JP2014239438A

JP2014239438A - アンテナアセンブリ

Info

Publication number: JP2014239438A
Application number: JP2014117309A
Authority: JP
Inventors: 子軒張; Tze-Hsuan Chang; ▲タク▼綱許; Cho-Kang Hsu
Original assignee: Chiun Mai Communication Systems Inc
Current assignee: Chiun Mai Communication Systems Inc
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2034-06-06
Also published as: US9356350B2; TWI619308B; TW201448357A; US20140361943A1; JP5933631B2

Abstract

【課題】ブロードバンドであり、汎用性を有するアンテナモジュールを提供すること。【解決手段】本発明に係るアンテナアセンブリは、基板と、前記基板の一方の表面に被覆された接地層と、前記接地層に設けられたスロットアンテナと、を備える。前記スロットアンテナは、前記接地層において透かし彫りの方法によって形成され、且つ全体として平面視において「コ」の字状の構造を形成するように順次に連接されている第一間隙、連接部及び第二間隙を備え、第一間隙は、前記基板の一つの外縁で開口されている開口端を備え、前記フィードラインは、前記基板における前記接地層が形成された一方の表面の反対側の表面に設けられ、前記フィードラインを前記基板の一方の表面（前記接地層が形成された表面）側に投影したとき、前記フィードラインは前記第一間隙及び前記第二間隙と交差するように配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、アンテナアセンブリに関し、特にブロードバンド式のアンテナアセンブリに関するものである。

携帯電話機及びタブレットパソコン等の無線通信装置にとって、無線信号を送受信するためのアンテナモジュールは、重要部品の一つである。近年、無線通信装置は、軽量化及び小型化し、且つ多種の異なる周波数バンドの無線信号を送受信できるようになった。従って、無線通信装置に用いられるアンテナモジュールのサイズおよび体積をできるだけ小さくし、且つアンテナモジュールの帯域幅も広くしなければならない。

下記特許文献１には、“ＭｕｌｔｉｂａｎｄＭｏｎｏｐｏｌｅＳｌｏｔＡｎｔｅｎｎａ”に関し、高周波数共振モード及び周波数バンドが調節可能なアンテナが開示されているが、このアンテナの帯域幅は狭く、無線通信装置の帯域幅に対する要求を満たしていない。

また、下記特許文献２には、単極スロットアンテナが開示されいる。しかしこのアンテナは、無線通信装置の帯域幅に対する要求は満たしているが、折り畳み式携帯電話のみにしか適用できない。

米国特許出願公開第２０１０／００４５５５６号明細書中国特許出願公開第２００９１０１２７９００.１号明細書

以上の問題点に鑑みて、本発明は、ブロードバンドであり、汎用性を有するアンテナモジュール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アセンブリは、基板と、前記基板の一方の表面に被覆された接地層と、前記接地層に設けられたスロットアンテナと、を備える。前記スロットアンテナは、前記接地層において透かし彫りの方法によって形成され、且つ全体として平面視において「コ」の字状の構造を形成するように順次に連接されている第一間隙、連接部及び第二間隙を備え、第一間隙は、前記基板の一つの外縁で開口されている開口端を備え、前記フィードラインは、前記基板における前記接地層が形成された一方の表面の反対側の表面に設けられており、前記フィードラインを前記基板の一方の表面（前記接地層が形成された表面）側に投影したとき、前記フィードラインは前記第一間隙及び前記第二間隙と交差するように配置される。

本発明のアンテナアセンブリは、スロットアンテナ自体が低周波数共振モードを卓越し、及び前記スロットアンテナとフィードラインとがカップリングして高周波数共振モードを卓越することによって、多くの周波数バンドの無線信号を受信でき、帯域幅を広げることができる。

本発明の実施形態に係るアンテナアセンブリの一方の表面を示す図である。図１に示したアンテナアセンブリの他方の表面を示す図である。図１に示したアンテナアセンブリの構造を示す図である。図１に示したアンテナアセンブリのリターンロスを示す図である。本発明の他の実施形態に係るアンテナアセンブリのスロットアンテナを示す図である。本発明の他の実施形態に係るアンテナアセンブリのフィードラインを示す図である。

本発明の実施形態に係るアンテナアセンブリ１００は、携帯電話機等の無線通信装置に用いられる。図１〜図３に示すように、アンテナアセンブリ１００は、基板１０、接地層２０、スロットアンテナ３０及びフィードライン４０を備える。基板１０は、無線通信装置の電気回路基板である。

接地層２０は、基板１０を被覆している導電性を有する金属箔である。スロットアンテナ３０は、透かし彫りの方法によって接地層２０に形成されている。

スロットアンテナ３０は、エッチング法によって接地層２０に形成される。また、スロットアンテナ３０は、順次に連接されている第一間隙３２、連接部３３及び第二間隙３４を備える。本実施形態において、第一間隙３２は、連接部３３に連接される端部の反対側の端部に、連接部３３から離れる方向にいくに従って漸次拡幅された平面形状が漏斗形である開口端３２１を備える。開口端３２１の幅がより大きい一方の端は、基板１０の一つの外縁で開口されている。。第一間隙３２と第二間隙３４とは、互いに間隔をあけて平行に延在している。連接部３３は、第一間隙３２と第二間隙３４との間に位置する。連接部３３の両端は、それぞれ第一間隙３２及び第二間隙３４に対して垂直に連接されている。これにより、第一間隙３２、連接部３３及び第二間隙３４は、全体として平面視において「コ」の字状の構造を形成する。

本実施形態において、開口端３２１のうちの、基板１０の一つの外縁に位置する開口の幅Ｗ１は約９ｍｍであり、第一間隙３２の長さＬ１は約５３ｍｍであり、開口端３２１の長さＬ２は３８．７５ｍｍであり、連接部３３の長さＬ３は約７ｍｍであり、連接部３３の幅Ｗ３は約６．５ｍｍであり、第二間隙３４の幅Ｗ４は約２．５ｍｍである。

フィードライン４０は、基板１０の信号フィードイン点（図示せず）に電気的に接続されて、アンテナアセンブリ１００に信号を供給する。フィードライン４０は、マイクロストリップラインであり、基板１０における接地層２０が形成された一方の表面の反対側の表面に設けられており、帯状の金属箔によって形成されている。フィードライン４０を基板１０の一方の表面（接地層２０が形成された表面）側に投影したとき、フィードライン４０はスロットアンテナ３０の第一間隙３２及び第二間隙３４と交差するように配置される。本実施形態において、フィードライン４０の中間部は、段状の構造を呈する。フィードライン４０を基板１０の一方の表面側に投影したとき、フィードライン４０が延在する方向は、スロットアンテナ３０の第一間隙３２が延在する方向に対して垂直である。また、フィードライン４０は、第一延伸部４１と、第一延伸部４１の一端に連接された第二延伸部４２と、第一延伸部４１の他端に連接された第三延伸部４３とを含む。フィードライン４０を基板１０の一方の表面側に投影したとき、第一延伸部４１は、スロットアンテナ３０の第一間隙３２と第二間隙３４との間に亘って位置し、第二延伸部４２は、スロットアンテナ３０の第二間隙３４から、第一間隙３２側の反対側に向かって延在し、第三延伸部４３は、スロットアンテナ３０の第一間隙３２から、第二間隙３４側の反対側に向かって延在する。すなわち、フィードライン４０を基板１０の一方の表面側に投影したとき、第一延伸部４１と第二延伸部４２との接続部は、スロットアンテナ３０の第二間隙３４内に位置し、第一延伸部４１と第三延伸部４３との接続部は、スロットアンテナ３０の第一間隙３２内に位置する。基板１０の一つの外縁に位置する開口端３２１の開口からフィードライン４０までの距離Ｓは、約２７ｍｍである。

アンテナアセンブリ１００に信号がフィードインされた場合、スロットアンテナ３０は、低周波数共振モードを卓越するので、アンテナアセンブリ１００は第一中心周波数の無線信号を受信できる。前記第一中心周波数は、約７００ＭＨｚである。また、スロットアンテナ３０の第一間隙３２、連接部３３及び第二間隙３４の接地層２０において取り囲んで形成された単極アンテナは、フィードライン４０とカップリングして、第一高周波数共振モードを卓越するので、アンテナアセンブリ１００は第二中心周波数の無線信号を受信できる。前記第二中心周波数は、約２０００ＭＨｚである。また、接地層２０において、スロットアンテナ３０の第一間隙３２の開口端３２１とフィードライン４０の第三延伸部４３とが取り囲んで形成したエリアは、第二高周波数共振モードを卓越するので、アンテナアセンブリ１００は、第三中心周波数の無線信号を受信できる。前記第三中心周波数は、約２７００ＭＨｚである。さらに、スロットアンテナ３０とフィードライン４０は、ループアンテナを形成して、第三高周波数共振モードを卓越するので、アンテナアセンブリ１００は第四中心周波数の無線信号を受信できる。前記第四中心周波数は、約３８００ＭＨｚである。

図４は、上記の実施形態に係るアンテナアセンブリ１００のリターンロス（ＲＬ）のシミュレーション結果を示す図である。図４から分かるように、アンテナアセンブリ１００は、ＧＳＭ（登録商標）／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＷＣＤＭＡ（登録商標）／ＬＴＥに対応する周波数バンドにおいて、それぞれ正常に動作でき、アンテナの設計に対する要求を満たしている。また、アンテナアセンブリ１００の動作周波数バンドは、高周波数範囲である１８２０ＭＨｚ〜４３００ＭＨｚを含んでいる。アンテナアセンブリ１００の帯域幅は、２４８０ＭＨｚに達する。

図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、本発明の他の実施形態において、スロットアンテナ３０は、さまざまな形状に設計可能である。例えば、第一間隙３２と開口端３２１とは、幅が同じである帯状体であっても良い（図５の（ａ）を参照）。また、第一間隙３２の開口端３２１は、平面視において、両方の側辺がそれぞれ弧状であって互いに線対称となるようなラッパ状の形状であっても良い（図５の（ｂ）を参照）。また、第一間隙３２の開口端３２１は矩形であってもよく、また、連接部３３は円弧状であっても良い（図５の（ｃ）を参照）。また、第一間隙３２の開口端３２１は、平面視において、両方の側辺がそれぞれ階段状であって互いに線対称となるような、多段状の形状であっても良い（図５の（ｄ）を参照）。

図６の（a）〜（ｃ）に示すように、フィードライン４０はさまざまな形状に設計可能である。例えば、フィードライン４０は、全長に亘って幅が均一な直線状の形状であってもよい（図６の（ａ）を参照）。また、フィードライン４０は、第一給電部５１、第二給電部５２及び第三給電部５３を備え、第一給電部５１は、第二給電部５２の一端に接続され、第三給電部５３は、第二給電部５２の他端に接続され、第一給電部５１及び第三給電部５３は互いに反対方向に向かって延在し、且つ第二給電部５２の長手方向に対して垂直に延在するような形状であってもよい（図６の（ｂ）を参照）。また、フィードライン４０は、２つの給電部が、その接続部において鈍角をなすように連接されるような形状であってもよい（図６の（ｃ）を参照）。

本発明のアンテナアセンブリ１００は、基板１０の一方の表面に形成された接地層２０においてスロットアンテナ３０を設けると共に、基板１０の他方の表面（接地層２０が形成された一方の表面の反対側の表面）にフィードライン４０を設ける。スロットアンテナ３０自身及びスロットアンテナ３０とフィードライン４０とのカップリングによって、アンテナアセンブリ１００は、多くの周波数バンドにおいて動作でき、帯域幅を広げることができる。

１０基板
２０接地層
３０スロットアンテナ
３２第一間隙
３２１開口端
３３連接部
３４第二間隙
４０フィードライン
４１第一延伸部
４２第二延伸部
４３第三延伸部
５１第一給電部
５２第二給電部
５３第三給電部
１００アンテナアセンブリ

Claims

基板と、前記基板の一方の表面に被覆された接地層と、前記接地層に設けられたスロットアンテナと、を備えるアンテナアセンブリであって、
前記スロットアンテナは、前記接地層において透かし彫りの方法によって形成され、且つ全体として平面視において「コ」の字状の構造を形成するように順次に連接されている第一間隙、連接部及び第二間隙を備え、第一間隙は、前記基板の一つの外縁で開口されている開口端を備え、フィードラインは、前記基板における前記接地層が形成された一方の表面の反対側の表面に設けられており、前記フィードラインを前記基板の一方の表面（前記接地層が形成された表面）側に投影したとき、前記フィードラインは前記第一間隙及び前記第二間隙と交差するように配置されることを特徴とするアンテナアセンブリ。
前記開口端は、前記連接部に連接される端部の反対側の端部に、前記連接部から離れる方向にいくに従って漸次拡幅された平面形状が漏斗状を呈し、前記開口端の幅がより大きい一方の端は、前記基板の一つの外縁で開口されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナアセンブリ。
前記フィードラインの中間部は、段状の構造を呈し、前記フィードラインを前記基板の一方の表面側に投影したとき、前記フィードラインが延在する方向は、前記スロットアンテナの第一間隙が延在する方向に対して垂直であり、前記フィードラインは、第一延伸部と、前記第一延伸部の一端に連接された第二延伸部と、前記第一延伸部の他端に連接された第三延伸部とを含み、前記フィードラインを前記基板の一方の表面側に投影したとき、前記第一延伸部は、前記スロットアンテナの第一間隙と第二間隙との間に亘って位置し、前記第一延伸部と前記第二延伸部との接続部は、前記スロットアンテナの前記第二間隙内に位置し、前記第一延伸部と前記第三延伸部との接続部は、前記スロットアンテナの前記第一間隙内に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナアセンブリ。
前記スロットアンテナは、低周波数共振モードを卓越するので、前記アンテナアセンブリは、第一中心周波数の無線信号を受信し、また、前記スロットアンテナの前記第一間隙、前記連接部及び前記第二間隙の前記接地層において形成されたコ状の溝は、前記フィードラインとカップリングして、第一高周波数共振モードを卓越するので、前記アンテナアセンブリは第二中心周波数の無線信号を受信し、
また、前記接地層において、前記スロットアンテナの前記第一間隙の前記開口端と前記フィードラインの前記第三延伸部とが取り囲んで形成したエリアは、第二高周波数共振モードを卓越するので、前記アンテナアセンブリは、第三中心周波数の無線信号を受信し、また、前記スロットアンテナと前記フィードラインは、ループアンテナを形成して、第三高周波数共振モードを卓越するので、前記アンテナアセンブリは第四中心周波数の無線信号を受信することを特徴とする請求項３に記載のアンテナアセンブリ。
前記第一中心周波数は７００ＭＨｚであり、前記第二中心周波数は２０００ＭＨｚであり、前記第三中心周波数は、２７００ＭＨｚであり、前記第四中心周波数は３８００ＭＨｚであり、前記アンテナアセンブリの高周波数バンドにおける帯域幅は、２４８０ＭＨｚであることを特徴とする請求項４に記載のアンテナアセンブリ。
前記スロットアンテナの前記開口端は、前記第一間隙と同じ幅を有する帯状体であり、又は平面視において、両方の側辺がそれぞれ弧状であって互いに線対称となるようなラッパ状の形状であり、又は矩形であり、又は平面視において、両方の側辺がそれぞれ階段状であって互いに線対称となるような、多段状の形状であり、また、前記連接部は、円弧状を呈することを特徴とする請求項１に記載のアンテナアセンブリ。
前記フィードラインは、全長に亘って幅が均一な直線状の形状であり、又は第一給電部、第二給電部及び第三給電部を含み、又は２つの給電部が、その接続部において鈍角をなすように連接されるような形状であり、
前記第一給電部は、前記第二給電部の一端に接続され、前記第三給電部は、前記第二給電部の他端に接続され、前記第一給電部及び前記第三給電部は互いに反対方向に向かって延在し、且つ前記第二給電部の長手方向に対して垂直に延在するような形状であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナアセンブリ。