(57)【要約】ディジタル携帯電話などのＰＷＤ（４）とともに使用される指向性マルチバンドおよび／またはシングルバンドアンテナ（６）を含む、補聴器の無線周波（ＲＦ）干渉を低減するためのオリエンテッドＰＩＦＡ型装置（２）を開示する。装置（２）は、ＰＷＤ（４）によって補聴器の中に引き起こされる音声雑音を大幅に低減または排除し、ＰＷＤ動作中の補聴器の動作を可能にする。動作時、使用者の頭部から離れた側に装置（２）をＰＷＤ側に配置することができる。装置（２）は、その製造中にＰＷＢ（４）に組み込むことができ、または外部アンテナ（７０）の接続用ポート（７４）を有するＰＷＤ（４）にアフターマーケットアセンブリとして提供することができる。装置（２）は、ＰＷＤ（４）で現在使用されているアンテナに比べて向上した前後電界比を提供し、したがってさらに、ＳＡＲ（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）、すなわちＰＷＤ（４）によって頭部が受け取るＲＦエネルギーのレベルを低減する。
2005518125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地平面と関連信号発生構成要素とを有する無線通信装置と、
前記接地平面に対して選択的に可動であるアンテナ接地平面要素と、
細長い導体と一対の脚要素とを有するＰＩＦＡアンテナと
を備え、
前記一対の脚要素の一方の脚要素が前記アンテナ接地平面に導電的に接続されて
おり、他方の脚要素が、前記信号発生構成要素に導電的に接続された給電点を画定し
、前記細長い導体が自由端を有し、動作時、前記アンテナ接地平面が前記無線通信装
置から離れる方向へ伸ばされ、前記自由端が、使用者がその上に位置する地表面に対して前記脚要素よりも高い
携帯型無線装置。
【請求項２】
前記アンテナ接地平面が実質的に平らである、請求項１に記載の携帯型無線装置。
【請求項３】
前記細長い導体および前記一対の脚要素の少なくとも一方の脚要素が実質的に平
らである、請求項１に記載の携帯型無線装置。
【請求項４】
動作時、前記アンテナ接地平面の一部分が前記接地平面の一部分と重なり合う、請
求項１に記載の携帯型無線装置。
【請求項５】
動作前に、前記アンテナ接地平面を前記接地平面に対してある直線方向に選択的に
動かす、請求項１に記載の携帯型無線装置。
【請求項６】
接地平面と関連信号発生構成要素とを有するデュアルバンド無線通信装置と、
前記接地平面に対して選択的に可動であるアンテナ接地平面要素と、
一対の細長い導体と３本の脚要素とを有するデュアルバンドＰＩＦＡアンテナと
を備え、
前記脚要素のうちの１つの脚要素が前記アンテナ接地平面に導電的に接続されて
おり、前記脚要素のうちの別の１つの脚要素が、前記信号発生構成要素に導電的に接
続された給電点を画定し、３本目の脚要素が前記接地平面に容量的に結合されており
、前記細長い導体のうちの一方の導体が自由端を有し、動作時、前記アンテナ接地平
面が前記無線通信装置から離れる方向へ伸ばされ、前記自由端が、使用者がその上に
位置する地表面に対して前記脚要素よりも高い
携帯型無線装置。
【請求項７】
前記アンテナ接地平面が実質的に平らである、請求項６に記載の携帯型無線装置。
【請求項８】
前記一対の細長い導体および前記３本の脚要素のうちの少なくとも１本の脚要素
が実質的に平らである、請求項６に記載の携帯型無線装置。
【請求項９】
動作時、前記アンテナ接地平面の一部分が前記接地平面の一部分と重なり合う、請
求項６に記載の携帯型無線装置。
【請求項１０】
動作前に、前記アンテナ接地平面を前記接地平面に対してある直線方向に選択的に
動かす、請求項６に記載の携帯型無線装置。
【請求項１１】
前記一対の細長い導体が湾曲している、請求項６に記載の携帯型無線装置。
【請求項１２】
前記一対の細長い導体要素と前記アンテナ接地平面との間に配置された誘電体要
素をさらに備えた、請求項６に記載の携帯型無線装置。
【請求項１３】
前記誘電体要素が湾曲した面を画定し、前記一対の細長い導体が前記湾曲した面に
対して湾曲している、請求項１２に記載の携帯型無線装置。
【請求項１４】
接地平面と関連信号発生構成要素とを有する無線通信装置と、
前記接地平面に対して選択的に可動であるアンテナ接地平面要素と、
概ね平らな細長い導体と一対の脚要素とを有するＰＩＦＡアンテナと
を備え、
前記一対の脚要素がそれぞれ、前記細長い導体に対して概ね直角に整列配置されて
おり、前記一対の脚要素の一方の脚要素が前記アンテナ接地平面に導電的に接続され
ており、他方の脚要素が、前記信号発生構成要素に導電的に接続された給電点を画定
し、前記細長い導体が自由端を有し、動作時、前記アンテナ接地平面が前記無線通信
装置から離れる方向へ伸ばされ、前記自由端が、使用者がその上に位置する地表面に
対して前記脚要素よりも高い
携帯型無線装置。
【請求項１５】
前記アンテナ接地平面が実質的に平らであり、前記細長い導体が前記アンテナ接地
平面に概ね平行である、請求項１４に記載の携帯型無線装置。
【請求項１６】
前記細長い導体および前記一対の脚要素の少なくとも一方の脚要素が実質的に平
らである、請求項１４に記載の携帯型無線装置。
【請求項１７】
動作時、前記アンテナ接地平面の一部分が前記接地平面の一部分と重なり合う、請
求項１４に記載の携帯型無線装置。
【請求項１８】
動作前に、前記アンテナ接地平面を前記接地平面に対してある直線方向に選択的に
動かす、請求項１４に記載の携帯型無線装置。
【請求項１９】
前記一対の細長い導体が湾曲している、請求項１４に記載の携帯型無線装置。
【請求項２０】
無線装置のすぐ近くで使用したときに補聴器の中に引き起こされるＲＦ雑音を低
減する方法において、前記無線装置が動作時に上面および下面を有する方法であって
、
前記無線装置の接地平面に結合された導電性要素を提供するステップと、
前記導電性要素の上に第１および第２の細長い導体要素を提供するステップと
を含み、
前記第１および第２の細長い導体要素がそれぞれ、前記導電性要素に接続された第
１の端部と第２の端部とを有し、前記細長い導体要素が概ね前記無線装置の上面の方
へ向けられており、さらに、
前記第１の細長い導体要素を前記無線装置のＲＦ信号線に結合するステップと、
使用中に前記第２の細長い導体要素を前記第１の細長い導体要素に寄生的に結合
するステップと
を含む方法。
【請求項２１】
前記第１および第２の細長い導体要素の前記第２の端部にＬＣトラップ構造を結
合するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
使用者の耳の近くに配置するように適合された補聴器とともに使用する無線装置
用のアンテナ装置において、前記無線装置が動作時に上面および下面を有するアンテ
ナ装置であって、
動作波長の少なくとも０．３５倍の長さを有する導電性要素であって、中央部分間
に画定された上縁および下縁を有し、前記無線装置の接地平面要素に結合された導電
性要素と、
前記中央部分の中の前記導電性要素に結合された励振導体要素であって、前記導電
性要素に概ね垂直な第１の要素と前記導電性要素に概ね平行な第２の要素とを含み、
前記第２の要素が前記無線装置の上面へ向かって延びる励振導体要素と、
前記中央部分の前記導電性要素に結合された寄生導体要素であって、前記導電性要
素に概ね垂直な第１の要素と前記導電性要素に概ね平行な第２の要素とを含み、前記
第２の要素が前記無線装置の上面へ向かって延びる寄生導体要素と
を備えたアンテナ装置。
【請求項２３】
前記導電性要素が、前記無線装置のプリント配線板上の接地トレースとして画定さ
れた、請求項２２に記載のアンテナ装置。
【請求項２４】
前記導電性要素が実質的に平らである、請求項２２に記載のアンテナ装置。
【請求項２５】
前記励振導体要素の前記第２の要素と前記寄生導体要素の前記第２の要素とが実
質的に平行である、請求項２２に記載のアンテナ装置。
【請求項２６】
前記励振導体要素の前記第１の要素と前記寄生導体要素の前記第１の要素とが互
いに接続されている、請求項２２に記載のアンテナ装置。
【請求項２７】
デュアルバンド動作可能性を得るために１つまたは複数のＬＣトラップ構造をさら
に備え、前記ＬＣトラップ構造が、前記励振導体要素の自由端または前記寄生導体
要素の自由端あるいはその両方に結合されている、請求項２２に記載のアンテナ装置
。
【請求項２８】
補聴器とともに使用するのに適した無線装置用のアンテナ装置において、前記無線
装置が動作時に上面および下面を有するアンテナ装置であって、
複数の接地平面セグメントを含むセグメント化された接地平面要素であって、前記
無線装置の動作中、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つのセグメントが、
前記複数のセグメントの残りのセグメントに対して可動であるセグメント化された
接地平面要素と、
前記セグメント化された接地平面要素に結合された励振導体要素であって、前記セ
グメント化された接地平面要素に概ね垂直な第１の要素と前記セグメント化された
接地要素に概ね平行な第２の要素とを含み、前記第２の要素が前記無線装置の上面へ
向かって延びる励振導体要素と、
前記セグメント化された接地要素に結合された寄生導体要素であって、前記セグメ
ント化された接地要素に概ね垂直な第１の要素と前記セグメント化された接地要素
に概ね平行な第２の要素とを含み、前記第２の要素が前記無線装置の上面へ向かって
延びる寄生導体要素と
を備えたアンテナ装置。
【請求項２９】
前記励振導体要素の前記第２の要素と前記寄生導体要素の前記第２の要素とが実
質的に平行である、請求項２８に記載のアンテナ装置。
【請求項３０】
前記励振導体要素の前記第１の要素と前記寄生導体要素の前記第１の要素とが互
いに接続されている、請求項２８に記載のアンテナ装置。
【請求項３１】
デュアルバンド動作可能性を得るために１つまたは複数のＬＣトラップ構造をさ
らに備え、前記ＬＣトラップ構造が、前記励振導体要素の自由端または前記寄生導体
要素の自由端あるいはその両方に結合されている、請求項２８に記載のアンテナ装置
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯型無線通信装置に関する。詳細には本発明は、動作中の関連装置のＳ
ＡＲ（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）を低減するオリエンテ
ッドＰＩＦＡアセンブリおよび接地導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００２年９月３０日出願の米国特許出願番号１０／２６２４４７、および２００
２年２月１３日出願の米国特許出願番号６０／３５７１６２。
携帯型無線装置（ｐｏｒｔａｂｌｅ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｄｅｖｉｃｅ：ＰＷＤ）
の使用者に対するＳＡＲ（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）の
問題はますます関心を集めている問題である。使用者の頭部に対するＲＦ放射は、現
行の一般的なＰＷＤアンテナの自由空間における概ね全方向性の放射パターンの結
果として起こる。このようなアンテナを備えたＰＷＤが使用者の頭部の近くに置かれ
ると、使用者を中心とした方位角の大きな部分の放射が使用者の頭部および手の吸収
／反射によってブロックされるので、アンテナの放射パターンはもはや全方向性では
ない。人体に対する放射を大幅に低減し、有用な方向にそれを向け直すＰＷＤ用のア
ンテナ系も望ましい。
【０００３】
従来技術のＰＷＤ用アンテナは、使用者の補聴器の音声雑音の原因となる可能性が
ある。図１６を参照すると、補聴器４０２の近くで使用されている（携帯電話の形態
の）従来技術のＰＷＤ４００の概略図が示されている。携帯電話４００は、電話器の
上端に近いキーボード面にスピーカを有しており、使用中スピーカは通常、使用者の
耳４０４の中心にその位置が合わせられる。補聴器４０２は、耳の中に入れるタイプ
、耳の後ろにかけるタイプを含む任意のタイプの補聴器である。補聴器４０２は、耳
４０４の耳道に挿入される増幅音声出力口４０６を有する。動作中、全方向性アンテ
ナ４４０によって携帯電話４００の周囲に電磁場４０８が生み出される。動作時、電
磁場４０８は、補聴器４０２、使用者の耳４０４および使用者の頭部にかかる。電磁
場４０８によって補聴器の中にＲＦ雑音が発生し、その結果、過大な音声雑音が使用
者に向けられる。
【０００４】
平面逆Ｆ形アンテナ（ｐｌａｎａｒ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆ  ａｎｔｅｎｎａ）ま
たはＰＩＦＡは、比較的に軽量であること、装置のシャシへの適合および組込みが容
易であること、適度な帯域幅を有すること、垂直偏波の直交する主平面内の放射パタ
ーンが全方向性であること、最適化に対して融通性があること、小型化のための複数
の潜在的な方法があることなど、多くの際立った特性によって特徴づけられる。垂直
偏波と水平偏波の両方に対するその感度は、固定されたアンテナオリエンテーション
がなく、多重通路伝搬条件下にある移動電話／ＲＦデータ通信応用において実用上重
要である。
【０００５】
従来のＰＩＦＡを理解する助けとして、従来のシングルバンドＰＩＦＡアセンブリ
を図１７に示す。図１７には、パーソナル無線装置４４４の背面４４２に位置する従
来技術のシングルバンドＰＩＦＡアンテナ４４０が示されている。ＰＩＦＡ４４０は
、放射要素４４６、接地平面４４８、給電導体４５０および接地導体４５２からなる
。ＰＩＦＡ４４０は一般に、接地平面４４８の上縁の近くに配置され、放射要素４４
６の自由端は給電導体４５０および接地導体４５２よりも使用者の手に近い。給電導
体４５０は、放射要素４４６に無線周波（ＲＦ）電力を供給する給電経路の働きをす
る。給電導体４５０は接地平面４４８から電気的に絶縁されている。接地導体４５２
は、放射要素４４６と接地平面４４８の間の短絡の働きをする。ＰＩＦＡ４４０の共
振周波数は放射要素４４６の長さ（Ｌ）と幅（Ｗ）によって決まり、給電導体４５０
および接地導体の４５２の位置にわずかに影響される。ＰＩＦＡ４４０のインピーダ
ンス整合は、導体４５０、４５２の寸法を調整することによって、および導体４５０
、４５２間の分離距離を調整することによって達成される。動作時、接地平面４４８
はＲＦエネルギーを放射し、これが使用者の手によって吸収される。アンテナ４４０
は、０．５ワットｃｗレベルで送信するＰＷＤ４４４でＳＡＲ値を１．６ｍｗ／ｇま
で低減するように構成することができる。しかし、このレベルでも、ＰＷＤ４４４の
動作による使用者の補聴器の音声雑音は発生しうる。ＰＩＦＡのもう一つの限界は、
その比較的に低い前後電界比である。ＰＩＦＡの前後電界比は一般に０ないし２ｄＢ
である。放射要素４４６と接地平面４４８との距離を大幅に増大させることによって
前後電界比５ｄＢを達成することができる。これよりも大幅に大きな前後電界比を示
すアンテナが求められている。
【０００６】
図１８に、従来技術のデュアルバンドＰＩＦＡアンテナ４６２を示す。このアンテ
ナは、パーソナル無線装置４６４の背面に配置されており、一端が接地平面４６６に
電気的に接続されており、もう一端が接地平面４６６に容量的に結合されている。Ｐ
ＷＤ４６４はさらに、アンテナ４６２から離れて位置するバッテリパック４７０を含
む。通常の操作ではＰＷＤ４６４が垂直に立てられ、そのため端部４７２が一般に端
部４７４よりも上になる。接地平面４６６は、プリント配線板（ＰＷＢ）の接地トレ
ースによって提供される。符号４７６によって指示されているアンテナ４６２の部分
は相対的に高い周波数帯で共振し、アンテナ４６２の全体部分４７６、４７８は相対
的に低い周波数帯で共振する。ＰＩＦＡアンテナ４６２は、その上端の符号４８０で
指示されている位置で接地平面４６６に接地される。ＰＩＦＡアンテナ４６２は、Ｐ
ＷＤの上端４７２から離れる方向のパッド４８２で容量的に結合されている。このタ
イプのアンテナは、ＳＡＲをある程度低減するが、ディジタルＰＷＤによる補聴器雑
音を低減する能力は限定的である。
【０００７】
ＰＩＦＡのこれらの望ましい特性にも関わらず、ＰＩＦＡは、実際の応用に対して
物理サイズがかなり大きいという限界を有する。従来のＰＩＦＡは、所望の周波数の
波長の４分の１に等しい放射要素の半周囲（長さと幅の和）を有していなければなら
ない。無線通信装置の小型化は急速に進んでおり、従来のＰＩＦＡのこのような空間
要件はその実際の有用性を厳しく制限する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の装置は、その動作中に使用者の手および頭部に向かって導かれる放射を大
幅に低減する。その結果、この装置はＰＷＤのＳＡＲの低減を助長する。この他の利
点には、送受信範囲の長さ、送信電力の低さおよび電池寿命の長さが含まれる。他の
利点は、ＰＷＤが使用者の補聴器の中に生み出す雑音の低減である。
【００１０】
本発明に基づく装置は、単一または複数の周波数帯で動作するように実現されたＰ
ＷＤを含むことができる。アンテナは、製造時にＰＷＤに組み込むことができ、ある
いは外部アンテナポートを有する既存のＰＷＤに追加する付属品またはアフターマ
ーケット品として提供することができる。既存のＰＷＤに手を加えて、補聴器の雑音
の排除および非常に低いＳＡＲを含む本発明のアンテナの利点を達成することがで
きる点で、後者の特徴は特に有用である。本発明のアンテナは低コスト大量生産に適
している。アフターマーケット品であるかまたはオリジナルの装備品であるかに関わ
らず、このアンテナ／ＰＷＤの組合せは、ＰＷＤのアンテナ側が人体とは逆の方を向
くように革またはプラスチックのケースに入れることができる。これによって、受信
専用モードの際にＰＷＤをベルトクリップによって身に着けるときにＳＡＲに関し
て追加の利点が得られる。
【００１１】
本発明の他の目的には以下のものが含まれる：
高い利得および周知のアンテナ装置よりも大幅に大きい前後電界比を示すアンテ
ナの提供；
送信中のＰＷＤ、特に１つまたは複数の周波数帯で動作しているＰＷＤのすぐ近く
にあることによって引き起こされる補聴器の音声雑音の排除（または大幅な低減）（
これによってこのようなＰＷＤのすぐ近くでの補聴器の使用が可能になる）；
使用者の頭部の近くにあるシングルまたはマルチバンドＰＷＤの動作に起因する
ＳＡＲの低減；
ＰＷＤの内部または表面に組み込むのに適したアンテナの提供；
１つまたは複数の周波数帯において広い帯域幅を有するアンテナの提供；
それぞれが１つまたは複数の周波数帯で共振する１つまたは複数の能動要素およ
び１つまたは複数の受動要素を有するアンテナの提供；
使用者から優先的に離されたＰＷＤからＲＦエネルギーを放射するアンテナの提
供；
ＲＦ電力を低減することによってＰＷＤの電池寿命の増大を助長するアンテナの
提供；
動作中に使用者の手および頭部によって吸収されるＲＦエネルギー量が低減した
アンテナの提供；および
ＰＷＤの送信／受信ポートに接続された１つまたは複数の能動要素を有するアン
テナの提供。
【００１２】
本発明のこれら目的およびその他の目的は、添付図面および好ましい実施形態の詳
細な説明を参照することにより当業者には明白となろう。全図面を通じて同じ符号は
同じ部分を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１から３を参照すると、本発明の一実施形態に基づく装置が符号２として指示さ
れている。装置２は、携帯型無線装置「ＰＷＤ」４およびＰＩＦＡアンテナ構造６を
含む。使用者に関して、ＰＷＤ４は、動作時に背面１０よりも使用者により近い前面
８を含む。ＰＷＤ４は上面１２および下面１４を有する。動作時、下面１４は、上面
１２と使用者がその上に位置する地表面との間にある。ＰＷＤ４は一般に、その上面
１２がＰＷＤを持つ使用者の手よりも高くなるように位置が合わせられる。ＰＷＤ４
は接地平面１６を含む。接地平面は一般に、その上に電子構成部品が固定されたプリ
ント配線板の中の導電性平面である。
【００１４】
アンテナ構造６は、接地平面導体要素１８および成形された導電性放射要素２０を
含む。要素２０は複数の平らな表面を含むことができ、あるいはある湾曲または他の
形状を有するように構成することができる。要素２０は金属部品として形成すること
ができ、あるいは支持要素の上に配置されためっき層または導電層とすることができ
る。
【００１５】
図１は、本発明に基づく装置のシングルバンドバージョンを示している。要素２０
は、導体２４の自由端２２、脚導体２６および脚導体２８を有する上を向いた導体で
ある。脚導体２６は、脚部２６上の符号３０によって指示されているように接地平面
１８の反対端に接続されている。所望のインピーダンスを有する給電点３２が脚導体
２８に画定されている。導体２４、２６、２８はさまざまな幅および／または厚さを
有することができる。同軸線またはマイクロストリップ、あるいは他のタイプの伝送
線を使用して給電点をＰＷＤ４の信号電子回路に結合することができる。動作時、自
由端２２は、使用者がその上に位置する地表面に関して脚要素２６、２８よりも上に
ある。
【００１６】
図示の実施形態では、接地平面要素１８がＰＷＤ４の接地平面１６とは別の導体で
ある。任意選択で要素１８を、接地平面１６に電気的に接続することができる。要素
１８の部分３４はＰＷＤ４の接地平面１６の一部分と重なり合っている。要素１８は
、テーパの付いた端部３６を有するように示されている。代替実施形態では要素１８
が他のさまざまな形状をとる。要素１８は穴、みぞ穴または他の開口（図示せず）を
有することができる。要素１８を湾曲させることができ、またはその全長が短くなる
ように構成することができる。すなわち要素１８は平らな要素である必要はない。例
えば、要素１８の自由端をＰＷＤ４の前面８の方へ、または前面８とは逆の方向へ曲
げることができる。要素１８は、ＰＷＤ４の付属品として提供することができる。あ
るいは要素１８を、ＰＷＤ４の全体ハウジングの中に組み込むこともできる。要素１
８を、ＰＷＤ４に対して伸長可能な要素とすることができる。要素１８の幅「Ｗ１」
は、ＰＷＤの接地平面１６の幅「Ｗ２」に等しいことが好ましい。接地導体２６と接
地導体１８の縁との距離「Ｄ１」は０．３２ｃｍ（１／８インチ）ないし２．５４ｃ
ｍ（１インチ）である。特に好ましいＤ１距離はおよそ０．６４ｃｍ（１／４インチ
）である。接地導体１８の全長「Ｌ１」は３．８１ｃｍ（１．５インチ）ないし７．
６２ｃｍ（３インチ）である。接地平面要素１８は、動作帯域内の周波数に対して０
．２５ないし０．６波長の電気的長さを有することが好ましい。特に好ましいＬ１距
離はおよそ０．４波長である。長さ「Ｌ２」は、導体２４、２６、２８がない部分の
接地平面１８を表す。従来技術のＰＩＦＡ装置との比較では、Ｌ２は図１７のＬ３よ
りもかなり大きい。その結果、Ｌ１は、従来技術の機能ＰＩＦＡアンテナの接地平面
の一般的な長さよりもかなり短い。Ｌ１は、従来技術のＰＩＦＡアンテナに関連した
接地平面の一般的な長さよりもおよそ５０％短い。
【００１７】
要素１８は、動作時にＰＷＤ４本体から離れて選択的に伸長可能な要素とすること
ができる。要素１８とＰＷＤ４の間のすべり結合が想像されるが、代替の結合、例え
ば要素１８をＰＷＤにピボット結合し、動作時には所定の位置まで回転させる結合も
当業者には理解されるであろう。要素１８は、動作位置（図１に示す位置）と非動作
位置（図示せず）との間を手動または自動で移動させることができる。要素１８は、
ＲＦ信号を受け取ったときにその動作位置まで自動で伸ばすことができる。本発明に
基づくＰＷＤ４は、周知のＰＩＦＡ装置に比べてかなり高い利得および前後電界比を
示す。本発明によって前後電界比３０ｄＢを達成することができる。これに対して、
周知のＰＩＦＡ装置は０ないし２ｄＢの前後電界比を示す。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態のデュアルバンドバージョンである。これらの図面で
は同じ符号が同じ要素を指す。要素４０は、自由端４４を有する導体４２、導体４６
、脚導体４８、脚導体５０、脚導体５２および足導体５４を含む。要素４０はみぞ穴
５６を含む。脚導体４８は、符号５８によって指示されているように接地平面１８に
接続されている。足導体５４は、接地平面１８に導電的に結合されていない。所望の
インピーダンスを有する給電点６０が脚導体５０上に画定されている。導体４２、４
６、４８、５０、５２、５４はさまざまな幅および／または厚さを有することができ
る。同軸線またはマイクロストリップ、あるいは他のタイプの伝送線を使用して給電
点６０をＰＷＤ４の信号電子回路に結合することができる。動作時、自由端４４は、
使用者がその上に位置する地表面に関して脚要素４８、５０よりも上にある。みぞ穴
５６は、さまざまな形状または輪郭、例えば蛇行、湾曲などの形状をとることができ
る。脚要素５２および足要素５４は任意選択である。
【００１９】
図３に、本発明の他のデュアルバンド実施形態を示す。ＰＩＦＡ導体６２と接地平
面６３の間に誘電体要素６１が配置されている。接地平面６３は、ＰＷＤのプリント
配線板の接地トレースを含む接地平面１６に対して可動である。図３の接地平面６３
は、周知の回路印刷技術によってプリント回路板型の誘電材料の上に配置することが
できる。あるいは接地平面６３を、支持構造体に取り付けられた導電性シートとする
こともできる。誘電体６１は中実でもまたは中空でもよい。ＰＩＦＡ導体６２は、誘
電体６１のめっきされた表面とすることができ、または誘電体６１に対して配置され
た別個に形成された金属要素とすることもできる。ＰＩＦＡ導体６２は、位置６４で
接地平面６３に導電結合されている。脚導体６８上に給電点６６が画定されている。
導体６２にはみぞ穴７０が画定されている。
【００２０】
図４から６を参照すると、本発明の一実施形態に基づくアンテナ装置が符号７０と
して指示されている。装置７０は、ＰＷＤ４の性能を向上させるためにアフターマー
ケット装置として提供することができる外部アセンブリを含む。装置７０は、ＰＷＤ
４の外部アンテナポート７４に接続するＲＦポート７２を有する。代替実施形態では
装置７０を、同軸ケーブルまたは他のタイプの伝送線によって接続する。
【００２１】
装置７０は、導体要素７６、および成形された一対の導電性放射要素７８、８０を
含む。要素７６は平面導電性要素とすることができ、あるいはある湾曲または他の形
状を有するように構成することができる。要素７６は、動作帯域内の周波数に対して
０．３ないし０．８波長の電気的長さを有することが好ましい。要素７６は金属部品
として形成することができ、あるいはハウジングなどの支持要素上に配置されためっ
き層または導電層とすることができる。さらに、要素７６の少なくとも一部分を、そ
の中にまたはその表面にアンテナ７０が位置するＰＷＤのプリント配線板の接地ト
レースによって提供することができる。
【００２２】
導体７８、８０はそれぞれ自由端を有し、図５および６の符号８２によって指示さ
れているように自由端とは反対側の端で要素７６に導電的に接続されている。所望の
インピーダンスを有する給電点８４が導体７８に沿って画定されている。給電点８４
のところには短い導体８６が取り付けられている。導体８６は同軸線９０の中心導体
に接続されている。線９０の外側のシールドは位置９２で導体要素７６に接続してい
る。代替実施形態では、同軸線９０の代わりにマイクロストリップまたは他のタイプ
の伝送線が使用される。
【００２３】
図４〜６の実施形態では、伝送線９０がＲＦコネクタ７２に接続している。ＲＦコ
ネクタ７２は、ＷＣＤ４の外部アンテナポート７４に対して使用されたコネクタに適
合するように選択されたものである。コネクタ７２は要素７６の背面から出ているよ
うに示されているが、必要に応じて他の経路を経由してＷＣＤの外部アンテナポート
に接続することもできる。アンテナ装置７０は製造時にＷＣＤに組み込むこともでき
る。その場合、伝送線９０はＷＣＤの送受信器のＲＦ入力／出力点に直接に接続する
。
【００２４】
要素７８、８０は、１つまたは複数の周波数帯で共振するように設計されている。
一例として、給電された要素である導体７８は、相対的に高い周波数帯で共振するこ
とができ、インダクタ１００および導体１０２が、上記の相対的に高い周波数帯に対
する「トラップ」または電気的なストップとして作用する。本明細書で使用される用
語「ＬＣトラップ」は、インダクタ／キャパシタンス・トラップまたは誘導トラップ
を意味すると定義される。コイル１００および導体１６は、要素７８、１００および
１０２の組合せが相対的に低い周波数帯で共振し、したがって１つの給電点を有する
デュアルバンド要素が提供されるように選択することができる。
【００２５】
給電線９０に直接に接続されていない要素８０は、要素７８と同じ周波数帯または
ほぼ同じ周波数帯で共振するように調整された長さを有することができる。インダク
タ１０４および導体１０６は、上記の相対的に高い周波数帯に対する「トラップ」ま
たはストップとして作用するように選択することができ、要素８０、１０４および１
０６の組合せは、要素７８、１００および１０２の周波数帯と同じかまたはほぼ同じ
とすることができる相対的に低い周波数帯で共振するように選択することができる。
２つの隣接する要素（７８、１００、１０２）および（００、１０４、１０６）があ
った方が、単一の要素だけよりも、相対的に低い周波数帯でより大きな帯域幅が得
られる。例えば相対的に高い周波数帯は１８５０〜１９９０ＭＨｚ、相対的に低い周
波数帯は８２４〜８９４ＭＨｚとすることができる。これらの周波数帯に対する寸法
の範囲および好ましい値は以下のとおりである。
寸法      範囲                                好ましい寸法
Ｗ１      ０．６４〜３．８７４ｃｍ            １．９１ｃｍ
（０．２５〜１．５２５インチ）      （０．７５インチ）
Ｗ２      ２．５４〜１５．２４ｃｍ            ４．０６ｃｍ
（１〜６インチ）                    （１．６インチ）
Ｈ１      ０．７６〜５．０８ｃｍ              １．９１ｃｍ
（０．３〜２インチ）                （０．７５インチ）
Ｈ２      ０．００３〜１．２７ｃｍ            ０．０５ｃｍ
（０．００１〜０．５インチ）        （０．０２インチ）
Ｌ１      ３．８１〜１０．１６ｃｍ            ６．９９ｃｍ
（１．５〜４インチ）                （２．７５インチ）
Ｌ２      １．２７〜１０．１６ｃｍ            ２．５４ｃｍ
（０．５〜４インチ）                （１インチ）
Ｌ３      １０．１６〜２０．３２ｃｍ          １３．３４ｃｍ
（４〜８インチ）                    （５．２５インチ）
導体７８、８０は、円形および長方形を含む任意の断面を有することができる。好
ましい１つの断面は、直径０．１３ｃｍ（０．０５インチ）の円形ワイヤである。
【００２６】
導体７６の長さＬ３は要素７８および８０の長さよりも大きい。導体７６は、プリ
ント配線板などの誘電体ボード上の複数の導電性トレース要素によって画定するこ
とができる。当業者による追加の実験によって、このトレースはさまざまな形状をと
ることができる。
【００２７】
要素７８および８０は、装置の動作時に要素７８、８０の自由端が接続端８２より
も高くなるように導体７６上の向きが決められる。言い換えると、装置動作中、要素
７８、８０は上を向く。ＰＷＤ４の一般的な動作では、要素７８、８０が、操作者が
その上に位置する床または地表面に対して概ね垂直となる。ＰＷＤ４に組み込まれた
アンテナ７０の一実施形態では、要素７８、８０が第１の端部で導体７６に固定され
、ＰＷＤ４の上面１２に向かう方向に延びる自由端を有する。
【００２８】
図７に、要素７８およびトラップインダクタ１００の他の実施形態を示す。インダ
クタ１００は巻きを有するワイヤ要素である。巻きの間隔は均一でも、または不均一
でもよい。この特定の実施形態では、インダクタ巻線１００の間隔が、導体要素７６
に近い部分よりも要素７８に近い部分の方が狭くなっている。すなわち、ワイヤ巻線
の「ピッチ」はその長さ方向に沿って変化する。組合せ７８と１００の共振周波数は
高さ「ｈ」を変化させることによって調整することができる。
【００２９】
図８に、本発明に基づくアンテナ装置７０の他の実施形態の諸特徴を示す。放射要
素１１０、１１２は、ＰＷＤ４の上面３８から比較的に遠く離れた位置で結合されて
おり、要素１１０、１１２の開放端１１４はＰＷＤ４の上面に向かう方向を向いてい
る。例えば通常動作時に要素１１０、１１２の開放端１１４は上を向く（例えば床面
の反対側を向く）。
【００３０】
アンテナ系７０のために必要な接地平面は、導電性セグメント１２０、１２２およ
び１２４によってＰＷＤ４の接地平面とは別に提供することができる。セグメント１
２０、１２２は、重複領域「Ｏ」の範囲内で容量的に結合することができる。セグメ
ント１２４、１２０は電子的に接続されており、ＰＷＤ４が使用されていないときに
サイズを低減するためにセグメント１２４を１２０に対して内および外へスライド
させることができる。セグメント１２４はＰＷＤ４の動作中に手動で引っ込めること
ができる。代替実施形態では、小さなソレノイド、モータ、伝動装置などによってセ
グメント１２４を動作中に自動で伸ばすことができる。
【００３１】
図９を参照すると、本発明のアンテナ７０の励振要素１３６の代替実施形態が示さ
れている。この実施形態では、ＰＷＢ（プリント配線板）技術を利用して、アンテナ
の小さな寸法公差を容易にする。誘電率が２〜３０の誘電体プリント配線板１３４を
使用して、要素導体１３１、１３２、１３５を支持することができる。給電点が符号
８４として指示されている。同軸線９０への接続点が符号１３３として指示されてい
る。蛇行した線インダクタ１３２は図４〜６のインダクタ１００に対応する。蛇行線
インダクタ１３２は、ＰＷＢ１３４の１つの表面の蛇行した線として示されているが
、めっきスルーホール（「バイア」）によって線セグメントを接続したＰＷＢ１３４
の両側を使用したトレースとしても実現できることを当業者は理解されたい。図９に
は励振要素１３１、１３２、１３５だけが示されているが、同じ構造を使用して非励
振要素を製造することもできる。
【００３２】
図１０を参照すると、本発明のアンテナ７０の他の実施形態の透視図が示されてい
る。（導電性要素２０６に対して概ね垂直な）脚要素２００および２０４、（導電性
要素２０６と概ね平行な）要素２０８および２１０、給電導体２２０ならびにクロス
バー導体２２２からなるさまざまな導電性要素。これらは全てスタンピングによる単
一の金属部品として形成することができる。脚要素２００、２０２の下端は要素２０
６のみぞ穴２２４に挿入されており、これらは、はんだ付けまたは他の方法で機械的
に捕捉することができる。
【００３３】
要素脚２０４および要素２１０の幅は、対応する脚要素２００および要素２０８の
幅よりも広いことが好ましい。インダクタ２３０、２３２は、追加の１つまたは複数
の巻き２４２、２４４につながる延長部分２４０を有することができる。インダクタ
２３０、２３２のこの構造は、図５に示されたコイル１００、１０４の端の別個の導
体プレート１０２、１０６を排除する。
【００３４】
要素２８および／または２１０はそれぞれ、誘電体柱２５０および位置２５２の誘
電体クランプ（図示せず）によって支持することができる。
図１１および１２を参照すると、本発明に基づく装置の他の実施形態が示されてい
る。この実施形態のアンテナ７０はシングルバンドアンテナアセンブリである。図４
〜６のデュアルバンド実施形態と比べると、この実施形態のアンテナ７０は、トラッ
プ調整要素、例えば図５および６の要素１００、１０２、１０４および１０６を必要
としない。
【００３５】
図１３に、本発明のアンテナ３００のシングルバンド実施形態を示す。アンテナ３
００はＰＷＤ４の上面３８の近くに位置する。放射要素は３つのセグメント３０２、
３０４、３０６を有する。３１２のところでＰＷＤのｒｆ入／出力ポートに接続され
たマイクロストリップ給電セクション３１０が示されている。ＰＷＤ４の内部接地平
面とは別の接地平面３２０が使用されている。セグメント３０６は位置３３０で３２
０に電気的に接続されている。接地平面３２０はＰＷＤ４の上面を越えて延びること
ができ、図８に示したスライド型とすることもできる。接地平面３２０は、特にアン
テナ３００がＰＷＤ４に組み込まれる応用において、少なくとも部分的に、ＰＷＤ４
のプリント配線板の接地トレースによって提供することができる。
【００３６】
アンテナ３００は、例えば１７１０〜１９９０ＭＨｚの範囲で動作するのに適した
シングルバンドアンテナとして機能することができる。一実施形態では、接地平面３
２０の寸法が３．５８ｃｍ（１．４１インチ）×６．９１ｃｍ（２．７２インチ）、
セグメント３０６の寸法が１．４５ｃｍ（０．５７インチ）（幅）×１．２７ｃｍ（
０．５インチ）（高さ）、セグメント３０２の寸法が１．４５ｃｍ（０．５７インチ
）（幅）×３．７１ｃｍ（１．４６インチ）（長さ）である。導体の厚さは全て０．
００３〜０．２５ｃｍ（０．００１〜０．１０インチ）とすることができ、０．０５
ｃｍ（０．０２０インチ）であることが好ましい。端部３８を越えて延びる接地平面
３２０の長さは０ないし２．５４ｃｍ（０ないし１インチ）とすることができ、１．
７８ｃｍ（０．７インチ）であることが好ましい。ＰＷＤ４の中にアンテナ３００が
組み込まれる実施形態では、接地平面３２０がＰＷＤ４のハウジングの外側に延びて
いなくてもよい。
【００３７】
図１４を参照すると、成形された接地平面導体７６を有する他のアンテナ実施形態
７０が示されている。図６の導体７６の長さＬ１が、Ｌ１’、Ｌ１’’およびＬ１’
’’の組合せに置き換わっている。このセグメントの組合せは一般に、Ｌ１’’とＬ
１’’’の比に応じて図６のＬ１に等しいか、またはそれよりもいくぶん長い長さを
有する。この特徴の機能は、図６の導体７６の全長を低減することである。
【００３８】
図１５を参照すると、別の形状に形成された接地平面導体７６を有する他のアンテ
ナ実施形態７０が示されている。ここでは、導体３４１およびインダクタ３４２が、
要素７６から短い間隔を置いて配置されており、位置３４３で要素７６に電気的に接
続されている。この実施形態の目的も７６の長さを低減することである。
【００３９】
以上に説明した本発明の実施形態は、単に本発明の原理を説明しているに過ぎない
のであって、本発明を限定するものと考えてはならない。当業者なら本明細書に開示
した発明のこの他の修正に気づくであろう。このような全ての修正は本発明の範囲に
含まれるものとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に基づく装置の第１の実施形態の透視図である。
【図２】本発明に基づく装置の第２のデュアルバンド実施形態の透視図である。
【図３】本発明に基づく装置の第３の実施形態の透視図である。
【図４】本発明に基づく装置の他の実施形態の透視図である。
【図５】図４の装置実施形態の上面図である。
【図６】図４および５の装置実施形態の側面図である。
【図７】本発明の他の実施形態の部分透視図である。
【図８】本発明に基づく装置の他の実施形態の透視図である。
【図９】本発明の他の実施形態の部分透視図である。
【図１０】本発明に基づく装置の他の実施形態の透視図である。
【図１１】本発明のシングルバンド実施形態の装置実施形態の上面図である。
【図１２】図１１の装置実施形態の側面図である。
【図１３】本発明に基づくアンテナの他の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明に基づくアンテナの他の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明に基づくアンテナの他の実施形態を示す図である。
【図１６】動作中の従来技術の装置の概略図である。
【図１７】従来技術の装置の透視図である。
【図１８】他の従来技術の装置の透視図である。
【図１】
2005518125.tif 000003
【図２】
2005518125.tif 000004
【図３】
2005518125.tif 000005
【図４】
2005518125.tif 000006
【図５】
2005518125.tif 000007
【図６】
2005518125.tif 000008
【図７】
2005518125.tif 000009
【図８】
2005518125.tif 000010
【図９】
2005518125.tif 000011
【図１０】
2005518125.tif 000012
【図１１】
2005518125.tif 000013
【図１２】
2005518125.tif 000014
【図１３】
2005518125.tif 000015
【図１４】
2005518125.tif 000016
【図１５】
2005518125.tif 000017
【図１６】
2005518125.tif 000018
【図１７】
2005518125.tif 000019
【図１８】
2005518125.tif 000020
【国際調査報告】
2005518125.tif 000021