(57)【要約】アンテナ装置は、開放端（１２ａ）とグランド（２２）に接続された短絡端（１２ｂ）とを含む第１放射電極（１２）を含んでいて、給電点（１６）で給電線（１４）に結合されている。更に、該アンテナ装置は、開放端（２４ａ）とグランド（２２）に接続された短絡端（２４ｂ）とを含む第２放射電極（２４）を含み、該第２放射電極（２４）の一部分は電気回路の一部である。該第１放射電極（１２）、該給電線（１４）及び該電気回路は、該第１放射電極（１２）の該短絡端（１２ｂ）へ該給電線（１４）を通って流れる交流電流が、該第２放射電極（２４）に給電するために、磁気結合を介して該電気回路に交流電流を誘導するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放端（１２ａ）と、グランド（２２）に接続された短絡端（１２ｂ）とを含んでいて給電点（１６）で給電線（１４）に結合された第１放射電極（１２）と；
開放端（２４ａ）と、グランド（２２）に接続された短絡端（２４ｂ）とを含む第２放射電極（２４）とを含み、前記第２放射電極の一部分は電気回路の一部であり；
前記第１放射電極（１２）、前記給電線（１４）及び前記電気回路は、前記給電線（１４）を通って前記第１放射電極（１２）の前記短絡端（１２ｂ）へ流れる交流電流は、前記第２放射電極（２４）に給電するために、磁気結合を介して前記電気回路に交流電流を誘導するように構成されている、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１放射電極（１２）及び前記給電線（１４）は基板（１０；５２）の第１面（１０ａ）上に配置され、前記第２放射電極（２４）は前記基板（１０）の前記第１面（１０ａ）とは反対側の第２面（１０ｂ）上に配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記電気回路は、交流電流が流れることのできる導体ループを含む、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１放射電極（１２）及び前記給電線（１４）は励磁ループを画定する、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
交流電流が流れることのできる前記励磁ループ及び前記導体ループは互いに対向して配置され、その間に基板（１０；５２）が配置されている、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第２放射電極（２４）は、前記第２放射電極（２４）の前記短絡端（２４ｂ）が接続されているグランド領域（２２）が更に配置されている基板（１０；５２）の面（１０ｂ）上に配置されており、更に、前記第２放射電極の結合点（２８）は結合導体（２６）を介して前記グランド領域（２２）に接続されていて、前記第２放射電極（２４）の、前記短絡端（２４ｂ）及び前記結合点（２８）の間の部分と、前記結合導体（２６）と前記グランド領域（２２）とが、交流電流が流れることのできる前記導体ループを画定するようになっている、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記結合点（２８）は、前記第２放射電極（２４）のインピーダンスと前記結合線（２６）のインピーダンスとが整合するように選択される、請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ装置は、開放端（５６ａ）と、グランド（２２）に接続された短絡端（５６ｂ）とを含む第３放射電極（５６）を更に含んでおり、前記第３放射電極（５６）の一部分は電気回路の一部分であって、この電気回路に、前記第３放射電極（５６）に給電するために、前記給電線（１４）を通って前記第１放射電極（１２）の前記短絡端（１２ｂ）へ流れる交流電流により又は前記第２放射電極（２４）に関連する前記電気回路を通る交流電流により磁気結合により交流電流を誘導することができる、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１、前記第２及び前記第３の放射電極（１２，２４，５６）は、１つの多層基板（５０）の別々の層（５２，５４）の上に配置されている、請求項８のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１、前記第２および／または前記第３の放射電極（１２，２４，５６）は、別々の共振周波数を有するアンテナ素子を画定するように別々の長さを有する、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に多帯域動作に適するアンテナ装置に関する。本発明は、音声伝送も含み得る無線データ伝送のためのアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）などでの移動データ処理装置の無線接続では、二帯域又は多帯域で動作しうることを必要とされることが良くあるコンパクトで小型のアンテナが要求される。
【０００３】
この目的のために、実際には各周波数帯域のために別々のアンテナが必要とされることがあろう。これらの別々のアンテナは、方向フィルターの形のダイプレクサーに、或いは使用される周波数帯域に対応するそれぞれのアンテナに送信されるべき信号を分配するマルチプレクサに、接続される。各周波数範囲のために別々のアンテナを使用することの欠点は、個々のアンテナのサイズであり、アンテナのために必要な面積は、必要とされるアンテナの数が増えるにつれて大きくなる。更に、ダイプレクサー或いはマルチプレクサの形の必要とされる分配回路は、相当量のスペースを消費する。
【０００４】
もう一つの公知アプローチは、非常に広い帯域を有するか、或いは多帯域能力を有する複数のアンテナを使用する。キン−ルー・ウォン（Ｋｉｎ−Ｌｕ  Ｗｏｎｇ）著、「無線通信のための平面アンテナ（Ｐｌａｎａｒ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）」、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ・インク（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ）、米国ニュージャージー州ホボケン（Ｈｏｂｏｋｅｎ）、２００３年、ｐ．２６−５３において、特に無線ローカルエリアネットワークにおいて使用される二帯域／多帯域アンテナが幾つか説明されている。これに、特に統合ＩＦＡ（ＩＦＡ＝逆Ｆ型アンテナ）及びＰＩＦＡ（ＰＩＦＡ＝平面逆Ｆ型アンテナ）が記載されている。
【０００５】
上記文書に記載されている二帯域ＰＩＦＡは、基板の主面上に、該面上に形成された電極におけるスロットにより実現される種々のアンテナパッチを含み、該アンテナパッチは共通給電点を介して給電され、共通短絡点を介してグランドに接続される。この種のアンテナは、ジー・ドン・リウ等（Ｚｉ  Ｄｏｎｇ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．）著、「二周波数平面逆Ｆ型アンテナ（Ｄｕａｌ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆ  Ａｎｔｅｎｎａ）」、アンテナ及び伝播に関するＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、第４５巻、第１０号、１９９７年１０月、ｐ．１４５１−１４５８、にも記載されている。
【０００６】
キン−ルー・ウォンによるこの文書（第２２６ページ以降）は、積み重ねＩＦＡアンテナの形の統合二帯域アンテナも記述している。２つのＩＦＡアンテナが「積み重ねられ」、マイクロストリップラインを介して直流電気により励起される。このアンテナは、無線ローカルエリアネットワークのためにも使用され得る。
【０００７】
更に、１つのアンテナパッチが給電点により直流電気を給電され、第２のアンテナパッチが、この直流電気により給電されるアンテナパッチとの容量結合により給電されるようになっている二帯域ＰＩＦＡが上記の文書に記載されている。容量結合を有するこの種のアンテナパッチは、ヨン−ジン・グオ等（Ｙｏｎｇ−Ｘｉｎ  Ｇｕｏ  ｅｔ  ａｌ．）著、「広帯域及び二周波数動作のための２つの不等アームを有する四分の一波長Ｕ型パッチアンテナ（Ａ  Ｑｕａｒｔｅｒ−Ｗａｖｅ  Ｕ−Ｓｈａｐｅｄ  Ｐａｔｃｈ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｗｉｔｈ  Ｔｗｏ  Ｕｎｅｑｕａｌ  Ａｒｍｓ  ｆｏｒ  Ｗ  ｉｄｅｂａｎｄ  ａｎｄ  Ｄｕａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）」、アンテナ及び伝播に関するＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、第５０巻、第８号、２００２年８月、ｐ．１０８２−１０８７、にも記載されている。
【０００８】
アンテナパッチが、その間に接続されているＬＣ共振器又はチップインダクターを介して周波数選択的に延長され又は短縮される二帯域アンテナを具体化するもう一つの方法も、キン−ルー・ウォンによる上記文書から知られており、またガブリエル・ケー・エイチ・ルイ等（Ｇａｂｒｉｅｌ  Ｋ．Ｈ．  Ｌｕｉ  ｅｔ  ａｌ．）著、「ＬＣ共振器を用いるコンパクトな二周波数ＰＩＦＡデザイン（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｕａｌ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＰＩＦＡ  Ｄｅｓｉｇｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  ＬＣ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ）」、アンテナ及び伝播に関するＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、第４９巻、第７号、２００１年７月、ｐ．１０１６−１０１９、にも記載されている。
【０００９】
放射結合手法を用いる非平面広帯域アンテナが、ルイ・エフ・フェイ等（Ｌｏｕｉｓ  Ｆ．  Ｆｅｉ  ｅｔ  ａｌ．）著、「５−ＧＨｚ  ＷＬＡＮ  ＮＩＣ、マイクロウェーブ及びＲＦのためのＩＦＡの方法ブースト帯域幅（Ｍｅｔｈｏｄ  Ｂｏｏｓｔｓ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈｓ  ｏｆ  ＩＦＡｓ  ｆｏｒ  ５−ＧＨｚ  ＷＬＡＮ  ＮＩＣｓ、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ  ａｎｄ  ＲＦ）」、２００２年９月、ｐ．６６−７０）」に記載されている。該アンテナの帯域幅は、もう一つのＩＦＡアンテナの放射結合共振によって非平面統合ＩＦＡアンテナにおいて拡張される。
【００１０】
一般的にＩＦＡアンテナが、ＰＩＦＡアンテナより大きな帯域幅を有することが非常に良くあるということを示すことができ、殆どの可積分二帯域コンセプトは、帯域幅が小さいために、或いは面積需要が大きいために、不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、簡単な構成及び二帯域或いは多帯域能力或いは大帯域幅を有するアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１に記載されているアンテナ装置によって達成される。
【００１３】
本発明はアンテナ装置を提供し、このアンテナ装置は：
開放端と、グランドに接続された短絡端とを含んでいて給電点で給電線に結合された第１放射電極と；
開放端とグランドに接続された短絡端とを含む第２放射電極とを含んでおり、第２放射電極の一部分は電気回路の一部であり；
第１放射電極、給電線及び電気回路は、給電線を通って第１放射電極の短絡端へ流れる交流電流が、第２放射電極に給電するために、磁気結合を介して電気回路に交流電流を誘導するように構成されている。
【００１４】
本発明のアンテナ装置の好ましい実施態様では、該第１放射電極及び該給電線は、基板の第１主面上に配置され、該第２放射電極は、該基板の該第１面とは反対側の第２面上に配置されている。該第２電極は、好ましくは導体ループの一部であり、これを通して交流電流が流れることができ、これに、該第２放射電極のための該給電電流が該導体ループ内に誘導されるように、該第１放射電極の該短絡端への該給電線を通る交流電流により生成された磁場が浸透することができる。本発明の別の好ましい実施態様では、該第２放射電極が、寄与する該導体ループが、２つの空間的に隣接している導体ループの相互誘導により給電されることとなるように該第１放射電極及び該給電線が、１つの励磁ループを画定する。
【００１５】
本発明のアンテナ装置の２つの放射電極は、好ましくは、二帯域アンテナとして使用され得るように別々の長さを、従って別々の共振周波数を有する。しかし、該放射電極は、放射電極を１つだけ有するアンテナより大きな帯域幅を有するアンテナが得られるような共振周波数を持ち得る。本発明のアンテナ装置は、３つ以上の放射電極を有することもでき、従って多帯域アンテナとして使用され得る。
【００１６】
本発明のアンテナ或いはアンテナ装置は、平らに統合され得るものであり、このことは、特にセンチメートル波及びミリメートル波の範囲の送信周波数でそのサイズが小さいので有利である。本発明のアンテナの好ましい応用分野は、２つ以上の周波数帯域を利用し或いは大きな帯域幅を必要とする移動送信装置及び受信装置にある。従って、本発明は、例えば、移動データ処理装置の無線ＬＡＮ接続のために非常に良く適している。なぜならば、そこでは２４００ないし２４８３．５ＭＨｚ及び５１５０ないし５３５０ＭＨｚの周波数範囲が使用される（欧州）からである。更に、５４７０ないし５７２５ＭＨｚの周波数範囲及び５７２５ないし５８２５ＭＨｚのＩＳＭ帯域も使用され得る（米国）。加えて、本発明のアンテナは、二帯域又は多帯域移動電話機（９００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚ、など）に採用されるのにも適している。サイズが小さくて平らな回路上で統合されうるので、本発明のアンテナは、特に、ラップトップコンピュータ用のＰＣＭＣＩＡ−ＷＬＡＮアダプターカードに統合されるのに適している。
【００１７】
好ましい実施態様では、無線データ伝送のための本発明のアンテナは、例えば、２．４５ＧＨｚ及び５．２ＧＨｚのＷＬＡＮ範囲で使用されるように設けられる統合二帯域アンテナである。しかし、本発明の原理は、３つ以上の帯域及び種々の周波数にも拡張され得る。
【００１８】
本発明のアンテナ装置は、好ましくは統合ＩＦＡアンテナとして実現され、このアンテナでは、在来の統合ＩＦＡとは対照的に単一の素子すなわち第１放射電極のみが直流電気により給電される。他の素子或いは他の複数の素子（第２放射電極及びその他の放射電極）は、誘導的に結合される。その結果は、該アンテナが、特に多層コンセプトを用いて実現されるとき、製造コスト及び面積需要の減少である。該アンテナ全体の面積需要は、最低周波数のためのアンテナ素子のサイズのみにより決定される。ＩＦＡアンテナにおいて普通はそうであるように、本発明のアンテナも平面アンテナについての平均より上の大帯域幅を特徴とする。
【００１９】
アンテナ素子の、すなわち放射電極の誘導結合及び特性電波インピーダンスは、基板の厚さ、基板材料（その誘電率）、給電線の形状及び給電点の変位によって最適に調整され得る。
【００２０】
本発明のアンテナは、最適の調整性、最小限の面積要求、大帯域幅及び小製造コストにより、今日までに知られているいろいろな多帯域コンセプトから際立っている。該アンテナは、基板上に完全に平らに（二帯域）或いは多層基板上に（多帯域）統合され得る。本発明の好ましい実施態様では、必要な唯一のものは、放射電極の短絡側のグランド透過接続である。
【００２１】
本発明の更なる発展形が従属請求項において述べられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
両面基板１０上に実現された本発明のアンテナ装置の実施態様が、図１に示されている。ここで、明瞭性に関する理由から該基板が、図１において透明に示されていることが、指摘されなければならない。図１に示されている本発明のアンテナ装置は、主として２つの統合ＩＦＡ（逆Ｆ型アンテナ）を含んでおり、該アンテナの１つは基板１０の上側１０ａ上に形成され、他は下側１０ｂ上に形成されている。
【００２３】
開放端１２ａと短絡端１２ｂとを含む第１放射電極１２は、上側に相当する基板１０の主面１０ａ上に形成されている。更に、直流電気により第１放射電極１２に給電する供給線１４が、主面１０ａ上に設けられている。供給線１４は、給電点１６で第１放射電極１２に接続されている。主面１０ａ上に設けられている金属被覆、すなわち電極と、そこに設けられている線と、の構造に関して、基板１０の関連部分の上側１０ａの平面図を表す図２Ａを参照する。
【００２４】
第１放射電極１２の短絡端１２ｂは、基板１０の主面１０ａとは反対側の主面１０ｂに形成されたグランド電極２２（図１ではハッチングで示されている）に透過接続２０を介して接続されている。この反対側の主面１０ｂ（図１では裏側）は、図２Ｂでは「シャインスルー・イメージ（ｓｈｉｎｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｉｍａｇｅ)」として上から示されており、正面側１０ａに設けられている金属被覆は明瞭性のために省略され、基板は透明である。図２Ｂで最も良く分かるように、開放端２４ａと短絡端２４ｂとを含む第２放射電極２４が、主面１０ｂ上に形成されている。短絡端２４ｂは、グランド電極２２に接続されている。更に、グランド電極２２に接続された第１端と、結合点２８で第２放射電極２４に結合された第２端とを含む結合導体２６が、主面１０ｂ上に形成されている。
【００２５】
グランド電極は、基板の下側上の裏側金属被覆として設けられていて、マイクロストリップ線１４及びアンテナのためのグランド・レベルとして役立つ。直流電気により給電される、長い方の第１放射電極１２は、低い方の周波数帯域のために設けられており、誘導により給電される、短い方のアンテナ２４は上の方の周波数帯域のために設けられている。
【００２６】
図１に示されているアンテナは、原理的には、２つの統合されたＩＦＡから成っており、その２つのアンテナのうちの第１周波数帯域のための第１のアンテナは、マイクロストリップ線の形の給電線１４により給電される。第２放射電極２４を含む第２周波数帯域のための第２のアンテナは、電流ループを介して誘導的に励起される。特に、図示されている実施態様では、給電線１４と、第１放射電極１２の開放端１２ｂ及び給電点１６の間の部分とは、磁束を生じさせる励磁電流ループを形成する。更に、結合線２６と、第２放射電極２４の短絡端２４ｂ及び結合点２８の間の領域と、グランド電極２２とは、１つの電気回路を形成する。この電気回路は、本発明のアンテナ装置において、該電気回路が、該励磁電流ループにより生成された磁束により浸透されて、この電流ループ中に電流が、誘導されるように構成されている。第２放射電極２４は、この誘導電流により給電される。
【００２７】
可能な最善の磁気結合を得るために、図示されている実施態様では、裏側１０ｂに形成される励磁電流ループの寸法は、正面側１０ａに形成された励磁ループの寸法とおよそ一致する。基板の上側及び下側のそれぞれの電流ループの間隔が、良好な磁気結合を達成し得るように（放射電極２４の共振周波数での波長と比べて）小さいように、基板１０の厚さは例えば０．５ｍｍであって良い。
【００２８】
示されている実施態様では、放射電極２４は、磁気結合により励磁され、その結合の強さは、励磁導体と被励磁導体との相互誘電率に依存する。励磁電流ループ及び被励磁電流ループのサイズ及び形状は、所望の結合を得るために調整され得る。更に、結合は、これらのループ間の相互距離に依存する。
【００２９】
ここで、励磁電流ループ及び被励磁電流ループは、基板上に形成された閉じた電流ループでなくても良く、基板上に形成されていない導体と共同して交流電流回路または交流電流ループを形成する導体領域として形成されても良いということが指摘されなければならない。励磁電流ループは、第２アンテナ素子の電気回路の磁場或いは磁束の中に配置された部分の中に給電電流のために充分な電流が誘導され得るように、充分な磁場或いは充分な磁束を生じさせるために１つのコースを持つだけで良い。更に、これらの電流ループ或いは電気回路の中に容量結合が提供され得るように、交流電流を可能にするために適する方法で、それぞれの電流ループ或いは電気回路が形成されるということが指摘されなければならない。
【００３０】
給電点１６は、マイクロストリップ線１４と放射電極１２とのインピーダンス整合を得るために選択される。給電点１６のためのそれぞれの位置は、アンテナを設計するときに決定されなければならず、そのとき、図２Ａにおいて矢３０により示されているように、給電点１６を左へ移動させることによってアンテナのインピーダンスを減少させることができ、給電点１６を右へ移動させることによってそれを増大させることができる。この様に、アンテナのインピーダンスは、給電点１６を相応して選択することによって直流電気供給のインピーダンスに合わせて調整され得る。
【００３１】
同様に、第２放射電極２４のアンテナ・インピーダンスと結合線２６との整合は、図２Ｂにおいて矢３２で示されているように、結合点２８を適切に選択することによって得られる。この整合により、第２放射電極に給電するために、誘導される電流を最適に利用し得るようになる。
【００３２】
図２Ａ及び２Ｂに示されている実施態様では、給電線１４及び結合線２６は、それぞれの放射電極のグランド電極２２の端に平行な部分に結合されているけれども、これらの線の各々は、インピーダンス整合を得るためにそれがどの程度に必要であるかにより、それぞれの放射電極のグランド電極２２の端に垂直な部分に結合されても良い。
【００３３】
例えば、面積要求の最小化を得るために、例えば両方の放射電極又は少なくともそのうちの長い方を曲がりくねった形状に形成することによって、本発明のアンテナ装置の形状寸法全体を小さくすることができる。
【００３４】
２つの個々のアンテナ素子のために最適の整合を可能にするように２つの放射電極についてインピーダンス整合を得るために、給電線１４ａ及び結合線２６の形状と給電点及び結合点２６の選択とは違って良い。給電線１４の曲がり１４ａ及び結合線２６の曲がり２６ａは、例えば、インピーダンス整合を得るために図１及び２に示されている実施態様に設けられ得る。
【００３５】
本発明の多帯域アンテナの実施態様の略図が、図３に示されている。
【００３６】
この多帯域アンテナは、多層基板５０において実現されていて、それは図解のために透明に示されていて、第１層５２と第２層５４とを含む。第１放射電極１２を含む基板１０の上側１０ａ上に形成されたアンテナ素子に基本的に対応する第１アンテナ素子が、第１層５２の上側に形成されており、ここでは、図１に示されている実施態様とは対照的に、供給線１４のみが放射電極１２のグランド領域２２の端に垂直な部分に接続され、従って対応する部分１４ｂを有する。
【００３７】
上記実施態様に類似して、第２放射電極２４は、第１層５２の下側に（また、第２層５４の上側に）形成されている。開放端５６ａと短絡端５６ｂとを有する第３放射電極５６が、第２層５４の下側に形成されている。該短絡端は、第２層５４内に設けられている透過接続５８を介してグランド電極２２に接続されている。更に、もう一つの透過接続６０が、第２層５４内に設けられていて、これを介して結合線６２の第１端が、グランド電極２２に接続されている。結合線６２の第２端は、結合点６４で第３放射電極５６に接続されている。
【００３８】
従って、放射電極５６を含む第３アンテナ素子は、放射電極２４を含む第２アンテナ素子の構成と類似する構成を有する。
【００３９】
図３に示されている実施態様では、第３放射電極５６は、始めに第２アンテナ素子の電気回路内に電流を誘導し、該第２アンテナ素子の電気回路内に誘導された電流によって第３アンテナ素子の電気回路内に電流を誘導することによって、給電される。第３アンテナ素子のこの電気回路は、透過接続６０と、結合線６２と、第３放射電極５６の結合点６４及び短絡端５６ｂの間に配置されている部分と、透過接続５８とグランド電極２２とを含む導体ループによって形成される。
【００４０】
図３において見られるように、いろいろなアンテナ素子のためのそれぞれの給電点及び結合点は、それぞれの異なる素子について整合を得るためにいろいろな位置に配置され得る。
【００４１】
図３に示されている実施態様の代わりに、第３アンテナ素子に給電するために、二重の磁気結合が必要とされないように、直流電気により給電されるアンテナ素子を２つの誘導により給電されるアンテナ素子の間に設けることができる。
【００４２】
図３に示されている実施態様では、透過接続６０を設ける代わりに、第３アンテナ素子の電気回路を実現するために、第２層５４の下側に設けられている伝導性トラック（図示されていない）を介して結合線６４の第１端を第３放射電極５６の短絡端に接続することができる。その場合、多層回路基板の第１層５２及び第２層５４の両方においてそれぞれ唯一の透過接続が必要とされるであろう。
【００４３】
本発明に従って、二帯域又は多帯域のアンテナを作るために数個のアンテナ素子を使用することができる。或いは、例えば２つのアンテナ素子の共振周波数をそれらが互いに隣接するように選択することによって、１つの周波数帯域の帯域幅を拡大するためにそれぞれの付加的アンテナ素子を使用することができる。
【００４４】
本発明のアンテナ装置のプロトタイプが、ＨＦＳＳによってシミュレートされ、その後に、実効誘電率ε≒３．３８を有するＲｏ４００３基板上に形成された。Ｒｏ４００３基板は、ロジャーズ・コーポレーション（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の高周波数基板であり、ガラス強化硬化炭化水素／セラミック・ラミネートで作られる。ＨＦＳＳは、Ｓパラメータ及び磁界形状を計算するためのアンソフト・コーポレーション（Ａｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の電磁場シミュレーション・ソフトウェアであり、有限要素法に基づいている。
【００４５】
図４は、それぞれのマイクロストリップ供給線が、同軸線路により給電されるこのタイプの２つのプロトタイプの写真を全く概略的に示す。サイズの比率を示すために、図４には２０セント硬貨も示されている。図４に見られるように、左のアンテナは多少細い放射電極を有し、右のアンテナは幅広の放射電極を有する。
【００４６】
図５Ａは、図４の左側のアンテナの入力反射測定で得られた特性を示し、図５Ｂは、図４の右側のアンテナについて得られた特性を示す。図５Ａ及び５Ｂのグラフから推測できるように、形状寸法を変えることによって帯域幅を変化させることができる。
【００４７】
放射電極を２つ又は３つしか持っていない構成が、既に記述されているけれども、本発明の思想を４つ以上の放射電極に拡張して、対応する多帯域能力又は広帯域能力を得ることもできることは明らかである。この目的のために、３つ以上の層を有する多層基板を適切な方法で使用することができる。更に、本発明は、記述されたアンテナの実施態様には限定されなくて、片面印刷アンテナ（基板の一面に２つ以上の放射電極が設けられる場合）或いはワイヤアンテナ・アセンブリーも含む。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明のアンテナ装置の第１実施態様の図解図である。
【図２】図２Ａ及び２Ｂは、図１に示されている実施態様を説明するための図解図である。
【図３】図３は、本発明のアンテナ装置の代替実施態様の図解図である。
【図４】図４は、本発明に従って実現された２つのアンテナ装置の図解図である。
【図５】図５Ａ及び５Ｂは、図４のアンテナ装置について測定された特性を示す。
【図１】
2006524940.tif 000003
【図２】
2006524940.tif 000004
【図３】
2006524940.tif 000005
【図４】
2006524940.tif 000006
【図５】
2006524940.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月29日(2004.11.29)
【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】
開放端（１２ａ）と、グランド（２２）に接続された短絡端（１２ｂ）とを含んでいて給電点（１６）で給電線（１４）に結合された第１放射電極（１２）を含み、前記給電線（１４）と、前記第１放射電極の前記給電点（１６）及び前記短絡端（１２ｂ）の間の部分とは励磁ループを画定し；
開放端（２４ａ）と、グランド（２２）に接続された短絡端（２４ｂ）とを含む第２放射電極（２４）を含み、前記第２放射電極の一部分は、交流電流が流れることのできる導体ループの一部であり；
前記励磁ループ及び前記導体ループは、前記給電線（１４）を通って前記第１放射電極（１２）の前記短絡端（１２ｂ）へ流れる交流電流は、前記第２放射電極（２４）に給電するために、磁気結合を介して前記導体ループに交流電流を誘導するように、空間的に互いに隣接するように配置され；
前記第２放射電極（２４）は、前記第２放射電極（２４）の前記短絡端（２４ｂ）が接続されているグランド領域（２２）が更に配置されている基板（１０；５２）の面（１０ｂ）上に配置されており、更に、前記第２放射電極の結合点（２８）は結合導体（２６）を介して前記グランド領域（２２）に接続されていて、前記第２放射電極（２４）の、前記短絡端（２４ｂ）及び前記結合点（２８）の間の部分と、前記結合導体（２６）と前記グランド領域（２２）とが、交流電流が流れることのできる前記導体ループを画定するようになっている、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１放射電極（１２）および前記給電線（１４）は基板（１０；５２）の第１面（１０ａ）上に配置され、前記第２放射電極（２４）は前記基板（１０）の前記第１面（１０ａ）とは反対の側の第２面（１０ｂ）上に配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
交流電流が流れることのできる前記励磁ループ及び前記導体ループは互いに対向して配置され、その間に基板（１０；５２）が配置されている、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記結合点（２８）は、前記第２放射電極（２４）のインピーダンスと前記結合線（２６）のインピーダンスとが整合するように選択される、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置は、開放端（５６ａ）と、グランド（２２）に接続された短絡端（５６ｂ）とを含む第３放射電極（５６）を更に含んでおり、前記第３放射電極（５６）の一部分は電気回路の一部分であって、これに、前記第３放射電極（５６）に給電するために、前記給電線（１４）を通って前記第１放射電極（１２）の前記短絡端（１２ｂ）へ流れる交流電流により又は前記第２放射電極（２４）に関連する前記電気回路を通る交流電流により磁気結合により交流電流を誘導することができる、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１、第２及び第３の放射電極（１２，２４，５６）は、１つの多層基板（５０）の別々の層（５２，５４）の上に配置されている、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
７．  前記第１、第２および／または第３の放射電極（１２，２４，５６）は、別々の共振周波数を有するアンテナ素子を画定するように別々の長さを有する、請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に多帯域動作に適するアンテナ装置に関する。本発明は、音声伝送も含み得る無線データ伝送のためのアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）などでの移動データ処理装置の無線接続では、二帯域又は多帯域で動作しうることを必要とされることが良くあるコンパクトで小型のアンテナが要求される。
【０００３】
この目的のために、実際には各周波数帯域のために別々のアンテナが必要とされることがあろう。これらの別々のアンテナは、方向フィルターの形のダイプレクサーに、或いは使用される周波数帯域に対応するそれぞれのアンテナに送信されるべき信号を分配するマルチプレクサに、接続される。各周波数範囲のために別々のアンテナを使用することの欠点は、個々のアンテナのサイズであり、アンテナのために必要な面積は、必要とされるアンテナの数が増えるにつれて大きくなる。更に、ダイプレクサー或いはマルチプレクサの形の必要とされる分配回路は、相当量のスペースを消費する。
【０００４】
もう一つの公知アプローチは、非常に広い帯域を有するか、或いは多帯域能力を有する複数のアンテナを使用する。キン−ルー・ウォン（Ｋｉｎ−Ｌｕ  Ｗｏｎｇ）著、「無線通信のための平面アンテナ（Ｐｌａｎａｒ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）」、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ・インク（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ）、米国ニュージャージー州ホボケン（Ｈｏｂｏｋｅｎ）、２００３年、ｐ．２６−５３において、特に無線ローカルエリアネットワークにおいて使用される二帯域／多帯域アンテナが幾つか説明されている。これに、特に統合ＩＦＡ（ＩＦＡ＝逆Ｆ型アンテナ）及びＰＩＦＡ（ＰＩＦＡ＝平面逆Ｆ型アンテナ）が記載されている。
【０００５】
上記文書に記載されている二帯域ＰＩＦＡは、基板の主面上に、該面上に形成された電極におけるスロットにより実現される種々のアンテナパッチを含み、該アンテナパッチは共通給電点を介して給電され、共通短絡点を介してグランドに接続される。この種のアンテナは、ジー・ドン・リウ等（Ｚｉ  Ｄｏｎｇ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．）著、「二周波数平面逆Ｆ型アンテナ（Ｄｕａｌ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆ  Ａｎｔｅｎｎａ）」、アンテナ及び伝播に関するＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、第４５巻、第１０号、１９９７年１０月、ｐ．１４５１−１４５８、にも記載されている。
【０００６】
キン−ルー・ウォンによるこの文書（第２２６ページ以降）は、積み重ねＩＦＡアンテナの形の統合二帯域アンテナも記述している。２つのＩＦＡアンテナが「積み重ねられ」、マイクロストリップラインを介して直流電気により励起される。このアンテナは、無線ローカルエリアネットワークのためにも使用され得る。
【０００７】
更に、１つのアンテナパッチが給電点により直流電気を給電され、第２のアンテナパッチが、この直流電気により給電されるアンテナパッチとの容量結合により給電されるようになっている二帯域ＰＩＦＡが上記の文書に記載されている。容量結合を有するこの種のアンテナパッチは、ヨン−ジン・グオ等（Ｙｏｎｇ−Ｘｉｎ  Ｇｕｏ  ｅｔ  ａｌ．）著、「広帯域及び二周波数動作のための２つの不等アームを有する四分の一波長Ｕ型パッチアンテナ（Ａ  Ｑｕａｒｔｅｒ−Ｗａｖｅ  Ｕ−Ｓｈａｐｅｄ  Ｐａｔｃｈ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｗｉｔｈ  Ｔｗｏ  Ｕｎｅｑｕａｌ  Ａｒｍｓ  ｆｏｒ  Ｗ  ｉｄｅｂａｎｄ  ａｎｄ  Ｄｕａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）」、アンテナ及び伝播に関するＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、第５０巻、第８号、２００２年８月、ｐ．１０８２−１０８７、にも記載されている。
【０００８】
アンテナパッチが、その間に接続されているＬＣ共振器又はチップインダクターを介して周波数選択的に延長され又は短縮される二帯域アンテナを具体化するもう一つの方法も、キン−ルー・ウォンによる上記文書から知られており、またガブリエル・ケー・エイチ・ルイ等（Ｇａｂｒｉｅｌ  Ｋ．Ｈ．  Ｌｕｉ  ｅｔ  ａｌ．）著、「ＬＣ共振器を用いるコンパクトな二周波数ＰＩＦＡデザイン（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｕａｌ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＰＩＦＡ  Ｄｅｓｉｇｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  ＬＣ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ）」、アンテナ及び伝播に関するＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）、第４９巻、第７号、２００１年７月、ｐ．１０１６−１０１９、にも記載されている。
【０００９】
放射結合手法を用いる非平面広帯域アンテナが、ルイ・エフ・フェイ等（Ｌｏｕｉｓ  Ｆ．  Ｆｅｉ  ｅｔ  ａｌ．）著、「５−ＧＨｚ  ＷＬＡＮ  ＮＩＣ、マイクロウェーブ及びＲＦのためのＩＦＡの方法ブースト帯域幅（Ｍｅｔｈｏｄ  Ｂｏｏｓｔｓ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈｓ  ｏｆ  ＩＦＡｓ  ｆｏｒ  ５−ＧＨｚ  ＷＬＡＮ  ＮＩＣｓ、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ  ａｎｄ  ＲＦ）」、２００２年９月、ｐ．６６−７０）」に記載されている。該アンテナの帯域幅は、もう一つのＩＦＡアンテナの放射結合共振によって非平面統合ＩＦＡアンテナにおいて拡張される。
【００１０】
一般的にＩＦＡアンテナが、ＰＩＦＡアンテナより大きな帯域幅を有することが非常に良くあるということを示すことができ、殆どの可積分二帯域コンセプトは、帯域幅が小さいために、或いは面積需要が大きいために、不利である。
逆Ｌ形の逆Ｆ形のアンテナ・パターンが、基板の第１面上に形成され、逆Ｌ形のアンテナ・パターンが、基板の反対側の第２面上に形成されているアンテナ装置が、米国特許出願公開第２００２／０２４４６６号から知られている。該第１面上に配置されているアンテナ・パターンは、給電線により給電され、該第２面上に配置されたアンテナ・パターンは、該第１面上のアンテナ・パターンにより制御される。
類似の構造が、米国特許出願公開第２００１／００４３１５９号から知られており、この場合、給電されるアンテナが、逆Ｆ形に形成され、積極的にフィードバックされるアンテナが逆Ｌ形に形成される。
特開平２００２−２２３１０８号は、誘電体基板上にマイクロストリップ線放射電極が配置されているアンテナ・アセンブリーを開示している。該放射電極の第１端は、グランドに接続される。第２端は使用されなくて、ギャップを介してグランド電極と向かい合う。該放射電極は、該第２端付近で給電される。
国際公開第０１／３３６６５号は、給電点、第１脚及び第２脚を有する被給電素子含むアンテナ・アセンブリーを開示している。更に、第１脚と第２脚とを含む寄生素子が設けられる。該被給電素子と該寄生素子とは、それぞれの脚によりグランド・レベルに接続され、或いは容量的に結合されグランド・レベルに関して間隔を置いて配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、簡単な構成及び二帯域或いは多帯域能力或いは大帯域幅を有するアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１に記載されているアンテナ装置によって達成される。
【００１３】
本発明はアンテナ装置を提供し、このアンテナ装置は：
開放端と、グランドに接続された短絡端とを含んでいて給電点で給電線に結合された第１放射電極と；
開放端とグランドに接続された短絡端とを含む第２放射電極とを含んでおり、該第２放射電極の一部分は電気回路の一部であり；
該第１放射電極、該給電線及び該電気回路は、該給電線を通って該第１放射電極の該短絡端へ流れる交流電流が、該第２放射電極に給電するために、磁気結合を介して該電気回路に交流電流を誘導するように構成されている。
【００１４】
本発明のアンテナ装置の好ましい実施態様では、該第１放射電極及び該給電線は、基板の第１主面上に配置され、該第２放射電極は、該基板の該第１面とは反対側の第２面上に配置されている。該第２電極は、好ましくは導体ループの一部であり、これを通して交流電流が流れることができ、これに、該第２放射電極のための該給電電流が該導体ループ内に誘導されるように、該第１放射電極の該短絡端への該給電線を通る交流電流により生成された磁場が浸透することができる。本発明の別の好ましい実施態様では、該第２放射電極が、寄与する該導体ループが、２つの空間的に隣接している導体ループの相互誘導により給電されることとなるように該第１放射電極及び該給電線が、１つの励磁ループを画定する。
【００１５】
本発明のアンテナ装置の２つの放射電極は、好ましくは、二帯域アンテナとして使用され得るように別々の長さを、従って別々の共振周波数を有する。しかし、該放射電極は、放射電極を１つだけ有するアンテナより大きな帯域幅を有するアンテナが得られるような共振周波数を持ち得る。本発明のアンテナ装置は、３つ以上の放射電極を有することもでき、従って多帯域アンテナとして使用され得る。
【００１６】
本発明のアンテナ或いはアンテナ装置は、平らに統合され得るものであり、このことは、特にセンチメートル波及びミリメートル波の範囲の送信周波数でそのサイズが小さいので有利である。本発明のアンテナの好ましい応用分野は、２つ以上の周波数帯域を利用し或いは大きな帯域幅を必要とする移動送信装置及び受信装置にある。従って、本発明は、例えば、移動データ処理装置の無線ＬＡＮ接続のために非常に良く適している。なぜならば、そこでは２４００ないし２４８３．５ＭＨｚ及び５１５０ないし５３５０ＭＨｚの周波数範囲が使用される（欧州）からである。更に、５４７０ないし５７２５ＭＨｚの周波数範囲及び５７２５ないし５８２５ＭＨｚのＩＳＭ帯域も使用され得る（米国）。加えて、本発明のアンテナは、二帯域又は多帯域移動電話機（９００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚ、など）に採用されるのにも適している。サイズが小さくて平らな回路上で統合されうるので、本発明のアンテナは、特に、ラップトップコンピュータ用のＰＣＭＣＩＡ−ＷＬＡＮアダプターカードに統合されるのに適している。
【００１７】
好ましい実施態様では、無線データ伝送のための本発明のアンテナは、例えば、２．４５ＧＨｚ及び５．２ＧＨｚのＷＬＡＮ範囲で使用されるように設けられる統合二帯域アンテナである。しかし、本発明の原理は、３つ以上の帯域及び種々の周波数にも拡張され得る。
【００１８】
本発明のアンテナ装置は、好ましくは統合ＩＦＡアンテナとして実現され、このアンテナでは、在来の統合ＩＦＡとは対照的に単一の素子すなわち第１放射電極のみが直流電気により給電される。他の素子或いは他の複数の素子（第２放射電極及びその他の放射電極）は、誘導的に結合される。その結果は、該アンテナが、特に多層コンセプトを用いて実現されるとき、製造コスト及び面積需要の減少である。該アンテナ全体の面積需要は、最低周波数のためのアンテナ素子のサイズのみにより決定される。ＩＦＡアンテナにおいて普通はそうであるように、本発明のアンテナも平面アンテナについての平均より上の大帯域幅を特徴とする。
【００１９】
アンテナ素子の、すなわち放射電極の誘導結合及び特性電波インピーダンスは、基板の厚さ、基板材料（その誘電率）、給電線の形状及び給電点の変位によって最適に調整され得る。
【００２０】
本発明のアンテナは、最適の調整性、最小限の面積要求、大帯域幅及び小製造コストにより、今日までに知られているいろいろな多帯域コンセプトから際立っている。該アンテナは、基板上に完全に平らに（二帯域）或いは多層基板上に（多帯域）統合され得る。本発明の好ましい実施態様では、必要な唯一のものは、放射電極の短絡側のグランド透過接続である。
【００２１】
本発明の更なる発展形が従属請求項において述べられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
両面基板１０上に実現された本発明のアンテナ装置の実施態様が、図１に示されている。ここで、明瞭性に関する理由から該基板が、図１において透明に示されていることが、指摘されなければならない。図１に示されている本発明のアンテナ装置は、主として２つの統合ＩＦＡ（逆Ｆ型アンテナ）を含んでおり、該アンテナの１つは基板１０の上側１０ａ上に形成され、他は下側１０ｂ上に形成されている。
【００２３】
開放端１２ａと短絡端１２ｂとを含む第１放射電極１２は、上側に相当する基板１０の主面１０ａ上に形成されている。更に、直流電気により第１放射電極１２に給電する供給線１４が、主面１０ａ上に設けられている。供給線１４は、給電点１６で第１放射電極１２に接続されている。主面１０ａ上に設けられている金属被覆、すなわち電極と、そこに設けられている線と、の構造に関して、基板１０の関連部分の上側１０ａの平面図を表す図２Ａを参照する。
【００２４】
第１放射電極１２の短絡端１２ｂは、基板１０の主面１０ａとは反対側の主面１０ｂに形成されたグランド電極２２（図１ではハッチングで示されている）に透過接続２０を介して接続されている。この反対側の主面１０ｂ（図１では裏側）は、図２Ｂでは「シャインスルー・イメージ（ｓｈｉｎｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｉｍａｇｅ)」として上から示されており、正面側１０ａに設けられている金属被覆は明瞭性のために省略され、基板は透明である。図２Ｂで最も良く分かるように、開放端２４ａと短絡端２４ｂとを含む第２放射電極２４が、主面１０ｂ上に形成されている。短絡端２４ｂは、グランド電極２２に接続されている。更に、グランド電極２２に接続された第１端と、結合点２８で第２放射電極２４に結合された第２端とを含む結合導体２６が、主面１０ｂ上に形成されている。
【００２５】
グランド電極は、基板の下側上の裏側金属被覆として設けられていて、マイクロストリップ線１４及びアンテナのためのグランド・レベルとして役立つ。直流電気により給電される、長い方の第１放射電極１２は、低い方の周波数帯域のために設けられており、誘導により給電される、短い方のアンテナ２４は上の方の周波数帯域のために設けられている。
【００２６】
図１に示されているアンテナは、原理的には、２つの統合されたＩＦＡから成っており、その２つのアンテナのうちの第１周波数帯域のための第１のアンテナは、マイクロストリップ線の形の給電線１４により給電される。第２放射電極２４を含む第２周波数帯域のための第２のアンテナは、電流ループを介して誘導的に励起される。特に、図示されている実施態様では、給電線１４と、第１放射電極１２の開放端１２ｂ及び給電点１６の間の部分とは、磁束を生じさせる励磁電流ループを形成する。更に、結合線２６と、第２放射電極２４の短絡端２４ｂ及び結合点２８の間の領域と、グランド電極２２とは、１つの電気回路を形成する。この電気回路は、本発明のアンテナ装置において、該電気回路が、該励磁電流ループにより生成された磁束により浸透されて、この電流ループ中に電流が、誘導されるように構成されている。第２放射電極２４は、この誘導電流により給電される。
【００２７】
可能な最善の磁気結合を得るために、図示されている実施態様では、裏側１０ｂに形成される励磁電流ループの寸法は、正面側１０ａに形成された励磁ループの寸法とおよそ一致する。基板の上側及び下側のそれぞれの電流ループの間隔が、良好な磁気結合を達成し得るように（放射電極２４の共振周波数での波長と比べて）小さいように、基板１０の厚さは例えば０．５ｍｍであって良い。
【００２８】
示されている実施態様では、放射電極２４は、磁気結合により励磁され、その結合の強さは、励磁導体と被励磁導体との相互誘電率に依存する。励磁電流ループ及び被励磁電流ループのサイズ及び形状は、所望の結合を得るために調整され得る。更に、結合は、これらのループ間の相互距離に依存する。
【００２９】
ここで、励磁電流ループ及び被励磁電流ループは、基板上に形成された閉じた電流ループでなくても良く、基板上に形成されていない導体と共同して交流電流回路または交流電流ループを形成する導体領域として形成されても良いということが指摘されなければならない。励磁電流ループは、第２アンテナ素子の電気回路の磁場或いは磁束の中に配置された部分の中に給電電流のために充分な電流が誘導され得るように、充分な磁場或いは充分な磁束を生じさせるために１つのコースを持つだけで良い。更に、これらの電流ループ或いは電気回路の中に容量結合が提供され得るように、交流電流を可能にするために適する方法で、それぞれの電流ループ或いは電気回路が形成されるということが指摘されなければならない。
【００３０】
給電点１６は、マイクロストリップ線１４と放射電極１２とのインピーダンス整合を得るために選択される。給電点１６のためのそれぞれの位置は、アンテナを設計するときに決定されなければならず、そのとき、図２Ａにおいて矢３０により示されているように、給電点１６を左へ移動させることによってアンテナのインピーダンスを減少させることができ、給電点１６を右へ移動させることによってそれを増大させることができる。この様に、アンテナのインピーダンスは、給電点１６を相応して選択することによって直流電気供給のインピーダンスに合わせて調整され得る。
【００３１】
同様に、第２放射電極２４のアンテナ・インピーダンスと結合線２６との整合は、図２Ｂにおいて矢３２で示されているように、結合点２８を適切に選択することによって得られる。この整合により、第２放射電極に給電するために、誘導される電流を最適に利用し得るようになる。
【００３２】
図２Ａ及び２Ｂに示されている実施態様では、給電線１４及び結合線２６は、それぞれの放射電極のグランド電極２２の端に平行な部分に結合されているけれども、これらの線の各々は、インピーダンス整合を得るためにそれがどの程度に必要であるかにより、それぞれの放射電極のグランド電極２２の端に垂直な部分に結合されても良い。
【００３３】
例えば、面積要求の最小化を得るために、例えば両方の放射電極又は少なくともそのうちの長い方を曲がりくねった形状に形成することによって、本発明のアンテナ装置の形状寸法全体を小さくすることができる。
【００３４】
２つの個々のアンテナ素子のために最適の整合を可能にするように２つの放射電極についてインピーダンス整合を得るために、給電線１４ａ及び結合線２６の形状と給電点及び結合点２６の選択とは違って良い。給電線１４の曲がり１４ａ及び結合線２６の曲がり２６ａは、例えば、インピーダンス整合を得るために図１及び２に示されている実施態様に設けられ得る。
【００３５】
本発明の多帯域アンテナの実施態様の略図が、図３に示されている。
【００３６】
この多帯域アンテナは、多層基板５０において実現されていて、それは図解のために透明に示されていて、第１層５２と第２層５４とを含む。第１放射電極１２を含む基板１０の上側１０ａ上に形成されたアンテナ素子に基本的に対応する第１アンテナ素子が、第１層５２の上側に形成されており、ここでは、図１に示されている実施態様とは対照的に、供給線１４のみが放射電極１２のグランド領域２２の端に垂直な部分に接続され、従って対応する部分１４ｂを有する。
【００３７】
上記実施態様に類似して、第２放射電極２４は、第１層５２の下側に（また、第２層５４の上側に）形成されている。開放端５６ａと短絡端５６ｂとを有する第３放射電極５６が、第２層５４の下側に形成されている。該短絡端は、第２層５４内に設けられている透過接続５８を介してグランド電極２２に接続されている。更に、もう一つの透過接続６０が、第２層５４内に設けられていて、これを介して結合線６２の第１端が、グランド電極２２に接続されている。結合線６２の第２端は、結合点６４で第３放射電極５６に接続されている。
【００３８】
従って、放射電極５６を含む第３アンテナ素子は、放射電極２４を含む第２アンテナ素子の構成と類似する構成を有する。
【００３９】
図３に示されている実施態様では、第３放射電極５６は、始めに第２アンテナ素子の電気回路内に電流を誘導し、該第２アンテナ素子の電気回路内に誘導された電流によって第３アンテナ素子の電気回路内に電流を誘導することによって、給電される。第３アンテナ素子のこの電気回路は、透過接続６０と、結合線６２と、第３放射電極５６の結合点６４及び短絡端５６ｂの間に配置されている部分と、透過接続５８とグランド電極２２とを含む導体ループによって形成される。
【００４０】
図３において見られるように、いろいろなアンテナ素子のためのそれぞれの給電点及び結合点は、それぞれの異なる素子について整合を得るためにいろいろな位置に配置され得る。
【００４１】
図３に示されている実施態様の代わりに、第３アンテナ素子に給電するために、二重の磁気結合が必要とされないように、直流電気により給電されるアンテナ素子を２つの誘導により給電されるアンテナ素子の間に設けることができる。
【００４２】
図３に示されている実施態様では、透過接続６０を設ける代わりに、第３アンテナ素子の電気回路を実現するために、第２層５４の下側に設けられている伝導性トラック（図示されていない）を介して結合線６４の第１端を第３放射電極５６の短絡端に接続することができる。その場合、多層回路基板の第１層５２及び第２層５４の両方においてそれぞれ唯一の透過接続が必要とされるであろう。
【００４３】
本発明に従って、二帯域又は多帯域のアンテナを作るために数個のアンテナ素子を使用することができる。或いは、例えば２つのアンテナ素子の共振周波数をそれらが互いに隣接するように選択することによって、１つの周波数帯域の帯域幅を拡大するためにそれぞれの付加的アンテナ素子を使用することができる。
【００４４】
本発明のアンテナ装置のプロトタイプが、ＨＦＳＳによってシミュレートされ、その後に、実効誘電率ε≒３．３８を有するＲｏ４００３基板上に形成された。Ｒｏ４００３基板は、ロジャーズ・コーポレーション（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の高周波数基板であり、ガラス強化硬化炭化水素／セラミック・ラミネートで作られる。ＨＦＳＳは、Ｓパラメータ及び磁界形状を計算するためのアンソフト・コーポレーション（Ａｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の電磁場シミュレーション・ソフトウェアであり、有限要素法に基づいている。
【００４５】
図４は、それぞれのマイクロストリップ供給線が、同軸線路により給電されるこのタイプの２つのプロトタイプの写真を全く概略的に示す。サイズの比率を示すために、図４には２０セント硬貨も示されている。図４に見られるように、左のアンテナは多少細い放射電極を有し、右のアンテナは幅広の放射電極を有する。
【００４６】
図５Ａは、図４の左側のアンテナの入力反射測定で得られた特性を示し、図５Ｂは、図４の右側のアンテナについて得られた特性を示す。図５Ａ及び５Ｂのグラフから推測できるように、形状寸法を変えることによって帯域幅を変化させることができる。
【００４７】
放射電極を２つ又は３つしか持っていない構成が、既に記述されているけれども、本発明の思想を４つ以上の放射電極に拡張して、対応する多帯域能力又は広帯域能力を得ることもできることは明らかである。この目的のために、３つ以上の層を有する多層基板を適切な方法で使用することができる。更に、本発明は、記述されたアンテナの実施態様には限定されなくて、片面印刷アンテナ（基板の一面に２つ以上の放射電極が設けられる場合）或いはワイヤアンテナ・アセンブリーも含む。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明のアンテナ装置の第１実施態様の図解図である。
【図２】図２Ａ及び２Ｂは、図１に示されている実施態様を説明するための図解図である。
【図３】図３は、本発明のアンテナ装置の代替実施態様の図解図である。
【図４】図４は、本発明に従って実現された２つのアンテナ装置の図解図である。
【図５】図５Ａ及び５Ｂは、図４のアンテナ装置について測定された特性を示す。
【国際調査報告】
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