JP2008519496A - ワイヤレス通信装置のアンテナの実現のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 ワイヤレス通信装置は、絶縁媒体（６０３）によって分離された２つの導電性素子（６０１／６０２）を有するように構成される。一方の導電性素子（６０２）は接地面であり、他方はマイクロストリップライン（６０１）である。接地面（６０２）には、端部に近接する曲げ（６４４）が形成される。マイクロストリップラインおよび接地面は、マイクロストリップラインの長さに沿って変化する特性インピーダンスを示す。接地面（６０２）からのマイクロストリップライン（６０１）の分離距離は、マイクロストリップラインの共振周波数を減少するように変化される。
【選択図】 図６ｇ

Description

本出願は、ワイヤレス通信装置のアンテナの実現のための装置および方法の名称で２００４年１０月２９日に提出された米国仮出願番号６０／６２３，６５５号、およびワイヤレス通信装置のアンテナの実現のための装置および方法の名称の米国出願番号１１／２５４，４３２号の利益を主張するものであり、これらの出願は、引用することによって全体が含まれるものである。

関連出願に対するクロスリファレンス
本出願は、一般に譲渡された特許出願に関し、これらは、引用することによってここに含まれる。
特許または出願番号 提出日 発行日 弁護士ドケットＮｏ．
10/770,540 2004年2月2日 SMU-001
6,839,028 2002年8月9日 2005年1月4日 ＜xxx＞

本発明は、ワイヤレス通信装置およびそれに類するものに使用することができるコンパクトサイズのマイクロストリップアンテナを提供する装置および方法に関する。

セルラー(cellular)電話、通行料金−ナンバープレートリーダー（Toll-tag reader）、識別カードリーダー、在庫のアイテムをスキャンする装置のようなコンパクトまたはポータブルなＲＦ通信装置の広範の使用は、高効率でありかつコンパクトなサイズであるアンテナの使用に強い関心をもたらすことになった。モバイルセルラー電話装置の初期の実現は、ランチボックスサイズすなわち大きなものであり、自動車の交流電源やバッテリーによって提供されるような実質的な電力源を概して必要とする電力レベルであった。しかしながら、セルラー技術は、サイズおよび電力要求の縮小と並行して進化し、セルラー電話機および他のポータブル通信装置は、人の手のひらに容易に収まるのに十分なくらい小さくなり、小さな内部の充電可能なバッテリーから実用上の期間動作することが可能である。同様に、在庫のタグ付けされたアイテムを認識するスキャナは、非常にコンパクトでありかつポータブルになってきた。

ラジオおよび関連した遠距離通信技術の長年の開発で、多くのアンテナの構成が開発されてきた。アンテナは、回路の導体に流れるＲＦ（ラジオ周波数）エネルギーを空間を自由に伝播することができる放射された形に変換するように構成された回路素子である。アンテナは、同一の物理的な形状が実質的に同様の特徴の放射を送信するだけでなくこれを受信するという相互性質を表す。

基本的なアンテナの構成は、ダイポールであり、これは導電性ラインであり、双方の端部で絶縁され、必ずしもその中心ではなくその近辺でＲＦ電力源に結合される。モノポールアンテナは、ダイポールアンテナの変形であり、なくなったダイポールの半分を機能的に置き換える同じ電磁界を提供するように構成された導電面に近接したダイポールの半分からなる。ダイポールに代わるものは、導電性のワイヤのループであり、またワイヤ端部に結合されたＲＦ電力源から給電される。

これらのアンテナの構成の更なる変形は、指向性のある反射型の導電性素子の追加を含み、この素子は、アンテナ、放射されたビームをフォーカスするための放物線状の導電性面、導波管ターミネーション形状、マイクロストリップラインおよびこれらの手法の組合せからの放射信号に指向性を与える。

デザインの観点から、アンテナには、通信装置で使用する実用的な回路素子であるための幾つかの特性を示すことが要求される。１つの特性は、合理的な“ゲイン（利得）”を示すことであり、これは、放射の指向性および効率(efficiency)に関係する。指向性は、送信および受信する特性の方向性の変化に属するものである。相対的に無指向性の送信およぶ受信の特性は、ポータブル通信装置において望まれることがあり、このことは、通信中にユーザが装置を特定の方向に指向を維持させる必要をなくす。小さな大ポールおよびループアンテナは、本質的に無指向性の送信および受信する特性を実質的に表す。

効率は、アンテナに供給された全電力と比較して放射された電力の一部分に属するものであり、その一部は、導電性素子の抵抗と誘電性媒体における損失である。高い効率の必要性は、より小さなバッテリーおよびより小さな電力処理回路素子の使用に関係され、これにより発生されなければならないＲＦ電力量が削減され得る。バッテリーは、かなりのコストおよびサイズをセルラー電話機の設計に寄与させるため、効率は重要である。

関心のある他の特性は、アンテナの入力インピーダンスである。これは、電流に対する電圧の比に属し、アンテナの端子に与えられるあらゆる位相差を含み、アンテナへの効果的な電力の結合のために含まれるであろう追加の回路部品の必要の可能性に影響を与える。アンテナの帯域幅は、周波数の範囲上の性質の変化に帰属し、意図された使用に割り当て可能な特定の周波数帯域でのアンテナの有用性を示す。アンテナの帯域幅は、ポータブル通信装置において使用が意図されたアンテナの重要な特性であり、なぜなら、割り当てられた周波数帯域は、通常の送信周波数の６％−８％またはそれ以上の帯域をもつことがしばしばあり得るためである。アンテナの帯域幅は、波長よりも相対的に小さなアンテナにおいて特に重要であり、なぜなら、概してそのような相対的に小さなアンテナは効率が低くなるためである。

セルラー電話機のサイズが小さくなるにつれ、アンテナのサイズもまた小さくなってきている。初期のセルラー電話機は、約１／４波長の長さのモノポールアンテナを利用し、使用しないときに通信装置のボディ内に収容することができるものもあった。セルラー通信用の現在の周波数帯域は約１および２ＧＨｚであるため、伸張されたモノポールアンテナの対応する長さは、それぞれ約３．２または１．６インチである。これは、いくつかの初期のポータブル電話機にとって実用的な配列であったが、市場の継続的な圧力は、もっと小さなサイズのアンテナをもつ製品に対する長所を提供することである。

マイクロストリップアンテナは、導電性の面上に提供された絶縁基板上の導電性ストリップから構成され、これは、モノポールアンテナのような電話機の端部から突出する機械的な構造を持たないため、アンテナのサイズを減少する上で重要なステップである。マイクロストリップアンテナは、良好な送信および受信の特性を妥協することなく、体積をほとんど要求しない電話機の面上に効率的に層構造され得る。それにもかかわらず、導電層の長さは、入力インピーダンス、アンテナゲイン、帯域幅、あるいは設計に要求される他のパラメータによって測定される合理的なアンテナの性能を達成するため、１／４波長のオーダーであることが要求され続けている。マイクロストリップの長さは、セルラー電話機が減少され続けるため、限界にきている。一般に、大部分のアンテナは、サイズが送信または受信信号の１／４波長よりも実質的に小さいとき、性能において妥協を示している。

モノポールやマイクロストリップのアンテナを含む電話機は、米国特許第６，６３３，２６２号（ショウジ等）、６，６２８，２４１号（フクシマ等）、６，２８１，８４７号（リー）に開示され、これらは引用することでここに含まれる。

セルラー電話機の広汎な利用で、新しい特性、特定吸収率（specific absorption rate(SAR)）が非常に重要なパラメータになってきている。ＳＡＲは、セルラー電話機の送信動作中に頭の隣接する組織において吸収される電力に属するものである。ＳＡＲは、セルラー通信に使用される周波数での生物学的な原点の組織内へのＲＦ放射の連続的な深い浸透の結果として、頭部の組織の長期間の露出についての認知されたリスクを表すものである。従って、ＳＡＲはできるだけ減少されることが望ましい。ＳＡＲは、既に日本や韓国などの国々において販売されるセルラー装置に課された特性または指標であり、ＳＡＲはまた、米国内で販売される装置に課されるようになるかもしれない。コンパクトでありかつポータブルな送信機の一般的な使用が広汎になるにつれ、個人に吸収される放射は、より大きな関心と心配の問題になるであろう。

ＳＡＲを制限するために採り得る設計の指示または問題は、送信電力の削減であり、これは、電話機や他の送信装置の有用な範囲を制限するため好ましくない。ＲＦエネルギーへの人体の露出を減少させるように人の頭や他の部分から遠くにアンテナを位置することは、セルラー電話機や他のポータブルまたはコンパクト製品にとっての市場の問題を提起する。アンテナ効率を増加することは、より少ない電力で電話機や他の通信装置を動作させるが、これは、やがて小さなアンテナへの設計変更となり、アンテナの構成およびその隣接する構造をおそらく変更し、アンテナの放射パターンおよびアンテナのゲイン、サイズ、あるいは入力インピーダンスなどのアンテナの属性に悪影響を与えることなくユーザの東部や他の人体部分に近傍するニアフィールド（近距離）放射の強度を減少させる。

マイクロストリップアンテナを特にセルラー電話機のアンテナの使用に適合させるための広範囲な研究が成されてきた。これは、主に導電性の接地面が接地面の背面のニアフィールドエリアの電磁放射を部分的にシールドし得ることであり、それは、ユーザの頭部が位置されやすいところである。接地面のサイズが減少されるにつれ、接地面の第２の面でのニアフィールドの減少の効果がそれに相応して減少される。マイクロストリップアンテナのサイズ減少の一般的な技術は、ＰＩＦＡ（プレーナーインバーテッドＦ−アンテナ）のように放射するパッチと接地面を接続する薄い垂直方向の導体を使用することである。しかしながら、上記したように、アンテナのサイズは、アンテナの性能を妥協することなくしてあるレベルを超えて減少されてきていない。多くの実用上のアプリケーションにおいて、セルラー電話機にあるように、このような制限されたサイズの減少は十分ではない。

従って、従来の技術には、ポータブルまたはコンパクトな通信装置で使うことができ、１／４波長よりかなり小さいサイズで構成することができ、より長いアンテナの電気的特性、入力インピーダンス、ゲインおよび効率を維持するアンテナを構成する新しい方法および装置の必要性がある。このようなアンテナは、帯域幅の６％−８％またはそれ以上に範囲を広げる周波数範囲で動作可能である。さらに、新しいアンテナの構成は、装置の意図された動作中に露出されやすい頭部の隣接する組織や近傍の取り囲む表面において電磁エネルギーの吸収について減少されたＳＡＲを示す。

発明の概要

本発明の１つもしくはそれ以上の態様において、ワイヤレス通信装置は、絶縁媒体によって分離された少なくとも２つの導電性素子を有するアンテナを含むことができる。アンテナは、マイクロストリップラインとして構成され、マイクロストリップの長さに沿って変化し得る特性インピーダンスを有する導電性ストリップである。導電性素子の分離距離(separation distance)は、マイクロストリップラインの特性インピーダンスの対応する変化を生成するようにマイクロストリップラインに沿う少なくとも１つの位置で変化される。導電性素子の分離距離の変化は、急激であってもよいし、あるいは急激でなくてもよく、アンテナの電気的な共振周波数を生成し、これは、導電性素子の分離距離が均一に構成された同一の長さのアンテナの共振周波数よりも低い。

ある実施例において、前記導電性素子の１つは、好ましくは、接地面（グランドプレーン）として構成され、他方の前記導電性素子は、絶縁媒体によって接地面から分離されたマイクロストリップラインとして構成される。

ある実施例において、導電性素子の分離距離の変化は、急になるように構成され、マイクロストリップラインの局所的な特性インピーダンスの急な変化を生成する。さらなる実施例において、導電性ストリップは、ある点を除いて接地面から絶縁される。好ましくは、導電性ストリップは、一方の端部で接地面に短絡され、導電性ストリップの他方の端部がオープンにされる。

ある実施例において、接地面には、エッジに近接する曲げが形成される。好ましくは、曲げは、角張った曲げ(angular bend)である。更なる実施例において、接地面の曲げは、実質的に直角である。更なる実施例において、接地面は、直角よりも大きいまたは小さい角度で曲げられる。更なる実施例において、曲げは実質的にまっすぐなラインに沿って形成される。更なる実施例において、ギャップは、他方の導電性素子の端部と接地面の曲げの間に形成される。

ある実施例において、導電性素子の分離距離に少なくとも１つの変化を有するマイクロストリップラインとして構成されたアンテナの長さは、均一な導電性素子の分離距離を有するアンテナよりも短い。高効率で放射するアンテナは、一般に、一方の端部がオープンであり他方の端部が接地基準にショートされた、送信または受信される信号の１／４波長、両端がオープンの１／２波長におおよそ対応する長さを有するように構成される。アンテナは、１／４波長または１／２波長と比較して短い長さで形成することができるが、通常、端子に供給された全ての電力に対する放射された電力の比によって測定されるアンテナの効率は、１／４波長よりも実質的に短いアンテナの長さでは急激に減少する。短いアンテナのアンテナ性能のこのような急激な低下は、ここに開示された発明によって回避することができる。

更なる実施例において、アンテナは、絶縁媒体によって分離された少なくとも２つの導電性素子を有するマイクロストリップラインとして構成され、一方の導電性素子は、第１の面、第２の面および少なくとも１つのエッジを有する接地面として構成され、他方の導電性素子は、上記第１の面上の第１のマイクロストリップラインとして構成される。ある実施例において、接地面は、エッジに近接する曲げを含む。好ましくは、曲げは、角張った曲げである。好ましくは、アンテナは、第１および第２の端部を有する第３の導電性素子を含み、第２の面上の第２のマイクロストリップラインとして構成され、約１／４波長の奇数倍である実効的な電気的長さを有する。好ましくは、第３の導電性素子は、約１／４波長である実効的な電気的長さを有する。ある実施例において、第３の導電性素子は、接地面の曲げ部に近接して横たわる部分を有する曲げを含むことができる。好ましくは、第３の導電性素子の曲げは、角張った曲げである。複数の波長のアンテナは、放射することができるが、それらの大きなサイズおよび低い効率のため、あるアプリケーションにおいてあまり有用ではない。第２のマイクロストリップラインを形成するストリップの一方の端部は、好ましくはオープンであり（開いており）、接地面のエッジに近接して横たわるように構成され、第２のマイクロストリップラインの他方の端部は、接地面に短絡される。第３の導電性素子は、接地面の第２の側上の第２のマイクロストリップラインとして構成され、第２のマイクロストリップラインの長さに沿って変化する特性インピーダンスを有する。従って、１／４波長伝送ラインのおおよそのインピーダンス反転特性を認識することで、第２のマイクロストリップラインは、接地面の第１の側の電流が接地面のエッジで接地面の第２の面に流れるのを抑制するように動作する長さを有するように構成され得る。

更なる実施例において、第２のマイクロストリップラインは、前記分離距離に少なくとも１つの変化で接地面の第２の側から分離される。マイクロストリップラインに沿う少なくとも１つの位置での分離距離の変化は、急激であることができ、かつ第２のマイクロストリップラインに、接地面からの均一な分離距離を有するマイクロストリップラインよりも低い共振周波数を引き起こす。従って、前記第２のマイクロストリップラインの長さは、曲げ部分を持つことができるが、接地面からの均一な分離よりを有するマイクロストリップラインよりも実質的に短くなり得る。好ましくは、曲げられた部分は、エッジに近接する。好ましくは、効果的なアンテナの動作として、接地面から第２のマイクロストリップラインの前記分離距離に少なくとも２つの変化が望ましい。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、接地面から前記第２のマイクロストリップラインの前記分離距離の変化は、急激である。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、第２のマイクロストリップラインは、曲げられた端部を有するように構成され、接地面は、曲げられたエッジを持つように構成される。第２のマイクロストリップラインの曲げられた端部は、好ましくは、オープンであり（開いており）、接地面の曲げられたエッジに近接して横たわるように構成される。更なる実施例において、接地面は、曲げられたエッジに沿って曲げられた部分を含むことができる。第２のマイクロストリップラインは、曲げが曲げられたエッジに沿って形成されたところに曲げられた部分を含むことができる。好ましくは、曲げは、角張った曲げである。第２のマイクロストリップラインの他の端部は、接地面にショートされる。従って、第２のマイクロストリップラインは、接地面の第１の側の電流が接地面の曲げられたエッジ上で接地面の第２の側に流れるのを抑制するべく動作されるように構成され得る。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、減衰磁気媒体(lossy magnetic medium)は、接地面の第２の側の一部または全て、および第２のマイクロストリップラインの一部または全てに取り付けることができる。減衰磁気媒体は、エッジ上の接地面の第１の側から接地面の第２の側に流れるＲＦ電流の結果である放射されたニアフィールドを吸収するメカニズムを提供することができ、これによりＳＡＲを減少する。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、マイクロストリップアンテナは、接地面のエッジ付近の導電性表面を延在し、かつエッジから絶縁された状態にすることによって、接地面の２つの側に位置するように構成される。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、方法は、少なくとも２つの導電性素子を有するワイヤレス通信装置のためのアンテナを形成し、絶縁媒体によって導電性素子を分離し、これにより長さに沿って変化し得る特性インピーダンスを有するマイクロストリップラインを提供することを含む。導電性素子の分離距離は、マイクロストリップ伝送ラインの沿う少なくとも１つの位置で急激にあるいは徐々に変化することができ、マイクロストリップラインの特性インピーダンスに対応する変化を生成する。この導体間隔の変化は、アンテナの電気的な共振周波数を生成し、これは、接地面から均一な導電性素子の分離距離で構成された同一の長さのアンテナの共振周波数よりも低い。好ましくは、効果的なアンテナの動作のため、分離距離に少なくとも２つの変化が望ましい。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、方法は、少なくとも２つの導電性素子を有するワイヤレス通信装置のためのアンテナを形成し、絶縁媒体によって導電性素子を分離し、これにより長さに沿って変化し得る特性インピーダンスを有するマイクロストリップラインを提供し、エッジに近接する曲げを有する接地面を導電性素子として形成することを含む。好ましくは、方法は、角張った曲げとして曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、接地面に実質的に直角である曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、直角よりも大きいまたは小さい角度で接地面に曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、実質的に真っ直ぐなラインに沿って曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、他の導電性素子の端部と接地面の曲げとの間にギャップを形成することを含む。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、方法は、絶縁媒体によって分離された少なくとも２つの導電性素子を有するアンテナを形成し、第１および第２の側と少なくとも１つのエッジを有する接地面としての１つの導電性素子を形成し、第１の側上に第１のマイクロストリップとして他の導電性素子を形成し、他の導電性素子との間には絶縁基板があることを含む。方法は、好ましくは、１／４波長の奇数倍である実効的な長さを有する第２の側上に第２のマイクロストリップラインとして第１および第２の端部を有する第３の導電性素子を形成することを含む。方法は、好ましくは、１／４波長である実効的な長さを有する第３の導電性素子を形成することを含む。第２のマイクロストリップラインの第１の端部は好ましくはオープンであり、接地面のエッジに近接し、第２のマイクロストリップラインの第２の端部は、接地面に短絡され、接地面の第１の側の電流が接地面のエッジ上の接地面の第２の側に流れることを妨害させる。ある実施例では、方法は、接地面のエッジに近接して曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、エッジに近接して第３の導電性素子に曲げを形成することを含む。好ましくは、方法は、角張った曲げとして第３の導電性素子に曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、実質的に直角でエッジに近接して第３の導電性素子に曲げを形成することを含む。更なる実施例において、方法は、直角よりも実質的に大きいまたは小さい角度でエッジに近接して第３の導電性素子に曲げを形成することを含む。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、方法は、第２のマイクロストリップラインの導電性素子の分離距離を形成するものであり、均一な導電性素子の分離距離を有するマイクロストリップ伝送ラインよりも短い長さを有するように構成するため、第２のマイクロストリップ伝送ラインに沿う少なくとも１つの位置で急激なあるいは緩やかな分離距離の変化を有する。好ましくは、効率よいアンテナの動作のため、分離距離に少なくとも２つの変化が望ましい。

本発明の１つもしくはそれ以上の態様によれば、方法は、接地面の第２の側の一部または全体と第２のマイクロストリップラインの一部または全体に減衰性の磁気媒体を与え、エッジ上の接地面の第１の側から接地面の第２の側に流れるＲＦ電流の結果である放射された近距離フィールドを吸収するメカニズムを提供するようにし、これによりＳＡＲを減少させる。

好ましい実施例の使用および作成が以下に詳細に説明される。しかしながら、本発明は、広範な変形に具現化され得る多くの適用可能な発明の概念を提供することに留意されるべきである。ここに説明される具体的な実施例は、本発明を使用し作成するための具体的な方法の単なる例示であり、本発明の範囲を制限するものではない。

図面の参照において、同種の記号標記は同種の素子を示し、また同じ最後の２つの数字で終わる番号も同様である。最初に図１を参照すると、従来のモノポールアンテナ１００が例示されている。モノポールアンテナ１００は、接地面（ground plane）１０２上に延びる導電性ワイヤ１０１を含む。モノポールアンテナは、接地面１０２の開口１２５を介してＲＦ電力源（図示しない）により給電点１２０から給電される。モノポールアンテナ１００は、接地面１０２上に距離Ｌだけ延び、典型的に送信または受信する周波数の１／４波長である。接地面１０２は、おおよそ波長の１／２またはそれ以上のオーダーの幅Ｗを有する。

導電性ワイヤ１０１のＲＦ電流１７３は、接地面１０２の上面（トップサイド）に電荷の流れを生じさせ、導電性ワイヤ１０１の電流の接地面１０２上に部分的にミラーのイメージを生じさせる。ミラーのようにされた電流は、長さ２Ｌのダイポールアンテナの効果を生成する。接地面の幅Ｗは、放射される信号の波長よりずっと大きいことが理想的だが、実用上の幅Ｗは、波長と同等またはそれよりも短い。

導電性ワイヤ１０１のＲＦ電流１７３によって接地面１０２の上面側に引き起こされた電流１７４は、接地面１０２のエッジで導電性に不連続または切れ目に遭遇する。その結果は、接地面１０２のエッジ上を流れる電流１７５と、接地面１０２の背面を流れる電流１７６とを引き起こす。

通常、接地面１０２は、接地面１０２の背面に直面する領域に、導電性ワイヤ１０１によって引き起こされた電磁場(electromagnetic field)をシールドする効果を提供することが期待される。しかしながら、その制限された幅Ｗと交差する方向の制限された寸法の結果として、上記したように接地面１０２の背面に誘発された電流は、接地面１０２の背面に直面する領域への近距離の放射源として働く。

もし、このようなアンテナの構成が人の頭部に近接して置かれたならば、実質的な電磁ニアフィールドがＲＦ電流１７６のような背面の電流によって頭部に結合されるであろう。従って、この従来のアンテナの欠点は、接地面１０２上に延在する導電性の放射するワイヤに要求される実質的な長さと、アンテナシステムの背面または裏面に形成される実質的な電磁ニアフィールドとを含んでいる。

次に、図２は、共に係属中の特許出願第１０／２１４、７４６号、２００２年８月９日に提出されたマイクロストリップアンテナ２００を例示し、これは参照によってここに含まれる。マイクロストリップアンテナ２００は、絶縁基板２０３によって接地面２０２から分離された導電性の放射するストリップ２０１を含む。導電性の放射するストリップ２０１は、給電点２２０でＲＦ電力源（図示しない）によって給電され、給電点２２０は、好ましくは、要求されるアンテナのインピーダンスを得るため放射するストリップ２０１に対して中心からずれて（オフセンター）で結合され、さらに、通常は、図１に例示された構成と同様の手法で接地面２０２の開口２２５を介して接地面２０２の背面のＲＦ電力源に結合され得る。導電性の放射するストリップ２０１の中心は、図２において破線のラベルｃｌ（中心線）で示されている。接地面２０２の背面の給電点２２０との結合は、接地面にグランドされたフランジを有する同軸コネクタ（図示しない）で成すことができる。

導電性の放射するストリップ２０１の長さＬは、通常、放射される信号の１／２波長程度かそれよりも幾分小さい。しかしながら、導電性の放射するストリップ２０１の幅の不連続は、図には等しくない幅Ｗ１とＷ２によって例示されているが、放射するストリップを形成するストリップラインの特性インピーダンスにおいて対応する不連続を提供し、１／２波長よりも実質的に小さい長さＬを有するが、１／２波長に非常に近い長さを有するアンテナの特性を有するアンテナを生成する。

放射するストリップ２０１のより短い長さに適応するようにストリップラインの特性インピーダンスの実質的な不連続を形成するため、幅Ｗ１と幅Ｗ２の実質的な差が利用される。下層にある接地面２０２からの分離よりもかなり大きな幅を有するストリップラインは、その幅に対する接地面２０２からの分離距離の比におおよそ比例する特性インピーダンスを示す。ストリップライン幅の実質的な不連続は、従って、特性インピーダンスの実質的な不連続を生成する。これらの不連続は、図２に例示されたエッジ２３３、および２３４のような放射するストリップ２０１の長いエッジになる。導電性の放射するストリップ２０１の開いているエッジ２３１および２３２の等価な磁気電流は、概してエッジ２３３および２３４と反対方向に電流を導き、これは、伝送損失がおおよそ等しい状態にある間、放射されるフィールドへの寄与をほとんど生じさせない。フィールドキャンセル効果は、アンテナの構成の効率を減少させ、アンテナ性能を妥協することなく放射される信号の１／２波長と比較して短い長さを持つアンテナを作る機会を制限することになる。

図３ａを参照すると、ここに例示するものは、本発明の原理に従い構成された、導電性の放射するストリップ３０１の接地面からの分離距離の不連続を有するマイクロストリップアンテナ３００ａのエッジから見た図（エッジビュー）である。マイクロストリップアンテナ３００ａは、マイクロストリップラインの形状で導電性の放射するストリップを含み、これは、約１／２波長の実効的な電気的長さを有し、接地面３０２から急激に変化した分離距離を有する。導電性の放射するストリップ３０１は、導電性の接地面３０２から絶縁基板３０３によって分離され、絶縁基板３０３には、導電性の放射するストリップ３０１に適応するようにくぼみ（例えば、溝）が設けられた、変化する厚さを有している。異なるまたは同様の絶縁材料が絶縁基板３０３およびアンテナ（または、後述するようないずれかのアンテナ）を有する伝送ラインの誘電材料に用いることができることが理解されよう。導電性ストリップ３０１は、接地面３０２の開口３２５および絶縁基板３０３を介して、放射するマイクロストリップ３０１への給電点３２０の導体によってＲＦ電力源（図示しない）から給電される。上記図２にで述べたように、給電点３２０は、好ましくはインピーダンス整合のために中心からずれて結合される。接地面３０２に結合されたフランジを有する同軸コネクタ３２９は、給電点３２０への低損失結合を提供するために用いることができる。アンテナ３００ａは、同軸コネクタ３２９を有する放射する素子３０１と結合された同軸伝送ラインを含むけれども、他の伝送ラインのタイプもまたこのような“ツインリード（twin lead:並行な導体ライン）のアンテナ（または後述するアンテナ）に、適切な相互接続構成を用いて利用することができることが理解されよう。

接地面上での放射するストリップの不連続な分離距離の例として、０．００８インチおよび０．２５インチの分離が図３ａに示されている。アプリケーションの要求の観点から好ましいより小さな分離距離はできるだけ薄いことであり、好ましいより大きな分離距離は、波長の約０．５％ないし約５％である。もし、より大きな分離距離がより厚くなされるならば、アンテナの帯域幅はより広くなり、アンテナ効率は良くなる。実質的な比を持つ接地面３０２からの分離距離の変化は、導電ストリップ３０１と接地面３０２によって形成されたストリップラインのインピーダンスの大雑把な比例した変化を提供する。ここで説明されたアンテナは、放射する素子の急激および／または緩やかな変化を含むことができ、放射フィールドや他の動作特性を変更するためデザインに含めることができる他の導電性素子を含むことができる。

上述したように、ストリップラインの特性インピーダンスは、接地面からのストリップラインの分離距離に比例して変化する。従って、特性インピーダンスの実質的な変化は、放射するフィールドを反対にしかつキャンセルを有する長い導電通路を取り入れることなく、かつかなりの電力損失を被ることなく達成することができる。結果は、アンテナ性能の妥協がなく、接地面から均一な分離距離で構成されたマイクロストリップアンテナの長さよりも実質的に短くすることができる全体の長さＬを有するマイクロストリップアンテナとなる。接地面からの分離距離に２つまたはそれ以上の変化を含むことで、長さＬは、分離距離の変化なしに構成されたマイクロストリップアンテナの１／４波長の長さよりも実際上小さくなり得る。

図３ｂを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップ３００ｂのエッジから見た図であり、これは、約１／４波長の実効的な電気的長さを有し、接地面３０２から導電性の放射するストリップの不連続な分離距離を有する。図３ａのエレメントと同様の図３ｂのアンテナ３００ｂのエレメントの説明は省略する。図３ａに例示された導電性の放射するストリップ３０１は、約１／２波長の実効的な電気的長さを有し、両端部が開いた状態で示されている。図３ｂに例示される導電性の放射するストリップ３０１は、約１／４波長の実効的な電気的長さを有し、１つの端部が開いており、１つの端部が短絡ストリップ３１１で接地面３０２にショートされている。

この２つのステップのため、１／４波長の電気的長さと同等であり、約０．７５ｃｍ、１．０ｃｍ、および０．７５ｃｍ（全体のマイクロストリップ長さが２．５ｃｍ）のマイクロストリップ部分を持つ図３ｂに示されるマイクロストリップデザインは、誘電材料が約１．０の誘電率を持つとき、約７００ＭＨｚの電気的な共振周波数となる。この周波数で分離距離に変化をもたないマイクロストリップラインアンテナ３００ｂの共振（１／４波長）長さは、約１０．５ｃｍである。このアンテナの好ましい指向のゲインは、約０−２ｄＢｉ、すなわり、基準等方性ラジエーター(reference isotropic radiator)よりも０−２ｄＢ大きいと測定された。

図３ｃを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ３００ｃのエッジから見た図であり、これは、接地面３０２から導電性の放射するストリップ３０１の不連続な分離距離を有する。図３ｃ（および後述する図３ｄの）実施例は、図３ａおよび図３ｂに比べて、サイズの費用はあるけれども、より高い効率もつという長所がある。この実施例は、例えば、大きなアイテムをトラックするのに使用されるＲＦタグにようなサイズがさほど重要とならないアプリケーションにおいて有用である。

図３ａの素子と同様の図３ｃのアンテナの素子の説明は省略する。ここに例示の導電性の放射するストリップ３０１は、約１／２波長の実効的な電気的長さを有し、３５８および３５９で接地面からの分離距離に２つの変化を有することが示されている。本例において、給電点３２０は、接地面から小さな分離距離にあり、導電性の放射するストリップ３０１の端部は、大きな分離距離にある。給電点３２０の位置は、好ましくは、ＲＦ電力源と整合するように必要な給電点のインピーダンスを提供するように放射するストリップ３０１の中心からオフセットされている。接地面３０２に結合されたフランジを有する同軸コネクタ３２９は、給電点３２０に対する低損失結合を提供するために用いることができる。

マイクロストリップライン３０１および接地面３０２は、好ましくは、銅、アルミニウム、銀、または他の適切に良好な導電性の性質を有する材料や合金から構成され、導電性材料の厚さは、典型的に１ｍｉｌのオーダーである。絶縁基板３０３は、好ましくは機械的に適切な誘電体から構成されるが、好ましくは、カリフォルニア ノーウォーク プミスストリート１３５０３、リッチモンドエアクラフトプロダクツから入手可能な、例えばロハセル（Rohacell）５１ＨＦのような発泡体のような約１．０の低い誘電率を有する。高い誘電率を有する誘電体材料の使用は、よりアンテナのサイズを減少させるが、より低い効率をもつアンテナとなる。導電性材料と絶縁材量の多層構造を形成するためのアディティブおよびサブトラクティブリソグラフプロセスを含む一般的な製造技術は、従来より広く知られており、ここでは説明を省略する。

図３ｄを参照すると、ここに例示のものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ３００ｄのエッジから見た図であり、これは、接地面３０２上に分離距離の変化を有する。図３ｄに例示される導電性の放射するストリップ３０１は、約１／４波長の実効的な電気的長さを有し、１つの端部が開いており、１つの端部が短絡ストリップ３１１で接地面３０２にショートされている。図３ａおよび図３ｂの素子と同様の図３ｄのアンテナの残りの素子は説明を省略する。

図４ａを参照すると、例示されているものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ４００ａのエッジから見た図であり、これは、接地面４０２上に４５８および４５９のような分離距離の変化を有する。図３ａに例示されるマイクロストリップアンテナと異なり、図４ａに例示されるアンテナは、平坦な表面４０１を有し、これは、最終的な製品を作成する上での利点になり得る。この場合、組立の利便性のために有用な適切な材料が、空洞（キャビティ）を充填するために用いることができる。さらに、４５８および４５９の分離距離の変化の位置の間にある導電性素子の内側部分は、くぼんだままにされ、非導電性の材料で充填されることができる。図３ａに示された類似の素子に対応する図４ａに例示された他の素子は、説明を省略する。図４ａに例示されたアンテナの電気的な性質は、図３ａに例示されたアンテナの特性と実質的に同様である。この充填の変形は、ここに開示された実施例の他のものにも成すことができる。

図４ｂを参照すると、例示されているものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ４００ｂのエッジから見た図であり、これは、接地面４０２上に４５８および４５９の分離距離の変化と、平坦な表面４０１を有する。図４ａに例示したアンテナと同様に、分離距離の変化４５８、４５９の位置の間の導電性素子の内側部分は、窪んだままにされても良いし、非導電性の材料で充填されてもよい。マイクロストリップアンテナ４００ｂの実効的な電気的長さは、約１／４波長である。短絡ストリップ４１１は、マイクロストリップアンテナ４００ｂの右側の端部を接地面４０２に短絡している。図４ａに示された同様の素子に対応する図４ｂに例示された他の素子の説明は省略する。

図４ｃを参照すると、例示されているものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ４００ｃのエッジから見た図であり、これは、プラスチックや他の誘電材料のような電磁気的に透過な封止体（エンクロージャー）４３７で構成され、アンテナの導電性素子が内側または外側の面に配置されている。好ましくは、封止体は、水蒸気や他の汚染物の進入を防ぐために気密封止される。このコンテナは、テフロン（登録商標）や他の適切な絶縁体のような固体の誘電体材料を含むことができ、あるいは、誘電体発泡体、乾燥した窒素のようなガス、あるいは真空を含むようにしてもよい。図４ａに示された同様の素子に対応する図４ｃに例示された他の素子の説明は省略する。ここに例示された他のアンテナのいずれも電磁気的に透過な封止体で構成することができる。

図５ａを参照すると、例示されているものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ５００ａのエッジから見た図であり、これは、接地面上に分離距離の変化を有し、マイクロストリップアンテナは、接地面５０２の裏面側にマイクロストリップラインとして形成された第２の導電性ストリップ５１０を含み、ストリップ５１０の左側の端部５１１が接地面５０２にショートされ、右側の端部５１２が電気的にオープンであり接地面５０２のエッジ５２３に近接している。第２の導電性ストリップ５１０の長さＬは、好ましくは、伝送される信号の約１／４波長に構成されるが、約１／４波長の奇数倍を用いることができる。

第２の導電性ストリップ５１０は、１／４波長のトランスとして動作し、オープンの端部に非常に大きなインピーダンスを提供する。従って、有限の電圧がオープンの端部に印加されたとき、流れる電流は非常に小さい。

右側のエッジ５２３の周りに導かれる電流は、通常、伝送される信号の周波数でオープン回路に遭遇し、接地面５０２の表側５２２に反射して戻される。これらの電流は、アッセンブリの裏面に有益に出現せず、これにより、人体の頭部にさもなくば結合し得る近距離の電磁気放射に寄与しない。同様に、第３の導電性ストリップが接地面の他のエッジに位置することでき、通常、他のエッジに向けて流れる電流を反射する。第２または第３の導電性ストリップの電流の反射の動作は、導電性の放射するストリップ５０１の不連続な分離距離の性質に依存せず、従って、接地面からの分離距離の変化なしに構成された通常のマイクロストリップアンテナに用いることができる。しかしながら、分離距離に変化を有しない導電性ストリップの長さは、その変化を有するものよりも実質的に長くなる。

図５ｂを参照すると、例示されるものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ５００ｂのエッジから見た図であり、これは、接地面上に分離距離の変化を有し、放射するストリップ５０１の右側の端部を接地面５０２に短絡する短絡ストリップ５１１を有している。マイクロストリップアンテナ５００ｂは、約１／４波長の実効的な電気的長さを有し、接地面５０２の裏面側にマイクロストリップラインとして構成された第２の導電性ストリップ５１０を含み、一方の端部５１１ａが接地面にショートされ、他方の端部が電気的にオープンであり接地面のエッジ５２３に近接している。さらに、第３の導電性ストリップ５１０ａが接地面５０２の裏面側にマイクロストリップラインとして構成され、一方の端部が第２の導電性ストリップ５１０の短絡された端部の近傍に結合され、他方の端部５１２ａは電気的にオープンである。２つの導電性ストリップ５１０、５１０ａは、接地面５０２の裏面側上にＲＦ電流の流れを妨害するように動作する。

図６ａを参照すると、例示されるものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ａのエッジから見た図であり、これは、接地面からの分離距離に変化を有し、マイクロストリップアンテナ６００ａは、第２および第３の導電性ストリップ６１０、６１０ａを含み、各々は、接地面６０２の第２の側に約１／４波長の実効的な電気長さを有し、一方の端部、例えば６１１は、接地面にショートされ、他方の端部、例えば６１２は、電気的にオープンであり、接地面６０２のエッジ、例えば６２３に近接している（図５ａの参照で述べたように）。第２および第３の導電性ストリップ６１０、６１０ａは、絶縁基板、例えば６０３ａによって接地面６０２から分離されている。

第２の導電性ストリップ６１０は、接地面６０２の第２の面から分離距離に変化をもつように構成される。このストリップラインのインピーダンスの変化は、物理的な長さよりも実質的に長い実効的な電気的長さを生成する。従って、第２の導電性ストリップ６１０は、接地面６０２から均一な分離距離を有する導電性ストリップよりも実質的に短い長さＬを有する１／４波長伝送ラインとして構成され得、これにより、接地面６０２の右側のエッジ６２３付近に導かれたＲＦ電流を通常反射して接地面の第１の面上に戻すオープン回路が作られる。

第２の導電性ストリップ６１０のＲＦ電流反射特性は、導電性の放射するストリップ６０１の不連続な分離特性に依存せず、従って、分離距離に変化を有しない通常のマイクロストリップアンテナに使用することができる。さらに、接地面６０２の第２の側から分離距離に変化を有する第３の導電性ストリップは、接地面６０２の他のエッジに位置することができ、当該他のエッジに向かって普通に流れる電流を反射する。

図６ａはまた、接地面６０２の第２の側上に適合された減衰磁気層(lossy magnetic layer)６０５を例示している。減衰磁気層は、接地面６０２の第２の側の一部または全てを覆うことができ、導電性ストリップ６０１の一部または全ては、電流を接地面の第１の側に反射するように動作する。減衰磁気層６０５は、接地面６０２の裏面側に誘発され得るニアフィールド（近距離場）の放射を吸収するためのメカニズムをファーフィールド（遠距離場）の名目上の影響にのみ提供する。従って、ＳＡＲは、アンテナの主な放射特性に実質的に影響を与えることなくさらに減少され得る。セルラー通信に用いられる周波数で好ましく例示される吸収力のある特性をもつ材料は、減衰フェライト材料である。減衰磁気材料の望ましい性質は、吸収力のあるニアフィールド（近距離場）での損失メカニズムを提供するように伝送周波数での透磁率(permeability)の大きな虚の成分と、低い電気的な導電性である。図６ａの実施例についての模範を例示したが、減衰磁気層６０５は、ここに説明された実施例に利用可能であることが理解されよう。

図６ｂは、本発明の原理に従い構成された、マイクロストリップアンテナ６００ｂのエッジから見た図であり、アンテナ６００ｂは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の不連続な分離距離を有する。マイクロストリップアンテナ６００ｂは、約１／４波長の実効的な電気的長さを有し、接地面６０２からの分離距離６５８および６５９に２つの急激な変化を有するマイクロストリップライン形状の導電性の放射するストリップ６０１を含む。導電性の放射するストリップ６０１は、絶縁基板６０３によって導電性の接地面６０２から分離され、絶縁基板６０３は、導電性の放射するストリップ６０１の分離距離の変化に適応するように窪み（例えば、溝）によって提供されるような変化する厚さを有する。導電性ストリップ６０１は、好ましくは接地面６０２に結合されたフランジを有する同軸コネクタ６２９を用い、接地面６０２の開口６２５を介して導体によって給電点６２０でＲＦ電力源（図示しない）から給電される。接地面６０２からの分離距離の変化は、マイクロストリップアンテナ６００ｂが接地面からの均一な分離距離で構成されたマイクロストリップアンテナの長さよりも実質的に短くすることができる全体の長さＬで構成することができ、アンテナの性能を妥協することなく改善し得る。接地面６０２からの分離距離の２つの変化６５８および６５９を含むことで、長さＬは、分離距離に変化を有せず構成されたマイクロストリップアンテナの１／４波長よりも実用的に小さくされ得る。

マイクロストリップアンテナ６００ｂは、第２および第３の導電性ストリップ６１０および６１０ａを接地面６０２の第２の側に含み、これらは、導電性接地面６０２から絶縁基板６０３ａによって分離され、導電性ストリップ６１０の一方の端部は短絡６１１ａで接地面６０２に短絡され、各々の他の端部（６１２と６１２ａ）は図５ｂで述べたように電気的にオープンである。第２および第３の導電性ストリップ６１０および６１０ａは、好ましくは、１／４波長の伝送ラインで構成される。第２および第３の導電性ストリップ６１０、６１０ａの電流−反射動作は、導電性の放射するストリップ６０１の不連続な分離性質に依存せず、分離距離に変化のない普通のマイクロストリップアンテナに用いることができる。第２および第３の導電性ストリップ６１０、６１０ａは、ＲＦ電流が接地面６０２の裏面に流れるのを妨害し、これにより、接地面の第２の側（裏面）、すなわち、マイクロストリップアンテナの対向する側の近距離場の放射を実質的に減少する。マイクロストリップアンテナ６００ｂは、好ましくは減衰磁気材料６０５を含み、接地面６０２の裏面側の近距離場の放射されたエネルギーをより吸収する。

図６ｃを参照すると、例示されているものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｃの３次元図であり、これは、接地面からの分離距離に変化を有している。マイクロストリップアンテナ６００ｃは、１／２波長の実効的な電気的長さを有し、接地面６０２の第２の側に第２の導電性ストリップ６１０を有し、左側の端部６１１は接地面６０２にショートされ、右側の端部６１２は図５ａで述べたように電気的にオープンであり接地面６０２のエッジ６２３に近接している。さらに、第３の導電性ストリップ６１０ａが接地面６０２の第２の側に含まれており、右側の端部６１１ａが接地面６０２にショートされ、左側の端部６１２ａが電気的にオープンである。２つの導電性ストリップ６１２、６１２ａは、好ましくは、上記に例示したアンテナについて述べたように、接地面から分離距離の変化、例えば６５８、６５９を含む。給電点６２０は、放射するストリップ６０１の中心からオフセットされ、ＲＦ電力源のインピーダンスと整合する必要な給電点インピーダンスを提供する。放射するストリップ６０１の中心は、破線Ｃ１で示されている。接地面６０２に結合されたフランジを有する同軸コネクタ（図示しない）は、接地面６０２の開口６２５を介して給電点６２０への低損失結合を提供するように用いられても良い。

図６ｄを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｄのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２からの分離距離に変化を有する。放射する導電性ストリップ６０１は、１／２波長の実効的な電気的長さを有し、接地面６０２のエッジを越えて延在し、接地面６０２の裏面側まで続く。この方法では、接地面６０２のサイズを減少するだけでなく長さＬもさらに減少され得る。放射するストリップ６０１は、好ましくは、中心からずれた給電点６２０から給電され、必要な給電点インピーダンス整合を提供する。給電点６２０は、好ましくは、例示された同軸コネクタや、あるいは前述したストリップライン給電のような給電方法を用いてＲＦ電力源に結合される。図６ｄに例示の構成において、同軸ケーブルのシールドは、放射するストリップ６０１に結合され、同軸ケーブルの中心の導体は接地面６０２に結合される。

図６ｅを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｅのエッジから見た図であり、これは、１／４波長の等価な電気的長さを有し、接地面からの分離距離に変化を有している。放射する導電性ストリップ６０１は、１／４波長の実効的な電気的長さを有し、接地面６０２のエッジを越えて延在し、図６ｄで述べた方法のように、接地面６０２の裏面側まで続いている。この方法では、この１／４波長アンテナの長さＬは、より減少され得る。接地面６０２の裏面上の絶縁基板６０３ａの厚さは、帯域幅および効率を改善するため、接地面６０２の表面側の絶縁基板６０３の厚さよりも大きく示され、このことは、ここに詳述された他のアンテナの構成に用いることができる。さらに、先の図６ｄで例示されたように、同軸ケーブルのシールドは放射するストリップ６０１に結合され、同軸ケーブルの中心の導体は接地面６０２に結合される。

図６ｆを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成された接地面６０２の第２の側（裏面側）の導電性ストリップの３次元図およびエッジから見た図である。導電性ストリップ６１０は、接地面６０２の外周エッジに近接する曲げられた外側の端部６１２を持ち、絶縁媒体６０３によって接地面６０２から分離されるように構成される。導電性ストリップ６１０はさらに接地面６０２からの分離距離に変化をもつように構成される。導電性ストリップ６１０の中心点６１１は、導電ピンによって接地面６０２にショートされている。導電性ストリップ６１０は、従って、１／４波長円筒状伝送ラインとして構成される。１つの端部がショートされ１つの端部がオープンである１／４波長伝送レインの電流妨害効果は、例えば図５ａおよび図６ａの参照で上述したとおりである。これは、アンテナによって対向する側に誘発されるように、接地面６０２の裏面側の曲げられた外側の端部を流れ得るＲＦ電流の高インピーダンスを生成する。この方法で、セルラー電話機を使用するとき人体の頭部に露出されやすい近距離場の厄介な放射が実質的に減少され得る。もし、導電性ストリップ６１０が中心からずれて給電されるならば、ダイポールと類似の放射パターンを得るためにＴＭ_１１モードが励磁され得る。

次に、図６ｇを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｇのエッジから見た図であり、これは、折り曲げられた接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有する。接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に複数の変化を有するマイクロストリップアンテナは、本発明のさらなる態様に従う。図６ｇないし図６ｐのアンテナに例示された寸法は、同様であり、約８６０ＭＨｚの周波数を送信し受信するように動作する。図の平面からのアンテナの寸法は、約０．４インチである。導電性の放射するストリップ６０１は、絶縁基板６０３によって接地面６０２から分離されている。放射するフィールドは、導電性の放射するストリップ６０１のエッジ６４８上の領域に効果的に生成される。絶縁基板６０３を形成する誘電体材料は、例示のアンテナの８６０ＭＨｚで約１．０の誘電率を有する。導電性の放射するストリップ６０１と折り曲げられた接地面６０２との間に小さな分離距離を形成するため、誘電率が約３．３８を有するロジャー(Rogers)ＲＯ４００３の材料の薄い誘電体層６６９が絶縁基板６０３の下に形成され得る。約０．００８インチの分離距離が図に例示されているが、もっと薄い層がもっと小さな寸法のアンテナに形成することができる。ＲＯ４００３材料または同様のタイプの材料は、好ましくは、絶縁基板６０３を形成するために用いることができる発泡体材料に生じ得る組立の問題を減少するために用いられる。薄い誘電体層の同様の適用は、本発明の他の図に例示されたアンテナの構成に用いることができる。ＲＦ電力源（図示しない）は、同軸ライン６４２およびＳＭＡコネクタ（例えば、サブミニチュアバージョンＡコネクタ）のような同軸コネクタ６２９を介してアンテナに結合される。導電性の放射するストリップ６０１の給電点６２０の位置は、要求されるアンテナインピーダンスを得るように選択される。図に示される寸法において、アンテナインピーダンスは、約５０Ωである。選択的に、受信される信号がアンテナによって同軸ライン６４２に生成される。接地面６０２は、エッジに近接する曲げ６４４を持つように形成され、接地面６０２の当初の面から曲がる折り曲げ部６４１を生成する。図６ｇに例示された導電性の放射するストリップ６０１は、約１／４波長の実効的な電気的長さを有し、一方の端部６４８がオープンであり、他方が短絡ストリップ６１１で接地面６０２にショートされている。図６ｇに例示された方法および後述する図６ｈないし６ｐで述べられる方法で構成される接地面に曲げを有するアンテナは、サイズがコンパクトなだけでなく、実質的な帯域幅を示す。６％−８％またはそれ以上の広さの帯域幅が実現可能であり、これは、送信するまたは受信する周波数が通常の使用中に容易に変更され得るポータブル通信装置にとって非常に大きな効果である。好ましい指向におけるアンテナのゲイン（利得）は、約０−２ｄＢｉであり、基準の等方性の放射器よりも０−２ｄＢ大きい。

図６ｈを参照すると、例示されたものは、マイクロストリップアンテナ６００ｈのエッジから見た図であり、これは、折り曲げられた接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有する。折り曲げられた接地面６０２は、本発明の原理に従い構成された折り曲げられた接地面６０２にエッジに近接する曲げ６４４を有し、接地面６０２に第２の曲げ６６４を含み、導電性の放射するストリップ６０１のセグメント上に接地面セグメント６６３を形成する。

図６ｉを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｉのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有する。マイクロストリップアンテナ６００ｉは、接地面６０２の裏面側にマイクロストリップラインとして形成された第２の導電性ストリップ６１０を含み、その左側の端部６１１ａが接地面６０２にショートされ、その右側の端部６１２が電気的にオープンである。第２の導電性ストリップは、図に急減な変化が例示された、接地面６０２からの分離距離に２つの変化を有する。第２の導電性ストリップ６１０の等価な電気的長さは、好ましくは、転送または受信されるべき信号の約１／４波長となるように構成されるが、約１／４波長の奇数倍であってもよい。第２の導電性ストリップは、１／４波長のトランスとして動作し、オープンとなっている端部に非常に大きなインピーダンスを提供する。従って、有限の電圧がオープンとなっている端部に印加されたとき、オープンとなっている端部に流れる電流は非常に小さい。右上のエッジ６２３付近に導かれる通常の電流は、送信されるべき信号の周波数で開いている回路に遭遇し、上記したように、接地面６０２の表面６２２に反射して戻される。

図６ｇに例示された素子と同様の図６ｈまたは図６ｉないし以下の図６ｐの素子の説明は省略する。

図６ｊを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｊのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に１つの変化を有し、接地面６０２の裏面側に１／４波長の等価な電気的長さを有しかつ接地面６０２から分離距離に１つの変化を有する第２の導電性ストリップ６１０を含む。接地面６０２の裏面側にマイクロストリップラインとして形成された第２の導電性ストリップ６１０は、接地面６０２にショートされた左側の端部６１１ａと電気的にオープンな右側の端部６１２を有する。第２の導電性ストリップ６１０は、上記したように、電流を接地面６０２の表面に反射して戻すように動作する。

図６ｋを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｋのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有する。接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に複数の変化を有するマイクロストリップアンテナは、本発明の更なる態様に従う。接地面６０２は、エッジに隣接する曲げ６４４を有するように形成され、接地面６０２の当初の面から延びる曲げ部分６４１を生成する。図６ｋに例示された曲げ６４４は、効率的な、広い帯域幅のアンテナを生成するために実効的であり得る９０の曲げを超えている。選択的に、曲げ６４４は、直角よりも小さい角度で形成され得る。

図６ｌを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｌのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有し、接地面６０２の裏面側に１／４波長の等価な電気的長さを有する第２の導電性ストリップ６１０を含む。第２の導電性ストリップ６１０は、エッジ近傍に曲げ６４９を有して形成され、第２の導電性ストリップ６１０の当初の面から延在する曲げ部６４７を生成する。図６ｌに例示された曲げ６４９は、直角の曲げを超えており、接地面６０２の曲げ６４４と関連して、効率的な、広い帯域幅のアンテナを生成するために実効的であり得る。選択的に、曲げ６４９は、直角よりも小さい角度で形成され得る。

図６ｍを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｍのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有し、接地面６０２の裏面側に１／４波長の等価な電気的長さを有し、かつ接地面６０２からの分離距離にたった１つの変化を有する第２の導電性ストリップ６１０を含む。２つの接地面６０２と第２の導電性ストリップ６１０は、直角を超える曲げ６４４、６４９を有するように例示される。選択的に、曲げ６４９は、直角よりも小さい角度で形成され得る。図６ｍに例示された曲げは、効率的な、広い帯域幅のアンテナを生成するための実効的であり得る。

図６ｎを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｎのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有し、導電性ストリップ６０１の傾斜した部分６４５を含む。傾斜した導電性の放射するストリップの内側の部分６４３は、中空でありまたは充填することができる。充填材料は、導電性であってもよいし、非導電性であってもよい。約０．０８０インチであることができるギャップが、傾斜された導電性の放射するストリップの右側のエッジ６４６と接地面６０２の曲げ６４４との間に形成され、傾斜された導電性の放射するストリップ上に放射するフィールドを生成することを促進する。接地面６０２は、エッジ近傍に曲げ６４４を有して形成され、接地面６０２の当初の面から延びる曲げ部分６４１を生成する。図６ｎに例示された曲げは、効率的な、広い帯域幅のアンテナを生成するため実効的であり得る直角の曲げである。

図６ｏを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｏのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有し、上記図６ｎに関連して述べたように導電性の放射するストリップ６０１の傾斜した部分６４５を含み、さらに、接地面６０２の裏面側に１／４波長の等価な電気的長さを有しかつ接地面６０２からの分離距離に変化を含む第２の導電性ストリップ６１０を含む。第２の導電性ストリップ６１０は、エッジに近接する曲げ６４９を持つように形成され、第２の導電性ストリップ６１０の当初の面から横たわる曲げ部分６４７を生成する。図６ｌに例示された曲げ６４９は、実質的に直角の曲げまたはそれを超える曲げであり、接地面６０２の曲げに関連して、効率的な、広い帯域幅のアンテナを生成するために実効的であり得る。

図６ｐを参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたマイクロストリップアンテナ６００ｐのエッジから見た図であり、これは、接地面６０２から導電性の放射するストリップ６０１の分離距離に変化を有し、上記図６ｎに関連して述べたように導電性の放射するストリップ６０１の傾斜した部分６４５を含み、さらに、接地面６０２の裏面側に１／４波長の等価な電気的長さを有するが、接地面６０２からの分離距離に単一の変化を含む第２の導電性ストリップ６１０を含む。接地面６０２および第２の導電性ストリップ６１０は、図６ｐに示すように、実質的に直角であるエッジ近傍の曲げを含んで形成されることができ、もともとの面から横たわる曲げ部分６４１、６４７を生成する。選択的に、曲げは、直角よりも大きくまたは小さく形成されても良い。図６ｋに例示された曲げは、効率的な、広い帯域幅のアンテナを生成するために実効的であり得る。曲げは、放射するエッジのインピーダンスが遷移の終りで自由空間のインピーダンスに変換されるよう成される。

種々の実施例のアンテナは、数多くのアプリケーションに使用され得る。ある例は、料金収集、在庫トラッキング等のＲＦタグである。他の例は、セルラー電話機であり、これは、特に、実施例の種々の減少されたＳＡＲの効果を有することができる。セルラー電話機の例は、以下の図７および図８に示される。

図７を参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたセルラー電話機セット７００のブロック図を表している。セルラー電話機７００は、
複数の当事者、複数の周波数、複数のベース基地、モバイル環境において、信頼性のあるマンツーマンの２重の通信に対応することが必要な複雑な信号を送信しかつ受信するように構成されたデバイスである。図７に示されたブロックは、独自の方法でアレンジされていないが、実行されるために必要な必須の機能を表している。

しかしながら、アンテナ７０１は、送信および受信通路の双方のインラインであるだけでなく、低ＳＡＲを有する小さなサイズで実行し得る能力が人体への可能性のあるわずかな影響または悪影響について心配をすることなく長期間および継続的な広範囲のセルラー電話機の使用に必須であるという、セルラー電話機セット７００のデザインにおいて基本的な機能である。従って、セルラー電話機の小型化および接地面の裏面側の近距離フィールドの放射パターンの縮減は、デザインの切り離せない部分となっている。

図７の残りの部分は、セット７００の状態に基づき選択的にアンテナ７０１を送信または受信経路に結合する送信／受信スイッチ７８１である。受信経路は、レシーバブロック７８２とデモジュレータブロック７８３を含み、増幅、フィルタリング、周波数シフト、および入力された信号からオーディオやその他の情報を抽出するために必要な検出機能を含む。さらに、信号処理は、信号がラウドスピーカ７８５ａに結合される前に信号処理ブロック７８４によって必要な処理を実行される。

送信経路は、モジュレータ７８８、発振器７８９ｂ、および送信電力増幅７８９ａを含む。オーディオ信号は、信号処理ブロック７８４に結合されたマイクロフォン７８５ｂによって発生される。送信および受信経路の双方は、ブロック７８４によって示されるような信号処理ブロックによって制御され、自動的な二重の動作を提供する。

すべての機能の動作のための電力は、電力変換器７８７ｂに結合されたバッテリー７８７ａによって提供され、変換器７８７ｂは、概して、回路の種々の機能ブロックに対して例えばＶ１およびＶ２のような複数の出力電圧を供給する。

セルラー電話機の実用的な実施は、シリコンのような実質的な集積回路を必要とし、そのような回路は、回路機能の中で複雑な処理や相互接続のための多数の機会を提供することが理解されよう。図７に示す構成は、一般的な信号の流れを例示することのみを意図したものであり、具体的な製品のデザインを表したものではない。

図８を参照すると、例示されたものは、本発明の原理に従い構成されたセルラー電話機セット８００の略図である。セルラー電話機セット８００は、ラウドスピーカ８９１、マイクロフォン８９４、キーパッド８９３、ディスプレイ８９２およびバッテリー８８７ａを含む。制御および他の素子、例えば電力および機能ボタンは、簡潔のため図から省略している。

セルラー電話機セット８００は、セット８００の裏面側にマイクロストリップアンテナ８００ａを含み、本発明の原理に従い構成されたアンテナ接地面（図示しない）の裏面上に導電性ストリップ８１０を有する。マクロストリップアンテナ８００ａは、８００ｂとして拡大して示されている。導電性ストリップ８１０は、図に示すように、アンテナ接地面の外側のエッジに近接するように意図された外側の端部を有する円形状の構成である。導電性ストリップ８１０は、人体の頭部に直面するアンテナ接地面の側のＲＦ電流の流れを妨害するよう動作するように構成され得、これによりＳＡＲを減少させる。従って、セルラー電話機セットの集積されたデザインは、コンパクトであり、効率的であり、人体の健康について吸収される放射や可能性のある重要性を心配することなく長い期間を動作可能である。

本発明が特定の実施例を参照して詳細に説明されたが、当業者であれば、発明の最も広い形態の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更、置換、および変形が発明の実施例の代替のみならず成し得ることが理解されよう。

本発明とそれらの効果のより完全な理解のため、添付する図面に関連する以下の記載を参照する。
図１は従来のモノポールアンテナの例示である。 幅の不連続を有するマイクロストリップアンテナを例示する。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による接地面の第２の側での電流を減少するように構成された第２の導電性ストリップを有するマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による接地面の第２の側での電流を減少するように構成された第２の導電性ストリップを有するマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による接地面の第２の側での電流を減少するように構成された第２および第３の導電性ストリップを有するマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による電流を減少するように構成された接地面の第２の側上の第２の導電性ストリップを有するマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による電流を減少するように構成された接地面の第２の側上の第２および第３の導電性ストリップを有するマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による接地面の第２の側上で電流を減少するように構成された円形の導電性ストリップの３次元図および端面（エッジ）図である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるエッジ近傍の接地面における屈曲を含むマイクロストリップアンテナの例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、導電性放電ストリップのセグメント上の接地面セグメントを形成するため接地面に第２の屈曲により従われたエッジ近傍の接地面における屈曲を含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の接地面における屈曲、および接地面から分離距離に変化を有しエッジ近傍の屈曲を含む第３の導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の屈曲を有する接地面および接地面から分離距離に１つの変化を有しエッジ近傍の屈曲を含む第３の導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の接地面において直角よりも大きな角度を有する屈曲を含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の接地面において直角よりも大きな角度を有する屈曲と、接地面から分離距離に変化を有しエッジ近傍の類似の屈曲を含む第３の導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の直角よりも大きな角度を有する屈曲有する接地面と、接地面から分離距離に１つの変化を有しエッジ近傍の類似の屈曲を含む第３の導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の接地面の屈曲と、凹みまたは充填された部分と傾斜する面を有する導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の屈曲を有する導電性の接地面と、凹みまたは充填された部分と傾斜する面を有する導電性エレメントと、接地面から分離距離に変化を有しエッジ近傍の屈曲を含む第３の導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるマイクロストリップアンテナの例示であり、エッジ近傍の屈曲を有する導電性の接地面と、凹みまたは充填された部分と傾斜する面を有する導電性エレメントと、接地面から分離距離に１つの変化を有しエッジ近傍の屈曲を含む第３の導電性エレメントを含む。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様によるセルラー電話機のブロック図の例示である。 本発明の１つもしくはそれ以上の態様による、接地面の第２の側上の電流を減少するように構成された円形の導電性ストリップを含むセルラー電話機セットの略図の例示である。

Claims (30)

1. 絶縁基板と、
   絶縁基板の第１の面上に配置された２つの端部を有する導電性ストリップであって、導電性ストリップは、その長さに沿って変更し得る特性インピーダンスを有し、導電性ストリップは、分離距離によって接地面から分離され、分離距離は、導電性ストリップに沿った少なくとも１つの位置で変化される、前記導電性ストリップと、
   絶縁基板の第２の面上に配置された接地面であって、第２の面は、第１の面と対向し、接地面がエッジに近接する曲げを有して形成される、前記接地面と
   を有するアンテナ。
2. 導電性ストリップは、ある地点をのぞき接地面から絶縁されている、請求項１に記載のアンテナ。
3. 接地面の曲げは、角張った曲げである、請求項１に記載のアンテナ。
4. 接地面の曲げは、実質的に直角である、請求項１に記載のアンテナ。
5. 第２の曲げが接地面に形成され、導電性ストリップ上に横たわる接地面のセグメントを形成する、請求項１に記載のアンテナ。
6. 導電性ストリップには、端部に近接する傾斜した部分が形成されている、請求項１に記載のアンテナ。
7. 傾斜した部分は、中空である、請求項６に記載のアンテナ。
8. 導電性素子の前記分離距離は、導電性パッチの長さに沿って急激に変化される、請求項１に記載のアンテナ。
9. アンテナはさらに、マイクロストリップラインの短絡された端部に近接する給電点を含む、請求項１に記載のアンテナ。
10. アンテナはさらに、前記接地面の少なくとも一部に配置された減衰磁気材料を含む、請求項１に記載のアンテナ。
11. 導電性ストリップと対向する前記接地面の側に配置されかつ一部を除いて前記接地面から絶縁された別の導電性素子を含む、請求項１に記載のアンテナ。
12. 別の導電性素子は、前記接地面のエッジに近接する端部を有し、曲げが前記エッジに近接して前記別の導電性素子に形成される、請求項１１に記載のアンテナ。
13. 前記別の導電性素子に形成された曲げは、角張った曲げである、請求項１１に記載のアンテナ。
14. アンテナはさらに、別の導電性素子と前記接地面との間に配置された種々の厚さを有する絶縁材料を含む、請求項１１に記載のアンテナ。
15. 別の導電性素子と前記接地面との間に配置された絶縁材料の厚さは、少なくとも１つの位置で急激に変化する、請求項１１に記載のアンテナ。
16. 基板は、実質的に１に等しい相対的な誘電率を有する材料から形成される、請求項１に記載のアンテナ。
17. アンテナの製造方法であって、
    絶縁基板を形成し、
    基板の第１の面上に導電性ストリップを形成し、導電性ストリップは、その長さに沿って変化し得る特性インピーダンスを有し、導電性ストリップは、接地面から分離距離だけ分離され、分離距離は、導電性ストリップの沿って少なくとも１つの位置で変化されており、
    基板の第２の面上に接地面を形成し、第２の面は第１の面に対向し、曲げがエッジに近接して接地面に形成される、
    製造方法。
18. 曲げは角張った曲げである、請求項１７に記載の方法。
19. 導電性素子の分離距離は、導電性ストリップの長さに沿って急激に変化される、請求項１７に記載の方法。
20. 別の導電性素子が導電性ストリップと対向する接地面の側に配置されかつ接地面から一部を除いて絶縁される、請求項１７に記載の方法。
21. 別の導電性素子は、前記接地面のエッジに近接する端部を有する、請求項１７に記載の方法。
22. 接地面の曲げは実質的に直角である、請求項１７に記載の方法。
23. 製造方法は、接地面に第２の曲げを形成し、導電性ストリップ上に横たわる接地面のセグメントを形成する、請求項１７に記載の方法。
24. 導電性ストリップは、端部に近接する傾斜された部分を持つように形成される、請求項１７に記載の方法。
25. ＲＦ通信装置であって、
    送信装置と、
    受信装置と、
    送信装置および受信装置に結合されたアンテナであって、アンテナは、絶縁基板、絶縁基板の第１の面上に配置された導電性ストリップ、および絶縁基板の第２の面上に配置された接地面を含み、第２の面は第１の面に対向し、導電性ストリップが接地面から分離距離だけ分離され、分離距離は、導電性ストリップに沿った少なくとも１つの位置で変化され、接地面にはエッジに近接する曲げが形成される、ＲＦ通信装置。
26. 導電性素子の前記分離距離は、導電性経路の長さに沿って急激に変化される、請求項２５に記載の装置。
27. 接地面のある側に配置された、別の導電性素子を有する、請求項２５に記載の装置。
28. 別の導電性素子は、前記接地面のエッジに近接する端部を有する、請求項２５に記載の装置。
29. ＲＦ通信装置は、セルラー電話機を含む、請求項２５に記載の装置。
30. ＲＦ通信装置は、ＲＦ識別タグを含む、請求項２５に記載の装置。