特許 6537632 放射パターン間の干渉が低減されたアンテナシステムおよびアンテナモジュール

(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】6537632

(24)【登録日】2019年6月14日

(45)【発行日】2019年7月3日

(54)【発明の名称】放射パターン間の干渉が低減されたアンテナシステムおよびアンテナモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/28 20060101AFI20190625BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20190625BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20190625BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20190625BHJP

   H01Q 5/10 20150101ALI20190625BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20190625BHJP

【ＦＩ】

   H01Q21/28

   H01Q1/22 B

   H01Q1/32 Z

   H01Q13/08

   H01Q5/10

   H01Q1/52

【請求項の数】15

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-557939(P2017-557939)

(86)(22)【出願日】2016年5月6日

(65)【公表番号】特表2018-515042(P2018-515042A)

(43)【公表日】2018年6月7日

(86)【国際出願番号】EP2016060211

(87)【国際公開番号】WO2016180733

(87)【国際公開日】20161117

【審査請求日】2017年12月20日

(31)【優先権主張番号】15166990.0

(32)【優先日】2015年5月8日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】503168201

【氏名又は名称】ティーイー コネクティビティ ネーデルランド ビーヴイ

【氏名又は名称原語表記】ＴＥ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｎｅｄｅｒｌａｎｄ ＢＶ

(73)【特許権者】

【識別番号】501090342

【氏名又は名称】ティーイー コネクティビティ ジャーマニー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツンク

【氏名又は名称原語表記】ＴＥ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】ファン ヒルス，ヴェイナント

(72)【発明者】

【氏名】ファン ドンメレン，ルック

(72)【発明者】

【氏名】パン，シェンゲン

(72)【発明者】

【氏名】ルーシュ，クリスティアン

(72)【発明者】

【氏名】ヴィンケルマン，アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】フォルクマン，ダニエル

【審査官】 倉本 敦史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２４２３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１１２９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１８５９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４６６１７２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００５−０９４４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６８７３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１周波数帯域に適合する第１アンテナ素子（１１０）と、
前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合する第２アンテナ素子（１２０）とを備え、
前記第１アンテナ素子（１１０）は、
−少なくとも１つの平面放射要素（１１４）を含み、かつ前記第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている放射構造（１１２）と、
−少なくとも１つの平面導電性要素（１１８）を含み、かつ前記第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（１１６）と、を備え、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８）は、蛇行パターン状に配置され、一端部で前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）に電気的に接続され、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８）は、前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）の方向に略平行な方向に延び、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８）の電気的長さは、前記第２周波数帯域の周波数の波長の約４分の１に相当する、
アンテナシステム（１００）。

【請求項2】

第１周波数帯域に適合する第１アンテナ素子（２１０）と、
前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合する第２アンテナ素子（１２０）とを備え、
前記第１アンテナ素子（２１０）は、
−少なくとも１つの平面放射要素（１１４）を含み、かつ前記第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている放射構造（１１２）と、
−少なくとも１つの平面導電性要素（２１８）を含み、かつ前記第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（２１６）と、を備え、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（２１８）は、蛇行パターン状に配置され、両端部で前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）に電気的に接続されて、前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）と共に並列回路を形成するようになっており、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（２１８）は、前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）の方向に略平行な方向に延びる、
アンテナシステム（２００）。

【請求項3】

前記第２アンテナ素子（１２０）は、前記第１アンテナ素子（１１０、２１０）の近接場内に配置されている、
請求項１または２に記載のアンテナシステム（１００、２００）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（１１６、２１６）における前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）、および、前記放射構造における前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）は、いずれも同じ面または２つの略平行な面に配置されており、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）は、前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）にそれぞれ隣接する、または面するようになっている、
請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナシステム（１００、２００）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（１１６、２１６）における前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）は、前記放射構造の前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）の幅を覆うように形成され、および／または、
前記少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（１１６、２１６）における前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）は、前記放射構造の前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）と同じ幅を有するような寸法である、
請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナシステム（１００、２００）。

【請求項6】

前記少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（１１６、２１６）の前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）と前記放射構造の前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）とは、いずれも誘電基板の２つの反対面に設けられ、または、
前記少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造（１１６、２１６）の前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）と前記放射構造の前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４）とは、いずれも誘電基板の前記同じ面に設けられている、
請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナシステム（１００、２００）。

【請求項7】

前記第１アンテナ素子（１１０、２１０）の前記放射構造は、複数の前記平面放射要素（１１４）を備えており、
複数の前記平面放射要素（１１４）は、前記第２周波数帯域の周波数の波長の８分の３よりも小さいかまたは等しい電気的長さを各々有し、
前記第１アンテナ素子（１１０、２１０）は、前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）を各々含む複数の前記帯域消去フィルタ構造を備えており、
前記少なくとも１つの平面導電性要素（１１８、２１８）は、蛇行パターン状に配置され、かつ前記複数の平面放射要素のうちの異なる１つに電気的に接続されている、
請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナシステム（１００、２００）。

【請求項8】

第１周波数帯域に適合する第１アンテナ素子（５１０）と、
前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合する第２アンテナ素子（１２０）とを備え、
前記第１アンテナ素子（５１０）は、
少なくとも１つの平面放射要素（５１４）を含み、かつ前記第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている少なくとも１つの放射構造（５１２−１、５１２−２）と、
少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）を含み、かつ前記第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つのスリーブ構造（５１６）とを備え、
前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）は、一端部で前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）に電気的に接続され、
前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）は、前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）の方向に略平行な方向に延び、
前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）の電気的長さは、前記第２周波数帯域の周波数の波長の約４分の１に相当する、
アンテナシステム（５００）。

【請求項9】

前記第２アンテナ素子（１２０）は前記第１アンテナ素子（５１０）の近接場内に配置されている、
請求項８に記載のアンテナシステム（５００）。

【請求項10】

前記少なくとも１つのスリーブ構造（５１６）における前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）、および、前記少なくとも１つの放射構造（５１２−１、５１２−２）における前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）は、いずれも同じ面に配置されており、
前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）は、前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）にそれぞれ隣接するようになっている、
請求項８または９に記載のアンテナシステム（５００）。

【請求項11】

前記少なくとも１つのスリーブ構造（５１６）における前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）の各々は、前記少なくとも１つの放射構造の前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）に対して等距離に配置されている、
請求項８から１０のいずれか一項に記載のアンテナシステム（５００）。

【請求項12】

前記少なくとも１つのスリーブ構造（５１６）における前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）の各々と、前記少なくとも１つの放射構造における前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）との間に、少なくとも２つのスリットが設けられ、
前記少なくとも２つのスリットの各々は、前記少なくとも１つの放射構造（５１２−１、５１２−２）における前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）の先端から、前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）のうちの対応する１つの平面導電性要素と前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）との間の電気接続部まで、横方向に延びている、
請求項８から１１のいずれか一項に記載のアンテナシステム（５００）。

【請求項13】

前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）は、
前記第１周波数帯域の異なる周波数で放射するように各々構成されている、複数の相互接続された放射構造と、
前記第２周波数帯域の同じ周波数の電流を減衰させるように各々構成されている複数のスリーブ構造とを備え、
前記複数のスリーブ構造の各々は、少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）を備えており、
前記少なくとも２つの平面導電性要素（５１８−１、５１８−２）は、前記複数の放射構造のうちの異なる放射構造の前記少なくとも１つの平面放射要素（５１４）に電気的に接続されている、
請求項８から１２のいずれか一項に記載のアンテナシステム（５００）。

【請求項14】

前記少なくとも１つの平面放射要素（１１４、５１４）はマルチバンド平面逆Ｆアンテナ素子であり、および／または、
前記第２アンテナ素子（１２０）は角を切り取った矩形のパッチアンテナ素子である、
請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナシステム（１００、２００、５００）。

【請求項15】

車両屋根で使用するためのアンテナモジュールであって、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンテナシステム（１００、２００、５００）を備える、アンテナモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備え、アンテナ素子のうちの少なくとも１つの構成によりアンテナ素子の各々の放射パターン間の干渉を低減させることのできる、改良されたアンテナシステムに関する。さらに、本発明は、このアンテナシステムを組み込んでいるアンテナモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

本発明の文脈において、アンテナシステムは、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備えるアンテナ構成として理解すべきである。

【0003】

一般に、アンテナシステムは、１つのシステムで複数のアンテナ素子をグループ化することにより様々な構造上の利点をもたらすため、技術において広く検討されている。特に、アンテナシステムを単一の構造モジュールとして組み立てることにより、機械部品および電気部品を複数のアンテナ素子間で共有することができる。

【0004】

したがって、アンテナシステムにおいて、複数のアンテナ素子を同じハウジング内に配置し、そうすることによって同じハウジング、同じベースを共有し、同じＰＣＢ回路を共有し、かつ外部からアンテナシステム内の複数のアンテナ素子へ電気信号を送信し、複数のアンテナ素子から電気信号を受信するための同じ電気接続部を共有する。

【0005】

しかしながら、複数のアンテナ素子をアンテナシステムに配置することは、特に複数のアンテナ素子が互いに近接場に配置されるときに欠点を有する。この場合、複数のアンテナ素子は、特にそれぞれの放射パターンに関する相互干渉による影響を受ける。

【0006】

ＷＯ９８／２６４７１Ａ１において、アンテナシステムに周波数選択面を適用して、２つのアンテナ素子間の相互干渉による影響を低下させることが提案されている。より詳細には、提案されたアンテナシステムは第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備える。第１アンテナ素子は第１周波数範囲で伝送可能であり、第２アンテナ素子は第２周波数範囲、すなわち重ならない周波数範囲で伝送可能である。

【0007】

干渉による影響を低下させるために、アンテナシステムは、第１周波数範囲の無線周波数エネルギーを導通し、第２周波数範囲の無線周波数エネルギーを反射する周波数選択面をさらに備える。好ましくは、周波数選択面は、周波数選択面に作用する無線周波数信号に対して疑似帯域通過フィルタ特性または疑似帯域阻止フィルタ特性を示す反復金属化パターン構造を含む。

【0008】

さらに、米国特許第６，９１７，３４０（Ｂ２）号も、２つのアンテナ素子を備えるアンテナシステムに関する。結合およびしたがって干渉による影響を低下させるために、２つのアンテナ素子のうちの一方をセグメントに細分し、このセグメントは他方のアンテナ素子の波長の８分の３に相当する電気的長さを有する。

【0009】

さらに、一方のアンテナ素子のセグメントは電気リアクタンス回路を介して電気的に相互接続され、この電気リアクタンス回路は、他方のアンテナ素子の周波数範囲の十分に高いインピーダンスと、一方のアンテナ素子の周波数範囲の十分に低いインピーダンスとを有する。

【0010】

上記の手法は２つのアンテナ素子の放射パターンへの干渉を低減させることはできても、２つのアンテナ素子を備えるアンテナシステムの設計は、追加の部品の組込み、すなわち電気リアクタンス回路を組み込んだものの製造および配置を考慮すると、より複雑になる。

【0011】

特に、電気リアクタンス回路の設計およびそれぞれのアンテナ素子への配置は複雑であり、追加の開発ステップが必要である。さらに、電気リアクタンス回路の部品によってだけでなく、例えばアンテナ素子へのはんだ付け電気接続部によっても、容認できない変動が周波数特性に生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

これに関し、本発明の目的は、上記の欠点を克服して、例えば追加の組立てステップを回避する、改良されたアンテナシステムを提案することである。さらに、本発明の別の目的は、内部に含まれる複数のアンテナ素子の放射パターン間の干渉が低減したアンテナシステムを提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

第１の態様によれば、アンテナシステムは、第１アンテナ素子の近くに配置されている１つまたは複数の帯域消去フィルタ構造（band-stop filter structure）を備える。各フィルタ構造の一端部または両端部は、第１アンテナ素子に接続されている。フィルタ構造は、第１アンテナ素子が適合する第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させる。したがって、アンテナシステムの第１アンテナ素子により、第２アンテナ素子が適合する第２周波数帯域の周波数で干渉による影響を低減させることができる。したがって、第２アンテナの放射パターンに対する第１アンテナ素子の干渉を低減させることもできる。実施形態によれば、第１周波数帯域に適合する第１アンテナ素子と、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合する第２アンテナ素子とを備えるアンテナシステムが提案される。第１アンテナ素子は、少なくとも１つの平面放射要素を含み、かつ第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている放射構造を備える。第１アンテナ素子は、少なくとも１つの平面導電性要素を含み、かつ第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造をさらに備える。

【0014】

少なくとも１つの平面導電性要素は、蛇行パターン状に配置され、一端部で少なくとも１つの平面放射要素に電気的に接続される。さらに、少なくとも１つの平面導電性要素は、少なくとも１つの平面放射要素の方向に略平行な方向に延び、少なくとも１つの平面導電性要素は、第２周波数帯域の周波数の波長の約４分の１に相当する電気的長さを有する。

【0015】

別の実施形態によれば、第１周波数帯域に適合する第１アンテナ素子と、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合する第２アンテナ素子とを備えるアンテナシステムが提案される。第１アンテナ素子は、少なくとも１つの平面放射要素を含み、かつ第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている放射構造を備える。第１アンテナ素子は、少なくとも１つの平面導電性要素を含み、かつ第２周波数帯域の周波数で電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造をさらに備える。

【0016】

少なくとも１つの平面導電性要素は、蛇行パターン状に配置され、両端部で少なくとも１つの平面放射要素に電気的に接続されて、少なくとも１つの平面放射要素と共に並列回路を形成するようになっている。さらに、少なくとも１つの平面導電性要素は、少なくとも１つの平面放射要素の方向に略平行な方向に延び、少なくとも１つの平面導電性要素は、少なくとも１つの平面放射要素の電気的長さを第２周波数帯域の周波数の波長の２分の１だけ超える電気的長さを有する。

【0017】

アンテナシステムの実施形態によれば、第２アンテナ素子は第１アンテナ素子の近接場内に配置される。

【0018】

アンテナシステムの別の実施形態によれば、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造における少なくとも１つの平面導電性要素と、放射構造の少なくとも１つの平面放射要素とは、いずれも同じ面または２つの略平行な面に配置されて、少なくとも１つの平面導電性要素は少なくとも１つの平面放射要素にそれぞれ隣接するまたは面するようになっている。

【0019】

アンテナシステムのさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造における少なくとも１つの平面導電性要素は、放射構造の少なくとも１つの平面放射要素の幅を覆うように形成されている。

【0020】

アンテナシステムのさらに別の実施形態によれば、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造における少なくとも１つの平面導電性要素は、放射構造の少なくとも１つの平面放射要素と同じ幅を有するような寸法である。

【0021】

アンテナシステムのさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造における少なくとも１つの平面導電性要素と、放射構造の少なくとも１つの平面放射要素とは、いずれも誘電基板の２つの反対面に設けられている。

【0022】

アンテナシステムの別の実施形態によれば、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造における少なくとも１つの平面導電性要素と、放射構造の少なくとも１つの平面放射要素とは、いずれも誘電基板の同じ面に設けられている。

【0023】

アンテナシステムのさらなる実施形態によれば、第１アンテナ素子の放射構造は、第２周波数帯域の周波数の波長の８分の３よりも小さいかまたは等しい電気的長さを各々有する複数の平面放射要素を備え、第１アンテナ素子は、蛇行パターン状に配置され、かつ複数の平面放射要素のうちの異なる１つに電気的に接続されている少なくとも１つの平面導電性要素を各々含む複数の帯域消去フィルタ構造を備える。

【0024】

さらなる実施形態によれば、第１周波数帯域に適合する第１アンテナ素子と、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合する第２アンテナ素子とを備えるアンテナシステムが提案される。第１アンテナ素子は、少なくとも１つの平面放射要素を含み、かつ第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている少なくとも１つの放射構造を備える。第１アンテナ素子は、少なくとも２つの平面導電性要素を含み、かつ第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つのスリーブ構造をさらに備える。

【0025】

少なくとも２つの平面導電性要素は、一端部で少なくとも１つの平面放射要素に電気的に接続されている。さらに、少なくとも２つの平面導電性要素は、少なくとも１つの平面放射要素の方向に略平行な方向に延び、少なくとも２つの平面導電性要素は、第２周波数帯域の周波数の波長の約４分の１に相当する電気的長さを有する。

【0026】

アンテナシステムの実施形態によれば、第２アンテナ素子は第１アンテナ素子の近接場内に配置されている。

【0027】

アンテナシステムの別の実施形態によれば、少なくとも１つのスリーブ構造における少なくとも２つの平面導電性要素と、少なくとも１つの放射構造における少なくとも１つの平面放射要素とは、いずれも同じ面に配置されて、少なくとも２つの平面導電性要素は少なくとも１つの平面放射要素にそれぞれ隣接するようになっている。

【0028】

アンテナシステムのさらなる実施形態によれば、少なくとも１つのスリーブ構造における少なくとも２つの平面導電性要素の各々は、少なくとも１つの放射構造における少なくとも１つの平面放射要素に対して等距離に配置されている。

【0029】

アンテナシステムのさらに別の実施形態によれば、少なくとも１つのスリーブ構造における少なくとも２つの平面導電性要素の各々と少なくとも１つの放射構造における少なくとも１つの平面放射要素との間に少なくとも２つのスリットが設けられ、少なくとも２つのスリットの各々は、少なくとも１つの放射構造における少なくとも１つの平面放射要素の先端から、少なくとも２つの平面導電性要素のうちの対応する１つの平面導電性要素と少なくとも１つの平面放射要素との間の電気接続部まで、横方向に延びている。

【0030】

アンテナシステムのさらなる実施形態によれば、第１平面アンテナ素子は、第１周波数帯域の異なる周波数で放射するように各々構成されている、複数の相互接続された放射構造と、第２周波数帯域の同じ周波数の電流を減衰させるように各々構成されている複数のスリーブ構造とを備え、複数のスリーブ構造の各々は、複数の放射構造のうちの異なる放射構造における少なくとも１つの平面放射要素に電気的に接続されている少なくとも２つの平面導電性要素を備える。

【0031】

アンテナシステムの別の実施形態によれば、第１平面アンテナ素子はマルチバンド平面逆Ｆアンテナ素子である。

【0032】

アンテナシステムのさらなる実施形態によれば、第２アンテナ素子は角を切り取った矩形のパッチアンテナ素子である。

【0033】

さらに、車両屋根で使用するためのアンテナモジュールであって、前の実施形態のうちの１つによるアンテナシステムを備え、車両屋根は、第１の平面アンテナ素子および第２アンテナ素子に対するグランドプレーンを提供するアンテナモジュールが提案される。

【0034】

本発明のいくつかの実施形態を示すために、添付図面が明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成する。これらの図面は明細書と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。

【0035】

図面は、本発明を形成し使用することのできる方法の好ましい例および代替例を示すためのものにすぎず、本発明を図示し記載した実施形態のみに限定するものと解釈すべきではない。

【0036】

さらに、実施形態のいくつかの態様は、本発明による解決法を個々に、または異なる組合せで形成することができる。添付図面に示す本発明の様々な実施形態についての以下のより詳細な説明から、さらなる特徴および利点が明らかになろう。図中、同一の参照符号は同一の要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1A】本発明の第１の実施形態によるアンテナシステムの概略図である。

【図1B】本発明の第１の実施形態によるアンテナシステムの模擬放射パターンの概略図である。

【図2A】第１の実施形態の第１アンテナ素子の断面図である。

【図2B】第１の実施形態の第１アンテナ素子における２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの結果を示す図である。

【図3】図３Ａは、第２の実施形態によるアンテナシステムの断面図である。図３Ｂは、本発明の第３の実施形態による別のアンテナシステムの断面図である。

【図4A】第２の実施形態の第１アンテナ素子の断面図である。

【図4B】第２の実施形態の第１アンテナ素子における２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの結果を示す図である。

【図5A】第４の実施形態の第１アンテナ素子の断面図である。

【図5B】第４の実施形態の第１アンテナ素子における２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの結果を示す図である。

【図6】図６Ａは、本発明の第５の実施形態によるアンテナシステムの概略図である。図６Ｂは、本発明の第５の実施形態によるアンテナシステムが備える第１アンテナ素子の正面図である。

【図7-1】図７Ａは、本発明の第６の実施形態によるアンテナシステムの概略図である。図７Ｂは、本発明の第６の実施形態によるアンテナシステムが備える第１アンテナ素子の正面図である。

【図7-2】図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅは、第６の実施形態によるアンテナシステムのシミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下で、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態によるアンテナシステム１００および模擬放射パターンの例示的な概略図が示される。特に、図１Ｂの模擬放射パターンは、アンテナシステム１００のアンテナ素子間の干渉を低減させるという有利な効果を示す。

【0039】

アンテナシステム１００は、互いに対して近接場内に配置されている第１アンテナ素子１１０と第２アンテナ素子１２０とを備える。したがって、第２アンテナ素子１２０の放射パターンは第１アンテナ素子１１０からの干渉の影響を受け、第１アンテナ素子１１０の放射パターンは第２アンテナ素子１２０からの干渉の影響を受ける。

【0040】

本発明の文脈において、近接場という用語は、第１アンテナ素子１１０および第２アンテナ素子１２０の各々の周りの領域として理解すべきであり、ここでは放射パターンが第１アンテナ素子１１０および第２アンテナ素子１２０のそれぞれの他方からの干渉の影響により支配される。例えば、第１アンテナ素子１１０および第２アンテナ素子１２０が、放出（emit）するようになっている波長λの２分の１よりも短い場合、近接場は、半径ｒを有し、ｒ＜λである領域として定義される。

【0041】

第１アンテナ素子１１０は、第１周波数帯域の電磁波を送受信するように適合される。言い換えると、第１アンテナ素子１１０は第１周波数帯域に適合する。例示の目的で、第１アンテナ素子１１０は単極アンテナとして示される。しかしながら、第１アンテナ素子１１０はこれに関して限定されない。さらに、第１アンテナ素子１１０は、例えば、ダイポールアンテナ、平面逆Ｆ（ＰＩＦＡ）アンテナ、またはマルチバンドアンテナであってよい。

【0042】

第２アンテナ素子１２０は、第２周波数帯域の電磁波を送受信するように適合される。言い換えると、第２アンテナ素子１２０は第２周波数帯域に適合する。例示の目的で、第２アンテナ素子１２０も平面アンテナ素子として、すなわち角を切り取ったパッチアンテナとして示される。しかしながら、第２アンテナ素子１２０もこれに関して限定されない。

【0043】

特に、第１アンテナ素子１１０が適合する第１周波数帯域と、第２アンテナ素子１２０が適合する第２周波数帯域とは互いに異なり、すなわち第１周波数帯域は第２周波数帯域よりも低い。言い換えると、第１周波数帯域は、第２周波数帯域の周波数よりも低い周波数を有する。

【0044】

これは、第１周波数帯域の周波数と第２周波数帯域の周波数とが互いに重ならない場合を含む。さらに、一方または両方のアンテナ素子１１０、１２０がマルチバンドアンテナである場合、第１周波数帯域は、第２周波数帯域に重なることなく、第２周波数帯域を含んでもよい。

【0045】

第１アンテナ素子１１０は、第１周波数帯域の周波数で放射するように構成されている少なくとも１つの放射構造１１２を備える。例示の目的で、第１アンテナ素子１１０は単一の放射構造１１２を備えて示される。しかしながら、第１アンテナ素子１１０はこれに関して限定されない。さらに、第１アンテナ素子１１０がマルチバンドアンテナである場合、第１アンテナ素子１１０は、第１周波数帯域の異なる周波数で各々放射する複数の放射構造を備える。

【0046】

さらに、第１アンテナ素子１１０では、少なくとも１つの放射構造１１２が少なくとも１つの平面放射要素１１４を備える。言い換えると、少なくとも１つの放射構造１１２は、少なくとも１つまたは複数の平面放射要素１１４のセグメントから形成される。例示の目的で、単一の放射構造１１２が５つの平面放射要素１１４を備えて示される。しかしながら、放射構造１１２はこれに関して限定されない。

【0047】

アンテナシステム１００の例示的な構成において、単一の放射構造１１２の５つの平面放射要素１１４は、２つの平行面に交互に配置されて、第１放射要素１１４、第３の放射要素１１４、および第５の放射要素１１４が２つの平行面のうちの一方の面に設けられ、第２の放射要素１１４および第４の放射要素１１４が２つの平行面のうちの他方に設けられるようになっている。

【0048】

この単一の放射構造１１２は、放射構造１１２を折り曲げて異なる平面放射要素１１４を形成することによって製造することができる。あるいは、放射構造１１２は、誘電基板の反対面に連続した平面放射要素１１４を印刷／エッチングすることによって実現することができる。後者の場合、連続した平面放射要素１１４を、誘電基板の反対面間の（例えば反対面を介した）貫通接続によって電気的に接続することができる。

【0049】

これらの例は、放射構造１１２の実現についての代替案を詳述し、少なくとも１つまたは複数の平面放射要素１１４を備える放射構造１１２は、それ自体平面ではなく２つの平行面に配置される。

【0050】

第１アンテナ素子１１０は、第１アンテナ素子１１０内で第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６をさらに備える。言い換えると、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６は、少なくとも１つの放射構造１１４内で第２周波数帯域の周波数を有する電流が流れることを阻止する。

【0051】

このために、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６は少なくとも１つの平面導電性要素１１８を備える。この平面導電性要素１１８は、一端部で（アンテナシステム１００の場合）または両端部で（以下で説明するアンテナシステム２００、３００の場合）少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４に電気的に接続される。

【0052】

例示の目的で、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６の各々は１つの平面導電性要素１１８を備えて示される。しかしながら、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６はこれに関して限定されない。

【0053】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造の各々が、例えば２つの平面導電性要素を備える場合、これらの２つの平面導電性要素の各々は、一端部で、少なくとも１つの平面放射要素１１４のうちの同じものの異なる部分に電気的に接続される。

【0054】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６における少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、蛇行パターン状に配置されている。本発明の文脈において、少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、横方向における反対側を向く導電性セグメントの連続したループを有すれば、蛇行パターン状に配置されるものとされる。

【0055】

これに関し、少なくとも１つの平面導電性要素１１８の蛇行パターンにより、平面導電性要素１１８が延びる領域の寸法（すなわち長さおよび幅）と比べて過大な電気的長さが可能になる。例示として、アンテナシステム１００の少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、横方向における反対側（opposite traverse directions）を向く導電性セグメントの連続した３つのループを含む。

【0056】

より詳細には、アンテナシステム１００においては、少なくとも１つの平面導電性要素１１８が、一端部で放射構造１１２の少なくとも１つの平面放射要素１１４に電気的に接続されている。アンテナシステム１００において、少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、所定の電気的長さを有する。すなわち少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、第２周波数帯域の周波数の波長の４分の１（λ／４）に相当する電気的長さを有する。

【0057】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６における少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４の方向に略平行な方向に延びている。言い換えると、少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、少なくとも１つの平面放射要素１１４と同じ方向に延びている。

【0058】

これにより、少なくとも１つの平面導電性要素１１８と少なくとも１つの放射要素１１４とは、いずれも同じ大きさおよび指向性の電流を内部に誘導する、第２アンテナ素子１２０の同じ放射パターンに晒される。

【0059】

アンテナシステム１００の例示的な構成において、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６における少なくとも１つの平面導電性要素１１８と、少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４とは、いずれも２つの平行面で互いに面して配置されている。有利には、少なくとも１つの平面導電性要素１１８および少なくとも１つの平面放射要素１１４のこの配置は、これらの間の結合を強める。

【0060】

特に、少なくとも１つの平面導電性要素１１８と少なくとも１つの平面放射要素１１４との結合により、少なくとも１つの平面導電性要素１１８を備える少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６のフィルタリング効果を強化する。

【0061】

アンテナシステム１００の別の例示的な構成において、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６における少なくとも１つの平面導電性要素１１８は、少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４の幅を覆うように形成されている。これにより、少なくとも１つの平面導電性要素１１８と少なくとも１つの平面放射要素１１４との重なりが大きくなるため、これらの結合がさらに強化される。

【0062】

アンテナシステム１００のさらに例示的な構成において、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６における少なくとも１つの平面導電性要素１１８と少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４とは、いずれも誘電基板の２つの反対面に設けられる。誘電基板の適切に低い比誘電率ε_γにより、これらの結合がさらに強化される。

【0063】

アンテナシステム１００のさらに別の例示的な構成において、第１アンテナ素子１１０の少なくとも１つの放射構造１１２は、複数の電気的に相互接続された平面放射要素１１４を備える。電気的に相互接続された平面放射要素１１４の各々は、第２周波数帯域の周波数の波長の８分の３よりも小さいかまたは等しい電気的長さを有する。

【0064】

アンテナシステム１００のこの例示的な構成に関し、第１アンテナ素子１１０は複数の帯域消去フィルタ構造１１６を備える。複数の帯域消去フィルタ構造１１６の各々は、蛇行パターン状の少なくとも１つの平面導電性要素１１８を備える。さらに、少なくとも１つの平面導電性要素１１８の各々は、複数の平面放射要素１１４の異なる１つに電気的に接続されている。

【0065】

図１Ａに示す例において、第１アンテナ素子１００の１つの放射構造１１２は、電気的に相互接続された５つの平面放射要素１１４と、２つの帯域消去フィルタ構造１１６とを備える。２つの帯域消去フィルタ構造１１６は、１つの平面導電性要素１１８を各々備える。２つの帯域消去フィルタ構造１１６の各々の１つの平面導電性要素１１８は、電気的に相互接続された５つの平面放射要素１１４のうちの１つおきに電気的に接続されている。

【0066】

要するに、少なくとも１つの平面導電性要素１１８およびこの平面導電性要素１１８が電気的に接続されている少なくとも１つの平面放射要素１１４のこの構成により、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造１１６は第２周波数帯域の周波数の誘導電流のための帯域消去フィルタとして作用するため、第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させる。

【0067】

より詳細には、少なくとも１つの平面導電性要素１１８に誘導される電流は、少なくとも１つの平面導電性要素の電気的に接続されていない端部で反射するため、少なくとも１つの平面放射要素１１４に誘導される電流と比べて、第２周波数帯域の周波数の波長の４分の１の２倍（２・λ／４＝λ／２）の電気的長さに晒される。第２周波数帯域の周波数の波長の２分の１（λ／２）の位相ずれにより、両電流が破壊的に干渉する（すなわち互いに打ち消し合う）。

【0068】

言い換えると、少なくとも１つの平面導電性要素１１８の構造、寸法、および配置が、第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させる帯域消去フィルタ構造１１６を提供する。したがって、第２アンテナ素子１２０が第１アンテナ素子１１０に電流を誘導しても、帯域消去フィルタ構造１１６の少なくとも１つの平面導電性要素１１８は第２周波数帯域の周波数の誘導電流を阻止する。

【0069】

したがって、第１アンテナ素子１１０は、第２周波数帯域の周波数、すなわち第２アンテナ素子１２０が適合する周波数で干渉による影響を低減させるように構成される。第１アンテナ素子１１０は第２アンテナ素子１２０に対して透過的（transparent）であるとされる。したがって、第１アンテナ素子１１０が第２アンテナ素子１２０の近接場内に配置されていても、第２アンテナ素子１２０の放射パターンは、第１アンテナ素子１１０から受ける干渉が少ない。

【0070】

第２アンテナ素子１２０の放射パターンへの干渉を低減させるという同じ効果を、図１Ｂに示すシミュレーション結果から理解することもできる。ここでは、第２アンテナ素子１２０の放射パターンが略同心で、周縁部の変形は、ｘ軸に関するもの、すなわち第１アンテナ素子１１０がシミュレーションのために配置される方向に関するもののみである。

【0071】

次に図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、第１の実施形態の第１アンテナ素子１１０の断面図および２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの結果が示される。シミュレーションについて、第１アンテナ素子１１０の左セクションおよび右セクションは、２ポートｓパラメータシミュレーションとのポートである。

【0072】

シミュレーション結果からわかるように、順方向利得係数Ｓ１２および逆方向利得係数Ｓ２１は２．３０１４ＧＨｚの周波数で高い減衰を示す。この周波数は、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造の各々がそれに合わせて構成される第２周波数範囲の周波数に相当する。反射係数Ｓ１１、Ｓ２２は逆挙動を示す。

【0073】

次に図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、本発明の第２の実施形態によるアンテナシステム２００の断面図、および第３の実施形態によるアンテナシステム３００の断面図が示される。アンテナシステム２００、３００の各々は、第１アンテナ素子２１０、３１０と、それぞれの断面図で省略されている第２アンテナ素子１２０とを備える。アンテナシステム２００、３００は図１のアンテナシステム１００に基づいており、対応する部品は対応する参照符号および用語で示される。簡潔にするために、対応する部品の説明は省略されている。

【0074】

図３Ａおよび図３Ｂのアンテナシステム２００、３００は、第１アンテナ素子２１０、３１０の放射構造１１２が備える平面放射要素１１４の数がそれぞれ２つおよび４つであり、第１アンテナ素子２１０、３１０の帯域消去フィルタ構造２１６の数がそれぞれ１つおよび２つである点で、アンテナシステム１００とは異なる。

【0075】

より重要な違いは、アンテナシステム２００、３００が少なくとも１つの平面導電性要素２１８を含む少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６を備え、この平面導電性要素２１８が以下でより詳細に説明するように別の形状および構造を有する点である。

【0076】

アンテナシステム２００、３００の各々は、第１アンテナ素子２１０、３１０と第２アンテナ素子１２０（図示せず）とを備える。第１アンテナ素子２１０、３１０は第１周波数帯域に適合し、第２アンテナ素子１２０は第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域に適合し、すなわち第１周波数帯域は第２周波数帯域よりも低い。言い換えると、第１周波数帯域は、第２周波数帯域の周波数よりも低い周波数を有する。

【0077】

第１アンテナ素子２１０、３１０の各々は、少なくとも１つの放射構造１１２と少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６とを備える。少なくとも１つの放射構造１１２をより詳細に説明するために、上記の説明を参照する。

【0078】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６の以下の説明は、第２の実施形態のアンテナシステム２００の第１アンテナ素子２１０が備える帯域消去フィルタ構造２１６、および第３の実施形態のアンテナシステム３００の第１アンテナ素子３１０が備える帯域消去フィルタ構造２１６に等しく当てはまる。これに関し、以下の説明は抽象的になされ、両実施形態に等しく当てはまる。

【0079】

少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６は、第１アンテナ素子２１０内で第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成される。言い換えると、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６は、第２周波数帯域の周波数を有する電流が少なくとも１つの放射構造１１４内を流れることを阻止する。

【0080】

このために、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６は少なくとも１つの平面導電性要素２１８を備え、この平面導電性要素２１８は両端部で少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４に電気的に接続されて、平面放射要素１１４と共に並列回路を形成するようになっている。

【0081】

例示の目的で、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６の各々は１つの平面導電性要素２１８を備えて示される。しかしながら、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６はこれに関して限定されない。

【0082】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造の各々が、例えば２つの平面導電性要素を備える場合、これらの２つの平面導電性要素の各々は両端部で少なくとも１つの平面放射要素１１４の同じ部分に電気的に接続されて、２つの平面導電性要素が平面放射要素１１４と共に並列回路を形成するようになっている。

【0083】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６における少なくとも１つの平面導電性要素２１８は、蛇行パターン状に配置されている。これに関し、少なくとも１つの平面導電性要素２１８の蛇行パターンにより、平面導電性要素２１８が延びる領域の寸法（すなわち長さおよび幅）と比べて過大な電気的長さが可能になる。例示として、アンテナシステム１００の少なくとも１つの平面導電性要素２１８は、横方向における反対側を向く導電性セグメントの連続した３つのループを含む。

【0084】

より詳細には、アンテナシステム２００、３００においては、少なくとも１つの平面導電性要素２１８が、両端部で放射構造１１２の少なくとも１つの平面放射要素１１４に電気的に接続されて、平面放射要素１１４と共に並列回路を形成する。このアンテナシステム２００、３００において、少なくとも１つの平面導電性要素２１８は、少なくとも１つの平面放射要素１１４の電気的長さを超える電気的長さを有する。この平面導電性要素２１８は、平面放射要素１１４に、第２周波数帯域の周波数の波長の２分の１（λ／２）だけ並列に接続されている。

【0085】

さらに、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６の少なくとも１つの平面導電性要素２１８は、少なくとも１つの放射構造１１２の少なくとも１つの平面放射要素１１４の方向に略平行な方向に延びている。言い換えると、導電性要素２１８は、少なくとも１つの平面放射要素１１４と同じ方向に延びている。

【0086】

これにより、少なくとも１つの平面導電性要素２１８と少なくとも１つの放射要素１１４とは、いずれも同じ大きさおよび指向性の電流を内部に誘導する、第２アンテナ素子１２０の同じ放射パターンに晒される。

【0087】

アンテナシステム２００、３００の例示的な構成において、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６の少なくとも１つの平面導電性要素２１８と少なくとも１つの放射構造１１２の少なくとも１つの平面放射要素１１４とは、いずれも２つの平行面で互いに面して配置される。有利には、少なくとも１つの平面導電性要素２１８および少なくとも１つの平面放射要素１１４のこの配置は、これらの間の結合を強める。

【0088】

特に、少なくとも１つの平面導電性要素２１８と少なくとも１つの平面放射要素１１４との結合により、少なくとも１つの平面導電性要素２１８を備える少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６のフィルタリング効果を強化する。

【0089】

アンテナシステム２００、３００の別の例示的な構成において、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６の少なくとも１つの平面導電性要素２１８は、少なくとも１つの放射構造１１２における少なくとも１つの平面放射要素１１４の幅を覆うように形成されている。これにより、少なくとも１つの平面導電性要素２１８と少なくとも１つの平面放射要素１１４との重なりが大きくなるため、これらの結合がさらに強化される。

【0090】

要するに、少なくとも１つの平面導電性要素２１８およびこの平面導電性要素２１８が並列に接続されている少なくとも１つの平面放射要素１１４のこの構成により、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６は第２周波数帯域の周波数の誘導電流のための帯域消去フィルタとして作用するため、第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させる。

【0091】

より詳細には、少なくとも１つの平面導電性要素２１８に誘導される電流は、少なくとも１つの平面放射要素１１４に誘導される電流と比べて、第２周波数帯域の周波数の波長の２分の１（λ／２）という過大な電気的長さに晒される。第２周波数帯域の周波数の波長の２分の１（λ／２）の位相ずれにより、両電流が破壊的に干渉する（すなわち互いに打ち消し合う）。

【0092】

言い換えると、少なくとも１つの平面導電性要素２１８の構造、寸法、および配置が、第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させる帯域消去フィルタ構造２１６を提供する。したがって、第２アンテナ素子１２０が第１アンテナ素子２１０または３１０に電流を誘導しても、帯域消去フィルタ構造２１６の少なくとも１つの平面導電性要素２１８は第２周波数帯域の周波数の誘導電流を阻止する。

【0093】

したがって、この場合も、第１アンテナ素子２１０、３１０は、第２周波数帯域の周波数、すなわち第２アンテナ素子１２０が適合する周波数で干渉による影響を低減させるように構成される。したがって、第１アンテナ素子２１０または３１０が第２アンテナ素子１２０の近接場内に配置されていても、第２アンテナ素子１２０の放射パターンは、第１アンテナ素子２１０、３１０のいずれか一方から受ける干渉が少ない。

【0094】

次に図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、第２の実施形態の第１アンテナ素子２１０（第３の実施形態の第１アンテナ素子３１０にも等しく当てはまる）の断面図および２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの結果が示される。シミュレーションについて、第１アンテナ素子２１０の左セクションおよび右セクションは、２ポートｓパラメータシミュレーションへのポートである。

【0095】

シミュレーション結果からわかるように、順方向利得係数Ｓ１２および逆方向利得係数Ｓ２１は約２．３ＧＨｚの周波数で高い減衰を示し、この周波数は、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造の各々がそれに合わせて構成される第２周波数範囲の周波数に相当する。反射係数Ｓ１１、Ｓ２２は逆挙動を示す。

【0096】

次に図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、第４の実施形態のアンテナシステムの断面図および２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの結果が示される。シミュレーションについて、第１アンテナ素子４１０の左セクションおよび右セクションは、２ポートｓパラメータシミュレーションへのポートである。

【0097】

第４の実施形態は、前の実施形態に関して前述したものと同じ設計原理を適用する。簡潔にするために、断面図が示される第１アンテナ素子４１０と、第２アンテナ素子とを備える一致したアンテナシステムの説明は省略されている。

【0098】

特に本実施形態について、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６における少なくとも１つの平面導電性要素２１８と、放射構造４１２の少なくとも１つの平面放射要素４１４とは、いずれも同じ面に配置される。そして、少なくとも１つの平面導電性要素２１８は、この平面導電性要素２１８が電気的に並列に接続されている少なくとも１つの平面放射要素４１４に隣接するようになっている。

【0099】

第１アンテナ素子４１０のこの複雑でない構造においても、少なくとも１つの平面導電性要素２１８と、この平面導電性要素２１８が並列に接続されている少なくとも１つの平面放射要素４１４との構成により、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造２１６は第２周波数帯域の周波数の誘導電流のための帯域消去フィルタとして作用するため、第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させる。

【0100】

これもシミュレーション結果からわかり、ここでは順方向利得係数Ｓ１２が約２．３ＧＨｚの周波数で高い減衰を示し、この周波数は、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造の各々がそれに合わせて構成される第２周波数範囲の周波数に相当する。反射係数Ｓ１１は逆挙動を示す。

【0101】

次に図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、本発明の第５の実施形態によるアンテナシステム５００の例示的な概略図およびアンテナシステム５００が備える第１アンテナ素子の正面図が示される。

【0102】

アンテナシステム５００は、互いに対して近接場内に配置されている第１アンテナ素子５１０と第２アンテナ素子１２０とを備える。したがって、第２アンテナ素子１２０の放射パターンは第１アンテナ素子５１０からの干渉による影響を受け、第１アンテナ素子５１０の放射パターンは第２アンテナ素子１２０からの干渉による影響を受ける。

【0103】

本発明の文脈において、近接場という用語は、第１アンテナ素子５１０および第２アンテナ素子１２０の各々の周りの領域として理解すべきであり、ここでは放射パターンが第１アンテナ素子５１０および第２アンテナ素子１２０のそれぞれの他方からの干渉による影響により支配される。例えば、第１アンテナ素子５１０および第２アンテナ素子１２０が、放出するようになっている波長λの２分の１よりも短い場合、近接場は、半径ｒを有し、ｒ＜λである領域として定義される。

【0104】

第１アンテナ素子５１０は、第１周波数帯域の電磁波を送受信するように適合される。言い換えると、第１アンテナ素子５１０は第１周波数帯域に適合する。例示の目的で、第１アンテナ素子５１０はマルチバンド平面逆Ｆ（ＰＩＦＡ）アンテナとして示される。しかしながら、第１アンテナ素子５１０はこれに関して限定されない。さらに、第１アンテナ素子５１０は「Ｐ２Ｅ」で示される給電点を備える。

【0105】

第２アンテナ素子１２０は、第２周波数帯域の電磁波を送受信するように適合される。言い換えると、第２アンテナ素子１２０は第２周波数帯域に適合する。例示の目的で、第２アンテナ素子１２０は平面アンテナ素子として、すなわち角を切り取ったパッチアンテナとして示される。しかしながら、第２アンテナ素子１２０もこれに関して限定されない。さらに、第２アンテナ素子１２０は「Ｐ１Ｅ」で示される給電点を備える。

【0106】

特に、第１アンテナ素子５１０が適合する第１周波数帯域と、第２アンテナ素子１２０が適合する第２周波数帯域とは互いに異なり、すなわち第１周波数帯域は第２周波数帯域よりも低い。言い換えると、第１周波数帯域は、第２周波数帯域の周波数よりも低い周波数を有する。

【0107】

第１アンテナ素子５１０は、第１周波数帯域の周波数を放射するように構成されている少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２を備える。例示の目的で、第１アンテナ素子５１０は、相互接続された３つの放射構造５１２−１、５１２−２を備えて示される。特に、図示した第１アンテナ素子５１０は、
●第１アンテナ素子５１０のグランドプレーン（ground plane）に沿って延びるブランチ（ａ）およびグランドプレーンから離れる側を向く別のブランチ（ｂ）を含む第１のアンテナ構造５１２−１と、
●グランドプレーンから離れて延びるブランチ（ｃ）、およびグランドプレーン側を向く半円を形成するブランチ（ｄ）、（ｅ）を含む第２のアンテナ構造５１２−２と、
●ブランチ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を有する上記の２つのアンテナ構造５１２−１、５１２−２を含む第３のアンテナ構造とを備える。

【0108】

第１アンテナ素子５１０の図示した３つのアンテナ構造５１２−１、５１２−２の各々は、第１周波数帯域の異なる周波数で放射するように構成されている。しかしながら、第１アンテナ素子５１０はこれに関して限定されない。

【0109】

さらに、第１アンテナ素子５１０において、少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２は少なくとも１つの平面放射要素５１４を備える。例示の目的で、マルチバンド放射構造５１２−１、５１２−２は１つの平面放射要素５１４を備えて示される。しかしながら、放射構造５１２−１、５１２−２はこれに関して限定されない。

【0110】

第１アンテナ素子５１０は、少なくとも１つのスリーブ構造５１６をさらに備える。スリーブ構造５１６は、第１アンテナ素子５１０内で第２周波数帯域の周波数の電流を減衰させるように構成されている。言い換えると、少なくとも１つのスリーブ構造５１６は、少なくとも１つのスリーブ構造５１６がそれに合わせて構成される第２周波数帯域の周波数を有する電流が少なくとも１つの放射構造５１４内で流れることを阻止する。一般的な意味で、スリーブ構造５１６は帯域消去フィルタの１つの形であるオープン／ショート送信共振器とみなすことができる。

【0111】

このために、少なくとも１つのスリーブ構造５１６は、一端部で少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２の少なくとも１つの平面放射要素５１４に電気的に接続されている少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２を備える。

【0112】

例示の目的で、少なくとも１つのスリーブ構造５１６は、２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２を備えて示される。しかしながら、少なくとも１つの帯域消去フィルタ構造５１６はこれに関して限定されない。さらに、少なくとも１つのスリーブ構造は、少なくとも１つの放射構造の前後および左右に配置されている４つのスリーブ構造を有してもよい。

【0113】

さらに、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の各々は、第２周波数帯域の周波数の波長の約４分の１（λ／４）に相当する電気的長さを有する。言い換えると、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の各々は、第２周波数帯域の周波数の波長の４分の１（λ／４）から、例えば０〜５％外れた個々の電気的長さを有する。

【0114】

少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２を少なくとも１つの平面放射要素５１４の両側に隣接して配置することにより、高度に結合された（highly-coupled）共振挙動が得られるため、これらの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の電気的長さを個々に構成することが有利であると判明している。高度に結合された共振挙動は、少なくとも１つのスリーブ構造５１６を離調（mistune）させることができる。

【0115】

さらに、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２は、少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２の少なくとも１つの平面放射要素５１４の方向に略平行な方向に延びている。言い換えると、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２は、少なくとも１つの平面放射要素５１４と同じ方向に延びている。

【0116】

例示の目的で、少なくとも１つの平面放射要素５１４は、逆Ｌ字形を有して、したがって２つの方向、すなわちグランドプレーンに対して水平方向および横方向に延びて示される。少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２も２つの方向に延び、すなわち両方向は、少なくとも１つの平面放射要素５１４が延びている水平方向および横方向のそれぞれに略平行である。

【0117】

アンテナシステム５００の例示的な構成において、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２と、少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２における少なくとも１つの平面放射要素５１４とは、いずれも同じ面に配置される。例示の目的で、少なくとも１つの平面放射要素５１４および少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２は、誘電基板の同じ面に（例えば印刷／エッチングにより）設けられるものとして示される。

【0118】

アンテナシステム５００のさらに例示的な構成において、少なくとも１つの平面放射要素５１４と少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２とは、互いに略平行な方向に延びるだけでなく、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の各々は、少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２の少なくとも１つの平面放射要素５１４に対して等距離に配置される。

【0119】

この等距離の配置により、少なくとも１つの平面放射要素５１４と少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２との両方は、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の内側および少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２の少なくとも１つの放射要素５１４の外側に対向縁部を有する。したがって、少なくとも１つの平面放射要素５１４および少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の両方に流れる電流が互いに打ち消し合う。

【0120】

アンテナシステム５００の別の例示的な構成において、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の各々と、少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２における少なくとも１つの平面放射要素５１４との間に、それぞれのスリットが形成される。言い換えると、少なくとも２つのスリットは、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の各々と少なくとも１つの平面放射要素５１４とにより取り囲まれる（または囲まれる）領域によってそれぞれ画成される。

【0121】

これらの少なくとも２つのスリットの各々は、少なくとも１つの放射構造５１２−１、５１２−２の少なくとも１つの平面放射要素５１４の先端から、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２のうちの対応する１つの平面導電性要素と少なくとも１つの平面放射要素５１４との電気接続部まで横方向に延びている。したがって、先端では、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の各々と少なくとも１つの放射要素５１４とは、互いに同一平面上にある。

【0122】

要するに、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２と、これらの平面導電性要素５１８−１、５１８−２が電気的に接続されている少なくとも１つの平面放射要素５１４とを有するこの構成により、少なくとも１つのスリーブ構造５１６は第２周波数帯域の周波数の電流が流れることを阻止するため、非近接場において第２周波数帯域の放射電力を減衰させる。

【0123】

特に、少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２は、端部が短絡した送電線として作用する。ガウスの法則を適用することにより、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２の内側を流れる電流は、少なくとも１つの平面放射要素５１４の外側を流れる別の電流と反対でなければならない。

【0124】

内側および外側という用語は、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２と少なくとも１つの平面放射要素５１４とのそれぞれの対向縁部を指す。したがって、少なくとも１つの平面放射要素５１４の外側を流れる電流は、短絡した送電線に遭遇する。

【0125】

少なくとも１つのスリーブ構造５１６における少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２は、第２周波数帯域の周波数の波長の約４分の１（λ／４）に相当する電気的長さを有するため、少なくとも１つの平面放射要素５１４の外側を流れる電流が遭遇する周波数のインピーダンスは無限である。

【0126】

したがって、少なくとも２つの平面導電性要素５１８−１、５１８−２と、これらの平面導電性要素５１８−１、５１８−２が電気的に接続されている少なくとも１つの平面放射要素５１４とを有するこの構成により、少なくとも１つのスリーブ構造５１６は第２周波数帯域の周波数の電流が流れることを阻止する。

【0127】

次に図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、本発明の第６の実施形態によるアンテナシステム６００の例示的な概略図、およびアンテナシステム６００が備える第１アンテナ素子の正面図が示される。アンテナシステム６００は図６Ａおよび図６Ｂのアンテナシステム５００に基づいており、対応する部品は対応する参照符号および用語で示される。簡潔にするために、対応する部品の説明は省略されている。

【0128】

図７Ａおよび図７Ｂのアンテナシステム６００は、第１アンテナ素子６１０が相互接続された３つの放射構造６１２−１、６１２−２を備える。これらの放射構造６１２−１、６１２−２の各々が少なくとも１つのスリーブ構造６１６−１、６１６−２を含む点でアンテナシステム５００とは異なる。

【0129】

さらに、少なくとも１つのスリーブ構造６１６−１、６１６−２の各々は、第２周波数帯域の同じ周波数を減衰させるように構成される。スリーブ構造６１６−１は、２つの平面導電性要素６１８−１、６１８−２を備える。スリーブ構造６１６−２は、２つの平面導電性要素６１８−３、６１８−４を備える。加えて、少なくとも１つのスリーブ構造６１６−１、６１６−２の各々は、３つの放射構造６１２−１、６１２−２のうちの異なる放射構造の１つの平面放射要素６１４に電気的に接続されている。

【0130】

要するに、少なくとも２つの平面導電性要素６１８−１、６１８−２、少なくとも２つの平面導電性要素６１８−３、６１８−４、およびこれらの平面導電性要素６１８−１、６１８−２、６１８−３、６１８−４が電気的に接続されている少なくとも１つの平面放射要素６１４とを有するこの構成により、少なくとも１つのスリーブ構造は第２周波数帯域の周波数の電流が流れることを阻止するため、非近接場において第２周波数帯域の放射電力を減衰させる。

【0131】

この有利な効果が図７Ｃ、図７Ｄ、および図７Ｅに関して示され、これらの図は、本発明の第６の実施形態によるアンテナシステム６００の、第２アンテナ素子への干渉による影響のシミュレーション結果、第１アンテナ素子によるフィルタリング効果、および第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とのデカップリング効果を示す。

【0132】

特に、アンテナシステム６００についての結果が２ポート散乱パラメータ（またはｓパラメータ）シミュレーションの形で提供される。２ポートは、第２アンテナ素子１２０の給電線（図７Ａおよび図７ＢにＰ１Ｅで示す）と第１アンテナ素子６１０の給電線（Ｐ２Ｅで示す）のそれぞれに接続される。

【0133】

シミュレーション結果からわかるように、反射係数Ｓ１１は干渉による影響の低減を示し、ここでは、減衰は、少なくとも１つのスリーブ構造の各々がそれに合わせて構成される第２周波数範囲の周波数に相当する。第１アンテナによるフィルタリング効果を示す反射係数Ｓ２２および逆方向利得係数Ｓ２１は、約２．３ＧＨｚの周波数におけるデカップリング効果を示す。反射係数Ｓ１１、Ｓ２２は逆挙動を示す。

【0134】

最後に、様々な実施形態の前述したアンテナシステムの各々が、車両屋根で使用されるアンテナモジュールに備えられてもよい。このために、アンテナモジュールは、アンテナシステムに加えて、アンテナシステムを外部の影響から保護するハウジングと、アンテナシステムを上に配置するためのベースと、アンテナ整合回路と、外部からアンテナシステムの第１アンテナ素子および第２アンテナ素子へ電気信号を送信し、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子から電気信号を受信するための電気接続部とを備える。さらに、車両屋根は、アンテナシステムの第１の平面アンテナ素子および第２アンテナ素子に対するグランドプレーンを提供する。

【符号の説明】

【0135】

１００、２００、３００、５００、６００ アンテナシステム
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 第１アンテナ素子
１１２、４１２、５１２−１、５１２−２、６１２−１、６１２−２ 放射構造
１１４、４１４、５１４、６１４ 平面放射要素
１１６、２１６、５１６、６１６−１、６１６−２ 帯域消去フィルタ構造、スリーブ構造
１１８、２１８、５１８−１、５１８−２、６１８−１、６１８−２、６１８−３、６１８−４ 平面導電性要素
１２０ 第２アンテナ素子

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7-1】

【図7-2】