(57)【要約】ワイヤレス装置は、通信ポートを有するモジュールと、通信ポートに対して電気的に結合され、複数の折返しを有するアンテナと、を有する。アンテナは、接地平面に対して接続されるシャントスタブと、複数の折返し又はウィッグルを有する放射部分とを有し、優れた電気的性能を最小限の寸法を有して達成し得る。
2008529425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス装置であって、
通信ポートを有するモジュールと、
前記通信ポートに対して電気的に結合され、複数の折返しを有するアンテナと、
を有する、
ワイヤレス装置。
【請求項２】
前記モジュールは、ユニバーサル・シリアル・バスモジュールを更に有する、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項３】
前記アンテナは、シャントスタブを更に有する、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項４】
前記シャントスタブは、垂直シャントスタブを更に有する、
請求項３記載のワイヤレス装置。
【請求項５】
前記シャントスタブは、水平シャントスタブを更に有する、
請求項３記載のワイヤレス装置。
【請求項６】
前記シャントスタブは、拡張接地平面に対して接続される、
請求項３記載のワイヤレス装置。
【請求項７】
前記モジュール及びアンテナは、プリント基板上に取り付けられる、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項８】
アンテナであって、
シャントスタブと、
複数の折返しを有する放射部分と、
を有する、
アンテナ。
【請求項９】
前記複数の折返しは更に、各々が実質的に同等である高さを有する折返しを有する、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記複数の折返しは更に、各々が他の折返しから実質的に同等である距離を有する折返しを有する、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記複数の折返しは更に、各々が実質的に同等である幅を有する折返しを有する、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記シャントスタブは、垂直シャントスタブを更に有する、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記シャントスタブは、水平シャントスタブを更に有する、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記放射部分及び前記シャントスタブは、同一の金属の層から形成される、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記シャントスタブは、拡張接地平面に対して接続される、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記放射部分及び前記拡張接地平面は、帯域幅制御を与えるよう所定の距離をオフセットされる、
請求項１５記載のアンテナ。
【請求項１７】
アンテナを製造する方法であって、
基板上に金属層を形成する段階と、
シャントスタブと複数の折返しとを有するアンテナを形成するよう前記金属層をパターン化する段階と、
を有する、
方法。
【請求項１８】
金属層を形成する段階は、金属を有する上方層を形成する段階を更に有する、
請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記基板上に前記金属層を形成する段階は、金属を有する下方層を有する前記基板上に前記基板層を形成する段階を更に有する、
請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記金属を形成する段階は、金属を有する下方層を形成する段階を更に有する、
請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス装置、より特には、ワイヤレス装置において使用されるアンテナに係る。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス装置は、アンテナを介して信号を送受信する。伝達に対し、アンテナは、電力増幅器からの電気信号を電磁界に変換（ｃｏｎｖｅｒｔｓ）し、かかる電磁界を所望される方途において放射する。受信の際、アンテナは、放射された電磁界を受け、それをワイヤレス装置による解釈及び操作に対する電気信号に変換し戻す。
【０００３】
多くの異なる種類のアンテナは、ワイヤレスの用途において使用されている。一般的なアンテナは、逆「Ｆ」アンテナである。該アンテナは、ワイヤレス装置に対して電気的接続をあたえる２つの「指」、及び、上方にワイヤレス装置が取り付けられるプリント基板の端部と典型的には平行する長く真っ直ぐなアームを有する。逆Ｆアンテナは、優れた電気的性能を与えるが、多少大きい物理的寸法を有する。他の選択肢として、「疑問符」に類似する形状であるアンテナがあるが、物理的寸法は、逆Ｆアンテナと同程度である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤレス装置は、ケーブル及びワイヤを有さないため、特に小型の携帯用実装に対して適切である。該装置をより小型にする際の主な物理的制約の１つは、アンテナの寸法である。しかしながら、より小型のアンテナは、より大きなアンテナの電気的性能に適合し得る必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例は、ワイヤレス装置であり、当該ワイヤレス装置は、通信ポートを有するモジュールと、通信ポートに対して電気的に結合され、複数の折返し（ｆｏｌｄｓ）を有するアンテナとを有する。
【０００６】
本発明の他の実施例は、アンテナであり、該アンテナは、接地平面に対して接続されるシャントスタブと、複数の折返し又はウィッグル（ｗｉｇｇｌｅ）を有する放射部分とを有し、優れた電気的性能を最小限の寸法を有して達成させ得る。
【０００７】
本発明の他の実施例は、複数の折返しを有するアンテナを製造する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
逆Ｆアンテナの一実施例は、図１中に示される。基板１０は、その上にモジュール１２を取り付けられる。基板は、回路基板、又は層状セラミック基板等である同様のものであり得る。基板は、電源、基板における通信、及び他の種類のトレースに対して接続され得るようモジュールに対して電気的接続を与える。例えば、この基板は、基板がマザーボード等であるより大きな基板上のスロットへと挿入され得るようにする、エッジコネクタ１５を有し得る。マザーボードは、電源、接地（ｇｒｏｕｎｄ）、及び信号をエッジコネクタの参照符号１７等である個別のコンダクタに対して与える。かかるコンダクタは続いて、基板上のトレースを介してモジュールに対して接続される。
【０００９】
基板はまた、逆アンテナ１８に対するコネクタ１６間にコンダクタ１４を与え得る。シャントスタブ１９は、アンテナの放射部分とモジュール１２との間に接続を与える。コネクタ１６は、通信ポートを有する。該通信ポートは、モジュール１２がアンテナから外へ放射される信号を与え得るようにし、また、モジュール１２が変換及び操作に対してアンテナから信号を受信し得るようにする。
【００１０】
図１より分かる通り、基板１０の寸法は、逆Ｆアンテナ１９の寸法に大きく依存する。これは、優れた電気的性能を与えるために必要であるアンテナの寸法によるためである。前述された通り、一般的には、ワイヤレスモジュールの寸法を低減することが望ましく、アンテナは寸法に関する主な物理的制約の１つである。
【００１１】
代替的な設計は、疑問符「？」に酷似した形状であるアンテナである。しかしながら、このアンテナが必要とする寸法は、逆Ｆアンテナの寸法と同様であり、ユニットの寸法を所望される寸法より大きい寸法に制限する。
【００１２】
図２中、複数の折返しを有するアンテナの一実施例が示される。これは、「ウィッグル」アンテナと称され得る。モジュール及びアンテナの実際の寸法は可変であり得るが、それらの間の比較寸法は、図１及び図２を比較することによって分かり得る。この実施例において、２つの基板は、同様の垂直方向範囲を有するが、図２中に示される折返しアンテナ基板は、逆アンテナ基板の水平方向範囲の半分より小さいものを有する。
【００１３】
図２中、基板２０は、参照符号２６等であるコネクタを有するモジュール２２を有する。コンダクタ２４は、基板２２をコネクタ２６に対して接続するが、実際のコンダクタは、基板の層において埋められている場合は、見られ得ない。コンダクタ２４は、モジュール２２に対する通信ポートを与える。一実施例では、モジュール２２は、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）モジュールであり、ＵＳＢ通信プロトコルを使用して他の装置と通信する。基板２０は、図１中に示される基板１０のエッジコネクタ等である他の特徴を有し得るか、あるいは有し得ない。
【００１４】
アンテナ２８は、参照符号３２ａ及び３２ｂ等である複数の折返しを有する。図２中の実施例は、垂直シャントスタブ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｓｈｕｎｔ  ｓｔｕｂ）３０を有する。垂直シャントスタブ又は水平シャントスタブの選択は、システム設計者に一任され、この特定の実施例における垂直シャントスタブの選択は、単に実証を目的とするものである。
【００１５】
水平及び垂直シャントスタブ構造の例は、図３及び図４中に示される。
【００１６】
図３は、垂直シャントスタブウィッグルアンテナを示す。該アンテナは、下方層金属（ｂｏｔｔｏｍ  ｌａｙｅｒ  ｍｅｔａｌ）４０及び上方層金属４４を有する基板から製造される。下方層金属は、右側に図示される。該金属は、幅、及び高さＨＧＢを有する。高さＨ５及び幅Ｗ３を有するノッチ４２は、この実施例においては、下方層金属の上方右側角にある通り図示される。これは、単に実証を目的とするものであり、ノッチは、アンテナの適正な接続を可能にする下方層におけるいずれの位置においても与えられ得る。
【００１７】
この実施例におけるアンテナは、左側に図示される上方層金属４４から形成される。上方層金属は、下方層金属の高さＨＧＢより低いことがあり得る高さＨＧＴを有する。アンテナの放射部分は、コネクタパッド５４を介して接続する接続アーム４６を有する。アンテナは、参照符号４８等である複数の折返しを有し、各折返しは、距離Ｇをおいて離され、内部高さＨ１を有し、下方層金属から距離Ｈ２をおいて離される。
【００１８】
接続アーム及びアンテナの折返しの幅は、一般的には同一であり、幅Ｗとして示される。したがってアンテナの外部高さは、内部高さＨ１に折返しの上部におけるアンテナ自体の幅Ｗを足したものである。アンテナは、長さＬ＿ｔｉｐを有する先端（ｔｉｐ）５０を有する。かかる寸法の個別の選択は、設計者、及び設計されるアンテナに対するモジュールの制約に任される。
【００１９】
この実施例では、シャントスタブ５２は、垂直シャントスタブである。シャントスタブ５２は、第１のアンテナ折返しから距離Ｇ３をおいて離される。典型的にシャントスタブ５２は、製造を容易にするよう、アンテナの折返しと同等の幅である。この実施例ではアンテナの折返しの下部は、金属を有する上方層４４から距離Ｈ６をおいて離される、ことが分かり得る。比較を目的として、図３中の距離Ｈ６は、図４中の距離Ｈ３＋Ｗ＋Ｈ２と実質的に同等である。
【００２０】
アンテナの放射部分に加えて、アンテナは、シャントスタブ５２を有する。一実施例では、放射部分及びシャントスタブは、同一の層から製造される。かかる構造が別個に製造されるという制限は、暗示されるべきではない。図３において分かり得る通り、シャントスタブ５２は、下方層金属４０に対して接続される。これは、アンテナに対する拡張接地平面を与える。拡張接地平面は、アンテナ反射減衰量及び帯域幅制御を向上させる。反射減衰量は典型的には、伝達回線上の入射電圧又は電流と特定の点において測定される反射電流又は電圧との間を比較した差異として定義付けられ、通常はデシベル（ｄＢ）で表わされる。これは、図５を参照して更に説明される。シャントスタブの位置及び寸法はまた、所望の共振動作を達成するよう支援する。
【００２１】
帯域幅制御に関し、帯域幅制御は、基板における金属を有する上方層と下方層との間の距離によって向上され得る。この距離は、オフセットとして称される。所定の周波数及び所定の基板の厚さに対して最善のオフセットがある。接地オフセットは、同調キャパシタに類似するアンテナに対する同調素子として作用する。異なる基板の厚さにおけるウィッグルアンテナの性能は、図５中に示される。
【００２２】
図４中、水平シャントスタブを有するアンテナの一実施例が示される。この実施例において、アンテナの接続アーム４６はパッド５４に対して接続され、アンテナの折返し４８は、図４中に示される水平方向の実施例においては距離Ｇをおいて離される。シャントスタブ５２は、金属を有する上方層４４の上方に距離Ｈ３をおいて離され、アンテナの折返しの下方から距離Ｈ２をおいて離される。
【００２３】
図４に関して上述された通り、ウィッグルアンテナの使用は、アンテナの寸法を低減させると同時に、優れた反射減衰性能を与える。図５は、基板の４つの異なる厚さに対する、周波数対反射減衰のグラフを示す。このグラフにおいては、基板はプリント基板であるが、基板としてのＰＣＢの使用の制限は、意図及び暗示されない。
【００２４】
グラフ上では、曲線６０は、反射減衰に対する性能規格である。曲線６２は、厚さ１５ミルの基板上のウィッグルアンテナに対する反射減衰性能である。基板の厚さが上方層金属と下方層金属との間の距離間隔である、ことは留意されなければならない。曲線６４は、厚さ３２ミルである基板に対するものである。曲線６６は、厚さ４７ミルである基板に対するものであり、曲線６８は、厚さ６３ミルである基板に対するものである。かかる結果から分かり得る通り、反射減衰は、ウィッグルアンテナに対して申し分のないもの以上である。
【００２５】
ウィッグルアンテナの製造は、逆Ｆアンテナ、又は疑問符アンテナ等である同様の構造の製造と比較して更に複雑なものではない。工程は、図３及び図４中に示される下方層金属及び上方層金属に関して説明される。
【００２６】
図６ａにおいて、下方層金属４０は、上方右側角においてノッチ４２を有して示される。前述された通り、ノッチは、システム設計者によって所望され、且つ製造が容易である位置において位置決めされ得る。図６ａにおいて、接触パッド５４は、ノッチ４２と近接して与えられる。
【００２７】
上方金属層４４が形成される、あるいは与えられる際、図６ｂ中に示される構造がもたらされる。一実施例では、アンテナは、上方層金属から形成され、金属を有する上方層は、この観点から金属を有する全ての下方層を覆い得る。図３及び図４を参照して説明された通り、アンテナの折返しの寸法は、均等であり得る。これによって金属は、より少ない段階を有してパターン化及びエッチングされ得る。
【００２８】
例えば、金属がＵＶ硬化マスクを有してパターン化される工程が考えられる。フォトレジスト又は他のマスキング材料は、金属を有する上方層上に形成される。適切なパターンを形成するようレチクルを使用し、フォトレジストは、図６ｃにおいて示されるもの等であるパターンにおいて硬化される。構造の均等性は、アンテナのフォールドを形成するよう、より容易な反復焼付け工程及びより少ないレチクルの使用を可能にする。
【００２９】
図６ｄ中、露出される金属はエッチングされ、且つマスクは取り除かれ、図３中に示される構造が残される。アンテナ４８は、コンダクタパッド５４に対して接続され、垂直スタブ５２は、下方層金属４０に対して接続される。垂直スタブアンテナに対する工程は、大変類似している。上述された通り、アンテナに関する説明は、放射部分とシャントスタブとが別個の構造である可能ように言及し得る。しかしながら実際には、かかる構造は、同時に同一の金属を有する層から形成され得る。
【００３０】
この実施例では、アンテナは、金属を有する上方層において形成され、金属を有する下方層は、接地平面に対して使用される。しかしながら、その逆もまた実行され得る。基本的な工程は、基板上に金属を有する層を形成し、続いて複数の折返しを有するアンテナを形成するよう金属をパターン化及びエッチングする、ことである。アンテナが形成される金属層は、上方層又は下方層であり得る。
【００３１】
例えば、基板上に形成される金属層は、基板上に直接形成される下方金属層であり得る。あるいは、金属層は、下方金属層を含む他の層の上にある基板上に形成される上方金属層であり得る。上方層をアンテナに対して、下方層を接地平面に対して使用する、より単純な製造フローがもたらされるが、工程は、システム設計者によって必要に応じて調整され得る。
【００３２】
ウィッグルアンテナは、複数の利点を有する。より小さな寸法によって、全体的なユニットは、ワイヤレス装置において所望される通り、より小型になり得る。基板の前方（上方層）又は後方（下方層）上での拡張接地平面の使用は、向上された反射減衰を与える。同様にして、拡張接地平面は、より優れた帯域幅制御を可能にする。シャントスタブの位置及び寸法は、特定の共振動作を可能にするよう操作され得る。
【００３３】
本願中の「一実施例」という参照は、実施例と関連して説明される特定の特性、構造、又は特徴が本発明の少なくとも１つの実施例において有されることを意味する、ことは認識されるべきである。したがって、本願の多種の箇所における２つ又はそれより多くの「一実施例」又は「他の一実施例」という参照は、全て同一の実施例に言及しているわけではない、ことは強調され且つ認識されるべきである。更には、特定の特性、構造、又は特徴は、本発明の１つ又はそれより多くの実施例において適切であり得る。
【００３４】
同様に、本発明の典型的な実施例の前述された説明において、本発明の多種の特性は時に、単一の実施例、図、又はその説明において本願を簡素化する目的でまとめられ、多種の進歩的態様のうちの１つ又はそれより多くの理解を支援する。しかしながら本願のこの方法は、請求項中の本発明が各請求項において明確に記載されるものより多くの特性を求めるという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、添付の請求項が示す通り、進歩的態様は、単一の前述の開示された実施例の全ての特徴を満たさずに存在する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】逆Ｆアンテナを図示する。
【図２】モジュールと複数の折返しを有するアンテナとを有する基板の一実施例を図示する。
【図３】複数の折返し及び垂直シャントスタブを有するアンテナの一実施例を図示する。
【図４】複数の折返し及び水平シャントスタブを有するアンテナの一実施例を図示する。
【図５】異なる基板の厚さに対する、周波数対反射減衰のグラフを示す。
【図６ａ】基板上で複数の折返しを有するアンテナを製造する方法の一実施例のフローチャートである。
【図６ｂ】基板上で複数の折返しを有するアンテナを製造する方法の一実施例のフローチャートである。
【図６ｃ】基板上で複数の折返しを有するアンテナを製造する方法の一実施例のフローチャートである。
【図６ｄ】基板上で複数の折返しを有するアンテナを製造する方法の一実施例のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008529425.tif 000006
【図５】
2008529425.tif 000007
【図６ａ】
2008529425.tif 000008
【図６ｂ】
2008529425.tif 000009
【図６ｃ】
2008529425.tif 000010
【図６ｄ】
2008529425.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月3日(2007.8.3)
【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】
ワイヤレス装置であって、
通信ポートを有するモジュールと、
前記通信ポートに対して電気的に結合される基板上の第１の金属層において形成されるアンテナと、
を有し、
前記アンテナは、複数の折返しを有する放射部分と、前記基板における第２の金属層において形成される拡張接地平面に対して接続されるシャントスタブと、を有する、
ワイヤレス装置。
【請求項２】
前記モジュールは、ユニバーサル・シリアル・バスモジュールを更に有する、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項３】
前記シャントスタブは、垂直シャントスタブを更に有する、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項４】
前記シャントスタブは、水平シャントスタブを更に有する、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項５】
前記モジュール及びアンテナは、プリント基板上に取り付けられる、
請求項１記載のワイヤレス装置。
【請求項６】
アンテナであって、
シャントスタブと、
金属を有する第１の層における放射部分と、
を有し、
前記放射部分は、複数の折返しを有し、前記シャントスタブに対して接続され、
前記シャントスタブは、金属を有する第２の層において拡張接地平面に対して接続される、
アンテナ。
【請求項７】
前記複数の折返しは更に、各々が実質的に同等である高さを有する折返しを有する、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
前記複数の折返しは更に、各々が他の折返しから実質的に同等である距離を有する折返しを有する、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項９】
前記複数の折返しは更に、各々が実質的に同等である幅を有する折返しを有する、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記シャントスタブは、垂直シャントスタブを更に有する、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記シャントスタブは、水平シャントスタブを更に有する、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記放射部分及び前記シャントスタブは、前記金属を有する第１の層から形成される、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記シャントスタブは、前記拡張接地平面に対して接続される、
請求項６記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記金属を有する第１の層における前記放射部分と、前記金属を有する第２の層における前記拡張接地平面は、帯域幅制御を与えるよう前記金属を有する層の間において所定の距離をオフセットされる、
請求項１３記載のアンテナ。
【請求項１５】
アンテナを製造する方法であって、
拡張接地平面として基板上に第１の金属層を形成する段階と、
基板上に第２の金属層を形成する段階と、
シャントスタブと複数の折返しとを有するアンテナの放射部分を形成するよう前記第２の金属層をパターン化する段階と、
前記シャントスタブと前記拡張接地平面との間に接続を形成する段階と、
を有する、
方法。
【請求項１６】
金属層を形成する段階は、金属を有する上方層を形成する段階を更に有する、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記基板上に前記金属層を形成する段階は、金属を有する下方層を有する前記基板上に前記金属層を形成する段階を更に有する、
請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記金属を形成する段階は、金属を有する下方層を形成する段階を更に有する、
請求項１５記載の方法。
【国際調査報告】
2008529425.tif 000012
2008529425.tif 000013