(57)【要約】【課題】電気的小型アンテナにおいて使用され得、正しいアンテナの効率性を得ることができる放射素子を提案することを目的とする。【解決手段】本発明は、電気的小型アンテナ（５０）において作動するよう設計された放射素子に係る。該アンテナは、ふいご状にＮ回折り返された導体ストリップ（３０）を有する。本発明は、寸法を増大することなく効率的にアンテナにおける改良を得る。【選択図】図５
2006222955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンド型アンテナであって、
ループ状であり長さに従ってふいご状にＮ回折り返される導体ストリップ（３０）を有する、ことを特徴とする、
アンテナ。
【請求項２】
折返し角度は、前記アンテナのインピーダンスを調整するよう確定される、ことを特徴とする、
請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記導体ストリップ（３０）は、薄い板金ストリップである、ことを特徴とする、
請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記導体ストリップ（３０）は、薄いプラスチック材料で作られた基板（６１）の一つの面上で実現される金属化層（６２）を有する、ことを特徴とする、
請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項５】
前記金属化された基板（６１）は、薄い誘電体層で覆われる、ことを特徴とする、
請求項４記載のアンテナ。
【請求項６】
前記バンドアンテナは、前記バンドの周辺の長さを与える長さＬ及び幅ｗを有し、
ｗ＝Ｗ／Ｎであり、Ｗは、前記ストリップの初期幅であり、Ｎは折返しの回数である、
ことを特徴とする、
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的小型アンテナにおいて作動するよう設計された放射素子に係る。
【背景技術】
【０００２】
かかる電気的小型アンテは、受信及び送信する信号の波長より大幅に小さな寸法を有し、ＦＭ電波の携帯型受信において特に使用される。よって、かかるアンテナは、携帯性の制約を満たすよう小さな寸法のユニットに内蔵され得なければならない。
【０００３】
アンテナは、その型又はそれを実現するよう使用される技術にかかわりなく、波長のオーダで且つ正しく作動することができるよう典型的には四分の一波長より大きい最低限の寸法を有さなければならない。
【０００４】
ＦＭ周波数に対して、波長は、１００ＭＨｚで３メートルのオーダであり、ＦＭラジオ帯域は、この値の周囲に広がる。例えば、フランスでは、ＦＭ帯域の範囲は、８８ＭＨｚ乃至１０８ＭＨｚである。有効な受信を得るよう、ホイップ・アンテナが一般的に使用され、該アンテナ上で向き及び長さが調整され、最良の受信に対しては１００ＭＨｚで四分の一波長に対して典型的には７５ｃｍである。しかしながら、この型のアンテナは、携帯用の応用に対しては使用され得ない。したがって、ループ型アンテナが利用される。該アンテナは、一般的には効率が非常に悪い電気的小型アンテナである。これは、次の式、
【０００５】
【数１】
2006222955.tif 000003
で表され、式中、Ｒｒａｄは放射抵抗であり、Ｒｏｈｍはオーム抵抗損である。
【０００６】
効率を向上するよう、使用される技術は、アンテナによって占められる体積を増加することによって放射抵抗を増加することを有すると同時に、最適な結合状態を与えることを有する。これは、例えば、Ｈａｒｏｌｄ  Ｗｈｅｅｌｅｒ著、「Ｓｍａｌｌ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｎｔ．  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ、第ＡＰ２３巻、１９７５年７月（非特許文献１）に示される。放射素子に対して使用される導電性材料が、容認可能な導電性を有し、誘電損失が低いとすぐに、オーム抵抗損は、放射抵抗に関して一般的には低くとどまる。小型アンテナの場合において効率性が低い際は、この限りではない。
【非特許文献１】Ｈａｒｏｌｄ  Ｗｈｅｅｌｅｒ著、「Ｓｍａｌｌ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｎｔ．  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ、第ＡＰ２３巻、１９７５年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明は、電気的小型アンテナにおいて使用され得、正しいアンテナの効率性を得ることができる放射素子を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、バンド型アンテナ、即ち、ループ状であり、ふいご状にＮ回折り返された導体ストリップを有する電気的小型アンテナであるに係る。
【０００９】
ふいご状での導体ストリップの規則的な折返しに対して効率性はＮを乗じられる、ことが十分観察される。折返しは、同一の寸法のアンテナで得られ且つ標準的導体ストリップで実現されるものと同様の寸法で、アンテナの全体的寸法を保持する。ふいご状の折返しは、直線的且つ平行であり得るか、又は、使用可能な体積に依存して順守するようアンテナの形状係数に従わない。
【００１０】
一実施例では、折返し角度は、放射素子のインピーダンスを調整するよう確定される。
【００１１】
テープの折返しは、小さな寸法を有する際は強く誘導的であるアンテナの動作における容量分を取り入れる。したがってこれによって、インピーダンスが合致され得る。
【００１２】
一実施例では、導体ストリップは薄い板金ストリップである。
【００１３】
一実施例では、導体ストリップは、薄いプラスチック材料で作られた基板の一側上で実現された金属化の層を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の他の特徴及び有利点は、異なる非制限的な実施例の説明を読むと明らかとなり、該説明は、添付の図面を参照してなされる。
【００１５】
図１は、長さＬ及び幅Ｗの放射素子１１を有する周辺Ｌを有する標準的なループアンテナ１０を図示する。放射素子１１は、例えば導体ストリップ２０であり、厚さｅ及び幅ｗを有し、断面を図２中に図示される。
【００１６】
かかるアンテナは、従来は、携帯機器におけるＦＭ周波数の受信に対して使用される。当然のことながら、携帯機器においては、１００ＭＨｚで３ｍである波長のオーダにおける長さを有するアンテナを使用することは可能ではない。ループアンテナは、電気的に小型のアンテナであり、即ち、その長さＬは周波数を大きく下回る。低い電気的寸法を考慮すると、該アンテナの効率性は一般的に悪い。これは以下の式、
【００１７】
【数２】
2006222955.tif 000004
において表される。式中、Ｒｒａｄは放射抵抗であり、Ｒｏｈｍはオーム抵抗損である。
【００１８】
本発明は、アンテナの寸法を修正することなく、オーム損の抵抗を低減することによって、アンテナの効率を向上するよう提案する。
【００１９】
図３は、本発明に従った折返し前の放射素子３０を図示する。この放射素子３０は、幅Ｗ、長さＬ、及び厚さｅを有する導体ストリップである。このストリップは、例えば銅で実現される。
【００２０】
本発明によれば、このストリップは、図４中に図示される通りふいご状にＮ回折り返される。
【００２１】
最後に、ループアンテナの例においては、放射素子３０が折り返され次第、周辺がＬと同等であり、幅がｗ＝Ｗ／Ｎと同等であるループアンテナの形状を与えられる。幅ｗは、必要時応じて修正され得る。
【００２２】
このようにして本発明に従って得られ、周辺Ｌ及び幅ｗの寸法を示すアンテナは、図１中に図示された寸法の標準的なループと略同一の放射抵抗を有する。当然のことながら放射抵抗は、アンテナの形状及び相当する体積によって主に確定される。
【００２３】
例えば、アンテナは、Ｗ＝５０ｍｍ、Ｎ＝１０、ｅ＝０．１ｍｍ、Ｌ＝１０ｃｍであるよう寸法を入れられ得る。
【００２４】
幅ｗ及び厚さｅを有する導体ストリップを通る電流は、表皮厚さとして既知である厚さδを有する表面に近接する薄層において限定され続けることが既知であり、図２に図示され、以下の式、
【００２５】
【数３】
2006222955.tif 000005
によって定義付けられる。式中、ｆはＨｚ単位での作動周波数であり、μ＝４π×１０−７Ｈ／ｍであり、σは材料の導電性である（銅に対する５．８１３×１０７Ｓ／ｍと同等）。
【００２６】
故に、１００ＭＨｚの周波数での銅伝導体に対して、表皮厚さは６．６μｍである。導電ストリップは、２δより大きい厚さｅを有さなければならない、ことが留意される。ｅ及びδの典型的な値を考慮すると、この状態は広く応じられる。
【００２７】
オーム抵抗損は、故に、以下の式、
【００２８】
【数４】
2006222955.tif 000006
で書かれ、式中、Ｓｅｆｆは、ストリップに対する実効導電面であり、即ち、Ｓｅｆｆ＝２（Ｗ＋ｅ）δである。
【００２９】
故にオーム抵抗損は、図５中に図示される通り、本発明に従ったループアンテナに対して、
【００３０】
【数５】
2006222955.tif 000007
であり、図１に示される標準的なループアンテナに対しては、
【００３１】
【数６】
2006222955.tif 000008
である。
【００３２】
したがって、Ｗ＞Ｗ／Ｎ＞＞ｅに対して、典型的な値である選択されたＷ＝５００×ｅ及びＮ＝１０に対して広く実現された状態であり、
【００３３】
【数７】
2006222955.tif 000009
及び
【００３４】
【数８】
2006222955.tif 000010
である。故に、式は、
【００３５】
【数９】
2006222955.tif 000011
である。
【００３６】
そのようにして、本発明は、オーム抵抗損を低減することを可能とする。これは、オーム損及び場合によっては誘電損失が無視できないアンテナにおいて有用であり、効率が一般的に悪い小型アンテナの場合がそうである。
【００３７】
故に、ループ型アンテナに対して得られる標準的な効率である−２０ｄＢのオーダのアンテナ効率に対して、オーム損の抵抗は、オーム損の低減に略比例するアンテナの効率性の向上を可能とする。
【００３８】
当然のことながら、ηｄＢ＝１０ｌｏｇηは、
【００３９】
【数１０】
2006222955.tif 000012
を意味し、したがって式中、
【００４０】
【数１１】
2006222955.tif 000013
は、
【００４１】
【数１２】
2006222955.tif 000014
及び
【００４２】
【数１３】
2006222955.tif 000015
である。
【００４３】
故に、アンテナ効率は、損失抵抗Ｒｏｈｍに反比例する。これらの状態において、損失抵抗Ｒｏｈｍを係数１０で割ることは、アンテナ効率を１０ｄＢ高める。これは、非常に良い向上である。
【００４４】
よって、本発明は、小型アンテナ、特にループ型アンテナの効率を非常に向上させると同時に、非常に低いアンテナ体積を維持する。
【００４５】
有利な一実施例において、折返し角度は、アンテナのインピーダンス値を調整するよう確定される。よって、本発明は、アンテナのインピーダンス整合を向上させる。当然のことながら、小型ループによって示されたインピーダンスが非常に誘導的であり、整合を困難にすることは既知である。容量分はまた、折返し角度によって調整され得る。当然のことながら、金属ストリップの折返しはＶ字型の容量性素子を形成し、キャパシタンスが折返し角度（折り返されたストリップの各Ｖ字形の２つの金属部分の間の角度）を有して変化するキャパシタのキャパシタンス（Ｃ＝εＳ／ｅであり、εは誘電体の誘電率であり、Ｓは導電板の面であり、ｅは誘電体の厚さである）の既知である演算から類推して示され得る。
【００４６】
図６及び図７によって示される一実施例では、放射素子６０は、可撓性のポリエステル・フィルム等である薄いプラスチック材料における基板６１を支持材として使用する。該材料は、１つの面６２上で金属化され、可能な場合は、誘電体の他の薄層６３で覆われる。導体ストリップは、故に、誘電体フィルムの２つの層の間に挟まれる。故に厚さｅは、数百ミクロンのオーダである。このように有される放射素子６０は、続いて、図７の部分図中に図示される通り、本発明に従って折り返される。オーム抵抗損における低減の利点及びかかるアンテナの実現の容易性に加えて、誘電体材料の存在によって容量の効果において上昇が観察される。したがって、支持材の選択、及びより特にはその誘電体の誘電率の選択は、容量の効果及びアンテナのインピーダンス整合を制御する追加的な可撓性を与える。更には、２つの誘電体層６１及び６３の材料は、異なり得、更なる可撓性を与え得ることが留意されるべきである。
【００４７】
本発明は、説明された実施例に制限されず、当業者は異なる実施例の変形の存在を認識する。該変形は、例えば、本発明に図示された通りＺ字型に折り返される薄い板金のストリップであり得る金属ストリップ、その折返しの外形、形状、規則性、周期性、アンテナ効率を向上させるよう特に単一又は複数であり得るループの長さ及び外径、である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】標準的なループアンテナを図示する。
【図２】導体ストリップの断面を図示する。
【図３】折返し前に本発明において実行された通りの導電素子を示す。
【図４】折返し後に本発明において実行された通りの導電素子を示す。
【図５】本発明に従ったループアンテナを図示する。
【図６】折返し前の本発明の特定の一実施例における導電素子を図示する。
【図７】折返し後の本発明の特定の一実施例における導電素子を図示する。
【符号の説明】
【００４９】
３０  導体ストリップ
５０  小型アンテナ
Ｌ  長さ
【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】
2006222955.tif 000020
【図６】
2006222955.tif 000021
【図７】
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