(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電性プレートと、第２の導電性プレートと、第３の導電性プレートとを有するアンテナ装置であって、
前記第１の導電性プレートと前記第２の導電性プレートとは共に第１平面に位置し、
前記第３の導電性プレートは前記第１平面に実質的に平行な第２平面に位置し、
前記第１、第２及び第３の導電性プレートは平行６面体のアンテナ形態を形成し、前記平行６面体のアンテナ形態は、前記第１平面にある第１端面と、前記第２平面にある第２端面と、前記第１及び第２端面と交差する４つのプレート間端面とを有し、
前記第１の導電性プレート及び前記第２の導電性プレートの各々は１つ以上の導電性接続部を有し、少なくとも１つの導電性接続部は、前記平行６面体のアンテナ形態における４つのうちの何れかのプレート間端面に沿って形成され、
前記４つのプレート間端面の各々は、各自のプレート間端面に沿って形成される１つより多い数の導電性接続部を有しておらず、
前記第１の導電性プレートが、前記第３の導電性プレートに至る第１の導電性接地接続部を有し、前記第２の導電性プレートが、前記第３の導電性プレートに至る第２の導電性接地接続部を有する、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の導電性プレート、前記第２の導電性プレート及び前記第３の導電性プレートが、連続的な金属片により形成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１の導電性プレート、前記第２の導電性プレート及び前記第３の導電性プレートが、非導電性支持部の周囲のフレキシブル印刷回路により形成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の導電性プレートが、アクティブアンテナアームと導電性給電接続部とを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の導電性プレートの前記導電性給電接続部が、前記平行６面体のアンテナ形態の何れかのプレート間端面に沿って形成されている、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の導電性プレートの前記導電性給電接続部が、前記平行６面体のアンテナ形態の内部を通り、前記平行６面体のアンテナ形態の何れのプレート間端面にも沿うことなく伸びている、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１の導電性プレートの前記導電性給電接続部が、前記第３の導電性プレートにおけるホールを貫通して前記第１の導電性プレートから実質的に垂直に伸びている、請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第２の導電性プレートが、パッシブアンテナアームを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１の導電性プレートが、アクティブアンテナアームと導電性給電接続部とを含み、前記第２の導電性プレートが、パッシブアンテナアームを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記導電性給電接続部と前記第２の導電性接地接続部とが、前記平行６面体のアンテナ形態の対向するプレート間端面に沿って形成されている、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第１の導電性接地接続部は、前記平行６面体のアンテナ形態の前記対向するプレート間端面に隣接するプレート間端面に沿って形成されている、請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記第１の導電性接地接続部と前記第２の導電性接地接続部とが、前記平行６面体のアンテナ形態の対向するプレート間端面に沿って形成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記第１の導電性プレートと前記第２の導電性プレートとが、前記第１平面内のスロットにより隔てられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記スロットにより放射される電磁場と、前記第１、第２及び第３の導電性プレートにより形成されるループ状経路に沿って流れる無線周波数電流によって形成される電磁場とが組み合わさり、当該アンテナ装置から発せられる円偏波放射を形成する請求項１３に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記第１の導電性プレートが給電される場合には右旋円偏波放射が生成され、前記第２の導電性プレートが給電される場合には左旋円偏波放射が生成されるように形成される請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記第１の導電性プレートは、アクティブアンテナアームと、導電性給電接続部とを有し、
前記第２の導電性プレートは、アクティブアンテナアームと、導電性給電接続部とを有し、
差動給電を行うために、前記第１の導電性プレートは、前記第２の導電性プレートに給電される信号とは位相がずれた信号により給電される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態はアクティブアーム及びパッシブアームを有するアンテナ構造に関連し、それらのアームは、パーソナルナビゲーション装置(PND)、自動車グローバルポジショニングシステム(GPS)の受信機側アプリケーション、GPS対応カメラ等にとって好ましい円偏波を生成するように設けられている。限定ではないが、特に、本発明の実施の形態は、従来のセラミックパッチアンテナよりもかなり薄いGPS無線アンテナ手段を提供し、上記の装置で利用される場合、薄い消費者製品を設計できるようになる。
【背景技術】
【０００２】
従来の多くのナビゲーション装置及びその他のGPS対応装置はGPS受信機に接続されたセラミックパッチアンテナを利用する。その理由は、セラミックパッチアンテナが幾つかの利点をもたらすからである。まず、セラミックパッチが小さすぎないならば、適切な右旋円偏波(right-hand  circular  polarization：RHCP)が得られる。GPS無線信号はRHCPを用いて送信される。一般に、約15mm×15mm×4mmより大きなセラミックパッチアンテナは優れたRHCP受信を可能にする。また、パッチ(セラミックパッチアンテナ)が装置の上端に水平に設けられかつ上空に面していた場合、水平に設けられたセラミックパッチアンテナの放射パターンは、半球上部(upper  hemisphere)で優れたカバレッジを示す。円偏波は、例えばSDARSやDVB-SH等のような他の多くの通信システムでも使用されている。
【０００３】
不都合なことに、セラミックパッチアンテナは深刻な欠点の影響を受ける。パッチが最近の消費者装置による制約に応じて小さく形成される場合(典型的なパッチサイズは12mm×12mm×4mm又はそれより小さい)、利点の多くは失われてしまう。大きな接地プレートがアンテナの下に設けられない限り(そのようにすることは、モバイル装置や携帯装置では実用的でない)、RHCP特性は劣化し、偏波は多分に直線偏波的になってしまう。効率も減少し、放射パターンは多分に上空方向に利得が小さいオムニ指向性になってしまう。更に、アンテナの帯域幅は非常に狭くなり、製造上のばらつきに対する許容性(製造許容耐性)を厳しくし、コストを増やしてしまう。
【０００４】
一般に、セラミックパッチアンテナは、非常に高いQ値を有し、外部整合回路を用いて適切に調整することはできない。高いQは狭い帯域幅を意味し、従って、アプリケーションが異なれば同じアンテナでも周波数に合わせてチューニングを要することを意味する。整合回路を使用できないので、セラミックパッチは特定の設計に合わせて物理的に変更される必要がある。アンテナを物理的に変更するというこの要請はコストを増加させ、新たな何れのアプリケーションについても組み込むプロセス期間を長くしてしまう。特に、新たなセラミックパッチの設計はアプリケーション各々について行わなければならない。
【０００５】
おそらくセラミックパッチアンテナの最大の欠点はGPS対応装置の最小厚みに課される厳しい制約であり、例えばその厚みはセラミックパッチを収容するように少なくとも12mmでなければならない。車両の中にあるナビゲーション装置のような典型的なアプリケーションの場合、垂直に設けられたフラットスクリーンディスプレイが存在し、セラミックパッチの幅又は奥行きを収容する必要がなければおそらくディスプレイ装置は極めて薄く形成されるであろう。更に、セラミックパッチは他のタイプの小型アンテナと比較して製造コストが高い。
【０００６】
図1aは一般的なGPS対応の消費者装置を示し、その装置はLCDディスプレイ1と、メインPCB2と、接地プレート3と、セラミックパッチアンテナ4とを有する。図1bは装置の最小厚みがアンテナ4によりどのようにして決定されるかを示し、アンテナ4は垂直なPCB2の先端に水平に設けられている。
【０００７】
上記の問題を解決できる他のタイプのアンテナも利用可能であるが、GPSアプリケーション用の大きなパッチのパフォーマンスに適切に合致するものはなく、最適なパフォーマンスが求められる場合は大きなパッチが使用し続けられており、消費者装置はパッチを収容する程度に十分厚く形成されている。
【０００８】
従来のアンテナの具体例はUS2008/0158088(特許文献1)に記載されており、GPSアプリケーション用の薄いクラスのアンテナの形式が使用されている。しかしながらそのアンテナは直線偏波用であり(例えば、段落[0009])、従って最近のセラミックパッチアンテナとは比較にならない。特許文献1に記載されているアンテナの別の問題は、アンテナに給電するために、アンテナ構造に直接的に同軸ケーブルをはんだ付けする必要があり、アンテナはホストPCBによって直接的に給電できないことである。また、これは整合回路を設けていないことを意味し、従ってアンテナは所望の周波数に対して自己共振(self-resonant)的である必要があるので、アンテナの物理的な構造は、何らかの特定のホスト装置にアンテナを適合させるように変更されなければならない。
【０００９】
従来のアンテナの別の具体例はUS2007/0171130(特許文献2)に記載されている。一見すると本発明の実施の形態に類似しているように見えるが、根本的な相違がある。特許文献2はセルラ通信用のブロードバンド機能を備えた細長いマルチバンドアンテナを如何にして設計するかを教示しているので、先ず、解決しようとする課題が非常に異なり、アンテナにより生成される電波の円偏波特性や放射パターン形状等に着目しておらず、円偏波特性や放射パターン形状等は衛星通信には重要である。更に、特許文献2により規定される構造はアンテナに直接的にはんだ付けされた同軸ケーブルを用いた接続を必要とするので、特許文献1に関して上述したのと同じ問題による影響を受ける。
【００１０】
更なるアンテナはEP0942488A2(特許文献3)に示されている。この場合、アンテナは円偏波を生成できるが、アンテナを形成する2つのアームは垂直な方向に配置されているので、そのようなタイプオンアンテナは薄い装置におけるアプリケーションには相応しくない。同様な考察はUS2008/0284661(特許文献4)に記載されているタイプのアンテナにも当てはまる。
【００１１】
US2005/0057401(特許文献5)はアクティブアーム及びパッシブアームを有するアンテナを開示しており、アクティブ及びパッシブアームはそれら2つのアームの間にスロットを設けつつ接地プレーン上に設けられている。しかしながら、接地プレートはアクティブ及びパッシブアーム直下の領域より非常に広い領域に及び、各アームはアンテナ装置の同じ端部で給電及び接地される。このアンテナは如何なる円偏波特性を有するようにも説明されておらず、単独の金属シートにより形成されてもいない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする課題は、小さな空間しか占めず、薄いフラットスクリーン装置の中に適合することができ、多くの異なるタイプのプラットフォームに設けられる場合にカスタム化を一切必要としない又は僅かしか必要とせず、セラミックパッチアンテナに匹敵するパフォーマンスを提供する低コストのアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
実施の形態によるアンテナ装置は、
本発明の第1の形態により提供されるアンテナ装置は、
実質的に平行6面体構成で配置された導電性金属の少なくとも第1、第2及び第3のプレートを有するアンテナ装置であって、前記第3のプレートは下位面を規定し、前記第1及び第2のプレートは共に前記下位面に実質的に平行な上位面を規定し、
前記第1及び第2のプレートは、実質的に同じ形状を有し、かつ当該アンテナ装置の主軸に沿って互いに実質的に同じ長さを有し、
前記第1及び第2のプレートは前記上位面においてスロットの分だけ隔たっており、前記スロットは、当該アンテナ装置の主軸に沿って伸び、かつ前記第1及び第2のプレート各々の長さと同様な長さを有し、
前記第1のプレートは給電接続部が設けられたアクティブアンテナアームを有し、
前記第2のプレートは、前記第3のプレートに対する接地接続が設けられたパッシブアンテナアーム、又は前記第3のプレートに対する接地接続が設けられかつ給電接続部も設けられている第2のアクティブアンテナアームの何れかを有し、
前記給電接続部又は接地接続部はプレートによる前記平行6面体構成の1つ面に全ては形成されていない、アンテナ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】従来のセラミックパッチを用いたGPS受信機を示す図。
【図１ｂ】従来のセラミックパッチを用いたGPS受信機を示す図。
【図２】本発明の第1の実施の形態を示す図。
【図３】本発明の第2の実施の形態を示す図。
【図４】本発明の第3の実施の形態を示す図。
【図５】本発明の第4の実施の形態を示す図。
【図６ａ】接地プレートに接続されずに使用される本発明のアンテナによる放射パターンを示す図。
【図６ｂ】接地プレートに接続されずに使用される本発明のアンテナによる放射パターンを示す図。
【図７ａ】消費者ナビゲーション装置のPCBに接続された本発明の実施の形態を示す図。
【図７ｂ】消費者ナビゲーション装置のPCBに接続された本発明の実施の形態を示す図。
【図７ｃ】消費者ナビゲーション装置のPCBに接続された本発明の実施の形態を示す図。
【図８ａ】消費者ナビゲーション装置の接地プレートに接続された場合の図7aないし図7cに示すアンテナによる放射パターンを示す図。
【図８ｂ】消費者ナビゲーション装置の接地プレートに接続された場合の図7aないし図7cに示すアンテナによる放射パターンを示す図。
【図９】整合させる前及び整合させた後双方について対象の周波数バンドに対する本発明によるアンテナのインピーダンスを示す図。
【図１０】LHCPを生成するための図2に示す実施の形態の変形例を示す図。
【図１１】一体化された無線回路を備えたアンテナの実施の形態を示す図。
【図１２】一体化された無線回路を備えたアンテナの実施の形態を示す図。
【図１３】一体化された無線回路を備えたアンテナの実施の形態を示す図(接地プレートの延長部によりスクリーニング部が形成されている)。
【図１４】一体化された無線回路を備えたアンテナの実施の形態を示す図(接地プレートの延長部によりスクリーニング部が形成されている)。
【図１５】PCB基板に設けられた代替的な配置構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜開示内容の概要＞
本発明の第1の形態により提供されるアンテナ装置は、
実質的に平行6面体構成で配置された導電性金属の少なくとも第1、第2及び第3のプレートを有するアンテナ装置であって、前記第3のプレートは下位面を規定し、前記第1及び第2のプレートは共に前記下位面に実質的に平行な上位面を規定し、
前記第1及び第2のプレートは、実質的に同じ形状を有し、かつ当該アンテナ装置の主軸に沿って互いに実質的に同じ長さを有し、
前記第1及び第2のプレートは前記上位面においてスロットの分だけ隔たっており、前記スロットは、当該アンテナ装置の主軸に沿って伸び、かつ前記第1及び第2のプレート各々の長さと同様な長さを有し、
前記第1のプレートは給電接続部が設けられたアクティブアンテナアームを有し、
前記第2のプレートは、前記第3のプレートに対する接地接続部が設けられたパッシブアンテナアーム、又は前記第3のプレートに対する接地接続部が設けられかつ給電接続部も設けられている第2のアクティブアンテナアームの何れかを有し、
前記給電接続部又は接地接続部はプレートによる前記平行6面体構成の1つ面に全ては形成されていない、アンテナ装置である。
【００１６】
アクティブアンテナアームの給電接続部は、好ましくは、第3のプレートに実質的に垂直に伸び、かつ第3のプレートに形成されたスロット又はホールを介して通過する。
【００１７】
給電接続部は、第3のプレートを超えて通過して伸びる一体給電ピンとして形成されてもよい。これは或る実施の形態による重要な特徴である；なぜなら、高価な同軸ケーブルを利用することなくホスト装置に対するアンテナの直接的な接続を可能にするからである。更に、このようにしてアンテナは整合回路に接続でき、整合回路は、アンテナの物理的な構造を修正する必要なしに、アンテナの共鳴周波数を調整するために使用できる。この特徴は、高価なカスタマイズ又は特注生産を行うことなく、多種多様な装置に同じアンテナを利用できるようにする。
【００１８】
円偏波の特徴を実現するため、第1及び第2のプレート間の上位面にあるスロットの長さは、第1及び第2のプレート各自の長さと同程度でなければならないが、スロットの厳密な形状が実施の形態による重要な特徴であるとは現在のところ考えられていない。給電又は接地接続部がプレートの平行6面体構造の1つの面上に完全には形成されていないという特徴は、円偏波を実現することを促す。
【００１９】
好ましい実施の形態では、第1、第2及び第3のプレートは、切断工程及び折り曲げ工程により、平坦な金属シートから形成される。特に、第3のプレート及び少なくとも1つの他のプレート、或る実施の形態では第1及び第2のプレート双方が、適切に切断された後に適切な形状に折り曲げられた1枚の金属シートから形成されてもよい。給電接続部は同じ金属シートから形成されてもよい。
【００２０】
本発明の実施の形態は、印刷された導電性トラックにより形成されたアンテナと区別される。特に、本発明の実施の形態によるアンテナのプレートは比較的堅い金属構造を有し、下地の構造を必要とせずに自身の形状を維持できる。
【００２１】
代替的な実施の形態において、本発明によるアンテナ装置は、非導電性の機械的な支持部の近くにあるフレキシブル印刷回路を用いて、或いはレーザダイレクト製造(Laser  Direct  Structuring：LDS)工程を用いて製造されてもよく、アンテナ装置の導電性部分の形状は、レーザを用いてプラスチック又は誘電体支持部に刻印され、その後にレーザにより活性化された支持部の部分のみが金属化されるように支持部をメッキすることで形成される。或いは、プレートは非導電性支持部上に形成又は限定された金属層をエッチングすることで形成されてもよい。
【００２２】
好ましい実施の形態は、GPS周波数バンドの場合、通常、25mm×5mm×4mm又はそれ以下の寸法を有する四角い平行6面体の形状を有し、消費者装置の全体的な厚みを約12mmから約5mm未満に至るほど大幅に削減する。
【００２３】
アンテナは、好ましくは、装置の先端でセラミックパッチと同じ場所で空に面して動作する。アンテナは簡易な外部整合回路を用いて適切な周波数に十分に調整でき、機械的な変更を伴わずに多種多様の装置に同じアンテナを利用できるようにする。
【００２４】
重要なことに、GPSアプリケーションの場合、アンテナは、独立して使用される場合(大きな接地プレートに接続されずに使用される場合)、ほとんど純粋な円偏波(RHCP又はLHCP)を送受信する。円偏波は第1及び第2のプレート間のスロットにより放射される電磁場の組み合わせにより生成され、その電磁場は、3つのプレートにより共に形成されるループ状経路に沿って流れる無線周波数電流により放射される。更に、アンテナが大きな接地プレートに接続される場合、例えば様々なアプリケーション装置のPCBの先端又はLCDディスプレイの先端において、円偏波特性が適切な度合いで維持される。このように設けられる場合、セラミックパッチアンテナが設けられる場合と同様に、アンテナはパッチアンテナの場合と同様な半球状の放射パターンを生成し、これはGPS信号を受信するようなアプリケーションに適している。
【００２５】
本アンテナは、1枚の金属シートから製造でき、製造コストを顕著に削減できるので、セラミックパッチを上回る顕著なコスト的利点を有する。
【００２６】
本発明の第1の実施の形態では、アンテナは1つの平坦な金属片を切断及び折り曲げることで形成される。下位面は接地され、2つの上位面又はアームは下位面に対する接地接続部と共に形成され、接地接続部は下位面の対向する端部にある。一方の上位アームはアクティブでありかつ給電ピンにより駆動され、平坦な逆Fアンテナが一方端で接地接続部と共に給電されるのと同様に、給電ピンはアンテナ装置の対向する端部の間に設けられている。他方のアームはパッシブでありかつ接地接続部のみを有する。
【００２７】
本発明の第2の実施の形態では、アンテナは切断工程及び折り曲げ工程により1つの平坦な金属片から形成される。下位面は接地され、2つの上位面又はアームには、下位面に対する接地接続部が設けられている。一方の上位アームは、一方端で給電ピンにより給電され、下位面の2つの端部同士の間にある下位面の長辺に沿っている接地接続部により下位面に接地されている。給電及び接地の構造は第1の実施の形態と逆になっている。他方のアームはパッシブであり、アクティブ上位アームの給電ピンがある端部とは反対側の下位面の端部で接地接続部のみを有する。
【００２８】
本発明の第3の実施の形態では、アンテナは切断工程及び折り曲げ工程により2つの別々の平坦な金属片から形成される。アクティブアームは一方端で給電ピンにより駆動され、接地のための手段は設けられていない。別個の下位プレートは接地されかつ第2のパッシブアームを支持し、第2のパッシブアームはアクティブアームの給電ピンが設けられているのとは反対側の端部で下位面に対する接地接続部を有する。アンテナは2つの別々の金属片から製造されるので、本構造は自ら完全に支持することはできず、非導電性又は誘電体の機械的な支持手段が必要になる。この支持部は、非導電性又は誘電体手段によるブロックやピラー等のような形態を取ってもよく、PCBに結合又はネジ留めされるプラスチック「キャリア」でさえ可能であり、かつ金属アームの1つ以上を適切な位置に保持する。他の様々な機械的な手段により2つのアームを支持してもよい。
【００２９】
第4の実施の形態では、双方のアームが給電されかつ双方が接地される。差動給電(differential  feeding)を行うように、第1のアームとは異なる位相の信号が第2のアームに供給される。アーム間のスロットと共に2つのPIFAを利用しかつ位相差を与えて双方を給電する方法については、非特許文献1に記載されている。しかしながら、非特許文献1は印刷されたPIFAを説明しているにすぎず、2つの構造を共に接続する下位接地プレートを利用するようなことは教示されていない。双方のアームによる差動給電は上記の3つの実施の形態に適用されてもよいこと、及び一方のアームが接地され他方が接地されていない別の場合にも適用されてもよいことが、理解されるであろう。上記の全ての実施の形態において、差動給電を行うために一方の給電を無線機に与えかつ他方を接地してよいことも、理解されるであろう。
【００３０】
更に、2つの給電部がある場合、一方を給電することでRHCPを生成し、他方を給電することでLHCPを生成することも可能である。
【００３１】
上記全ての実施の形態における整合回路が双方又は一方のアームに設けられてよいことも、理解されるであろう。
【００３２】
上述した実施の形態において、アンテナは無線機から分離したスタンドアローン部品として説明されてきた。しかしながら、下位の接地面が存在するので、RFフロントエンド［低雑音増幅器(LNA)及び表面音響波フィルタを含む］又は完全な無線受信機に必要な素子が搭載された小さなPCBを取り付けることが可能になる。このようにして、アクティブアンテナ又は完全な無線アンテナモジュールが形成される。LNA又は無線受信機の入力はアンテナの給電部に接続され、LNA又は無線機のグランド(接地)はアンテナの下位の接地面に接続されてもよい。無線機/LNAの出力は、市販の利用可能なコネクタ、同軸ケーブルを用いて又ははんだ付けピンを介してホストPCBに接続されてもよい。
【００３３】
別の実施の形態において、無線機を設けるのに相応しい接地面又は第3のプレートの直下に遮蔽部を形成するために、金属の薄板からアンテナを形成するのに使用されるスタンピング(stamping)工程、切断工程及び折り曲げの工程が利用されてもよい。無線機の完全な遮蔽部と共に無線アンテナモジュールが形成される。
【００３４】
第3のプレートには、アンテナ装置とホスト装置との接続を促す1つ以上の導電性のタブが設けられていてもよい。1つ以上の導電性のタブは給電接続部と同一平面状に設けられてもよい。
【００３５】
＜詳細な説明＞
本発明の十分な理解を促すため及びそれがどのように実現されるかを説明するために、添付図面による具体例が参照される。
【００３６】
図1はアンテナ装置5を含む本発明の第1の実施の形態を示し、アンテナ装置5は実質的に平行6面体の形式で配置された第1(6)、第2(7)及び第3(8)の導電性金属プレートから構成されている。第3のプレート8は下位面を規定し、第1(6)及び第2(7)のプレートは共に下位面に実質的に平行な上位面を規定する。第1(6)及び第2(7)のプレートは上位面にあるスロット9により隔てられている(分離されている)。
【００３７】
第1のプレート6は、給電接続部又はピン10を備えたアクティブアンテナアーム(又は能動アンテナアーム)を有し、給電接続部10は第3のプレート8に形成されたホール11を通過又は貫通する。第1のプレート6は第3のプレート8に接続する接地接続部又はピン12も有する。
【００３８】
第2のプレート7は接地接続部又はピン13を備えたパッシブアンテナアーム(又は受動アンテナアーム)を有し、接地接続部13は、第1のプレート6の接地接続部又はピン12とは反対側の端部で第3のプレート8に接続する。
【００３９】
図示されているように、アンテナ装置5の全体的な外観は四角い平行6面体状であり、第1及び第2のプレート6、7並びにそれらの間にあるスロット9の領域は、第3のプレート8の領域と実質的に同じサイズ及び形状でありかつ実質的にそれら(6、7、9)に平行である。
【００４０】
(不図示の)ホストPCBの端部又はエッジにアンテナ装置5をはんだ付けできるように、第3のプレート8にタブ18、19が形成されている。タブ18、19は機械的な支持及び接地接続の双方の機能を発揮する。タブ18、19は、はんだ付けがホスト装置の単独の一方側で実行できるように、給電接続部又はピン10と同一面内にあることが好ましい。代替的に、タブ18、19及び給電部10は、ホストPCBの異なる側に接続されるように配置されてもよい。
【００４１】
図3は代替的な第2の実施の形態を示し、第2の実施の形態は第1の実施の形態とほぼ同じであるが、第1のプレート6の給電接続部又はピン10と接地接続部又はピン12とが入れ替わっている点が異なる。給電接続部又はピン10は、第3のプレート8に形成されたスロット又は切り欠き部100により第3のプレート8を通過して伸びている。
【００４２】
図4に示されているように、第3の実施の形態では、第1のプレート6には接地接続部又はピンが設けられておらず、給電接続部又はピン10しか設けられていない。この実施の形態の場合、第1のプレート6は、第3のプレート8に物理的には接続されておらず、金属の独立した薄板又はシートを有する。構造的強度を与えるために、第3のプレート8及び第1のプレート6の間に非導電性の機械的な支持手段を設ける必要がある。
【００４３】
図5に示されているように、第4の実施の形態では、双方のアーム(すなわち、第1のプレート6及び第2のプレート7の双方)が給電及び接地されている。この形態は図2に示す形態と類似しており、第2のプレート7に給電接続部又はピン15が追加され、第3のプレート8に追加的なホール11’が追加され、そのホールを通じて給電接続部又はピン15が第3のプレートを貫通している。この実施の形態の場合、差動給電方式を行うために第1のプレート6に与えられる信号とは位相がずれた信号が第2のプレート7に与えられる。
【００４４】
或る実施の形態(図2)において、アンテナ5は接地面への接続なしに使用される。放射パターンが図6a(z-x面のアンテナパターン)及び図6b(z-y面のアンテナパターン)に示されており、パターンが強いRCHPを示す点を除いてダイポールのパターンと同様であることが分かる。RHCPレスポンスはLHCPレスポンスよりも10dB以上優れている。これは小型電子装置にとって非常に好ましい。
【００４５】
図7a、図7b、図7cに示されているように、別の実施の形態(図2)においてアンテナ5は顧客のナビゲーション装置又は他のGPS対応装置のPCB2に接続されている。図7bに示されているように、アンテナ5はPCB2のエッジに容易にはんだ付け又はリフロー接続できる。図7cは、装置の最小厚みがもはやアンテナ5によっては決定されず、PCB2、LCD画面1、電子回路16及び電源17によって装置の最小厚みが決定される。
【００４６】
図8a(y-z面のアンテナパターン)及び図8b(z-x面のアンテナパターン)から分かるように、接地面の変更の影響によらず、アンテナ5は依然としてRHCPについて優れた特性を示す。更に、アンテナ5は、多くのナビゲーションアプリケーションで必要とされるような優れた上方放射特性を示す。この点に関し本発明による放射パターンはセラミックパッチアンテナの放射パターンに類似しているが、本発明は横に非常に薄くかつ安価に製造できる。
【００４７】
本発明の実施の形態による重要な利点は、鋭い共鳴を示すセラミックパッチアンテナよりも幅広いインピーダンス帯域幅を有することである。この幅広い帯域幅は様々なアプリケーションでも非常に簡易に利用できるようにする。更に、アンテナ装置5は、一般的には1つ又は2つの素子を有する簡易なLC整合回路を用いて、多くのRFシステムに一般的な50オームインピーダンスに簡易に整合させられる。従って、様々なアプリケーションにおいて、アンテナ5の共鳴周波数は、少なくとも共鳴周波数の範囲内で整合回路を調整することで簡易に調整できる。これは組立及び製造工程において有利であると考えられる。なぜなら、物理的にも構造的にも変更することなく多種多様なアプリケーションに同じアンテナ5を簡易に再利用できるからである。整合回路しか変更される必要はない。図9には、典型的なアプリケーションにおいてアンテナを整合させる例が示されている。
【００４８】
上記の例示的な実施の形態では、アンテナ5はGPSアプリケーションに使用されており、その場合RHCPレスポンス及び上方放射パターンレスポンスが好ましい。しかしながら、他のアプリケーションではLHCPが好ましいかもしれない。RHCP及びLHCPは対称操作により簡易に交換できる。図10は、LHCPを生成するように形成された図2の実施の形態の変形例を同じ参照番号を用いて示している。PCB2の様々な場所にアンテナ5を設けることで、異なる放射パターンが生成されてもよい。
【００４９】
上記の例示的な実施の形態では、アンテナは無線機から分離したスタンドアローン要素として説明されてきた。しかしながら、図11及び図12に示されているように、下位の接地面8が存在するので、RFフロントエンド［低雑音増幅器(LNA)及び表面音響波フィルタを含む］又は完全な無線受信機に必要な素子が搭載された小さなPCB20を取り付けることが可能になる。このようにして、アクティブアンテナ又は完全な無線アンテナモジュールが形成される。LNA又は無線受信機の入力はアンテナ5の給電部10に接続され、LNA又は無線機のグランド(接地)はアンテナ5の下位の接地面8に接続されてもよい。無線機/LNAの出力は、市販の利用可能なコネクタ21、同軸ケーブルを用いて又ははんだ付けピンを介してホストPCBに接続される。LNA又は無線受信機の部品を遮蔽するために導電性遮蔽被覆部22が設けられる。
【００５０】
図13及び図14に示されているように、別の実施形態では、無線機を設けるのに相応しい接地面の直下又は直上に遮蔽部23を形成するために、金属の薄板からアンテナを形成するのに使用されるスタンピング(stamping)、切断及び折り曲げの工程が利用される。無線機の完全な遮蔽部23と共に無線アンテナモジュールが形成される。
【００５１】
例えば図7aないし図7cに示されているようにPCB基板2の先端部にアンテナ装置5を搭載するのではなく、図15に示されるようにPCB基板2の平坦な面にアンテナ装置5を搭載することも可能である。この形態の場合、タブ18、19を形成する必要はなく、下位の接地面8は図示されているようにホストPCB2の平坦な面に直接的にはんだ付けされてもよい。
【００５２】
本願の特許請求の範囲、明細書及び図面を通じて、「有する」、「含む」という用語及びそれらの派生語は、「含んでいるがそれに限定されない」ことを意味し、他の部分、他の追加部、他の部品、他の一体部又は他のステップを排除するようには意図されていない(及び排除しない)。本願の特許請求の範囲、明細書及び図面を通じて、要素は断りのない限り単数だけでなく複数個存在することも含む。特に、数を限定していない用語が使用されている場合、本明細書は、逆の文脈でない限り、1つだけでなく複数個存在することも想定されているように解釈されるべきである。
【００５３】
本発明の実施の形態、実施例又は特定の形態に関連して使用されている特徴、完成品、属性、化合物、化学的な部分又はグループは、不可能でない限り、本願で説明されている他の任意の形態、実施の形態又は実施例に適用されてよい。(特許請求の範囲、図面及び要約を含む)本明細書で説明されている全ての特徴、及び/又はそのように開示されている任意の方法又はプロセスの全てのステップは、そのような特徴及び/又はステップの少なくとも幾つかが相互に排他的であるような組み合わせを除いて、任意の組み合わせ方で組み合わせられてよい。本発明は上記の如何なる実施の形態の詳細な事項にも限定されない。本発明の範囲は、(特許請求の範囲、図面及び要約を含む)本明細書で開示された任意の新規の特徴又は任意の新規の特徴の組み合わせに及び、そのように開示された任意の方法又はプロセスのステップにも及ぶ。
【００５４】
本願に関連して本明細書と共に又はそれに先行して提出されかつ本明細書と共に公の調査に開放されている全ての書類及び文書に読者は留意すべきであり、そのような書類及び文書の全ての内容は本願のリファレンスに組み入れられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】米国特許出願公開第2008/158088号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第2007/0171130号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第0942488号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第2008/0284661号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第2005/0057401号明細書
【非特許文献】
【００５６】
【非特許文献１】H.K.Kan,  D.  Pavilickovski  and  R.B.  Waterhouse,“Small  dual  L-shaped  printed  antenna”,  ELECTRONICS  LETTERS,  Vol.39,  No.23,  13th  November  2003
【図１ａ】
0005951641.tif 000002
【図１ｂ】
0005951641.tif 000003
【図２】
0005951641.tif 000004
【図３】
0005951641.tif 000005
【図４】
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【図５】
0005951641.tif 000007
【図６ａ】
0005951641.tif 000008
【図６ｂ】
0005951641.tif 000009
【図７ａ】
0005951641.tif 000010
【図７ｂ】
0005951641.tif 000011
【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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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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