(57)【要約】  ラジオ周波数信号を交換するアンテナ（２）を有する装置（１）は、開放端及び閉端を有するスロット（１０）を有する伝導面（１１，１２）を具備する。接続ポイント（１３，１４）は、開放端よりも閉端に近いところでスロット（１０）の近くに位置づけられる。伝導面（１１，１２）は、グランド表面に対して作用せず、アンテナを小さく維持する。伝導面（１１，１２）の周囲長は、十分なアンテナ性能及び帯域幅を得るために、ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％とされる。伝導シールドを持つラジオモジュール（１６）は、３つの方向においてラジオ周波数信号を交換するために、伝導面（１１，１２）の非伝導領域（１５）上に実装される。スロット（１０）の長さは、波長の１０％〜５０％とされる。閉端においてスロット（１０）に直角な方向における接続ポイント（１３，１４）から伝導面（１１，１２）の最も近い側部までの距離は、波長の少なくとも２％とされる。
2008500761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の装置とラジオ周波数信号を交換するためのアンテナを有する装置であって、当該アンテナは、
・開放端及び閉端を有するスロットを有する伝導面と、
・前記開放端よりも前記閉端に近いところで前記スロットの近くに位置づけられた接続ポイントと、
を有し、
前記伝導面は、グランド表面に対して作用せず、前記伝導面の周囲長は、前記ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％である、
装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記伝導面は領域を有し、前記アンテナは、前記領域に実装され前記伝導面に電気的に接続された伝導シールドを備えたラジオモジュールを有する、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記ラジオモジュールは、Ｘ方向及び／又はＹ方向において、Ｚ方向が前記伝導面と垂直をなす方向である場合、ラジオ周波数信号を交換するための厚さを有する、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、前記スロットは、前記伝導面を第１の面及び第２の面に分割し、前記第２の面の表面は、前記伝導面の表面の最低で１０％、最高で５０％であり、前記第１の面は、前記領域を有する、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記ラジオモジュールの表面は、前記第１の面の表面よりも小さい、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記スロットは、主としてカップリングの非放射のスロットである、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記スロットの長さは、前記ラジオ周波数信号の波長の１０％ないし５０％である、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記閉端において前記スロットに直角な方向における前記接続ポイントから前記伝導面の最も近い側部までの距離は、前記ラジオ周波数信号の波長の少なくとも２％である、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記伝導面は、印刷配線基板又は他の積層材料の一部を形成する、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記ラジオ周波数信号は、少なくとも１ＧＨｚの周波数を有する、装置。
【請求項１１】
ラジオ周波数信号を交換するアンテナであって、
・開放端及び閉端を有するスロットを有する伝導面と、
・前記開放端よりも前記閉端に近いところで前記スロットの近くに位置づけられた接続ポイントと、
を有し、
前記伝導面は、グランド表面に対して作用せず、前記伝導面の周囲長は、前記ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％である、
アンテナ。
【請求項１２】
ラジオ周波数信号を交換する方法であって、当該方法はアンテナを使用するステップを有し、当該アンテナは、
・開放端及び閉端を有するスロットを有する伝導面と、
・前記開放端よりも前記閉端に近いところで前記スロットの近くに位置づけられた接続ポイントと、
を有し、
前記伝導面は、グランド表面に対して作用せず、前記伝導面の周囲長は、前記ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他の装置とラジオ周波数信号をやりとりするためのアンテナを有する装置に関し、またアンテナ及び方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
このような装置の例は、ホームシアタ装置、サラウンド音響装置、無線ヘッドフォン装置、セカンドルーム無線オーディオ装置、バイオセンシング装置、位置追跡装置、移動端末及び無線インターフェースがある。
【０００３】
従来技術のアンテナは、米国特許出願に係る文献のＵＳ２００２／０１７７４１６Ａ１から知られており、その図２及び図３においてＲＦモジュールを有するグラウンド表面を開示している。このＲＦモジュールは、スロットをオープンエンド（開放端部）及びクローズドエンド（閉端部）と組み入れるグランド面を有する。接続ポイントは、当該スロットのクローズドエンドよりも当該スロットのオープンエンド近くに位置づけられる。
【０００４】
この既知のアンテナは、特にグラウンド面がグラウンド表面に対して動作するという事実のために、不利である。このようなグランド表面は、十分なアンテナ性能をもたらすが、比較的に大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主たる目的は、十分なアンテナ性能を呈する比較的小さなアンテナを有する装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の主要な目的は、十分なアンテナ性能を有する比較的小さなアンテナ及び十分なアンテナ性能を有する比較的小さなアンテナとの組み合わせでの使用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による装置は、他の装置とラジオ周波数信号を交換するアンテナであって、
・開放端及び閉端を有するスロットを有する伝導面と、
・前記開放端よりも前記閉端に近いところで前記スロットの近くに位置づけられた接続ポイントと、
を有し、
前記伝導面は、グランド表面に対して作用せず、前記伝導面の周囲長は、前記ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％である、
アンテナを有する。
【０００８】
ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％の周囲長を伝導面に与え、当該伝導面が鏡として作用するグランド表面に対し作用することを回避することにより、本発明による装置におけるアンテナは、比較的に小さくかつ良好なアンテナ性能を呈する。このようなグランド表面は、アンテナの効率を向上させるが、本発明による装置のアンテナのアンテナ効率は、グランド表面を避けることができるという良好なものである。鏡として作用するグランド表面を有しないことにより、アンテナは比較的に小さい。好ましくは、周囲長は概して１波長程度である。
【０００９】
このアンテナはさらに、パワー増幅器を過剰に大きくする必要がなく、余分な電力消費を招かないという利点がある。当該アンテナは、ラジオ周波数信号を送信しまた受信するために用いることができる。当該アンテナは、十分な帯域幅、実際に広帯域を有し、低コストであり、しかも簡単に製造可能である。好ましくは、１つ又は複数の接続ポイントは、広帯域のアンテナの効率性を良くするために当該スロットのクローズドエンド（閉端）の近くに位置づけられる。
【００１０】
本発明による装置の一実施例は、当該伝導面が或る領域を有し、当該アンテナが当該領域に実装され当該伝導面に電気的に接続された伝導シールドを持つラジオモジュールを有することにより規定される。このようにして、伝導面において利用可能なスペースは、ラジオモジュールにより効率的に用いられる。例えば当該領域は非伝導領域を有する。
【００１１】
本発明による装置の一実施例は、ラジオモジュールがＸ方向及び／又はＹ方向において、Ｚ方向が伝導面に垂直な方向である場合、ラジオ周波数信号を授受するための厚さを有することにより規定される。ラジオモジュールなしでは、ラジオ周波数信号は、（殆ど）Ｘ方向及び／又はＹ方向において信号授受されない。
【００１２】
本発明による装置の一実施例は、当該スロットが伝導面を第１の面と第２の面に分割し、第２の面の表面が伝導面の表面の少なくとも１０％で、最大でも５０％であり、第１の面が当該領域を有することによって規定される。第２の面の表面が小さいほど、アンテナ効率を低下させ、第２の面の表面が大きいほど当該アンテナを過剰に大きなものとする。
【００１３】
本発明による装置の一実施例は、ラジオモジュールの表面が第１の面の表面よりも小さいことによって規定される。このようにして、ラジオモジュールは、マッチングパラメータを殆ど変えることがない。
【００１４】
本発明による装置の一実施例は、当該スロットが、主としてカップリングの非放射スロットであることにより規定される。この「主として」なる文言は、ここでは、本発明による装置のアンテナのスロットが５０％を超える大きなカップリング機能及び５０％を下回る放射機能を有することを意味する。
【００１５】
本発明による装置の一実施例は、当該スロットの長さがラジオ周波信号の波長の１０％ないし５０％であることにより規定される。当該スロットの長さは、この長さが当該ラジオ周波信号の波長の約２５％である最適なケースにおいて１つのマッチングパラメータである。曲げられたり折り畳まれたスロットである場合には、当該スロットの長さは、当該スロットの部分の長さの合計である。
【００１６】
本発明による装置の一実施例は、当該クローズドエンドにおける当該スロットに対して直角な方向における当該接続点から当該伝導面に最も近い側までの距離がラジオ周波信号の波長の少なくとも２％であることにより規定される。好ましくは、最適なアンテナ効率を得るために、ラジオ周波信号の波長の約５％ないし１０％とされることになる。
【００１７】
本発明による装置の一実施例は、当該伝導面が印刷回路基板又は他の積層材料の一部を形成することにより規定される。このようにして、印刷回路基板又は他の積層材料は、アンテナ機能と実装機能といった二重の機能を有する。
【００１８】
本発明による装置の一実施例は、当該ラジオ周波信号が少なくとも１ＧＨｚの周波数を有することにより規定される。好ましくは、当該装置は、２．４ＧＨｚ以上のラジオ周波信号に対して用いられる。
【００１９】
ラジオ周波数信号を交換する本発明によるアンテナは、
・開放端及び閉端を有するスロットを有する伝導面と、
・前記開放端よりも前記閉端に近いところで前記スロットの近くに位置づけられた接続ポイントと、
を有し、
前記伝導面は、グランド表面に対して作用せず、前記伝導面の周囲長は、前記ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％である、
ことにより規定される。
【００２０】
ラジオ周波数信号を交換するための本発明による方法は、アンテナを使用するステップを有し、当該アンテナは、
・開放端及び閉端を有するスロットを有する伝導面と、
・前記開放端よりも前記閉端に近いところで前記スロットの近くに位置づけられた接続ポイントと、
を有し、
前記伝導面は、グランド表面に対して作用せず、前記伝導面の周囲長は、前記ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％である、
ことにより規定される。
【００２１】
本発明によるアンテナ及び本発明による方法の実施例は、本発明による装置の実施例に対応する。
【００２２】
本発明は、特に、従来技術のアンテナは、グランド表面に対して作用するグランド面を用い、当該グランド表面は十分なアンテナ性能をもたらすが、アンテナを比較的に大きくするという洞察に基づき、また、特にアンテナの伝導面は、伝導面の周囲長がラジオ周波信号の波長の５０％ないし２００％の間にあるという条件の下ではグランド表面に対して作用する必要がないという基本的思想に基づいたものである。
【００２３】
本発明は、当該問題を解決し、特に、十分なアンテナ性能を呈する比較的小さなアンテナを有する装置を提供するとともに、特に、アンテナが良好なアンテナ性能を呈するという利点を奏するものである。また、本アンテナは、パワー増幅器をあまり大きなものとする必要がなく、余分な電力消費を招かない。このアンテナは、ラジオ周波信号を送信し受信するために用いることができる。当該アンテナは、十分な帯域幅を有し、実際上に広帯域であり、低コストで簡単に製造可能である。
【００２４】
以下、本発明の上記態様及びその他の態様を、次に説明する実施例に基づいて詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１に示されるような本発明による装置１は、例えばホームシアタ装置、サラウンド音響装置、無線ヘッドフォン装置、セカンドルーム無線オーディオ装置、バイオセンシング装置、位置追跡装置、モバイル端末又は無線インターフェースのようなものであり、ラジオユニット３に結合された本発明によるアンテナ２を有する。ラジオユニット３は、ディジタル信号処理器４に結合され、この処理器は、ディジタル／アナログ変換器５を介して間接的に、また間に何らユニットを介することなく直接にマンマシンインターフェース６に結合される。
【００２６】
より詳細な図２に示されるような本発明によるアンテナは、スロット１０を持つ伝導面１１，１２を有する。スロット１０は、開放端（オープンエンド）と閉端（クローズドエンド）とを有する。アンテナ２は、開放端よりも閉端に近いところでスロット１０の近くに位置づけられている接続ポイント１３，１４を有する。接続ポイント１３は、例えばグランド供給点であり、接続点１４は、例えば信号供給点である。
【００２７】
アンテナ２は、図示せぬ他の装置とラジオ周波数信号を交換（やりとり又は信号授受）する。この交換は、ラジオ周波数信号（例えば１ＧＨｚ以上のラジオ周波数信号）を受信及び／又は送信することを含む。
【００２８】
アンテナ２は、グランド表面に対しては作用しないという利点がある。スロット１０は、主としてカップリングでかつ非放射のスロットである。伝導面１１，１２の周囲長は、当該ラジオ周波数信号の波長の５０％ないし２００％（好ましくは約１００％）とされる。スロット１０の長さは、ラジオ周波数信号の波長の１０％から５０％（好ましくは約２５％）とされる。
【００２９】
当該閉端においてスロット１０に直角な方向における接続ポイント１３，１４から伝導面１１，１２の最も近い側部までの距離「ｄ」は、当該ラジオ周波数信号の波長の少なくとも２％（好ましくは約５％から１０％）とされる。
【００３０】
スロット１０は、伝導面１１，１２を第１の面１１と第２の面１２とに分割する。第２の面１２の表面は、伝導面１１，１２の表面の最低で１０％、最高で５０％とされる。第１の面１１は、領域１５を有し、この領域は例えば、非伝導性のものとされ、アンテナ２は、領域１５に取り付けられる伝導シールドを備えたラジオモジュール１６を有する。この伝導シールド付きのラジオモジュール１６は、結合接続部１７を介して各コーナ部において第１の面１１に電気的に接続される。ラジオモジュール１６は、例えば、図１に示されるラジオモジュール３の幾つかの構成部分に対応し又は当該部分を有する。ラジオモジュール１６の表面は、第１の面１１の表面よりも小さい。接続ポイント１３，１４とラジオモジュール１６との間にマッチングネットワークを設けてもよい。
【００３１】
図３には、ラジオモジュール１６が実装されない本発明によるアンテナ２の３次元の図が示される。ここでは対応の参照符号が用いられている。破線は、第１の面１１（上の部分）と第２の面１２（下の部分）との境界を示す。
【００３２】
図４には、ラジオモジュール１６が実装された本発明によるアンテナ２の３次元の図が示される。ここでは、対応の参照符号が用いられている。伝導面１１，１２は、印刷回路基板１８又は他の積層材料の一部を形成する。
【００３３】
図５には、３つの方向においてラジオ周波数信号を交換するためにラジオモジュール１６が実装された本発明によるアンテナ２の３次元の図が示される。ラジオモジュール１６は、Ｘ方向及び／又はＹ方向において、Ｚ方向が伝導面１１，１２に直角な方向である場合、ラジオ周波数信号を交換するための厚さを有する。
【００３４】
図６には、ラジオモジュール１６が実装された本発明による代替アンテナ２の３次元の図が示される。第２の面の幅がスロット１０の閉端の位置において最大であることが分かる。このような丸いアンテナは、ヘッドフォンのような丸みを帯びた形状に簡単に適合させることができる。破線は、第１の面１１（上の部分）と第２の面１２（下の部分）との間の境界を示す。
【００３５】
図７には、ラジオモジュール１６が実装された本発明によるアンテナ２の上面図が示される。このケースでは、ＦＲ４印刷基板が用いられており、３０×１７ｍｍ、厚さ１．６ｍｍであり、ラジオモジュール１６が２０×１２ｍｍとされている。
【００３６】
図８には、本発明によるアンテナ２のシミュレートされた反射減衰量がｄＢ対ＧＨｚで示されている。本来の入力インピーダンスは、５０オームに広帯域マッチング回路とマッチングされ、約３００ＭＨｚの帯域幅となる。
【００３７】
図９には、本発明によるアンテナ２のシミュレートされた３次元の放射パターンが示される。
【００３８】
図１０には、本発明によるアンテナ２のシミュレートされた２次元の放射パターンが示される。ピークのアンテナ利得は約２ｄＢｉである。
【００３９】
図１１には、ラジオモジュール１６が実装された本発明による代替アンテナ２の上面図が示される。このケースでは、ＲＦ４印刷基板が用いられており、３５×１８ｎｍ、厚さ１．２ｍｍであり、ラジオモジュール１６が２０×１２ｍｍである。
【００４０】
図１２には、本発明による代替アンテナ２のシミュレートされた反射減衰量がｄＢ対ＧＨｚで示されている。本来の入力インピーダンスは、５０オームに広帯域マッチング回路とマッチングされ、これにより約２５０ＭＨｚの帯域幅となる。
【００４１】
図１３には、本発明による代替アンテナ２のシミュレートされた２次元放射パターンが示される。ピークのアンテナ利得は約３ｄＢｉである。
【００４２】
図１４には、ラジオモジュールが実装された本発明による他の代替アンテナの上面図が示される。当該閉端においてスロット１０に直角な方向においてここでは図示しない接続ポイント１３，１４から伝導面１１，１２の最も近い側部までの距離「ｄ」は、ラジオ周波数信号の波長の少なくとも２％であり、好ましくは
５％ないし１０％である。
【００４３】
破線は、第１の面１１（左の部分）と第２の面１２（右の部分）との境界を示している。したがって、概して、面１１と１２との境界は、当該開放端においてスロット１０と平行にスロット１０の開放端を通じた線を引くことにより見い出すことができる。スロット１０が真っ直ぐで曲がったり又は折れていたりしない場合、第２の面１２は、２つの部分のうちの一方の部分をとることによって見い出すことができ、他方の部分は、ラジオモジュール１６により少なくとも一部がカバーされることになる部分となる。スロット１０が曲がっていたり又は折れている場合は、第２の面１２は、曲げられたスロット１０により囲まれたり又は取り巻かれておらず、領域１５が始まるところで端部を呈する部分をとることにより見い出すことができる。ここでの領域１５は、ラジオモジュール１６によりカバーされるべきものである。スロット１０が曲げられ又は折られている場合、スロット１０の長さは、スロット１０の部分の長さの合計に等しい。
【００４４】
なお、上述した実施例は、本発明を限定したものではなく例証したものであり、当業者であれば、添付の請求項の範囲から逸脱することなく数多くの代替実施例を構成することができる筈である。請求項において、括弧内に付された参照符号は、当該請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」なる動詞及びその活用形は、請求項に記載のもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の単数表現は、当該要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実現可能である。幾つかの手段を列挙する装置の請求項においては、これら手段の幾つかが同一アイテムのハードウェアにより具現化されることができる。或る特定の方策が相互に異なる従属請求項において列挙されているという事実は、これら方策の組み合わせが活用することができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によるアンテナを有する本発明による装置を概略的に示す図。
【図２】本発明によるアンテナをより詳しく示す概略図。
【図３】ラジオモジュールが実装されていない本発明によるアンテナの３次元の図。
【図４】ラジオモジュールが実装された本発明によるアンテナの３次元の図。
【図５】３つの方向においてラジオ周波信号を交換するためにラジオモジュールが実装された本発明によるアンテナの３次元の図。
【図６】ラジオモジュールが実装された本発明による代替アンテナの３次元の図。
【図７】ラジオモジュールが実装された本発明によるアンテナの上面図。
【図８】本発明によるアンテナのシミュレートされた反射減衰量を示す図。
【図９】本発明によるアンテナのシミュレートされた３次元放射パターンを示す図。
【図１０】本発明によるアンテナのシミュレートされた２次元放射パターンを示す図。
【図１１】ラジオモジュールが実装された本発明による代替アンテナの上面図。
【図１２】本発明による代替アンテナのシミュレートされた反射減衰量を示す図。
【図１３】本発明による代替アンテナのシミュレートされた２次元放射パターンを示す図。
【図１４】ラジオモジュールが実装された本発明による他の代替アンテナの上面図。
【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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【図１４】
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【国際調査報告】
2008500761.tif 000017
2008500761.tif 000018