(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信用のアンテナにおいて、導電性ファブリックの互いに離間した第１及び第２層と、その第１層と第２層との間の電気的に絶縁したファブリックの層と、前記第１層と前記第２層との間に電気的なコンタクトを形成する第１接続手段と、前記第１層及び前記第２層を通信装置に接続可能にする第２接続手段とを具えることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
衣類のショルダーパッドに装着する形状を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
衣類の折り返しに装着する形状を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項４】
前記衣類の装着者に隣接する導電性ファブリックの層を、導電性ファブリックの他の層より著しく広い面積とし、アンテナ接地面として接続したことを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナの放射領域を、前記装着者の頭部から離間するように前記装着者の衣類に配置したことを特徴とする請求項２，３又は４記載のアンテナ。
【請求項６】
絶縁性ファブリックの回りで折りたたまれた導電性ファブリックの単一片を具え、その折り畳み部が第１接続手段を具えることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記絶縁性ファブリックの層が、同一又は互いに相違する絶縁性ファブリックの複数層を具えることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記第２接続手段が、少なくとも一つの導電性ファブリックの層と、マイクロストリップ、ストリップライン、ツインライン又はトリプレートとして配置された少なくとも一つの絶縁性ファブリックの層とを具えることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項９】
送信機、受信機及び請求項１から８のうちのいずれか１項に記載のパッチアンテナを具えることを特徴とする移動通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術の分野】
本発明は、向上したファブリックアンテナに関するものであり、特に、衣類に装着されるアンテナに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
例えば移動通信システムで使用される衣類のアンテナを提供することが知られている。この一例は、Matsushitaによる欧州特許出願第０６３７０９４号によって与えられ、それは、絶縁性のスラブの両側の形成された導電プレートの形態の金属製のアンテナエレメントを具えるアンテナを記載しており、そのアンテナは、人間の肩に装着することを意図しており、絶縁性スラブの剛性によってアンテナの変形を防止する。しかしながら、そのような剛性によって、アンテナのすわりごこちが悪くなり、装着に不便である。
【０００３】
少なくとも部分的にファブリック(fabric)構造の形態のアンテナを提供することも既知である。米国特許番号第５，７７１，０２７号において、アンテナの導電性ファブリックは、多層ラミネート構造の１層を形成する樹脂で補強された布地の折り曲げ部に織り込まれた導体のグリッド、特に、軽量のパラボラアンテナのリフレクタのラミネート構造に統合されたポララジンググリッド(polarizing grid)を具えるが、そのようなアンテナは、遠隔通信の使用に適さない。このように遠隔通信の使用に適さないために、パラボラアンテナのサイズ及び形態が一般的にある程度レベルダウンするだけでなく、全方向機能を有するアンテナが必用な状況において不適切となる。
【０００４】
【発明の開示】
したがって、本発明の目的は、妨害なく衣類に装着することができるとともに移動通信の使用に適切なファブリックアンテナを提供することである。
【０００５】
本発明によれば、移動通信用のアンテナにおいて、導電性ファブリックの互いに離間した第１及び第２層と、その第１層と第２層との間の電気的に絶縁したファブリックの層と、前記第１層と前記第２層との間に電気的なコンタクトを形成する第１接続手段と、前記第１層及び前記第２層を通信装置に接続可能にする第２接続手段とを具えることを特徴とするアンテナを提供する。
【０００６】
一例では、アンテナを、ショルダーパッドのような衣類の肩部に装着する。他の例では、アンテナを衣類の折り返しに装着する。いずれの例においても、好適には、前記衣類の装着者に隣接する導電性ファブリックの層を、導電性ファブリックの他の層より著しく広い面積とし、アンテナ接地面として接続して、アンテナから放出される強力な電界から離間するようにする。
【０００７】
好適な配置では、絶縁性ファブリックの回りで折りたたまれた導電性ファブリックの単一片を具え、その折り畳み部が第１接続手段を具え、これによって、導電性ファブリックの折り畳み部が第１接続手段を構成する。
【０００８】
特に、複数の移動電話機のハンドセットの全体に亘るサイズは、使用されるアンテナアッセンブリのサイズによって制約されるので、移動通信装置におけるアンテナとして本発明を使用することによって、ハンドセットの残りの部分を、構成要素の分離による以前のあり得る形態に比べて小さくし及び軽量にすることができる。そのようなアンテナは、可撓性があり、かつ、軽量であり、ユーザの移動を妨げない。移動通信装置を、携帯電話、ページャ又は無線ローカルエリアネットワーク(LAN)とする。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
図１において、ショルダーパッドパッチアンテナ１０は、Ｄ形状の導電性のファブリックの下側層１２と、下側層１２と同一寸法及び同一形状の絶縁性のファブリックの複数の層１４と、ほぼ矩形で下側層１２より十分に小さい導電性のファブリックの上側層１６とを具える。上側層及び下側層を、導電性のファブリックのネック１７によって接続する。
【００１０】
同軸ケーブル１８はアンテナに対して送受信を行い、そのコアを、２０で上側層１６に接続し、外側の導体を位置２２で下側層１２に接続し、その部分では絶縁層１４を削り取る。ケーブル１８を、（図示しない）移動通信装置のアイテムに接続する。
【００１１】
下側層１２を、装着者に隣接するように衣服に配置する。下側層１２は、アンテナ１０の接地面として接続を行い、上側層１６及び下側層１２の相対形状を、接地面が上側層１６の放射端より十分下に延在するように設定し、これによって、装着者を強力な電界から保護する。さらに、パッチアンテナの全体に亘る帯域が増大し、装着者によって吸収される信号の量が減少する。
【００１２】
アンテナ１０を、使用の際に可撓性にして装着者の肩に適合させ、したがって、使用の際に快適にすることができるが、アンテナは十分な機能を果たしたままである。
【００１３】
図２は、ショルダーパッドアンテナの折りたたみ前の層の構成を示す。導電性のファブリックを、Ｄ形状の部分Ａ及びショートネックＣに接合した比較的小さい矩形部Ｂを有するように削り取る。絶縁層１４も、Ｄ形状の部分Ａのみを有するように削り取り、この際、電気的な接続を許容するように２２で削り取られる。導電性の層の矩形部Ｂは、導電性の上側層１６を形成するように絶縁層の上に折り曲げられ、したがって、上側層１６と下側層１２との間で良好な電気的接続が行われる。
【００１４】
典型的には、アンテナ１０を、ｄ方向に沿って２４０ｍｍとし、ｅ方向に沿って１３０ｍｍとする。上側電極１６は、それぞれ８０ｍｍ及び７２ｍｍのｆ方向及びｇ方向を有する。厚さを、典型的には１０ｍｍとする。そのようなアンテナは、２００ＭＨｚより上の３ｄＢの帯域幅及び９２５ＭＨｚの中心周波数を有する。したがって、GSM(Global System for Mobile Communication)電話機のアンテナとして使用するのが適切であり、1/4波長パッチ共振器を形成する。
【００１５】
適切な導電ファブリックを、銅、銀又はニッケルの層をめっきしたウーブンナイロン(woven nylon)とする。”Shieldex”(Trade Mark)として既知のファブリックが適切である。絶縁層として、典型的には、アクリル、馬の毛、絹、ポリエステル、羊毛、テイラーズフォーム(tailor’s foam)等の衣服及び／又はショルダーパッドの素材が適切である。
【００１６】
図１からわかるように、アンテナの放射領域、すなわち、パッチの開口端２４は、接続のためのパッチの湾曲端１７に比べてユーザの頭部から離間するようにユーザの肩の上に存在する。
【００１７】
導電材料の折り畳み層を使用する代わりに、上側層１２及び下側層１６を個別に形成し、かつ、導電性の糸によってこれらを縫い合わせることによって、導電性の接着剤を用いることによって、又は導電層を互いに押し付けて縫い合わせることによって電気的な接続を行う。
【００１８】
同軸ケーブル１８及び導電層１２，１６に対するその接続部を考察すると、導電性の上側層１６の端部に沿った接続部２０の位置は、フィードラインのインピーダンスによって決定され、周知のように、下側のインピーダンスフィードラインに対して、その接続部を、上側層１６と下側層１２との間の接続部に近接させるとともに、上側のインピーダンスフィードラインに対して、接続部を、上側層１６と下側層１２との間の接続部から離間する。
【００１９】
フィード接続部としての同軸ケーブル１８の代わりを、マイクロストリップ、ストリップライン、ツインライン(twin line)又はトリプレート(tri-plate)とし、その全ては、絶縁物によって分離された並列導体を具える。したがって、フィード接続部を形成するために、アンテナの構成と同様に、導電層及び絶縁層を用いることができる。そのような接続を、導電性の接着剤による導電層１２，１６を接合することによって行う。
【００２０】
いずれのタイプのフィード接続部を使用するとしても、上側層１６及び下側層１２に対する接続を、低温半田によって行い、可撓性を向上させるためには、導電性の切れ端、導電性の接着剤及び／又は押し付け接合を用いることによって行う。
【００２１】
図３は、一般的には矩形の折り返しアンテナ３０を示し、それは、絶縁層３３，３４によって分離された上側導電層３２及び下側導電層３４を具える。上側絶縁層３３及び上側導電層３２は、下側導電層３６及び下側絶縁層３４に比べて幅が狭く、かつ、長さが短い。本例では，アンテナを、絶縁性のしん糸の折り畳み層によって回りを折りたたまれた導電性ファブリック３１の単一ストリップによって形成する。典型的には、しん糸は、「フュージブルフェルト」(fusible felt)としてファッション界では既知の素材の複数の層を具え、フュージブルフェルトの複数の層を、所望の厚さとなるように家庭用のアイロン(domestic iron)を用いて加熱することによって互いに接合することができる。
【００２２】
典型的には、折り返しアンテナ３０は１００ｍｍの長さを有し、その上側層は７２ｍｍの長さを有し、全体に亘る幅を２０ｍｍとし、上側層の幅を１６ｍｍとする。絶縁層３３，３４の各々の厚さを、本例では８ｍｍとする。そのようなパッチアンテナは、約１５０ＭＨｚの３ｄＢ帯域幅及び９３０ＭＨｚ周辺の中心周波数を有する。そのパフォーマンスは、ＧＳＭ移動電話の使用に十分であり、それは、1/4波長パッチ共振器を形成する。
【００２３】
パッチ３０をユーザの衣服の折り返し部に配置するとき、アンテナの放射領域すなわちパッチの開口部３８を、下側を向くように、すなわち、折り畳み端に比べてユーザの頭部から離間するように配置する。
【００２４】
図３において、移動通信装置に対する電気的な接続を、同軸テストケーブル４２のコアに接続したテストプローブ４０によって行う。ｓ．ｍ．ａラウンチャーフランジ４４は導電層３６に接触し、プローブ４０は上側の導電層３２に接触する。そのようなテストプローブを用いて、アンテナのサイドに沿った位置でのインピーダンスミスマッチ(impedance mismatch)を確立する。折り返しアンテナ３０に対する永久的な接続を、ショルダーパッドアンテナの場合と同様に、永久的に固定した同軸ケーブル、マイクロストリップライン、ツインラインなどによって行うことができる。
【００２５】
図４は、本発明によるアンテナを利用した移動電話のユーザ５０を示す。ユーザ５０は、点線で示すような折り返しパッチアンテナ３０がある折り返し５４を有するジャケット５２を装着する。アンテナ３０を、ファブリックツインライン５６によって軽量ヘッドホンに接続し、そのヘッドホンは、支持部５８、イヤホン６０及びマイクロホン６２を具える。
【００２６】
通常の衣服の場合、ショルダーパッド及び折り返し部は、衣服の他の部分よりも十分厚く、その結果、本発明によるアンテナの厚さは容易に適合される。身体の上部のアンテナの位置は、装着者の身体によって信号が妨害されるおそれが著しく低くなるという利点がある。
【００２７】
既に説明したように、図１，２及び３の同軸ケーブル１８，４２の実施の形態は、単なるフィードオプションではない。図５は、マイクロストリップによってフィードを行うショルダーパッドアンテナの変形例７０を示す。フィード部は、上側の導電層１６に接続されるとともに接地された下側の導電層１２の連続部の上に存在する構成の肉薄のリボン７２から構成される。
【００２８】
図６は、トリプレートフィードが行われるショルダーパッドアンテナの他の変形例８０を示す。トリプレートフィードは、上側の導電層１６に接続したファブリックの肉薄のリボン７２を有する点において図５のマイクロストリップフィードと同様である。さらに、導電シートファブリックのトップ層８２が存在し、それは、８４で示すように、上側パッチ１６に到達する前に末端をなす。上側層８２は、マイクロストリップリボン７２の上に配置されるが、絶縁性のパッド８６の他の層によって分離される。
【００２９】
図１，２，５又は６に示した任意のフィード（ツインラインのような更に別のオプション）を、パッチアンテナを通信システムのそれ以外の部分に接続するのに使用することができる。マイクロストリップやトリプレートのようなフィードの利点は、低電力に対して個別のケーブルタイプのバルクがファブリックの厚さに比べて無視し得るとしても（同軸ケーブルが許容し得ないバルク及び合成を有するように）幅広いフィードが要求される状況で可撓性及び軽量となることである。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ショルダーパッドアンテナの形態の本発明の第１の実施の形態を示す。
【図２】  図１のアンテナのファブリック部を示す。
【図３】  折り返しアンテナの本発明の第２の実施の形態を示す。
【図４】  折り返しアンテナの使用を示す。
【図５】  マイクロストリップ給電線から供給される図１のショルダーパッドアンテナを示す。
【図６】  トリプレート給電線から供給される図１のショルダーパッドアンテナを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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