(57)【要約】本発明は、一般に、マルチバンド動作及び縮小されたサイズを有する新しいアンテナのファミリーに関する。アンテナの全体構成は、マルチレベル及び／又は空間充填型の接地板と組み合わされた、マルチバンド動作を提供するマルチレベル構造よりなる。マルチレベル構造は、長さが異なる２つのアーム部よりなり、２つのアーム部は実質的に上記アーム部の各々に類似した形状を有する、すなわちアーム部に類似の曲折した経路を有する、（アーム部に平行な）曲折した平行間隙によって離隔された曲折した平行経路に沿って延在する。結果として得られるアンテナは、現在及び将来の主要な無線サービスをカバーし、こうして汎用多目的無線端末及び装置の設計において広範な可能性を大きくする。
2005531177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導体層及び第２の導体層を備え、上記第１の導体層は上記第２の層の上に配置された放射素子として動作し、上記第２の層は接地板又は接地カウンタポイズとして動作するマルチバンドアンテナであって、
上記第１の層は給電点を有し、
上記給電点は、より短い第１のアーム部及びより長い第２のアーム部の始点であり、上記２つのアーム部は上記マルチバンドアンテナのマルチレベル構造を形成し、
両方のアーム部は第２の層の上に曲折した経路を画成し、
上記より長い第２のアーム部は、上記第１のアーム部の曲折した経路と平行に延在して両方のアーム部の間に間隙が形成されるように、上記より長い第２のアーム部自体に対して折り曲げられ、上記間隙は、上記マルチレベル構造上の上記第１及び第２のアーム部と実質的に同一の曲折した経路に沿って延在することを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項２】
第１の導体層及び第２の導体層を備え、上記第１の導体層は上記第２の層の上に配置された放射素子として動作し、上記第２の層は接地カウンタポイズとして動作するマルチバンドアンテナであって、
上記第１の層の下方にある上記第２の層の上の領域の少なくとも一部は、マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせのいずれかとして形成されることを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項３】
放射素子として動作する上記第１の層は給電点を有し、
上記給電点は、より短い第１のアーム部及びより長い第２のアーム部の始点であり、上記２つのアーム部は上記マルチバンドアンテナ装置のマルチレベル構造を形成し、
両方のアーム部は第２の層の上に曲折した経路を画成し、
上記より長い第２のアーム部は、上記第１のアーム部の曲折した経路と平行に延在して両方のアーム部の間に間隙が形成されるように、上記より長い第２のアーム部自体に対して折り曲げられ、上記間隙は、上記第１及び第２のアーム部と実質的に同一の曲折した経路に沿って延在し、
上記第１の層の下方にある第２の層の上の領域の少なくとも一部は、マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせとして形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項４】
上記第１の層１と上記第２の層２との間の唯一の相互接続は、導線又は導体ストリップを介したものであり、上記導線又は導体ストリップは、一方の先端で、上記第１の層の上に位置付けられた給電点に接続され、かつ他方の先端で、上記第２の層の上に位置付けられた入力ポートに接続されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項５】
上記第２の層又は接地カウンタポイズは実質的に長方形形状又は細長い形状を有し、
上記第１の層が上記第２の導体層又は接地カウンタポイズ上の先端領域の一部を覆うように、上記第１の導体層は、その複数の端部の１つを、上記第２の導体層のより短い端部の１つに合わせて実質的に整列させることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項６】
マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせのいずれかとして形成される上記第２の層の部分は、上記第１の層の下方の領域を超えて、最大で上記第１及び第２の導体層の間の最大距離の２倍に等しい距離まで拡張される請求項２、３又は５記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項７】
上記第１の層は給電点を含み、
上記給電点は、上記第２の層の上に位置付けられた入力ポートへ、導線又は導体ストリップによって接続され、
上記給電点は、上記第２の層のより短い端部に実質的に整列される第１の層の端部に配置される請求項５又は６記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項８】
上記第１の層は給電点を有し、
上記給電点は、マルチレベル構造におけるより短い第１のアーム部及びより長い第２のアーム部の始点であり、
上記より短い第１のアーム部は少なくとも４個の長方形によって構成され、上記４個の長方形はそれらの短辺を介して順次相互接続され、
上記より長い第２のアーム部は少なくとも１１個の長方形によって構成され、上記１１個の長方形はそれらの短辺を介して順次相互接続され、
両方のマルチレベルアーム部は第２の層の上に曲折した経路を画成し、
上記より長い第２のマルチレベルアーム部は、上記第１のマルチレベルアーム部の曲折した経路に平行に延在して両方のアーム部の間に間隙が形成されるように、上記より長い第２のマルチレベルアーム部自体に対して折り曲げられ、上記間隙は、上記第１及び第２のマルチレベルアーム部の経路に実質的に類似した曲折した経路に沿って延在することを特徴とする請求項１、３、４、５、６又は７記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項９】
層１におけるマルチレベル構造を構成する多角形の複数の辺の少なくとも１つは、少なくとも１つの曲線によって置き換えられる請求項１、３、４、５、６、７又は８記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１０】
上記第２の層におけるマルチレベル構造は少なくとも３個の長方形によって構成され、
第１の長方形は第２の導体層又は接地板上の中心軸に対して実質的に整列され、上記第１の長方形はその２つの短辺のうちの１つを介して上記接地板へ接続され、
上記複数の長方形のうちの第２の長方形は上記第１の長方形の第１の長辺に接続され、
上記複数の長方形のうちの第３の長方形は上記第１の長方形の第２の長辺に接続される請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１１】
上記第２の層におけるマルチレベル構造は７個の長方形によって構成され、
上記７個の長方形のうちの第１の長方形は、その２つの短辺によって、第２の導体層又は接地板における２つの分離された中実導体領域を相互接続し、
上記７個の長方形のうちの第２、第３及び第４の長方形は、実質的に互いに平行であり、かつそれらの複数の先端の一方によって上記第１の長方形の第１の長辺に接続され、
上記７個の長方形のうちの第５、第６及び第７の長方形は、それらの複数の先端の一方によって上記第１の長方形の第２の長辺に接続され、
よって、上記複数の長方形間の間隔と、上記複数の長方形と層２上の２つの分離された中実導体領域との間の間隔とは、空気又は誘電体による８個の平行な間隙を画成する請求項１０記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１２】
上記第２の導体層の上のマルチレベル構造又は空間充填構造は、上記接地板上に単一のスロットを画成する請求項２、３、４、５、６、７、８又は９記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１３】
上記第２の導体層の上のマルチレベル構造又は空間充填構造は、上記接地板上に少なくとも２つのスロットを画成する請求項２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１４】
上記第２の導体層の上のマルチレベル構造又は空間充填構造は、上記接地板上に少なくとも１つのスロットを画成し、上記スロットは、第１の導体層の一方の端部の下方に実質的に整列される請求項２、３、４、５、６、７、８、９、１２又は１３記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１５】
上記第１の層及び第２の層は少なくとも１つの電線又は導体ストリップによって相互接続され、上記電線又はストリップは、上記第１及び第２の導体層の間の短絡回路又は低インピーダンス電流経路として実質的に動作する、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１６】
上記第１の導体層と上記第２の導体層との間の容積は３８×１６．５×７．５ｍｍ３より小さく、アンテナは、周波数帯域８２４ＭＨｚ乃至９６０ＭＨｚと、１７１０ＭＨｚ乃至２１７０ＭＨｚとに実質的に整合される、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１７】
上記第２の層は、セルラー電話機、無線電話機、携帯情報端末（personal digital agenda：ＰＤＡ）又はパームトップコンピュータ等のハンドヘルド無線端末装置におけるプリント回路基板の層の１つである、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、マルチバンドで動作しかつ縮小されたサイズを有する新たなアンテナのファミリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの一般的な構成は、マルチレベル及び／又は空間充填型の接地板と組み合わされ、マルチバンドの動作を提供するマルチレベル構造から構成される。マルチバンドアンテナに関する説明は、国際出願の国際公開ＷＯ０１／２２５２８号のパンフレットで見ることができる。いくつかのマルチレベル及び空間充填型の接地板に関する説明は、国際出願ＰＣＴ／ＥＰ０１／１０５８９号の明細書に開示されている。本発明においては、既存の複数の主要な無線サービスに対してアンテナの複数の周波数帯域を同時に同調することが可能となるように、上記マルチレベル構造の変更が導入される。特に、この変更は、マルチレベル構造を異なる長さの２つのアーム部に分割することよりなり、ここで、上記２つのアーム部は、実質的に当該アーム部の各々と類似した形状を有する、すなわちアーム部と類似の曲折した経路を有する曲折した平行な（アーム部に平行な）間隙によって離隔された、曲折した平行な経路に沿って延在する。また、マルチレベルアンテナ構造が、マルチレベル及び／又は空間充填型の接地板と組み合わせられるとき、アンテナの全体性能は拡張され、アンテナパッケージ全体の帯域幅及び効率が増大される。アンテナの小さいサイズと高い効率とブロードバンド動作とに起因して、これは特に、セルラー電話機（携帯電話機）、ＰＤＡ又はパームトップコンピュータ等の小型のハンドヘルド端末装置での使用に適するが、これに限定されるものではない。
【０００３】
国際公開ＷＯ０１／２２５２８号及びＷＯ０１／５４２２５号のパンフレットは、マルチバンドかつ小型のアンテナのためのいくつかの一般的な構成を開示しているが、上記マルチレベルアンテナが本発明に従って設定される場合には、いくつかのアプリケーションにおいてサイズ、帯域幅及び効率に関する改善が達成される。このような改善は、主として、接地板の設計とともに使用される、アンテナにおける２つのアーム部を備えたマルチレベルの特定の幾何学的構造に起因して、また両者の相互作用に起因して達成される。また、いくつかの実施形態においては、アンテナが単一の給電点を特徴として備え、接地板への接続は不要であって、これにより製造コスト及び機械的な簡単さにおいて大幅な利点がもたらされる。
【０００４】
アンテナ装置のためのマルチレベル構造は、従来技術において知られているように複数の多角形のセットを含む導電性の構造物よりなり、上記多角形のすべては同数の辺を特徴として備え、ここで、上記多角形は静電結合又はオーム接触のいずれかによって電磁的に結合され、直接的に接続された多角形間の接触領域は、上記導電性のマルチレベル構造を画成する上記多角形の少なくとも７５％において、上記多角形の外周の５０％より狭い。円及び楕円は非常に多くの（理想的には無限の）辺を有する多角形と考えられるので、マルチレベル構造のこの画成ではこれら円及び楕円も含まれる。アンテナの少なくとも一部分がマルチレベル構造として形成されていれば、そのアンテナはマルチレベルアンテナであるとされる。
【０００５】
空間充填アンテナのための空間充填曲線（space-filling curve）は、従来技術において知られているように、各セグメントがその近傍セグメントと所定角度を形成するように接続された、すなわち、隣接するセグメントによるペアのいずれも、より大きな直線状セグメントを画成することがないように接続された、少なくとも１０個のセグメントで構成される。ここで、上記曲線は、少なくとも１０個の接続されたセグメントによって構成された非周期的曲線によって周期が画成されるときであって、隣接して接続された上記セグメントのペアのいずれも、より長い直線状セグメントを画成しないとき、かつそのときに限って、オプションとして、空間内の固定された直線方向に沿って周期的となることが可能である。また、このようなＳＦＣがどのような設計であれ、これは、始点及び終点を除くいかなる点においてもそれ自体と交差できることは決してない（すなわち、曲線の全体は閉曲線又はループとして構成されることが可能であるが、曲線のどの部分も閉ループにはなることはできない。）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明に係るいくつかの特定の実施形態では、アンテナは４つの帯域で同時に動作するように調整され、これらの帯域は、例えばＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ１９００である。他の実施形態では、アンテナはＵＭＴＳ帯域をカバーすることもできる。従来技術で説明されたものでは、このサイズのアンテナがこのような広い範囲の周波数及び帯域をカバーする例は存在していない。
【０００７】
上記の複数のサービスを単一のアンテナ装置に組み合わせることは、現在及び将来の無線装置の柔軟性及び機能性の面で利点をもたらす。結果として得られるアンテナは、現在及び将来の主要な無線サービスをカバーし、こうして、上記のすべてのサービスにわたってトランスペアレント（透過的）に切り換えたり又はそれらのサービスを同時に動作させたりすることが可能な汎用の多目的な無線端末及び装置の設計において広範な可能性を開く。例えば、ＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ１９００を同時にカバーすることは、欧州の２つの既存のＧＳＭ帯域（ＧＳＭ９００及びＤＣＳ１８００）のいずれに対しても、また２つの米国ＧＳＭ帯域（ＰＣＳ１９００及び将来のＧＳＭ８５０）のいずれに対してもトランスペアレントに接続する能力を、セルラー電話機のユーザに提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主要なポイントは、マルチバンドアンテナのための特殊なマルチレベル構造を形成すること、すなわち、マルチレベル構造内部の特徴的な多角形のうちのいくつかの間において曲折した間隙又は間隔（スペーシング）を画成するようなマルチレベル構造を形成することよりなり、ここで、上記間隙は、全体的なマルチレベル構造と実質的に類似した形状、すなわち類似の曲折した経路を特徴として備える。
【０００９】
マルチレベル構造のマルチバンド動作が小型のアンテナ装置に組み込まれる場合、上記マルチレベル構造に係る複数の多角形の間の間隔は最小化される。図１における図面３及び４は、従来技術のマルチレベル構造を示すいくつかの例であり、ここで、導体の多角形（これらの特定の場合は長方形と正方形）間の間隔は、狭い間隙の形態をとっている。本発明に係る新規な点の１つは、上記間隙の形状が、アンテナの２つのマルチレベルアーム部と類似の曲折した全体形状を有することにある。このようにして、アンテナの２つのアーム部間の連結は、アンテナサイズをさらに縮小させるとともに、そのブロードバンド及びマルチバンド動作を拡張させる。このような構成はアンテナの周波数帯域の効果的な同調を可能にし、よって、アンテナの全体サイズが同じ場合に、上記アンテナは、例えば複数のサービスＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ１９００をカバーする５つの周波数帯域等の、いくつかの特定サービスに対して同時に効果的に同調されることが可能である。
【００１０】
本発明は、「小型かつマルチバンドのアンテナのためのマルチレベルかつ空間充填型の接地板（Multilevel and Space-Filling Ground-Planes for Miniature and Multiband Antennas）」と題するＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＥＰ０１／１０５８９号の明細書に記載された、新世代の接地板と組み合わせ可能であるということは強調されるべきである。ここで、上記出願の明細書は、少なくとも２つの導体面を備えたアンテナ装置のための接地板であって、上記導体面は少なくとも１つの導体ストリップによって接続され、上記ストリップは上記２つの導体面のいずれの幅より狭い、アンテナ装置のための接地板について記載している。必ずしも必要不可欠ではないが、各帯域における全体帯域幅のさらなる拡大が必要とされるいくつかのアプリケーションでは、本発明により、マルチレベル構造又は空間充填構造として形成される接地板の部分は、いわゆる放射素子の下方に配置される領域になることが好適である。
【００１１】
本発明に従って上記接地板と組み合わされると、新しく開示されるアンテナの幾何学的構造と上記接地板の設計との組み合わされた優位点、すなわち拡張された帯域幅、拡張された周波数動作、拡張されたＶＳＷＲ及び拡張された効率を備えた小型サイズのアンテナ装置が達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明が開示するアンテナ設計の優位点は、下記の通りである。
【００１３】
（ａ）従来技術による他のマルチレベルかつマルチバンドのアンテナに比べて、アンテナのサイズが縮小される。
（ｂ）アンテナの周波数応答を、欧州及び米国のＧＳＭサービス、すなわちＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ１９００をカバーする少なくとも４つの周波数帯域に合わせて調整することができる。
【００１４】
当業者は、ＵＭＴＳ、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）及びＷＬＡＮ（例えばＩＥＥＥ８０２．１１及びハイパーラン２（Hyperlan2）等）のような他の周波数帯域を包含するようにアンテナを調整するために同様の基本的構造が使用可能であるということに気付くであろう。当業者はまた、本発明が既存の多くの従来技術アンテナ技術に応用可能であること、又はそれらのアンテナ技術と組み合わせ可能であることに気付くであろう。この新規な幾何学的構造は、例えば、マイクロストリップパッチアンテナ、板状逆Ｆアンテナ（Planar Inverted-F antenna：ＰＩＦＡ）、モノポールアンテナなどに応用されることが可能である。また、この同じアンテナの幾何学的構造をいくつかの接地板及びレードームと組み合わせれば、異なる環境におけるアプリケーション、すなわち、ハンドセット、セルラー電話機及び一般的なハンドヘルド装置や、ポータブルコンピュータ（パームトップ型、ＰＤＡ、ラップトップ型、…）や、屋内アンテナ（ＷＬＡＮ、セルラー方式の屋内の到達範囲）や、セルラー環境におけるマイクロセル用の屋外アンテナや、バックミラー、停止灯、バンパーに一体化された自動車用アンテナなどにおけるアプリケーションを発見できることも明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３における図面５は、マルチレベル構造と、より長いアーム部（１１１）及びより短いアーム部（１１２）である異なる長さの２つのアーム部とで構成されたある特定の実施形態を示し、上記２つのアーム部は、上記アーム部（１１１，１１２）の各々に実質的に類似した形状を有する間隙（１２２）によって離隔された曲折した平行経路の形状に沿って延在する。マルチレベル構造は、図７の図面１６からの設計に基づき、かつ下記のような１５個の導体長方形を含む。第１の長方形（１３１）はその一端で第２の長方形（１３２）に直交して接続され、上記第２の長方形は第２の先端で第３の長方形（１３３）の第１の先端に直交して接続され、上記第３の長方形は第２の先端で第４の長方形（１３４）の第１の先端に直交して接続され、上記第４の長方形は第２の先端で第５の長方形（１３５）の第１の先端に直交して接続され、上記第５の長方形は、第３の長方形（１３３）に平行であり、第２の先端で第６の長方形（１３６）の第１の先端に直交して接続され、上記第６の長方形は第２の先端で第７の長方形（１３７）の第１の先端に直交して接続され、上記第７の長方形は第２の先端で第８の長方形（１３８）の第１の先端に直交して接続され、上記第８の長方形は第２の先端で第９の長方形（１３９）の第１の先端に直交して接続され、上記第９の長方形は、第７の長方形（１３７）に平行であり、第２の先端で第１０の長方形（１４０）の第１の先端に直交して接続され、上記第１０の長方形は、第６の長方形（１３６）に平行であり、第２の先端で第１１の長方形（１４１）の第１の先端に直交して接続され、上記第１１の長方形は、第９の長方形（１３９）に平行であり、第２の先端で第１２の長方形（１４２）の第１の先端に直交して接続され、上記第１２の長方形は、第４の長方形（１３４）に平行であり、第２の先端で第１３の長方形（１４３）の第１の先端に直交して接続され、上記第１３の長方形は、第３の長方形（１３３）に平行であり、第２の先端で第１４の長方形（１４４）の第１の先端に直交して接続され、上記第１４の長方形は、第２の長方形（１３２）に平行であり、第２の先端で第１５の長方形（１４５）の第１の先端に直交して接続され、この最後の長方形（１４５）は第１の長方形（１３１）に平行である。長方形（１４５，１４４，１４３及び１４２）は、本発明に係るマルチレベル構造のより短いアーム部（１１２）を画成する一方、他の１１個の長方形は、より長いアーム部（１１１）を画成する。
【００１６】
図１１の図面２０に示したもののような本発明の範囲内にある類似の形状を、こうした目的で使用することも可能であろう。この図面２０においては、本構造は１７個の長方形で構成されている。
【００１７】
２つの支柱素子（１２０，１２１）が接続され、一方（１２０）はアンテナ素子間の短絡回路として動作し、他方（１２１）は本構造の給電点として動作する。本発明の範囲内で、かつそのアプリケーションに依存して、短絡回路の支柱（１２０）を除去して給電点（１２１）のみを有することにより、いくつかの周波数応答を達成することができる。間隙（１２２）及び２つのアーム部（１１１，１１２）の形状が変更可能であるとともに、２つの支柱素子（１２０，１２１）の位置が変更可能であるということは明らかである。このことは、所望されるアプリケーションにより必要とされる場合に、所望される周波数帯域に合わせたアンテナの微調整を可能にするであろう。また、この特定の実施形態では、第１の層（１０９）が上記第２の導体層又は接地板（１１０）の先端領域の一部を覆うように、第１の層（１０９）の外周上における１つの端部（又は辺）は、第２の層（１１０）のより短い端部の一方に実質的に整列され、上記第２の層は、実質的に細長い矩形形状を特徴として備えたことが示されている。いくつかの実施形態では、本発明に係る給電素子（１２１）を包含するような端部が好適である場合がある。
【００１８】
図３の図面６に、もう１つの好適な実施形態を示す。これは、図面５で説明したものと同様のアンテナパターン及び接地板の構成であるが、第６の長方形に対して、装荷キャパシタ（１２３）として動作する直交して接続された一片の部品が追加された構成を示している。このことは、本構造の他の部分とともに装荷キャパシタ（１２３）として動作する上記追加の部品の容量性の作用により、所望される周波数帯域へのアンテナの微調整を可能にするであろう。言うまでもなく、装荷キャパシタ（１２３）の形状、長さ、幅及び高さは変更可能である。また、アプリケーション及び必要とされる周波数応答に依存して、これは本構造の別の長方形に沿って配置されることも可能である。さらに、アプリケーション及び必要とされる周波数応答に依存して、２つ以上の装荷キャパシタ（１２３）が本構造上へ配置されることも可能である。
【００１９】
当業者には、図３の図面７が示すもののように、本発明を別の構成へ新規な方法で組み合わせ可能であるということが明らかとなるであろう。そのアンテナパターンでは、長方形（１３９）、（１４０）、（１４１）間における間隙が充填されて領域（１２５）を形成するとともに、長方形（１３３）、（１３４）、（１３５）間の間隙が充填されて領域（１２６）を形成している。本発明の範囲内で、アプリケーション及び要求される周波数帯域に依存して、曲折した間隙に係るいくつかの他の部分が充填される場合もあるということは明らかである。
【００２０】
図４に、本発明に係る他の３つの実施形態を示す。アンテナ素子の最終的な構成がどのようなものであれ、接地板は、帯域幅及び効率に関して本構造の性能を向上させるように変更されることが可能である。図面８、９及び１０は、アンテナ素子又は第１の層（１０９）の下方の部分が、マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせのいずれかとして形成されることを特徴とする接地板（１１０）を示す。本発明によれば、上記マルチレベル構造の複数の多角形によって画成される間隙を含むこのような接地板（１１０）の一部は、第１の層（１０９）の下方の領域から、各々上記第１及び第２の層（１０９）及び（１１０）間の最大距離の２倍に等しい距離をさらに超えて広がらないことが好適である。これに対して、図面８は、（１０９）と（１１０）との間の短絡支柱（１７２）が存在することの他に、上記第１の層（１０９）と第２の層（１１０）との間に導線又は導体ストリップ（１７３）を介したもう１つの相互接続も存在し、ここで、上記導線又は導体ストリップ（１７３）は、一方の先端で、（１０９）に位置付けられた給電点（１７１）に接続され、かつ他方の先端で、（１１０）に位置付けられた入力ポート（１７０）に接続されることを特徴とする。言い替えれば、導線（１７３）は、第２の層（１１０）の上に位置付けられる（１７０）と、第１の層（１０９）の上に位置付けられる（１７１）とからなる、２つの端部を含む。
【００２１】
これらの特定の実施形態では、接地板１１０内の所定形状部１１３は、２つの長方形のスロットによって構成されているマルチレベル構造を示す。本発明の範囲内で、アプリケーション及び所望される周波数帯域に依存して他のいくつかのマルチレベル及び／又は空間充填スロット形状部が配置されうるということは、明らかである。図面９及び１０は、単なる例として、ただし本発明を限定するものではなく、接地板の所定形状部（１１３，１１４）の２つの特定の構成を示す。（１１３）及び（１１４）はともにアンテナの下方の部分であり、かつマルチレベル構造として形成されている。（１１３）は接地板上において切り取られた２つの対称なスロットによって形成され、各スロットは３つの長方形によって構成され、各長方形はそれらの辺で直交して接続されている。（１１４）は接地板上において切り取られた２つの対称なスロットによって形成され、各スロットは５つの長方形によって構成され、各長方形はそれらの辺で直交して接続されている。
【００２２】
図５の図面１１は、接地板上において切り取られた２つの対称なスロット（１１５）及び（１１５’）によって形成されている、アンテナの下方の接地板（１１０）の所定形状部を示し、各スロット（１１５）及び（１１５’）は７個の長方形で構成されている、すなわちそれら長方形の辺で直交して接続されたマルチレベルの所定形状部によって構成されている。２つの対称なマルチレベルスロット（１１５）及び（１１５’）は、サイズ、ＶＳＷＲ、帯域幅及び／又は効率の面でアンテナ装置を拡張する。
【００２３】
当業者には、アンテナの下方の接地板のためのマルチレベル及び／又は空間充填構造に係る新規なセットの全体を本発明がカバーするということは明らかである。例えば、図５の図面１２に示す実施形態では、アンテナの下方における接地板（１１０）の所定形状部（１１６）が、両側に対称的に３つずつ配置された６個の長方形によって構成されている。
【００２４】
当業者には、本発明は他の従来技術によるアンテナ構成と新規な方法で組み合わせ可能であるということが明らかとなるであろう。例えば、アンテナの下方における新世代の接地板の所定形状部を従来技術のアンテナと組み合わせて使用して、サイズ、ＶＳＷＲ、帯域幅及び／又は効率の面でアンテナ装置をさらに拡張することができる。
【００２５】
図６の図面１４及び１５に、他の好適な実施形態を示す。これらの図面には、アンテナ素子又は第１の層（１０９）の形状が、特定の無線アプリケーションのための外部カバーの内側に適合するように合わされうることが示されている。図面１４及び１５の両方における第１の層（１０９）は、３８×１６．５×５．５ｍｍのサイズを有し、アンテナ構造は、実質的に、周波数帯域８２４ＭＨｚ乃至９６０ＭＨｚと、１７１０ＭＨｚ乃至２１７０ＭＨｚとに整合されている。両方の図面において、アンテナ素子又は第１の層（１０９）の下方の接地板（１１０）の形状（１１７）は、ねじ、ボス又はプラスチック片等の、無線端末装置上に含まれるいくつかの外側の構成要素に適合するように合わされている。また、第１及び第２の層（１０９）及び（１１０）からなるマルチレベル構造を構成する複数の長方形のいくつかの辺は、典型的なハンドヘルド装置における本発明の機械的な一体化を容易にするために、曲線形状を有する複数のセグメントによって置き換えられている。また、一体化プロセスにおいてねじ及び他の機械的取り付け具を包含できるように、（１１０）上にはいくつかの小孔が配置されている。当業者には、以上説明したことが、本発明の本質的な電磁的動作に実質的な影響を与えることのない機械的構成の小規模な変更であって、よって本発明の範囲及び精神に含まれる変更であるということが明らかとなるであろう。
【００２６】
図８、図９及び図１０に、本発明の範囲及び精神に含まれる他の変形例を、限定を目的とすることなく示す。特に、図１０は、（１１０）におけるマルチレベル構造が接地板（１１０）上の単一のスロットを画成する実施形態１９を示し、一方、図９では、上記マルチレベル構造が（図面８の実施形態の場合と同様に）少なくとも２つのスロットを画成する。必須ではないものの、第２の層（１１０）の上の上記マルチレベル構造によって画成されたスロットの少なくとも一方は、第１の層（１０９）を取り囲む外周の端部の１つに実質的に整列されることが好適である。
【００２７】
本発明の主要な態様が、本発明において開示された幾何学的構造にあるということは、強調すべき重要なことである。アンテナ装置の製造プロセス又は材料は、本発明を構成する関連部分でなく、従来技術において記述された任意のプロセス又は材料を本発明の精神及び範囲内で使用することができる。限定的でない可能な例をいくつか挙げると、アンテナは、金属の箔又は積層物において打ち抜かれるか又は型打ちされることが可能であり、マルチレベル構造、装荷素子及び接地板を含むアンテナ構造の全体でさえも、単一の金属面において打ち抜かれるか、エッチングされるか、又はレーザカットされ、かつ短絡回路上へ折り曲げられて、例えば図３、４、５及び６における構成を取得することが可能である。また例えば、接地板上のマルチレベル及び／又は空間充填構造は、従来のプリント回路技術を使用して誘電材料（例えばＦＲ４、ロジャーズ（Rogers：登録商標）、アーロン（Arlon：登録商標）又はカクラッド（Cuclad：登録商標））上にプリントされる場合もあれば、誘電体の支持部と導体のマルチレベル及び／又は空間充填構造との両方を形成するために２ショット射出プロセスを用いて誘電体支持部上へ蒸着されることすらも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図面１、２、３及び４は、いくつかの従来技術に係るアンテナ装置用マルチレベル構造を示す。これらはすべて、複数の長方形から構築されている。図面３及び４では、複数の多角形（長方形）間の間隔が狭い間隙の形態を有するが、マルチレベル構造として類似した形状を備えていない２つの特別な場合を示す。
【図２】８個の長方形によって形成された、従来技術に係るマルチレベル構造を示す。複数の長方形間の間隙は、全体のマルチレベル構造に類似した形状を備えていない。
【図３】図面５、６及び７は、本発明に係る特定の３つの実施形態を示す。第１の導体層（１０９）が第２の導体層（１１０）の上に配置され、上記第２の導体層は接地板又は接地カウンタポイズとして動作する。層（１０９）はマルチレベル構造の形態をとり、上記構造は２つのアーム部（１１１）及び（１１２）によって特徴付けられ、上記２つのアーム部は、曲折した経路と上記２つのアーム部間の間隙（１２２）とを画成し、上記間隙（１２２）は、アーム部（１１１）及び（１１２）と実質的に類似した形状を特徴として備えている。実施形態５では、アンテナは、第１のストリップ（１２１）を介して給電され、第２のストリップ（１２０）を介して接地へ短絡される。実施形態６では、長方形（１２３）は、接地板（１１０）によって容量性の作用を拡大する。図面７は図面５と同様のものであるが、ここでは、４つの長方形が２つの長方形（１２５）及び（１２６）へ連結されている（マージされている）。
【図４】図面８、９、１０は、本発明に係るマルチレベルアンテナの特定の３つの実施形態を示す。３つの実施形態はすべて、マルチレベル接地板（１１０）を含む。この３つの実施形態では、本発明が開示する技術により、上記マルチレベル接地板（１１０）における多角形の配置は間隙（１１３）、（１１４）を形成し、上記間隙は第１の層（１０９）の下方の領域における（１１０）上に配置される。
【図５】図面１１及び１２は、本発明に係る特定の２つの実施形態を示す。この場合もやはり、本発明に従って、第１の層（１０９）の下方における（１１０）上の領域がマルチレベル構造として形成されている。
【図６】図面１３、１４及び１５は、本発明に係る特定の３つの実施形態を示す。この場合もやはり、本発明に従って、第１の層（１０９）の下方における（１１０）上の領域がマルチレベル構造として形成され、上記マルチレベル構造は、軸方向に配置された中央の多角形の両側に多角形間の間隙が４つずつあって、計８つの間隙よりなる形態をとるように配置されている。図面１４及び１５は図面１３と同様の基本的な設計を示すが、典型的なハンドセット構造への本アンテナ構造の一体化を可能にするために、いくつかの小規模な機械的変更が第１及び第２の層（１０９）及び（１１０）の両方に導入されている。
【図７】図面１６は、本発明に係る第１の層の上のマルチレベル構造のある特定の実施形態を示す。この特定のマルチレベル構造は、同一のクラスの１５個の多角形（始点又は終点のいずれかである可能性がある１３１から、終点又は始点のいずれかである可能性がある１４５まで）によって構成され、上記複数の多角形は間隙（１２２）を画成し、上記間隙は、上記マルチレベル構造上の連結された２つのアーム部に実質的に類似の曲折した形状を特徴として備えている。
【図８】図面８は、本発明に係る第１の層（１０９）のためのマルチレベル構造のもう１つの好適な実施形態を示す。この配置では、ハンドヘルド装置におけるアンテナの機械的一体化を容易にするために、上記マルチレベル構造を画成する多角形におけるいくつかの辺が曲線（１４６，１４７，１４８，１４９，１５０）で置き換えられている。給電点（１５８）を、第１の層（１０９）の上に見ることもできる。
【図９】本発明に係る接地板（第２の層１１０）の特定の実施形態を示す。（１０９）の下方の領域は、４つの多角形（１５４，１５２，１５５，１５６）を有するマルチレベル構造として形成され、上記複数の多角形は２つの間隙（１５７）及び（１５３）を画成する。典型的なハンドヘルド装置の機械的構造への一体化を容易にするために、本発明の本質的な電磁的動作に実質的影響を与えることのない小規模な変更が幾何学的構造に導入されている。例えば、より大きな長方形（１５４）の外周上にはいくつかの差し込み部が設けられる一方、多角形（１５５）及び（１５２）上の２つの直線状の端部は曲線形状のセグメントで置き換えられている。また、接地板上には、（１５１）等のいくつかの小孔が配置されている。上記小孔は機械的又は音響的理由で形成されるものであり、本発明の全体的な動作に影響するものではない。
【図１０】図面１９は図面１８と同様のものであるが、層（１１０）の上の多角形は、間隙（１５７）が含まれないようなわずかに異なる配置となっている。
【図１１】図面２０は、本発明に係る第１の層の上のマルチレベル構造のある特定の実施形態を示す。この特定のマルチレベル構造は、同一のクラスの１７個の多角形（この場合では長方形）によって構成される。長方形（１８０）は、本構造の形態におけるマルチレベルアーム部の開始部分又は終了部分のいずれかである可能性があり、長方形（１８２）は、マルチレベルアーム部の終了部分又は開始部分のいずれかである可能性がある。本図面から分かるように、間隙（１８１）は、連結された２つのアーム部に類似の曲折した形状を特徴として備えている。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月27日(2004.7.27)
【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】
第１の導体層及び第２の導体層を備え、上記第１の導体層は上記第２の層の上に配置された放射素子として動作し、上記第２の層は接地板又は接地カウンタポイズとして動作するマルチバンドアンテナであって、
上記第１の層は給電点を有し、
上記給電点は、より短い第１のアーム部及びより長い第２のアーム部の始点であり、上記２つのアーム部は上記マルチバンドアンテナのマルチレベル構造を形成し、
両方のアーム部は第２の層の上に曲折した経路を画成し、
上記より長い第２のアーム部は、上記第１のアーム部の曲折した経路と平行に延在して両方のアーム部の間に間隙が形成されるように、上記より長い第２のアーム部自体に対して折り曲げられ、上記間隙は、上記マルチレベル構造上の上記第１及び第２のアーム部と実質的に同一の曲折した経路に沿って延在することを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項２】
第１の導体層及び第２の導体層を備え、上記第１の導体層は上記第２の層の上に配置された放射素子として動作し、上記第２の層は接地カウンタポイズとして動作するマルチバンドアンテナであって、
上記第１の層の下方にある上記第２の層の上の領域の少なくとも一部は、マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせのいずれかとして形成されることを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項３】
放射素子として動作する上記第１の層は給電点を有し、
上記給電点は、より短い第１のアーム部及びより長い第２のアーム部の始点であり、上記２つのアーム部は上記マルチバンドアンテナ装置のマルチレベル構造を形成し、
両方のアーム部は第２の層の上に曲折した経路を画成し、
上記より長い第２のアーム部は、上記第１のアーム部の曲折した経路と平行に延在して両方のアーム部の間に間隙が形成されるように、上記より長い第２のアーム部自体に対して折り曲げられ、上記間隙は、上記第１及び第２のアーム部と実質的に同一の曲折した経路に沿って延在し、
上記第１の層の下方にある第２の層の上の領域の少なくとも一部は、マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせとして形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項４】
上記第１の層１と上記第２の層２との間の唯一の相互接続は、導線又は導体ストリップを介したものであり、上記導線又は導体ストリップは、一方の先端で、上記第１の層の上に位置付けられた給電点に接続され、かつ他方の先端で、上記第２の層の上に位置付けられた入力ポートに接続されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項５】
上記第２の層又は接地カウンタポイズは実質的に長方形形状又は細長い形状を有し、
上記第１の層が上記第２の導体層又は接地カウンタポイズ上の先端領域の一部を覆うように、上記第１の導体層は、その複数の端部の１つを、上記第２の導体層のより短い端部の１つに合わせて実質的に整列させることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項６】
マルチレベル構造、空間充填構造、又は両者の組み合わせのいずれかとして形成される上記第２の層の部分は、上記第１の層の下方の領域を超えて、最大で上記第１及び第２の導体層の間の最大距離の２倍に等しい距離まで拡張される請求項２、３又は５記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項７】
上記第１の層は給電点を含み、
上記給電点は、上記第２の層の上に位置付けられた入力ポートへ、導線又は導体ストリップによって接続され、
上記給電点は、上記第２の層のより短い端部に実質的に整列される第１の層の端部に配置される請求項５又は６記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項８】
上記第１の層は給電点を有し、
上記給電点は、マルチレベル構造におけるより短い第１のアーム部及びより長い第２のアーム部の始点であり、
上記より短い第１のアーム部は少なくとも４個の長方形によって構成され、上記４個の長方形はそれらの短辺を介して順次相互接続され、
上記より長い第２のアーム部は少なくとも１１個の長方形によって構成され、上記１１個の長方形はそれらの短辺を介して順次相互接続され、
両方のマルチレベルアーム部は第２の層の上に曲折した経路を画成し、
上記より長い第２のマルチレベルアーム部は、上記第１のマルチレベルアーム部の曲折した経路に平行に延在して両方のアーム部の間に間隙が形成されるように、上記より長い第２のマルチレベルアーム部自体に対して折り曲げられ、上記間隙は、上記第１及び第２のマルチレベルアーム部の経路に実質的に類似した曲折した経路に沿って延在することを特徴とする請求項１、３、４、５、６又は７記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項９】
層１におけるマルチレベル構造を構成する多角形の複数の辺の少なくとも１つは、少なくとも１つの曲線によって置き換えられる請求項１、３、４、５、６、７又は８記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１０】
上記第２の層におけるマルチレベル構造は少なくとも３個の長方形によって構成され、
第１の長方形は第２の導体層又は接地板上の中心軸に対して実質的に整列され、上記第１の長方形はその２つの短辺のうちの１つを介して上記接地板へ接続され、
上記複数の長方形のうちの第２の長方形は上記第１の長方形の第１の長辺に接続され、
上記複数の長方形のうちの第３の長方形は上記第１の長方形の第２の長辺に接続される請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１１】
上記第２の層におけるマルチレベル構造は７個の長方形によって構成され、
上記７個の長方形のうちの第１の長方形は、その２つの短辺によって、第２の導体層又は接地板における２つの分離された中実導体領域を相互接続し、
上記７個の長方形のうちの第２、第３及び第４の長方形は、実質的に互いに平行であり、かつそれらの複数の先端の一方によって上記第１の長方形の第１の長辺に接続され、
上記７個の長方形のうちの第５、第６及び第７の長方形は、それらの複数の先端の一方によって上記第１の長方形の第２の長辺に接続され、
よって、上記複数の長方形間の間隔と、上記複数の長方形と層２上の２つの分離された中実導体領域との間の間隔とは、空気又は誘電体による８個の平行な間隙を画成する請求項１０記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１２】
上記第２の導体層の上のマルチレベル構造又は空間充填構造は、上記接地板上に単一のスロットを画成する請求項２、３、４、５、６、７、８又は９記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１３】
上記第２の導体層の上のマルチレベル構造又は空間充填構造は、上記接地板上に少なくとも２つのスロットを画成する請求項２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１４】
上記第２の導体層の上のマルチレベル構造又は空間充填構造は、上記接地板上に少なくとも１つのスロットを画成し、上記スロットは、第１の導体層の一方の端部の下方に実質的に整列される請求項２、３、４、５、６、７、８、９、１２又は１３記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１５】
上記第１の層及び第２の層は少なくとも１つの電線又は導体ストリップによって相互接続され、上記電線又はストリップは、上記第１及び第２の導体層の間の短絡回路又は低インピーダンス電流経路として実質的に動作する、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１６】
上記第１の導体層と上記第２の導体層との間の容積は３８×１６．５×７．５ｍｍ３より小さく、アンテナは、周波数帯域８２４ＭＨｚ乃至９６０ＭＨｚと、１７１０ＭＨｚ乃至２１７０ＭＨｚとに実質的に整合される、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１７】
上記第２の層は、セルラー電話機、無線電話機、携帯情報端末（personal digital agenda：ＰＤＡ）又はパームトップコンピュータ等のハンドヘルド無線端末装置におけるプリント回路基板の層の１つである、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１８】
上記アンテナの周波数応答は少なくとも４つの周波数帯域に対して調整されている、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１９】
上記構造に係る複数の長方形のうちの１つに直交して接続された装荷キャパシタとして動作する少なくとも１つの部品を備えた、先行する請求項のうちのいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【国際調査報告】
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