JP2009081843A - 身体着用および取外し用途のためのマルチバンドアンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】使用者着用型のマルチバンドアンテナ組立体を提供する。
【解決手段】アンテナ組立体１００が、ローバンド用ダイポールアンテナ３１０と少なくとも１つのハイバンド用ダイポールアンテナ３１２、６１２とを具備する。ハイバンド用ダイポールアンテナは、ローバンド用ダイポール要素１０５、１１０の長さに沿った場所間に置かれたハイバンド用フィード１０２、６０２から構成され、第１のローバンド用ダイポール要素を第１のハイバンド用ダイポール要素１２８と第２のハイバンド用ダイポール要素１３０とに分割する。要素１３０の一方が、柔軟な導電スリーブとして形成される。ＲＦ制御装置３０８が、ハイバンド内のＲＦエネルギーをハイバンド用フィード１０２に選択的に向かわせ、かつローバンド内のＲＦエネルギーをローバンド用フィード２０２に選択的に向かわせる。伝送線１１３が、ＲＦ制御装置３０８からハイバンド用フィード１０２に延びる。
【選択図】図６

Description

本発明は通信の分野に関する。さらに詳細には、本発明は携帯型通信装置用のアンテナ組立体に関する。

携帯型の手持ち無線通信装置は、その長距離（long range）通信能力に関してしばしば制限される。この制限は一般に、このような無線機に関連する相対的に低い有効放射電力（ＥＲＰ）に起因するものである。この相対的に低いＥＲＰは、主として、このような無線機で使用される無線周波数（ＲＦ）増幅器の相対的に低い電力出力とアンテナの効率不足とによる。例えば、これらの手持ち無線機の多くには、従来、時に「ラバーダック」アンテナまたは「ホイップ」アンテナと呼ばれる短い柔軟なアンテナが装備されてきた。これらのアンテナは、その全体的な物理的長さを低減するように電気装荷された、本質的に短縮された垂直モノポールアンテナである。このようなアンテナは便利であるが、その性能は、その小型サイズと効果的なカウンタポイズ（counterpoise）の不在とによってしばしば限定される。

パッカー（Ｐａｃｋｅｒ）への米国特許第６９４０４６２号（以後「パッカー」）が、短縮され、電気装荷された垂直モノポール設計に関連する制限の多くを克服する身体着用型アンテナを開示する。特に、パッカーは、使用者の衣類に着脱自在に締結される広帯域のダイポールアンテナを教示する。このアンテナ組立体は、同様に使用者によって携行される携帯型の手持ち無線機に結合される。パッカーによって開示されたアンテナの身体着用型ダイポール設計は、従来型の垂直モノポール設計に比べて、より高い利得と向上した効率とを与える。これらの改良は、アンテナのダイポールとより大きな物理的サイズとを電気的にバランスさせた設計によるものである。
米国特許第６９４０４６２号明細書

依然として、性能の向上をもたらすアンテナシステムに対する要望が絶えず存在する。特に、より高い利得とより広い動作帯域とを提供するアンテナに対する要望が絶えず存在する。これらの能力は、小型の携帯型手持ち無線機が、従来では背嚢に入れて携行されるより大型の人員携行型無線機に比べて、同等かまたは優れた到達範囲性能を提供することを可能にする。

使用者によって着用されるべきアンテナ組立体は、ローバンド用ダイポールアンテナを具備する。ローバンド用ダイポールアンテナは、ローバンド用ダイポールフィードから構成され、このローバンド用ダイポールフィードは、そこから外向きに第１の方向へ延びる第１のローバンド用ダイポール要素に電気的に結合されている。またローバンド用ダイポールアンテナは、このローバンド用ダイポールフィードに接続され且つそこから外向きに、第１の方向とは反対の第２の方向へ延びる第２のローバンド用ダイポール要素を具備する。

またアンテナ組立体は、ハイバンド用ダイポールアンテナを具備する。ハイバンド用ダイポールアンテナは、第１のローバンド用ダイポール要素の長さに沿った場所間に置かれたハイバンド用ダイポールフィードから構成される。ハイバンド用ダイポールフィードは、第１のローバンド用ダイポール要素を、ハイバンド用ダイポールフィードから外向きに第１の方向へ延びる第１のハイバンド用ダイポール要素と、第２の方向へ延びる第２のハイバンド用ダイポール要素とに分割する。ハイバンド用ダイポールフィードは、第１および第２のハイバンド用ダイポール要素に電気的に結合される。

重要なことであるが、ハイバンド用ダイポール要素の少なくとも一方が、柔軟な導電スリーブとして形成される。例えば、柔軟な導電スリーブは、螺旋巻きの、連結する導電要素の対を備えることができる。柔軟な導電スリーブは、ローバンド用ダイポールフィードからハイバンド用ダイポールフィードに延びる伝送線を包囲する。

ＲＦ制御装置が、ハイバンド内のＲＦエネルギーをハイバンド用ダイポールフィードに選択的に向かわせるために、かつローバンド内のＲＦエネルギーをローバンド用ダイポールフィードに選択的に向かわせるために設けられる。この点に関して、ローバンドは、ハイバンドのＲＦ範囲に比べて低いＲＦ範囲を含むことを理解するべきである。例えば、ローバンドはＶＨＦ帯域でよく、ハイバンドはＵＨＦ帯域である。ＲＦ制御装置は、ＲＦダイプレクサおよびＲＦスイッチからなる群から選択される。ＲＦ制御装置がＲＦスイッチであれば、それは、アンテナ組立体が接続される携帯型送受信器によって制御可能である。

ローバンド用インピーダンス整合ネットワークが、ローバンド用ダイポールアンテナに設けられる。同様に、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワークが、ハイバンド用ダイポールアンテナに設けられる。ローバンド用ダイポールフィードおよびＲＦ制御装置は、有利なことに、第１および第２のローバンド用ダイポール要素を物理的に支持する誘電性の本体の内部に配置される。

ハイバンド用ダイポールフィードは、第１および第２のハイバンド用ダイポール要素とハイバンド用インピーダンス整合ネットワークとに電気的に結合された第１のインピーダンス変成器をさらに備える。第１のインピーダンス変成器は、第１および第２のハイバンド用ダイポール要素を支持する誘電性の本体の内部に配置される。ローバンド用ダイポールフィードは、第１および第２のローバンド用ダイポール要素とローバンド用インピーダンス整合ネットワークとに電気的に結合された第２のインピーダンス変成器をさらに含む。

第２のインピーダンス変成器の二次巻線が、第１および第２のローバンド用ダイポール要素に接続される。この二次巻線は、第２のローバンド用ダイポール要素が、ハイバンド内のＲＦ周波数においてハイバンド用ダイポールアンテナから電気的に隔離されるように、ハイバンド内のすべての周波数における電流に対して高いインピーダンスを有する。第１のインピーダンス変成器は、ローバンド内のＲＦ周波数において、電流を第２のハイバンド用ダイポール要素から第１のハイバンド用ダイポール要素に結合するための低いインピーダンス経路を形成する。

また第２のローバンド用ダイポール要素は、有利なことに、柔軟な導電スリーブとして構成される。この柔軟な導電スリーブは、ローバンド用ダイポールフィードから、第２のローバンド用ダイポール要素の長さに沿って配置された箇所にある、アンテナのＲＦ入力ポートに延びる第２のＲＦ伝送線を包囲する。１つまたは複数のフェライト本体が、ＲＦ入力ポートに隣接する箇所で第２のＲＦ伝送線の一部の周りに配置される。

またアンテナ組立体の別法による実施形態では、第２のハイバンド用ダイポールアンテナを具備する。第２のハイバンド用ダイポールアンテナは、第２のローバンド用ダイポール要素の長さに沿った場所間に置かれた第２のハイバンド用ダイポールフィードを含む。第２のハイバンド用ダイポールフィードは、第２のローバンド用ダイポール要素を、第２のハイバンド用ダイポールフィードから外向きに第１の方向へ延びる第３のハイバンド用ダイポール要素と、第２の方向へ延びる第４のハイバンド用ダイポール要素とに分割する。第２のハイバンド用ダイポールフィードは、第３および第４のハイバンド用ダイポール要素に電気的に結合される。第２のローバンド用ダイポール要素を画定する柔軟な導電スリーブは、ローバンド用ダイポールフィードから第２のハイバンド用ダイポールフィードに延びる第３のＲＦ伝送線を包囲する。ＲＦ制御装置は、ハイバンド内のＲＦエネルギーを同相で第１および第２のハイバンド用ダイポールフィードに向かわせる。第２のハイバンド用ダイポールフィードは、二次巻線を含むインピーダンス変成器を有することができる。この二次巻線は、第３および第４のハイバンド用ダイポール要素に接続され、かつローバンド内のＲＦのための低インピーダンス経路を形成する。

全図を通して、同様な数字が同様のアイテムを示す以下の図面を参照して実施形態を説明する。

ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態にしたがう、使用者１０の少なくとも１点の衣類１５に着用された携帯型通信システム５０の後方斜視図が示されている。携帯型通信システム５０は、使用者１０の少なくとも１点の衣類１５に着用されるアンテナ組立体１００を具備する。携帯型通信システム５０が着用されうる少なくとも１点の衣類１５には、シャツ、ベルト、ズボン、およびベスト、または当業者に知られた他の任意の衣類が含まれる。図１に示された実施形態では、衣類１５はベストであり、そこに携帯型通信システム５０が、使用者１０によって携行されるように取り付けられる。ベスト１５は、兵士の上半身を砲弾または同様物からの衝撃から保護するための身体装甲を内蔵する、兵士によって通常着用されるタイプでよい。

携帯型通信システム５０は、同様に使用者１０の衣類１５に着用されうる携帯型無線機のような携帯型通信装置１２５を具備することができる。例えば、携帯型通信装置１２５は、米国ニューヨーク州ロチェスター市（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ）所在のハリスアールエフコミュニケーションズ事業部（Ｈａｒｒｉｓ ＲＦ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）によって販売された小型軽量のＶＨＦ／ＵＨＦ手持ち無線機である、ハリスコーポレーション社（Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製のモデルＲＦ−５８００Ｍ−ＨＨ無線機のような携帯型無線機でよい。モデルＲＦ−５８００Ｍ−ＨＨ無線機は、特殊作戦と分隊および個々の兵士に対する小隊レベルの通信とにおいて通常使用される３０〜５１２ＭＨｚの広い周波数範囲にわたって動作する。しかし、本発明は、当業者に知られている他の携帯型通信装置が使用されてもよいので、この点に関して限定されるものではない。

携帯型通信装置１２５には、主アンテナとして小型の「ラバーダック」または「ホイップアンテナ」（図示せず）が従来通りに装備されうる。しかし、このようなアンテナは相対的に非効率的であることが知られている。以上に鑑みて、ラバーダックまたはホイップアンテナは、携帯型通信装置１２５から取り外され、かつアンテナ組立体１００と置き換えられうる。ラバーダックまたはホイップアンテナの代わりに、アンテナ組立体１００を携帯型通信装置１２５に結合すると、より長距離の通信能力を助長することができる。さらに、アンテナ組立体１００は、より大型の携帯型通信装置１２５を背嚢に入れて、その扱い難い従来型のブレードアンテナと一緒に携行しなければならないという問題を排除するために、使用者１０の衣類１５に着用されうる。この配置はまた、操作がより便利である使用者１０の衣類１５の前部に携帯型通信装置１２５が着用されることを可能にする。

ここで図１および２を参照すると、アンテナ組立体１００は本質的に垂直ダイポール配置である。本アンテナ組立体は成形部分１０６を含む。この成形部分１０６は、ローバンド用ダイポールフィード組立体２０２を収納する誘電性の筐体を備える。第１のローバンド用ダイポール要素１０５が、図示のようにローバンド用ダイポールフィード組立体２０２から離れて第１の方向へ延びる。第２のローバンド用ダイポール要素１１０が、図示のようにローバンド用ダイポールフィード組立体２０２から離れて、第１の方向と概ね反対の第２の方向へ延びる。

本発明の実施形態よれば、第２のローバンド用ダイポール要素１１０は、２つの部分、すなわち、上部分１３２および下部分１３４から構成されうる。上部分１３２および下部分１３４は、誘電材料から形成された成形部分によって物理的に接続されうる。上部分１３２および下部分１３４は、柔軟な本体部分または導電スリーブから形成される。上部分１３２および下部分１３４は、共に第２のローバンド用ダイポール要素としての役目をする。この点に関して、導電リンク１３３が、上部分１３２を下部分１３４に電気的に接続するために設けられうる。成形端部キャップ１３８が、水分および埃の粒子が下部分１３４の中に進入するのを防止するために下部分１３４の端部分上に設けられうる。成形端部キャップ１３８は、誘電材料または導電金属から形成可能である。

第１のローバンド用ダイポール要素１０５も、２つの部分を含む。これらには、上部分１２８および下部分１３０が含まれる。上部分１２８および下部分１３０は、誘電材料から形成されうる成形部分１０４によって物理的に接続される。下部分１３０は、柔軟な本体部分または導電スリーブから形成可能である。例えば、導電スリーブは、第２のローバンド用ダイポール要素１１０を形成するために使用されたものと同様の構造でありうる。第１のローバンド用ダイポール要素１０５の上部分１２８は、伸縮自在または入れ子型配置の一続きの累進的に長くなる紐形状の導体から形成可能である。このような配置は当業者によってよく知られている。したがって、上部分１２８は保管および輸送のために折り畳み可能であるが、解放されるとき、完全に延びきった位置に撥ね出す。なお、本発明はこの点に関して限定されるものではなく、他の任意適切な導体を使用して上部分１２８を形成することも可能である。

上述のＶＨＦ範囲では、第１のダイポール要素１０５の全長は約７６センチメートル（約３０インチ）でよい。同様に、第２のダイポール要素１１０の全長も約７６センチメートル（約３０インチ）でありうる。なお、本発明はこの点に関して限定されるものではないことを理解するべきである。例えば、ダイポール要素の実際の長さは、アンテナ組立体が動作するべき周波数帯域に依存しうる。

ハイバンド用ダイポールフィード１０２が、成形部分１０４の内部に配置される。この成形部分１０４は誘電材料から形成可能である。ハイバンド用ダイポールフィード１０２は、上部分１２８と、共に第１のローバンド用ダイポール要素１０５を備える下部分１３０とに電気的に接続される。重要なことであるが、上部分１２８および下部分１３０もそれぞれに、第１のハイバンド用ダイポール要素および第２のハイバンド用ダイポール要素を備える。以後、単純明快にするために、上部分１２８を第１のハイバンド用ダイポール要素と呼んでもよい。同様に、下部分１３０を第２のハイバンド用ダイポール要素と呼んでもよい。ＵＨＦ範囲では、第１のハイバンド用ダイポール要素の全長は約３８センチメートル（約１５インチ）でありうる。第２のハイバンド用ダイポール要素も、約７６センチメートル（約３０インチ）のハイバンド用ダイポール合計長さに対して、約３８センチメートル（約１５インチ）の長さを有しうる。

第２のローバンド用ダイポール要素１１０を備える導電スリーブは、伝送線１１１を包囲する。本発明の一実施形態によれば、伝送線１１１は、同軸型ケーブルで通常使用されるような導体の同軸配置を含むように選択可能である。しかし、本発明はこの点に関して限定されるものではない。伝送線１１１はまた、成形部分１１５の内部に収納される雑音フィルタに結合されうる。雑音フィルタ２０４は、１つまたは複数のフェライト環状コイル２０４から構成可能である。雑音フィルタは、アンテナ組立体１００から携帯型通信装置１２５の中の受信器に送達される干渉雑音を低減するのに有用でありうる。コネクタ１１５が、同軸ケーブル１２０の一端を第１のコネクタ１２１に結合するために成形部分１０８の上に配置可能である。第２のコネクタ１２２が、携帯型通信装置１２５のコネクタ（図示せず）に結合するために同軸ケーブル１２０の対向端に設けられうる。フェライトスリーブ１３６が、雑音と、同軸ケーブル１２０の遮蔽体上に存在する恐れがある不要な電流とを低減するために有利に設けられる。

ハイバンド用ダイポールの下部要素１３０を含む導電スリーブは、第２の伝送線１１３を包囲する。本発明の実施形態によれば、第２の伝送線１１３は、同軸ケーブルに通常見られる導体の同軸配置でありうる。しかし、本発明はこの点に関して限定されるものではない。伝送線１１３は、一方の端部がＲＦ制御装置３０８にかつ第２の端部がハイバンド用ダイポールフィード１０２に結合されうる。これらの特徴は、図３に関連して以下でさらに詳細に論じられる。

ここで図４を参照すると、第１のローバンド用ダイポール要素１０５の下部分１３０を形成するために使用された柔軟な導電スリーブ４００の一部が示されている。図４では、導電スリーブ４００の内部に配置された伝送線１１３が示されている。同様の構造を使用して、第２のローバンド用ダイポール要素１１０を形成する。導電スリーブ４００は、柔軟な構造として形成されることが好ましい。例えば、柔軟な導電スリーブ４００は、中実の導体から形成されうる。しかし、図５に示されている別の好ましい実施形態では、柔軟なスリーブ４００が、例えば、螺旋巻きの、連結する導電要素４０２、４０４の対を備えうる。内部誘電層４０６および外部誘電層が、柔軟な導電スリーブを完成しうる。当業者によって理解されるように、他の構成も企図される。

再び図１を参照すると、アンテナ組立体１００は、少なくとも１つの使用者着用型アンテナ締結装置１４０を使用して衣類１５に取り付けられる。図１に示した実施形態では、使用者１０の左肩付近で衣類１５に取り付けられた上部使用者着用型アンテナ締結装置１４０と、使用者１０の腰の上方で衣類１５の中心に取り付けられた下部使用者着用型アンテナ締結装置１４０とが存在する。しかし、任意の数の使用者着用型アンテナ締結装置１４０が使用可能であり、かつ使用者１０の衣類１５上の任意の箇所に取付け可能であるので、本発明は、この点に関して限定されるものではない。

さらに、本発明は、使用者１０の衣服または衣類１５の上で使用者着用型アンテナ締結装置１４０を使用することに限定されるものではない。本発明の別の実施形態（図示せず）では、アンテナ締結装置１４０が、アンテナ組立体１００を車両の中に取り付けるための車両パネルのような表面上に取付け可能である。なお、当業者に知られているように、アンテナ締結装置１４０を使用してアンテナ組立体１００を任意所望の箇所に取り付けることができるので、本発明は、この点に関して限定されるものではない。アンテナの他の使用状況も当業者には理解されよう。例えば、アンテナは、通信範囲を拡大するために、木の枝のような物体から吊り下げることも可能である。

ここで図３を参照すると、アンテナ組立体１００の電気的特徴構造を理解するために有用なブロック図が与えられている。アンテナ組立体１００は、ＲＦ制御装置３０８、ローバンド用ダイポールアンテナ３１０、およびハイバンド用ダイポールアンテナ３１２を含む。ローバンド用ダイポールアンテナ３１０は、ローバンド用ダイポールフィード組立体２０２、第１のローバンド用ダイポール要素１０５、および第２のローバンド用ダイポール要素１１０から形成される。ローバンド用ダイポールフィード組立体２０２は、ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４およびローバンド用インピーダンス変成器３０２を含む。上で留意したように、第２のローバンド用ダイポール要素１１０の上部分１３２および下部分１３４は、単一のローバンド用ダイポール要素を形成するように導電リンク１３３によって電気的に接続されうる。一実施形態によれば、ＲＦ制御装置３０８、ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４、およびインピーダンス変成器３０２は、すべてが成形部分１０６の内部に配置されうる。

依然として図３を参照すると、ハイバンド用ダイポールアンテナ３１２は、第１のローバンド用ダイポール要素１０５の一部として形成されることを観察することができる。特に、上部分１２８および下部分１３０は、それぞれが第１のハイバンド用ダイポール要素および第２のハイバンド用ダイポール要素を備える。ハイバンド用ダイポールフィード１０２は、図示のように上部分１２８および下部分１３０のそれぞれに電気的に接続される。ハイバンド用ダイポールフィード１０２は、有利なことに、インピーダンス変成器３１４を含むことができる。ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６が設けられる。一実施形態によれば、誘電子およびコンデンサのような別個の受動素子を使用して、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワークを実施することができる。別法の実施形態によれば、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワークは、伝送線１１３を備えることができる。換言すれば、別個の素子を使用する代わりに、伝送線１１３自体を使用してインピーダンス整合機能を実行することができる。このような場合では、その代わりに、別体のハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６の機能は、インピーダンス変成器３１４と組み合わせた伝送線１１３によって設けられうる。この様態で伝送線を使用するための技法が当業ではよく知られており、したがって、本明細書で詳細に説明されない。

ここでアンテナ組立体１００の動作を説明する。ＲＦエネルギーが、伝送線１１１を介してＲＦ制御装置３０８に伝達される。ＲＦ制御装置３０８は、成形部分１０６の内部に配置されうる。ＲＦ制御装置３０８は、ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４またはハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６のどちらか一方に選択的に結合される。特に、第１の範囲内の周波数を有するローバンド型のＲＦエネルギーは、ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４に伝達されうる。例えば、ローバンド型ＲＦエネルギーは、ＶＨＦ周波数範囲内の信号を含むことができる。同様に、第１の範囲よりも高い第２の範囲内の周波数を有するハイバンド型のＲＦエネルギーは、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６に伝達されうる。例えば、ハイバンド型ＲＦエネルギーは、ＵＨＦ周波数範囲内の信号を含むことができる。

ＲＦ制御装置３０８は、限定されるものではないが、ＲＦスイッチまたはＲＦダイプレクサの形態を取りうることが当業者によって理解されよう。ＲＦ制御装置３０８がＲＦスイッチであれば、それは、有利なことに、携帯型通信装置１２５によって生成された１つまたは複数の制御信号を使って制御可能である。これらの制御信号は、伝送線１１１または専用の制御線（図示せず）を介してＲＦ制御装置３０８に伝達されうる。ＲＦ伝送線を使用してアンテナ制御信号を伝達する様々な手段が当業でよく知られており、したがって本明細書では詳細に説明されない。しかし、このような１つの方法には、切り換えられたＤＣ制御信号と、この制御信号をアンテナ要素および敏感なＲＦ回路から隔離するために１つまたは複数の遮断コンデンサとが含まれうることを理解するべきである。

携帯型通信装置１２５は、ＲＦスイッチが、ＲＦ制御装置３０８によってＲＦ信号がハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６に伝達されるかまたはローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４に伝達されるかを決定するために、必要な制御信号を生成することができる。例えば、携帯型通信装置１２５がＶＨＦ帯域内で動作していれば、制御信号は、ＲＦ制御装置３０８に、ＲＦ信号をローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４に送らせることができる。一方、携帯型通信装置がＵＨＦ帯域内で動作していれば、制御信号は、ＲＦ制御装置３０８に、ＲＦ信号をハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６に送らせることができる。

別法の実施形態によれば、ＲＦ制御装置３０８は、ＲＦダイプレクサでありうる。その場合に、ローバンドＲＦ信号は、ＲＦダイプレクサに関連する受動回路によって自動的にローバンド用インピーダンス整合ネットワークに送られうる。同様に、ハイバンドＲＦ信号は、このような受動回路を使用して自動的にハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６に送られうる。ＲＦダイプレクサは当業でよく知られており、したがって詳細に説明されない。しかし、このようなＲＦダイプレクサを実施するために使用されうる多様な技法が存在することを理解するべきである。さらに、受動ＲＦダイプレクサは、有利なことに、アンテナ制御信号の必要性を排除できることが理解されよう。なお、本発明は、この点に関して限定されるものではなく、他の任意適切な手段が、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６またはローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４に対するＲＦエネルギーの流れを制御するために使用可能である。

以上の説明から理解されるように、ローバンド型ＲＦ信号は、ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４に伝達されることになる。ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４は、広帯域のインピーダンス整合を行うために、インピーダンス変成器３０２と協働して動作する。本発明の一実施形態によれば、インピーダンス変成器３０２は、ローバンド用ダイポールアンテナの入力インピーダンスを、相対的により高いインピーダンス値に増大させることができる。次いで、ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４は、伝送線１１１のインピーダンスを、インピーダンス変成器３０２によって供給された相対的により高いインピーダンス値に整合させるように選択されうる。当業者によって理解されるように、この配置は、有利なことに、別様であればインピーダンス不整合によって引き起こされる恐れがある、ローバンド用ダイポールアンテナ３１０に伝達されるＲＦ電力の損失を最小限にすることができる。

ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６は、入力伝送線１１１とハイバンド用ダイポールアンテナ３１２との間で広帯域のインピーダンス整合を行うために、インピーダンス変成器３１４と協働して動作する。本発明の一実施形態によれば、インピーダンス変成器３１４は、ハイバンド用ダイポールアンテナ３１２の入力インピーダンスを、相対的により高いインピーダンス値に増大させることができる。次いで、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６は、伝送線１１１のインピーダンスを、インピーダンス変成器３１４によって供給された相対的により高いインピーダンス値に整合させるように選択されうる。当業者によって理解されるように、この配置は、有利なことに、ハイバンド用ダイポールアンテナ３１２に伝達されるＲＦ電力の損失を最小限にするが、この損失は、別様であればインピーダンス不整合によって引き起こされる恐れがある。図１〜３に示された配置では、伝送線１１３がハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６の一部を形成できることを理解するべきである。一方、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６の機能は、インピーダンス変成器３１４と組み合わさって動作する伝送線１１３によって実行されうる。換言すれば、ハイバンド用インピーダンス変成器は、伝送線１１３およびインピーダンス変成器３１４に組み込まれうる。伝送線は、このような整合目的に通常使用されており、したがって、これらの技法は本明細書で詳細に説明されない。

依然として図３を参照すると、ローバンド用ダイポールフィード組立体の構成は、好ましいことに、入力インピーダンスＺ_３０２が、ハイバンドに関連する周波数において相対的に値が高いようになっている。例えば、Ｚ_３０２にあるインピーダンスは、それがハイバンド内のすべての周波数に関して開回路として効果的に動作するように選択されうる。こうして、ローバンド用ダイポールフィード組立体２０２および第２のローバンド用ダイポールアンテナ要素１１０は、ハイバンド用ダイポールアンテナが、ハイバンド内に含まれる周波数で動作するとき、ハイバンド用ダイポールアンテナ３１２から効果的に減結合または隔離されうる。反対に、ハイバンドフィード１０２の出力で観察される入力インピーダンスＺ_３１４は、それが、効果的にローバンド内のすべての周波数に関して短絡回路であるように選択される。こうして、ハイバンド用ダイポールフィード１０２は、ローバンド周波数において、第１のローバンド用ダイポールアンテナ要素１０５の上部分１２８と下部分１３０との間のＲＦエネルギーを効果的に結合することができる。しかも、ＲＦ電流は、組合せでローバンド用ダイポールアンテナ要素１０５を設けるように、要素１３０から要素１２８に流れうる。

以上のインピーダンスＺ_３１４およびＺ_３０２は、インピーダンス変成器３１４および３０２の二次巻線３１８、３１６のインピーダンス、伝送線１１３のインピーダンス、ならびに整合ネットワーク３０６、３０４のインピーダンスを選択的に選ぶことによって与えられうる。インピーダンス値は、ハイバンドの周波数帯域内のＲＦエネルギーがハイバンド用ダイポールアンテナ３１２の中へ供給されるとき、二次巻線３１６に出現するインピーダンス値が極めて高いように選択される。例えば、このインピーダンス値は、１０００オームより大きいことが好ましい。この高いインピーダンスは、ハイバンド内の周波数（例えば、ＵＨＦ帯域内の周波数）におけるＲＦエネルギーに関連する電流に対して、開回路として効果的に機能する。同様に、インピーダンス変成器３１４の二次巻線３１８は、短絡回路が、ローバンドＲＦエネルギー（例えば、ＶＨＦ帯域）に関連する電流に関して効果的に創出されるように、相対的に低いインピーダンス値を有する。例えば、そのインピーダンス値は、０から１０オームの範囲内にありうる。したがって、二次巻線３１６は、ローバンド内の周波数において短絡回路として効果的に機能する。

図６および７を参照すると、本発明の別法の実施形態が示されている。図６および７では、図２および３に示されているものに対応する構造が、同様の参照符号を使用して識別される。図６および７は、図６および７における以外は、図２および３と同様であることが理解されよう。しかし、図６および７では、第２のローバンド用ダイポールアンテナ要素１１０の上部分１３２および下部分１３４が、第２のハイバンド用ダイポールアンテナ６１２の役目もする。

図６および７では、伝送線６１７を使用して、ＲＦエネルギーをＲＦ制御装置３０８から第２のハイバンド用ダイポールアンテナ６１２に結合する。図７に例示したように、伝送線６１７は、第２のローバンド用ダイポール要素１１０を形成するために使用された導電スリーブの上部分１３２の内部に収納されうる。一実施形態によれば、伝送線６１７は、伝送線１１３と同様の同軸導体の配置を備える。ハイバンド用ダイポールアンテナ３１２に供給するために使用された配置と同様に、伝送線６１７は、第２のハイバンド用ダイポールフィード６０２に結合される。第２のハイバンド用ダイポールフィード６０２は、図７に示した成形部分１０８の内部に収納されうる。

再び図６を参照すると、第２のハイバンド用ダイポールフィード６０２は、有利なことに、インピーダンス変成器３１４に関して上で説明したものと同様の設計および機能を有するインピーダンス変成器６１４を含む。例えば、インピーダンス変成器６１４の二次巻線６１８が、第２のハイバンド用ダイポールアンテナ６１２を備える上部分１３２および下部分１３４に電気的に接続される。好ましい実施形態によれば、ハイバンド用ダイポールアンテナ３１２およびハイバンド用ダイポールアンテナ６１２は、アンテナ組立体１００の利得全体が、低い仰角におけるハイバンドＲＦ放射に関して向上するように、ハイバンドＲＦエネルギーが同相で同時に供給される。この点に関して、二次巻線６１８に使用されるインピーダンスは、それが、好ましくは、上で説明のローバンド内の周波数を有するＲＦ信号に対して低いインピーダンスを呈するように選択されることを理解するべきである。そのようにして、二次巻線６１８は、上部分１３２と下部分１３４との間を流れるＲＦ電流のための相対的に低いインピーダンス経路として機能しうる。例えば、二次巻線は、ローバンド周波数（例えば、ＶＨＦ）において短絡回路として効果的に機能しうる。

ここで図８を参照すると、本発明に使用するためのローバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０４の模式図が示されている。図示の実施形態では、ＲＦ制御装置３０８が、携帯型通信装置１２５から伝達されたＤＣバイアス電圧に応答するＲＦスイッチである。ＤＣバイアス電圧は、本実施形態では伝送線１１１を介して伝達される。ＤＣバイアス回路が、Ｃ１、Ｌ１、およびＣ２から構成される。ＤＣバイアス回路は、ＤＣバイアス電圧を伝送線１１１から除去することになる。ハイバンド（例えば、ＵＨＦ）動作時に、ＤＣバイアス電圧は、ＲＦ制御装置３０８に、伝送線１１３を介してＲＦ信号をハイバンド用ダイポールアンテナに向かわせる。図８に示した実施形態では、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６が図示されていないことに留意されたい。これは、ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク３０６の機能が、図示の実施形態では伝送線１１３およびインピーダンス変成器３１４と結びつけられているからである。

ローバンド動作（例えば、ＶＨＦ）の動作時には、伝送線１１１を介して印加されたＤＣが存在しない。したがって、ＲＦ制御装置３０８は、その通常状態に戻り、ＲＦエネルギーは、ローバンド整合ネットワーク３０４に伝達される。ローバンド用インピーダンス整合ネットワークは、受動素子（Ｒ１、Ｃ３、Ｒ２、Ｌ２）およびインピーダンス変成器３０２から構成される。この回路の目的は、それが、許容可能な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を携帯型通信装置に与えるように、ローバンド用ダイポールアンテナ３１０のインピーダンスを整合させることである。ハイバンド用インピーダンス整合ネットワークは、伝送線１１３およびインピーダンス変成器３１４から構成される。図８における様々な素子の値は、当業者によって理解されるように、対象となる周波数範囲による。なお、本発明は、本明細書で説明されたローバンド用およびハイバンド用インピーダンス整合ネットワークに限定されるものではないことを理解するべきである。他の任意適切な整合ネットワークも本発明の配置の範囲内で使用可能である。

本明細書で開示されかつ請求された装置および方法のすべてが、本開示に照らして不必要な実験を実施することなく作製および実行されうる。本発明は好ましい実施形態の観点で説明されたが、本発明の発想、趣旨、および範囲から逸脱することなく、様々な変更が、装置、方法、および一連の方法ステップに施されてもよいことが当業者には明白であろう。さらに詳細には、いくつかの構成要素が、本明細書に説明された構成要素に対して追加、組合せ、または代用されてよく、同じかまたは同様の結果が実現可能であることは明白であろう。当業者にとって明白なこのような同様の代用物および変型のすべてが、記載された本発明の趣旨、範囲、および発想の範囲内であると考える。

本発明の実施形態の理解に有用である、アンテナ組立体および携帯型通信装置を備える携帯型通信システムを着用する使用者の背面図である。 図１のアンテナ組立体の断面図である。 図１のアンテナ組立体の動作を理解するために有用な模式図である。 図１のアンテナ組立体を形成するダイポール要素の構造を理解するために有用な図である。 図１のアンテナ組立体のダイポール要素を形成するために使用可能な柔軟な導電スリーブの構造を理解するために有用である、線５−５に沿って取った断面図である。 図１のアンテナ組立体の別法による実施形態の動作を理解するために有用な模式図である。 図１および６のアンテナ組立体の別法による実施形態の断面図である。 図１のアンテナ組立体の内部配線を理解するために有用な模式図である。

符号の説明

１０ 使用者
１５ 衣類
５０ 携帯型通信システム
１００ アンテナ組立体
１０２ ハイバンド用ダイポールフィード
１０４、１０６、１０８ 成形部分
１０５ 第１のローバンド用ダイポール要素
１１０ 第２のローバンド用ダイポール要素
１１１ 伝送線
１１３ 第２の伝送線
１１５ 成形部分
１２０ 同軸ケーブル
１２１ 第１のコネクタ
１２２ 第２のコネクタ
１２５ 携帯型通信装置
１２８、１３２ 上部分
１３０、１３４ 下部分
１３３ 導電リンク
１３６ フェライトスリーブ
１３８ 成形端部キャップ
１４０ 使用者着用型アンテナ締結装置
２０２ ローバンド用ダイポールフィード組立体
２０４ 雑音フィルタ
３０２ ローバンド用インピーダンス変成器
３０４ ローバンド用インピーダンス整合ネットワーク
３０６ ハイバンド用インピーダンス整合ネットワーク
３０８ ＲＦ制御装置
３１０ ローバンド用ダイポールアンテナ
３１２ ハイバンド用ダイポールアンテナ
３１４ インピーダンス変成器
４００ 導電スリーブ
４０２、４０４ 導電要素
４０６ 内部誘電層
６０２ 第２のハイバンド用ダイポールフィード
６１２ 第２のハイバンド用ダイポールアンテナ
６１４ インピーダンス変成器
６１７ 伝送線
６１８ 二次巻線

Claims (10)

1. 使用者によって着用されるべきアンテナ組立体であって、
   ローバンド用ダイポールフィードであって、前記ローバンド用ダイポールフィードに接続されかつ前記フィードから外向きに第１の方向へ延びる第１のローバンド用ダイポール要素と、前記ローバンド用ダイポールフィードに接続されかつ前記フィードから外向きに、前記第１の方向とは反対の第２の方向へ延びる第２のローバンド用ダイポール要素とに電気的に結合されたローバンド用ダイポールフィードを含む、ローバンド用ダイポールアンテナと、
   ハイバンド用ダイポールフィードであって、前記第１のローバンド用ダイポール要素の長さに沿った場所間に置かれて、前記第１のローバンド用ダイポール要素を、前記ハイバンド用ダイポールフィードから外向きに前記第１の方向へ延びる第１のハイバンド用ダイポール要素と、前記第２の方向へ延びる第２のハイバンド用ダイポール要素とに分割して、前記第１および第２のハイバンド用ダイポール要素に電気的に結合されたハイバンド用ダイポールフィードを含む、ハイバンド用ダイポールアンテナとを備え、
   前記ハイバンド用ダイポール要素の少なくとも一方が、柔軟な導電スリーブとして形成され、前記柔軟な導電スリーブが、前記ローバンド用ダイポールフィードから前記ハイバンド用ダイポールフィードに延びる伝送線を包囲するアンテナ組立体。
2. ハイバンド内のＲＦエネルギーを前記ハイバンド用ダイポールフィードに選択的に向かわせ、かつローバンド内のＲＦエネルギーを前記ローバンド用ダイポールフィードに選択的に向かわせるように構成されたＲＦ制御手段をさらに備え、前記ローバンドは、前記ハイバンドのＲＦ範囲に比べて低いＲＦ範囲を含む、請求項１に記載のアンテナ組立体。
3. 前記柔軟な導電スリーブは、螺旋巻きの、連結する導電要素の対を備える、請求項１に記載のアンテナ組立体。
4. 前記第２のローバンド用ダイポール要素の少なくとも一部が、柔軟な導電スリーブである、請求項２に記載のアンテナ組立体。
5. 前記第２のローバンド用ダイポール要素を画定する前記柔軟な導電スリーブは、前記ローバンド用ダイポールフィードから、前記第２のローバンド用ダイポール要素の長さに沿って配置された箇所にある、前記アンテナのＲＦ入力ポートに延びる第２のＲＦ伝送線を包囲する、請求項４に記載のアンテナ組立体。
6. 前記ＲＦ入力ポートに隣接する箇所で前記第２のＲＦ伝送線の一部の周りに配置された１つまたは複数のフェライト本体をさらに備える、請求項４に記載のアンテナ組立体。
7. 前記第２のローバンド用ダイポール要素の長さに沿った場所間に置かれた第２のハイバンド用ダイポールフィードであって、前記第２のローバンド用ダイポール要素を、前記第２のハイバンド用ダイポールフィードから外向きに前記第１の方向へ延びる第３のハイバンド用ダイポール要素と、前記第２の方向へ延びる第４のハイバンド用ダイポール要素とに分割して、前記第３および第４のハイバンド用ダイポール要素に電気的に結合された前記第２のハイバンド用ダイポールフィードを含む、第２のハイバンド用ダイポールアンテナをさらに備える、請求項４に記載のアンテナ組立体。
8. 前記第２のローバンド用ダイポール要素を形成する前記柔軟な導電スリーブは、前記ローバンド用ダイポールフィードから前記第２のハイバンド用ダイポールフィードに延びる第３のＲＦ伝送線を包囲する、請求項７に記載のアンテナ組立体。
9. 前記ＲＦ制御手段は、前記ハイバンド内のＲＦエネルギーを前記第１および第２のハイバンド用ダイポールフィードに向かわせる、請求項７に記載のアンテナ組立体。
10. 前記ローバンドはＶＨＦ帯域であり、前記ハイバンドはＵＨＦ帯域である、請求項２に記載のアンテナ組立体。