(57)【要約】衛星からＲＦ信号を受けるマイクロストリップアンテナは、放射線素子、及び放射線素に対して実質的に平行に配置され、且つ放射線素子から間隔を離される基平面を有する。第１の誘電体及び第２の誘電体は、隣接する関係において、基平面と放射線素子との間に挟まれる。第１の誘電体は第１の比誘電率を有し、第２の誘電体は、第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有する。給電ラインは、アンテナを増幅器に対して電気的に接続する。給電ラインの移築分は、第１の誘電体と第２の誘電体との間に配置される。アンテナは、より小さい仰角においてより高いゲインを達成するよう、より大きな仰角からより小さい仰角まで放射線ビームをチルトする効果を引き起こす。
2008519546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
統合アンテナを有する窓であって、
ガラスの窓枠と、
前記ガラスの窓枠によって支持され、且つ第１の領域及び第２の領域を有する、放射線素子と、
前記放射線素子から間隔を離され、且つ前記放射線素子に対して実質的に平行に配置される、基平面と、
第１の比誘電率を有し、前記第１の領域と前記基平面との間に挟まれる、第１の誘電体と、
前記第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有し、前記第２の領域と前記基平面との間に挟まれ、前記第１の誘電体と隣接する関係において配置される、第２の誘電体と、
前記放射素子に対する電気的接続を与える給電ラインと、
を有し、
前記給電ラインの一区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
窓。
【請求項２】
前記第１の誘電体と前記第２の誘電体は、互いに対して接触して配置される、
請求項１記載の窓。
【請求項３】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して直接接続される、
請求項１記載の窓。
【請求項４】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して電磁的に結合される、
請求項１記載の窓。
【請求項５】
前記給電ラインは、第１の区分と、前記第１の区分から一般的には垂直に延在する第２の区分と、前記第２の区分から一般的には垂直に延在し、且つ前記第１の区分に対して一般的には垂直に延在する第３の区分と、を定義付けるよう形成される導電性ワイヤを有して形成される、
請求項４記載の窓。
【請求項６】
前記第２の区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
請求項５記載の窓。
【請求項７】
前記第１の区分は、前記第１の誘電体内に配置される、
請求項６記載の窓。
【請求項８】
前記基平面は、ホールを定義付け、前記給電ラインの前記第３の区分は、前記ホールを介して突出する、
請求項７記載の窓。
【請求項９】
前記アンテナによって受けられる信号を増幅するよう前記給電ラインに対して電気的に接続される増幅器を更に有する、
請求項１記載の窓。
【請求項１０】
前記増幅器を支持するよう前記給電ラインに対して電気的に接続される回路基板を更に有する、
請求項９記載の窓。
【請求項１１】
前記回路基板は、前記基平面によって支持される、
請求項１０記載の窓。
【請求項１２】
前記第１の比誘電率に対する前記第２の比誘電率の比率は、１：１００乃至１：１．１である、
請求項１記載の窓。
【請求項１３】
前記第１の比誘電率に対する前記第２の比誘電率の比率は、１００：１乃至１．１：１である、
請求項１記載の窓。
【請求項１４】
前記第１の誘電体は、１である第１の比誘電率を有する空気を有する、
請求項１３記載の窓。
【請求項１５】
前記第２の誘電体は、前記第２の誘電体の１００重量部に基づき、２５乃至４５重量部である量のシリコンと、５５乃至７５重量部である量の酸化チタンと、を有する、
請求項１４記載の窓。
【請求項１６】
前記第２の誘電体の前記第２の比誘電率は、９である、
請求項１４記載の窓。
【請求項１７】
前記放射線素子は、第１の領域と第２の領域とを有する総面積を有し、前記第１の領域は前記総面積の約８０％を有し、前記第２の領域は前記総面積の約２０％を有する、
請求項１記載の窓。
【請求項１８】
前記基平面は、一般的に矩形の形状を定義付ける、
請求項１記載の窓。
【請求項１９】
前記放射線素子は、一般的に矩形の形状を定義付ける、
請求項１記載の窓。
【請求項２０】
前記放射線素子は、前記放射線素子に回転偏光を与えるよう前記放射線素子の対向するコーナー部において定義付けられる一組の摂動打切りを有する、
請求項１９記載の窓。
【請求項２１】
前記放射線素子の各側部は、前記アンテナによって受けられるべき信号の波長λの約４分の１を測定する、
請求項１９記載の窓。
【請求項２２】
前記放射線素子の各側部は、約３２ｍｍの寸法を有する、
請求項２１記載の窓。
【請求項２３】
前記第１及び第２の誘電体は、前記放射線素子及び前記基平面と接触するよう配置される、
請求項１記載の窓。
【請求項２４】
前記放射線素子は、前記ガラスの窓枠上に配置される銀ペーストを有する、
請求項１記載の窓。
【請求項２５】
前記基平面と前記放射線素子と前記第１及び第２の誘電体とを封入するよう前記ガラスの窓枠に対して固定されるカバーを更に有する、
請求項１記載の窓。
【請求項２６】
前記ガラスの窓枠は更に、自動車のガラスとして定義付けられる、
請求項２６記載の窓。
【請求項２７】
前記ガラスの窓枠は更に、ソーダ石灰シリカガラスとして定義付けられる、
請求項２６記載の窓。
【請求項２８】
前記ガラスの窓枠は、７である比誘電率を有する、
請求項１記載の窓。
【請求項２９】
アンテナであって、
第１の領域及び第２の領域を有する、放射線素子と、
前記放射線素子から間隔を離され、且つ前記放射線素子に対して実質的に平行に配置される、基平面と、
第１の比誘電率を有し、前記第１の領域と前記基平面との間に挟まれる、第１の誘電体と、
前記第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有し、前記第２の領域と前記基平面との間に挟まれ、前記第１の誘電体と隣接する関係において配置される、第２の誘電体と、
前記放射素子に対する電気的接続を与える給電ラインと、
を有し、
前記給電ラインの一区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
アンテナ。
【請求項３０】
前記第１の誘電体と前記第２の誘電体は、互いに対して接触して配置される、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項３１】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して直接接続される、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項３２】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して電磁的に結合される、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項３３】
前記給電ラインは、第１の区分と、前記第１の区分から一般的には垂直に延在する第２の区分と、前記第２の区分から一般的には垂直に延在し、且つ前記第１の区分に対して一般的には垂直に延在する第３の区分と、を定義付けるよう形成される導電性ワイヤを有して形成される、
請求項３２記載のアンテナ。
【請求項３４】
前記第２の区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
請求項３３記載のアンテナ。
【請求項３５】
前記第１の区分は、前記第１の誘電体内に配置される、
請求項３４記載のアンテナ。
【請求項３６】
前記基平面は、ホールを定義付け、前記給電ラインの前記第３の区分は、前記ホールを介して突出する、
請求項３５記載のアンテナ。
【請求項３７】
前記アンテナによって受けられる信号を増幅するよう前記給電ラインに対して電気的に接続される増幅器を更に有する、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項３８】
前記増幅器を支持するよう前記給電ラインに対して電気的に接続される回路基板を更に有する、
請求項３７記載のアンテナ。
【請求項３９】
前記回路基板は、前記基平面によって支持される、
請求項３８記載のアンテナ。
【請求項４０】
前記第１の比誘電率に対する前記第２の比誘電率の比率は、１：１００乃至１：１．１である、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項４１】
前記第１の比誘電率に対する前記第２の比誘電率の比率は、１００：１乃至１．１：１である、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項４２】
前記第１の誘電体は、１である第１の比誘電率を有する空気を有する、
請求項４１記載のアンテナ。
【請求項４３】
前記第２の誘電体は、前記第２の誘電体の１００重量部に基づき、２５乃至４５重量部である量のシリコンと、５５乃至７５重量部である量の酸化チタンと、を有する、
請求項４２記載のアンテナ。
【請求項４４】
前記第２の誘電体の前記第２の比誘電率は、９である、
請求項４３記載のアンテナ。
【請求項４５】
前記放射線素子は、第１の領域と第２の領域とを有する総面積を有し、前記第１の領域は前記総面積の約８０％を有し、前記第２の領域は前記総面積の約２０％を有する、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項４６】
前記基平面は、一般的に矩形の形状を定義付ける、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項４７】
前記放射線素子は、一般的に矩形の形状を定義付ける、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項４８】
前記放射線素子は、前記放射線素子に回転偏光を与えるよう前記放射線素子の対向するコーナー部において定義付けられる一組の摂動打切りを有する、
請求項４７記載のアンテナ。
【請求項４９】
前記放射線素子の各側部は、前記アンテナによって受けられるべき信号の波長λの約４分の１を測定する、
請求項４７記載のアンテナ。
【請求項５０】
前記放射線素子の各側部は、約３２ｍｍの寸法を有する、
請求項４９記載のアンテナ。
【請求項５１】
前記第１及び第２の誘電体は、前記放射線素子及び前記基平面と接触するよう配置される、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項５２】
前記放射線素子を支持するガラスの窓枠を更に有する、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項５３】
前記ガラスの窓枠は更に、自動車のガラスとして定義付けられる、
請求項５２記載のアンテナ。
【請求項５４】
前記ガラスの窓枠は更に、ソーダ石灰シリカガラスとして定義付けられる、
請求項５３記載のアンテナ。
【請求項５５】
前記放射線素子は、前記ガラスの窓枠上に配置される銀ペーストを有する、
請求項５２記載のアンテナ。
【請求項５６】
前記基平面と前記放射線素子と前記第１及び第２の誘電体とを封入するよう前記ガラスの窓枠に対して固定されるカバーを更に有する、
請求項５２記載のアンテナ。
【請求項５７】
自動車の窓であって、
ガラスの窓枠と、
前記ガラスの窓枠上に配置され、且つ、前記アンテナの場所において前記ガラスの窓枠の法線である軸のチルトされたオフセットである放射線ビームを作るよう構成される、アンテナと、
を有する、
窓。
【請求項５８】
前記アンテナは、放射線素子と、第１の比誘電率を有する第１の誘電体と、前記第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有し且つ前記第１の誘電体と隣接する関係において配置される、第２の誘電体と、を有する、
請求項５４記載の窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星から円偏光された高周波（ＲＦ）信号を受ける、具体的にはマイクロストリップパッチアンテナである、アンテナに係る。
【背景技術】
【０００２】
サテライトデジタルオーディオラジオサービス（ＳＤＡＲＳ）のプロバイダは、衛星を使用し、特には円偏光されたＲＦ信号であるＲＦ信号を地球に戻して放送する。ＳＤＡＲＳプロバイダは、地球静止軌道におけるあるいは傾斜楕円星座（ｉｎｃｌｉｎｅｄ  ｅｌｌｉｏｔｉｃａｌ  ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）における複数の衛星を使用する。夫々の衛星とアンテナとの間の仰角は、衛星の場所及びアンテナの場所に依存して可変である。米国本土内では、この仰角は、２０°の小ささであり得る。したがって、ＳＤＡＲＳプロバイダの規格は、２０°である小さな仰角における比較的高いゲインを求める。
【０００３】
ＲＦ信号を受ける多種のマイクロストリップアンテナは、技術的に周知である。かかるアンテナの一例は、Ｅｖａｎｓ外による、米国特許第５，８７０，０５７号（特許文献１）（‘０５７特許）（ｔｈｅ  ‘０５７  ｐａｔｅｎｔ）において開示される。
【０００４】
‘０５７特許は、ＲＦ信号を受ける又は送るアンテナを開示する。アンテナは、互いから間隔を離される基平面及び放射線素子を有する。第１の比誘電率を有する第１の誘電体は、基平面によって支持される。第１に比誘電率を有する第２の誘電体は、第１の誘電体によって支持される。第１の比誘電率は、第１の比誘電率の平方根に対して同等である。放射線素子は、一般的に矩形の形状を有し、誘電体の一方内又はその間に配置される。放射線素子及び誘電体の統合により、放射線素子は、他のアンテナのそれより短い長さを有し、故にアンテナの外形寸法を低減する。‘０５７特許のアンテナのビーム放射線は、放射線素子が置かれる平面に対する法線に方向付けられる。しかしながら、‘０５７特許のアンテナは、アンテナビームが衛星に向かって方向付けられるようアンテナ構造が物理的に向きを定められない限り、比較的小さい仰角における衛星からのＲＦ信号の受信において役立たない。
【特許文献１】米国特許第５，８７０，０５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、ＳＤＡＲＳ信号を受ける自動車のガラスと統合されたアンテナの性能は、失望させられるものであった。特に、かかるアンテナは、ガラスの窓枠（ｐａｎｅ  ｏｆ  ｇｌａｓｓ）に対する法線ではない放射線ビームを作ることができない。それ故に、衛星からのＲＦ信号の受信に役立つアンテナを導入する機会が残っている。具体的には、２０°である小さな仰角からのＲＦ信号の受信に役立つアンテナに対する機会が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の領域及び第２の領域を有する放射線素子を有するアンテナを与える。基平面は、放射線素子に対して実質的に平行であり、また放射線素子から間隔を離される。第１の比誘電率を有する第１の誘電体は、第１の領域と基平面との間に挟まれる。第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有する第２の誘電体は、第２の領域と基平面との間に挟まれる。
【０００７】
アンテナの構造は、特定の仰角における最も高いゲイン部分を有する指向性放射線ビームをもたらす。誘電体の比誘電率巻の差異により、放射線ビームは、より大きな仰角からより小さな仰角にチルトし、故に最も高いゲイン部分をチルトさせる。このチルトは、サテライトデジタルオーディオラジオサービス（ＳＤＡＲＳ）プロバイダの衛星からのＲＦ信号放送を受ける際に、特に重要である。ＳＤＡＲＳプロバイダの規格は、２０°である小さい仰角において比較的高いゲインを求める。本発明のアンテナは、かかる小さな仰角においてもＲＦ信号の比較的高いゲインをもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の他の利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照してよりよく理解され、容易に認識される。
【０００９】
図面中、同様の参照符号は複数の素を通して対応する部分を示す。アンテナは、図１中参照符号１０として全体的に示される。望ましい実施例では、アンテナ１０は、衛星から円偏光された高周波（ＲＦ）信号を受けるよう利用される。当業者は、アンテナ１０が円偏光されたＲＦ信号の送信にも使用され得る、ことを理解する。具体的には、アンテナ１０は、ＸＭ（登録商標）サテライトラジオ又はＳＩＲＩＵＳ（登録商標）サテライトラジオ等であるサテライトデジタルオーディオラジオサービス（ＳＤＡＲＳ）プロバイダによってもたらされるものと同様である、左回り円偏光（ＬＨＣＰ）ＲＦ信号を受ける。しかしながら、アンテナ１０が右回り円偏光（ＲＨＣＰ）ＲＦ信号も受ける、ことは理解されるべきである。更には、アンテナ１０は、直線偏光ＲＦ信号の送信又は受信に対しても構成され得る。
【００１０】
図１を参照すると、アンテナ１０は、望ましくは自動車１４の窓１２と統合される。この窓１２は、リヤウィンドウ（後方窓）、フロントガラス（前方窓）、又は自動車１４の他のいずれかの窓であり得る。当業者は、本願に記載されるアンテナ１０が自動車の屋根等の板金部分上等である自動車の他の位置において位置決めされ得る、ことを理解する。アンテナ１０はまた、建物等の自動車１４とは完全に別個の他の場所において使用され得るか、あるいは、電波受信器と統合され得る。
【００１１】
窓１２は、少なくとも１つのガラスの窓枠１３を有する。ガラスの窓枠１3は、望ましくは自動車のガラスであり、より望ましくは、自動車１４のガラスの窓枠１３における使用として周知であるソーダ石灰シリカガラスである。ガラスの窓枠１３は、アンテナ１０のレードームとして機能する。即ち、ガラスの窓枠１３は、以下に詳細に説明される通り、自動車１４の外側に存在する湿気、風、埃等からアンテナ１０の他の構成部品を保護する。ガラスの窓枠は、１．５乃至５．０ｍｍ、望ましくは３．１ｍである厚さを定義付ける。ガラスの窓枠はまた、５乃至９、望ましくは７である比誘電率を有する。当然のことながら、窓１２は、１つより多いガラスの窓枠１３を有し得る。当業者は、特にはフロントガラスである自動車の窓１２がポリビニルブチラール（ＰＶＢ）の層に挟まれる２つのガラスの窓枠１３を有する、ことを理解する。
【００１２】
図２を参照すると、アンテナ１０は、以下に追加的に記載される導電性材料を有して形成される放射線素子１６を有する。放射線素子１６はまた、当業者によって「パッチ」又は「パッチ素子」と一般的に称される。放射線素子１６は、第１の領域１８及び第２の領域２０へと分割される。第１の領域１８及び第２の領域２０は、放射線素子１６とアンテナの他の構成部品１０との間の関係を説明するためにのみ本願中で使用される仮想の領域である、ことが理解される。典型的には、第１及び第２の領域１８，２０は、組成及び材料において互いに区別がつかない。望ましい実施例では、放射線素子は、総面積を定義付ける。望ましい実施例では、第１の領域１８は、総面積の７０−９０％を有し、第２の領域は、総面積の１０−３０％を有する。より望ましくは、第１の領域１８は、総面積の約８０％を有し、第２の領域２０は、総面積の約２０％を有する。
【００１３】
所定の実施例の放射線素子１６は、一般的に矩形の形状を、具体的には四角形を定義付ける。放射線素子１６の各側部は、アンテナ１０によって受けられるべきＲＦ信号の波長λの約４分の１を測定する。ＳＤＡＲＳプロバイダによって送られるＲＦ信号は、典型的には、２．３２ＧＨｚ乃至２．３４５ＧＨｚの周波数を有する。かかる周波数は、１２８乃至１２９ｍｍの波長λへと変えられる。それ故に、放射線素子１６の各側部は、約３２−３３ｍｍ、望ましくは約３２ｍｍを有する。しかしながら、当業者は、放射線素子１６が受けられる又は送られるべき信号の種類及び周波数に依存して他の形状及び寸法を定義付ける、他の実施例を認識する。
【００１４】
望ましい実施例の放射線素子１６はまた、一組の摂動打切り（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ  ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎｓ）２２を有する。摂動打切り２２は、放射線素子１６の対向するコーナー部において定義付けられる。摂動打切り２２は、対向するコーナー部の「カットアウト」である。摂動打切り２２は、衛星から円偏光ＲＦ信号を受けるよう放射線素子１６に円偏光を与える。当業者は、４５度オフセット給電（ｏｆｆｓｅｔ  ｆｅｅｄ）又は追加トリムタブを有する円形パッチの使用を制限的ではなく有して、円偏光を生成する他の技術が実行され得る、ことを理解する。
【００１５】
図３中に示される通り、望ましい実施例では、窓１２のガラスの窓枠１３は、放射線素子１６を支持する。ガラスの窓枠１３は、ガラスの窓枠１３に対して接着、適用、又は接続される放射線素子１６によって放射線素子１６を支持する。望ましくは、放射線素子１６は、ガラスの窓枠１３上に直接蒸着され且つ当業者には既知の焼成技術によって硬化される導電性材料として銀ペーストを有する。あるいは、放射線素子１６は、接着剤を使用してガラスの窓枠１３に対して接着される、銅又はアルミニウム等の平らな金属片を有し得る。
【００１６】
アンテナ１０はまた、導電性材料を有して形成される基平面２４を有する。基平面２４は、放射線素子１６に対して実質的に平行に配置され、放射線素子１６から間隔を離される。基平面２４はまた一般的に矩形の形状、具体的には四角形を定義付ける、ことが望ましい。望ましい実施例では、基平面２４は、約４０ｍｍ×４０ｍｍを有する。しかしながら、基平面２４は、多種の形状及び寸法を有し得る。
【００１７】
当業者によって理解される通り、電磁場は、放射線素子１６と基平面２４との間で励起される。この電磁場は、複数の要因に従って反応する。かかる要因のうち１つは、放射線素子１６と基平面２４との間に配置される、典型的には誘電体と称される材料の比誘電率である。
【００１８】
本発明のアンテナ１０の誘電体は、より具体的には、第１の誘電体２６及び第２の誘電体２８を有する。第１の誘電体２６は、放射線素子１６の第１の領域１８と基平面２４との間に挟まれる。同様にして、第２の誘電体２８は、放射線素子１６の第２の領域２０と基平面２４との間に挟まれる。当然のことながら、誘電体２６，２８は、放射線素子１６及び／又は基平面２４と直接接触することなく、放射線素子１６と基平面２４との間に挟まれ得る。更には、誘電体２６，２８は、各誘電体２６，２８の少なくとも一部分が放射線素子１６時平面２４との間にある限り、放射線素子１６及び基平面２４によって定義付けられる範囲を超えて延在し得る。
【００１９】
望ましい実施例では、第１の誘電体２６及び第２の誘電体２８は、隣接する関係において配置され、第１の誘電体２６は第１の領域１８の直接下方に配置され、第２の誘電体２８は第２の領域２０の直接下方に配置される。誘電体２６，２８は互いに対して隣接する関係にあるが、一方の誘電体２６，２８は他方の誘電体２８，２６のある程度上方又は下方に配置され得、依然として隣接する関係にあり得る、ことは理解されるべきである。
【００２０】
また、望ましい実施例では、第１の誘電体２６及び第２の誘電体２８は、互いに対して接触して配置される。更には、第１の誘電体２６及び第２の誘電体２８は、放射線素子１６及び基平面２４と接触して配置される。具体的には、第１の誘電体２６は放射線素子１６の第１の領域１８と接触し、第２の誘電体２８は放射線素子１６の第２の領域２０と接触する。当業者は、第１の誘電体２６及び第２の誘電体２８が互いから、放射線素子１６から、及び／又は基平面２４から、間隔を離され得るあるいは分離され得る他の実施例を認識する。更には２つの誘電体２６，２８は、隣接していると考えられるよう互いに対して完全に位置合わせされている必要はない。
【００２１】
第１の誘電体２６は、第１の比誘電率を有する。第２の誘電体２８は、第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有する。第１及び第２の誘電体２６，２８間の比誘電率における差異は、放射線ビームをより大きな仰角からより小さい仰角にチルトさせる。このチルトによって、衛星がアンテナ１０との比較的小さい仰角にある際に、アンテナ１０は、より高いゲイン信号を引き起こす。一般的は、第１及び第２の誘電体２６，２８の間の比誘電率における差異がより大きければ、チルトの角度はより大きくなる。しかしながら、放射線素子１６及び誘電体の隣接又は隣接しない多種の構造及び／又は配置は、放射線素子１６に対する法線である軸のチルトされたオフセットである放射線ビームを作り得る。
【００２２】
第１の比誘電率に対する第２の比誘電率の比率は、１００：１乃至１．１：１の範囲を有し得る。同様に、該比率は、１：１００乃至１：１．１であり得、第１の比誘電率は第２の比誘電率より大きい。望ましくは、比率は、２０：１乃至４：１、又は１：２０乃至１：４の範囲を有する。最も望ましくは、第１の比誘電率に対する第２の比誘電率に割合は、９：１である。
【００２３】
上述された通り、アンテナ１０は、望ましくは自動車１４の窓１２と統合される。窓１２は、水平方向且つ平地に対して窓仰角（ｗｉｎｄｏｗ  ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）において取り付けられ得る。それ故に、窓仰角は、比誘電率の比率を定める際に考慮されるべきである。アンテナ１０のビームの実際のチルト角は、比誘電率の比率によって与えられるチルト角及び窓仰角の寄与によって与えられる。
【００２４】
望ましい実施例において、９：１の比率は、１である第１の比誘電率を有する第１の誘電体２６、及び９である第２の比誘電率を有する第２の誘電体２８によって達成される。第１の誘電体２６は、１である第１の比誘電率を達成するよう空気を有する。９である第２の比誘電率を達成するよう、第２の誘電体２８は、望ましくは、第２の誘電体２８の１００重量部に基づいて、３５重量部である量におけるシリコン、及び６５重量部である量における酸化チタンを有する。しかしながら、当業者は、第１の比誘電率に対する第２の比誘電率の比率９：１又は他の比率を達成する他の方法を認識する。
【００２５】
アンテナ１０は更に、放射線素子１６に対する電気的接続をあたえるよう給電ライン３０を有する。図４を参照すると、給電ライン３０の一区分は、第１の誘電体２６と第２の誘電体２８との間のインタフェース３１において配置される。給電ライン３０の該区分を第１の誘電体２６と第２の誘電体２８との間のインタフェース３１において位置付けることによって、給電ライン３０は、２つの誘電体２６，２８の間のインタフェース３１における断絶によってもたらされる最小限の影響を有して、放射線素子１６と基平面２４との間の２つの異なる媒体において電場構成部品を励起する。加えて、放射線素子１６及び基平面２４の端部から放射される（ｒａｄｉａｔｅｄ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｂｙ  ｅｄｇｅｓ）電磁場は、２つの要因によりフェーズ差を有する。第１の要因は、給電ライン３０から放射線素子１６の端部までの異なるパス距離に対応する。第２の要因は、電場構成部品が給電ライン３０から放射線素子１６の端部まで伝播する誘電体２６，２８の異なる誘電率に、関連付けられる。放射電磁場におけるこのフェーズ差は、
放射線素子１６と基平面２４との間で一様誘電体を使用するアンテナの同一の種類と比較して、チルトされるアンテナビームを作る。望ましい実施例では、アンテナ１０は、窓仰角に加えて、放射線ビームの１０−２０°のチルトを達成するよう役立てられる。しかしながら、給電ライン３０の正確な場所は、所定の適用に対する特定のアンテナ設計のインピーダンス及び偏光の特徴のいずれにも依存する。
【００２６】
望ましい実施例では、給電ライン３０は、放射線素子１６に対して電磁的に結合される。即ち、給電ライン３０及び放射線素子１６は、互いに対して直接接触しない。他の実施例では、図５Ａ及び５Ｂおいて示される通り、給電ライン３０は、放射線素子１６と直接接続され得る。給電ライン３０は、図５Ａに示される通り真っ直ぐであり得るか、図５Ｂに示される通り屈曲され得る、ことは理解されるべきである。屈曲給電ライン３０の使用は、部分的には、以下に更に記載される通り、増幅器４０の向きに関連する特定の実装選択（ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）、及び／又は追加的な回路に対する適合を可能にする。
【００２７】
給電ライン３０は、望ましくは導電性ワイヤを有して形成される。再度図４を参照すると、所定の実施例の給電ライン３０は、第１の区分３２、第２の区分３４、及び第３の区分３６を定義付けるよう形成される。第１の区分３２は、第１の誘電体２６内に、一般的にはＸ軸に対して平行に配置される。第２の区分３４は、一般的には第１の区分３２から垂直に延在し、第１及び第２の誘電体２６，２８の間に配置される。第２の区分３４は、一般的にはＹ軸に対して平行である。第１及び第２の誘電体２６，２８の間の第２の区分３４の位置付けは、放射線ビームの１０−２０°を達成するようアンテナ１０を支援する。給電ライン３０の第３の区分３６は、第２の区分３４から一般的に垂直に延在し、第１の区分３２に対して一般的には垂直である。故に、第３の区分３６は、一般的にはＺ軸に対して平行である。基平面２４はホール３８を定義付け、給電ライン３０の第３の区分３６はホール３８を介して突出する、ことが望ましい。
【００２８】
上述される通り、アンテナ１０はまた、給電ライン３０に対して電気的に接続される増幅器４０を有する。増幅器４０は、アンテナ１０によって受けられるＲＦ信号を増幅する。増幅器４０は、望ましくは、当業者にとっては周知である通り低雑音増幅器（ＬＮＡ）である。回路基板４２は、望ましくは、増幅器４０を支持するよう給電ライン３０に対して電気的に接続される。望ましい実施例では、図３に示される通り、回路基板４２は、基平面２４によって支持される。カバー４４はまた、ガラスの窓枠１３に対して固定され得、基平面２４、放射線素子１６、並びに第１の誘電体２６及び第２の誘電体２８を封入する。カバー４４は、埃、汚れ、汚染物質、不測の破損等からアンテナ１０を保護し、アンテナ１０に更なる美的外観を与える。
【００２９】
放射線ビームのチルトは、望ましい実施例のアンテナ１０のコンピュータ制御のシミュレーションの結果を一様比誘電率を有する単一の誘電体を有する従来のアンテナと比較して見ることによって、おそらく最もよく理解される。図６は、本発明のＸＺ平面における放射線ビーム（点線で示される）を、一様比誘電率（点波線で示される）を有する誘電体を有する従来のアンテナと比較して示す。ＸＺ平面における本発明の放射線ビームは、放射線ビームの最も高いゲイン部分を有し、先行技術の放射線ビームと比較して約１０°チルトされる。図７は、ＹＺ平面で検討されていることを除けば、同一の放射線ビーム比較を示す。ＹＺ平面における本発明の放射線ビームは、先行技術の放射線ビームと比較して約２０°チルトされる。本発明に従ったアンテナ１０は、従来の一様誘電体アンテナより比較的小さい仰角において衛星から受けられるＲＦ信号に対してより高いゲインをもたらす。
【００３０】
望ましい実施例のガラスの窓枠１３は、上述された通り、誘電体として作用する。それ故に、ガラスの窓枠１３は、放射線ビーム及びアンテナの他の特性に影響を与える。アンテナ１０がガラスの窓枠１３を有さない他の実施例において、アンテナ１０が同様の性能に対して修正（又は調整）され得る、ことは当業者によって理解される。かかる修正は、制限的ではないが、放射線素子１６、給電ライン３０、及び摂動打切り２２の寸法を変更すること、並びに、第１及び第２の誘電体２６，２８の比誘電率を変えること、を有する。
【００３１】
複数のアンテナ１０は、アンテナ１０のダイバーシティシステムの一部分として実行され得る。例えば、望ましい実施例の自動車１４は、前方窓上の第１のアンテナ１０及び後方窓上の第２のアンテナ１０を有し得る。かかるアンテナ１０はいずれも、自動車１４内の受信器（図示せず）に対して電気的に接続される。スイッチ（図示せず）は、衛星からより強いＲＦ信号を現在受けているアンテナ１０を選択するよう実行され得る。
【００３２】
明らかに、本発明の多くの修正及び変更は、上述された教示をふまえて可能である。本発明は、添付の請求項の範囲内で具体的に記載されるもの以外で実行され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】自動車のガラスの窓枠によって支持されるアンテナを有する自動車の斜視図である。
【図２】放射線パッチ、第１の誘電体、第２の誘電体、基平面、及び給電ラインを示す、アンテナの斜視図である。
【図３】ガラスの窓枠上に配置される放射線素子を有するアンテナの望ましい一実施例の部分的断面図である。
【図４】アンテナの斜視図であり、放射線素子及び基平面は、望ましい実施例の給電ラインの形状を強調するよう断面において示される。
【図５Ａ】アンテナの斜視図であり、放射線素子及び基平面は、給電ラインが真っ直ぐであり且つ放射線素子と直接接触する他の一実施例を強調するよう断面において示される。
【図５Ｂ】アンテナの斜視図であり、放射線素子及び基平面は、給電ラインが屈曲され且つ放射線素子と直接接触する他の一実施例を強調するよう断面において示される。
【図６】表題が「遠方場ゲイン対角度」である図表であり、ＸＺ−平面における本発明の放射線ビームのチルトを、一様比誘電率を有する単一の誘電体を有する従来のアンテナと比較して示す。
【図７】表題が「遠方場ゲイン対角度」である図表であり、ＹＺ−平面における本発明の放射線ビームのチルトを、図５中の従来のアンテナと比較して示す。
【図１】
2008519546.tif 000003
【図２】
2008519546.tif 000004
【図３】
2008519546.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2008519546.tif 000008
【図６】
2008519546.tif 000009
【図７】
2008519546.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月8日(2007.5.8)
【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】
統合アンテナを有する窓であって、
ガラスの窓枠と、
前記ガラスの窓枠によって支持され、且つ第１の領域及び第２の領域を有する、放射線素子と、
前記放射線素子から間隔を離され、且つ前記放射線素子に対して実質的に平行に配置される、基平面と、
第１の比誘電率を有し、前記第１の領域と前記基平面との間に挟まれる、第１の誘電体と、
前記第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有し、前記第２の領域と前記基平面との間に挟まれ、前記第１の誘電体と隣接する関係において配置される、第２の誘電体と、
前記放射素子に対する電気的接続を与える給電ラインと、
を有し、
前記給電ラインの一区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
窓。
【請求項２】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して電磁的に結合される、
請求項１記載の窓。
【請求項３】
前記給電ラインは、第１の区分と、前記第１の区分から一般的には垂直に延在する第２の区分と、前記第２の区分から一般的には垂直に延在し、且つ前記第１の区分に対して一般的には垂直に延在する第３の区分と、を定義付けるよう形成される導電性ワイヤを有して形成される、
請求項２記載の窓。
【請求項４】
前記第２の区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
請求項３記載の窓。
【請求項５】
アンテナであって、
第１の領域及び第２の領域を有する、放射線素子と、
前記放射線素子から間隔を離され、且つ前記放射線素子に対して実質的に平行に配置される、基平面と、
第１の比誘電率を有し、前記第１の領域と前記基平面との間に挟まれる、第１の誘電体と、
前記第１の比誘電率とは異なる第２の比誘電率を有し、前記第２の領域と前記基平面との間に挟まれ、前記第１の誘電体と隣接する関係において配置される、第２の誘電体と、
前記放射素子に対する電気的接続を与える給電ラインと、
を有し、
前記給電ラインの一区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
アンテナ。
【請求項６】
前記第１の誘電体と前記第２の誘電体は、互いに対して接触して配置される、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項７】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して直接接続される、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項８】
前記給電ラインは、前記放射線素子に対して電磁的に結合される、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項９】
前記給電ラインは、第１の区分と、前記第１の区分から一般的には垂直に延在する第２の区分と、前記第２の区分から一般的には垂直に延在し、且つ前記第１の区分に対して一般的には垂直に延在する第３の区分と、を定義付けるよう形成される導電性ワイヤを有して形成される、
請求項８記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記第２の区分は、前記第１の誘電体と前記第２の誘電体との間に配置される、
請求項９記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１の区分は、前記第１の誘電体内に配置される、
請求項１０記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記基平面は、ホールを定義付け、前記給電ラインの前記第３の区分は、前記ホールを介して突出する、
請求項１１記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記アンテナによって受けられる信号を増幅するよう前記給電ラインに対して電気的に接続される増幅器を更に有する、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記増幅器を支持するよう前記給電ラインに対して電気的に接続される回路基板を更に有する、
請求項１３記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記回路基板は、前記基平面によって支持される、
請求項１４記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記第１の比誘電率に対する前記第２の比誘電率の比率は、１：１００乃至１：１．１である、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記第１の比誘電率に対する前記第２の比誘電率の比率は、１００：１乃至１．１：１である、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項１８】
前記第１の誘電体は、１である第１の比誘電率を有する空気を有する、
請求項１７記載のアンテナ。
【請求項１９】
前記第２の誘電体は、前記第２の誘電体の１００重量部に基づき、２５乃至４５重量部である量のシリコンと、５５乃至７５重量部である量の酸化チタンと、を有する、
請求項１８記載のアンテナ。
【請求項２０】
前記第２の誘電体の前記第２の比誘電率は、９である、
請求項１９記載のアンテナ。
【請求項２１】
前記放射線素子は、第１の領域と第２の領域とを有する総面積を有し、前記第１の領域は前記総面積の約８０％を有し、前記第２の領域は前記総面積の約２０％を有する、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項２２】
前記基平面は、一般的に矩形の形状を定義付ける、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項２３】
前記放射線素子は、一般的に矩形の形状を定義付ける、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項２４】
前記放射線素子は、前記放射線素子に回転偏光を与えるよう前記放射線素子の対向するコーナー部において定義付けられる一組の摂動打切りを有する、
請求項２３記載のアンテナ。
【請求項２５】
前記放射線素子の各側部は、前記アンテナによって受けられるべき信号の波長λの約４分の１を測定する、
請求項２３記載のアンテナ。
【請求項２６】
前記放射線素子の各側部は、約３２ｍｍの寸法を有する、
請求項２５記載のアンテナ。
【請求項２７】
前記第１及び第２の誘電体は、前記放射線素子及び前記基平面と接触するよう配置される、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項２８】
前記放射線素子を支持するガラスの窓枠を更に有する、
請求項５記載のアンテナ。
【請求項２９】
前記ガラスの窓枠は更に、自動車のガラスとして定義付けられる、
請求項２８記載のアンテナ。
【請求項３０】
前記ガラスの窓枠は更に、ソーダ石灰シリカガラスとして定義付けられる、
請求項２９記載のアンテナ。
【請求項３１】
前記放射線素子は、前記ガラスの窓枠上に配置される銀ペーストを有する、
請求項２８記載のアンテナ。
【請求項３２】
前記基平面と前記放射線素子と前記第１及び第２の誘電体とを封入するよう前記ガラスの窓枠に対して固定されるカバーを更に有する、
請求項２８記載のアンテナ。
【国際調査報告】
2008519546.tif 000011
2008519546.tif 000012
2008519546.tif 000013