(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の物理的構成部品内に統合化された、無線アンテナ、移動無線電話アンテナ又は衛星信号アンテナ（３０）であって、
前記アンテナは、放射アームを有し、更に、前記自動車内の受信器に前記アンテナを連結させるための供給ポイント（３５）を有し、
前記放射アームは、複数のカスケード式区分（３１、３２、３３、３４）を備え、各々のカスケード式区分（３１、３２、３３、３４）は、少なくとも１０個のセグメントにより構成された空間充填曲線を画定し、各セグメントは隣接セグメントに対して所定の角度をなし、
前記複数のカスケード式区分（３１、３２、３３、３４）の空間充填曲線が、互いに異なるスケールで同じ曲線の異なる繰返しをなし、異なる長さ及び異なる数のセグメントを有することを特徴とする、アンテナ。
【請求項２】
自動車のためのマルチサービスのアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）であって、
前記マルチサービスアンテナシステムは前記自動車の物理的構成部品内に統合化された複数のアンテナ構造を備え、
前記複数のアンテナ構造は、請求項１に記載の無線アンテナと、移動無線電話アンテナ及び衛星信号アンテナのうち少なくとも１つとを有する、アンテナシステム。
【請求項３】
前記無線アンテナは、誘電体基板に取り付けられている、請求項２に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項４】
前記アンテナシステム（３０、４０、５０、６０）は、内部バックミラーアッセンブリの内部に統合化されている、請求項２又は３に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項５】
前記無線アンテナは、前記バックミラーアッセンブリのベース支持部内部に統合化されている、請求項４に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項６】
前記アンテナシステム（３０、４０、５０、６０）は、外部光アッセンブリの内部に統合化されている、請求項２ないし５のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項７】
前記アンテナシステム（３０、４０、５０、６０）は、後部ブレーキ光アッセンブリの内部に統合化されている、請求項６に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項８】
前記無線アンテナの供給ポイントは、前記放射アームの一部分である、請求項２ないし７のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項９】
前記無線アンテナは、該無線アンテナをグラウンドの埋没地線に連結するためのグラウンドポイント（３６、４６）を備える、請求項２ないし８のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１０】
前記無線アンテナは、前記無線アンテナを導電性負荷（７３）に連結するための負荷ポイント（７５）を備える、請求項２ないし９のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１１】
前記導電性負荷は、バックミラーアッセンブリの金属部分である、請求項１０に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１２】
前記無線アンテナは、ＦＭ帯域アンテナとして作動するように構成されている、請求項２ないし１１のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１３】
前記無線アンテナは、ＡＭ帯域アンテナとして作動するように構成されている、請求項２ないし１２のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１４】
前記無線アンテナは、ＤＡＢ帯域アンテナとして作動するように構成されている、請求項２ないし１３のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１５】
前記移動無線電話アンテナは、第１の導電性シートと、前記移動無線電話アンテナのためのグラウンドの埋没地線として機能する、該第１の導電性シートに連結された第２の導電性シートと、を備える、請求項２ないし１４のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１６】
前記第１の導電性シートは、前記移動無線電話アンテナの自由空間での作動波長の四分の一より小さい長さを有する、請求項１５に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１７】
前記第１の導電性シートは、第１の平面内にあり、前記第２の導電性シートは、第２の平面内にあり、該第１の平面は該第２の平面に平行である、請求項１５又は１６に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１８】
前記移動無線電話アンテナは、前記第１の導電性シートを前記自動車内の移動無線送信回路に連結するための導電性ピン（３５）を備える、請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項１９】
前記導電性ピンは、直接的なオーム接触によって前記第１の導電性シートに連結されている、請求項１８に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項２０】
前記導電性ピン（３５）は、容量性連結によって前記第１の導電性シートに連結されている、請求項１８に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項２１】
前記移動無線電話アンテナは、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＰＣＳ１９００、ＫＰＣＳ、ＡＭＰＳ、ＴＡＣＳ及びＥＴＡＣＳからなるグループから選択された移動無線帯域内の移動無線電話信号を送受信するように構成されている、請求項２ないし２０のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項２２】
前記衛星信号アンテナは、円偏光を用いるマイクロストリップアンテナを形成し、該衛星信号アンテナは、第１の導電性シートと、第２の導電性シートと、を有し、該第１の導電性シートは誘電材料によって該第２の導電性シートから分離されている、請求項２ないし２１のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項２３】
前記衛星信号アンテナと前記自動車内の衛星信号受信回路との間に連結された、低ノイズの高ゲイン増幅器を更に備える、請求項２２に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項２４】
前記衛星信号アンテナは、全地球測位衛星（ＧＰＳ）信号を受信するように構成されている、請求項２２又は２３に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【請求項２５】
前記衛星信号アンテナは、外部のバックミラーハウジング内に統合化されている、請求項２２ないし２４のいずれか１項に記載のアンテナシステム（３０、４０、５０、６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願で説明された技術は、アンテナの分野に関する。より詳しくは、本出願は、自動車のためのアンテナシステムに関する。
本発明は、例えば、自動車の透明な風防ガラスの内側表面に固定されたプラスチック製カバーに組み込むことができる、マルチサービスのアンテナシステムに関する。
【０００２】
本発明は、車内で現在のところ要求されている基本サービス、即ち、好ましくはＡＭ及びＦＭ又はＤＡＢ帯域内にあるラジオ受信のための小型アンテナ、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴ帯域及びＧＰＳナビゲーションシステムで送受信するための移動無線電話法を備えている。
【０００３】
アンテナの形状及び設計は、結合された小型化技術に基づいており、これは、アンテナの実質的なサイズ減少を可能にし、よって例えば後部視野鏡等の車両構成部品内へのその組み込みが可能となる。
【背景技術】
【０００４】
最近まで、自動車内に備えられた遠隔通信サービスは、数個のシステム、主要にはアナログ無線放射受信（ＡＭ／ＦＭ帯域）に限定されている。これらのシステムのための最も一般的な解決法は、車のルーフに取り付けられた典型的なホイップアンテナである。自動車設計分野における現在の潮流は、アンテナシステムを車両構造内に埋め込むことによって、そのようなホイップアンテナの審美的且つ空気力学的な影響を減少させることである。また、幾つかの遠隔通信サービスの単一アンテナ内への主要な統合化は、特に、製造コスト、又は、破壊及び車洗浄システムに起因した損傷を減少する上で魅力的である。
【０００５】
アンテナの統合化は、情報社会に向けた深い文化的変化に起因して、益々必要となっている。インターネットは、世界中の人々が予期し、要求し、情報を受け取るところの情報世代を喚起した。車のドライバーは、ｅメール及び電話の呼び出しを取り扱い、方向、スケジュール、及び、ワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）にアクセス可能な他の情報を得る間に安全に運転できることが期待されている。テレマティックス装置は、事故の証拠及び案内レスキューを自動的に車やトラック盗難車両に通知し、ナビゲーションアシスタントをドライバーに提供し、緊急道路側援助を呼び出し、遠隔エンジン診断を提供するために使用することができる。
【０００６】
車及び他の自動車における進んだ電気通信設備及びサービスの導入は、非常に最近になってなされており、当初は、トップレベルの豪華車に限定されていた。しかし、設備及びサービスコストの両方が急激に減少したことにより、中間価格車へもテレマティック製品がもたらされた。そのような新しいシステムを幅広い範囲で大規模に導入することにより、アンテナのための一体形成の解決法が使用されない場合には、審美的及び空力制動の潮流とは矛盾する、車の車体製作時におけるアンテナの追加を発生させた。
【０００７】
ＰＣＴ／ＥＰ００／００４１１特許は、空間充填曲線と称される、１組の曲線に基づく小アンテナの新しいファミリーを提案した。アンテナは、それが、作動波長と比較して小さい空間内に適合することができるとき、小アンテナ（小型アンテナ）と称される。小アンテナは、大きな入力リアクタンス（容量性又は誘導性のいずれか）を特徴とし、これは、通常、外部マッチング／負荷回路若しくは構造を用いて、補償されなければならない。小アンテナの他の特徴は、その小さい放射抵抗、小さい帯域幅及び低い効率である。かくして、共振波長が小さい空間内で共振アンテナを詰め込むことは、非常に挑戦的なテーマである。小アンテナの設計及び構成のため導入された空間充填曲線は、従来技術で説明された他の古典的アンテナ（例えば、直線単極アンテナ、双極子、及び、円形若しくは矩形ループ）の性能を改善する。
【０００８】
ミラー内部のアンテナの統合化が提案された。米国特許番号４１２３７５６は、ミラーの内部におけるアンテナとして導電性シートの利用を提案した最初の一つである。米国特許番号５５０４４７８は、ワイヤレスの車アパーチャのためのアンテナとしてミラーの金属側を使用することを提案した。他の構成は、ワイヤレスの車アパーチャ、ガレージドアの開放器、又は、自動車のミラー内部の車アラーム（米国特許番号５７９８６８８）を覆うことが提案された。明らかに、これらの解答は、非常に狭い帯域のアンテナを一般に要求する限定的なシステムのための特殊な解決を提案しており、基本的なサービスアンテナの完全な統合化を提供していない。
【０００９】
他の解決法として、後部風防ガラス（ＷＯ９５／１１５３０）の熱グリッド内にＡＭ／ＦＭアンテナを統合化することが提案された。しかし、この構成は、無線信号をＤＣ源から識別するためＲＦ増幅器及びフィルターを始めとした高価な電子適合ネットワークを要求し、その低いアンテナ効率の故に電話信号等の伝達には適していない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明により導入された実質的な進歩の一つは、例えば無線放送、ＧＰＳ及び移動無線電話ネットワークへのワイヤレスのアクセス等の車内で要求される全ての基本的サービスを統合化するためバックミラーを使用することである。従来技術に対する本発明の主要な利点は、審美的又は空気力学的に影響を及ぼすこと無く、全アンテナを統合化することであり、第２には、意図しない損傷又は破壊からの完全な保護であり、有意なコスト削減である。
【００１１】
マイクロストリップアンテナの利用は、特にＰＩＦＡアンテナ（板状逆Ｆアンテナ）として示される構成において、携帯電話受話器で知られている（１９９７年１０月に、「マイクロ波理論及び技術」に公開された、Ｋ．ヴァーガ及びＹ．ラーマット−サミーによる論文「ワイヤレス通信パッケージングのための低プロフィールの強化帯域ＰＩＦＡアンテナ」を参照のこと）。マイクロストリップＰＩＦＡアンテナアンテナを利用することの理由は、それらの低プロフィール、低い製作コスト、及び、携帯電話受話器の構造内への容易な統合にある。しかし、このアンテナ構成は、自動車で使用するために提案されたものではない。内部バックミラーの内部へのマルチサービスアンテナシステムの統合化のため本発明により請求された幾つかのアンテナ構成は、ＰＩＦＡアンテナの利用を含んでいる。
【００１２】
本発明で使用される小型化技術の一つは、上記したように、空間充填曲線に基づいている。本発明で提案されたアンテナ構成の特別の場合には、アンテナ形状は、マルチレベル構造として記載することもできる。マルチレベル技術は、マイクロストリップアンテナ（ＰＣＴ／ＥＳ／００２９６）の物理的寸法を減少するため既に提案されたものである。
【００１３】
自動車のためのアンテナシステムは、自動車の物理的構成部品と統合化された無線アンテナを備える。無線アンテナは、放射アームを有し、該放射アームの少なくとも一部分はグリッド次元曲線を形成する。無線アンテナは、無線アンテナを自動車内の無線受信器に連結するための供給ポイントを更に有する。
【００１４】
一実施例では、自動車用のアンテナシステムは、自動車の物理的構成部品内に統合化された複数の無線アンテナを備えていてもよい。複数の無線アンテナ構造は、無線アンテナと、移動無線電話アンテナ及び衛星信号アンテナのうち少なくとも１つとを備える。無線アンテナは、放射アームを有し、該放射アームの少なくとも一部分はグリッド次元曲線を形成する。無線アンテナは、無線アンテナを自動車内の無線受信器に連結するための供給ポイントを更に有する。
【００１５】
追加の実施例では、アンテナシステム内の無線アンテナは、グリッド次元曲線を形成する放射アームを備えていてもよい。
別の実施例では、本発明は、次の構成部品及び特徴を備える車両用の統合化されたマルチサービスアンテナシステムを示している。
（ａ）  前記アンテナシステムの少なくとも第１のアンテナは、導電性ストリップ又はワイヤを備え、該導電性ストリップ又はワイヤは空間充填曲線により形成され、該空間充填曲線は少なくとも２００の接続されたセグメントにより構成され、該セグメントは隣接するセグメントの各々と略直角をなし、該セグメントは自由空間の作動波長の百分の一よりも小さく、前記第１のアンテナは、ＡＭ及びＦＭ又はＤＡＢ無線放送信号受信のために使用される。
（ｂ）  ＧＳＭ９００（８７０〜９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）、ＵＭＴＳ（１９００〜２１７０ＭＨｚ）、ＣＤＭＡ８００、ＡＭＳＰ、ＣＤＭＡ８００２０００、ＫＰＣＳ、ＰＣＳ、ＰＤＣ−８００，ＰＤＣ−８００１．５、ブルーツース（Ｒ）等のワイヤレス移動無線サービスのための小型アンテナをオプションで備えることができる。
（ｃ）  アンテナシステムは、ＧＰＳ受信（１５７５ＭＨｚ）のための小型化アンテナを備えることができる。
（ｄ）  アンテナセットは、プラスチック又は誘電カバー内に統合化され、該カバーは、自動車の透明風防ガラスの内側表面上に固定されている。
（ｅ）  このプラスチックカバーの上側エッジは、前記風防ガラスのフレームの上側、横側又は下側と整列され、導電性ターミナルケーブルは、システム内のアンテナのグラウンドコンダクターをグランド接続するため自動車の金属構造に電気的に接続される。
【００１６】
本発明では、マルチサービスアンテナシステムを取り囲むプラスチックカバーのための好ましい実施例の一つは、バックミラー支持部及び／又はミラーそれ自身を含む、内部バックミラーのハウジングである。この位置は、最適なアンテナの挙動、即ち、良好なインピーダンスマッチングと、（無線又は移動無線電話のような）地上通信システムをカバーするため水平平面内での実質上全方向放射パターンと、例えばＧＰＳ等の衛星通信システムのための仰角における幅広いカバー範囲と、を確実にする。
【００１７】
本発明で導入された重要なアンテナのサイズ減少は、例えば空間充填若しくはグリッド次元曲線等の空間充填形状を使用することによって得られる。空間充填曲線は、物理的な長さの点で大きいが、該曲線を含むことができる面積において小さい。より正確には、本明細書では、次の定義が、一般的な空間充填曲線、少なくとも１０のセグメントにより構成され、該セグメントが隣接するセグメントの各々と角度をなす曲線に対して採用される。そのような空間充填曲線の特別の設計にも拘わらず、それは、最初のポイント及び最後のポイントを除いてそれ自身とは決して交差しない（即ち、全曲線が、閉じた曲線又はループとして配列することができるが曲線の一部分のいずれも閉じたループとはなり得ない）。空間充填曲線は、平坦若しくは湾曲した表面に亘って適合することができ、セグメントの間の角度に起因して、曲線の物理的長さは、前記空間曲線と同じ面積（表面）内に配置することができる任意の直線ラインのものよりも常に大きい。加えて、本発明に係る小型アンテナの構造を適切に形成するため、空間充填曲線のセグメントは、自由空間の作動波長の十分の一よりも小さくなければならない。
【００１８】
本発明では、空間充填曲線を含むアンテナの少なくとも１つが、より制限された特徴により特徴付けられる。即ち、曲線は、少なくとも２００のセグメントにより構成され、該セグメントは、隣接するセグメントの各々と直角をなし、該セグメントは、自由空間の作動中央波長の百分の一よりも小さい。可能となるアンテナ構成は、前記空間充填アンテナを単極アンテナとして使用することができ、該単極アンテナの導電性アームが空間充填曲線を実質的に規定している。アンテナは、例えば同軸ケーブル等の２コンダクター構造が提供され、該コンダクターのうち一方がマルチレベル構造の下側先端部に接続され、他方のコンダクターがグラウンドの埋没地線として機能する車の金属構造に接続されている。勿論、例えば、双極子若しくはループ構造等の主要特徴として空間充填曲線を特徴とする他のアンテナ構成を使用することができる。このアンテナは、例えば、当業者に明らかなように、最終的なアンテナサイズに依存して、アナログ（ＦＭ／ＡＭ）又はデジタル放送無線受信に適している。該アンテナは、従来の外部の四分の一波のホイップアンテナの典型的なサイズの２０％より小さい有意なサイズ減少を特徴とする。この特徴は、例えば低コストの誘電体の構造部でプリントすることを可能にするアンテナの小さいプロフィールと共に、アンテナ構造の、バックミラーの内部等の車構成部品内への簡単でコンパクトな統合化を可能にする。該空間充填曲線の形状を適切に選択することによって、該アンテナを、移動無線電話帯域の少なくとも所定の送受信用途で使用することもできる。
【００１９】
無線放送サービスをカバーするアンテナ要素のサイズを減少することに加えて、アンテナシステムを小さなパッケージ又は車構成部品内に統合化する別の重要な態様は、ワイヤレスの移動無線サービスをカバーする放射要素のサイズを減少することである。これは、一緒に接続され、空気、誘電材料、磁性材料、又は電気磁気材料のいずれかにより分離される、２つの平行な導電性シートからなる板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）構成を使用して達成することができる。平行な導電性シートは、コーナーの一つの近傍にあり、両シートに直交して取り付けられた導電性ストリップを通して接続されている。アンテナは、第１のシートに接続されたその外側コンダクターを有する同軸ケーブルを通して提供される。第２のシートは、同軸ケーブルの内側コンダクターに、直接接触又は容量性接触のいずれかによって連結されている。ＰＩＦＡアンテナの使用は受話器及びワイヤレスターミナルに関して知られているが、本発明では、前記構成は、車両にワイヤレスサービスを統合化するため有利に使用される。主要な利点は、小さなサイズ、低プロフィール、及び、特徴的な放射パターンに起因して、ＰＩＦＡアンテナが、好ましい形態でハウジング又は内部バックミラーの取り付け部へと完全に統合化されるということであり、これによって、ワイヤレスネットワークに対する最適なカバー範囲、車の審美性に影響が無いこと、並びに、ミラー表面の保護に起因したドライバーの頭及び身体への放射の減少といった特徴が得られる。
【００２０】
本発明の好ましい実施例では、アンテナの少なくとも１つのシートの少なくとも１つのエッジに空間充填曲線を形成することによって、マルチサービスアンテナシステム内でのＰＩＦＡアンテナの更なる減少が、オプションで得られる。ＰＩＦＡアンテナの共振周波数がその周辺部に依存していることが知られている。前記ＰＩＦＡアンテナの周辺部の少なくとも一部分を空間充填曲線で有利に形成することによって、ワイヤレスの無線電話サービスのためのアンテナも同様に減少されるように共振周波数が減少される。このＰＩＦＡ空間充填構成を組み合わせて使用して達成することができるサイズの減少は、同じ材料を使用した従来の平坦マイクロストリップアンテナと比べて４０％を超えることができる。サイズの減少は、自動車産業に関連性のある重量及びコストの減少に直接関連する。
【００２１】
例えばＧＰＳ等の衛星システムのカバー範囲は、車両窓ガラスに取り付けられたアンテナシステムのハウジングの表面に近いところに小型アンテナを配置することにより得られる。本発明では、空間充填技術又はマルチレベルアンテナ技術は、前記衛星アンテナのサイズ、コスト及び重量を減少するため有利に使用される。好ましい実施例では、高い誘電率基板を備えたマイクロストリップパッチアンテナが前記アンテナのために使用され、パッチの少なくとも一部分が空間充填曲線又はマルチレベルの構造のいずれかとして形成される。
【００２２】
本発明の重要な利点は、空間充填技術を使用して全体的なアンテナシステムに関して得られるサイズ減少である。このサイズ減少は、今日及び将来の車両に要求される現在の用途（ラジオ、携帯電話及びナビゲーション）のためのアンテナをバックミラーの内部に完全に統合化することを可能にする。この統合化は、自動車市場でラジオ又は移動無線電話での送受信で使用される従来の単極アンテナの審美的及び視覚的影響に、重要な改善を提案する。
【００２３】
本発明の別の重要な利点は、アンテナの材料のみならず、自動車の製造及び組み立てにおけるコスト削減である。本発明のアンテナシステムによる幾つかのホイップ単極アンテナ（地上ワイヤレスリンクの各々に対して一つ）の置換によって、車体製作での穿孔等の製造ラインでの取り付け作業を無くすこと、並びに、高い空気圧にさらされる従来のホイップアンテナの中実で及び水耐性の備品を確保する追加の機械部品を削除することとが提案される。車の内部にバックミラーの内部にアンテナシステムを配置することは、最終的な組み立てラインに追加の作業を要求しない。また、従来の重量のある機械設備品を回避することによって、重量の減少が得られる。
【００２４】
自動車産業における現在のプラクティスによれば、同じバックミラーを、幾つかの車モデル又は車のファミリーを通して使用することができる。従って、本発明の追加の利点は、統合化されたアンテナシステムが、そのような車モデル及びファミリーのために標準化されるということである。車両の型式、即ち、標準車、モノボリューム、クーペ又はルーフレスのキャブリオレ等に拘わらず、同じ構成部品を使用することができる。
【実施例】
【００２５】
本発明は、空間充填曲線により特徴付けられる少なくとも１つの小型アンテナを備える車両用の統合化マルチサービスアンテナシステムに関する。別の実施例では、小型アンテナは、グリッド次元曲線により特徴付けられていてもよい。
【００２６】
図１は、本発明の好ましい実施例の一つを記載している。本アンテナシステムは、内部バックミラーベース支持部１の内部及びバックミラーハウジング２の内部に統合化されている。本システムは、ミラー３及びミラーフレーム４により取り囲まれている。この形態では、ミラーベース支持部が、垂直延長部に引き続いて表される。そのような特定のミラーアッセンブリが、本発明の理解のために示されているが、本発明の本質的部分を構成するものではない。当業者により容易に理解されるように、他のベース支持形状を本発明の同じ範囲及び精神内で使用することができる。
【００２７】
アンテナシステムは、無線信号受信、ＡＭ及びＦＭ又はＤＡＢ帯域に適した空間充填アンテナ５と、移動無線電話信号、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００及びＵＭＴＳ帯域の送受信に適した１組の小型アンテナ６と、ＧＰＳ信号の受信のための小型パッチアンテナ７と、を備える。なお、アンテナのための意図した市場（例えば、米国、日本、ヨーロッパ、韓国、中国等）に依存して、同じアンテナの実施例を、例えばＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＡＭＰＳ、ＫＰＣＳ、３Ｇ／ＵＭＴＳその等の他の移動無線サービスのために調整することができることが理解されるべきである。空間充填アンテナ５は、空間充填曲線を形成する電導性ストライプ９により特徴付けられる。この空間充填曲線は、少なくとも２００のセグメントにより構成され、該セグメントは、隣接する各セグメントに対して直角をなしており、該セグメントは、自由空間作動中央波長の百分の一よりも小さい。導電性ストライプ９は、可撓性又は透明なボードを始めとした低い損失の誘電材料の任意のクラスにより支持され得る。
【００２８】
本実施例では、電導性ストライプの一つのアームは、２つのコンダクタートランスミッションラインの第１のコンダクターに接続され、第２のコンダクターは、金属製埋没地線として機能する、車両の金属構造に接続されている。アンテナの空間充填形状と、無線放送を受信するためのその使用法とは、本発明の本質の一部をなしているが、空間充填曲線の長さは、ＶＨＦ帯域内で最適なマッチングインピーダンスを得るため従来の技術を使用して評価することができる。選択されたスケールに依存して、該アンテナは、ＦＭ／ＡＭ又はＤＡＢ／ＡＭ受信のいずれかにとって適切となるように作ることができる。
【００２９】
外部の四分の一波長の単極アンテナの典型的な長さと比較して、前記空間充填アンテナのサイズは、少なくとも５の因子で減少される。即ち、最終的なサイズは、従来のアンテナの２０％よりも小さい。単極アンテナとして供給されるとき、このアンテナは、従来の要素単極アンテナ、即ち、アンテナに垂直な方向に事実上全方向性の単極アンテナに類似した放射パターンであることが観察される。ミラーベース支持部１の内部の位置は、幅広い開放領域を提供し、全方向からの正確な受信を確保する。他の受信システムと同様に、信号の品質は、（同じ信号を受信するため幾つかの類似したアンテナを使用した）空間ダイバーシティ又は偏光ダイバーシティ（同じアンテナ構造内で励起した直交する電流モード）に基づいたダイバーシティ技術を使用して改善することができる。
【００３０】
空間充填アンテナ５と共に、マルチサービスのアンテナシステムの好ましい実施例のこの例は、例えばＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ及び他の移動無線帯域等の移動無線電話信号を送受信するための小型移動無線電話アンテナサブシステムを備えている。アンテナ６は、作動波長の四分の一よりも小さい第１の平坦導電性シート１０と、埋没地線として機能する第２の並列導電性シート８とにより特徴付けられる。本実施例では、アンテナは、同じ埋没地線８を分担し、該埋没地線は、ミラー３と並置されるか又はミラー３に近接している。導電性シート１０及び埋没地線８の両方は、導電性ストリップを通して接続される。導電性シート１０は、直接的なオーム接触又は容量性結合のいずれかによって連結された垂直導電性ピンを用いて供給される。アンテナの偏光は、主要には垂直であり、車内の信号の良好な貫通を可能にする。
【００３１】
アンテナは、ダイプレクサー又はトリプレクサーフィルターを用いて選択的に結合され、単一の送信ラインが該ダイプレクサー又は該トリプレクサーフィルターの入力部に接続されている。該ダイプレクサー又は該トリプレクサーフィルターを、集中要素又はスタブを使用して実現することができるが、任意の場合で、同じ埋没地線８によって支持されている。その上、追加の電子回路を、例えばエレクトロクロミックシステム又は雨検出器等の同じ回路基板上に備え付けることができる。アンテナ６の放射パターンは、従来のパッチアンテナのものと類似しており、水平平面内での全方向パターンを確保する。しかし、フロント風防ガラス及びミラー３に並置された埋没地線８に対するアンテナの６の位置は、特にドライバーのヘッドの方向に、車内部で放射されるパワーを制限し、他の電子装置からの干渉と共に人体への何らかの相互作用及び生物学的影響を減少させる。
【００３２】
アンテナシステムは、例えば、ＧＰＳアンテナ７等の衛星アンテナにより完成される。該ＧＰＳアンテナ７は、２つの平行な導電性シート（高い誘電材料により間隔を隔てられている）からなり、円偏光を用いるマイクロストリップアンテナを形成する。２線式フィーダーの設計法又はアンテナの高導電性シート１１の周辺部を摂動することのいずれかによって円偏光を得ることができる。ＧＰＳアンテナ７は、低いノイズで高いゲインの予備増幅器１２を更に備えている。この増幅器は、例えば、アギレント又はミニサーキット（例えば、ＨＰ５８５０９Ａ又はＨＰ５８５０９Ｆ）により提案されたようなチップ上に備えられている。このチップは、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並列にマイクロストリップ回路上に取り付けられ、アンテナと回路の両方が、同じ導電性グラウンド平面を共有するようにする。ＧＰＳシステムと、無線若しくは移動無線電話法との間の主要な相違点は、ＧＰＳアンテナが、垂直方向に幅広い開放放射パターンを要求するということである。このアンテナの適切な位置は、略水平位置内でミラーベース支持部１内にある。たとえアンテナ位置が水平に関して僅かな傾斜を与えたとしても、そのようなマイクロストリップアンテナの放射パターンは、幅広い範囲の位置に亘って多数の衛星信号からの良好な受信を確保する上で十分に全方向に亘っている。
【００３３】
当業者には明らかであるように、本発明のアンテナシステムの新規性は、ワイヤレスの移動無線サービス及び衛星サービス用の他の小型アンテナと空間充填アンテナを組み合わせて、無線受信用の非常に小さい低コストの平坦空間充填アンテナを選択し、それらを、ガラス窓に取り付けられた小型のプラスチック又は誘電ハウジングの内部にパッケージすることに部分的に基づいている。この特定の実施例では、内部のバックミラーは、車内でのその特権的位置（信号を送受信するための幅広く開放した視野）並びに車設計上の取るに足らない視野への影響の故に、全アンテナシステムのためのハウジングとして有利に選択される。それにも拘わらず、同じ基本的なアンテナシステムを、本発明の本質的な新規性に影響を与えること無く、例えば後側ブレーキライト等の他の車構成部品に統合化することができる。
【００３４】
図２に表されているものは、本発明の範囲内で使用することができる別の類似の形態である。この形態は、例えば、ミラー構造１の支持部の内部で主要な無線放送空間充填アンテナ９の回りにワイヤレスの移動無線アンテナ６を配置し、ワイヤレスの移動無線サービスのうち２つを、標準的な二重帯域アンテナ内に統合化し、それを、ミラーハウジング２又はミラー支持部１の内部のいずれかに配置し、サービスの１つ以上が特定の車モデル又は車ファミリーに対して要求されない場合にはアンテナシステムのためのアンテナ構成部品のうち少なくとも１つを取り外し、又は、従来のスケール調整技術を使用したＧＰＳ（例えば、イリジウム、グローバルスター又は他の衛星電話又はワイヤレスデータサービス）とは異なる周波数及び衛星用途のための円偏光衛星アンテナ７を再設計することを含んでいる。
【００３５】
図３は、ＡＭ／ＦＭ信号受信のために使用された空間充填アンテナ５の好ましい実施例を記載している。この場合には、導電性ストリップ９は、本発明の定義に係る空間充填曲線を画定する。導電性ストリップ９は、例えば、アンテナのための支持部として機能する、ガラスファイバー又はポリエステル等の低コストの薄い誘電材料上に標準的な技術を使用してプリントすることができる。好ましい実施例では、この形態は、例えば同軸ケーブル等の２つのコンダクター構成が供給されており、このとき一方のコンダクター１３が空間充填アンテナの導電性ストリップ１３に接続され、他方のコンダクター１４が、埋没地線として機能する車１５の金属構造に接続されている。導電性ストリップ９の他方の側は、接続無しの状態で残すことができるか、又は、同じ本質的な空間充填構成を維持しつつ、そのインピーダンスマッチング特徴を修正するため、特定の負荷又は同じ車両構成１５に接続することができる。アンテナは、垂直に近い配置を確保するため風防ガラスに平行にバックミラー支持部１内に配置されている。このアンテナは、作動波長と比べて小さいので、放射パターンは、アンテナ配置に垂直な平面内で最大の放射であることが観察され、この場合における水平平面は、地上無線放送信号を受信するための最適な範囲を与える。
【００３６】
図４は、例えばＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ及び他の等価なシステム等の移動無線信号のための１組の小型アンテナが、共通の電導性埋没地線８内に分配されているところの別の好ましい実施例を記載している。電導性シート１０のサイズ及び形状は、所望の帯域内で良好なインピーダンスマッチングを確実にするため標準的な周知技術を使用して設計される。各々の電導性シート１０は、作動周波数の四分の一波長より小さい寸法を与えている。この顕著なサイズ減少は、導電性シート１０と埋没地線８との間に導電性ストリップを与えたことに起因している。この形態は、直接的なオーム接触、又は、導電性シート１０への容量性カップリングのいずれかによって、結合された垂直導電性ピンを用いて供給される。そのようなアンテナの放射パターンは、従来のパッチアンテナの放射パターンに類似しており、電導性シート１０、この場合には水平平面に垂直な方向に、主要な幅広く開放したローブを与えている。また、グラウンド平面８の減少した寸法に起因して、放射が反対方向にも発生し、全方位のパターンを確保する。アンテナの相対位置は重要ではなく、本発明の本質に影響を与えること無く変更可能であることは当業者には明らかである。
【００３７】
図５に与えられているものは、前記した実施例の任意のものに対する改善であり、これは前記電導性シート１０の周辺部の少なくとも一部を空間充填曲線で形成することによって得ることができる。そのような形態の共振周波数が周辺部の全長に依存しているので、空間充填周辺部を使用した周辺部の長さの改善点は、導電性シート１０の全サイズを減少させる。図５に表示されたもの以外の他の空間充填曲線を、本発明の同じ範囲及び精神内で、周辺長さを増大させるために使用することができる。空間充填周辺部を使用した重要な利点は、共振周波数が変更され、その一方でアンテナパラメータの残りのもの（例えば、放射パターン又はアンテナゲイン）が実用上同じままに維持され、これによって、前述した実施例に対するサイズの減少（コスト及び重量の減少と共に）を可能にするということである。
【００３８】
上述したように、他の空間充填曲線は、図６に示されるように、本発明の精神内で使用することができる。
図７乃至図１０では、衛星アンテナ７の更なる小型化のための幾つかの好ましい実施例を与えている。この場合には、マイクロチップアンテナを特徴付けるパッチの周辺部は、空間充填曲線により有利に形成される。
【００３９】
図７は、その空間充填周辺部が２０個のセグメントで構成されたことにより特徴付けられた、ＧＰＳアンテナのための好ましい実施例を与えている。その形状は、５つの連結した正方形により形成されたマルチレベル構造としても理解することもできる。パッチを形成する電導性シート１１を除いて、アンテナの設計は、従来のパッチ矩形アンテナに類似したままとなっている。２線式フィーダーの設計法又はアンテナの高導電性シート１１の周辺部を摂動することのいずれかにより、円偏光を得ることができる。アンテナは、アンテナ及び回路の両方が同じ導電性グラウンド平面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナに沿ってマイクロストリップ回路上に取り付けられた、低ノイズの高ゲイン予備増幅器１２を更に備えている。アンテナは、多数の衛星リンクのための幅広いほとんど半球の覆いを確保するため略水平位置にミラーベース支持部１内に配置されている。
【００４０】
別の好ましい実施例が図８に与えられている。この場合には、前述した実施例において適用されたものと類似した空間充填スキームが、４つの正方形の各々のコーナーで使用されている。そのようなアンテナのサイズ減少は、５９％を超えており、マイクロストリップアンテナ形態を支持する高誘電率材料の面積減少に起因してアンテナコストを減少させる。そのようなアンテナの放射パターンは、従来のマイクロストリップアンテナと同じ基本的形状に維持され、上側半空間内にほとんど半球の覆いを確保している。
【００４１】
図９及び図１０では、他の空間充填曲線が、衛星アンテナの導電性シート１１の周辺部を形成するため使用されている。上述したものに類似した技術が、本発明の範囲内でワイヤレスの移動無線アンテナに適用することができることが理解されよう。
【００４２】
図９では、外側周辺部が別の空間充填曲線により従わされている。図１０では、アパーチャが、導電性シート１１の中心部で実現化されている。該アパーチャの長さは、図９のものと類似したパターンに続く空間充填曲線により増大される。いずれの場合においても、アンテナサイズは、減少され、円偏光及び放射パターンを維持する。
【００４３】
図１１では、別の好ましい実施例が与えられる。アンテナシステムは、ミラー支持部１の内部で、略垂直位置に、又は、前記支持部１の厚さを最小にするためガラス窓に平行であるように配置される。この好ましい実施例では、一つの空間充填アンテナは、少なくとも２００ものセグメントにより構成される導電性ストリップ９により特徴付けられる。前記セグメントは、隣接する各セグメントに対して略直角をなしており、自由空間の作動中央波長の百分の一よりも小さい。このアンテナは、例えばＡＭ及びＦＭ又はＤＡＢ帯域等の無線放送信号受信に適している。電導性ストリップ９を、可撓性又は透明なボードを始めとした低損失の誘電材料の任意のクラスにより支持することができる。本システムは、多数のセグメントが前述したものに比べてより小さく作られているが、空間充填曲線を形成する導電性ストリップ９を備える他の空間充填アンテナによって完成されている。これらの他の区間充填アンテナは、ＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ若しくは他の等価な移動無線システムを使用した送受信法で設計されている。本実施例では、２つのコンダクターの入力送信ラインのうち第１のコンダクターは、各々の電導性ストリップ９に接続され、第２のコンダクターは、車両の導電性構造に接続され、該電導性構造は、単極アンテナ構造の金属製埋没地線として機能する。これらのアンテナは、波長に比較して非常に小さいので、従来の要素的単極アンテナのものに類似した放射パターン、即ち、水平平面上での実質的に全方向のパターンが観察される。ミラーベース支持部１の内部の位置は、有利な幅広い開放視野を提供し、実質的に任意の方位角方向から正確な受信を確実にする。本発明で開示されたのと同じ革新的な空間充填形状を、多経路の伝播環境に起因して消えていく信号を補償するため、任意のダイバーシティ技術（空間偏光ダイバーシティ等）で有利に使用することができる。前記空間充填アンテナの小さいサイズは、自動車の多数の部品、例えば、後側窓上に取り付けられた後側ブレーキ光ハウジング、又は、幅広い範囲に亘る車モデルの窓を構成する暗い太陽保護バンド内への、アンテナの統合化をより容易にすることを可能にする。これらの構成の任意のものは、本発明で示された好ましい実施例と互換性があり、それらと共に、同じ本質的な革新的態様を分かち合う。
【００４４】
ＧＰＳアンテナ７のための代替位置が図１２に与えられる。空間充填曲線内に導電性シート１１の周辺部を拘束することにより達成される重要なサイズの減少が、図１で与えられた位置に替わり得る位置を可能にしている。図１２では、ＧＰＳアンテナ７は、略水平位置に、外部バックミラーハウジング１６内に配置されている。ハウジング１６の頂部に配置されるとき、アンテナの垂直方向の視感度を障害物が妨害しない。アンテナの近傍の車体の金属部品の存在は、たとえ反射される信号があったとしても、ＧＰＳ信号の良好な受信には影響を及ぼさない。ＧＰＳアンテナの右回り円偏光は、同じ周波数で受信した他の全ての異なる偏光の信号を相殺する。特に、反射した衛星信号は、強力な偏光の変化を受け、従って、円偏光した直接入射信号とは干渉しない。低ノイズの増幅器は、アンテナ及び回路の両方が同じ導電性グラウンド平面を分かち合うように、マイクロストリップＧＰＳアンテナに併設されて、アンテナと共にマイクロストリップ回路上にオプションで取り付けられる。
【００４５】
図１３は、ＡＭ／ＦＭ受信のため使用される別の好ましい実施例を記載している。この場合には、導電性ストリップ９は、本発明の定義に従う別の空間充填曲線を示している。この構成は、同軸ケーブル等の２つのコンダクター構造が与えられ、該コンダクター１３のうち一方が空間充填アンテナの導電性ストリップ１３に接続され、他方のコンダクター１４が車１５の金属構造に接続され、グラウンド埋没地線として機能している。導電性ストリップ９の他方の側は、一切の接続無しに残すことができ、又は、そのインピーダンスマッチング特徴を修正するため、特定の負荷若しくは同じ車両構造１５に接続することができ、本発明のコアとなるものと同じ本質的な空間充填構造をなおも維持することができる。アンテナは、垂直に近い配置を確実にするため風防ガラスに平行に後側ミラー支持部１内に配置される。このアンテナが作動波長と比べて小さいので、放射パターンは、アンテナの配置に垂直な平面、この場合には水平平面内で最大の放射が観察され、地上無線放送信号を受信するための最適な範囲を与える。
【００４６】
図１４乃至図２４は、自動車用のアンテナシステムで使用するための幾つかの代替の空間充填アンテナ構造を示している。図１４乃至図２４で示されるアンテナ構造の各々は、例えば、上述した、空間充填アンテナ５、９の任意のものの代わりとなり得る。加えて、図１４乃至図２４に示されたアンテナ構造の各々は、図１を参照して上述された空間充填アンテナ５に類似した、誘電基板により支持されていてもよい。
【００４７】
図１４は、自動車用のアンテナシステムで使用するためのカスケード式の空間充填アンテナ構造２０を示している。空間充填アンテナ２０は、空間充填曲線を各々形成すると共に、矩形形状の放射アームを全体として形成する、４つのカスケード式区分２１、２２、２３、２４を備えている。より詳しくは、空間充填アンテナ２０の４つのカスケード式区分２１、２２、２３、２４の各々は、連続的な空間充填曲線で延在するコンダクターを備えている。４つの区分２１、２２、２３、２４は、一緒に縦続され、第１のアンテナ端部ポイント２５から第２のアンテナ端部ポイント２６まで連続的な導電性経路を形成する。第１のアンテナ端部ポイント２５は、例えば、アンテナ２０のための供給ポイントとして機能し、第２のアンテナ端部ポイント２６は、例えば、アンテナ２０のためのグラウンドポイントとして機能することができる。
【００４８】
図１５は、自動車用のアンテナシステムで使用するための代替例としてのカスケード式の空間充填アンテナ構造３０を示している。本実施例３０は、各カスケード区分３１、３２、３３、３４が異なる長さの空間充填曲線を形成し、異なる数のセグメントを有するということを除いて、図１４のカスケード式の空間充填アンテナ構造２０に類似している。図１４のアンテナ２０と類似して、このアンテナ構造３０の４つの区分３１、３２、３３、３４は、一緒に縦続され、第１のアンテナ端部ポイント３５から第２のアンテナ端部ポイント３６まで連続的な導電性経路を形成する。第１のアンテナ端部ポイント３５は、例えば、アンテナ３０のための供給ポイントとして機能し、第２のアンテナ端部ポイント３６は、例えば、アンテナ３０のためのグラウンドポイントとして機能することができる。
【００４９】
図１６は、自動車用のアンテナシステムで使用するための別の代替例としてのカスケード式の空間充填アンテナ構造４０を示している。空間充填アンテナ４０は、空間充填曲線を各々形成すると共に、正方形形状の放射アームを全体として形成する、４つのカスケード式区分４１、４２、４３、４４を備えている。より詳しくは、４つのカスケード式区分４１、４２、４３、４４の各々は、連続的な空間充填曲線で延在するコンダクターを備えている。アンテナ構造の右半分で示されている２つのカスケード区分４１、４４は、第１の長さ及び第１の数のセグメントを有する空間充填曲線を各々形成し、アンテナ構造の左半分で示されている２つのカスケード区分４２、４３は、第１の長さ及び第１の数のセグメントを有する空間充填曲線を各々形成している。加えて、４つの区分４１、４２、４３、４４は、それらの端部ポイントで一緒に縦続され、第１のアンテナ端部ポイント４５から第２のアンテナ端部ポイント４６まで連続的な導電性経路を形成する。第１のアンテナ端部ポイント４５は、例えば、アンテナ４０のための供給ポイントとして機能し、第２のアンテナ端部ポイント４６は、例えば、アンテナ４０のためのグラウンドポイントとして機能することができる。
【００５０】
図１７は、自動車用のアンテナシステムで使用するための空間充填スロットアンテナ５０を示している。このアンテナ５０は、電導性プレート５１と、該電導性プレート５１の表面を貫通したスロットにより形成された空間充填曲線５２と、を備えている。アンテナ５０は、例えば、電導性プレート５１の表面上にアンテナ供給ポイントを備えている。
【００５１】
図１８は、アンテナ供給ポイント３６と直列に連結された抵抗性要素（ｚ）６１を有するカスケード式空間充填アンテナ構造６０を示している。このアンテナの実施例６０は、抵抗性要素６１を除いて図１５のカスケード式アンテナ３０に類似している。抵抗性要素６１は、インダクターであるのが好ましく、アンテナ６０のインピーダンスを調整するために選択することができる。
【００５２】
図１９は、頂部負荷要素７３を有するカスケード式空間充填アンテナ構造７０を示している。本実施例７０は、カスケード区分のうち２つが頂部負荷要素７３により置換されているということを除いて、図１４のカスケード式アンテナ２０に類似している。空間充填アンテナ７０は、２つのカスケード区分７１、７２と、頂部負荷要素７３と、を備えている。カスケード区分７１、７２の両方は、空間充填曲線を形成するコンダクターを備えている。より詳しくは、２つのカスケード区分７１、７２は、一緒に縦続され、第１のアンテナ端部ポイント７４から第２のアンテナ端部ポイント７５まで連続的な導電性経路を形成する。第２の端部ポイント７５は、矩形形状の導電性プレートである頂部負荷要素７３に連結されている。第１のアンテナ端部ポイント７４は、例えば、アンテナ７０のための供給ポイントとして機能する。頂部負荷部分７３は、例えば、アンテナ７０のためのグラウンドポイントを備えていてもよい。
【００５３】
図２０は、２つの垂直に積み重ねられた放射アーム８１、８２を有するカスケード式アンテナ構造８０の３次元図である。更に示されているものは、アンテナ８０の配置を示すのを援助するためのｘ、ｙ及びｚ軸である。放射アーム８１、８２の各々は、図１６のカスケード式アンテナ構造４０に類似している。より詳しくは、第１の放射アーム８１は、ｘｙ平面内で空間充填曲線を各々形成する４つのカスケード区分を備えている。同様に、第２の放射アーム８２は、ｘｙ平面に平行に空間充填曲線を各々形成する４つのカスケード区分を備えている。第１の放射アーム８１は、アンテナ供給ポイント８３から共通のコンダクター８５まで連続的な導電性経路を形成し、第２の放射アーム８２は、共通のコンダクター８５からグラウンドポイント８４まで連続的な導電性経路を形成する。即ち、アンテナ８０は、第１の放射アーム８１上のアンテナ供給ポイント８３から第２の放射アーム８２上のグラウンドポイント８４まで一つの連続的導電性経路を形成する。一実施例では、２つの放射アーム８３、８４は、例えばプリント回路基板等の誘電基板の両側に取り付けられてもよい。
【００５４】
図２１は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための別の例としての空間充填アンテナ構造９０を示している。空間充填アンテナ９０は、空間充填曲線を各々形成する２つのカスケード区分９１、９２を備えている。カスケード区分９１、９２は、両方とも、連続的空間充填曲線で延在するコンダクターを備え、一つの区分９１により形成された空間充填曲線は、他の区分９２により形成された空間充填曲線の鏡像である。より詳しくは、空間充填アンテナ９０の第１の区分９２は、供給ポイント９３から共通ポイント９４まで連続的空間充填曲線で延在し、空間充填アンテナ９０の第２の区分９２は、共通のポイント９４からグラウンドポイント９５まで連続的な空間充填曲線で延在する。
【００５５】
図２２は、複数の平行に供給された、垂直に積み重ねられた放射アーム１１１〜１１４を有する、カスケード式の空間充填アンテナ構造１１０の３次元図である。この実施例１１０は、このアンテナ１１０が、共通の供給ポイント１１５と、複数の放射アーム１１１〜１１４とを備えるということを除いて、図２０のアンテナ構造８０と類似している。各放射アーム１１１〜１１４は、該放射アーム１１１〜１１４の各々が平行平面内にある状態で、４つのカスケード式空間充填曲線を形成する。平行な放射アーム１１１〜１１４の各々によって形成されたカスケード式空間充填曲線は、共通の供給ポイント１１５から共通のコンダクター１１６までそれらの各々の平面内で連続的に延在する。共通のコンダクター１１６は、例えば、グラウンド電位に連結されていてもよい。一実施例では、放射アーム１１１〜１１４は、多層プリント回路基板内の層等の誘電基板により分離されていてもよい。
【００５６】
図２３は、２つの平行に供給された放射アームを有する、カスケード式の空間充填アンテナ構造１２０の３次元図である。２つの放射アームは、２つのカスケード区分１２１〜１２４を各々備え、４つのカスケード区分１２１〜１２４の各々は図１６のカスケード式空間充填アンテナ構造４０に類似している。より詳しくは、第１の放射アーム１２１、１２２は、連続的に延在し、共通の供給ポイント１２５から第１の端部ポイント１２６まで、複数の空間充填曲線を形成する。同様に、第２の放射アーム１２３、１２４は、連続的に延在し、共通の供給ポイント１２５から第２の端部ポイント１２７まで、複数の空間充填曲線を形成する。一実施例では、第１及び第２の端部ポイント１２６、１２７は、グラウンド電位に連結され、共通の供給ポイント１２５とグラウンドとの間に２つの平行経路を提供する。
【００５７】
図２４は、バックミラー１３５のハウジング内に取り付けられたカスケード式空間充填アンテナ構造１３０の別の実施例を示している。このアンテナ構造１３０は、２つの平行に供給された放射アーム１３１、１３２を備え、該アームの各々は、図１５のカスケード式アンテナ構造３０に類似した４つのカスケード式空間充填曲線を形成する。より詳しくは、放射アーム１３１、１３２の両方が連続的に延在し、共通の供給ポイント１３３から共通の複数の負荷又はグラウンドポイント１３４まで、複数の空間充填曲線を形成する。即ち、放射アーム１３１、１３２は、共通の供給ポイント１３３と、共通の負荷又はグラウンドポイント１３４との間に２つの平行導電性経路を提供する。図示のように、カスケード式空間充填アンテナ構造１３０は、例えば、自動車のバックミラーのハウジング１３５内に取り付けられていてもよい。アンテナ１３０の負荷ポイント１３４は、例えば、ミラーの金属表面１３６又は他の導電性負荷に連結されていてもよい。供給ポイント１３３は、ＡＭ／ＦＭ信号樹脂、ＤＡＢ／ＡＭ信号受信、移動無線若しくはＧＰＳサービス、又は、他のワイヤレス用途のためのアンテナを提供するため、自動車内の回路に連結されていてもよい。
【００５８】
図２５は、能動的放射アーム１０１と寄生的な放射アーム１０２とを有する、カスケード式空間充填アンテナ構造１００の３次元図である。本実施例１００は、本実施例１００が２つの放射アームを接続する共通のコンダクター８５を備えていないということを除いて、図２０に示されたアンテナ構造に類似している。むしろ、本実施例１００では、一つの放射アーム１０１は、アンテナ１０のための供給ポイント１０３を備え、他の放射アーム１０２は、グラウンドポイント１０４でグラウンド電位に連結されている。能動的放射アーム１０１及び受動的な放射アーム１０２は、２つのアンテナ部分１０１、１０２の間の電磁気的連結を可能にするように選択された距離（ｄ）だけ分離されている。
【００５９】
図２６乃至図２９は、グリッド次元曲線と称された一例としての２次元アンテナ形状１４０を示している。以下に画定されるように、グリッド次元曲線を画定するアンテナ構造は、図１乃至図２５を参照して上述された空間充填アンテナ構造の任意のものを代用することができる。
【００６０】
曲線のグリッド次元は、以下のように計算することができる。長さＬ１の正方形セルを有する第１のグリッドは、グリッドが完全に曲線をカバーするように、曲線の形状を覆って配置されている。曲線の少なくとも一部分を取り囲む第１のグリッドにおけるセルの数（Ｎ１）がカウントされる。次に、長さＬ２の正方形セルを有する第２のグリッドが、曲線の形状を完全に覆うように同様に配置され、曲線の少なくとも一部分を取り囲む第２のグリッド内のセルの数（Ｎ２）がカウントされる。加えて、第１及び第２のグリッドは、これらのグリッドのうち一つの周囲上にある全行若しくは全列が曲線の少なくとも一部分を取り囲むことができないことを無くすように、曲線を覆う最小の矩形領域内に配置されるべきである。第１のグリッドは、少なくとも２５セルを備え、第２のグリッドは、第１のグリッドのセルの４倍の数のセルを含むべきである。かくして、第２のグリッド内の正方形セルの各々の長さ（Ｌ２）は、第１のグリッド内の正方形セルの各々の長さ（Ｌ１）の半分であるべきである。グリッド次元（Ｄｓ）は、次式に従って計算することができる。
【００６１】
【数１】
0004741466.tif 000002
【００６２】
この用途の目的のために、グリッド次元曲線という用語は、１よりも大きいグリッド次元を有する曲線形状を示すため使用される。グリッド次元がより大きくなるほど、特定の周波数又は波長で作動するアンテナの観点でグリッド次元曲線により達成することができる小型化の度合いをより高くする。加えて、グリッド次元曲線は、幾つかの場合に、上記されるように、空間充填曲線の要求に合致することができる。従って、この用途の目的のために、空間充填曲線は、グリッド次元曲線の一つの型式である。
【００６３】
図２６は、約２のグリッド次元を備えたグリッド次元曲線を形成する２次元アンテナ１４０の一例を示している。図２７は、各々長さＬ１の辺を持つ３２個の正方形セルを有する第１のグリッド１５０内に取り囲まれた図２６のアンテナ１４０を示している。図２８は、各々長さＬ２の辺を持つ１２８個の正方形セルを有する第２のグリッド１６０内に取り囲まれた同じアンテナ１４０を示している。第１のグリッド１５０内の正方形セルの各々の長さ（Ｌ１）は、第２のグリッド１６０内の正方形セルの各々の長さ（Ｌ２）の２倍である（Ｌ２＝２×Ｌ１）。図２７及び図２８の検査は、第１及び第２のグリッド１５０、１６０の両方におけるあらゆる正方形セル内にアンテナの少なくとも一部分が取り囲まれていることを示している。従って、上記グリッド次元（Ｄｇ）式におけるＮ１の値は３２であり（即ち、第１のグリッド１５０内におけるセルの総数）、Ｎ２の値は１２８である（即ち、第２のグリッド１６０におけるセルの総数）。上記式を使用して、アンテナ１４０のグリッド次元は、次式の通りに計算することができる。
【００６４】
【数２】
0004741466.tif 000003
【００６５】
グリッド次元のより正確な計算のために、正方形セルの数は、最大量まで増大させることができる。グリッド内のセルの最大数は、曲線の分解能に依存している。セルの数が最大に達するとき、グリッド次元の計算は、より正確になる。しかし、セルの最大数より多い数を有するグリッドが選択された場合、グリッド次元の計算精度が減少し始める。典型的には、グリッド内のセルの最大数は、１０００である。
【００６６】
例えば、図２９は、各々長さＬ３を有する５１２の正方形セルを備えた第３のグリッド１７０内に取り囲まれている同じアンテナ１４０を示している。第３のグリッド１７０内のセルの長さ（Ｌ３）は、図２８に示される、第２のグリッド１６０内のセルの長さ（Ｌ２）の半分である。上記されたように、第２のグリッド１６０内のあらゆる正方形セル内にはアンテナ１４０の一部分が取り囲まれ、かくして、第２のグリッド１６０のためのＮの値は、１２８となる。しかし、図２９を検討すると、図２９は、第３のグリッド１７０の５１２のセルのうち５０９だけの内部にアンテナ１４０が取り囲まれているということを示している。従って、第３のグリッド１７０のためのＮの値は、５０９である。図２８及び図２９を使用したとき、アンテナ１４０のグリッド次元（Ｄ）のためのより正確な値を次式のように計算することができる。
【００６７】
【数３】
0004741466.tif 000004
【００６８】
図３０及び図３１は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための２つの追加のアンテナ構造１８０、２００を示している。より詳しくは、図３０及び図３１は、２つの非平面的なアンテナの実施例１８０、２００を示している。これらのアンテナ構造１８０、２００のいずれかを、図１乃至図１３を参照して上述された、空間充填アンテナ５，９の任意のものの代わりに代用することができる。
【００６９】
図３０は、複数のカスケード式折り畳み区分１８２〜１９０を有する非平坦なアンテナ構造１８０の一例を示している。アンテナ１８０の折り畳み区分１８２〜１９０は、空間充填曲線を各々形成し、アンテナ１８０は、２つの端部ポイントの間の一つの連続的な導電性経路内に延在するように縦続される。アンテナ構造１８０の区分１８２〜１９０は、各区分１８２〜１９０が、隣接する区分に垂直である平面内にあり、２つの端区分１８２、１９０が平行な平面内にあるように折り畳まれる。
【００７０】
図３１は、複数のカスケード式折り畳み区分２０２〜２１０を有する非平坦なアンテナ構造２００の別の例を示している。本実施例２００は、図３１内に示された折り畳み区分２０２〜２１０の各々が接続されたセグメントの異なる長さ及び異なる数を有する空間充填曲線を形成することを除いて、図３０に示されたアンテナ１８０と類似している。
【００７１】
図３０及び図３１に示されたアンテナ１８０、２００のカスケード区分１８２〜１９０及び２０２〜２１０は、図２６乃至図２９を参照して上述されたように、グリッド次元曲線も形成することができることが理解されるべきである。加えて、アンテナ構造１８０、２００は、例えば可撓性フィルムプリント回路基板等の可撓性基板材料に取り付けられていてもよい。非平坦アンテナ１８０、２００の折り畳み区分１８２〜１９０及び２０２〜２１０は、例えば、自動車内のバックミラーのベース内に巻き付けられていてもよいが、自動車の他の物理的構成部品内に統合化することもできる。
【００７２】
以上記載された説明は、ベストモードを含んで本発明を開示するため並びに当業者が本発明を構成し使用することを可能にするため、様々な例を使用している。本発明の可能な範囲は、請求の範囲により画定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。例えば、上述された統合化マルチサービスアンテナシステムに組み込まれたアンテナの各々は、前述した特徴を維持しつつ個別的に取り扱うことができる。この可能性は、たった一つだけのアンテナ型式が設置されているところの低クラス又は中間クラスの車両に特に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、バックミラーの内部のアンテナシステムの好ましい実施例の完全な図を表す。バックミラーは、フロント風防ガラスに固定されるべき基礎支持部１と、ＡＭ／ＦＭ受信のための空間充填アンテナと、ＧＳＭ９００（８７０〜９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００〜２１７０ＭＨｚ）信号を送受信するワイヤレス移動無線電話システムのための１組の小型アンテナ６と、ＧＰＳアンテナ７と、を備えている。
【図２】図２は、本発明の別の好ましい実施例を示す。フロント風防ガラス上に固定されるべきバックミラー基礎支持部１は、ＡＭ／ＦＭ受信のための空間充填アンテナ５と、ＧＳＭ９００（８７０〜９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００〜２１７０ＭＨｚ）信号を電話送受信するワイヤレス移動無線電話システムのための１組の小型アンテナ６と、ＧＰＳアンテナ７と、を備えている。
【図３】図３は、ＡＭ／ＦＭ帯域の受信のための空間充填構造アンテナを示している。アンテナは、単極アンテナとして供給され、バックミラー支持部の内部に配置されている。アンテナは、波長減少に比例してスケール調整することによってＤＡＢシステムに容易に適合することができる。
【図４】図４は、ＧＳＭ９００（８７０〜９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００〜２１７０ＭＨｚ）信号を送信する移動無線電話システムのための一例としての１組の小型アンテナ６を示している。この構成では、アンテナは、２つの平坦な導電性シートから構成され、第１のシートは、作動波長１０の四分の一よりも短く、第２のシートは、埋没地線８である。この場合には、別個の導電性シート１０は、３つの携帯システムのためい使用され、その一方で、埋没地線は、３つのアンテナの各々に共通である。導電性シート１０及び埋没地線の両方は、導電性ストリップを通して接続されている。各々の導電性シート１０は、別個のピンにより供給される。
【図５】図５は、携帯電話アンテナ６の最適化された小型化を達成するため導電性シート１０の空間充填周辺部の一例を提供する。
【図６】図６は、携帯電話アンテナ６の最適化された小型化を達成するため導電性シート１０の空間充填周辺部の別の例を提供する。
【図７】図７は、空間充填又は多平面のアンテナ技術を使用した衛星ＧＰＳパッチアンテナの小型化の一例を示している。ＧＰＳアンテナは、高い誘電率材料によって空間が隔てられた２つの平行な導電性シートにより形成され、円偏光を用いるマイクロストリップアンテナを形成する。円偏光は、２線式フィーダーの設計法又はパッチの周辺部を摂動することのいずれかによって、得られる。高導電性シート１１の周辺部は、空間充填曲線でそれを拘束することによって増大される。
【図８】図８は、高導電性シート１１の周辺部が空間充填曲線であるところの、ＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例を示している。
【図９】図９は、高導電性シート１１の周辺部が空間充填曲線であるところの、ＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例を示している。
【図１０】図１０は、高導電性シート１１の内側隙間の周辺部が空間充填曲線であるところの、ＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例を示している。
【図１１】図１１は、少なくとも２つの空間充填アンテナが同じ表面により支持されているところの別の好ましい実施例を表している。一つの空間充填アンテナは、無線広帯域信号、好ましくはＡＭ及びＦＭ又はＤＡＢ帯域内にある信号を受信するためのものであり、他方の空間充填アンテナは、例えば、ＧＳＭ帯域等の移動無線電話帯域内で送受信するためのものである。空間充填アンテナの全ては、例えば同軸ケーブル等の２つのコンダクターからなる送信ラインのワイヤの一方に一端部で接続され、送信ラインの他方のコンダクターは、金属車構造に接続されている。
【図１２】図１２は、ＧＰＳアンテナ７のための代替位置を表している。アンテナは、外部バックミラーの外側ハウジング１６内に、水平位置で配置される。
【図１３】図１３は、ＡＭ／ＦＭ受信のための、ＳＺ曲線に基づく空間充填曲線の別の例を示す。アンテナは、単極アンテナとして供給され、バックミラー支持部の内部に配置される。
【図１４】図１４は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための、カスケード式空間充填アンテナ構造を示す。
【図１５】図１５は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための、一つの代替例としてのカスケード式空間充填アンテナ構造を示す。
【図１６】図１６は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための、別の代替例としてのカスケード式空間充填アンテナ構造を示す。
【図１７】図１７は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための、別の代替例としてのカスケード式空間充填アンテナ構造を示す。
【図１８】図１８は、抵抗性負荷（ｚ）を有する、カスケード式空間充填アンテナ構造を示す。
【図１９】図１９は、頂部負荷要素を有する、カスケード式空間充填アンテナ構造を示す。
【図２０】図２０は、２つの垂直に積み重ねられた放射アームを有する、カスケード式空間充填アンテナ構造８０の３次元図である。
【図２１】図２１は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための、別の例としてのカスケード式空間充填アンテナ構造の３次元図である。
【図２２】図２２は、並列供給式の複数の垂直に積み上げられた放射アームを有するカスケード式空間充填アンテナ構造の３次元図である。
【図２３】図２３は、２つの並列供給式の放射アームを有するカスケード式空間充填アンテナ構造の３次元図である。
【図２４】図２４は、カスケード式空間充填アンテナ構造の別の実施例を示す図である。
【図２５】図２５は、活性放射アーム及び寄生放射アームを有するカスケード式空間充填アンテナ構造の３次元図である。
【図２６】図２６は、グリッド次元曲線と称される、２次元アンテナ形状の一例を示す。
【図２７】図２７は、グリッド次元曲線と称される、２次元アンテナ形状の一例を示す。
【図２８】図２８は、グリッド次元曲線と称される、２次元アンテナ形状の一例を示す。
【図２９】図２９は、グリッド次元曲線と称される、２次元アンテナ形状の一例を示す。
【図３０】図３０は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための２つの追加のアンテナ構造を示す。
【図３１】図３１は、自動車のためのアンテナシステムで使用するための２つの追加のアンテナ構造を示す。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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