JP2013518499A - 誘電体装荷アンテナ及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】無線通信装置は、（ａ）バックファイヤ誘電体装荷アンテナであって、５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなる電気絶縁性誘電体コアと、コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられた少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、コアの中の通路をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分へ貫通する軸方向に延びる細長い積層基板の形態をとるフィード構造であって、アンテナは、コア近位側表面部分上に又はコア近位側表面部分に隣接して露出接触領域を有する、フィード構造と、を含むアンテナと、（ｂ）無線通信回路手段であって、複数の接触端子サポート領域を伴う機器積層回路基板（４０）を有し、複数の接触端子サポート領域の各々には、アンテナの露出接触領域のそれぞれに弾性的に寄り掛かれるように位置決めされたそれぞれのバネ接触（４２）が導電的に接合される、無線通信回路手段と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、２００ＭＨｚを超える周波数における動作用の、固体材料からなる電気絶縁性誘電体コアを有する誘電体装荷アンテナと、該誘電体装荷アンテナを組み込んだ無線通信装置とに関する。

携帯電話、衛星電話、ハンドヘルド（手持ち式）測位ユニット、及びモバイル（可動式）測位ユニットなどのポータブル（携帯式）無線通信デバイス用のコンパクトなアンテナに代表されるヘリカルアンテナを、ＵＨＦ周波数における動作用に誘電的に装荷することが知られている。本発明は、これらの分野、並びにＷｉＦｉデバイスすなわちワイヤレスローカルエリアネットワークデバイス、ＭＩＭＯシステムすなわちマルチ入力・マルチ出力システム、及びその他の送受信ワイヤレスシステムなどの分野において適用可能である。

通常、このようなアンテナは、少なくとも５の比誘電率を有する円筒形のセラミックコアを含み、該コアの外表面は、導電性らせん軌道の形態をとるアンテナ素子構造を纏っている。いわゆる「バックファイヤ」アンテナの場合は、コアの近位側横断外表面部分から遠位側横断外表面部分までコアを貫通する穴に、軸方向フィーダが収容され、該フィーダの導体は、コアの遠位側横断表面部分上の導電性表面接続素子を通じてらせん軌道に結合される。このようなアンテナは、英国特許出願公開ＧＢ２２９２６３８、ＧＢ２３０９５９２、ＧＢ２３９９９４８、ＧＢ２４４１５６６、ＧＢ２４４５４７８、国際出願ＷＯ２００６／１３６８０９、及び米国出願公開ＵＳ２００８−０１７４５１２Ａ１に開示されている。これらの公開公報は、１つ、２つ、３つ、又は４つの対又は群を成すらせんアンテナ素子を有するアンテナを開示している。ＷＯ２００６／１３６８０９、ＧＢ２４４１５６６、ＧＢ２４４５４７８、及びＵＳ２００８−０１７４５１２Ａ１の各々は、コアの遠位側外表面部分に固定されたプリント回路積層基板を含むインピーダンス整合回路網を伴うアンテナを開示しており、該整合回路網は、フィーダとらせんアンテナ素子との間における結合部の一部を構成する。各場合において、フィーダは、同軸伝送線路であり、その外側シールド導体は、積層基板のビアを通って軸に平行に延びる接続タブを有し、その内側導体も、同様に、それぞれのビアを通って延びる。アンテナは、以下のように組み立てられる。先ず、一体的なフィーダ構造を構成するために、同軸フィーダの遠位端部分を積層基板の中のビアに挿入する。次いで、フィーダが通路の近位端から現れるとともに積層基板がコアの末端側外表面部分に当接するように、積層基板を取り付けられた上記フィーダをコアの中の通路に該通路の遠位端から挿入する。次に、フィーダの外側導体と、コアの近位側外表面部分の導電性コーティングとの間に環状のブリッジを形成するために、はんだをコーティングされたワッシャ又はフェルールをフィーダの近位端部分の周囲に配する。このアセンブリは、次いで、オーブンに通され、そこでは、積層基板の近位側及び遠位側の面の所定の場所に事前に施されたはんだペースト、並びに上記のワッシャ又はフェルールに施されたはんだが溶融し、（ａ）フィーダと、整合回路網との間における接続、（ｂ）整合回路網と、コアの末端側外表面部分上の表面接続素子との間における接続、及び（ｃ）フィーダと、コアの近位側外表面部分上の導電層との間における接続を形成する。コアのフィーダ構造の組み立て及び固定は、したがって、挿入、ワッシャ又はフェルールの配置、及び加熱の３工程からなるプロセスである。本発明の目的は、組み立てがより単純なアンテナを提供することである。

本発明の第１の態様にしたがうと、２００ＭＨｚを超える周波数における動作用の誘電体装荷アンテナであって、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、アンテナの軸を横断する方向に広
がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、コアの外表面は、コアの固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
軸方向に延びる細長い積層基板の形態をとるフィード構造であって、積層基板は、コアの中の通路をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分へ貫通するフィード線路として機能する少なくとも１つの伝送線路部位と、該伝送線路部位に一体的に形成された近位側拡張部の形態をとり積層基板の面内におけるその幅が通路の幅よりも大きくされたアンテナ接続部位とを含む、フィード構造と、
アンテナ素子をフィード線路に結合するインピーダンス整合部位と、
を備えるアンテナが提供される。軸方向に延びる細長い積層基板をフィード構造として使用することには、剛性の金属製外側導体を有する同軸フィーダと比べて比較的剛性に欠しいという利点がある。伝送線路部位の近位側拡張部における幅の増加は、本明細書で後ほど説明されるように、各種の接続素子のための追加の面積を提供する。具体的には、もし必要であれば、専用の小型コネクタアセンブリを省くことができる。好ましい積層基板は、少なくとも、第１、第２、及び第３の導電層を有し、第２の層は、第１の層と第３の層との間の中間層である。このようにすれば、フィード線路は、第２の層によって形成される細長い内側導体と、第１及び第３の層によってそれぞれ形成されそれぞれ上方及び下方から内側導体に重なる外側シールド導体とを有するように構築することが可能である。シールド導体は、次いで、内側導体の両側において内側導体に平行な線に沿って位置付けられる相互接続によって、相互に接続することができる。これらの相互接続は、好ましくは、第１の層と第３の層との間の導電性ビアの列によって形成される。これは、内側導体を取り囲む効果を有し、伝送線路部位は、それによって、同軸線路の特性を有する。

本発明の一部の実施形態では、軸方向に延びる積層基板は、近位側拡張部上に能動回路素子を搭載している。したがって、例えば表面実装などを使用して、積層基板上に低ノイズ増幅器などのＲＦフロントエンド回路が実装されてよく、該素子の入力導体は、フィード線路の導体に結合される。或いは、アンテナが伝送用に使用されるときは、基板は、ＲＦ電力増幅器を搭載可能であり、或いは、トランシーバの中で使用されるときは、電力増幅器及びスイッチの両方を搭載可能である。また、ＧＰＳレシーバチップ若しくはその他のＲＦレシーバチップ（ひいては低周波数（例えば３０ＭＨｚ未満）若しくはデジタル出力を伴う回路まで）、又はトランシーバチップなどの、更なる能動回路素子を組み込むことも可能である。特にこのような実施形態では、積層基板は、追加の導電層を有することができる。これは、無線周波数信号を扱える専用のコネクタの使用を伴うことなくアンテナがホスト機器に接続されることを可能にする。ＲＦ接続によって課される寸法上の制限も、この場合は回避される。積層基板は、このようにして、完成品として提供されるアンテナアセンブリの一部を構成する例えば上述された１つ又は２つ以上の能動回路素子や整合部品などの任意の回路素子のための単体のキャリアとして機能することができる。

本発明の一実施形態では、しかしながら、インピーダンス整合部位は、第２の積層基板上に搭載され、その導体は、フィード線路に結合される。この実施形態では、第２の積層基板は、軸方向に延びる積層基板に垂直な向きであり、軸方向に延びる積層基板の遠位端部分を受け入れるための開口をその中に有する。インピーダンス整合部位は、好ましくは、フィード線路の遠位端においてフィード線路の内側導体とシールド導体との間に接続されるシャントコンデンサの形態をとる少なくとも１つの反応性整合素子を含む。フィード線路の導体の１つと、細長いアンテナ素子の少なくとも１本との間には、直列インダクタンスが結合されてよい。キャパシタンスが、好ましくは、表面実装された個別のコンデン
サである一方で、インダクタンスは、コンデンサと、各細長いアンテナ素子対のうちの１本との間における導電性軌道として形成される。

好ましいアンテナは、デュアルサービスアンテナとして使用することが可能である。したがって、本発明にしたがったクアドリフィラ（４線巻）ヘリカルアンテナの場合は、アンテナは、円偏光放射用のアンテナ放射パターンを生成するクアドリフィラ共振のみならず、直線偏光信号用の準単極共振も有するのが一般的である。クアドリフィラ共振は、アンテナの軸を中心としたカージオイド（心臓形）形状の放射パターンを生成し、したがって、衛星信号の送信又は受信に適しており、これに対して、準単極共振は、アンテナ軸を挟んで対称的なトロイダル（ドーナツ形）放射パターンを生成し、したがって、地上直線偏光信号の送信及び受信に適している。これらの特性を有する好ましいアンテナの１つは、ＧＮＳＳ信号に関係付けられた第１の周波数帯（例えば、ＧＰＳ−Ｌ１周波数である１５７５ＭＨｚ）においてクアドリフィラ共振を有し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈシステム及びＷｉＦｉシステムによって使用される２．４５ＧＨｚ ＩＳＭ（工業、科学、医療）において準単極共振を有する。

デュアルサービス動作が検討される場合は、インピーダンス整合部位は、フィード線路の第１の導体と、各導電性アンテナ素子対のうちの１本との間における２つのインダクタンスの直列の組み合わせと、第１及び第２のシャントキャパシタンスとを含む、二極性の整合部位であってよい。第１のシャントキャパシタンスは、上述のように、すなわち、フィード線路の第１の導体と、フィード線路の第２の導体との間に接続される。第２のシャントキャパシタンスは、一方を、フィード線路の第２の導体と、もう１本又は複数本の細長い導電性アンテナ素子との間とし、もう一方を、第１のインダクタンスと第２のインダクタンスとの間の分合点とした、リンクの間に接続される。

以下で説明されるアンテナでは、フィーダのために細長い積層基板を使用することは、アンテナのデュアルサービス動作が必要とされるときに、準単極共振の周波数を決定する１つ又は２つ以上の導電性ループの一部を外側シールド導体が形成するという格別な利点を有する。具体的には、フィード線路のシールド導体の電気的長さは、その他のパラメータのなかでも特に、シールド導体の幅に依存する。これは、準単極共振周波数が、もし必要であれば、クアドリフィラ共振周波数をもたらすパラメータとは実質的に無関係に選択可能であることを意味する。実際、アンテナは、様々な幅のシールド導体を伴う細長い積層基板が提供される製造プロセスに適応可能であり、該プロセスは、各アンテナについて、そのアンテナの使用意図にしたがった特定の幅のシールド導体を伴う細長い積層基板を選択する工程を含む。同じ選択工程は、異なるロットのセラミック材料から製造された異なるアンテナコア集団間における関連の誘電率のばらつきに起因して発生する共振周波数のばらつきを減らすために使用することができる。

細長い積層基板は、アンテナコアを貫通する通路内において対称的に配されることが好ましい。したがって、円形の断面を持つ通路の場合は、積層基板は、直径上に位置決めされることが好ましい。これは、準単極共振モードにおけるシールド導体の対称的な挙動を補助する。好ましいアンテナのコアを貫通する通路は、めっきされていないことを留意されるべきである。また、伝送線路部位の内側導体は、フィード線路内における非対称的な場濃度を回避するために、シールド導体間において中央に位置決めされることが好ましい。また、積層基板及びその上の導体領域が、横方向において対称的である（すなわち、積層基板導電層の面内において対称的である）ことも好ましい。

本発明の第２の態様にしたがうと、２００ＭＨｚを超える周波数における動作用の誘電体装荷アンテナは、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、前記アンテナの軸を横断する方向
に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、該コアの外表面は、コアの前記固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
コアの中をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分へ貫通する通路内に収容される軸方向に延びる積層基板であって、第１、第２、及び第３の導電層を有し、第２の層は、第１の層と第３の層との間に挟まれ、積層基板は、フィード線路として機能する伝送線路部位と、フィード線路をアンテナ素子に結合する一体的な遠位側インピーダンス整合部位とを含む、積層基板と、
を備え、第２の層は、フィード線路の細長い内側導体を形成し、第１の層及び第３の層は、細長いシールド導体を形成し、これらのシールド導体は、内側導体よりも幅広であり、それらの細長い縁部分に沿って相互に接続される。好ましくは、アンテナは、細長い導電性素子の少なくとも幾本かの近位端を連結させコアの近位側表面部分の領域においてフィード線路に結合されるトラップ素子を含む。準単極共振モードでは、電流は、少なくとも細長いアンテナ素子の１本、トラップ素子、及びフィード線路のシールド導体の１つ又は２つ以上の外表面によってフィード線路の導体の間に形成される第２の導電性ループを流れる。準単極共振モードは、この場合はクアドリフィラ共振の周波数よりも高い共振周波数にある基本周波数である。

好ましい細長い積層基板は、実質的に一定幅の伝送線路部位を有する、すなわち、一定幅の条片として形成され、コアを貫通する通路は、条片の縁が通路の壁によって又は通路の中の直径方向に相対する長手方向溝内においてサポートされるように、条片の幅と少なくともおおよそ等しい直径の円形断面を有する。

本発明の第３の態様にしたがうと、アンテナと、該アンテナに接続され、２００ＭＨｚを上回る少なくとも２つの無線周波数帯において動作可能な無線通信回路手段と、を備える無線通信装置であって、
アンテナは、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの中を実質的に遠位側表面部分から近位側表面部分へ貫通し、コアの外表面上に又はコアの外表面に隣接して位置付けられるフィーダ構造と、
コア遠位側表面部分の領域においてフィーダ構造のフィード接続に結合される複数の細長い導電性アンテナ素子と、コア近位側表面部分の領域においてフィーダ構造への接地接続を有する導電性トラップ素子との直列の組み合わせと、
を含み、
無線通信回路手段は、第１及び第２の無線周波数帯においてそれぞれ動作可能である２つの部分を有し、各部分は、アンテナフィーダ構造の共通信号線路と、それぞれの回路手段部分との間を流れる信号を伝えるためのそれぞれの信号線路に関係付けられ、
アンテナは、第１の周波数帯において第１の円偏光共振モードで及び第２の周波数帯において第２の直線偏光共振モードで共振し、第２の周波数帯は、第１の周波数帯よりも上にあり、第１及び第２の共振モードは、基本の共振モードである、装置が提供される。無線通信回路手段は、アンテナの更なる円偏光共振モード及び直線偏光共振モードで動作可能であってもよい。

第１及び第２の周波数帯は、それぞれの中心周波数を有し、第２の周波数帯の中心周波
数は、第１の中心周波数よりも高いが第１の中心周波数の２倍よりも低いことが好ましい。

本発明の第４の態様にしたがうと、２００ＭＨｚを超える周波数における動作用のアンテナであって、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、コアの外表面は、コアの固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
コアの中をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分へ貫通する通路内に収容される軸方向に延びる積層基板であって、少なくとも第１の層を有し、フィード線路として機能し少なくとも第１及び第２のフィード線路導体を含む伝送線路部位と、フィード線路をアンテナ素子に結合するためのフィード接続素子とを含む、積層基板と、
を備え、積層基板は、更に、フィード線路導体に結合される能動回路素子を一方の面に搭載しフィード線路導体の１つに電気的に接続される接地面をもう一方の面に有する伝送線路部位の近位側拡張部を含む、アンテナが提供される。

本発明の第５の態様にしたがうと、５００ＭＨｚを超える周波数における動作用の誘電体装荷アンテナは、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、コアの外表面は、コアの固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
コアの中の通路をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分へ貫通するフィード線路として機能する少なくとも１つの伝送線路部位を含む軸方向に延びる細長い積層基板の形態をとるフィード構造と、
アンテナコアの近位側に位置付けられた複数のバネ接触であって、フィード線路に電気的に接続され、機器積層回路基板がアンテナに隣接して事前選択位置に位置付けられるときに機器積層回路基板の１枚又は２枚の導電層として形成された接触領域に弾性的に寄り掛かるように構築及び配置される複数のバネ接触と、
を備える。バネ接触は、好ましくは、アンテナの軸方向に方向付けられた圧縮力に応答して弾性的に変形するように成形された金属板バネである。このような弾性変形は、アンテナ軸に垂直な面を有する機器回路基板に並置される位置にアンテナが持ってこられたときに発生し得る。好ましいアンテナのコアの近位側表面部分におけるベースめっきは、例えばはんだ付けによって、バネ接触のための金属製の固定ベースを提供する。

或いは、金属板バネ接触は、例えばアンテナ軸に平行な面を有する機器回路基板に並置される位置にアンテナが持ってこられたときに、アンテナ軸の横断方向に方向付けられた圧縮力に応答して変形するように成形することができる。

バネ接触は、細長い積層基板のベース導体にはんだ付けされたときに、フィード線路導体に接続される。このようなバネ接触は、中間の接触をフィード線路の内側導体に接続さ
れるとともに第１及び第３の接触をフィード線路のシールド導体に接続されて、積層基板の近位側拡張部の一表面上に３つを並列に配置されることが好ましい。

各バネ接触は、積層基板上の導電性ベースに固定するための固定脚と、アンテナの接続先となる機器回路基板上の接触領域に係合するための接触脚とを有するように成形された折り畳み金属バネ素子の形態をとることが好ましい。バネ素子の材料の弾性は、接触脚を固定脚に向かって促す力の印加に応答してバネ素子の２本の脚が相対的に近づくことによる弾性変形を可能にする。

本発明は、また、機器回路基板と、上述のようなアンテナと、回路基板及びアンテナのためのハウジングとを含む無線通信ユニットも提供する。ユニットは、アンテナ及び回路基板がハウジングの中に装着されるときに、機器回路基板の１枚又は２枚以上の導電層として形成された接触領域にバネ接触が弾性的に寄り掛ってアンテナを機器回路基板に接続するように配置される。ハウジングは、好ましくは２パーツ式であり、アンテナを少なくとも軸方向に位置決めするように成形されたアンテナ用の入れ場を有する。

本発明の別の態様にしたがうと、上記の無線通信ユニットを組み立てる方法が提供され、上記装置は、更に、アンテナ及び機器回路基板のための２パーツ式のハウジングを含み、ハウジングは、アンテナを受け入れて該アンテナを回路基板に対して事前選択位置に位置付けるように成形された入れ場を有し、その事前選択位置において、バネ接触は、機器回路基板上のそれぞれの接触領域と合わされてそれらの接触領域に寄り掛かり、上記方法は、回路基板をハウジングの中に固定することと、アンテナを入れ場の中に設置することと、ハウジングの２つのパーツを合体させて組み立て状態にすること、を含み、２つのパーツを合体させる行為は、バネ接触を機器回路基板上のそれぞれの接触領域に向かって促し、それによってバネ接触を圧縮して変形させる。ハウジングの２つのパーツは、スナップ式に嵌め合わされることが好ましい。

本発明の更に別の実施形態にしたがうと、無線通信装置は、
（ａ）２００ＭＨｚを超える周波数における動作用のバックファイヤ誘電体装荷アンテナであって、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、コアの外表面は、コアの固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
コアの中の通路をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分へ貫通するフィード線路として機能する少なくとも１つの伝送線路部位を含む軸方向に延びる細長い積層基板の形態をとるフィード構造であって、アンテナは、コア近位側表面部分上に又はコア近位側表面部分に隣接して露出接触領域を有する、フィード構造と、
を含むアンテナと、
（ｂ）無線通信回路手段であって、少なくとも１枚の導電層を伴う機器積層回路基板を有し、該１枚又は２枚以上の導電層は、複数の接触端子サポート領域を有し、該サポート領域の各々には、アンテナの露出接触領域のそれぞれに弾性的に寄り掛かれるように位置決めされたそれぞれのバネ接触が導電的に接合される、無線通信回路手段と、
を備える。１つの実施形態では、アンテナの露出接触領域は、機器積層回路基板の面に平行であり、各バネ接触は、機器回路基板の面に垂直に作用する係合力を及ぼすように成形される。別の実施形態では、アンテナの露出接触領域は、アンテナ軸に対して垂直であ
る。この場合は、バネ接触は、アンテナが機器回路基板に対してタレット（小塔）実装されるにせよ、又はエッジ（縁）実装されるにせよ、アンテナの概ね軸方向に方向付けられた圧縮力に応答して弾性的に変形するように成形することができる。

弾性バネ接触を使用して機器回路基板にアンテナを接続するための選択肢の１つは、アンテナコアの近位端表面部分に、孤立した導体の陸、すなわちトラップ又はバランの一部を形成する残りの部分から隔絶された導体の陸が提供されるようにパターン形成された導体層を提供することである。この陸、及び導電層の残りの部分は、それぞれの折り畳み弾性接触を取り付けるための導体ベースとして、又は機器回路基板上のバネ接触に係合する接触領域を形成する導電性板のためのベースとしてそれぞれ使用することができる。バネ接触がアンテナの近位側導電層に固定される場合は、このような接触は、細長い積層基板上の接触領域に対する、なかでも特に伝送線路部位の近位側拡張部の両面の接触領域に対する、はんだ付けによらない弾性接続を追加で提供することができる。これは、アンテナのタレット実装の場合に、又はアンテナの軸方向に作用する接触耐力をバネ接触が及ぼすようなその他の接続構成の場合に、積層基板と機器回路基板との間におけるはんだ付けによる接続の必要性を排除する。

バネ接触がアンテナに実装される場合と同様に、このようなバネ接触は、細長いアンテナ積層基板の近位側拡張部の一方の面上の相応して相隔てられた３つの接触領域に係合するために、機器回路基板上に３つを並列に実装されることが好ましい。

別の態様にしたがうと、本発明は、２００ＭＨｚを超える周波数における動作用のバックファイヤ誘電体装荷アンテナであって、
５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、これら横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、コアの外表面は、コアの固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
コアの側面部分上に又はコアの側面部分に隣接して設けられコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
コアの中の通路をコア遠位側表面部分からコア近位側表面部分まで軸方向に貫通する第１及び第２のフィード導体を含むフィード構造と、
を備え、コア近位側表面部分は、互いから電気的に分離された少なくとも２つの導電性領域を形成するようにパターン形成された導電性コーティングを有し、アンテナは、更に、通路の近位端において、各フィード導体と、コア近位側表面部分上の導電性領域のそれぞれとの間における電気的接続を含み、このような配置は、それによって、アンテナの軸をホスト機器基板に垂直にしてアンテナをホスト機器基板に実装するための少なくとも１対の平面状接触表面をコア近位側表面部分上に提供する、アンテナを提供する。

方法の更なる態様にしたがうと、本発明は、先行する任意の請求項に記載の無線通信装置を組み立てる方法を提供する。上記装置は、更に、アンテナ及び機器回路基板のための２パーツ式のハウジングを含み、ハウジングは、アンテナを受け入れて該アンテナを回路基板に対して事前選択位置に位置付けるように成形された入れ場を有し、その事前選択位置において、バネ接触は、アンテナのそれぞれの接触領域と合わされてそれらの接触領域に寄り掛かり、上記方法は、回路基板をハウジングの中に固定することと、アンテナを入れ場の中に設置することと、ハウジングの２つのパーツを合体させて組み立て状態にすることと、を含み、２つのパーツを合体させる行為は、バネ接触をアンテナ上のそれぞれの接触領域に向かって促し、それによってバネ接触を圧縮して変形させる。

本発明は、次に、図面を参照にして例を挙げて説明される。

第１のアンテナの組立斜視図である。 第１のアンテナの分解斜視図である。 図１Ａ及び図１Ｂのアンテナのための一極整合回路網の回路図である。 図１Ａ及び図１Ｂのアンテナのための二極整合回路網の回路図である。 図１Ａ及び図１Ｂのアンテナを含む無線通信ユニットの一部の斜視図である。 図２の無線通信ユニットの一連の組み立て工程を図解した斜視図である。 図２の無線通信ユニットの一連の組み立て工程を図解した斜視図である。 図２の無線通信ユニットの一連の組み立て工程を図解した斜視図である。 図２の無線通信ユニットの一連の組み立て工程を図解した斜視図である。 図２の無線通信ユニットの一連の組み立て工程を図解した斜視図である。 図２の無線通信ユニットの一連の組み立て工程を図解した斜視図である。 第２のアンテナの組立斜視図である。 第２のアンテナの分解斜視図である。 第１のアンテナアセンブリの組立斜視図である。 第１のアンテナアセンブリの分解斜視図である。 第２のアンテナアセンブリの組立斜視図である。 第２のアンテナアセンブリの分解斜視図である。 第３のアンテナの組立斜視図である。 第３のアンテナの分解斜視図である。 第４のアンテナの組立斜視図である。 第４のアンテナの分解斜視図である。 第５のアンテナ及びそのパーツを示した各種の図である。 第５のアンテナ及びそのパーツを示した各種の図である。 第５のアンテナ及びそのパーツを示した各種の図である。 第５のアンテナ及びそのパーツを示した各種の図である。 第５のアンテナ及びそのパーツを示した各種の図である。 第５のアンテナ及びそのパーツを示した各種の図である。 第６のアンテナの組立斜視図である。 第６のアンテナの分解斜視図である。 第６のアンテナを含む無線通信ユニットの一部の斜視図である。 第６のアンテナを含む代替の無線通信ユニットの斜視図である。 第７のアンテナの組立斜視図である。 第７のアンテナの分解斜視図である。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本発明の第１の態様にしたがったアンテナは、円筒形セラミックコア１２の円筒形外表面上にめっきされた又はその他の方法で金属化された４本の軸方向に同一の広がりを持つらせん軌道１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを伴うアンテナ素子構造を有する。コアのセラミック材料の比誘電率は、２０よりも大きいのが一般的である。８０の比誘電率を有するバリウム・サマリウム・チタン酸塩をベースにした材料が、とりわけ適している。

コア１２は、遠位端表面部分１２Ｄから近位端表面部分１２Ｐまでコアを貫通する穴１２Ｂの形態をとる軸方向通路を有する。これらの表面部分は、ともに、コアの中心軸１３を垂直に横断する方向に広がる平坦な面である。これらは、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、逆向きである。穴１２Ｂに収容されるのは、伝送線路部位１４Ａと、整合回路網接続部位１４Ｂと、伝送線路部位の遠位側及び近位側に一
体的に形成された拡張部の形態をとるアンテナ接続部位１４Ｃとを有する細長い積層基板１４の形態をとるフィーダ構造である。

積層基板１４は、３枚の導電層を有し、図１Ｂで見えているのは、そのうちの１枚のみである。この第１の導電層は、基板１４の上表面１４Ｕで露出している。第３の導電層は、同様に、積層基板１４の下表面１４Ｌで露出しており、第２の中間導電層は、第１の導電層と第３の導電層との間の中ほどで、積層基板１４の絶縁性材料に埋め込まれている。積層基板１４の伝送線路部位１４Ａでは、第２の中間導電層は、伝送線路部位１４Ａに沿って中央を走る狭い細長い軌道の形態をとって内側フィード導体（不図示）を形成している。内側導体の上層及び下層は、第１及び第３の導電層によってそれぞれ形成された、より幅広の細長い導電性軌道である。より幅広のこれらの軌道は、上方シールド導体１６Ｕ及び下方シールド導体１６Ｌを構成して内側導体をシールドしている。

シールド導体１６Ｕ、１６Ｌは、内側導体の両側において内側導体に平行な線に沿って位置付けられるめっきビア１７によって相互に接続される。これらのビアは、内側導体の長手方向縁から積層基板１４の絶縁性材料によって隔てられるように、内側導体のそれらの長手方向縁から離れている。３枚の導電層によって伝送線路部位１４Ａの中に形成された細長い軌道と、相互接続用のビア１７との組み合わせは、内側導体と外側シールドとを有する同軸フィード線路を形成することが理解され、外側シールドは、上方導電性軌道１６Ｕ及び下方導電性軌道１６Ｌ、並びにビア１７によって構成される。一般に、この同軸フィード線路の特性インピーダンスは、５０オームである。

積層基板１４の遠位側拡張部１４Ｂでは、内側導体（不図示）は、内側導体遠位側ビア１８Ｖによって露出上方導体１８Ｕに結合される。同様に、遠位側拡張部１４Ｂの下表面には、下方シールド導体１６Ｌの拡張部である露出接続導体１８Ｌ（図１Ｂでは図示されていない）がある。

積層基板１４の近位側拡張部１４Ｃでは、内側導体（不図示）は、積層基板１４の上表面１４Ｕにある露出中央接触領域１８Ｗに接続される。この接触領域１８Ｗは、近位側ビア１８Ｘによって内側導体に接続される。同じ上方積層基板層１４Ｕには、中央接触領域１８Ｗの両側に配された２つの露出外側接触領域１６Ｖ、１６Ｗがある。並列したこれら３つの接触領域は、組み立てられたアンテナを例えば後述のように機器のマザーボード上のバネ接触に接続するための接触集合を共同で構成する。

積層基板１４のアンテナ接続部位１４Ｃは、矩形の形状をしており、この矩形の幅は、組み立て中に積層基板１４がアンテナ１のコア１２の近位端からコア１２に挿入されるときにアンテナ接続部位１４Ｃがアンテナコア１２の近位端表面部分１２Ｐに当接してアンテナ接続部位を近位側で露出させるように、平行辺を持つ伝送線路部位１４Ａよりも大きくなっている。

積層基板１４の長さは、アンテナ接続部位が近位端表面部分１２Ｐに当接するときに整合回路網接続部位１４Ｂが穴１２Ｂの遠位端において穴１２Ｂから短い距離だけ突き出すような長さである。外側シールド導体１６Ｕ、１６Ｌがコア１２のセラミック材料から離れているように、伝送線路部位の幅は、穴１２Ｂ（断面が円形である）の直径に概ね対応する。（穴１２Ｂは、めっきされていないことに留意せよ。）したがって、コア１２のセラミック材料によるシールド導体１６Ｕ、１６Ｌの誘電体装荷は、最小限である。積層基板の絶縁性材料の比誘電率は、この実施形態では約４．５である。

角度方向における積層基板１４の位置付けは、図１Ｂに示されるように、穴１２Ｂの中の長手方向溝１２ＢＧによって補助される。

コアの近位端表面部分１２Ｐにめっきされるのは、半径方向軌道１０ＡＲ、１０ＢＲ、１０ＣＲ、１０ＤＲとして形成される表面接続素子である。各表面接続素子は、それぞれのらせん軌道１０Ａ〜１０Ｄの遠位端から、穴１２Ｂの端に隣接する場所まで延びている。半径方向軌道１０ＡＲ〜１０ＤＲは、４本のらせん軌道１０Ａ〜１０Ｄがそれらの遠位端において対を成して相互に接続されるように、弧状の導電性リンクによって相互に接続されることがわかる。

アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄの近位端は、コア１２の近位端部分を取り巻くめっきスリーブ２０の形態をとる共通の仮想接地導体に接続される。このスリーブ２０は、コアの近位端表面部分１２Ｐの導電性コーティング（不図示）まで延びている。

コア１２の遠位端表面部分１２Ｄに重なるのは、軸１３に対して中央に位置付けられたおおよそ四角形のタイルの形態をとる第２の積層基板３０である。その横断面の広がりは、それが半径方向軌道１０ＡＲ、１０ＢＲ、１０ＣＲ、１０ＤＲの内側の端及びそれらの対応する弧状の相互接続に重なるような規模である。第２の積層基板３０は、その裏側に、すなわちコアの遠位端表面部分１２Ｄに面している側に、１枚の導電層を有する。この導電層は、コア表面部分１２Ｄにある導電性表面接続素子１０ＡＲ〜１０ＤＲを通じて伝送線路部位１４Ａの導電層１６Ｕ、１６Ｌ、１８をアンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄに結合するためのフィード接続及びアンテナ素子接続を提供する。積層基板導電層は、また、その裏側（不図示）にある表面実装コンデンサと共同で、アンテナ素子構造によって示されるインピーダンスを伝送線路部位１４Ａの特性インピーダンス（５０オーム）に整合させるためのインピーダンス整合回路網を構成する。

インピーダンス整合回路網の回路図が、図１Ｃに示されている。図１Ｃに示されるように、インピーダンス整合回路網は、フィード線路の導体１６、１８に接続されたシャントキャパシタンスＣ、及びフィード線路導体の１つ１８と、負荷又はソース３６によって表されるアンテナの放射状素子１０Ａ〜１０Ｄとの間の直列インダクタンスを有し、フィード線路の導体のもう１つ１６は、負荷／ソース３６のもう一方の側に直接接続される。この点に関して、フィード線路とアンテナ素子１０Ａ〜１０Ｂとの相互接続は、参照によって本明細書にその内容を組み込まれるＷＯ２００６／１３６８０９に開示されたものと電気的に同じである。第２の積層基板３０と、コアの近位端表面部分１２Ｄにある導体との間における接続は、やはり参照によって本明細書にその内容を組み込まれる本出願の同時継続出願である英国特許出願第０９１４４４０．３号に記載されるように、ボールグリッドアレイ３２によって成される。

第２の積層基板３０は、図１Ａに示されるように、細長い積層基板１４の突出整合回路網接続部位１４Ｂを受け入れる中央スロット３４を有し、積層基板１４にある上方導電性領域１８Ｕ及び第２の積層基板３０の裏側にある導電層（不図示）の導体を含む導電性領域の間では、はんだ接続が成される。

組み立てられたアンテナでは、積層基板１４の近位側拡張部１４Ｃは、コアのめっき近位端表面部分１２Ｐに当接し、アンテナの組み立て中に、第１及び第３の露出接触領域１６Ｖ、１６Ｗ（図１Ｂを参照せよ）は、めっき表面部分１２Ｐに電気的に接続される。

上述された部品及びそれらの相互接続は、上記の先行特許公報に開示されているクアドリフィラアンテナと電気的に同様な誘電体装荷クアドリフィラヘリカルアンテナを生み出す。したがって、導電性スリーブ２０、及びコア１２の近位端表面部分１２Ｐにあるめっき層（不図示）は、シールド導体１６Ｕ、１６Ｌによって形成されたフィード線路シールドと共同で、装着時におけるアンテナの接続先となる機器からのアンテナ素子構造１０Ａ
〜１０Ｄのコモンモードアイソレーションを提供する１／４波長バランを形成する。アンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄによって形成された金属化導体素子、及びコア上のその他の金属化層は、コアの誘電性材料によってその大部分を占められる前方容積を画定する。

アンテナは、この場合は、ＧＰＳ Ｌ１周波数である１５７５ＭＨｚにおいて、円偏光共振モードを有する。

この円偏光共振モードでは、アンテナ素子と、スリーブ２０のリム２０Ｕと、半径方向軌道１０ＡＲ〜１０ＤＲとが、共振周波数を画定する導電性ループを形成するように、１／４波長バランは、コアの近位端表面部分１２Ｐにおけるアンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄからシールド導体１６Ｕ、１６Ｌへの電流の流れを防止するトラップとして機能する。したがって、円偏光共振モードでは、電流は、フィード線路導体の１つから、例えば、第１のらせんアンテナ素子１０Ａを通り、スリーブ２０のリム２０Ｕを回り込んで流れ、反対に位置するらせんアンテナ素子１０Ｃに戻ることを通じて、もう１つのフィード線路導体に戻る。

アンテナは、また、直線偏光共振モードも示す。このモードでは、電流は、フィード線路導体を相互に接続する異なる導電性ループを流れる。より具体的には、この場合は、４つの導電性ループがあり、各々順番に、半径方向軌道１０ＡＲ〜１０ＤＲの１つと、それに関係付けられたらせんアンテナ素子１０Ａ〜１０Ｄと、スリーブ２０（軸１３に平行な方向）と、近位端表面部分１２Ｐ上のめっきと、シールド導体１６Ｕ、１６Ｌ及びそれらの相互接続用ビア１７によって形成されたフィード線路シールドの外表面とを含む。（伝送線路部位１４Ａによって形成されたフィード線路を流れる電流は、シールド導体１６Ｕ、１６Ｌによって形成されたシールドの内側を流れることに留意せよ）。フィード線路の長さ、したがって、シールド導体の長さ、それらの幅、及びコア１２のセラミック材料に対するそれらの近さが、この直線偏光共振の周波数を決定する。

コア１２のセラミック材料によるシールド導体１６Ｕ、１６Ｌの誘電体装荷は、比較的僅かであるので、この場合の導電性ループの電気的長さは、円偏光共振モードにおいてアクティブになる導電性ループの平均的な電気的長さよりも短い。したがって、直線偏光共振モードは、円偏光共振モードよりも高い周波数を中心とする。直線偏光共振モードは、トロイダル放射パターン、すなわちアンテナの軸１３を中心とした放射パターンを関係付けられていた。したがって、これは、アンテナがその軸１３を実質的に垂直にした向きにあるときに、地上垂直偏光信号を受信するのに特に適している。

直線偏光モードの共振周波数の調整は、シールド導体軌道１６Ｕ、１６Ｌの幅を変更することによって、円偏光モードの共振周波数とは実質的に無関係に成し遂げることができる。この例では、直線偏光モードの共振周波数は、２．４５ＧＨｚ（すなわち、ＩＳＭ帯域内）である。

二重（デュアル）周波数動作が必要とされるときは、図１Ｄに示されるように、整合回路網は、二極回路網であることが好ましい。

細長い積層基板としてフィーダ構造を構築することは、ホスト機器に対するアンテナの接続をとりわけ経済的にする。図２を参照すると、アンテナ１が機器の回路基板４０上の回路素子に接続される場合、アンテナフィード線路と、その面がアンテナ軸に平行な向きである回路基板４０との間における直接的な電気的接続は、金属製バネ接触４２を、回路基板の縁４０Ｅに隣接して並列に尚且つ細長いアンテナ積層基板１４のアンテナ接続部位１４Ｃにおける接触領域１６Ｖ、１８Ｗ、１６Ｗ（図１Ｂ）の間隔にしたがって相隔てられて配されるように導電的に実装することによって達成することができる。バネ接触４２
は、アンテナが回路基板４０に対して所要の位置に実装されるときのアンテナ接続部位１４Ｃの位置にしたがって位置決めされる。

各バネ接触は、回路基板４０上のそれぞれの導体（不図示）に固定される固定脚４２Ｌと、基板４０の面に垂直な力を加えられたときに固定脚４２Ｌに近づくように固定脚４２Ｌから上方へただし固定脚４２Ｌから離されて延びる接触脚４２Ｕとを伴う折り畳み構成を有する金属製板バネを含む。したがって、図に示されるように、接触領域１６Ｖ、１８Ｗ、１６Ｗ（図１Ｂ）を接触バネ４２と合わされた状態でアンテナ１が回路基板４０に並置される位置に持ってこられたときに、バネ接触は、弾性的に変形され、それらのそれぞれの接触領域１６Ｖ、１８Ｗ、１６Ｗに寄り掛かり、アンテナ１と、回路基板４０の回路素子との間における電気的接続を成すことが理解される。

アンテナと、回路基板４０の回路構成との間には、別途のコネクタデバイスがないことが留意される。むしろ、各バネ接触４２は、表面実装部品と同様なやり方で、回路基板４０に個々に且つ別々に取り付けられる。

この構成は、図３Ａ〜３Ｆに示されるように、単純な機器組み立てプロセスに適応可能である。図３Ａ〜３Ｆを参照すると、代表的な組み立てプロセスは、先ず、回路基板４０を第１の機器ハウジングパーツ５０Ａに入れることを含む（図３Ａ及び図３Ｂ）。次に、アンテナ１は、ハウジングパーツ５０Ａの中の成形されたアンテナ入れ場５２に導入され（図３Ｃ及び図３Ｃ）、図３Ｄに詳細に示されるように、細長いアンテナ基板のアンテナ接続部位１４は、回路基板４０上のバネ接触４２に寄り掛かる。次に、やはりアンテナ１に係合するように成形された内表面を有する第２のハウジングパーツ５０Ｂが、最初に言及されたハウジングパーツ５０Ａと合わされる。これは、アンテナ１をハウジングパーツ５０Ａの中の入れ場５２の中へと促し、バネ接触４２は、ハウジングを閉じるこの工程で変形される（図３Ｅ）。２つのハウジングパーツ５０Ａ、５０Ｂは、最終的な閉じる動きがこれら２つのハウジングパーツのスナップ式嵌め合いを伴うように、スナップ特徴を有する。

２つのハウジングパーツ５０Ａ、５０Ｂによるアンテナ１のサポート及び位置付けが、図３Ｄの断面に示されている。入れ場５２、及びもし必要であれば、ハウジングカバーパーツ５０Ｂの中の逆向きの入れ場は、アンテナ軸を横断する方向のみならず軸方向にもアンテナを位置決めするように成形される。また、アンテナと回路基板との間における相互接続の構成は、単純で且つ安価な組み立てプロセスを提供することはもちろん、バネ接触４２によって成される接続を壊すことなくアンテナと回路基板４０との間における軸方向の動きを可能にすることが留意される。これは、機器が万が一、（例えば手持ち式の無線通信ユニットが落とられた場合などに）強い衝撃を受けたとしても、アンテナ１と回路基板４０との間における剛結合の欠如が、例えば、アンテナの細長い積層基板１４と、整合回路網を搭載された第２の積層基板３０（図１及び図２）との間におけるはんだ接合や、横断方向に実装された積層基板３０と、アンテナコアの遠位端表面部分１２Ｄにあるめっき導体との間におけるはんだ接合などの、はんだ接合に及ぼされる歪みを回避する、という利点を有する。

次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、本発明にしたがった第２のアンテナは、細長い積層基板１４の近位側に突き出したアンテナ接続部位１４Ｃに実装されたバネ接触４２を有する。図２を参照にして上述されたシステムと同様に、バネ接触は、各々が固定脚と接触脚とを伴う金属製の板バネである。この場合は、固定脚は、アンテナ接続部位１４Ｃのそれぞれの接触領域１６Ｖ、１８Ｗ、１６Ｗに個々に且つ別々にはんだ付けされる。機器の回路基板（不図示）は、アンテナ１が回路基板に対してその所要の位置に押し込まれるときにバネ接触４２が圧縮されるように、相応して相隔たれた接触領域を提供される。こ
の構成は、図２のユニットに関する上記の概要と同じ利点をもたらす。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、フィード線路の積層基板の構築は、ＲＦフロントエンド低ノイズ増幅器６０などの能動回路素子のための一体的なサポートの可能性も提供する。この場合は、積層基板１４は、より大きな近位側拡張部１４Ｃを有し、伝送線路部位１４Ａのフィード線路導体（不図示）は、低ノイズ増幅器６０の入力に直接的に接続される。増幅器の出力は、図２を参照にして上述されたような、バネ接触を使用した機器の回路基板に対する接続のために、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、露出接触領域６２に直接結合することができる。アンテナコア１２の穴１２Ｂ（図５Ｂを参照せよ）内における積層基板１４の位置付けは、積層基板１４の両面にあるバネ付勢素子６４によって補助される。これらは、穴１２Ｂの壁に寄り掛かって軸１３に対する基板１４の中心合わせを助ける。この場合、近位端表面部分１２Ｐ（不図示）上の半径方向軌道に対するフィード線路のフィード線路導体の直接的接続は、積層基板１４の遠位側拡張部１４Ｂ上の遠位側接触領域に当接し尚且つ半径方向軌道にはんだ付けされる平面状の導電性の耳、すなわち接触板６６によって実現することができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示されるような、積層基板１４の更なる拡大は、フィード線路が低ノイズ増幅器６０に直接的に供給を行うアンテナアセンブリが、今度は、やはり積層基板１４の近位側拡張部１４Ｂ上に実装されたレシーバチップ６８に供給を行うことを可能にする。この経済的なアセンブリは、積層基板１４と機器の回路基板との間における接続が、図６Ａ及び図６Ｂに示されるような個別のコネクタ７０、又は可撓性のプリント回路積層体、又は図２を参照にして上述されたバネ接触構成のうちのいずれによって成されるにせよ、そのような接続における高周波数電流を排除する、という潜在的利点を有する。また、この回路構成が全て、積層基板１４上の共通の連続接地面上にあることは、機器の回路基板上にあるノイズ放射回路構成から積層基板１４上の回路構成へのコモンモードノイズ結合を低減させる。

図５Ｂを参照にして上述された、フィード線路導体をコアの遠位端表面１２Ｐ上の半径方向軌道に接続する手段としての導電性の耳６６に代わるものとして、図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、バネ接触が使用されてよい。これらのバネ接触は、各々、遠位端面１２Ｄ上の導電層にはんだ付けするための平面状の接続ベースと、細長い積層基板１４の両側において穴１２Ｂを貫通して伝送線路部位１４Ａの遠位側拡張部１４Ｂ上の遠位側接触領域に接触する下垂湾曲バネ部位とを有する。これは、フィード線路１４とアンテナ素子１０Ａ〜１０Ｂとの耐衝撃性の相互接続を可能にする。

耳６６を使用した、遠位側表面部分の導電性軌道に対するフィード線路の遠位側接続が、図８Ａ及び図８Ｂに示されている。

コア１２のめっき近位端表面部分１２Ｐと、フィード線路シールド導体１６Ｕ、１６Ｌの近位端部分との間における接続は、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄに示されるように、はんだをコーティングされたワッシャ７６によって達成可能であり、該接続は、リング７６のはんだが溶融し、近位側表面のめっきの上へ及び細長い積層基板１４の外側導電層の上へ流れるように、アンテナがオーブンに通されたときに成される。

はんだをコーティングされたワッシャ７６の内側縁との間における密接な接触は、図９Ｅに示されるように、スロット付きの開口を提供することによって実現される。この場合は、積層基板１４の遠位側拡張部１４Ｂは、図９Ｂに示されるように、整合用の部品をより容易に細長い積層基板１４上に収容可能であるように、伝送線路部位１４Ａよりも幅広である。

次に、図９Ａ〜９Ｄに示されたアンテナの積層基板１４の構築が、図９Ｆを参照にして、より詳細に説明される。基板は、上方導電層１４−１、中間導電層１４−２、及び下方の外側導電層（図９Ｆでは極細線で示されている）１４−３の、３枚の導電層を有する。内側の層は、狭くて細長いフィード線路導体１８を形成する。外側の層は、本明細書で前述されたように、シールド導体１６Ｕ、１６Ｌを形成する。本明細書で前述されたように、シールド導体１６Ｕと１６Ｌの間には、内側導体１８を取り囲むシールドをシールド導体１６Ｕ、１６Ｌと共同で形成する２列のめっきビア１７がある。伝送線路部位１４Ａの近位側拡張部１４Ｃは、図１Ｂを参照にして上述されたように、フィード線路導体に接続される接触領域１６Ｖ、１８Ｗ、１６Ｗを有する。

この例では、拡大された遠位側拡張部１４Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂを参照にして上述された第１のアンテナの第２の積層基板３０に代わる整合部位を構築している。整合部位は、個別の表面実装コンデンサ８０によって提供されるシャントキャパシタンスを有し、このコンデンサ８０は、外側導体層１４−１の中に形成されてビア１８Ｖを通じて内側導体１８に及びフィード線路シールド導体１６Ｕの拡張部８１にそれぞれ接続されるパッド上に実装される。中間層１４−２の中には、横断する素子及びそれに関係付けられたビアによって、直列インダクタンスが形成される。

積層基板１４の遠位側拡張部１４Ｂ上における整合回路網の接続は、遠位側拡張部１４Ｂの側方に突き出した部分における外側導電層と、コアの遠位端表面部分にパターン形成された導電層によって提供される導体との間におけるはんだ接合によって成し遂げられる。

アンテナフィード線路と、機器回路基板との間における接続は、アンテナ軸に平行な面内に広がる接触領域によって成される必要がある。図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、コア１２の近位端表面部分１２Ｐには、アンテナ軸に垂直な向きの接触領域が提供されてよい。この場合、近位端表面部分１２Ｐのめっきは、導電性スリーブ２０の延長として形成されるめっき８８Ｂから隔絶された孤立した「陸」８８Ａを提供するようにパターン形成することができる。コア１２における近位側導電層８８Ａ、８８Ｂのこのようなパターン形成は、このようにして、内側の端を伝送線路部位１４Ａの近位側拡張部１４Ｃにおける接触領域（例えば導電性パッド１８Ｗ）（このような領域は、積層基板１４の両面にある）に接続されるように成形された扇形の導電性支持素子９０を取り付けるための導電性のベース領域を提供する。支持素子９０は、アンテナ軸に垂直な向きの確固たる耐摩耗性の接触領域を形成するために、及び図１１に示されるように当接するバネ接触を受けるために、それぞれの導電層部分８８Ａ、８８Ｂに接合される。

図１１を参照すると、機器回路基板４０は、この場合、回路基板４０の縁に隣接する穴（不図示）の中に固定され尚且つアンテナコア１２の近位端表面部分１２Ｐに接合された相隔たれた支持素子９０と合わさるように相隔てられた、固定脚４２Ｆを有する、直立した金属製バネ接触４２を有する。各バネ接触は、アンテナの軸に平行な方向に支持素子９０に弾性的に寄り掛かる接触脚４２Ｕを有する。

垂直な向きの同じ支持素子は、図１２に示されるように、機器回路基板４０の面上にアンテナをいわゆる「タレット」実装するためにも使用することができる。この場合、バネ接触４２は、図１２に示されるように、基板４０上に表面実装される。回路基板４０が一部を成す機器にアンテナを組み付ける際、近位端表面部分１２Ｐと、回路基板４０における対向表面との間が所定の距離だけ離れた状態で、アンテナ１が回路基板４０の上方の位置へ促されるときは、図２を参照にして上述されたのと同様な形で、バネ接触４２の接触脚が固定脚の方向に弾性的に近づく動きが発生する。

タレット実装構成の形でアンテナを機器回路基板に接続する代替の手段が、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されている。この場合は、アンテナコア１２の近位端表面部分１２Ｐにめっきされた導電層は、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照にして上述されたようにパターン形成される。この場合は、しかしながら、細長い積層基板１４のフィード線路に対する接続は、陸を成す導体領域８８Ａ上及びスリーブに接続される導電性領域８８Ｂ上に直径方向に相対してそれぞれ実装される１対のバネ接触素子４２によって成される。各場合において、固定脚４２Ｌは、接触脚４２Ｕがアンテナコアの近位端表面部分１２Ｐに平行に且つアンテナ軸１３に垂直に広がる機器回路基板（不図示）上の接触領域に寄り掛かるような向きになるように、それぞれの導電性領域にはんだ付けされ、アンテナは、バネ接触４２の所要の圧縮にしたがって設定された所定の距離のところに位置する。更に、これらのバネ接触は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように、固定脚と接触脚との間における弾性相互接続が積層基板１４の伝送線路部位１４Ａの近位側拡張部１４Ｂ上の接触領域に寄り掛かれるように各場合に軸に向かって内側を向くとともに軸から距離を置かれるような向きである。

Claims (19)

1. 無線通信装置であって、
   （ａ）２００ＭＨｚを超える周波数における動作用のバックファイヤ誘電体装荷アンテナであって、
   ５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、前記アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、前記横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、前記コアの前記外表面は、前記コアの前記固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
   前記コアの前記側面部分上に又は前記コアの前記側面部分に隣接して設けられ前記コア遠位側表面部分から前記コア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
   前記コアの中の通路を前記コア遠位側表面部分から前記コア近位側表面部分へ貫通するフィード線路として機能する少なくとも１つの伝送線路部位を含む軸方向に延びる細長い積層基板の形態をとるフィード構造であって、前記アンテナは、前記コア近位側表面部分上に又は前記コア近位側表面部分に隣接して露出接触領域を有する、フィード構造と、
   を含むアンテナと、
   （ｂ）無線通信回路手段であって、少なくとも１枚の導電層を伴う機器積層回路基板を有し、前記１枚又は２枚以上の導電層は、複数の接触端子サポート領域を有し、前記サポート領域の各々には、前記アンテナの前記露出接触領域のそれぞれに弾性的に寄り掛かれるように位置決めされたそれぞれのバネ接触が導電的に接合される、無線通信回路手段と、
   を備える装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記バネ接触の各々は、そのそれぞれの前記接触端子サポート領域に個別に接合される金属製板バネ素子を含む、装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置であって、
   前記アンテナの前記露出接触領域は、前記機器積層回路基板の面に平行である、装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置であって、
   各バネ接触は、前記機器回路基板の前記面に垂直に作用する係合力を及ぼすように成形される、装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置であって、
   前記アンテナの前記露出接触領域は、前記アンテナ軸に対して垂直であり、前記バネ接触は、前記アンテナの概ね軸方向に方向付けられた圧縮力に応答して弾性的に変形するように成形される、装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置であって、
   前記アンテナの前記露出接触領域は、前記アンテナ軸に実質的に平行であり、前記バネ接触は、前記アンテナに概ね垂直方向に方向付けられた圧縮力に応答して弾性的に変形するように成形される、装置。
7. 請求項５に記載の装置であって、
   前記露出接触領域は、前記アンテナコアの前記近位側表面部分上に位置付けられる、装置。
8. 請求項７に記載の装置であって、
   前記アンテナコアの前記近位側表面部分は、互いから電気的に絶縁された第１及び第２の領域を有する導電層を有し、前記第１の導電性領域は、前記フィード線路の第１の導体に接続され、前記第２の導電性領域は、前記フィード線路の第２の導体に接続され、前記アンテナは、更に、前記導電性領域のそれぞれに接合され前記フィード線路導体と前記領域との間における接続を構成する導電性バネ板部材を含み、前記バネ板部材は、前記露出接触領域を形成する、装置。
9. 請求項６に記載の装置であって、
   前記アンテナの前記軸方向に延びる細長い積層基板は、前記伝送線路部位に一体的に形成された近位側拡張部を有し、前記アンテナの前記露出接触領域は、前記拡張部上に導電性領域を含み、前記導電性領域は、前記フィード線路導体のそれぞれに接続される、装置。
10. 請求項９に記載の装置であって、
    前記機器回路基板上に、並列に配置された３つのバネ接触を備え、前記アンテナ上の前記露出接触領域は、前記積層基板近位側拡張部の一方の面上に、各々前記３つのバネ接触のそれぞれと合わされて配置される、装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の装置であって、
    前記バネ接触の各々は、固定脚及び接触脚を有するように成形されたそれぞれの折り畳み金属バネ素子を含み、前記接触脚は、前記バネが圧縮接触力によって変形されるときに前記固定脚に近づく、装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線通信装置を組み立てる方法であって、前記装置は、更に、前記アンテナ及び前記機器回路基板のための２パーツ式のハウジングを含み、前記ハウジングは、前記アンテナを受け入れて前記アンテナを前記回路基板に対して事前選択位置に位置付けるように成形された入れ場を有し、前記事前選択位置において、前記バネ接触は、前記アンテナの前記それぞれの接触領域と合わされてそれらの接触領域に寄り掛かり、前記方法は、
    前記回路基板を前記ハウジングの中に固定することと、
    前記アンテナを前記入れ場の中に設置することと、
    前記ハウジングの前記２つのパーツを合体させて組み立て状態にすること、
    を備え、前記２つのパーツを合体させる行為は、前記バネ接触を前記アンテナ上の前記それぞれの接触領域に向かって促し、それによって前記バネ接触を圧縮して変形させる、方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記ハウジングの前記２つのパーツは、スナップ式に嵌め合わされる、方法。
14. ２００ＭＨｚを超える周波数における動作用のバックファイヤ誘電体装荷アンテナであって、
    ５よりも大きい比誘電率を有する固体材料からなり、前記アンテナの軸を横断する方向に広がる逆向きの遠位側表面部分及び近位側表面部分と、前記横断する方向に広がる表面部分の間に広がる側面部分とを含む外表面を有する、電気絶縁性誘電体コアであって、前記コアの前記外表面は、前記コアの前記固体材料によって大部分を占められる内部容積を画定する、電気絶縁性誘電体コアと、
    前記コアの前記側面部分上に又は前記コアの前記側面部分に隣接して設けられ前記コア遠位側表面部分から前記コア近位側表面部分に向かって延びる少なくとも１対の細長い導電性アンテナ素子を含む三次元アンテナ素子構造と、
    前記コアの中の通路を前記コア遠位側表面部分から前記コア近位側表面部分まで軸方向に貫通する第１及び第２のフィード導体を含むフィード構造と、
    を備え、前記コア近位側表面部分は、互いから電気的に分離された少なくとも２つの導電性領域を形成するようにパターン形成された導電性コーティングを有し、前記アンテナは、更に、前記通路の前記近位端において、各フィード導体と、前記コア近位側表面部分上の前記導電性領域のそれぞれのとの間における電気的接続を含み、前記配置は、それによって、前記アンテナの軸をホスト機器基板に垂直にして前記アンテナを前記ホスト機器基板に実装するための少なくとも１対の平面状接触表面を前記コア近位側表面部分上に提供する、アンテナ。
15. 請求項１４に記載のアンテナであって、
    前記フィード構造は、前記コアの中の前記通路を貫通するフィード線路として機能する少なくとも１本の伝送線路部位を含む軸方向に延びる細長い積層基板である、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、前記コア近位側表面部分と合わさる近位端部分を有し、該近位端部分は、前記基板の両面に少なくとも２つの導電性パッドを搭載し、その１つは、前記伝送線路部位の第１のフィード線路導体に接続され、前記アンテナは、更に、前記導電性領域を前記コア近位側表面部分コーティングの前記導電性領域に連結する導電性ブリッジ素子を備えるアンテナ。
17. 請求項１６に記載のアンテナであって、
    前記積層基板は、第１、第２、及び第３の導電層を有し、前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間の中間層であり、前記フィード線路は、前記第２の層によって形成される細長い内側導体と、前記第１の層及び前記第３の層によってそれぞれ形成されそれぞれ上方及び下方から前記内側導体に重なる外側シールド導体とを含み、前記シールド導体の１つは、前記積層基板近位端部分の手前で終結し、前記内側フィード導体は、前記１つのシールド導体と前記基板の同じ面上において前記１つのシールド導体から離れて前記積層基板近位端部分上の導電性パッドに接続される、アンテナ。
18. 請求項１に記載の無線通信装置であって、本明細書で説明され図面に示されたように実質的に構築及び配置された無線通信装置。
19. 請求項１２に記載の無線通信装置を組み立てる方法であって、実質的に、図面を参照にして本明細書で説明されたようなものである方法。

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