(57)【要約】自動車の車輪の上で使用し、例えば自動車のタイヤの中の圧力をセンスするため特に適したセンサアセンブリは、パッチアンテナ（３）及びＳＡＷ素子（２）を含む。パッチアンテナは、誘電体スペーサ（６）で分離された実質的に等しい表面面積を有する導電性シート（４、５）を含む。ＳＡＷ素子は、誘電体材料の厚さの中でプレート（３、５）の間に置かれてよい。パッチアンテナは自動車の車輪のリムへ固定され、アンテナプレートの１つが車輪の金属へ容量結合され、それによって拡張された接地面が形成される。そのような配列は、車輪の半径方向で最大のゲインを有する低プロフィールのセンサ／アンテナ結合体を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
状態の表示を提供するセンサアセンブリであって、状態の値の表示を提供するため無線周波（ＲＦ）信号によって質問されることのできるＳＡＷ素子、及び遠隔質問装置からＲＦ信号を受信し、受信された信号をＳＡＷ素子へ渡すため、また、ＳＡＷ素子からＲＦ信号を受信し、受信されたＲＦ信号を遠隔質問装置へ送信するため、ＳＡＷ素子へ接続されたアンテナを含み、前記アンテナがパッチアンテナであり、アンテナ及びＳＡＷ素子が前もって一つのユニットとして形成されており、質問装置によって遠隔から質問するため、状態がセンスされる場所に前記ユニットを置くことができるセンサアセンブリ。
【請求項２】
パッチアンテナが２つの金属シートを含み、これらの金属シートが誘電体材料のシートで分離されている、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項３】
２つの金属シートが相互に同じ面積である、請求項２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項４】
誘電体材料のシートが金属シートと同じ面積である、請求項３に記載のセンサアセンブリ。
【請求項５】
ＳＡＷ素子がパッチアンテナの表面に取り付けられる、先行する請求項のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
【請求項６】
ＳＡＷ素子がアセンブリの金属シートの間に取り付けられる、請求項２から４のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
【請求項７】
アンテナの長さ（Ｌ）の近似値が、次の式によって決定される（ここで、Ｌは物理的長さ（メートル）であり、ｖ０は光の速度（メートル／秒）であり、ｆｒはＳＡＷ素子の動作周波数（ヘルツ）であり、ｅｆｆは基板の有効誘電率である）、
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先行する請求項のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
【請求項８】
自動車の車輪／タイヤ集合体の状態をセンスする方法であって、センスされる状態に敏感な先行する請求項のいずれか一項に記載のセンサアセンブリを提供し、センサアセンブリを車輪へ固定し、パッチアンテナの一つのシートが車輪の金属へ結合されるようにし、車輪／タイヤ集合体に隣接して取り付けられた質問装置によってセンサアセンブリを質問することを含む方法。
【請求項９】
センサアセンブリが車輪のリムへ接着によって固定され、パッチアンテナが車輪へ容量結合される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
パッチアンテナのゲインが車輪／タイヤ集合体の半径方向で最大となるようにセンサアセンブリが置かれる、請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は統合パッチアンテナを有するＳＡＷ素子に関する。
【０００２】
ＳＡＷ素子は、ＳＡＷ素子から物理的に離れＲＦリンクによって結合された回路から質問される多数のアプリケーションに提案されてきた。そのような配列は、例えば、英国特許出願ＧＢ２３２８０８６Ａ（この出願では、ＳＡＷ素子はシャフトの捩れ偏位を測定するために使用される）、及び英国特許出願９９１７５７９．６（この出願では、ＳＡＷ素子はタイヤの圧力を測定するために使用される）に説明されている。ＳＡＷ素子を組み込んだ適切な設計のトランスデューサによって、広範囲の物理パラメータが測定されてよいが、そのような素子の応用は、これまで、ＳＡＷ素子を関連の励起分析回路へ接続するために必要なアンテナシステムの要件によって制限されてきた。
【０００３】
前述した問題は、ＳＡＷ素子が自動車のタイヤの中で作動しなければならないとき特に深刻になる。そのような環境でＳＡＷ素子を使用することは、十分に認識された利点を有する。即ち、他のタイヤ圧力監視システムとは対照的に、ＳＡＷ素子はバッテリーを必要としない。しかし、ＳＡＷ素子は、外部回路へ通信を提供するアンテナを必要とする。これまで、モノポールアンテナ及びヘリカルアンテナが提案されてきた。しかし、これらの双方は、接地面と直角に置かれたとき最良に働くという問題点を有する。車輪のリムは大きな質量の金属であり、接地面として作用するであろう。この場合の問題点として、タイヤをリムへ容易に取り付けることができるように、これらのタイプのアンテナを非常に短く、又は曲がるように作り、車輪のリムと平行にする必要がある。いずれの場合にも、アンテナのパフォーマンスと効率は、悪影響を受けるであろう。
【０００４】
本発明の一つの様相に従えば、ＳＡＷ素子及びパッチアンテナは、支持面へ付着される統合センサとして形成される。
【０００５】
パッチアンテナの使用によって、通常のモノポールアンテナ及びヘリカルアンテナと比較して多くの利点が提供される。パッチアンテナは比較的薄くロバストな構造体として形成されることができ、この構造体は、適切な表面、例えば、車輪のリム又はタイヤの表面へ貼り付けるか、ランフラットタイヤ・システムに組み込むことが容易である。上記説明した従来技術に関連した物理的取り付け問題の多くを克服することに加えて、パッチアンテナの放射パターンは、放射の大部分がパッチ平面に直角であるようなパターンである。この特性を利用して、アンテナのゲインを質問システムの結合アンテナの方向に集中させることができる。
【０００６】
パッチアンテナは従来技術から知られているが、そのようなアンテナは、通常、ボードの反対から同軸フィードの伝送線を接続されるか、パッチと同じ基板の上に作られたマイクロストリップフィードを経由して接続される。どちらの方法も、通常、アンテナがリンクを提供している回路は、アンテナ自身から分離されている。しかし、ＳＡＷセンサは比較的に小さいので、それはパッチ自身の中に直接統合されることができる。更に、通常、アンテナの接地面はパッチよりも非常に大きく、フィードはパッチと接地面とを直接接続する。しかし、本願では、誘電体材料が、好ましくは、最上面の導電性パッチと同じサイズにカットされ、同じサイズの導電性表面が反対側に置かれ、二つの間でフィードが接続される。パッチの面積は比較的大きいので、もしそれが金属面（例えば、車輪のリム）に対して取り付けられるのであれば、この底面プレートとリムとの間に、たとえ直接的電気接続が存在しない場合でも大きな容量結合が存在するであろう。これは有用である。なぜなら、多くのリムは腐食防止のために塗装され、ここへ接続するためには余分の作業とリムへの修正が必要となるからである。
【０００７】
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【０００８】
ここで、Ｌは物理的長さ（メートル）であり、ｖ０は光の速度（メートル／秒）であり、Ｆｒは必要な動作周波数（ヘルツ）であり、Ｅｆｆは基板の有効誘電率である。
【０００９】
基板の高さは、アンテナの帯域幅に大きく影響するが、長さに沿ったフィードポイントの幅と距離は、アンテナの入力インピーダンスに大きく影響する。アンテナの入力インピーダンスは、ＳＡＷセンサの入力インピーダンスと直接整合するように選択されることができる。これは追加的整合コンポーネントの必要性を除く。
【００１０】
本発明は、好ましい実施形態の以下の説明から、より良好に理解されるであろう。この実施形態は単なる例として与えられ、添付の図面を参照して説明される。
【００１１】
先ず図１を参照すると、図示された装置１は受動センサ２、例えばＳＡＷ圧力トランスデューサ、及びパッチアンテナ３を含む。パッチアンテナ３は、上方導電性プレート４、下方導電性プレート５、及び誘電体材料スペーサ６を含む。受動センサ２は、パッチアンテナの表面に置くか、アンテナ構造の中で導電性プレート４及び５の間に物理的に置くことによって、パッチアンテナと統合される。
【００１２】
アセンブリの様々なコンポーネントのサイズは、前述した説明に従って計算される。
【００１３】
図２は、図１のアセンブリ１の典型的使用を示す。アセンブリは、圧力センサとして働くように、適切な手段、例えば接着剤によって、自動車の車輪のリム７へ固定される。ベースプレート５と車輪のリムとの間の容量結合は高レベルであるから、ベースプレート５と車輪のリムとの間の電気接触は必要でなく、従って、素子は既存の塗装の上に接着剤によって付着させてよい。パッチアンテナの伝送特性は、アンテナの最大ゲインが車輪の放射方向へ広がることを確実にし、その結果、自動車の車輪アーチの中に置かれた相補的アンテナが、高い効率性と共に車輪リムの上のアンテナと結合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態の簡単な斜視図である。
【図２】自動車車輪のリムの上で図１の実施形態を使用した場合の図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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