(57)【要約】【課題】乗り物用のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを提供する。【解決手段】グランドプレーンを有する誘電体ボードと；前記誘電体ボードの第１の部分上に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触し、ＷＬＡＮ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第１の曲折したトレースを有する第１のアンテナトレースラインと；前記誘電体ボードの第２の部分上に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触し、ＧＳＭ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第２の曲折したトレースを有する第２のアンテナトレースラインと；少なくとも１つの全地球測位衛星から無線周波数信号を受信するためのＧＰＳアンテナと；前記誘電体ボード、前記第１のアンテナトレースライン、前記第２のアンテナトレースライン、及び前記ＧＰＳアンテナを収容するための乗物に搭載可能なハウジングと、を備えたＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。【選択図】図１
2015092719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球位置把握システム（ＧＰＳ）、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ）及び無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）用のアンテナであって、
グランドプレーンを有する誘電体ボードと、
前記誘電体ボードの第１の部分上に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触した第１のアンテナトレースラインであって、ＷＬＡＮ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第１の曲折トレースを有する第１のアンテナトレースラインと、
前記誘電体ボードの第２の部分上に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触した第２のアンテナトレースラインであって、ＧＳＭ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第２の曲折トレースを有する第２のアンテナトレースラインと、
少なくとも１つの全地球測位衛星から無線周波数信号を受信するためのＧＰＳアンテナと、
前記誘電体ボード、前記第１のアンテナトレースライン、前記第２のアンテナトレースライン、及び前記ＧＰＳアンテナを収容するための乗物に搭載可能なハウジングと、を有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、さらに、
前記第１のアンテナトレースラインと接触している第１の出力と、
前記第２のアンテナトレースラインと接触している第２の出力と、
ＲＦケーブルを介して少なくとも１つのトランシーバに電気信号を出力するための前記ＧＰＳアンテナと接触している第３の出力と、を有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項３】
請求項２記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、さらに、
ＧＳＭトランシーバにＧＳＭ無線周波数信号を供給するため、かつＷＬＡＮトランシーバにＷＬＡＮ無線周波数信号を提供するために、前記ＧＳＭ無線周波数信号と前記ＷＬＡＮ無線周波数信号との間でスイッチングするための前記第１の出力及び前記第２の出力に接触しているスイッチを有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項４】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記ＧＳＭ無線周波数の送受信は、時分割多元接続であることを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項５】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記第１のアンテナトレースラインは、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ、８５０ＭＨｚ、及び１９００ＭＨｚの無線周波数信号を受信する能力を有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項６】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記第２のアンテナトレースラインは、２．４ＧＨｚの無線周波数信号を受信する能力を有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項７】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記ＧＰＳアンテナは、１．５７５４２ＧＨｚ及び１．２２７６ＧＨｚの無線周波数信号のうち１つを受信する能力を有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項８】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記第２のアンテナトレースラインは、
１０ｍｍの長さ及び２ｍｍの幅を有し、前記ハウジングのベースから横方向に延長する第１のアンテナトレースライン部分と、
４０ｍｍの長さ及び７ｍｍの幅を有し、前記第１のアンテナトレースライン部分から横方向に延長する第２のアンテナトレースライン部分と、
９ｍｍの長さ及び１７ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースライン部分から実質上縦方向に延長する第３のアンテナトレースライン部分と、
８ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第３のアンテナトレースライン部分から前記ハウジングのベースの方へ横方向に延長する第４のアンテナトレースライン部分と、
２ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第４のアンテナトレースライン部分から前記第１のアンテナトレースライン部分の方へ縦方向に延長する第５のアンテナトレースライン部分と、を有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項９】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記第１のアンテナトレースラインは２４ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長していることを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項１０】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記第１のアンテナトレースラインは、
前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間の第１のアンテナ部分を画定する第１のアンテナトレースラインと第２のアンテナトレースラインの間の離間空間を有し、
前記第１及び第２のアンテナトレースラインは３６ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、  前記第１及び第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長していることを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項１１】
請求項１０記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記第２のアンテナトレースラインは、
前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置された第１の複数の曲折したアンテナトレースラインと、
前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置されていない第２の複数の曲折したアンテナトレースラインと、を有し、
前記第１の複数の曲折したアンテナトレースラインは１５ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有し、前記第２の複数の曲折したアンテナトレースラインは２０ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項１２】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、
前記誘電体ボードはＦＲ−４誘電体基板であることを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項１３】
請求項１記載のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナにおいて、さらに、
衛星デジタルオーディオ無線アンテナを有することを特徴とするＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ。
【請求項１４】
全地球位置把握システム（ＧＰＳ）、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ）及び無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）用のアンテナを備えた乗物であって、
乗物ボディと、
グランドプレーンを有する誘電体ボードと、
前記誘電体ボードの第１の部分に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触し、ＷＬＡＮ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第１の曲折したトレースを有する第１のアンテナトレースラインと、
前記誘電体ボードの第２の部分に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触し、ＧＳＭ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第２の曲折したトレースを有する第２のアンテナトレースラインと、
少なくとも１つの全地球測位衛星から無線周波数信号を受信するためのＧＰＳアンテナと、
前記誘電体ボード、前記第１のアンテナトレースライン、前記第２のアンテナトレースライン、及び前記ＧＰＳアンテナを収容するための前記乗物ボディ上に取り付けられたハウジングと、を有することを特徴とする乗物。
【請求項１５】
請求項１４記載の乗物において、さらに、
前記第１のアンテナトレースラインと接触している第１の出力と、
前記第２のアンテナトレースラインと接触している第２の出力と、
ＲＦケーブルを介して少なくとも１つのトランシーバへ電気信号を出力するため、前記ＧＰＳアンテナと接触している第３の出力と、を有することを特徴とする乗物。
【請求項１６】
請求項１５記載の乗物において、さらに、
前記ＧＳＭ無線周波数信号をＧＳＭトランシーバへ供給するために、前記ＷＬＡＮ無線周波数信号をＷＬＡＮトランシーバへ供給するために、前記ＧＳＭ無線周波数信号と前記ＷＬＡＮ無線周波数信号の間をスイッチングするための前記第１の出力及び前記第２の出力に接触しているスイッチを有することを特徴とする乗物。
【請求項１７】
請求項１４記載の乗物において、
ＧＳＭ無線周波数の前記送受信は、時分割多元接続であることを特徴とする乗物。
【請求項１８】
請求項１４記載の乗物において、
前記第１のアンテナトレースラインは、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ、８５０ＭＨｚ、及び１９００ＭＨｚの無線周波数信号を受信する能力を有することを特徴とする乗物。
【請求項１９】
請求項１４記載の乗物において、
前記第２のアンテナトレースラインは、２．４ＧＨｚの無線周波数信号を受信する能力を有することを特徴とする乗物。
【請求項２０】
請求項１４記載の乗物において、
前記ＧＰＳアンテナは、１．５７５４２ＧＨｚ及び１．２２７６ＧＨｚの無線周波数信号のうち１つを受信する能力を有することを特徴とする乗物。
【請求項２１】
請求項１４記載の乗物において、
前記第２のアンテナトレースラインは、
１０ｍｍの長さ及び２ｍｍの幅を有し、前記ハウジングのベースから横方向に延長する第１のアンテナトレースライン部分と、
４０ｍｍの長さ及び７ｍｍの幅を有し、前記第１のアンテナトレースライン部分から横方向に延長する第２のアンテナトレースライン部分と、
９ｍｍの長さ及び１７ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースライン部分から実質上縦方向に延長する第３のアンテナトレースライン部分と、
８ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第３のアンテナトレースライン部分から前記ハウジングのベースの方へ横方向に延長する第４のアンテナトレースライン部分と、
２ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第４のアンテナトレースライン部分から前記第１のアンテナトレースライン部分の方へ縦方向に延長する第５のアンテナトレースライン部分と、を有することを特徴とする乗物。
【請求項２２】
請求項１４記載の乗物において、
前記第１のアンテナトレースラインは２４ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長していることを特徴とする乗物。
【請求項２３】
請求項１４記載の乗物において、
前記第１のアンテナトレースラインは、
前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間の第１のアンテナ部分を画定する第１のアンテナトレースラインと第２のアンテナトレースラインの間の離間空間を有し、
前記第１及び第２のアンテナトレースラインは３６ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、  前記第１及び第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長していることを特徴とする乗物。
【請求項２４】
請求項２３記載の乗物において、
前記第２のアンテナトレースラインは、
前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置された第１の複数の曲折したアンテナトレースラインと、
前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置されていない第２の複数の曲折したアンテナトレースラインと、を有し、
前記第１の複数の曲折したアンテナトレースラインは１５ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有し、前記第２の複数の曲折したアンテナトレースラインは２０ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有することを特徴とする乗物。
【請求項２５】
請求項１４記載の乗物において、
前記誘電体ボードは、ＦＲ−４誘電体基板であることを特徴とする乗物。
【請求項２６】
請求項１４記載の乗物において、さらに、
衛星デジタルオーディオ無線アンテナを有することを特徴とする乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の範囲を制限することなく、一例として、全地球位置把握システム（ＧＰＳ；Global Positioning System）、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標）；Global System for Mobile Communications）、及び無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ；wireless local area network）システムと通信するための、乗物用のアンテナに関連して、その背景が説明されるであろう。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、声、データなどの種々の通信サービスを提供するために乗物内に広く配置されている。これらの無線システムは、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ；Code Division Multiple Access）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ;Time Division Multiple Access）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ；Frequency Division Multiple Access）、または他の多重接続技術に基づいている。無線システムは、ＩＳ−２０００、ＩＳ−８５６、ＩＳ−９５、ＧＳＭ、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）などの標準グループ又はコンソーシアムによって採用された１つ又は２つ以上の標準を実行する。
【０００３】
携帯電話機又は移動電話機のような無線通信装置を搭載した乗物は、特定の無線システムとの双方向通信を得るためにトランシーバ・システムを利用する。トランシーバ・システムは、データ送信用の送信機とデータ受信用の受信機を備えている。送信経路上で、送信機は、乗物から送信するのにより適したＲＦ変調された信号を生成するためにデータを備えた無線周波数（ＲＦ）搬送信号を変調する。さらに、送信機は、ＲＦアップリンク信号を生成し、無線チャンネルを介して、特定の無線システム内の１つ又は２つ以上の基地局へ、ＲＦアップリンク信号を送信するためにＲＦ変調された信号を調整する。受信経路上で、受信機は、１つ又は２つ以上の基地局から、１つ又は２つ以上のＲＦダウンリンク信号を受信し、基地局によって送られたデータを取得するためにその受信した信号を調整して処理する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いつくかの乗物は、複数の無線システム（例えば、ＧＳＭ及びＣＤＭＡシステム）との通信が可能な、デュアルモード携帯電話機のような、マルチモード無線機を搭載している。この機能は、マルチモード機器が、より多くのシステムからの通信サービスを受信し、それらのシステムのより広い提供範囲を楽しむことを可能にする。マルチモード・トランシーバは、すべての無線システムによって使用されるすべての周波数帯域をサポートするために、多くの信号経路を有する。これらのすべての信号経路をアンテナに相互接続することは、多くの入力／出力（Ｉ／Ｏ）ＲＦポートを備えた複雑な送信機／受信機（Ｔ／Ｒ）スイッチを必要とする。さらに、マルチモード無線システムは、通信している各無線システムのための異なる別々のアンテナを有し、そのため、見た目にも良くない、一緒にまたは別々に収容され、大きくて複雑なアンテナ・アレイを生み出す。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願に開示される乗物用のＧＰＳ、ＧＳＭ、及びＷＬＡＮのアンテナ（ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ）によって、上述の問題点が解決され、技術的進歩が達成される。
ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナは、ＧＰＳ位置情報、無線電話通信、及び無線インターネット・データ送信に使用されうる。例えば具体的には、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナは、１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置された２つの異なるマルチバンド・アンテナ用のハウジングと、乗物用に使用されるＧＰＳアンテナを備えている。
【０００６】
一実施形態において、アンテナトレースライン・ＷＬＡＮアンテナは、グランドプレーンを有する誘電体ボードと；前記誘電体ボードの第１の部分上に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触した第１のアンテナトレースラインであって、ＷＬＡＮ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第１の曲折したトレースを有する第１のアンテナトレースラインと；前記誘電体ボードの第２の部分上に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触した第２のアンテナトレースラインであって、ＧＳＭ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第２の曲折したトレースを有する第２のアンテナトレースラインと；少なくとも１つの全地球測位衛星から無線周波数信号を受信するためのＧＰＳアンテナと；前記誘電体ボード、前記第１のアンテナトレースライン、前記第２のアンテナトレースライン、及び前記ＧＰＳアンテナを収容するための乗物に搭載可能なハウジングとを備えている。
【０００７】
一態様において、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナは、さらに、前記第１のアンテナトレースラインと接触している第１の出力と；前記第２のアンテナトレースラインと接触している第２の出力と；ＲＦケーブルを介して少なくとも１つのトランシーバに電気信号を出力するための前記ＧＰＳアンテナと接触している第３の出力とを備えている。他の態様において、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナは、さらに、ＧＳＭトランシーバにＧＳＭ無線周波数信号を供給するため、ＷＬＡＮトランシーバにＷＬＡＮ無線周波数信号を提供するために、前記ＧＳＭ無線周波数信号と前記ＷＬＡＮ無線周波数信号の間でスイッチングするための前記第１の出力及び前記第２の出力に接触しているスイッチを備えている。さらに、ＧＳＭ無線周波数の送信及び受信は、時分割多元接続であってもよい。また、前記第１のアンテナトレースラインは、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ、８５０ＭＨｚ、及び１９００ＭＨｚの無線周波数信号を受信することができるものであってもよい。さらに、前記第２のアンテナトレースラインは、２．４ＧＨｚの無線周波数信号を受信することができるものであってもよい。
【０００８】
他の態様において、前記ＧＰＳアンテナは、１．５７５４２ＧＨｚ及び１．２２７６ＧＨｚの無線周波数信号のうち１つを受信することができるものであってもよい。さらに他の態様において、前記第２のアンテナトレースラインは、１０ｍｍの長さ及び２ｍｍの幅を有し、前記ハウジングのベースから横方向に延長する第１のアンテナトレースライン部分と；４０ｍｍの長さ及び７ｍｍの幅を有し、前記第１のアンテナトレースライン部分から横方向に延長する第２のアンテナトレースライン部分と；９ｍｍの長さ及び１７ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースライン部分から実質上縦方向に延長する第３のアンテナトレースライン部分と；８ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第３のアンテナトレースライン部分から前記ハウジングのベースの方へ横方向に延長する第４のアンテナトレースライン部分と；２ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第４のアンテナトレースライン部分から前記第１のアンテナトレースライン部分の方へ縦方向に延長する第５のアンテナトレースライン部分とを備えている。
【０００９】
さらにまた他の態様において、前記第１のアンテナトレースラインは２４ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長している。さらに、前記第１のアンテナトレースラインは、前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間のＧＳＭアンテナ部分を画定する第１のアンテナトレースラインと第２のアンテナトレースラインの離間空間を有し、前記第１及び第２のアンテナトレースラインは３６ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、前記第１及び第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長している。さらに、前記第２のアンテナトレースラインは、前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置された第１の複数の曲折したアンテナトレースラインと；前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置されていない第２の複数の曲折したアンテナトレースラインとを有し、前記第１の複数の曲折したアンテナトレースラインは１５ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有し、前記第２の複数の曲折したアンテナトレースラインは２０ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有する。また、前記誘電体ボードは、ＦＲ−４誘電体基板であってもよい。さらに、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナは、衛星デジタルオーディオ無線アンテナをさらに備えていてもよい。
【００１０】
他の実施形態において、本発明は、乗物ボディと；グランドプレーンを有する誘電体ボードと；前記誘電体ボードの第１の部分に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触し、ＷＬＡＮ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第１の曲折したトレースを有する第１のアンテナトレースラインと；前記誘電体ボードの第２の部分に配置され、前記誘電体ボードと電気的に接触し、ＧＳＭ無線周波数信号を送受信するための少なくとも１つの第２の曲折したトレースを有する第２のアンテナトレースラインと；少なくとも１つの全地球測位衛星から無線周波数信号を受信するためのＧＰＳアンテナと；前記誘電体ボード、前記第１のアンテナトレースライン、前記第２のアンテナトレースライン、及び前記ＧＰＳアンテナを収容するための前記乗物ボディ上に取り付けられたハウジングとを有するＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを有する乗物を含む。
【００１１】
一態様において、前記乗物は、さらに、前記第１のアンテナトレースラインと接触している第１の出力と；前記第２のアンテナトレースラインと接触している第２の出力と；ＲＦケーブルを介して少なくとも１つのトランシーバへ電気信号を出力するための前記ＧＰＳアンテナと接触している第３の出力とを備えている。他の態様において、前記乗物は、さらに、前記ＧＳＭ無線周波数信号をＧＳＭトランシーバへ供給するために、前記ＷＬＡＮ無線周波数信号をＷＬＡＮトランシーバへ供給するために、前記ＧＳＭ無線周波数信号と前記ＷＬＡＮ無線周波数信号の間をスイッチングするための前記第１の出力及び前記第２の出力に接触しているスイッチを備えている。さらに他の態様において、ＧＳＭ無線周波数の前記送受信は、時分割多元接続である。また、前記第１のアンテナトレースラインは、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ、８５０ＭＨｚ、及び１９００ＭＨｚの無線周波数信号を受信することができる。他の態様において、前記第２のアンテナトレースラインは、２．４ＧＨｚの無線周波数信号の１つを受信することができる。
【００１２】
好ましくは、前記ＧＰＳアンテナは、１．５７５４２ＧＨｚ及び１．２２７６ＧＨｚの無線周波数信号のうち１つを受信することができる。また好ましくは、前記第２のアンテナトレースラインは、１０ｍｍの長さ及び２ｍｍの幅を有し、前記ハウジングのベースから横方向に延長する第１のアンテナトレースライン部分と；４０ｍｍの長さ及び７ｍｍの幅を有し、前記第１のアンテナトレースライン部分から横方向に延長する第２のアンテナトレースライン部分と；９ｍｍの長さ及び１７ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースライン部分から実質上縦方向に延長する第３のアンテナトレースライン部分と；８ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第３のアンテナトレースライン部分から前記ハウジングのベースの方へ横方向に延長する第４のアンテナトレースライン部分と；２ｍｍの長さ及び３ｍｍの幅を有し、前記第４のアンテナトレースライン部分から前記第１のアンテナトレースライン部分の方へ縦方向に延長する第５のアンテナトレースライン部分と、を備えている。
【００１３】
他の態様において、前記第１のアンテナトレースラインは２４ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、前記第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長している。さらに、前記第１のアンテナトレースラインは、前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間のＧＳＭアンテナ部分を画定する第１のアンテナトレースラインと第２のアンテナトレースラインの離間空間を有し、前記第１及び第２のアンテナトレースラインは３６ｍｍの長さ及び５ｍｍの幅を有し、前記第１及び第２のアンテナトレースラインは前記ハウジングのベースから横方向に延長している。
さらに、前記第２のアンテナトレースラインは、前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置された第１の複数の曲折したアンテナトレースラインと；前記第１のアンテナトレースラインと前記第２のアンテナトレースラインの間に配置されていない第２の複数の曲折したアンテナトレースラインとを有し、前記第１の複数の曲折したアンテナトレースラインは１５ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有し、前記第２の複数の曲折したアンテナトレースラインは２０ｍｍの幅及び２ｍｍの長さを有する。さらに他の態様において、前記誘電体ボードは、ＦＲ−４誘電体基板である。さらに、前記乗物は、衛星デジタルオーディオ無線アンテナをさらに備えていてもよい。
【００１４】
ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナの特徴及び利点のより完全な理解のために、添付図面とともに本発明の詳細な説明に対してここで参照がなされる。その図面において、異なる図面内の対応符号は、対応部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態による、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを備えた例示的な乗物を示す図である。
【図２】一実施形態による、カバー付きの例示的なＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを示す斜視図である。
【図３Ａ】一実施形態による、カバー無しの図２のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを示す斜視図である。
【図３Ｂ】一実施形態による、図３ＡのＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを示す平面図である。
【図３Ｃ】一実施形態による、図３ＡのＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを示す側面図である。
【図３Ｄ】一実施形態による、図３ＡのＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを示す正面図である。
【図４Ａ】一実施形態による、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナの例示的な回路を示す図である。
【図４Ｂ】他の実施形態による、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナの例示的な回路を示す図である。
【図５】一実施形態による、プリントされたＧＳＭ曲折アンテナとプリントされたＷＬＡＮ曲折アンテナの組み合わせを示す平面図である。
【図６】他の実施形態による、プリントされたＧＳＭ曲折アンテナとプリントされたＷＬＡＮ曲折アンテナの組み合わせを示す平面図である。
【図７】図７Ａは、一実施形態による、デュアルバンドＧＰＳアンテナの上部パッチを示す上面図である。図７Ｂは、一実施形態による、デュアルバンドＧＰＳアンテナを示す断面図である。図７Ｃは、一実施形態による、デュアルバンドＧＰＳアンテナの下部パッチを示す上面図である。
【図８】一実施形態による、ＧＰＳ及び衛星デジタルオーディオ無線アンテナを示す平面図である。
【図９】一実施形態による、図５のプリントされたＧＳＭ曲折アンテナとプリントされたＷＬＡＮ曲折アンテナの組み合わせの測定結果を示すグラフである。
【図１０】一実施形態による、図５のプリントされたＧＳＭ曲折アンテナとプリントされたＷＬＡＮ曲折アンテナの組み合わせのインピーダンスを示す例示的なインピーダンスプロットを表示するために使用されたスミスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
「例示的な」という用語は、ここで「一例、実例又は例証として働くこと」を意味するものとして使用される。「例示的な」として、ここで記述されたいずれの実施形態、態様、又は設計は、他の実施形態、態様、又は設計を超えて好ましいもの又は有利であるものとして、必ずしも構成されるものではない。
【００１７】
図１は、一実施形態による、複数のシステムと通信可能な乗物１０２の屋根１０８上に配置されたＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００を備えた例示的な乗物１０２を示す図である。好ましくは、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、ＧＰＳシステム１２０、ＧＳＭシステム１３０、及びＷＬＡＮシステム１４０と通信可能である。さらに、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００とトランシーバ１０４の間で信号を通信するための導線１０６を介してトランシーバ１０４を備えている。トランシーバ１０４は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の中に取り込んでも良く、また、図１に示すように乗物１０２と別々の場所に置いてもよい。
【００１８】
ＧＰＳ１２０は、地球の周りの軌道にある複数のＧＰＳ衛星１２２ａ〜１２２ｎ（集合的に１２２）を備えている。ＧＰＳアンテナ３０４（図３）は、物体（例えば、建物、木、山など）によって阻止されないかぎり、地球上の任意の位置からの１つ又は２つ以上のＧＰＳ衛星１２２への見通し線を有している。ＧＰＳ受信機４０６（図４）は、少なくとも３つのＧＰＳ衛星１２２の測定に基づいて三次元（３Ｄ）位置決定（position fix）を取得し、または３つのＧＰＳ衛星１２２の測定に基づいて二次元（２Ｄ）位置決定を取得する。位置決定は、ＧＰＳアンテナ３０４及び／又はＧＰＳ受信機４０６の位置の推定である。ＧＰＳ受信機４０６は、ＧＰＳ信号１２４ａ〜１２４（集合的に１２４）がＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機４０６まで移動するのにかかる時間の測定値である各ＧＰＳ衛星１２２の到着時間（ＴＯＡ）を確認する。そして、ＧＰＳ受信機４０６は、ＧＰＳ衛星１２２のＴＯＡに基づいて、各ＧＰＳ衛星１２２までの距離を計算する。そして、ＧＰＳ受信機４０６は、３つのＧＰＳ衛星までの正確な距離と、これらの衛星の既知の位置に基づいて、地球上の乗物１０２の位置を三角法で測定する。ＧＰＳ受信機４０６は、一般に、ＧＰＳ衛星１２２と同期していないので、ＧＰＳ受信機４０６のタイミング内のアンビギティー（ambiguity）を計算するのに、４番目のＧＰＳ衛星１２２か地球バウンド基地局のいずれかの追加の測定が使用される。
【００１９】
ＧＳＭ１３０は、例えばＧＳＭのような、１つ又は２つ以上ＴＤＭＡ標準を実行するＴＤＭＡシステムである。ＧＳＭ１３０は、１つ又は２つ以上のノードＢ１３４と無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１３２を備えている。ノードＢ１３４は、そのカバレッジエリアにいる乗物１０２のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のためにＧＳＭ・ＲＦ信号の無線通信を提供する。ＲＮＣ１３２は、ＧＳＭ１３０内のノードＢに接続し、１つ又は２つ以上のノードＢ１３４のために調整及び制御を提供する。一般に、ノードＢ１３４は、乗物１０２のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のために通信カバレッジを提供する固定基地であり、また基地局とも称され、又は当業者によって理解される他の専門用語で称される。ＲＮＣ１３２は、基地局のために調整及び制御を提供するネットワーク・エンティティであり、また他の専門用語で称される。さらに、ＲＮＣ１３２は、また、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ；public switched telephone network）１３６と通信を行える。一般に、ＧＳＭ１３０は、携帯電話ネットワークであり、乗物１０２が移動するセル内に位置する複数のノードＢ１３４及びＲＮＣ１３２を備えている。ノードＢ１３４は、乗物１０２のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００からの変調されたＲＦ信号１３８を送受信する。
【００２０】
ＬＡＮシステム１４０は、乗物１０２のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００へＲＦ信号１４８を送信する全方向性アンテナ、多方向性アンテナ、及び／又は指向性アンテナのような１つ又は２つ以上のアクセスポイント１４４を備えている。一般に、アクセスポイント１４４は、乗物１０２のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００とＲＦ信号１４８を介してデータを送受信するために、インターネット１４６と通信しているルータ１４２と通信している。ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の特徴を明らかにするために、ＷＬＡＮシステム１４０が単純化されていることを当業者が理解するであろうということに注目すべきである。周知の要素は示されていないが、しかしそれでもなお、それらは、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００を特徴付けるネットワークの一部である。例えば、ＷＬＡＮシステム１４０の一実施形態は、アンプ、電源、メンテナンスシステム、ゲートウェイ、追加のルータ、ブリッジ、ファイアウォール等を備えている。
【００２１】
図２を参照すると、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の一実施形態が、カバー２０２、ハウジング又はベース２０４、及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング２０６とともに示されているが、さらに説明されるように、その中に含まれる電子部品及びアンテナを要素及び天候から保護するために、すべてが封止構造内にあることが望ましい。一般に、カバー２０２、ベース２０４、及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング２０６は、それらの中に含まれる電子部品及びアンテナを収容するのに十分な寸法、形、及び／又は形状を有する。ここで説明されるように、一実施形態において、ベース２０４は、ＧＰＳアンテナ３０４（図３）と、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２（図３）のベース部分を収容するのに十分な寸法及び形状を有する。さらに、ここで述べられるように、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング２０６は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２の全部又は一部を収容するのに十分な寸法及び形状を有している。他の実施形態では、カバー２０２、ベース２０４、及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング２０６は、１つのピースに一体化され個別のピースに分かれていない。望ましくは、ベース２０４は、乗物１０２の屋根１０８の上部表面と封止構造内で結合する下部表面を有する。さらに、一実施形態において、導線１０６が、ベース２０４の下部表面に存在し、トランシーバ１０４へ配線されるように屋根１０８を通って配置されている。他の実施形態では、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、支柱、窓、トランク、ボディ等のような乗物１０２の他の部分に付着され又は取り付けられている。カバー２０２、ベース２０４、及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング２０６は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００に含まれるＧＰＳアンテナ３０４及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２がＲＦ信号の不必要な妨害を与えることなく動作するような材料であって防水性及び防塵性を有する材料から作られている。
【００２２】
一態様において、導線１０６は、無線周波数（ＲＦ）ケーブル２０８、ＲＦケーブル２１０、及びＲＦケーブル２１２のような１つ又は２つ以上の別々の導線、ワイヤ、又はケーブルを含む。ＲＦケーブル２０８は、ＧＰＳ受信機４０６（図４）とＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の間で信号を伝送するためのものである。ＲＦケーブル２１０は、ＷＬＡＮ受信機４０４（図４）とＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の間で信号を伝送するためのものであり、ＲＦケーブル２１２は、ＧＳＭ受信機４０２（図４）とＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の間で信号を伝送するためのものである。
【００２３】
ここで、図３Ａ〜図３Ｄを参照すると、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、カバー２０２及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング２０６がベース２０４から外されて示されている。ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２及びＧＰＳアンテナ３０４は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のベース２０４内で配置され、及び／又は、位置決めされている。好ましくは、図５及び図６でさらに後述するように、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２は、ＰＣＢアンテナの１つ又は両側にトレースされたＧＳＭアンテナとＷＬＡＮアンテナを組み合わせた実質的に平面ＰＣＢアンテナである。好ましくは、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２は、ＧＳＭ１３０及びＷＬＡＮシステム１４０と、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２の間の入射ＲＦ信号が効率的に通信されるように、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２が上方位置に延長するような、ベース２０４に固定された一端を有する。また、ＧＰＳアンテナ３０４は、ＧＰＳ１２０と、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のＧＰＳアンテナ３０４の間の入射ＲＦ信号が効率的に通信されるように、ベース２０４内で実質的に水平位置になるように置かれている。
【００２４】
一実施形態において、屋根１０８は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００を乗物１０２に固定するために、ベース２０４のスレッド部材（threaded member）３０６を受け入れるための貫通した孔又は開口部（図示せず）を有する。一態様において、乗物１０２の屋根１０８にＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００を固定するために、ナット又はスレッド・ワッシャ３０８のような留め具がスレッド部材３０６として使用される。当業者に周知であるように、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００を乗物１０２に固定するために他の種類の留め具、接着剤などが使用可能である。
【００２５】
ここで、図４Ａを参照すると、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２及びＧＰＳアンテナとそれぞれ通信するＲＦケーブル２０８、ＲＦケーブル２１０、及びＲＦケーブル２１２を含む導線１０６を備えた例示的な回路４００の一実施形態が示されている。ＲＦケーブル２１０及びＲＦケーブル２１２は、２つの別々のＲＦケーブルの代わりに１つのＲＦケーブル４０８であってもよい。一実施形態において、スイッチ４１０は、ＲＦケーブル２１０及びＲＦケーブル２１２へ、ＷＬＡＮ受信機４０４及びＧＳＭ受信機４０２へ、導線４０８で伝送される信号をそれぞれ切り換える。ＧＳＭ受信機４０２、ＷＬＡＮ受信機４０４、及びＧＰＳ受信機４０６は、トランシーバ１０４の一部に、または別々に又は乗物１０２の中の異なる位置に配置されてもよい。他の実施形態において、１つ又は２以上のＲＦケーブル４０８、ＲＦケーブル２０８、スイッチ４１０、ＲＦケーブル２１０、及びＲＦケーブル２１２が、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００内に完全に又は部分的に収容される。さらに他の実施形態において、１つ又は２つ以上のスイッチ４１０、導線４０８、ＲＦケーブル２０８、ＲＦケーブル２１０、及びＲＦケーブル２１２が、トランシーバ１０４内に完全に又は部分的に配置される。
【００２６】
一般に、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ；Code Division Multiple Access）、ＴＤＭＡ、ＧＳＭ、ＧＰＳ、ＷＬＡＮなどの任意の数の異なる無線技術の無線システムと通信可能である。一実施形態において、ＧＰＳ１２０、ＧＳＭ１３０、及びＷＬＡＮシステム１４０と通信を行うＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００について、以下に説明する。ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、いかなる時でも１つ又は２つ以上の送信エンティティからの信号を受信する。ここで、送信エンティティは、例えば、基地局、衛星などであり、各送信エンティティは、たとえ異なる増幅率及び／又は位相であっても、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２及びＧＰＳアンテナ３０４のそれぞれによって受信される。
【００２７】
ここで、図４Ｂを参照すると、トランシーバ１０４の例示的な回路４２０の他の実施形態が記載されている。上述のように、ＧＳＭ１３０及びＷＬＡＮシステム１４０は、種々の周波数帯域で動作可能である。例えば、ＷＬＡＮ受信機４０４及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２は２．４ＧＨｚレンジで動作し、ＧＳＭ受信機４０２及びＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２は９００ＭＨｚ及び１８００ＭＨｚ；８５０ＭＨｚ及び１９００ＭＨｚ；及び／又は２１００ＭＨｚレンジで動作する。ＧＰＳ受信機４０６及びＧＰＳアンテナ３０４は、例えば１．５７５４２及び／又は１．２２７６ＧＨｚで動作する。各周波数帯域のため、ＧＰＳ周波数帯域を除いて、アクセスポイント１４４及び／又はノードＢ１３４からＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００へのダウンリンク（すなわち、順方向リンク）のために、１つの周波数レンジが使用され、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００からアクセスポイント１４４及びノードＢ１３４へのアップリンク（すなわち、逆方向リンク）のために他の周波数レンジが使用されるであろう。一例として、ＧＳＭ８５０／携帯電話帯域レンジ（８２４〜８４９ＭＨｚ）がアップリンク用に使用され、８６９〜８９４ＭＨｚがダウンリンク用に使用される。
【００２８】
ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、ＧＰＳ１２０、ＧＳＭ１３０、及びＷＬＡＮシステム１４０のそれぞれのための１つ又は複数の周波数帯域をサポートする。一実施形態において、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、一度に１つの無線システムと通信を行い、他の実施形態では、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、一度に１つ以上の無線システムと通信を行う。ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００のトランシーバ１０４の回路４２０の種々の実施形態が説明される。
【００２９】
一般に、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００は、ＧＳＭのためのＴＤＭＡのための受信（ＲＸ）ダイバーシティを有する４つの周波数帯域をサポートし、ＧＳＭのためのＴＤＭＡのための送信（ＴＸ）ダイバーシティを有する４つの周波数帯域をサポートするトランシーバ１０４を備える。クワッド（quad）ＧＳＭバンドは、第１、第２、第３、及び第４のＧＳＭ送信バンド（ＧＴＸ１、ＧＴＸ２、ＧＴＸ３、ＧＴＸ４）と、第１、第２、第３、及び第４のＧＳＭ受信バンド（ＧＲＸ１、ＧＲＸ２、ＧＲＸ３、ＧＲＸ４）を有する。これらの４つの周波数帯域に加えて、トランシーバ１０４は、ＷＬＡＮ周波数送信バンド（ＷＴＸ）及びＷＬＡＮ周波数受信バンドをサポートする。トランシーバ１０４は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２と通信を行うＧＳＭ／ＷＬＡＮ部分４２２を備えてもよい。さらに、トランシーバ１０４は、ＧＰＳアンテナ３０４と通信を行うＧＰＳ部分４２４を備えてもよい。さらに、トランシーバ１０４のＧＳＭ／ＷＬＡＮ部分４２２は、スイッチ４１０、またはスイッチ４１０に加えて他のスイッチであるスイッチ４３６を備えてもよい。ＧＳＭ／ＷＬＡＮ部分４２２及びＧＰＳ部分４２４は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮ部分４２２のための信号を決定付けるＲＦユニット４２６と通信を行う。スイッチ４３６は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２と通信を行う１つ又は２つ以上の共通のＲＦポートを有する送信／受信Ｔ／Ｒスイッチであってもよい。
【００３０】
さらに、スイッチ４３６は、ＷＲＸ及びＷＴＸパスのためのデュプレクサ４５８と通信を行う。スイッチ４３６は、さらに、４つのＧＳＭ送信パスＧＴＸ１〜ＧＴＸ４のための２つの入力ＲＦポートを有する。スイッチ４３６は、また、ＧＭＳ受信パスＧＲＸ１及びＧＲＸ２のための２つの出力ＲＦポートを有する。スイッチ４３６は、１ビット又は複数ビットの信号である制御信号（ＣＴＲＬ）に基づいてどんな時にもＩ／ＯＲＦポートの１つに共通ＲＦポートを接続する。時間分割デュプレクス（ＴＤＤ)システムであるＧＳＭのために、異なる非オーバラッピング時間間隔又は時間スロットで、アップリンク及びダウンリンク送信が発生し、送信パス又は受信パスのみがいかなる時も活性化する。スイッチ４３６は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮ部分４２２がＧＳＭ又はＷＬＡＮ信号のいずれかを処理できるようにスイッチングを実行する。さらに、ＧＳＭ／ＷＬＡＮ部分４２２がＧＳＭを処理するとき、スイッチ４３６は、ＧＳＭ送信及び受信パスの間でスイッチングを実行する。
【００３１】
ＧＳＭ送信パスは、ＲＦユニット４２６からのＧＳＭ送信信号（ＧＴＸ１〜ＧＴＸ４）を受信して増幅する電力アンプ（ＰＡ）モジュール４４２を具備し、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２を介して送信するためのＧＳＭアップリンク信号を供給する。ＰＡモジュール４４２は、モデムプロセッサ４３２から来るゲインコントロール信号に基づいて調整される可変利得を有する。ゲインコントロール信号は、ＰＡモジュール４４２の利得を上げたり下げたりする。ＧＳＭアップリンク信号の振幅は、また、ゲインコントロール信号によって制御され、ＧＳＭアップリンク信号の位相は、ガウス最小偏移変調（ＧＭＳＫ；Gaussian minimum-shift keying）、位相偏移変調（ＰＳＫ；phase-shift keying）、オフセット直交位相偏移変調（ＯＱＰＳＫ；offset quadrature phase-shift keying）、直交振幅変調（ＱＡＭ；quadrature amplitude modulation）などの任意の変調を実現するためにモデムプロセッサ４３２によって制御される。ＧＳＭ送信及び受信パスは、例えば公的に入手可能な３ＧＰＰ  ＴＳ  ５１．０１０に記載されたＧＳＭシステム仕様を満たすように設計される。
【００３２】
第１のＧＳＭ受信パスＧＲＸ１及び第３のＧＳＭ受信パスＧＲＸ３は、それぞれ、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２から受信した信号をフィルタリングするＧＳＭフィルタ４４０及び４３８と、フィルタ４４０及び４３８からのフィルタリングされた信号を増幅する低ノイズアンプ（ＬＮＡ）４５４及び４５６を具備し、ＲＦユニット４２０にＧＳＭ受信信号（ＧＲＸ１及びＧＲＸ３）４２６を供給する。ＧＳＭフィルタ４４０及び４３８は、第１及び第２のＧＳＭ受信信号（ＧＲＸ１及びＧＲＸ３）と等しいバンド幅を持つ弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタで実現されたバンドパスフィルタである。また、ＧＳＭフィルタ４４０及び４３８は、大振幅の望ましくない信号（または妨害電波"jammers"）と、他の無線システムによって送信された他のバンド外の信号を排除する。
【００３３】
ＷＬＡＮ送信パスはフィルタ４６４、パワーアンプ４６６、及びアイソレータ４７０を具備する。フィルタ４６４は、ＲＦユニット４２６からのＷＴＸをフィルタリングし、フィルタリングされたＷＬＡＮ信号を供給する。フィルタ４６４は、バンド幅がＷＬＡＮ送信バンドと等しいバンド幅を有するＳＡＷフィルタで実現することが可能である。パワーアンプ４６６は、フィルタリングされたＷＬＡＮ信号を増幅し、ＷＬＡＮアップリンク信号を供給する。アイソレータ４７０は、ＷＬＡＮアップリンク信号をデュプレクサ４５８に結合し、デュプレクサ４５８からの信号がパワーアンプ４６６へ戻ってくるのを阻止し、パワーアンプ４６６にインピーダンス負荷を提供する。デュプレクサ４５８は、アイソレータ４７０からのＷＬＡＮアップリンク信号を、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２を介した送信のためにスイッチ４３６へ転送する。
【００３４】
また、デュプレクサ４５８は、スイッチ４３６を介して、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２からの受信信号を受信し、受信した信号をＷＬＡＮ受信パスへ転送する。デュプレクサ４５８は、ＷＬＡＮのために送信パスとメイン受信パスとの間の分離を提供し、これらの２つのパスのそれぞれのために望ましくない信号成分を除去し、全二重通信のためにこれらの２つの信号の同時動作を支持する。ＷＲＸパスは、ＬＮＡ４６０及びフィルタ４６２を具備する。ＬＮＡ４６０は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２からの受信信号を増幅し、増幅された受信信号を提供する。フィルタ４６２は、増幅された受信信号をフィルタリングし、ＷＲＸをＲＦユニット４２６に提供する。フィルタ４６２は、ＷＬＡＮ受信バンドＷＲＸと等しいバンド幅を有するＳＡＷフィルタで実現してもよい。デュプレクサ４５８は、ＷＲＸバンドを事前選択するためにフィルタリングを実行し、フィルタ４６２は、ＷＬＡＮ送信パスから来るＷＬＡＮアップリンク信号のリンケージを取り除くために追加のフィルタリングを提供する。
【００３５】
ＲＦユニット４２６は、すべての送信及び受信パスのために、ＧＳＭ及びＷＬＡＮ信号の信号調整を行う。ＧＳＭ受信信号及びＷＬＡＮ受信信号のそれぞれのために、ＲＦユニット４２６は、周波数ダウン変換、復調、フィルタリング、増幅、及び利得調整を行う。
ＧＳＭ送信信号及びＷＬＡＮ送信信号のそれぞれのために、ＲＦユニット４２６は、フィルタリング、増幅及び利得調整、変調、及び周波数アップ変換を行う。ＲＦユニット４２６は、スッパーヘテロダイン・アーキテクチャ又はダイレクトコンバージョン・アーキテクチャを利用しうる。スッパーヘテロダイン・アーキテクチャは、１つの段におけるＲＦから中間周波数（ＩＦ）への周波数ダウン変換と、他の段におけるＩＦからベースバンドへの（例えば直交）復調のような多段を使用しうる。ダイレクトコンバージョン・アーキテクチャは、単一段を使用して、復調及びＲＦから直接ベースバンドへの周波数ダウン変換を行う。同様に、スッパーヘテロダイン・アーキテクチャのための多段で、及びダイレクトコンバージョン・アーキテクチャのための単一段で、変調及び周波数アップ変換が実行される。また、ＲＦユニット４２６は、そのシステムによって採用された変調スキームに基づいて、当該技術分野において知られた技術を使用して、各無線システムのために変調及び復調を行う。例えば、ＧＳＭの変調は、オフセット位相ロックループ（ＯＰＬＬ）またはポーラー変調スキームで行われる。
【００３６】
さらに、ＧＳＭ／ＷＬＡＮ部４２２は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２に接続し、ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ３０２から受信信号を取得し、第１及び第２のダイプレクサ出力信号を、それぞれ第２及び第４のＧＳＭ受信パス（ＧＲＸ２及びＧＲＸ４）に供給するダイプレクサ４４４を具備する。第２のＧＳＭ受信パスは、第１のダイプレクサ出力信号をフィルタリングして増幅するフィルタ４４６及びＬＮＡ４５０を具備し、第２のＧＳＭ受信信号（ＧＲＸ２）をＲＦユニット４２６に供給する。第４のＧＳＭ受信パス（ＧＲＸ４）は、第２のダイプレクサ出力信号をフィルタリングして増幅するフィルタ４４８及びＬＮＡ４５２を具備し、第４のＧＳＭ受信信号（ＧＲＸ４）をＲＦユニット４２６に供給する。フィルタ４４６及び４４８は、それぞれ、第２及び第４のＧＳＭ受信バンドと等しいバンド幅を有するＳＡＷフィルタである。
【００３７】
変調器／復調器（モデム）プロセッサ４３２は、ＧＳＭ及びＷＬＡＮのベースバンドモデム処理を行う。各送信パスのために、モデムプロセッサ４３２は、データを符号化し、インターリーブし、変調して、データの変調シンボルであるデータシンボルを取得する。
モデムプロセッサ４３２は、さらに、無線システムに従って、データシンボル、及びパイロットの変調シンボルであるパイロットシンボル上で物理層の処理を行う。例えば、モデムプロセッサ４３２は、データ及びパイロットシンボルをチャンネル化し（または「カバー」）、スペクトル的に伸長し（または「スクランブル」）、データチップを取得する。
各受信パスのために、モデムプロセッサ４３２は、補完的物理層処理（例えば、スペクトル逆伸長（spectral despreading）及び逆チャンネル化（dechannelization））を行い、受信シンボルを取得し、さらに、受信シンボルを復調、デインターリーブ（deinterleave）、復号化して復号化されたデータを取得する。ＧＳＭのモデム処理については、３ＧＰＰ−ＴＳ−０５ドキュメントに記載されており、ＷＬＡＮのモデム処理は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ａ／ｂ／ｇ／ｎのようなＷＬＡＮ標準に準拠している。また、モデムプロセッサ４３２は、各受信パスのためのアナログ−デジタル変換、各送信パスのためのデジタル−アナログ変換を行う。図４Ｂに示されていないが、モデムプロセッサ４３２は、また、メモリユニット４２８、マルチメディアユニット（例えばカメラ）、Ｉ／Ｏユニット（例えばタッチスクリーン、ディスプレイユニット、キーボード、スピーカ、及び／又はマイク）などとインターフェイスするようにしてもよい。デムプロセッサ４３２は、１つ又は２つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で実現してもよい。
【００３８】
メインオシレータ４３４は、ＲＦユニット４２６及びモデムプロセッサ４３２に基準発振信号（予め定められた周波数で）を提供する。メインオシレータ４３４は、電圧制御型温度補償水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）または当該技術分野で知られた他の種類の発振器で実現される。ＲＦユニット４２６は、組み込まれた電圧制御発振器（ＶＣＯ）及び位相ロックループ（ＰＬＬ）を備えてもよい。１組のＶＣＯ及びＰＬＬは、別々に「同調（tuned）」される（すなわち周波数調節される）各信号パスのために使用される。各組のＶＣＯ及びＰＬＬは、メインオシレータ４３４から基準発振信号を受信し、所望の周波数のローカル発振（ＬＯ）信号を生成する。コントローラ４３０は、モデムプロセッサ４３２またはＲＦユニット４２６の動作を制御する。メモリ４２８は、コントラーラ４３０及びモデムプロセッサ４３２に記憶手段を提供する。
【００３９】
さらに、トランシーバ１０４は、ＧＰＳ信号をサポートするＧＰＳ部４２４を具備してもよい。ＧＰＳ部４２４は、ＧＰＳ用のＧＰＳアンテナ３０４と通信し、ＧＰＳアンテナ３０４から受信した信号をフィルタリングし、ＲＦユニット４２６にＧＰＳ受信信号を供給するフィルタ４６８を具備する。ＧＰＳアンテナ３０４は、図７を参照して後述するが、１．２２７ＧＨｚ及び／又は１．５７５ＧＨｚなどの１つ又は２つ以上のＧＰＳバンド用に設計される。フィルタ４６８は、例えば、ＧＰＳバンドと等しいバンド幅を有するＳＡＷフィルタで構成される。
【００４０】
図５を参照して、異なる幅及び長さを有するＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００の一実施形態の平面図が示されている。一態様において、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００は、ＰＣＢ５０８上にプリントされる。図５において、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００は、ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０２，５０６と、ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ部分５０４を備えて示されている。ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０２，５０６及びＷＬＡＮプリント曲折アンテナ部分５０４は、導電体１０６を介してトランシーバ１０４に接続される。ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０２，５０６及びＷＬＡＮプリント曲折アンテナ部分５０４は、ＰＣＢ５０８の片面又は両面にプリントされる。ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０２，５０６及びＷＬＡＮプリント曲折アンテナ部分５０４は、さらに、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００の付加的なインピーダンス同調のためにそれらの間に置かれたインダクタ（図示せず）を備えてもよい。一実施形態において、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００は、さらに、付加的な周波数バンド幅を提供するための抵抗（図示せず）を備えてもよい。
【００４１】
一実施形態において、ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０２は、アンテナトレースライン５０２ａ、アンテナトレースライン５０２ｂ、アンテナトレースライン５０２ｃ、アンテナトレースライン５０２ｄ、及びアンテナトレースライン５０２ｅ（まとめて５０２）を有する。アンテナトレースライン５０２ａ及び５０２ｂは、約８４ミリメートル（ｍｍ）〜約２８ｍｍの長さＬ1aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ａ及び５０２ｂは、約７０ミリメートル（ｍｍ）〜約４２ｍｍの長さＬ1aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ａ及び５０２ｂは、５６ｍｍの長さＬ1aを有する。アンテナトレースライン５０２ａは、約１５ｍｍ〜約５ｍｍの長さＬ2aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ａは、約１３ｍｍ〜約８ｍｍの長さＬ2aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ａは、１０ｍｍの長さＬ2aを有する。さらに、アンテナトレースライン５０２ａは、約３ｍｍ〜約１ｍｍの幅Ｗ3aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ａは、約３ｍｍ〜約２ｍｍの幅Ｗ3aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ａは、２ｍｍの幅Ｗ3aを有する。
【００４２】
一態様において、アンテナトレースライン５０２ｂは、約６０ｍｍ〜約２０ｍｍの長さＬ3aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ｂは、約５０ｍｍ〜約３０ｍｍの長さＬ3aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｂは、４０ｍｍの長さＬ3aを有する。アンテナトレースライン５０２ｂは、約１０ｍｍ〜約３ｍｍの幅Ｗ2aを有する。一態様において、アンテナトレースライン５０２ｂは、約８ｍｍ〜約５ｍｍの幅Ｗ2aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｂは、７ｍｍの幅Ｗ2aを有する。
【００４３】
一態様において、アンテナトレースライン５０２ｃは、約１３ｍｍ〜約４ｍｍの長さＬ6aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ｃは、約１１ｍｍ〜約７ｍｍの長さＬ6aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｃは、９ｍｍの長さＬ6aを有する。アンテナトレースライン５０２ｃは、約２６ｍｍ〜約９ｍｍの幅Ｗ1aを有する。一態様において、アンテナトレースライン５０２ｃは、約２１ｍｍ〜約１３ｍｍの幅Ｗ1aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｃは、１７ｍｍの幅Ｗ1aを有する。さらに、アンテナトレースライン５０２ｄとアンテナトレースライン５０２ｅを組み合わせた長さは、約２９ｍｍ〜約１０ｍｍの長さＬ4aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ｄとアンテナトレースライン５０２ｅを組み合わせた長さは、約２４ｍｍ〜約１４ｍｍの長さＬ4aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｄとアンテナトレースライン５０２ｅの長さは、１９ｍｍ〜約１４ｍｍの長さＬ4aを有する。
【００４４】
一態様において、アンテナトレースライン５０２ｄは、約１２ｍｍ〜約４ｍｍの長さＬ9aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ｄは、約１０ｍｍ〜約６ｍｍの長さＬ9aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｄは、８ｍｍの長さＬ9aを有する。アンテナトレースライン５０２ｄは、約５ｍｍ〜約２ｍｍの幅Ｗ4aを有する。一態様において、アンテナトレースライン５０２ｄは、約４ｍｍ〜約３ｍｍの幅Ｗ4aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｄは、３ｍｍの幅Ｗ4aを有する。
【００４５】
一態様において、アンテナトレースライン５０２ｅは、約３ｍｍ〜約１ｍｍの長さＬ5aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０２ｅは、約３ｍｍ〜約２ｍｍの長さＬ5aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｅは、２ｍｍの長さＬ5aを有する。アンテナトレースライン５０２ｅは、約９ｍｍ〜約３ｍｍの幅Ｗ5aを有する。一態様において、アンテナトレースライン５０２ｅは、約８ｍｍ〜約５ｍｍの幅Ｗ5aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０２ｅは、６ｍｍの幅Ｗ5aを有する。
【００４６】
一態様において、ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ部分５０４（アンテナトレースライン５０４）は、約２３ｍｍ〜約８ｍｍの長さＬ8aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０４は、約１９ｍｍ〜約１１ｍｍの長さＬ8aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０４は、１５ｍｍの長さＬ8aを有する。アンテナトレースライン５０４は、約７ｍｍ〜約２ｍｍの幅Ｗ6aを有する。一態様において、アンテナトレースライン５０４は、約６ｍｍ〜約４ｍｍの幅Ｗ6aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０４は、５ｍｍの幅Ｗ6aを有する。
【００４７】
一態様において、ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０６（アンテナトレースライン５０６）は、約３７ｍｍ〜約１２ｍｍの長さＬ7aを有する。他の態様において、アンテナトレースライン５０６は、約３１ｍｍ〜約１９ｍｍの長さＬ7aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０６は、２５ｍｍの長さＬ7aを有する。アンテナトレースライン５０６は、約８ｍｍ〜約３ｍｍの幅Ｗ7aを有する。一態様において、アンテナトレースライン５０６は、約６ｍｍ〜約４ｍｍの幅Ｗ7aを有する。好ましくは、アンテナトレースライン５０６は、５ｍｍの幅Ｗ7aを有する。
【００４８】
一実施形態において、アンテナトレースライン５０２ａ及びアンテナトレースライン５０２ｂは、ＰＣＢ５０８の下端からＰＣＢ５０８の上端まで、横方向に又は垂直方向に延長している。この実施形態において、図示するように、アンテナトレースライン５０２ｃは、アンテナトレースライン５０２ｃの一端からＰＣＢ５０８の他端の方へ、縦方向に又は水平方向に延長している。さらに、アンテナトレースライン５０２ｄは、ＰＣＢ５０８の上端からＰＣＢ５０８の下端まで横方向に又は垂直方向に延長している。アンテナトレースライン５０２ｅは、アンテナトレースライン５０２ｄの一端からアンテナトレースライン５０２ｂの方へ、縦方向に又は水平方向に延長している。一実施形態において、ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ部分５０４は、ＰＣＢ５０８の下端からＰＣＢ５０８の上端の方へ、横方向に又は垂直方向に延長しているが、アンテナトレースライン５０２ｅの手前で終端していることが好ましい。さらに、ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分５０６は、また、ＰＣＢ５０８の下端からＰＣＢ５０８の上端の方へ、横方向に又は垂直方向に延長しているが、アンテナトレースライン５０２ｅの手前で終端していることが好ましい。
【００４９】
本明細書で述べた代表的な実施形態において、「上」「下」「上方」「下方」などの用語は、添付図面の参照の便宜のために使用したものである。一般に、「上」「上方」「上方へ」及び同様な用語は、一般に垂直上方と考えられている方向を示し、「下」「下方」「下方へ」及び同様な用語は、一般に知られているように、逆方向又は垂直下方向を示す。この説明の目的のために、これらの用語の関係は、使用の文脈に、及び本発明のＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の動作にあると考えられる。一実施形態において、「下方」という用語は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の屋根１０８に取り付けるＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の下端を意味する。したがって、「上方」という用語は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の屋根１０８から離れたＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００の上端を意味する。
【００５０】
図６を参照すると、異なる幅と長さを有するＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ６００の他の実施形態の平面図が示されている。一態様において、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ６００は、ＰＣＢ６０６上にプリントされている。図６において、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ６００は、プリント曲折アンテナ部６０２とプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂを備えて示されている。プリント曲折アンテナ部６０２及びプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、導電体１０６を介してトランシーバ１０４に接続される。プリント曲折アンテナ部６０２及びプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、ＰＣＢ６０６の一面又は両面にプリントされる。プリント曲折アンテナ部６０２及びプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、さらに、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ６００の付加的なインピーダンス同調のためのそれらの間に置かれたインダクタ（図示せず）を具備してもよい。一実施形態において、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ６００は、さらに、付加的な周波数バンド幅を提供する抵抗（図示せず）を具備してもよい。
【００５１】
一実施形態において、プリント曲折アンテナ部６０２は、それぞれ２０個のプリント曲折アンテナ部６０２，６０２ａ〜６０２ｔ（まとめて６０２）の縦方向又は水平方向のアンテナトレースラインを具備する。一実施形態において、アンテナトレースライン６０２は、約１０４ｍｍ〜約３５ｍｍの長さＬ1bを有する。他の態様において、アンテナトレースライン６０２は、約８６ｍｍ〜約５２ｍｍの長さＬ1bを有する。好ましくは、アンテナトレースライン６０２は、６９ｍｍの長さＬ1bを有する。長さＬ1bは、アンテナトレースライン６０２のすべての曲がりを含む。一態様において、プリント曲折アンテナ部６０２及びプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、約３９ｍｍ〜約１３ｍｍの幅Ｗ1bを有する。他の態様において、プリント曲折アンテナ部６０２及びプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、約３２ｍｍ〜約２０ｍｍの幅Ｗ1bを有する。好ましくは、プリント曲折アンテナ部６０２及びプリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、２６ｍｍの幅Ｗ1bを有する。
【００５２】
一態様において、アンテナトレースライン６０４ａ及び６０４ｂは、約５４ｍｍ〜約１８ｍｍの長さＬ2bを有する。他の態様において、アンテナトレースライン６０４ａ及び６０４ｂは、約４５ｍｍ〜約２７ｍｍの長さＬ2bを有する。好ましくは、アンテナトレースライン６０４ａ及び６０４ｂは、３６ｍｍの長さＬ2bを有する。アンテナトレースライン６０４ａ及び６０４ｂは、約８ｍｍ〜約３ｍｍの幅Ｗ2bを有する。アンテナトレースライン６０４ａ及び６０４ｂは、約６ｍｍ〜約４ｍｍの幅Ｗ2bを有する。好ましくは、アンテナトレースライン６０４ａ及び６０４ｂは、５ｍｍの幅Ｗ2bを有する。
【００５３】
個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔは、約３ｍｍ〜約１ｍｍの長さＬ3bを有する。さらに、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔは、約２ｍｍ〜約１ｍｍの長さＬ3bを有する。好ましくは、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔは、２ｍｍの長さＬ3bを有する。Ｌ3bを、一実施形態におけるプリント曲折アンテナ部６０２全体の幅として考えるのが一般的であるかもしれないが、その寸法は長さとして示されている。図６からも分かるように、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅は、変更しうる。例えば、プリント曲折アンテナ部６０２の上部は、プリント曲折アンテナ部６０２の下部よりもわずかに広い幅の個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔを有するように示されている。一態様において、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅Ｗ3bは、約２３ｍｍ〜約８ｍｍである。他の態様において、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅Ｗ3bは、約１９ｍｍ〜約１２ｍｍである。好ましくは、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅Ｗ3bは、１５ｍｍである。さらに、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅Ｗ4bは、約３０ｍｍ〜約１０ｍｍである。また、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅Ｗ4bは、約２５ｍｍ〜約１５ｍｍである。好ましくは、個々のアンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの幅Ｗ4bは、２０ｍｍである。図示されているように、プリント曲折アンテナ部６０２の上部は幅Ｗ4bを有し、プリント曲折アンテナ部６０２の下部は幅Ｗ3bを有する。
【００５４】
一実施形態において、アンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔは、ＰＣＢ６０６の下端から縦又は水平に延長し、プリント曲折アンテナ部６０２の全体長さがＰＣＢ６０６の上端の方へ延長するように、お互いに実質上隣接して後及び前に曲折している。プリント曲折アンテナ部６０４ａ，６０４ｂは、ＰＣＢ６０６の下端からＰＣＢ６０６の上端の方へ垂直又は横に延長し、６０２ａ〜６０２ｔの幅が増加する点で終端している。一態様において、本明細書で記載されたいずれかの又はすべてのトレースラインは、銅などの導電性金属から作られる。
【００５５】
一実施形態において、対称的なプリント曲折ダイポールアンテナ６００及び７００は、さらに、それぞれ、活動的受信実施形態におけるＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の使用時に増幅回路のグランドとして使用される、ＰＣＢ５０８及び６０６の下側に置かれるグランドスポット（ground spot）を具備する。一態様において、アンテナトレースライン６０２ａ〜６０２ｔの長さ及び曲がりの数は、ＩＥ３Ｄなどの電磁気学的ソフトウェアを使用して選択され、特定用途のための５０オーム入力インピーダンスなどの望ましい抵抗を提供する。さらに、インピーダンス同調は、本明細書で記載したように、トレースラインの追加のカッティングに加えて、さらに、インダクタを使用して最適化される。
【００５６】
ＰＣＢ５０８及び６０６は、特定用途のための望ましい幅を有する。プリントアンテナトレースラインの幅は、特定用途のためのいずれかの望ましい幅である。ＰＣＢ５０８及び６０６は、さらに、それらの上に置かれた誘電体ボード（図示せず）を備えたブランドプレーン（図示せず）を具備する。一実施形態において、ＰＣＢ５０８及び６０６の誘電体ボードは、ＦＲ−４材料から構成され、約１．６ｍｍの厚さと４．４の比誘電率を有する。当該技術分野において理解されるように、ＰＣＢ５０８及び６０６の出力の構成は、他の構成を持ってもよく、誘電体ボードは、他の材料で構成されてもよく、異なる厚さを有していてもよく、動作可能なアンテナ実現手段を提供する。一実施形態において、これらのＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及びＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ６００のそれぞれの上の第２の「アーム」としてグランドパッドが使用され、そのパッドは、同時にＬＮＡグランドと働く。本明細書で記載されているように、アンテナトレースライン側に置かれたＬＮＡは、例えば、特定の受信機の感度を増加させる。
【００５７】
さらに当該技術分野で理解されるように、周波数バンド上のアンテナのインピーダンスを同調するための周波数バンド上で、ＲＦ信号などの信号を受信するためのバンド幅を調整するために、バンド幅上の利得を調整するために、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の物理パラメータが使用される。ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の出力が、抵抗成分のみを含むあるインピーダンスを有する場合（無効成分の値が等しい場合）、そしてＲＦ回路が同じ入力インピーダンスを有する場合、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）は１．０の値を有し、ＲＦ信号はＲＦ回路の中に完全に入力されるであろう（すなわち、ＲＦ回路から反射して戻ってくるＲＦ信号の部分がない）。
ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の出力インピーダンスとＲＦ回路の入力インピーダンスが一致しない場合、ＶＳＷＲは１．０の倍数まで増加し、比が高いほど、ＶＳＷＲが高くなり、ＲＦ回路のＲＦ入力インピーダンスの入力が低くなる。一実施形態において、これらの基本的なＲＦ原理は、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の構成を導くであろう。ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の構成におけるわずかな違いが、所望の用途の周波数範囲における同調に大きな影響を与えるので、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００及び６００の基本的構成の多くの組み合わせが、ＲＦ回路の抵抗（例えば５０オーム）を整合させるために、ある抵抗で（例えば５０オーム）、ここで述べたすべての受信機にＲＦ出力を提供するために使用されるであろう。
【００５８】
一実施形態において、ＧＰＳアンテナ３０４は、１．２２７ＧＨｚ周波数で動作する単一給電アンテナであり、他の実施形態において、ＧＰＳアンテナ３０４は、１．５７５ＧＨｚ周波数で動作する単一給電アンテナである。他の実施形態において、ＧＰＳアンテナ３０４は、１．２２７ＧＨｚ及び１．５７５ＧＨｚ周波数の両方で動作する単一給電デュアルバンドＧＰＳアンテナである。これらの実施形態の両方において、ＧＰＳアンテナ３０４は、例えば、シングルパッチアンテナ又はダブルパッチアンテナである。
【００５９】
ここで、図７Ａ〜Ｃを参照すると、単一給電デュアルバンドＧＰＳアンテナ７００の実施形態が示されている。デュアルバンドＧＰＳアンテナ７００は、上部パッチアンテナ７０２と下部パッチアンテナ７０４とを具備する。デュアルバンドＧＰＳアンテナ７００は、単一給電扁平円偏波（ＣＰ）マイクロストリップアンテナである。デュアルバンドＧＰＳアンテナ７００は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ１００内で、ＧＰＳアンテナ３０４の代わりに、またはＧＰＳアンテナ３０４に加えて置かれる。デュアルバンドＧＰＳアンテナ７００は、１．２２７ＧＨｚ及び１．５７５ＧＨｚ周波数の両方で動作する。上部パッチアンテナ７０２は、４．４の比誘電率を有する１．６ｍｍの厚さのＦＲ４基板上にプリントされた実質的に正方形のパッチである。上部パッチアンテナ７０２は、さらに、下部パッチアンテナ７０４にあるヴィア７０８を通って上部パッチアンテナ７０２を励起するコンタクト給電又はプローブ給電７１２を具備する。さらに、下部パッチアンテナ７０４は、下部パッチアンテナ７０４の下側に置かれたグランドプレーン７１０を有する。一態様において、グランドプレーン７１０は、１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法を有する。プローブ給電７１２は、ＧＰＳ受信機４０６に信号を供給するためのＲＦケーブル２０８に接続されている。
【００６０】
上部パッチアンテナ７０２と下部パッチアンテナ７０４の間に置かれているものは、薄い空気層７０６である。空気層７０６の厚さを変えることにより、上部パッチアンテナ７０２と下部パッチアンテナ７０４の周波数比が変わる。一態様において、上部パッチアンテナ７０２及び下部パッチアンテナ７０４の共振長Ｌ1及びＬ2は、それぞれ、ほぼ同じであるが、完全に等しくはない。それらは、一般に、１．２２７ＧＨｚの低ＣＰ周波数に依存するであろう。一実施形態において、上部パッチアンテナ７０２を励起するために、共振長Ｌ1がＬ2よりもわずかに大きいことが望ましい。一実施形態において、Ｌ1は、約６０ｍｍであり、８．５ｍｍの切り取られた側長ＬＣ1を有する対角を有する正方形である。そして、１．５７５ＧＨｚの所望の周波数における他のＣＰ動作、下部パッチアンテナ７０４は、望ましくは、約５９ｍｍの共振Ｌ2を有し、７．５ｍｍの切り取られた側長ＬＣ2を有する対角を有する正方形である。空気層７０６は、望ましくは、０．４５ｍｍである。下部パッチアンテナ７０４のために、１０−ｄｂのリターンロス（return loss）から決定され、取得されたインピーダンス・バンド幅は、５３ＭＨｚであり、または１．２２７ＧＨｚに関して約４．３％である。上部パッチアンテナ７０２のために、インピーダンス・バンド幅は、４４ＭＨｚであり、または１．５７５ＧＨｚに関して約２．８％である。
【００６１】
図８を参照すると、組み合わせＧＰＳ及び衛星デジタルオーディオ無線アンテナ（ＧＰＳ・ＳＤＡＲアンテナ）８００の実施形態が示されている。デュアルバンドＧＰＳアンテナ７００に関して上述したように、ＧＰＳ・ＳＤＡＲアンテナ８００は、ＧＰＳアンテナ３０４の代わりに、またはＧＰＳアンテナ３０４に加えて使用される。ＧＰＳ信号１２４は、右回りの円偏波（ＲＨＣＰ）信号であり、ＳＤＡＲＳは、左回りの円偏波（ＬＨＣＰ）信号であり、それらは、お互いのパッシブ性能を妨げることなく同時に動作する。ＧＰＳ・ＳＤＡＲアンテナ８００は、誘電材料１４の表面の上に置かれた第１の上部金属化エレメント８０２と第２の上部金属化エレメント８０４を具備する。第１の上部金属化エレメント８０２は、対向するカットコーナ８０６，８０８を有し、それによりＬＨＣＰ偏波アンテナエレメントが生成され、第２の上部金属化エレメント８０４は、直定規（straight-edge）の内部コーナ８１０，８１２（すなわち、垂直でないコーナ）を有し、それによりＲＨＣＰ偏波アンテナエレメントが生成される。給電ピン８１４が、第１の上部金属化エレメント８０２と直接接触し、誘電材料８１６を通って、実質的に矩形の下部金属化エレメント（図示せず）内に形成された開口８１８を通って垂直に延長している。図示されているように、誘電材料８１６は、給電ピン８１４が下部金属化エレメントに接触しないように絶縁している。
【００６２】
第２の上部金属化エレメント８０４は、第１の上部金属化エレメント８０２を画定する材料の実質上矩形のシートを取り囲む材料の実質上矩形のリング形状をなしている。第１及び第２の上部金属化エレメント８０２，８０４のそれぞれは、第１及び第２の上部金属化エレメント８０２，８０４を支持する誘電材料８１６と一体をなす誘電材料のリング８２０によって分離されている。第１及び第２の上部金属化エレメント８０２，８０４は、厚さＴを有し、誘電材料８１６の上部表面内に配置されて示されているが、第１及び第２の上部金属化エレメント８０２，８０４は、誘電材料８１６の上部表面の上に配置されてもよく、同様に、誘電材料の分離リング８２２も、誘電材料８１６の上部表面の上に置かれてもよい。一態様において、誘電材料８２２の外側リングが、第２の上部金属化エレメント８０４の外部周辺を取り囲むように上部表面の上に置かれている。ＧＰＳ・ＳＤＡＲアンテナ８００の一実施形態に関する追加の開示が、Ｙｅｇｉｎ等に対して２００７年８月７日に発行された米国特許第７，２５３，７７０号、Ｄｕｚｄａｒ等に対して２００８年７月２９日に発行された米国特許第７，４０５，７００号、およびＤｕｚｄａｒ等に対して２００７年１月１６日に発行された米国特許第７，１６４，３８５号に記載されているが、これらすべてを本明細書に参照として取り込む。当業者に一般的に知られているように、ＧＰＳ・ＳＤＡＲアンテナ８００は、ＲＦケーブル２０８又は他の導電体手段を介して、ＧＰＳアンテナ３０４と衛星デジタルオーディオ無線受信機（図示せず）に接続される。
【００６３】
図９を参照して、グラフ９００は、０オームに等しい抵抗を有するＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００を示す。グラフ９００から分かるように、周波数バンド幅の測定値は、約１６３８．７７ＭＨｚであり、８２４．００００ＭＨｚで始まり２４６２．７６６７ＭＨｚで終わる。図１０を参照して、スミスチャート１０００が示されているが、それは、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００の例示的なインピーダンスプロット１０２０を表示するのに使用される。ＲＦ信号パスの設計において、例えば、ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００が動作する周波数範囲におけるインピーダンスを分析するため、スミスチャート１０００の生成が可能なネットワークアナライザが使用される。スミスチャート１０００に示されているように、入力インピーダンスプロット１０２０は、５０オームのインピーダンスを有するＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００の入力インピーダンスを示す。ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ５００と回路４００及び４２０は、インピーダンス整合していないので、ＶＳＷＲ値は、１より大きい。
スミスチャートは、正規化されたインピーダンス平面１００２の上の誘導性インピーダンス（正の虚数部）１００６と、正規化されたインピーダンス平面１００２の下の容量性インピーダンス（負の虚数部）１００４とを規定する正規化されたインピーダンス平面１００２を有する。スミスチャート１０００において、マーカー１００８は、８２４．０００ＭＨｚで２２．９６オームのインピーダンス又は抵抗を示し、マーカー１０１０は、９６０．０００ＭＨｚで９１．４５オームのインピーダンスを示し、マーカー１０１２は、１７１０．０００ＭＨｚで３５．７８オームのインピーダンスを示し、マーカー１０１４は、２０３９．９６７ＭＨｚで３４．７３オームのインピーダンスを示し、マーカー１０１６は、２３８０．７６７ＭＨｚで２４．９０オームのインピーダンスを示し、マーカー１０１８は、２４６２．７６７ＭＨｚで３４．９３オームのインピーダンスを示す。
【００６４】
前記の詳細な説明は、ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナを実現するための数少ない実施形態のものであり、範囲を限定することを意図するものではない。当業者は、詳細な説明以外の他の領域において本発明を実施するために使用される方法及び変形例を容易に認識するであろう。以下の請求項は、多くの独自性を持って開示されたＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナの多数の実施形態を明記する。
【符号の説明】
【００６５】
１００：ＧＰＳ・ＧＳＭ・ＷＬＡＮアンテナ
１０２：乗物
１０４：トランシーバ
１０６：導線
１０８：屋根
１２０：ＧＰＳ
１３０：ＧＳＭ
１４０：ＷＬＡＮシステム
１４２：ルータ
１４６：インターネット
２０２：カバー
２０４：ベース
２０６：ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナハウジング
３０２：ＧＳＭ／ＷＬＡＮアンテナ
３０４：ＧＰＳアンテナ
４０２：ＧＳＭ受信機
４０４：ＷＬＡＮ受信機
４０６：ＧＰＳ受信機
４１０：電子スイッチ
４２６：ＲＦユニット
４２８：メモリ
４３０：コントローラ
４３２：モデムプロセッサ
４３４：メインオシレータ
４３６：スイッチ
４３８，４４０，４４６，４４８：ＧＳＭフィルタ
４４４，４５８：デュプレクサ
４６２，４６４：ＷＬＡＮフィルタ
４６８：ＧＰＳフィルタ
５００，６００：ＧＳＭ／ＷＬＡＮプリント曲折アンテナ
５０２，５０６：ＧＳＭプリント曲折アンテナ部分
５０８，６０６：ＰＣＢ
６０２，６０４：プリント曲折アンテナ部
７００：デュアルバンドＧＰＳアンテナ
７０２：上部パッチアンテナ
７０４：下部パッチアンテナ
７０６：空気層
７０８：ヴィア
７１２：プローブ給電
８０２：第１の上部金属化エレメント
８０４：第２の上部金属化エレメント
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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