(57)【要約】容量性の負荷が付与されたループアンテナおよび対応する放射方法が提供される。アンテナは、平衡フィードインターフェイスを有する変換ループと、容量性の負荷が付与されたループラジエーターを備える。一つの局面では、容量性の負荷が付与されたループラジエーターは平衡ラジエーターである。別の局面では、変換ループと容量性の負荷が付与されたループラジエーターとは物理的に接続されている。すなわち、変換ループと容量性の負荷が付与されたループラジエーターとは、両方のループ周辺によって共有されている部分を有する。あるいは、これらのループは物理的に互いに独立である。一つの局面では、周辺は長方形形状を有する。円や楕円のような他の形も可能である。
2008512974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性の負荷が付与されたループアンテナであって、アンテナが、
平衡フィードインターフェイスを有する変換ループと、
該変換ループに結合され、かつ、容量性の負荷が付与されたループラジエーターと
を備えるアンテナ。
【請求項２】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが平衡ラジエーターである、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、
第一終端部と第二終端部とを伴う準ループと、
該準ループの第一終端部と該準ループの第二終端部との間に置かれたブリッジ部と
を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記ブリッジ部が、誘電体ギャップコンデンサーと、集中要素コンデンサーとを含むグループから選択された要素である、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記準ループの第一終端部が、前記第二終端部の部分に平行に形成された部分を含み、
前記ブリッジ部が、該第一終端部と該第二終端部との平行部分の間に形成された誘電体ギャップコンデンサーである、
請求項３に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記変換ループがラジエーターインターフェイスを有し、
前記準ループが、変換ループラジエーターインターフェイスと結合された変換インターフェイスを有する、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記変換ループが第一の周辺を有し、
前記準ループが、第一の周辺と共通の、第二の周辺の一部を少なくとも伴う該第二の周辺を有する、
請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記変換ループが第一の側を伴う長方形の形状を有し、
前記準ループが該第一の側を伴う長方形の形状を有する、
請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記変換ループラジエーターインターフェイスが前記第一の側であり、
前記準ループ変換インターフェイスが該第一の側である、
請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記変換ループが第一の平面内にループ領域を有し、
前記準ループが第二の平面内にループ領域を有する、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記変換ループ第一の平面が、前記準ループ第二の平面と非同一平面である、請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記変換ループ第一の平面が、前記準ループ第二の平面と同一平面である、請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記準ループが、前記第一の側に直交する第二の側および第三の側と、該第一の側に平行な容量性の負荷が付与された第四の側とを有する、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記容量性の負荷が付与された第四の側が、
前記第二の側に接続された遠位終端と近位終端とを伴う前記第一終端部と、
前記第三の側に接続された遠位終端と近位終端とを伴う前記第二終端部と、
該第一終端部と該第二終端部との平行部分の間の前記ブリッジ部と
を含む、請求項１３に記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記第二の側が第一の長さを有し、前記第三の側が該第一の長さと等しくない第二の長さを有する、請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記第一の側が第三の長さを有し、前記容量性の負荷が付与された第四の側の第一の部分が第四の長さを有し、前記第二の部分が第五の長さを有し、該第四の長さと該第五の長さとの和が該第三の長さよりも大きい、請求項１５に記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記ブリッジ部が誘電体ギャップコンデンサーである、請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１８】
前記変換ループ平衡フィードインターフェイスが第一のインピーダンスを有し、前記ラジエーターインターフェイスが、該第一のインピーダンスと異なる第二のインピーダンスを有する、請求項６に記載のアンテナ。
【請求項１９】
前記変換ループが、第一の磁場と直交する、第一の周辺によって定義される第一の平面内にループ領域を有し、
前記準ループが、該第一の磁場と直交する、第二の周辺によって定義される第二の平面内にループ領域を有する、
請求項６に記載のアンテナ。
【請求項２０】
前記変換ループ第一の周辺が、前記準ループ第二の周辺と物理的に独立である、請求項１９に記載のアンテナ。
【請求項２１】
一表面を有する誘電体材料のシートを備え、
前記変換ループと前記準ループとが、該誘電体材料のシートの上に横たわるように形成された金属伝導トレースである、
請求項１７に記載のアンテナ。
【請求項２２】
前記誘電体材料のシートが、空洞第一エッジと空洞第二エッジとの間の前記誘電体材料表面に形成された空洞を含み、
前記準ループ第一終端部が該誘電体材料空洞第一エッジに沿って整列され、前記第二終端部が前記空洞第二エッジに沿って整列され、前記ブリッジ部が該空洞第一エッジと該空洞第二エッジとの間の該空洞に形成されたエアギャップコンデンサーである、
請求項２１に記載のアンテナ。
【請求項２３】
圧力誘起による電気的接触と、
一表面を有するシャシーと、
該シャシー表面の下にある、上面を有する誘電体材料のシートと、
前記変換ループと準ループの第一の側とが、該誘電体材料のシートの上に横たわって形成された金属伝導トレースであり、
前記準ループの第四の側が、該シャシー表面の上に形成された金属伝導トレースであり、
該準ループ第二の側および第三の側が、第一の側と第四の側とを接続する圧力誘起による接触において形成される、
請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項２４】
無線電話通信デバイスであって、該デバイスが、
電話トランシーバーと、
該トランシーバーに接続された、容量性の負荷が付与された平衡フィードループアンテナと
を備えるデバイス。
【請求項２５】
前記アンテナが、
平衡フィードインターフェイスを有する変換ループと、
容量性の負荷が付与されたループラジエーターと
を含む、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、平衡ラジエーターである、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、
第一終端部と第二終端部とを有する準ループと、
該準ループ第一終端部と該準ループ第二終端部との間に置かれたブリッジ部と、
を含む、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ブリッジ部が、誘電体ギャップコンデンサーと、集中要素コンデンサーとを含むグループから選択された要素である、請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記変換ループが第一の周辺を有し、
前記準ループが、第一の周辺に共通の第二の周辺の一部を少なくとも伴う該第二の周辺を有する、
請求項２８に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記変換ループが第一の側を伴う長方形の形状を有し、
前記準ループが該第一の側を伴う長方形の形状を有する、
請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記変換ループが、第一の磁場と直交する、第一の周辺によって定義された第一の平面内にループ領域を有し、
前記準ループが、該第一の場と直交する、第二の周辺によって定義された第二の平面内にループ領域を有する、
請求項２７に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記変換ループ第一の周辺が前記準ループ第二の周辺と物理的に独立である、請求項３１に記載のデバイス。
【請求項３３】
容量性の負荷が付与されたループアンテナを伴う無線電話通信ベースステーションであって、該ベースステーションが、
ベースステーショントランシーバーと、
容量性の負荷が付与された平衡フィードループアンテナと
を備えるベースステーション。
【請求項３４】
前記アンテナが、
平衡フィードインターフェイスを有する変換ループと、
容量性の負荷が付与されたループラジエーターと
を含む、請求項３３に記載のベースステーション。
【請求項３５】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、平衡ラジエーターである、請求項３４に記載のベースステーション。
【請求項３６】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、
第一終端部と第二終端部とを伴う準ループと、
該準ループ第一終端部と該準ループ第二終端部との間に置かれたブリッジ部と、
を含む、請求項３４に記載のベースステーション。
【請求項３７】
前記ブリッジ部が、誘電体ギャップコンデンサーと、集中要素コンデンサーとを含むグループから選択された要素である、請求項３６に記載のベースステーション。
【請求項３８】
容量性の負荷が付与されたループ放射方法であって、該方法が、
平衡フィードから、変換ループを介して第一の電流の流れを誘起することと、
該変換ループを介しての該第一の電流の流れに応答して、磁気近傍界を生成することと、
該磁気近傍界に応答して、容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して第二の電流の流れを誘起することと、
該容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介しての該電流の流れに応答して、電磁遠方界を生成することと、
を包含する方法。
【請求項３９】
前記変換ループと前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターの両方によって共有されるループ周辺部を介しての前記第一の電流の流れと前記第二の電流の流れとの組み合わせである、第三の電流の流れを生成すること
を、さらに包含する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記変換ループを介して前記第一の電流の流れに応答して磁気近傍界を生成することが、第一の平面に形成された変換ループ領域に直交する磁気近傍界を生成することを含み、
該磁気近傍界に応答して前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して前記第二の電流の流れを誘起することが、第二の平面に形成された容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する磁気近傍界を受け入れることを含む、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第一の平面に形成された前記変換ループ領域に直交する前記磁気近傍界を生成することと、前記第二の平面に形成された前記容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する前記磁気近傍界を受け入れることとが、該第一の平面と該第二の平面とが同一平面であることを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第一の平面に形成された前記変換ループ領域に直交する前記磁気近傍界を生成することと、前記第二の平面に形成された前記容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する前記磁気近傍界を受け入れることとが、該第一の平面と該第二の平面とが非同一平面であることを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記変換ループを介して前記第一の電流の流れを誘起することが、該変換ループ全部分を介して該第一の電流の流れだけを誘起することを含み、
前記容量性の負荷が付与されたループを介して前記第二の電流の流れを誘起することが、該容量性の負荷が付与されたループ全部分を介して該第二の電流の流れだけを誘起することを含む、
請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記平衡フィードから前記変換ループを介して前記第一の電流の流れを誘起することが、第一のインピーダンスを受け入れることを含み、
前記磁気近傍界に応答して前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して前記第二の電流の流れを誘起することが、該第一のインピーダンスを、該第一のインピーダンスとは異なる第二のインピーダンスへ変換することを含む、
請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
電磁遠方界を生成することが、平衡電磁遠方界を生成することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
閉じ込められた電場磁気ダイポールアンテナであって、該アンテナが、
平衡フィードインターフェイスを有する変換ループと、
電場閉じ込め部を伴う磁気双極子と、
を備えるアンテナ。
【請求項４７】
前記磁気双極子が、平衡ラジエーターである、請求項４６に記載のアンテナ。
【請求項４８】
前記磁気双極子が、第一終端部と第二終端部とを伴う準ループを含み、
前記電場閉じ込め部が、該準ループ第一終端部と該準ループ第二終端部との間に置かれている、
請求項４７に記載のアンテナ。
【請求項４９】
前記電場閉じ込め部が、誘電体ギャップコンデンサーと、集中要素コンデンサーとを含むグループから選択された要素である、請求項４８に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、出願人同一である同時係属中の米国出願第１０／９４０，９３５号、タイトル「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  Ａ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥＬＹ−ＬＯＡＤＥＤ  ＬＯＯＰ  ＡＮＴＥＮＮＡ」と関連しており、この関連出願は、ここにそのまま参照として組み込まれている。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般に無線通信と関連し、さらに特別には、無線通信アンテナと関連する。
【背景技術】
【０００３】
電話のような携帯用無線通信デバイスの大きさは、さらなる多機能を加えつつ、小さくなり続けている。その結果、設計者は、構成要素やデバイス・サブシステムのパフォーマンスを増大させ、かつ、大きさを小さくし、その一方でこれらの構成要素を不便な位置にパッケージしなければならない。このような重要な構成要素の一つが、無線通信アンテナである。このアンテナは、例えば電話トランシーバーやグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）受信機に接続され得る。
【０００４】
最先端の無線電話はいくつもの異なる通信バンドで動作することが期待される。アメリカ合衆国では、８５０メガヘルツ（ＭＨｚ）付近のセルラーバンド（ＡＭＰＳ）と，１９００ＭＨｚ付近のＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）バンドが使われている。他の通信バンドは、１８００ＭＨｚ付近のＰＣＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）とＤＣＳ、９００ＭＨｚ付近のＧＳＭシステム（Ｇｒｏｕｐｅ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ）、それに、８００から１５００ＭＨｚ付近のＪＤＣ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ）を含む。対象となる他のバンドは、１５７５ＭＨｚ付近のＧＰＳ信号、２４００ＭＨｚ付近のブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、１８５０から２２００ＭＨｚのワイドバンドコードディビジョンマルチプルアクセス（ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）（ＷＣＤＭＡ）である。
【０００５】
無線通信デバイスは、単純な円筒形のコイルまたはホイップ・アンテナを、一次的または二次的通信アンテナのどちらかとして使うことで知られている。インバーテッド−Ｆアンテナもまたよく知られている。アンテナの共振周波数はその電気的長さに応答し、その電気的長さは動作周波数波長の一部分を形成する。無線デバイスアンテナの電気的長さは、しばしば四分の一波長の倍数であり、例えば、５λ／４，３λ／４，λ／２，または、λ／４である。ただしλは動作周波数の波長で、有効波長は、アンテナ・ラジエーターの物理的長さと近似誘電定数とに応答する。
【０００６】
上述の従来の無線電話の多くは、不平衡信号フィードを伴うモノポールラジエータデザインまたは単一ラジエーターデザインを使用する。この種のデザインは、平衡錘として作用する、無線電話プリント基板グラウンドプレーンおよびシャシーに依存する。単一ラジエーターデザインはアンテナ全体の形状要素を縮小するように作用する。しかしながら、平衡錘は、近接する回路構成のデザインと位置の変化、および、使用中の近接する物体、すなわち、近くの壁との相互作用、または電話の持たれる方法に敏感である。平衡錘の敏感さの結果として、放射パターンと通信有効性とは有害な影響を与えられ得る。
【０００７】
平衡アンテナは、平衡ＲＦシステムで使用されるとき、ＲＦ雑音に敏感でない。両方のフィードは、同じ雑音を拾い、相殺されることが多い。さらに、平衡回路構成の使用は、グラウンドプレーンで循環する電流の総量を減少させ、受信機の感度を下げることを最小化する。
【０００８】
無線通信デバイス放射パターンが近接する物体に対してより敏感でないならば、有利である。
【０００９】
無線通信デバイスが、不平衡アンテナと同じくらい小さい形状要素を有する、平衡アンテナで製作される場合は、有利である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（詳細な記述）
本発明は、容量性の負荷が付与されたループラジエーターアンテナおよび方法を導入する。アンテナは平衡に保たれることにより、遠方界電磁パターンを劣化させる効果を低下させるための平衡錘の敏感性を最小にする。平衡アンテナは、また、グラウンド平面の放射に関係した電流の総量を減少させるように動作し、したがって、受信機の感度を向上させる。アンテナループは、電場を閉じ込め放射要素の全てのサイズ（長さ）を減少させるために、容量性負荷が付与されている。
【００１１】
したがって、容量性の負荷が付与されたループアンテナが提供される。アンテナは、平衡フィードインターフェイスを有する変換ループと、容量性の負荷が付与されたループラジエーターとを備える。一つの局面では、容量性の負荷が付与されたループラジエーターは、平衡ラジエーターである。あるいは、容量性の負荷が付与されたループラジエーターは、以下に示すように、準ループとブリッジ部とを含む準平衡ラジエーターであると考えられ得る。一つの局面では、変換ループと準ループとは物理的に接続されている。すなわち、変換ループは周辺を有し、準ループは変換ループ周辺によって共有された部分を少なくとも有する周辺を有する。あるいは、ループは互いに物理的に独立である。
【００１２】
別の局面では、周辺は長方形の形状を有する。円や楕円型のような他の形状も可能である。別の局面では、変換ループで形成された平面と準ループで形成された平面とは同一平面である。あるいは、二つの平面は平面的でなく、その一方で、両方の平面が変換ループで生成された共通の磁気近傍界に直交している。したがって、これらのループは接続されていようとなかろうと、結合される。
【００１３】
一般に、準ループは容量性の負荷が付与された側、または容量性の負荷が付与された周辺部分を有する。容量性の負荷が付与された側は、準ループの終端部の間に置かれたブリッジ部を含む。ブリッジ部は、誘電体ギャップまたは集中要素コンデンサーになり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１Ａは、本発明の容量性の負荷が付与されたループアンテナの平面図である。アンテナ１００は、平衡フィードインターフェイス１０４を有する変換ループ１０２を備える。平衡フィードインターフェイス１０４は、ライン１０６上の正の信号とライン１０８上の負の信号（正の信号に関連して考えられて）とを受け入れる。一部の局面では、ライン１０８上の信号は、ライン１０６上の信号の位相と１８０度ずれている。アンテナ１００は、また、容量性の負荷が付与されたループラジエーター（ＣＬＬＲ）１０９を備える。
【００１５】
一般的には、容量性の負荷が付与されたループラジエーター１０９は、平衡ラジエーターである。ダイポールアンテナは、平衡ラジエーターの便利な一例である。しかしながら、ＣＬＬＲ１０９の全てのサイズに有利に作用する容量性の負荷は、ラジエーターを不釣合いにする影響に対して、アンテナをさらに敏感にする。すなわち、アンテナは、常に完全な平衡ラジエーターではなく、または、限られた周波数の範囲でしか完全に平衡にならない。この理由から、ＣＬＬＲ１０９は時々、準平衡ラジエーターとして記述される。ＣＬＬＲ１０９は、準ループ１１０およびブリッジ部１１１を含む。ここに定義されるように、準ループ１１０は、実質的に閉じた、しかし、完全に（接触して）閉じていないループ終端部を有する。準ループ１１０は、第一の終端部１１０ａと第二の終端部１１０ｂとを有する。ブリッジ部１１１は、第一の終端部１１０ａと第二の終端部１１０ｂとの間に置かれている。ブリッジ部は誘電体ギャップコンデンサー（図１Ｂ参照）、または、集中要素コンデンサー（図１０参照）であり得る。しかしながら、以下に説明されるように、ブリッジ部は電場を閉じ込める働きをする他の要素であり得る。
【００１６】
すなわち、図１Ａのアンテナ１００は、閉じ込められた電場磁気ダイポールアンテナと理解され得る。上述のように、アンテナは、平衡フィードインターフェイス１０４を有する変換ループ１０２を備える。しかしながら、この局面では、アンテナはさらに、電場閉じ込め部１１１を伴う磁気双極子１０９を備える。すなわち、アンテナは、誘導性の要素として作用する準ループ１１０と、準ループ第一終端部１１０ａと準ループ第二終端部１１０ｂとの間に電場を閉じ込める部分１１１を備えると考えられ得る。磁気双極子１０９は、平衡ラジエーターまたは準平衡なものであり得る。上述のように、電場閉じ込め部１１１は、誘電体ギャップコンデンサーまたは集中要素コンデンサーであり得る。電場閉じ込め部は、第一および第二終端部１１０ａ／１１０ｂの間の全ての電場を実質的に結合または伝導する。ここで使われるように、「電場を閉じ込める」は、アンテナによって放射された近傍界がほとんど磁気的であることを意味する。したがって、生成された磁場は、環境または近接する物体とわずかしか相互作用を有しない。減少された相互作用は、アンテナ有効性の全てに肯定的に強い影響を与える。
【００１７】
変換ループ１０２はラジエーターインターフェイス１１２を有し、準ループ１１０は変換ループラジエーターインターフェイス１１２に結合された変換インターフェイス１１４を有する。図１Ａに示されるように、変換ループ１０２と準ループ１１０とは物理的に接続されている。すなわち、変換ループ１０２は第一の周辺を有し、準ループ１１０は第二の周辺を有し、少なくとも第二の周辺の一部は第一の周辺と共通している。図に示されるように、ループ１０２とループ１１０とは、ほぼ長方形の形状をしている。このように、変換ループ１０２は、ラジエーターインターフェイス１１２である第一の側を有する。同様にして、準ループ１１０は、変換インターフェイス１１４である第一の側を有する。側１１２と側１１４は同じであることに注意する。変換ループ１０２は、インピーダンス変換機能を実行する。すなわち、変換ループ平衡フィードインターフェイス１０４は、（平衡フィード１０６／１０８と共役的に整合した）第一のインピーダンスを有し、ラジエーターインターフェイス１１２は、第一のインピーダンスと異なる第二のインピーダンスを有する。したがって、準ループ変換インターフェイス１１４は、ラジエーターインターフェイス第二のインピーダンスと共役的に整合したインピーダンスを有する。変換ループの周辺は、側１１２，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃの和である。準ループ１１０の周辺は、側１１４，１２０，１２２，１２４の和である。
【００１８】
単純化のために、本発明は、長方形の形状のループの内容で記述されている。しかしながら、変換ループ１０２と準ループ１１０とはどのような特別な形にも制限されない。例えば、図示されていない他のバリエーションにおいて、変換ループと準ループ１１０は、多数の直線部で形成された、実質的に円、楕円になり得る（すなわち、五角形の形）。特別な形に依存して、ラジエーターインターフェイス１１２と変換インターフェイス１１４とを「側」と呼ぶのは必ずしも正確ではない。さらには、変換ループ１０２と準ループ１１０とは、同じ形状に形成される必要がない。たとえ変換ループ１０２と準ループ１１０とが実質的に同じ形状に形成された場合でも、周辺または周辺に囲まれた領域は同じである必要はない。「実質的に」という言葉が上で使われているが、これは、準ループ１１０の容量性の負荷が付与された四番目の側１２４（第一と第二の終端部１１０ａ／１１０ｂ）が、典型的には準ループが幾何学的に完全な形に形成されるのを妨げるからである。例えば、図１Ａの準ループ１１０は長方形形状であるが、完全な長方形ではない。
【００１９】
図２は、図１Ａのアンテナの物理的に独立なループバリエーションの斜視図である。このバリエーションでは、変換ループ１０２と準ループ１１０とは物理的に接続されていない。言い換えると、変換ループ１０２と準ループ１１０とは電流を全く共有していない。したがって、変換ループ１０２は、第一の周辺によって定義され、第一の磁場（近傍界）２０４に直交する第一の平面２０２（仮想的に示される）内に、ループ領域２００を有する。準ループ１１０は、第二の周辺によって定義され、第一の磁場２０４に直交する、（仮想的な）第二の平面２０８内に、ループ領域２０６を有する。図に示されるように、変換ループ１０２第一周辺は、準ループ１１０第二周辺と物理的に独立である。
【００２０】
図１Ａまたは図２を参照して、アンテナ１００の一つの局面では、（図に示されるように）第一平面２０２と第二平面２０８とは同一平面である。
【００２１】
図３は、図１Ａのアンテナの第二のバリエーションを示す斜視図である。このバリエーションでは、変換ループ第一平面２０２は第二平面２０８と非同一平面である。図１Ｂのアンテナと同様に、変換ループ１０２と準ループ１１０とは物理的に接続されているように示されているが、図２のアンテナと同様に、第一の平面２０２と第二の平面２０８とは、本発明の物理的に独立なループのバージョンにおいて、非同一平面でもあり得る。
【００２２】
示されるように、第一の平面２０２および第二の平面２０８は非同一平面であり（または、図１Ｂと図２のように同一平面であり）、その一方で変換ループ１０２によって生成された近傍界に直交している。図１Ｂ、図２、および、図３において、第一と第二の平面２０２／２０８は平らなものとして示されている。図示されていない別の局面では、平面は曲げられていたり折り曲げられたりした表面を有する。
【００２３】
図１Ｂは、図１Ａのアンテナの物理的に依存したループバリエーションの平面図である。準ループ第一終端部１１０ａは、第二終端部１１０ｂの一部に平行に形成された部分を含む。言い換えると、第一終端部１１０ａと第二終端部１１０ｂとは、重なり合う部分を有する、または、両方隣り合って平行な部分を有する。別の言い方では、平行な、または、重なり合った部分のために、第一終端部１１０ａと第二終端部１１０ｂとの和は四番目の側１２４より大きい。この場合、ブリッジ部１１１は、第一終端部１１０ａと第二終端部１１０ｂとの平行な部分の間に形成された誘電体ギャップコンデンサーである。
【００２４】
図１Ｂまたは図２を参照して、準ループ１１０は第一の側１１４に直交する第二の側１２０および第三の側１２２と、第一の側１１４に平行な容量性の負荷が付与された四番目の側１２４とを有する。容量性の負荷が付与された四番目の側１２４は、二番目の側１２０に接続された遠位終端１２８と近位終端１３０とを伴う第一終端部１１０ａを含む。第二終端部１１０ｂは、第三の側１２２に接続された遠位終端１３４と近位終端１３５を有する。ブリッジ部（誘電体ギャップコンデンサー）１１１は、第一部分１１０ａと第二部分１１０ｂとの間に形成される。例えば、誘電体は空気であり得る。上述のとおり、第一の側１１４、第二の側１２０、第三の側１２２、および、容量性の負荷が付与された側１２４の組み合わせが、準ループ周辺を定義する。
【００２５】
第二の側１２０は第一の長さ１４０を有し、第三の側１２２は、第一の長さ１４０と等しくない第二の長さ１４２を有する。第一の側１１４は第三の長さ１４４を有し、第一終端部１１０ａは第四の長さ１４６を有し、第二終端部１１０ｂは第五の長さ１４８を有する。このバリエーションでは、第四の長さ１４６と第五の長さ１４８との和は、第三の長さ１４４より大きい。他の長方形の形のバリエーションでは、図５Ａと図５Ｂを参照すると、二番目と三番目の側１２０／１２２は同じ長さである。すなわち、二番目と三番目の側１２０／１２２は垂直平面で同じ長さであり、その一方で第一終端部１１０ａと第二終端部１１０ｂとは水平面で接触を避けるように角度が付けられ、誘電体ギャップコンデンサーを形成している。容量は部分１１０ａ／１１０ｂの間の距離１３２と重なり合い１２６の度合いとの関数であり、第一終端部１１０ａと第二終端部１１０ｂとの間の重なり合いまたは平行部１２６は、誘電体ギャップ容量を定義するのを助ける。
【００２６】
図４Ａと図４Ｂは、図１Ａのアンテナの第三のバリエーションの、それぞれ、平面図と部分断面図である。図示されているのは、表面４０２を有する誘電体材料４００のシートである。例えば、誘電体シートはＦＲ４材料か、ＰＣＢの部分であり得る。変換ループ１０２と準ループ１１０とは、誘電体材料４００のシートの上に横たわるように形成された金属伝導性トレースである。例えば、トレースは、１／２オンスの銅であり得る。誘電体材料４００は空洞４０４を含む。空洞４０４は、空洞第一エッジ４０６と空洞第二エッジ４０８との間の誘電体材料表面４０２に形成される。準ループ第一終端部１１０ａは誘電体材料空洞第一エッジ４０６に沿って整列され、第二終端部１１０ｂは空洞第二エッジ４０８に沿って整列される。図に示されるように、ブリッジ部１１１は、空洞第一および第二エッジ４０６／４０８の間の空洞４０４に形成されたエアギャップコンデンサーである。あるいは、空洞４０４は空気以外の誘電体で満たされ得る。
【００２７】
図５Ａと図５Ｂは、図１Ａのアンテナの第四のバリエーションの、それぞれ、平面図と断面図である。図に示されているのは、表面５０２を有するシャシー５００である。この例では、表面５０２はシャシーの内側表面である。上面５０６を有する誘電体材料５０４のシートが、シャシー表面５０２の下に横たわっている。変換ループ１０２と準ループ第一の側１１４とは、誘電体材料上面の上に横たわるように形成された金属伝導性トレースである。あるいは、図示されていないが、トレースは、誘電体シート５０４の内部でも、または、反対側の表面上においてもあり得る。部分１１０ａと１１０ｂとを有する、準ループの第四の側１２４は、シャシー表面５０２の上に形成された金属伝導性トレースである。あるいは図示されていないが、容量性の負荷が付与された第四の側１２４は、シャシー外側の表面、シャシーの内部、または、シャシー内の異なるレベルで、すなわち、内側と外側との表面上に形成される。
【００２８】
圧力誘起による電気的接触５０８は準ループの第二の側１２０を形成し、圧力誘起による電気的接触５１０は準ループの第三の側１２２を形成し、第一の側１１４を第四の側１２４に接続する。例えば、圧力誘起による接触５０８／５１０はポーゴーピンまたはスプリングスリップであり得る。図に示されるように、第一終端部１１０ａと第二終端部１１０ｂとは、それらが接触せずに誘電体ギャップコンデンサーを形成するように、水平面で角度を付けられている。あるいは、図示されていないが、第一終端部１１０ａはシャシーの底面５０２に載置され得、第二終端部１１０ｂはシャシーの上面５１２に設置され得る。この例では、図示されていないが、シャシー上面トレースとインターフェイスをとる圧力誘起による接触は、シャシー底面トレースとインターフェイスをとる接触より長く、部分１１０ａ／１１０ｂは接触を避けるために水平面で角度を付けられる必要がない。
【００２９】
図６は、図１Ａのアンテナの第五のバリエーションの描写である。このバリエーションでは、準ループ第二の平面２０８は磁場近傍界２０４と完全に直交していない。この図には示されていないが、本発明のバリエーションは、図２の物理的に独立なループアンテナにインプリメントされる。
【００３０】
図１０は、図１Ａのアンテナの第六のバリエーションの描写である。図に示されるように、ブリッジ部１１１は集中要素コンデンサーである。
【００３１】
図１１は、図１Ａのアンテナの第七のバリエーションの描写である。図に示されるように、ブリッジ部１１１は、準ループ１１０の中心へ折り曲げられた重なり合い１２６を有する第一および第二終端部１１０ａ／１１０ｂの間に形成された誘電体ギャップコンデンサーである。
【００３２】
図１２は、図１Ａのアンテナの第八のバリエーションの描写である。図に示されるように、ブリッジ部１１１は誘電体ギャップコンデンサーである。第一および第二終端部は、中心に向かって、かつ、準ループ１１０の中心から外に向かって折り曲げられた重なり合い１２６を有する。言い換えると、第一および第二終端部１１０ａ／１１０ｂの平行または重なり合った部分は、準ループ周辺を形成する第一および第二終端部の他の部分に対して垂直である。
【００３３】
図１３は、図１Ａのアンテナの第九のバリエーションの描写である。図に示されるように、ブリッジ部１１１は、インターデジタル誘電体ギャップコンデンサーである。図１１、図１２、および、図１３は、第一および第二終端部の重なり部分または平行な部分を形成することが可能な多くの方法のうちのたった三つを描いたに過ぎない。本発明は、特別な第一および第二終端部の形状に制限されるものではない。
【００３４】
図７は、本発明の携帯用無線電話通信デバイスの容量性の負荷が付与されたループアンテナの概略ブロック図である。無線電話デバイス７００は電話トランシーバー７０２を備える。本発明は、特別な通信方式に制限されず、すなわち、方式はＣＤＭＡまたはＧＳＭであり得る。デバイス７００は周波数の特別な範囲に制限されるものでもない。無線デバイス７００は、また、容量性の負荷が付与された平衡フィードループアンテナ７０４を備える。アンテナ７０４の詳細は、図１Ａから図６と図１０から図１３の説明で提供され、簡潔さのため繰り返されない。図５Ａと図５Ｂまたは図６に示されるアンテナのバリエーションは、携帯用無線電話に使用され得る特別な実装の例である。また本発明は、ツーウェイラジオ（ｔｗｏ−ｗａｙ  ｒａｄｉｏ）やＧＰＳ受信機のような他の携帯用無線デバイスに適用することにより、いくつかの例を指摘可能である。
【００３５】
図８は、容量性の負荷が付与されたループアンテナを用いた、本発明の無線電話通信ベースステーションの概略ブロック図である。ベースステーション８００は、ベースステーショントランシーバー８０２を備える。この場合も、本発明は、特別な通信方式または周波数バンドに制限されない。ベースステーション８００は、また、上述のとおり、容量性の負荷が付与された平衡フィードループアンテナ８０４を備える。ベースステーションは、複数の容量性の負荷が付与されたループアンテナ８０４を使用し得る。本発明のアンテナは、有利に、独立したアンテナ間のカップリングを減少させ、アンテナシステムの全体的なサイズを減少させる。
【００３６】
（機能的な記述）
図９は、本発明の容量性の負荷が付与されたループ放射方法を図示したフローチャートである。方法は、明快さのために一連の番号付けされたステップとして描かれているが、順番は明示的に述べられない場合は番号付けから推測されるべきではない。これらのステップの一部は、並行して実行され、または、シーケンスの厳密な順番の維持を要求しないで実行されてスキップされることが、理解されるべきである。方法はステップ９００で開始される。
【００３７】
ステップ９０２は、平衡フィードから変換ループを介して、第一の電流の流れを誘導する。ステップ９０４は、変換ループを介しての第一の電流の流れに応答して、磁気近傍界を生成する。ステップ９０６は、磁気近傍界に応答して、容量性の負荷が付与されたループラジエーター（ＣＬＬＲ）を介して第二の電流の流れを誘起する。ステップ９０８は、容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介しての電流の流れに応答して電磁遠方界を生成する。上述のとおり、ＣＬＬＲは準ループとブリッジ部とを含む。言い換えると、ステップ９０８は、電場を閉じ込めることによって、電磁遠方界を生成する。ステップ９０８は平衡電磁遠方界を生成し得る。一般に、これらのステップは送信プロセスを定義する。しかしながら、おそらく順番が異なる同じステップはまた、放射された信号の受信プロセスを記述することが理解されるべきである。
【００３８】
一部の局面では、ループが物理的に接続される（図１Ｂ参照）ときなどに、さらなるステップ、ステップ９０７、が第三の電流の流れを生成し、その第三の電流の流れは、変換ループと容量性の負荷が付与されたループラジエーターの両方によって共有されるループ周辺部分を介しての第一および第二の電流の流れの組み合わせである。例えば、第一および第二の電流は相殺する傾向にあり得、ゼロのネット（第三の）電流を生成し得る。一般には、より完全な平衡ラジエーターは、第三の電流の流れのもっと低い値を結果として得る。
【００３９】
別の局面では、ステップ９０４で変換ループを介しての第一の電流の流れに応答して磁気近傍界を生成することは、第一の平面に形成された変換ループ領域に直交する磁気近傍界を生成することを含む。次いで、磁気近傍界に応答して容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して第二の電流の流れを誘起すること（ステップ９０６）は、第二の平面に形成された容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する磁気近傍界を受け入れることを含む。
【００４０】
例えば、第一の平面に形成された変換ループ領域に直交する磁気近傍界を生成すること（ステップ９０４）、および、第二の平面に形成された容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する磁気近傍界を受け入れること（ステップ９０６）は、第一および第二の平面が同一平面であることを含み得る（図１Ａ参照）。別の局面では、第一および第二の平面は、（近傍界に直交したままであるが）非同一平面であり、図３を参照されたい。他の局面では、ＣＬＬＲ第二平面は、ステップ９０４で生成された近傍界に直交しない（図６参照）。
【００４１】
別の局面では、ループは物理的に独立であり、図２を参照されたい。次いで、変換ループを介して第一の電流の流れを誘起すること（ステップ９０２）は、変換ループの全ての部分を介して第一の電流の流れだけを誘起することを含む。容量性の負荷が付与されたループを介して第二の電流の流れを誘起すること（ステップ９０６）は、容量性の負荷が付与されたループ全ての部分を介して第二の電流の流れだけを誘起することを含む。言い換えると、変換ループとＣＬＬＲとは、いかなる電流の流れも共有しない。
【００４２】
異なる局面では、平衡フィードから変換ループを介して第一の電流の流れを誘起すること（ステップ９０２）は、平衡フィードから第一のインピーダンスを受け入れることを含む。次いで、磁気近傍界に応答して容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して第二の電流の流れを誘起すること（ステップ９０６）は、第一のインピーダンスを、第一のインピーダンスとは異なる第二のインピーダンスへ変換することを含む。言い換えると、変換ループは、平衡フィードとＣＬＬＲとの間のインピーダンス変換機能を提供する。
【００４３】
容量性の負荷が付与された平衡フィードループアンテナと、容量性の負荷が付与されたループ放射方法とが提供されている。閉じ込められた電場磁気双極子もまた示されている。ループの形状、ループの方向、ブリッジと電場閉じ込め部分、物理的な実装、および、使用の一部の特別な例が、本発明を明確にするために、与えられている。しかしながら、本発明は、単にこれらの例に制限されるものではない。他のバリエーションと実施形態とを当業者は思いつくであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の容量性の負荷が付与されたループアンテナの平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａのアンテナの物理的に依存するループのバリエーションの平面図である。
【図２】図２は、図１Ａのアンテナの物理的に独立なループのバリエーションの斜視図である。
【図３】図３は、図１Ａのアンテナの第二のバリエーションを示す斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１Ａのアンテナの第三のバリエーションの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１Ａのアンテナの第三のバリエーションの部分断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１Ａのアンテナの第四のバリエーションの平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１Ａのアンテナの第四のバリエーションの断面図である。
【図６】図６は、図１Ａのアンテナの第五のバリエーションの描写である。
【図７】図７は、本発明の携帯用無線電話通信デバイスの容量性の負荷が付与されたループアンテナの概略ブロック図である。
【図８】図８は、容量性の負荷が付与されたループアンテナを有する本発明の無線電話通信ベースステーションの概略ブロック図である。
【図９】図９は、本発明の容量性の負荷が付与されたループ放射方法を図示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、図１Ａのアンテナの第六のバリエーションの描写である。
【図１１】図１１は、図１Ａのアンテナの第七のバリエーションの描写である。
【図１２】図１２は、図１Ａのアンテナの第八のバリエーションの描写である。
【図１３】図１３は、図１Ａのアンテナの第九のバリエーションの描写である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008512974.tif 000013
【図９】
2008512974.tif 000014
【図１０】
2008512974.tif 000015
【図１１】
2008512974.tif 000016
【図１２】
2008512974.tif 000017
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月7日(2007.3.7)
【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】
変換ループ周辺と、該変換ループ周辺の第一の側の平衡フィードインターフェイスとを有する変換ループと、
該変換ループに結合され、かつ、ラジエーター周辺を有する、容量性の負荷が付与されたループラジエーターと
を備え、
該ラジエーター周辺が、少なくとも該変換ループ周辺と共通の周辺部分を有する、
アンテナ。
【請求項２】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、
第一終端部と第二終端部とを伴う準ループと、
該準ループ第一終端部と該準ループ第二終端部との間に置かれたブリッジ部であって、容量性の要素を備える該ブリッジ部と
を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記ブリッジ部が、誘電体ギャップコンデンサーと、集中要素コンデンサーとを含むグループから選択された要素である、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記変換ループが第一の平面内にループ領域を有し、
前記準ループが第二の平面内にループ領域を有する、
請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記変換ループ第一の平面が、前記準ループ第二の平面に直交する、請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記変換ループ平衡フィードインターフェイスが第一のインピーダンスを有し、前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターのラジエーターインターフェイスが、該第一のインピーダンスと異なる第二のインピーダンスを有する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
一表面を有する誘電体材料のシートをさらに備え、
前記変換ループと前記準ループとが、誘電体材料のシートの上に横たわるように形成された金属伝導トレースである、
請求項３に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記誘電体材料のシートが、空洞第一エッジと空洞第二エッジとの間の前記誘電体材料表面に形成された空洞を含み、
前記準ループ第一終端部が前記誘電体材料空洞第一エッジに沿って整列され、前記第二終端部が該空洞第二エッジに沿って整列され、前記ブリッジ部が該空洞第一エッジと該空洞第二エッジとの間の該空洞に形成されるエアギャップコンデンサーである、
請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
圧力誘起による電気的接触と、
一表面を有するシャシーと、
該シャシー表面の下にある、上面を有する誘電体材料のシートとをさらに備え、
前記変換ループと準ループの第一の側とが、該誘電体材料のシートの上に横たわって形成された金属伝導トレースであり、
準ループの第四の側が、該シャシー表面上に形成された金属伝導トレースであり、
該準ループの第二の側と該準ループの第三の側とが、前記第一の側を該第四の側へ接続する圧力誘起による接触において形成される
請求項３に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターが、
電場閉じ込め部を伴う磁気双極子である、
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記磁気双極子が、第一終端部と第二終端部とを伴う準ループを含み、
前記電場閉じ込め部が、該準ループ第一終端部と該準ループ第二終端部との間に置かれている、
請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記電場閉じ込め部が、誘電体ギャップコンデンサーと、集中要素コンデンサーとを含むグループから選択された要素である、請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１３】
アンテナを動作させるための方法であって、該方法が、
平衡フィードから変換ループを介して第一の電流の流れを誘起することと、
該変換ループを介しての該第一の電流の流れに応答して、磁気近傍界を生成することと、
該磁気近傍界に応答して、容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して第二の電流の流れを誘起することと、
該容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介しての該電流の流れに応答して、電磁遠方界を生成することと、
該変換ループと該容量性の負荷が付与されたループラジエーターの両方によって共有されるループ周辺部を介しての該第一の電流の流れと第二の電流の流れとの組み合わせである、第三の電流の流れを生成することと
を包含する方法。
【請求項１４】
前記変換ループを介しての前記第一の電流の流れに応答して磁気近傍界を生成することが、第一の平面に形成された変換ループ領域に直交する磁気近傍界を生成することを含み、
該磁気近傍界に応答して容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して前記第二の電流の流れを誘起することが、第二の平面に形成された容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する磁気近傍界を受け入れることを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一の平面に形成された前記変換ループ領域に直交する磁気近傍界を生成することと、前記第二の平面に形成された容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する磁気近傍界を受け入れることとが、該第一の平面と第二の平面とが同一平面であることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第一の平面に形成された前記変換ループ領域に直交する磁気近傍界を生成することと、前記第二の平面に形成された容量性の負荷が付与されたループラジエーター領域に直交する磁気近傍界を受け入れることとが、該第一の平面と第二の平面とが非同一平面であることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記変換ループを介して前記第一の電流の流れを誘起することが、該変換ループ全部分を介して該第一の電流の流れだけを誘起することを含み、
前記容量性の負荷が付与されたループを介して前記第二の電流の流れを誘起することが、該容量性の負荷が付与されたループ全部分を介して該第二の電流の流れだけを誘起することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
平衡フィードから前記変換ループを介して第一の電流の流れを誘起することが、第一のインピーダンスを受け入れることを含み、
前記磁気近傍界に応答して前記容量性の負荷が付与されたループラジエーターを介して第二の電流の流れを誘起することが、該第一のインピーダンスを、該第一のインピーダンスとは異なる第二のインピーダンスへ変換することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
電磁遠方界を生成することが、平衡電磁遠方界を生成することを含む、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2008512974.tif 000019
2008512974.tif 000020
2008512974.tif 000021