JP2009513048A - アンテナ配置 - Google Patents

Abstract

【課題】モバイル機器（１−１）を使用するためのアンテナを提供する。
【解決手段】アンテナ（２−１０）は、衛星測位システムから信号を受信するための手段（２−５，３−１，４−１，５−１，６−５）と、第１誘電体層（２−４ａ，２−４ｂ，３−２，３−３，４−２，４−３，５−２，５−３，６−４，６−１５）と、第２誘電体層（２−４ａ，２−４ｂ、３−２，３−３，４−２，４−３，５−２，５−３，６−４，６−１５）とからなり、信号受信手段（２−５，３−１，４−１，５−１，６−５，７−６）の少なくとも一部は、第１誘電体層（２−４ａ，２−４ｂ，３−２，３−３，４−２，４−３，５−２，５−３，６−４，６−１５）と第２誘電体層（２−４ａ，２−４ｂ，３−２，３−３，４−２，４−３，５−２，５−３，６−４，６−１５）との間にあるような構成になっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、通信システムに関し、より詳細には、通信システムにおけるユーザ設備を探し出すアンテナ及びモジュールに関する。

ＧＳＭ（広域モバイル通信）モバイル機器といったユーザ設備の正確な位置は、セルラーネットワークからの情報を使って判断することはできない。この情報によれば、地方において約１００〜３００メートル、都市部では５０〜１００メートルの精度でしか位置を特定することができない。例えば、緊急事態呼出しがあった場合には、その呼出しが助けを得ようとどこから行われたかという正確な位置をできるだけ迅速に見つけ出すことが必須である。

より良いな正確性のための１つの可能性は、より良好な正確性を提供するＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信機の使用である。しかしながら、これらは高価であり、広範に運用されておらず、公共によって使用されるものでもない。加えて、ＧＰにおいてＳ受信機の動作は信頼性が高くなく、あるいは、全ての室内、及び高層ビルディングの間のような谷間において動作するというものでもない。

他の可能性は、設備それ自体を何ら修正することなしに、衛星測位システム受信機及びアンテナを含み、加入者識別モジュールであるＳＩＭカードを挿入することのみによって、高精度衛星測位システム機能を既存の非衛星測位システムユーザ設備に付け加えることである。

しかしながら、かかる受信機と特にアンテナとを備えたＳＩＭカードにおける問題は、無線信号受信である。上記配置についての不利益の１つは、受信機及びアンテナが接地平面、他の金属パーツに近接し、しばしばバッテリに覆われてモバイル機器の内部に存在することである。かかる環境では従来のアンテナは非常に大きく、役に立たなかった。

それゆえ、本発明の目的は、上記課題を解決する装置を提供することである。本発明の目的は、独立請求項の記載事項によって特徴付けられる配置によって実現可能である。より好適な本発明の実施態様については従属請求項に開示されている。

本発明は、モバイル機器において使用するためのアンテナを提供する技術概念に基づいており、このアンテナは、衛星測位システムからの信号を受信する手段と第１の層である誘電体材料と、第２の層である誘電体材料とを含み、この信号受信手段は、少なくとも一部が前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間にあることを特徴とする。

本発明の配置の利点は、従来のアンテナがうまく動作しなかった環境においてＧＰＳ受信機を使用できるという点にある。

アンテナ理論の鏡像原則によれば、アンテナは、金属、又は導電性接地レベル、又は他の金属パーツから４分の１波長（約４７．６ｍｍ、１．５７５ＧＨｚのＧＰＳ周波数の場合）の距離をとることが有効であるとされている。

一実施形態において、アンテナ要素の両側上の注意深く測定された誘電体材料層を加えることによって、この要素は金属部分から電子的に距離をとることができ、このようにしてその物理的な寸法（特に厚さ）を伸ばすことなしにアンテナを効率的なものとすることができる。

本発明のモバイル機器及びその実施形態は、２Ｇ（世代）、２．５Ｇ、３Ｇ、又は４Ｇモバイル機器の何れであってもよい。例えば、モバイルステーション、セルラーモバイルステーション、コミュニケーター、あるいはコンピュータであってもよい。このモバイル機器及び通信システムの詳細構造及び作動は、本発明に関係はなく、それゆえ、本発明の理解の手助けとなることを意図して記載したに過ぎない。さらに、本発明は、異なった種類の測位システム及び衛星システムに適用可能であり、固定ネットワーク、パケット交換ネットワーク、あるいはこれらの組み合わせといった異なった種類の通信システム及びネットワークに適用可能であり、及び／又は、モバイルＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワーク及びそのユーザ設備といった無線データ伝送ネットワークに適用可能であることに留意されたい。

本発明及びその実施形態において、ＳＩＭ（加入者識別モジュール）カードは、加入者識別、及び／又は暗号無線通信、及び／又は他のセキュリティ関連情報についてのデータを有するユーザ設備の中に挿入可能な着脱式カードとして位置付けることができる。しかしながら、本発明及びその実施形態に基づくＳＩＭカードは適用可能なのであって、加入者を識別可能にさせる（唯一の）ものというわけではない。例えば、カードとしては、ＳＩＭカードの他に、ＵＳＩＭ（ユニバーサル加入者識別モジュール）カードであってもよい。カードの構造、大きさ、物理的寸法、重さ、及び配置は以下に記載する通りであるが、記載のものと異なった構成を取ることも可能である。

ＳＩＭカード内のプロセッサ、又はＳＩＭカードとともに動作するプロセッサは、例えば位置要求イニシエータの識別に対する応答としてユーザ機器の位置探索のために使用されるＳＩＭカードのメモリへのアクセス、又はＳＩＭカードとともに動作するメモリへのアクセスを制御することができる。制御とは、例えば位置イニシエータがメモリ情報からに到達することを予防することが挙げられる。このことは、ＳＩＭカード使用方法の１つとして、１つであるにも関わらずＳＩＭカードのメモリへのダイレクトアクセスは存在しないことを意味する。また、ＳＩＭカードは、権限付与された位置イニシエータを認識することができ、ユーザ設備の位置特定に対するいかなる権限付与要求なしに、ＳＩＭカードのメモリから直接に情報を取得することができる。ユーザは、いくつかの又は全部の人及び／又は認可に対し、メモリへのダイレクトアクセスのための事前権限付与を与えられることもできる。

また、ＳＩＭカードは、一人の人の位置に関する十分な保護を提供する、いわゆる改竄防止機器でもある。

また、ＳＩＭカードは、異なった種類のユーザ設備に対し、また異なった種類のモバイル機器に対し適合するように適応されるので、例えば従来のセルラーモバイルステーションの中に挿入されたとき、その従来のモバイルステーションのシステムにも適応でき、そのモバイルステーションの位置特定のため作動させることができる。

また、ＳＩＭカードは、本発明及びその実施形態の作動を制御可能な、ロジック及び／又はソフトウェアプログラム若しくはアプリケーションを含むこと、及び／又は協働することができる。ロジック、プログラム、及び／又はアプリケーションは、本発明及びその実施形態を実行するためにＳＩＭカード内に格納することもできるし、ＳＩＭカードと通信することもできるし、及び／又はＳＩＭカード（及び／又はユーザ設備）に読み込むこともできる。アプリケーションは、例えばＪａｖａ（登録商標）及びシンビアンアプリケーション（登録商標）を含む。

換言すれば、ＳＩＭカードは、例えば、ユーザ設備の座標のような現在位置を演算するためのプログラムといった手段を備える。このように、ポジショニングデータ及び／又は現在位置の処理全体は、ＧＰＳチップ及びＳＩＭプロセッサと共に実行される。ユーザ設備のプロセッサは、演算処理において必須のものではないが、使用することもできるものである。

また、ＳＩＭカードは、例えば、ユーザ設備の現在位置を演算するためにサーバに対してテンポラリデータや擬似データを送信するためのプログラムといった手段を備える。

Ｊａｖａ（登録商標）及びシンビアンアプリケーション（登録商標）は、様々な方法でＳＩＭカード及び／又はサーバから受信した位置情報を処理することができる。Ｊａｖａ（登録商標）アプリケーションは、ＭＳＬＣ（モバイル送信ロケーションセンタ）サーバを介してＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）ネットワークを経て位置情報を取得することができる。

ＳＩＭカードは、仮想又はセパレートのものであるか、独立型のカードである。本発明及びその実施形態において、ＳＩＭカードは一部又は全部がユーザ設備に固定されており、その一部又は全部がユーザ設備の中に着脱可能に挿入可能なものとなっている。このように、１又は複数のパーツからなる。また、ＳＩＭカードは異なったサイズ、厚さ及び容量を有する。以下の記述においてＳＩＭカードという用語が使用されるが、それはＩＣＣカード（集積回路カード）やチップカードのような異なった種類のスマートカードであってもよいものと理解されるべきである。本発明及びその実施形態にとって重要なことは、組み込みの情報受信機及び／又はアンテナを伴ったモジュールであるということである。

アンテナ要素及び他の機能ブロックは、設備の位置決定又は位置決定の補助をするための情報を受信することができる。それゆえ、例えば、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）又はＡＧＰＳ（支援ＧＰＳ）システム、あるいは、ＮＡＶＳＴＡＲ（時間及びレンジを使用するナビゲーションシステム）、ＧＬＯＮＡＳ（グローバル・ナビゲーション・サテライト・サービス）、ＧＡＬＩＬＥＯといった他の衛星測位システムと通信することができる。このモジュールは、１又は複数の受信機、及び／又は、各々が例えば異なったポジショニングシステム及び／又は周波数に適応可能なアンテナを備えている。

換言すれば、モバイル機器の正確な位置は、ＧＰＳや他の無線受信機又は送信機を使用することによって検知することができる。このＧＰＳ受信機には、ＳＩＭカードを内蔵することができる。

アンテナ、アンテナ要素は、このモジュールの内部に備えることもできるし、別々のコンポーネントとして提供することもできる。また、ユーザ機器のアンテナ及び／又は接地（グラウンド）が使用される。したがって、この受信機ユニットがモジュール内にあれば、受信機及びアンテナの両方がモジュール内に備えられた状況に比べ、システムの感度が上昇し得る。しかしながら、これは新規のユーザ機器の使用を要求するものではない。

本発明及びその実施形態は、ＧＰＳのような高精度の衛星測位システム機能を、非ＧＰＳのような既存の非衛星測位システムに加えるという技術思想に基づいており、そのユーザ設備には機器自体に対するいかなる修正をも伴わず、ただ、内部のＳＩＭカードを利用可能なＡＧＰＳのような新規の測位システムモジュールを挿入することによるものである。また、この高精度の衛星測位システム機能を既存の衛星測位システムユーザ設備に組み込むことも可能である。

ユーザは、自分自身のイニシアティブによって自身の位置を特定することができ、あるいは、ユーザは、第三者若しくはサービスのイニシアティブによって位置特定できる。しかしながら、第三者又は外部サービスがユーザ設備を位置決めする前に、法律によってそうすることの権限を伴った緊急サービスによって、又はユーザに認可されたアプリケーション若しくはサービスによって生成されない限り、ユーザがその外部ポジショニングイニシアティブを受理又は拒否することができる。これらの場合において、遠隔位置要求送信機は、ＡＧＰＳサブシステムといったポジショニング・サブシステムの要求に先立って、ＳＩＭカード上のＡＧＰＳアプリケーションといったポジショニング・アプリケーションによって証明されて、位置データを生成するものである。この証明は、ディジタルシグネチャ（ＰＫＩ）や他の利用可能な安全証明方法を使用して、ＡＧＰＳサブシステム機能へのアクセスを制御する。この証明は、ＳＩＭ又はモバイル機器上で動作するアプリケーションに対する位置情報へのアクセスを制御するために使用することも可能である。

また、ＳＩＭモジュールは、ポジショニングデータへのアクセスを制御する手段を備える。ポジショニングデータに対する問い合わせが受信されると、上記手段は、例えば問い合わせの送信機のアイデンティティに基づいて、使用することの権利、及び／又は上記ポジショニングデータを取得する権利を確認する。ＳＩＭモジュールはポジショニングデータを送信し、或いはその送信を拒否する。また、ＳＩＭモジュールは位置を演算し、かつ、例えば問い合わせのイニシエータに対する座標を送信する。また、ＳＩＭカードはユーザ機器のユーザに上記データ送信の受諾を尋ねることができる。

図１に、モバイル機器１−１の横断面図を示す。これは、モバイル機器の例えば金属層といった接地平面１−２や、機器及び／又はモバイル機器に取付けられる回路基盤における異なったサイズ及び形状の平面又はワイヤーを含む。モバイル機器のアンテナ１−５、及びバッテリ１−３が含まれる。また、図１に、本発明及びその実施形態に基づいた要素１−４を示す。要素１−４は、例えばＳＩＭカードであり、信号の少なくとも一部に応答してポジショニングデータを判断するための衛星測位システムからのものといった、異なったポジショニングシステムからのＲＦ信号を受信するために使用される。この要素は、ＳＩＭカード及び／又はＵＳＩＭカード（ユニバーサル加入者識別モジュール）に内蔵可能なＲＦ受信機／送信機を含む。図１に示したように、要素、加入者モジュールは、典型的には、接地平面１−２に近接してモバイル機器内に挿入されており、潜在的にはバッテリ１−３によって覆われている。

機器シャーシは、典型的にはプリント回路基盤（ＰＣＢ）、電子機器、及び金属接地平面で構成されている。構造及び寸法は、機器モデルに大いに依存する。ＳＩＭカードはアンテナを含み、０．７６ｍｍの厚さであり、接地平面や、バッテリなどの金属を含む他のパーツに近接（〜１ｍｍ）して配置されている。

図２Ａは、図１の要素１〜４を示し、加入者識別モジュール、ＳＩＭカードと呼ばれるものである。しかし、上記の記載に関わらず、他のタイプのカード、回路基盤、電子機器であってもよく、及び／又は、ポジショニングシステムからのデータを受信可能なソフトウェアであってもよく、及び／又は、ポジショニングデータを判断及び／又はポジショニングデータを搬送するためのデータを処理可能なソフトウェアであってもよい。要素２−１は１又は複数のモジュールを含み、これらは別々のモジュールであっても集積モジュールであってもよく、これらモジュールは１又は複数の独立若しくは関連の機能を処理することができるものである。要素２−１は、１又は複数の接点２−２、及びＲＦ受信機／送信機、送受信機要素２−３を含む。要素２−３は、信号を受信及び／又は送信するための機能を伴った回路基盤である。要素２−３は、ＲＦ（無線周波数）信号、ＩＦ（中間周波数）信号、及び、例えば無線伝送、ワイヤーライン伝送、及びローカルエリアネットワークとの間を行き来するベースバンド信号といった、異なるタイプの信号をハンドリングする。１又は複数のアンテナ要素が２−５として表わされており、異なった周波数に適応可能な要素は２−４として表わされている。この適応手段は、１又は複数の誘電体層を含むことができる。１又は複数の誘電体層２−４は、アンテナ要素２−５を完全又は部分的に取り囲んでいる。この層は、一方のアンテナ要素が第１の誘電体層を配置し、他方のアンテナ要素が第２の誘電体層を配置するように実装される。また、これらの誘電体層は互いの上部に配置することもできる。第１の誘電体層及び／又は第２の誘電体層は、他の誘電体材料、導電性材料、（半）絶縁材料、又は特定の電磁気的特性を伴った他の材料と接触することができる。アンテナ２−１０は、アンテナ要素２−５及び適応要素２−４を含む。受信手段は、衛星測位システムからの信号の受信に適応することができる。少なくとも１つの誘電体層は、信号の周波数に適応することができる。

アンテナに関連するＲＦ送受信機の接地層は、加入者識別モジュールの電気的接地点に接続することができる。

図２Ｂに、図２Ａに基づくモジュールの断面図を示す。

図３に、本発明及びその実施形態に基づくアンテナ及び適応手段を示す。この構造は、シンメトリック誘電体ＳＩＭアンテナと呼ばれる。この構造は、次の３つの層からなる。すなわち、下部誘電体層３−３、１又は複数のアンテナ要素３−１、及び上部誘電体層３−２である。下部誘電体層及び上部誘電体層の両方は、薄いセラミック、又は高誘電率及び／又は低誘電損を伴った他の材料でできている。これらの誘電体層は、同一の材料又は異なった材料でできている。誘電体層の厚さは、使用される誘電体材料においてＲＦ信号波長の４分の１に等しくなるように設計されており、従って信号ゲインを最大化することができる。構造３−１、３−２、３−３は、フォーム、ビルドメタリック、或いは他の接地平面を有さないが、それ自体の平面として代替的にモバイル機器の接地平面３−６を使用することができる。

結果として、構造、アンテナは、電気的には大きな容量を持つものであるが、物理的には薄く小さな容量であり、利得最大化のために金属部分から４分の１波長という望ましい距離が実現されている。しかしながら、使用されている材料３−２及び３−３、並びに小さい物理サイズのアンテナの誘電損により、アンテナ性能においていくつかの減少を生じさせる。アンテナ要素は、回路基盤３−９に対して３−８が与えられる。バッテリ３−７は該構造を包み込むことができる。

アンテナ構造は、例えば、モノポール、ダイポール、インバートＦ型アンテナ、ＰＩＦＡ、フラクタル、セラミックチップ、及び異なる放射パターンを供給するパッチアンテナであって、モバイル機器と共に用いられてこれを発展させる。

また、１又は複数のプラスチック３−４、３−５の層は、上記構造を包み込む。このプラスチックカバーリングは、例えばパッケージングを目的とするもの及び着用に対するものである。

アンテナ及びＲＦ送受信機は、集積回路若しくは回路基盤の同じ基盤上に集積することもでき、或いは別々の集積回路若しくはコンポーネントとしてもよい。

図４に、本発明及びその実施形態に基づいたアンテナ及び適応手段を示す。アンテナ要素４−１及び回路基盤４−９は、１つの集積構造４−８となっている。アンテナ要素は、誘電体材料４−１１として誘電体材料内に同じ長さ４−１０を有している。代替的に、このアンテナ要素の長さは、誘電体材料の長さよりも長く若しくは短くすることができる。アンテナ要素は、誘電体層４−２、４−３によって包囲することができ、構造全体は、プラスチックの薄膜層４−４、４−５によって覆われている。加入者識別モジュールは、可能な限り接触を除いた少なくとも１つのプラスチック層によって、少なくともその一部が覆われている。

接地平面４−６は、機器の接地平面であり、あるいはカードに取付けられた平面を構成する。

図５に、本発明及びその実施形態に基づくアンテナ５−１及び適応手段５−２、５−３を示す。非シンメトリック誘電体ＳＩＭアンテナと呼ばれる。構造は、誘電体層における上部層の厚さと下部層の厚さとが異なるように調整されている。この調整は、例えば、上部層の厚さ又は下部層の厚さが、他方の層のちょうど若しくは略２倍の厚さになるように行うこともできる。薄い方の層は、例えば、誘電体材料全体の２分の１波長であると同時に、他方の層の厚さは４分の１波長を保つことになる。

鏡像原則に基づけば、この配置は、一方のアンテナからのＲＦ放射又は反射を実質的に相殺し、当該一方における金属部分の近傍を免疫のあるものにする。

また、この構造は、プラスチック層５−４、５−５によって包囲されている。バッテリ５−７及び接地層５−６も図示されている。

ワイヤーアンテナ要素に代わり、誘電体共振体、及び／又は非放射性共振体を使用してＲＦ信号を検知及び受信することができる。共振体要素は、金属層である平面６−５を含む。図６に、上記加入者識別モジュール及びモジュールの断面図を示す。モジュール６−１は、１又は複数の接点６−２及びＲＦ受信機／送信機要素６−３を含む。また、モジュールは、誘電体層６−４、接地平面６−６、及びＳＩＭカードから接地平面への１又は複数の接点６−７を含む。この構造によって、容量性の要素が誘電体層と接地平面層との間に実現される。図６のアンテナは、ＳＩＭアンテナとしての非放射性共振体と呼ばれる。

本実施形態において、共振体要素６−５は、アンテナ要素において、及び／又は、モバイル機器接地平面６−６及びシャーシに関連したＳＩＭカードにおいて使用され、共振体の他の要素として作動する。ＳＩＭカードにおける共振体要素は、容量性（capacitive）、誘導性（inductive）、又は誘電性（dielectric）を有する。ＳＩＭカードにおける共振体要素への接続は、内部的に容易に配置することができ、他の要素、つまり１又は複数のＳＩＭカード接点６−２、６−７を介したモバイル機器接地平面６−６への接続となる。

ＳＩＭカードにおける共振体要素は、モバイル機器接地層と共に十分なブロードバンドを伴った共振体をつくることができ、電話機の異なる場所に配置されたとき、異なったサイズの接地平面を伴ったモバイル機器モデルと共に作動する。

共振体要素は、モバイル機器の接地平面との間の電磁気場６−８を利用して、モバイル機器の接地平面と共に容量性又は誘導性カップリングを形成する。しかしながら、共振体（ＳＩＭカード）と接地平面との間の距離６−９は、使用されるモバイル機器のモデル及び機械的構造に大きく依存する。この距離の値は、典型的には、０．５ｍｍ〜５ｍｍである。容量性要素間の距離６−９は、電気容量に影響を与え、その結果、インピーダンス、帯域幅、及び同調周波数（tuning frequency）に影響を与える。離調効果（detuning effect）を軽減するために、ＳＩＭカードにおける共振体要素の両側上に誘電体層６−４を配置することができる。加えて、高誘電率を有する材料を選択することによって、共振体パフォーマンス上のＳＩＭカード及び接地平面間の距離の変動効果は、許容可能なレベルにまで低減させることができる。換言すれば、第２の金属層は、ＳＩＭカード、モバイル機器、及び／又はモバイル機器に取付けられる回路基盤に対し配置することができる。

また、共振体は、接地平面とのカップリングなしでも可能である。例えば、受信機のアンテナ入力と、ＳＩＭカードの接地、及び／又はモバイル機器の接地平面におけるＲＦ周波数電流から受信機サブシステム（ＳＩＭプロセッサを含む）を分離するためのフィルタとの間に接続された簡易共振体回路（ＲＬＣ）であってもよい。

図７及び８に、本発明及びその実施形態に基づく非放射性共振体アンテナを示す。この非放射性共振体アンテナは、受信機の帯域幅内の受信機７−６周波数に従って同調された共振体回路７−４を含み、受信機アンテナ入力７−５及びモバイル機器７−１の接地に接続され、モバイル機器の接地平面１−２、８−６に対するＳＩＭ接点２−２、８−７を介して接続されている。共振体回路は、例えばＬＣ発信器である。また、共振体回路は、例えば帯域通過フィルタといったフィルタリング手段として実施される。受信機の接地、及びＳＩＭカードにおける他の回路は、濾過された接地であるＳＩＭカード接地７−３に接続され、フィルタ７−２を介して接地７−１に接続されて、直流電流を通過させるが、少なくとも受信機７−６の周波数範囲に同調される。第２の、又は代替のフィルタ７−２は、ＳＩＭ供給電圧７−８を濾過するために実施することができる。ＳＩＭカードの入／出力（Ｉ／Ｏ）接点は、７−７に示されている。７−１０は、例えば処理目的で使用される他の可能なブロックを示す。また、接地７−３は仮想接地とも呼ばれる。

換言すれば、１又は複数のフィルタ７−２は、接地平面から生じるこれらの周波数を分離するために使用することができるので、対象の周波数は受信機入力へ通過する。直流及び低周波数復帰電流に対しては、ＳＩＭカードの無雑音作動のための低域通過フィルタが存在する。そうして、フィルタ７−２は、低周波数及び直流電圧を通過させるが、ＲＦ信号を遮断することができる。

図７においては、アンテナプレートだけが、モバイル機器の接地層となることができ、共振体が当該層から信号を検知する。

この配置において、ＲＦ信号放射８−１は、ＳＩＭ接点２−２、８−７を介してモバイル機器の接地７−１に接続可能なモバイル機器の接地平面１−２、８−６の中に高周波数電流及び後続電圧８−２を生じさせる。このように、接地７−１は、多様な無線周波数コンポーネントを含むことができる。フィルタ７−２は、高周波数コンポーネントを除去することができ、クリーン濾過された接地７−３へ直流電流を通過させる。ノイズのある接地７−１とクリーン濾過された接地７−３との相違は、共振体７−４を介して受信機アンテナ入力７−５へ通過する受信号を含むことができるという点である。フィルタ７−２及び共振体７−４の場所は変更可能である。

共振体７−４は、いくつかの方法で実現できる。例えば、１又は複数の誘電体コンポーネント、及び／又は、１又は複数の抵抗、及び／又は、１又は複数のコンデンサ、及び／又は、１又は複数のインダクタを含むことができる。

また、フィルタリング手段７−２もいくつかの方法で実現可能である。１又は複数の誘電体、及び／又は、１又は複数の抵抗、及び／又は、１又は複数のコンデンサ、及び／又は、１又は複数のインダクタ、及び／又は、１又は複数のトランスコンダクタを含むことができる。これは、能動的ものでも受動的なものでもよく、ディジタルでもアナログでもよく、シンメトリックでも非シンメトリックでもよく、ｇｍ−Ｃ技術のような多くの異なった技術によって実現することができる。

共振体である受信手段及びフィルタリング手段は、１又は複数の機能ブロックによって実現可能である。

ＳＩＭカードは、８−３によって表現されており、モバイル機器の回路基盤は、８−４によって表現されており、回路基盤８−４へのモバイル機器接地平面８−２は、８−５によって表現されており、モバイル機器の接地平面は、８−６によって表現されている。

本発明及びその実施形態に基づいたアンテナ又はアンテナ配置は、いくつかの方法で実現可能である。第１及び第２の金属層は、代替的に、あるいは付加的に、例えばプラスチックといった金属以外の導電性若しくは半導電性の層であってもよい。ＳＩＭカードの接地レベルは、モバイル機器の接地レベルに接続可能である。アンテナは、少なくとも部分的に第１の誘電体層及び／又は第２の誘電体層の間にある第１の金属平面を含むことができ、この第１の金属平面層は、加入者識別モジュール及び／又はモバイル機器の第２の金属平面層と一対となる（結合される）よう適応し、これによって、共振体が第１の金属層（６−５）と第２の金属層との間に形成される。モバイル機器の金属層が使用されると、このアンテナ配置がモバイル機器に組み込まれたときに共振体が形成される。

アンテナはいくつもの方法で製造可能である。例えば、ＬＴＣＣ法を使って、アンテナ要素ビルトイン（３）を伴ったセラミックコンポーネントとして製作することができ、あるいは、その両面上に取付けられたセラミック層を伴った（フレキシブル）プリント回路基板（ＰＣＢ）として製作することができる。代替的に、誘電体材料はセラミックチップアンテナの表面上にスパッタリングされる。

本発明及びその実施形態に基づいて、多くの異なったタイプの誘電体材料が使用可能である。これらの材料には、例えば、ＳｒＴｉＯ₃及びＢａｘＳｒ₁−_xＴｉＯ₃が含まれる。材料は、非常に高い誘電率（Ｅｒ〜３００、あるいはそれ以上）と低い誘電損とを有する。

誘電率Ｅｒ〜３００のＳｒＴｉＯ₃といった誘電体材料が層３−２、４−２、及び３−３、４−３に使用される場合には、この材料内の電磁気的波長は、実質的に自由空間において３００分の１波長となる。例として、ＧＰＳ Ｌ１システムは、自由空間波長が約１９０ｍｍの１．５７５ＧＨｚの周波数を使用する。上記誘電体材料における波長は、それぞれ、１／３００×１９０ｍｍ＝０．６３３ｍｍ、及びその４分の１波長が、０．１５８ｍｍとなる。

本発明及びその実施形態は、多くの利点を有する。コスト効果、製造の容易性があり、つまり、従来のアンテナがうまく動作しない環境におけるＧＰＳ受信機の使用を可能にするという効果がある。

当業者であれば、技術の進歩によって本発明の技術的思想は様々方法によって実現可能となることが明らかである。本発明及びその実施形態は上記記載例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨内で変更可能である。

モバイル機器の断面図である。 本発明に基づく加入者識別モジュール及びその実施例を説明する説明図である。 本発明に基づく加入者識別モジュール及びその実施例の断面図である。 本発明に基づくアンテナ構造及びその実施例を説明する説明図である。 本発明に基づくアンテナ構造及びその実施例を説明する説明図である。 本発明に基づくアンテナ構造及びその実施例を説明する説明図である。 本発明に基づく加入者識別モジュール及びその実施例を説明する説明図である。 本発明に基づく加入者識別モジュール及びその実施例の断面図である。 本発明に基づく非放射性共振体アンテナを説明する説明図である。 本発明に基づく非放射性共振体アンテナを説明する説明図である。

Claims (32)

1. モバイル機器（１−１）を使用するためのアンテナ（２−１０、６−１０）であって、前記アンテナ（２−１０）は、衛星測位システムからの信号を受信（２−５、３−１、４−１、５−１、６−５、７−６）するのに適応した受信手段と、
   第１の層である誘電体材料（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）と、
   第２の層である誘電体材料（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）とを備え、
   前記受信手段（２−５、３−１、４−１、５−１、６−５、７−６）は、少なくとも一部が前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）と前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）との間にあることを特徴とするアンテナ。
2. 前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）と前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）とは、同一の誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ（２−１０）。
3. 前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）と前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）とは、異なる誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ（２−１０）。
4. 前記誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の少なくとも１つは、前記信号の周波数に適応したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
5. 前記誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の少なくとも１つにおける誘電率、及び／又は、誘電損失、及び／又は、厚さは、前記信号の周波数に適応したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
6. 前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の厚さ及び前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の厚さは、実質的に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
7. 前記誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の厚さは、前記受信信号の波長の４分の１又は２分の１であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
8. 前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）は、実質的に前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の２倍の厚さを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
9. 前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の厚さは前記受信信号の波長の実質的に２分の１であり、かつ、前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の厚さは前記受信信号の波長の実質的に４分の１であることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ（２−１０）。
10. 前記信号を受信する手段（２−５、３−１、４−１、５−１、６−５）は、ワイヤー（２−５、３−１、４−１、５−１）からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
11. 前記信号を受信する手段（２−５、３−１、４−１、５−１、６−５）は、少なくとも一部が前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）及び／又は前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の間にある第１の金属平面層（６−５）を含み、前記第１の金属平面層は、第２の金属平面層と一対となるよう適応しており、これによって、前記第１の金属層（６−５）と前記第２の金属層（６−６）との間に共振体（６−５、６−６）が形成されることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載のアンテナ（２−１０）。
12. 前記共振体（６−５、６−６）は、容量性、誘導性、誘電性、及び／又は非放射性を有することを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ（２−１０）。
13. 前記第２の金属平面層（６−６）は、モバイル機器（１−１）に配置された接地層（１−３、３−６、４−６、５−６、６−６）であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のアンテナ（２−１０）。
14. モバイル機器に接続するための１又は複数の接点を有する加入者識別モジュール（１−４、２−１）であって、
    前記請求項１〜１３のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０、６−１０）を含み、
    前記アンテナは、少なくとも一部が第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）と第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）との間にある受信手段としての第１の金属平面層（６−５）をさらに含み、前記第１の金属平面層は前記加入者識別モジュールの第２の金属平面層（６−６）と一対になるよう適応しており、これによって、前記第１の金属層（６−５）と前記第２の金属層（６−６）との間に共振体（６−５、６−６）が形成されることを特徴とする加入者識別モジュール。
15. 前記共振体（６−５、６−６）は、容量性、誘導性、誘電性、及び／又は非放射性を有することを特徴とする請求項１４に記載のモジュール（２−１）。
16. 第２の金属平面層（６−６）は接地層であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のモジュール（２−１）。
17. 前記金属平面層（６−５、６−６）間の距離（６−９）は受信される周波数に基づいて適応することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のモジュール（２−１）。
18. 前記信号に少なくとも一部基づいて位置データを決定するための手段を含むことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のモジュール（２−１）。
19. 衛星測位システムからの信号、及び／又は、１または複数の接点（２−２）からの位置データを搬送するための手段を備えたことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の加入者識別モジュール（２−１）。
20. 衛星測位システムからの信号を受信するためのアンテナ配置（６−１０）であって、
    前記請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナ（２−１０、６−１０）を含み、
    前記アンテナは、少なくとも一部が前記第１の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）及び／又は前記第２の誘電体層（２−４ａ、２−４ｂ、３−２、３−３、５−２、４−３、５−２、５−３、６−４、６−１５）の間にある受信手段としての第１の金属平面層（６−５）をさらに含み、前記第１の金属平面層（６−５）は、モバイル機器の第２の金属平面層（６−６）と一対となるよう適応しており、これによって、前記アンテナ配置が前記モバイル機器に組み込まれたとき前記第１の金属平面層（６−５）と前記第２の金属平面層（６−６）との間に共振体（６−５、６−６）が形成されることを特徴とするアンテナ配置。
21. 前記共振体（６−５、６−６）は、容量性、誘導性、誘電性、及び／又は非放射性を有することを特徴とする請求項２０に記載の配置（２−１０）。
22. 前記第２の金属平面層（６−６）は接地層であることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の配置（２−１０）。
23. 前記第１の金属層（６−５）と前記第２の金属層（６−６）との間の距離の変動効果は、前記離調効果を最小にする誘電材料の誘電率に基づいて制御されることを特徴とする請求項２０又は２２に記載の配置（２−１０）。
24. モバイル通信システムからの信号を受信するための第１のアンテナを備えたモバイル機器（１−１）であって、
    前記請求項１〜１３のいずれか１項に記載の第２のアンテナ（２−１０、６−１０）、前記請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の加入者識別モジュール（６−１）、又は衛星測位システムからの信号を受信するための前記請求項２０〜２３に記載のアンテナ配置（６−１０）をさらに備えたことを特徴とするモバイル機器。
25. 衛星測位システムからの信号を受信するためのアンテナ配置（６−１０）であって、前記アンテナ配置は、
    モバイル機器の接地（７−１）であり、前記信号を受信するのに適応する受信手段（７−１、８−６）と、
    前記信号の周波数に適応している共振手段（７−４）と、
    前記信号の周波数以下の周波数を通過させることに適応するフィルタリング手段（７−２）と
    を備えたことを特徴とするアンテナ配置。
26. 共振手段（７−４）及びフィルタリング手段（７−２）は、前記受信手段（７−１、８−６）に連結されることを特徴とする請求項２５に記載のアンテナ配置（６−１０）。
27. 共振手段（７−４）及びフィルタリング手段（７−２）は互いに連結されたことを特徴とする請求項２５又は２６に記載のアンテナ配置（６−１０）。
28. 共振手段（７−４）及びフィルタリング手段（７−２）は加入者識別モジュールに連結されたことを特徴とする請求項２５〜２７のいずれか１項に記載のアンテナ配置（６−１０）。
29. 前記共振体は、１又は複数の誘電体コンポーネント、及び／又は、１又は複数の抵抗、及び／又は、１又は複数のコンデンサ、及び／又は、１又は複数のインダクタを含むことを特徴とする請求項２５〜２８のいずれか１項に記載のアンテナ配置。
30. 前記フィルタリング手段（７−２）は、１又は複数の誘電体コンポーネント、及び／又は、１又は複数の抵抗、及び／又は、１又は複数のコンデンサ、及び／又は、１又は複数のインダクタ、及び／又は、１又は複数のトランスコンダクタを含むことを特徴とする請求項２５〜２９のいずれか１項に記載のアンテナ配置。
31. 前記共振体（６−５、７−４）と前記接地平面（６−６、７−１）との間の距離は、受信される周波数に基づいて適応することを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか１項に記載のアンテナ配置（２−１０）。
32. 前記第１の金属層（６−５）と前記第２の金属層（６−６）との間の距離の変動効果は、前記離調効果を最小にする誘電材料（６−４）の誘電率に基づいて制御されることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１項に記載のモジュール。

Images