(57)【要約】【課題】電磁界を放射するアンテナは、グランドプレーンと、グランドプレーンにおいて備えられている誘電層とを有する。【解決手段】誘電層は、電磁界を放射する少なくとも１つの露出面を有する。アンテナは、誘電層の露出面の一において備えられている、例えば、給電ストリップ又は給電ワイヤのような少なくとも１つの給電要素を有する。給電要素は誘電層を電気的に励起する。したがって、電磁界は露出面から放射され、所望の偏波放射を得る。何れかの露出面は照射することが可能である。具体的には、複数の給電要素が用いられるとき、露出面は、右旋円偏波、左旋円偏波及び／又は直性偏波を放射することが可能である。【選択図】図２
2008148304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁界を放射するアンテナであって：
グランドプレーン；
該グランドプレーンにおいて備えられ、前記電磁界を放射する少なくとも１つの露出面を有する誘電層；及び
前記電磁界が前記少なくとも１つの露出面から放射され、所望の偏波放射を得るように、前記誘電層を電気的に励起する前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一において備えられている少なくとも１つの給電要素；
を有するアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は、前記所望の偏波放射を得るように、円偏波放射及び直線偏波放射の少なくとも一に関連する位置において前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一において備えられている、アンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一は前記露出面の中心を通る中心軸を規定し、前記給電要素は前記露出面の前記中心からずらして備えられている、アンテナ。
【請求項４】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は、前記所望の偏波放射を得るように、円偏波放射及び直線偏波放射の少なくとも一に関連する角度において前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一において方向付けられている、アンテナ。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は、インピーダンス整合を与えるようにインピーダンスに対応する長さ及び幅を規定する、アンテナ。
【請求項６】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は、前記電磁界が前記露出面から放射されるように、前記誘電層を電気的に励起するように前記誘電層の前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一において互いに離間されている複数の給電ストリップを更に規定する、アンテナ。
【請求項７】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は、前記電磁界が前記露出面から放射されるように、前記誘電層を電気的に励起するように前記誘電層の前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一において互いに離間されている複数の給電ワイヤを更に規定する、アンテナ。
【請求項８】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は均一な幅を有する、アンテナ。
【請求項９】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの給電要素は不均一な幅を有する、アンテナ。
【請求項１０】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は外周を規定し、前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一は前記誘電層の前記外周の周りにおいて広がっている、アンテナ。
【請求項１１】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一は前記グランドプレーンに対して横切っている、アンテナ。
【請求項１２】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの露出面の少なくとも一は前記グランドプレーンに対して平行であり、且つ前記グランドプレーンから距離を置いている、アンテナ。
【請求項１３】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は１乃至１００の範囲内の比誘電率を有する、アンテナ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のアンテナであって、前記誘電層及び前記少なくとも１つの露出面は、前記誘電層及び前記少なくとも１つの露出面間の前記比誘電率が一様であるように、単一材料から一体的に形成されている、アンテナ。
【請求項１５】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は０．００１乃至０．０３の範囲内の誘電正接を有する、アンテナ。
【請求項１６】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は、上方からみて半楕円状構造を有する、アンテナ。
【請求項１７】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は、上方からみて三日月状構造を有する、アンテナ。
【請求項１８】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は、上方からみて半円状構造を有する、アンテナ。
【請求項１９】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は、上方からみて三角形状構造を有する、アンテナ。
【請求項２０】
請求項１に記載のアンテナであって、前記誘電層は、上方からみて台形状構造を有する、アンテナ。
【請求項２１】
請求項１に記載のアンテナであって、前記少なくとも１つの露出面は複数の露出面として更に規定され、前記給電要素は前記複数の露出面の少なくとも一において備えられ、前記複数の露出面の他は前記電磁界を放射する、アンテナ。
【請求項２２】
非導電性窓枠と、請求項１乃至２１の何れか一項に記載のアンテナと、該非導電性窓枠から距離を置いているグランドプレーンとを有する窓であって、前記グランドプレーンと前記非導電性窓枠との間に挟まれている、窓。
【請求項２３】
請求項２２に記載の窓であって、前記非導電性窓枠は自動車用ガラスとして更に規定される、窓。
【請求項２４】
請求項２３に記載の窓であって、前記自動車用ガラスはソーダライムシリカガラスとして更に規定される、窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、所望の偏波放射線を得るように、誘電層の少なくとも１つの放射面から電磁界を放射するためのアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
円偏波及び／又は直線偏波ＲＦ信号を受信するための種々のアンテナが、当該技術分野において知られている。従来技術のアンテナにおいては、誘電層は、代表的には、例えば、給電プローブ及びグランドプレーンのようなアンテナの他の要素から、不連続の金属に基づくパッチ放射要素のような放射要素を絶縁するように用いられる。そのようなアンテナの一例については、Ｙｅｇｉｎ等による米国特許出願公開第２００５／０１９５１１４号明細書に記載されている。この特許文献においては、自動車のフロントガラスに備えられたアンテナについて開示されている。そのアンテナは、誘電層を支持するグランドプレーンを有する。更に、誘電層は、溝を有する金属層を支持し、給電プローブは、誘電層のエッジの周りにおいて放射するように金属層を励起する。
【０００３】
従来技術のアンテナは、円偏波及び／又は直線偏波ＲＦ信号を受信する及び／又は送信することが可能であるが、広い帯域幅、高効率、小さいサイズ及び低い製造複雑性を有するアンテナの性能を維持し又は改善し、グランドプレーンに対して平行であり且つそれから離間され、グランドプレーンに対して横断して延びている誘電層の全ての面から、円偏波放射及び／又は直線偏波放射を得る能力を維持するアンテナを提供する可能性が残されている。それ故、従来技術のアンテナに比べて、アンテナ性能を向上させる多くの好ましい特徴を与えるアンテナが要請されている。更に、円偏波及び直線偏波の両方を与えるような何れかの好ましい偏波放射を得ることを含む、複数のアプリケーションのための広帯域アンテナとして用いられることが可能であるアンテナが要請されている。また、ビームチルト能力を有するアンテナが要請されている。最後に、従来のアンテナに比べて、より敏感でなく、調整がより容易であるアンテナが要請されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１９５１１４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、電磁界を放射するためのアンテナを提供する。そのアンテナは、グランドプレーンと、そのグランドプレーンにおいて備えられている誘電層とを有する。誘電層は、電磁界を放射する少なくとも１つの露出面を有する。アンテナは、少なくとも１つの給電要素を更に有する。給電要素は、誘電層を電気的に励起するために誘電層の少なくとも１つの露出面において備えられている。したがって、電磁界は、少なくとも１つの露出面から放射され、所望の偏波放射を得る。本発明は、電磁界を放射するために一体化されているアンテナを有する窓を更に提供する。その窓は非導電性窓枠を有し、グランドプレーンは非導電性窓枠から間隔を置いている。誘電層は、グランドプレーンと非導電性窓枠との間に挟まれている。
【０００５】
誘電層の少なくとも１つの露出面において給電要素を備えることにより、電磁界が少なくとも１つの露出面から放射され、所望の円偏波及び／又は直線偏波放射を得るように、誘電層を電気的に励起することができる。そのように行うことにより、アンテナの性能を向上させる多くの好ましい特徴を有するアンテナを提供することができる。それらの特徴は、かなり広い周波数帯域、高効率及び最小サイズを有するアンテナである。その広い周波数帯域は、アンテナが円偏波及び直線偏波の両方を得ることを含む複数のアプリケーションのための広帯域アンテナとして用いられることを可能にする。更に、少なくとも１つの露出面からの電磁放射は、より小さい仰角におけるより大きいゲインを与える。更に、非対称の構成を有する誘電層において給電要素を備えることは、改善されたビームチルト性能を可能にする。このことは、衛星無線アプリケーションにおいて好ましいものである。更に、少なくとも１つの露出面において給電要素を備えることにより、従来技術のアンテナに比べて、調整及び製造がより容易であるアンテナが得られる。
【０００６】
本発明の他の有利点については、下記において明らかになり、添付図に関連付けて考慮するとき、以下の詳細な説明を参照することにより更に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図を参照するに、同じ参照番号は複数の図を通して対応する構成要素を表し、電磁界を放射するためのアンテナは、一般に、参照番号３０で表されている。例示としての実施形態において、アンテナ３０は、円偏波無線周波数（ＲＦ）信号又は直線偏波ＲＦ信号のどちらか一又は両方を受信するように用いられる。当業者は、アンテナ３０がまた、円偏波及び直線偏波ＲＦ信号を送信するように用いられることが可能であることを理解している。具体的には、アンテナ３０は、例えば、ＸＭ（登録商標）衛星無線又はＳＩＲＩＵＳ（登録商標）衛星無線等の衛星ディジタルオーディオ無線サービス（ＳＤＡＲＳ）事業者により生成される信号のような左旋円偏波（ＬＨＣＰ）ＲＦ信号を受信する。しかしながら、そのアンテナはまた、ＧＰＳナビゲーションシステムにより生成される信号のような右旋円偏波（ＲＨＣＰ）ＲＦ信号を受信することが可能であることが理解される。更に、アンテナ３０はまた、携帯電話事業者により生成される信号のような直線偏波ＲＦ信号を受信することが可能である。
【０００８】
図１を参照するに、アンテナ３０は、好適には、自動車３４の窓３２に組み込まれている。窓３２はリアウィンドウ（後部窓）、フロントウィンドウ（前部窓）又は自動車３４の何れかの他の窓であることが可能である。アンテナ３０はまた、例えば、ビルディングのような、自動車３４とは全く別の他の状況下で実施される、又は無線受信器に組み込まれることが可能である。更に、アンテナ３０は、例えば、サイドミラー等の、自動車３４の他の場所に備えられることが可能である。
【０００９】
複数のアンテナ３０が、多様なアンテナシステムの一部として実施されることが可能である。例えば、好適な実施形態の自動車３４は、フロントガラスにおける第１アンテナ及び後部窓における第２アンテナを有することが可能である。代替として、アンテナ３０は、積み重ねられた又は隣り合わされた構成で配置されることが可能である。それらのアンテナは両者共に、自動車３４内で受信器（図示せず）に電気的に接続されている。当業者は、複数の処理技術が多様な受信を得るように用いられることが可能であることを理解している。そのような技術の１つにおいて、スイッチ（図示せず）は、衛星からより強いＲＦ信号を現在、受信するアンテナ３０を選択するように実行されることが可能である。
【００１０】
好適には、窓３２は、少なくとも１つの非導電性窓枠３６を有する。用語“非導電性”は、例えば、異なる電位における導体間に置かれるときに、印加電圧と同位相にある小さい又は極僅かな電流のみが材料を通って流れるようにする、例えば、絶縁体又は誘電体等の材料のことをいう。典型的には、非導電性材料は、ｎＳ／ｍのオーダーの導電性を有する。
【００１１】
例示としての実施形態において、非導電性窓枠３６は、少なくとも１つのガラスの枠として実施される。勿論、窓３２は、２つ以上のガラスの窓枠を有することが可能である。当業者は、自動車の窓３２、特に、フロントガラスは、接着用中間層を挟む２つのガラス製窓枠を有することが可能であることを理解している。接着用中間層は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）の層であることが可能である。勿論、他の接着用中間層がまた、受け付けられることが可能である。非導電性窓枠３６は、好適には、自動車用ガラスであり、より好適には、ソーダライムシリカガラスである。ガラスの窓枠は、典型的には、１．５乃至５．０ｍｍの範囲内の厚さ、好適には、３．１ｍｍの厚さを規定する。典型的には、ガラスの窓枠は、５乃至９の範囲内の、好適には、７の比誘電率を有する。しかしながら、当業者は、非導電性の窓枠３６が、プラスチック、ガラス繊維又は他の適切な非導電性材料から成ることが可能であることを理解している。更に、非導電性の窓枠３６は、アンテナ３０のレドームとして機能する。それ故、非導電性窓枠３６は、アンテナの他の成分を、自動車３４の外部に存在する湿気、風、ダスト等から保護することができる。
【００１２】
一般に、図２乃至２０を参照するに、アンテナ３０は、アンテナ３０により受信されるエネルギーを反射するためのグランドプレーン３８を有する。図３、５、７及び９に示すように、グランドプレーン３８は、非導電性窓枠３６に対して実質的に平行に備えられ、その非導電性窓枠３６から距離を置かれ、少なくとも１つの平面を有する銅又はアルミニウム等の一般に平坦な導電性材料から成る。それらの図に示すように、グランドプレーン３８は、一般に、矩形形状を、具体的には、正方形形状を規定する。したがって、グランドプレーン３８の各々の側部は、２０ｍｍ乃至１００ｍｍの範囲内にあり、好適には、６０ｍｍであることが可能である。しかしながら、当業者は、グランドプレーン３８の他の形状及びサイズが実施されることが可能であることを理解している。
【００１３】
グランドプレーン３８において備えられている誘電層４０により、電磁界が放射される。具体的には、図３、５、７及び９に示すように、誘電層４０は、グランドプレーン３８と非導電性窓枠３６との間に挟まれている。ここでは、誘電層４０は電磁界を放射する。しかしながら、特定のアプリケーションにおいては、誘電層４０は、非導電性窓枠３６が誘電層４０として作用するように、非導電性窓枠３６の一部と一体化されていることが可能である。これは、アンテナ３０を非導電性窓枠３６と、それ故、窓３２と物理的に一体化する。どちらの場合においても、誘電層４０は、多くの物理的特徴にしたがって、電磁界を放射する。それらの特徴の１つは比誘電率である。誘電層４０は、１乃至１００の範囲内の比誘電率を有し、好適な一実施形態においては、比誘電率は９．４である。電磁界の放射に影響する誘電層４０の他の特徴は誘電正接である。誘電層４０は、０．００１乃至０．０３の範囲内の誘電正接を有し、好適な一実施形態においては、誘電正接は０．０１である。更に、非導電性窓枠３６は、電磁界を放射するように、誘電層４０と組み合わされて機能することが可能である。
【００１４】
上記図に示すように、誘電層４０は、電磁界を放射する少なくとも１つの露出面４４を有する。典型的には、誘電層４０は、複数の露出面４４を有する。図３、５、７及び９を参照するに、誘電層４０は、それらの露出面４４の１つが非導電性窓枠３６と隣接するように、その導電性窓枠３６とグランドプレーン３８との間に挟まれている。換言すれば、１つの露出面４４は、一般に、グランドプレーン３８に対して平行であり、そのグランドプレーンから距離を置いている。しかしながら、誘電層４０は他の露出面４４を有することが可能であり、露出面４４の何れか又は全てが放射することが可能である。例えば、グランドプレーン３８により覆われていない何れかの面は露出面であり、放射することが可能である。また、異なる露出面４４が、異なるように放射することが可能である。上記図においては平面として示されているが、露出面４４の少なくとも１つ又は全てが曲面的であることが可能である。換言すれば、露出面４４の少なくとも１つ又は全てが、横方向からみて、半球状構成を有することが可能である。誘電層４０を励起することにより、その誘電層４０は、露出面４４から電磁界を生成するようになる。
【００１５】
誘電層４０は外周を規定し、露出面４４は、誘電層４０の外周の周りに広がっている誘電層４０の何れかの面であることが可能である。具体的には、誘電層４０の何れかの面は、グランドプレーン３８に対向していて、隣接する誘電層４０の面を除く露出面４４であることが可能である。それ故、露出面４４は、グランドプレーン３８に対して垂直であり、グランドプレーン３８から距離を置いている誘電層４０の何れかの面である。換言すれば、露出面４４は、非導電性窓枠３６と隣接する、グランドプレーン３８に対して横断して広がっている、又はグランドプレーンに対して平行に広がり且つグランドプレーンから距離を置いている誘電層４０の何れかの面であることが可能である。それ故、誘電層４０の種々の面は、誘電層４０が２つ以上の露出面４４を有することが可能であるように、露出面４４を規定することが可能である。
【００１６】
上記のように、露出面４４は、グランド面に対して横断するように広がっている誘電層４０の何れかの面として、又はグランドプレーンに対して平行であり且つグランドプレーンから距離を置いている何れかの面として規定される。したがって、何れかの露出面４４は電磁界を放射することが可能である。それ故、誘電層４０は複数の露出面４４を有することが可能であり、何れの数の露出面４４が放射することが可能である。好適には、誘電層４０及び露出面４４は、誘電層４０及び露出面４４間の比誘電率が一様であるように、一体化された単一の材料から成る。換言すれば、露出面４４は誘電層４０の一部であることは好ましいことである。
【００１７】
誘電層４０は種々の構成を有することが可能である。例えば、誘電層４０は、上記のように単一の材料から成ることが可能である。代替として、誘電層４０は、自動車用アプリケーションのような特定のアプリケーションにより適切である偏波放射特性を有するアンテナ３０を与えるように、重ねられた又は隣り合わされた構成に配置された種々の寸法及び誘電特性を有する異なる材料の組み合わせであることが可能である。
【００１８】
図２乃至１５に示しているように、アンテナ３０は、電磁界が少なくとも１つの露出面４４から放射され、所望の偏波放射を得るように、誘電層４０を電気的に励起するために誘電層４０の少なくとも１つの露出面４４において備えられた少なくとも１つの給電要素４９を更に有する。一種類のみの偏波放射が所望される場合、アンテナ３０は、図２、３、６、７、１０、１２，１３及び１４に示すように、１つのみの給電要素４８を有することが可能である。しかしながら、異なる種類の偏波放射を得ることが要求される場合、又は異なるアプリケーションについて同じ種類の偏波放射が要求される場合、アンテナ３０は、図４、５、８、９、１１及び１５に示すように、複数の給電要素４８を有することが可能である。具体的には、露出面４４に備えられている１つの給電要素４８は円偏波を得ることが可能であり、露出面４４に備えられている他の給電要素は直線偏波を得ることが可能である。
【００１９】
一実施形態においては、露出面４４は、複数の露出面４４として更に規定され、給電要素４８は、それらの複数の露出面４４の少なくとも一において備えられている。更に、それらの複数の露出面４４の他は電磁界を放射することが可能である。異なる露出面４４は、互いに異なるように放射することが可能であり、給電要素４８は、露出面４４の何れかにおいて備えられることが可能である。例えば、給電要素４８は、放射する露出面４４において備えられることが可能である。代替として、誘電層４０は、放射しない露出面４４を有することが可能である。この代替として、給電要素４８は、放射しない露出面４４において備えられることが可能である一方、他の露出面４４は放射することが可能である。
【００２０】
露出面４４に備えられている１つの給電要素４８は左旋円偏波を得、露出面４４において備えられている他の給電要素４８は右旋円偏波を得、露出面４４に備えられている更に他の給電要素４８は直線偏波を得ることが可能である。それらの実施形態の何れにおいても、給電要素４８は、図４、５、８、９及び１１に示すように、同じ露出面４４において、又は図１５に示すように、異なる露出面４４において備えられることが可能である。同様に、２つの給電要素４８が１つの露出面４４に備えられることが可能であり、他の給電要素４８は、図１５に占めるように、他の露出面４４に備えられることが可能である。複数の給電要素４８の特性についての何れかの説明が、単独の給電要素４８を有するアンテナ３０にまた、適用されることが可能であること、及び、本発明のアンテナ３０が複数の給電要素４８を有するアンテナ３０に限定されるものでないことを、理解することができる。
【００２１】
アンテナ３０が、１つの給電要素４８を有する又は複数の給電要素４８を有するに拘わらず、個別の給電要素４８においては、一般に、組成は同じである。一般に、各々の給電要素４８は、誘電層４０を励起することが可能である導体であり、グランドプレーンから電気的に絶縁されている。好適には、各々の給電要素４８は金属から成る。給電要素４８は、アンテナ３０に対して給電要素４８の同じ組成の、特定の物理的特性を有することが可能であるが、誘電層４０の露出面４４は、アンテナ３０がどのようにして所望の偏波放射を放射するかを決定する。例えば、給電要素４８は、０．４ｍｍ乃至４ｍｍの範囲内にあり、好適には、１ｍｍ乃至３ｍｍの範囲内の均一な幅“ｗ”を有する。しかしながら、給電要素４８は可変の又は不均一な幅を有することが可能であることを理解することができる。例えば、給電要素４８は、０．４ｍｍ乃至４ｍｍの範囲内の可変の幅を有することが可能である。
【００２２】
図２乃至１１及び１５に示すように、給電要素４８は、露出面４４から単独の方向に延びているが、図１２乃至１４に示すように、給電要素４８は異なる方向に延びていることが可能である。同様に、給電要素４８は、図１３及び１４において示しているように、１つの露出面４４から他の露出面４４の方に延びていることが可能である。このことは、アンテナ３０が単独の給電要素４８を有するか、複数の給電要素４８を有するかに拘わらず、適用される。更に、ここで、図１０、１１及び１５を参照するに、露出面４４における給電要素４８の位置、放射面４２に対する露出面４４における給電要素４８の方向、及び給電要素４８の長さは、アンテナ３０がどのように所望の偏波放射を放射するかに影響する。下記で説明し、図に示すような位置、角度及び長さは、単なる例示であり、何れかの特定な所望の偏波放射を示すように意味付けされていない。
【００２３】
図１０を参照するに、給電要素４８は、所望の偏波放射を得るために円偏波放射及び直線偏波放射の少なくとも一に関連している位置“ｄ”において露出面４４に備えられている。好適な実施形態においては、図１１に示すように、アンテナ３０は複数の給電要素４８を有し、１つの給電要素４８の位置ｄ１は円偏波に関連し、他の給電要素４８の位置ｄ２は直線偏波に関連している。アンテナ３０は、円偏波か又は直線偏波のどちらかに関連している位置を有する何れかの数の給電要素４８を有することが可能である。例えば、アンテナ３０は、円偏波に関連する位置において２つの給電要素４８を、直線偏波に関連する位置において１つの給電要素４８を有することが可能である。露出面４４に対して給電要素４８の位置を決定するように、露出面４４は、露出面４４の中心を通って延びている中心軸“Ａ”を規定し、好適には、給電要素４８は、所望の偏波放射に依存する露出面４４の中心軸“Ａ”から１２ｍｍ乃至１８ｍｍ離れて位置付けられるように中心からずらされている。
【００２４】
図１０乃至１５を参照するに、給電要素４８は、所望の偏波放射を得るように、円偏波放射及び直線偏波放射の少なくとも一と関連する角度θにおいてグランドプレーンに対して平行な露出面４４に対して露出面４４において方向付けられている。好適な実施形態においては、アンテナ３０は複数の給電要素を有し、一の給電要素４８の角度θ１は円偏波に関連し、他の給電要素４８の角度θ２は直線偏波に関連する。アンテナ３０は、円偏波か又は直線偏波のどちらかに関連する角度θを有する何れかの数の給電要素を有することが可能である。例えば、アンテナ３０は、円偏波に関連する角度θ１において２つの給電要素４８を、直線偏波に関連する角度θ２において１つの給電要素４８を有することが可能である。図１０に示すように、一実施形態においては、グランドプレーン３８に対する給電要素４８の角度θは９０°である。換言すれば、給電要素４８は、グランドプレーン３８に対して垂直である。代替として、図１５に示すように、給電要素４８は、所望の偏波放射を得るように、グランドプレーン３８に対して角度θにおいて傾けられることが可能である。
【００２５】
図１０に示すように、給電要素４８は、インピーダンス整合に影響する長さＬ及び幅“ｗ”を規定する。ここで、図１１を参照するに、好適な実施形態においては、アンテナ３０は複数の給電要素４８を有し、一の給電要素４８の長さＬ１は一のインピーダンスに関連し、他の給電要素４８の長さＬ２は他のインピーダンスに関連し、そして更なる他の給電要素４８の長さＬ３は更なる他のインピーダンスに関連する。上記のように、アンテナ３０は、何れかのインピーダンスに関連する長さを有する何れかの数の給電要素４８を有することが可能である。好適には、給電要素４８の各々の長さは１０ｍｍ乃至２０ｍｍの範囲内にある。
【００２６】
図２乃至５を再び参照するに、一実施形態においては、給電要素４８は、給電ストリップ５０として更に規定されることが可能である。それ故、アンテナ３０が複数の給電要素４８を有する場合、給電要素４８は、電磁界が露出面４４から放射されるように、誘電層４０を電気的に励起するために誘電層４０の露出面４４において互いに離間している複数の給電ストリップ５０として更に規定される。代替として、図６乃至９に示すように、給電要素４８は、給電ワイヤ５２として更に規定されることが可能である。それ故、アンテナ３０が複数の給電要素４８を有する場合、給電要素４８は、電磁界が露出面４４から放射されるように、誘電層４０を電気的に励起するために誘電層４０の露出面４４において互いに離間している複数の給電ワイヤ５２として更に規定される。更なる他の実施形態においては、給電要素４８は、給電ストリップ５０及び給電ワイヤ５２の両方を有することが可能である。
【００２７】
用いられる給電要素４８がどの種類であるかに拘わらず、アンテナ３０により受信されるＲＦ信号は給電要素４８により収集される。図３、５、７、及び９乃至１２に示すように、給電要素４８は、給電要素４８に対して電気的に接続され、グランドプレーン３８に対して接地されている増幅器５４にＲＦ信号を送信する。増幅器５４は、アンテナ３０により受信されたＲＦ信号を増幅する。好適には、増幅器５４は、当業者が理解しているような低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）である。図５、９及び１１に示すように、複数の給電要素４８が用いられる場合、各々の給電要素４８は１つの増幅器５４に接続することが可能である。代替として、アンテナ３０は、互いに同じ複数の増幅器５４を有することが可能であり、各々の増幅器５４は給電要素４８の一に接続されている。
【００２８】
誘電層４０の露出面４４において給電要素４８を備えることにより、電磁界が露出面４４から放射され、複数の偏波放射を得るように、誘電層４０を電気的に励起される。本発明のアンテナ３０においては、それ故、アンテナ３０の性能を向上させる多くの好ましい特徴を与えられる。それらの特徴は、かなり広い周波数帯域、高効率、小さいサイズ、低い製造の複雑性及び低い敏感性を有するアンテナ３０である。図２１は、アンテナ３０の代表的なリターンロスを示すグラフである。このグラフにしたがって、アンテナ３０は、好ましい周波数領域の約７０％において受け付けられるゲインを得る帯域を有し、そのアンテナを超広帯域アンテナにしている。代表的なパッチアンテナは、好ましい周波数領域の約４％において受け付けられるゲインを得る。それ故、アンテナ３０は、従来技術におけるパッチアンテナに比べて広い周波数帯域を与える。その広い周波数帯域は、本発明のアンテナ３０が、円偏波及び直線偏波の両方を得ることを含む複数のアプリケーションのための広帯域アンテナとして用いられるようにすることを可能にする。更に、本発明のアンテナ３０は、代表的なパッチアンテナに比べて低い仰角で大きいゲインを与える。このことは、衛星無線アプリケーションにおいて好ましいことである。更に、誘電層４０の種々の構成は、改善されたビームチルト性能を可能にする。同様に、本発明のアンテナ３０は、従来技術における代表的なパッチアンテナに比べて、より敏感でなく、調整がより容易である。
【００２９】
ここで、図１６乃至２０を参照するに、誘電層４０は種々の形状を有することが可能である。好適な実施形態においては、図１６に示すように、誘電層４０は、上方からみて、半円状構造を有する。代替として、図１７に示すように、誘電層４０は、上方からみて、半楕円状構造を有することが可能である。それらの実施形態においては、誘電層４０は少なくとも３つの露出面４４を有し、それらの露出面４４の少なくとも一は放射する。誘電層４０は、誘電層４０が凸の曲率を有する面に対向する少なくとも１つの平面を有することを意味する平凸状である。ここで、凸の曲率を有する面は一の露出面４４であり、対向する平面は他の露出面４４である。更に、最上部面は露出面４４であることが可能である。給電要素４８は、露出面４４の何れかにおいて備えられることが可能である。露出面４４の少なくとも１つは放射する。給電要素４８は、露出面４４の一において一部が、露出面４４の他において一部が位置付けられていることが可能である。
【００３０】
図１８を参照するに、他の実施形態においては、誘電層４０は、上方からみて三日月状構造を有する。この実施形態においては、誘電層４０は少なくとも３つの露出面４４を有し、それらの露出面４４の少なくとも１つは放射する。誘電層４０は、凹の曲率を有する面に対向する凸の曲率を有する面を有する。平面は、凸の曲率を有する面及び凹の曲率を有する面に対して垂直である。凸の曲率を有する面、凹の曲率を有する面及びその平面は露出面４４である。給電要素４８は、露出面４４の何れかにおいて位置付けられることが可能である。それらの露出面４４の少なくとも１つは放射する。上記の実施形態におけるように、給電要素４８は、露出面４４の一において及び露出面４４の他において、一部が位置付けられていることが可能である。
【００３１】
図１９を参照するに、更なる他の実施形態においては、誘電層４０は、上方からみて、三角形状構造を有する。この実施形態においては、誘電層４０は少なくとも４つの露出面４４を有し、それらの露出面４４の少なくとも１つは放射する。誘電層４０は、その誘電層４０の外周の周りに３つの平面を有する。それらの３つの平面の何れかは露出面４４であることが可能である。更に、誘電層４０はそれらの３つの平面に対して垂直な面を有する。それらの平面に対して垂直な面はまた、露出面４４であることが可能である。それらの露出面４４の少なくとも１つは放射する。上記の実施形態におけるように、給電要素４８は、露出面４４の一において一部が、そして露出面４４の他において一部が位置付けられていることが可能である。
【００３２】
図２０を参照するに、更なる他の実施形態においては、誘電層４０は、上方からみて、台形状構造を有する。この実施形態においては、誘電層４０は少なくとも４つの露出面４４を有し、それらの露出面４４の少なくとも１つは放射する。誘電層４０は、その誘電層４０の外周の周りに種々の長さを有する４つの平面を有する。それらの４つの平面の何れかは露出面４４であることが可能である。更に、誘電層４０はそれらの４つの平面に対して垂直な面を有する。それらの４つの平面に対して垂直な面は露出面４４であることが可能である。それらの露出面４４の少なくとも１つは放射する。上記の実施形態におけるように、給電要素４８は、露出面４４の一において一部が、そして露出面４４の他において一部が位置付けられていることが可能である。
【００３３】
本発明は、例示として記載されていて、そして本発明は、用いられている用語は限定的なものではなく、記載の単語の性質をもっていることが意図されている。ここで、当業者が理解できるであろうように、本発明の多くの修正及び変形が、上記の教示に照らして可能である。それ故、同時提出の特許請求の範囲における範囲内で、本発明が実施されることが可能であることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】自動車のガラス製の窓枠により支持されているアンテナを有する自動車の斜視図である。
【図２】グランドプレーンにおいて備えられている誘電層と、その誘電層の少なくとも１つの露出面において備えられている給電ストリップを有するアンテナの一実施形態の斜視図である。
【図３】非導電性窓枠において備えられている図２のアンテナの部分断面図である。
【図４】誘電層の露出面の１つにおいて備えられている複数の給電ストリップを有するアンテナの一実施形態の斜視図である。
【図５】非導電性窓枠において備えられている図４のアンテナの部分断面図である。
【図６】誘電層の露出面の１つにおいて備えられている給電ワイヤを有するアンテナの一実施形態の斜視図である。
【図７】非導電性窓枠において備えられている図６のアンテナの部分断面図である。
【図８】誘電層の露出面の１つにおいて備えられている複数の給電ワイヤを有するアンテナの一実施形態の斜視図である。
【図９】非導電性窓枠において備えられている図８のアンテナの部分断面図である。
【図１０】誘電層の露出面の１つにおいて備えられている給電要素を有するアンテナの斜視図である。
【図１１】誘電層の露出面の１つにおいて備えられている複数の給電要素を有するアンテナの斜視図である。
【図１２】複数の方向に延びている給電要素を有するアンテナの部分断面図である。
【図１３】誘電層の露出面の一から露出面の他まで延びている給電要素を有するアンテナの斜視図である。
【図１４】誘電層の一の露出面から他の露出面まで延びている給電要素を有するアンテナの斜視図である。
【図１５】誘電層の一の露出面において備えられている複数の給電要素と、他の露出面において備えられている１つの給電要素とを有するアンテナの斜視図である。
【図１６】半円構成を有する誘電層の平面図である。
【図１７】半楕円構成を有する誘電層の平面図である。
【図１８】三日月構成を有する誘電層の平面図である。
【図１９】三角形構成を有する誘電層の平面図である。
【図２０】台形構成を有する誘電層の平面図である。
【図２１】本発明のアンテナの典型的なリターンロスを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
３０  アンテナ
３２  窓
３４  自動車
３６  非導電性窓枠
３８  グランドプレーン
４０  誘電層
４２  放射面
４４  露出面  
４８  給電要素
５０  給電ストリップ
５２  給電ワイヤ
５４  増幅器
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【外国語明細書】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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