(57)【要約】Ｌ型断面の電気絶縁基板２と駆動素子３よりなる携帯電話のアンテナ４９であり、前記駆動素子３は、基板２の内面に形成された導電外層と、基板２に形成されかつ絶縁間隙によって前記導電外層と間隔があけられた導電内層５とからなる。前記間隙は、導電外層の二つの部分がアンテナ１の伝送端に沿って導電内層５のある部分から基板２の二つの絶縁部と距離をおいた形で伝送端まで拡張している。前記アンテナ４９は、内層５から上方方向に延伸する導電素子を有するインピーダンス修正二次アンテナ部５０と、伝送放射の周波数に同調した誘導性素子とを備える。さらに、前記アンテナ４９は、前記外層に接続され、基板２の別の内面に形成された遮蔽および反射導電層とを備える。前記反射導電層は、二次アンテナ部５０の先端の内層５からの距離以上の長さで、前記外層へ垂直に延伸している。また、前記遮蔽層と前記二次アンテナ部５０との間には、電磁界を内包する誘電材料体５１が設けられている。前記遮蔽層は、アンテナの電磁界を成形させる電磁界成形構造として機能し、伝送放射を反射してユーザーの頭部から遠ざける。このような構成のアンテナであると、無線エネルギーの放射によって危険がおよび得るユーザーの頭部周辺に対して伝送される放射レベルが低減する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）成形された電磁界を発生させるグランドプレーン領域を有する駆動素子と、（ｂ）前記駆動素子に接続され、前記駆動素子が発生させた電磁界を同調させる二次アンテナ部と、（ｃ）電磁界をユーザーから遠ざける遮蔽素子とを有し、
内部を電磁界が伝搬する誘電材料体が、前記二次アンテナと前記遮蔽素子との間に設けられていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記二次アンテナ部と前記遮蔽素子とが、実質的に、互いに平行に延伸し、かつ前記グランドプレーン領域に対して垂直に延伸することを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記駆動素子が導電層を備え、前記導電層が、電気絶縁基板上に配置され、かつ前記二次アンテナ部と電気的に絶縁されている導電層を有することを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記駆動素子が、導電内層と共通した面上に配された導電外層を備え、前記導電内層と前記導電外層との間に電磁界の電界線が延伸するように、前記導電内層が前記導電外層と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ。
【請求項５】
前記駆動素子が、第１の極性を有する二つの導電部を有する伝送領域を備え、前記二つの導電部が、前記第１の極性と逆の極性を有する導電部と分離かつ電気的に絶縁され、前記電磁界の電界線が、前記第１の極性を有する導電部の一つと前記第１の極性と逆の極性を有する導電部との間を延伸し、さらに別の電界線が、前記第１の極性を有する導電部のもう一方と前記逆極性の導電部の間を延伸することを特徴とする請求項３記載のアンテナ。
【請求項６】
前記二次アンテナ部が、実質的に平面形状である前記グランドプレーン素子（３）から垂直に延伸した素子を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項７】
前記二次アンテナ部の前記素子がねじれており、その全長が、前記素子が前記グランドプレーン素子（３）から延伸している前記垂直方向の距離以上であることを特徴とする請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
前記二次アンテナ部が、前記グランドプレーン素子に隣接した端から、前記グランドプレーン素子から最も離れたもう一方の端に向かって徐々に細くなっていることを特徴とする請求項６または７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記遮蔽素子が、前記駆動素子に接続された導電遮蔽層を有することを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記遮蔽素子が前記駆動素子から垂直に、前記二次アンテナ部よりも長く延伸している導電遮蔽層を有することを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記二次アンテナ部の少なくとも一部が誘電材料で被包され、前記誘電材料の誘電率が、アンテナの残りの少なくとも一部を被包する前記誘電材料体の誘電率と異なることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１２】
アンテナを被覆する第１の誘電材料からなる層の誘電率が、アンテナを被覆する第２または第３の誘電材料の誘電率と異なることを特徴とする請求項１１記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記誘電材料により誘電−空気界面を形成させ、電磁放射を完全に内部反射させて前記電磁放射をユーザーから遠ざけることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１４】
（ａ）成形された電磁界を発生させるグランドプレーン領域を有する駆動素子と、（ｂ）前記駆動素子に接続され、前記駆動素子が発生させた電磁界を同調させる二次アンテナ部と、（ｃ）電磁界をユーザーから遠ざける遮蔽素子とを有し、前記二次アンテナ部と前記遮蔽素子は、実質的に平行に延伸し、かつ前記グランドプレーン領域に対して垂直方向であることを特徴とするアンテナ。
【請求項１５】
その内部を電磁界が伝搬する誘電材料体が、前記二次アンテナと前記遮蔽素子との間に設けられたことを特徴とする請求項１４記載のアンテナ。
【請求項１６】
無線周波数帯用に設計されていることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記いずれかの請求項に記載のアンテナを備えた伝送器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、より詳しくは携帯電話やその他の無線機に用いるアンテナに関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やその他の無線機で用いられるアンテナは、通常、１／４波長のモノポールであり、これは既に確立された簡単な構造を基本とするものである。このようなアンテナが上記機器に利用される理由としては、構造の単純さや、交信状態にある送信装置および／または受信装置に対して、無線エネルギーを全方向に伝送できることなどがあげられる。これまでに、携帯電話のアンテナでは、小型化が強く要求されてきたため、これ以上精密な構成とすることができないぐらいにまで、従来の技術が駆使されている。このようなアンテナは構造的に単純であるものの、全方向へ放射された無線エネルギーにより健康が害される可能性が懸念されている。特に携帯電話では、使用時にユーザーの頭部でアンテナを保持することにより、伝送される無線エネルギーがユーザーの頭部をかなりの割合で通過するため、特にその被害が懸念されている。電話機をユーザーの頭部から離し、リード線で接続したマイク／スピーカーアセンブリ等のハンズフリーキットを使用すれば、当然この影響を緩和できるが、技術的な側面からは、リード線を介するハンズフリーキットを使用すると、ユーザーへ伝送するためのパワーが余分にかかるため、消費電力を浪費してしまうという問題がある。
【０００３】
ここで、アンテナを小型化させる方法としては、誘電技術を用いる方法があり、既にこれを用いた携帯電話が現れている。これは、無線エネルギーを自由空間へ放射する前に、誘電環境内で放射させておくことで、アンテナの小型化を可能にした技術である。しかし、この誘電技術を用いると確かにアンテナを小型化させることができるが、依然として、ユーザーの頭部内や頭部以外の体内には放射界が発生してしまう。この技術は、低損失の誘電材料と、誘電表面またはその近傍におけるフリンジフィールド効果とを利用することが必要である。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するものであり、無線エネルギーの放射によって危険がおよび得る対象に対して、伝送される放射レベルを低減する新規なアンテナを提供することを目的とする。このアンテナは、特に携帯電話への適用が好適である。
【０００５】
本発明にかかるアンテナは、（ａ）成形された電磁界を発生させるグランドプレーン領域を有する駆動素子と、（ｂ）該駆動素子に接続され、該駆動素子が発生させた電磁界を同調させる二次アンテナ部と、（ｃ）電磁界をユーザーから遠ざける遮蔽素子とを有し、内部を電磁界が伝搬する誘電材料体が、前記二次アンテナと前記遮蔽素子との間に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
このようなアンテナの構成であると、以下に詳しく説明するように、無線エネルギーの放射によって危険がおよび得る対象に対して、伝送される放射レベルを低減させることができる。
【０００７】
本発明にかかるアンテナは、（ａ）成形された電磁界を発生させるグランドプレーン領域を有する駆動素子と、（ｂ）該駆動素子に接続され、該駆動素子が発生させた前記電磁界を同調させる二次アンテナ部と、（ｃ）前記電磁界をユーザーから遠ざける遮蔽素子とを有し、前記二次アンテナ部と前記遮蔽素子は、実質的に平行に延伸し、かつ前記グランドプレーン領域に対して垂直方向である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する
【０００９】
本発明の実施例であるアンテナは、以下に示す４つの要素の組合せを基本とする。この４つの要素とは主に、
（ａ）成形された電磁界を水平面に発生させるグランドプレーン領域を有する駆動素子と、
（ｂ）この駆動素子に接続され、この駆動素子が発生させた電気特性を、この駆動素子が発生させた電磁界を同調させるなどして増強させる二次アンテナ部と、
（ｃ）電磁界を反射しユーザーから遠ざける導電性遮蔽素子と、
（ｄ）電磁界の放射パターンを修正し、漂遊電磁界を構造内に確実に収容させる誘電界面と
を意味するものである。
【００１０】
このような構成であると、ユーザーの頭部に向かう放射量を、携帯電話に使用されている従来のアンテナにおける放射レベルの１／１０から１／３０の間に減少させることができる。このグランドプレーン領域を有する駆動素子は、横方向にはかなりの大きさを必要とするが、縦方向の大きさは小さくすることができる。
【００１１】
ところで、このような構成とした場合には、アンテナの電気的インピーダンスが適切な抵抗性成分をもつのと同時に、かなりの容量性反応インピーダンス成分をもつようになってしまうという問題がある。ここで、このアンテナ構造は、アンテナの小型化を図るため、少なくとも部分的に低損失で高誘電率な材料内に収容されていてもよい。このような誘電材料を使用すると、アンテナのサイズを（誘電率）1/2小さくすることができる。つまり、例えば誘電率４の誘電材料を使用すると、この誘電材料を使用しない場合と比べて、アンテナのそれぞれの長さを半分にすることができる。
【００１２】
図１、２に示すように、本発明の実施例１にかかるアンテナ１は、Ｌ型のプリント回路グランドプレーン構造を有している。このグランドプレーン構造は、電気絶縁基板２と駆動素子３とからなる。この駆動素子３は、電気絶縁基板２の内面に付着している導電外層４と、絶縁間隙６により導電外層４と一定の距離をあけて基板２に付着している導電内層５とが形成されている。この導電外層４および導電内層５は、回折アンテナ部をなすものである。この間隙６はアーチ形の形状をしており、導電内層５の外縁上の点と導電外層４との距離が常に等しくなる形状である。さらに、この間隙６はアンテナ１の伝送端７まで広がっており、導電外層４の二つの部分（８、９）が伝送端７に沿うようにして、導電内層５の部分１０と一定の距離を維持している。また、このアンテナ１は、インピーダンス修正二次アンテナ部１５を備えている。このアンテナ部１５は、伝送放射の周波数と同調する導電内層５から上方に伸びる導電性螺旋状素子を含むものである。
【００１３】
さらに、このアンテナ１は遮蔽導電層１６を備える。この遮蔽導電層１６は、導電外層４に接続され、基板２の別の内面に付着している。さらに、この遮蔽導電層１６は、導電内層５から二次アンテナ部１５の先端までの距離以上の長さで、導電外層４から垂直に延伸している。また、この遮蔽導電層１６は、アンテナ１の電磁界を反射させて伝送放射をユーザーから遠ざけ、この反射させた伝送放射を既にアンテナから外部に送られた伝送放射に加える、電磁界屈折構造としても機能する。
【００１４】
図１、２に示すアンテナ１は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯用に設計されたものであるが、同じ原理を用いて、その帯域を幅広い周波数に拡大させることができる。このアンテナ１は、４００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚの周波数帯のＴＶ信号を検知するために使用されるものである。さらに、アンテナのサイズをこの半分にしても、携帯電話の周波数である１８００ＭＨｚ以上の帯域に対して正常に作動する。
【００１５】
ここで、図３に示すように、アンテナより発生させる電磁界は、平面と高さ方向が垂直である１／４波長のダイポール２４による電磁界２３と同様となることが好ましい。これにより、モノポールアンテナにかかる縦のスペースを取ることなしに、アンテナ１の駆動素子３により、グランドプレーン領域の近傍における電磁界、特に電磁界の下側が成形されるため、アンテナ構造の高さを低くすることができる。
【００１６】
駆動素子３の中心に位置するインピーダンス修正二次アンテナ部１５（低周波数用では螺旋構造であり、高周波数用ではモノポール構造または他の構造である。）は、（ａ）駆動素子の容量性反応インピーダンス成分を、設定周波数のアンテナ部１５のインダクタンスにより部分的にまたは完全に補償することと、（ｂ）電磁界がピークとなる点をアンテナのグランドプレーン以上とし、アンテナを高電力化させることの２つを主な目的としている。また、この駆動素子３は、駆動素子３の下側にある電磁界の低部を素子３に近づけるようにするものである。
【００１７】
インピーダンス修正二次アンテナ部１５は、遮蔽層１６の高さよりも低くなるように設定されている。この遮蔽層１６は、実際は垂直なグランドプレーンであり、アンテナ部１５の頂点から大部分の電磁界を収容し、一般的な八木アンテナの反射器と同様の方法で、バックプレーンが共振する距離に放射を反射させる。この遮蔽層を成形することにより、伝送された電磁界の成形作用を改善させることや、その遮蔽機能を最適化させることができる。ここで、高さを減らしたモノポールの代わりである二次アンテナ部１５は、共に作用し合う遮蔽層１６の高さ制限を常に下回るようにしながら、例えば螺旋形状とすることにより、その全長を、駆動素子３から伸びている高さよりも長くなるようにすることができる。さらに、二次アンテナ部１５は、その頂点から電磁界を増幅させるため、先細り形状とすることができる。
【００１８】
図４は本発明の実施例２にかかるアンテナ３０を示しており、図中の参照番号は、図１、２に示すアンテナ１の説明で用いた部材と同様であることを意味する。このアンテナ３０は、アンテナ１と異なった方向から図示されていることと、図４の参照番号３１で示すインピーダンス修正二次アンテナ部の形状が異なること以外は、図１、２に示すアンテナ１と同じである。ところで、このアンテナ３０は、インピーダンス修正二次アンテナ部３１を螺旋形状とするには短すぎるため、導電内層５から伸びた導電柱の形状とした。さらに、電界をアンテナ部３１の頂点から増幅させるため、この導電柱を先細り形状とした。また、この二次アンテナ部は誘導性または容量性のいずれでもよく、アンテナの形状も先細り型の柱形状や螺旋形状に限らず、例えば上記の縦型アンテナの代わりに水平アンテナを使用することができる。
【００１９】
ところで、本発明にかかるアンテナは、上述した構成と同様に、全体が低損失の誘電材料内に収容されることができる。これにより、アンテナの周囲を自由空間とするよりも、アンテナの寸法を縮小させることができる。さらに、この誘電材料を用いることにより、以下に示す顕著な効果が得られる。すなわち、従来、ユーザーの頭部方向へ漏出してしまっていた漂遊電磁界を、周囲の空気との誘電境界で完全に内部反射させ、誘電材料内へと戻すことができる。この漂遊電磁界は、最終的には、ユーザーの頭部から遠ざかる方向のアンテナ外へと振り向けられる。これにより、携帯電話ユーザーの頭部から遠ざけることが望ましい信号のパワーがアンテナの出力に加わるため、結果的にアンテナの放射効率が増す。この反射効果を図１２に示す。ここにおいて、誘電材料の誘電率ε１は周囲の空気または金属の誘電率εよりも大きく、またａ、ｂはそれぞれ、誘電−空気界面の法線に対して、放射の屈折がなす角度であり、ａｃは誘電−空気界面の法線に対して、放射の反射がなす角度である。
【００２０】
ここでさらに、図４に示すアンテナ構成を基本とした、誘電被包３５、３６を備えるアンテナ３３、３４の構成を図５、６に示す。この被包３５と被包３６との誘電材料の誘電率は異なっており、図５、６に示すように、使用する被包の誘電率を変えるとアンテナのサイズを変えることができる。
【００２１】
変形例としては、電気的インピーダンスの抵抗成分を増やすため、インピーダンス修正二次アンテナ部を、図１１に示すＵ型素子５０のような形状の折返しモノポールとしたものが考えられる。このＵ型素子のアームは、それぞれ図４〜６に示す単一モノポール構成の柱と同じサイズであり、そのうちのひとつが導電内層５と直接接続されている。図１１に示すアンテナは、誘電被包５１に包囲されたものである。ここで、このインピーダンス修正二次アンテナ部は、電磁界の後方へ伸びる部分をユーザーの頭部ではなく遮蔽素子へと引き付けることができる限り、どのような形状のアンテナであってもよい。例えば、水平ラジエータなどの水平タイプのアンテナ形状とすることができる。
【００２２】
ところで、この誘電材料は、高誘電率のセラミックまたは他の材料が埋め込まれた高分子材料とすることが好ましい。これにより、電磁界の成形のために誘電材料を形成することがより容易になり、また必要に応じて誘電材料内の誘電率を空間的に区分させることもできる。
【００２３】
ここで、アンテナの遮蔽部に対する換算係数を、螺旋、モノポールまたはアンテナにおける他のインピーダンス修正部のサイズを規定するための換算係数とは別の値に設定することができる。図１３に、誘電率ε１の誘電被包６１で覆われたアンテナ６０と、誘電率ε２の誘電被包６２で覆われたインピーダンス修正部３１とを示す。このようにして、インピーダンス修正部３１に対する換算係数と、それ以外のアンテナ部分の換算係数とを別の値に設定することができる。例えば、誘電被包６２の誘電率を１６とすると、インピーダンス修正部の物理的サイズは、アンテナを自由空間においた場合の１／４となる。また、誘電界デフレクター領域、すなわちその構造の大部分の誘電率が１００である場合、インピーダンス修正部３１の遮蔽層１６までの距離を、伝送させる電磁放射の波長のわずか１／４０にまで縮めることができる。したがってこの例においては、全システムをひとつの誘電材料に被包させた場合よりも、インピーダンス修正部３１の誘電率を高めることができる。これが好ましい理由としては、インピーダンス修正部３１が高誘電率の材料で覆われている場合に、主に金属／誘電界面において、いわゆるフリンジフィールド効果と呼ばれる副作用が発生することがあげられる。
【００２４】
上述したアンテナは、いずれも誘電率ε３の被覆層を用いてアンテナを被覆することにより、さらにその性能を高めることができる。これは、この層の形成により、アンテナの電波インピーダンスを自由空間の電波インピーダンスに一層近づけることができるためである。この作用は、光学レンズにおける「反射防止」フィルムと類似するものである。
【００２５】
図１４に、本発明の実施例であるアンテナ７０を示す。このアンテナ７０では、整合の問題を克服するために、部分的に誘電被包７２に埋め込まれ、部分的に露出した（部分的に、誘電材料に被覆されていない）インピーダンス修正二次アンテナ部７１を用いた。このアンテナ７０にはさらなる誘電層が形成されていないものの、誘電材料で完全に覆われているアンテナと同様の電気的作用を発揮させることができた。つまり、これにより、上述したように誘電技術によってサイズを小型化しつつ、構造体内での内部反射を削減させることができる。
【００２６】
図１５に、本発明の実施例であるアンテナ８０を示す。このアンテナ８０では、他の実施例のような回折部に代えて、Ｚ型断面を実質的に有する電気絶縁基板２の全面に設けられた連続的な導電層８１と、二次アンテナ部８５に接続された同軸ケーブル８４とが設けられている。この図１５に示すアンテナ８０の概念図では、ケーブル８４を認識しやすくするために部分的にカットして表示してある。図１６では、図１５の概念図のＸ―Ｘ’断面図を示す。ここで示されるように、孔８２が延伸して基板２と層８１を貫通しているため、ケーブル８４の芯コンダクタ８３が層８１と電気的に接触せずに孔８２を通ることができる。さらに、ケーブル８４の芯コンダクタ８３は、孔８２から上方向に延伸している二次アンテナ部８５と電気的に接続されており、参照番号８７で示すようにケーブル８４の導電外装８６は層８１と電気的に接続されている。このアンテナ８０は、回折部を備えた他の実施例にかかるアンテナと同様に機能する。さらに、このアンテナ８０は、上述したように、誘電被包により部分的に覆うことができる。
【００２７】
以上実施例をあげて説明したように、本発明のアンテナであると、伝送される放射を遮蔽素子から遠ざけるため、その方向への放射を１／１０から１／３０の間に減少させることができる。このとき、対応する前方方向（遮蔽素子から遠ざかる方向）における放射電磁界の強度は、標準的なアンテナによる放射に比べて約２倍に強まる。また、同じ電子励起量によって、必要とする方向における放射パワーを４倍に増加させることができるため、一定の放射信号のパワーレベルを得るために必要な電子励起量を節約することができる。このことはすなわち、本発明のアンテナを携帯電話などの携帯用機器に利用すると、バッテリーの寿命を延ばすことができることを意味する。これを言い換えると、伝送範囲が同程度であれば、必要とするバッテリーサイズを小型化（低容量化）できることを意味する。
【００２８】
図７に、本発明のアンテナにより得られる典型的なＦＢ（Ｆｒｏｎｔ ｔｏ Ｂａｃｋ）パワー比、つまり反対方向のパワーに対する前方方向のパワーの比を、周波数関数のグラフとして示す。このグラフでは、伝送パワーのＦＢ比を対数比であるｄＢで、周波数をＭＨｚで示している。ここで例えば、周波数が８５０ＭＨｚでの伝送パワーは約１５ｄＢであり、約３１倍に相当する。これを言い換えると、後方方向への伝送パワー、すなわち携帯電話ユーザーの頭部方向への伝送パワーは、通常のわずか１／３０となる。他方、アンテナの機能上重要である前方方向への伝送パワーは、標準的なアンテナから放たれる量の４倍となる。したがって、全体的な伝送パワーを１／４に下げて標準的なアンテナと同様の伝送パワーとすることにより、結果的に後方方向へのパワーが正味１／１２０にまで減少する。これにより、考えられるいかなる健康被害をも低減させることができる。
【００２９】
図８は、アンテナ３０から放射されたユーザーの頭部４０に対する垂直偏波信号における、アンテナ３０周辺の水平面での無線周波数信号測定強度を示す図である。図９は、アンテナ３０から放射されたユーザーの頭部４０に対する水平偏波信号における、アンテナ３０周辺の水平面での無線周波数信号測定強度を示す図である。図８および図９に示すように、アンテナ３０から放射される成分のうち、ユーザーの頭部４０方向への水平、垂直の両放射成分を最小限に抑えられていることが確認された。図１０は、アンテナ３０から放射されたユーザーの頭部４０に対する垂直偏波信号（図８、９における水平面の上方の放射パターンのみを示す）における、アンテナ３０周辺の垂直面での無線周波数信号測定強度を示す図である。ここでもまた、ユーザーの頭部４０方向への放射は最小限に抑えられていることが確認された。
【００３０】
本発明にかかるアンテナはまた、ＧＳＭ携帯電話、ＵＭＴＳ、ＨＩＰＥＲＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  システム、ＵＨＦ  ＴＶ  アンテナ、Ｓｍａｒｔ  ｃａｒｄｓ、小型リモートセンサー／応答器、コードレス電話機およびその他の消費者向製品に利用することができる。
【００３１】
本発明にかかるアンテナの構成であると、以下の利点が得られる。
１．アンテナ部を遮蔽部から分離できるため、それぞれ別個の機能性を設定することができる。
２．光ファイバーにおける屈折率の成形と同様の方法により、誘電率を成形させることができる。
３．本発明にかかるアンテナを光学アンテナと組み合わせることで「デュアル・バンド」アンテナ構造（マイクロ波光学アンテナの場合、ＧＨｚ伝送／受信に加え、ＴＨｚ伝送／受信）とすることができる。
４．専用チップアンテナ（異なる周波数帯専用）を並列に設けることで、マルチバンド性能が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したように、本発明により、小型で指向性を有するアンテナ構造が実現される。すなわち、誘電材料と反射素子を成形する技術分野で用いるアンテナを提供することができる。これは「光学」技術を利用して電磁界を誘導し、ＦＢ比（ＦＢＲ）を増加させることができるものである。基本的なタイプでは、約１５ｄＢのＦＢ比が得られたが、これは標準的なインピーダンス整合技術を誘電界面に用いることで、さらに増加させることができる。また、アンテナ構造の放射パターンは、電極形状（波形）によってだけでなく、誘電技術によっても種々のパターンに成形させることができる。さらに、このアンテナは、汎用的なアンテナと同様に、安値に製造することができる。また、一般的な誘電処理技術を用いて製造することができる。このようにして、「無線光学アンテナ」（ＲＯＡ）技術とも呼べる、新しいチップアンテナ技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図１は、本発明の実施例１にかかるアンテナの平面図である。
図２は、図１のＸ−Ｘ断面を示す図である。
図３は、図１に示すアンテナの電界を示す図である。
図４は、本発明の実施例２にかかるアンテナの断面図である。
図５、６は、それぞれ異なる誘電率の誘電材料を用いた図４にかかる二つのアンテナの相対的サイズを示す図である。
図７は、このようなアンテナから伝送される信号における、典型的なＦＢ（Ｆｒｏｎｔｔｏ  Ｂａｃｋ）パワー比と信号周波数との関係を示すグラフである。
図８、９および１０は、水平面と垂直平面（図８、９の水平面の上方）における、垂直偏波信号成分と水平偏波信号成分との、ユーザーの頭部周辺での無線周波数信号強度を示す図である。
図１１、１２、１３、１４、１５および１６は、本発明にかかる別の実施例を示す図である。
【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年3月27日(2003.3.27)
【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】
平面形状の導電性グランドプレーン素子（３）と、
前記グランドプレーン素子（３）から垂直に突出する導電性放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）と、
前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）に通電信号を供給し、放射電磁界を発生させる接続手段と、
前記電磁界をユーザーから遠ざける平面形状の導電性遮蔽素子（１６）と、
その内部を前記電磁界が伝搬する誘電材料体（３５、３６、５１、６１、７２）と
を備えたアンテナであって、
前記導電性遮蔽素子（１６）は、前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）が突出している前記グランドプレーン素子（３）の側面と同じ側面から垂直に突出し、
前記誘電材料体（３５、３６、５１、６１、７２）が、前記グランドプレーン素子（３）と、前記遮蔽素子（１６）と、前記誘電材料体（３５、３６、５１、６１、７２）から突出する前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）の少なくとも一部との間に配され、
前記誘電材料体（３５、３６、５１、６１、７２）が、前記グランドプレーン素子および前記遮蔽素子から離れる方向へ凸状に湾曲した外側表面を有し、前記グランドプレーン素子（３）と前記遮蔽素子（１６）から前記電磁界を遠ざける
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）と前記遮蔽素子（１６）とが、実質的に、互いに平行に延伸し、かつ前記グランドプレーン素子（３）に対して垂直に延伸する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記グランドプレーン素子（３）が導電層（４，５）を備え、
前記導電層が、電気絶縁基板（２）上に配置され、かつ前記放射素子（１５，３１，５０，７１，８５）と電気的に絶縁されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記グランドプレーン素子（３）が、導電内層（５）と共通した面上に配された導電外層（４）を備え、
前記導電内層と前記導電外層（４、５）との間に電磁界の電界線が延伸するように、前記導電内層（５）が前記導電外層（４）と電気的に絶縁されている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のアンテナ。
【請求項５】
前記グランドプレーン素子（３）が、第１の極性を有する二つの導電部（８、９）を有する伝送領域を備え、
前記二つの導電部が、前記第１の極性と逆の極性を有する導電部（５）と分離かつ電気的に絶縁され、
前記電磁界の電界線が、前記第１の極性を有する導電部（８、９）の一つと前記第１の極性と逆の極性を有する導電部（５）との間を延伸し、
さらに別の電界線が、前記第１の極性を有する導電部（８、９）のもう一方と前記逆極性の導電部（５）の間を延伸する
ことを特徴とする請求項３記載のアンテナ。
【請求項６】
前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）が、実質的に平面形状である前記グランドプレーン素子（３）から垂直に延伸した素子を備える
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項７】
前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）がねじれており、その全長が、前記素子が前記グランドプレーン素子（３）から延伸している前記垂直方向の距離以上である
ことを特徴とする請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）が、前記グランドプレーン素子（３）に隣接した端から、前記グランドプレーン素子（３）から最も離れたもう一方の端に向かって徐々に細くなっている
ことを特徴とする請求項６または７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記遮蔽素子（１６）が、前記グランドプレーン素子（３）に接続された導電遮蔽層を有する
ことを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記遮蔽素子（１６）が前記グランドプレーン素子（３）から垂直に、前記放射素子（１５、３１、５０、７１、８５）よりも長く延伸している導電遮蔽層を有する
ことを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記放射素子（３１）の少なくとも一部が誘電材料（６２）で被包され、
前記誘電材料（６２）の誘電率が、アンテナの残りの少なくとも一部を被包する前記誘電材料体（６１）の誘電率と異なる
ことを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１２】
アンテナを被覆する第１の誘電材料からなる層の誘電率が、アンテナを被覆する第２または第３の誘電材料の誘電率と異なる
ことを特徴とする請求項１１記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記誘電材料（３５、３６、５１、６１、７２）により誘電−空気界面を形成させ、電磁放射を完全に内部反射させて前記電磁放射をユーザーから遠ざける
ことを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１４】
無線周波数帯用に設計されている
ことを特徴とする前記いずれかの請求項に記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記いずれかの請求項に記載のアンテナを備えた伝送器。
【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】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、より詳しくは携帯電話やその他の無線機に用いるアンテナに関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やその他の無線機で用いられるアンテナは、通常、１／４波長のモノポールであり、これは既に確立された簡単な構造を基本とするものである。このようなアンテナが上記機器に利用される理由としては、構造の単純さや、交信状態にある送信装置および／または受信装置に対して、無線エネルギーを全方向に伝送できることなどがあげられる。これまでに、携帯電話のアンテナでは、小型化が強く要求されてきたため、これ以上精密な構成とすることができないぐらいにまで、従来の技術が駆使されている。このようなアンテナは構造的に単純であるものの、全方向へ放射された無線エネルギーにより健康が害される可能性が懸念されている。特に携帯電話では、使用時にユーザーの頭部でアンテナを保持することにより、伝送される無線エネルギーがユーザーの頭部をかなりの割合で通過するため、特にその被害が懸念されている。電話機をユーザーの頭部から離し、リード線で接続したマイク／スピーカーアセンブリ等のハンズフリーキットを使用すれば、当然この影響を緩和できるが、技術的な側面からは、リード線を介するハンズフリーキットを使用すると、ユーザーへ伝送するためのパワーが余分にかかるため、消費電力を浪費してしまうという問題がある。
【０００３】
ここで、アンテナを小型化させる方法としては、誘電技術を用いる方法があり、既にこれを用いた携帯電話が現れている。これは、無線エネルギーを自由空間へ放射する前に、誘電環境内で放射させておくことで、アンテナの小型化を可能にした技術である。しかし、この誘電技術を用いると確かにアンテナを小型化させることができるが、依然として、ユーザーの頭部内や頭部以外の体内には放射界が発生してしまう。この技術は、低損失の誘電材料と、誘電表面またはその近傍におけるフリンジフィールド効果とを利用することが必要である。
【０００４】
ＵＳ６０３４６３８号公報では、部分的に半円形の誘電ブロック内に埋設させるタイプの携帯通信機器用アンテナや、アンテナとユーザーの頭部との間にバックプレートとして設けられた同様の半円形の金属遮蔽板が開示されている。このような誘電材料を用いて放射を遮断すると、ユーザーの頭部への放射レベルがある程度低減するが、電磁界の放射パターンを成形させることはできない。このため、誘電材料を用いて得られる遮蔽効果には限界がある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、無線エネルギーの放射によって危険がおよび得る対象に対して、伝送される放射レベルを低減する新規なアンテナを提供することを目的とする。このアンテナは、特に携帯電話への適用が好適である。
【０００６】
本発明にかかるアンテナは、平面形状の導電性グランドプレーン素子と、前記グランドプレーン素子から垂直に突出する導電性放射素子と、前記放射素子に通電信号を供給し、放射電磁界を発生させる接続手段と、前記電磁界をユーザーから遠ざける平面形状の導電性遮蔽素子と、その内部を前記電磁界が伝搬する誘電材料体とを備えたアンテナであって、前記導電性遮蔽素子は、前記放射素子が突出している前記グランドプレーン素子の側面と同じ側面から垂直に突出し、前記誘電材料体が、前記グランドプレーン素子と、前記遮蔽素子と、前記誘電材料体から突出する前記放射素子の少なくとも一部との間に配され、前記誘電材料体が、前記グランドプレーン素子および前記遮蔽素子から離れる方向へ凸状に湾曲した外側表面を有し、前記グランドプレーン素子と前記遮蔽素子から前記電磁界を遠ざけることを特徴とする。
【０００７】
このようなアンテナの構成であると、以下に詳しく説明するように、無線エネルギーの放射によって危険がおよび得る対象に対して、伝送される放射レベルを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する
【０００９】
本発明の実施例であるアンテナは、以下に示す４つの要素の組合せを基本とする。この４つの要素とは主に、
（ａ）成形された電磁界を水平面に発生させる平面形状の導電性グランドプレーン素子と、
（ｂ）このグランドプレーン素子から垂直に突出し、このグランドプレーン素子が発生させた電気特性を、このグランドプレーン素子が発生させた電磁界を同調させるなどして増強させる導電性放射素子と、
（ｃ）電磁界を反射しユーザーから遠ざける平面形状の導電性遮蔽素子と、
（ｄ）電磁界の放射パターンを修正し、漂遊電磁界を構造内に確実に収容させる誘電材料からなる電磁界成形体と
を意味するものである。
【００１０】
このような構成であると、ユーザーの頭部に向かう放射量を、携帯電話に使用されている従来のアンテナにおける放射レベルの１／１０から１／３０の間に減少させることができる。このグランドプレーン領域を有する駆動素子は、横方向にはかなりの大きさを必要とするが、縦方向の大きさは小さくすることができる。
【００１１】
ところで、このような構成とした場合には、アンテナの電気的インピーダンスが適切な抵抗性成分をもつのと同時に、かなりの容量性反応インピーダンス成分をもつようになってしまうという問題がある。ここで、このアンテナ構造は、アンテナの小型化を図るため、少なくとも部分的に低損失で高誘電率な材料内に収容されている。このような誘電材料を使用すると、アンテナのサイズを（誘電率）1/2 小さくすることができる。つまり、例えば誘電率４の誘電材料を使用すると、この誘電材料を使用しない場合と比べて、アンテナのそれぞれの長さを半分にすることができる。
【００１２】
図１、２に示すように、アンテナ１は、Ｌ型のプリント回路グランドプレーン構造を有している。このグランドプレーン構造は、電気絶縁基板２と駆動素子３とからなる。この駆動素子３は、公知の方法により前記プリント回路に接続されている。また、この駆動素子３には、電気絶縁基板２の内面に付着している導電外層４と、絶縁間隙６により導電外層４と一定の距離をあけて基板２に付着している導電内層５とが形成されている。この導電外層４および導電内層５は、回折アンテナ部をなすものである。この間隙６はアーチ形の形状をしており、導電内層５の外縁上の点と導電外層４との距離が常に等しくなる形状である。さらに、この間隙６はアンテナ１の伝送端７まで広がっており、導電外層４の二つの部分（８、９）が伝送端７に沿うようにして、導電内層５の部分１０と一定の距離を維持している。また、このアンテナ１は、インピーダンス修正二次アンテナ部１５を備えている。このアンテナ部１５は、伝送放射の周波数と同調する導電内層５から上方に伸びる導電性螺旋状素子を含むものである。
【００１３】
さらに、このアンテナ１は遮蔽導電層１６を備える。この遮蔽導電層１６は、導電外層４に接続され、基板２の別の内面に付着している。さらに、この遮蔽導電層１６は、導電内層５から二次アンテナ部１５の先端までの距離以上の長さで、導電外層４から垂直に延伸している。また、この遮蔽導電層１６は、アンテナ１の電磁界を反射させて伝送放射をユーザーから遠ざけ、この反射させた伝送放射を既にアンテナから外部に送られた伝送放射に加える、電磁界屈折構造としても機能する。ここで、このアンテナ１は、全体を低損失の誘電材料に収容されているが、この理由を以下に説明する。
【００１４】
図１、２に示すアンテナ１は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯用に設計されたものであるが、同じ原理を用いて、その帯域を幅広い周波数に拡大させることができる。このアンテナ１は、４００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚの周波数帯のＴＶ信号を検知するために使用されるものである。さらに、アンテナのサイズをこの半分にしても、携帯電話の周波数である１８００ＭＨｚ以上の帯域に対して正常に作動する。
【００１５】
ここで、図３に示すように、アンテナより発生させる電磁界は、平面と高さ方向が垂直である１／４波長のダイポール２４による電磁界２３と同様となることが好ましい。これにより、モノポールアンテナにかかる縦のスペースを取ることなしに、アンテナ１の駆動素子３により、グランドプレーン領域の近傍における電磁界、特に電磁界の下側が成形されるため、アンテナ構造の高さを低くすることができる。
【００１６】
駆動素子３の中心に位置するインピーダンス修正二次アンテナ部１５（低周波数用では螺旋構造であり、高周波数用ではモノポール構造または他の構造である。）は、（ａ）駆動素子の容量性反応インピーダンス成分を、設定周波数のアンテナ部１５のインダクタンスにより部分的にまたは完全に補償することと、（ｂ）電磁界がピークとなる点をアンテナのグランドプレーン以上とし、アンテナを高電力化させることの２つを主な目的としている。また、この駆動素子３は、駆動素子３の下側にある電磁界の低部を素子３に近づけるようにするものである。
【００１７】
インピーダンス修正二次アンテナ部１５は、遮蔽層１６の高さよりも低くなるように設定されている。この遮蔽層１６は、実際は垂直なグランドプレーンであり、アンテナ部１５の頂点から大部分の電磁界を収容し、一般的な八木アンテナの反射器と同様の方法で、バックプレーンが共振する距離に放射を反射させる。この遮蔽層を成形することにより、伝送された電磁界の成形作用を改善させることや、その遮蔽機能を最適化させることができる。ここで、高さを減らしたモノポールの代わりである二次アンテナ部１５は、共に作用し合う遮蔽層１６の高さ制限を常に下回るようにしながら、例えば螺旋形状とすることにより、その全長を、駆動素子３から伸びている高さよりも長くなるようにすることができる。さらに、二次アンテナ部１５は、その頂点から電磁界を増幅させるため、先細り形状とすることができる。
【００１８】
図４はアンテナ３０を示しており、図中の参照番号は、図１、２に示すアンテナ１の説明で用いた部材と同様であることを意味する。このアンテナ３０は、アンテナ１と異なった方向から図示されていることと、図４の参照番号３１で示すインピーダンス修正二次アンテナ部の形状が異なること以外は、図１、２に示すアンテナ１と同じである。ところで、このアンテナ３０は、インピーダンス修正二次アンテナ部３１を螺旋形状とするには短すぎるため、導電内層５から伸びた導電柱の形状とした。さらに、電界をアンテナ部３１の頂点から増幅させるため、この導電柱を先細り形状とした。また、この二次アンテナ部は誘導性であっても容量性であってもよく、アンテナの形状も先細り型の柱形状や螺旋形状に限らず、例えば上記の縦型アンテナの代わりに水平アンテナを使用することができる。
【００１９】
ところで、本発明にかかるアンテナは、上述した構成と同様に、全体が低損失の誘電材料内に収容されている。これにより、アンテナの周囲を自由空間とするよりも、アンテナの寸法を縮小させることができる。さらに、この誘電材料を用いることにより、以下に示す顕著な効果が得られる。すなわち、従来、ユーザーの頭部方向へ漏出してしまっていた漂遊電磁界を、周囲の空気との誘電境界で完全に内部反射させ、誘電材料内へと戻すことができる。この漂遊電磁界は、最終的には、ユーザーの頭部から遠ざかる方向のアンテナ外へと振り向けられる。これにより、携帯電話ユーザーの頭部から遠ざけることが望ましい信号のパワーがアンテナの出力に加わるため、結果的にアンテナの放射効率が増す。この反射効果を図１２に示す。ここにおいて、誘電材料の誘電率ε１は周囲の空気または金属の誘電率εよりも大きく、またａ、ｂはそれぞれ、誘電−空気界面の法線に対して、放射の屈折がなす角度であり、ａｃは誘電−空気界面の法線に対して、放射の反射がなす角度である。
【００２０】
ここでさらに、図４に示すアンテナ構成を基本とした、誘電被包３５、３６を備えるアンテナ３３、３４の構成を図５、６に示す。この被包３５と被包３６との誘電材料の誘電率は異なっており、図５、６に示すように、使用する被包の誘電率を変えるとアンテナのサイズを変えることができる。
【００２１】
本発明にかかる実施例１のアンテナは、電気的インピーダンスの抵抗成分を増やすため、インピーダンス修正二次アンテナ部を、図１１に示すＵ型素子５０のような形状の折返しモノポールとした。このＵ型素子のアームは、それぞれ図４〜６に示す単一モノポール構成の柱と同じサイズであり、そのうちのひとつが導電内層５と直接接続されている。図１１に示すアンテナは、誘電被包５１に包囲されたものであるが、例外的にＬ型素子５０が誘電被包５１から突出している。ここで、このインピーダンス修正二次アンテナ部は、電磁界の後方へ伸びる部分をユーザーの頭部ではなく遮蔽素子へと引き付けることができる限り、どのような形状のアンテナであってもよい。例えば、水平ラジエータなどの水平タイプのアンテナ形状とすることができる。
【００２２】
ところで、この誘電材料は、高誘電率のセラミックまたは他の材料が埋め込まれた高分子材料とすることが好ましい。これにより、電磁界の成形のために誘電材料を形成することがより容易になり、また必要に応じて誘電材料内の誘電率を空間的に区分させることもできる。
【００２３】
ここで、アンテナの遮蔽部に対する換算係数を、螺旋、モノポールまたはアンテナにおける他のインピーダンス修正部のサイズを規定するための換算係数とは別の値に設定することができる。図１３に、誘電率ε１の誘電被包６１で覆われたアンテナ６０と、誘電率ε２の誘電被包６２で覆われたインピーダンス修正部３１とを示す。このようにして、インピーダンス修正部３１に対する換算係数と、それ以外のアンテナ部分の換算係数とを別の値に設定することができる。例えば、誘電被包６２の誘電率を１６とすると、インピーダンス修正部の物理的サイズは、アンテナを自由空間においた場合の１／４となる。また、誘電界デフレクター領域、すなわちその構造の大部分の誘電率が１００である場合、インピーダンス修正部３１の遮蔽層１６までの距離を、伝送させる電磁放射の波長のわずか１／４０にまで縮めることができる。したがってこの例においては、全システムをひとつの誘電材料に被包させた場合よりも、インピーダンス修正部３１の誘電率を高めることができる。これが好ましい理由としては、インピーダンス修正部３１が高誘電率の材料で覆われている場合に、主に金属／誘電界面において、いわゆるフリンジフィールド効果と呼ばれる副作用が発生することがあげられる。
【００２４】
上述したアンテナは、いずれも誘電率ε３の被覆層を用いてアンテナを被覆することにより、さらにその性能を高めることができる。これは、この層の形成により、アンテナの電波インピーダンスを自由空間の電波インピーダンスに一層近づけることができるためである。この作用は、光学レンズにおける「反射防止」フィルムと類似するものである。
【００２５】
図１４に、本発明の実施例であるアンテナ７０を示す。このアンテナ７０では、整合の問題を克服するために、部分的に誘電被包７２に埋め込まれ、部分的に露出した（部分的に、誘電材料に被覆されていない）インピーダンス修正二次アンテナ部７１を用いた。このアンテナ７０にはさらなる誘電層が形成されていないものの、誘電材料で完全に覆われているアンテナと同様の電気的作用を発揮させることができた。つまり、これにより、上述したように誘電技術によってサイズを小型化しつつ、構造体内での内部反射を削減させることができる。
【００２６】
図１５に、本発明の実施例であるアンテナ８０を示す。このアンテナ８０では、他の実施例のような回折部に代えて、Ｚ型断面を実質的に有する電気絶縁基板２の全面に設けられた連続的な導電層８１と、二次アンテナ部８５に接続された同軸ケーブル８４とが設けられている。この図１５に示すアンテナ８０の概念図では、ケーブル８４を認識しやすくするために部分的にカットして表示してある。図１６では、図１５の概念図のＸ―Ｘ’断面図を示す。ここで示されるように、孔８２が延伸して基板２と層８１を貫通しているため、ケーブル８４の芯コンダクタ８３が層８１と電気的に接触せずに孔８２を通ることができる。さらに、ケーブル８４の芯コンダクタ８３は、孔８２から上方向に延伸している二次アンテナ部８５と電気的に接続されており、参照番号８７で示すようにケーブル８４の導電外装８６は層８１と電気的に接続されている。このアンテナ８０では、上述したように誘電被包により部分的に覆われており、回折部を備えた他の実施例にかかるアンテナと同様に機能する。
【００２７】
以上実施例をあげて説明したように、本発明のアンテナであると、伝送される放射を遮蔽素子から遠ざけるため、その方向への放射を１／１０から１／３０の間に減少させることができる。このとき、対応する前方方向（遮蔽素子から遠ざかる方向）における放射電磁界の強度は、標準的なアンテナによる放射に比べて約２倍に強まる。また、同じ電子励起量によって、必要とする方向における放射パワーを４倍に増加させることができるため、一定の放射信号のパワーレベルを得るために必要な電子励起量を節約することができる。このことはすなわち、本発明のアンテナを携帯電話などの携帯用機器に利用すると、バッテリーの寿命を延ばすことができることを意味する。これを言い換えると、伝送範囲が同程度であれば、必要とするバッテリーサイズを小型化（低容量化）できることを意味する。
【００２８】
図７に、本発明のアンテナにより得られる典型的なＦＢ（Ｆｒｏｎｔ ｔｏ Ｂａｃｋ）パワー比、つまり反対方向のパワーに対する前方方向のパワーの比を、周波数関数のグラフとして示す。このグラフでは、伝送パワーのＦＢ比を対数比であるｄＢで、周波数をＭＨｚで示している。ここで例えば、周波数が８５０ＭＨｚでの伝送パワーは約１５ｄＢであり、約３１倍に相当する。これを言い換えると、後方方向への伝送パワー、すなわち携帯電話ユーザーの頭部方向への伝送パワーは、通常のわずか１／３０となる。他方、アンテナの機能上重要である前方方向への伝送パワーは、標準的なアンテナから放たれる量の４倍となる。したがって、全体的な伝送パワーを１／４に下げて標準的なアンテナと同様の伝送パワーとすることにより、結果的に後方方向へのパワーが正味１／１２０にまで減少する。これにより、考えられるいかなる健康被害をも低減させることができる。
【００２９】
図８は、アンテナ３０から放射されたユーザーの頭部４０に対する垂直偏波信号における、アンテナ３０周辺の水平面での無線周波数信号測定強度を示す図である。図９は、アンテナ３０から放射されたユーザーの頭部４０に対する水平偏波信号における、アンテナ３０周辺の水平面での無線周波数信号測定強度を示す図である。図８および図９に示すように、アンテナ３０から放射される成分のうち、ユーザーの頭部４０方向への水平、垂直の両放射成分を最小限に抑えられていることが確認された。図１０は、アンテナ３０から放射されたユーザーの頭部４０に対する垂直偏波信号（図８、９における水平面の上方の放射パターンのみを示す）における、アンテナ３０周辺の垂直面での無線周波数信号測定強度を示す図である。ここでもまた、ユーザーの頭部４０方向への放射は最小限に抑えられていることが確認された。
【００３０】
本発明にかかるアンテナはまた、ＧＳＭ携帯電話、ＵＭＴＳ、ＨＩＰＥＲＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  システム、ＵＨＦ  ＴＶ  アンテナ、Ｓｍａｒｔ  ｃａｒｄｓ、小型リモートセンサー／応答器、コードレス電話機およびその他の消費者向製品に利用することができる。
【００３１】
本発明にかかるアンテナの構成であると、以下の利点が得られる。
１．アンテナ部を遮蔽部から分離できるため、それぞれ別個の機能性を設定することができる。
２．光ファイバーにおける屈折率の成形と同様の方法により、誘電率を成形させることができる。
３．本発明にかかるアンテナを光学アンテナと組み合わせることで「デュアル・バンド」アンテナ構造（マイクロ波光学アンテナの場合、ＧＨｚ伝送／受信に加え、ＴＨｚ伝送／受信）とすることができる。
４．専用チップアンテナ（異なる周波数帯専用）を並列に設けることで、マルチバンド性能が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したように、本発明により、小型で指向性を有するアンテナ構造が実現される。すなわち、誘電材料と反射素子を成形する技術分野で用いるアンテナを提供することができる。これは「光学」技術を利用して電磁界を誘導し、ＦＢ比（ＦＢＲ）を増加させることができるものである。基本的なタイプでは、約１５ｄＢのＦＢ比が得られたが、これは標準的なインピーダンス整合技術を誘電界面に用いることで、さらに増加させることができる。また、アンテナ構造の放射パターンは、電極形状（波形）によってだけでなく、誘電技術によっても種々のパターンに成形させることができる。さらに、このアンテナは、汎用的なアンテナと同様に、安値に製造することができる。また、一般的な誘電処理技術を用いて製造することができる。このようにして、「無線光学アンテナ」（ＲＯＡ）技術とも呼べる、新しいチップアンテナ技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一例にかかるアンテナの平面図である。
図２は、図１のＸ−Ｘ断面を示す図である。
図３は、図１に示すアンテナの電界を示す図である。
図４は、本発明の別例にかかるアンテナの断面図である。
図５、６は、それぞれ異なる誘電率の誘電材料を用いた図４にかかる二つのアンテナの相対的サイズを示す図である。
図７は、このようなアンテナから伝送される信号における、典型的なＦＢ（Ｆｒｏｎｔｔｏ  Ｂａｃｋ）パワー比と信号周波数との関係を示すグラフである。
図８、９および１０は、水平面と垂直平面（図８、９の水平面の上方）における、垂直偏波信号成分と水平偏波信号成分との、ユーザーの頭部周辺での無線周波数信号強度を示す図である。
図１１、１２、１３、１４、１５および１６は、本発明にかかる別の実施例を示す図である。




【国際調査報告】
2004526344.tif 000024
2004526344.tif 000025
2004526344.tif 000026