JP2011142634A - デュアルフィードデュアルバンドアンテナアセンブリおよび関連する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の用途のためのデュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＭ）アンテナを提供すること。
【解決手段】デュアルフィードデュアルバンドアンテナモジュールであって、第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路に結合された第１のフィードポートと、該第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路および第２のバンドで動作するように適合された受信器回路に結合された第２のフィードポートとを備え、第１のフィードポートおよび第２のフィードポートは、それぞれの平坦な表面に配置され、それぞれの平坦な表面は、互いに対して実質的に直交する、ＤＦＤＢアンテナモジュール。
【選択図】図１

Description

開示の分野
本開示は、概してアンテナに関する。より詳細には、いかなる限定もせずに、本開示は、デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナアセンブリおよび関連する方法に関する。
背景
近年、ワイヤレス通信デバイスにおける内部アンテナの適用における増加した目標がある。内部アンテナの概念は、アンテナを通信デバイス自体に一体化することを介して外部放射要素を用いることを避けることから生じる。内部アンテナは、いくつかの有利な特徴（例えば、外部損傷が少なくなる、最適化による通信デバイスの全体のサイズの低減、および容易なポータビリティ）を有する。たいていの内部アンテナにおいて、通信デバイスの印刷回路基板は、内部アンテナのグラウンドプレーンとして作用する。
２つ以上のバンドにおいて動作することが可能なモバイル通信デバイスの出現によって、設計者は、スイッチングユニットと共に別個のアンテナを使用し始め、ここで各アンテナは、別個の周波数バンドにおいて動作する。スイッチングユニットは、通信デバイスの送受信器を複数のアンテナのうちの１つに選択的に接続する。しかしながら、従来のデュアルバンドアンテナは、大量の電力を消費し、高い製造コストを有することが公知である。
前述の関心は、さらに顕著になっており、ここで、通信デバイスは、複数の無線用途（例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、およびＧＰＳ用途）において動作することが要求される。特に、小型デバイス（例えば、厳しい形状係数およびフットプリントが典型的に基準になるモバイル通信デバイス）において同一の周波数バンドにおいて動作するデュアルフィードアンテナが実装される場合に、有意な挑戦が高い結合に関して生じる。関連して、フィードポート間の高い結合は、同様に、アンテナの放射効率における減少を生じ得る。
さらに、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）用途のための現在のアンテナの解決策は、複数のアンテナを必要とし、このことは、通信デバイスを構築するために特定の部品の重複を生じることにより、デバイスサイズと性能との間の通常は望ましくないトレードオフを必然的に伴い得る。より小さなデバイスが性能の問題（バッテリ寿命の短縮および可能性としてはより多いコールの失敗を含む）を受け得るこのようなトレードオフが存在し得るが、より良好な性能を有するデバイスは、より大きな筐体を必要とする。一般的に、このトレードオフのドライバは、アンテナ間の手動の結合であり、このことは、伝送の際に電力を浪費し、入力信号から受信された電力を低下させ得る。２つの受信アンテナが必要とされるＭＩＭＯ技術（例えば、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ））において、このような相互結合効果は、有効なＭＩＭＯ性能が複数のアンテナの受信信号のそれぞれの間で相対的に低い相関を必要とするので、非常に望ましくない場合があり得る。現在、このことは、典型的に、空間ダイバーシティ（アンテナ間の距離）、パターンダイバーシティ（アンテナ照準方向間の差）、および偏向ダイバーシティのうちの１つ以上を用いた大きなデバイスにおいて達成される。残念ながら、複数のアンテナがモバイルハンドヘルドデバイス内で使用される場合には、消費者によって好まれる小型デバイスに典型的な厳しい制約に起因して、複数のアンテナの各々によって受信される信号が望ましくなく相関する。このことは、顕著にＭＩＭＯ性能を崩壊させる。次いで、トレードオフは、デバイスを大きくする（これは、消費者によって良好には受容されない可能性のある）か、他の場合には低減した性能を許容するかのいずれかである。
本開示は、広く、複数の用途のためのデュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＭ）アンテナに関し、ここでは、厳しい形状係数を依然維持しながら、高いクロスポートアイソレーションが達成される（すなわち、結合が低減される）。さらに、スイッチングユニットに対するニーズもまた取り除かれる。
一局面において、ＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態が開示され、このＤＦＤＢアンテナモジュールは、第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路に結合された第１のフィードポートと、第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路および第２のバンドで動作するように適合された受信器回路に結合された第２のフィードポートとを備え、第１および第２のフィードポートは、それぞれ平坦な表面に配置され、これらの平坦な表面は互いに対して実質的に直交する。
別の局面において、本開示のＤＦＤＢアンテナモジュールは、第１の平坦な表面に配置された第１のアンテナ要素と、第２の平坦な表面に配置された第２のアンテナ要素と、第３の平坦な表面に配置された第３のアンテナ要素とを備え、第１、第２および第３の平坦な表面は、互いに対して実質的に直交し、第１および第２のアンテナ要素は、第１の共通なエッジにおいて、それらの間で電気的に接触し、第１および第３のアンテナ要素は、第２の共通なエッジにおいて、それらの間で電気的に接触し、第２および第３のアンテナ要素は、第３の共通なエッジにおいて、それらの間で電気的に接触し、さらに、第１のアンテナ要素は、短距離ワイヤレス通信バンドにおいて動作するように適合された１つの種類の送受信器回路に結合するためのフィードポートを含み、第２のアンテナ要素は、同様にワイヤレス通信バンドで動作するように適合された別の種類の送受信器回路に結合するための別のフィードポートを含み、その結果、フィードポートは、互いに対して実質的に直交し、フィードポートのいずれかは、ＧＰＳバンドで動作するように適合された受信器回路に結合するようにさらに構成されている。
別の局面において、ＤＦＤＢアンテナモジュールを組み立てる方法が開示される。請求される実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含む。上記特徴とは、第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路と共に動作可能な第１の放射要素を提供することと、第２のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と共に動作可能な第２の放射要素を提供することと、該第２のバンドで動作するように適合された受信器回路と共に動作可能な第３の放射要素を提供することであって、該第１、第２および第３の放射要素は、それぞれ第１、第２および第３の平面に配置され、該第１、第２および第３の平面は、互いに対して実質的に直交しており、該第２および第３の放射要素は、それぞれ、互いに対して実質的に直交するフィードポートを含む、ことである。
なおさらなる局面において、ワイヤレスＵＥデバイスの実施形態が開示される。請求される実施形態は以下の特徴のうちの１つ以上を含む。上記特徴とは、第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路と、該第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と、第２のバンドで動作するように適合された受信器回路と、第１のフィードポートと第２のフィードポートとを有するＤＦＤＢアンテナモジュールであって、該第１および第２のフィードポートは、互いに対して実質的に直交し、さらに、該受信器回路は、該第１および第２のフィードポートのうちの１つと結合されるように構成されている、ＤＦＤＢアンテナモジュールとである。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールであって、
第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路に結合された第１のフィードポートと、
該第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路および第２のバンドで動作するように適合された受信器回路に結合された第２のフィードポートと
を備え、第１のフィードポートおよび第２のフィードポートは、それぞれの平坦な表面に配置され、それぞれの平坦な表面は、互いに対して実質的に直交する、ＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目２）
上記第１のフィードポートおよび上記第２のフィードポートは、約１５ｍｍの距離だけ離れている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目３）
上記第１の送受信器回路は、２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性送受信器回路を備え、上記第２の送受信器回路は、該２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＷｉＦｉ互換性のある送受信器回路を備え、上記受信器回路は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合されている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目４）
上記第１の送受信器回路は２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＷｉＦｉ互換性のある送受信器回路を備え、上記第２の送受信器回路は該２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性のある送受信器回路を備え、上記受信器回路は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合されている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目５）
上記第１のフィードポートは、上記第１の平坦な表面に配置された逆Ｆアンテナ要素に電気的に接続され、第２のフィードポートは、第２の平坦な表面に配置された変形逆Ｆアンテナ要素に電気的に接続され、該第１の平坦な表面および該第２の平坦な表面は、共通のエッジにおいて互いに対して実質的に直交することにより、該変形逆Ｆアンテナ要素および該逆Ｆアンテナ要素は、該共通のエッジにおいて互いに電気的に接触する、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目６）
上記第２のフィードポートは、上記第１の平坦な表面および上記第２の平坦な表面に実質的に直交する第３の表面に配置されたパッチアンテナ要素にさらに電気的に接続されることにより、該パッチアンテナ要素は、それぞれの共通のエッジにおいて、上記変形逆Ｆアンテナ要素と上記逆Ｆアンテナ要素とに電気的に接触する、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目７）
デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールであって、
第１の平坦な表面に配置された第１のアンテナ要素と、
第２の平坦な表面に配置された第２のアンテナ要素と、
第３の平坦な表面に配置された第３のアンテナ要素と
を備え、該第１、第２および第３の平坦な表面は、互いに対して実質的に直交しており、該第１のアンテナ要素および第２のアンテナ要素は、第１の共通なエッジにおいて、該第１および第２のアンテナ要素間で電気的に接触し、該第１のアンテナ要素および第３のアンテナ要素は、第２の共通なエッジにおいて、該第１および第３のアンテナ要素間で電気的に接触し、該第２のアンテナ要素および第３のアンテナ要素は、第３の共通なエッジにおいて、該第２および第３のアンテナ要素間で電気的に接触し、さらに、該第２のアンテナ要素は、短距離ワイヤレス通信で動作するように適合された１つの種類の送受信器回路に結合するためのフィードポートを含み、該第３のアンテナ要素は、ＧＰＳバンドで動作するように適合された別の種類の受信器回路に結合するための別のフィードポートを含む、ＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目８）
上記短距離ワイヤレス通信バンドは２．４ＧＨｚバンドを備え、上記１つの種類の送受信器回路はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性のある回路を備えている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目９）
上記短距離ワイヤレス通信バンドは２．４ＧＨｚバンドを備え、上記１つの種類の送受信器回路はＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１互換性のある回路を備えている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１０）
上記第３のアンテナ要素はパッチアンテナを備えている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１１）
上記パッチアンテナは、ネック部分を介して一緒に結合された第１の長方形部分と第２の長方形部分とを含む、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１２）
上記第１の長方形部分は、約１５ｍｍ×１０ｍｍであり、上記第２の長方形部分は、約１０ｍｍ×１５ｍｍであり、上記ネック部分は、約２ｍｍ×５ｍｍである、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１３）
上記第２のアンテナ要素は、変形逆Ｆアンテナストリップを備えている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１４）
上記変形逆Ｆアンテナストリップは、約２６ｍｍの長さである、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１５）
上記第１のアンテナ要素は、逆Ｆアンテナストリップを備えている、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１６）
上記逆Ｆアンテナストリップは、約２６ｍｍの長さである、上記項目のいずれかに記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
（項目１７）
デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールを組み立てる方法であって、該方法は、
第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路と共に動作可能な第１の放射要素を提供することと、
第２のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と共に動作可能な第２の放射要素を提供することと、
該第２のバンドで動作するように適合された受信器回路と共に動作可能な第３の放射要素を提供することと
を包含し、該第１、第２および第３の放射要素は、それぞれ第１、第２および第３の平面に配置され、該第１、第２および第３の平面は、互いに対して実質的に直交しており、該第１および第２の放射要素は、それぞれ、互いに対して実質的に直交するフィードポートを含む、方法。
（項目１８）
上記第１の放射要素は、逆Ｆアンテナとして提供される、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１９）
上記第２の放射要素は、変形逆Ｆアンテナストリップとして提供される、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２０）
上記第３の放射要素は、パッチアンテナとして提供される、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２１）
ワイヤレスユーザ機器（ＵＥ）デバイスであって、
第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路と、
該第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と、
第２のバンドで動作するように適合された第１の受信器回路と、
第１のフィードポートと第２のフィードポートとを有するデュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールと
を備え、該第１および第２のフィードポートは、互いに対して実質的に直交し、該第１および第２のフィードポートは、それぞれ、該第１および第２の送受信器回路に結合され、さらに、該受信器回路は、該第１および第２のフィードポートのうちの１つと結合されるように構成されている、ワイヤレスユーザ機器（ＵＥ）デバイス。
（項目２２）
上記第１の送受信器回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性のある送受信器回路を備えている、上記項目のいずれかに記載のワイヤレスＵＥデバイス。
（項目２３）
上記第２の送受信器回路は、ＷｉＦｉ互換性のある送受信器回路を備えている、上記項目のいずれかに記載のワイヤレスＵＥデバイス。
（項目２４）
上記受信器回路は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合された受信器回路を備えている、上記項目のいずれかに記載のワイヤレスＵＥデバイス。
（項目２５）
上記ＤＦＤＢアンテナモジュールは、
第１の平坦な表面に配置された第１のアンテナ要素と、
第２の平坦な表面に配置された第２のアンテナ要素と、
第３の平坦な表面に配置された第３のアンテナ要素と
をさらに備え、該第１、第２および第３の平坦な表面は、互いに対して実質的に直交する、上記項目のいずれかに記載のワイヤレスＵＥデバイス。
摘要
デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールは、第１の平坦な表面に配置された第１のアンテナ要素と、第２の平坦な表面に配置された第２のアンテナ要素と、第３の平坦な表面に配置された第３のアンテナ要素とを備え、第１の表面、第２の表面および第３の表面は、互いに実質的に直交しており、その結果、２つのフィードポートは、互いに実質的に直交する。
本開示の実施形態のより完全な理解は、添付の図面と共に考慮されると以下の詳細な説明を参照することによって得られ得る。
図１は、本特許出願のデュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナアセンブリの実施形態を有する例示的なワイヤレスユーザ機器（ＵＥ）デバイスの機能的なブロック図を描く。 図２は、等角図表現で、ＤＦＤＢアンテナモジュールまたはアセンブリの例示的な実施形態を描く。 図３Ａは、図２のＤＦＤＢアンテナモジュールアセンブリのＸＯＹ平面図である。 図３Ｂは、図２のＤＦＤＢアンテナモジュールアセンブリのＹＯＺ側面図である。 図３Ｃは、図２のＤＦＤＢアンテナモジュールアセンブリのＸＯＺ側面図である。 図４は、本特許出願の例示的な方法のフローチャートである。 図５Ａは、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態と関連するシミュレーションされた散乱（Ｓ）パラメータの例示的なグラフを描く。 図５Ｂは、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態と関連する測定されたＳパラメータの例示的なグラフを描く。 図６Ａおよび６Ｂは、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態の２つのポートと関連する測定された効果の例示的なグラフを描く。 図６Ａおよび６Ｂは、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態の２つのポートと関連する測定された効果の例示的なグラフを描く。 図７は、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態の２つのポートと関連する例示的な測定された放射パターンを描く。 図８は、本特許出願の一実施形態に従う、例示的なモバイル通信デバイスのブロック図を描く。
本開示の装置、およびＤＦＤＢモジュールまたはそのアセンブリに関する関連する方法の実施形態が、この実施形態が最良になされ得、使用され得る様々な例を参照して、ここで説明される。同様の参照番号が、説明全体および図面のいくつかの図を通して、適切な範囲まで同様の部分または対応する部分を示すために使用され、ここで様々な要素が必ずしも縮尺通りには描かれていない場合がある。ここで図面を、特に図１を参照すると、本特許出願のＤＦＤＢアンテナアセンブリ１０２の実施形態を有する例示的なワイヤレスＵＥデバイス１００の機能的なブロック図が描かれている。いかなる限定もせずに、ＵＥ１００は、任意のモバイル通信デバイスを備え得、このモバイル通信デバイスは、複数のバンドおよび／または、例えば、短距離通信および広範囲セルラテレフォニー通信の両方を、パケット交換ネットワークドメイン、回路交換ネットワークドメインまたはその両方において実行するためのアクセス技術において、ワイヤレス通信が可能である。従って、例示のために、本特許開示のアンテナアセンブリの実施形態を有するＵＥ１００は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワークのＭＩＭＯアンテナに関連する任意の周波数範囲（または複数の周波数範囲）で動作可能であり得る。さらに、ＵＥ１００は、また、このような標準（例えば、８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ標準などの周知のＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）標準、またはＨｉｐｅｒＬａｎ標準、ＨｉｐｅｒＬａｎ ＩＩ標準、Ｗｉ−Ｍａｘ標準、ＯｐｅｎＡｉｒ標準およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ標準などの他の関連する標準）でワイヤレス通信を実行し得る。
前述の技術および／または上記されたバンドにかかわらず、本開示のアンテナアセンブリの実施形態は、長距離ワイヤレス通信技術（ＬＴＥのためのＭＩＭＯアンテナなど）、および、２つの短距離ワイヤレス通信技術（ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＷｉＦｉ技術など）、ならびに、適用可能なバンドで動作可能な衛星ベース通信技術（ＧＰＳなど）に関して、詳細に以下に例示される。従って、当業者は、２．０ＧＨｚ〜２．８ＧＨｚのＬＴＥバンドがＵＥ１００のアンテナ操作に関連して利用され得ることを認識する。同様に、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＷｉＦｉバンドは、２．４ＧＨｚなどの周波数範囲を含み得る。図１の機能ブロック図に図示されるように、ＤＦＤＢアンテナアセンブリ１０２は、第１のバンドで動作する第１の送受信器回路１０６−１に結合された第１のフィードポートまたは点１０４Ａを含む。第２のフィードポートまたは点１０４Ｂは、同一の第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路に結合される。以下でさらに詳細に述べられる本開示に従って、第２のバンドで動作可能な受信器回路１０６−３は、また、少なくとも、２つのフィードポートが、互いに実質的に直交するそれぞれの平坦な表面に配置されている限り、第１のフィードポート１０４Ａまたは第２のフィードポート１０４Ｂのいずれかに結合され得る。図示のために、第１の送受信器回路１０６−１は、２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性回路を備え得、第２の送受信器回路１０６−２は、同様に２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＷｉＦｉ互換性回路を備え得、受信器回路１０６−３は、第２のフィードポート１０４Ｂに結合されたＧＰＳ回路を備え得る。さらなる変形において、第１および第２の送受信器回路は、２つのフィードポート間で相互交換され得る、すなわち、送受信器回路１０６−２がフィードポート１０４Ａに結合され得、一方で、送受信器回路１０６−１は、フィードポート１０４Ｂに結合され得る。さらに、前に言及されたように、第２のバンド回路（すなわち、ＧＰＳ回路１０６−３）は、２つの短距離送受信器回路のフィーディング接続にかかわらず、フィードポート１０４Ａまたはフィードポート１０４Ｂに結合され得る。従って、当業者は、本開示において、異なるバンドにおける様々な送受信器回路または受信器回路あるいは関連する構造的な構成要素またはアンテナ要素を参照する際に、「第１」、「第２」または「第３」などの使用が、例示される特定の局面または実施形態に依存して、いくぶん変化し得ること、そして、必ずしも、特定の要素に対して一定である（ｆｉｘｅｄ）わけではないことを認識する。
図２は、ＤＦＤＢアンテナモジュールまたはアセンブリ２００の例示的な実施形態を等角図表現で描き、このＤＦＤＢアンテナモジュールまたはアセンブリ２００は、本特許開示の目的で上記されたＵＥ１００において用いられ得る。適切な必要条件となる特性を有する適切な基板２０１が、伝導性アンテナ部分または要素を設置ならびに支持するために提供される。図示されるように、基板２０１は、部分２０２および２０４から構成され、ここで、部分２０４は、部分２０２よりも厚くあり得、そのサイズまたは測定値は、例示的な実施形態に関して以下の付加的な詳細において述べられる。３つのアンテナ要素は、基板２０１のより厚い部分２０４に関連付けられて提供され、その結果、（ｉ）各アンテナ要素は、適切な送受信器回路または受信器回路と関連して動作するように適合され、（ｉｉ）各アンテナ要素は、実質的に直交する配列で、互いに対して、より厚い部分２０４の平坦な表面上に配置される。図２の図示された実施形態において、参照番号２０６、２０８および２１０は、３つの平坦な表面（すなわち、ＸＯＹ、ＹＯＺおよびＸＯＺ表面）を参照し、ＹＯＺおよびＸＯＺ表面は、垂直面（側面図を示す）として見られ得、ＸＯＹ表面は、水平面（例示的なＤＦＤＷモジュール２００の上部平面図を示す）として見られ得る。アンテナまたは放射要素２１２は、ＸＯＹ平坦表面２０６上に配置され、アンテナまたは放射要素２１４は、ＹＯＺ平坦表面２０８上に配置され、別のアンテナまたは放射要素２１６は、ＸＯＺ平坦表面２１０上に配置される。１つの例示的な命名法において、アンテナ要素２１６は、第１の要素と称され得、アンテナ要素２１４は、第２の要素と称され得、アンテナ要素２１２は、第３の要素と称され得る。さらに、ＸＯＺ平坦表面２１０、ＹＯＺ平坦表面２０８、およびＸＯＹ平坦表面２０６は、本特許出願の可変の命名法を受けて、それぞれ、第１、第２、および第３の表面として例示的に参照され得る。
図２の例示的な配列において、第１、第２、および第３の平坦表面は、互いに対して、少なくとも実質的に直交していることが明らかである。さらに、第３および第２のアンテナ要素２１２、２１４は、それらの間で共通の接続エッジ２２２において電気的に接触する。同様に、第３および第１のアンテナ要素２１２、２１６、ならびに第２および第１のアンテナ要素２１４、２１６は、それぞれ、それぞれの共通な接続エッジ２２４および２２６において電気的に接触する。例示として、第３のアンテナ要素２１２は、パッチアンテナとして提供され、第２のアンテナ要素２１４は、変形逆Ｆアンテナ（ＭＩＦＡ）ストリップ要素として提供され、第１のアンテナ要素２１６は、逆Ｆアンテナ（ＩＦＡ）ストリップ要素として提供され、それぞれのアンテナ要素の例示的な物理的寸法が以下で詳細に述べられる。
アンテナ要素２１４および２１６は、それぞれ、フィードポート部分および接触部分を備えることによって、２つのフィードポートが、上記された同一の短距離ワイヤレス通信バンドで動作する２つの異なる送受信器回路（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＷｉＦｉ送受信器回路）と結合するために、それぞれ、形成される。図２に例示されるように、フィードポート部分２１８Ａは、ＭＩＦＡ要素２１４の一部として提供され、フィードポート部分２１８Ｂは、ＩＦＡ要素２１６の一部として提供される。接続エッジ２２６において結合されるそれぞれの接触部分２２０Ａおよび２２０Ｂは、接地点またはピンとして動作可能である。パッチアンテナ要素２１２は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合されている。例示的なアンテナ要素の空間的方向付けに起因して、フィードポートは、互いに対して少なくとも実質的に直交しており、１つの例示的な実施形態において、２つのポート間での十分な放射隔離を依然達成しながら、約１５ｍｍだけ隔てられている。
図２の例示的なＤＦＤＢアンテナモジュール２００の平面図および側面図が以下に述べられ、ここで、様々な例示的寸法および／または適切な寸法は、ミリメートル単位で示されている。図３Ａは、ＤＦＤＢアンテナモジュールアセンブリ２００のＸＯＹ平面図３００Ａであり、ここでは図示されるように、基板２０１が約９５ｍｍの長さと約５５ｍｍの幅とを有する。部分２０４の水平面上に配置されたパッチアンテナ要素２１２は、ネックまたはノッチ部分３０２を介して結合された、第１の長方形部分３００Ａおよび第２の長方形部分３００Ｂとから構成される。各長方形部分は、約１５ｍｍ×１０ｍｍであり、実質的に直角に（すなわち、「Ｌ」形状で）配列され得、ネック／ノッチは、約５ｍｍ×２ｍｍである。
図３Ｂは、ＤＦＤＢアンテナモジュールアセンブリ２００のＹＯＺ側面図３００Ｂである。基板２０１の部分２０２は、約１．５ｍｍの厚さであり、基板２０１の部分２０４は、約９ｍｍの厚さである。ＭＩＦＡ要素２１４は、約２６ｍｍの長さであり、フィードポート部分２１８Ａは、約２ｍｍの厚さである。図３Ｃは、ＤＦＤＢアンテナモジュールアセンブリ２００のＸＯＺ側面図３００Ｃであり、ここでは、部分２０４の約５５ｍｍの幅と約９ｍｍの厚さとが図示されている。ＩＦＡ要素２１６は、約２６ｍｍの長さであり、フィードポート部分２１８Ｂは、接触部分２２０Ｂから約６ｍｍ〜８ｍｍにある。
図４は、一実施形態におけるＤＦＤＢモジュールを組み立てることに関する本特許出願の例示的な方法４００のフローチャートである。第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信機回路と共に動作可能な第１の放射要素が、適切な形状、幾何学形状、測定値などを有する適切な基板上に提供される（ブロック４０２）。第２のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と共に動作可能な第２の放射要素が基板上に提供される（ブロック４０４）。同一の第２のバンドで動作するように適合された受信器回路と共に動作可能な第３の放射要素もまた基板上に提供され（ブロック４０６）、ここで、第１、第２、および第３の放射要素は、互いに実質的に直交する、基板の第１、第２、および第３の面上に配置される。付加的な詳細において上記されたように第２および第３の要素は、それぞれ、実質的に互いに直交するフィードポートを含む。
図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態に関連するシミュレーションおよび測定された散乱（Ｓ）パラメータの例示的なグラフ５００Ａおよび５００Ｂを描く。当業者が認識し得るように、Ｓパラメータは、散乱行列として公知のものの要素をいい、散乱行列は、どのように電磁（ＥＭ）放射（例えば、ＲＦエネルギー）が、１つ以上のポートを有するネットワークを通って伝搬するかを定量化する数学的構造である。１つのポートに入射するＲＦ信号に対して、信号のうちの一部が、そのポートから跳ね返り、そのうちの一部が散乱し、他のポートから出る（すなわちポート間結合）、そしてその一部は熱またはＥＭ放射としても消散し得る。Ｎポートネットワークに対するＳ行列は、従って、（Ｎ×Ｎ行列において）Ｎ２個の係数を含む。
基本的な意味において、Ｓパラメータは、ポートのＲＦ「出力電圧対入力電圧」関係をいう。従って、パラメータＳｉｊは、入力／出力関係をいい、ここで「ｊ」は、励起したポート（すなわち、ＥＭ放射が入射した入力ポート）であり、「ｉ」は、出力ポートである。Ｓパラメータは、（大きさと位相角とを共に有する）複素変数であるが、どのくらい大きなクロスポート利得（または損失）が設計に有効であるかを決定することが一般的により関連性があるので、しばしば、大きさのみが測定される。Ｓパラメータは、所与の周波数およびシステムインピーダンスに対して共通に規定されるが、これらは、任意の理想的でないネットワークに対して周波数の関数として変わる。
本開示の例示的なＤＦＤＢアンテナアセンブリモジュールに適用可能な２つのポートのシナリオにおいて、２つのフィードポートが存在することにより、４つのＳパラメータを有する２×２行列を生じさせる。従って、２つのポートのＤＦＤＢアンテナアセンブリに対して、Ｓ行列は、以下の４つの要素：｛Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２｝を含み、ここで、対角要素（すなわち、Ｓ１１およびＳ２２）は、これらが単一のポート（ポート１またはポート２のいずれか）において起こることを説明するので反射係数と呼ばれる。非対角要素（すなわち、Ｓ１２およびＳ２１）は、クロスポート現象を説明するので透過係数と呼ばれる。図５Ａに図示されるように、参照数字５０２、５０４および５０６は、例示的なＤＦＤＢアンテナモジュールに対して導出されたモデルに基づいて、周波数に対するｄＢ単位でプロットされたシミュレーションされたＳ１１、Ｓ２１およびＳ２２関数をいう。各シミュレーションされたＳパラメータは、約２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚにおいて望ましい特性を示すことが理解され得る。特に、−２０ｄＢを超えるクロスポート分離は、Ｓ２１のパラメータシミュレーションに基づいて理解され得る。対応する結果が、また、図５Ｂから理解され、ここで、Ｓ１１、Ｓ２１、およびＳ２２パラメータが、ＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態を利用する例示的なテスト設定において、測定され、周波数に対するｄＢでプロットされる（参照数字５２０、５２２、および５２４）。
図６Ａおよび図６Ｂは、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態の２つのポートに関連する測定された係数の例示的なグラフ６００Ａおよび６００Ｂを描く。図６Ａの参照数字６０２は、周波数範囲におけるフィードポート１の測定効率（すなわち、アンテナモジュールのフィードポート１に入るＲＦ電力に対する、実際に放射されたＲＦ電力の比）をいう。同様に、図６Ｂの参照数字６２２は、周波数範囲におけるフィードポート２の測定効率をいう。両方のフィードポートが、約２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚにおいて比較的高い効率を有することが理解され得る。
図７は、本特許出願のＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態の２つのポートに関連する例示的な測定放射パターンを描く。当該分野で公知のように、アンテナの放射パターンは、アンテナから伝送されたか、アンテナによって受信された相対的な電界強度のグラフ表示である。アンテナが空間に放射するとき、しばしば、いくつかの曲線が、アンテナを説明するために必要である。アンテナの放射が、軸について対称である場合（例えば、ダイポールおよびヘリカルアンテナの場合）、固有のグラフが典型的に満足される。アンテナの放射パターンは、単位表面当たりの放出された電力が同一である全ての点の軌跡として、規定され得る。単位表面当たりの放射された電力は、電磁波の平方された電界に比例し、その結果、放射パターンは、同一の電界を有する点の軌跡である。マルチポートアンテナアセンブリにおいて、放射がポートに関連する軸にほぼ沿って方向付けられることが一般的に好ましい。図７に示されるように、参照数字７００Ａおよび７００Ｂは、２．４５ＧＨｚにおいて、ＤＦＤＢアンテナモジュールの２つのポートに関連する測定された放射パターンをさす。
図８は、本特許開示の一実施形態に従う、ＤＦＤＢアンテナモジュールを有する例示的なモバイル通信デバイス（ＭＣＤ）８００のブロック図を描く。当業者は、図８に示されるモバイル通信デバイスが、図１に示されるＵＥデバイス１００のより工夫された例示的な実装であり得ることを認識する。ＭＣＤ８００の全制御を提供するマイクロプロセッサ８０２は、マルチモード通信サブシステム８０４に動作可能に結合され、この通審サブシステム８０４は、適切な受信器８０８および送信器８１４ならびに関連する構成要素（例えば、アンテナ要素８０６、８１６）を含み、このアンテナ要素は、上記されたＤＦＤＢアンテナモジュールの実施形態の代表または例示であり得る。適切なＧＰＳ受信器回路もまた通信サブシステムの一部として提供され得ることが認識される。さらに、マルチモード通信サブシステム８０４は、様々なバンドにおいて複数のアクセス技術と共に動作する、１つ以上のローカルオシレータ（ＬＯ）モジュール８１０と、処理モジュール（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）８１２）とを含み得る。通信分野の当業者に明らかであるように、通信モジュール８０４の特定の設計は、デバイスが動作することを意図される（例えば、インフラストラクチャ要素８９９および８８７によって例示される）通信ネットワークに依存し得る。
マイクロプロセッサ８０２は、また、さらなるデバイスサブシステム（例えば、補助入力／出力（Ｉ／Ｏ）８１８、シリアルポート８２０、ディスプレイ８２２、キーボード８２４、スピーカ８２６、マイクロフォン８２８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３０）、例えば、短距離通信サブシステムを含み得るその他の通信設備８３２、および、参照数字８３３として一般的にラベル付けされた任意のその他のデバイスサブシステムとインターフェースする。アクセスならびに認証およびキー生成をサポートするために、ＳＩＭ／ＵＳＩＭインターフェース８３４（リムーバブルユーザ識別モジュール（ＲＵＩＭ）インターフェースとしても一般化される）もまた提供され、このＳＩＭ／ＵＳＩＭインターフェース８３４は、マイクロプロセッサ８０２および適切なＳＩＭ／ＵＳＩＭアプリケーションを有するＵＩＣＣ ８３１と通信する。
オペレーティングシステムソフトウェアおよびその他のシステムソフトウェアは、永続的ストレージモジュール８３５（すなわち不揮発性ストレージ）において具現化され得、このストレージモジュールは、フラッシュメモリまたは別の適切なメモリを用いて実装され得る。一実装において、永続的ストレージモジュール８３５は、様々な領域（例えば、移送スタック８４５、コンピュータプログラムのためのストレージ領域８３６、ならびに、デバイスステート８３７、アドレスブック８３９、その他の個人情報マネージャ（ＰＩＭ）データ８４１、参照数字８４３で一般的にラベル付けされたその他のデータストレージなどのデータストレージ領域８３７）に分離され得る。さらに、永続的メモリは、マイクロプロセッサ８０２の制御下で、本明細書に述べられた１つ以上のサブシステムと関連してマルチモード通信を実行するために必要な適切なソフトウェア／ファームウェアを含み得る。
本特許出願の図面において記載された様々な配列のうちの少なくともいくつかは、特定の機能を実行するように構成された構成要素として、必要に応じて通常処理システムと関連するハードウェア、ソフトウェアまたはファームウェアあるいはそれらの任意の組み合わせにおける変形および修正を含み得ることが認識されるべきである。従って、図面の配列は、本特許出願の実施形態に対する限定ではなく例示としてとらえられるべきである。
本特許出願の実施形態の動作および構造が上記の詳細な説明から明らかであると考えられる。示され、説明された例示的な実施形態は、好適であるように特徴化され得るが、様々な変更および修正が、以下の特許請求の範囲において述べられた本開示の範囲から逸脱することなしになされ得ることが容易に理解される。
１００ ワイヤレスＵＥデバイス
１０２ ＤＦＤＢアンテナアセンブリ
１０４Ａ 第１のフィードポート
１０４Ｂ 第２のフィードポート
１０６−１ 第１の送受信器回路
１０６−２ 第２の送受信器回路
１０６−３ 受信器回路

Claims (25)

  1. デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールであって、
    第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路に結合された第１のフィードポートと、
    該第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路および第２のバンドで動作するように適合された受信器回路に結合された第２のフィードポートと
    を備え、第１のフィードポートおよび第２のフィードポートは、それぞれの平坦な表面に配置され、それぞれの平坦な表面は、互いに対して実質的に直交する、ＤＦＤＢアンテナモジュール。
  2. 前記第１のフィードポートおよび前記第２のフィードポートは、約１５ｍｍの距離だけ離れている、請求項１に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  3. 前記第１の送受信器回路は、２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性送受信器回路を備え、前記第２の送受信器回路は、該２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＷｉＦｉ互換性のある送受信器回路を備え、前記受信器回路は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合されている、請求項１に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  4. 前記第１の送受信器回路は２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＷｉＦｉ互換性のある送受信器回路を備え、前記第２の送受信器回路は該２．４ＧＨｚバンドで動作するように適合されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性のある送受信器回路を備え、前記受信器回路は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合されている、請求項１に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  5. 前記第１のフィードポートは、前記第１の平坦な表面に配置された逆Ｆアンテナ要素に電気的に接続され、第２のフィードポートは、第２の平坦な表面に配置された変形逆Ｆアンテナ要素に電気的に接続され、該第１の平坦な表面および該第２の平坦な表面は、共通のエッジにおいて互いに対して実質的に直交することにより、該変形逆Ｆアンテナ要素および該逆Ｆアンテナ要素は、該共通のエッジにおいて互いに電気的に接触する、請求項１に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  6. 前記第２のフィードポートは、前記第１の平坦な表面および前記第２の平坦な表面に実質的に直交する第３の表面に配置されたパッチアンテナ要素にさらに電気的に接続されることにより、該パッチアンテナ要素は、それぞれの共通のエッジにおいて、前記変形逆Ｆアンテナ要素と前記逆Ｆアンテナ要素とに電気的に接触する、請求項５に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  7. デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールであって、
    第１の平坦な表面に配置された第１のアンテナ要素と、
    第２の平坦な表面に配置された第２のアンテナ要素と、
    第３の平坦な表面に配置された第３のアンテナ要素と
    を備え、該第１、第２および第３の平坦な表面は、互いに対して実質的に直交しており、該第１のアンテナ要素および第２のアンテナ要素は、第１の共通なエッジにおいて、該第１および第２のアンテナ要素間で電気的に接触し、該第１のアンテナ要素および第３のアンテナ要素は、第２の共通なエッジにおいて、該第１および第３のアンテナ要素間で電気的に接触し、該第２のアンテナ要素および第３のアンテナ要素は、第３の共通なエッジにおいて、該第２および第３のアンテナ要素間で電気的に接触し、さらに、該第２のアンテナ要素は、短距離ワイヤレス通信で動作するように適合された１つの種類の送受信器回路に結合するためのフィードポートを含み、該第３のアンテナ要素は、ＧＰＳバンドで動作するように適合された別の種類の受信器回路に結合するための別のフィードポートを含む、ＤＦＤＢアンテナモジュール。
  8. 前記短距離ワイヤレス通信バンドは２．４ＧＨｚバンドを備え、前記１つの種類の送受信器回路はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性のある回路を備えている、請求項７に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  9. 前記短距離ワイヤレス通信バンドは２．４ＧＨｚバンドを備え、前記１つの種類の送受信器回路はＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１互換性のある回路を備えている、請求項７に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  10. 前記第３のアンテナ要素はパッチアンテナを備えている、請求項７に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  11. 前記パッチアンテナは、ネック部分を介して一緒に結合された第１の長方形部分と第２の長方形部分とを含む、請求項１０に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  12. 前記第１の長方形部分は、約１５ｍｍ×１０ｍｍであり、前記第２の長方形部分は、約１０ｍｍ×１５ｍｍであり、前記ネック部分は、約２ｍｍ×５ｍｍである、請求項１１に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  13. 前記第２のアンテナ要素は、変形逆Ｆアンテナストリップを備えている、請求項７に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  14. 前記変形逆Ｆアンテナストリップは、約２６ｍｍの長さである、請求項１３に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  15. 前記第１のアンテナ要素は、逆Ｆアンテナストリップを備えている、請求項７に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  16. 前記逆Ｆアンテナストリップは、約２６ｍｍの長さである、請求項１５に記載のＤＦＤＢアンテナモジュール。
  17. デュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールを組み立てる方法であって、該方法は、
    第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路と共に動作可能な第１の放射要素を提供することと、
    第２のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と共に動作可能な第２の放射要素を提供することと、
    該第２のバンドで動作するように適合された受信器回路と共に動作可能な第３の放射要素を提供することと
    を包含し、該第１、第２および第３の放射要素は、それぞれ第１、第２および第３の平面に配置され、該第１、第２および第３の平面は、互いに対して実質的に直交しており、該第１および第２の放射要素は、それぞれ、互いに対して実質的に直交するフィードポートを含む、方法。
  18. 前記第１の放射要素は、逆Ｆアンテナとして提供される、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記第２の放射要素は、変形逆Ｆアンテナストリップとして提供される、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記第３の放射要素は、パッチアンテナとして提供される、請求項１７に記載の方法。
  21. ワイヤレスユーザ機器（ＵＥ）デバイスであって、
    第１のバンドで動作するように適合された第１の送受信器回路と、
    該第１のバンドで動作するように適合された第２の送受信器回路と、
    第２のバンドで動作するように適合された第１の受信器回路と、
    第１のフィードポートと第２のフィードポートとを有するデュアルフィードデュアルバンド（ＤＦＤＢ）アンテナモジュールと
    を備え、該第１および第２のフィードポートは、互いに対して実質的に直交し、該第１および第２のフィードポートは、それぞれ、該第１および第２の送受信器回路に結合され、さらに、該受信器回路は、該第１および第２のフィードポートのうちの１つと結合されるように構成されている、ワイヤレスユーザ機器（ＵＥ）デバイス。
  22. 前記第１の送受信器回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ互換性のある送受信器回路を備えている、請求項２１に記載のワイヤレスＵＥデバイス。
  23. 前記第２の送受信器回路は、ＷｉＦｉ互換性のある送受信器回路を備えている、請求項２１に記載のワイヤレスＵＥデバイス。
  24. 前記受信器回路は、ＧＰＳ周波数範囲で動作するように適合された受信器回路を備えている、請求項２１に記載のワイヤレスＵＥデバイス。
  25. 前記ＤＦＤＢアンテナモジュールは、
    第１の平坦な表面に配置された第１のアンテナ要素と、
    第２の平坦な表面に配置された第２のアンテナ要素と、
    第３の平坦な表面に配置された第３のアンテナ要素と
    をさらに備え、該第１、第２および第３の平坦な表面は、互いに対して実質的に直交する、請求項２１に記載のワイヤレスＵＥデバイス。
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