JP6272505B2 - アンテナ装置及び端末 - Google Patents

Description

本発明は、通信技術に関し、特に、アンテナ装置及び端末に関する。

第４世代移動体通信技術（The 4 ^th Generation Mobile Communication Technology、略して４Ｇ）の商業使用とともに、携帯用の移動体端末の開発は、超薄、多機能、大電池容量などに、より向かう傾向があり、それは、移動体端末のアンテナ製品に対してますます高い要件を課す。

ロングタームエボリューション（Long Term Evolution、略してＬＴＥ）アンテナの技術的解決法において、１つの解決法は、１つの短絡端を有するマイクロストリップアンテナから発展する板状逆Ｆアンテナ（Planar Inverted F Antenna、略してＰＩＦＡ）が端末のアンテナとして使用されることである。より多くの周波数帯域をカバーするために、従来技術では、一般に、寄生ブランチが追加されることができ、すなわち、高周波信号を放射するために使用されるブランチの量が増やされる可能性があるか、又は低周波信号を放射するために使用されるブランチの長さが増やされる可能性があり、それにより、低周波数の高次モードを使用することによって、対応する高周波数をカバーする。

しかしながら、寄生ブランチが追加されるか、又は低周波ブランチの長さが増やされるかにかかわらず、アンテナは、比較的に小さな端末空間を占有する場合に、比較的に不十分な性能を有する。

本発明の実施例は、アンテナ装置及び端末を提供し、それにより、比較的に小さな端末空間を占有する場合に、比較的に不十分な性能を有するという従来技術における問題を解決する。

本発明の実施例の第１の態様によれば、アンテナ装置であって、アンテナ本体と、少なくとも１つのスタブとを含み、前記アンテナ本体が、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチと、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチとを含み、前記スタブの一方の端部が前記第２のブランチの接続ポイントに接続されるとともに、前記スタブの他方の端部が自由端であり、前記接続ポイントが、当該アンテナ装置が動作する指定された高周波数に対応する波長の前記第２のブランチ上の電流分布の最大値を有する位置であり、前記スタブの長さが、前記指定された高周波数に対応する前記波長に従って決定される、アンテナ装置が提供される。

第１の態様に従って、第１の可能な実施方法において、第１の給電接続端子は前記第１のブランチ上に配置されるとともに、第２の給電接続端子は前記第２のブランチ上に配置される。

第１の態様に従って、第２の可能な実施方法において、グランド接続端子は前記第１のブランチ上に配置されるとともに、第３の給電接続端子は前記第２のブランチ上に配置される。

第１の態様、第１の可能な実施方法、及び第２の可能な実施方法に関連して、第３の可能な実施方法において、前記スタブの前記自由端は、前記第２のブランチの近くにある。

第１の態様、第１の可能な実施方法、第２の可能な実施方法、及び第３の可能な実施方法に関連して、第４の可能な実施方法において、当該アンテナ装置は、前記スタブの前記自由端に接続されたフィルタリング整合器を更に含む。

本発明の実施例の第２の態様によれば、端末であって、プリント回路基板と、第１の態様によるあらゆるアンテナ装置とを含み、給電装置及びグランド端子が前記プリント回路基板上に配置され、前記アンテナ装置における前記第１のブランチが前記給電装置に接続されるとともに、前記第２のブランチが前記給電装置に接続されるか、又は、前記アンテナ装置における前記第１のブランチが前記グランド端子に接続されるとともに、前記第２のブランチが前記給電装置に接続される、端末が提供される。

本発明の実施例において提供されるアンテナ装置は、アンテナ本体と、少なくとも１つのスタブとを含み、ここで、アンテナ本体は、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチと、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチとを含み、スタブの一方の端部は第２のブランチの接続ポイントに接続されるとともに、スタブの他方の端部は自由端であり、接続ポイントは、当該アンテナ装置が動作する指定された高周波数に対応する波長の第２のブランチ上の電流分布の最大値を有する位置であり、スタブの長さは、指定された高周波数に対応する波長に従って決定される。従来技術における寄生ブランチと比較すると、前述のスタブは、より小さな空間を占有するとともに、前述のスタブは、カバレージ帯域幅、そしてアンテナ装置の高周波数及び低周波数の効率を増加させることができる。したがって、アンテナ装置は、比較的に小さな領域を占有する一方、より良い性能を有する。

本発明の実施例における技術的解決法をより明確に説明するために、下記は、実施例を説明するために必要とされる添付図面を簡単に説明する。明らかに、下記の説明における添付図面は本発明のいくつかの実施例を表すとともに、当業者は、創造的な努力なしでこれらの添付図面から更に他の図面を導き出し得る。

本発明の実施例１によるアンテナ装置の概略構造図である。 本発明の実施例２によるアンテナ装置の概略構造図である。 本発明の実施例２による別のアンテナ装置の概略構造図である。 本発明の実施例２による更に別のアンテナ装置の概略構造図である。 本発明の実施例２による更にまた別のアンテナ装置の概略構造図である。 本発明の実施例３による端末の概略構造図である。

本発明の実施例の目的、技術的解決法、及び利点をより明確にするために、下記は、本発明の実施例における添付図面を参照して、本発明の実施例における技術的解決法を明確かつ十分に説明する。明らかに、説明される実施例は本発明の実施例の全てではなく一部である。創作的な努力なしで本発明の実施例に基づいて当業者により獲得される他の全ての実施例は、本発明の保護範囲に含まれるものとする。

図１は、本発明の実施例１によるアンテナ装置の概略構造図である。図１において示されたように、アンテナ装置１は、アンテナ本体１０と、スタブ１１とを含む。

具体的には、アンテナ本体１０は、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチ１００と、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチ１０１とを含む。例えば、実際的応用において、高周波信号は、１．５７５ギガヘルツ（ＧＨｚ）から２．１７ＧＨｚの第３世代移動体通信技術（3rd-Generation、略して３Ｇ）信号であり得るとともに、低周波信号は、８２０メガヘルツ（ＭＨｚ）から９６０ＭＨｚの周波数範囲におけるグローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（Global System for Mobile Communications、略してＧＳＭ）信号であり得る。実際には、前述の第１のブランチ１００は、第２のブランチ１０１より短いいくらかの金属導線であることができ、第２のブランチ１０１は、第１のブランチ１００より長いいくらかの金属導線であることができるとともに、第１のブランチ１００を形成する金属導線の量、及び第２のブランチ１０１を形成する金属導線の量は、ここでは限定されない。

任意に、アンテナ本体１０は、逆Ｆアンテナ（Inverted F Antenna、略してＩＦＡ）であり得るとともに、特に、アンテナ本体１０は、板状逆Ｆアンテナ（Planar Inverted F Antenna、略してＰＩＦＡ）であり得る。

さらに、アンテナ装置１は、スタブ１１の配置位置及び長さを制限する。

位置に関して、スタブ１１の一方の端部は第２のブランチ１０１の接続ポイントに接続されるとともに、スタブ１１の他方の端部は自由端である。前述の接続ポイントは、当該アンテナ装置１が動作する指定された高周波数に対応する波長の第２のブランチ１０１上の電流分布の最大値を有する位置である。例えば、波長と周波数の積は光の速度に等しく、したがって、指定された高周波数が決定されたあとで、指定された高周波数に対応する波長は、指定された高周波数によって光の速度を除算することによって決定され、波長が決定されたあとで、その波長の電磁波の第２のブランチ１０１上の電流分布は、スタブ１１の給電モード及び境界条件に従って決定されることができ、それにより、電流分布の最大値を決定する。

長さに関して、スタブ１１の長さは、指定された高周波数に対応する波長に従って決定される。指定された高周波数が決定されたあとで、指定された高周波数に対応する波長が同様に決定される、ということが以前の段落における説明から理解することができる。その上、スタブ１１の長さ、すなわち、スタブ１１の実際の物理的な長さは、一般に、波長の倍数に等しくなり得るとともに、倍数は電気長である。具体的には、電気長は、指定された高周波数に対応する波長に対する、スタブ１１の実際の物理的な長さの比率であり、すなわち、アンテナ装置１が動作する指定された高周波数に対応する波長によって除算されたスタブ１１の実際の物理的な長さである。実際には、スタブ１１の電気長は、アンテナ装置１によってカバーされる必要がある領域、アンテナ装置１によって占有される空間、スタブ１１のインピーダンス分布などに従って決定され得る。アンテナ装置１のカバレージ領域と放射効率を保証するために、前述の電気長は、一般に、１／２を越えず、すなわち、スタブ１１の実際の物理的な長さは、一般に、指定された高周波数に対応する波長の１／２を越えない。例えば、前述のスタブ１１は、電気長が１／４であるダイポールアンテナに加工されることができ、すなわち、スタブ１１の実際の物理的な長さは、指定された高周波数に対応する波長の１／４になる。

実際には、アンテナ装置１が動作する指定された高周波数は、アンテナ装置１が実際に動作する必要がある周波数帯域に従って決定されることができ、例えば、アンテナ装置１が動作する高周波数帯域における比較的に低い周波数は、前述の指定された高周波数として選択され得る。

１つのスタブ１１を含むアンテナ装置１は、ここでは一例として使用されるだけで、本発明はそれに限定されない、ということに注意するべきである。すなわち、指定された高周波数が選択されたあとで、波長と周波数の積は光の速度に等しいので、指定された高周波数は波長に対応し得る。その上、波長が決定されたあとで、第２のブランチ１０１上の電流分布の図が決定され得る。電流分布の１つより多くの最大値が存在し得るとともに、したがって、スタブ１１の量は、１つより多いかもしれない。スタブの具体的な量は、実際にアンテナ装置１によってカバーされる必要がある周波数範囲に従って決定され得る。それに加えて、実際には、スタブ１１の材料は、銅メッキ材料又は合金のような、従来技術においてアンテナを製造するための材料と同じである。その上、スタブ１１が向いている方向、すなわち、第１のブランチ１００と比較したスタブ１１の位置は、ここでは限定されず、すなわち、スタブ１１は、第１のブランチ１００の外側に配置され得るか、又は、第１のブランチ１００の内側に配置され得る。

どのようにスタブ１１がアンテナ装置１の性能を改善するかが下記で簡潔に説明される。高周波信号に対して、もし第１のブランチ１００だけが存在するならば、第１のブランチ１００は、１つの高周波数帯域だけに共振現象を引き起こす。低周波信号を放出するために使用される第２のブランチ１０１にスタブ１１が追加されたあとで、スタブ１１が高周波電流分布を調整し得るので、スタブ１１は、高周波信号に対して実行される放射に適合するように機能することができ、その結果、第１のブランチ１００は、２つの高周波数帯域において共振現象を同期的に引き起こす。例えば、もしアンテナ装置１の第１のブランチ１００が１つの高周波数を生成するように設計されているならば、アンテナ装置１は、１７１０ＭＨｚから２１７０ＭＨｚをカバーし得るとともに、もしアンテナ装置１が、２３００ＭＨｚから２７００ＭＨｚのＬＴＥ周波数帯域のような、より高い周波数帯域をカバーする必要があるならば、前述のＬＴＥ周波数帯域をカバーする目的は、スタブ１１の長さ、及び第２のブランチ１０１上のスタブ１１の位置を調整することによって達成され得る。確かに、１つより多くのスタブ１１が追加される場合に、共振現象は、より高い周波数帯域において引き起こされ得る。低周波信号に対して、スタブ１１の追加は、低周波数における放射抵抗を直接的に増やし得る。その上、スタブ１１は、信号を放射することができ、その結果、低周波電界のカバレージ領域が拡張されるとともに、低周波数帯域幅及び効率が増大する。

本発明の実施例において提供されるアンテナ装置１において、もし同じ帯域幅がカバーされることになるならば、スタブ１１を追加する解決法は、寄生ブランチを追加する解決法と比較すると、より小さな占有空間に関連している、ということが理解されることができる。もしスタブ１１を追加する解決法における占有領域が寄生ブランチを追加する解決法における占有領域と同じであるならば、スタブ１１を追加する解決法は、より広い帯域幅カバレージ及びより高いアンテナ効率をもたらす。したがって、本発明の実施例において提供されるアンテナ装置１は、比較的に小さな領域を占有する一方、より良いアンテナ性能を提供し得る。その上、スイッチを有するアンテナと比較すると、本発明の実施例において提供されるアンテナ装置１は、設計の複雑さが小さいとともに、アンテナ放射効率が改善される。

図２ａは、本発明の実施例２によるアンテナ装置の概略構造図である。図２ａにおいて示されたように、アンテナ装置２は、アンテナ本体１０と、スタブ１１と、フィルタリング整合器２０とを含む。

具体的には、アンテナ本体１０は、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチ１００と、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチ１０１とを含む。第１の給電接続端子２１は第１のブランチ１００上に配置されるとともに、第２の給電接続端子２２は第２のブランチ１０１上に配置される。第１の給電接続端子２１及び第２の給電接続端子２２の両方は、給電装置の給電部（Feed）、すなわち、図２ａにおけるＦに接続されるように構成されるとともに、給電装置は、アンテナ装置２に入力信号を提供するように構成される。

さらに、フィルタリング整合器２０は、スタブ１１の自由端に接続されている。フィルタリング整合器２０は、指定された高周波に従って決定されたローカットハイパスフィルタリングネットワークであるとともに、アンテナ装置１が高周波信号に対して実行する放射に、より良く適合するように構成される。

任意に、スタブ１１の長さは、指定された高周波数に対応する波長の１／４であり得る。確かに、実際には、スタブ１１の長さは、一般に、アンテナ装置１が動作する指定された高周波数に対応する波長の１／４の近くになるように選択される。

任意に、アンテナ本体１０は、逆Ｆアンテナ（Inverted F Antenna、略してＩＦＡ）であり得るとともに、特に、アンテナ本体１０は、板状逆Ｆアンテナ（Planar Inverted F Antenna、略してＰＩＦＡ）であり得る。

確かに、図２ａにおいて、第１のブランチ１００及び第２のブランチ１０１の両方は、給電装置に接続されるとともに、給電装置から伸びている。実際には、第１のブランチ１００及び第２のブランチ１０１は、それぞれ、アンテナ装置２が配置される端末の給電装置の給電部Ｆ、及びグランド端子Ｇ（Ground）、すなわち、図２ａにおけるＧに接続され得る。図２ｂは、本発明の実施例２による別のアンテナ装置の概略構造図である。図２ｂにおいて示されたように、グランド接続端子２３は、アンテナ装置２の第１のブランチ１００に配置されとともに、第３の給電接続端子２４は、第２のブランチ１０１に配置される。グランド接続端子２３は、アンテナ装置２が配置される端末のグランド端子Ｇに接続されているとともに、第３の給電接続端子２４は、給電装置の給電部に接続されている。確かに、図２ｂのアンテナ装置と同様のアンテナ装置は、図２ｃにおいて示された構造を有し得る。図２ｂと図２ｃは、スタブの曲げ方向のみ異なる。実際には、対応する構造は実状に従って選択され得るとともに、詳細はここでは再度説明されない。

それに加えて、図２ａから図２ｃでは、１つのスタブ１１を一例として使用することによって説明が行われる。実際には、いくらかのスタブが存在し得る。図２ｄは、図２ａにおいて提供されるアンテナ装置２に基づく更にまた別のアンテナ装置の概略構造図を提供する。図２ａと比較すると、１つのスタブ２５がアンテナ装置２に追加されている。確かに、スタブ２５は、アンテナ装置２が動作する指定された高周波数に対応する波長の第２のブランチ１０１上の電流分布の最大値を有する位置に存在する。正に実施例１において説明されたように、実際には、スタブの量は、実需に従って決定され得る。図２ｂ及び図２ｃでは、いくらかのスタブが更に追加され得る。さらに、図２ｄにおけるスタブ２５の自由端は、フィルタリング整合器に接続されることができ、それは、ここでは再度描かれないとともに説明されない。

それに加えて、図２ａから図２ｄでは、スタブ１１の自由端は、第２のブランチ１０１に近づくことを可能にされることができ、すなわち、第２のブランチ１０１に向かって曲げられることができる。正に実施例１において説明されたように、スタブ１１の長さは、指定された高周波数に従って決定されるとともに、実際には、アンテナ装置は周波数帯域で動作し、したがって、スタブ１１の自由端を第２のブランチ１０１に近づけることを可能にすることは、アンテナ装置が指定された高周波数以外の周波数において動作するために引き起こされた電流分布エラーをキャンセルすることができ、それは、ここでは再度描かれないとともに説明されない。

本発明の実施例において提供されるアンテナ装置２は、アンテナ本体１０と、スタブ１１とを含み、ここで、アンテナ本体１０は、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチ１００と、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチ１０１とを含み、スタブ１１の一方の端部は第２のブランチ１０１の接続ポイントに接続されるとともに、スタブ１１の他方の端部は自由端であり、接続ポイントは、当該アンテナ装置が動作する指定された高周波数に対応する波長の第２のブランチ１０１上の電流分布の最大値を有する位置であり、スタブ１１の長さは、指定された高周波数に対応する波長に従って決定される。本発明の実施例において提供される技術的解決法によって、比較的に小さな空間を占有する一方、アンテナ性能は改善されることができる。

図３は、本発明の実施例３による端末の概略構造図である。図３において示されたように、端末３は、プリント回路基板３０と、アンテナ装置３１とを含む。

具体的には、給電装置３００及びグランド端子３０１は、プリント回路基板３０上に配置され、アンテナ装置３１は、実施例１及び実施例２において説明されたあらゆるアンテナ装置であり得る。実施例１におけるアンテナ装置１であるアンテナ装置３１は、一例として使用され、ここで、アンテナ装置３１における第１のブランチ１００は給電装置３００に接続されるとともに、第２のブランチ１０１は給電装置３００に接続されるか、又は、アンテナ装置３１における第１のブランチ１００はグランド端子３０１に接続されるとともに、第２のブランチ１０１は給電装置３００に接続される。第２のブランチ１０１が給電装置３００に接続されている場合の端末３の概略構造図が、図１において提供されるアンテナ装置１を一例として使用することのみによって、ここで示される。第１のブランチ１００及び第２のブランチ１０１の別の接続方法も、実施例１及び実施例２において説明された他のアンテナ装置のうちのいずれか１つも、どちらも再度描かれないとともに説明されない。

本発明の実施例において提供される端末３は、アンテナ本体１０と、スタブ１１とを含み、ここで、アンテナ本体１０は、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチ１００と、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチ１０１とを含み、スタブ１１の一方の端部は第２のブランチ１０１の接続ポイントに接続されるとともに、スタブ１１の他方の端部は自由端であり、接続ポイントは、当該アンテナ装置が動作する指定された高周波数に対応する波長の第２のブランチ１０１上の電流分布の最大値を有する位置であり、スタブ１１の長さは、指定された高周波数に対応する波長に従って決定される。本発明の実施例において提供される技術的解決法によって、比較的に小さな空間を占有する一方、アンテナ性能は改善されることができる。

最後に、前述の実施例は、本発明を限定するためではなく、単に本発明の技術的解決法を説明するために意図されているに過ぎない、という点に注意が必要である。前述の実施例に関連して本発明が詳細に説明されたが、当業者は、本発明の実施例の技術的解決法の範囲から逸脱することなく、前述の実施例において説明された技術的解決法にさらに修正を行い得るか、又は、それらのいくつか若しくは全ての技術的特徴に等価な置換を行い得る、ということを理解すべきである。

Claims (10)

1. アンテナ装置であって、アンテナ本体と、少なくとも１つのスタブとを備え、前記アンテナ本体が、高周波信号を放射するために使用される第１のブランチと、低周波信号を放射するために使用される第２のブランチとを備え、
   前記スタブの一方の端部が前記第２のブランチの接続ポイントに接続されるとともに、前記スタブの他方の端部が自由端であり、前記接続ポイントが、当該アンテナ装置が動作する指定された高周波数に対応する波長の前記第２のブランチ上の電流分布の最大値を有する位置であり、前記スタブの長さが、前記指定された高周波数に対応する前記波長に従って決定される、アンテナ装置。
2. 前記スタブの前記自由端が、前記第２のブランチの近くにある、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記スタブの前記自由端に接続されたフィルタリング整合器を更に含む、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記スタブの長さが、前記指定された高周波数に対応する前記波長の１／４である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナ本体が、逆ＦアンテナＩＦＡである、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 第１の給電接続端子が前記第１のブランチ上に配置されるとともに、第２の給電接続端子が前記第２のブランチ上に配置される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. グランド接続端子が前記第１のブランチ上に配置されるとともに、第３の給電接続端子が前記第２のブランチ上に配置される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記フィルタリング整合器が、前記指定された高周波数に従って決定されるローカットハイパスフィルタリング装置である、請求項３に記載のアンテナ装置。
9. 端末であって、プリント回路基板と、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のアンテナ装置とを備え、給電装置及びグランド端子が前記プリント回路基板上に配置され、前記アンテナ装置における前記第１のブランチが前記給電装置に接続されるとともに、前記第２のブランチが前記給電装置に接続される、端末。
10. 端末であって、プリント回路基板と、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のアンテナ装置とを備え、給電装置及びグランド端子が前記プリント回路基板上に配置され、前記アンテナ装置における前記第１のブランチが前記グランド端子に接続されるとともに、前記第２のブランチが前記給電装置に接続される、端末。

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