JP2016524427A - 共有された接地構造を有するアンテナ - Google Patents

Abstract

良好なアイソレーションおよび広い帯域幅を達成するためにコンパクトな構成を使用するワイヤレスデバイスにおいて複数のアンテナを提供するための技法。ある態様において、別個に駆動され得る第１および第２のモノポール素子は、共通の接地構造と導電結合された接地ストリップの反対側で提供される。第１および第２のモノポール素子を共通の接地構造に容量結合することによって、各モノポールアンテナの効果的な共振器サイズが増加され、したがってアンテナ構造のより良い性能を達成する。共通の接地構造および他のアンテナ素子に関する例示的なパターンがさらに開示される。【選択図】 図３

Description

関連出願の相互参照

[0001] 本願は、２０１３年７月１日に出願された、同一出願人による米国仮特許出願第１３／９３２，１０５号からの優先権を主張し、その内容は、ここにその全文を参照により明確に組み込まれる。

[0002] 本開示は、ワイヤレス通信デバイスのためのアンテナに関する。

[0003] スマートフォンといった最先端のワイヤレス通信デバイスは、例えばロングタームエボリューション（ＬＴＥ）システムおよび他の既存のワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）モバイルネットワークによって要求される（dictated）ように、複数の周波数帯域を収容するためにブロードバンドアンテナをしばしば必要とする。例えば、現在の第４世代（４Ｇ）ＬＴＥスマートフォンは、典型的に、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）帯（１．５７５ＧＨｚ）といった他の帯に加えて、ＬＴＥ７００（６９８−７８７ＭＨｚ）、ＧＳＭ（登録商標）８５０（８２４−８９４ＭＨｚ）、ＧＳＭ９００（８８０−９６０ＭＨｚ）等を含む、複数の周波数帯をサポートすることを必要とする。いくつかの実現において、ワイヤレスデバイスは、８または９周波数帯と同数、またはそれ以上にわたって無線信号を処理することを必要とし得る。

[0004] そのような複数の周波数帯をサポートするために、ワイヤレスデバイスは、例えば、７００ＭＨｚ−９６０ＭＨｚにわたる低ブロードバンドおよび１７１０ＭＨｚ−２６９０ＭＨｚにわたる高ブロードバンドといった上述した周波数帯を集合的にカバーする２つまたはそれ以上のブロードバンドにわたって動作するアンテナを用い得る。アンテナ設計の技法により、小さなアンテナサイズは通常狭帯域幅および低放射効率に対応する。したがって、そのようなブロードバンドを収容するために、各アンテナは最小のボリュームまたは隙間（clearance）を必要とし、それは設計のために最小サイズを指定する。現代のワイヤレスデバイスの別の態様において、複数のアンテナが、ワイヤレスチャネル容量を向上するために多入力多出力（ＭＩＭＯ）として知られる特徴を実現することが必要とされる。

[0005] 上述した特徴を収容するために、ワイヤレスデバイスは、典型的に２つまたはそれ以上のアンテナを含むことが必要とされ得る。しかしながら、電話サイズの縮小、インダストリアルデザイン（ＩＤ：industrial design）の最適化、および機能の増加への継続的な傾向により、ワイヤレスデバイス内に非常に限られた内部のスペースがアンテナのために残されている。これらの考慮すべき事項は、アンテナが制限された小さなスペースで提供されるが、それにもかかわらず十分に大きな帯域幅および放熱性能（radiation performance）を提示しなければならないため、ワイヤレスデバイスのためのＬＴＥ／ＭＩＭＯアンテナの設計を複雑にする。

[0006] したがって、比較的小さな物理的寸法を有する、十分な帯域幅および性能を有するワイヤレスデバイスのための複数のアンテナを設計するための技法を提供することが所望され得る。

[0007] 図１は、本開示の技法が実現され得る先行技術のワイヤレス通信デバイス１００の設計のブロック図を図示する。 [0008] 図２は、本開示にしたがって複数のアンテナを収容する装置の例示的な実施形態を図示する。 [0009] 図３は、本開示にしたがうアンテナ構造の例示的な実施形態を図示する。 [0010] 図４は、本開示にしたがうモバイルデバイスと統合されたアンテナ素子を示す装置の例示的な実施形態を図示する。 [0011] 図５Ａは、本開示にしたがうアンテナの代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。 [0011] 図５Ｂは、本開示にしたがうアンテナの代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。 [0012] 図６Ａは、本開示にしたがうアンテナの代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。 [0012] 図６Ｂは、本開示にしたがうアンテナの代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。 [0012] 図６Ｃは、本開示にしたがうアンテナの代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。 [0013] 図７は、アンテナの代替的な例示的な実施形態を図示する。 [0014] 図８は、本開示の代替的な例示的な実施形態を図示し、本開示のアンテナ技法は装置の追加のモジュールを収容するための技法と統合される。 [0015] 図９は、本開示にしたがう方法の例示的な実施形態を図示する。

詳細な説明

[0016] 下記において、添付の図面を参照し、本開示の様々な態様がより十分に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されることができ、この開示全体を通して提示される任意の特定の構成または機能に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的で完全であり、当業者に本開示の範囲を十分に伝えるように提供される。本明細書における教示に基づいて、本開示の範囲が、本発明の任意の他の態様から独立して、または、それらと組み合わせて、実現されるか否かにかかわらず、ここに開示する開示の任意の態様をカバーするように意図されていることを、当業者は理解するべきである。例えば、ここで述べられる態様の任意の数を使用して、装置が実現され、または方法が実施され得る。加えて、本開示の範囲は、ここで述べた開示の様々な態様に加えた、または、それら以外の、他の構成、機能性、または、構成および機能性を使用して実施されるこのような装置または方法をカバーすることを意図している。ここで開示される開示の任意の態様が、請求項の１つまたはそれ以上の要素によって具現化され得ることが理解されるべきである。

[0017] 添付図面に関連して以下に述べられる詳細な説明は、本発明の例示的な態様の説明として意図され、本発明が実施され得る唯一の例示的な態様を表すようには意図されない。本明細書の全体にわたって使用される「例示的（exemplary）」という用語は、「例、事例、または例示としての役目をする」ことを意味し、他の例示的な態様に対して必ずしも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な態様の完全な理解を提供する目的のために特定の詳細を含む。本発明の例示的な態様は、これらの特定の詳細なしで実現され得ることが当業者にとって明らかであろう。いくつかの事例では、周知の構造およびデバイスが、ここに提示される例示的な態様の新規性を曖昧にすることを避けるために、ブロック図形式で示される。本明細書および特許請求の範囲では、「モジュール」および「ブロック」という用語は、説明された動作を実行するように構成されたエンティティを指すために交換可能に使用され得る。

[0018] 図１は、本開示の技法が実現され得る先行技術のワイヤレス通信デバイス１００の設計のブロック図を図示する。図１は、例示的なトランシーバ設計を示す。一般的に、送信機および受信機における信号の条件は、増幅器、フィルタ、アップコンバータ、ダウンコンバータ等の１つまたはそれ以上の段によって実行され得る。これらの回路ブロックは、図１に示された構成とは異なるように配置され得る。さらに、図１に示されていない他の回路ブロックも、送信機および受信機における信号を調整するために使用され得る。記載されない限り、図１における任意の信号、または図面における任意の他の図（figure）は、シングルエンド（single-ended）または差分（differential）のいずれかであり得る。図１におけるいくつかの回路ブロックはまた、省略され得る。

[0019] 図１に示される設計において、ワイヤレスデバイス１００はトランシーバ１２０およびデータプロセッサ１１０を含む。データプロセッサ１１０は、データおよびプログラムコードを記憶するためにメモリ（示されていない）を含み得る。トランシーバ１２０は、双方向通信をサポートする送信機１３０および受信機１５０を含む。一般的に、ワイヤレスデバイス１００は、任意の数の通信システムおよび周波数帯のための任意の数の送信機および／または受信機を含み得る。トランシーバ１２０の全てまたは一部は、１つまたはそれ以上のアナログ集積回路（ＩＣ）、ＲＦ ＩＣ（ＲＦＩＣ）、混合信号ＩＣ等の上で実現され得る。

[0020] 送信機または受信機は、スーパーヘテロダインアーキテクチャ（super-heterodyne architecture）またはダイレクトコンバージョンアーキテクチャ（direct-conversion architecture）によって実現され得る。スーパーヘテロダインアーキテクチャにおいて、信号は、例えば１つの段において無線周波数（ＲＦ）から中間周波数（ＩＦ）へ、そして受信機のための別の段においてＩＦからベースバンドへというように、多段でＲＦおよびベースバンド間で周波数変換される。ダイレクトコンバージョンアーキテクチャにおいて、信号は、１つの段においてＲＦおよびベースバンド間で周波数変換される。スーパーヘテロダインおよびダイレクトコンバージョンアーキテクチャは、異なる回路ブロックを使用し得る、および／または異なる要件を有し得る。図１に示される設計において、送信機１３０および受信機１５０は、ダイレクトコンバージョンアーキテクチャによって実現される。

[0021] 送信経路において、データプロセッサ１１０は、送信されるべきデータを処理し、送信機１３０にＩおよびＱアナログ出力信号を提供する。示される例示的な実施形態において、データプロセッサ１１０は、さらなる処理のために、データプロセッサ１１０によって生成されたデジタル信号をＩおよびＱアナログ出力信号、例えばＩおよびＱ出力電流に変換するためのデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１４ａおよび１１４ｂを含む。

[0022] 送信機１３０内で、ローパスフィルタ１３２ａおよび１３２ｂは、以前のデジタルアナログ変換によって生じた所望されない画像を除去するために、それぞれ、ＩおよびＱアナログ出力信号をフィルタリングする。増幅器（Ａｍｐ）１３４ａおよび１４５ｂは、それぞれ、ローパスフィルタ１３２ａおよび１３２ｂからの信号を増幅し、ＩおよびＱベースバンド信号を提供する。アップコンバータ１４０は、送信（ＴＸ）局部発振器（ＬＯ）信号ジェネレータ１９０からのＩおよびＱ ＴＸ ＬＯ信号を用いてＩおよびＱベースバンド信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を提供する。フィルタ１４２は、周波数アップコンバージョンおよび受信周波数帯におけるノイズによって生じる所望でない画像を除去するためにアップコンバートされた信号をフィルタリングする。電力増幅器（ＰＡ）１４４は、所望の出力電力レベルを取得し、送信ＲＦ信号を提供するために、フィルタ１４２からの信号を増幅する。送信ＲＦ信号は、デュプレクサまたはスイッチ１４６を通り（routed through）、アンテナ１４８を介して送信される。

[0023] 受信経路において、アンテナ１４８は、基地局によって送信された信号を受信し、受信されたＲＦ信号を提供し、それはデュプレクサまたはスイッチ１４６を通り、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１５２に提供される。デュプレクサ１４６は、ＲＸ信号がＴＸ信号から切り離されるように、特定のＲＸ ＴＸデュプレクサ周波数分離によって動作するように設計される。受信されたＲＦ信号は、所望のＲＦ入力信号を取得するために、ＬＮＡ１５２によって増幅され、フィルタ１５４によってフィルタリングされる。ダウンコンバージョンミキサ１６１ａおよび１６１ｂは、ＩおよびＱベースバンド信号を生成するために、フィルタ１５４の出力を、ＲＸ ＬＯ信号ジェネレータ１８０からのＩおよびＱ受信（ＲＸ）ＬＯ信号（すなわち、ＬＯ_ＩおよびＬＯ_Ｑ）とミキシングする。ＩおよびＱベースバンド信号は、ＩおよびＱアナログ入力信号を取得するために、増幅器１６２ａおよび１６２ｂによって増幅され、ローパスフィルタ１６４ａおよび１６４ｂによってさらにフィルタリングされ、それはデータプロセッサ１１０に提供される。示される例示的な実施形態において、データプロセッサ１１０は、データプロセッサ１１０によってさらに処理されるようにアナログ入力信号をデジタル信号に変換するためのアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１１６ａおよび１１６ｂを含む。

[0024] 図１において、ＴＸ ＬＯ信号ジェネレータ１９０は、周波数アップコンバージョンに使用されるＩおよびＱ ＴＸ ＬＯ信号を生成し、一方でＲＸ ＬＯ信号ジェネレータ１８０は、周波数ダウンコンバージョンに使用されるＩおよびＱ ＴＸ ＬＯ信号を生成する。各ＬＯ信号は、特定の基本周波数を有する周期信号である。ＰＬＬ１９２は、データプロセッサ１１０からタイミング情報を受信し、ＬＯ信号ジェネレータ１９０からのＴＸ ＬＯ信号の周波数および／または位相を調節するために使用される制御信号を生成する。同様に、ＰＬＬ１８２は、データプロセッサ１１０からタイミング情報を受信し、ＬＯ信号ジェネレータ１８０からのＲＸ ＬＯ信号の周波数および／または位相を調節するために使用される制御信号を生成する。

[0025] （図１に示されていない）ある実現において、バラン（balun）が、受信機１５０のＬＮＡ１５２およびミキサ１６１ａ、１６１ｂの出力の間で提供され得る。バランは、シングルエンド信号を差分信号に変換し得、例えば、信号を一次巻線（primary winding）から二次巻線（secondary winding）に相互に結合する変換器を含み得る。さらに、示されていないある代替的な実現において、複数のＬＮＡ１５２が提供され得、各ＬＮＡは特定の周波数帯における入力ＲＦ信号を処理するために最適化される。

[0026] ある特定の実現において、１つより多いアンテナ１４８は、電話内のある特定のワイヤレス技法、例えば多入力多出力（ＭＩＭＯ）またはダイバーシティアプリケーションを収容するために提供され得る。そのような実現において、複数のアンテナは電話内のスペースの相当量、例えば電話の底面の１つのプライマリアンテナ、および電話の上部の１つのダイバーシティアンテナを占有し得る。代わりに、２つのアンテナは、電話の底面に並んで提供され得、それはアンテナサイズ全体を縮小するが、性能を望ましくなく妥協し得る。現代のワイヤレスデバイスにおける厳格なフォームファクター制限により、デバイスにおいてより少ないエリアを消費するアンテナを提供する目的で、多くの設計者がアンテナ帯域幅を制限することを、またはそうでなければアンテナ性能を犠牲にすることを選ぶ。

[0027] 本開示は、先行技術の技法と比べてワイヤレスデバイスにおいてより少ないエリアを消費しながら、広帯域幅にわたって改善された放射効率を有する二重のまたはそれ以上のアンテナを設計するための技法を提供する。

[0028] 図２は、本開示にしたがって複数のアンテナを収容する装置２００の一部を図示する。図２に示されるパーツは例示的な目的のために提供されるにすぎず、本開示の範囲を限定することは意図しないことに留意する必要がある。例えば、他の図、開示、および特許請求の範囲に関連して以下にさらに説明されるように、代替的な例示的な実施形態が、代替的な構成、例えば図２に明示的に示されるものとは異なるものを組み込み得る。

[0029] 図２において、装置２００のコンポーネント、例えば携帯電話が、本開示のある特定の態様を強調表示するために図示される。特に、例えばスクリーン２９１（例えば、タッチスクリーンまたは他のタイプのスクリーン）を組み込む、装置２００の前面２９０が、装置２００の本体２１１から切り離して示される。電話の本体２１１の一端、例えば上端または下端で提供されるのが、基板２１２である。ある例示的な実施形態において、基板２１２は、当業者に知られるＦＲ−４基板であり得る。例示的な実施形態において、基板２１２は、以下にさらに説明されるアンテナ素子を適所に保持するための支持構造を提供し得る。例示的な実施形態において、基板２１２は、空洞を有し得、装置２００の（示されていない）追加の要素は、基板２１２のそのような空洞によって定義されるスペース内に提供され得る。電話の本体２１１は、平らで水平な伝導性表面（flat horizontal conducting surface）であり、および／または装置２００の本体２１１の大きな表面エリアと実質的に物理的に同延（co-extensive）であり得る接地板２１０をさらにサポートする。

[0030] 図３は、本開示にしたがうアンテナ構造３０１の例示的な実施形態を図示する。アンテナ装置構造３０１は、例示の目的のみで示され、本開示の範囲を限定することは意図されないことに留意する必要がある。アンテナ構造３０１の素子と、ワイヤレスデバイスの残りの部分、例えば図２に示されるような装置２００、との統合が、例えば図４−８に関して、以下のさらなる開示を参照して当業者に明確になるであろうことが理解される。

[0031] 図３において、アンテナ構造３０１は、第１および第２のモノポール（アンテナ）素子３３０、３３２を含む。第１のモノポール素子３３０が、図３におけるポート１でも表される、駆動端（driving terminal）に短い伝導性ストリップ（short conductive strip）３３１によって結合される。第２のモノポール素子３３２は、駆動端ポート０に短い伝導性ストリップ３３３によって結合される。２つのモノポール素子３３０、３３２は、互いに独立した設計仕様を有し得、それぞれ、例えばプライマリアンテナおよびセカンダリアンテナに対応し得る。プライマリおよびセカンダリアンテナは、本願に依存して、例えば独立信号によって、駆動され得ることが理解されるべきである。

[0032] ある特定の例示的な実施形態において、２つのモノポール素子３３０、３３２は、アンテナの高帯域放射に部分的に関与し得る。例えば、例示的な実施形態において、プライマリモノポール素子は、−４ｄＢの利得を有する７００−９６０ＭＨｚおよび１７１０−２１７０ＭＨｚの周波数範囲をカバーするように設計され得る一方で、ダイバーシティモノポール素子は、−７ｄＢの利得を有する７３４−９６０ＭＨｚおよび１８０５−２１７０ＭＨｚの周波数帯をカバーするように設計され得る。

[0033] モノポール素子３３０、３３２の各々は、共通のまたは共有された接地構造３１０（本明細書において「共通構造」としても表される）に容量結合（capacitively coule）される。接地構造３１０は、接地素子（または接地板）３２０に接地ストリップ３２２（本明細書において「接続ストリップ」としても表される）を介して導電結合（conductively couple）される。例示的な実施形態において、接地板３２０は、図２における接地板２１０に対応し得る。接地構造３１０、接地ストリップ３２２、および接地素子３２０は全て導体であり、互いに相互に導電結合されることに留意する必要がある。共通の接地構造３１０は、２つのブランチ３１０ａおよび３１０ｂを含み得、３１０ａは第１のモノポール素子３３０により物理的に近く、３１０ｂは第１のモノポール素子３３２により物理的に近い。したがって、ブランチ３１０ａは、第１のモノポール素子３３０と容量結合されていると理解され得る一方で、ブランチ３１０ｂは、第２のモノポール素子３３２と容量結合されていると理解され得る。

[0034] ２つのブランチ３１０ａおよび３１０ｂへの接地構造の図３における区切りは、説明目的でのみなされることに留意する必要がある。実践的な実現では、接地構造３１０の全ての部分は単一の導体素子を形成するために互いに導電結合されることが理解されるため、ブランチ３１０ａ、３１０ｂ間に実際の物理的な区切りが存在する必要はない。

[0035] 第１のモノポール素子３３０と関連付けられた第１のブランチ３１０ａを第２のモノポール素子３３２と関連付けられた第２のブランチ３１０ｂに導電結合することによって、２つのモノポール素子３３０、３３２は、単一の接地構造３１０を効率的に共有する。増加された共振器サイズは、特により低い周波数で、共振の線質係数（quality factor）を減少させ、帯域幅を増加することが理解される。（「共振器」構造は、ポート１励振のための３３０、３２２、３１０、およびポート２励振のための３３２、３２２、および３１０の組み合わせに対応するとしてここに定義され得ることに留意すべきである。）したがって、共有された接地構造３１０を提供することは、例えば、第１のモノポール素子３３０と関連付けられた接地構造が第２のモノポール素子３３２と関連付けられた接地構造と物理的に分離された、代替的な実現と比較して、各モノポールアンテナの有効なサイズを有利に増加させる。モノポールアンテナの有効なサイズを増加させることは、構造のコンパクトな物理的次元が与えられたモノポール素子３３０、３３２の両方について比較的広い帯域幅を達成しながら、それらの放熱性能を改善することが理解される。

[0036] 例示的な実施形態において、「１つのポート励振」スキームが適用されることができ、２つのモノポール素子３３０、３３２のうちの１つのみが任意の時間に駆動される。モノポール素子３３０、３３２のうちの１つがアクティブな信号により駆動されるとき、駆動されるモノポール素子に物理的により近い接地されたブランチ３１０ａまたは３１０ｂは、強く共振することが予期され、駆動されないモノポール素子にはより弱く結合される。例えば、ポート１が素子３３０を駆動するがポート２が素子３３２を駆動しない場合、接地構造３１０のブランチ３１０ａのみが強く共振することが予期される一方で、ブランチ３１０ｂは弱くのみ共振することが予期される。

[0037] 例示的な実施形態において、共有された接地構造３１０を接地板３２０に結合する伝導性ストリップ３２２は、モノポール素子３３０、３３２間で提供される。例えば、１つの例示的な定義につき、（図３に示されていない）「連結軸（connecting exis）」が、第１のモノポール素子３３０上の点を第２のモノポール素子３３２上の点と接続することとして定義される場合、接地ストリップ３２２上の点は、一般的に、第１および第２のモノポール素子３３０および３３２に対応する座標間に位置するそのような連結軸に沿って座標を有し得る。「連結軸」のこの例示的な定義は、例示的な目的でのみ与えられ、当業者は第１および第２のモノポール素子３３０および３３２「間の」接地ストリップ３２２の配置の代替的な定義を容易に導出し得ることに留意する必要がある。

[0038] 例示的な実施形態において、接地構造３１０は、モノポール素子３３０、３３２と比較して大きく、例えば、（図２に示されていない）装置２００の外側部分からモノポール素子３３０、３３２を追加的にシールドし得る。比較的大きなサイズの接地構造３１０は、静電放電（ＥＳＤ）によるダメージから、それぞれ、ポート１およびポート２を通じてモノポール素子３３０、３３２を給電（feed）する入力／出力信号線をさらに保護し得る。

[0039] 例示的な実施形態において、基板２１２（図３に示されていない）、例えばＦＲ−４基板は、図２と関連して上述したアンテナ３０１の導体素子間の空間に提供され得る。

[0040] 図４は、本開示にしたがってモバイルデバイスと統合されたアンテナ素子を示す装置４００の例示的な実施形態を図示する。図４は、例示目的でのみ示され、本開示の範囲を限定することを意図しないことに留意する必要がある。図３の要素と共通の数値的識別子を有する図４および残りの図面における特定の要素は、注記されない限り、同様の機能性を有し得ることが理解されるべきである。例えば、図４における接地構造３１０．１は、図３等における接地構造３１０について説明されたものと同様の機能性を有し得る。

[0041] 図４において、アンテナ３０１．１を有する装置４００は、それぞれ、ポート１、ポート２によって駆動される第１および第２のモノポール素子３３０．１、３３２．１を含む。接地構造３１０．１は、第１および第２のモノポール素子３３０．１、３３２．１の両方に容量結合される。接地ストリップ３２２．１は、接地構造３１０．１を装置４００の接地板（図４にラベルされていない）に導電結合する。

[0042] 示される例示的な実施形態において、モノポール素子３３０．１および３３２．１は、装置４００の反対側、側面Ａおよび側面Ｂに位置付けられる。モノポール素子３３０．１および３３２．１のそのような配置は、互いとのそれらのアイソレーションを有利に増加し得ることが理解されるべきである。

[0043] 例示的な実施形態において、アンテナ３０１．１は８．５ｍｍの（例えば、Ｚ軸に沿って拡張する）接地に対する隙間、４．６ｍｍの（例えば、Ｘ軸に沿って拡張する）厚さ、および６８．５ｍｍの（例えば、Ｙ軸に沿って拡張する）板幅（board width）を有する。特定の寸法は例示目的でのみ与えられ、本開示の範囲を限定することを意図しないことに留意する必要がある。示されるようにアンテナ３０１．１の素子を提供することによって、二重のまたはもしかするとより多くのアンテナが、比較的コンパクトなボリュームの装置４００においてサポートされ得る。

[0044] 例示的な実施形態４００は、モノポール素子３３０．１、３３２．１のパーツおよび装置４００の上面（例えば、図２に示されるように前面カバー２９０により近い表面）に隣接して配置された接地構造３１０．１を示す一方で、代替的な例示的な実施形態において、モノポール素子３３０．１、３３２．１および接地構造３１０．１は、代わりに装置４４０の底面に隣接して容易に配置され得る。そのような代替的な例示的な実施形態は、本開示の範囲内であると考慮される。

[0045] 図５Ａおよび５Ｂは、本願にしたがうアンテナ３０１．２の代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。図５Ａおよび図５Ｂは、例示目的でのみ示され、本開示の範囲を、示される任意の特定のアンテナ構成に限定することを意図しないことに留意する必要がある。

[0046] 図５Ａおよび図５Ｂにおいて、第１のモノポール素子３３０．２はポート１に結合され、第２のモノポール素子３３２．２はポート２に結合される。接地ストリップ３２２．２は、第１および第２のモノポール素子３３０．２および３３２．２の両方に容量結合された共有された接地構造３１０．２に接地板３２０．２を結合する。接地構造３１０．２は、短い接続ストリップ５１１を介して（第２のモノポール素子３３２．２と容量結合された）第２のブランチ３１０．２ｂと導電結合された（第１のモノポール素子３３０．２と容量結合された）第１のブランチ３１０．２ａを含む。接地構造３１０．２は、複数の次元（Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に沿って）に拡張し得、例えば、設計の要件にしたがってアンテナ性能を最適化するために、広範囲にパターン化され得る。

[0047] 示される例示的な実施形態において、接続ストリップ５１１は、接地ストリップ３２２．２に隣接するように提供され、例えば、接続ストリップ５１１および接地ストリップ３２２．２は、アンテナ３０１．２の全体寸法を与えられると互いに比較的に近いＸ座標（図５で示されるＸ軸を参照）を有する。接続ストリップ５１１は、モノポール素子の２つの接地ブランチ３１０．２ａおよび３１０．２ｂを互いに導電結合するため、各モノポールアンテナ（例えば、各モノポールアンテナは、モノポール素子のジョイントサイズおよびその関連付けられた接地ブランチにより特徴付けられる）の効果的なアンテナサイズを拡大することが理解されるべきである。

[0048] 図５Ａおよび図５Ｂにおいて、第１のブランチ３１０．２ａの形状は、例えば、３つの側面に沿って（例えば、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に沿って）第１のモノポール素子３３０．２に容量結合されるスタブ（stub）および線によって、特徴付けられるパターン化形成（patterned formation）を例示的に含む。第２のブランチ３１０．２ｂの形状は、例えば、Ｙ軸に沿って第２のモノポール素子３３２．２に容量結合される導電線によって特徴付けられるパターン化形成を例示的に含む。

[0049] 接地構造３１０．２の第１のブランチ３１０．２ａおよび第２のブランチ３１０．２ｂの形状は、例示的な目的でのみ示され、本開示の範囲を限定することを意図しないことが理解されるべきである。代替的な例示的な実施形態において、接地構造３１０．２は、図５Ａ、図５Ｂにおいて例示的に示される、または本明細書の他の図面で示されるようにパターン化される必要はない。むしろ、接地構造３１０．２は、図４等、またはいずれか任意のプロファイルにより示されるような、単純なプロファイル、例えば、直線の長方形の導電素子を有し得る。そのような代わりの例示的な実施形態は、本開示の範囲内であると考慮される。

[0050] ２つのブランチ３１０．２ａ、３１０．２ｂの先端を互いから離れて提供することは、ポート１およびポート２間のより少ない結合（less coupling）を有利にもたらし得ることに留意する必要がある。したがって、接地されたブランチ３１０．２ａおよび３１０．２ｂの２つの端は、装置５００の隣接する反対側、側面Ａおよび側面Ｂに提供され得る。

[0051] 給電構造（例えば、素子３３０．２および３３２．２）、接続点５１１、および短絡位置（例えば、素子３２２．２のＹ軸に沿う位置）を最適に選択することによって、２つのモノポールアンテナ素子間のアイソレーションは拡大され、またはそうでなければ設計要件にしたがって最適化され得ることがさらに理解されるべきである。

[0052] 図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、本開示にしたがってアンテナ３０１．３を組み込む装置６００の代替的な例示的な実施形態の透視図を図示する。図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、例示的な目的でのみ示され、本開示の範囲を限定することを意図しないことに留意する必要がある。

[0053] 特に、第１のモノポール素子３３０．３は、ポート１に結合され、第２のモノポール素子３３２．３は、ポート２に結合される。接地ストリップ３２２．３は、第１および第２のモノポール素子３３０．３および３３２．３の両方を容量結合する共有された接地構造３１０．３に、接地板３２０．３を結合する。接地構造３１０．３は、短い接続ストリップ６１１を介して（第２のモノポール素子３３２．３に容量結合された）第２のブランチ３１０．３ｂに導電結合された（第１のモノポール素子３３０．３に容量結合された）第１のブランチ３１０．３ａを含む。示される例示的な実施形態において、接続ストリップ６１１は、接地ストリップ３２２．３および共有された接地構造３１０．３間の接続に隣接して提供される。

[0054] 接地構造３１０．３の第１のブランチ３１０．３ａおよび第２のブランチ３１０．３ｂのパターン化形状は、例示的な目的でのみ示され、本開示の範囲を限定することを意図しないことが理解されるべきである。（示される軸Ｚの方向性から留意され得るように）装置６００の裏面が表向きに示される透視図を示す図６Ｂから明確に分かるように、接地素子３１０．３は、基板２１２の底面側上の第１のモノポール素子３３０．３と反対側のエリアをカバーする比較的大きな表面３１０．３ａａを含む。さらに、接地素子３１０．３は、基板２１２の底面側上の第２のモノポール素子３３２．３と反対のエリアをカバーする比較的大きな表面３１０．３ｂａを含む。

[0055] ある例示的な実施形態にしたがって、モノポール素子およびそれらのそれぞれの駆動ポート間の接続は、アンテナ構造をサポートする装置の反対側に提供される必要がない。例えば、図７は、アンテナ３０１．４を組み込む装置７００の代替的な例示的な実施形態を図示する。図７において、第１のモノポール素子３３０．４はポート１に結合され、第２のモノポール素子３３２．４はポート２に結合される。接地ストリップ３２２．４は、第１および第２のモノポール素子３３０．４および３３２．４の両方に容量結合された、共有された接地構造３１０．４に接地板３２０．４を結合する。接地構造３１０．４は、（第２のモノポール素子３３２．４に容量結合された）第２のブランチ３１０．４ｂに導電結合された（第１のモノポール素子３３０．４に容量結合された）第１のブランチ３１０．４ａを含む。

[0056] 例示的な実施形態３０１．４において、ポート１への第１のモノポール素子３３０．４の接続、およびポート２へのモノポール素子３３２．４の接続は、アンテナ３０１．４を収容する装置７００の両側（側面Ａおよび側面Ｂ）から離れて提供される。特に、ポート１または２へのモノポール素子の接続は、Ｙ軸に沿って、接地ストリップ３２２．４により近い。

[0057] 図８は、本開示のアンテナ技法が装置８００の追加のモジュールを収容するための技法と統合された、本開示の代替的な例示的な実施形態を図示する。図８は、例示的な目的でのみ示され、本開示の範囲を限定することを意図しないことに留意する必要がある。図８の特定の素子の機能は、前述の説明を鑑みると明らかであり、そのような機能の説明はしたがって説明を容易にするために以下では省略され得ることが理解されるべきである。

[0058] 図８において、装置８００は、アンテナ３０１．５の素子をサポートする基板２１２により別の方法で（otherwise）専有され得るエリア８１０を含む。エリア８１０は、装置８００の追加のモジュールが提供され得る基板２１２のくり抜かれた部分を表す。例えば、マイクロフォン、スピーカー、ＵＳＢコネクタ等は、したがって、アンテナ３０１．５により専有された装置８００の同一のエリアに統合され得る。ある例示的な実施形態において、そのような追加のコンポーネントがこの方式でアンテナ空間に挿入されるとき、アンテナ性能におけるいくらかの劣化が生じ得る。しかしながら、そのような劣化は、特定のアプリケーションにおける設計トレードオフとして許容され得ることが理解されるべきである。

[0059] 図９は、本開示にしたがう方法９００の例示的な実施形態を図示する。方法９００は、例示的な目的のみのために提示され、本開示の範囲を限定するようには意図されていないことに留意する必要がある。

[0060] 図９において、ブロック９１０において、信号は、第１のモノポール素子から第１の接地されたブランチに容量結合される。

[0061] ブロック９２０において、信号は、第２のモノポール素子から第２の接地されたブランチに容量結合される。

[0062] ブロック９３０において、第１および第２のブランチは、第１および第２のモノポール素子間に配置された単一の接続ストリップを介して、互いに、および接地素子に容量結合される。

[0063] 例示的な構成が、例えば、比較的短い接地ストリップ３２２および２つのブランチ３１０ａ、３１０ｂを含む接地構造３１０について列挙され、説明されてきたが、代替的な例示的な実施形態が、第１のモノポールアンテナ素子３３０および第２のモノポールアンテナ素子３３２の両方に共有された容量結合を維持する接地された素子のための任意の形状を一般的に採用し得ることに留意する必要がある。さらに、ブランチ３１０ａ、３１０ｂは、パターン化導電設計を含んでいるとして本明細書においてある特定の図として図示されてきたが、示されたパターン化設計は、代替的な例示的な実施形態において、パターン化されていない形状、例えばパターン化されていない導電板（conducting sheet）（例えば、単純な長方形の形状を有する、等）、により置き換えられ得る。そのような代替的な例示的な実施形態は、本開示の範囲内であると考慮される。

[0064] 本開示の技法が、例えば、５インチフォン、小さな電話、薄い電話等、異なる電話プラットフォームに適用し得ることが理解されるべきである。例えば、ある特定の例示的な実施形態において、より大きなまたはより小さなサイズの寸法をもつブロードバンドアンテナが、開示された技法にしたがって設計され得る。さらに、本開示の技法は、２つのアンテナモジュールに限定されない。例えば、ｔｒｉ−ｆｅｄおよびｑｕａｄ−ｆｅｄアンテナモジュールも設計され得る。例えば、それにもかかわらず単一の共通の接地構造を共有する、追加の給電および放射構造（例えば、上述された２つのモノポール素子を超える）が提供され得る。そのような代替的な例示的な実施形態は、本開示の範囲内であると考慮される。

[0065] 本明細書および特許請求の範囲では、要素が別の要素に「接続される」または「結合される」として言及されるとき、それは他の要素に直接接続、または結合されることができるまたは介在する要素が存在し得ることは理解されるだろう。対照的に、要素が別の要素に「直接接続される」または「直接結合される」として言及されるとき、どの介在する要素も存在しない。さらに、要素が別の要素に「電気的に結合される」として称されるときに低抵抗のパスがそのような要素間に存在する一方で、要素が単に別の要素に「結合される」として言及されるときは、そのような要素間に低抵抗のパスが存在することも、または存在しないこともある。

[0066] 当業者であれば、情報および信号は、様々な異なる技術および技法のうちのいずれかを用いて表され得ることを理解するであろう。例えば、上記説明の全体にわたって参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光場または光粒子、あるいはこれらの任意の組み合わせによって表され得る。

[0067] 当業者はさらに、本明細書に開示された例示的な態様と関連して説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、アルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組み合わせとして実現され得ることを認識するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に説明するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能の観点で一般的に上述されてきた。このような機能が、ハードウェアとして実現されるか、あるいはソフトウェアとして実現されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられる設計制約に依存する。当業者は、各特定のアプリケーションに関して、多様な方法で、説明された機能を実現し得るが、このような実現の決定は、本発明の例示的な実施形態の範囲から逸脱を引き起こしていると解釈されるべきでない。

[0068] ここに開示された例示的な実施形態に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいはここに説明された機能を実行するように設計されるこれらの任意の組み合わせで、実現または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代替において、このプロセッサは、任意の従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン（state machine）であり得る。プロセッサはまた、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、あるいはその他任意のこのような構成であるコンピューティングデバイスの組み合わせとして実現され得る。

[0069] ここに開示された例示的な態様に関連して説明されたアルゴリズムまたは方法のステップは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはこれら２つの組み合わせにおいて、具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、レジスタ、ハードディスク、リムーバルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当該技術分野において周知であるその他任意の形状の記憶媒体において存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサがこの記憶媒体から情報を読み取り、またこの記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。あるいは、記憶媒体は、プロセッサに組み込まれ得る。プロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣにおいて存在し得る。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に存在していてもよい。代替において、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内にディスクリートコンポーネントとして存在し得る。

[0070] １つまたはそれ以上の例示的な態様では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせで実現され得る。ソフトウェアで実現される場合、機能は、コンピュータ読み取り可能な媒体上で、１つまたはそれ以上の命令またはコードとして、記憶または伝送されることができる。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体とコンピュータ記憶媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置またはその他の磁気記憶デバイス、あるいは、データ構造または命令の形式で所望のプログラムコードを記憶または伝送するために使用可能であり、かつコンピュータによってアクセスされ得るその他任意の媒体を備えうる。また、任意の接続は、コンピュータ読み取り可能な媒体と厳密には称される。例えば、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。ここで使用される場合、ディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、ここでディスク（disks）は、通常磁気的にデータを再生し、一方ディスク（discs）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせは、また、コンピュータ読取可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。

[0071] 開示された例示的な実施形態の上記説明は、いかなる当業者であっても、本発明の製造または使用を可能にするように提供される。これらの例示的な態様に対する様々な変更は当業者に容易に明らかとなり、ここに定義された一般的な原理は、本開示の趣旨または範囲を逸脱することなく、他の態様に適用され得る。したがって、本開示は、ここに示された例示的な態様に限定されるようには意図されず、ここに開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられることとなる。

Claims (20)

1. 第１のモノポール素子と、
   第２のモノポール素子と、
   前記第１および第２のモノポール素子の両方に容量結合された共通構造と、
   前記共通構造を接地素子に導電結合するように構成された接続ストリップと、ここにおいて、前記接続ストリップは、前記第１および第２のモノポール素子の間に位置する、
   を備える、装置。
2. ボードをさらに備え、前記第１および第２のモノポール素子は、前記ボードの反対側に配置されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１および第２のモノポール素子は、前記ボードの端上に位置する、請求項２に記載の装置。
4. 前記共通構造は、接続点によって結合された第１および第２のブランチを備え、前記第１および第２のブランチは、それぞれ、前記第１および第２のモノポール素子に容量結合されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１および第２のブランチのうちの少なくとも１つは、パターン化導電素子を備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記モノポール素子および前記接続ストリップの間の空間を満たすＦＲ４基板をさらに備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１および第２のモノポール素子の各々は、それぞれの駆動ポートにそれぞれの短い伝導性ストリップにより結合された、請求項１に記載の装置。
8. 前記短い導電ストリップおよび前記接続ストリップは、前記第１および前記第２のモノポール素子が提供されている水平面に垂直な垂直面上に位置している、請求項７に記載の装置。
9. 前記共通構造は、前記垂直面上に位置している部分および前記水平面上に位置している部分を備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記共通構造は、前記２つのモノポール素子と比べてかなり大きなサイズを有する、請求項１に記載の装置。
11. 前記モノポール素子および共通構造により占有されたのと同じボリュームで提供された追加のモジュールをさらに備える、請求項１に記載の装置。
12. 前記追加のモジュールは、ＵＳＢコネクタを備える、請求項１１に記載の装置。
13. 第１のモノポール素子から第１のブランチに信号を容量結合するための手段と、
    第２のモノポール素子から第２のブランチに信号を容量結合するための手段と、
    前記第１および第２のモノポール素子の間に配置された接続ストリップを介して前記第１および第２のブランチを互いにおよび接地素子に導電結合するための手段と、
    を備える、装置。
14. １つのポート励起スキームにしたがって前記第１および第２のモノポール素子を駆動するための手段をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第１および第２のブランチのうちの少なくとも１つは、パターン化導電素子を備える、請求項１３に記載の装置。
16. 導電結合するための前記手段は、前記接続ストリップに隣接して提供されている、請求項１３に記載の装置。
17. 第１のモノポール素子から第１の接地されたブランチに信号を容量結合することと、
    第２のモノポール素子から第２の接地されたブランチに信号を容量結合することと、
    前記第１および第２のモノポール素子の間に配置された単一の接続ストリップを介して前記第１および第２のブランチを互いにおよび接地素子に導電結合することと、
    を備える、方法。
18. １つのポート励起スキームにしたがって前記第１および第２のモノポール素子を駆動することをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１および第２のブランチのうちの少なくとも１つは、パターン化導電素子を備える、請求項１７に記載の方法。
20. 前記第１の接地されたブランチは、前記接続ストリップに隣接した短いストリップにより前記第２の接地されたブランチに導電結合される、請求項１７に記載の方法。

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