特許 6483195 片側多帯域アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6483195

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】片側多帯域アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20190304BHJP

   H01Q 5/10 20150101ALI20190304BHJP

   H01Q 5/371 20150101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   H01Q7/00

   H01Q5/10

   H01Q5/371

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2017-116933(P2017-116933)

(22)【出願日】2017年6月14日

(62)【分割の表示】特願2014-528616(P2014-528616)の分割

【原出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2017-158216(P2017-158216A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2017年6月15日

(31)【優先権主張番号】61/530,902

(32)【優先日】2011年9月2日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/402,777

(32)【優先日】2012年2月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/402,806

(32)【優先日】2012年2月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/402,817

(32)【優先日】2012年2月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514052966

【氏名又は名称】ドックオン エージー

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125874

【弁理士】

【氏名又は名称】川端 純市

(72)【発明者】

【氏名】フォレスト・ジェイムス・ブラウン

(72)【発明者】

【氏名】ライアン・ジェイムス・オルシ

(72)【発明者】

【氏名】マシュー・ロバート・フォスター

【審査官】 安藤 一道

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００１８７７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１００６１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１１８５６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１７８９５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２１７２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１３４３６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ７／００

Ｈ０１Ｑ ５／１０

Ｈ０１Ｑ ５／３７１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

片側多帯域アンテナであって、該アンテナは、平面上に位置し且つ磁界を作るよう構成される磁気ループを含み、該磁気ループのセクションは、ほぼ長方形の第１のブロックを含み、該セクションは、第１周波数帯域の共振モードを作るよう構成され；
前記アンテナは、平面上且つ磁気ループ内に位置する電界放射器を含み、該電界放射器は、前記磁気ループに繋がれ、且つ前記磁界に直交するように第２周波数帯域で電界を放射するよう構成され、前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域は、互いに調波の関係になく；及び
前記アンテナは、前記電界放射器に繋がれ、且つ前記電界放射器から伸びるほぼ曲線状のトレースを含み、該トレースは、前記電界放射器を電気的に長くするよう構成される、
ことを特徴とする、アンテナ。

【請求項2】

前記磁気ループ内に位置する第２のブロックをさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項3】

前記磁気ループ外に位置する第２のブロックをさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項4】

前記電界放射器を前記磁気ループに繋ぐ電気トレースを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項5】

前記電気トレースは、前記磁気ループの駆動点からおよそ９０度又はおよそ２７０度の電気角度位置で、前記電界放射器を前記磁気ループに繋ぐことを特徴とする、請求項４に記載のアンテナ。

【請求項6】

前記電気トレースは、前記磁気ループを通って流れる電流が反射し当該電流が最小となる反射最小点で、前記電界放射器を前記磁気ループに繋ぐことを特徴とする、請求項４に記載のアンテナ。

【請求項7】

前記電界放射器は、前記磁気ループの駆動点からおよそ９０度又はおよそ２７０度の電気角度位置で、前記磁気ループに直接繋がれることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項8】

前記電界放射器は、前記磁気ループを通って流れる電流が反射し当該電流が最小となる反射最小点で、前記磁気ループに前記直接繋がれることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項9】

前記トレースは、前記電界放射器に隣接する第１セクションと、前記電界放射器から離れた第２セクションを含み、ここで、前記第１セクションの長さと幅は、前記第２セクションの長さと幅とは異なることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項10】

前記トレースは、前記電界放射器に隣接する第１セクションと、前記電界放射器から離れた第２セクションを含み、ここで、前記第１セクションの形状は、前記第２セクションの形状とは異なることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への相互参照
本出願は、２０１１年９月２日出願の米国仮特許出願第６１／５３０，９０２号；及び２０１２年２月２２日出願の米国特許出願第１３／４０２，７７７号；２０１２年２月２２日出願の米国特許出願第１３／４０２，８０６号；及び２０１２年２月２２日出願の米国特許出願第１３／４０２，８１７号の利益を請求するものであって、これらはその全体において引用により本明細書に組み込まれる。

【0002】

技術分野
実施形態は、多帯域複合ループアンテナ（多帯域アンテナ）を提供する。多帯域アンテナの実施形態は、２以上の周波数帯域で信号を発生させ、２以上の周波数帯域は、互いに調整及び合わせることができる。多帯域アンテナの実施形態は、磁気ループから形成された、少なくとも１つの電界放射器及び少なくとも１つのモノポール／ダイポールで構成される。特定の周波数で、磁気ループの様々な部分と組み合わせた少なくとも１つの電界放射器は、第１周波数帯域で電界を共振及び放射する。また別の周波数で、磁気ループの様々な部分と組み合わせた少なくとも１つのモノポールは、第２周波数帯域で電界を共振及び放射する。磁気ループの形状は、特定の周波数帯域で放射効率を増加させるため、且つアンテナの実施形態の多帯域動作を可能にするために合わせることができる。

【背景技術】

【0003】

現代の電気通信デバイスの大きさが絶えず減少するにつれ、アンテナの設計の改善が必要となる。モバイル電話／携帯電話などのデバイスにある既知のアンテナは、性能に主な制限の１つを提供し、何かにつけ、ほぼ常に妥協が生じてしまう。

【0004】

特に、アンテナの効率は、デバイスの性能に主な影響を及ぼすことができる。より効率的なアンテナは、送信器から供給されたより高い割合のエネルギーを放射する。同様に、アンテナ固有の相互作動のため、より効率的なアンテナは、受信器による処理のため、より多くの受信信号を電気エネルギーに変換する。

【0005】

トランシーバー（送信器と受信器の両方として作動するデバイス）とアンテナの間でのエネルギーの旋回径（送信と受信モードの両方における）を確実にするために、両方のインピーダンスは、振幅が互いに一致しなければならない。２つの間の任意の不整合は、送信の場合において、アンテナから送信器へと後ろに反射されているエネルギーによる、準最適な性能をもたらす。受信器として作動する場合、アンテナの準最適な性能は、別段に可能である低受信電力をもたらす。

【0006】

既知の単純なループアンテナは、典型的に電流供給デバイスであり、主に磁力（Ｈ）界を作りだす。そのため、それらは典型的に送信器には適切ではない。このことは、小さなループアンテナ（即ち、より小さいか、或いは一波長未満の直径を有している）に特に該当する。対照的に、ダイポールなどの電圧供給アンテナは、電気（Ｅ）界及びＨ界の両方を作りだし、送信モード及び受信モードにおいて使用することができる。

【0007】

ループアンテナにより受信した、又はループアンテナから送信したエネルギー量は、部分的に、その領域によって測定される。典型的に、ループの領域が半分にされる度、受信／送信され得るエネルギー量は、初期のサイズ、周波数などの適用パラメーターに依存して、およそ３ｄＢまで減少される。この物理的な拘束は、非常に小さなループアンテナを実際に使用することができないことを意味する傾向がある。

【0008】

複合アンテナは、横磁気（ＴＭ）モード及び横電気（ＴＥ）モードの両方が、より高い帯域幅（低いＱ）、より大きな線強度／電力／利得、及びより大きな効率などのより高い性能の利益を達成するために起動されるものである。

【0009】

１９４０年代後半に、ＷｈｅｅｌｅｒとＣｈｕが、初めて電気的小型（ＥＬＳ）アンテナの特性を調べた。彼らの行動を通じ、様々な数方程式が、物理的な大きさが減少するという、アンテナの制限を説明するために作成された。ＷｈｅｅｌｅｒとＣｈｕによって言及されたＥＬＳアンテナの制限の１つは、特に重要なものであり、それらが、放射するより多くの時間平均エネルギーを格納するという点で、大きな線質因子「Ｑ」を有するということである。ＷｈｅｅｌｅｒとＣｈｕによると、ＥＬＳアンテナは、典型的に１−５０％の間で、アンテナ又はマッチングネットワークの最も小さな抵抗性の損失をもたらし、且つ非常に低い放射効率につながる、高い放射Ｑを有する。その結果、１９４０年代以来、ＥＬＳアンテナが狭い帯域幅と貧しい放射効率を有することが、科学業界によって一般的に受け入れられてきた。ＥＬＳアンテナを利用するワイヤレス通信システムにおける現代業績の多くは、変調スキームの厳格な実験及び最適化から、並びにエアプロトコル上で生じたが、今日において商業上利用されるＥＬＳアンテナは、まだ狭い帯域幅、低い効率を反映しており、ＷｈｅｅｌｅｒとＣｈｕが最初に確立したものに帰着する。

【0010】

１９９０年代の初めに、Ｄａｌｅ Ｍ． ＧｒｉｍｅｓとＣｒａｉｇ Ａ． Ｇｒｉｍｅｓが、ＷｈｅｅｌｅｒとＣｈｕの理論によって確立された低放射Ｑの制限を超える、ＥＬＳアンテナにおいて共に作動するＴＭモードとＴＥモードの特定の組み合わせを数学的に見出したことを主張した。ＧｒｉｍｅｓとＧｒｉｍｅｓは、１９９５年５月に、電磁界適合性に関するＩＥＥＥのトランザクションにおいて公表されたジャーナル「Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｑ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｒａｄｉａｔｉｎｇ ＴＥ ａｎｄ ＴＭ Ｍｏｄｅｓ」において自身の成果を説明した。これらの主張は多くの討論の口火を切り、ＴＭモード又はＴＥモードの何れかが単独で起動される「単純なフィールドアンテナ」に対立するものとして、ＴＭモード及びＴＥモードの両方が起動される用語「複合フィールドアンテナ」へと繋がった。複合フィールドアンテナの利点は、Ｗｈｅｅｌｅｒ−Ｃｈｕの制限、増加した線強度、指向性（利得）、放射した電力、及び放射した効率よりも低い放射Ｑの証拠を導き出した、「Ｕ．Ｓ． Ｎａｖａｌ Ａｉｒ Ｗａｒｆａｒｅ Ｃｅｎｔｅｒ Ｗｅａｐｏｎｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ」によって採用されたグループを含む、様々な非常に評判の高いＲＦの専門家によって数学的に証明されてきた（Ｐ． Ｌ． Ｏｖｅｒｆｅｌｆｔ， Ｄ． Ｒ． Ｂｏｗｌｉｎｇ， Ｄ． Ｊ． Ｗｈｉｔｅ， “Ｃｏｌｏｃａｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｏｏｐ， Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｉｐｏｌｅ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ （Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｒｅｓｕｌｔｓ），” Ｉｎｔｅｒｉｍ ｒｅｐｔ． ， Ｓｅｐ． １９９４）。

【0011】

複合フィールドアンテナは、要素結合の望まれない効果、並びに電気及び磁気の放射器を組み合わせるために低損失受動回路網を設計する際に関連する困難のため、複雑であり、物理的に実施するのが難しいと証明された。

【0012】

一般的に回路基板上の金属の印刷片から成る、２次元の、非複合アンテナの多くの例が存在する。しかし、これらアンテナは電圧を供給される。１本のそのようなアンテナの一例は、平面逆Ｆ型アンテナ（ＰＩＦＡ）である。同様のアンテナ設計の大多数はまた、主として４分の１波長（又は、４分の１波長の幾つかの倍数）、供給された電圧、ダイポールアンテナから成る。

【0013】

平面アンテナも、当該技術分野において既知である。例えば、Ｚａｈｎ ｅｔ ａｌにより特許化された米国特許第５，０６１，９３８号は、アンテナを作動させるために高価なテフロン（登録商標）基板、又は同様の材料を必要とする。Ｓｈｉｇａにより特許化された米国特許第５，３７６，９４２号は、マイクロ波信号を受信できるが送信はしない平面アンテナを教示する。Ｓｈｉｇａのアンテナはさらに、高価な半導体基材を必要とする。Ｎａｌｂａｎｄｉａｎにより特許化された米国特許第６，６７７，９０１号は、１：３乃至１：１の誘電率対透磁率の比率を有する基板を必要とし、且つＨＦとＶＨＦの周波数範囲（３〜３０ＭＨｚ及び３０〜３００ＭＨｚ）において作動することができるのみの、平面アンテナに関連する。通常のプリント回路基板に共通して使用される、ＦＲ−４などの低価格のガラス強化したエポキシ積層板上に幾つかの低周波数デバイスを印刷することが既知である一方、ＦＲ−４における誘電損失は高すぎると考えられ、誘電率は、そのような基板がマイクロ波振動数で使用されるように十分にしっかりと制御されない。これらの理由のため、アルミナ基板がより共通して使用される。加えて、これら平面アンテナは何れも、複合ループアンテナではない。

【0014】

複合フィールドアンテナの性能の増加の根拠は、帯域幅、効率、利得、及び線強度に関して、アンテナの近くの場に蓄えられたエネルギーの効果に由来する。ＲＦアンテナ設計において、アンテナへと提示された可能な限り多くのエネルギーを、放射した電力に移すことが、望ましい。アンテナ近くの場に蓄えたエネルギーは、歴史的に無効電力と称され、放射することができる電力の量を制限する役目を果たす。複素電力について議論する場合、実際の及び架空の（頻繁に「無効の」と称される）部分が存在する。実電力は発生源を残し、決して戻らない一方で、架空電力又は無効電力は、発生源の固定位置（半分の波長内にある）の周囲で振動する傾向があり、発生源と相互作動し、それにより、アンテナの動作に影響を及ぼす。複数の発生源からの実電力の存在は直接加えられる一方で、架空の電力の複数の発生源は、付加的となる又は負（取り消される）となり得る。複合アンテナの利益は、以前は単純なフィールドアンテナが利用可能でなかった無効電力の取り消しを利用して、技術者が設計を作成する、ＴＭ（電気ダイポール）及びＴＥ（磁気ダイポール）発生源の両方によってアンテナを駆動し、それにより、アンテナの実電力伝送品質を改善することである。

【0015】

複合アンテナへの無効電力を取り消すことを可能にするためには、電界及び磁界が互いに直交して作動することが必要である。電界を放射するのに必要な電界放射器、及び磁界を生成するのに必要な磁気ループの多くの取り決めが提案されているが、全てのそのような設計は、三次元アンテナで例外なく定まってきた。例えば、ＭｃＬｅａｎにより特許化された米国特許第７，２１５，２９２号は、１組の磁気ループ間に位置付けられる第３平行平面上に電気ダイポール子を備えた平行平面に、１組の磁気ループを必要とする。Ｇｒｉｍｅｓ ｅｔ ａｌにより特許化された米国特許第６，４３７，７５０号は、互いに物理的に直交して配列される、２組の磁気ループと電気ダイポール子を必要とする。ＭｃＬｅａｎにより出願された、米国特許出願ＵＳ２００７／００８０８７８号は、磁気ダイポール子と電気ダイポール子が直交平面にも存在する配置を教示する。

【0016】

共有に関わる米国特許出願第１２／８７８，０１６号は、直線偏光の、多層の平面の複合ループアンテナを教示する。共通して所有される米国特許出願第１２／８７８，０１８号は、直線偏光の、片側複合ループアンテナを教示する。最後に、共通して所有される米国特許出願第１２／８７８，０２０号は、直線偏光の、自給型複合ループアンテナを教示する。これら共有に関わる特許出願は、ＭｃＬｅａｎとＧｒｉｍｅｓ ｅｔ ａｌによるアンテナの設計におけるような磁気ループと電界放射器の三次元配列を必要とするのではなく、二次元で物理的に配置される、１つ以上の磁気ループと１つ以上の電界放射器を有する複合ループアンテナであるという点で、以前のアンテナと異なる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】実施形態に従った、片側の２．４ＧＨｚの自給型の、円偏光（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）複合ループアンテナの平面図である。

【図1B】正のｚ方向に沿って広がる右手の円偏光信号と、負のｚ方向に沿って広がる左手の円偏光信号を伴う、図１Ａからの２．４ＧＨｚアンテナを示す。

【図2A】実施形態に従った、２つの異なる反射する最小にある電流位置に沿って位置付けられた、２つの電界放射器を伴う、片側の４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光複合ループアンテナの平面図である。

【図2B】図２Ａからの片側４０２ＭＨｚのアンテナに関する反射損失を示すグラフである。

【図3】２つの遅延ループを使用する、片側４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光複合ループアンテナの実施形態の平面図である。

【図4】１つの電界放射器、及び第２電界放射器として作動するアンテナの後側にあるパッチを使用する、両側４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光複合ループアンテナの実施形態の片側の平面図である。

【図5】１つの電界放射器、第２電界放射器として作動するアンテナの後側にあるパッチ、及び遅延ループと遅延スタブの組み合わせを使用する、両側４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光複合ループアンテナの実施形態の片側の平面図である。

【図6】１つの電界放射器と、第２電界放射器として作動するアンテナの後側にあるパッチの間の遅延を調製するための３つの遅延スタブの組み合わせを使用する、両側４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光複合ループアンテナの実施形態の片側の平面図である。

【図7】電界放射器を電気的に延長する直角トレースを備えた電界放射器、第２電界放射器として作動するアンテナの後側にあるパッチ、ほぼ円弧状の遅延ループ、及び遅延スタブを有する、両側４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光複合ループアンテナの実施形態の片側の平面図である。

【図8A】寄生性放射器、及びアンテナの後面にある容量性パッチを示す、両側７００ＭＨｚ−２１００Ｍｈｚ多帯域アンテナの実施形態の平面図である

【図8B】多帯域アンテナにおいて形成された磁気ループを更に示す、図８Ｂにおいて示された多帯域アンテナの平面図である。

【図9A】電界放射器、及び２つの周波数帯域を生成する磁気ループから形成されるモノポールを有する、２．４ＧＨｚ／５．８ＧＨｚの多帯域アンテナの実施形態の平面図である。

【図9B】図９Ａからの２．４のＧＨｚ／５．８ＧＨｚ多帯域アンテナに関する反射損失を示す。

【図10】電界放射器、及び２つの周波数帯を生成する磁気ループから形成されるダイポールを有する、２．４ＧＨｚ／５．８ＧＨｚの多帯域アンテナの実施形態の平面図である。

【図11A】主なＬＴＥアンテナの実施形態の頂面図である。

【図11B】主なＬＴＥアンテナの実施形態の底面図である。

【図12】放射器の左側から下方に延びるほぼ曲線状のトレース、及び磁気ループの第１レッグから下方に伸びる長方形ブリックを伴う、２．４／５．８ＧＨｚの片側多帯域ＣＰＬアンテナの実施形態を示す。

【図13】放射器の左側から下方に延びるほぼ曲線状のトレース、及び磁気ループの第１レッグから下方に伸びる長方形ブリックを伴う、２．４／５．８ＧＨｚの片側多帯域ＣＰＬアンテナの代替的な実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

実施形態は、片側の、多層の、円偏光の自給型複合ループアンテナ（円偏光ＣＰＬアンテナ）を提供する。円偏光ＣＰＬアンテナの実施形態は、互いに直交するよう物理的に方向付けられた２つの電界放射器を使用することにより、及び、２つの電界放射器の間にある電気的な遅延が、２つの電界放射器にそれぞれ位相の異なる電界を放射させるように、２つの電界放射器を確実に位置づけることにより、円偏光信号を生成する。２つの電界放射器間の適切な電気的遅延を確実にすることはまた、アンテナの高性能を維持し、アンテナの軸比を改善する。

【0019】

片側複合ループアンテナ、多層複合ループアンテナ、及び自給型複合ループアンテナは、米国特許出願第１２／８７８，０１６号、第１２／８７８，０１８号、第１２／８７８，０２０号の中で考察され、それらはその全体において引用により本明細書に組み込まれる。

【0020】

円偏光は、アンテナによって生成された電磁波が間隔を空けてアンテナから離れて広がるにつれてそれぞれの直交性を維持する間、電界及び磁界が連続的に回転するという現象を指す。円偏光は、直線偏光よりも優れて、湿気及び障害物に浸透することができる。このことは、湿度環境、多くの建物や木を有する大都市圏、及び周辺での適用のため適切にする。

【0021】

直線偏光アンテナと共に、個別のデバイスの送信器及び受信器は、受信器が送信器から最も強い信号を受信することを可能にするように、同様の配向を有していなければならない。例えば、送信器が垂直に適応させられると、受信器も最も強い信号を受信するために垂直に適応させなければならない。他方、送信器が垂直に適応され、受信器がわずかに斜めになる又は垂直ではない角度に傾いていれば、受信器はより弱い信号を受信する。同様に、送信器の角度が傾き、受信器が垂直であれば、受信器はより弱い信号を受信する。このことは、セル方式に基づいた電話などのモバイル電話の特定の型に備わる重大な問題であり、そこでは、電話の受信器は、絶えず変わる配向を有し、又は、最良の信号強度を備える電話の配向はまた、ユーザーがあまり快適でない電話の配向である。それ故、携帯電子デバイスにおいて、又は衛星受信器用に使用されるアンテナを設計する場合、絶えず受信器の低性能に繋がり得る受信デバイスの配向を予測することは、不可能である。携帯電子デバイスの場合、受信器の配向は、携帯電子デバイスを使用する間にユーザーが何を行っているかに依存して、予測できない変化に結び付く。

【0022】

この問題に対する可能な解決策は、異なる配向で配置される、多数の受信器、又は多数の送信器を使用することであり、それにより、受信器が受信する信号の質を高める。例えば、第１受信器は垂直であり、第２受信器は４５度の角度で配向され、第３受信器は水平であり得る。このことは、角度が直線垂直偏光、直線水平偏光、及び直線偏光の信号である信号を受信器が受信することを可能にする。この場合、送信器から送信された信号が受信器の１つの配向と一致する時、受信器は最も強い信号を受信する。しかし、多数の受信器／送信器の使用は、多数の受信器／送信器を収容するため、より大きな受信デバイス／送信デバイスを必要とする。加えて、多数の受信器／送信器の利益は、付属の受信器／送信器に電力を供給するのに必要な電力消費によって相殺される。

【0023】

円偏光において、送信器と受信器は、広げられた信号が独自に変わらず回転しているため、同様に配向される必要はない。従って、受信器の配向にかかわらず、受信器は同じ強度の信号を受信する。上述のように、円偏光において、電界と磁界は、電界と磁界が間隔を空けて広がるようにそれぞれの直交性を維持する間、連続的に回転する。

【0024】

図１Ａは、長さおよそ２．９２センチメートル、高さおよそ２．９２センチメートルの、片側の２．４ＧＨｚ、円偏光ＣＰＬアンテナ（１００）の実施形態を示す。特定の次元がこのアンテナ設計及び本明細書に開示される他の実施形態に関して知られる一方で、本発明は、特定のサイズ又は動作周波数に限定されず、及び、異なるサイズ、周波数、構成要素、並びに動作特性を使用するアンテナは、本発明の教示から逸脱することなく開発することができることが理解されるべきである。

【0025】

アンテナ（１００）は、磁気ループ（１０２）、磁気ループ（１０２）に直接繋がれた第１電界放射器（１０４）、及び第１電界放射器（１０４）に対して垂直の第２電界放射器（１０６）から成る。電界放射器（１０２）及び（１０４）は両方とも、磁気ループ（１０２）の内部に物理的に置かれる。電界放射器（１０４）及び（１０６）は、磁気ループの外部に置くことができる一方で、最大のアンテナ性能のため、磁気ループ（１０２）の内部に電界放射器（１０４）及び（１０６）を置くことが好ましい。第１電界放射器（１０４）及び第２電界放射器（１０６）の両方は、４分の１波長のモノポールであるが、代替的実施形態は、４分の１波長のいくつかの倍数であるモノポールを使用することができる。

【0026】

複合ループアンテナは、送信モードと受信モードの両方において作動することができ、それにより、既知のループアンテナより大きな性能を可能にする。ＣＰＬアンテナの２つの主な構成要素は、磁界（Ｈ界）を生成する磁気ループ、及び電界（Ｅ界）を放射する電界放射器である。Ｈ界とＥ界は、アンテナによって放射された電磁波が間隔を空けて効率的に広がるのを可能にするため、互いに直交していなければならない。この効果を達成するために、電界放射器は、磁気ループに沿って、およそ９０度の電気的な位置、又はおよそ２７０度の電気的な位置に位置する。Ｈ界とＥ界の直交性はまた、磁気ループを通って流れる電流が反射する最小にある場合、磁気ループに沿った点に電界放射器の位置を決めることにより、達成することができる。電流が反射する最小にあるＣＰＬアンテナの磁気ループに沿った点は、磁気ループの幾何学的配列に依存する。例えば、電流が反射する最小にある点は、磁気ループの第１領域として最初に識別され得る。インピーダンスマッチングを達成するため磁気ループに金属を加える、又は除去した後、電流が反射する最小にある点は、第１領域から第２領域へと変化し得る。

【0027】

図１Ａに戻ると、電界放射器（１０４）と（１０６）は、同じ９０度又は２７０度の接続点、又は磁気ループ（１０２）を通って流れる電流が反射する最小にある同じ接続点で、磁気ループ（１０２）に繋ぐことができる。代替的に、第１電界放射器は、電流が反射する最小にある、磁気ループに沿った第１の点に位置することができ、第２電界放射器は、電流が反射する最小にある、磁気ループに沿った異なる点に位置することができる。電界放射器を、磁気ループに直接繋ぐ必要はない。代替的に、電界放射器の各々は、誘導的な遅延を加えるために、磁気ループ（１０２）を狭い電気的トレースに接続することが出来る。電界放射器が磁気ループ内に置かれると、特に、放射器が、以下に更に記載される、転移経路（１０８）又はカウンタポイズ（１１０）などの、アンテナの他の部分と電気的に接続されないことを確実にするのに注意しなければならず、それらは、以下に更に記載されるように、接続の幾つかの形態が所望されない限り、アンテナの性能又は操作性を弱める。

【0028】

言及したように、アンテナ（１００）は、転移経路（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）（１０８）、並びに第１電界放射器（１０４）及び第２電界放射器（１０６）に対するカウンタポイズ（１１０）を含む。転移経路（１０８）は、磁気ループ（１０２）の幅より大きな幅を有する、磁気ループ（１０２）の一部から成る。転移経路（１０８）の機能は、更に以下に記載される。一体型カウンタポイズ（１１０）は、アンテナ（１００）が、任意のアース平面、又はアンテナを使用する製品のシャーシから完全に独立することを可能する。アンテナ（１００）の実施形態、及び同様に円偏光ＣＰＬアンテナの代替的な実施形態は、転移経路及び／又はカウンタポイズを含む必要がない。

【0029】

転移経路は、ある程度、磁気ループのまわりの電圧の分配を遅らせ、磁気ループと転移経路に現われる電圧が、電界放射器によって放射されている電圧を取り消さないように、カウンタポイズにインピーダンスを配置する。カウンタポイズ及び電界放射器が、アンテナにおいて互いに１８０度位相が異なって位置付けられる場合、アンテナの利得は、近くの任意のアース平面に関係なく増加することができる。また、転移経路は、カウンタポイズに現われる電圧と一致するため、その長さと幅を調整することができることも、理解されるべきである。

【0030】

アンテナ（１００）は、バルーン（１１２）を更に含む。バルーンは、アースのまわりで平衡を保たれる（差動的）電気的信号を、平衡が保たれていない（不平衡の）信号に、及びその逆に変換することができる、電気変圧器の一種である。具体的に、バルーンは、共通モード信号に高インピーダンスを提示し、差動モード信号に低インピーダンスを提示する。バルーン（１１２）は、共通モード電流を取り消す機能を果たす。加えて、バルーン（１１２）は、所望の入力インピーダンスにアンテナ（１００）を合わせ、全体的な磁気ループ（１０２）のインピーダンスを合わせる。バルーン（１１２）は、ほぼ三角形であり、中央ギャップ（１１４）により分割された２つの部分から成る。アンテナ（１００）の代替的な実施形態、及び同様に自給型ＣＰＬアンテナ並びに円偏光ＣＰＬアンテナの代替的な実施形態は、バルーンを含む必要がない。

【0031】

転移経路（１０８）の長さは、アンテナの動作周波数に基づいて配置することができる。高周波数のアンテナのため、波長がより短い場合、より短い転移経路が使用され得る。他方、低周波数アンテナのため、波長がより長い場合、より長い転移経路（１０８）が使用され得る。転移経路（１０８）は、カウンタポイズ（１１０）から独立して調整することができる。

【0032】

カウンタポイズ（１１０）は、磁気ループ（１０２）から形成されるため、一体型であると称される。従って、自給型カウンタポイズアンテナは、アンテナを使用するデバイスによって提供されるためにアース平面を必要としない。カウンタポイズ（１１０）の長さは、所望のアンテナ性能を得るのに必要とされるように調整することができる。

【0033】

単純な４分の１波長のモノポールの場合、アース平面及びカウンタポイズは、全く同一である。しかし、アース平面とカウンタポイズは、必ずしも同じである必要はない。アース平面は、基準位相点が位置付けられる場所であり、一方でカウンタポイズは遠距離電磁界偏光を配置するものである。自給型ＣＰＬアンテナの場合、転移経路は、アースに対応する基準位相点をカウンタポイズにも移動させ、アンテナが接続されるデバイスから独立したアンテナを作る、１８０度の位相遅れをカウンタポイズに作るように機能する。バルーンが磁気ループの端部に含まれる場合、その後、磁気ループの両端はアンテナのアースである。アンテナがカウンタポイズを含まない場合、その後、電界放射器からおよそ１８０度ずれた磁気ループの一部は未だに、アース平面として作動する。

【0034】

アンテナ（１００）の実施形態は、転移経路（１０８）及び／又はカウンタポイズ（１１０）を含むことに限定されない。故に、アンテナ（１００）は、転移経路（１０８）を含まず、未だにカウンタポイズ（１１０）を含み得る。代替的に、アンテナ（１００）は、転移経路（１０８）又はカウンタポイズ（１１０）を含まないこともある。アンテナ（１００）がカウンタポイズ（１１０）を含まない場合、アンテナ（１００）の利得及び効率は、わずかに落ちる。アンテナ（１００）がカウンタポイズを含まない場合、電界放射器は未だに、カウンタポイズとして機能し得る金属片（例えば、図１Ａの磁気ループ（１０２）の左側）等の、電界放射器からおよそ１８０度のカウンタポイズを探す。磁気ループ（１０２）（カウンタポイズがない）の左側は、同様の方法で機能することができる一方で、磁気ループ（１０２）の幅より大きな幅を有するカウンタポイズ（１１０）を有するほど効率的ではない（幅の減少のため）。言いかえれば、磁気ループに沿った反射する最小にある電流点（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｏｉｎｔ）に接続されるものはすべて、その最小の反射する電流点からカウンタポイズを１８０度探す。アンテナ（１００）において、カウンタポイズ（１１０）は、電界放射器（１０４）と（１０６）の両方に関して使用される、反射する最小にある電流点からおよそ１８０度で位置付けられる。しかし、上述のように、カウンタポイズ（１１０）に利点がある一方で、カウンタポイズ（１１０）の除去には、アンテナ（１００）の利得及び性能に対する不十分な効果しかない。

【0035】

図１Ａが、水平に配向される第１電界放射器と、垂直に配向される第２電界放射器を有するアンテナ（１００）の平面図を示す一方で、幾つかの実施形態において、電界放射器は、同じ面に異なる角度に沿って配向され得る。２つの電界放射器の正確な位置が変わり得る一方で、２つの電界放射器は、円偏光ＣＰＬアンテナとして操作するためのアンテナ（１００）のため互いに直交して位置付けられることが重要である。例えば、第１電界放射器は４５度で傾けることができ、電気的なトレースは、傾いた電界放射器を磁気ループに繋げる。第２電界放射器は、アンテナが円偏光信号を作ることを可能にするため、第１電界放射器に直交することのみ必要とする。そのような実施形態において、２つの交わる電界放射器によって形成される、ほぼ交差した形状は、４５度傾けられる。

【0036】

円偏光ＣＰＬアンテナ（１００）は平面である。従って、右手の円偏光（ＲＨＣＰ）は、正のｚ方向に沿って、アンテナ（１００）によって形成される平面に垂直な、第１の方向に送信されます。左手の円偏光（ＬＨＣＰ）は、負のｚ−方向に沿って、第１の方向に対向する第２の方向に送信される。図１Ｂは、ＲＨＣＰ（１２０）がアンテナ（１００）の前面から拡散し、一方でＬＨＣＰ（１２２）がアンテナ（１００）の後部から拡散することを示す。

【0037】

低周波数で、第２電界に直交するよう第２電界放射器を配置することは、第１電界放射器と第２電界放射器の間に十分な遅延が存在しない場合、機能しない場合がある。２つの電界放射器間に十分な遅延が存在しない場合、２つの電界放射器は、同時に、又は十分でないが位相を異にしてそれぞれの電界を放射し、それらの電界の取り消しをもたらす。電界の取り消しは、電界の損失が空間へと放射されるため、アンテナの低い効率と利得をもたらす。これはまた、円偏光アンテナよりもむしろ、交差偏光アンテナにおける結果として生じ得る。

【0038】

解決策として、図１Ａに戻ると、２つの電界放射器は、磁気ループの異なる点に沿って位置することができる。故に、第２電界放射器（１０６）は、第１電界放射器（１０４）の頂部に位置する必要はない。例えば、電界放射器の１つは、９０度の位相点に位置することができ、一方で第２電界放射器は、２７０度の位相点に位置することができる。上述のように、ＣＰＬアンテナの磁気ループは、電流が反射する最小にある、磁気ループに沿った重複点を有することが出来る。電界放射器の１つは、その後、電流が反射する最小にある第１の点に位置することができ、第２電界放射器は、電流が反射する最小にある、第２の点に位置することができる。

【0039】

図１Ａからのアンテナ（１００）において、電界放射器（１０４）及び（１０６）は両方とも、同じ反射最小点で接続される。しかし、アンテナ（１００）の代替的な実施形態において、第１電界放射器（１０４）は、磁気ループ（１０２）に沿って第１の点に接続することができ、第２電界放射器（１０６）は、図２Ａで示されるように、磁気ループ（１０２）に沿って第２の点に接続することができる。しかし、上述のように、２つの電界放射器は、たとえ互いに物理的に接触していなくとも、図２Ａにおいても示されるように、未だに、円偏光を有するためアンテナに関して互いに直交するよう位置する必要がある。

【0040】

図１Ａのアンテナ（１００）において、２．４ＧＨｚの周波数で作動すると、第１電界放射器（１０４）と第２電界放射器（１０６）の間の距離（１０５）は、第１電界放射器（１０４）が第２電界放射器（１０６）と位相が異なることを確実にする程、十分に長い。アンテナ（１００）において、中央点（１０７）は、第２電界放射器のための供給点である。

【0041】

アンテナ（１００）において、電流は、バルーン（１１２）の右半分を介してアンテナに流れ、磁気ループ（１０２）に沿って、第１電界放射器（１０４）に流れ、第２電界放射器（１０６）に流れ、転移経路（１０８）を通り、カウンタポイズ（１１０）を通り、バルーン（１１２）の左側を通って出る。

【0042】

図２Ａは、片側の４０２ＭＨｚの、自給型、円偏光ＣＰＬアンテナ（２００）の実施形態を示す。アンテナ（２００）は、２つの異なる反射最小点に沿って位置付けられる、２つの電界放射器（２０４）と（２０６）を含む。４０２ＭＨｚのアンテナ（２００）は、およそ１５センチメートルの長さ、およそ１５センチメートルの高さを有する。アンテナ（２００）は転移経路を含まないが、カウンタポイズ（２０８）を含む。カウンタポイズ（２０８）は、磁気ループ（２０２）の左側に広がり、磁気ループ（２０２）の幅の２倍の幅を有する。しかし、これらの次元は固定されず、カウンタポイズの長さと幅は、アンテナ利得と性能を最大限にするために合わせることができる。たとえアンテナ（２００）の代替的な実施形態がバルーン（２１０）を含む必要がなくとも、アンテナ（２００）はまた、バルーン（２１０）を含む。アンテナ（２００）において、バルーン（２１０）は、磁気ループ（２０２）の内部に物理的に位置付けられる。しかし、バルーン（２１０）も、磁気ループ（２０２）の外側に物理的に位置付けることが出来る。

【0043】

アンテナ（２００）において、電流は、バルーン（２１０）の右半分を介して、供給点（２１６）でアンテナ（２００）に流れる。その後、電流は、磁気ループ（２０２）に沿って右に流れる。第１電界放射器（２０４）は、磁気ループ（２０２）の下半分の区分に沿ってバルーン（２１０）の右に位置付けられる。電流は、第１電界放射器（２０４）の全長へと、及びそれに沿って流れ、磁気ループ２０２に沿って流れ続けて、遅延ループ（２１２）を通る。その後、電流は、第２電界放射器（２０６）の全長を通って流れ、磁気ループ（２０２）の上側を通って流れ続けて、カウンタポイズ（２０８）を通り、遅延スタブ（２１４）などに流れる。

【0044】

言及したように、アンテナ（２００）は、磁気ループ（２０２）へ突き出る、小さな遅延ループ（２１２）を含む。遅延ループ（２１２）は、第１電界放射器（２０４）と第２電界放射器（２０６）の間の遅延を調整するために使用される。第１電界放射器（２０４）は、９０度の位相点に位置することができ、一方で第２電界放射器（２０６）は、１８０度の位相点に位置することができる。２つの電界放射器（２０４）と（２０６）の幅は、同じである。２つの電界放射器（２０４）と（２０６）の幅と長さは、アンテナの動作周波数を合わせるため、且つアンテナの軸比を合わせるために異なり得る。

【0045】

軸比は、電界の垂直の構成要素の比率である。円偏光フィールドは、等しい振幅の２つの垂直の電界構成要素から構成される。例えば、電界構成要素の振幅が等しくない、又はほぼ等しくない場合、結果は、楕円偏光フィールドである。軸比は、第１電界に対して垂直の第２電界により分割された一方向において、第１電界のログ（ｌｏｇ）をとることにより、計算される。円偏光アンテナにおいて、軸比を最小化することが望ましい。

【0046】

遅延ループ（２１２）を構築するトレースの厚みと同様に、遅延ループ（２１２）の長さと幅も、２つの電界放射器間の必要な遅延を達成するために必要とされるよう、合わせることができる。遅延ループ（２１２）を有すると、磁気ループ（２０２）へ突き出て、即ち、磁気ループ（２０２）の内部に位置付けられ、アンテナ（２００）の軸比を最適化する。しかし、遅延ループ（２１２）はまた、磁気ループ（２０２）から突き出ることができる。要するに、遅延ループ（２１２）は、第１電界放射器（２０４）と第２電界放射器（２０６）の間の電気的長さを増加する。遅延ループ（２１２）は、ほぼ長方形である必要がない。遅延ループ（２１２）の実施形態は、曲線状、Ｚ字型、又は、遅延ループ（２１２）に沿った電子の流れを十分に遅くし、電界放射器が互いに位相が異なることを確実にする任意の他の形状であり得る。

【0047】

１つ以上の遅延ループは、２つの電界放射器間の適切な遅延を達成するため、アンテナに加えることができる。例えば、図２Ａは、単一の遅延ループ（２１２）を伴うアンテナ（２００）を示す。しかし、単一の遅延ループ（２１２）を有するよりむしろ、アンテナ（２００）の代替的な実施形態は、２つ以上の遅延ループを有することが出来る。

【0048】

アンテナ（２００）は、磁気ループ２０２の左側にあるスタブ（２１４）を更に含む。スタブ（２１４）は、磁気ループ（２０２）に直接繋がれる。スタブ（２１４）は、第２電界放射器（２０６）に容量的に繋がれ、帯域へのインピーダンス整合を合わせるために電界放射器（２０６）を電気的に延長する。アンテナ（２００）において、その方法で電界放射器（２０６）を延長することがカウンタポイズ（２０８）に電界放射器（２０６）を容量的に繋げ、それによりアンテナ性能を下げるため、第２電界放射器（２０６）は、物理的に更に長くすることが出来ない。

【0049】

上述のように、図２Ａにおいて示されるように、第２電界放射器（２０６）は通常、図２Ａにおいて示されるその長さより長い必要がある。具体的に、第２電界放射器（２０６）は、スタブ（２１４）の長さと同じくらいにまで長くなければならない。しかし、電界放射器（２０６）がより長いと、磁気ループ（２０２）の左側に容量的に繋げられる。スタブの使用により、第２電界放射器（２０６）が、電気的により長く現れることが可能となる。電界放射器（２０６）の電気的長さは、磁気ループ（２０２）の左側に沿って、スタブ（２１４）を上下に移動させることにより合わせることができる。磁気ループ（２０２）の左側に沿ってスタブ（２１４）をより高く動かすと、電気的により長い電界放射器（２０６）がもたらされる。他方、磁気ループ（２０２）の左側に沿ってスタブ（２１４）をより低く動かすと、電気的により短く見える電界放射器（２０６）をもたらす。電界放射器（２０６）の電気的長さも、スタブ（２１４）の物理的なサイズの変更により合わせることができる。

【0050】

図２Ｂは、スタブ（２１４）の無い、アンテナ（２００）の反射減衰量を示すグラフである。それ故、図２Ｂは、異なる電気的長さを備えた２つの電界放射器を有する、アンテナ（２００）に関する反射減衰量を示す。２つの電界放射器が異なる電気的長さである場合、反射減衰量は異なる周波数で２つのディップを示す。第１ディップ（２２０）と第２ディップ（２２２）は、アンテナのインピーダンスが一致する周波数に相当した。各電界放射器は、自身の共振を作りだす。各共振はそれぞれ、反射減衰量に関して多数のディップを作り出す。アンテナ（２００）において、第１電界放射器（２０４）は、供給点（２１６）へと磁気ループ（２０２）に沿って近接するため、第２電界放射器（２０６）より第２ディップ（２２２）に対応して、わずかに高い共振を作り出す。他方、第２電界放射器（２０６）は、供給点（２１６）と第２電界放射器（２０６）の間のより長い長さのため、第１ディップ（２２０）に対応して、低い共振を作り出す。上述のように、スタブ（２１４）は、第２電界放射器（２０６）を電気的に延長する。これは結果的に、第１ディップ（２２０）を動かし、第１ディップ（２２０）を第２ディップ（２２２）に一致させる。

【0051】

図３は、２つの遅延ループを有する、片側４０２ＭＨｚの自給型の、円偏光アンテナ（３００）の代替的な実施形態を示す平面図である。アンテナ（３００）は、およそ１５センチメートルの長さ、およそ１５センチメートルの高さを有する。アンテナ（３００）は、磁気ループ（３０２）、電流が反射する最小にある第１の点に沿って位置付けられる第１電界放射器（３０４）、及び、電流が反射する最小にある第２の点に沿って位置付けられる第２電界放射器（３０６）から成る。アンテナ（３００）はまた、カウンタポイズ（３０８）とバルーン（３１０）を含む。図２Ａのアンテナ（２００）とは対照的に、アンテナ（３００）は、スタブ（２１４）を含まないが、２つの遅延ループ、磁気ループ（３０２）の右側に沿った第１遅延ループ（３１２）と、磁気ループ（３０２）の右側に沿った第２遅延ループ（３１４）を含む。第２遅延ループ（３１４）は、２つの電界放射器（３０４）と（３０６）の間の遅延を調整するために使用される。アンテナ（３００）において、第２遅延ループ（３１４）の頂部（３１６）は、第２の電界放射器（３０６）に容量的に繋がれ、第２電界放射器（３０６）を電気的に延長することにより、アンテナ（２００）からのスタブ（２１４）として同様の機能を実行する。

【0052】

アンテナが２つ以上の遅延ループを含む場合、２つ以上の遅延ループは、同じ次元である必要はない。例えば、アンテナ（３００）において、第１遅延ループ（３１２）は、第２遅延ループ（３１４）のほぼ半分の小ささである。代替的に、第２遅延ループ（３１４）は、２つのより小さな遅延ループと置き換えられた。遅延ループは、磁気ループの任意の側部に加えることができ、単一のアンテナは、磁気ループの１つ以上の側部に遅延ループを有することができる。

【0053】

２つの電界放射器間の適切な遅延は、磁気ループの全体的な長さを増加させることにより、遅延ループの使用なしに達成することができる。それ故、第１電界放射器（３０４）と第２電界放射器（３０６）の間の適切な遅延を確実にするため、遅延ループ（３１２）と（３１４）を含んでいない場合、磁気ループ（３０２）はより大きなものである必要がある。故に、遅延ループの使用は、アンテナ設計中にスペースセービング技術として使用することができ、即ち、アンテナの全体的なサイズは、磁気ループ（３０２）の内部の物理的位置に様々な構成要素を移動させることにより、少なくすることができる。

【0054】

図２Ａと図３は、角が約４５度の角度で切られる磁気ループを有するアンテナの例である。ある角度で磁気ループの角を切ることは、アンテナの効率を改善する。およそ９０度の角度を形成する角を持つ磁気ループを有することは、磁気ループを通って流れる電流の流れに影響を及ぼす。磁気ループを通って流れる電流が９０度の角度の角に当たる場合、それは電流の跳飛を作り、反射された電流は、メイン電流の流れに対して、又は渦巻プールを形成しての何れかで流れる。９０度の角の結果としてのエネルギー損失は、アンテナの性能に負に影響を及ぼし、より小さなアンテナの実施形態において最も顕著に影響を及ぼす場合がある。およそ４５度の角度で磁気ループの角を切ることは、磁気ループの角の周囲の電流の流れを改善する。故に、角度を付けた角は、電流中の電子を、それらが磁気ループを通って流れるとともに、あまり妨害されないようにする。４５度の角度で角を切ることが好ましい一方、４５度と異なる角度で切られる代替的な実施形態も可能である。任意のＣＰＬアンテナは、アンテナ性能を改善するための角度で切断される角を備える磁気ループを有することができるが、切断される角は、必ずしも必要とは限らない。

【0055】

アンテナにおける２つの電界放射器間の遅延を調整するためにループを使用する代わりに、１つ以上のほぼ長方形の金属スタブは、２つの電界放射器間の遅延を調整するために使用することができる。図４は、両側（多層）の、４０２ＭＨｚ、自給型の、円偏光アンテナ（４００）の実施形態を示す。アンテナ（４００）は、磁気ループ（４０２）、第１電界放射器（４０４）（垂直方向）、第２電界放射器（４０６）（水平方向）、転移経路（４０８）、カウンタポイズ（４１０）、及びバルーン（４１２）から成る。

【0056】

第１電界放射器（４０６）は、第１電界放射器（４０６）を電気的に延長する、正方形パッチ（４１４）に付けられる。正方形パッチ（４１４）は、磁気ループ（４０２）に直接繋がれる。正方形パッチ（４１４）の次元は、電界放射器（４０６）がどのようにして合わせられるかに基づいて、調整することができる。アンテナ（４００）はまた、アンテナが適用される基板の裏面に置かれるパッチ（４１６）を後ろに含む。特に、後部パッチ（４１６）は、磁気ループ（４０２）の左側の全長に及ぶ。後部パッチ（４１６）は、第１電界放射器（４０４）に沿って、及び第２電界放射器（４０６）と位相を異にして、垂直に放射する。後部パッチ（４１６）は、磁気ループに電気的に接続されず、そのため、それは寄生性電界放射器である。故に、アンテナ（４００）は、電界放射器として作動する２つの垂直要素、及び第１電界放射器として作動する１つのみの水平要素を有する、円偏光ＣＰＬアンテナの例である。他の実施形態は、共に作動する垂直要素の多くの異なる組み合わせ、及び共に作動する水平要素の多くの異なる組み合わせを含み、それら垂直要素及び水平要素が本明細書に記載されるように位相を異にする限り、アンテナは円偏光である。

【0057】

アンテナ（４００）は、第１スタブ（４１８）と第２スタブ（４２０）を更に含む。２つの遅延スタブ（４１８）と（４２０）は、ほぼ長方形である。遅延スタブ（４１８）と（４２０）は、第１電界放射器（４０４）と第２電界放射器（４０６）の間の遅延を調整するために使用される。図４は、磁気ループ（４０２）へ突き出る２つの遅延スタブ（４１８）と（４２０）を示す一方で、代替的に、２つの遅延スタブ（４１８）と（４２０）は、２つの遅延スタブ（４１８）と（４２０）が磁気ループ（４０２）から突き出るように配置することが出来る。

【0058】

図５は、両側の、４０２ＭＨｚの、自給型、円偏光ＣＰＬアンテナ（５００）の別の実施形態を示す。ここまで示された他のアンテナとは対照的に、アンテナ（５００）は、磁気ループ（５０２）及びほんの１つの電界放射器（５０４）から成る。第２電界放射器を使用するのではなく、アンテナ（５００）は、寄生性の垂直の電界放射器として、アンテナ（５００）の後ろの大きな金属後部パッチ（５０６）を使用する。後部パッチ（５０６）は、ほぼ長方形の、切断部分（５０８）を有し、それは、電界放射器（５０４）と後部パッチ（５０６）の間の容量結合を少なくするため、後部パッチ（５０６）から切られた。切断部分（５０８）は、後部パッチ（５０６）によって放射される放射パターンに影響しない。アンテナ（５００）はまた、転移経路（５１０）、カウンタポイズ（５１２）、及びバルーン（５１４）を含む。

【0059】

特に、アンテナ（５００）は、電界放射器（５０４）と後部パッチ（５０６）の間の遅延を調整するため、遅延ループ、遅延スタブ、及び金属パッチの組み合わせの使用を示す。遅延ループ（５１６）は放射せず、第１電界放射器（５０４）と後部パッチ（５０６）の間の遅延を調整するために使用される。遅延ループ（５１６）はまた、ある角度にて切断される角を有する。上述のように、ある角度で角を切ることは、角の周囲の電流の流れを改善することが出来る。

【0060】

アンテナ（５００）はまた、磁気ループ（５０２）に直接繋がれる金属パッチ（５１８）、及び磁気ループ（５０２）に直接繋がれる、より小さな遅延スタブ（５２０）を含む。金属パッチ（５１８）と遅延スタブ（５２０）の両方は、電界放射器（５０４）と後部パッチ（５０６）の間の遅延を合わせるのを助け、垂直の放射器として作動する。金属パッチ（５１８）は、金属パッチ（５１８）と遅延ループ（５１６）の間の容量結合を少なくするため、その左下に切断される角を有する。

【0061】

後部パッチ（５０６）は、たとえ寄生性であっても、電界放射器（５０４）に対して直交する方向に沿って位置付けられる。例えば、電界放射器（５０４）がある角度に配向され、電気的なトレースを介して磁気ループ（５０２）に繋げられると、その後、後部パッチ（５０６）は、電界放射器（５０４）と後部パッチ（５０６）の間の配向の差が、９０度であるように、配向しなければならない。

【0062】

図６は、両側の、４０２ＭＨｚの、自給型、円偏光ＣＰＬアンテナ（６００）の別の例を示す。アンテナ（６００）は、磁気ループ（６０２）、電界放射器（６０４）、電界放射器（６０４）に直交する第２の寄生性放射器として作動する後部パッチ（６０６）、転移経路（６０８）、カウンタポイズ（６１０）、及びバルーン（６１２）から成る。図６は、電界放射器（６０４）と後部パッチ（６０６）の間の遅延を調整するため、遅延スタブを使用するだけであるアンテナ（６００）の例である。後部パッチ（６０６）はアンテナ（６００）の裏面に位置付けられる。後部パッチ（６０６）は、磁気ループ（６０２）の左側の全長に広がる。後部パッチ（６０６）はより狭いため、図５の後部パッチ（５０６）の場合のように、後部パッチ（６０６）は切断される部分を有していない。

【0063】

アンテナ（６００）は、電界放射器（６０４）と後部パッチ（６０６）の間の遅延を調整するため、３つの遅延スタブを使用する。図６は、バルーン（６１２）の右に位置した大きな遅延スタブ（６１４）、磁気ループ（６０２）の右側に沿って、及び電界放射器（６０４）の前に位置付けられる中間遅延スタブ（６１６）、並びに、磁気ループ（６０２）の右側に沿うが、電界放射器（６０４）の後にも位置付けられる小さな遅延スタブ（６１８）を含む。

【0064】

上述のように、自給型の円偏光ＣＰＬアンテナは、２つの電界放射器の間又は電界放射器と第２電界放射器として作動する他の要素との間の遅延を調整するため、遅延ループのみ、遅延スタブのみ、又は遅延ループと遅延スタブの組み合わせを使用することができる。アンテナは、様々な大きさの１つ以上の遅延ループを使用することができる。加えて、遅延ループのいくつかは、遅延ループの角に沿った電流の流れを改善するために、ある角度で切断される角を有する。同様に、アンテナは、様々な大きさの１つ以上の遅延スタブを使用することができる。遅延スタブはまた、アンテナにおける他の要素との容量結合を少なくするため、従って形成される又は切られることがある。最終的に、遅延ループと遅延スタブの両方は、それらが磁気ループへと出るように、磁気ループの内部に物理的に位置付けることができる。代替的に、遅延ループと遅延スタブは、それらが磁気ループから突き出るように、磁気ループの外部に物理的に位置付けることができる。単一のアンテナはまた、磁気ループへと突き出る１つ以上の遅延ループ／スタブと、磁気ループから突き出る１つ以上の遅延ループ／スタブを組み合わせることができる。遅延ループは、様々な形状を有し得、ほぼ長方形形状のものからほぼ滑らかな曲線形状のものにまで及ぶ。

【0065】

図７は、両側の、４０２ＭＨｚの、自給型、円偏光ＣＰＬアンテナ（７００）の別の例を示す。アンテナ（７００）は、磁気ループ（７０２）、電界放射器（７０４）の真中に位置する小さなトレース（７０６）を有する電界放射器（７０４）、電界放射器（７０４）に直交する寄生性電界放射器として作動する後部パッチ７０８、転移経路（７１０）、カウンタポイズ（７１２）、及びバルーン（７１４）を含む。小さなトレース（７０２）は、電界放射器（７０４）に直交するように位置付けられ、インピーダンスチューニングのため電界放射器（７０４）を電気的に延長する目的を果たす。従って、電界放射器（７０４）を作り、且つ、これら２つの要素の間の容量結合を防ぐために後部パッチ（７０８）の一部を切り出さなければならないことより、電界放射器（７０４）に直交する小さなトレース（７０６）は、電界放射器を物理的に長くすることなく、電界放射器（７０４）を長くする。

【0066】

アンテナ（７００）は、ほぼ滑らかな曲線形状を有する遅延ループを使用するアンテナの例である。遅延ループ（７１６）は、ほぼ円弧状である。しかし、長方形の遅延ループの使用は、図７に示されるような円弧状のループの使用と比較して、アンテナ性能を増加させることが知られている。

【0067】

アンテナ（７００）はまた、ほぼ長方形の遅延スタブ（７１８）を含む。遅延ループ（７１６）と遅延スタブ（７１８）の両方は、電界放射器（７０４）と、第２電界放射器として作動する垂直な後部パッチ（７０８）の間の遅延を調整するために使用される。

【0068】

上述のアンテナの各実施形態において、磁気ループは全体として、第１誘導リアクタンスを有し、該第１誘導リアクタンスは、第１電界放射器の第１容量性リアクタンス、第１電界放射器と磁気ループの間の物理的配列の第２容量性リアクタンス、第２電界放射器の第３容量性リアクタンス、及び第２電界放射器と磁気ループの間の物理的配列の第４容量性リアクタンスなどの、アンテナの他の構成要素の組み合わさった容量性リアクタンスと一致しなければならない。同様に、他の要素は、適切な性能のためアンテナの全体にわたって一致する又は平衡を保たれなければならない誘導リアクタンス及び容量性リアクタンスを与え得ることが、理解されるべきである。

【0069】

図８Ａは、寄生性放射器を備えた両側（多層）のマルチバンドＣＰＬアンテナの実施形態を示す。アンテナ（８００）は、およそ５．０８ｃｍの長さ、およそ２．５４ｃｍの高さを有する。アンテナ（８００）は、頂面上に磁気ループトレース（８０２）を、底面上に寄生性電界放射器（８０４）（寄生性放射器）を含む。トレース（８０２）の磁気ループは十分な波長であるが、トレース（８０２）の代替的な実施形態は、異なる波長を有することがある。トレース（８０２）はまた、以下により完全に記載されるように、２つの更に異なる周波数で電界放射器として作動する。上述の他のＣＰＬアンテナのように、電界の各々は、磁気ループ（８０２）の磁界の各々に直交する。

【0070】

電界放射器（８０４）は、磁気ループ（８０２）に物理的に接続されず、且つそれにエネルギーを与えるものに共振するため、寄生性放射器と称される。共振素子は、エネルギーを吸収し、且つ吸収しているエネルギーにより１８０度位相の異なるエネルギーを再放射している要素である。要素がエネルギーによって絶えず励起される限り、要素におけるエネルギーは、吸収されるエネルギーの２倍まで確立される。要素が吸収しているエネルギーの２倍を放射するため、合計のエネルギーは、励起されるエネルギーのすべてにわたり３ｄｂより大きくならない場合がある。

【0071】

寄生性放射器（８０４）は電界を放射する。アンテナの本実施形態が、寄生性放射器（８０４）の存在のために、磁気ループ（８０２）によって作られる電界を有すること、また、寄生性放射器（８０４）と平行である磁気ループに沿った位置に位置付けられることが、重要である。加えて、磁気ループトレース（８０２）によって作られた電界はまた、寄生性放射器（８０４）によって放射された電界を有する位相にある必要がある。

【0072】

たとえ真っ直ぐな電界放射器（８０４）が最も高い効率及び利得をもたらすとしても、寄生性放射器（８０４）は、湾曲部又はＺ字型部（８０６）を含む。湾曲部（８０６）などの湾曲部が導入される場合は常に、電界放射器によって放射された電界の幾つかの取り消しがもたらされる。図８に示す実施形態において、湾曲部のない直線の電界放射器は、磁気ループの供給点又は駆動点（８０１）と、電界放射器との間の容量結合をもたらす。この容量結合は、次に、コンデンサーと平行した誘導子である磁気ループ（８０２）のために、磁気ループ（８０２）を共振回路とする。寄生性放射器（８０４）が所望の周波数を設定するために使用することができるように、寄生性放射器（８０４）を、磁気ループ（８０２）というよりむしろ共振素子とすることが望ましい。

【0073】

図８に記載の寄生性放射器（８０４）は、磁気ループ（８０２）の内部に置かれる。代替の実施形態において、寄生性放射器（８０４）は、寄生性放射器（８０４）の半分より多くが、磁気ループ（８０２）の内部上にあるように置くことができる。後部平面又は底層に沿って、寄生性放射器（８０４）を動かすと、磁気ループ（８０２）の中心に近づくにつれ、寄生性放射器（８０４）の電気的長さは減少する。反対に、寄生性放射器（８０４）を動かすと、磁気ループ（８０２）の端に近づくにつれ、寄生性放射器（８０４）の電気的長さは増加する。

【0074】

磁気ループ（８０２）のトレースは、１つ以上の横断面及び１つ以上の縦断面へと湾曲している。図８に示される磁気ループトレース（８０２）は対称的であり、トレースの右半分はトレースの左半分と同じである。しかし、トレース（８０２）は、磁気ループトレース（８０２）が、様々な周波数で電界を放射する様々な横断面及び縦断面を形成するために配置する及び折り重ねることができる、多くの方法の特定の実施形態だけである。代替的な実施形態において、アンテナは、非対称的な磁気ループトレースを使用することができ、トレースの右半分は、トレースの左半分のパターンと異なるパターンに折り重ねられる。

【0075】

容易な理解のため、磁気ループトレース（８０２）は、駆動点（８０１）から出発する磁気ループトレースの右半分を参照して、更に説明される。磁気ループトレース（８０２）は、第１電界を放射する第１横断面（８０８）から成る。第１横断面（８０８）は、第１横断面（８０８）を補強する第１縦断面（８１０）に対してほぼ９０度の角度で湾曲する。第１縦断面（８１０）は、第２電界を放射する第２横断面（８１４）に対してほぼ９０度の角度で湾曲する。第２横断面（８１４）は、磁気ループ（８０２）の左半分にある対応する第２縦断面を容量的に取り消す、第２縦断面（８１６）に対してほぼ９０度の角度で湾曲する。第２縦断面（８１６）は、第３電界を放射する第３横断面（８１８）に対してほぼ９０度の角度で湾曲する。最後に、磁気ループトレース（８０２）の頂部トレース（８２０）は、第１横断面（８０８）と同位相で放射し、頂部トレース（８２０）と第１横断面（８０８）の両方は、寄生性放射器（８０４）によって補強される。

【0076】

電界を放射する磁気ループトレースの様々な横断面は、電界を多かれ少なかれ付加的にするのに必要とされるように、周囲で動かすことができる。アンテナ（８００）は、第１縦断面（８１０）に静電容量を加えるアンテナ（８００）の後部平面上に容量性パッチ（８１２）を更に含む。特に、容量性パッチ（８１２）は、アンテナ（８００）によって作られる１つ以上の電界が、互いにより同位相で、結果的に付加的であり負であることを可能にする。故に、容量性パッチ（８１２）は、アンテナのチューニング、特に、アンテナによって作られる電界のチューニングの方法の例である。

【0077】

容量性パッチ（８１２）が、適切に合わせられるためにアンテナ（８００）に必要ではないことを、理解されたい。１つの実施形態は、アンテナの性能を合わせるために容量性パッチ（８１２）を使用することができる一方で、容量性パッチ（８１２）を加える利点も、磁気ループトレースの調整により達成することができる。磁気ループトレースは、頂部トレース（８２０）の大きさを増加又は減少させることにより、磁気ループトレースの全幅を増加又は減少させることにより、磁気ループの１つ以上のセクションを全体の磁気ループトレース（８０２）よりも広く又は狭くすることにより、磁気ループトレース（８０２）における湾曲部の位置を調整することにより、調整することが出来る。同様に、アンテナ（８００）の実施形態は、アンテナ性能を合わせるために磁気ループトレース（８０２）のセクションに対して様々な場所に位置付けられる、２以上の容量性パッチを使用することができる。

【0078】

代替の実施形態において、第１横断面（８０８）が、波長の倍数である異なる長さを有することができたとしても、磁気ループトレース（８０２）の第１横断面（８０８）は、４分の１波長である。磁気ループトレース（８０２）の第１縦断面（８１０）は、補強のためのものであり、４分の１波形のモノポールの端部に位置するコンデンサーとして作動する。上述のように、容量性同調パッチ（８１２）は、磁気ループトレース（８０２）の第１縦断面（８１０）の静電容量を調整し、第１横断面（８０８）によって配置された波長を結果的に短くする。磁気ループトレース（８０２）の第２横断面（８１４）は、第２周波数帯域の放射に加えて、第１縦断面（８１０）によって加えられた静電容量を取り消す。

【0079】

アンテナ（８００）において、磁気ループトレース（８０２）の横断面によって作られる電界に直交するため、容量性パッチ（８１２）は、電界放射器として作動しない。寄生性放射器（８０４）は、磁気ループトレース（８０２）の横断面と同じ平面に沿って一列にされ、結果的に、容量性パッチとしてではなく非励振素子として作動する。寄生性放射器（８０４）によって再放射されたエネルギーは、磁気ループトレース（８０２）の横断面によって作られる電界と平行である。

【0080】

寄生性放射器（８０４）の長さは、寄生性放射器（８０４）によって放射されることが所望される共振振動数に基づいて設定される。周波数は対数であることも理解されるべきである。それ故、周波数が２倍となるため、通路減衰と性能に６ｄＢの損失がある。アンテナ（８００）を効率的に操作するため、寄生性放射器（８０４）の長さは、最低周波数にあるアンテナ（８０８）の効率に３ｄＢを加えるアンテナ（８００）によって作られるべき、最低周波数に設定される。代替の実施形態において、寄生性放射器（８０２）の長さは、所望のアンテナ性能の調整に基づいてアンテナ（８００）によって作られる、多くの周波数中の特定の周波数に設定することができる。

【0081】

アンテナ（８００）は、７００ＭＨｚ、１２００ＭＨｚ、及び１７００ＭＨｚ乃至２１００ＭＨｚで作動する。磁気ループトレース（８０２）の頂部トレース（８２０）と組み合わせられ、且つ寄生性放射器（８０４）によって補強される、磁気ループトレース（８０２）（ＹＡＧＩ要素である）の第１横断面（８０８）は、７００ＭＨｚの周波数帯域を作り出す。第３横断面（８１８）は、１２００ＭＨｚの周波数帯域を作る。第２横断面（８１４）は、１７００ＭＨｚ乃至２１００ＭＨｚの周波数帯域を作る。第２横断面（８１４）は、アンテナ（８００）の後部平面上の一体型コンデンサー（８１２）のため、１７００ＭＨｚ乃至２１００ＭＨｚの間の範囲を作ることができる。磁気ループ（８０２）の外部の長方形の外形全体は、７００ＭＨｚの周波数帯域のための磁性成分である。アンテナの実施形態（８００）から認識することができるように、様々な周波数帯域を作るセクションは、磁気ループ（８０２）において特定の順になる必要はない。

【0082】

上述のように、アンテナ（８００）において、磁気ループトレース（８０２）の部分は、磁気ループトレース（８０２）の全長を十分な波長にするために取り消される。磁気ループトレース（８０２）の形状は、アンテナに様々な周波数を作らせることを可能にするが、磁気ループトレース（８０２）の横断面及び縦断面をもたらす様々な湾曲部を作ることを可能にし、１より多くの波長の長さを有する磁気ループが使用される。例えば、第２縦断面（８１６）は互いに取り消される。このことは、たとえ磁気ループトレース（８０２）の物理的な長さが１つの波長より長い又は短くても、磁気ループトレース（８０２）が、その電気的長さが１つの波長であるかのように作動することを可能にする。

【0083】

磁気ループトレース（８０２）の湾曲部は、磁気ループトレース（８０２）の様々な点の取り消し及び補強の使用に加えて、単一の磁気ループトレース（８０２）が様々な次元の複数の磁気ループとして作動することを可能にする。図８Ｂに示されるように、第１磁気ループ（８３０）は、第１横断面（８０８）、第１縦断面（８１０）、及び第２横断面（８１４）によって形成される。第２磁気ループは、磁気ループの全トレース（８０２）によって形成される。最後に、第３磁気ループ（８３２）及び第４磁気ループ（８３４）は、第２横断面（８１４）、第２縦断面（８１６）、及び第３横断面（８１８）によって形成される。しかし、第３磁気ループ（８３２）及び第４磁気ループ（８３４）は、これらの磁気ループの間隔と配置が、互いにこれら２つの磁気ループの取り消しをもたらすため、任意の利得又は効率を作らない。磁気ループトレース（８０２）が、高電圧の様々なノード、及び、多帯域アンテナが作られるべき特定の周波数で付加される磁気ループを通じて流れる高電流の様々なノードを可能にするような形態で湾曲することが、更に理解されるべきである。

【0084】

代替的な実施形態は、寄生性放射器のない多数の周波数帯域を作ることができるＣＰＬアンテナを含む。これは、少なくとも１つの電界放射器を有することにより、磁気ループ内に位置されること、第１周波数帯域を作ること、及び磁気ループの様々な部分を有することにより、電界放射器と組み合わせて又はそれから独立して、追加の周波数帯域を作る様々な周波数で、達成される。図９Ａは、２．４／５．８ＧＨｚの多周波帯域のＣＰＬアンテナ（９００）の実施形態を示す。アンテナ（９００）は、およそ１センチメートルの幅、およそ１．７センチメートルの長さを有するアンテナの例である。アンテナ（９００）は、磁気ループ（９０２）、及び磁気ループ（９０２）の内部に置かれた電界放射器（９０４）を含む。電界放射器（９０４）は、アンテナ（９００）の第１帯域（２．４ＧＨｚ）を作るために使用される。電界放射器（９０４）は、曲がりくねったトレース（９０６）を介して磁気ループ（９０２）に繋がれる。トレース（９０６）は、それが、１８０度又は２７０度の位相点、或いは磁気ループ９０２を通って流れる電流が反射する最小にある磁気ループ（９０２）に沿った点で、代替的に繋がれたとしても、９０度の位相点で電界放射器（９０４）に繋がる。電界放射器（９０４）も、アンテナ設計又はアンテナに必要な次元に依存して、磁気ループ（９０２）に直接繋ぐことができる。例えば、アンテナ（９００）において、電界放射器が磁気ループ（９０２）の頂部に繋がれるため、磁気ループ（９０２）に電界放射器（９０４）を直接繋ぐのは難しい；従って、トレース（９０６）は必要となるが、異なる設計は、電界放射器が磁気ループ（９０２）の側部に繋がれることを可能にする。

【0085】

アンテナ（９００）において、磁気ループの一部は、モノポール（９１４）を作成する湾曲部（９１０）にて、ほぼ階段状の様式で湾曲される。具体的に、湾曲部（９１０）の後ろの磁気ループの一部（９１６）は、モノポール（９１４）を共振にもたらすために容量的にロードされる。モノポール（９１４）は、アンテナ（９００）のより高い周波数帯域５．８ＧＨｚを作る。

【0086】

電界放射器（９０４）は、ほぼ長方形である。電界放射器（９０４）の右下角（９０８）は、電界放射器（９０４）の右下角（９０８）と、湾曲部（９１０）（特に、電界放射器（９０４）に最も近い湾曲部（９１０）の角（９１２））の間の容量結合を少なくする角度で切られる。電界放射器（９０４）の角の切断は随意のものであり、所望のアンテナ性能及び他のアンテナ必要条件に依存する、様々な実施形態において使用することができる。代替的な実施形態において、電界放射器（９０４）の１つ以上の角は、湾曲部（９１０）又はモノポール（９１４）がない磁気ループの一部を含む、磁気ループの１つ以上の一部と繋がれる容量結合を少なくする角度で切ることができる。

【0087】

ある角度で電界放射器（９０４）の角を切ることは、電界放射器（９０４）のパターン及び共振振動数を変える。図９Ａに示される実施形態において、より高いバンド周波数で効率を最大限にすることが望ましい。故に、ある角度で電界放射器の角を切ることが、その性能に影響を及ぼすとしても、これは、より高い周波数帯域の湾曲部に容量的に繋がれた電界放射器の角を有することが好ましかった。

【0088】

電気的なトレース（９０６）は、曲線の代わりに直線であるなどの他の方法で形成することができる。電気的なトレース（９０６）はまた、図９Ａに示されるように、柔らかく優美な曲線で形成され、又は、電気的なトレース（９０６）における湾曲部の数を最小化するように形成され得る。加えて、電気トレース（９０６）は、電気トレースのインダクタンスが、アンテナの様々な要素と一部の全体的な静電容量リアクタンスと、アンテナの様々な要素と一部によって作られる全体的な誘導リアクタンスとを一致させるため、その厚みを増加又は減少させることにより、変えることができる。電気的なトレース（９０６）はまた、電界放射器（９０４）に電気的長さを加える。

【0089】

図９Ｂは、アンテナ（９００）に関する反射減衰量のダイアグラムを示す。反射減衰量のダイアグラムは、低周波数帯に関連する第１ディップ（９２０）、及び高周波数帯に関連する第２ディップ（９２２）を示す。反射減衰量のダイアグラムは、アンテナ（９００）によって放射され、且つアンテナから送信器まで戻らなかったエネルギーを示す。故に、アンテナ（２．４ＧＨｚ及び５．８ＧＨｚ）の２つの周波数帯域には、２つの対応する反射減衰量ディップ（９２０）と（９２２）が存在する。

【0090】

加えて、反射減衰量における２つのディップは、互いに独立して動かすことができる。故に、２つの周波数帯域は、それらが独立した共振であるよう、独立して調整することができる。多帯域アンテナの実施形態は、アンテナ性能から寄生効果を防止することなく、調和的に関連づけられない周波数を作ることができる。アンテナ（９００）は、単一の供給点を有するが、調和的に関連づけられない２つ以上の周波数帯域を作ることができることも、理解されたい。

【0091】

上述のように、周波数帯域は独立して調整することができる。例えば、電界放射器（９０４）は、その幅又はその高さの変更により調整することができ、これらの変化は、湾曲部（９１０）に関連する周波数帯域に影響しない。湾曲部（９１０）からのモノポール（９１４）は、モノポールに隣接している直角を左又は右に調整することにより、周波数を調整することができる。モノポールに隣接している直角を右に動かすことは、より長いモノポールをもたらし、その結果、モノポール（９１４）によって放射されている低周波数をもたらす。他方、モノポールに隣接している直角を左に動かすことは、より短いモノポールをもたらし、その結果、モノポール（９１４）によって放射されている高周波数をもたらす。前述のように、より短いモノポールを有することは、周波数が高い、より小さな波長をもたらす。反対に、より長いモノポールを有することは、周波数が低い、より長い波長をもたらす。

【0092】

ダイポールの半分が消えるため（その逆は、図１０に示される）、湾曲部（９１０）の電界放射器（９０４）及びモノポール（９１４）は、モノポールである。他の半分がモノポールのためのカウンタポイズであれば、それはダイポールである。アンテナ（９００）において、湾曲部（９１０）のモノポール（９１４）は、カウンタポイズにかかり、カウンタポイズは、磁気ループの反対側にある。

【0093】

図１０は、アンテナの５．８ＧＨｚ帯を作るためにダイポールを使用する、２．４／５．８ＧＨｚのアンテナ（１０００）のまた別の実施形態を示す。アンテナ（１０００）は、磁気ループ（１００２）と、曲がりくねったトレース（１００６）を介して磁気ループ（１００２）に繋がれた電界放射器（１００４）で構成される。電界放射器（１００４）は、ほぼ長方形であるが、その右下角、又は他の角は、ある角度で切断される。故に、これは、アンテナの実施形態が、アンテナの他の要素との容量結合を少なくする角度で切断される角を備えた電界放射器を有する、又は有し得ないことを示すことを意味する。

【0094】

一般に、アンテナの要素が特定の様式で配列される場合、その後、アンテナは、互いに接近している要素間の容量結合を少なくするために、１つ以上の要素の角を切断することにより合わせることができる。しかし、電界放射器の表面領域の合計は、効率に影響を及ぼす。故に、電界放射器の角の切断は、アンテナの効率を低下させる。第２直角は、磁気ループの大きさに影響を及ぼす。反射する最小にある電流点は、結果として同様に移動する。

【0095】

アンテナ（１０００）は、第１湾曲部（１００８）、及び、第２階段状湾曲部（１０１０）により湾曲する部分を含み、第１階段状湾曲部（１００８）は、第２湾曲部（１０１０）にほぼ対称的である。第１の４分の１波長次元（１０１２）は、第２の４分の１波長次元（１０１４）と共に、ダイポールを形成する。モノポール上でのダイポールの使用は、所望される放射角と、必要とされるインピーダンス帯域幅に基づく。

【0096】

図１１Ａは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）アンテナ（１１００）の実施形態を示す。ＬＴＥアンテナ（１１００）は、６９８ＭＨｚ−７９８ＭＨｚの第１周波数範囲、８２４ＭＨｚ−８９４ＭＨｚの第２周波数範囲、８８０ＭＨｚ−９６０ＭＨｚの第３周波数範囲、１７１０ＭＨｚ−１８８０ＭＨｚの第４周波数範囲、１８５０ＭＨｚ−１９９０ＭＨｚの第５周波数範囲、及び１９２０ＭＨｚ−２１７０ＭＨｚの第６周波数範囲を包含する。アンテナ（１１００）は、およそ７．４４センチメートルの長さ、およそ１センチメートルの高さを有する。アンテナ（１１００）は、図１１Ａに示される頂部平面、及び図１１Ｂに示される後部平面で構成される。

【0097】

アンテナ（１１００）は、単一の供給点（１１０２）で構成される。磁気ループ（１１０４）は、電界放射器として作動する、モノポール（１１０６）を形成するために湾曲する。モノポール（１１０６）は、１８００ＭＨｚの周波数のための放射器である。しかし、モノポール（１１０６）によって作られる電界と平行な電界を放射する、アンテナ（１１００）の他の要素は、モノポール（１１０６）によって放射された電界の利得及び効率を改善する。故に、最も高い振幅を有する電界はモノポール（１１０６）によって放射され、一方でアンテナ（１１００）の他の要素は、モノポール（１１０６）より低い振幅を有する電界を放射する。

【0098】

中心放射器（１１１０）は、９１５ＭＨｚの周波数帯域で最も大きな振幅を有する電界を放射するモノポールである。中心放射器（１１１０）は、曲がりくねったトレース（１１１２）を介して９０／２７０度の位置で磁気ループ（１１０４）に繋がれる。代替的に、中心放射器（１１１０）は、反射する最小にある電流点で、磁気ループ（１１０４）に繋ぐことができる。９１５ＭＨｚの周波数帯域で、磁気ループの左下部分などのアンテナの要素は、アース平面に繋がれ、最も高い振幅を有する電界の利得及び効率に加える平行の電界を結果として放射する。

【0099】

アンテナの広帯域の特性は、８５０ＭＨｚの周波数帯域が、中心放射器（１１１０）によって放射されることを可能にする。磁気ループ（１１０４）のＬ字型部分（１１１４）（破線で表示される）は、８５０ＭＨｚの周波数帯域をもたらす、広帯域の特性を可能にする。Ｌ字型部分（１１１４）は、低い中心放射器（１１１６）と組み合わされる磁気ループ（１１０４）の右翼の右側で構成されます。具体的には、磁気ループ（１１０４）のＬ字型部分（１１１４）が中心放射器（１１１０）に容量的に繋がれる場合、８５０ＭＨｚの周波数帯域が放射される。故に、Ｌ字型部分（１１１４）は、中心放射器（１１１０）に静電容量を加える。

【0100】

アンテナ（１１００）の他の部分はまた、様々な周波数帯域のためアンテナ（１１００）の効率を最大限にするのを助ける。例えば、磁気ループ（１１０４）の左下側面（１１１８）はまた、１８００ＭＨｚの周波数帯域にわたり放射する。加えて、モノポール（１１０６）を作る湾曲部の左上角、及び低い中心放射器（１１１６）の右部分はまた、１８００ＭＨｚの周波数帯域にわたり放射する。中心放射器（１１１０）の左上角及び磁気ループ（１１０４）の左下側面（１１１８）はまた、１８００ＭＨｚの周波数帯域にわたり放射し、特にこの帯域で利得効率を増加させることもある。アンテナの１つ以上の要素が、平行及び位相で放射する場合、それぞれの利得は付加的であり、アンテナの全体の放射効率を増加させる。実施形態は、本明細書に記載されるような特異的な方法で放射される要素を有することに限定されないことを、理解されたい。上述のように、アンテナの設計の変化は、様々な強度で放射する、異なるアンテナ素子をもたらし得る。例えば、中心放射器（１１１０）の幅を少なくすることは、１８００ＭＨｚの周波数帯域のために放射しないが、代わりにより劣った強度で放射する中心放射器をもたらし得る。

【0101】

第１モノポール（１１０６）及び磁気ループ（１１０４）の左下側面（１１１８）は、１９００ＭＨｚの周波数帯域にわたる主な放射素子である。上述のように、アンテナ（１１００）の配置は、アンテナ（１１００）の様々な要素が、様々な周波数帯域で放射し、故に、様々な周波数帯域にわたる全放射効率を改善することを可能にする。特にこの実施形態において、中心放射器の左上角、低い放射器の右部分、及び中心放射器と磁気ループの頂部の間の場所（ｐｌａｃｅ）はまた、１９００ＭＨｚの周波数帯域にわたって放射する。

【0102】

低周波数にて、アンテナは、放射のための適用アース平面を利用し、効率と利得を改善する、不平衡モードで作動し得る。モノポール（１１０６）は、１８００ＭＨｚの周波数帯域を占める、主要な放射要素である。２１００ＭＨｚの周波数帯域にわたり、主な放射素子は、磁気ループ（１１０４）の左下側面（１１１８）、第１モノポール（１１０６）の下半分、低い電界放射器（１１１６）の右部分、中心放射器（１１１０）の左部分、及び中心放射器（１１１０）と磁気ループ（１１０４）の頂部の間の空間である。７５０ＭＨｚの周波数帯域にわたり、主な放射素子は、低い電界放射器（１１１６）及び中心放射器（１１１０）の下半分である。最低の電界放射器（１１１６）は、中心放射器（１１１０）の下半分より高い強度で放射する。８５０ＭＨｚの周波数帯域にわたり、主な放射素子は、低い電界放射器（１１１６）及び中心放射器（１１１０）である。９１５ＭＨｚの周波数帯域にわたり、主な放射素子は、低い電界放射器（１１１６）及び中心放射器（１１１０）である。

【0103】

図１１Ｂは、アンテナ（１１００）の第２層を示す。アンテナ（１１００）は、一体型コンデンサー（１１５０）を含む。一体型コンデンサー（１１５０）は、磁気ループ（１１０４）の左下部分（１１１４）上の、磁気ループの狭いトレースを占めるように静電容量を加える。一体型コンデンサー（１１５０）の次元は、アンテナ（１１００）の全体的な静電容量を合わせるのに必要とされるように、増加又は減少する場合がある。

【0104】

多帯域アンテナの実施形態は、磁気ループの左側の左部分、及びプラスチック構成要素又は幾つかの他の構成要素の周りに包まれる磁気ループの右側の右部分を有する、可撓性回路基板などの半剛性又は非剛性基板材料の上で実行できることを、理解されたい。

【0105】

実施形態は、片側多帯域アンテナに向けられ、該アンテナは、平面上に位置し且つ磁界を作るように構成される磁気ループを含み、該磁気ループは、少なくとも第１セクションと第２セクションを含み、ここで、磁気ループは、多帯域アンテナの誘導リアクタンスの合計に加える第１誘導リアクタンスを有し；前記アンテナは、磁気ループのほぼ階段状の湾曲部によって形成されるモノポールを含み、該モノポールは、第１周波数帯域で磁界に直交するように第１電界を放射するよう構成され；及び、前記アンテナは、平面上及び磁気ループ内に位置する電界放射器を含み、該電界放射器は、磁気ループに繋げられ、且つ磁界に直交するように第２周波数帯域で第２電界を放射するよう構成され、ここで、電界放射器は、多帯域アンテナの容量性リアクタンスの合計に加える第１容量性リアクタンスを有し、ここで、電界放射器と磁気ループの間の物理的な配列は、容量性リアクタンスの合計に加える第２容量性リアクタンスをもたらし、及び、ここで、誘導リアクタンスの合計は、容量性リアクタンスの合計とほぼ一致する。

【0106】

また別の実施形態は、多層平面多帯域アンテナに向けられ、該アンテナは、第１平面上に位置し且つ磁界を作るように構成される磁気ループを含み、該磁気ループは、第１セクションと第２セクションを含み、ここで、磁気ループは、多帯域アンテナの誘導リアクタンスの合計に加える第１誘導リアクタンスを有し；前記アンテナは、磁気ループのほぼ階段状の部分によって形成されるモノポールを含み、該モノポールは、第１周波数帯域で磁界に直交するように第１電界を放射するよう構成され、ここで、磁気ループの１つ以上の他の部分は、第１周波数帯域でモノポールと同位相で共振し；及び、前記アンテナは、第１平面及び磁気ループ内に位置する電界放射器を含み、第１電界放射器は、磁気ループに繋がれ、第２周波数帯域で第２電界を放射するように構成され、ここで、電界放射器は、多帯域アンテナの容量性リアクタンスの合計に加える第１容量性リアクタンスを有し、ここで、電界放射器と磁気ループの間の物理的な配列は、容量性リアクタンスの合計に加える第２容量性リアクタンスをもたらし、ここで、磁気ループの１つ以上の第２セクションは、第２周波数帯域で電界放射器と同位相で共振し、及び、ここで、誘導リアクタンスの合計は、容量性リアクタンスの合計とほぼ一致する。

【0107】

また別の実施形態は、多層平面多帯域アンテナに向けられ、該アンテナは、第１の平面に置かれ且つ磁界を作るように構成される磁気ループを含み、該磁気ループは、２つ以上の横断面と２つ以上の縦断面の間で、ほぼ９０度で形成される、２つ以上の横断面と２つ以上の縦断面を形成し、２つ以上の横断面の中の第１横断面は、低周波数帯域で第１電界を放射し、２以上の横断面の中の第２横断面は、高周波帯域で第２電界を放射し、ここで、磁気ループは、多帯域アンテナの誘導リアクタンスの合計を加える第１誘導リアクタンスを有し；及び、前記アンテナは、第１平面の下の第２平面に位置する寄生性電界放射器を含み、寄生性電界放射器の少なくとも半分は、位置が第１平面にある場合に、磁気ループ内に電界放射器を置く位置にて第２平面上に位置し、寄生性電界放射器は、磁気ループに繋がれず、寄生性電界放射器は、第１電界を補強し且つ磁界に直交するように低周波数帯域で第３の電界を放射するよう構成され、ここで、寄生性電界放射器は、多帯域アンテナの容量性リアクタンスの合計を加える第１の容量性リアクタンスを有し、ここで、電界放射器と磁気ループの間の物理的配列は、容量性リアクタンスの合計を加える第２容量性リアクタンスをもたらし、及び、ここで、誘導リアクタンスの合計は、容量性リアクタンスの合計とほぼ一致する。

【0108】

本明細書に記載されるアンテナの実施形態において、誘導リアクタンスの合計は、容量性リアクタンスの合計と一致し、アンテナの様々な要素は誘導リアクタンスの合計に寄与し、他の要素は、アンテナの容量性リアクタンスの合計に寄与する。例えば、アンテナの磁気ループは、誘導リアクタンスの合計に加える誘導リアクタンスを有し、アンテナの電界放射器は、アンテナの容量性リアクタンスの合計に加える容量性リアクタンスを有する。磁気ループの誘導リアクタンス及び電界放射器の容量性リアクタンスが一致する場合、それは、電界放射器及び磁気ループが、同じ共振振動数で互いに生成し、強化していることを示唆する。

【0109】

本明細書に記載される実施形態はまた、より大きな磁気エネルギーを達成するため、且つ、電界放射器が所望の共振振動数にてアンテナの総合効率に対し付加的であることを可能にするために、連続的でないループ構造を使用する。特定の実施形態において、アンテナが２つ以上の電界放射器を有すると、少なくとも１つの電界放射器は、主な磁気ループと同じ周波数で動く。これは、アンテナの複合モードと称される。多帯域アンテナ（寄生性放射器を伴う及び伴わない）場合において、磁気ループの様々な部分が異なる周波数で作動するところで、主な磁気ループと同じ周波数で動く少なくとも１つの電界放射器が存在する。

【0110】

図１２は、２．４／５．８ＧＨｚの片側多帯域ＣＰＬアンテナ（１２００）の実施形態を示す。アンテナ（１２００）は、ほぼ長方形の磁気ループ（１２０２）及び電界放射器（１２０４）を含む。磁気ループ（１２０２）は、磁気ループ（１２０２）の２つの端点間のギャップ（１２０３）によって示されるように、不連続である。トレース（１２０６）は、磁気ループ（１２０２）に電界放射器（１２０４）を繋ぐ。トレース（１２０６）の誘導的な静電容量は、その長さ、幅を増加させることにより、又はその物理的形状を長方形から曲線状に変えることにより合わせることができる。トレースが任意の所望の形状を有する一方で、柔軟な曲線を備え、且つトレース（１２０６）における湾曲部の数を最小化する形状を有することは、アンテナ性能を最大限にする。電界放射器（１２０４）はまた、トレース（１２０６）なしで磁気ループ（１２０２）に直接繋ぐことができる。

【0111】

電界放射器（１２０４）は、２．４ＧＨｚの周波数帯域で共振する。ほぼ曲線状のトレース（１２０８）は、放射器（１２０４）の左側から下方に伸び、電気的長さを増加させ、且つ電界放射器（１２０４）の動作を合わせるための方法として使用される。具体的には、トレース（１２０８）の形状の変更は、所望の動作周波数に依存して、共振をより低い又はより高い周波数に変える。トレース（１２０８）は、トレース（１２０８）の長さを増加又は減少させることにより、トレース（１２０８）の幅を増加又は減少させることにより、或いはトレース（１２０８）の形状を変えることにより合わせることができる。電界放射器（１２０４）の電気的長さも、放射器（１２０４）の長さを増加又は減少させることにより、放射器（１２０４）の幅を増加又は減少させることにより、或いは放射器（１２０４）の形状を修正することにより合わせることができる。実施形態において、ほぼ曲線状のトレース（１２０８）は、磁気ループ（１２０２）に繋がれた放射器（１２０４）の側面に対向する放射器（１２０４）の側面から伸びる。アンテナ（１２００）において、トレース（１２０８）は、磁気ループ（１２０２）に繋がれた放射器（１２０４）の右側に対向する放射器（１２０４）の左側から伸びる。放射器（１２０４）の左側が磁気ループ（１２０２）の左側に繋がれると、その後、トレース（１２０８）は、放射器（１２０４）の右側から伸びる。放射器（１２０４）が磁気ループ（１２０２）の頂部側面に繋がれると、その後、トレース（１２０８）は、放射器（１２０４）の底部側面から伸び、放射器（１２０４）の底部側面は、ギャップ（１２０３）に面する側面である。本明細書に記載される実施形態において、トレースに関して曲線形状の使用は、場の取り消しを最小化する。

【0112】

図１２において破線で示された磁気ループの第１レッグ、ループ部（１２１０）は、５．８ＧＨｚの周波数帯域の共振モードを作成するように構成される。磁気ループ（１２０２）の右下部分（１２１０）は、磁気ループ（１２０２）から下方へ伸びる、ほぼ長方形のブリック（１２１２）を含む。ブリック（１２１２）は、磁気ループの第１レッグの静電容量及びインダクタンスを合わせる方法として使用される。磁気ループの第１レッグは、ブリック（１２１２）の幅と長さを変えることにより、又は、磁気ループ（１２０２）の第１レッグに沿ってブリック（１２１２）の位置を変更することにより、合わせることができる。

【0113】

図１３は、２．４／５．８ＧＨｚの片側多帯域ＣＰＬアンテナ（１３００）の代替的な実施形態を示す。アンテナ（１３００）は、ほぼ長方形の磁気ループ（１３０２）及び電界放射器（１３０４）を含む。磁気ループ（１３０２）はまた、磁気ループ（１３０２）の２つの端点間のギャップ（１３０３）から明らかなように、不連続である。トレース（１２０６）は、磁気ループ（１３０２）に電界放射器（１３０４）を繋ぐ。上述のように、トレース（１３０６）の誘導的な静電容量は、その長さ、幅、及び形状を変えることにより合わせることができる。

【0114】

電界放射器（１３０４）は、２．４ＧＨｚ帯域で共振する。電界放射器（１３０４）は、放射器（１３０４）の左側から下方へ伸びるトレース（１３０８）を含む。トレース（１３０８）は、ほぼ曲線状であり、トレース（１３０８）の一部は、トレース（１３０８）の遠位の一部分より大きな幅を有する放射器（１３０４）に隣接している。トレース（１３０８）は、共振をより低い又はより高い周波数に変えるために、電界放射器（１３０４）の電気的長さを合わせる方法として使用される。トレース（１３０８）は、放射器（１３０４）に近い部分の長さ、幅、及び形状を変えることにより合わせることができる。トレース（１３０８）はまた、トレース（１３０８）の遠位の部分の長さ、幅、及び形状を変えることにより合わせることができる。トレース（１３０８）はまた、様々な部分から成り、そこでは、第１部分は第２部分の幅より大きな幅を有し、第３部分の幅は第３部分の幅と異なる。トレース（１３０８）はまた、放射器（１３０４）に近い部分からトレース（１３０８）の遠位の部分まで直線的に次第に細くなり得る。全体的に、トレース（１３０８）の実際の形状は、図１２及び１３に示される形状と異なることがある。トレース（１３０８）の特定の形状は、インピーダンスマッチングのための方法として使用することができる。

【0115】

磁気ループ（１３０２）の第１レッグ（１３１０）は、５．８ＧＨｚの周波数帯域の共振モードを作成するように構成される。磁気ループ（１３０２）の右下部分（１３１０）は、アンテナ（１３００）の周波数及び帯域幅を合わせる方法として上方に伸びるブリック（１３１２）を含む。アンテナ（１３００）は、ブリック（１３１２）の長さ、幅、及び形状を変えることにより合わせることができる。アンテナ（１３００）はまた、磁気ループの第１レッグ（１３１０）に沿ってブリック（１３１２）の位置を変えることにより、又は、ブリック（１３１２）がどのようにして磁気ループから上方又は下方の何れかに伸びるかを変更することにより、合わせることができる。ブリック（１３１４）はインピーダンスマッチングに使用される。本明細書に記載の実施形態において、磁気ループの様々な部分に沿って位置する１つ以上のブリックは、インピーダンスマッチングを合わせる方法として使用することができる。ブリックの無い又は他のインピーダンスマッチング構成要素がある実施形態は、本発明の範囲及び精神の中にあることを、理解されたい。例えば、アンテナの１つ以上の構成要素の幾何学的配列はまた、ブリック又は他の形成した構成要素の使用により達成されるのと同じインピーダンスマッチングを達成するため、変わることがある。同様に、磁気ループの１つ以上の部分の幅は、インピーダンスを合わせるために変えることができる。

【0116】

本開示が好ましい実施形態及び様々な代案を示し且つ記載する一方、本明細書に記載される技術は、複数の付加的な使用及び適用を有することができることを理解されたい。従って、本発明は、そのような実施形態の原理の様々な実施形態及び適用を単に示すだけである本明細書に含まれる、単なる特定の記載及び様々な図面に限定されるべきではない。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】