JP2013545413A - 電磁放射線の伝播、放出および吸収のうち少なくとも1つの用途で用いられる材料 - Google Patents
電磁放射線の伝播、放出および吸収のうち少なくとも1つの用途で用いられる材料 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明のある例示的な実施態様の前記および他の態様、特徴、および利点は、添付の図面と一緒になって以下の記載からより明らかとなるであろう。
以下の記載は、添付の図面を参照し、特許請求の範囲によって定義される発明の例示的な実施態様およびそれらの同等物の包括的な理解を助けるために提供する。それは、その理解を助けるための種々の具体的な詳細を含むが、これらは、単に例示的なものとみなされるべきである。従って、当業者であれば、本明細書中に記載された実施態様の種々の変形および修飾を当該発明の範囲および精神から逸脱することなくなすことができるのを認識できるであろう。加えて、よく知られた機能および構築の記載は明瞭性および簡潔性のために省略する。
1つの例示的な実施態様において、導電性粒子ベースの材料が使用される。導電性粒子ベースの材料は、少なくとも2つの構成要素、すなわち、導電性粒子およびバインダを含む。しかしながら、導電性粒子ベースの材料は、黒鉛、炭素(例えば、カーボンブラック)、二酸化チタン等のうち少なくとも1つの材料をさらに含む成分を含んでもよい。
導電性粒子ベースの材料の例を、図1を参照し、以下に記載する。
図1を参照すると、導電性粒子ベースの材料は導電性粒子およびバインダを含む。導電性粒子はランダムに成形され、ランダムな大きさを有し、ランダムに位置している。しかしながら、導電性粒子は、導電性粒子の少なくとも大部分が相互に密接に隣接するが、相互に触れないように分散される。
ここに、限定される意図なくして、導電性粒子ベースの材料の抵抗は経時的に連続的に変化することが観察された。ここに、限定される意図なくして、無線信号でエネルギーを与えた場合、導電性粒子ベースの材料はその信号に対して無限に低い抵抗を有することが観察された。
1つの例示的な実施態様において、導電性粒子ベースの材料は、導電性粒子ベースのアンテナを実施するのに使用される。導電性粒子ベースのアンテナとして用いる場合、導電性粒子ベースのアンテナは導電性粒子ベースの材料を用いて製造される。ここに、導電性粒子ベースの材料は、アンテナの所望の特徴に適合する形状に形成することができる。例えば、アンテナの形状およびサイズは、通信すべき電磁放射線の周波数、または分極、あるいはその両方に依存して変化させることができる。導電性粒子ベースのアンテナは、導電性粒子ベースのアンテナの結合点においてレシーバ、トランスミッター、およびトランシーバのうちの少なくとも1つに電気的に、容量的に、および誘導的に結合される、の少なくとも1つがなされる。導電性粒子ベースのアンテナの結合点は、導電性粒子ベースのアンテナの実質的に終点であってもよい。導電性粒子ベースのアンテナの結合点は、レシーバ、トランスミッター、またはトランシーバに電気的に結合した供給ラインの結合点に結合させてよい。容量的にまたは誘導的に結合された場合、結合は、エアギャップを含み、またはその中に配置されたガラスのような基板を有する距離を通じて起こり得る。
図2は、本発明の例示的な実施態様による導電性粒子ベースのアンテナを示す。図2に示された導電性粒子ベースのアンテナ200の特定の構造は、説明のために用いられる単なる例であって、限定される意図ではない。図2の導電性粒子ベースのアンテナ200を製造するのに用いる導電性粒子ベースの材料は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されることを前提とする。
図3は、本発明の例示的な実施態様による導電性粒子ベースのアンテナの構造を示す。図3に示される導電性粒子ベースのアンテナの特定の構造は説明のために用いられる単なる例であって、限定される意図はない。図3の導電性粒子ベースのアンテナを製造するのに用いる導電性粒子ベースの材料は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されることを前提とする。
表1で分かるように、導電性粒子ベースのアンテナは、従来の銅アンテナの順電力(すなわち、22ワット)よりも有意により高い順電力(すなわち、41ワット)を呈する。これは、従来の銅アンテナの逆電力(すなわち、12ワット)よりも有意により低い逆電力(すなわち、1ワット)を呈する導電性粒子ベースのアンテナによって説明することができる。従って、導電性粒子ベースのアンテナの得られた相対的信号強度は、従来の銅アンテナの得られた相対的信号強度(−35デシベル)よりも高い(−26デシベル)。
1つの例示的な実施態様において、導電性粒子ベースの材料を使用して、導電性粒子ベースのアンテナ増強部を実施する。導電性粒子ベースのアンテナ増強部として用いる場合、導電性粒子ベースのアンテナ増強部は、導電性粒子ベースの材料を用いて製造される。ここに、導電性粒子ベースのアンテナ増強部は、従来のアンテナに対して、その間に設けられた非導電性または半導電性材料と共に、隣接し、ずれた関係で設けられる。別法として、または加えて、従来のアンテナおよび導電性粒子ベースのアンテナ増強部の間のエアキャップを使用してもよい。ここに、従来のアンテナは、レシーバ、トランスミッター、およびトランシーバのうちの少なくとも1つに電気的に結合される。
図4は、本発明の例示的な実施態様による導電性粒子ベースのアンテナ増強部の実施を示す。図4に示された導電性粒子ベースのアンテナの特定の構造は、説明で用いる例に過ぎず、限定される意図ではない。図4の導電性粒子ベースのアンテナ増強部を製造するのに用いられる導電性粒子ベースの材料は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されることを前提とする。
1つの例示的な実施態様において、導電性粒子ベースのアンテナ増強部を用いて、非導電性材料でコーティングされている従来のアンテナをコーティングする。非導電性材料のコーティングは、乾燥または硬化される液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして実施されてもよい。ここに、非導電性材料は噴霧し、刷毛で塗り、ローラで塗り、シルクスクリーンに付し、インクジェット印刷等してもよい。別法として、非導電性材料のコーティングは、従来のアンテナに適用されるフィルム、またはテープであってもよい。他の材料の層は、従来のアンテナと非導電性材料との間、または非導電性材料と導電性粒子ベースの材料との間、あるいはその両方に設けてもよい。ここに、配置に依存して、導電性粒子ベースの材料は、非導電性材料またはその他の材料あるいはその両方の層でコーティングされてもよい。ここに、非導電性材料の厚みは導電性粒子ベースの材料の性能利得に直接的に影響し得るが、もし非導電性材料の厚みが余りにも大きいと、性能は減少し得る。非導電性材料の厚みと、従来のアンテナの設計で想定されている周波数の波長との関係性は非常に少ない。
図5は、本発明の例示的な実施態様によるコーティングされた導電性粒子ベースのアンテナ増強部の構造を示す。図5に示された導電性粒子ベースのアンテナの特定の構造は、説明で用いる例に過ぎず、限定的であることを意図しない。図5の導電性粒子ベースのアンテナを製造するのに用いる導電性粒子ベースの材料は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されることを前提とする。
第1のコーティング550は従来のアンテナ570の頂部に適用される。第1のコーティング550は絶縁性コーティングおよび表面調製コーティングの少なくとも1つであってもよい。絶縁性コーティングとしては、第1のコーティング550は、非導電性または半導電性材料であってもよい。非導電性または半導電性材料の絶縁性コーティングの例はプラスチックテープ、紙テープ、塗料等を含む。表面調製コーティングとしては、第1のコーティング550は、導電性粒子ベースの材料のコーティング520の従来のアンテナ570への良好な接着を可能とする任意の材料であってもよい。同一のコーティングが絶縁性コーティングおよび表面調製コーティング双方として機能してもよい。別法として、別々の絶縁性コーティングおよび表面調製コーティングを一緒にまたは個々に利用してもよい。第1のコーティング550は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されてよい。この場合、第1のコーティング550は噴霧され、刷毛で塗り、ローラで塗り、シルクスクリーンに付し、インクジェット印刷等されてもよい。第1のコーティング550は省略されてもよい。
図6は、本発明の例示的な実施態様による導電性粒子ベースのアンテナ増強部で部分的にコーティングされたアンテナを示す。図6に示された導電性粒子ベースのアンテナ増強部で部分的にコーティングされたアンテナの特定の構造は説明で用いる例に過ぎず、限定的であることを意図しない。図6の導電性粒子ベースのアンテナを製造するのに用いる導電性粒子ベースの材料は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されることを前提とする。
表2で分かるように、導電性粒子ベースのアンテナ増強部を含む従来の銅アンテナは、従来の銅アンテナ単独の順電力(すなわち、22ワット)よりも有意により高い順電力(すなわち、28ワット)を呈する。これは、従来の銅アンテナ単独の逆電力(すなわち、12ワット)よりも有意により低い逆電力(すなわち、10ワット)を呈する導電性粒子ベースのアンテナ増強部を含む従来の銅アンテナによって説明することができる。従って、導電性粒子ベースのアンテナ増強部を含む従来の銅アンテナの得られた相対的信号強度は、従来の銅アンテナの得られた相対的信号強度(−35デシベル)よりも高い(−27デシベル)。
導電性粒子ベースの伝送ライン
導電性粒子ベースの材料を用いて、導電性粒子ベースの伝送ラインを形成することができる。導電性粒子ベースの伝送ラインを実施するために、導電性粒子ベースの材料を用いて物体を形成するための本明細書中に記載された種々の方法のいずれかにおいて伝送ラインが形成される。ここに、導電性粒子ベースの材料が電磁放射線を有効に空間に放射することを可能とする特性の少なくともいくつかは、導電性粒子ベースの材料が、電磁放射線を、導電性粒子ベースの材料を用いて形成された伝送ラインを下って有効に放射することを可能とする。伝送ラインとしての導電性粒子ベースの材料の使用は、そのより低い抵抗および熱発生のため便宜である。
導電性粒子ベースの材料は電磁放射線ハーベスタとして用いてもよい。電磁放射線を伝播しおよび吸収する、のうちの少なくとも1つにおける導電性粒子ベースの材料の高い有効性は、それを、電磁放射線を収集するにおいて用いるのに理想的に適したものとする。そのような収集された電磁放射線は、電磁放射線ハーベスタによって収穫される意図で送信された電磁放射線であってもよいが、収集された電磁放射線はバックグラウンド電磁放射線であってもよい。ここに、電磁放射線ハーベスタは、電磁放射線ハーベスタによって吸収されたエネルギーを収集するレシーバに結合していてもよい。電磁放射線ハーベスタは、導電性粒子ベースの材料を用いて物体を形成するための本明細書中に記載された種々の方法のいずれかにおいて形成される。
導電性粒子ベースの材料を用いて、導電性粒子ベースの適合するアンテナを構築することができる。導電性粒子ベースの適合するアンテナの利点は、後に記載される、例示的な使用の場合との関係で考慮した場合に容易に認識できる。
基板は、アクリル、ABS、構造発砲体のような任意の材料、ポリカーボネートおよびポリスチレンのような溶媒感受性材料のいずれかの表面、およびプライマー処理された壁板、木材および清浄な金属等を含めた非多孔性表面等であってもよい。
図7は、本発明の例示的な実施態様による導電性粒子ベースの適合するアンテナを製造するのに用いる型を示す。
図8は、本発明の例示的な実施態様による型を用いて導電性粒子ベースの適合するアンテナを製造する方法を示す。ここに、導電性粒子ベースの適合するアンテナを製造するのに用いる導電性粒子ベースの材料は、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インク、またはペーストとして処方されることを前提とする。
1つの例示的な実施態様において、導電性粒子ベースの適合するアンテナを構築するための技術が記載される。ここに、コンピュータ化デバイスを用いて、型を形成し、これを用いて、導電性粒子ベースの適合するアンテナを構築する。
入力された一以上の特徴/基準に基づき、コンピュータ化デバイスはパターン決定アルゴリズムを用いてアンテナパターンを決定する。アンテナパターンは予め設定されたアンテナパターン、またはアルゴリズムおよび入力された一以上の特徴/基準に基づいて形成されたアンテナパターンであってもよい。加えて、コンピュータ化デバイスは、アンテナパターンのスケーリング因子、アンテナパターンの寸法もしくはアンテナパターンのエレメント、グレイン方向、適用の注意等の一以上を決定することができる。別法として、または加えて、特徴/基準は予め設定しなくてもよい。
1つの例示的な実施態様において、コンピュータ化デバイスは入力された特徴/基準を、アンテナパターン、アンテナパターンのスケーリング因子、アンテナパターンの寸法もしくはアンテナパターンのエレメント、グレイン方向、適用の注意等の一以上を決定する遠隔コンピュータ化デバイスに連絡させ、次いで、これはコンピュータ化デバイスに伝達される。
図9は、本発明の例示的な実施態様によるコンピュータ化デバイスを用いて導電性粒子ベースの適合するアンテナを製造する方法を示す。
図10は、本発明の例示的な実施態様による導電性粒子ベースの適合するアンテナを製造するのに用いるコンピュータ化デバイスの構造を示す。
Claims (26)
- アンテナシステムであって、
基板と、
該基板に適用された導電性粒子ベースの材料を含むアンテナとを備え、
該導電性粒子ベースの材料は導電性粒子およびバインダを含み、
該導電性粒子ベースの材料が該基板に適用される場合、該導電性粒子は、該導電性粒子の少なくとも大部分が相互に隣接するが、相互に触れないように該バインダ内に分散されている、アンテナシステム。 - 該アンテナに対して電気的、容量的、および誘導的のうち少なくとも1つで結合するためであって、かつ供給ラインに対して電気的に結合するためのカプラを更に備える請求項1に記載のアンテナシステム。
- 無線周波数信号が該アンテナに入力される場合、逆電力は銅から製造された同一に形成されたアンテナの逆電力よりも小さい、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該導電性粒子が異なる不均一形状の導電性粒子を含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該導電性粒子が種々のサイズの導電性粒子を含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該導電性粒子が30マイクロメートルよりも小さい、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該導電性粒子ベースの材料が、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インクおよびペーストのうち少なくとも1つとして該基板に塗布される、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該基板が導電性材料であって、非導電性材料が該基板および該アンテナの間に設けられている、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該基板が該アンテナ用の接地面を含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該アンテナに適用された保護コーティングおよび隠蔽コーティングの少なくとも1つを更に備える請求項1に記載のアンテナシステム。
- 全体の入力サイクルより短い期間について作動する増幅器によって増幅された無線周波数信号が該アンテナに供給される請求項1に記載のアンテナシステム。
- 該増幅器がC級増幅器を含む、請求項11に記載のアンテナシステム。
- アンテナ増強システムであって、
アンテナと、
導電性粒子ベースの材料を含むアンテナ増強部とを備え、
該アンテナ増強部は該アンテナに隣接しかつ該アンテナからずらして配置されており、
該導電性粒子ベースの材料が導電性粒子およびバインダを含み、
該導電性粒子ベースの材料が該アンテナに隣接しかつ該アンテナからずらして設けられている場合、該導電性粒子は、該導電性粒子の少なくとも大部分が相互に隣接するが、相互に触れないようにバインダ内に分散されている、アンテナ増強システム。 - エアギャップおよび非導電性材料のうち少なくとも1つが該アンテナと該アンテナ増強部との間に設けられている、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 該アンテナ増強部と該アンテナとが、電気的におよび容量的のうち少なくとも1つで結合されている、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 無線周波数信号が該アンテナに入力された場合、逆電力が該アンテナ増強部を有しないアンテナの逆電力よりも低い、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 該導電性粒子が異なる不均一形状の導電性粒子を含む、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 該導電性粒子が種々のサイズの導電性粒子を含む、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 該導電性粒子が30マイクロメートルよりも小さい、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 導電性粒子ベースの材料が支持体構造に適用され、
該導電性粒子ベースの材料が、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インクおよびペーストのうち少なくとも1つとして該支持体構造に塗布された、請求項13に記載のアンテナ増強システム。 - 全体の入力サイクルよりも短い期間について作動する増幅器によって増幅された無線周波数信号が該アンテナに供給される、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 該増幅器がC級増幅器を含む、請求項21に記載のアンテナ増強システム。
- 該アンテナ増強部が該アンテナよりも小さい、請求項13に記載のアンテナ増強システム。
- 適合するアンテナを製造する方法であって、
アンテナが上部に製造される基板を選択する工程と、
アンテナ設計に対応する型を選択する工程であって、該型が一以上の切り欠き部を含む、工程と、
該アンテナを形成すべく該型の一以上の切り欠き部を通じて導電性粒子ベースの材料を該基板に適用する工程と、
該アンテナに供給ラインのカプラを固定する工程とを備え、
該導電性粒子ベースの材料は導電性粒子およびバインダを含み、
該導電性粒子ベースの材料が該基板に適用された場合、該導電性粒子は、該導電性粒子の少なくとも大部分が相互に隣接するが、相互に触れないようにバインダ内に分散されている、方法。 - 該導電性粒子ベースの材料が、乾燥または硬化する液体、塗料、ゲル、インクおよびペーストのうち少なくとも1つとして前記基板に塗布される、請求項24に記載の方法。
- 全体の入力サイクルよりも短い期間について作動する増幅器によって増幅された無線周波数信号を該アンテナに供給する工程を更に備える請求項24に記載の方法。
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