(57)【要約】      （修正有）【課題】所望方向にあるアンテナに電波が届く合わせガラス用ビーム成形アンテナを提供する。【解決手段】アンテナ構造体２００であって、第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０を備えるダイポールアンテナ構造体２０２において、第２ダイポールアンテナ素子２１０の近くに第１スプリットリング共振器２０４及び第２スプリットリング共振器２０６置くことにより、磁気的結合を介して所望方向の利得を向上する。【選択図】図２
2018191276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
アンテナと、
前記アンテナの第１面に置かれた第１スプリットリング共振器であって、前記アンテナに磁気的に結合された前記第１スプリットリング共振器と、
前記アンテナの第２面に置かれた第２スプリットリング共振器であって、前記アンテナに磁気的に結合された前記第２スプリットリング共振器と、
を備える、前記装置。
【請求項２】
前記第１スプリットリング共振器及び前記第２スプリットリング共振器が、前記装置から放射される送信ビームを成形する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記アンテナがさらに、
第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子に結合された第２アンテナ素子と、
を備える、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１スプリットリング共振器がさらに、
前記アンテナと同一平面上にある第１共振素子と、
前記第１共振素子の上方に置かれた第２共振素子と、
を備え、
前記第２スプリットリング共振器がさらに、
前記アンテナと同一平面上にある第３共振素子と、
前記第３共振素子の上方に置かれた第４共振素子と、
を備える、装置。
【請求項５】
装置であって、
無線周波数（ＲＦ）供給装置と、
前記ＲＦ供給装置と結合されたアンテナ構造体であって、前記アンテナ構造体が、
ダイポールアンテナであって、
第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子に結合された第２アンテナ素子と、
を備えるダイポールアンテナと、
第１スプリットリング共振器であって、前記第１スプリットリング共振器が、
前記ダイポールアンテナと同一平面上にある第１共振素子であって、前記ダイポールアンテナに磁気的に結合された前記第１共振素子と、
前記第１共振素子の上方に置かれた第２共振素子であって、前記第１共振素子に磁気的に結合された前記第２共振素子と、
を備える前記第１スプリットリング共振器と、
前記ダイポールアンテナに磁気的に結合された第２スプリットリング共振器であって、前記第２スプリットリング共振器が、
前記ダイポールアンテナと同一平面上にある第３共振素子であって、前記ダイポールアンテナに磁気的に結合された前記第３共振素子と、
前記第３共振素子の上方に置かれた第４共振素子であって、前記第３共振素子に磁気的に結合された前記第４共振素子と、
を備える前記第２スプリットリング共振器と、
を備える、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記第１共振素子が第１Ｃ字形構造体であり、
前記第２共振素子が第２Ｃ字形構造体であり、
前記第３共振素子が第３Ｃ字形構造体であり、
前記第４共振素子が第４Ｃ字形構造体である、
装置。
【請求項７】
前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子、前記第１共振素子、及び前記第３共振素子が同一平面上にある、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
装置であって、
第１透過層と、
第２透過層と、
前記第１透過層の第１面に連結され、放射パターンを持つ信号を送信するアンテナと、
前記アンテナに磁気的に結合された第１スプリットリング共振器であって、前記第１スプリットリング共振器の第１部分が前記第１透過層に連結され、前記第１スプリット共振器の第２部分が前記第２透過層に連結された、前記第１スプリットリング共振器と、
前記アンテナに磁気的に結合された第２スプリットリング共振器であって、前記第２スプリットリング共振器の第１部分が前記第１透過層に連結され、前記第２スプリット共振器の第２部分が前記第２透過層に連結され、前記第１スプリットリング共振器と前記第２スプリットリング共振器が前記信号の前記放射パターンを成形して規定された角度で送信する、前記第２スプリットリング共振器と、
を備える、前記装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記第１スプリットリング共振器の前記第１部分が第１共振素子であり、
前記第１スプリットリング共振器の前記第２部分が第２共振素子であり、
前記第２スプリットリング共振器の前記第１部分が第３共振素子であり、
前記第２スプリットリング共振器の前記第２部分が第４共振素子である、
装置。
【請求項１０】
前記アンテナが、左右対称である、第１ダイポールアンテナ素子及び第２ダイポールアンテナ素子を備える、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自動車や航空機などの様々な車両が、他のデバイスと信号を送受信するために無線装置を搭載している。車両は、車両へ組み込まれた、又は車両へ取り付けられたアンテナを備えていることがある。他のデバイスと通信するため、無線装置はアンテナへ接続することができる。車両は、信号を送受信する無線デバイスと干渉する物体を備えていることがある。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
本明細書で説明される本開示は、限定ではなく例として示され、添付の図にて示される。説明を簡単で明瞭とするため、図で示される特徴は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。例えば、一部の特徴の寸法は、明瞭とするために他の特徴と比べて強調されていることがある。さらに、適切と考えられる場合、対応する、又は類似した要素を示すために、複数の図で参照ラベルが繰り返されている。
【０００３】
【図１Ａ】一実装による、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を備えるアンテナ構造体を示す。
【図１Ｂ】一実装による、第１アンテナ素子、第１透過層、中間層、薄膜、第２アンテナ素子、及び第２透過層を備えるアンテナ構造体を示す。
【図２】一実施形態による、ダイポールアンテナ構造体、第１スプリットリング共振器、及び第２スプリットリング共振器を備えるアンテナ構造体を示す。
【図３】一実装による、第１アンテナ構造体及び第２アンテナ構造体を含む窓を示す。
【図４】一実施形態による図２のアンテナ構造体の入力インピーダンスのスミスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の説明において、例示の実装の様々な態様が、当業者が自分の仕事の内容を他の当業者へ伝えるために一般的に使用する用語を用いて説明される。しかし、本開示は記載されている態様の一部のみを用いて実行されうるということが、当業者には明らかであろう。説明の目的のため、具体的な数字、材料、及び構成が、例示の実装の完全な理解を与えるために記載されている。しかし、本開示は具体的な詳細がなくとも実行されうるということが、当業者には明らかであろう。他の例では、例示の実装を不明確としないため、周知の特徴が省略、又は簡略化されている。
【０００５】
自動車や航空機などの車両が、信号を送受信するために無線装置を搭載していることがある。無線装置は、信号を送受信するためにアンテナを備えることができる。慣例的に、車両用のアンテナは車両の外面へ取り付けられる。例えば、自動車は、信号を送受信するため、車両のボディに取り付けられたホイップアンテナ又はフィンアンテナを備えることがある。しかし、ホイップアンテナ又はフィンアンテナは魅力に欠け、車両の屋根の上の弱い突出した機構である場合がある。さらに、ホイップアンテナ又はフィンアンテナの性能は、泥などの物質がホイップアンテナ又はフィンアンテナに堆積するにつれて劣化することがある。
【０００６】
あるいは、車両は、車両の窓へ取り付けられた、又は組み込まれた窓アンテナを備えていることがある。車両の窓は障害物からの保護を提供することができ、アンテナと干渉しうる周囲の金属物体が除去されていることがある。窓アンテナは、窓のガラス表面に設置された導電性ストリップを備えていることがある。導電性ストリップは、無線装置と信号を送受信するために、アンテナとしてパターン状に配置することができる。
【０００７】
従来の窓アンテナは平面ダイポールアンテナである。平面ダイポールアンテナは、放射パターンの種類及び方向により限られることがある。例えば、平面ダイポールアンテナの放射パターンは、トロイダル状パターンとなることがある。平面ダイポールアンテナが約４５度の角度で後方へ延びるフロントガラスに埋め込まれている場合、信号の放射パターンは４５度の角度で空へ向けられていることがある。無線装置が、通常は地上１００メートル以下の塔据付けのベースステーションのアンテナと通信するスマートフォンである場合、平面ダイポールアンテナからの  は、ベースステーションのアンテナに実質的に届かない可能性がある。
【０００８】
本開示は、窓アンテナから送信される信号を所与の方向に向けるため、ビーム形状の放射パターンを窓アンテナへ与えることによって、上記及び他の欠陥に対処する。窓アンテナは、ダイポールアンテナ素子及び信号の放射パターンを制御する共振器を備えることができる。窓アンテナはビームを形成して、アンテナの利得を向上し、アンテナの信号損失を低減することができる。ビームは、信号の放射パターンでありうる。
【０００９】
図１Ａは、一実装による、第１アンテナ素子１０２及び第２アンテナ素子１０６を備えるアンテナ構造体１００を示す。第１アンテナ素子１０２は、透過層１０４の第１面に連結することができる。第２アンテナ素子１０６は、透過層１０４の第２面に連結することができる。第１アンテナ素子１０２及び第２アンテナ素子１０６は電磁気的に結合されて、後述されるように、規定された角度で信号を送信可能なアンテナ構造体１００を形成することができる。
【００１０】
透過層１０４は、ガラス材料、プラスチック材料、ポリメチルメタクリレート材料（プレキシガラス（商標）など）などの層であってよい。例えば、透過層１０４は、比較的低損失で安定した誘電率を持つガラス材料であってよい。一例では、透過層１０４は比較的薄く、例えば厚さが４ミリメートル（ｍｍ）であってもよい。
【００１１】
一実装では、アンテナ構造体１００は、車、トラック、バス、電車などといった車両の窓の一部であってもよい。例えば、アンテナ構造体１００は、車両のフロントガラス、背面窓、サイドウィンドウ、又は天窓で使われるガラスの層の一部であってもよい。別の実装では、アンテナ構造体１００はオフィスビルまたは住宅の窓の一部であってもよい。別の実装では、アンテナ構造体１００は、飛行機やヘリコプターなどの航空機の窓の一部であってもよい。別の実装では、アンテナ構造体１００はヘルメットの日よけの一部であってもよい。
【００１２】
透過層１０２によって、透過層１０２を透かして透過層１０２の第１面から透過層１０２の第２面を見ることができる。例えば、透過層１０２は、運転手が車の内部から車の外部を見られるようにする車のフロントガラスの一部であってもよい。一実装では、平面波又は電波信号をアンテナ構造体１００により送信することができる。
【００１３】
図１Ｂは、一実装による、第１アンテナ素子１０２、第１透過層１０４、中間層１１２、薄膜１１０、第２アンテナ素子１０６、及び第２透過層１１４を備えるアンテナ構造体１０８を示す。図１Ｂの特徴の一部は、特に明示的に記載していない限り、同じ参照番号で言及されているように、図１Ａの特徴の一部と同一又は類似している。
【００１４】
アンテナ構造体１０８は、積層構造体の一部であってもよい。例えば、積層構造体は、自動車、航空機、又は超高層ビルで使われる、安全ガラスのような、砕けた際にまとまる合わせガラスであってもよい。例えば、第１透過層１０４が壊れた場合、第１透過層１０４は中間層１１２によって正しい位置に保持される。中間層１１２は、第１透過層１０４と第２透過層１１４の間に置かれる、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）材料であってもよい。中間層１１２は、第１透過層１０４及び／又は第２透過層１１４が壊れた場合でも、第１透過層１０４と第２透過層１１４を共に結合する。例えば、中間層１１２は、第１透過層１０４及び／又は第２透過層１１４が壊れて、危険となりうる大きく尖った材料のかけらになるのを防ぐことができる。
【００１５】
また、アンテナ構造体１０８は薄膜１１０を含むことができる。一実装では、薄膜１１０は、金属材料、金属合金材料、セラミック材料、又は赤外線バリアである誘電材料で作ることができる。別の実装では、薄膜１１０は、透過層、又はインジウム、酸化スズ、貴金属などを含侵した基板であってもよい。薄膜１１０は実質的に透明であってよい。
【００１６】
別の実装では、薄膜１１０は、光スペクトルの赤外線部分などの光スペクトルの少なくとも一部を遮る導体材料であってもよい。例えば、太陽光などの赤外（ＩＲ）光は、ガラス材料、プラスチック材料、ポリメチルメタクリレート材料、又はアクリル樹脂材料などの透過性材料を通って伝わることができる。薄膜１１０は、透過性材料を通って伝わる太陽光中の赤外光の量を減少させることができる。また、薄膜１１０は可視光など光スペクトルの第２部分が薄膜を通り抜けられるようにすることができる。
【００１７】
一例では、車両は、乗客又は運転手が車両の外の世界を見られるようにする窓を含むことができる。太陽光からの赤外光は窓を通過し、車両の内面を突くことができる。赤外光は、車両の内面に吸収されて車両の内面の温度を上昇させることがある。薄膜１１０は、第１透過層１０４、中間層１１２、又は第２透過層１１４に貼付されてＩＲ光を吸収又は遮ることができ、車両の内部へ伝わってくるＩＲ光の量を減少させることができる。薄膜１１０が貼られる層を限定することは意図されていない。例えば、薄膜１１０は、アンテナ素子１０２、第１透過層１０４、中間層１１２、第２アンテナ素子１０６及び／又は第２透過層１１４の第１面又は第２面に貼付されてＩＲ光を遮ることができる。
【００１８】
一実装では、薄膜１１０は第１透過層１０４又は第２透過層１１４に塗布されうる塗膜であってもよい。一例では、薄膜１１０は第１透過層１０４に散布される金属塗膜とすることができる。別の例では、薄膜１１０は第１透過層１０４へスパッタリングされるＩＲ反射コーティングとすることができる。別の実装では、薄膜１１０は第１透過層１０４へ貼付されうる材料ストリップであってもよい。例えば、薄膜１１０の一面は、接着剤で第１透過層１０２へ貼られうる接着剤を含むことができる。例えば、薄膜１１０は透過層１０２の第１面、又は透過層１０２の第２面へ貼付することができる。
【００１９】
一実装では、第１透過層１０４は２.１ｍｍの厚さであってよく、中間層１１２は０.７６ｍｍの厚さであってよく、薄膜１１０は４２ナノメートル（ｎｍ）の厚さであってよく、第２透過層１１４は２.１ｍｍの厚さであってよい。一例では、第１アンテナ素子１０２、第２アンテナ素子１０６、又は第１アンテナ素子１０２と第２アンテナ素子１０６を組み合わせた厚さは、第１アンテナ素子１０２及び／若しくは第２アンテナ素子１０６の材料、第１アンテナ素子１０２及び／若しくは第２アンテナ素子１０６の製造プロセス（回路基板への印刷や材料へのスタンピングなど）、第１アンテナ素子１０２及び／若しくは第２アンテナ素子１０６の動作周波数、又は動作周波数での第１アンテナ素子１０２及び／若しくは第２アンテナ素子１０６の導体材料の表皮深さに基づき、約２マイクロメートル（ｕｍ）から２００ｕｍの範囲とすることができる。
【００２０】
別の実装では、第１透過層１０４の損失正接は０．０１であってよく、第２透過層１１４の損失正接は０．０１であってよく、中間層１１２の損失正接は０．０５であってよい。別の実装では、第１透過層１０４の誘電率は７であってよく、第２透過層１１４の誘電率は７であってよく、中間層１１２の誘電率は３であってよい。
【００２１】
図２は、一実施形態による、ダイポールアンテナ構造体２０２、第１スプリットリング共振器２０４、及び第２スプリットリング共振器２０６を備えるアンテナ構造体２００を示す。図２の特徴の一部は、特に明示的に記載していない限り、同じ参照番号で言及されているように、図１Ａ及び１Ｂの特徴の一部と同一又は類似している。
【００２２】
ダイポールアンテナ構造体２０２は、第１ダイポールアンテナ素子２０８及び第２ダイポールアンテナ素子２１０を備えることができる。第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０は、実質的に同様の導電素子とすることができる。例えば、第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０は、ダイポールアンテナ構造体２０２を２等分したものとすることができる。一実装では、第１ダイポールアンテナ素子２０８は金属線、棒などとすることができる。別の実装では、第１ダイポールアンテナ素子２０８は正方形、長方形、円形などの導体材料であってもよい。第２ダイポールアンテナ素子２１０は、第１ダイポールアンテナ素子２０８と同じ材料、形状であってもよい。別の実装では、第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０は左右対称であってもよく、第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０は同じ平面及び軸２１２上に位置し、互いの鏡像となっている。
【００２３】
ダイポールアンテナ構造体２０２は第１透過層１０４の外面に置くことができる。例えば、第１透過層１０４の外面は車両フロントガラスの内面とすることができ、ダイポールアンテナ構造２０２は車両フロントガラスの内側に置かれてもよい。
【００２４】
給電点２１４は、第１ダイポールアンテナ素子２０８又は第２ダイポールアンテナ素子２１０へ接続することができる。一実装では、給電点２１４は、第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０が接続されているダイポールアンテナ構造体２０２の中心に接続することができる。別の実装では、第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０は、第１ダイポールアンテナ素子２０８及び第２ダイポールアンテナ素子２１０へ伝送線が接続されている給電点２１４の間隙により隔てることができる。給電点２１４は送信機に接続することができ、電流を送信機から第１ダイポールアンテナ素子２０８及び第２ダイポールアンテナ素子２１０へ流すことができる。
【００２５】
第１スプリットリング共振器２０４はダイポールアンテナ構造体２０２の第１面に置くことができる。例えば、第１スプリットリング共振器２０４は、ダイポールアンテナ構造体２０２の第１面上で第２ダイポールアンテナ素子２１０に近くに置くことができる。第１スプリットリング共振器２０４は、第１共振素子２１６及び第２共振素子２１８を備えることができる。第１共振素子２１６はダイポールアンテナ構造体２０２と同一平面上として、間隙２２０により隔てることができる。一例では、間隙２２０の大きさは、ダイポールアンテナ構造体２０２の動作周波数と関連して変わることがある。別の例では、間隙２２０の大きさは、約１００ｕｍから５００ｕｍまで変動しうる。一実装では、第１共振素子２１６は第２ダイポールアンテナ素子２１０の近くとすることができる。ダイポールアンテナ構造体２０２及び第１共振素子２１６は印加された電磁場に磁気的に結合することができ、ダイポールアンテナ構造体２０２の電流が第１共振素子２１６に電流を誘導する。
【００２６】
第２共振素子２１８は、第１共振素子２１６が置かれている平面に平行な平面上に置くことができる。一実装では、第２共振素子２１８は第１透過層１０４と第２透過層１１４の間に置くことができる。例えば、第２共振素子２１８は安全ガラスの層の間に置くことができる。また、第２共振素子２１８は、透過層１０４及び１１４から突出しているｚ軸２２８に沿って第１共振素子２１６と並べることができる。一実装では、第２共振素子２１８は銀でコーティングすることができる。別の実装では、第２共振素子２１８は第１透過層１０４又は第２透過層１１４へスパッタリングすることができて、第２共振素子２１８の一部は除去することができる。例えば、第２共振素子２１８の一部はレーザーで除去することができる。
【００２７】
第１共振素子２１６と第２共振素子２１８は、異なる面上でｚ軸２２８を中心とした互いの鏡像とすることができる。第１共振素子２１６及び第２共振素子２１８は、反対の端部にそれぞれ間隙２３０と２３２を有する、閉じたループとすることができる。一例では、間隙２３０は、第１共振素子２１６の第１端が第２端と空き領域で隔てられているループの裂け目とすることができる。別の例では、間隙２３２は、第２共振素子２１８の第１端が第２端と空き領域で隔てられているループの裂け目とすることができる。間隙２３０と２３２があることで、第１共振素子２１６と第２共振素子２１８をＣ字形構造体とすることができる。
【００２８】
一例では、第１共振素子２１６及び第２共振素子２１８は、銅のような非磁性金属で作ることができる。第１共振素子２１６と第２共振素子２１８は、第１共振素子２１６と第２共振素子２１８の間に印加された電磁場によって磁気的に結合することができる。別の例では、電流が給電点２１４へ供給されると、電流が第１ダイポールアンテナ素子２０８と第２ダイポールアンテナ素子２１０の縁に沿って流れる。磁場が第１共振素子２１６、第２共振素子２１８とダイポールアンテナ構造体２０２の間の間隙２２０を横断し、第１共振素子２１６に電流を誘導する。第１共振素子２１６の磁場が第２共振素子２１８に電流を誘導する。第２共振素子２１８の電流が別のデバイスへ送信される信号を生成する。
【００２９】
磁気的結合は、第１共振素子２１６と第２共振素子２１８の間のブロードサイド結合でありうる。例えば、第１共振素子２１６の間隙２３０と第２共振素子２１８の間隙２３２は、第２共振素子２１８に電流を誘導することができる。一例では、第１スプリットリング共振器２０４は、ダイポールアンテナ構造体２０２とは異なる位相点を持つことがある。
【００３０】
第１透過層１０４は、第１透過層１０４を通した磁気的結合を介して信号を伝導することで、アンテナ構造体２００の効率及び利得を向上させることができる。例えば、第１透過層１０４を介して結合する第１共振素子２１６と第２共振素子２１８は、ガラスを介した磁気的結合が、空気中での場の放射よりも低い損失を有することができるため、アンテナ構造体２００の性能を向上させることができる。第１透過層１０４が磁気的結合の基板として作用することができるため、ガラスはより低い損失を有することができる。
【００３１】
第１共振素子２１６及び第２共振素子２１８の形状と大きさを限定することは意図していない。例えば、第１共振素子２１６又は第２共振素子２１８は、ダイポールアンテナ構造体２０２と結合する共振周波数を有する、正方形、円形、又は他の幾何学的形状とすることができる。
【００３２】
第２スプリットリング共振器２０６はダイポールアンテナ構造体２０２の第２面に置くことができる。その他の点では、第２スプリットリング共振器２０６は上述のように第１スプリットリング共振器２０６と同じ構造を有することができる。
【００３３】
電磁気的に結合された第１スプリットリング共振器２０４及び第２スプリットリング共振器２０６は、アンテナ構造体２００により送信されたビームを導くことができる。一実装では、第１共振素子２１６及び第２共振素子２１８はダイポールアンテナ構造体２０２に結合されて、アンテナ構造体２００の放射パターンのビーム形成を行う。例えば、アンテナ構造体２００は、後述するように、アンテナ構造体２００の放射パターンを約４５度下向き、又は上向きに傾けることができる。
【００３４】
アンテナ構造体２００のアンテナ及び共振器の種類を限定することは意図していない。例えば、ダイポールアンテナ構造体ではなく、アンテナ構造体２００はガラス層の間に置かれた２つのループ形状の素子を結合するループアンテナを備えてもよい。
【００３５】
一実装では、異なる周波数共振器は、アンテナ構造体２００に広帯域能力又はマルチバンド能力を与えうる。別の実装では、アンテナ構造体２００の狭帯域能力又は広帯域能力は、ダイポールアンテナ構造体及びスプリットリング共振器の形状及び寸法が異なると変動しうる。別の実装では、信号の周波数はアンテナ構造体２００の大きさと共に変わりうる。一例では、アンテナ構造体２００又はアンテナ構造体２００の素子の大きさは、アンテナ構造体２００の動作周波数と共に変わりうる。別の例では、動作周波数は、ガラスの厚さなど、第１透過層１０４及び／又は第２透過層１１４の厚さと共に変動しうる。別の実装では、アンテナ構造体２００は、異なる周波数に対する異なる送受信機に接続された複数のアンテナを備えることができる。
【００３６】
図３は、一実装による、第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８を含む窓３００を示す。図３の特徴の一部は、特に明示的に記載していない限り、同じ参照番号で言及されているように、図２の特徴の一部と同一又は類似している。
【００３７】
一実装では、第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８は、図２のアンテナ構造体２００と同じ構造を有することができる。第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８は、規定された形状及び大きさを有し、第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８から放射された送信ビームと相互作用してビームを成形するメタ材料（ＭＭ）を含むことができる。第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８の送信ビームは、規定された平面のすべての方向に放射することができ、すなわち全方位放射パターンである。
【００３８】
第１アンテナ構造体３０４又は第２アンテナ構造体３０５の向きにより、第１アンテナ構造体３０４又は第２アンテナ構造体３０８がビームを放射する平面の角度を決定することができる。例えば、第１アンテナ構造体３０４は、図２におけるように第１透過層１０４及び第２透過層１１４へ連結することができる。
【００３９】
第１アンテナ構造体３０４は、第１ダイポールアンテナ素子２０８が車両３０２の最上部に対して第２ダイポールアンテナ素子２１０の上方に置きうる第１方向を取ることができる。窓３００は、Ｙ軸に対して負の４５度の角度に傾けられているか、後方へ延びていることがある。第１アンテナ構造体３０４が第１方向を向いている場合、第１アンテナ構造体３０４は窓３００の角度に対して正の４５度の角度で放射するようビームを成型することができる。ビーム形状の信号３０６の正の４５度の角度により、信号３０６がＸ軸に沿って、例えば地面と平行に放射されうるように、窓３００の負の４５度の角度を実質的に相殺することができる。一実装では、第１アンテナ構造体３０４は、第１アンテナ構造体３０４に接続されたデバイスがベースステーション又は塔と通信する際に、地面と略平行な角度で信号３０６を放射することができる。ベースステーション又は塔は、略地面の高さである移動体通信タワーであってよい。例えば、携帯電話中継塔は水平線上に位置し、約２００フィートの高さでありうる。第１アンテナ構造体３０４からの信号３０６が水平線と略平行な角度で放射される場合、角度第１アンテナ構造体３０４は携帯電話中継塔と揃えられる。
【００４０】
第２アンテナ構造体３０８は第１アンテナ構造体３０４と同じアンテナ構造体で正反対の向きを有しているものとすることができる。例えば、第２アンテナ構造体３０８は、第１ダイポールアンテナ素子２０８が車両３０２の最上部に対して第２ダイポールアンテナ素子２１０の下に置きうる第２方向を取ることができる。第２アンテナ構造体３０８が第２方向を向いている場合、第２アンテナ構造体３０８は窓３００の角度に対して負の４５度の角度で放射するようビームを成型することができる。ビーム形状の信号３１０の負の４５度の角度により、信号３１０がＹ軸に沿って、例えば地面と垂直に放射されうるように、窓３００の負の４５度の角度を実質的に相殺することができる。一実装では、第２アンテナ構造体３０８は、第２アンテナ構造体３０６に接続されたデバイスが、地面と略垂直である移動体通信衛星又はＧＰＳ衛星といった衛星と通信する際に、地面と略垂直な角度で信号３１０を放射することができる。
【００４１】
信号を所望の角度にオフセットすることで、ビームを所望の方向に向けて成形し、第１アンテナ構造体３０４又は第２アンテナ構造体３０８の性能を向上させることができる。成形されたビームを所望の方向へ向けることで、信号のリンクマージンを改善し、所望の方向での信号の利得を向上させることができる。リンクマージンは、受信機の感度（すなわち、受信機が機能しなくなる受信電力）と受信機で受信した信号の実際の電力値の間の差異を示すことができる。例えば、１５ｄＢのリンクマージンは、受信機が送信機と受信機の間でさらに１５ｄＢの減衰に耐えられて、比較的高いビットエラーレートがなければまだ信号を受信できる、ということを意味する。
【００４２】
窓３００に連結されたアンテナ構造体の個数を限定することは意図していない。例えば、単一のアンテナ構造体又は複数のアンテナ構造体が窓３００へ連結されてもよい。さらに、第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８の回転角を限定することは意図していない。例えば、第１アンテナ構造体３０４及び第２アンテナ構造体３０８は、異なる角度に回転させて規定された角度で信号を放射することができる。
【００４３】
図４は、一実施形態による図２のアンテナ構造体２００の入力インピーダンスのスミスチャート４００である。スミスチャート４００はアンテナ構造体２００のインピーダンス及びリアクタンスを示す。特に、線ｐ１〜ｐ５は、約１．３ＧＨｚから約１．７ＧＨｚの周波数範囲で動作するアンテナ構造体２００に対応する。線ｐ１は、１．３ＧＨｚの周波数を有する信号の放射ビームパターンを示す。線ｐ２は、１．４ＧＨｚの周波数を有する信号の放射ビームパターンを示す。線ｐ３は、１．５ＧＨｚの周波数を有する信号の放射ビームパターンを示す。線ｐ４は、１．６ＧＨｚの周波数を有する信号の放射ビームパターンを示す。線ｐ５は、１．７ＧＨｚの周波数を有する信号の放射ビームパターンを示す。スミスチャート４００はまた、１０〜７０度の範囲で、１．３ＧＨｚと１．７ＧＨｚの間の周波数の信号の電力が３ｄＢ増加することがあることを示している。
【００４４】
様々な動作が複数の個別の動作として、順番に、本開示の理解に最も役立つ方法で説明されたが、説明の順番が、これらの動作が必ずしも順番に依存すると暗示していると解釈されるべきではない。特に、これらの動作は提示された順番で実行される必要はない。
【００４５】
本明細書で使用される場合、「の上（ｏｖｅｒ）」、「の上方（ａｂｏｖｅ）」、「の下方（ｕｎｄｅｒ）」、「の間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」、及び「の上（ｏｎ）」という用語は、１材料層又は１構成要素の、他の層又は構成要素に対する相対位置を指している。例えば、別の層の上方若しくは上又は下方に配置された１つの層は、その別の層に直接接触しているか、１つ又は複数の介在層を有していることがある。さらに、２つの層の間に配置された１つの層は、その２つの層に直接接触しているか、１つ又は複数の介在層を有していることがある。対照的に、第２層「の上」（ｏｎ）の第１層は、その第２層に直接接触している。同様に、別途明記していない限り、２つの特徴の間に配置された１つの特徴は、隣接する特徴に直接接触しているか、１つ又は複数の介在層を有していることがある。「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」又は「例示（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という言葉は、本明細書では例（ｅｘａｍｐｌｅ）、例（ｉｎｓｔａｎｃｅ）、又は例示（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ）として機能することを意味する。「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」又は「例示（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」として本明細書で説明される任意の態様又は設計は、他の態様又は設計に対して好適、又は有利であると必ずしも解釈されるべきではない。むしろ、「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」又は「例示（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という言葉の使用は、概念を具体的に提示することを意図している。本願で使用される場合、用語「又は（ｏｒ）」は、排他的な「又は（ｏｒ）」ではなく、非排他的な「又は（ｏｒ）」を意味することを意図している。つまり、別途明記していない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ＸはＡ又はＢを含む」は、非排他的な自然順列のいずれかを意味することを意図している。つまり、もしＸがＡを含む場合、ＸがＢを含む場合、又はＸがＡとＢの両方を含む場合は、「ＸはＡ又はＢを含む」は、前述の例のいずれにおいても満足される。加えて、本願で使用される場合の冠詞「ａ」及び「ａｎ」並びに添付の請求項は、別途明記していない限り、又は文脈から単数形に向けられていると明らかでない限り、概して「１つ又は複数の」を意味していると解釈されてよい。さらに、あらゆる場所での用語「一実装（ａｎ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」又は「一実装（ｏｎｅ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」の使用は、そのように記載していない限り、同じ実装又は実装を意味することは意図していない。本明細書で使用される場合、用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などは、異なる要素の間で区別するためのラベルという意味であり、必ずしもその数値表示に従った序数の意味を有していないことがある。
【００４６】
上記で開示された及び他の特徴及び機能の変異形、又はその代替は、適用対象の多くの他の異なるシステムに統合されうることが理解されるであろう。現時点で予見できない、又は予期されない様々な代替、変更、変形または改善は、後に当業者によってなされる可能性があり、これらもまた以降の請求項によって包含されることが意図されている。
【図１Ａ】
2018191276.tif 000003
【図１Ｂ】
2018191276.tif 000004
【図２】
2018191276.tif 000005
【図３】
2018191276.tif 000006
【図４】
2018191276.tif 000007