(57)【要約】  指向性アンテナ・アレイは給電素子と、給電素子から距離をおいて設けられた第１の無給電素子とを備えており、第１の無給電素子及び／又は給電素子は指向性アンテナ・アレイの自由空間波長の約０．５％よりも大きな幅を有する。これに代えてあるいはさらに、指向性アンテナ・アレイはバラン構造体を有しており、このバラン構造体は、給電素子を電磁的エネルギー供給源と電磁エネルギー受信部との少なくとも１つに連結するように構成されている。バラン構造体はダイポール構造体と、このダイポール構造体から延びる第１の供給点と、第１の無給電素子から延びる第２の供給点とを有する。
2007505560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電素子と、
前記給電素子から距離をおいて設けられた第１の無給電素子とを備え、
前記第１の無給電素子と前記給電素子のうちの少なくとも１つは、指向性アンテナ・アレイの自由空間波長の約０．５％より大きい幅を有している、指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２】
前記幅は、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約１％より大きい、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３】
前記幅は、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約２％より大きい、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項４】
前記幅は、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約４％より大きい、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項５】
前記給電素子から距離をおいて設けられた第２の無給電素子をさらに備え、
前記第１の無給電素子と前記給電素子と前記第２の無給電素子のうちの少なくとも１つは、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約０．５％より大きい前記幅を有している、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項６】
前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とに加えて複数の無給電素子をさらに備える、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項７】
前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、少なくともほぼ平面内に設けられた素子である、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項８】
前記第１の無給電素子は、反射器である、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項９】
前記第２の無給電素子は、導波器である、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１０】
前記給電素子と前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、単一材料で形成されている、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１１】
前記単一材料は、約０．２×１０−６Ω・ｍより大きい抵抗率を有している、請求項１２の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１２】
前記単一材料は、バネ鋼である、請求項１２の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１３】
前記給電素子と前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、複数の開口をさらに有している、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１４】
前記給電素子と前記第１の無給電素子との少なくとも一部を覆う被覆部材をさらに備える、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１５】
前記給電素子と前記第１の無給電素子との少なくとも一部を覆う前記被覆部材は、エラストマーである、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１６】
バラン構造体をさらに備える、請求項１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１７】
前記バラン構造体は、ダイポール構造体と前記ダイポール構造体から延びた第１の給電点と前記第１の無給電素子から延びた第２の給電点とを備える、請求項１６の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１８】
前記ダイポール構造体は、前記指向性アンテナ・アレイの中心線から離れている、請求項１７の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項１９】
前記ダイポール構造体は、半波長折り返しダイポールである、請求項１７の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２０】
前記ダイポール構造体は、テーパー構造体である、請求項１７の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２１】
第１の無給電素子と、
前記第１の無給電素子から距離をおいて設けられた給電素子と、
前記給電素子を電磁エネルギー送信部と電磁エネルギー受信部との少なくとも１つに結合するように形成されたバラン構造体とを備え、
前記バラン構造体は、ダイポール構造体と、前記ダイポール構造体から延びた第１の給電点と、前記第１の無給電素子から延びた第２の給電点とを有している、指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２２】
前記ダイポール構造体は、前記指向性アンテナ・アレイの中心線から離れている、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２３】
前記ダイポール構造体は、半波長折り返しダイポールである、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２４】
前記ダイポール構造体は、テーパー構造体である、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２５】
前記ダイポール構造体は、前記給電素子の第１の幅と前記給電素子の第２の幅とをさらに有している、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２６】
前記第１の無給電素子と前記給電素子のうちの少なくとも１つは、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約０．５％より大きい幅を有している、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２７】
前記幅は、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約１％より大きい、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２８】
前記幅は、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約２％より大きい、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項２９】
前記幅は、前記指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約４％より大きい、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３０】
前記給電素子から距離をおいて設けられた第２の無給電素子をさらに備え、
前記第１の無給電素子と前記給電素子と前記第２の無給電素子のうちの少なくとも１つは、指向性アンテナ・アレイの前記自由空間波長の約０．５％より大きい前記幅を有している、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３１】
前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とに加えて複数の無給電素子をさらに備える、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３２】
前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、少なくともほぼ平面内に設けられた素子である、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３３】
前記第１の無給電素子は、反射器である、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３４】
前記第２の無給電素子は、導波器である、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３５】
前記給電素子と前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子と前記バラン構造体とは、単一材料で形成されている、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３６】
前記単一材料は、約０．２×１０−６Ω・ｍより大きい抵抗率を有している、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３７】
前記単一材料は、バネ鋼である、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３８】
前記給電素子と前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とは、複数の開口をさらに有している、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項３９】
前記給電素子と前記第１の無給電素子との少なくとも一部を覆う被覆部材をさらに備える、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項４０】
前記給電素子と前記第１の無給電素子との少なくとも一部を覆う前記被覆部材は、エラストマーである、請求項２１の指向性アンテナ・アレイ。
【請求項４１】
処理モジュールと、
前記処理モジュールに接続された指向性アンテナ・アレイとを備え、
前記指向性アンテナ・アレイは、給電素子と、前記給電素子から距離をおいて設けられた第１の無給電素子とを有し、前記第１の無給電素子と前記給電素子との少なくとも１つが前記指向性アンテナ・アレイの自由空間波長の約０．５％より大きい幅を有している、ポータブル／ハンドヘルド装置。
【請求項４２】
前記ポータブル／ハンドヘルド装置は、ＲＦＩＤ質問器である、請求項４１のポータブル／ハンドヘルド装置。
【請求項４３】
処理モジュールと、
前記処理モジュールに接続された指向性アンテナ・アレイとを備え、
前記指向性アンテナ・アレイは、第１の無給電素子と、前記第１の無給電素子から距離をおいて設けられた給電素子と、前記給電素子を電磁エネルギー送信部と電磁エネルギー受信部との少なくとも１つに結合するように形成されたバラン構造体とを備え、前記バラン構造体は、ダイポール構造体と、前記ダイポール構造体から延びた第１の給電点と、前記第１の無給電素子から延びた第２の給電点とを有している、ポータブル／ハンドヘルド装置。
【請求項４４】
前記ポータブル／ハンドヘルド装置は、ＲＦＩＤ質問器である、請求項４３のポータブル／ハンドヘルド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、特に指向性アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
八木−宇田アンテナは、初め、八木によって書かれた論文において英語で説明されている。（八木、"Ｂｅａｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｓｈｏｒｔ  Ｗａｖｅｓ"、１９２８年６月、ｐｒｏｃ．ＩＲＥ．、ｖｏｌ．１６、ｐｐ．７１５−７４１を参照）。この指向性ダイポール・アンテナは、通常八木アンテナと呼ばれ、長年にわたって幅広く利用されてきた。例えば、テレビ信号の受信、固定通信、その他の電子技術に八木アンテナが応用されている。
【０００３】
基本的な八木アンテナは、通常、給電素子（通常は半波長ダイポール）を有しており、給電素子は、電磁エネルギー送信部によって駆動され、あるいは電磁エネルギー受信部を駆動する。八木アンテナは、非給電あるいは無給電素子を給電素子とともに配列している場合が多い。非給電あるいは無給電素子は、給電素子の一方側に設けられた反射器と、給電素子の他方側に設けられた少なくとも１つの導波器とを備えている（すなわち、給電素子は、反射器と導波器との間に位置している）。給電素子、反射器、及び導波器は、通常、アンテナの軸に沿って互いに間隔を空けるようにして位置しており、導波器は、給電素子から伝送あるいは受信方向に向かって延設されている。給電素子、反射器、及び導波器の長さ、及びこれらのアンテナ素子の間隔は、アンテナ・システムのボアサイト方向におけるアンテナ・システムの等価等方放射電力（ＥＩＲＰ；Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｒａｄｉａｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ）（すなわち、指向性利得）の最大値を規定する。
【０００４】
八木アンテナを用いて達成可能なように、高指向性アンテナ・パターンを有するとともにモバイル機器あるいはポータブル機器用の様々な形状に適合する低背の指向性アンテナ形状が望まれており、これがアンテナ設計の最近の傾向にも反映されている。さらに、表面への衝撃のような外力が加えられた後でも構造上の形態と損傷のない状態とを維持することが望まれていることも、アンテナ設計の最近の傾向に反映されている。携帯電話及び衛星電話に加え、非接触ＩＣタグ（ＲＦＩＤ；Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムのＲＦＩＤ質問器のような自動認証（Ａｕｔｏ  ＩＤ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの非接触質問器といったポータブル機器あるいはハンドヘルド機器において、そのようなアンテナ設計が特に望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、高指向性アンテナ・パターンを有するとともにあらゆる形状に適合する低背の指向性アンテナを提供することが望まれている。加えて、外力が加えられた後でも構造上の形態と損傷のない状態とを維持できるアンテナを提供することが望まれている。さらに、ポータブル機器やハンドヘルド機器用にそのようなアンテナを提供することも望まれている。さらに、本発明の望ましい形態や特徴は、添付した図面や前述した技術分野及び背景技術と共に、以下の発明を実施するための最良の形態や添付した特許請求の範囲により明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の実施形態で指向性アレイ・アンテナが提供されている。指向性アンテナは、給電素子と、給電素子から距離をおいて設けられた第１の無給電素子とを備える。第１の無給電素子及び／又は給電素子の幅は、指向性アンテナ・アレイの自由空間波長の約０．５％より大きい。
【０００７】
第１の実施形態に代えてあるいはこれに加えて第２の実施形態の指向性アレイ・アンテナが提供されている。この指向性アンテナ・アレイは、バラン構造体を有しており、このバラン構造体は、給電素子を電磁エネルギー送信部と電磁エネルギー受信部との少なくとも１つに接続するように形成されている。さらに、このバラン構造体は、ダイポール構造体とこのダイポール構造体から延びた第１の給電点と、第１の無給電素子から延びた第２の給電点とを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図面に沿って説明する。ここで、同じ構成要素には同じ番号を付してある。以下の詳細な説明は、本質的には例示的なものにすぎず、発明あるいは発明の応用や使用を限定する意図はない。加えて、前述の技術分野、背景技術、課題を解決するための手段、あるいは以下の詳細な説明で示されたいかなる表現や示唆にも拘束される意図はない。
【０００９】
図１を参照すると、本発明の一実施形態の指向性アンテナ・アレイ１００の平面図が示されている。一般に、指向性アンテナ・アレイ１００は、給電素子１０２と、少なくとも１つの無給電素子である導波器１０４とを備え、好ましくは導波器１０４に加えて第２の無給電素子である反射器１０６を備える。図１には給電素子１０２に加えて２つの無給電素子（すなわち、導波器１０４と反射器１０６）のみが示されているが、本発明の一実施形態の無給電素子はいくつであってもよい。例えば、図２に示す指向性アンテナ・アレイ２００はさらに４つの無給電素子（２０２、２０４、２０６、２０８）を備えており、これらの無給電素子により図１の導波器１０４及び反射器１０６に加えて１以上の導波器あるいは反射器を構成することができる。一方、指向性アンテナ・アレイ１００は、給電素子と反射器、給電素子と導波器、給電素子と複合反射器、給電素子と複合導波器、あるいは、給電素子と１以上の導波器と反射器との組み合わせのいずれかによって構成される（すなわち、これより多くも少なくもない）。加えて、これらの１以上の付加的な導波器あるいは反射器は、平面内に設けられた素子であってもよいし、例えば、第１の反射器が第３の反射器の上に設けられ、第２の反射器が第３の反射器の下に設けられた三角形状の反射器システムのような平面外に設けられた素子であってもよい。
【００１０】
さらに図１を参照すると、給電素子１０２は、中央給電半波長ダイポール・アンテナの均等物であることが好ましい。導波器１０４は、給電素子１０２の一方側に設けられてブーム１０８で接続され、反射器１０６は、好ましくは導波器１０２の反対側に設けられて他のブーム１１０で接続されているため、給電素子１０２は、導波器１０４と反射器１０６との間に挟まれている。加えて、導波器１０２及び反射器１０６は、給電素子１０２に対して少なくとも実質的に平行であり、より好ましくは給電素子１０２に対して平行である。
【００１１】
本発明のこの実施形態の指向性アンテナ・アレイ１００は、八木アンテナである。従って、当業者に知られているように指向性アンテナ・アレイ１００の設計は、給電素子１０２、導波器１０４及び／又は反射器１０６のパラメータの選択を伴うものであり、指向性アンテナ・アレイ１００に付加的な無給電素子が存在する場合にはその無給電素子に付随した他のパラメータの選択も伴う。例えば、素子の間隔１１４（例えば、給電素子１０２と導波器１０４との間隔（Ｓｄｉｒ１）１１２、給電素子１０２と反射器１０６との間隔（Ｓｒｅｆ）１１４）、素子の長さ（例えば、給電素子の長さ（Ｌｄｒｉ）１１６、導波器の長さ（Ｌｄｉｒｌ）１１８、反射器の長さ（Ｌｒｅｆ）１２０）、素子の幅（ここでは素子の直径を含む）（例えば、無給電素子の幅（Ｗｄｒｉ）１２２、導波器の幅（Ｗｄｉｒｌ）１２４、反射器の幅（Ｗｒｅｆ）１２６）の選び方も、指向性アンテナ・アレイの設計に含まれる。しかし、指向性アンテナ・アレイ１００の設計では、当業者に知られた技術（例えば、ブームの幅（Ｗｂｌ）１２８、（Ｗｂ２）１３０）を利用して上記以外のパラメータや付加的なアンテナ構造体のパラメータも使用することができる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、給電素子の幅（Ｗｄｒｉ）１２２、導波器の幅（Ｗｄｉｒｌ）１２４、及び反射器の幅（Ｗｒｅｆ）１２６のうち１つの少なくとも一部は、指向性アンテナ・アレイ１００の動作周波数に対応した自由空間波長（以下、自由空間波長と称する）、好ましくは指向性アンテナ・アレイ１００の中心周波数における自由空間波長の約０．５％よりも大きい。給電素子の幅（Ｗｄｒｉ）１２２、導波器の幅（Ｗｄｉｒｌ）１２４、及び反射器の幅（Ｗｒｅｆ）１２６は指向性アンテナ・アレイ１００の自由空間波長の約１％よりも大きいことが好ましく、約２％より大きいことがさらに好ましく、約４％よりも大きいことが最も好ましい。給電素子１０２は、指向性アンテナ・アレイ１００の自由空間波長の約０．５％より大きな幅（例えば、Ｗｄｒｉ１２２）の部位を有する構成要素であることが好ましく、この幅は、自由空間波長の約１％よりも大きいことが好ましく、約２％よりも大きいことがより好ましく、約４％よりも大きいことが最も好ましい。
【００１３】
前述の自由空間波長に関連した幅を有する給電素子１０２、導波器１０４、及び反射器１０６のうち１つの少なくとも一部の他、素子の形（すなわち、丸、四角形、三角形、五角形、六角形など）、給電素子の長さ（Ｌｄｒｉ）１１６、反射器の長さ（Ｌｒｅｆ）１２０、導波器の長さ（Ｌｄｉｒ）１１８、導波器の間隔（Ｓｄｉｒ１）１１２、及び、反射器の間隔（Ｓｒｅｆ）１１４は、当業者に知られた技術に基づいて素子の電気的な共振周波数に従って選択される。例えば、導波器１０４の電気的な共振周波数を自由空間波長よりも好ましく大きくし、反射器１０６の電気的な共振周波数を自由空間波長よりも小さくするように、指向性アンテナ・アレイ１００のパラメータが選択される。
【００１４】
当業者に知られているように、本発明の一実施形態の自由空間波長との間で幅の大きさに関して関連を有する指向性アンテナ・アレイ（すなわち八木アンテナ）は、数多くの設計バリエーションを有する。例えば、表１には約９０２ＭＨｚから約９２８ＭＨｚの周波数幅における好ましいブームの幅（Ｗｂ１）１２８、給電素子１０２、導波器１０４、及び反射器１０６の長さ及び間隔が示されている。
【００１５】
【表１】
2007505560.tif 000003
【００１６】
ここで、％幅、％間隔、及び％長さは、自由空間波長のパーセンテージであり、導波器の間隔は、給電素子１０２と導波器１０４との間の間隔（Ｓｄｉｒｌ）１１２であり、反射器の間隔は、給電素子１０２と反射器１０６との間の間隔（Ｓｒｅｆ）１１４である。
【００１７】
本発明の一実施形態において、表１の実証例及び本発明に基づいて設計された他の指向性アンテナ・アレイは、指向性アンテナ・アレイ１００の駆動周波数における約１単位の表皮厚さより厚く、単一材料で形成されていることが好ましい。この単一材料は、バネ鋼、ベリリウム銅、ステンレス鋼、これらの組み合わせなどの種々の物質であってよく、約０．１×１０−６Ω・ｍより大きい抵抗率を有することが好ましく、この抵抗率は、０．２×１０−６Ω・ｍより大きいことが好ましく、０．４×１０−６Ω・ｍより大きいことがより好ましく、０．８×１０−６Ω・ｍであることがさらに好ましく、１．０×１０−６Ω・ｍ及び２．０×１０−６Ω・ｍであることが最も好ましい。例えば、実証的に表１に示された大きさを有する指向性アンテナ・アレイを、約１／１６インチのＦＲ−１０  Ｐ．Ｃ．  Ｂｏａｒｄ（ＰＣＢ）に形成したり、ＰＣＢの少なくとも一方側に設けられた０．００２インチの銅テープに形成することができる。
【００１８】
プレス、レーザー切断、水ジェット切断や他の方法により単一材料から指向性アンテナ・アレイ１００を形成するとともに、給電素子１０２を非平面状に折り曲げた構造に形成することが好ましい。例えば、図３に示すように、給電素子１０２の末端３０２、３０４をブーム１０８に対して約９０度の角度をなすように折り曲げることにより非平面状に折り曲げた形状３００を形成する。あるいは、一例であるが図４に示すように、給電素子１０２の末端部３０２、３０４が実質的に隣接し、好ましくはブーム１０８直下に至るまで給電素子１０２の末端部３０２、３０４を折り曲げ続けることにより、非平面形状４００を形成することができる。また、図４に示す楕円形以外の種々の形態（円、三角形、四角形など）へと折りたたむことにより非平面形状４００を形成することができる。加えて、図３に示すような給電素子と似た方法あるいは同じ方法、図４に示す給電素子とは異なる方法、特定のアンテナ性能あるいはアンテナの美観をもたらすような他の方法により、導波器１０２及び／又は反射器１０４を曲げてもよい。
【００１９】
図１を参照すると、給電素子１０２は、電磁エネルギー送信部（図示しない）及び／又は電磁エネルギー受信部（図示しない）に連結されていることが好ましい。本発明の指向性アンテナ・アレイ１００は、実質的には平衡アンテナであり、指向性アンテナ・アレイ１００は、好ましくはバランあるいはバランニング構造体５００を使用した不平衡コネクタ（例えば同軸ケーブル（図示せず））を介して電磁エネルギー送信部及び／又は電磁エネルギー受信部に連結されている。バラン構造体５００は、インピーダンスの整合がとれている際の無線周波数（ＲＦ；ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）エネルギーを同軸ケーブルの外側面に導くことなく、同軸ケーブル内を両方向に流すように構成されていることが好ましい。よく知られているように、同軸ケーブルの外側面を流れるＲＦエネルギーは、実質的に無駄であり、一般的には指向性アンテナ・アレイの指向パターンを乱すことによりボアサイトの最大利得を低下させる。
【００２０】
図５を参照すると、本発明の一実施形態に係るバラン構造体５００を表す給電素子１０２の拡大図が示されている。バラン構造体５００は、前述したように単一材料で形成されていることが好ましく、ダイポール構造体５０２と２つの給電点（すなわち、第１の給電点５０４と第２の給電点５０６）を備えており、本例では同軸ケーブルである不平衡コネクタを受ける形状を有する。さらに、バラン構造体は、図１に示すように給電素子１０２の第１の幅（Ｗｄｒｉ）１２２と、給電素子１０２の第２の幅（Ｗｄｒｉ２）１３２との間に差が設けられていることが好ましく、これにより、何もしなければ同軸ケーブルの外側面に現れてしまうＲＦエネルギーをヌルにさせる（nulling）ことに適した電気的なオフセットを作り出す。例えば、第１の幅（Ｗｄｒｉ）１２２を給電素子１０２の第２の幅（Ｗｄｒｉ２）１３２よりも大きくする。なお、本発明においては種々の形状の不平衡コネクタを使用することができる。
【００２１】
さらに図５を参照すると、第１の給電点５０６は、ダイポール構造体５０２から延びていることが好ましく同軸ケーブルの中心導線を受けることが好ましい（すなわち、同軸ケーブルの中心導線は第１の給電点５０６に接続される）。第２の給電点５０４は、反射器１０６から延びていることが好ましく同軸ケーブルの外部導体を受ける（すなわち、同軸ケーブルの外部導体は第２の給電点５０４に接続されている）。なお、第１の給電点５０６及び第２の給電点５０４は、指向性アンテナ・アレイの他の位置に設けられていてもよい。
【００２２】
ダイポール構造体５０２は、指向性アンテナ・アレイの中心線５０８から離れていること（すなわちオフ・センターであること）が好ましく、ダイポール構造体５０２は、先細りになり半分折りたまれたダイポールであることが好ましく、この構造によりＲＦエネルギーが給電素子１０２に送られる。半分折りたたまれたダイポールの先細りにより多くの目的が達成される。その目的には、同軸ケーブルの中心導体の取り付け位置付近にシャント容量を合成することに加え、給電素子１０２に対して広帯域にわたってインピーダンス整合を行うという二重の目的が含まれている。なお、達成される目的はこれらに限られるものではない。これにより広い動作周波数帯域に渡って極めて低い電圧定在波比（ＶＳＷＲ；Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ）を与えることを含む多数の好ましい特徴をもたらす。なお、もたらされる特徴はこれに限定されるものではない。
【００２３】
バラン構造体５００のオフ・センター接続は、以下のような方法で受信信号を伝達するように構成されており、アンテナの相互関係の原理に示されるように信号受信中においてもアンテナの相互関係の原理が同様に妥当する。指向性アンテナ・アレイが電磁信号を送信している間、同軸ケーブルの中心導線から送り出される正の電流によって、第２の給電点５０４から指向性アンテナ・アレイに送り出す電流の大きさに本質的に等しい電流が通常発生する。しかし、バラン構造体５００の調整機能がなければ、ＲＦエネルギーは同軸ケーブルの外部導体に送り出される。給電素子１０２は、回路のＱを約１０として動作しており、このことは、循環するＲＦエネルギーが同軸ケーブルから供給されるものよりも約１０倍大きいことを意味しているため、オフ・センターの給電点（５０４，５０６）によって少量の逆相の循環ＲＦエネルギーが同軸ケーブルの外部導体に送り出される。
【００２４】
給電点（５０４，５０６）の位置的なオフセットあるいは電気的なオフセットを適切に設定することにより、何もしなければ同軸ケーブルの外部導体に出力されるはずであったＲＦエネルギーは、合成によって相殺される。例えば、図５に示す給電素子１０２及び／又は反射器１０６の一方側の長さを調整するとともに他方側に導電性テープ片を設けることにより電気的な位置のオフセット調整をするなど種々の技術を用いることにより、指向性アンテナ・アレイの他の素子の共振周波数を変更することなく、２つの給電点（５０４，５０６）により与えられる電気的なオフセットを精度良くチューニングすることができる。また、これらの素子の左側と右側の相対的な幅を適切に調整してもよい。外部導体で最小のＲＦ電流が検出されると、電気的なオフセット調整の手順が完了してバランニング構造体５００が実質的な平衡を達成する。
【００２５】
すでに述べたように、指向性アンテナ・アレイのバラン構造体５００、素子の幅、及び／又は、単一材料により形成された構造に基づいて、種々の好ましい形態を提供することができる。例えば、本発明の指向性アンテナは、低背であり種々の形状に適合することができる。さらに、本発明の指向性アンテナ・アレイは、外力が加えられた後も含めて構造上の形態と損傷のない状態とを維持することができる。
【００２６】
外力が加えられた後も含めて指向性アンテナの構造上の形態と損傷のない状態とを維持する能力を高めるため、図６に示すように指向性アンテナ・アレイ６００の一部、さらに好ましくは重要な部分、実質上すべて、あるいは完全にすべてがエラストマーで覆われている。指向性アンテナ・アレイ６００は、エラストマー６０２を構造的に支える部材の少なくとも一部を構成することができ、図７に示すように指向性アンテナ・アレイ７００の１つの素子、好ましくはすべての素子に開口７０２が形成されていることが好ましい。これにより指向性アンテナ・アレイ７００の表面の衝撃に耐える能力が高まるため、様々な環境や応用分野において役立つ。例えば、携帯電話及び衛星電話に加えて、非接触ＩＣタグ（ＲＦＩＤ；Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムのＲＦＩＤ質問器（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｏｒ）のような自動認証（Ａｕｔｏ  ＩＤ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの非接触質問器といったポータブル機器あるいはハンドヘルド機器を含むあらゆる電子機器において、この低背で丈夫な指向性アンテナ・アレイが役立つ。
【００２７】
図８を参照すると、本発明の一実施形態に基づくポータブル／ハンドヘルド機器８００が示されている。本例のポータブル／ハンドヘルド機器８００はＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤ質問器であり、処理モジュール８０４（例えば、当業者に知られているような種々の形態をもったＲＦＩＤ処理モジュール）と、前述した１以上の実施形態に係る指向性アンテナ・アレイ８０２とを備えている。なお、当業者に理解されるように、本発明に関連して他の電子システムとしてのポータブル／ハンドヘルド機器やポータブルでもハンドヘルドでもない機器を作ることも可能である。
【００２８】
前述の詳細な説明において、少なくとも１つの実施形態が提示されているが、非常に多くの変形例が存在することも理解されるべきである。さらに当然のことながら実施形態は単なる例であり、決して本発明の範囲、適用性、あるいは形状を限定する意図を有するものではない。むしろ、前述の説明は当業者が実施形態を実行する際に利用しやすい指針を提供している。特許請求の範囲に記載された発明及びその法的な均等物の範囲から逸脱しない範囲で、構成要素の機能や配列を種々変更することができるのも当然に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る指向性アレイ・アンテナの平面図である。
【図２】図１に示す無給電素子にさらに無給電素子を付加した指向性アンテナ・アレイの平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、非平面状に折り曲げた構造を有する図１の指向性アレイ・アンテナの第１の例である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、非平面状に折り曲げた構造を有する図１の指向性アンテナ・アレイの第２の例である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、図１の指向性アンテナ・アレイのバラン構造体である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、エラストマーで覆われた図３の指向性アレイ・アンテナである。
【図７】開口を有する図１の指向性アレイ・アンテナである。
【図８】本発明の一実施形態に係る、図６の指向性アンテナ・アレイを備えたポータブル／ハンドヘルド機器である。
【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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【国際調査報告】
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