JP2007527163A - マルチ周波数帯域アンテナを備える移動式無線通信装置および関連方法 - Google Patents

マルチ周波数帯域アンテナを備える移動式無線通信装置および関連方法 Download PDF

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Abstract

移動式無線通信装置は、ハウジングおよびハウジング内に収容されるマルチ周波数帯域アンテナを含み得る。マルチ周波数帯域アンテナは、第１および第２の端部を規定するギャップを有するメインループ導体と、メインループ導体の第１の端部に近接して接続された第１の端部と、第１のフィード点を規定する第２の端部とを有する第１の枝導体と、メインループ導体の第２の端部に近接して接続された第１の端部と、第２のフィード点を規定する第２の端部とを有する第２の枝導体とを含み得る。アンテナは、第１の枝導体と第２の枝導体とのそれぞれの第１の端部の間において、メインループ導体に接続された第１の端部を有するチューニング枝導体を更に含み得る。

Description

本発明は、通信装置、より詳細には移動式無線通信装置の分野およびその関連方法に関する。
セルラ通信システムは、社会に広まり続け、パーソナルおよびビジネス通信の両方に対して不可欠な部分となった。セルラ電話は、ユーザが移動するほぼ至る所においてボイスコールを掛けおよび受けることを可能にする。更に、セルラ電話技術が高まる一方、セルラ装置の機能性も高まった。例えば、多数のセルラ装置は今、カレンダ、アドレスブック、タスクリスト等の携帯情報端末（ＰＤＡ）特徴を組み入れる。更に、そのようなマルチ機能装置も、例えば、ユーザが電子メール（ｅｍａｉｌ）メッセージを無線に送信および受信し、セルラネットワークおよび／またはローカルローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を介してインターネットにアクセスすることを可能にし得る。
更に、セルラ通信装置の機能性が高まり続ける一方、ユーザが持ち運ぶのに更に簡単で便利である、より小さな装置の需要も高まる。結果的に、幅広い人気を得たセルラ電話の一種は、折りたたみ式または「フリップ」電話である。フリップ電話は一般的に、ディスプレイおよびスピーカを有する上部ハウジングならびにマイクロホンを含む下部ハウジングまたはフラップを有する。そのような電話の上のキーパッドは、特定のモデルによって、上部ハウジングまたは下部ハウジングのどちらかの上にあり得る。使用されない場合、よりコンパクトになるために上部および下部ハウジングが一緒に折りたたまれ得るように、下部フラップは、上部ハウジングに接続される。
フリップ電話の一例は、Ｐｙｅら、米国特許番号第５，３３７，０６１号に開示されている。電話は２つのアンテナを有する。その内の１つは、下部フラップ上に取り付けられ、接地面を含み、およびもう一方は、電話内の電子回路網からの同軸給電によって供給されるアクティブモノポールである。フラップは、ハウジングのメイン部または上部に旋回軸上に接続され、使用されない場合は、メイン部に対して折りたたまれる。他の同様なアンテナは、メイン部に備え付けられ、両方のアンテナは、電話内のトランシーバ回路網に接続される。アンテナは、個別の回路要素の必要なしに、アンテナ間に効果的な交換システムを提供するために、計画的（ｄｅｌｉｂｅｒａｔｅ）不一致を導入するように設計されている。
セルラ電話のアンテナ構成は、電話の全体的なサイズまたはフットプリントにもかなり影響し得る。セルラ電話は通常、多重動作周波数帯域における通信をサポートするアンテナ構造を有する。移動式装置に対する様々な種類のアンテナが使用され、それらは例えば、ヘリックス、「逆（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）Ｆ」、折りたたまれたダイポール（ｆｏｌｄｅｄ ｄｉｐｏｌｅ）、および伸縮可能（ｒｅｔｒａｃｔａｂｌｅ）アンテナ構造である。ヘリックスおよび伸縮可能アンテナは通常、移動式装置の外、すなわち外部に配置され、インバートされたＦおよび折りたたまれたダイポールアンテナは通常、移動式装置ケースまたはその上部に近接したハウジング内（すなわち、内蔵）にある。
一般的に、内蔵アンテナは、セル電話が外部アンテナと比較してより小さなフットプリントを有することを可能にする。更に、内蔵アンテナは、機械的および人間工学的理由のためにも、外部アンテナより好まれる。内蔵アンテナは、移動式装置ハウジングによって保護もされ、それによって外部アンテナより耐久性がある。外部アンテナは、扱いにくなり得、特に制限された空間環境において、移動式装置の使用を困難にする。
一般的な内蔵セルラ電話アンテナの潜在的な欠点の１つは、電話が使用中の際、アンテナがユーザの頭に対して比較的近接していることである。アンテナがユーザの体に近づくとともに、体によって吸収される無線周波数（ＲＦ）エネルギー放射の量は、通常増加する。移動式電話を使用する際に、体によって吸収されるＲＦエネルギーの量は、比吸収率（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ）（ＳＡＲ）として言及され、移動式電話に対する許容（ａｌｌｏｗａｂｌｅ）ＳＡＲは、安全なユーザＲＦエネルギー被曝（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）レベルを保証するために、適用可能な政府規制によって通常制限される。
セル電話アンテナからの放射被曝を減少させるための一試みは、Ｇｒａｎｔら、米国特許番号第６，７４１，２１５号において表記される。この特許は、内蔵および外部アンテナ構成を有する様々なセルラ電話を開示する。ここにおいて、それらのアンテナは、電話の底に配置され、すなわちアンテナをユーザの脳から遠ざけることによって、ユーザによって経験される放射強度を減少させる。更に、一部の実施形態においては、電話のハウジングは、ハウジングの底部がユーザの顔から斜めに離れていくように、鈍角を形成する。
減少された放射被曝を可能にするそのようなアンテナ構成にも関わらず、アンテナ構成、特に内蔵アンテナにおける更なる進歩が、比較的低いＳＡＲ値を相変わらず提供する一方、全体的な装置のサイズにおける更なる減少を可能にするために所望され得る。
前述の背景を考慮する中、比較的小さな装置サイズを可能にし、更に複数の周波数帯域を通じて所望の性能を提供する、アンテナ構成を含む移動式無線通信装置を提供することが、本発明の目的である。
本発明に従う、このおよび他の目的物、特徴、および利点は、ハウジングおよびハウジング内に収容されるマルチ周波数帯域アンテナを含み得る、移動式無線通信装置によって提供される。より詳細に、マルチ周波数帯域アンテナは、第１および第２の端部を規定するギャップを有するメインループ導体と、メインループ導体の第１の端部に近接して接続された第１の端部と、第１のフィード点を規定する第２の端部とを有する第１の枝導体と、メインループ導体の第２の端部に近接して接続された第１の端部と、第２のフィード点を規定する第２の端部とを有する第２の枝導体とを含み得る。マルチ周波数アンテナは、第１の枝導体と第２の枝導体とのそれぞれの第１の端部の間において、メインループ導体に接続された第１の端部を有するチューニング枝導体を更に含み得る。
マルチ周波数帯域アンテナは、従って、比較的小さいフットプリントをとるが、所望の性能をも提供するように配列され得る。更に、アンテナ構成は、適用可能なＳＡＲ要求に応じることを援助する、移動式装置（例、セルラ電話）プリント基板（ＰＣＢ）の底における好都合な配置を可能にする。この構成は、アンテナ性能に与える少ないインパクトをも可能にし得る。すなわち、ユーザは通常は、セルラ電話を電話ハウジングの真ん中から上部に向かって持ち、従って、ユーザは彼らの手をハウジングの下部に近接して配置されているアンテナより、真ん中から上部にあるようなアンテナの上に置く可能性の方が高い。
メインループ導体は、対向する第１および第２の辺（ｓｉｄｅ）と、対向する第１および第２の端部とを備える、概して長方形の形状を有し得、ギャップは、メインループ導体の第１の辺に存在し得る。更に、第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体のそれぞれの第１の端部は、メインループ導体の第１の辺に接続され得る。特に、メインループ導体は、例えば、更なるスペース確保を提供するために非平面部分を含み得る。
メインループ導体は、その中に、少なくとも１つのチューニング特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）を好都合に有し得る。例えば、そのようなチューニング特徴は、メアンダ、ジグザグ、ループとともに、他のジオメトリックな形を含み得る。第１の枝導体、第２の枝導体、および／またはチューニング枝導体も、その中に、同様なチューニング特徴含み得る。移動式無線通信装置は、マルチ周波数帯域アンテナを支持する誘電体基板ならびにメインループ導体、第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体の各々は、誘電体基板上にそれぞれの導電性トレースを含み得る。移動式無線通信装置は、誘電体基板によって支持され、マルチ周波数帯域アンテナに接続された無線トランシーバ回路網をさらに含み得る。
本発明の方法局面は、移動式無線通信装置を製作するためであり、簡潔に上述されたようなハウジングを提供し、ハウジング内にマルチ周波数帯域アンテナを配置することを含み得る。
本発明は、発明の好ましい実施形態が示される添付の図面を参照して、以下により完全に説明される。本発明は、しかしながら、多数の異なる形式において組み入れられ得、本明細書中に示される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が十分および完全であり、当業者に対して発明の範囲を完全に伝えるように、提供される。同一番号は、全体に同一要素として言及され、プライム記号は、代替の実施形態における同様な要素を示すために使用される。
初めに、図１および図２を参照すると、本発明に従う移動式セルラ装置２０のような移動式無線通信装置が、最初に説明される。セルラ装置２０は、例示的に、上部４６および下部４７を有するハウジング２１ならびにハウジングによって収容される回路基板（ＰＣＢ）のようなメイン誘電体基板６７を含む。示されるハウジング２１は、例えば、静的ハウジングであり、多数のセルラ電話に使用されるフリップまたはスライドハウジングと反対である。しかしながら、これらおよび他のハウジング構成も使用され得る。
当業者によって理解され、以下に更に説明されるように、マイクロプロセッサ、メモリ、１つ以上の無線トランシーバ（例、セルラ、ＷＬＡＮ等）、オーディオおよび電力回路網等のような様々な回路網４８は、誘電体基板６７によって支持される。電池（図示されず）も、好ましくは、回路網４８に電力を供給するために、ハウジング２１によって収容される。
更に、オーディオ出力変換器４９（例、スピーカ）は、ハウジング２１の上部４６によって収容され、回路網４８に接続される。１つ以上のキーパッド２３のようなユーザ入力インターフェース装置も、好ましくはハウジング２１によって収容され、回路網４８に接続される。ユーザ入力インターフェース装置の他の例は、スクロールホイール３７および戻るボタン３６を含む。もちろん、他のユーザ入力インターフェース装置（例えば、スタイラスまたはタッチスクリーンインターフェース）が、他の実施形態において使用され得ることが理解される。
以下に更に説明されるように、セルラ装置２０は、例示的に、誘導体基板６７上に導電性トレースのパターンを含むハウジング２１の下部４７内に収容されるアンテナ４５を更に含む。アンテナ４５をハウジング２１の下部４７に近接して配置することによって、適用可能なＳＡＲ要件を満たすことを援助するために、電話が使用中である場合、アンテナとユーザの頭の間の距離を好都合に増加させる。
より詳細には、ユーザは通常、オーディオ出力変換器４９が彼の耳のすぐ隣りにあるように、ハウジング２１の上部を頭に非常に近づけて持つ。オーディオ入力変換器（すなわち、マイクロホン）が配置されるハウジング２１の下部４７は、ユーザの口のすぐ隣りに配置される必要がなく、通常ユーザの口から離れて持たれる。オーディオ入力変換器をユーザの口の近くで持つことは、ユーザに対して心地よくないだけではなく、一部の環境においてユーザの声をもひずまし得る。更に、ハウジング２１の下部４７に近接するアンテナ４５の配置も、ユーザの脳から更に遠く離れてアンテナを好都合に間隔をあける。
アンテナ４５をハウジング２１の下部４７に近接して配置する、他の重要な利点は、ユーザの手によるブロッケージが原因である、アンテナ性能におけるインパクトをより少なくすることを可能にし得ることである。すなわち、ユーザは通常、セルラ電話を電話ハウジングの真ん中から上部に向かって持ち、従って、ユーザは彼らの手をハウジング２１の下部４７に近接して取り付けられるアンテナより、真ん中から上部にあるようなアンテナの上に置く可能性の方が高い。従って、アンテナ４５をハウジング２１の下部４７に配置することから、より確実な性能を獲得し得る。
この構成の更なる他の利点は、１つ以上の補助入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置５０が、ハウジングの上部４６に収容されるために更なる空間を提供することである。更に、アンテナ４５を補助Ｉ／Ｏ装置５０から離すことは、それらの間における減少された妨害を可能にし得る。
補助Ｉ／Ｏ装置５０の一部の例は、ＷＬＡＮ通信能力を提供するためのＷＬＡＮ（例、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＴＭ，ＩＥＥＥ ８０２．１１）、および／または位置測定能力を提供するためのサテライトポジショニングシステム（例、ＧＰＳ，Ｇａｌｉｌｅｏ等）を含み、それらは当業者に理解されるであろう。補助Ｉ／Ｏ装置５０の他の例は、第２のオーディオ出力変換器（例、スピーカホン動作のためのスピーカ）、デジタルカメラ能力を提供するためのカメラレンズ、および電子装置接続器（例、ＵＳＢ、ヘッドホン、セキュアデジタル（ＳＤ）またはメモリカード等）を含む。
補助Ｉ／Ｏ装置５０に対して本明細書中に使用される「入力／出力」という用語は、そのような装置が入力および／または出力能力を有し得ることを意味し、全ての実施形態において両方ともが提供される必要が無いことに留意されたい。すなわち、カメラレンズのような装置は、例えば、ヘッドホンジャックがオーディオ出力のみを提供し得る一方、光学的入力のみを受け得る。
装置２０は、例示的に、ハウジング２１によって収容され、回路網４８に接続されるディスプレイ２２を含む。当業者に理解されるように、ユーザがメニュ、テキスト等をナビゲートすることを可能にするために、バックボタン３６およびスクロールホイール３７も、回路網４８に接続される。一部の場合において、スクロールホイール３７は、「サムホイール」または「トラックホイール」としても言及され得る。キーパッド２３は、例示的に、各々が複数のそれぞれの記号の印を有する、複数のマルチ記号キー２４を含む。キーパッド２３は、例示的に、代替のファンクションキー２５、ネクストキー２６、スペース（ｓｐａｃｅ）キー２７、シフトキー２８、リターン（またはエンター）キー２９、およびバックスペース／デリート（ｄｅｌｅｔｅ）キー３０も含む。
ネクストキー２６は、交替ファンクションキー２５を最初に押すまたは操作することによって、「＊」記号をエンターするためにも使用される。同様に、スペースキー２７、シフトキー２８およびバックスペースキー３０はそれぞれ、交替ファンクションキー２５を最初に操作することによって、「０」および「＃」をエンターするために使用される。セルラ電話コールをする使用のために、キーパッド２３が、例示的に、センドキー３１、エンドキー３２、および便利（すなわち、メニュ）キー３９を含むことが当業者に理解される。
更に、各キー２４における記号は、上の行および下の行に配列される。上の行の記号が交替ファンクションキーを最初に押すことによってエンターされる一方、下の行における記号は、ユーザが交替ファンクションキー２５を最初に押さずにキー２４を押した場合、エンターされる。図２に示されるように、マルチ記号キー２４は、センドおよびエンドキー３１，３２の下にある、キーパッド２３上の最初の３行において配列される。更に、キー２４の各々における文字記号は、ＱＷＥＲＴＹレイアウトを規定するように配列される。すなわち、キーパッド２３における文字は、３行形式において示され、各行の文字は、標準ＱＷＥＲＴＹキーパッドにあるような同等な順序および相対位置にある。
キーの各行（ファンクションキー２５〜２９の第４行を含む）は、５列に配列される。第１、第２、および第３行の第２、第３、および第４列におけるマルチ記号キー２４は、交替ファンクションキー２５を最初に操作することによってアクセス可能である、数値の印（すなわち、１から９）をキーの上に有する。上記されたように、交替ファンクションキー２５を最初に操作することによって、それぞれが「＊」、「０」、および「＃」をエンターする、ネクスト、スペース、およびシフトキー２６，２７，２８と連結して、これらのセットのキーが、従来のタッチトーン電話に見い出されるような、標準電話キーパッドレイアウトを規定することが当業者に理解される。
従って、移動式セルラ装置２０は、従来のセルラ電話として好都合に使用され得るだけではなく、例えば、インターネットおよび電子メールデータのようなセルラまたは他のネットワークを通じるデータを、送信および／または受信するために好都合に使用もされ得る。もちろん、他のキーパッド構成も、他の実施形態において使用され得る。マルチタップまたは予測エントリモードが、電子メールをタイプするために使用され得ることが当業者に理解される。
アンテナ４５の例示的な実施は今、図３から図１０を参照して論議される。アンテナ４５は、好ましくは、複数の動作周波数を通じて、強化された送信および受信特性を提供する、マルチ周波数帯域アンテナである。より詳細には、アンテナ４５は、比較的広い帯域幅および複数のセルラ周波数帯域を通じて、高いゲイン、所望のインピーダンスマッチングを提供し、適用可能なＳＡＲ要件を満たすように設計される。例えば、アンテナ４５は、好ましくは、５つの帯域、すなわち、８５０ＭＨｚ Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）帯域、９００ＭＨｚ ＧＳＭ帯域、ＤＣＳ帯域、ＰＣＳ帯域、およびＷＣＤＭＡ帯域（すなわち、約２１００ＭＨｚまで）を通じて動作するが、他の帯域／周波数のためにも使用され得る。
空間を確保するために、アンテナ４５は、図７から図１０に示されるように、３次元において好都合に実施され得るが、２次元または平面形態においても実施され得る。アンテナ４５は、例示的に、ＰＣＢ６７における第１の部分６１を含む。第２の部分６２は、ＰＣＢ６７から、ＰＣＢ６７から外に向かって延びる垂直部５１および垂直部から外に向かって延び、ＰＣＢの近接部の上にあるオーバーハング部６８を含む、Ｌ型誘電性拡張部またはアンテナ保持器フレーム６３上に回り込む。一部の実施形態においては、側壁５５も、望まれた場合、追加のサポートを提供するために、Ｌ型誘電性拡張部６３の対向する端部に配置され得る（図７および図９を参照）。
アンテナ４５の第２の部分６２は、例示的に、メインループ導体の第１および第２の端部５２，５３を規定するギャップを有するメインループアンテナ導体６４を含む。アンテナ４５の第１の部分６１は、例示的に、第１の枝導体７０、第２の枝導体７１、およびチューニング枝導体７２を含む。より詳細に、第１の枝導体７０は、メインループ導体６４の第１の端部５２に近接して接続される第１の端部および示される実施例において、信号ソース５４（例、無線トランシーバ）に接続される、第１のフィード点を規定する第２の端部を有する。第２の枝導体７１は、メインループ導体６４の第２の端部５３に近接して接続される第１の端部および示される実施例において、ＰＣＢの接地平面導体６９（図８）に接続される、第２のフィード点を規定する第２の端部を有する。
チューニング枝導体７２は、第１および第２の枝のそれぞれの第１の端部の間に、メインループ導体６４に接続される第１の端部を有する。すなわち、チューニング枝導体７２の第１の端部は、第１および第２の枝導体７０，７１の間において、メインループ導体の全長のどこかにおいて、該メインループ導体６４に接続される。部分７７と７８との間における枝７２の配置は、周波数パラメータにかなりの影響を与えずに、好都合に変化され得る。本実施例においては、メインループ導体６４は一般に、セグメント７５〜７８およびギャップを含む第１の辺、対向する第２の辺、ならびに対向する第１および第２の端部７９，８０を有する長方形である。アンテナ４５の第１および第２の部分６１，６２は、図７〜１０に示されるように、プリントされたまたはパターン化された導電性回路トレースを使用して形成され得る。
第１の枝導体７０、第２の枝導体７１、およびチューニング枝導体７２のそれぞれの第１の端部が、示される実施形態において、メインループ導体６４の第１の辺に接続される一方、他の構成も可能である。例えば、チューニング枝導体７２の第１の端部は、第２の辺７４または第１および第２の端部７９，８０のどちらかに接続され得る。
上記されたように、アンテナ４５の第２の部分６２は、Ｌ型誘導体拡張部６３の垂直部５２上に配置され得る。これは、ＰＣＢ６７の上側（すなわち、回路網）にある、アンテナ４５の全体的なフットプリントが、かなり減少されることを好都合に可能にする。更に、メインループ導体６４の一部も、更なる空間確保を提供するために、誘導体拡張部６３のオーバーハング部６８上に回り込み得る。しかしながら、当業者に理解されるように、十分な空間が利用可能な場合、所定の実施形態において、アンテナ４５が２次元（すなわち、第１および第２の部分６１，６２が同等の平面にある）にて実施され得、他の３Ｄ構成も可能であることに留意されたい。
メインループ導体６４は、部分７４〜８０によって規定される。第１の枝導体７０が、受動マッチングネットワークを用いてまたはそのネットワークなしに信号ソース５４に接続され得ることが当業者に理解される。第２の枝導体７１は、好ましくは、マッチングネットワークなしに接地に接続され、チューニング枝導体７２はフローティングである（すなわち、信号ソース５４または接地に接続されていない）。
一般的に、枝７０、７１、および７２の長さは、動作の中心周波数を設定するために使用される。枝導体７０および７２のスクエアメアンダリングまたは前後に動く（ｂａｃｋ−ａｎｄ−ｆｏｒｔｈ）パターンは、中心周波数を変化させ、電気的長さを変化させるために使用され得るチューニング特徴である。更に、枝７０，７１，７２の異なる形（すなわち、チューニング特徴）も、異なる周波数を提供するために使用され得る。例えば、図３に示されるメアンダリングおよび直線形に加えて、これらの枝に使用され得る他のジオメトリは、鋸歯状（ｓａｗ−ｔｏｏｔｈｅｄ）または三角形のメアンダ４０（図４Ａ）、ループを有する枝４１（図４Ｂ）等を含む。様々な他の形およびそれらの組み合わせが、異なる周波数特性を提供するためにも使用され得ることが当業者に理解される。
メインループ導体６４のセクション７３も、動作周波数を制御するために使用され得る。様々な形および／または切り抜きが、セクション７３のために使用され得る。そのようなチューニング特徴は、例えば、「ドッグボーン」９０（図５Ａ）、半ドッグボーン９１（図５Ｂ）、ヘアピン９２（図５Ｃ）、ダブルヘアピン９３（図５Ｄ）、ループ付きヘアピン９４（図５Ｅ）、メアンダ９５（図５Ｆ）、および鋸歯９６（図５Ｇ）を含み得る。更に、一部の実施形態においては、メインループ導体６４の全体は、セクションだけよりもむしろ前述の形または他の形をとり得る。
入力インピーダンスを調整するためおよび／または帯域幅を広げるために所定の実施形態において回路要素が必要な場合、追加の共振チューニングステージを生成するループ型パターンが使用され得ることが当業者に理解される。十分な空間が利用可能な場合、直線部は、適切な長さにおいて使用され得る。更に、空間は通常、内蔵セルラ装置アンテナに対して非常に必要（ｐｒｅｍｉｕｍ）であり、コンパクトモデルに対しては特に必要であり、従って上述の形（またはその他）の１つが好まれるであろう。
セクション７４の幅および形は、アンテナゲインに影響を与える。セクション７４の長さも、動作周波数にインパクトを与える。しかしながら、通常のダイポールアンテナの場合のように、セクション７０、７１、７２、および７３の長さ（すなわちアンテナ４５全体の長さ）も、動作周波数に影響を与えることに留意されたい。
メインループ導体６４は、複数の形、幅、および厚みをとり得る。例えば、メインループ導体６４は一般的に円形、正方形、多角形等にもなり得るが、Ｕ型９７（図６Ａ）、半円形９８（図６Ｂ）、およびインゲンマメ（ｋｉｄｎｅｙ ｂｅａｎ）の形９９（図６Ｃ）のような他の形も使用され得る。
更にセクション７４は、ノッチ、パッチ等も有し得る。パッチは、セクション７４がビームを形作ることができるように、表面積を追加するために使用され得る。セルラ電話の場合、ビームが電話から離れて向けられ、すなわちＰＣＢ３７の平面に対して垂直であることが好ましいことに留意されたい。例えば、所定の実施によって、アンテナ４５の幅は、約７ｃｍまたはそれ以下になり得、第１のセクション６１の高さは約１ｃｍから３ｃｍになり得、第２のセクション６２の高さは約１ｃｍから３ｃｍになり得る。もちろん、他の寸法も使用され得る。
広い帯域幅を提供するためのアンテナ４５のＳ１１インピーダンス特性に関しては、周波数の対象の幅に渡って良いマッチングが必要である。従って、Ｓ１１サークルを縮ませ、その縮んだサークルを５０ Ｏｈｍ中心点に移動させることが望ましく、それが当業者に理解される。アンテナ４５の他の部分とともにエリア７３は、好ましくは分配された様式において、Ｓ１１サークルを縮ませおよび／または移動させるために使用され得る。更に、アンテナ４５のマッチングネットワークおよびメアンダリング部は、Ｓ１１サークルを所望の５０ Ｏｈｍ中心点に向けて移動させるためにも使用され得る。縮んだＳ１１サークルの中心は、本発明に従って上述されたように、５０ Ｏｈｍ点に向かって好都合に移動され得るため、あまり重大ではない。
一般的に、上述されたアンテナ４５は、様々な形および長さが適切な電気的な長さおよび電流分布を提供するために使用されることを可能にする。一部の形がシンプルな遅延ラインである一方、他の形は特定のエリア内の電流に影響を与えるように設計される。上記されたように、所定の無制限の空間、上述された多数の形およびジオメトリは、必要でないことがある。しかしながら、上述されたアンテナ特徴が、複数の動作帯域を通じて所望の性能を提供するために特に好都合であるのは、セルラ電話のような移動式無線装置の空間制限環境内である。
アンテナ４５の基本的なレイアウトにおける様々な変化は、所定の実施形態においてなされ得る。例えば、チューニング枝７２は、エリア７３の代わりにセクション７４から延びるように移動され得る。他の変化が可能であることが、当業者に理解される。
ＰＣＢ６７は、回路網４８が配置されている第１の表面および接地平面導体６９が配置されている第２の表面を有する。好ましくは、Ｌ型誘電体拡張部６３のオーバハング部６８上のメインループ導体６４の一部は、接地平面導体６９をオーバラップしないように、相対的に配置される。これは、強化されたアンテナ性能特性を提供するために見い出された。同様に、第１、第２、またはチューニング枝導体７０，７１，７２のどれもが、接地平面導体６９をオーバラップしないことも好ましい。
移動式無線通信装置２０を製作するための発明の第１の方法局面は、ここにおいて図１１を参照して説明される。方法は、以下のように開始される（ブロック１１０）。ブロック１１１において、上部４６および下部４７を有するハウジング２１、ハウジングによって収容される誘導体基板６７、誘導体基板によって支持される回路網４８、ハウジングの上部によって収容されおよび回路網に接続されているオーディオ出力変換器４９、ならびにハウジングによって収容されおよび回路網に接続されているユーザ入力インターフェース装置（例、キーパッド２３）が提供される。方法は、以下の方法を例示的に更に含む。ブロック１１２において、少なくとも１つの補助入力／出力装置５０を、ハウジング２１の上部４６内および回路網４８に接続されるように配置し、ブロック１１３において、アンテナ４５をハウジングの下部４７内に配置し、誘導体基板上に導電性トレースのパターンを含み、例示方法を終える（ブロック１１４）。
移動式無線通信装置２０を製作するための発明の他の方法局面は、ここにおいて図１２を参照して説明される。方法は、以下のように開始される（ブロック１２０）。ブロック１２１において、オーバハング部上に少なくとも１つの導電性トレースを有する、垂直部から外向きに延びているオーバハング部６８および垂直部５１を含む、Ｌ型誘導体拡張部６３を形成する。方法、以下の方法を例示的に更に含む。ブロック１２２において、Ｌ型誘導体拡張部６３の垂直部５１をメイン誘導体基板６７に接続し、それによって垂直部がそこから外向きに延び、オーバハング部６８がメイン誘導体基板６７の近接部上に延び、および少なくとも１つの導電性トレースが誘導体基板上の接地平面導体６９をオーバラップしないようにする。更に、ブロック１２３において、メイン誘導体基板６７は、ハウジング２１内に取り付けられ得、例示方法を終える（ブロック１２４）。もちろん、上述された方法において説明されたステップの順序が単に例示的であり、様々なステップが、異なる実施形態内の異なる順序において実行され得ることが当業者に理解される。
本発明に従って使用され得るハンドヘルド移動式無線通信装置１０００の他の実施例は、図１３を参照して以下の実施例において更に説明される。装置１０００は、ハウジング１２００、キーパッド１４００、および出力装置１６００を例示的に含む。示される出力装置は、好ましくはフルグラフィックＬＣＤである、ディスプレイ１６００である。他の種類の出力装置が、代替的に使用され得る。処理装置１８００は、ハウジング１２００内に含まれ、キーパッド１４００とディスプレイ１６００の間に結合される。処理装置１８００は、ユーザによるキーパッド１４００上のキーの操作に応答して、移動式装置１０００の全動作とともにディスプレイ１６００の動作を制御する。
ハウジング１２００は、垂直に引き伸ばされ得、または他のサイズおよび形（クラムシェルハウジング構造）をとり得る。キーパッドは、モード選択キーもしくはテキストエントリおよび電話方法エントリの間をスイッチするための他のハードウェアまたはソフトウェアを含み得る。
処理装置１８００に加えて、移動式装置１０００の他の部分は、図１３に概略的に示される。これらは、通信サブシステム１００１、短距離通信サブシステム１０２０、他の入力／出力装置１０６０、１０８０、１１００、および１１２０とともにキーパッド１４００およびディスプレイ１６００、メモリ装置１１６０、１１８０および様々な他の装置サブシステム１２０１を含む。移動式装置１０００は、好ましくは、ボイスおよびデータ通信能力を有する双方向ＲＦ通信装置である。更に、移動式装置１０００は、好ましくは、インターネットを介して他のコンピュータシステムと通信するための能力を有する。
処理装置１８００によって実行される動作システムソフトウェアは、好ましくは、フラッシュメモリ１１６０のような永続的（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）記憶装置において格納されるが、読取専用メモリ（ＲＯＭ）または同様なストレージ要素のような他の種類のメモリ装置にも格納され得る。更に、システムソフトウェア、特定装置アプリケーション、またはそれらの一部は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１８０のような揮発性記憶装置内に一時的にロードされ得る。移動式装置によって受信される通信信号も、ＲＡＭ１１８０内に格納され得る。
処理装置１８００は、その動作システム機能に加えて、装置１０００におけるソフトウェアアプリケーション１３００Ａ〜１３００Ｎの実行を可能にする。データおよびボイス通信１３００Ａおよび１３００Ｂのような、基本装置動作を制御するアプリケーションの所定のセットは、製造の間に、装置１０００にインストールされ得る。更に、個人情報管理（ＰＩＭ）アプリケーションも、製造の間に、インストールされ得る。ＰＩＭは、好ましくは、電子メール、カレンダイベント、ボイスメール、アポイントメント、およびタスクアイテムのようなデータアイテムを整理可能および管理可能である。ＰＩＭアプリケーションは、好ましくは、無線ネットワーク１４０１を介して、データアイテムを送信可能および受信可能でもある。好ましくは、ＰＩＭデータアイテムは、装置ユーザの対応するデータアイテムが格納されまたはホストコンピュータシステムに関連して、無線ネットワーク１４０１を介して、シームレスに統合、同期、および更新される。
データおよびボイス通信を含む通信機能は、通信サブシステム１００１を介して、ことによると短距離通信サブシステムを介して実行される。通信サブシステム１００１は、受信器１５００、送信器１５２０、ならびに１つ以上のアンテナ１５４０および１５６０を含む。更に、通信サブシステム１００１は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１５８０およびローカルオシレータ（ＬＯ）１６０１のような処理モジュールも含む。通信サブシステム１００１の特定な設計および実施は、移動式装置１０００が動作することが意図される通信ネットワークによる。例えば、移動式装置１０００は、ＭｏｂｉｔｅｘＴＭ、ＤａｔａＴＡＣＴＭまたはＧｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）移動式データ通信ネットワークを用いて動作するように設計され、更にＡＭＰＳ，ＴＤＭＡ，ＣＤＭＡ，ＰＣＳ，ＧＳＭ等のような任意の様々なボイス通信ネットワークを用いて動作するように設計される、通信サブシステム１００１を含み得る。他の種類のデータおよびボイスネットワーク、別々および統合されているものの両方も、移動式装置１０００を用いて使用され得る。
ネットワークアクセス要求は、通信システムの種類によって変化する。例えば、ＭｏｂｉｔｅｘＴＭおよびＤａｔａＴＡＣＴＭネットワークにおいては、移動式装置は、独自の個人識別番号または各装置に関連するＰＩＮを使用して、ネットワークに登録される。ＧＰＲＳネットワークにおいては、しかしながら、ネットワークアクセスは、装置の加入者またはユーザに関連する。ＧＰＲＳ装置は、従って、ＧＰＲＳネットワークにおいて動作するように、通常ＳＩＭカードとして言及される加入者アイデンティティモジュールを要求する。
要求されたネットワーク登録または活性化手順が完成された場合、移動式装置１０００は、通信ネットワーク１４０１を通じて通信信号を送信および受信し得る。アンテナ１５４０によって通信ネットワーク１４０１から受信された信号は、信号増幅、周波数ダウン変換、フィルタリング、チャネル選択等を提供し、アナログ−デジタル変換をも提供し得る、受信器１５００に向かって経路が定められる。受信される信号のアナログ−デジタル変換は、ＤＳＰ１５８０が復調および復号のようなより複雑な通信機能を実行することを可能にする。同様な方法において、ネットワーク１４０１に送信される信号は、ＤＳＰ１５８０によって処理され（例、変調および符号化される）、次いでデジタル−アナログ変換、周波数アップ変換、フィルタリング、増幅、およびアンテナ１５６０を介する通信ネットワーク１４０１（または複数のネットワーク）への送信のために送信器１５２０に提供される。
通信信号の処理に加えて、ＤＳＰ１５８０は、受信器１５００および送信器１５２０の制御を提供する。例えば、受信器１５００および送信器１５２０における通信信号に適用されるゲインは、ＤＳＰ１５８０において実施される自動的ゲイン制御アルゴリズムを介して、適応的に制御され得る。
データ通信モードにおいて、テキストメッセージまたはウェブページダウンロードのような受信された信号は、通信サブシステム１００１によって処理され、処理装置１８００に入力される。受信された信号は、次いでディスプレイ１６００へまたは代替的に一部の他の補助Ｉ／Ｏ装置１０６０への出力のために、処理装置１８００によって更に処理される。装置ユーザは、キーパッド１４００および／またはタッチパッド、ロッカースイッチ、サムホイール、または他の種類の入力装置のような他の補助Ｉ／Ｏ装置１０６０を使用して、電子メールメッセージのようなデータアイテムをも構成し得る。構成されたデータアイテムは、次いで通信サブシステム１００１を介して、通信ネットワーク１４０１を通じて送信され得る。
ボイス通信モードにおいては、装置の全動作は、受信される信号がスピーカ１１００に出力され、送信のための信号がマイクロホン１１２０によって生成されること意外は、実質的にデータ通信モードと同様である。ボイスメッセージ記録サブシステムのような代替のボイスまたはオーディオＩ／Ｏサブシステムも、装置１０００に実施され得る。更に、ディスプレイ１６００も、例えば、コールしている者のアイデンティティ、ボイスコールの所要時間、または他のボイスコール関連情報を表示するために、ボイス通信モードにおいて使用され得る。
短距離通信サブシステムは、移動式装置１０００と、必ずしも同様な装置である必要がない他の近似システムまたは装置との間の通信を可能にする。例えば、短距離通信サブシステムは、同様に可能であるシステムおよび装置との通信を提供するために、赤外線装置ならびに関連回路および構成要素、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈＴＭ通信モジュールを含み得る。
前述の説明および関連図面に示された教示の利点を有する本発明の多数の修正および他の実施形態を、当業者は想到するであろう。従って、本発明が、開示された特定の実施形態に限定されず、修正および実施形態が、添付の特許請求の範囲内に含まれるのが意図されることが理解されたい。
図１は、所定の内部の構成要素を示す、本発明に従う移動式無線通信装置の概略的ブロック図である。 図２は、図１の移動式無線通信装置の正面図である。 図３は、図１の移動式無線通信装置のための、マルチ周波数帯域アンテナを概して示す略図である。 図４は、図３のアンテナの様々な部分において使用され得る、チューニング特徴の異なる実施形態の略図である。 図５は、図３のアンテナの様々な部分において使用され得る、チューニング特徴の異なる実施形態の略図である。 図６は、図３のアンテナの様々な部分において使用され得る、チューニング特徴の異なる実施形態の略図である。 図７は、図１の移動式無線通信装置における使用のための、誘導体基板および関連アンテナの実施形態の斜視図である。 図８は、図７の誘導体基板の背面図である。 図９は、基板の上部から見下ろして示される、移動式無線通信装置における使用のための誘導体基板および関連アンテナの他の実施形態の斜視図である。 図１０は、基板の下部から見上げて示される、移動式無線通信装置における使用のための誘導体基板および関連アンテナの他の実施形態の斜視図である。 図１１は、本発明に従って、移動式無線通信装置を製作するための方法のフロー図である。 図１２は、本発明に従って、移動式無線通信装置を製作するための方法のフロー図である。 図１３は、本発明を用いる使用のための例示的移動式無線通信装置の略ブロック図である。

Claims (14)

  1. ハウジングと、
    該ハウジング内に収容され、第１および第２の端部を規定するギャップを有するメインループ導体を備えるマルチ周波数帯域アンテナであって、
    該メインループ導体の該第１の端部に近接して接続された第１の端部と、第１のフィード点を規定する第２の端部とを有する第１の枝導体と、
    該メインループ導体の該第２の端部に近接して接続された第１の端部と、第２のフィード点を規定する第２の端部とを有する第２の枝導体と、
    該第１の枝導体と第２の枝導体とのそれぞれの第１の端部の間において、該メインループ導体に接続された第１の端部を有するチューニング枝導体とを備える、マルチ周波数帯域アンテナと
    を備える、移動式無線通信装置。
  2. 前記メインループ導体は、対向する第１および第２の辺と、対向する第１および第２の端部とを備える、概して長方形の形状を有し、
    前記ギャップは、該メインループ導体の第１の辺に存在する、請求項１に記載の移動式無線通信装置。
  3. 前記第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体のそれぞれの第１の端部は、前記メインループ導体の第１の辺に接続される、請求項２に記載の移動式無線通信装置。
  4. 前記メインループ導体は、非平面部分を含む、請求項１に記載の移動式無線通信装置。
  5. 前記メインループ導体は、その中に、少なくとも１つのチューニング特徴を有する、請求項１に記載の移動式無線通信装置。
  6. 前記第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体のうちの少なくとも１つは、その中に、チューニング特徴を含む、請求項１に記載の移動式無線通信装置。
  7. 前記マルチ周波数帯域アンテナを支持する誘電体基板をさらに備え、
    前記メインループ導体、第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体の各々は、該誘電体基板上にそれぞれの導電性トレースを含む、請求項１に記載の移動式無線通信装置。
  8. 前記誘電体基板によって支持され、前記マルチ周波数帯域アンテナに接続された無線トランシーバ回路網をさらに備える、請求項７に記載の移動式無線通信装置。
  9. 移動式無線通信装置を製造する方法であって、
    ハウジングを提供する工程と、
    該ハウジング内にマルチ周波数帯域アンテナを配置する工程であって、該マルチ周波数帯域アンテナは、
    該ハウジング内に収容され、第１および第２の端部を規定するギャップを有するメインループ導体と、
    該メインループ導体の該第１の端部に近接して接続された第１の端部と、第１のフィード点を規定する第２の端部とを有する第１の枝導体と、
    該メインループ導体の該第２の端部に近接して接続された第１の端部と、第２のフィード点を規定する第２の端部とを有する第２の枝導体と、
    該第１の枝導体と第２の枝導体とのそれぞれの第１の端部の間において、該メインループ導体に接続された第１の端部を有するチューニング枝導体とを備える、
    工程と
    を包含する、方法。
  10. 前記メインループ導体は、対向する第１および第２の辺と、対向する第１および第２の端部とを備える、概して長方形の形状を有し、
    前記ギャップは、該メインループ導体の第１の辺に存在する、請求項９に記載の方法。
  11. 前記第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体のそれぞれの第１の端部は、前記メインループ導体の第１の辺に接続される、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記メインループ導体は、非平面部分を含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記メインループ導体は、その中に、少なくとも１つのチューニング特徴を有する、請求項９に記載の方法。
  14. 前記第１の枝導体、第２の枝導体、およびチューニング枝導体のうちの少なくとも１つは、その中に、チューニング特徴を含む、請求項９に記載の方法。
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