JP6417474B2 - 短距離用途のアンテナデバイス及びそのようなアンテナデバイスの使用方法 - Google Patents

Description

本発明は高周波技術の分野に関し、特に、ＲＦＩＤ用途等の短距離用途のアンテナデバイス、及びそのようなアンテナデバイスの使用に関する。

本発明において、「短距離用途」という用語は、５ｍ未満、特に１ｍ未満の距離にわたって電磁エネルギー及び／又は電磁信号を伝送することを意図した適用例を特に含む。一方で、この距離は０．０１ｍより長く、特に０．０５ｍより長いことが好ましい。

本発明の目的は、エネルギー及び／又は情報を簡単に、かつワイヤレスで、特に非常に短い距離を介して伝送する簡単な方法を創出することである。

この目的は、短距離用途、詳細にはＲＦＩＤ用途のためのアンテナデバイスであって、
内部導体と、内部導体を同軸的に包囲する外部導体とを備える細長いバイポーラ同軸導体構造体と、
アンテナ送信信号を送り込み、アンテナ受信信号を送り出すために、内部導体上の端子コンタクトと、外部導体上の端子コンタクトとによって形成される、同軸導体構造体の第１の端部にあるアンテナ信号端子と、
内部導体上の端子コンタクトに接続され、外部導体の端子コンタクトに接続される双極子によって形成される、同軸導体構造体の第２の端部にある終端インピーダンスであって、双極子は少なくとも１つのキャパシター及び／又は少なくとも１つのインダクタンスを備える、終端インピーダンスと、
を備え、それによって、
送信時に、内部導体を通って伝搬し、同軸導体構造体の第２の端部に達するＨＦ交流電流が、終端インピーダンスによって同軸導体構造体の第２の端部において外部導体の外側と結合され、同軸導体構造体の第２の端部から始まり、外部導体の外側上を、外部導体を介して伝搬するＨＦ交流電流を生成し、
受信時に、外部導体を通って伝搬し、外部導体の外側上を流れ、同軸導体構造体の第２の端部に達するＨＦ交流電流が、終端インピーダンスによって、同軸導体構造体の第２の端部において内部導体と結合され、同軸導体構造体の第２の端部から始まり、内部導体を介して伝搬するＨＦ交流電流を生成する、
アンテナデバイスにより本発明に従って解決される。

本発明によるアンテナデバイスは、有利には、比較的簡単な構成からなり、この構成によれば、有利には、例えば、アクティブ又はパッシブＲＦＩＤトランスポンダとの通信等の、エネルギー及び／又は情報の比較的広帯域の電磁伝送（送信及び／又は受信）を実現することができる。

この点で、細長いバイポーラ同軸導体構造体はアンテナデバイスの「主要構成要素」を構成する。なぜなら、この同軸導体構造体を用いて、又はより厳密には同軸導体構造体の外部導体の外側を用いて、実際の送信及び受信動作が実現されるためである。送信時、ＨＦ（高周波）交流電流が生成され、外部導体の外側において外部導体を介して伝搬し、この外側表面上に電磁「進行波」を生成する。受信時、外部導体の外側上に流れるＨＦ交流電流が、内部導体に結合される。

「同軸導体構造体」を物理的に設計する場合、関連する従来技術を用いて、本発明の範囲内で利益を得ることができる。最も簡単な場合、同軸導体構造体は、従来のバイポーラ同軸ケーブルから既知であるのと同じ設計を有する。そのような既知の構造又はケーブルは通常、例えば、円形の断面を有する内部導体（コア）を備えており、内部導体は、例えば、円筒形の外部導体（通常、例えば、金属性の金網の形をとる）によって包囲される。本発明の好ましい実施形態において、同軸導体構造体は、例えば、従来の同軸ケーブルの場合と同様に可撓性である。

送信時に、同軸導体構造体の第１の端部に設けられる「アンテナ信号端子」が、アンテナ送信信号を送り込む役割を果たし、受信時に、アンテナ受信信号を送り出す役割を果たす。アンテナ信号端子におけるこの送り込み及び送り出しは、内部導体上の１つの端子コンタクトと、外部導体上の１つの端子コンタクトとによって確実にされる。

２つの上記の端子コンタクトによって形成されるアンテナ信号端子は、例えば、バイポーラ配線構成を介して、アンテナデバイスを動作させるように送信機、受信機、又は送信機及び受信機の組み合わせに接続することができる。同軸導体構造体の長手方向において見たときに、これら２つの端子コンタクトはそれぞれ、第１の端部上に直接、又は第１の端部に極めて近接して（例えば、同軸導体構造体の長さの５％未満、特に１％未満の離間）位置することが好ましい。

同軸導体構造体の第２の端部上に設けられる「終端インピーダンス」は、内部導体を介して伝搬し、第２の端部に達するＨＦ交流電流を、送信時にＨＦ交流電流が第２の端部に達するときに外部導体の外側と結合する役割を果たす。受信時に、終端インピーダンスは、外部導体を介して伝搬し、外部導体の外側上を流れるＨＦ交流電流を、第２の端部において内部導体に結合する役割を果たす。

終端インピーダンスは、第２の端部において、端子コンタクトを介して内部導体及び外部導体に接続される双極子によって形成され、双極子は少なくとも１つのキャパシター及び／又は少なくとも１つのインダクタンスを備える。

１つの実施形態において、同軸導体構造体の長手方向において見たときに、これら２つの端子コンタクトはそれぞれ、第２の端部上に直接、又は第２の端部に極めて近接して（例えば、同軸導体構造体の長さの５％未満、特に１％未満の離間）位置することが好ましいと規定される。しかしながら、代替の実施形態において、同軸導体構造体の長手方向において見たときに、２つの端子コンタクトのうちの一方のみが第２の端部に直接、又は極めて近接して位置し、一方、双極子の他方の端子は、双極子上に直接設けられる接地構成（「接地」との接続）を通り抜け、この接地構成を通って、最終的に第１の端部上に直接存在するか、又は極めて近接する端子コンタクトに至る。

実際には、上記の「キャパシター」及び「インダクタンス」は、例えば、対応する（別々の）「構成要素」によって回路内に実装することができるが、ここで扱う比較的高い周波数（「ＨＦ」）を考えると、そのようなキャパシター及びインダクタンスは、代替的には、全体的に、又は部分的に、この目的のために設計された「導体形状」からなることができる。本発明において、「高周波」（ＨＦ）という用語は、対象となる信号が、１ｋＨｚより高い周波数又は実質的な周波数成分（例えば、搬送波周波数として）有することを意味する。好ましくは、アンテナデバイスが動作中であるとき、５０ＭＨｚより高く、特に１００ＭＨｚより高い周波数も与えられる。

そのような比較的高い周波数では、それゆえ、終端インピーダンスは双極子だけのインピーダンスによって規定されるのではなく、その双極子を内部導体及び外部導体上の端子
コンタクトに接続するために必然的に存在するバイポーラ配線構成自体が少なくないインピーダンスを有し、それゆえ、双極子のインピーダンスと合成されるときに、終端インピーダンスの値を規定すると仮定することができる。例えば、双極子につながる供給ワイヤがそれぞれ、その長さに応じたインダクタンスの効果を有する場合がある。さらに、そのような供給ワイヤは、供給ワイヤを分離する距離に応じた実質的な相互キャパシタンスも有し、それも、インダクタンスと同じように計算／寸法決めにおいて含まれなければならない。

したがって、終端インピーダンスで得られる本発明による効果を達成するために（上記で説明されたＨＦ電流結合）、終端インピーダンスの具体的な設計は、それゆえ、第２の端部と双極子との間のこの配線構成の影響も考慮に入れるべきである。

その動作原理に基づいて、本発明によるアンテナデバイスは、情報及びエネルギーの電磁伝送のための同軸進行波アンテナ又は進行波導体として説明することもできる。

この関連において、「進行波」という用語は、本発明の範囲内で要求されるデバイスの動作モードを指しており、そのモードでは、電磁波が、例えば、送信時に、同軸導体構造体の第２の端部から、同軸導体構造体の第１の端部に向かって、外部導体の外側上をその構造に沿って移動、すなわち、「進行」し、そのような種類の進行波は、受信時に、外部導体の外側上を同軸導体構造体に沿って移動する（そして、進行波は、第２の端部に達するとき、ＨＦ交流電流として内部導体に結合される）。

送信時の、すなわち、高周波アンテナ送信信号が同軸導体構造体の第１の端部のアンテナ信号端子に送り込まれるときのデバイスの動作原理は、以下のように説明することができる。内部導体及び外部導体上の端子コンタクト間で生成され、したがって、送り込まれるアンテナ送信信号は、原理的には、従来の同軸導体においてバイポーラ同軸導体構造体に沿ってその第２の端部まで伝送される。上記のＨＦ電流結合をもたらすために、上記終端インピーダンスの適切な設計とともに、第２の端部から生じるか、又はそこに設けられる終端インピーダンスによる同軸導体構造体の不連続性によって、電磁進行波は、表面波として（外部導体の外側上を）同軸導体構造体に沿って同軸導体構造体の第１の端部に向かって戻る。本発明による基本概念のより具体的な説明及びその概念が従来技術といかに異なるかが、図２６及び図２７を参照しながら、再び比較例に基づいて、この説明の最後に与えられる。

この関連において、送信時に、同軸導体構造体がその周囲に集中する電磁場（進行波）を生成するが、電磁波を「離脱させる」ことによって、電磁エネルギーをごくわずかしか放射しないか又は全く放射しなければ、数多くの用途にとって有利である。本発明の目的であるこの動作モードは、「結合モード」として説明することもできる。同軸導体構造体の湾曲は波の離脱を高めることができ、それにより、有利には、同軸導体構造体内に１つ又は複数の湾曲した経路部分を設けて、アンテナ特性（例えば、有効距離）に影響を与えることができることに留意されたい。

同軸導体構造体は硬質又は可撓性とすることができる。少なくとも１つの硬質部分及び少なくとも１つの可撓性部分の両方が設けられ、それにより、同軸導体構造体を構成することも可能である。細長い同軸導体構造体は、同軸導体構造体の（最大）横断延長部（例えば、直径）より、例えば、少なくとも１０倍、特に少なくとも１００倍長くすることができる。

細長い同軸導体構造体は、例えば、少なくとも０．０５ｍ長、特に少なくとも０．１ｍ長にすることができる。しかしながら、特に対象とする用途は、この長さが更に長い用途
である。しかしながら、大部分の用途にとって、この長さは２００ｍ以下、特に１００ｍ以下であれば十分である。

１つの実施形態において、この長さは、同軸導体構造体上の進行波の上記の動作上意図した波長の長さの、少なくとも０．１倍、特に少なくとも０．２５倍、より詳細には少なくとも６倍に等しいと規定される。

１つの実施形態において、この長さは、１ＧＨｚまでの動作上意図した信号周波数の場合に、進行波の対応する波長より、特に５００倍以下であり、より詳細には３００倍以下であると規定される。１ＧＨｚより高い動作周波数の場合、１つの実施形態によれば、この長さは、進行波の対応する波長の長さの、１０００倍以下、特に５００倍以下であると規定される。

本明細書において後に説明されるように、同軸導体構造体の「有効」長又は「実効」長が、コモンモード電流フィルター又は表面波減衰デバイスの構成によって規定される場合には、上記で与えられた長さ仕様は、（全体の）同軸導体構造体の長さを指さなければならないのではなく、代わりに、その「有効」長又は「実効」長を指さなければならない。

アンテナデバイスの好ましい使用は、１０ＭＨｚより高い、例えば、特に１００ＭＨｚより高く、及び／又は１２ＧＨｚより低く、特に８ＧＨｚより低く、特に５ＧＨｚより低い搬送波周波数を用いた信号の送信及び／又は受信である。

そのような使用の１つの実施形態において、詳細には、特に、例えばＲＦＩＤ用途等の短距離用途の場合に、デバイスは、４００ＭＨｚから６ＧＨｚまでの範囲内の動作周波数（例えば、送信モードにおけるアンテナ信号の搬送波周波数）で使用される。１つの実施形態において、動作周波数は、例えば、８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚまでの範囲内にある（例えば、数多くのＲＦＩＤ用途の場合に通例である）。別の実施形態において、１ＧＨｚから３ＧＨｚまでの範囲内の動作周波数、例えば、約２．４ＧＨｚが使用される。

情報を伝送する代わりに、又はそれに加えて、エネルギー伝送のために、特に、例えば、電気又は電子ユニット（例えば、ＲＦＩＤタグ、又はＲＦＩＤタグを備える物品、電気又は電子デバイス等）、特にモバイル又はポータブルユニット（例えば、モバイルフォンや、「タブレットＰＣ」、「スマートフォン」等のモバイルコンピュータ等）において電気エネルギー蓄積装置（例えば、充電式バッテリ）をワイヤレス（容量性）充電するために、アンテナデバイスが使用されることが規定される場合がある。

デバイスは、同軸導体構造体と、同軸導体構造体に比較的近接して位置する対象とするユニットとの間で情報及び／又はエネルギーを伝送する場合に特に有利に使用される場合がある。例えば、「比較的近接」という用語を定義するために、同軸導体構造体と対象とするユニットとの間の最大距離の基準が使用される場合がある。この関連において、「距離」という用語は、ユニットと、同軸導体構造体のいずれかの部分との間の最小距離を指すべきである。比較的近接は、本発明による使用の範囲内で、例えば、５ｍ以下、特に３ｍ以下、より詳細には１ｍ以下、最も詳細には０．５ｍ以下の最大距離によって規定される場合がある。例示するために、それらのユニットは、その際、同軸導体構造体を包囲し、上述された大きさの直径を有する概念的な「チューブ」の中に配置される。

アンテナデバイスは、例えば、ワイヤレスセンサー、アクティブ又はパッシブ（ＲＦＩＤ）トランスポンダ等のための情報及び／又はエネルギーを伝送するためにも使用される場合がある。

同軸導体構造体の内部導体及び外部導体は導電性である（例えば、金属材料から形成される）。最も簡単な場合、内部導体は円形の断面を有し、外部導体は環状の断面を有する。

内部導体及び／又は外部導体について、円形の断面輪郭以外の断面輪郭、例えば、長方形又は正方形の形状、又は例えば、楕円形の形状も可能である。

内部導体は、中実又は中空の導体として構成される場合がある。

最も簡単な場合、内部導体の断面及び／又は外部導体の断面は、同軸導体構造体の長さにわたって均一である。

径方向において見たとき、内部導体と外部導体との間に電気絶縁体又は誘電体（例えば、空気を含む）が配置される場合がある。例えば、電気絶縁体（例えば、プラスチックから形成される）が、内部導体と同様に金属材料から形成されることが好ましい外部導体の径方向外側に設けられる場合があり、以下において、これは、同軸導体構造体の「絶縁被覆」と呼ばれることになる。

上記で説明されたように、同軸導体構造体の第２の端部に設けられる終端インピーダンスは、送信時に内部導体から外部導体の外側に、そして受信時に外部導体の外側から内部導体に、ＨＦ交流電流を結合できるようにする役割を果たす。

１つの実施形態によれば、特に、好ましい「結合モード」動作原理に関して、アンテナデバイス及びその終端インピーダンスは、アンテナ伝送信号の送り込みによって生成され、第２の端部に達する上記アンテナ伝送信号からのエネルギーのうちの５０％より高いエネルギーが、「同軸導体構造体に結合される進行波」として、第２の端部から開始して第１の端部に向かって戻るように設計される。それゆえ、この場合、第２の端部に達するエネルギーのうちの５０％未満が、電磁波として同軸導体構造体から放射される（又は別の態様で散逸する）。

その代わりに、又はそれに加えて、アンテナデバイス及びその終端インピーダンスは、同軸導体構造体の第１の端部のアンテナ信号端子に送り込まれたアンテナ送信信号のエネルギーの３０％、特に４０％より高いエネルギーが、同軸導体構造体に結合される進行波として、第２の端部から開始して第１の端部に向かって戻るように設計される場合がある。

１つの実施形態において、終端インピーダンスに含まれる「双極子」は、少なくとも１つのキャパシター及び少なくとも１つのインダクタンスを備える。

１つの実施形態において、双極子は少なくとも１つのオーミック抵抗器を備え、このオーミック抵抗器は、同軸導体構造体の波抵抗の値の０．５倍より低いか、又は２倍より高い抵抗値を有する。抵抗値をこのような大きさにすると、抵抗器に流れる電流に起因して電気的損失がより大きくなるのが有利に回避される。

好ましい実施形態では、終端インピーダンス（その値による）は、同軸導体構造体の波抵抗に少なくとも近似的に対応する。このために、詳細には、終端インピーダンスの実数部は、同軸導体構造体の波抵抗の値の０．９倍から１．１倍の範囲内にある場合がある。

１つの実施形態において、双極子は、回路キャリア（特に、例えば、回路キャリア基板）上の回路構成の形をとる。この回路構成は、バイポーラ配線構成を更に備える場合があ
り、バイポーラ配線構成は、双極子を、内部導体上及び外部導体上の端子コンタクトに、又はそのような配線構成の一部に（例えば、特に大部分に）接続する。内部導体上及び外部導体上の端子コンタクトはそれぞれ、例えば、はんだ箇所として実現することができる。

本発明において、「回路構成」という用語は、別個の構成要素（例えば、キャパシター、コイル、抵抗器等）の構成、及び／又は導電性であるが、互いから電気的に絶縁されたゾーン（例えば、回路キャリア基板上の導体経路、導電性エリア、貫通接続等）を示し、ゾーンは、その幾何学的形状及び互いに対する位置決めによって（環境の特性、例えば、絶縁材料及び／又はそれによって形成される「誘電体」の特性を考慮に入れる）、そのような「構成要素」の効果を有する。

１つの実施形態において、双極子を実現するために設けられる回路構成は少なくとも１つのＨＦ電流経路を形成し、その経路は、内部導体上の端子コンタクトから、任意選択で「給電線」を介して、更には１つ又は複数の構成要素（上記で説明されたように、別個の及び／又は「導体形状」において実現される）を介して、外部導体上の端子コンタクトまでつながる（その代わりに、又はそれに加えて、ＨＦ電流経路は、双極子上の接地構成コネクタに直接つながる場合もある）。

回路構成は、同軸導体構造体の第２の端部に隣接する比較的「コンパクトな」空間寸法を有することが好ましく、その結果、いかなる電磁放射も双極子のエリアから直ちに大きく抑圧される（双極子の「より広大な」空間寸法の場合、電磁放射が双極子のエリアから放射する傾向が大きくなり、それは本発明の範囲内で望ましくない）。

内部導体上の交流電流の値にできる限り近い値を有するコモンモード電流が、同軸導体構造体の第２の端部において外部導体の外側に結合される（例えば、内部導体電流の値の少なくとも８０％の値を有する）ように、回路構成が設計され、アンテナデバイスが送信するよう動作することが好ましい。上記の回路構成の「コンパクト」な空間寸法は、一般に、この目的を果たすのに非常に有利に働く。

回路構成（それを接続するための電気ワイヤを含み、これ以降、給電線とも呼ばれる）よって双極子に与えられる物理的形状及び空間寸法に関して、１つの実施形態によれば、この空間寸法は、「細い」、すなわち、細長い。この実施形態によれば、この寸法は、それゆえ、長さ方向より、横断方向において小さい。

上記の構成の変形形態では、双極子（あらゆる給電線を含む）の上記で説明された「長さ方向」は、同軸導体構造体の長さ方向と同一であり、そのあらゆる湾曲の場合、その第２の端部における同軸導体構造体と同一である。言い換えると、この変形形態において、双極子は、その際、同軸導体構造体の長さ方向の「延長部内に」延在する。

構成の別の変形形態では、双極子（あらゆる給電線を含む）の上記で説明された長さ方向は、その第２の端部において同軸導体構造体の長さ方向に対して或る角度に合わせられる。言い換えると、この変形形態では、双極子は同じく「細い形状」において延在するが、同軸導体構造体の長さ方向と同じ方向に存続するのではなく、代わりに、例えば、同軸導体構造体の第２の端部において「或る角度をなして」配置される。

好ましい実施形態において、横方向における細長い双極子（あらゆる給電線を含む）の寸法は、同軸導体構造体の第２の端部における外部導体の横寸法の大きさの１０倍未満であり、特に５倍未満である。

好ましい実施形態では、双極子（あらゆる給電線を含む）の寸法は、３ｃｍ未満であり、詳細には２ｃｍ未満である。

横方向における双極子の寸法をより厳密に規定するこれら全ての実施形態において、上記で説明されたように、同軸導体構造体及び双極子の長さ方向は、同じ場合があるか、又は互いに異なる場合がある。

１つの実施形態において、コモンモード電流フィルター又は表面波減衰デバイス、すなわち、表面波（進行波）の減衰及び／又は表面波に接続されるＨＦ電流のコモンモード成分の抑圧をもたらす手段が、同軸導体構造体の長さ方向において見たときに、同軸導体構造体の第２の端部から或る距離に配置される。この関連において、そのようなフィルター又はデバイスは、同軸導体構造体の第２の端部から、外部導体上を進行する波の波長の少なくとも０．１倍、特に少なくとも０．２５倍、より詳細には少なくとも６倍に対応する距離に配置することができる。この選択された距離によって、同軸導体構造体の「有効」長又は「実効」長（第２の端部からコモンモード電流フィルター又は表面波減衰デバイスまでの同軸導体構造体の部分）が規定される。

この実施形態によれば、表面波減衰デバイスは、進行波を減衰させるために、例えば、外部導体の外周上に配置する（例えば、同軸導体構造体の絶縁被覆を包囲する）ことができる。そのような表面波減衰デバイスは、上記で説明されたように進行波が同軸導体構造体に沿って戻るエリアを良好な精細度で画定できる点で有利である。減衰デバイスは、進行波が到着するのに応じて、戻る進行波の少なくとも大部分のエネルギーを吸収する役割を果たす。１つの実施形態において、減衰デバイスは、この目的のための少なくとも１つのフェライトリングを有し、そのリングは外部導体の外周を包囲する。詳細には、同軸導体構造体の長さ方向において複数のフェライトリングを前後に並べて配置することもでき、各リングが外部導体の外周を（互いに分離して、又は分離することなく）包囲する。更なる発展形態では、フェライトリング（又は幾つかのフェライトリングのうちの少なくとも１つ）は、同軸導体構造体上で移動可能であるように取り付けられる。

外部導体を包囲する少なくとも１つのフェライトリングの代わりに、又はそれに加えて、表面波減衰デバイスは、回路構成（例えば、容量性素子及び／又は誘導性素子及び／又は抵抗性素子からなる）を備える、同軸導体構造体内に介在する減衰ユニットの形をとることもできる。表面波を減衰させるためのそのような回路構成は、詳細には、コモンモード電流フィルターの形をとることができる。

フェライトリングを用いる変形形態及びコモンモード電流フィルターの形で介在する（又は代替的には同軸導体構造体の第１の端部に追加される）回路構成を用いる変形形態に関して、両方の場合に、他の分野からの対応する従来技術を効果的に使用することができる。この関連における「回路構成」という用語の意味、及びそのような回路構成を実現するためのオプションに関しては、回路構成による双極子の形成に関連する上記の説明を参照されたい。

１つの実施形態において、表面波減衰デバイスは、外部導体の接地構成を備える。そのような接地構成（すなわち、アース又は「電気質量（electrical mass）」端子へのガルバニック接続）が、例えば、外部導体の外周に取り付けられる「接地カフ（earthing cuff）」によって、例えば、外部導体の外周上に設けられる場合がある。そのような接地カフは、アタッチメントを作り出すために互いに機械的に、又は電気的に接続される（例えば、互いにねじ留めされる）幾つかの（例えば、２つの）カフ部品（又は半分部分）から、例えば、別々に形成される場合がある。

更なる発展形態において、アンテナデバイスは、
内部導体と、内部導体を同軸的に包囲する外部導体とを備える第２の細長いバイポーラ同軸導体構造体と、
アンテナデバイスを用いて送信される信号用の送信機及び／又はアンテナデバイスによって受信される信号用の受信機を接続するために、内部導体上の端子コンタクトと、外部導体上の端子コンタクトとによって形成される、第２の同軸導体構造体の第１の端部にある送信機／受信機端子と、
第２の同軸導体構造体の第２の端部にある、同軸導体構造体の第１の端部との信号交差結合であって、信号交差結合を介して、第２の同軸導体構造体の内部導体が同軸導体構造体の外部導体と結合され、第２の同軸導体構造体の外部導体が同軸導体構造体の内部導体と結合される、信号交差結合と、
を更に備える。

この更なる発展形態において与えられる第２の同軸導体構造体の設計に関して、（第１の）同軸導体構造体について上記で説明された細部及び実施形態の全てを、個別に、又は組み合わせて与えることができる。これは、例えば、内部導体及び外部導体の材料、形状（例えば、断面）及び互いに対する配置、並びに第２の同軸導体構造体を硬質に又は可撓性に構成するために、第２の同軸導体構造体に絶縁材料を与えることができること等を指している。

この更なる発展形態において、（第１の）同軸導体構造体の第１の端部において、アンテナ送信信号が同様に送り込まれ、アンテナ受信信号が送り出される。しかしながら、或る使用状況では、送信機又は受信機（又は送信機／受信機の組み合わせ）は、送り込み及び送り出しを確実にするために、この点において直接接続されない。代わりに、送信されるか、又は受信される信号が第２の同軸導体構造体を通り抜けるように、第２の同軸導体構造体の第１の端部にこの端子が設けられ、第２の同軸導体構造体の第１の端部は送信機及び／又は受信機を接続するための送信機／受信機端子を備え、第２の同軸導体構造体の第２の端部は、「信号交差結合」を介して（第１の）同軸導体構造体の第１の端部と接続される。

１つの実施形態において、信号交差結合は、第２の同軸導体構造体の内部導体上の端子コンタクトと同軸導体構造体の外部導体上の端子コンタクトとの電気的接続と、第２の同軸導体構造体の外部導体上の端子コンタクトと同軸導体構造体の内部導体上の端子コンタクトとの電気的接続によって作り出される。

一実施形態において、信号交差結合は、回路キャリア（例えば、回路キャリア基板）上に回路構成として設計される「四重極」によって形成される。この関連における「回路構成」という用語の意味、及びそのような回路構成を実現するためのオプションに関しては、上記で与えられた回路構成による双極子の形成に関連する説明を参照されたい。

最も簡単な場合、「四重極」は、２つの「交差する」導体（例えば、回路キャリア基板上の導体経路）によって、すなわち、一方では、第２の同軸導体構造体の内部導体と同軸導体構造体の外部導体との間にあるガルバニック接続と、他方では、第２の同軸導体構造体の外部導体と、同軸導体構造体の内部導体との間にあるガルバニック接続とによって作り出される。

代替的には、四重極は、例えば、変圧器を用いて作り出される場合があり、その場合、第１の変圧器巻線が同軸導体構造体の内部導体及び外部導体に接続され、第２の変圧器巻線が第２の同軸導体構造体の内部導体及び外部導体に接続される。

１つ又は複数の取外し可能な電気的接続、詳細には、例えば、電気プラグ接続が本発明によるアンテナデバイス内に設けられる場合がある。このようにして、有利には、モジュール式「アンテナ構成キット」を得るために、１つ又は複数のデバイス構成要素を、個々に接続可能（又は交換可能）であるように設計することもできる。アンテナデバイス、又はその一部は、その後、それぞれの設置及び動作要件（例えば、必要に応じて、差し込まれ、ねじ込まれる）に従って、個々の部品から組み立てることができる。このようにして、そのデバイスは、「現場で」自在に構成することができる。

そのような「モジュール式」設計に特に向いているデバイス構成要素は、特に、同軸導体構造体、終端インピーダンス（供給ワイヤを伴う双極子）、双極子の個々の構成要素（例えば、インダクタンス、キャパシター、抵抗器及びその使用に関与するモジュール等の回路構成部品）、コモンモード電流フィルター（例えば、変圧器）、「第２の同軸導体構造体」（信号交差結合を伴うか、又は伴わない）、信号交差結合を含む。構成要素によっては、それらは、１つ又は２つの（両側の）取外し可能な電気端子デバイス（例えば、差し込み、そして任意選択でねじ込みコネクタ）を備えることができる。

以下において、本発明は、例示的な実施形態に基づいて、かつ添付の図面を参照しながら、より詳細に説明されることになる。

一実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 更なる実施形態（図１の例の物理的な適用例）によるアンテナデバイスを示す図である。 更なる実施形態（図１の例の物理的な適用例）によるアンテナデバイスを示す図である。 更なる実施形態（図１の例の物理的な適用例）によるアンテナデバイスを示す図である。 アンテナデバイスの終端インピーダンスを実現するための一実施形態を示す図である。 アンテナデバイスの終端インピーダンスを実現するための更なる実施形態を示す図である。 アンテナデバイスの終端インピーダンスを実現するための更なる実施形態を示す図である。 アンテナデバイスの終端インピーダンスを実現するための更なる実施形態を示す図である。 アンテナデバイスの終端インピーダンスを実現するための更なる実施形態を示す図である。 終端インピーダンスの値に及ぼすバイポーラ配線構成の影響を示す図である。 終端インピーダンスの値に及ぼすバイポーラ配線構成の影響を示す更なる図である。 終端インピーダンスの値に及ぼすバイポーラ配線構成の影響を示す更なる図である。 更なる実施形態（図１の例の物理的な適用例）によるアンテナデバイスを示す図である。 図１３の実施形態の例示的な実施態様の側面図である。 図１３の実施形態の実施態様の上面図である。 更なる実施形態（図１の例の物理的な適用例）によるアンテナデバイスを示す図である。 図１６の実施形態の例示的な実施態様の側面図である。 図１６の実施形態の実施態様の上面図である。 表面波減衰デバイスを備える、更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 変圧器及びコモンモード電流フィルターを備える、更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 第１の同軸導体構造体と第２の同軸導体構造体との間に信号交差結合を備える、更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 第１の同軸導体構造体と第２の同軸導体構造体との間に信号交差結合を備える、更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 第１の同軸導体構造体と第２の同軸導体構造体との間に信号交差結合を備える、更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 変圧器及びコモンモード電流フィルターを備える更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 変圧器及びコモンモード電流フィルターを備える、更なる実施形態によるアンテナデバイスを示す図である。 信号伝送のための、従来技術に従って「厳密に終端された」同軸導体構造体の一例を示す図である。 図２６の例と比較するための、本発明による、同軸導体構造体上での終端インピーダンスの使用の一例を示す図である。

図１は、内部導体１４と、内部導体を同軸に包囲する外部導体１６とを備える細長いバイポーラ同軸導体構造体１２を含む、短距離用途、詳細には、ＲＦＩＤ及び／又はワイヤレスエネルギー蓄積用途のためのアンテナデバイス１０を示す。

図示される実施形態において、内部導体１４及び外部導体１６はそれぞれ可撓性金属構造（この場合、例えば、金網又は金属箔）から形成され、内部導体１４はワイヤ状、又は円柱形の形状を有し、外部導体１６は、中空の円筒形の形状を有し、２つの導体１４、１６を互いに絶縁するために、その間に絶縁層１８が配置され、絶縁被覆２０が導体１４、１６の径方向外側に配置される。

ここで、可撓性であり、例えば、対応するプラスチック材料から形成される絶縁層１８及び絶縁被覆２０の設計の場合、最終結果は、同軸導体構造体１２の柔軟に曲げることができる構成である。

同軸導体構造体１２は、それゆえ、従来のバイポーラ「同軸ケーブル」から既知であるような設計を有する。同軸導体構造体１２の長さＫ１は、図１において短縮した形で示される。実際には、長さＫ１は通常、例えば、約０．１ｍ〜約１００ｍの範囲内の任意の値とすることができる。さらに、図１において、導体１４、１６の端面は、その図をより明確に理解できるようにするために、両側において絶縁被覆２０の端部より相対的に遠くに突出するように示される。実際には、絶縁被覆２０からの外部導体１６の突出並びに絶縁層１８及び外部導体１６からの内部導体１４の突出は、それより著しく小さい場合があるか、又は全く設けられない場合もある。この関連において、以下に詳細に論じられることになる、種々の端子コンタクトによって、導体１４、１６の電気的接触を確保することのみが重要である。

アンテナデバイス１０は、アンテナ信号端子２２、２４において、アンテナ送信信号を送り込み、アンテナ受信信号を送り出すために、内部導体１４上の端子コンタクト２２と、外部導体１６上の端子コンタクト２４とによって形成される、第１の端部（図１において左側）に設けられるアンテナ信号端子を更に備える。

図１の例において、アンテナ信号端子２２、２４は、ＨＦ（高周波）送信機２６に接続され、それにより、アンテナデバイス１０を用いて送信される信号を送信機２６によって生成し、同軸導体構造体１２の第１の端部において送り込むことができる。

これに関して、また、送信機の以下の実施形態に関して、実用的には、アンテナ信号端子２２、２４には、受信機、又は好ましくは送信機／受信機の組み合わせも接続できることは理解されたい。

アンテナデバイス１０を用いて、例えば、１００ＭＨｚより高い搬送波周波数を伴う信号を送信及び／又は受信することができる。通常、デバイス１０は、最大約１２ＧＨｚのそのような周波数のために設計することができる。

アンテナデバイス１０は更に、同軸導体構造体１２の第２の端部（図１における右側）に設けられる終端インピーダンスＺｔｅｒｍを備え、終端インピーダンスは、内部導体１４上の端子コンタクト２８及び外部導体１６上の端子コンタクト３０に接続される双極子Ｚによって形成される。

簡単にするために、「終端インピーダンス」という用語及び参照符号「Ｚｔｅｒｍ」は、対応する代表的なデバイス構成要素と、対応する物理的寸法（インピーダンス）との両方に対して本明細書において使用される。同じことは参照符号「Ｚ」の場合にも当てはまり、その記号は、簡単にするために、対応する代表的なデバイス構成要素（双極子）と、対応する物理的寸法（インピーダンス又は双極子インピーダンス）との両方に対して本明細書において使用される。

図１において、左部分及び右部分はそれぞれ概略的なブロック回路図として理解されるべきである。

この点で、電気ワイヤ３２、３４（送信機２６の接続用）の経路及びワイヤ３６、３８（双極子Ｚの接続用）の経路は、例示、又は「回路図の性質を有する」と見なされるべきである。

アンテナデバイス１０の特定の機能は、
双極子Ｚは少なくとも１つのキャパシター及び／又は少なくとも１つのインダクタンスを備え、それによって、
送信時に、内部導体１４を通って伝搬し、同軸導体構造体１２の第２の端部に達するＨＦ交流電流が、終端インピーダンスＺｔｅｒｍによって同軸導体構造体１２の第２の端部において外部導体１６の外側と結合され、同軸導体構造体１２の第２の端部から始まり、外部導体１６の外側上を、外部導体１６を介して伝搬するＨＦ交流電流を生成し、
受信時に、外部導体１６を通って伝搬し、外部導体１６の外側上を流れ、同軸導体構造体１２の第２の端部に達するＨＦ交流電流が、終端インピーダンスＺｔｅｒｍによって、同軸導体構造体１２の第２の端部において内部導体１４と結合され、同軸導体構造体１２の第２の端部から始まり、内部導体１４を介して伝搬するＨＦ交流電流を生成する、
ことにある。

双極子Ｚ（そして、その「等価回路図」）は、少なくとも１つのキャパシターと、少なくとも１つのインダクタンスとを含むことが好ましい。双極子Ｚが１つ又は複数のオーミック抵抗器も含む場合には、これらの抵抗器の抵抗値は、同軸導体構造体１２の「波抵抗」の０．５倍より小さいか、２倍より大きいように規定されることが好ましい。有利な一実施形態では、終端インピーダンスＺｔｅｒｍは、同軸導体構造体１２のこの波抵抗と少
なくとも概ね同じ値を有する。

或る使用状況において直面するＨＦ交流電流及び「進行波」の比較的高い周波数を仮定すると、終端インピーダンスＺｔｅｒｍは双極子インピーダンスＺのみよって規定される（すなわち、Ｚｔｅｒｍ＝Ｚ）のではなく、バイポーラ配線構成３６、３８が少なくないインピーダンス又はそれ自体のインピーダンスを引き起こすので、それらに応じてこれらを双極子インピーダンスＺと合成して、終端インピーダンスＺｔｅｒｍの値を求めるのが、実用上通例である。

更なる実施形態の以下の説明において、等価構成要素の場合に同じ参照符号が使用されることになり、実施形態を区別するために、各事例において小文字が用いられる。この関連において、基本的には、既に説明された実施形態との違いのみが論じられることになり、それ以外の点に関して、読者は、これとともに先行する実施形態の説明を明確に参照されたい。

図２〜図４は、アンテナデバイス１０ａ、１０ｂ及び１０ｃの幾つかの例示的な実施形態を示しており、この点において、図２〜図４におけるこれらの例はそれぞれ双極子Ｚの実際の物理的設計の回路図（又は等価回路図）を表すので、図１の例の物理的な実施態様と見なすことができる。

図２は、（少なくとも）１つのインダクタンスＬと、（少なくとも）２つのキャパシターＣとを用いる、本発明の範囲内にある双極子Ｚの有利な一実施形態を示す。

図３は、（少なくとも）３つのインダクタンスＬと、（少なくとも）４つのキャパシターＣとを用いる、本発明の範囲内にある双極子Ｚの有利な一実施形態を示す。

図４は、（少なくとも）２つのインダクタンスＬと、（少なくとも）４つのキャパシターＣとを用いる、本発明の範囲内にある双極子Ｚの有利な一実施形態を示す。図４は、双極子Ｚの回路内に少なくとも１つのオーミック抵抗器Ｒ（図４において破線によって示される）を設ける、本発明の範囲内にあるオプションを更に示しており、それは、この抵抗器又は全てのそのような抵抗器Ｒが、当該同軸導体構造体１２ｃの波抵抗より著しく小さいか、又は著しく大きい場合に、電気的損失を回避するのに特に有利である。

本発明の範囲内にある図２〜図４の全ての例の更に有利な特徴は、双極子Ｚにおいて終端する導体３６ａ、３６ｂ及び３６ｃ並びに３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの端部が双極子Ｚ内のキャパシターＣを介して互いに接続されることにあり、好ましくは、当該導体（３６ａ、３６ｂ及び３６ｃ及び／又は３８ａ、３８ｂ及び３８ｃ）は、インダクタンスＬ（当該導体の延長部にある）を介して、このキャパシターＣ上の対応する接続点のうちの（少なくとも）１つから延在する。

図２〜図４のそれぞれにおいて表されるような双極子Ｚは、主に回路図の形において理解されるべきであるが、これらの図において表されるキャパシターＣ、インダクタンスＬ及び抵抗器Ｒは、実際には、対応する「構成要素」（例えば、キャパシター、コイル、抵抗器）として実現し、それらの構成要素間に対応する導体接続を伴うことができる。そのような導体接続は、例えば、回路キャリア基板等の回路キャリア上の導体経路として実現することができ、同じ回路キャリアがそれらの構成要素も支持する。しかしながら、その代わりに、又はそれに加えて、回路図に示される素子Ｃ、Ｌ及びＲは、導電性であるが、互いに絶縁されたエリア（例えば、導体経路、導電性エリア、貫通接続等）からなる対応する幾何学的形状及び相互配置によって、回路キャリア、特に、例えば、回路キャリア基板上の回路構成の形で実現することもできる。供給導体３６ａ、３６ｂ及び３６ｃ並びに
３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの少なくとも一部を実現するために、回路キャリア上、又は回路キャリア内にそのような導電性エリアが設けられる場合もある。

図５は、例えば、回路キャリア基板４０ｄ上の回路構成として終端インピーダンスＺｔｅｒｍを実現する一実施形態を示す。この場合、導体３６ｄ、３８ｄは、表されたインダクタンスＬ及び表されたキャパシターＣを実現するために、この例では一方の側に設けられる構成要素の対応する導体経路によって全体として、又は部分的に表される。任意選択では、導体経路と端子コンタクト２８ｄ、３０ｄとの間に両端をはんだ付けされた短いケーブル部分を設けることができる。代替的には、端子コンタクト２８ｄ、３０ｄのうちの少なくとも１つを、はんだ箇所として当該導体経路（導体３６ｄ及び／又は導体３８ｄ）上に直接形成することができる。

図５とは対照的に、端子コンタクト２８ｄ、３０ｄは、はんだ箇所ではない、取外し可能接続の形をとることもできる。例えば、回路キャリア基板４０ｄは、例えば、適切な接続デバイス（例えば、同軸プラグ接続）を介して、同軸導体構造体１２ｄに接続可能にすることができる。同軸導体構造体１２ｄが同軸コネクタを既に備えている従来の同軸ケーブルによって形成される場合には、回路キャリア基板４０ｄ上にこのための適した嵌合コネクタを設けることができる。

図５による実施態様の例は、図２を参照しながら上記で説明されたようなアンテナデバイスを実現するのに明らかに適している。

図５に示されるように、同軸導体構造体１２ｄを双極子Ｚに接続するために比較的長い導体３６ｄ、３８ｄが設けられる場合には、高い信号周波数を仮定すると、導体３６ｄ及び３８ｄのそれぞれのインダクタンスの効果を選択的に達成することができる。当然、そのような「給電線」３６ｄ、３８ｄは、図５の表現とは異なり、著しく短くすることもできる。

図６は、２つの点に関して、図５とは異なる終端インピーダンスＺｔｅｒｍを実現するための一実施形態を示す。図５の例とは異なり、図６の例では、インダクタンスＬ及びキャパシターＣは、対応する構成要素の形をとるのではなく、回路キャリア基板４０ｅ上のそのような構成要素に等価な幾何学的形状及び導体経路の配置の形をとる。さらに、図６による例では、回路キャリア基板４０ｅの両側が使用される。端子コンタクト２８ｅから双極子Ｚまでの導体３６ａは、図６において見ることができる回路キャリア基板４０ｅの平坦な上側を通るが、他の導体は、図６の下側の（見えない）平坦な側における電気的コーティング（この場合には全面）の形を有する。図６における白い点は貫通接続を表しており、その貫通接続を介して、上側にある端子コンタクト構成及び図６のキャパシターＣのそれぞれの下側端子が、回路キャリア基板４０ｅの下面に電気的に接続される。

図７は、終端インピーダンスＺｔｅｒｍを実現するための更なる実施形態を示しており、図５及び図６の例からの詳細が組み合わせられる。したがって、図７の例では、インダクタンスＬ及びキャパシターＣを実現するために、回路キャリア基板４０ｆの上側に別個の構成要素も配置される。同時に、図７の例では、図６の例と同様に、同軸導体構造体１２ｆの第２の端部と双極子Ｚとの間の２つの導体の実施態様が設けられる。その例とは異なり、Ｌ及びＣの他の組み合わせも想定可能であり、要求される帯域幅及び動作周波数を考慮に入れるように設計することができる。

図８及び図９はそれぞれ、終端インピーダンスＺｔｅｒｍを実現するための１つの更なる実施形態を示しており、その実施形態は、図５の例に実質的に対応するが、インダクタンスＬ及びキャパシターＣのそれぞれの数及び配置が異なる。さらに、図示されるような
図９の例では、双極子Ｚを形成する回路構成内にオーミック抵抗器Ｒが設けられる。

図１０〜図１２は、給電供給導体３６ｉ、３８ｉ及び３６ｊ、３８ｊ及び３６ｋ、３８ｋの設計に応じて、終端インピーダンスＺｔｅｒｍの値が双極子Ｚのインピーダンス値と多かれ少なかれ異なる場合があることをここでも示す。図１０〜図１２はそれぞれ、導体３６ｉ、３６ｊ及び３６ｋ並びに３８ｉ、３８ｊ及び３８ｋの異なる経路の例を示す。終端インピーダンスＺｔｅｒｍの値が或る特定の方法において（例えば、同軸導体構造体１２ｉ、１２ｊ、又は１２ｋの波抵抗に少なくとも概ね対応するように）寸法決めされることになる場合には、終端インピーダンスＺｔｅｒｍの得られる値に及ぼす２つの導体３６ｉ、３８ｉ及び３６ｊ、３８ｊ及び３６ｋ、３８ｋの影響が、それゆえ、考慮に入れられるべきである。

図１３は、図２〜図４の例に類似の、更なる実施形態によるアンテナデバイス１０を示す。それらの例とは異なり、図１３の例は、双極子Ｚを作り出すための簡略化された回路構成を与える。この回路構成は、直列回路、インダクタンスＬ及びキャパシターＣからなる。

図１４（側面図）及び図１５（上面図）は、図１３において回路図の形で表される終端インピーダンスＺｔｅｒｍの物理的な実現形態を示す。

図１４及び図１５が示すように、双極子Ｚはここでも、回路キャリア基板４０ｍ上の回路構成によって形成される。上側（図１４における最も上）に配置される導体３６ｍは、その対応する長さによってインダクタンスＬを形成する。導体３６ｍの末端部は、図１５において右側に破線において描かれる回路キャリア基板４０ｍの下側における導電性コーティング（そして、誘電体としての回路キャリア基板４０ｍの材料）とともに、キャパシターＣを形成する。下側におけるこの（例えば、金属）コーティングは、図１５に示される破線によって同じく示されるように、導体３８ｍを形成し続ける。

また、図１４及び図１５は、本発明のための一般的に有利である実施態様細部も明らかにし、すなわち、単一の部品としての（そして、直線の）内部導体１４ｍが、同軸導体構造体１２ｍの第２の端部において、同軸導体構造体１２ｍから（そして、外部導体１６ｍの端部から）「内部導体延長部」として突出できるようになり、それにより、本明細書において与えられる他の変形形態（例えば、図１３における２８ｌを参照）内の端子コンタクトと、導体３６ｍとの両方を簡単に実現することができる（図１４及び図１５の例における導体３６ｍはここでも、インダクタンスＬを更に同時に実現する）。

図１６は、図１３の例に実質的に対応する更なる実施形態によるアンテナデバイス１０ｎを示す。図１３及び上記で説明された他の実施形態の例とは異なり、図１６の例では、双極子Ｚが、直接（同軸導体構造体１２ｎの第２の端部において）、そして「短い経路を介して」１つの導体（この場合：導体３６ｎ）にのみ接続され、一方、双極子Ｚから始まる第２の導体３８ｎは、接地構成コンタクト（電気質量、例えば、金属デバイスハウジング等）に直接接続される。図１６において明らかであるように、送信機２６ｎの端子も、接地構成コンタクトと、外部導体１６ｎ上の端子コンタクト２４ｎとの両方に接続される。この点で、双極子Ｚから始まる第２の導体３８ｎは、接地構成（電気質量）を介して外部導体１６ｎ（端子コンタクト２４ｎ上）に接続され、さらには、同軸導体構造体１２ｎの第１の端部において接続される。

図１７（側面図）及び図１８（上面図）は、図１６において回路図の形で表される実施形態の物理的な実施態様を示す。

図１７及び図１８から明らかであるように、回路キャリア基板４０ｏの上側に配置される導体３６ｏは、その対応する長さによってインダクタンスＬを形成する。導体３６ｏの末端部は、回路キャリア基板４０ｏの下側における導電性（例えば、金属）コーティングとともに（そして、誘電体としての回路キャリア基板４０ｏの材料とともに）、キャパシターＣを形成する。

しかしながら、図１４及び図１５の例とは異なり、図１７及び図１８の例では、「下側キャパシター板」を形成する回路キャリア基板４０ｏのコーティングエリアは、対応する導体経路を介して同軸導体構造体１２ｏの第２の端部に配線されるのではなく、代わりに、接地コンタクト（電気質量）に直接接続される。

図１９は、更なる実施形態によるアンテナデバイス１０ｐを示しており、図５の例による終端インピーダンスＺｔｅｒｍが実現される。アンテナデバイス１０ｐの特別な特徴は、同軸導体構造体１２ｐの長さ方向において見たときに、同軸導体構造体１２ｐの第２の端部からの或る距離に表面波減衰デバイスが配置されることにある。図示される例では、これは、長手方向に前後に並べて配置される複数の（ここでは３つの）フェライトリング５０ｐ−１、５０ｐ−２及び５０ｐ−３の形をとる。送信又は受信される信号はそれぞれ、アンテナ信号端子５８ｐ（ここでは：バイポーラねじ込みコネクタ）において送り込まれるか、又は送り出される。

フェライトリング５０ｐ−１〜５０ｐ−３の構成は、例えば、送信するときに、同軸導体構造体１２ｐの第２の端部から戻る「反射進行波」のエリアが同軸導体構造体１２ｐに沿って明確に規定できるという点で有利である。そのようなフェライトリングは、到来する反射進行波のエネルギーのかなりの量を既知の態様において吸収する役割を果たす。

図１９において、同軸導体構造体１２ｐの実際の長さＫ１に加えて、この同軸導体構造体１２ｐの「有効」長又は「実効」長Ｋ１’も示される。進行波は、この「有効部分」において伝搬することができる。

１つの実施形態において、図１９に示される複数のフェライトリング、例えば、フェライトリング５０ｐ−１〜５０ｐ−３は、長さＫ１に沿った定位置に（互いに分離して、又は分離することなく）配置される。代替的には、複数のフェライトリングのそれぞれ、又は全てを、（アンテナデバイスの特性を調整できるようにするために）同軸導体構造体に沿って移動可能であるように設けることができる。さらに、図１９の例において説明されるフェライトリング５０ｐ−１〜５０ｐ−３等の同軸導体構造体上のフェライトリングを用いて、本発明によるデバイスのアンテナインピーダンスに更に有利に影響を与えることができ、及び／又は本発明によるデバイスのアンテナインピーダンスを所望の範囲に設定することができる。

図２０は、アンテナデバイス１０ｑの更なる実施形態を示しており、その構造及び機能は図１９の例に実質的に対応する。図１９の例とは異なり、フェライトリングの代わりに、図２０の例では、同軸導体構造体１２ｑ内に組み込まれる単一の変圧器５４ｑだけが回路キャリア基板５２ｑ上に設けられ、これは、ここで「コモンモード電流フィルター」を実現する（そして同時に、「表面波減衰デバイス」の効果を与える）のに十分である。変圧器５４ｑは、例えば、回路キャリア基板５２ｑを組み立てる一構成要素として設けることができ、変圧器５４ｑの電気的端子は、対応する端子コンタクトを介して同軸導体構造体１２ｑの内部導体１４ｑ及び外部導体１６ｑに接続される導体経路で実現される。この例では、同軸導体構造体１２ｑは、１つの点において或る程度分離され、ここでも回路キャリア基板５２ｑによって形成される回路構成（ここでは、変圧器５４ｑ）によって組み立てられる。

図２０の表現とは異なり、変圧器５４ｑを用いて組み立てられる回路キャリア基板５２ｑは、例えば、交換可能ユニット（例えば、差し込み可能及び／又はねじ込み可能）として組み込むこともできる。

図示されるように、同軸導体構造体１２ｑの全長Ｋ１は、ここでも、一方では、長さＫ１’を有する有効（搬送進行波）部分と、他方では、信号を（例えば、送信機から、又は受信機まで）導波する役割のみを果たす残りの部分とに分割される。

図２１は、図２、図５及び図１９の例に類似の構成を有するアンテナデバイス１０ｒの更なる実施形態を示すが、アンテナデバイス１０ｒの更なる発展形態が、
内部導体６２ｒと、内部導体を同軸的に包囲する外部導体６４ｒを備える第２の細長いバイポーラ同軸導体構造体６０ｒと、
アンテナデバイスを用いて送信されることになる信号用の送信機及び／又はアンテナデバイス１０ｒによって受信されることになる信号用の受信機（図２１には示されない）を接続するために、内部導体６２ｒ上の端子コンタクトと、外部導体６４ｒ上の端子コンタクトとによって形成される、第２の同軸導体構造体６０ｒの第１の端部（図２１の左側）にある送信機／受信機端子５８ｒと、
第２の同軸導体構造体６０ｒの第２の端部（図２１の中央）にある、同軸導体構造体１２ｒの第１の端部との信号交差結合６６ｒであって、それを介して、第２の同軸導体構造体６０ｒの内部導体６２ｒが同軸導体構造体１２ｒの外部導体１６ｒと結合され、第２の同軸導体構造体６０ｒの外部導体６４ｒが同軸導体構造体１２ｒの内部導体１４ｒと結合される、信号交差結合と、
を更に備えるという点でそれらの例とは異なる。関連する導体間に結合器としてガルバニック接続が設けられることが好ましい。

図２１によるこの更なる発展形態において、同軸導体構造体１２ｒの第１の端部において（接続される送信機又は受信機を介して）直接ではなく、信号交差結合６６ｒを介して接続される更に設けられた第２の同軸導体構造体６０ｒを介して、アンテナ送信信号が送り込まれ、アンテナ受信信号が送り出される。

この例において、内部導体６２ｒと外部導体１６ｒとの間の電気的接続及び外部導体６４ｒと内部導体１４ｒとの間の電気的接続は、対応するはんだ箇所として実現することができる。そのようなはんだ箇所に対する代替形態として、電気プラグ接続（ここでは、交差したコンタクトを備える）も可能である。この場合、信号交差結合６６ｒは、その後、有利には、アンテナデバイスを組み立てるための「モジュール」として取り付けることができる。

図２２は、更なる実施形態によるアンテナデバイス１０ｓを示しており、図２１の例と同様に、第２の同軸導体構造体６０ｓが設けられ、信号交差結合を介して同軸導体構造体１２ｓに接続される。図示されるように、信号交差結合はここでも、内部導体６２ｓを外部導体１６ｓとガルバニックに、そして外部導体６４ｓを内部導体１４ｓとガルバニックに接続することによって作り出される。しかしながら、図２１の例とは異なり、この接続の場合、その上にこれらのガルバニック接続が導体経路として配線される回路キャリア基板５２ｓが使用され、対応する内部導体及び外部導体は、例えば、はんだ箇所によって組み込まれる。

図２３は、図２２の例に類似の、更なる実施形態によるアンテナデバイス１０ｔを示す。図２３の例は、アンテナデバイス１０ｔ上の終端インピーダンスＺｔｅｒｍが、その実施態様に関して、より物理的に表現される限りにおいて、図２２の例の物理的な実現形態
と見なすことができる（実際には、図５の例に概ね対応する）。

図２４及び図２５は、２つの更なる実施形態を表すアンテナデバイス１０ｕ及び１０ｖを示しており、それぞれ図１６の例と同様に構成される。それらは、（図２０の例と同様に）変圧器５４ｕ及び５４ｖがそれぞれに組み込まれ、コモンモード電流フィルター及び表面波減衰デバイスの効果を有するという点で、図１６の例とは異なる。変圧器５４ｕ及び５４ｖはそれぞれ、例えば、交換可能ユニット又はモジュール（例えば、差し込み可能及び／又はねじ込み可能）として組み込むことができる。

図２４及び図２５による例は、図の右側にある、変圧器巻線の「極性」に関して異なる。図２４は、同軸導体構造体１２ｕの２つの部分間の「非信号交差」結合を表すが、図２５では、同軸導体構造体１２ｖと第２の同軸導体構造体６０ｖとの間に「信号交差結合」が作り出される。

要するに、本発明によれば、情報及びエネルギーを伝送するのに有利な同軸進行波導体を作り出すことができる。「有効アンテナエリア」を作り出すために、特に、従来技術から既知の可撓性同軸構造を効果的に使用することができるが、従来技術とは異なり、この同軸導体構造体は、単なる信号伝送のためだけに使用されるのではなく、その機能は、さらに、適切な終端インピーダンスを用いて終端することに起因して、拡張され、「別の目的で使用（repurpose）」される。終端インピーダンスは、有利には、非常に低い電気的損失で送信及び受信の両方のために必要とされる信号結合を与えることができる。特に、インダクタンス及び／又はキャパシター（及び／又は比較的小さいか、又は比較的大きいオーミック抵抗器）の回路網によって形成されるときに、送信又は受信される信号は、終端インピーダンスのエリアにおいて大きくは減衰しない。アンテナデバイスの動作原理は、非補償（コモンモード）信号が同軸導体構造体の外部導体の外側上を表面波又は外殻波（ outer shell wave）として搬送されるということに基づく。

最後に、図２６及び図２７を参照すると、本発明の基本概念がここでも、比較例を用いて説明されることになる。

図２６は、信号伝送のための従来の同軸導体構造体の一例を示す。図２６の底部にある第１の端部において、送信機のＨＦ信号が内部導体に送り込まれる。この第１の端部において、外部導体が質量／アースに接続される。この接続は、例示のためにのみ表されるので、ここでは、例えば、標準的な同軸プラグコネクタの厳密な複製品は使用されていない。

第２の端部では、図２６の上部において、端子抵抗Ｒが「厳密に」接続される（抵抗器Ｒは通常、同軸導体構造体の波抵抗に従って選択され、多くの場合に、例えば、５０Ω抵抗器である）。同軸構造は、この第２の端部において延長され、外部導体はいずれの点においても中断されない（ガルバニック接続）。このようにして、末端部（第２の端部）を介して遮蔽効果が得られ、外部導体はファラデーケージと同様に機能する。

図２６の矢印は、内部導体を介して伝搬するＨＦ交流電流のスナップショットを表している。内部導体内の電流に起因して、外部導体上に重ねられる電流は平衡が保たれているが、厳密に反対方向に流れている。表皮効果に起因して、この「逆流」は、最小の深さにのみ外部導体に浸透し、閉じた金属シールドがあるため外部に漏出することはできない。

比較のために、図２７は、同様に構成され、供給される同軸導体構造体の一例を示しており、その端子は、本発明の概念に従って第２の端部において変更されている。

図２７の例において、双極子導体構造が、同軸端子抵抗器Ｒの代わりに、外部導体及び内部導体に直接接続され、これは、従来技術（図２６を参照）による全ての状況下で回避されるべきことである。外部導体の開口部によって、外部導体の内側において重ねられる逆流電流のために、外部導体の外側に沿った更なる経路が開く。ここで、表皮効果によって、外部導体を完全には溢れさせることなく（without completely flooding）、両方の電流が流れることができるようになる。

図２７において明確に示されるように、この結合は、実効的には外部への「迂回路」に対応し、流れる方向が１８０度だけそれる。驚くことに、「外側電流」はここで、内部導体内の元の「信号電流」と同相である。それは、この電流が外部導体の外側に直接接続されたかのようである。２つの電流が同相であるので、これは、コモンモード結合と説明することができる。この関連において、本発明の範囲内にある好ましい目的は、第一に、（第２の端部において）できる限り少ない損失で終端を作り出すことであり、第二に、そのような終端を与えられたとして、外部導体の外側における電流の流れを最大化することであり、それによって、理想的には、外部導体の外側において、位相を同期させることに加えて、近似的に平衡を保つことである。

外部導体の外側上の「迂回した」ＨＦ交流電流は、同軸導体構造体に沿って表面波又は外面波（external wave）として伝搬し、外部導体の周囲に電磁界を生成し、その電磁界を、例えば、ワイヤレス通信及び／又はエネルギー伝送のために使用することができる。

（好ましくは低損失又は無損失の）終端インピーダンスは実際には一定であるので、このようにして作り出された「近接場アンテナ」のインピーダンスは、実用的に全ての条件下でほぼ一定であり、任意の幾何学的配置／環境において設置及び動作することを可能にする。波の離脱のために、同軸導体構造体の経路内の湾曲、好ましくは比較的小さな湾曲が有益であり、それゆえ、アンテナの有効距離を広げる。

本発明が基にするこの手法は、従来技術と極めて対照的である。そのような近接場アンテナの驚くべき単純多様な特性は、これまで知られていなかった。したがって、例えば、本発明によるアンテナを、充電ステーションの床上に、例えば、蛇行パターンにおいて引き回して、その上に駐車された車内の電気エネルギー蓄積装置を充電（例えば、車両内の充電式バッテリの容量性充電）することができる。誘導性充電システムと比べて、コイルを互いに隣り合って厳密に位置決めする必要がないので、これは、大きな利点を提供する。大抵の場合に、車両がアンテナの上方に「とにかく」停止すれば十分である。それを用いて、例えば、広大な車道エリア又は駐車場表面全体に「エネルギーを与える」ことができる。

Claims (11)

1. 短距離用途、詳細にはＲＦＩＤ用途のためのアンテナデバイス（１０）であって、
   内部導体（１４）と、該内部導体を同軸的に包囲する外部導体（１６）とを備える細長いバイポーラ同軸導体構造体（１２）と、
   アンテナ送信信号を送り込み、アンテナ受信信号を送り出すために、前記内部導体（１４）上の端子コンタクト（２２）と、前記外部導体（１６）上の端子コンタクト（２４）とによって形成される、前記同軸導体構造体（１２）の第１の端部にあるアンテナ信号端子（２２、２４）と、
   端子コンタクト（２８）において前記内部導体（１４）に接続され、端子コンタクト（３０）において前記外部導体（１６）に接続される双極子（Ｚ）によって形成される、前記同軸導体構造体（１２）の第２の端部にある終端インピーダンス（Ｚｔｅｒｍ）であって、前記双極子（Ｚ）は少なくとも１つのキャパシター（Ｃ）及び／又は少なくとも１つのインダクタンス（Ｌ）を備える、終端インピーダンスと、
   を備え、それによって、
   送信時に、前記内部導体（１４）を通って伝搬し、前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部に達するＨＦ交流電流が、前記終端インピーダンス（Ｚｔｅｒｍ）によって前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部において前記外部導体（１６）の外側と結合され、前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部から始まり、前記外部導体（１６）の前記外側上を、前記外部導体（１６）を介して伝搬するＨＦ交流電流を生成し、
   受信時に、前記外部導体（１６）を通って伝搬し、前記外部導体（１６）の前記外側上を流れ、前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部に達するＨＦ交流電流が、前記終端インピーダンス（Ｚｔｅｒｍ）によって、前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部において前記内部導体（１４）と結合され、前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部から始まり、前記内部導体（１４）を介して伝搬するＨＦ交流電流を生成する、アンテナデバイス。
2. 請求項１に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記双極子（Ｚ）は、少なくとも１つのキャパシター（Ｃ）と、少なくとも１つのインダクタンス（Ｌ）とを備える、アンテナデバイス。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記双極子（Ｚ）は少なくとも１つのオーミック抵抗器（Ｒ）を更に備え、前記オーミック抵抗器（Ｒ）の抵抗値は、前記同軸導体構造体（１２）の波抵抗の大きさの０．５倍より小さく、詳細にはその大きさの０．２倍より小さいか、又はその大きさの５倍より大きく、詳細にはその大きさの１０倍より大きい、アンテナデバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記終端インピーダンス（Ｚｔｅｒｍ）は前記同軸導体構造体（１２）の波抵抗に少なくとも近似的に等しい、アンテナデバイス。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記双極子（Ｚ）は、回路キャリア（４０）上の回路構成によって形成される、アンテナデバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記同軸導体構造体（１２）の長さ方向において見たときに、前記同軸導体構造体（１２）の前記第２の端部から或る距離に、コモンモード電流フィルター（５４）又は表面波減衰デバイス（５４、５０）が配置される、アンテナデバイス。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記同軸導体構造体（１２）は柔軟に曲げられるように設計される、アンテナデバイス。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のアンテナデバイス（１０）であって、
   内部導体（６２）と、該内部導体を同軸的に包囲する外部導体（６４）とを備える第２の細長いバイポーラ同軸導体構造体（６０）と、
   前記アンテナデバイス（１０）を用いて送信される信号用の送信機（２６）及び／又は前記アンテナデバイス（１０）によって受信される信号用の受信機を接続するために、前記内部導体（６２）上の端子コンタクトと、前記外部導体（６４）上の端子コンタクトとによって形成される、第２の同軸導体構造体（６０）の第１の端部にある送信機／受信機端子（５８）と、
   前記第２の同軸導体構造体（６０）の第２の端部にある、前記同軸導体構造体（１２）の前記第１の端部との信号交差結合（６６）であって、前記信号交差結合を介して、前記第２の同軸導体構造体（６０）の前記内部導体（６２）が前記同軸導体構造体（１２）の前記外部導体（１６）と結合され、前記第２の同軸導体構造体（６０）の前記外部導体（６４）が前記同軸導体構造体（１２）の前記内部導体（１４）と結合される、信号交差結合と、
   を更に備える、アンテナデバイス。
9. 請求項８に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記信号交差結合（６６）は、前記第２の同軸導体構造体（６０）の前記内部導体（６２）上の端子コンタクトと前記同軸導体構造体（１２）の前記外部導体（１６）上の端子コンタクトとの電気的接続と、前記第２の同軸導体構造体（６０）の前記外部導体（６４）上の端子コンタクトと、前記同軸導体構造体（１２）の前記内部導体（１４）上の端子コンタクトとの電気的接続とによって形成される、アンテナデバイス。
10. 請求項８又は９に記載のアンテナデバイス（１０）であって、前記信号交差結合（６６）は四重極（５４）として設計され、前記四重極は、回路キャリア（５２）上の回路構成の形をとる、アンテナデバイス。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアンテナを、１００ＭＨｚより高く、詳細には４００ＭＨｚより高く、及び／又は１２ＧＨｚより低く、詳細には５ＧＨｚより低い搬送
    波周波数を用いて信号を送信及び受信するための、短距離用途、詳細には、ＲＦＩＤ及び／又はエネルギー蓄積装置充電用途に使用する方法。

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