JP2008511198A - 無線端末、無線モジュールおよびそのような端末を製作する方法 - Google Patents
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Abstract
基板と、RF構成要素(32、33)と、特にPIFAタイプのアンテナ(25)と、アンテナを基板にリンクするリンケージ部分(30)とを備えるモジュール(20)から形成される無線端末が説明される。RF構成要素は、アンテナの動作を劣化させることなく、リンケージ部分に近接して、さらにはリンケージ部分上に配置される。RF構成要素をこのリンク上に配置することによって、ある面積が、基板上で回路に利用可能とされる。
Description
本発明は、無線端末に関する。詳細には、本発明は、排他的にではないが、GSM(880〜960MHz)、DCS(1710〜1880MHz)、PCS(1850〜1990MHz)、ならびに任意選択でブルートゥース(登録商標)(2.4GHz範囲のISM帯)などの電話規格に従って動作可能な多規格電話(multiple standard telephones)に適用可能である。
本発明はまた、アンテナシステムと、少なくとも結合段に含まれる構成要素(components)とを有する無線モジュールに関する。
さらに、本発明は、そのような端末を製造する方法に関する。
代々の携帯電話の開発では、無線端末の体積を縮小するために多くの努力がなされており、それに伴って、アンテナの感度を依然として維持しながらアンテナの体積を縮小することが望まれている。外付けモノポールアンテナの後に、PIFA(平板逆Fアンテナ:Planar Inverted-F Antennas)およびノッチアンテナなど内蔵アンテナが続いている(たとえば特許文献WO 03/094346参照)。しかし、端末の体積をさらに縮小しその製造を容易にするために、いっそう努力しなければならない。
本発明の目的は、端末の全ての部分を効率よく使用することである。
本発明によれば、基板と、RF構成要素と、アンテナシステムと、アンテナを基板にリンクするリンケージ部分とを備えるモジュールから形成される無線端末は、結合段の一部としてもよい少なくとも1つのRF構成要素が、リンケージ部分に近接して配置されることを特徴とする。
本発明の第1の態様によれば、RF部分はPCBグランド(基板)を高くするように配置される。
本発明の第2の態様によれば、少なくとも1つのRF構成要素がリンケージ部分に取り付けられる。
本発明は、次に例として添付の図面を参照しながらより詳細に説明される。図面では、対応する特徴は同じ参照番号で示される。
図1は無線端末1を示す。この端末は図2に示されているハウジングおよび無線モジュールを備える。図1では、端末1のハウジングは、画面5、様々なボタン7、マイクロフォン9、スピーカ10を備える。
図2に示されているモジュールは、PCB(プリント回路板)から形成されたメインボード20によって構成され、そのPCB上では、端末の動作用の通常の要素または回路がはんだ付けされる。図を見やすくするために、これらの要素または回路は、図2に示されていない。このモジュールは、PIFAタイプのものであるアンテナ25を備える。このタイプのアンテナは、たとえば特許文献WO 03/094346に開示されている。アンテナ基板上に配置されるこのアンテナは、リンケージ部分30を介してメインボード20にリンクされる。
本発明の一態様によれば、このリンケージ部分は、RF(無線周波数)構成要素32および33用の支持体である。これらの構成要素は、リンケージ部分の上方で概略的に示されている。実際には、これらの構成要素は、この部分30の下に取り付けられる得る。図2は差動スロット(differential slot)37、フィードタブ40、短絡タブ(shorting tab)42を示すことに留意されたい。これらの要素はアンテナの動作に必要である。
有利には、アンテナ基板は、リンケージ部分30をも構成するフレキシブルサポートPCBによって構成される。アンテナ25は、まず平面構造を有する。次いで、図2に示されている線A−A’に沿って曲げられる。
放射はアンテナ25とPCBのどちらからもあるので(電圧はそれらの間で供給される)、フィードの位置は、アンテナ25/PCB結合システム(メインボード20)の性能にとってクリティカルではない。性能全体を損なうことなくRF回路全体を収容するために、アンテナ25上で十分な面積を利用可能にすることは現実的である。確かに、RF性能を改善することが可能である。というのは、フレキシブルPCB上で作製されるRF回路は、グランド層の上方で実現される必要がないからである。これにより、これらの構成要素内で電流がより均等に分配され、したがって、品質係数がより大きくなる。
図2に示されている差動スロット37は、アンテナ25が短絡されないようにするのに必要である。この実施形態では、差動スロットは、メインPCBに対して直交する構造体の一部分、すなわち、やはりRF回路または要素を支持する部分で実現される。差動スロットは、(メインPCBと平行な)アンテナの上板上で形成されることもあり得るが、ここでは、ユーザ相互作用の可能性を防止するために回避される。確かに、アンテナスロットは、ユーザ相互作用に伴う問題を回避するために除去してもよい。その代わりに、スロットの機能は、(2004年7月15日に出願されたPCT係属中の特許出願IB2004/002369に開示されているように)ディスクリート構成要素を使用して再現(replicate)することができる。
本発明の第2の実施形態が図3に示されている。この実施形態によれば、アンテナフィード40および短絡タブ42は、アンテナ25の平面部分上に移動される。この実施形態では、回路に利用可能とすることができる面積と、ユーザ相互作用を受けたときのアンテナの性能との間で、兼ね合いが存在する可能性が高いことを考慮しなければならない(ユーザはアンテナのフィード領域の上に指を置くことがある)。
本発明の第3の実施形態が図4に示されている。
PIFAアンテナの帯域幅および共振周波数は、PCBグランドの上方のアンテナ高さに強く依存する。RFモジュールは、ある局所的な領域にわたって有効グランドレベル(effective ground level)を高くする傾向があり、これによりアンテナ共振周波数が増加し、帯域幅が減少する傾向がある。この程度は、モジュールの位置に依存する。本発明によれば、RFモジュール60、60’...は、アンテナフィード40に近接して配置される。その場合、この作用は最小である。確かに、ここでは、局所グランドレベルは、アンテナの性能に悪影響を及ぼすことなく、かなり増大させることができる。これを示すために、図4のアンテナ構成は、下記の表1に示されている結果を生み出す。
表 1
共振周波数(MHz) Q@920MHz Q@1800MHz Q合計
従来 973 10.7 16.0 26.7
図4 1468 11 11.7 22.7
共振周波数(MHz) Q@920MHz Q@1800MHz Q合計
従来 973 10.7 16.0 26.7
図4 1468 11 11.7 22.7
この表1は、(RFモジュールがメインボード上に突出するように配置されない)従来の構成および図4に示されている構成の、共振周波数とQとの関係を示す。
フィードに近接してPCBグランドを高くすることにより、アンテナ共振周波数が上昇するが、アンテナQ、したがって帯域幅は劣化しない。確かに、増加した共振周波数は、デュアルバンド応用分野で有用である。というのは、最適共振周波数は、スロットが適用される前の2つの関係する周波数のほぼ幾何平均にあるからである。このため、RFモジュール60、60’...は、性能全体にあまり大きな影響を及ぼすことなく、互いに積み重ねることができる。これにより、PCB面積が節約される。
無線モジュールを製造する方法が図5に示されている。全ての部分、すなわちモジュールの動作に不可欠な要素(70、71、72、...)を既に備える部分20と、RF要素32および33を備える部分30と、アンテナを構成する部分25とが、同じ支持体上に配置され、必要とされる形状を与えるように別の製作ステップで折り曲げられる。既に前述したように、代替は、アンテナおよびRF要素をフレキシブルPCB上に置き、次いで、フレキシブルPCBをメインボード20にリンクし、それらを同じように折り曲げることである。
本発明の他の興味深い実施形態が図6に示されている。無線モジュールは、折り曲げられていない状態で表されている。この実施形態は、原理上、デバイスのメインPCB上に現在位置する回路の大部分が、アンテナ部分25に移されてもよいという認識に基づくものである。
従来の構成では、RF信号は、アンテナとメインPCBの間に、そのどちらもが放射に(ある程度)寄与するように印加される。構成要素全てが、メインPCB上に位置する。これは、全ての入力(マイクロフォン、キーパッド、バッテリなど)および出力(ディスプレイ、スピーカなど)もやはりメインPCB25に接続されるので、好都合である。
図6では、アンテナ25は線A−A’より上の部分であるとみなされる。そのフィードポイントは参照番号40によって示される。PCB20はこの線より下の部分である。アンテナがフレキシブルPCBまたはMID構造を用いて作製される場合、構成要素32、33...は、アンテナ構造体上に位置することができ、それはメインPCBの拡張部とみなすことができる。これは空間を節約し、アンテナを形成するために使用される概して優れた基板を、RF構成要素用に使用することを可能にする。
アンテナを回路基板として使用することに伴う問題は、必要とされる入力および出力に後で接続するために、電力ラインおよびデータラインがメインPCB20に戻って接続しなければならないことである。そのような接続は、通常、アンテナの性能を乱すことになる。したがって、アンテナは、メインPCBのグランドに接続される短絡タブ42を用いて作製される。その場合、データラインおよび電力ラインは、図6の参照番号80によって示されているように、アンテナの性能を乱すことなく、このタブの上方またはその中を走ることができる。
短絡タブは、特許文献WO 02/06005に記載されているように、インピーダンス変換を引き起こすことになる。フィードタブと短絡タブの間のスロットは、この変換のレベルを制御するために使用することができる。
アンテナは、平面モノポールのような構造体でも、(線A−A’およびB−B’に沿って折り曲げられることになる)PIFAでもよい。
Claims (10)
- 基板と、RF構成要素と、アンテナシステムと、前記アンテナを前記基板にリンクするリンケージ部分とを備えるモジュールから形成される無線端末であって、少なくとも1つのRF構成要素が、前記リンケージ部分に近接して配置されることを特徴とする無線端末。
- 少なくとも1つのRF構成要素が前記リンケージ部分上に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の無線端末。
- 少なくとも1つのRF構成要素が前記アンテナシステム上に取り付けられることを特徴とする請求項1または2に記載の無線端末。
- 前記アンテナおよび前記リンケージ部分が、フレキシブルPCBの形態にある順応性のある基板から作製されることを特徴とする請求項1、2または3に記載の無線端末。
- 前記アンテナがPIFAタイプのものであることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の無線端末。
- 前記アンテナが、フィードタブを介して供給を受け、前記フィードタブが前記リンケージ部分上に配置されることを特徴とする請求項5に記載の無線端末。
- 前記アンテナ基板上に配置された前記アンテナが、フィードタブを介して供給を受け、前記フィードタブが前記アンテナ基板上に配置されることを特徴とする請求項5に記載の無線端末。
- アンテナシステムと、特にメイン回路を収容する基板と、RF構成要素と、前記アンテナを前記基板にリンクするリンケージ部分とを備える無線モジュールであって、少なくとも1つのRF構成要素が、前記リンケージ部分に近接して配置されることを特徴とする無線モジュール。
- 少なくとも1つのRF構成要素が前記アンテナシステム上に配置されることを特徴とする請求項8に記載の無線モジュール。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の無線端末または請求項4に記載の無線モジュールを製造する方法であって、
前記アンテナのパターンと、前記メイン回路と、前記RF構成要素とを備えるPCBから開始するステップと、
前記PCBを、前記メインボードに割り当てられる第1部分、前記アンテナに割り当てられる第2部分、および前記第1部分を前記第2部分にリンクするリンケージ部分、の3つの部分に分割するステップと、
少なくとも様々なメイン回路を前記第1部分上に、前記アンテナを前記第2部分上に、いくつかのRF構成要素を前記リンケージ部分上に、配置するステップと、
これらの部分を、それらが端末に適切なハウジング内に配置され得るように折り曲げるステップと
を備えることを特徴とする方法。
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