JP2015509318A

JP2015509318A - 無線端末に適用されるｐｃｂ、及び無線端末

Info

Publication number: JP2015509318A
Application number: JP2014550618A
Authority: JP
Inventors: ▲漢▼▲陽▼ 王
Original assignee: Huawei Device Co Ltd
Current assignee: Huawei Device Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2015-03-26
Also published as: WO2014086034A1; US20140159981A1; EP2760079A4; CN103688599A; EP2760079B1; EP2760079A1; CN103688599B

Abstract

本発明の実施形態は、無線端末に適用されるＰＣＢ、及び無線端末を提供する。本発明の実施形態では、ＰＣＢ上の電流分布はＰＣＢに含まれる共振コンポーネントにより生成される共振電流により変化し得るので、少なくとも２個のアンテナ間の分離性は増大する。さらに、共振電流の存在により、ＰＣＢの電磁放射能力は増大し、各アンテナの放射効率は増大する。それにより、無線端末の無線性能が向上し、種々の適用シナリオで無線端末の無線性能を効果的に保証する。さらに、本発明の実施形態により提供される無線端末は、簡易であり、実装が容易であり、低価格である。

Description

本発明は、通信技術に関し、特に、無線端末に適用されるＰＣＢ（printed circuit board）及び無線端末に関する。

無線通信技術の急速な発達に伴い、マルチアンテナ技術が、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システム又はＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）システムにおけるユーザ機器（User Equipment：ＵＥ）のような種々の無線端末に次第に広く適用されるようになっている。マルチアンテナ技術は、複数のアンテナが、信号を送信又は受信するために送信端及び受信端の両方で用いられることを意味する。つまり、マルチアンテナ技術を用いるマルチアンテナシステムは、複数の送信チャネル及び複数の受信チャネルを有する。

しかしながら、無線端末の複数のアンテナ間の空間は比較的狭く、動作周波数帯が重なり合うので、複数のアンテナは互いに影響し合い、少なくとも２個のアンテナ間の分離性は低減し、各アンテナの放射効率が低減する。それにより、無線端末の無線性能が低下する。

本発明の複数の態様では、無線端末の無線性能を向上するために、無線端末に適用されるＰＣＢ及び無線端末が提供される。

本発明の一態様では、無線端末に適用されるＰＣＢが提供される。前記ＰＣＢは共振コンポーネントを有し、前記ＰＣＢは、前記共振コンポーネント以外の前記ＰＣＢの一部を用いて前記無線端末の少なくとも２個のアンテナに接続される。

前述の態様及び可能な実装に関し、一実施形態では、第１のギャップが前記ＰＣＢ上に形成され、前記第１のギャップは、前記ＰＣＢを第１の部分と第２の部分とに分け、前記第２の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第２の部分は金属グランドを有し、前記第１の部分は、前記第２の部分の前記金属グランドに接続され、前記共振コンポーネントは前記第１の部分であり、前記第１の部分の長さは、前記共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１であり、又は、前記第１の部分は導体に接続され、前記共振コンポーネントは、前記第１の部分と前記導体とを有し、前記第１の部分及び前記導体の長さの和は、前記共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１である。

前述の態様及び可能な実装に関し、一実施形態では、インダクタが前記第１の部分に実装され、前記インダクタは、前記第２の部分の金属グランドに接続される。

前述の態様及び可能な実装に関し、一実施形態では、第２のギャップが前記ＰＣＢ上に形成され、前記第２のギャップは、前記ＰＣＢを第３の部分と第４の部分とに分け、前記第４の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第４の部分は金属グランドを有し、前記第３の部分は前記第４の部分の前記金属グランドに接続され、共振ネットワークは前記第３の部分に実装される。

前述の態様及び可能な実装に関し、一実施形態では、共振ネットワークは、キャパシタにより又はインダクタとキャパシタにより、形成される。

前述の態様及び可能な実装に関し、一実施形態では、前記ＰＣＢはマルチレイヤ構造を有し、第３のギャップが前記ＰＣＢの第１レイヤ構造上に形成され、前記第３のギャップは、前記第１レイヤ構造第５の部分と第６の部分とに分け、前記第６の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第６の部分は金属グランドを有し、前記第５の部分は、前記第６の部分の前記金属グランドに接続され、第４のギャップが前記ＰＣＢの第２レイヤ構造上に形成され、前記第４のギャップは、前記第２レイヤ構造を第７の部分と第８の部分とに分け、前記第８の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第８の部分は金属グランドを有し、前記第７の部分は前記第８の部分の前記金属グランドに接続され、前記第５の部分及び前記第７の部分は、前記ＰＣＢが存在する面の縦方向で重なり合う。

本発明の別の態様では、無線端末が提供される。当該無線端末は、少なくとも２個のアンテナと、前述の態様及び可能な実装による無線端末に適用されるＰＣＢと、を有する。

前述の技術的ソリューションから分かるように、本発明の実施形態では、ＰＣＢ上の電流分布はＰＣＢに含まれる共振コンポーネントにより生成される共振電流により変化し得るので、少なくとも２個のアンテナ間の分離性は増大する。さらに、共振電流の存在により、ＰＣＢの電磁放射能力は増大し、各アンテナの放射効率は増大する。それにより、無線端末の無線性能が向上し、種々の適用シナリオで無線端末の無線性能を効果的に保証する。さらに、本発明の実施形態により提供される無線端末は、簡易であり、実装が容易であり、低価格である。

本発明の実施形態の又は従来技術の技術的解決策をより明確に説明するために、実施形態又は従来技術の説明に必要な図面が以下の通り導入される。明らかなことに、以下の説明中の添付の図面は、本発明のほんの一部の実施形態であり、これらの図面に従って当業者により創造的労力を有しないで他の図面も得られる。
本発明の一実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。本発明の別の実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。本発明の別の実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。本発明の別の実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。本発明の別の実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。図５Ａに対応する実施形態による共振ネットワーク１３０の概略的部分拡大図である。本発明の別の実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。図６Ａに対応する実施形態によるＰＣＢ１０が存在する面の縦方向の第５の部分１５及び第７の部分１７の間の重なり合いの概略的部分拡大図である。共振コンポーネント３０を有しないＰＣＢ１０を用いる無線端末の各アンテナのＳパラメータの概略図である。共振コンポーネント３０を有するＰＣＢ１０を用いる無線端末の各アンテナのＳパラメ―タの概略図である。無線端末の各アンテナの放射効率の概略図である。

本発明の目的、技術的解決策、及び利点を更に理解にするために、以下に、本発明の実施形態における技術的解決策を本発明の実施形態における添付の図面を参照して明確且つ完全に記載する。明らかに、記載される実施形態は、本発明の実施形態の一部のみであり、全ての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づき創造的労力を有しないで当業者により得られる全ての他の実施形態は、本発明の保護範囲に包含される。

本発明の一実施形態による無線端末は、移動電話機、データカード、又はＭ２Ｍ（Machine to Machine）無線モジュールを含み得るがこれらに限定されない。

さらに、本願明細書で用いられる用語「及び／又は」は、単に関連するオブジェクト間の関係を記述するために用いられ、３個の関係が存在し得ることを示す。例えば、「Ａ及び／又はＢ」は、以下の場合を示す。Ａは別個に存在する、ＡとＢは同時に存在する、Ｂは別個に存在する、である。さらに、本願明細書中の記号「／」は、概して、該記号の前後の関連するオブジェクト間の「又は」の関係を示す。

本発明は、無線端末に適用されるＰＣＢ及び無線端末を提供する。ここで、無線端末は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）と、少なくとも２個のアンテナとを有しても良い。ＰＣＢは、共振コンポーネントを有する。ＰＣＢは、共振コンポーネント以外のＰＣＢの一部を用いて少なくとも２個のアンテナに接続される。ＰＣＢ上の電流分布は共振コンポーネントにより生成される共振電流により変化し得るので、少なくとも２個のアンテナ間の分離性は増大する。さらに、共振電流の存在により、ＰＣＢの電磁放射能力は増大し、各アンテナの放射効率は増大する。それにより、無線端末の無線性能が向上し、種々の適用シナリオで無線端末の無線性能を効果的に保証する。さらに、本発明の実施形態により提供される無線端末は、簡易であり、実装が容易であり、低価格である。

任意で、本実施形態の可能な実装では、第１のギャップがＰＣＢ上に形成される。第１のギャップは、ＰＣＢを第１の部分と第２の部分とに分ける。第２の部分は、少なくとも２個のアンテナに接続される。第２の部分は金属グランドを有する。第１の部分は、第２の部分の金属グランドに接続される。

特に、共振コンポーネントは、第１の部分であっても良い。第１の部分の長さは、共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１であっても良い。

特に、第１の部分は、導体とさらに接続されても良い。共振コンポーネントは、第１の部分及び導体であっても良い。第１の部分及び導体の長さの和は、共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１であっても良い。

任意で、インダクタは、第１の部分に更に実装されても良い。インダクタは、第２の部分の金属グランドに接続さる。したがって、共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長は短くされ得る。それにより、第１の部分の長さ又は第１の部分と導体との長さの和が短縮され、サイズの縮小を助ける。

任意で、本実施形態の可能な実装では、第２のギャップがＰＣＢ上に形成される。第２のギャップは、ＰＣＢを第３の部分と第４の部分とに分ける。第４の部分は、少なくとも２個のアンテナに接続される。第４の部分は金属グランドを有する。ここで、共振ネットワークは、第３の部分に実装される。

特に、本実施形態の共振ネットワークは、特に共振回路であっても良い。共振ネットワークは、キャパシタＣにより、又はインダクタＬとキャパシタＣとの組み合わせにより、形成されても良い。つまり、本実施形態の共振ネットワークは、キャパシタにより実装されるか、又はインダクタとキャパシタとの組み合わせにより実装されても良い。

任意で、本実施形態の可能な実装では、ＰＣＢは、マルチレイヤ構造を有しても良い。したがって、第３のギャップがＰＣＢの第１レイヤ構造上に形成され、第３のギャップは第１レイヤ構造を第５の部分と第６の部分とに分ける。第６の部分は、少なくとも２個のアンテナに接続される。第６の部分は、金属グランドを有する。第４のギャップは、ＰＣＢの第２レイヤ構造上に形成され、第４のギャップは第２レイヤ構造を第７の部分と第８の部分とに分ける。第８の部分は、少なくとも２個のアンテナに接続される。第８の部分は、金属グランドを有する。第５の部分及び第７の部分は、ＰＣＢが存在する面の縦方向で重なり合う。

留意すべきことに、ＰＣＢの第１レイヤ構造及びＰＣＢの第２レイヤ構造は、異なるレイヤの構造であり、２個の隣接するレイヤの構造、又は２個の隣接しないレイヤの構造であっても良く、これは本発明を限定しない。

本発明では、ＰＣＢ上の電流分布はＰＣＢに含まれる共振コンポーネントにより生成される共振電流により変化し得るので、少なくとも２個のアンテナ間の分離性は増大する。さらに、共振電流の存在により、ＰＣＢの電磁放射能力は増大し、各アンテナの放射効率は増大する。それにより、無線端末の無線性能が向上し、種々の適用シナリオで無線端末の無線性能を効果的に補償する。さらに、本発明の実施形態により提供される無線端末は、簡易であり、実装が容易であり、低価格である。

図１は、発明の一実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢの概略的構造図である。図１に示すように、無線端末は、ＰＣＢ１０と、少なくとも２個のアンテナとを有しても良い。ＰＣＢ１０は、共振コンポーネント３０を有する。ＰＣＢ１０は、共振コンポーネント３０以外のＰＣＢ１０の一部を用いて少なくとも２個のアンテナに接続される。

ＰＣＢ１０上の電流分布は共振コンポーネント３０により生成される共振電流により変化し得るので、少なくとも２個のアンテナ２０間の分離性は増大する。デュアルアンテナ無線端末を例に取ると、図７Ａは、ＰＣＢ１０が共振コンポーネント３０を有しないときの、無線端末の各アンテナの拡散パラメータ（Ｓ）の概略図である。図７Ｂは、ＰＣＢ１０が共振コンポーネント３０を有するときの、無線端末の各アンテナのＳパラメータの概略図である。Ｓ１１は、アンテナポート２が整合するとき、アンテナポート１の反射係数を示す。Ｓ２２は、アンテナポート１が整合するとき、アンテナポート２の反射係数を示す。Ｓ２１は、アンテナポート２が整合するとき、アンテナポート１からアンテナポート２への透過係数を示す。図から分かるように、分離性、つまりＳ２１は増大するが、アンテナの放射効率、つまりＳ１１は明らかに影響を受けていない。概して、Ｓ１１が小さいほど、反射エネルギが小さく、より多くのエネルギが外部へ放射されることを意味する。この場合、Ｓ１１は、アンテナの放射効率が非常に高いことを示し得る。したがって、概して、Ｓ１１は、アンテナの放射効率を大体決定するために用いられる。

さらに、共振電流の存在により、ＰＣＢの電磁放射能力は増大し、各アンテナ２０の放射効率は増大する。それにより、無線端末の無線性能が向上し、種々の適用シナリオで無線端末の無線性能を効果的に保証する。デュアルアンテナ無線端末を例に取ると、図８は、無線端末の各アンテナの放射効率の概略図である。

さらに、本発明の実施形態により提供される無線端末は、簡易であり、実装が容易であり、低価格である。

任意で、本実施形態の可能な実装では、図２に示すように、第１のギャップ４０がＰＣＢ１０上に形成される。第１のギャップ４０は、ＰＣＢ１０を第１の部分１１と第２の部分１２とに分ける。第２の部分１２は、少なくとも２個のアンテナ２０に接続される。第２の部分１２は金属グランドを有する。第１の部分１１は、第２の部分１２の金属グランドに接続される。

望ましくは、第１の部分１１は、ＰＣＢ１０の端にあるストリップ構造であっても良い。

特に、共振コンポーネント３０は、第１の部分１１であっても良い。第１の部分１１の長さは、共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１であっても良い。

特に、図３に示すように、第１の部分１１は、導体８０とさらに接続されても良い。共振コンポーネント３０は、第１の部分１１及び導体８０であっても良い。第１の部分１１及び導体８０の長さの和は、共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１であっても良い。

任意で、図４に示すように、インダクタ９０は、第１の部分１１に更に実装されても良い。インダクタ９０は、第２の部分１２の金属グランドに接続さる。したがって、共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長は短くされ得る。それにより、第１の部分１１の長さ又は第１の部分１１と導体８０との長さの和が短縮され、サイズの縮小を助ける。

任意で、本実施形態の可能な実装では、図５Ａに示すように、第２のギャップ５０がＰＣＢ１０上に形成される。第２のギャップ５０は、ＰＣＢ１０を第３の部分１３と第４の部分１４とに分ける。第４の部分１４は、少なくとも２個のアンテナ２０に接続される。第４の部分１４は金属グランドを有する。ここで、共振ネットワークは１３０、第３の部分１３に実装される。

望ましくは、第３の部分１３は、ＰＣＢ１０の端にあるストリップ構造であっても良い。

特に、本実施形態の共振ネットワーク１３０は、特に共振回路であっても良い。共振ネットワーク１３０は、キャパシタＣにより、又はインダクタＬとキャパシタＣとの組み合わせにより、形成されても良い。つまり、本実施形態の共振ネットワーク１３０は、キャパシタにより実装されるか、又はインダクタとキャパシタとの組み合わせにより実装されても良い。図５Ｂは、共振ネットワーク１３０の概略的部分拡大図である。

任意で、本実施形態の可能な実装では、図６Ａに示すように、ＰＣＢ１０は、マルチレイヤ構造を有しても良い。したがって、第３のギャップ６０がＰＣＢ１０の第１レイヤ構造１０１上に形成され、第３のギャップ６０は第１レイヤ構造１０１を第５の部分１５と第６の部分１６とに分ける。第６の部分１６は、少なくとも２個のアンテナ２０に接続される。第６の部分１６は、金属グランドを有する。第４のギャップは、ＰＣＢ１０の第２レイヤ構造１０２上に形成され、第４のギャップは第２レイヤ構造１０２を第７の部分と第８の部分とに分ける。第８の部分は、少なくとも２個のアンテナ２０に接続される。第８の部分は、金属グランドを有する。第５の部分１５及び第７の部分は、ＰＣＢ１０が存在する面の縦方向で重なり合う。

第５の部分及び第７の部分はＰＣＢ１０が存在する面の縦方向で重なり合うので、キャパシタンス効果が形成され得る。図６Ｂは、ＰＣＢ１０が存在する面の縦方向の第５の部分１５と第７の部分１７との間の重なり合いの概略的部分拡大図である。

望ましくは、第５の部分１５及び第７の部分は、それぞれ、ＰＣＢ１０の第１レイヤ構造１０１の端にあるストリップ構造、及びＰＣＢ１０の第２レイヤ構造１０２の端にあるストリップ構造であっても良い。

留意すべきことに、ＰＣＢ１０の第１レイヤ構造１０１及びＰＣＢ１０の第２レイヤ構造１０２は、異なるレイヤの構造であり、２個の隣接するレイヤの構造、又は２個の隣接しないレイヤの構造であっても良く、これは本発明を限定しない。

本実施形態では、ＰＣＢ１０上の電流分布はＰＣＢ１０に含まれる共振コンポーネント３０により生成される共振電流により変化し得るので、少なくとも２個のアンテナ２０間の分離性は増大する。さらに、共振電流の存在により、ＰＣＢ１０の電磁放射能力は増大し、各アンテナ２０の放射効率は増大する。それにより、無線端末の無線性能が向上し、種々の適用シナリオで無線端末の無線性能を効果的に保証する。さらに、本発明の実施形態により提供される無線端末は、簡易であり、実装が容易であり、低価格である。

本発明の別の実施形態は、少なくとも２個のアンテナと、図１乃至８に対応する実施形態による無線端末に適用されるＰＣＢと、を有する無線端末を提供する。

留意すべきことに、実施形態中の「第１の」、「第２の」等は、コンポーネントの順序を表すのではなく、各機能コンポーネントを区別することを目的とする。

最後に、留意すべきことに、前述の実施形態は、単に本発明の技術的ソリューションを説明するためであり、本発明の範囲を限定しない。本発明は前述の実施形態を参照して詳細に記載されたが、当業者は、変更又は置換が対応する技術的ソリューションの本質を本発明の実施形態の技術的ソリューションの精神と範囲から逸脱させない限り、前述の実施形態で説明した技術的ソリューションにそのような変更が行われ得ること、又は該実施形態の幾つかの技術的特徴の等価なそのような置換が行われ得ることを理解する。

１０ＰＣＢ
１１第１の部分
１２第２の部分
１３第３の部分
１４第４の部分
１５第５の部分
１６第６の部分
１７第７の部分
２０アンテナ
３０共振コンポーネント
４０第１のギャップ
８０導体
９０インダクタ
１０１第１レイヤ構造
１０２第２レイヤ構造

Claims

無線端末に適用されるＰＣＢであって、前記ＰＣＢは共振コンポーネントを有し、前記ＰＣＢは、前記共振コンポーネント以外の前記ＰＣＢの一部を用いて前記無線端末の少なくとも２個のアンテナに接続される、無線端末に適用されるＰＣＢ。
第１のギャップが前記ＰＣＢ上に形成され、前記第１のギャップは、前記ＰＣＢを第１の部分と第２の部分とに分け、前記第２の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第２の部分は金属グランドを有し、前記第１の部分は、前記第２の部分の前記金属グランドに接続され、
前記共振コンポーネントは前記第１の部分であり、前記第１の部分の長さは、前記共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１であり、又は、
前記第１の部分は導体に接続され、前記共振コンポーネントは、前記第１の部分と前記導体とを有し、前記第１の部分及び前記導体の長さの和は、前記共振コンポーネントの共振周波数帯の実効波長の４分の１である、
請求項１に記載の無線端末に適用されるＰＣＢ。
インダクタが前記第１の部分に実装され、前記インダクタは、前記第２の部分の前記金属グランドに接続される、請求項２に記載の無線端末に適用されるＰＣＢ。
第２のギャップが前記ＰＣＢ上に形成され、前記第２のギャップは、前記ＰＣＢを第３の部分と第４の部分とに分け、前記第４の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第４の部分は金属グランドを有し、前記第３の部分は前記第４の部分の前記金属グランドに接続され、共振ネットワークは前記第３の部分に実装される、請求項１に記載の無線端末に適用されるＰＣＢ。
前記共振ネットワークは、キャパシタにより又はインダクタとキャパシタとにより形成される、請求項４に記載の無線端末に適用されるＰＣＢ。
前記ＰＣＢはマルチレイヤ構造を有し、
第３のギャップが前記ＰＣＢの第１レイヤ構造上に形成され、前記第３のギャップは、前記第１レイヤ構造第５の部分と第６の部分とに分け、前記第６の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第６の部分は金属グランドを有し、前記第５の部分は、前記第６の部分の前記金属グランドに接続され、
第４のギャップが前記ＰＣＢの第２レイヤ構造上に形成され、前記第４のギャップは、前記第２レイヤ構造を第７の部分と第８の部分とに分け、前記第８の部分は前記少なくとも２個のアンテナに接続され、前記第８の部分は金属グランドを有し、前記第７の部分は前記第８の部分の前記金属グランドに接続され、
前記第５の部分及び前記第７の部分は、前記ＰＣＢが存在する面の縦方向で重なり合う、
請求項１に記載の無線端末に適用されるＰＣＢ。
無線端末であって、少なくとも２個のアンテナと、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無線端末に適用されるＰＣＢと、を有する無線端末。