(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平アンテナ構造体であって、該偏平アンテナ構造体は第１金属パッチ（２１０、３１０、４１０、５１０）と該第１パッチの上に重ねられた第２金属パッチ（２４０、４８１、４８２）を含み、これらのパッチは接地面（２００、４００）の上に取り付けられ、第１パッチは、第１パッチのパッチ縁部（２１２、３１２）に沿った周囲部を含み、第２パッチは、第２パッチのパッチ縁部（２４２）に沿った周囲部を含み、第１パッチは接地面と第２パッチとの間に配置され、第１パッチは、接地面との接続部（２２４、３２４、４２４、５２４）による第１ゼロ電位域（２２６、３２６、５２６）と、接地面との接続部（２３４、３３４、４３４、５３４）による第２ゼロ電位域（２３６、３３６、５３６）とを含み、第２パッチは第１パッチに電気的に相互接続され（２５４、２６４、３５４、３６４、４５４、４６４）、アンテナは第１パッチ上に含まれる単一給電域（２１９、３１９、４１９、５１９）において給電され、第１パッチは少なくとも１つの第１開口（２２０、３２０、４２０、５２０）と１つの第２開口（２３０、３３０、４３０、５３０）とを含み、これらは完全に第１パッチの周囲部の内部に位置し、これによって、給電域から第１ゼロ電位域および第２ゼロ電位域へ伝播する電流を、第１パッチのパッチ縁部に向けて強制し、これによって、第１パッチの縁部と第２パッチの縁部によって及び第１パッチの縁部と接地面とによって画定されたスロット（２１４、２１６、２４４、２４６、３１５、３１７）からの放射を可能にすること、を特徴とする偏平アンテナ構造体。
【請求項２】
第１開口が給電域と第１ゼロ電位域との間にあることにより、給電域（２１９、３１９、４１９、５１９）から第１ゼロ電位域（２２６、３２６、５２６）へ伝播する電流が第１開口の周りにおける２つの異なる経路（３２７、３２８）を伝播し、第２開口が給電域と第２ゼロ電位域との間にあることにより、給電域から第２ゼロ電位域（２３６、３３６、５３６）へ伝播する電流が第２開口の周りにおける２つの異なる経路（３３７、３３８）を伝播するように、第１開口（２２０、３２０、４２０、５２０）と第２開口（２３０、３３０、４３０、５３０）とが第１パッチ（２１０、３１０、４１０、５１０）の上にあることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造体。
【請求項３】
第２パッチが少なくとも第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域とにおいて、第１パッチに電気的に相互接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ構造体。
【請求項４】
第１開口と第２開口がそれぞれ第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線にほぼ直角の方向に延びていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項５】
第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線の周りに、第１パッチの対称性が存在することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項６】
第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線に直角な線の周りに、第１パッチの対称性が存在することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項７】
第２パッチがその周囲部の内部に開口部を含まないことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項８】
第２パッチがその周囲部の内部に少なくとも１つの開口部を含むことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項９】
第２パッチが、第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線にほぼ直角をなす線に沿って２つの半分に電気的に分割されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１０】
第２パッチが少なくとも第１パッチの第１開口と第２開口とを覆うことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１１】
第１パッチがさらに複数の開口を含むことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１２】
第１パッチと第２パッチが大体同じサイズであることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１３】
第１パッチが、第１開口と第２開口との他にさらに複数の開口を含むことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１４】
アンテナ構造体が接地面を含むことを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１５】
接地面がほぼ第１パッチおよび第２パッチと同じサイズであることを特徴とする請求項１４に記載のアンテナ構造体。
【請求項１６】
第１パッチから接地面への電気的接続部および第１パッチと第２パッチとの間の電気的相互接続部が、アンテナ構造体に電気的接続を提供することに加えて、アンテナに機械的支持を提供して、アンテナに自己支持構造を与えることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１７】
第１パッチは第１誘電体によって支持され、第２パッチは第２誘電体によって支持され、第１誘電体および第２誘電体はさらにアンテナに機械的支持を提供して、アンテナに自己支持構造を与えることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項１８】
第１パッチは第１誘電体によって支持され、第２パッチは第１誘電体と第２誘電体との間にあり、接地面は第２誘電体によって支持され、第１誘電体と第２誘電体はさらにアンテナに機械的支持を提供して、アンテナに自己支持構造を与えることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のアンテナ構造体。
【請求項１９】
単一給電域が一点においてプローブ給電されることを特徴とする請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項２０】
単一給電域がさらに誘導給電整合部を含むことを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ構造体。
【請求項２１】
単一給電域が複数の点においてプローブ給電されることを特徴とする請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項２２】
複数の点が、延長された場合には第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域を通過する限定された線に沿って給電域に置かれることを特徴とする請求項２１に記載のアンテナ構造体。
【請求項２３】
複数の点が、第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域を通過する線の周りに対称に、給電域に置かれることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載のアンテナ構造体。
【請求項２４】
単一給電域が開口結合部によって給電されることを特徴とする請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載のアンテナ構造体。
【請求項２５】
請求項１から請求項２４までのいずれか一項に記載のアンテナを含むことを特徴とする無線通信手段を含む装置。
【請求項２６】
請求項１から請求項２４までのいずれか一項に記載のアンテナを含むことを特徴とする無線移動体端末。
【請求項２７】
電子装置の中に挿入するのに適したパーソナルコンピュータカードであって、請求項１から請求項２４までのいずれか一項に記載のアンテナを含むことを特徴とするパーソナルコンピュータカード。
【請求項２８】
基地局および基地局と無線通信する複数の端末を含む無線ローカルエリアネットワークシステムであって、少なくとも１つの端末が、請求項１から請求項２４までのいずれか一項に記載のアンテナを直接的または間接的に含むことを特徴とする無線ローカルエリアネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明はアンテナに関し、特に小型スタックパッチアンテナに関する。
【０００２】
（背景）
デジタルおよびアナログの構成要素がますます統合され小型化されるにつれて、移動体無線端末のサイズは小さくなっている。ユーザインターフェースの面を除いて、さらにサイズを縮小する際の主な制限要因はアンテナである。今ではアンテナは、多くの移動体装置で目に触れるものの中で支配的な要因である。審美的な観点から、小さなアンテナを有することは望ましいであろう。さらにまた通常、アンテナを小さくすることによって製造費を削減することができる。
【０００３】
オフィス用の無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ソリューションは、急速に従来の有線ネットワークに対する強力な競合者となりつつある。無線ＬＡＮの主な利点は、これが提供する移動性である。ＬＡＮ有効範囲区域内ではどこからでも、コンピュータが無線ＬＡＮに接続できる。無線ＬＡＮの移動体端末用のアンテナは通常、許容されるアンテナのサイズを拘束するＰＣカードに設置されることが意図されている。しかしながらアンテナの大きさは波長に依存する。さらに、アンテナの帯域幅と放射効率は、アンテナが占める波長に関する有効容積によって制限される。
【０００４】
アンテナに対するもう１つの拘束はアンテナの放射パターンである。例えばＰＣカードに取り付けられる無線ＬＡＮアンテナは小型で、主として水平面で放射するはずである。屋内の電波伝播は、水平線の周りに集中した狭い角範囲内における入射角に制限される傾向がある。アンテナはまた、全方向性放射パターンを有するべきである。すなわち放射パターンは、屋内環境において共通である代表的な多重経路伝播チャネルのさまざまな電波成分を示すことができるように、実質的に方位角に無関係でなければならない。したがって、無線ＬＡＮアンテナは広帯域で効率的、かつほぼ全方向性でなければならない。さらに、このようなアンテナは、それぞれの装置における割り当てられた空間にはめ込むために、その体積を最適に利用しなければならない。したがって、ＰＣカードに取り付けられることを目的とする無線ＬＡＮアンテナは（使用中のコンピュータ位置付けに対する取付け方向を考慮しなければならない）、無視できるほどの厚さを有する平面で偏平ものでなければならない。
【０００５】
これに加えて、屋内使用のための無線ＬＡＮアンテナは、方位角（水平）の方向において本質的に一定である放射パターンを有する全方向放射パターンの他に、ブロードサイド（垂直）方向に深さがゼロまたはゼロに近いことが好ましい。ブロードサイド方向に深さがゼロまたはゼロに近いことは、さまざまな階におけるさまざまな無線ＬＡＮが、干渉をできるだけ少なくして共存できるようにするために重要である。
【０００６】
さまざまな偏平アンテナが提案されている。例としては、従来の単極アンテナの改良に基づくアンテナから、曲折回線、セラミック材料、およびさまざまな形式のインピーダンス整合方式を有する多層構造を含む精巧な最適化されたアンテナ方式まであらゆるものを含む。広い帯域幅を有する偏平アンテナの大部分の形式は、ブロードサイド方向すなわち垂直方向に最大の放射または少なくとも有意の放射レベルを有する半等方性放射パターンを有する。上述の制約のいくらかに取り組む一アンテナ形式は、折り曲げスタックスロットアンテナ（ＢＳＳＡ）である。ＢＳＳＡアンテナは比較的広い帯域幅と小サイズを達成し、統合されたインピーダンス整合ユニットとして中間パッチの中央ストリップを利用する。このようなアンテナの一例が欧州特許出願ＥＰ７９５９２６に記載されている。しかしながら、ＢＳＳＡ形式のアンテナによる欠点は、いくつかの適用例では、固有方位利得の変化と比較的狭い帯域幅であると考えることができ、すなわちもっと広い帯域幅を有するもっと全方向性のアンテナが必要とされる。
【０００７】
（概要）
本発明の目的は、高効率、すぐれた全方向性、および広い帯域幅を提供する偏平アンテナを定義することである。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、ＰＣカードの上に取り付けるために適した低コストの偏平アンテナを定義することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、水平に取り付けられたときに方位方向にほぼ全方向性の放射パターンを、およびブロードサイド方向に少なくともゼロに近い深さを提供する、偏平アンテナを定義することである。
【００１０】
上述の目的は本発明にしたがって、スタックパッチアンテナによって達成される。スタックパッチアンテナは接地面に取り付けられるように意図されている。アンテナは２枚の金属スタックパッチを含む。パッチは互いに上下に重ねられている。接地面に最も近く取り付けられるべきパッチ、すなわち中間パッチは、その縁部または縁部の近くに少なくとも２つの導体を含み、これらの導体は接地面に接続されるように意図されており、これによってパッチを２つのゼロ電位域に接地する。接地面から最も離れて取り付けられるべきパッチ、すなわち上パッチは、その縁部または縁部の近くに少なくとも２つの導体を含み、これらは２枚のパッチを互いに電気的に接続する。パッチを電気的に相互接続する導体は、中間パッチのぞれぞれのゼロ電位域に少なくとも最も近くで中間パッチに接続されることが好ましい。導体はまたアンテナの構造的強度を提供し、パッチのための取付け手段と支持物を提供することが好ましい。中間パッチは、中間パッチの幾何学的中心の少なくとも最も近い給電域において給電される。中間パッチはさらに、完全に中間パッチの周囲部内部にある少なくとも２つの開口を含む。開口は中間パッチを２つ以上の物理的および／または電気的に分離された部分に分割しない。すなわち、中間パッチは１個のピースである。開口は、少なくとも２つの経路が中間パッチにおいて給電域に接地されている各場所から提供されるように、すなわち各開口が給電域から接地されているそれぞれの場所への直接回線を阻止するように、置かれることが好ましい。給電域と中間パッチの各ゼロ電位域との間には、常に少なくとも１つの物理的／電気的接続部が存在する。これによって、上パッチの縁部と中間パッチの縁部とによって画定されるスロットと、中間パッチの縁部と接地面とによって画定されるスロットからの放射を可能にする。
【００１１】
前述の目的はまた本発明にしたがって、互いに上下に重ねられた２枚の金属パッチを含むスタックパッチアンテナによって達成される。中間パッチは、その縁部または縁部の近くに少なくとも２つの導体を含み、これらの導体は接地面に接続されるように意図されていて、これによってパッチを２個所で接地する。上パッチは、その縁部または縁部の近くに少なくとも２つの導体を含み、これらは２枚のパッチを互いに電気的に接続する。中間パッチは、中間パッチの幾何学的中心の少なくとも最も近い給電域において給電される。中間パッチはさらに、完全に中間パッチの周囲部内部にある少なくとも２つの開口を含む。すなわち各開口はそれぞれの連続した周囲部を有する。これによって、上パッチの縁部と中間パッチの縁部とによって画定されるスロットと、中間パッチの縁部と接地面とによって画定されるスロットからの放射を可能にする。
【００１２】
前述の目的はまた本発明にしたがって、偏平アンテナ構造体によって達成される。アンテナ構造体は、接地面の上に重ねた第１金属パッチと第２金属パッチを含む。第１パッチは、第１パッチのパッチ縁部に沿って周囲部を含む。第２パッチは、第２パッチのパッチ縁部に沿って周囲部を含む。第１パッチは接地面と第２パッチとの間に配置されている。第１パッチは、少なくとも第１ゼロ電位域において接地面との電気的接続によって、また第２ゼロ電位域において接地面との電気的接続によって接地されている。第１パッチはさらに単一給電域において給電される。第２パッチは第１パッチと電気的に相互接続されている。本発明によれば、第１パッチは少なくとも１つの第１開口と１つの第２開口とを含み、これらは完全に第１パッチの周囲部の内部に位置し、すなわち電流は第１パッチにおいて各開口の周りを完全に流れることができ、電流は第１パッチにおいて給電域から各ゼロ電位域へ流れることができる。開口の存在は、電流を強制的に給電域から第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域へ、第１パッチのパッチ縁部へ向けて伝播させる。電流を縁部の近くで強制的に流すことによって、第１パッチの縁部と第２パッチの縁部と接地面とによって画定されたスロットからの放射が可能となる。スロットはほとんど完全にアンテナを回り、したがってほぼ全方向の放射パターンが得られる。
【００１３】
上述の目的は本発明にしたがって、偏平アンテナ構造体によって達成される。このアンテナ構造体は、第１金属パッチと第１パッチの上に重ねられた第２金属パッチとを含む。これらのパッチは接地面の上に取り付けられるように意図されている。第１パッチは、第１パッチのパッチ縁部に沿った周囲部を含む。第２パッチは、第２パッチのパッチ縁部に沿った周囲部を含む。第１パッチは接地面と第２パッチとの間に配置されている。第１パッチは、接地面との接続による第１ゼロ電位域と、接地面との接続による第２ゼロ電位域とを含む。第２パッチは第１パッチに電気的に相互接続されている。アンテナは第１パッチの上に含まれる単一給電域において給電される。本発明によれば、第１パッチは少なくとも１つの第１開口と１つの第２開口とを含み、これらは完全に第１パッチの周囲部の内部に位置し、すなわち第１パッチは、第１パッチの縁部にまったく接触しない縁部を有する２つの開口を含む。これらの開口を設けることによって、給電域から第１ゼロ電位域および第２ゼロ電位域へ伝播する電流は、第１パッチのパッチ縁部に向けて強制される。これらの経路を取るために電流を強制することによって、第１パッチの縁部と第２パッチの縁部と接地面とによって画定されたスロットからの放射が可能となる。
【００１４】
給電域から第１ゼロ電位域へ伝播する電流が第１開口の周りにおける２つの異なる経路を伝播し、給電域から第２ゼロ電位域へ伝播する電流が第２開口の周りにおける２つの異なる経路を伝播するように、第１開口と第２開口とが第１パッチの上にあることは有利である。第１開口は給電域と第１ゼロ電位域との間にあり、第２開口は給電域と第２ゼロ電位域との間にあることが好ましい。第２パッチが少なくとも第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域とにおいて、第１パッチに電気的に相互接続されていることは有利である。
【００１５】
望みの個所に電流を確実に伝播させるために、第１開口と第２開口はそれぞれ第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線にほぼ直角をなす延長部を有すること、すなわち開口が広いというよりも長いことが好ましい。
【００１６】
あるいくつかの実施形態では、第１パッチは第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線の周りに対称形をなす。別の実施形態では、単独にまたは組合せで、第１パッチは第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線に直角をなす線の周りに対称形をなす。さらに別の実施形態ではやや非対称である。
【００１７】
ある実施形態では、第２パッチはその周囲部に開口部を含まない。別の実施形態では、第２パッチはその周囲部に少なくとも１つの開口部を含む。さらに別の実施形態では、第２パッチは、第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域との間の線にほぼ直角をなす線に沿って２つの半分に電気的に分割されている。
【００１８】
第２パッチが少なくとも第１パッチの第１開口と第２開口とを覆うことは好ましい。
【００１９】
ある実施形態では、第１パッチはさらに複数の開口を含む。ある実施形態では、アンテナ構造体は接地面を含む。それから、接地面が第１パッチおよび第２パッチとほぼ同じサイズを有することは有利である。ある実施形態では、第１パッチと第２パッチとはほぼ同じサイズを有する。あるいくつかの適用例で、第１パッチが第１開口と第２開口との他にさらに複数の開口を含むことは有利である。
【００２０】
ある実施形態では、第１パッチから接地面への電気的接続部および第１パッチと第２パッチとの間の電気的相互接続部は、アンテナ構造体に電気的接続を提供することに加えて、アンテナに機械的支持を提供して、アンテナに自己支持構造を与える。別の実施形態では、第１パッチは第１誘電体によって支持され、第２パッチは第２誘電体によって支持され、第１誘電体および第２誘電体はさらにアンテナに機械的支持を提供して、アンテナに自己支持構造を与える。接地面を含む別の実施形態で、第１パッチは第１誘電体によって支持されることと、第２パッチは第１誘電体および第２誘電体との間にあることと、接地面は第２誘電体によって支持されて、第１誘電体および第２誘電体はさらにアンテナに機械的支持を提供して、アンテナに自己支持構造を与えることは有利である。
【００２１】
本発明によるアンテナ構造体は、単一給電域において一点でプローブ給電することができ、これによって遮蔽された給電プローブが得られる。それから単一給電域はさらに誘導給電整合部も含む。任意に、アンテナ構造体に単一給電域において開口結合部によって給電することができる。代替案として、単一給電域を複数の点からプローブ給電することができる。複数の点を、延長された場合には第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域を通過する限定された線に沿って給電域に置くことができるのは有利である。複数の点を、給電域に第１ゼロ電位域と第２ゼロ電位域を通過する線の周りに対称に置くことが好ましい。
【００２２】
本発明によるアンテナ構造体の別の追加強化物を、矛盾する性質が組み合わされない限り、どのような望みの方法によっても組み合わせることができる。
【００２３】
上述の目的はまた本発明にしたがって、本発明によるあらゆる上述のアンテナ構造によるアンテナを含む、無線通信手段を具備する装置によって達成される。
【００２４】
上述の目的はまた本発明にしたがって、無線通信用の本発明によるあらゆる上述のアンテナ構造によるアンテナを含む、無線端末または無線移動体端末によって達成される。
【００２５】
上述の目的はまた本発明にしたがって、本発明による上述のあらゆるアンテナ構造によるアンテナを含む、電子装置への挿入に適するパーソナルコンピュータカードによって達成される。
【００２６】
上述の目的はまた本発明にしたがって、基地局および基地局と無線通信する複数の端末を含む無線ローカルエリアネットワークシステムであって、少なくとも１つの端末が、端末に直接すなわち永久的に取り付けられているかもしくは無線端末に間接的すなわち取外し可能に取り付けられている本発明による上述のあらゆるアンテナ構造によるアンテナを具備する、無線ローカルエリアネットワークシステムによって達成される。
【００２７】
本発明による偏平スタックパッチアンテナを提供することによって、従来の技術によるアンテナに勝る複数の利点が得られる。本発明の主目的は、例えば無線ＬＡＮにおいて使用するための、なお効率的で広帯域幅を有するＰＣカードに取り付けるために適した偏平ほぼ全方向のアンテナを提供することである。本発明の他の利点は詳細な説明から明らかになろう。
【００２８】
次に本発明を、添付の図面を参照して、例示として限定されない意味でさらに詳しく説明する。
【００２９】
（詳細な説明）
本発明による方法と装置を明らかにするために、その使用のいくつかの例を図１から図７によって説明する。
【００３０】
図１は、パーソナルコンピュータの形を呈する無線移動体端末１９０を示す。パーソナルコンピュータは、コンピュータ１９０の中に永久的に取り付けられた通信手段を含むか、または通信カード１９９をスロット／取付け手段１９１によってコンピュータの中に挿入できるようにする。本発明による偏平スタックパッチアンテナは、コンピュータ１９０の中に直接取り付けるために、またはＰＣカード１９９に取り付けることによってコンピュータに間接的にアクセス可能にするために適している。無線端末１９０を例えば、通信手段を介して無線ローカルエリアネットワークに接続することができる。
【００３１】
図２は本発明による小型スタックパッチアンテナを示す。アンテナは、接地面２００の上に取り付けられるように意図された２枚のスタックパッチ２１０、２４０を含む。接地面２００をアンテナの中に含めることができ、この場合、接地面２００はパッチ２１０、２４０、具体的には第１／中間パッチ２１０とほぼ同じサイズ２０１である。パッチ２１０、２４０は多くの実施形態で少なくとも同じ近似形状とサイズ限界を有することになるが、これら２１０、２４０は同じサイズと同じ形状である必要はない。第２／上パッチ２４０の機能の１つは、開口２２０、２３０が放射しないようにするために、接地面に垂直のベクトルに沿って中間パッチ２１０上の少なくとも２つの開口２２０、２３０を覆うことである。パッチ２１０、２４０は、放射スロット２１４、２１６、２４４、２４６が形成されるように、互いに離れて、接地面２００から離れて取り付けられている。放射スロット２１４、２１６、２４４、２４６は、上パッチ２４０の縁部／周囲部２４２と中間パッチ２１０の縁部／周囲部２１２との間に形成された開口部として、また中間パッチ２１０の縁部／周囲部２１２と接地面２００との間に、接地面２００に対する中間パッチ２１０の投影部２０１に沿って形成された開口部として画定されている。スロット２１４、２１６、２４４、２４６の放射は、給電点／域２１９から少なくとも２つのゼロ電位域２２６、２３６へ伝播する電流を、中間パッチ２１０の周囲部２１２に向かって強制することによって行われる。電流は、開口２２０、２３０によって周囲部２１２に向かって強制される。こうして開口２２０、２３０は中間パッチ２１０に配置されるので、これらの開口は、電流が一直線に２つのゼロ電位域２２６、２３６へ直接伝播することを阻止する。開口２２０、２３０は完全に中間パッチ２１０の周囲部２１２の内部に位置するので、電流は開口２２０、２３０の周り、すなわち中間パッチの周囲部２１２は開口２２０、２３０の周囲部／縁部２２２、２３２に接触または交差しない。２つのゼロ電位域２２６、２３６は、電気的接続部／導体２２０、２３０によって中間パッチ２１０を周囲部２１２の上または近くに接地することによって形成される。導体２２４、２３４は、接地によって形成された各ゼロ電位域２２６、２３６と給電域２１９との間に開口２２０、２３０が存在するように置かれる。上パッチ２４０も電気的接続部／導体２５４、２６４によって接地され、上パッチ２４０の周囲部２４２またはその近くにゼロ電位域２５６、２６６を作り出す。導体２５４、２６４は中間パッチ２１０の該当するゼロ電位域２２６、２３６またはその近くに直接接続されることが好ましい。
【００３２】
上パッチ２４０と中間パッチ２１０との間の導体２５４、２６４のサイズは、上パッチ２４０と中間パッチ２１０との間の前スロット２４４と後スロット２４６に影響する。中間パッチ２１０と接地面２００との間の導体２２４、２３４のサイズは、中間パッチ２１０と接地面２００との間の前スロット２１４と後スロット２１６に影響する。これは、本発明によるアンテナ構造体に基本自由度４を与える。したがってアンテナを４つまでの個別のよく整合した帯域、非常に大きな帯域幅を有する単一の連続周波数帯域、または完全に対称形のアンテナ構造体の場合には１つのよく整合したほぼ全方向の広帯域幅周波数帯域を有するように設計することができる。
【００３３】
パッチ２１０、２４０を誘電体キャリアによって支持することができ、または図示するように導体２２４、２３４、２５４、２６４によって機械的に支持することができる。
【００３４】
図３は、本発明によるアンテナの中間パッチ３１０を示す。図は中間パッチ３１０を示し、これは、対応する縁部／周囲部３２２を有する第１開口３２０、対応する縁部／周囲部３３２を有する第２開口３３０、給電点／域３１９、第１ゼロ電位域３２６、第２ゼロ電位域３３６、接地面に対する第１導体のための接続場所３２４、接地面に対する第２導体のための接続場所３３４、上パッチに対する第１導体のための接続場所３５４、上パッチに対する第２導体のための接続場所３６４、および中間パッチ３１０の縁部／周囲部３１２を有する。図はさらに、第１対称線３７１、第２対称線３７５、第１開口３２０の周りの第１電流経路３２７、第１開口３２０の周りの第２電流経路３２８、第２開口３３０の周りの第１電流経路３３７、第２開口３３０の周りの第２電流経路、中間パッチ３１０と接地面との間の前スロット位置３１５、中間パッチ３１０と接地面との間の後スロット位置３１７、および中間パッチストリップ部分３１１を示す。この例では、ゼロ電位域３２６、３３６は、接地面に対する導体のそれぞれの接続場所３２４、３３４と上パッチに対する導体の対応する接続場所３５４、３６４との間に位置する。
【００３５】
図に見ることができるように、開口３２０、３３０は、給電域３１９からそれぞれのゼロ電位域３２６、３３６への可能な直線電流経路を遮断する。開口３２０、３３０は、各ゼロ電位域３２６、３３６への２つの異なる電流経路３２７、３２８、３３７、３３８の形成を強制する。電流経路３２７、３２８、３３７、３３８は、開口３２０、３３０によって経路３１０の周囲部３１２に近づき、開口は、少なくとも１つのゼロ電位域３２６、３３６と給電域３１９を通過する第２対称線３７５に直角をなす第１対称線３７１に平行な方向に延びている。周囲部３１２に近い電流３２７、３２８、３３７、３３８によって、スロットは励起状態になり、前スロット位置３１５と後スロット位置３１７から放射する。
【００３６】
給電域３１９の確かな配置は特定の実施形態に依存し、ストリップ部分３１１と関連して、パッチ周囲部３１２において経験される放射抵抗へのインピーダンス整合を提供する。
【００３７】
パッチ３１０を、対称線３７１、３７５の１つまたは両方に関して対称にすることができる。完全に対称であるパッチは、水平面内の全方向性に関してほぼ単極形式の放射特性を提供することができる。
【００３８】
図４は、本発明による小型スタックパッチアンテナの第２実施形態を示す。この実施形態では、上パッチは電気的切断線４８３によって２つの半分４８１、４８２に分割されている。これは上パッチの機能を変えるものではない。さらに、上パッチの半分４８１、４８２は中間パッチ４１０よりもやや小さいが、なお開口４２０、４３０を覆っている。上パッチの半分４８１、４８２と中間パッチ４１０とを接地面４００に接地するための導体４２４、４３４、４５４、４６４は、異なった寸法であり、図２に示すものより代替できる位置においてそれぞれのパッチ４１０、４８１、４８２、または接地面４００に接続されている。中間パッチ４１０の接地面４００上への投影外形線４０１もまた、接地面４００への接続部４２４、４３４がよく見えるように、また適当な最小接地面のサイズがわかるように示されている。給電点／域４１９も示されている。
【００３９】
図５Ａから図５Ｄは、本発明によるアンテナの中間パッチ５１０の、異なる実施形態を示す。中間パッチ５１０の例はすべて、給電点／域５１９、対応する縁部／周囲部５２２を有する第１開口５２０、対応する縁部／周囲部５３２を有する第２開口５３０、対応する接地コネクタ／導体取付け具５２４を有する第１ゼロ電位域５２６、対応する接地コネクタ／導体取付け具５３４を有する第２ゼロ電位域５３６を示す。図に見ることができるように、各中間パッチ５１０の縁部／周囲部５１２は示された例では完全に異なる。
【００４０】
図５Ａは、丸い隅部と矩形の開口５２０、５３０を持った矩形／四角形式の周囲部５１２を有する中間パッチ５１０を示す。図５Ｂは、引っ込んだ四角形式の周囲部５１２と引っ込み部分付きの矩形開口５２０、５３０とを有する中間パッチ５１０を示す。給電点５１９に向いた中間パッチ５１０の周囲部５１２の引っ込み部分５１８は、この中間パッチ５１０を有するアンテナが図３に関して示し説明した２つだけではなく４つの放射中心を有するように強制する。図５Ｃは、六角形の周囲部５１２と三角形の開口５２０、５３０とを有する中間パッチ５１０を示す。図５Ｄは、円形の周囲部５１２と円扇形の開口５２０、５３０とを有する中間パッチ５１０を示す。図５Ｄによる中間パッチ５１０も、この例では円形である２つの追加の開口５９２を示している。これらの例は、本発明によるアンテナ構造が取ることのできる多種多様な実施形態を指摘するためにのみ示されたものである。
【００４１】
図６は、本発明による小型スタックパッチアンテナの第３実施形態を示し、これは完全に自蔵式であり自立式である。図６による小型スタックパッチアンテナは、接地面６００、第１／中間パッチ６１０、第２／上パッチ６４０、頂部６９４と中間パッチ６１０との間の第１誘電体６９６、中間パッチ６１０と接地面６００との間の第２誘電体６９７、および接地面６００から上パッチ６４０のレベルまでずっと延びる給電導体／バイア６９３のための上パッチ６４０における開口部６９４を示す。図６はさらに、中間パッチ６１０を接地する接地面６００への第１導体／バイア６２４、中間パッチ６１０を接地する接地面６００への第２導体／バイア６３４、上パッチ６４０から中間パッチ６１０への第１導体／バイア６５４、および上パッチ６４０から中間パッチ６１０への第２導体／バイア６６４も示す。
【００４２】
図に示すように、中間パッチ６１０を接地する導体／バイア６２４、６３４は、上パッチ６４０から中間パッチ６１０を通ってずっと接地面６００まで延びていることは好ましい。注目すべきことは、この特定の実施形態では給電導体／バイア６９３もまたすべての層を通って延びていることである。
【００４３】
接地面６００をアンテナ自体の中に統合することによって、アンテナのすべての層間に非常に小さな許容範囲を有するアンテナを達成することが可能になる。さらにまた、統合された接地面６００を持つことによって、アンテナを接地面のないところに、例えば印刷回路板から垂直に置くことが可能になる。
【００４４】
図６によるアンテナは、印刷回路板（ＰＣＢ）技術によって製造されることが好ましい。水平金属層、すなわち中間パッチ６１０、上パッチ６４０、および好ましくは接地面６００も、例えばエッチングされる。垂直導体６２４、６３４、６５４、６６４、６９３をバイアすなわち金属被覆した孔によって作ることができるのは好ましい。したがって、数百のアンテナを単一ＰＣＢから同時に製造して、それから切り離すことができる。本発明による小型スタックパッチアンテナを製造することによって、いくつかの利点がある。パッチとバイアを任意に配置することができる。アンテナのサイズを高さおよびパッチ面積の両方に関して小さくすることができるが、スロットが空中に放射するので、ＰＣＢの誘電率に比例して小さくすることはできない。アンテナのサイズを、ＰＣＢ基板の誘電率と空気の誘電率との間のどこかにある有効誘電率に比例して小さくすることができる。
【００４５】
図７Ａから図７Ｃは、本発明による小型スタックパッチアンテナの３枚の金属被覆層、例えば図６に関して示され説明されたものを示す。図７Ａは接地面７００を示す。図７Ｂは、接地面７００の頂部に取り付けるべき中間パッチ７１０を示し、これらの間に誘電体がある。誘電体は、図６に関して先に説明したように回路板にすることができるのは好ましい。図７Ｃは、中間パッチ７１０の頂部に取り付けるべき上パッチ７４０を示し、これらの間に誘電体がある。図７Ａから図７Ｃはさらに、第１開口７２０、接地面７００への第１バイア７２４、第２開口７３０、接地面７００への第２バイア７３４、上パッチ７４０から中間パッチ７１０への第１バイア７５４、上パッチ７４０から中間パッチ７１０への第２バイア７６４、給電バイア７９３、給電バイア７９３用の上パッチ開口部７９４、および給電バイア７９３用の接地面開口部７９５も示す。
【００４６】
注目すべきことは、図６と図７が、上パッチ６４０、７４０の層において上パッチ開口部６９４、７９４にずっと延びる給電バイア６９３、７９３を有することによって誘導給電整合を有する給電を図示していることである。他のバイア６２４、６３４、７２４、７３４もまた費用の観点から、可能であれば図６、図７に図示するように全アンテナを通じて作られるのが好ましい。
【００４７】
本発明の基本原理は、少なくとも２つの開口を中間パッチの上に配置し、これによって電流を中間パッチの縁部に強制することである。５ＧＨｚから６ＧＨｚの範囲において機能する代表的な適用例では、本発明によるアンテナ構造体の寸法は上パッチおよび中間パッチについては、印刷回路板（ＰＣＢ）の実施形態でほぼ１２ｍｍ×１２ｍｍ、金属自立式の実施形態では１６ｍｍ×１４ｍｍにすることができる。金属の実施形態は、中間パッチと上パッチとの間におおよそ３．５ｍｍの距離を、また中間パッチと接地面との間におおよそ１．７ｍｍの距離を有することが好ましい。ＰＣＢの実施形態は、中間パッチと上パッチとの間におおよそ１．６ｍｍの距離を、また中間パッチと接地面との間におおよそ１．６ｍｍの距離を有することが好ましく、これらは標準の印刷回路板のサイズである。
【００４８】
本発明は上に説明した実施形態に限定されるものではなく、付記した特許請求の範囲内で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるアンテナを直接または間接に含む、パーソナルコンピュータの形を呈する無線移動体端末を示す図である。
【図２】  本発明による小型スタックパッチアンテナを示す図である。
【図３】  本発明によるアンテナの中間パッチを示す図である。
【図４】  本発明による小型スタックパッチアンテナの第２実施形態を示す図である。
【図５】  Ａ〜Ｄは、本発明によるアンテナの中間パッチの、異なる実施形態を示す図である。
【図６】  本発明による小型スタックパッチアンテナの第３実施形態を示す図である。
【図７】  Ａ〜Ｃは、例えば図６に関して示され説明される、本発明による小型スタックパッチアンテナの３枚の金属被覆層を示す図である。
【符号の説明】
図１
１９０  コンピュータ  ―  移動体端末
１９１  ＰＣカード用のスロット
１９９  本発明によるアンテナを取り付ける、または統合することを企図されたＰＣカード
図２
２００  接地面
２０１  好ましい最小接地面
２１０  第１または中間パッチ
２１２  第１パッチ縁部／周囲部
２１４  第１パッチと接地面との間の前スロット
２１６  第１パッチと接地面との間の後スロット
２１９  給電点／域
２２０  第１開口
２２２  第１開口縁部／周囲部
２２４  接地面への第１導体
２２６  第１パッチ上の第１ゼロ電位域
２３０  第２開口
２３２  第２開口縁部／周囲部
２３４  接地面への第２導体
２３６  第１パッチ上の第２ゼロ電位域
２４０  第２または上パッチ
２４２  第２パッチ縁部／周囲部
２４４  第２パッチと第１パッチとの間の前スロット
２４６  第２パッチと第１パッチとの間の後スロット
２５４  第１パッチへの第１導体
２５６  第２パッチ上の第１ゼロ電位域
２６４  第１パッチへの第２導体
２６６  第２パッチ上の第２ゼロ電位域
図３
３１０  第１または中間パッチ
３１１  中間パッチストリップ部分
３１２  第１パッチ縁部／周囲部
３１５  第１パッチと接地面との間の前スロット位置
３１７  第１パッチと接地面との間の後スロット位置
３１９  給電点／域
３２０  第１開口
３２２  第１開口縁部／周囲部
３２４  接地面への第１導体用の接続位置
３２６  第１パッチ上の第１ゼロ電位域
３２７  第１開口の周りの第１経路
３２８  第１開口の周りの第２経路
３３０  第２開口
３３２  第２開口縁部／周囲部
３３４  接地面への第２導体用の接続位置
３３６  第１パッチ上の第２ゼロ電位域
３３７  第２開口の周りの第１経路
３３８  第２開口の周りの第２経路
３５４  第２パッチへの第１導体用の接続位置
３６４  第２パッチへの第２導体用の接続位置
３７１  第１対称線
３７５  第２対称線
図４
４００  接地面
４０１  好ましい最小接地面
４１０  第１または中間パッチ
４１９  給電点／域
４２０  第１開口
４２４  接地面への第１導体
４３０  第２開口
４３４  接地面への第２導体
４５４  第１パッチへの第１導体
４６４  第１パッチへの第２導体
４８１  第２／上パッチの部分Ａ
４８２  第２／上パッチの部分Ｂ
４８３  第２／上パッチの部分Ａと部分Ｂの間の区分
図５
５１０  第１または中間パッチ
５１２  第１パッチ縁部／周囲部
５１８  給電点引っ込み個所
５１９  給電点／域
５２０  第１開口
５２２  第１開口縁部／周囲部
５２４  接地面への第１導体
５２６  第１パッチ上の第１ゼロ電位域
５３０  第２開口
５３２  第２開口縁部／周囲部
５３４  接地面への第２導体
５３６  第１パッチ上の第２ゼロ電位域
５９２  第１／中間パッチ上の二次開口
図６
６００  接地面
６１０  第１または中間パッチ
６２４  接地面への第１導体／バイア
６３４  接地面への第２導体／バイア
６４０  第２または上パッチ
６５４  第１パッチへの第１導体／バイア
６６４  第１パッチへの第２導体／バイア
６９３  給電バイア
６９４  給電バイア用の上パッチ開口部
６９６  上パッチと中間パッチの間の第１誘電体
６９７  中間パッチと接地面の間の第２誘電体
図７
７００  接地面
７１０  第１または中間パッチ
７２０  第１開口
７２４  接地面への第１導体／バイア
７３０  第２開口
７３４  接地面への第２導体／バイア
７４０  第２または上パッチ
７５４  第１パッチへの第１導体／バイア
７６４  第１パッチへの第２導体／バイア
７９３  給電バイア
７９４  給電バイア用の上パッチ開口部
７９５  給電バイア用の接地面開口部
【図１】
0004401054.tif 000002
【図２】
0004401054.tif 000003
【図３】
0004401054.tif 000004
【図４】
0004401054.tif 000005
【図５】
0004401054.tif 000006
【図６】
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【図７】
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