JP6032515B2 - アンテナ及び端末 - Google Patents

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Description

本発明は、通信技術、特にアンテナ及び端末に関連している。
現在、携帯端末の開発動向は小型化及び高性能化であり、これは、ワイヤレス通信システムに適用される高周波(RF:Radio Frequency)コンポーネントの設計が、コンポーネントの小型化(コンパクトサイズ)、低コスト、及び容易な統合などのような因子に焦点を合わせることをもたらす。
IEEE802.11標準において、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN:Wireless Local Area Network)に合う動作周波数帯域は、2.4GHz(2400MHz−2500MHz)及び5GHz(4900MHz−5900MHz)であることが定式化されている。異なる製品形態で、二つの動作周波数帯域を包含する多くのWiFiアンテナがある。ゲートウェイ及び顧客宅内機器(CPE:Customer Premise Equipment)対しては、壁取付けダイポールアンテナ、またはPCBボード上にプリントされたIFA及びループ(Loop)アンテナなどのようなアンテナ形態があり、モバイルWiFiホットスポット製品に対しては、ループ、モノポール、及びIFAアンテナなどのようなアンテナ形態がある。
現在、これらの製品のWiFiアンテナのサイズは大きい。全体のサイズが約100mm×64mm×14mmであるモバイルホットスポット製品が例として使用され、WiFiアンテナの空間サイズは約25mm×5mm×5mmである。製品の小型化の傾向と共に、WiFiアンテナの空間が圧縮され、且つ同時にWiFiアンテナの良好な性能が保証されることが必要とされている。WiFiセラミックアンテナは比較的良好な小型化の解決策であり、これはPCBボードの間隙サイズ約10mm×5mmを占有する小型レベルを達成することができる。しかしながら、これは現在2.4GHz周波数帯域に限定されているだけであり、5GHz周波数帯域に延長されることができない。
WiFiアンテナは通常、4分の1波長の共振長要求を有しており、及び一般的に約25mm×5mm×5mmのアンテナ空間を必要としている。いくつかのWiFiアンテナのアンテナ空間は、20mm×5mm×5mmに最適化されることができるが、サイズがさらに縮小される場合、アンテナ性能は影響を受けるだろう。
従来技術は、アンテナが同時に多重周波数帯域を包含し、及びアンテナのサイズが相対的に大きい技術的問題を有している。
本発明の実施形態は、アンテナのサイズが縮小されるときに、アンテナが多重周波数帯域を包含することを保証することができるアンテナ及び端末を提供する。
第1の態様によると、本発明の実施形態は、アンテナであって、回路基板の第1表面上にプリントされた第1アンテナブランチであって、第1サブブランチを含んでいる第1アンテナブランチと;第1表面上にプリントされた接地ブランチであって、接地ブランチは接地サブブランチを含んでおり、第1サブブランチ及び接地サブブランチはギャップを形成するように交互に配列されており、及び第1アンテナブランチ及び接地ブランチは、ギャップを通して相互に結合されている、接地ブランチと;回路基板の第2表面上にプリントされた第2アンテナブランチであって、第2表面及び第1表面は回路基板の二つの対向する表面である、第2アンテナブランチと;及び第1アンテナブランチに電気的に接続された第1フィードと;を含み、第2アンテナブランチは、回路基板上の金属ビアホールに電気的に接続されており、且つ金属ビアホールは第1フィードに電気的に接続されており;第1アンテナブランチ、接地ブランチ、及び第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成しており;第1アンテナブランチ、第2アンテナブランチ、及び第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成している、アンテナを提供する。
第1の態様に関して、第1の可能な実装方法において、第1サブブランチのインターデジタル構造の数は、アンテナの長さに反比例している。
第1の態様または第1の態様の第1の可能な実装方法に関して、第2の可能な実装方法において、アンテナはさらに、第1アンテナブランチの端部及び回路基板の接地端子に電気的に接続され、且つ第1アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された第1コンデンサ;及び/または、第2アンテナブランチの端部及び回路基板の接地端子に電気的に接続され、且つ第2アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された第2コンデンサ、を含む。
第2の態様によると、本発明は、ハウジングと、ハウジングの表面上またはハウジングの内部に配置された回路基板と;回路基板の第1側面上に配置された第1アンテナと;第1アンテナに電気的に接続され、且つ第1アンテナの送信及び受信の信号を処理するように構成された、プロセッサとを含んでおり;第1アンテナは、回路基板の第1表面上にプリントされた第1アンテナブランチであって、第1サブブランチを含んでいる第1アンテナブランチと;第1表面上にプリントされた接地ブランチであって、接地ブランチは接地サブブランチを含んでおり、第1サブブランチ及び接地サブブランチはギャップを形成するように交互に配列されており、及び第1アンテナブランチ及び接地ブランチは、ギャップを通して相互に結合されている、接地ブランチと;回路基板の第2表面上にプリントされた第2アンテナブランチであって、第2表面及び第1表面は回路基板の二つの対向する表面である、第2アンテナブランチと;第1アンテナブランチに電気的に接続された第1フィードとを含み;第2アンテナブランチは、回路基板上の金属ビアホールに電気的に接続されており、且つ前記金属ビアホールは、前記第1フィードに電気的に接続されており;第1アンテナブランチ、接地ブランチ、及び第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された、第1アンテナを形成しており;第1アンテナブランチ、第2アンテナブランチ、及び第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成された、第2アンテナを形成している、端末を提供する。
第2の態様に関して、第1の可能な実施方法において、第1サブブランチのインターデジタル構造の数は、前記アンテナの長さに反比例している。
第2の態様または第2の態様の第1の可能な実装方法に関して、第2の可能な実装方法において、第1アンテナはさらに、第1アンテナブランチの端部及び回路基板の接地端子に電気的に接続され、且つ第1アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された第1コンデンサ;及び/または、第2アンテナブランチの端部及び回路基板の接地端子に電気的に接続され、且つ第2アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された第2コンデンサ、を含む。
第2の態様または第2の態様の第1及び第2の可能な実装方法のいかなる可能な実装方法に関して、第3の可能な実装方法において、端末はさらに、回路基板の第2側面上に配置された第2アンテナであって、第2側面は第1側面の対向する側面である、第2アンテナを含む。
第2の態様または第2の態様の第1から第3の可能な実装方法のいかなる可能な実装方法に関して、第4の可能な実装方法において、端末はさらに、回路基板の第3側面上に配置された第3アンテナであって、第3側面は第1側面に隣接しており、及び第3アンテナは第3共振周波数を生成するように構成されている第3アンテナと;第3側面上に配置された第4アンテナであって、第3共振周波数において第1サブ共振周波数を生成するように構成された第4アンテナと;回路基板の第4側面上に配置された第5アンテナであって、第4側面は第3側面に対向しており、第3共振周波数を生成するように構成された、第5アンテナと;及び第4側面上に配置された第6アンテナであって、第3共振周波数において第1サブ共振周波数を生成するように構成された第6アンテナとを含む。
第2の態様の第4の可能な実装方法に関して、第5の可能な実装方法において、端末はさらに、第3側面上及び第3アンテナと第4アンテナの間に配置された第1共振ブランチであって、第1共振ブランチのサイズは第1サブ共振周波数の1/4波長である、第1共振ブランチ;及び/または、第4側面上及び第5アンテナと第6アンテナの間に配置された第2共振ブランチであって、第2共振ブランチのサイズは第1サブ共振周波数の1/4波長である、第2共振ブランチ、を含む。
第2の態様または第2の態様の第1から第5の可能な実装方法に関して、第6の可能な実装方法において、端末は携帯電話またはウェアラブルデバイスである。
本発明の有益な効果は、以下のようである。
本発明の実施形態において、アンテナが提供され、アンテナは、第1アンテナブランチと、接地ブランチと、第2アンテナブランチ、及び第1フィードを含み、第1アンテナブランチ、接地ブランチ、及び第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、第1アンテナブランチ、第2アンテナブランチ、及び第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成している。それ故、アンテナは、第1共振周波数及び第2共振周波数を包含することができる。さらに、第1アンテナブランチの第1サブブランチ及び接地ブランチの接地サブブランチは、静電容量効果を提供することのできるギャップを形成するように交互に配置されている。さらに、第1アンテナブランチ及び接地ブランチはLC回路を形成し、LC回路は左手系伝送線路効果を示す。これは同様に、第1アンテナブランチ及び接地ブランチの長さを縮小させ、及びそれ故、アンテナが多重周波数帯域を包含するとき、アンテナの全体のサイズが縮小されることを保証している。
本発明の実施形態による回路基板の第1表面上に位置しているアンテナの第1タイプの第1アンテナブランチ及び接地ブランチの概略構造図である。 本発明の実施形態による第1アンテナの、回路基板の第2表面上に位置している、第2アンテナブランチの概略構造図である。 本発明の実施形態による第2アンテナの概略構造図である。 本発明の実施形態による第1コンデンサ及び第2コンデンサを含むアンテナの概略構造図である。 本発明の実施形態1によるアンテナの概略構造図である。 本発明の実施形態1によるアンテナのリターンロスの概略図である。 本発明の実施形態2によるアンテナの概略構造図である。 本発明の実施形態2によるアンテナのリターンロスの概略図である。 本発明の実施形態3によるアンテナの概略構造図である。 本発明の実施形態3によるアンテナのリターンロス及びアイソレーション指数の概略図である。 本発明の実施形態による端末の概略構造図である。 本発明の実施形態による、WiFiアンテナ及びLTEアンテナが配置されている回路基板の端末の概略構造図である。
従来技術において、アンテナが多重周波数帯域を同時に包含するとき、アンテナのサイズが非常に大きくなるという技術的問題に対して、本発明の実施形態はここで、アンテナを提供し、アンテナは、第1アンテナブランチ、接地ブランチ、第2アンテナブランチ、及び第1フィードを含み、第1アンテナブランチ、接地ブランチ、及び第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成されている第1アンテナを形成し;第1アンテナブランチ、第2アンテナブランチ、及び第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成されている第2アンテナを形成している。それ故、アンテナは第1共振周波数及び第2共振周波数を包含することができる。さらに、第1アンテナブランチの第1サブブランチ及び接地ブランチの接地サブブランチはギャップを形成するように交互に配置されており、これは静電容量効果を提供することができる。さらに、第1アンテナブランチ及び接地ブランチはLC回路を形成し、LC回路は左手系伝送線効果を示す。これは順に、第1アンテナブランチ及び接地ブランチの長さを縮小し、それによって、アンテナが多重周波数帯域を包含するとき、アンテナの全体のサイズが縮小することを保証している。
以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施形態における技術的解法、それに関する具体的な実装方法、及び対応する達成可能な有益な効果を説明している。
本明細書における端末はワイヤレス端末または有線端末であり得る。ワイヤレス端末は使用者に音声及び/またはデータ接続性を提供するデバイス、無線接続機能を有する携帯用デバイス、または無線モデムに接続された他の処理デバイスを参照し得る。ワイヤレス端末は、(RAN:Radio Access Networkなどのような)無線アクセスネットワークを用いることにより、一つ以上のコアネットワークと通信し得る。ワイヤレス端末は、(「セルラー」電話としても参照されている)携帯電話などのような携帯端末、または携帯端末を備えたコンピュータであってもよく、例えば、音声及び/またはデータを無線アクセスネットワークに交換する、携帯用の、ポケットサイズの、ハンドヘルドの、パソコンに組み込まれた、または車載の、携帯装置であってもよい。例えば、個人通信サービス(PSC:Personal Communication Service)電話、コードレス電話セット、セッション確立プロトコル(SIP:Session Initial Protocol)電話、ワイヤレスローカルループ(WLL:Wireless Local Loop)ステーション、または携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)などのようなデバイスであってもよい。ワイヤレス端末は、システム、加入者ユニット(Subscriber Unit)、加入者ステーション(Subscriber Station)、携帯ステーション(Mobile Station)、携帯端末(Mobile)、遠隔ステーション(Remote Station)、アクセスポイント(Access Point)、遠隔端末(Remote Terminal)、アクセスターミナル(Access Terminal)、ユーザーターミナル(User Terminal)、ユーザーエージェント(User Agent)、ユーザーデバイス(User Device)、またはユーザー機器(User Equipment)として参照され得る。
この明細書における「及び/または」との用語は、関連する対象を説明する関連関係だけを説明しており、三つの関係が存在し得ることを示している。例えば、A及び/またはBは、Aだけが存在するか、AとBの両方が存在するか、Bだけが存在する三つの場合を示している。加えて、この明細書における記号「/」は一般的に、関連する対象の間で「または」の関係を示している。
第1の態様によると、本発明の実施形態は、アンテナを提供し、アンテナは多重構造を有し得る。以下では説明のためにそれらのうちの二つを載せる。具体的な実装工程において、以下の二つの実例に限定されないことは確かである。
第1の実例において、図1a及び図1bを参照すると、図1aは第1アンテナブランチ及び接地ブランチの概略図であり、図1bは第2アンテナブランチの概略構造図であり、アンテナは、
回路基板20の第1表面20a上にプリントされた第1アンテナブランチ10であって、第1サブブランチ10aを含む、第1アンテナブランチ10と、
第1表面20a上にプリントされた接地ブランチ11であって、接地サブブランチ11aを含み、第1サブブランチ10a及び接地サブブランチ11aはギャップを形成するように交互に配置されており、並びに第1アンテナブランチ10及び接地ブランチ11は、ギャップを通して相互に結合されており、その結果、第1アンテナブランチ10及び接地ブランチ11は結合容量効果を生み出し、それによって、第1アンテナブランチ10及び接地ブランチ11にLC回路を形成させ、LC回路は左手系伝送線路効果を示し、アンテナのサイズを縮小させることができる、接地ブランチ11と、
を含む。
例えば、従来技術において、2.5GHz共振を有するIFAアンテナがPCBボード上にプリントされ、IFAアンテナの電気的長さは約(300/2.5)/4=30mmであるが、ボードの誘電率の影響を考慮すると、実際のサイズは30mmより小さく、約20mmから25mmであると想定される。左手系伝送線路効果がアンテナを設計することに用いられる場合、アンテナの電気的長さは、右手系概念のアンテナの長さの約1/2、すなわち、約10mmから12.5mmである。
第1アンテナブランチ10は、IFAアンテナ、モノポールアンテナ、Loopアンテナ(loop antenna)などであってもよい。
第1アンテナブランチ10がIFAアンテナまたはLoopアンテナである場合、第1アンテナブランチ10はPCBボードの接地端子に電気的に接続され、及び接地ブランチ11がPCBボードの接地端子に電気的に接続される。
第1サブブランチ10a及び接地サブブランチ11aが交互に配置されるとき、第1サブブランチ10aと接地サブブランチ11aの間に電気接続は無いが、ギャップが存在しており、第1アンテナブランチ10及び接地ブランチ11はギャップ結合を形成する。ギャップのサイズの範囲は、約0.1mmから0.5mmである。
第2アンテナブランチ12は回路基板20の第2表面20b上にプリントされ、第1表面20a及び第2表面20bは回路基板20の二つの対向する表面である。
第2アンテナブランチ12は、IFAアンテナ、モノポールアンテナ、Loopアンテナ(loop antenna)などであってもよい。第2アンテナブランチ12がIFAアンテナまたはLoopアンテナであるとき、第2アンテナブランチ12はPCBボードの接地端子に電気的に接続されている。
第1フィード13は、第1アンテナブランチ10に電気的に接続されており、
第2アンテナブランチ12は、回路基板上の金属ビアホール20cに電気的に接続され、及び金属ビアホール20cは第1フィード13に電気的に接続されており、第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第1フィード13は、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、第1アンテナブランチ10、第2アンテナブランチ12、及び第1フィード13は、第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成し、例えば、第1共振周波数は2.4GHz−2.5GHzであり、第2共振周波数は、例えば、4.9GHz−5.9GHzである。
さらに、図1bをさらに参照すると、図1bは回路基板の第2表面20b上のアンテナ設計の概略図を示しており、第2アンテナブランチ12は回路ボード20の第2表面20b上にプリントされており、第2表面20b及び第1表面20aは対向する表面である。図1b中の点線は回路基板の第1表面20a上のアンテナ設計を示しており、第2表面20b上の対応する位置にアンテナはない。
第2実例において、図1cを参照すると、アンテナは以下の構造を含んでいる。
回路基板20の第1表面20a上にプリントされた第1アンテナブランチであって、第1サブブランチ10aを含む第1アンテナブランチ10;
第1表面20a上にプリントされた接地ブランチであって、接地サブブランチ11aを含み、第1サブブランチ10a及び接地サブブランチ11aはギャップを形成するように交互に配置されており、及び第1アンテナブランチ10及び接地ブランチ11はギャップを通して相互に結合されている、接地ブランチ11;
回路基板20上にプリントされた第2アンテナブランチ12であって、第2アンテナブランチ12は、回路基板20の第1表面20aまたは第2表面20b上にプリントされてもよく、図1cは第2アンテナブランチ12が第1表面20a上にプリントされた概略図である、第2アンテナブランチ12;
第1アンテナブランチ10に電気的に接続された第1フィード14であって、第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第1フィード14は、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成する、第1フィード14;
接地ブランチ11に電気的に接続された第2フィード15であって、第2アンテナブランチ12及び第2フィード15は、第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成する、第2フィード15。
上から見てわかるように、第1共振周波数及び第2共振周波数での信号が異なるフィードを用いることによって送られ、第1共振周波数に対するアンテナ配線及び第2共振周波数に対するアンテナ配線は別々に調整されることができ、それによって、第1共振周波数に対する配線及び第2共振周波数に対する配線が互いに影響を及ぼすことを防いでいる。
加えて、第1共振周波数及び第2共振周波数での信号が異なるフィードを用いることによって送られ、及び結合器がアンテナの回路システムにおいて省かれてもよく、それによって、部品コストの縮小の利点をもたらす。
任意的に、第1アンテナサブブランチのインターデジタル構造の数はアンテナの長さに反比例する。
具体的な実装工程において、第1サブブランチ10aの数は接地サブブランチ11aの数と同じであるが、第1サブブランチ10aのインターデジタル構造の数は任意の数であってよく、例えば、1、3、4等である。第1サブブランチ10aのインターデジタル構造の数が大きいとき、第1サブブランチ10aと接地サブブランチ11aとの間に形成される結合容量効果の強度はより高く、アンテナの長さはさらに縮小され得る。すなわち、第1サブブランチ10aのインターデジタル構造の数は、アンテナの長さに反比例し、反比例は、第1サブブランチ10aのインターデジタル構造の数が増えるにつれて、アンテナの長さが短くなることを参照している。
任意的に、図2を参照すると、アンテナはさらに、
第1アンテナブランチ10の端部及び回路基板20の接地端子20dに電気的に接続され、第1アンテナブランチ10の電気的長さを減らすように構成された、第1コンデンサ16、及び/または
第2アンテナブランチ12の端部及び回路基板20の接地端子20dに電気的に接続され、第2アンテナブランチ12の電気的長さを減らすように構成された、第2コンデンサ17、を含む。
具体的な実装工程において、同一サイズの条件において、コンデンサがアンテナブランチの端部に直列に接続される場合、アンテナブランチの実効電気的長さは縮小され、その結果、アンテナブランチの低周波共振点は上方へ移り、それによって、アンテナブランチの長さを短くする。第1コンデンサ16は、例えば、2pFまたは1.5pFであり、及び第2コンデンサ17は、例えば、2pFまたは1.3pFであり、二つは同一であっても異なっていてもよく、本発明のこの実施形態において限定されていない。
さらなる例示的な実施形態として、第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第2アンテナブランチ12は全て、回路基板20の端部に置かれ得る。すなわち、第1アンテナブランチ10は、回路基板20の一側面上に置かれ、接地ブランチ11は、前記一側面に隣接する回路基板20の別の側面上に置かれ、第2アンテナブランチ12は、前記別の側面に隣接する回路基板20の別の側面上に置かれ得る。回路基板の三つの側面上に金属接地端子20dがあり、これは、第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第2アンテナブランチ12によって形成される構造が回路基板に組み込まれていることに等しいので、回路基板の利用率を改善することができる。
以下では、いくつかの特定の実施形態を参照して、本発明におけるアンテナを説明しており、以下の実施形態は、アンテナのいくつかの予想される実装構造を主に説明している。本発明における実施形態は、本発明を説明するためだけに用いられ、本発明を限定するものではないことに注意すべきである。本発明の観念に適合した全ての実施形態は、本発明の保護範囲内にあり、当業者であれば本発明の観念による転換をどのように実施するかを知っている。
[実施形態1]
図3及び図1bを参照すると、この実施形態で説明されるアンテナは、
回路基板20の前面20a上にプリントされた第1アンテナブランチ10であって、第1アンテナブランチ10はIFAアンテナであってもよく、その長さは約7mmであり、及び二つの第1サブブランチ10aを含む、第1アンテナブランチ10と、
回路基板20の前面20a上にプリントされ、「U」形状に成形され、且つ二つの接地サブブランチ11aを含む、接地ブランチ11であって、接地サブブランチ11aを除く接地ブランチ11の長さは7.5mmである、接地ブランチ11と、
回路基板20の背面20b上にプリントされた第2アンテナブランチ12であって、回路基板20上の金属ビアホール20cに電気的に接続されている第2アンテナブランチ12と、
第1アンテナブランチ10に電気的に接続された第1フィード13であって、金属ビアホール20cに電気的に接続されている、第1フィード13と、を含み、
第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及びフィード13は、2.4GHzから2.5GHzの周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、並びに第1アンテナブランチ10、第2アンテナブランチ12、及びフィード13は、4.9GHzから5.9GHzの周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成する。
アンテナ長さLは、第1アンテナブランチ10の最左の端部から、接地ブランチ11の最右の端部までの長さであり、全体として15mmであり、アンテナ幅Wは3mmから4.5mmである。
アンテナをエミュレートすることによって得られたリターンロス曲線のグラフである図4に示されたように、2.4GHzでのリターンロスは−10.9510dBであり(すなわち、m1)、2.5GHzでのリターンロスは−7.6803dBであり(すなわち、m2)、2.4GHzから2.5GHzでのリターンロスは−7.6803dBと−10.9510dBの間であり、すなわち、全て−5dB未満であり、4.9GHzでのリターンロスは−6.9961dBであり(すなわち、m3)、5.9GHzでのリターンロスは−5.7666dBであり(すなわち、m4)、4.9GHzから5.9GHzでのリターンロスは−5.7666dBと−6.9961dBの間であり、同様に、全て−5dB未満であることが表からわかる。これは、2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域におけるリターンロスが必須要件を満足しており、及び両方の周波数帯域の効率が同様に50%より高いことを示している。それ故、アンテナは、その長さが縮小するとき、二つの周波数帯域2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzが包含されることを保証することができる。
表1に示すように、表1は実験的試験からのアンテナの効率データである。
Figure 0006032515
2.4GHzから2.5GHzの周波数帯域において、ほとんど全ての効率は50%を超えており、必須要件を満足しており、4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域において、効率は2.4GHzから2.5GHzの周波数帯域におけるものよりも小さいが、それらのほとんどが50%よりも高く、及びそれ故、データ伝送が実施され得ることが表1(Table 1)からわかる。アンテナは、2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域を同時に包含することができることがわかる。
[実施形態2]
図5及び図1bを参照すると、本願のこの実施形態において説明されるアンテナは以下の構造を含んでいる。
回路基板20の前面20a上にプリントされ、IFAアンテナであり、三つの第1サブブランチ10aを含む、第1アンテナブランチ10;
回路基板20の前面20a上にプリントされ、三つの接地サブブランチ11aを含む、接地ブランチ11;
回路基板20の背面20b上にプリントされた第2アンテナブランチ12であって、回路基板20上の金属ビアホール20cに電気的に接続された第2アンテナブランチ12;及び
第1アンテナブランチ10に電気的に接続され、金属ビアホール20cに電気的に接続されている、第1フィード13;
第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第1フィード13は、2.4GHzから2.5GHzの周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、及び第1アンテナブランチ10、第2アンテナブランチ12、及びフィード13は、4.9GHzから5.9GHzの周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成する。アンテナ長さLは、第1アンテナブランチ10の最左の端部から、接地ブランチ11の最右の端部までの長さであり、全体として12mmであり、アンテナ幅Wは4.5mmである。実施形態1と比較して、第1サブブランチ10aの数が縮小するとき、アンテナ長さLが縮小することがわかる。
アンテナをエミュレートすることによって得られたリターンロス曲線のグラフである図6に示されたように、2.4GHz)でのリターンロスは−8.6975dBであり(すなわち、m1、2.5GHzでのリターンロスは−7.2387dBであり(すなわち、m2)、2.4GHzから2.5GHzでのリターンロスは−7.2387dBから−8.6975dBの間であり、すなわち、全て−5dB未満であり、4.9GHzでのリターンロスは−6.9330dBであり(すなわち、m3)、5.9GHz(でのリターンロスは−6.9363dBでありすなわち、m4)、4.92GHzから5.89GHzでのリターンロスは−6.9330dBから−6.9363dBの間であり、及びそれ故、4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域におけるリターンロスは、全て−5dB未満であることが表からわかる。これは、2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域におけるリターンロスが必須要件を満足することを示している。
アンテナは、その長さが縮小するとき、二つの周波数帯域2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzが包含されることを保証することができることがわかる。
[実施形態3]
図7を参照すると、本願のこの実施形態において説明されるアンテナは、
回路基板20の前面20a上にプリントされた第1アンテナブランチ10であって、三つの第1サブブランチ10aを含み得る、第1アンテナブランチ10と;
回路基板20の前面20a上にプリントされ、三つの接地サブブランチ11aを含む、接地ブランチ11であって、第1アンテナブランチ10の最左の端部から接地ブランチ11の最右の端部までの長さL1は10mmである、接地ブランチ11と;
回路基板20の前面20a上にプリントされ、LOOPアンテナであり、その長さL2が約5mmである、第2アンテナブランチ12であって、PCBボードの接地端子に電気的に接続されている第2アンテナブランチ12と;
第1アンテナブランチ10に接続された第1フィード14であって、アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第1フィード14は、2.4GHzから2.5GHzの間の周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成している、第1フィード14と;
第2アンテナブランチ12に接続された第2フィード15であって、第2アンテナブランチ12及び第2フィード14は、4.9GHzから5.9GHzの間の周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成している、第2フィード15と;
第1アンテナブランチ10の端部及び回路基板20の接地端子20dに電気的に接続されており、並びに第1アンテナブランチ10の電気的長さを縮小するように構成された、第1コンデンサ16と;
第2アンテナブランチ12の端部及び回路基板20の接地端子20dに電気的に接続されており、並びに第2アンテナブランチ12の電気的長さを縮小するように構成された、第2コンデンサ17と;
を含む。
アンテナの長さLは、第1アンテナブランチ10の最左の端部から第2アンテナブランチ12の最右の端部までの長さであり、16mmである。
アンテナのリターンロス及びアイソレーション指数のエミュレーションの概略図である図8を参照すると、図から二つのリターンロスの曲線が含まれていることがわかり、2.4GHzから2.5GHzの周波数帯域に対する曲線80において、2.4GHzでのリターンロスは−7.3652dBであり(すなわち、m3)、2.5GHzでのリターンロスは−7.5289dBであり(すなわち、m4)、2.4GHzから2.5GHzでのリターンロスは−7.3652dBと−7.5289との間であり、すなわち、全てが−5dB未満であり;4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域に対する曲線81において、4.91GHzでのリターンロスは−6.3334dBであり(すなわち、m1)、5.9GHzでのリターンロスは−6.3991dBであり(すなわち、m2)、4.91GHzから5.9GHzでのリターンロスは、−6.3334dBと−6.3991との間であり、それ故、4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域における全てのリターンロスは同様に−5dB未満である。これは、2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzの周波数帯域が、要求を満たしていることを示している。アイソレーション曲線82において、全ての周波数でのアイソレーションは−10dB未満であり、それ故、アイソレーションが良好である。それ故、アンテナは、その長さが縮小されるとき、2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzの二つの周波数帯域が包含されることを保証することができ、及び2.4GHzから2.5GHz及び4.9GHzから5.9GHzの二つの周波数帯域を別々にデバッグすることができ、その結果デバッグはより便利である。
第2の態様によれば、本発明のこの実施形態は端末を提供し、端末は、例えば、携帯電話またはウェアラブルデバイスである。図9を参照すると、端末は特に、
ハウジング90;
ハウジング90の表面上、またはハウジング90の内側に配置された回路基板20;
回路基板20の第1側面91a上に配置された、第1アンテナ91;
第1アンテナ91に電気的に接続され、及び第1アンテナ91の送信及び受信の信号を処理するように構成されたプロセッサ92;
を含む。
図1をさらに参照すると、第1アンテナ91は、
回路基板20の第1表面20a上にプリントされた第1アンテナブランチ10であって、第1サブブランチ10aを含む第1アンテナブランチ10と;
第1表面20aにプリントされた接地ブランチ11であって、接地サブブランチ11aを含み、第1サブブランチ10a及び接地サブブランチ11aはギャップを形成するように交互に配置されており、並びに第1アンテナブランチ10及び接地ブランチ11はギャップを通して相互に結合されている接地ブランチ11と;
回路基板20の第2表面20b上にプリントされた第2アンテナブランチ12であって、第2表面20b及び第1表面20aは回路基板20の二つの対向する表面である、第2アンテナブランチ12と;
第1アンテナブランチ10に電気的に接続された第1フィード13と;
を含み、
第2アンテナブランチ12は回路基板20上の金属ビアホール20cに電気的に接続され、及び金属ビアホール20cは第1フィード13に電気的に接続されており、第1アンテナブランチ10、接地ブランチ11、及び第1フィード13は、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、並びに第1アンテナブランチ10、第2アンテナブランチ12、及び第1フィード13は、第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成している。
任意的に、第1サブブランチ10aのインターデジタル構造の数は、アンテナの長さに反比例している。
任意的に、さらに図2を参照すると、第1アンテナはさらに、
第1アンテナブランチ10の端部及び回路基板20の接地端子20dに電気的に接続されており、並びに第1アンテナブランチ10の電気的長さを縮小するように構成されている、第1コンデンサ16;及び/または
第2アンテナブランチ12の端部及び回路基板20の接地端子20dに電気的に接続されており、並びに第2アンテナブランチ12の電気的長さを縮小するように構成されている、第2コンデンサ17;
を含む。
任意的に、図10を参照すると、アンテナはさらに、
回路基板の第2側面91b上に配置された第2アンテナ93であって、第2側面91bは第1側面91aの対向側面である、第2のアンテナ93、
を含む。
そのような場合において、第1アンテナ91及び第2アンテナ93のパターンカバレージは、全指向性カバレージを達成できることが保証され得る。
任意的に、さらに図10を参照すると、アンテナはさらに、
回路基板20の第3側面91c上に配置された第3アンテナ94aであって、第3側面91cは第1側面91aに隣接しており、第3アンテナ94aは第3共振周波数を生成するように構成されており、及び第3共振周波数は、例えば、815MHz−960MHz、1420MHz−1520MHz、1710MHz−2170MHz、及び2490MHz−2700MHzの間の少なくとも一つの周波数である、第3アンテナ94aと;
第3側面91c上に配置された第4アンテナ94bであって、第3共振周波数において第1サブ共振周波数を生成するように構成されており、第1サブ共振周波数は、例えば、2490MHz−2700MHzである、第4アンテナ94bと;
回路基板20の第4側面91d上に配置された第5アンテナ94cであって、第4側面91dは第3側面91cに対向しており、及び第5アンテナ94cは第3共振周波数を生成するように構成されており、一般的に、第5アンテナ94cは第3アンテナ94aの送信及び受信ダイバーシティアンテナであり、及びそれ故、第5アンテナ94cは第3共振周波数の受信周波数帯域、例えば、860MHz−960MHz、1470MHz−1520MHz、1700MHz−2170MHz、及び2490MHz−2700MHzの間の少なくとも一つの周波数帯域においてのみ作動する、第5アンテナ94cと;
第4側面91d上に配置された第6アンテナ94dであって、第3共振周波数における第1サブ共振周波数を生成するように構成されており、第2サブ共振周波数は、例えば、2490MHz−2700MHzである、第6アンテナ94dと;
を含む。
前述の解法は、WiFiアンテナの全指向性カバレージを実装するために第1アンテナ91及び第2アンテナ93が回路基板の対向側面に置かれており、並びに第3アンテナ94a、第4アンテナ94b、第5アンテナ94c、及び第6アンテナ94dがロング・ターム・エボリューション(LTE:Long Term Evolution)アンテナの全指向性カバレージを実装している、4×4の多重入出力(MIMO:Multiple−Input Multiple−Output)システムにおけるLTEアンテナ及びWiFiアンテナの新たな設計的解法を提供している。
任意的に、さらに図10を参照すると、アンテナは、
第3側面91c上に配置された第1共振ブランチ95aであって、第3アンテナ94a及び第4アンテナ94bの間に位置しており、第1共振ブランチ95aのサイズは、第1サブ共振周波数の1/4波長である、第1共振ブランチ95a;及び/または
第4側面91d上に配置された第2共振ブランチ95aであって、第5アンテナ94c及び第6アンテナ94dの間に位置しており、第2共振ブランチ95aのサイズは、第1サブ共振周波数の1/4波長である、第2共振ブランチ95a;
を含む。
第1サブ共振周波数が2490MHzから2700MHzであるものが例として使用され、及びそのとき、アンテナが第1共振ブランチ95aを有している場合、第1共振ブランチ95aの長さは、2490MHzから2700MHzの1/4波長であり、アンテナが第2共振ブランチ95bを有している場合、第2共振ブランチ95bの長さは、2490MHzから2700MHzの1/4波長である。
PCBボード上の第3アンテナ94a及び第4アンテナ94bの電流分布は、回路基板20上に配置された第1共振ブランチ95aを用いることによって変更されることができ、それ故、第3アンテナ94aと第4アンテナ94bの間のアイソレーションを改善し、及び第3アンテナ94aと第4アンテナ94bの間の相互干渉を避けており;第5アンテナ94c及び第6アンテナ94dの電流分布は、回路基板91上に配置された第2共振ブランチ95bを用いることによって変更されることができ、それ故、第5アンテナ94cと第6アンテナ94dの間のアイソレーションを改善し、及び第5アンテナ94cと第6アンテナ94dの間の相互干渉を避けている。
本発明の1つ以上の実施形態は、少なくとも以下の有益な効果を有している。
本発明の実施形態において、アンテナ及び端末が提供され、アンテナは、第1アンテナブランチと、接地ブランチと、第2アンテナブランチと、第1フィードとを含むか、またはさらに第2フィードを含み、第1アンテナブランチ、接地ブランチ、及び第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、第1アンテナブランチ、第2アンテナブランチ、及び第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成しており;または、第1アンテナブランチ、接地ブランチ、及び第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成し、第2アンテナブランチ及び第2フィードは第2共振周波数を生成するように構成された第2アンテナを形成している。それ故、アンテナは、第1共振周波数及び第2共振周波数を含む多重周波数を包含することができる。さらに、第1アンテナブランチの第1サブブランチ及び接地ブランチの接地サブブランチは、静電容量効果を提供するように交互に配置されることができる。さらに、第1アンテナブランチ及び接地ブランチはLC回路を形成し、LC回路は左手系伝送線路効果を示す。これは同様に、第1アンテナブランチ及び接地ブランチの長さの合計を縮小させ、及びそれ故、アンテナが多重周波数帯域を包含するとき、アンテナの全体のサイズを縮小させることを保証している。
本発明のいくつかの好ましい実施形態が説明されてきたが、当業者が基本的な発明の概念を知り得さえすれば、これらの実施形態に変更や修正を加えることができる。それ故、以下の特許請求の範囲は、例示的な実施形態並びに本発明の範囲内にある変更及び修正を包含するように構成されていることを目的としている。
当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明に様々な修正や変更を加えることができることは明らかである。本発明は、以下の特許請求の範囲及びそれらの同等物によって定義される保護の範囲で、これらの修正や変形を包含することを目的としている。
10 第1アンテナブランチ
10a 第1サブブランチ
11 接地ブランチ
11a 接地サブブランチ
12 第2アンテナブランチ
13 第1フィード
14 第2フィード
15 第2フィード
16 第1コンデンサ
17 第2コンデンサ
20 回路基板
20a 第1表面
20b 第2表面
20c 金属ビアホール
20d 接地端子
80、81 波数帯域に対する曲線
82 アイソレーション曲線
90 ハウジング
91 第1アンテナ
91a 第1側面
91b 第2側面
91c 第3側面
91d 第4側面
92 プロセッサ
93 第2アンテナ
94a 第3アンテナ
94b 第4アンテナ
94c 第5アンテナ
94d 第6アンテナ
95a 第1共振ブランチ
95b 第2共振ブランチ

Claims (9)

  1. アンテナであって、
    回路基板の第1表面上にプリントされた第1アンテナブランチであって、第1サブブランチを含む第1アンテナブランチと、
    前記第1表面上にプリントされた接地ブランチであって、前記接地ブランチは接地サブブランチを含み、前記第1サブブランチ及び前記接地サブブランチはギャップを形成するように交互に配列されており、並びに前記第1アンテナブランチ及び前記接地ブランチは、前記ギャップを通して相互に結合されている、接地ブランチと、
    前記回路基板の第2表面上にプリントされた第2アンテナブランチであって、前記第2表面及び前記第1表面は前記回路基板の二つの対向する表面である、第2アンテナブランチと、
    前記第1アンテナブランチに電気的に接続された第1フィードと、
    を含み、
    前記第2アンテナブランチは、前記回路基板上の金属ビアホールに電気的に接続されており、且つ前記金属ビアホールは、前記第1フィードに電気的に接続されており、
    前記第1アンテナブランチ、前記接地ブランチ、及び前記第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された、第1アンテナを形成しており、及び
    前記第1アンテナブランチ、前記第2アンテナブランチ、及び前記第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成された、第2アンテナを形成している、アンテナ。
  2. 前記第1サブブランチのインターデジタル構造の数は、前記アンテナの長さに反比例している、請求項1に記載のアンテナ。
  3. 前記アンテナはさらに、
    前記第1アンテナブランチの端部及び前記回路基板の接地端子に電気的に接続されており、且つ前記第1アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された、第1コンデンサ、及び/または
    前記第2アンテナブランチの端部及び前記回路基板の前記接地端子に電気的に接続されており、且つ前記第2アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された、第2コンデンサ
    を含む、請求項1または2に記載のアンテナ。
  4. 端末であって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングの表面上または前記ハウジングの内部に配置された回路基板と、
    前記回路基板の第1側面上に配置された第1アンテナと、
    前記第1アンテナに電気的に接続されており、且つ前記第1アンテナの送信及び受信の信号を処理するように構成された、プロセッサと、
    を含んでおり、
    前記第1アンテナは、
    前記回路基板の第1表面上にプリントされた第1アンテナブランチであって、第1サブブランチを含む第1アンテナブランチと、
    前記第1表面上にプリントされた接地ブランチであって、前記接地ブランチは接地サブブランチを含み、前記第1サブブランチ及び前記接地サブブランチはギャップを形成するように交互に配列されており、及び前記第1アンテナブランチ及び前記接地ブランチは、前記ギャップを通して相互に結合されている、接地ブランチと、
    前記回路基板の第2表面上にプリントされた第2アンテナブランチであって、前記第2表面及び前記第1表面は前記回路基板の二つの対向する表面である、第2アンテナブランチと、
    前記第1アンテナブランチに電気的に接続された第1フィードと、
    を含み、
    前記第2アンテナブランチは、前記回路基板上の金属ビアホールに電気的に接続されており、且つ前記金属ビアホールは、前記第1フィードに電気的に接続されており、
    前記第1アンテナブランチ、前記接地ブランチ、及び前記第1フィードは、第1共振周波数を生成するように構成された第1アンテナを形成しており、及び
    前記第1アンテナブランチ、前記第2アンテナブランチ、及び前記第1フィードは、第2共振周波数を生成するように構成された、第2アンテナを形成している、端末。
  5. 前記第1サブブランチのインターデジタル構造の数は、前記アンテナの長さに反比例している、請求項4に記載の端末。
  6. 前記第1アンテナはさらに、
    前記第1アンテナブランチの端部及び前記回路基板の接地端子に電気的に接続されており、且つ前記第1アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された、第1コンデンサ、及び/または、
    前記第2アンテナブランチの端部及び前記回路基板の前記接地端子に電気的に接続されており、且つ前記第2アンテナブランチの電気的長さを縮小するように構成された、第2コンデンサ、
    を含む、請求項4または5に記載の端末。
  7. 前記端末はさらに、
    前記回路基板の第3側面上に配置された第3アンテナであって、前記第3側面は前記第1側面に隣接しており、及び前記第3アンテナは第3共振周波数を生成するように構成された、第3アンテナと、
    前記第3側面上に配置された第4アンテナであって、前記第3共振周波数における第1サブ共振周波数を生成するように構成された、第4アンテナと、
    前記回路基板の第4側面上に配置された第5アンテナであって、前記第4側面は前記第3側面に対向しており、及び前記第5アンテナは前記第3共振周波数を生成するように構成された、第5アンテナと、
    前記第4側面上に配置された第6アンテナであって、前記第3共振周波数における第1サブ共振周波数を生成するように構成された、第6アンテナと、
    を含む、請求項4からのいずれか一項に記載の端末。
  8. 前記端末はさらに、
    前記第3側面上、及び前記第3アンテナと前記第4アンテナの間に配置された、第1共振ブランチであって、前記第1共振ブランチのサイズは前記第1サブ共振周波数の1/4波長である、第1共振ブランチと、
    前記第4側面上、及び前記第5アンテナと前記第6アンテナの間に配置された、第2共振ブランチであって、前記第2共振ブランチのサイズは前記第1サブ共振周波数の1/4波長である、第2共振ブランチと、
    を含む、請求項に記載の端末。
  9. 前記端末は携帯電話またはウェアラブルデバイスである、請求項4からのいずれか一項に記載の端末。
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