JP2020512766A - アンテナおよび端末デバイス - Google Patents

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Abstract

本願の実施形態は、アンテナおよび端末デバイスを提供する。本願におけるアンテナは、金属フレームおよび少なくとも1つの共振構造を含む。金属フレームは、第1の放射要素および第2の放射要素を含む。第1の放射要素は、給電点に接続された放射アームを含む。第2の放射要素は、吊り式放射アームを含む。各共振構造は、吊り式放射アームおよび共振素子を含む。吊り式放射アームは、共振素子を用いて接地点に接続される。本願において、低周波数帯域幅のアンテナ効率が改善され得る。

Description

本願は、通信技術、特に、アンテナおよび端末デバイスに関する。
通信技術の発展に伴い、携帯電話またはタブレットコンピュータなどの端末デバイスは通常、セルラ通信、ワイヤレスフィデリティ(Wireless Fidelity、Wi−Fi(登録商標))およびブルートゥース(登録商標)(Bluetooth(登録商標))などの無線通信機能を有している。
軽くて薄い端末デバイスについての要件を満たすために、アンテナは通常、デバイスに内蔵されている。ハウジング素材に関しては、プラスチックハウジング、金属ハウジング等が存在し得る。外観についての美的要件に起因して、金属ハウジングがある端末デバイスがますます普及するようになっている。なぜなら、金属ハウジングには、例えば、質感、耐久性および耐用期間に関して利点があるからである。しかしながら、金属ハウジングは電磁波を遮蔽するので、端末デバイスの内蔵アンテナは、信号を受信/送信し得ない。端末デバイスの標準的な通信を保証するために、現在、スロットまたは溝が、スロットアンテナを形成するよう、金属ハウジングの上縁部および下縁部の素子に設けられ得る。
しかしながら、スロットアンテナの端部は通常、金属ハウジングのより長い側へと曲げられているので、端末デバイスが手に保持されている場合、アンテナ性能が減衰する可能性があり、結果的に、通信性能が悪化する。
端末デバイスを手に保持することにより引き起こされるアンテナ性能の減衰を低減して通信性能を改善すべく、本願の実施形態は、アンテナおよび端末デバイスを提供する。
第1の態様によれば、本願の実施形態は、
金属フレームと少なくとも1つの共振構造とを備えるアンテナであって、
金属フレームには、スロットが設けられ、スロットは、金属フレーム上に第1の放射要素および第2の放射要素を形成するように構成され、
第1の放射要素は、少なくとも1つの放射アームを有し、各放射アームは、アンテナが位置する端末デバイスの給電点に接続され、
第2の放射要素は、少なくとも1つの吊り式放射アームを有し、各共振構造は、1つの吊り式放射アームと共振素子とを有し、吊り式放射アームは、共振素子に接続され、共振素子はさらに、端末デバイスの接地点に接続されている
アンテナを提供する。
本願の本実施形態において提供されるアンテナは、他方の低周波数帯域幅ラジエータが手に保持されている場合でも、一方の低周波数帯域幅ラジエータが動作することを可能にし得ることにより、端末デバイスが手に保持されている場合に低周波数動作帯域内のアンテナ効率を効果的に改善し、アンテナ性能の減衰を低減し、通信性能を改善する。
任意選択で、共振素子は、インダクタンス素子を含み、吊り式放射アームは、インダクタンス素子に接続され、インダクタンス素子はさらに、接地点に接続されている。
任意選択で、共振素子は、キャパシタンス素子を含み、吊り式放射アームは、キャパシタンス素子に接続され、キャパシタンス素子はさらに、接地点に接続されている。
任意選択で、共振素子は、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子を含み、インダクタンス素子は、キャパシタンス素子に接続され、インダクタンス素子はさらに、吊り式放射アームに接続され、キャパシタンス素子はさらに、接地点に接続されている。
任意選択で、インダクタンス素子は、調節可能インダクタンス素子であり、および/またはキャパシタンス素子は、調節可能キャパシタンス素子である。
本願の本実施形態において、複数の異なる共振構造が含まれる場合、異なる構造のアンテナが提供され、共振素子のインダクタンス素子および/またはキャパシタンス素子は、異なる共振周波数の間での共振構造の切り替えを実行することにより各共振周波数でのアンテナ放射効率を改善すべく、可変パラメータ値を有する素子として構成され得る。
任意選択で、共振素子は、第1のインダクタンス素子と、第2のインダクタンス素子と、第1のスイッチと、第2のスイッチとを含み、第1のインダクタンス素子は、第1のスイッチに接続され、第2のインダクタンス素子は、第2のスイッチに接続され、第1のインダクタンス素子および第2のインダクタンス素子はさらに、吊り式放射アームに接続され、第1のスイッチおよび第2のスイッチはさらに、接地点に接続されている。
本願の本実施形態において提供されるアンテナは、異なる共振周波数の間での共振構造の切り替えを実行することにより各共振周波数でのアンテナ放射効率を改善すべく、異なる切り替え状態の間の調節を行い得る。
任意選択で、第1の放射要素における最短の放射アームがさらに、並列に接続された第3のインダクタンス素子および第4のインダクタンス素子に接続され、第3のインダクタンス素子はさらに、第3のスイッチ素子を用いて、端末デバイスの接地点に接続され、第4のインダクタンス素子はさらに、第4のスイッチ素子を用いて、端末デバイスの接地点に接続されている。
本実施形態において提供されるアンテナでは、アンテナが低周波数動作帯域内の異なる周波数帯域の間で切り替わる場合に引き起こされるアンテナ効率の低下が、効果的に低減され得る。
任意選択で、第3のインダクタンス素子はさらに、第1のキャパシタンス素子に並列に接続され、第4のインダクタンス素子はさらに、第2のキャパシタンス素子に並列に接続されている。
任意選択で、第1のキャパシタンス素子のキャパシタンスと、第3のスイッチが切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差が、予め設定された値以下であり、
第2のキャパシタンス素子のキャパシタンスと、第4のスイッチが切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差が、予め設定された値以下である。
本願の本実施形態におけるアンテナはさらに、スプリアス波を除去し得る。
任意選択で、スロットは、PI型スロットまたはU字型スロットである。
第2の態様によれば、本願の実施形態はさらに、
プリント回路基板PCBとアンテナとを備える端末デバイスであって、
PCBは、無線周波数処理ユニットおよびベースバンド処理ユニットを有し、アンテナは、前述のアンテナのいずれか1つであり、アンテナにおける第1の放射要素における各放射アームは、無線周波数処理ユニット上の給電点に接続され、無線周波数処理ユニットは、ベースバンド処理ユニットに接続され、
アンテナは、受信した無線信号を無線周波数処理ユニットへ送信するか、または無線周波数処理ユニットの送信信号を送信するように構成され、
無線周波数処理ユニットは、アンテナにより受信された無線信号を処理した後に、無線信号をベースバンド処理ユニットへ送信するか、またはベースバンド処理ユニットにより送信された信号を処理した後に、アンテナを用いて信号を送信するように構成され、
ベースバンド処理ユニットは、無線周波数処理ユニットにより送信された信号を処理するように構成されている、
端末デバイス
を提供する。
本願の実施形態において提供されるアンテナおよび端末デバイスによれば、アンテナは、金属フレームおよび少なくとも1つの共振構造を含み得る。金属フレームには、金属フレーム上に第1の放射要素および第2の放射要素を形成するスロットが設けられる。第1の放射要素は、少なくとも1つの放射アームを含み、各放射アームは、アンテナが位置する端末デバイスの給電点に接続される。第2の放射要素は、少なくとも1つの吊り式放射アームを含む。各共振構造は、共振素子と吊り式放射アームとを含み、吊り式放射アームは、共振素子を用いて、端末デバイスの接地点に接続される。共振構造がアンテナに配置されることにより、少なくとも1つの放射アームに含まれる低周波数帯域幅ラジエータに加え、アンテナは、共振構造により形成される低周波数帯域幅ラジエータをさらに含み得る。従って、一方の低周波数帯域幅ラジエータが手に保持されている場合でも、他方の低周波数帯域幅ラジエータが動作し得ることにより、端末デバイスが手に保持されている場合に低周波数帯域幅内のアンテナ効率が効果的に改善され、アンテナ性能の減衰が低減され、通信性能が改善される。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図1である。
本願の実施形態によるアンテナにおけるPI型スロットの概略構造図である。
本願の実施形態によるアンテナにおけるU字型スロットの概略構造図である。
本願の実施形態による従来のアンテナの反射係数を有するアンテナの反射係数を比較したダイアグラムである。
本願の実施形態による従来のアンテナのアンテナ効率を有するアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラムである。
本願の実施形態によるハンドファントムテストにおける従来のアンテナのアンテナ効率を有するアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラムである。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図2である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図3である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図4である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図5である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図6である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図7である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図8である。
本願の実施形態による様々な状態のアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラム1である。
本願の実施形態による様々な状態のアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラム2である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図9である。
本願の実施形態による様々な切り替え状態のアンテナにおけるトランスファスイッチのアンテナ効率を比較したダイアグラム1である。
本願の実施形態による様々な切り替え状態のアンテナにおけるトランスファスイッチのアンテナ効率を比較したダイアグラム2である。
本願の実施形態によるアンテナの概略構造図10である。
本願の実施形態による端末デバイスの概略構造図である。
以下の本願の実施形態において提供されるアンテナは、金属フレームが設けられた端末デバイスに適用可能である。金属フレームが設けられた端末デバイスにおけるリアカバーは、非金属リアカバーであり得るか、または金属リアカバーであり得る。非金属リアカバーを有する端末デバイスでは、端末デバイスの非金属リアカバーの内側表面は、アンテナの放射アーム等を形成するためのスロットを設けるべく、金属層により覆われ得る。端末デバイスは、携帯電話またはタブレットコンピュータなど、無線通信機能を有する電子デバイスであり得る。複数の事例を参照して、以下では、本願の実施形態において提供されるアンテナを説明する。
図1は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図1である。図1に示されるように、アンテナは、金属フレーム101および少なくとも1つの共振構造(resonating structure)102を含み得る。金属フレーム101には、スロットが設けられている。スロットは、金属フレーム101上に第1の放射要素および第2の放射要素を形成するように構成される。
第1の放射要素は、少なくとも1つの放射アーム103を含み、各放射アーム103は、アンテナが位置する端末デバイスの給電点104に接続される。
第2の放射要素は、少なくとも1つの吊り式放射アーム105を含む。各共振構造102は、少なくとも1つの吊り式放射アーム105と、共振素子106とのうちの1つを含む。吊り式放射アーム105は、共振素子106に接続され、共振素子106はさらに、端末デバイスの接地点に接続される。
具体的には、図1に示されるアンテナにおいて、金属フレーム101は、端末デバイスの部分的フレーム、例えば、上部フレームまたは底部フレームであり得る。金属フレーム101上には、複数のスロット、例えば、2つのスロットまたは4つのスロットが存在し得る。図1では、4つのスロットが説明のための例つぃて用いられている。
金属フレーム101上に複数のスロットが存在する場合、複数のスロットの少なくとも1つは、端末デバイスの外側に接続され得る。この場合、複数のスロットは、依然として外観表面上に示される。任意選択で、金属フレーム101上に複数のスロットが存在する場合、複数のスロットの少なくとも1つは、端末デバイスの内側に接続され得る。この場合、外観表面上に複数のスロットが存在するが、アンテナスロットの実際の数は、複数のスロット未満である。
金属フレーム101上の複数のスロットの少なくとも1つが接続されることにより、端末デバイスの外観が改善されつつ、共振構造102を用いて低周波数帯域幅のアンテナ効率が改善される。
任意選択で、前述のアンテナのいずれか1つにおいて、スロットは、PI型スロットまたはU字型スロットであり得る。
例えば、図2は、本願の実施形態によるアンテナにおけるPI型スロットの概略構造図であり、図3は、本願の実施形態によるアンテナにおけるU字型スロットの概略構造図である。
図2を参照すると、金属フレーム101上のPI型スロットは、端末デバイスの金属リアカバー上に設けられたPI型スロットであり得ることが分かり得る。図3を参照すると、金属フレーム101上のU字型スロットは、端末デバイスの金属リアカバー上に設けられたU字型スロットであり得ることが分かり得る。
上記の少なくとも1つの放射アーム103において、長い方の放射アームは、当該放射アームに対応する、より低い放射周波数を示す。反対に、短い方の放射アームは、当該放射アームに対応する、より高い放射周波数を示す。
第1の放射要素が2つの放射アーム103を含む例が、図1において用いられている。長い方の放射アームは、低周波数帯域幅の放射アームであり得、長い方の放射アームに対応する放射周波数は、低周波数帯域幅内の任意の周波数であり得る。短い方の放射アームは、中間周波数または高周波数の放射アームであり得る。短い方の放射アームに対応する放射周波数は、中間周波数帯域幅または高周波数帯域幅内の任意の周波数であり得る。低周波数帯域幅は、例えば、698MHzから960MHzであり得、中間周波数帯域幅は、1710MHzから2170MHzであり得、高周波数帯域幅は、2300MHzから2690MHzであり得る。
予め設定された抵抗を有する集中デバイスを用いて、各放射アーム103が、アンテナが位置する端末デバイスの給電点104に接続され得ることにより、給電点104により出力された信号が、各放射アーム103に送信され、無線信号の送信を実行すべく、放射アーム103を用いて放射される。加えて、無線信号の受信を実行すべく、各放射アーム103により受信された信号が、給電点104へ送信され得る。
給電点104は、端末デバイスの無線周波数処理ユニット上に位置し得る。
各共振構造102は、共振要素(resonating element)とも称され得る。各共振構造102は、予め設定された周波数帯域内の1つの固定周波数に対応し得るか、または、予め設定された周波数帯域内の少なくとも1つの可変周波数に対応し得る。各共振構造102に対応する特定の共振周波数は、共振構造102における吊り式放射アーム105の長さ、共振素子106の共振パラメータ等に基づいて決定され得る。
各共振構造102に対応する予め設定された周波数帯域は、低周波数帯域幅を有し得る。従って、各共振構造102は、低周波数共振構造と称され得る。端末デバイスの接地点は、端末デバイスにおける無線周波数処理ユニットまたはベースバンド処理ユニットなどの任意のユニット構造における任意の接地点であり得る。
図1に示されるアンテナにおいて、各共振構造102は、結合を通じて給電点104に電気的に接続され得、各共振構造102は、共振素子106を用いて、接地点が位置する基板上の電流を励起し得る。吊り式放射アーム105と組み合わされることで、共振構造102は、低周波数帯域幅内の任意の周波数信号を受信および送信し得る。基板は、プリント回路基板(Printed Circuit Board、PCB)であり得る。
少なくとも1つの共振構造102において、給電点104に近い共振構造102は、磁界結合を通じて、給電点104に電気的に接続され得る。少なくとも1つの共振構造102において、給電点104から遠く離れている共振構造102は、電界結合を通じて、給電点104に電気的に接続され得る。図1におけるアンテナが1つの共振構造102を含む例が、説明のために用いられる。図1に示される共振構造102は、給電点に近いことがある。例えば、共振構造102の吊り式放射アーム105は、第2の放射要素における給電点104に最も近い吊り式放射アーム105である。
1つの共振構造102が存在する場合、共振構造102は、少なくとも1つの吊り式放射アーム105のいずれか1つを含み得る。複数の共振構造102が存在する場合、共振構造102の数は、少なくとも1つの吊り式放射アーム105の数以下であり得る。
図4は、本願の実施形態による従来のアンテナの反射係数を有するアンテナの反射係数を比較したダイアグラムである。図5は、本願の実施形態によるハンドファントムテストにおける従来のアンテナのアンテナ効率を有するアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラムである。図4における曲線1は、本願の本実施形態におけるアンテナ、すなわち、共振構造があるアンテナの周波数と反射係数との間の関係の曲線である。図4における曲線2は、従来のアンテナ、すなわち、共振構造がないアンテナの周波数と反射係数との間の関係の曲線である。アンテナの送信係数は、図4に示されるようにS11として表され得る入力反射係数であり得る。図5における曲線1は、本願の本実施形態におけるアンテナの周波数とアンテナ効率との間の関係の曲線である。図5における曲線2は、従来のアンテナの周波数とアンテナ効率との間の関係の曲線である。
図4を参照すると、本願の本実施形態において提供されるアンテナの反射係数は、低周波数帯域幅内の従来のアンテナの反射係数未満であることが分かり得る。結果として、本願の本実施形態におけるアンテナの反射減衰量は、低周波数帯域幅内の従来のアンテナの反射減衰量未満であると判断され得る。図5を参照すると、本願の本実施形態において提供されるアンテナのアンテナ効率は、低周波数帯域幅内の従来のアンテナのアンテナ効率より大きいことが分かり得る。図4および図5を参照すると、図1に示される共振構造103が本願の本実施形態におけるアンテナに追加されることにより、低周波数帯域幅内のアンテナの反射減衰量が効果的に低減され、低周波数帯域幅内のアンテナの放射効率が改善されることが分かり得る。
少なくとも1つの放射アーム104に含まれる低周波数帯域幅ラジエータに加え、本願の本実施形態におけるアンテナは、共振構造103により形成される低周波数帯域幅ラジエータをさらに含む。従って、一方の低周波数帯域幅ラジエータが手に保持されている場合でも、他方の低周波数帯域幅ラジエータが動作し得ることにより、低周波数帯域幅内のアンテナ効率が保証される。
図6は、本願の実施形態によるハンドファントムテストにおける従来のアンテナのアンテナ効率を有するアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラムである。曲線1は、本願の本実施形態におけるアンテナが自由空間(Free Space、FS)モードである場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。曲線2は、従来のアンテナがFSモードである場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。曲線3は、本願の本実施形態におけるアンテナが左側ビサイドヘッドアンドハンド(Beside Head and Hand at Left、BHHL)モードである場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。曲線4は、従来のアンテナがBHHLモードである場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。曲線5は、本願の本実施形態におけるアンテナが右側ビサイドヘッドアンドハンド(Beside Head and Hand at Right、BHHR)モードである場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。曲線6は、従来のアンテナがBHHRモードである場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。
図6を参照すると、本願の本実施形態におけるアンテナがFSモードであれ、BHHLモードであれ、BHHRモードであれ、低周波数帯域幅内のアンテナのアンテナ効率は、従来のアンテナのアンテナ効率より大きいことが分かり得る。従って、本願の本実施形態におけるアンテナは、FSモードでのアンテナ効率を改善するのみならず、低周波数帯域幅内の左手および右手モードでのアンテナ効率も改善し得る。
本願の本実施形態において提供されるアンテナは、金属フレームおよび少なくとも1つの共振構造を含み得る。金属フレームには、金属フレーム上に第1の放射要素および第2の放射要素を形成するスロットが設けられる。第1の放射要素は、少なくとも1つの放射アームを含み、各放射アームは、アンテナが位置する端末デバイスの給電点に接続される。第2の放射要素は、少なくとも1つの吊り式放射アームを含む。各共振構造は、1つの共振素子と吊り式放射アームとを含み、吊り式放射アームは、共振素子を用いて、端末デバイスの接地点に接続される。共振構造がアンテナに配置されることにより、少なくとも1つの放射アームに含まれる低周波数帯域幅ラジエータに加え、アンテナは、共振構造により形成される低周波数帯域幅ラジエータをさらに含み得る。従って、一方の低周波数帯域幅ラジエータが手に保持されている場合でも、他方の低周波数帯域幅ラジエータが動作し得ることにより、端末デバイスが手に保持されている場合に低周波数帯域幅内のアンテナ効率が効果的に改善され、アンテナ性能の減衰が低減され、通信性能が改善される。
任意選択で、図1に示されるアンテナに基づいて、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供し得る。図7は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図2である。図7に示されるように、前述のアンテナにおいて、各共振構造における共振素子106はさらに、各共振構造における吊り式放射アーム105の他方の端部に接続され得る。
任意選択で、図1に示されるアンテナに基づいて、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供し得る。図8は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図3である。図8に示されるように、前述のアンテナが1つの共振構造102を含む場合、共振構造102は、給電点から遠く離れていることがある。例えば、共振構造102の吊り式放射アーム105は、第2の放射要素における給電点104から最も遠い吊り式放射アーム105である。
任意選択で、図1に示されるアンテナに基づいて、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供し得る。図9は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図4である。図9に示されるように、前述のアンテナにおいて、複数の共振構造102が存在する場合、共振構造102の数は、少なくとも1つの吊り式放射アーム105の数と等しい。2つの吊り式放射アーム105が例として用いられる。図9に示されるアンテナは、2つの共振構造を含み得る。各共振構造102は、吊り式放射アーム105および共振素子106のいずれかを含む。
本願の本実施形態は、複数の異なる共振構造の位置を提供すると共に、複数の異なる構造のアンテナを提供する。
任意選択で、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供する。図10は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図5である。任意選択で、図10に示されるように、前述のアンテナにおいて、共振素子106は、インダクタンス素子1061を含む。吊り式放射アーム105は、インダクタンス素子1061に接続され、インダクタンス素子1061はさらに、接地点に接続される。
インダクタンス素子1061は、予め設定された固定インダクタンスを有するインダクタンス素子であり得るか、または、予め設定されたインダクタンス範囲を有する調節可能インダクタンス素子であり得る。
図11は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図6である。任意選択で、図11に示されるように、前述のアンテナにおいて、共振素子106は、キャパシタンス素子1062を含む。吊り式放射アーム106は、キャパシタンス素子1062に接続され、キャパシタンス素子1062はさらに、接地点に接続される。
キャパシタンス素子1062は、予め設定された固定キャパシタンスを有するキャパシタンス素子であり得るか、または、予め設定されたキャパシタンス範囲を有する可変キャパシタンス素子であり得る。
図12は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図7である。任意選択で、図12に示されるように、前述のアンテナにおいて、共振素子106は、インダクタンス素子1061およびキャパシタンス素子1062を含む。インダクタンス素子1061は、キャパシタンス素子1062に接続され、インダクタンス素子1061はさらに、吊り式放射アーム105に接続され、キャパシタンス素子1062はさらに、接地点に接続される。
任意選択で、図12に示されるインダクタンス素子1061は、調節可能インダクタンス素子であり得、および/または、キャパシタンス素子1062は、調節可能キャパシタンス素子であり得る。
本願の本実施形態において、複数の異なる共振構造が含まれる場合、異なる構造のアンテナが提供され、共振素子のインダクタンス素子および/またはキャパシタンス素子は、異なる共振周波数の間での共振構造の切り替えを実行することにより各共振周波数でのアンテナ放射効率を保証すべく、可変パラメータ値を有する素子として構成され得る。
任意選択で、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供する。図13は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図8である。図13に示されるように、前述のアンテナにおいて、共振素子106は、第1のインダクタンス素子1063と、第2のインダクタンス素子1064と、第1のスイッチ1065と、第2のスイッチ1066とを含む。第1のインダクタンス素子1063は、第1のスイッチ1065に接続され、第2のインダクタンス素子1064は、第2のスイッチ1066に接続され、第1のインダクタンス素子1063および第2のインダクタンス素子1064はさらに、吊り式放射アーム105に接続される。第1のスイッチ1065および第2のスイッチ1066はさらに、接地点に接続される。
代替的に、第1のインダクタンス素子1063および第2のインダクタンス素子1064は接地点に接続され得、第1のスイッチ1065および第2のスイッチ1066は、吊り式放射アーム105に接続されることに留意すべきである。図13は、ただ1つの事例の接続方式である。詳細は、ここでは改めて説明されない。
第1のスイッチ1065および第2のスイッチ1066は各々、無線周波数スイッチ(Radio Frequency Switch)であり得る。
本願の本実施形態において提供されるアンテナは、異なる共振周波数の間での共振構造の切り替えを実行することにより各共振周波数でのアンテナ放射効率を保証すべく、異なる切り替え状態の間の調節を行い得る。
図13に示されるアンテナが低周波数帯域幅で動作する場合、共振構造102における吊り式放射アーム105は、開回路と同等である。アンテナが低周波数帯域幅で動作し、指がアンテナスロットと接触していない場合、第1のスイッチ1065および/または第2のスイッチ1066の状態が調節されることにより、吊り式放射アーム105に接続されたインダクタンス素子のインダクタンスは、予め設定されたインダクタンスより大きくなり得る。吊り式放射アーム105に接続されたインダクタンス素子は、大きいインダクタL1と称され得、大きいインダクタのインダクタンスは、例えば、36nHであり得る。
ユーザの指が携帯電話の使用中にアンテナスロットと接触している場合、第1のスイッチ1065および/または第2のスイッチ1066の状態が調節されることにより、吊り式放射アーム105に接続されたインダクタンス素子のインダクタンスは、予め設定されたインダクタンス未満になり得る。この場合、吊り式放射アーム105に接続されたインダクタンス素子は、小さいインダクタL0と称され得、小さいインダクタのインダクタンスは、例えば、6.8nHであり得る。この場合、アンテナの給電点から、第1の放射要素における比較的短い放射アームへ、指へ、吊り式放射アーム105へ、そして、小さいインダクタを通じて地面へと、3/4波長の新しい共振周波数が形成される。新しい共振周波数は、接地された小さいインダクタL0を用いて調整され得、新しい共振周波数は、例えば、中間周波数1710MHzの近くになり得る。従って、本願の本実施形態において提供されるアンテナは、高周波数帯域幅および中間周波数帯域幅におけるアンテナスロットと指が接触した場合に引き起こされるアンテナ効率の減衰をさらに効果的に回避し得る。従来のアンテナと比較して、当該アンテナは、アンテナ効率が少なくとも7.5dB増えていることにより、ユーザの通信品質を効果的に保証し得る。
例えば、図14は、本願の実施形態による様々な状態のアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラム1であり、図15は、本願の実施形態による様々な状態のアンテナのアンテナ効率を比較したダイアグラム2である。
図14における曲線1は、共振構造における吊り式放射アームに接続されたインダクタンスが小さいインダクタに切り替えられず、アンテナスロットが手に保持されている場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。図14における曲線2は、共振構造における吊り式放射アームに接続されたインダクタンスが小さいインダクタに切り替えられ、アンテナスロットが手に保持されている場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。図14における曲線3は、共振構造における吊り式放射アームに接続されたインダクタンスが小さいインダクタに切り替えられず、アンテナスロットが手に保持されていない場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。
図15における曲線1は、共振構造における吊り式放射アームに接続されたインダクタンスが小さいインダクタに切り替えられ、アンテナスロットが手に保持されている場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。図15における曲線2は、共振構造における吊り式放射アームに接続されたインダクタンスが小さいインダクタに切り替えられず、アンテナスロットが手に保持されている場合におけるアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。
図14および図15を参照すると、共振構造における吊り式放射アームに接続されたインダクタンスを小さいインダクタに切り替えることにより、指がアンテナスロットと接触している場合にアンテナ効率を効果的に改善し得ることが分かり得る。
任意選択で、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供する。図16は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図9である。図16に示されるように、前述のアンテナに基づいて、アンテナにおける第1の放射要素における最短の放射アームはさらに、トランスファスイッチ107に接続され、トランスファスイッチ107はさらに、端末デバイスの接地点に接続される。
トランスファスイッチ107は、並列に接続された第3のインダクタンス素子1071および第4のインダクタンス素子1072を含む。第3のインダクタンス素子1071はさらに、第3のスイッチ素子1073を用いて、端末デバイスの接地点に接続され、第4のインダクタンス素子1072はさらに、第4のスイッチ素子1074を用いて、端末デバイスの接地点に接続される。
本実施形態において提供されるアンテナでは、トランスファスイッチ107が最短の放射アームの側に配置されることにより、低周波数帯域幅内の周波数増加により引き起こされるアンテナ効率の低下が効果的に低減される。トランスファスイッチ107に含まれる第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074は、2つの単極単投スイッチである。従って、トランスファスイッチ107におけるスイッチは、二極双投スイッチと称され得る。第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074の3つの切り替え状態の間で切り替えが実行されることにより、アンテナにおける最短の放射アームの放射周波数は、低周波数帯域幅(698MHzから960MHz)内、例えば、700MHzを含む第1の周波数帯域(698MHzから787MHz)内、800MHzを含む第2の周波数帯域(814MHzから894MHz)内および900MHzを含む第3の周波数帯域(880MHzから960MHz)内の異なる範囲を別々にカバーし得る。3つの切り替え状態のうちの第1の切り替え状態は、第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074の両方が切断されていることであり、3つの切り替え状態のうちの第2の切り替え状態は、第3のスイッチ素子1073または第4のスイッチ素子1074のいずれかが切断されていることであり、3つの切り替え状態のうちの第3の切り替え状態は、第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074の両方が閉鎖されていることである。
第1の切り替え状態では、アンテナにおける最短の放射アームの放射周波数は、低周波数帯域幅(698MHzから960MHz)内の700MHzを含む第1の周波数帯域(698MHzから787MHz)をカバーし得る。第2の切り替え状態では、アンテナにおける最短の放射アームの放射周波数は、低周波数帯域幅(698MHzから960MHz)内の800MHzを含む第2の周波数帯域(814MHzから894MHz)をカバーし得る。第3の切り替え状態では、アンテナにおける最短の放射アームの放射周波数は、低周波数帯域幅(698MHzから960MHz)内の900MHzを含む第3の周波数帯域(880MHzから960MHz)をカバーし得る。
例えば、図17は、本願の実施形態による様々な切り替え状態のアンテナにおけるトランスファスイッチのアンテナ効率を比較したダイアグラム1であり、図18は、本願の実施形態による様々な切り替え状態のアンテナにおけるトランスファスイッチのアンテナ効率を比較したダイアグラム2である。
図17および図18における曲線1は、第1の切り替え状態でのアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。図17および図18における曲線2は、第2の切り替え状態でのアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。図17および図18における曲線3は、第3の切り替え状態でのアンテナ効率と周波数との間の関係の曲線である。第1の切り替え状態は、第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074の両方が切断されていることであり、第2の切り替え状態は、第3のスイッチ素子1073または第4のスイッチ素子1074のいずれかが切断されていることであり、第3の切り替え状態は、第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074の両方が閉鎖されていることである。
図17および図18を参照すると、第1の切り替え状態では、本願の本実施形態におけるアンテナにおける最長の放射アームの放射周波数が低周波数帯域幅内の第1の周波数帯域をカバーすることにより、第1の周波数帯域内のアンテナ効率が保証され得ること、第2の切り替え状態では、本願の本実施形態におけるアンテナにおける最長の放射アームの放射周波数が低周波数帯域幅内の第2の周波数帯域をカバーすることにより、第2の周波数帯域内のアンテナ効率が保証され得ること、および第3の切り替え状態では、本願の本実施形態におけるアンテナにおける最長の放射アームの放射周波数が低周波数帯域幅内の第3の周波数帯域をカバーすることにより、第3の周波数帯域内のアンテナ効率が保証され得ることが分かり得る。
任意選択で、本願の実施形態はさらに、アンテナを提供する。図19は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図10である。図19に示されるように、前述のアンテナにおける第3のインダクタンス素子1071はさらに、第1のキャパシタンス素子1075に並列に接続され、第4のインダクタンス素子1072はさらに、第2のキャパシタンス素子1076に並列に接続される。
寄生キャパシタは、第3のスイッチ素子1073および第4のスイッチ素子1074の各々の内側に配置される。切断中、寄生キャパシタは、1つの小さいキャパシタCOffと同等であり得、この小さいキャパシタのキャパシタンスは、例えば、0.3pFであり得る。
第1のスイッチ素子1073および/または第2のスイッチ素子1074が切断されている場合、各スイッチ素子1073における寄生キャパシタと、当該スイッチ素子に接続されたインダクタンス素子とは、共振回路を形成し得る。インダクタンス素子のインダクタンスが予め設定された範囲内に含まれる場合、共振回路の共振周波数は、低周波数帯域幅内の対応する周波数帯域をカバーする。
任意選択で、第1のキャパシタンス素子1075のキャパシタンスと、第3のスイッチ素子1073が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差は、予め設定された値以下である。
第2のキャパシタンス素子1076のキャパシタンスと、第4のスイッチ素子が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差は、予め設定された値以下である。
第3のスイッチ素子1073が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスは、第3のスイッチ素子1073における寄生キャパシタのキャパシタンスであり得る。第4のスイッチ素子1074が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスは、第4のスイッチ素子1074における寄生キャパシタのキャパシタンスであり得る。
ある事例において、第1のキャパシタンス素子1075のキャパシタンスは、第3のスイッチ素子1073における寄生キャパシタのキャパシタンス、例えば、0.3pFと等しいか、または近似し得る。第2のキャパシタンス素子1076のキャパシタンスは、第4のスイッチ素子1074における寄生キャパシタのキャパシタンス、例えば、0.3pFと等しいか、または近似し得る。
図19において、第3のインダクタンス素子1071は、第1のキャパシタンス素子1075に並列に接続され、第4のインダクタンス素子1072は、第2のキャパシタンス素子1076に並列に接続される。加えて、第1のキャパシタンス素子1075のキャパシタンスと、第3のスイッチ素子1073が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差は、予め設定された値以下であり、第2のキャパシタンス素子1076のキャパシタンスと、第4のスイッチ素子1074が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差は、予め設定された値以下である。従って、第3のインダクタンス素子1071が第3のスイッチ素子1073に直列に接続された後に形成される共振回路の共振周波数と、第4のインダクタンス素子10721が第4のスイッチ素子1074に直列に接続された後に形成される共振回路の共振周波数とに阻止帯域が生じ得ることで、共振周波数の通過帯域の位置が下がることにより、スプリアス波が除去される。
スイッチが切断された場合、共振インピーダンスが、元のスプリアス波周波数帯域で、第3のインダクタンス素子1071および第1のキャパシタンス素子1075または第4のインダクタンス素子1072および第2のキャパシタンス素子に形成され、低周波数帯域幅内の小さいキャパシタンスと、中間周波数帯域幅および高周波数帯域幅内の大きいインダクタンスとが示されることにより、周波数帯域は影響を受けない。従って、キャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation、CA)状態および非CA状態でのロングタームエボリューション(Long Term Evolution、LTE)における周波数帯域B4は、同じ性能を有する。スイッチ切断状態での低周波数に示されるキャパシタンスが、従来のフィルタリング方法におけるキャパシタンス未満であることにより、低周波数帯域幅がそれに応じて比較的狭くなり、それにより、低周波数帯域幅内の周波数調整が容易になる。周波数帯域B4は、1710MHzから1755MHzまでの送信周波数帯域と、2110MHzから2155MHzまでの受信周波数帯域とを含む。
加えて、図17を参照すると、3つの切り替え状態により、B4の反射減衰量曲線を一貫したものにすることが可能になり得ることが、さらに分かり得る。図18を参照すると、3つの切り替え状態によりさらに、B4のアンテナ効率を一貫したものにすることが可能になり得ることが、さらに分かり得る。従って、CA状態および非CA状態でのB4の性能は、悪化しない。
本願の実施形態はさらに、端末デバイスを提供する。図20は、本願の実施形態による端末デバイスの概略構造図である。図20に示されるように、端末デバイスは、PCB2001およびアンテナ2002を含み得る。PCB2001は、無線周波数処理ユニット2003およびベースバンド処理ユニット2004を含む。アンテナ2002は、図1から図19のいずれか1つにおいて説明されたアンテナである。アンテナ2002における第1の放射要素における各放射アームは、無線周波数処理ユニット2003上の給電点に接続される。無線周波数処理ユニット2003は、ベースバンド処理ユニット2004に接続される。
アンテナ2002は、受信した無線信号を無線周波数処理ユニット1803へ送信するか、または無線周波数処理ユニット1803の送信信号を送信するように構成される。
無線周波数処理ユニット2003は、アンテナ2002により受信された無線信号を処理した後に、当該無線信号をベースバンド処理ユニット2004へ送信するか、またはベースバンド処理ユニット2004により送信された信号を処理した後に、アンテナ2002を用いて当該信号を送信するように構成される。
ベースバンド処理ユニット2004は、無線周波数処理ユニット2003により送信された信号を処理するように構成される。
共振構造が本願の本実施形態において提供される端末デバイスに含まれるアンテナに配置されることにより、少なくとも1つの放射アームに含まれる低周波数帯域幅ラジエータに加えて、アンテナは、共振構造により形成されされる低周波数帯域幅ラジエータをさらに含み得る。従って、一方の低周波数帯域幅ラジエータが手に保持されている場合でも、他方の低周波数帯域幅ラジエータが動作し得ることにより、端末デバイスが手に保持されている場合に低周波数帯域幅内のアンテナ効率が効果的に改善され、アンテナ性能の減衰が低減され、端末デバイスの通信性能が改善される。
任意選択で、第1のキャパシタンス素子のキャパシタンスと、第3のスイッチ素子が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差が、予め設定された値以下であり、
第2のキャパシタンス素子のキャパシタンスと、第4のスイッチ素子が切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差が、予め設定された値以下である。
第2の態様によれば、本願の実施形態はさらに、
プリント回路基板PCBとアンテナとを備える端末デバイスであって、
PCBは、無線周波数処理ユニットおよびベースバンド処理ユニットを有し、アンテナは、前述のアンテナのいずれか1つであり、アンテナにおける第1の放射要素における各放射アームは、無線周波数処理ユニット上の給電点に接続され、無線周波数処理ユニットは、ベースバンド処理ユニットに接続され、
アンテナは、受信した無線信号を無線周波数処理ユニットへ送信するか、または無線周波数処理ユニットの送信信号を送信するように構成され、
無線周波数処理ユニットは、アンテナにより受信された無線信号を処理した後に、無線信号をベースバンド処理ユニットへ送信するか、またはベースバンド処理ユニットにより送信された信号を処理した後に、アンテナを用いて信号を送信するように構成され、
ベースバンド処理ユニットは、無線周波数処理ユニットにより送信された信号を処理するように構成されている、
端末デバイス
を提供する。
図4を参照すると、本願の本実施形態において提供されるアンテナの反射係数は、低周波数帯域幅内の従来のアンテナの反射係数未満であることが分かり得る。結果として、本願の本実施形態におけるアンテナの反射減衰量は、低周波数帯域幅内の従来のアンテナの反射減衰量未満であると判断され得る。図5を参照すると、本願の本実施形態において提供されるアンテナのアンテナ効率は、低周波数帯域幅内の従来のアンテナのアンテナ効率より大きいことが分かり得る。図4および図5を参照すると、図1に示される共振構造102が本願の本実施形態におけるアンテナに追加されることにより、低周波数帯域幅内のアンテナの反射減衰量が効果的に低減され、低周波数帯域幅内のアンテナの放射効率が改善されることが分かり得る。
少なくとも1つの放射アーム103に含まれる低周波数帯域幅ラジエータに加え、本願の本実施形態におけるアンテナは、共振構造102により形成される低周波数帯域幅ラジエータをさらに含む。従って、一方の低周波数帯域幅ラジエータが手に保持されている場合でも、他方の低周波数帯域幅ラジエータが動作し得ることにより、低周波数帯域幅内のアンテナ効率が保証される。
図11は、本願の実施形態によるアンテナの概略構造図6である。任意選択で、図11に示されるように、前述のアンテナにおいて、共振素子106は、キャパシタンス素子1062を含む。吊り式放射アーム105は、キャパシタンス素子1062に接続され、キャパシタンス素子1062はさらに、接地点に接続される。

Claims (11)

  1. 金属フレームと少なくとも1つの共振構造とを備えるアンテナであって、
    前記金属フレームには、スロットが設けられ、前記スロットは、前記金属フレーム上に第1の放射要素および第2の放射要素を形成するように構成され、
    前記第1の放射要素は、少なくとも1つの放射アームを有し、各放射アームは、前記アンテナが位置する端末デバイスの給電点に接続され、
    前記第2の放射要素は、少なくとも1つの吊り式放射アームを有し、各共振構造は、1つの吊り式放射アームと共振素子とを有し、前記吊り式放射アームは、前記共振素子に接続され、前記共振素子はさらに、前記端末デバイスの接地点に接続されている、
    アンテナ。
  2. 前記共振素子は、インダクタンス素子を含み、前記吊り式放射アームは、前記インダクタンス素子に接続され、前記インダクタンス素子はさらに、前記接地点に接続されている、
    請求項1に記載のアンテナ。
  3. 前記共振素子は、キャパシタンス素子を含み、前記吊り式放射アームは、前記キャパシタンス素子に接続され、前記キャパシタンス素子はさらに、前記接地点に接続されている、
    請求項1に記載のアンテナ。
  4. 前記共振素子は、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子を含み、前記インダクタンス素子は、前記キャパシタンス素子に接続され、前記インダクタンス素子はさらに、前記吊り式放射アームに接続され、前記キャパシタンス素子はさらに、前記接地点に接続されている、
    請求項1に記載のアンテナ。
  5. 前記インダクタンス素子は、調節可能インダクタンス素子である、または
    前記キャパシタンス素子は、調節可能キャパシタンス素子である、または
    前記インダクタンス素子は、調節可能インダクタンス素子であり、かつ、前記キャパシタンス素子は、調節可能キャパシタンス素子である、
    請求項4に記載のアンテナ。
  6. 前記共振素子は、第1のインダクタンス素子と、第2のインダクタンス素子と、第1のスイッチと、第2のスイッチとを含み、前記第1のインダクタンス素子は、前記第1のスイッチに接続され、前記第2のインダクタンス素子は、前記第2のスイッチに接続され、前記第1のインダクタンス素子および前記第2のインダクタンス素子はさらに、前記吊り式放射アームに接続され、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチはさらに、前記接地点に接続されている、
    請求項1に記載のアンテナ。
  7. 前記第1の放射要素における最短の放射アームがさらに、並列に接続された第3のインダクタンス素子および第4のインダクタンス素子に接続され、前記第3のインダクタンス素子はさらに、第3のスイッチ素子を用いて、前記端末デバイスの前記接地点に接続され、前記第4のインダクタンス素子はさらに、第4のスイッチ素子を用いて、前記端末デバイスの前記接地点に接続されている、
    請求項1に記載のアンテナ。
  8. 前記第3のインダクタンス素子はさらに、第1のキャパシタンス素子に並列に接続され、前記第4のインダクタンス素子はさらに、前記第2のキャパシタンス素子に並列に接続されている、
    請求項7に記載のアンテナ。
  9. 前記第1のキャパシタンス素子のキャパシタンスと、前記第3のスイッチが切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差が、予め設定された値以下であり、
    前記第2のキャパシタンス素子のキャパシタンスと、前記第4のスイッチが切断状態である場合に生成される同等のキャパシタンスとの間の差が、予め設定された値以下である、
    請求項8に記載のアンテナ。
  10. 前記スロットは、PI型スロットまたはU字型スロットである、
    請求項1から9のいずれか一項に記載のアンテナ。
  11. プリント回路基板PCBとアンテナとを備える端末デバイスであって、
    前記PCBは、無線周波数処理ユニットおよびベースバンド処理ユニットを有し、前記アンテナは、請求項1から10のいずれか一項に記載のアンテナであり、前記アンテナにおける前記第1の放射要素における各放射アームは、前記無線周波数処理ユニット上の給電点に接続され、前記無線周波数処理ユニットは、前記ベースバンド処理ユニットに接続され、
    前記アンテナは、受信した無線信号を前記無線周波数処理ユニットへ送信するか、または前記無線周波数処理ユニットの送信信号を送信するように構成され、
    前記無線周波数処理ユニットは、前記アンテナにより受信された前記無線信号を処理した後に、前記無線信号を前記ベースバンド処理ユニットへ送信するか、または前記ベースバンド処理ユニットにより送信された信号を処理した後に、前記アンテナを用いて前記信号を送信するように構成され、
    前記ベースバンド処理ユニットは、前記無線周波数処理ユニットにより送信された前記信号を処理するように構成されている、
    端末デバイス。
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