JP2003500956A - 放射筺体 - Google Patents
放射筺体Info
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Abstract
Description
り詳細に埋め込まれたアンテナシステムに関するものである。
するための無線トランシーバ回路は、一般的にはかなりの雑音あるいは電磁妨害
(EMI)を発生する。この妨害は、受信あるいは送信の質に影響を及ぼし得る
、弱った信号をもたらし得る、不必要とされる電力の使用を生じ得る、他の無線
受信機を妨害し得る。この問題を補償するために、トランシーバ装置は一般的に
は金属ケーシングで囲まれる。金属ケーシングは、アンテナシステムを電子機器
によって発生された不要な電磁妨害から遮蔽する方法をもたらす。最近の量産用
途では、この種の金属ケーシングは、全生産コストのかなりの部分になり得る。
いかなる製造商品の場合にも、生産コストならびに無線トランシーバを生産し、
販売することに関連する他のコストを最少にする要求がある。
べきである信号を効率的に受信し、送信するアンテナシステムを必要とする。公
知のトランシーバでは、アンテナシステムは、しばしば別個のスタンドアローン
装置で構成されている。米国特許第5,093,670号は、無線通信システム
で使用するためのこのようなスタンドアローンアンテナ構造を示している。この
アンテナは、この筺体に直接あるいは筺体のすぐ近くのどこかのいずれかに取り
付けられたトランシーバ筺体とは異なっている。この種のアンテナ用途では、ア
ンテナ部品からこの筺体内に収容された電子機器の電気接続部に対する要求があ
る。最も一般的には、この接続部が取り外しのできる同軸ケーブルの形である。
これらのケーブルのコストの他に、アンテナの電子機器からの距離が大きくなれ
ばなるほど、ますますケーブルは長くなり、設置および生産のコストは大きくな
る。さらに、信号強度は、より長いケーブル内に消失され、受信機の感度を減少
させ、より大きい出力を有する送信機を必要とする。
ハウジングの中に埋め込まれる無線ハウジングを示している。このアンテナは、
ハウジングから独立して機能を果たし、別個の組み立て工程に加えられる。ハウ
ジングそのものはループアンテナの能動構成要素を形成しない。
のコネクタを示している。このコネクタは、パッチアンテナ上の2つの別個の導
電材料に同軸接続する別個の素子である。しかしながら、示されたコネクタは、
アンテナと併用された作動電子機器の付加リンクをなお必要とする。
、ケーブル、接続装置、アンテナのための取り付けハードウェア)は、付加製造
工程を必要とするばかりでなく、これらの製造工程全て、余分のコスト、空間割
当ておよび保守の問題の一因となっている。これらの付加構成要素の各々は、よ
り低い無線感度および不十分な性能の一因となり得る。
無線システムの使用に熱中するようになり始める場合、これらのトランシーバ装
置の使用はますます広く行きわたるようになる。したがって、可能ならどんな場
合でも無線トランシーバ装置の製造のコストおよびスペースの削減に努力するこ
とはさらにより望ましくなる。
いは放射素子は、アンテナの能動領域と、金属接地面領域と、接地面領域と放射
素子との間に挟まれた絶縁領域とを形成する。典型的なパッチアンテナシステム
では、これらの個別部品の全ては、別個のアンテナ構造に組み込まれ、環境保護
を護り、壁、屋根、タワーおよび/またはマスト上に取り付けるのを容易にする
ためにしばしば非金属筺体に含まれる。
。放射筺体は、好ましくは、一体形接続装置によって筺体内に取り付けられたト
ランシーバ回路に直接接続されている。
ジングと、ハウジングの外部面に取り付けられた少なくとも1つの放射素子と、
絶縁ハウジングの内部面上に分布された接地面材料とを備えている。放射筺体は
、好ましくは接続装置も含む。接続装置は、好ましくは、制御インピーダンスイ
ンタフェースによって放射筺体をトランシーバシステムに接続する。
ジングの内部面に張り付け、放射素子をハウジングの外部面に取り付けることと
を含む放射筺体を製造する方法も含む。
の無線伝送システム10の例を示す。このシステムは、トランシーバ装置12お
よびアンテナ14を使用する。交換台20を含むローカルハードワイヤード電話
網18は、特定の建物の中あるいは特定の会社内に装備されている。この電話お
よびデータ通信線網は、銅撚り対線、光ファイバ線のような物理的伝送路あるい
は他の種類のハードワイヤード通信リンクとともに個別の電話およびコンピュー
タを結合する。ローカルネットワーク18内の通信中、データあるいは音声信号
は、ローカルハードワイヤリングの領域内を決して通り過ぎない。しかしながら
、ローカルネットワーク18内の誰かがネットワーク外部の誰かと通信する必要
がある場合、誰かはローカルサービスプロバイダーにアクセスしなければならな
い。図1に示された無線ローカルループシステムのような無線ローカルループシ
ステム場合、ローカルネットワークと電話会社との間のハードワイヤリングは、
除去され、いつもの所でトランシーバ12およびアンテナ14につながれる。ト
ランシーバ12は、ローカルネットワーク18内の誰かによって発生された音声
あるいはデータ情報を受け入れ、この音声あるいはデータ情報を無線で放送する
ことができる無線周波数信号に変換する。アンテナ14は、トランシーバ12に
よって発生された信号を放射し、ローカル電話会社16によって放射された信号
の一部を獲得するのに役立つ。アンテナ14の有効利得を増加させることによっ
て、より大きな範囲を得ることができる。サービス会社16は、無線信号を変換
しハードワイヤード分配網に沿って伝送できる形式に戻すためにトランシーバお
よびアンテナシステムを有する。トランシーバ12およびアンテナ14は、サー
ビス会社16から放送される情報を受信するので、2方向通信システムは、ロー
カルネットワーク18のユーザとサービス会社のネットワーク16に結合された
全てのユーザとの間で作動している。
であり、トランシーバ装置12から離れている。この種のアンテナはより大きい
タワー構造の形を取ってもよいしあるいはトランシーバ12あるいは建物の外側
に取り付けられた伸縮式マストあるいはパネルようなアンテナは、比較的小規模
であってもよい。どちらの場合も、ケーブル22は、トランシーバ12をアンテ
ナに接続する。さらに、接続装置24は、アンテナ素子とトランシーバ12の内
部の回路との間に同軸接続を生じさせる。
ている。動作の原理は、信号がトランシーバ50を介してサービス会社16にお
よびサービス会社から受信され、放送されるという点で図1に示された動作の原
理と同じである。その実施例が図2に示された本発明では、トランシーバ50は
、放射筺体内に収容され、図1のシステムに示されたような別個の外部アンテナ
に対する要求を取り除く。本発明では、トランシーバ装置50および放射筺体は
、電話網18からの音声信号およびデータ信号を受信し、送信し、ネットワーク
18内のユーザは、サービス会社の分配路網17を介してネットワークの外部の
ユーザと通信できる。
バ装置50は放射筺体51内に収容される。好ましい実施例では、放射筺体51
は、矩形ボックス状あるいはある他の人間工学的に受容できる形状である。放射
筺体は、カバー部52およびコンテナ部54から形成される。このカバー部52
は、トランシーバ50の内部プリント回路板60および他の作動電子機器が明ら
かに見えるようにコンテナ部54から取り外すことができる。放射筺体51は、
好ましくは、射出成形処理で使用できる熱可塑性樹脂から構成される。これによ
って、どんな形状がトランシーバ回路50を適当に取り囲み、保護するのに必要
であり、多数の異なるトランシーバ回路50の形状にぴったりと合うように容易
に、安価に構成されるかで、放射筺体は形成できる。放射筺体は特定の形状に形
成されるべきである必要もないし放射筺体が平坦な表面を有することもまた必要
ない。放射筺体を形成する選択された熱可塑性樹脂は誘電体として役立つ。した
がって、許容無線周波数特性を有するポリカーボネートのような材料を選択する
ことが好ましい。
されている。放射素子56は、放射筺体システムの能動部を形成し、好ましい実
施例では、銅から作られるが、いろいろの他の導電物質から製造できる。しかし
ながら、図3は、放射筺体51に張り付けられた1つの放射素子56を示し、2
つ以上の放射素子56は、より大きい信号利得あるいはマルチモードアンテナを
有する機能をもたらすようにハウジング51の外部で使用されてもよい。これら
の実施例および付加的な他の実施例は下記により詳述される。
接着剤で張り付けられいる銅の薄いシートの形をとる。この銅シートは、接着裏
張りを有してもよいし別個の接着材料が筺体の組み立て中に張り付けられてもよ
いかのいずれかである。一方、放射素子56は、金属付着あるいは印刷処理のよ
うな他の方法によってトランシーバ受信機に張り付けられてもよい。
縁基板と、通常放射器よりも大きい接地面と、無線周波数(RF)電力を供給あ
るいは受信するフィーダーとを含む。本実施例では、放射筺体51の内部面は、
接地面材料100(図4に示される)で被覆される。トランシーバ回路50を囲
む放射筺体51は絶縁部品として役立つ。放射筺体51は、通常図3で70とし
て示される接続装置によってトランシーバシステムの内部回路に接続されている
。接続装置70は、トランシーバ回路50と放射筺体51との間に無線周波数電
力を伝達する。接続装置70は、好ましくは、繰り返して接続され、切り離され
、カバー部52がコンテナ部54から取り外すことができる逆にできる係合装置
である。
ならびに絶縁部品の両方として役立つ。放射筺体51の内部面上の電極形成材料
100は、トランシーバ回路50のためのEMIシールドおよび接地面部品の両
方としての機能を果たす。
、これらの部品はこのような形状を有することは必要でない。放射素子56およ
び接地面部品100は、比較的一定の距離によって分離される限り、丸くされた
形状あるいは湾曲された形状を有してもよい。
いる。カバー部52は、その構造の詳細が十分説明できるようにコンテナ部から
取り外される。カバー部52は、先に説明された熱可塑性樹脂のような絶縁材か
ら製造される。絶縁筺体の使用される特定の材料および厚さは、アンテナシステ
ムの所望の性能および特定の用途に基づいて予め決定される。少なくとも1つの
ボス72は、カバー部52の構造の中に一体化され、カバー部52と同じ絶縁材
から製造される。このボスは、好ましくは、カバー部52そのものの製造中に形
成される。しかしながら、絶縁ボス72は、カバー部52が製造された後、別個
に張り付けられてもよい。ボス72は、本来カバー部52の内部面から垂直方向
に突き出し、カバー部52およびコンテナ部54が接合される場合に放射筺体5
1の内部の方へ延びる。ボス72は、トランシーバシステム50の放射素子56
とプリント回路板60との間の接続部の一部を形成する、したがって多数の工業
規格同軸部品は円形ケーブルと接続するように製造されているので、ボス72は
本来円形断面を有するのが好ましい。
00で被覆される場合、カバー部52およびコンテナ部54の両方を含む放射筺
体51の内部面に均一に張り付けられる。同じ種類の金属化材料は、一般に公知
のトランシーバ筺体の内部面に張り付けられるが、回路を遮蔽する排他的な目的
で、したがって回路は電磁妨害(EMI)を生じない。本発明は、EMI遮蔽を
行うためにこの金属化材料も使用するが、さらにこの金属化材料を放射筺体51
の集積部品、特に接地面素子を使用する。絶縁ボスの表面74は、同じ金属化接
地面材料100でも被覆される。ボス72の端部面76は接地面材料100で被
覆されない。接地面材料100は、好ましくは大量生産工程の助けとなる処理の
際にスプレイあるいは電気付着で塗布される。接地面材料100は、放射筺体5
1の内部面中に比較的一定の厚さおよび安定した被覆を有するべきである。
好ましくは、半硬質材料から形成される。導体78は、ボス72の中心を通って
横方向に延び、カバー部52の外部面を越えて突き出す。導体78の更なる詳細
は図5とともに説明される。
地面材料100は連続導電面を形成する。導電リンク110は、カバー部52の
導電材料とコンテナ部54の導電材料との間の導通を行うためにハウジング51
のカバー部およびコンテナ部52および54上の接地面層100間に置かれる。
好ましい実施例では、導電リンク110は、上部52の内部面への確動力を保持
するスプリングバイアス金属クリップである。導電ガスケット、メッシュあるい
はポリマー112は、より連続的な導電面を形成するためにカバー部およびコン
テナ部52および54間にも置かれてもよい。導電リンク100は、カバー部お
よびコンテナ部52および54の内部面の接地面間の電気接続を完成するために
インターロック導電ピンでも構成されてもよい。
間の接続を形成するために、通常84として示された接続ポートは、プリント回
路板60上に配置されているので、カバー部52がコンテナ部54と接合される
場合、ボス72および導体78は中心を同じくするように接続ポート84と整列
される。カバー面52がコンテナ面54と接合される場合、ボス72および導体
78は、接続部84と自動的に係合される。
触する2つの別個の接触領域を有する。したがって、組み立てられる場合、同軸
接続は、放射素子56および接地面100からトランシーバプリント回路板60
へ形成される。
詳細な図が示されている。ボス72が接続ポート84に押し込まれる場合、同軸
接続が自動的に完了される。接続ポート84は、直接プリント回路板60に組み
込まれ、トランシーバ回路への無線周波数電力のためのフィーダーを設ける。こ
のプリント回路板は、放射筺体51のコンテナ部54に収容されるいくつかの電
子装置の中の1つである。
部52の破断部を示す。ボス72の直径は、ボス72の横方向面74の細長い導
体78と接地面被覆100との間の適切な絶縁を行うのに十分である。さらに、
ボス72の直径は、接続ポート84としっかりと係合するように調整される。ボ
ス72および導体28の直径は、同軸線路の所望のインピーダンス特性を生じる
ように選択される。導体がボスを通して挿入される場合、導体78の基部80は
、好ましくは、放射素子56に押し付ける結合キャップ81を含む。このキャッ
プ81は、導体78と放射素子56との間のより不変で確実な接続を行う。他の
実施例では、導体78は、射出成形処理中ボスに形成し、導体の基部は、カバー
部52の絶縁材内部で終端し、放射素子56と接触しない。この場合、放射素子
56の電気接続は、導体78と放射素子56との間のキャパシタンスによって形
成される。導体78は絶縁筺体の製造中に組み込むことができるので、この実施
例は、ボス72を通して導体78を挿入する工程を除去する長所を有する。
7ミリメートル延びる。この延長距離は十分であるので、導体78の端部82は
センターピン接点86との確実な接触を形成できる。
点86および87の各々に同時に接触することは、放射筺体51の同時接続を形
成する。センターピン内部接点86は、接続ポート84の中心にあり、カバー部
52がコンテナ部54に接合される場合、導体78の端部82がセンターピン内
部接点86内に導電係合されるように整列される。センターピン内部接点素子8
6は、ボス72が接続ポート84と係合される場合に導電ピン78の端部82の
確動力を保持するスプリングバイアスチャンバを含む。
導電接点バー88は、接続ポート84の中心の方へスプリングバイアスされるの
で、カバー部52がコンテナ部54とプリント回路板60と係合される場合、こ
のバーはボス72の金属化横方向面74に対する確動力を保持する。
じ込むことを可能にする。
び放射素子56がある領域の接続ポート84とを含む一体同軸接続機構70の断
面を示している。プリント回路板60は、トランシーバ50の内部作動部品の1
つである。好ましい実施例では、導体78は、導体78を放射素子56に対して
固定し、より安定した電気接続を行うキャップ81を有する。
カバー部52がコンテナ部54およびプリント回路板60と係合される場合、正
の力は導電ピン78の端部82に対して連続して保持される。
ボス72の絶縁材内に凹所を作られる。この種の配置は同じ高さに取り付けられ
たセンターピン接続を可能にし、ボス72の垂直面は、プリント回路板60の面
に対してしっかりと静止している。
筺体51に組み込まれているものとして示されている。放射素子56a、56b
および56cとプリント回路板60a、60bおよび60cとの間の接続は、図
5および図6とともに前記のように行われ、全て3つの接続は、カバー部52が
コンテナ部54に接合される場合、同時に行われる。図7は、カバー部52、コ
ンテナ部54の内部面およびボス72a、72bおよび72cの表面74a、7
4bおよび74cを覆う接地面材料100も示している。この金属化被覆は、全
筺体中に延び、トランシーバ回路ならびに3つの別個のアンテナシステムのため
の接地要素のEMI遮蔽を行う。
を選択できる選択可能なトランシーバシステムのために使用されてもよい。一方
、3つの別個のシステムは1つの放射筺体51を使用できるし、あるいは1つの
放射素子は、伝送機能専用であってもよく、1つの放射素子は受信専用であって
もよい。3つの放射素子56を結合して同じ放射筺体51とすることによって、
製造コストおよび空間割当てを減少できる。任意の放射素子システム数は本発明
によって意図されている。図7は、本発明のマルチモード機能を示すことだけを
意図されている。
トベル(登録商標)、ポータブルコンピュータおよび無線モデムを有するパーソ ナルディジタルアシスタント(PDA)のようなハンドヘルド通信装置を収容す る放射素子の使用を含む。
は、例だけであって、異なる実施例は本発明の真の精神および範囲から逸脱しな
いで形成されうることが分かる。したがって、本発明は前記の請求の範囲の精神
および範囲を除いて限定されるべきでない。
バシステムの図。
ランシーバの透視図。
面図。
交換台、6…ローカル電話会社、50…トランシーバ、51…放射筺体、52…
カバー部、54…コンテナ部、56…放射素子。
Claims (30)
- 【請求項1】 放射筺体であって、 内部面および外部面を有する絶縁ハウジングと、 前記絶縁ハウジングの前記外部面に取り付けられた少なくとも1つの放射素子
と、 前記絶縁ハウジングの内部面上に分布された接地面材であって、前記放射筺体
内に収容されたトランシーバシステムに連結され、前記トランシーバシステムの
電磁気障害シールドを与えるものと、 前記放射筺体と前記トランシーバシステムとの間の電気接続部とを備えている
ことを特徴とする放射筺体。 - 【請求項2】 前記絶縁ハウジングがさらに、 内部面および外部面を有するコンテナ部と、 内部面および外部面を有するカバー部とを含み、前記カバー部および前記コン
テナ部が取り外しできることを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項3】 さらに、 前記カバー部の前記内部面上に配置された一体形ボスであって、前記ボスが、
前記カバー部の内部面に本来垂直に突き出ていて、前記ボスが横方向面および垂
直面を有することを含むことを特徴とする請求項2記載の放射筺体。 - 【請求項4】 少なくとも1つの前記放射素子の電気接続部が細長い導体で
あり、前記導体が前記ボスの中心を通って横方向に延びることを特徴とする請求
項3記載の放射筺体。 - 【請求項5】 前記ボスが、本来断面が円形であり、絶縁材から製造される
ことを特徴とする請求項3記載の放射筺体。 - 【請求項6】 前記細長い導体が基部端および末端部を有し、前記導体の基
部端が、前記上部カバー部の外部面を越えて延び、かつ少なくとも1つの前記放
射素子と接し、前記導体の垂直面を越えて延びることを特徴とする請求項4記載
の放射筺体。 - 【請求項7】 前記細長い導体が、前記上部カバー部内で終端する基部端と
、前記ボスの前記垂直面を越えて延びる末端部とを有することを特徴とする請求
項4記載の放射筺体。 - 【請求項8】 少なくとも1つの前記放射素子が、前記絶縁ハウジングの前
記外部面に接着剤で張り付けられた導電材料の薄いシートから形成されることを
特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項9】 少なくとも1つの前記放射素子が電気付着処理で前記絶縁ハ
ウジング上に形成されることを特徴とする請求項1の放射筺体。 - 【請求項10】 少なくとも1つの前記放射素子が、前記絶縁ハウジング上
に印刷されることを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項11】 前記接地面材料が、電磁妨害を遮るのに十分な厚さを有す
ることを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項12】 少なくとも1つの前記放射素子の上の保護カバーを含むこ
とを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項13】 前記保護カバーが調節コンプライアンスステッカーである
ことを特徴とする請求項12記載の放射筺体。 - 【請求項14】 前記保護カバーが非導電材料から作られていることを特徴
とする請求項12記載の放射筺体。 - 【請求項15】 前記絶縁ハウジングが射出成形処理によって形成されるこ
とを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項16】 前記放射素子と前記トランシーバシステムとの間の電気接
続部が、 前記トランシーバシステムの中に一体化されるスプリングバイアス接続ポート
と、 前記絶縁ハウジングの内部面上に形成された接続部材とを含み、 前記接続部材が、本来前記絶縁ハウジングの内部面に垂直に突き出ていて、 前記接続部材が横方向面および垂直面を有し、前記接地面材が前記接続部材の
横方向面をカバーしていることを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項17】 前記スプリングバイアス接続ポートが、 前記接続ポートの中心にあり、スプリングバイアスチャンバを含むセンターピ
ン内部接触素子と、 複数の放射状に配置された接触バーを含む外部接触素子とを含み、 前記接触バーが前記接触ポートの中心の方へスプリングバイアスされることを
特徴とする請求項16記載の放射筺体。 - 【請求項18】 前記放射筺体が、複数のトランシーバシステムを収容し、
前記トランシーバシステムの各々が別個にあるいは互いに結合して機能を果たす
ことができることを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項19】 前記絶縁ハウジングが本来矩形ボックスの形状であること
を特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項20】 少なくとも1つの前記放射素子が本来平面形状を有するこ
とを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項21】 少なくとも1つの前記放射素子が湾曲した形状を有するこ
とを特徴とする請求項1記載の放射筺体。 - 【請求項22】 一体放射筺体を製造する方法であって、 絶縁材からハウジングを形成し、 前記ハウジング内に電子デバイスを取り付け、 接地面材料を前記ハウジングの前記内部面に張り付けるとともに、前記接地面
材を前記電子デバイスに結合し、 放射素子を前記ハウジングの前記外部面に取り付けることとを含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項23】 前記放射筺体からプリント回路への可逆性電気接続部を設
けることをさらに含むことを特徴とする請求項22記載の方法。 - 【請求項24】 可逆性電気接続部を設けることが、 スプリングバイアス接続ポートを前記プリント回路板上に設け、 一体接続部材を前記ハウジング上に設けることとを含むことを特徴とする請求
項23記載の方法。 - 【請求項25】 保護カバーを前記放射素子の上に張り付けることをさらに
含むことを特徴とする請求項22記載の方法。 - 【請求項26】 接続装置であって、 内部表面および外部表面を有するハウジングと、 前記ハウジングの外部表面に取り付けられた少なくとも1つの放射要素と、 前記ハウジングの内部表面に分布させられた接地面材であって、前記ハウジン
グ内に収容された電子デバイスに結合されるように形成されたものと、 前記ハウジングの中に一体化されるスプリングバイアス接続ポートと、 前記ハウジングの中に一体化される接続部材とを備えていることを特徴とする
接続装置。 - 【請求項27】 前記スプリングバイアス接続ポートがさらに、 センターピン接触素子であって、前記センターピン内部接触素子が前記接続ポ
ートの中心にあることと、 前記センターピン内部接続素子の外部接触素子とを含むことを特徴とする請求
項26記載の接続装置。 - 【請求項28】 前記内部接触素子がスプリングバイアスチャンバであるこ
とを特徴とする請求項27記載の接続装置。 - 【請求項29】 前記外部接触素子が、複数の放射状に配置された接触バー
を含み、前記接触バーが前記接続ポートのセンターの方へスプリングバイアスさ
れることを特徴とする請求項27記載の接続装置。 - 【請求項30】 前記接続装置が放射トランシーバ筺体で使用されるように
構成されることを特徴とする請求項26記載の接続装置。
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