JP2020520207A - ミリ波通信用のパッチアンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照すると、開示されたアンテナの例示的な環境が示されている。例示的環境とは、携帯無線電話、より一般的には、携帯電話またはスマートフォンと呼ばれる携帯無線電話として構成された電子デバイス10である。電子デバイス10は、ユーザー端末またはUEと呼ばれることがある。電子デバイス10は、移動無線電話、タブレットコンピューティングデバイス、コンピューター、ゲーミングデバイス、モノのインターネット(IoT)デバイス、メディアプレーヤー、基地局またはアクセスポイントなどであるが、これらに限定されない。例示的な電子デバイス10のさらなる詳細について、以下に説明する。
例示的な実施形態では、アンテナ12は、28GHzおよび39GHzの共振周波数を有するように構成されてもよい。これは、図5に示されたアンテナ12の周波数に対するS(1,1)パラメーターのプロットに反映される。
図8に関して、アンテナの代替実施形態が示されている。図2の図と同様に、図8の図はやや概略的な形態である。アンテナ44は図2から図4Bのアンテナ12と同一の構成を有するが、第2の基板16の上面42上にある無給電パッチ40が省略されている。第2の基板16は、図8に示されていないが、メインパッチ32をサポートするために存在してもよい。アンテナ44は、約28GHzなどの単一の共振モードを有するように構成されてもよい。これは、図9に示されたアンテナ44の周波数に対するS(1,1)パラメーターのプロットに反映される。
アンテナ12、44のメインパッチ32のサイズを変えることで、アンテナ12、44の電気的特性を変化することができる。たとえば、図11Aは、y軸方向においてアンテナ12のメインパッチ32の寸法を変更した場合の影響を示す。参考までに、この寸法は、メインパッチ32の幅と呼ばれる。x軸に沿って延びる寸法は、メインパッチ32の長さと呼ばれる。メインパッチ32の長さは、図11Aに関連して実行された解析に対して、一定に保たれる。曲線46は、メインパッチ32の幅が3.6mmおよび長さが3.5mmのアンテナ12の周波数に対するS(1,1)パラメーターのプロットである。曲線48は、メインパッチ32の幅が3.5mmおよび長さが3.5mmのアンテナ12の周波数に対するS(1,1)パラメーターのプロットである。曲線50は、メインパッチ32の幅が3.4mmおよび長さが3.5mmのアンテナ12の周波数に対するS(1,1)パラメーターのプロットである。図示されているように、幅を変えることで、下方の共振周波数が変化する。
図13は、図2から図4Bに示されるアンテナ12にしたがってそれぞれ作製された複数のアンテナを含むアンテナアレイ74を示す。別の実施形態では、アンテナアレイ74は、図8に示されるアンテナ44にしたがってそれぞれ作製された複数のアンテナを有してもよい。図示した実施形態では、4つのアンテナ12a〜12dが存在する。アンテナアレイ74のアンテナ12は、共通の第1の基板14、共通の第2の基板16、共通のグラウンドプレーン18、またはそれぞれのメインパッチ32とグラウンドプレーン18との間のアンテナキャビティ36を形成する共通の物理的なキャビティを1つ以上共有してもよい。アンテナアレイ74の各アンテナ12には、RF信号がそれぞれ給電される。RF信号は、ビームスキャニングまたはビームスイーピングアプリケーション用に、得られた放射パターンを指向するまたはステアリングするための相対位相を有する。
理解されるように、前述の開示は、ミリ波帯域における5G通信をサポートするために構成可能であるマルチバンドアンテナ構造について記載する。図1に戻ると、無線(ワイヤレス)通信用アンテナ12(またはアンテナ44)を使用する携帯電話としての例示的な実施形態における電子デバイス10の概略ブロック図が示されている。一実施形態では、アンテナ12は、セルラー電話ネットワークの基地局との通信をサポートするが、無線LAN通信などの別のワイヤレス通信をサポートするために使用されてもよい。他の種類の通信をサポートするために、追加のアンテナが存在してもよく、通信の種類は、無線LAN通信、Bluetooth通信、ボディエリアネットワーク(Body Area Network:BAN)通信、近距離無線通信(Near Field Communications:NFC)、および3Gおよび/または4G通信などであるが、これらに限定されるものではない。
Claims (12)
- ミリ波周波数範囲内に少なくとも1つの共振周波数を有するパッチアンテナ(12)であって、前記パッチアンテナ(12)は、
第1の平面内に配置され、前記アンテナが給電線(24)によって無線周波数(Radio Frequency:RF)信号を給電される第1の開口部(22)を有するグラウンドプレーン(18)と、
前記第1の平面に平行な第2の平面内に配置され、第2の開口部(38)を有するメインパッチ(32)と、を備え、ここで、前記第1および第2の平面は前記グラウンドプレーンと前記メインパッチの間に第1のアンテナキャビティ(36)を形成するために離隔され、
パッチアンテナ(12)。 - 前記第1のアンテナキャビティはエアギャップである、請求項1に記載のアンテナ。
- 前記開口部の幾何中心は同軸に整列している、上記請求項のいずれか1項に記載のアンテナ。
- 前記グラウンドプレーンは第1の基板(14)上に配置され、前記メインパッチは第2の基板(16)上に配置される、上記請求項のいずれか1項に記載のアンテナ。
- 前記第1および第2の基板は、多層プリント回路基板の層である、請求項4に記載のアンテナ。
- 前記キャビティは、前記多層プリント回路基板の一部を除去することによって形成される、請求項5に記載のアンテナ。
- 前記第1および第2の平面に平行な第3の平面内に配置された無給電パッチ(40)であって、前記第3の平面は、前記メインパッチと前記第1のアンテナキャビティの反対側の前記メインパッチ側にある前記無給電パッチとの間の第2のアンテナキャビティ(43)を形成するために前記第2の平面から離隔され、前記無給電パッチは、前記ミリ波周波数範囲内の第2の共振周波数を前記アンテナに追加する、無給電パッチ(40)と、
をさらに備える、上記請求項のいずれか1項に記載のアンテナ。 - 前記アンテナの第1の共振周波数は約28GHzであり、前記第2の共振周波数は約39GHzである、請求項7に記載のアンテナ。
- 前記メインパッチおよび前記無給電パッチの前記幾何中心は、同軸に整列している、請求項7から8のいずれか1項に記載のアンテナ。
- 前記メインパッチ、前記無給電パッチおよび前記開口部の前記幾何中心は、同軸に整列している、請求項9に記載のアンテナ。
- 前記開口部は、約2.7mmの長さを有し、
前記第1のアンテナキャビティの高さは、約0.3mmであり、
前記第2のアンテナキャビティの高さは、約0.1mmであり、
前記メインパッチの長さは、約3.4mm〜約3.6mmであり、
前記メインパッチの幅は、約3.4mm〜約3.6mmであり、
前記無給電パッチの長さは、約0.6mm〜約0.9mmであり、
前記メインパッチの幅は、約0.7mm〜約1.0mmである、
請求項7から10のいずれか1項に記載のアンテナ。 - 上記請求項のいずれか1項に記載の前記アンテナと、
前記アンテナに作動的に結合した通信回路と、を備え、前記通信回路は、別のデバイスとのワイヤレス通信の一環として放射するための前記アンテナに給電される前記無線周波数信号を生成するように構成される、
電子デバイス。
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