(57)【要約】  アンテナシステムは、円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信する円偏波（ＣＰ）アンテナを有する。ＣＰアンテナは、各自が伸長された形状を有する放射パッチのペアを有する。伸長軸は、各放射パッチの最長の長さに沿って規定される。伸長軸は、円偏波を生成するため、互いに全体的に垂直に配置される。共平面フィーディング要素は、電磁結合を介し放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、放射パッチの間に配置される。共平面導波路のスロットの幅は、伝送ラインにＣＰアンテナのインピーダンスマッチングを提供するため変更される。
2013522962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するためのアンテナであって、
第１周辺を有する第１放射パッチと、
第２周辺を有し、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、
電磁結合を介し前記放射パッチとの間でＲＦ信号を提供するため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素と、
を有し、
伸長軸が、前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、
前記第１放射パッチの伸長軸は、前記第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度で配置され、
前記第１放射パッチの第１周辺は、前記第２放射パッチの第２周辺からオフセットされ、揃えられないアンテナ。
【請求項２】
前記放射パッチの間で、前記放射パッチと全体的にパラレルかつ非平面的に配置される接地面をさらに有する、請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記フィーディング要素は、前記接地面により規定される共平面導波路である、請求項２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記共平面導波路は、前記接地面により規定される第１レッグと第２レッグとを有する連続するスロットである、請求項３記載のアンテナ。
【請求項５】
前記レッグは、前記放射パッチの各軸に関して約４５度の角度で配置される、請求項４記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第１放射パッチと前記接地面との間に配置される第１誘電レイヤと、前記接地面と前記第２放射パッチとの間に配置される第２誘電レイヤとをさらに有する、請求項２記載のアンテナ。
【請求項７】
前記放射パッチの１つがリフレクタと前記接地面との間に挟まれるように、前記接地面と前記放射パッチとに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される前記リフレクタをさらに有する、請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
前記放射パッチの１つと前記リフレクタとの間に配置される第３誘電レイヤをさらに有する、請求項７記載のアンテナ。
【請求項９】
前記放射パッチのそれぞれは、正方形でない矩形形状を有する、請求項１記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記スロットのレッグは、フィーディング部とインピーダンスマッチング部とを有する、請求項４記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記スロットのインピーダンスマッチング部の幅は、前記スロットのフィーディング部の幅と異なる、請求項１０記載のアンテナ。
【請求項１２】
ＲＦ信号を送信及び／又は受信する一体化されたアンテナを有する窓であって、
非導電性窓ガラスと、
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＣＰアンテナであって、前記ＣＰアンテナは、前記非導電性窓ガラスに配置された第１放射パッチと、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、電磁結合を介し前記放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素とを有し、伸長軸が前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、前記第１放射パッチの伸長軸が前記第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度で配置される、前記ＣＰアンテナと、
直線偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信し、前記非導電性窓ガラスに配置された少なくとも１つの放射パッチを有するＬＰアンテナと、
を有する窓。
【請求項１３】
前記ＣＰアンテナの第１放射パッチと前記ＬＰアンテナの少なくとも１つの放射パッチとは、互いに全体的に共平面的である、請求項１２記載の窓。
【請求項１４】
前記ＣＰアンテナはさらに、前記放射パッチの間に、前記放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される接地面を有する、請求項１２記載の窓。
【請求項１５】
前記ＣＰアンテナのフィーディング要素は、前記接地面により規定される共平面導波路である、請求項１４記載の窓。
【請求項１６】
前記ＣＰアンテナの共平面導波路は、前記接地面により規定される第１レッグと第２レッグとを有する連続するスロットである、請求項１５記載の窓。
【請求項１７】
前記ＣＰアンテナのレッグは、前記放射パッチの各軸に関して約４５度の角度で配置される、請求項１６記載の窓。
【請求項１８】
前記ＣＰアンテナはさらに、前記第１放射パッチと前記接地面との間に配置される第１誘電レイヤと、前記接地面と前記第２放射パッチとの間に配置される第２誘電レイヤとを有する、請求項１４記載の窓。
【請求項１９】
前記ＣＰアンテナはさらに、前記放射パッチの１つがリフレクタと前記接地面との間に挟まれるように、前記接地面と前記放射パッチとに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される前記リフレクタを有する、請求項１８記載の窓。
【請求項２０】
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するアンテナであって、
第１周辺を有する第１放射パッチと、第１周辺を有し、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチとであって、前記放射パッチの各周辺は、ロングサイドのペアとショートサイドのペアとによって規定される正方形でない矩形形状を有し、前記ショートサイドの長さは前記ロングサイドの長さより短く、前記第１放射パッチのロングサイドは、前記第２放射パッチのロングサイドに関して約９０度の角度に配置される、前記第１放射パッチと前記第２放射パッチと、
前記放射パッチの間に、前記放射パッチのそれぞれに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される接地面と、
前記接地面により連続するスロットとして規定され、前記放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、第１レッグと第２レッグとを有する共平面導波路と、
を有し、
前記レッグは、前記放射パッチの各サイドに関して約４５度の角度で配置され、
前記第１放射パッチの第１周辺は、前記第２放射パッチの第２周辺からオフセットされ、揃えられないアンテナ。
【請求項２１】
ＲＦ信号を送信及び／又は受信する一体化されたアンテナを有する窓であって、
非導電性窓ガラスと、
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＣＰアンテナであって、前記ＣＰアンテナは、前記非導電性窓ガラスに配置される第１放射パッチと、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、電磁結合を介し前記放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素とを有し、伸長軸が前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、前記第１放射パッチの伸長軸が前記第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度で配置される、前記ＣＰアンテナと、
直線偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＬＰアンテナであって、前記ＬＰアンテナは、前記非導電性窓ガラスに配置される第１放射パッチと、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチとを有する、前記ＬＰアンテナと、
前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとの双方の第１放射パッチと第２放射パッチとの間に配置される共通の接地面と、
前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとのそれぞれの放射パッチの１つが共通のリフレクタと前記共通の接地面との間に挟まれるように、前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとの双方の共通の接地面と放射パッチとに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される前記共通のリフレクタと、
を有する窓。
【請求項２２】
前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとの双方の第１放射パッチと前記共通の接地面との間に配置される共通の第１誘電レイヤと、前記共通の接地面と前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとの双方の第２放射パッチとの間に配置される共通の第２誘電レイヤとをさらに有する、請求項２１記載の窓。
【請求項２３】
前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとのそれぞれの放射パッチの１つと前記共通のリフレクタとの間に配置される共通の第３誘電レイヤをさらに有する、請求項２２記載の窓。
【請求項２４】
ＲＦ信号を送信及び／又は受信する一体化されたアンテナを有する窓であって、
非導電性窓ガラスと、
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＣＰアンテナであって、前記ＣＰアンテナは、第１周辺を有し、前記非導電性窓ガラスに配置される第１放射パッチと、第２周辺を有し、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、電磁結合を介し前記放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素とを有し、伸長軸が前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、前記第１放射パッチの伸長軸が前記第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度で配置され、前記第１放射パッチの第１周辺が前記第２放射パッチの第２周辺からオフセットされ、揃えられない、前記ＣＰアンテナと、
直線偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信し、前記非導電性窓ガラスに配置される少なくとも１つの放射パッチを有するＬＰアンテナと、
を有する窓。
【請求項２５】
ＲＦ信号を送信及び／又は受信する一体化されたアンテナを有する窓であって、
非導電性窓ガラスと、
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＣＰアンテナであって、前記ＣＰアンテナは、第１周辺を有し、前記非導電性窓ガラスに配置される第１放射パッチと、第２周辺を有し、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、電磁結合を介し前記放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素とを有し、伸長軸が前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、前記第１放射パッチの伸長軸が第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度に配置され、前記第１放射パッチの第１周辺が前記第２放射パッチの第２周辺からオフセットされ、揃えられない、前記ＣＰアンテナと、
直線偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信し、前記非導電性窓ガラスに配置される第１放射パッチと、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチとを有するＬＰアンテナと、
前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとの双方の第１放射パッチと第２放射パッチとの間に配置される共通の接地面と、
前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとのそれぞれの放射パッチの１つが共通のリフレクタと前記共通の接地面との間に挟まれるように、前記ＣＰアンテナと前記ＬＰアンテナとの双方の放射パッチと前記共通の接地面とに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される前記共通のリフレクタと、
を有する窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナシステムに関する。より詳細には、本発明は、当該システムにより利用される円偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＦ信号、特に地上波放送信号、すなわち、ＡＭ及びＦＭラジオ放送を受信するため、車両には備えられていた。最近の技術進歩は、セルラ（モバイル）電話信号、ＳＤＡＲＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）信号、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号などの他のＲＦ信号を受信するための要求を生じさせてきた。
【０００３】
ＳＤＡＲＳ又はＧＰＳ信号などの円偏波信号を受信するため、パッチアンテナが利用されてきた。しかしながら、これらのパッチアンテナはしばしば、放射素子がアンテナパフォーマンスに影響を与えうる実際的なインプリケーションにより円偏波を生成する特殊な摂動機能を有することを要求する。信頼性及びパフォーマンスを向上させると共に、コストを低減し、より望ましい美観を生じさせるため、最小限の摂動機能を備えた又は摂動機能を備えない円偏波パッチアンテナを有することが望ましい。さらに、従来のパッチアンテナはしばしば、パッチアンテナに直接的に接続される必要がある、すなわち、ソルダリングされる必要がある配線フィードラインを有する。フィードラインをパッチアンテナにソルダリングすることは、特定のアンテナの実装にとって非現実的であり、しばしばアンテナの不具合を生じさせる労働集約的な処理である。さらに、アンテナが車両の窓に実装されるとき、窓の震動は、半田接合に影響を与えうると共に、他の悪影響を有する可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するアンテナである。アンテナは、第１放射パッチと第２放射パッチとを有する。第２放射パッチは、第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される。フィーディング要素は、電磁結合を介し放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、放射パッチの間に配置される。伸長軸は、各放射パッチの最長の長さに沿って規定される。第１放射パッチの伸長軸は、第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度に配置される。
【０００５】
アンテナは、非導電性窓ガラスに第１放射パッチを配置することによって、窓と一体化されてもよい。
【０００６】
互いに垂直に配置された伸長軸を有するパッチを利用することによって、ＣＰアンテナは、摂動機能を必要とすることなく円偏波を実現する。これは、アンテナの美観を向上させ、製造労力を支援する。さらに、ＣＰアンテナのパッチを備えるために電磁結合を利用することによって、非導電性窓ガラスにＣＰアンテナを設置することは、配線フィードラインが放射パッチにソルダリングされる必要がある従来のアンテナに対してはるかにシンプルで信頼性の高いものになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の他の効果は、以下の詳細な説明を参照することによって、添付した図面に関して考慮するとき、より良好に理解される。
【図１】図１は、非導電性の窓ガラスに配置され、単一のポートを介し電気接続される円偏波（ＣＰ）アンテナと直線偏波（ＬＰ）アンテナとを有するアンテナシステムの第１実施例のブロック図である。
【図２】図２は、分離したポートを介し電気接続される各アンテナを備えたシステムの第２実施例のブロック図である。
【図３】図３は、ＣＰアンテナとＬＰアンテナとの双方をサポートする窓を有する自動車の斜視図である。
【図４】図４は、ＣＰアンテナの１つの断面図である。
【図５】図５は、導電性パッチの間の角度関係を示すＣＰアンテナの平面図である。
【図６】図６は、ＣＰアンテナの反射係数の大きさを示す図である。
【図７】図７は、ＣＰアンテナの上昇パターンゲインを示す図である。
【図８】図８は、ＬＰアンテナの１つの断面図である。
【図９】図９は、ＬＰアンテナの平面図である。
【図１０】図１０は、ＬＰアンテナの反射係数の大きさを示す図である。
【図１１】図１１は、ＬＰアンテナの上昇パターンゲインを示す図である。
【図１２】図１２は、共通の構成を共有するＣＰアンテナとＬＰアンテナとの双方をサポートする窓を有する自動車の斜視図である。
【図１３】図１３は、共通の構成を共有するＣＰアンテナの１つとＬＰアンテナの１つとの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
複数の図面を通じて同様の数字が同様のパーツを示す図を参照して、アンテナシステム１０が示される。図１，２を参照して、アンテナシステム１０は、好ましくは、以下でより詳細に説明されるように、円偏波（ＣＰ）アンテナ１２と直線偏波（ＬＰ）アンテナ１４との双方を有する。しかしながら、ＣＰアンテナ１２とＬＰアンテナ１４とはまた、システム１０の外部で互いに分離して実現されてもよい。さらに、システム１０は、複数のＣＰアンテナ１２とＬＰアンテナ１４とを有することが好ましい。しかしながら、説明の簡単化のため、ＣＰアンテナ１２とＬＰアンテナ１４とは、単数形により説明される。
【０００９】
図３を参照して、アンテナ１２，１４は、好ましくは、車両１８の窓１６と一体化される。この窓１６は、リアウィンドウ１６（後部窓）、フロントウィンドウ１６（フロントガラス）又は車両１８の他の何れかの窓１６であってもよい。アンテナ１２，１４はまた、建物など、車両１８と全く別の他のシチュエーションにおいて実現されてもよい。図示された実施例の窓１６は、少なくとも１つの非導電性窓ガラス２０を有する。“非導電性”という用語は、異なる電位の導体間に配置されるとき、物質を流れる印加された電圧によって同相の僅かな又は無視できる電流を許容する絶縁体又は誘電体などの物質を表す。典型的には、非導電性物質は、ナノジーメンス／メータのオーダによる導電性を有する。
【００１０】
図示された実施例では、非導電性窓ガラス２０は、少なくとも１つの窓ガラス２２として実現される。もちろん、窓１６は、複数の窓ガラス２２を有してもよい。当業者は、自動車の窓１２、特にフロントガラスがポリビニルブチラール（ＰＶＢ）のレイヤを挟む２つの窓ガラスを含むものであってもよいことを認識する。
【００１１】
窓ガラス２２は、好ましくは、自動車のガラスであり、より好ましくは、ソーダ石灰シリカガラスである。窓ガラス２２は、１．５〜５．０ｍｍの厚さを規定し、好ましくは、３．１ｍｍを規定する。窓ガラス２２はまた、５〜９の比誘電率を有し、好ましくは、７の比誘電率を有する。しかしながら、当業者は、非導電性窓ガラス２０がプラスチック、グラスファイバ又は他の適切な非導電性物質から形成されてもよいことを理解するであろう。
【００１２】
図３，４，８を参照して、非導電性窓ガラス２０は、アンテナ１２，１４へのレードームとして機能する。すなわち、非導電性窓ガラス２０は、以下で詳細に説明されるように、車両１８の外部にある湿気、風、埃などからアンテナ１２，１４のその他のコンポーネントを保護する。
【００１３】
ＣＰアンテナ１２は、好ましくは、ＣＰ無線周波数（ＲＦ）信号を受信するのに利用される。しかしながら、当業者は、ＣＰアンテナ１２がまたＣＰ  ＲＦ信号を送信するのに利用されてもよいことを理解するであろう。具体的には、ＣＰアンテナ１２の図示された実施例は、ＧＰＳにより生成されたものなどの右旋円偏波（ＲＨＣＰ）ＲＦ信号を受信する。しかしながら、ＣＰアンテナ１２はまた、Ｓｉｒｉｕｓ  ＸＭ  ＲａｄｉｏなどのＳＤＡＲＳプロバイダにより生成されるものなどの左旋円偏波（ＬＨＣＰ）ＲＦ信号を受信してもよいことが理解されるべきである。さらに、ＣＰアンテナ１２は、直線偏波されたＲＦ信号を送受信するため交互に利用されてもよい。
【００１４】
図４，５を参照して、ＣＰアンテナ１２は、導電性物質から形成される第１放射パッチ２４を有する。図示された実施例では、第１放射パッチ２４は、非導電性窓ガラス２０に配置される。導電性物質は、当業者に周知の技術を用いて、加熱されて非導電性窓ガラス２０に硬化された銀ペーストであってもよい。さらに、当業者は、第１放射パッチ２４を実現するための他の技術を認識するかもしれない。第１放射パッチ２４を実現するための他の適切な導電性物質は、限定することなく、金、銀、銅及びアルミニウムを含む。
【００１５】
第２放射パッチ２６は、第１放射パッチ２４と全体的にパラレルかつ非平面的に配置される。すなわち、第２放射パッチ２６は、第１放射パッチ２４の下方に配置される。第２放射パッチ２６は、導電性物質から形成される。第２放射パッチ２６を実現するのに適した導電性物質は、限定することなく、金、銀、銅及びアルミニウムを含む。
【００１６】
図示された実施例では、図４に最良に示されるように、第２放射パッチ２６は、第１放射パッチ２４の直接的に下方にある。すなわち、垂直軸（図示せず）が各放射パッチ２４，２６の中央（ラベル付けせず）を通る。しかしながら、当業者は、オフセットコンフィギュレーションなどのパッチ２４，２６間の他の相対的な配置が実現されてもよいことを認識するであろう。
【００１７】
図示された実施例のＣＰアンテナ１２の各放射パッチ２４，２６は、細長い形状を有する。すなわち、各放射パッチ２４，２６の最大長は、各放射パッチの最大幅より長い。さらに、図示された実施例では、放射パッチ２４，２６は互いに同一の形状及びサイズを有する。
【００１８】
放射パッチ２４，２６の間の空間的関係をさらに説明するため、図５に示されるように、第１伸長軸２８が、第１放射パッチ２４の最大長に沿って規定され、第２伸長軸３０が、第２放射パッチ２６の最大長に沿って規定される。
【００１９】
第１伸長軸２８は、第２伸長軸３０に関して約９０度の角度で配置される。すなわち、第１伸長軸２８は、第２伸長軸３０に対して全体的に垂直する。すなわち、第１放射パッチ２４の最大長は、第２放射パッチ２６の最大長から約９０度のオフセットである。このように放射パッチ２４，２６を配置することによって、ＣＰアンテナ１２は、円偏波を生成することができる。しかしながら、オフセットは、正確に９０度である必要はない。理想的な９０度からの＋／−１０度のオフセットが、円偏波を生成するのに適しているかもしれない。
【００２０】
図示された実施例では、図５に示されるように、放射パッチ２４，２６のそれぞれは正方形でない矩形形状を有する。すなわち、放射パッチ２４，２６は、ロングサイドのペア（番号付けせず）とショートサイドのペア（番号付けせず）とを有し、ショートサイドの長さはロングサイドの長さより短い。第１伸長軸２８は全体的にロングサイドに平行し、第２伸長軸３０は全体的にショートサイドに平行する。しかしながら、放射パッチ２４，２６は、限定することなく、楕円形、三角形、六角形などの他の形状を有してもよい。
【００２１】
図示された実施例では、ＣＰアンテナ１２はまた、放射パッチ２４，２６の間に配置される接地面３２を有する。接地面３２は、全体的に放射パッチ２４，２６のそれぞれにパラレルかつ非平面的である。接地面３２は導電性物質から構成される。接地面３２を実現するのに適した導電性物質は、限定することなく、金、銀、銅及びアルミニウムを含む。
【００２２】
図５を参照して、共平面導波路３４が、接地面３２により連続するスロット３６として規定される。すなわち、スロット３６は、接地面３２の導電性物質を欠いた領域である。連続スロット３６は、第１レッグ３８と第２レッグ４０とを有する。レッグ３８，４０は、全体的に真っ直ぐであり、互いにパラレルである。共平面導波路３４は、放射パッチ２４，２６と直接接触することなく、放射パッチ２４，２６との間でＲＦ信号を供給するフィーディング要素（個別に番号付けせず）として機能するフィーディング部４２を有する。すなわち、ＲＦ信号は電磁結合により供給される。このような電磁結合によって、ＣＰアンテナ１２は、非導電性窓ガラス２０に容易に実装されてもよい。共平面導波路３４のフィーディング部４２は、好ましくは、ＲＦ信号が効果的に伝送されるように、放射パッチ２４，２６の上方／下方に直接配置される。当業者は、共平面導波路３４以外のフィーディング要素を実現するための他の技術を認識してもよい。
【００２３】
図示された実施例では、レッグ３８，４０は、放射パッチ２４，２６の伸長軸２８，３０のそれぞれに関して約４５度の角度に配置される。伸長軸２８，３０に関するレッグ３８，４０の上記角度は、ＣＰアンテナ１２の円偏波の生成を支援する。しかしながら、オフセットは正確に４５度である必要はない。理想的な４５度からの＋／−１０度のオフセットは、円偏波の生成を支援するのに適しているかもしれない。
【００２４】
伝送ライン４４は、ＣＰアンテナ１２との間でＲＦ信号を伝送するため共平面導波路３４に付属可能である。図示された実施例では、図５に示されるように、共平面導波路３４に接続可能なシールド４８により包囲された中央導体４６を有する伝送ライン４４は、バランスしていない。
【００２５】
共平面導波路３４はまた、好ましくは、インピーダンスマッチング部５０を有する。具体的には、図示された実施例では、スロット３６のレッグ３８，４０の大きさは、インピーダンスマッチング部５０を実現するため変更される。より詳細には、インピーダンスマッチング部５０の幅は、フィーディング部４２の幅より広い。インピーダンスマッチング部５０の幅及び／又は長さを変更することによって、共平面導波路３４のインピーダンスは、伝送ライン４４のインピーダンスとマッチングされてもよい。重要なことは、スロット３６のサイズを変更することによって、ＣＰアンテナ１２は、レジスタ、キャパシタ、又はインダクタなどの追加的な電気素子を利用することなく伝送ライン４４とインピーダンスマッチングされてもよい。
【００２６】
図示された実施例のＣＰアンテナ１２はまた、第１誘電レイヤ５２と第２誘電レイヤ５４とを有する。第１誘電レイヤ５２は、第１放射パッチ２４と接地面３２との間に配置され、第２誘電レイヤ５４は、接地面３２と第２放射パッチ２６との間に配置される。
【００２７】
ＣＰアンテナ１２はまた、放射パッチ２４，２６の少なくとも１つに対してＲＦ信号を反射するためのリフレクタ５６を有してもよい。図示された実施例では、リフレクタ５６は、接地面３２と放射パッチ２４，２６とに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される。具体的には、放射パッチ２４，２６の１つは、リフレクタ５６と接地面３２との間に挟まれる。より詳細には、図４に示されるように、図示された実施例の第２放射パッチ２６は、リフレクタ５６と接地面３２との間に挟まれる。ＣＰアンテナ１２はさらに、放射パッチ２４，２６の１つとリフレクタ５６との間に配置される第３誘電レイヤ５８を有してもよい。
【００２８】
図６及び７は、図示及び上述されるようなＣＰアンテナ１２の反射係数及び上昇パターンの大きさを示す。図６に示されるように、ＣＰアンテナ１２は、所望の動作周波数において少なくとも−１９ｄＢの反射係数の優れた大きさ、すなわち、１９ｄＢのリターンロスを提供する。
【００２９】
図８及び９を参照して、ＬＰアンテナ１４は、好ましくは、地上ソースからＬＰ  ＲＦ信号を受信するのに利用される。ＬＰアンテナ１４は、導体物質から形成される第１放射パッチ６０を有する。図示された実施例では、第１放射パッチ６０は、非導電性窓ガラス２０に配置される。図８に示される第２放射パッチ６２は、第１放射パッチ６０に全体的にパラレルかつ非平面的に配置される。すなわち、第２放射パッチ６２は、第１放射パッチ６０の下方に配置される。第２放射パッチ６２は、導電性物質から形成される。第１放射パッチ６０と第２放射パッチ６２とを実現するのに適した導電性物質は、限定することなく、金、銀、銅及びアルミニウムを含む。
【００３０】
図示された実施例の放射パッチ６０，６２のそれぞれは、全体的に正方形の形状を有し、各放射パッチ６０，６２は他方と同じサイズを有する。しかしながら、当業者は、他の適切な形状が実現されてもよいことを認識するであろう。また、図示された実施例では、ＬＰアンテナ１４はまた、放射パッチ６０，６２の間に配置された接地面６４を有する。接地面６４は、全体的に放射パッチ６０，６２のそれぞれとパラレルかつ非平面的である。接地面６４は、導電性物質から形成される。接地面６４を実現するのに適した導電性物質は、限定することなく、金、銀、銅及びアルミニウムを含む。
【００３１】
図９を参照して、共平面導波路６６が、接地面６４により連続的なスロット６８として規定される。連続的なスロット６８は、第１レッグ７０と第２レッグ７２とを有する。レッグ７０，７２は、全体的に真っ直ぐであり、互いにパラレルである。共平面導波路６６は、放射パッチ６０，６２と直接的な接触なく放射パッチ６０，６２との間でＲＦ信号をやりとりするフィーディング要素（個別に番号付けせず）として動作するフィーディング部７４を有する。すなわち、ＲＦ信号は電磁結合により提供される。このような電磁結合によって、ＬＰアンテナ１４は、非導電性窓ガラス２０に容易に実装されてもよい。共平面導波路６６のフィーディング部７４は、ＲＦ信号が効果的に伝送されるように、放射パッチ６０，６２の上方／下方に直接的に配置される。当業者は、共平面導波路６６以外のフィーディング要素を実現するための他の技術を認識してもよい。図示された実施例では、レッグ７０，７２は、放射パッチ６０，６２のサイド（番号付けせず）に関して約９０度の角度に配置される。
【００３２】
伝送ライン７６は、ＬＰアンテナ１４との間でＲＦ信号を伝送するための共平面導波路６６に付属可能である。図示された実施例では、図９に示されるように、共平面導波路６６に接続可能なシールド８０により包囲される中央導体７８を有する伝送ライン７６がアンバランスされる。
【００３３】
共平面導波路６６はまた、好ましくは、インピーダンスマッチング部８２を有する。具体的には、図示された実施例では、スロット６８のレッグ７０，７２の大きさは、インピーダンスマッチング部８２を実現するため変更される。より詳細には、インピーダンスマッチング部８２の幅は、フィーディング部７４の幅より広い。インピーダンスマッチング部８２の幅及び／又は長さを変更することによって、共平面導波路６６のインピーダンスは、伝送ライン７６のインピーダンスに一致されてもよい。
【００３４】
図８を再び参照して、図示された実施例のＬＰアンテナ１４はまた、第１誘電レイヤ８４と第２誘電レイヤ８６とを有する。第１誘電レイヤ８４は、第１放射パッチ６０と接地面６４との間に配置され、第２誘電レイヤ８６は、接地面６４と第２放射パッチ６２との間に配置される。
【００３５】
ＬＰアンテナ１４はまた、放射パッチ６０，６２の少なくとも１つに対してＲＦ信号を反射するためのリフレクタ８８を有してもよい。図示された実施例では、リフレクタ８８は、全体的に接地面６４と放射パッチ６０，６２にパラレルかつ非平面的に配置される。具体的には、放射パッチ６０，６２の１つは、リフレクタ８８と接地面６４との間に挟まれる。より詳細には、図８に示されるように、図示された実施例の第２放射パッチ６２は、リフレクタ８８と接地面６４との間に挟まれる。ＬＰアンテナ１４はさらに、放射パッチ６０，６２の１つとリフレクタ８８との間に配置される第３誘電レイヤ９０を有してもよい。
【００３６】
図１０，１１は、図示及び上述されるように、ＬＰアンテナ１４のための反射係数と上昇パターンと大きさをそれぞれ示す。図１０に示されるように、ＬＰアンテナ１４は、所望の動作周波数における少なくとも−１５ｄＢの反射係数の優れた大きさ、すなわち、１５ｄＢのリターンロスを提供する。
【００３７】
図１２，１３を参照して、ＣＰ及びＬＰアンテナ１２，１４は、共通の構造（個別に番号付けされず）を共有するよう一体化されてもよい。例えば、図１３に示されるように、ＣＰ及びＬＰアンテナ１２，１４は、各アンテナ１２，１４に独立した放射パッチ２４，２６，６０，６２を有しながら、同一の接地面３２、リフレクタ５６及び誘電レイヤ５２，５４，５８を利用する。共通の接地面３２は、各アンテナ１２，１４について独立した共平面導波路３４，６６を規定する。
【００３８】
適切なパフォーマンスを維持するため、各アンテナ１２，１４間の距離ｄｉは、好ましくは、所望される最小動作周波数の少なくとも１／２の波長λである。すなわち、ｄｉ≧λｍａｘ／２である。しかしながら、より小さな距離ｄｉは、当業者に認識されるように、アンテナ１２，１４の間の結合効果を適切に考慮することによって実現されてもよい。
【００３９】
図１〜３，１３に示されるように、システム１０の図示された実施例はそれぞれ、非導電性窓ガラスに配置される２つのＣＰアンテナ１２と２つのＬＰアンテナ１４とを有する。具体的には、アンテナ１２，１４の第１放射パッチ２４，６０が、非導電性窓ガラス２０に配置される。また、非導電性窓ガラス２０が実質的にフラットであるとき、アンテナ１２，１４の第１放射パッチ２４，６０は、全体的に互いに共平面となる。
【００４０】
アンテナ１２，１４は、少なくとも１つの受信機９２，９３，９４，９５と通信する。具体的には、図示された実施例では、アンテナ１２，１４は、第１受信機９２、第２受信機９３、第３受信機９４及び第４受信機９５と通信する。もちろん、当業者は、受信機の個数は本発明の範囲から逸脱することなく各種要因に基づき変更可能であることを認識するであろう。
【００４１】
第１実施例では、図１に示されるように、４つのアンテナ１２，１４が単一のポート９６に電気接続される。また、各種アンテナ１２，１４から受信されるＲＦ信号は、合成ＲＦ信号に合成され、単一のポート９６において利用可能である。単一のポート９６は、“スプリッタ”として当業者に参照されるパワー分割器に電気接続される。第１実施例のパワー分割器は、合成ＲＦ信号を４つのＲＦ信号、すなわち、第１ＲＦ信号、第２ＲＦ信号、第３ＲＦ信号及び第４ＲＦ信号に分離するため４つの出力（番号付けせず）を有する。パワー分割器９８はまた、第１受信機９２が第１ＲＦ信号を受信し、第２受信機９３が第２ＲＦ信号を受信するなど、受信機９２，９３，９４，９５のそれぞれに電気接続される。もちろん、他の実施例では、パワー分割器９８は、受信機の個数に基づき何れかの個数の出力を有してもよい。
【００４２】
第２実施例では、図２に示されるように、４つのアンテナ１２，１４のそれぞれは、独立したポートに電気接続される。すなわち、１つのＬＰアンテナ１４が第１ポート１００に電気接続され、１つのＣＰアンテナ１２が第２ポート１０１に電気接続され、他のＣＰアンテナ１２が第４ポート１０３に電気接続される。ポート１００，１０１，１０２，１０３のそれぞれは、１つのアンテナ１２，１４からＲＦ信号を受信するため、受信機９２，９３，９４，９５の１つに電気接続される。特に、各アンテナ１２，１４からのＲＦ信号は、混合されず、互いに絶縁される。
【００４３】
本発明が例示的な方法により説明され、使用された用語は限定するものでなく説明の単語の性質のものであることが意図されることが理解されるべきである。明らかに、上記教示に基づき本発明の多数の改良及び変形が可能である。本発明は、添付した請求項の範囲内で具体的に説明され、実現されてもよい。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月13日(2012.11.13)
【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】
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するためのアンテナであって、
第１周辺を有する第１放射パッチと、
第２周辺を有し、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、
電磁結合を介し前記放射パッチとの間でＲＦ信号を提供するため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素と、
を有し、
伸長軸が、前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、
前記第１放射パッチの伸長軸は、前記第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度で配置され、
前記第１放射パッチの第１周辺は、前記第２放射パッチの第２周辺からオフセットされ、揃えられないアンテナ。
【請求項２】
前記放射パッチの間で、前記放射パッチと全体的にパラレルかつ非平面的に配置される接地面をさらに有し、
前記フィーディング要素は、前記接地面により規定される共平面導波路である、請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記共平面導波路は、前記接地面により規定される第１レッグと第２レッグとを有する連続するスロットであり、
前記レッグは、前記放射パッチの各軸に関して約４５度の角度で配置される、請求項２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記第１放射パッチと前記接地面との間に配置される第１誘電レイヤと、前記接地面と前記第２放射パッチとの間に配置される第２誘電レイヤとをさらに有する、請求項２記載のアンテナ。
【請求項５】
前記放射パッチの１つがリフレクタと前記接地面との間に挟まれるように、前記接地面と前記放射パッチとに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される前記リフレクタをさらに有する、請求項４記載のアンテナ。
【請求項６】
前記スロットのレッグは、フィーディング部とインピーダンスマッチング部とを有し、
前記スロットのインピーダンスマッチング部の幅は、前記スロットのフィーディング部の幅と異なる、請求項３記載のアンテナ。
【請求項７】
ＲＦ信号を送信及び／又は受信する一体化されたアンテナを有する窓であって、
非導電性窓ガラスと、
円偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＣＰアンテナであって、前記ＣＰアンテナは、前記非導電性窓ガラスに配置された第１放射パッチと、前記第１放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される第２放射パッチと、電磁結合を介し前記放射パッチとＲＦ信号をやりとりするため、前記放射パッチの間に配置されるフィーディング要素とを有し、伸長軸が前記放射パッチのそれぞれの最長の長さに沿って規定され、前記第１放射パッチの伸長軸が前記第２放射パッチの伸長軸に関して約９０度の角度で配置される、前記ＣＰアンテナと、
直線偏波ＲＦ信号を送信及び／又は受信し、前記非導電性窓ガラスに配置された少なくとも１つの放射パッチを有するＬＰアンテナと、
を有する窓。
【請求項８】
前記ＣＰアンテナの第１放射パッチと前記ＬＰアンテナの少なくとも１つの放射パッチとは、互いに全体的に共平面的である、請求項７記載の窓。
【請求項９】
前記ＣＰアンテナはさらに、前記放射パッチの間に、前記放射パッチに全体的にパラレルかつ非平面的に配置される接地面を有し、
前記ＣＰアンテナのフィーディング要素は、前記接地面により規定される共平面導波路である、請求項７記載の窓。
【請求項１０】
前記ＣＰアンテナの共平面導波路は、前記接地面により規定される第１レッグと第２レッグとを有する連続するスロットであり、
前記ＣＰアンテナのレッグは、前記放射パッチの各軸に関して約４５度の角度で配置される、請求項９記載の窓。
【国際調査報告】
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