(57)【要約】  単一構造マルチモードアンテナの種々の態様を説明する。好ましくは、本アンテナは、第２のインダクタコイルと電気的に直列に接続された第１のインダクタコイルを有する単一の層から構成されている。本アンテナは、第１のインダクタコイル及び第２のインダクタコイルに沿って配置された複数の電気接続を有して構成されている。複数の端子は、電気接続の接続を容易にすることによって多数の電気接続構成を提供し、アンテナが種々の周波数及び周波数帯域を選択的に同調することを可能にする。【選択図】図３Ｂ
2018533238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルであって基板表面にコンタクト可能な第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、前記第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備え、
ｂ）離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、前記第２のコイルは前記第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備え、
ｃ）前記第１のコイルの前記第１端部に電気的に接続された第１の端子と、前記第２のコイルの前記第２端部に電気的に接続された第２の端子と、前記第１のコイルと前記第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備え、
ｄ）前記第１の端子、前記第２の端子、及び前記第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な、インダクタンス及び動作周波数のうちの少なくとも１つが生成可能であることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナであって、
さらに、前記第１のコイルの前記内周と前記第２のコイルの外周との間に設けられたギャップを備えるアンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記第１の導電性ワイヤ及び前記第２の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つは、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えるアンテナ。
【請求項４】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記第１の端子は前記第１のコイルの前記第１端部に電気的に接続されており、前記第１のコイルの前記第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、前記第１のコイルの前記第１のワイヤの端部に設けられており、前記第３の端子は、第２のコイル外周に配置された、前記第２のコイルの前記第１端部に電気的に接続されており、前記第２の端子は、前記第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、前記第２のコイルの前記第２端部に電気的に接続されているアンテナ。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナはさらに、選択回路を備え、
前記選択回路は、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備え、
前記選択回路は、前記第１の端子、前記第２の端子、及び前記第３の端子のうちの少なくとも１つに電気的に接続されており、
前記選択回路の作動によって、同調可能な動作周波数または同調可能なインダクタンスが生成可能であるように３つの前記端子のうちの２つを電気的に接続するアンテナ。
【請求項６】
請求項１に記載のアンテナであって、
各端子はコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、前記コイル接続点はそれぞれ前記第１のコイルの前記第１の導電性ワイヤと前記第２のコイルの前記第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、
前記端子リード部は前記第１のコイルの前記第１の導電性ワイヤと前記第２のコイルの前記第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがるアンテナ。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナであって、
前記端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、前記端子リード部の前記長体の左側に沿って、かつ前記複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、前記複数の第１のビアの各々が前記複数の第２のビアの１つに対向しており、
前記複数の第１のビア及び前記複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、前記端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成するアンテナ。
【請求項８】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記第１の導電性ワイヤ及び前記第２の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つは可変のワイヤ幅を有するアンテナ。
【請求項９】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記アンテナは１０より大きい品質係数を有するアンテナ。
【請求項１０】
請求項１に記載のアンテナであって、
データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも前記第１のコイル及び前記第２のコイルによって受信可能または送信可能であるアンテナ。
【請求項１１】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記アンテナは、少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であるアンテナ。
【請求項１２】
請求項１に記載のアンテナはさらに、電気スイッチ回路を備え、
前記電気スイッチ回路は、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備え、
前記電気スイッチ回路は前記第１のコイルと前記第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接されており、
前記電気スイッチ回路の作動によって、前記インダクタンス及び前記動作周波数のうちの少なくとも１つが変化するように３つの前記端子のうちの２つを電気的に接続するアンテナ。
【請求項１３】
請求項１に記載のアンテナはさらに、対向する上面及び下面を有する基板を備え、
前記第１の導電性ワイヤ及び前記第２の導電性ワイヤは前記基板上面上に配置されており、対向する前記基板下面上に第３の導電性ワイヤが配置されており、ビアが前記第３の導電性ワイヤを前記第１の導電性ワイヤ及び前記第２の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つに接続したアンテナ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のアンテナであって、
前記基板は１０より大きい透磁率を有する材料からなるアンテナ。
【請求項１５】
請求項１に記載のアンテナはさらに、前記第１のアンテナ端子、前記第２のアンテナ端子、及び前記第３のアンテナ端子のうちの少なくとも１つに電気的に接続された制御回路を備え、
前記制御回路は前記アンテナの動作を制御することが可能であるアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、電気エネルギー及びデータのワイヤレス伝送に関する。より詳細には、本出願は、複数の動作周波数帯域においてデータ及び電気エネルギーのワイヤレス伝送を容易にするアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレスエネルギー伝送は、相互の結線が不便、危険、または不可能である場合に有用である。近年、コンシューマエレクトロニクス、医療システム、軍事システム、及び産業用途などの分野において、近接領域（ニアフィールド）でのワイヤレス電力及び／またはデータ伝送が注目されるようになっている。近接領域での通信は、送信アンテナと、対応する受信アンテナとの間の磁界誘導をワイヤレスで介して、電気エネルギー及び／またはデータの伝送を可能とする。近接領域での通信インタフェース及びプロトコルモードは、ＩＳＯ／ＩＥＣ標準１８０９２によって規定されている。
【０００３】
しかし、近接領域での通信は、電力及び／またはデータのワイヤレス伝送を容易にする従来のアンテナが非効率に動作することから、最適でないことが多い。このような場合に、対応するアンテナによって受信される電気エネルギー量は、一般に、最初に送信された電気エネルギー量より著しく小さい。さらに、受信されるデータは不完全となるかもしれないし、破損するかもしれない。さらに、近接領域での通信は、一般に、抑制されたワイヤレス伝送距離、すなわち伝送範囲、及び物理的なアンテナ方位の問題を抱える。近接領域での通信のこれらの非効率性は、従来のアンテナの非効率な大きい寸法に加えて、従来のアンテナの低い品質係数に起因するところが大きい。一般に、従来の近接領域での通信アンテナは、効率的な動作及びワイヤレス伝送を阻害する比較的大きな寸法を有する。寸法と効率とは妥協であることが多く、複数のワイヤレス動作、すなわち複数の動作モードが要求される場合にいっそう際立つ問題である。非効率な近接領域での通信に対する解決策はアンテナ集積化である。
【０００４】
誘導手段は、互いに極近接配置された２つのインダクタコイル間において電力及び／またはデータを伝送する。この技術は、例えば、テーブル面上などの充電「ホットスポット」の近くに電子装置を置くだけで電子装置のワイヤレス充電を可能にする誘導充電「ホットスポット」の配備を容易にする。しかし、これらのシステムが効果的に動作するには、それぞれの送信アンテナ及び受信アンテナを互いに極近接配置する必要があるだけでなく、さらに互いに対して特定の方位に物理配置しなければならない。通常、これら技術のアンテナは、効果的に動作するために、送信アンテナ及び受信アンテナの各中心が互いに完全に対向した向きをなすようにほぼ完全に位置整合して物理配置されることを要する。適切なワイヤレス電力及び／またはデータ伝送を確保するように送信アンテナと受信アンテナとを対向させる完全な位置整合を実現することは面倒であるため、送信アンテナ及び受信アンテナのほぼ完全な物理的位置整合を求めるこの一般的な要件は、通常、劣化した近接領域での通信性能を招来する。
【０００５】
結果として、これら従来のアンテナの使用は、一般的に信頼性に欠け、かつ著しく動作効率が低下した近接領域での通信を招来する。本明細書において定義される「誘導充電」は、交番電磁界を利用して２つのアンテナ間で電力を伝送するワイヤレス充電技術である。「共振誘導結合」は、本明細書において、同じ周波数で共振するように同調した２つの離間した共振回路の一部をなす２つの磁気結合したコイル間における、電気エネルギーの近接領域でのワイヤレス伝送として定義される。「磁気共鳴」は、本明細書において、特定周波数の電磁放射にさらされることによる、磁界中の（原子核または電子としての）粒子の励起として定義される。
【０００６】
これらのアンテナ配置及び近接の制限と、信頼性及び効率の共存性の問題とを解決しようと、様々なマルチモードワイヤレス電力ソリューションが開発されてきた。動作周波数帯域が縮小された例もあり、例えば、両周波数とも電力伝送が起こる周波数に近い送信アンテナの周波数とほぼ同じ周波数において受信アンテナを共振させることにより、約１５ｍｍから約２０ｍｍへと範囲を拡張する、約１５０ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまでの範囲に亘る周波数帯域が達成されている。しかし、このような解決策は、アンテナ構造の変更を介したマルチモード動作機能を有する増強された効率的なワイヤレス伝送を提供する必要性を十分に解決しようとするものではなかった。
【０００７】
ワイヤレス充電技術の全世界標準を設けるために、誘導及び共振インタフェース標準が開発されるに至った。「Ｑｉ」は、ワイヤレス誘導電力伝送標準／仕様である。特に、Ｑｉワイヤレス誘導電力伝送標準は、ワイヤレス・パワー・コンソーシアムによって開発されたインタフェース標準である。Ｑｉインタフェース標準は、約２ｍｍから約５ｍｍまでの範囲の距離に亘って、１００ｋＨｚから約２００ｋＨｚまでの範囲に亘る周波数で、約１５Ｗまでの低電力の伝送を容易にすることを一般に目的とするプロトコルである。
【０００８】
「Ｒｅｚｅｎｃｅ」は、磁気共鳴の原理に基づくワイヤレス電力伝送に関してアライアンス・フォー・ワイヤレス・パワー（Ａ４ＷＰ）により開発された、競合するインタフェース標準である。具体的には、Ｒｅｚｅｎｃｅインタフェース標準は、現在、約５ｃｍまでの距離において、約５０Ｗまでの電力伝送をサポートする。Ｑｉインタフェース標準とは異なり、Ｒｅｚｅｎｃｅインタフェース標準は、約６．７８ＭＨｚ＋／−１５ｋＨｚの拡張された周波数を利用する。
【０００９】
さらに、約１００ｋＨｚから約３５０ｋＨｚまでの周波数範囲において動作する、パワー・マターズ・アライアンス（ＰＭＡ）によって開発された第３の標準が存在する。従来技術のマルチバンドアンテナと異なり、本開示のマルチバンド単一構造アンテナは、１つのアンテナを用いて、これらの標準のすべてのもの同士で、信号及び／または電気エネルギーを受信及び／または送信することが可能である。
【００１０】
現在、これらの標準は、コンシューマエレクトロニクスにおいてワイヤレス電力技術の卓越した標準である。これらの標準は市場にとって比較的新しいが、小型のポータブルワイヤレス装置の開発の急増と、ワイヤレス伝送ソリューションの他のワイヤレス用途への拡散とは、これらの標準の必要性及び採用を増加させている。Ｑｉインタフェース標準は、２０１０年にリリースされ、広く採用されるに至っている。Ｑｉインタフェース標準は、現在、世界中で２０億を超える製品に組み込まれている。
【００１１】
アンテナは、ワイヤレス電力及び／またはデータ伝送システムの構築における主要な構成要素である。ワイヤレス技術が進展するにつれて、アンテナは単純なワイヤダイポールからより複雑な構造へと進化した。マルチモードアンテナは、異なるワイヤレスインタフェース標準を利用するように設計されている。例えば、Ｑｉ誘導ワイヤレス充電は、４年以上前にアンドロイドスマートフォンにおいて初めて実例が示された。２０１５年に、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇａｌａｘｙ  Ｓ６（登録商標）は、２つのワイヤレス充電標準、すなわちＰＭＡ及びＷＰＣのＱｉをサポートする。ただし、このソリューションは、誘導インタフェース標準を解決しようとするにすぎない。例えば、誘導伝送と共振式伝送との比較でパフォーマンス効率、寸法、伝送範囲、及び配置自由度の違いを考慮すると、必要とされるものは、例えば、ＰＭＡ標準、ＷＰＣのＱｉ標準、及びＡ４ＷＰのＲｅｚｅｎｃｅ標準などのすべての種類のワイヤレス充電標準で機能する単一のアンテナ基板である。
【００１２】
さらに、ワイヤレス伝送アプリケーションの中には、標準に基づく伝送プロトコル、及び／または標準に基づかない伝送プロトコルの組合せを利用するものがある。本開示のマルチバンド単一構造アンテナは、１つのアンテナを用いて、標準に基づく伝送プロトコル、及び／または標準に基づかない伝送プロトコルの任意の組合せに亘って信号及び／または電気エネルギーを受信及び／または送信することが可能である。
【００１３】
従来技術の「マルチモード」アンテナは、「２構造デュアルモード」（ＴＳＤＭ）アンテナと称され、通常、基板上に配置された２つの分離したアンテナ構造を有する構成である。ＴＳＤＭアンテナを備える２つの分離したアンテナ構造は、互いに独立して動作し、それぞれの独立したアンテナの各々に対する個別の端子接続部を必要とする。図１は、一例としてのこのような従来技術の２構造デュアルモードアンテナ１０を示し、当該アンテナは、第１の外側インダクタ１２と、第２の、分離した内側インダクタ１４とを備え、各アンテナはそれぞれ電気的に接続されていない正極及び負極端子接続部を有する。しかし、このようなＴＳＤＭアンテナは、多大なスペース及び表面積を含むかなり大きな占有域を有する。したがって、このようなＴＳＤＭアンテナは、小型の電子装置に組み込むのには、すなわち、狭い限られたスペース内に配置されるのには理想的には適さない。
【００１４】
２構造マルチモード（ＴＳＭＭ）アンテナ１０は、一般に、分離された外側インダクタ１２及び内側インダクタ１４の両方が各々特定のインダクタンスを有するように構成される。したがって、外側インダクタ１２は特定数の外側インダクタターンを有して構成され、内側インダクタ１４は特定数の内側インダクタターン数を有して構成される。本構造において、２つの各コイルは独立したアンテナとして動作する。コイル式のＴＳＭＭアンテナは、基本的に、優れた性能を可能とする大規模の面積を必要とする。特に、外側アンテナと内側アンテナとのアンテナ結合は、一方のアンテナから生成されるエネルギーが他方のアンテナによって吸収されないように、それらが互いに離間して配置されることを要する。さらに、これまでのＴＳＭＭ構成において、「内側」アンテナが動作しているときに、内側アンテナの最外配線から外側アンテナの最外配線までに亘る領域は利用されておらず、したがって「無駄な」スペースである。
【発明の概要】
【００１５】
本開示は、異なる位置の間で電力及び／またはデータをワイヤレスで受信及び／または送信することが可能である、アンテナの種々の態様を提供する。特に、本開示のアンテナは、前述したように、Ｑｉインタフェース標準及びＲｅｚｅｎｃｅインタフェース標準によって確立された仕様などの、複数の周波数を介した電力及び／またはデータのワイヤレス受信またはワイヤレス送信を可能とするように設計されている。本開示のマルチモードアンテナは、電気的に直列に接続された少なくとも２つのインダクタコイルを備える単一構造からなる。一態様において、本開示の単一構造マルチモードアンテナは、上に少なくとも１つの導電性ファイラが配置された少なくとも１つの基板からなる合成体を備え得る。さらに、単一構造アンテナを備える基板層の少なくとも１つは異なる材料から構成され得る。これに代えて、本開示の単一構造アンテナは基板を用いずに構成されてもよい。
【００１６】
好ましくは、本開示の単一構造アンテナは、電気的に直列に接続された少なくとも２つのインダクタコイルを備える。好ましくは、インダクタの各々は、限定されるものではないが、導電性配線、ファイラ、フィラメント、ワイヤ、またはそれらの組合せを含み得る、ワイヤなどの導電性材料から構成されている。なお、本明細書を通して、「ワイヤ」、「配線」、「フィラメント」、及び「ファイラ」との用語は入替え可能に用いられ得る。明細書で定義される語「ワイヤ」は、表面に沿って延在し得る２次元の導電性のラインとトラックとのいずれか一方からなり得る、長体の導電材であり、またはこれに代えて、ワイヤは、表面にコンタクト可能である３次元の導電性のラインまたはトラックからなり得る。ワイヤは、配線、ファイラ、フィラメント、またはそれらの組合せを含み得る。これらの要素は、単一の要素であり得る、またはマルチファイラ要素またはマルチフィラメント要素などの複数の要素であり得る。さらに、複数のワイヤ、配線、ファイラ、及びフィラメントは、ケーブルの形態などにまとめて撚られ、ツイストされ、または巻かれ得る。本明細書で定義されるワイヤは、露出した金属表面を備え得る、またはこれに代えて、ワイヤの金属表面に対して接触及び包囲する誘電体材料などの電気絶縁材料の層を備え得る。「配線」は、基板の表面に沿って延在し得る導電性のラインまたはトラックである。配線は、表面に沿って延在し得る２次元のラインからなり得る、またはこれに代えて、配線は表面にコンタクト可能である３次元の導電性のラインからなり得る。「ファイラ」は、基板の表面に沿って延在する導電性のラインまたはトラックである。ファイラは、表面に沿って延在し得る２次元のラインからなり得る、またはこれに代えて、ファイラは表面にコンタクト可能である３次元の導電性のラインからなり得る。「フィラメント」は、表面にコンタクト可能である導電性の細線または細線状の構造である。
【００１７】
好ましい態様において、複数の基板の１つの外表面上に少なくとも２つのインダクタコイルが配置されている。これに代えて、複数のインダクタコイルの少なくとも１つが、アンテナ構造を備える基板の各々の上に配置されてもよい。アンテナのインダクタを備える導電性材料の少なくとも２つを接続する、少なくとも１つのビアが設けられ得る。好ましい態様において、コイル間の、またはその一部の間の電気的な短絡接続を形成する、少なくとも１つのビアが設けられ得る。本明細書で定義される用語「シャント」は、電流または電圧が通り抜け得るように回路の２点を電気的に接合することによって形成される導電路を意味する。
【００１８】
インダクタコイルは策定的に配置され、電気的に直列に接続されて、約１００ｋＨｚから約２００ｋＨｚまで（Ｑｉインタフェース標準）、１００ｋＨｚから約３５０ｋＨｚまで（ＰＭＡインタフェース標準）、６．７８ＭＨｚ（Ｒｅｚｅｎｃｅインタフェース標準）のいずれか、２つ、またはすべてにおける、またはこれに代えて独自の再充電モードで装置により利用されている周波数における近接領域での磁気誘導を介してワイヤレスで伝送される電力またはデータの受信及び／または送信を容易にする。さらに、本開示のアンテナは、Ｑｉインタフェース標準及びＲｅｚｅｎｃｅインタフェース標準に加えて、約１ｋＨｚから約１ＧＨｚ以上までのオーダーの広範囲の周波数を介して受信または送信するように設計され得る。
【００１９】
アンテナの動作周波数の動的な調整を可能にすることに加えて、本開示の単一構造は、さらに、その自己共振周波数の動的調整を可能にする。このような自己共振周波数は、通常、セルラフォンまたはラジオなどの無線周波（ＲＦ）通信に利用される。本出願の単一構造アンテナは、約１ｋＨｚから約５００ＧＨｚまでの範囲に亘る自己共振周波数が可能である。さらに、本出願の単一構造アンテナは、アンテナが呈するインダクタンスを動的に調整することが可能である。
【００２０】
好ましくは、アンテナの動作周波数、共振周波数、及びインダクタンスのうちの少なくとも１つのこのような動的な調整が、アンテナ内の種々の接続を変更することによって達成される。より詳細には、アンテナの動作周波数、自己共振周波数、及び／またはインダクタンスを、内部に策定的に配置された、種々の「タップされる」インダクタンスコイルの電気接続を変更することによって変化させることが可能である。こうして、アンテナを含む電気的に接続されたインダクタコイルの少なくとも種々の部分間の電気接続の配列を変更することによって、動作周波数、共振周波数、及び／またはインダクタンスを、種々の用途の要求を満たすように動的に調整することが可能である。さらに、本開示のアンテナ内の電気接続を動的に調整することによって、さらに、データまたは電力の伝送を容易にする調整アンテナ間の離間距離を、特定の用途の要求を満たすように調整することが可能である。本明細書で定義される用語「タップされる」は、少なくとも２点の間の電気接続を意味する。
【００２１】
好ましい態様において、アンテナの構造内に様々な材料を組み込んで、磁界及び／または電磁干渉からコイルを遮蔽し、したがってさらにアンテナの電気的性能を強化し得る。特に、フェライト材料などの磁界遮蔽材料を、アンテナ内の電気インピーダンスを増加させる望ましくない近接効果を生成する磁界を遮断または吸収するように、アンテナ構造の周囲に配置してもよい。より詳細に説明するように、これらの近接効果は、一般に、品質係数の劣化をもたらす、アンテナ内の電気インピーダンスを増加させる。さらに、磁界遮蔽材料は、インダクタンスを増加させ、及び／またはアンテナ構造内でヒートシンクとして作用してアンテナの過熱を最小化するように、アンテナ構造の周辺に配置され得る。さらに、このような材料を利用してアンテナの磁界プロファイルを変化させ得る。本開示の単一構造アンテナが呈する磁界の変化は、ワイヤレス充電などの用途に望ましいものであり得る。例えば、アンテナが呈する磁界のプロファイル及び強度を、アンテナとセルラフォンなどの電気装置との間のワイヤレス電力伝送の効率を促進し、及び／または向上させるように変化させ得る。したがって、充電中である電気装置の周囲の磁界のプロファイル及び／または強度を変化させることによって、途中においてデータの伝送または充電を阻害または阻止し得る望ましくない干渉を最小化する。
【００２２】
したがって、本開示の単一構造アンテナは、最適化されたインダクタンス及び品質係数を有して複数の周波数に亘って動作することが可能であって、電気的に直列に接続された少なくとも２つのインダクタコイルを含む、効率的な設計を有する。本開示の単一構造アンテナは、複数のカスタム化可能な周波数及び周波数帯域にアンテナを同調させて、電気エネルギー及び／またはデータの最適化されたワイヤレス伝送を容易にすることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
図１は、従来技術の４端子２構造デュアルモードアンテナの実施形態を示す。
【００２４】
図２は、スイッチ回路を備える、本開示の３端子単一構造マルチモードアンテナの実施形態を示す。
【００２５】
図２Ａは、図２に示す３端子単一構造マルチモードアンテナの電気的な概略図である。
【００２６】
図３は、本開示の３端子単一構造マルチモードアンテナの実施形態を示す。
【００２７】
図３Ａは、図３に示す３端子形態のアンテナの電気的な概略図である。
【００２８】
図３Ｂは、本開示のマルチレイヤ単一構造マルチモードアンテナの第１の層の実施形態である。
【００２９】
図３Ｃは、本開示のマルチレイヤ単一構造マルチモードアンテナの第２の層の実施形態である。
【００３０】
図３Ｄは、複数の短絡されたビア接続を有するインダクタコイルの一部の拡大図を示す。
【００３１】
図３Ｅは、各端子が単一のファイラに接続された、本開示の３端子単一構造マルチモードアンテナの実施形態である。
【００３２】
図３Ｆは、インダクタコイルのファイラが端子配線を電気的にバイパスした実施形態を示す拡大図である。
【００３３】
図４は、図４に示す本開示の４端子アンテナ形態の電気的な概略図である。
【００３４】
図５は、可変幅を有する導電性ファイラを備えた、本開示の単一構造マルチモードアンテナの実施形態を示す。
【００３５】
図６Ａ乃至図６Ｅは、種々のフェライト材料遮蔽構成を備えた本開示のアンテナの種々の実施形態の断面図を示す。
【００３６】
図７は、本開示の単一構造アンテナの製造工程の実施形態を示すフロー図である。
【００３７】
図８Ａは、１ターンコイルアンテナによって生成される磁界強度の実施形態を示す。
【００３８】
図８Ｂは、２ターンコイルアンテナによって生成される磁界強度の実施形態を示す。
【００３９】
図８Ｃは、３ターンコイルアンテナによって生成される磁界強度の実施形態を示す。
【００４０】
図９は、金属スタンピング工程で製造される２コイルアンテナの実施形態を示す。
【００４１】
図１０は、一体成形体構造を有する本開示の単一構造アンテナの製造工程の実施形態を示すフローチャートである。
【００４２】
図１１は、ｎ＋１個の端子を備える、本開示の単一構造アンテナの理論上の実施形態を示す。
【００４３】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、インダクタコイル間に異なる電気接続を与える電気スイッチ構成の種々の実施形態を示す。
【００４４】
図１３は、本開示の単一構造アンテナを動作させる実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下の説明において、関連する教示の完全な理解を提供するために、多数の具体的詳細を例として述べる。ただし、本教示がこのような詳細なしに実施され得ることは当業者にとって明らかである。他の例においては、本教示の不必要に曖昧な態様を避けるために、周知の方法、手順、構成要素、及び／または回路は、詳細を伴わずに比較的上位概念で説明されている。
【００４６】
本開示のアンテナ及びその通信システムは、近接領域での通信などの、向上した誘導通信に適合する。より詳細には、本開示のアンテナは、結合磁気共鳴を可能にする単一構造設計からなる。結合磁気共鳴は、適切に設計されると、増強されたワイヤレス電力伝送及び通信効率に適応することが可能であって、従来技術のアンテナより物理的な方位及び配置の要件に依存しない代替技術である。結果として、本開示のアンテナは、向上したワイヤレス伝送効率及び優れたユーザエクスペリエンスに適合する。
【００４７】
本開示のマルチバンド単一構造アンテナは、さらに、拡張された伝送範囲を可能とする。より詳細に説明するように、本開示のアンテナの構造は動作周波数の同調を可能とする。これによって、操作者が受信アンテナの動作周波数を迅速に変更して送信された信号の周波数に合わせる、またはこれに代えて、周波数乗算器を用いて受信アンテナの拡張された動作周波数に合うように拡張された周波数の信号を送信することが可能となる。さらに、本開示の単一構造アンテナは、受信または送信される信号を調整する、または変化させることが可能であり得る選択回路をも含み得る。その例には、範囲を拡張する周波数乗数によってアンテナの動作周波数を変化させることが含まれる。
【００４８】
さらに、本開示のアンテナは、拡張された動作周波数を可能とする。より高い周波数範囲における動作は、より小さなアンテナ形状因子に適合する。例えば、ある周波数において両方が動作する包括的な送信及び受信アンテナの組合せを考慮する（    距離ｄ離間し、結合係数ｋを有する。送信アンテナは送信アンテナインダクタンス（ＬＴＸ）を有し、受信アンテナは受信アンテナインダクタンス（ＬＲＸ）を有する。このシナリオでは、受信アンテナにおける誘導電圧は、式、
で与えられる。
2018533238.tif 000003
【００４９】
上式に基づいて、動作の周波数（    が拡張される場合に、同様の結合係数ｋを仮定すると、同様の誘導電圧を生成するのに必要とされるそれぞれの送信アンテナインダクタンス及び受信アンテナインダクタンスは減少する。したがって、結果として、それぞれのアンテナに対して、必要な空間が小さくなる、より小さなインダクタを利用することができる。例えば、形状因子、すなわちコイルの表面積が、同様の結合係数を有してほぼ同一に維持される場合に、拡張された動作周波数（    を理由に、低減された受信インダクタンスまたは送信インダクタンスを設計することによって、より薄い受信コイルまたは送信コイルが可能となり得る。
【００５０】
空間が高価であるウェアラブル電子装置において、より高い周波数で動作することと、受信アンテナのそれぞれのインダクタを目的の送信周波数に近付けるように同調させることとは、増強された性能、すなわち、より小さい形状因子での向上した品質係数及び増強された誘導電圧の可能性を提供する。
【００５１】
従来技術のＴＳＭＭアンテナとは対照的に、本開示の単一構造マルチモード（ＳＳＭＭ）アンテナは、他の多くのワイヤレス電力伝送標準に加えて、Ｑｉインタフェース標準及びＲｅｚｅｎｃｅインタフェース標準の周波数仕様を含む複数の非限定的な周波数範囲の送信及び受信を可能とする、効率的な設計を提供する。さらに、本開示の単一構造マルチモードアンテナは、限定されるものではないが、約４００ＭＨｚより高い周波数において動作する周波数標準のホストに加えて、近接領域での通信（ＮＦＣ）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、マルチモード標準トランスポンダ（ＭＳＴ）などの複数の通信ベースの標準を可能とする。これらの複数の「電力」伝送及び／または「通信」モードの物理的機構は、純粋に、磁界などによる磁気的、電磁波などによる電磁的、容量相互作用または圧電動作などによる電気的なものであり得る。圧電的な電力伝送及び／または通信モードは、一般に、音響信号を電気信号に変換し、またその逆が可能である、バリウムチタン酸塩、鉛ジルコン酸チタン酸塩、またはカリウムニオブ酸塩などの固有の圧電材料を必要とする。
【００５２】
特に、本開示の単一構造マルチモード（ＳＳＭＭ）アンテナは、ワイヤレスで送信された電力及び／またはデータの送信及び受信の一方または両方を容易にする。本開示のＳＳＭＭアンテナの固有の設計及び構成は、縮小された形状因子での最適化された電気性能を有するアンテナを提供する。
【００５３】
さらに、本開示の単一構造アンテナは、また、複数のコイルをなす近接するワイヤ撚り線からの磁界を遮断する、種々のフェライト材料などの複数の材料を含み得る。したがって、これらの磁気遮断材料は、近接するワイヤ撚り線の、電力及び／または電気信号の伝搬に対する磁界の逆作用を遮蔽する。
【００５４】
特に、本開示は、複数のインダクタコイルが電気的に直列に接続された単一コイル構造を有するアンテナを提供する。このような構造は、複数のアンテナ周波数を同調させる機能をもたらす、アンテナ内のインダクタンスの調整または同調を可能とするコンパクトな設計を有するアンテナに適合する。
【００５５】
次に図面を参照すると、図２、図２Ａ、図３、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図４、図４Ａ、図９、及び図１１は、本開示の単一構造マルチモードアンテナの種々の実施形態及び構成を示す。図２は、本開示の、実施形態の３端子アンテナ２０を示す。示されるように、アンテナ２０は基板２２を備え、当該基板上に第１の外側コイル２４及び第２の内側コイル２６が配置されている。より詳細には、第１のコイル２４及び第２のコイル２６の両方が基板２２の外表面２８上に配置されている。
【００５６】
図示されるように、第１の外側コイル２４は、基板２２の表面２８に対して曲がった配向で配置された配線またはファイラなどの第１の導電性材料３０を備える。好ましい実施形態において、配線またはファイラ３０は、「Ｎ１」ターン数を有して、基板２２の表面２８に対して螺旋方向または蛇行する方向に配置されている。第２の内側コイル２６は、基板２２の表面２８に対して曲がった配向で配置された配線またはファイラなどの第２の導電性材料３２を備える。好ましい実施形態において、第２の配線またはファイラ３２は、「Ｎ２」ターン数を有して、基板２２の表面２８に対して螺旋方向または蛇行する方向に配置されている。
【００５７】
図２に示す好ましい実施形態において、第２の内側コイル２６は、第１の外側コイル２４によって形成された内周の内側に配置されている。本明細書において定義される「ターン」は、基板の表面上に配置された導電性ファイラの一周回分である。図２に示すアンテナ例に示されるように、第１の外側コイル２４は３ターン（Ｎ１）を有し、第２の内側コイル２６は１４ターン（Ｎ２）を有する。好ましい実施形態において、第１の外側コイル２４は、約１から５００以上までもの「Ｎ１」ターンを有し得るとともに、第２の内側コイル２６は、約１から１０００以上までもの「Ｎ２」ターンを有し得る。好ましい実施形態において、「Ｎ２」ターンの数は「Ｎ１」ターンの数より大きい。さらに、第１のコイル２４及び第２のコイル２６は個別のターン数を有して構成される必要はなく、コイル２４、２６が、２分の１ターン分または４分の１ターン分などの、部分的なターンまたは回りを有して構成されてもよい。
【００５８】
さらに、第１の外側誘導コイル２４を形成する第１の導電性ファイラ３０は、約０．０１ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲に亘り得るファイラ幅を有する。好ましい実施形態において、外側インダクタコイルファイラ３０の幅は一定である。ただし、第１の外側インダクタ導電性ファイラ３０の幅は変化し得る。第２の内側コイル２６を形成する導電性ファイラ３２は、約０．０１ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲に亘り得る好ましい幅を有する。第２の導電性ファイラ３２は、さらに、一定のまたは可変の幅を有して構成され得る。好ましい実施形態において、第１の外側インダクタコイル２４を形成する第１の導電性ファイラ３０は、第２の内側インダクタコイル２６を形成する第２の導電性ファイラ３２の幅より大きい幅を有する。ただし、第１の導電性ファイラ３０の幅が第２の内側インダクタコイル２６を形成する第２の導電性ファイラ３２の幅に対して等しい、または狭くなり得ることを考慮する。
【００５９】
一般に、第１の外側インダクタコイル２４は、ＭＨｚ範囲の、より高い周波側の受信及び／または送信に寄与するのに対して、第２の内側インダクタコイル２６は、ｋＨｚ範囲の周波数の受信及び／または送信に寄与する。第１の外側インダクタコイル２４を備えるファイラターンの外周寸法が増加し、また典型的には数が少なくなると、一般に４．２ｐＨ範囲の第１のコイルインダクタンスを生じ、これによって、ＭＨｚ動作周波数範囲の受信及び／または送信を提供する。これに対し、第２の内側インダクタコイル２６のファイラターン数が増加し、コイル直径が小さくなると、一般に８．２ｐＨ範囲のインダクタンスを生じ、ｋＨｚ動作周波数範囲の受信及び／または送信を提供する。さらに、少なくとも第１のインダクタコイル２４及び第２のインダクタコイル２６を、それらの個別の位置において電気的に直列に接続することにより、本開示の単一構造アンテナが、縮小した表面積及びより小さな占有域を達成しながら複数の周波数で動作することが可能となる。
【００６０】
特に、本開示の単一構造アンテナは、第１のインダクタコイル２４及び第２のインダクタコイル２６上にそれぞれ策定的に配置された複数の端子接続部を備える。この特有のアンテナ設計は、同調可能なインダクタンスの多様性に適合し、一方で、選択的に同調可能な動作周波数の多様性に適合する。好ましい実施形態において、単一構造アンテナは、約１ｋＨｚ範囲から約１０ＧＨｚ範囲までの、いずれかの複数の周波数及び複数の周波数帯域において動作することが可能であるように設計され得る。従来技術の２構造アンテナ１０は、このような縮小された占有域の大きさを有して、このような複数の周波数で動作することが可能でない。
【００６１】
図２は、本開示の、一例の３端子単一構造アンテナ２０を示す。図２に示すように、第１の外側コイル２４は第２の内側コイル２６に電気的に直列に接続されている。２つのコイル２４、２６間の電気接続は、縮小された占有域において、両コイルのインダクタンス寄与及びその一部を結合する。図２Ａは、図２に示すアンテナ２０の電気的な概略図である。示されるように、アンテナ２０は、第１の端子３４、第２の端子３６、及び第３の端子３５の３つの端子を備える。示されるように、第１の端子３４は第１の外側誘導コイル２４に電気的に接続されており、第２の端子３６は第２の内側誘導コイル２６に電気的に接続されており、第３の端子３５は第１の外側コイル２４の第２端部に電気的に接続されている。これに代えて、アンテナ２０は、第２の誘導コイル２６に電気的に接続された第１の端子３４と、第１の誘導コイル２４に電気的に接続された第２の端子３６とを有して構成されてもよい。
【００６２】
好ましい実施形態において、アンテナ２０は、所望のインダクタンス及び動作周波数の選択を可能とする電気スイッチ回路３７を備えて構成され得る。より詳細には、電気スイッチ回路３７は、第１のコイル２４及び第２のコイル２６の一方またはそれらの組合せの電気インピーダンスの検出及び解析を可能とする。したがって、電気インピーダンスの検出及び解析に基づいて、最適化された、または所望の電気インピーダンス値に基づいてアンテナの動作周波数の効率的な選択を達成することが可能である。さらに、端子接続部の選択は、所望の動作周波数または複数の動作周波数における、最適化されたまたは所望のインダクタンス値に基づき得る。
【００６３】
図２Ａに示すように、スイッチ回路３７は、第１のコイル２４と第２のコイル２６との間に電気的に直列に接続されている。好ましい実施形態において、スイッチ回路３７は、第１のコイル２４と第２のコイル２６との接続の選択、またはこれに代えて、個別に第１のコイル２４と第２のコイル２６とのいずれか一方の選択を可能とする。第３の端子３５は、第１のコイル２４と第２のコイル２６との電気的接合部である点３３において電気的に接続されている。
【００６４】
前述したように、好ましくは、電気スイッチ回路３７は、第１のキャパシタンスを有する少なくとも１つのキャパシタＣ１を備える。好ましくは、少なくとも１つのキャパシタＣ１は第３の端子３５に電気的に連接されている。さらに、スイッチ回路３７は第２のキャパシタンスを有する第２のキャパシタＣ２も備える。好ましくは、第２のキャパシタＣ２は、点３３と第２の内側コイル２６との間に接続されている。少なくとも１つのキャパシタＣ１を含むことによって、動作周波数におけるコイル２４、２６の一方または両方のインピーダンスの検出及び解析が可能となる。好ましい実施形態において、電気インピーダンスを次の式、Ｘ＝２πｆＬによって求め得ることができ、ここで、Ｘはアンテナの電気インピーダンス、ｆはアンテナの動作周波数、Ｌはアンテナのインダクタンスである。
【００６５】
好ましい実施形態において、基板２２は柔軟な形態をなし、曲げ及び機械的なたわみが可能である。好ましくは、基板２２は電気絶縁材料から構成される。このような絶縁材料の例には、限定されるものではないが、紙、ポリイミドやアクリル、カプトンといった高分子材料、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、アルミナなどのセラミック材料、それらの合成材料、またはそれらの組合せが含まれ得る。場合によっては（例えば、アンテナがマグネットワイヤ／リッツ線またはプレス加工された金属などの絶縁ワイヤを用いて構成される場合）、基板は遮蔽材であり得る。
【００６６】
好ましい実施形態において、アンテナ２０の第１の端子３４、第２の端子３６、及び第３の端子３５のうちの少なくとも１つは、電子装置３８に電気的に接続可能である。電気装置３８を用いて、アンテナ２０によって受信または送信される電力、電圧、電流、または電子データ信号を変更及び／または調整し得る。アンテナによって受け取った電気エネルギーを用いて、電子装置３８に直接に電源を供給し得る。これに代えて、電気装置３８を用いて電力及び／またはそのデータ信号を送信してもよい。電気装置３８は、限定されるものではないが、同調または整合回路（不図示）、整流器（不図示）、電圧調整器（不図示）、電気抵抗負荷（不図示）、電気化学セル（不図示）、またはそれらの組み合わせを備え得る。
【００６７】
図３は、本開示の、さらなる実施形態としての３端子単一構造アンテナ４０を示す。図２に示す実施形態のアンテナ２０と同様に、３端子アンテナ４０は、第２の内側コイル４４に電気的に直列に接続された第１の外側コイル４２を備える。２つのコイル４２、４４間の電気的な接続は、縮小された寸法及び表面積での、コイル４２、４４の各々のインダクタンス寄与を結合する。さらに、第３の端子の追加によって、アンテナ４０を特定の周波数または複数の周波数帯域に同調させることが可能となる。こうして、外側インダクタコイル４２と内側インダクタコイル４４との内部及び間に複数の接続点を設けることによって、インダクタンス、従って受信周波数帯域または送信周波数帯域を、インダクタを追加または取り除く必要を伴わずに瞬時に調整することが可能である。３端子アンテナ設計によって、第１のコイル４２と第２のコイル４４とを、第１のコイル４２と第２のコイル４４とのいずれか一方または両方に沿った異なる位置において策定的に接続することが可能となる。結果として、アンテナ４０のインダクタンスを、アンテナの占有域の寸法を増加させずに変更する、すなわち増加または減少させることが可能である。本開示のアンテナ４０は、空間及び基板表面の面積を有効に利用して、内在するインダクタンスを増加及び／または減少させ、したがってアンテナ４０の動作周波数または周波数帯域をカスタム同調させる。
【００６８】
図３に示すアンテナ４０は、各々に対応した３つの端子接続部５２、５４、及び５６を有する第１の端子４６、第２の端子４８、及び第３の端子５０の３つの端子を備える。端子の各々は、アンテナ４０の異なる端子接続点において電気的に接続されている。示されるように、第１の端子４６は、第１の外側コイル４２の第１の配線６０の第１端部５８から延在する。第２の端子４８は、第２のインダクタ４４の第２の配線６４の第１端部６２から延在する。第３の端子５０は、第２のコイル４４の第２の配線６４の第２端部６６から延在する。したがって、３つの端子４６、４８、及び５０は、第１のインダクタコイル４２と第２のインダクタコイル４４との間、及びそれらの一部の間に、異なる接続点を与える。したがって、種々の端子を異なる組み合わせで接続することによって、本開示のアンテナ４０に、異なる調整可能なインダクタンスを付与し、順次、アンテナ４０の動作周波数または動作モードを変更する。例えば、第１の端子４６を第２の端子４８に電気的に接続することによって、第１の動作周波数における動作に一般に適した第１のインダクタンスを生成し得る。第１の端子４６を第３の端子５０に電気的に接続することによって、第２の動作周波数における動作に一般に適した第２のインダクタンスを生成する。第２の端子４８を第３の端子５０に電気的に接続することによって、第３の動作周波数における動作に一般に適した第３のインダクタンスを生成する。好ましくは、本開示のアンテナによって生成することが可能であるインダクタンスの各々は、互いに異なる。さらに、アンテナがあるインダクタンス値から他のインダクタンス値に瞬時に切り替わり、これによってアンテナの動作周波数を瞬時に変化させることが可能であり得ることを考慮する。
【００６９】
図３Ａは、図３に示す３端子アンテナ４０の電気的な概略図を示す。示されるように、第１の端子４６と第３の端子５０とを接続することによって、「Ｎ１」ターン数を有する第１の外側インダクタコイル４２への接続を設ける。第２の端子４８と第１の端子４６とを接続することによって、「Ｎ２」ターン数を有する第２の内側インダクタコイル４４への接続を設ける。最後に、第２の端子４８と第３の端子５０との接続を確立することによって、「Ｎ１」＋「Ｎ２」ターンを有する第１の外側インダクタコイル４２及び第２の内側インダクタコイル４４の両方への電気的な直列接続を設ける。図３Ａは、第１のインダクタコイル４２が第２のインダクタコイル４４に対して電気的に直列に接続された実施形態をより詳細に示す。示されるように、第１の端子４６は第１の外側インダクタコイル４２の第１端部５８に電気的に接続されている。第２の端子４８は、第１のインダクタコイルの第１端部５８から遠位にある電気的接合部６８において、第２のインダクタコイル４４の第１端部６２に電気的に接続されている。示されるように、第３の端子５０は第１のインダクタコイル４２の第２端部７０に電気的に接続されている。
【００７０】
好ましい実施形態において、図３及び図３Ａに示す３端子アンテナ設計によって、３つの異なる動作モードでのアンテナの動作が可能となる。本明細書で定義される動作モードは、動作周波数帯域幅である。このようなモードは、限定されるものではないが、Ｑｉ、ＰＭＡ、及びＲｅｚｅｎｃｅのワイヤレス標準周波数を含み得る。以下に示す表Ｉは、異なる端子接続構成の例と、それらがアンテナの動作モードにいかに影響を与えるかの詳細を示す。表Ｉは、種々の端子接続部を接続し合うことによってアンテナの動作周波数がいかに変化し得るかについての種々の例を、より詳細に示す。なお、表Ｉに詳細が示される動作周波数は例であって、その動作周波数帯域は特定の要件を満たすようにカスタム設計され得る。このようなカスタム化は、特定のターン数、特定の配線幅、及び第１のコイル及び第２のコイルの各々の端子配置点を有する各コイルを設計することによって達成することが可能である。
【表１】
2018533238.tif 000004
【００７１】
図３及び図３Ａは、３つの端子を第１のインダクタコイル４２及び第２のインダクタコイル４４の各端子に接続する特定の例を示すが、さらに、これらの接続点を、第１のインダクタコイル４２及び第２のインダクタコイル４４の第１の導電性配線６０及び第２の導電性配線６４に連なる種々の導電点に配置し得ることを考慮する。さらに、アンテナ４０の第１のインダクタコイル４２及び第２のインダクタコイル４４に連なる端子接続部を配置して、さらに、カスタム化されたインダクタンスを設け、したがってアンテナ４０のカスタム化された動作周波数を設け得ることを考慮する。一般に、増加させたターン数を有するインダクタコイルまたは複数のインダクタコイルとの電気接続を確立することは、インダクタンスを増加させ、より低周波の信号を受信または送信するのにより適したアンテナをもたらす。同様に、減少させたターン数を有するインダクタコイルまたは複数のインダクタコイルとの電気接続を確立することはインダクタンスを減少させ、したがって、より高周波の信号を受信または送信するのにより適したアンテナをもたらす。
【００７２】
図２及び図２Ａに示す２つの端子アンテナと同様に、３つの端子アンテナが電気装置３８に電気的に接続され得る。電気装置３８は、電力、及び／またはデジタルデータ信号などの電気信号を調整し、または変化させるように設計され得る。これに代えて、電気装置３８は、電力及び／またはデータ信号を直接に受信または送信してもよい。電気装置３８は、限定されるものではないが、同調または整合回路（不図示）、整流器（不図示）、電圧調整器（不図示）、電気抵抗負荷（不図示）、電気化学セル（不図示）、またはそれらの組合せを備え得る。受信した電圧、電流、またはデジタル信号を変化させ、または調整することに加えて、電気装置３８は、アンテナ４０によって送信中の電圧、電流、またはデジタル信号を変化させ、または調整することにも用いられ得る。
【００７３】
図３Ｂ及び図３Ｃは、実施形態の複数層３端子アンテナ７２を示す。好ましい実施形態において、本開示の単一構造アンテナは、互いに平行な向きに配置された２つ以上の基板層２２の複数を備え得る。さらに、アンテナ７２を備える基板の外表面に沿って、少なくとも１つの導電性配線が配置されている。ファイラまたは複数のファイラは、１つまたは複数の基板の上面に沿って少なくとも１つのインダクタコイルが配置されるように方向付けられ得る。好ましくは、アンテナを備える基板は、第１の基板の下面が第２の基板の上面より上に配置されるように同じ向きに方向付けられる。
【００７４】
さらに、種々の基板層の間に電気接続を確立する少なくとも１つのビアが設けられ得る。好ましい実施形態において、当該少なくとも１つのビアは、ファイラ間またはファイラの一部の間に、異なる基板層においてインダクタコイルまたは複数のインダクタコイルを備えた電気接続を設ける。本明細書で定義される「ビア」は、２つ以上の基板層の間の電気接続である。ビアは、ワイヤ、電気的に埋め込まれた貫通孔、または導電性配線を備え得る。
【００７５】
特に、図３Ｂ及び図３Ｃは、それぞれ２層３端子単一構造アンテナの、第１の層及び第２の層を示す。図３Ｂは、本開示のアンテナ７２の、実施形態の第１の、または下位層７４を示す。示されるように、第１の層７４は、第２の内側誘導コイル７８に電気的に直列に接続された第１の外側誘導コイル７６を備える。
【００７６】
好ましい実施形態において、図３Ｂに示すように、第１の端子４６は２つの配線またはファイラに電気的に並列に接続されており、これによって、第１のインダクタコイル７６を備えたバイファイラ接続８０を形成する。なお、誘導コイルを備える２つ以上の近接した導電性配線またはファイラは、並列に接続され得る。一般に、２つ以上の近接した配線またはファイラを接続することによって、電気抵抗、特にアンテナの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が低減され、結果としてアンテナの品質係数が向上する。
【００７７】
図３Ｂに示すように、第１のインダクタコイル７６は、第１のインダクタコイル７６によって形成された内周の内側に配置された第２の内側インダクタコイル７８に、電気的に直列に接続されている。示されるように、第１のインダクタコイル７６の第２端部８２は、コイル７６の最内端部に配置されており、第２のインダクタコイル７８の第１端部８４に電気的に接続されている。内側インダクタコイル７８の第１端部８４は、第２のインダクタコイル７８の最外ファイラトラックの端部に配置されている。第２のインダクタコイル７８は、第２インダクタコイル７８の最内位置に配置された第２のインダクタコイルの第２端部８６において終端する。
【００７８】
図３Ｃは、本開示のアンテナ７２の、実施形態の第２の上側基板層８８を示す。好ましくは、第２の層８８は、第１の下側基板７４の直上に配置されている。第２の層８８は、第４の内側インダクタコイル９２に電気的に直列に接続された第３の外側インダクタコイル９０を備える。好ましい実施形態において、第１の層７４及び第２の層８８のそれぞれの、第１のコイル７６及び第３のコイル９０と第２のコイル７８及び第４のコイル９２とは、それぞれの基板の周辺に並列の関係に配置され得る。さらに、第１の層７４及び第２の層８８のそれぞれの、第１のコイル７６及び第３のコイル９０と第２のコイル７８及び第４のコイル９２とは、それぞれの基板表面の周辺における同様の位置に存在し得るとともに、同様の配線幅を備えた同じターン数を有し得る。これに代えて、第１の層７４及び第２の層８８の、それぞれの第１のコイル７６及び第３のコイル９０と第２のコイル７８及び第４のコイル９２とは、それらの個別の基板表面に対して異なる位置に配置されてもよく、異なる配線幅を備えた異なるターン数を有してもよい。
【００７９】
第１の層７４と同様に、第２の層７４の第１の端子４６が、２つの近接して配置された配線またはファイラに電気的に並列に接続されていることによって、第３のインダクタコイル９０の第１端部９４においてバイファイラ接続を形成する。このバイファイラ接続は、第３のインダクタコイル９０の電気配線パターンを備え、第３のコイル９０の周りに延在するとともにその第２端部９６において終端する。さらに、第３のインダクタコイル９０は、第３のインダクタコイル９０の内側の位置に配置された、第３のインダクタコイルの第２端部９６において、第３のインダクタコイル９０の内周の内側に配置された第４の内側インダクタコイル９２に電気的に直列に接続されている。第４のインダクタコイル９２は、第４のインダクタコイル９２の最外ファイラトラックに配置された内側インダクタコイルの第１端部９８において、第３のインダクタコイル９０に電気的に接続されている。また、図３Ｃに示すように、第２の上層８８は、さらに、第２の端子４８及び第３の端子５０を備える。好ましい実施形態において、第２の端子４８は、第４のインダクタコイル９２の最内位置に配置された、第４のインダクタコイル９２の第２端部１００において電気的に接続されている。さらに、第２の端子４８の長体は、第３のインダクタコイル９０及び第４のインダクタコイル９２を備えたファイラトラックの各々から電気的に分離されている。第３の端子５０は第２の上層８８上に設けられている。示されるように、第３の端子５０は、第３の外側インダクタコイル９０の最内位置に配置されたバイファイラトラック９４に電気的に接続されている。
【００８０】
さらに、好ましくは、ビア１０２または複数のビア１０２は、本開示の単一構造アンテナ７２を備えた２つ以上の基板層７４、８８の間に配置されている。より好ましくは、少なくとも１つのビア１０２は、第１のインダクタコイル７６及び第３のインダクタコイル９０と第２のインダクタコイル７８及び第４のインダクタコイル９２とのそれぞれの間において、異なる位置の間に短絡された電気接続を設けて、電気性能及び品質係数に逆作用を与え得る電気抵抗を最小化する。
【００８１】
好ましい実施形態において、上層と下層との間に複数の短絡されたビア接続が配置されて、第２の端子４８及び第３の端子５０の一部を電気的に分離し、これによって、端子がそれぞれのコイルの導電性配線を「またぐ」ことを可能とする。より詳細には、「またぎ」を形成するために、複数のビア１０２は、端子の配線１０４の左右のそれぞれの側に配置され得る。こうして、端子の端子配線１０４の左右のそれぞれの側に配置された複数のビア１０２は、端子配線１０４の下に電路を形成し、これによって、端子リード１０４が配置された導電性配線の一部を「バイパスする」ことにより端子配線１０４を電気的に分離する。さらに、複数の短絡されたビア１０２は、さらに、端子リード１０４の少なくとも一部をバイパスする電路を形成し得る。本実施形態において、複数のビア１０２の各々は、端子リード１０４の左右のそれぞれの側に、互いに対向して配置されている。
【００８２】
図３Ｄは、下側の第１の基板層７４上に配置された第１のインダクタコイル７６の一部と、上側の第２の基板層８８上に配置された第３のインダクタコイル９０との間の複数の短絡されたビア接続の例の拡大図を示す。示されるように、複数のビア接続は、それぞれの上側基板層７４と下側基板層８８との上に配置されたインダクタコイルの間に示されている。より具体的には、図３Ｄの実施形態に示すように、端子配線１０４の右側及び左側それぞれの各々に加えて、各ファイラトラックに沿って配置された４つのビア１０２が存在する。好ましい実施形態において、ビア接続は、端子配線１０４の下をバイパスする短絡された電気接続を与える。こうして、端子配線１０４の各側に近接して複数のビアを配置することにより、端子の端子配線１０４をバイパスする電気接続を設け、これによって端子配線１０４を当該端子配線が通過する導電性配線から電気的に分離した状態とすることが可能である。さらに、インダクタコイルを備えるファイラトラックの各々に沿って配置された複数のビア１０２を設けることによって、さらにインダクタンスと本開示の単一構造アンテナの得られる動作周波数とを適応させることが可能である、様々な電気接続を形成することが可能である。例えば、インダクタコイルの全体に亘って様々な電気的に分離された端子接続部を配置し、これによって、さらに、カスタム化されたインダクタンス及び動作周波数を設けることが可能である。
【００８３】
図３Ｅは、それぞれの第１の誘導コイル１０８及び第２の誘導コイル１１０が単一のファイラパターンを備えた、代替実施形態の単一構造アンテナ１０６を示す。示されるように、第１の端子４６、第２の端子４８、及び第３の端子５０は、それぞれ、第１のインダクタコイル１０８及び第２のインダクタコイル１１０を備えた単一のファイラに接続されている。図３Ｂ及び図３Ｃに示される第１の端子接続部のように、各端子を複数のファイラに接続して電気抵抗を最小化することが好ましいが、比較的小さいスペース及び／または表面積で所望のインダクタンスを達成するために単一のファイラへの電気接続を設ける必要があり得る。一般に、２つ以上の近接して配置されたファイラへの電気的な並列接続を設けることは、電気抵抗を低減し、一方で、アンテナの品質係数を増大させる。
【００８４】
図３Ｆは、図３Ｅに示された端子接続部の拡大図を示す。示されるように、第２の端子４８及び第３の端子５０の端子配線は、当該端子配線がインダクタコイルを備えた導電性のファイラトラックを介して効率的にバイパスするように、電気的に分離されている。各端子配線１０４の両側に設けられたビア接続１０３は、端子配線をバイパスする電気接続を与えることによって、インダクタコイルを備えたファイラ配線から端子配線を電気的に分離する。示されるように、第３の端子５０の端子リード１０４の右側に複数のビア１０２Ａが配置されており、第３の端子５０及び第２の端子４８のそれぞれの端子配線１０４の左及び右にビア１０２Ｂが配置されており、第１の端子４８の端子配線の左にビア１０２Ｃが配置されている。
【００８５】
本出願において示される２端子アンテナ及び３端子アンテナの他に、さらに、単一構造アンテナが４つ以上の端子接続部を備え得ることを考慮する。図４は、本開示の、実施形態の４端子アンテナ１１２の電気回路図を示す。示されるように、第１の端子４６は第１の外側インダクタコイル４２の第１端部５８に電気的に接続されている。第２の端子４８は、第２のインダクタコイル４４の第１端部に電気的に接続されている。第３の端子５０は、第１のインダクタコイル４２の第２端部７０に電気的に接続されている。さらに、第４の端子１１４が、第１のインダクタコイル４２の導電性トラックに連なって第２の点１１６に電気的に接続されている。第４の端子接続部は、第１のインダクタコイル４２の長さ、及び／または電気接続間のターン数を効率的に短縮することによって、アンテナのインダクタンス及び動作周波数を調整するように選択され得る、付加的な端子接続を与える。
【００８６】
以下に示す表ＩＩは、図２、図２Ａ、図３、図３Ａ、図４、及び図４Ｂに示す典型例の３端子接続アンテナ及び４端子接続アンテナの、インダクタンス及び得られる動作周波数の詳細を示す。なお、インダクタンスは、第１のインダクタコイル及び第２のインダクタコイルのうちの少なくとも１つのターン数を変更することによって増加または減少し得る。
【表２】
2018533238.tif 000005
【００８７】
上記の表が示すように、アンテナを含むコイルに連ねて異なる電気接続点を確立することによって、広範囲のインダクタンス、動作周波数、及び周波数帯域に適合する。上記に示すように、全ターン数を増加または減少させることによって、すなわち電気的に接続された第１のインダクタコイル及び第２のインダクタコイル並びにそれらの一部の異なる位置を選択的に接続することによって、アンテナの得られるインダクタンスが影響を受ける。
【００８８】
好ましい実施形態において、電気または電子装置３８は、本開示の単一構造アンテナに電気的に接続された選択回路１１８からなり得る。特に、選択回路１１８は、アンテナを含む端子の少なくとも２つに電気的に接続されている。選択回路１１８は、各アンテナ端子及びそれらの組合せにおいて、電気インピーダンスをアクティブにモニタ及び計測する。こうして、電気インピーダンスが一定の閾値の電気インピーダンスまたは電気インピーダンスの帯域にある、対して上回っている、または対して下回っていると計測されると、選択回路１１８は、所望の周波数帯域を達成するように、アンテナを含む種々の端子を接続または遮断することが可能である。好ましい実施形態において、選択回路１１８は、キャパシタンスＣ３を有する少なくとも１つのキャパシタを備える。選択回路のキャパシタンスは、動作の周波数に応じて高インピーダンス経路または低インピーダンス経路を与えることにより、アンテナ端子間のスイッチング機構をアクティブ化するように、選択されている。さらに、選択回路１１８は、単一構造アンテナを含むインダクタンスコイルに連なる種々の領域または特定の位置をアクティブに接続及び／または遮断することが可能であってもよい。一実施形態において、選択回路１１８は、最低の電気インピーダンスを有する、インダクタコイル、インダクタコイルの一部、またはそれらの組合せを選択することによって動作する。これに代えて、選択回路１１８は、特定の、電気インピーダンスまたは電気インピーダンスの範囲において端子間をアクティブに切り替えるように設計されてもよい。例えば、選択回路１１８は、様々な端子接続部において電気インピーダンスを計測し、選択回路１１８内のキャパシタンスＣ３の値に基づいて、例えば端子１及び端子２に代えて端子１及び端子３を接続するように決定してもよい。
【００８９】
例えば、第１の周波数モードがｆ１＋／−Δｆ１の周波数範囲で動作し、第２の周波数モードがｆ２＋／−Δｆ２で動作するマルチモードアンテナシステムを考え、ｆ１は第１の外側インダクタコイルの共振周波数であり、Δｆ１は第１の端子４６及び第３の端子５０（図３Ｅ）によって形成された第１の外側インダクタコイルの共振周波数の帯域幅であり、ｆ２は第２の内側インダクタコイルの共振周波数であり、Δｆ２は第１の端子４６と第２の端子４８と（図３Ｅ）の間に形成された第２の内側インダクタコイルの共振周波数の帯域幅であり、典型例のアンテナに対して次の条件（Ａ、Ｂ、及びＣ）が成立しているものとする。
条件例：
2018533238.tif 000006
【００９０】
選択回路は、所望のアンテナ動作周波数ｆにおいて所望のアンテナインピーダンスＺ２を選択するように構成され得る。例えば、以下に示すパラメータ式を仮定し、Ｃ３を、所望のアンテナ動作周波数ｆ（例えば、ｆ＝ｆ１±Δｆ１またはｆ＝ｆ２±Δｆ２）に対する選択回路１１８のキャパシタンス値とし、アンテナのインピーダンスに１、２、または５などの定数を乗算する。したがって、選択回路１１８を、乗算器定数によって決定され得る特定の周波数または周波数帯域で、一定のインピーダンス閾値において端子接続が形成されるように設計することが可能である。
2018533238.tif 000007
【００９１】
一般に、電気インピーダンスの差が大きいほど、コイル選択の識別が良好になり、したがって、乗算器定数は、アンテナの動作周波数を変更するのに用いられ得る識別可能な電気インピーダンスを生成するように選択される。したがって、キャパシタンス値Ｃ３が与えられると、選択回路は、第１のインダクタコイルＺ１の電気抵抗と第２のインダクタコイルＺ２の電気抵抗との低い方を選択し得る。例を挙げると、
2018533238.tif 000008
がＺ２より低い場合に、選択回路は、第１のインダクタコイルに対する端子接続部をアクティブに選択する。例示的な状況は、高いほうの周波数範囲が、＋／−１５ｋＨｚの帯域幅を有する約６．７８ＭＨｚの周波数ｆ１において動作するＲｅｚｅｎｃｅワイヤレス充電標準である、単一のモードに適合するのに対して、低い方の周波数範囲が、２つのモード、すなわち、１００ｋＨｚから２０５ｋＨｚまでで動作するＱｉ標準と、１００ｋＨｚから３５０ｋＨｚまでで動作するＰＭＡ標準とに適合する場合である。この場合に、第１の外側インダクタコイルが選択されると、アンテナは、約６．７８ＭＨｚの動作周波数におけるＲｅｚｅｎｃｅモードにおいてアクティブに受信または送信することとなる。
【００９２】
本開示のアンテナのインダクタンス及び動作周波数を制御するそれぞれのインダクタコイルの導電性ファイラのターン数及び種々の長さに加えて、本開示の単一構造マルチモードアンテナの品質係数は、第１のインダクタコイル７６及び第２のインダクタコイル７８及び／または第３のインダクタコイル９０及び第４のインダクタコイル９２などの、近接する第１のインダクタコイルと第２のインダクタコイルとの間に設けられたスペースのギャップ１２０の長さ及び位置によって著しく影響を受ける可能性がある。
【００９３】
本明細書で説明されるように、好ましくは、本開示の単一構造マルチモードアンテナ２０、４０、７２、１０６、１１２は、電力及び／または電気データ信号の効率的な受信／送信を達成する高品質係数（ＱＦ）を備えて設計されている。一般に、アンテナの品質係数は、特に少なくとも３００ｋＨｚの高動作周波数における、アンテナ内の正味の抵抗損失を低減することによって増加する。
【００９４】
品質係数は、装置によって蓄積されたエネルギーの、装置によるエネルギー損失に対する割合である。したがって、アンテナのＱＦは、アンテナの蓄積エネルギーと比較したエネルギー損失の割合である。アンテナなどの、経時変化する電流を搬送するソース装置は、１）抵抗エネルギー（Ｗｒｅｓ）、２）放射エネルギー（Ｗｒａｄ）、３）リアクティブエネルギー（Ｗｒｅａ）という３つの成分に分解され得るエネルギーを保持する。アンテナの場合に、蓄積されたエネルギーはリアクティブエネルギーであって、失われたエネルギーは抵抗エネルギー及び放射エネルギーであり、アンテナ品質係数は式Ｑ＝Ｗｒｅａ／（Ｗｒｅｓ＋Ｗｒａｄ）によって表される。
【００９５】
近接領域での通信において、放射エネルギー及び抵抗エネルギーは、このアンテナの場合に、装置によって周囲環境に放出される。例えば寸法の制約を有するバッテリ電源の装置からなる、電力貯蔵が限られた装置間でエネルギーを伝送しなければならない場合に、過度の電力損失は、装置の性能効率を著しく低減し得る。したがって、近接領域での通信装置は、放射エネルギーを最大化する一方、抵抗エネルギー及び放射エネルギーの両方を最小化すするように設計される。つまり、近接領域での通信には、Ｑを最大化することが有益である。
【００９６】
例として、誘導的に結合されたシステムにおける装置間のエネルギー及び／またはデータ転送の効率は、送信（Ｑ１）におけるアンテナの品質係数と、受信（Ｑ２）におけるアンテナの品質係数と、２つのアンテナ間の結合係数（κ）とに基づいている。エネルギー伝送の効率は、次の関係、ｅｆｆακ２Ｑ１Ｑ２に従って変化する。高い品質係数ほど、アンテナの蓄積エネルギーと比較したエネルギー損失の割合が低いことを示す。逆に、低い品質係数ほど、アンテナの蓄積エネルギーと比較したエネルギー損失の割合が高いことを示す。結合係数（κ）は、２つのアンテナの間に存在する結合の程度を表す。
【００９７】
さらに、例として、誘導アンテナの品質係数は、次の関係に従って変化する。
2018533238.tif 000009
ここで、ｆは動作の周波数であり、Ｌはインダクタンスであり、Ｒは合成抵抗（オーミック＋放射性）である。品質係数は抵抗に逆比例するため、高い抵抗ほど低い品質係数となる。したがって、本開示のアンテナは、電気抵抗を減少させる、したがって、品質係数を増大させるように設計される。
【００９８】
特に、本開示の単一構造マルチモードアンテナは、第１のインダクタコイル２４及び第２のインダクタコイル２６などの近接して配置されたインダクタコイル間に配置されたスペース１２０からなるギャップを備えて設計されている。好ましくは、このギャップ１２０は、７６、７８（図３Ｂ）及び９０、９２（図３Ｃ）などの近接して配置された内側コイルと外側コイルとの間の近接効果を低減する。本明細書で定義される「近接効果」は、電気抵抗の増加をもたらすものであり、これは交流を搬送する２つのワイヤが互いに隣接して配置されている場合に生じる。より詳細には、近接効果は、経時変化する電流が導電性フィラメントの少なくとも１つを介して伝搬しているときに、１つの電流搬送フィラメントが、近接する電流搬送フィラメントに及ぼす効果に関する。１つのフィラメントによって生成される磁界は、近接するフィラメント内の電流に逆らう磁界を生成することによって、付加的な交流（ＡＣ）電気抵抗を生成する。この効果は、ファラデーの法則に従って周波数とともに増大する。つまり、２つの導電性ワイヤが互いに隣接して配置される場合に、１つのワイヤの磁界は、他方の隣接するワイヤ内に軸方向渦電流を誘起する。これらの渦電流は、主電流と反対方向にワイヤに沿って長ループ状に流れる。したがって、これらの渦電流は、第１のワイヤから遠ざかる側において主電流を強め、第１のワイヤに向かう側において主電流に逆らう。正味の効果は、他方のワイヤから遠ざかる側の薄いストリップへの、ワイヤの断面における電流の再分布である。電流がワイヤのより小さな領域に集中するため、抵抗が増加する。
【００９９】
近接効果は、アンテナ設計の品質係数に著しい影響を及ぼす。本出願人は、第１の外側インダクタコイルと第２の内側インダクタコイルとの間のギャップまたは距離１２０を増加させることによって近接効果が大きく低減され得ることを発見した。ただし、近接効果が無視できるようにこれらのコイルの間のギャップ１２０を増加させることは、望ましくないアンテナの占有域をかなり増加させる。
【０１００】
したがって、近接効果の強さと品質係数へのその影響とのバランスが最適に達成されなければならない。一般に、本出願人は、約０．２ｍｍの距離を有するギャップ１２０を設けることによって磁界強度が約５０％低減し、約１ｍｍの距離を有するギャップ１２０を設計することによって磁界強度が約９０％低減することを発見した。ギャップ１２０が約０．０５ｍｍから約１０ｍｍまでの範囲に亘り得ることを考慮する。
【０１０１】
他の重要な考察はアンテナの動作周波数である。一般に、ＡＣ電気抵抗は、磁界強度が増加するにつれて増加する。このＡＣ電気抵抗の増加は、およそ磁界強度に比例する。このことは、増加した動作周波数における全体的に増加した近接効果に起因する。一般に、近接効果の増加は、動作周波数を乗算した、近接するファイラの磁界の強度Ｈによって数学的に表すことが可能である。
【０１０２】
例えば、２００ｋＨｚで動作する第２のアンテナと比較して、６．７８ＭＨｚで動作する第１のアンテナに対してほぼ等しい近接効果の低減を得るには、第１のアンテナによって生成される磁界強度を約３４（６．７８ＭＨｚ／２００ｋＨｚ）の因子だけ減少させる必要がある。したがって、６．７８ＭＨｚで動作する第１のアンテナと２００ｋＨｚで動作する第２のアンテナとの間の近接効果に起因するＡＣ電気抵抗の同様の減少を得るには、２００ｋＨｚで動作する第２のアンテナに対しては近接するコイル配線間に約０．２ｍｍのギャップが必要となり、６．７８ＭＨｚで動作する第１のアンテナに対しては近接するコイル配線間に５ｍｍより大きいギャップが必要となる。
【０１０３】
本出願人は、第１の外側コイルと第２の内側コイルとの間に０．５ｍｍ以上の寸法を有するギャップ１２０を設計することによって、約１００ｋＨｚから約２００ｋＨｚまでの周波数に対して、近接効果が無視できる量にまで著しく低減されることを発見した。さらに、本出願人は、約２００ｋＨｚから約４００ｋＨｚまでの周波数に対して、約１ｍｍの距離を有するギャップ１２０を設計することがより好ましいことを発見した。場合によっては、全体として許容可能な表面積が大きく、例えば、第１の内側外側インダクタコイル及び第２の内側インダクタコイルの総ターン数が１００より大きく、周波数が６．７８ＭＨｚから１３．５６ＭＨｚまでの付近である場合に、この距離は１０ｍｍにまで大きくなり得る。一般に、約１０ｍｍのギャップ距離１２０は、磁界強度及び近接効果を約９９％だけ効果的に低減する。
【０１０４】
以下に示す表ＩＩＩは、電気抵抗及び得られる品質係数に対するギャップ寸法の効果を示す。具体的には、例１乃至例４は、第１の外側コイルと第２の内側コイルとの間に異なるギャップ寸法を有する、３端子単一構造マルチモードアンテナに関する。当該表に示すように、ギャップの寸法を約１．８ｍｍに増加させることによって、例４において構成されたアンテナの０．２ｍｍのギャップ寸法と比較して、品質係数が約３５％だけ増加する。アンテナ構造全体に対してより大きな占有域が可能であれば、このギャップ寸法を、約０．２ｍｍのギャップ寸法を備えて構成された例４のアンテナと比較して、約４２％の品質係数の増加をもたらす５ｍｍよりさらに大きく増加させることが可能である。
【０１０５】
例えば、６．７８ＭＨｚで動作するシステムに対して約０．０５の結合係数を備え、１．８ｍｍのギャップを備えたそれぞれの受信アンテナ及び送信アンテナに同じコイル構成を用いるシステムは、約１６％のアンテナ間効率の向上を生じることとなる。さらに、５ｍｍより大きいギャップ寸法を用いるのであれば、Ｋが送信アンテナと受信アンテナとの結合係数であり、Ｑ１が受信アンテナの品質係数であり、Ｑ２が送信アンテナの品質係数であるとして以下の式を仮定すると、１８％のアンテナ間効率の向上を生じる。本明細書で定義される「アンテナ間効率」は、対応する送信アンテナによって最初に送信された、受信アンテナによって受信される電気エネルギーの百分率である。
2018533238.tif 000010
【表３】
2018533238.tif 000011
【０１０６】
磁界強度が、近接するファイラを介して伝搬している電流の強度に正比例することに注意することは重要である。例えば、同じ動作周波数を仮定すると、内部で１Ａの電流が伝搬するファイラから生じる近接効果の強度は、電流が１０ｍＡである場合より約１００倍大きい。
【０１０７】
図５は、可変のファイラ幅を有する導電性ファイラ１２３を備えた、実施形態のインダクタコイル１２１を示す。示されるように、アンテナを含むインダクタコイルの少なくとも１つは、約５ｍｍから約０．０１ｍｍまで、より好ましくは０．５５ｍｍから約０．２ｍｍまでの範囲に亘るファイラ幅を有して構成され得る。示された好ましい実施形態において、インダクタコイルは、ファイラがインダクタ１２１の中心に向かって延伸するにつれて次第に細くなる、約１０ｍｍから約１ｍｍまでの範囲に亘る、第１のコイル端部１２２における外側ファイラ幅を有して構成される。好ましい実施形態において、第２端部１２４におけるファイラ幅は、約５ｍｍから約０．０１ｍｍまでの範囲に亘り得る。ファイラ幅のこのような細化は、より小さな表面積内で付加的なターン数を与えるのに望ましく、これによって、すべてのターンに対してより幅広の配線を用いて達成されていたであろうものより高いインダクタンス値をもたらす。さらに、ターン数を増加させることは、複数のフィラメントの正味の近接効果に起因して、電流により利用されるフィラメントの断面積を減少させる。したがって、広い配線が、電流密度が著しく低減された領域を有し得ることが可能である。配線幅を減少させるようにコイルを設計することによって、面積利用率が最大化される。断面積の利用率は、拡張された周波数及びより多い数の配線における近接効果に起因して減少する。
【０１０８】
可変配線幅を備えてコイルを構成することによって、アンテナのインダクタンスを著しく増加させることが可能である。例えば、外側寸法が３４．５ｍｍ×２７ｍｍであり、内側寸法が１５．４ｍｍ×７．９ｍｍである同じコイルを有する２つのアンテナを構成した。第１のアンテナを、約０．５５ｍｍの一定の配線幅及び約０．２ｍｍの一定の配線間ギャップで、１３ターンを有して構成した。比較として、第２のアンテナコイルを、１３ターンと、コイルの隣接配線間における約０．２ｍｍの一定のギャップ幅とを備えて構成した。ただし、第２のアンテナを、さらに、コイルの内側において０．５５ｍｍから約０．２ｍｍまでの範囲に亘る可変の配線幅を有して構成した。一定の配線幅を有する設計１のアンテナのインダクタンスを計測すると、約４．２ｐＨであった。対照的に、可変の配線幅を有する設計２のアンテナのインダクタンスを計測すると、同じ全体寸法を有する第１の設計のアンテナのインダクタンスの約２倍となる、約８．２ｐＨであった。
【０１０９】
好ましい実施形態では、近接効果を引き起こして導電性ファイラの接合の電気抵抗増加を招き、ついには品質係数の減少をもたらす磁界を阻止または遮断する、様々な材料または構造を取り入れることによっても、品質係数を増加させ得る。１つのこのような遮蔽材料は、近接するインダクタコイルまたは複数のインダクタコイルより生成された磁界からインダクタコイルを効果的に遮蔽する高透磁率を有する、フェライト材料である。こうして、他のコイルより生成された磁界から誘導コイルを遮蔽することによって、近接効果を低減し、したがってアンテナの品質係数を増加させる。
【０１１０】
好ましくは、遮蔽材料は、磁力線に低リラクタンス経路を与えることによって、特にコイルアセンブリの背後に配置された物体（例えば、バッテリ、回路基板）からなる他の金属物体に対する磁界の相互作用を低減する、主機能を有する。好ましくは、遮蔽材料の第２の機能は、コイルのインダクタンスを増幅し、同時に、送信コイルアセンブリと受信コイルアセンブリとの結合を増大させることである。後者は、電力伝送の効率に直接影響を与える。第３の補助的な利点は、磁性材料の損失正接が十分に小さい場合に、さらに、コイルアンテナの品質係数を向上させ得ることである。本明細書で定義される「リラクタンス」は、磁束に対する抵抗である。
【０１１１】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、及び図６Ｅは、本開示の単一構造マルチモードアンテナの導電性配線３０、３２を有するインダクタコイルが、導電性配線、すなわちコイル２４、２６のワイヤを磁界から遮蔽する材料を用いて構成され得る、種々の実施形態を示す断面図である。このような遮蔽材料は、限定されるものではないが、マンガン亜鉛、ニッケル亜鉛、銅亜鉛、マグネシウム亜鉛、及びそれらの組合せなどのフェライト材料を含む亜鉛を含み得る。これら及び他のフェライト材料配合は、柔軟なフェライト基板を形成するために、高分子材料マトリクス内に混合され得る。このような材料の例は、限定されるものではないが、カリフォルニア、サンノゼのＫｉｔａｇａｗａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ａｍｅｒｉｃａ社製のＦＦＳＲ及びＦＦＳＸシリーズフェライト材料、及びＭＮ、ミネアポリスの３Ｍ（商標）社製のＦｌｕｘ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ＲＦＩＣ材料を含み得る。
【０１１２】
種々の実施形態に示されるように、各々が異なる透磁率、損失正接、及び／または飽和磁束密度を有する、３つの異なるこのような材料、第１の材料１２６、第２の材料１２８、及び第３の材料１３２を、本開示の単一構造アンテナの構成に用い得る。好ましい実施形態において、第１の材料１２６は、少なくとも１００ｋＨｚから７ＭＨｚまでの周波数範囲に亘って約１００から約１２０までの透磁率を有する、ＦＦＳＸシリーズのフェライト材料の少なくとも１つを含み得る。第２の材料１２８は約４０〜約６０までの透磁率を有するＲＦＩＣフェライト材料を含み得るとともに、さらに、第３の材料１３０は前述したフェライト材料またはそれらの組合せを含み得る。好ましい実施形態において、第１の材料１２６、第２の材料１２８、または第３の材料１３０は、４０より大きい透磁率を有し得る。より好ましくは、第１の材料１２６、第２の材料１２８、または第３の材料１３０は、１００より大きい透磁率を有し得る。飽和磁束密度（Ｂｓａｔ）は少なくとも３８０ｍＴである。
【０１１３】
図６Ａは、導電性セグメント３０、３２がフェライト材料の外表面上に直接配置された実施形態を示す。示されるように、第１のフェライト材料１２６及び第２のフェライト材料１２８は、上に導電性配線３０、３２が配置される基板層として作用する。好ましくは、第３のフェライト材料１３０は、コイル巻線間の中央位置内部に配置される。なお、各導電性セグメント３０、３２は、コイルターンの複数の配線を表し得る。具体的には、示されるように、導電性配線３０、３２の第１の外側セグメント１３１及び第２の外側セグメント１３５は、第１のフェライト材料１２６の第１の層の表面上に直接配置されており、導電性配線３０、３２の第３の内側セグメント１３７及び第４の内側セグメント１３９は、第２のフェライト材料１２８の第２の層の表面上に直接配置されている。第２のフェライト材料１２８の第２の層は、第１のフェライト材料１２６の第１の層の上面上に配置されている。第３のフェライト材料１３０の第３の層は、第２のフェライト材料１２８の第２の層上に直接配置されている。好ましい実施形態において、異なる第１のフェライト材料１２６、第２のフェライト材料１２８、及び第３のフェライト材料１３０の第１の層、第２の層、及び第３の層は、導電性配線３０、３２によって生成される磁界１３２が当該フェライト材料によって吸収されるように配置されている。さらに、フェライト材料の選択は、導電性ラインを貫流する電流または電圧の大きさに加えて、導電性ラインを構成するのに用いられる材料に基づき得る。
【０１１４】
好ましい実施形態では、種々の遮蔽材料及び遮蔽構造を用いてハイブリッド遮蔽形態を作成することができる。ハイブリット遮蔽形態において、種々の遮蔽材料は、異なる周波数で共振する複数のインダクタコイルの性能を向上させるように策定的に配置されている。こうして、遮蔽材料は、アンテナ１０のマルチモード動作を強化するように配置されている。例えば、ＦＦＳＸシリーズなどの約１００から１２０までの増加した透磁率を有するフェライト材料の利用を用いて、１００ｋＨｚから約５００ｋＨｚまでのより低い周波数範囲で共振するその他のコイルの性能を劣化させずに、６．７８ＭＨｚで共振するコイルを最適に遮蔽し得る。同様に、ＲＦＩＣ材料のような、約４０から約６０までなどの、より低い透磁率を有するフェライト材料の利用は、より高いＭＨｚ共振コイルの性能を劣化させずに、より低いｋＨｚ周波数領域で共振するコイルの動作を強化することから、好ましい。
【０１１５】
特定の遮蔽材料に加えて、遮蔽材料の配置も、本開示のマルチモード単一構造アンテナの最適な動作に重要である。例えば、図６Ａ乃至図６Ｅを参照すると、図６Ａ乃至図６Ｅに示す第１の材料１２６の相対位置などの、より高い共振コイルの近くにより高い透磁率のフェライト材料配置することが好ましい場合がある。同様に、第２の材料１２８の位置などの、ｋＨｚ範囲で共振するコイルの近くにより低い透磁率の材料を配置することが有益である場合がある。第３の材料１３０は、第２の材料１２８と同様の材料特性を有する材料からなり得る、またはこれに代えて、第３の材料１３０は、磁石を備えた送信の存在下で、その他の材料の磁気性能を保存する高い磁気飽和を有するフェライト材料からなり得るものであり、磁石を備えた送信コイルへの引寄せを支援するアトラクタとしても作用し得る。
【０１１６】
図６Ｂは、本開示のアンテナの構成の異なる実施形態を示し、ここでは、第２のフェライト材料１２８が、第１のフェライト材料１２６内に形成された空洞内に配置されている。さらに、第２のフェライト材料層１２８の高さは、第１のフェライト材料１２６の第１の層の高さより高い。
【０１１７】
図６Ｃは、第２のフェライト材料１２８が第１のフェライト材料１２６の空洞内に配置された、他の代替実施形態を示す。ただし、図６Ａ及び図６Ｂに示す実施形態とは対照的に、第１のフェライト材料層及び第２のフェライト材料層のそれぞれの高さはほぼ同じである。図６Ｄは、さらに他の実施形態を示し、ここでは、第３のフェライト材料１３０が第２の材料層１２８内に配置された第２の空洞内に配置され得る。さらに、第２の材料１２８は、第１の材料１２６の第１の層内に形成された第１の空洞内に配置されている。最後に、図６Ｅは、第４の実施形態を示し、ここでは、３つの材料１２６、１２８、及び１３０の全てが、ほぼ同じ高さとなるように配置されている。具体的には、示されるように、第３の材料１３０は第２の材料層１２８の第２の空洞内に配置されており、第２の材料１２８は、ほぼ等しい高さである３つの材料層１２６、１２８、１３０のすべてとともに、第１の材料層１２６の第１の空洞内に配置されている。したがって、フェライト材料の種々の層は、近接する導電性ラインによって生成される磁界１３２がフェライト材料によって最適に吸収されるように、互いに対して異なる高さに配置され得る。
【０１１８】
前述したように３つのフェライト材料を利用することに加えて、種々のフェライト材料の混合物または化合物を用いて、さらに、望ましい透磁率をカスタム設計し得ることを考慮する。さらに、種々の層は、フェライト材料の混合物または合金から構成され得る。また、図６Ａ乃至図６Ｃが、本開示のアンテナの構造内にフェライト材料を配置し得る特定の実施形態を表すことを付記しておく。様々な第１のフェライト材料１２６、第２のフェライト材料１２８、及び第３のフェライト材料１３０を、望ましい応答をカスタム設計する、または特定の磁界プロファイルを生成するように、アンテナの構造全体に亘って交換可能に配置することが可能である。
【０１１９】
本出願のマルチモード単一構造アンテナを、任意の適当な技術によって、また任意の適当な材料を用いて形成または作製し得ることは理解されるであろう。例えば、アンテナコイルは、導電性材料として用いられる、化合物及び／または合成物を含む適当な複数の金属または金属、導電性高分子、導電性インク、半田、ワイヤ、ファイバ、フィラメント、リボン、層状金属の組合せ、及びそれらの組合せを備え得る。限定されるものではないが、印刷技術、フォトリソグラフィ技術、化学またはレーザエッチング技術、レーザクラッディング、レーザ切断、物理または化学気相堆積、電気化学堆積、分子線エピタキシ、原子層堆積、スタンピング、化学処理、及びそれらの組合せを含み得る適当な製造方法を用いて、基板上／内に導体を配置し得る。マグネットワイヤを利用するワイヤ巻回技術、被覆線、リッツ線、または当業者によって用いられる他のワイヤを用いてマルチモード単一構造アンテナを製造することも好適であり得る。電気特性強化、すなわち導電性及び基板誘電定数の増大を用いて、特定用途に対する望ましい特性を達成してもよい。例えば、導電率の増大を、イオン注入、ドーピング、炉アニーリング、急速熱アニーリング、ＵＶ処理、及びそれらの組合せを用いて達成し得る。
【０１２０】
図７は、本開示の単一構造マルチモードアンテナを製造する方法の実施形態を示すフローチャートである。フローチャートに示すように、第１のステップ２００において基板２２を設ける。第２のステップ２０２において、第１のコイル２４を形成する。第１のコイル２４を基板２２の表面２８上に形成し得る、またはこれに代えて、第１のコイル２４を、前述した製造技術の少なくともいずれかを用いて、基板２２を用いずに形成し得る。第３のステップ２０４において、第２のコイル２６を、第１のコイル２４に電気的に接続されるように形成する。以前のステップ２０２と同様に、第２のコイル２６を基板２２の表面２８上に形成し得る、またはこれに代えて、第２のコイル２６を、前述した製造技術の少なくともいずれかを用いて、基板２２を用いずに形成し得る。これに代えて、第１のコイル２４及び第２のコイル２６を、それらが基板２２の表面２８にコンタクト可能であるように形成してもよい。この場合に、第１のコイル２４及び第２のコイル２６は、基板２２の表面２８に対して除去可能にコンタクト可能である。例えば、基板２２は、アンテナに対する一時的な機構的支持を与え得る。
【０１２１】
第１のコイル２４及び第２のコイル２６を形成した後に、基板２２を用いて、または用いずに、第１のコイル２４及び第２のコイル２６のうちの少なくとも１つに、少なくとも１つの端子を電気的に接続する（ステップ２０６）。任意選択の第４のステップ２０６において、アンテナの構造内に磁気遮蔽材料を組み込んでもよい。第５のステップ２０８において、第１のコイル２４及び第２のコイル２６のうちの少なくとも１つに、少なくとも１つの端子を電気的に接続する。任意選択の第６のステップ２１０において、第１のコイル２４及び第２のコイル２６のうちの少なくとも１つに、選択回路１１８を電気的に接続してもよい。さらに、または選択回路の代わりに、第１のコイル２４及び第２のコイル２６のうちの少なくとも１つ、または少なくとも１つの端子に、電気スイッチ３７を電気的に接続してもよい。
【０１２２】
図８Ａ乃至図８Ｃは、本開示のアンテナのコイルを含むターン数の関数としての磁界強度プロファイルの種々の実施形態を示す。示されるように、一般に、インダクタのターン数を変更することは、磁界の強度の形状及びプロファイルに影響を与える。アンテナによって生成される磁界強度の位置及び／または強度を変更するこの機能は、データ及びエネルギー伝送を最適化する際に望ましい場合がある。好ましい実施形態において、磁界の強度及びプロファイルは、様々な電子装置の寸法に合わせてカスタム設計され得る。例えば、本開示の単一構造アンテナを含む磁気遮蔽材料のコイル数及び／または位置を変更することによって、アンテナによって生成される磁界の強度プロファイルを変更することが可能である。なお、全ての磁気強度プロファイル８Ａ乃至８Ｃは、約１５０ｍｍの外側コイル幅寸法及び約９０ｍｍの外側コイル長さ寸法を有する単一構造アンテナについて得られた。さらに、プロファイル磁界計測は、それぞれのアンテナの外表面から約８ｍｍ離れて行われた。相対強度スケールは、図８Ａ乃至図８Ｃにおけるプロットの各々の右側に沿って存在する。強度スケールによって示されるように、最も強い磁界強度は、約１の相対強度を有し、最も濃い黒色の陰影を有してグラフィックにより表されている。最も弱い磁界強度は、約０．１の相対強度を有し、最も薄い灰色の陰影を有して示されている。
【０１２３】
図８Ａは、１ターンを有する１つの外側コイルを備えた単一構造アンテナについて得られた磁界強度プロファイルの実施形態を示す。最も強い磁界強度を表す、より濃い黒色の陰影によって示されるように、磁界強度はコイルの外周沿いで最も強い。最も強い磁界強度は外周沿いであるのに対して、より薄い灰色の陰影によって表される最も弱い磁界強度は、コイルの外周内に形成された中央領域内に存在する。したがって、本実施形態は、アンテナの外周沿いのワイヤレスエネルギー伝送に対して最適に構成されている。
【０１２４】
図８Ｂは、２ターンを有するコイルを備えた単一構造アンテナについて得られた磁界強度プロファイルの実施形態を示す。示されるように、最も強い磁界強度は、図８Ａに示す１ターンを有するコイルの磁界強度プロファイルと比較して、コイルの内部沿いにより多く存在する。より薄い灰色の陰影によって示される２ターンコイルの最も弱い磁界強度は、アンテナの内部のほうに配置された、当該コイルの第２のターンの外周沿いに存在する。図８Ａに示す１ターンを有するコイルと比較して、２ターンを有するコイルを備えたアンテナの中央領域に沿った磁界は、全体に亘って増加した磁界を有する。したがって、示されるように、付加的な内部ターンを追加することは、最も強い磁界強度をアンテナの中央近くに移動させる。
【０１２５】
図８Ｃは、３ターン、第１の外側ターン、第２の内側ターン、及び第３の最内側ターンを有するコイルを備えた単一構造アンテナついて得られた磁界強度プロファイルの実施形態を示す。２ターンを有するコイルを備えたアンテナと同様に、図８Ｃに示す３ターンコイルアンテナの磁界強度は、第３の最内側コイルの内周及びアンテナの中央領域沿いで最も強い。したがって、３ターンを有するコイルを備えたアンテナは、一般に、アンテナの中央領域において最も強い磁界を有する。さらに、コイルの第２の内側ターンのそれぞれのコーナ位置も、増加した磁界強度を有する。したがって、３ターンコイルを備えたこのようなアンテナは、アンテナの中央領域において電力及びデータを伝送するように最適に設計される。
【０１２６】
図９は、一体成形されたアンテナ体を有するワンピース構成をなす、本開示のさらなる実施形態のアンテナ１４０を示す。示されるように、好ましくは、アンテナ１４０は、第１のワイヤ端部１４９から第２のワイヤ端部１５３まで延在する一体成形体アンテナ１４０の形状に形成された、ワンピースのワイヤまたはフィラメント１４２で形成されている。好ましい実施形態において、アンテナ１４０は、導電性材料がモールド内で一緒に形成されるスタンピング工程と、金属ブランクを用いるダイスタンプ形成工程とによって形成され得る。好ましい実施形態において、金属ブランクはモールドとダイとの間に配置される。ダイをモールド内で金属ブランクに対して押圧して、アンテナ体１４０を形成する。さらに、一体成形されたアンテナ体を形成する導電性材料は、金属のシートに打ち抜かれた、金属バー、ワイヤ、またはフィラメントからなり得る。これに代えて、アンテナ１４０を巻線工程によって形成することによって、単一のワイヤから、複数のターンを有する所望の形状のアンテナ１４０に湾曲し、または巻いて、一体成形体のアンテナ１４０を形成してもよい。
【０１２７】
好ましくは、アンテナ１４０は、アンテナ１４０のワイヤ１４２の種々の位置に連ねて配置された複数の電気接続点１４８、１５０、１５２を有する、連続したワイヤ形態をなして形成されている。複数の電気接続点１４８、１５０、１５２または電気的「タップ」は、本開示のアンテナ１４０を含む、異なるインダクタンスを有する複数のインダクタコイルを生成する。
【０１２８】
図９に示すように、アンテナ１４０のワイヤ１４２の第１端部１４９に配置された第１の電気接続点１４８は、共通の電気接続として作用する。第２の電気接続点１５０は、アンテナ１４０の第３のターンに連ねて配置されており、「低」インダクタンス電気接続として作用する。第３の電気接続点１５２は、アンテナ１４０の第２端部１５３に配置されており、アンテナ１４０の「高」インダクタンス電気接続として作用する。一実施形態において、導電性ワイヤなどの端子リード１５４、１５６、１５８がこれらの電気接続点に取り付けられてアンテナ端子を形成し得るこうして、示されるように、第１の電気接続点１４８は第１の端子３４として作用することが可能であり、第３の電気接続点１５２は第２の端子３６として作用することが可能であり、第２の電気接続点１５０は第３の端子３５として作用することが可能である。さらに、様々な第１の電気接続点１４８、第２の電気接続点１５０、及び第３の電気接続点１５２は、アンテナ１４０の複数のインダクタコイルを形成する。示されるように、Ｎ１ターン数を有する第１の外側インダクタコイル部１４４は、第１の電気接続点１４８と第２の電気接続点１５０との間に配置されており、Ｎ２ターン数を有する第２のインダクタコイル部１４６は、第２の電気接続点１５０と第３の電気接続点１５２との間に配置されている。前記の単一構造アンテナ実施形態と同様に、一体成形体アンテナ１４０は、電気的に接続されて複数の動作周波数及び／またはインダクタンスを生成することが可能である、３つより多い端子接続部を備え得る。さらに、第１のインダクタコイル部１４４及び第２のインダクタコイル部１４６の隣接するターン間にターンギャップ１６１が配置され得る。特に、ターンギャップ１６１は、アンテナ１４０の隣接するワイヤ１４２間に設けられたスペースである。好ましい実施形態において、ターンギャップ１６１は、約０．１ｍｍから約５０ｍｍまで延在し得る。
【０１２９】
好ましくは、図９に示す一体成形体アンテナ１４０は、自立型であり、基板の支持を必要としない。ただし、このようなアンテナ構造は、基板表面にコンタクト可能であり得ることを考慮する。基板は、限定されるものではないが、誘電体材料、及び／または前述したフェライト材料などの磁界遮断材料を含み得る。さらに、このようなアンテナ構造は、衣服、家具、電気器具、または車などの製品に組み込まれ得る。
【０１３０】
図１０は、一体成形アンテナ体を有する単一構造マルチモードアンテナ１４０を生成する実施形態の方法を示すフローチャートである。フローチャートに示すように、第１のステップ２１２において、金属ブランクを設ける。第２のステップ２１４において、金属ブランクをアンテナ１４０の形態に形成するのに用いられるダイ及びモールドを設ける。第３のステップ２１６において、ダイを用いて、ブランク金属を一体成形体アンテナ１４０の形態に形成する。第４のステップ２１８において、第１のコイル部１４４及び第２のコイル部１４６のうちの少なくとも１つに、少なくとも１つの端子を電気的に接続する。任意選択のステップ２２０において、端子の少なくとも１つ、または第１のコイル部１４４及び第２のコイル部１４６のうちの少なくとも１つに、選択回路１１８を電気的に接続してもよい。さらに、または選択回路１１８の代わりに、第１のコイル部１４４及び第２のコイル部１４６のうちの少なくとも１つ、または少なくとも１つの端子に、電気スイッチ３７を電気的に接続してもよい。
【０１３１】
さらに、本開示の単一構造アンテナの種々の実施形態は、３より多い複数の端子を備え得ることを考慮する。図１１は、本開示の単一構造アンテナがｎ＋１個からなる複数の端子接続部を備え得る、理論上の例を示す。示されるように、本開示のアンテナは、電気的に接続されて無限数の動作周波数帯域及び／またはインダクタンスを生成することが可能である、３、４、５、またはそれより多い端子接続部を備え得る。
【０１３２】
図１１は、複数のインダクタの各々が異なるインダクタンスを有し得る不特定数のインダクタＬｎを備えた、本開示の単一構造アンテナの理論上の例を示す。さらに、示されるように、好ましくは、各インダクタＬ１〜Ｌｎは、端子接続部Ｔ１〜Ｔ（ｎ＋１）、または各インダクタコイルの少なくとも一部に電気的に接続された電気的「タップ」を備える。したがって、本開示のアンテナが正確な周波数または複数の周波数に同調し得るように、選択的に同調して無制限の数の周波数及び／またはインダクタンスを呈し得る単一構造アンテナを作製することが可能である。
【０１３３】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、本開示の単一構造アンテナを含み得る種々の端子を電気的に接続及び／または遮断するように用いられ得る、実施形態の電気スイッチ構成１６０を示す。なお、図１２Ａ乃至図１２Ｃは、図８Ａ乃至図８Ｃに示された各実施形態に対応する。図１２Ａ乃至図１２Ｃに示されるように、典型的なアンテナは、４つの端子接続部Ｔ１〜Ｔ４を有する３つのインダクタＬ１〜Ｌ３を備える。アンテナに沿った種々の位置に複数の電気接続点１６２Ａ〜１６２Ｐが配置されている。さらに、アンテナは、アンテナに連ねて配置されているとともにアンテナに連なる種々の電気接続点を電気的に接続及び／または遮断するように設計された、複数の電気スイッチ１６４、１６６、１６８、１７０、１７２、１７４、１７６、及び１７８を備える。例えば、電気スイッチ１６４は、電気接続点１６２Ａと電気接続点１６２Ｂとを電気的に接続するように示されており、電気スイッチ１７２は、電気接続点１６２Ｍと電気接続点１６２Ｎとを電気的に接続するように示されている。こうして、種々の電気スイッチ１６４〜１７８の少なくとも１つにより、単一構造アンテナに連なる電気接続点１６２Ａ〜１６２Ｐの特定の組合せを電気的に接続することによって、アンテナを、所望する通りに電気エネルギー及び／またはデータ信号をワイヤレスで送信または受信するのに適した、望ましい動作周波数、複数の周波数、及び／またはインダクタンスに同調させることができる。
【０１３４】
さらに、これらの複数のスイッチのいずれも、アンテナ動作として所望する通りに電気的に「オン」または「オフ」に同調し得る。なお、電気的にアクティブな、すなわち電気的に接続された、電気接続点は、黒く塗られた円として示されるのに対して、非アクティブな電気接続点、すなわち電気的に遮断された電気接続点は、塗られていない円として示されている。なお、さらに、マイクロプロセッサ（不図示）または回路基板（不図示）を用いて、「オン」または「オフ」に同調するスイッチの組合せを制御し得る。さらに、電気スイッチは、複数の異なる電気スイッチを備え得る。その例として、限定されるものではないが、インダクタ及び／またはキャパシタを利用する、電気トグルスイッチ、ロッカスイッチ、プシュボタンスイッチ、インラインスイッチ、スイッチトキャパシタネットワーク、及びフィルタネットワークが含まれ得る。本明細書で定義される電気スイッチは、電気経路に連なり、電流、電圧、信号、またはそれらの組合せを接続または遮断し得る電気的構成要素である。スイッチは、さらに、ある電気導体から他の電気導体へ、電流、電圧、信号、またはそれらの組合せを方向転換することが可能である。「オン」位置にある電気スイッチは、電気信号または電流または電圧が通過することを許容すると定義されており、したがって電気的に接続されている。「オフ」位置にある電気スイッチは、電気信号または電流または電圧が通過することを禁止とすると定義されており、したがって電気的に遮断されている。
【０１３５】
図１２Ａは、本開示のアンテナが、第１のインダクタＬ１、第２のインダクタＬ２、及び第３のインダクタＬ３の組み合わせに等しいインダクタンスをアンテナが呈するように電気的に接続された第１の端子Ｔ１及び第４の端子Ｔ４を備えて構成された実施形態を示す。具体的には、示されるように、電気スイッチ１６４、１６６、１７２、及び１７８が閉じられて、電気接続点１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃ、１６２Ｄ、１６２Ｍ、１６２Ｎ、１６２Ｏ、及び１６２Ｐが電気的に閉じられることによって電流が通過することが可能となる。
【０１３６】
図１２Ｂは、アンテナが第１のインダクタＬ１を含むインダクタンスを呈するように電気的に接続された第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２を備えてアンテナが構成された、実施形態を示す。具体的には、示されるように、電気スイッチ１６４、１６６、及び１７０が電気的に閉じられて、電気接続点１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃ、１６２Ｅ、１６２Ｆ、及び１６２Ｈが電気的にアクティブとなる。他の全ての電気スイッチ及び電気接続点は、電気的に開放されているように示されている。
【０１３７】
図１２Ｃは、アンテナを含む第１のインダクタＬ１と第３のインダクタＬ３とが電気的に接続されたアンテナの実施形態を示す。示されるように、電気スイッチ接続はアンテナ内の第２のインダクタＬ２をバイパスする。第１のバイパススイッチは第１のインダクタをアンテナのバイパス部に電気的に接続し、第２のバイパススイッチは第１のインダクタＬ１を第３のインダクタＬ３に電気的に接続する。具体的には、示されるように、電気スイッチ１６４、１６８、１７４、及び１７８が電気的に閉じられて、電気接続点１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃ、１６２Ｅ、１６２Ｆ、１６２Ｇ、１６２Ｉ、１６２Ｋ、１６２Ｌ、１６２Ｎ、１６２Ｏ、及び１６２Ｐが電気的にアクティブとなる。
【０１３８】
図１３は、本開示のマルチモード単一構造アンテナを動作させる実施形態を示すフローチャートである。示されるように、第１のステップ２２２において、本開示のマルチモード単一構造アンテナを設ける。第２のステップ２２４において、少なくとも２つの端子の間の接続を選択する。こうして、少なくとも３つの端子のうちの２つを接続することによって、所望の受信または送信アンテナ周波数を選択することが可能になる。さらに、少なくとも３つの端子のうちの２つを接続することによって、操作者は、アンテナが呈する所望のインダクタンスを選択することが可能になる。アンテナを異なる周波数またはインダクタンスに同調させるために、第１の接続と異なる電気接続構成を有する少なくとも３つの端子のうちの２つの間の第２の接続を形成する。端子間の電気接続は手動によって形成され得る、またはこれに代えて、処理ユニットを備えるコンピュータまたは装置などのマシンによって自動的に形成され得る。前述したように、端子間の電気接続は、電気スイッチ３７及び／または選択回路１１８を介して形成され得る。したがって、本開示の単一構造アンテナは、少なくとも第１のコイル２４及び第２のコイル２６に連ねて配置された異なる端子または電気点を接続することにより、複数の無制限の、周波数またはインダクタンスに同調することが可能であることを考慮する。本明細書において説明される発明概念に対する、付記の請求項によって規定される本開示の趣旨及び範囲から逸脱しない種々の変形は、当業者に明らかであり得ると理解される。
【０１３９】
本開示の１つまたは複数の実施形態において、マルチモード単一構造アンテナは、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルであって基板表面にコンタクト可能な第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である第１の導電性ワイヤを備える。本アンテナは、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である第２の導電性ワイヤを備える。さらに、本アンテナは、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。本アンテナは、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能なインダクタンスが生成可能であることを含む。
【０１４０】
１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間に設けられたギャップを備える。１つまたは複数の実施形態は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の形態は、第２の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部が、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子が、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されていることを含む。
【０１４１】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの少なくとも１つに選択回路が電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２がＮ１より大きいことを含む。１つまたは複数の実施形態は、各端子がコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。
【０１４２】
１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤまたは第２の導電性ワイヤが可変のワイヤ幅を有することを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を有するアンテナを含む。
【０１４３】
１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる材料を基板が含むことを含む。
【０１４４】
１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な動作周波数が生成可能であることを含む。
【０１４５】
１つまたは複数の実施形態はアンテナを含み、本アンテナは、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルであって基板表面にコンタクト可能な第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備え、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備え、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備え、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能なインダクタンスが生成可能である。
【０１４６】
１つまたは複数の実施形態において、さらに、アンテナは第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間に設けられたギャップを備えるアンテナ。本アンテナにおいて、ギャップは少なくとも約０．１ｍｍである。本アンテナにおいて、第１の導電性ワイヤは、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、第２の導電性ワイヤは電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、第１の端子は第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子は、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子は、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されている。本アンテナにおいて、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの少なくとも１つに選択回路が電気的に接続されている。本アンテナにおいて、選択回路は、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備える。本アンテナにおいて、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ２はＮ１より大きい。本アンテナにおいて、各端子はコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがる。本アンテナにおいて、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成する。本アンテナにおいて、少なくとも第１の導電性ワイヤまたは第２の導電性ワイヤは可変のワイヤ幅を有する。本アンテナにおいて、アンテナは１０より大きい品質係数を有する。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能である。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能である。本アンテナにおいて、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる材料を基板が含む。本アンテナにおいて、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な動作周波数が生成可能である。
【０１４７】
本開示の１つまたは複数の実施形態において、単一構造マルチモードアンテナは、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルであって基板表面にコンタクト可能な第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備える。本アンテナは、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備える。さらに、本アンテナは、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。本アンテナは、第１の端子と第２の端子と第３の端子とのいずれかに電気的に接続された少なくとも１つのキャパシタを有する電気スイッチ回路を備える。本アンテナは、さらに、電気スイッチ回路の作動によって第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって生成可能である、同調可能な、インダクタンスまたは周波数を備える。
【０１４８】
１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間に設けられたギャップを備える。１つまたは複数の実施形態は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の形態は、第２の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部が、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子が、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されていることを含む。
【０１４９】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２がＮ１より大きいことを含む。１つまたは複数の実施形態は、各端子がコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。
【０１５０】
１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも第１の導電性ワイヤ及び第２の導電性ワイヤが可変のワイヤ幅を有することを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を有するアンテナを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能であることを含む。
【０１５１】
１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる材料を基板が含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数を受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、電気スイッチの作動によって、アンテナインダクタンスが変化するように３つの端子端部を電気的に接続することを含む。
【０１５２】
１つまたは複数の実施形態は内部スイッチ回路を有する単一構造マルチモードアンテナを含み、当該単一構造マルチモードアンテナは、基板表面にコンタクト可能な離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備え、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備え、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、少なくとも１つのキャパシタを備える電気スイッチ回路に電気的に接続された第３の端子とを備え、電気スイッチ回路は第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接されており、電気スイッチの作動によって、アンテナ動作周波数が変更されるように３つの端子端部のうちの２つを電気的に接続する。本アンテナにおいて、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップが設けられている。本アンテナにおいて、ギャップは少なくとも約０．１ｍｍである。本アンテナにおいて、第１の導電性ワイヤは、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、第２の導電性ワイヤは電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、第１の端子は第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子は、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子は、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されている。本アンテナにおいて、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成する。本アンテナにおいて、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備える。本アンテナにおいて、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ２はＮ１より大きい。本アンテナにおいて、各端子はコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがる。本アンテナにおいて、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成する。本アンテナにおいて、少なくとも第１の導電性ワイヤ及び第２の導電性ワイヤは可変のワイヤ幅を有する。本アンテナは、より大きい品質係数を有する。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能である。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能である。本アンテナにおいて、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる材料を基板が含む。本アンテナにおいて、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域をアンテナが受信することが可能である。本アンテナにおいて、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数を受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、電気スイッチの作動によって、アンテナインダクタンスが変更されるように、３つの端子端部のうちの２つを電気的に接続する。
【０１５３】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナは、対向する上面及び下面を有する、電気絶縁材料からなる基板を備える。さらに、本アンテナは、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルであって基板上面上に配置された第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備える。本アンテナは、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能であり、第２のコイルは第１のコイルに電気的に直列に接続されている。さらに、本アンテナは、離間した、第３のコイルの第１端部及び第３のコイルの第２端部を備えたＮ３ターン数を有する第３のコイルであって基板の対向する下面上に配置された第３のコイルをなす第３の導電性ワイヤであって、第３のコイルは第３のインダクタンスを生成することが可能である第３の導電性ワイヤを備える。さらに、本アンテナは、第３のコイルを第１の導電性ワイヤ及び第２の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つに電気的に接続する少なくとも１つの第１のビアを備える。さらに、本アンテナは、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。本アンテナは、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な、インダクタンスまたは周波数が生成可能であることを含む。
【０１５４】
１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間に第１のギャップが設けられていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のギャップの長さが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤ、第２の導電性ワイヤ、及び第３の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、下基板表面上における第３のコイルの内周内に、Ｎ４ターン数を有する第４のコイルをなす第４の導電性ワイヤであって、第４のインダクタンスを呈する第４の導電性ワイヤが配置されており、第３のコイルと第４のコイルとが電気的に直列に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部が、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子が、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されていることを含む。
【０１５５】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ３が少なくとも１であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ３が少なくとも１であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、各端子がコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤと第３のコイルの第３の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤと第３のコイルの第３の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第２のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第２のビアと対向して、複数の第３のビアが配置されていることにより、複数の第２のビアの各々が複数の第３のビアの１つに対向しており、複数の第２のビア及び複数の第３のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルと第３のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。
【０１５６】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子端部、第２の端子端部、及び第３の端子端部のうちの２つに選択回路が電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される電気的構成要素の少なくとも１つを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤ、第２の導電性ワイヤ、及び第３の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つが可変のワイヤ幅を有することを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を有するアンテナを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、第１のコイル、第２のコイル、及び第３のコイルのうちの少なくとも１つによって受信可能または送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、基板材料が、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなることを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域をアンテナが受信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数を受信または送信することが可能であることを含む。
【０１５７】
１つまたは複数の実施形態は単一構造マルチモードアンテナを含み、当該単一構造マルチモードアンテナは、対向する上面及び下面を有する電気絶縁材料からなる基板を備え、Ｎ１ターン数を有する第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは基板上面上に位置する第１のインダクタンスを呈することが可能である第１の導電性ワイヤと、Ｎ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは基板上面上における第１のコイルの内周の内側に位置する第２のインダクタンスを呈することが可能である第２の導電性ワイヤとを備え、第１のコイルと第２のコイルとは電気的に直列に接続されており、Ｎ３ターン数を有する第３のコイルをなす第３の導電性ワイヤであって、対向する下基板面上に配置される第３のインダクタンスを呈することが可能である第３の導電性ワイヤを備え、第３の導電性ワイヤを第１の導電性ワイヤ及び第２の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つに電気的に接続する少なくとも１つの第１のビアを備え、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１の端子と第２の端子とのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備え、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって同調可能なインダクタンスが生成可能である。本アンテナにおいて、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間に第１のギャップが設けられている。本アンテナにおいて、第１のギャップの長さは少なくとも約０．１ｍｍである。本アンテナにおいて、第１の導電性ワイヤ、第２の導電性ワイヤ、及び第３の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つは、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、下基板表面上における第３のコイルの内周内に、Ｎ４ターン数を有する第４のコイルをなす第４の導電性ワイヤであって、第４のインダクタンスを呈することが可能な第４の導電性ワイヤが配置されており、第３のコイルと第４のコイルとは電気的に直列に接続されている。本アンテナにおいて、第１の端子は第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子は、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子は第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されている。本アンテナにおいて、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成する。本アンテナにおいて、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ３は少なくとも１である。本アンテナにおいて、各端子はコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤと第３のコイルの第３の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤと第３のコイルの第３の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。本アンテナにおいて、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第２のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第２のビアと対向して、複数の第３のビアが配置されていることにより、複数の第２のビアの各々が複数の第３のビアの１つに対向しており、複数の第２のビア及び複数の第３のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルと第３のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成する。本アンテナにおいて、第１の端子端部、第２の端子端部、及び第３の端子端部のうちの２つに選択回路が電気的に接続されている。本アンテナにおいて、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される電気的構成要素の少なくとも１つを備えることを含む。本アンテナにおいて、第１の導電性ワイヤ、第２の導電性ワイヤ、及び第３の導電性ワイヤのうちの少なくとも１つは可変のワイヤ幅を有する。本アンテナは１０より大きい品質係数を有する。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、第１のコイル、第２のコイル、及び第３のコイルのうちの少なくとも１つによって受信可能または送信可能である。本アンテナにおいて、基板材料は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる。本アンテナにおいて、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域をアンテナが受信することが可能である。本アンテナにおいて、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数を受信または送信することが可能である。
【０１５８】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナは、１０より大きい透磁率を有する材料からなる基板を備える。さらに、本アンテナは、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有して第１のインダクタンスを生成することが可能な第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは基板表面上に配置されている、第１の導電性ワイヤを備える。本アンテナは、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有して基板表面上に配置された第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備える。さらに、本アンテナは、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。本アンテナは、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能なインダクタンスが生成可能であることを含む。
【０１５９】
１つまたは複数の実施形態は、基板材料が、マンガン亜鉛、ニッケル亜鉛、銅亜鉛、マグネシウム亜鉛、及びそれらの組合せからなる群から選択されるフェライト材料であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルが基板の第１の部分上に配置されており、当該第１の基板部分は約４０より大きい透磁率を有する第１のフェライト材料を含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、第２のコイルが基板の第２の部分上に配置されており、当該第２の基板部分は約４０より大きい透磁率を有する第２のフェライト材料を含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップが設けられていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の形態は、第２の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。
【０１６０】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部が、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子が、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２がＮ１より大きいことを含む。
【０１６１】
１つまたは複数の実施形態は、各端子がコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。
【０１６２】
１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも第１のコイルまたは第２のコイルが可変のワイヤ幅を有することを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも１０である品質係数を有するアンテナを含む。
【０１６３】
１つまたは複数の実施形態は単一構造マルチモードアンテナを含み、当該単一構造マルチモードアンテナは、１０より大きい透磁率を有する材料からなる基板を備え、基板表面上に配置されている離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備え、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは基板表面上に第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備え、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備え、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能なインダクタンスが生成可能である。本アンテナにおいて、基板材料は、マンガン亜鉛、ニッケル亜鉛、銅亜鉛、マグネシウム亜鉛、及びそれらの組合せからなる群から選択されるフェライト材料である。本アンテナにおいて、第１のコイルは基板の第１の部分上に配置されており、当該第１の基板部分は約４０より大きい透磁率を有する第１のフェライト材料を含む。本アンテナにおいて、第２のコイルは基板の第２の部分上に配置されており、当該第２の基板部分は約４０より大きい透磁率を有する第２のフェライト材料を含む。本アンテナにおいて、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップが設けられている。本アンテナにおいて、ギャップは少なくとも約０．１ｍｍである。本アンテナにおいて、第１の導電性ワイヤは、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、第２の導電性ワイヤは電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本アンテナにおいて、第１の端子は第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子は、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子は、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されている。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。本アンテナにおいて、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備える。本アンテナにおいて、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ２はＮ１より大きい。本アンテナにおいて、各端子はコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。本アンテナにおいて、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成する。本アンテナにおいて、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能である。本アンテナにおいて、少なくとも第１のコイルまたは第２のコイルは可変のワイヤ幅を有する。本アンテナは１０より大きい品質係数を有する。
【０１６４】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナを備えるシステムを提供する。本システムは、離間した、第１のコイルの第１端部及び第２のコイルの第１端部を備えたＮ１ターン数を有して第１のインダクタンスを生成することが可能である第１のコイルであって基板表面にコンタクト可能である第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤを有するアンテナを備える。アンテナは、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有して第２のインダクタンスを生成することが可能である第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に配置されている、第２の導電性ワイヤを備える。さらに、アンテナは、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。アンテナは、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な、インダクタンスまたは周波数が生成可能であることを含む。本システムは、さらに、第１のアンテナ端子、第２のアンテナ端子、及び第３のアンテナ端子のうちの少なくとも１つに電気的に接続された制御回路を備える。本システムの制御回路は、アンテナの動作を制御することが可能である。
【０１６５】
１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、電気抵抗器、キャパシタ、及びインダクタのうちの少なくとも１つを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップが設けられていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤまたは第２の導電性ワイヤが、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部が、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子が、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されていることを含む。
【０１６６】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続してアンテナ動作周波数を変更することを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される電気的構成要素の少なくとも１つを備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナの第３の端子が、少なくとも１つのキャパシタを備えた電気スイッチ回路に電気的に接続されており、前記スイッチ回路は第１のコイルの第２端部と第２のコイルの第１端部とに電気的に接続されており、電気スイッチの作動によって、アンテナ動作周波数が変更されるように３つの端子端部のうちの２つを電気的に接続することを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２がＮ１より大きいことを含む。
【０１６７】
１つまたは複数の実施形態は、各端子がコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも第１のコイルまたは第２のコイルが可変のワイヤ幅を有することを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を有するアンテナを含む。
【０１６８】
１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる材料を基板が含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。
【０１６９】
１つまたは複数の実施形態は、ａ）アンテナを備えた、電気システムを含み、当該アンテナは、基板表面にコンタクト可能な離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤであって、第１のコイルは第１のインダクタンスを生成することが可能である、第１の導電性ワイヤを備え、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である、第２の導電性ワイヤを備え、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備え、第１のアンテナ端子、第２のアンテナ端子、及び第３のアンテナ端子のうちの少なくとも１つに電気的に接続された制御回路を備え、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の電気接続を選択することによって、同調可能なインダクタンスが生成可能である。本電気システムにおいて、制御回路は、電気抵抗器、キャパシタ、及びインダクタのうちの少なくとも１つを備える。本電気システムにおいて、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップが設けられている。本電気システムにおいて、ギャップは少なくとも約０．１ｍｍである。本電気システムにおいて、第１の導電性ワイヤまたは第２の導電性ワイヤは、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える。本電気システムにおいて、第１の端子は第１のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子は、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続されており、第２の端子は、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続されている。本電気システムにおいて、アンテナの第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路の作動によって、アンテナ動作周波数が変更されるように３つの端子端部のうちの２つを電気的に接続する。本電気システムにおいて、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される電気的構成要素の少なくとも１つを備える。本電気システムにおいて、アンテナの第３の端子は少なくとも１つのキャパシタを備えた電気スイッチ回路に電気的に接続されており、電気スイッチ回路は第１のコイルの第２端部と第２のコイルの第１端部とに電気的に接続されており、電気スイッチの作動によって、アンテナ動作周波数が変更されるように３つの端子端部のうちの２つを電気的に接続する。本アンテナにおいて、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ２はＮ１より大きい。本アンテナにおいて、各端子はコイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有し、コイル接続点はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部はそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。本アンテナにおいて、端子リード部の長体の右側に沿って複数の第１のビアが近接して配置されており、端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して、複数の第２のビアが配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向しており、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成する。本アンテナにおいて、少なくとも第１のコイルまたは第２のコイルは可変のワイヤ幅を有する。本アンテナにおいて、アンテナは１０より大きい品質係数を有する。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能である。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能である。本アンテナにおいて、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気絶縁材料からなる材料を基板が含む。本アンテナにおいて、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。
【０１７０】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナを設ける方法を提供する。本方法は、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１の導電性ワイヤを用いて、基板表面にコンタクト可能な第１のインダクタンスを生成することが可能な第１のコイルを形成することを含む。本方法は、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する、第２のインダクタンスを生成することが可能な第２のコイルであって、第１のコイルによって形成された内周の内側に配置される第２のコイルを形成することを含む。さらに、本方法は、第１のコイルの第１端部に第１の端子を電気的に接続し、第２のコイルの第２端部に第２の端子を電気的に接続し、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に第３の端子を電気的に連接することを含む。本方法は、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、アンテナにより生成可能であるインダクタンスまたは周波数を同調させることを含む。
【０１７１】
１つまたは複数の実施形態は、さらに、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、少なくとも約０．１ｍｍのギャップ寸法を設けることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第１の導電性ワイヤを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の形態は、さらに、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第２の導電性ワイヤを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、第１の端子を第１のコイルの第１端部に電気的に接続し、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子を、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続し、第２の端子を、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続することを含むことを含む。
【０１７２】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路が電気的に接続されており、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、Ｎ２をＮ１より大きく与えることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、コイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有する各端子を設け、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含むことを含む。
【０１７３】
１つまたは複数の実施形態は、さらに、端子リード部の長体の右側に沿って近接して配置された複数の第１のビアと、第２のビアであって第２のビアが端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向する第２のビアとを設け、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、可変のワイヤ幅を有する少なくとも第１のコイル及び第２のコイルを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、１０より大きい品質係数を与えることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信することを含むことを含む。
【０１７４】
１つまたは複数の実施形態は、さらに、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信することを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から基板材料を選択することを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、同調可能な動作周波数を生成することを含むことを含む。
【０１７５】
１つまたは複数の実施形態は単一構造マルチモードアンテナの方法を含み、本方法は、基板表面にコンタクト可能な離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１の導電性ワイヤを用いて、第１のインダクタンスを生成することが可能である第１のコイルを形成し、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２の導電性ワイヤを用いて、第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である第２のコイルを形成し、第１のコイルの第１端部に第１の端子を電気的に接続し、第２のコイルの第２端部に第２の端子を電気的に接続し、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に第３の端子を電気的に連接し、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、アンテナにより生成可能なインダクタンスを同調させることを含む。さらに、本方法は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップを設けることを含む。さらに、本方法は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍのギャップ寸法を設けることを含む。さらに、本方法は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第１の導電性ワイヤを設けることを含む。さらに、本方法は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第２の導電性ワイヤを設けることを含むことを含む。さらに、本方法は、第１の端子を第１のコイルの第１端部に電気的に接続し、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子を、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続し、第２の端子を、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続することを含む。さらに、本方法は、選択回路を設けて第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路を電気的に接続し、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つをアクティブに接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。本方法において、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備える。さらに、本方法は、１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１に少なくとも１を与え、Ｎ２に少なくとも２を与えることを含む。さらに、本方法は、Ｎ２をＮ１より大きく与えることを含む。さらに、本方法は、コイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有する各端子を設け、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。さらに、本方法は、端子リード部の長体の右側に沿って近接して配置された複数の第１のビアと、第２のビアであって第２のビアが端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向する第２のビアとを設け、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。さらに、本方法は、可変のワイヤ幅を有する少なくとも第１のコイル及び第２のコイルを設けることを含む。さらに、本方法は、１０より大きい品質係数を与えることを含む。さらに、本方法は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を、第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって受信することを含む。さらに、本方法は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を、第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって送信することを含む。さらに、本方法は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から基板材料を選択することを含む。本方法において、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本方法において、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。さらに、本方法は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、同調可能な動作周波数を生成することを含む。
【０１７６】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナを動作させる方法を提供する。アンテナを動作させる方法は、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有して第１のインダクタンスを生成することが可能な第１のコイルであって基板表面にコンタクト可能な第１のコイルをなす第１の導電性ワイヤを設けることを含む。アンテナは、さらに、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有して第２のインダクタンスを生成することが可能な第２のコイルをなす第２の導電性ワイヤであって、第２のコイルは第１のコイルによって形成された内周の内側に配置されている、第２の導電性ワイヤを備える。さらに、アンテナは、第１のコイルの第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイルの第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。本方法は、さらに、アンテナに電気的に接続された制御回路を設けることを含む。さらに、本方法は、電気信号を受信または送信することが可能であるように、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、所望のアンテナインダクタンスまたは動作周波数を達成することを含む。
【０１７７】
１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップを設けることを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも約０．１ｍｍのギャップ寸法を設けることを含む。１つまたは複数の実施形態は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第１の導電性ワイヤを設けることを含む。１つまたは複数の形態は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第２の導電性ワイヤを設けることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子を第１のコイルの第１端部に電気的に接続し、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子を、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続し、第２の端子を、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続することを含む。
【０１７８】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に電気的に接続された選択回路を設け、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１に少なくとも１を与え、Ｎ２に少なくとも２を与えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２をＮ１より大きく与えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、コイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有する各端子を設け、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って近接して配置された複数の第１のビアと、第２のビアであって第２のビアが端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向する第２のビアとを設け、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。
【０１７９】
１つまたは複数の実施形態は、可変のワイヤ幅を有する少なくとも第１のコイル及び第２のコイルを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を与えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を受信し、当該電気信号は少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を送信し、当該電気信号は少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から基板材料を選択することを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内で受信または送信することを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、電気抵抗器、キャパシタ、及びインダクタのうちの少なくとも１つを備えることを含む。
【０１８０】
１つまたは複数の実施形態は単一構造マルチモードアンテナを動作させる方法を含み、本方法はアンテナを設けることを含み、アンテナを設けることは、基板表面にコンタクト可能な離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１の導電性ワイヤを用いて、第１のインダクタンスを生成することが可能である第１のコイルを形成し、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２の導電性ワイヤを用いて、第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である第２のコイルを形成し、第１のコイルの第１端部に第１の端子を電気的に接続し、第２のコイルの第２端部に第２の端子を電気的に接続し、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に第３の端子を電気的に連接し、電気信号を受信または送信することが可能であるように、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、所望のアンテナ動作周波数を達成することによる。さらに、本方法は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップを設けることを含む。さらに、本方法は、少なくとも約０．１ｍｍのギャップ寸法を設けることを含む。さらに、本方法は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第１の導電性ワイヤを設けることを含む。さらに、本方法は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第２の導電性ワイヤを設けることを含む。さらに、本方法は、第１の端子を第１のコイルの第１端部に電気的に接続し、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子を、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続し、第２の端子を、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続することを含む。さらに、本方法は、選択回路を設けて第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に選択回路を電気的に接続し、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つをアクティブに接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。本方法において、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備える。さらに、本方法は、Ｎ１に少なくとも１を与え、Ｎ２に少なくとも２を与えることを含む。さらに、本方法は、Ｎ２をＮ１より大きく与えることを含む。さらに、本方法は、コイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有する各端子を設け、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。さらに、本方法は、端子リード部の長体の右側に沿って近接して配置された複数の第１のビアと、第２のビアであって第２のビアが端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向する第２のビアとを設け、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。さらに、本方法は、可変のワイヤ幅を有する少なくとも第１のコイル及び第２のコイルを設けることを含む。さらに、本方法は、１０より大きい品質係数を与えることを含む。さらに、本方法は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を、第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって受信することを含む。さらに、本方法は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を、第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって送信することを含む。さらに、本方法は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から基板材料を選択することを含む。本方法において、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本方法において、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。さらに、本方法は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択して、同調可能な動作周波数を生成することを含む。
【０１８１】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナを製造する方法を提供する。アンテナを製造する方法は、電気絶縁材料からなる表面を有する基板を設けることを含む。さらに、本方法は、基板表面上に配置された第１のインダクタンスを生成することが可能である第１のコイルであって、離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１の導電性ワイヤからなる第１のコイルを形成することを含む。本方法は、さらに、第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である第２のコイルであって、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２の導電性ワイヤからなる第２のコイルを形成することを含む。本方法は、さらに、第１のコイルの第１端部に第１の端子を電気的に接続し、第２のコイルの第２端部に第２の端子を電気的に接続し、第２のコイルと第３のコイルとのいずれか一方に第３の端子を電気的に連接することを含む。本方法は、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の電気接続を選択して、アンテナにより生成可能であるインダクタンスまたは周波数を選択的に同調させることを含む。
【０１８２】
１つまたは複数の実施形態は、第１の導電性ワイヤ及び第２の導電性ワイヤが次の方法、すなわち、表面印刷技術、フォトリソグラフィ、化学またはレーザエッチング、レーザクラッディング、レーザ切断、物理または化学気相堆積、電気化学堆積、分子線エピタキシ、原子層堆積、スタンピング、または化学処理のうちの少なくとも１つによって形成されることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップを形成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、少なくとも約０．１ｍｍのギャップ寸法を設けることを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第１の導電性ワイヤを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の形態は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第２の導電性ワイヤを設けることを含む。１つまたは複数の実施形態は、さらに、第１の端子を第１のコイルの第１端部に電気的に接続し、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子を、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続し、第２の端子を、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続することを含む。
【０１８３】
１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に電気的に接続されたキャパシタ、抵抗器、及びインダクタのうちの少なくとも１つを備える選択回路を設けることを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つをアクティブに接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１に少なくとも１を与え、Ｎ２に少なくとも２を与えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２をＮ１より大きく与えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、コイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有する各端子を設け、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。１つまたは複数の実施形態は、端子リード部の長体の右側に沿って近接して配置された複数の第１のビアと、第２のビアであって第２のビアが端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向する第２のビアとを設け、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。
【０１８４】
１つまたは複数の実施形態は、可変のワイヤ幅を有する少なくとも第１のワイヤまたは第２のワイヤを設けることを含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を与えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって受信可能な、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を選択することを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって送信可能な、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を選択することを含む。１つまたは複数の実施形態は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から基板材料を選択することを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。
【０１８５】
１つまたは複数の実施形態は単一構造マルチモードアンテナを製造する方法を含み、当該方法は、電気絶縁材料からなる表面を有する基板を設け、基板表面に配置されている離間した、第１のコイルの第１端部及び第１のコイルの第２端部を備えたＮ１ターン数を有する第１の導電性ワイヤからなる第１のコイルであって、第１のインダクタンスを生成することが可能である第１のコイルを形成し、離間した、第２のコイルの第１端部及び第２のコイルの第２端部を備えたＮ２ターン数を有する第２の導電性ワイヤからなる第２のコイルであって、基板表面上に第１のコイルによって形成された内周の内側に位置する第２のインダクタンスを生成することが可能である第２のコイルを形成し、第１のコイルの第１端部に第１の端子を電気的に接続し、第２のコイルの第２端部に第２の端子を電気的に接続し、第２のコイルと第３のコイルとのいずれか一方に第３の端子を電気的に連接し、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の電気接続を選択して、アンテナにより生成可能なインダクタンスを選択的に同調させることを含む。さらに、本方法は、アンテナの第１のコイルの内周と第２のコイルの外周との間にギャップを設けることを含む。さらに、本方法は、少なくとも約０．１ｍｍのギャップ寸法を設けることを含む。さらに、本方法は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第１の導電性ワイヤを設けることを含む。さらに、本方法は、電気的に並列に接続された２つ以上のファイラを備える第２の導電性ワイヤを設けることを含む。さらに、本方法は、第１の端子を第１のコイルの第１端部に電気的に接続し、第１のコイルの第１端部は、最外の第１のコイル外周に配置された、第１のコイルの第１の導電性ワイヤの端部に設けられており、第３の端子を、第２のコイル外周に配置された、第２のコイルの第１端部に電気的に接続し、第２の端子を、第２のコイルパターンの内周に沿って配置された、第２のコイルの第２端部に電気的に接続することを含む。さらに、本方法は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子に電気的に接続された選択回路を設け、選択回路は第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つを電気的に接続して同調可能なインダクタンスを生成することを含む。本方法において、選択回路は、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの電気的構成要素を備える。さらに、本方法は、Ｎ１に少なくとも１を与え、Ｎ２に少なくとも２を与えることを含む。さらに、本方法は、Ｎ２をＮ１より大きく与えることを含む。さらに、本方法は、コイル接続点から端子端部まで延在する端子リード部を有する各端子を設け、コイル接続点がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方に電気的に接続されており、端子リード部がそれぞれ第１のコイルの第１の導電性ワイヤと第２のコイルの第２の導電性ワイヤとのいずれか一方の少なくとも一部にまたがることを含む。さらに、本方法は、端子リード部の長体の右側に沿って近接して配置された複数の第１のビアと、第２のビアであって第２のビアが端子リード部の長体の左側に沿って、かつ複数の第１のビアと対向して配置されていることにより、複数の第１のビアの各々が複数の第２のビアの１つに対向する第２のビアとを設け、複数の第１のビア及び複数の第２のビアのそれぞれの対向するビアが、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方の同じ導電性ワイヤに電気的に接続されていることによって、端子リード部をバイパスするビア間導電路を構成することを含む。さらに、本方法は、可変のワイヤ幅を有する少なくとも第１のコイルまたは第２のコイルを設けることを含む。さらに、本方法は、１０より大きい品質係数を与えることを含む。さらに、本方法は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を受信し、当該電気信号は第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって受信可能であることを含む。さらに、本方法は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群の中の電気信号を送信し、当該電気信号は第１のコイル及び第２のコイルのうちの少なくとも１つによって送信可能であることを含む。さらに、本方法は、ポリイミド、アクリル、グラスファイバ、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート、フルロポリマ、共重合体、セラミック材料、フェライト材料、及びそれらの組合せからなる群から基板材料を選択することを含む。さらに、本方法は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内で受信または送信することを含む。さらに、本方法は、少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することを含む。本方法において、制御回路は、電気抵抗器、キャパシタ、及びインダクタのうちの少なくとも１つを備える。
【０１８６】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、単一構造マルチモードアンテナは、離間した第１の第１のコイル部の端部及び第２の第１のコイル部の端部を備えたＮ１ターン数を有して第１のインダクタンスを生成することが可能な第１のコイル部を備える。さらに、本アンテナは、離間した第１の第２のコイル部の端部及び第２の第２のコイル部の端部を備えたＮ２ターン数を有して第２のインダクタンスを生成することが可能な第２のコイル部であって、第１のコイル部によって形成された内周の内側に配置された第２のコイル部を備え、第２のコイル部の第１端部が第１のコイル部の第２端部に電気的に接続されていることによって、一体成形されたアンテナ体を形成する。さらに、本アンテナは、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイル部の第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える。本アンテナは、さらに、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な、インダクタンスまたは周波数が生成可能であることを含む。
【０１８７】
１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル部及び第２のコイル部が単一のワイヤ構造で形成されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル部及び第２のコイル部のワイヤ構造が、同一でない幅を含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル部の内周と第２のコイル部の外周との間に設けられたギャップを備える。１つまたは複数の実施形態は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が、第１のコイル部の最外周に配置された、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が第２のコイル部の第２端部に電気的に接続されており、第３の端子が、第１のコイル部と第２のコイル部とが接する接合部において電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの少なくとも１つに選択回路が電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備えることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。
【０１８８】
１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２がＮ１より大きいことを含む。１つまたは複数の実施形態は、１０より大きい品質係数を有するアンテナを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル部及び第２のコイル部によって受信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル部及び第２のコイル部によって送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な動作周波数が生成可能であることを含む。
【０１８９】
１つまたは複数の実施形態は単一構造マルチモードアンテナを含み、当該単一構造マルチモードアンテナは、離間した第１の第１のコイル部の端部及び第２の第１のコイル部の端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイル部であって、第１のインダクタンスを生成することが可能である第１のコイル部と、離間した第１の第２のコイル部の端部及び第２の第２のコイル部の端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイル部であって、第１のコイル部によって形成された内周の内側に配置された第２のインダクタンスを生成することが可能な第２のコイル部とを備え、第２のコイル部の第１端部が１のコイル部の第２端部に電気的に接続されていることによって一体成形されたアンテナ体を形成しており、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイル部の第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイルと第２のコイルとのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備え、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能なインダクタンスが生成可能である。本アンテナにおいて、第１のコイル部及び第２のコイル部は単一のワイヤ構造で形成されている。本アンテナにおいて、第１のコイル部及び第２のコイル部のワイヤ構造は、同一でない幅を含む。さらに、本アンテナは、第１のコイル部の内周と第２のコイル部の外周との間に設けられたギャップを備える。本アンテナにおいて、ギャップは少なくとも約０．１ｍｍである。本アンテナにおいて、第１の端子は、第１のコイル部の最外周に配置された、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続されており、第２の端子は第２のコイル部の第２端部に電気的に接続されており、第３の端子は、第１のコイル部と第２のコイル部とが接する接合部において電気的に接続されている。本アンテナにおいて、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの少なくとも１つに選択回路が電気的に接続されている。本アンテナにおいて、選択回路は、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備える。本アンテナにおいて、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ２はＮ１より大きい。本アンテナは１０より大きい品質係数を有する。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号は、少なくとも第１のコイル部及び第２のコイル部によって受信可能である。本アンテナにおいて、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号は、少なくとも第１のコイル部及び第２のコイル部によって送信可能である。本アンテナにおいて、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。本アンテナにおいて、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な動作周波数が生成可能である。
【０１９０】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、一体成形体を有する単一構造マルチモードアンテナを設ける方法を提供する。アンテナを設ける方法は、金属のブランクを設けることを含む。さらに、本方法は、ダイ及びモールドを設けることを含む。本方法は、さらに、ダイとモールドとの間に金属のブランクを配置することを含む。さらに、本方法は、金属をスタンピングして一体成形体を有するアンテナを形成することを含む。アンテナは、離間した第１の第１のコイル部の端部及び第２の第１のコイル部の端部を備えたＮ１ターン数を有して第１のインダクタンスを生成することが可能な第１のコイル部を備える。さらに、アンテナは、離間した第１の第２のコイル部の端部及び第２の第２のコイル部の端部を備えたＮ２ターン数を有して第２のインダクタンスを生成することが可能な第２のコイル部であって、第１のコイル部によって形成された内周の内側に配置された第２のコイル部を備え、第２のコイル部の第１端部が第１のコイル部の第２端部に電気的に接続されていることによって、一体成形されたアンテナ体を形成する。さらに、本方法は、第１のコイル部の第１端部に第１の端子を電気的に接続し、第２のコイル部の第２端部に第２の端子を電気的に接続し、第１のコイル部と第２のコイル部とのいずれか一方に第３の端子を電気的に連接することを含む。
【０１９１】
１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル部及び第２のコイル部が単一のワイヤ構造で形成されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル部及び第２のコイル部のワイヤ構造が、同一でない幅を含むことを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１のコイル部の内周と第２のコイル部の外周との間にギャップが設けられていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、ギャップが少なくとも約０．１ｍｍであることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子が、第１のコイル部の最外周に配置された、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続されており、第２の端子が第２のコイル部の第２端部に電気的に接続されており、第３の端子が、第１のコイル部と第２のコイル部とが接する接合部において電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの少なくとも１つに選択回路が電気的に接続されていることを含む。１つまたは複数の実施形態は、選択回路が、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備えることを含む。
【０１９２】
１つまたは複数の実施形態は、Ｎ１が少なくとも１であり、Ｎ２が少なくとも２であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、Ｎ２がＮ１より大きいことを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが１０より大きい品質係数を有することを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル部及び第２のコイル部によって受信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号が、少なくとも第１のコイル部及び第２のコイル部によって送信可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、アンテナが少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能であることを含む。１つまたは複数の実施形態は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な動作周波数が生成可能であることを含む。
【０１９３】
本開示の実施形態の少なくとも１つにおいて、一体成形体を有する単一構造マルチモードアンテナを設ける方法を提供する。アンテナを設ける方法は、金属のブランクを設け、ダイ及びモールドを設け、ダイとモールドとの間に金属のブランクを配置し、金属ブランクをスタンピングすることによって一体成形されたアンテナ体を形成し、一体成形されたアンテナ体は、離間した第１の第１のコイル部の端部及び第２の第１のコイル部の端部を備えたＮ１ターン数を有する第１のコイル部であって、第１のインダクタンスを生成することが可能な第１のコイル部と、離間した第１の第２のコイル部の端部及び第２の第２のコイル部の端部を備えたＮ２ターン数を有する第２のコイル部であって、第１のコイル部によって形成された内周の内側に配置された第２のインダクタンスを生成することが可能な第２のコイル部と、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続された第１の端子と、第２のコイル部の第２端部に電気的に接続された第２の端子と、第１のコイル部と第２のコイル部とのいずれか一方に電気的に連接された第３の端子とを備える、ことを含む。本方法において、第１のコイル部及び第２のコイル部を単一のワイヤ構造で形成する。本方法において、第１のコイル部及び第２のコイル部のワイヤ構造が、同一でない幅を含む。本方法において、第１のコイル部の内周と第２のコイルの外周との間にギャップを設ける。本方法において、ギャップは少なくとも約０．１ｍｍである。本方法において、第１の端子を、第１のコイル部の最外周に配置された、第１のコイル部の第１端部に電気的に接続し、第２の端子を第２のコイル部の第２端部に電気的に接続し、第３の端子を、第１のコイル部と第２のコイル部とが接する接合部において電気的に接続する。本方法において、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの少なくとも１つに選択回路を電気的に接続する。本方法において、選択回路は、キャパシタ、抵抗器、及びインダクタからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素を備える。本方法において、Ｎ１は少なくとも１であり、Ｎ２は少なくとも２である。本アンテナにおいて、Ｎ２はＮ１より大きい。本方法において、アンテナは１０より大きい品質係数を有する。本方法において、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号は、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって受信可能である。本方法において、データ信号、電圧、電流、及びそれらの組合せからなる群から選択される電気信号は、少なくとも第１のコイル及び第２のコイルによって送信可能である。本方法において、約１００ｋＨｚから約２５０ｋＨｚまで、約２５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚまで、６．７８ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、及びそれらの組合せからなる群から選択される周波数帯域内でアンテナが受信または送信することが可能である。本方法において、アンテナは少なくとも１００ｋＨｚの周波数で受信または送信することが可能である。本方法において、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子のうちの２つの間の接続を選択することによって、同調可能な動作周波数が生成可能である。
【０１９４】
本明細で使用される、項目の任意のものを区分する「及び」または「または」を伴って一連の項目に先行する「のうちの少なくとも１つ」との句は、列挙の各部材（すなわち、各構成要素）ではなく、全体として列挙に変化を与える。「のうちの少なくとも１つ」との句は、列挙された各項目の少なくとも１つの選択を必要とするのではなく、当該句は、項目の任意のものの少なくとも１つ、及び／または項目の任意の組合せの少なくとも１つ、及び／または項目の各々の少なくとも１つを含む意味を与える。例として、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」または「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」との句は、それぞれ、Ａのみ、Ｂのみ、またはＣのみ、Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組合せ、及び／またはＡ、Ｂ、及びＣの各々の少なくとも１つを指す。
【０１９５】
「ように構成されている」、「ように動作可能である」、及び「ようにプログラムされている」との述語は、主語の特定の実体的または非実体的な修飾を意味するのではなく、入替え可能に用いられることが意図されている。１つまたは複数の実施形態において、動作または構成要素をモニタ及び制御するように構成されたプロセッサは、動作をモニタ及び制御するようにプログラムされたプロセッサ、または動作をモニタ及び制御するように動作可能であるプロセッサをも意味し得る。同様に、コードを実行するように構成されたプロセッサは、コードを実行するようにプログラムされた、またはコードを実行するように動作可能なプロセッサとみなすことが可能である。
【０１９６】
「態様」などの句は、斯かる態様が対象技術に不可欠であることも、斯かる態様が対象技術の全構成に当てはまることも意味しない。態様に関する開示は、全構成、または１つまたは複数の構成に当てはまり得る。態様は、開示の１つまたは複数の例を提供し得る。「態様」などの句は、１つまたは複数の態様に当てはまり得るとともに、その逆も成り立つ。「実施形態」などの句は、斯かる実施形態が対象技術に不可欠であることも、斯かる実施形態が対象技術の全構成に当てはまることも意味しない。実施形態に関する開示は、全実施形態、または１つまたは複数の実施形態に当てはまり得る。実施形態は、開示の１つまたは複数の例を提供し得る。「実施形態」などの句は、１つまたは複数の実施形態に当てはまり得るとともに、その逆も成り立つ。「構成」などの句は、斯かる構成が対象技術に不可欠であることも、斯かる構成が対象技術の全構成に当てはまることも意味しない。構成に関する開示は、全構成、または１つまたは複数の構成に当てはまり得る。構成は、開示の１つまたは複数の例を提供し得る。「構成」などの句は、１つまたは複数の構成に当てはまり得るとともに、その逆も成り立つ。
【０１９７】
「例示的な」との語は、本明細書において「例、場合、または例証として役立つこと」を意味するように用いられている。「例示的」として、または「例」として本明細書において説明するいずれの実施形態も、必ずしも他の実施形態に対して好ましい、または有利であるとみなされない。さらに、説明または請求項において「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」などの文言が用いられる限り、斯かる文言は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」が請求項における慣用語として利用されるときに解釈されるように、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」との文言に類似した態様で包含的であると意図されている。さらに、説明または請求項において「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」などの文言が用いられる限り、斯かる文言は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」が請求項における慣用語として利用されるときに解釈されるように、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」との文言に類似した態様で包含的であると意図されている。
【０１９８】
当業者に知られている、または後に知られるようになる、本開示を通して説明された種々の態様の要素に対するすべての構造的及び機能的な均等物は、明らかに、参照によって本明細書に組み込まれ、請求項によって包含されることが意図されている。さらに、本明細書に開示されたことには、斯かる開示が請求項において明示的に挙げられているか否かに関わらず、公知化のみが意図されたものはない。３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２条第６パラグラフに該当するとみなされる請求項要素は、当該要素が「〜する手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」との句を用いて明示的に挙げられない限り、または方法請求項の場合に当該要素が「〜するステップ（ｓｔｅｐ  ｆｏｒ）」との句を用いて挙げられない限り、存在しない。
【０１９９】
単数形の要素への言及は、特に断らない限り、「１つであって１つのみ」を意味するのではなく、「１つまたは複数」が意図されている。特に断らない限り、「いくつかの」との文言は、１つまたは複数を指す。男性（例えば、彼）の代名詞は、女性及び中性の性を含み、その逆も成り立つ。見出し及び小見出しは、存在する場合は、便宜のためにのみ用いられ、対象の開示を限定しない。
【０２００】
本明細書は多くの詳細を含むが、請求され得るものの範囲に対する限定ではなく、主題の特定の実施の説明とみなされるべきである。個別の実施形態に関連して本明細書で説明される特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて実施されることも可能である。逆に、１つの実施形態に関連して説明される種々の特徴は、個別に、または任意の適当なサブコンビネーションで、複数の実施形態において実施されることも可能である。さらに、特徴は、特定の組合せで作用するとして上述され、さらには最初にそのように請求され得るが、請求される組合せ内の１つまたは複数の特徴は、場合によっては当該組合せ内で実施され得るとともに、請求される組合せはサブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形を対象とし得る。
【図１】
2018533238.tif 000012
【図２】
2018533238.tif 000013
【図２Ａ】
2018533238.tif 000014
【図３】
2018533238.tif 000015
【図３Ａ】
2018533238.tif 000016
【図３Ｂ】
2018533238.tif 000017
【図３Ｃ】
2018533238.tif 000018
【図３Ｄ】
2018533238.tif 000019
【図３Ｅ】
2018533238.tif 000020
【図３Ｆ】
2018533238.tif 000021
【図４】
2018533238.tif 000022
【図５】
2018533238.tif 000023
【図６Ａ】
2018533238.tif 000024
【図６Ｂ】
2018533238.tif 000025
【図６Ｃ】
2018533238.tif 000026
【図６Ｄ】
2018533238.tif 000027
【図６Ｅ】
2018533238.tif 000028
【図７】
2018533238.tif 000029
【図８Ａ】
2018533238.tif 000030
【図８Ｂ】
2018533238.tif 000031
【図８Ｃ】
2018533238.tif 000032
【図９】
2018533238.tif 000033
【図１０】
2018533238.tif 000034
【図１１】
2018533238.tif 000035
【図１２Ａ】
2018533238.tif 000036
【図１２Ｂ】
2018533238.tif 000037
【図１２Ｃ】
2018533238.tif 000038
【図１３】
2018533238.tif 000039
【国際調査報告】
2018533238.tif 000040