JP2004516694A - 移動通信装置用の内部アンテナ - Google Patents

Abstract

高周波帯域および少なくとも１つの低周波数帯域で共振しかつ放射する多帯域アンテナであって、誘電体基板（１０１）の一方の面上の導電グラウンドプレーン（１０３）と、前記誘電体基板の反対側の面上の導電性給電線と、前記給電線の供給端に電磁的に結合される供給側（１０５）、及び前記給電線の負荷端に電磁的に結合される負荷側を有するグラウンドプレーンに形成された湾曲スロット（１０４）であって、スロットが前記高周波数帯域で共振しかつ放射するようなスロットと、前記グラウンドプレーンに電気的に接続されて前記スロットの負荷側でその連続として働くさらなる導電体（１１０）であって、前記スロットを前記低周波数帯域でも共振させかつ放射させるように前記低周波数帯域で前記スロットに電磁的に結合されるさらなる導電体とを備えたアンテナ。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的にアンテナに関し、さらに詳しくは、移動および送受器通信装置用の小型で高効率のアンテナに関する。
【０００２】
発明の背景
移動通信装置は、技術が発達するにつれて小型化してきている。アンテナが適切に作動するためには、４分の１波長が要求されるモノポール状アンテナ（これは通常グラウンドプレーンより上で作動する）の場合を除き、通常、波長の約半分のサイズでなければならない。高度移動通信装置、例えばセルラ送受器ユニットの場合、送受器全体の寸法が適切な周波数の波長の半分より小さいので、そのような寸法は非現実的である。
【０００３】
小型アンテナを使用するとその効率が低下し、したがって装置を作動させるためにより高い電力を供給する必要がある。より高い電力は電池の交換間の寿命期間を短縮させ、かつユーザの頭／身体への放射を増加させる。ヒトの頭に放射される電力のレベルは最も重要であり、ユーザを保護するために厳しい規制および仕様が規定されている。
【０００４】
人体に隣接するそのような装置の作動はまた、アンテナに沿った電磁界および／または電流の分布をも変化させ、したがって放射効率のみならず放射パターンをも変化させる。事実上、効率の低下は１０〜２０ｄＢまたはそれ以上の範囲にさえ及ぶことがある。その結果、上述したこれに伴う欠点を持つ装置を作動させるためには、より高い電力が必要である。「スタビ（ＳＴＵＢＢＹ）」または引込み可能なアンテナなどの外部ホイップアンテナの使用もまた、アンテナがしばしばポケットの内部に「引っ掛かる」ので、不便である。それらはまた、移動通信装置の美的外見をも損ね、かつ最も重要なことは、放射パターンが準無指向性（ｑｕａｓｉ−ｏｍｎｉ）であるので、ユーザの頭／身体位置で放射の改善が達成されないことである。
【０００５】
幾つかの会社によって供給されている内部アンテナは、外部アンテナに比較して相対的に非効率的である。さらに、これらの既知の内部アンテナは一般的にユーザの頭／身体内への放射を低減せず、多くの場合、そのような放射を増加しさえする。アンテナ利得もまた一般的に低く（特に頭／身体に隣接して使用するとき）、ＳＡＲ（比吸収率）結果が一般的に高い。
【０００６】
既知の内部アンテナの別の問題は狭帯域の作動である。入力インピーダンスが整合する狭い帯域に加えて、放射効率はさらにいっそう低減される。後者は、セルラＧＳＭ９００／１８００、９００／１９００、９００／１８００／１９００ＭＨｚ等のように移動通信装置の二重周波数帯域または三重帯域の作動が要求される場合には、いっそう難しい問題になると考えられる。
【０００７】
共振放射素子を主放射器として利用する移動通信装置用の内部アンテナは周知である。特に、プリントアンテナ、例えばパッチおよびスロットは、それらの製造の容易さ、それらの低プロファイル、およびそれらの低生産コストのため、使用するのに非常に便利である。効率、利得、インピーダンス整合、および再現性の点からそのようなプリント素子を移動通信装置に使用することができれば、それは最善の選択であろう。残念ながら、そのような素子は、移動通信装置の小さいサイズのため、非常に低い効率およびしたがって低い利得を示し、かつ、それらのインピーダンスを移動通信装置のそれに整合させることは困難であろう。
【０００８】
一般的に、給電線（例えばマイクロストリップまたはストリップライン構造）によって、または同軸ケーブルによって励振されるスロットは通常狭帯域である。狭帯域でさえスロットの整合を達成するために、スロットの励振は一般的に偏心して行なわれ、当然非常に高いスロットの入力インピーダンスを低減させる。本願の発明者の一人によるものであり、それにより参照によってここに組み込む米国特許第５０６８６７０号は、スロットの両側に整合ネットワークを追加することによって達成される広帯域スロットアンテナを記載している。好適な実施形態では、給電線はスロットの中心からずらして配置される。
【０００９】
偏心励振スロットの最大放射の方向は、スロットに沿って励振される非対称な電磁界および磁界分布のため、周波数により変化する。狭帯域スロットはこの現象によって有意に影響されないが、広帯域スロットは実際に影響される。最善の解決策は、二重給電および負荷線によってスロットを対称的に励振することであり、これは単一励振給電から分割することができる。各々のストリップアームは、アンテナの帯域幅を広げるために、二重整合ネットワークを有する。各アームの長さおよび幅は、完全対称構造を達成するために等しくすることできるが、帯域幅を最大にするために異なることもできる。アームが同一でない場合、周波数により多少の傾斜（ｓｑｕｉｎｔ）がある。
【００１０】
スロットは、両端を開放することによって非共振スロット（「開放端型」）とするか、あるいは両端を閉塞することによって共振スロット（「短絡端型」）とすることができる。放射効率はスロットに沿った電磁界分布すなわち振幅および位相に依存する。短絡端型スロットの電磁界はスロットの両端で消失しなければならず、それらは連続しているので、スロットに沿ったどの点においてもそれらの値は、より短いスロットの場合のように所要レベルに達することができない。したがって短絡端型スロットは比較的大きく、通常は動作周波数の半波長の範囲内である。
【００１１】
開放端型スロットの電磁界はそれらの端に有限値を持つことができ、消失すべきでない。ゆえに、比較的短い長さのスロットの場合でも、電磁界の妥当な値に達することができるということになる。次いで励振点を単一または二重給電用に最適化することができる。放射パターンが通常のものとは異なることを考慮に入れる必要がある。さらに、開放端型スロットのストリップの負荷の型は、スロットの遠端のフローティンググラウンドを排除するために短絡回路の形とすることが好ましい。その結果、この構成は、スロットインピーダンスのリアクティブ部によって整合させることがより複雑である。さらに、フローティンググラウンドはアンテナ効率を低下させる。
【００１２】
ＥＰ０９２４７９７は、スロットが２軸に沿って湾曲し、その中心点で同軸ケーブルによって励振するスロットアンテナ構成を記載している。この特許によって示唆される通り、そのような構成には多数の欠点がある。したがって、そのようなスロットの整合は、（上述しかつ米国特許第５０６８６７０号に記載されている通り）中心励振点のため非常に難しい。加えて、所望の方向の放射に貢献するスロットの部分は非常に小さい一方、平行であるスロットの折返しアームのため、電磁界は偏波が対向し、したがって最も望まれる方向の放射が打ち消される。さらに、励振は実現が複雑かつ高価である。最後に、一端を開放端としたスロットは、短絡端型スロットに比較して効率が低く、望まれない方向の放射を生じる。上述の通り、電磁界は消失しないので、スロットの開放端からの放射のため、放射パターンは非対称となる。
【００１３】
米国特許第５９２９８１３号および第６０２５８０２号は類似のアンテナを記載している。そのようなアンテナは事実上ループアンテナであり、「結線スロット」がループアンテナを生成している。この特許によって示唆される通り、そのような構成には多くの欠点がある。したがって「結線スロット」は接続点が開放され、アンテナの縁に沿って切られ、また金属薄板上で折り返されるので、望まれない方向の、対向（水平）偏波を持つ放射を生じる。「結線スロット」は、アンテナ（および電話器）縁の非常に近くでアンテナコネクタによって励振されるので、ユーザの頭における放射が低減されない。実際、ＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＧＳＭ周波数（８００および９００ＭＨｚ）の放射に著しく貢献する電話器のＰＣＢのため、ユーザの頭における放射は増加することさえあるようである。
【００１４】
さらに、これらの参照した特許に係る二重周波数動作の実施形態では、高帯域の放射パターンは無いか、または特定の角度に少なくとも有意の低減があり、アジマス面での無指向性には程遠い。この構成で各「結線スロット」は、この構成によって「トーク位置」（例えばユーザが移動通信装置をその頭に隣接して保持するときの位置）でユーザの頭と平行に生成されるループに影響しないことになっている他の帯域の動作に影響を与え、したがって電磁界の分布が人体によって有意に変化する。
【００１５】
その結果、アンテナの性能が低下し、高い送信電力レベルが必要になり、受信の感度が要求されるより低くなる。
【００１６】
米国特許第６００２３６７号は、米国特許第５０６８６７０号に記載されている構造に類似した、給電線によって励振されるパッチ−スロットアンテナを記載している。パッチは、パッチの中心線に沿ったスロットを介する給電線のパッチへの電磁結合によって励振され、かつ動作周波数の波長に比較して非常に小さいので、効率的に放射しない。スロットの上に追加されたパッチ（単数または複数）は給電線によって励振される。パッチの負荷線（幾つかの実施形態で記載されている）および接地はパッチを同調させる。このアンテナ機構は周知の平板逆「Ｆ」アンテナ（ＰＩＦＡ）のそれに類似しており、プローブ（ＰＩＦＡ）ではなく給電線によって行なわれる信号給電の場合を除き、素子の接地によりアンテナを同調させる。アンテナの性能は低く、その動作帯域は非常に狭い。それは組立が複雑であり、かつ比較的高価であり、ユーザの頭／身体における放射の実際の低減は達成されない。加えて、単一パッチの最も簡単な実施形態でさえも構造の高さが大きい。サイズが非常に小型である最新の移動通信装置の場合、そのような寸法は非現実的である。他のアンテナ構造がＷＯ９９／１３５２８およびＷＯ９９／３６９８８（ＵＳ５，９４５，９５４）に記載されているが、そのようなアンテナもまた上述した欠点の１つまたはそれ以上を免れない。
【００１７】
発明の目的および簡単な概要
本発明の目的は、従来のアンテナに比較して非常に小型であるが、それにもかかわらず高効率で作動することのできる、移動通信装置用の内部アンテナを提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、人間の頭／身体における放射に関し低比吸収率（ＳＡＲ）を示す、移動通信装置用の内部アンテナを提供することである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、ヒトの頭／身体の近傍での動作がアンテナの性能に有意に干渉しない、移動通信装置用の内部アンテナを提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、幅広い周波数帯域すなわち単一、二重、または多帯域で効率的に作動できる、移動通信装置用の内部アンテナを提供することである。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、従来の外部アンテナに比較して安価に大量に製造することのできる、移動通信装置用の内部アンテナを提供することである。
【００２２】
本発明のさらに別の目的は、従来の外部アンテナを装備した同等の装置より高い美的外観を呈する、移動通信装置用の内部アンテナを提供することである。
【００２３】
本発明の一態様では、高周波帯域および少なくとも１つの低周波帯域で共振しかつ放射する多帯域マイクロ波アンテナであって、対向する面を有する誘電体基板と、誘電体基板の一方の面でグラウンドプレーンとして働く導電層と、誘電体基板の反対側の面に担持された導電性給電線であって、少なくとも１つの供給端および少なくとも１つの負荷端を有する給電線と、供給端および負荷端に関して供給側および負荷側を有するグラウンドプレーンに形成されたスロットであって、スロットが高周波帯域で共振しかつ放射するように給電線の負荷端に電磁的に結合されるスロットと、グラウンドプレーンに電気的に接続されてスロットの負荷側でその連続として役立つさらなる導電体であって、スロットを前記少なくとも１つの低周波帯域でも共振させかつ放射させるように大きさを定められ、配置され、かつ低周波帯域でスロットに電磁的に結合されたさらなる導電体とを備えたアンテナを提供する。
【００２４】
低動作周波数の向上の説明は以下の通りである。アンテナのグラウンドプレーンに沿って電流が発生し、それはアンテナの放射に貢献する。有限グラウンドプレーンでは、これらの電流はグラウンドプレーンの両端（電流の伝搬方向に直角な端）に電磁界を発生し、パッチアンテナのように作用する。グラウンドプレーンに沿って発生する電流は連続していなければならず、したがってグラウンドプレーンのサイズが小さい場合、有意の電流振幅が達成されない（理論的に、最大電流を発生させるためにはおおよそ２分の１波長が必要である）。第２グラウンドプレーンを追加することにより、発生する電流は第１グラウンドプレーンの縁で消失する必要がなくなり、したがってスロットの放射に貢献する。２分の１波長の程度の理由は、両縁に１８０°の差がある電流の位相に基づいている。電流と縁に対する垂線（両端で方向が反対である）の乗算の積である縁での発生電磁界は、同相の電磁界を生じ、したがって望まれる方向の放射に貢献する。
【００２５】
アンテナ表面を移動通信装置に通常要求されるように小さく維持するために、第２グラウンドプレーンを第１グラウンドプレーンの上または下に折り返すかまたは配置することができ、次いで２つの層をピンまたは他の金属部材で接続して、グラウンドプレーンおよび発生する電流のこの連続性を達成することができる。後者は、アンテナの近傍に影響を及ぼすことなく電流の連続性を可能にする。この追加層はアンテナと通信装置との間に要求される間隙内に配置することができるので、総容積は同じに維持される。この間隙は、移動通信装置のＰＣＢから外れた反射電磁界による電磁界の打消しを排除するために必要である。
【００２６】
折返しグラウンドプレーンは、生産の複雑さを代償としてその長さをさらに拡大するために、例えば第３層によってさらに折り返すことができる。
【００２７】
述べた通り、折り返された第２グラウンドプレーンは、電磁界をユーザの頭方向を外して反射させる反射器としても役立つ。そのような反射器はユーザの頭／身体における放射を低減し、主としてユーザと反対側の半自由空間に向かってアンテナ利得が増加する。
【００２８】
さらに、アンテナのグラウンドプレーンは、ユーザの方向のそのような放射を最小化するために、（その負荷側の延長の代わりに、またはそれに加えて）その供給側で延長して折り返すこともできる。グラウンドプレーンの供給側におけるそのような第２延長を実現する実際の方法は、アンテナの下側の装置のＰＣＢとアンテナとの間の間隙に、接地ピン（単数または複数）に電気的に接続された別の導電層を追加することである。
【００２９】
グラウンドプレーンの連続として役立つ導電体は追加スタブの形とすることもできる。本発明のそのような実現は余分の層の必要性を無くし、製造および組立工程を簡素化するだけでなく、アンテナのコストをも低減する。メッキスルーホール（ＰＴＨ）、メタルピン、パッド、または任意の型の導電性部材は、一方の面のグラウンドプレーンと他方の面の追加スタブとを接続することができる。
【００３０】
アンテナ全体を単層可撓性プリント配線板上に作成し、次いで折り返すことができ、それによって別個の第２層およびそれらの特殊接続の必要性が排除される。それはまた、グラウンドプレーンの連続として役立つ導電体が給電線と同一面上にそれから絶縁された状態で形成された、単一誘電体基板上に作成することもできる。
【００３１】
電気接点の幅は低帯域の動作周波数を制御する。狭隘な接続は低帯域の動作周波数を低下する一方、幅広の接続は低帯域の動作周波数を増加する。接続は低域フィルタとして働く誘導型とすることができ、そのために上方の帯域にはほとんど影響を与えない。
【００３２】
移動通信装置へのアンテナの接続は導電性ピンにより行なうことができる。筒形、平形、または他の断面のピンを使用することができる。ピンはばね負荷式ピン、通信装置のＰＣＢまたはアンテナのいずれかに弾性素子を持つ剛性ピン、またはねじ込み剛性ピンとすることができる。別の実施形態では、導電性ピンを通信装置にはんだ付けすることができる。
【００３３】
別の接続の方法は同軸コネクタにより行なうことができる。接続は、コネクタを介してまたはピンを通して通信装置のＰＣＢに直接取り付けるか接続することのできる可撓性ＰＣＢを、アンテナの基板として使用して行なうこともできる。
【００３４】
以下で述べる発明の好適な実施形態では、それが誘電体基板のグラウンドプレーンとして役立つ面とは反対側の面上に担持された導電性給電線を含み、グラウンドプレーンに形成されたスロットが給電線の供給端に電磁的に結合された供給側および給電線の負荷端に電磁的に結合された負荷側を持つので、スロットが予め定められた高周波帯域で共振しかつ放射するという点で、上で引用した（本願の共同発明者の一人の特許であり、参照によってここに組み込んだ）米国特許第５０６８６７０号に記載された型である。
【００３５】
本発明の別の態様では、そのようなアンテナのグラウンドプレーンに形成されたスロットは湾曲している。
【００３６】
スロットを湾曲させることによって達成される改善は、アンテナボードの全体的なサイズの低減である。特に両端を短絡したスロットの場合、そのようなスロットのサイドアームがスロットの端に隣接するので、スロットを湾曲させる効果は、性能に関しては最小である。前述の通り、短絡端型スロットの電磁界はそのようなスロットの端で消滅し、それらは連続していなければならないので、スロットの端付近のそれらの値は低く、したがってスロットを湾曲させることによって影響されないということになる。そのようなスロットの中心付近の領域は最も重要であり、電磁界の値は高い。
【００３７】
そのような湾曲したスロットと分散給電線の組合せ（米国特許第５０６８６７０号に記載されているものと同様であることが好ましい）は、特にそのような小型アンテナでは、特に優れた結果をもたらす。
【００３８】
典型的なＤＣＳ／ＰＣＳ周波数（１８００および１９００ＭＨｚ）の典型的なアンテナの寸法は約６０〜８０ｍｍとする必要がある。このサイズは、内部アンテナのための典型的な空間がわずか（３５〜４５）ｍｍ×（１２〜３０）ｍｍの範囲内である最新の移動通信装置にとっては非現実的である。米国特許第５９２９８１３号および第６０２５８０２号（ノキアによる）などこれまで使用されている先行技術のスロットは、ピンによって直接給電される。さらに、これらの特許によって提案された構造は実際には、スロットアンテナというよりむしろループアンテナである。
【００３９】
ＰＣＴ／ＵＳ９９／００８５、ＷＯ９９／３６９８８（レインジスターによる）は、セルラ送受器用のスロットアンテナを提示している。この提案アンテナは同軸ケーブルによって給電され、したがって、スロットに沿った励振点というよりむしろインピーダンス整合のための余地が無い。この構成もまた、はんだ付けしなければならず、また同軸ケーブルのワイヤは往々にして断線するので、組立の点で複雑である。さらに、スロットは湾曲というよりむしろ直線的であり、かつ動作周波数の波長に比較して長さが非常に短く、したがってその効率および特にその動作帯域幅が本質的に非常に低い。
【００４０】
したがって、依然として供給端（スロットインピーダンスを整合させるためにその長さおよび幅を変化させることによってもたらされる変成器を含むことが好ましい）および負荷端（主にスロットインピーダンスのリアクティブ部を零のレベルまで低減するために、リアクティブ負荷すなわち開放スタブ、短絡スタブ、または集中素子を含む）を有する分散給電線によって励振しながらスロットを湾曲させると、スロットを湾曲させ、それを分散給電線によって励振したときに、（放射効率、利得、および動作帯域幅に関して）特に優れた結果が得られる。
【００４１】
それに応じて８００、９００、１８００、１９００および２４００ＭＨｚ帯域全体を完全にカバーする５帯域アンテナが作成された。
【００４２】
本発明に従って、２つのスロットを同一給電線によって連続的に励振させ、例えば第１スロットにその励振点で交差し、第２スロットに移り、第２スロットにその励振点で交差し、次いで給電線の負荷端部を持つことによって、マルチスロット構成を作成することができる。この実施形態は、アンテナ全体をさらなる周波数帯域で作動させることを可能にする。
【００４３】
さらなる好適な実施形態では、（マルチスロット構成における）各々のスロットを別個の給電線によって励振させることができ、給電線は相互に並列である。
【００４４】
本発明に係る別の構成では、さらなる給電線が２つのスロットの各々を励振することができ、各々の給電線は上述の通り直列または並列いずれかの方法に従って構成される。本発明に従って後者のアンテナに直列および並列給電線のどんな組合せでも適用できることを理解されたい。
【００４５】
アンテナの電気接続は、アンテナの任意の適切な位置で行なうことができる。例えば予備設計段階で、アンテナＰＣＢにメッキスルーホールを作成し、通信装置のＰＣＢからのピンをこれらの穴に挿入してはんだ付けすることができる。別の可能な構成では、ばね負荷式ピンにより、アンテナおよび通信装置のＰＣＢ上のパッドとの直接接触によって電気接続を生じることができる。さらに可能な構成では、通信装置のＰＣＢの給電線とアンテナとの間の電磁結合により、アンテナとの電気接続を行なうことができる。
【００４６】
好適な実現は、アンテナ（または２つ以上ある場合はその層の少なくとも１つ）を通信装置のＰＣＢの一体的部分とすることである。最も一般的な例では、装置のＰＣＢは多層ＰＣＢであり、アンテナは容易にそのＰＣＢ上に直接作成することができ、それによりさらなる接続や別個のＰＣＢの必要性が排除される。その場合、別個の層として適用可能ならば、導電性反射器は、装置のＰＣＢの正面カバーに近接して配設された簡素な金属薄板とすることができ、例えば導電性ピンによってアンテナに電気的に接続される。
【００４７】
さらなる実現は、装置のＰＣＢの上部層を可撓層とし、その上にアンテナおよび導電性反射器を含み、そこで接地板または導電性反射板のいずれかが折り返されて最終アンテナが作成される。
【００４８】
別の好適な実施形態は、アンテナを通信装置の電池の一体的部分とすることであり、それは通常、通信装置の背面に配置される。そのような構造において、接点素子はばね負荷式ピンの型であることが好ましい。通信装置をユーザの手にかつ／またはユーザの頭／身体の近くに保持しながらその作動および性能に対する干渉を最小化するために、アンテナを配設するための好適な位置は、通信装置の背面の最上部である。
【００４９】
したがって、本発明は、プリント配線板のグラウンドプレーンに切られ、スロットに沿った少なくとも単一の励振点でスロットに交差することにより励振される共振スロット（すなわち「短絡端型」スロット）から成るアンテナによって実現することができることが分かるであろう。この励振点は、所望の動作周波数で給電点のスロットインピーダンスを最適化するように設計される。励振はまた、スロットを対称的に励振してスロットの対称放射を確実にするか、あるいは２つの異なる励振の組合せによって非対称的に励振して動作の周波数帯域幅を拡大するように、二重給電線によって実行することもできる。アンテナ効率を向上するために、給電線の負荷端側は、整合負荷ではなくむしろリアクティブ型であることが好ましい。給電線の供給端および給電線の負荷端の設計は米国特許第５０６８６７０号に従って行ない、アンテナの動作帯域幅を最大にすることができる。スロットは、アンテナの小型サイズを確実にするために、それが切られたグラウンドプレーンで湾曲することが好ましい。
【００５０】
上述の通り、負荷端はリアクティブ負荷型である。それは短絡スタブ（スタブの端部が例えばメッキスルーホールによってグラウンドプレーンに接続され、短絡回路をシミュレートする）、開放スタブ（開放回路をシミュレートする）、または集合素子（短絡回路または開放回路以外のインピーダンスを表わすことのできるリアクティブ負荷をシミュレートする）とすることができる。リアクティブ負荷の任意の組合せを、記載したアンテナ構成の負荷端として使用することができる。
【００５１】
前述の通り、最新の移動通信装置は今や二重または三重の動作帯域を必要とする。したがって、スロットはより高い帯域（例えばセルラ電話装置の場合１８００および／または１９００ＭＨｚ）で作動するように設計される。アンテナが低周波帯域（例えばセルラ電話装置の場合８００および／または９００ＭＨｚ）でも作動するために、グラウンドプレーンの縁に電気的に接続された金属薄板によってグラウンドプレーンの延長をスロットの遠端に作成し、アンテナにさらなる動作帯域を追加することができる（例えばセルラ電話装置の場合８００および／または９００ＭＨｚ）。グラウンドプレーンの追加片は移動通信装置のＰＣＢと共にどちらも低い動作周波数帯域を同調させる。通信装置のＰＣＢは事前に作成され、たいていの場合、アンテナ設計とは独立しているので、同調は通常、延長グラウンドプレーンの形状、長さ、幅、および接続の型によって制御される。
【００５２】
上述の延長グラウンドプレーンは、アンテナのＰＣＢの反対側に折り返されたＰＣＢ上に、またはアンテナの表面を節約するためにアンテナのＰＣＢに対して斜めまたは平行に配設された第２層として適用することができる。好適な実現では、グラウンドプレーンの延長はアンテナのＰＣＢの反対側の面上の給電線スタブによって行なわれ、メッキスルーホールまたは導電性ピンによってグラウンドプレーンに電気的に接続される。これらのスタブは、スロットを励振する給電線またはスロット自体の供給および負荷のいずれかにもそれらが有意に干渉しないように設計される。
【００５３】
本発明のさらなる特徴および利点は以下の説明から明らかになるであろう。
【００５４】
図面の簡略説明
本発明をここで、単なる例として、添付の図面に関連して説明する。
図１は、本発明に従って作成される内部アンテナを中に組み込むための１つの構成を含む移動通信装置の一形態を示す略図である。
図２は、本発明に従って作成される内部アンテナを中に組み込むための別の構成を含む移動通信装置の略図である。
図３は、本発明に従って作成された非折り返し状態の内部アンテナの一形態を示す略図である。
図３ａは、図３のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図３ｂは、図３のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図３ｃは、図３のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図４は、図３に類似しているが、図３のように両端が閉塞するのではなく、スロットの一端が反射器に開放されている構造を示す略図である。
図４ａは、図４のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図４ｂは、図４のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図４ｃは、図４のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図５は、本発明に従って作成されたこれも非折り返し状態の内部アンテナの別の形態を示す略図である。
図５ａは、図５のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図５ｂは、図５のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図５ｃは、図５のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図６は、単一可撓性ＰＣＢ（プリント配線板）上に本発明に従って作成された非折り返し状態の内部アンテナを示す略図である。
図６ａは、図６のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図６ｂは、図６のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図６ｃは、図６のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図７は、本発明に従って単一可撓性ＰＣＢ上に作成された内部アンテナを示す略図である。
図７ａは、図７のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図７ｂは、図７のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図７ｃは、図７のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図８は、単一剛性ＰＣＢ層上に作成された内部アンテナを示す略図である。
図８ａは、図８のＰＣＢの一方の面を示す略図である。
図８ｂは、図８のＰＣＢの他方の面を示す略図である。
図８ｃは、図８のＰＣＢの側面図である。
図９は、図８に対応しているが、図８のアンテナ構造の変形を示す略図である。
図９ａは、図９のＰＣＢの一方の面を示す略図である。
図９ｂは、図９のＰＣＢの他方の面を示す略図である。
図９ｃは、図９のＰＣＢの側面図である。
図１０は、図８に比較して多少の変形を含む単一剛性ＰＣＢ層上に作成された内部アンテナを示す略図である。
図１０ａは、図１０のＰＣＢの一方の面を示す略図である。
図１０ｂは、図１０のＰＣＢの他方の面を示す略図である。
図１０ｃは、図１０のＰＣＢの側面図である。
図１１は、二重反射器を持つ内部アンテナの別の形態を示す略図である。
図１１ａは、図１１のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図１１ｂは、図１１のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図１１ｃは、図１１のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図１２は、さらなる変形を含む単一剛性ＰＣＢ層上に作成された内部アンテナを示す略図である。
図１２ａは、図１２のＰＣＢの一方の面を示す略図である。
図１２ｂは、図１２のＰＣＢの他方の面を示す略図である。
図１２ｃは、図１２のＰＣＢの側面図である。
図１３は、２本の給電線によって給電される２つのスロットを有する単一ＰＣＢ上に本発明に従って作成された内部アンテナを示す略図である。
図１３ａは、図１３のＰＣＢの一方の面を示す略図である。
図１３ｂは、図１３のＰＣＢの他方の面を示す略図である。
図１３ｃは、図１３のＰＣＢの側面図である。
図１４は、図１３に類似した構造であるが給電線が１本の内部アンテナを示す略図である。
図１４ａは、図１４のＰＣＢの一方の面を示す略図である。
図１４ｂは、図１４のＰＣＢの他方の面を示す略図である。
図１４ｃは、図１４のＰＣＢの側面図である。
図１５は、図３に類似しているが反射器に開放スロットを持つ内部アンテナを示す略図である。
図１５ａは、図１５のアンテナの側面図である。
図１５ｂは、図１５のアンテナの組立を示す略側面図である。
図１５ｃは、図１５のアンテナの組立を示す略側面図である。
【００５５】
好適な実施形態の説明
図１は、本発明に従って作成されたセルラ電話送受器などの移動通信装置の主構成要素を示す。一般的に２と指定するそのような装置は、正面カバー３、主ＰＣＢ（プリント配線板）４、および通常電池（図示せず）をも収容する背面カバー５を含む。上述の構成要素は伝統的なものとすることができ、したがってこれ以上の詳細は記載しない。
【００５６】
本発明では、移動装置２は、主ＰＣＢ４と背面カバー５との間に配設され、給電ピン８によってＰＣＢに接続された、一般的に６と指定する内部アンテナを含む。図１に示した実施形態では、内部アンテナ６は、それが給電ピン８によって接続されている主ＰＣＢ４の面と実質的に平行に配置される。図２は、そこで１６と指定された内部アンテナを、それが給電ピン１８によって接続される主ＰＣＢ４に実質的に直角に配置した変形を示す。
【００５７】
本発明は、特に図３〜１５に示すような内部アンテナの様々な実施形態に関して以下で説明する通り、主として内部アンテナ、例えば６、１６の構造を扱う。
【００５８】
図３および図３ａ〜３ｃは、図１の内部アンテナ６または図２の内部アンテナ１６の好適な構造を示す。
【００５９】
したがって、図３および図３ａ〜３ｃに示すように、そこで１００と指定された内部アンテナは、メッキスルーホール（ＰＴＨ）１１１ａ、１１１ｂに通した１つまたはそれ以上の導電性ピン１１２（１つだけ図示）によって一縁に沿って機械的かつ電気的に一つに接続された２つのパネル１０１、１０２から構成される。２つの層を接続するために、ばね負荷式ピンまたは他の型のピンを使用することができることを理解されたい。
【００６０】
パネル１０１は、一方の面にグラウンドプレーンとして役立ちかつ共振スロット１０４が切られた導電層１０３を有する誘電体基板から構成されるＰＣＢ（プリント配線板）である。スロット１０４は湾曲したＵ字形構成であり、その端は両方とも閉塞して、ブリッジ１０４ｃによって接合された２つの閉塞サイドアーム１０４ａ，１０４ｂを画定する。共振スロット１０４は、誘電体パネル１０１のグラウンドプレーン１０３の面とは反対側の面に担持された導電性給電線１０５によって励振される。
【００６１】
図３に示した実施形態は対称構造であり、２つのサイドアーム１０４ａ、１０４ｂは実質的に平行であり、実質的に同一の長さおよび幅であり、かつ共通励振点すなわち給電線１０５がスロットと交差する点によって励振される。しかしアンテナは、閉塞サイドアーム１０４ａ、１０４ｂが平行でなく、異なる長さまたは幅を持ち、かつ／または給電線によってそれぞれ非対称的に励振される、非平行かつ／または非対称構造とすることができることを理解されたい。
【００６２】
ＰＣＢの反対側の面に担持される導電性給電線１０５（図３に破線で示す）がスロット１０４を励振する。主給電線アーム１０５ａはＰＴＨに通した入力信号ピン１０８ａと接続し、電力を２つの給電線変成器部分１０５ｂおよび１０５ｃに分割し、スロット１０４を２点で励振する。変成器部分１０５ｂおよび１０５ｃは図３のように同一であるか、あるいは長さおよび／または幅が異なることができる。給電線部分１０５ｂおよび１０５ｃはスロットの下の励振点から連続し、それぞれリアクティブ負荷１０６ａおよび１０６ｂの機能を果たす。
【００６３】
この実施形態のリアクティブ負荷は、ＰＴＨ１０７ａおよび１０７ｂを介してＰＣＢの反対側の面でグラウンド１０３に短絡される。これらのリアクティブ負荷は、スロットインピーダンスの整合を向上し改善する。すなわち、それらは主としてスロットインピーダンスのリアクティブ部を幅広い周波数範囲で零程度に低減する。したがって、送信電力は給電線１０５ｂおよび１０５ｃからスロット１０４に電磁的に結合され、スロット１０４からの放射を可能にする。同じことは受信にも当てはまり、受信電力がスロット１０４から給電線１０５ｂおよび１０５ｃに電磁的に結合される。
【００６４】
給電線１０５の各アーム、および／またはリアクティブ負荷、および／またはスロット１０４ａ〜１０４ｃの各部分の長さおよび／または幅は変更することができる。これらのパラメータのみならず、スロットの励振点、主ＰＣＢ４からの高さ、およびアンテナ６または１６と主ＰＣＢ４との間の角度、ピン８とその直径との間の距離、基板の種類および厚さ等が、アンテナの高周波数帯域を設定する。本発明のこの図の好適実施形態では、構造は完全に対称であり、したがってスロット１０４からの放射パターンは対称である。
【００６５】
本発明の重要な特徴は、グラウンドプレーン１０３に切られたスロット１０４、給電線１０５、およびリアクティブ負荷１０６によって決定される、予め定められた高周波数だけでなく、低周波数帯域でも共振し放射するので、多帯域マイクロ波アンテナとして使用することができることである。この目的のために、図３のアンテナ１００は、導電体１１０であって、パネル１０１および１０２にそれぞれ穿孔されたＰＴＨ１１１ａおよび１１１ｂに挿入された導電性ピン１１２（図３ｂ、３ｃ）によってグラウンドプレーン１０３に電気的に接続される、さらなるパネル１０２（例えばＰＣＢ）を含む。したがって導電体１１０はスロット１０４の負荷側でグラウンドプレーン１０３の連続として役立つ。導電体１１０に切られたスロット１０９は、スロットが低周波数帯域でも共振し放射するように、低周波数帯域でスロット１０４の電磁負荷として働く。スロット１０９の各アーム１０９ａ〜１０９ｃの長さおよび／または幅のみならず、導電体１１０のスロットの開口の方向およびスロットの位置も変更することができる。スロット１０９は、スロット６または１６と比較して異なる長さ、幅、および形状とすることができる。これらのパラメータはアンテナ１００の低周波数の挙動に影響を及ぼす。
【００６６】
導電体１１０は、低周波数帯域へのその貢献に加えて、スロット１０４によって散乱する電磁波を反射するための反射器として働くことにより、ユーザの頭に対する放射を低減することにも役立つ。それによってＳＡＲレベルをも低減する。アンテナの型および構造によって、ＳＡＲは典型的なＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＧＳＭ周波数帯域（８００および９００ＭＨｚ）では約３ｄＢ、典型的なＰＣＳ／ＤＣＳ周波数帯域（１，８００および１，９００ＭＨｚ）では５ｄＢより多く低減される。さらに、アンテナの非常に高い効率は、通信装置の出力ＲＦ電力レベルを低減することを可能にし、それによってユーザの安全性のみならず、電池の充電までの使用寿命サイクルをも増大する。
【００６７】
先に示した通り、図３は変成器部分１０５ｂおよび１０５ｃならびにリアクティブ負荷１０６ａおよび１０６ｂによる対称的な二重給電構造を有するスロット１０４を示す。図３は、その実施形態に従って使用される３つの給電線ピン、すなわち信号給電ピン１０８ａおよびその両側の１対の接地ピン１０８ｂおよび１０８ｃを示す。そのような構成は構造の対称性を維持し、またピンが表わす送信線の特性インピーダンスをも低減する。３ピン対称構造の特性インピーダンスは、２ピン構造の特性インピーダンスの約半分である。これはたいていの場合、これらのピンを通してアンテナを送信器の出力インピーダンスおよび／または受信器の入力インピーダンスに整合させることをより容易にする。
【００６８】
リアクティブ負荷１０６は、より高い帯域で励振点におけるスロット１０４のインピーダンスのリアクティブ部を整合させる。反射器１０２は、高周波数帯域に影響すると上述した全てのパラメータに加えて、低周波数帯域でもスロットインピーダンスを整合させる。スロット１０４およびリアクティブ負荷１０６または反射器１０２によって発生する複合インピーダンスは、変成器部分１０５ｂまたは１０５ｃによって主給電線アーム１０５ａと変成器部分１０５ａおよび１０５ｂとの間の接合部に伝達される。２つの側からの両方のインピーダンスは、主給電線アーム１０５ａおよび入力ピン８を通して送受器に反射される。スロット１０４、リアクティブ負荷１０６、パネル１０２（反射器１１０）、給電線１０５、および入力ピン８は、アンテナの広帯域動作、すなわち低帯域および１つまたはそれ以上の高帯域の両方での動作を確実にするように設計することができる。
【００６９】
図３ａは、機械的かつ電気的に接続される前の２つのパネル１０１、１０２の側面図を示す。図３ｂは、グラウンドプレーン１０３、スロット１０４、および給電線１０５を含むパネル１０１が、反射器１１０およびスロット１０９を含むパネル１０２の上にくるように（非対称であってもよい）、２つのパネルを接続する１つの方法を示す。図３ｃはパネル１０２がパネル１０１の上にくる逆の配置構成を示す。重要なアンテナパラメータは、２つのパネル１０１、１０２間に形成される角度である。パネル間の角度を変更し、上にくるパネルを変更するだけでなく、上を向くパネルの面をも変更することが可能であるが、そのような変更は給電線の微調整を必要とする。加えて、図３、３ａ、および３ｂは２つのパネルが、２つのパネル内のそれぞれのメッキスルーホール１１１ａおよび１１１ｂ内に受容された単一ピン１１２によって、機械的かつ電気的に相互接続されるものとして図示するが、複数のそのようなピンおよびＰＴＨをこの目的に使用できることは理解されるであろう。
【００７０】
図４は、導電性反射器１１０のスロット１０９が図４のアーム１０９ｄによって示されるように一端が開放されていることを除いては図３のアンテナ１００と同様の、１０００と指定されたアンテナを示す。
【００７１】
図５は、それが２個の給電ピン、すなわち１つの信号ピン２０８ａおよび１つの接地ピン２０８ｂしか含まないことを除いては図３に示したものと同様の、図５で一般的に２００と指定された内部アンテナの別の構造を示す。これは、アンテナと送受器との間の電気インタフェースを表わす送信線の特性インピーダンスを変化させる。２つの給電ピン２０８ａ、２０８ｂの位置はアンテナの中心を外れており、したがって放射パターンは非対称である。
【００７２】
図５で分かるように、この実施形態では、パネル１０１のスロット１０４の励振は単一給電線２０５および単一励振点によって行なわれる。また、リアクティブ負荷２０６も開放端型である。この供給もまたアンテナの放射パターンを非対称にする。
【００７３】
給電線またはリアクティブ負荷の長さおよび幅のみならず、励振点もまた変更することができる。反射器パネル１０２は、図３と同様に導電層１１０に切られた閉塞スロット１０９を含む。反射器スロット１０９の特性は、グラウンドプレーン１０３の放射スロット１０４とは異なることができる。反射器スロット１０９の閉塞サイドアーム１０９ａおよび１０９ｂは同一とすることもでき、あるいは長さおよび幅が相互に異なることもできる。
【００７４】
２つのパネル１０１、１０２は、所望の関係に、所望の角度で、図５ｂおよび５ｃに１１２で示す１つまたはそれ以上の導電性ピンによって機械的かつ電気的に一つに固定することができる。図３および図３ａ〜ｃに関連して上述した通り、２つのパネル間の関係、および２つのパネルによって画定される角度は、特定の用途に応じて変更することができ、給電線はパネルの所望の状態およびパネル間の角度に応じて微調整することができる。
【００７５】
図６は、図３のアンテナに類似しているが、２つの剛性ＰＣＢパネルではなく、単一のダブルサイズの両面型可撓性ＰＣＢパネル上に作成された、図６で一般的に３００と指定されている内部アンテナを示す。そのような構造は、図３の組立体におけるＰＴＨ１１１およびピン１１２の必要性を排除する。図６に示した単一可撓性パネルの２つの面Ａ、Ｂは、図３に関連して上述した通り、かつ図６ａに側面図で示す通り、様々な素子を備えている。単一パネルは次いで、特定の用途に応じて図６ｂまたは図６ｃに示すように予め定められた角位置まで折り返し軸３１７に沿って折り返されるだけである。
【００７６】
給電ピン１０８ａ〜１０８ｃおよび給電線１０５は、図３に関連して上述したものと同様である。リアクティブ負荷２０６は、図５と同様に開放リアクティブ負荷である。図６のアンテナの主な相違は、開放端型同調スタブ３１３の追加である。このスタブはアンテナの帯域幅を増大し、アンテナの送受器への同調を改善する。その長さおよび幅は特定の用途に応じて変更することができる。
【００７７】
パネルの片側にグラウンドプレーン１０３を画定する導電層が形成され、反射器を画定するパネルの反対側には拡大カットアウトまたはインタラプション（すなわち導体の無い領域）３１４を設け、それによりパネルの両側に２つのスタブ反射器３１６ａ、３１６ｂを画定する。スタブ反射器３１６ａ、３１６ｂの長さおよび／または幅は、対称構造の場合は同一に、あるいはより幅広い帯域幅を提供する非対称構造の場合は異なることができる。２つのスタブ反射器３１６ａ、３１６ｂは、反射器給電線３１８ａ、３１８ｂおよび電気接合部３１５を介してグラウンドプレーン１０３に電気的に接続される。２つの反射器給電線３１８ａ、３１８ｂは、対称構造の場合は同一の長さおよび幅、非対称構造の場合はより幅広い帯域を提供するために異なる長さおよび／または幅にすることができる。接合部３１５はフィルタのように働き、したがってその寸法（長さおよび幅）は低周波数帯域に影響する。
【００７８】
図６ａはそれが折り返される前の図６のパネルの端面図である。図６ｂおよび６ｃは、図３ｂおよび３ｃにそれぞれ示した構成に対応する、２つの可能なパネル折り返し法を示す。誘電体基板の部分３１４の形状は、スタブ反射器３１６ａ、３１６ｂおよび反射器給電線３１８ａ、３１８ｂの長さおよび／または幅を変更するために、希望する通りに変更することができる。加えて、誘電体基板部分３１４は、給電ピン１０８を収容するために１つまたはそれ以上の開口を形成することができる。
【００７９】
図７で一般的に４００と指定された図７に示すアンテナは、図６に示したアンテナ３００と同様であり、かつ単一可撓性パネル上に作成され、それは折り返されて片側にグラウンドプレーン、スロット、および給電線を、反対側に反射器を生成する。しかし、この場合、今グラウンドプレーン１０３に形成され、そこで４０４と指定される放射スロットは、両端とも開放端である。すなわち、その２つのサイドアーム４０４ａ、４０４ｂの片側が開いており、反対側がブリッジ４０４ｃによって接合される。この理由から、スロット４０４の励振は図６に関して上述したものと異なる。
【００８０】
したがって、図７に示したアンテナ構造では、同調スタブ３１３が、スロット４０４の主励振を実行するためにメッキスルーホール（ＰＴＨ）４１９を介してグラウンドプレーン１０３に短絡される。リアクティブ負荷２０６を持つ給電線１０５は、スロットの二次励振として働き、マルチフィード励起スロットを達成する。開放サイドアーム４０４ａおよび４０４ｂは、対称構造の場合には相互に同一とすることができ、あるいは非対称構造の場合には相互に異なる長さおよび／または幅とすることができる。給電線によるスロット４０４の励振点は、上述の通り、対称または非対称とすることができる。
【００８１】
図７ａは図７の可撓性パネルの側面図であり、図７ｂおよび７ｃは、それぞれ図６ｂおよび６ｃに示した構成に対応する可撓性パネルを折り返すための２つの可能な構成を示す。
【００８２】
図８は、図８ａに示す上面および図８ｂに示す下面を有する単一の剛性ＰＣＢ上にアンテナが作成された、一般的に５００と指定される別のアンテナ構造を示す。そのような構成は、アンテナを送受器内に組み立てるときに、可撓性パネルを折り返し、あるいは２つのパネルを一つに接続する必要性を排除する。
【００８３】
パネルの上面（図８ａ）は、グラウンドプレーン１０３として働く導電層、およびグラウンドプレーンに切られた放射スロット１０４を備えている。加えて、グラウンドプレーン１０３の反対側の縁の導電層は、グラウンドプレーンにインタラプション５２１ａ、５２１ｂ、すなわち導体の無い領域を提供するために除去される。
【００８４】
図８ｂに示すＰＣＢの反対側の面には、給電線１０５、同調スタブ３１３、および反射器給電線５２２ａ、５２２ｂ（図７の反射器給電線３１８ａ、３１８ｂに対応する）によって接続された２つのスタブ反射器５２０ａ、５２０ｂ（図７のスタブ反射器３１６ａ、３１６ｂに対応する）を含む反射器が形成される。しかし、図８の構成では、スタブ反射器５２０ａ、５２０ｂは、ＰＣＢの反対側（上）の面のグラウンドプレーン１０３に接続されたＰＴＨ５２３によって励振される。したがって給電反射器５２２ａ、５２２ｂはスタブ反射器５２０ａ、５２０ｂの変成器として働くので、図７のアンテナ構造の反射器機能は今や、図８のアンテナ構造でＰＣＢパネルの給電線１０５および同調スタブ３１３と同じ面（下面）に形成されたスタブ反射器５２０ａ、５２０ｂおよび給電反射器５２２ａ、５２２ｂによって達成される。グラウンドプレーンのインタラプション５２１ａ、５２１ｂは低周波数帯域のさらなる制御パラメータを提供し、かつアンテナの放射およびインピーダンスをも増強することができる。
【００８５】
グラウンドプレーン１０３のインタラプション５２１ａ、５２１ｂ、スタブ反射器５２０ａ、５２０ｂ、および給電反射器５２２ａ、５２２ｂは、図８に示すように対称にすることができ、あるいは非対称にすることができる。これらの素子の寸法は、それらの長さおよび／または幅を含めて、アンテナの低帯域の挙動を制御するために変更することができる。グラウンドプレーン１０３に切られたスロット１０４、給電線１０５、同調スタブ３１３、およびリアクティブ負荷２０６ａ、２０６ｂは、特に図６のアンテナに関して上述したのと同一構造とすることができるが、インタラプション５２１ａ、５２１ｂのためにグラウンドプレーン１０３の長さが小さくなっている事実のため、それらの寸法は異なってくる。
【００８６】
図８に示した単一パネル構造がアンテナの製造および組立を簡素化し、したがってそのコストを低減することは理解されるであろう。
【００８７】
図９は、そこで６０４と指定された放射スロットが半開放スロットであることを除いては図８と非常に類似している、一般的に６００と指定したアンテナ構造を示す。すなわち、片側のサイドアーム６０４ａは開放しており、反対側のサイドアーム６０４ｂは閉塞しており、２つのサイドアームがブリッジ６０４ｃに接続されている。
【００８８】
図９に示したアンテナ６００の構造の別の変形は、図８のように３つの給電ピン１０８ａ〜１０８ｃではなく、２つの給電ピン２０８ａ、２０８ｂを含むことである。給電線１０５は二重給電型であり、スロット６０４の２つのサイドアーム６０４ａ、６０４ｂを励振させる。
【００８９】
さらなる変形は、高帯域で広帯域動作をするために、図９に示したアンテナ６００に２種類のリアクティブ負荷、すなわちＰＴＨ１０７を介してグラウンドプレーン１０３に短絡されたリアクティブ負荷１０６、および開放端型のリアクティブ負荷２０６を設けるものである。そのような構成は非対称構造を提供するが、低帯域の動作は図８に示したアンテナ５００の場合と同じである。
【００９０】
図１０は、図８に提示した設計５００に類似しているが幾つかの重要な変更がある、一般的に７００と指定されたアンテナ構造を示す。アンテナ設計７００は、図１０ａに示した上面および図１０ｂに示した下面を有する単一剛性ＰＣＢ上に形成される。図１０ｃは側面図を表わす。
【００９１】
上面（図１０ａ）は設計５００と同様にグラウンドプレーン１０３に切られたスロット１０４を備えているが、ここではグラウンドプレーン１０３にインタラプション５２１が１つしか無く、上面の反対側では、反射器延長７２４がＰＴＨ５２３ａを通して下面のスタブ反射器５２０ａに接続される。したがって、グラウンドプレーン１０３と反射器延長７２４との間に間隙７２５が形成される。スロット１０４はＵ字形ではなく、その両端がさらに折り返される。
【００９２】
図１０ｂに示すアンテナ設計７００の下面は、設計５００と比較して大きい相違を示す。スタブ反射器５２０ａおよび５２０ｂの励振点、ＰＴＨ５２３は対称ではなく、したがって給電反射器５２２ａおよび５２２ｂは対称ではない。さらに、片側でスタブ反射器５２０ａはアンテナの上面にまで延長し、ＰＴＨ５２３ａを介して反射器延長７２４に接続される一方、反対側では、スタブ反射器５２０ｂは折り返され、アーム反射器７２６を形成する。
【００９３】
したがって、反射器の非対称構造によって、低帯域の追加周波数帯域をアンテナに追加することができる。ＰＴＨ５２３の位置、各給電反射器５２２ａおよび５２２ｂ、各スタブ反射器５２０ａおよび５２０ｂ、アーム反射器７２６、反射器延長７２４、ならびに間隙７２５の長さを制御することにより、アンテナは２つの低周波数帯域で作動するように別個に同調させることができる。
【００９４】
別の相違は、設計５００のように同調スタブ３１３が存在しないことである。
代わりに同調スタブ７１３が信号入力ピン１０８ａに直接接続される。
【００９５】
図示したスタブ反射器は開放端型であるが、各々のスタブ反射器は、ＰＴＨを介して、あるいは延長スタブ反射器７２４の場合には直接的にさえも、その端を接地することもできることを理解されたい。
【００９６】
図１１は、図５の設計２００に類似しているが、２つの主要な変更がある、一般的に８００と指定されたアンテナ設計を示す。第一に、反射器を画定する導電層１１０が、図５に１０９で示すようなスロットを形成するのでなく、連続しており、スロットが無い。第二に、連続導電層１１０′を持つ別のパネル１０２′がある。このパネル１０２′は、ＰＴＨ１１１ｃおよび１１１ｄを介してピン１１２′によりパネル１０２に接続される。図１１ｂおよび１１ｃは二重折り返し状態のアンテナを提示する
【００９７】
図１２は、ここではスタブ反射器５２０ａおよび５２０ｂが給電線１０５のリアクティブ負荷２０６ａおよび２０６ｂの内側にあることを除いては、図８のアンテナ５００に類似した、一般的に９００と指定されたアンテナを示す。
【００９８】
図１３は一般的に１１００と指定されたアンテナを示す。ここでは、アンテナが図１３ａに示す上面および図１３ｂに示す下面を有する単一剛性ＰＣＢパネル上に作成される。グラウンドプレーン１０３に切られた２つのスロット１０４および１０４′は二重給電線および対称構造を有する。給電線１０５ならびにそのリアクティブ負荷２０６ａおよび２０６ｂは、スロット１０４を対称的に励振させる。給電線１０５′とそのリアクティブ負荷２０６ａ′および２０６ｂ′はスロット１０４′と同一である。各スロットとそのリアクティブ負荷およびその給電線の複合インピーダンスは、入力ピン１０８に並列加算される。ここに示した設計は完全に対称であるが、スロット１０４および１０４′、給電線１０５および１０５′、リアクティブ負荷２０６および２０６′、ならびにそれらの各々の励振点は非対称とすることができる。
【００９９】
図１３ｃはアンテナ１１００の側面図を示し、アンテナの上面および下面は変更することができる。
【０１００】
図１４は、グラウンドプレーン１０３に切られたスロット１０４および１０４′が単一給電点および単一給電線２０５を持つことを除いてはアンテナ１１００（図１３）に類似している、一般的に１２００と指定されたアンテナを示す。給電線２０５は、整合を改善するために、２つのスロット間に変成器部分を有する。したがって、両方のスロットが単一リアクティブ負荷を有する。ここではインピーダンスは直列に加算される。スロット１０４および１０４′は対称構造であるが、これは本質的ではない。図１４ａは上面を示し、図１４ｂは下面を示し、図１４ｃは側面図である。
【０１０１】
図１５は、パネル１０２のグラウンド連続１１０に切られたスロット１３０９の両端が開放端であることを除いては、図３のアンテナ１００に類似している、一般的に１３００と指定されたアンテナを示す。したがって、ブリッジ１３０９ｃによって接続された同一かつ平行なサイドアーム１３０９ａおよび１３０９ｂは両方とも一端が開放されている。サイドアーム１３０９ａおよび１３０９ｂは非対称構造となるように相互に異なることができる。したがって導電性パネル１１０はフローティングである。
【０１０２】
本発明を幾つかの好適な実施形態に関して説明したが、これらは単に例として記載したものであって、本発明の多くの他の変形を施すことができることは理解されるであろう。例えば、記載したアンテナ構造のどれも、記載した給電ピンのいずれかを、主ＰＣＢに対して任意の角度で含むことができる。基板の一方の面から他方の面への導電路は、導電ピン、メッキスルーホール（ＰＴＨ）、または両方によって形成することができる。信号給電ピンの数は特定の用途に応じて変更することができる。例えばある用途では、同軸給電線をシミュレートするために、１つの信号ピンおよび円形アレーの接地ピン（例えば４個）を持つことが望ましいかもしれない。
【０１０３】
本発明の多くの他の変形、変更、および適用は、当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従って作成される内部アンテナを中に組み込むための１つの構成を含む移動通信装置の一形態を示す略図である。
【図２】
本発明に従って作成される内部アンテナを中に組み込むための別の構成を含む移動通信装置の略図である。
【図３】
本発明に従って作成された非折り返し状態の内部アンテナの一形態を示す略図である。図３ａは、図３のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
図３ｂは、図３のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図３ｃは、図３のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
【図４】
図３に類似しているが、図３のように両端が閉塞するのではなく、スロットの一端が反射器に開放されている構造を示す略図である。図４ａは、図４のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図４ｂは、図４のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図４ｃは、図４のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
【図５】
本発明に従って作成されたこれも非折り返し状態の内部アンテナの別の形態を示す略図である。図５ａは、図５のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図５ｂは、図５のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図５ｃは、図５のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
【図６】
単一可撓性ＰＣＢ（プリント配線板）上に本発明に従って作成された非折り返し状態の内部アンテナを示す略図である。図６ａは、図６のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図６ｂは、図６のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図６ｃは、図６のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
【図７】
本発明に従って単一可撓性ＰＣＢ上に作成された内部アンテナを示す略図である。図７ａは、図７のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図７ｂは、図７のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図７ｃは、図７のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
【図８】
単一剛性ＰＣＢ層上に作成された内部アンテナを示す略図である。図８ａは、図８のＰＣＢの一方の面を示す略図である。図８ｂは、図８のＰＣＢの他方の面を示す略図である。図８ｃは、図８のＰＣＢの側面図である。
【図９】
図８に対応しているが、図８のアンテナ構造の変形を示す略図である。図９ａは、図９のＰＣＢの一方の面を示す略図である。図９ｂは、図９のＰＣＢの他方の面を示す略図である。図９ｃは、図９のＰＣＢの側面図である。
【図１０】
図８に比較して多少の変形を含む単一剛性ＰＣＢ層上に作成された内部アンテナを示す略図である。図１０ａは、図１０のＰＣＢの一方の面を示す略図である。図１０ｂは、図１０のＰＣＢの他方の面を示す略図である。図１０ｃは、図１０のＰＣＢの側面図である。
【図１１】
二重反射器を持つ内部アンテナの別の形態を示す略図である。図１１ａは、図１１のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図１１ｂは、図１１のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。図１１ｃは、図１１のアンテナの折り返し法を模式的に示す略側面図である。
【図１２】
さらなる変形を含む単一剛性ＰＣＢ層上に作成された内部アンテナを示す略図である。図１２ａは、図１２のＰＣＢの一方の面を示す略図である。図１２ｂは、図１２のＰＣＢの他方の面を示す略図である。図１２ｃは、図１２のＰＣＢの側面図である。
【図１３】
２本の給電線によって給電される２つのスロットを有する単一ＰＣＢ上に本発明に従って作成された内部アンテナを示す略図である。図１３ａは、図１３のＰＣＢの一方の面を示す略図である。図１３ｂは、図１３のＰＣＢの他方の面を示す略図である。図１３ｃは、図１３のＰＣＢの側面図である。
【図１４】
図１３に類似した構造であるが給電線が１本の内部アンテナを示す略図である。図１４ａは、図１４のＰＣＢの一方の面を示す略図である。図１４ｂは、図１４のＰＣＢの他方の面を示す略図である。図１４ｃは、図１４のＰＣＢの側面図である。
【図１５】
図３に類似しているが反射器に開放スロットを持つ内部アンテナを示す略図である。図１５ａは、図１５のアンテナの側面図である。図１５ｂは、図１５のアンテナの組立を示す略側面図である。図１５ｃは、図１５のアンテナの組立を示す略側面図である。

Claims (45)

1. 高周波帯域および少なくとも１つの低周波数帯域で共振しかつ放射する多帯域アンテナであって、
   対向する面を有する誘電体基板と、
   前記誘電体基板の一方の面でグラウンドプレーンとして働く導電層と、
   前記誘電体基板の反対側の面に担持された導電性給電線であって、少なくとも１つの供給端および少なくとも１つの負荷端を有する給電線と、
   前記供給端および負荷端に対し供給側および負荷側を有する前記グラウンドプレーンに形成されたスロットであって、スロットが前記高周波数帯域で共振しかつ放射するように前記給電線に電磁的に結合されるスロットと、
   前記グラウンドプレーンに電気的に接続されて前記スロットの負荷側でその連続として働くさらなる導電体であって、前記スロットを前記少なくとも１つの低周波数帯域でも共振させかつ放射させるように大きさを定められ、配置され、かつ前記低周波数帯域で前記スロットに電磁的に結合されるさらなる導電体と
   を備えたアンテナ。
2. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が導電層の形でもあり、かつ反射器としても作動する請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記後者の導電層が連続しておりスロットが無い請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記後者の導電層に両端が閉塞したスロットが形成される請求項２に記載のアンテナ。
5. 前記後者の導電層に少なくとも一端が開放されたスロットが形成される請求項２に記載のアンテナ。
6. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が少なくとも１つのスタブ反射器を画定するように成形された導体である請求項１に記載のアンテナ。
7. 前記グラウンドプレーンがその片側を前記スタブ反射器と整列して遮断される請求項６に記載のアンテナ。
8. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が、給電反射器によって前記グラウンドプレーンに各々電気的に接続される２つのスタブ反射器を画定するように成形される前記請求項１に記載のアンテナ。
9. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が、前記グラウンドプレーンの前記誘電体基板に対してある角度で固定された第２誘電体基板上に担持されて、２つの導電層が電気的に接続された組立体を形成する請求項１に記載のアンテナ。
10. 前記誘電体基板が可撓性であり、一部分に前記グラウンドプレーン、給電線、およびスロットを形成され、別の部分に前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体を形成され、２つの導電層を接続した状態で予め定められた角度で折り返される請求項１に記載のアンテナ。
11. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が前記グラウンドプレーンと同一誘電体基板上に担持される請求項１に記載のアンテナ。
12. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が、前記誘電体基板の前記給電線と同一面に担持されるが、前記給電線から絶縁される請求項１１に記載のアンテナ。
13. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体がスタブ反射器の形態である、請求項１１に記載のアンテナ。
14. 前記グラウンドプレーンの前記スロットが湾曲している請求項１に記載のアンテナ。
15. 前記給電線が少なくとも１対の供給端、および前記対の供給端の間で電力を分割する電力分配器を含む請求項１に記載のアンテナ。
16. 前記スロットのそれぞれの部分のインピーダンスを前記スロットの供給側に整合させるために各供給端が寸法の変更を含む請求項１に記載のアンテナ。
17. 前記スロットのそれぞれの部分のインピーダンスを前記スロットの負荷側に整合させるために各負荷端が寸法の変更を含む請求項１に記載のアンテナ。
18. 前記給電線の各負荷端がリアクティブ負荷を含む請求項１に記載のアンテナ。
19. 前記グラウンドプレーンの前記スロットが両端を閉塞されている請求項１に記載のアンテナ。
20. 前記グラウンドプレーンの前記スロットが少なくとも一端を開放されている請求項１に記載のアンテナ。
21. 前記給電線に電磁的に結合された２つの湾曲スロットが前記グラウンドプレーンに形成される請求項１に記載のアンテナ。
22. ２つの湾曲スロットが前記グラウンドプレーンに形成され、前記誘電体基板が前記２つの湾曲スロットに電磁的に結合された２つの給電線を含む請求項１に記載のアンテナ。
23. 高周波数帯域で共振しかつ放射するマイクロ波アンテナであって、
    対向する面を有する誘電体基板と、
    前記誘電体基板の一方の面でグラウンドプレーンとして働く導電層と、
    前記誘電体基板の反対側の面に担持された導電性給電線であって、少なくとも１つの供給端および少なくとも１つの負荷端を有する給電線と、
    前記供給端および負荷端に対し供給側および負荷側を有する前記グラウンドプレーンに形成された湾曲スロットであって、前記スロットが高周波数帯域で共振しかつ放射するように前記給電線に電磁的に結合されたスロットと
    を備えたアンテナ。
24. 前記湾曲スロットが実質的にＵ字構成であり、ブリッジによって接合された２つのサイドアームを含む請求項２３に記載のアンテナ。
25. 前記給電線が少なくとも１対の供給端、および前記対の供給端の間で電力を分割する電力分配器を含む請求項２３に記載のアンテナ。
26. 前記給電線が前記スロットの入力インピーダンスを整合させるために同調スタブを含む請求項２５に記載のアンテナ。
27. 前記給電線の前記対の供給端が前記湾曲スロットに対称的に結合される請求項２５に記載のアンテナ。
28. 前記スロットのそれぞれの部分のインピーダンスを前記スロットの供給側に整合させるために各供給端が寸法の変更を含む請求項２３に記載のアンテナ。
29. 前記スロットのそれぞれの部分のインピーダンスを前記スロットの負荷側に整合させるために各負荷端が寸法の変更を含む請求項２３に記載のアンテナ。
30. 前記給電線の各負荷端がリアクティブ負荷を含む請求項２３に記載のアンテナ。
31. 前記グラウンドプレーンの前記湾曲スロットが両端を閉塞されている請求項２３に記載のアンテナ。
32. 前記グラウンドプレーンの前記湾曲スロットが少なくとも一端を開放されている請求項２３に記載のアンテナ。
33. 前記アンテナが、前記グラウンドプレーンに電気的に接続されて前記スロットの負荷側でその連続として働き、かつ前記スロットを少なくとも１つの低周波数帯域でも共振させかつ放射させるように前記低周波数帯域で前記スロットに電磁的に結合されるさらなる導電体を含む請求項２３に記載のアンテナ。
34. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が導電層の形でもあり、かつ反射器としても作動する請求項３３に記載のアンテナ。
35. 前記後者の導電層が連続しておりスロットが無い請求項４３に記載のアンテナ。
36. 前記後者の導電層にスロットが形成される請求項３４に記載のアンテナ。
37. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が少なくとも１つのスタブ反射器を画定する形状である請求項３３に記載のアンテナ。
38. 前記グラウンドプレーンがその片側を前記スタブ反射器と整列して遮断される請求項３７に記載のアンテナ。
39. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が、前記グラウンドプレーンの前記誘電体基板に対してある角度で固定された第２誘電体基板上に担持されて、２つの導電層が電気的に接続された組立体を形成する請求項３３に記載のアンテナ。
40. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が、前記誘電体基板の前記給電線を担持する面に担持されるが、前記給電線から電気的に絶縁される請求項３３に記載のアンテナ。
41. 前記給電線に電磁的に結合された２つの湾曲スロットが前記グラウンドプレーンに形成される請求項２３に記載のアンテナ。
42. ２つの湾曲スロットが前記グラウンドプレーンに形成され、前記誘電体基板が前記２つの湾曲スロットに電磁的に結合された２つの給電線を含む請求項２３に記載のアンテナ。
43. 予め定められた周波数帯域で共振しかつ放射するアンテナであって、
    導電性グラウンドプレーンと、
    前記グラウンドプレーンに電気的に接続されてその連続として働く導電体であって、前記予め定められた周波数帯域におけるその動作を向上するように大きさを定められ、配置され、かつ前記アンテナに電磁的に結合される導電体と
    を備えたアンテナ。
44. 前記グラウンドプレーンの連続として働く前記さらなる導電体が導電層の形であり、かつ反射器としても作動する請求項４３に記載のアンテナ。
45. 少なくとも１つの供給端および少なくとも１つの負荷端を有する導電性給電線と、
    前記供給端および負荷端に対し供給側および負荷側を有する前記グラウンドプレーンに形成されたスロットであって、前記スロットが前記予め定められた周波数帯域より高い周波数帯域で共振しかつ放射するように前記給電線に電磁的に結合されるスロットと
    をさらに備えた請求項４３に記載のアンテナ。

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