JP2004512755A - 統合マルチサービス自動車アンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、モーター車両の透明防風ガラスの内側表面に固定されるプラスチックカバー内に統合されるマルチサービスアンテナシステムに関する。本発明は、自動車内で現下要求される基本サービス、即ちＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯の範囲内が好ましいラジオ受信、ＧＳＭ　９００、ＧＳＭ　１８００及びＵＭＳＴ周波数帯にて伝送及び受信するセルラー電話、更には例えばＧＰＳナビゲーションシステムのための、アンテナを含む。アンテナ形状・デザインは、例えばバックミラーのような自動車部品の中への統合を可能にするアンテナの実質的なサイズの減少を容認する組立て小型化技術を基にしている。アンテナシステムの少なくとも第１のアンテナは、空間充填カーブにより形状付けされた、伝導性ストリップ若しくはワイヤを含む。

Description

【０００１】
発明の目的
本発明は、自動車の透明フロントガラスの内側表面内に固定されプラスチックカバー内に統合されたマルチサービスアンテナシステムに関する。
【０００２】
本発明は、自動車内で現在求められている基本サービス、即ち、ＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯の範囲内が好ましいラジオ受信、ＧＳＭ　９００、ＧＳＭ　１８００及びＵＭＴＳ周波数帯で伝送及び受信する携帯電話、更に、例えばＧＰＳナビゲーションシステムのための、小型化アンテナを含む。
【０００３】
アンテナの形状及び設計は、例えばバックミラーのような自動車部品の中に統合することを可能とする実質的なサイズ減少を許す組立て小型化技術を基にする。
【０００４】
発明の背景
最近まで、自動車内に含まれる遠隔通信サービスは、少数のシステムに限定されており主として類似のラジオ受信（ＡＭ／ＦＭ周波数帯）であった。これらのシステムに対する最も共通の解決策は、自動車の天井に装備される通常のホイップアンテナである。自動車分野での最近の傾向は、アンテナシステムを車両構造内に埋め込むことによりそのようなホイップアンテナの美的上の及び空気力学上の影響を減少させることである。更に、幾つかの遠隔通信サービスを単一のアンテナに殆ど統合することは、製作コスト、即ち汚損や車洗浄システムを原因とする損傷を減少させるためには、特に魅力がある。
【０００５】
情報化社会への深い文化変動をアシストするにあたり、アンテナの統合は益々必要になりつつある。インターネットは、地球上の人々が情報を期待し要求しそして受け取る情報化時代を喚起した。自動車のドライバーは、ｅメールや電話通話を処理しｗｗｗ上でアクセス可能な方向、スケジュール及び他の情報を獲得しながら、安全運転可能なことをあてにできる。
【０００６】
テレマティックス装置は、事故関連当局に自動通知し自動車、つまり道に迷った自動車へ救助者をガイドし、ドライバにナビゲートの手助けを与え、緊急の道路救援やエンジン機能の遠隔診断に電話をするために、利用され得る。
【０００７】
自動車や他のモーター車両への先端遠隔通信装備やサービスの搭載は、非常に最近のものであり、当初それはトップレベルの高級自動車のために考えられた。しかしながら、装備及びサービスの両面のコストが早期に減少しているため、テレマティックス製品は中程度価格の自動車両に導入されている。そのような新しいシステムが広い範囲で大量に導入されるとなると、アンテナの統合化に係る解決策が用いられることなしに、美的上及び空気力学上の傾向とは正反対に、自動車の車体上へのアンテナの増殖を招くことになる。
【０００８】
今年、特許ＰＣＴ／ＥＰ００／００４１１は、空間充填カーブという名の曲線に基づく小アンテナのファミリーを提唱した。アンテナが動作波長と比較して小さい空間の中に納まる場合、小アンテナ（小型化アンテナ）と言われる。小アンテナは、外部のマッチ／ロード回路若しくは構造により通常補償されねばならない（容量性若しくは誘導性の）大きいインプットリアクタンスを特色とする、ということが知られている。小アンテナの他の特長は、その小さい放熱抵抗、小さい周波数帯、及び低効率である。これは、共振波長の点において小さい空間内に共振アンテナをパックすることを高度に要求する手段である。小アンテナの設計及び構造のために導入される空間充填カーブは、（線形単極アンテナ、ダイポールアンテナ、及び、環状若しくは矩形ループアンテナのような）先行技術で示される他の古典的アンテナの性能を改良する。
【０００９】
ミラーの内側へのアンテナの統合は、既に開示されている。米国特許（ＵＳ）４１２３７５６は、伝導性シートをミラー内部でアンテナとして利用することを開示する最初のものの一つである。米国特許（ＵＳ）５５０４４７８は、ワイヤレス自動車アパチャーのためのアンテナとしてミラーの金属側部を利用することを開示した。モーター車両のミラー内部に、ワイヤレス自動車アパチャー、ガレージ開き、若しくは自動車アラームを閉じ込める他の構成（米国特許（ＵＳ）５７９８６８８）も開示されている。これらの解決策は特定のシステムのための特定の解決策を開示したものであり、非常に狭い周波数帯のアンテナを一般的に要求し基本サービスアンテナの完全な統合を提示するものではないことは明白である。
【００１０】
後方防風ガラスの熱グリッド内にＡＭ／ＦＭアンテナを統合する他の解決策が提示された（特許番号ＷＯ９５／１１５３０）。しかしながら、この構成は、交流ソースからラジオ信号を区別する無線周波数アンプ及びフィルタを含む、高価な電子調整ネットワークを要求し、低アンテナ効率のために通話信号のような伝送には十分とはいえない。
【００１１】
本発明にて紹介される主要な実質的刷新点の一つは、ラジオ放送、ＧＰＳ及びセルラーネットワークへのワイヤレスアクセスなどの、自動車内で要求される基本的なサービスを全て統合するために、例えばバックミラーを利用する点にある。先行技術に対して本発明の主要な利点は、次の通りである。第一に、美的上若しくは空気力学上何ら影響を与えない完全アンテナ統合体であることである。第二に、偶発的損傷若しくは汚損からの完全な保護である。第三に、相応なコスト減少である。
【００１２】
マイクロストリップアンテナの利用は、自動車電話器にて、特にＰＩＦＡ（平面インバートＦアンテナ）と称される構成にて既に公知である（１９９７年１０月のマイクロウエーブ理論及び技術に関するＩＥＥＥ会報内で公表されたＫ．　Ｖｉｒｇａ及びＹ．　Ｒａｈｍａｔ−Ｓａｍｉｉによる論文“Ｌｏｗ−Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ−Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ＰＩＦＡ　Ａｎｔｅｎｎａｓ　ｆｏｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ”）。マイクロストリップＰＩＦＡアンテナを利用する理由は、その低プロファイル、低製作コスト、及び電話器構造内部への統合の容易さにある。しかしながら、このアンテナ構成は、モータ自動車両内で利用することが提示されていない。車内バックミラーの内部のような、マルチサービスアンテナシステムを統合するための本発明により主張される幾つかのアンテナ構成は、ＰＩＦＡアンテナの利用を含む。
【００１３】
本発明で利用される小型化技術の一つは、前述したように、空間充填カーブに基づく。本発明で提示されるアンテナ構成のある特定のケースでは、アンテナ形状は、マルチレベル構造としても記述され得る。マイクロストリップアンテナの物理的寸法を減少するマルチレベル構造は、既に提示されている（ＰＣＴ／ＥＳ／００２９６）。
【００１４】
発明の概要
本発明は、以下の部品及び特性を含む、統合マルチサービスアンテナシステムを記す。
【００１５】
ａ）上記アンテナシステムの少なくとも第１のアンテナは、伝導性ストリップ若しくはワイヤを含み、上記伝導性ストリップ若しくはワイヤは空間充填カーブにより形状付けられ、上記空間充填カーブは少なくとも２００の接続する線分により構成され、上記セグメントは個々の隣接する線分と殆ど直角を形成し、上記線分は自由空間動作波長の１００分の１よりも小さく、上記第１のアンテナはＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢラジオ放送信号受信のために利用される。
【００１６】
ｂ）アンテナシステムは、ＧＳＭ　９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ　１８００（１７１０−１８００ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）のようなワイヤレスセルラーサービスのための、小型化アンテナを含んでもよい。
【００１７】
ｃ）アンテナシステムは、ＧＰＳ受信（１５７５ＭＨｚ）のための小型化アンテナを含んでもよい。
【００１８】
ｄ）アンテナセットは、プラスチック若しくは絶縁体カバーの内部で統合され、上記カバーはモーター車両の透明防風ガラスの内側表面上に固定される。
【００１９】
ｅ）このプラスチックカバーの上方端部は上記防風ガラスのフレームの上方、側方、若しくは下方に配置され、伝導性ターミナルケーブルが、システムの内部のアンテナのグラウンド伝導体を接地するためにモーター車両の金属構成物に電気的に接続される。
【００２０】
本発明では、マルチサービスアンテナシステムを閉じ込めるプラスチックカバーのための好適な実施の形態の一つは、内側のバックミラーのハウジングであり、バックミラー支持体及び／又はミラーそれ自身を含む。この設置により、最適なアンテナ動作、即ち良好なインピーダンス適合、（ラジオ若しくはセルラー電話のような）地上通信システムをカバーするための水平面での殆ど全方向輻射パターン、及び例えばＧＰＳのような衛星通信システムのケースのための高度における広範なカバレッジが、保証される。
【００２１】
本発明にて紹介されるアンテナの重要なサイズの減少は、空間充填形状を利用することにより得られる。空間充填カーブは、物理的な長さの点では大きいが含有される領域の点では小さいカーブとして、記され得る。より詳しく言うと、一般的な空間充填カーブに対し本明細書にて以下のように定義する。少なくとも１０の線分から構成されるカーブであり、それら線分は個々の隣接する線分と直角を形成する。その空間充填カーブのデザインが何であろうとも、始点と終点とを除いてはどの点においても自身と交わることが無い（即ち、曲線全体は閉じた曲線即ちループとして形成されるが、カーブのどの一部も閉じたループとはならない）。空間充填カーブは平坦な若しくは湾曲した表面を覆って配置され得るが、線分間に角度があるためにカーブの物理的な長さは、上記空間充填カーブとして同じ領域（表面）内に配置され得るどの直線ラインの長さよりも、常に長いものになる。更に、本発明に係る小型アンテナの構造を適切に形状付けるために、空間充填カーブの線分は、自由空間動作波長の１０分の１よりも短くなくてはならない。
【００２２】
本発明では、空間充填カーブにより幾分記述されるアンテナの少なくとも一つは、より限定的な特性により特徴付けられる。上記カーブは少なくとも２００の線分により構成される。上記線分は個々の隣接する線分と直角を形成し、上記線分は自由空間動作主要波長の１００分の１よりも短い。可能なアンテナ構成は、単極アンテナとしての上記空間充填アンテナを利用することであり、その場合、上記単極アンテナの伝導性アームが実質的に上記空間充填カーブを記す。更に、アンテナは、同軸ケーブルのような２つの伝導体構造で与えられ、伝導体の一つは多重レベル構造の下方チップに接続し、他方の伝導体はグラウンドカウンタポイズとして作用する自動車の金属構造と接続する。もちろん、主要特性空間充填カーブとしてダイポールアンテナ即ちループ構成を特徴とするような、他のアンテナ構成も、利用可能である。このアンテナは、当業者には明白であるように最終的なアンテナサイズに依拠するが、例えばアナログ（ＡＭ／ＦＭ）若しくはデジタル放送ラジオ受信に適合的である。上記アンテナは、従来の外部のクオーター波ホイップアンテナの通常のサイズと比べて２０％のサイズの減少を特徴とする。例えば低コストの絶縁基板内にプリントされ得るアンテナの小プロファイルを伴うというこの特性により、アンテナ構造の簡素でコンパクトな統合物を内部バックミラーの装着物のような自動車部品に入れ込むことができる。上記空間充填カーブの形状を適切に選択することにより、アンテナがセルラー電話周波数帯での少なくとも在る利用例の伝送及び受信においても使用され得る。
【００２３】
ラジオ放送サービスをカバーするアンテナエレメントを縮小させるという重要点以外に、アンテナシステムの統合物を小パッケージ即ち自動車部品の中に入れ込むという別の重要な形態が、ワイヤレスセルラーサービスをカバーする輻射エレメントのサイズを減少させる。このことは、例えばプラナー・インバーテッド・エフ・アンテナ（ＰＩＦＡ）を利用することにより達成可能である。プラナー・インバーテッド・エフ・アンテナは、２枚の平行な伝導性シート上を繋いで形成され、該シートは、空気、又は絶縁体、磁性体若しくは磁性絶縁体材料のいずれかにより分離され、該シートは、シートのコーナーの一つの近傍にて両シートに直交して配置される接続ストリップを介して、接続する。アンテナには同軸ケーブルが与えられ、上記同軸ケーブルは第１のシートに接続する外側の伝導体を有し、第２のシートは上記同軸ケーブルの内側の伝導体に、直接接触か容量結合かにより結合する。ＰＩＦＡアンテナの利用はハンドセットのワイヤレス端末に対して知られているが、本発明では上記構成が車両内のワイヤレスサービスを統合するのに利用されてもよい。主要な利点は以下の通りである。小サイズ、低プロファイル及び特徴的な輻射パターンのために、ＰＩＦＡアンテナは内部のバックミラーのハウジング即ち土台の中へ入れ込むという好適な構成にて完全に統合され、ワイヤレスネットワークに対する最適なカバレッジを得、車両外観に何ら影響せず、ミラー表面の保護による自動車ドライバの頭部及び身体への輻射を減少できる。
【００２４】
マルチサービスアンテナシステムの内部のＰＩＦＡアンテナを更に縮小させることは、アンテナの少なくとも１枚のシートの少なくとも縁を空間充填カーブの形状とする好適な実施の形態により、得られ得る。ＰＩＦＡアンテナの共振周波数はその外辺部に依拠することが知られている。上記ＰＩＦＡアンテナの外辺部の少なくとも一部を空間充填カーブの形状とすることにより、上記の好適な実施形態のワイヤレスセルラーサービスのためのアンテナが縮小するのと同様に、共振周波数は減少する。この組み合わせられたＰＩＦＡ空間充填構成を利用することにより得られるサイズ減少分は、同材料を利用する従来の平面マイクロストリップアンテナと比較して４０％以上となりうる。サイズ減少は、自動車産業に係る重量及びコスト減少に直接に関係する。
【００２５】
ＧＰＳのような衛星システムのカバレッジは、自動車ウインドウガラスに付随するアンテナシステムのハウジングの表面に近接して小型アンテナを配置することにより得られる。本発明では、空間充填技術即ちマルチレベルアンテナ技術は、上記衛星アンテナのサイズ、コスト及び重量を減少させるのに利用されるのが好ましい。好適な実施の形態では、高誘電率絶縁基板を伴うマイクロストリップパッチアンテナが上記アンテナのために利用され、パッチの少なくとも一部が空間充填カーブとして若しくはマルチレベル構造として、形状付けされる。
【００２６】
本発明の重要な利点は、空間充填技術を利用する包括的アンテナシステムに関して得られるサイズの減少である。このサイズの減少により、バックミラーの内部にて、今日のそして将来の自動車にて要求される最新利用例（ラジオ、モバイル電話及びナビゲーション）のためにアンテナを完全統合することができる。この統合により、自動車市場におけるラジオ若しくはセルラー電話の受信及び伝送にて利用される従来の単極アンテナにつき、外観的視覚的影響に関し重要な改良が想定される。
【００２７】
本発明に係る他の重要な利点は、アンテナの材料のみならず、モーター車両の組立て製造においても、コストが減少されることである。従来のホイップ単極アンテナを本発明に係るシステムで代用することにより、車両本体に穴をあけるような生産ラインでの装着動作を排除し、さらには、高い空気圧に晒される従来のホイップアンテナをがっしりと防水して固定することを保証する余分な機械部品を排除することが、想定される。自動車内部のバックミラーの内側にアンテナシステムを配置することにより、最終的な組立てライン内での余分な動作が要求されなくなる。また、従来の重い機械的な固定物を除くことにより、重量減少を得ることができる。
【００２８】
自動者業界での最新の実施例によると、同じバックミラーが幾つかの自動車モデル更には自動車ファミリー全体で利用され得る。従って、本発明の更なる利点は、統合化されたアンテナシステムはそれら自動車モデルやファミリーに対しても同様に標準化されるということである。同じ部品は、自動車のタイプにかかわりなく、即ち、標準車、モノボリューム、クーペ若しくは屋根無しキャブリオレであっても、利用可能である。
【００２９】
好適な実施の形態の詳細な説明
本発明は、空間充填カーブを特徴とする少なくとも一つの小型化アンテナを含む自動車のための統合マルチサービスアンテナシステムを述べる。
【００３０】
図１は、本発明の好適な実施の形態を記す。アンテナシステムは、内部のバックミラーベース支持体（１）及び内側バックミラーハウジング（２）の内部に統合される。システムは、ミラー（３）及びミラーフレーム（４）により完成し、閉じられるように維持する。この構成では、ミラーベース支持体（１）は、以下の鉛直伸展のようになる。このような特定のミラーアセンブリは本発明の理解のために示されるが、本発明の本質的部分を構成するものではない。当業者には容易に理解されるが、他のベース支持体形状が、本発明の同一の範囲と精神の内側にて、利用され得る。
【００３１】
アンテナは、ラジオ放送信号受信、ＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯に適切な空間充填アンテナ（５）と、セルラー電話信号、ＧＭＳ　９００、ＧＳＭ　１８００及びＵＭＴＳ周波数帯の伝送及び受信に適切な小型化アンテナのセット（６）と、ＧＰＳ信号受信に適切な小型化パッチアンテナ（７）とを含む。空間充填アンテナ（５）は、空間充填カーブを示す伝導性ストリップ（９）を特徴とする。この空間充填カーブは、少なくとも２００の線分で構成され、それら線分では個々の近接する線分にて直角を形成し、それら線分は自由空間動作の主要波長の１００分の１よりも短い。伝導性ストリップ（９）は、可撓性の即ち透明のボードを含む低損失絶縁体材料のどの部類のものによっても、支持され得る。この実施の形態では、伝導性ストリップの一つのアームは２伝導体伝送ラインの第１の伝導体に接続し、第２の伝導体は車両の金属構造に接続し、その金属構造は金属カウンタポイズとして作用する。アンテナの空間充填形状と、それをラジオ放送受信に利用することとは、本発明の本質の一部であるが、空間充填カーブの長さは従来技術を利用してスケールされＶＨＦ周波数帯にて最適なマッチインピーダンスを得ることができる、ということは当業者には明白である。選択したスケールに依拠するが、上記アンテナはＦＭ／ＡＭ受信若しくはＤＡＢ／ＡＭ受信の何れにも適合され得る。外部の４分の１波長の単極アンテナの習慣的な長さと比べて上記の空間充填アンテナのサイズは、少なくとも約数５により縮小される。即ち、最終サイズは従来アンテナの２０％より小さい。単極アンテナとして与えられると、このアンテナは、従来の基本の単極アンテナと同様の輻射パターンを、即ち、アンテナの直交方向への明瞭な全方向単極アンテナを、維持する。ミラーベース支持体（１）内部の配置は広いオープン領域があり、全方向からの正確な受信を保証する。他のどの受信システムとも同様に、信号品質は、（同じ信号のための幾つかの同様のアンテナを利用する）空間ダイバーシティ若しくは（同じアンテナ構成の内部で直交流モードを励磁する）分極ダイバーシティを基にしたダイバーシティ技術を利用して改良され得る。
【００３２】
空間充填アンテナ（５）と共に、マルチサービスアンテナシステムの好適な実施の形態に係る本例は、セルラー電話信号、ＧＭＳ　９００、ＧＳＭ　１８００及びＵＭＴＳを伝送及び受信する小型化セルラー電話アンテナサブシステムを含む。アンテナ（６）は、動作波長の４分の１より小さい第１の平面伝導性シート（１０）とグラウンドカウンタポイズとして作用する第２の平行伝導性シート（８）とを特徴とする。本実施の形態では、アンテナは同じグラウンドカウンタポイズ（８）を共有し、そのグラウンドカウンタポイズはミラーと並置される、若しくは近接する。伝導性シート（１０）及びグラウンドカウンタポイズ（８）の両方は伝導性ストリップを介して接続する。伝導性シート（１０）は、直接のオーム接触若しくは容量性結合のいずれかにより結合する鉛直伝導性ピンによって、与えられる。アンテナ分極は主として鉛直であり、よって自動車内部に信号が十分浸透する。アンテナにダイプレクサ若しくはトリプレクサが結合し、単一の伝送ラインがダイプレクサ若しくはトリプレクサのインプットに接続してもよい。上記のダイプレクサ若しくはトリプレクサは、凝集エレメント即ちスタブを利用して実現されるが、いずれにせよ同一のグラウンドカウンタポイズ（８）により支持される。更に、同じボード上にて、例えばエレクトロクロミックシステム即ち降雨検出器のような、付加的な電子回路が含まれてもよい。そのようなアンテナの輻射パターンは従来のパッチアンテナと同様であり、水平面での殆ど全方向のパターンを保証する。しかしながら、前面防風ガラスに向くアンテナ（６）とグラウンドカウンタポイズ（８）の配置は、ミラー（３）と並置するが、自動車の内部で輻射されるパワーを特にドライバの頭部の方向にて限定し、人体との可能な相互作用若しくは生体効果を減少させ、同時に他の電子装置との干渉も減少させる。
【００３３】
アンテナシステムは、ＧＰＳアンテナ（７）のような衛星アンテナにより完成する。上記ＧＰＳアンテナ（７）は、円形分極を備えるマイクロストリップアンテナを形成する（高誘電率絶縁材料により間隔をあけられた）２つの平行の伝導性シートからなる。円形分極は、２フィーダスキームによるか、上位の伝導性シート（１１）の外辺部に摂動を起こさせることによるかで、得られる。ＧＰＳアンテナ（７）は低ノイズ高ゲインプリアンプ（１２）も含む。このアンプは、例えばＡｇｉｌｅｎｔ若しくはＭｉｎｉ−Ｃｉｒｃｕｉｔｓにより提示されているようなチップ（例えば、ｓｅｒｉｅｓ　ＨＰ５８５０９ＡやＨＰ５８５０９Ｆ）上に含まれる。チップは、アンテナと回路が同じ伝導性グラウンド面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並ぶマイクロストリップ回路上に、設置される。ラジオやセルラー電話とのＧＰＳシステムの主な相違点は、ＧＰＳアンテナは鉛直方向のオープンワイドの輻射パターンを求めることにある。このアンテナをミラーベース支持体（１）の中に実質的に水平位置に配置することが、十分な配置である。アンテナの配置が水平に対して僅かな傾きを示していたとしても、そのマイクロストリップアンテナの輻射パターンは、十分に全方向性を備え広範囲の配置に渡る多重衛星信号からの良好な受信を保証する。
【００３４】
当業者には明白なように、アンテナシステムの発明の新規性は、非常に小さく、低コストの、フラットな、ラジオ受信のための空間充填アンテナを選択することに基づいている。上記の空間充填アンテナは、ワイヤレスセルラーサービスや衛星サービスのための他の小型化アンテナと組み合わされ、それらアンテナは全てガラスウインドウに装着された小さいプラスチック若しくは絶縁体のハウジングの内部にパッキングされる。この特定の実施の形態では、内部のバックミラーは、（信号を伝送及び受信するためのワイドオープンな視感度、自動車の制御パネルへの近接など）位置として自動車内では特別な優位さがあり自動車デザインへは殆ど視覚的な影響を与えないので、全体のアンテナシステムのためのハウジングとして選択されるのが好ましい。にもかかわらず、例えば後方のブレーキライトのような他の自動車構成部品内に、同一の基本アンテナシステムが統合されてもよいということは、当業者には明白であり、その場合、本発明の新規性の本質部分に何ら影響を与えることはない。
【００３５】
図２では、本発明の範囲内で利用される別の同様な構成が示され、例えば、以下のような要素を含む。ミラー支持体（１）内部の主要のラジオ放送空間充填アンテナ（９）周りにワイヤレスセルラーアンテナ（６）を配置すること、ワイヤレスセルラーサービスの２つを標準的な２重周波数帯アンテナに統合しミラーハウジング（２）若しくはミラー支持体（１）内部に配置すること、特定の自動車モデルや自動車ファミリに対してサービスのうちの一つ又は複数のものが要求されない場合に、アンテナシステムのためのアンテナ構成部品から少なくとも一つを除去すること、又は、従来のスケール技術を利用する（例えば、イリジウム、グローバルスター若しくは他の衛星電話、又はワイヤレスデータサービスのような）ＧＰＳ以外の周波数及び衛星利用例のため、円形分極衛星アンテナ（７）を再設計すること、である。
【００３６】
図３は、ＡＭ／ＦＭ信号受信部として利用される空間充填アンテナ（５）のための好適な実施の形態を記す。この場合、伝導性ストリップ（９）は、本発明での定義に係る空間充填カーブを記す。伝導性ストリップ（９）は、アンテナの支持として作用するグラスファイバやポリエステルのような低コストの薄い絶縁材料上にて、標準的技術を利用して例えばプリントされ得る。好適な実施の形態では、この構成は、同軸ケーブルのような２つの伝導体構造で与えられ、伝導体の一つ（１３）は空間充填アンテナの伝導性ストリップ（１３）に接続し、他方の伝導体（１４）はグラウンドカウンタポイズとして作用する自動車の金属構造（１５）と接続する。伝導性ストリップ（９）の他方の側部は、接続無しに残されてもよく、特定の負荷物や同一の車両構造（１５）に接続してそのインピーダンス適合特性を変更してもよい。要するに本発明の核としての同一の本質的な空間充填構成を維持すればよい。アンテナはバックミラー支持部（１）内に配置され、防風ガラスと平行となり、よって鉛直に近接する方向を保証する。このアンテナは動作波長と比較して小さいので、輻射パターンはアンテナ方向に直交する面、この場合では水平面で最大限の輻射が見られる。そうすると、地上波のラジオ放送信号を受信するための最適なカバレッジを生成する。
【００３７】
図４は、ＧＳＭ　９００、ＧＳＭ　１８００、及びＵＭＴＳのための小型化アンテナのセットが共通の伝導性グラウンドカウンタポイズ上に分配されている別の好適な実施の形態を示す。伝導性シート（１０）のサイズ及び形状は、所望の周波数帯の範囲内への良好なインピーダンス適合を保証する標準的な公知技術を利用して、設計される。個々の伝導性シート（１０）は、動作周波数の４分の１波長より小さい大きさを示す。この注目すべきサイズの減少は、伝導性シート（１０）とグラウンドカウンタポイズ（８）との間の伝導性ストリップの存在のためである。この構成は、伝導性シート（１０）への、直接のオーム接触若しくは容量性結合のいずれかにより結合する鉛直伝導性ピンによって、与えられる。そのアンテナの輻射パターンは、従来のパッチアンテナの輻射パターンと同様であり、伝導性シート（１０）に直交する方向、この場合水平方向に、主要なワイドオープンローブを示す。更に、グラウンド面（８）の減少した大きさのため、輻射が反対方向に発生し、殆ど全方向のパターンを保証する。アンテナの相対位置は重要ではなく本発明の本質に影響することなく変更し得る、ということは当業者には明白である。
【００３８】
図５に示されるように、伝導性シート（１０）の外辺部の少なくとも一部を空間充填カーブにより形状付けることにより、先行の実施の形態を改良することができる。その構成の共振周波数は外辺部の全体長さに依拠するのだから、空間充填外辺部を利用して外辺部長さを改良すると、伝導性シート（１０）の全体サイズを減少させることになる。図５に表示されるもの以外の他の空間充填カーブが、本発明の同一の射程と精神の範囲内で外辺部長を増加させるのに利用され得る。空間充填外辺部を利用することの重要な利点は、共振周波数が変化しても（輻射パターンやアンテナゲインのような）残りのアンテナパラメータを実際上同じに保持することである。よって、前述の実施の形態に関して（コスト及び重量の減少とともに）サイズを減少させることができる。
【００３９】
前述のように、図６に示されるような、他の空間充填カーブが本発明の精神の範囲内にて利用され得る。
【００４０】
図７から図１０では、衛星アンテナ（７）の更なる小型化のための幾つかの好適な実施の形態が示されている。この場合、マイクロストリップアンテナを特徴とするパッチの外辺部は、空間充填カーブにより形状付けられるのが好ましい。
【００４１】
図７はＧＰＳアンテナのための好適な実施の形態を示し、２０の線分により構成される空間充填外辺部を特徴とする。５つの結合した矩形により形成されるマルチレベル構造としても、形状は見られ得る。パッチの形状を持つ伝導性シート（１１）を除いては、アンテナデザインは依然従来のパッチの矩形アンテナと同様である。円形分極は、２フィーダスキームによるか、アンテナの上位の伝導性シート（１１）の外辺部に摂動を起こさせることによるかで得られるが、矩形の伝導性シート（１１）としては同一の従来技術を利用する。アンテナは、低ノイズ高ゲインのプリアンプ（１２）も含み、アンテナと回路が同じ伝導性グラウンド面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並ぶマイクロストリップ回路上に設置される。アンテナは、殆ど水平の配置のミラーベース支持体（１）内に配置され、多数の衛星のリンクに対する広域の、殆ど半球の受信可能範囲を保証する。
【００４２】
他の好適な実施の形態が図８に示される。この場合、先行の実施の形態で利用されるものと同様の空間充填スキームが、コーナーの４つの正方形の各々に対して利用される。このアンテナのサイズの減少は５０％を越え、マイクロストリップアンテナ構成を支持する高誘電率絶縁材料の領域が減少するためアンテナコストを減少させる。そのアンテナの輻射パターンは、従来のマイクロストリップアンテナと同じ基本形状で保持され、上部半空間にて殆ど半球の受信可能範囲を保証する。
【００４３】
図９及び図１０では、他の空間充填かーぶが、衛星アンテナの伝導性シート（１１）の外辺部を形状付けるのに利用される。上述と同様の技術が本発明の射程の範囲内としてワイヤレスセルラーアンテナにも利用され得る、ということは当業者には明白である。
【００４４】
図９では、外側の外辺部が、別の空間充填カーブによって形成される。図１０では、アパチャーが伝導性シート（１１）の中央部に実現されている。上記アパチャーの長さは、図９のものと同じパターンに従う空間充填カーブにより増加する。両方の場合において、アンテナサイズは減少するが、円形分極及び輻射パターを維持する。
【００４５】
図１１では、別の好適な実施の形態が示される。アンテナシステムは、ミラー支持体（１）内部の殆ど鉛直配置に、若しくはその支持体（１）の厚さを最小限とするためガラスウインドウに平行に、設置される。この好適な実施の形態では、一つの空間充填アンテナは、少なくとも２００の線分で構成される伝導性ストリップ（９）を特徴とする。それらセグメントは各々近接するセグメントと殆ど直交し、自由空間動作の主要波長の１００分の１よりも短い。このアンテナは、例えばＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯のようなラジオ放送信号受信に適切である。伝導性ストリップ（９）は、可撓性の即ち透明のボードを含む低損失絶縁体材料のどの部類のものによっても支持され得る。前述のものよりも線分の数は少なくされるが、システムは、空間充填カーブを描く伝導性ストリップ（９）を伴う、他の空間充填アンテナにより完成する。これらの他の空間充填アンテナは、ＧＳＭ　９００、ＧＳＭ　１８００及びＵＭＴＳの伝送及び受信に対して設計される。この実施の形態では、２伝導体インプット伝送ラインの第１の伝導体は各々の伝導性ストリップ（９）に接続し、第２の伝導体は車両の伝導構造に接続し、その伝導構造は単極アンテナ構成の金属カウンタポイズとして作用する。波長と比べて非常に短いが、これらのアンテナは従来の基本の単極アンテナのものと同様の輻射パターン、即ち、水平面での殆ど全方向性のパターンを示す。ミラーベース支持体（１）の内部の配置により、有用なワイドオープンな視感度が示され、よって実質上どの方位の方向からも正確な受信が保証される。本発明で開示される同じ新しい空間充填形状が、多重経路伝播環境のためにフェードする信号を補償することを目指して（分極ダイバーシティの空間のような）ダイバーシティ技術にて利用され得るのが好ましい、ということは当業者には明確である。上記空間充填アンテナが小さいサイズであるため、例えば、後方ウインドウ上に装備される後方ブレーキライトハウジング、若しくは広範囲の自動車モデルでウインドウにはめ込む暗い日光除けバンドのようなモーター車両の多数の部品内で容易にアンテナを統合できる。これら構成のどれもが、本発明で示された好適な実施の形態に関して互換可能であり同じ本質的に新しい形態を共有できる。
【００４６】
ＧＰＳアンテナ（７）の別の配置が、図１２に示される。伝導性シート（１１）の外辺部を空間充填カーブ内に限定することで達成されるサイズの減少という重要事により、図１に示されるのとは別の配置が可能となる。図１２では、ＧＰＳアンテナ（７）は外部のバックミラーハウジング（１６）内に殆ど水平配置で設置される。ハウジング（１６）の頂部部分に配置されることで、アンテナの鉛直視感度を妨げる障害物は無い。自動車の車体の金属部品というアンテナの側に存在すると、信号が反射してもＧＰＳ信号の良好な受信に影響を与えてしまう。ＧＰＳアンテナの右円形分極は、異なる分極により同じ周波数で受信される全ての他の信号をキャンセルしてしまう。特に、反射した衛星信号は強い分極変化を被り、よって円形に分極した直接の入射信号と干渉しない。アンテナと共に、低ノイズプリアンプが、アンテナと回路が同じ伝導性グラウンド面を共有するように、マイクロストリップＧＰＳアンテナと並ぶマイクロストリップ回路上に設置されてもよい。
【００４７】
図１３は、ＡＭ／ＦＭ受信のために利用される別の好適な実施形態を示す。この場合、伝導性ストリップ（９）は、本発明の定義に係る別の空間充填カーブを示す。この構成は、同軸ケーブルのような２つの伝導体構造で与えられ、伝導体の一つ（１３）は空間充填アンテナの伝導性ストリップ（１３）に接続し、他方の伝導体（１４）はグラウンドカウンタポイズとして作用する自動車の金属構造（１５）と接続する。伝導性ストリップ（９）の他方の側部は、接続無しに残されてもよく、特定の負荷物や同一の車両構造（１５）に接続してそのインピーダンス適合特性を変更してもよい。要するに本発明の核としての同一の本質的な空間充填構成を維持すればよい。アンテナはバックミラー支持部（１）内に配置され、防風ガラスと平行となり、よって鉛直に近接する方向を保証する。このアンテナは動作波長と比較して小さいので、輻射パターンはアンテナ方向に直交する面、この場合では水平面で最大限の輻射が見られる。そうすると、地上波のラジオ放送信号を受信するための最適なカバレッジを生成する。
【００４８】
本発明の目的物たる、統合マルチサービスアンテナシステムの中に組み込まれるアンテナの各々は、個別に枚挙され、前述の特性を保持してそれ自身実施され得るが、この可能性はアンテナのうち一つのみが設置される低クラス若しくは中クラスの自動車に特に適合的であることは明白である。
【００４９】
我々の発明の原則を幾つかの好適な実施の形態で示し且つ記したが、その原則から乖離することなく本発明が整理の上詳細に修正され得る、ということは当業者には即座に明白である。添付の請求項の精神及び射程の範囲内で、全ての修正を主張するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックミラー内部のアンテナシステムの好適な実施形態の全体図を示す。バックミラーは、前面防風ガラス上に固定されるベース支持体（１）、ＡＭ／ＦＭ受信のための空間充填アンテナ（５）、ＧＭＳ　９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ　１８００（１７１０−１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）信号を伝送若しくは受信するワイヤレスセルラーシステム電話のための小型化アンテナセット（６）、及びＧＰＳアンテナ（７）を含む。
【図２】本発明の別の好適な実施形態である。前面防風ガラス上に固定されるバックミラーベース支持体（１）は、ＡＭ／ＦＭ受信のための空間充填アンテナ（５）、ＧＭＳ　９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ　１８００（１７１０−１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）信号を伝送若しくは受信するワイヤレスセルラーシステム電話のための小型化アンテナセット（６）、及びＧＰＳアンテナ（７）を含む。
【図３】ＡＭ／ＦＭ周波数帯の受信のための空間充填構造アンテナの詳細である。アンテナは単極アンテナとして与えられ、バックミラー支持体内部に配置される。アンテナは、波長減少に比例してスケールすることによりＤＡＢシステムに対して容易に調整される。
【図４】ＧＭＳ　９００（８７０−９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ　１８００（１７１０−１８８０ＭＨｚ）及びＵＭＴＳ（１９００−２１７０ＭＨｚ）信号を伝送するセルラー電話システムのための小型化アンテナセット（６）の小型化の例である。この構成ではアンテナは、２面の伝導性シートにより構成され、第１の面（１０）は動作波長の４分の１より短く、第２の面（８）はグラウンドカウンタポイズである。この場合、独立の伝導性シート（１０）は３つのモバイルシステムのために利用され、カウンタポイズは３つのアンテナ全てに共通である。伝導性シート（１０）とカウンタポイズの両方は、伝導性ストリップを介して接続する。個々の伝導性シート（１０）は独立のピンにより与えられる。
【図５】移動電話アンテナ（６）の最適小型化を達成する、伝導性シート（１０）の空間充填外辺部の例である。
【図６】移動電話アンテナ（６）の最適小型化を達成する、伝導性シート（１０）の空間充填外辺部の別の例である。
【図７】空間充填、即ちマルチレベルアンテナ技術を利用する衛星ＧＰＳパッチアンテナの小型化の例である。ＧＰＳアンテナは、高誘電率絶縁材料により間隔を置かれた２枚の平行伝導性シートにより形成され、円形分極でマイクロストリップアンテナを形成する。円形分極は、２フィーダスキームによるか、パッチの外辺部に摂動を起こさせることによるかで、得られる。上位の伝導性シート（１１）の外辺部は、空間充填カーブ内に制限することにより増加する。
【図８】上位の伝導性シート（１１）が空間充填カーブであるＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例である。
【図９】上位の伝導性シート（１１）が空間充填カーブであるＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例である。
【図１０】上位の伝導性シート（１１）の内部ギャップが空間充填カーブであるＧＰＳパッチアンテナの小型化の別の例である。
【図１１】少なくとも２つの空間充填アンテナが同一面で支持される別の好適な実施形態を示し、一つの空間充填アンテナは、ＡＭ及びＦＭ若しくはＤＡＢ周波数帯の範囲内が好ましい、ラジオ放送信号を受信するためのものであり、もう一方の第２の空間充填アンテナは、例えばＧＳＭのようなセルラー電話周波数帯で伝送及び受信するためのものである。全ての空間充填アンテナは、例えば同軸ケーブルのような２伝導体伝送ラインのワイヤの一つに、端部にて接続し、一方、伝送ラインの他方の伝導体は金属の車両構造に接続する。
【図１２】ＧＰＳアンテナ（７）の別の配置を示す。アンテナは、外部バックミラーの外部ハウジング（１６）の内部に、水平配置で設置される。
【図１３】ＡＭ／ＦＭ受信のための、ＳＺカーブを基にした、空間充填アンテナの別の例である。アンテナは単極アンテナとして与えられ、バックミラー支持体の内部に配置される。
【符号の説明】
１・・・ベース支持体、３・・・ミラー、４・・・ミラーフレーム、５・・・空間充填アンテナ、６・・・移動電話アンテナ、７・・・ＧＰＳアンテナ、９・・・伝導性ストリップ。

Claims (8)

1. 特に、いかなるタイプのモーター車両にも容易に設置され得るように設計され、
   ＡＭ、ＦＭ及び／又はＤＡＢ周波数帯の２つ又はそれ以上のラジオ受信アンテナと、ＧＳＭ及び／又はＵＭＴＳ周波数帯のセルラー電話の伝送受信アンテナと、ＧＰＳのような衛星ナビゲーションシステムが好ましい衛星信号のアンテナとの組み合わせを含み、
   その組み合わせはいかなるタイプのモーター車両にも設置され得る誘導性カバーの内部に統合され、
   全体として隠蔽されることを特徴とする、
   統合マルチサービスアンテナシステムにおいて、
   上記ラジオ受信アンテナは、空間充填カーブにより形成され、アンテナのアームを形成する金属ストリップ又はワイヤの少なくとも一部の中に設定される、空間充填小型アンテナからなり、このアームは一つの端部にて、同軸ケーブルなどのような２つの伝導体伝送ラインのワイヤの一つに接続し、上記伝送ラインの他方の伝導体は金属の自動車構造に接続し、その金属の自動車構造は全体システムのためのグラウンドカウンタポイズとして作用し、
   上記電話アンテナは、小型セルラー電話アンテナシステムからなり、上記アンテナの各々は動作波長の４分の１よりも小さい第１の平面伝導性シートにより形成され、上記第１の平面伝導性シートはグラウンドカウンタポイズとして作用する第２の伝導性シートに平行であり、両方のシートは、伝導性ストリップの一つの先を上記第１の伝導性シートの一つの端部に接続しもう一つの先をラウンドカウンタポイズの先端に接続して伝導性ストリップを介して接続し、上記アンテナは、直接のオーム接触若しくは上記第１の伝導性シートへの容量性結合のいずれかにより結合する鉛直伝導性ピンによって与えられ、
   上記衛星信号アンテナは、高誘電率絶縁材料により間隔を置かれた２枚の平行伝導性シートからなり、上記伝導性シート及び上記絶縁材料は、２フィーダスキームによるか、パッチの外辺部に摂動を起こさせることによるかで得られる円形分極でマイクロストリップアンテナを形成する、
   統合マルチサービスアンテナシステム。
2. 空間充填カーブは、少なくとも２００の接続する線分で構成され、それら線分は個々の近接する線分と殆ど直角を形成し、それら線分は自由空間動作の主要波長の１００分の１よりも短いことを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。
3. 例えばＧＰＳの衛星信号アンテナが、外辺部により特徴付けられる小型マイクロストリップパッチアンテナであり、その外辺部の少なくとも一部が空間充填カーブ若しくはマルチレベル構造として形状付けされていることを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。
4. 絶縁体カバーが、前方又は後方ウインドウの内側表面のコーナー部、頂部若しくは底部に付属することを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。
5. 絶縁体カバーが、警告ライト、降雨検出器、衝突回避センサ、若しくはそれらの組み合わせをも統合することを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。
6. 電話アンテナが動作波長の４分の１より短い第１の平面伝導性シートにより形成され、上記第１の平面伝導性シートはその外辺部により特徴付けられ、その外辺部の少なくとも一部は空間充填カーブにより形状付けられ、そのシートはグラウンドカウンタポイズとして作用する第２の伝導性シートと平行であり、両方のシートは、伝導性ストリップの一つの先を上記第１の伝導性シートの一つの端部に接続しもう一つの先をラウンドカウンタポイズの先端に接続して伝導性ストリップを介して接続し、上記アンテナは、直接のオーム接触若しくは上記第１の伝導性シートへの容量性結合のいずれかにより結合する鉛直伝導性ピンによって与えられることを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。
7. 少なくとも一つの電話アンテナが、空間充填カーブにより形成され、アンテナのアームを形成する金属ストリップ又はワイヤの少なくとも一部の中に設定される、空間充填小型アンテナからなり、このアームは一つの端部にて、同軸ケーブルなどのような２つの伝導体伝送ラインのワイヤの一つに接続し、上記伝送ラインの他方の伝導体は金属の自動車構造に接続し、その金属の自動車構造は全体システムのためのグラウンドカウンタポイズとして作用することを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。
8. 上記カバーが、内部の若しくは外部のバックミラーに対して設けられることを特徴とする、
   請求項１に記載の統合マルチサービスアンテナシステム。