JP2014517605A - 接地面伸長部を組み込んだ首紐 - Google Patents

Abstract

モバイル装置が、プリント回路基板と、ワイヤレストランシーバと、接地面を有し、ワイヤレストランシーバに結合されるアンテナと、接地面に導電的に結合される導電性の接地面伸長部と、モバイル装置のユーザの頸部からモバイル装置を支持するように適応される首紐と、を有し、導電性の接地面伸長部が首紐に組み込まれる。更に、アンテナアセンブリが、接地面を有し、ワイヤレストランシーバに結合されるように適応されるアンテナと、接地面に結合される導電性の接地面伸長部と、モバイル装置のユーザの頸部から、アンテナを有するモバイル装置のハウジングを支持するように適応される首紐と、を有し、導電性の接地面伸長部が首紐に組み込まれる。

Description

本願は、２０１１年５月１７日出願の「NECK CORD/STRAP INCORPORATING ANTENNA EARTH/GROUND PLANE EXTENSIONS FOR WIRELESS DEVICES WHEN BODY WORN IN THE STYLE OF A NECKLACE OR PENDANT」というタイトルの米国特許仮出願第61/487,024号の優先権の利益を主張する。この米国特許仮出願の開示全体は、本願発明の開示の一部として考えられることができ、参照によって本明細書に明白に盛り込まれるものとする。

アンテナは、さまざまな装置のワイヤレス通信を可能にするために使用されている。他のファクタの中で特に、アンテナの性能は、接地面のサイズ（長さ、幅、直径、その他）に依存する。接地面伸長部が、接地面の有効な電気的サイズを増大するために一般に使用されている。図１は、このようなアンテナを示している。アンテナ１００は、垂直モノポールアンテナ１１０を含む。垂直モノポール１１０は、接地面１２０に固定される。接地面１２０は、４つの接地面伸長部１３１、１３２、１３３及び１３４に固定され、４つの接地面伸長部は、接地面１２０の有効サイズを増大することができ、それにより、アンテナ１００の性能を改善することができる。

セルラキャリアネットワークにおける使用に関して認定されるために、モバイル装置は、信号品質及びユーザ安全に関する要求を満たす必要がある。他のファクタの中で特に、このような要求を満たす装置の能力は、装置が通信する動作周波数帯域及び装置の物理的サイズに依存する。ユーザによって常に保持される又は装着されることが意図される装置は、装置のサイズ及び重さを最小にすることが特に重要であるので、特定の設計課題を示す。

アンテナは、モバイル装置自体のサイズを最小にするために可能な限り小さく設計されなければならないので、モバイル装置は、アンテナ設計者に課題を示す。より低い動作周波数を有する装置は、必然的により長い波長を有するので、これは、特に、８５０ＭＨｚのオーダーの、低いセルラ帯域で通信することが意図される装置（例えば、ＣＤＭＡ２０００又はモバイル通信（「ＧＳＭ」）のグローバルシステム）における懸念事項である。波長λを有する周波数を使用して通信する装置の場合、λ／４の長さ及びλ／８の幅のオーダーのＰＣＢ接地面が、効果的に放射するために必要とされうる。８５０ＭＨｚの周波数レンジでは、これは、ほぼ８８ｍｍの長さ及び４４ｍｍの幅の寸法を有する接地面を必要としうる。放射素子は、小さい電気的装置におけるアンテナ及び接地面の両方であることに注意すべきである。

更に、ネットワークプロバイダは一般に、装置が、全放射電力（「ＴＲＰ」）及び全等方感度（「ＴＩＳ」）の特定のレベルを達成することを必要とし、実質的に最適なサイズをもたないアンテナを有する装置は、定められたレベルを達成することができない。製造業者は、ＴＲＰ及びＴＩＳ免除を要求することができるが、このような免除は、自由裁量であり、許諾されないことがある。更に、不正確にサイズ設計された接地面を有するアンテナをもつ装置は、接地面に非常に集中された電流を生成することがあり、それゆえ、高い比吸収率（「ＳＡＲ」）を生成しうる。ＳＡＲ制限は安全要件であるので、定められたレベルを上回るＳＡＲをもつ装置は、「Type Certification Review Board」（「ＰＴＣＲＢ」）認証を受けられない。

医療緊急応答システムとも呼ばれるパーソナル緊急応答システム（「ＰＥＲＳ」）は、装置のユーザが緊急時に助けを呼ぶようにすることができるように設計された電子装置である。ＰＥＲＳ装置は、主として、このようなサービスの必要を感じることがある高齢者又は障害をもった人による使用を意図されている。ＰＥＲＳ装置は、ユーザ上に常に保持されることが意図され、例えば、ユーザ頸部の周りの紐上に携帯される。従って、上述の装置サイズは、あるモバイル装置の目的（例えば、モバイル電話）に関しては許容できるが、このようなアンテナによって必要とされるサイズをもつＰＥＲＳ装置は、ひどく大きく且つ重くなりうる。

２装置ＰＥＲＳソリューションが、上述のサイズに関連する問題点を改善するために開発された。このようなソリューションにおいて、ヘルプボタンを含む小さいほうの装置が、ユーザの頸部の周りに装着され、例えばパーソナルエリアワイヤレスネットワークによって、ベルトクリップに装着される又はポケットもしくはハンドバッグに格納される大きいほうの装置とペアにされることができる。しかしながら、２装置ＰＥＲソリューションは、多くの問題点に苦しむ。それらは、単一装置より多くの複雑さを示し、紛失しやすい付加の部品を有する。更に、それらは、設計し、組み立て、維持するのがより高価である。

１つの例示的な実施形態において、モバイル装置は、プリント回路基板と、ワイヤレストランシーバと、接地面を有しワイヤレストランシーバに結合されるアンテナと、接地面に導電的に結合される導電性の接地面伸長部と、モバイル装置のユーザの頸部からモバイル装置を支持するように適応される首紐と、を有し、導電性の接地面伸長部が首紐に組み込まれるものとして、記述される。

別の例示的な実施形態において、アンテナアセンブリは、接地面を有し、ワイヤレストランシーバに結合されるように適応されるアンテナと、接地面に結合される導電性の接地面伸長部と、モバイル装置のユーザの頸部から、アンテナをもつモバイル装置のハウジングを支持するように適応される首紐と、を有し、導電性の接地面伸長部が首紐に組み込まれるものとして、記述される。

接地面伸長部を有するアンテナを示す図。 本開示の例示的な実施形態による、接地面伸長部を組み込む紐を有するモバイル装置を示す図。 本開示の例示的な実施形態による、図２の例示的なモバイル装置を組み込んだ緊急応答システムを示す図。

例示的な実施形態は、以下の記述及び添付の図面を参照して一層理解されることができ、図面において、同様の構成要素は、同一の参照番号によって言及される。例示的な実施形態は、首紐又は同様のパーソナルアクセサリ（例えば、腕時計、ペンダント等）に組み込まれる接地面伸長部を有するモバイル装置用に適応されたアンテナ、及び低いセルラ帯域及び高いセルラ帯域の両方で許容できる性能レベルを提供し、同時に、装置をＰＥＲＳ用に十分小さくすることを可能にするのに適した、このようなアンテナを組み込んだモバイル装置、を記述する。

図２は、例示的な実施形態によるモバイル装置２００を示す。上述したように、装置２００は、ユーザ個人に常に装着されることを意図されるＰＥＲＳ装置でありうる。一実施形態において、装置は、モバイル電話又はセルラ電話に一般に見られるキーパッド及びディスプレイを欠いていてもよく、むしろ、緊急時支援が必要とされる場合にユーザによって押下されるべき「ヘルプ」ボタン、及びユーザとＰＥＲＳサービスのプロバイダとの間の通信のためのマイクロフォン及びスピーカ、を単に含むことができる。このような装置の動作は、図３を参照して後述される。

装置２００は、例えば上述したような低いセルラ帯域で、セルラネットワークとワイヤレス通信するように適応されるワイヤレストランシーバ２１０を有する。当業者であれば、さまざまな実施形態において、ワイヤレストランシーバが、ＧＳＭ、３ＧＴＰ、ＣＤＭＡ２０００又はこのような他の任意のワイヤレスネットワークを通じて、通信するように適応されうることが分かるだろう。装置２００はアンテナ２２０を更に有し、アンテナ２２０は、一般に送信ラインを通じてワイヤレストランシーバ２１０に接続されることができるが、任意の他の適当な手段によって接続されることもできる。アンテナ２２０は、当技術分野において知られている任意のタイプでありえ、装置２００の性質及び設計のために適当なものでありうる。これは、Ｌアンテナ、逆Ｌアンテナ、平板逆Ｆアンテナ、ループアンテナ、結合されるラインアンテナ、折り畳みモノポール、３Ｄメタルアンテナ又はヘリカルアンテナを含むことができる。一実施形態において、アンテナ２２０は、装置２００のハウジングの内側にフィットされる可撓性導電材料でありうる。別の実施形態において、アンテナ２２０は、装置２００のハウジング内のプラスチック保持体上に支持されることができる。別の実施形態において、アンテナ２２０は、装置２００のハウジングの一部でありうる。別の実施形態において、アンテナ２２０は、装置２００のハウジング内の任意の３次元導電構造の一部でありうる。別の実施形態において、アンテナ２２０は、ＰＣＢ２３０上に印刷されることができ、これについては一層詳しく後述される。

装置２００は更に、アンテナ２２０及びワイヤレストランシーバ２１０を支持するＰＣＢ２３０を有する。ＰＣＢ２３０は、導電性の接地面を有し、Ｃクリップ、ポーゴーピン、ハンダ接合部、複数Ｃクリップ、スクリュー、ナット及びボルト、又は２つの間の電気接続を達成する任意の他の適当な手段によって、アンテナ２２０に結合されることができる。

装置２００は更に首紐２４０を含み、首紐２４０は、ユーザの頸部の周りに装置２００を吊り下げるために適切にサイズ設計されることができる。首紐２４０は、人工の又は合成の材料、例えばナイロン、綿又は任意の他の適当な材料から構成されることができる。装置２００は更に、首紐２４０に組み込まれる２つの接地面伸長部２５０及び２５２を有する。接地面伸長部２５０及び２５２の導電材料は、剛性又は可撓性でありえ、シングルコアであり又はマルチストランドでありうる。接地面伸長部２５０及び２５２は、上述したように、より大きい全体の有効接地面を形成するためにＰＣＢ２３０の接地面を補うものであるので、接地面伸長部２５０及び２５２の長さは、一般に、ワイヤレストランシーバ２１０の最も低い動作周波数においてλ／４より小さくてよい。接地面伸長部２５０及び２５２は、コネクタ、ハンダ接合部、スクリュー、ナット及びボルト、又は任意の他の適当な電気接続部によって、ＰＣＢ２３０に接続されることができる。具体的には、接地面２３０及び接地面伸長部２５０及び２５２は、特定の放射周波数に関する長さ及び幅の要求を満たすように組み合わせられる。例えば、モバイル装置２００が、８５０ＭＨｚの周波数レンジで動作するように設計される場合、接地面２３０及び接地面伸長部２５０及び２５２の組み合わせが、接地面が８８ｍｍの長さ及び４４ｍｍの幅であるという要求を満たす。接地面伸長部は、他の周波数について他の寸法要求を満たすように変更されることができる。更に、例示的な実施形態は、重要なＴＲＰ及びＴＩＳ要求を満たす。ＴＲＰ及びＴＩＳに関する例示的な実施形態の効率は７０％のレンジであり、更に、モバイル装置に隣接する領域のみではなく、ボディの大きい部分を通じて放射エネルギーを拡散する。

接地面伸長部２５０及び２５２の長さ及び幅は、ＳＡＲ要求を満たしＰＴＣＲＢ認証を取得し、ＴＲＰ及びＴＩＳ要求を満たしキャリア認証を取得するために、アンテナ効率及び帯域幅要求によって一般に決定されることができる。１つの例示的な実施形態において、首紐２４０並びに接地面伸長部２５０及び２５２は、互いに端と端で結合されることができる。別の例示的な実施形態において、接地面伸長部２５０及び２５２は、ＰＣＢと結合され、残りの端部において首紐と結合されることができる。別の例示的な実施形態において、接地面伸長部２５０及び２５２は、首紐２４０に埋め込まれることができ、又は他のやり方で首紐２４０によってカバーされることができる。他の例示的な実施形態において、接地面伸長部２５０及び２５２は、別のハウジング（例えば、可撓性プラスチックハウジング）によってカバーされることができ、かかるハウジングは、首紐２４０と結合されることができ、接地面伸長部２５０及び２５２を支持することを助けることができる。

図２に示される実施形態は、２つの接地面伸長部２５０及び２５２を有する装置２００である。別の例示的な実施形態において、単一ワイヤの接地面伸長部が、ＰＣＢ接地面の一方の側に接続されることができる（例えば、装置２００は、接地面伸長部２５２を有さず、接地面伸長部２５０を有することができる）。他の例示的な実施形態において、２つの接地面伸長部２５０及び２５２は、単一の接合点でＰＣＢに結合され、首紐に結合するために「Ｙ字」形状に分裂されることができる。更に、当業者であれば、接地面伸長部の紐様の形状は例示にすぎず、他の形状のものが、同じ結果を達成するために、首紐に組み込まれることができることが分かるであろう。

本説明における「首紐」という語の使用は、ユーザの頸部の周りにのみ装着されるものとして装置の紐を制限するものとして理解されるべきでないことに注意すべきである。すなわち、装置の紐を頸部の周りに吊り下げることが一般的であるが、紐は、他の身体部分の周り（例えば、ストラップの形で手首の周り）にも装着されることができ、他の身体ロケーションに関して適切にサイズ設計をされることができる。従って、本明細書に記述される紐は、任意の適当な身体ロケーションにおいて装置のユーザによって装着されるように構成される紐をさすことができる。

図３は、例えば図２のＰＥＲＳ装置２００のような装置にサービスを提供する例示的なネットワーク３００を示す。ネットワーク３００は、ＰＥＲＳ装置に加えて、テキスト通信処理、アナログボイス、インターネットプロトコルを介したボイス（「ＶｏＩＰ」）及びデータを含むサービスを、セルラ電話、モバイルコンピューティング装置等に提供することができるセルラネットワーク３１０を含む。セルラネットワーク３１０は、２又はそれ以上のＰＥＲＳ装置３２０及び３２２と通信することができ、ＰＥＲＳ装置３２０及び３２２は、図２を参照して上述されたＰＥＲＳ装置でありうる。セルラネットワーク３１０は、ＰＳＴＮ３３０へのアクセスを提供することができる。ＰＳＴＮ３３０は更に、緊急応答サービスを提供するコールセンター３４０によってアクセスされることができる。

ＰＥＲＳ装置３２０のようなＰＥＲＳ装置のユーザが、緊急時支援を必要とするとき（例えば、転倒又は火災の場合）、ユーザは、装置のボタンを押下することができる。別の実施形態において、ＰＥＲＳ装置は、転倒検出システムを含むことができ、その起動は、装置を自動的にトリガすることができる。ＰＥＲＳ装置は、セルラネットワーク３１０及び／又はＰＳＴＮ３３０を通じてコールセンター３４０に信号を中継する。コールセンター３４０は、送信時に符号化された情報を通じてユーザを識別することができ、ＰＥＲＳ装置によって提供されるセルラボイス接続を通じて、ユーザと連絡をとることができる。必要な場合、コールセンター３４０はその後、装置のユーザのために支援（例えば、警察、火災部門、医療支援）を呼び集めることができる。コールセンター３４０が、ユーザと連絡をとることができない又は緊急事態が存在するかどうか判定することができない場合、緊急サービスプロバイダにユーザの家に行くように警告する。一般に、コールセンター３４０は、緊急事態が解決されるまで、状況を監視することができる。

例示的な実施形態は、ユーザの頸部の周りに快適に装着されるに十分小さい装置を使用して、単一装置のＰＥＲＳソリューションを提供することができる。単一装置は、２装置ソリューションより設計し組み立てるのが簡素でありうる。更に、単一装置ソリューションは、２装置ソリューションより良好な電池寿命を提供する。更に、上述したようなＰＥＲＳ装置によって達成される性能は、ＴＲＰ、ＴＩＳ及び帯域幅に関して改善されたアンテナ効率を提供することができ、装置が免除を必要とすることなくキャリア認証を取得することを可能にする。更に、有効接地面領域の増加はＳＡＲを低下させ、ゆえに、ユーザの身体に吸収される電力を低減する。これは、装置及びユーザの間のスペーサ又は他の付加空間なしに、ＰＴＣＲＢ認証を取得し、装置の安全使用を実現することを可能にすることができる。更に、接地面伸長部の使用は、より小さい内部の装置アンテナを可能にすることができ、それによって装置の全体のサイズを低減することが可能である。当業者であれば、例示的な実施形態がＰＥＲＳ装置に関して特に記述されているが、ここに記述されたより広い原理は、記述されるものと同様の構成要素を有する他のタイプの任意のモバイル通信装置にも等しく適用できることが分かるであろう。更に、当業者であれば、例示的な実施形態は、セルラ帯域で通信する装置に関して特に記述されているが、より広い原理が、例えば産業、科学及び医療（「ＩＳＭ」）帯域で通信することができる短距離無線（「ＳＲＤ」）のような別のタイプのラジオ周波数送信器を使用する装置に等しく適用できることが分かるであろう。

当業者であれば、開示の精神又は範囲から逸脱することなく、本開示に対するさまざまな変更がなされることができることが分かるであろう。従って、本開示は、本開示に対する変更及び変形が添付の請求項及びそれらと等価なものの範囲内にある限り、それらの変更及び変形をカバーすることが意図される。

Claims (20)

1. モバイル装置であって、
   プリント回路基板と、
   ワイヤレストランシーバと、
   接地面を有し、前記ワイヤレストランシーバに結合されるアンテナと、
   接地面に導電的に結合される第１の導電性の接地面伸長部と、
   モバイル装置のユーザの頸部から該モバイル装置を支持するように構成される首紐と、
   を有し、前記導電性の接地面伸長部が前記首紐に組み込まれる、モバイル装置。
2. 前記ワイヤレストランシーバが、低いセルラ帯域及び高いセルラ帯域の一方で通信するように構成される、請求項１に記載のモバイル装置。
3. 第２の導電性の接地面伸長部を更に有し、前記第１の導電性の接地面伸長部が、前記首紐の第１の端部に組み込まれ、前記第２の導電性の接地面伸長部が、前記首紐の第２の端部に組み込まれる、請求項１に記載モバイル装置。
4. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、コネクタ、ハンダ接合部、スクリュー、並びにナット及びボルトのうちの１つによって、接地面に導電的に結合される、請求項１に記載のモバイル装置。
5. 前記アンテナが、Ｌアンテナ、逆Ｌアンテナ、平板逆Ｆアンテナ、ループアンテナ、結合されるラインアンテナ、折り畳みモノポール、３Ｄメタルアンテナ及びヘリカルアンテナのうちの１つである、請求項１に記載のモバイル装置。
6. 前記モバイル装置がヘルプボタンを更に有し、前記ヘルプボタンの押下は、ユーザに緊急時サービスを提供するコールセンターとの通信を起動する、請求項１に記載のモバイル装置。
7. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、剛性及び可撓性の一方である、請求項１に記載のモバイル装置。
8. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、シングルコア及びマルチストランドの一方である、請求項１に記載のモバイル装置。
9. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、第１の接点及び第２の接点において接地面に結合されるループである、請求項１に記載のモバイル装置。
10. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、前記首紐によって囲まれ、又は前記首紐に端と端で結合される、請求項１に記載のモバイル装置。
11. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、前記モバイル装置のハウジングに前記首紐を結合するように適応される、請求項１に記載のモバイル装置。
12. アンテナアセンブリであって、
    接地面を有し、ワイヤレストランシーバに結合されるように適応されるアンテナと、
    接地面に結合される第１の導電性の接地面伸長部と、
    モバイル装置のユーザの頸部から、前記アンテナをもつモバイル装置のハウジングを支持するように適応される首紐と、
    を有し、前記導電性の接地面伸長部が前記首紐に組み込まれる、アンテナアセンブリ。
13. 前記アンテナは、低いセルラ帯域及び高いセルラ帯域のうちの一方で通信するワイヤレストランシーバに結合されるように適応される、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
14. 第２の導電性の接地面伸長部を更に有し、前記第１の導電性の接地面伸長部は、前記首紐の第１の端部に組み込まれ、前記第２の導電性の接地面伸長部は、前記首紐の第２の端部に組み込まれる、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
15. 前記第１の導電性の接地面伸長部は、コネクタ、ハンダ接合部、スクリュー、並びにナット及びボルトのうちの１つによって、接地面に導電的に結合される、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
16. 前記アンテナは、Ｌアンテナ、逆Ｌアンテナ、平板逆Ｆアンテナ、ループアンテナ、結合されるラインアンテナ、折り畳まれたモノポール、３Ｄメタルアンテナ及びヘリカルアンテナのうちの１つである、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
17. 前記第１の導電性の接地面伸長部は、剛性及び可撓性の一方である、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
18. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、シングルコア及びマルチストランドの一方である、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
19. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、第１の接点及び第２の接点において接地面に結合されるループである、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。
20. 前記第１の導電性の接地面伸長部が、前記首紐によって囲まれ、又は前記首紐に端と端で結合される、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。

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