(57)【要約】新規な装荷アンテナを提供する。装荷アンテナの放射素子は、導電面と装荷構造体の二つの異なる部分よりなる。この構成により、アンテナは小型化およびマルチバンド性能を提供し、それゆえに異なる周波数帯域において同様の挙動を有する。
2005506748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子が、少なくとも一つの導電面からなる第一の部分と、装荷構造体としての第二の部分との少なくとも二つの部分を有し、前記装荷構造体は少なくとも一つの導電ストリップからなり、前記ストリップの少なくとも一つが前記第一導電面の縁端部の少なくとも一点に接続し、前記ひとつまたは複数個のストリップの最大幅が、第一導電面の最も長い縁端部の４分の１よりも小さいことを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の装荷アンテナであって、放射素子が導電面を有する第一の部分と、装荷構造体としての第二の部分との少なくとも二つの部分を有し、前記装荷構造体は少なくとも一つの導電ストリップを有し、少なくとも一つの前記導電ストリップの二つの縁端部が前記第一導電面の周辺部の二点に接続していることを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装荷アンテナであって、前記第一導電面と第二装荷構造体が同一の平面もしくは曲面にある装荷アンテナ。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の装荷アンテナであって、導電面と、少なくとも一つの第一および少なくとも一つの第二ストラップを有し、前記第一ストリップは前記導電面の周辺部の少なくとも一点に接続し、前記第二ストリップは前記第一導電ストリップに、少なくとも縁端部の一方において接続している装荷アンテナ。
【請求項５】
請求項１、２、３、又は４に記載の装荷アンテナであって、アンテナは少なくとも第二導電面を有し、前記第二導電面は第一導電面よりも小さい領域であり、少なくとも一つの導電ストリップが、第一導電面には一方の縁端部で、第二導電面には他方の縁端部で接続している装荷アンテナ。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、又は５に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、前記導電面の周辺部は以下の形状の組み合わせ：三角形、正方形、矩形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、円もしくは楕円、から選択される装荷アンテナ。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、又は５に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、前記導電面の少なくとも一部がマルチレベル構造である装荷アンテナ。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、少なくとも一つの装荷ストリップの形状が、最少で２つのセグメント、最大で９つのセグメントからなる曲線であり、各セグメントが隣り合うセグメントと角を形成するように連結している、すなわち、隣り合うセグメントの組がより大きな直線セグメントを形成しない装荷アンテナ。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、装荷構造は少なくとも一つの直線ストリップを含み、前記ストリップの縁端部は前記導電面の縁端部の一点に接続している装荷アンテナ。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、少なくとも一つの装荷ストリップの形状が空間充填曲線である装荷アンテナ。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、少なくとも一つの装荷ストリップは多角形状を有する直線ストリップである装荷アンテナ。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、装荷構造は少なくとも二つのストリップを含み、第一ストリップは、その一端部が、接続されないもしくは第二ストリップに接続する、あるいはその両端部が第二ストリップに接続する、もしくはその一端部が第二ストリップに接続し、他端部が導電面に接続する装荷アンテナ。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、装荷構造は、前記導電面の周辺部の数箇所で接続する二つもしくはそれ以上のストリップからなる装荷アンテナ。
【請求項１４】
請求項５、６、又は７に記載の装荷アンテナであって、少なくとも第二導電面が請求項８、９、１０、１１、１２、又は１３に記載の装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、導電面の中心部分が取り除かれている装荷アンテナ。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５に記載の装荷アンテナであって、アンテナはモノポールであり、前記モノポールは接地面もしくは接地カウンタポイズ、および放射素子を含み、前記素子は少なくとも導電面および装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項１７】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５に記載の装荷アンテナであって、アンテナは二つのアームを含むダイポールであり、前記アームは少なくとも導電面および装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の装荷アンテナであって、放射素子が誘電体基板の一方の面に印刷され、負荷は基板の他方の面に導電面を有する装荷アンテナ。
【請求項１９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５に記載の装荷アンテナであって、アンテナはマイクロストリップパッチ型アンテナであり、前記アンテナの放射パッチは導電面および装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項２０】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナはマルチバンド動作、広帯域動作もしくは双方の動作を行うことを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２１】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナは中心動作波長の４分の１よりも短いことを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２２】
装荷アンテナであって、アンテナは開口アンテナもしくはスロット型アンテナであり、スロットもしくは開口部の形状が、先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナの放射素子の形状のいずれかと同一であることを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２３】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナの放射素子であって、その形状が周波数選択面の選択素子の少なくとも一つに利用される装荷アンテナ。
【請求項２４】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、導電面、装荷構造もしくは双方の幾何学形状が以下の数学的アルゴリズム：反復関数システム、多段縮小コピー装置、ネットワーク接続された多段縮小コピー装置の一つ、もしくは組み合わせにより形成されることを特徴とする装荷アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数個の帯域で同時に動作し、従来技術のアンテナに対してサイズを小さくしたことを特徴とする新規な装荷アンテナに関する。
【０００２】
新規な装荷アンテナの放射素子は、多角形状、空間充填状もしくはマルチレベル状の導電面と、前記第一の導電面に接続した一組のストリップからなる装荷構造体との、二つの異なる部分からなる。
【０００３】
本発明は、主に移動体通信に適した新しいタイプの装荷アンテナに関する、または、一般的に、テレコミュニケーションシステムの統合、もしくは単体の小型アンテナが重要となる応用例のような、他のどのような応用例についても関するものである。
【背景技術】
【０００４】
テレコミュニケーション分野の成長と、特にパーソナルモバイル通信システムの拡大は、複数周波数および小型アンテナを必要とするマルチサービス（多周波）・コンパクトシステムの発展のための工学技術の活動を促進している。それゆえ、最大数のサービスをカバーするマルチバンドおよび／または広帯域性能を有するマルチシステム小型アンテナは、電気通信オペレータのコストを削減し、環境への影響を最小限にするため、現在では注目すべき関心事である。
【０００５】
アンテナ・ソリューションで提言されるマルチバンドのほとんどにおいて、各帯域または各サービスに一つ以上の放射器またはブランチが使用される。例として、米国特許出願第０９／１２９１７６「移動電話用複数帯域および複数ブランチアンテナ」がある。
【０００６】
マルチバンドおよび／または小型性能を有するアンテナを模索する際に興味を引く選択肢の一つは、ＷＯ０１／２２５２８「マルチレベルアンテナ」に開示されるマルチレベルアンテナであり、あるいはＷＯ０１／５４２２５「小型空間充填アンテナ」に開示される小型空間充填アンテナである。
【０００７】
アンテナの大きさを縮小するための様々な技術は従来技術に見い出すことができる。１８８６年、装荷アンテナの最初の例があり、それはヘルツ（Hertz）がマクスウェル方程式を立証するために製作した装荷ダイポールアンテナであった。
【０００８】
Ａ．Ｇ．カンドイアン（Ａ．Ｇ．カンドイアン「新しい三つのアンテナおよびその応用」無線工学研究所（ＩＲＥ）会報、３４巻、７０Ｗ−７５Ｗ頁、１９４６年２月）は装荷アンテナの概念を紹介し、放射器の頂部に導電ディスクを付け加えることによって、４分の１波長モノポールアンテナの長さがどれだけ縮小されるかを証明した。これにより、ゴウバウ（Goubau）は、米国特許第３，９６７，２７６号「自由端にリアクタンスを有するアンテナ構造」で示されているような、より広帯域の帯域特性を有する小型サイズの、インダクタ要素に相互接続した数個の容量性ディスクを頂点装荷したアンテナ構造を実現した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
より最近では、米国特許５，８４７，６８２号「トップロード三角形印刷アンテナ」に開示されている三角形形状のプリントアンテナでは、その頂点が矩形上のストリップに接続している。アンテナは低プロフィールおよび広帯域性能で機能する。しかし、これらのアンテナ構造はマルチバンド動作を提示するものではない。本発明者らの他の出願であるＷＯ０１／２２５２８「マルチレベルアンテナ」では、誘導性ループを有する頂点装荷アンテナの特殊なケースが示されており、二周波動作のためのアンテナの小型化に利用されている。さらに、Ｗ．ドウ（Ｗ．Ｄｏｕ）とＷ．Ｙ．Ｍ．チア（Ｗ．Ｙ．Ｍ．Ｃｈｉａ）（Ｗ．Ｄｏｕ  ａｎｄ  Ｗ．Ｙ．Ｍ．Ｃｈｉａ  「広帯域小型平坦スタックモノポールアンテナ」、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２７巻、２８８−２８９頁、２００年１１月）は、広帯域挙動を有する頂点装荷アンテナの他の先行例を示した。アンテナは矩形の端部の各々が接続する矩形状アームが頂点装荷された矩形モノポールアンテナである。矩形状アームの各々の幅は給電要素の幅と同程度であり、本発明はこれに該当しない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
本発明の主要な点はアンテナの放射素子の形状であり、二つの主要部分、導電面と装荷構造体からなる。前述の導電面は、多角形状、空間充填状またはマルチレベル状の表面を有し、装荷構造体は前述の導電面に接続した導電ストリップもしくはストリップの組を有する。本発明によれば、少なくとも一つの装荷ストリップは前述の導電面の周辺部の少なくとも一点に直接接続していなければならない。さらに、円形状もしくは楕円形状が前述の導電面のとり得る幾何学形状の組に含まれている。なぜなら、円形状もしくは楕円形状は多数の辺を有する多角形構造であると考えられるからである。
【００１１】
装荷構造体の付加により、アンテナは、小型およびマルチバンド特性、そしてしばしばマルチバンドおよび広帯域特性で機能する。さらに、装荷アンテナのマルチバンド属性（帯域の数、帯域の間隔、整合レベル等）は負荷および／または導電面の幾何学形状を修正することにより調整されうる。
【００１２】
新しい装荷アンテナにより多周波性能が得られ、そして、数個の帯域において類似の無線パラメータを得ることができる。
【００１３】
装荷構造体は、例えば単一の導電ストリップからなってもよい。この場合、前述の装荷ストリップは、二端のうちの一方が導電面の周辺部の一点（すなわち、頂点もしくは縁端部）に接続していなければならない。前述のストリップの他端は、幾つかの実施例では接続しないままであるが、他の実施例では、前述の導電面の周辺部の一点に接続しているものもある。
【００１４】
装荷構造体には、単一のストリップだけでなく、装荷構造体の周辺部に沿って異なる箇所に存在する複数の装荷ストリップが含まれていてもよい。
【００１５】
本発明によれば、導電面に接続しうる負荷の幾何学形状は
a)最小で二つのセグメント、最大で九つのセグメントで構成された曲線であり、それらは各セグメントが隣接するセグメントと角をなすように接続される、すなわち、隣接したセグメントの組はより大きな直線セグメントを構成しない曲線、
b)直線セグメントもしくはストリップ、
c)多角形形状を有する直線ストリップ、
d)空間充填曲線、PCT/ES00/00411「空間充填型小型アンテナ」
である。
【００１６】
いくつかの実施例では、前述の装荷構造体が導電面に接続しており、一方、他の実施例では、複数の装荷ストリップの端部が他のストリップに接続している。新しい装荷ストリップが付加された実施例では、前述の付加された負荷は接続されていない一つの縁端部を有するか、縁端部が前述の装荷ストリップに接続しているか、もしくは両縁端部が前述のストリップに接続している、あるいは一方の縁端部が前述のストリップに接続され他方の縁端部が導電面に接続している。
【００１７】
本発明によれば、導電面に用いられる幾何学形状には以下の３タイプある。
【００１８】
a)多角形（すなわち、三角形、正方形、台形、五角形、六角形等、もしくは非常に多数の端部を有する特殊な多角形として、円形もしくは楕円形）。
【００１９】
b)マルチレベル構造。ＷＯ０１／２２５２８「マルチレベルアンテナ」
c)空間充填の周辺部を有する強固な表面。
【００２０】
いくつかの実施例においては、前述の導電面の中心部までもアンテナのサイズをさらに小さくするために取り除かれる。さらに、構成ｂ）および構成ｃ）におけるマルチレベルもしくは空間充填の構成は、例えば理想的なフラクタル形状に近似するために用いられることは当業者には明らかである。
【００２１】
図１および図２には、本発明における装荷アンテナの放射素子についてのいくつかの例が示されている。同図において１乃至３の導電面は台形状であり、４乃至７の前述の導電面は三角形である。ここに図１では、異なる長さ、配向および台形周辺部の異なる位置に配置された異なるストリップを用いて導電面が装荷されている。また図２に示されるように、負荷は一方もしくは双方の端部が導電面に接続された態様をとる。
【発明の効果】
【００２２】
このような新規な装荷アンテナは以下の二面性を有する。
【００２３】
・アンテナはマルチバンド、もしくは広帯域性能、または、双方の組み合せの特徴を有する。
【００２４】
・放射素子の物理サイズを考慮することにより、前述のアンテナは従来のほとんどのアンテナよりも低周波での動作が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の装荷アンテナの好ましい実施例は図１１に示されるようにモノポール構成である。アンテナは、導電カウンタポイズ、もしくは超導電カウンタポイズ、もしくは接地面（４８）を有する。ハンドヘルド電話ケース、もしくは自動車または電車の金属構造体の一部でさえも接地カウンタポイズとして作用し得る。アースおよびモノポールアーム（図１１ではアームは装荷構造（２６）と共に示されているが、前述の装荷アンテナ構造のいずれも利用可能である）は、従来技術のモノポールと同様に、例えば伝送線（４７）によって励振される。前述の伝送線は二つの導体により形成され、導体の一方は接地カウンタポイズに接続し、もう一方の導体は導電装荷構造もしくは超導電装荷構造の一点に接続する。図１１では、同軸ケーブル（４７）が伝送線の特定の例として利用されているが、当業者であれば他の伝送線（例えばマイクロストリップアーム）がモノポールの励振に利用されうることは明らかであろう。また、以下に述べる構成に従い、装荷モノポール構造は誘電体基板（４９）上に印刷してもよい。
【００２６】
装荷アンテナの他の好ましい実施例として、図１２に示されるようなモノポール構成もある。アンテナ構造体（給電系、接地面等）は図１１記載の実施例で考察されたものと同様のものである。本図には、装荷アンテナの他の例が示される。より正確には、前述の曲線のうちのひとつで頂点装荷された台形エレメントからなる。この場合主要な相違点の一つは、アンテナが誘電体基板上に伸びているために、誘電体（５１）の他の面上に負荷形状の導電面があることである。この好ましい構成では、アンテナの小型化および帯域間の間隔などのアンテナのマルチバンドパラメータの調整も可能となる。
【００２７】
図１３には本発明の好ましい実施例が示される。２アームアンテナダイポールは二つの導電部分、もしくは超導電部分から構成され、各々の部分は側方装荷マルチレベル構造である。一般性を失うことなく明確にするために、装荷アンテナ（２６）の特定の場合が示されているが、例えば図２、３、４、７および図８に記載の他の構成も利用可能であることは明白である。導電面および装荷構造の双方とも同一面に配置される。二本のアームの二つの最近接の頂点はダイポールの入力端子（５０）を形成する。端子（５０）は導電線もしくは超導電線として示されているが、当業者には明らかなように、動作周波数に関して小さい限り、端子は他のどのようなパターンによっても形成することができる。当業者は、入力インピーダンス、もしくは、例えば偏波のようなアンテナの放射特性、を良好に修正するために、ダイポールアンテナのアームは異なる様式で回転可能および折りたたみ可能であることを着想するであろう。
【００２８】
装荷ダイポールアンテナの他の好ましい実施例がさらに図１３に示されており、導電装荷アーム、もしくは超導電装荷アームが誘電体基板（４９）上に印刷される。この方法は、適用される負荷の形状が小さな領域において長い場合、およびマルチレベル構造で起こるように導電面が角数の多い多角形を含む場合において、コストおよび機械的耐久性に関して特に好都合である。誘電体基板上における装荷構造のパターニングには、周知の印刷回路形成技術のいずれもが適用可能である。前述の誘電体基板は、例えば、ガラス繊維板、テフロン（登録商標）基板（登録商標Ｃｕｃｌａｄのような基板）、もしくは、その他の標準的な無線周波およびマイクロ波用基板（例えば、登録商標Ｒｏｇｅｒｓ４００３もしくは登録商標Ｋａｐｔｏｎのような基板）であってもよい。アンテナが乗用車のような車両、鉄道、飛行機に搭載され、無線、ＴＶ、携帯電話（ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ）、もしくは、その他の通信サービス用の電磁波を送信もしくは受信するならば、誘電体基板は窓ガラスの一部であってもよい。もちろん、二つのダイポールアーム間の電流分布のバランスを保つために、バラン網をダイポールアンテナの入力端子に接続もしくは統合してもよい。
【００２９】
図１４の実施例は、導電面にマルチレベル幾何学形状を用いた装荷アンテナの開口構成からなる。従来の開口アンテナで通常用いられる技術の中で、本構成に利用可能なもののひとつに給電技術がある。図において、同軸ケーブル（５３）の内部導体は、低位の三角形エレメントに直接接続しており、外部導体は導電面のその他の部分に接続している。例えば静電結合方式のような他の給電構造も可能である。
【００３０】
装荷アンテナの他の好ましい実施例として、図１４の下段の図に示されるようなスロット型装荷モノポールアンテナがある。本図の装荷構造においては、導電シートもしくは超導電シート（５２）上に、スロットもしくは溝（５４）が形成される。シートは、例えば、印刷回路基板構造において誘電体基板上に配置されるシートであってもよく、自動車の内装を赤外線放射の熱から保護するために窓ガラスに形成される透明導電性フィルムであってもよいし、また、携帯電話、自動車、鉄道、船舶もしくは飛行機の金属構造体の一部分であってもよい。給電系は従来のスロット型アンテナにおいて周知の技術のいずれもが利用可能であるが、本発明の本質的な部分とはならない。図１４に示された二つの例において、同軸ケーブルはアンテナの給電に利用され、同軸ケーブルの導体のひとつは導電シートの一方の側に接続され、もう一方の導体はスロットを横切るようにシートの他方の側に接続される。例えばマイクロストリップ伝送線が同軸ケーブルに対して代用されてもよい。
【００３１】
他の好ましい実施例が図１５に示される。本実施例は、装荷構造を特徴付ける導電パッチもしくは超導電パッチ（５８）からなるパッチ型アンテナである。（装荷構造（５９）の特定の例を取り上げるが、前述の構造のいずれもが利用されうることは明らかである。）パッチ型アンテナは、導電接地面もしくは超導電接地面（６１）、もしくは接地カウンタポイズ、および前述の接地面もしくは接地カウンタポイズと並列に配置される導電パッチもしくは超導電パッチからなる。パッチと接地の間隔は、（必ずしも限定されないが、）４分の１波長よりも小さいのが一般的である。選択的に、低損失型誘電体基板（６０）（ガラス繊維、登録商標Ｃｕｃｌａｄのようなテフロン（登録商標）基板、もしくは登録商標Ｒｏｇｅｒｓ４００３のような他の市販材料）が前述のパッチと接地カウンタポイズの間に配置されてもよい。アンテナ給電系としては、従来のパッチ型アンテナで用いられている周知の給電系のいずれもが可能である。例えば、外部導体を接地面に接続し、内部導体をパッチの所望の入力抵抗点に接続した同軸ケーブルが可能である（もちろん、変形例として、パッチの同軸連結点の周辺の容量性間隔、もしくは、パッチに対して平行に間隔をあけて配置した同軸ケーブルの内部導体に接続した容量性プレート、なども同様に用いられうる）。あるいは、容量的にパッチに接続し、パッチ下方に間隔をあけて配置されたストリップを有する、もしくは、その他の実施例として接地面下方に配置され、かつスロットを介してパッチに接続するストリップを有する、アンテナと同じ接地面を共有するマイクロストリップ伝送線が可能である。そして、パッチに対して同一面のストリップを有するマイクロストリップ伝送線でさえも利用可能である。これらの全ての機構は従来技術から導かれ、本発明において本質的な部分を構成するものではない。本発明の本質的な部分は、小型で、数個の帯域で同時に動作するために、放射器の挙動を改善させるためのアンテナの装荷形状である。
【００３２】
図１５では装荷アンテナの他の好ましい実施例が示される。本実施例は、開口部がマルチレベル構造に付加される装荷によって特徴付けられる開口アンテナであり、前述の開口部は導電性接地面もしくは接地カウンタポイズの上に配置され、前述の接地面が、例えば、導波管もしくは空胴共鳴器の壁部、もしくは、乗り物（自動車、トラック、飛行機もしくはタンク）の構造の一部分からなる。開口部は、幾つか例を挙げると、同軸ケーブル（６１）、平坦マイクロストリップもしくはストリップライン伝送線のような従来技術のいずれにおいても給電することができる。
【００３３】
図１６では装荷アンテナの他の好ましい実施例が示される。本実施例では、周波数選択面（６３）を有する。周波数選択面は本質的には電磁フィルタであり、完全にエネルギーを反射する周波数もあれば、完全に透過する周波数もある。この好ましい実施例においては、表面（６３）を形成する選択素子（６４）には装荷構造（２６）を用いるが、前述の装荷アンテナ構造のいずれもが利用可能である。選択素子（６４）の少なくとも一つは、前述の装荷された放射素子と同様の形状を有する。また、本実施例では以下の実施例も好ましい；装荷アンテナの導電面もしくは装荷構造、もしくは双方が以下の数学的アルゴリズム、反復関数システム、多段縮小コピー装置（Ｍｕｌｔｉ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｐｙ  Ｍａｃｈｉｎｅ）、ネットワーク接続された多段縮小コピー装置の一つもしくは組み合わせにより形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は同じ構造、特に直線ストリップ、を用い、三つの異なる態様で装荷された台形型アンテナを示す。第１のケースは、一つの直線ストリップと装荷構造体（１ａ）および（１ｂ）が導電面（１ｃ）の台形の各々の縁端部に付加される。第２のケースは第1の場合と同様であるが、より短いストリップを用い、それらは導電面の周辺部の異なる箇所に配置される。第３のケースはより一般的な場合であり、数個のストリップが導電面の二箇所の異なる場所に付加される。４つ目の図は非対称装荷構造体の一例であり、５つ目の図では導電面の頂点部に一つの傾斜したストリップが付加された素子が示される。最後に、第６のケースと第７のケースでは、三角形状および矩形状および異なる配向のストリップが装荷された幾何学形状の例が示される。これらのケースでは、負荷はその一方の端部のみが、導電面に接続されている。
【図２】図２には異なる構成例が示されており、前に述べたように、各々のセグメントが隣接するセグメントと角を形成するような最大で９つのセグメントからなる曲線で負荷が形成される。さらに、８乃至１２では、負荷の双方の縁端部は導電面に接続している。８および９は、導電面が側方装荷型である二つの例を示す。第１３の場合および第１４の場合は、矩形に、矩形の端部の一箇所において接続がなされるオープンエンドな曲線が頂点装荷された二つの例を示す。負荷ストリップの最大幅は導電面の最も長い辺の辺長の４分の１よりも小さい。
【図３】図３は正方形構造であり、三つの異なる空間充填曲線が頂点装荷される。曲線は正方形幾何学形状に装荷するために用いられる。第１６の場合は公知のヒルベルト曲線である。
【図４】図４には頂点装荷アンテナの三つの例が示されており、装荷が導電面に付加される二つの異なる負荷より構成される。１９では、三つのセグメントより形成される第一の負荷が台形に付加され、第二の負荷が第一の負荷に付加される。
【図５】図５には装荷アンテナのいくつかの例が示されており、アンテナの更なるサイズ縮小のために、導電面の中心部までも取り除かれている。
【図６】図６は図１に記載の装荷アンテナと同様のものが示されているが、導電面にマルチレベル構造が用いられている。
【図７】図７は装荷アンテナの他の例を示したものであり、図２に記載の装荷アンテナと同じものである。この場合、導電面はマルチレベル構造を有する。３１、３２、３４および３５では負荷の形状が異なるが、負荷の両端が導電面に接続していることは共通している。３３はオープンエンドである負荷がマルチレベル導電面に付加された一例である。
【図８】図８は装荷アンテナのいくつかの例を示したものであり、図３および図４に記載の装荷アンテナと同様のものであるが、導電面としてマルチレベル構造体が用いられている。３６、３７および３８では空間充填頂点装荷曲線を有するが、他の図では数個の階層で装荷がなされた頂点装荷アンテナの三つの例が示される。４０には三つの負荷がマルチレベル構造に付加された例が示されている。より正確には、導電面にまず最初に曲線（４０ａ）が装荷され、次に曲線（４０ｂ）、曲線（４０ｃ）と装荷される。曲線（４０ａ）は導電面に接続する両端を有し、曲線（４０ｂ）は前述の曲線（４０ａ）に接続する両端を有し、二つのセグメントからなる曲線（４０ｃ）は負荷（４０ａ）に接続する一端ともう一方の負荷（４０ｂ）に接続する他端を有する。
【図９】図９には、三つの異なるタイプの負荷が装荷され、導電面の中心部が取り除かれた、同様のマルチレベル構造の三つのケースが示されており、それらは、空間充填曲線、最小で２つのセグメント、最大で９つのセグメントよりなり、前述の様式で接続される曲線、および二つの同様の階層を有する負荷である。
【図１０】図１０には導電面の一つが他の導電面よりも大きな三つの導電面を有する装荷アンテナの二つの構成が示される。４５では二つの小さな円形導電面（４５ｂ）および（４５ｃ）に導電ストリップ（４５ｄ）および（４５ｅ）を介して接続された三角形状導電面（４５ａ）が示されている。４６では４５と同じ構成であるが、最も大きい導電面がマルチレベル構造である。
【図１１】図１１は装荷アンテナの他の特殊な例である。これらの特殊例では、開口部を有する導電接地平面または超導電接地平面（４８）からなるモノポールアンテナで構成され、開口部には接地面に接続する外部導体および装荷アンテナに接続する内部導体を有する同軸ケーブル（４７）が配置される。装荷された放射器は支持誘電体（４９）の上に任意に配置することができる。
【図１２】図１２は図１２と同様の構成で搭載された頂点装荷された多角形放射素子（５０）を示す。放射器の放射素子は支持誘電体（４９）の上に任意に配置することができる。下段の図には放射素子が誘電体基板（４９）の一方の表面に印刷され、負荷は基板（５１）の他の表面において導電面を有するような構成が示されている。
【図１３】図１３には装荷アンテナの特殊な構成が示される。アンテナは二つのアームの各々が二つの直線ストリップ負荷を含むダイポールアンテナからなる。小三角形の頂部の線（５０）は入力端子点を示す。二つの図面では、同様の基本的なダイポールアンテナの異なる構成が示されている；下段の図では放射素子が誘電体基板（４９）で支持されている。
【図１４】図１４には、上段の図では二つのストリップが側方装荷され、開口アンテナとして給電される同様のダイポールアンテナの例が示されている。下段の図では導体が装荷幾何学形状の周辺部を画定する同様の装荷構造が示される。
【図１５】図１５にはパッチ型アンテナが示されており、上段の図において、放射素子は二つのストリップアームが装荷されたマルチレベル構造である。さらに、開口（５９）が導電構造体もしくは超導電構造体（６３）上に設けられ、開口が装荷マルチレベル構造として形成される開口アンテナが示されている。
【図１６】図１６では周波数選択面が示されており、表面を形成する素子がマルチレベル装荷構造として形成される。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月8日(2003.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2005506748.tif 000042
【図６】
2005506748.tif 000043
【図７】
2005506748.tif 000044
【図８】
2005506748.tif 000045
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005506748.tif 000048
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月18日(2003.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子が、少なくとも一つの導電面からなる第一の部分と、装荷構造体としての第二の部分との少なくとも二つの部分を有し、前記装荷構造体は少なくとも一つの導電ストリップからなり、前記ストリップの少なくとも一つが前記第一導電面の縁端部の少なくとも一点に接続し、前記ひとつまたは複数個のストリップの最大幅が、第一導電面の最も長い縁端部の４分の１よりも小さいことを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の装荷アンテナであって、放射素子が導電面を有する第一の部分と、装荷構造体としての第二の部分との少なくとも二つの部分を有し、前記装荷構造体は少なくとも一つの導電ストリップを有し、少なくとも一つの前記導電ストリップの二つの縁端部が前記第一導電面の周辺部の二点に接続していることを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装荷アンテナであって、前記第一導電面と第二装荷構造体が同一の平面もしくは曲面にある装荷アンテナ。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の装荷アンテナであって、導電面と、少なくとも一つの第一および少なくとも一つの第二ストラップを有し、前記第一ストリップは前記導電面の周辺部の少なくとも一点に接続し、前記第二ストリップは前記第一導電ストリップに、少なくとも縁端部の一方において接続している装荷アンテナ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載の装荷アンテナであって、アンテナは少なくとも第二導電面を有し、前記第二導電面は第一導電面よりも小さい領域であり、少なくとも一つの導電ストリップが、第一導電面には一方の縁端部で、第二導電面には他方の縁端部で接続している装荷アンテナ。
【請求項６】
先行する請求項のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、前記導電面の周辺部は以下の形状の組み合わせ：三角形、正方形、矩形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、円もしくは楕円、から選択される装荷アンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、前記導電面の少なくとも一部がマルチレベル構造である装荷アンテナ。
【請求項８】
先行する請求項のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、少なくとも一つの装荷ストリップの形状が、最少で２つのセグメント、最大で９つのセグメントからなる曲線であり、各セグメントが隣り合うセグメントと角を形成するように連結している、すなわち、隣り合うセグメントの組がより大きな直線セグメントを形成しない装荷アンテナ。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、装荷構造は少なくとも一つの直線ストリップを含み、前記ストリップの縁端部は前記導電面の縁端部の一点に接続している装荷アンテナ。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、少なくとも一つの装荷ストリップの形状が空間充填曲線である装荷アンテナ。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、少なくとも一つの装荷ストリップは多角形状を有する直線ストリップである装荷アンテナ。
【請求項１２】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、装荷構造は少なくとも二つのストリップを含み、第一ストリップは、その一端部が、接続されないもしくは第二ストリップに接続する、あるいはその両端部が第二ストリップに接続する、もしくはその一端部が第二ストリップに接続し、他端部が導電面に接続する装荷アンテナ。
【請求項１３】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、装荷構造は、前記導電面の周辺部の数箇所で接続する二つもしくはそれ以上のストリップからなる装荷アンテナ。
【請求項１４】
請求項５、６、又は７に記載の装荷アンテナであって、少なくとも第二導電面が請求項８、９、１０、１１、１２、又は１３に記載の装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項１５】
先行する請求項のいずれか１項に記載の導電面および装荷構造を含む装荷アンテナであって、導電面の中心部分が取り除かれている装荷アンテナ。
【請求項１６】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナはモノポールであり、前記モノポールは接地面もしくは接地カウンタポイズ、および放射素子を含み、前記素子は少なくとも導電面および装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナは二つのアームを含むダイポールであり、前記アームは少なくとも導電面および装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の装荷アンテナであって、放射素子が誘電体基板の一方の面に印刷され、負荷は基板の他方の面に導電面を有する装荷アンテナ。
【請求項１９】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナはマイクロストリップパッチ型アンテナであり、前記アンテナの放射パッチは導電面および装荷構造を含む装荷アンテナ。
【請求項２０】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナはマルチバンド動作、広帯域動作もしくは双方の動作を行うことを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２１】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナは中心動作波長の４分の１よりも短いことを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２２】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、アンテナは開口アンテナもしくはスロット型アンテナであり、スロットもしくは開口部の形状が、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の装荷アンテナの放射素子の形状のいずれかと同一であることを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２３】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、放射素子が周波数選択面の選択素子の少なくとも一つに利用されることを特徴とする装荷アンテナ。
【請求項２４】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装荷アンテナであって、導電面、装荷構造もしくは双方の幾何学形状が以下の数学的アルゴリズム：反復関数システム、多段縮小コピー装置、ネットワーク接続された多段縮小コピー装置の一つ、もしくは組み合わせにより形成されることを特徴とする装荷アンテナ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数個の帯域で同時に動作し、従来技術のアンテナに対してサイズを小さくしたことを特徴とする新規な装荷アンテナに関する。
【０００２】
新規な装荷アンテナの放射素子は、多角形状、空間充填状もしくはマルチレベル状の導電面と、前記第一の導電面に接続した一組のストリップからなる装荷構造体との、二つの異なる部分からなる。
【０００３】
本発明は、主に移動体通信に適した新しいタイプの装荷アンテナに関する、または、一般的に、テレコミュニケーションシステムの統合、もしくは単体の小型アンテナが重要となる応用例のような、他のどのような応用例についても関するものである。
【背景技術】
【０００４】
テレコミュニケーション分野の成長と、特にパーソナルモバイル通信システムの拡大は、複数周波数および小型アンテナを必要とするマルチサービス（多周波）・コンパクトシステムの発展のための工学技術の活動を促進している。それゆえ、最大数のサービスをカバーするマルチバンドおよび／または広帯域性能を有するマルチシステム小型アンテナは、電気通信オペレータのコストを削減し、環境への影響を最小限にするため、現在では注目すべき関心事である。
【０００５】
アンテナ・ソリューションで提言されるマルチバンドのほとんどにおいて、各帯域または各サービスに一つ以上の放射器またはブランチが使用される。例として、米国特許出願第０９／１２９１７６「移動電話用複数帯域および複数ブランチアンテナ」がある。
【０００６】
マルチバンドおよび／または小型性能を有するアンテナを模索する際に興味を引く選択肢の一つは、ＷＯ０１／２２５２８「マルチレベルアンテナ」に開示されるマルチレベルアンテナであり、あるいはＷＯ０１／５４２２５「小型空間充填アンテナ」に開示される小型空間充填アンテナである。特にＷＯ０１／２２５２８において、マルチレベルアンテナは、電磁的に結合およびグループ化され、より大きな構造体を形成する、同一種類の（面の辺の数が同じ）多角形もしくは多面体からなる幾何学形状により特徴付けられる。マルチレベル幾何学形状においてはマルチレベル構造の要素のほとんどが明確に視認できる。なぜならば、少なくとも７５パーセントの多角形もしくは多面体において、他の要素との接触、交差もしくは（存在するならば）相互接続する領域が常にそれらの周辺長もしくは面積の５０パーセントよりも小さいからである。
【０００７】
ＷＯ０１／５４２２５において、小型空間充填アンテナは、少なくとも一つの空間充填曲線（ＳＦＣ）で形成された部分を有し、前述のＳＦＣは、少なくとも１０個の連結した直線セグメントにより構成された曲線として定義され、前記セグメントは、自由空間動作波長の１０分の１より小さく、直線セグメントの各々が、他のそれ自身よりも長さの長い直線セグメントに隣接、もしくは連結しないように空間的に配置されているアンテナであると定義されている。
【０００８】
ＷＯ９７／０６５７８「フラクタルアンテナ、共振器および装荷エレメント」には、アンテナの形成に使用することのできるフラクタル形状の要素が記載されている。
【０００９】
アンテナの大きさを縮小するための様々な技術は従来技術に見い出すことができる。１８８６年、装荷アンテナの最初の例があり、それはヘルツ（Hertz）がマクスウェル方程式を立証するために製作した装荷ダイポールアンテナであった。
【００１０】
Ａ．Ｇ．カンドイアン（Ａ．Ｇ．カンドイアン「新しい三つのアンテナおよびその応用」無線工学研究所（ＩＲＥ）会報、３４巻、７０Ｗ−７５Ｗ頁、１９４６年２月）は装荷アンテナの概念を紹介し、放射器の頂部に導電ディスクを付け加えることによって、４分の１波長モノポールアンテナの長さがどれだけ縮小されるかを証明した。これにより、ゴウバウ（Goubau）は、米国特許第３，９６７，２７６号「自由端にリアクタンスを有するアンテナ構造」で示されているような、より広帯域の帯域特性を有する小型サイズの、インダクタ要素に相互接続した数個の容量性ディスクを頂点装荷したアンテナ構造を実現した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
より最近では、米国特許５，８４７，６８２号「トップロード三角形印刷アンテナ」に開示されている三角形形状のプリントアンテナでは、その頂点が矩形上のストリップに接続している。アンテナは低プロフィールおよび広帯域性能で機能する。しかし、これらのアンテナ構造はマルチバンド動作を提示するものではない。本発明者らの他の出願であるＷＯ０１／２２５２８「マルチレベルアンテナ」では、誘導性ループを有する頂点装荷アンテナの特殊なケースが示されており、二周波動作のためのアンテナの小型化に利用されている。さらに、Ｗ．ドウ（Ｗ．Ｄｏｕ）とＷ．Ｙ．Ｍ．チア（Ｗ．Ｙ．Ｍ．Ｃｈｉａ）（Ｗ．Ｄｏｕ  ａｎｄ  Ｗ．Ｙ．Ｍ．Ｃｈｉａ  「広帯域小型平坦スタックモノポールアンテナ」、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２７巻、２８８−２８９頁、２００年１１月）は、広帯域挙動を有する頂点装荷アンテナの他の先行例を示した。アンテナは矩形の端部の各々が接続する矩形状アームが頂点装荷された矩形モノポールアンテナである。矩形状アームの各々の幅は給電要素の幅と同程度であり、本発明はこれに該当しない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の概要
本発明の主要な点はアンテナの放射素子の形状であり、二つの主要部分、導電面と装荷構造体からなる。前述の導電面は、多角形状、空間充填状またはマルチレベル状の表面を有し、装荷構造体は前述の導電面に接続した導電ストリップもしくはストリップの組を有する。本発明によれば、少なくとも一つの装荷ストリップは前述の導電面の周辺部の少なくとも一点に直接接続していなければならない。さらに、円形状もしくは楕円形状が前述の導電面のとり得る幾何学形状の組に含まれている。なぜなら、円形状もしくは楕円形状は多数の辺を有する多角形構造であると考えられるからである。
【００１３】
装荷構造体の付加により、アンテナは、小型およびマルチバンド特性、そしてしばしばマルチバンドおよび広帯域特性で機能する。さらに、装荷アンテナのマルチバンド属性（帯域の数、帯域の間隔、整合レベル等）は負荷および／または導電面の幾何学形状を修正することにより調整されうる。
【００１４】
新しい装荷アンテナにより多周波性能が得られ、そして、数個の帯域において類似の無線パラメータを得ることができる。
【００１５】
装荷構造体は、例えば単一の導電ストリップからなってもよい。この場合、前述の装荷ストリップは、二端のうちの一方が導電面の周辺部の一点（すなわち、頂点もしくは縁端部）に接続していなければならない。前述のストリップの他端は、幾つかの実施例では接続しないままであるが、他の実施例では、前述の導電面の周辺部の一点に接続しているものもある。
【００１６】
装荷構造体には、単一のストリップだけでなく、装荷構造体の周辺部に沿って異なる箇所に存在する複数の装荷ストリップが含まれていてもよい。
【００１７】
本発明によれば、導電面に接続しうる負荷の幾何学形状は
a)最小で二つのセグメント、最大で九つのセグメントで構成された曲線であり、それらは各セグメントが隣接するセグメントと角をなすように接続される、すなわち、隣接したセグメントの組はより大きな直線セグメントを構成しない曲線、
b)直線セグメントもしくはストリップ、
c)多角形形状を有する直線ストリップ、
d)空間充填曲線、PCT/ES00/00411「空間充填型小型アンテナ」
である。
【００１８】
いくつかの実施例では、前述の装荷構造体が導電面に接続しており、一方、他の実施例では、複数の装荷ストリップの端部が他のストリップに接続している。新しい装荷ストリップが付加された実施例では、前述の付加された負荷は接続されていない一つの縁端部を有するか、縁端部が前述の装荷ストリップに接続しているか、もしくは両縁端部が前述のストリップに接続している、あるいは一方の縁端部が前述のストリップに接続され他方の縁端部が導電面に接続している。
【００１９】
本発明によれば、導電面に用いられる幾何学形状には以下の３タイプある。
【００２０】
a)多角形（すなわち、三角形、正方形、台形、五角形、六角形等、もしくは非常に多数の端部を有する特殊な多角形として、円形もしくは楕円形）。
【００２１】
b)マルチレベル構造。ＷＯ０１／２２５２８「マルチレベルアンテナ」
c)空間充填の周辺部を有する強固な表面。
【００２２】
いくつかの実施例においては、前述の導電面の中心部までもアンテナのサイズをさらに小さくするために取り除かれる。さらに、構成ｂ）および構成ｃ）におけるマルチレベルもしくは空間充填の構成は、例えば理想的なフラクタル形状に近似するために用いられることは当業者には明らかである。
【００２３】
図１および図２には、本発明における装荷アンテナの放射素子についてのいくつかの例が示されている。同図において１乃至３の導電面は台形状であり、４乃至７の前述の導電面は三角形である。ここに図１では、異なる長さ、配向および台形周辺部の異なる位置に配置された異なるストリップを用いて導電面が装荷されている。また図２に示されるように、負荷は一方もしくは双方の端部が導電面に接続された態様をとる。
【発明の効果】
【００２４】
このような新規な装荷アンテナは以下の二面性を有する。
【００２５】
・アンテナはマルチバンド、もしくは広帯域性能、または、双方の組み合せの特徴を有する。
【００２６】
・放射素子の物理サイズを考慮することにより、前述のアンテナは従来のほとんどのアンテナよりも低周波での動作が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の装荷アンテナの好ましい実施例は図１１に示されるようにモノポール構成である。アンテナは、導電カウンタポイズ、もしくは超導電カウンタポイズ、もしくは接地面（４８）を有する。ハンドヘルド電話ケース、もしくは自動車または電車の金属構造体の一部でさえも接地カウンタポイズとして作用し得る。アースおよびモノポールアーム（図１１ではアームは装荷構造（２６）と共に示されているが、前述の装荷アンテナ構造のいずれも利用可能である）は、従来技術のモノポールと同様に、例えば伝送線（４７）によって励振される。前述の伝送線は二つの導体により形成され、導体の一方は接地カウンタポイズに接続し、もう一方の導体は導電装荷構造もしくは超導電装荷構造の一点に接続する。図１１では、同軸ケーブル（４７）が伝送線の特定の例として利用されているが、当業者であれば他の伝送線（例えばマイクロストリップアーム）がモノポールの励振に利用されうることは明らかであろう。また、以下に述べる構成に従い、装荷モノポール構造は誘電体基板（４９）上に印刷してもよい。
【００２８】
装荷アンテナの他の好ましい実施例として、図１２に示されるようなモノポール構成もある。アンテナ構造体（給電系、接地面等）は図１１記載の実施例で考察されたものと同様のものである。本図には、装荷アンテナの他の例が示される。より正確には、前述の曲線のうちのひとつで頂点装荷された台形エレメントからなる。この場合主要な相違点の一つは、アンテナが誘電体基板上に伸びているために、誘電体（５１）の他の面上に負荷形状の導電面があることである。この好ましい構成では、アンテナの小型化および帯域間の間隔などのアンテナのマルチバンドパラメータの調整も可能となる。
【００２９】
図１３には本発明の好ましい実施例が示される。２アームアンテナダイポールは二つの導電部分、もしくは超導電部分から構成され、各々の部分は側方装荷マルチレベル構造である。一般性を失うことなく明確にするために、装荷アンテナ（２６）の特定の場合が示されているが、例えば図２、３、４、７および図８に記載の他の構成も利用可能であることは明白である。導電面および装荷構造の双方とも同一面に配置される。二本のアームの二つの最近接の頂点はダイポールの入力端子（５０）を形成する。端子（５０）は導電線もしくは超導電線として示されているが、当業者には明らかなように、動作周波数に関して小さい限り、端子は他のどのようなパターンによっても形成することができる。当業者は、入力インピーダンス、もしくは、例えば偏波のようなアンテナの放射特性、を良好に修正するために、ダイポールアンテナのアームは異なる様式で回転可能および折りたたみ可能であることを着想するであろう。
【００３０】
装荷ダイポールアンテナの他の好ましい実施例がさらに図１３に示されており、導電装荷アーム、もしくは超導電装荷アームが誘電体基板（４９）上に印刷される。この方法は、適用される負荷の形状が小さな領域において長い場合、およびマルチレベル構造で起こるように導電面が角数の多い多角形を含む場合において、コストおよび機械的耐久性に関して特に好都合である。誘電体基板上における装荷構造のパターニングには、周知の印刷回路形成技術のいずれもが適用可能である。前述の誘電体基板は、例えば、ガラス繊維板、テフロン（登録商標）基板（登録商標Ｃｕｃｌａｄのような基板）、もしくは、その他の標準的な無線周波およびマイクロ波用基板（例えば、登録商標Ｒｏｇｅｒｓ４００３もしくは登録商標Ｋａｐｔｏｎのような基板）であってもよい。アンテナが乗用車のような車両、鉄道、飛行機に搭載され、無線、ＴＶ、携帯電話（ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ）、もしくは、その他の通信サービス用の電磁波を送信もしくは受信するならば、誘電体基板は窓ガラスの一部であってもよい。もちろん、二つのダイポールアーム間の電流分布のバランスを保つために、バラン網をダイポールアンテナの入力端子に接続もしくは統合してもよい。
【００３１】
図１４の実施例は、導電面にマルチレベル幾何学形状を用いた装荷アンテナの開口構成からなる。従来の開口アンテナで通常用いられる技術の中で、本構成に利用可能なもののひとつに給電技術がある。図において、同軸ケーブル（５３）の内部導体は、低位の三角形エレメントに直接接続しており、外部導体は導電面のその他の部分に接続している。例えば静電結合方式のような他の給電構造も可能である。
【００３２】
装荷アンテナの他の好ましい実施例として、図１４の下段の図に示されるようなスロット型装荷モノポールアンテナがある。本図の装荷構造においては、導電シートもしくは超導電シート（５２）上に、スロットもしくは溝（５４）が形成される。シートは、例えば、印刷回路基板構造において誘電体基板上に配置されるシートであってもよく、自動車の内装を赤外線放射の熱から保護するために窓ガラスに形成される透明導電性フィルムであってもよいし、また、携帯電話、自動車、鉄道、船舶もしくは飛行機の金属構造体の一部分であってもよい。給電系は従来のスロット型アンテナにおいて周知の技術のいずれもが利用可能であるが、本発明の本質的な部分とはならない。図１４に示された二つの例において、同軸ケーブルはアンテナの給電に利用され、同軸ケーブルの導体のひとつは導電シートの一方の側に接続され、もう一方の導体はスロットを横切るようにシートの他方の側に接続される。例えばマイクロストリップ伝送線が同軸ケーブルに対して代用されてもよい。
【００３３】
他の好ましい実施例が図１５に示される。本実施例は、装荷構造を特徴付ける導電パッチもしくは超導電パッチ（５８）からなるパッチ型アンテナである。（装荷構造（５９）の特定の例を取り上げるが、前述の構造のいずれもが利用されうることは明らかである。）パッチ型アンテナは、導電接地面もしくは超導電接地面（６１）、もしくは接地カウンタポイズ、および前述の接地面もしくは接地カウンタポイズと並列に配置される導電パッチもしくは超導電パッチからなる。パッチと接地の間隔は、（必ずしも限定されないが、）４分の１波長よりも小さいのが一般的である。選択的に、低損失型誘電体基板（６０）（ガラス繊維、登録商標Ｃｕｃｌａｄのようなテフロン（登録商標）基板、もしくは登録商標Ｒｏｇｅｒｓ４００３のような他の市販材料）が前述のパッチと接地カウンタポイズの間に配置されてもよい。アンテナ給電系としては、従来のパッチ型アンテナで用いられている周知の給電系のいずれもが可能である。例えば、外部導体を接地面に接続し、内部導体をパッチの所望の入力抵抗点に接続した同軸ケーブルが可能である（もちろん、変形例として、パッチの同軸連結点の周辺の容量性間隔、もしくは、パッチに対して平行に間隔をあけて配置した同軸ケーブルの内部導体に接続した容量性プレート、なども同様に用いられうる）。あるいは、容量的にパッチに接続し、パッチ下方に間隔をあけて配置されたストリップを有する、もしくは、その他の実施例として接地面下方に配置され、かつスロットを介してパッチに接続するストリップを有する、アンテナと同じ接地面を共有するマイクロストリップ伝送線が可能である。そして、パッチに対して同一面のストリップを有するマイクロストリップ伝送線でさえも利用可能である。これらの全ての機構は従来技術から導かれ、本発明において本質的な部分を構成するものではない。本発明の本質的な部分は、小型で、数個の帯域で同時に動作するために、放射器の挙動を改善させるためのアンテナの装荷形状である。
【００３４】
図１５では装荷アンテナの他の好ましい実施例が示される。本実施例は、開口部がマルチレベル構造に付加される装荷によって特徴付けられる開口アンテナであり、前述の開口部は導電性接地面もしくは接地カウンタポイズの上に配置され、前述の接地面が、例えば、導波管もしくは空胴共鳴器の壁部、もしくは、乗り物（自動車、トラック、飛行機もしくはタンク）の構造の一部分からなる。開口部は、幾つか例を挙げると、同軸ケーブル（６１）、平坦マイクロストリップもしくはストリップライン伝送線のような従来技術のいずれにおいても給電することができる。
【００３５】
図１６では装荷アンテナの他の好ましい実施例が示される。本実施例では、周波数選択面（６３）を有する。周波数選択面は本質的には電磁フィルタであり、完全にエネルギーを反射する周波数もあれば、完全に透過する周波数もある。この好ましい実施例においては、表面（６３）を形成する選択素子（６４）には装荷構造（２６）を用いるが、前述の装荷アンテナ構造のいずれもが利用可能である。選択素子（６４）の少なくとも一つは、前述の装荷された放射素子と同様の形状を有する。また、本実施例では以下の実施例も好ましい；装荷アンテナの導電面もしくは装荷構造、もしくは双方が以下の数学的アルゴリズム、反復関数システム、多段縮小コピー装置（Ｍｕｌｔｉ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｃｏｐｙ  Ｍａｃｈｉｎｅ）、ネットワーク接続された多段縮小コピー装置の一つもしくは組み合わせにより形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は同じ構造、特に直線ストリップ、を用い、三つの異なる態様で装荷された台形型アンテナを示す。第１のケースは、一つの直線ストリップと装荷構造体（１ａ）および（１ｂ）が導電面（１ｃ）の台形の各々の縁端部に付加される。第２のケースは第1の場合と同様であるが、より短いストリップを用い、それらは導電面の周辺部の異なる箇所に配置される。第３のケースはより一般的な場合であり、数個のストリップが導電面の二箇所の異なる場所に付加される。４つ目の図は非対称装荷構造体の一例であり、５つ目の図では導電面の頂点部に一つの傾斜したストリップが付加された素子が示される。最後に、第６のケースと第７のケースでは、三角形状および矩形状および異なる配向のストリップが装荷された幾何学形状の例が示される。これらのケースでは、負荷はその一方の端部のみが、導電面に接続されている。
【図２】図２には異なる構成例が示されており、前に述べたように、各々のセグメントが隣接するセグメントと角を形成するような最大で９つのセグメントからなる曲線で負荷が形成される。さらに、８乃至１２では、負荷の双方の縁端部は導電面に接続している。８および９は、導電面が側方装荷型である二つの例を示す。第１３の場合および第１４の場合は、矩形に、矩形の端部の一箇所において接続がなされるオープンエンドな曲線が頂点装荷された二つの例を示す。負荷ストリップの最大幅は導電面の最も長い辺の辺長の４分の１よりも小さい。
【図３】図３は正方形構造であり、三つの異なる空間充填曲線が頂点装荷される。曲線は正方形幾何学形状に装荷するために用いられる。第１６の場合は公知のヒルベルト曲線である。
【図４】図４には頂点装荷アンテナの三つの例が示されており、装荷が導電面に付加される二つの異なる負荷より構成される。１９では、三つのセグメントより形成される第一の負荷が台形に付加され、第二の負荷が第一の負荷に付加される。
【図５】図５には装荷アンテナのいくつかの例が示されており、アンテナの更なるサイズ縮小のために、導電面の中心部までも取り除かれている。
【図６】図６は図１に記載の装荷アンテナと同様のものが示されているが、導電面にマルチレベル構造が用いられている。
【図７】図７は装荷アンテナの他の例を示したものであり、図２に記載の装荷アンテナと同じものである。この場合、導電面はマルチレベル構造を有する。３１、３２、３４および３５では負荷の形状が異なるが、負荷の両端が導電面に接続していることは共通している。３３はオープンエンドである負荷がマルチレベル導電面に付加された一例である。
【図８】図８は装荷アンテナのいくつかの例を示したものであり、図３および図４に記載の装荷アンテナと同様のものであるが、導電面としてマルチレベル構造体が用いられている。３６、３７および３８では空間充填頂点装荷曲線を有するが、他の図では数個の階層で装荷がなされた頂点装荷アンテナの三つの例が示される。４０には三つの負荷がマルチレベル構造に付加された例が示されている。より正確には、導電面にまず最初に曲線（４０ａ）が装荷され、次に曲線（４０ｂ）、曲線（４０ｃ）と装荷される。曲線（４０ａ）は導電面に接続する両端を有し、曲線（４０ｂ）は前述の曲線（４０ａ）に接続する両端を有し、二つのセグメントからなる曲線（４０ｃ）は負荷（４０ａ）に接続する一端ともう一方の負荷（４０ｂ）に接続する他端を有する。
【図９】図９には、三つの異なるタイプの負荷が装荷され、導電面の中心部が取り除かれた、同様のマルチレベル構造の三つのケースが示されており、それらは、空間充填曲線、最小で２つのセグメント、最大で９つのセグメントよりなり、前述の様式で接続される曲線、および二つの同様の階層を有する負荷である。
【図１０】図１０には導電面の一つが他の導電面よりも大きな三つの導電面を有する装荷アンテナの二つの構成が示される。４５では二つの小さな円形導電面（４５ｂ）および（４５ｃ）に導電ストリップ（４５ｄ）および（４５ｅ）を介して接続された三角形状導電面（４５ａ）が示されている。４６では４５と同じ構成であるが、最も大きい導電面がマルチレベル構造である。
【図１１】図１１は装荷アンテナの他の特殊な例である。これらの特殊例では、開口部を有する導電接地平面または超導電接地平面（４８）からなるモノポールアンテナで構成され、開口部には接地面に接続する外部導体および装荷アンテナに接続する内部導体を有する同軸ケーブル（４７）が配置される。装荷された放射器は支持誘電体（４９）の上に任意に配置することができる。
【図１２】図１２は図１２と同様の構成で搭載された頂点装荷された多角形放射素子（５０）を示す。放射器の放射素子は支持誘電体（４９）の上に任意に配置することができる。下段の図には放射素子が誘電体基板（４９）の一方の表面に印刷され、負荷は基板（５１）の他の表面において導電面を有するような構成が示されている。
【図１３】図１３には装荷アンテナの特殊な構成が示される。アンテナは二つのアームの各々が二つの直線ストリップ負荷を含むダイポールアンテナからなる。小三角形の頂部の線（５０）は入力端子点を示す。二つの図面では、同様の基本的なダイポールアンテナの異なる構成が示されている；下段の図では放射素子が誘電体基板（４９）で支持されている。
【図１４】図１４には、上段の図では二つのストリップが側方装荷され、開口アンテナとして給電される同様のダイポールアンテナの例が示されている。下段の図では導体が装荷幾何学形状の周辺部を画定する同様の装荷構造が示される。
【図１５】図１５にはパッチ型アンテナが示されており、上段の図において、放射素子は二つのストリップアームが装荷されたマルチレベル構造である。さらに、開口（５９）が導電構造体もしくは超導電構造体（６３）上に設けられ、開口が装荷マルチレベル構造として形成される開口アンテナが示されている。
【図１６】図１６では周波数選択面が示されており、表面を形成する素子がマルチレベル装荷構造として形成される。




【国際調査報告】
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