JP2009522838A - Ｒｆ通信機器用に改良した超広帯域ノッチアンテナアセンブリ - Google Patents

Abstract

ＲＦ通信モジュール用の平面アンテナアセンブリ（ＡＡ）は、i）第１の長さの第１の線形側面を有する導電板であって、第１の幅、および動作周波数帯の選定周波数に対応する波長の４分の１に等しい第１の電気長を有し、かつ第１の側面に見られる開放端（ＯＥ１）を含む真直ぐな部分、および短縮端（ＳＥ１）を有する第１のノッチ（Ｎ１）が画成される導電板と、ii）導電板の上方で、かつ第１のノッチ（Ｎ１）を跨ぐように画成され、第１のノッチ（Ｎ１）に結合されて広帯域の動作を可能にするように配置した第１の給電線（ＦＬ１）とを具えている。第１の側面の第１の長さは、この波長の半分の長さに等しくする。さらに、第１のノッチの開放端（ＯＥ１）は、第１の側面のほぼ中央に見られるようにする。さらに、第１のノッチ（Ｎ１）の第１の幅は、第１のノッチ（Ｎ１）に関連するフィールドに蓄積されるエネルギーの比率が、第１のノッチ周辺に伝搬する電流から放射される電力を、選定周波数倍して得られる結果に比べて低くなるように選定する。

Description

本発明は、無線周波数（ＲＦ）の通信機器の分野に関し、より正確には、ＲＦ通信機器に含まれるか、または接続される、特に超広帯域（ＵＷＢ）用途用の平面アンテナアセンブリに関する。

ここで、「通信機器」とは、携帯用であるか否かを問わず、モバイル（またはセルラー）および／またはＷＬＡＮおよび／または放送および／または位置決定ネットワークへの、および／または、これらからのＲＦ信号を受信および／または送信するように構成される任意の機器を意味し、特に携帯電話（例えばＧＳＭ／ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳまたはＷｉＭａｘ携帯電話）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップ、ＰＣＭＣＩＡカード（ラップトップ、またはモニタもしくはプリンタのような他の機器にＵＷＢ機能を与える）、ＵＳＢドングル（コンピュータおよびその周辺機器用の）、衛星位置決定装置（例えばＧＰＳ装置）、テレビ受像機、またはより一般的にはＲＦ通信モジュールを意味する。

当業者には既知のように、（平面）ノッチアンテナは、通常、導電板（第１の長さの第１の側面を有する）に画成されるノッチと、導電板の上方でノッチを跨ぐように画成され、ノッチに電磁的に結合して広帯域の動作を可能にするように配置した給電線とを具えている。ノッチは、第１の幅および第１の電気長（動作周波数帯の選定周波数に対応する波長の４分の１に等しい）を有し、第１の側面に見られる開放端を有する真直ぐな部分と、短縮端とを具えている。ノッチの物理的な寸法は非常に小さいため、このノッチを画成する導電板は、通信モジュールまたは通信機器に取り付けられるとともに一般に電子回路を具えているプリント基板（ＰＣＢ）のグランド面とすることができる。このようなアンテナ構成の例は、特許文献ＵＳ２００２／００３７７３９およびＵＳ６，４２４，３００、ならびにS. I. Latif等による刊行物“Bandwidth Enhancement and Size Reduction of Microchip Slot Antennas”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 53, No.3, March 2005, pp.994-1003に記載されている。変形例においては、導電板は、ＰＣＢの表面に取り付けられるモジュールの一部とすることもできる。このような構成の例は、特許文献ＵＳ２００２／０１７７４１６に記載されている。

このような（平面）ノッチアンテナは製造が容易であり、これらのアンテナは、低コストの（そして薄型の）通信機器において（またはこれと共に）、特に、スペースが制限されている航空機において、用いられている。

これらそれぞれの構成のため、当該分野で既知のノッチアンテナは、例えばＵＷＢ ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重方式）で必要とされる周波数のような、極めて広い作業（または動作）周波数帯を提供することができず、および／または、ノッチを画成するＰＣＢに非常に大きなスペースを要する。なお、ＵＷＢ ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ ＯＦＤＭ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＭＢＯＡ）によって規定されている）は、通信機器またはモジュールが、いくつかの５２８ＭＨｚの広帯域（例えば、３つの帯域の場合は３１６８ＭＨｚから４７５２ＭＨｚまで、または７つの帯域の場合には３１６８ＭＨｚから４７５２ＭＨｚまで、および６１７２ＭＨｚから８１８４ＭＨｚまで）で動作することが必要である。

本発明の目的は、この状況を改善することにある。

この目的のために、本発明は、
− 第１の長さの第１の線形側面を有する導電板であって、第１の幅、および（動作周波数帯の選定周波数に対応する波長の４分の１に等しい）第１の電気長を有し、かつ第１の側面にある開放端を含む真直ぐな部分、および短縮端を有する第１のノッチが画成される導電板と、
− 導電板の上方で、かつ第１のノッチを跨ぐように画成され、第１のノッチに結合されて広帯域の動作を可能にするように配置した第１の給電線とを具えている、ＲＦ通信モジュール（または通信機器）用の平面アンテナアセンブリを提供する。

この平面アンテナアセンブリは、
− 第１の側面の第１の長さは、波長の半分（動作周波数帯の選定周波数に対応する）に等しくし、
− 第１のノッチの開放端は、第１の側面のほぼ中央に見られるようにし、
− （第１のノッチの）第１の幅は、第１のノッチに関連するフィールドに蓄積されるエネルギーの比率が、第１のノッチ周辺に伝搬する電流から放射される電力を、選定周波数倍して得られる結果に比べて低くなるように選定したことを特徴とする。

本発明による平面アンテナアセンブリは、別個にまたは組み合わせて考えられる追加の特徴であって、特に、以下の特徴を有するようにできる。
− （第１のノッチの）第１の幅を３ミリメートルより小さくし、
− 第１の側面は、第１の動作周波数帯の中心に対応する第１の波長の半分に等しい第１の長さを有するようにできる。第１のノッチの右および左側に位置付けられる、導電板の２つの半部の一方のほぼ中央に、少なくとも１つの第２のノッチが画成される。この第２のノッチは、第１のノッチの真直ぐな部分に平行な真直ぐな部分を有し、この第１の側面にある開放端、および短縮端を含み、第１の電気長より短い第２の電気長を有する。さらに、第２の給電線が、導電板の上方で、かつ第２のノッチを跨ぐように画成され、この第２のノッチに結合されて前記広帯域の動作を可能にするように構成される。
第２のノッチは、第１の幅より小さな第２の幅を有するようにできる。
− 各給電線は、直列のキャパシタによって拡張することができる。
各直列キャパシタは、対応する給電線の幅より大きな幅を有するようにできる。
− 導電板は、第１および第２の対面を持つ誘電体基板を有するプリント基板（ＰＣＢ）上に取り付けるようにできる。
導電板は誘電体基板の第１面に取り付けるようにして、各給電線は誘電体基板の第２面に画成されるようにできる。
・誘電体基板の厚さを第１のノッチの第１の幅よりも小さくして、第１のノッチが最小の誘電負荷を有するようにできる。
・変形例では、誘電体基板を、各ノッチと誘電体基板の第２面との間で、その厚さの少なくとも一部を切り取って、空気で満たされるホールを画成し、第１のノッチの誘電負荷を低減するようにできる。例えば、誘電体基板を、各ノッチと前記誘電体の第２面との間で、その厚さの全てを切り取るようにできる。
導電板を基板の第１面に取り付けられたモジュールの一部として、この導電板が、第１面の上方に懸垂され、導電板のない箇所で第１面と平行になるように配置することができる。この場合、モジュールの導電板は、基板の第１面に対向し、各々のノッチを具えており、モジュールの上面には、導電板の反対側で対応するノッチの上方でこれを跨ぐように、各給電線が画成される。
− 各々のノッチは、真直ぐなノッチとすることも、または「Ｌ」形にすることもできる。

本発明は、上述したような平面アンテナアセンブリが設置されたＲＦ通信モジュールも提供する。このようなＲＦ通信モジュールは、ＲＦ通信機器に組み込むことができる。

本発明はさらに、上述したような平面アンテナアセンブリが設置されたＲＦ通信機器も提供する。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を検討することで明らかになるであろう。

添付の図面は、本発明を補完するのにするのに役立つだけでなく、必要とあれば、発明を規定するのにも寄与し得るものである。なお、図１〜８の平面アンテナアセンブリと相俟って画成する要素の相対的な寸法は、要素それぞれの実際の寸法を表したものではないことに留意すべきである。

まず、図１〜４を参照して、本発明による平面アンテナアセンブリＡＡの主な特徴を説明する。

以下の記載において、平面アンテナアセンブリＡＡは、例えばＵＭＴＳ電話とする携帯電話のようなＲＦ通信機器用のものを想定する。しかしながら、本発明は、このタイプのＲＦ通信機器に限定されないことに留意すべきである。

実際、本発明は、携帯用であるか否かを問わず、モバイル（またはセルラー）および／またはＷＬＡＮおよび／または放送および／または位置決定ネットワークへの、および／または、これらからのＲＦ信号を受信および／または送信するように構成される任意のＲＦ通信機器またはモジュールに適用することができる。したがって、それは、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップ、衛星位置決定装置（例えばＧＰＳ装置）、ドングル、またはテレビ受像機とすることもできる。それは、任意のシングルスタンダードまたはマルチスタンダードの組合せ、特にＧＳＭ／ＧＰＲＳおよび／またはＵＭＴＳ／ＴＤ−ＳＣＤＭＡおよび／またはＷｉＭａｘおよび／またはＷＬＡＮ（例えば８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ）および／または放送（例えばＤＶＢ−ＨおよびＤＡＢ）および／または位置決定装置（例えばＧＰＳ）の組合せに適用することができる。

本発明は、特に、消費者向け機器（またはモジュール）に用いることができ、そして、特に、例えば高速ファイル転送およびビデオ送信に必要とされるような、近距離高速データレートの通信に適合される無線機器（またはモジュール）に用いることができる。さらに、本発明は、例えばＵＳＢタイプのＵＷＢドングルに設置して、ＵＳＢコネクタを有するパソコンまたは他の任意のデバイスに機能を追加することを意図したものとすることができる。

図１および２に示すように、平面アンテナアセンブリＡＡは、少なくとも１つのノッチＮ１、および対応するノッチＮ１に容量的に結合される少なくとも１つの第１の給電線ＦＬ１とを有する、導電板ＣＰを少なくとも具えている。

以下の記載では、導電板ＣＰは、長方形の形状を有するものとみなす。しかしながら、これは必須の要件ではない。

この場合、導電板ＣＰは、少なくとも、（Ｘ方向に平行な）第１の長さＬＰ１方向に延在する第１および第２の平行な（直線状の）側面と、（Ｙ方向に平行な）第２の長さＬＰ２方向に延在し、第１および第２の側面に垂直な第３および第４の平行な側面とを有する。

導電板ＣＰには、第１のノッチＮ１が画成されている。この第１のノッチＮ１は、少なくとも、第１の側面に見られる（すなわち側面に当接しない）開放端ＯＥ１を有する真直ぐな部分と、短縮端ＳＥ１とを具えている。図示した例では、この真直ぐな部分は、第３および第４の側面に（したがってＹ方向に）ほぼ平行である。しかしながら、これは必須の要件ではない。

第１のノッチＮ１は、（Ｘ方向における）第１の幅ＬＮ１、および（Ｙ方向における）第１の電気長ＬＮ２を有する。図１に示す実施例において、第１のノッチＮ１は真直ぐであり、すなわち、それはＹ方向に延在している。しかしながら、これは、図６を参照して後述するように、（「Ｌ」形に）折り曲げることができる。

なお、第１の電気長ＬＮ２は、その物理長ＬＮ２と異なるようにすることもできる。これは、実際上、第１のノッチＮ１の誘電環境に依存する。導電板ＣＰ（したがって第１のノッチＮ１）が誘電体基板Ｓによって給電線ＦＬ１から離間されている場合には、第１の電気長ＬＮ２はその物理長ＬＮ２よりも大きくなる。

第１の給電線ＦＬ１は、導電板ＣＰの上方に、第１のノッチＮ１を跨いで画成される。以下に説明するように、この給電線は、第１のノッチＮ１に容量的に結合されて、広帯域の動作が可能となるように配置する。それは、５０Ωのマイクロストリップとすることができる。第１の給電線ＦＬ１は、図２〜４に示すように、５０Ωの励起プローブＥＰ（例えば同軸ケーブル）に接続されるポート端子ＰＴを経て給電され、かつ、容量結合によって第１のノッチＮ１に給電する。

図１〜７にて例証するように、導電板ＣＰは、プリント基板（ＰＣＢ）Ｐのグランド面とすることができる。しかしながら、これは必須の要件ではない。導電板ＣＰをＰＣＢ Ｐのグランド面とする場合、それは誘電体基板Ｓの第１の面（背面）に取り付けると共に、第１の給電線ＦＬ１は、この誘電体基板Ｓの第２の（前方）面、つまり第１の面の反対側に画成する。

本発明によれば、平面アンテナアセンブリＡＡは、少なくとも、以下の技術的特徴の組合せを提示しなければならない。すなわち、
− 第１のノッチＮ１の第１の電気長ＬＮ２は、作業（または動作）周波数帯の選定周波数(ｆ)に対応する波長の４分の１（λ／４）に等しくなければならない、
− 第１および第２の側面の第１の長さＬＰ１は、作業（または動作）周波数帯の選定周波数(ｆ)に対応する波長の半分（λ／２）に等しくなければならない、
− 第１のノッチＮ１の開放端ＯＥ１は、第１の側面のほぼ中央（すなわち＋／−１５％）に存在しなければならない、
− 第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１は、第１のノッチＮ１に関連するフィールドに蓄積されるエネルギーの比率が、第１のノッチＮ１の周辺に伝搬する電流から放射される電力を、選定周波数（λに対応するｆ）倍して得られる結果に比べて低くなるように選定される。

波長λに対応する周波数ｆは、例えば、作業（または動作）周波数帯の中心周波数とすることができる。しかしながら、これは必須の要件ではない。

４分の１波長λ／４に等しい第１のノッチＮ１の長さは、第１のノッチＮ１の周辺に、より正確にはその側面の１つから他方の側面に、第１の共振（すなわち高強度の電流）を誘発する。導電板ＣＰを第１の長さＬＰ１の方向に横切って流れる電流に関連する第２の共振もあり、それは、第１の長さＬＰ１は選定波長の半分λ／２に等しいためである。このように、ノッチの給電線ＦＬ１は、（第１の）ノッチの共振および導電板ＣＰを横切る（第２の）共振の双方に結合され、放射を発生する。

効率的な放射のためには、ノッチの共振に関連する電流は、第１のノッチＮ１から離れて広がるようにしなければならない。しかしながら、第１のノッチＮ１を形成するスロットラインの対向する導電側面は、スロット間にキャパシタンスを生じさせる。このキャパシタンスは、第１のノッチＮ１の周辺に電流を引きつける傾向がある。このため、第１のノッチＮ１が狭くなるにつれて、その単位長さあたりのキャパシタンスが大きくなり、したがって、第１のノッチＮ１の直近に集中する電流が大きくなる。それゆえに、第１のノッチＮ１が狭い場合は、ノッチは放射が少なくなるが、放射のＱ（quality factor）は高くなる。放射のＱが高いノッチに対しては、放射、したがって帯域幅は、第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１を少し増大させることによって改善することができる。

第１のノッチＮ１の開放端ＯＥ１が第１の側面のほぼ中央に見られる時、動作周波数帯の幅は最適化される。

有利な実施形態では、第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１は３ミリメートルより小さく選定し、好適には２ミリメートル以下（≦２ｍｍ）にする。これにより、ＰＣＢ Ｐ上で第１のノッチＮ１が占める面積を最小化することができる。

上述したように、第１の電気長ＬＮ２の値は、第１のノッチＮ１と第１の給電線ＦＬ１との間に誘電体基板Ｓを挿入するか否かに依存する。３つのケースを想定することができる。

第１のケースを図２に示す。これは、第１のノッチＮ１と、第１の給電線ＦＬ１を上に画成する基板Ｓの第２の（前方）表面との間にて、基板Ｓを、その厚さ方向に（Ｚ方向に）完全に切り取った状態に対応する。この場合、空気で満たされるホールＨが基板Ｓに画成されて、第１のノッチＮ１に小さな誘電負荷を与える。

第２のケースを図３に示す。これは、第１のノッチＮ１と、第１の給電線ＦＬ１を上に画成する基板Ｓの第２の（前方）表面との間にて、基板Ｓを、その厚さ方向に（Ｚ方向に）部分的に切り取った、中間の状態に対応する。この場合も、空気で満たされる小さなホールＨが基板Ｓに画成されて、第１のノッチＮ１に中くらいの誘電負荷を与える。中くらいの負荷の値は、第１のノッチＮ１と第１の給電線ＦＬ１との間に残存する基板Ｓの厚さに依存する。

第１および第２のケースでは、第１の給電線ＦＬ１はホールＨを跨いで「懸垂」される。

第３のケースを図４に示す。これは、第１のノッチＮ１と、第１の給電線ＦＬ１を上に画成する基板Ｓの第２の（前方）表面との間にて、基板Ｓを切り取らない状態に対応する。この場合、第１のノッチＮ１の誘電負荷は最大になる。しかしながら、第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１より小さな厚さを有する基板Ｓを用いることにより、最小の誘電負荷を得ることもできる。

第１のノッチＮ１の誘電負荷を増大させる場合には、物理長に対する電気長の比率を増大させる。したがって、動作帯域の中心周波数が一定の場合、誘電負荷を増大させると、第１のノッチＮ１の第１の物理長ＬＮ２は短くなり、動作周波数帯の幅が小さくなる。第１のノッチＮ１の誘電負荷を減少させる場合には、その第１の物理長ＬＮ２を増大させなければならず、帯域幅は増大する。

例えば、（図５に示すような）４ＧＨｚを含む周波数帯にわたってねじれやループを形成する、スミスチャートにプロットしたアンテナインピーダンス応答曲線によって例示するように、基板を切り取った（または除去した）時に、４ＧＨｚ周辺に共振を得るためには、
− ４４ｍｍに等しい第１の長さＬＰ１および４０ｍｍに等しい第２の長さＬＰ２を有し、０．８ｍｍの厚さのＦＲ４タイプの基板Ｓ（エポキシベースで、４．４の誘電率および０．０２に等しいと仮定する誘電損失正接を有する）と、０．０３５μｍの厚さの銅の薄い導電板ＣＰとを具えているＰＣＢ、
− １８ｍｍに等しい第１の長さＬＮ２と、１ｍｍに等しい第１の幅ＬＮ１とを有する第１のノッチＮ１、
− 中心線が第１のノッチＮ１の短縮端ＳＥ１から５ｍｍの位置にあり、１．５ｍｍに等しい幅ＬＦ１を有する第１の給電線ＦＬ１、
を用いることができる。

ＰＣＢ Ｐを用いる場合にはよくあることだが、スペースが限られている場合には、第１のノッチＮ１の第１の物理長ＬＮ２を短くしなければならない。したがって、第１の給電線ＦＬ１を５０Ωに整合させつつ動作周波数帯の幅の縮小を補償するために、図６に示すように、直列のキャパシタＣＡで第１の給電線ＦＬ１を拡張するのが好適である。この直列キャパシタＣＡは、マイクロストリップパッチとすることができ、これは、第１の給電線ＦＬ１より幅広にして単位長さあたりのキャパシタンスを増大させるのが好適である。

例えば、基板を完全に切り取った（または除去した）場合で、かつアンテナを、３ＧＨｚを含む広い帯域幅にわたって５０Ωに整合させるために、
− ４４ｍｍに等しい第１の長さＬＰ１および４０ｍｍに等しい第２の長さＬＰ２を有し、０．８ｍｍの厚さのＦＲ４タイプの基板Ｓ（エポキシベースで、４．４の誘電率および０．０２に等しいと仮定する誘電損失正接を有する）と、０．０３５μｍの厚さの銅の薄い導電板とを具えているＰＣＢ、
− １８ｍｍに等しい第１の長さＬＮ２と、１ｍｍに等しい第１の幅ＬＮ１とを有する第１のノッチＮ１、
− 第１のノッチＮ１の短縮端ＳＥ１からほぼ５ｍｍの位置にあり、１．５ｍｍに等しい幅ＦＬ１を有し、０．６ｐＦと０．７ｐＦとの間のキャパシタンスに相当する３ｍｍ×３ｍｍの直列キャパシタＣＡによって拡張される第１の給電線ＦＬ１、
を用いることができる。

本実施例のスミスチャートを図７に示す。

Ｙ方向のスペースが限られているときは、まっすぐなノッチの代わりに「Ｌ」形の第１のノッチＮ１を用いることができる。Ｌ形にすることにより、多くの電流を、長い経路に流し、さらに、導電板ＣＰ上に拡散させる。この状況の概略を図８に示す。

この場合、折り曲げた第１のノッチＮ１は、Ｙ方向に延在し開放端ＯＥ１を含む第１の部分Ｎ１ａと、Ｘ方向に延在し短縮端ＳＥ１を含む第２の部分Ｎ１ｂとを有する。

例えば、基板を切り取って（または除去して）ない時に、３ＧＨｚ周辺に共振を得るために、
− ３４ｍｍに等しい第１の長さＬＰ１および２０ｍｍに等しい第２の長さＬＰ２を有し、０．８ｍｍの厚さのＦＲ４タイプの基板Ｓと、０．０３５μｍの厚さの銅の薄い導電板とを具えているＰＣＢ、
− １０ｍｍの長さの第１の部分Ｎ１、８ｍｍの長さの第２の部分、および１ｍｍに等しい第１の幅ＬＮ１を有する第１のノッチＮ１、
− 第１のノッチＮ１の第２の部分Ｎ１ｂの短縮端ＳＥ１からほぼ２．５ｍｍの位置にあり、１．５ｍｍに等しい幅ＦＬ１を有して、ほぼ１ｐＦに等しいキャパシタンスに相当する直列のキャパシタＣＡおよびほぼ２．１ｐＦに等しいキャパシタンスに相当し励起プローブに結合される他のキャパシタンスによって拡張される、第１の給電線ＦＬ１、
を用いることができる。

単一の（第１の）ノッチＮ１を有する（平面）ノッチアンテナアセンブリＡＡは、ほぼ２：１の帯域幅（なお、ｎ：ｍの帯域幅とは、帯域の上側周波数ｎの、この帯域の下側周波数ｍに対する比率のことである）をカバーすることができる。したがって、例えば、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚのＦＣＣが規定するＵＷＢの帯域のように、３：１の帯域全体をカバーするためには、平面アンテナアセンブリＡＡは、少なくとも、第１および第２の給電線ＦＬ１およびＦＬ２にそれぞれ電磁的に結合される第１および第２のノッチＮ１およびＮ２を具えなければならない。この状況の概略を図９に示す。

この場合、第１および第２の側面は全長ＬＰ１を（Ｘ方向に）有する。導電板ＣＰに第２のノッチＮ２が画成される。これは、第１のノッチＮ１の真直ぐな部分に平行な真直ぐな部分を有する。この第２のノッチＮ２は、第１のノッチＮ１の第１の電気長ＬＮ２１より短い第２の電気長ＬＮ２２、および第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１１より小さい第２の幅ＬＮ１２を有する。

第１のノッチＮ１は、その作用スペースを第２のノッチＮ２と共有し、第２のノッチＮ２に対して、平面アンテナアセンブリＡＡにわたって（そして例えばＰＣＢ Ｐにわたって）半波長の一端の境界として機能する。これにより、非常にコンパクトな構造になる。例えば、第１のノッチＮ１は５ＧＨｚ以下の周波数（３．１ＧＨｚ〜５ＧＨｚ）をカバーすることができ、一方第２のノッチＮ２は６ＧＨｚを超える周波数（６ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚ）をカバーすることができる。

平面アンテナアセンブリＡＡは、以下のようにしなければならない。
− 第１のノッチＮ１の第１の電気長ＬＮ２１は、下側の作業（または動作）周波数帯の中心周波数（ｆ１）に対応する、第１の波長の４分の１（λ１／４）に等しくなければならず、
− 第１および第２の側面の第１の長さＬＰ２は、上側の作業（または動作）周波数帯の中心周波数（ｆ２）に対応する、第１の波長の半分（λ１／２）に等しくなければならず、かつ第２の波長（λ２）に等しくなければならず、
− 第１のノッチＮ１の開放端ＯＥ１は、第１の側面のほぼ中央（すなわち＋／−１５％）に存在しなければならない、
− 第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１１は、第１のノッチＮ１に関連するフィールドに蓄積されるエネルギーの比率が、第１のノッチＮ１の周辺に伝搬する電流から放射される電力を、中心周波数（λ１に対応するｆ１）倍して得られる結果に比べて低くなるように選定される、
− 第２のノッチＮ２の第２の電気長ＬＮ２２は、第２の波長の４分の１（λ２／４）に等しくなければならない、
− 第２のノッチＮ２の開放端ＯＥ２は、第１のノッチＮ１の右または左に位置する第１の側面の半分のほぼ中央（すなわち＋／−１５％）に存在しなければならない。

有利な実施形態では、第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１１は３ミリメートルより小さくし、好適には２ミリメートル以下（≦２ｍｍ）にする。これにより、ＰＣＢ上の第１および第２のノッチＮ１およびＮ２が占める領域を小さくすることができる。

第２のノッチＮ２の第２の幅ＬＮ１２は、第１のノッチＮ１の第１の幅ＬＮ１１より小さくすることができる。しかしながら、これは必須の要件ではない。

第１および第２の給電線ＦＬ１およびＦＬ２は、それぞれ、導電板ＣＰの上方で第１および第２のノッチＮ１およびＮ２を跨ぐように画成される。各給電線ＦＬ１またはＦＬ２は、対応するノッチＮ１またはＮ２と結合されて超広帯域の動作が可能になるように配置される。それは、５０Ωのマイクロストリップとすることができる。第１および第２の給電線ＦＬ１およびＦＬ２は、それぞれ第１および第２のポート端子ＰＴ１およびＰＴ２を経て給電され、これらは５０Ωの励起プローブ（図示せず）に接続される。

図９に示す実施例では、第１および第２のノッチＮ１およびＮ２は真直ぐであり、すなわち、それらはＹ方向に延在している。しかしながら、これらは、図８を参照して前述したように、（「Ｌ」形に）折り曲げることができる。この場合、ノッチＮ１およびＮ２の向きは同じにしてもよい。しかしながら、ノッチを逆向きにすることもできる。

図２〜４を参照して上述したように、基板Ｓは、ノッチＮ１およびＮ２と、対応する給電線ＦＬ１およびＦＬ２との間で、完全にまたは部分的に除去される（または切り取られる）か、あるいは維持されるようにできる。

例えば、基板が除去された（または切り取られた）時には、
− ４４ｍｍに等しい第１の長さＬＰ１および４０ｍｍに等しい第２の長さＬＰ２を有し、０．８ｍｍの厚さのＦＲ４タイプの基板と、０．０３５μｍの厚さの銅の薄い導電板とを具えているＰＣＢ、
− １８ｍｍに等しい第１の長さＬＮ２１および１ｍｍに等しい第１の幅ＬＮ１１を有する第１のノッチＮ１、
− 第１のノッチＮ１の短縮端ＳＥ１から６ｍｍの位置にあり、１．５ｍｍに等しい幅ＦＬ１を有し、３．５ｍｍ×３．５ｍｍの直列キャパシタＣＡによって拡張される第１の給電線ＦＬ１、
− ７ｍｍに等しい第２の長さＬＮ２２および０．５ｍｍに等しい第２の幅ＬＮ１２を有する第２のノッチＮ２、
− 第２のノッチＮ２の短縮端ＳＥ２から２．５ｍｍの位置にあり、１．５ｍｍに等しい幅ＦＬ２を有し、１．７ｍｍ×１．７ｍｍの直列キャパシタＣＡによって拡張される第２の給電線ＦＬ２、
を用いることができる。

励起プローブ（ＥＰ）は、別個の送受信機によって給電されるようにすることができる。この場合、第１の送受信機は、下側の動作周波数帯（例えば３．１ＧＨｚから５ＧＨｚまで）をカバーし、（長い方の）第１のノッチＮ１に結合される第１の給電線ＦＬ１に接続され、第２の送受信機は、上側の動作周波数帯（例えば６ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまで）をカバーし、（短い方の）第２のノッチＮ２に結合される第２の給電線ＦＬ２に接続される。

あるいは、励起プローブ（ＥＰ）は、単一のＵＷＢ送受信機によって給電されるようにすることができる。この場合、ダイプレクサを用いて、送受信機を、例えば３．１ＧＨｚ〜５ＧＨｚの動作用の（長い方の）第１のノッチＮ１と、例えば６ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚの動作用の（短い方の）第２のノッチＮ２とに同時に接続することができる。

グランド面ＣＰに２つ以上のノッチ（例えば３つまたは４つでも）を画成して、作業（または動作）周波数帯をさらに増大させることもできることに留意すべきである。例えば、第３のノッチは、第１および第２のノッチＮ１およびＮ２に平行にして、第２のノッチＮ２の左側に位置する第１の側面の部分のほぼ中央（すなわち＋／−１５％）に存在するようにして、上側の作業（または動作）周波数帯の中心周波数（ｆ３）に対応する第３の波長の４分の１（λ３／４）に等しい（第３の）電気長を有し、第２のノッチＮ２の第２の幅ＬＮ１２より小さい（第３の）幅を有することができる（しかしながら、これは必須の要件ではない）。

さらに、給電線のない「境界」ノッチを用いて、これが、給電線に結合されると共に給電線のない境界ノッチの右または左に位置する側面の半分のほぼ中央に見られる他のノッチ（本発明による第１のノッチＮ１のような）に対して、平面アンテナアセンブリＡＡにわたって（および例えばＰＣＢ Ｐにわたって）、半波長の一端の境界としてのみ機能するようにもできる。この場合、第１の長さＬＰ１は、境界ノッチと、平面アンテナアセンブリＡＡの端部との間に規定される長さになる。

上述した実施例において、各々のノッチは、ＰＣＢ Ｐのグランド面ＣＰに画成される。しかしながら、これは必須の要件ではない。実際、平面アンテナアセンブリＡＡは、基板Ｓの表面（ＰＣＢ Ｐの１つとすることができる）に取り付けられ、この表面の上方に懸垂されてそれに平行な導電板ＭＣＰを有し、各々のノッチＮ１（またはＮ１およびＮ２）が画成される、モジュールＭを具えるようにできる。

モジュールＭがＰＣＢ Ｐの表面に取り付けられる場合、この表面は、図１０に示すように、基板Ｓの（グランド面ＧＰが取り付けられる）第１の（背面側の）面とするのが好適である。より正確には、モジュールＭの導電面ＭＣＰは、モジュールの（ＰＣＢ Ｐのグランド面ＧＰに対向する）下側の面に規定され、モジュールＭの下方には、グランド面（およびトラック）のないＰＣＢ Ｐの箇所がある。

このタイプのモジュールは、特に、前述の特許文献ＵＳ２００２／０１７７４１６に記載されている。したがって、これをＰＣＢとし得るものに取り付ける方法、およびそれを配設する方法は、ここでは記載しない。

このようなモジュールＭは、図１〜９を参照して上述したような１つ以上の真直ぐまたはＬ形のノッチＮ１が、その導電面ＭＣＰに画成されるようにする。各給電線ＦＬ１（またはＦＬ１およびＦＬ２）は、モジュールＭの上側の表面（その下側表面の反対側）に画成される。この場合、給電線ＦＬ１は、ノッチＮ１を跨ぐように位置付けられる２つの構成要素（（図１〜９を参照して上述したような）インダクタおよびキャパシタ）で構成することができる。

本発明は、上述した平面アンテナアセンブリＡＡおよびＲＦ通信機器またはモジュールの実施形態に限定されるものではなく、当業者によって特許請求の範囲内であると考えられる全ての代替の実施形態を含むものである。

請求項にて記載される波長のあらゆる大きさは、当業者が用いる方法によって、一般に種々のパラメータを考慮して解釈しなければならないことに留意すべきであり、このようにしても、それらの重要性に支障をきたすものではない。

本明細書および請求項において、要素が単数であることを示唆する表現があったとしても、このような要素が複数存在することを除外するものではない。さらに、「具える」という表現は、列挙した以外の他の要素またはステップの存在を除外するものではない。

本発明による平面アンテナアセンブリの第１の実施例を概略的に示す平面図である。 図１に示した第１の実施例の軸ＡＡに沿った断面図である。 図２の第１の変形例の概略図である。 図２の第２の変形例の概略図である。 ４ＧＨｚを含む周波数帯にわたってねじれおよびループを生成するアンテナインピーダンス応答曲線をスミスチャートにて示す概略図である（３、４および５ＧＨｚの位置に線状の目印を付してある）。 本発明による平面アンテナアセンブリの第２の実施例を概略的に示す平面図である。 ３ＧＨｚを含む周波数帯にわたってねじれおよびループを生成するアンテナインピーダンス応答曲線をスミスチャートにて示す概略図である（３、４および５ＧＨｚの位置に線状の目印を付してある）。 本発明による平面アンテナアセンブリの第３の実施例を概略的に示す平面図である。 本発明による平面アンテナアセンブリの第４の実施例を概略的に示す平面図である。 本発明による平面アンテナアセンブリの第５の実施例を概略的に示す平面図である。

Claims (17)

1. i）第１の長さの第１の線形側面を有する導電板であって、第１の幅、および動作周波数帯の選定周波数に対応する波長の４分の１に等しい第１の電気長を有し、かつ前記第１の側面に見られる開放端を含む真直ぐな部分、および短縮端を有する第１のノッチが画成される導電板と、
   ii）前記導電板の上方で、かつ前記第１のノッチを跨ぐように画成され、前記第１のノッチに結合されて広帯域の動作を可能にするように配置した第１の給電線と、
   を具えている、ＲＦ通信モジュール用の平面アンテナアセンブリにおいて、
   前記第１の側面の前記第１の長さは、前記波長の半分の長さに等しく、前記第１のノッチの開放端は、前記第１の側面のほぼ中央に見られ、かつ、前記第１のノッチの前記第１の幅は、前記第１のノッチに関連するフィールドに蓄積されるエネルギーの比率が、前記第１のノッチの周辺に伝搬する電流から放射される電力を、選定周波数倍して得られる結果に比べて低くなるように選定したことを特徴とする、平面アンテナアセンブリ。
2. 前記第１の幅を３ミリメートルよりも小さくした、請求項１に記載の平面アンテナアセンブリ。
3. 前記第１の側面は、第１の動作周波数帯の中心に対応する第１の波長の半分に等しい第１の長さを有し、
   i）前記第１のノッチの右および左側に位置付けられる、前記導電板の２つの半部の一方のほぼ中央に画成され、前記第１のノッチの前記真直ぐな部分に平行な真直ぐな部分を有し、前記第１の側面に見られる開放端、および短縮端を含み、前記第１の電気長より短い第２の電気長を有する少なくとも１つの第２のノッチと、
   ii）前記導電板の上方で、かつ前記第２のノッチを跨ぐように画成され、当該第２のノッチに結合されて前記広帯域の動作を可能にするように配置した第２の給電線とを具えている、
   請求項１または２に記載の平面アンテナアセンブリ。
4. 前記第２のノッチは、前記第１の幅よりも小さな第２の幅を有するようにした、請求項３に記載の平面アンテナアセンブリ。
5. 前記各給電線は直列のキャパシタによって拡張されるようにした、請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面アンテナアセンブリ。
6. 前記各直列キャパシタの幅は、対応する給電線の幅よりも大きくした、請求項５に記載の平面アンテナアセンブリ。
7. 前記導電板は、第１および第２の対面を持つ誘電体基板を有するプリント基板上に取り付けられるようにした、請求項１〜６のいずれか１項に記載の平面アンテナアセンブリ。
8. 前記導電板は前記誘電体基板の前記第１面に取り付けられ、前記各給電線は、前記誘電体基板の前記第２面に画成されるようにした、請求項７に記載の平面アンテナアセンブリ。
9. 前記誘電体基板の厚さを前記第１のノッチの前記第１の幅よりも小さくして、前記第１のノッチが最小の誘電負荷を有するようにした、請求項８に記載の平面アンテナアセンブリ。
10. 前記誘電体基板を、前記各ノッチと前記誘電体基板の第２面との間で、その厚さの少なくとも一部を切り取って、空気で満たされるホールを画成し、前記ノッチの誘電負荷を低減するようにした、請求項８に記載の平面アンテナアセンブリ。
11. 前記誘電体基板を、前記各ノッチと前記誘電体基板の第２面との間で、その厚さの全てを切り取るようにした、請求項１０に記載の平面アンテナアセンブリ。
12. 前記誘電体基板の前記第１面に取り付けられるモジュールを具え、
    前記第１面に対向し、前記各ノッチが画成される導電板であって、前記第１面の上方に懸垂され、導電板のない箇所で前記第１面と平行になるように配置される導電板を具え、
    前記各給電線は、対応するノッチの上方でこれを跨いで、前記導電板と反対側の、前記モジュールの上面に画成されるようにした、
    請求項７に記載の平面アンテナアセンブリ。
13. 前記各ノッチを真直ぐなノッチとした、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の平面アンテナアセンブリ。
14. 前記各ノッチを「Ｌ」形にした、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の平面アンテナアセンブリ。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の平面アンテナアセンブリを具えている、無線周波数通信モジュール。
16. 請求項１５に記載の無線周波数通信モジュールを具えている、無線周波数通信機器。
17. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の平面アンテナアセンブリに接続した無線周波数通信モジュールを具えている、無線周波通信機器。

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