(57)【要約】  誘電体装荷バックファイヤヘリカルアンテナは、円筒状のセラミックコア（１２）と、コアの中を軸方向に通ってコアの遠端面に達し、コアの外側に設けられたヘリカル導体（１０Ａ〜１０Ｄ）に接続される給電構造とを有する。コアの近端面（１２Ｐ）には、給電構造と同軸の空所（２１）が開かれている。コアの一部を取り巻く導電性のバラン層（２０）は、コアの近端面及び空所の壁（２１）を覆うことによって、空所の中に突き出た給電構造の部分にヘリカル素子（１０Ａ〜１０Ｄ）を接続する。該空所を設け、バランの長さの一部を該空所の中に収めることによって、誘電体装荷バックファイヤアンテナの大きさ及び重量を低減させることが可能になる。
2008520143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００ＭＨｚを超える周波数での動作用の誘電体装荷アンテナであって、
５を超える相対誘電率を有する固体材料の誘電性コアと、
前記コアの外表面上に又は前記コアの外表面に隣接して設けられたアンテナ素子構造と、
前記アンテナ素子構造に結合され、前記コアの遠端面部分と、該遠端面部分と逆向きの前記コアの近端面部分との間で、該コアの中の通路を通って伸びる給電構造と、を備え、
前記コアは、前記近端面部分を形成する基部を伴う空所を有する、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記空所は、中心軸を有し、
前記給電構造は、前記中心軸上にある、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記空所の軸方向の深さは、前記コアの軸方向の大きさの１０〜５０％である、誘電体装荷アンテナ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記軸を通って測定された場合の前記空所の平均幅は、該軸に垂直な同一平面内で測定された場合の前記コアの平均幅の２０〜８０％である、誘電体装荷アンテナ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記アンテナ素子構造は、複数の細長いアンテナ素子を含み、
前記複数のアンテナ素子は、前記コアを通る前記通路の遠端の位置又は該遠端に隣接する位置における前記給電構造との接続から、該コアの外側面部分を経て、該コアを取り囲む外側導電層であるリンク素子との接続に達し、
前記外側導電層は、前記接続から前記空所の壁上の内側導電層に達し、
前記内側導電層は、前記コアを通る前記通路の他端の位置又は該他端に隣接する位置において前記給電構造に接続される、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記給電構造は、同軸伝送線路であり、前記外側導電層は、導電性スリーブを含む、誘電体装荷アンテナ。
【請求項７】
請求項５または６に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記コアは、円筒状であり、近端面及び遠端面を有し、前記空所は、円筒状であり、前記給電構造と共通の軸を共有し、
前記外側導電層は、前記コアを取り巻く導電性スリーブと、該コアの前記近端面を覆う近端側導電層部分とを含み、
前記空所の内壁は、前記外側導電層に接続され且つ前記空所の前記基部の領域において前記給電構造のシールド導体に接続される導電性の被覆を有する、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項８】
請求項７に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記内部導体を前記空所の前記内壁上の前記導電性の被覆に接続する反応性の整合素子を、該空所の中に備える、誘電体装荷アンテナ。
【請求項９】
２００ＭＨｚを超える周波数での動作用の誘電体装荷アンテナであって、
５を超える相対誘電率を有する固体材料の誘電性コアと、
前記コアの外表面上に又は該コアの外表面に隣接して設けられたアンテナ素子構造と、
前記アンテナ素子構造に結合される前記コアの遠端面から、該遠端面と逆向きの該コアの表面へと、該コアの中の通路を通って伸びる給電構造と、
前記コアの近端側外表面を覆う導電層の形態をとるバランと、を備え、
前記コアは、近端側を向いた空所を有し、
前記通路は、前記空所の中で終端し、
前記バラン層は、前記空所の中まで達して前記給電構造に接続される、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項１０】
請求項９に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記コアは、側面と、遠端面と、近端面と、中心軸とを有し、
前記給電構造は、前記中心軸上に位置し、
前記空所は、前記中心軸に中心合わせされ、
前記バラン層は、前記側面上の外側部分と、前記近端面上の端部分と、前記空所の内側面上の内側部分とを有する、誘電体装荷アンテナ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記コアは円筒状であり、前記空所は円筒状であり、前記バラン層の前記外側部分及び前記内側部分は共に環状である、誘電体装荷アンテナ。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記空所の軸方向の大きさは、前記コアの軸方向の大きさの１０〜５０％である、誘電体装荷アンテナ。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２のいずれかに記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記空所の半径方向の大きさは、前記コアの、該空所を取り囲む部分の半径方向の大きさの２０〜８０％である、誘電体装荷アンテナ。
【請求項１４】
２００ＭＨｚを超える周波数での動作用の誘電体装荷アンテナであって、
５を超える相対誘電率を有する固体材料の誘電性コアであって、該コアの該材料は、該コアの外表面によって定められる体積の大半を占める、誘電性コアと、
前記コアの前記外表面上に又は前記コアの前記外表面に隣接して設けられたアンテナ素子構造と、
前記アンテナ素子構造に結合され、前記コアの遠端面部分と、該遠端面部分と逆向きの該コアの近端面部分との間で、該コアの中の通路を通って伸びる給電構造と、を備え、
前記コアは、前記近端面部分を形成する基部を伴う空所を有する、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記空所は、中心軸を有し、
前記給電構造は、前記中心軸上にある、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記空所の軸方向の深さは、前記コアの軸方向の大きさの１０〜５０％である、誘電体装荷アンテナ。
【請求項１７】
請求項１４ないし１６のいずれかに記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記アンテナ素子構造は、複数の細長いアンテナ素子を含み、
前記複数のアンテナ素子は、前記コアを通る前記通路の遠端の位置又は該遠端に隣接する位置における前記給電構造との接続から、該コアの外側面部分を経て、該コアを取り囲む外側導電層であるリンク素子との接続に達し、
前記外側導電層は、前記接続から前記空所の壁上の内側導電層に達し、
前記内側導電層は、前記コアを通る前記通路の他端の位置又は該他端に隣接する位置において前記給電構造に接続される、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記給電構造は、同軸伝送線路であり、
前記外側導電層は、導電性スリーブを含む、
誘電体装荷アンテナ。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の誘電体装荷アンテナであって、
前記コアは、円筒状であり、近端面及び遠端面を有し、
前記空所は、円筒状であり、前記給電構造と共通の軸を共有し、
前記外側導電層は、前記コアを取り巻く導電性スリーブと、該コアの前記近端面を覆う近端側導電層部分とを含み、
前記空所の内壁は、前記外側導電層に接続され且つ該空所の前記基部の領域において前記給電構造のシールド導体に接続される導電性の被覆を有する、誘電体装荷アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００ＭＨｚを超える周波数での動作用のアンテナに関する。本発明は、具体的には、固体の誘電体コアの表面上に、又は固体誘電体コアの表面に隣接してヘリカル素子を有するアンテナに関するが、これらに限定されない。
【０００２】
このようなアンテナは、英国特許第２２９２６３８号、第２３０９５９２号、及び第２３１０５４３号を含む、本出願人による数々の特許公報に開示されている。これらの特許は、５を超える相対誘電率の材料で作成されたほぼ円筒状の電気絶縁性のコアに、１対又は２対の軸対称的なヘリカルアンテナ素子をめっきされたアンテナを開示しており、コアの材料は、コアの外表面によって定められる体積の大半を占有している。コアは、軸方向に給電構造を通され、導電性スリーブの形態をとるトラップによって部分的に取り巻かれる。このトラップは、コアの一端で給電構造に接続する。コアのもう一端では、各アンテナ素子が給電構造に接続される。各アンテナ素子は、スリーブの縁を終点とし、それぞれ対応する縦方向の経路をたどる。本出願人による英国特許第２３６７４２９号に開示されているアンテナでは、コアの中を通る軸方向の通路に、同軸伝送線路である給電構造が収容され、その通路は、同軸線路の外径より大きい直径を有する。したがって、同軸線路の外部シールド導体は、その通路の壁から隔てられる。実際は、同軸線路は、同軸線路の外部シールド導体とその通路の壁との間の空間を満たし且つ空気の相対誘電率とコア材料の相対誘電率との間の相対誘電率を有するプラスチック管に取り囲まれる。
【０００３】
上述された導電性スリーブは、それがアンテナの近端面から露出した部分の給電構造の外部シールドに結合されることによって、アンテナの所定共振モードの周波数でバランを形成する。この効果は、関連する共振の管内波長をλgとすると、（スリーブの内表面上の電流に対する）スリーブ及び該スリーブと給電構造との接続の電気的長さがｎλg／４である場合に生じる。
【０００４】
上述されたような誘電体装荷アンテナは、例えばＧＰＳ航海標識、衛星電話信号、及び放送信号など、衛星によって伝送される円偏光信号の受信に使用することができる。これらのアンテナは、また、無線ＬＡＮはもちろん例えばセル方式携帯電話等の携帯電話の分野における用途も有する。
【０００５】
本発明の第１の態様にしたがうと、５を超える相対誘電率を有する固体材料の誘電性コアと、該コアの外表面上に又は該コアの外表面に隣接して設けられたアンテナ素子構造と、該アンテナ素子構造に結合され、コアの遠端面部分と、該遠端面部分と逆向きのコアの近端面部分との間で、コアの中の通路を通って伸びる給電構造と、を備え、コアは、コアの近端面部分を形成する基部を伴う空所を有する、２００ＭＨｚを超える周波数での動作用の誘電体装荷アンテナを提供することによって、アンテナの大きさ及び重量を低減させることができる。空所は、好ましくは、給電構造の軸でもある中心軸を有する円筒状である。通常、空所の軸方向の深さは、コアの外側の軸方向の大きさの１０〜５０％であり、軸を通って測定された場合の空所の平均幅は、やはり軸に垂直な同一平面内で測定された場合のコアの平均幅の２０〜８０％である。
【０００６】
好ましくは、アンテナ素子構造は、複数の細長いアンテナ素子を含み、これら複数のアンテナ素子は、コアを通る通路の遠端の位置又は該遠端に隣接する位置における給電構造との接続から、コアの外側面部分を経て、コアを取り囲む外側導電層の形態をとるリンク素子との接続に達し、外側導電層は、これらの接続から空所の壁上の内側導電層に達し、内側導電層は、コアを通る通路の他端の位置又は該他端に隣接する位置において給電構造
に接続される。本発明にしたがった好ましいアンテナにおいて、給電構造は、同軸伝送線路であり、外側導電層は、導電性スリーブを含む。コアが円筒状であり、近端面及び遠端面を有する場合は、円筒状の空所は、給電構造と共通の軸を共有してよい。外側導電層は、コアを取り巻く導電性スリーブだけでなく、コアの近端面を覆う近端側導電層部分も含んでよい。この場合、空所の内壁は、外側導電層に接続され且つ空所の基部の領域において同軸給電構造のシールド導体に接続される導電性の被覆を有する。
【０００７】
この場合、バランが形成されるのは、中心軸を含む平面内で測定された場合の、空所の基部上のめっき、空所の内壁上のめっき、及びコアの近端面上のめっきの内表面（すなわちコアの誘電材料に隣接する表面）、並びにスリーブを形成する内表面の電気的長さが、ｎλg／４に等しい又はｎλg／４の範囲にあるときであることが理解される。これは、スリーブの長手方向の深さ、すなわち軸に平行な方向のスリーブの深さが、同じ周波数で動作し、空所のないアンテナのスリーブのそれと比べて大幅に短いことを意味する。コアの軸方向の長さは、したがって、従来のアンテナのそれより短くてよく、これは、ひいては、アンテナをより軽量化できることを意味する。
【０００８】
めっきされた空所の内壁は、アンテナを受信用又は送信用の高周波（ＲＦ）回路構成に接続する外側の給電構造の一部を形成することができ、空所の直径は、コア内部の同軸線路の特性インピーダンスより高い特性インピーダンス（例えば５０オーム）を有する同軸伝送線路の一部を形成するのに適している。したがって、空所は、アンテナを取り付けて受信用又は送信用の高周波回路構成に接続するための便利な手段を提供してよく、コア内の給電構造は、その特性インピーダンスが高周波回路構成の特性インピーダンスとアンテナの放射抵抗との間であるゆえに、４分の１波長インピーダンス変成部位として機能する。
【０００９】
空所によって提供される空間は、例えば空所の基部上に配されたワッシャにめっきされた軌道を使用する短絡スタブ等のインピーダンス整合構造又はリアクタンス整合構造を収容するために使用されてよい。
【００１０】
本発明の第２の態様にしたがうと、２００ＭＨｚを超える周波数での動作用の誘電体装荷アンテナは、５を超える相対誘電率を有する固体材料の誘電性コアと、該コアの外表面上に又は該コアの外表面に隣接して設けられたアンテナ素子構造と、該アンテナ素子構造に結合されるコアの遠端面から、該遠端面と逆向きのコアの表面へと、コアの中の通路を通って伸びる給電構造と、コアの近端側外表面を覆う導電層の形態をとるバランと、を備え、コアは、近端側を向いた空所を有し、通路は、空所の中で終端し、バラン層は、空所の中まで達して給電構造に接続される。コアは、側面と、遠端面と、近端面と、中心軸とを有してよく、給電構造は、この中心軸上に位置し、空所は、この中心軸に中心合わせされる。バラン層は、側面上の外側部分と、近端面上の端部分と、空所の内側面上の内側部分とを有してよい。コアが円筒状である場合は、空所は円筒状であることが好ましく、バラン層の外側部分及び内側部分は共に環状である。
【００１１】
次に、図面を参照にして本発明の例が説明される。
【００１２】
図１〜３に示されるように、本発明にしたがった誘電体装荷アンテナは、円筒状のセラミックコア１２の円筒状の外側面１２Ｓ上にめっきされた、軸方向に同一の広がりを持つ４つの螺旋軌道１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを伴うアンテナ素子構造を有する。
【００１３】
コアは、遠端面１２Ｄから近端面１２Ｐへとコア１２の中を通って伸びる穴１２Ｂの形態をとる軸路を有する。穴１２Ｂに収容されるのは、管状の導電性外部シールド１６と、絶縁層１７と、絶縁層１７によって外部シールドから絶縁された細長い内部導体１８とを
有する同軸給電構造である。シールドを取り囲むのは、セラミックコア１２の材料の相対誘電率より小さい所定の相対誘電率を有するプラスチック材料の管として形成される誘電性の絶縁体スリーブ１９である。
【００１４】
シールド１６と、内部導体１８と、絶縁層１７との組み合わせは、アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄの遠端をアンテナの接続先である高周波（ＲＦ）回路構成に接続するためにアンテナコア１２の中を通って伸びる、所定の特性インピーダンスを有する同軸伝送線路を構成する。アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄと給電構造との間の接続は、螺旋軌道１０Ａ〜１０Ｄに関連付けられた導電性の接続部分を介してなされる。これらの接続部分は、コア１２の遠端面１２Ｄ上にめっきされた螺旋軌道１０ＡＲ，１０ＢＲ，１０ＣＲ，１０ＤＲ（図２）として形成され、それぞれ、対応する螺旋軌道の遠端から穴１２Ｂの端に隣接する位置まで達する。シールド１６は、螺旋軌道１０Ａ及び１０Ｂを含む接続部分に導電的に接合され、内部導体１８は、螺旋軌道１０Ｃ及び１０Ｄを含む接続部分に導電的に接合される。
【００１５】
アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄの他端は、コア１２の近端部分を取り囲むめっきスリーブの形態をとる共通の仮想接地導体２０に接続される。そして、このスリーブ２０は、後述される方式で、給電構造のシールド導体１６に接続される。
【００１６】
４つのヘリカルアンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄは、異なる長さを有し、そのうちの２つの素子１０Ｂ，１０Ｄが、他の２つの素子１０Ａ，１０Ｃよりも長いので、スリーブ２０の縁２０Ｕは、コアの近端面１２Ｐからの距離が様々となる。アンテナ素子１０Ａ，１０Ｃがスリーブ２０に接続される位置の縁２０Ｕは、アンテナ素子１０Ｂ，１０Ｄがスリーブ２０に接続される位置の縁２０Ｕと比べて、近端面１２Ｐから少し遠く離れている。
【００１７】
本発明にしたがうと、コア１２は、コアの近端面１２Ｐに開かれた近端向きの空所２１を有する。この空所２１は、円筒状であり、図示された実施形態では、コアの中心軸２２と一致する軸を有する。空所２１の、円筒状の内壁２１Ｉ及び平面状の基部２１Ｂは、いずれも導電層をめっきされ、この導電層は、コアの中を通る給電構造の外部シールド１６に電気的に接続される。近端１２Ｐも、また、その全表面をめっきされ、近端側のめっき２４を形成する。スリーブ２０、めっき２４、空所２１の内壁２１Ｉ上のめっき層、及び空所２１の基部２１Ｂ上のめっき層は、給電構造の外部シールド１６と共に、装着時のアンテナの接続先である機器とアンテナ素子構造との間にコモンモードアイソレーションを提供するバランを形成する。問題となる導電層部分のコア側の管内波長をｎλgとすると、スリーブ２０と、近端面上のめっき２４と、空所２１の内壁２１Ｉ上のめっきと、空所２１の基部２１Ｂ上のめっきとの組み合わせの電気的長さは、軸平面内において、ｎλg／４である。
【００１８】
アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄの長さの相違は、円偏光信号を感受する共振モードでアンテナが動作するときに、長いアンテナ素子１０Ｂ，１０Ｄを流れる電流と短いアンテナ素子１０Ａ，１０Ｃを流れる電流との間にそれぞれ位相差を生じさせる結果となる。このモードでは、内部給電導体１８に接続されたアンテナ素子１０Ｃ，１０Ｄとシールド導体１６に接続されたアンテナ素子１０Ａ，１０Ｂとの間において、縁２０Ｕを電流が流れる一方で、空所２１の基部２１Ｂでは、スリーブ２０及びめっき２４が、アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄから外部シールド１６への電流の流れを阻止するトラップとして機能する。コア上にバランを有するクアドリフィラー型誘電体装荷アンテナの動作は、英国特許第２２９２６３８号及び第２３１０５４３号により詳細に記載されており、これらの文献は、本出願の出願時の内容の一部を構成するために、その開示の全体を本出願に組み込まれる。
【００１９】
給電構造は、アンテナ素子構造との間で信号をやり取りするだけでなく、その他の機能
も実施する。先ず、前述のように、シールド１６は、バラン層２０と相まって機能することによって、給電構造とアンテナ素子構造との間の接続点にコモンモードアイソレーションを提供する。空所２１の基部上のめっきとの接続点とアンテナ素子の接続部分１０ＡＲ，１０ＢＲとの接続点との間のシールド導体の長さ、穴１２Ｂの寸法、及びシールド１６と穴の壁との間の空間を満たす材料の誘電率は、シールド１６の電気的長さが、アンテナの所要共振モードの周波数において少なくとも約４分の１波長であるように設計され、したがって、バラン層２０，２４，２１Ｉ，２１Ｂとシールド１６との組み合わせは、給電構造とアンテナ素子構造との接続において平衡電流を促進する。
【００２０】
第２に、給電構造は、アンテナの電源インピーダンス（通常５オーム以下）を、アンテナの接続先の機器によって示される所要の負荷インピーダンス（通常５０オーム）に変成するインピーダンス変成器として機能する。給電構造のこの変成特性は、その特性インピーダンス及び特性長さの関数である。アンテナの接続先である機器に、接地スタブ（不図示）等のリアクタンス素子を追加で含ませ、それを内部導体１８の突出部分１８Ｂに接続させることによって、反応性のインピーダンス整合が実現される。
【００２１】
通常、絶縁層１７の相対誘電率は、２〜５である。適切な材料の１つ、ＰＴＦＥは、２．２の相対誘電率を有する。
【００２２】
給電構造の外側の絶縁性スリーブ１９は、セラミックコアの材料がコア１２内の給電構造の外部シールド１６の電気的長さに及ぼす影響を低減させる。絶縁性スリーブ１９の厚さ又はその誘電率、又はそれらの両方の選択は、給電構造からの平衡電流の位置の最適化を可能にする。絶縁性スリーブ１９は、コア１２の中の穴１２Ｂの内径に等しい又は該内径より僅かに小さい外径を有し、少なくとも給電構造の長さの大半に及ぶ。スリーブ１９の材料の相対誘電率は、コア材料の相対誘電率の２分の１未満であり、およそ２又は３である。材料は、はんだ付けの温度に抵抗することができ且つ成形時に十分に低い粘性を有することによって壁の厚さ約０．５ｍｍの管を形成することができる熱可塑性プラスチック材料の分類に入ることが好ましい。このような材料の１つが、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）である。この材料は、ＵＬＴＥＭの商標名でＧＥプラスチックスから市販されている。代替の材料は、ポリカーボネートである。
【００２３】
スリーブ１９の壁としては、０．４５ｍｍの厚さが好ましいが、セラミックコア１２の直径及び成形プロセスの制約等の要因に応じて他の厚さが使用されてもよい。セラミックコアがアンテナの電気的特性に大きな影響を及ぼすようにし、そして、とりわけ、小型のアンテナが得られるようにするためには、絶縁性スリーブ１９の壁の厚さは、内側の穴１２Ｂと外側の表面との間における中実コア１２の厚さ以下であることが望ましい。実際は、スリーブの壁の厚さは、コアの厚さの２分の１未満であることが望ましく、好ましくは、コアの厚さの２０％未満である。
【００２４】
前述のように、給電構造のシールド１６を取り囲むように、コア１２より低誘電率の領域を設けることによって、シールド１６の電気的長さに、ひいてはシールド１６の外側に関連するあらゆる縦共振にコア１２が及ぼす影響は、実質的に減殺される。穴１２Ｂの中で、シールド１６の周囲に絶縁性スリーブ１９を締り嵌めすることによって、チューニングの一貫性及び安定性が実現される。所要の動作周波数に関連した共振モードは、円筒状のコアの軸に対して対称的に伸びる、すなわち同軸を横断する方向に伸びる電圧双極子によって特徴付けられ、少なくともこの好ましい実施形態では、絶縁性スリーブの厚さは、コアの厚さと比べて大幅に小さいので、絶縁性スリーブ１９が所要の共振モードに及ぼす影響は、比較的小さい。したがって、シールド１６に関連した線形共振モードを所望の共振モードから切り離すことが可能である。
【００２５】
アンテナは、５００ＭＨｚ以上の主要共振周波数を有する。この共振周波数は、アンテナ素子の有効な電気的長さによって決定され、より小さい程度では、アンテナ素子の幅によって決定される。アンテナ素子の長さは、所定の共振周波数に対してコア材料の相対誘電率にも依存する。空心のクアドリフィラー型アンテナの場合は、アンテナの寸法は大幅に低減される。
【００２６】
アンテナコア１２として好ましい材料の１つは、ジルコニウム・スズ・チタン酸塩をベースにした材料である。この材料は、上記の相対誘電率３６を有し、温度変動に対して寸法的安定性及び電気的安定性を有するものとしても知られている。誘電損失は、無視できる。コアは、押し出し成形又は加圧成形によって作成されてよい。
【００２７】
空所２１の基部２１Ｂは、遠端面１２Ｄと逆向きの、コア１２の近端面部分を形成する。図３に最も明確に示されるように、コア１２の円筒状の外表面１２Ｓ及び円筒状の空所２１と同軸である穴１２Ｂは、空所の基部２１Ｂの中央に現れている。絶縁性スリーブ１９が、基部２１Ｂの手前で終結しているのに対し、給電構造のシールド１６は、短い距離だけ空所２１の中まで突出している突出部分１６Ｂを有する。給電構造の内部導体１８は、軸方向に、より長い距離に渡って空所の中まで突出することによって、アンテナを装着される機器に関連した伝送線路への接続を可能にする。したがって、内部導体１８の突出部分１８Ｂは、接続ピンとして機能し、これは、一般に、機器の受信用又は送信用の高周波（ＲＦ）回路構成に接続される管状の弾性ソケットに収容される。給電構造のシールド１６との接続は、バネ荷重ブッシュ、圧着式ブッシュ、又はハンダ式ブッシュ（不図示）によってなされてよく、このようなブッシュは、同軸接続線路の一部を構成すると共に、シールド１６の突出部分１６Ｂと空所のめっき表面との間に環状の接続をなすことができる。一般に、ブッシュ及びその接続先であるスクリーンの寸法は、内部導体１８の突出部分１８Ｂの寸法及びそれを収容するソケットの寸法と共に、アンテナの近端側から上記のＲＦ回路構成に至る線路の特性インピーダンスをおよそ５０オームにするように設定される。このインピーダンスから、アンテナの遠端面においてアンテナ素子によって表される電源インピーダンスへの、すなわち負荷インピーダンスへのインピーダンス変成は、上述された給電構造１６，１７，１８及び上記のリアクタンス素子によってなされる。
【００２８】
一般に、空所２１の直径は、コア１２の外径の約２分の１である、すなわち、１５７５ＭＨｚで動作可能な（ＧＰＳ信号受信用の）アンテナの場合は約５ｍｍである。空所の深さは、一般に、コア１２の軸方向の大きさの５分の１から３分の１までの範囲である。図１〜３に示された例では、空所の深さは、コアの軸方向の長さの約４分の１であり、これは、ＧＰＳアンテナの場合は深さ３．８ｍｍに相当する。
【００２９】
めっきされた空所の基部２１Ｂと、めっきされた空所の内表面２１Ｉと、めっきされたコアの近端面１２Ｐと、スリーブ２０とを組み合わせて形成されるバランについて再び言及すると、（上述された従来のアンテナにおける、対応する導体の位置付け、すなわちこれらのアンテナの近端面上のめっき及び導電性スリーブの位置付けと比べて、）これらの導電性素子の（軸面内における）長さの大半は、コアの一端面上にある又はコアの軸方向の両端間にあるので、スリーブ２０の軸方向の大きさは、従来のアンテナの場合と比べて大幅に小さくすることができる。これは、コアを短縮化する効果がある。空所の存在によってもたらされるコアの短縮化及びコア材料の量の減少は、コアの重量を大幅に低減させる。
【００３０】
図４及び図５に示されるように、本発明にしたがったアンテナは、給電構造の外部シールド１６を空所のめっき（この場合は空所の基部２１Ｂ上のめっき）に接続する位置から隔てられた突出部分１８Ｂ上の位置で、給電構造の内部導体１８の突出部分１８Ｂを接地導体に接続することによって、アンテナそれ自体に反応性の整合機能を組み込んでよい。
これは、絶縁性の環（ワッシャ）２５の近端面上における少なくとも１つのスタブ導体２５Ｓの形態をとるリアクタンス素子によって実現される。絶縁性の環２５は、導電性ブッシュ２６の近端側に位置しており、空所２１の基部２１Ｂに隣接した状態で、給電構造の内部導体１８の突出部分１８Ｂを密に取り巻いている。
【００３１】
図４からわかるように、ワッシャ２５（通常ＰＴＦＥで作成される）は、内部導体の突出部分１８Ｂの外径に一致する内径と、空所２１の内径に一致する外径とを有する。ワッシャ２５は、したがって、その遠端面２５Ｄ（めっきされ、導電性ブッシュ２６に隣接している）によって給電構造のシールド１６を空所の基部２１Ｂのめっき表面に接続している状態で、内部導体の突出部分１８Ｂを取り囲むように配されてよい。ワッシャの近端面上には、スタブ導体２５Ｓによって相互に接続された２つの環状軌道２５Ａ，２５Ｂがある。ワッシャ２５が空所２１内の適所に取り付けられると、内側の環２５Ａは、内部導体の突出部分１８Ｂにはんだ付けされ、外側の環２５Ｂは、空所２１内のめっきされた円筒状の内壁２１Ｉにはんだ付けされる。スタブ導体２５Ｓは、所要の電気的長さを提供するように蛇行することによって、内部導体の突出部分１８Ｂと空所の円筒状の壁２１Ｉとの間に、この例ではアンテナの容量性電源インピーダンスを補償する短絡インダクタンスを形成する。
【００３２】
この代替の実施形態でも、内部導体の突出部分１８Ｂは、やはり、例えば所定寸法の弾性の管状ソケット等によってアンテナを装着される機器の高周波回路構成に、内部導体１８を接続するための、接続部分として機能する。この場合、空所の内壁２１Ｉ上のめっきは、アンテナ給電構造のシールド１６を機器の高周波回路構成に接続する同軸伝送線路のためのシールドとして機能しうる。したがって、回路構成に関連した又は回路構成に接続された線路に関連したフェラール、すなわち環状導体を空所の中に押し込むことによって、空所の内壁上のめっきとの間に電気的接続を形成することが可能である。フェラールの寸法及び内部導体を収容するソケットの寸法は、フェラールとソケットとの間の空間と相まって、一般に、５０オームの特性インピーダンスを提供する。
【００３３】
ブッシュ２６と、シールド１６と、めっきされた空所の基部２１Ｂとの間の接続は、アンテナを組み立てる最中に、ソルダプリフォームを（例えばソルダワッシャの形態で）ブッシュに取り付けることによってなされてよく、このはんだ付け接続は、アンテナをリフロー炉に通すことによって提供される。同様に、絶縁性ワッシャ２５の内径及び外径にそれぞれ一致する環状のソルダプリフォームをワッシャ２５の近端面上に配置することによって、スタブ導体２５Ｓと内部導体の突出部分１８Ｂとの間の接続及びスタブ導体２５Ｓと空所２１の内表面２１Ｉ上のめっきとの間の接続をそれぞれ実現してもよい。
【００３４】
本発明は、クアドリフィラー型のアンテナでの用途に限定されない。上記の英国特許は、他の用途のなかでも、例えば携帯電話信号の送受信の用途を有するループアンテナを開示している。このようなアンテナの大きさ及び重量は、本発明にしたがって低減させることができる。この場合は、アンテナの接続先である機器によって示される所要の負荷インピーダンスに、アンテナ素子構造を反応的に整合させる必要はなく、そのインピーダンス変成は、給電構造のみによって実施されてよい。インピーダンス変成は、給電構造の有する伝送線路の特性インピーダンスが、アンテナ素子構造との接続点における電源インピーダンスと所要の負荷インピーダンスとの間である結果として、そして、アンテナ素子構造との接続点とめっき２４との間における給電構造の電気的長さが、アンテナの動作周波数における波長の４分の１である結果としてもたらされる。抵抗性のインピーダンス変成は、給電構造の特性インピーダンスが、少なくとも大体において、電源インピーダンスと負荷インピーダンスとの積の平方根である場合に生じる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にしたがった誘電体装荷クアドリフィラー型アンテナの等角投影底面図である。
【図２】図１のアンテナの等角投影上面図である。
【図３】図１及び図２に示されたアンテナの軸方向断面図である。
【図４】本発明にしたがった代替のアンテナの軸方向断面図である。
【図５】図４に示されたリアクタンス整合素子の平面図である。
【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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【国際調査報告】
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