JP2015122739A - アンテナ構造及びこれを備えた無線通信装置 - Google Patents

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耿宏 劉
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Abstract

【課題】帯域幅が広く、体積が小さいアンテナ構造及びこのアンテナ構造を備えた無線通信装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るアンテナ構造は、基体と、第一放射体と、第二放射体と、第三放射体と、を備え、基体は、互いに対向して配置された第一表面及び第二表面を含み、第一放射体及び第二放射体は、第一表面に設けられ、第三放射体は、第二表面に設けられ、第一放射体と第二放射体との間には、溝が形成され、第一放射体を流れる電流は、溝を介して第二放射体にカップリングされ、第二放射体を流れる電流は、第三放射体にカップリングされる。【選択図】図1

Description

本発明は、アンテナ構造に関し、特にダブル周波数帯域又はマルチ周波数帯域の無線信号を送受信することができるアンテナ構造及び当該アンテナ構造を備えた無線通信装置に関するものである。
無線通信装置にとって、無線電波を送受信することにより無線データ信号を伝送又は交換するアンテナモジュールは、重要な部品の一つである。
近年、各種の通信システム及びその応用製品の出現に伴って、アンテナモジュールも多くの周波数バンドで機能できるブロードバンド式に発展している。携帯式通信端末機が、異なる周波数帯域を使用した多種の無線通信システムにおいて、信号の伝送を正常に行なうことを確保するために、現在のアンテナモジュールは、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、無線通信装置の小型化、軽量化及び薄型化の発展傾向に従って、アンテナモジュールのブロードバンド特性を確保しながら、アンテナモジュールのサイズ又は体積を小さくしなければならない。つまり、占有空間がより小さく且つマルチ周波数帯域の信号を受信することができるアンテナモジュールを設計するのが、本業界の技術者の課題である。
本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、帯域幅が広く、体積が小さいアンテナ構造及びこのアンテナ構造を備えた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、本発明に係るアンテナ構造は、基体と、第一放射体と、第二放射体と、第三放射体と、を備え、基体は、互いに対向して配置された第一表面及び第二表面を含み、第一放射体及び第二放射体は、第一表面に設けられ、第三放射体は、第二表面に設けられ、第一放射体と第二放射体との間には、溝が形成され、第一放射体を流れる電流は、溝を介して第二放射体にカップリングされ、第二放射体を流れる電流は、第三放射体にカップリングされる。
また、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、電気回路基板及び電気回路基板に隣接して設けられたアンテナ構造を備え、アンテナ構造は、基体と、第一放射体と、第二放射体と、第三放射体と、を備え、基体は、互いに対向して配置された第一表面及び第二表面を含み、第一放射体及び第二放射体は、第一表面に設けられ、第三放射体は、第二表面に設けられ、第一放射体と第二放射体との間には、溝が形成され、第一放射体を流れる電流は、溝を介して第二放射体にカップリングされ、第二放射体を流れる電流は、第三放射体にカップリングされる。
従来の技術と異なり、本発明のアンテナ構造は、第一放射体と第二放射体と第三放射体とが相互にカップリングすることによって、異なる周波数バンドの無線信号を送受信することができる。また、本発明のアンテナ構造は、コンパクトであるため、無線通信装置の内部空間を節約し、無線通信装置の小型化及び軽薄化の要求に適する。
本発明のアンテナ構造を備えた無線通信装置の一部の斜視図である。 図1に示した無線通信装置のアンテナ構造のリターンロスを示す図である。 図1に示した無線通信装置のアンテナ構造の放射効率を示す図である。
図1に示すように、本発明の実施形態に係るアンテナ構造100は、携帯電話機、タブレットPC等の無線通信装置200に用いられる。無線通信装置200は、電気回路基板220をさらに備える。電気回路基板220には、信号フィードイン点222及び接地点224が設けられている。信号フィードイン点222は、アンテナ構造100に電流を供給する。接地点224は、アンテナ構造100を接地させる。
アンテナ構造100は、基体10と、第一放射体20と、第二放射体30と、第三放射体40と、を備える。第一放射体20、第二放射体30及び第三放射体40は、基体10の両面にそれぞれ搭載されている。また、第二放射体30は電流を介して、第一放射体20及び第三放射体40とそれぞれ互いにカップリングする。
本実施形態において、基体10は、エポキシ樹脂ガラス繊維(FR4)により製造され、電気回路基板220に隣設されている。また、基体10は、互いに対向して配置された第一表面12及び第二表面14を備える。第一放射体20及び第二放射体30は、基体10の第一表面12上に設けられている。第三放射体40は、基体10の第二表面14上に設けられている。
第一放射体20は、「L」字状を呈し、フィードイン部22及び延伸部24を含む。フィードイン部22の一端は、電気回路基板220まで延在し且つ信号フィードイン点222に電気的に接続されている。延伸部24は、フィードイン部22の他端に連接され、且つフィードイン部22に対して垂直に延伸している。
第二放射体30は、「U」字状を呈し、第一結合部32、第二結合部34及び第三結合部36を含む。第一結合部32は、矩形の板体であり、第一放射体20の延伸部24に対して平行に延伸している。第一結合部32と延伸部24との間には、溝Sが形成されている。この溝Sの幅を変えることによって、延伸部24に流れる電流を、第一結合部32にカップリングさせることができる。第二結合部34と第三結合部36の形状及びサイズは、大体同じである。第二結合部34及び第三結合部36は、それぞれ第一結合部32の両端に垂直に連接されている。
第三放射体40は、「T」字状を呈し、連接部42及び接地部44を含む。連接部42は、矩形の板体であり、第二放射体30の第一結合部32に対して平行に延伸している。また、連接部42と第一結合部32の長さは、大体同じである。本実施形態において、連接部42の第一表面12における投影は、第二放射体30と共同で封鎖された矩形構造を構成する。即ち、連接部42の第一表面12における投影、第二結合部34、第一結合部32及び第三結合部36は、順次に連接している。接地部44の一端は、連接部42の長さ方向における中間部位に垂直に連接されている。接地部44の他端は、電気回路基板220の縁まで延在し、且つ接地点224に電気的に接続されている。本実施形態において、接地部44の第一表面12における投影は、第一結合部32に対して垂直である。これによって、第二放射体30を通過する電流は、第二結合部34及び第三結合部36を介して第三放射体40の連接部42にカップリングされると共に、第一結合部32を介して第三放射体40の接地部44にカップリングされる。
無線通信装置200が動作する場合、第一放射体20のフィードイン部22が電気回路基板220から電流を取得すると、該電流は、延伸部24を介して第二放射体30にカップリングされ、さらに第二放射体30から第三放射体40にカップリングされて、最終的に接地部44を介してアースし、完全な電流経路を形成する。具体的には、第一放射体20、第二放射体30及び第三放射体40は、共同で第一電流経路を形成する。これによって、アンテナ構造100は、第一共振モードを生成し、且つ2400〜2484MHzの周波数バンド(例えば、Bluetooth(登録商標))の無線信号を送受信する時に、好ましい放射効果を備える。また、第二放射体30及び第三放射体40は、共同で第二電流経路を形成する。これによって、アンテナ構造100は、第二共振モードを生成し、且つ3410〜3590MHzの周波数バンド(例えば、LTEバンド22)の無線信号を送受信する時に、好ましい放射効果を備える。さらに、第一放射体20は、第三電流経路を形成する。第一共振モードの共鳴倍率によって、アンテナ構造100は、第三共振モードを生成し、且つ5200〜6500MHzの周波数バンド(例えば、Wi−Fi(登録商標))の無線信号を送受信する時に、好ましい放射効果を備える。
図2は、本発明のアンテナ構造100のリターンロスを示している。図2から分かるように、アンテナ構造100は、広い帯域幅を有し、2400〜2484MHz、3410〜3590MHz及び5200〜6500MHzという周波数バンドの無線信号を送受信することができる。
図3は、本発明のアンテナ構造100の放射効率を示している。図3から分かるように、アンテナ構造100における周波数がほぼ2400〜2484MHzの無線信号を送受信する時の放射効率は、約60%〜70%である。また、アンテナ構造100における周波数がほぼ3410〜3590MHzの無線信号を送受信する時の放射効率は、約75%〜80%である。また、アンテナ構造100における周波数がほぼ5200〜5800MHzの無線信号を送受信する時の放射効率は、約60%〜80%である。
上記の記載から分かるように、本発明のアンテナ構造100において、第一放射体20と第二放射体30と第三放射体40とは、相互にカップリングし、しかも、第二放射体30及び第三放射体40は、封鎖された電流回路を形成する。これにより、アンテナ構造100を備えた無線通信装置200は、異なる周波数バンドにおいて動作できる。また、本発明のアンテナ構造100は、コンパクトであるため、無線通信装置200の内部空間を節約し、無線通信装置200の小型化及び軽薄化の要求に適する。
10 基体
12 第一表面
14 第二表面
20 第一放射体
22 フィードイン部
24 延伸部
30 第二放射体
32 第一結合部
34 第二結合部
36 第三結合部
40 第三放射体
42 連接部
44 接地部
100 アンテナ構造
200 無線通信装置
220 電気回路基板
222 信号フィードイン点
224 接地点
S 溝

Claims (9)

  1. 基体と、第一放射体と、第二放射体と、第三放射体と、を備えるアンテナ構造であって、
    前記基体は、互いに対向して配置された第一表面及び第二表面を含み、前記第一放射体及び前記第二放射体は、前記第一表面に設けられ、前記第三放射体は、前記第二表面に設けられ、前記第一放射体と前記第二放射体との間には、溝が形成され、前記第一放射体を流れる電流は、前記溝を介して前記第二放射体にカップリングされ、前記第二放射体を流れる電流は、前記第三放射体にカップリングされることを特徴とするアンテナ構造。
  2. 前記第三放射体の前記第一表面における投影は、前記第二放射体と封鎖された矩形構造を構成することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ構造。
  3. 前記第一放射体は、フィードイン部及び延伸部を備え、前記フィードイン部は、電流を取得するために用いられ、前記延伸部は、前記フィードイン部の一端に垂直に連接されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ構造。
  4. 前記第二放射体は、第一結合部、第二結合部及び第三結合部を備え、前記第一結合部は、前記第一放射体の延伸部に対して平行に延在し、前記溝は、前記第一結合部と前記延伸部との間に形成され、前記第二結合部及び前記第三結合部は、それぞれ前記第一結合部の両端に垂直に連接されていることを特徴とする請求項3に記載のアンテナ構造。
  5. 前記第三放射体は、連接部及び接地部を備え、前記連接部は、前記第二放射体の前記第一結合部に対して平行に延在し、前記接地部は、前記連接部の1つの長辺から垂直に延伸して、前記アンテナ構造を接地させることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ構造。
  6. 前記連接部の前記第一表面における投影、前記第二結合部、前記第一結合部及び前記第三結合部は、順次に連接していることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ構造。
  7. 前記接地部の前記第一表面における投影は、前記第一結合部に対して垂直であることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ構造。
  8. 電気回路基板及び前記電気回路基板に隣接して設けられたアンテナ構造を備える無線通信装置であって、
    前記アンテナ構造は、請求項1〜7の何れか一項に記載のアンテナ構造であることを特徴とする無線通信装置。
  9. 前記電気回路基板には、信号フィードイン点及び接地点が設けられ、前記第一放射体は、前記信号フィードイン点に電気的に接続され、前記第三放射体は、前記接地点に電気的に接続されることを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
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