波および第２の偏波を有するクロスダイポールアンテナを含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームであって、アームは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間しており、各アームの近位端部は中心ポイント付近に配置され、かつ、各アームは遠位端部において概ね外向きに延在している、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第３のアームは、近位端部において外側導体に電気的に接続され、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において外側導体に電気的に接続され、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、同軸構造体の外側シールドの半径は、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの最短のものの長さの少なくとも５０分の１であり、かつ、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームのそれぞれは、同軸構造体によって誘起されるアンテナパターンの歪みを補償するために、同軸構造体の中心から測った場合に、異なる所定の長さを有し、かつ、当該装置は、クロスダイポールアンテナの第１の偏波および第２の偏波と直交する第３の偏波を有する第２のアンテナを含む。ある実施形態では、同軸構造体の外側シールドの半径は、クロスダイポールアンテナのアームの最短のものの少なくとも５０分の１(１／５０)である。
【００１７】
別な実施形態は以下の装置であり、すなわち当該装置は、第１の偏波および第２の偏波を有するクロスダイポールアンテナを含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体であって、外側シールドは、ある外径および対応する半径Ｒを有する同軸構造体と、アームの第１の対を具備してなる第１のダイポールと、アームの第２の対を具備してなる第２のダイポールと、を具備してなり、第１の対あるいは第２の対の少なくとも一つの対のアームは、外側シールドに接続されたアームが、同軸構造体の中心から測った場合に、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍だけ、中心導体に接続されたアームよりも長いように、固定された非対称長さを有し、かつ、当該装置は、第１の偏波および第２の偏波と直交する第３の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００１８】
さらに、アンテナ小型化技術もまた採用できる。
【００１９】
ある実施形態は、クロスダイポールアンテナを具備してなる装置を含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体と、対応する半径Ｒを備えた、ある外径を有する外側シールドと、を有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームを具備してなる複数の導電性アームであって、複数のものは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間して、複数のアームのそれぞれの近位端部が中心ポイント付近に配置されるようになっており、かつ、複数のアームのそれぞれは遠位端部において概ね外向きに延在している複数の導電性アームと、を含み、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の有効電気的長さを有しており、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さとは異なる第２の所定の有効電気的長さを有しており、第３のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第３の所定の有効電気的長さを有しており、第３の所定の長さは、第１の所定の有効電気的長さと、半径Ｒの０.３ないし１.２倍との合計と等しく、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第４の所定の有効電気的長さを有しており、第４の所定の有効電気的長さは、第２の所定の有効電気的長さと、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍との合計と等しく、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、第１の所定の有効電気的長さ、第２の所定の有効電気的長さ、第３の所定の有効電気的長さ、および第４の所定の有効電気的長さの一つ以上は、その所定の有効電気的長さよりも物理的に短い。
【００２０】
ある実施形態は、クロスダイポールアンテナを具備してなる装置を含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームであって、アームは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間しており、各アームの近位端部は中心ポイント付近に配置され、かつ、各アームは遠位端部において概ね外向きに延在している、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第３のアームは、近位端部において外側導体に電気的に接続され、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において外側導体に電気的に接続され、かつ、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、同軸構造体の外側シールドの半径は、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの最短のものの長さの少なくとも５０分の１であり、かつ、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームのそれぞれは、同軸構造体によって誘起されるアンテナパターンの歪みを補償するために、同軸構造体の中心から測った場合に、異なる所定の有効電気的長さを有し、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームあるいは第４のアームの一つ以上は、その所定の有効電気的長さよりも物理的に短い。
【００２１】
ある実施形態はクロスダイポールアンテナを具備してなる装置を含み、このクロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体であって、外側シールドは、ある外径および対応する半径Ｒを有する同軸構造体と、アームの第１の対を具備してなる第１のダイポールと、アームの第２の対を具備してなる第２のダイポールと、を具備してなり、第１の対あるいは第２の対の少なくとも一つの対のアームは、外側シールドに接続されたアームが、同軸構造体の中心から測った場合に、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍だけ、中心導体に接続されたアームよりも長いように、固定された非対称有効電気的長さを有し、アンテナの少なくとも一つのアームは、その有効電気的長さよりも短い物理的長さを有する。
【００２２】
ある実施形態は、波長λを有する信号のために使用されることを意図されたクロスダイポールアンテナを設計するための方法を含み、クロスダイポールアンテナは、第１のアーム、第２のアーム、第３のアーム、および第４のアームを具備してなり、当該方法は、クロスダイポールアンテナのシミュレーションモデルを生成するステップであって、シミュレーションモデルは、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、それに対して第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームが接続される同軸構造体と、を含んでいるステップと、シミュレーションモデルのコンピューター実行によってクロスダイポールアンテナをシミュレーションするステップと、第１のアームおよび第３のアームに関する長さａλと共に開始するステップであって、ａに関する値は約０.２５であり、第１のアームは同軸構造体の中心導体に接続され、かつ、第３のアームは同軸構造体のシールドに接続されるステップと、第２のアームおよび第４のアームに関する長さｂλと共に開始するステップであって、ｂに関する値は約０.２５であり、第２のアームは同軸構造体の中心導体に接続され、かつ、第４のアームは同軸構造体のシールドに接続されるステップと、アームの間で直角位相関係が確立されるまで短いアームのａに関する値を調整すると共に長いアームのｂに関する値を調整するステップであって、短いアームのａに関する最終値が長いアームのｂに関する最終値よりも小さく、直角位相関係はシミュレーションモデルのコンピューター実行によって決定されるステップと、同軸構造体の半径Ｒのある割合ｘだけ、第１のアームに対して第３のアームの長さを増大させるステップと、同軸構造体の半径Ｒのある割合ｘだけ、第２のアームに対して第４のアームの長さを増大させるステップと、シミュレーション結果に応じて、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの一つ以上のアーム長を調整するステップと、を含む。
【００２３】
ある実施形態は以下の装置を含み、すなわち当該装置は、第１の偏波方向を有するクロスダイポールアンテナを含み、クロスダイポールアンテナは、中心導体と、対応する半径Ｒを備えた、ある外径を有する外側シールドと、を有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームを具備してなる複数の導電性アームであって、複数のものは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間して、複数のアームのそれぞれの近位端部が中心ポイント付近に配置されるようになっており、かつ、複数のアームのそれぞれは遠位端部において概ね外向きに延在している複数の導電性アームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さを有しており、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さとは異なる第２の所定の長さを有しており、第３のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、かつ、第３の所定の長さを有しており、第３の所定の長さは、第１の所定の長さと、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍との合計と等しく、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、かつ、第４の所定の長さを有しており、第４の所定の長さは、第２の所定の長さと、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍との合計と等しく、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、かつ、当該装置は、第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００２４】
ある実施形態は以下の装置を含み、すなわち当該装置は第１の偏波を有するクロスダイポールアンテナを具備し、クロスダイポールアンテナは、中心導体と外側シールドと、を有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームであって、アームは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間して、各アームの近位端部は中心ポイント付近に配置されており、かつ、各アームは遠位端部において概ね外向きに延在している、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第３のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、かつ、第４のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、同軸構造体の外側シールドの半径は、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの最短のものの長さの少なくとも５０分の１であり、かつ、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームのそれぞれは、同軸構造体によって誘起されるアンテナパターンの歪みを補償するために、同軸構造体の中心から測った場合に、異なる所定の長さを有し、かつ、当該装置は、第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００２５】
ある実施形態は以下の装置を含み、すなわち当該装置は、第１の偏波を有するクロスダイポールアンテナを含み、クロスダイポールアンテナは、中心導体および外側シールドを有する同軸構造体であって、外側シールドは、ある外径および対応する半径Ｒを有している同軸構造体と、アームの第１の対を具備してなる第１のダイポールと、アームの第２の対を具備してなる第２のダイポールと、を具備してなり、第１の対あるいは第２の対の少なくとも一つの対のアームは、外側シールドに接続されたアームが、同軸構造体の中心から測った場合に、半径Ｒの０.１５ないし１.５倍だけ、中心導体に接続されたアームよりも長いように、固定された非対称長さを有し、かつ、当該装置は、第１の偏波と直交する第２の偏波を有する第２のアンテナを含む。
【００２６】
ある装置は、波長λを有する信号のために使用されることを意図されたクロスダイポールアンテナを含み、当該装置は、中心導体と、対応する半径Ｒを備えた、ある外径を有する外側シールドと、を有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームを具備してなる複数の導電性アームであって、複数のものは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間して、複数のアームのそれぞれの近位端部が中心ポイント付近に配置されるようになっており、かつ、複数のアームのそれぞれは遠位端部において概ね外向きに延在している複数の導電性アームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さを有しており、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、かつ、第１の所定の長さとは異なる第２の所定の長さを有しており、第３のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、かつ、第３の所定の長さを有しており、第３の所定の長さは、第１の所定の長さと、半径Ｒの０.３ないし１.２倍との合計と等しく、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、かつ、第４の所定の長さを有しており、第４の所定の長さは、第２の所定の長さと、半径Ｒの０.３ないし１.２倍との合計と等しく、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在している。
【００２７】
ある実施形態はクロスダイポールアンテナを含み、当該クロスダイポールアンテナは、中心導体と外側シールドと、を有する同軸構造体と、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームであって、アームは略平面内に存在すると共に約９０度だけ互いに離間して、各アームの近位端部は中心ポイント付近に配置されており、かつ、各アームは遠位端部において概ね外向きに延在している、少なくとも第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、を具備してなり、第１のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第２のアームは、近位端部において中心導体に電気的に接続され、第３のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、第３のアームは、この第３のアームおよび第１のアームが第１のダイポールを形成するように第１のアームと逆方向に延在しており、第４のアームは、近位端部において外側シールドに電気的に接続され、第４のアームは、この第４のアームおよび第２のアームが第２のダイポールを形成するように第２のアームと逆方向に延在しており、同軸構造体の外側シールドの半径は、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの最短のものの長さの少なくとも５０分の１であり、かつ、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームのそれぞれは、同軸構造体によって誘起されるアンテナパターンの歪みを補償するために、同軸構造体の中心から測った場合に、異なる所定の長さを有する。
【００２８】
ある実施形態はクロスダイポールアンテナを含み、当該クロスダイポールアンテナは、中心導体と外側シールドと、を有する同軸構造体であって、外側シールドはある外径と、対応する半径Ｒとを有する同軸構造体と、アームの第１の対を具備してなる第１のダイポールと、アームの第２の対を具備してなる第２のダイポールと、を含み、第１の対あるいは第２の対の少なくとも一つの対のアームは、外側シールドに接続されたアームが、同軸構造体の中心から測った場合に、半径Ｒの０.３ないし１.２倍だけ、中心導体に接続されたアームよりも長いように、固定された非対称長さを有する。
【００２９】
ある実施形態は、波長λを有する信号のために使用されることを意図されたクロスダイポールアンテナを設計するための方法を含み、クロスダイポールアンテナは、第１のアームと、第２のアームと、第３のアームと、第４のアームと、を具備してなり、当該方法は、クロスダイポールアンテナのシミュレーションモデルを生成するステップであって、シミュレーションモデルは、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームと、それに対して第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームが接続される同軸構造体と、を含んでいるステップと、シミュレーションモデルのコンピューター実行によってクロスダイポールアンテナをシミュレーションするステップと、シミュレーション結果に応じて、第１のアーム、第２のアーム、第３のアームおよび第４のアームの一つ以上のアーム長を調整するステップと、を含む。
【００３０】
図面(一定の率での縮尺ではない)ならびに関連する以下の記述は、本発明の特定の実施形態を説明するために提示したものであり、限定を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】不均一な電流分布を伴う従来型クロスダイポールアンテナのためのアンテナパターンの例を示す図である。
【図２】一様でない位相分離を伴う従来型クロスダイポールアンテナのためのアンテナパターンの例を示す図である。
【図３】従来型クロスダイポールアンテナの平面図である。
【図４】従来型クロスダイポールアンテナのための非対称アンテナパターンの例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態によってアプローチ可能な理想的なアンテナパターンを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図である。
【図７】クロスダイポールアンテナの実施形態の斜視図である。
【図８】従来型アンテナのシミュレーション結果を示す図である。
【図９】クロスダイポールアンテナの実施形態のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】偏波ダイバーシティーを利用するアンテナの２×２アレイの例を示す図である。
【図１１】「ティー」状にモノポールアンテナと組み合わされたクロスダイポールアンテナを利用する偏波ダイバーシティーの別な例を示す図である。
【図１２Ａ】従来型ダイポールの例を示す図である。
【図１２Ｂ】ダイポールのための従来のローディング技術の例を示す図である。
【図１２Ｃ】ダイポールのための従来のローディング技術の例を示す図である。
【図１２Ｄ】ダイポールのための従来のローディング技術の例を示す図である。
【図１２Ｅ】ダイポールのための従来のローディング技術の例を示す図である。
【図１２Ｆ】ダイポールのための従来のローディング技術の例を示す図である。
【図１２Ｇ】ダイポールのための従来のローディング技術の例を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図であり、アームのそれぞれは端部折り曲げによってコンパクト化されている。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図であり、アームのそれぞれは蛇行パターンによってコンパクト化されている。
【図１４Ａ】本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図であり、アームの二つが容量性端部ロードによってコンパクト化され、かつ、アームの二つが蛇行パターンによってコンパクト化されている。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示すクロスダイポールアンテナの斜視図であり、ダイポールアンテナは、チップアンテナを形成するために誘電体ブロック内でコンパクト化されている。
【図１５】「ティー」状にモノポールアンテナと組み合わされたクロスダイポールアンテナを利用する偏波ダイバーシティーの別な例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、特定の実施形態について説明するが、(本明細書中で言及する利点および機能の全てを提供しない実施形態を含む)本発明の他の実施形態は当業者にとって自明であろう。
【００３３】
図５は、本発明の実施形態のためにアプローチ可能な理想的なアンテナパターン５０２を示している。シミュレーションおよび試験結果は、直角位相における対称アンテナフェーザー５０４によって、ギガヘルツの１０倍でさえ、アンテナパターンは１ｄＢ内へと全方向にすることができることを示した。ある用途においては、フェデラルコミュニケーションコミッション(FCC)あるいはその他の規制機関がアンテナ要件を述べている。その他の規制機関あるいは準規制機関としては、the International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS)(これは捜索救助用トランスポンダ(SARTs)を定める)、the International Maritime Organization (IMO)(これは決議A.802(19)におけるSART性能基準を推奨する)、およびthe International Telecommunication Union(ITU)(これはIMO推奨性能およびSOLAS遵守を達成するための技術的特性を制定しかつRecommendation ITU-R M.628-4を出版する(これはアンテナ特性を含む))が挙げられる。規制機関、たとえばFCCなどは、通常、参照によって、こうした基準を包含する。ある例では、ITU-R  M.628.4は、偏波もまた水平状態で、水平線+/-２ｄＢで全方向性を必要とする。直線偏波アンテナの偏りは、使用時、その方向に依存して変化し得る。たとえば、テーブル上に倒した状態で置かれたり、あるいはユーザーの耳の近くにあるときには垂直に保持されるなど、セルラーフォンはさまざまな向きに置かれることがある。したがって、さまざまな直線偏波アンテナは、垂直偏波、水平偏波、あるいは垂直・水平の両偏波を、その向きに依存して発生させることができる。さらに、クロスダイポールアンテナあるいはターンスタイルアンテナに対するユーザーの位置関係によって、偏波は変化し得る。アンテナのアームが水平であるようにクロスダイポールアンテナが水平に設置される場合、水平線付近でアンテナによって放射される波の偏りは水平であり、そしてアンテナは概ね全方向性である。開示された技術は、水平に設置された際に、クロスダイポールアンテナの全方向性を改善する。そうした水平設置は、たとえば、ワイヤレスアクセスポイント用途において有用である。天頂あるいは天底方向に関して、クロスダイポールアンテナは、アームの位相に依存して、右手あるいは左手偏波を伴う円偏波を示す。天頂あるいは天底方向に関する放射は必要とされずかつクロスダイポールアンテナは水平向きを有するSOLAS用途におけるような、ある実施形態では、クロスダイポールアンテナのアームは、水平方向に天頂あるいは天底方向からエネルギーの方向を変えるために、リフレクター間に任意選択で介在させることができる。だが、アーム間の位相の改善はまた円偏波の軸比特性を改善する。軸比は、電界ベクトルによって規定される長軸および短軸の長さの比率である。ある実施形態では、アーム間の改善された位相によって、円偏波の軸比は１に近付くことができる。
【００３４】
本願出願人は、両シミュレーションによってかつ試験において、相対的に高い周波数では、同軸ケーブルに対するアンテナの接続はアンテナパターンを歪めることを想定し、そしてそれを確かめた。遠い昔は、周波数は相対的に低くかつこれに応じて長い波長を有していたので、そうした歪みは比較的小さなものであった。だが、多くの現代的なデバイスは相対的に高い周波数を使用する。たとえば、IEEE 802.11のワイヤレスローカルエリアネットワーク基準の下では、適用周波数は２.４,３.６および５ギガヘルツ(ＧＨｚ)レンジ内にある。別な例では、IEEE 802.16のブロードバンドワイアレスアクセス基準は、１０ないし６６ＧＨｚ、２ないし１１ＧＨｚなどの周波数帯域を使用する。相対的に高い周波数においては、波長は相対的に短くなる。たとえば、１０ＧＨｚの周波数を持つ信号は、僅か約３センチメートルの波長しか持たない。同軸ケーブルのシールド直径はケーブルに依存して広範に変化し得るが、一般に、数センチメートルの範囲において作用する。
【００３５】
本願出願人は、設計ツールはクロスダイポールアンテナ用の全方向アンテナパターンを予測するが、実際には、アンテナパターンは受け容れられない零位を呈することを見出した。こうした零位は、都合の悪いことに、カバレージに「デッドスポット」を発生させることがある。本願出願人は、同軸ケーブル直径に起因するさらなる移相が存在することを見出したが、これは、比較的低い周波数および比較的長い波長では無視できるものの、高い周波数では無視できない。ある実施形態では、同軸ケーブルの外側シールドの半径(直径の半分)が、アンテナのために意図された波長の少なくとも２〜３パーセントである場合、開示した技術が利用されるべきである。得られるアンテナは、良好なカバレージを備えた、より全方向性のアンテナパターンを有する。
【００３６】
図６は本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図である。図面は一定の率で縮尺したものではない。アーム長の差異は、改良をより分かりやすくするために誇張されている。同軸構造体もまた示されている。同軸構造体は、たとえば、同軸ケーブル、同軸ケーブル用のコネクター、アダプター、あるいはアンテナ自体のフレームの一部に対応できる。図６において、クロスダイポールアンテナの導電性部分のみが示されている。シングルクロスダイポールアンテナが示されているに過ぎないが、本発明の実施形態は、ベイド(bayed)アレイにおけるようなクロスダイポールアンテナのアレイに適用可能である。さらに、相対的に細い、長尺なアームと関連付けて図示しているが、アンテナのアームはさまざまな形状を有することができる。
【００３７】
同軸構造体は中心導体６０２と外側シールド６０４とを含む。同軸ケーブルにおいては、誘電性素材が中心導体６０２と外側シールド６０４との間のスペースに充填される。
【００３８】
上から反時計回りに、アンテナは、第１のアーム６１２、第２のアーム６１４、第３のアーム６１６、および第４のアーム６１８を有する。アームの鏡像もまた適用可能である。ある実施形態では、アーム６１２,６１４,６１６,６１８は「ファン」形状であり、かつ、プリント回路上に形成される。最適化技術が各ダイポールに適用されるので、図示されたアーム６１２,６１４,６１６,６１８はいずれも同じ長さを持たない。だが、以下で説明するように、次善の解決策においては、最適化技術がダイポールの対のただ一つのダイポールに適用される。当業者にとって、クロスダイポールアンテナの正確な寸法は同軸フィードライン直径およびアンテナに関して意図された周波数帯域に依存して変化することは明らかである。
【００３９】
第１のアーム６１２および第３のアーム６１６は第１のダイポールを形成する。第２のアーム６１４および第４のアーム６１８は第２のダイポールを形成する。従来のクロスダイポールアンテナにおいては、第１のアーム６１２および第３のアーム６１６はそれぞれ同じ長さを有しており、かつ、それぞれ、意図された周波数帯域に関する波長の半分よりも短い。さらに、従来のクロスダイポールアンテナにおいては、第２のアーム６１４および第４のアーム６１８はそれぞれ同じ長さを有しており、かつ、それぞれ、意図された周波数帯域に関する波長の半分よりも長い。
【００４０】
図示する実施形態では、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４(そのいずれもが、同軸構造体の中心導体６０２に電気的に接続される)は一般的な長さのものである。第３のアーム６１６および第４のアーム６１８は同軸構造体の外側シールド６０４に電気的に接続され、かつ、好ましくは外側シールド６０４の半径Ｒの約０.６倍だけ、一般的な長さよりも長い。
【００４１】
【表１】
0005502200.tif 000002
【００４２】
表１は、アンテナに関する、接続、相対角度、およびアーム長をまとめたものである。各アームの長さとは、同軸フィードラインの中心から遠位端部までであり、この場合、各アームの近位端部が中心導体にあるいは外側シールドに適切に接続される。従来技術とは対照的に、各ダイポールのアーム長は同じではない。図示する実施形態では、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４は従来技術の対応するアーム３１２,３１４(図３)よりも短く、かつ、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８は従来技術の対応するアーム３１６,３１８(図３)よりも長い。表１において、ファクターａは、従来のクロスダイポールアンテナの短いアームのために使用される割合に対応する。ファクターｂは従来のクロスダイポールアンテナの長いアームのために使用される割合に関する。通常、熟練した専門家はファクターａに関する、そしてファクターｂに関する出発ポイントとして０.５を使用し、そして、対応するアームをより容量性のものとするためにａを小さくし、かつ、対応するアームをより誘導性のものとするためにｂを大きくする。これによって位相は４５度だけ進められかつ遅らせられるが、これは、今度は、アーム間の所望の直角位相関係を生み出す。ベクター電圧計、ネットワークアナライザー、およびシミュレーションモデルが、通常は、ファクターａおよびファクターｂに対応する所望の長さを生み出すために採用される。本願出願人は、同軸ケーブルなどの、対応する同軸構造体の外側導体の半径Ｒ(直径の半分)が、外側導体に接続されたこれらのアームに関するアーム長に影響を与えることを見出した。外側導体によって生み出されるアンテナパターンへの歪み作用は、同軸構造体外径がアームの長さに対して大きくなるとき、より激しいものとなる。周波数が高くなるとき、アーム長は減少する。さらに、大径同軸構造体は高周波数においてロスが少ないので、周波数が高くなるとき、より大径の同軸構造体を使用することが望ましい。ある実施形態では、開示された技術は、１ＧＨｚ超でアンテナパターンに顕著な利益をもたらす。ある実施形態では、図示する技術は、同軸構造体の外側シールドの半径がアーム６１２,６１４,６１６,６１８の最も短いものの少なくとも５０分の１(１／５０)であるか、アーム６１２,６１４,６１６,６１８の最も短いものの少なくとも３０分の１(１／３０)である場合に、適用可能である。
【００４３】
定数Ｒは、同軸構造体の外側シールド６０４の半径を表す。ファクターｘは、小数、好ましくは０.６に対応し、これには、半径Ｒが掛けられ、そして第３のアーム６１６および第４のアーム６１８の長さに付加される。ファクターｘに由来する付加的な長さは、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８に関して同じである必要はない。だが、ファクターｘは比較的広い範囲で変化できる。たとえば、ｘは約０.５４と約０.６６との間で変化できる。別な例では、ｘは約０.４８と約０.７２との間で変化できる。別な例では、ｘは約０.４８と約０.７８との間で変化できる。別な例では、ｘは約０.３と約１.２との間で変化できる。別な例では、ｘは約０.１５と約１.１５との間で変化できる。ｘに関するその他の適用可能な値は、当業者であれば容易に決定できる。
【００４４】
変更されたアーム長は、高い周波数での作動のためのアンテナパターンに関して重要な特質である。ある実施形態では、アーム長は予め決定された長さであるか固定された長さであり、エンドユーザーが調整することはできない。たとえば、各アームは、回路基板上の導電性トレースから形成できる。代替実施形態では、アームは、ロッド、チューブ、ワイヤフレーム、プレートなどから形成できる。
【００４５】
図７は、図６に関連して先に説明したクロスダイポールアンテナの実施形態の斜視図である。繰り返すが、アンテナの導電性部分しか示していない。図６および図７に現れる同じ部品は、同じ参照数字で示している。図６に関連して先に説明したように、図示する実施形態の鏡像もまた適用可能である。
【００４６】
回転が必要でないので、アンテナのアーム６１２,６１４,６１６,６１８はプリント回路基板上の導電性トレース(通常は銅)を用いて具現化できる。たとえば、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４は回路基板の第１の側(たとえば上側)に形成でき、かつ、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８は回路基板の第２の側(たとえば下側)に形成できる。たとえば、中心導体６０２は、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４のためのトレースに電気的に接続するためにハンダ付けでき、かつ、外側シールド６０４は、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８のためのトレースに接続するためにハンダ付けできる。代替実施形態では、トレースは回路基板の異なる層上に形成されるが、これは、必ずしも、回路基盤の対向する面上でなくてもよい。もちろん、アダプターおよび／またはコネクターを、同軸構造体とアンテナのアーム６１２,６１４,６１６,６１８との間に配置してもよい。
【００４７】
好ましくは、アンテナの各ダイポールからの一つのアームの長さは、同軸構造体の影響を補償するために、標準的なクロスダイポール寸法のそれから延長される。だが、代替実施形態では、より小さいダイポールが、本明細書に開示したように、変更された長さを備えたアームを有する。
【００４８】
さまざまなソフトウエアプログラムがアンテナを設計するために利用できる。たとえば、EZNEC(これは以下のURL:＜http://www.eznec.com/＞から入手可能なソフトウエアツールである)が利用できる。図８および図９に示すシミュレーションを作動させるために、本願出願人は１０００のファクターでサイズおよび波長を拡大した(１／１０００のファクターでの周波数の縮小)。インチの１０００分の１の全ての寸法はインチへと拡大され、かつ、ギガヘルツ(ＧＨｚ)の周波数はメガヘルツ(ＭＨｚ)へと縮小された。
【００４９】
表２および表３は、約９.４ＧＨｚでの動作に適したアンテナのためのディメンジョンの例を示している。表２は従来技術の図３に対応し、かつ、表３は図６および図７に示す実施形態に対応する。これらの長さは、同軸構造体の中心から測ったものである。さらにシミュレーションモデルは、０.１インチ直径同軸ケーブルフィードラインを含んでいた。
【００５０】
【表２】
0005502200.tif 000003
【００５１】
【表３】
0005502200.tif 000004
【００５２】
シミュレーションは無損失ケーブルを仮定し、かつ、自由空間内で設計された(無接地)。フィードラインのシールドの開放端部の効果をモデル化するために、八角形パターンのワイヤがこのモデル内に組み込まれた。さらに、スポークパターンのワイヤが、シールドの開放端部のモデリングのために、八角形パターンのワイヤに対して電流を導いた。
【００５３】
図８は、表２に示すディメンジョンを有する、９.４ＧＨｚでの従来型アンテナのシミュレーション結果を示している。シミュレーションモデルに組み込まれたフィードラインによって、シミュレーションは、好ましくない「インゲン豆」形状を示した。
【００５４】
図９は、表３に示すディメンジョンを有する、９.４ＧＨｚでのクロスダイポールアンテナの実施形態のシミュレーション結果を示している。フィードラインもまた図９においてはモデル化される。シミュレーション結果によって示されるように、アンテナパターンは概ね全方向性である。模擬モデルは、プリント回路基板上に容易に形成できる「ファン」形状アームを有するフラットアンテナに対応する。ファン形状アンテナのそれぞれは、シミュレーションにおいては、３本のワイヤによってモデル化される。
【００５５】
シングルクロスダイポールに関連して説明したが、本明細書中で説明したクロスダイポールアンテナの原理および利点はまた、アンテナアレイに対して、あるいは、クロスダイポールアンテナが二つのディスク間に挟み込まれた場合などのリフレクターを備えた組み合わせに対して適用可能である。そうした形態は、捜索救助用トランスポンダ(SARTs)において有用である。ある実施形態では、複数のクロスダイポールアンテナが、アレイの高さに沿って離間して配置されたアームのセットを備えた垂直同軸フィードラインと共にアレイ内に配置できる。リフレクターを備えた別の実施形態では、天底あるいは天頂方向が望まれ、かつ、クロスダイポールアンテナは、リフレクター用の供給源として円偏波を発するが、これは、たとえば、パラボラリフレクターすなわちディッシュ、あるいはキャビティバックド(cavity-backed)円偏波アンテナを形成するために使用されるその他のリフレクターであってもよい。たとえば、本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナは、クロスダイポールアンテナの別な側でディッシュに供給するために、クロスダイポールアンテナの一方側においてプレートと組み合わされてもよい。
【００５６】
特定の偏波の本発明のクロスダイポールアンテナ実施形態は、有利なことには、直交偏波を特徴とするアンテナシステムを形成するために、クロスダイポールアンテナの偏波と直交する偏波を有する一つ以上の別なアンテナと組み合わせることができるが、これは、偏波ダイバーシティおよび／または空間多重化のために利用できる。たとえば、水平偏波を有するクロスダイポールアンテナは、垂直偏波を有するダイポールアンテナあるいはモノポールアンテナと組み合わせることができる。空間多重化の場合、垂直偏波を有する電磁波は独立した情報を運ぶことができ、これは、単一偏波システムに比べて、データレートの増大を可能とすることができる。たとえば、M.Shafi、M.Zhang、A.L.Moustakas、P.J.Smith、A.F.Molisch、F.TufvessonおよびS.H.Simon著、Polarized MIMO Channels in 3D: Models, Measurements and Mutual Information, IEEE J. Selected Areas Comm.、24、514-527(2006年)を参照されたい。したがって、データレートは、直交偏波を送信／受信できないシステムに比べて、概ね２倍にすることができる。偏波ダイバーシティの例に関して、同じ情報は二つの直交偏波によって伝達でき、しかも二つの偏波のフェーディングは同一であるので、偏波ダイバーシティは、より大きな信号ロバストネスを実現する。偏波ダイバーシティによって、互いに直交する偏波を有する波は、直交偏波を持たない波よりも、互いに干渉する程度が著しく少ない。したがって、水平偏波を利用するシステムを介して伝達できるスループットすなわちデータレートは、偏波ダイバーシティを伴わないシステムのそれの、ほとんど２倍となり得る。偏波ダイバーシティのための別なアンテナとクロスダイポールアンテナを組み合わせる多くの形態が実施可能であり、そして以下の形態は例証であり限定ではない。
【００５７】
図１０は偏波ダイバーシティーを利用するアンテナの２×２アレイの例を示している。このアレイは、多重入力および多重出力(ＭＩＭＯ)システムのコンポーネントとして利用できる。２×２アレイの各アンテナはそれ自身の同軸構造体に接続されるが、これは同軸ケーブル(硬質あるいはフレキシブル)であってもよい。同軸構造体の他端は、続いて、送信機、受信機、送信機／受信機、トランシーバーなど(図示せず)に接続できる。
【００５８】
図１０の図示する実施形態では、第１のクロスダイポールアンテナ１００２および第２のクロスダイポールアンテナ１００４は第１の方向の偏波を実現する。第１のクロスダイポールアンテナ１００２および第２のクロスダイポールアンテナ１００４は、図６および図７に関連して先に説明したクロスダイポールアンテナに対応する。第１のモノポールアンテナ１００６および第２のモノポールアンテナ１００８は、第１の方向と直交する第２の方向における偏波を実現する。たとえば、第１の偏波は水平であってもよく、かつ、第２の偏波は垂直であってもよい。
【００５９】
ある実施例では、第１のモノポールアンテナ１００６は、同軸構造体１０１４の中心導体部分１０１０および折り返し部分１０１２から形成される。中心導体部分１０１０および折り返し部分１０１２のそれぞれは、概ね、関心のある周波数に関する四分の一波長である。折り返し部分１０１２は同軸構造体１０１４のシールドに対して接続される。もちろん、アンテナは、下にある構造体が肉眼で認識できないようにプラスチックでカプセル化されてもよい。
【００６０】
アンテナ１００２,１００４,１００６、１００８は、同じ周波数レンジを有してもよく、あるいは異なる周波数レンジを有してもよい。代替実施形態では、ダイポールアンテナは、第１のモノポールアンテナ１００６および第２のモノポールアンテナ１００８の一つ以上の代わりに使用可能である。
【００６１】
上記アレイは２×２以外のディメンジョンを有することができる。たとえば、二つのアンテナのより小さなアレイを、たとえば、互いに直交する偏波を伴う第１のクロスダイポールアンテナ１００２および第１のモノポールアンテナ１００６を使用できる。
【００６２】
他の変形例は、３×３アレイで、４×４アレイで、あるいはさらに大きくアンテナを配置するといった、アレイのサイズの増大に対応する。もちろん、数多くの変更が可能である。たとえば、三角形アレイ、円形アレイなどの非矩形アレイが適用可能である。
【００６３】
図１１は、「ティー」を使用してモノポールアンテナ１１０４と組み合わされたクロスダイポールアンテナ１１０２を用いる直交偏波を伴うアンテナの別な例を示している。図示する実施形態は「オールインワン」設計の例である。別な「オールインワン」形態は、当業者であれば、容易に決定可能である。クロスダイポールアンテナ１１０２は、図６および図７に関連して先に説明したクロスダイポールアンテナに対応し得る。同軸構造体の端部１１０６は、送信機、受信機、送信機／受信機、トランシーバーなどに接続される。「ティー」のセクションの長さは、インピーダンス不整合について修正するために調整可能である。Smith Chartなどの技術が設計者を支援するために利用できる。
【００６４】
図示する例では、同じフィードラインが、同じ信号に関する二つの直交偏波を実現するためにクロスダイポールアンテナ１１０２およびモノポールアーム１１０４の両方に供給する。同じフィードラインがクロスダイポールアンテナ１１０２およびモノポールアーム１１０４の両方に供給するとき、可変位相シフター(図示せず)が、クロスダイポールアンテナ１１０２とモノポールアンテナ１１０４との間に相対的位相差を発生させるために、ティーと、クロスダイポールアンテナ１０２およびモノポールアンテナ１１０４の少なくとも一方との間に挿入されるべきであり、移相は、それが、検出された信号全部の信号対ノイズおよび干渉比における改良につながるように選択される。ある実施形態では、可変位相シフターは、経路長を変更するために選択されかつ選択が取り消される複数の選択可能な経路長を有するデバイスに対応する。ＰＩＮダイオードが特定の経路を機能させるために使用可能である。これらＰＩＮダイオードは、マイクロプロセッサーなどの制御回路からの制御信号に応答して選択的に作動させることができる。既成の位相シフターを、これに代えて利用できる。たとえば、適当な位相シフターは、Narda Microwave, Microtek Inc.などから入手可能である。
【００６５】
移相周波数に関して、位相の全サイクル(３６０度)を偏移させる移相のための周波数は非常に広い範囲で変更可能であるが、システムの受信機と送信機との間の最大見込みドップラー偏位周波数と少なくとも同じくらい高いものであるべきである。もちろんドップラー偏移周波数は伝達されるＲＦ周波数と共に変化する。たとえば、WiFiワイヤレスアクセスポイントの例において、ワイヤレスアクセスポイントのコントローラーあるいはマイクロプロセッサーは、可変位相シフターの移相を制御できる。移相周波数は、これに限定されるわけではないが、数千ヘルツといった特定の周波数へ予め決定でき、あるいは、遭遇するドップラー周波数の変化に応答して適切に調整可能である。
【００６６】
代替実施形態では、クロスダイポールアンテナ１１０２およびモノポールアンテナ１１０４は、その相対的向きを維持できるが、その代わりに、別個のフィードラインに接続できる。別個のフィードラインへの／それからの信号は、ベースバンドから／それへと偏移させられたアップ(ダウン)周波数であってもよく、この結果、ベースバンドにおける信号の別個の処理が可能である。この解決策は、ダイバーシティおよび空間多重化の両方のために利用できる。
【００６７】
フルサイズクロスダイポールアンテナに関連して先に説明したが、クロスダイポールアンテナの原理および利点はまたクロスダイポールアンテナの小型バージョンにも当てはまる。アンテナ技術に関連する小型化は単なる拡大縮小ではない。フルサイズクロスダイポールアンテナに関して、アンテナのアームの物理的な長さは電気的な長さと同じである。したがって、表１、表２および表３に関連して先に説明したアームに関する長さは、アームの物理的長さおよびその電気的長さの両方に当てはまる。
【００６８】
アンテナ小型化に関して、ダイポールのアームの物理的長さは、アームの有効電気的長さあるいは仮想長さよりも短くてもよい。小型化されたアームの有効電気的長さは、(容量性ロードを避けるために)直線状の、非常に細い導体を用いてかつ自由空間内で形成されるならば、電気的性能のためにアームが有するであろう対応する長さである。アンテナ小型化技術は従来公知であり、かつ、高い比誘電率および／または高い比透磁率を備えた物質中にアンテナを埋め込む技術と同様、ローディング技術を含む。ローディング技術の例に関しては、2006年7月付けの、Compact Integrated Antennasというタイトルの、Freescale SemiconductorからのApplication Note AN2731(改訂版１.４)を挙げることができ、これは、以下のURL:＜http://www.freescale.com/files/rf if/doc/app note/AN2731.pdf＞から利用可能である。
【００６９】
極めて広範囲のローディング技術が、有効電気的長さ関係を維持しながら、クロスダイポールアンテナの一つ以上のアームを物理的に短くするために使用できる。アンテナ小型化に関して、表１、表２および表３に関連して先に説明したアームに関する長さは、アームの有効電気的長さに当てはまり、かつ、小型化されたアームのための物理的長さから変化し得る。
【００７０】
比較のために、図１２Ａは従来のダイポールの例を示す。図１２Ｂ〜１２Ｇは、本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの一つ以上のアームに適用できるダイポールのための従来のローディング技術の非網羅的な例を示している。それ以外のローディング技術(やがて発見されるローディング技術を含む)もまた適用可能である。図１２Ｂ〜１２Ｇにおいて、ローディング技術はダイポールの各アームに適用される。だが、こうしたロード技術は、ダイポールの一方あるいは両方のアームに対して(たとえば一つの非ロードアームおよび一つのロードアーム)に対して、クロスダイポールアンテナの一方あるいは両方のダイポールに対して適用可能であり、一つ以上のタイプのロード技術がクロスダイポールアンテナのダイポールにあるいはその両方のダイポールに適用可能であるように組み合わせることができ、そして、一つ以上のロード技術がクロスダイポールアンテナの特定のアームに対して適用できるように組み合わせることさえ可能である。
【００７１】
図１２Ｂは屈曲ダイポールの例を示している。図１２Ｃは折り曲げ、図示する例では、二重折り曲げダイポールの例を示している。図１２Ｄは容量性端部ローディングの例を示しており、これはまた「トップハット」として公知である。容量性端部ローディングは、アームの遠位端部において容量性プレートを使用することで具現化できる。図１２Ｅは蛇行パターンローディングの例を示している。図１２Ｂ〜１２Ｅに示すローディング技術は図示するように二次元において平坦に具現化できる。これは、アンテナが一体化された回路の一部である場合に、あるいはその他のパッケージングの理由から有利である。だが、ローディング技術はまた、屈曲、折り曲げ、端部ロード、あるいは三次元蛇行であってもよい。図１２Ｆは誘導性ローディングの例を示しており、これは、通常、コイルを用いて具現化できる。図１２Ｇは、ヘアピン形態でスタブローディングの例を示している。別な例では、アームは「ファン」形状を有することができる。ファン形状アームに関して、遠位端部におけるアームの一部は、同軸構造体により近いアームの一部よりも幅広である。
【００７２】
図１３Ａは、本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図であり、アーム１３１２,１３１４,１３１６,１３１８のそれぞれは端部折り曲げによってコンパクト化されている。同軸構造体は中心導体１３０２および外側シールド１３０４を含むが、これは、図６に関連して先に説明した中心導体６０２および外側シールド６０４に対応し得る。第１のアーム１３１２、第２のアーム１３１４、第３のアーム１３１６および第４のアーム１３１８は、図６に関連して先に説明した実施形態の第１のアーム６１２、第２のアーム６１４、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８のそれぞれと同じ有効電気的長さを有するが、アーム１３１２,１３１４,１３１６,１３１８は物理的に短い。アンテナの鏡像もまた適用可能である。図１３Ａのアンテナは例証目的で描かれたものであり、必ずしも一定の縮尺ではない。アーム端部のそれぞれが折り曲げられた状態で示されているが、別な実施形態では、一つ、二つ、あるいは三つのアームが端部折り曲げによってコンパクト化され、そして別なアームはコンパクト化されないか、あるいは異なる手法でコンパクト化される。したがって、小型化されたアームは、屈曲アーム、折り曲げアーム、容量性およびロードアーム、蛇行パターンロードアーム、あるいは誘導性ロードアームの少なくとも一つに対応し得る。
【００７３】
図１３Ｂは、本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図であり、アーム１３３２,１３３４,１３３６,１３３８のそれぞれは蛇行によってコンパクト化されている。同軸構造体は中心導体１３２２および外側シールド１３２４を含むが、これは、図６に関連して先に説明した中心導体６０２および外側シールド６０４に対応し得る。第１のアーム１３３２、第２のアーム１３３４、第３のアーム１３３６および第４のアーム１３３８は、図６に関連して先に説明した実施形態の第１のアーム６１２、第２のアーム６１４、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８のそれぞれと同じ有効電気的長さを有するが、アーム１３３２,１３３４,１３３６,１３３８は物理的に短い。アンテナの鏡像もまた適用可能である。図１３Ｂのアンテナは例証目的で描かれたものであり、必ずしも一定の縮尺ではない。アーム端部のそれぞれが蛇行状態で示されているが、別な実施形態では、一つ、二つ、あるいは三つのアームが蛇行によってコンパクト化され、そして別なアームはコンパクト化されないか、あるいは異なる手法でコンパクト化される。蛇行パターンはまた、インピーダンス整合のためのスタブを含み得る。
【００７４】
図１４Ａは、本発明の実施形態に基づくクロスダイポールアンテナの平面図であり、アーム１４１２,１４１６の二つは容量性端部ロードによってコンパクト化され、かつ、アーム１４１４,１４１８の二つは蛇行パターンによってコンパクト化されている。同軸構造体は中心導体１４０２および外側シールド１４０４を含むが、これは、図６に関連して先に説明した中心導体６０２および外側シールド６０４に対応し得る。第１のアーム１４１２、第２のアーム１４１４、第３のアーム１４１６および第４のアーム１４１８は、図６に関連して先に説明した実施形態の第１のアーム６１２、第２のアーム６１４、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８のそれぞれと同じ有効電気的長さを有するが、アーム１４１２,１４１４,１４１６,１４１８は物理的に短い。アンテナの鏡像もまた適用可能である。図１４Ａのアンテナは例証目的で描かれたものであり、必ずしも一定の縮尺ではない。もちろん、その他の組み合わせも可能である。
【００７５】
図１４Ｂは図１４Ａに示すクロスダイポールアンテナの斜視図である。さらに、アンテナのアームは、高い比誘電率εｒおよび／または高い比透磁率μｒを有する素材内に埋設される。高い比誘電率εｒ、高い比透磁率μｒ、あるいは両方の特性は、アームに関するより大きな有効電気的長さを維持しながら、アンテナの物理的サイズをさらに縮小させることができる。
【００７６】
アンテナのアームは、パッケージングあるいは小型化のために高い比誘電率εｒおよび／または高い比透磁率μｒを有する素材内に埋設することができる。自由空間の比誘電率および比透磁率は１である。ある実施形態では、高い比誘電率は少なくとも１.１の比誘電率に関する値を含む。ある実施形態では、高い比透磁率は少なくとも１.１の比透磁率に関する値を含む。小型化のためにあるいはパッケージングのために望まれる場合、高い比誘電率εｒ特性および／または高い比透磁率μｒ特性を備えた素材内へのアームの埋め込みは、別のフルサイズアンテナに対して、かつ、図１２Ｂ〜１２Ｇに関連して先に説明したローディング技術の一つ以上を利用するアンテナに対して適用可能である。
【００７７】
図１５は、可変シフター１５０８を加えた状態で図１１の例を示している。図示する実施形態では、可変位相シフター１５０８は、ティーとモノポールアンテナ１１０４との間に挿入される。たとえば、ワイヤレスアクセスポイントのコントローラーあるいはマイクロプロセッサーは入力「位相偏移制御」によって示すように可変位相シフターの移相を制御することができる。移相周波数は、これに限定されるわけではないが、数千ヘルツといった特定の周波数へ予め決定でき、あるいは、遭遇するドップラー周波数の変化に応答して適切に調整可能である。
【００７８】
図６に戻ると、別な実施形態では、第１のアーム６１２および第３のアーム６１６は第１のダイポールを形成する。第２のアーム６１４および第４のアーム６１８は第２のダイポールを形成する。従来のクロスダイポールアンテナにおいては、第１のアーム６１２および第３のアーム６１６は同じ長さを有し、かつ、それぞれ、意図された周波数帯域に関する波長の４分の１よりも短い。また、従来のクロスダイポールアンテナにおいては、第２のアーム６１４および第４のアーム６１８は同じ長さを有し、かつ、それぞれ、(ある小型化技術の使用にもかかわらず)意図された周波数帯域に関する波長の４分の１よりも長い。本発明の実施形態によれば、クロスダイポールアンテナのダイポールのアーム長は、以下の表４に関連して説明するように変化し得る。
【００７９】
【表４】
0005502200.tif 000005
【００８０】
ある実施形態では、四つの調整ファクターｙ1,ｙ2,ｙ3およびｙ4は同一である必要はなく、そして、好ましくは、全ての四つのアームが性能のために最適化される。表３に関連して先に説明した形態においては、この例は、図９に示すパターンをもたらし、有利なことには、相対的に等しい振幅を備えた相対的に良好な移相矩象を呈する。それどころか、表２の形態は図８に示すパターンをもたらす。表４に関して先に説明した形態に戻ると、調整ファクターｙ3およびｙ4による外側シールド接続アーム６１６,６１８の延長は、内側導体接続アーム６１２,６１４の調整ファクターｙ1およびｙ2による短縮によって実現される。
【００８１】
表５(以下に示す)は、アンテナの別な実施形態に関する、接続、相対角度、およびアーム長をまとめたものである。各アームの長さとは、同軸フィードラインの中心から遠位端部までであり、この場合、各アームの近位端部が中心導体にあるいは外側シールドに適切に接続される。従来技術とは対照的に、各ダイポールのアーム長は同じではない。図示する実施形態では、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４(図６)は従来技術の対応するアーム３１２,３１４(図３)よりも短く、かつ、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８は従来技術の対応するアーム３１６,３１８(図３)よりも長い。表５において、ファクターａは、従来のクロスダイポールアンテナの短いアームのために使用される割合に対応する。ファクターｂは従来のクロスダイポールアンテナの長いアームのために使用される割合に関する。ある実施形態では、熟練した専門家はファクターａに関する、そしてファクターｂに関する出発ポイントとして０.２５を使用する。この場合、対応するアームをより容量性のものとするためにａを小さくし、かつ、対応するアームをより誘導性のものとするためにｂを大きくすることによって、電流の位相はそれぞれ進められかつ遅らせられる。各位相が４５度だけ変更されたとき、アーム間の所望の直角位相関係が確立される。ベクター電圧計、ネットワークアナライザー、およびシミュレーションモデルが、通常は、ファクターａおよびファクターｂに対応する所望の長さを生み出すために採用される。本願出願人は、同軸ケーブルなどの、対応する同軸構造体の外側導体の半径Ｒ(直径の半分)が、外側導体に接続されたこれらのアームに関するアーム長に影響を与えることを見出した。外側導体によって生み出されるアンテナパターンへの歪み作用は、同軸構造体外径がアームの長さに対して大きくなるとき、より激しいものとなる。周波数が高くなるとき、アーム長は減少する。さらに、大径同軸構造体は高周波数においてロスが少ないので、周波数が高くなるとき、より大径の同軸構造体を使用することが望ましい。ある実施形態では、開示された技術は、１ＧＨｚ超でアンテナパターンに顕著な利益をもたらす。たとえば、図９のパターンを参照されたい。対照的に、従来技術によれば、図８の「インゲン豆」形状パターンは修正可能ではない。ある実施形態では、図示する技術は、同軸構造体の外側シールドの半径がアーム６１２,６１４,６１６,６１８の最も短いものの少なくとも５０分の１(１／５０)であるか、アーム６１２,６１４,６１６,６１８の最も短いものの少なくとも３０分の１(１／３０)である場合に、適用可能である。
【００８２】
定数Ｒは、同軸構造体の外側シールド６０４の半径を表す。ファクターｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は、小数、好ましくは０.６に対応し、これには、半径Ｒが掛けられ、そして第３のアーム６１６および第４のアーム６１８の長さに付加される。だが、ファクターｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は比較的広い範囲で変化できる。たとえば、ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は約０.５４と約０.６６との間で変化できる。別な例では、ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は約０.４８と約０.７２との間で変化できる。別な例では、ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は約０.４８と約０.７８との間で変化できる。別な例では、ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は約０.３と約１.２との間で変化できる。別な例では、ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４は約０.１５と約１.１５との間で変化できる。ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４に関するその他の適用可能な値は、当業者であれば容易に決定できる。
【００８３】
表４は、約９.４ＧＨｚでの動作に好適なアンテナの実施形態のためのディメンションの例を示すが、ここで、アンテナは、プリント回路(ＰＣ)基板上の銅トレースを用いて形成されたファン形状アームを有する。ＰＣ基板の誘電体だけでなくアームのそうしたファン形状は、僅かな小型化効果を有し、その結果、図示する実施形態のアーム長はそれぞれ自由空間波長の４分の１よりも短い。たとえば、遠位端部におけるアームの開拡は、図１２Ｄに関連して先に説明した容量性端部ロードアームと類似の効果を有する。こうした長さは同軸構造体の中心から測ったものである。さらに、シミュレーションモデルは、０.１インチ直径同軸ケーブルフィードラインを含んでいた。
【００８４】
【表５】
0005502200.tif 000006
【００８５】
表５において、「アーム」の行は特定のアームを表し、「接続」の行はアームに関する接続を表し、「adj」の列は表４に関連して先に説明したようなアームに関する調整に対応する。「adj./Ｒ」の行は、０.１インチ直径(０.０５インチ半径)同軸構造体を備えた表３に示された例において使用されるように、ｙ１,ｙ２,ｙ３およびｙ４に関する実際の値を示している。「adj.(インチ)」の行は調整量をインチで示している。「アーム長」の行はアーム全長を示し、そして「相対adj./Ｒ」は、表１に関連して先に説明した対応するｘ値を示している。
【００８６】
アンテナのアーム６１２,６１４,６１６,６１８はプリント回路基板上の導電性トレース(通常は銅)を用いて具現化できる。たとえば、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４は回路基板の第１の側(たとえば上側)に形成でき、かつ、第３のアーム６１６および第４のアーム６１８は回路基板の第２の側(たとえば下側)に形成できる。たとえば、中心導体６０２は、第１のアーム６１２および第２のアーム６１４のためのトレースに対して電気的に接続するためにハンダ付けでき、かつ、外側シールド６０４は第２のアーム６１４および第４のアーム６１８のためのトレースに接続するためにハンダ付けできる。代替実施形態では、トレースは回路基板の異なる層上に形成されるが、これは必ずしも回路基板の対向する面上ではない。もちろん、アダプターおよび／またはコネクターを同軸構造体とアンテナのアーム６１２,６１４,６１６,６１８との間に配置することもできる。
【００８７】
上記クロスダイポールアンテナは、これに限定されるわけではないが、ベースステーション、ワイヤレスルータ、ワイヤレスアクセスポイント、ワイヤレスブリッジ、セルラーテレフォンベースステーション、セルラーテレフォン、ワイヤレスコンピューター、ポータブルあるいはハンドヘルドコンピューター、テレビ用のセットトップボックス、ビデオゲーミングコンソール、双方向キオスク、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタル音楽プレイヤー、その他の電子デバイスあるいはその組み合わせといった、さまざまな用途において使用できる。クロスダイポールアンテナを使用可能な用途のその他の例はフェムトセル内である。
【００８８】
以上、さまざまな実施形態について説明してきた。特定の実施形態を参照して説明したが、この説明は例証を意図したものであり、限定を意図していない。さまざまな変更および用途は当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【００８９】
５０２  アンテナパターン
５０４  対称アンテナフェーザー
６０２  中心導体
６０４  外側シールド
６１２  第１のアーム
６１４  第２のアーム
６１６  第３のアーム
６１８  第４のアーム
１００２  第１のクロスダイポールアンテナ
１００４  第２のクロスダイポールアンテナ
１００６  第１のモノポールアンテナ
１００８  第２のモノポールアンテナ
１０１０  中心導体部分
１０１２  折り返し部分
１０１４  同軸構造体
１１０２  クロスダイポールアンテナ
１１０４  モノポールアーム
１３０２  中心導体
１３０４  外側シールド
１３１２  第１のアーム
１３１４  第２のアーム
１３１６  第３のアーム
１３１８  第４のアーム
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
0005502200.tif 000019
【図１２Ｃ】
0005502200.tif 000020
【図１２Ｄ】
0005502200.tif 000021
【図１２Ｅ】
0005502200.tif 000022
【図１２Ｆ】
0005502200.tif 000023
【図１２Ｇ】
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【図１３Ａ】
0005502200.tif 000025
【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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