JP4021642B2 - アンテナ構造及び無線装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型アンテナ構造に関する。本発明は、特に、移動局に用いられ、１つの給電点から給電される内部アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に移動局のサイズがますます小さくなってゆくので、装置に使われるアンテナ構造を小型化するという新しい必要条件が課される。アンテナのＱ値が低いほど、利用し得る帯域幅が広くなるように、アンテナ共振の帯域幅がアンテナ構造のＱ値に依存するので、アンテナのサイズは物理の原理に依存する。アンテナのＱ値を低くする最も容易な方法はアンテナを大きくするという方法であるが、アンテナが必要とするスペースが限られているならば、Ｑ値を下げるのは極めて困難である。
【０００３】
平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）の利点は小型であることであり、その全体が装置の内側に配置されることとなるように前記装置に統合することができる。図１（ａ）は従来技術の従来のＰＩＦＡアンテナ・エレメント１００を示しており、このアンテナ・エレメント１００は、平面放射体１１０と、接地平面１２０と、接地点１０２と給電点１０１とを含んでいる。放射体１１０の辺１０４及び１０５の長さは４０．０ｍｍであり、辺１０７及び１０８の長さは２５．０ｍｍであり、給電点は両方の辺１０８及び１０４から２．０ｍｍの距離を置いて配置されている。接地点１０２の接地線の幅は５．０ｍｍであり、それは辺１０４に配置されており、接地線の辺１０４に平行な中心は辺１０８から１２．５ｍｍの距離を置いて配置されている。接地平面１２０の辺１２１及び１２２の長さは１００．０ｍｍであり、辺１２３及び１２６の長さは４０．０ｍｍであり、接地平面１２０と放射体１１０との間の距離は５．０ｍｍである。空気又はその他の誘電体材料が絶縁材料として接地平面１２０と放射体１１０との間及び上に設けられている。ＰＩＦＡアンテナの放射体１１０は、接地点１０２を介して接地平面１２０に結合されている。接地点の形状は、点在しているか或いは図１（ａ）に示されている接地線と同様である。以下では、参照符１０２は接地点及び接地線を示す。放射体１１０及び接地点１０２の物理的寸法と、放射体エレメント及び接地平面の間の距離とはＰＩＦＡアンテナの共振周波数に影響を及ぼす。放射体１１０は、放射体の辺から、或いは図１（ａ）が示しているように接地平面及び絶縁材料を貫通して給電線を通すことによって、給電される。接地点１０２の接地線の幅の変化はアンテナの共振周波数に変化を生じさせる。接地線の幅が減少すると共振周波数が低下し、同様に、接地線の幅が広ければ共振周波数が高まる。接地線の幅は、アンテナ・エレメントの側面と同じであるか或いは最も狭い状態では単なる導体であるかのいずれかであってもよい。
【０００４】
ＰＩＦＡアンテナの主な問題は、波長に関して主としてアンテナの放射体と接地平面との間の距離から生じる、狭いインピーダンス帯域である。
【０００５】
図１（ｂ）は上記の寸法を用いた図１（ａ）のアンテナ構造の周波数帯域を示している。このグラフでは、ｘ軸はＧＨｚを単位とする周波数を示し、ｙ軸はアンテナ・エレメントの放射効率[%]、アンテナ効率[%]、及びアンテナ整合（Ｓ１１）[dB]を示す。図１（ｂ）は、アンテナ効率５０％での、図１（ａ）のアンテナ構造の周波数帯域が約１４００〜１７００ＭＨｚの範囲にあることを示している。
【０００６】
アンテナ・エレメントの放射効率は、アンテナが整合しているときのアンテナ・エレメントの放射効率を指す。アンテナ効率は、その効率がアンテナ整合を含むときのアンテナ効率を指している。
【０００７】
例えばアンテナ構造に並列共振器を作ることによりＰＩＦＡの帯域幅を広げようとする試みがなされている。図２（ａ）はアンテナ構造を示しており、この構造では，長さが僅かに異なる２つのアンテナ・エレメント２０１及び２０２で共振が生成され、そのうちの小さい方のエレメント２０２は高い方の周波数共振を生成し、大きい方のエレメント２０１は低い方の周波数共振を生成する。
【０００８】
図２（ｂ）は主エレメント２０５と寄生エレメント２０６とを有するアンテナ構造を示しており、エレメント２０５及び２０６は共振を生成するために全長にわたって互いに分離されている。しかし、上記アンテナの帯域幅の増大は、図１（ａ）のアンテナにより作られる帯域幅と比べると比較的に小さいままである。
【０００９】
隣り合う数個の共振を設けることは、アンテナの帯域幅を広げる１つの方法である。アンテナ・エレメントの整合は隣り合う共振を提供することがある。例えば給電及び接地ストリップで、ストリップの幅及び長さの寸法を決めることにより、且つストリップ間の相互距離の関係により、ストリップのインピーダンスを希望通りに構成することを可能にすることにより整合を実行することができる。整合を与えられた共振は容易に損失性であり、その結果として、整合により達成された利得が失われることがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ・エレメントについて実行される解決策では、共振周波数の個数を増やすために溝がアンテナ・エレメントに付け加えられる。しかし、小さいアンテナでは溝は容易に溝放射体として作用し、隣り合う共振アンテナ・エレメント同士を互いに強く結合させ、溝の周囲に共振器を提供する。更に、このことの結果として、前記周波数での放射共振が低く、溝の近傍での電流密度が高く、アンテナの損失を増大させる。
【００１１】
本出願人の前の欧州特許出願1 020 948は、高い方の１８００ＭＨｚ周波数範囲に共振を与える第１の溝を有する２つの帯域のアンテナ構造を開示している。その放射体は、前記の第１の溝から分岐する第２の溝も含んでいる。第２の溝の幅を広げると、ＧＳＭの１８００ＭＨｚ周波数範囲における帯域幅が狭まると共にＧＳＭの９００ＭＨｚ周波数範囲における共振エレメントの増幅が減少する。第２の溝の長さを大きくすると、ＧＳＭの９００ＭＨｚ周波数範囲における帯域幅が広がると共に１８００ＭＨｚ周波数範囲における増幅が減少する。前記アンテナ構造では、前記の第２の溝は、低い方の周波数範囲（９００ＭＨｚ）における帯域幅を増大させると共に高い方の周波数範囲（１８００ＭＨｚ）における帯域幅を減少させる。従って、この種の解決策は、高い方の周波数範囲についてなるべく広い帯域幅を達成しようと試みる場合に用いるのには良く適していない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
特に、しかし必ずしもそうではないけれども、移動システムに用いるためのアンテナ構造が今や提供され、その実現は、アンテナのＱ値を下げることを可能にし、その帯域幅を増大させる。アンテナ構造の、平面電気伝導面から成る放射体に配置された給電点及び接地点は、溝で互いに分離され、その平面放射体に配置される。その溝は、給電点と接地点との間に設けられるべき線分が溝を横切るように溝の小さい方の部分は、溝を横切る線分の、溝の開放端を含む側に設けられ、対応的に、溝の大きな方の部分は、前記線分の反対側に設けられる。前述した種類の溝を放射体に付け加えると、放射体の表面に分布する表面電流の経路が変化する結果となって、アンテナが複数の共振を生じさせ、良好な放射効率で帯域幅が増大する結果となる。溝の実質的な長さは、最も高い共振周波数の波長の四分の一を上回る。その長さは、始点と終点との間での溝内にあり得る最も真っ直ぐな経路として規定される。前記経路の始点は、溝の開放端の中央に配置される。終点は、溝内の放射体の辺の、始点から前記終点まで測られた、溝内にあり得る最も真っ直ぐな経路の、そこまでの距離が最も長い点に配置される。
【００１３】
溝はアンテナの中央領域に開いたスペースを提供し、いろいろなアンテナ・エレメント部分の容量性結合を減少させる。別の利点は、アンテナにより使用されるスペースが可能な限り効率よく利用されることである。
【００１４】
本発明の第１の態様は、接地平面と、接地平面から距離を置いて配置された放射体と、前記接地平面と前記放射体の間の絶縁層と、信号を前記放射体に供給する少なくとも１つの給電点と、放射体を接地平面に接地するための少なくとも１つの接地点とを含むアンテナ構造を提供し、放射体は、開放端と閉鎖端とを含む少なくとも１つの溝を含んでおり、前記給電点と前記接地点との間に作られるべき線分が前記溝を横切ることとなるように溝は少なくとも部分的に前記の少なくとも１つの給電点と前記の少なくとも１つの接地点との間に配置されており、溝の小さい方の部分は、溝を横切る線分の、溝の開放端が設けられている側に設けられ、溝の大きい方の部分は、溝を横切る線分の反対側に設けられており、その側に溝の閉鎖端が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の態様は、無線周波数信号を送信するためのアンテナ構造を含む無線装置を提供し、そのアンテナ構造は、更に、接地平面と、接地平面からある距離を置いて設けられた放射体と、前記接地平面及び前記放射体の間の絶縁層と、信号を前記放射体に供給する少なくとも１つの給電点と、放射体を接地平面に接地するための少なくとも１つの接地点とを含み、放射体は、開放端と閉鎖端とを含む少なくとも１つの溝を含んでおり、前記給電点と前記接地点との間に作られるべき線分が前記溝を横切ることとなるように溝は少なくとも部分的に前記の少なくとも１つの給電点と前記の少なくとも１つの接地点との間に配置されており、溝の小さい方の部分は、溝を横切る線分の、溝の開放端が設けられている側に配置され、溝の大きい方の部分は、溝を横切る線分の反対側に設けられており、その側に溝の閉鎖端が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
従来技術について図１及び２を参照して論じた。次に、図３〜５を参照して本発明をより詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図３（ａ）は、本発明によるアンテナ・エレメント２００の構造を示しており、その基礎は平面ＰＩＦＡアンテナである。アンテナ・エレメント２００は、接地平面１２０と、平面放射体１１０と、給電点１０１と、接地点のための接地線１０２と、溝１０３とを含んでいる。前記溝１０３は電気伝導性材料ではない部分である。溝は、例えば放射体１１０から電気伝導性材料を除去することにより実現され得るものである。アンテナ構造２００の寸法は、図１（ａ）のアンテナ構造１００のそれと対応している。辺１０４における溝１０３の狭い方の部分の幅は１．０ｍｍである。溝１０３は辺１０４を２つの部分に分割し、長い方の部分の長さは３４．０ｍｍであり、短い方の部分の長さは５．０ｍｍである。溝１０３の広い方の部分と辺１０４，１０５及び１０７との間の距離は、最短で５．０ｍｍである。溝１０３の広い方の部分と辺１０８との間の距離は最短で５．０ｍｍ、最長で１４．０ｍｍである。始点１３０から終点１３１まで測定された溝の実質的長さ（参照符１３２）は３７．６ｍｍである。
【００１８】
給電点は、放射体の最も近い辺から実質的距離を置いて配置されるように接地平面を貫通する同軸給電として実現されている。給電点は、接地点の接地線１０２と同様に放射体１１０の辺に実現されても良い。場所はアンテナ・エレメントの実際の構成に依存し、それは給電点の場所により最適化される。接地点の接地線１０２は、実質的に、放射体１１０の辺１０４に配置される。接地点は、辺１０４から実質的距離を置いて配置されても良い。接地点１０２の形状は、給電点１０１等の、形成された点であっても良く、それは、給電点として、放射体の辺から実質的距離を置いて配置されても良い。
【００１９】
溝１０３は辺１０４を２つの部分に分割し、溝１０３は、放射体１１０を、辺１０５から見て、辺１０５，１０７及び１０８が壊れないように接地点の側にある部分と給電点の側にある部分とに分割している。本発明のアンテナ構造では、給電点１０１と接地点１０２との間に作られるべき線分が溝１０３を横切るように、溝１０３は少なくとも部分的に給電点１０１と接地点１０２との間に配置されており、溝１０３の小さい方の部分は、溝１０３を横切る線分の、放射体１１０の辺１０４が溝１０３の開放端を形成する側に配置されている。線分が辺１０４において接地点の接地線の中央に作られるように溝１０３の、線分の異なる側にある部分が辺１０７に平行な軸上で観察されるとき、溝の約８％は前記線分と辺１０４との間の領域に配置され、対応的に、約９２％は線分の反対側にある。溝１０３の領域の分布が線分の異なる側で観察されるときには、約０．５％が線分と辺１０４との側の領域に配置され、約９９．５％が線分の他方の側に配置される。これらの比は、図３（ａ）の構造に当てはまる例として与えられており、その比は述べられたこれらと異なっていても良い。その長さ又は幅などの溝の形状の変化及び／又は給電点又は接地点の場所の変化による前記比の変化は、常に、アンテナにより作られる放射電力及び共振周波数の変化をもたらす。
【００２０】
図３（ａ）のアンテナ構造では、辺１０４の側における終端部での溝１０３の幅は他の場所よりは実質的に狭いけれども、それはもっと広くても良い。実質的に溝１０３の縦方向において、溝は辺１０４の側の端部よりも広い。溝１０３は溝の両端部で同じ広さであっても良い。辺１０４の側の端部における溝１０３の実質的に狭い部分は辺１０４に対して垂直であるように配置されており、垂直であることは必要条件ではなくて、溝１０３を辺１０４に関して或る角度をなすように配置することもできる。溝１０３の実質的に広い部分は、溝の広い方の部分が放射体１１０の接地点１０２の側の領域で辺１０４に平行であるように実現される。溝１０３の広い方の部分は、辺１０４に関して斜めに配置されても良い。
【００２１】
溝１０３の形状は図３（ａ）に示されているものに限定されず、その幅に対する長さの実質的比は、図示されているものよりも大きくても小さくても良い。放射体の領域における給電点の場所は、図３（ａ）に示されている放射体の領域のみでの使用には限定されない。給電点は、接地点１０２のように、放射体の辺に配置されても良い。接地点の場所も放射体の辺には限定されず、給電点のように、放射体の辺から実質的距離を置いて配置されても良い。
【００２２】
図３（ｂ）は図３（ａ）のアンテナ・エレメント２００の周波数帯域を示している。このグラフでは、ｘ軸はＧＨｚを単位とする周波数を与え、ｙ軸は放射効率[%]、アンテナ効率 [%]、及びアンテナ整合（Ｓ１１）[dB]を与える。図１（ａ）のアンテナ・エレメントの周波数帯域を図１（ｂ）に示されているものと比較すると、図３（ｂ）における本発明のアンテナ構造の周波数帯域は第２の高い周波数帯域も含んでおり、それは、アンテナ効率５０％で観察されると約２４００〜３０００ＭＨｚの範囲に配置されている。更に、図１（ａ）のアンテナ構造に従ってアンテナ効率５０％で観察されたとき約１４００〜１７００ＭＨｚの範囲に配置されていた第１周波数帯域は、今は、同じ効率で観察されたときに約１１００〜１７００ＭＨｚの範囲にあり、前のと比べると帯域幅が約３００ＭＨｚ増大していることを示している。図１（ｂ）と３（ｂ）の放射効率を比較すると、設けられた溝１０３は使用される周波数範囲での放射電力を低下させないことに気が付く。
【００２３】
図４（ａ）は、後の比較のために、従来技術の２つの帯域の平面ＰＩＦＡアンテナに基づく、２つの帯域のアンテナ・エレメント３００の構造を示している。アンテナ・エレメント３００は、接地平面１２０と、平面放射体１１０と、給電点１０１と、接地点のための接地線１０２と溝１０６とを含んでいる。
【００２４】
接地平面１２０の辺１２１及び１２２の長さは４６．０ｍｍであり、辺１２３及び１２４の長さは１０５．０ｍｍである。接地平面は放射体１１０から５．０ｍｍの距離を置いて配置されている。溝１０６の幅は１．０ｍｍであり、長さは４２．０ｍｍであり、辺１０８からのその距離は、最短箇所では６．０ｍｍであり、最長箇所では辺１１４の長さ、即ち１０．０ｍｍ、に等しい。辺１０４の長さは３５．０ｍｍであり、辺１０７の長さは３８．０ｍｍであり、辺１０８の長さは４５．０ｍｍである。給電点１０１は、辺１０４からは２．０ｍｍの距離を置き、また辺１０８からは１２．０ｍｍの距離を置いて配置されている。辺１０７に平行な接地点１０２の接地線の長さは１１．０ｍｍである。
【００２５】
給電点１０１は接地平面を貫通する同軸給電として実現されていて、放射体１１０の最も近い辺から実質的距離を置いて配置されている。給電点は、接地点の接地線１０２と同様に放射体１１０の辺において実現されても良い。場所はアンテナ・エレメントの実際の構成に依存し、それは給電点の場所により最適化される。接地点の接地線１０２は、辺１０４の側の端部において放射体１１０の辺１０７に実質的に配置される。接地点は放射体１１０の辺１０４に配置されても良く、更に、接地点の形状は給電点１０１などの点の形であっても良く、それは、給電点のように、放射体の辺から実質的距離を置くように配置されても良い。
【００２６】
溝１０６は辺１０４を２つの部分に分けており、その溝は、放射体と同一平面内にある給電点１０１と辺１０８との間の領域に配置されている。溝１０６は真っ直ぐでなくても良くて、湾曲し或いは曲がりくねっていても良い。溝１０６は低い方の周波数範囲を作るのに役立ち、それは、波長に関して低い方の周波数範囲のエレメントの電気的長さを長くするために使用される。
【００２７】
図４（ｂ）は、後の比較のために、図４（ａ）のアンテナ・エレメント３００の周波数帯域を図示している。このグラフでは、ｘ軸は周波数を示し、ｙ軸はアンテナ・エレメントの放射効率[%]、アンテナ効率 [%]、及びアンテナ整合（Ｓ１１）[dB]を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）のアンテナ構造の、アンテナ効率５０％での低い方の周波数帯域が約９００〜１１００ＭＨｚの範囲にあることを示している。高い方の周波数帯域は、同じ効率で、約１６００〜２０００ＭＨｚの範囲にある。
【００２８】
図５（ａ）は、２つ以上の周波数範囲に用いられる本発明のアンテナ・エレメント４００の構造を図示しており、その基礎は図４（ａ）による２つの帯域の平面ＰＩＦＡアンテナである。アンテナ・エレメント４００は、接地平面１２０と、平面放射体１１０と、給電点１０１と、接地点のための接地線１０２と、第１の溝１０６と、第２の溝１０３と、を含んでいる。前記溝１０６及び１０３は電気伝導性材料を含まない部分である。
【００２９】
アンテナ構造４００の外側寸法は、図４（ａ）に示されているアンテナ構造３００のそれと一致する。溝１０３の狭い方の部分の長さは１０．０ｍｍであり、幅は１．０ｍｍであり、それは辺１０７から１５．０ｍｍの距離を置いて配置されている。溝１０３の広い方の部分の、第１辺（参照符１３３〜参照符１３４）から第２辺（参照符１３５〜参照符１３６）までの幅は１０．０ｍｍである。始点１３０から終点１３１まで測った、溝の実質的長さ（参照符１３２）は約３１．０ｍｍである。
【００３０】
給電点１０１は、放射体の最も近い辺から実質的距離を置いて配置されるように接地平面を貫通する同軸給電として実現されている。場所はアンテナ・エレメントの実際の構成に依存し、それは給電点の場所により最適化される。接地点の接地線１０２は、辺１０４の側の端部において放射体１１０の辺１０７に実質的に配置される。接地点は辺１０４に配置されても良く、更に、それは辺１０４及び１０７から実質的距離を置いて配置されても良い。
【００３１】
溝１０６は、溝が給電点１０１と辺１０８との間の領域に配置されるように辺１０４を２つの部分に分割している。溝１０６は低い方の周波数範囲を作るのに役立ち、これに対して、給電点１０１と接地点１０２と溝１０３とは、上の方の周波数範囲（単数または複数）を作る。溝１０３は、更に、辺１０４における給電点及び接地点（１０１及び１０２）の側のエレメントを２つの部分に分割し、放射体１１０を、接地点の側のエレメント、給電点の側のエレメント、及び、更に、辺１０８の側のエレメントに分ける。本発明のアンテナ構造では、給電点１０１と接地点１０２との間に作られるべき線分が溝１０３を横切ることとなるように、溝１０３は少なくとも部分的に給電点１０１と接地点１０２との間に配置され、それによって、溝１０３の小さい方の部分は、溝１０３を横切る線分の、放射体１１０の辺１０４が溝１０３の開放端を形成する側に生じる。
【００３２】
線分の異なった側にある溝１０３の部分が、線分が辺１０４において接地点の接地線の中央に作られることとなるように辺１０７に平行な軸上で観察されるとき、溝の約８％は前記線分と辺１０４との間の領域に配置され、対応的に、約９２％は線分の他方の側に配置される。線分の異なる側で溝１０３により形成される領域の分割が観察されるとき、約０．５％は線分及び辺１０４の側の領域に配置され、約９９．５％は線分の他方の側に配置される。これらの比は、図５（ａ）の構造に当てはまる値の例として与えられており、また、言及された比とは異なっていても良い。長さ、又は幅などの、溝の形状の変化、及び／又は給電点又は接地点の位置の変化による前記比の変化は、常に、アンテナにより作られる放射電力及び共振周波数に変化をもたらす。
【００３３】
溝１０３の形状は図５（ａ）に示されているものには限定されず、その実質的長さ及び幅は図５（ａ）に示されているものより大きくても小さくても良い。放射体の領域における給電点の位置は、図５（ａ）に示されている放射体の領域のみにおける使用に限定はされない。給電点は、接地点１０２がそうであるように、放射体の辺に配置されても良い。接地点の位置は、放射体の辺には限定されなくて、給電点がそうであるように放射体の辺から実質的距離を置いて配置されても良い。
【００３４】
図５（ｂ）は図５（ａ）のアンテナ・エレメントの周波数帯域を図示している。このグラフでは、ｘ軸はＧＨｚを単位とする周波数を与え、ｙ軸はアンテナ・エレメントの放射効率[%]、アンテナ効率 [%]、及びアンテナ整合（Ｓ１１）[dB]を与える。図５（ｂ）は、アンテナ効率５０％での、図５（ａ）のアンテナ構造の低い方の周波数帯域が約９００〜１１００ＭＨｚの範囲にあることを示している。同じ効率での、高い方の周波数帯域は約１７００〜３５００ＭＨｚの範囲に配置されている。今提示された結果を図４（ｂ）における図４（ａ）のアンテナ・エレメントの結果と比較すると、図５（ａ）のアンテナ構造の溝１０３により生じる帯域幅の増大が、本発明を実施していないアンテナ構造と比べると高い方の周波数で顕著であることが分かる。別の利点は、本発明の実施において、新しい構造はアンテナの放射電力について妥協をしない。
【００３５】
図４（ａ）のアンテナ構造のシミュレーション結果を観察すると、低い方の周波数における周波数帯域は、アンテナ効率５０％で、約９００〜１１００ＭＨｚの範囲に配置され、高い方の周波数においては約１６００〜２０００ＭＨｚの範囲に配置され、低い方の周波数では約２００ＭＨｚの帯域幅が、高い方の周波数では約４００ＭＨｚの帯域幅がもたらされる。図５（ａ）の本発明のアンテナ構造の結果は低い方の周波数では同様であるけれども、今、高い方の周波数では周波数範囲は約１７００〜３５００ＭＨｚであり、約１８００ＭＨｚの帯域幅がもたらされている。その結果として、アンテナ構造における本発明による溝は、低い方の周波数範囲の帯域幅或いは前記周波数範囲の位置に有害な影響を及ぼすことなく、高い方の周波数における帯域幅を在来のアンテナ構造と比べて殆ど５倍に増大させる。
【００３６】
本発明のアンテナ構造は、現在の全てのディジタル移動及びセルラ通信システムに応用され得るものである。本発明のアンテナは、内部アンテナが好ましい特徴である全ての移動局或いは小型無線装置における多周波数アンテナ解決策の実現に用いることのできるものである。本発明は、２つ以上の別々の周波数範囲又はそれらの周波数範囲の組み合わせを使用するような移動局に特に応用可能である。一例はＥＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）、ＰＣＮ（ＤＣＳ１８００，１７１０〜１８８０ＭＨｚ）及びＷ−ＣＤＭＡシステム（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）を含む移動局であり、それによって、ＥＧＳＭシステムは本発明のアンテナ構造により作られた低い方の周波数範囲で動作し、ＰＣＮとＷ−ＣＤＭＡシステムとはそのアンテナ構造により作られた高い方の周波数範囲で動作する。本発明のアンテナ解決策は広い連続的な周波数範囲を提供するので、アンテナにとっては、例えば、環境により引き起こされた周波数変化はあまり重要ではない。更に、同じアンテナ構造を種々の周波数範囲に使用することができ、それを大量に製造することを可能にし、製造コストが低くなるので、製造及び設計のコストが節約される。
【００３７】
本発明のアンテナ構造における溝の設計を用いて例えばアンテナ給電整合、周波数帯域の幅、周波数範囲、効率、及びアンテナの電気的長さに影響を及ぼすことができる。しかし、本発明は、提示されている溝形状には限定されなくて、溝は他の形状、長さ或いは幅を持つことができる。前記溝は、常に、電気伝導性材料を含まない部分である。例えば、放射体を通って延在していて電気伝導性の材料を包含している溝形平面部分を放射体から除去することによって溝を実現することができる。もし、電気伝導性の平面層に加えて、放射体が放射体と接地平面との間に絶縁材料の平面層を含んでいるならば、電気伝導性材料の溝形平面部分のみを除去することにより、或いは、溝が前記の両方の層を貫通して延在するように電気伝導性材料と絶縁性材料との両方の、溝形平面部分を除去することにより、溝を実現することができる。溝の実質的長さの小さい方の部分（５０％未満）と溝の領域とは給電点と接地点との間に作られるべき線分と溝の開放端を構成する辺との間の領域に配置され、対応的に、溝の実質的長さの大きい方の部分（５０％以上）と溝の領域とは前記線分の他方の側に配置される。好ましくは、溝の実質的長さの大きい方の部分と溝の開放端を構成する領域内の溝の領域は溝の小さい方の部分と比べてサイズは常に数倍である。溝の前記の大きい方の部分の溝の前記の小さい方の部分に対する比が大きいほど、本発明のアンテナ構造は所望の態様で良好に動作する。
【００３８】
放射体のサイズに関しての接地平面のサイズは、与えられた如何なる比にも限定されない。接地平面は放射体に等しいか又はそれより大きくて良く、それによって、放射パターンは、典型的には、接地平面から、放射体が配置されている接地平面の側へ向かう。接地平面は放射体より小さくても良く、その場合にはアンテナは、自由空間で放射する部分の方向における側へ、および接地平面の反対側へも放射する。放射体と接地平面とは平面表面である必要はない。それらの一方又は両方は例えば湾曲していたり２重に湾曲する表面であっても良い。
【００３９】
本発明は、アンテナ・エレメントを実現する与えられた如何なる方法や材料にも限定されない。放射体及び接地平面は、銅板等の金属板から、或いは例えば電気伝導材料又はアンテナを作るのに適する他の材料でコーティングされた絶縁材料等から好ましくは作られて良いものである。放射体が自立型構造として実現される場合には、放射体と接地平面との間の絶縁層として好ましくは空気が使用される。他の絶縁材料としては、回路基板の本体材料、セラミック材料或いはその他の誘電体材料又はそれらの組み合わせがある。給電点及び接地点の配置及び個数は上の例には限定されず、それらの個数及び配置はアンテナ構造の用途に適するようにまちまちであって良い。
【００４０】
本発明の実施態様を本書において例により説明した。本発明が上記実施態様の詳細には限定されず、本発明の特徴から逸脱することなく他の態様で本発明を実施し得ることは当業者にとっては明白なことである。従って、提示された実施態様は例示であって、限定をするものではないとみなされるべきである。本発明の実施態様及び使用法は、添付されている請求項のみにより限定される。請求項により規定されている種々の代替の実施態様は、同等の実施態様を含めて、本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は従来技術のＰＩＦＡアンテナ・エレメントの構造を示し、（ｂ）は（ａ）のＰＩＦＡアンテナの周波数帯域を示す図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はＰＩＦＡアンテナ・エレメントの従来技術の構造を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明のアンテナ・エレメントの構造を示し、（ｂ）は（ａ）のアンテナ・エレメントの周波数帯域を示す図である。
【図４】（ａ）は２つ以上の周波数範囲で使用されるべきアンテナ・エレメントの構造を示し、（ｂ）は（ａ）のアンテナ・エレメントの周波数帯域を示す図である。
【図５】（ａ）は２つ以上の周波数範囲で使用されるべきアンテナ・エレメントの、本発明による構造を示し、（ｂ）は（ａ）のアンテナ・エレメントの周波数帯域を示す図である。
【符号の説明】
１０１…給電点
１０２…接地線（接地点）
１０３…溝
１０４，１０５，１０７，１０８…辺
１１０…放射体
１２０…接地平面
２００…アンテナ構造（アンテナ・エレメント）

Claims (13)

1. 接地平面（１２０）と、該接地平面から距離を置いて配置される放射体（１１０）と、前記接地平面と前記放射体の間の絶縁層と、信号を前記放射体に供給する少なくとも１つの給電点（１０１）と、前記放射体（１１０）を前記接地平面（１２０）に接地するための少なくとも１つの接地点（１０２）と、を含むアンテナ構造（２００）において、前記放射体（１１０）は、開放端と閉鎖端とを含む少なくとも１つの溝（１０３）を含んでおり、前記溝の幅は前記開放端で第１の値を、前記開放端と前記閉鎖端の間の領域で第２の値を有し、前記第２の値は前記第１の値とは異なっており、前記給電点（１０１）と前記接地点（１０２）との間に作られるべき線分が前記溝を横切るように前記溝（１０３）は少なくとも部分的に前記少なくとも１つの給電点（１０１）と前記少なくとも１つの接地点（１０２）との間に配置されており、それにより前記溝の小さい方の部分は、該溝（１０３）の前記開放端が設けられている該溝を横切る前記線分の側に配置され、前記溝の大きい方の部分は、該溝を横切る前記線分の反対側に設けられており、その側に該溝（１０３）の前記閉鎖端が配置されていることを特徴とするアンテナ構造。
2. 前記溝（１０３）が、少なくとも１つの周波数帯域を生成するために少なくとも１つの共振周波数を生成するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
3. 前記溝が前記アンテナ構造（２００）を前記給電点の側の部分と前記接地点の側の部分とに分割することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ構造。
4. 前記溝（１０３）の開放端が、前記接地点の側の前記部分と前記給電点の側の前記部分との間の距離が前記溝のサイズに等しい、前記放射体（１１０）の点に配置されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。
5. 前記溝（１０３）の前記閉鎖端が、前記接地点の側の前記部分と前記給電点の側の前記部分とが合わさる、前記放射体（１１０）の点に接していることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。
6. 前記放射体（１１０）が平面を含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
7. 前記放射体（１１０）が曲面を含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
8. 前記放射体（１１０）が、少なくとも１つの周波数帯域のための共振周波数を作るために第２の溝（１０６）も含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
9. 前記溝（１０３，１０６）が、電気伝導性材料を含まない部分であることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ構造。
10. 前記絶縁層が誘電体材料から成るものであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
11. 前記放射体（１１０）と接地平面（１２０）とが電気伝導性材料の層を含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
12. 無線周波数信号を送信するためのアンテナ構造（２００）を含む無線装置であって、該アンテナ構造（２００）が、更に、接地平面（１２０）と、該接地平面から距離を置いて配置される放射体（１１０）と、前記接地平面と前記放射体との間の絶縁層と、信号を前記放射体に供給する少なくとも１つの給電点（１０１）と、前記放射体（１１０）を前記接地平面（１２０）に接地するための少なくとも１つの接地点（１０２）とを含む無線装置において、前記放射体（１１０）は、開放端と閉鎖端とを含む少なくとも１つの溝（１０３）を含んでおり、前記溝の幅は前記開放端で第１の値を、前記開放端と前記閉鎖端の間の領域で第２の値を有し、前記第２の値は前記第１の値とは異なっており、前記給電点（１０１）と前記接地点（１０２）との間に作られるべき線分が前記溝を横切るように前記溝（１０３）は少なくとも部分的に前記少なくとも１つの給電点（１０１）と前記少なくとも１つの接地点（１０２）との間に配置されており、それにより前記溝の小さい方の部分は、該溝（１０３）の前記開放端が設けられている該溝を横切る前記線分の側に配置され、前記溝の大きい方の部分は、該溝を横切る前記線分の反対側に設けられており、その側に該溝（１０３）の前記閉鎖端が配置されていることを特徴とする無線装置。
13. 前記無線装置が移動局であることを特徴とする請求項１２に記載の無線装置。

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