JP2008252917A - 低プロファイルマルチアンテナモジュール及び車両への組込み方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄いアンテナモジュールを車両に組み込む方法を提供する。
【解決手段】薄いアンテナモジュール24は、上に配置される少なくとも一つのアンテナ素子を有する高インピーダンス表面を備える。この方法は、車両の金属ルーフ12の上に位置される誘電体レドーム26との間にこの薄いアンテナモジュール24を挿入するステップと、この高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を車両の受信機に接続するステップと、を含む。
【選択図】図8
【解決手段】薄いアンテナモジュール24は、上に配置される少なくとも一つのアンテナ素子を有する高インピーダンス表面を備える。この方法は、車両の金属ルーフ12の上に位置される誘電体レドーム26との間にこの薄いアンテナモジュール24を挿入するステップと、この高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を車両の受信機に接続するステップと、を含む。
【選択図】図8
Description
本発明は、車両通信用のブロードバンドアンテナに関する。より詳細には、本発明は、
ブロードバンドマルチアンテナモジュール及びこのモジュールを車両のエクステリアに組
み込む方法に関する。このモジュールは、複数の周波数帯で動作する複数アンテナを含み
、これらのアンテナは、適切に励磁されると、種々の無線サービスに対して複数のバンド
において複数のビームを生成し及び/又は無線信号を受信する。本発明によって、一つの
動作で車両に単一のユニットの設置が可能とされ、このユニットは、車両の乗員の通信ニ
ーズに対して必要な全てのアンテナを含むことができる。
ブロードバンドマルチアンテナモジュール及びこのモジュールを車両のエクステリアに組
み込む方法に関する。このモジュールは、複数の周波数帯で動作する複数アンテナを含み
、これらのアンテナは、適切に励磁されると、種々の無線サービスに対して複数のバンド
において複数のビームを生成し及び/又は無線信号を受信する。本発明によって、一つの
動作で車両に単一のユニットの設置が可能とされ、このユニットは、車両の乗員の通信ニ
ーズに対して必要な全てのアンテナを含むことができる。
更に、ここで開示されるアンテナモジュールは、車両のフレームの一部であり得る金属
接地面間にフィットされるに十分な薄さである。レドームとして働く誘電体より成る第2
の表面は、モジュールの一部を形成することも出来る。モジュール自体は、接地面、フィ
ードネットワーク及び複数のバンドをカバーすると共に複数のビームを生成する幾つかの
アンテナを組み合わせることが好ましく、且つこれらのアンテナを互いに隣り合うものか
ら絶縁するための技術を使用することが好ましい。本発明は、車両のインテリアに入るア
ンテナ放射線を減少或いは除去すると共に、薄いフォームファクタを維持する。低プロフ
ァイルブロードバンドアンテナを生成するための本発明以外の方法があるが、それらの多
くは、車両の金属エクステリアの一部を除去することが必要であり、そのために、アンテ
ナ放射線が車両インテリア内に入り得ることになる。
接地面間にフィットされるに十分な薄さである。レドームとして働く誘電体より成る第2
の表面は、モジュールの一部を形成することも出来る。モジュール自体は、接地面、フィ
ードネットワーク及び複数のバンドをカバーすると共に複数のビームを生成する幾つかの
アンテナを組み合わせることが好ましく、且つこれらのアンテナを互いに隣り合うものか
ら絶縁するための技術を使用することが好ましい。本発明は、車両のインテリアに入るア
ンテナ放射線を減少或いは除去すると共に、薄いフォームファクタを維持する。低プロフ
ァイルブロードバンドアンテナを生成するための本発明以外の方法があるが、それらの多
くは、車両の金属エクステリアの一部を除去することが必要であり、そのために、アンテ
ナ放射線が車両インテリア内に入り得ることになる。
既存の無線サービスへの要請が増加し且つ新たなサービスが発生し続けているので、車
両上のアンテナへの要請が増加している。一般的に、既存のアンテナ技術は、車両の表面
から突出する単極又はホイップアンテナを含んでいる。これらのアンテナは、典型的には
狭バンドである。従って、種々の通信システムにアドレスするためには、車両上の種々の
場所に配置された多くのそのようなアンテナを備えることが必要となる。更に、特に、3
G、ブルートゥース、ダイレクトサテライト無線放送、及び無線インターネットサービス
の場合のように、データレートが増加し続けているので、アンテナダイバーシティの必要
性が増加している。このことは、各個別の車両が複数のアンテナを必要とし、これらのア
ンテナの各々が異なる周波数バンドで、及び/又は異なる分極で、及び/又は水平に対す
る異なる仰角で動作することを意味している。車両デザインは、しばしばスタイリングに
よって表されるので、多くの突出するアンテナの存在は、簡単には許容されない。更に、
多数のアンテナの設置は、コスト高となる。
両上のアンテナへの要請が増加している。一般的に、既存のアンテナ技術は、車両の表面
から突出する単極又はホイップアンテナを含んでいる。これらのアンテナは、典型的には
狭バンドである。従って、種々の通信システムにアドレスするためには、車両上の種々の
場所に配置された多くのそのようなアンテナを備えることが必要となる。更に、特に、3
G、ブルートゥース、ダイレクトサテライト無線放送、及び無線インターネットサービス
の場合のように、データレートが増加し続けているので、アンテナダイバーシティの必要
性が増加している。このことは、各個別の車両が複数のアンテナを必要とし、これらのア
ンテナの各々が異なる周波数バンドで、及び/又は異なる分極で、及び/又は水平に対す
る異なる仰角で動作することを意味している。車両デザインは、しばしばスタイリングに
よって表されるので、多くの突出するアンテナの存在は、簡単には許容されない。更に、
多数のアンテナの設置は、コスト高となる。
大部分の基本的な従来のアンテナは、FM無線の受信とセルラー電話のために使用され
る単純なホイップ単極アンテナである。このアンテナは、空に向かってのみヌル(null)を
生成する略無指向性放射パターンを有する。単極アンテナの主要な不利益点は、そのアン
テナが略4分の1波長の高さを有する見苦しい垂直ワイヤとして車両のエクステリアから
突出することである。また、この単極アンテナは、典型的には、略10%のバンド幅を有
する狭バンドである。複数の周波数で動作する複数の無線サービスにアクセスするために
、複数の単極アンテナが必要である。更に、アンテナダイバーシティが指向性の感度を提
供するために使用される場合、必要なアンテナの数は、非常に多くなる。論理的代替とし
ては、対応する全ての周波数バンドをカバーすることが出来る単一のブロードバンドアン
テナを使用することが出来る。ブロードバンドアンテナの例としては、スパイラルアンテ
ナ、フレアーノッチアンテナ及び対数周期アンテナがある。しかしながら、全てのこれら
のタイプのアンテナの場合、及び一般的にブロードバンドアンテナの場合、金属接地面の
存在は、許されない。しかしながら、金属の車体の一部が除去され且つ誘電体で置き換え
られる場合、このようなブロードバンドアンテナは、この誘電体と組み込まれ且つ広範な
バンド幅に亘って機能する。この概念は、図1に示される。このアプローチの大きな欠点
は、車両のインテリアがエクステリアと同じくらい多くのアンテナ放射線を受信し得るこ
とである。電磁放射の影響についての疑いが増加しており、このデザインは、望ましくな
い。
る単純なホイップ単極アンテナである。このアンテナは、空に向かってのみヌル(null)を
生成する略無指向性放射パターンを有する。単極アンテナの主要な不利益点は、そのアン
テナが略4分の1波長の高さを有する見苦しい垂直ワイヤとして車両のエクステリアから
突出することである。また、この単極アンテナは、典型的には、略10%のバンド幅を有
する狭バンドである。複数の周波数で動作する複数の無線サービスにアクセスするために
、複数の単極アンテナが必要である。更に、アンテナダイバーシティが指向性の感度を提
供するために使用される場合、必要なアンテナの数は、非常に多くなる。論理的代替とし
ては、対応する全ての周波数バンドをカバーすることが出来る単一のブロードバンドアン
テナを使用することが出来る。ブロードバンドアンテナの例としては、スパイラルアンテ
ナ、フレアーノッチアンテナ及び対数周期アンテナがある。しかしながら、全てのこれら
のタイプのアンテナの場合、及び一般的にブロードバンドアンテナの場合、金属接地面の
存在は、許されない。しかしながら、金属の車体の一部が除去され且つ誘電体で置き換え
られる場合、このようなブロードバンドアンテナは、この誘電体と組み込まれ且つ広範な
バンド幅に亘って機能する。この概念は、図1に示される。このアプローチの大きな欠点
は、車両のインテリアがエクステリアと同じくらい多くのアンテナ放射線を受信し得るこ
とである。電磁放射の影響についての疑いが増加しており、このデザインは、望ましくな
い。
パッチアンテナ及び種々のタイプの進行波アンテナのような、金属接地面の存在下で良
好に機能できるアンテナが存在する。これらのアンテナの全ては、周囲の接地面の表面電
流を励起する傾向がある。このような表面電流は、個々のアンテナ同士間に相互作用を引
き起こす傾向があり、不連続点や接地面のエッジでの放射を生じさせ得る。この問題は、
図2に示されている。
好に機能できるアンテナが存在する。これらのアンテナの全ては、周囲の接地面の表面電
流を励起する傾向がある。このような表面電流は、個々のアンテナ同士間に相互作用を引
き起こす傾向があり、不連続点や接地面のエッジでの放射を生じさせ得る。この問題は、
図2に示されている。
パッチアンテナのような薄型アンテナが存在するが、これらのアンテナは概して狭バン
ド幅を示し、放射パターンの形状及び/又はそれらの感度パターンに対するフレキシビリ
ティを提供しない。逆に、ブロードバンドアンテナが存在するが、それらのアンテナは、
一般的に薄くなく、及び/又はそれらは、近接金属接地面の存在を許容できない。一つの
可能な解決策は、車両フレームやボディの一部を除去してそれを誘電体シートで置き換え
ることによって、金属接地面を除去することである。次に、薄いブロードバンドアンテナ
は、誘電体シート上に取り付けられて多くの無線サービスへのアクセスを提供する。この
解決策の問題は、この接地面の除去によって放射線が車両インテリアに入り得ることであ
る。更に、同じアンテナを共用する多くのサービスの場合、車両内のデバイス同士の干渉
が増加される。
ド幅を示し、放射パターンの形状及び/又はそれらの感度パターンに対するフレキシビリ
ティを提供しない。逆に、ブロードバンドアンテナが存在するが、それらのアンテナは、
一般的に薄くなく、及び/又はそれらは、近接金属接地面の存在を許容できない。一つの
可能な解決策は、車両フレームやボディの一部を除去してそれを誘電体シートで置き換え
ることによって、金属接地面を除去することである。次に、薄いブロードバンドアンテナ
は、誘電体シート上に取り付けられて多くの無線サービスへのアクセスを提供する。この
解決策の問題は、この接地面の除去によって放射線が車両インテリアに入り得ることであ
る。更に、同じアンテナを共用する多くのサービスの場合、車両内のデバイス同士の干渉
が増加される。
従来技術は、以下の物を含む。
1)D.Sievenpiper氏とE.Yablonovitch氏の“Circu
it and Method for Eliminating Surface Cu
rrents on Metals”と題するUCLAによって1998年3月30日に
出願された特許文献1、及び1999年10月7日のWO99/50929号として公開
された対応PCT出願PCT/US99/06884号。これらの開示内容は、参照によ
ってここに組み込まれる。これらの出願は、Hi−Z表面を開示している。
it and Method for Eliminating Surface Cu
rrents on Metals”と題するUCLAによって1998年3月30日に
出願された特許文献1、及び1999年10月7日のWO99/50929号として公開
された対応PCT出願PCT/US99/06884号。これらの開示内容は、参照によ
ってここに組み込まれる。これらの出願は、Hi−Z表面を開示している。
2)インディアナ州ムンシーのBall Corporation(ボール社)に譲渡
された“Circular Microstrip Vehicular RF Ant
enna”と題する特許文献2。この特許は、車両のルーフ内に取り付けられることが出
来る円形スロット放射体より成るアンテナを記述している。
された“Circular Microstrip Vehicular RF Ant
enna”と題する特許文献2。この特許は、車両のルーフ内に取り付けられることが出
来る円形スロット放射体より成るアンテナを記述している。
3)Sigenori Kabashima氏とTsuyoshi Ozaki氏とT
oru Takahashi氏とYoshihiko Konishi氏とMasata
ka Ohtsuka氏による“Light−weight Flat Antenna
Device Tolerant of Temperature Variatio
n”と題する特許文献3。この特許は、複数の従来のパッチアンテナのアレイについて記
述している。
oru Takahashi氏とYoshihiko Konishi氏とMasata
ka Ohtsuka氏による“Light−weight Flat Antenna
Device Tolerant of Temperature Variatio
n”と題する特許文献3。この特許は、複数の従来のパッチアンテナのアレイについて記
述している。
4)Allen G DeMarre氏による“Low Profile Bi−Di
rectional Antenna”と題する特許文献4。この特許は、車両のエクス
テリアへの取り付け用の低プロファイルアンテナシステムを記述している。
rectional Antenna”と題する特許文献4。この特許は、車両のエクス
テリアへの取り付け用の低プロファイルアンテナシステムを記述している。
5)Heinz Lindenmeier氏とJochen Hopf氏とLeopo
ld Reiter氏による“Flat Antenna with Low Over
all Height”と題する特許文献5。この特許は、セパレートアンテナとして働
く複数の共振領域を提供することによって複数のRFサービス用の複数の周波数バンドに
アクセスするためのアンテナを記述している。
ld Reiter氏による“Flat Antenna with Low Over
all Height”と題する特許文献5。この特許は、セパレートアンテナとして働
く複数の共振領域を提供することによって複数のRFサービス用の複数の周波数バンドに
アクセスするためのアンテナを記述している。
6)Mehran Aminzadeh氏とManfred Burkert氏とMi
chael Daginnus氏とShun−Ping Chen氏による“Flat
antenna”と題する特許文献6。この特許は、車両のウインドシールドガラスの下
方に取付けられ、それによって視界から隠れた低プロファイルデザインを得ているアンテ
ナを記述している。
chael Daginnus氏とShun−Ping Chen氏による“Flat
antenna”と題する特許文献6。この特許は、車両のウインドシールドガラスの下
方に取付けられ、それによって視界から隠れた低プロファイルデザインを得ているアンテ
ナを記述している。
7)Jesse C.James氏とJames B.Blackmon Jr.氏と
による“Hidden Vehicle Antennas”と題する特許文献7。この
特許は、自動車両にアンテナを取り付けるための方法を記述している。
による“Hidden Vehicle Antennas”と題する特許文献7。この
特許は、自動車両にアンテナを取り付けるための方法を記述している。
8)Katsuaki Kawamura氏による“Antenna Device
Movable Body”と題する特許文献8。この特許は、アンテナを車両に取り付
ける方法を記述している。
Movable Body”と題する特許文献8。この特許は、アンテナを車両に取り付
ける方法を記述している。
9)Hiroshi Mizuno氏とTakashi Sakurai氏とYosh
ihisa Shibata氏による“Antenna System Incorpo
rated in the Air Spoiler of an Automobil
e”と題する特許文献9。この特許は、車両のエアスポイラにアンテナを隠す方法を記述
している。
ihisa Shibata氏による“Antenna System Incorpo
rated in the Air Spoiler of an Automobil
e”と題する特許文献9。この特許は、車両のエアスポイラにアンテナを隠す方法を記述
している。
種々のサービスのための複数のアンテナを組み合わせ、好ましくは、一動作で車両に簡
単に設置され得る単一のアンテナユニットの必要性がまだある。このアンテナユニットは
、薄型であるべきであり、車両の内部放射を避けるように車両の金属エクステリアと組み
合わせ、又は協働できるように作られる接地面を含むべきである。更に、このアンテナユ
ニットは、複数の無線サービスへのアクセスが可能であるべきであり、このことは、複数
の周波数バンドで動作すべきであることを意味する。上述の理由で、このアンテナユニッ
トは、各アンテナが単一のバンドで動作する、幾つかの別個のアンテナを含むべきである
。これらの個別のアンテナは、互いから絶縁されるべきであり、且つスルー表面電流のよ
うな、車両のインテリアへの放射線の漏れを可能とすべきではない。車両のスタイリング
の考察に協働するために、このアンテナユニットは、それが設置される車両の色にマッチ
するようにペイントされることが出来る滑らかな表面によって覆われるべきである。低コ
ストでの設置を可能とするために、アンテナユニットは、DC電力を提供し且つRFイン
ターフェースを各アンテナに提供する単一のコネクタを備えるべきである。
単に設置され得る単一のアンテナユニットの必要性がまだある。このアンテナユニットは
、薄型であるべきであり、車両の内部放射を避けるように車両の金属エクステリアと組み
合わせ、又は協働できるように作られる接地面を含むべきである。更に、このアンテナユ
ニットは、複数の無線サービスへのアクセスが可能であるべきであり、このことは、複数
の周波数バンドで動作すべきであることを意味する。上述の理由で、このアンテナユニッ
トは、各アンテナが単一のバンドで動作する、幾つかの別個のアンテナを含むべきである
。これらの個別のアンテナは、互いから絶縁されるべきであり、且つスルー表面電流のよ
うな、車両のインテリアへの放射線の漏れを可能とすべきではない。車両のスタイリング
の考察に協働するために、このアンテナユニットは、それが設置される車両の色にマッチ
するようにペイントされることが出来る滑らかな表面によって覆われるべきである。低コ
ストでの設置を可能とするために、アンテナユニットは、DC電力を提供し且つRFイン
ターフェースを各アンテナに提供する単一のコネクタを備えるべきである。
関連技術は、本発明の譲受人に譲渡される以下の特許出願を含む。
1)D.F.Sievenpiper氏とJ.H.Schaffner氏による“A
Textured Surface Having High Electromagn
etic Impedance in Multiple Frequency Ban
ds”と題する、2000年11月14日に出願された特許文献10。この出願の開示は
、参照によってここに組み込まれる。複数バンドキャパシティを有するHi−Z表面がこ
の米国特許出願によって開示される。
Textured Surface Having High Electromagn
etic Impedance in Multiple Frequency Ban
ds”と題する、2000年11月14日に出願された特許文献10。この出願の開示は
、参照によってここに組み込まれる。複数バンドキャパシティを有するHi−Z表面がこ
の米国特許出願によって開示される。
2)D.F.Sievenpiper氏とJ.H.Schaffner氏とH.P.S
hu氏とG.Tangonan氏による“A Method of Providing
Increased Low−Angle Radiation in an Ant
enna”と題する、2001年7月13日に出願された特許文献11。この開示は、参
照によってここに組み込まれる。垂直且つ円形に分極されたRF信号を受信できるクロス
スロットアンテナが、この出願によって開示される。
hu氏とG.Tangonan氏による“A Method of Providing
Increased Low−Angle Radiation in an Ant
enna”と題する、2001年7月13日に出願された特許文献11。この開示は、参
照によってここに組み込まれる。垂直且つ円形に分極されたRF信号を受信できるクロス
スロットアンテナが、この出願によって開示される。
3)D.F.Sievenpiper氏とJ.Pilulski氏とJ.H.Scha
ffner氏とT.Y.Hsu氏による“Molded High Impedance
Surface and A method of Making same”と題する
、2001年7月13日に出願された特許文献12。この開示は、参照によってここで組
み込まれる。安価で且つフレキシブルHi−Z表面が、この出願によって開示される。
ffner氏とT.Y.Hsu氏による“Molded High Impedance
Surface and A method of Making same”と題する
、2001年7月13日に出願された特許文献12。この開示は、参照によってここで組
み込まれる。安価で且つフレキシブルHi−Z表面が、この出願によって開示される。
4)D.Sievenpiper氏とH.P.Hsu氏とG.Tangonan氏によ
る“Planar Antenna with Switched Beam Dive
rsity for Interference Reduction in Mobi
le Environment”と題する、200年3月15日に出願された特許文献1
3。この開示は、参照によってここに組み込まれる。
る“Planar Antenna with Switched Beam Dive
rsity for Interference Reduction in Mobi
le Environment”と題する、200年3月15日に出願された特許文献1
3。この開示は、参照によってここに組み込まれる。
5)D.Sievenpiper氏とA.Schmitz氏とJ.Schaffner
氏とG.Tangonan氏とT.Y.Hsu氏とR.Y.Loo氏とR.S.Mile
s氏による“A Low−Cost HDMI−D Packaging Techni
que for Integration an Efficient Reconfi
gurable Antenna Array with RF MEMS Switc
hes and a High Impedance Surface”と題する、20
01年7月13日に出願された特許文献14。この開示は、参照によってここに組み込ま
れる。
氏とG.Tangonan氏とT.Y.Hsu氏とR.Y.Loo氏とR.S.Mile
s氏による“A Low−Cost HDMI−D Packaging Techni
que for Integration an Efficient Reconfi
gurable Antenna Array with RF MEMS Switc
hes and a High Impedance Surface”と題する、20
01年7月13日に出願された特許文献14。この開示は、参照によってここに組み込ま
れる。
一態様では、本発明は、薄いアンテナモジュールを車両へ組み込む方法であって、上記
薄いアンテナモジュールがその上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を有する高
インピーダンス表面を備え、上記アンテナは、そのアンテナが応答する周波数の波長の1
0分の1未満である厚みを有する方法を提供する。その方法は、上記車両の乗員コンパー
トメント上に配置された導体層と誘電体層との間に上記薄いアンテナモジュールを挿入す
るステップと、上記高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子
を上記車両の受信機へ接続するステップと、を有する。
薄いアンテナモジュールがその上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を有する高
インピーダンス表面を備え、上記アンテナは、そのアンテナが応答する周波数の波長の1
0分の1未満である厚みを有する方法を提供する。その方法は、上記車両の乗員コンパー
トメント上に配置された導体層と誘電体層との間に上記薄いアンテナモジュールを挿入す
るステップと、上記高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子
を上記車両の受信機へ接続するステップと、を有する。
他の態様では、本発明は、車両に便利に取付けられることが可能なアンテナであって、
上記アンテナが、(a)上記車両の構造部分によって形成される接地面と、(b)上記車
両の構造部分によって形成される上記接地面上に取付けられる高インピーダンス表面と、
(c)上記高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子とを備え
る、アンテナを提供する。この高インピーダンス表面は、(1)誘電体材料の少なくとも
一つの層と、(2)アレイ状に配設され、且つ上記誘電体材料の少なくとも一つの層の一
つの面に隣接して配置された複数の導体素子と、(3)上記誘電体材料の少なくとも一つ
の層の他の面に隣接して配置された接地面層と、を備える。少なくとも一つのアンテナ素
子は、アレイ状に配設された上記複数の導体素子に隣接して上記高インピーダンス表面に
配置され、且つ上記少なくとも一つのアンテナ素子が上記複数の導体素子に隣接した上記
高インピーダンス表面に配置されると、このアンテナ素子は、このアレイに平行な少なく
とも一つの主軸を有する。
上記アンテナが、(a)上記車両の構造部分によって形成される接地面と、(b)上記車
両の構造部分によって形成される上記接地面上に取付けられる高インピーダンス表面と、
(c)上記高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子とを備え
る、アンテナを提供する。この高インピーダンス表面は、(1)誘電体材料の少なくとも
一つの層と、(2)アレイ状に配設され、且つ上記誘電体材料の少なくとも一つの層の一
つの面に隣接して配置された複数の導体素子と、(3)上記誘電体材料の少なくとも一つ
の層の他の面に隣接して配置された接地面層と、を備える。少なくとも一つのアンテナ素
子は、アレイ状に配設された上記複数の導体素子に隣接して上記高インピーダンス表面に
配置され、且つ上記少なくとも一つのアンテナ素子が上記複数の導体素子に隣接した上記
高インピーダンス表面に配置されると、このアンテナ素子は、このアレイに平行な少なく
とも一つの主軸を有する。
更に他の態様では、本発明は、車両に取付けられるアンテナであって、このアンテナは
:上記車両の一部を形成する一枚の誘電体材料と;上記車両のヘッドライナーに隣接して
配置される接地面シートと、上記ヘッドライナーが上記一枚の誘電体材料と向い合う関係
で上記車両に配置される;高インピーダンス表面とを備え、上記高インピーダンス表面が
、(1)誘電体材料の少なくとも一つの層と、(2)アレイ状に配設され、且つこの誘電
体材料の少なくとも一つの層の一つの面に隣接して配置された複数の導体素子と、(3)
上記誘電体材料の少なくとも一つの層の他の面に隣接して配置された接地面層と、を備え
る。上記アンテナは、更に、上記複数の導体素子に隣接して上記高インピーダンス表面上
に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を備える。この高インピーダンス表面は、上
記高インピーダンス表面の複数の導体素子と、その上の配置された上記少なくとも一つの
アンテナ素子とが、上記車両の一部を形成する上記一枚の誘電体材料と向い合うように上
記一枚の誘電材料と上記接地面シートとの間に配置される。
:上記車両の一部を形成する一枚の誘電体材料と;上記車両のヘッドライナーに隣接して
配置される接地面シートと、上記ヘッドライナーが上記一枚の誘電体材料と向い合う関係
で上記車両に配置される;高インピーダンス表面とを備え、上記高インピーダンス表面が
、(1)誘電体材料の少なくとも一つの層と、(2)アレイ状に配設され、且つこの誘電
体材料の少なくとも一つの層の一つの面に隣接して配置された複数の導体素子と、(3)
上記誘電体材料の少なくとも一つの層の他の面に隣接して配置された接地面層と、を備え
る。上記アンテナは、更に、上記複数の導体素子に隣接して上記高インピーダンス表面上
に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を備える。この高インピーダンス表面は、上
記高インピーダンス表面の複数の導体素子と、その上の配置された上記少なくとも一つの
アンテナ素子とが、上記車両の一部を形成する上記一枚の誘電体材料と向い合うように上
記一枚の誘電材料と上記接地面シートとの間に配置される。
更に他の態様において、本発明は、車両に取付けられるアンテナであって、上記アンテ
ナが、上記車両の構造部分によって形成される接地面に取付けられるのに適する高インピ
ーダンス表面を備え、この高インピーダンス表面が、(1)誘電体材料の少なくとも一つ
の層と、(2)アレイ状に配設され、且つ上記誘電体材料の少なくとも一つの層の一つの
面に隣接して配置された複数の導体素子と、(3)上記誘電体材料の少なくとも一つの層
の他の面に隣接して配置された接地面層と、を備えるアンテナを提供する。少なくとも一
つのアンテナ素子は、アレイ状に配設されたこれらの複数の導体素子に隣接して上記高イ
ンピーダンス表面上に配置され、上記アンテナ素子は、上記少なくとも一つのアンテナ素
子が上記複数の導体素子に隣接して上記高インピーダンス表面上に配置されると、上記ア
レイに平行な少なくとも一つの主軸を有する。コネクタは、DC源をこのアンテナと関連
するアクティブコンポーネントに結合するため及び上記アンテナからのRFを結合するた
めに備えられる。
ナが、上記車両の構造部分によって形成される接地面に取付けられるのに適する高インピ
ーダンス表面を備え、この高インピーダンス表面が、(1)誘電体材料の少なくとも一つ
の層と、(2)アレイ状に配設され、且つ上記誘電体材料の少なくとも一つの層の一つの
面に隣接して配置された複数の導体素子と、(3)上記誘電体材料の少なくとも一つの層
の他の面に隣接して配置された接地面層と、を備えるアンテナを提供する。少なくとも一
つのアンテナ素子は、アレイ状に配設されたこれらの複数の導体素子に隣接して上記高イ
ンピーダンス表面上に配置され、上記アンテナ素子は、上記少なくとも一つのアンテナ素
子が上記複数の導体素子に隣接して上記高インピーダンス表面上に配置されると、上記ア
レイに平行な少なくとも一つの主軸を有する。コネクタは、DC源をこのアンテナと関連
するアクティブコンポーネントに結合するため及び上記アンテナからのRFを結合するた
めに備えられる。
本発明は、現在の車両用アンテナにある幾つかの問題を解決する、アンテナを車両に組
み込むための新たな方法を提供する。現在の車両アンテナの主要な問題は、これらのアン
テナは概して車両の表面から長い距離延出し、その結果、現行の車両スタイリングトレン
ドに対して許容出来ない醜い突起となる。この問題を回避するために提案された一つの技
術は、ルーフのような、車両のエクステリアの一部を誘電体の領域で置き換えることであ
る。これによって、金属接地面の存在が除去され、且つ車両エクステリアの面内にアンテ
ナが横たわることができ、且つ表面から突出しなくなる。この解決策の問題は、金属接地
面の除去によってアンテナ放射が車両内に到達し得ることである。本発明によって、金属
接地面が保持されることが可能となり、且つ代わりに好ましくは誘電体レドームや色表面
によって被覆される低プロファイルアンテナの使用が可能となる。小さな低プロファイル
アンテナを使用することによって、幾つかの放射孔が同じ接地面を共有することが可能と
なる。次に、個別の孔がパッシベーション材料を使用して分離される。この材料は、Hi
−Z表面または高減衰材料のどちらでもよい。
み込むための新たな方法を提供する。現在の車両アンテナの主要な問題は、これらのアン
テナは概して車両の表面から長い距離延出し、その結果、現行の車両スタイリングトレン
ドに対して許容出来ない醜い突起となる。この問題を回避するために提案された一つの技
術は、ルーフのような、車両のエクステリアの一部を誘電体の領域で置き換えることであ
る。これによって、金属接地面の存在が除去され、且つ車両エクステリアの面内にアンテ
ナが横たわることができ、且つ表面から突出しなくなる。この解決策の問題は、金属接地
面の除去によってアンテナ放射が車両内に到達し得ることである。本発明によって、金属
接地面が保持されることが可能となり、且つ代わりに好ましくは誘電体レドームや色表面
によって被覆される低プロファイルアンテナの使用が可能となる。小さな低プロファイル
アンテナを使用することによって、幾つかの放射孔が同じ接地面を共有することが可能と
なる。次に、個別の孔がパッシベーション材料を使用して分離される。この材料は、Hi
−Z表面または高減衰材料のどちらでもよい。
車両の形状にアンテナを一致させること、更に、周囲の接地面で表面電流を過度に励起
することなく、車両のインテリア及びその乗員1を放射から離間させることの問題に対す
る解決策を図3乃至図6に示す。本発明のこの実施形態において、車両10の従来のルー
フは、三層構造体で置き換えられる。最下構造体層は、金属接地面であり、典型的には、
車両のフレームの一部12として形成される。次の層は、本発明の重要な特徴である単一
マルチアンテナモジュール24である。このモジュール24は、接地面の有効サイズを増
加するために車両の金属表面12への電気接続を行うそれ自体の金属接地面16(図6参
照)を含む。また、このモジュールは、種々の周波数バンドで動作し且つ対応するバンド
指定の種々の放射パターン20を生成する多くのアンテナ18を含む。例えば、地上シス
テムであるPC(パーソナル通信システム)バンドに対して、望ましい放射/感度パター
ンが水平近く又は水平で最大であるべきであり、垂直分極を現すべきである。衛星システ
ムと地上システムの両方を含むSDARS(衛星ディジタルオーディオ無線システム)バ
ンドに対して、放射/感度パターンは、二つの態様を有するべきであり、且つ(i)衛星
が現れる空の方向に良好な放射/感度特性を有するべきであり、この態様では、円形分極
を現すべきである。(ii)垂直分極を有し、水平に向かって良好な放射/感度特性を有
するべきである。“A Method of Providing Increased
Low−Angle Radiation in an Antenna”と題する2
001年7月13日に出願された米国特許出願シリアル番号第09/905,796号(
代理人整理番号618350−5)参照のこと。これらの機能の各々は、望ましいアンテ
ナダイバーシティの度合によって、一つ、二つ或いは幾つかのアンテナによって提供され
る。アンテナダイバーシティの増加は、アンテナの指向性を向上する傾向にあり、従って
望ましくない信号の拒絶性を向上する傾向にある。
することなく、車両のインテリア及びその乗員1を放射から離間させることの問題に対す
る解決策を図3乃至図6に示す。本発明のこの実施形態において、車両10の従来のルー
フは、三層構造体で置き換えられる。最下構造体層は、金属接地面であり、典型的には、
車両のフレームの一部12として形成される。次の層は、本発明の重要な特徴である単一
マルチアンテナモジュール24である。このモジュール24は、接地面の有効サイズを増
加するために車両の金属表面12への電気接続を行うそれ自体の金属接地面16(図6参
照)を含む。また、このモジュールは、種々の周波数バンドで動作し且つ対応するバンド
指定の種々の放射パターン20を生成する多くのアンテナ18を含む。例えば、地上シス
テムであるPC(パーソナル通信システム)バンドに対して、望ましい放射/感度パター
ンが水平近く又は水平で最大であるべきであり、垂直分極を現すべきである。衛星システ
ムと地上システムの両方を含むSDARS(衛星ディジタルオーディオ無線システム)バ
ンドに対して、放射/感度パターンは、二つの態様を有するべきであり、且つ(i)衛星
が現れる空の方向に良好な放射/感度特性を有するべきであり、この態様では、円形分極
を現すべきである。(ii)垂直分極を有し、水平に向かって良好な放射/感度特性を有
するべきである。“A Method of Providing Increased
Low−Angle Radiation in an Antenna”と題する2
001年7月13日に出願された米国特許出願シリアル番号第09/905,796号(
代理人整理番号618350−5)参照のこと。これらの機能の各々は、望ましいアンテ
ナダイバーシティの度合によって、一つ、二つ或いは幾つかのアンテナによって提供され
る。アンテナダイバーシティの増加は、アンテナの指向性を向上する傾向にあり、従って
望ましくない信号の拒絶性を向上する傾向にある。
無線受信機において要求されるフィルタの複雑性を最小化するために、これらのアンテ
ナの各々間で相互作用を制限することが望まれる。このため、複数のアンテナがパッシベ
ーション材料22によって分離されるのが好ましい。このパッシベーション材料22は、
高減衰材料が幾つかの実施形態では満足のいく物であることが確かめられているが、Hi
−Z表面であることが好ましい。高減衰材料は、誘電率の虚数部が誘電率の実数部に対し
て大きい材料である(即ち、誘電率の虚数部は、それの実数部と等しいか又はそれより大
きい)。このことは、誘電率の虚数部の実数部に対する比率に等しい“ロスタンジェント
”によって表されることが多い。また、材料は、磁気損失を有してもよく、また磁気損失
タンジェントを有してもよい。この磁気タンジェントは、誘電率の虚数部の真数部に対す
る比率に等しい。高減衰材料は、ロスタンジェントを有し及び/又は0より大きな、典型
的には1のオーダーの磁気ロスタンジェントを有する。Hi−Z表面は、典型的には、一
つの接地面と、その接地面から1波長よりもかなり少なく配置された小さなパッチのアレ
イを含む他の表面と、を有する薄い多層化構造体である。Hi−Z表面は、例えば、19
99年10月7日にWO99/50929として公開されたPCT出願PCT/US99
/06884号によって開示されている。
ナの各々間で相互作用を制限することが望まれる。このため、複数のアンテナがパッシベ
ーション材料22によって分離されるのが好ましい。このパッシベーション材料22は、
高減衰材料が幾つかの実施形態では満足のいく物であることが確かめられているが、Hi
−Z表面であることが好ましい。高減衰材料は、誘電率の虚数部が誘電率の実数部に対し
て大きい材料である(即ち、誘電率の虚数部は、それの実数部と等しいか又はそれより大
きい)。このことは、誘電率の虚数部の実数部に対する比率に等しい“ロスタンジェント
”によって表されることが多い。また、材料は、磁気損失を有してもよく、また磁気損失
タンジェントを有してもよい。この磁気タンジェントは、誘電率の虚数部の真数部に対す
る比率に等しい。高減衰材料は、ロスタンジェントを有し及び/又は0より大きな、典型
的には1のオーダーの磁気ロスタンジェントを有する。Hi−Z表面は、典型的には、一
つの接地面と、その接地面から1波長よりもかなり少なく配置された小さなパッチのアレ
イを含む他の表面と、を有する薄い多層化構造体である。Hi−Z表面は、例えば、19
99年10月7日にWO99/50929として公開されたPCT出願PCT/US99
/06884号によって開示されている。
パッシベーション材料22としてのHi−Z表面の使用は、表面電流に対して応答端子
を提供し、これは、アンテナ効率にとって望ましい。アンテナの間への高減衰材料の使用
によって、それらの相互作用が制限できるが、この高減衰材料の使用によって、Hi−Z
表面を使用する場合に比較してアンテナの全体の効率が減少され、従って、パッシベーシ
ョン材料22に対するHi−Z表面の使用に比較して高減衰材料の使用は、それほど望ま
しくはない別法であると考えられる。高減衰材料は、表面電流を吸収することによって、
表面電流の伝播を防止出来るが、(Hi−Z表面のような)反応表面は、それらの電流に
対して応答端子を提供することによって電流の伝播を防止する。Hi−Z表面は、Hi−
Z表面の共振周波数がアンテナの動作周波数に等しい或いは略等しいように作られる。こ
のことは、Hi−Z表面のインピーダンスが均一ではないというよりも寧ろ直近のアンテ
ナに適するように変化することを意味する。共振周波数は、組み込まれたキャパシタンス
とインダクタンスの積の逆平方根に等しい。キャパシタンスは、隣接するプレート同士間
のオーバーラップ領域とそれらの間の材料の比誘電率の積によって決定される。インダク
タンスは、支持回路ボードを作る材料の磁気透磁率が乗算されたHi−Z表面の厚みによ
って決定される。
を提供し、これは、アンテナ効率にとって望ましい。アンテナの間への高減衰材料の使用
によって、それらの相互作用が制限できるが、この高減衰材料の使用によって、Hi−Z
表面を使用する場合に比較してアンテナの全体の効率が減少され、従って、パッシベーシ
ョン材料22に対するHi−Z表面の使用に比較して高減衰材料の使用は、それほど望ま
しくはない別法であると考えられる。高減衰材料は、表面電流を吸収することによって、
表面電流の伝播を防止出来るが、(Hi−Z表面のような)反応表面は、それらの電流に
対して応答端子を提供することによって電流の伝播を防止する。Hi−Z表面は、Hi−
Z表面の共振周波数がアンテナの動作周波数に等しい或いは略等しいように作られる。こ
のことは、Hi−Z表面のインピーダンスが均一ではないというよりも寧ろ直近のアンテ
ナに適するように変化することを意味する。共振周波数は、組み込まれたキャパシタンス
とインダクタンスの積の逆平方根に等しい。キャパシタンスは、隣接するプレート同士間
のオーバーラップ領域とそれらの間の材料の比誘電率の積によって決定される。インダク
タンスは、支持回路ボードを作る材料の磁気透磁率が乗算されたHi−Z表面の厚みによ
って決定される。
アンテナモジュール24は、(ルーフ部材のような)車両フレームの部品であり得る金
属接地面12とレドームとして働く誘電体より成る第2の表面26との間(例えば、図3
と図8を参照)に或いは車両フレームの部品であり得る誘電体表面13と金属内張りヘッ
ドライナー15、17との間(例えば、図7を参照)に適合するに十分な薄さである。モ
ジュール24それ自体は、接地面16と、フィードネットワークと、複数のバンドをカバ
ーし且つ複数のビームを生成する幾つかのアンテナ18と、これらのアンテナを互いに隣
接する物から便利に絶縁するパッシベーション材料22を組み合わせている。フィードネ
ットワークは、典型的には、以下の幾つかの部品をから成る。(1)好ましくはRFライ
ンと個別のアンテナに関連するアクティブエレクトロニクス用のDC電源との両方を含む
コネクタ28、(2)RF信号をアンテナへ、およびアンテナから経路指定し、且つ少な
くともその内の幾つかはDC電力を搬送する伝送ラインや伝送ラインのグループ19,2
1、(3)アンテナスイッチ26、及び(4)幾つかのアンテナは、望ましくないバンド
からの信号がアンテナに到達するのを排除するためにRFフィルタや低ノイズ増幅器を必
要としてもよい。フィルタは、受信機内に設けられてもよく、この受信機は、車両内のい
ずれかの場所に配置される。フィードネットワークは、RFスイッチ26と伝送ライン1
9,21を含み、複数の受信機を例えば、モジュール24に設けられる幾つかのアンテナ
18間で切り替えることを可能とする。
属接地面12とレドームとして働く誘電体より成る第2の表面26との間(例えば、図3
と図8を参照)に或いは車両フレームの部品であり得る誘電体表面13と金属内張りヘッ
ドライナー15、17との間(例えば、図7を参照)に適合するに十分な薄さである。モ
ジュール24それ自体は、接地面16と、フィードネットワークと、複数のバンドをカバ
ーし且つ複数のビームを生成する幾つかのアンテナ18と、これらのアンテナを互いに隣
接する物から便利に絶縁するパッシベーション材料22を組み合わせている。フィードネ
ットワークは、典型的には、以下の幾つかの部品をから成る。(1)好ましくはRFライ
ンと個別のアンテナに関連するアクティブエレクトロニクス用のDC電源との両方を含む
コネクタ28、(2)RF信号をアンテナへ、およびアンテナから経路指定し、且つ少な
くともその内の幾つかはDC電力を搬送する伝送ラインや伝送ラインのグループ19,2
1、(3)アンテナスイッチ26、及び(4)幾つかのアンテナは、望ましくないバンド
からの信号がアンテナに到達するのを排除するためにRFフィルタや低ノイズ増幅器を必
要としてもよい。フィルタは、受信機内に設けられてもよく、この受信機は、車両内のい
ずれかの場所に配置される。フィードネットワークは、RFスイッチ26と伝送ライン1
9,21を含み、複数の受信機を例えば、モジュール24に設けられる幾つかのアンテナ
18間で切り替えることを可能とする。
アンテナや受信機のようなオブジェクトが車両内に設置されなければならない場合、車
両製造者は、大きな組み付け及び製造コストをこうむる傾向にある。このため、通信に必
要な車両に求められるアンテナの全ては、好ましくは、この一つのユニットやモジュール
に統合されるべきであり、且つ、好ましくは、DC電源インターフェースとRFインター
フェースの両方をそのユニットやモジュールに関連するアンテナの各々に提供する単一の
コネクタ28によってアクセスされるべきである。また、ユニットやモジュールは、例え
ば、各バンドに対して専用の種々のアンテナ素子の中から選択することによって切り換え
られたビームダイバーシティを提供するスマートアンテナスイッチ26の部品としてマイ
クロプロセッサを含んでもよい。DC電源は、ユニットやモジュールで使用されるスイッ
チ及びマイクロプロセッサへの給電のために使用され、且つ好ましくは伝送ライン21を
介して供給される。
両製造者は、大きな組み付け及び製造コストをこうむる傾向にある。このため、通信に必
要な車両に求められるアンテナの全ては、好ましくは、この一つのユニットやモジュール
に統合されるべきであり、且つ、好ましくは、DC電源インターフェースとRFインター
フェースの両方をそのユニットやモジュールに関連するアンテナの各々に提供する単一の
コネクタ28によってアクセスされるべきである。また、ユニットやモジュールは、例え
ば、各バンドに対して専用の種々のアンテナ素子の中から選択することによって切り換え
られたビームダイバーシティを提供するスマートアンテナスイッチ26の部品としてマイ
クロプロセッサを含んでもよい。DC電源は、ユニットやモジュールで使用されるスイッ
チ及びマイクロプロセッサへの給電のために使用され、且つ好ましくは伝送ライン21を
介して供給される。
アンテナモジュール24のこのバージョンは、図4に示されている。モジュール24は
、接地面16(図6aを参照)、複数の周波数バンドをカバーし且つ複数の放射線パター
ンを生成するアンテナ18−1乃至18−4の構成、アンテナを互いから分離する、反応
性及び/又は抵抗性の材料であるパッシベーション材料22を含む。複数のビーム20(
図3を参照)が、空間ダイバーシティのための上記バンドの一つ或いはそれより多くのバ
ンドのために使用されるならば、本発明のモジュラーアンテナ24は、ダイバーシティ制
御のために種々のアンテナ素子18間でアンテナスイッチに切り替えさせるダイバーシテ
ィマイクロプロセッサを有するアンテナスイッチ26を含むことが好ましい。マイクロプ
ロセッサは、受信信号の信号対雑音比或いは信号対干渉比を最大とするために種々の放射
パターンを有するアンテナの中から選択する。
、接地面16(図6aを参照)、複数の周波数バンドをカバーし且つ複数の放射線パター
ンを生成するアンテナ18−1乃至18−4の構成、アンテナを互いから分離する、反応
性及び/又は抵抗性の材料であるパッシベーション材料22を含む。複数のビーム20(
図3を参照)が、空間ダイバーシティのための上記バンドの一つ或いはそれより多くのバ
ンドのために使用されるならば、本発明のモジュラーアンテナ24は、ダイバーシティ制
御のために種々のアンテナ素子18間でアンテナスイッチに切り替えさせるダイバーシテ
ィマイクロプロセッサを有するアンテナスイッチ26を含むことが好ましい。マイクロプ
ロセッサは、受信信号の信号対雑音比或いは信号対干渉比を最大とするために種々の放射
パターンを有するアンテナの中から選択する。
このアンテナが提供する無線サービスは、先進モバイル電話システム(AMPS)、パ
ーソナル通信システム(PCシステム)、全地球測位システム(GPS)、ダイレクトシ
ョートレンジ通信(DSRC)及び/又は衛星ディジタルオーディオ無線システム(SD
ARS)を含む。このように、図4に示されるアンテナは、異なる周波数範囲やバンドで
働く傾向がある。Hi−Z表面は、対象となる周波数バンド毎に−π/2乃至+π/2の
範囲内に入り、且つ対象となる周波数バンドの中心で位相シフトがゼロである位相を現す
ように作られる。図4は、4つの異なるアンテナ18−1乃至18−4を示し、これらの
アンテナが4つの異なる周波数バンドで動作するものと仮定すると、Hi−Z表面は、関
連するアンテナの少なくとも近傍においてこれらの周波数バンドの各々の中心でゼロ位相
シフトを有するべきである。このことは、(1)各アンテナに直近の領域で当該アンテナ
と関連する周波数バンドの中心でゼロ位相シフトを表すようにHi−Z表面22の組み込
みキャパシタンスとインダクタンスを調節することによって、或いは、(2)“A Te
xtured Surface having High Electromagnet
ic Impedance in Multiple Frequnecy Bands
”と題する2000年11月14日に出願された米国特許出願シリアル番号第09/71
3,119号によって開示されているように、Hi−Z表面22に多バンド能力を提供す
ることによって得られる。
ーソナル通信システム(PCシステム)、全地球測位システム(GPS)、ダイレクトシ
ョートレンジ通信(DSRC)及び/又は衛星ディジタルオーディオ無線システム(SD
ARS)を含む。このように、図4に示されるアンテナは、異なる周波数範囲やバンドで
働く傾向がある。Hi−Z表面は、対象となる周波数バンド毎に−π/2乃至+π/2の
範囲内に入り、且つ対象となる周波数バンドの中心で位相シフトがゼロである位相を現す
ように作られる。図4は、4つの異なるアンテナ18−1乃至18−4を示し、これらの
アンテナが4つの異なる周波数バンドで動作するものと仮定すると、Hi−Z表面は、関
連するアンテナの少なくとも近傍においてこれらの周波数バンドの各々の中心でゼロ位相
シフトを有するべきである。このことは、(1)各アンテナに直近の領域で当該アンテナ
と関連する周波数バンドの中心でゼロ位相シフトを表すようにHi−Z表面22の組み込
みキャパシタンスとインダクタンスを調節することによって、或いは、(2)“A Te
xtured Surface having High Electromagnet
ic Impedance in Multiple Frequnecy Bands
”と題する2000年11月14日に出願された米国特許出願シリアル番号第09/71
3,119号によって開示されているように、Hi−Z表面22に多バンド能力を提供す
ることによって得られる。
パッシベーション材料22は、複数のアンテナをそれらの周囲の電磁環境から隔離し且
つアンテナから放射される電磁放射線の影響から車両のインテリアをシールドする。本発
明のモジュラーアンテナは、更に、DC電力とRFアクセスとをモジュール中のアンテナ
への提供する単一のコネクタ28を含むことが好ましい。
つアンテナから放射される電磁放射線の影響から車両のインテリアをシールドする。本発
明のモジュラーアンテナは、更に、DC電力とRFアクセスとをモジュール中のアンテナ
への提供する単一のコネクタ28を含むことが好ましい。
また、本発明は、ここで開示されたアンテナモジュールの車両への組込みのための技術
を提供する。図3と図8の実施形態において、少なくとも三層構造体が得られる。この構
造体において、最下構造層は、車両の金属スキン12であり、外層は、下層のモジュール
24を保護し且つここで開示されるマルチアンテナモジュール24を含む中間層を有する
滑らかでペイント可能な表面を提供する誘電体レドーム26である。図7の実施形態にお
いて、また、少なくとも三層構造体が得られ、この構造体において、接地面17は、例え
ば、ヘッドライナー15に関連する金属フォイル17のような非構造的要素によって提供
され且つ誘電体部材は、間に挟まれたモジュールを有する、ルーフ13のような車両の構
造部材であることが好ましい。
を提供する。図3と図8の実施形態において、少なくとも三層構造体が得られる。この構
造体において、最下構造層は、車両の金属スキン12であり、外層は、下層のモジュール
24を保護し且つここで開示されるマルチアンテナモジュール24を含む中間層を有する
滑らかでペイント可能な表面を提供する誘電体レドーム26である。図7の実施形態にお
いて、また、少なくとも三層構造体が得られ、この構造体において、接地面17は、例え
ば、ヘッドライナー15に関連する金属フォイル17のような非構造的要素によって提供
され且つ誘電体部材は、間に挟まれたモジュールを有する、ルーフ13のような車両の構
造部材であることが好ましい。
この三層構造体は、図5によって概念的に示されており、この図5は、接地面12,1
7と誘電体表面13,26との間に挟まれた組込みアンテナモジュール24の破断斜視図
を示している。モジュール24の斜視図は、図6aによって示される。従来のHi−Z表
面は、図6bによって示されている。Hi−Z表面は、接地面16と、接地面16から小
さな距離(対象となる周波数に対する波長よりもかなり小さい)だけ離間された複数の導
体金属プレート17aと、金属プレート17aを接地面16に連結する金属導体ビア17
bを含む。従来のHi−Z表面は、典型的には、プリント回路ボード技術を使用して作ら
れ、従って、使用されるコンポーネントの厚みによって一定の度合のフレキシビリティを
現す。一層大きなフレキシビリティを有するHi−Z表面が、“A Low−Cost
HDMI−D Packaging Technique for Intergrat
ing an Effecient Reconfigurable Antenna
Array with RF MEMS Switches and a high I
mpedance Surface”と題する、2001年7月13日に出願された、本
願と共に係属中の米国特許出願シリアル番号第09/906,035号及び“Molde
d High Impedance Surface and A Method of
Making Same”と題する、2001年7月13日に出願された、本願と共に
係属中の米国特許出願シリアル番号第09/705,794号に開示されており、これら
の出願の各々の開示は、参照によってここに組み込まれる。従って、若し必要ならば、モ
ジュールは、車両のルーフの表面に一致するように容易に変形されることが出来る。
7と誘電体表面13,26との間に挟まれた組込みアンテナモジュール24の破断斜視図
を示している。モジュール24の斜視図は、図6aによって示される。従来のHi−Z表
面は、図6bによって示されている。Hi−Z表面は、接地面16と、接地面16から小
さな距離(対象となる周波数に対する波長よりもかなり小さい)だけ離間された複数の導
体金属プレート17aと、金属プレート17aを接地面16に連結する金属導体ビア17
bを含む。従来のHi−Z表面は、典型的には、プリント回路ボード技術を使用して作ら
れ、従って、使用されるコンポーネントの厚みによって一定の度合のフレキシビリティを
現す。一層大きなフレキシビリティを有するHi−Z表面が、“A Low−Cost
HDMI−D Packaging Technique for Intergrat
ing an Effecient Reconfigurable Antenna
Array with RF MEMS Switches and a high I
mpedance Surface”と題する、2001年7月13日に出願された、本
願と共に係属中の米国特許出願シリアル番号第09/906,035号及び“Molde
d High Impedance Surface and A Method of
Making Same”と題する、2001年7月13日に出願された、本願と共に
係属中の米国特許出願シリアル番号第09/705,794号に開示されており、これら
の出願の各々の開示は、参照によってここに組み込まれる。従って、若し必要ならば、モ
ジュールは、車両のルーフの表面に一致するように容易に変形されることが出来る。
図3と図8の実施形態において、車両は、接地面12として使用されることが出来る金
属構造ボディを有し、アンテナモジュール24は、それに固定され、次に、誘電体レドー
ム6によって覆われる。レドーム26は、アンテナモジュールに設けられる全てのアンテ
ナを覆うアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)のような適切な誘電体材料で作
られた薄い単一の構造体であることが好ましい。この実施形態では、アンテナモジュール
24は、車両の構造要素12の上又はそれへ取付けられることが好ましく、更には、乗員
コンパートメントの上のルーフ構造要素に取り付けられることが好ましい。
属構造ボディを有し、アンテナモジュール24は、それに固定され、次に、誘電体レドー
ム6によって覆われる。レドーム26は、アンテナモジュールに設けられる全てのアンテ
ナを覆うアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)のような適切な誘電体材料で作
られた薄い単一の構造体であることが好ましい。この実施形態では、アンテナモジュール
24は、車両の構造要素12の上又はそれへ取付けられることが好ましく、更には、乗員
コンパートメントの上のルーフ構造要素に取り付けられることが好ましい。
アンテナモジュール24が車両に組み込まれることが出来る他の方法がある。図7の実
施形態において、ルーフの構造的エクステリア部材13は、レドームとして働くことが出
来且つ好ましくは車両のエクステリアの残余部分とマッチするようにペイントされること
が出来る、ポリカーボネートのような、強力な誘電体材料で作られる。この場合、金属接
地面を設けるために、アンテナは、金属被覆ヘッドライナー15に、及び/又はヘッドラ
イナー15によって所定の位置に簡単に取付けられる或いはヘッドライナー15に付着さ
れることが出来る金属フォイル17へ取付けられることが好ましい。金属被覆は、アルミ
ニュームフォイルのような薄くフレキシブルな金属であればよく、より好ましくは、フレ
キシブルプラスチック−金属複合物である。車両のヘッドライナー15は、通常、工場で
フロント又はリヤーウインドウを介して取付けられる別部品である。このヘッドライナー
は、それと車両のルーフとの間のコンポーネントへのサービスのために全体的に或いは部
分的に除去されることが出来る。この実施形態において、アンテナモジュールは、接地面
16、パッシベーション材料22、種々のアンテナのアレイ18、コネクタ28及びケー
ブル21よりなることが好ましい。アンテナモジュールは、接着剤やスナップコネクタ(
これらの両者は、一般的に、自動車の製造において共通に使用される)で、或いは螺子、
ストラップ、リベット、ボルト等又はこれらの組合せのような他の取り付け手段と共に金
属フレームのインテリアに付着されることが出来る。好ましくは、付着手段は、必要なら
ば除去されることが可能であるべきであり、更に、車両が交通事故の巻き込まれた場合、
モジュールが脱落しないように適切な接着を提供するべきである。
施形態において、ルーフの構造的エクステリア部材13は、レドームとして働くことが出
来且つ好ましくは車両のエクステリアの残余部分とマッチするようにペイントされること
が出来る、ポリカーボネートのような、強力な誘電体材料で作られる。この場合、金属接
地面を設けるために、アンテナは、金属被覆ヘッドライナー15に、及び/又はヘッドラ
イナー15によって所定の位置に簡単に取付けられる或いはヘッドライナー15に付着さ
れることが出来る金属フォイル17へ取付けられることが好ましい。金属被覆は、アルミ
ニュームフォイルのような薄くフレキシブルな金属であればよく、より好ましくは、フレ
キシブルプラスチック−金属複合物である。車両のヘッドライナー15は、通常、工場で
フロント又はリヤーウインドウを介して取付けられる別部品である。このヘッドライナー
は、それと車両のルーフとの間のコンポーネントへのサービスのために全体的に或いは部
分的に除去されることが出来る。この実施形態において、アンテナモジュールは、接地面
16、パッシベーション材料22、種々のアンテナのアレイ18、コネクタ28及びケー
ブル21よりなることが好ましい。アンテナモジュールは、接着剤やスナップコネクタ(
これらの両者は、一般的に、自動車の製造において共通に使用される)で、或いは螺子、
ストラップ、リベット、ボルト等又はこれらの組合せのような他の取り付け手段と共に金
属フレームのインテリアに付着されることが出来る。好ましくは、付着手段は、必要なら
ば除去されることが可能であるべきであり、更に、車両が交通事故の巻き込まれた場合、
モジュールが脱落しないように適切な接着を提供するべきである。
ルーフの構造部材が金属である場合、アンテナモジュール24は、車両の金属ルーフの
外表面12に設置され且つ接着剤、スナップコネクタ、螺子、ストラップ、リベット、ボ
ルト等或いはそれらの組合せのような適切な取り付け手段によってその外表面に固定され
るのが好ましい。次に、誘電体カバー26は、車両に滑らかなエアロダイナミックエクス
テリアと与えるように車両の外側からアンテナモジュール24上に設置されるのが好まし
い。この誘電体カバーは、適切な取り付け手段を使用して所定位置に固定されるのが好ま
しい。或いは、誘電体カバーは、アンテナユニット自体の一部を形成しても良く、従って
、アンテナユニット24が車両に設置されると同時に設置されることが出来る。
外表面12に設置され且つ接着剤、スナップコネクタ、螺子、ストラップ、リベット、ボ
ルト等或いはそれらの組合せのような適切な取り付け手段によってその外表面に固定され
るのが好ましい。次に、誘電体カバー26は、車両に滑らかなエアロダイナミックエクス
テリアと与えるように車両の外側からアンテナモジュール24上に設置されるのが好まし
い。この誘電体カバーは、適切な取り付け手段を使用して所定位置に固定されるのが好ま
しい。或いは、誘電体カバーは、アンテナユニット自体の一部を形成しても良く、従って
、アンテナユニット24が車両に設置されると同時に設置されることが出来る。
アンテナモジュール24の好適な位置は、車両の乗員コンパートメントの上である。し
かしながら、アンテナモジュールは、車両のいずれかの便利な表面上に位置されてもよい
。例えば、車両が飛行機や飛行船の場合、このアンテナモジュールは、車両の乗員、運送
貨物或いはエンジンコンパートメントの下方に位置されることが出来る。
かしながら、アンテナモジュールは、車両のいずれかの便利な表面上に位置されてもよい
。例えば、車両が飛行機や飛行船の場合、このアンテナモジュールは、車両の乗員、運送
貨物或いはエンジンコンパートメントの下方に位置されることが出来る。
所定の好適な実施形態に関連して本発明を記述したが、当業者にとって変更が己ずと連
想されることは確かである。本発明は、添付の特許請求の範囲で特に要求されていること
を除いて、ここで開示の実施形態に限定されない。
想されることは確かである。本発明は、添付の特許請求の範囲で特に要求されていること
を除いて、ここで開示の実施形態に限定されない。
Claims (34)
- 薄いアンテナモジュールを車両へ組み込む方法であって、前記アンテナモジュールが上
に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を有する高インピーダンス表面を備え、前記
方法が、
前記車両のコンパートメントに隣接して配置された導体層と誘電体層との間に前記薄い
アンテナモジュールを挿入するステップと、
前記高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を前記車両の
受信機へ接続するステップと、
を備える薄いアンテナモジュールの車両への組込み方法。 - 前記導体層は、前記車両の構造部品の一部である、請求項1に記載の方法。
- 前記構造部品は、前記車両のルーフの少なくとも一部を形成する、請求項2に記載の方
法。 - 前記構造部品は、前記車両の金属ルーフを形成する、請求項2に記載の方法。
- 前記導体層は、前記車両の非構造部品である、請求項1に記載の方法。
- 前記非構造部品は、前記車両中にヘッドライナーによって所定位置に取付け又は固定さ
れた薄い導体層である、請求項5に記載の方法。 - 前記薄い導体層は、金属箔材料である、請求項6に記載の方法。
- 前記誘電体層は、前記車両の構造部品の一部である、請求項1に記載の方法。
- 前記構造部品は、前記車両のルーフの少なくとも一部を形成する、請求項8に記載の方
法。 - 前記構造部品は、前記車両の金属ルーフを形成する、請求項8に記載の方法。
- 前記誘電体層は、前記車両の非構造部品の一部である、請求項1に記載の方法。
- 前記非構造部品は、前記車両のエクステリア表面上の前記アンテナモジュール上の所定
の位置に取付け又は固定された薄い誘電体層である、請求項11に記載の方法。 - 車両に取付けられるアンテナであって、前記アンテナが、
(a)前記車両の構造部分によって形成される接地面と、
(b)前記車両の構造部分によって形成される前記接地面上に取付けられる高インピー
ダンス表面と、を備え、前記高インピーダンス表面が、
(1)誘電体材料の少なくとも一つの層と、
(2)アレイ状に配設され、且つ前記誘電体材料の少なくとも一つの層の一つの面に
隣接して配置された複数の導体素子と、
(3)前記誘電体材料の少なくとも一つの層の他の面に隣接して配置された接地面層
と、を備え、
前記アンテナが、
(c)アレイ状に配設された前記複数の導体素子に隣接して前記高インピーダンス表面
上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を備え、前記少なくとも一つのアンテナ素
子が前記複数の導体素子に隣接して前記高インピーダンス表面に配置されると、前記アン
テナ素子が前記アレイに平行な少なくとも一つの主軸を有する、アンテナ。 - 前記高インピーダンス表面と前記少なくとも一つのアンテナは、前記車両の構造部分に
よって形成される前記接地面上にユニットとして設置されるモジュールとしてパッケージ
化される、請求項13に記載のアンテナ。 - 車両に取付けられるアンテナであって、前記アンテナが、
(a)前記車両の一部を形成する一枚の誘電体材料と、
(b)前記車両のヘッドライナーに隣接して配置される接地面シートと、を備え、前記
ヘッドライナーが前記一枚の誘電体材料と向い合う関係で前記車両に配置され、
(c)高インピーダンス表面を備え、前記高インピーダンス表面が、
(1)誘電体材料の少なくとも一つの層と、
(2)アレイ状に配設され、且つ前記誘電体材料の少なくとも一つの層の一つの面に
隣接して配置された複数の導体素子と、
(3)前記誘電体材料の少なくとも一つの層の他の面に隣接して配置された接地面層
と、を備え、前記アンテナが、
(d)前記複数の誘電体要素に隣接して前記高インピーダンス表面上に配置された少な
くとも一つのアンテナ素子を備え、
(e)前記高インピーダンス表面は、前記高インピーダンス表面の前記複数の導体素子
と、その上の配置された前記少なくとも一つのアンテナ素子とが、前記車両の一部を形成
する前記一枚の誘電体材料と向い合うように前記一枚の誘電材料と前記接地面シートとの
間に配置される、アンテナ。 - 前記高インピーダンス表面と前記少なくとも一つのアンテナが、前記接地面シートと前
記一枚の誘電体材料との間にユニットとして設置されるモジュールとしてパッケージ化さ
れる、請求項15に記載のアンテナ。 - 車両に取付けられるアンテナであって、前記アンテナが、
(a)前記車両の構造部分によって形成される接地面に隣接して取付けられるのに適す
る高インピーダンス表面を備え、前記高インピーダンス表面が、
(1)誘電体材料の少なくとも一つの層と、
(2)アレイ状に配設され、且つ前記誘電体材料の少なくとも一つの層の一つの面に
隣接して配置された複数の導体素子と、
(3)前記誘電体材料の少なくとも一つの層の他の面に隣接して配置された接地面層
と、を備え、前記アンテナが、
(b)アレイ状に配設された前記複数の導体素子に隣接して前記高インピーダンス表面
上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を備え、前記少なくとも一つのアンテナ素
子が前記複数の導体素子に隣接して前記高インピーダンス表面上に配置されると、前記ア
ンテナ素子が前記アレイに平行な少なくとも一つの主軸を有し、前記アンテナが
(c)前記アンテナからのRFを結合するためのコネクタを備える、アンテナ。 - アクティブコンポーネントを更に備え、前記コネクタが前記アクティブコンポーネント
にDC源を連結する、請求項17に記載のアンテナ。 - 前記高インピーダンス表面と前記少なくとも一つのアンテナとは、前記高インピーダン
ス表面の接地面層が前記車両の構造部分によって形成される接地面と協働するように、前
記車両の構造部分によって形成される前記接地面上にユニットとして設置されるのに適す
るモジュールとしてパッケージ化される、請求項17に記載のアンテナ。 - 前記高インピーダンス表面と前記少なくとも一つのアンテナとは、前記車両の構造部分
に隣接してユニットとして設置されるのに適するアンテナモジュールとしてパッケージ化
される、請求項17に記載のアンテナ。 - 前記アンテナモジュールは、前記車両の構造部分によって又は隣接して形成される接地
面と協働する、前記高インピーダンス表面の前記接地面層を有する前記車両の前記構造部
分に隣接してユニットとして設置されるのに適する、請求項20に記載のアンテナ。 - 車両のエクステリア上にアンテナモジュールを組み込む方法であって、前記アンテナモ
ジュールは、上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を有するパッシベーション材
料を含み、前記方法が
前記車両の乗員コンパートメント上に位置される導体層と誘電体層との間に前記アンテ
ナモジュールを挿入するステップを備え、前記アンテナが前記乗員コンパートメントを通
過しない方向に放射を受信するように前記アンテナモジュールが前記導体層に対して配設
され、
前記高インピーダンス表面上に配置された少なくとも一つのアンテナ素子を前記車両中
の受信機に接続するステップと、を備える、アンテナモジュールの車両エクステリアへの
組込み方法。 - 前記導体層が、前記車両の構造部品の一部である、請求項22に記載の方法。
- 前記構造部品が前記車両のルーフの少なくとも一部を形成する、請求項23に記載の方
法。 - 前記構造部品が前記車両の金属ルーフを形成する、請求項23に記載の方法。
- 前記導体層が前記車両の非構造部品である、請求項22に記載の方法。
- 前記非構造部品が、前記車両中のヘッドライナーによって所定位置に取り付け又は固定
された導体層である、請求項26に記載の方法。 - 前記導体層が、金属箔材料である、請求項27に記載の方法。
- 前記誘電体層が前記車両の構造部品の一部である、請求項22に記載の方法。
- 前記構造部品は、前記車両のルーフの少なくとも一部を形成する、請求項29に記載の
方法。 - 前記構造部品が、前記車両の金属ルーフを形成する、請求項29に記載の方法。
- 前記誘電体層が、前記車両の非構造部品の一部である、請求項22に記載の方法。
- 前記パッシベーション材料が、接地面に隣接して金属プレートのアレイによって形成さ
れた高インピーダンス表面である、請求項22に記載の方法。 - 前記パッシベーション材料は、高減衰材料であり、前記高減衰材料の誘電率の虚数部が
前記誘電率の真数部と等しいか又はそれより大きい、請求項22に記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US09/905,757 US6441792B1 (en) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | Low-profile, multi-antenna module, and method of integration into a vehicle |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
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JP2003513084A Expired - Fee Related JP4185453B2 (ja) | 2001-07-13 | 2002-07-11 | 低プロファイルマルチアンテナモジュール及び車両への組込み方法 |
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---|---|
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