JP2014236517A

JP2014236517A - アンテナ構造及びそれを用いた無線通信装置

Info

Publication number: JP2014236517A
Application number: JP2014115523A
Authority: JP
Inventors: 志宏頼; Chih-Hung Lai; 彦輝林; Yen Hui Lin
Original assignee: Chiun Mai Communication Systems Inc
Current assignee: Chiun Mai Communication Systems Inc
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2014-12-15
Also published as: US9425508B2; TWI590525B; TW201448354A; US20140354506A1

Abstract

【課題】体積が小さく、占用空間が比較的小さいアンテナ構造及び当該アンテナ構造を用いた無線通信装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係るアンテナ構造は、フィードイン端子、第一アンテナ及び第二アンテナを備える。前記第一アンテナは、第一放射部及び第二放射部を備え、前記第一放射部は、前記フィードイン端子に接続され、前記第二放射部は、前記第一放射部の一端から折り曲げられて延在し、前記第二アンテナは、前記第二放射部と間隔をあけて設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置及びそのアンテナ構造に関し、特に多帯域無線信号を受信することができる無線通信装置及びそのアンテナ構造に関するものである。

通常アンテナモジュールは、無線通信装置の内部の回路基板に設けられたフィードイン端子に電気的に接続される。無線通信装置の小型化に伴い、無線通信装置の狭い内部空間にアンテナモジュールを柔軟に設けて、無線通信装置の内部空間を活用することは極めて重要である。一方、無線通信装置の機能が益々多様化されるに従って、アンテナモジュールも多くの周波数バンドによって同時に通信機能を行うことができる（即ち、多周波信号を送受信する）ブロードバンド式に発展している。従って、アンテナモジュールが無線通信装置の中で占用する空間を小さくすると共に、如何にアンテナモジュールの帯域幅を広げることが本業界の技術者の課題である。

本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、体積が小さく、占用空間が比較的小さいアンテナ構造及び当該アンテナ構造を用いた無線通信装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナ構造は、フィードイン端子、第一アンテナ及び第二アンテナを備える。前記第一アンテナは、第一放射部及び第二放射部を備える。前記第一放射部は、前記フィードイン端子に接続され、前記第二放射部は、前記第一放射部の一端から折り曲げられて延在し、前記第二アンテナは、前記第二放射部と間隔をあけて設けられる。

また、上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、フィードイン点が設けられた回路基板と、前記回路基板の周縁部に沿って設けられたアンテナ構造と、前記フィードイン点と前記アンテナ構造との間に電気的に接続された整合回路と、を備える。前記アンテナ構造は、フィードイン端子、第一アンテナ及び第二アンテナを備える。前記第一アンテナは、第一放射部及び第二放射部を備え、前記第一放射部は、前記フィードイン端子に接続され、前記第二放射部は、前記第一放射部の一端から折り曲げられて延在し、前記第二アンテナは、前記第二放射部と間隔をあけて設けられる。

従来の技術と比較すると、本発明のアンテナ構造は、体積が小さく、構造も簡単であり、また、第一アンテナ及び第二アンテナが互いに間隔をあけて且つ無線通信装置の内部に柔軟に設けられているため、無線通信装置の内部空間を十分に利用することができる。また、本発明のアンテナ構造は、無線通信装置の整合回路を利用して、アンテナが受信した異なる周波数帯域の信号をインピーダンスマッチングするため、アンテナ構造のブロードバンド特性を確保することができる。

本発明のアンテナ構造を備える無線通信装置の局部の立体斜視図である。図１に示した無線通信装置を別の視点から見た図である。図１に示した無線通信装置の第一マッチングユニットの回路図である。図１に示した無線通信装置の第二マッチングユニットの回路図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るアンテナ構造１００は、携帯電話機及びタブレットパソコン等の無線通信装置２００に用いられる。無線通信装置２００は、回路基板２１０及び整合回路２３０を備える。回路基板２１０には、フィードイン点２１１が設けられている。

アンテナ構造１００は、単極アンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａ）であり、フィードイン端子１０、第一アンテナ３０及び第二アンテナ５０を備える。フィードイン端子１０は、回路基板２１０のフィードイン点２１１に電気的に接続される。

図２を併せて参照すると、第一アンテナ３０は、互いに接続されている第一放射部３１及び第二放射部３２を備える。第一放射部３１は、第一延伸片３１１、第二延伸片３１２及び第三延伸片３１３を含む。第一延伸片３１１の幅は、一端から他端に向かって次第に狭くなっている。フィードイン端子１０は、第一延伸片３１１のより狭い一端に連接されている。第二延伸片３１２は、第一延伸片３１１のフィードイン端子１０の反対側の側辺に連接され、且つ第一延伸片３１１と所定の夾角を形成して連接されている。本実施形態において、第二延伸片３１２と第一延伸片３１１との間の夾角は鈍角である。第三延伸片３１３は、第二延伸片３１２の第一延伸片３１１から離れる側の縁に連接されている。第三延伸片３１３が所在する平面は、第二延伸片３１２が所在する平面に対して垂直である。第二放射部３２と第二延伸片３１２は、弧状の連結部を介して互いに連接され、且つ互いに対してほぼ垂直であり、略「Ｌ」字状の構造を形成する。これにより、アンテナ構造１００は、回路基板２１０の隅部に沿って無線通信装置２００の内部に設置される。

第二アンテナ５０は、第二放射部３２と間隔をあけて設置される。本実施形態において、第二アンテナ５０と第二放射部３２との間の間隙は１ｍｍである。第二アンテナ５０は、弧状のシートであり、回路基板２１０の一方の上方に且つ無線通信装置２００のフレーム上に設置される。第一アンテナ３０及び第二アンテナ５０は、回路基板２１０の周縁に沿って設けられているので、無線通信装置２００の内部の他の構造と互いに干渉なく組み合せることができる。

図３及び図４に示すように、整合回路２３０は、第一マッチングユニット２３１及び第二マッチングユニット２３２を備える。第一マッチングユニット２３１及び第二マッチングユニット２３２は、全てフィードイン点２１１とアンテナ構造１００との間に電気的に接続される。本実施形態において、第一マッチングユニット２３１は高周波整合回路であり、第二マッチングユニット２３２は低周波整合回路である。第一マッチングユニット２３１は、第一コンデンサＣ１、第二コンデンサＣ２、第三コンデンサＣ３、第四コンデンサＣ４、第五コンデンサＣ５、第一インダクタンスＬ１及び第一切換スイッチ２３１０を備える。フィードイン点２１１は、順次に第一コンデンサＣ１及び第一インダクタンスＬ１を介して接地される。

第一切換スイッチ２３１０は、１つの第一静接点２３１１及び１つの第一動接点２３１２を備える。第一静接点２３１１は、第一コンデンサＣ１と第一インダクタンスＬ１との間のノードに接続される。第二コンデンサＣ２、第三コンデンサＣ３、第四コンデンサＣ４及び第五コンデンサＣ５は、アンテナ構造１００のフィードイン端子１０に並列接続されている。第一切換スイッチ２３１０の第一動接点２３１２は、第二コンデンサＣ２と第三コンデンサＣ３と第四コンデンサＣ４と第五コンデンサＣ５との間で切り換えられる。本実施形態において、第一コンデンサＣ１のコンデンサ値は２．５ｐＦであり、第一インダクタンスＬ１のインダクタンス値は１．７ｎＨである。第二コンデンサＣ２のコンデンサ値は４．６ｐＦであり、ＬＴＥｂａｎｄ３（１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。第三コンデンサＣ３のコンデンサ値は２．２ｐＦであり、ＷＣＤＭＡ（登録商標）ｂａｎｄ２（１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。第四コンデンサＣ４のコンデンサ値は１．３５ｐＦであり、ＬＴＥｂａｎｄ４（２１１０ＭＨｚ〜２１５５ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。第五コンデンサＣ５のコンデンサ値は０．６ｐＦであり、ＬＴＥｂａｎｄ７（２６２０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。

第二マッチングユニット２３２は、第六コンデンサＣ６、第七コンデンサＣ７、第二インダクタンスＬ２、第三インダクタンスＬ３、第四インダクタンスＬ４及び第二切換スイッチ２３２０を備える。第二切換スイッチ２３２０は、第二静接点２３２１及び第二動接点２３２２を備える。フィードイン点２１１は、順次に第六コンデンサＣ６、第二静接点２３２１及び第七コンデンサＣ７を介してアンテナ構造１００のフィードイン端子１０に接続される。第二インダクタンスＬ２、第三インダクタンスＬ３及び第四インダクタンスＬ４は、互いに並列接続され且つそれぞれ接地される。第二切換スイッチ２３２０の第二動接点２３２２は、第二インダクタンスＬ２と第三インダクタンスＬ３と第四インダクタンスＬ４との間で切り換えられる。本実施形態において、第六コンデンサＣ６のコンデンサ値は１ｐＦであり、第七コンデンサＣ７のコンデンサ値は１０ｐＦである。第二インダクタンスＬ２のインダクタンス値は、１４．７ｎＨであり、ＬＴＥｂａｎｄ１７（７３４ＭＨｚ〜７４６ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。第三インダクタンスＬ３のインダクタンス値は、９．６ｎＨであり、ＧＳＭ（登録商標）８５０（８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。第四インダクタンスＬ４のインダクタンス値は、８ｎＨであり、ＧＳＭ（登録商標）９００（９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）の周波数信号をインピーダンスマッチングすることに用いられる。

以下、無線通信装置２００の動作原理について詳細に説明する。アンテナ構造１００のフィードイン端子１０が回路基板２１０から電流を得ると、一部の電流は第一放射部３１を流れて高周波電流経路を形成し、他の一部の電流は第二放射部３２を流れ且つ電流を第二アンテナ５０にカップリングさせて、低周波電流経路を形成する。無線通信装置２００が高周波数帯域において動作する場合、第一マッチングユニット２３１は、アンテナが受信した信号に対してインピーダンスマッチングする。具体的には、第一切換スイッチ２３１０は、アンテナが受信した異なる周波数帯域の信号（例えば、ＬＴＥｂａｎｄ３／ＷＣＤＭＡ（登録商標）ｂａｎｄ２／ＬＴＥｂａｎｄ４／ＬＴＥｂａｎｄ７）に基づいて、第二コンデンサＣ２、第三コンデンサＣ３、第四コンデンサＣ４又は第五コンデンサＣ５に切り換えて、異なるインピーダンスモードを得る。

また、無線通信装置２００が低周波数帯域において動作する場合、第二マッチングユニット２３２は、アンテナが受信した信号に対してインピーダンスマッチングする。具体的には、第二切換スイッチ２３２０は、アンテナが受信した異なる周波数帯域の信号（例えば、ＬＴＥｂａｎｄ１７／ＧＳＭ（登録商標）８５０／ＧＳＭ（登録商標）９００）に基づいて、第二インダクタンスＬ２、第三インダクタンスＬ３又は第四インダクタンスＬ４に切り換えて、異なるインピーダンスモードを得る。

本発明に係るアンテナ構造１００の第一アンテナ３０及び第二アンテナ５０は、無線通信装置２００の内部構造と柔軟に組み合わせて無線通信装置２００内に装着するため、無線通信装置２００の内部空間を活用することができる。また、本発明に係るアンテナ構造１００は、無線通信装置２００の整合回路２３０を利用して、アンテナが受信した異なる周波数帯域の信号をインピーダンスマッチングして、アンテナ構造１００が動作できる周波数の範囲を広げることができる。

１０フィードイン端子
１００アンテナ構造
３０第一アンテナ
３１第一放射部
３１１第一延伸片
３１２第二延伸片
３１３第三延伸片
３２第二放射部
５０第二アンテナ
２００無線通信装置
２１０回路基板
２１１フィードイン点
２３０整合回路
２３１第一マッチングユニット
２３１０第一切換スイッチ
２３１１第一静接点
２３１２第一動接点
２３２第二マッチングユニット
２３２０第二切換スイッチ
２３２１第二静接点
２３２２第二動接点

Claims

フィードイン端子、第一アンテナ及び第二アンテナを備えるアンテナ構造であって、前記第一アンテナは、第一放射部及び第二放射部を備え、前記第一放射部は、前記フィードイン端子に接続され、前記第二放射部は、前記第一放射部の一端から折り曲げられて延在し、前記第二アンテナは、前記第二放射部と間隔をあけて設けられていることを特徴とするアンテナ構造。
第一放射部は、第一延伸片を含み、前記第一延伸片の幅は、一端から他端に向かって次第に狭くなり、前記フィードイン端子は、前記第一延伸片のより狭い一端の側辺に連接されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
前記第一放射部は、第二延伸片及び第三延伸片をさらに備え、前記第二延伸片は、前記第一延伸片の前記フィードイン端子の反対側の側辺に連接され、且つ前記第一延伸片と夾角を形成するように連接され、前記第三延伸片は、前記第二延伸片の前記第一延伸片から離れる側の縁に連接され、前記第三延伸片が所在する平面は、前記第二延伸片が所在する平面に対して垂直であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ構造。
前記第二放射部と前記第二延伸片は、弧状の連結部を介して互いに連接され且つ互いに対して垂直であり、前記第二アンテナは、弧状のシートであり、前記第二放射部と間隔をあけて設けられることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。
フィードイン点が設けられた回路基板と、前記回路基板の周縁部に沿って設けられたアンテナ構造と、整合回路と、を備える無線通信装置であって、
前記整合回路は、前記フィードイン点と前記アンテナ構造との間に電気的に接続され、前記アンテナ構造は、請求項１から４の何れか一項に記載のアンテナ構造であることを特徴とする無線通信装置。
前記整合回路は、第一コンデンサ及び第一インダクタンスを含む第一マッチングユニットを備え、前記フィードイン点は、順次に前記第一コンデンサ及び前記第一インダクタンスを介して接地されることを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
前記第一マッチングユニットは、第二コンデンサ、第三コンデンサ、第四コンデンサ、第五コンデンサ及び第一切換スイッチをさらに備え、前記第一切換スイッチは、第一静接点及び第一動接点を備え、前記第一静接点は、前記第一コンデンサと前記第一インダクタンスとの間に接続され、前記第二コンデンサ、前記第三コンデンサ、前記第四コンデンサ及び前記第五コンデンサは、前記アンテナ構造に並列接続され、前記第一切換スイッチの前記第一動接点は、前記第二コンデンサと前記第三コンデンサと前記第四コンデンサと前記第五コンデンサとの間で切り換えられることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
前記整合回路は、第二マッチングユニットをさらに備え、前記第二マッチングユニットは、第六コンデンサ、第七コンデンサ及び第二切換スイッチを備え、
前記第二切換スイッチは、第二静接点及び第二動接点を備え、前記フィードイン点は、順次に前記第六コンデンサ、前記第二静接点及び前記第七コンデンサを介して前記アンテナ構造に接続されることを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
前記第二マッチングユニットは、第二インダクタンス、第三インダクタンス及び第四インダクタンスをさらに備え、前記第二インダクタンス、前記第三インダクタンス及び前記第四インダクタンスは、互いに並列接続され且つそれぞれ接地され、
前記第二切換スイッチの前記第二動接点は、前記第二インダクタンスと前記第三インダクタンスと前記第四インダクタンスとの間で切り換えられることを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。