JP2008544670A - アンテナおよびアンテナ給電構造 - Google Patents

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アンテナおよびアンテナ給電構造
誘電体装荷ヘリカルアンテナは、コア内を軸方向に通る同軸給電線構造に結合される金属化ヘリカルアンテナ素子を持つ、円筒状のセラミックコアを有する。コアの端面には、積層基板の形態をとるインピーダンス整合部位が固定される。整合部位は、分路キャパシタンスおよび直列インダクタンスを具体化している。

Description

本発明は、誘電体装荷アンテナ、このようなアンテナ用の給電構造、および誘電体装荷アンテナを製造する方法とに関するものである。
英国特許出願2292638Aおよび2310543Aは、200MHzを超える周波数で動作するための誘電体装荷アンテナを開示している。各アンテナは、直径方向に相対する2対のヘリカルアンテナ素子を有し、これらは、5より大きい相対誘電率を有する材料で作成されたほぼ円筒状の電気絶縁性コアにめっきされている。コアの材料は、コアの外表面によって定められる体積の大半を占有する。コアの一方の端面からもう一方の端面へは、シールド導体に囲まれた内部導体を有する同軸給電構造を内包した軸穴が通される。コアの一端では、その穴の端に隣接する関連の接続部分を有する対応するアンテナ素子に、給電構造の導体が接続される。穴のもう一端では、アンテナ素子を結びつける導体に、シールド導体が接続される。この導体は、これらの例では、コアの一部を取り巻いてバランを形成する導電性スリーブの形態をとる。各アンテナ素子は、スリーブの縁で終結しており、給電構造との接続部分からそれぞれ対応する螺旋経路をたどっている。
英国特許出願2367429Aは、好ましくはコアの固体材料の相対誘電率の2分の1未満の相対誘電率を有するプラスチック材料の管によって穴の壁からシールド導体を隔てられたアンテナを開示している。
類似の給電構造およびバラン構成を有する誘電体装荷ループアンテナが、GB2309592A、GB2338605A、GB2351850A、およびGB2346014Aに開示されている。これらのアンテナは、いずれも、コア内を通された給電構造によってトップ給電され且つコアの周囲に配される、共通の特性の導体素子を有する。導体素子は、コアによって占有される内部体積を定め、コアは、その全表面が金属化導体素子を有している。バランは、給電線構造に接続された装置からアンテナ素子をコモンモードアイソレーションする。これは、アンテナを、小型携帯端末にとりわけ適したものにする。
これまでは、以下のように、アンテナの給電構造を作成してきた。先ず、外表面をめっきされたフランジ状の接続ブッシュが、給電接続を設ける予定の穴の端に配置され、コアに装着される。次いで、細長い管状のスペーサが、もう一方の底端側から穴に挿入される。次に、所定の特性インピーダンスを有する同軸線路が、一定の長さに切断され、内部導体の一端の露出部分が、U字型に曲げられる。こうして形成された同軸ケーブルの部位は、穴および細長い管状スペーサに上から挿入され、上部の接続全体がはんだ付けされる。このはんだ付けは、(a)内部導体の曲げ部分を、コアの上面上にあるアンテナ素子の接続部分にはんだ付けする、および(b)フランジ状の接続ブッシュを、シールド導体および更にコアの上面上にあるアンテナ素子の接続部分にはんだ付けする、2つのはんだ付け工程によってなされる。次いで、コアは反転され、更に、内部導体の曲げ部分と反対の側の端から露出しているケーブルの外部シールド導体の部分に第2のめっきブッシュが装着され、コアのめっき底端面に突き合わされる。最後に、この第2のブッシュは、外部シールド導体およびコアのめっき底端面にはんだ付けされる。
従来の出願に開示されたアンテナ設計の目的の1つは、アンテナ素子用の平衡な電源または負荷を可能な限り近くに実現することにある。通常は、バランスリーブがこのような平衡を実現する役割を果たすが、同軸給電線構造の特性インピーダンスおよびその長さに対する制約ゆえに、反応性の不均衡がいくらか生じる可能性がある。更なる要因には、例えば内部導体の屈曲部分に起因する給電構造の内部導体と外部導体との長さの差、および
同軸給電に特有の非対称性がある。必要に応じ、短絡スタブの形態をとる補償用のリアクタンス整合回路網を、アンテナの接続先のデバイスの一部として、またはコアの底端面に取り付けられる小型のシールドプリント回路基板アセンブリとして、コアの底端面に隣接する内部導体に接続することがなされている。
本発明の目的は、従来の出願で開示されたようなアンテナの組み立て費用を削減することにある。
1つの態様にしたがって、本発明は、動作周波数が200MHzを超えるアンテナに対して新規の給電構造を提供する。アンテナは、3次元であり、誘電性コアの外表面上にまたは同外表面に隣接するように設けられた複数の導電性アンテナ素子を有するアンテナ素子構造を有する。コアの相対誘電率は、5より大きい。一般に、アンテナ素子構造は、コアの周囲に設けられた金属化素子を含んでおり、少なくとも主要部分をコアの固体誘電材料に占有される内部体積を定めている。コアは、このようにして、アンテナ素子構造を誘電的に装荷する。
アンテナ素子は、アンテナの軸に載るコア内を長手方向に通された給電構造の一端にある給電接続に端を発する。アンテナ素子のもう一端は、例えば、コアから離れた位置で給電構造に接続されてバランとして機能するスリーブなど、共通の導体によって互いに接続されてよい。例えば、スリーブは、給電構造のシールド導体と相まって、給電接続においてアンテナ素子用の平衡な電源または負荷を提供するように機能することができる。アンテナは、全体として、接続先の機器に対して単一終端の50オームの終端器を表している。このような構造では、コアの全表面が金属化導体素子を有している。
機器に対するアンテナの整合は、コアの中を通る通路の一端の、コアの中またはコアの外側の位置にある部品によって実施されてよい。このような部品は、その少なくとも一部をプリント回路基板の形で具体化されてよい。この基板は、アンテナ素子を同軸線路に結び付ける接続をアンテナ素子間に形成できるように、コアの中を通る通路内に収容された同軸伝送線路の一端に位置付けられてよい。基板は、同軸線路の軸から横方向に広がってよく、また、例えば基板をコアに組み付けた際に、コアの遠位面上の導体にアンテナ素子を接続する、横方向に広がる接続部材を有してよい。基板をアンテナの軸に垂直な平面に構成することによって、基板をコアの遠位面に当てがって、基板の裏面上の導電層部分を、コア上にプリントされた軌道と対面接触させることができる。基板の外面上の導電層部分は、整合回路網の一部を構成する1つまたは2つ以上のディスクリート部品(例:コンデンサおよび/もしくはインダクタ)のための接続領域を提供するか、あるいは単独でまたは基板の裏面上の導電層と相まって、整合回路網の部品を構成してよい。
この給電構造は、したがって、一定の長さの同軸伝送線路と、該同軸線路によって定められた、軸から横方向に広がる積層基板と、の組み合わせを含む。線路の内部導体は、基板の片方の面上にある軌道に接続するために、基板の中の貫通孔内に位置してよく、一方で、シールドは、基板の裏面に接続するか、またはコアの遠位面の上面上にある導体に直接接続する。伝送線路の特性インピーダンスは、通常、50オームである。
同軸線路の長さおよび特性インピーダンスに応じて、整合回路網は、反応性のインピーダンス変換を含むことによるリアクタンス補償を含んでよい。具体的に言うと、整合回路網は、基板上の導電性軌道として、または基板上の軌道に取り付けられた1つもしくは複数のディスクリート部品として具体化される、キャパシタンスおよび/またはインダクタンスを含んでよい。
開示されるアンテナでは、整合回路網は、互いに位置合わせされた導電層部分として具
体化される分路キャパシタンスを、基板の両側に含む。やはり開示されるのは、コンデンサが、例えば相互に噛み合わされた形の、すなわち相互噛み合い式のコンデンサのように、互いに絶縁された隣り合う導電層部分を基板の一方の表面上に含むケースである。具体的に言うと、コンデンサは、1つもしくは2つ以上の貫通孔ビアまたは基板の辺縁に形成されためっき辺縁接続を使用して、同軸線路の内部導体からの信号線に関連付けられた軌道と、シールド導体に関連付けられた軌道と、の間に結合されてよい。
インダクタンスは、例えば、基板上の一定の長さの導電性軌道の形態をとる直列素子として、同軸線路の内部導体との接続と、コアの遠位面の上面上の導体と、の間に組み込まれてよい。こうすれば、整合回路網は、アンテナによって表される、通常5オーム未満で2オームの低さになることもある電源インピーダンスまたは負荷インピーダンスから、アンテナの使用対象である通常50オームの終端器を有する高周波機器にアンテナを接続した際に同軸線路の遠端において表される、電源インピーダンスすなわち負荷インピーダンスへの、変換を行うことができる。
積層基板と同軸線路との組み合わせは、アンテナの製造時に1つのユニットとしてコアの遠位面からアンテナコアの中の通路にスライド式に挿入される、単一の給電構造を構成してよい。基板とコアの遠位面との突き合わせは、給電構造を軸方向で位置決めするために使用されてよい。給電構造部品をコアの全表面上の金属化導体素子にワンショットでリフローはんだ付けすることを可能にするため、基板とコアとの間には、接続形成のためにはんだペーストがスクリーン印刷され、そして、コアの近位面から露出した部分の同軸線路の周囲には、はんだプリフォームが使用される。
積層基板と同軸線路との間の機械的接続は、同軸線路のシールド導体上にある1つまたは2つ以上の長手方向に伸びる出っ張りによってなされてよい。これらの出っ張りは、対応して基板内に形成された凹所内または孔内に位置しており、その位置で、基板上の導電層部分にはんだ付けされてよい。出っ張りは、孔内または凹所内に締り嵌めされるか、または基板をシールドに固定するべく屈曲されるかしてよい。あるいは、シールドの遠端は、外向きにかしめられてもよく、そうすることによって、通路の遠端に隣接するコア上の遠位向きの表面に相対して位置づけると共に、基板の近位面上の導電層部分との間に突き合わせ電気接続を提供することができる。
本発明の特定の態様にしたがって、200MHzを超える周波数で動作するための誘電体装荷アンテナが提供される。このアンテナは、横断方向に広がる端面および該端面間で長手方向に広がる側面を有する、5より大きい相対誘電率の、固体材料の電気絶縁性コアと、該コアの側面の上にまたは側面に隣接するように設けられ一方の端面からもう一方の端面へと伸びる少なくとも1対の細長い導電性アンテナ素子を含む、3次元のアンテナ素子構造と、アンテナ素子対の一方のアンテナ素子およびもう一方のアンテナ素子にそれぞれ結合された第1および第2の給電接続導体を含む、給電接続と、アンテナ素子対のアンテナ素子間に結合された分路キャパシタンスを含む、整合部位と、を含む。
この好ましいアンテナでは、コアは、円筒状であり、上記アンテナ素子対のアンテナ素子は、上記一方の端面から円筒状の側面の上でそれぞれ伸びる導電性の螺旋軌道を含み、アンテナ素子構造は、上記のコアの一方の端面から離れた位置にあるアンテナ素子の端を相互に接続する、コアを取り巻くリンク導体を含む。給電接続および整合部位は、給電線構造の一部を構成してよく、該給電線構造は、給電接続内で終結する伝送線路部位も含んでいる。この好ましいアンテナは、伝送線路部位において50オームの特性インピーダンスを有するが、一般に、特性インピーダンスは、アンテナを使用する対象機器に応じて選択される。
本発明のもう1つの態様にしたがって、200MHzを超える周波数で動作するためのバックファイヤ型誘電体装荷アンテナが提供される。このアンテナは、軸方向を向いた近位面および遠位面と、円筒状の側面とを有する、5より大きい相対誘電率の固体材料の、円筒状の電気的絶縁性コアと、該コアの側面の上にまたは側面に隣接するように設けられコアの遠位面から近位面の方向へとそれぞれ伸びる少なくとも1対の細長い導電性アンテナ素子を含む、3次元のアンテナ素子構造と、上記アンテナ素子対の一方のアンテナ素子に結合された第1の導体および上記アンテナ素子対のもう一方のアンテナ素子に結合された第2の導体を一端に有する、伝送線路部位と、該伝送線路部位の上記の一端に関連付けられた、少なくとも1つのリアクタンス整合素子を含む積層基板の形態をとる、整合部位と、の組み合わせを含む、給電構造と、を含む。
少なくとも1つのリアクタンス整合素子を含む積層基板の場合、この素子は、基板の少なくとも1枚の導電層によって形成されてよい。あるいは、この素子は、基板の導電領域上に取り付けられた集中型のリアクタンス整合部品として形成されてよい。
リアクタンス素子は、上記アンテナ素子対のアンテナ素子間に接続された分路リアクタンスであってよい。また、整合部位は、分路リアクタンスといずれか1つのアンテナ素子との間、または伝送線路部位の各導体との間に接続されるリアクタンスを含む、第2のリアクタンス素子を含んでもよい。
好ましいアンテナは、長手方向に同一の広がりを持つ半回転の4つのヘリカルアンテナ素子を有するクアドリフィラー型ヘリカルアンテナである。これらのヘリカルアンテナ素子は、それぞれの遠端を、コアの遠端においてコアの上面の外周に相隔てて配される。好ましい実施形態では、コアの遠位面上に、4つの放射状の軌道がめっきされ、2つを1対として相互に接続される。伝送線路導体を放射状の軌道に相互に接続する積層基板の導電層は、基板のめっき辺縁を介してであれ、または基板を貫通するビアによってであれ、放射状の軌道との接続を定めることができ、これらの接続は、相まって、コアの軸を中心にした少なくとも45度の角度に対向する。通常、対向角度は、およそ90度である。電流の流れの滑らかな移行を実現するため、これらの導電層は、扇形であることが好ましい(最も好ましい実施形態ではセクタ形である)。
アンテナを組み立てる1つの好ましい方法では、給電構造は、コアに対する1つのユニットとして表され、コアの中の通路に挿入される。この挿入は、同軸線路の軸を中心に横方向に伸びる基板上の接続部材を、コア上の導電性部分に係合させ、その後、これらの横方向に伸びる接続部材は、係合先のコア上の上記または各導電性部分に導電的に接合される。導電的な接合は、好ましくは、単一のはんだ付け工程として実施される。方法は、コアの近位面でバランスリーブの一部を形成する例えばめっき層などの接地導体に、シールド導体を導電的に接合する、更なるステップを、好ましくは上記の単一のはんだ付け工程の一部として含む。あるいは、先ず、コア内の所定の位置まで同軸線路が挿入され、次に、コアの遠端および同軸線路の遠端を覆うようにプリント回路基板が配置される。次いで、同軸線路とコアとの間および/または同軸線路と基板との間、ならびに基板とコアとの間の導電的な接合が、単一の工程で実施されてよい。
給電構造は、シールド導体の外壁を通路の壁から隔てるための手段を含んでよい。
内部導体およびシールド導体は、それらの長さの大半に及ぶエアギャップによって、互いに絶縁されてよい。
本発明の更にもう1つ態様にしたがって、誘電体装荷アンテナの絶縁性コアの中の通路内に滑り装着するための単一のアンテナ給電構造が提供される。該給電構造は、管状の外
部シールド導体と、シールド導体を通って伸びる、シールド導体から絶縁された細長い内部導体と、シールド導体の遠端から外向きに横方向に広がる積層基板と、の単一の組み合わせを含み、積層基板は、通路の端に隣接するアンテナコア上の第1および第2の導体との接続のための第1および第2の近位向きの導電性部分を有する近位面であって、第1の近位向きの導電性部分と外部シールド導体とは、電気的に接続される、近位面と、内部導体に隣接する第1の非近位の導電性部分を有し、内部導体に電気的に接続されている、非近位の面または層と、第1の非近位の導電性部分と第2の近位向きの導電性部分とを電気的に接続するリンク導体と、を含む。
本発明の更にもう1つの態様にしたがって、誘電体装荷アンテナの絶縁性コアの中の通路内に滑り装着するための単一のアンテナ給電構造が提供される。該給電構造は、コアの通路内に挿入するための一定の長さの伝送線路と、該伝送線路の遠端から外向きに広がる積層基板と、の単一の組み合わせを含み、積層基板は、通路の一端に隣接するアンテナコア上の導体との接続のための近位向きの導電性部分を有する近位面であって、近位向きの導電性表面は、伝送線路の導体に電気的に結合されている、近位面を含む。
本発明は、また、誘電体装荷アンテナのための給電構造であって、一定の長さの伝送線路と、該伝送線路の遠端から外向きに広がる積層基板と、の組み合わせを含む、給電構造を含む。積層基板は、伝送線路を収容するための通路の一端に隣接する、アンテナの誘電体コア上の導体との接続のための、近位向きの導電性表面部分を有する近位面を含み、近位向きの導電性表面部分は、伝送線路の導体に電気的に結合されている。積層基板は、近位向きの導電性部分に電気的に接続された非近位向きの導電性部分を含むことが好ましく、近位向きおよび非近位向きの導電性部分は、基板の辺縁に隣接するリンク導体によって接続される。リンク導体は、近位向きの導電性部分の少なくとも一部を形成してよい。また、リンク導体は、積層基板の辺縁を覆ってよい。
通常、積層基板は、伝送線路から少なくとも2つの方向に外向きに広がっており、通路の一端に隣接するアンテナコア上の第2の導体との接続のための第2の近位向きの導電性部分を有している。この近位向きの導電性表面部分は、伝送線路の第2の導体と電気的に通じている。
積層基板は、伝送線路をアンテナの放射構造に整合させるためのリアクタンス素子を有する。リアクタンス素子は、基板の2枚の導電層間に形成された、これらの層間に誘電層を有するコンデンサであることが好ましい。リアクタンス素子は、基板の1枚の層の上に形成されたインダクタであってもよい。
積層基板は、積層基板の遠位面と近位面との間に広がるリンク導体を含んでよい。該リンク導体は、基板の辺縁を覆ってよい。好ましくは、リンク導体は、積層基板に接続する位置における伝送線路の内部導体の直径より大きい幅を有し、関連の導電性部分は、内部導体からリンク導体へと外向きに扇状に広がる。
次に、図面を参照にして、実施例の形で本発明が説明される。
本発明にしたがった第1のアンテナは、円筒状のセラミックコア12の円筒状の外表面上にめっきされた、または他の方法で金属化された、軸方向に同一の広がりを持つ4つの螺旋軌道10A,10B,10C,10Dを伴うアンテナ素子構造を有する。
コアは、コア12の中を遠端面12Dから近端面12Pへと通る穴12Bの形態をとる軸路を有する。これらの両端面は、コアの中心軸に垂直な平面である。これらは、本実施形態では、一方が遠位側を向き、もう一方が近位側を向いているという意味で、反対向き
である。穴12Bに収容されるのは、管状の導電性外部シールド16と、第1の筒状のエアギャップまたは絶縁層17と、エアギャップ17によってシールドから絶縁された細長い内部導体18とを有する同軸伝送線路である。シールド16は、シールドを穴12Bの壁から隔てる、一体的に形成された外向きに突出するバネ突起16Tまたはスペーサを有する。シールド16と穴の壁との間には、第2の筒状のエアギャップが存在する。
給電線の下側の近端では、絶縁性ブッシュ18Bにより、シールド16の中の中央に内部導体18が位置している。
シールド16と、内部導体18と、絶縁層17との組み合わせは、アンテナ素子10A〜10Dの遠端をアンテナの接続先の機器の高周波(RF)回路構成に接続するためにアンテナコア12内を通る所定の特性インピーダンス(ここでは50オーム)の給電線を構成する。アンテナ素子10A〜10Dと給電線との間の接続は、螺旋軌道10A〜10Dに関連付けられた導電性の接続部分を介してなされる。これらの接続部分は、コア12の遠端面12Dにめっきされた放射状の軌道10AR,10BR,10CR,10DRとして形成され、各接続部分は、対応する螺旋軌道の遠端から穴12Bの端に隣接する位置まで達している。内部導体18は、機器の回路構成との接続のためにコア12の近位面12Pからピンの形で突出する近位部分18Pを有する。同様に、シールド16の近端上の一体型の出っ張り16Fも、機器の回路構成の接地との接続のために、コアの近位面12Pを超えて突出している。
アンテナ素子10A〜10Dの近端は、コア12の近端部分を取り囲むめっきスリーブの形態をとる共通の仮想接地導体20に接続される。そして、このスリーブ20は、後述される方式で、給電構造のシールド16に接続される。
スリーブ20の縁20Uは、コアの近端面12Pからの距離が様々である。その結果、4つのヘリカルアンテナ素子10A〜10Dは、異なる長さを有し、そのうち2つの素子10B,10Dが、他の2つの素子10A,10Cより長い。アンテナ素子10A,10Cがスリーブ20に接続される位置の縁20Uは、アンテナ素子10B,10Dがスリーブ20に接続される位置の縁20Uと比べ、近位面12Pからの距離が少し遠い。
コアの近端面12Pは、めっきされ、このように形成された導体22は、後述されるように、近端面12Pにおいて、シールド導体16の露出部分16Eに接続される。導体スリーブ20、めっき22、および給電構造の外部シールド16は、相まって、アンテナ素子構造と、装着時におけるアンテナ接続先の機器と、の間にコモンモードアイソレーションを提供する4分の1波長のバランを形成する。アンテナ素子によって形成される金属化導体素子、およびコア上のその他の金属化層は、コアに占有される内部体積を定める。
アンテナ素子10A〜10Dの長さの相違は、円偏光信号を感受する共振モードでアンテナが動作する際に、長い素子10B,10Dを流れる電流と、短い素子10A,10Cを流れる電流と、の間にそれぞれ位相差を生じさせる。このモードでは、電流は、内部給電導体18に接続された一方の素子10C,10Dと、シールド16に接続されたもう一方の素子10A,10Bと、の間で縁20Uの周りを流れる。このとき、スリーブ20およびめっき22は、コアの近端面12Pにおいて、アンテナ素子10A〜10Dからシールド導体16への電流の流れを阻止するトラップとして機能する。なお、螺旋軌道10A〜10Dは、放射状の軌道10AR,10BRの内端間および放射状の軌道10CR,10DRの内端間を一部環状の軌道10AB,10CDによってそれぞれ相互に接続されて対をなすので、螺旋軌道の各対は、1つの長い軌道10B,10Dと1つの短い軌道10A,10Cとを有する。バラムスリーブを有するクアドリフィラー型誘電体装荷アンテナの動作は、英国特許出願2292638Aおよび2310543Aに、より詳細に記載さ
れており、これらの文献は、出願時の本出願の内容の一部を構成するべくそれらの全体を本出願に組み込まれるものとする。
給電構造は、アンテナ素子構造との間で単に信号の送受信を行う以外に、他の機能も実施する。先ず、前述のように、シールド導体16は、スリーブ20と相まって機能することによって、給電構造とアンテナ素子構造との間の接続点においてコモンモードアイソレーションを提供する。(a)コアの近端面12P上におけるめっき22との接続点と、(b)アンテナ素子の接続部分10AR,10BRとの接続点と、の間のシールド導体の長さは、穴12Bの寸法、およびシールド16と穴の壁との間の空間を満たす材料の誘電率と共に、シールド16のその外表面上の電気的長さが、少なくともおおよそにおいて、アンテナの所要共振モードの周波数で波長の4分の1であるように設計されるので、導体スリーブ20と、めっき22と、シールド16との組み合わせは、給電構造とアンテナ素子構造との接続点において平衡電流を促進する。
給電構造のシールド16を、エアギャップが取り囲む。コア12の誘電率より低い誘電率のこのエアスリーブは、コア12がシールド16の電気的長さに、ひいてはシールド16の外側に関連したあらゆる縦共振に及ぼす効果を減殺する。所要の動作周波数に関連した共振モードは、円筒状のコアの軸から直径方向に、すなわち横断方向に伸びる電圧双極子によって特徴付けられるので、低誘電率のスリーブが所要の共振モードに及ぼす効果は、少なくともこの好ましい実施形態ではスリーブの厚さがコアのそれと比べて大幅に小さいゆえに、比較的小さくなる。したがって、シールド16に関連した線形の共振モードを、所望の共振モードから切り離すことが可能である。
アンテナは、500MHzまたは500MHzを超える主要共振周波数を有する。この共振周波数は、アンテナ素子の有効電気的長さによって決定され、程度は少ないものの、アンテナ素子の幅によっても決定される。所定の共振周波数において、アンテナ素子の長さは、コア材料の相対誘電率にも依存する。空心のクアドリフィラー型アンテナの場合、アンテナの寸法は、大幅に低減される。
アンテナコア12として好ましい材料の1つは、ジルコニウム・スズ・チタン酸塩をベースにした材料である。この材料は、上記の相対誘電率36を有し、温度変動に対して寸法的安定性および電気的安定性を有するものとしても知られている。誘電損失は、無視できる。コアは、押し出し成形、加圧成形、または焼結によって作成されてよい。
アンテナは、1575MHzでのLバンドGPS受信にとりわけ適している。この場合、コア12は、約10mmの直径を有し、長手方向に伸びるアンテナ素子10A〜10Dは、約12mmの平均長手長さ(すなわち、中心軸に平行な長さ)を有する。1575MHzにおいて、導電性スリーブ20の長さは、通常およそ5mmである。アンテナ素子10A〜10Dの正確な寸法は、設計段階において、所要の位相差を得られるまで固有遅延測定に取り組むことによって、試行錯誤を経て決定することができる。穴12Bの中の給電構造の直径は、およそ2mmである。
次に、給電構造の更なる詳細が説明される。給電構造は、50オームの同軸線路16,17,18と、該線路の遠端に接続された平面状の積層基板30と、の組み合わせを含む。積層基板、すなわちプリント回路基板(PCB)30は、コア12の遠端面にぴたりと対面接触している。PCB30の最大寸法は、コア12の直径より小さいので、PCB30は、完全に、コア12の遠端面12Dの外周内である。
この実施形態では、PCB30は、コアの遠位面12D上に中央合わせされた円盤の形態をとる。この直径は、円盤が放射状の軌道10AR,10BR,10CR,10DRの
内端および対応するそれぞれの一部環状の相互接続10AB,10CDの上を覆うように選択される。PCBは、同軸給電構造の内部導体18を収容するほぼ中心の孔32を有する。中心から外れた3つの偏心孔34は、シールド16の遠位出っ張り16Gを収容する。出っ張り16Gは、同軸給電構造に対するPCB30の位置決めを補助するために、屈曲される、すなわち「ジョグされる(急な角度で方向転換される)」。4つの孔32は、全て、内側をめっきされている。また、PCB30の外周部分30Pは、めっきされ、これらのめっきは、基板の近位面上および遠位面上まで達している。
PCB30は、複数の絶縁層および複数の導電層を有するので、複数層からなる積層基板である。この実施形態では、基板は、遠位層36および近位層38を含む2枚の絶縁層を有する。導体層には、遠位層40、中間層42、および近位層44の3枚がある。中間の導体層42は、図6に示されるように、遠位絶縁層36と近位絶縁層38との間に挟まれる。各導体層は、図7A〜7Cに示されるように、それぞれの導体パターンをエッチングされている。異なる層内のそれぞれの導体は、導体パターンがPCB30の外周部分30Pおよびめっきされた貫通孔32,34(以下では「ビア」と称される)に達したところでそれぞれ辺縁めっきおよびビアめっきによって相互に接続される。導体層40,42,44の導体パターンを示した図からわかるように、中間層42は、(ビア32内に着座した際の)内部導体18との接続から放射状のアンテナ素子接続部分10AR,10BRの方向へと放射状に広がる扇形、またはセクタ形の第1の導体領域42Cを有する。この導電領域42Cの真下で、近位導体層44は、放射状の接続素子10AR,10BRを相互に接続する一部環状の軌道10ABの上を覆って(めっきビア34内に着座した際の)給電線のシールド16との接続から基板の外周30Pへと広がる略セクタ形の領域44Cを有する。こうして、給電線の内部導体18とシールド16との間に分路コンデンサが形成される。このとき、近位絶縁層38の材料は、キャパシタ誘電体として機能する。この材料は、通常、5を上回る誘電率を有する。
中間導体層42の導体パターンは、一部環状の軌道10CDおよび放射状の接続素子10CR,10DRの内端の上を覆うように給電線の内部導体18との接続点から第2のめっき外周30Pへと広がる第2の導体領域42Lを有する。この下にくる対応する導電領域は、導体層44内には存在しない。中心孔32とめっき外周部分40Pとの間の、放射状の接続軌道10CR,10DRの上を覆う導電性領域42Lは、給電線の内部導体18とヘリカルアンテナ素子10C,10D対の1つのアンテナ素子との間で直列インダクタンスとして機能する。
上述のように、PCB30の近位面を、相互接続素子10AB,10CDを覆うようにコアの遠位面12Dに接触させて、PCB30と細長い給電線16〜18との組み合わせをコア12に取り付けると、外周部分30Pと、その下にあるコア遠位面上の軌道との間に接続がなされ、図に概略を示されるように、整合回路が形成される。
この概略図では、給電線は同軸線路50として示され、アンテナ素子は導電性ループ52として示され、分路コンデンサおよび直列インダクタはそれぞれコンデンサCおよびインダクタLとして示される。
PCB30の近位絶縁層は、およそ10の相対誘電率を層38で得るため、セラミックを装填されたプラスチック材料で形成される。遠位絶縁層36は、同じ材料、または例えばFR−4エポキシ基板など、より低い誘電率を有する材料で作成することができる。近位層38の厚さは、遠位層36のそれより大幅に小さい。実際、遠位層36は、近位層38の支えとして機能してよい。
給電線16〜18と、PCB30と、コアの近位面12P上の導電性軌道との間の接続
は、はんだ付けによって、または導電性の糊を使用した接合によってなされる。給電線16〜18およびPCB30は、内部導体18の遠端がPCB30のビア32内にはんだ付けされ、シールドの出っ張り16Gがそれぞれの偏心ビア34内にはんだ付けされたときに、相まって、単一の給電構造を形成する。給電線16〜18およびPCB30は、相まって、整合回路網を一体化された単一の給電構造を形成する。
分路キャパシタンスCおよび直列インダクタンスLは、(給電線16〜18の遠端の)同軸線路50と、アンテナの放射状のアンテナ素子構造と、の間に整合回路網を形成する。分路キャパシタンスおよび直列インダクタンスは、相まって、シールド16、エアギャップ17、および内部導体18として物理的に具体化された同軸線路の遠端(すなわち、シールド16、エアギャップ17、および内部導体18によって形成された線路の遠端)を50オームの終端器を有する高周波回路構成に接続された際にその同軸線路によって表されるインピーダンスを、1つまたは2つ上の動作周波数におけるアンテナ素子構造のインピーダンスに整合させる。
前述のとおり、給電構造は、アンテナコア12に挿入される前に、積層基板30を同軸線路16〜18に固定して1つのユニットに組み立てされる。給電構造を、基板30を一体化部分として含む1つの部品として形成すれば、(i)穴12Bの中に単一の給電構造を滑り込ませる、および(ii)シールド16の露出近端部分の周囲に導電性のフェルールまたは座金21を嵌め込む2つの動作で、給電構造の導入を実施することができるので、アンテナの組み立て費用を大幅に削減することができる。フェルールは、シールド部品16への押し込み嵌めであるか、またはシールド部品16に圧着されてよい。給電構造をコアに挿入するのに先立って、コア12の遠端面12D上およびめっき22上の、穴12Bの各端に直接隣接するアンテナ素子構造の接続部分に、はんだペーストを塗布することが好ましい。したがって、上記の工程(i)および(ii)の完了後、組み立て品は、はんだリフロー炉に通すことができる、または1つのはんだ付け工程としてのレーザはんだ付け、誘導性のはんだ付け、もしくはホットエアはんだ付け等の代替のはんだ付けプロセスを施すことができる。
シールド16の露出近端部分への嵌め込み用のものとして言及された座金21は、アンテナの接続先の構造に応じて様々な形態をとってよい。具体的に言うと、座金の形状および寸法は、アンテナに接続される機器の接地導体が、標準的な同軸コネクタキット、プリント回路基板層、または導電性平面等のいずれの一部を含むかによらず、それらの導体と結合するように変更される。
給電線のシールド上の突起16Tは、組み立ての際に給電線および積層基板30をコア12の中心に寄せるのにも役立つ。(a)積層基板30の外周上および近位面上の導体と、(b)コアの遠位面12D上の金属化導体と、の間に形成されるはんだブリッジ、並びにこれらの導体自体の形状は、基板がコア上で正しく指向している際、リフローはんだ付けの最中に、平衡な回転メニスカス力を提供するように構成される。
図9および図10に示されるように、本発明にしたがった第2の誘電体装荷アンテナは、円筒状のセラミックコア12の円筒状の外表面上にめっきされた、軸方向に同一の広がりを持つ4つの螺旋軌道10A,10B,10C,10Dを伴うアンテナ素子構造を有する。
コアは、コア12の中を遠端面12Dから近端面12Pへと通る穴12Bの形態をとる軸路を有する。これらの両端面は、コアの中心軸に垂直な平面である。穴12Bに収容されるのは、管状の導電性外部シールド16と、絶縁層17と、絶縁層17によってシールドから絶縁された細長い内部導体18とを有する同軸伝送線路である。シールド16は、
間に位置するシールド部分より直径の大きい2つの端を有する。より小さい直径を有するシールド16部分と穴の壁との間には、エアギャップ19が存在する。
シールド16と、内部導体18と、絶縁層17との組み合わせは、アンテナ素子10A〜10Dの遠端をアンテナの接続先の機器の高周波(RF)回路構成に接続するためにアンテナコア12内を通る所定の特性インピーダンス(ここでは50オーム)の給電線を構成する。アンテナ素子10A〜10Dと給電線との間の接続は、螺旋軌道10A〜10Dに関連付けられた導電性の接続部分を介してなされる。これらの接続部分は、コア12の遠端面12Dにめっきされた放射状の軌道10AR,10BR,10CR,10DRとして形成され、各接続部分は、対応する螺旋状軌道の遠端から穴12Bの端に隣接する位置まで達している。
アンテナ素子10A〜10Dの他端は、コア12の近端部分を取り囲むめっきスリーブの形態をとる共通の仮想接地導体20に接続される。そして、このスリーブ20は、後述される方式で、給電構造のシールド16に接続される。
スリーブ20の縁20Uは、コアの近端面12Pからの距離が様々である。その結果、4つのヘリカルアンテナ素子10A〜10Dは、異なる長さを有し、そのうち2つの素子10B,10Dが、他の2つの素子10A,10Cより長い。アンテナ素子10A,10Cがスリーブ20に接続される位置の縁20Uは、アンテナ素子10B,10Dがスリーブ20に接続される位置の縁20Uと比べ、近位面12Pからの距離が少し遠い。
コアの近端面12Pは、めっきされ、このように形成された導体22は、後述されるように、近端面12Pにおいて、シールド導体16の露出部分16Eに接続される。導体スリーブ20、めっき22、および給電構造の外部シールド16は、相まって、アンテナ素子構造と、装着時におけるアンテナ接続先の機器と、の間にコモンモードアイソレーションを提供するバランを形成する。
アンテナ素子10A〜10Dの長さの相違は、円偏光信号を感受する共振モードでアンテナが動作する際に、長い素子10B,10Dを流れる電流と短い素子10A,10Cを流れる電流との間にそれぞれ位相差を生じさせる。このモードでは、電流は、内部給電導体18に接続された一方の素子10C,10Dとシールド16に接続されたもう一方の素子10A,10Bと、の間で縁20Uの周りを流れる。このとき、スリーブ20およびめっき22は、コアの近端面12Pにおいて、アンテナ素子10A〜10Dからシールド導体16への電流の流れを阻止するトラップとして機能する。
給電構造は、アンテナ素子構造との間で単に信号の送受信を行う以外に、他の機能も実施する。先ず、前述のように、シールド導体16は、スリーブ20と相まって機能することによって、給電構造とアンテナ素子構造との間の接続点においてコモンモードアイソレーションを提供する。コアの近端面12P上におけるめっき22との接続点と、アンテナ素子の接続部分10AR,10BRとの接続点と、の間におけるシールド導体の長さは、穴12Bの寸法、およびシールド16と穴の壁との間の空間を満たす材料の誘電率と共に、シールド16の電気的長さが、少なくともおおよそにおいて、アンテナの所要共振モードの周波数で波長の4分の1であるように設計されるので、導体スリーブ20と、めっき22と、シールド16との組み合わせは、給電構造とアンテナ素子構造との接続点において平衡電流を促進する。
通常、この実施形態では、絶縁層17は、2〜5の相対誘電率を有するプラスチック管である。適切な材料の1つ、PTFEは、2.2の相対誘電率を有する。
給電構造のシールド16を、エアギャップ19が取り囲む。コア12の誘電率より低誘電率のこのスリーブは、コア12がシールド16の電気的長さに、ひいてはシールド16の外側に関連したあらゆる縦共振に及ぼす効果を減殺する。所要の動作周波数に関連した共振モードは、円筒状のコアの軸から直径方向に、すなわち横断方向に伸びる電圧双極子によって特徴付けられるので、絶縁性スリーブ19が所要の共振モードに及ぼす効果は、少なくともこの好ましい実施形態ではスリーブの厚さがコアのそれと比べて大幅に小さいゆえに、比較的小さくなる。したがって、シールド16に関連した線形の共振モードを、所望の共振モードから切り離すことが可能である。
アンテナは、500MHzまたは500MHzを超える主要共振周波数を有する。この共振周波数は、アンテナ素子の有効電気的長さによって決定され、程度は少ないものの、アンテナ素子の幅によっても決定される。所定の共振周波数において、アンテナ素子の長さは、コア材料の相対誘電率にも依存する。空心のクアドリフィラー型アンテナの場合、アンテナの寸法は、大幅に低減される。
アンテナコア12として好ましい材料の1つは、ジルコニウム・スズ・チタン酸塩をベースにした材料である。この材料は、上記の相対誘電率36を有し、温度変動に対して寸法的安定性および電気的安定性を有するものとしても知られている。誘電損失は、無視できる。コアは、押し出し成形または加圧成形によって作成されてよい。
上述された第1のアンテナの場合と同様に、このアンテナは、1575MHzでのLバンドGPS受信にとりわけ適している。コア12は、約10mmの直径を有し、長手方向に伸びるアンテナ素子10A〜10Dは、約12mmの平均長手長さ(すなわち、中心軸に平行な長さ)を有する。1575MHzにおいて、導電性スリーブ20の長さは、通常およそ5mmである。アンテナ素子10A〜10Dの正確な寸法は、設計段階において、所要の位相差を得られるまで固有遅延測定に取り組むことによって、試行錯誤を経て決定することができる。給電構造の直径は、およそ2mmである。
次に、給電構造の更なる詳細が説明される。図9,10,11A,11Bに示されるように、給電構造は、50オームの同軸線路16,17,18と、該線路の遠端に接続された平面状の積層基板30と、の組み合わせを含む。積層基板、すなわちプリント回路基板(PCB)30は、コア12の遠端面にぴたりと対面接触している。PCB30の最大寸法は、コア12の直径より小さいので、PCB30は、完全に、コア12の遠端面12Dの外周内である。
PC30は、横方向に伸びる2対の相対するアーム30A,30B,30C,30Dを有する十字型である。アーム30A,30Bは、アーム30C,30Dより短い。とりわけ図11Aに示されるように、PCB30のアーム30Aは、コア12の放射状の軌道10AR,10BRの上を覆っている。PCB30のアーム30Bは、コア12の放射状の軌道10CR,10DRの上を覆っている。PCBは、同軸給電構造の内部導体18を収容する中心孔32を有する。
インダクタンスを形成する銅軌道52TRが、孔32からアーム30B内へと伸びている。軌道32TRは、同軸給電構造の内部部品18にはんだ付けされる。軌道52TRは、分岐して、30Bの縁へと達する2本の垂直軌道を形成する。これらの垂直軌道は、30Bの縁に達したところでめっきビア30Vに接続する。めっきビア30Vは、下向きに伸びてPCB30の裏面に達する。図11Bに示されるように、ビア30Vは、PCB30の裏面上の銅パッド30BPに接続する。パッド30BPは、放射状の軌道30CR,30DRに隣接し、それらにはんだ付けされる。第2の軌道52CRは、アーム30A内の更に奥へと達し、そこで円形パッド52Cを形成する。
PCB30は、中心孔32を挟んでアーム30C,30Dの方向の両側にそれぞれ位置する2つの追加の孔34を有する。これらの孔は、同軸線路のシールド16の一部を形成してシールド本体から伸びる2つの出っ張り16Lを収容するように構成される。孔34は、PCB30の上面上および下面上の環状の銅パッド34Pによって取り囲まれる。出っ張り16Lは、パッド34Pにはんだ付けされる。PCB30の下面上のパッド34Pは、PCB30のアーム30Aの裏面を覆う銅接地平面59に接続される。銅接地平面59は、放射状の軌道10AR,10BRにはんだ付けされる。
PCBにある円形パッド52Cおよび銅接地平面59は、分路パッドコンデンサを形成する。内部導体18と放射状の軌道10AR,10BRとの間の軌道52TRは、直列インダクタンスとしてふるまう。分路キャパシタンスおよび直列インダクタンスは、同軸線路16〜18と、放射状に広がるアンテナのアンテナ素子構造と、の間に整合回路網を形成する。分路コンデンサおよび直列インダクタンスは、相まって、(アンテナとの接続点に50オームの終端器を有する高周波回路構成に接続された際に)同軸線路16,17,18の遠端によって表されるインピーダンスを、1つまたは2つ以上の動作周波数におけるアンテナ素子構造のインピーダンスに整合させる。
次に、図12A,12Bに示されるように、第2のアンテナの1つの変形形態において、整合回路網の分路キャパシタンスは、PCB30の頂面上の相互に噛み合わされた形の金属化軌道のような、相互噛み合い式のコンデンサの形態をとる。PCB30の裏面上の銅接地平面59からPCB30の頂面へは、2つのビア61が伸びている。ビアは、アーム30Aの長手方向に伸びる5本のフィンガ、すなわち指を定める銅皮膜63に接続する。内部導体18とアンテナ素子10C,10Dとを相互に接続する軌道は、2本の平行な軌道60TR,62TRに分岐し、分岐したこれらの軌道は、中心の導体18との接続からコア上の放射状の軌道10CR,10DRとの接続へと達する。逆方向を向いた軌道60CR,62CRは、内部導体18を、軌道60CR,62CRの延長部分66と、相互に噛み合わされた銅皮膜63と、によって形成される2つの別々の相互噛み合い式のコンデンサに接続する。各軌道60TR,62TRは、レーザエッチングされた導電性の調整領域64を有すると共に、噛み合わされた形の皮膜63との容量性の相互作用のための2本の指66を有する。調整領域64は、基板の裏面上の接地導体との間の容量性の相互作用によって、可調整式のコンデンサを形成する。
給電構造は、アンテナコア12に挿入される前に、積層基板30を同軸線路16〜18に固定して1つのユニットに組み立てされる。給電構造を、基板30を一体化部分として含む1つの部品として形成すれば、(i)穴12Bの中に単一の給電構造を滑り込ませる、および(ii)シールド16の露出近端部分の周囲に導電性のフェルールまたは座金21を嵌め込む2つの動作で、給電構造の導入を実施することができるので、アンテナの組み立て費用を大幅に削減することができる。フェルールは、シールド部品16への押し込み嵌めであるか、またはシールド部品16に圧着されてよい。給電構造をコアに挿入するのに先立って、コア12の遠端面12D上およびめっき22上の、穴12Bの各端に直接隣接するアンテナ素子構造の接続部分に、はんだペーストを塗布することが好ましい。したがって、上記の工程(i)および(ii)の完了後、組み立て品は、はんだリフロー炉に通すことができる、または1つのはんだ付け工程としてのレーザはんだ付けもしくはホットエアはんだ付け等の代替のはんだ付けプロセスを施すことができる。
シールド16の露出近端部分への嵌め込み用のものとして言及された座金21は、アンテナの接続先の構造に応じて様々な形態をとってよい。具体的に言うと、座金の形状および寸法は、アンテナに接続される機器の接地導体が、標準的な同軸コネクタキット、プリント回路基板層、または導電性平面等のいずれの一部を含むかによらず、それらの導体と
結合するように変更される。
基板30の辺縁にある導体と、コアの遠位面12D上の金属化導体と、の間に形成されるはんだブリッジは、上述されたように、基板がコア上で正しく指向している際、リフローはんだ付けの最中に、平衡な回転メニスカス力を提供するように構成される。
代替の1つの実施形態(不図示)では、同軸線路のシールド16は、接続のための出っ張りを有する代わりに、基板30の裏面上の導体層部分に突き合わされる、口広げ加工を施された、すなわちかしめ加工を施された遠端を有する。導電層は、加熱された際にかしめ端との間にはんだ接続を提供するはんだ皮膜を有する。かしめ端は、穴12Bの遠端の面取り外周(図4を参照せよ)上に着座することによって、コア12内において同軸線路16〜18を軸方向で位置決めする。
本発明のもう1つの実施形態が、図13A,13Bに示されている。PCB30は、全体形状は第1の実施形態のPCB30と同じであるが、銅のパターン作成が変更されており、分路キャパシタンスは、プリント回路パッドコンデンサまたは相互噛み合い式コンデンサではなくディスクリートチップコンデンサ70によって提供される。更に、貫通孔32からアンテナコア12上の放射状の軌道10CR,10DRへと伸びてインダクタを形成する軌道52TRは、より幅広であり、その半径方向の展開部分に沿って4つの開口を定めている。軌道52TRの垂直方向の展開部分は、外向きに広がって、アーム30Bの3つの外側面に達する。トラック52TRのこの部分には、2つの孔74がある。開口72,74は、整合回路網の位置合わせのために、レーザエッチングまたはその他の手法で拡大することができる。3つのめっきビア30Vは、軌道52TRをコア2の遠端面12D上の放射状の軌道10CR,10DRに接続する。
軌道52CRは、ディスクリートコンデンサ70内で終結し、ディスクリートコンデンサ70は、アーム30A上の銅層33Lに接続される。銅層33Lは、ここのアーム30Aの裏面に、ビア30Vによって接続される。
アーム30Aの裏面は、銅層の皮膜を施され、この皮膜は、パッド34Pに接続されて、シールド16に対する接地接続を形成する。導電性ループ34Lは、中心孔32を挟んで反対側にある2つのパッドを、アーム30Aの裏面上の導電性領域から接続する。
アーム30Bの裏面は、パッドを形成するためにやはり銅層の皮膜を施され、パッドは、放射状の軌道10CR,10DRにはんだ付けされる。この実施形態の層パターンは、給電導体18に流れ込む/給電導体18から流れ出す電流の分布を促す。こうして、アンテナの性能は、コア12上におけるPCB30の向きの変動に対してより耐性を持つようになる。
本発明にしたがった第1のクアドリフィラー型ヘリカルアンテナを上方の側方から見た斜視図である。 第1のアンテナを下方の側方から見た斜視図である。 図1および図2のアンテナのめっきアンテナコアおよび同軸給電線の分解斜視図である。 めっきアンテナコアの斜視図であり、上(遠位)面上の導体を示している。 同軸給電線および該給電線の軸に垂直な積層基板を含み、整合回路網を具体化した給電構造の断面図である。 図5の詳細な図であり、積層基板の多層構造を示している。 図5および図6に示された積層基板のそれぞれの導体層の導体パターンを示した図である。 図5および図6に示された積層基板のそれぞれの導体層の導体パターンを示した図である。 図5および図6に示された積層基板のそれぞれの導体層の導体パターンを示した図である。 等価の回路図である。 本発明にしたがった第2のクアドリフィラー型ヘリカルアンテナの斜視図である。 図9のアンテナを軸方向に切った断面図であり、整合部位を省略してある。 第2のアンテナの整合部位をアンテナコアの上面から見た平面図でありる。 第2のアンテナの整合部位を裏面から見た図である。 相互噛み合い式のコンデンサを含む代替の整合部位を、図11Aおよび図11Bと同様に、上および裏面からそれぞれ見た平面図である。 相互噛み合い式のコンデンサを含む代替の整合部位を、図11Aおよび図11Bと同様に、上および裏面からそれぞれ見た平面図である。 集中型のコンデンサ部品を積層基板の表面に取り付けられた、第2のアンテナ用の代替の整合部位を、上および裏面からそれぞれ見た平面図である。 集中型のコンデンサ部品を積層基板の表面に取り付けられた、第2のアンテナ用の代替の整合部位を、上および裏面からそれぞれ見た平面図である。

Claims (36)

  1. 200MHzを超える周波数で動作するための誘電体装荷アンテナであって、
    横断方向に広がる端面および前記端面間で長手方向に広がる側面を有する、5より大きい相対誘電率の固体材料の、電気絶縁性コアと、
    前記コアの前記側面の上にまたは前記側面に隣接するように設けられ一方の前記端面からもう一方の前記端面へと伸びる少なくとも1対の細長い導電性アンテナ素子を含む、3次元のアンテナ素子構造と、
    前記アンテナ素子対の一方のアンテナ素子およびもう一方のアンテナ素子にそれぞれ結合された第1および第2の給電接続導体を含む、給電接続と、
    前記アンテナ素子対の前記アンテナ素子間に結合された分路キャパシタンスを含む、整合部位と、
    を備えるアンテナ。
  2. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記整合部位は、更に、前記キャパシタンスと、前記アンテナ素子対の前記アンテナ素子の1つと、の間に結合された直列インダクタンスを含む、アンテナ。
  3. 請求項1または2に記載のアンテナであって、
    前記コアは、円筒状であり、
    前記アンテナ素子対の前記アンテナ素子は、前記一方の端面から前記円筒状の側面の上でそれぞれ伸びる導電性の螺旋軌道を含み、
    前記アンテナ素子構造は、前記コアの前記一方の端面から離れた位置にある前記アンテナ素子の端を相互に接続する、前記コアを取り巻くリンク導体を含む、アンテナ。
  4. 請求項3に記載のアンテナであって、
    前記給電接続と、前記整合部位と、前記給電接続内で終結する軸方向の伝送線路部位と、を含む、給電線構造を備えるアンテナ。
  5. 請求項4に記載のアンテナであって、
    前記伝送線路部位は、前記アンテナ素子構造によって表される電源インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを有する、アンテナ。
  6. 請求項5に記載のアンテナであって、
    前記伝送線路部位は、50オームの特性インピーダンスを有する、アンテナ。
  7. 請求項4ないし6のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記伝送線路部位は、前記コア内を一方の端面からもう一方の端面へと通る通路内に収容される、アンテナ。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記整合部位は、前記コアの前記一方の端面に固定された積層基板を含む、アンテナ。
  9. 請求項8に記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、横断方向に広がる、アンテナ。
  10. 請求項9に記載のアンテナであって、
    前記積層基板に固定され前記積層基板に垂直に伸びる伝送線路給電線を備えるアンテナ。
  11. 請求項8ないし10のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、絶縁層と、前記絶縁層の対面上に並置された第1および第2の導電層と、を含み、前記キャパシタンスは、前記並置された層によって形成される、アンテナ。
  12. 請求項11に記載のアンテナであって、
    前記絶縁層は、セラミック材料を含む、アンテナ。
  13. 請求項12に記載のアンテナであって、
    前記絶縁層の相対誘電率は、5より大きい、アンテナ。
  14. 請求項11ないし13のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、前記第1および第2の導電層を上に有する前記絶縁層より厚い第2の絶縁層を含み、このため、前記第1の導電層は、前記2枚の絶縁層に挟まれる、アンテナ。
  15. 200MHzを超える周波数で動作するためのバックファイヤ型誘電体装荷アンテナであって、
    軸方向を向いた近位面および遠位面と、円筒状の側面とを有する、5より大きい相対誘電率の固体材料の、円筒状の電気的絶縁性コアと、
    前記コアの前記側面の上にまたは前記側面に隣接するように設けられ前記コアの前記遠位面から前記近位面の方向へとそれぞれ伸びる少なくとも1対の細長い導電性アンテナ素子を含む、3次元のアンテナ素子構造と、
    前記アンテナ素子対の一方のアンテナ素子に結合された第1の導体および前記アンテナ素子対のもう一方のアンテナ素子に結合された第2の導体を一端に有する、伝送線路部位と、前記伝送線路部位の前記一端に関連付けられた、少なくとも1つのリアクタンス整合素子を含む積層基板の形態をとる、整合部位と、の組み合わせを含む、給電構造と、
    を備えるアンテナ。
  16. 請求項15に記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、前記コアの前記軸に垂直に置かれる、アンテナ。
  17. 請求項15または16に記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、前記基板の少なくとも1枚の導電層によって形成される少なくとも1つのリアクタンス整合素子を含む、アンテナ。
  18. 請求項15または16に記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、少なくとも1つの集中型のリアクタンス整合素子を含む、アンテナ。
  19. 請求項18に記載のアンテナであって、
    前記集中型のリアクタンス素子は、前記基板上の導電性パッド上に取り付けられるコンデンサである、アンテナ。
  20. 請求項17ないし19のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記リアクタンス素子は、前記アンテナ素子対の前記アンテナ素子間に接続された分路リアクタンスである、アンテナ。
  21. 請求項20に記載のアンテナであって、
    前記整合部位は、前記分路リアクタンスと前記アンテナ素子対の前記アンテナ素子の1つとの間、または前記分路リアクタンスと前記伝送線路部位の前記導体の1つとの間に直列に接続されるリアクタンスを含む、第2のリアクタンス素子を含む、アンテナ。
  22. 請求項15ないし21のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記伝送線路部位は、同軸給電線である、アンテナ。
  23. 請求項22に記載のアンテナであって、
    前記給電線は、前記コアの中の通路内に配され、外部シールド導体を含み、前記シールド導体は、前記シールドの周囲をエアギャップで取り囲んだ状態で、前記給電線を前記通路内の中心に位置づけるために、その外表面から突出するスペーサを有する、アンテナ。
  24. 請求項23に記載のアンテナであって、
    前記スペーサは、前記シールド上に一体的に形成される突起である、アンテナ。
  25. 請求項22に記載のアンテナであって、
    前記給電線は、前記伝送線路部位の前記一端に少なくとも1つの出っ張りを有する外部シールドを含み、前記出っ張りは、前記積層基板の貫通孔内に収容され、前記給電線に対する前記積層基板の位置決めを補助するために屈曲される、アンテナ。
  26. 請求項25に記載のアンテナであって、
    前記出っ張りは、前記シールド上に一体的に形成される、アンテナ。
  27. 請求項15ないし26のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記アンテナ素子構造は、前記コアの前記側面の上にまたは前記側面に隣接するように設けられ前記コアの前記遠位面から前記近位面の方向へと伸びる少なくとも2対の細長い導電性アンテナ素子を含み、前記第1の伝送線路導体は、前記2つのアンテナ素子対の各対の一方のアンテナ素子に結合され、前記第2の伝送線路導体は、前記2つのアンテナ素子対の各対のもう一方のアンテナ素子に結合される、アンテナ。
  28. 請求項27に記載のアンテナであって、
    前記リアクタンス整合素子は、前記2つのアンテナ素子対の各対の前記アンテナ素子間に、分路素子として結合される、アンテナ。
  29. 請求項27または28に記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、前記伝送線路部位の前記第1の導体を前記2つのアンテナ素子対の各対の第1のアンテナ素子に相互に接続する導電層を含み、前記導電層は、前記基板と前記第1のアンテナ素子とを複数の位置で接続可能にするように形作られる、アンテナ。
  30. 請求項29に記載のアンテナであって、
    前記接続位置は、相まって、前記コア軸を中心とした少なくとも45度の角度に対向する、アンテナ。
  31. 請求項29または30に記載のアンテナであって、
    前記基板は、前記第1のアンテナ素子との角度分散された接続のために扇状に広がる導電層を含む、アンテナ。
  32. 請求項29ないし31のいずれかに記載のアンテナであって、
    角度分散された接続を、前記伝送線路部位の前記第2の導体と、前記2つのアンテナ素子対の第2のアンテナ素子と、の間に形成するように形作られた、導電層部分を備えるアンテナ。
  33. 請求項32に記載のアンテナであって、
    前記角度分散された接続は、前記コア軸を中心とした少なくとも45度の角度に対向する、アンテナ。
  34. 請求項19ないし33のいずれかに記載のアンテナであって、
    前記整合部位と前記アンテナ素子との間の接続は、前記基板のめっき辺縁部分を含む、アンテナ。
  35. 誘電体装荷アンテナの絶縁性コアの中の通路内に滑り装着するための単一のアンテナ給電構造であって、
    管状の外部シールド導体と、
    前記外部シールド導体を通って伸びる、前記外部シールド導体から絶縁された細長い内部導体と、
    前記シールド導体の遠端から外向きに横方向に広がる積層基板と、
    の単一の組み合わせを備え、
    前記積層基板は、
    前記通路の端に隣接する前記アンテナコア上の第1および第2の導体との接続のための第1および第2の近位向きの導電性部分を有する近位面であって、前記第1の近位向きの導電性部分と前記外部シールド導体とは、電気的に接続される、近位面と、
    前記内部導体に隣接する第1の非近位の導電性部分を有し、前記内部導体に電気的に接続されている、非近位の面または層と、
    前記第1の非近位の導電性部分と前記第2の近位向きの導電性部分とを電気的に接続するリンク導体と、
    を含む、アンテナ。
  36. 誘電体装荷アンテナの絶縁性コアの中の通路内に滑り装着するための単一のアンテナ給電構造であって、
    前記コアの前記通路内に挿入するための一定の長さの伝送線路と、
    前記伝送線路の遠端から外向きに広がる積層基板と、
    の単一の組み合わせを備え、
    前記積層基板は、
    前記通路の一端に隣接する前記アンテナコア上の導体との接続のための近位向きの導電性部分を有する近位面であって、前記近位向きの導電性表面は、前記伝送線路の導体と電気的に通じている、近位面を含む、アンテナ。
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