JP2014217051A - 無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】異なる周波数バンドで動作でき、且つ体積が小さい無線通信装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る無線通信装置は、回路基板と、回路基板に設けられた金属エリア及びフィルタと、を備える。金属エリアには、スロットが設けられ、フィルタは、スロットの側辺に接続されて、スロットを第一スロット部及び第二スロット部に分け、フィルタが連通状態にある場合、スロットは、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信し、また、フィルタが短絡状態にある場合、第一スロット部は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信する。【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信装置に関し、特にダブル周波数及びマルチ周波数の無線信号を送受信することができる無線通信装置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、異なる周波数バンドで動作する各種の通信システムが絶えず開発されていることに伴い、アンテナモジュールも、多くの周波数バンドを含むブロードバンドの設計へと発展している。言い換えれば、現在のアンテナモジュールは、無線通信装置が異なる周波数バンドを使用した多種の無線通信システムにおいて、信号の伝送又は交換を正常に行なうことができるよう、多種の異なる周波数の無線信号を送受信しなければならない。
一方、ブロードバンドのアンテナの構造は一般的に複雑であり、無線通信装置の小型化、軽量化及び薄型化の発展に伴い、無線通信装置の体積を増加させないことを前提に、アンテナモジュールにブロードバンド特性を持たせることが、現在の技術者の課題である。
以上の問題点に鑑みて、本発明は、体積が小さく、且つ異なる周波数バンドにおいても動作できる無線通信装置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、本発明に係る無線通信装置は、回路基板と、前記回路基板にそれぞれ設けられた金属エリア及びフィルタと、を備える。前記金属エリアには、スロットが設けられ、前記フィルタは、前記スロットの側辺に接続されて、前記スロットを第一スロット部及び第二スロット部に分け、前記フィルタが連通状態にある場合、前記スロットは、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信し、また、前記フィルタが短絡状態にある場合、前記第一スロット部は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信する。
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、回路基板と、前記回路基板にそれぞれ設けられた金属エリア及びフィルタと、を備える。前記金属エリアには、スロットが設けられ、前記フィルタは、前記スロットの側辺に接続されて、前記スロットを第一スロット部及び第二スロット部に分け、第一周波数の電流は、前記フィルタを通過しない状態で、前記スロット全体を流れる場合、前記スロットは、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信し、また、第二周波数の電流が前記第一スロット部及び前記フィルタを流れる場合、前記第一スロット部は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信する。
本発明の無線通信装置は、フィルタをスロット内に設置して、フィルタによりスロットを第一スロット部及び第二スロット部に分ける。フィルタが連通状態にある場合、電流はスロット全体を流れ、無線通信装置は第一中心周波数を有する無線信号を送受信することができる。また、フィルタが短絡状態にある場合、電流はスロットの第一スロット部のみを流れ、無線通信装置は第二中心周波数を有する無線信号を送受信することができる。従って、本発明は、フィルタを設けることによって、無線通信装置を異なる周波数バンドで動作させる。これにより、別にアンテナ放射体を増設する必要がなく、無線通信装置の体積を小さくすることができる。
本発明の実施形態に係る無線通信装置の斜視図である。 図1に示した無線通信装置のスロットの平面図である。 図1に示した無線通信装置のフィルタの電気回路図である。 図3に示した無線通信装置のアンテナのリターンロスを示す図である。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る無線通信装置100は、携帯電話機、タブレットパソコン又は携帯情報端末(PDA)等であることができる。また、無線通信装置100は、回路基板10、マイクロストリップライン20、金属エリア30及びフィルタ40を備える。マイクロストリップライン20、金属エリア30及びフィルタ40は、全て回路基板10に設置されている。
本実施形態において、回路基板10は、無線通信装置100の回路基板として、ガラスエポキシ(FR4)繊維により製造される。また、回路基板10は、第一表面12及び第一表面12の反対側に設置された第二表面14を備える。第一表面12には、回路基板10に電流を供給するための信号フィードイン点122が設けられている。第二表面14には、無線通信装置100を接地させるための接地面142が設けられている。
マイクロストリップライン20は、回路基板10の第一表面12に設けられ、且つ信号フィードイン点122に電気的に接続されて、信号フィードイン点122から電流を取得する。金属エリア30は、回路基板10の第二表面14に設けられている。マイクロストリップライン20の電流は、電磁結合の方式を介して、金属エリア30にカップリングされる。
金属エリア30には、スロット32が設けられている。本実施形態において、スロット32は、矩形を呈し、且つ互いに対向して位置する第一側辺322及び第二側辺324を備える。第一側辺322及び第二側辺324は、マイクロストリップライン20に対して垂直に設置されている。マイクロストリップライン20の電流が金属エリア30にカップリングされると、スロット32の第一側辺322及び第二側辺324にはより強い電流が集まる。これにより、少なくとも1つの共振モードが発生され、金属エリア30はスロットアンテナとして無線信号を送受信できるようになる。また、金属エリア30は、接地面142に電気的に接続されているため、金属エリア30の電流は接地面142を介して接地される。
図2を併せて参照すると、フィルタ40は、スロット32内を横切るように設置され、且つ第一側辺322及び第二側辺324に同時に連接されて、スロット32を第一スロット部34及び第二スロット部36に分ける。第一スロット部34がマイクロストリップライン20の上方に位置するため、マイクロストリップライン20からの電流は、第一スロット部34にカップリングし易い。本実施形態において、スロット32の長さはHであり、第一スロット部34の長さはH1であり、第二スロット部36の長さはH2である。即ち、H=H1+H2である。第1周波数の電流がスロット32全体を流れる場合、スロット32は、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信する。また、第2周波数の電流が第一スロット部34のみを流れる場合、第一スロット部34は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信する。スロット32の長さHは、第一スロット部34の長さH1より長いため、前記無線信号の第一中心周波数は第二中心周波数より低い。これに対応して、前記電流の第1周波数は、第2周波数より低い。
また、フィルタ40は、単一インダクタンス、単一コンデンサ、直列接続インダクタンス、直列接続コンデンサ、並列接続インダクタンス、並列接続コンデンサ、又は他の類似する回路構造によって構成される。
図3を併せて参照すると、本実施形態において、フィルタ40は、バンドパスフィルタ(band−pass filter)であり、第一端子P1、第一インダクタンスL1、第二インダクタンスL2、第一コンデンサC1及び第二端子P2を含む。第一端子P1は、スロット32の第一側辺322に接続され、第二端子P2は、スロット32の第二側辺324に接続される。第一インダクタンスL1は、第一コンデンサC1に直列接続され、且つ第一端子P1と第二端子P2との間に第二インダクタンスL2と並列接続されている。フィルタ40の電気回路のパラメータ(例えば、第一インダクタンスL1及び第二インダクタンスL2のインダクタンス値、第一コンデンサC1の電気容量値)が調節されることによって、第1周波数を有する電流はフィルタ40を通ることができず、第2周波数を有する電流はフィルタ40を通ることができる。
以下、本発明の無線通信装置100の動作原理について説明する。無線通信装置100が第一中心周波数を有する無線信号により生成された交番磁界を感知すると、無線通信装置100は、第1周波数の電流を生成する。当該第1周波数の電流は、マイクロストリップライン20を介して、第一スロット部34にカップリングされる。この際、前記第1周波数の電流はフィルタ40を通ることができないため、フィルタ40は連通状態にある。従って、前記第1周波数の電流は、引き続き第二スロット部36を通過する。よって、スロット32全体は、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信する。
また、無線通信装置100が第二中心周波数を有する無線信号により生成された交番磁界を感知すると、無線通信装置100は第二周波数の電流を生成する。当該第二周波数の電流はマイクロストリップライン20を介して、第一スロット部34にカップリングされる。この際、前記第2周波数の電流はフィルタ40を通ることができるため、フィルタ40は短絡状態にある。従って、前記第2周波数の電流は、第二スロット部36を通過しない。よって、第一スロット部34は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信する。
設計及び製造の段階において、スロット32の長さHを調節することにより、第一中心周波数が1575MHzである無線信号(例えば、GPS)を送受信する時に、無線通信装置100に好ましい放射効率を持たせることができる。また、フィルタ40のスロット32に対する位置を調節することにより、第一スロット部34の長さH1を変えて、第二中心周波数が2400MHzである無線信号(例えば、Wi−Fi(登録商標))を送受信する時に、無線通信装置100に好ましい放射効率を持たせることができる。図4から分かるように、本発明の無線通信装置100は、周波数がほぼ2400MHz及び1575MHzである無線信号を送受信する時に、それぞれ好ましい放射効率を有する。
変形例として、上記のフィルタ40をスロット32の外部に設けても良い。この場合、フィルタ40の両端を、スロット32の第一側辺322及び第二側辺324にそれぞれ接続させて、フィルタ40によりスロット32の電流経路を分割する。
また、本発明のスロット32の形状は、上記の実施形態に記載した矩形に限定されるものではなく、スロット32を「U」字状又は湾曲形状等に成形しても良い。
また、本発明のフィルタ40の数は、1つに限定されるものではなく、2つ又は複数であってもよい。フィルタ40の数が2つである場合、スロット32を三つに分割して、三つの周波数帯域の無線信号を送受信する。
上記の実施形態から分かるように、本発明の無線通信装置100は、フィルタ40をスロット32内に設置して、フィルタ40によりスロット32を第一スロット部34及び第二スロット部36に分ける。フィルタ40が連通状態にある場合、電流はスロット32全体を流れ、無線通信装置100は、第一中心周波数を有する無線信号を送受信することができる。また、フィルタ40が短絡状態にある場合、電流はスロット32の第一スロット部34のみを流れ、無線通信装置100は第二中心周波数を有する無線信号を送受信することができる。即ち、本発明は、フィルタ40を設けることによって、無線通信装置100を異なる周波数バンドで動作させる。これにより、別にアンテナ放射体を増設する必要はなく、無線通信装置100の体積を小さくすることができる。
10 回路基板
12 第一表面
14 第二表面
20 マイクロストリップライン
30 金属エリア
32 スロット
34 第一スロット部
36 第二スロット部
40 フィルタ
100 無線通信装置
122 信号フィードイン点
142 接地面
322 第一側辺
324 第二側辺

Claims (7)

  1. 回路基板を備える無線通信装置であって、
    前記無線通信装置は、前記回路基板に設けられた金属エリア及びフィルタをさらに備え、前記金属エリアには、スロットが設けられ、前記フィルタは、前記スロットの側辺に接続されて、前記スロットを第一スロット部及び第二スロット部に分け、
    前記フィルタが連通状態にある場合、前記スロットは、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信し、
    また、前記フィルタが短絡状態にある場合、前記第一スロット部は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信することを特徴とする無線通信装置。
  2. 前記スロットは、互いに対向して位置する第一側辺及び第二側辺を備え、前記フィルタは、バンドパスフィルタであり、前記スロット内を横切るように設置され、且つ前記第一側辺及び前記第二側辺に同時に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記フィルタは、第一端子、第二端子、第一インダクタンス、第二インダクタンス及びコンデンサを備え、前記第一端子は、前記スロットの第一側辺に接続され、前記第二端子は、前記スロットの第二側辺に接続され、前記第一インダクタンスは、前記コンデンサに直列接続され、且つ前記第一端子と前記第二端子との間に前記第二インダクタンスと並列接続されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信装置。
  4. 前記無線通信装置は、マイクロストリップをさらに備え、前記マイクロストリップは、前記回路基板の前記金属エリアに対応する表面に設けられ、前記マイクロストリップの電流は、電磁結合の方式を介して前記金属エリアにカップリングされることを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
  5. 前記第一スロット部は、前記マイクロストリップの上方に設けられ、前記マイクロストリップの電流は、前記第一スロット部にカップリングされることを特徴とする請求項4に記載の無線通信装置。
  6. 回路基板を備える無線通信装置であって、
    前記無線通信装置は、前記回路基板に設けられた金属エリア及びフィルタをさらに備え、前記金属エリアには、スロットが設けられ、前記フィルタは、前記スロットの側辺に接続されて、前記スロットを第一スロット部及び第二スロット部に分け、
    第一周波数の電流は、前記フィルタを通過しない状態で、前記スロット全体を流れる場合、前記スロットは、第一共振モードを発生して、第一中心周波数を有する無線信号を送受信し、
    また、第二周波数の電流が前記第一スロット部及び前記フィルタを流れる場合、前記第一スロット部は、第二共振モードを発生して、第二中心周波数を有する無線信号を送受信することを特徴とする無線通信装置。
  7. 前記フィルタは、バンドパスフィルタであり、且つ前記第一周波数の電流を遮断すると共に、前記第二周波数の電流を通らせるために用いられることを特徴とする請求項6に記載の無線通信装置。
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